JP2018199281A - 加飾多層押出ブローボトル - Google Patents

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Abstract

【課題】プロピレン系樹脂により内層が形成されていながら、優れたメタリック感が安定して発現している加飾多層押出ボトルを提供する。
【解決手段】プロピレン系樹脂により形成された内層と、該内層よりも外側に位置し且つメタリック顔料が分散されているメタリック層とを含む加飾多層押出ブローボトルにおいて、前記メタリック層を形成する樹脂は、プロピレン系樹脂を含むものであり、前記メタリック層の内側隣接層を形成する樹脂について、210℃で測定したときの剪断速度が6s−1及び30s−1での剪断粘度(Pa・s)をそれぞれV及びV30としたとき、これら剪断粘度は、下記条件式(1)〜(2):
η≧V−2000 (1)
η30≧V30−500 (2)
式(1)及び(2)中、
ηは、210℃で測定して、剪断速度が6s−1での前記メタリック層を形成
している樹脂の剪断粘度(Pa・s)であり、
η30は、210℃で測定して、剪断速度が30s−1での前記メタリック層を
形成している樹脂の剪断粘度(Pa・s)である、
を満足することを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、プロピレン系樹脂からなる内層と、該内層の外側にメタリック層が設けられている加飾多層押出ブローボトルに関する。
ダイレクトブローボトルは、一般に、胴部壁が可撓性に富んでおり、スクイズなどによって内容物を容易に排出することができるため、食品類から化粧品、ヘアケア(シャンプーやリンスなど)商品など、種々の内容物を充填するプラスチック容器として広く使用されている。
ところで、プラスチック容器の商品価値を高めるために、その外観をメタリック調(金属光沢調)に加飾するという手段が採用されているが、メタリック調に加飾することは、化粧品容器などの高価格製品に限定されている。
即ち、プラスチック容器の外観をメタリック調に加飾するためには、金属顔料などを用いてのスプレー塗装により、容器の外表面に金属顔料の塗膜を形成したり、或いは金属顔料を用いてのグラビア印刷によりシュリンクフィルムを作成し、このシュリンクフィルムにより容器の外表面を覆うという手段が採用されているが、このような手段は、容器毎に塗装を行ったり、或いはシュリンクフィルムによる処理を行うことが必要であり、著しく高コストになってしまうため、例えばヘアケア商品用の安価な容器の加飾には実質的に適用できないからである。
さらに、シュリンクフィルム方式は、容器の形状が直胴形状或いはそれに近い形状に限定されてしまうという欠点もある。
勿論、メタリック調の加飾を安価に行うために、例えば、樹脂中にフレーク状の金属顔料を練り込んだマスターバッチを形成しておき、このようなマスターバッチを容器形成用樹脂に配合してのダイレクトブロー成形によって金属顔料が分散された加飾層を備えたボトルを成形するマスターバッチ方式も、例えば特許文献1により提案されている。このようなマスターバッチ方式は、上述したスプレー塗装方式やシュリンクフィルム方式よりも安価にメタリック調加飾を行うことができるのであるが、この場合には、メタリック感(金属光沢性)が十分ではなく、よりメタリック感を高めることが求められている。
また、特許文献2には、平均厚みが1μm以下の金属顔料が樹脂に分散されたメタリック層が、外面側から視認できる位置に形成されていることを特徴とする多層ダイレクトブローボトルが提案されている。かかる多層ダイレクトブローボトルでは、メタリック感を付与するための顔料として平均厚みが1μm以下と極めて薄い金属顔料が使用されており、これにより、高いメタリック感が発現するというものであるが、より一層のメタリック感が求められているのが実情である。
一方、特許文献3には、密度が0.910g/cm以上、0.930g/cm未満の低密度ポリエチレン(LDPE)と密度が0.910〜0.925g/cmの直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)とのブレンド物に、平均厚みが600nm以下の金属顔料が分散されていることを特徴とする加飾用樹脂組成物が本出願人により提案されている。
この樹脂組成物は、押出成形したときに、金属顔料が押出方向に好適に配向するため、この金属顔料による金属光沢が有効に発揮されるというものである。
さらに、本出願人は、先に、ポリエチレン(A)からなる内層と、該内層よりも外側に平均厚みが600nm以下の金属顔料がポリエチレン(B)に分散されているメタリック層が設けられている加飾多層押出ブローボトルにおいて、前記メタリック層の内側隣接層を形成している樹脂と該メタリック層の形成に使用されているポリエチレン(B)との210℃の温度での剪断粘度が一定の関係を満足している加飾多層押出ブローボトルを提案している(特願2016−164629号)。
この加飾多層押出ブローボトルは、各樹脂層を溶融押出して多層構造を形成する際、溶融押出される樹脂の樹脂圧による金属顔料の変形や配向の乱れが有効に抑制されているため、金属顔料による光沢が安定して有効に発揮されるというものである。
しかしながら、本出願人が提案している上記技術は、何れもエチレン系樹脂を内層とするボトルに関するものであり、内層がプロピレン系樹脂により形成されているボトルには適用されない。
しかるに、最近では、エチレン系樹脂の代わりにプロピレン系樹脂を用いたボトルも望まれている。例えばポリプロピレンは、ポリエチレンに比して密度が小さく、このため、同容量のボトルを成形した場合、ポリプロピレンを用いた方が質量が小さく、コストダウンを図ることができるからである。
特開2010−121092号公報 WO2016/031846 WO2017/038623
従って本発明の目的は、プロピレン系樹脂により内層が形成されていながら、優れたメタリック感が安定して発現している加飾多層押出ボトルを提供することにある。
本発明者等は、先に提案しているポリエチレン樹脂製ボトルの金属光沢についての研究をさらに推し進め、プロピレン系樹脂製ボトルに関しても、一定の粘度条件を満足させることにより、優れたメタリック感を安定して発現させることに成功した。
本発明によれば、プロピレン系樹脂により形成された内層と、該内層よりも外側に位置し且つメタリック顔料が分散されているメタリック層とを含む加飾多層押出ブローボトルにおいて、
前記メタリック層を形成する樹脂は、プロピレン系樹脂を含んでおり、
前記メタリック層の内側隣接層を形成する樹脂について、210℃で測定したときの剪断速度が6s−1及び30s−1での剪断粘度(Pa・s)をそれぞれV及びV30としたとき、これら剪断粘度は、下記条件式(1)〜(2):
η≧V−2000 (1)
η30≧V30−500 (2)
式(1)及び(2)中、
ηは、210℃で測定して、剪断速度が6s−1での前記メタリック層を形成
している樹脂の剪断粘度(Pa・s)であり、
η30は、210℃で測定して、剪断速度が30s−1での前記メタリック層を
形成している樹脂の剪断粘度(Pa・s)である、
を満足することを特徴とする加飾多層押出ブローボトルが提供される。
本発明の加飾多層押出ブローボトルにおいては、下記の態様を好適に採用することができる。
(イ)前記式(1)〜(2)において、前記Vが5000〜6000Pa・s、V30が2500〜3000Pa・sであること。
(ロ)前記メタリック層の内側隣接層が、前記内層であること。
(ハ)前記メタリック層の内側隣接層が、成形時に発生するスクラップを含むリグラインド層であること。
(ニ)前記メタリック層の外側に隣接してプロピレン系樹脂からなる透明樹脂層が設けられていること。
(ホ)前記メタリック顔料は、平均厚みが600nm以下の範囲にある金属顔料であること。
(ヘ)前記金属顔料がアルミ顔料であること。
本発明の加飾多層押出ブローボトルは、プロピレン系樹脂により形成された内層(内表面を形成している層)を備えていると同時に、この内層に対して外側の位置に、メタリック顔料が分散されているメタリック層が設けられているという基本層構造を有しているが、特に重要な特徴は、プロピレン系樹脂を含むメタリック層を形成する樹脂と該メタリック層の内側に隣接している樹脂層(内側隣接層)を形成している樹脂とが、前記式(1)及び(2)で規定される剪断粘度の条件を満足しているという点にある。
本発明では、メタリック層及び該メタリック層の内側隣接層について、上記のような粘度調整がされているため、メタリック顔料の変形が有効に防止され、優れたメタリック感が発揮される。例えば、後述する実施例に示されているように、ボトル壁の外面に45度の角度で光を入射したとき、正反射光に対して15度方向の明度L 15(Lab表色系)は、170以上であり、優れた金属光沢が発現している。
従って、本発明の加飾多層押出ブローボトルは、メタリック層により高い加飾性(メタリック感)を示し、しかも、スプレー塗装やシュリンクフィルムによる処理などの後処理を行うことなく、メタリック感が発現するばかりか、エチレン系樹脂の代わりにプロピレン系樹脂を用いているため、より安価であるという利点を有している。このため、高価な化粧品用途に限らず、シャンプー、リンスなどのヘアケア製品、液体洗剤などに代表される低価格商品の包装にも好適に適用される。
押出成形する際のダイヘッド内の樹脂流の状態を示す図。 本発明においてメタリック層を形成する樹脂が満足すべき剪断粘度条件を説明するための図。 実施例1のボトルの胴部壁の断面写真(a)及び比較例1で得られたボトルの断面写真(b)。
<本発明の原理>
本発明の加飾多層押出ブローボトルは、エチレン系樹脂をプロピレン系樹脂に置き換えたという基本構造を有しており、プロピレン系樹脂の密度がエチレン系樹脂よりも小さいことから、コストダウンを図ることができることは既に述べた通りである。即ち、かかるブローボトルは、プロピレン系樹脂により形成された内層を有しており、さらに、メタリック顔料がプロピレン系樹脂を含む樹脂中に分散されているメタリック層が形成されており、このメタリック層は、プロピレン系樹脂の内層よりも外側に位置する。
以下、内層の形成に使用されるプロピレン系樹脂をプロピレン系樹脂(A)と表記し、メタリック層の形成に使用されるプロピレン系樹脂をプロピレン系樹脂(B)と表記する。
ところで、メタリック顔料は、厚みの薄い金属顔料であり、このようなメタリック顔料が分散されているメタリック層により優れたメタリック感を発現させるためには、このメタリック顔料(薄い金属顔料)が、メタリック層内でボトルの面方向に配向していることが必要である。即ち、顔料がバラバラな方向に分散していると、このメタリック層での乱反射が多くなり、この結果、メタリック感が損なわれる。ボトル面に45度の方向から入射光に対して、正反射する光の割合が少なくなるため、メタリック感が損なわれてしまうからである。
また、優れたメタリック感を発現させるためには、上記のような配向以外に、顔料の形状を維持させることも必要である。
即ち、このボトルは、各層を形成する樹脂(或いは樹脂組成物)の溶融押出により筒状のパリソンを形成し、その端部をピンチオフして閉じた状態でブロー流体を吹き込むことにより形成される。このため、メタリック顔料は、溶融押出により、ある程度、ボトルの面方向に配向する。しかしながら、このメタリック顔料は、厚みが極めて薄いフレーク形状を有しているため、パリソンを成形するための溶融押出に際して、このメタリック層の内側隣接層の樹脂流の影響により、顔料の一部が変形してしまい、これにより、乱反射光が増大し、メタリック感が損なわれてしまう。
例えば、押出成形する際のダイヘッド内の樹脂流の状態を示す図1を参照して、押出成形に際しては、多層用ダイ10を使用し、このダイ内の環状空間を通して、目的とするボトルの層構造に応じて溶融押出がなされる。この例では、内層(プロピレン系樹脂(A)の層)、リグラインド層及びメタリック層が内面から外面に向かって順に形成されている層構造のボトルを成形する場合を例にとっている。従って、内側から順に、内層樹脂流1、リグラインド層樹脂流3及びメタリック層樹脂流5が下方に向かって溶融流動している。
尚、リグラインド層は、このボトルを成形する際に生じたバリ等のスクラップがプロピレン系樹脂(A)と混合されている樹脂層である。
図1から理解されるように、内層樹脂流1は、ストレートな筒状形態を維持して流れているが、その隣の環状空間を流れるリグラインド層樹脂流3は、下方に行くほど縮径して内層樹脂流1と合流し、リグラインド層樹脂流3の隣の環状空間を流れるメタリック層樹脂流5は、さらに縮径して内層樹脂流1及びリグラインド層樹脂流3と合流し、各樹脂流1,3,5の合流樹脂流は、下方に向かって層状にストレートな筒状形状を維持して流れていく。
尚、各樹脂流が合流した後、さらに下方部分では、メタリック層よりも外側に設けられる樹脂層用の樹脂流7が合流し、最終的にボトルの層構造に対応する層が形成されるようになっている。
上記のように各層を形成する樹脂が溶融押出されると、溶融した樹脂の流速が最も速い部分が、樹脂流1,3,5が合流する部分及びその近傍領域(図1においてXで示されている、以下、合流部領域Xと呼ぶ)である。
即ち、メタリック層樹脂流5に含まれるメタリック顔料は、合流直後の合流部領域Xで最も大きな剪断力を受け、これにより、一部のメタリック顔料が変形してしまい、メタリック感が損なわれることとなる。また、メタリック層とその内側隣接層との界面が乱れ、メタリック顔料の配向が損なわれたり、或いはメタリック層の厚みムラが生じてしまい、シャークスキンの発生なども観察される。
しかるに、本発明では、メタリック層の内側隣接層を形成する樹脂(図1では、リグラインド層用樹脂)について、210℃の温度における剪断速度が6s−1及び30s−1での剪断粘度(Pa・s)をそれぞれV及びV30とし、メタリック層を形成する樹脂(プロピレン系樹脂(B)を含んでいる)の剪断速度が6s−1及び30s−1での剪断粘度(Pa・s)をそれぞれη及びη30としたとき、下記条件式(1)〜(2):
η≧V−2000 (1)
η30≧V30−500 (2)
を満足するように、リグラインド層を形成する樹脂及びメタリック層を形成する樹脂が選択される。
即ち、プロピレン系樹脂(A)により内層を形成する場合、その溶融押出温度は、大まかではあるが、180〜250℃程度であり、210℃の近傍の温度である。また、ダイヘッド内での剪断速度(特に合流部領域Xでの剪断速度)は、おおよそ6〜30s−1の範囲である。このことから理解されるように、上記の条件式(1)〜(2)は、押出機のダイヘッド内、特に合流部領域Xにおいて、メタリック層の内側隣接層を形成する樹脂の粘度が、メタリック層を形成する樹脂の粘度に比して過度に大きくないことを意味している。
本発明では、上記のような粘度条件を満足するように、メタリック層の内側隣接層を形成する樹脂及びメタリック層を形成する樹脂を選択することにより、合流部領域Xでメタリック層中のメタリック顔料に加わる剪断力が有効に緩和され、メタリック顔料の変形や配向の乱れが防止され、また、メタリック層の厚みムラによるシャークスキンの発生も有効に回避される。
例えば、上述した粘度条件を満足していない場合、上記合流部領域Xでのメタリック層の内側隣接層を形成する樹脂の剪断粘度は、メタリック層を形成する樹脂(例えばプロピレン系樹脂(B))よりもかなり高いものとなり、この結果、メタリック層樹脂流5に大きな応力が生じ、該樹脂流5中に存在するメタリック顔料の一部が変形してしまい、界面が乱れ、この結果として、メタリック感が損なわれ、シャークスキンの生成なども観察されてしまう。
尚、本発明の加飾多層押出ブローボトルでは、メタリック層の外側(外層側)にも樹脂層を設けることができ、この場合には、内側のみならず、メタリック層の外側にも隣接して樹脂層が存在することとなるが、外側に隣接する樹脂層(外側隣接層)を形成する樹脂の剪断粘度は、メタリック感に影響を与えるものではない。何故ならば、図1からも理解されるように、外側隣接層樹脂流7は、合流部領域Xよりも下方において、内層樹脂流1、リグラインド層樹脂流3及びメタリック層樹脂流5が安定な層流となった状態で合流するように設定されるため、この合流により、メタリック層樹脂流5に大きな応力は発生しないからである。
また、図1に示されている層構造の例では、内層とメタリック層との間にリグラインド層が設けられているが、メタリック層を内層に隣接して設けることも可能であり、この場合、内層がメタリック層の内側隣接層となり、従って、内層用のプロピレン系樹脂(A)とメタリック層を形成する樹脂とが、上述した粘度条件を満足するように設定される。
図2には、後述する実施例1において、内層の形成に使用されているプロピレン系樹脂(A)についての剪断粘度曲線y=V(x)が示されている。この曲線において、縦軸yが剪断粘度(Pa・s)であり、横軸xが剪断速度(s−1)である。この剪断粘度曲線から、この内層に隣接してメタリック層を設ける場合、メタリック層を形成する樹脂が満足すべき剪断粘度の下限値を示す曲線は、図2においてy=η(x)で示されている。
図2中、αが、式(1)中の(V−η)に相当する値(2000Pa・s)であり、γが式(2)中の(V30−η30)に相当する値(500Pa・s)である。
即ち、図2では、剪断粘度曲線がほぼ直線で示されているが、上記条件式(1)及び(2)で示すように、剪断速度が6s−1及び30s−1のときにメタリック層を形成する樹脂の剪断粘度が、隣接する層の樹脂の剪断粘度に近いものとなるように、該ポリエチレン(B)を選択しておけば、剪断速度6s−1〜30s−1での領域(ダイヘッド内での樹脂の剪断速度に相当)の全体にわたって、メタリック層を形成する樹脂の剪断粘度が、隣接する層の樹脂の剪断粘度に近いものとなる。即ち、メタリック層を形成する樹脂と隣接する層用の樹脂との剪断粘度が、剪断速度が一様でない前記合流部領域Xにおいて近似したものとなり、該合流部領域Xでの剪断粘度差によるメタリック層顔料の変形をより確実に抑制することができる。
尚、メタリック層を形成する樹脂は、プロピレン系樹脂(A)の内層との共押出により形成されるものであり、所謂押出グレードの仕様を有するものであるため、その溶融粘度はある程度制限される。このため、上述した式(1)〜(2)を満足するようにメタリック層の内側隣接層を形成する樹脂の溶融粘度が設定される場合、該隣接樹脂の所定の剪断速度での剪断粘度は、通常、Vが5000〜6000Pa・s、V30が2500〜3000Pa・sの範囲となり、また、剪断速度10s−1での剪断粘度(V10)は、4000〜5500Pa・s程度の範囲である。
<内層>
本発明の加飾多層押出ブローボトルは、プロピレン系樹脂(A)により形成された内層を備えている。かかるプロピレン系樹脂(A)の密度は、一般に0.900〜0.910g/cm程度であり、ボトル等の分野で使用されるポリエチレンに比して低密度であるが、特にボトル形状に賦形可能な押出グレードのプロピレン系樹脂、例えば、MFR(メルトフローレート、210℃)が0.3〜30.0g/10min程度の範囲にあるものが使用される。また、その種類も特に制限されず、例えば、ホモポリプロピレン、少量のエチレンが共重合されているランダムポリプロピレン、さらには、耐衝撃性を高めるために、エチレン−プロピレン共重合ゴム(EPR)やスチレン−ブタジエン共重合ゴム(SBR)等のゴム成分がホモポリプロピレンもしくはランダムポリプロピレンに均一且つ微細に分散されているブロックポリプロピレン(インパクトPPとも呼ばれる)を使用することもでき、適宜、これらをブレンドして用いることも可能である。
特に、落下に対する耐衝撃性を持たせる等の観点から、ブロックポリプロピレンが好適である。
このような内層の厚みは、通常、50〜200μm程度である。
<メタリック層>
上述した内層よりも外側に設けられるメタリック層を形成している樹脂には、メタリック顔料が分散されている。
メタリック顔料としては、金属光沢を発現するもの、例えば、アルミ顔料、銅顔料、銅亜鉛(真鍮)顔料、銅錫(ブロンズ)顔料や、雲母などの表面をアルミ、酸化鉄、酸化チタンなどでコートした光輝顔料などを使用することができるが、特に金属光沢という観点で、アルミ顔料やアルミ製光輝顔料が好適である。
本発明においては、上述したような金属顔料の中でも特に、平均厚みが600nm以下、好ましくは100〜500nmの範囲にある薄い金属顔料がメタリック顔料として好適に使用される。即ち、このような平均厚みの薄いメタリック顔料を用いた場合、溶融押出に際して、メタリック層を形成する樹脂の流動方向(押出方向)に沿ってメタリック顔料が速やかに配向することとなり、乱反射光が少なく、優れたメタリック調を発現することが可能となる。例えば、平均厚みが上記範囲よりも大きいメタリック顔料を用いた場合には、反射光の指向性が低くなり、乱反射光が増加するため、メタリック感が低いものとなる。また、このメタリック顔料の厚みが過度に薄いと、強度が低下するため、溶融押出の際の変形を生じ易くなる傾向がある。
また、上記メタリック顔料の平均粒径は、一般に、1〜50μm、特に5〜30μmの範囲にあるものが好ましく、アスペクト比(粒径と厚みとの比率:粒径(μm)/厚み(μm))が10以上の範囲にあるものが好ましい。このように、厚みに比して粒径の大きい偏平形状のものは、配向したときの反射光の指向性が極めて高く、メタリック感を与える上で極めて有利である。
さらに、メタリック顔料は、ボールミルなどを用いて機械的に金属粉末をフレーク状に偏平加工した金属顔料が好適である。即ち、このような金属顔料は、通常、厚みが100nm以上と厚く、溶融押出の際に特に変形しにくいからである。
尚、上述したメタリック顔料は、一般に、分散剤に分散させた状態でメタリック層を形成する樹脂に混合される。このような分散剤としては、プロピレン系樹脂(B)の押出成形性を損なわずにメタリック顔料の樹脂に対する分散性を高めるものが好適に使用され、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等の炭化水素系ワックスや、高級脂肪酸ワックスが好適に使用される。
このような分散剤は、一般に、メタリック顔料100質量部当り10〜50質量部程度の量で使用される。
本発明において、上述したメタリック顔料は、メタリック層を形成する樹脂100質量部当り0.1〜30.0質量部、特に0.5〜10.0質量部、より好ましくは1.0〜5.0質量部の量で使用されることが、良好なメタリック感を与える上で好適である。即ち、メタリック顔料の量が少なすぎる場合には、メタリック感を十分に発現することが困難となり、また、メタリック顔料が過剰に使用されている場合には、このメタリック顔料の配向が不十分となり、やはりメタリック感が不満足となるおそれがある。
本発明において、メタリック層を形成する樹脂は、前述した式(1)及び(2)の条件を満足するものであるが、少なくともプロピレン系樹脂(B)を含んでいることが必要である。即ち、メタリック層は、プロピレン系樹脂(B)のみで形成されているか或いはプロピレン系樹脂(B)と他の樹脂とのブレンド物により形成される。プロピレン系樹脂(B)の使用により、プロピレン系樹脂(A)の内層との共押出しを有効に行うことができ、また、メタリック層を形成する樹脂が式(1)及び(2)の条件を満足するような粘度調整も容易に行うことができばかりか、ボトル全体としてのプロピレン系樹脂の使用量も多くなり、コストダウンの点でも有利となる。通常、メタリック層を形成する樹脂の25質量%以上、好ましくは50質量%以上、より好ましくは75質量%以上がプロピレン系樹脂(B)であることが好ましい。
例えば、プロピレン系樹脂(B)単独でメタリック層を形成する場合には、このプロピレン系樹脂(B)の剪断粘度が式(1)及び(2)の条件を満足していることが必要であるが、プロピレン系樹脂(B)と他の樹脂とのブレンド物をメタリック層を形成する樹脂として使用する場合には、このブレンド物の剪断粘度が式(1)及び(2)の条件を満足していればよい。
上記のプロピレン系樹脂(B)は、前述した内層用のプロピレン系樹脂(A)と同様、押出ブロー成形(ダイレクトブロー成形)によりボトル形状に賦形可能な押出グレードのものであり、プロピレン系樹脂(A)と同様のMFRを有している。また、このプロピレン系樹脂(B)は、特に、押出方向へのメタリック顔料の配向性を高めるという点で、MFR(210℃)は0.3〜10.0g/10minの範囲にあることが好適である。
プロピレン系樹脂(B)にブレンド可能な他の樹脂としては、メタリック層を形成する樹脂が式(1)及び(2)の条件を満足し且つプロピレン系樹脂(A)の内層との共押出性が損なわれない限り、特に制限されないが、一般的には、直鎖低密度ポリエチレン(L−LDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)及び低密度ポリエチレン(LDPE)を例示することができる。
尚、本発明において、210℃及び剪断速度6〜30s−1でのメタリック層を形成する樹脂の剪断粘度は、前述した式(1)〜(2)の条件を満足している限り、その上限値は特に制限されない。しかし、内層としてプロピレン系樹脂(A)を用いての溶融押出成形により多層構造を形成するため、内側に使用される樹脂の剪断粘度に比して過度に大きくなることはなく、通常、剪断速度6s−1、30s−1及び10s−1において、内側に隣接する樹脂に比して、せいぜい4000Pa・s程度大きなものが限界である。
このようなメタリック層の厚みは、通常、10μm以上、特に50〜500μmの範囲に設定される。特に、本発明においては、押出成形に際して、前述した合流部領域Xでの応力が有効に緩和されているため、メタリック層の厚みのバラツキも有効に防止され、均一な厚みのメタリック層が形成されており、ボトル全体としてムラの無いメタリック感が発現される。
<その他の層>
本発明の加飾多層押出ブローボトルは、上記のようなプロピレン系樹脂(A)の内層及び所定の条件式を満足するプロピレン系樹脂(B)を含む樹脂からなるメタリック層が内層の外側に設けられていることを条件として、その他の層が設けられた多層構造を有することができる。
例えば、図1に示されているように、上記の内層とメタリック層との間にリグラインド層を設けることができる。このリグラインド層は、先に説明したように、このボトルを成形する際に発生するバリなどのスクラップをバージンのプロピレン系樹脂(A)と混合した樹脂からなる層である。ここで使用するプロピレン系樹脂(A)は、特にスクラップ(樹脂成分を含む)と混合した状態での所定の剪断粘度に対して、メタリック層を形成する樹脂と比較して、条件式(1)〜(2)を満足するように選択される。
また、メタリック層によるメタリック感が損なわれず、押出ブロー成形性が損なわれない限りにおいて、上記以外にもガスバリア性樹脂層、酸素吸収性樹脂層、接着剤層を、内層とメタリック層との間、或いはメタリック層の外側に設けることができる。
ガスバリア性樹脂層は、例えば37℃−0%RHにおける酸素透過係数が5.5×10−12cc・cm/cm・sec・cmHg以下のガスバリア性樹脂による層であり、このようなガスバリア性樹脂としては、例えば、エチレン−ビニルアルコール共重合体やポリアミドが代表的であり、特にエチレン−ビニルアルコール共重合体が好適である。
かかるエチレン−ビニルアルコール共重合体(エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物)としては、具体的には、エチレン含有量が20乃至60モル%、特に25乃至50モル%のエチレン−酢酸ビニル共重合体を、ケン化度が96モル%以上、特に99モル%以上となるようにケン化して得られる共重合体ケン化物が好適に使用される。このエチレン−ビニルアルコール共重合体(以下EVOHと呼ぶことがある)は、ボトルを形成し得るに足る分子量を有するべきであり、一般に、フェノール/水の重量比が85/15の混合溶媒中、30℃で測定して0.01dl/g以上、特に0.05dl/g以上の固有粘度を有している。
上記のガスバリア性樹脂層は、その優れた酸素バリア性が損なわれない限りにおいて、酸素バリア性樹脂に他の熱可塑性樹脂がブレンドされていてもよい。
酸素吸収性樹脂層は、酸素バリア性を補足するものであり、特開2002−240813号等に記載されているように、酸化性重合体及び遷移金属系触媒を含む層であり、遷移金属系触媒の作用により酸化性重合体が酸素による酸化を受け、これにより、酸素を吸収して酸素の透過を遮断する。このような酸化性重合体及び遷移金属系触媒は、上記の特開2002−240813号などに詳細に説明されているので、その詳細は省略するが、酸化性重合体の代表的な例は、第3級炭素原子を有するオレフィン系樹脂(例えばポリプロピレンやポリブテン−1など、或いはこれらの共重合体)、熱可塑性ポリエステル若しくは脂肪族ポリアミド;キシリレン基含有ポリアミド樹脂;エチレン系不飽和基含有重合体(例えばブタジエンなどのポリエンから誘導される重合体);などである。また、遷移金属系触媒としては、鉄、コバルト、ニッケルなどの遷移金属の無機塩、有機酸塩或いは錯塩が代表的である。
接着剤層は、互いに隣接する層同士が接着性に乏しい場合に設けられる層であり、それ自体公知の接着剤樹脂、例えば、エチレン−α−オレフィン共重合樹脂及びそれらの酸変性樹脂、オレフィンと酸の共重合樹脂、グリシジル基含有樹脂などが代表的である。また、これらの接着剤樹脂に、公知の粘着付与剤を添加して接着性を高めることもできる。
共重合樹脂としては、ランダム、ブロック、グラフトなど、どのような結合様式で製造されたものでも使用できる。酸変性樹脂としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸などの不飽和カルボン酸、又はこれらの無水物でグラフト変性した樹脂が用いられる。これらの樹脂は、単独で、又は2種以上のブレンド樹脂として、あるいは他樹脂とのブレンド樹脂として使用できる。粘着付与剤としては、例えば、ロジン系樹脂、テルペン系樹脂、石油樹脂などがあげられる。これらの樹脂は、単独で、又は2種以上を混合して使用することができる。
また、本発明においては、前述したメタリック層を最外層として設けることもできるが、メタリック層によるメタリック感が損なわれない限りにおいて、透明樹脂層、又はメタリック層に配合される金属顔料とは異なる他の顔料が透明樹脂に配合された加飾層をメタリック層の外側に設けることもできるし、この加飾層の上に透明樹脂層を最外層として設けることもできる。
加飾層に使用される他の顔料としては、例えば、種々の無機或いは有機顔料に加え、メタリック層で用いる金属顔料として例示されたもののうち、平均厚みが1μmを超えるものや、天然の雲母に酸化チタンや酸化鉄をコートしたパール顔料などが使用される。
また、加飾層に使用される透明樹脂或いは透明樹脂層に使用される透明樹脂としては、下層のメタリック層や加飾層の外部からの視認性が損なわれない程度の透明性を有する押出成形用グレードのオレフィン系樹脂やポリエステル樹脂が使用される。
オレフィン系樹脂の例としては、低密度ポリエチレン(LDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、直鎖状超低密度ポリエチレン(LVLDPE)などのポリエチレンや、前述したプロピレン系樹脂、エチレン−プロピレン共重合体、ポリブテン−1、エチレン−ブテン−1共重合体、プロピレン−ブテン−1共重合体、エチレン−プロピレン−ブテン−1共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、イオン架橋オレフィン共重合体(アイオノマー)などを挙げることができる。また、非環状オレフィンと環状オレフィンとの非晶質乃至低結晶性の共重合体(COC)も、上記の透明樹脂として使用することができる。
ポリエステル樹脂の例としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、或いはエチレンテフタレート単位に少量のコポリエステル単位が導入されている非晶性ポリエステル樹脂を挙げることができる。
尚、上記のコポリエステル形成用の共重合成分としては、イソフタル酸、p−β−オキシエトキシ安息香酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、ジフェノキシエタン−4,4’−ジカルボン酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸、アジピン酸、セバシン酸またはこれらジカルボン酸のアルキルエステル誘導体などのジカルボン酸成分;プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキシレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールなどのグリコール成分を挙げることができる。
本発明においては、特に、耐傷付き性や柔軟性、光沢性などの観点から、オレフィン系樹脂及び非晶性ポリエステル樹脂が、上記の透明樹脂として好適であり、より多くのプロピレン系樹脂を使用してコストダウンを図るという観点からは、プロピレン系樹脂が最適である。また、透明樹脂層としてポリエステル樹脂を使用する場合には、前述の接着剤層を加飾層とし、接着剤樹脂に各種顔料を添加することもできる。
本発明において、上述した各層には、メタリック層により発現するメタリック感が損なわれない限りの範囲で、それ自体公知の各種配合剤、例えば、結晶核剤、滑剤、各種改質剤、紫外線吸収剤などが配合されていてもよい。
尚、上記のような種々の層が設けられている多層構造において、メタリック層の内側隣接層では、該層を形成する樹脂とメタリック層に使用されるプロピレン系樹脂(B)との間に、前述した粘度条件を満足する関係があることは言うまでもない。
さらに、上述した種々の層は、最終的に形成されるボトルの厚みやスクイズ性、柔軟性等に応じて、各層に要求される機能が十分に発揮されるような厚みに設定される。
<層構造の例>
本発明の加飾多層押出ブローボトルは、上述したように特定の内層及びメタリック層を有していることを条件として種々の層構造を採り得るが、最も一般的に採用される層構成は、以下のとおりである。
尚、以下の例示において、リグラインド層はRG、メタリック層はMEと略す。
内層/RG/ME/着色層/透明樹脂層
(ここで、着色層は、着色剤を含む接着材樹脂からなり、透明樹脂層は、ポリエチレンテレフタレートからなる。)
内層/RG/ME/透明樹脂層
(ここで、透明樹脂層は、プロピレン系樹脂からなる。)
<加飾多層押出ブローボトルの製造>
上述した本発明の加飾多層押出ブローボトルは、押出成形により所定の多層構造を有するパイプ形状のプリフォーム(パリソン)を成形し、このプリフォームの一方側端部をピンチオフし、この状態で空気等のブロー流体をプリフォーム内に吹き込んでボトル形状に賦形することにより製造される。かかるボトルでは、押出成形時でのメタリック層中のメタリック顔料の変形が有効に抑制されているため、優れたメタリック感が発現している。
例えば、多角度測色計を使用し、ボトル壁の外面に45度で光を入射したとき、正反射光に対して15度方向の反射光による明度L 15が150以上と極めて高い。
また、このような高い明度L 15に伴い、下記式で示されるフリップフロップインデックス(FI)も15以上と高い値を示す。
FI=(L 15−L 110)/L 45
式中、
15は、ボトル壁の外面に45度で光を入射したとき、正反射光に対して15
度方向の反射光による明度であり、
110は、上記正反射光に対して110度方向の反射光の明度であり、
45は、上記正反射光に対して45度方向(反射面に対して90度)の反射光
の明度である。
即ち、明度L 15及びFI値が高いことは、非常に優れたメタリック感が発現していることを示す。
尚、上述した各反射光の明度を示すL値は、何れもL表色系によるL値である。
このような本発明の加飾多層押出ブローボトルでは、メタリック調に加飾するためのメタリック層が、成形と同時に得られ、成形後の塗装や加飾されたシュリンクフィルムによる処理を必要とせず、しかも、既存の押出成形機を利用して製造できるため、メタリック加飾のためのコストの増大を有効に回避することができ、しかも、メタリック加飾されたシュリンクフィルムのように、ボトルの形態(特に胴部の形態)に制限を受けることもない。
また、主たる樹脂としてポリエチレンよりも密度が低いプロピレン系樹脂が使用されているため、コストダウンが図られている。
かかるボトルは、化粧品などの高価格製品は勿論のこと、シャンプーやリンス、液体洗剤、或いは柔軟剤などの低価格製品用の包装ボトルとしても使用でき、メタリック加飾による商品価値の向上を図ることができる。
本発明の加飾多層押出ブローボトルの優れた効果を、次の実験例により説明するが、以下の実験例は、本発明を限定するものではない。
尚、以下の実験例での各種測定或いは評価は、以下の方法により行った。
(剪断粘度測定)
(株)東洋精機製作所製CAPILOGRAPHを用い、JIS K7199:1999に準拠して行った。測定条件は、キャピラリー長10mm、キャピラリー径1.0mmのキャピラリーダイを使用し、試験温度は210℃、予熱時間5分、滞留時間15分、剪断速度を順次減少させて試験を行った。
(メタリック顔料(アルミ顔料)の平均厚み)
アルミ顔料の平均厚みは、不作為に選択した50個のアルミ顔料を走査型電子顕微鏡で測定した平均値で表した。
(L 15、FI値)
作製した多層ボトルの胴部の中央部分を90°間隔で4箇所を切り開いて試験片とした。X―Rite社製MA94JP多角度分光測色計を用いて、波長範囲400〜700nmの光を、平面とした試験片の試験面の垂直方向を0°基準として入射角45°で試験面に照射し、正反射方向から入射光側へのオフセット角が15°、45°、110°方向の反射光の明度(L表色系のL値)をそれぞれL 15、L 45、L 110として測定する。
測定したL値(L 15、L 45、L 110)を用い、オフセット角15°から110°間のL値の変化の度合いを下記に示すFI値として算出する。
FI値=2.69*(L 15−L 1101.11/L 45 0.86
また、以下の実施例及び比較例において、ボトルの作製に用いた材料は、以下の通りである。
ランダムPP−A:
ランダムポリプロピレン
日本ポリプロ社製 ノバテックEG8B
(密度0.90g/cm、MFR0.8g/10min)
ランダムPP−B:
ランダムポリプロピレン
日本ポリプロ社製 EG7F
(密度0.90g/cm、MFR1.3g/10min)
ランダムPP−C:
ランダムポリプロピレン
プライムポリマー社製 B221WA
(密度0.90g/cm、MFR0.5g/10min)
ランダムPP−D:
ランダムポリプロピレン
サンアロマー社製 PC630A
(密度0.9g/cm、MFR7.5g/10min)
ブロックPP−A:
ブロックポリプロピレン
住友化学社製 AS821
(密度0.9g/cm、MFR1.3g/10min)
ブロックPP−B:
ブロックポリプロピレン
サンアロマー社製 PB363W
(密度0.9g/cm、MFR1.6g/10min)
ブロックPP−C:
ブロックポリプロピレン
台湾製 LCY7012
(密度0.9g/cm、MFR0.8g/10min)
ブロックPP−D:
ブロックポリプロピレン
プライムポリマー社製 E701G
(密度0.9g/cm、MFR0.5g/10min)
ブロックPP−E:
ブロックポリプロピレン
サンアロマー社製 PB270A
(密度0.9g/cm、MFR0.7g/10min)
ホモPP:
ホモポリプロピレン
日本ポリプロ社製 ノバテックMA3
(密度0.9g/cm、MFR11g/10min)
L−LDPE:
直鎖低密度ポリエチレン
日本ポリエチレン社製 ノバテックUF230
(密度0.921g/cm、MFR1.0g/10min)
LDPE:
低密度ポリエチレン
住友化学社製 スミカセンF108
(密度0.922g/cm、MFR0.3g/10min)
HDPE:
高密度ポリエチレン
日本ポリエチレン社製 ノバテックHB332E
(密度0.953g/cm、MFR0.35g/10min)
PETG:
非晶性ポリエチレンテレフタレート
イーストマン社製 イースターGN001
AD:
接着剤樹脂
三菱化学社製 モディックF573
金属顔料:
フレーク状アルミ顔料
東洋アルミニウム製 CS450
平均厚み300nm、平均粒径11μm
(メタリック層中に2質量%添加)
<実施例1>
ダイレクトブロー成形機(タハラ社製シャトル型成形機)、押出し機を用いて500ml多層ボトル(50g)を成形した。
その層構成及び各層を形成する材料は以下のとおりである。
(層構成)
4種4層
内層/メタリック層/接着層/透明樹脂層
(内側)76/10/7/7(単位:wt%)(外側)
(材料)
内層:ブロックPP−A
メタリック層:
ランダムPP−AとL−LDPEとのブレンド物
(ランダムPP−A:L−LDPE=3:1)
金属顔料(2質量%)
接着層:AD
透明樹脂層:PETG
また、ボトルの成形に用いた押出機の仕様は以下のとおりである。
透明樹脂層:30mm押出機(L/D=22)
接着層:30mm押出機(L/D=22)
メタリック層:30mm押出機(L/D=22)
内層:55mm押出機(L/D=28)
メタリック層及び内層の形成に用いた樹脂種を表1に示し、またメタリック層及び内側隣接層(内層)については、用いた樹脂種の210℃での剪断粘度を併せて表1に示した。
さらに、成形されたボトルの明度(L 15、FI値)を測定し、その結果を表1に示した。
<実施例2>
接着層を無くして3種3層とし、透明樹脂層の樹脂種を下記のように変更した以外は、実施例1と同様に、500ml多層ボトル(50g)を成形した。
メタリック層及び内側隣接層(内層)の形成に用いた樹脂の剪断粘度及び成形されたボトルのL 15、FI値を表1に示した。
(層構成)
3種3層
内層/メタリック層/透明樹脂層
(内側)10/10/80(単位:wt%)(外側)
(材料)
透明樹脂層:ランダムPP−D+核剤
<実施例3>
メタリック層の内側隣接層を、実施例1で成形した加飾多層押出ブローボトルを裁断してスクラップとし、内層に使用したポリプロピレン樹脂と1対1の割合で混合したリグラインド層とした以外は実施例1と同様に、500ml多層ボトル(50g)を成形した。
(層構成)
5種5層
内層/リグラインド層/メタリック層/接着層/透明樹脂層
(内側)15/61/10/7/7(単位:wt%)(外側)
ボトルの成形に用いた押出機の仕様は以下の通りである。
透明樹脂層:30mm押出機(L/D=22)
接着層:30mm押出機(L/D=22)
メタリック層:30mm押出機(L/D=22)
リグラインド層:55mm押出機(L/D=28)
内層:40mm押出機(L/D=28)
<実施例4>
メタリック層の内側隣接層を、実施例2で成形した加飾多層押出ブローボトルを裁断してスクラップとし、内層に使用したポリプロピレン樹脂と1対1の割合で混合したリグラインド層とした以外は実施例2と同様に、500ml多層ボトル(50g)を成形した。
(層構成)
4種4層
内層/リグラインド層/メタリック層/透明樹脂層
(内側)15/65/10/10(単位:wt%)(外側)
ボトルの成形に用いた押出機の仕様は以下の通りである。
透明樹脂層:30mm押出機(L/D=22)
メタリック層:30mm押出機(L/D=22)
リグラインド層:55mm押出機(L/D=28)
内層:40mm押出機(L/D=28)
<実施例5>
メタリック層の樹脂種を下記のように変更した以外は、実施例1と同様に、500ml多層ボトル(50g)を成形した。
(材料)
メタリック層:
樹脂:ランダムPP−B
金属顔料(2質量%)
<実施例6>
メタリック層の樹脂種を下記のように変更した以外は、実施例1と同様に、500ml多層ボトル(50g)を成形した。
(材料)
メタリック層:
樹脂:ランダムPP−C
金属顔料(2質量%)
<実施例7>
内層の樹脂種を下記のように変更した以外は、実施例1と同様に、500ml多層ボトル(50g)を成形した。
(材料)
内層:ブロックPP−B
<実施例8>
内層の樹脂種を下記のように変更した以外は、実施例1と同様に、500ml多層ボトル(50g)を成形した。
(材料)
内層:ブロックPP−C
<実施例9>
メタリック層と内層の樹脂種を下記のように変更した以外は、実施例1と同様に、500ml多層ボトル(50g)を成形した。
(材料)
メタリック層:
樹脂:ランダムPP−C
金属顔料(2質量%)
内層:ブロックPP−C
<実施例10>
メタリック層の樹脂種を下記のように変更した以外は、実施例1と同様に、500ml多層ボトル(50g)を成形した。
(材料)
メタリック層:
樹脂:ランダムPP−AとL−LDPEとのブレンド物
(ランダムPP−A:L−LDPE=1:3)
金属顔料(2質量%)
<実施例11>
メタリック層の樹脂種を下記のように変更した以外は、実施例1と同様に、500ml多層ボトル(50g)を成形した。
(材料)
メタリック層:
樹脂:ランダムPP−AとLDPEとのブレンド物
(ランダムPP−A:LDPE=3:1)
金属顔料(2質量%)
<実施例12>
メタリック層の樹脂種を下記のように変更した以外は、実施例1と同様に、500ml多層ボトル(50g)を成形した。
(材料)
メタリック層:
ベース樹脂:ランダムPP−AとHDPEとのブレンド物
(ランダムPP−A:HDPE=3:1)
金属顔料(2質量%)
<実施例13>
メタリック層の樹脂種を下記のように変更した以外は、実施例1と同様に、500ml多層ボトル(50g)を成形した。
(材料)
メタリック層:
ベース樹脂:ランダムPP−AとホモPPとのブレンド物
(ランダムPP−A:ホモPP=3:1)
金属顔料(2質量%)
<実施例14>
メタリック層の樹脂種を下記のように変更した以外は、実施例1と同様に、500ml多層ボトル(50g)を成形した。
(材料)
メタリック層:
ベース樹脂:ランダムPP−AとブロックPP−Aとのブレンド物
(ランダムPP−A:ブロックPP−A=3:1)
金属顔料(2質量%)
<実施例15>
メタリック層と内層の樹脂種を下記のように変更した以外は、実施例1と同様に、500ml多層ボトル(50g)を成形した。
(材料)
メタリック層:
樹脂:ブロックPP−E
金属顔料(2質量%)
内層:ブロックPP−E
<比較例1>
メタリック層と内層の樹脂種を下記のように変更した以外は、実施例1と同様に、500ml多層ボトル(50g)を成形した。
(材料)
メタリック層:
樹脂:ブロックPP−B
金属顔料(2質量%)
内層:ブロックPP−C
<比較例2>
内層の樹脂種を下記のように変更した以外は、実施例1と同様に、500ml多層ボトル(50g)を成形した。
(材料)
内層:ブロックPP−D
1:内層樹脂流
3:リグラインド層樹脂流
5:メタリック層樹脂流
7:内側隣接層樹脂流
10:多層用ダイ

Claims (7)

  1. プロピレン系樹脂により形成された内層と、該内層よりも外側に位置し且つメタリック顔料が分散されているメタリック層とを含む加飾多層押出ブローボトルにおいて、
    前記メタリック層を形成する樹脂は、プロピレン系樹脂を含んでおり、
    前記メタリック層の内側隣接層を形成する樹脂について、210℃で測定したときの剪断速度が6s−1及び30s−1での剪断粘度(Pa・s)をそれぞれV及びV30としたとき、これら剪断粘度は、下記条件式(1)〜(2):
    η≧V−2000 (1)
    η30≧V30−500 (2)
    式(1)及び(2)中、
    ηは、210℃で測定して、剪断速度が6s−1での前記メタリック層を形成している樹脂の剪断粘度(Pa・s)であり、
    η30は、210℃で測定して、剪断速度が30s−1での前記メタリック層を
    形成している樹脂の剪断粘度(Pa・s)である、
    を満足することを特徴とする加飾多層押出ブローボトル。
  2. 前記式(1)〜(2)において、前記Vが5000〜6000Pa・s、V30が2500〜3000Pa・sである請求項1に記載の加飾多層押出ブローボトル。
  3. 前記メタリック層の内側隣接層が、前記内層である請求項1または2に記載の加飾多層押出ブローボトル。
  4. 前記メタリック層の内側隣接層が、成形時に発生するスクラップを含むリグラインド層である請求項1または2に記載の加飾多層押出ブローボトル。
  5. 前記メタリック層の外側に隣接してプロピレン系樹脂からなる透明樹脂層が設けられている請求項1〜4の何れかに記載の加飾多層押出ブローボトル。
  6. 前記メタリック顔料は、平均厚みが600nm以下の範囲にある金属顔料である請求項1〜5の何れかに記載の加飾多層押出ブローボトル。
  7. 前記金属顔料がアルミ顔料である請求項6に記載の加飾多層押出ブローボトル。
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