JP4059797B2 - ボトルキャップ用ポリエチレン樹脂組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は清涼飲料水等の液体などを収容する容器のキャップに使用されるポリエチレン樹脂組成物に関し、更に詳しくは、成形性、開栓性、及び耐ストレスクラック性に優れ、かつ開栓時にキャップブリッジ部が容易にちぎれる性質を有するボトルキャップ用ポリエチレン樹脂組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、清涼飲料水等の容器のキャップとしてアルミニウム金属製のものが広く使用されている。通常、キャップは容器口部に螺合等の係止手段で係止される。近年、リサイクル性等の環境保全の観点からキャップにポリオレフィンの適用が検討されている。しかも、ポリオレフィンであると、軽量化、低価格化を図れる。飲料水等内容物を加熱充填あるいは加温保管する場合、ポリエチレンは加熱により軟化する恐れがあるため、耐熱性および剛性の高いポリプロピレンが使われている。
【０００３】
【特許文献】
特開２０００−２４８１２５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし近年、成形サイクルを短縮して、生産効率を上げる要求が高くなっている。そこで、高流動性のポリオレフィンにて射出成形または圧縮成形を行う試みがなされるようになり、ポリエチレンがポリプロピレンに比べて融点が低いため、成形サイクルを短縮できる点で見直されるようになった。また、ポリエチレンはキャップ開閉時の滑り性も良好であるという利点もある。しかし、ポリプロピレンに比してボトル内容物との接触によりストレスクラックを発生しやすいという問題を有している。また、圧縮成形時のコア型を抜く工程において、内面ネジ部が変形する恐れがあるため、高い剛性が求められる。
【０００５】
更には、開栓時にキャップブリッジ部がちぎれずに伸びてしまい、開栓不良を起こす場合があり、適度なちぎれ性が求められる。例えば特開２０００−２４８１２５号公報に記載された組成物では、剛性、ストレスクラック性を保持しながら、適度なちぎれ性を満たすことは困難である。本発明は前記課題を解決する為になされたもので、成形性、剛性、耐ストレスクラック性、更には易ちぎれ性等を兼ね揃えたポリエチレン樹脂を目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決する為の手段】
本発明のボトルキャップ用ポリエチレン樹脂は、メルトフローレート（MFR：単位［ｇ／１０分］）が１〜１０の範囲にあり、かつ流動性インデックス（FI：単位［１／秒］）が１７００〜３０００の範囲にあり、さらに下記要件（a）〜（c）の要件を満足することを特徴とするボトルキャップ用ポリエチレン樹脂組成物である。
（a）密度が０．９６５[ｇ／ｃｍ³]以上。
（b）熱圧プレス成形試料の２３℃での引張破断点伸びが２００％以下。
（c）熱圧プレス成形試料の耐ストレスクラック性が２０時間以上。
【０００７】
また、本発明のボトルキャップ用ポリエチレン樹脂は無機フィラー０．１〜０．５重量％を含有するものが望ましい。
さらに本発明のポリエチレン樹脂組成物はまた、ＭＦＲが１〜５［ｇ／１０分］、密度が０．９６０〜０．９６５［ｇ／ｃｍ³］であるポリエチレン樹脂Aを７０重量％以上且つ９０重量％以下と、ＭＦＲが１５［ｇ／１０分］以上、密度が０．９７０［ｇ／ｃｍ³］以上であるポリエチレン樹脂Bを１０重量％より多く且つ３０重量％未満以下で含有してなるものが望ましい。
【０００８】
【発明の実施の態様】
本発明に係るポリエチレン樹脂組成物はチーグラー触媒；フィリップス触媒；メタロセン触媒等のシングルサイト触媒等の各種触媒で重合されるエチレン単独あるいはエチレンと炭素数３〜１８のα−オレフィンから選ばれる１種またはそれ以上のコモノマーとの共重合体である。α−オレフィンの代表例としては例えばプロピレン、１−ブテン、１−ヘキセン、１−オクテン、４−メチル−１ペンテン等が挙げられる。
【０００９】
本発明のポリエチレン樹脂組成物はＭＦＲが１〜１０［ｇ／１０分］、好ましくは２〜５［ｇ／１０分］の範囲であり、かつFIが１７００〜３０００［１／秒］、より好ましくは２０００〜２５００［１／秒］の範囲であることが望ましい。この範囲において、高速成形性（流動性）と耐ストレスクラック性のバランスが満たされる。本発明におけるＭＦＲはＡＳＴＭ Ｄ１２３８に準拠し、温度１９０℃、荷重２．１６ｋｇで測定される。また、ＦＩは試料をキャピラリーから１９０℃で押出し、ずり応力が２．４×１０⁶ｄｙｎｅ／ｃｍ²に到達するときのずり速度で定義される。（株）東洋精機製作所製の毛細管式流れ特性試験機を用い、樹脂温度１９０℃、ずり応力の範囲が５×１０⁴〜３×１０⁶ｄｙｎｅ／ｃｍ²の時のずり速度を測定して求めた。なお、測定する試料のＭＦＲによって、ノズル直径を次のように変更して測定する。
１０≧ＭＦＲ＞３のとき １．０ｍｍ
３≧ＭＦＲ＞０．８のとき ２．０ｍｍ
０．８≧ＭＦＲのとき ３．０ｍｍ
【００１０】
（a）密度が０．９６５[ｇ／ｃｍ^3]以上、好ましくは０．９６７[ｇ／ｃｍ³]以上であることが望ましい。密度を０．９６５[ｇ／ｃｍ³]以上とすることにより、剛性が向上し、圧縮成形時のコア型を抜く工程における内面ネジ部が変形しにくくなる。本発明における密度はＡＳＴＭ Ｄ１５０５に準拠して測定される。
【００１１】
（ｂ）本発明におけるポリエチレン樹脂組成物は熱圧プレスにより成形した試料の２３℃での引張破断点伸びが２００％以下であることが望ましい。より望ましくは１５０％以下である。引張破断点伸びを２００％以下にすることにより、開栓時の製品ブリッジ部が伸びにくくなり、容易にちぎれる。引張り破断点伸び測定は、ＡＳＴＭ Ｄ１６９８に従って厚み４ｍｍの熱圧プレスシート試料を作成し、ＪＩＳ Ｋ７１６１に準拠して行う。
【００１２】
（ｃ）本発明におけるポリエチレン樹脂組成物は熱圧プレスにより成形した試料の耐ストレスクラック性（ＥＳＣＲ）が２０時間以上であることが望ましい。これは、一定ひずみ下での耐ストレスクラック性をあらわす。ストレスクラック試験は、ＡＳＴＭ Ｄ１６９８に従って厚み２ｍｍの熱圧プレスシート試料を成形し、ＡＳＴＭ Ｄ１６９３に従って行なう。
ポリエチレン樹脂組成物に無機フィラーを０．１〜０．５重量％、好ましくは０．２〜０．３重量％含有していることが望ましい。無機フィラーの種類としては硫酸バリウム、タルク、炭酸カルシウム等公知のものを用いることができ、中でも硫酸バリウム、タルクを引張り破断点伸びの観点から好ましく用いることが出来る。無機フィラーを０．１〜０．５重量％含有することにより、成形性を変えることなく、耐ストレスクラック性を適度に保持しながら、ちぎれ性を向上させる。
【００１３】
本発明のポリエチレン樹脂組成物は前述したポリエチレン成分Aを７０重量％以上で８０％未満、好ましくは７０重量％以上で７５％未満と、ポリエチレン成分Ｂを２０重量％よりも多く３０重量％以下、好ましくは２０重量％よりも多く２５重量％以下のものを順次重合して得られ、またそのようなものが望ましい。また、別々に重合して後でブレンドすることも可能である。ここで、成分Aを７０重量％以上とすることにより耐ストレスクラック性が向上し、８０重量％未満とすることにより成形性が向上する。
上記本発明のポリエチレン樹脂には本発明の効果を著しく損なわない範囲で添加剤等を添加しても良い。添加剤として、例えば酸化防止剤（フェノール系、リン系、イオウ系）、滑剤、帯電防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤等を１種または２種以上適宜に併用することができる。これらは必要に応じ各種添加剤を配合し、混練押出機、バンバリーミキサー等により混練し、容易に成形材料とすることができる。
【００１４】
本発明に係るポリエチレン樹脂組成物はボトルキャップ用であり、特に水飲料等の内容物を加熱充填する必要があるキャップに好ましく適用される。キャップの成形法としては、特に限定されず周知の種々の樹脂成形法を適用できる。しかしながら中でも射出成形、圧縮成形等が最も好ましく用いられる。キャップを本発明のポリエチレン樹脂組成物により構成する場合、容器本体の樹脂はいずれの樹脂でも構成することができる。例えば、ＰＥＴやポリプロピレン等の樹脂を採用することができる。中でも、飲料用にその効果が顕著なものとなる。
【００１５】
【実施例】
以下実施例で本発明を具体的に説明する。ポリエチレン樹脂組成物の各物性値測定法は以下の通りである。
密度 ：ＡＳＴＭ Ｄ１５０５に準拠して測定。
ＭＦＲ ：ＡＳＴＭ Ｄ１２３８に準拠し、温度１９０℃、荷重２．１６ｋｇで測定。
ＦＩ ：試料をキャピラリーから１９０℃で押出し、ずり応力が２．４×１０⁶ｄｙｎｅ／ｃｍ²に到達するときのずり速度で定義される。(株)東洋精機製作所製の毛細管式流れ特性試験機を用い、樹脂温度１９０℃、ずり応力の範囲が５×１０⁴〜３×１０⁶ｄｙｎｅ／ｃｍ²の時のずり速度を測定して求めた。なお、測定する試料のＭＦＲによって、ノズル直径を次のように変更して測定する。
１０≧ＭＦＲ＞３のとき １．０ｍｍ
３≧ＭＦＲ＞０．８のとき ２．０ｍｍ
０．８≧ＭＦＲのとき ３．０ｍｍ
引張破断点伸び ：ＪＩＳ Ｋ７１６１に準拠して、２３℃にて測定。
ＥＳＣＲ ：ＡＳＴＭ Ｄ１６９３に準拠して測定。
【００１６】
【実施例１】
ポリエチレン樹脂組成物は、下記ポリエチレン樹脂Aが７０重量％と下記ポリエチレン樹脂Bが３０重量％からなる組成物１００重量部に、更に無機フィラーとして硫酸バリウム０．２重量部を添加して溶融混練し、調製した。
ポリエチレンA：ＭＦＲ＝２．１［ｇ／１０分］、密度＝０．９６３［ｇ／ｃｍ³］
ポリエチレンB：ＭＦＲ＝ １６［ｇ／１０分］、密度＝０．９７４［ｇ／ｃｍ³］
このポリエチレン樹脂組成物はＭＦＲが３．９［ｇ／１０分］、ＦＩが２５００［１／秒］、密度が０．９６７［ｇ／ｃｍ³］であった。熱圧プレスにより成形した試料の引張破断点伸びは１４０％、ＥＳＣＲは２０．２［ｈ］であり、成形性を維持しながら引張破断点伸びと耐ストレスクラック性のバランスが良好であった。結果を表１に示す。
【００１７】
【実施例２】
無機フィラーとしてタルク０．２重量％を用いた他は実施例１と同様に行なった。結果を表１に示す。
【００１８】
【実施例３】
無機フィラーとしてタルク０．３重量％を用いた他は実施例１と同様に行なった。結果を表１に示す。
【００１９】
【比較例１】
無機フィラーを添加しなかった他は、実施例１と同様に行なった。結果を表２に示す。成形性、耐ストレスクラック性は良好であったが、引張破断点伸びが劣っていた。
【００２０】
【比較例２】
ＭＦＲが２．１［ｇ／１０分］、密度が０．９６３［ｇ／ｃｍ³］であるポリエチレン樹脂Aを６０重量％と、ＭＦＲが１６［ｇ／１０分］、密度が０．９７４［ｇ／ｃｍ³］以上であるポリエチレン樹脂Bを４０重量％含み、無機フィラーは含有しないポリエチレン樹脂組成物を用いた他は、実施例１と同様に評価を行なった。結果を表２に示す。引張破断点伸びは問題ないが、耐ストレスクラック性が劣っていた。
【００２１】
【比較例３】
ＭＦＲが２．１［ｇ／１０分］、密度が０．９６３［ｇ／ｃｍ³］であるポリエチレン樹脂Aを５０重量％と、ＭＦＲが１６［ｇ／１０分］、密度が０．９７４［ｇ／ｃｍ³］以上であるポリエチレン樹脂Bを５０重量％含み、無機フィラーは含有しないポリエチレン樹脂組成物を用いた他は、実施例１と同様に評価を行なった。結果を表２に示す。引張破断点伸びは問題ないが、耐ストレスクラック性が劣っていた。
【００２２】
【比較例４】
無機フィラーとして硫酸バリウム１重量％を用いた他は実施例１と同様に行なった。結果を表２に示す。引張破断点伸びは問題ないが、耐ストレスクラック性が劣っていた。
【００２３】
【比較例５】
無機フィラーとしてタルク１重量％を用いた他は実施例１と同様に行なった。結果を表２に示す。引張破断点伸びは問題ないが、耐ストレスクラック性が劣っていた。
【００２４】
【表１】

【００２５】
【表２】

【００２６】
【発明の効果】
本発明のボトルキャップ用ポリエチレン樹脂組成物であると、高流動性で成形性に優れ、サイクルを短縮して、生産効率を上げることが出来る。また、成形性と耐ストレスクラック性のバランスが良く、しかも、開栓時のちぎれ性も良好である。また、リサイクル性に優れて環境適性が良好な上、軽量、安価で、また、滑り性も良好で使い勝手も良い。

Claims (3)

1. ボトルキャップ用のポリエチレン樹脂組成物であって、該ポリエチレン樹脂組成物はメルトフローレート（ＭＦＲ）が１〜５［ｇ／１０分］、密度が０．９６０〜０．９６５［ｇ／ｃｍ ³ ］であるポリエチレン樹脂Ａを７０重量％以上且つ９０重量％以下と、ＭＦＲが１５［ｇ／１０分］以上、密度が０．９７０［ｇ／ｃｍ ³ ］以上であるポリエチレン樹脂Ｂを１０重量％以上且つ３０重量％以下で含有してなり、
   該ポリエチレン樹脂組成物のメルトフローレートが１〜１０［ｇ／１０分］の範囲にあり、かつ流動性インデックスが１７００〜３０００［１／秒］の範囲にあり、さらに下記要件（ａ）〜（ｃ）を満足することを特徴とするポリエチレン樹脂組成物。
   （ａ）密度が０．９６５［ｇ／ｃｍ³］以上
   （ｂ）熱圧プレス成形試料の２３℃での引張破断点伸びが２００％以下
   （ｃ）熱圧プレス成形試料の耐ストレスクラック性が２０時間以上
2. 無機フィラーを０．１〜０．５重量％含有することを特徴とする請求項１記載のボトルキャップ用ポリエチレン樹脂組成物。
3. 請求項１または２に記載のポリエチレン樹脂組成物からなるボトルキャップ。