JP3420238B2 - 液体容器用成形閉鎖体 - Google Patents

液体容器用成形閉鎖体

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Description

【発明の詳細な説明】 【発明の技術分野】
本発明は、液体容器用成形閉鎖体及びそのような成形
閉鎖体を作るための組成物及び方法に関する。１つの態
様では、本発明は、発泡剤と混合した熱可塑性エラスト
マーから、ワインボトルのようなボトル用の成形ストッ
パーを生産するための組成物、及びそのような組成物か
らの製品に関する。他の態様では、本発明は、ワインボ
トルのコルクのような成形閉鎖体を作る方法、及びスト
ッパー付きワインボトルを作る方法に関する。
【発明の背景】
ストッパータイプの成形閉鎖体を作るために、最も普
通に使用される材料は、天然コルクである。しかし、成
形閉鎖体の製造及び流通にコルクを使うことには大きな
不利益がある。コルクは、色、乾燥、収縮又は膨脹、砕
け、容器へのはまり、密封形成に関し一定の性質を有さ
ない。これらの特徴は、一般的に、生産コスト及び消費
者コスト、並びに製品性能について不満足である。ワイ
ンの成形閉鎖体の場合、コルクは、製品に匂いを移し、
製品を消費者が拒むことが生じる。加えて、ボトル入り
ワインの10％近くは、天然コルクからのカビによる予想
できない汚染により廃棄される。さらに、ボトルの成形
閉鎖体を製造するためのコルクの使用は、コルクを得る
木の供給が急速に減少しているので、高価になってきて
いる。 天然コルクボトルストッパーの代替物の開発のための
多くの試みがなされてきた。これらの中で、ワイン容器
用ねじぶた閉鎖体は、伝統的なコルクワイン閉鎖体の取
り巻く外観、セレモニー、ロマンスを有しないので、あ
まり適していないことがわかった。また、多くの合成コ
ルク閉鎖体が開発されてきた。特に、射出成形された発
泡熱可塑物から閉鎖体を開発する最近の試みは、特に、
生産コスト、製品性能、消費者容認について、大きな危
険に遭遇した。これらの閉鎖体の或るものは、製品を顕
著に腐らせ、そして／又は容器内への酸素の浸透に対し
低い抵抗性しか有さない傾向を示した。加えて、発泡熱
可塑性プラスチックからの合成閉鎖体は、一般的に、寸
法、形状、重量及び生産、流通及び性能に重要な他の特
徴について均一性が良くなかった。 液体容器用発泡熱可塑性成形閉鎖体の射出成形の特別
な場合では、熱可塑性組成物が、比較的冷たい金型に注
入され、閉鎖体の表面に密度の大きい外側表皮と多孔質
で泡状の内部を形成する。閉鎖体の組成物及び閉鎖体の
外側表皮と多孔質コアとの間の組織関係は、完成した閉
鎖体の密封能力について不安定である。他の発泡熱可塑
性閉鎖体は、密閉体と容器との間の漏れ亀裂を作る、外
側表皮層のしわにより、問題を引き起こしていた。他の
従来技術の閉鎖体は、例えば、圧縮後に元の寸法に素早
く戻らないというような、異なる密封問題を有し、その
ため、信頼できる密封成形には、閉鎖体の挿入後長期
間、容器を直立状態に保つことが必要である。さらに、
従来技術の閉鎖体は、十分長い期間、印刷物を十分に保
持できない。 米国特許第4,363,849号は、天然コルクのような外観
を有する熱可塑性閉鎖体の生産物を開示する。しかし、
特別な成形装置が使われ、金型内の例えば約16,000psi
（約1.1X108N）の高い圧力を維持するために、制御され
た最小のガス抜き又は他の手段によって、注入された熱
可塑性樹脂材料で置換される、冷たい成形キャビティ内
の空気を徐々に解放することが必要である。米国特許第
4,188,457号は、ワインボトル用閉鎖体を形成するのに
用いられる熱可塑性組成物を開示する。その熱可塑性組
成物は、二酸化硫黄と水を含み、二酸化硫黄は、脱酸素
剤として作用すると言われている。しかし、この方法
は、この方法から作られる二酸化硫黄又はメタ重亜硫酸
塩が、閉鎖体内の液体を腐敗させるので、望ましくな
い。
【発明の目的及び要旨】
本発明の一般的な目的は、液体容器に嵌められたとき
に、酸素の浸透に対し高い抵抗性を有し、製品をほとん
ど又は全く腐敗させない、熱可塑性エラストマー（"TP
E"）及び発泡剤からなる液体容器用成形閉鎖体を提供す
ることである。成形閉鎖体は、非液体容器用にも生産さ
れる。 本発明の別の目的は、例えばワインボトルのような液
体容器に適した閉鎖体に容易に作られる組成物を提供す
る。 本発明のさらなる目的は、天然コルクの望まれる性質
の本質的に全てを有し、望まれない特徴の好ましくはど
れをも有さない、液体容器用成形閉鎖体を製造するため
の組成物を提供することである。 本発明のさらに別の目的は、液体容器用成形閉鎖体を
射出成形するための工程を提供することである。 本発明のさらなる別の目的は、挿入時直ちに液体容器
を信頼できるように密封し、そして／又は印刷物を保持
できる成形閉鎖体を作るための新規な組成物及び工程を
提供することである。 本発明の成形閉鎖体は、好ましくは、ワインボトルに
嵌まるように寸法決めされたコルク形状に形成される。
成形閉鎖体は、寸法、形状及び重量が実質的に均一で、
見た目が美しい。その外観は、本発明の人工着色、大理
石模様の表面組織、好ましくは、その表面端部の一方又
は両方にその表面に浮き彫り加工されたシンボルを有す
ることができる能力により、天然コルクの見た目とは異
なっている。加えて、成形閉鎖体は、普通のボトル器具
を使用する液体容器に容易に挿入され、くっついたり、
砕けたり、又は後に膨脹することなしに通常のコルク抜
きを使って取り出される。本発明の成形閉鎖体は、取り
出し時に膨脹しないので、液体容器に再び挿入されても
よく、それによって、容器が完全に空でないとき、容器
を再び閉鎖する。また、成形閉鎖体は、挿入直後容器の
中身と接触し、それによって、容器が水平に置かれる前
に、成形閉鎖体と容器との間の適切な密封形成を可能に
する待機期間の必要性をなくす。また、成形閉鎖体は、
印刷物を永久的に保持できる。 本発明のこれら及び他の態様は、以下の詳細な説明及
び添付図面を参照することにより明らかになるだろう。 ［図面の簡単な説明］ 第一図は、ワインボトルに適した成形閉鎖体を示し、
成形閉鎖体は、大理石模様の表面組織、端部に浮き出し
たシンボル、側面に印刷、及び縁に丸みを有する。
【実施形態】
本発明の一態様では、寸法、形状、表面手触り、表面
の滑らかさ、弾力性、弾性、密度分布及び美的外観を調
製することが可能である、天然コルクの適当な代替物と
して機能する、成形閉鎖体を提供することである。 従って、本発明は、液体容器、好ましくは、ワインボ
トルを閉じることができる、それによって、こぼれるこ
とを防止し、大気からワインへの酸素の通過を防ぐこと
ができる、同時に、ワイン、又は成形閉鎖体とワインと
の間のワインボトル内の空気空間から酸素を実質的に吸
収しない、成形閉鎖体を作るのに適当な割合のTPE及び
発泡剤からなる。液体容器用成形閉鎖体を特徴とする。
成形閉鎖体は、実質的な膨脹、砕け又は崩壊なしに、コ
ルク抜きで取り外させる能力を有し、（そのような膨
脹、砕け又は崩壊により、ワインを一般的にまずくする
か、及び／又は成形閉鎖体を使えなくするかどちらかで
ある。） 容器に接触する成形閉鎖体の表面を含む、成形閉鎖体
に印刷することができ、成形閉鎖体を容器に挿入した直
後に、容器は、成形閉鎖体を横にすることができる。ま
た、成形閉鎖体は、長期間（ワインがその飲み頃に達す
るように適当に熟成するのに適当な年数、即ち約２年又
はそれ以上）に渡って使用され能力を有し、そして、ア
ルコール、酸又は塩基の溶媒和作用に耐える能力を有
し、それによって、ワインの腐敗を防ぐ。好ましくは、
成形閉鎖体は、成形閉鎖体の性能及び／又は生産性を改
善することができる滑剤、着色剤、充填剤又は他の添加
剤の１つ又はそれ以上をさらに備える。成形閉鎖体は、
例えば、過去に、合成コルクの不浸透性を増すために使
われたが、ワインを腐らせる、二酸化硫黄のような脱酸
素剤を含まない。 本発明の別の態様では、成形閉鎖体は、１つ又はそれ
以上のTPE及び１つ又はそれ以上の発泡剤からなる組成
物から形成される。成形閉鎖体を作るために使われるTP
Eの硬さの効果的な間接測定である、成形閉鎖体のデュ
ロメータによる測定値は、一般的には、約65Aから約90A
であり、典型的には約70Aから約85Aであり、好ましくは
約71A又は75Aから約80Aである。TPEは、一般的に組成物
の約70％から約97％、典型的には約80％から約95％、好
ましくは約90％から約95％を構成する（他に特に言及さ
れなければ、ここでのパーセントは、容積パーセントで
ある）。TPEは、ワインのような液体との相互作用、又
はワインのような液体の腐敗をほとんど又は全く起こさ
ない。TPEは、また、改善された密封性及び長い有効寿
命に適当な圧縮力を有する。TPEは、容易に加工され、
早いサイクル時間及び高い生産速度を可能にする。さら
に、選ばれたTPEは、食品に接触することとなる間接的
な食品添加物に関するFDAの要求を満す。 好ましい実施形態では、TPEは、スチレンブロック共
重合体からなり、さらに好ましくは、スチレン−エチレ
ン−ブチレン−スチレン共重合体（"SEBS"）、スチレン
−エチレン−ブチレン共重合体、スチレン−ブタジエン
−スチレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、
スチレン−イソプレン−スチレン共重合体、スチレン−
イソプレン共重合体、スチレン−エチレン−プロピレン
−スチレン共重合体の１つ又はそれ以上である。スチレ
ンブロック共重合体、特にSEBSの含有は、そのような共
重合体が、他のTPEと比べ、成形閉鎖体に優れた特性を
与えるので、成形閉鎖体（特に、成形閉鎖体がワインコ
ルクのとき）に特に有利である。これらの共重合体の多
くは、登録商標KRATONのもとに入手できる。さらなる好
ましい実施形態では、スチレンブロック共重合体はSEBS
である。そのようなSEBS共重合体の例は、Ｊ−VON（登
録商標）、DYNAFLEX GS6771−000及びDYNAFLEX GS676
8−1000を含み、これらは、長い有効寿命の間望ましい
耐オゾン性及び耐熱性を有する。加えて、そのようなSE
BS共重合体は、水、塩基、酸及びアルコールに対する耐
性を有する。Ｊ−VON（登録商標）は、マサチューセッ
ツ州レオミンスターのJ.VON社から市販され、また、DYN
AFLEX GS6771−000及びDYNAFLEX GS6768−1000は、オ
レゴン州ポートランドのCC＆Ｐ社から市販されている。 発泡剤は、一般的に組成物の１％以上であり、典型的
には組成物の少なくとも約1.3％、1.5％又は2.0％を含
む範囲を構成し、組成物の約9.0％、5.0％、4.0％又は
3.0％以下ある。好ましくは発泡剤は、組成物の約1.3％
から約3.0％を構成し、典型的には、約1.5％から約2.5
％であり、好ましくは、組成物の２％である。使用され
る発泡剤の適当な量は、適当な重合体、発泡剤及び使用
される他の成分、さらに成形状態を考慮に入れて当業者
によって決定される。多過ぎる発泡剤の使用では、通
常、内部に過剰に大きなセルを有する成型閉鎖体として
しまい、かくして、成形閉鎖体を過度に海綿状にしてし
まい、製造中存潜在的に一貫性のないものとしてしま
う。あまりに少ない発泡剤の使用では、十分なセルを有
しない即ち不適当な大きさのセルを有する成形閉鎖体と
なり、そのような成形閉鎖体は、とりわけ、コルク抜き
を使う日常の栓抜きを困難にする。 好ましい実施形態では、発泡剤は、オハイオ州シンシ
ナティ、USI Devision,Quantum Chemical社から市販さ
れているSpectratech FM1150Hである。Spectratech（登
録商標）FM1150Hは、50％の式CH3−（CH2）ｎ−CH3の樹
脂と、50％の炭酸水素ナトリウム（NaHCO3）及びクエン
酸の組み合わせを有する、低密度ポリエチレンベースの
吸熱発泡濃縮体からなるポリオレフィンベース化合物で
ある。Spectratech（登録商標）FM1150Hの有利な性質
は、成形物の早いガス抜き、改善されたサイクル時間、
改善された密度分布及び優れた表面を含む。アゾジカル
ボンアミド、オゾデカルボンオキサイド及び炭酸水素ナ
トリウムのような他の適当な発泡剤を使っても良い。本
発明の精神及び範囲から逸脱することなく、さらに他の
発泡剤を使ってもよい。 別の実施形態では、１つ又はそれ以上の充填剤が、TP
E及び他の添加物と組み合わさって使用される。例え
ば、充填剤は、炭酸カルシウムからなる。もし、そのよ
うな充填剤が使われると、それは、組成物の約20％又は
それ以上までを構成するが、好ましくは、組成物の５％
までである。そのような充填剤を使用すると、材料の使
用量を節約する。他の充填剤が当業者にとって明らかで
ある。 本発明の他の実施形態では、粉状又は液体顔料が、TP
Eと他の材料の混合物に加えられる。粉状又は液体顔料
は、一般的に、全体組成の約１％以下である。好ましく
は、TPE及び他の材料の主供給原料に添加する前に、顔
料は、ポリプロピレンのような熱可塑性樹脂材料、及び
／又はTPEの一部と予め混合される。 好ましい実施形態では、組成物は、約96％のTPE、約
２％の発泡剤、約２％の低密度ポリプロピレン、そして
小さなパーセントの所望の顔料からなる。さらなる好ま
しい実施形態では、顔料、ポリプロピレン及び約２％の
TPEが予め混合され、次いで、残りのTPE及び発泡剤に均
質混合物として加えられる。別の好ましい実施形態で
は、組成物は、さらに、充填剤を有し、組成物は、約79
％から約95％のTPE、約1.5％から約2.5％の発泡剤、及
び約20％までの充填剤を有する。 別の好ましい実施形態では、容器内への成形閉鎖体の
挿入を容易にする、脂肪酸、シリコン、アルコール又は
水（ミネラル水を含む）のような、滑剤が、成形前又は
後に加えられる。好ましくは、滑剤は脂肪酸からなり、
全体の組成物の約0.5％以下である。 別の態様では、本発明は、好ましくは凸状である丸い
縁即ち丸みを有する成形閉鎖体を提供する。好ましく
は、丸みは、閉鎖体の両縁（例えば、頂部と底部）にあ
る。本発明のこの態様は、好ましくは、TPEからなる成
形閉鎖体に使われるが、TPEでない従来の熱可塑性樹脂
から作られる成形閉鎖体への使用に適している。そのよ
うな半径範囲は、容器（特に、ワインボトル）への成形
閉鎖体の挿入をより容易に、より効果的にし、成形閉鎖
体が容器内に置かれるとき、成形閉鎖体のより均一の外
面を維持し、実質的に成形閉鎖体の挿入直後、容器を横
にすることができる成形閉鎖体の能力を補助すると考え
られる。 成形閉鎖体が容器に接触する成形閉鎖体の表面の印刷
物を永久的に保持することは、本発明の特徴である。成
形閉鎖体の表面は、典型的にとても滑らかで、それゆ
え、そのような印刷物を効果的に受け入れ、又は保持す
ることができない。印刷物を保持するために、熱可塑性
樹脂が本発明のこの実施形態に使用されるが、化合物は
好ましくはTPE、好ましくはスチレンブロック共重合
体、及びさらに好ましくは、SEBSである。さらに、成形
によってできた成形閉鎖体は、好ましくは、印刷のため
に表面を調整する処理を受ける。処理は、成形閉鎖体
に、好ましくは、可視光又は可視光付近（例えば、紫外
線）の高強度の電磁放射を与えることからなる。そのよ
うな処理の一例は、印刷業界ではふつうの処理である、
コロナ予備処理が知られている。処理は、好ましくは、
印刷前に行われるが、印刷後も行われる。 実質的に、本発明により作られた成形閉鎖体を受け入
れた直後、一般的に４時間以内、典型的には１時間以
内、好ましくは実質的にすぐに、ワインボトルのような
容器を水平に置くことができることは、本発明の別の特
徴である。組成物により、成形閉鎖体を、圧縮状態から
解放された後、約４秒から約５秒以内に元の直径の少な
くとも約90％まで戻す内部セル寸法を成形閉鎖体に達成
させるので、成形閉鎖体のこの特性が達せられているこ
とが考えられる。成形閉鎖体に丸みのある縁を含ませる
ことにより、成形閉鎖体のこの特性を助けるもの考えら
れる。 従って、成形閉鎖体が圧縮され、容器内に挿入された
後、成形閉鎖体は、約４秒から約５秒以内に、おおよそ
通常の寸法に戻り、それにより、容器の中身をこぼすこ
となく、そして、成形閉鎖体と容器との間の密封を防げ
ることなく、容器をすぐに水平に置くことができる。例
えば、容器がワインボトルであるとき、ラックに入れる
前に、立たせる期間を必要としない。 本発明のさらなる別の実施形態では、１つまたはそれ
以上の材料が、成形閉鎖体を生産性及び／又は性能を改
善する、化学発泡剤活性剤及び他の添加剤を含む、組成
物全体に加えられてもよい。例えば、望むならば、容器
内の液体のアロマ及び／又はフレーバーを向上させる材
料が加えられる。 成形閉鎖体は、普通の射出成形工程を使って作られる
ことは、本発明のさらなる特徴である。成形工程の１つ
の例では、組成物の大量の材料を、よく混合して、均一
な供給原料を作る。次に、供給原料は、射出成形用金型
への射出に適するように加工する。別の容器では、顔
料、ポリプロピレン及び少量のTPE（好ましくはSEBS化
合物）を均質に混合する。それから、準備された供給原
料及び顔料含有混合物を、金型に、一般的に約0.02秒か
ら約６秒間、典型的に約0.03秒から約３秒間、好ましく
は約0.04秒から約１時間に渡って注入する。金型は、好
ましくは、ワインコルクの形状である、所望の形状を有
する。成形圧力は、一般的に約200psi（約1.4x105N）か
ら約900psi（約6.2x105N）、典型的には約300psi（約2.
1x105N）から800psi（約2.1x105N）、好ましくは400psi
（約2.8x105N）から700psi（約4.8x105N）である。成形
温度は、一般的に約300゜F（約150℃）から約550゜F
（約290℃）、典型的には、約325゜F（約160℃）から約
425゜F（約220℃）、好ましくは約350゜F（約180℃）か
ら約400゜F（約200℃）、さらに好ましくは約375゜F
（約190℃）である。混合物を、一般的に約20秒から約9
0秒。典型的には約30秒から80秒、好ましくは約35秒か
ら約60秒間、金型内に維持する。さらに好ましくは、成
形をできるだけ素早く行う。さらに、特別なガス抜きは
必要でない。 好ましい実施形態では、図１に示すように、成形閉鎖
体の表面に沿って目に見える無作為なカールを作るため
に、組成物は、軟化した又は溶融した組成物が、ボトル
内に下げられた紐のように、金型内で無作為にコイルす
るような割合と温度で金型内に注入される。別の実施形
態では、組成物は、無作為なカールが避けられるような
割合と温度で注入される。 さらに、成形サイクルの始めの金型内の空気は、好ま
しくは、組成物と注入と協調した真空補助装置によって
金型内から除去される。真空補助装置は、注入段階の最
後に適用され、又は注入段階の終了後、最初に適用され
てもよい。注入段階でのあまりに早い真空装置の適用
は、成形閉鎖体内に過度に大きなセル空間を生じ、過度
に海面状製品を得る。真空装置の使用を怠ると、サイク
ル時間が増えてしまう結果となる。 組成物全体が金型内で効果的に硬化するのに十分な時
間の後、金型は開らかれ、成形閉鎖体は取り出される。 成形時間、圧力、ガス抜き、冷却、真空補助、生産物
の取り出し及び射出成形に関する他の要因は、組成物全
体に含まれる材料の正確な組み合わせに基づき、金型の
タイプ、寸法及び形状、そして他の要因は、当業者にと
って明らかである。 好ましくは一端又は両端に、金型にワインセラーの紋
章又は文字のような所望のシンボルを浮き彫り加工する
ことができ、そのような浮き彫り加工されたシンボル
が、コルクに写されることは、本発明の特徴である。 本発明の本実施形態は、例示であって限定的なもので
はなく、発明の範囲は、以下の請求の範囲によって示さ
れ、それゆえ、請求の範囲の意味及び範囲内での全ての
変更は、発明の範囲に含まれることとなる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−173322（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−183458（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−15062（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−327149（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−134863（ＪＰ，Ａ) 欧州特許出願公開250057（ＥＰ，Ａ １) 米国特許4499141（ＵＳ，Ａ) 米国特許3984022（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B65D 35/44 - 35/54 B65D 39/00 - 55/16 C08J 9/00 - 9/42

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】熱可塑性エラストマー及び発泡剤からなる
    組成物から得られるワインボトルに取り外し自在に挿入
    される成形ストッパーにおいて、熱可塑性エラストマー
    がスチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体
    （SEBS）、及びスチレン−エチレン−プロピレン−スチ
    レン共重合体（SEPS）の１つ又はそれ以上である、こと
    を特徴とする、成形ストッパー。
  2. 【請求項２】熱可塑性エラストマーはスチレン−エチレ
    ン−ブチレン−スチレン共重合体（SEBS）である、こと
    を特徴とする、請求項１に記載の成形ストッパー。
  3. 【請求項３】成形ストッパーは充填剤を含む、ことを特
    徴とする、請求項１乃至２に記載の成形ストッパー。
  4. 【請求項４】成形ストッパーは縁に丸みを有する、こと
    を特徴とする、請求項１乃至３に記載の成形ストッパ
    ー。
  5. 【請求項５】丸みは凸状である、ことを特徴とする、請
    求項４に記載の成形ストッパー。
  6. 【請求項６】成形ストッパーは大理石模様の表面組織を
    有する、ことを特徴とする、請求項１乃至５に記載の成
    形ストッパー。
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