JP2023006873A - 樹脂製容器 - Google Patents

Abstract

【課題】バリア性の向上と発泡の促進を同時に実現できる樹脂製容器とその製造方法を提供する。【解決手段】算術平均粗さＲａが２μｍ以上である凝集体を含む蒸着膜３を樹脂基材２の内面上に有する樹脂製容器１。樹脂基材２を形成する基材形成工程と、樹脂基材２の内面上に蒸着膜３としてシリカ蒸着膜を形成する蒸着工程と、を有し、蒸着工程が、キャリアガスとして希ガスを用いて水接触角が９０°以上である表面層３ｃを形成する表面層形成工程を有する、樹脂製容器１の製造方法。【選択図】図１

Description

本発明は樹脂製容器に関する。

ビール、炭酸飲料などの発泡性飲料のための容器として、発泡を促進する凹凸を内面に有する容器が知られている。例えば、特許文献１には有機樹脂被覆層の表面に凹凸を有する缶が記載されている。また特許文献２には、凹凸を内面に有する樹脂製容器が記載されている。

特許第４７５８６９３号公報 特許第６８０４１８９号公報

樹脂製容器は缶に比べてバリア性が劣るため、バリア性の向上と発泡の促進を同時に実現できる樹脂製容器を提供できれば望ましい。

そこで本発明の目的は、バリア性の向上と発泡の促進を同時に実現できる樹脂製容器とその製造方法を提供することにある。

本発明の樹脂製容器は、算術平均粗さＲａが２μｍ以上である凝集体を含む蒸着膜を樹脂基材の内面上に有する樹脂製容器である。

また、本発明の樹脂製容器は、上記構成において、前記蒸着膜がシリカ蒸着膜である樹脂製容器であるのが好ましい。

また、本発明の樹脂製容器は、上記構成において、前記凝集体を含む蒸着膜の算術平均粗さＲａが９μｍ以下である樹脂製容器であるのが好ましい。

また、本発明の樹脂製容器は、上記構成において、前記蒸着膜の内面の水接触角が９０°以上である樹脂製容器であるのが好ましい。

また、本発明の樹脂製容器の製造方法は、前記樹脂基材を形成する基材形成工程と、前記樹脂基材の内面上に前記蒸着膜としてシリカ蒸着膜を形成する蒸着工程と、を有し、前記蒸着工程が、キャリアガスとして希ガスを用いて水接触角が９０°以上である表面層を形成する表面層形成工程を有する、樹脂製容器の製造方法であるのが好ましい。

本発明によれば、バリア性の向上と発泡の促進を同時に実現できる樹脂製容器とその製造方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態の樹脂製容器を示す一部断面側面図である。 図１の部分拡大図である。 本発明の第２実施形態の樹脂製容器の一部を示す断面図である。 第１実施例の蒸着膜の表面状態を示すマイクロスコープ画像である。 第２実施例の蒸着膜の表面状態を示すマイクロスコープ画像である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を例示説明する。

図１に示すように、本発明の第１実施形態において樹脂製容器１（以下、単に容器１ともいう）は、ビール、発泡酒、焼酎ハイボール、スパークリングワイン、炭酸飲料、炭酸水などの、炭酸ガスを含有する液体飲料である発泡性飲料のための容器１である。

容器１は、筒状の口部１ａと、口部１ａに連なる胴部１ｂと、胴部１ｂに連なる底部１ｃと、を有するボトル状をなす。口部１ａには、口部１ａを開封可能に密封する図示しない閉鎖体が取り付けられる。より具体的に、閉鎖体は口部１ａの外周面に設けられる雄ねじ部１ｄを介して口部１ａに離脱可能に取り付けられるキャップである。なお、キャップを口部１ａに離脱可能に取り付けるための係止構造は、雄ねじ部１ｄを含む構造に限らない。また口部１ａは円筒状をなすが、これに限らず、楕円筒状、角筒状など、円筒状以外の筒状をなしてもよい。閉鎖体はキャップに限らない。

容器１の内部空間Ｓには発泡性飲料が収容される。閉鎖体を口部１ａから取り外すと、内部空間Ｓが大気に開放されて内部空間Ｓの圧力が低下し、それにより飲料が発泡する。本実施形態では、閉鎖体を口部１ａから取り外した時の発泡を促進するために、蒸着膜３によって容器１の内面に発泡の起点となる凹凸を形成する。

図２に示すように、容器１は、樹脂基材２と、樹脂基材２の内面上に形成される蒸着膜３と、を有する。蒸着膜３は特に限定されないが、本実施形態ではシリカ蒸着膜である。本実施形態では蒸着膜３は、樹脂基材２の内面上に形成される接着層３ａと、接着層３ａの内面上に形成されるバリア層３ｂと、を有し、バリア層３ｂの内面が容器１の内面である。

樹脂基材２を形成する樹脂は特に限定されず、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィンなどである。本実施形態では樹脂基材２はポリエチレンテレフタレートによって形成される。樹脂基材２を形成する方法は特に限定されず、例えば、ブロー成形、射出成形などである。樹脂基材２は単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。

蒸着膜３を形成する方法は特に限定されず、例えば化学蒸着（ＣＶＤ：chemical vapor deposition）、物理蒸着（ＰＶＤ：physical vapor deposition）などである。化学蒸着としては、例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤなどが挙げられる。プラズマＣＶＤで用いる電源としては、例えば、直流、高周波、マイクロ波などが挙げられる。

接着層３ａはバリア層３ｂを樹脂基材２の内面に接着するための層である。バリア層３ｂと樹脂基材２との接着性が良好な場合には接着層３ａを設けなくてもよい。バリア層３ｂは例えば、原料ガスとしてヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ、（ＣＨ_３）_３Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ（ＣＨ_３）_３）、キャリアガスとして酸素（Ｏ_２）を用いるプラズマＣＶＤによって形成することができる。その際、電源としてはマイクロ波を用いるのが好ましい。

バリア層３ｂは、酸素、水蒸気などの気体の透過を抑制するバリア性を有する層である。バリア層３ｂは例えば、原料ガスとしてヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳＮ、（ＣＨ_３）_３Ｓｉ－ＮＨ－Ｓｉ（ＣＨ_３）_３）、キャリアガスとして酸素（Ｏ_２）を用いるプラズマＣＶＤによって形成することができる。その際、電源としてはマイクロ波を用いるのが好ましい。

算術平均粗さＲａが２μｍ以上となるように蒸着膜３を凝集体を含むように形成することにより、蒸着膜３の内面（容器１の内面）に含まれる凝集体の凹凸表面を発泡の起点として活用することができる。また発泡の促進を高めるためには、凝集体を含む蒸着膜の算術平均粗さＲａは３μｍ以上であるのが好ましく、９μｍ以下であるのが好ましい。なお、凝集体は蒸着材料の凝集体であり、本実施形態では有機ケイ素化合物の凝集体である。

凝集体の大きさ（幅）は、例えば１～５０μｍ程度である。凝集体の数（密度）は多いほど、発泡の起点が増えるため好ましい。図４に示す例のように、凝集体は、算術平均粗さＲａが例えば数ｎｍ以下である滑らかな表面上に点在する。

容器１は例えば、基材形成工程と蒸着工程とを経ることで製造することができる。基材形成工程は樹脂基材２を形成する工程である。蒸着工程は樹脂基材２の内面上に蒸着膜３を形成する工程である。

蒸着工程は例えば、接着層形成工程及びバリア層形成工程を含む。接着層形成工程は樹脂基材２の内面上に接着層３ａを形成する工程である。バリア層形成工程は接着層３ａの内面上にバリア層３ｂを形成する工程である。

蒸着膜３の内面は親水性、すなわち水接触角が９０°未満であっても発泡を促進する効果は得られるが、疎水性、すなわち水接触角が９０°以上である方が、より高い効果を得ることができる。したがって、蒸着膜３の内面は親水性であってもよいが、疎水性であるのが好ましい。このため、バリア層３ｂの内面が親水性である場合、蒸着工程は疎水性の表面層３ｃ（図３参照）をバリア層３ｂの内面上に形成する表面層形成工程を有するのが好ましい。疎水性の表面層３ｃは、例えばキャリアガスとして希ガスを用いることで形成することができる。

上記のようにバリア層３ｂをヘキサメチルジシロキサンと酸素を用いるプラズマＣＶＤによって形成する場合には、バリア層３ｂの内面は親水性となる。この場合、例えば、図３に示す第２実施形態のように、バリア層３ｂの内面上に疎水性の表面層３ｃを蒸着によって形成するのが好ましい。表面層３ｃは、例えば、原料ガスとしてヘキサメチルジシロキサン、キャリアガスとして希ガスを用いるプラズマＣＶＤによって形成することができる。その際、希ガスとしてはアルゴン（Ａｒ）又はヘリウム（Ｈｅ）を用いるのが好ましく、電源としてはマイクロ波を用いるのが好ましい。

表面層３ｃを設ける場合でも、図５に示す例のように、算術平均粗さＲａが２μｍ以上である凝集体を含む蒸着膜を形成することができる。したがって、蒸着膜３の疎水性の内面に含まれる凝集体の凹凸表面を発泡の起点として、発泡を強く促進することができる。

前述した実施形態によれば、蒸着膜３によってバリア性の向上と発泡の促進を同時に実現することができる。

本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

したがって、前述した実施形態の樹脂製容器１は、例えば以下に述べるような種々の変更が可能である。

前述した実施形態の樹脂製容器１は、算術平均粗さＲａが２μｍ以上である凝集体を含む蒸着膜３を樹脂基材２の内面上に有する樹脂製容器１である限り、種々変更可能である。

例えば、容器１の形状は、前述した実施形態では口部１ａの大きさが胴部１ｂと同等である広口ボトル状をなすが、これに限らず狭口ボトル状をなしてもよい。また、胴部１ｂや底部１ｃの形状は適宜設定できる。胴部１ｂは例えば周方向に延びる環状溝や環状凸部を有してもよい。蒸着膜３の層構成は前述した実施形態のような２層や３層に限らず、４層以上であってもよい。

なお、前述した実施形態の樹脂製容器１は、上記構成において、蒸着膜３がシリカ蒸着膜である樹脂製容器１であるのが好ましい。

また、前述した実施形態の樹脂製容器１は、上記構成において、凝集体を含む蒸着膜３の算術平均粗さＲａが９μｍ以下である樹脂製容器１であるのが好ましい。

また、前述した実施形態の樹脂製容器１は、上記構成において、蒸着膜３の内面の水接触角が９０°以上である樹脂製容器１であるのが好ましい。

また、前述した実施形態の樹脂製容器１の製造方法は、樹脂基材２を形成する基材形成工程と、樹脂基材２の内面上に蒸着膜３としてシリカ蒸着膜を形成する蒸着工程と、を有し、蒸着工程が、キャリアガスとして希ガスを用いて水接触角が９０°以上である表面層３ｃを形成する表面層形成工程を有する、樹脂製容器１の製造方法であるのが好ましい。

第１実施形態の層構成を有するボトル状容器を実施例１として作成し、第２実施形態の層構成を有するボトル状容器を実施例２として作成し、蒸着膜を形成しないボトル状容器を比較例１として作成し、発泡性の評価を行った。また、比較例２として、実施例１と同様の層構成を有するボトル状容器をより低い電力で形成することを試みた。

実施例１、実施例２、比較例２はいずれも、ポリエチレンテレフタレートで形成した樹脂基材上に表１に示す条件で蒸着膜を形成した。比較例１はポリエチレンテレフタレートで形成した樹脂基材のみの容器とした。

比較例１、実施例１、実施例２、比較例２のそれぞれについて、水接触角と算術平均粗さＲａを測定するとともに発泡性と酸素バリア性（酸素透過量）の評価を行った。その結果を表２に示す。また、実施例１の蒸着膜の内面（バリア層の内面）をマイクロスコープで撮影して得た画像を図４に示し、実施例２の蒸着膜の内面（表面層の内面）をマイクロスコープで撮影して得た画像を図５に示す。なお、図４と図５には点在する凝集体の大きさが記入されている。

水接触角は、測定器として接触角計「ＣＡ－Ｄ」（協和界面科学株式会社製）を用いて容器の内面における水との接触角を数カ所測定したときに得られた最小値と最大値である。算術平均粗さＲａは、測定器としてＶＲ３０００（キーエンス社製）を用いて任意の１０点を測定した算術平均粗さＲａである。

発泡性評価は目視によって行い、×は不良、○は良好、◎は極めて良好であったことを示す。発泡性飲料としてはビールを用いた。特に実施例２では、開封時に生ビールのような極めて良好な発泡を観察することができた。また、マイクロ波出力（電力）が小さい比較例２は凝集体が少なく良好な発泡性が得られなかった。

酸素透過量はＭＯＣＯＮ法により、外側２３℃－５５％ＲＨ、内側２３℃－９０％ＲＨの条件で測定した。特に実施例２では、比較例１を基準とするＢＩＦ（バリア性改善率：Barrier Improvement Factor）が２１．８となり、高いバリア性が確認された。

１ 樹脂製容器
１ａ 口部
１ｂ 胴部
１ｃ 底部
１ｄ 雄ねじ部
２ 樹脂基材
３ 蒸着膜
３ａ 接着層
３ｂ バリア層
３ｃ 表面層
Ｓ 内部空間

Claims (5)

1. 算術平均粗さＲａが２μｍ以上である凝集体を含む蒸着膜を樹脂基材の内面上に有する樹脂製容器。
2. 前記蒸着膜がシリカ蒸着膜である、請求項１に記載の樹脂製容器。
3. 前記凝集体を含む前記蒸着膜の算術平均粗さＲａが９μｍ以下である、請求項１又は２に記載の樹脂製容器。
4. 前記蒸着膜の内面の水接触角が９０°以上である、請求項１～３の何れか１項に記載の樹脂製容器。
5. 前記樹脂基材を形成する基材形成工程と、
   前記樹脂基材の内面上に前記蒸着膜としてシリカ蒸着膜を形成する蒸着工程と、を有し、
   前記蒸着工程が、キャリアガスとして希ガスを用いて水接触角が９０°以上である表面層を形成する表面層形成工程を有する、請求項１～４の何れか１項に記載の樹脂製容器の製造方法。

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