JP7486900B2 - 撥液構造及び容器並びに容器の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、撥液構造及び容器並びに容器の製造方法に関する。
水、醤油、ソースなどの液状食品を収容する容器などにおいて、液状食品をはじく撥液構造を有するものが知られている。撥液構造は、容器の内面に設けた場合には例えば液状食品の使い残しを低減することができ、容器の外面に設けた場合には例えば、吐出部からの液垂れなどによる容器の外面への液状食品の付着を抑制することができる。
液状食品をはじく撥液構造として、例えば特許文献１に記載されるように、柱形状の凸部が分布する微細な凹凸状の樹脂表面を有する撥液構造が知られている。
特許文献１に記載される撥液構造は高い撥液性を有するが、これと同等以上の高い撥液性を発揮できる新たな撥液構造が望まれていた。
本発明は、高い撥液性を有する新規の撥液構造及び容器並びにそのような容器の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る撥液構造は、針形状の凸部が分布する微細な凹凸状の樹脂表面を有し、前記微細な凹凸状の樹脂表面に分布する高さが１μｍ以上の前記凸部の高さが、１０μｍ未満であり、高さが１μｍ以上１０μｍ未満の前記凸部が、１００μｍ2に５個以上分布し、高さが１μｍ以上１０μｍ未満の前記凸部のアスペクト比が、０．５以上７．０以下であり、高さが１μｍ未満の前記凸部が、１００μｍ
2
に４０個以上分布する。
本発明の一態様に係る容器は、前記撥液構造を有する。
本発明の一態様に係る容器の製造方法は、撥液構造を有する容器の製造方法であって、射出成形用の金型に微細な凹凸状の表面を形成する凹凸加工工程と、前記金型内で樹脂を射出し、その後の型開き時に前記金型の前記微細な凹凸状の表面によって前記樹脂を引き延ばすことにより、針形状の凸部が分布する微細な凹凸状の樹脂表面で構成される前記撥液構造を形成し、前記撥液構造は、前記微細な凹凸状の樹脂表面に分布する高さが１μｍ以上の前記凸部の高さが１０μｍ未満であり、高さが１μｍ以上１０μｍ未満の前記凸部が１００μｍ
2
に５個以上分布し、高さが１μｍ以上１０μｍ未満の前記凸部のアスペクト比が０．５以上７．０以下であり、高さが１μｍ未満の前記凸部が１００μｍ
2
に４０個以上分布する、射出成形工程と、を有する。
本発明によれば、高い撥液性を有する新規の撥液構造及び容器並びにそのような容器の製造方法を提供することができる。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る撥液構造及び容器について詳細に例示説明する。
本実施形態に係る撥液構造は、針形状の凸部（以下、針状凸部とも呼ぶ）が分布する微細な凹凸状の樹脂表面（以下、微細凹凸面とも呼ぶ）を有し、高さが１μｍ以上１０μｍ未満の針状凸部が、１００μｍ2に５個以上分布し、高さが１μｍ以上１０μｍ未満の針状凸部のアスペクト比が、０．５以上７．０以下である。
ここで、アスペクト比とは、図１に示すように針状凸部の下端の幅をａ、高さ（つまり、針状凸部の下端から針状凸部の上端までの高さ）をｂとしたときの、ｂ／ａで表される指標であり（つまり、アスペクト比ｃ＝ｂ／ａ）、アスペクト比が大きいほど針状凸部が上方に向けて細長い形状を有していることを意味している。
なお、本実施形態において上方とは、微細凹凸面に対して垂直に離れる方向を意味し、下方とはその反対方向を意味している。
本実施形態に係る撥液構造は、上記のように、微細凹凸面を針状凸部で構成するとともにその針状凸部の高さ、密度及びアスペクト比を所定範囲に限定したことにより、後述する試験結果が示すように水、醤油、ソースなどの液状食品に対する高い撥液性を発揮することができる。
すなわち、高さが１μｍ以上１０μｍ未満の針状凸部が１００μｍ2に５個未満分布する場合には、高い撥液性を得ることはできない。また、高さが１μｍ以上１０μｍ未満の針状凸部のアスペクト比が、０．５未満であり又は７．０を超える場合にも、高い撥液性を得ることはできない。
また、本実施形態に係る撥液構造は、高い撥液性をより確実に得るために、高さが１μｍ未満の針状凸部が、１００μｍ2に４０個以上分布するのが好ましい。
本実施形態の微細凹凸面は、金型を用いた射出成形による樹脂成形面で構成することができる。より具体的に、微細凹凸面は、レーザーなどで凹凸加工を施すことで形成される微細な凹凸状の表面（以下、金型凹凸面とも呼ぶ）を有する金型を用いる射出成形によって形成することができる。金型凹凸面は、図２に示すように、先端が概ね球形状をなす凸部（以下、球状凸部とも呼ぶ）が分布する微細な凹凸状の表面である。
このような球状凸部が分布する金型凹凸面により、型開き時に樹脂を引き延ばしながら針状凸部を形成することができる。つまり、この金型表面形状により、射出成形によって射出された樹脂が、金型から抜けなくなり、型開き時に金型から無理抜きされる際に金型に引っ張られ、針のような形に形成される。球状凸部の高さ、幅及び密度などを調節することで、形成される針状凸部の高さ、密度及びアスペクト比を調節することができる。
本実施形態に係る撥液構造を形成する樹脂は、特に限定されず、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、シリコーン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等であっても液状食品に対する高い撥液性は得られるが、撥液性をより高める観点からは、表面自由エネルギーがＰＥ以下（ＰＥの表面自由エネルギーは３２ｍＮ／ｍ）であることが好ましく、ＰＥ以下の表面自由エネルギーを有する樹脂は、例えば、ＰＰ、シリコーン樹脂、ＰＴＦＥ等があげられる。また、見掛け上の表面自由エネルギーを小さくするために、金型凹凸面にフッ素含有コーティングや、シリコーンコーティングを施して当該コーティングを樹脂成形面に転写させたり、樹脂としてシリコン含有ＰＰ、シリコン含有ＰＥを使用することもできる。
本実施形態に係る撥液構造を容器に設けてもよい。例えば、本実施形態に係る撥液構造を、例えば、ボトル状等の容器本体の口部に装着されるキャップや、カップ状などの容器に設けてもよい。本実施形態に係る撥液構造を容器の内面に設けることにより、例えば液状食品の使い残しを低減することができる。また、本実施形態に係る撥液構造を容器の外面に設けることにより、例えば、吐出部からの液垂れなどによる容器の外面への液状食品の付着を抑制することができる。
本実施形態に係る撥液構造を有する容器は、射出成形用の金型に金型凹凸面を形成する凹凸加工工程と、金型内で樹脂を射出し、その後の型開き時に金型凹凸面によって樹脂を引き延ばすことにより、針状凸部が分布する微細凹凸面で構成される撥液構造を形成する射出成形工程と、を有する製造方法によって製造してもよい。この場合、凹凸加工工程は、撥液構造に、高さが１μｍ以上１０μｍ未満の針状凸部が１００μｍ2に５個以上分布し、高さが１μｍ以上１０μｍ未満の針状凸部のアスペクト比が０．５以上７．０以下となるように行われる。また、凹凸加工工程は、撥液構造に、高さが１μｍ未満の針状凸部が１００μｍ2に４０個以上分布するように行うことが好ましい。また、金型凹凸面は、球状凸部が分布する微細な凹凸状の表面とすることが好ましい。
本発明は前記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
本発明の実施例１～４と比較例１として、針状凸部の高さ、密度及びアスペクト比が異なる微細凹凸面を有する樹脂プレートのサンプルを制作し、水、醤油（キッコーマン社「特選丸大豆しょうゆ」）及びソース（ブルドックソース社「中濃ソース」）の３種類の液体食品に対する撥液性の評価を行った。いずれのサンプルもレーザー加工による金型凹凸面を用いた射出成形によって制作した。
実施例１は、微細凹凸面に分布する高さが１μｍ以上の針状凸部の高さを２．５μｍ以下とし、高さが１μｍ以上２．５μｍ以下の針状凸部を１００μｍ2に５個以上１０個以下分布させ、高さが１μｍ以上２．５μｍ以下の針状凸部のアスペクト比を０．５１以上１．５７以下とし、高さが１μｍ未満の針状凸部を１００μｍ2に４８個以上１４０個以下分布させた。
実施例２は、微細凹凸面に分布する高さが１μｍ以上の針状凸部の高さを６．０μｍ以下とし、高さが１μｍ以上６．０μｍ以下の針状凸部を１００μｍ2に８個以上２２個以下分布させ、高さが１μｍ以上６．０μｍ以下の針状凸部のアスペクト比を０．５３以上３．４８以下とし、高さが１μｍ未満の針状凸部を１００μｍ2に４４個以上１１６個以下分布させた。
実施例３は、微細凹凸面に分布する高さが１μｍ以上の針状凸部の高さを７．５μｍ以下とし、高さが１μｍ以上７．５μｍ以下の針状凸部を１００μｍ2に６個以上３０個以下分布させ、高さが１μｍ以上７．５μｍ以下の針状凸部のアスペクト比を０．８９以上６．６８以下とし、高さが１μｍ未満の針状凸部を１００μｍ2に４４個以上４０８個以下分布させた。
実施例４は、微細凹凸面に分布する高さが１μｍ以上の針状凸部の高さを９．９μｍ以下とし、高さが１μｍ以上９．９μｍ以下の針状凸部を１００μｍ2に８個以上３２個以下分布させ、高さが１μｍ以上９．９μｍ以下の針状凸部のアスペクト比を０．７９以上３．１０以下とし、高さが１μｍ未満の針状凸部を１００μｍ2に１１６個以上２２８個以下分布させた。
比較例１は、微細凹凸面に分布する高さが１μｍ以上の針状凸部の高さを１．２μｍ以下とし、高さが１μｍ以上１．２μｍ以下の針状凸部を１００μｍ2に０個以上２個以下分布させ、高さが１μｍ以上１．２μｍ以下の針状凸部のアスペクト比を０．１３以上０．４９以下とし、高さが１μｍ未満の針状凸部を１００μｍ2に２４個以上７２個以下分布させた。
また、比較例２として、微細凹凸面に分布する高さが１μｍ以上の針状凸部が１０μｍ以上の高さを有するものを含む微細凹凸面を有するサンプルの制作を試みたが、型開き時に樹脂が金型に張りつき、制作することができなかった。
実施例２～４の微細凹凸面の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：ＸＬ－３０ＣＰ、ＰＨＩＬＩＰＳ社製）で撮影した。図３Ａは実施例２、図４Ａは実施例３、図５Ａは実施例４のＳＥＭ画像である。また、実施例２～４の微細凹凸面について、非接触レーザー共焦点顕微鏡（深さ１ｎｍの解像度、ＯＬＳ４１００、オリンパス社製）を用いて表面形状データを取得した。図３Ｂは実施例２、図４Ｂは実施例３、図５Ｂは実施例４の非接触レーザー共焦点顕微鏡データである。表面形状データは、一例として３箇所の断面それぞれの表面形状を示しており、横軸はプレート幅方向の位置を示し、縦軸はプレート厚さ方向（高さ方向）の位置（ゼロ点未調整）を示している。
撥液性の評価は、具体的には、上記液体食品に対する滑落角を測定した。すなわち、上記サンプルの微細凹凸面に各液を一滴付着させて、微細凹凸面を傾け、各液が滑り落ち始める角度を測定した。その結果を表１に示す。表１において、上記液体食品のいずれに対しても滑落角が１０°以内であったものを○で示し、上記液体食品のいずれかに対して滑落角が３０°を越えたものを×で示し、それ以外のものを△で示している。
表１に示すように、高さが１μｍ以上１０μｍ未満の針状凸部が１００μｍ2に５個以上分布し、高さが１μｍ以上１０μｍ未満の針状凸部のアスペクト比が０．５以上７．０以下である実施例１～４では、表１において〇又は△で示される高い撥液性が得られているのに対し、この条件を満たしていない比較例１では、撥液性が得られていない。
なお、各サンプルの材料は、今回はブロックポリプロピレンを使用したが、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）などでも同様の結果を得られることを確認済である。
ａ 針状凸部の下端の幅
ｂ 針状凸部の高さ
ｃ アスペクト比
ｂ 針状凸部の高さ
ｃ アスペクト比
Claims (3)
- 針形状の凸部が分布する微細な凹凸状の樹脂表面を有し、
前記微細な凹凸状の樹脂表面に分布する高さが１μｍ以上の前記凸部の高さが、１０μｍ未満であり、
高さが１μｍ以上１０μｍ未満の前記凸部が、１００μｍ2に５個以上分布し、
高さが１μｍ以上１０μｍ未満の前記凸部のアスペクト比が、０．５以上７．０以下であり、
高さが１μｍ未満の前記凸部が、１００μｍ 2 に４０個以上分布する、撥液構造。 - 請求項１に記載の撥液構造を有する容器。
- 撥液構造を有する容器の製造方法であって、
射出成形用の金型に微細な凹凸状の表面を形成する凹凸加工工程と、
前記金型内で樹脂を射出し、その後の型開き時に前記金型の前記微細な凹凸状の表面によって前記樹脂を引き延ばすことにより、針形状の凸部が分布する微細な凹凸状の樹脂表面で構成される前記撥液構造を形成し、前記撥液構造は、前記微細な凹凸状の樹脂表面に分布する高さが１μｍ以上の前記凸部の高さが１０μｍ未満であり、高さが１μｍ以上１０μｍ未満の前記凸部が１００μｍ 2 に５個以上分布し、高さが１μｍ以上１０μｍ未満の前記凸部のアスペクト比が０．５以上７．０以下であり、高さが１μｍ未満の前記凸部が１００μｍ 2 に４０個以上分布する、射出成形工程と、を有する、容器の製造方法。
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