JP6664894B2 - 潤滑層を有する構造体 - Google Patents
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Description
かかる技術によれば、成形体表面を形成する合成樹脂に滑剤などの添加剤を加える場合と比して、滑り性を飛躍的に高めることができるため、現在注目されている。
また、本出願人は、先に、水中油型乳化物が収容された包装容器であって、該水中油型乳化物が接触する容器内面に油膜が形成されている包装容器を提案している(特願2014−023425号)。
しかるに、本発明者等の実験によると、このような離型油により液膜を形成した場合、滑り性はある程度向上するものの、滑り性の長寿命化にはあまり寄与していない。
本発明の他の目的は、容器として使用され、粘性の高い内容物に対する滑り性が長期にわたって安定に発揮される構造体を提供することにある。
θ1>θ2 (1)
式中、
θ1は、空気中における前記基材上での前記水性液体の接触角であり、
θ2は、空気中における前記粘性物質上での前記水性液体の接触角である、
で表される接触角条件を満足していることを特徴とする構造体が提供される。
(1)空気中における前記基材上での前記水性液体の接触角θ1が70度以上であること、
(2)前記水性液体は、回転粘度計を使用し、回転数が20rpm、温度25℃の条件で測定した粘度が500mPa・s以上であること、
(3)前記水性液体が高分子水溶液であること、
(4)前記親油性基材が、樹脂製表面を有するものであること、
(5)前記樹脂が、ポリオレフィンまたはポリエステルであること、
(6)前記粘性物質が、粘度が100mPa・s(25℃)以上の粘稠物質であること、
(7)前記親油性基材が容器であり、前記潤滑層が容器内面に接触していること、
が好適である。
また、本発明の構造体では、
(8)前記親油性基材が容器であり、前記潤滑層が容器内面に接触していると共に、前記粘性物質が容器内容物であること、
(9)前記容器内容物である粘性物質が、前記潤滑層により被覆されていること、
という態様も採り得る。
例えば、後述する実施例1によれば、本発明にしたがってキサンタンガムの1重量部水溶液(非ニュートン性水性液体)により潤滑層がオレフィン系樹脂製の内面に形成されている構造体(ダイレクトブロー容器)では、内容物として水中油型乳化物を充填し、常温にて1週間保管後、速やかに内容物のほぼ全量を排出させることができる(初期滑り性が高い)。しかも、この内容物を充填し、常温1週間保管した後、さらに約2ヶ月経過後においても、初期と同様、内容物のほぼ全量を排出することができる(経時滑り性も高い)。
これに対して、食用油のみで潤滑層を形成した比較例1では、ある程度の初期滑り性を示しているが、上記と同様の期間経過後の経時滑り性は、大きく低下し、容器内に残存する内容物量が多くなっている。
即ち、親油性基材の表面に食用油などの油性液体により油膜を設けた場合、油膜を形成する油性液体は、親油性基材中に吸収される。また、この油性液体の油膜が、乳化物のような粘性物質に対して接触しているときには、親油性基材ばかりか、乳化物中にも吸収されていく可能性がある。この結果、この油膜が発揮する滑り性は、経時的に低下していき、特に乳化物が接触している場合には、特に滑り性の低下が顕著なものとなってしまう。
しかるに、本発明にしたがい、非ニュートン性水性液体による潤滑層が形成されている場合には、親油性基材に対する吸収は生じない。しかも、この潤滑層には、非ニュートン性水性液体が示す挙動により、剪断力が加わっていない状態では、ニュートン流体と異なり、極めて高い粘性を示し、さらには、この水性液体に含まれる水は、該水性液体に溶解している溶質(例えば、水溶性高分子)に保持されている。このため、粘性物質の性状にかかわらず、例えば、親油性、親水性或いは乳化物の何れであっても、その高粘性及び水溶性高分子の存在により、粘性物質への吸収或いは拡散が有効に抑制されている。このため、この潤滑層が示す滑り性の経時的低下は、有効に抑制されるものと考えられる。
さらに、滑り性に関しても、非ニュートン性水性液体が示す挙動が大きく関与している。即ち、この潤滑層の表面上を粘性物質が流れる場合、潤滑層表面には剪断力が加わるため、その表面の粘性が大きく低下し、粘性物質に伴って流れ、これが、粘性物質に対する滑り性の向上に大きく寄与しているものと考えられる。
本発明において、親油性基材1としては、種々の形状に成形可能であり、且つ上記の潤滑層3を形成する非ニュートン性水性液体を吸収しないものであれば、特に制限されず、任意の親油性材料により成形されており、用途に応じた形態を有していればよい。
このような熱可塑性樹脂としては、例えば、以下のものを例示することができる。
オレフィン系樹脂、例えば、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ1−ブテン、ポリ4−メチル−1−ペンテンあるいはエチレン、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン等のα−オレフィン同士のランダムあるいはブロック共重合体、環状オレフィン共重合体など;
エチレン・ビニル系共重合体、例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、エチレン・塩化ビニル共重合体等;
スチレン系樹脂、例えば、ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体、ABS、α−メチルスチレン・スチレン共重合体等;
ビニル系樹脂、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニル・塩化ビニリデン共重合体、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル等;
ポリアミド樹脂、例えば、ナイロン6、ナイロン6−6、ナイロン6−10、ナイロン11、ナイロン12等;
ポリエステル樹脂、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、及びこれらの共重合ポリエステル等;
ポリカーボネート樹脂;
ポリフエニレンオキサイド樹脂;
生分解性樹脂、例えば、ポリ乳酸など;
勿論、成形性が損なわれない限り、これらの熱可塑性樹脂のブレンド物を使用することもできる。
即ち、オレフィン系樹脂は、可撓性が高く、後述するダイレクトブロー成形による絞り出し容器(スクイズボトル)の用途にも使用されており、本発明をこのような容器に適用するという観点からもオレフィン系樹脂は適している。
また、親油性基材1は、前述した樹脂材料の単層構造であってもよいし、複数の熱可塑性樹脂が組み合わされた多層構造を有するものであってもよい。
また、酸素吸収層は、特開2002−240813号等に記載されているように、酸化性重合体及び遷移金属系触媒を含む層であり、遷移金属系触媒の作用により酸化性重合体が酸素による酸化を受け、これにより、酸素を吸収して酸素の透過を遮断する。このような酸化性重合体及び遷移金属系触媒は、上記の特開2002−240813号等に詳細に説明されているので、その詳細は省略するが、酸化性重合体の代表的な例は、第3級炭素原子を有するオレフィン系樹脂(例えばポリプロピレンやポリブテン−1等、或いはこれらの共重合体)、熱可塑性ポリエステル若しくは脂肪族ポリアミド;キシリレン基含有ポリアミド樹脂;エチレン系不飽和基含有重合体(例えばブタジエン等のポリエンから誘導される重合体);などである。また、遷移金属系触媒としては、鉄、コバルト、ニッケル等の遷移金属の無機塩、有機酸塩或いは錯塩が代表的である。
上述した各層の厚みは、各層に要求される特性に応じて、適宜の厚みに設定されればよい。
本発明において、潤滑層3は、上記親油性基材1の表面に接触するように形成されるものであり、先にも述べたように、非ニュートン性の水性液体から形成される。
天然高分子、例えば、グアーガム、キサンタンガム、ローカストビーンガム、クインシードガム、カラギーナン、ペクチン、マンナン、デンプン、寒天等の植物多糖類系高分子;ザンサンガム、サクシノグリカン、カードラン、ヒアルロン酸、デキストラン等の微生物多糖類系高分子;ゼラチオン、カゼイン、アルブミン、コラーゲン等の植物タンパク質系高分子;
半合成高分子、例えば、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース、カチオン化セルロース等のセルロース系高分子;可溶化デンプン、カルボキシメチルデンプン等のデンプン系高分子、アルギン酸プロピレングリコールエステルなどのアルギン酸系高分子、及び多糖類誘導体系高分子;
合成高分子、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド及びその誘導体などのビニル系高分子;その他、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイドブロック共重合体;
θ1>θ2 (1)
式中、
θ1は、空気中における前記基材上での前記水性液体の接触角であり、
θ2は、空気中における前記粘性物質上での前記水性液体の接触角である、
で表される接触角条件を満足しており、これにより、粘性物質に対する滑り性をより高めることができる。
しかも、潤滑層3は親油性基材1に対して、濡れ広がりにくいため、経時変化における薄膜化(すなわち、クリープによる潤滑層の薄膜化)が起こりにくくなるようになっているため、後述の実施例で示すように、経時における滑り性の長寿命化に寄与しているものと推察される。
ここで、θ1が大きいことで、潤滑層3が親油性基材1から剥がれてしまうとも考えられるのであるが、潤滑層3は非ニュートン性の液体であり(特に、チキソトロピー液体)、親油性基材1と潤滑層3の界面ではその潤滑層3の性質から、極めて粘度が高く振る舞うため、潤滑層3が親油性基材1から剥がれてしまうとは考えにくい。
このことも、経時における滑り性の長寿命化に寄与していると推察される。
上述した親油性基材1と潤滑層3とを有する本発明の構造体は、潤滑層3の上に粘性物質5を、この潤滑層3と接触するように存在させて使用に供される。
本発明の構造体は、上述した粘性物質5に対して高い滑り性を発揮できることから、上記のような粘性物質5を流すためのパイプや、粘性物質5を収容する容器として好適に使用され、特に容器として、最も好適に使用される。
図2において、全体として10で示されるこの構造体は、ボトルとして使用され、螺条を備えた首部11、肩部13を介して首部11に連なる胴部壁15及び胴部壁15の下端を閉じている底壁17を有しており、このようなボトルの内面に前述した潤滑層3が形成され、かかる構造体10(空ボトル)に粘性物質が充填されることとなる。内面に分布した液滴は粘性物質により押しつぶされることにより液膜(潤滑層3)が形成される。
このようにして内容物31の充填を行うと、図4(a)に示されているように、内容物31は、液体33に覆われた状態で空容器30の内部に供給されていくこととなる。
なお、各実施例、比較例にて使用した容器、水性液体、油性液体、粘性物質(内容物)は次のとおりである。
下記の層構成を有する多層構造を有し、且つ内容量400gの多層ダイレクトブローボトルを供した。
内層:低密度ポリエチレン樹脂(LDPE)
中間層:エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)
外層:低密度ポリエチレン樹脂(LDPE)
接着層(内外層と中間層との間):酸変性ポリオレフィン
・キサンタンガム水溶液
規定の質量のキサンタンガムを用意し、水100gで十分に混合し、水溶液を調製した。
・グアーガム水溶液
規定の質量のグアーガムを用意し、水100gに十分に混合し、水溶液を調製した。
中鎖脂肪酸添加サラダ油(粘度:33mPa・s)
接触角測定;
20℃、50%RHの条件下で、接触角計(協和界面科学(株)社DropMaster700)を用いて、親油性基材(容器内面)、および粘性物質に対する各種液体の空気中における接触角(約2μL)を測定した。
空気中における、各種液体の親油性基材上での接触角をθ1、粘性物質上での接触角をθ2とした。
水性液体の粘度測定;
デジタル粘度計(Brookfield製)のLVスピンドル LV4を用いて、25℃、それぞれの回転数でスピンドルを1分間回転させ、粘度測定を行った。
粘性物質として、水中油型乳化物(脂質含有量=34%、粘度=1260mPa・s)を用いた。なお、粘度は音叉型振動式粘度計SV−10((株)エー・アンド・デイ製)を用いて25℃で測定した値である。
<滑り性評価>
ボトル内に、噴霧ノズルを底まで挿入し、水性液体(あるいは油性液体)を噴霧しながら引き上げることによりボトル底部から側壁全面に塗布した。潤滑層が形成されているこのボトル内に、内容物として、前述の粘性物質を常法で400g充填し、ボトル口部をアルミ箔でヒートシールし、キャップで密封して充填ボトルを得た。
内容物が充填された充填ボトルを23℃で1週間保管した(初期ボトル)。
充填済みのボトルを、表1に示す各保管期間・温度にて更に保管し、胴部を押し、ボトル口部を通して内容物を最後まで搾り出した後、このボトル内に空気を入れ形状を復元させた。
次いで、このボトルを倒立(口部を下側)にして1時間保管した後のボトル胴部壁の内容物滑り性の程度(胴部壁に内容物が付着していない程度)を測定し、次の式で内容物付着率を計算した。
内容物付着率(%)
=(内容物が付着している表面積/ボトル胴部壁表面積)×100
上記で計算された内容物付着率から、滑り性を次の基準で評価した。
○:内容物付着率が10%未満
△:内容物付着率が10%以上で50%未満
×:内容物付着率が50%以上
キサンタンガム1g、水100gを用意し、これらを混合して水性液体を用意した。用意した水性液体を用いて、前述の粘度測定を行った。回転数20rpmでの粘度は1200mPa・s、1rpmでの粘度は14997mPa・sであり、非ニュートン性を示した。
この水性液体を用いて、前述の接触角測定を行った。結果を表1に示す。
さらに、前述の容器(ボトル)を用意し、滑り性評価を行った。水性液体の塗布はエアースプレーを用いた。滑り性評価の結果をまとめて表1に示す。
グアーガム1g、水100gを用意し、これらを混合して水性液体を用意した。
この水性液体を用いて、実施例1と同様に、接触角測定、滑り性評価を行った。結果をまとめて表1に示す。
液体として、中鎖脂肪酸添加サラダ油(粘度33mPa・s、ニュートン性液体)を用いて、実施例1と同様に、接触角測定、滑り性試験を行った。結果をまとめて表1に示す。
3:潤滑層
5:粘性物質
Claims (7)
- 親油性基材と、該基材表面に接触している非ニュートン性水性液体からなる潤滑層とを有し、前記潤滑層上には、粘性物質が存在し、前記潤滑層を形成している前記水性液体は、下記式(1):
θ1>θ2 (1)
式中、
θ1は、空気中における前記基材上での前記水性液体の接触角であり、
θ2は、空気中における前記粘性物質上での前記水性液体の接触角である、
で表される接触角条件を満足している構造体であって、
前記親油性基材が容器であり、前記潤滑層が容器内面に接触していると共に、前記粘性物質が容器内容物であることを特徴とする構造体。 - 空気中における前記基材上での前記水性液体の接触角θ1が70度以上である請求項1記載の構造体。
- 前記水性液体は、回転粘度計を使用し、回転数が20rpm、温度25℃の条件で測定した粘度が500mPa・s以上である請求項1又は2に記載の構造体。
- 前記水性液体が高分子水溶液、あるいは高分子分散水溶液である請求項1〜3の何れかに記載の構造体。
- 前記親油性基材が、樹脂製表面を有するものである請求項1〜4の何れかに記載の構造体。
- 前記樹脂が、ポリオレフィンまたはポリエステルである請求項5に記載の構造体。
- 前記粘性物質が、粘度が100mPa・s(25℃)以上の粘稠物質である請求項1〜6の何れかに記載の構造体。
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