JP5563823B2 - ボトルキャップ - Google Patents
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Description
特許文献2に記載されたボトルキャップ100は、図5(A)、(B)に示すように、親キャップ101と、子キャップ102とを有しており、子キャップ102に原料収容部となる内筒102Aが備えられている。内筒102Aにはその下部の開口を塞ぐ底蓋103が装着される。
子キャップ102を親キャップ101の外筒101Aに対して開く方向に回すことで、親キャップ101の外筒101Aにより底蓋103が内筒102Aから脱落され、内筒102A内部の粉末原料がボトル内に放出される。
ここで、ボトルキャップと、ボトルとは一般に異なる材料から構成されている。たとえば、ボトルキャップは、ポリプロピレン樹脂を主成分とし、ボトルはポリエチレンテレフタレートを主成分としている。
ボトルキャップは硬い材質となり、ボトルは柔らかい材質となるため、ボトルとボトルキャップとの螺合を解除する際には、大きな抵抗なくスムーズに行うことができる。
これに対し、特許文献2に記載されたボトルキャップは、ボトルキャップとボトルの口部との螺合ではなく、親キャップ101と子キャップ102との螺合を解除しなければならない。親キャップ101と子キャップ102とは同じ材料で構成されることが多いため、開栓に大きな力(開栓トルク)が必要となる場合がある。
これに加え、親キャップ101と子キャップ102との螺合を解除する際に、親キャップ101の外筒101Aにより底蓋103が内筒102Aから脱落するため、特許文献1に記載されたボトルキャップに比べ、開栓により強い力が必要とされる。
ボトルキャップの開栓にかかる力(開栓トルク)を低減させるためには、ボトルキャップの子キャップの螺合部分と、親キャップの螺合部分との滑り性を向上させればよい。
そのため、ボトルキャップの子キャップ、親キャップそれぞれに、牛脂等を含む滑剤を多量に添加させることが考えられる。
しかしながら、牛脂等を含む滑剤を多量に添加した場合には、子キャップ、親キャップからの滑剤のしみだしが生じてしまう可能性がある。
また、牛脂等を含む滑剤を多量に添加した場合、子キャップ、親キャップ間の開栓トルクの平均値は低下する傾向にあるものの、そのばらつき幅が大きく、開栓トルクが比較的高いままのボトルキャップが存在してしまうことがわかった。
本発明者は以上のような課題を解決すべく、本発明を発案するに至った。
前記収容部本体の前記開口に着脱可能に嵌め込まれるとともに、前記外筒部の前記一方の端部と対向する底蓋部とを有し、前記蓋部、前記収容部本体、および前記外筒部は、ポリプロピレン樹脂材料を主成分として構成され、かつ、ジメチルポリシロキサンを含むシリコーン樹脂と、高級脂肪酸を含む滑剤500ppm以上、5000ppm以下と、を含有し、前記蓋部を開方向に螺進して前記収容部本体を駆動させ、前記底蓋部を外筒部の一方の端部により筒状の収容部本体から脱落させるボトルキャップが提供される。
これにより、蓋部の螺合部と外筒部の螺合部との滑り性が向上し、これらの螺合部間の螺合を解除する際に、開栓トルクが低減し、より小さな力で蓋部と外筒部の螺合を解除することができる。
また、蓋部の螺合部および外筒部の螺合部のうち、少なくともいずれか一方に、シリコーン樹脂を含有させることで、多量に牛脂等の滑剤を添加する必要がなくなり、滑剤のしみ出しを防止することができる。
さらには、蓋部の螺合部および外筒部の螺合部のうち、少なくともいずれか一方に、シリコーン樹脂を含有させた場合には、多量に牛脂等の滑剤を添加する場合にくらべ、開栓トルクのばらつき幅が小さくなる。
蓋部には収容部が固定されているため、蓋部の螺合部と外筒部の螺合部との螺合を解除する際には、収容部本体が外筒部の内面上を摺動することとなる。
そのため、収容部本体および外筒部を、シリコーン樹脂を含有するものとすることで、収容部本体と外筒部内面との滑り性を向上させることができる。
これにより、よりいっそう小さな力で蓋部と外筒部の螺合を解除することができる。
蓋部、収容部本体、外筒部を同種の樹脂材料で構成しても、各部材がシリコーン樹脂を所定値以上含有しているため、蓋部と外筒部の螺合の解除を容易に行うことができる。
高級脂肪酸を含む滑剤の含有量を500ppm以上とすることで、蓋部の螺合部と外筒部の螺合部との滑り性、収容部本体と外筒部の内面との滑り性を向上させることができる。
また、高級脂肪酸を含む滑剤の含有量を5000ppm以下とすることで、前記蓋部、前記収容部本体、および前記外筒部からの高級脂肪酸のしみだしを防止することができる。
シリコーン樹脂を0.1wt%以上含有することで、蓋部と外筒部の螺合をより一層小さな力で確実に解除することができる。
また、シリコーン樹脂の含有量を5wt%以下としているため、適切な密封性が保たれるという効果がある。
すなわち、シリコーン樹脂の含有量を5wt%を超えるものとした場合、蓋部と外筒部との滑り性が過度に向上し、衝撃等が加わった際に、密閉性が保てなくなる可能性がある。
これに対し、シリコーン樹脂の含有量を5wt%以下とすることで、このような問題の発生を抑制することができる。
さらに、シリコーン樹脂は、ジメチルポリシロキサンを含むことが好ましい。このようにすることで、ボトルキャップが製造安定性に優れるものとなるとともに、蓋部と外筒部の螺合をより一層小さな力で確実に解除することができる。
また、前記蓋部、前記収容部本体、および前記外筒部におけるシリコーン樹脂の含有量は同じであることが好ましい。このようにすることで、蓋部と外筒部の螺合を小さな力で安定的に解除することができるという効果がある。
さらに、本発明によれば、螺合部を有する蓋部と、前記蓋部に螺合する螺合部を有するとともにボトルの口部に装着される外筒部と、内部に原料が収容され、前記蓋部を前記外筒部に対し螺進させることで開口する収容部とを備え、前記蓋部の螺合部および前記外筒部の螺合部のうち、いずれか一方または両方が、シリコーン樹脂を含有するボトルキャップも提供できる。
まず、図1〜図3を参照して、本実施形態のボトルキャップ1の概要について説明する。
本実施形態のボトルキャップ1は、ボトル2の口部を塞ぐ天面部111およびこの天面部111の周縁部から下垂した螺合部112を有する蓋部11と、ボトル2の口部内に挿入され、一方の端部が蓋部11の天面部111に固定される筒状の収容部12と、ボトル2の口部に挿入されるとともに、内部に筒状の収容部12が挿入され、一方の端部から、筒状の収容部12の他方の端部が突出し、他方の端部に螺合部131が形成され、蓋部11の前記螺合部112が螺合する外筒部13とを備える。
筒状の収容部12は、蓋部11の天面部111側の端面が天面部111に固定されるとともに、蓋部11の天面部111と反対側に位置する端面が開口し、内部に原料が収容される筒状の収容部本体121と、収容部本体121の前記開口に着脱可能に嵌め込まれるとともに、前記外筒部13の前記一方の端部と対向する底蓋部122とを有する。
このボトルキャップ1は、蓋部11を開方向に螺進して収容部本体121を駆動させ、底蓋部122を外筒部13の一方の端部により筒状の収容部本体121から脱落させるものである。
また、蓋部11の螺合部112および外筒部13の螺合部131のうち、いずれか一方または、双方は、シリコーン樹脂を含有している。
ボトルキャップ1は、ボトル2、たとえば、ペットボトルの口部21を閉鎖するものである。
ボトルキャップ1は、前述したように、蓋部11,収容部12、外筒部13を備える。
蓋部11は、ボトル2の口部21を閉鎖する天面部111と、この天面部111の周縁から下垂する螺合部112とを備える。
天面部111は、たとえば、平面略円形形状である。
螺合部112は、前記天面部111の周縁を囲む周壁であり、この周壁の内周面にねじが刻設されたものである。
シリコーン樹脂としては、たとえば、ジメチルシリコーン樹脂、メチルフェニルシリコーン樹脂、メチルビニルシリコーン樹脂、さらには、アクリル変性シリコーン樹脂、反応性シリコーン樹脂等があげられる。
なかでも、ジメチルポリシロキサンが好ましい。このようにすることで、ボトルキャップが製造安定性に優れるものとなるとともに、蓋部11と外筒部の螺合をより一層小さな力で確実に解除することができる。
シリコーン樹脂の含有量は、0.1wt%以上、5wt%以下であることが好ましい。
なかでも、シリコーン樹脂の含有量は、0.3wt%以上がより好ましく、0.5wt%以上が特に好ましい。また、シリコーン樹脂の含有量は、4wt%以下がより好ましく、さらには、2wt%以下が特に好ましい。
蓋部11は、マトリクスとなるポリプロピレン樹脂中に、シリコーン樹脂が島部となって配置される海島構造であってもよく、海島構造が観察できない程度にシリコーン樹脂が分散しているものであってもよい。
この滑剤は、蓋部11を成形する際に、成形型からの離型性を向上させる機能を有する。
高級脂肪酸としては、たとえば、牛脂から得られるものがあげられる。
滑剤の含有量は、500ppm以上、5000ppm以下であることが好ましい。
なかでも、滑剤の含有量は、700ppm以上であることがさらに好ましく、1000ppm以上であることが特に好ましい。
また、滑剤の含有量は、4000ppm以下であることがさらに、好ましく、2000ppm以下であることが特に好ましい。
この収容部12は、円筒状の収容部本体121と、底蓋部122とを備える。
収容部本体121は、無底の円筒であり、一方の端部が天面部111の裏面に固定され、一方の端部側の開口が天面部111により閉鎖されている。収容部本体121と、蓋部11とは、一体的に構成されている。この収容部本体121は、ボトル2の口部21に挿入される。
収容部本体121の他方の端部側の開口には、底蓋部122が嵌め込まれる。底蓋部122は、収容部本体121の前記開口から着脱可能とされている。
底蓋部122は、収容部本体121の開口を塞ぐとともに、前記開口に押し込まれる押し込み部122Aと、この押し込み部122Aの周縁部に設けられたフランジ部122Bとを備える。
フランジ部122Bは、押し込み部122Aの周縁部から水平方向(収容部本体121の軸と直交する方向)に張り出した張り出し部122Cと、この張り出し部122Cの周縁に対し、略垂直に設けられた壁部122Dとを備える。
張り出し部122C上には、リング状のパッキンP1が設置されている。
また、壁部122D上にも、リング状のパッキンP2が設置されている。
押し込み部122Aを収容部本体121の他方の端部側の開口に押し込むとともに、壁部122Dと、押し込み部122Aの外周面との間に、収容部本体121の他方の端部を嵌め込むことで底蓋部122が収容部本体121に取り付けられることとなる。
すなわち、収容部本体121は、主成分となる熱可塑性樹脂、たとえば、ポリプロピレン樹脂と、シリコーン樹脂と、滑剤と、着色剤とを含有している。
本実施形態では、収容部本体121は、蓋部11と一体的に構成されているため、各材料の含有量は、蓋部11と同じである。また、収容部本体121中は、マトリクスとなるポリプロピレン樹脂中に、シリコーン樹脂が島部となって分散して、配置される海島構造であってもよく、海島構造が観察できない程度にシリコーン樹脂が分散しているものであってもよい。
なお、収容部本体121が、蓋部11と一体的に構成されてなくてもよい。この場合、収容部本体121におけるシリコーン樹脂、滑剤の含有量の範囲は、蓋部11と同じ範囲であることが好ましい。また、底蓋部122は、収容部本体121と同じ材料で構成され、さらには、各材料が同じ配合量で構成されていてもよく、また、異なる材料で構成されていてもよい。さらに、シリコーン樹脂は、蓋部11と同様のものが使用でき、ジメチルポリシロキサンを使用することが好ましい。
この外筒部13は、一方の端部側がボトル2の口部21内に挿入され、他方の端部側がボトルの口部21から突出する。
また、この外筒部13内部には、収容部本体121が挿入され、外筒部13の一方の端部からは、収容部本体121の他方の端部が突出する。収容部本体121は、その外周面のほとんどが、外筒部13により覆われ、収容部本体121の他方の端部のみが外筒部13の一方の端部から露出する。
また、外筒部13の内周面は、収容部本体121の外周面に当接している。
さらに、外筒部13の一方の端部の端面は、底蓋部122のフランジ部122Bの壁部122D先端に対向するとともに、当接している。
外筒部13の他方の端部外周面には、ねじが刻設され、螺合部131が形成されている。この外筒部13の螺合部131には、蓋部11の螺合部112が螺合する。
すなわち、外筒部13は、主成分となる熱可塑性樹脂、たとえば、ポリプロピレン樹脂と、シリコーン樹脂と、滑剤と、着色剤とを含有している。シリコーン樹脂、滑剤の配合量の範囲は、蓋部11、収容部本体121のシリコーン樹脂、滑剤の配合量の範囲と同じである。さらには、外筒部13におけるシリコーン樹脂、滑剤の配合量は、蓋部11、収容部本体121と同じであってもよい。蓋部11、収容部本体121、および外筒部13におけるシリコーン樹脂の含有量を同じとすることで、蓋部11と外筒部13の螺合を小さな力で安定的に解除することができるという効果がある。
また、外筒部13中は、マトリクスとなるポリプロピレン樹脂中に、シリコーン樹脂が島部となって分散して配置される海島構造であってもよく、海島構造が観察できない程度にシリコーン樹脂が分散しているものであってもよい。さらに、シリコーン樹脂は蓋部11と同様のものが使用でき、ジメチルポリシロキサンを使用することが好ましい。
この装着部14は、外筒部13の外周面から突出した円筒状の部材である。本実施形態では、装着部14は、外筒部13の外周面の略中央部分を囲むように設けられ、ボトル2の口部21側の端面が開口している。
この装着部14は、内周面にねじが刻設され、このねじをボトル2の口部の外周面に刻設されたねじに螺合することで、ボトルキャップ1がボトル2に装着されることとなる。
本実施形態では、装着部14は、外筒部13と一体成形されているため、装着部14は、外筒部13と同じ材料で構成される。
図4に示すように、蓋部11を開方向、すなわち、図4の上側に螺進させ、蓋部11と外筒部13との螺合を解除する。蓋部11と収容部本体121とは一体的に構成されているため、蓋部11を螺進させる動作に伴い、収容部本体121、さらには、収容部本体121に押し込まれた底蓋部122が上側に駆動しようとする。
この際、底蓋部122は、外筒部13の一方の端部に対向するとともに、当接しているため、外筒部13の一方の端部の端面により、底蓋部122の上側への駆動が阻止され、底蓋部122と、外筒部13の端面との衝突により、底蓋部122が収容部本体121から脱落することとなる。
これにより、収容部本体121内部に収容されていた原料が、ボトル2内部に落下し、ボトル2内部に充填されていた飲料等に混ざることとなる。
さらに、蓋部11を開方向に螺進させると、蓋部11を螺進させる動作に伴い、収容部本体121が外筒部13内を図4上側に向かって摺動する。収容部本体121を、外筒部13内から取り外すことで、ボトルキャップ1が開くことなる。
本実施形態では、蓋部11の螺合部112および外筒部13の螺合部131は、シリコーン樹脂を含有している。
これにより、蓋部11の螺合部112と外筒部13の螺合部131との滑り性が向上し、これらの螺合部間の螺合を解除する際に、開栓トルクが低減する。これにより、より小さな力で蓋部11と外筒部13の螺合を解除することができる。
特に、本実施形態のボトルキャップは、蓋部11を螺進させる動作に伴い、外筒部13の一方の端部の端面により、底蓋部122の上側への駆動が阻止され、底蓋部122と、外筒部13の端面との衝突により、底蓋部122が収容部本体121から脱落する構造である。従って、蓋部11を螺進させるには、力が必要となる。開栓トルクを低減させておけば、ボトルキャップをより使い勝手のよいものとすることができる。
また、蓋部11の螺合部112および外筒部13の螺合部131にシリコーン樹脂を含有させることで、多量に牛脂等の滑剤を添加する必要がなくなり、滑剤のしみ出しを防止することができる。
さらには、本実施形態のように、蓋部11の螺合部112および外筒部13の螺合部131に、シリコーン樹脂を含有させた場合には、多量に牛脂等の滑剤を添加する場合にくらべ、開栓トルクのばらつき幅が小さくなる。
また、蓋部11および外筒部13のシリコーン樹脂の含有量を0.1wt%以上、特に0.3wt%以上、さらには、0.5%wt以上とすれば、上述した効果がより顕著にあらわれる。
さらに、蓋部11および外筒部13のシリコーン樹脂の含有量を5wt%以下、特に4wt%以下、さらには、2wt%以下とすることで、適切な密封性が保たれるという効果がある。シリコーン樹脂の含有量を、5wt%を超えるものとした場合、蓋部11と外筒部13との滑り性が過度に向上し、衝撃等が加わった際に、密閉性が保てなくなる可能性がある。
これに対し、シリコーン樹脂の含有量を5wt%以下とすることで、このような問題の発生を抑制することができる。
そのため、収容部本体121および外筒部13を、シリコーン樹脂を含有するもの、特に0.1wt%以上含有するものとすることで、収容部本体121と外筒部13内面との滑り性を向上させることができる。
これにより、よりいっそう小さな力で蓋部11と外筒部13の螺合を解除することができる。
これに対し、本実施形態では、蓋部11、収容部本体121、外筒部13を同じ樹脂材料で構成しても、各部材がシリコーン樹脂を所定値以上含有しているため、蓋部11と外筒部13の螺合の解除を容易に行うことができる。
また、蓋部11、収容部本体121、および外筒部13を同じ樹脂材料で構成することにより、ボトルキャップにかかる製造コストの低減を図ることも可能となる。
このようにすることで、蓋部11、収容部本体121、外筒部13の各部材を成形する際の離型性を向上させることができる。これに加え、蓋部11の螺合部112と外筒部13の螺合部131との滑り性、収容部本体121と外筒部13の内面との滑り性を向上させることができる。
また、高級脂肪酸を含む滑剤の含有量を5000ppm以下、好ましくは4000ppm以下、特に好ましくは2000ppm以下とすることで、蓋部11、収容部本体121、および外筒部13からの高級脂肪酸のしみだしを防止することができる。
すなわち、本実施形態では、シリコーン樹脂を含有することで、高級脂肪酸を含む滑剤の含有量を、離型性確保に必要な量にまで抑制し、かつ、蓋部11と外筒部13の螺合の解除を容易に行うことができる。
なお、高級脂肪酸を含む滑剤の含有量を2000ppm以下、500ppm以上とすることで、滑り性、離型性、コストのバランスに優れたものとすることができる。
たとえば、前記実施形態では、外筒部13のシリコーン樹脂の含有量と、蓋部11のシリコーン樹脂の含有量とを同じであるとしたが、これに限らず、シリコーン樹脂の含有量は異なっていてもよい。
さらには、外筒部13、蓋部11のいずれか一方は、シリコーン樹脂を含有しなくてもよい。
(実施例1)
前記実施形態に示した構造のボトルキャップを製造した。
ボトルキャップのポリプロピレン樹脂、シリコーン樹脂および滑剤の含有量は、表1に示す通りである。シリコーンマスターバッチとしては、株式会社ヘキサケミカル社製のヘキサシリコンク商品名ML−350(シリコーン樹脂としてジメチルポリシロキサンを含有)を使用した。滑剤としては、東京インキ株式会社製の商品名スリップ剤PPM SLT-03を使用した。
なお、ボトルキャップは、ポリプロピレン樹脂、シリコーン樹脂および滑剤以外の成分として、着色剤等を含んでいる。
また、ボトルキャップは、ポリプロピレン樹脂、シリコーン樹脂および滑剤等を混合し、射出成形することで形成されたものである。
ボトルキャップの蓋部および収容部を表1では、「内筒部」と表記している。
さらに、表1の「シリコーンマスターバッチ(シリコーン樹脂50wt%含有)」の欄の括弧内の数値はシリコーン樹脂の含有量を示している。
ボトルキャップの組成を表1の様にした。他の点は、実施例1と同じである。
結果を表2に示す。
ボトルキャップの組成を表1の様にした。他の点は、実施例1と同じである。
ボトルキャップの組成を表1の様にした。他の点は、実施例1と同じである。
ボトルキャップの組成を表1の様にした。他の点は、実施例1と同じである。
ボトルキャップの組成を表1の様にした。他の点は、実施例1と同じである。
ボトルに加熱した水を充填した後、実施例1から6のボトルキャップ(底蓋部が取り付けられた状態)をボトルの口部に螺合し、冷却した。
その後、デジタルトルクメータ(株式会社東日製作所製)によりボトルキャップの開栓トルク値を計測した。
計測は、実施例1から6のボトルキャップをそれぞれ200個用意し、各ボトルキャップについて5回行った。
結果を表2に示す。表2には、平均値が示されている。
ボトルキャップの組成を表3の様にした。他の点は、実施例1と同じである。
ボトルキャップの組成を表3の様にした。他の点は、実施例1と同じである。
実施例1から6では、開栓トルク値の平均値が170N・cmを大きく下回っており、容易に開栓できることが理解できる。これに対し、比較例1,2では、開栓トルク値の平均値が高く、開栓が困難となっていることがわかる。
また、比較例1,2に比べ、実施例1から6では、開栓トルク値の最大値と最小値の差は小さくなっており、ばらつきが小さくなっていた。
次に、実施例1〜6のボトルキャップ、比較例1,2のボトルキャップについて、蓋部を外筒部に螺合する際のトルク値について検討した。
測定は、株式会社東日製作所製のトルクメータを使用して検討を行った。結果を表5に示す。
また、比較例1,2に比べ、実施例1から6では、トルク値の最大値と最小値の差が小さくなっており、ばらつきが小さくなっていた。
なお、上記実施例では、シリコーン樹脂の含有量を0.15wt%〜0.5wt%としたが、蓋部あるいは外筒部のうち、いずれか一方のシリコーン樹脂の含有量を0.1wt%以上、5wt%以下とすれば、トルク値を低減でき、かつ、トルク値のばらつきを抑制できることがわかっている。
Claims (4)
- ボトルの口部を塞ぐ天面部および当該天面部の周縁部から下垂した螺合部を有する蓋部と、
前記ボトルの口部内に挿入され、一方の端部が前記蓋部に固定される筒状の収容部と、
前記ボトルの口部に挿入されるとともに、内部に前記筒状の収容部が挿入され、一方の端部から、前記筒状の収容部の他方の端部が突出し、他方の端部に螺合部が形成され、前記蓋部の前記螺合部が螺合する外筒部とを備え、
前記筒状の収容部は、
一方の端部が前記蓋部に固定されるとともに、他方の端部の端面が開口し、内部に原料が収容される筒状の収容部本体と、
前記収容部本体の前記開口に着脱可能に嵌め込まれるとともに、前記外筒部の前記一方の端部と対向する底蓋部とを有し、
前記蓋部、前記収容部本体、および前記外筒部は、ポリプロピレン樹脂材料を主成分として構成され、かつ、ジメチルポリシロキサンを含むシリコーン樹脂と、高級脂肪酸を含む滑剤500ppm以上、5000ppm以下と、を含有し、
前記蓋部を開方向に螺進して前記収容部本体を駆動させ、前記底蓋部を外筒部の一方の端部により筒状の収容部本体から脱落させるボトルキャップ。 - 請求項1に記載のボトルキャップにおいて、
前記収容部本体は、前記外筒部の内面に当接しているボトルキャップ。 - 請求項1または2に記載のボトルキャップにおいて、
前記シリコーン樹脂を含有する部材は、シリコーン樹脂を0.1wt%以上、5wt%以下含有するボトルキャップ。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載のボトルキャップにおいて、
前記蓋部、前記収容部本体、および前記外筒部における前記シリコーン樹脂の含有量は同じであるボトルキャップ。
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