JP5843807B2 - ライナー付きキャップ及びキャップ付きボトルの製造方法 - Google Patents
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Description
上記キャップのライナー製造のうち、押出機でライナー材を溶融させた状態でシェルに入れて型押しする成形法が一般的であるが、このときシェルの内面に塗布された接着塗料とライナー材とが全面に接着してしまうことになる。このとき、ライナー材をシェル内面に接着させないと型押しした金型にライナー樹脂が接着し、シェルにライナー材が残らない状態になり、キャップにライナーを形成できない。このため、金属キャップの場合、ライナー材に接着する塗料が塗布されているが、ライナー材が全面に接着した状態のキャップで容器にキャッピングした場合、ライナーが動きにくいため、容器の形状に追随しにくくシールが充分でない場合がある。したがって、容器口部に接する部分のライナー材は、フレキシブル即ち非接着であることが望ましい。
また、軟質層と硬質シートとの多層構造であるので、軟質層によって高いシール性を得られると共に、軟質層に比べて滑性の高く摩擦抵抗の低い硬質シートによってライナーがキャップ本体に対して自由に回転して高い開栓性と耐落下衝撃性能が得られ、多量の滑剤を添加する必要がない。
すなわち、これらのライナー付きキャップ及びキャップ付きボトルでは、硬質シート上に該硬質シートよりも小径の軟質層が形成されているので、上述したように、開栓性及びシール性等に優れている。
すなわち、本発明に係るライナー付きキャップ及びキャップ付きボトルによれば、軟質層が、硬質シートと同心円であると共に少なくとも口部に当接可能に硬質シートよりも小径な円環状又は円盤状に形成されているので、キャッピング時に軟質層が変形してもキャップシェル内側面等に接触せず、低開栓トルクを維持して高い開栓性を得ることができる。また、キャップシェルへの嵌め込みが容易であると共に、高いシール性やライナーセット適性等を得ることができる。
さらに、硬質シートの外径及び軟質層の外径が上記の範囲に設定されているので、硬質シートがライナー係止突起に係止されてライナーの脱落を防止できると共に、軟質層が口部に接触しつつもライナー係止突起に接触せず、高い密封性を維持しつつ開栓トルクの増大を防ぐことができる。
また、本実施形態のキャップ付きボトル(容器)6は、上記キャップ1を口金部(口部)7に巻き締めた状態で備えている。
また、上記軟質層5bの材料としては、TPS(スチレン系エラストマー、TPO(オレフィン系エラストマー)、TPU(ウレタン系エラストマー)、TPEA(ポリアミド系エラストマー)、TPEE(ポリエステル系エラストマー)、PVC−TPE(ポリ塩ビ系エラストマー)等が採用可能である。
なお、インシェルモールドで接着可能な硬質シート5aと軟質層5bとの材料組合せは、例えば以下のものがある。
a. PP TPS、TPO
b. HDPE TPS、TPO
c. PA TPEA
d. PVC PVC−TPE
e. TPU TPU
f. PET、PBT TPEE
また、上記硬質シート5aは、その厚さをt(mm)とし、曲げ弾性率をf(MPa)とした際、t×fを150以上とするように設定されている。また、硬質シート5aの厚さは、0.1mm〜1.0mm、より好ましくは0.2mm〜0.8mmに設定される。
また、軟質層5bは、硬質シート5aと同心円であると共に少なくとも口金部7に当接可能に硬質シート5aよりも小径な円環状又は円盤状に形成されている。なお、軟質層5bを、硬質シート5aよりも小径な円環状に形成しても構わない。
また、筒状周壁部3の内径をD0とし、ライナー係止突起9の突出長(押し込み量)をwとした際、硬質シート5aの外径D1が、D0≧D1>D0−2wの範囲に設定され、口金部中央の径をR1とした際、軟質層5bの外径d1が、D0−2w>d1>R1での範囲に設定されている。
さらに、ライナー5の面積をS(cm2)とし、不揮発性有機液体の塗布量をY(mg)としたとき、不揮発性有機液体の塗布量を、Y=aSで、aが0.01〜1.00の範囲に入るように設定している。
上記キャッピング加工工程は、プレッシャーブロック、ネジローラー、スカートローラー等からなるキャッピング装置を用いて行われる。
一方、開栓するときは、キャップ1を回してミシン目10から切断し、キャップ1を口金部7から外すことにより、口金部7が開栓され内容物が取り出されることになる。
そして、取り外したキャップ1を口金部7に再び取り付けることにより、再閉栓することが可能になっている。
従来は、ライナー材を生産する場合、例えば押出機でシートを作り、ディスク状に打ち抜いてそれを金型にいれ、射出成型機を使ってインサート成形でエラストマーを作る。
なお、この方法でキャップを生産する場合、ライナーは生産のコストが高くなる。また、特別な金型及び特殊な製造機(二色成型機等)が必要であり、生産速度が著しく劣る。さらに、成形したライナーの表裏を揃え、整列するための装置が必要になる。
このキャップシェル4には、ライナー係止突起9が形成されており、一度挿入された硬質シート5aのディスクは抜け難い構造になっている。このときの硬質シート5aの厚さは、0.1〜1.0mmに設定されるが、好ましくは0.2〜0.8mmに設定される。なお、0.1mm未満であると、硬質シート5aとしての機能が十分ではない。また、上記ディスクをキャップシェル4に挿入する工程は、キャップシェル4にスリット(ナール8)やフック(ライナー係止突起9)等を成型する前でもよい。この場合、ディスクがフックにより傷つけられたり、挿入不良が発生したりすることがなくなる。
キャップシェルが樹脂製の場合では、該キャップシェルが金属製のキャップシェル4とほぼ同一であるがキャップがキャップシェルの内側に予めボトル口部に設置されている雄ネジと嵌合する雌ネジが設置されている。これを射出成形、又は圧縮成形で成形した後、必要に応じてミシン目工程、ベントホール工程、外面印刷工程等を施し、上述のアルミキャップと同様に、硬質シート5aを挿入後、溶融軟質ライナー材を硬質シート5a上に供給し、冷却パンチで型押しすることにより軟質層5bを形成し、本発明のキャップが提供できる。
また、硬質シート5a上に軟質層5bを樹脂成型により形成するので、硬質シート5aをディスク状に打ち抜いた際の多量の抜き屑が単層であり、再利用(リサイクル)ができると共に、硬質シート5aをキャップシェル4へ挿入した後に上記樹脂成型を行う場合には、打ち抜いた硬質シート5aに表裏がなく、キャップシェル4への挿入時に表裏の選択をする必要がない。
また、硬質シート5aがポリプロピレン樹脂で形成され、軟質層5bがスチレン系エラストマーで形成されている場合は、特に、シール性、耐熱性及び硬質シート5aと軟質層5bとの接着性が優れている。
また、軟質層5bの口金部7に接する部分の厚さを、他の部分よりも厚くすることにより、高いシール性を得ることができると共に、口金部7に接する部分以外は薄くすることができ、軟質材料の使用量を低減することで、低コスト化を図ることができる。
キャップシェル4の作製は、まずアルミ合金板の内外面にエポキシフェノール、ポリエステル等の塗料を1〜10μmの厚さで2〜数回焼付け塗装し、これをプレスにてカップ状に打ち抜く。そして、これに、ミシン部10、ナール8、ライナー係止突起9等をカップ側面に加工する。これをキャップシェル4とする。
次に、本発明の効果を確認するために行った比較試験結果について説明する。
この試験では、内外面塗装した厚さ0.25mmのアルミニウム合金板を38mmPPキャップのキャップシェル4を成型した。このキャップシェル4は、内面にポリオレフィン系滑剤入りのエポキシフェノール塗料を50mg/dm2で焼き付け塗布したアルミシートを使用した。そして、押出機25、Tダイ24で成形したポリプロピレンのシートを37.8mmの硬質シート5aに打ち抜き、これを内径φ38.05mmのキャップシェル4に挿入した。このキャップシェル4には、その天面とほぼ水平に1.0mmの長さで内側に突出したライナー係止用のフック(ライナー係止突起9)が12個形成されている。なお、フックの位置は、キャップ天面から1.5mmの高さとした。また、挿入は自動ライナー挿入機を使用した。
この硬質シート5aを挿入したキャップシェル4に、押出機25から押し出した溶融したエラストマーをこれに一定量供給し、直ちにコールドパンチで押圧して軟質層5bとしての形状を作製した。上記エラストマーは、PPシートと合計でほぼ1.0mmになるように成型した。また、上記エラストマーとしては、PPと流動パラフィンと高分子SEPSのブレンドしたスチレン系エラストマーとを使用した。また、このとき、口金部7の密封性に関係しない軟質層5bの中央部は、出来る限り薄くなるように成形した。
なお、比較例として摺動層(硬質シート)と密封層(軟質層)を共押し出しで成型し貼合された二層のシートになったものを、一定の径に打ち抜きキャップシェル4に挿入したものを使用した。このときの摺動層及び密封層の厚さは本実施例とほぼ同じ厚さのものを供試した。
注2.密封層:TPS(スチレン系エラストマー)=PPとSEPS(スチレンエチレンプロピレンスチレンブロック共重合体)と流動パラフィンのブレンド品。
注3.ライナーセット適性=自動ライナー挿入機でライナーをキャップシェルに挿入した時の適性評価結果。試料数各30個。
○=全てのライナーが全てのフックに係止されている。
△=ライナーが一部フックに掛からないものあり。
×=ライナーが全くフックに掛からないものが有る。
注4.ライナー脱落性=開栓時キャップからライナーが脱離する割合。
○=開栓時全てのライナーが全く脱離せず。
△=開栓時ライナーが一部フックから外れるものあり。
×=開栓時ライナーがキャップシェルから脱落するもの有り。
試料数各30個。
注5.開栓トルクは、レトルト処理後、1週間室温にて放置し、回転開始時のトルク値(第1トルク(キャップが動き始める値)をトルクメーターにて測定。)。試料数30の平均値、最大値、最小値。
注6.総合評価
○=開栓トルク性、ばらつき少なく、ライナー脱落無し、ライナーセット適性も良好。
△=開栓トルク性良好であるがライナーセット適性、ライナー外れがやや発生するもの。
×=開栓トルクのバラツキあり、ライナーセット適性劣るもの。
本発明のライナーは実施例1と同様に作製し、比較例として従来の二層ライナー材と比較を行った。本発明は、摺動層(硬質シート)の外径の寸法を変えたものを作製し、キャップシェルに挿入後、密封層(軟質層)をインシェルモールド方式で成型した。なお、摺動層(硬質シート)の寸法は本発明の上限の値及び下限の値を推定して試作し、キャップシェルに挿入した。これらについて実施例1と同様に評価を行った。比較例として従来の二層シートを供試した。また、比較例のシートはシート成型機の二層押出機とTダイから、実施例1と同様のPPとスチレン系エラストマーとを押出貼合し、冷却ローラーで厚さを調整して一定の幅に切断した後、各外形の寸法のディスク状に打ち抜きキャップシェルに挿入した。
注2.比較例は、エラストマーとPP樹脂とを貼合したシートを打ち抜き、ディスク状にしたものを挿入したもの。この場合、摺動層(硬質シート)外径と密封層(軟質層)外径とは同一寸法である。
注3.ライナーセット適性=自動ライナー挿入機でライナーをキャップシェルに挿入した時の適性評価結果。試料数各30個。
○=ライナーが全てのフックに係止されている。
△=ライナーが一部フックに掛からないものあり。
×=ライナーが全くフックに掛からないものが有る。
注4.ライナー脱落性=開栓時キャップからライナーが脱離する割合。
○=開栓時ライナーが全く脱離せず。
△=開栓時ライナーが一部フックから外れるものあり。
×=開栓時ライナーがキャップシェルから脱落するもの有り。
また、従来の二層シートライナーは密封層(軟質層)が摺動層(硬質シート)と同一外径であるため、ライナーをキャップシェルにセットする場合、厚みがあるためキャップシェル内径に近い外径であると、安定したライナー挿入性が得られなくなる。
また、ライナーの外径のセット可能な寸法D1は、D1>D0−2wである。今回の場合、D0=38.05、w=1.5であるので、D1>35.05(mm)である。
この試験では、内外面塗装した板厚0.25mmのアルミニウム合金板を、38mmPPキャップのキャップシェルを成型した。このキャップシェルは、内面にポリオレフィン系滑剤入りのエポキシフェノール塗料を50mg/dm2で焼き付け塗布したアルミシートを使用した。これをプレスで打ち抜き、38mmPPキャップシェルに成型し、このキャップシェルに不揮発性有機液体として、シリコーンオイル又はグリセリンを使用し、キャップシェルの内面中央に量を変えて塗布した。
同様に、内外面塗装した33PPキャップ(アルミ板厚0.23mm、ライナー外径32.8mm)及び28PPキャップ(アルミ板厚0.22mm、ライナー外径27.4mm)についても同様の評価を行った。なお、容器の内容量及び全容量は、ほぼ38PPキャップと同様である。
注2.インシェルモールド部の厚さは、容器口唇部(口金部)と接する部分の平均厚さ。
注3.シール性は、レトルト前後の内圧を調べ、その変化によりモレの有無を調べた。レトルト直後のモレ%を示す。試料数各10。
注4.落下衝撃性能は、キャッピング、レトルト処理、1日放置後、ボトルを30cmの高さから垂直に10°の角を持った鉄盤上に倒立落下させ、落下前後の内圧の差を調べ、漏れの発生数を調べた。試料数各10。
注5.開栓トルクは、キャッピング、熱処理後1週間室温にて放置後において、回転開始時のトルク値(第1トルクをトルクメーターにて測定。)とした。試料数10の平均値。第2トルク(ブリッジ部破断時のトルク)は記載せず。
注6.ビタミンCの減少量の測定は、約100ppmのビタミンC溶液をボトルに充填しキャッピング、熱処理後40℃恒温室に1月間放置し、ビタミンCの消費量を自動電位滴定装置で測定。ビタミンCの保持率とその評価。
○=保持率が高いもの。
△=保持率ほぼ良好なもの。
×=保持率劣るもの。
注7.塗布液滲出程度
○=全く滲み出しが認められないもの。
△=ライナーの側面に僅かに認められるもの。
×=キャップシェルまで液の滲み出しが認められるもの。
注8.総合評価
○=塗布液体の滲み出しみられず、酸素バリアー性良好なもの。
△=酸素バリアー性ほぼ良好で液滲み出し無いもの、または酸素バリアー性良好で塗布液体滲み出しライナー側面までのもの。
×=酸素バリアーが劣るか、塗布液体の滲み出しがキャップ側面からボトルネジ部に滲み出しが見られるもの。
外径42mmのポリプロピレン製樹脂キャップを使用し、本発明のライナー及び比較例としての二層シートライナーを挿入したキャップについて、透湿度を比較した。すなわち、樹脂キャップ供試シートを挿入し、一定量の塩化カルシウムを入れたガラス壜に、キャッピングした。キャッピングの締めトルクは全て350N・cmで行い、これを湿度95%のデシケーターに入れ、1ヵ月後の重量変化を測定した。また、1ヶ月後の開栓トルクを測定した。試料数は、各々10個である。
注2.摺動層(硬質シート)の材質=ポリプロピレン樹脂。
注3.密封層(軟質層)の材料=TPS(スチレン系エラストマー)。
注4.キャップシェルの材質=ポリプロピレン樹脂。
注5.シリコーンオイルは、1000cpsのものを使用。
注6.塗布液滲出程度
○=全く滲み出しが認められないもの。
△=ライナーの側面に僅かに認められるもの。
×=キャップシェルまで液の滲み出しが認められるもの。
注7.透湿度評価
○=良好(0〜10mg以下)
△=やや良好(11以上〜20mg以下)
×=不良(21mg以上)
注8.ライナーセット適性=自動ライナー挿入機でライナーをキャップシェルに挿入したときの適性評価結果。試料数各30個。
○=ライナーが全てのフックに係止されている。
△=ライナーが一部フックに掛からないものあり。
×=ライナーが全くフックに掛からないものが有る。
注9.ライナー脱落性=開栓時キャップからライナーが脱離する割合。
○=開栓時ライナーが全く脱離せず。
△=開栓時ライナーが一部フックから外れるもの有。
×=開栓時ライナーがキャップシェルから脱落するもの有り。
この試験では、厚さ内外面塗装した0.25mmのアルミニウム合金板で、38mmPPキャップのキャップシェルを成型した。このキャップシェルでは、内面にテフロン(登録商標)系滑剤入りのエポキシフェノール塗料を50mg/dm2で焼き付け塗布したアルミシートを使用した。そして、押出機、Tダイで成形したポリプロピレンのシートを37.8mmの硬質シートに打ち抜き、これをキャップシェルに挿入した。なお、キャップシェルに入れた硬質シートの厚さは、Tダイのスリット幅を変えて数種類作製した。
注2.落下衝撃性能は、キャッピング、レトルト処理、1日放置後、ボトルを30cmの高さから垂直に10°の角を持った鉄盤上に倒立落下させ、落下前後の内圧の差を調べ、漏れの発生数を調べた。試料数各10。表は、モレ数/試料数を示す。
注3.開栓トルクは、キャッピング、熱処理後4週間室温にて放置後において、回転開始時のトルク値(第1トルクをトルクメーターにて測定。)とした。単位:N・cm。試料数10の平均値。
注4.PPは、ランダムPPを使用した。(曲げ弾性率:950MPa)
注5.TPSは、スチレン系エラストマーでPPとSEBS(スチレンエチレンブチレンスチレンブロック共重合体)と流動パラフィンとのブレンド品である。
注6.硬質シート、軟質層の厚さの単位:mm。
注7.モールド適性の表示
◎=良好。
○=ライナー外周部に僅かに凹みが見られるもの。
△=ライナー外周部に欠け発生。
×=外周部欠け部分大きくシール性に影響があるもの。
注8.スッポヌケ性
◎=モールド時ライナーがキャップシェルから外れないもの。
○=ライナーがやや持ちあがるもの。
△=持ち上がるがキャップシェルに収まっているもの。
×=ライナーがキャップシェルからはずれるもの。
注9.絞り深さ:プレッシャーブロックの絞り深さを1.80mmにセットしたときの各々の実測値。試料数10の平均値。単位mm。
注10.総合評価
◎◎=開栓トルク性、シール性、耐落下衝撃性能良好なもの。
◎○=開栓トルク性、シール性、耐落下衝撃性能良好であるがスッポヌケ性やや劣るもの。
○△=開栓トルク性は良好であるが、耐落下衝撃性能もやや劣り、モールド適性やや劣るもの。
○×=開栓トルク性はやや劣る、シール性、耐落下衝撃性能が劣るもの。
×◎=開栓トルク性は劣る、シール性、耐落下衝撃性能良好なもの。
実施例6のライナーは実施例5と同様に作製し、比較例として二層ライナーとの生産性の比較を行った。実施例6は、実施例5と同様に、PPシートから硬質シートを打ち抜き、抜き屑は粉砕し、PP材と混ぜて再度シート材料として使用した。比較例のシートは、シート成型機の二層押出機とTダイにてPPとスチレン系エラストマーとを押出貼合し、冷却ローラーで厚さを調整して一定の幅に切断した。その後、これをφ37.8mmのディスク状に打ち抜き、キャップシェルに挿入した。このときの打ち抜きは、シートから最大個数が取れる配置で行った。このときのキャップとしての性能及びライナーの生産効率を比較した。ただし、総合評価の基準は実施例5と異なる。その結果を表8に示す。
注2.成形性評価
◎=良好。
○=ほぼ良好。
△=やや問題あり。
×=成形性不良。
注3.材料効率(%)=(ライナー使用重量/投入ライナー材量)×100。
注4.総合評価
◎◎=開栓トルク性、耐落下衝撃性能、シール性良好で、生産効率が高いもの。
◎×=開栓トルク性、耐落下衝撃性能、シール性良好であるが生産効率が低いもの。
実施例7では、実施例5と同様に38mmPPキャップシェルを成型し、キャップシェルの使用塗料も実施例5とほぼ同じとした。これに押出機、Tダイで成形した厚さの異なる樹脂のシートを37.8mmのディスク状の硬質シートに打ち抜き、キャップシェルに入れた。この硬質シートが挿入されたキャップシェルに、実施例5と同様に押出機から押し出した溶融したエラストマーをこれに一定量供給し、直ちにコールドパンチで押圧して軟質層を作製した。このエラストマーも実施例1と同様のものを使用した。硬質シートは耐スッポヌケ性を調べるために材料ごとに曲げ弾性率と、厚さを測定した。
注2.開栓トルク:キャッピング後1週間室温にて放置後、回転開始時のトルク値(第1トルクをトルクメーターにて測定)。試料数10の平均値。単位:N・cm。
注3.ライナーの厚さ物性値、成形性、容器蓋としての性能、評価法は、実施例5と同じ。
注4.曲げ弾性率の単位:MPa。
注5.ライナー:PP=ポリプロピレン、HDPE=高密度ポリエチレン、LDPE=低密度ポリエチレン、Ny66=ナイロン66、TPS=スチレン系エラストマー、TPO=オレフィン系エラストマー。
注6.総合評価
◎◎=ライナー成形性良好、開栓トルク性、耐落下衝撃性能良好。
△◎=ライナー成形性劣るが、開栓トルク性、耐落下衝撃性能良好。
Claims (6)
- ボトルの口部を封じるライナー付きキャップであって、
天板部と該天板部の周縁から垂下した筒状周壁部とからなる金属製のキャップ本体と、
前記天板部の内面に設けられた合成樹脂製のライナーと、を備え、
前記ライナーが、前記天板部の内面に接して配された円盤状の硬質シートと、
前記硬質シートに積層され前記硬質シートよりも柔軟な軟質層と、を備え、
前記軟質層が、前記硬質シートと同心円であると共に少なくとも前記キャップ本体を前記口部に被せて前記キャップ本体の肩部が絞り加工された際に前記口部の外側にも当接可能に前記硬質シートよりも小径な円環状又は円盤状に形成され、
前記筒状周壁部が、内側に突出して前記ライナーをその下面側から支持するライナー係止突起を備え、
前記筒状周壁部の内径をD0とし、前記ライナー係止突起の突出長さをwとした際、前記硬質シートの外径D1が、D0≧D1>D0−2wの範囲に設定され、
前記軟質層の外径d1が、D0−2w>d1での範囲に設定され、
前記ライナー係止突起が、基端から前記軟質層の外側の前記硬質シートに向けて突出し、上部先端が前記軟質層の外側の前記硬質シートに対向しており、
前記ライナー係止突起の突出長さwが、前記筒状周壁部の内周面から上部先端までの半径方向の長さであることを特徴とするライナー付きキャップ。 - 請求項1に記載のライナー付きキャップにおいて、
前記硬質シートの厚さをt(mm)とし、曲げ弾性率をf(MPa)とした際、t×fが150以上に設定されていることを特徴とするライナー付きキャップ。 - 請求項1又は2に記載のライナー付きキャップにおいて、
前記天板部と前記ライナーとの間に、不揮発性有機液体が塗布されていることを特徴とするライナー付きキャップ。 - 請求項3に記載のライナー付きキャップにおいて、
前記ライナーの面積をS(cm 2 )とし、前記不揮発性有機液体の塗布量をY(mg)としたとき、前記不揮発性有機液体の塗布量を、
Y=aSで、aが0.01〜1.00の範囲に入るように設定していることを特徴とするライナー付きキャップ。 - 請求項3又は4に記載のライナー付きキャップにおいて、
前記不揮発性有機液体が、シリコーンオイル又はグリセリンであることを特徴とするライナー付きキャップ。 - ボトル本体の口部にライナー付きキャップを備えたボトルの製造方法であって、
前記ライナー付きキャップが、請求項1から5のいずれか一項に記載のライナー付きキャップであり、前記キャップ本体の肩部を絞り加工して前記軟質層を前記口部の外側にも当接させることを特徴とするキャップ付きボトルの製造方法。
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