JP2008254760A

JP2008254760A - 多層複合容器

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Publication number: JP2008254760A
Application number: JP2007097276A
Authority: JP
Inventors: Takuma Miyawaki; 琢磨宮脇; Yoshio Nishida; 吉男西田; Kozo Mita; 浩三三田; Yuji Kameumi; 裕司亀海
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2007-04-03
Filing date: 2007-04-03
Publication date: 2008-10-23

Abstract

【課題】ボトルの性能を維持しつつ使用樹脂量を低減する。
【解決手段】容器本体１の肩部５、胴部６及び底部７を口部４よりも薄肉にベースレジンで形成し、このベースレジンで構成される容器本体の壁の内面、外面又は肉厚内には、コアレジンからなるガスバリア層を設け、胴部の一部又は全部は紙を主体とした補強用筒体２で覆い、容器本体内には内溶液Ａと共に不活性ガスＢを密封し、この不活性ガスで容器本体を内側から押圧して補強する。
【選択図】図２

Description

本発明は、茶飲料等の内溶液を充填する多層複合容器に関する。

昨今の原油価格の高騰や資源の有効活用に伴い、プラスチック成形材料の節減とともに再利用が法制化され、また、廃棄ボトルの減容化回収ということからも、ボトルの薄肉化が推し進められている。近頃はこのような薄肉ボトルが一般的になりつつあるが、一方でペットボトル等の飲料用ボトルは、買い物かごや袋の中で同梱された他の食料品等による押し潰しや自動販売機での落下による衝撃、また開栓状態で握ったときの液こぼれなどを配慮した強度が必要となり、それをボトル自体の肉厚やリブ構造によって補っているため、ボトルの軽量化、薄肉化に歯止めが掛かっている。また、ボトルの薄肉化はガスバリア性にも影響を及ぼし、茶飲料等の酸化劣化しやすい内容物を収納するペットボトルにとって難題となっている。

従来、省資源を目的として、薄肉のプラスチックで容器本体を形成し、容器本体の周りを紙筒で覆うことにより座屈強度を高めたボトルが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、薄肉の多層プラスチックで容器本体を形成することによりガスバリア性を与え、容器本体の胴部の周りを紙、プラスチックシート等からなる外装体で覆うことにより耐ストレスクラッキング性を高めたボトルが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特許第３４２７４９５号公報特開平８−１１９３２８号公報

従来の省資源を考慮したボトルは、紙筒等をボトルの胴部に巻き付けて容器本体を補強することで、容器本体のプラスチック壁を薄肉化しているが、容器本体の肩部も補強する必要があるために紙筒の紙を延長してこの延長部で肩部を覆ったり、あるいは肩部のプラスチックの肉厚を胴部よりも厚く形成したりしている（例えば、特許文献１、２参照）。しかし、容器本体の肩部を紙で補強する方法は紙筒の構造が複雑化し、その製造が面倒になるという問題がある。また、肩部の肉厚を厚くするという方法はプラスチック材料の低減化に逆行するという問題がある。

したがって、本発明は容器本体のプラスチック使用量を更に低減することができ、紙筒、外装体等の構造も簡素化することができる多層複合容器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用する。

すなわち、請求項１に係る発明は、容器本体（１）の肩部（５）、胴部（６）及び底部（７）を口部（４）よりも薄肉にベースレジンで形成し、このベースレジンで構成される上記容器本体（１）の壁の内面、外面又は肉厚内には、コアレジンからなるガスバリア層を設け、上記胴部（６）の一部又は全部は紙を主体とした補強用筒体（２）で覆い、上記容器本体（１）内には内溶液（Ａ）と共に不活性ガス（Ｂ）を密封し、この不活性ガス（Ｂ）で上記容器本体（１）を内側から押圧して補強することを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の多層複合容器において、ベースレジンの質量を容器本体（１）内に充填される内溶液（Ａ）の単位容量あたり０．０４ｇ以下とし、コアレジンの容器本体（１）に対する質量比を７％以下としたことを特徴とする。

また、請求項３に係る発明は、請求項１に記載の多層複合容器において、容器本体（１）を二軸延伸ブローにより形成したことを特徴とする。

また、請求項４に係る発明は、請求項１に記載の多層複合容器において、内溶液（Ａ）が茶飲料であることを特徴とする。

また、請求項５に係る発明は、請求項１に記載の多層複合容器において、容器本体（１）を透明に形成し、容器本体（１）内を見る覗き窓を補強用筒体（２）に形成したことを特徴とする。

また、請求項６に係る発明は、請求項１に記載の多層複合容器において、不活性ガス（Ｂ）が窒素ガスであることを特徴とする。

また、請求項７に係る発明は、請求項１に記載の多層複合容器において、容器本体（１）の底部（７ａ）を平坦に形成し、補強用筒体（２ａ）の下端（８）を容器本体（１）の底部（７ａ）よりも下方に突出させたことを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、容器本体（１）の肩部（５）、胴部（６）及び底部を口部（４）よりも薄肉にベースレジンで形成し、このベースレジンで構成される上記容器本体（１）の壁の内面、外面又は肉厚内には、コアレジンからなるガスバリア層を設け、上記胴部（６）の一部又は全部は紙を主体とした補強用筒体（２）で覆い、上記容器本体（１）内には内溶液（Ａ）と共に不活性ガス（Ｂ）を密封し、この不活性ガス（Ｂ）で上記容器本体（１）を内側から押圧して補強する多層複合容器であるから、内溶液（Ａ）を充填し蓋で密封した状態において補強用筒体（２）により胴部（６）が補強されて座屈強度が高められ、肩部（５）は封入した不活性ガス（Ｂ）の圧力により耐圧縮性が高められる。従って、胴部（６）や底部のみならず肩部（５）を構成するベースレジンをも胴部（６）と同程度に減量し薄肉化することができ、また、肩部（５）を補強用筒体（２）の延長部で補強することも不要になり、補強用筒体（２）の構造を簡素化しうる。また、多層複合容器の開封後は補強用筒体（２）により容器本体（１）の耐圧縮性が保持されるので、手で胴部（６）を握ることによる口部（４）からの内溶液（Ａ）の不意な漏出を防止することができる。また、薄肉化によるガスバリア性の低下はコアレジンからなるガスバリア層により補うことができるので、茶飲料等の内溶液（Ａ）を充填しても内溶液（Ａ）の酸化、劣化を適正に防止することができる。また、レジンの全体使用量が少なく、補強用筒体（２）は紙を主体とするものであるから、省資源性、リサイクル性に優れ、大幅なコストダウンを図ることができる。さらに、補強用筒体（２）は紙を主体としたものであるから、印刷適正に優れ、所望の文字、図柄等を自在に表示し、多層複合容器の見栄えを高めることができる。

請求項２に係る発明によれば、請求項１に記載の多層複合容器において、ベースレジンの質量を容器本体（１）内に充填される内溶液（Ａ）の単位容量あたり０．０４ｇ以下とし、コアレジンの容器本体（１）に対する質量比を７％以下としたことから、容器本体（１）のリサイクル性がさらに向上する。

請求項３に係る発明によれば、請求項１に記載の多層複合容器において、容器本体（１）を二軸延伸ブローにより形成したことから、容器本体（１）の肉厚を全体としてより薄くしレジンの使用量をさらに低減することができる。

請求項４に係る発明によれば、請求項１に記載の多層複合容器において、内溶液（Ａ）が茶飲料であることから、酸化しやすい茶飲料にビタミンＣを添加することなく、また茶飲料を過度に加熱することなく充填し、保存することができる。

請求項５に係る発明によれば、請求項１に記載の多層複合容器において、容器本体（１）を透明に形成し、容器本体（１）内を見る覗き窓を補強用筒体（２）に形成したことから、覗き窓から容器本体（１）内を見て内溶液（Ａ）の状態、存否等を確かめることができる。

請求項６に係る発明によれば、請求項１に記載の多層複合容器において、不活性ガス（Ｂ）が窒素ガスであることから、内溶液（Ａ）を安定的に保存することができる。

請求項７に係る発明によれば、請求項１に記載の多層複合容器において、容器本体（１）の底部を平坦に形成し、補強用筒体（２ａ）の下端（８）を容器本体（１）の底部（７ａ）よりも下方に突出させたことから、ベースレジン等の使用量がさらに低減する。また、補強用筒体（２ａ）の下端で容器本体（１）の底部（７ａ）を保護することができる。

以下、本発明の最良の形態について図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１および図２に示すように、この多層複合容器は、容器本体１と、補強用筒体２と、蓋３とを具備し、容器本体１内には、内溶液Ａと共に不活性ガスＢが密封されている。

内溶液Ａは、例えば酸化しやすい茶飲料であり、煎茶、ほうじ茶、麦茶、紅茶等が充填される。不活性ガスＢは例えば窒素ガスである。窒素ガスは液体窒素を容器本体１内に滴下することにより容器本体１内で生成することができる。

図２に示すように、容器本体１は、ボトル型に形成され、上から下へと口部４、肩部５、胴部６、底部７が順に並んでいる。

胴部６は略円筒形に形成される。円筒形のほか、多角形の筒形としてもよい。図２に示すように、胴部６には補強用筒体２の脱落を防止したり、補強用筒体２が胴部６の表面で突起となるのを防止したりするため、少しばかり小径化され、これがくぼみとなって現れている。もちろん、くぼみを設けることなく胴部６の表面を肩部５および底部７の表面と同一面となって連なる平滑な面として形成してもよい。口部４は胴部６よりも小径の細い円筒形に形成され、その外周面には雄ネジ４ａが設けられる。肩部５は口部４の下端から胴部６の上端へと径が漸増するドーム形に形成される。底部７は胴部６の下端を閉じる端板として形成され、胴部６内へと凸状に湾曲形成される。

蓋３は、上記口部４に被さるキャップ形に形成され、その内周面には口部４の雄ネジ４ａに螺合する雌ネジ３ａが設けられる。蓋３と口部４の雌雄ネジ３ａ，４ａが螺合することにより、口部４が閉じられ、容器本体１内に上記内溶液Ａと不活性ガスＢとが密封される。不活性ガスＢは内溶液Ａの液面よりも上方のヘッドスペース内に充満し、容器本体１の壁面を内側から外側へと押圧する。不活性ガスＢの容器本体１内での圧力は大体５ｋＰａ〜５０ｋＰａ、望ましくは１０ｋＰａ〜２０ｋＰａである。

上記容器本体１は、ポリエチレンテレフタレート樹脂等のベースレジンで形成される。容器本体１の成形には、例えばブロー成形法が用いられ、ポリエチレンテレフタレート樹脂で作った試験管状のプリフォームから成形される。このようなブロー成形により、容器本体１の肩部５、胴部６及び底部７は薄く、口部４は厚く形成される。肩部５、胴部６及び底部７の厚さは大体０．１０ｍｍ〜０．２７ｍｍ、望ましくは０．２０ｍｍ〜０．２７ｍｍであり、口部の厚さは大体１ｍｍ〜４ｍｍである。このように容器本体１の胴部６及び底部７のみならず肩部５も薄く形成されることから、ベースレジンの使用量が従来に比し１０％〜４０％削減される。ここに、ベースレジンの質量は容器本体１内に充填される内溶液Ａの単位容量あたり大体０．０５ｇ以下、望ましくは０．０４ｇ以下とされる。

このように容器本体１の薄肉化が行われる結果、容器本体１の圧縮荷重等に対する機械的強度が低下するが、これは容器本体１内に封入された上記窒素ガス等の不活性ガスＢの圧力により補われる。すなわち、容器本体１に内側から外側に向かうガス圧が加えられることにより、容器本体１の圧縮荷重等に対する抵抗力が増し、座屈強さ等の機械的強度が高められる。この多層複合容器を内溶液Ａの詰まった包装体として市場に流通させる際、包装体には他の物体から圧潰力、押圧力等が作用したり、落下により衝撃力等が作用したりするが、ガス圧が抵抗力となって容器本体１を破壊、損傷から保護する。また、ガス圧で容器本体１を補強することができる結果、図１及び図２に示すように、容器本体１からリブ、リム等の補強用の凹凸部が省略される。このことからも容器本体１におけるベースレジン及び後述のコアレジンの使用量の低減化が可能である。

容器本体１は望ましくは二軸延伸ブロー成形法により成形される。二軸延伸により成形されることから、容器本体１は肉厚が薄くとも、上記不活性ガスＢの圧力とあい俟って、容器本体１の強度、寸法安定性、耐衝撃性、耐熱性、耐屈曲性、バリアー性等が更に高まる。

上述の如く容器本体１に使用されるベースレジンが削減されることから、容器本体１のガス透過性が高まり、内溶液Ａが大気中の酸素により酸化されやすくなる。これを防止するため、上記容器本体１を構成するベースレジンの内面、外面又は肉厚内には、コアレジンからなるガスバリア層（図示せず）が設けられる。コアレジンとしては、結晶性ポリアミド（三菱ガス化学社製のＭＸナイロン）を用いることができる。ガスバリア層はコアレジンを上記プリフォームに中間層として設けておくことにより、容器本体１の肉厚内に埋設することができる。コアレジンの容器本体１に対する質量比は、大体１０％以下、望ましくは７％以下とされる。

容器本体１の胴部６の一部又は全部は、補強用筒体２で覆われる。補強用筒体２によって容器本体１の座屈強さ等の機械的強度が更に高められる。また、蓋３を取って口部４を解放すると不活性ガスＢが大気中に逃れる結果、容器本体１は握力等により潰れやすくなるが、これを補強用筒体２が防止する。また、補強用筒体２が容器本体１を補強する結果、容器本体１からリブ、リム等が省略され、その結果容器本体１のベースレジンの使用量が低減可能である。

補強用筒体２は、紙を主体とした例えば長方形のシートを筒状に巻回することにより形成される。このシートとしては、紙単体を用いることもできるが、望ましくは紙と各種樹脂層を積層した積層シートが用いられる。補強用筒体２の表面には、図示しないが文字、図柄等の所望の内容が印刷等により表示される。補強用筒体２は例えば容器本体１の胴部６に接着剤により接着され、あるいは容器本体１の成形用金型（図示せず）内に予め装填しておくことによりブロー成形と同時に容器本体１の胴部６に取り付けることもできる。また、胴部１の上記くぼみにより形成される段差部分に補強用筒体２の端を引掛けることにより接着剤等を使用することなく補強用筒体２を胴部６に取り付けることも可能である。この補強用筒体２は、上記不活性ガスＢにより容器本体１の壁を通して内側から負荷される押圧力によっても補強されるので、不活性ガスＢの圧力と相俟ってより大きい座屈応力を生じる。

なお、容器本体１を透明に形成し、補強用筒体２にはその一部を切除する等して覗き窓を形成しておくことにより、覗き窓から容器本体１内を見て内溶液Ａの状態、存否等を確かめることができるようにすることもできる。

＜実施の形態２＞
図３に示すように、この実施の形態２の多層複合容器では、容器本体１の底部７ａが平坦に形成される。これにより、実施の形態１の場合における容器本体１の底部７に比べてベースレジン等の使用量が低減する。

また、補強用筒体２ａの下端８が容器本体１の底部７ａよりも下方に突出している。これにより、容器本体１の底部７ａと他の物体との接触を防止し、容器本体１の底部７ａを保護することができる。

なお、図３において実施の形態１の多層複合容器と同一の部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

べースレジンをポリエチレンテレフタレート樹脂とし、結晶性ポリアミド（三菱ガス化学社製のＭＸナイロン樹脂）の総質量比２．５％のコアレジンを中間層として積層した１６ｇのプリフォームを作り、このプリフォームを二軸延伸ブロー成形により内容量５００ｍＬの薄肉ボトルを成形した。このボトルの肉厚は、肩部０．１３ｍｍ、胴部０．１５ｍｍ、底部０．１７ｍｍ（口部を除く平均肉厚０．１５ｍｍ）であり、肩部から底部にかけてほぼ均一な厚さであった。また、このボトルの胴部を米坪量２３５ｇ／ｍ²の紙スリーブで覆って補強した。

べースレジンをポリエチレンテレフタレート樹脂とし、実施例１と同様な結晶性ポリアミドの総質量比２．７％のコアレジンを中間層に積層してできた１５ｇのプリフォームを作り、二軸延伸ブロー成形により内容量５００ｍＬの薄肉ボトルを成形した。このボトルの肉厚は、肩部０．１０ｍｍ、胴部０．１３ｍｍ、底部０．１５ｍｍ（口部を除く平均肉厚０．１３ｍｍ）であり、肩部から底部にかけてほぼ均一な厚さであった。このボトルの胴部を米坪量２３５ｇ／ｍ²の紙スリーブで覆い、容器本体のヘッドスペースに液体窒素を滴下し、口部をキャップで密封した。

＜比較例１＞
ポリエチレンテレフタレート樹脂単層でできた２４ｇのプリフォームを作り、二軸延伸ブロー成形により内容量５００ｍＬのボトルを成形した。このボトルの肉厚は、肩部０．３２ｍｍ、胴部０．２９ｍｍ、底部０．２９ｍｍ（口部を除く平均肉厚０．３０ｍｍ）であり、肩部から底部にかけてほぼ均一な厚さであった。このボトルは今日市場で流通しているボトルと略同様である。

＜比較例２＞
ポリエチレンテレフタレート樹脂単層でできた１６ｇのプリフォームを作り、二軸延伸ブロー成形により内容量５００ｍＬのボトルを成形した。このボトルの肉厚は、肩部０．１３ｍｍ、胴部０．１５ｍｍ、底部０．１７ｍｍ（口部を除く平均肉厚０．１５ｍｍ）であり、肩部から底部にかけてほぼ均一な厚さであった。

実施例１，２と比較例１，２を酸素透過度、座屈強度、側壁強度について実験した結果（比率）を表１に示す。

なお、酸素透過度は、ボトル内の酸素を窒素ガスでパージし、ボトル外部からボトル内部に透過する酸素の量を測定することにより得た。

実施例１，２、比較例１の各酸素透過率は約０．０６ｃｃ／ｂｏｔｔｌｅ・ｄａｙ・０．２１ａｔｍ、比較例２の各酸素透過率は約０．０８ｃｃ／ｂｏｔｔｌｅ・ｄａｙ・０．２１ａｔｍであった。

座屈強度の試験は、ボトルを正立させた状態で上部から一定速度で荷重を加え、最初のピーク荷重を求めることにより行い、これを垂直座屈強度とした。

側壁強度の試験は、ボトルの周りの四方のうち三方からガイド板をボトルの胴部に当て、残りの一方からプッシュプルゲージをボトルの胴部の中央部に当てて押することにより行い、胴部が潰れたときの値を側壁強度とした。

表１の結果から、実施例１，２のボトルは、比較例１の現状のボトルと比べて、酸素透過率及び座屈強度を同等に維持しつつ、使用樹脂量を低減することができ、コストダウンを図りうることが明らかである。また、実施例２のボトルは実施例１のボトルに比べ、窒素ガス等を封入することにより強度が上がっている。このため、実施例２のボトルではスリーブに使用する紙の米坪量を低減することができる。実施例１，２のボトルは、比較例２のボトルと比べて、使用樹脂の質量を同等に維持しつつ、ガスバリア性及び座屈強度を格段に高めることができ、また、比較例１の現状のボトルと比べても、コストダウンを図りうることが明らかである。

なお、上記実施の形態、実施例では内溶液を茶飲料としたが、本発明は他の内溶液の充填にも適用可能である。また、容器本体をボトル形にしたが他の形態の容器本体にも本発明を適用することができる。

本発明の実施の形態１に係る多層複合容器の正面図である。図１に示す多層複合容器の垂直断面図である。本発明の実施の形態２に係る多層複合容器の垂直断面図である。

符号の説明

１…容器本体
２，２ａ…補強用筒体
４…口部
５…肩部
６…胴部
７，７ａ…底部
８…補強用筒体の下端
Ａ…内溶液
Ｂ…不活性ガス

Claims

容器本体の肩部、胴部及び底部を口部よりも薄肉にベースレジンで形成し、このベースレジンで構成される上記容器本体の壁の内面、外面又は肉厚内には、コアレジンからなるガスバリア層を設け、上記胴部の一部又は全部は紙を主体とした補強用筒体で覆い、上記容器本体内には内溶液と共に不活性ガスを密封し、この不活性ガスで上記容器本体を内側から押圧して補強することを特徴とする多層複合容器。
請求項１に記載の多層複合容器において、ベースレジンの質量を容器本体内に充填される内溶液の単位容量あたり０．０４ｇ以下とし、コアレジンの容器本体に対する質量比を７％以下としたことを特徴とする多層複合容器。
請求項１に記載の多層複合容器において、容器本体を二軸延伸ブローにより形成したことを特徴とする多層複合容器。
請求項１に記載の多層複合容器において、内溶液が茶飲料であることを特徴とする多層複合容器。
請求項１に記載の多層複合容器において、容器本体を透明に形成し、容器本体内を見る覗き窓を補強用筒体に形成したことを特徴とする多層複合容器。
請求項１に記載の多層複合容器において、不活性ガスが窒素ガスであることを特徴とする多層複合容器。
請求項１に記載の多層複合容器において、容器本体の底部を平坦に形成し、補強用筒体の下端を容器本体の底部よりも下方に突出させたことを特徴とする多層複合容器。