JPH0417975B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は液体製品容器の栓（closures）の如
き、天然コルクの外観を有する成形物品及びそれ
を製造する方法及び装置に関する。更に特定的に
は、本発明は天然コルクの外観を栓に与える合成
プラスチツク栓の成形における特定の着色剤の使
用に関する。 ポリウレタン、ポリスチレン又はポリオレフイ
ンの射出又は押出しにより、発泡された熱可塑性
材料から物品を製造することは従来知られてい
る。これらの場合において、熱可塑性材料は、
種々の推進剤（propellants）又は上記物質を膨
脹させ又は発泡させる試薬の作用により多孔性
の、固化したフオーム状構造をとるように粒状形
態から膨脹させることができる。通常の実施に従
つて発泡剤は、通常は、熱可塑性樹脂材料が膨脹
されていない粒状形態にある間に熱可塑性樹脂材
料内に溶解され、又はさもなければ緻密に配合さ
れたガス又はガス発生物質である。かかる混合物
に熱を加えると、発泡剤を放出すること又は熱的
に膨脹すること或いは両方を引起こし、その間熱
可塑性材料は膨脹する発泡剤の圧力がそれを所望
のフオーム構造に膨脹せしめるのに十分にそれが
軟化されそして可撓性である発泡温度に到達して
いる。 発泡された熱可塑性材料の押出成形の特定の場
合に、そのように製造された物品の表面を装飾し
て表面に平行なグレイン構造を付与することによ
つて天然木材に似させることも知られている。か
かる装飾は特に、多数の開口を有するダイを通し
て上記材料を押出して対応する数の膨脹している
樹脂のストランドを形成し、これらのストランド
を平行な関係において集め、次いでそれらを所望
の長さの本体に凝集させる（coalescing）ことに
より達成される。ストランドの接触表面は、仕上
げられた物品の表面において明白に見ることがで
きそして天然の木材グレインに似た平行なグレイ
ンラインを生じる。 フオーム熱可塑性材料の射出成形の特定の場合
に、キヤビテイが膨脹していない材料により完全
には充填されていないが上記材料が膨脹するにつ
れて充填されるように、測定された量の膨脹可能
な熱可塑性樹脂を閉じられたキヤビテイ中に射出
することによつて物質を成形することは知られて
いる。膨脹が起こるにつれて、軟化した樹脂はガ
ス状発泡剤によりモールドキヤビテイの相対的に
冷い壁と接触せしめられ、モールドキヤビテイに
おいて、壁と直接接触している部分は固化され、
そしてキヤビテイの形状に合致しそしてバリヤと
して機能する緻密な外層又は皮を形成し、それに
より物品からのガス状発泡剤の逃げを防止しそし
て気泡が物品の内側の領域に閉じ込められること
を引き起こす。かくしてこのようにして成形され
た物品は多孔性の、フオーム状内部及びモールド
キヤビテイと略同じ寸法及び形状を有し大抵の物
質に対して本質的に非浸透性である緻密な外殻又
は外皮により特徴づけられる。 或る種の高度に柔軟な熱可塑性材料、たとえ
ば、エチレン酢酸ビニルの如きポリオレフイン共
重合体を前記した射出成形プロセスにおいて使用
することによつて、得られる発泡した物品は他の
天然及び合成エラストマーから製造された同様な
製品に極めて類似する弾性特性を示すであろう。
この柔軟性及び弾性＋本質的に不透過性の外皮の
存在は、これらの同じ物品が、もしそれが適正な
寸法及び形状に成形されるならば、容器開口へと
圧縮されそしてはめ込まれ、次いで膨脹せしめら
れて開口を充填しそしてその周囲に連続的シール
をつくり出すことにより液体製品容器のためのふ
たとして機能することを可能とする。それ故に、
かかる物品は論理的には、医薬、ワイン及びスピ
リツツの容器に使用される天然コルクの如きなじ
みの深い材料から製造された類似した栓装置
（closuredevices）に対する代替物として有用で
あろう。 実際には、射出成形された発泡した熱可塑性プ
ラスチツクからの栓を製造しそして使用すること
により、液体製品容器、特にワイン製品の容器に
おける天然のコルク栓を代替せんとする努力は非
常に成功したとは言えない。これは、第１にはか
かる栓に対する審美学上創造された消費者アピー
ルの欠如及び緻密な外皮対多孔性内部コアの関
係、該緻密な外皮は、栓を本質的に不透過性なら
しめるのに必要であるが、特に、これらの物品の
シーリング期間中漏洩チヤンネルが緻密な外皮に
形成される場合にこれらの物品のシーリング機能
にとつて欠点となり得ること、によるものと考え
られてきた。 かかる先行技術の栓は液体製品容器にはめ込ま
れるために圧縮されなければならないので、栓の
緻密な外層が形成された物品の外表面においてし
わ寄りを発生しそして縦方向チヤンネルを形成す
る傾向がある。かかるチヤンネルは容器内容物に
対する漏洩通路を形成することがあり又は医薬又
は食品製品の場合における周囲の空気の如き、製
品にとつて有害な物質が入ることを可能とするこ
とがある。これらのチヤンネルは主として緻密な
外皮と発泡した物品の多孔性内部コア間の相対的
に大きいボイド空間の存在により引き起こされ、
それらの存在は物品の成形期間中生じる以前には
認められなかつた現象の結果であることが試験に
より示された。緻密な外皮は、外孔性内部コアよ
りもはるかに高い圧縮抵抗を有するので、それは
利用可能なボイド空間に歪んで（deflect）栓の
外表面にチヤンネルを発生する傾向があり、これ
は他の連続的周辺シール（continuous
perimeter seal）の破断を生じることがある。 前記の問題の他に、先行技術の成形された栓は
デザイン、色及び性能において均一でなく且つ一
定ではなかつた。故に、かかる行先技術の栓は、
医薬、ワイン及びスピリツツの容器において使用
された天然のコルクの如き同様な密閉装置に対す
る代替物として容易に許容できることは見出され
なかつた。 米国出願第202156号において、前記した先行技
術の問題を実質的に排除した天然のコルク状外観
を有する熱可塑性樹脂材料からつくられた栓を製
造するための新規な且つ改良された方法及び得ら
れる製品が開発された。この出願に開示された発
明に従えば、熱可塑性樹脂は、各々のモールドキ
ヤビテイ内の単一オリフイスを通して１個又はそ
れより多くのモールドキヤビテイ内に射出され、
そして該材料を各モールドキヤビテイ内で単一
の、連続した細長いストランドに形成する。スト
ランド長さが各モールドキヤビテイにおいて形成
されるにつれて、それはキヤビテイ壁によつて包
まれ（contained）、キヤビテイ壁は、ストランド
がモールドキヤビテイ内で抵抗に会うと、該単一
の連続した細長いストランドをランダムに集まら
せそしてその長さに沿つて種々の点でそれ自体接
触させる。発泡剤の膨脹は、ランダムに位置した
ストランドのループが膨脹しそして凝集すること
を引き起こして、従来知られた教示に従つて製造
された押出された物品の表面に見出されたグレイ
ンラインと同様なグレインラインを成形された物
品の表面に残す。しかし該グレインラインは真直
ぐ又は平行ではなくて種々の方向であり、ときに
は交叉し、そしてこれは樹脂の単一の連続的な細
長いストランドから形成されるという点で区別さ
れる。これらの物品は、その端部を含めて全外表
面にランダムに配向したグレインラインを含み、
かくして普通物品の端部にランダムに配向したグ
レインラインを含まない押出しにより製造された
物品に対する改良を構成する。これらのランダム
に配向したグレインラインは、液体製品容器の栓
の天然コルク部分と同じ一般的寸法及び形状を有
する物品の全表面において形成されると、物品を
天然コルクの外観に似させる。かかる効果は、熱
可塑性材料がモールドキヤビテイに射出されるに
つれて、熱可塑性材料の急激な膨脹を回避するこ
とにより達成される。かくしてモールドキヤビテ
イへの該熱可塑性材料の射出の完了を許容するの
に十分に熱可塑性材料の膨脹を遅らせることによ
つて、ストランド形状の完全性（integrity）が
保持され、これはこのようにして製造される栓の
表面におけるグレインラインの形成となつて反映
される。熱可塑性材料の膨脹の遅延は、モールド
キヤビテイの一時的加圧により達成され、これ
は、膨脹可能な熱可塑性樹脂材料を該モールドキ
ヤビテイ中に高圧で迅速に射出し、該射出された
熱可塑性樹脂材料により置換された空気の部分を
モールドキヤビテイの制御された最小排気により
徐々に除去し、コイル状になつた樹脂材料を最小
の排気の連続によつて制御された方法で膨脹させ
てモールドキヤビテイを充填することによつて達
成される。 物品のその後の圧縮期間中のしわ寄りに対する
抵抗は成形方法に特定の技術をそして成形装置に
対する一連の態様を導入することにより満足でき
るレベルに改良され、上記両者は一緒になつて発
泡物質が緻密な外皮と物品の発泡された内部との
間に大きなボイド空間を形成する傾向を排除す
る。これは、各物品において使用されるべきすべ
ての樹脂材料がモールドキヤビテイに入ること及
び各キヤビテイ入口が樹脂の膨脹前に積極的にシ
ールされてキヤビテイ壁に隣接した固化した外皮
を形成することを確実にすることによつて達成さ
れる。 相対的に硬質で緻密な外皮が形成された後更に
材料が入ることは成形される材料内に剪断境界層
を形成し、そして緻密な外皮に対して移動する物
品のまだ柔かい内部コアを生じ、かくして緻密な
外皮と内部コア間の材料結合（material bond）
を破壊する。次いでガス圧力は緻密な外皮から遠
ざかるように物品の多孔性内部コアを強制し、そ
れにより硬質で緻密な外皮のすぐ下に大きいボイ
ド空間をつくり出す。緻密な外皮と多孔性内部コ
ア間の完全な結合の欠如は成形された物品の圧縮
期間中、成形された栓装置の２つの構成部分（即
ち、緻密な外皮及び多孔性内部コア）間の相対運
動をもたらし、これは成形された栓装置の外表面
におけるしわ寄り及び漏洩通路を生ぜしめる。 射出及び膨脹ステツプの年代順的
（chronological）分離は本改良された成形技術及
び装置に対していくつかの態様により達成され
る。該態様は １ 複数のモールドキヤビテイの各々のモールド
キヤビテイ内の排気の対応する最小化に伴なう
有効な射出圧力及び速度の最大化、その結果と
しての、射出期間中の、膨脹可能な樹脂の迅速
な入り込み及び置換されたガスの反対にゆつく
りした逃散（これは各キヤビテイの射出が完了
するまで熱可塑性樹脂の膨脹を制限して固化し
た外側を形成する）により引起される各キヤビ
テイの一時的加圧。 ２ すべての材料が、各モールドキヤビテイに達
するためにそれを通つて流れなければならない
各モールドキヤビテイの単一の小さなオリフイ
ス内に、各キヤビテイへ又は各キヤビテイから
の流れを遮断するための積極的手段を設けるこ
と、このような手段は、その特定のキヤビテイ
の成形サイクルの射出部分の完了の後は、その
関連したキヤビテイにおける各々の遮断手段と
加熱されたランナーチヤンネル間には樹脂流の
ための連続したチヤンネルは存在しないような
ものであること、によるランナなし成形技術の
創造 ３ 材料がその各々の射出オリフイスを通つて各
モールドキヤビテイへ又は各モールドキヤビテ
イから移送される期間が積極的に制御され得る
ような、各キヤビテイへの材料の射出を開始し
そして終了する手段としてのその関連したキヤ
ビテイにおける各遮断手段の使用 かくして、熱可塑性樹脂材料からつくられ、米
国特許出願第202156号により定義された如き天然
のコルク状外観を有する栓を製造する方法は、所
定の内側寸法を有し、所望の栓の形状を有するモ
ールドキヤビテイを設け、 モールドキヤビテイを充填するのに必要な量よ
り少ない量において且つストランドの形態で膨脹
可能な熱可塑性樹脂材料を高圧で該モールドキヤ
ビテイ中に迅速に射出し、該ストランドは該キヤ
ビテイ中にランダムに配向したコイルとして集ま
り、該射出により該モールドキヤビテイ内に発生
した圧力は一時的に該キヤビテイを加圧し、それ
によりストランド形状の完全性（integrity）を
保持しながら、該熱可塑性樹脂材料の射出を完了
させるのに十分に熱可塑性樹脂材料の膨脹を遅延
させ、 該一時的加圧と同時に、該射出された熱可塑性
樹脂材料により置き換えられた空気の部分を該モ
ールドキヤビテイの制御された最小の排気により
徐々に除去し、それによつて該最小の排気の継続
により制御された方法でコイル状樹脂材料を膨脹
させて該モールドキヤビテイを充填し、該モール
ドキヤビテイの壁は、樹脂材料が該壁に接触する
とき該樹脂材料を硬質の外皮に固化せしめるのに
十分に低い温度に保持され、それによつて膨脹期
間中該コイルの凝集（coalesence）が、天然コル
クの外観に類似する該栓の表面におけるランダム
に配向したグレインラインを生じる段階により要
約することができる。 有利には、入口オリフイスは、熱可塑性樹脂材
料がキヤビテイに射出された後すぐにシールされ
て樹脂材料が更に流れるのを止め、キヤビテイ及
び入口オリフイスは樹脂材料がその後膨脹しそし
て固化して栓を形成するまでシールされた状態に
保持されている。このようにして形成された栓は
液体不浸透性外皮と発泡された内部コアとを有
し、外皮と、外皮が圧縮されるときその中へと陥
没する（collapse）発泡された内部コアとの間に
認め得るボイド空間又は分離はない。 米国特許出願第202156号においては、製品にコ
ルク状外観を付与するために顔料（着色剤）のブ
レンドが使用された。たとえば、一つの態様にお
いては、少なくとも５％の使用される顔料が、40
ミクロン乃至60ミクロンの粒径を有するFD＆Ｃ
保証つきのアルミナレーキ粉末のブレンドである
と記載されている。他の態様においては、全顔料
ブレンドは本方法に使用される粗原料配合物の約
0.5重量％を含有して成ると述べられた。しかし
ながら、かかる着色剤は各国政府承認
（universal governmental acceptability）を持
たず、そして最終製品の相対的に高価な部分でも
あることが見出された。 従つて本発明の目的は、コルク状外観を有する
成形された物品を提供することである。 本発明の他の目的は改良されたコルク状外観を
有する合成コルク栓製品を提供することである。 本発明の他の目的は、天然コルク栓の色にきわ
めて類似する色を栓に付与する合成コルク栓製品
のための新らしいそして改良された着色剤を提供
することである。 本発明の他の目的は、前記した如き栓を製造す
るための射出成形方法において特に適合性である
合成コルク栓製品のための新規な且つ改良された
着色剤を提供することである。 本発明の更に他の目的は各国政府承認を有する
合成コルクふた製品のための新規な且つ改良され
た着色剤を提供することである。 本発明の更に他の目的はプラスチツク材料にお
いて普通に使用される他の着色剤に比べて相対的
に安価である合成コルク栓製品のための新規な且
つ改良された着色剤を提供することである。 本発明の更に他の目的は、栓にコルク状外観を
与える新規で且つ改良された着色剤を含有する樹
脂材料からつくられた栓を製造するための射出成
形方法を提供することである。 本発明の他の目的及び本発明の適用可能性の他
の範囲は後記する詳細な説明から明らかとなるで
あろう。しかしながら、本発明の好ましい態様を
示す詳細な説明及び特定の実施例は説明のために
与えられていることは理解されるべきである。何
故ならば、本発明の精神及び範囲内の種々の変更
及び修正はこの詳細な説明から当業者には明らか
となるからである。 本発明に従えば、コルク状外観を有するプラス
チツク物品、特に天然のコルク状外観を有する合
成のコルク栓製品は、合成コルク栓をつくるのに
使用される熱可塑性材料にその着色剤として有効
量のカラメルを配合することにより得ることがで
きる。合成コルク栓における液体又は粉末状カラ
メルの何れかの使用は、天然コルク栓の色にきわ
めて類似する色を付与するのに有効である。カラ
メル着色剤は種々のアルコール性飲料に既に使用
されておりそしてそれは普通に使用される食品添
加物として容易に認められるので、合成コルクの
着色剤としてのその存在は、真に国際的製品とし
て各国政府容認を有する。プラスチツク材料に普
通使用される他のFDA認可着色剤に比べて、カ
ラメルは相対的に安価であり、現在知られており
且つ使用されるFD＆Ｃ着色剤のコストの約４％
である。 本発明の目的及びその付随する利点は、添付図
面を参照することによつてより容易に明らかとな
るであろう。 医薬並びにワイン及びスピリツツの如き食品製
品の容器の栓の天然コルク部分に対する代替物と
して満足できるように機能することができる合成
コルク栓を与えるために、かかる物品の寸法、形
状、表面平滑さ、弾性、密度分布及び審美学的外
観を制御するのが望ましいことが見出された。こ
れらの分野において所望の結果を達成するのに特
に重要であることが見出されたフアクターには、
たとえば、特定の種類の熱可塑性樹脂及びそのブ
レンド、発泡剤、加工温度、射出圧力及び射出速
度、モールドデザイン及びモールド温度等の使用
が包含される。 本発明に従う製造物品に成形され又はさもなけ
れば形成される物品を製造するのに使用され得る
基本的樹脂材料又はそのブレンドとしては、良好
な柔軟性及び弾性を有し、コルク状色を生じるの
にカラメル着色剤と十分に相容性であり、その加
工温度はカラメル着色剤を迅速に分解する程に高
くない熱可塑性樹脂が包含される。有利には、
400°より低い加工温度を有する樹脂材料が望まし
い。プロセスに依存して、これは、ビニル重合
体、たとえばポリオレフインたとえばポリエチレ
ン、ポリプロピレン等、ポリスチレン、ポリテト
ラフルオロエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化
ビニリデン、ポリメチルアクリレイト、ポリメチ
ルメタクリレイト、ポリ酢酸ビニル等；共重合
体、たとえばエチレン−酢酸ビニル、塩化ビニル
−酢酸ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マ
レイン酸、塩化ビニリデン−塩化ビニル、塩化ビ
ニリデン−アクリロニトリル、合成エラストマ
ー、たとえばスチレン−ブタジエン共重合体、ア
クリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロ
ニトリル−ブタジエン−スチレンターポリマー、
イソプレン−イソブチレン共重合体、ポリクロロ
プレン、クロロプレン−イソプレン共重合体等；
縮合重合体、たとえばメラミン−ホルムアルデヒ
ド、メラミン−ブタノール−ホルムアルデヒド、
フエノール−ホルムアルデヒド、ｐ−置換フエノ
ール−ホルムアルデヒド、尿素−ホルムアルデヒ
ド、TSポリエステル類、たとえば、エチレング
リコール−テレフタル酸、アルキル樹脂、ポリア
セタール類、たとえばポリアクロレインジエチル
アセタール、セルロース性重合体；即ち、高分子
量のグルコース重合体たとえばニトロセルロー
ス、ポリウレタン類、たとえばポリエチル−Ｎ−
フエニル−カーボネイト等の如き重合体が包含さ
れる。 栓製品、たとえば本発明に従う合成コルク栓を
製造するのに使用することができる好ましい樹脂
材料には、無毒性であり、良好な柔軟性及び弾性
を有するポリオレフイン又はその共重合体又はブ
レンド、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、エチレン−酢酸ビニル共重合体（EVA）等
が包含される。最終製品において所望される性質
の組合せを達成するために、約９〜25重量％の酢
酸ビニル含有率及び約２−８のメルトインデツク
スを有するEVA共重合体は特に有効であること
が見出された。 最終の栓の特性は、少量の硬度変性添加物、た
とえば、ポリエチレン又はイオンにより架橋され
たエチレン−メタクリル酸共重合体を基質樹脂に
添加することにより高めることができる。かかる
硬度変性添加剤、たとえばポリエチレン又はイオ
ン的に架橋されたエチレン−メタクリル酸共重合
体の添加は、最終物品の硬度及び強度を変える傾
向があり、そして組成物の全重量を基準にして約
20重量％まで、有利には５重量％乃至19重量％の
量において成形組成物に加えることができる。 樹脂材料の全量、即ち、もしあれば硬度変性添
加剤を含む基質樹脂材料は、成形組成物の約99.5
重量％まで、有利には約99重量％乃至99.5重量％
を占める。 本発明の成形された物品特に本発明の合成栓に
使用することができるカラメル着色剤は、天然の
コルク栓の色にきわめて類似する色を合成栓に付
与するのに十分な量において樹脂材料に添加され
る液体又は粉末形態の何れかのカラメル着色剤が
包含される。液体カラメル又は粉末カラメルが使
用されるかどうかは、特定の成形方法に大きく依
存する。本願において定義された射出成形方法を
使用する場合には、液体形態にある、即ち、約72
重量％までの高い水含有率を有するカラメルは、
それを射出成形装置の内部要素に付着せしめ、そ
こで結晶化したり燃焼したりする傾向をもたらす
その粘稠性（tacky consistency）の故に望まし
くない。粉末状カラメルは、他方はるかに少ない
量の即ち約28重量％の水を有し、かくして本願に
おいて使用される射出成形方法に特に有効であ
る。明らかに、粘稠性が許容され得る成形方法を
使用する場合に、液体カラメルの使用は許容され
得る。 本発明に使用することができる粉末状カラメル
着色剤は連邦規則の表題21、73、85項（Title21、
73、85of the U.S.Code of Federal
Regulations.）に記載されたタイプである。この
特定の着色剤の使用は、天然コルク栓の色をきわ
めて正確に複製する色を合成栓に付与するのに非
常に有効である。このカラメル着色剤は種々のア
ルコール性飲料において既に使用され、そして普
通に使用される食品添加物として容易に認められ
るので、それは国家及び国際レベルで各国政府承
認（universal governmental acceptability）を
すでに有する。 本発明において使用できるより特定のタイプの
カラメルは国際カラメル協会（International
Caramel Institute）により選定された商業的に
入手可能な粉末状カラメルである。これらのカラ
メル着色剤は下記の如く４つのクラスに選定され
る： クラス カラメルカラー（Caramel Color）プ
レーン（Plain） クラス カラメルカラー苛性サルフエイト
（Causitc Sulfate） クラス カラメルカラーアンモニアプロセス
（Ammonia Process） クラス カラメルカラーサルフアイトアンモニ
アプロセス（Sulfite Ammonia Process） すべてのカラメル着色剤はそれらの全窒素及び
全硫黄含有率のみを基準としてそれらのクラスに
関して同定することができる。本発明の好ましい
態様において使用されるべきカラメルのタイプは
約31×10³（CP−１）のスペクトログラフカラー
強度（spectrograph color intensity）及び＜0.1
重量％の全窒素含有率及び＜0.1重量％の全硫黄
含有率を有するクラス｛カラメルカラー（プレ
ーン）｝に属する粉末状カラメルである。スピリ
ツトカラメルとしても知られているカラメルカラ
ー（プレーン）は苛性（caustic）又は酸による
炭水化物の制御された熱処理により製造されたカ
ラメルカラーのクラスである。炭水化物粗原料は
単量体、グルコース及びフルクトース、及び／又
はその重合体である商業的に入手可能な食品銘柄
栄養物炭水化物甘味料である。これらにはグルコ
ースシロツプ、スクロース及び／又は転化シロツ
プ（invert syrups）及びデキストロースが包含
される。反応体はナトリウム及びカリウムの炭酸
塩及び水酸化物、又は塩酸、酢酸、クエン酸及び
硫酸であることができる。アンモニア及びサルフ
アイト化合物は使用されないことがある。 上記した他のクラスからそれを区別するカラメ
ルカラー（プレーン）に対する識別試験はカラメ
ルの全窒素及び全硫黄含有率に基づいており、即
ち、＜0.1％の全窒素含有率及び＜0.1％の全硫黄
含有率に基づいている。クラスカラメルカラー
（プレーン）の明細は下記する通りである：

【表】 クラス、CP−１は特に好ましい。何故なら
ば、それは天然コルクの色にきわめて類似する、
きわめて現実的な淡い帯黄褐色を得られる製品に
付与することが見出されたからである。 カラメル着色剤は天然コルクの色にきわめて類
似する色を得られるプラスチツク栓に付与するの
に十分な量で合成樹脂材料に加えられる。かくし
て成形されるべき混合物の全重量を基準にして約
１重量％まで、好ましくは0.25重量％乃至１重量
％の粉末状カラメルの量が所望の天然コルク色を
達成するのに有効であり、約0.25重量％は特に好
ましいことが見出された。天然コルクのカラー強
度は広範に変わることが知られており、着色剤の
量は所望の最終カラーに基づいて対応して広範に
変わることができる。かくして着色剤量を好まし
い量である0.25重量％の約1/4倍から４倍まで変
えた実験において、最終製品のカラー強度の予期
された変化以外の有意な変化は加工パラメータ又
は製品の何れにおいても起こらなかつた。粉末着
色剤の代わりに液体カラメル着色剤が使用される
ならば、前記した量は液体着色剤中に存在する水
の量に基づいて幾分変るであろう。 適当な化学発泡剤は基質樹脂又は樹脂の混合物
に加えられて樹脂を所望の密度に膨脹させる。好
ましい発泡剤はEVA樹脂の普通の加工範囲にあ
るその分解温度の故にそしてその相対的に高い割
合のガス発生の故にアゾジカルボンアミド
（ABFA）である。もちろん他の公知の発泡剤を
本発明の精神及び範囲から逸脱することなく使用
することができる。 加えられるべき発泡剤の量は最終物品において
所望される密度分布及び粗原料の加工温度に依存
している。 たとえば、発泡剤レベルの割合及び／又は加工
温度を最小とすることによつて少なく緻密な外皮
及び少なく多孔性の内部コアを示し、それによつ
て物品全体にわたる密度分布をより均一ならしめ
る製品が製造され、これはもちろん、成形された
物品の外表面の漏洩通路を防止するのにより望ま
しいことが見出された。約１重量％までの発泡剤
の量は望ましいものであり、0.25重量％乃至0.75
重量％の量は特に有効であることが見出された。 場合により、表面滑剤、化学発泡剤活性化剤及
び紫外線放射安定剤を含む他の材料を加えること
もでき、そのすべては、物品の生産性及び／又は
性能に僅かな改善を加えることができる。これに
関連して、粉末状カラメルの使用は特に有利であ
る。何故ならば、均一な分散を確保するために、
発泡剤、表面滑剤、上記活性化剤、上記安定剤等
の如き他の粉末状材料と予めブレンドすることが
できるからである。 合成のコルク栓を製造する際には、適当な量の
各々の材料を成形に先立ち完全に混合する。典型
的に好ましいブレンドは下記の如くである。 ９−25重量％VAを含有し、そして約2.0−8.0の
メルトインデツクスを有するEVA 80.25％ ポリエチレン単独重合体 19.00％ ABFA 0.50％ カラメル粉末着色剤 0.25％ このブレンドを用いて、標準の750mlワインボ
トルにしばしば使用されそして第３図及び第４図
に示されたタイプの24mm直径、1.75インチ長さの
栓１２が370−400〓の範囲の加工温度及び
20000psigの射出圧で製造された。この特定の栓
寸法及び得られる密度分布は天然コルク栓又は異
なつた密度分布の他の合成コルク栓と同様な優れ
た機械的性能特性を示した。他のスタイルの栓が
材料のこのブレンドを使用して製造されそして匹
敵し得る結果を示した。これらは第５図に示され
た把持のための大きくなつた端部１２Ａ及び金
属、プラスチツク又は木製キヤツプ１３に接着剤
によつて実質的に付着せしめられ又は接着された
（glued）第６図に示された２ピース栓（２−
piece closure）の軸部１２Ｓを有する栓１２を
含む。 成形された物品の冷却時間を最小とするため
に、最適モールド温度は約70−90〓であることが
見出された。成形後、栓は各モールドキヤビテイ
から水又は冷却目的の冷凍された環境へ突き出さ
れる。 栓として十分に性能しそして天然コルクに類似
する装飾表面を与える物品を製造するために、溶
融した樹脂材料を単一の長い連続ストランドの形
態で各モールドキヤビテイに射出せしめる特定の
モールドをデザインすることが必要である。これ
は、複数のモールドキヤビテイの各モールドにキ
ヤビテイに入るすべての樹脂が通過しなければな
らない非常に小さな寸法の単一開口又はゲートを
設けることによつてなされる。表面装飾はオリフ
イスの寸法を変えることにより変えることができ
ることが見出された。しかしながら、0.030イン
チ乃至0.055インチのオリフイス直径を使用して
成形された物品は審美学的観点からは最も好まし
いものであつた。射出ユニツトからの溶融した樹
脂材料に対する圧力は約14000psig乃至20000psig
の射出圧力におけるそのそれぞれのオリフイスを
通つて各キヤビテイに溶融された樹脂物質を射出
するように強制し、それによつて、軟化した樹脂
の単一ストランドを秒当り粗材料約５ｇをモード
キヤビテイへ射出するのに十分な射出速度でモー
ルドキヤビテイに付着させる。各栓のキヤビテイ
壁は、ストランドに対する抵抗を生じそしてスト
ランドをランダムに配向したコイルの群に集まる
ように強制し、該コイルの群は膨脹してキヤビテ
イを充填する。膨脹期間中ループの凝集
（coalesence）は、固化に続いて物品の表面に明
らかに見ることができるランダムに配向したグレ
インラインを生じる。ランダムに配向したグレイ
ンラインの存在は天然コルクに極めて類似する成
形された物品をもたらす。カラメル着色剤はモー
ルドキヤビテイに熱可塑性材料が導入される前に
それに加えることができる。 使用することができるモールドの１つのタイプ
が第１図に示されている。成形された物品の容器
をシールする能力は容器に接触する表面のその平
滑さにより改良されるので、この表面はパーテイ
ングライン又はゲート欠陥を含まないことが望ま
しい。それ故に、モールドは、パーテイングライ
ンが接触表面の縁に沿つており、そしてゲート化
は栓が容器をシールするのに使用されるとき容器
に接触しない表面、で即ち形成される栓の端部で
達成されるようにデザインされるべきである。ス
プルーＳ及びランナーEAとして示されたモール
ドキヤビテイへのプラスチツク流れのための恒久
的チヤンネルを使用する第１図のモールドにおい
ては、突出しシーケンス期間中分離する少なくと
も４枚のプレートを有するモールドが必要であつ
た。プレートＡは突き出し期間中成形された物品
から遠ざかるようにスプルーＳ及びランナーEA
に残つている固化した材料１０を引張る手段を有
するスプルーブツシングSBUを含む。プレート
Ｘ−１はスプルーブツシングSBUから固化した
物質をストリツプするように設計される。プレー
トＸ−２はキヤビテイの頂部表面を形成しそして
ランナーEA及びキヤビテイＣへの材料の射出に
必要なオリフイスゲートOGを含む。プレートＢ
はそれ自体キヤビテイＣを含む。 プレートＡを含む４枚のプレートが第１図に示
されているけれども、３枚のプレートＸ−１、Ｘ
−２及びＢは慣用のタイプの３枚プレート射出モ
ールドを構成する。使用に際して、プレートＡは
プラテン（platen）上の対応する穴と整列するた
めの位置づけリングLRを使用する成形機の固定
された可動プラテン（示されていない）にボルト
締めされる。次いでエジエクターハウジングEH
は可動プラテン（示されていない）にボルト締め
される。モールドは次いで下記の如くモールドを
開閉する可動プラテンの移行により簡単に操作さ
れる。示されている完全に締まつた位置
（fullshut position）から、可動プラテンは出発
してモールドを引離し、プレートは４つのガイド
ピンGP上を滑べる。モールドは始めらかパーテ
イングラインＰ１又はＰ２の何れかにおいて分け
ることができる。パーテイングラインをＰ１と仮
定すると、相互にボルト締めされているエジエク
ターハウジングEH及びプレートＢ＋プレートＸ
−２はストリツパーボルトSB２が持ち上げる
（take up）まで可動プラテンと遠ざかるように
移動する。この作用は成形された部分１２とゲー
ト開口OGにおけるスプルーＳ及びランナー１０
における固化した材料との間の連結を破断する。
持ち上げ時にＸ−１及びＸ−２プレート間の距離
は保持されそしてプラテンが移動し続けるにつれ
て、モールドはパーテイングラインＰ２で分かれ
る。プレートＢはストリツパーボルトSB１が持
ち上げるまでプレートＸ−２から分離し続けるで
あろう。この移動期間中、エジエクタープレート
EPは固定された止めと接触し、プレートＢが移
動し続けている間にエジエクターピンEJを依然
としてそのままであるように強制する。これは成
形された部分１２がそれらのそれぞれのキヤビテ
イから自動的に突き出されるように強制する。 ストリツパーボルトSB１及びSB２が持ち上げ
た後、プレートＸ−１はプレートＡから遠ざかる
ように引張られる。プレートＸ−１は、バルジ
BU及びランナEAを有するスプルーチヤンネル
５の形状を形成するスプルー及びランナーチヤン
ネル中の固化した材料により始めの所定位置に保
持される。バルジは、プレートＸ−２が遠ざかり
始めるとスプルーブツシングSBU中に固化した
材料１０を保持し、スプルー及びランナーをゲー
トOGで破断せしめる。プレートＸ−１が移動し
始めると、それは固化した材料に作用してそれを
スプルーチヤンネルから引つ張る。プレートＸ−
１は固化した材料がチヤンネルから引張られて後
それはスロツトを通りそしてモールドから外へ落
ちるようにスロツトをつけられている（示されて
いない）。モールドは可動プラテンを逆にするこ
とによつて再び閉じられる。 動作においては、射出ノズル弁Ｎ１はスプルー
ブツシングSBUと接触せしめられる。次いでそ
れは引込めピンＰ１により開かれそして軟化した
樹脂はスプルーブツシングSBUにより規定され
たスプルーチヤンネルに射出され、そこでそれは
最初に膨脹せしめられる。しかしながら、連続し
た射出はスプルーチヤンネルを充填し、加圧し、
樹脂をそのもとの状態に圧縮して戻す。或る圧力
で、樹脂はモールドキヤビテイＣに通じる小さな
オリフイスゲートOGを通つて射出され始め、モ
ールドキヤビテイＣでそれは再び膨脹し始める。
適当な時間に、各キヤビテイＣが完全に充填され
る前にノズル弁Ｎ１は遮断され、スプルーチヤン
ネルへの材料の流れを止める。しかしながら、材
料は、２つの異なつた圧力が等しくなろうとする
につれて減少する速度でスプルーチヤンバからモ
ールドキヤビテイへと流れ続けるであろう。或る
点で、樹脂の最初の温度及び粘度特性オリフイス
OGのモールド温度及び寸法に依存して、オリフ
イス内の材料はそれ自体動きを止めそして固化
し、キヤビテイＣへの又はキヤビテイＣからの更
なる移動を防止する。この射出シーケンスと同時
に、キヤビテイＣに入る材料は膨脹を受け、膨脹
の割合（rate）は材料ブレンド、材料温度、キヤ
ビテイＣにおける排気に関するモールドのデザイ
ン、及び射出される材料の全量の関数である。樹
脂ブレンド又は温度の微妙な変化が実際にキヤビ
テイに入る樹脂の量の相当な差を引起すことが見
出された。それ故に、十分にバランスしたランナ
ーシステムが成形機において必要である。 モールドへの材料の迅速な射出は液体製品容器
の栓としての成形された物品のその後の性能にと
つて重要である。射出が余りにもゆつくりと起こ
ると、キヤビテイに入る樹脂の最初の部分は、膨
脹し、モールドキヤビテイの相対的に冷たい壁に
接触しそして樹脂の残りがキヤビテイに入ること
ができる前に硬い緻密な外皮に固化するための時
間を持つであろう。この緻密な外皮が形成された
後の連続した射出は、まだ軟い内部コアと硬い外
皮との間に成形される物品内に剪断境界層を形成
し、これは２つの部分間の移動をもたらす。この
移動は成形された栓の２つの別個の部分間の材料
結合を破断する。膨脹ガスは境界層表面に最終的
に集まり、そして栓の２つのセグメントを離れる
ように強制し、それによつて第７図に示された如
き栓の緻密な外皮のすぐ下に大きなボイドＶをつ
くり出す。 液体製品容器に使用するための成形された栓１
２のその後の圧縮期間中、これらのボイドは、物
品の緻密な外皮が圧縮を回避するようにその中へ
と歪む（deflect）ことができる空間として作用
し、それによつて、成形された栓表面に縦方向チ
ヤンネルをつくり出す。これらの縦方向チヤンネ
ルは、しばしば物質を容器に入れたり容器から出
したりする成形された栓と容器壁との間の漏洩通
路となる。これらの漏洩を回避するために、樹脂
材料の膨脹に先立ちモールドキヤビテイへの樹脂
材料の射出を完了して硬い緻密な外皮を形成する
ことによつてボイド空間の存在を排除することが
必要である。 第１図のモールドは本発明の１つの目的、即
ち、天然コルクに類似する外観を有する合成コル
クを達成するのに好結果を伴なつて使用すること
ができることが理解されるべきである。しかしな
がら、第２図のモールド及び後記するモールドを
使用する方法は前記したボイド空間の発生を排除
する。 第２図のモールドは、固化した材料がスプルー
及びランナーチヤンバから突き出される必要はな
いのではるかに少ない部分があることを除いて第
１図のモールドと同様に作用する。代わりにホツ
トランナーシステムが使用される。ホツトランナ
ーマニホルドHR及びホツトチツプブツシング
HTBは、プラスチツク樹脂がランナーシステム
EA中で固化するのを防止するヒーター（示され
ていない）を含む。唯一のパーテイングラインＰ
１はＸ−１及びＸ−２プレートがもはや存在しな
いのでプレートＡ及びＢ間に存在する。 ボイド空間を排除するこの仕事を達成するため
に、射出圧力を特定の成形機で得られる最大値に
（試験の時点で約16000psig）増加させることそし
てこの場合に射出圧力は流体圧流体シリンダによ
り生ぜしめられるので、射出期間中ずつと樹脂に
対して非常に高い圧力が保持され得るようにシリ
ンダーへの加圧された流体圧流体の流れチヤンネ
ルを広げることが望ましい。次に、モールドキヤ
ビテイ排気は、キヤビテイＣを形成するプレート
Ａ及びＢの如きモールド部品間のクレアランスを
減じることにより最小に減少させるべきである。
これはキヤビテイが、樹脂の膨脹を阻止する作用
をした圧力がより長く保持されるように樹脂の入
り込み及びその後の空気の置換により一時的に加
圧されるという結果を生じる。 しかしながら、第１図のモールドの如きモール
ドが使用される場合には、非常に迅速な射出時間
及び最小排気をもつてしても、実際の射出が止ま
つたずつと後に、スプルーチヤンバからキヤビテ
イＣへの加圧された材料の連続したゆつくりした
進入（ingress）により成形された物品１２の内
側でいくらかの剪断境界層損傷が依然として起こ
り得る。材料の移送をより直接に制御するため
に、オリフイスゲートOG自体の内に弁を備える
必要があることが見出された。これは第２図に示
された好ましいモールド及び弁配置を導く。第２
図の部分拡大図である第９図は引込められた位置
における遮断ピンSP及びモールドキヤビテイに
導入される未膨脹樹脂材料の単一ストランドを示
す。 第２図の弁ピンSPはモールドのオリフイスゲ
ートOGに嵌合しそしてスプルーなし成形を許容
する意図した機能を達成するように特にデザイン
される。 ピンSPはランナーシステムEAにおいて前後に
滑り、オリフイスゲートを開閉する。ピンSPは
第２図に示されたピストン装置PNを使用して流
体圧により又は空気圧によりパワーを与えられる
ことができる。シーリングがオリフイスゲート
OGのまさに先端で達成されて樹脂の早過ぎる膨
脹を防止するという事実は更に重要である。 この第２図のモールドを使用すると、ノズルを
ホツトランナーマニホルドHRと接触せしめ、弁
Ｐ１及びSPを開きそして測定された量の樹脂を
各キヤビテイに射出することによつて第１図にお
ける如くしてもサイクルは開始される。この場合
も、各キヤビテイが完全に充填される前に、弁は
遮断され、既に各キヤビテイＣ内にある材料が膨
脹することを許容する。しかしながら、第２図の
遮断ピンは、開口OGにおいてモールドキヤビテ
イに直接隣接しているので、軟化した、加圧され
た材料の何の容量も、キヤビテイＣへの材料の連
続したゆつくりした進入を引起すことがある成形
された物品１２の冷却及び固化期間中成形される
材料と直接接触していない。高い射出圧及び最小
モールド排気の連続した利用によつて、この第２
図のデザインにおいて、その膨脹に先立ち各モー
ルドキヤビテイへの材料の射出を完了しそして終
らせて皮を形成することが可能である。かくし
て、望ましくないボイド空間の発生は排除され
る。 成形サイクルの残りは第１図のモールドの操作
において記載された如き、他の慣用の射出成形操
作と同様である。 十分な冷却期間の後、モールドは開かれ、そし
て固化した栓１２は水又は同様な冷凍された環境
に自動的に突き出される。モールドを再び閉じて
サイクルの繰返しを開始する。第８図に示された
如き第２図のこの方法により成形された栓は以前
の方法の境界層発生ボイドを何ら示さないことが
見出された。液体製品容器におけるその後の使用
は、栓表面チヤンネルにより漏洩が問題にならな
くなつたことを示した。更に、本成形方法におい
ては、スプルー及びランナーチヤンバにおける固
化によつては材料は消費されずそれにより成形コ
ストを減じる。 成形操作を行なう際に使用されるパラメーター
の多くはお互いに対して相互に独立であることを
容易に認めることができる。たとえば、射出圧力
は射出速度の関数であり、かくしてこれらのパラ
メータは相互に依存している。モールド内の圧力
も射出圧力及び／又は射出速度、モールドの寸
法、モールドの排気の程度等に依存して連続的に
変つている。相互に独立でありそして連続的に変
化している多くのプロセス変数の故に、成形操作
の特定のプロセスパラメータに関して一般化する
ことは困難である。しかしながら、プラスチツク
栓の所望の特性及びこれらの結果を達成するため
に追跡することができる方法を知ると、特定の寸
法及び射出オリフイス寸法を有する所定の成形装
置に対する特定のパラメータ、たとえばモールド
温度、射出速度等を容易に決定することができ
る。 このように本発明は説明されるが、本発明は多
くの方法で変更し得ることは明らかであろう。か
かる変更は本発明の精神及び範囲からの逸脱であ
るとみなされるべきではない。当業者にとつて自
明であるすべてのかかる修正は特許請求の範囲に
包含されることを意図するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は天然コルクに類似する液体製品容器の
ための栓を製造するために使用することができる
典型的なモールドの断面図である。第２図は成形
された栓がその外表面に望ましくないチヤンネル
を持たずそして認め得るしわ寄りを受けない天然
コルクに類似する液体製品容器の栓を製造するた
めのモールドの断面図である。第３図は液体製品
容器の栓の１つの態様の斜視図である。第４図は
液体製品容器の栓の他の態様の斜視図である。第
５図は液体製品容器の栓の更に他の態様の斜視図
である。第６図は栓の一部のみにおいてコルク状
外観を有する液体製品容器の栓の斜視図である。
第７図は第１図のモールドから形成された液体製
品容器の栓の断面図である。第８図は第２図のモ
ールドに従つてつくられた改良された型の液体製
品容器の栓の断面図である。第９図は引込められ
た位置における遮断ピンSP及びモールドキヤビ
テイに導入される未膨脹樹脂材料の単一ストラン
ドを示す第２図の部分拡大図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 良好な柔軟性及び弾性を有し、そして天然コ
   ルクの外観を有する成形された栓であつて、 所望の栓形状を有する膨脹させられた熱可塑性
   樹脂材料と、 成形された栓に天然コルクの外観を与えるのに
   十分な量で存在するカラメル着色剤とを含有して
   成る成形された栓。 ２ 熱可塑性樹脂材料が400〓より低い加工温度
   を有する特許請求の範囲第１項記載の成形された
   栓。 ３ 熱可塑性樹脂天然コルクはポリオレフインで
   ある特許請求の範囲第１項記載の成形された栓。 ４ 熱可塑性樹脂材料がエチレン−酢酸ビニル共
   重合体である特許請求の範囲第１項記載の成形さ
   れた栓。 ５ エチレン−酢酸ビニル共重合体が２乃至８の
   メルトインデツクス及び９重量％乃至25重量％の
   該共重合体中の酢酸ビニル含有率を有する特許請
   求の範囲第４項記載の成形された栓。 ６ カラメル着色剤が組成物の全重量を基準にし
   て0.25重量％乃至１重量％の量で存在する特許請
   求の範囲第１項記載の成形された栓。 ７ ポリエチレン及びイオン的に架橋されたエチ
   レン−メタクリル酸共重合体から成る群より選ば
   れた硬度変性添加剤を更に含む特許請求の範囲第
   １項記載の成形された栓。 ８ 着色剤が粉末状カラメルである特許請求の範
   囲第１項記載の成形された栓。 ９ 着色剤が液体カラメルである特許請求の範囲
   第１項記載の成形された栓。 １０ カラメルが0.1重量％より少ない窒素含有
   率と0.1重量％より少ない硫黄含有率とを有する
   特許請求の範囲第１項記載の成形された栓。 １１ 膨脹した熱可塑性樹脂栓は、緻密な液体不
   透過性外皮と多孔性内部コアを含み、そして該外
   皮と内部コアとの間に大きいボイド空間を実質的
   に含まず、それにより栓の圧縮期間中しわ寄りは
   有効に排除され、そして該カラメル着色剤は前記
   栓に天然コルクの外観を与えるのに十分な量で存
   在する特許請求の範囲第１項記載の成形された
   栓。 １２ 着色剤が粉末状カラメルである特許請求の
   範囲第１１項記載の成形された栓。 １３ 熱可塑性樹脂材料がエチレン−酢酸ビニル
   共重合体である特許請求の範囲第１１項記載の成
   形された栓。 １４ 熱可塑性樹脂材料から成り、天然のコルク
   状外観を有する栓を製造する方法であつて、 該栓の形状を所定の内側寸法とを有するモール
   ドキヤビテイを設け、 該樹脂材料に該コルク状外観を与えるために成
   形されるべき熱可塑性樹脂材料をカラメル着色剤
   と混合し、 モールドキヤビテイを充填するのに必要な量よ
   り少ない量において且つストランドの形態で膨脹
   可能な熱可塑性樹脂材料を高圧で該モールドキヤ
   ビテイ中に迅速に射出し、該ストランドは該キヤ
   ビテイ中にランダムに配向したコイルとして集ま
   り、該射出により該モールドキヤビテイ内に発生
   した圧力は一時的に該キヤビテイを加圧し、それ
   によりストランド形状の完全性（integrity）を
   保持しながら、該熱可塑性樹脂材料の射出を完了
   させるのに十分に熱可塑性樹脂材料の膨脹を遅延
   させ、 該一時的加圧と同時に、該射出された熱可塑性
   樹脂材料により置き換えられた空気の部分を該モ
   ールドキヤビテイの制御された最小の排気により
   徐々に除去し、それによつて該最小の排気の継続
   により制御された方法でコイル状樹脂材料を膨脹
   させて該モールドキヤビテイを充填し、該モール
   ドキヤビテイの壁は、樹脂材料が該壁に接触する
   とき該樹脂材料を硬質の外皮に固化せしめるのに
   十分に低い温度に保持され、それによつて、膨脹
   期間中該コイルの凝集が、天然コルクの外観に類
   似する該栓の表面におけるランダムに配向したグ
   レンラインを生じることを含む方法。 １５ モールドキヤビテイは該モールドキヤビテ
   イへの熱可塑性樹脂材料の該量の導入の直後に積
   極的にシールされる特許請求の範囲第１４項記載
   の方法。 １６ 樹脂材料が370〜400〓の温度で栓に加工さ
   れる特許請求の範囲第１４項記載の方法。 １７ 樹脂材料がポリオレフインである特許請求
   の範囲第１４項記載の方法。 １８ ポリオレフインがエチレン−酢酸ビニルの
   共重合体である特許請求の範囲第１４項記載の方
   法。 １９ 着色剤が粉末状カラメルである特許請求の
   範囲第１４又は１５項記載の方法。 ２０ 着色剤が0.25重量％乃至１重量％の量で存
   在する特許請求の範囲第１４項記載の方法。 ２１ 熱可塑性樹脂材料及びカラメル着色剤が発
   泡剤を更に含有する特許請求の範囲第１４項記載
   の方法。