JP5204049B2 - プラスチックキャップ - Google Patents

Description

本発明は、液体等を収納する容器に用いられるプラスチックキャップに関するものであり、更に述べると、特に食品調味料、飲料等を収納する際の加熱殺菌処理に必要とされる、耐熱性を有するプラスチックキャップに関する。

従来から、容器の密閉手段として、容器口部に固定されるキャップ本体とキャップ本体に開閉自在に設けられた上蓋とがヒンジ部にて結合されているヒンジ式キャップ、又はキャップ本体と上蓋が螺着されるスクリュー式キャップが用いられてきた。
これらのキャップでは、容器の口にはめ込む（打栓）作業を行う事から、はめ込みやすい適当な弾性をもった材料が必要であり、従来から低密度ポリエチレンが利用されてきた。しかし、低密度ポリエチレン製キャップは、打栓には適しているものの、耐熱変形性が劣り、高温の液体を注入し、キャップを加熱すると、ゆるみ、液漏れが発生する場合があった。そこで、前記欠点を取り除き、取り付け易く、かつ、耐熱性を保持し、内容物の漏れ、或いは、外部からの空気の流入による内容物の変質のないプラスチックキャップの開発が求められていた。

前記要望に応えるべく開発されたキャップとしては、例えば、特許文献１および特許文献２に開示されたものがある。
特開２００５−０６０５１７公報 特開２００３−２０５９６２公報

しかしながら、特許文献１に開示されているものは、主に引き裂き性、折り曲げ性に優れたキャップ用樹脂として特定の性質をもったポリエチレン樹脂についてであり、耐熱性に関しては、ビカット軟化点９０℃以上であればよいとしている。
しかし、この樹脂を用いて作製したキャップでの耐熱性試験に対しての記載は無く、キャップとしての耐熱性を十分満たすか否かは不明である。
特許文献２は、ライナーキャップのシール部分の材質についてであり、本発明で解決しようとしているキャップについては、何ら参考となるものではない。

この発明は、上記事情に鑑み、容器に高温の液体を注入し、キャップを取り付け密封した際、加熱されてもキャップにゆるみがなく、内容物の漏れが発生するのを防ぎ、また、外部からの空気の流入による内容物の変質のないプラスチックキャップ及びそれを形成するためのプラスチックキャップ用樹脂組成物を提供することを目的とする。

本発明は、熱可塑性エラストマー（Ａ）であるスチレン系エラストマーに、結晶性樹脂（Ｂ）であるポリプロピレンを混合してなる樹脂組成物で、室温での曲げ弾性率が１０００ＭＰａ以下、３０ＭＰａ以上であり、且つ４０℃での弾性率（Ｅ４０）と１００℃での弾性率（Ｅ１００）の比率 Ｅ１００／Ｅ４０が０．２０以上であるプラスチックキャップ用樹脂組成物（但し、ポリプロピレンの含有量が高密度又は低密度ポリエチレンの含有量より低いものを除く）により形成されているプルリングを備えたプルオープン型キャップであることを特徴とするプラスチックキャップ、である。

本発明のプラスチックキャップ用樹脂組成物は、打栓性と耐熱性とがともに優れており、この樹脂組成物により成形してなるプラスチックキャップは、容器に９５℃以上の熱湯を注入した後、本発明によるプラスチックキャップを取り付け、密封した後、容器を倒し、プラスチックキャップを内容物で加熱しても、内容物の漏れ及びゆるみにより容器内に外気が進入することはなく、内容物の品質を十分保つ事ができる。
又、前記キャップ用樹脂組成物によりプルリングを備えたキャップ（プルオープン型キャップ）を形成した場合には、力の弱い老人、子供などが前記プルリングを引いても、容易にスコアを切り裂き開封することができる。

本発明の第１実施例を示す断面斜視図である。

本発明者は、キャップ用樹脂組成物について研究実験したところ、次の様なプラスチックキャップ用樹脂組成物であれば、前記課題を解決することができることがわかった。即ち、熱可塑性エラストマー(Ａ)に、結晶性樹脂（Ｂ）を混合して成る樹脂組成物で、室温での曲げ弾性率が１０００ＭＰａ以下、３０ＭＰａ以上であり、且つ４０℃での弾性率（Ｅ４０）と１００℃での弾性率（Ｅ１００）の比率 Ｅ１００／Ｅ４０が０．２０以上である樹脂組成物。好ましくは、前記室温での曲げ弾性率が４００ＭＰａ以下、１２０ＭＰａ以上であれば、特にプルオープン型キャップにおいて好適な開封力を保持することができる。
ここで弾性率は、ＤＭＳ装置（粘弾性スペクトロメータ）による貯蔵弾性率として測定される。
前記弾性率の比率として、Ｅ１００／Ｅ４０が用いられているが、この比率を用いた理由は、次の通りである。
キャップ用樹脂組成物の一般的な耐熱性評価基準としては「ビカット軟化点」「荷重たわみ温度」などが用いられているが、これは、単純に、柔らかくなる温度を測定するものであり、耐熱キャップの評価基準としては参考になっても不十分であると判断し、本来問題となる仮定を推定し、新たな評価基準として考案したものである。
キャップがゆるむと、内容物が漏れ出すので、逆にゆるまない様にしなければならないが、弾性が保持されておれば、ゆるまないと考えるとともに、温度を上げるとどの程度弾性が低下するかを比較検討し、基準作りを考えた。
容器に９５℃の熱水を入れるとすると、前記熱水の温度は８５℃程度になるかもしれないが、１００℃にはならないと考えられる。これが、Ｅ１００を指標に選んだ理由である。
最初は、常温での締め付け力が必要であるが、これは、２５℃程度かと思われるが、測定機器の精度の問題から、４０℃以上であれば、精度が十分と考えられる。
一方、弾性率は特異なことが起こらない限り（例えば、融点があるとか）温度が上昇するにつれて、単調に弾性は低下することから、２５℃も４０℃も比率としては変わらないと考えられる。これが、Ｅ４０を指標に選んだ理由である。
比率Ｅ１００／Ｅ４０は、０．２０以上であるが、この値は、実験により求めたものではなく、０．１５では、現状の耐熱性の無いポリエチレン（ＬＤＰＥ）と同等となるので、採用できないことに鑑み、推定により求めた値である。この値は、０．３０以上が好適である。

熱可塑性エラストマー（Ａ）としては、ゴム弾性を示すソフトセグメントと高温で流動するが常温では加硫ゴムの架橋点に相当し、流動、塑性変形を防止し、補強効果を付与するハードセグメントから成り立っているもので、ゴム弾性を示しながら、射出成形等の成型可能な材料であればよい。
ＥＰＲ、ＥＰＤＭなどのソフトセグメントとＰＥ、ＰＰなどのハードセグメントから成っているオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタンのソフトセグメントとポリエステル／ポリエーテル／ポリオールのハードセグメントから成るウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリスチレンのハードセグメントにポリブタジエン／ポリイソプレン／ポリオレフィンなどのハードセグメントから成り、不飽和部分を水素添加したものも含めたスチレン系熱可塑性エラストマー部分架橋ＰＶＣ／ストレートＰＶＣなどのハードセグメントに可塑剤／ＮＢＲ／ＴＰＵなどのソフトセグメントから成る塩ビ系熱可塑性エラストマー、芳香族ポリエステルのハードセグメントに脂肪族ポリエーテル／脂肪族ポリエステルのソフトセグメントから成るポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミドのハードセグメントにポリエーテル／ポリエステルのソフトセグメントから成るポリアミド系熱可塑性エラストマー、およびそれらの共重合物、混合物などが利用できる。
なお、前記熱可塑性エラストマー（Ａ）は、以上の例に特に限定されるものではなく、加熱により成型可能であり、冷却した場合、エラストマーとしての特性を発現するものであればよい。

結晶性樹脂は、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ナイロン６、６６、１１、１２、６−１０、４等のポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸等ポリエステル系樹脂、ポリアセタール、液晶ポリマーなどがあるが、結晶部分を持つ樹脂であれば、特に限定されることはない。
室温での曲げ弾性率は、ＪＩＳ Ｋ７１７１に規定された方法を用いて求められる。ここでの室温は、２３℃、である。
４０℃および１００℃における弾性率Ｅ４０、Ｅ１００は、動的粘弾性測定装置、例えば、エスアイアイ・ナノテクノロジー社のＤＭＳ１１０、ＤＭＳ２００型等により４０℃、１００℃での貯蔵弾性率として測定される。

以上の他に、物性向上、加工性向上、着色等の目的で添加されるカーボンブラック、タルク、クレー、マイカ、炭酸カルシウム、シリカ、珪酸カルシウム等の充填剤、ステアリン酸、ステアリン酸金属塩、高級脂肪酸アマイド、高級脂肪酸エステル、ワックス、プロセルオイル、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、加水分解防止剤等の添加剤、顔料、染料およびそのマスターバッチ等の着色剤などの配合剤は、本目的を損なわない範囲で混合してもよい。

以下に本発明の第１実施例を説明する。しかし、本発明は、これらの実施例に制約されるものではない。表１に比較例と併せて、実施結果を示した。
「評価の表示」
表１中のキャップについての評価のうち、
（ａ）成形加工性は、射出成形機（日精樹脂工業社製 １２０ｔ 金型温度１５℃）によりプルオープン型プラスチックキャップを成型した際の成型性についての評価結果を示す。
○は成型性に問題ない場合、△は成型は可能ではあるが、金型に密着する等成型に不具合が発生する場合、ｘは成型が全くできない場合、を示す。
前記プラスチックキャップは、図１に示すように、キャップ本体１と、該キャップ本体１の上端部にヒンジ３を介して連結された上蓋５と、を備えている。前記キャップ本体１の上端面は、頂壁７により閉鎖されており、該頂壁７の上面には、注出筒９が立設され、その内側には、プルリング１１が設けられている。前記頂壁７の下面には、開口部を形成するためのスコア（切溝）１３が設けられ、その外側には、内筒１５、外筒１７が順次間隔をおいて同心状に配設されている。前記スコア１３の溝の深さ（スコア部の肉厚）は、例えば、０．２１ｍｍに形成され、前記外筒１７の内面には容器口部の環状凹部(図示省略)に係止する環状突起１９が形成されている。このキャップでは、プルリング１１を指で摘み引き上げると、スコア１３が破断し、開口が形成される。
（ｂ）打栓性は、キャップを取り付ける(容器に嵌め込む）際の作業性についての評価結果を示す。
○は良好、△は取り付けにくい、ｘは取り付け不可、を示す。
（ｃ）耐熱性は、ガラス容器に９５℃以上の熱湯を充填した後、プラスチックキャップをはめ（打栓し）、横に倒してキャップを熱湯に接触させた後、元に戻し８５℃雰囲気で２４時間保存し、常温に戻した後、容器の密封（気密度）程度を調べた結果を示す。
○は容器内が減圧を保っている場合、ｘは大気圧に戻っており、耐熱性がない場合、を示す。
（ｄ）除去性は、プルオープンキャップのプルリング１１を引っ張り、スコア１３を切り裂いてキャップを開ける（開封）場合の評価結果を示す。
○はＬＤＰＥキャップ並で開けやすい場合、△はやや固く、開けにくい場合、ｘは固く引き裂き困難な場合、を示す。
プルオープン型のキャップでは、プルリングを引張って開封しなければならないので、力の弱い老人子供等でも開封できるようにしなければならない。そのため、プルオープン型のキャップでは、除去性（引裂き易さ）が重要となっている。
「各例の評価の対比」
通常のポリエチレン（ＰＥ）では、比較例１の様に、成型性、除去性については問題ないものの、１００℃における弾性率が４０℃の弾性率の１２％程度と大きく低下しその結果、キャップにおける耐熱性も満足出来ない。
１００℃における弾性率が、４０℃の弾性率の３０％程度を保持している耐熱性の高い、ポリプロピレン（ＰＰ）では、比較例２、３の様に、耐熱性、成型性等に問題はないものの、固い為、やや取り付けにくく、プルオープンも難しくなる。
また、比較例４の様に、熱可塑性エラストマーのみでは、室温での曲げ弾性率が小さく、柔らかい為、成型時の離型性が悪く成型不十分となる。
一方、本発明の実施例１、２では、室温での曲げ弾性率は２７３ＭＰａ、１７２ＭＰａ、１００℃における弾性率も４０℃の弾性率の１／３程度を保持し、成型性、打栓性、プルオープン性（除去性）の他、９５℃温水を充填した容器の密封性の良好と耐熱性においても良好なものが得られる。なお、前記室温は、２３℃、である。
「表1における品名」
スミカセン（登録商標）Ｇ７０１：住友化学工業株式会社製 低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）
ノバテック（登録商標）ＭＡ３：日本ポリプロ株式会社製 ポリプロピレン（ＰＰ）
ノーブレン（登録商標）ＡＷ５６４：住友化学工業株式会社製 ポリプロピレン（ＰＰ）
ラバロン（登録商標）ＦＪ５３７１Ｃ：三菱化学工業株式会社製 スチレン系熱可塑性エラストマー

この発明の実施例は、上記に限定されるものではなく、例えば、この発明は、ヒンジキャップの代わりに、キャップ本体と上蓋が螺着されるスクリューキャップに用いても良いし、又、プルオープン型のキャップの代わりに、プルリングの無いキャップに用いることもできる。

１ キャップ本体
３ ヒンジ
５ 上蓋
７ 頂壁
９ 注出筒
１１ プルリング
１３ スコア
１５ 内筒
１７ 外筒
１９ 環状突起

Claims (4)

1. 熱可塑性エラストマー（Ａ）であるスチレン系エラストマーに、結晶性樹脂（Ｂ）であるポリプロピレンを混合してなる樹脂組成物で、室温での曲げ弾性率が１０００ＭＰａ以下、３０ＭＰａ以上であり、且つ４０℃での弾性率（Ｅ４０）と１００℃での弾性率（Ｅ１００）の比率 Ｅ１００／Ｅ４０が０．２０以上であるプラスチックキャップ用樹脂組成物（但し、ポリプロピレンの含有量が高密度又は低密度ポリエチレンの含有量より低いものを除く）により形成されているプルリングを備えたプルオープン型キャップであることを特徴とするプラスチックキャップ。
2. 前記プラスチックキャップ用樹脂組成物は、前記室温での曲げ弾性率が４００ＭＰａ以下、１２０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１記載のプラスチックキャップ。
3. 前記プラスチックキャップ用樹脂組成物は、前記比率 Ｅ１００／Ｅ４０が、０．３以上であることを特徴とする請求項１又は２記載のプラスチックキャップ。
4. ヒンジキャップ、又は、スクリューキャップであることを特徴とする請求項１、２又は、３記載のプラスチックキャップ。

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