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JPH0525307A - コルク状外観を有する合成物品を形成するための組成物 - Google Patents

コルク状外観を有する合成物品を形成するための組成物

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Publication number
JPH0525307A
JPH0525307A JP3289453A JP28945391A JPH0525307A JP H0525307 A JPH0525307 A JP H0525307A JP 3289453 A JP3289453 A JP 3289453A JP 28945391 A JP28945391 A JP 28945391A JP H0525307 A JPH0525307 A JP H0525307A
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caramel
mold
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cavity
composition
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JP3289453A
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Gary V Paisley
ゲイリー・ブイ・ペイズリー
Alex Malaspina
アレツクス・マラスピナ
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Coca Cola Co
Original Assignee
Coca Cola Co
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Publication date
Application filed by Coca Cola Co filed Critical Coca Cola Co
Publication of JPH0525307A publication Critical patent/JPH0525307A/ja
Publication of JPH0543738B2 publication Critical patent/JPH0543738B2/ja
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    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/0004Use of compounding ingredients, the chemical constitution of which is unknown, broadly defined, or irrelevant
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    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K11/00Use of ingredients of unknown constitution, e.g. undefined reaction products
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は天然コルクの外観を栓に与え
る合成プラスチック栓の成形に適した組成物を提供する
ことにある。 【構成】 本発明の組成物は、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
のカラメルと発泡剤を配合したもので該合成栓に使用す
ることができるカラメル着色剤は、該熱可塑性材料と相
容であり、また、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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は液体製品容器の栓(closur
es)の如き、天然コルクの外観を有する合成物品を形
成するための組成物に関するものである。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
チック栓の成形における特定の着色剤の使用に関する。
【0002】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(pr
opellants)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。通常の実施に従って発泡剤は、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、又はさもなければ緊密に配合さ
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。
【0003】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って天然
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
いでこれらを所望の長さの本体に凝集させる(coal
escing)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。
【0004】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って物品
を成形することは知られている。膨脹が起こるにつれ
て、軟化したり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。
【0005】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
よって、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、かかる物品は理論的に
は、医薬、ワイン及びスピリッ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。
【0006】実際には、射出成形された発泡した熱可塑
性プラスチッ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って
欠点となり得ること、によりものと考えられてきた。
【0007】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、製品にとっ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
っ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、多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(conti
nuous perimeter seal)の破断を
生じることがある。
【0008】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
ではなかった。故に、かかる先行技術の栓は、医薬、ワ
イン及びスピリッ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った。
【0009】米国出願第202,156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って包まれ
(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
長さに沿っ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
示に従っ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って、
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成形となって反映される。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、コイル状になった樹脂材料を最小の排気の連
続によっ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って達成される。
【0010】物品のその後の圧力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って発泡性物質が緻密
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って達成される。
【0011】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。
【0012】射出及び膨脹ステップの年代順的(chr
onological)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
反対にゆっくりした逃散(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。
【0013】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っ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、その開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ャ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。
【0014】3.材料がその各々の射出オリフイスを通
っ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202,156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(inte
grity)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、それによっ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、それによって膨
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。
【0015】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。
【0016】米国特許出願第202,156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 governmenta
l 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。
【0017】従って、本発明の目的は、液体製品容器の
栓の如き、天然コルクの外観を有する合成製品を形成す
るための組成物を提供することである。
【0018】本分割出願の特許請求の範囲には記載され
ていない発明の他の目的は、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。
【0019】同様に、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。
【0020】同様に、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
栓製品のための新しいそして改良された着色剤を提供す
ることである。
【0021】同様に、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。
【0022】同様に、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。
【0023】同様に、本発明の更に他の目的はプラスチ
ッ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。
【0024】同様に、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。
【0025】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。
【0026】本発明に従えば、コルク状外観を有するプ
ラスチック物品、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。プラスチック材料に普通使用される他のF
DA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。
【0027】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ってより容易に明らかとなる
であろう。
【0028】医薬並びにワイン及びスピリッツの如き食
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。
【0029】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-カーボネート等の如き重合体が包含される。
【0030】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
ンデックスを有するEVA共重合体は特に有効であるこ
とが見出された。
【0031】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。
【0032】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。
【0033】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、粘綢
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。
【0034】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(Ti
tle 21、73、85of the U.S.Co
deof Federal Regulation
s.)に記載されたタイプである。この特定の着色剤の
使用は、天然コルクの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。
【0035】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(Internati
onal 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I カラメルカラー(Caramel Colo
r)プレーン(Plain) クラスII カラメルカラー苛性サルフエイト(Cau
stic Sulfate) クラスIII カラメルカラーアンモニアプロセス(A
mmonia Process) クラスIV カラメルカラーサルフアイトアンモニアプ
ロセス(SulfiteAmmonia Proces
s) 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(spectrograp
h 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I{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。スピリットカラメルとして
も知られているカラメルカラー(プレーン)は苛性(c
austic)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
シロップ、スクロース及び/又は転化シロップ(inv
ert 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。
【0036】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Iカラメルカラー(プレーン)の
明細は下記する通りである:
【0037】
【表1】 カラメルカラーのタイプ(プレーン) 製 品 CP-1 CP-2 カラー強度×103 5-35 40-80 固形分、%範囲 55-75 55-75 4-メチルイミダゾール、最大mg/kg 25 25プロセス プロセス期間中許容される温度 ℃最高 190 190 100℃より高い最長時間 時間(Hrs) 8時間 8時間 全窒素、%より少ない 0.1 0.1 全硫黄、%より少ない 0.1 0.1 アンモニア性窒素、最大% 0.01 0.01 二酸化硫黄、最大% 0.005 0.005注1 最高温度は加工期間中得られる最高温度として定
義される。
【0038】注2 最長時間は保持時間を含む100℃
より高く加熱される全時間として定義される。
【0039】クラスI、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。
【0040】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ッ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った。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。
【0041】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。
【0042】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。
【0043】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っ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、それによって物品全
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、0.2
5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。
【0044】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。
【0045】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。
【0046】 9-25重量%VAを含有し、そして約2.0-8.0 のメルトインデックスを有する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図3及び図4に示されたタイ
プの24mm直径、1.75インチ長さの栓12が37
0-400゜Fの範囲の加工温度及び20,000psi
g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った密度分布の他の
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。これらは図5に示
された把持のための大きくなった端部12A及び金属、
プラスチック又は木製キヤツプ13に接着剤によって実
質的に付着せしめられ又は接着された(glued)図
6に示された2ピース栓(2-piece closu
re)の軸部12Sを有する栓12を含む。
【0047】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゜F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。
【0048】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ってなされる。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
った。射出ユニットからの溶融した樹脂材料に対する圧
力は約14,000psig乃至20,000psigの
射出圧力におけるそのそれぞれのオリフイスを通って各
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、それによって、軟化した樹脂の単一ストランドを秒
当り粗材料約5gをモール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(coalesen
ce)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。
【0049】使用することができるモールドの1つのタ
イプが図1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ってお
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ック流れのための恒久的チヤンネル
を使用する図1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
ールドが必要であった。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に残っている固化した材料10を引張る手段を有
するスプルーブッシングSBUを含む。プレートX-1
はスプルーブッシングSBUから固化した物質をストリ
ッ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。
【0050】プレートAを含む4枚のプレートが図1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(plat
en)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った位置(fullshu
t 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。モールドは始めから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はストリッパーボルト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はストリッパーボルト
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E
P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。
【0051】ストリッパーボルト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ッシング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っ張る。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ットを通
りそしてモールドから外へ落ちるようにスロットをつけ
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って再び閉じられる。
【0052】動作においては、射出ノズル弁N1はスプ
ルーブッシング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
プルーブッシング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を通って射出され始め、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つの異なった圧力
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。
【0053】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っ
て重要である。射出が余りにもゆっくりと起こると、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、それによっ
て図7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。
【0054】液体製品容器に使用するための成形された
栓12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
れによって、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
ることによってボイド空間の存在を排除することが必要
である。
【0055】図1のモールドは、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っ
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、図2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。
【0056】図2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品があることを除いて図1のモール
ドと同様に作用する。代わりにホットランナーシステム
が使用される。ホットランナーマニホルドHR及びホッ
トチップブッシングHTBは、プラスチック樹脂がラン
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
P1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。
【0057】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16,000psig)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。
【0058】しかしながら、図1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
最小排気をもってしても、実際の射出が止まったずっと
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っくりした進入(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。これは図2に示
された好ましいモールド及び弁配置を導く。図2の部分
拡大図である図9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。
【0059】図2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。
【0060】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
図2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。
【0061】この図2のモールドを使用すると、ノズル
をホッ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って図1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、
図2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っく
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
よって、この図2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。
【0062】成形サイクルの残りは図1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。
【0063】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。図8に示された如き図2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る漏洩が問題
にならなくなったことを示した。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
よっては材料は消費されずそれにより成形コストを減じ
る。
【0064】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っている。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、プラスチック栓の所望
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。
【0065】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。当業者にとっ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】
【図1】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。
【図2】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。
【図3】液体製品容器の栓の1つの態様の斜視図であ
る。
【図4】液体製品容器の栓の他の態様の斜視図である。
【図5】液体製品容器の栓の更に他の態様の斜視図であ
る。
【図6】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。
【図7】図1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。
【図8】図2のモールドに従っ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。
【図9】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
トランドを示す図2の部分拡大図である。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 天然コルクの外観に類似する外観を有す
    る成形された物品を形成するための組成物であって、 その主成分として熱可塑性樹脂材料と、 該熱可塑性樹脂材料に天然コルクの色を付与するのに十
    分な量で存在するカラメル着色剤と、 発泡剤と、を含有して成り、 該熱可塑性樹脂材料はカラメル着色剤と相容性でありそ
    して成形操作期間中カラメル着色剤を分解する程高くは
    ない加工温度を有する、上記組成物。
  2. 【請求項2】 熱可塑性樹脂材料が400゜Fより低い
    加工温度を有する特許請求の範囲第1項記載の組成物。
  3. 【請求項3】 熱可塑性樹脂材料がポリオレフインであ
    る特許請求の範囲第1項記載の組成物。
  4. 【請求項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項記載の組成物。
  5. 【請求項5】 エチレン-酢酸ビニル共重合体が2乃至
    8のメルトインデックスと9〜25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
    載の組成物。
  6. 【請求項6】 カラメル着色剤が組成物の全重量を基準
    として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項記載の組成物。
  7. 【請求項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
    の組成物。
  8. 【請求項8】 着色剤が粉末状カラメルである特許請求
    の範囲第1項記載の組成物。
  9. 【請求項9】 着色剤が液体カラメルである特許請求の
    範囲第1項記載の組成物。
  10. 【請求項10】 カラメルが0.1重量%より小さい窒
    素含有及び0.1重量%より小さい硫黄含有率を有する
    特許請求の範囲第1項記載の組成物。
  11. 【請求項11】 発泡剤がアゾジカルボンアミドである
    特許請求の範囲第1項記載の組成物。
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