JP2013180752A

JP2013180752A - キャップ体

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Publication number: JP2013180752A
Application number: JP2012043353A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Okuyama; 雄一奥山; Shinichi Tabata; 真一田端
Original assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Current assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2013-09-12
Anticipated expiration: 2032-02-29
Also published as: JP5892441B2

Abstract

【課題】炭酸水を主成分とする内容物を充填した壜体製品における時間の経過に伴う炭酸ガスの減少の抑制を、壜体の層構成等を変更することなく、また専用設備の設置をすることなく簡易に達成可能な手段を創出する。
【解決手段】合成樹脂製壜体の口筒部を密封するキャップ体１において、有頂筒状のキャップ本体１の内側に、水分の作用により炭酸ガスを発生する炭酸ガス発生剤を、少なくとも一部を合成樹脂製の透過性フィルムで形成された包装材で密封した包装体２１を配設する構成とし、透過性フィルムの水蒸気の透過係数を０．１ｇ・ｍｍ／（ｍ^２・ｄａｙ）以上とする。
【選択図】図１

Description

本発明は合成樹脂製壜体の口筒部に嵌合して使用されるキャップ体に関する。

ポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴと略記する。）樹脂製の二軸延伸ブロー成形のボトル、所謂、ペットボトルは優れたガスバリア性、高い透明性、落下しても割れない強靱性を有し、しかも食品の匂いを転移させない非吸着性や、樹脂自体の匂いが発生しない低臭性をも有するなどの種々の利点を有し、飲料水、炭酸飲料、お茶、果汁等の飲料用等の用途に幅広く使用されている。

この中で、炭酸飲料用のペットボトルでは水を主成分とする内容液、すなわち炭酸水に溶解した炭酸ガスがボトル内から外部に透過し、内容液の風味が損なわれるので賞味期限が短くなってしまうと云う問題がある。
上記のような炭酸ガスの透過を抑制する方法として、引用文献１に記載されるようにナイロン樹脂やエチレン−ビニルアルコール（ＥＶＯＨ）共重合樹脂製のガスバリア層を積層する方法、あるいはＰＥＴ樹脂にナイロン樹脂をブレンドする方法があるが、
ガスバリア層を積層する方法では積層するための専用設備が必要であり、またＰＥＴ樹脂層とガスバリア層が剥離すると云う問題を有する。
また、ナイロン樹脂をブレンドする方法ではヘーズが上昇、すなわちペットボトル本来のクリアな透明性が損なわれると云う問題がある。

また、炭酸ガスの透過を抑制する方法として引用文献２にはアモルファスカーボン被膜を積層する方法についての発明が記載されているが、この方法ではアモルファスカーボンの蒸着設備が必要であり、また蒸着層が直接内容物に接触するため内容物が限定されると云う問題を有する。

特開２０００−１６８０７１号公報特開２００８−１３７６８７号公報

本発明は、前述したような炭酸水を主成分とする内容物を充填した壜体製品における時間の経過に伴う炭酸ガスの減少の抑制を、壜体の層構成等を変更することなく、また専用設備の設置をすることなく簡易に達成可能な手段を創出することを課題とするものである。

上記技術的課題を解決する手段に係る本発明の主たる構成は、
合成樹脂製壜体の口筒部を密封するキャップ体であって、
有頂筒状のキャップ本体の内側に、
水分の作用により炭酸ガスを発生する炭酸ガス発生剤を、少なくとも一部を合成樹脂製の透過性フィルムで形成された包装材で密封した包装体を配設する構成とし、
透過性フィルムの水蒸気の透過係数を０．１ｇ・ｍｍ／（ｍ^２・ｄａｙ）以上とする、と云うものである。

上記構成のキャップ体は、主としてペットボトルの内部に炭酸水を主成分とした炭酸飲料を充填した壜体製品の口筒部を密封するのに好適に使用することができるものであるが、
炭酸水の水分が包装材の少なくとも一部を形成する透過性フィルムから包装材の内部に進入し、炭酸ガス発生剤に作用して炭酸ガスが発生し、この炭酸ガスが包装材の透過性フィルムを透して壜体内部に供給され、
その分、壜体からの透過に起因する炭酸飲料中の炭酸ガスの減少を補完、抑制することができ賞味期限を長くすることが可能となる。
そして、透過性フィルムの水蒸気の透過係数を０．１ｇ・ｍｍ／（ｍ^２・ｄａｙ）以上とすることにより、透過性フィルムを透して包装体内部に水分を取り込んで、炭酸ガス発生剤から、炭酸飲料中の炭酸ガスの減少を補完する程度の炭酸ガスの発生を促進することができる。
なお、上記水蒸気の透過係数は温度４０℃、相対湿度９０％の条件で測定した値である。

ここで、炭素ガスの発生量は、炭酸ガス発生剤の組成と封入量、透過性フィルムの水蒸気透過係数、炭酸ガス透過係数、フィルム厚さ、フィルム面積により制御することができ、炭酸飲料の種類、許容される炭酸ガス溶解濃度の下限、賞味期限等に応じた包装体を製造し、キャップ体に配設することにより用途に応じた壜体製品を提供することが可能となる。

本発明の他の構成は、上記主たる構成において、透過性フィルムの炭酸ガスの透過係数を１００ｃｃ・ｍｍ／（ｍ^２・ｄａｙ）以上とすると云うものである。

上記構成により、ガス発生剤から発生した炭酸ガスを、透過性フィルムを透して壜体内部にスムーズに供給することができる。
なお、上記炭酸ガスの透過係数は温度２５℃、相対湿度０％の条件で測定した値である。

ここで、前述したような水蒸気透過性や炭酸ガス透過性を有する透過性フィルム用の合成樹脂としては、
低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、線状超低密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリスチレン、耐衝撃性ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン・ブロック共重合体、スチレン−イソプレン・ブロック共重合体、ＡＢＳ樹脂、水素化スチレン−ブタジエン共重合体、または水素化スチレン−イソプレン共重合体、アイオノマー、ポリブテン、エチレンエチルアクリレート共重合体、エチレンアクリル酸共重合体、エチレンメタクリル酸共重合体、エチレンアクリル酸メチル共重合体、エチレンメチルアクリレート共重合体等を挙げることができる。

本発明のさらに他の構成は上記主たる構成において、透過性フィルムをエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）樹脂製フィルムとする、と云うものである。

ＥＶＡ樹脂製フィルムは、高い水蒸気透過性と炭酸ガスの透過性を有するので、このＥＶＡ樹脂製の透過性フィルムの厚さや面積を変えて、用途に適した透過性を幅広い範囲で設定することができる。
さらに、ＥＶＡ樹脂製フィルムは優れた成形性、接着性等の二次加工性を有し、市販製品として安価に入手することもできる。
なお、本発明の目的に好適なＥＶＡは酢酸ビニル含有量が３乃至５０重量％の範囲にあるものである。

本発明のさらに他の構成は上記主たる構成において、炭酸ガス発生剤を炭酸水素ナトリウムと第一リン酸カルシウムの混合物とする、と云うものである。
水分の作用により炭酸ガスを発生する炭酸ガス発生剤としては、一般には重炭酸塩と有機酸塩との組み合わせを用いるのが適当であり、その中でも炭酸水素ナトリウムと第一リン酸カルシウムの混合物の使用が好適である。
また炭酸水素ナトリウムとクエン酸ナトリウム等のクエン酸塩の混合物の使用も適している。
また、炭酸ガス発生剤として他にもクエン酸モノエステルおよび／またはクエン酸ジエステルを単独或いは組み合わせで用いることもできる。

本発明のさらに他の構成は上記主たる構成において炭酸ガス発生剤を錠剤状に固めたものとする、と云うものである。
炭酸ガス発生剤を構成する重炭酸塩と有機酸塩は均一に混合する必要があり、その粒度は、一般に粒径が１００マイクロメーター以下、特に０．１乃至９０マイクロメーター程度の微細粒径のものが好ましいが、
さらにこのような微細粒子を錠剤成形機により錠剤状に固めておくことが好ましい。錠剤状にしておくことで、重炭酸塩と有機酸塩の分散状態を、偏在させることなく均一に保持することができ、また包装材への封入工程も容易となる。
また、小さい錠剤とし、必要に応じて封入する個数で炭酸ガス発生量を容易に、また正確に変更することも可能となる。

本発明のさらに他の構成は上記主たる構成において、包装材を、合成樹脂製フィルムを重ね、袋状に周縁部をシールしたものとする、と云うものである。

上記構成は包装材に係るものであり、合成樹脂製フィルムを重ね、袋状に周縁部をシールしたものとすることにより、炭素発生剤を封入、密閉した包装体を高い生産性で製造することが可能となる。
ここで、合成樹脂製フィルムの少なくとも一部には透過性フィルムが使用される。

本発明のさらに他の構成は上記構成において、透過性フィルムと接着性ポリオレフィン樹脂製フィルムを重ねたものとすると云うものである。

接着性ポリオレフィン樹脂製フィルムはポリエチレン（ＰＥ）系樹脂あるいはポリプロピレン（ＰＰ）系樹脂等のポリオレフィン樹脂にエチレン系不飽和カルボン酸をグラフトする等して極性基を導入した樹脂（市販品としては三菱化学株式会社製の「モデイック」等がある。）からなるフィルムで
各種のＥＶＡ樹脂製フィルムは勿論、他の合成樹脂製の透過性フィルムと熱溶着、超音波法等により容易にシールすることができると共に、各種材質のキャップ体にも熱溶着、超音波法等により容易に接着することができる。

本発明のさらに他の構成は、上記主たる構成において、包装材の所定箇所をキャップ本体の頂壁の下面に熱溶着あるいは超音波法により接着して、包装体をキャップ本体の内側に配設、固定する、と云うものであり、
キャップ本体の内側への包装体の配設、固定を容易に実施することができる。

本発明のさらに他の構成は、上記主たる構成において、ポリエチレンテレフタレート樹脂製の２軸延伸ブロー成形した壜体の内部に炭酸飲料を充填した壜体製品の口筒部を密封するのに使用する、と云うものであり、
本発明のキャップ体の代表的な用途に係るものである。

本発明は、上記した構成となっているので、以下に示す効果を奏する。
すなわち、本発明のキャップ体は主としてペットボトルの内部に水を主成分とした炭酸飲料を充填した壜体製品の口筒部を密封するのに好適に使用することができるものであるが、
飲料の水分が包装材の少なくとも一部を形成する透過性フィルムから包装材の内部に進入し、炭酸ガス発生剤に作用して炭酸ガスが発生し、その分、壜体からの透過に起因する飲料中の炭酸ガスの減少を補完、抑制することができ、
壜体の層構成等を変更することなく、また専用設備を設置することなく簡便に
賞味期限を長くすることができる。

また、炭素ガスの発生量は、炭酸ガス発生剤の組成と封入量、透過性フィルムの水蒸気透過係数、炭酸ガス透過係数、フィルム厚さ、フィルム面積により制御することができ、
炭酸飲料の種類、許容される炭酸ガス溶解濃度の下限、賞味期限等に応じた包装体を用意してキャップ本体に配設することにより用途に応じた商品を提供することができる。

本発明のキャップ体の一実施例を示す半縦断正面図である。包装体の一例を示す断面図である。錠剤状の炭素発生剤の一例を示す斜視図である。壜体の一例を示す正面図である。炭酸ガスロス試験の測定結果を示す表である。炭酸ガスロス試験の測定結果を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を実施例に沿って、そのバリエーションにも言及しながら、図面を参照して説明する。
図１〜３は、本発明のキャップ体の一実施例を示すもので、図１は半縦断正面図、図２は図１のキャップ体の頂壁３の下面に配設されている包装体２１の断面図、図３は包装体２１の中に封入されている錠剤状の炭酸ガス発生剤２７の斜視図である。

このキャップ体は、有頂筒状のキャップ本体１と、このキャップ本体１の頂壁３の下面に接着状に固定、配設される図２に示される包装体２１からなる。
キャップ本体１はＰＰ樹脂成形品で、図４に示される壜体３１の口筒部３２に嵌合して使用されるものである。
なお、図４に示す壜体３１は、内部が加圧状態となる炭酸飲料用の、所謂、耐圧ペットボトルで、円筒状の胴部３４の上端にテーパー筒状の肩部を介して、ビードリング３３ａとネックリング３３ｂを配設した口筒部３２が起立設し、複数の脚を突出して所謂ペタロイド状の形状とした底部３５を有し、容量が５００ｍｌで重量が３２ｇのものである。

キャップ本体１は基本的には頂壁３と側周壁２で有頂筒体に形成されるもので、所謂、ピルファープルーフ機構を有し、側周壁２の下端に連結片４を介してピルファープルーフリング５が連設されている。このピルファープルーフリング５の内周面下端からは上記ペットボトル３１の口筒部３２のビードリング３３ａに下方から係止する係止片６が配設されている。

次に、図２に示される包装体２１は、図３に示すようにディスク状の錠剤とした炭酸ガス発生剤２７を、接着性ポリオレフィン樹脂製のベースフィルム２３とＥＶＡフィルム樹脂製の透過性フィルム２４を重ねて周縁部を熱シールした包装材２２で密閉したものである。
そして、周縁部に形成されるシール部２５をキャップ本体１の頂壁３の下面に熱溶着により接着することにより、包装体２１をキャップ本体１の内側に固定、配設するようにしている。

ここで、ＥＶＡフィルム樹脂（酢酸ビニル含有量２５重量％）製フィルムの
水蒸気の透過係数は４．５ｇ・ｍｍ／（ｍ^２・ｄａｙ）、炭酸ガスの透過係数は１１００ｃｃ・ｍｍ／（ｍ^２・ｄａｙ）で、両透過係数共、市販のフィルムのなかで高い値を有する。
また、接着性ポリオレフィン樹脂製のベースフィルム２３を使用することにより、ＥＶＡフィルム樹脂製の透過性フィルム２４との熱溶着、超音波法等によるシールを容易に実施することができ、またキャップ本体１の頂壁３との熱溶着、あるいは超音波法による接着を容易に達成することができる。

図３に示す錠剤状の炭酸ガス発生剤２７は、粉状の炭酸水素ナトリウムと第一リン酸カルシウムを重量比で５：３の割合で混合し、錠剤成形機でディスク状に固めたものである。

次に、上記した包装体２１の効果を確認するために「炭酸ガスロス測定試験」を以下のように実施した。
＜試験方法＞
（１）上記した包装体２１の透過性フィルム２４のフィルム厚さ、炭酸ガス発生剤の重量を変えて次の４種類（Ｔ１〜Ｔ４）の包装体２１を作成準備した。なおＴ１〜Ｔ４の包装体２１で使用した透過性フィルム２４は直径が１７ｍｍの円形とし、一定の透過面積としている。
・Ｔ１；フィルム厚さ０．３ｍｍ、炭酸ガス発生剤の重量０．２５ｇ
・Ｔ２；フィルム厚さ０．３ｍｍ、炭酸ガス発生剤の重量０．５０ｇ
・Ｔ３；フィルム厚さ０．６ｍｍ、炭酸ガス発生剤の重量０．２５ｇ
・Ｔ４；フィルム厚さ０．６ｍｍ、炭酸ガス発生剤の重量０．５０ｇ

（２）壜体として図４に示した壜体３１、すなわち耐圧ペットボトルを使用し、炭酸ガス含有率が３．０ガスボリュームの炭酸水を充填し、図１に示すようにキャップ本体１の頂壁３に上記４種の包装体２１を配設したキャップ体でシールし、炭酸水を充填し実施例１〜４の壜体製品を用意した。
なお、比較例として包装体２１の配設のないキャップ体でシールした壜体製品も用意した。
ここで、ガスボリューム（ｖｏｌ）とは、「１気圧１５．６℃の状態において、液中に溶解している炭酸ガスの体積を飲料の体積で割ったもの」を云う。
（３）２３℃、相対湿度５５％の状態で１２週間に亘り含有される炭酸ガスの減少量を測定し、（含有される炭酸ガスの減少量／初期の含有量）×１００％で算出される炭酸ガスロス率を測定した。

図５の表は測定結果をまとめたもので、図６は測定結果をグラフで示したものである。
なお、図５の表中の改善度は、（比較例の１２週目の炭酸ガスロス率）／（各実施例の炭酸ガスロス率）で算出した値である。
また、図６は横軸を経過時間(週）、縦軸を図５の表中の炭酸ガスロス率（％）としたもので、グラフ中Ｔ１〜Ｔ４はそれぞれ実施例１〜４のデータ、Ｔ５は比較例のデータである。

この測定結果から、次のことが分かる。
（１）比較例と実施例１〜４を比較すると、包装体２１による炭酸ガスロスの抑制効果が確認される。
（２）炭酸ガスロスの抑制効果は透過性フィルム２４の厚さに反比例し、炭酸ガス発生剤の重量に比例している。
（３）（２）から分かるように、透過性フィルム２４の厚さ及び／または炭酸ガス発生剤の重量により炭酸ガスロスの抑制効果を予測、制御することができる。
（４）図６からも分かるように、１２週間の測定範囲では炭酸ガスロス値は経過時間に比例して略直線状に増加する。

さらに言及すると、特に上記（４）を考慮すると、改善度により比較例の壜体製品に比較して、包装体２１を配設したキャップ体により炭酸ガスロスに起因する賞味期限をどの程度延長することができるかを推測することができる。
たとえば実施例１の製品では１．1倍程度、また実施例２の製品では１．３倍程度の賞味期限の延長が期待できる。
そして、透過性フィルム２４の厚さ、炭酸ガス発生剤の重量、さらに炭酸ガス発生剤の組成、透過性フィルム２４を形成する樹脂の種類、透過性フィルム２４の面積等の要素により使用目的に応じた性能を有する包装体２１を用意し、キャップ本体の内側に配設することにより、ペットボトル本体の軽量化や賞味期限の延長も含めた用途に応じた壜体製品を提供することができる。

以上、本発明の実施の態様を実施例に沿って説明したが、本発明のキャップ体の実施態様はこれまでの説明の中でも、個別的にそのバリエーションを記載したようにこれら実施例に限定されるものではない。
ここで、包装体２１について見ると、
炭酸ガス発生剤を構成する組成物は、炭酸水素ナトリウムと第一リン酸カルシウムの組み合わせに限定されることなく、一般には重炭酸塩と有機酸塩を組み合わせたものを使用することができ、さらに包装体２１の保存中における炭酸ガスの発生を抑制するために遮蔽剤としての機能を発揮するコーンスターチやデンプンを混合、分散させておくこともできる。
また、炭酸ガス発生剤は錠剤の他にも粉末、顆粒の状態でも使用することもできる。

また包装材２２には合成樹脂製フィルムを重ねた袋状のものの他にも、例えば有頂短円筒状の合成樹脂成形品の下端開口部を透過性フィルムでシールした中空ディスク状のもの等、他の態様のものを使用することもできる。
また、包装体２１をキャップ本体１に配設する方法については接着する方法の他にも、キャップ本体１に適宜の係止片を設け、係止させることもできる。

以上、説明したように本発明のキャップ体は、内側に配設した炭素ガス発生剤を封入した包装体により炭酸水中の炭酸ガスの減少を効果的に抑制できるものであり、炭酸飲料を充填したペットボトル製品等の用途で幅広い利用展開が期待される。

１；キャップ本体
２；側周壁
３；頂壁
４；連結片
５；ピルファープルーフリング
６；係止片
２１；包装体
２２；包装材
２３；ベースフィルム
２４；透過性フィルム
２５；シール部
２７；炭酸ガス発生剤（錠剤）
３１；壜体（ペットボトル）
３２；口筒部
３３ａ；ビードリング
３３ｂ；ネックリング
３４；胴部
３５；底部

Claims

合成樹脂製壜体の口筒部を密封するキャップ体であって、有頂筒状のキャップ本体(1)の内側に、水分の作用により炭酸ガスを発生する炭酸ガス発生剤(27)を、少なくとも一部を合成樹脂製の透過性フィルム(24)で形成された包装材(22)で密封した包装体(21)を配設する構成とし、前記透過性フィルム(24)の水蒸気の透過係数を０．１ｇ・ｍｍ／（ｍ^２・ｄａｙ）以上としたキャップ体。
透過性フィルム(24)の炭酸ガスの透過係数を１００ｃｃ・ｍｍ／（ｍ^２・ｄａｙ）以上とした請求項１記載のキャップ体。
透過性フィルム(24)をエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）樹脂製フィルムとした請求項１または２記載のキャップ体。
炭酸ガス発生剤(27)を炭酸水素ナトリウムと第一リン酸カルシウムの混合物とした請求項１、２または３記載のキャップ体。
炭酸ガス発生剤(27)を錠剤状に固めたものとした請求項1、２、３または４記載のキャップ体。
包装材(22)を、合成樹脂製フィルムを重ね、袋状に周縁部をシールしたものとした請求項１、２、３、４または５記載のキャップ体。
透過性フィルム(24)と接着性ポリオレフィン樹脂製フィルムを重ねた請求項６記載のキャップ体。
包装材(22)の所定箇所をキャップ本体(1)の頂壁(3)の下面に熱溶着あるいは超音波法により接着して、包装体(21)をキャップ本体(1)の内側に配設、固定した請求項１、２、３、４、５、６または７記載のキャップ体。
ポリエチレンテレフタレート樹脂製の２軸延伸ブロー成形した壜体(31)の内部に炭酸飲料を充填した壜体製品の口筒部(32)を密封するのに使用する請求項１、２、３、４、５、６、７または８記載のキャップ体。