JP7308050B2 - 二重容器の評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、ボトル状に形成され可撓性を有する外層体と、外層体の内側に設けられ内容液が充填される内層体とを備える二重容器に関する。

近年、化粧水などの化粧料や各種の薬剤、食品調味料などを収容するための容器として、ボトル状に形成され可撓性を有する外層体と、外層体の内側に設けられ内容液が充填される内層体とを備える二重容器（デラミ容器、積層剥離容器ともいう）が使用されている（例えば特許文献１参照）。この種の容器には一般に、外層体と内層体との相互間に形成される内部空間に外気を取り込むための外気導入孔と、内部空間が減圧されると外気導入孔を開放して外界から内部空間への空気の導入を許容する空気弁とが設けられている。

このような二重容器においては、外層体を内側に押圧すると、内部空間が加圧されて内層体の内側の圧力が高まるため、内層体から内容液が吐出される。また外層体への押圧を解除すると、外層体が元の形状に戻るのに従って内部空間が減圧されるため、空気弁が外気導入孔を開放して外界から内部空間へ空気が導入されて外層体が復元する。ここで、外層体が復元しても内層体は減容変形したままであって、外気は内層体の内側に殆ど入り込まないため、収容した内容液の品質劣化を抑制することができる。

特開２０１６－１４１４３０号公報

ところでこの種の二重容器においては、容器の剛性（外層体の剛性）が高すぎると、内容液を吐出するにあたって過大な押圧力が必要となるうえ、内容液が少なくなってきたときに外層体を十分に押圧することができず、内容液の残量が多くなるという問題が生じる。また外層体の剛性が低すぎると、軽い力で押しても外層体が大きく変形して多量の内容液が吐出されたり、ボトルの復元に時間がかかり過ぎたりすることになる。このため、二重容器において優れた使用感を得るには、外層体の剛性を適切な範囲に収めることが重要となる。しかし外層体の剛性は、種々の要素（例えば内容液の残量や外層体を形成する素材の種類など）による影響を受けており、未だ規則性が不明確な状態にあった。従って、新規形状の容器を開発するにあたっては、最適な剛性となるように試行錯誤を繰り返さなければならなかった。

本発明は、このような問題点を解決することを課題とするものであり、外層体の剛性を最適化する規則性を見出し、これによって、開発に要する労力を減らしつつ優れた使用感が得られる二重容器を提供することを目的とする。

本発明は、円筒状の口部と、該口部と肩部を介して連結されるとともに内容液が充填される前の偏平度が０～０．１５である胴部と、該胴部に連結される底部とを備え、ボトル状に形成され可撓性を有する外層体と、該外層体の内側に設けられ内容液が充填される内層体とを備え、該外層体の前記胴部を内側に押圧することによって該内層体を減容変形させつつ内容液を吐出させることが可能な二重容器の評価方法であって、
前記外層体は、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）で形成されており、
前記胴部を押圧して充填した内容液を吐出させる場合において、
前記内層体に充填した内容液を吐出させる前の初期充填量に対する累積での吐出量の割合が４５～６０％である間、該胴部への押圧力は３０～４５Ｎであり（但し、前記内層体の内容積に対して９０％となる量を前記初期充填量とし、前記内容液として粘度が３ｍＰａ・ｓのものを充填したときの値とする）、
且つ、累積での吐出量の割合が６０％である際に復元した前記外層体の偏平度は０～０．１５である二重容器の評価方法である。

前記内層体に内容液を充填する前の状態において前記胴部を押圧する際、
前記胴部の内側への変位量が０～１０ｍｍである間、該変位量に対する該胴部への押圧力の変化率は０．６～１．２Ｎ／ｍｍであることが好ましい。

本発明に係る二重容器の評価方法では、前記外層体の前記口部に外気導入口が設けられ、該口部において、前記内層体と前記外層体との間に、周方向に間隔を空けて配置されるリブにより前記外層体と前記内層体との相互間に形成される内部空間に連通する縦型通路が形成されていてもよい。

発明者が検討を重ねたところ、胴部を押圧して充填した内容液を吐出させる場合、内層体に充填した内容液を吐出させる前の初期充填量に対する累積での吐出量の割合が４５～６０％である間、胴部への押圧力は３０～４５Ｎであり、且つ、累積での内容液の吐出量が６０％である際に復元した外層体の偏平度は０～０．１５以下である場合は、外層体の剛性が最適化されることが見出された。従ってこれらの範囲を満たすように開発を進めることによって、試行錯誤を繰り返すことなく優れた使用感となる二重容器を得ることができる。

本発明に従う二重容器の一実施形態を示す図である。 内層体に充填した内容液の残量と胴部への押圧力との関係などについて示した表である。

以下、図面を参照しながら本発明に従う二重容器の一実施形態について説明する。本実施形態の二重容器は、外層体１と内層体２で構成されるものであって、内層体２に内容液を充填した後に、内容液を吐出するための吐出キャップ（不図示）を装着して使用される。なお、本明細書等では便宜上、図１に示すように口部（符合３）が位置する側を上方、底部（符合６）が位置する側を下方として説明する。

図１に示すように外層体１は、二重容器の中心軸線Ｏに沿って延在する円筒状の口部３と、口部３の下端部から下方に向かって拡径する肩部４と、肩部４に一体的に連結するとともに横断面形状が略真円になる円筒状の胴部５と、胴部５の下端部に一体的に連結するとともに外層体１を起立姿勢でテーブルなどに接地させる底部６とを備えていて、全体的にボトル状に形成されている。また口部３には、上述した不図示の吐出キャップを保持するための突起７と、径方向に沿って口部３を貫通する外気導入口８が設けられている。

また外層体１は、合成樹脂で形成されていて、胴部５は可撓性を有している。このような合成樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）や高密度ポリエチレン樹脂（ＨＤＰＥ）のようなポリエチレン樹脂（ＰＥ）の他、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）が挙げられる。なお外層体１は、単一の合成樹脂によって単層構造となるように形成されるものでもよいし、複数の合成樹脂を重ね合わせて積層構造となるように形成されるものでもよい。

内層体２は、外層体１の内側に設けられるものであって、口部３の内側には、周方向に間隔をあけて配置されるリブ９と、隣り合うリブ９との間に位置する縦型通路１０が設けられている。また外層体１と内層体２との相互間には、外気導入口８と縦型通路１０に連通する内部空間Ｎが形成される。そして内層体２の内側には、内容液が収容される収容空間Ｓが形成される。

また内層体２は、合成樹脂によって薄肉に形成されていて、外層体１に吐出キャップを装着した状態で内容液を吐出させると、外層体１の内側で減容変形するものである。このような合成樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、エチレンビニルアルコール共重合樹脂（ＥＶＯＨ）やナイロン樹脂（ＰＡ）、変性ポリオレフィン樹脂（例えば三井化学株式会社製「アドマー」（登録商標）等）が挙げられる。なお内層体２も、外層体１と同様に単層構造で形成してもよいし、積層構造となるように形成してもよい。

外層体１の内側に内層体２を設けるにあたっては、例えば外層体１の合成樹脂素材と内層体２の合成樹脂素材をそれぞれ使用した個別のプリフォームを射出成形によって形成し、更に外層体１のプリフォーム内に内層体２のプリフォームを挿入しておく。そして、組み合わせたプリフォームを２軸延伸ブロー成形して図１のように賦形させる。本実施形態においては、この手法によって外層体１と内層体２を形成している。また外層体１のプリフォームと内層体２のプリフォームはともにポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）を使用している。なお、外層体１の合成樹脂素材と内層体２の合成樹脂素材が積層される状態で射出成形を行って積層プリフォームを形成し、この積層プリフォームを所定の形状に賦形させてもよい。また、外層体１を形成する合成樹脂素材と内層体２を形成する合成樹脂素材とが積層された状態で押し出された筒状のパリソンを、ブロー成形（押出ブロー成形）によって所定の形状に賦形させる手法を採用してもよい。内層体２の減容変形を速やかに行うため、例えば、外気導入口８から空気を吹き込み又は口部３から収容空間Ｓの空気を吸い出して外層体１から内層体２を一旦離間させたり、内層体２の外面又は外層体１の内面に、内層体２と外層体１との接着（密着）を抑制するためのシリコン等を塗布したりしてもよい。

このようにして形成した二重容器について発明者が検討を重ねたところ、内層体２に充填した内容液の残量と胴部５への押圧力が所定の関係を満たしていて、且つ内容液の残量と復元した外層体１の偏平具合が所定の関係を満たす場合は、使用感に優れる二重容器が得られることを見出した。なお近年は、例えばリサイクル性を考慮して、容器の素材としてポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）の採用が検討されているところ、この素材は二重容器で多用されている低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）よりも曲げ弾性率が高く、外層体として形成したときには剛性が高くなりがちであって、満足する使用感が得られ難い傾向がある。しかし、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）を採用する場合でも、上記の関係を満足する場合は、優れた使用感となる二重容器が得られることが認められた。

ここで、内層体２に充填した内容液の残量と胴部５への押圧力との関係を導き出した方法について説明する。まず、外層体１と内層体２がともにポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）で形成される二重容器と、先端にφ２０となる丸棒を取り付けたプッシュプルゲージを準備する。そして内容液を内層体２に充填して、不図示の吐出キャップを口部３に装着する。なお、内容液を吐出させる前の初期充填量は、内層体２の内容積に対して９０％となる量（ヘッドスペースが１０％となる量）とする。また充填する内容液は、比較的低粘度となる粘度が約３ｍＰａ・ｓのものを使用する。そして吐出キャップが下方を向くように二重容器を傾倒させて（外層体１の中心軸線Ｏが鉛直方向に対して下向きに４５度の角度となるように傾ける）、上述した丸棒の外周面を胴部５の中心部（胴部５における中心軸線Ｏに沿う向きの中間部付近）にあてがい、胴部５に対して垂直方向に丸棒を押し込む際の押圧力と、それに伴う内容液の吐出量を計測した。なお、外層体１を金型で形成する際に胴部５の外周面に設けられるパーティングライン（中心軸線Ｏを挟んで縦方向に２本延在している）が存在する側を左右方向とし、左右方向に直交する側を前後方向とする際に、丸棒の外周面をあてがう部位は前後方向における胴部５の中心部とする。なお、使用した二重容器は、内層体２のプリフォームを外層体１のプリフォームに挿入して形成した組み合わせプリフォームにおいて、口部内径が２１．７ｍｍになるものである。そして吐出キャップは、吐出口における内径が２．７ｍｍになるものを使用している。また口部３と吐出口との間には、逆流防止用の３点弁を配置している。

図２は計測した結果を抜粋して示した表である。ここで累積吐出量とは、内容液を吐出させる前の初期状態を起点とする内容液の吐出総量を意味する。また累積吐出量割合とは、初期充填量に対する累積吐出量を百分率で示した値（例えば初期充填量４５０ｍｌで累積吐出量が２７０ｍｌである場合、累積吐出量割合は６０％（２７０ｍｌ／４５０ｍｌ×１００％）になる）を示している。また、累積吐出量に対する押圧力を測定する際は、所定の累積吐出量になる１５ｍｌ少ない段階から丸棒で胴部５を押圧し、所定の累積吐出量に達した際の押圧力を計測する（例えば累積吐出量が２７０ｍｌである場合の押圧力は、累積吐出量が２５５ｍｌの状態で胴部５を押圧し、累積吐出量が２７０ｍｌに達した時点での押圧力を計測する）。

また内層体２における内容液の残量と外層体１の偏平具合との関係は、所定の累積吐出量割合となった後に胴部５への押圧を解除して外層体１を復元させ、押圧していた部位における左右方向の外径と前後方向との外径をノギスで計測して胴部５の偏平度を算出し、その偏平度によって関係性を規定するものとする。

図２は計測結果に基づく算出値を抜粋して示したものであって、累積吐出量割合が４５％と６０％のときの胴部５の偏平度を示している。ここで偏平度とは、胴部５の左右方向の外径に対する左右方向の外径と前後方向の外径との差とする（換言すると、胴部５の左右方向の外径をＡとし、前後方向の外径をＢとする場合において、（Ａ－Ｂ）／Ａを偏平度とする）。

そして、内層体２に充填した内容液の残量と胴部５への押圧力との関係、及び内層体２における内容液の残量と外層体１の偏平具合との関係に着目しつつ、二重容器の使用感について確認したところ、累積吐出量割合が４５～６０％となる間における胴部５への押圧力が３０～４５Ｎであって、且つ累積吐出量割合が６０％であるときに胴部５の偏平度が０～０．１５である場合には、内容液を吐出し始める段階から内容液を略全て吐出し終わるまで、優れた使用感が安定的に得られた（図２に示す実施例）。また復元後の外層体１は、胴部５が元のように略真円になっていて、見栄えの面でも問題はなかった。

一方、累積吐出量割合が４５～６０％となる間における胴部５への押圧力が４５Ｎを超える場合（図２に示す比較例１）は、外層体１を押圧しづらい（外層体１を押圧する際に硬く感じる）状況にあった。また累積吐出量割合が４５～６０％となる間における胴部５への押圧力が３０Ｎよりも小さい場合（図２に示す比較例２）は、特に累積吐出量が増えた際に外層体１が十分に復元されず、偏平して形状が歪になる傾向が認められた。また累積吐出量割合が６０％であるときに胴部５の偏平度が０．１５を超える場合（図２に示す比較例１）は、復元後の胴部５は形状が歪になるだけでなく、内容液の吐出が行い難くなる現象が認められた。これは、胴部５が復元して略真円に近い状態になっている（胴部５の偏平度が小さい）と、外層体１と内層体２との間には十分な隙間があって空気の層が厚くなっているため、外層体１を押圧するとその押圧力が空気を介して内層体２の全体に加わる一方、胴部５の偏平度が大きい場合（胴部５が偏平状態になっている）は、胴部５の幅の狭い部分は内部空間Ｎも狭くなっていて空気の層が薄いため、この部分を押圧すると、内層体２を直接押しているような状態となってこの部分しか変形せず、結果として内層体２の全体における変形量は小さくなって内容液は出にくくなるからである。

そして更に検討を重ねたところ、内層体２に内容液を充填する前の状態で胴部５を押圧する際、胴部５の内側への変位量と、この変位量に対する胴部５への押圧力の変化率が所定の関係を満たす場合は、優れた使用感がより安定的に得られるうえ、外層体１の復元状態も良好であることが認められた。

ここで、胴部５の内側への変位量とこの変位量に対する胴部５への押圧力の変化率との関係を導き出した方法について説明する。まず、上述した外層体１と内層体２がともにポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）で形成される二重容器と、先端に接触面がφ５ｍｍの円形になる球状の治具を取り付けた精密万能試験機（オートグラフ）を準備する。そして外層体１を横向きにしておき、上述した前後方向における胴部５の中心部に対して上方から治具をあてがい、治具を下方に向けて速度１３ｍｍ／ｍｉｎで降下させて、治具の変位量に応じた押圧力を計測する。そして得られた変位量と押圧力が直線近似の関係にあるとして、この直線の傾きから、変位量に対する押圧力の変化率を算出する。なお、押圧力の計測は、２２℃の環境下で行うものとする。

図２は、その結果を一部抜粋したものであって、内層体２に内容液を充填する前の状態で胴部５を押圧する際、胴部５の内側への変位量が０～１０ｍｍとなる間において、この変位量に対する胴部５への押圧力の変化率を示している。そして、胴部５の内側への変位量とこの変位量に対する胴部５への押圧力の変化率との関係に着目しつつ、二重容器の使用感について確認したところ、上述したように内層体２に充填した内容液の残量と胴部５への押圧力との関係、及び内容液の残量と復元した外層体１の偏平具合との関係が最適化されていて、更に、胴部５の内側への変位量が０～１０ｍｍとなる間において、この変位量に対する胴部５への押圧力の変化率が０．６～１．２Ｎ／ｍｍである場合には、優れた使用感がより安定的に得られるうえ、外層体１の復元状態も良好であることが認められた（図２に示す実施例）。

一方、胴部５の内側への変位量が０～１０ｍｍとなる間において、この変位量に対する胴部５への押圧力の変化率が１．２Ｎ／ｍｍを超える場合は、特に内層体２における内容液の残量が比較的多い場合（例えば累積吐出量割合が４５％程度の場合）において、外層体１を押圧する際に硬く感じることがあり、手指の力が小さい子ども等にとっては内容液を吐出し難いことがあった。また胴部５の内側への変位量が０～１０ｍｍとなる間において、この変位量に対する胴部５への押圧力の変化率が０．６Ｎ／ｍｍよりも小さい場合（図２に示す比較例２）は、外層体１が十分に復元しないことがあり、この場合は見た目に難がある上、胴部５が偏平した状態となって、上述したように内容液が出にくくなることがあった。

以上、本発明について具体的な実施形態を示しながら説明したが、本発明に従う二重容器は上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に従う範疇で種々の変更を加えたものも含まれる。例えば本発明に従う二重容器の形状は、図１に示したものに限られず、外層体に対して中心軸線に沿って延在する縦溝や、胴部を部分的に補足したくびれ部の他、平面状の多角形を複数組み合わせたパネル部等と設けてもよい。また図示は省略するが、外層体１と内層体２との間に、縦方向に延在して外層体１と内層体２とを部分的に接合する、１本或いは複数本の接着帯を設けてもよい。

１：外層体
２：内層体
３：口部
４：肩部
５：胴部
６：底部
７：突起
８：外気導入口
９：リブ
１０：縦型通路
Ｎ：内部空間
Ｏ：中心軸線
Ｓ：収容空間

Claims (3)

1. 円筒状の口部と、該口部と肩部を介して連結されるとともに内容液が充填される前の偏平度が０～０．１５である胴部と、該胴部に連結される底部とを備え、ボトル状に形成され可撓性を有する外層体と、該外層体の内側に設けられ内容液が充填される内層体とを備え、該外層体の前記胴部を内側に押圧することによって該内層体を減容変形させつつ内容液を吐出させることが可能な二重容器の評価方法であって、
   前記外層体は、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）で形成されており、
   前記胴部を押圧して充填した内容液を吐出させる場合において、
   前記内層体に充填した内容液を吐出させる前の初期充填量に対する累積での吐出量の割合が４５～６０％である間、該胴部への押圧力は３０～４５Ｎであり（但し、前記内層体の内容積に対して９０％となる量を前記初期充填量とし、前記内容液として粘度が３ｍＰａ・ｓのものを充填したときの値とする）、
   且つ、累積での吐出量の割合が６０％である際に復元した前記外層体の偏平度は０～０．１５である二重容器の評価方法。
2. 前記内層体に内容液を充填する前の状態において前記胴部を押圧する際、
   前記胴部の内側への変位量が０～１０ｍｍである間、該変位量に対する該胴部への押圧力の変化率は０．６～１．２Ｎ／ｍｍである請求項１に記載の二重容器の評価方法。
3. 前記外層体の口部に外気導入口が設けられ、該口部において、前記内層体と前記外層体との間に、周方向に間隔を空けて配置されるリブにより前記外層体と前記内層体との相互間に形成される内部空間に連通する縦型通路が形成されている請求項１又は請求項２に記載の二重容器の評価方法。

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