JP6970909B2 - 多層容器およびその製造方法 - Google Patents
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Description
また、本発明者らは、上記のような構成の多層容器とすることにより、従来のナイロンMXD6等を含むガスバリア層を備える多層容器に比べ、高温多湿条件下における耐白化性を向上することができると共に、寸法安定性を向上させることができることを知見した。
すなわち、本発明の解決しようとする課題は、カーボンニュートラルな材料を用いたガスバリア性を有する多層容器であって、耐白化性および寸法安定性に優れた多層容器を提供することである。
本発明による多層容器は、ポリエチレンフラノエートを含む層(以下場合により、単に「ポリエチレンフラノエート層」という)を備えるものであり、該ポリエチレンフラノエートは、バイオマス由来のポリエチレングリコールと、バイオマス由来のフランジカルボン酸との重縮合物である。本発明による多層容器が、ポリエチレンフラノエート層を備えることにより、多層容器に望ましいガスバリア性を付与することができる。また、ガスバリア性に優れることから、高い保香性を有し、内容物の香りを長期間保持することができる。さらに、本発明の多層容器がポリエチレンフラノエート層を備えることにより、多層容器の耐白化性および寸法安定性を向上させることができる。
なお、本発明による多層容器は、このポリエチレンフラノエート層を2層以上備えるものであってもよい。
なお、本発明による多層容器は、このポリエステル層を2層以上備えるものであってもよい。
さらに、一実施形態において、本発明の多層容器10は、5層構成であり、具体的には、ポリエステル層30/ポリエチレンフラノエート層20/ポリエステル層30/ポリエチレンフラノエート層20/ポリエステル層30という構造を有する。
多層容器10が、ポリエチレンフラノエート層20を中間層として備えることにより、後述するプリフォーム製造のための射出成形時等の加熱により、ポリエチレンテレフタレート等から発生するアセトアルデヒド等が、内容物中に溶出してしまうことを防止することができる。
本発明において、酸素透過率は、JIS K 7126(等圧法)に準拠して、23℃、湿度40%RHの条件下、酸素ガス透過率測定装置(例えば、MOCON社製、商品名:OX−TRAN)を用いて測定することができる。
本発明において水蒸気素透過量は、22℃、湿度40%RHの条件下、重量法を用いて測定することができる。
例えば、内容物が天然発泡水(スパークリングウォーター)等の炭酸飲料である場合、図1および図2に示すようなペタロイド形状の底部を有する容器であることが好ましい。
また、内容物の充填後に容器を加温する場合、図3に示すような容器内方へ凹むパネル部を各側面の胴部に有する容器であることが好ましい。
本発明の多層容器が備えるポリエチレンフラノエート層に含まれるポリエチレンフラノエートは、バイオマス由来のポリエチレングリコールと、バイオマス由来のフランジカルボン酸との重縮合物であり、100%バイオマス由来の化合物である。このような化合物を使用することにより、化石燃料の使用量を大幅に削減することができ、環境負荷の低減が可能となる。
なお、バイオマス由来のフランジカルボン酸は、グルコースから生産することができ、具体的には、グルコースを異性化し、フルクトースとし、これを脱水し、アルコール化させた後、酸化することにより得ることができる。
また、バイオマス由来のエチレングリコールとは、バイオマスを原料として製造されたエタノール(バイオマスエタノール)を原料としたものである。例えば、バイオマスエタノールを、従来公知の方法により、エチレンオキサイドを経由してエチレングリコールを生成する方法等により、バイオマス由来のエチレングリコールを得ることができる。
本発明の多層容器は、バイオマス由来ポリエステルおよび/またはリサイクルポリエステルを含む層を備えていてもよい。バイオマス由来ポリエステルおよびリサイクルポリエステルは、ポリエチレンフラノエート同様、環境適性が高く、化石燃料の使用量を削減することができる。
なお、本発明において、「バイオマス由来のポリエステル」とは、バイオマス由来のジオールと、バイオマス由来または化石燃料由来のジカルボン酸との重縮合物である。
また、「リサイクルポリエステル」とは、バイオマス由来または化石燃料由来のポリエステルからなる樹脂製品を使用した後に回収し再利用したものをいうものとする。
芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸及びイソフタル酸等が挙げられ、芳香族ジカルボン酸の誘導体としては、芳香族ジカルボン酸の低級アルキルエステル、具体的には、メチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル及びブチルエステル等が挙げられる。
脂肪族ジカルボン酸としては、具体的には、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ダイマー酸ならびにシクロヘキサンジカルボン酸等の、通常炭素数が2以上、40以下の鎖状或いは脂環式ジカルボン酸が挙げられる。また、脂肪族ジカルボン酸の誘導体として、上記脂肪族ジカルボン酸のメチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル及びブチルエステル等の低級アルキルエステルや例えば無水コハク酸等の上記脂肪族ジカルボン酸の環状酸無水物が挙げられる。
一実施形態において、本発明の多層容器の内面には、蒸着膜が形成されていてもよい。蒸着層を設けることにより、ガスバリア性をより一層向上させることができる。
一実施形態において、本発明の多層容器は、ポリエチレンフラノエートおよび、所望により、その他の樹脂材料や添加剤を含む樹脂組成物と、バイオマス由来ポリエステルおよび/またはリサイクルポリエステルおよび、所望により、その他の樹脂材料や添加剤を含む樹脂組成物と、を共射出成形することにより、プリフォームを製造する工程と、
このプリフォームを、2軸延伸ブロー成形する工程と、を含む。
本発明の多層容器の製造に用いられるプリフォームは、2以上の樹脂組成物を共射出成形することにより、製造することができる。樹脂組成物の射出成形は、従来公知の装置を使用することにより行うことができる。
射出成形時の温度は、260℃以上、310℃以下であることが好ましく、265℃以上、300℃以下であることがより好ましい。
本発明の多層容器は、プリフォームを、その表面温度を好ましくは90℃以上、130℃以下、より好ましくは100℃以上、120℃以下に加熱した後、金型内において、2軸延伸ブロー成形することにより得ることができる。
プリフォームの加熱は、温風により行っても、赤外線により行ってもよく、従来公知の装置を使用して行うことができる。
また、プリフォームの2軸延伸ブロー成形も、従来公知の装置、例えば、KHS社製のLB01(商品名)を使用することにより行うことができる。
このように、樹脂組成物の射出成形工程、プリフォームの加熱工程および2軸延伸ブロー工程において、従来の容器の製造に使用していた装置をそのまま使用することができるので、本発明の多層容器を製造するための新たな成形設備を準備する必要が生じない。
他の実施形態において、本発明の多層容器の製造に用いられるプリフォームは、金型内において、樹脂組成物を圧縮成形すること(コンプレッション成形)によっても製造することができる。
本発明の多層容器に充填する内容物は、特に限定されるものではなく、天然発泡水(スパークリングウォーター)等の炭酸飲料、日本酒、ワイン等のお酒、お茶、果汁飲料、スポーツドリンク、各種調味料等が挙げられる。
特には、本発明の多層容器は、高いガスバリア性を有しているため、炭酸飲料充填用の容器として好適に使用することができる。
また、本発明の多層容器は、高い耐熱性も有しているため、高温の内容物の充填や、内容物充填後の加熱にも耐えることができるため、加温販売用の容器として好適に使用することができる。
<多層容器Aの製造>
多層射出成形機により共射出成形し、ポリエチレンテレフタレート層/ポリエチレンフラノエート層/ポリエチレンテレフタレート層の3層構成を有する多層プリフォームAを得た。なお、多層プリフォームに含まれる樹脂材料の総量に対するバイオマス由来ポリエチレンフラノエートの含有量は、6質量%とした。
ブロー成形時に使用する金型を変更し、得られる多層容器の形状を図1に示す形状に変更した以外は、実施例1と同様にして多層容器Bを得た。得られた容器の重量は22g、全高は206mmであり、胴径は60mmであり、容器の厚さは0.27mmであった。なお、多層容器に含まれる樹脂材料の総量に対するバイオマス由来ポリエチレンフラノエートの含有量は、実施例1同様、6質量%とした。
ポリエチレンテレフタレート層のみからなる単層の容器を作成した以外は、実施例1と同様にして単層容器Cを得た。なお、多層容器Aと同様、得られた容器の重量は22g、全高は132mmであり、胴径は66mmであり、容器の厚さは0.30mmであった。
ポリエチレンテレフタレート層のみからなる単層の容器を作成した以外は、実施例2と同様にして単層容器Dを得た。なお、多層容器Bと同様、得られた容器の重量は22g、全高は206mmであり、胴径は60mmであり、容器の厚さは0.27mmであった。
(酸素透過率測定)
実施例および比較例にて得られた容器の酸素透過率を、JIS K 7126(等圧法)に準拠して、酸素ガス透過率測定装置(MOCON社製、商品名:OX−TRAN)を用いて、23℃、湿度40%RHの条件により測定した。測定結果を表1にまとめた。
実施例2および比較例2において得られた図1に示される形状を有する容器に、ビクスル社製のカーボネータPilot Plant BPP−1を用いて、3.4ガスボリュームの炭酸水を充填し、キャッピングした。
22℃、40%RHの条件下において、6週間および12週間放置した後の容器内のGVを、ビクスル社製のDGV−1(商品名)を用いて測定した。測定結果を表2にまとめた。
実施例1において得られた図2に示される形状を有する容器に常温の水を、天面から25mmのヘッドスペースができるように充填し、キャッピングした。これをカンウォーマー(日本ヒーター機器株式会社製、商品名:TW75−C3)内において、液温が70℃となるように保管した。7日後および17日後の容器を目視により観察し、下記評価基準に従い、評価した。評価結果を表3にまとめた。
また、比較例3として、ポリエチレンテレフタレート層/メタキシレンアジパミド+ステアリン酸コバルト/ポリエチレンテレフタレート層の3層構成を有する多層容器を用いた。
(評価基準)
○:容器の白化が見られなかった。
△:容器の白化が見られた。
×:容器の白化が多く見られた。
実施例1において得られた図2に示される形状を有する容器および上記比較例3の容器を、40℃、90%RHの環境下において、2週間放置した後、容器の外観を目視により観察し、下記評価基準に従い、評価した。評価結果を表4にまとめた。
(評価基準)
○:容器の白化が見られなかった。
×:容器の白化が見られた。
実施例1と同様にして容器を作製した(実施例3)。該容器の重量は22g、キャップを含む全高は134.42mm、底深さは、17.38mmであった。
また、比較例1と同様にして容器を作製した(比較例4)。該容器の重量は22g、キャップを含む全高は134.35mm、底深さは、16.93mmであった。
上記の容器に常温の水を、天面から25mmのヘッドスペースができるように充填し、キャッピングした。これを、カンウォーマー(日本ヒーター機器株式会社製、商品名:TW75−C3)内において、液温が70℃となるように保管した。
1週間保管後および2週間保管後の容器の寸法変化を測定し、表5にまとめた。
なお、全高の寸法変化は、Mitutoyo製のデジマチックハイトゲージ CodeNo.192−663により、底深さの寸法変化は、Mitutoyo製のデプスゲージ Model ID−C1012XBDにより測定した。
20:ポリエチレンフラノエート層
30:ポリエステル層
Claims (4)
- ポリエチレンフラノエートを含む層を少なくとも備える多層容器であって、
前記多層容器は、炭酸飲料充填用の容器又は加温販売用の容器であり、
前記ポリエチレンフラノエートが、バイオマス由来のポリエチレングリコールと、バイオマス由来のフランジカルボン酸との重縮合物であり、
前記多層容器に含まれる樹脂材料の総量に対し、前記ポリエチレンフラノエートを2質量%以上、10質量%以下含むことを特徴とする、多層容器。 - 前記多層容器が、3以上の層を備え、前記ポリエチレンフラノエートを含む層を中間層として備える、請求項1に記載の多層容器。
- バイオマス由来ポリエステルおよび/またはリサイクルポリエステルを含む層を備える、請求項1または2に記載の多層容器。
- ポリエチレンフラノエートを含む樹脂組成物と、バイオマス由来ポリエステルおよび/またはリサイクルポリエステルを含む樹脂組成物とを共射出成形して、多層のプリフォームを製造する工程と、
前記プリフォームを2軸延伸ブロー成形することにより、炭酸飲料充填用の容器又は加温販売用の容器である多層容器を作製する工程と、
を含み、
前記多層容器に含まれる樹脂材料の総量に対し、前記ポリエチレンフラノエートを2質量%以上、10質量%以下含むことを特徴とする、多層容器の製造方法。
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