JP3192572B2 - 熱可塑性樹脂多層シート及び容器 - Google Patents

熱可塑性樹脂多層シート及び容器

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスバリアー性、強度
及び2次加工性(容器成形性)に優れ、透明性の高い熱
可塑製樹脂多層シートおよびそのシートを熱成形してな
る容器に関する。特に食品包装材料として好適なシート
およびそれを用いた容器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、プラスチックシートを加熱軟化さ
せて成形したカップやトレーなどの容器は、食品、飲
料、医薬品の分野で広く使用されている。これら熱成形
容器の用途には、包装内容物の酸化劣化を防ぐために酸
素に対するガスバリアー性を要求されるものがある。こ
れらガスバリアー性を有する容器を製造するために、積
層構造を持つ多層シートが使用されている。その内の大
半が、ガスバリアー性を付与するためにエチレン−ビニ
ルアルコール共重合体を中間層とし、その両側に接着剤
層を介してポリプロピレン層を形成した多層シートが使
用されているが、このシートから成形した容器は、ガス
バリアー性には優れるが、透明性が不充分であり、リサ
イクルが難かしく環境適性の面からも好ましくない。
【0003】また、特開昭62ー62749号公報にお
いて、メタキシレンジアミンとアジピン酸とから生成し
たポリアミドを中間層とし、ポリエチレンテレフタレー
トをその両面に形成した3層の耐熱容器が開示されてい
るが、この発明はポリエチレンテレフタレートの結晶耐
熱化に着目したもので、容器は不透明となり本発明の目
的とは異なる思想に基づくものである。従来、熱可塑性
樹脂で、透明性に優れ、ガスバリアー性及び強度に優
れ、しかも経済的な製造方法でシートおよび容器を製造
することができ、リサイクルができる多層シートが望ま
れているが、実用的なシート、容器は見いだされていな
い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ガス
バリアー性、強度及び2次加工性に優れ、透明度の高い
熱可塑性樹脂製多層シートおよびそれを用いた容器を提
供することにある。本発明者らは、熱可塑性樹脂が持
つ、優れた力学的性質、透明性、2次加工性、耐薬品
性、保香性、衛生性等を損なうことなく、酸素に対する
遮断性を向上するべく鋭意研究を重ねた結果、多層シー
トの中間層として、メタキシリレン基含有ポリアミド樹
脂とナイロン等とを特定の割合に含有してなる樹脂組成
物を、280℃以上320℃未満の温度に加熱する履歴
を与えることによって得られる樹脂組成物を用いること
により問題点を解決し、本発明の多層シート及び容器を
見いだすに至った。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の発明は、
少なくとも3層の熱可塑性樹脂層からなる厚さ120μ
m〜2.5mmの多層シートであり、(A)表層が熱可
塑性ポリエステル樹脂を除く熱可塑性樹脂を含有し、
(B)中間層が下記(a)成分90〜50重量%及び
(b)成分10〜50重量%からなる樹脂組成物を、2
80℃以上320℃未満の温度において(a)成分と
(b)成分の2種のポリアミド間でアミド交換反応が起
こってブロックポリマーが生成する熱履歴を与えること
によって得られる樹脂組成物を含有し、該中間層の樹脂
組成物の温度160℃における1/2結晶化時間が10
秒以上である熱可塑性樹脂多層シートである。 (a)成分:メタキシリレン基含有ポリアミド樹脂 (b)成分:(a)成分以外の熱可塑性ポリアミド樹脂 第2の発明は、第1の発明の熱可塑性樹脂多層シートを
熱成形してなる容器である。
【0006】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
表層の熱可塑性ポリエステル樹脂を除く熱可塑性樹脂と
は、具体的には、ポリオフィン系樹脂、ポリスチレン系
樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリカー
ボネート等であり、320℃未満の温度で成形加工でき
る熱可塑性樹脂が特に好ましい。ポリオフィン系樹脂と
しては、例えば、エチレン及びプロピレンのホモポリマ
ー、又はコポリマーである。ポリスチレン系樹脂として
は、ポリスチレン樹脂、耐衝撃ポリスチレン樹脂及びス
チレンーブタジエンコポリマーである。塩化ビニル樹脂
としては、シート用塩化ビニル樹脂が使用できる。ポリ
アリレート樹脂としては、例えば、ユニチカ社製のUポ
リマーが使用できる。
【0007】また、本発明で中間層に使用されるメタキ
シリレン基含有ポリアミド樹脂は、メタキシリレンジア
ミン又はメタキシリレンジアミンと全量の80モル%以
下のパラキシリレンジアミンを含む混合キシリレンジア
ミンと、炭素数が6〜10個のα,ω−脂肪族ジカルボ
ン酸とから生成された構成単位を分子内に少なくとも7
0モル%含有した重合体である。
【0008】これらの重合体の例としてはポリメタキシ
リレンアジパミド、ポリメタキシリレンセカパミド、ポ
リメタキシリレンスペラミド等のような単独重合体、お
よびメタキシリレン/パラキシリレンアジパミド共重合
体、メタキシリレン/パラキシリレンピメラミド共重合
体、メタキシリレン/パラキシリレンアゼラミド共重合
体等のような共重合体、ならびにこれらの単独重合体ま
たは共重合体の成分とヘキサメチレンジアミンのような
脂肪族ジアミン、ピペラジンのような脂環式ジアミン、
パラ−ビス−(2−アミノエチル)ベンゼンのような芳
香族ジカルボン酸、ε−カプロラクタムのようなラクタ
ム、γ−アミノヘプタン酸のようなω−アミノカルボン
酸、パラ−アミノメチル安息香酸のような芳香族アミノ
カルボン酸等とを共重合した共重合体等が挙げられる。
上記共重合体においてパラキシリレンジアミンは全キシ
リレンジアミンに対して80モル%以下であり、またキ
シリレンジアミンと脂肪族ジカルボン酸とから生成され
た構成単位は分子鎖中において少なくとも70モル%以
上である。
【0009】メタキシリレン基含有ポリアミド樹脂は、
相対粘度が1.5以上、好ましくは2.0〜4.0であ
ることが必要である。相対粘度が1.5未満では、非晶
状態では脆いため使用困難である。
【0010】上記メタキシリレン基含有ポリアミド樹脂
は高いガスバリアー性を有している。すなわち、メタキ
シリレン基含有ポリアミド樹脂は、従来から広く使用さ
れているエチレン−ビニルアルコール共重合体に近いガ
スバリアー性を有しており、さらに注目すべきことは、
高い湿度環境下においては、エチレン−ビニルアルコー
ル共重合体よりもさらに高いガスバリアー性を有する。
なお一般のナイロン6は、このような高いガスバリアー
性を備えていない。
【0011】さらに、(B)中間層に使用される(a)
以外の熱可塑性ポリアミド樹脂としては、ナイロン6、
ナイロン6,6、ナイロン6,10、ナイロン11、ナ
イロン12、ナイロン4,6、ナイロン6−6,6共重
合体等の重合体が使用できる。
【0012】中間層には、(a)成分及び(b)成分か
らなる樹脂組成物を、280℃以上320℃未満の温度
に加熱する履歴を与えることによって得られる樹脂組成
物を含有することが必須であり、(a)成分単独で中間
層を形成した場合には強度が著しく低くなり実用に適さ
ず、(b)成分単独で中間層を形成した場合には強度は
向上するが、ガスバリアー性が低下する。強度の観点か
らは、(b)成分が多いほうが好ましいが、ガスバリア
ー性を考慮すると(b)成分の使用量は10〜50重量
%が好ましい。特にこのましくは、15〜40重量%で
ある。さらに、(a)成分単独では吸湿した際に加熱に
より球晶が成長し光を乱反射するため成形物の透明性が
低下するが、(b)成分の併用により透明性の低下を防
止する事が可能となる。 中間層の樹脂組成物は、多層
シートを得るまでに280℃以上320℃未満の樹脂温
度の熱履歴を少なくとも1回経ることが必要である。こ
れにより、アミド交換反応が起こると推定される。この
樹脂組成物により、脱偏光強度法による測定法で、16
0℃の定温結晶化にて、1/2結晶化時間が10秒以上
のシートが得られ、それによりガスバリアー性、強度及
び2次加工性に優れた透明性多層シートが得られる。シ
ートの1/2結晶化時間を10秒以上にすることによ
り、容器成形時間が適度に選択でき、品質の良い製品の
製造が可能になる。又、本発明の中間層を構成する樹脂
組成物には、樹脂組成物全体中の90重量%以下の範囲
で、(a)成分単独及び/又は(b)成分単独を含有す
ることができる。
【0013】尚、中間層の樹脂組成物を、280℃以上
320℃未満の樹脂温度に加熱して、少なくとも1回の
熱履歴を与える工程は、シート成形時でもよく、又、シ
ート成形前の混練時に与えることも可能である。シート
成形前に熱履歴を経た樹脂組成物を使用する場合は、シ
ート成形時の温度を280℃未満の温度で行っても透明
なシートを得ることが可能である。樹脂組成物の熱履歴
温度が280℃未満では、バリアー性、強度及び2次加
工性が良くなく、透明性が悪いシートしか得られない。
さらに、このシートを真空成形等の熱成形する際の成形
可能温度幅が極端に狭くなり、安定して容器等の成形が
出来ない等の欠点がある。一方、熱履歴温度が320℃
以上の場合は、樹脂が劣化し力学特性が低下し、加熱に
より変色が進む欠点がある。又、中間層の樹脂組成物の
熱履歴の時間は特に制限がなく、160℃の定温結晶化
における1/2結晶化時間が10秒以上になるものが得
られる条件であればよい。さらに、中間層の樹脂組成物
は、160℃の定温結晶化における、誘導時間が、6秒
以上であることが、特に好ましい。
【0014】POLYMER、1991、Volume
32、Number 15 2771に、ポリメタキ
シリレンジアミンアジパミドとナイロン6のブレンド物
を290℃で溶融押出した際に、2種のポリアミド間で
アミド交換反応(interchange react
ion)が起こり、その結果ブロックポリマーが生成
し、透明な均質物となることが記載されている。この報
文に従えば、本発明の中間層の樹脂組成物がアミド交換
反応を起こし、ブロック共重合体となっていると推定さ
れる。
【0015】(A)表層および(B)中間層の樹脂また
は樹脂組成物中には必要に応じて着色剤、紫外線吸収
剤、帯電防止剤、熱酸化防止剤、抗菌剤、滑剤、耐ブロ
ッキング剤、安定剤などの添加剤を適当な割合で含有す
ることができる。
【0016】中間層の樹脂組成物を混合し、製造する方
法は、特に限定されるものではなく、任意の方法で行わ
れる。例えば、ヘンシェルミキサーで予備混合した後、
バンバリーミキサー、2軸押出機等で機械的に混練する
方法がある。
【0017】本発明の多層シートおよび容器は内側及び
外側の(A)表層として熱可塑性樹脂を用い、また
(B)中間層として(a)成分のメタキシリレン基含有
ポリアミド樹脂90〜50重量%及び(b)成分の
(a)以外の熱可塑性ポリアミド樹脂10〜50重量%
を含有する樹脂組成物で、280℃以上320℃未満の
温度に加熱する履歴を与えることによって得られるもの
を用いるが、必要に応じて中間層と表層との間に、一般
的に使用される接着剤層を形成することも可能である。
【0018】本発明の多層シートは、無延伸シート及び
延伸シートとして製造及び使用可能であるが、特に無延
伸シートとして使用できる利点がある。本発明の多層シ
ートにおいては、中間層の厚みはガスバリアー性の観点
から20μ〜500μであることが好ましく、特に好ま
しくは40μ〜300μである。また表層を形成する熱
可塑性樹脂層の厚みはそれぞれ50μ〜1mmであるこ
とが好ましく、特に好ましくは100μ〜700μであ
る。更にシート全体の厚みは120μ〜2.5mmであ
ることが好ましく、特に好ましくは240μ〜1.7m
mである。また、シートの構成比は、酸素透過率で熱可
塑性ポリエステル樹脂の1/2以下になるように設定す
ることが、内容物の保護性の観点から好ましい。
【0019】本発明の多層シートを製造するには、通常
の共押出法、ドライラミネート、押出ラミネートなどの
積層法を採用することが出来、特に共押出法が好まし
い。共押出法としては、通常、複数の押出機とダイスを
設置した装置が用いられるが、マルチマニホールド法、
フィードブロック法等を採用することが一般的である。
【0020】本発明の容器は、本発明で得られる多層シ
ートを用い通常の熱成形、たとえば、真空成形、圧空成
形、真空圧空成形、プラグアシスト成形、プレス成形等
により成形される。
【0021】
【実施例】以下実施例により本発明を詳述する。はじめ
に、各種の測定法を示す。 (1)1/2結晶化時間:多層シートから中間層の樹脂
組成物を剥離、分離し、この試験片を用い、コキタ製作
所製のポリマー結晶化速度測定装置(型式:MK70
1)にて脱偏光強度法(高分子化学、(1972)、v
ol.29、No.325、336)により測定した。
常温の試験片を160℃の結晶化浴に入れ昇温し、16
0℃で結晶化し、結晶化浴に浸漬直後からの1/2結晶
化時間を求めた。 (2) 全光透過率およびヘイズ:東京電色社製ヘイズ
メータMODEL NDH−2Dを使用し、JIS−K
7105に準拠し次式より算出した。なお、容器につい
ては底部を切り出して測定した。 全光透過率=T2 /T1 ×100(%) T1 :入射光量 T2 :全光線透過量 T3 :装置による散乱光量 T4 :装置とサンプルによる散乱光量
【0022】(3) 酸素透過率:米国MODERN
CONTOROLS社製酸素透過率測定機OX−TRA
N10/50Aにより、下記条件で測定した。 シート;23℃相対湿度70% 容器 ;23℃内部相対湿度70%、外部相対湿度50
% 容器形状:口部直径120mm、底部直径110mm 高さ90mmの円錐形
【0023】(4) 真空成形性:三和興業社製PLA
VAC FE−36PH型真空成形機に、丸カップ状金
型(容器寸法;90mmφ×70mm高さ)を装着し、
所定金型温度でシート加熱温度を変えて、23℃×50
%RH環境下に1週間保管したシートを用い真空成形を
行った際の適性加熱温度条件幅が30℃以上のものを良
好(○)、30℃未満のものを不良(×)とした。
【0024】(5) シート衝撃強度:東洋精機社製、
デユポン衝撃試験機によりポンチ先端半径6.3mmを
用いJIS−K7211に準拠して測定を行い、50%
破壊エネルギー(J)を求めた。
【0025】(6) 50%破壊高さ(容器衝撃強
度):(3)の方法で成形した容器に350mlの純水
を充填し、容器上面をヒートシールした後、塩化ビニル
製の床に落とし、JIS−K7211に準拠して50%
破壊高さ(cm)を求めた。
【0026】(8)ポリアミド樹脂の相対粘度(ηrel
):樹脂1gを96重量%硫酸100mlに溶解、2
5℃で測定した相対粘度。
【0027】実施例1 表層(外層及び内層)を構成する熱可塑性樹脂として、
スチレンーブタジエンブロックコポリマー(スチレン含
量75重量%、MFI=7.0(測定温度200℃))
を用いた。中間層について、(a)成分のメタキシリレ
ン基含有ポリアミド樹脂としてηrel =2.7のポリメ
タキシリレンアジパミド(以下MXD6と略す。)及び
(b)成分のナイロン6(以下Ny6と略す。)として
ηrel =3.8のものを290℃で混練りして得た樹脂
組成物を用いた。これらの樹脂を用い、多層シート成形
設備を使用し、共押出法により2種3層で厚み構成比
が、外層:中間層:内層=2:1:2となる厚さ1.0
mmの多層シートを成形した。なおこのシート時の加工
温度(溶融樹脂温度)は、中間層が270℃、表層が2
50℃であった。表1にシート物性、表2に容器物性を
示す。
【0028】実施例2 表層として、ポリプロピレン樹脂(MFI=1.0、
(測定温度230℃))を用い、中間層として、MXD
6が70重量%とNy6が30重量%のブレンド物を用
い290℃で混練りして得た樹脂組成物を用い、シート
時の加工温度(溶融樹脂温度)は、中間層が270℃、
表層が270℃とした以外は、実施例1と同様の方法で
行った。表1にシート物性、表2に容器物性を示す。
【0029】実施例3 表層として、ポリカーボネート樹脂(MFI=10、
(測定温度300℃))を用い、中間層として、MXD
6が60重量%とNy6が40重量%のブレンド物を用
い、シート時の加工温度(溶融樹脂温度)は、中間層が
270℃、表層が270℃とした以外は、実施例1と同
様の方法で行った。表1にシート物性、表2に容器物性
を示す。
【0030】比較例1 スチレンーブタジエンブロックコポリマー(スチレン含
量75重量%、MFI=7.0(測定温度200℃))
からなる厚み0.8mmの単層シートを成形した。表1
にシート物性、表2に容器物性を示す。このシート及び
容器は、酸素透過率が悪く実用的でなかった。 比較例2 中間層として、MXD6を単独で使用する以外は、実施
例1と同様の方法で行った。表1にシート物性、表2に
容器物性を示す。シート及び容器の強度が低く実用的で
なかった。 比較例3 実施例1と同様に、ポリメタキシリレンアジパミド及び
ナイロン6を使用し、、中間層用樹脂組成物を270℃
で混練した以外は同様に行った。表1にシート物性、表
2に容器物性を示す。尚、容器は結晶化速度が早く成形
できなかった。
【0031】
【表1】 (注1)単位は、cc・mm/m2 ・day・atm
【0032】
【表2】 (注2)単位は、cc/pkg・day・atm (容器1個)
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、表層が熱可塑性樹脂を
含有し、中間層がメタキリレン基含有ポリアミド樹脂と
ナイロン等からなり、これに熱履歴を与えることにより
得られる樹脂組成物を含有する多層シートによって、ポ
リエステルよりガスバリアー性が改善されたシートおよ
び容器が得られる。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B32B 1/00 - 35/00 B29C 51/00 - 51/46

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも3層の熱可塑性樹脂層からなる
    厚さ120μm〜2.5mmの多層シートであり、
    (A)表層が熱可塑性ポリエステル樹脂を除く熱可塑性
    樹脂を含有し、(B)中間層が、下記の(a)成分90
    〜50重量%及び(b)成分10〜50重量%からなる
    樹脂組成物に、280℃以上320℃未満の温度におい
    て(a)成分と(b)成分の2種のポリアミド間でアミ
    ド交換反応が起こってブロックポリマーが生成する熱履
    歴を与えることによって得られる樹脂組成物を含有し、
    該中間層の樹脂組成物の温度160℃における1/2結
    晶化時間が10秒以上であることを特徴とする熱可塑性
    樹脂多層シート。 (a)成分:メタキシリレン基含有ポリアミド樹脂 (b)成分:(a)成分以外の熱可塑性ポリアミド樹脂
  2. 【請求項2】請求項1記載の熱可塑性樹脂多層シートを
    熱成形してなることを特徴とする容器。
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