JP5080913B2 - 粉末原料入りボトルキャップの製造方法 - Google Patents
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Description
特許文献1に記載されたボトルキャップ100は、図7(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。
そこで、ボトルキャップの内筒内に粉末原料を充填する際には、ボトルキャップの内筒内に粉末原料を充填した後、脱気を行う。さらに、N2ガス等を充填することが考えられる。
しかしながら、このような方法では、脱気を強く行うと、内筒内の粉末原料が飛散してしまう。そのため、脱気を完全に行うことが難しく、粉末原料の酸化を抑制することが困難となっている。
また、本発明では、収容部本体内に粉末原料を充填したのち、収容部本体を振動してもよく、また、収容部本体内に粉末原料を充填しながら、収容部本体を振動してもよい。
そのため、収容部本体を脱気する際に、粉末原料が飛散しない程度の強さで、収容部本体内の空気を吸引しても、収容部本体内の空気を十分に排出させることができる。
これにより、収容部本体内の粉末原料の酸化を確実に抑制することができる。
収容部本体の中心軸に対し、直交する方向で収容部本体を振動させることで、収容部本体内からの粉末原料の飛散を防止することができる。
このようにすることで、複数の収容部本体を同時に振動させることができ、粉末原料入りボトルキャップの製造効率を向上させることができる。
収容部本体を200Hz以上で振動させることで、収容部本体内の粉末原料を密に充填することができ、収容部本体内の粉末原料の酸化を確実に抑制することができる。
また、収容部本体を500Hz以下で振動させることで、収容部本体内からの粉末原料の飛散を防止することができる。
収容部本体を5秒以上振動させることで、収容部本体内の粉末原料を密に充填することができ、収容部本体内の粉末原料の酸化を確実に抑制することができる。
また、以上の製造方法では、前記収容部本体に前記底蓋部をはめ込んだ直後の前記収容部本体内の残存酸素濃度が7%以下となる。
まず、図1〜図4を参照して、本実施形態の粉末原料入りボトルキャップ1の概要について説明する。
本実施形態の粉末原料入りボトルキャップ1は、ボトル2の口部を塞ぐ天面部111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、内部に前記筒状の収容部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、他方の端部に蓋部11が螺合する外筒部13と、筒状の収容部12内に収容される粉末原料M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、内部に前記粉末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。
この粉末原料入りボトルキャップ1は、蓋部11を開方向に螺進して前記収容部本体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り、収容部本体121内に前記粉末原料を充填し、底蓋部122により、密閉した後、温度38℃、大気中で480時間以上、経過した後の前記収容部12内の残存酸素濃度が10%以下である。
粉末原料入りボトルキャップ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り、ボトルキャップ10内部に粉末原料M、たとえば、緑茶の粉末、紅茶の粉末、コーヒーの粉末等が充填されている。なかでも、粉末原料Mとしては、緑茶あるいは抹茶の粉末が好ましい。
粉末原料入りボトルキャップ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。
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。
なお、底蓋部122も、蓋部11、収容部本体121と同じ材料で構成される。
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。
このような外筒部13は、蓋部11、収容部本体121と同じ材料で構成される。
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21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。
以上のようなボトルキャップ10の各部材は、酸素透過率7%/m2以下の材料から構成されている。
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粉末原料M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。
はじめに、粉末原料入りボトルキャップ1の製造方法の概要について説明する。
本実施形態の製造方法は、収容部本体121内に粉末原料Mを充填し、収容部本体121を振動させる工程と、収容部本体121内を減圧して脱気する工程と、収容部本体121内に非酸化性ガスを充填した後、収容部本体121に底蓋部122を嵌めこむ工程とを含む。
はじめに、外筒部13内に収容部本体121を挿入し、外筒部13と蓋部11とを螺合する。このとき、収容部本体121から、底蓋部122は外しておく。
次に、外筒部13内に挿入された収容部本体121内に粉末原料を充填する。その後、粉末原料が充填された収容部本体121、蓋部11、外筒部13を図5,6に示す治具31内に設置する。
この治具31はレール32内に複数配列されて設置されている。隣接する治具31は当接しており、治具31はレール32に嵌め込まれ固定されている。治具31は、がたつきなく、レール32に固定されている。
治具31は、その中央部分に、はめ込み用の凹部が形成されており、この凹部に蓋部11、収容部本体121がはめ込まれる。これにより、治具31に、収容部本体121、蓋部11、外筒部13が保持されることとなる。このとき、収容部本体121は底蓋部122がはめ込まれる開口が上側となるように配置される。
その後、収容部本体121、蓋部11、外筒部13を振動させる。具体的は、図5,6に示すように、筒状の前記収容部本体121の中心軸に直交する方向(図5,6矢印方向、水平方向)にレール32を揺動させて、収容部本体121を振動する。振動数は、200Hz以上、500Hz以下であることが好ましく、特には、330Hz以上、360Hz以下であることが好ましい。
振り幅は、0.5mm以上、2.0mm以下であることが好ましく、特には、0.8mm以上、1.2mm以下であることが好ましい。さらに、振動時間は、5秒以上であることが好ましい。なお、振動時間に上限値はないが、製造効率等を考えると、15秒以下であることが好ましい。
その後、収容部本体121内に非酸化性ガスであるN2ガスを注入し、その後、底蓋部122を収容部本体121に取り付ける。
また、上述した製造方法で製造された粉末原料入りボトルキャップ1は、底蓋部122により、密閉した後、大気中で、38℃、480時間以上、放置した後の前記収容部12内の残存酸素濃度は、10%以下、好ましくは、9%以下となる。
収容部本体121内に粉末原料Mを充填した後、収容部本体121を振動させている。収容部本体121を振動させることにより、収容部本体121内の粉末原料Mが密に充填され、粉末原料間に存在する空気が少なくなる。
そのため、収容部本体121を脱気する際に、粉末原料Mが飛散しない程度の強さで、収容部本体121内の空気を吸引しても、収容部本体121内を充分に脱気することができる。
これにより、収容部本体121内の粉末原料Mの酸化を確実に抑制することができる。
また、収容部本体121を500Hz以下、特に360Hz以下で振動させることで、収容部本体121内からの粉末原料Mの飛散を防止することができる。
一方で、収容部本体121の振り幅を2.0mm以下、特に1.2mm以下とすることで、収容部本体121内からの粉末原料の飛散を防止することができる。
たとえば、前記実施形態では、レール32上に複数の収容部本体121等を設置し、複数の収容部本体121等を同時に振動させたが、これに限らず、各収容部本体121等を別々に振動させてもよい。
ただし、前記実施形態のようにレール32上に複数の収容部本体121等を設置し、複数の収容部本体121等を同時に振動させることで、粉末原料入りボトルキャップ1の製造効率を向上させることができる。
さらには、前記実施形態のようにレール32上に複数の収容部本体121等を設置し、複数の収容部本体121等を同時に振動させることで、複数の粉末原料入りボトルキャップ1の収容部本体121内の残存酸素濃度を略同じ値とすることができる。
また、前記実施形態では、収容部本体121内に粉末原料を充填した後、収容部本体121を振動させていたが、これに限らず、収容部本体121に粉末材料を充填しながら、収容部本体121を振動させてもよい。
(実施例1)
前記実施形態と同様の方法で、20個の粉末原料入りボトルキャップを製造した。
ボトルキャップの各部材の原料は、ポリプロピレン樹脂、着色剤である。
粉末原料としては、粒度が5〜50μmの抹茶粉末を使用した。
収容部本体の振動数は、340Hz、振動時間は5秒とした。
収容部本体の振動数を384Hzとした点以外は、実施例1と同様に、粉末原料入りボトルキャップを製造した。
収容部本体の振動時間を10秒とした点以外は、実施例1と同様に、粉末原料入りボトルキャップを製造した。
収容部本体の振動を行わなかった。他の点は、実施例1と同じである。
実施例1〜3、および比較例1の粉末原料入りボトルキャップ中の残存酸素濃度の計測(製造直後)を行った。残存酸素濃度は、東レエンジニアリング株式会社 LC750−F 酸素濃度計を使用して測定し、大気中、室温(25℃)で計測した。
また、実施例1で得られた粉末原料入りボトルキャップ(製造直後の残存酸素濃度5.2%)を、大気中で温度38℃、480時間以上経過した。その後、粉末原料入りボトルキャップ中の残存酸素濃度を計測したところ、8.9%となっていた。
2 ボトル
10 ボトルキャップ
11 蓋部
12 収容部
13 外筒部
14 装着部
21 口部
31 治具
32 レール
100 ボトルキャップ
101 親キャップ
101A 外筒
102 子キャップ
102A 内筒
103 底蓋
111 天面部
112 螺合部
121 収容部本体
122 底蓋部
122A 押し込み部
122B フランジ部
122C 張り出し部
122D 壁部
131 螺合部
M 粉末原料
P1 パッキン
P2 パッキン
Claims (4)
- ボトルの口部を塞ぐ天面部を有する蓋部と、
前記ボトルの口部内に挿入され、一方の端部が前記蓋部の天面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、他方の端部に前記蓋部が螺合する外筒部と、
前記筒状の収容部内に収容される粉末原料と、
を備え、
前記筒状の収容部が
前記蓋部の天面部側の端面が前記天面部に固定されるとともに、前記蓋部の天面部と反対側に位置する端面が開口し、内部に前記粉末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、前記底蓋部を前記外筒部の一方の端部により筒状の前記収容部本体から脱落させる粉末原料入りボトルキャップの製造方法であって、
前記収容部本体内に前記粉末原料を充填するとともに、前記収容部本体を振動させる工程と、
前記収容部本体内を減圧して脱気する工程と、
前記収容部本体内に非酸化性ガスを充填した後、前記収容部本体に前記底蓋部を嵌めこむ工程とを含み、
レール上に前記収容部本体を保持するための複数の治具を配置するとともに、隣接する治具同士を当接させ、かつ、各治具を、前記レールにはめ込むことにより、複数の治具を前記レールに固定しておき、
前記収容部本体を振動させる前記工程では、
各治具に形成された凹部に、前記収容部本体をはめこみ、筒状の前記収容部本体の前記開口を上側に配置し、前記レールを前記収容部本体の中心軸に直交する方向に揺動させることで、複数の前記収容部本体を同時に振動させ粉末原料入りボトルキャップの製造方法。 - 請求項1に記載の粉末原料入りボトルキャップの製造方法において、
前記収容部本体を振動させる前記工程では、
前記収容部本体を振動数200Hz以上、500Hz以下で振動させる粉末原料入りボトルキャップの製造方法。 - 請求項2に記載の粉末原料入りボトルキャップの製造方法において、
前記収容部本体を振動させる前記工程では、
前記収容部本体を5秒以上振動させる粉末原料入りボトルキャップの製造方法。 - 請求項3に記載の粉末原料入りボトルキャップの製造方法において、
前記収容部本体に前記底蓋部をはめ込んだ直後の前記収容部本体内の残存酸素濃度が7%以下である粉末原料入りボトルキャップの製造方法。
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