JP2005350081A - ポリエチレンテレフタレート製ボトル型容器用の発泡体キャップおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ペットボトルの分別回収リサイクルコストを低減できるとともに、十分なシール性を備えた発泡体キャップおよび製造方法を提供する。
【解決手段】発泡体キャップ１は、袋ナット状の形状であって、ペットボトル３０の口部３１の雄ねじ部３１ａに螺合できる雌ねじ部１ａを有し、ポリエチレンテレフタレートの発泡体からなる。このため、ペットボトル３０の口部３１の雄ねじ部３１ａに発泡体キャップ１の雌ねじ部１ａを螺合して締め付けると、弾力的に変形し、大きな締め付け力を加えなくても、口部３１の開口周縁部と発泡体キャップとの間に隙間が発生することがなく、雄ねじ部３１ａと雌ねじ部１ａのねじ山同士も密接し、シール性が良好である。加えて、分別回収リサイクルされるペットボトルからキャップを分離除去する必要がなくなり、分別回収リサイクルコストが低減する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポリエチレンテレフタレート製ボトル型容器（以下、「ペットボトル」という。）の口部開口の開閉を繰り返し行うことができる袋ナット状のキャップおよびその製造方法に関するものである。

ペットボトルは、口部の外周面に雄ねじ部を設け、この雄ねじ部に螺合できる雌ねじ部を有するポリオレフィン製の袋ナット状のキャップによって、口部開口の開閉を繰り返し行うことができるように構成されている。ペットボトルは包装容器として広く使用されており、使用済みのペットボトルは、容器包装リサイクル法の規定により、分別回収リサイクルされる。

ペットボトルの分別回収リサイクルにあたっては、ポリエチレンテレフタレート以外の異物が混入しないように、分別回収されたペットボトルに混入しているポリエチレンテレフタレート以外の異物を分離除去する必要がある。ペットボトルにポリオレフィン製のキャップが混在している場合、風力選別等による選別が困難となり、リサイクルコスト高を招く。

そこで、キャップをポリエチレンテレフタレート製にすることが考えられるが、ポリエチレンテレフタレートは硬くて弾力性がないため、口部のねじ部にキャップを螺合した際に口部開口の外周縁部とキャップとの間に隙間ができて内容物が漏れ出すおそれがある。

特許文献１に開示された発明では、図６に示すように、ペットボトル１０１の口部１０２の開閉に用いるポリエチレンテレフタレート製のキャップ１１０に対し、口部１０２にキャップ１１０を螺合した際に発生する口部開口の外周縁部とキャップ１１０との隙間をシールする漏洩防止材１２０として、発泡ポリエチレンテレフタレート製の基体１２１にポリエチレンテレフタレート製のフィルム１２２を積層した積層体を用いている。

しかし、上記従来の技術では、キャップとは別部品である漏洩防止材によるコスト増加は避けられない。また、過度に強くキャップを締め付けると口部の雄ねじ部かキャップの雌ねじ部のいずれかが欠損するおそれがあるという未解決の課題がある。

他方、特許文献２には、予め未発泡成形品を成形し、前記未発泡成形品を発泡成形型のキャビティ内に収容して型締めした密閉容器内に収納し、ついで超臨界流体を前記未発泡成形品に浸透させたのち、圧力を解放して前記超臨界流体の気化による発泡によって前記発泡成形型の前記キャビティにならう形状に膨脹させること、を特徴とする熱可塑性発泡成形品の製造方法が開示されている。
特開平１０−１３９０６１号公報 特開２００２−５９４４９号公報

本発明は、上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、ペットボトルの分別回収リサイクルコストを低減できるとともに、十分なシール性を備えたポリエチレンテレフタレート製ボトル型容器用の発泡体キャップおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、本発明のポリエチレンテレフタレート製ボトル型容器用の発泡体キャップは、ポリエチレンテレフタレート製ボトル型容器における口部に設けられた雄ねじ部に着脱自在に螺合できる雌ねじ部を有する袋ナット状の発泡体キャップであって、前記発泡体キャップは、ポリエチレンテレフタレートの発泡体からなること、を特徴とするものである。

本発明のポリエチレンテレフタレート製ボトル型容器用の発泡体キャップの製造方法は、請求項１記載のポリエチレンテレフタレート製ボトル型容器用の発泡体キャップと相似形であって、前記発泡体キャップの所期の発泡倍率に見合う縮小寸法のポリエチレンテレフタレート製の未発泡体キャップを成形する工程と、前記未発泡体キャップを、型締めした際に前記発泡体キャップの形状を規制するキャビティを有するとともに前記キャビティと外部とを連通する連通孔を有する分割形式の発泡型の前記キャビティ内に収容した状態で型締めする工程と、前記型締めした前記発泡型を圧力容器内に収納して前記未発泡体キャップを加熱しつつ超臨界流体を前記圧力容器内へ供給して前記未発泡体キャップに浸透させたのち、減圧して前記超臨界流体の気化による発泡によって前記キャビティにならう形状に膨脹させる発泡工程と、を有することを特徴とする。

本発明は、上述のとおり構成されているので、次に記載する効果を奏する。

ポリエチレンテレフタレートの発泡体で構成されているため、弾力的に変形してペットボトルの口部の開口外周縁部と発泡体キャップとが両者の間に隙間が生じることなく密接する。また、雌ねじ部のねじれとペットボトルの口部の雄ねじ部のねじれとが密接してシール性が著しく向上する。

加えて、分別回収リサイクルされるペットボトルからキャップを分離除去する必要がなくなり、分別回収リサイクルコストを低減することができる。

上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、特許文献２に開示された発泡成形品の製造方法と同様の超臨界流体を発泡剤とする発泡成形により、適度な弾力性と強度を合わせ持つ発泡体キャップを製造できるという知見を得た。本発明は上記知見に基づいてなされたものである。

本発明に係るペットボトル用の発泡体キャップの一実施の形態について説明する。

図１に示すように、ポリエチレンテレフタレート製ボトル型容器であるペットボトル３０は、注出口である口部３１の外周面に雄ねじ部３１ａが設けられている。

発泡体キャップ１は、袋ナット状の形状であって、ペットボトル３０の口部３１の雄ねじ部３１ａに螺合できる雌ねじ部１ａを有し、ポリエチレンテレフタレートの発泡体からなる。このため、ペットボトル３０の口部３１の雄ねじ部３１ａに発泡体キャップ１の雌ねじ部１ａを螺合して締め付けると、弾力的に変形し、大きな締め付け力を加えなくても、口部３１の開口縁部と発泡体キャップとの間に隙間が発生することがなく、雄ねじ部３１ａと雌ねじ部１ａのねじ山同士も密接し、シール性が良好である。

次に、本発明に係るペットボトル用の発泡体キャップの製造方法の一実施の形態について説明する。

本実施の形態においては、型締め時に最終成形品である発泡体キャップ１の外面を規制するキャビティを有する分割形式の発泡型である、凸型２および凹型３（図２参照）を用いる。凸型２と凹型３とは、凸型２のねじ形成部２ａ側を凹型３の凹状キャビティ内へ挿入し、凸型２の貫通孔６の両端を凹型３の左右壁の貫通孔５に位置決めし、固定ピン４をいずれか一方の貫通孔５から他方の貫通孔５まで挿通することで、型締めを行うように構成されている。

なお、凸型２および凹型３は、型締めした状態でもキャビティ内と外部とを連通させる図示しない連通孔を有し、後述する超臨界流体を外部からキャビティ内へ導入することができるように構成されている。

（１）最終成形品であるポリエチレンテレフタレートの発泡体からなる発泡体キャップ１と相似形であって、発泡体キャップ１の所期の発泡倍率に見合う縮小寸法のポリエチレンテレフタレートからなる未発泡体キャップ１１を射出成形等の公知の成形方法によって成形する。

本工程において、未発泡体キャップ１１の大きさ（縮小寸法）を変化させることで、発泡体キャップ１の発泡倍率を変化させることができる。

（２）ついで、図２に示すように、上記（１）の工程で得た未発泡体キャップ１１を、凸型２と凹型３のキャビティ面と未発泡体キャップ１１の外面との間に発泡による膨脹のための隙間が生じるように配置し、上述のように固定ピン４を一方の貫通孔５から他方の貫通孔５まで挿通して型締めを行う。

（３）上記（２）ののち、型締めした発泡型を圧力容器２０内に収納したのち、図３に示すように、ふた２１を閉じて気密状態にする。

（４）上記（３）ののち、超臨界流体発生装置２３により超臨界流体状態を圧力容器２０内に導入する。

超臨界流体としては、二酸化炭素、窒素、アルゴン、ネオン、ヘリウム等の不活性ガスを用いるとよい。中でも二酸化炭素は、使用温度および圧力があまり高くなく、浸透性も良好であり、好ましい。

（５）上記（４）ののち、未発泡体キャップ１１の温度を結晶化温度以上〜溶融点以下の範囲に維持し、所定の時間、超臨界流体にさらすことによって、超臨界流体を未発泡体キャップ１１の内部へ浸透させる。

本工程において、未発泡体キャップ１１の温度が結晶化温度より低温であると後述する発泡時に生じる微小な気泡が少なくなりすぎる。未発泡体キャップ１１の温度が高いほど未発泡体キャップ１１に対する超臨界流体の浸透時間が短くなるが、溶融点を超えると未発泡体キャップ１１が溶け始めて所期の形状を維持できなくなる。

（６）上記（５）ののち、図４に示すように、圧力容器２０内を減圧して未発泡体キャップ１１に浸透していた超臨界流体を微小な多量の気泡に気化させて発泡体キャップ１を発泡成形したのち、冷却する。

（７）上記（６）ののち、圧力容器２０のふた２１を開いて型締めされた凸型２および凹型３とともに発泡体キャップ１を取り出し、図５に示すように、固定ピン４を引き抜いて型開きを行い、ついで発泡体キャップ１を凸型２のねじ形成部２ａから取り外す。

射出成形機（（株）日本製鋼所製Ｊ１００−ＥＰ）により、ポリエチレンテレフタレート（クラレ社製、グレード：クラペット１０３０、融点２５５℃）を成形材料として用い、未発泡体キャップを射出成形した。

未発泡体キャップを凸型および凹型からなる発泡型のキャビティ面と未発泡体キャップの外面との間に隙間が生じるように収容して型締めしたのち、圧力容器内に収納して密閉し、超臨界流体発生装置（タクミナ製）より超臨界二酸化炭素（２０Ｍｐａ、２５０℃）を供給し、５分間保持した。ついで、圧力を開放してキャビティにならう形状に発泡膨脹させたのち冷却し、型開きして発泡ポリエチレンテレフタレートからなる発泡体キャップを取り出した。

（漏洩テスト）
市販の５００ｍｌペットボトル中に水を入れ、発泡ポリエチレンテレフタレート製の発泡体キャップを口部のねじ部に螺合して密閉し、口部を下向きに３日間放置した。目視観察では液漏れはなかった。

また、上記液漏れテストの前後の重量を測定しても、重量の変化はなかった。

（落下テスト）
発泡ポリエチレンテレフタレート製の発泡体キャップを取り付けたペットボトルを逆さまにして、発泡ポリエチレンテレフタレート製の発泡体キャップが床面に当るように、１．２ｍの高さから落下させたが、キャップの破損はなかった。

一実施の形態による発泡体キャップをペットボトルの口部に螺合させた状態の模式部分断面図である。 一実施の形態による発泡体キャップの製造方法の一工程を示す説明図である。 図２に示す工程ののち、超臨界流体を未発泡体キャップに浸透させる工程を示す説明図である。 図３に示す工程ののち、減圧して発泡させる工程を示す説明図である。 凸型および凹型を型開きし、発泡体キャップを取り出す工程を示す説明図である。 一従来例によるキャップをペットボトルの口部に螺合させた状態の模式部分断面図である。

符号の説明

１ 発泡体キャップ
１ａ 雌ねじ部
２ 凸型
２ａ ねじ形成部
３ 凹型
４ 固定ピン
５、６ 貫通孔
１１ 未発泡体キャップ
１１ａ 雌ねじ部
２０ 圧力容器
２１ ふた
２２ 供給口
２３ 超臨界流体発生装置
２４ バルブ

Claims (2)

1. ポリエチレンテレフタレート製ボトル型容器（３０）における口部（３１）に設けられた雄ねじ部（３１ａ）に着脱自在に螺合できる雌ねじ部（１ａ）を有する袋ナット状の発泡体キャップであって、
   前記発泡体キャップは、ポリエチレンテレフタレートの発泡体からなること、を特徴とするポリエチレンテレフタレート製ボトル型容器用の発泡体キャップ。
2. 請求項１記載のポリエチレンテレフタレート製ボトル型容器用の発泡体キャップと相似形であって、前記発泡体キャップの所期の発泡倍率に見合う縮小寸法のポリエチレンテレフタレート製の未発泡体キャップを成形する工程と、
   前記未発泡体キャップを、型締めした際に前記発泡体キャップの形状を規制するキャビティを有するとともに前記キャビティと外部とを連通する連通孔を有する分割形式の発泡型の前記キャビティ内に収容した状態で型締めする工程と、
   前記型締めした前記発泡型を圧力容器内に収納して前記未発泡体キャップを加熱しつつ超臨界流体を前記圧力容器内へ供給して前記未発泡体キャップに浸透させたのち、減圧して前記超臨界流体の気化による発泡によって前記キャビティにならう形状に膨脹させる発泡工程と、を有することを特徴とするポリエチレンテレフタレート製ボトル型容器用の発泡体キャップの製造方法。

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