JP4590980B2

JP4590980B2 - プラスチック容器の製造方法

Info

Publication number: JP4590980B2
Application number: JP2004244773A
Authority: JP
Inventors: 浩人鹿島; 敏明掛村; 功森本; 関　　武邦; 勇人新井
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2004-08-25
Filing date: 2004-08-25
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2024-08-25
Also published as: JP2006062675A

Description

本発明は、内面に酸素バリア性が求められる内容物を封入した、抽出口にキャップを組み付けたか、口栓を設けたプラスチック容器の製造方法に関する。

プラスチック容器はデザインの自由度や軽量・耐衝撃性といった特徴から、その需要はますます高まり、たとえばビールのように以前は金属缶やガラス瓶でなければ容器として成り立たない内容物に対しても、ガスバリア性を付与することでプラスチックが使用されるようになってきた。

また、従来からプラスチック容器を前提にして開発されてきたトイレタリー用品の分野の中にも、酸素を嫌う商品が開発されており、プラスチック容器にバリア性を求める市場ニーズは、ますます高まりつつある。そこで、容器全体の酸素バリア性を高まるためには、どうしてもキャップや口栓の様な開栓部付近のバリア性を高めることが必要である。

ところで従来は容器とキャップが個別に加工され、それぞれが予めバリア性を付与された上で、内容物を充填後に両者を組み合わせることが通例であった。容器側に酸素バリア性を付与する方法としては、ＥＶＯＨ（エチレンー酢酸ビニル共重合体）やポリアミドといった樹脂をポリオレフィンやポリエステルで挟んで加工する方法が一般的であった。また、最近はセラミックの薄膜をコーティングする技術が知られてきている。一方、キャップ側では、酸素バリア性や酸素吸収機能を持たせた樹脂シール材を樹脂や金属と組み合わせたものが一般的であった。

キャップを取り付けた状態での容器のバリア性を高める方法の一例として、特許文献１では、バリア性材料を容器抽出口に当てる構造のキャップを提案しているが、インサート射出成形を行うため位置ずれが生じやすいこと、貼り付けたバリア性材料がキャップ締め付け時に容器天面との間で摩擦変形を受けることで、均一なシールが出来ないことから、性能の面で十分とは言えなかった。

ほかにも例えば、特許文献２では抽出口にアルミ箔を貼り付ける方法が提案されているが、実際の接合には接着剤またはラミネートした樹脂を使用するため、バリア層を経由せずに酸素が侵入する欠点があった。また開封後は特許文献１のようなキャップを使う必要があった。

上記のようにキャップと容器を個別に加工する従来の方法においては、両者を組みつけた状態でのバリア性は、抽出口でのシール不良が主な原因で良好なバリア性を得るにはいたっていなかった。

また、キャップの代わりに口栓を用いた場合も、バリア層を経由せずに口栓部分による酸素が侵入する欠点があった。

特許文献は以下の通り。
特開平９−２２１１５５号公報特開平６−２５５６６２号公報

請求項１乃至３により、従来は不完全であった抽出口部分の酸素バリア性を向上させることで、容器使用前使用後に関わらずより品質の高いプラスチック容器を供給することが可能となり、保存性能の他、保存期間も延ばすことが求められていた。また、同一工程で酸素バリア性を付与するため、工数を減らしてコストダウンが求められていた。

また、更に容器のみならずキャップの素材も単一化することができるため、樹脂リサイクルが容易に行えることが求められていた。

さらに、請求項４乃至７により、従来は不完全であった口栓部分の酸素バリア性を向上させることで、容器使用前使用後に関わらずより品質の高いバリア容器を供給することが可能となり、保存性能の他、保存期間も延ばすことが求められていた。また、同一工程で酸素バリア性を付与するため、工数を減らしてコストダウンが求められていた。

また、更に容器のみならず口栓の素材も単一化することができるため、樹脂リサイクルが容易に行えることが求められていた。

さらに、いずれの場合にも金属探知器がそのまま使用可能であり、また、容器を透明にすることが求められていた。

請求項１記載の発明は、抽出口にキャップを組み付け、開口部を設けてガス導入口である開口部より容器内面に酸素バリア層の成膜を行ない、内部に内容物を充填し、開口部の内面同士を溶着閉止することを特徴とするプラスチック容器の製造方法である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のプラスチック容器の製造方法において酸素バリア層がＣＶＤ形成層であることを特徴とするプラスチック容器の製造方法である。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のプラスチック容器の製造方法において酸素バリア層が酸化珪素であることを特徴とするプラスチック容器の製造方法である。

請求項４記載の発明は、口栓を付け、ガス導入口である開口部より容器内面に酸素バリア層の成膜を行ない、内部に内容物を充填した状態で開口部の内面同士を溶着閉止することを特徴とするプラスチック容器の製造方法である。

請求項５記載の発明は、請求項４記載のプラスチック容器の製造方法において酸素バリ
ア層がＣＶＤ形成層であることを特徴とするプラスチック容器の製造方法である。

請求項６記載の発明は、請求項４または５記載のプラスチック容器の製造方法において酸素バリア層が酸化珪素であることを特徴とするプラスチック容器の製造方法である。

請求項７記載の発明は、請求項４から７何れか記載の口栓が、プラスチック口栓の内面に露出する部分に酸素バリア層の成膜を行なったことを特徴とするプラスチック容器の製造方法である。

請求項１乃至３により、従来は不完全であった抽出口部分の酸素バリア性を向上させることで、容器使用前使用後に関わらずより品質の高いプラスチック容器を供給することが可能となり、保存性能の他、保存期間も延ばすことが可能になった。また、同一工程で酸素バリア性を付与するため、工数を減らしてコストダウンが可能となった。

また、更に容器のみならずキャップの素材も単一化することができるため、樹脂リサイクルがしやすくなった。

さらに、請求項４乃至７により、従来は不完全であった口栓部分の酸素バリア性を向上させることで、容器使用前使用後に関わらずより品質の高いバリア容器を供給することが可能となり、保存性能の他、保存期間も延ばすことが可能になった。また、同一工程で酸素バリア性を付与するため、工数を減らしてコストダウンが可能となった。

また、更に容器のみならず口栓の素材も単一化することができるため、樹脂リサイクルがしやすくなった。

さらに、いずれの場合にも金属探知器がそのまま使用可能であり、また、容器を透明にすることも可能である。

本発明の重要な特徴は、容器とキャップを組み付けた状態、もしくは口栓を付けた状態での成膜であるため、容器とキャップや口栓で構成されるシール部分や口栓部分からの酸素の侵入を防ぐに十分なバリア膜の形成が可能となったことである。従来のバリアキャップを使用した場合、締め込みでキャップが変形して平面性を保てないことや容器抽出口の真円性が原因で、ごく僅かな隙間が生じることがある。ここから酸素が侵入して内容物の酸化が進行することがあった。口栓の場合は、その形状の複雑さからポリエチレンやポリプロピレンなどの射出適性樹脂を用いることが多いが、これらの樹脂は一般的に酸素バリア性が低く、これによってはその口栓部分から酸素が侵入して内容物の酸化が進行することがあった。

本発明は、シール不良や口栓部分の透過による酸化劣化を極力抑えることが出来るという特徴を有している。

プラスチック容器の内面に酸素バリア膜を形成する方法としては、プラズマＣＶＤ法が
知られている。１乃至１００Ｐａの範囲に減圧した密閉可能な成膜用チャンバーにプラスチック容器を収納し、プラスチック容器内部に原料ガスを噴出しながら、成膜用チャンバーに高周波の電力を加えることで、高バリア素材に化学変化した原料ガスがプラスチック容器内面に着床堆積し、バリア膜が形成される。

容器とキャップもしくは口栓を一体成膜するには、抽出口とは別に原料ガスをプラスチック容器内部に導入させるための開口部３が必要となる。このため一般的にはチューブ容器と呼ばれる、充填後にエンドシールを行う容器が最適である。成膜の際には、エンドシールする部分には膜が形成されないようにその表面を覆うか、内面同士を密着させると良い。一例として、成膜用チャンバーにおいてガス導入するための管と排気用の管を開口部３からプラスチック容器内部に挿入したのち、チャンバー内に設定した装置を使ってエンドシールする容器内面部分を配管および相対する容器内面に圧着させながら成膜する方法がある。この方法では、エンドシール部分の成膜と未成膜のパターンがまったく同じになるため、良好なバリア性を得られる。

また、口栓の場合、別途予め同様な成膜して、その口栓を付けた状態で改めて成膜する方法が好ましい場合もある。

また、バリア性薄膜生成方法はプラズマＣＶＤ法による酸化珪素被膜が有用である。この方法では成膜ガスの処方などで、基材界面との密着強度が調整可能であり、キャップを開封、もしくは口栓を開けても膜の破壊や剥落がなく、開封前と同じバリア性を維持できる。

プラズマＣＶＤ法で酸化珪素薄膜をコーティングするために使用できる原料ガスについては、主ガスとしてヘキサ・メチル・ジ・シロキサン（以下ＨＭＤＳＯと称する）の他、トリ・メチル・シロキサンなどを用いることが可能で、これにより酸化珪素薄膜の成膜が可能になる。また、反応ガスとしては、酸素の他、オゾン、二酸化炭素などを用いることが可能である。

なお、口栓については、内面に露出する部分だけに薄膜を設けるのでもある程度の効果は得られるが、形状が複雑なので、外面に露出する部分にも設けるのが好ましい。外面に露出する部分としては、舟形と呼ばれる容器本体と溶着する部分の天面、口部を含む筒状部の内面または外面を示すことができる。

さらに、舟形には、その接着性能を低下させないために薄膜を設けないのが好ましい。特に熱溶着させて本体と接着する場合には、舟形表面に薄膜があると、シール力が弱くなり、場合によってはシール不良が発生し、内容物の漏れ、バリア性の低下が生じることとなる。また、口元にバリアフィルムを熱溶着させて使用する場合にも、溶着部分に薄膜を形成させないことが望ましい。

さらに、ポリオレフィンからなる口栓からの内容物への移行や内容物成分の口栓への移行を防止するためにも、内面に露出する部分に薄膜を設けることが好ましい。

口栓の場合の薄膜の厚さは３〜４００ｎｍで良く、好ましくは１０〜１００ｎｍであれば良い。薄いと、ガスバリア性が不足し、厚いと経済的ではないからである。

多層の低密度ポリエチレンシートを筒状に加工し、これに高密度ポリエチレンで肩部と首部を圧縮成形したものを接合した構造のポリエチレンチューブ２００ｍｌチューブに、ポリプロピレン製のキャップ４を１０ｋｇｃｍのモーメントで締め付け、プラズマＣＶＤ
法を用いてコーティングした。成膜チャンバーはＳＵＳ３０４で作成し、これにポリエチレンチューブを開口部３が下になるよう設置し、容器内部には原料ガス導入菅と排気管を挿入した。エンドシール面を成膜ガスに晒さないようシール面同士を圧着させて成膜を行った。ＨＭＤＳＯを気体の標準状態換算で５ｍｌ／ｍｉｎ、酸素を１００ｍｌ／ｍｉｎ流し、ここに１３．５６ＭＨｚの高周波電力を２００Ｗで２秒間印加した。続けてＨＭＤＳＯを１３秒かけて０ｍｌ／ｍｉｎに漸減、酸素を１００ｍｌ／ｍｉｎのまま成膜して酸化珪素皮膜を得た。成膜後開口部３をヒートシールした後、容器肩部２箇所に穴を開けて、それぞれに金属パイプを挿入し、その隙間をエポキシ接着剤で固めて、酸素透過度を計測した。その結果を表１に示した。

実施例１において、ＨＭＤＳＯに変わってメタンガスを流し、ダイヤモンドライクカーボンの薄膜を得た。実施例１と同様の方法で酸素透過度を測定した結果を表１に示した。

＜比較例１＞
実施例１と同じ容器を用いて、開口部３を予め実施例１と同じ形状にエンドシールした後、成膜チャンバーに抽出口２を下向きにして原料ガス導入菅を挿入して成膜を行い、酸化珪素皮膜を得た。一方アルミ蒸着面にポリエチレンを２０μｍオーバーコートしたポリエステルフィルムを天面内側に配置してランダムタイプのポリプロピレンで一体成形したキャップを、この容器に締め付けた後に、実施例１と同様の方法で酸素透過度を測定した結果を表１に示した。

実施例１において、キャップの代わりに口栓の舟形側面部分を除く部分を酸化珪素ガスで同様に処理し、平均２０ｎｍの薄膜である酸化珪素膜を得て図３の様な口栓を得た。これを筒状に加工したポリエチレンシートの側面に熱融着した後、口栓抽出口とガラス板などで押さえながら成膜し、開口部をヒートシールしてから酸素透過度を測定した。

実施例４の容器の代わりにスパウトを用いた。

食品及びレトルト食品分野や医薬品、電子部材等の非食品分野の包装など、レトルトパウチやボイルドパウチなどの限られることなく、キャップや口栓以外に開口部を儲かることが可能な、各種内容物に酸素を嫌う物質が用いられる、実用範囲の広い包装材料として利用される。

本願発明のプラスチック容器のシール前の状態を示す概念断面図である。図１のプラスチック容器のシール後の正面図である。本願発明の口栓を示す概念断面図である。口栓がスパウトである場合を示す概念断面図である。

符号の説明

１…ポリエチレン製容器
２…抽出口
３…開口部
４…ポリプロピレン製キャップ
５…薄膜
６…シール部
７…舟形
８…筒状部
９…舟形天面

Claims

抽出口にキャップを組み付け、開口部を設けてガス導入口である開口部より容器内面に酸素バリア層の成膜を行ない、内部に内容物を充填し、開口部の内面同士を溶着閉止することを特徴とするプラスチック容器の製造方法。
請求項１記載のプラスチック容器の製造方法において酸素バリア層がＣＶＤ形成層であることを特徴とするプラスチック容器の製造方法。
請求項１または２記載のプラスチック容器の製造方法において酸素バリア層が酸化珪素であることを特徴とするプラスチック容器の製造方法。
口栓を付け、ガス導入口である開口部より容器内面に酸素バリア層の成膜を行ない、内部に内容物を充填した状態で開口部の内面同士を溶着閉止することを特徴とするプラスチック容器の製造方法。
請求項４記載のプラスチック容器の製造方法において酸素バリア層がＣＶＤ形成層であることを特徴とするプラスチック容器の製造方法。
請求項４または５記載のプラスチック容器の製造方法において酸素バリア層が酸化珪素であることを特徴とするプラスチック容器の製造方法。
請求項４から７何れか記載の口栓が、プラスチック口栓の内面に露出する部分に酸素バリア層の成膜を行なったことを特徴とするプラスチック容器の製造方法。