JP5970902B2 - 発泡成形品 - Google Patents
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Description
しかるに、上述した不透明容器は、内容物の変質を防止するために、多量の着色剤を配合して遮光性が高められているため、リサイクル性という点で問題がある。多量の着色剤の添加により、該容器を形成している樹脂の物性等が大きく変化してしまっているからである。例えば、着色剤により不透明度が大きくなると、リサイクル樹脂の再利用時の用途が限定されるため、リサイクル材としての価値が低くなるという問題がある。
(1)前記発泡セルは、平均厚みtが50μm以下で且つ平均アスペクト比が4以上である扁平形状を有していること、
(2)前記発泡セルが内部に分布していない非発泡領域を有していること、
(3)口部、胴部及び底部を備えた包装容器であり、胴部が前記発泡領域であり、口部が前記非発泡領域となっていること、
が好適である。
本発明の発泡成形体の発泡領域での断面(最大延伸方向に沿った垂直断面)を示す図1を参照して、全体として10で示す成形体の発泡領域には、発泡セル1が多数分布している。
即ち、扁平状の発泡セル1が上記の条件を満足するように多数分布していることにより、この発泡領域に入射した光の多重反射や散乱が多く発生し、この発泡領域を通過する光であっても、その光路長は極めて長くなり、従って、その透過率は大きく低下し、極めて高い遮光性を確保することができるのである。例えば、上記の条件を満足するように扁平状発泡セル1が多数分布している場合、光吸収剤を含有しなくても光(350〜500nmの波長光)の全光線透過率は15乃至8%程度である。
特に、成形体10を容器とする場合には、容器への成形性、透明性、耐熱性、強度等の観点から、PETに代表されるポリエステル樹脂や、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂が好適に使用され、特にポリエステル樹脂が最適である。
以下に、光により変質しやすい内容物(或いは内容物中の成分)の一例と、その主な吸収波長を示す。
内容物 主な吸収波長(nm)
ビタミンD 292
ビタミンE 292
シトラール 320
ビタミンA 325
葉酸 365
ビール 350〜550
牛乳 400〜550
βカロチン 450
油脂 〜550
葉緑素 430、660
Lambert-Beerの法則による下記式:
I=I0exp(−αL)
式中、Iは透過光の強度
I0は入射光の強度
αは吸光係数
Lは光路長である、
この式から理解されるように、上記のように吸光係数が小さいということは透光性が大であることを意味しているから、本発明においては、透明性が損なわれない程度の少量でしか光吸収剤が配合されていないわけである。
従って、本発明においては、光吸収剤が配合されているが、その量が熱可塑性樹脂の透明性を損なわない程度の少ない量であるため、かかる光吸収剤の配合による熱可塑性樹脂の物性等の変動が可及的に小さく抑制されており、リサイクル性は有効に確保されている。
本発明において、発泡体の吸光係数を測定する際には、かかる発泡体を樹脂組成物が変質しない程度の温度で溶融し、任意の厚みの非発泡フィルムまたはシートに加工した後に光透過率測定を行って式より求めればよい。
このような僅かな量の光吸収剤の使用による著しい遮光性の向上は、発泡セルによる光の多重反射や散乱による光路長の増大効果と光吸収剤による光の吸収とが相乗的に作用して達成されるものである。
本発明の発泡体を容器として使用した後にリサイクル材として利用する際には、樹脂を再溶融させる工程において発泡セルが消失し非発泡状態となる。すると、先に述べた発泡による光路長増大効果が起きない事から透明性が向上し(隠蔽性が低下し)、リサイクル材としての価値が高いものに変化する。
このようなプラスチックボトル60は、オレフィン系樹脂やポリエステル樹脂により好適に成形され、特にPET等のポリエステル樹脂は、このようなボトル60の成形には最適である。
上述したプラスチックボトル60に代表される本発明の発泡成形体10は、所謂マイクロセルラー技術による発泡を利用して製造される。
尚、マイクロセルラーによる発泡とは、不活性ガスを発泡剤として樹脂に含浸させ、このガスを気泡に成長させて発泡セルを形成するという技術であり、発泡セルが小さく、しかも全体に均一に分布するという利点があり、さらには、発泡セルによる強度などの物性低下が低いという利点もある。
また、成形機中の溶融混練部に高圧で不活性ガスを供給し、不活性ガスが溶解した成形用樹脂組成物をそのまま射出成形等の成形に供することにより、不活性ガスが含浸したプリフォームを得ることもできる。この場合、射出成形機中での発泡等を防止し且つスワルマーク等の外観不良のないプリフォームを得るためには、例えばWO2009/119549などで本出願人が提案しているように、高圧に保持された金型キャビティ内に保圧をかけながら不活性ガスが溶解した成形用樹脂組成物を射出充填することにより成形を行うことが好ましい。
尚、表皮層5は、発泡領域となる部分の外面にのみ形成されていればよく、プリフォームの全体にわたってわざわざ形成するものではないため、発泡領域となる部分のみを大気に露出させ、他の部分は大気に露出しないように覆っておくなどの手段を採用し、発泡領域となる部分の外面についてのみ、選択的にガスを放出させることもできる。
この図3から理解されるように、この発泡プリフォームは延伸成形されていないため、発泡セル1aはほぼ球形状であり、扁平していない。従って、この発泡プリフォームの発泡領域では、セルが小さく且つ扁平していないことから、反射や拡散が不十分となり、目的とする高い遮光性を得ることが困難となる。勿論、ガス含浸量や発泡条件を調整して発泡セル1aを多数生成させることにより、原理的には高い遮光性を得ることができる。しかしながら、この場合には、セル密度を極めて大きくしなければならず、成形体であるボトルの強度低下やガスバリア性の低下が著しくなってしまうため、実際には延伸が必要不可欠となってしまう。
例えば、図4には、図2の発泡ボトル60を得るためのプリフォームの形状が示されているが、このプリフォーム50は、全体として試験管形状を有しており、その上部に螺子51a及びサポートリング51bを備えた首部51が形成されており、首部51の下方に胴部53及び底部55が形成されている。即ち、図2の発泡ボトル60では、螺子61a及びサポートリング61bを備えた首部61は非発泡領域であるため、このプリフォーム50の首部51も非発泡領域であり、その胴部53及び底部55が発泡領域となり、上記の選択的加熱により、上述した球形状の発泡セル1aが形成されることとなる。
勿論、成形体10の全体が発泡領域とする場合には、発泡プリフォームの全体を加熱すればよい。
即ち、図2に示されている形態のボトルを製造する場合には、図4に示されているような試験管形状の発泡プリフォームを作製し、これをブロー成形に供するが、カップ形状の容器を製造する場合には、板状形状或いはシート形状の発泡プリフォーム(底部及び胴部に対応する中央部分が発泡領域となる)をプラグアシスト成形等に付すればよい。
また、上述の方法は発泡ガスが含浸した非発泡プリフォームを加熱発泡させる方法を説明したが、所謂発泡射出成形法により発泡プリフォームを成形した後に加熱して延伸成形して発泡ボトルを得る事ができる。この場合においても本発明の発泡構造を満足していれば高い遮光性能を得ることができる。ただし、この方法は口部を非発泡とする事が出来ない点や、発泡セルを微細にする事が困難な点で不利である。
さらに、本発明は、高い遮光性により内容物の光による変質を有効に防止できることから、光による変質を生じる内容物(例えば各種の飲料や薬液など)の収容のための容器に最も有効に適用され、さらには、このような容器は、発泡セルの形成により、軽量性や断熱性の点でも優れている。
ボトル用PET樹脂(固有粘度:0.84dl/g)100重量部に有機系のPET樹脂用遮光性マスターバッチ(ampacet製;LJ−183263)を1重量部ドライブレンドし、射出成形機に供給し、さらに射出成形機の加熱筒の途中から窒素ガスを0.15重量%供給しPET樹脂と混練して溶解させ、発泡しないよう保圧の程度を調整(保圧力60MPa、射出保圧時間22秒)して射出成形して冷却固化し、ガスは含浸しているが実質非発泡状態の試験管形状の容器用プリフォームを得た。得られたプリフォームは、発泡ガスを添加しない場合と比べると軽量化率は0%であった。
実施例1において、射出機の加熱筒内で窒素ガスを供給しない以外は実施例1と同様に
ボトル成形を行った。得られたボトルの胴部の波長438nmにおける全光線透過率を測定したところ、10.5%であり、隠蔽性は不十分であった。測定部厚みは309μmであり、波長438nmでの吸光係数は73.0cm−1であった。
実施例1において、遮光性マスターバッチ量を0.33重量部に変えた以外は実施例1と同様にボトル成形を行った。得られたボトルの胴部の波長438nmにおける全光線透過率を測定したところ、0.51%であり、高い隠蔽性を有していた。ボトル胴部断面のSEM観察を行うと、扁平状セルが多数存在する様子が確認でき、平均セル厚みは4.9μm、平均アスペクト比は10.4、平均横断セル数は32.6であった。ボトルを再溶融させて測定した波長438nmでの吸光係数は24.3cm−1であった。図5に波長350〜500nmにおける光透過率を示す。発泡ボトルを再溶融し、厚さ200μmの非発泡シートに成形し、波長438nmでの光透過率を測定したところ56%であり、発泡ボトルでの光透過率から大幅に透明性が向上し、リサイクルに供するに有利であった。
実施例2において、射出機の加熱筒内で窒素ガスを供給しない以外は実施例1と同様に
ボトル成形を行った。得られたボトルの胴部の波長438nmにおける全光線透過率を測定したところ、46.8%であり、透明感が強く、隠蔽性はなかった。測定部厚みは311μmであり、波長438nmでの吸光係数は24.4cm−1であった。図5に波長350〜500nmにおける光透過率を示す。
実施例2において、射出機の加熱筒内で供給する窒素ガス量を0.20重量%に変えた以外は実施例1と同様にボトル成形を行った。得られたボトルの胴部の波長438nmにおける全光線透過率を測定したところ、0.1%以下であり、高い隠蔽性を有していた。波長438nmでの吸光係数は24.3cm−1であった。ボトル胴部断面のSEM観察を行うと、扁平状セルが多数存在する様子が確認でき、平均セル厚みは5.8μm、平均アスペクト比は10.2、平均横断セル数は39.0であった。
実施例2において、射出機の加熱筒内で供給する窒素ガス量を0.12重量%に変えた以外は実施例1と同様にボトル成形を行った。得られたボトルの胴部の波長438nmにおける全光線透過率を測定したところ、9.4%であり、隠蔽性は不十分であった。波長438nmでの吸光係数は24.1cm−1であった。ボトル胴部断面のSEM観察を行うと、扁平状セルが多数存在する様子が確認でき、平均セル厚みは3.3μm、平均アスペクト比は11.3、平均横断セル数は17.2であった。
ボトル用PET樹脂(固有粘度:0.84dl/g)100重量部を射出成形機に供給し、さらに射出成形機の加熱筒の途中から窒素ガスを0.20重量%供給しPET樹脂と混練して溶解させ、発泡しないよう保圧の程度を調整して射出成形して冷却固化し、試験管形状の容器用プリフォームを得た。次いで、赤外線ヒータにより口部を除くプリフォーム胴部をボトル形状に成形可能な限りにおいて高発泡となるよう調整して加熱し発泡させた後、ただちにブロー成形し、内容量が約500mlの発泡ボトルを得た。得られたボトルの波長438nmにおける全光線透過率は6.7%であり、光に敏感な内容物を保護する目的では十分ではなかった。発泡ボトルを再溶融させて10μmおよび200μmのフィルムを作製し、表面反射の影響を除外して測定した波長438nmでの吸光係数は1cm−1以下であった。
比較例1において供給するマスターバッチ量を3重量部に変えたこと以外は同様に非発泡ボトルを成形した。得られたボトルの胴部の波長438nmにおける全光線透過率を測定したところ、0.2%であり、測定部厚みは285μm、波長438nmでの吸光係数は225cm−1であった。得られたボトルは隠蔽性を有していたが、ボトルを再溶融し200μmのシートに再成形して波長438nmでの光透過率を測定を測定したところ0.9%であり、高い隠ぺい性を有したままでリサイクルに供するには不適であった。
3:マトリックス
5:表皮層
10:発泡成形体
Claims (4)
- 熱可塑性樹脂に光吸収剤が分散されている熱可塑性樹脂組成物からなる発泡成形品であって、前記熱可塑性樹脂組成物の前記光吸収剤に由来する350〜500nmの波長領域での極大吸収波長における吸光係数が100cm−1以下であり、少なくとも内部に発泡セルが分布している発泡領域を有しており、該発泡領域では厚み方向に少なくとも20個以上の発泡セルが分布していると共に、該発泡領域での前記光吸収剤に由来する350〜500nmの波長領域での極大吸収波長における全光線透過率が1%以下であることを特徴とする発泡成形品。
- 前記発泡セルは、平均厚みtが50μm以下で且つ平均アスペクト比が4以上である扁平形状を有している請求項1に記載の発泡成形品。
- 前記発泡セルが内部に分布していない非発泡領域を有している請求項1または2に記載の発泡成形品。
- 口部、胴部及び底部を備えた包装容器であり、胴部が前記発泡領域であり、口部が前記非発泡領域となっている請求項3に記載の発泡成形品。
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