JP2018167870A - 生分解性複合容器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、耐熱性、剛性及び耐油性に優れ、且つ環境に優しい生分解性複合容器を提供することを目的とする。【解決手段】発明者らは、生分解性樹脂からなる内容器と、該内容器に嵌め込まれる外装断熱体とからなる生分解性複合容器であって、（１）内容器は、外装断熱体側に配置される樹脂層Ａと、少なくとも内側に配置される樹脂層Ｂとを積層してなる生分解性の容器であり、（２）樹脂層Ａは、ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）を８０重量％以上含有し、（３）樹脂層Ｂは、ＰＢＳ及びポリ乳酸（ＰＬＡ）からなり、且つＰＢＳとＰＬＡの比率が１：５〜５：１であり、（４）外装断熱体は、少なくとも内容器側に配置される樹脂層Ｃと、紙基材とからなり、且つ樹脂層ＣはＰＢＳを８０重量%以上含有する、ことにより、本発明の課題を解決し得ることを見出した。【選択図】図６

Description

本発明は、耐熱性および耐油性が要求される用途、例えばホット飲料用途、即席麺用途、電子レンジ対応用途などに利用可能な生分解性真空圧空成型複合容器に関する。

従来から、胴部を厚くしたり、空気層を設けることで、生分解性樹脂のみで断熱性を実現した生分解性断熱容器が開示されている。しかし、生分解性樹脂のみでは容器としての剛性や成形性を実現できない場合が多く、プラスチック（非生分解性樹脂）を混合するのが一般的である。このため、厳密な意味での生分解性容器とは言えないものが多かった。また、生分解性樹脂のみで断熱容器に求められる断熱性や剛性を実現する場合には、相当な量の樹脂が必要となり、生分解性樹脂を用いているにも関わらず、資源を無駄に消費するという課題があった。

一方、薄肉のプラスチック容器に断熱性の紙部材（筒体）を取り付けて二重容器とし、樹脂使用量と断熱性を両立する試みがなされている。この容器であれば、生分解性樹脂の使用量を抑えながらも断熱性を実現することがでる。しかし、この容器の場合には、内容器と筒体をホットメルト接着剤等で接着させる必要があり、内容器とホットメル接着剤の樹脂が大きく異なるため、接着性が乏しいという課題があった。

さらに、樹脂を使わず、紙のみで作成された複合容器も知られている。ところが、紙は成型性が悪いため、カップ状の容器には適用できるものの、どんぶり型等の複雑な形状には適用できなかった。

特開２００２−１７３１８２号公報 特開２００３−３２１０２０号公報

本発明は、耐熱性、剛性及び耐油性に優れ、且つ環境に優しい生分解性複合容器を提供することを目的とする。

発明者らは、生分解性樹脂からなる内容器と、該内容器に嵌め込まれる外装断熱体とからなる生分解性複合容器であって、（１）内容器は、外装断熱体側に配置される樹脂層Ａと、少なくとも内側に配置される樹脂層Ｂとを積層してなる生分解性の容器であり、（２）樹脂層Ａは、ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）を８０重量％以上含有し、（３）樹脂層Ｂは、ＰＢＳ及びポリ乳酸（ＰＬＡ）からなり、且つＰＢＳとＰＬＡの比率が１：５〜５：１であり、（４）外装断熱体は、少なくとも内容器側に配置される樹脂層Ｃと、紙基材とからなり、且つ樹脂層ＣはＰＢＳを８０重量%以上含有する、ことにより、本発明の課題を解決し得ることを見出した。

本発明の完成により、耐熱性、剛性及び耐油性に優れ、且つ環境に優しい生分解性複合容器を提供することが可能になった。

内容器の側面図・断面図である。 外装断熱体のブランクである。 外装断熱体の斜視図である。 外装断熱体の側面図・平面図である。 複合容器の側面図・断面図である。 接着部の拡大図である。

（内容器）
本発明における内容器は、生分解性樹脂のみからなることが必要である。紙カップ等で用いられる紙基材は、剛性の点では有利なものの成型性が劣るため、図１に示すようなどんぶり型には使用できない。また、通常のプラスチック容器に利用されるポリプロピレン樹脂やポリエチレンテレフタレート樹脂は、環境性能の観点から使用できない。

内容器の製造方法には特に限定がなく、真空成型、圧空成型、プレス成型等を利用できるが、生産性の観点から真空成型が好ましい。また、内容器の形状にも特に制限はないが、どんぶり型等の複雑な形状の方が本発明の特徴がよく現れやすい。

内容器は、外装断熱体側に配置される樹脂層Ａと、少なくとも内容器の内側に配置される樹脂層Ｂとを積層してなる生分解性の容器である。ここで、樹脂層Ａは外装断熱体と接着される層であり、少なくとも接着性が求められる。一方、樹脂層Ｂは飲料や食品と直接接触する層であり、耐水性や耐油性が求められる。また、必要に応じて樹脂層Ａと樹脂層Ｂの間に中間層を設けても良く、中間層は一層であっても多層であっても良い。なお、内容器の剛性は、もっぱら樹脂層Ｂ又は中間層によって実現される。

本発明では、外装断熱体側に配置される樹脂層Ａがポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）を含有する必要がある。ＰＢＳは、接着性や耐熱性に優れ、且つセルロースなどの繊維との相溶性が高く複合材料に加工しやすい材料である。樹脂層ＡにＰＢＳを配合することで、内容器と外装断熱体を容易に接着させることが可能になる。なお、本発明ではポリブチレンサクシネートアジペート（ＰＢＳＡ）もＰＢＳの一種として扱う。

ここで、樹脂層Ａは、ＰＢＳを８０重量％以上含有する必要があり、好ましくは90重量％以上である。ＰＢＳ含有量が８０重量％未満の場合には、樹脂層Ａが溶解しにくくなるため、内容器−外装断熱体間を安定して接着させることが難しくなる。

樹脂層Ａには、ポリヒドロキシブチレート/ヒドロキシヘキサノエート（ＰＨＢＨ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリブチレンアジペートテレフタレート（ＰＢＡＴ）、ポリブチレンサクシネートテレフタレート（ＰＢＳＴ）等のその他生分解性樹脂を添加することもできる。

さらに、当該容器を食品用途に用いる場合、内容物が光で劣化しないようにするため内容器の遮光性を高める必要がある。このため、樹脂層Ａ及び／又は後述する中間層に、光吸収材料及び／または光反射材料を加えることが好ましい。具体的には、酸化チタン、沈降性硫酸バリウム、カーボンブラックなどの無機顔料、フタロシアニンブルー等の有機顔料、紫外線吸収剤などの添加剤等を添加することができる。なかでも、経時劣化が少なく、安全性の高い無機顔料が好ましい。

次に、本発明では、樹脂層ＢがＰＢＳ及びポリ乳酸（ＰＬＡ）を含有する必要がある。ＰＬＡは耐油性の点で優れるものの結晶化速度が遅い。このため、ＰＬＡのみの容器で耐熱性を高めようとする場合には、延伸やアニール処理等が必要になるため生産性が低い。一方、延伸やアニール処理を実施しない場合には、耐熱性が著しく低下してしまう。このため、本発明では、結晶化速度が速く、耐熱性が良好なＰＢＳを併用する必要がある。

樹脂層ＢにおけるＰＢＳとＰＬＡの比率は１：５〜５：１である必要があり、好ましくは１：３〜３：１である。この範囲であれば、耐油性と耐熱性を両立することができる。なお、中間層を設けず、内容器の剛性を樹脂層Ｂで実現する場合には、ＰＬＡを３０重量％以上含有することが好ましい。

さらに、内容器は、開口部に口縁部を有することが好ましい。内容器を薄膜化すると容器全体として剛性が低下してしまうが、口縁部を設けることで剛性を高めることができる。口縁部の厚みは、胴部の厚みに対して２〜７倍程度が好ましい。

中間層を設ける場合には、内容器の遮光性や剛性を中間層によって実現することができる。この際中間層には、光吸収材料及び／または光反射材料を配合することにより遮光性を実現し、ＰＬＡを３０重量％以上含有させることで好適な剛性を実現することができる。

本発明では、少なくとも樹脂層Ａ及び樹脂層Ｂからなる生分解性樹脂シートを、自由吹込成形、真空成形、折り曲げ加工、圧空成形、マッチモールド成形又は熱板成形等することにより内容器を製造することができる。成型性の低い紙基材に比べ、生分解性樹脂は成型性が優れているため、任意の形状に成型することが可能である。

本発明の生分解性樹脂シートは、少なくとも樹脂層Ａ及び樹脂層Ｂで構成された積層シートである。生分解性樹脂シート全体の厚みは、０．１〜３．０ｍｍ、好ましくは０．２〜２．０ｍｍ、さらに好ましくは０．５〜１．２ｍｍ程度である。

生分解性樹脂シートの製造方法には特に制限はなく、前記樹脂組成物のペレットを、通常の押出し成形機に供給し、溶融混練してダイ［フラット状、Ｔ字状（Ｔダイ）、円筒状（サーキュラダイ）等］から押出してシート状に成形できる。樹脂シートは、延伸（一軸延伸や二軸延伸等）してもよいが、通常、押し出し方向にドロー（引き取り）を作用させた未延伸シートである。なお、シート成形において、押し出されたシートは、通常、冷却ロール（チルロール）で冷却され、巻き取ることができる。得られた樹脂シートはその一面ないし両面に、帯電防止剤、電性付与剤、離型剤、接着剤等をさらに塗布してもよい。

（外装断熱体）
外装断熱体は、少なくとも内容器側に配置される樹脂層Ｃと、紙基材とからなる。本発明では、内容器にＰＢＳを用いているため剛性が低く、且つ断熱性も低い。このため、外装断熱体を設け、複合容器全体としての剛性と断熱性を実現する必要がある。

本発明に係る外装断熱体として、一般に市販されている片ダンボール構成に片面生分解樹脂をラミネートしたものが好ましい。構成するライナは重量１００〜３００ｇ／ｍ^２のものが好ましい。重量１００ｇ／ｍ^２未満だと、印刷適性に乏しく、また外装筐体として強度がでない。一方、３００ｇ／ｍ^２ を超えると、円筒にしずらく、容易に切断加工できない。

また、樹脂層Ｃは、ＰＢＳを80重量％以上含有する必要があり、好ましくは90重量％以上である。樹脂層Ａ（内容器）と樹脂層Ｃ（外装断熱体）が共にＰＢＳを80重量％以上含有することで、内容器と外装断熱体を容易に固定することができる。

樹脂層Ｃには、ポリヒドロキシブチレート/ヒドロキシヘキサノエート（ＰＨＢＨ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリブチレンアジペートテレフタレート（ＰＢＡＴ）、ポリブチレンサクシネートテレフタレート（ＰＢＳＴ）等のその他生分解性樹脂を添加することもできる。なお、内容器の剛性を高める観点からＰＬＡが併用樹脂として好ましい。

（その他の添加剤）
樹脂層Ａ、Ｂ、Ｃおよび中間層には、必要に応じて帯電防止剤、着色剤、分散剤、離型剤、安定化剤（酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定化剤等）、難燃剤、滑剤、アンチブロッキング剤、充填剤等を添加してもよい。

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらにより限定されるものではない。なお、実施例における各評価項目の評価方法、及び用いた各成分の内容は以下の通りである。

［シート構成厚み］
シート断面をフェザー刃で削り、株式会社ＮＩＫＯＮ社製ＡＺ１００Ｍ 光学顕微鏡にて、各層の厚みを計測した。

［メルトインデックス（ＭＩ、単位：ｇ／１０分）］
ＪＩＳ Ｋ７２１０に基づき、メルトインデクサーを用いて１９０℃、荷重２．１６ｋｇにて測定した。単位はｇ／１０分である。

［融点］
本発明における融点は、示差走査熱量計（セイコー（株）製、製品名：ＤＳＣ２２０）を用いて測定を行った。具体的には、約１０ｍｇのサンプルを精秤し、流量４０ｍＬ／分の窒素気流下で加熱溶融させた後、１０℃／分の速度で冷却後、引き続き１０℃／分の速度で昇温する際の融解ピークトップ温度を融点とした。

［脂肪族ポリエステル ポリ乳酸（ＰＬＡ）］
Ｎａｔｕｒｅ Ｗｏｒｋｓ製、製品名：Ｉｎｇｅｏ（ＰＬＡ）を使用した。
ＭＦＲ：４．９g／１０分、融点：１５６℃

［脂肪族芳香族ポリエステル ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）］
三菱化学社製、製品名：ポリブチレンサクシネート(ＰＢＳ）を使用した。
ＭＦＲ：４．９g／１０分、融点：１１５℃

［白色マスターバッチ（白ＭＢ）］
平均粒子径１５μｍの酸化チタン７０重量部と、生分解性脂肪族芳香族コポリエステル（製品名：エコフレックス、ＢＡＳＦ社製）３０重量部とをブレンダーにて混合後、押出混練を行いマスターバッチ化した。

＜複合容器＞
（シート１）
第一層（樹脂層Ａ）にフィードされる単軸押出機にＰＢＳ、第二層（中間層）にフィードされる単軸押出機にＰＢＳ（９０重量部）と白ＭＢ（１０重量部）の混合物、第三層（樹脂層Ｂ）にフィードされる単軸押出機にＰＢＳ（２５重量部）およびＰＬＡ（７５重量部）の混合物を投入した。次に、シリンダー温度２４０℃、Ｔダイ温度２３０℃、冷却ロール温度３５℃、引き取り速度１５ｍ／分の条件で三層の生分解性樹脂シート（シート１）を製造した。なお、本発明ではシート１の幅６５０ｍｍ、厚み０．７５ｍｍ（樹脂層Ａ０．０３ｍｍ、中間層０．２２ｍｍ、樹脂層Ｂ０．５０ｍｍ）となるように押出機を調整した。

（シート２、３）
樹脂層Ｂの組成を表１の通り変更して、シート２及びシート３を製造した。

（シート４）
第一層（樹脂層Ａ）にフィードされる押出機にＰＢＳ（９０重量部）及び白ＭＢ（１０重量部）の混合物、第二層（樹脂層Ｂ）にフィードされる押出機にＰＢＳ（５０量部）及びＰＬＡ（５０重量部）の混合物を投入した。次に、シリンダー温度２４０℃、Ｔダイ温度２３０℃、冷却ロール温度３５℃、引き取り速度１５ｍ／分の条件で二層の生分解性樹脂シート（シート４）を製造した。なお、本発明ではシート４の幅６５０ｍｍ、厚み０．７５ｍｍ（樹脂層Ａ０．２５ｍｍ、樹脂層Ｂ０．５０ｍｍ）となるように押出機を調整した。

（シート５〜１０）
樹脂層Ａ及びＢの組成を表１の通り変更して、シート５〜１０を製造した。

（内容器１）
シート１を真空成形機ＦＶＳ−５００（脇坂エンジニアリング社製）を用いて図１に示すような、内容器１を製造した。内容器１の寸法は、外形φ１４４ｍｍ、高さ７５ｍｍ、側面テーパ角１１°、底径φ７８ｍｍ、壁面の厚さは０．３〜０．４ｍｍ、フランジ部の厚みは１．２ｍｍであった。

（内容器２〜１０）
内容器１と同様の方法で、内容器２〜１０を製造した。

（外装断熱シート１）
クラフト紙（１２０ｇ／ｍ^２）の片面にＰＢＳを溶融押出した（樹脂層Ｃ）。次に、このクラフト紙を使用して、段差１．１ｍｍ、段山数８０（３０ｃｍ辺）の段ロールを形成し、ＰＢＳ塗布面とは反対側の段頂部に附合糊（コーンスターチ）を塗布して、段ロールとライナー紙（１７０ｇ／ｍ^２）と貼りあわせて外装断熱シート１を製造した。外装断熱シート１は厚さ１．３ｍｍ、段高は１．１ｍｍであった。

（外装断熱シート２）
樹脂層Ｃを、ＰＢＳとＰＬＡの混合物（ＰＢＳ：ＰＬＡ＝７５：２５）に変更し、外装断熱シート１と同様の方法、寸法で、外装断熱シート２を製造した。

（外装断熱体）
外装断熱シート１から、図２に示す所定寸法のブランクを作製し、図３、４に示すような八角形の外装断熱体１を成型した。外装断熱体１の形状は上側口径１４４ｍｍ、下側口径１０８ｍｍである。同様の方法で、外装断熱シート２から、八角形の外装断熱体２を成型した。

（実施例１）
八角形容器に成形した外装断熱体１に内容器１を嵌め込み、内容器１の上部−周縁部付近でヒートシールを行い、図６に示したような複合容器１（実施例１）を製造した。ヒートシール条件は１８０℃、１秒である。

表に示した組合せで複合容器２〜１１（実施例２〜７、比較例１〜４）を製造した。ヒートシール条件は複合容器１と同様である。

＜評価＞
（剛性）
複合容器に市販の即席麺１００ｇを充填密閉し、７０ｃｍの高さから容器を縦方向と横方向を交互に落下させ、それを繰り返し１０回行い、破損又は変形するかどうかを確認した。この試験を１０サンプルについて行い、以下基準で評価した。
○：破損又は変形したものがない
△：破損又は変形したものが１つ
×：破損又は変形したものが２つ以上

（耐油性）
カレー粉（油脂含有量２５重量％）１８．５ｇを、水２００ｍｌに溶解させて複合容器に充填密閉し、４０℃７５ＲＨ％環境下で静置し、内容物が容器外に移行（マイグレーション）するかどうかを観察した。評価基準は以下の通りである。
○：９０日の時点でも内容物の移行が確認されない
△：３０日の時点では内容物の移行が確認されないが、９０日の時点では移行が確認された。
×：３０日の時点で内容物の移行が確認された。

（耐熱性）
複合容器に１００ｇの麺塊を充填密閉し、６０℃の恒温環境下で３０分間保持した後、７０ｃｍの高さから容器を縦方向と横方向を交互に落下させ、それを繰り返し１０回行い、破損又は変形するかどうかを確認した。この試験を１０サンプルについて行い、以下基準で評価した。
○：破損又は変形したものがない
△：破損又は変形したものが１つ
×：破損又は変形したものが２つ以上

（接着性）
複合容器に市販の即席麺１００ｇを充填密閉し、７０ｃｍの高さから容器を縦方向と横方向を交互に落下させ、それを繰り返し１０回行い、内容器と外装断熱体が剥がれるかどうかを確認した。この試験を１０サンプルについて行い、以下基準で評価した。
○：剥がれたものがない
△：剥がれたものが１つ
×：剥がれたものが２つ以上

樹脂層Ｂ（内容器内面）について、ＰＬＡの比率が高くなると剛性や耐油性が高まり、ＰＢＳの比率が高くなると耐熱性が高まる傾向だった（実施例１〜３、比較例２、３）。この中でも、ＰＬＡとＰＢＳが同比率である実施例２は剛性、耐油性及び耐熱性の点で最も優れていた。一方、樹脂層Ａや樹脂層Ｃについては、ＰＢＳの比率が低くなるにつれて接着性が低下する傾向だった（実施例４、比較例１、４）。

１ 内容器
２ 開口部
３ 外装断熱体
４ ライナー紙
５ 樹脂層Ａ
６ 樹脂層Ｂ
７ 樹脂層Ｃ
８ クラフト紙
９ 接着部
１０ 拡大図１
１１ 拡大図２

Claims (2)

1. 生分解性樹脂からなる内容器と、該内容器に嵌め込まれる外装断熱体とからなる生分解性複合容器。ただし、以下（１）〜（４）を特徴とする。
   （１）内容器は、外装断熱体側に配置される樹脂層Ａと、少なくとも内側に配置される樹脂層Ｂとを積層してなる生分解性の容器である。
   （２）樹脂層Ａは、ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）を８０重量％以上含有する。
   （３）樹脂層Ｂは、ＰＢＳ及びポリ乳酸（ＰＬＡ）からなり、且つＰＢＳとＰＬＡの比率が１：５〜５：１である。
   （４）外装断熱体は、少なくとも内容器側に配置される樹脂層Ｃと、紙基材とからなり、且つ樹脂層ＣはＰＢＳを８０重量%以上含有する。
2. 樹脂層ＢのＰＢＳとＰＬＡの比率が１：３〜３：１であることを特徴とする請求項１記載の生分解性複合容器。

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