JP6909441B2 - 多層プリフォームの製造方法および多層容器の製造方法 - Google Patents
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特許文献1において開示される多層容器は、各層が、接着剤等を使用して接着されたものではないため、加熱および冷却を繰り返すことによる容器内圧の増減により、層間剥離が発生してしまうおそれがあった。
2種以上の樹脂組成物を加熱溶融する工程と、
加熱溶融した樹脂組成物を金型内に射出する工程と、を含み、
多層プリフォームが、チタン触媒ポリエステル系樹脂を含む樹脂組成物からなる層およびポリアミド系樹脂を含む樹脂組成物からなる層を隣合う層として少なくとも備え、
チタン触媒ポリエステル系樹脂を含む樹脂組成物の加熱溶融温度Aと、ポリアミド系樹脂を含む樹脂組成物の加熱溶融温度Bとの差が、20℃以下であることを特徴とする。
多層プリフォームをブロー成形金型内においてブロー成形する工程と、を含むことを特徴とする。
本発明の多層プリフォームの製造方法は、2種以上の樹脂組成物を加熱溶融する工程と、加熱溶融した樹脂組成物を金型内に射出する工程と、を含む。
例えば、図1に示すように、多層プリフォームは、3層構造を有するものであってもよく、図2に示すように、5層構造を有するものであってもよい。
一実施形態において、図1に示すように、多層プリフォーム10は、チタン触媒ポリエステル系樹脂を含む樹脂組成物からなる層14/ポリアミド系樹脂を含む樹脂組成物からなる層15/チタン触媒ポリエステル系樹脂を含む樹脂組成物からなる層14という3層構造を有する。
このとき、ポリアミド系樹脂を含む樹脂組成物からなる層の厚さは、50μm以上、800μm以下であることが好ましく、100μm以上、500μm以下であることがより好ましい。ポリアミド系樹脂を含む樹脂組成物からなる層の厚さを上記数値範囲とすることにより、成形性、リサイクル性、バリア性のある容器作製が可能となる。
また、チタン触媒ポリエステル系樹脂を含む樹脂組成物からなる層の厚さは、0.3mm上、2mm下であることが好ましく、0.5mm以上、1mm以下であることがより好ましい。
射出成形装置20は、射出金型21およびコア金型22を備え、これらの間に多層プリフォームの形状に対応するキャビティ23が形成される。
射出成形装置20は、射出金型21の多層プリフォームの底部に対応する位置に、ゲート24を備え、該ゲート24と、射出機25、26とが、ノズル27を介して接続される。
射出成形装置20が備える射出機25、26は、バレル28および該バレル28内部に配置されるスクリュー29を備える。
本発明の方法は、2種以上の樹脂組成物を加熱溶融する工程を含む。
加熱溶融工程は、通常、共射出成形装置が備えるバレル内にて行われ、該樹脂組成物としては、少なくとも、チタン触媒ポリエステル系樹脂を含む樹脂組成物およびポリアミド系樹脂を含む樹脂組成物がそれぞれ使用される。
より好ましくは、加熱溶融温度の差は、15℃以下である。
また、ポリエステル系樹脂とは、多価カルボン酸と、多価アルコールとを縮重合することにより得られる樹脂のことを指す。
多価カルボン酸としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、アジピン酸、ゼバシン酸、デカンジカルボン酸、アゼライン酸、ドデカジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸等が挙げられる。また、多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、デカンジオール、2−エチル−ブチル−1−プロパンジール、ビスフェノールA、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール等が挙げられる。
これらの中でも、得られる多層容器の機械的強度および製造コストという観点から、テレフタル酸と、エチレングリコールとの重合物である、ポリエチレンテレフタレートが特に好ましい。
なお、チタン触媒ポリエステル系樹脂を含む樹脂組成物は2種以上のチタン触媒ポリエステル系樹脂を含んでいてもよい。
チタン触媒ポリエステル系樹脂の含有量を上記数値範囲とすることにより、該方法により製造される多層プリフォームを使用して得られる多層容器の機械的強度を向上することができる。
なお、本発明の方法に、チタン触媒ポリエステル系樹脂の含有量の異なる2種以上のチタン触媒ポリエステル系樹脂を含む樹脂組成物を使用してもよい。
チタン触媒ポリエステル系樹脂を含む樹脂組成物の加熱溶融温度を、上記数値範囲とすることにより、アセトアルデヒドの発生を抑制することができる。
なお、本発明において、「加熱溶融温度」とは、加熱溶融された樹脂組成物の温度を指す。
また、通常、チタン触媒以外の触媒を使用したポリエステル系樹脂を含む樹脂組成物の加熱溶融温度を上記数値範囲とした場合、プリフォームにおいて該樹脂組成物が白化し、その外観を損なってしまう可能性があるが、本発明においては、チタン触媒ポリエステル系樹脂を使用しているため、白化の発生を抑制することができる。
これらの中でも、、酸素ガスおよび水蒸気等の透過を阻止するガスバリア性という観点から、ポリメタキシリレンアジパミドが特に好ましい。
なお、ポリアミド系樹脂を含む樹脂組成物は2種以上のポリアミド系樹脂を含んでいてもよい。また、
なお、本発明の方法に、ポリアミド系樹脂の含有量の異なる2種以上のポリアミド系樹脂を含む樹脂組成物を使用してもよい。
遷移金属系触媒を構成する金属としては、例えば、コバルト、マンガン、ニッケル、銅、ロジウム、ルテニウム等が挙げられる。
遷移金属塩の具体例としては、ステアリン酸コバルト、2−エチルヘキサン酸コバルト、ネオデカン酸コバルト等が挙げられ、ステアリン酸コバルトが特に好ましい。
図4に示すように、バレル28内において溶融した樹脂組成物30、31を、スクリュー29を前進させることにより、射出金型21およびコア金型22により形成されるキャビティ23内に射出させることができる。
チタン触媒ポリエステル系樹脂を含む樹脂組成物の射出温度を、上記数値範囲とすることにより、アセトアルデヒドの発生を抑制することができると共に、該樹脂組成物の成形性を良好なものとすることができる。
本発明の多層容器の製造方法は、
上記した方法により製造された多層プリフォームを加熱する工程と、
前記多層プリフォームをブロー成形金型内においてブロー成形する工程と、を含む。
また、内容物の充填後に容器を加温する場合、多層容器40は、図5に示すような容器内方へ凹むパネル部46を各側面の胴部44に有することが好ましい。
また、多層容器40は、図5に示すように、その胴部44下方に円周方向に延びる横リブ47を有していることが好ましい。これにより、胴部44の強度を向上させることができる。
多層プリフォームの加熱は、近赤外線、温風やマイクロウェーブ等を利用した加熱装置51により行うことができる。
多層プリフォームの加熱温度は、90℃以上、140℃以下であることが好ましく、100℃以上、120℃以下であることがより好ましい。
本発明の方法は、加熱された多層プリフォームをブロー成形金型内においてブロー成形する工程を含む。
一実施形態において、図6(a)に示すように、ブロー成形金型50は、互いに分割された一対の胴部金型50a、50bと、底部金型50cとからなる。一対の胴部金型50a、50b間は互いに開いており、底部金型50cは上方に上がっている。この状態で一対の胴部金型50a、50b間に、多層プリフォーム10が挿入される。
次に、多層プリフォーム10の口部から、プリフォーム内面の底部に接触するようにロッドが挿入される(図示せず)と共に、多層プリフォーム10内に空気が圧入され、多層プリフォーム10が二軸延伸ブロー成形され、多層容器40が製造される(図6(c)参照)。
最終的に、図6(d)に示すように、一対の胴部金型50a、50bおよび底部金型50cから、多層容器50が取り出される。
準備した2種類の樹脂組成物を、図4に示す射出成形装置の異なる射出機内において加熱溶融した。樹脂組成物Xの加熱溶融温度を285℃、樹脂組成物Yの加熱溶融温度を270℃とした。
なお、樹脂組成物Xからなる層の厚さは1.8mm、樹脂組成物Yからなる層の厚さは0.35mmであった。
加熱溶融した樹脂組成物XおよびYの射出温度をそれぞれ290℃、270℃に変更した以外は、実施例1と同様にして多層プリフォームを作製した。
加熱溶融した樹脂組成物XおよびYの加熱溶融温度をそれぞれ300℃、260℃に変更した以外は、実施例1と同様にして多層プリフォームを作製した。
樹脂組成物Xに含まれるチタン触媒ポリエチレンテレフタレートを、ゲルマニウム触媒ポリエチレンテレフタレートに変更した以外は、実施例1と同様にして多層プリフォームを作製した。
上記実施例および比較例において得られた多層プリフォームを近赤外線ヒーターを用いて、120℃まで加熱し、図6に表されるブロー成形金型に搬送した。このブロー成形金型内において、多層プリフォームを二軸延伸ブロー成形し、満注容量が280mLの図5に示される形状の多層容器を得た。
次いで、柱部が上方向となるように、多層容器を横置きにし(図7参照)、10mm×10mm×150mmの柱治具50を用い、圧縮スピード0.8mm/秒にて多層容器を圧縮し、層間剥離が生じた時の荷重(kgf)をAgr社製Toploadにより測定した。
測定結果を表1にまとめた。
上記実施例および比較例において得られた多層プリフォームを近赤外線ヒーターを用いて、120℃まで加熱し、図6に表されるブロー成形金型に搬送した。このブロー成形金型内において、多層プリフォームを二軸延伸ブロー成形し、満注容量が280mLの図5に示される形状の多層容器を得た。
精製水280mLを多層容器に充填し、蓋を閉め、密封し、70℃で1週間放置した。
放置後、内容物を取り出し、PFBOA法により、ガスクロマトグラフィー質量分析計を用いて、アセトアルデヒドの溶出分量を測定した。測定結果を表1にまとめた。
上記のようにして作製された多層容器の外観を下記評価基準に従い評価した。評価結果を表1にまとめた。
(評価基準)
○:多層容器に白化は見られず、良好な外観を有していた。
×:多層容器に白化が見られた。
Claims (6)
- 2種以上の樹脂組成物を加熱溶融する工程と、
加熱溶融した前記樹脂組成物を金型内に射出する工程と、を含む多層プリフォームの製造方法であって、
前記多層プリフォームが、チタン触媒ポリエステル系樹脂を含む樹脂組成物からなる層およびポリアミド系樹脂を含む樹脂組成物からなる層を隣合う層として少なくとも備え、
前記チタン触媒ポリエステル系樹脂を含む樹脂組成物の加熱溶融温度Aと、前記ポリアミド系樹脂を含む樹脂組成物の加熱溶融温度Bとの差が、20℃以下であり、
前記チタン触媒ポリエステル系樹脂を含む樹脂組成物の加熱溶融温度が、260℃以上、290℃以下であることを特徴とする、多層プリフォームの製造方法。 - 前記チタン触媒ポリエステル系樹脂が、チタン触媒ポリエチレンテレフタレートである、請求項1に記載の方法。
- 前記多層プリフォームが、前記チタン触媒ポリエステル系樹脂を含む樹脂組成物からなる層/前記ポリアミド系樹脂を含む樹脂組成物からなる層/前記チタン触媒ポリエステル系樹脂を含む樹脂組成物からなる層からなる3層構造を有する、請求項1または2に記載の方法。
- 前記チタン触媒ポリエステル系樹脂を含む樹脂組成物における前記チタン触媒ポリエステル系樹脂の含有量が、50質量%以上、99質量%以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ポリアミド系樹脂を含む樹脂組成物からなる層が、遷移金属系触媒を100ppm以上、2000ppm以下含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法により製造される多層プリフォームを加熱する工程と、
前記多層プリフォームをブロー成形金型内においてブロー成形する工程と、
を含むことを特徴とする、多層容器の製造方法。
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