JP4470643B2 - 包装容器、樹脂組成物の製造方法及び透明性に優れたリサイクル樹脂の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の他の目的は、上記包装容器の製造に用いる樹脂組成物を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、上記包装容器を用いてリサイクル樹脂を製造する方法を提供することにある。
(1)前記ブレンド物層は、前記テレフタレート系ポリエステル樹脂とナフタレート系ポリエステル樹脂とのエステル交換率が20%以下であること、
(2)400乃至520nmの可視光線透過率が、胴部において30%以下であること、
が好ましい。
このようにして得られる樹脂組成物を用いて上記の包装容器を製造することができる。尚、溶融粘度は、何れも各溶融混練温度(270〜300℃)、せん断速度91.2sec-1における値である。
本発明の包装容器の製造に用いる原料樹脂組成物としては、テレフタレート系ポリエステル樹脂とナフタレート系ポリエステル樹脂とのブレンド物が使用される。
テレフタレート系ポリエステル樹脂は、テレフタル酸を主体とする二塩基性カルボン酸単位を含むポリエステル樹脂であり、特にエステル反復単位の大部分、好適には80モル%以上をエチレンテレフタレート単位が占めるエチレンテレフタレート系結晶性ポリエステルが望ましく、また、そのガラス転移点(Tg)が50乃至90℃で、融点(Tm)が220乃至260℃の範囲にあるものが好適であり、その固有粘度(IV)は、一般に、0.4乃至1.5、特に0.6乃至1.0の範囲にあるのがよい。特に耐熱性の点でホモポリエチレンテレフタレートが好適であるが、エチレンテレフタレート単位以外のエステル単位を少量含有する共重合ポリエステルも好適に使用し得る。尚、ポリエステルが結晶性であるか否かは、示差熱分析において、明確な結晶融解ピークを示すことにより確認できる。
ナフタレート系ポリエステル樹脂は、エチレン−2,6−ジカルボン酸を主体とする二塩基性カルボン酸単位を含むポリエステル樹脂であり、特にエステル反復単位の大部分、好適には80モル%以上をエチレンナフタレート単位が占めるエチレンナフタレート系結晶性ポリエステルが望ましく、また、そのガラス転移点(Tg)が100乃至140℃で、融点(Tm)が240乃至300℃の範囲にあるものが好適であり、その固有粘度(IV)は、一般に、0.3乃至1.0、特に0.4乃至0.68の範囲にあるのがよい。特に耐熱性の点でホモポリエチレンナフタレートが好適であるが、エチレンナフタレート単位以外のエステル単位を少量含有する共重合ポリエステルも好適に使用し得る。
本発明においては、上記のテレフタレート系ポリエステル樹脂とナフタレート系ポリエステル樹脂とを溶融混練することにより、目的とするブレンド物を製造するが、前述した図1及び図2に示すような海島分散構造を形成するために、
(1)混合比率
(2)溶融混練温度での溶融粘度比
(3)エステル交換率の抑制
を考慮することが必要である。
上述した樹脂組成物(以下、ポリエステルブレンドと呼ぶことがある)を用いて得られる本発明の容器は、このポリエステルブレンド物のプリフォームを二軸延伸ブロー成形し、必要により熱固定することにより製造される。
かくして得られる本発明の包装容器は、前述したポリエステルブレンドからなるブレンド物層により容器壁が形成されており、未延伸部(例えば容器口部2或いは底部5の中心部分)でみると、図2に示すような海島分散構造を確認することができる。即ち、かかる海島分散構造では、テレフタレート系ポリエステル樹脂を連続相Aとし、ナフタレート系ポリエステル樹脂を不連続相Bとし、長径が0.4乃至10μmの大きさの不連続相Bの存在割合が50乃至100%、好ましくは95乃至100%の範囲にある。このような海島分散構造のブレンド物層が延伸されている容器胴部4でのヘイズは40%以上、特に60%以上となっており、極めて高い可視光遮断性を示す。例えば、かかる胴部4において、400乃至520nmの可視光線透過率は30%以下、特に20%以下となっており、可視光に対する変質性の内容物用の容器として有効に適用することができるのである。
本発明によれば、上述した容器(例えば使用済み容器)を粉砕し、エステル交換率が12%以上、特に15%以上となるように、押出機等を用いて溶融押出してペレット化することにより、透明性に優れたリサイクル樹脂を得ることができる。即ち、このリサイクル樹脂では、前述したポリエステルブレンドのエステル交換反応が促進され、テレフタレート系ポリエステル樹脂とナフタレート系ポリエステル樹脂とが相溶化しているため、極めて透明性に優れ、例えばこのリサイクル樹脂ペレットを用いて射出成形機にて設定温度290℃で3mm厚みのシートを成形したとき、このシートのヘイズは5%以下、特に3%以下であり、透明性が極めて高い。
テレフタレート系ポリエステル樹脂として、HomoPET樹脂[RT543CTHP:日本ユニペット(株)]を、ナフタレート系ポリエステル樹脂として3種類のHomoPEN樹脂[(TN8065S:帝人化成(株)、PN510:東洋紡績(株)、FS005:三菱化学(株)]を用いた。これらの樹脂はペレット形状であり、成形及び測定前には、PET樹脂は150℃4時間、PEN樹脂は160℃5時間の乾燥処理を行った。
上記樹脂ペレットを所定の割合でドライブレンドしたものを射出成形機(NN75JS:(株)新潟鐵工所)のホッパーへ供給し、所定のバレル設定温度、及びサイクルタイムにて射出成形して、口径28mmのボトル用プリフォームを成形した。その後、このプリフォームを赤外線ヒーターにて表面温度100〜130℃に加熱し、金型内で二軸延伸ブローして容量500mlの延伸ブローボトルを成形した。金型温度は室温(25℃)とした。
(1)固有粘度(IV)
測定溶媒20mlに上記樹脂試料200mgを加え、130℃加熱下10分間撹拌して溶解した。測定溶媒は、PETについてはフェノール:1,1,2,2-テトラクロロエタン=1:1(重量比)の混合溶媒、PENについてはp-クロロフェノール:1,1,2,2-テトラクロロエタン=3:1(重量比)の混合溶媒を用いた。その後、30℃恒温水槽中でウベローデ型粘度管を用い流下時間を測定し、IV(固有粘度)を以下の式を用い算出した。
ηrel(相対粘度)=T/T0
ηsp(比粘度)=ηrel-1
[η](固有粘度)={-1+(1+4・k・ηsp)1/2}/(2・k・c)
T:測定溶液の流下時間(sec) T0: ブランクの流下時間(sec)
k:ハギンス定数(PET 0.33, PEN 0.44) c:溶液濃度(g/dl)
上記樹脂試料の溶融粘度は、キャピログラフ[東洋精機(株)]を用いて測定した。設定温度は280〜300℃、ピストン速度は0.5〜500mm/min、キャピラリーはL/D=10/1を用いた。尚、表に記載した溶融粘度は、何れも各成形温度、せん断速度91.2sec-1における値である。
成形した延伸ブローボトルの胴部中央を切り出し、カラーコンピュータ[SM-4:スガ試験器(株)]を用いて測定した。測定値は、任意の3点の平均値をとった。
成形した延伸ブローボトルの胴部中央を切り出し、分光光度計[UV3100PC :(株)島津製作所]を用い、透過光スペクトルを測定した。400〜520nmの波長範囲を0.5nmステップでスキャンし各波長での透過率を測定し、これらの平均値を算出した。
成形した延伸ブローボトルのネックリング下を切り出し、重トリフルオロ酢酸:重クロロホルム=1:1(体積比)混合溶媒に溶解し、1HNMRスペクトルをNMR装置[EX270:日本電子データム(株)]にて測定した。得られたスペクトルのうち、エチレングリコール部位のプロトン数に相当するピークの積分値から以下の式を用いエステル交換率を算出した。このとき、ピークトップが4.8ppm付近をPET由来、4.9ppm付近をPEN由来、4.85ppm付近をエステル交換反応由来と帰属した。また、ピークが重複した場合には、波形分離プログラム[NM-GXCFT:
日本電子データム(株)]を用いピーク分離処理した。また、100%エステル交換が進行した際の組成分布は、ベルヌーイ統計に基づくランダム共重合体と仮定した。
NEN:PEN由来ピーク積分値
TET:PET由来ピーク積分値
TEN:PET由来ピーク積分値
Lobs=TEN/(TET+TEN+NEN)…エステル交換由来プロトン存在比の測定値
N =(NEN+TEN/2)/(TET+TEN+NEN)…PEN含率の測定値
Lcal=2N(1-N)…100%エステル交換が進行した際のエステル交換由来プロトン存在比の計算値
TE =(Lobs/Lcal)×100…エステル交換率(%)
成形した延伸ブローボトルの未延伸部であるネックリング下を切り出し、ガラスナイフを装着したミクロトーム[REICHERT ULTRACUTS:ライカ社]を用い、液体窒素冷却下、1.0mm/secの切削速度にて、厚み5μmの観察用試料を切削した。このとき、観察面はボトル接地面と水平方向となるようにした。この切削片をスライドガラス上に置き、浸液に浸し、カバーガラスをかけ顕微鏡観察に供じた。相構造の観察は、透過光顕微鏡にて1000倍まで拡大して行った。また、長径0.4〜10μmの不連続相の存在数割合は、1000倍拡大写真(観察範囲88×70μm2)から下式を用い算出した。ここで、不連続相は写真目視にて明らかに連続相に囲まれていることが確認できる状態のものとした。
ドメイン存在数割合(%)=長径0.4〜10μmの不連続相の存在数/不連続相の全存在数×100
テレフタレート系ポリエステル樹脂として、IVが0.75のHomoPET樹脂[RT543CTHP:日本ユニペット(株)]100重量部に対して、ナフタレート系ポリエステル樹脂としてIVが0.77のHomoPEN樹脂[TN8065S:帝人化成(株)]3.1重量部(PET:PEN=97:3重量比)をドライブレンドして射出成形機ホッパーに供給し、設定温度280℃、サイクルタイム30secの条件で口径28mmのボトル用プリフォームを成形した。プリフォーム外観は、乳白色を呈していた。
さらに、このプリフォームを二軸延伸ブローして容量500ml、胴部中央部肉厚0.15mmの延伸ブローボトルを成形したところ、ボトル外観は、乳白色を呈していた。
ナフタレート系ポリエステル樹脂を5.3重量部(PET:PEN=95:5重量比)用いた以外は、実施例1と同様にプリフォーム及び延伸ブローボトルを成形したところ、プリフォーム外観及びボトル外観は乳白色を呈していた。
ナフタレート系ポリエステル樹脂を11.1重量部(PET:PEN=90:10重量比)用いた以外は、実施例1と同様にプリフォーム及び延伸ブローボトルを成形したところ、プリフォーム外観及びボトル外観は乳白色を呈していた。
ナフタレート系ポリエステル樹脂を17.6重量部(PET:PEN=85:15重量比)用いた以外は、実施例1と同様にプリフォーム及び延伸ブローボトルを成形したところ、プリフォーム外観及びボトル外観は乳白色を呈していた。
ナフタレート系ポリエステル樹脂を42.9重量部(PET:PEN=70:30重量比)用いた以外は、実施例1と同様にプリフォーム及び延伸ブローボトルを成形したところ、プリフォーム外観及びボトル外観は乳白色を呈していた。
プリフォームとして、延伸ブローボトルの状態で胴部中央部肉厚が0.3mmとなるように肉厚設定されたプリフォームを用いた以外は、実施例1と同様にプリフォーム及び延伸ブローボトルを成形したところ、プリフォーム外観及びボトル外観は乳白色を呈していた。
プリフォームとして、延伸ブローボトルの状態で胴部中央部肉厚が0.3mmとなるように肉厚設定されたプリフォームを用いた以外は、実施例2と同様にプリフォーム及び延伸ブローボトルを成形したところ、プリフォーム外観は乳白色、ボトル外観は、乳白色を呈していた。
プリフォームとして、延伸ブローボトルの状態で胴部中央部肉厚が0.3mmとなるように肉厚設定がされたプリフォームを用いた以外、実施例3と同様にプリフォーム及び延伸ブローボトルを成形したところ、プリフォーム外観及びボトル外観は乳白色を呈していた。
ナフタレート系ポリエステル樹脂を100重量部(PET:PEN=50:50重量比)用いた以外は、実施例1と同様にプリフォーム及び延伸ブローボトルを成形したところ、プリフォーム外観は入射光角度により輝度が変化するパール光沢を示し、ボトル外観は乳白色を呈していた。
ナフタレート系ポリエステル樹脂として、IVが0.59のHomoPEN樹脂[PN510:東洋紡績(株)]を42.9重量部(PET:PEN=70:30重量比)用いた以外は、実施例1と同様にプリフォーム及び延伸ブローボトルを成形したところ、プリフォーム外観、ボトル外観ともにほぼ透明であった。
ナフタレート系ポリエステル樹脂として、IVが0.55のHomoPEN樹脂[FS005:三菱化学(株)]を42.9重量部(PET:PEN=70:30重量比)用いた以外は、実施例1と同様にプリフォーム及び延伸ブローボトルを成形したところ、プリフォーム外観、ボトル外観ともにほぼ透明であった。
射出成形の条件を、設定温度300℃、サイクルタイム30secとした以外は、実施例3と同様にプリフォーム及び延伸ブローボトルを成形したところ、プリフォーム外観、ボトル外観ともにほぼ透明であった。
射出成形の条件を、設定温度300℃、サイクルタイム60secとした以外は、実施例3と同様にプリフォーム及び延伸ブローボトルを成形したところ、プリフォーム外観、ボトル外観ともにほぼ透明であった。
実施例1乃至9で作成した延伸ブローボトルの各々をプラスチック粉砕器[(株)ホーライ]で粉砕してフレーク化した。メッシュサイズは8mm径のものを用いた。このフレークを真空ベント式二軸押出機[TEM35B:東芝機械(株)]によりストランド形状に溶融押出し、冷却水槽、冷却コンベア、カッターからなる造粒設備を用い、非晶状態のリサイクル樹脂ペレットを得た後、ペレットのエステル交換率を測定した。
次いで、このペレットを撹拌式真空乾燥機[45MV型加熱式:ダルトン(株)]にて150℃真空下で4時間加熱乾燥、結晶化処理を行った後、シート金型を装備した射出成形機ホッパーに供給し、設定温度290℃、サイクルタイム30secの条件で3mmの厚みシートの成形を行った。
その結果、ペレットの状態でエステル交換率が12%以上となるように押出成形条件を設定すると、ペレットが透明であり、得られた射出成形シートのHazeは5%以下となり透明であった。これに対して、エステル交換率が12%未満となるように押出成形条件を設定すると、ペレットが白色であり、得られたシートが白濁していた。
一方、二軸押出成形の条件において、押出機回転数を50rpm、設定温度を280℃、吐出量を15kg/hourとした場合、非晶状態のリサイクル樹脂ペレットは白色でエステル交換率は3.1%であり、また、このペレットから上記方法で成形して得られたシートのHazeは22.5%で白濁する。
2:容器首部(口部)
3:肩部
4:胴部
5:底部
Claims (4)
- テレフタレート系ポリエステル樹脂とナフタレート系ポリエステル樹脂とのブレンド物層を器壁構成層として有する包装容器であって、該容器の未延伸部分では、前記ブレンド物層が、テレフタレート系ポリエステル樹脂の連続相とナフタレート系ポリエステル樹脂の不連続相とからなる海島構造を有し、且つ長径が0.4乃至10μmの大きさの不連続相の存在割合が50乃至100%の範囲にあるとともに、該容器胴部のヘイズが40%以上であることを特徴とする包装容器。
- 前記ブレンド物層は、前記テレフタレート系ポリエステル樹脂とナフタレート系ポリエステル樹脂とのエステル交換率が20%以下である請求項1に記載の包装容器。
- 400乃至520nmの可視光線透過率が、胴部において30%以下である請求項1または2に記載の包装容器。
- 100重量部のテレフタレート系ポリエステル樹脂と、該テレフタレート系ポリエステル樹脂に対して5倍以上の溶融粘度を有するナフタレート系ポリエステル樹脂0.01乃至50重量部とを、270乃至300℃の温度でエステル交換率が20%を超えないように溶融混練することを特徴とする可視光遮断性に優れた樹脂組成物の製造方法。
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