JP5998610B2 - 黄変が抑制されたリグラインド層を有する多層容器 - Google Patents
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Description
このようなオレフィン系樹脂やポリエステル樹脂は、酸素バリア性が十分でないことから、内容物の保存性を向上させるために、ガスバリア性に優れた樹脂であるエチレン−ビニルアルコール共重合体(以下、「EVOH共重合体」ということがある)を中間層として、オレフィン系樹脂やポリエステル樹脂から成る内外層の間に設けた多層容器が広く実用に供されている。
しかしながら、上述したように、容器のガスバリア性を向上するためにEVOH共重合体から成る層を有する容器の成形により生じた回収物には、オレフィン系樹脂やポリエステル樹脂以外にEVOH共重合体が含有されており、このEVOH共重合体がシート成形等の溶融押出に際して劣化する傾向があり、バージンの樹脂から成る多層容器に比して黄色く変色したり、焦げやゲル化の発生、或いは流動異常による外観特性の低下やフレーバー性の低下等が生じるという問題がある。
従って本発明の目的は、オレフィン系樹脂及びエチレン−ビニルアルコール共重合体を含有する容器を成形する際に生じた回収物をリグラインド層として含有し、黄色に変色することが有効に抑制された多層容器を提供することである。
本発明においては、オレフィン系樹脂とEVOH共重合体から成る容器のスクラップ樹脂に、酸変性オレフィン系樹脂を添加することにより、リグラインド層の黄変が抑制され、後述する実施例の結果からも明らかなように、黄色の着色の程度を表わすb値が低減されている。
すなわち、EVOH共重合体は、主鎖に結合した水酸基を有し、この水酸基の水素は活性水素で反応性に富み、また水酸基の結合したα−炭素に結合した水素は水酸基の置換基効果により外部からエネルギーを与えられたときに容易に離脱することから、EVOH共重合体はオレフィン系樹脂に比して熱分解されやすいという特徴を有している。
本発明においては、酸変性オレフィン系樹脂が添加されることにより、酸変性オレフィン系樹脂のカルボン酸基がEVOH共重合体の水酸基と結合することによって、EVOH共重合体の劣化反応であるカルボニル化を有効に抑制し、EVOH共重合体の熱劣化に起因する黄変を抑制することが可能になると考えられる。
また酸変性オレフィン系樹脂のカルボン酸基がEVOH共重合体の水酸基と反応することによって相溶化し、EVOH共重合体がオレフィン系樹脂中に微分散することによっても樹脂組成物全体の黄色味は低減されると考えられる。
上記回収物は、オレフィン系樹脂及びEVOH共重合体を含有する容器を成形する際に生じたスクラップ樹脂であり、かかるスクラップ樹脂がどのような構成(含有量、層構成、成形方法等)でオレフィン系樹脂及びEVOH共重合体を含有していたかは特に限定されないが、一般的な包装材料としては、オレフィン系樹脂が内外層、EVOH共重合体が中間層として形成され、後述する範囲でEVOH共重合体を含有するものである。
またオレフィン系樹脂は、従来から包装材料の分野で使用されている押出グレード或いは射出グレードのものである。
尚、これらのオレフィン系樹脂又はEVOH共重合体には、必要により、滑剤、改質剤、顔料、紫外線吸収剤等が配合されていてもよく、また容器が接着層を有する場合もあり、接着樹脂を含有していてもよい。
尚、本発明の作用効果は上記範囲にある回収物を用いた場合に限定されるものではなく、上記範囲よりもEVOH共重合体が少ない場合には、EVOH共重合体に起因する黄変自体が少なく、その一方上記範囲よりもEVOH共重合体の量が多いと、EVOH共重合体に起因する黄色味が強いおそれがあるが、酸変性オレフィン系樹脂の添加量を調整することにより黄変抑制効果を得ることができる。
本発明で用いる酸変性オレフィン系樹脂は、上述したオレフィン系樹脂をベースポリマーとし、不飽和カルボン酸又はこれらの誘導体でグラフト変性する。
尚、同種のベースポリマーとなるオレフィン系樹脂とは、回収物に使用されているオレフィン系樹脂と密度、共重合成分量、メルトフローレート等が若干異なっていてもよいが、好適には回収物に使用されているものと同じオレフィン系樹脂を用いることが望ましい。
酸変性率は、ベースポリマー基準で、0.2乃至0.8重量%、特に0.2乃至0.4重量%の範囲にあることが好適であり、この範囲にあることによりEVOH共重合体の黄変を有効に抑制できる。
酸変性オレフィン系樹脂は、メルトフローレート(MFR JISK7210)が0.1乃至450g/10min、特に1乃至200g/10minの範囲にあることが加工性の点で好ましい。
本発明においては、オレフィン系樹脂及びEVOH共重合体を含有する容器を成形する際に生じたスクラップ樹脂である回収物に、酸変性オレフィン系樹脂を添加して成る樹脂組成物をリグラインド層として多層容器に存在させる。
この樹脂組成物において、酸変性オレフィン系樹脂の添加量は、回収物中に存在するEVOH共重合体の量によって適宜調整することができるが、含有するEVOH共重合体100重量部に対して10乃至3000重量部、特に10乃至2500重量部の範囲で添加することが好ましい。
尚、EVOH共重合体から成る層を有する多層容器は、一般的に2乃至20重量%の範囲でEVOH共重合体を含有している。このためかかる多層容器の成形により生じるスクラップ樹脂もこの範囲でEVOH共重合体を含有していることが一般的であることから、回収物におけるEVOH共重合体の含有量が上記範囲内にある限りにおいて、酸変性オレフィン系樹脂はリグラインド層のうち1乃至30重量%の量になるように添加することが出来る。さらに、後述する成形性の評価を考慮すると1乃至25重量%の量になるように添加することが好ましい。
回収助剤としては、エチレンリッチのエチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物、具体的には、エチレン含有量が80モル%以上、特に80乃至95モル%であり、ケン化度が50%以上、特に90%以上のエチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物を配合することが好ましい。
回収助剤は、極めて微量でよく、具体的には、樹脂組成物中0.5乃至10重量%の量で配合されていればよい。
本発明の多層容器は、上述した樹脂組成物をリグラインド層として含有する限り、その層構成、成形方法は限定されない。
例えば、それ自体公知の射出成形或いは押出成形により、所定の層構造を有するプリフォームを成形し、次いで、得られたプリフォームを溶融成形及び固相成形(例えばブロー成形、真空成形、プラグアシスト成形等)することにより製造される。また、各樹脂を多層ダイ内で合流させ、中間層樹脂が封入するように溶融樹脂を押し出し、中間層樹脂が存在しない部分で切断し、金型内に投入後、コア型で圧縮成形することにより製造される。
ボトル形状の容器を製造する場合には、試験管形状のプリフォームを成形した後、ブロー成形を行えばよい。この場合、プリフォームの形状をチューブ状とし、その一端をピンチオフして閉じた後、ダイレクトブロー成形することによりボトル形状の容器を得ることもできる。また、カップ状の容器を製造する場合には、板状形状のプリフォームを成形し、次いで、真空成形やプラグアシスト成形を行えばよい。
尚、以下の例において、リグラインド層はRG層、EVOH共重合体単独で形成された酸素バリア層はEVOH層として示し、EVOH共重合体に酸素吸収成分が配合された酸素吸収性バリア層はSc層、接着層はAD層として示した。
内層/RG層/外層
内層/AD層/RG層/AD層/外層
内層/RG層/AD層/EVOH層/AD層/外層
内層/RG層/AD層/Sc層/AD層/外層
内層/RG層/AD層/EVOH層/AD層/RG層/外層
内層/AD層/EVOH層/AD層/RG層/外層
内層/AD層/Sc層/AD層/RG層/外層
内層/AD層/EVOH層/AD層/RG層/外層
内層/RG層/AD層/EVOH層/Sc層/EVOH層/AD層/RG層/外層
尚、内層と外層は同種の樹脂で形成されている必要は必ずしもなく、例えば外層を前述したポリエステル樹脂で形成し、内層をポリオレフィン系樹脂で形成することも勿論可能である。更に内外層中には、必要により、滑剤、改質剤、顔料、紫外線吸収剤等が配合されていてよい。
また上述したように、中間層として、EVOH共重合体から成る酸素バリア層や、EVOH共重合体をマトリックスとして、EVOH共重合体にポリエン系重合体等の酸化性有機成分及び遷移金属触媒から成る公知の酸素吸収成分を分散させた酸素吸収性バリア層等を設けることもできる。
更に、接着層は必ずしも必要ではないが、従来から接着剤層形成用の接着剤樹脂として使用されている、例えば、無水マレイン酸によりグラフト変性されたグラフト変性オレフィン樹脂を用いることもできる。この場合、グラフト変性すべきオレフィン樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−αオレフィン共重合体が好適である。
尚、実施例ならびに比較例での各種の測定は以下の方法で行った。
1HNMR測定及びFT−IR測定により樹脂の酸変性率を算出した。1HNMR測定は、NMR核磁気共鳴測定装置(JNM−ECA400:JEOL社製)を用い、該樹脂の粉末を重ベンゼン/重オルトジクロロベンゼン=1/3の混合溶媒に分散させ、温度120℃、積算回数1024回として測定した。得られた1HNMRスペクトルにおいて、化学シフト0.3ppmから2.2ppmを該樹脂の主鎖に由来するシグナルとし、化学シフト2.5ppmから2.8ppmを該樹脂の酸無水物に由来するシグナルとし、これらの積分比から酸変性率を算出した。
また、FT−IR測定は、フーリエ変換赤外分光光度計(FTS7000:VARIAN社製)を用い、酸変性樹脂の薄膜について測定を行った。得られたIRスペクトルにおいて、波数459、2723、3190cm−1のシグナルを主鎖に由来するシグナルとし、波数1780cm−1のシグナルを酸無水物に由来するシグナルとし、これらの積分比から、異なる樹脂間の酸変性率の比を算出した。1HNMRから算出した酸変性率の値に、IRから算出した比を乗じて、樹脂の酸変性率を算出した。
(2)樹脂のMFR;
樹脂のペレットを、メルトインデックサ(メルトインデックサF−W01:(株)東洋精機製)を用いて、温度190℃、荷重2.16kgの下、長さ8mm、直径2.095mmの開口部から30秒間に押し出される樹脂量を測定した。これを10分間に押し出される樹脂量に換算し、190℃における樹脂のMFRとした。
カラーコンピューター(SMカラーコンピューターSM4:スガ試験機(株)製)を用いてb値を測定した。
b値は黄色の着色の程度を表し、値が高いほど黄色の着色が強く、低いほど黄色の着色が弱い。本発明においては樹脂の黄変の程度をb値で評価し、b値が低いほど樹脂の黄変が抑制されていることを表す。以下に示す実験においては、酸変性樹脂を添加していない例を基準として、それよりもb値が高いものを×、b値が低いものを○とした。また、成形性の評価は、試料板の外観を目視で観察し、樹脂の流動ムラがないものを○とし、流動ムラがあるものを×とした。
射出成形機((株)新潟鐵工所製:NN75JS Hipershot7000)を用いて、成形温度240℃で縦92mm×横92mm、厚さ1.5mmの試料板を作製した。使用した樹脂は以下に記載する樹脂をドライブレンドしたものである。
回収物;層構成が内層(住友化学(株)製ポリプロピレン ノーブレンFH1016)/AD層(三菱化学(株)製モディックP604V)/EVOH層((株)クラレ製エバールSP521B)/Sc層(EVOH共重合体を主成分とし、酸化性有機成分及び遷移金属触媒から成る)/EVOH層((株)クラレ製エバールSP521B)/AD層(三菱化学(株)製モディックP604V)/外層(住友化学(株)製ポリプロピレン ノーブレンFH1016)であり、EVOH系樹脂含有量が2乃至20重量%である多層シートを粉砕したもの(配合比率:48.5重量%)
酸変性樹脂;酸変性率:0.2重量%、MFR:1.4g/10min(配合比率:1重量%)
ポリプロピレン;住友化学(株)製ノーブレンFH1016(配合比率:47.6重量%)
回収助剤;(株)クラレ製GF31(配合比率:2.9重量%)
上記樹脂組成で作製した試料板について、b値の測定ならびに成形性の評価を行った。その結果、比較例1と比べてb値が低減しており、黄変の抑制効果が確認出来た。また、成形性も良好であった。
酸変性樹脂の配合比率を29.1重量%とし、ポリプロピレンの配合比率を19.5重量%とした以外は実施例1と同様に試料板を作製し、b値の測定ならびに成形性の評価を行った。その結果、比較例1と比べてb値が低減しており、黄変の抑制効果が確認出来た。また、成形性も良好であった。
酸変性樹脂の酸変性率を0.4重量%、MFRを120g/10minとし、酸変性樹脂の配合比率を4.9重量%、ポリプロピレンの配合比率を43.7重量%とした以外は実施例1と同様に試料板を作製し、b値の測定ならびに成形性の評価を行った。その結果、比較例1と比べてb値が低減しており、黄変の抑制効果が確認出来た。また、成形性も良好であった。
酸変性樹脂の配合比率を9.7重量%とし、ポリプロピレンの配合比率を38.9重量%とした以外は実施例3と同様に試料板を作製し、b値の測定ならびに成形性の評価を行った。その結果、比較例1と比べてb値が低減しており、黄変の抑制効果が確認出来た。また、成形性も良好であった。
酸変性樹脂の配合比率を24.3重量%とし、ポリプロピレンの配合比率を24.3重量%とした以外は実施例3と同様に試料板を作製し、b値の測定ならびに成形性の評価を行った。その結果、比較例1と比べてb値が低減しており、黄変の抑制効果が確認出来た。また、成形性も良好であった。
酸変性樹脂の配合比率を29.1重量%とし、ポリプロピレンの配合比率を19.5重量%とした以外は実施例3と同様に試料板を作製し、b値の測定ならびに成形性の評価を行った。その結果、比較例1と比べてb値が低減しており、黄変の抑制効果が確認出来た。一方、試料板にはムラが見られたため成形性は△とした。これは酸変性樹脂の添加量が多いため、酸とEVOHが過剰に反応し、樹脂の流動に影響を与えた結果と考えられる。
酸変性樹脂の酸変性率を0.8重量%、MFRを450g/10minとした以外は実施例1と同様に試料板を作製し、b値の測定ならびに成形性の評価を行った。その結果、比較例1と比べてb値が低減しており、黄変の抑制効果が確認出来た。また、成形性も良好であった。
酸変性樹脂の酸変性率を0.8重量%、MFRを450g/10minとした以外は実施例2と同様に試料板を作製し、b値の測定ならびに成形性の評価を行った。その結果、比較例1と比べてb値が低減しており、黄変の抑制効果が確認出来た。一方、試料板にはムラが見られたため成形性は△とした。この原因は実施例6と同様であると考えられる。
シート成形機で多層シートを作成し、次いで得られた多層シートを用いて、カップ成形機により多層容器を作製した。層構成は内側からPP層/RG層/AD層/EVOH層/Sc層/EVOH層/AD層/RG層/PP層であり、PP層はポリプロピレン層を示す。PP層に用いた樹脂は住友化学(株)製ノーブレンFH1016であり、AD層に用いた樹脂は三菱化学(株)製モディックP604Vである。各層の厚みは容器底面において外側から120μm/390μm/20μm/40μm/40μm/40μm/20μm/390μm/120μmである。リグラインド層の樹脂組成は、酸変性樹脂の配合比率を4.9重量%、ポリプロピレンの配合比率を43.7重量%とした以外は実施例1と同様にし、作製した多層容器の底面についてb値の測定を行った。その結果、比較例2と比べてb値が低減しており、黄変の抑制効果が確認出来た。また、成形性も良好であった。
酸変性樹脂の配合比率を0重量%とし、ポリプロピレンの配合比率を48.6重量%とした以外は実施例1と同様に試料板を作製し、b値の測定ならびに成形性の評価を行った。このb値を実施例1乃至8の評価の基準とした。
酸変性樹脂の配合比率を0重量%とし、ポリプロピレンの配合比率を48.6重量%とした以外は実施例9と同様に多層容器を作製し、作製した多層容器の底面についてb値の測定を行った。このb値を実施例9の評価の基準とした。
Claims (2)
- オレフィン系樹脂中にエチレン−ビニルアルコール共重合体、酸化性有機成分及び遷移金属触媒が分散して成る樹脂組成物から成るリグラインド層を有する多層容器の製造方法であって、
前記樹脂組成物が、オレフィン系樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体、酸化性有機成分及び遷移金属触媒を含有する容器を成形する際に生じた回収物に、酸変性率が0.2乃至0.4重量%の酸変性オレフィン系樹脂を添加して成るものであり、
前記酸変性オレフィン系樹脂が、リグラインド層のうち1乃至30重量%の量になるように添加されていることを特徴とする多層容器の製造方法。 - 前記オレフィン系樹脂がポリプロピレンである請求項1記載の多層容器の製造方法。
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