JP2021084683A - ポリエステル容器およびポリエステルプリフォーム - Google Patents
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Abstract
Description
また、このポリエステル容器の製造に用いるポリエステルプリフォームを提供することである。
少なくとも底部は、バージンポリエステルからなる単層により構成されており、
口部と、首部と、肩部と、胴部の少なくとも一部とは、最内面に位置するバージンポリエステルからなる層と、リサイクルポリエステルからなる層とを少なくとも有する多層により構成されており、
バージンポリエステルが、マンガン触媒ポリエステル、チタン触媒ポリエステル、アルミニウム触媒ポリエステル、リチウム触媒ポリエステルおよびゲルマニウム触媒ポリエステルから選択される1以上のポリエステルであることを特徴とする。
ポリエステルプリフォームが、口部と、胴部と、底部とを備え、
少なくとも底部は、バージンポリエステルからなる単層により構成されており、
口部と、胴部の少なくとも一部とは、最内面に位置するバージンポリエステルからなる層と、リサイクルポリエステルからなる層とを少なくとも有する多層により構成されており、
バージンポリエステルが、マンガン触媒ポリエステル、チタン触媒ポリエステル、アルミニウム触媒ポリエステル、リチウム触媒ポリエステルおよびゲルマニウム触媒ポリエステルから選択される1以上のポリエステルであることを特徴とする。
また、このポリエステル容器の製造に用いるポリエステルプリフォームを提供することができる。
本発明のポリエステル容器10は、図1および図2に示すように、口部13と、首部14と、肩部15と、胴部16と、底部17とを備えている。また、底部17は、接地部22を有し、この接地部22において胴部16と連接している。
本発明のポリエステル容器10を構成する上記した各部位において、口部13と、首部14と、肩部15と、胴部16の少なくとも一部は、最内面に位置するバージンポリエステルからなる層(以下、バージンポリエステル層ともいう)11と、リサイクルポリエステルからなる層(以下、リサイクルポリエステル層ともいう)12とを有する多層断面を有しており、少なくとも底部17は単層断面を有している。本発明の一実施形態においては、ポリエステル容器10は、内面全域にわたって蒸着膜を有していてもよい(図示せず)。
なお、本発明のポリエステル容器において、「底部」とは、ポリエステル容器を自立させた場合の接地部から内側の部分を意味する。
口部13は、口部13の下端にサポートリング19を備えてもよい。また、口部13は、口部13の上端と、サポートリング19との間に外側嵌合部18を備えてもよい。これにより、ポリエステル容器は、内容物が充填された後、口部にキャップを嵌合することで密封できる。
口部13は、口部13の下端にサポートリング19を備えてもよい。また、口部13は、口部13の上端と、サポートリング19との間に外側嵌合部18を備えてもよい。これにより、ポリエステル容器は、内容物が充填された後、口部にキャップを螺着することで密封できる。
リサイクルポリエステルは、リサイクル工程を経ることにより、数平均分子量が低下する傾向にある。数平均分子量が低下すると、ポリエステル樹脂材料の耐衝撃性などの機械的強度が低下するものと考えられる。これに対し、バージンポリエステルは、このようなリサイクル工程を経ておらず、数平均分子量に変化がないため高い耐衝撃性を維持できるものと考えられる。図1および図2のようなポリエステル容器10が地面などに落下してポリエステル容器10の底部17が地面などと衝突した場合に、底部17の接地部22が点で地面に衝突し、落下時の衝撃がその点に集中する。そのため、底部17がリサイクルポリエステル層を含む場合に割れが発生してしまう。本発明によれば、ポリエステル容器の底部をバージンポリエステルからなる単層により構成することで、ポリエステル容器の耐衝撃性を向上することができる。
上記下限値を0.1mm以上とすることにより、ポリエステル容器の耐衝撃性をより向上することができる。
上記上限値を10.0mm以下とすることにより、ポリエステル容器におけるリサイクルポリエステルの割合を増やすことができ、ポリエステル容器の環境負荷低減性をより向上することができる。
ポリエステル容器の容量/重量を5mL/g以上とすることにより、ポリエステル容器のブロー成形性を向上することができる。
また、ポリエステル容器の容量/重量を50mL/g以下とすることにより、ポリエステル容器の耐熱性および強度を向上することができる。
なお、DLC膜からなる硬質炭素膜とは、iカーボン膜または水素化アモルファスカーボン膜(a−C:H)とも呼ばれる硬質炭素膜のことで、SP3結合を主体にしたアモルファスな炭素膜のことである。
本発明のポリエステル容器において、単層は、マンガン触媒ポリエステル、チタン触媒ポリエステル、アルミニウム触媒ポリエステル、リチウム触媒ポリエステルおよびゲルマニウム触媒ポリエステルから選択されるバージンポリエステルからなる、容器の底部はこの単層により構成されることを特徴とする。これにより、ポリエステル容器底部の高い耐衝撃性を確保することができる。本発明において、「バージンポリエステル」とは、下記するリサイクル処理が施されていないポリエステル、すなわち、未使用のポリエステルを指す。
また、胴部の一部は、上記したように底部の接地部から一定の範囲が、この単層により構成されていてもよい。
チタン触媒としては、例えば、テトラ−n−プロピルチタネート、テトラ−i−プロピルチタネート、テトラ−n−ブチルチタネート、テトラ−n−ブチルチタネートテトラマー、テトラ−t−ブチルチタネート、テトラシクロヘキシルチタネート、テトラフェニルチタネート、テトラベンジルチタネートなどのチタンアルコキシド、チタンアルコキシドの加水分解により得られるチタン酸化物、酢酸チタン、シュウ酸チタン、シュウ酸チタンカリウム、シュウ酸チタンナトリウム、チタン酸カリウム、チタン酸ナトリウム、チタン酸−水酸化アルミニウム混合物、塩化チタン、塩化チタン−塩化アルミニウム混合物、臭化チタン、フッ化チタン、六フッ化チタン酸カリウム、六フッ化チタン酸コバルト、六フッ化チタン酸マンガン、六フッ化チタン酸アンモニウムおよびチタンアセチルアセトナートなどが挙げられる。
アルミニウム触媒としては、例えば、アルミニウムトリスアセチルアセテート、アルミニウムモノアセチルアセトネートビス(エチルアセトアセテート)およびエチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレートなどが挙げられる。
リチウム触媒としては、例えば、エチルリチウム、プロピルリチウム、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、tert−ブチルリチウおよびフェニルリチウムなどが挙げられる。
ゲルマニウム触媒としては、例えば、二酸化ゲルマニウム、四酸化ゲルマニウム、ゲルマニウムテトラメトキシド、ゲルマニウムテトラエトキシド、ゲルマニウムテトラプロポキシド、ゲルマニウムテトラブトキシド、ゲルマニウムテトラペンタキシドおよびゲルマニウムテトラヘキソキシドなどが挙げられる。
ジカルボン酸化合物としては、例えば、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、エイコサンジオン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、メチルマロン酸およびエチルマロン酸、アダマンタンジカルボン酸、ノルボルネンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、デカリンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,8−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸、フェニルエンダンジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸、フェナントレンジカルボン酸、9,9’−ビス(4−カルボキシフェニル)フルオレン酸およびこれらのエステル誘導体などが挙げられる。
ジオール化合物としては、例えば、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、ブタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジエタノール、デカヒドロナフタレンジメタノール、デカヒドロナフタレンジエタノール、ノルボルナンジメタノール、ノルボルナンジエタノール、トリシクロデカンジメタノール、トリシクロデカンエタノール、テトラシクロドデカンジメタノール、テトラシクロドデカンジエタノール、デカリンジメタノール、デカリンジエタノール、5−メチロール−5−エチル−2−(1,1−ジメチル−2−ヒドロキシエチル)−1,3−ジオキサン、シクロヘキサンジオール、ビシクロヘキシル−4,4’−ジオール、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシルプロパン)、2,2−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)シクロヘキシル)プロパン、シクロペンタンジオール、3−メチル−1,2−シクロペンタジオール、4−シクロペンテン−1,3−ジオール、アダマンジオール、パラキシレングリコール、ビスフェノールA、ビスフェノールS,スチレングリコール、トリメチロールプロパンおよびペンタエリスリトールなどが挙げられる。
ポリエステルの中でも、テレフタル酸と、エチレングリコールとの共重合体であるポリエチレンテレフタレート、またはこれに共重合モノマーが添加された改質ポリエチレンテレフタレートが好ましい。
ポリエステル容器における底部の単層の厚さを0.05mm以上とすることにより、ポリエステル容器の耐衝撃性をより向上することができる。
また、ポリエステル容器における底部の単層の厚さを0.54mm以下とすることにより、本発明のポリエステル容器の環境負荷低減性を向上することができる。
なお、底部の単層の厚さは、ポリエステル容器の底部において、単層の厚さが最も薄くなる箇所を意味する。
ポリエステル容器における胴部の単層の厚さを0.05mm以上とすることにより、ポリエステル容器の耐衝撃性をより向上することができる。
また、ポリエステル容器における胴部の単層の厚さを0.54mm以下とすることにより、本発明のポリエステル容器の環境負荷低減性をより向上することができる。
なお、胴部の単層の厚さは、ポリエステル容器の胴部において、単層の厚さが最も薄くなる箇所を意味する。
本発明のポリエステル容器において、多層は、最内面に位置するバージンポリエステル層と、リサイクルポリエステル層とを少なくとも有し、容器の口部と、首部と、肩部と、胴部の少なくとも一部とは、この多層により構成されている。これにより、ポリエステル容器の衛生性および環境負荷低減性を向上することができる。
多層を構成するバージンポリエステル層の厚さを0.01mm以上とすることにより、ポリエステル容器にリサイクルポリエステルを使用した場合であっても、内容物へ汚染物質の溶出を効果的に防止することができる。
また、多層を構成するバージンポリエステル層の厚さを0.33mm以下とすることにより、ポリエステル容器におけるリサイクルポリエステルの割合を増やすことができ、ポリエステル容器の環境負荷低減性をより向上することができる。
なお、バージンポリエステル層の厚さは、例えば、ポリエステル容器の胴部において、バージンポリエステル層の厚さが最も薄くなる箇所を意味する。
ケミカルリサイクルポリエステルとは、ポリエステル容器をモノマーレベルまで分解して、再度重合することにより得られたポリエステルを指す。
メカニカルリサイクルポリエステルとは、ポリエステル容器を選別・粉砕・洗浄して汚染物質や異物を除去し、フレークを得て、フレークを更に高温・減圧下などで一定時間処理して樹脂内部の汚染物質を除去することにより得られたポリエステルを指す。
多層を構成するリサイクルポリエステル層の厚さを0.04mm以上とすることにより、ポリエステル容器の環境負荷低減性をより向上することができる。
また、多層を構成するリサイクルポリエステル層の厚さを0.49mm以下とすることにより、ポリエステル容器の作製においてリサイクルポリエステルが内容物側へ露出してしまうことを防止することができる。
なお、リサイクルポリエステル層の厚さは、例えば、ポリエステル容器の胴部において、リサイクルポリエステル層の厚さが最も薄くなる箇所を意味する。
溶出アンチモン濃度を6ppb未満とすることにより、アメリカ食品医薬品局(FDA)の21CFR(連邦法第21章)において推奨される値を満たすこととなるため好ましい。
また、本発明のポリエステル容器に充填する内容物の種類によっては、既に微量のアンチモンを含んでいる場合がある。ポリエステル容器の溶出アンチモン濃度を3ppb未満としておくことにより、内容物へ最終的に溶存するアンチモンを低減できる。
なお、本発明において、「ポリエステル容器の溶出アンチモン濃度」は、本発明のポリエステル容器に、23℃の超純水を充填し、正立させた状態で、70℃の環境下において14日間静置した後、ポリエステル容器から取り出した水について測定したものである。
リサイクルポリエステルの含有量を、ポリエステル容器に含まれる樹脂材料の総量100質量部に対し、40質量部以上とすることにより、ポリエステル容器の環境負荷低減性をより向上することができる。
リサイクルポリエステルの含有量を、ポリエステル容器に含まれる樹脂材料の総量100質量部に対し、90質量部以下とすることにより、ポリエステル容器の作製においてリサイクルポリエステルが内層側へ露出してしまうことを防止することができる。
本発明のポリエステルプリフォーム30は、図3および図4に示すように、口部33と、胴部34と、底部35とを備える。また、底部35は胴部34と連接している。
本発明のポリエステルプリフォーム30を構成する各部位において、口部33と、胴部34の少なくとも一部とは、最内面に位置するバージンポリエステル層31とリサイクルポリエステル層32とを有する多層断面を有しており、少なくとも底部35は単層断面を有している。
なお、本発明のポリエステルプリフォームにおいて、「底部」とは、略半球形状部分を意味する。
口部33は、口部33の下端にサポートリング37を備えてもよい。また、口部33は、口部33の上端と、サポートリング37との間に外側嵌合部36を備えてもよい。これにより、ポリエステルプリフォームから作製されたポリエステル容器は、内容物が充填された後口部にキャップを嵌合することで密封できる。
口部33は、口部33の下端にサポートリング37を備えてもよい。また、口部33は、口部33の上端と、サポートリング37との間に外側嵌合部36を備えてもよい。これにより、ポリエステルプリフォームから作製されたポリエステル容器は、内容物が充填された後口部にキャップを螺着することで密封できる。
上記下限値を0.1mm以上とすることにより、耐衝撃性がより向上されたポリエステル容器を得ることができる。
上記上限値を3.0mm以下とすることにより、ポリエステル容器におけるリサイクルポリエステルの割合を増やすことができ、環境負荷低減性がより向上されたポリエステル容器を得ることができる。
本発明のポリエステルプリフォームにおいて、単層は、バージンポリエステルからなり、プリフォームの底部はこの単層により構成されることを特徴とする。これにより、耐衝撃性がより向上されたポリエステル容器を得ることができる。
また、胴部の一部は、上記したように底部との境目から一定の範囲が、この単層により構成されていてもよい。
単層を構成する材料については、上述したため、ここでは記載を省略する。
なお、底部の単層の厚さは、ポリエステルプリフォームの底部において、単層の厚さが最も薄くなる箇所を意味する。
ポリエステルプリフォームにおける胴部の単層の厚さを1.3mm以上とすることにより、耐衝撃性がより向上されたポリエステル容器を得ることができる。
また、ポリエステルプリフォームにおける胴部の単層の厚さを4.7mm以下とすることにより、環境負荷低減性がより向上されたポリエステル容器を得ることができる。
なお、胴部の単層の厚さは、ポリエステルプリフォームの胴部において、単層の厚さが最も薄くなる箇所を意味する。
本発明のポリエステルプリフォームにおいて、多層は、最内面に位置するバージンポリエステル層と、リサイクルポリエステル層とを少なくとも有し、プリフォームの口部と、胴部の少なくとも一部とは、この多層により構成されている。これにより、衛生性および環境負荷低減性が向上されたポリエステル容器を得ることができる。
なお、バージンポリエステル層の厚さは、例えば、ポリエステルプリフォームの胴部において、バージンポリエステル層の厚さが最も薄くなる箇所を意味する。
なお、リサイクルポリエステル層の厚さは、例えば、ポリエステルプリフォームの胴部において、リサイクルポリエステル層の厚さが最も薄くなる箇所を意味する。
本発明のポリエステル容器は、上記した単層、およびバージンポリエステル層とリサイクルポリエステル層とを有する多層を構成する材料を、共射出成形することにより、ポリエステルプリフォームを作製し、これをブロー成形することにより本発明のポリエステル容器を製造することができる。
各層の形成位置は、樹脂温度などの射出成形条件により調整することができる。
さらに、本発明のポリエステル容器は、内部金型内にバージンポリエステルを射出成形し、単層と、多層における最内面に位置するバージンポリエステル層とを形成し、内部金型を後退させ、内部金型とバージンポリエステル層との間に隙間を設け、この隙間にリサイクルポリエステルを射出して成形し、多層におけるリサイクルポリエステル層を形成することにより製造することができる。
バージンポリエステル(ゲルマニウム触媒PET、三井化学(株)製、J−125S)と、メカニカルリサイクルポリエステル(協栄産業(株)製、NA−BT7906)を用意した。
これらを、射出成形機を用いて、口部と、胴部と、底部とを備えるポリエステルプリフォームを作製した。ポリエステルプリフォームの作製では、まず、バージンポリエステルとメカニカルリサイクルポリエステルとを共射出して、最内面に位置するバージンポリエステルからなる層と、メカニカルリサイクルポリエステルからなる層とを有する多層により構成される、口部および胴部を成形し、続いて、連続でバージンポリエステルのみを射出して底部を形成した。該ポリエステルプリフォームの口部は、口部の上端から雄ネジ部、カブラおよびサポートリングを順に備えている。
メカニカルリサイクルポリステルの使用量は、ポリエステルプリフォームを構成する樹脂材料100質量部に対し、70質量部となるように調整した。
ポリエステルプリフォームの口部の上端から下端までの距離は、21mmであった。
ポリエステルプリフォームの胴部の厚さは3.5mm、底部の厚さは2.8mm、目付量は22gであった。
このポリエステル容器において、底部は、バージンポリエステルからなる単層により構成されており、口部と、首部と、肩部と、胴部とは、最内面に位置するバージンポリエステルからなる層と、リサイクルポリエステルからなる層とを有する多層により構成されている。
ポリエステル容器の口部の上端から下端までの距離は、21mmであった。
ポリエステル容器の胴部の厚さは0.32mm、底部の厚さは0.4mmであった。
ポリエステルプリフォームの口部、胴部および底部の全てが、上記したバージンポリエステルからなる層と、メカニカルリサイクルポリエステルからなる層とを有する多層により構成されていること以外は、実施例1と同様にして、ポリエステルプリフォームを作製した。また、本比較例のポリエステルプリフォームを用いて、実施例1と同様にしてポリエステル容器を作製した。
ポリエステルプリフォームの口部、胴部および底部の全てが、上記したバージンポリエステルからなる単層により構成されていること以外は、実施例1と同様にして、ポリエステルプリフォームを作製した。また、本比較例のポリエステルプリフォームを用いて、実施例1と同様にしてポリエステル容器を作製した。
ポリエステルプリフォームの口部、胴部および底部の全てが、上記したメカニカルリサイクルポリエステルからなる単層により構成されていること以外は、実施例1と同様にして、ポリエステルプリフォームを作製した。また、本比較例のポリエステルプリフォームを用いて、実施例1と同様にしてポリエステル容器を作製した。
上記実施例および比較例において得られたポリエステル容器に、超純水480mLを充填した。各容器において、超純水は、口部の上端から28.7mmの位置から底部の位置まで充填されていた。
次いで、70℃に設定したホットウォーマー内において、横に倒した状態で14日間静置した。
静置後、ポリエステル容器から水を取り出し、そのアンチモン濃度を誘導結合プラズマ質量分析法(ICP−MS)により測定した。測定結果を表1にまとめた。
上記実施例および比較例において得られたポリエステル容器に、水480mLを充填し、1.8mの高さから10回垂直落下させ、下記評価基準に基づいて評価した。評価結果を表1にまとめた。
(評価基準)
OK:100本中、全てのポリエステル容器において、底部の割れが生じなかった。
NG:100本中、1本以上のポリエステル容器において、底部の割れが生じた。
上記実施例および比較例において得られたポリエステル容器に含まれる樹脂材料の総量100質量部に対するリサイクルポリエステルの含有量を基に、環境負荷低減性のレベルを下記の通り定義した。
OK:リサイクルポリエステルの含有量が30質量部以上
NG:リサイクルポリエステルの含有量が30質量部未満
また、本発明のポリエステル容器は、高い耐衝撃性を有することがわかる。
また、本発明のポリエステル容器は、加温後における溶出アンチモン濃度を効果的に低減できており、加温用容器に好適に用いることができることがわかる。
11:バージンポリエステル層
12:リサイクルポリエステル層
13:口部
14:首部
15:肩部
16:胴部
17:底部
18:外側嵌合部
19:サポートリング
20:カブラ
21:陥没部
22:接地部
30:ポリエステルプリフォーム
31:バージンポリエステル層
32:リサイクルポリエステル層
33:口部
34:胴部
35:底部
36:外側嵌合部
37:サポートリング
38:カブラ
Claims (8)
- 口部と、首部と、肩部と、胴部と、底部とを備えるポリエステル容器であって、
少なくとも前記底部は、バージンポリエステルからなる単層により構成されており、
前記口部と、前記首部と、前記肩部と、前記胴部の少なくとも一部とは、最内面に位置するバージンポリエステルからなる層と、リサイクルポリエステルからなる層とを少なくとも有する多層により構成されており、
前記バージンポリエステルが、マンガン触媒ポリエステル、チタン触媒ポリエステル、アルミニウム触媒ポリエステル、リチウム触媒ポリエステルおよびゲルマニウム触媒ポリエステルから選択される1以上のポリエステルであることを特徴とする、ポリエステル容器。 - 前記胴部は、前記ポリエステル容器を自立させた場合の高さ方向において、前記底部の接地部から0.1mm以上、10.0mm以下が前記バージンポリエステルからなる単層により構成されている、請求項1に記載のポリエステル容器。
- 前記底部の単層の厚さが、0.05mm以上0.54mm以下である、請求項1または2に記載のポリエステル容器。
- 溶出アンチモン濃度が、6ppb未満である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のポリエステル容器。
- 前記リサイクルポリエステルの含有量が、前記ポリエステル容器に含まれる樹脂材料の総量100質量部に対し、40質量部以上90質量部以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のポリエステル容器。
- 前記多層におけるバージンポリエステル層の厚さが、0.01mm以上0.33mm以下である、請求項1〜5のいずれか一項に記載のポリエステル容器。
- 加温用容器である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のポリエステル容器。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載のポリエステル容器を製造するためのポリエステルプリフォームであって、
前記ポリエステルプリフォームが、口部と、胴部と、底部とを備え、
前記底部は、バージンポリエステルからなる単層により構成されており、
前記口部と、前記胴部の少なくとも一部とは、最内面に位置するバージンポリエステルからなる層と、リサイクルポリエステルからなる層とを少なくとも有する多層により構成されており、
前記バージンポリエステルが、マンガン触媒ポリエステル、チタン触媒ポリエステル、アルミニウム触媒ポリエステル、リチウム触媒ポリエステルおよびゲルマニウム触媒ポリエステルから選択される1以上のポリエステルであることを特徴とする、ポリエステルプリフォーム。
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