JP2011162684A - 中空容器の製造方法及び中空容器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリオレフィン(A)、メタキシリレン基含有ポリアミド(B)、及び変性ポリオレフィン(C)を溶融混合してなる樹脂組成物からなるバリア層を有する中空容器の製造方法であって、メタキシリレン基含有ポリアミド(B)のペレットが2.0〜5.0mmの大きさの粒状物であり、メタキシリレン基含有ポリアミド(B)のペレットについてDSC測定で観測される結晶化由来のピークが下記条件を満足するものを利用することを特徴とする中空容器の製造方法。H1<H2/10・・・式(1)1回目昇温時に観測される結晶化ピーク熱量=H1(J/g)1回目昇温完了直後に急冷、再度昇温した際に観測される結晶化ピーク熱量=H2(J/g)
【選択図】なし
Description
またこの方法を利用し、前述した多層容器の内層HDPEに代えて、上記ポリアミド樹脂、接着性樹脂およびHDPEをブレンドした組成物を適用することで、ピンチオフ部の内層HDPE合わせ面からの燃料透過を軽減することもできる。
(1)メタキシリレン基含有ポリアミド(B)のペレットが2.0〜5.0mmの大きさの粒状物であり、
(2)メタキシリレン基含有ポリアミド(B)のペレットについてDSC測定で観測される結晶化由来のピークが下記条件を満足するものを利用することを特徴とする中空容器の製造方法に関する。
H1<H2/10 ・・・ 式(1)
1回目昇温時に観測される結晶化ピーク熱量=H1(J/g)
1回目昇温完了直後に急冷、再度昇温した際に観測される結晶化ピーク熱量=H2(J/g)
本発明のメタキシリレン基含有ポリアミド(B)は、成形体のバリア性能を高める効果を付与する材料である。メタキシリレン基含有ポリアミドを構成するジアミン単位は、メタキシリレンジアミン単位を70モル%以上、好ましくは80モル%以上、より好ましくは90モル%以上含む。メタキシリレンジアミンをジアミン単位の主成分とすることで得られるポリアミドのガスバリア性を効率良く高めることができる。なお、メタキシリレンジアミン以外に使用できるジアミンとしては、パラキシリレンジアミン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ノナンメチレンジアミン、2−メチル−1,5−ペンタンジアミン等が例示できるが、これらに限定されるものではない。
相対粘度=t/t0 ・・・(イ)
本発明で用いられる変性ポリオレフィンは、前述のポリオレフィンを不飽和カルボン酸またはその無水物でグラフト変性したもので、一般に接着性樹脂として広く用いられているものである。不飽和カルボン酸またはその無水物の具体例として、アクリル酸、メタクリル酸、α−エチルアクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、テトラヒドロフタル酸、クロロマレイン酸、ブテニルコハク酸など、およびこれらの酸無水物が挙げられる。中でも、マレイン酸および無水マレイン酸が好ましく用いられる。上記不飽和カルボン酸またはその無水物をポリオレフィンにグラフト共重合して変性ポリオレフィンを得る方法としては、従来公知の種々の方法を用いることができる。例えば、ポリオレフィンを押出機等を用いて溶融させ、グラフトモノマーを添加して共重合させる方法、あるいはポリオレフィンを溶媒に溶解させてグラフトモノマーを添加して共重合させる方法、ポリオレフィンを水懸濁液とした後グラフトモノマーを添加して共重合させる方法等を挙げることができる。
しかし、メタキシリレン基含有ポリアミド(B)が樹脂組成物中で過度の剪断応力を受けた場合、その分散は薄片状にとどまらず、微細な粒子にまで切断され、その結果バリア性能が低下する。
よって、メタキシリレン基含有ポリアミド(B)を樹脂組成物中で過度に分散させないような工夫が必要となる。
ここで、ペレットの形状が「粒状物」とは図1のように楕円状、球状、円柱状等を意味する。
また、「ペレットの大きさが2.0〜5.0mmである」とは、メタキシリレン基含有ポリアミド(B)のペレットが楕円状の場合は、長径の長さ、短径の長さの平均がともに2.0〜5.0mmの範囲であることを意味する。またメタキシリレン基含有ポリアミド(B)のペレットが球状の場合は、直径の平均が2.0〜5.0mmの範囲であることを、円柱状の場合は直径の直径が2.0〜5.0mmかつ長さの平均が2.0〜5.0mmの範囲であることを意味する。
メタキシリレン基含有ポリアミド(B)のペレットの大きさが2.0mm未満の場合、すなわち、メタキシリレン基含有ポリアミド(B)のペレットが楕円状の場合は短径が、球状の場合は直径が、円柱状の場合は直径あるいは長さが2.0mm未満となると、押出機で材料を溶融混合し押出加工する際に、メタキシリレン基含有ポリアミド(B)がスクリュー回転による剪断応力によって樹脂組成物中に微細な粒子状になって分散してしまい、容器のバリア性が悪化してしまう原因となりうる。
またペレットの大きさが5.0mmを超えた場合、すなわちメタキシリレン基含有ポリアミド(B)のペレットが楕円状の場合は長径が、球状の場合は直径が、円柱状の場合は直径あるいは長さが5.0mmを超えた場合、メタキシリレン基含有ポリアミド(B)を樹脂組成物中で薄片状に分散するために押出機シリンダー温度設定を高める必要が生じ、その結果HDPEの酸化劣化を招いたり、また場合によってはメタキシリレン基含有ポリアミド(B)のペレットが押出機内で十分に軟化せず、未溶融粒となって製品中に混入し、容器の外観悪化や強度低下を招くことがある。
また、本発明では材料を押出機内で溶融混合する際に、剪断応力によって、メタキシリレン基含有ポリアミド(B)を薄片状に変形させ、樹脂組成物中をそれ以上分散するのを極力抑制し、パリソンとして押し出すことが重要であるから、メタキシリレン基含有ポリアミド(B)の軟化が開始される位置は押出機のシリンダー内でできるだけ一定にしなければならない。
H1<H2/10 ・・・ 式(1)
式(1)において、H1がH2の10%未満となっている状態はメタキシリレン基含有ポリアミド(B)の結晶化度が高い状態であり、この状態で押出機内に供すれば、メタキシリレン基含有ポリアミド(B)の軟化は融点近傍にならないと起こらないので、成形加工条件が同じであれば剪断応力による変形が起こるタイミングが安定し、樹脂組成物中のメタキシリレン基含有ポリアミド(B)の分散状態も安定化するため、性能のバラツキがない製品を安定して得ることができるようになる。
またメタキシリレン基含有ポリアミド(B)ペレットの結晶化度合いがばらついていると、押出機内での軟化開始温度が変動するため、メタキシリレン基含有ポリアミド(B)の樹脂組成物中での分散状態が製品ごとにばらつき、製品の品質が安定しなくなる。
(1)メタキシリレン基含有ポリアミドのペレットサイズ
無作為に取り出した20粒のペレットについて、ノギスを用いて寸法を測定し、最大及び最小寸法の平均値を算出した。
(2)メタキシリレン基含有ポリアミドの融点および結晶化熱量
島津製作所(株)製、示差走査熱量計DSC−60により、以下の条件にて測定した。
標準物質:α−アルミナ
試料量:5〜7mg
<1回目昇温条件>
昇温速度:10℃/分
測定温度範囲:25〜300℃
雰囲気:窒素ガス 50ml/分
<2回目昇温条件>
1回目昇温終了直後にサンプルを取り出し、液体窒素に5秒間漬けて冷却し、室温下で10分放置。
昇温速度:10℃/分
測定温度範囲:25〜300℃
雰囲気:窒素ガス 50ml/分
(3)メタキシリレン基含有ポリアミドの相対粘度
ポリアミド1gを精秤し、96%硫酸100mLに20〜30℃で攪拌溶解した。完全に溶解した後、速やかにキャノンフェンスケ型粘度計に溶液5mlを取り、25℃の恒温層中で10分間放置後、落下時間(t)を測定した。また同様の条件で96%硫酸そのものの落下時間(t0)を測定した。tおよびt0から式(イ)により相対年度を算出した。
相対粘度=t/t0 ・・・(イ)
(4)燃料透過量
内容積500mlの容器に、イソオクタン/トルエン/エタノール=45/45/10vol%からなる擬似ガソリンを480cc充填し、口栓開口部をアルミ箔積層フィルムでシールし、キャップを閉めた後、擬似ガソリン封入後の容器総重量を測定した。その後40℃、80%RHの防爆型恒温恒湿機に保管、総重量の経時変化を調査し、容器重量の減少量から擬似ガソリンの透過率(g/day・個)を求めた。
(5)分散状態
TD方向に容器を切断、断面をカッターで平滑にした後、希ヨードチンキ(月島薬品株式会社製)を断面に塗布してポリアミド部分を染色した後、10倍の倍率にて顕微鏡によりポリアミドの分散状態を観察した。
分縮器、全縮器、圧力計、窒素導入口、液体注入口、樹脂抜き出しバルブ、攪拌機を備えた内容量50リットルの加熱ジャケット付きSUS製反応缶に、アジピン酸15000g(102.6mol)、次亜リン酸ナトリウム17.3g(0.16mol)、酢酸ナトリウム12.1g(0.15mol)を仕込み、反応缶内部を窒素置換した。次いで、窒素を10Ml/Min.の速度で流通させながら、常圧下で反応缶を170℃まで加熱し、アジピン酸を完全に融解させた後、メタキシリレンジアミン13980g(102.6mol)の滴下を開始した。メタキシリレンジアミンの滴下中は重縮合により生成する水を系内から除去しつつ、反応系内が固化しないように連続的に昇温した。100分かけてメタキシリレンジアミンを全量滴下し、かつ反応缶内温を250℃まで昇温した。次いで常圧のまま10分かけて内温を260℃に上げた後、内温を260℃に保持しつつアスピレーターと圧力調節器を使用して反応缶内を600mmHgまで10分かけて減圧し、600mmHgで重縮合反応を継続した。攪拌機のトルクを観察しながら十分に樹脂の粘度が高くなった時点で撹拌を止め、窒素により反応缶内を0.2MPaに加圧してから反応缶底の樹脂抜き出しバルブを開けてポリマーをストランド状にして抜き出し、水冷後ペレタイザーにてペレット化して、約25kgのメタキシリレン基含有ポリアミドのペレットを得た。
次いで、真空乾燥機を用い、上記ペレットを140℃で6時間の条件で真空乾燥し、ペレット1を得た。ペレット1のモノマー組成、真空乾燥条件、相対粘度、ペレットの最小及び最大寸法、DSC測定結果を表1に示す。
真空乾燥温度を120℃としたこと以外は、ペレット1の製造方法と同様にしてペレット2を製造した。ペレット2のモノマー組成、真空乾燥条件、相対粘度、ペレットの最小及び最大寸法、DSC測定結果を表1に示す。
ペレット化を行う際のストランドの吐出速度及び引き取り速度、カッターの回転速度を変更してペレットの大きさを変更したこと以外は、ペレット1の製造方法と同様にしてペレット3、4、6及び7を製造した。ペレット3、4、6及び7のモノマー組成、真空乾燥条件、相対粘度、ペレットの最小及び最大寸法、DSC測定結果を表1に示す。
真空乾燥温度を100℃としたこと以外は、ペレット1の製造方法と同様にしてペレット5を製造した。ペレット5のモノマー組成、真空乾燥条件、相対粘度、ペレットの最小及び最大寸法、DSC測定結果を表1に示す。
ペレット1の製造方法と同様にして溶融重合によりメタキシリレン基含有ポリアミドからなるペレットを得た。次に、窒素導入管、減圧管、温度センサー、真空ポンプを備えた内容量60リットルの加熱ジャケット付きタンブラーに25kgのメタキシリレン基含有ポリアミドのペレットを仕込み、タンブラー内を窒素置換した。次いで、タンブラーの回転を開始し、窒素を20ml/minの速度で流通させながら、常圧下で加熱し、ペレット温度が140℃になるまで昇温した後、さらに回転と昇温を継続しつつ真空ポンプによりタンブラー内を0.1mmHgまで減圧した。ペレット温度が180℃に到達した時点から40分経過した時点で窒素を導入してタンブラー内を常圧に戻し、加熱をやめ、窒素を100ml/minの速度で流通させながら反応缶を冷却した。80℃までペレット温度が下がったら、タンブラーの回転を止め、取り出し口を開放し、ペレット8を製造した。ペレット8のモノマー組成、真空乾燥条件、相対粘度、ペレットの最小及び最大寸法、DSC測定結果を表1に示す。
分縮器、全縮器、圧力計、窒素導入口、液体注入口、樹脂抜き出しバルブ、攪拌機を備えた内容量50リットルの加熱ジャケット付きSUS製反応缶に、アジピン酸14000g(95.8mol)、イソフタル酸796g(4.8mol)、次亜リン酸ナトリウム17.0g(0.16mol)、酢酸ナトリウム11.9g(0.14mol)を仕込み、反応缶内部を窒素置換した。次いで、窒素を10ml/minの速度で流通させながら、常圧下で反応缶を170℃まで加熱し、アジピン酸を完全に融解させた後、メタキシリレンジアミン13700g(100.6mol)の滴下を開始した。メタキシリレンジアミンの滴下中は重縮合により生成する水を系内から除去しつつ、反応系内が固化しないように連続的に昇温した。120分かけてメタキシリレンジアミンを全量滴下し、かつ反応缶内温を240℃まで昇温した。次いで常圧のまま10分かけて内温を250℃に上げた後、内温を250℃に保持しつつアスピレーターと圧力調節器を使用して反応缶内を600mmHgまで10分かけて減圧し、600mmHgで重縮合反応を継続した。攪拌機のトルクを観察しながら十分に樹脂の粘度が高くなった時点で撹拌を止め、窒素により反応缶内を0.2MPaに加圧してから反応缶底の樹脂抜き出しバルブを開けてポリマーをストランド状にして抜き出し、水冷後ペレタイザーにてペレット化して、約25kgのメタキシリレン基含有ポリアミドからなるペレットを得た。
次いで、真空乾燥機を用い、ペレットを140℃で6時間の条件で真空乾燥し、メタキシリレン基含有ポリアミド(B)ペレット9を得た。ペレット9のモノマー組成、真空乾燥条件、相対粘度、ペレットの最小及び最大寸法、DSC測定結果を表1に示す。
原料の使用量を、アジピン酸13500g(92.4mol)、イソフタル酸1535g(9.2mol)、次亜リン酸ナトリウム17.3g(0.16mol)、酢酸ナトリウム12.0g(0.15mol)、メタキシリレンジアミン13840g(101.6mol)とした以外は、ペレット9の製造と同様にして、約24kgのペレット10を得た。ペレット10のモノマー組成、真空乾燥条件、相対粘度、ペレットの最小及び最大寸法、DSC測定結果を表1に示す。
50mm単軸押出機、アダプター、パリソンコントローラー付き円筒ダイ、金型、型締め機、冷却器等を備えた単層ダイレクトブロー容器成形装置を使用して内容積500ml、平均肉厚3mmのネジ口栓付きボトルの成形を行った。材料は高密度ポリエチレン(日本ポリエチレン製、ノバテックHB420R、以下HDPEと略する)、接着性ポリエチレン(日本ポリエチレン製、アドテックスL6100M、以下ADと略する)及びメタキシリレン基含有ポリアミド(B)ペレット1(以下、ポリアミドペレット1と略する)を70:20:10(重量%)でドライブレンドした混合ペレットを使用し、押出機シリンダー温度を210〜235℃、アダプター温度を235℃、ダイ温度を230℃に設定、スクリュー回転数を30rpmとしてパリソンを押し出し、ダイレクトブローによってボトルを得た。なお、押出機ヘッド部に設けられた樹脂温度は242℃であった。次いで得られたボトルについて擬似ガソリンの透過率を求めた。
また、ポリアミドペレット2〜4、8についても同様に容器を成形し、擬似ガソリン透過率を求めた。結果を表2に示す。
ADとポリアミドペレットを使用せず、HDPEのみを使用してボトルを成形したこと以外は実施例1と同様にして容器を成形し、擬似ガソリン透過率を求めた。結果を表2に示す。
ポリアミドペレット5〜7を使用したこと以外は実施例1と同様にして容器を成形し、擬似ガソリン透過率を求めた。結果を表2に示す。
押出機シリンダー温度を205〜230℃、アダプター温度を230℃、ダイ温度を220℃に設定したこと、ポリアミドペレット9および10を用いたこと以外は実施例1と同様にして容器を成形し、擬似ガソリン透過率を求めた。結果を表2に示す。
HDPE:AD:ポリアミドペレット=80:10:10(重量%)としたこと以外は実施例1、4、5、6と同様にして容器を成形し、擬似ガソリン透過率を求めた。結果を表3に示す。
HDPE:AD:ポリアミドペレット=65:20:15(重量%)としたこと以外は実施例1、4、5、6と同様にして容器を成形し、擬似ガソリン透過率を求めた。結果を表4に示す。
実施例1に示した条件により連続で400個のボトル成形を行った。開始から1個目、100個目、200個目、300個目、400個目のボトルについて実施例1と同様に擬似ガソリン透過率を求めた。結果を表5に示す。
比較例1及び2に示した条件により連続で400個のボトル成形を行った。開始から1個目、100個目、200個目、300個目、400個目のボトルについて実施例1と同様に擬似ガソリン透過率を求めた。結果を表5に示す。
これに対して、結晶化度合いが本発明の範囲から外れている比較例2、またペレットサイズが小さい比較例3について、製造された容器の断面を顕微鏡観察したところ、メタキシリレンジアミン(B)が樹脂組成物中で微細な粒子状に分散している部分があり、燃料バリア性も悪化していた。
またメタキシリレンジアミン(B)のペレットサイズが大きい比較例4はペレットが溶融しきれずに混入したため、バリア性が悪化した。
さらに連続生産時のボトルにおいて、結晶化度合い本発明の範囲から外れている比較例5、及びペレットサイズが本発明の範囲から外れている比較例6は、ロット間で擬似ガソリン透過率の値がばらついており、明らかに品質のバラツキが見られた。
Claims (4)
- ポリオレフィン(A)40〜90重量%、メタキシリレン基含有ポリアミド(B)3〜30重量%、及び変性ポリオレフィン(C)3〜50重量%を溶融混合してなる樹脂組成物からなるバリア層を有する中空容器の製造方法であって、
(1)メタキシリレン基含有ポリアミド(B)のペレットが2.0〜5.0mmの大きさの粒状物であり、
(2)メタキシリレン基含有ポリアミド(B)のペレットについてDSC測定で観測される結晶化由来のピークが下記条件を満足するものを利用する中空容器の製造方法。
H1<H2/10 ・・・ 式(1)
1回目昇温時に観測される結晶化ピーク熱量=H1(J/g)
1回目昇温完了直後に急冷、再度昇温した際に観測される結晶化ピーク熱量=H2(J/g) - ポリオレフィン(A)が高密度ポリエチレンであることを特徴とする請求項1記載の中空容器の製造方法。
- メタキシリレン基含有ポリアミド(B)が、ジアミン構成単位の70モル%以上がメタキシリレンジアミン単位であり、ジカルボン酸構成単位の50モル%以上が炭素数4〜20のα,ω−直鎖脂肪族ジカルボン酸単位であることを特徴とする請求項1記載の中空容器の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法により得られた中空容器。
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