JPS6226288B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

発明の背景 本発明は容器のガスケツト内張りプラスチツク
蓋（closure）の製造方法に関し、さらに詳細に
はポリオレフイン樹脂から形成された蓋の塩化ビ
ニルプラスチゾルガスケツトの形成方法に関す
る。 従来技術 商業的に入手されるプラスチツク、すなわち容
易に成形出来る熱可塑性合成樹脂の出現と共に、
廉価な物質および製造費のためにそれらの合成樹
脂から種々の製品を形成することは普通に行われ
るようになつた。このような製品のあるものとし
て容器の蓋が挙げられる。従来、ポリオレフイン
樹脂たとえばポリエチレンおよびポリプロピレン
から成形した容器蓋は摩擦嵌合によつてのみ組合
せ容器と整合される確実ロツク装置たとえばスク
リユーねじまたはスナツプロツクを包含してい
る。これらのプラスチツク蓋は包装分野で広く利
用されているけれども、液体および微粉末の包装
に使用される容器に対するシール完全性の上で欠
陥がある。このような用途は蓋およびそれを取り
付ける容器間で耐漏洩性シールを与えるためにシ
ール用ガスケツトまたは予備形成された複合体ラ
イナーを挿入することを必要とする。ガスケツト
は一般にプラスチツク蓋に使用されていない。何
となれば、蓋の材料である熱可塑性樹脂たとえば
ポリオレフイン樹脂は一般に通常のガスケツト製
造方法たとえばオレフインプラスチツク蓋が軟
化、応力弛緩およびそりを受けるガスケツト製造
温度を使用するガスケツト製造法と相容れないか
らである。たとえば、広く使用されている蓋にガ
スケツトを形成する「スピンライニング法」で
は、塩化ビニル重合体ベースプラスチゾル組成物
が未軟化のペースト状態で１つまたはそれ以上の
ノズルから高速度で回転するチヤツク上で逆にさ
れた金属蓋殻中に噴出される。遠心力のために、
プラスチゾル成分は所望の形状および形を取る。
このようにして沈積されたまたは「流し込まれ
た」後に、プラスチゾル化合物は蓋殻をオーブン
で160−200℃程度の温度で1/2〜５分間焼成する
ことにより溶解（融解）されるかまたは「流し込
んだ」化合物はターレツト装置で加熱成形ポンチ
およびプラテンを用いて蓋殻中で成形融解させる
ことが出来る。ポリオレフインたとえばポリエチ
レンおよびポリプロピレンは各々140℃および160
℃の軟化点を有するという事実のために、これら
ポリオレフインはプラスチゾル化合物でスピン内
張りされる蓋にとつて好ましい材料とされていな
い。 エラストマー物質をポリオレフイン蓋に供給す
るために考えられた他の方法は、ホツトメルト適
用装置を包含する。困つたことに、均一な厚さた
とえば0.015−0.040″のライニング物質の高速度
適用用のホツトメルト装置は市販されていない。
液体および粉末耐密ガスケツトシールに必要な許
容限でプラスチゾルガスケツト化合物を供給する
ために現在入手される唯一の装置は前述したスピ
ンライニング装置である。 したがつて、プラスチゾル化合物をたとえばス
ピンライニング装置を用いて高速度でかつ均一な
厚さでポリオレフイン蓋に供給し、次いで蓋内で
蓋の寸法および物理的特性を損うことなく融解さ
せることが出来る方法がプラスチツク蓋技術で必
要とされている。 発明の概要 もしある範囲の誘電率および誘電損率を有する
可塑剤を塩化ビニル重合体ベースプラスチゾルガ
スケツト組成物に配合し、このプラスチゾルをポ
リオレフイン蓋中で無線周波数電気エネルギー界
にさらして融解（flux）すると、ポリオレフイン
蓋は変形せずかつ蓋内で優れた品質のガスケツト
材料が形成されることが予期せぬことに確認され
た。この結果は特に驚くべきことである。何とな
れば、当業界すなわち英国特許第1196126号明細
書はプラスチツルガスケツト物質はプラスチゾル
に強磁性または導電性粒子たとえば鉄またはアル
ミニウムを配合し、次いで急速に交互する磁界を
源で加熱することにより金属蓋殻で融解できると
教示しているからである。このような粒子（100
部の樹脂当り最大50部）をプラスチゾルに配合す
ると得られる硬化ガスケツト材料は非可撓性、硬
直および堅固になり、その結果シール目的にほと
んど価値がなくなる。 本発明によれば、ポリオレフイン樹脂から形成
した容器蓋中でガスケツトを形成する方法が提供
され、この方法においては塩化ビニル重合体樹脂
および誘電率6.0−8.0および損率２〜25を有する
液体可塑剤を含有するプラスチゾル混合物がポリ
オレフイン蓋に導入され、得られるプラスチゾル
は無線周波数電気エネルギー界にさらされて誘電
加熱されかつ融解され、ガスケツトが形成され
る。 本発明の実施により、ポリオレフイン蓋は通常
のスピンライニング装置を用いてプラスチゾルガ
スケツト物質が均一な厚さに内張りされ、熱変形
およびそりなしに融解され得る。エネルギーコス
トは実質的に低減される。何となればプラスチゾ
ル物質は熱活性であり、プラスチゾル化合物の融
解に必要な時間は実質的に低減される、たとえば
約30−60秒に低減されるからである。 好ましい実施態様 無線周波数の電磁エネルギーを使用することは
電流をほとんどあるいは全く通さない物質を含め
て多くの物質を加熱するために当業界で知られて
いる。後者は誘電体と呼ばれる物質の種類であ
り、加熱法は誘電加熱と呼ばれる。誘電加熱の場
合、無線周波数の２つの範囲すなわち当業界で高
周波数または無線周波数加熱と呼ばれる１−200
メガヘルツの周波数および当業界でマイクロ波加
熱と呼ばれる890メガヘルツ以上の周波数が使用
される。本発明の実施はプラスチゾル化合物の融
解を行うために無線周波数誘電加熱源を使用す
る。 誘電加熱では、加熱すべき物質は２つの金属板
または電極間に置かれる。発振器は板に１−200
メガヘルツの高周波数電流を与え、物質中におよ
びそのまわりに電界を設定する。物質は方程式 Ｐ＝0.555fE²∈tanσ×10^-6 （式中Ｐは発生した熱、ワツト／c.c.（誘電損）、ｆ
＝周波数、メガヘルツ、Ｅ＝電界強度、Ｖ／cm、
∈＝誘電率、tanσ＝誘電正接）により与えられ
る速度でエネルギーを吸収する。大抵の物質では
誘電率および誘電正接は一定の温度で誘電加熱周
波数範囲にわたつてかなり一定である。したがつ
て、最適周波数は必要でなく、装置の建設に実際
的でありかつ適当な電極系を設計することができ
る周波数範囲および電圧を選ぶことにより所望の
加熱速度が得られる。本発明の実施によれば約６
〜約８の誘電率を有する可塑剤を含有する塩化ビ
ニル重合体プラスチゾルの誘電加熱に対して、10
〜50メガヘルツの周波数が一般に使用され、15〜
35メガヘルツの周波数が好ましい。十分な電力出
力たとえば１〜15キロワツト（KW）を有する電
力源を使用することができ、２〜5KWの出力が
好ましい。このような電力出力では、本発明の実
施により調製されたプラスチゾル化合物の融解は
30秒〜１分の時間で達成することができる。 任意の物質を誘電加熱できる容易さはその誘電
率および誘電正接により決定される。積∈×tan
σは当業界で誘電損失率と呼ばれ、このような要
因は物質の相対加熱し易さの便宜的な指標であ
る。誘電率2.35および損率0.0005を有するポリエ
チレンおよび誘電率2.25および損失率0.00035を
有するポリプロピレンは誘電加熱にほとんどある
いは全く応答しない。本発明の実施により約２〜
約25の損率を有する可塑剤を塩化ビニル重合体に
配合すると生成プラスチゾル化合物をポリオレフ
イン蓋中で蓋の熱変形を生じることなく１分以下
で融解できることが確認された。誘電率3.5およ
び損失率0.023を有するポリ塩化ビニルも誘電加
熱に少し応答するがしかし実質的には応答しな
い。 本文中で「ポリオレフイン」とは、エチレン重
合体および共重合体ならびにプロピレン重合体お
よび共重合体たとえば中および高密度ポリエチレ
ン、ポリプレピレン、エチレン−プロピレン共重
合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−ヘ
キセン共重合体およびポリブチレンを包含する。 本発明の実施で使用されるポリオレフイン樹脂
は大気にさらした際低水分取得を示すことは本発
明にとつて臨界的である。ポリオレフイン樹脂が
かなりの水分、たとえばASTMD570の方法によ
り試験した際24時間にわたつて0.1％以上の水分
を吸収すると、樹脂は誘電加熱に応答するように
なり、本発明の実施で蓋物質としての価値も失
う。一般に、ポリエチレンおよびポリプロピレン
のようなポリオレフインはASTMD570により試
験した際約0.01−0.03％の水分取得を示す。 蓋製造に使用されるポリオレフイン樹脂は蓋物
質の不透明性および物性を改良するために非導電
性充填剤たとえばタルク、マイカ、粘土および
TiO₂を含有することができる。 本発明の実施で使用される塩化ビニル重合体プ
ラスチゾル組成物は通常液体である可塑剤および
樹脂−可塑剤成分の融解温度以下の温度で可塑剤
と共にペーストを形成する塩化ビニル重合体樹脂
を含有する半液体ペースト組成物である。この混
合物を加熱すると、最初不透明なペースト状のプ
ラスチゾル化合物は一連の物理変化を受け、温度
が増大するにつれて、プラスチゾルは引張強度が
増大し、徐々に不透明性を失う。プラスチゾルが
脆い砕けやすいフイルムを形成する点は当業界で
「ゲル点」と呼ばれる。不透明が失われる点は当
業界で「透明点融解」温度と呼ばれる。160〜200
℃の温度で、プラスチゾルはその最大引張強度、
伸びおよび透明度に達する。プラスチゾル化合物
はできるだけ低いゲル点および透明点融解温度を
有するのが本発明の実施において好ましい。誘電
率約６〜約８および損失率約２〜約25の可塑剤と
ASTA Ｄ−1243−60法Ａにより測定して1.80〜
2.60の相対粘度または45000〜75000の数平均分子
量を有する塩化ビニル重合体の混合物は、75〜85
℃のゲル点および95〜150℃の透明融解点を有す
ることが見出され、これら混合物は本発明で好ま
しい。 本発明の実施で使用される塩化ビニル重合体樹
脂として、ホモポリマーすなわちポリ塩化ビニ
ル、ならびに少量の共重合性エチレン系不飽和単
量との共重合体が挙げられる。一般に、共重合性
単量体は20％またはそれ以下の量、好ましくは10
％またはそれ以下たとえば５％の量で使用され
る。例示的共重合性物質として、酢酸ビニル、塩
化ビニリデン、アクリロニトリル、トリクロルエ
チレン、無水マレイン酸およびマレイン酸ジエチ
ルを使用することができる。ポリ塩化ビニルは本
発明で使用するのに好ましい塩化ビニル重合体で
ある。 約６〜約８の誘電率および約２〜約25の損失率
を有する可塑剤組成物は当業界で知られている。
たとえば、「ポリ塩化ビニルとの相溶性の指標と
しての可塑剤の誘電率」という論文Polymer
Engineering and Science、10月1967年295−309
頁には、ポリ塩化ビニルに対する100以上の可塑
剤、それらの誘電率および損失率が挙げられてい
る。本発明の実施に特に適当な可塑剤は下記のよ
うである。

【表】 本発明の実施により蓋用のガスケツトとして適
当なプラスチゾル組成物を調製する際、塩化ビニ
ル重合体樹脂100部当り、40〜100部の可塑剤が一
般に使用され、50〜80部の可塑剤が好ましいこと
が見出された。 他の物質たとえば顔料、潤滑剤および安定剤を
本発明の実施で使用されるプラスチゾル組成物の
調製で含ませることができる。一般に、顔料は塩
化ビニル重合体樹脂100部当り（PHR）１〜３部
の濃度で、潤滑剤は１〜10PHRの濃度でおよび
安定剤は１〜2PHRの濃度でプラスチゾル組成物
に包含せしめられる。 本発明のプラスチゾル組成物の調製で使用でき
る顔料として、カーボンブラツク、二酸化チタン
および酸化亜鉛が挙げられる。顔料は不透明およ
び着色を目的としてプラスチゾル組成物に含まし
められる。 潤滑剤は通常除去するために回転しなければな
らない種類の内張り蓋（たとえばつまみまたはね
じ付キヤツプ）に適当なトルク値を付与するため
にプラスチゾル組成物に包含される。適当な潤滑
剤として、脂肪酸たとえばステアリン酸およびオ
レイン酸、脂肪酸アミド、シリコーワ油たとえば
ジメチルポリシロキサンおよびメチル水素ポリシ
ロキサンおよびパラフインロウが挙げられる。 安定剤はプラスチゾルの光、酸素および熱の有
害効果に対する抵抗を改良するためにプラスチゾ
ルに含ましめられる。適当な安定剤物質は融解中
塩化ビニル重合体樹脂から分離するかも知れない
塩化水素と反応するかまたは塩化水素を中和し得
るいわゆる「酸受容体化合物」である。使用でき
る安定剤の例はエポキシ化油たとえば大豆油およ
びあまに油、ステアリン酸カルシウム、ステアリ
ン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、ステアリ
ン酸アルミニウム、リシノール酸カルシウム、リ
シノール酸亜鉛、ラウリン酸カルシウム、ジブチ
ル錫ジラウレートおよびこれら金属の他の脂肪酸
石けんである。 本発明のプラスチゾル組成物は、成分を所望の
割合で単に混合することにより調製される。 所望なら、本発明の実施によりプラスチゾル組
成物に化学発泡剤を配合することにより発泡ライ
ナーを調製することができる。 本発明の実施において使用されるプラスチゾル
組成物に配合することができる化学発泡剤は、ビ
ニルプラスチゾルのゲル点温度以上の分解温度を
有することが必要である。プラスチゾルのゲル温
度以上でかつ100〜150℃以内の分解温度を有する
発泡剤が好ましい。使用できる典型的発泡剤とし
て、窒素発生剤たとえばＰ，P′−オキシビス（ベ
ンゼンスルホニルヒドラジド）、およびＮ・N′−
ジメチル−Ｎ・N′−ジニトロソテレフタルアミ
ドが挙げられる。発泡剤は塩化ビニル重合体樹脂
100部当り0.5〜15部の発泡剤の量でプラスチゾル
に包含される。樹脂100部当り0.5〜３部の量が特
に有効であることが判明した。 下記の例は本発明を説明する。 例 種々の誘電率および損率を有する可塑剤を含有
する塩化ビニル重合体ベースプラスチゾル組成物
で下記の組成を有する一連のものを調製した。 成 分 部 ポリ塩化ビニルエマルジヨン級樹脂 75 ポリ塩化ビニルサスペンジヨン級樹脂 25 可 塑 剤 60 ステアリン酸亜鉛 １ エマルジヨン級ポリ塩化ビニルは平均粒度４ミ
クロン、分子量75000およびかさ密度17ｂ／ft³
を有する微粉状の噴霧乾燥粒子からなるものであ
つた。サスペンジヨン級ポリ塩化ビニルは平均粒
度30ミクロン、かさ密度40ｂ／ft³および分子
量55000を有した。 ポリ塩化ビニルと可塑剤の混合物は79−80℃の
ゲル点および100〜140℃の透明融解点を有した。
ゲル点および透明融解点は、プラスチゾルの1/
４″幅×0.015″厚さの帯状体を予熱した傾斜板
（50〜260℃範囲）に適用する方法を用いて測定し
た。２分の終り近くに、傾斜板指示体をプラスチ
ゾル帯状体の透明および不透明領域の接合部に重
ね、「透明点融解」の指摘温度を記録した。２分
で、プラスチゾル帯状体の熱い端部を板に対して
90゜上げ、帯状体が破壊するまで１回の連続掃引
で熱い端から冷い端部へ移動させた。傾斜板指示
器を破壊点に重ね、「ゲル点」の指摘温度を記録
した。各プラスチゾルを３通りで試験した。 長さ6.35mmの懸垂スカート部分を有する直径
28.0mmの蓋をポリプロピレンから射出成形し、脱
気したプラスチゾル組成物0.25ｇを内部の蓋殻に
厚さ0.015インチでスピン内張りした。次に、プ
ラスチゾル化合物を商業的誘電加熱装置の電極間
に置いて加熱祷し融解した。装置の電極は1.0イ
ンチ離間させた。装置は27.12メガヘルツで作動
し、12KWの出力を有した。プラスチゾルが透明
点融解に達する時間は0.5〜１分であつた。 蓋の中でプラスチゾルを融解した後、アセンブ
リーを冷却し、得られたガスケツトを商業的有効
性について評価した。 ガスケツトが通常のホツトポンチおよび（また
は）融解技術を用いて金属蓋中でスピン内張りさ
れて融解された種類のガスケツト物質に近い可撓
性および良好な弾性またははね返り特性を有すれ
ば、ガスケツトの一体性は優であると評価され
た。ガスケツト物質がある可撓性を有するがしか
しはね返り性を有しない場合、ガスケツトは良と
評価された。ガスケツトが可撓性なく非弾性であ
る場合、ガスケツトは不良と評価された。商業的
用途に受け入れられるためには、ガスケツトはこ
の試験で優と評価されなければならない。 ガスケツト内張り蓋のシール性および化学抵抗
性は、８オンスのガラスびんにエチレングリコー
ル、メチルアルコールおよびミネラルスピリツト
を充填し、次いでびんの開放端にガスケツト内張
り蓋をねじ止めし、容器をシールした。この容器
を720時間ひつくり返し、次いで漏れおよび化学
的抵抗性を調べた。 ガスケツトの一体性および漏れおよび化学的抵
抗性試験の結果を表およびに示す。比較のた
め、本発明の範囲外の誘電率および損失率を有す
る可塑剤をプラスチゾル組成物で置き換えた。
「ｃ」で示されるこれらの比較試験の結果を表に
示す。

【表】

【表】 表を参照するに、本発明の範囲内の可塑剤を含
有するプラスチゾル（試験No.1−４）から形成
した誘電融解スピン内張りガスケツトは、本発明
の範囲外の可塑剤を含有するプラスチゾルから形
成した誘電融解ガスケツトと比較した場合実質的
に優れたガスケツト一体性および化学的抵抗性を
示すことが直ちに分るであろう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポリオレフイン樹脂から製造された容器用蓋
   中にガスケツトを形成する方法において、プラス
   チゾル化合物を蓋に導入し、プラスチゾルを所望
   の形状のガスケツトに形成し、この際蓋は無線周
   波数電気エネルギーによる熱活性に実質的に応答
   しないオレフイン重合体から形成されかつプラス
   チゾルは塩化ビニル重合体および誘電率約６〜約
   ８および損率約２〜約25の可塑剤からなつてお
   り、プラスチゾルを無線周波数電気エネルギー源
   にさらしてプラスチゾルを誘電加熱することによ
   り蓋の中で融解し、次いで融解プラスチゾルを冷
   却してガスケツトを形成することを特徴とするガ
   スケツト形成方法。 ２ 塩化ビニル重合体がポリ塩化ビニルである、
   上記第１項に記載の方法。 ３ 可塑剤がブチルフタリルブチルグリコレート
   である、上記第１項に記載の方法。 ４ 可塑剤がブチルベンジルフタレートである、
   上記第１項に記載の方法。 ５ 可塑剤がエチルヘキシルジフエニルホスフエ
   ートである、上記第１項に記載の方法。 ６ 可塑剤がアセチルトリブチルサイトレートで
   ある、上記第１項に記載の方法。 ７ オレフイン重合体がポリプロピレンである、
   上記第１項に記載の方法。 ８ オレフイン重合体がポリエチレンである、上
   記第１項に記載の方法。 ９ プラスチゾルが100部の塩化ビニル重合体お
   よび50〜80部の可塑剤からなる、上記第１項に記
   載の方法。