JP2013129455A - プラスチック容器、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】容器の内面に超撥水性を付与し、液切れを良くする。また、容器をブロー成形が可能な材料で、上記撥水性を付与する。さらに、容器をブロー成形の製造過程で実施できるようにする。
【解決手段】プラスチック容器の内面を１０ｎｍ角〜１００ｎｍ角の面積に１箇所の密度で、１０〜５０ｎｍの高さの微細な突起を容器内表面に設けたもので、射出ブロー成形、又は射出延伸ブロー成形のプリフォーム成形で内表面に微細突起を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、シャンプーやリンスなどの液体を収納する容器、詳しくは高粘度の液体の液切れ性を向上した容器、及びその製造方法に関する。

シャンプーで洗髪した後、シャンプーを完全に流し落とし、その後、髪表面の保湿効果が得られるリンスを使用して来たが、リンスよりも保湿効果が高く、粘度が高い、コンデショナーを使用する事がニーズとして、近年使用される様になって来ている。このような高粘度の液体を、シャンプーで目をしっかり開けていられない中で適当量を排出して使用するのには、従来の容器では、いつまでも液切れせず、使用しにくい問題があった。
その他、トイレタリーの分野に限らず、ドレッシングやソース、ケチャップなどの食品分野でも、接着剤や磨き剤など工業分野でも同じ様に、近年の消費者のニーズとして、使用後の容器における内容物残存率を低くする事が求められている。残存する量が多いと、環境に負荷がそれだけ多く掛かり、実質的な容量が小さくなってしまう問題があり、このような対策として、液切れ性の良い液体容器が求められている。

上記問題に対し、特許文献１では、表面に熱転写で形成された１００〜８０００メッシュの網目模様を設けたフッ素樹脂層を設け、水との接触角を１４０度〜１７９度にした超撥水性材料を提案している。この１００〜８０００メッシュで出来た網目を利用した模様は、ピッチとして計算すると２５４〜３μｍになる。このような細かい網目模様は、金属で出来た金網をテンプレート（鋳型）として使用し、その熱転写によって作成されるとしている。
しかしながら、このような微細な形状を出すのに、文献ではフッ素樹脂を使用しているが、フッ素樹脂は他の樹脂との接着性が悪く、特に容器内面に使用することは、さらに難しい。フッ素樹脂だけでは、内容物の保護性能は高くなく、弾力性のある使いやすいブローボトルにすることなども難しい問題があり、かつ、高価である。安価なオレフィンやポリエチレンテレフタレートなどの汎用樹脂が使用でき、どのような形状にも使用できる撥水性の素材が必要である。
本発明者は、上記問題に鑑みて、ブロー成形による製造が可能で、安価で内容物保護性能に優れたオレフィンやポリエチレンテレフタレートなどの汎用樹脂が使用できる容器及びその製造方法を発明するに至った。

特開２０１０−１２６００号公報

本発明の第一の課題は、容器の内面に超撥水性を付与し、液切れを良くする事である。また、第２の課題は、このような容器をブロー成形が可能な材料で、上記撥水性を付与する事である。さらに、第３の課題は、このような容器をブロー成形の製造過程で実施できるような仕組みを作る事である。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係るプラスチック容器は、１０ｎｍ角〜１００ｎｍ角の面積に１箇所の密度で、１０〜５０ｎｍの高さの微細な突起を容器内表面に設けたことを特徴とするプラスチック容器である。

また、請求項２に係るプラスチック容器の製造方法は、射出成形工程で微細な突起を内面に設けたプリフォームを作成し、それをブロー成形、又は、延伸ブロー成形して製造するプラスチック容器の製造方法である。

さらに請求項３に係るプラスチック容器の製造方法は、プリフォームの内表面に設ける突起形状が、断面は鋸刃状とし、ブロー成形後、突起が１０ｎｍ角〜１００ｎｍ角の面積に１箇所の密度で、１０〜５０ｎｍの高さの微細な突起とする事を特徴とするプラスチック容器の製造方法である。

本発明のプラスチック容器は、内面に超撥水性を付与されることによって、液切れが良いプラスチック容器とする事ができる。また、この容器は、フッ素樹脂などのような特殊な樹脂を使用しなくても、汎用のオレフィンやポリエチレンテレフタレートなどの汎用樹脂を使用しても効果が発揮できる。また、インジェクションブロー成形や延伸ブロー成形が可能であり、量産性も確保できる。

本発明のプラスチック容器で、（１−１）が全体図、（１−２）に縦断面図の半分を表わしている。 本発明のプラスチック容器における図１の５における表面の微細な形状を（２−１）に表わし、図１の６における表面の微細な形状を（２−２）に表わした。 本発明のプラスチック容器を製造する中間工程の射出成形後の形状で、（３−１）に全体図、（３−２）に断面図の半分を表わした。 本発明のプラスチック容器を製造する中間工程の射出成形後の形状で、プリフォームにおける容器の断面の微細形状を段階別に示したものである。 本発明のプラスチック容器を製造する中間工程の射出成形後の形状で、プリフォームにおける容器の内表面の微細形状を段階別に示したものである。

以下、本発明のプラスチック容器について、図面を用いて説明する。

図１に示したのは、本発明のプラスチック容器の一例で、（１−１）に全体を斜視図で示した。その縦断面が（１−２）である。容器は注出口１とネジ部２、及び胴部３で構成され、鍔４があっても良い。そして、図２に示したのは、図１における５，６で示した微細な表面部分を、模式的に斜視図で表している。この（２−１）に示したのは、５の注出口１の内表面で、多数の突起が設けられている。この突起は、１０ｎｍ角（四方）〜１００ｎｍ角（四方）の面積に１箇所の密度、すなわち、Ａａ，Ｂａが１０ｎｍ〜１００ｎｍで、又、Ｈａが１０〜５０ｎｍの高さの微細な突起になっており、この突起の形状は、図のような円錐台に限るものではないし、このように均等に分布しているとは限らない。ただ、表面の突起が、金型から抜きやすい方向に傾いて製造される。
（２−２）に示したのは、容器胴体３の６の内表面で、注出口１の突起１０に比べ突起１１は立っているようにするのが好ましい。突起１１形状は、模式的に円錐台形状で示したが、円錐台に限るものではない。又、突起ピッチは場所によって変化するが、１０ｎｍ角（四方）〜１００ｎｍ角（四方）の面積に１箇所の密度、すなわち、Ａｂ，Ｂｂが１０ｎｍ〜１００ｎｍで、又、Ｈｂが１０〜５０ｎｍの高さの微細な突起にしている。

以上のように微細な突起を内表面に設けるのは、この微細な模様は、水との表面エネルギーを低下させ、撥水性をより向上させる。その為、シャンプーやリンスなどの液体内容物は、容器内表面の微細な突起により濡れにくくなり、容器の内表面では弾き、玉を形成
する。従って、容易に内容物は、少量になっても転がって滴下しやすくなるのである。

本発明のプラスチック容器を製造するのに、射出成形でプリフォームを作成し、それをブロー成形するか、延伸温度に調整し、延伸ブロー成形することになる。そのプリフォームの形状を３図に示した。
（３−１）はその外観を斜視図で示し、さらに（３−２）で断面を示した。プリフォームを射出成形で予め作成するので、口元と共に、内表面も全く思いのように作成できる。ただ、内表面の微細な突起は、射出成形された後、痛まないよう金型から抜かなくてはならない。そこで、プリフォームでの突起の形状は、縦断面が鋸刃状の形状になるようにする必要がある。また、抜きやすくするように、注出口１内面も、胴体部７内面も抜き勾配を大きく付けて、出来るだけ内面の微細形状が崩れないようにする事が肝要である。

図４にプリフォームの内表面を示した。（４−１）のように、抜き方向に突起が抵抗を少なくする為に、断面を鋸刃状の形状１２にしている。さらに（４−２）は、より突起がブロー成形した時に立つように、突起の根元に切欠１３が付いている。このように、切欠１３を付けると冷却が部分的に進み、ブロー成形すると、突起自体は形状が変化しないが土台である容器本体は伸ばされるので、微細突起１２は立ち上がり、より撥水性が発揮しやすくなる。
注出口１付近は、（４−３）のように、微細形状のピッチをやや大きめに取ってかまわない。それは、胴体３は、縦にも横にも２〜３倍樹脂層が伸ばされるが、注出口１近傍は伸ばされず、ブローする時にも金型に挟まれ、容器全体を支えて成形される為である。

微細突起１２の配置は、図５における（５−１）のように、縦横共碁盤目の交点に寝かした突起１４を配置したようになっていても良いが、（５−２）のように、互い違いであってもかまわない。
このような微細突起は、フォトレジストを使用したフォトリソグラフィーで、高精細パターニングやエッチングの技術を用いて、プリフォーム金型のコア表面に形成させる。より微細なパターンを形成するには、原子間力顕微鏡を使用して、コア表面の金属原子を移動させる方法で加工してもよいが、時間が掛かり、高価なものになってしまう問題がある。

成形する樹脂は、ポリエチレンテレフタレート樹脂や、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、アクリロニトリル樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリカーボネート樹脂など、射出成形が可能で、一定のメルトテンションを掛けられる樹脂であればどの樹脂でも利用できる。
金型に使用する材料はＳＫＤのような硬度の高い材料が好ましい。基本的には、微細加工する前に鏡面状態を作っておく必要があるので、鏡面が得やすい金型材料にする。

ブロー成形は、射出したプリフォームを、コアに付いたそのまま、冷えない状態でブロー金型内部に入れて、コアの先端又は途中のフタ状の部分を移動しながら、コア内部の弁を開いて圧縮エアー、又は圧縮窒素ガスなどを吹いて、プリフォームの外側をブロー金型に押し付けるまで内部圧力を掛ける。そうした事で、プリフォームは風船のように膨らんでその外側がブロー金型に接触、ブロー金型の形状になると共に、冷却され、容器ができる。
注出口１は、ブロー成形金型にはなく、射出成形金型の一部で、射出成形からブロー成形まで、そのまま、成形される樹脂にくっついている場合もあるが、ブロー成形で、再度ネジ部分も一体になったブロー金型が使用する場合もある。

射出成形したプリフォームを、一旦金型から外し、再度、注出口１付近の口金で掴み、プリフォームの再加熱で、ガラス転移点以上、好ましくはガラス転移点の２０℃程高い温度にしてから、ブロー金型の中に入れ、コアの先端から延伸棒で２〜３倍に縦延伸し、そ
れからブロー成形して、さらに横延伸する方法で、延伸成形しても良い。延伸倍率は、必要強度の要求度で、２倍以下でもかまわないし、３倍以上でもかまわない。
この延伸成形するのは、結晶性の樹脂のみ延伸効果があるが、同じような方法で、非結晶の樹脂でも成形は可能である。結晶性がないので、分子配向の強度アップがないだけで、容器としては、問題なく成形できる。
ただ、延伸した場合、内部底部分の微細突起はつぶされてしまうので、変形して効果が薄れたり、延伸によって微細突起のピッチがより大きくなるので、延伸する量を考慮に入れて微細突起のピッチを設定する必要がある。
又、微細突起の転写性向上の為、プリフォーム成形のコアに対し、成形開始時に、コア表面を高周波加熱して成形すると、微細突起の転写性と共に成形性も向上するので、このような工夫をする事が好ましい。

＜実施例１＞
シャンプーの金型と青木固研究所AKIII−１５０−１００機の延伸ブロー成形機を使用した。射出するコアには、エッチングで図５の（５−１）、断面は図４の（４−１）の形状で微細突起用の加工を施した。ピッチは縦横共５０ｎｍとし、金型状態での加工深さは２０ｎｍとした。樹脂は住友化学社製ＡＳ８２１とした。
プリフォームを作成後、直ぐに温度調整して１２０℃に保った後、コアに設けた延伸棒で縦に２倍延伸し、その後ブロー成形し、横に３倍延伸させた。

＜実施例２＞
シャンプーの金型と青木固研究所AKIII−１５０−１００機の延伸ブロー成形機を使用した。射出するコアは、実施例１に比べ大きいが、表面には実施例１と同じく、エッチングで図５の（５−１）、断面は図４の（４−１）の形状で微細突起用の加工を施したコアを使用した。（ピッチは縦横共３０ｎｍ、金型状態での加工深さは２０ｎｍ）。樹脂は住友化学社製ＡＳ８２１とした。
プリフォームを作成後、直ぐに温度調整せずに、縦に１．２倍、横に２．５倍になる実施例１の金型でブロー成形した。

＜比較例１＞
シャンプーの金型と青木固研究所AKIII−１５０−１００機の延伸ブロー成形機を使用した。射出するコアには、微細突起用の加工を施さなかった。樹脂は住友化学社製ＡＳ８２１とした。
プリフォームを作成後、直ぐに温度調整して１２０℃に保った後、コアに設けた延伸棒で縦に２倍延伸し、その後ブロー成形し、横に３倍延伸させた。

＜比較例２＞
シャンプーの金型と青木固研究所AKIII−１５０−１００機の延伸ブロー成形機を使用した。射出するコアには、微細突起用の加工を施さなかった。樹脂は住友化学社製ＡＳ８２１とした。
プリフォームを作成後、直ぐに温度調整せずに、縦に１．２倍、横に２．５倍になる実施例１の金型でブロー成形した。

以上の試作した４種の容器重量を測定後、それぞれの容器に、花王社製のアジエンスしっとりリッチコンディショナー（レギュラー）を２２０ｍｌずつ入れ、常温で１週間放置した。その後、キャップをはずして、注出口が下になるようにして、１５分間放置して内容物を排出した。その排出後の容器重量を測定し、初期の重量との差を内容物残量として比較した。

表記のように、内面に微細な突起を設けることによって、内容物残量が著しく向上した。

このように、本発明のプラスチック容器は液切れが良好なので、注出に手間を取らず、最後まで容易に排出する事ができる。その為、無理に押出したり、水を容器内部に入れるなどの行為をしなくても、内容物をほとんど排出が可能であり、使い切ることで環境面でも本発明のプラスチック容器は良好であり、発明の効果は大きい。

１・・・・・・注出口
２・・・・・・ネジ部
３・・・・・・胴部（容器）
４・・・・・・鍔
５・・・・・・注出口断面（容器）
６・・・・・・胴部断面（容器）
７・・・・・・胴部（プリフォーム）
８・・・・・・胴部断面（プリフォーム）
９・・・・・・注出口断面（プリフォーム）
１０・・・・・注出口内表面
１１・・・・・胴部内表面
１２・・・・・内表面突起
１３・・・・・内表面突起根元窪み
１４・・・・・内表面突起（プリフォーム）
Ａａ・・・・・微細突起の横ピッチ（注出口）
Ａｂ・・・・・微細突起の横ピッチ（胴部）
Ｂａ・・・・・微細突起の縦ピッチ（注出口）
Ｂｂ・・・・・微細突起の縦ピッチ（胴部）
Ｈａ・・・・・微細突起の高さ（注出口）
Ｈｂ・・・・・微細突起の高さ（胴部）

Claims (3)

1. １０ｎｍ角〜１００ｎｍ角の面積に１箇所の密度で、１０〜５０ｎｍの高さの微細な突起を容器内表面に設けた事を特徴とするプラスチック容器。
2. 請求項１に記載のプラスチック容器を、射出成形工程で微細な突起を内面に設けたプリフォームを作成し、それをブロー成形、又は、延伸ブロー成形して製造する事を特徴とするプラスチック容器の製造方法。
3. プリフォームの内表面に設ける突起形状が、断面は鋸刃状とし、ブロー成形後、突起が１０ｎｍ角〜１００ｎｍ角の面積に１箇所の密度で、１０〜５０ｎｍの高さの微細な突起とする事を特徴とする請求項２に記載のプラスチック容器の製造方法。