JP2007137506A

JP2007137506A - 多層プラスチック容器

Info

Publication number: JP2007137506A
Application number: JP2005337206A
Authority: JP
Inventors: Keiji Kawai; 川合恵治; Hiroto Kodama; 児玉洋人
Original assignee: Aicello Chemical Co Ltd
Current assignee: Aicello Chemical Co Ltd
Priority date: 2005-11-22
Filing date: 2005-11-22
Publication date: 2007-06-07

Abstract

【課題】ガスバリア性に優れ、強度が強く、簡便に製造できる安価な多層プラスチック容器を提供する。
【解決手段】多層プラスチック容器１は、ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、フッ素含有樹脂、シリコーン樹脂から選ばれる少なくとも一種のガスバリア性樹脂層１３が熱可塑性樹脂層１１・１５に挟み込まれている多層１０からなる筒状の胴体２と、該胴体２の下端から該多層１０が該胴体２の底面の中央に向いて延び、そこで下向きに該多層１０ごと先細りに引き出され熱融着により該底面を塞いで、形成している底体３とからなり、その熱融着部位２２の肉厚が少なくとも１．５ｍｍであり、該熱融着部位２２の周囲２１が該多層ごと該胴体の内空へ向いて盛り上がっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、高品質の液体を充填して輸送したり貯蔵したりする多層プラスチック容器に関するものである。

半導体製造用高純度薬液、食品・飲料用の液状原材料等の高品質の液体は、容器に充填されて、運搬されたり貯蔵されたりする。このような容器は、金属、ガラス、またはプラスチックでできている。

金属製容器は、ガスバリア性に長ける。その反面、充填液体が酸性であると錆びを生じ液体を汚染したり、充填液体が半導体製造用高純度薬液であると金属イオンを溶出し液体を汚染したりする。また、軽量化のために薄肉にすると衝撃強度が低下し変形し易くなってしまう。

ガラス製容器は、透明なため充填液体の状態を目認し易く、安価で、ガスバリア性に長ける。その反面、重くて割れ易いうえ、充填液体が半導体製造用高純度薬液であると微粒子や金属イオンの不純物を溶出し液体を汚染してしまう。

一方、プラスチック容器は、軽くて割れ難く、自在に成型できる。その原料としては、不純物非溶出性、成型容易性、入手可能性、経済性、環境保全性の観点から、ポリエチレンが汎用されている。

ポリエチレンはガスバリア性が悪い。そのため、充填液体が気化してポリエチレン製容器から遺漏する結果、その容量が減少し組成が変化したり、容器内が負圧になり容器が変形したりする。そこでポリエチレンに粉末状のガスバリア剤をドライブレンドしてブロー成形により成型した容器が汎用されている。このような粉末状ガスバリア剤がドライブレンドされてもポリエチレン中で点在するに過ぎないため、ガスバリア性が不十分である。

また、例えば特許文献１に、ポリエチレン層とガスバリア層との多層をブロー成形し容器上部の融着強度を増強させた容器が知られている。

特開２００３−７２７２９号公報

本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、ガスバリア性に優れ、強度が強く、簡便に製造できる安価な多層プラスチック容器を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するためになされた特許請求の範囲の請求項１の多層プラスチック容器は、ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、フッ素含有樹脂、シリコーン樹脂から選ばれる少なくとも一種のガスバリア性樹脂層が熱可塑性樹脂層に挟み込まれている多層からなる筒状の胴体と、該胴体の下端から該多層が該胴体の底面の中央に向いて延び、そこで下向きに該多層ごと先細りに引き出され熱融着により該底面を塞いで、形成している底体とからなり、その熱融着部位の肉厚が少なくとも１．５ｍｍであり、該熱融着部位の周囲が該多層ごと該胴体の内空へ向いて盛り上がっていることを特徴とする。

請求項２の多層プラスチック容器は、該熱融着部位の先細りの先端が、尖っており、またはばり取りされて滑らかになっていることを特徴とする。

請求項３の多層プラスチック容器は、該熱融着部位の内壁面が、該内空へ向いて盛り上がり、または平坦であることを特徴とする。

請求項４の多層プラスチック容器は、酸化防止剤、中和剤、スリップ剤、および／または紫外線防止剤を不含有の高密度ポリエチレンからなることを特徴とする。

請求項５の多層プラスチック容器は、ブロー成形により形成されていることを特徴とする。

本発明の多層プラスチック容器は、強度が強く、ブロー成形機を用いて、簡便かつ安価に製造できる。しかも、ガスバリア性に優れ、充填された液体の遺漏がないうえ、不純物を溶出しないから、その液体の組成変動や変質や不純物混入を引き起こさない。

以下、本発明の実施例を図１を参照しながら、詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

この容器１は、熱可塑性樹脂層１１・１５とその間に接着剤層１２・１４を介して挟まれたガスバリア性樹脂層１３とからなる多層１０で、形成されている。容器１は、内空の胴体２と底体３とで構成されている。胴体２は、中程が円筒状で、上下端ですぼみ、上端で口を形成している。胴体３の下端を跨ぐ中央線に向かって、この線で仕切られた胴体２の下端の両縁が多層１０ごと継目なく、延びている。それらの多層１０同士が、中央線上で、層をなしたまま最内層１１同士を接合させつつ、下方向きに鋭く尖る先細りに引き出され、肉厚１．５ｍｍ以上の熱融着部位２２を形成している。その肉厚は容器外側から容器内側に向かい測定したものである。この熱融着により胴体２の底面が塞がれ、底体３が形成されている。底体３は、熱溶融部位２２を取巻く周囲が該多層ごと内空へ向いて湾曲し、盛り上がり部位２１を形成している。熱溶融部位２２と盛り上がり部位２１とは、その内壁側で内空へ向いて滑らかに盛り上がっている。すなわちこの熱溶着部位２２は、容器外側から見た時、容器内側に向かって凹んで見える。底体３の外周に沿い、容器外側に向いて盛り上がって湾曲した高台２０が設けられている。

この多層プラスチック容器１は、以下のように用いられる。この容器１に、高品質の液体４を充填する。すると、液体４の自重によって、盛り上がり部位２１でこの容器壁が、矢印(ａ)で示す下向きに押し付けられる。すると、この部位２１で撓み矢印(ｂ)の向きに応力がかかり、熱溶着部位２２は、あたかもガスバリア性樹脂層１３が繋がって一体化したかのように、圧迫される。その結果、液体４がガス化してもこの熱融着部位２２から遺漏しない。

なお、盛り上がり部位２１が、容器外側から見た時、容器内側に向かって８ｍｍ以上凹んでいると、鋳型から離型できなくなったり、離型できても傷ができ脆弱になったりしてしまう。盛り上がり部位２１は、底体の内壁面の平坦部１６より盛り上がっていればよく、図１に示すように緩やかに盛り上がっていても、図２に示すように一部が盛り上がったまま平坦になっていても、図３に示すように内壁の一部が僅かに外向きに窪んでいてもよい。熱溶着部位２２周囲の外壁面が、図１または２のように、容器外側から見た時、容器内側に向かって凹んでいることが好ましいが、図３のように平坦であってもよい。熱融着部位２２は、図２に示すように熱融着部位２２が該多層１０の各層１１〜１５ごと先細りとなったままその先端が、平坦に、または丸くばり取りされて滑らかになっていてもよい。また底体３の中央点上で熱融着されていてもよい。

この容器１の胴体２が、樽状、角筒状、円錐状、角柱状であってもよい。この容器１の口近傍に取手が設けられていてもよい。

多層１０の熱可塑性樹脂層をなす原料として、ポリエチレンが挙げられる。

ポリエチレンは、その密度が０．９４０ｇ／ｃｍ^３〜０．９７０ｇ／ｃｍ^３、そのメルトフローレートが０．０１ｇ／１０分〜１０ｇ／１０分であると好ましい。密度が０．９４０ｃｍ^３未満のポリエチレンを用いて成形した容器は、剛性が不足するため、外圧により座屈し易い。一方０．９７０ｃｍ^３よりも大きなポリエチレンを用いて成形した容器は、耐ストレスクラッキング性が極端に低下するため、充填する液体によって破壊され易くなる。メルトフローレートが０．０１ｇ／１０分未満のポリエチレンを用いて形成した容器は、非常に硬く、溶融成形し難い。一方１０ｇ／１０分よりも大きなものを用いると軟らか過ぎてドローダウンが激しく溶融成形し難いうえ、成形できてもその容器は、耐ストレスクラッキング性が大幅に低下したものとなってしまう。通常、メルトフローレートが０．０１ｇ／１０分付近や１０ｇ／１０分付近のポリエチレン樹脂の単層をブロー成形するのは、極めて困難であるが、多層にすると他層に支持される結果、メルトフローレートが０．０１ｇ／１０分〜１０ｇ／１０分という広範囲のポリエチレンを用いてブロー成形が可能となる。

充填する液体４が、多少の不純物の混入を許容するものである場合、多層１０の最内層１１を形成するポリエチレンには、添加剤を含んでいてもよい。一方充填する液体４が、容器１からの不純物の混入を忌避すべき高純度のものである場合、液体４中の１ｍｌあたりのパーティクル数を減少させてクリーン度を向上させるため、多層１０の最内層１１を形成するポリエチレンには、酸化防止剤、中和剤、スリップ剤、紫外線防止剤、遮光剤、着色剤のような添加剤を不含有とする必要がある。

この容器胴体の多層の肉厚が０．５〜４ｍｍであることが好ましい。容器は、１Ｌの容量であるとき、胴体の多層の肉厚が１ｍｍ程度であることが好ましく、１０Ｌの容量であるとき、胴体の多層の肉厚が２ｍｍ程度であることが好ましい。この容器の底体の多層肉厚は、胴体の多層の肉厚よりも厚くなっている。

最外層１５を形成するポリエチレンには、着色剤、紫外線防止剤、酸化防止剤のような添加剤を、適宜加えてもよい。最外層１５に印刷したりラベルを貼付したりしてもよい。熱可塑性樹脂層１１・１５は、単層であっても複層であってもよい。ガスバリア性樹脂層１３の内外で熱可塑性樹脂層１１・１５の各層厚の比は、１：３であることが好ましい。

多層１０のガスバリア性樹脂層１３をなす原料として、ポリアミド；ポリエステル；ポリビニルアルコール；エチレン−ビニルアルコール共重合体；ポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素含有樹脂；シリコーン樹脂が挙げられる。ガスバリア性樹脂層１３の層厚は、２０〜１００μｍであると好ましく、４０〜８０μｍであると一層好ましい。

接着剤層１２・１４は、無水マレイン酸グラフト重合樹脂が用いられ、その層厚が２０〜１００μｍであると好ましく、４０〜８０μｍであると一層好ましい。

熱融着部位２２の肉厚が１．５ｍｍ未満であると、液体４を充填した容器１の運搬時の振動や、不慮の落下によって、容器１の底体３が熱融着部位２２で破裂したり、危険物輸送に関する国際連合勧告のＵＮ試験のような性能試験に適合しなかったりする。

多層ブラスチック容器１は、市販の多層ブロー成形機を用いて製造される。ブロー成形機には、例えば対照な二つ割りの合わせ鋳型が、用いられる。この鋳型は、容器の外形に対応した形状の空洞を有している。熱い多層のパリソンを鋳型からはみ出る程度に挟み、はみ出たパリソンを引き出して食いきり、同時にパリソンを空気で鋳型の空洞いっぱいに膨張させて、この容器を得る。

本発明を適用する多層プラスチック容器を製造した例を実施例１〜３に、本発明を適用外の多層プラスチック容器を製造した例を比較例１〜２に示す。

（実施例１）
多層中の最内層および最外層の原料として、酸化防止剤と中和剤とを含有し、密度が０．９５１ｇ／ｃｍ^３でメルトフローレートが０．２０ｇ／１０分であるポリエチレンからなる熱可塑性樹脂を用いた。多層中のガスバリア性樹脂層の原料として、密度が１．１９ｇ／ｃｍ^３でメルトフローレートが１．３ｇ／１０分であるエチレン−ビニルアルコール共重合体を用いた。それらを接着する接着樹脂として、密度が０．９１４ｇ／ｃｍ^３でメルトフローレートが１．４ｇ／１０分であるポリエチレンに、無水マレイン酸がグラフト重合した樹脂を用いた。

内側からポリエチレン、接着樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体、接着樹脂、ポリエチレンの順の多層のパイプ状のパリソンを、押出機により成形した。パリソンは、胴体をなす部位での肉厚と底体をなす部位での肉厚とを、パリソンコントローラで調整しながら、押出成形した。

ブロー成形に用いる合わせ鋳型は、図１に示すような熱溶着部位２２の周囲２１で容器１の内空へ向いて盛り上がっている１ガロンの多層ブラスチック容器の形状に対応する、空洞を有している。

押出成形され熱いままのパリソンを鋳型で挟んだ。パリソン下端近傍を挟み込んでいる鋳型底部の合わせ面同士の隙間から、はみ出ているパリソンを熱溶着させ食いきって、パリソンの一端を塞いだ。同時に、ブローピンを用いてパリソン上部から空気を送り込み、パリソンを膨らませた。

熱融着部位の内壁面が、内空へ向いて盛り上がり、熱溶着部位が肉厚２ｍｍで尖った先細りとなるように、金型を挟み込む速度と、パリソンへの空気の吹き込み量とを調整しながら、鋳型の空洞いっぱいにパリソンを膨らませて成形した。冷却してから鋳型を外すと、所期の形状の多層プラスチック容器が得られた。

この容器に、オレンジオイルを満量充填して、４０℃の恒温槽で３箇月間保存したところ、容器の変形は観察されず、オレンジオイルの重量減少率は０．０１ｗｔ％であった。

一方、この容器に水を満量充填して、１．２ｍの高さから底部を下にして落下させる強度試験を行ったところ、破損が認められなかった。

（実施例２）
熱溶着部位の肉厚を１．８ｍｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして、多層プラスチック容器を得た。図２に示すように、その熱溶着部位の先細りの先端を、ばり取り加工して平坦にした。この容器に、オレンジオイルを満量充填して、４０℃の恒温槽で３箇月間保存したところ、容器の変形は観察されず、オレンジオイルの重量減少率は０．０１ｗｔ％であった。

（実施例３）
多層中の最内層および最外層の原料として、物性で酸化防止剤と中和剤とを含有しておらず密度が０．９５１ｇ／ｃｍ^３でメルトフローレートが０．２０ｇ／１０分であるポリエチレンからなる熱可塑性樹脂を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、多層プラスチック容器を得た。

この容器にオレンジオイルを満量充填して、４０℃の恒温槽で３箇月間保管したところ、容器の変形は観察されず、オレンジオイルの重量減少率は０．０１ｗｔ％であった。

この容器に超純水を半量充填し６箇月保存前後の容器中の０．１μｍ以上のパーティクル数を測定したところ、充填直後に４０．０個／ｍｌであり、６箇月後でも僅か２２７．２個／ｍｌであった。

（比較例１）
熱溶融部位の周囲が湾曲せず平坦であって、熱溶着部位が引き出されなかったために図４のように多層１０の各層１１・１３・１５が均等な層厚のまま先細りとなっておらず、熱溶着部位２２の肉厚を１．２ｍｍにしたこと以外は、実施例１と同様にして、多層プラスチック容器を得た。

この容器にオレンジオイルを満量充填して、４０℃の恒温槽で３箇月間保管したところ、容器は１週間後以降凹みが観察され、オレンジオイルの重量減少率は０．１１ｗｔ％であった。

（比較例２）
熱融着部位の肉厚が０．９ｍｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして多層プラスチック容器を得た。

この容器にオレンジオイルを満量充填して、４０℃の恒温槽で３箇月間保管したところ、容器の変形は観察されず、オレンジオイルの重量減少率は０．０４ｗｔ％であった。

一方、この容器に水を満量充填して、１．２ｍの高さから底部を下にして落下させる強度試験を行ったところ、熱溶着部位で割れて容器が破損した。

本発明の多層プラスチック容器は、フォトレジスト液のような半導体・液晶ディスプレイ製造用高純度薬液、酸性やアルカリ性の腐食性薬液、飲料・食品用液状原料のような高品質の液体の運搬や貯蔵の際に、用いられる。

本発明を適用する多層プラスチック容器の断面図である。

本発明を適用する別な多層プラスチック容器の底体の一部断面図である。

本発明を適用外の多層プラスチック容器の底体の一部断面図である。

符号の説明

１は多層プラスチック容器、２は胴体、３は底体、４は液体、１０は多層、１１は熱可塑性樹脂の最内層、１２は接着剤層、１３はガスバリア層、１４は接着剤層、１５は熱可塑性樹脂の最外層、１６は底体の内壁の平坦部、２０は高台、２１は盛り上がり部位、２２は熱溶着部位である。

Claims

ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、フッ素含有樹脂、シリコーン樹脂から選ばれる少なくとも一種のガスバリア性樹脂層が熱可塑性樹脂層に挟み込まれている多層からなる筒状の胴体と、該胴体の下端から該多層が該胴体の底面の中央に向いて延び、そこで下向きに該多層ごと先細りに引き出され熱融着により該底面を塞いで、形成している底体とからなり、その熱融着部位の肉厚が少なくとも１．５ｍｍであり、該熱融着部位の周囲が該多層ごと該胴体の内空へ向いて盛り上がっていることを特徴とする多層プラスチック容器。
該熱融着部位の先細りの先端が、尖っており、またはばり取りされて滑らかになっていることを特徴とする請求項１に記載の多層プラスチック容器。
該熱融着部位の内壁面が、該内空へ向いて盛り上がり、または平坦であることを特徴とする請求項１に記載の多層プラスチック容器。
該多層の最内層が、酸化防止剤、中和剤、スリップ剤、および／または紫外線防止剤を不含有の高密度ポリエチレンからなることを特徴とする請求項１に記載の多層プラスチック容器。
ブロー成形により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の多層プラスチック容器。