JP2004502613A - ポリプロピレンまたはポリ（エチレン／プロピレン）及び炭酸カルシウムを含んだ剛性及び耐衝撃性を有する組成物とそれよりなる蓋、ポリプロピレンまたはポリ（エチレン／プロピレン）と組成物及び蓋の剛性及び耐衝撃性を高める方法、及び蓋の耐衝撃性を測定する方法 - Google Patents

Abstract

ポリプロピレンまたはポリ（エチレン／プロピレン）及び炭酸カルシウムを含む、剛性及び耐衝撃性を有する混合物から得られる、剛性及び耐衝撃性を有する蓋（１０）に関する。即ち、ポリプロピレンまたはポリ（エチレン／プロピレン）及び炭酸カルシウムを含む、剛性及び耐衝撃性を有する混合物、ポリプロピレンまたはポリ（エチレン／プロピレン）樹脂、または蓋の剛性及び耐衝撃性を高める方法、及び、低温下で蓋（１０）または樹脂の耐衝撃性を測定する方法が開示される。本発明の好適な混合物は、約４０〜約６０重量％のポリプロピレンまたはポリ（エチレン／プロピレン）、及び脂肪酸で処理された約２５％〜約３５重量％の炭酸カルシウム粒子を含み、処理された粒子は、約２．５〜約３．５μの粒径を有する。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリプロピレンまたはポリ（エチレン／プロピレン）及び炭酸カルシウムを含む、剛性及び耐衝撃性を有する混合物から得られる、剛性及び耐衝撃性を有する蓋に関する。即ち、ポリプロピレンまたはポリ（エチレン／プロピレン）及び炭酸カルシウムを含む、剛性及び耐衝撃性を有する混合物、ポリプロピレンまたはポリ（エチレン／プロピレン）樹脂、または蓋の剛性及び耐衝撃性を高める方法、及び、低温下で蓋または樹脂の耐衝撃性を測定する方法に関する。本発明の好適な混合物は、約４０〜約６０重量％のポリプロピレンまたはポリ（エチレン／プロピレン）、及び脂肪酸で処理された約２５％〜約３５重量％の炭酸カルシウム粒子を含み、処理された粒子は、約２．５〜約３．５μｍの粒径を有する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリプロピレン等の重合体、またはプロピレン及び少なくとも一つの他のモノマーの重合から形成される重合体は、蓋を製造するために広く利用されてきた。蓋においては、室温ではもちろんのこと、低温でも同様に、剛性及び耐衝撃性を有することが好ましい。構造材料が衝撃を受けたときにクラックの発生を防止するために、剛性及び衝撃性が高い特性を有することは、如何なる構造物にとっても優位性がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
蓋が、低温下での貯蔵用の容器に使用されるとき、または、蓋が、より寒い天候において用いるための容器に使用されるときは、低温下での蓋の特性は重要である。従って、ポリプロピレンを含む組成物から作製された蓋における改良においては、重合体の剛性及び耐衝撃性を高めることに焦点が当てられてきた。しかしながら、それらの特性の一つが改善されても、他の特性は大抵低下する。例えば、剛性が高くなるとき、衝撃性は通常は低くなる。これらの特性を同時に改善できることは、非常に有用となるであろう。
【０００４】
高分子組成物のための従来からのフィラーであって、特定の粒径及び構成比率を有するフィラーは、それが添加される高分子化合物の耐衝撃性及び剛性両方の改善に対して、驚いたことに、非常に好ましい結果を提供することを本発明者は発見した。この添加物は、高分子組成物中にフィラーとして用いられる、炭酸カルシウムである。
【０００５】
炭酸カルシウム等の無機のフィラーは、しばしば高分子化合物に添加される。その他のフィラーには、例えば、滑石、カオリン、粘土、シリカ、アルミナ、雲母、カーボンブラック、ＴｉＯ２、ＺｎＯ及びＳｂ_２Ｏ_３がある。従来から、炭酸カルシウムは、ポリプロピレン等の樹脂のためのフィラーとして利用されている。耐衝撃性の改善が期待されるとき、この特性を達成するために、例えば、ゴム等の他の添加物が導入されている。従って、炭酸カルシウムは樹脂のコストを低減するための添加物として利用されてきたが、樹脂の剛性及び耐衝撃性両方を改善に対して有用である、と考えられることはなかった。更に、室温及び低温の両方で、樹脂に対して炭酸カルシウムを添加することが耐衝撃性を改善する、と考えられることはなかった。
【０００６】
従って、剛性及び耐衝撃性の両方が改善された蓋の製造に用いるための高分子化合物が期待されている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の実施形態に従って、上壁部及び垂下側壁部より構成される、容器のための蓋であって：ポリプロピレン及びポリ（エチレン／プロピレン）の群から選択される約４０〜約６０重量％の重合体と、脂肪酸を用いて処理された炭酸カルシウム粒子であって、約２．５〜約３．５μの粒径を有する約２５〜約３５重量％の炭酸カルシウム粒子と、から構成される、剛性及び耐衝撃性を有する高分子混合物から形成され；−２０℃における耐落錘衝撃性が約０．４〜約２．５ジュールであり、室温における剛性が約１８００〜約２２００メガパスカルである；ことを特徴とする蓋を提供する。
【０００８】
本発明の実施形態に従って、上壁部及び垂下側壁部より構成される、容器のための蓋であって：ポリプロピレン及びポリ（エチレン／プロピレン）の群から選択される約４０〜約６０重量％の重合体と、脂肪酸を用いて処理された炭酸カルシウム粒子であって、約２．５〜約３．５μの粒径を有する約２５〜約３５重量％の炭酸カルシウム粒子と、から構成される、剛性及び耐衝撃性を有する高分子混合物から形成され；室温における耐落錘衝撃性が約０．８〜約４．０ジュールであり、室温における剛性が約１８００〜約２２００メガパスカルである；
ことを特徴とする蓋を提供する。
【０００９】
本発明の実施形態に従って、上壁部及び垂下側壁部より構成される、容器のための蓋であって：ポリプロピレン及びポリ（エチレン／プロピレン）の群から選択される約４０〜約６０重量％の重合体と、脂肪酸を用いて処理された炭酸カルシウム粒子であって、約２．５〜約３．５μの粒径を有する約２５〜約３５重量％の炭酸カルシウム粒子と、から構成される、剛性及び耐衝撃性を有する高分子混合物から形成され；−２０℃における耐落錘衝撃性が約０．４〜約２．５ジュールであり、室温における耐落錘衝撃性が約０．８〜約４．０ジュールであり、室温における剛性が約１８００〜約２２００メガパスカルである；ことを特徴とする蓋を提供する。
【００１０】
本発明の実施形態に従って、蓋の剛性及び耐衝撃性を高める方法であって：
ａ）ポリプロピレン及びポリ（エチレン／プロピレン）の群から選択される約４０〜約６０重量％の重合体と、脂肪酸を用いて処理された炭酸カルシウム粒子であって、約２．５〜約３．５μの粒径と有する約２５〜約３５重量％の炭酸カルシウム粒子と、を混合することにより、剛性及び耐衝撃性を有する高分子混合物を製造する工程；及び、ｂ）前記混合物を成形して蓋を形成する工程；から構成されることを特徴とする方法を提供する。
【００１１】
本発明の実施形態に従って、剛性及び耐衝撃性を有する高分子組成物であって：ポリプロピレン及びポリ（エチレン／プロピレン）の群から選択される約４０〜約６０重量％の重合体と；脂肪酸を用いて処理された炭酸カルシウム粒子であって、約２．５〜約３．５μの粒径を有する約２５〜約３５重量％の炭酸カルシウム粒子と；から構成される、剛性及び耐衝撃性を有する高分子組成物であり、−２０℃における耐落錘衝撃性が約０．４〜約２．５ジュールであり、室温における剛性が約１８００〜約２２００メガパスカルである、ことを特徴とする高分子組成物を提供する。
【００１２】
本発明の実施形態に従って、高分子組成物であって：ポリプロピレン及びポリ（エチレン／プロピレン）の群から選択される約４０〜約６０重量％の重合体と；脂肪酸を用いて処理された炭酸カルシウム粒子であって、約２．５〜約３．５μの粒径を有する約２５〜約３５重量％の炭酸カルシウム粒子と；から構成される、剛性及び耐衝撃性を有する高分子組成物であり、前記高分子組成物は、室温における耐落錘衝撃性が約０．８〜約４．０ジュールであり、室温における剛性が約１８００〜約２２００メガパスカルである、ことを特徴とする高分子組成物を提供する。
【００１３】
そのような組成物は蓋のための構造材料として非常に有用である。本発明の実施形態に従って、高分子組成物であって：ポリプロピレン及びポリ（エチレン／プロピレン）の群から選択される約４０〜約６０重量％の重合体と；脂肪酸を用いて処理された炭酸カルシウム粒子であって、約２．５〜約３．５μｍの粒径を有する約２５〜約３５重量％の炭酸カルシウム粒子と；から構成される、剛性及び耐衝撃性を有する高分子組成物であり、−２０℃における耐落錘衝撃性が約０．４〜約２．５ジュールであり、室温における耐落錘衝撃性が約０．８〜約４．０ジュールであり、室温における剛性が約１８００〜約２２００メガパスカルである、ことを特徴とする高分子組成物を提供する。
【００１４】
何れの上記組成物に対しても、脂肪酸はステアリン酸であり、前記組成物は、顔料、抗酸化剤、潤滑剤、乳化剤、及びそれらの組み合わせより成る群から選択される、少なくとも１つの添加剤を含む。上記の組成物は、本発明で述べられる蓋に加えて、例えば、自動車部品、容器、または洗濯機の槽等の、剛性及び耐衝撃性を高めることが好ましいどのような製品を製造するためにも用いることができる。
【００１５】
また、本発明の実施形態に従って、ポリプロピレンまたはポリ（エチレン／プロピレン）樹脂の耐衝撃性及び剛性を高める方法であって、約４０〜約６０重量％の前記樹脂と、脂肪酸を用いて処理された炭酸カルシウム粒子であって、約２．５〜約３．５μの粒径と有する、約２５〜約３５重量％の炭酸カルシウム粒子と、を混合する工程から構成されることを特徴とする方法を提供する。
【００１６】
上記方法の耐衝撃性は、室温下での耐衝撃性、低温化での耐衝撃性、又は、室温下及び低温下両者での耐衝撃性とすることができる。
【００１７】
上記方法において、炭酸カルシウム粒子の良好な分散を得るために、ダイ温度３５０〜４２５°Ｆ、速度２０〜４０ｌｂｓ／ｈｒ、及び送りスクリュー速度２００〜５００ｒｐｍの条件下で押出成形機により前記混合を行う。前記押出成形機は、少なくとも、第１温度領域、第２温度領域、第３温度領域、及び、第４温度領域を有するツインスクリュー式押出成形機である。前記第１、第２、第３、及び、第４温度領域はそれぞれ４００°Ｆである。
【００１８】
また、本発明の実施形態に従って、低温下で蓋の耐衝撃性を測定する方法であって：ａ）調整される蓋を製造するために、ＡＳＴＭ Ｄ−４１０１に従って、２３℃及び相対湿度５０％において蓋を４０時間調整する工程；ｂ）環境順化する蓋を製造するために、低温下で前記調整された蓋を２時間環境順化する工程；及び、ｃ）ＡＳＴＭ Ｄ−５６２８−９４に従って、落錘衝撃試験により、前記環境順化された蓋の耐衝撃性を測定する工程；から構成されることを特徴とする方法を提供する。上記の方法のための前記低温は−２０℃〜−４０℃から構成される温度範囲から選択される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
［樹脂］
少なくとも第２モノマーと共に、プロピレンまたはエチレンから生成されるポリエチレン、ポリプロピレンまたは共重合体等のポリオレフィンを、蓋の組成物中に用いることができる。ポリプロピレンは、特に好適な樹脂である。上記重合体の如何なる組み合わせもまた、使用することが可能である。
【００２０】
好適には、重合体は約４０〜約６０重量％の高分子化合物から成る。ポリプロピレンまたはポリ（エチレン／プロピレン）等の重合体が本発明では好適である。
【００２１】
［炭酸カルシウム］
炭酸カルシウムは、自然源である石灰岩から得られる。工業的に採鉱される炭酸カルシウムの鉱床は、海洋環境中の貝の化石に源を発した。鉱床の純度は、海洋環境中の不純物レベルに支配される。石灰岩鉱床の大部分は、シリカまたは泥状の粘土を伴って存在し、それ故、高純度のフィラーとして適していない。更に、多くの鉱床はマグネシウム化合物と反応して白雲母、炭酸カルシウムマグネシウムを生成する。鉱床は、米国においては、バーモント州、メリーランド州、ジョージア州、アラバマ州、及びカリフォルニア州南部に発見されている。
【００２２】
本発明の実施形態で用いる炭酸カルシウム粒子は、粒子にコーティングを施すために、脂肪酸を用いて処理される。脂肪酸を用いて炭酸カルシウムを処理するとき、それら粒子は部分的にコーティングされる。このような部分コーティングは、凝集防止に有効であり、合成全体を通して良好な分散を得る助けとなる。有用な脂肪酸はステアリン酸である。本発明においては、約２．５〜約３．５μｍの粒径を有する炭酸カルシウム粒子が好適である。そのような粒子は、幾つかの供給元から入手可能である。約４．５〜約６．０μｍの粒径のようにより大きい粒子を使用すると、それら粒子は凝集する傾向を持ち、好ましくない。好適には、コーティングされた炭酸カルシウム粒子は、高分子化合物の重量の約２５〜約３５重量％を占める。
【００２３】
［その他の構成物質］
重合体（ポリプロピレン、プロピレンと少なくとも一種の他のモノマーとの共重合体、または、ポリプロピレンとプロピレン及び少なくとも一種の他のモノマーの共重合体との組み合わせ）と、炭酸カルシウムとを含む、特性改善された高分子化合物は、顔料、抗酸化剤、潤滑剤、または乳化剤等の他の添加剤もまた含んでいる。
【００２４】
蓋の組成物に顔料を添加することができる。蓋を着色するために、または蓋を不透明化するために、二酸化チタン等の白色顔料を添加することができる。カーボンブラック、赤色酸化鉄、タートラジンレイクまたはウルトラマリンブルー（ＵＬＴＲＡＭＡＲＩＮＥ ＢＬＵＥ ＮＵＢＩＸ Ｅ−２５、Ｃｌａｒｉａｎｔ社製）等のカラー顔料を添加することができる。マイクロカプセル化した顔料は特に好適である。通常は、顔料は化合物全体の約０．２〜０．８％の割合である。
【００２５】
潤滑剤もまた、高分子化合物に添加することができる。単一の潤滑剤、もしくは複数の潤滑剤の組み合わせを用いることができる。
【００２６】
高分子組成物と共に用いられる潤滑剤は、エルカミド（Ｅｒｕｃａｍｉｄｅ）とすることができ：液体パラフィン、工業用途等級の白色鉱物油、合成パラフィン、石油ワックス、ペトロラタム、及び無臭の軽炭化水素類等の炭化水素系潤滑剤；有機ポリシロキサン類等のシリコーン類；８〜２２個の炭素原子を有する、植物及び動物の脂及び脂肪から得られる高飽和脂肪酸、及びそれらの水酸化物；ヒドロキシステアリン酸；動物及び植物の脂及び飽和脂肪の還元、及び天然ワックスの分解蒸留により得られる、少なくとも４個の炭素原子を有する線形脂肪族一価アルコール；ドデシルアルコール、分子量が２００〜９５００であるポリエチレングリコール等のポリグリコール類、少なくとも分子量が１０００であるポリプロピレングリコール類、及び分子量が１９００〜９０００であるポリオキシプロピレン−ポリオキシプロピレンブロック共重合体類；高飽和脂肪酸の、アルカリ金属、アルカリ土類金属、亜鉛、またはアルミニウムの塩類；種々の金属石鹸；低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、及び酸化ポリエチレン等の低分子量オレフィン樹脂類；ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、及びフッ化ポリビニル等のフッ素樹脂；及びアルギン酸プロピレングリコール、ジアルキルケトン、及びその他のアクリル共重合体類等、のエルカミドを用いることができる。
【００２７】
その他の潤滑剤としては、高脂肪酸アミド類、ステアリン酸２−ステロアミドエチル、エチレン二飽和脂肪酸アミド類， アルキル群において１２から１８個の炭素原子を有するＮ，Ｎ’−二（２−ヒドロキシエチル）−アルキルアミド類；Ｎ，Ｎ’−二ヒドロキシエチル−ラウロアミド、脂肪酸ジエタノールアミン及びジ（ヒドロキシエチル）−ジエチレントリアミンモノアセテートのジステアリン酸エステル類、ｎ−ステアリン酸ブチル等の一価または多価グリコールの脂肪酸エステル、水酸化ロジンの脂肪酸エステル、セバシン酸ジ−ｎブチル、セバシン酸２−エチルヘキシル、セバシン酸オクチル、グリセリン脂肪酸エステル、ペンタエリスリトールのステアリン酸エステル、テトラステアリン酸ペンタエリスリトール、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、モノステアリン酸ポリエチレングリコール、ジラウリン酸ポリエチレングリコール、モノオレイン酸ポリエチレングリコール、ジオリン酸ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールココナツ脂肪酸エステル、ポリエチレングリコールトールオイル脂肪酸エステル、ステアリン酸１、３−ブタンジオールジエチレングリコール、及び、その他のプロピレングリコール脂肪酸エステル、硬化食用及び料理用油等のトリグリセリン及びワックス；綿実油及びその他の食用油；アマニ油；パーム油；１２−ヒドロキシステアリン酸のグリセリンエステル；硬化魚油；牛脂；鯨蝋；モンタン蝋；カルナウバ蝋；蜜蝋；木蝋；硬化鯨油、ステアリン酸ラウリル、及び、ステアリン酸ステアリル等の脂肪族系飽和酸を伴う、脂肪族一価アルコールのエステル、並びに、その他のラノリン、を含む。
【００２８】
０．０１〜１．５重量％、好適には、０．２〜１重量％、更に好適には、０．４〜０．５重量％の潤滑剤を、樹脂を主成分とする蓋の化合物中に含有することができる。潤滑剤の量が非常に少なく、この範囲以下であるときは、開栓トルクが非常に大きくなり、開栓操作が困難になる。潤滑剤の量が非常に多く、上記の範囲を超えるときは、適用トルクが非常に小さくなり、不十分な密封状態となる。
【００２９】
有用な抗酸化剤はアスコルビン酸を含み：イソアスコルビン酸、没食子酸；トコフェロール；ヒドロキノン；カテコール；レゾルシン；ジブチルヒドロキシトルエン；ジブチルヒドロキシアニソール；ピロガロール；テトラキスメチレン（３，５−ジ−第３ブチル−４′ヒドロキシフェニルプロピオン酸塩）；２，６−ジ第３ブチル４−ヒドロキシベンジル；トリス（３，５−ジ第３ブチル４−ヒドロキシベンジル）イソシアヌレート等のヒドロキシベンジル化合物、２−２′−メチレンビス（４−メチル６−第３ブチルフェノール）；亜リン酸塩及びビス（２，４−ジ第三ブチルフェニル）ペンタエリスリトール２リン酸塩等の亜リン酸塩及びホスホナイト；ソルボース；グルコース；リグニン；鉄粉末等の鉄ベースの抗酸化剤、活性化鉄、酸化第１鉄、及び鉄塩；亜硫酸塩剤、チオ亜硫酸塩、亜ジチオン酸塩、及び亜硫酸；酸化還元樹脂及び高分子金属錯体等のポリマー；ゼオライト；活性炭；及び、その他の塩、を含む。上記抗酸化剤の組み合わせも、本発明の蓋の組成物中に用いるには有用であろう。更に、有用な抗酸化剤として、触媒、保水剤または水和物を用いてもよい。
【００３０】
好適には、蓋の組成物中に含まれる抗酸化剤の量は、約０．１〜約３重量％、さらに好適には、０．２〜２重量％、最も好適には、０．５〜１．５重量％である。
【００３１】
蓋の組成物中に２つの抗酸化剤が用いられるとき、第１抗酸化剤の第２抗酸化剤に対する比率は、約１：５〜約５：１であり、好適には、１：３〜３：１、そして最も好適には、１：２〜２：１である。
【００３２】
蓋の組成物に乳化剤を添加することができる。好適な乳化剤は、無毒の非イオン界面活性剤を含み、用いられる濃度において実質的に味がなく、または少なくとも如何なる不快の或いは不所望の味もしない。例えば、ソルビタンポリエチレン（２０）モノオレアート（ＴＷＥＥＮ ８０）等のソルビタンポリオキシエチレン脂肪酸エステルがある。
【００３３】
［構造物の製造方法］
本発明の高分子化合物を製造するために、重合体のペレットを炭酸カルシウム粉末と共に、３０ｍｍのＷｅｒｎｅｒ Ｐｆｌｅｉｄｅｒツインスクリュー式押出成形機内で、溶融状態にして予備混合する。この押出成形機による混合工程は、特別のスクリュー設計を用いて行われ、これにより、フィラーがよく分散された状態となる。代表的なスクリュー設計、及び、重合体を調合するための混合の必要条件については、文献“Ｗｅｒｎｅｒ ａｎｄｆｌｅｉｄｅｒツインスクリュー共回転式押出成形装置”， Ｄ．Ｂ．Ｔｏｄｄ Ｅｄ．， Ｈａｎｓｅｒ／Ｇａｒｄｎｅｒ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｉｎｃ．， Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ， １９９８， ｐｐ．９４ ａｎｄ ９５に開示されている。
【００３４】
コーティングされた炭酸カルシウム粒子と適当な重合体とを調合することにより、高分子化合物を生成することができる。バレルに沿って４つの温度領域を有するツインスクリュー式押出成形装置内で、この混合を行うことができる。一般に、温度範囲３５０〜４２５°Ｆ、速度２０〜４０ｌｂｓ／ｈｒ及びスクリュー速度２００〜５００ｒｐｍの条件下で、混合を行う。混合工程の具体例として、ツインスクリュー式押出成形装置の４つの温度領域のそれぞれを温度４００°Ｆに保つことができる。このとき、ダイ温度を３８０°Ｆに保つことができる。速度を３０ｌｂｓ／ｈｒとし、そしてスクリュー速度を３２２ｒｐｍとすることができる。混ぜ合わせは行うが、重合体は劣化しないように、適当なシアー（ｓｈｅａｒ）及び温度条件下で混合を実施するべきである。
【００３５】
［蓋］
上記された組成物を用いて、蓋を形成することができる。本発明の実施形態に従った好適な栓について、以下に述べる。
【００３６】
本発明においては、種々の実施形態が可能であり、以下に、本発明の実施形態について、図を参照しながら述べることとするが、その開示する内容は、本発明の実施形態の例示であって、本発明はその例示された特定の実施形態に対して制限することを意図していないことを理解されたい。
【００３７】
図１及び２を参照するに、関連する容器Ｃと共に使用される容器用蓋１０が示されている。この蓋は円形の上壁部１２と、及び環状且つ垂れ下がったスカート部１４とにより構成されている。蓋は、関連する容器Ｃ上のねじ山配列と係合するための、スカート部１４の内側のねじ山配列１６を備えている。
【００３８】
関連する容器内部からガス圧が掛かったときのベントを容易にするために、蓋１０のスカート部１４には、軸方向に伸びる複数のベント溝１８を設けている。
【００３９】
図に例示された実施形態において、蓋１０は、不正操作防止のための設定がなされており、それに応じて、スカート部１４から垂れ下がり、且つ、少なくとも一部が壊れやすいようにスカート部１４に結合された開封防止バンド２０を備えている。開封防止バンドは、スカート部から開封防止バンドを分離する、円周方向に伸びる切り込み線２４によって、スカート部１４と区別される、環状バンド部２２を含んでいる。円周方向に間隔を置いて配置された複数の破壊容易ブリッジ２６は、スカート部の内側表面と、開封防止バンドと、の間に渡されている。
【００４０】
図に示された実施形態においては、ＭｃＢｒｉｄｅによる米国特許第４，９３８，３７０号の教示に従って、蓋１０の開封防止バンド２０を構成する。 従って、図示された開封防止バンドは、円周方向に複数のスペースを含み、組み合わされる容器Ｃの環状ロッキングリングとの嵌め合わせのために構成される、弾力性のある凸部２８を僅かに広げる。その他の方法としては、Ｗｉｌｄｅ ｅｔ ａｌ．による米国特許第４，４１８，８２８号の教示に従って、蓋１０の開封防止バンドを構成することも可能である。
【００４１】
図に例示される蓋１０はライナーを有しない構造となっていて、即ち、蓋は、関連する容器との嵌め合わせを密封するための上部壁部１２近傍に又は隣接して位置する、密封用ライナー部材又はそれに類似する要素を含まない。その代わりに、蓋は、上壁部１２及びスカート部１４の結合部から一様に内側に突き出している内蔵の単一環状密封リップ３０を含む。環状密封リップ３０が、図２に示されるように、関連する容器Ｃとの弾性的に伸縮可能な嵌め合わせを行うために、環状密封リップ３０を設けている。密封リップ３０、容器間の好ましい密封状態は、蓋１０の上壁部１２から突き出ている環状ストップ要素３２を設けることにより向上する。図２に示されるように、蓋１０が関連する容器Ｃに嵌められ、それ故、容器Ｃと密封状態になるように密封リップを押し付けられて、ストップ要素が密封リップと一体的に組み合うとき、弾力性のある密封リップ３０はストップ要素３２に接触して上方に押し付けられる。
【００４２】
［高分子混合物からの蓋の作製］
例えば、５４ステーション・ロータリーコンプレッション射出成形装置（ＨＣ−８Ａ）を用いて圧縮成形することにより、本発明の高分子混合物から蓋を作製することができる。Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ Ｍｉｌａｃｒｏｎ社製 Ｖｉｓｔａ／Ｓｅｎｔｒｙ装置を用いて、その組成物を押出成形することにより、試験試料を作製した。当業者であれば、適当な温度及び圧力を設定することが可能である。
【００４３】
以下の実施例で、本発明の好適な実施形態及び有用性について述べるが、それらの実施例は、請求項で特に明記しない限り、本発明を限定するものではない。
【００４４】
［実施例１］
組成物の熱的特性を測定するために、ＤＳＣ Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ熱分析装置ＴＡＣ／７ＤＸを用いた。異なる出発材料から得られる炭酸カルシウムを用いた組成物に対して結晶化温度及び融解温度を得た。このとき、各々の炭酸カルシウムの粒径は約３μｍである。
【００４５】
各実施例のための試料を、以下の方法で調整した。ポリプロピレンのホモ重合体（ＰＰ、密度＝０．９１ｇ／ｃｍ^３、Ｐｈｉｌｌｉｐｓ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ社製またはＦｉｎａｌ社製）またはエチレン及びプロピレンのランダム共重合体（Ｐｈｉｌｌｉｐｓ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ社製またはＦｉｎａｌ社製、密度＝０．９０ｇ／ｃｍ^３）、及び０．１５〜０．４０重量％の炭酸カルシウムを用いて、重合体及び炭酸カルシウムの異なる混合物を調整した。次の３種類の炭酸カルシウムが用いられた。即ち、１）ジョージア州、ＯＭＹＡ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｌｐｈａｒｅｔｔａ社製、粒径０．７μ、２）ジョージア州、ＯＭＹＡ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｌｐｈａｒｅｔｔａ社製、粒径１．４μ、及び、３）Ｍｉｃｒｏ Ｍｉｎｅｒａｌｓ ＵＳＡ社製、ノルウェイ、Ｔａｌｃ社製、インディアナ州、マウントバーノン市、Ｐｏｌａｒ Ｍｉｎｅｒａｌｓ社製、または、ジョージア州、Ｋｅｎｎｅｓａｗ市、Ｇｅｏｒｇｉａ Ｍａｒｂｌｅ社製、粒径３．０μ、である。分散性を改善するために、脂肪酸を用いてすべての粒子に対して表面処理を行った。シンシナチ市 Ｍｉｌａｃｒｏｎ社の射出成形装置により、物理的及び機械的試験のための試料を調整した。
【００４６】
表１は、炭酸カルシウムがポリプロピレンの結晶化の動力学に強く影響し、その結晶化温度（Ｔｃ）を５〜１０℃以上低くすることを示している。結晶化温度の低下は、高分子材料、混合物、または高分子材料または混合物から形成された蓋がより大きい延性を有し、衝撃抵抗度が大きくなったことを示している。
【００４７】
これは注目すべき結果である。なぜなら、ポリプロピレンの添加剤は、従来から、核生成効果により、結晶化温度を高くするものとされているからである。例えば、滑石は従来からのフィラーであり、それがポリプロピレンに添加されるとき、表２に示されるように、滑石が核生成剤として働き、Ｔｃが高くなる。Ｔｃの上昇は、衝撃抵抗度の低下を表している。Ｔｃの上昇は、滑石が添加された混合物から作製された蓋において衝撃抵抗度が低下したことを示している。
【００４８】
【表１】

【００４９】
【表２】

［実施例２］
本発明の高分子組成物において剛性が増大するかどうかを決定するために、種々の混合物の引張り及び曲げ特性を評価した。各データポイントは少なくとも５つの試料の平均値を表している。
【００５０】
剛性とは、応力が作用している状態で、弾性変形に抗する構造物の能力のことである。弾性率として知られるヤング率は、応力（正常）とそれに対応する歪の比であって、その比例限界における値であり、ＡＳＴＭ Ｄ−６３８−９５に従って測定される。正接弾性率としても知られる曲げ率は、弾性限界内の応力とそれに対応する歪の弾性限界内の比であり、ＡＳＴＭ Ｄ−７９０−９５Ａに従って測定される。
【００５１】
図３及び４は、ヤング率の、ポリプロピレンホモ重合体を含む組成物内の炭酸カルシウム量依存性を表すことにより、剛性を示すものである。ＡＳＴＭ Ｄ−６３８−９５を用いることにより、この引張り特性を測定した。図３のためのデータは、環境温度（２３℃）下で、ジョージア州のＭａｒｂｌｅ社製炭酸カルシウムＣＳ１１（粒径３μ）の添加に基づいて得られた。一方、図４のためのデータは、高温（４２℃）下で、Ｐｏｌａｒ Ｍｉｎｅｒａｌｓ社製炭酸カルシウム８１０３Ｃ（粒径３．０〜３．５μ）の添加に基づいて得られた。
【００５２】
材料の曲げ率もまた、剛性の指標である。曲げ率のより大きい値は、より剛性の大きい組成を表す。曲げ率の測定には、ＡＳＴＭ Ｄ−７９０−９５が用いられる。表３は、炭酸カルシウムが重合体に添加されるとき、剛性が増大することを示している。従って、本発明の組成物により、剛性及び衝撃抵抗度が増大する結果が得られる。もし、破壊に要する時間がより長くなると、クラックはよりゆっくりと伝播する。このことは、如何なる構造材料、即ち、蓋等のプラスチック成形品に対して優位性がある。
【００５３】
本来は、剛性が大きくなればなる程、衝撃抵抗度は小さくなる。従って、本発明の組成物は予期しなかった特性を有していることになる。
【００５４】
【表３】

［実施例３］
本発明の高分子組成物が衝撃抵抗度を増大するかどうかを評価するために、ＡＳＴＭ Ｄ−５６２８−９４（“落下ダート（荷重落下のＴＵＰ）による平坦且つ硬いプラスチック試料の衝撃抵抗度のための標準試験方法”と呼称される方法）に従って、Ｄｙｎａｔｕｐ ８２５０衝撃試験装置を用いて、ポリプロピレン及び種々の量の炭酸カルシウム（Ｍｉｃｒｏ Ｍｉｎｅｒａｌ ＵＳＡ社製、及びノルウェイ、Ｔａｌｃ社製、Ｍｉｃｒｏｄｏｌ Ｅｘｔｒａ、粒径３μｍ）を含む組成物の落錘衝撃性を測定する。Ｄｙｎａｓｔｉｃ装置を用いるテストは、落下する荷重に対する平坦なプラスチック試料の衝撃抵抗度を測定する。各データポイントは、各データポイントは少なくとも５つの試料の平均値を表すものである。２つの温度、即ち、２３℃（表４の１〜５行）及び−２０℃（表４の６〜１０行）において、この試験を行った。
【００５５】
表４は、本発明の組成物が、何れの温度においても、最大荷重及び最大荷重に対するエネルギーを著しく増大することを示している。
【００５６】
【表４】

［実施例４］
本発明の高分子組成物が衝撃抵抗度の増大を有するかどうかについて評価するために、更に落錘衝撃性について研究した。室温におけるポリエチレン及び種々の量の炭酸カルシウムを含む本発明の組成物の落錘衝撃性に関して、異なる大きさの炭酸カルシウムを使用する効果を評価するために、実施例３で述べた試験方法を採用した。
【００５７】
表５は、本発明の組成物が、粒径に関係なく、最大荷重及び最大荷重に対するエネルギーを著しく増大する一方、衝撃抵抗度に対する最もよい効果がフィラーの粒径１．４〜３．０μで得られることを、示している。
【００５８】
【表５】

［実施例５］
低温において、ポリエチレン及び種々の量の炭酸カルシウムを含む本発明の組成物の落錘衝撃性に関して、異なる大きさの炭酸カルシウムを使用する効果を評価するために、実施例３で述べた試験方法を用いた。
【００５９】
表６は、粒径に関係なく、本発明の組成物が最大荷重及び最大荷重に対するエネルギーを著しく増大する一方、衝撃抵抗度に対する最もよい効果はフィラーの粒径１．４〜３．０μで得られることを、示している。
【００６０】
【表６】

［実施例６］
室温において、炭酸カルシウム、及び、ホモ重合体又は共重合体のどちらかを含む本発明の組成物の落錘衝撃性に関して、重合体の種類の違いによる効果を評価するために、実施例３で述べた試験方法を用いた。
【００６１】
表７は、ホモ重合体混合物の靭性が、混合されない樹脂に比べて、２９０％以上増大し、その共重合体混合物の衝撃エネルギーが、室温において、ホモ重合体に比べて６０％増大することを示している。
【００６２】
【表７】

［実施例７］
低温（−２０℃）において、炭酸カルシウム、及び、ホモ重合体または共重合体のどちらかを含む本発明の組成物の落錘衝撃性に関して、重合体の種類の違いによる効果を評価するために、実施例３で述べた試験方法を用いた。
【００６３】
表８は、ホモ重合体または共重合体混合物の靭性は、樹脂単独の場合に比べて、３〜６倍以上増大することを示している。
【００６４】
【表８】

［実施例８］
本発明の混合物の強度特性に関して、種々の低温における効果を評価するために、種々の量の炭酸カルシウムを含む混合物に関して、０℃、−２０℃及び−４０℃において、アイゾッド衝撃試験（ＡＳＴＭ Ｄ−２５６−９３Ａ、“プラスチックアイゾッド試験の刻み目の付いた試料の振り子衝撃抵抗度を決定する標準試験方法”と称される方法）を行った。試料は、刻み目を入れられ、図９に示されるように、０℃、−２０℃及び−４０℃の試験温度において２時間保たれた後、２３℃及び５０％の相対湿度において、ＡＳＴＭ Ｄ−６１８−９５（“試験のためにプラスチック及び電気絶縁材料を調整するための標準的技法”と称される方法）に従って調整された。刻み目は、試験材料中に人為的なクラックを生成することにより形成され、続いて、振り子インパクタを用いた試験に供せられた。
【００６５】
表９に示されるように、各試験温度において、類似した衝撃挙動が観察される。種々の温度におけるアイゾッド衝撃は、ジュール／メートル（Ｊ／ｍ）を単位として測定される。各混合物は、重合体単独の場合に比べて、特性改善を示した。
【００６６】
【表９】

［実施例９］
本発明の高分子混合物から製造される蓋の特性を試験するために、種々の量の炭酸カルシウムと混合されたポリプロピレンから２８ ＡＱＵＡＬＯＫ ＩＩＩ蓋（Ａｌｃｏａ ＣＳＩにより作製された蓋の一種）を成形し、実施例３で述べられた方法に従って試験を行った。Ｐｏｌａｒ Ｍｉｎｅｒａｌｓ社製の粒径２．５〜３．５μの炭酸カルシウムを使用した。Ｐｈｉｌｌｉｐｓ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ社製のポリエチレンを使用した。また、試験混合物によっては、大気温度下における着色核を生成するために、顔料を混合した。ここで、ｐｐｍはｐｅｒｔｓ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅｓ（１分当たりの個数）である。
【００６７】
表１０の結果は、炭酸カルシウムを添加することが各評価特性を向上させることを示している。従って、それら高分子混合物から作製される蓋の衝撃抵抗度は改善される。
【００６８】
【表１０】

［実施例１０］
本発明の高分子混合物から作製される蓋の特性を試験するために、２８ＤＬ ＵＬＴＲＡ蓋（Ａｌｃｏａ ＣＳＩにより製造された蓋の一種）が、種々の量の炭酸カルシウムと混合されたポリプロピレンから成形され、実施例３で述べられた方法に従って試験された。使用した炭酸カルシウムは、粒径３．０μのＭｉｃｒｏ Ｍｉｎｅｒａｌ社製Ｍｉｃｒｏｄｏｌ Ｅｘｔｒａである。使用したポリエチレンはＰｈｉｌｌｉｐｓ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ社製のものである。また、試験に用いる混合物によっては、着色核を生成するために、顔料を混合した。
【００６９】
表１１の結果は、炭酸カルシウム添加量が１５％以上になると、各評価特性が向上することを示している。従って、それらの高分子混合物から製造される蓋の衝撃抵抗度は改善される。
【００７０】
【表１１】

本発明は、上記説明及び実施例により開示されている。上記開示内容に照らして、種々の変形が可能であることは当業者には明らかであろうから、上記開示内容に特に制限を加えることは意図していない。添付の特許請求の範囲で、そのようなすべての変形を包含することを意図するものである。
【００７１】
特許請求項で規定したことに基づき、本発明の新規の概念及び真の趣旨の範囲から逸脱することなく、上記した本発明の組成物、製造方法の手法及び設備を変形することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の原理を具現化したプラスチックの蓋の断面図である。
【図２】
関連する容器と共に図１に示した蓋の拡大した部分断面図である。
【図３】
ヤング率の、大気温度下における組成中の炭酸カルシウム量依存性を示す図である。
【図４】
ヤング率の、４２℃における組成中の炭酸カルシウム量依存性を示す図である。
【符号の説明】
１０　　　　蓋
１２　　　　上壁部
１４　　　　スカート部
１６　　　　ねじ山配列
１８　　　　ベント溝
２０　　開封防止バンド
２２　　　　バンド部
２４　　　　切り込み線
２６　　　　破壊容易ブリッジ
２８　　　　凸部
３０　　　　密封リップ
３２　　　　ストップ要素
Ｃ　　　　　容器

Claims (23)

1. 上壁部及び垂下側壁部より構成される、容器のための蓋であって：
   ポリプロピレン及びポリ（エチレン／プロピレン）の群から選択される約４０〜約６０重量％の重合体と、
   脂肪酸を用いて処理された炭酸カルシウム粒子であって、約２．５〜約３．５μの粒径を有する約２５〜約３５重量％の炭酸カルシウム粒子と、
   から構成される、剛性及び耐衝撃性を有する高分子混合物から形成され；
   −２０℃における耐落錘衝撃性が約０．４〜約２．５ジュールであり、室温における剛性が約１８００〜約２２００メガパスカルである；
   ことを特徴とする蓋。
2. 上壁部及び垂下側壁部より構成される、容器のための蓋であって：
   ポリプロピレン及びポリ（エチレン／プロピレン）の群から選択される約４０〜約６０重量％の重合体と、
   脂肪酸を用いて処理された炭酸カルシウム粒子であって、約２．５〜約３．５μの粒径を有する約２５〜約３５重量％の炭酸カルシウム粒子と、
   から構成される、剛性及び耐衝撃性を有する高分子混合物から形成され；
   室温における耐落錘衝撃性が約０．８〜約４．０ジュールであり、室温における剛性が約１８００〜約２２００メガパスカルである；
   ことを特徴とする蓋。
3. 上壁部及び垂下側壁部より構成される、容器のための蓋であって：
   ポリプロピレン及びポリ（エチレン／プロピレン）の群から選択される約４０〜約６０重量％の重合体と、
   脂肪酸を用いて処理された炭酸カルシウム粒子であって、約２．５〜約３．５μの粒径を有する約２５〜約３５重量％の炭酸カルシウム粒子と、
   から構成される、剛性及び耐衝撃性を有する高分子混合物から形成され；
   −２０℃における耐落錘衝撃性が約０．４〜約２．５ジュールであり、室温における耐落錘衝撃性が約０．８〜約４．０ジュールであり、室温における剛性が約１８００〜約２２００メガパスカルである；
   ことを特徴とする蓋。
4. 蓋の剛性及び耐衝撃性を高める方法であって：
   ａ）ポリプロピレン及びポリ（エチレン／プロピレン）の群から選択される約４０〜約６０重量％の重合体と、
   脂肪酸を用いて処理された炭酸カルシウム粒子であって、約２．５〜約３．５μの粒径と有する約２５〜約３５重量％の炭酸カルシウム粒子と、
   を混合することにより、剛性及び耐衝撃性を有する高分子混合物を製造する工程；及び、
   ｂ）前記混合物を成形して蓋を形成する工程；
   から構成されることを特徴とする方法。
5. 炭酸カルシウム粒子の良好な分散を得るために、ダイ温度３５０〜４２５°Ｆ、速度２０〜４０ｌｂｓ／ｈｒ、及び送りスクリュー速度２００〜５００ｒｐｍの条件下で、押出成形機により前記混合を行う、ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記押出成形機は、少なくとも、第１温度領域、第２温度領域、第３温度領域、及び、第４温度領域を有するツインスクリュー式押出成形機である、ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記第１、第２、第３、及び、第４温度領域はそれぞれ４００°Ｆである、ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 剛性及び耐衝撃性を有する高分子組成物であって：
   ポリプロピレンまたはポリ（エチレン／プロピレン）の群から選択される約４０〜約６０重量％の重合体と；
   脂肪酸を用いて処理された炭酸カルシウム粒子であって、約２．５〜約３．５μの粒径を有する約２５〜約３５重量％の炭酸カルシウム粒子と；
   から構成される、剛性及び耐衝撃性を有する高分子組成物であり、
   −２０℃における耐落錘衝撃性が約０．４〜約２．５ジュールであり、室温における剛性が約１８００〜約２２００メガパスカルである、
   ことを特徴とする高分子組成物。
9. 脂肪酸はステアリン酸である、ことを特徴とする請求項８に記載の高分子組成物。
10. 顔料、抗酸化剤、潤滑剤、乳化剤、及びそれらの組み合わせより成る群から選択される、少なくとも１つの添加剤を含む、ことを特徴とする請求項８に記載の高分子組成物。
11. 高分子組成物であって：
    ポリプロピレン及びポリ（エチレン／プロピレン）の群から選択される約４０〜約６０重量％の重合体と；
    脂肪酸を用いて処理された炭酸カルシウム粒子であって、約２．５〜約３．５μの粒径を有する約２５〜約３５重量％の炭酸カルシウム粒子と；
    から構成される、剛性及び耐衝撃性を有する高分子組成物であり、
    前記高分子組成物は、室温における耐落錘衝撃性が約０．８〜約４．０ジュールであり、室温における剛性が約１８００〜約２２００メガパスカルである、
    ことを特徴とする高分子組成物。
12. 脂肪酸はステアリン酸である、ことを特徴とする請求項１１に記載の高分子組成物。
13. 顔料、抗酸化剤、潤滑剤、乳化剤、及びそれらの組み合わせより成る群から選択される、少なくとも１つの添加剤を含む、ことを特徴とする請求項１１に記載の高分子組成物。
14. 高分子組成物であって：
    ポリプロピレン及びポリ（エチレン／プロピレン）の群から選択される約４０〜約６０重量％の重合体と；
    脂肪酸を用いて処理された炭酸カルシウム粒子であって、約２．５〜約３．５μの粒径を有する約２５〜約３５重量％の炭酸カルシウム粒子と；
    から構成される、剛性及び耐衝撃性を有する高分子組成物であり、
    −２０℃における耐落錘衝撃性が約０．４〜約２．５ジュールであり、室温における耐落錘衝撃性が約０．８〜約４．０ジュールであり、室温における剛性が約１８００〜約２２００メガパスカルである、
    ことを特徴とする高分子組成物。
15. 脂肪酸はステアリン酸である、ことを特徴とする請求項１４に記載の高分子組成物。
16. 顔料、抗酸化剤、潤滑剤、乳化剤、及びそれらの組み合わせより成る群から選択される、少なくとも１つの添加剤を含む、ことを特徴とする請求項１４に記載の高分子組成物。
17. ポリプロピレンまたはポリ（エチレン／プロピレン）樹脂の耐衝撃性及び剛性を高める方法であって、
    約４０〜約６０重量％の前記樹脂と、
    脂肪酸を用いて処理された炭酸カルシウム粒子であって、約２．５〜約３．５μの粒径と有する、約２５〜約３５重量％の炭酸カルシウム粒子と、
    を混合する工程、
    から構成されることを特徴とする方法。
18. 前記高められる耐衝撃性は、室温下での耐衝撃性、低温化での耐衝撃性、または、室温下及び低温下両者での耐衝撃性である、ことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 炭酸カルシウム粒子の良好な分散を得るために、ダイ温度３５０〜４２５°Ｆ、速度２０〜４０ｌｂｓ／ｈｒ、及び送りスクリュー速度２００〜５００ｒｐｍの条件下で押出成形機により前記混合を行う、ことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
20. 前記押出成形機は、少なくとも、第１温度領域、第２温度領域、第３温度領域、及び、第４温度領域を有するツインスクリュー式押出成形機である、ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
21. 前記第１、第２、第３、及び、第４温度領域はそれぞれ４００°Ｆである、ことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
22. 低温下で蓋の耐衝撃性を測定する方法であって：
    ａ）調整された蓋を製造するために、ＡＳＴＭ Ｄ−４１０１に従って、２３℃及び相対湿度５０％において蓋を４０時間調整する工程；
    ｂ）環境順化した蓋を製造するために、低温下で前記調整された蓋を２時間環境順化する工程；及び
    ｃ）ＡＳＴＭ Ｄ−５６２８−９４に従って、落錘衝撃試験により、前記環境順化された蓋の耐衝撃性を測定する工程；
    から構成されることを特徴とする方法。
23. 前記低温は−２０℃〜−４０℃から構成される温度範囲から選択される、ことを特徴とする請求項２２記載の方法。

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