JP3549781B2 - ポリエステル樹脂発泡シート - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱密閉可能で、折り曲げて容器を形作るためのデザインを押圧することによりスタンプすることのできる、飲料や食料の容器を製造するのに最適な、ポリエステル樹脂発泡シートに関する。
本発明はまた、当該シートから作成された容器も含む。特に、果汁飲料、商品棚に陳列可能な中型牛乳、茶等の飲料の容器を製造するのに適したガスバリア特性を有するシートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、果汁飲料、牛乳等の飲料や食料の容器の作成に利用されている素材は、主に、機械特性（特に剛性）を付与するボール紙の機能層を含み、場合によってはボール紙の飲料や食料に接する側に接着されるポリエチレンフィルムや同様の重合体素材を塗布したアルミニウムの薄シートの層を有する。
こうした多層素材により作成された容器は、各層の化学性質が異なるため、再生するのが困難である。
食料や飲料の容器を形成する素材の再生（リサイクル）可能性は、再生による節約と環境問題の双方の観点から最も重要な要件である。
当技術分野において、再生可能な素材を得ることは重要なテーマである。
【０００３】
重合体素材から作成された飲料や液体の容器は現存するものの、ボール紙により作成された容器に匹敵する剛性を有さないことから、固い容器作成には向かない。こうした素材により作成された容器は小袋（パウチ）のカテゴリーに属する。
重合体素材を利用して必要な剛性を有する容器を作る試みはこれまで失敗に終わっている。
【０００４】
容器の剛性は、壁の厚さにより、正確にいえば壁の厚みの三乗に対して変化する。
十分な剛性を有する容器作成のためにポリオレフィンなどの重合体素材を利用することは、経済的に適切でない厚さを必要とすることになり、また容器を密閉する段階で折りたたみや密閉が困難になるため加工不能であるという欠点を有する。
また、発泡ポリスチレンといった他素材は、薄層に成形した場合のもろさにより、使用不可能である。
【０００５】
特許文献（米国特許５，０００，９９１）により、発泡ポリエステル素材のシート、及び、シートと同様の性質を有するフィルム、または他の重合体素材により製造される、食料用の熱成形容器の作成に利用する剛性ラミネートが知られている。また、ＥＢ−Ａ−８３６９３７により、０．７から１ｇ／ｃｍ３の密度を有する発泡ポリエステル樹脂層にガスバリア特性を有し発泡ポリエステルの層と異なる重合体素材の層を接着した、０．５から１．５ｍｍの厚みを有する半剛性ラミネートが知られている。
ラミネートは熱成形によりパッケージを作成するために利用されている。
【０００６】
発泡重合体の層を有する単一および多層素材であって、素材に押圧されたパターンにそって折り目を付けることで容器を形成することができる素材は特許文献からは知られていない。単一層であれ多層であれ、重合体発泡素材に関する、折りたたむことで容器の形状を得るためのパターンの折り目付け可能性、及びそのパターンにそっての折りたたみ可能性は、折り目付けや折りたたみによる飲料や食料の容器作成にあたり不可欠な要件となる。
【０００７】
押圧されたパターンが長時間にわたり保持され、またパターンを押圧する際に素材の折りたたみに障害となる破損を引き起こさないような素材が、折り目付けに適した素材である。
さらにその素材は、容器の密閉を可能とする熱密閉が可能でなければならない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上記折りたたみ条件を満たし、ボール紙を代替するに足りる剛性を有する、飲料と食料の容器作成に最適なポリエステル樹脂発泡重合体素材が予期せず得られた。
本発明の発泡素材は、ポリエステル樹脂から得られた、本質的に無定形の（５％以下の結晶体を含む）発泡シートであり、１２０℃で５分間加熱しても結晶化度が１５％以上にならない、好ましくは１０％以上にならない結晶化率を有するシートからなる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、密度が７００ｋｇ／ｍ３以下であり、１２０℃で５分間熱したとしても結晶化度が１５％以上にならないような結晶化率を有するポリエステル樹脂から得られる、実質的に無定形である発泡シートから構成される、飲料及び食料容器の製造に適した素材に関する。
更に、シートが、イソフタル酸及び／又はナフタレンジカルボン酸から誘導されたユニットを２〜２０モル％含むコポリエチレンテレフタレートから得られることを特徴とする素材に関する。
また、シートの結晶化率が、１２０℃で５分間加熱した場合でも結晶化度が１０％以下であるような結晶化率であることを特徴とする素材に関する。
【００１０】
また、シートがガスバリア特性を有するフィルムに接着されることを特徴とする素材に関する。更に、接着されるポリエステルフィルムが、７０ｍｌ／ｍ２／２４ｈ／ａｔｍ（ＡＳＴＭ１４３４に基づく測定）以下の酸素透過率を有することを特徴とする複合素材に関する。また、ポリエステルフィルムがアルミニウムにより金属化され、またはアルミニウムまたはシリコン酸化物の層でコーティングされ、もしくはカリウムまたはリチウムポリシリケート（ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｏｒ ｌｉｔｈｉｕｍ ｐｏｌｙｓｉｌｉｃａｔｅｓ）によりコーティングされたことを特徴とする素材に関する。
【００１１】
さらにまた、ガスバリア特性を有するフィルムが発泡シートに対して、糊を用いてまたは熱成層により接着させられることを特徴とする素材に関する。
また、発泡シートの密度が１０〜５００ｋｇ／ｍ３の範囲内であり、好ましくは１００〜２００ｋｇ／ｍ３の範囲内であることを特徴とする素材に関する。
素材の厚みが０．２〜３ｍｍであり、好ましくは０．２〜１．５ｍｍであることを特徴とする素材に関する。
また、シートが無機充填剤を含む素材に関する。
さらにまた、発泡シートが、脂肪族ポリエステル樹脂を１０〜３０重量％を含む芳香族ポリエステル樹脂から得られることを特徴とする素材に関する。
【００１２】
本発明はまた、上記の素材から製造された、飲料または食料容器に関する。
また、容器の閉鎖が熱密閉で行われる容器に関する。
さらにまた、発泡シートに対し、７０ｍｌ／ｍ２／２４ｈ／ａｔｍ以下の透過率と同等の酸素バリア特性を有するフィルムが接着された上記素材を用いて製造された果汁飲料または殺菌牛乳用の容器に関し、好ましくは、シートに接着されたフィルムの酸素透過率が１０ｍｌ／ｍ２／２４ｈ／ａｔｍ以下であることを特徴とする容器に関する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
発泡シートの準備に使用されるポリエステル樹脂は、好ましくはコポリエチレンテレフタレートであって、そのテレフタル酸の２〜２０モル％がイソフタル酸及び／又はナフタレンジカルボン酸から誘導されるユニットで代替されたものが挙げられる。
コポリエチレンテレフタレートは、イソフタル酸から誘導されたユニットを４〜１０％含むことが好ましい。
【００１４】
発泡シートのガスバリア特性の向上のため、発泡シートをポリエステル樹脂フィルム又はガスバリア特性を有する他の素材でコーティングすることも可能である。
発泡シートをポリエステルフィルムでコーティングする場合、フィルムにガスバリア特性を付与する表面処理を施す、又はアルミニウム及びアルミニウムとシリコンの酸化物（Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯｘ）といったガスバリア特性を有する素材を加えることによりポリエステルフィルムにガスバリア特性を付与することができる。
【００１５】
表面処理の代表例として、リチウムやカリウムポリシリケート（ ｌｉｔｈｉｕｍ ｏｒ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｐｏｌｙｓｉｌｉｃａｔｅ）の層をフィルムに塗布する処理が挙げられる。この処理により酸素透過率を０．３ｍｌ／ｍ２／２４ｈ／ａｔｍ以下という非常に低い値に抑えることができる。
アルミニウムやＡｌ及び／又はＳｉの酸化物の層を形成するには周知の方法を用いることができる。
【００１６】
表面処理とガスバリア素材の添加は、ポリエステルフィルムが７０ｍｌ／ｍ２／２４ｈ／ａｔｍ（ＡＳＴＭ１４３４）以下の酸素透過率を実現するように行われる。Ａｌで金属化された、またはＡｌ及び／又はＳｉ酸化物でコーティングされたフィルムにおいて、酸素透過率は０．３ｍｌ／ｍ２／２４ｈ／ａｔｍ以下に低下させることができる。酸素透過率は１０ｍｌ／ｍ２／２４ｈ／ａｔｍ以下であることが好ましい。アルミニウムにより金属化されたポリエステルフィルムで商業的に入手可能なものとして、ヌロール社のＮｕ Ｒｏｌｌ（Ｎｕ Ｒｏｌｌはヌロール社の登録商標）が挙げられる。
ガスバリア特性を有するフィルムをシートに接着した場合、容器の飲料や食料に接する側のフィルム面は処理をしていない面となる。
また、例えばインクや他のもので印刷をした場合など様々な要件により、処理されたフィルムを外層とし、フィルムが接着された発泡シートを内層とすることも可能である。
【００１７】
ガスバリア特性を有するフィルムや他のフィルムを発泡シートに接着させる方法は糊付け又は熱成層又は共有押し出しなど周知の方法を用いることができる。
本発明の発泡シートは、０．２から３ｍｍの厚みを有し、好ましくは０．２から１．５ｍｍの厚みを有する。シートの密度は７００ｋｇ／ｍ３以下であり、好ましくは１０から５００ｋｇ／ｍ３の範囲内、更に好ましくは１００から２００ｋｇ／ｍ３の範囲内である。
また、発泡ポリエステルシートをポリエステル樹脂とは異なる熱密閉可能な重合体の層でコーティングすることも可能である。
【００１８】
発泡シートの準備は、周知の押出し膨張方法で行われる。
好ましい方法は、米国特許５，３６２，７６３に記載された方法である。
他の方法は、米国特許５，３６２，７６３に記載された方法である。
発泡シートの剛性は厚みに対応しており、厚さが増すにつれ（比例はしないが）剛性が増す。シートの剛性を高めるため、無機充填剤（２０重量％程度まで使用可能）を使用することができる。充填剤の例として、シリカ、アルミナ、二酸化チタン、炭酸カルシウムなどが挙げられる。
【００１９】
容器は、周知の方法により折り目付けによって容器の形になるようにシートに押圧されたパターンにそって折り曲げることにより作成される。
容器は、最終目的に応じて異なる形状や容量をもたせることができる。立方体、長方形、ピラミッド形状などが利用できる。通常、飲料や果汁飲料の容器の容量は０．２〜２リットルである。
【００２０】
発泡シートの準備に用いられるポリエステルは、芳香族ジカルボン酸 （ａｒｏｍａｔｉｃ ｂｉｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ ａｃｉｄ）、好ましくはテレフタル酸を、エチレングリコール、１，４−ブタン−ジオール及び１，４−ジメチロール−シクロヘキサンといった２〜１２個の炭素原子のジオールで重縮合することにより得られ、好ましくはテレフタル酸から誘導されるユニットの２０モル％までがイソフタル酸及び／又はナフタレンジカルボン酸から誘導されるユニットで代替されたポリエチレンテレフタレート共重合体から選ばれるポリエステルである。
発泡シートに生分解性及び／又は堆肥としての利用可能性をもたせるために、シートの準備に用いられるポリエステル樹脂に、１０〜３５重量％の脂肪族ポリエステル樹脂を混ぜ、混合物をテトラカルボン酸、好ましくは芳香族の二無水物（ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ）の存在化で行われる固体での重付加の反応をさせることができる。
【００２１】
二無水物として、ピロメリト酸無水物が挙げられ、樹脂の総量の０．０５〜２重量％の範囲で用いられる。
固体での重付加反応はおよそ１５０〜２２０℃で、樹脂の固有粘度が０．７ｄｌ／ｇ（２５℃でフェノールとテトラクロロエタンが重量比６０／４０の混合物中で粘度を計る）以上を実現するに足りる二無水物の濃縮、及び樹脂が発泡できるに足りる溶解強さ（ｍｅｌｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）の値を有するように単位時間かけて行われる。
固有粘度は通常０．８から１．２ｄｌ／ｇである。
【００２２】
適切な溶解強さは８センチニュートン（ｃｅｎｔｉＮｅｗｔｏｎ）以上、好ましくは２０センチニュートン以上である。
溶解強さの測定は、米国特許５，４４２，３８１に記載された方法に基づき、ジオトフェルトキャピラリーレオメーター（Ｇｅｏｔｔｆｅｒｔ ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｒｈｅｏｍｅｔｅｒ）を用いて行われる。
脂肪族ポリエステル樹脂は、ヒドロキシ酸と２〜２２個の炭素原子またはそのラクトンまたはラクチムを重縮合することにより、または２〜２２個の炭素原子を有する芳香族ジカルボン酸と２〜２２個の炭素原子を有する脂肪族または芳香族ジオールを重縮合することにより得られる。ポリエステルとして好ましいのはポリカプロラクトン（ｐｏｌｙｃａｐｒｏｌａｃｔｏｎｅ）である。上記のポリエステルは、生分解性の性質を有している。
【００２３】
【実施例】
以下に本発明の実施例について説明するが、これらの実施例は本発明の範囲を限定するものではない。
例１
ボビンから送出される、厚さ０．７ｍｍ、密度１８０ｋｇ／ｍ３で、１２０℃に熱せられても結晶化度が１５％以上にならないような結晶化率を有する、発泡ＣＯＰＥＴ（イソフタル酸を４重量％含んだコポリエチレンテレフタレート）のシートに、折りたたむことによって平行六面体形を有する容器となるようにデザインを折り目付ける。
折り目づけられたシートは中型の商品棚に陳列可能な牛乳及び果汁飲料用の容器を形成するために用いられる。
容器は、熱密閉により閉じられる。密閉部は空気遮断性を有し、引き裂いたり、切断等の方法により容易に開封される。
【００２４】
例２
例１に挙げられた特徴を有するＰＥＴ発泡シートは、容器のリサイクル可能性に対応した糊を用いて、厚さ１５ミクロンのヌロール社製のＮｕ Ｒｏｌｌ金属化フィルムに接着される。
当該シートは液体用の容器の製造に利用される。
【００２５】
例３
イソフタル酸を４重量％含み、１０重量％のユニオンカーバイド社のポリカプロラクトンＵＣＰＣＬ７８７（商品名）と混合され、その後インヘレント粘度が０．８５ｄｌ／ｇとなるように１８０℃で固体での重付加をされたコポリエチレンテレフタレートであり、厚さ０．７ｍｍ、密度１８０ｋｇ／ｍ３で、１２０℃に熱せられても結晶化度が１５％以上にならないような結晶化率を有する、コポリエチレンテレフタレートの発泡シートに、折り目付けることによって平行六面体形を有する容器となるようにデザインを押圧する。
折り目づけられたシートは、中型の商品棚に陳列可能な牛乳及び果汁飲料用の容器の形成に用いられる。
容器は、熱密閉により閉じられる。密閉部は空気遮断性を有し、引き裂いたり、切断等の方法により容易に開封される。堆肥製造に用いられる通常の処理を施された容器は、堆肥となる。
【００２６】
例４
例３に挙げられた特徴を有する発泡ＰＥＴシートは、容器の再利用可能性に対応した糊を用いて、厚さ１５ミクロンのヌロール社製のＮｕ Ｒｏｌｌ金属化フィルムに接着される。
当該シートは液体用の容器の製造に利用される。

Claims (17)

1. 密度が７００ｋｇ／ｍ^３以下であり、１２０℃で５分間加熱した場合でも結晶化度が１５％以上にならないような結晶化率を有するポリエステル樹脂からなるものであって、実質的に無定形である発泡シートからなる、飲料容器及び食料容器の製造に適した素材。
2. 前記発泡シートが、イソフタル酸及び／又はナフタレンジカルボン酸から誘導されたユニットを２〜２０モル％含むコポリエチレンテレフタレートから得られることを特徴とする、請求項１に記載の素材。
3. 前記発泡シートの結晶化率が、１２０℃で５分間加熱した場合でも結晶化度が１０％以下であるような結晶化率であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の素材。
4. 前記発泡シートがガスバリア特性を有するフィルムに接着されることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の素材。
5. 前記フィルムがポリエステルフィルムであり、該ポリエステルフィルムが、７０ｍｌ／ｍ^２／２４ｈ／ａｔｍ以下の酸素透過率を有することを特徴とする、請求項４に記載の多層素材。
6. 前記ポリエステルフィルムが、アルミニウムにより金属化され、またはアルミニウムまたはシリコン酸化物の層でコーティングされ、もしくはカリウムまたはリチウムポリシリケートの層によりコーティングされたことを特徴とする、請求項５に記載の多層素材。
7. ガスバリア特性を有する前記フィルムが前記発泡シートに対して、糊を用いてまたは熱成層により接着させられることを特徴とする、請求項３ないし６のいずれかに記載の素材。
8. 前記発泡シートの密度が１０〜５００ｋｇ／ｍ^３の範囲内であることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれかに記載の素材。
9. 前記発泡シートの密度が１００〜２００ｋｇ／ｍ^３の範囲内であることを特徴とする、請求項１ないし８のいずれかに記載の素材。
10. 厚みが０．２〜３ｍｍであることを特徴とする、請求項１ないし９のいずれかに記載の素材。
11. 厚みが０．２〜１．５ｍｍであることを特徴とする、請求項１０に記載の素材。
12. 前記発泡シートが無機充填剤を含む、請求項１ないし１０のいずれかに記載の素材。
13. 前記発泡シートが、脂肪族ポリエステル樹脂を１０〜３０重量％含む芳香族ポリエステル樹脂から得られることを特徴とする、請求項１ないし１２のいずれかに記載の素材。
14. 請求項１ないし１３のいずれかに記載の素材から製造された、飲料または食料容器。
15. 前記容器の密封が熱密閉で行われる、請求項１４に記載の容器。
16. 前記発泡シートに対し、７０ｍｌ／ｍ^２／２４ｈ／ａｔｍ以下の酸素透過率と同等の酸素バリア特性を有するフィルムが接着された、請求項１ないし１３のいずれかに記載の素材を用いて製造された果汁飲料または殺菌牛乳用の容器。
17. 前記発泡シートに接着されたフィルムの酸素透過率が１０ｍｌ／ｍ^２／２４ｈ／ａｔｍ以下であることを特徴とする、請求項１６に記載の容器。