JP7310040B1 - Petボトル及びpetボトルの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
より詳しくは、所定形状に成形して、それをリサイクルした場合であっても、優れた透明性や無着色性が得られるポリエステル系樹脂組成物に由来してなるポリエステル系シュリンクフィルムを外嵌させたPETボトル及びそのようなPETボトルの製造方法に関する。
すなわち、使用済みプラスチック成形品を破砕、洗浄等して再利用するいわゆるマテリアルリサイクルは簡便でかつコストにおいても有利である。
特に、繰り返しリサイクルするうちに、そのような着色度合いが増すため、用途が過度に制限されるという問題があった。
すなわち、ジカルボン酸成分の主成分をテレフタル酸とし、ジオ-ル成分の主成分をエチレングリコールとし、全てのジオール成分を100モル%とした場合、ジエチレングリコールの含有量(配合成分量)が7~30モル%の範囲であり、トリエチレングリコールの含有量が0.05~2モル%の範囲である共重合ポリエステル樹脂である。
そして、テレフタル酸とジエチレングリコールからなる環状2量体の含有量が7000ppm以下であり、かつ、テレフタル酸と、ジエチレングリコールと、トリエチレングリコールからなる環状2量体の含有量が200ppm以下である共重合ポリエステル樹脂である。
すなわち、ジエチレングリコールとトリエチレングリコールの配合量が、所定範囲の下限未満では、得られる共重合ポリエステル樹脂が結晶性になるため、成形品やフィルムの透明性が悪くなり、十分な透明性が達成できず商品価値がなくなる旨も指摘されていた。
すなわち、本発明は、原材料に、再生PET樹脂(PCR)を相当量含有したとしても、透明性や無着色性を維持するポリエステル系シュリンクフィルムを外嵌させたPETボトル及びそのようなPETボトルの製造方法を提供することを目的とする。
(1)再生PET樹脂の配合量を、結晶性ポリエステル樹脂の一部又は全部として、ポリエステル系樹脂組成物の全体量に対して、20~50重量%の範囲内の値とする。
(2)所定厚さ(例えば、30μm)のフィルムとした場合に、JIS K 7136:2000に準拠して測定されるヘイズ値を20%未満の値とする。
(3)所定厚さ(例えば、30μm)のフィルムとした場合に、JIS Z 8781-4:2013に準拠して測定されるCIE1976 L*a*b*色空間の色度座標(以下、単に、CIE色度座標と称する場合がある。)におけるb*を0.19~0.26の範囲内の値とする。
(7)非結晶性ポリエステル樹脂(但し、多価アルコール100モル%中、ネオペンチルグリコールを40~60モル%共重合した共重合ポリエステルを30~60重量%で含有した場合を除く。)を含むと共に、当該非結晶性ポリエステル樹脂の配合量をポリエステル系樹脂組成物の全体量に対して、50~80重量%の範囲内の値とする。
すなわち、少なくとも構成(1)~(3)及び(7)を全て満足することによって、原材料に、結晶性ポリエステル樹脂である再生PET樹脂を相当量含有したとしても、所定形状に成形して、それをリサイクルした場合であっても、優れた透明性や無着色性(主として黄色系)を得ることができる。
なお、ヘイズ値や色度座標におけるb*を測定する、所定厚さ(例えば、30μm)のフィルムは、具体的には、後述する参考例1(以下、実施例1と称する場合もある。)等に記載したシュリンクフィルムが典型例であるが、それに限らない。
従って、所定厚さを有することを前提とし、シュリンクフィルムとして延伸処理を行う前の原反シートであっても良く、あるいは、ヘイズ値や色度座標におけるb*等を測定するための計測用の非収縮フィルムであっても良い。
このようにCIE色度座標におけるb*-b* 0で表される数値を制限することによって、所定形状に成形して、それを繰り返しリサイクルした場合に、優れた透明性や無着色性(主として黄色系)が得られるポリエステル系樹脂に由来してなるポリエステル系シュリンクフィルムを外嵌させたPETボトルとすることができる。
このようにCIE色度座標におけるa*を制限することによって、繰り返しリサイクルしても、所定形状に成形して、それを繰り返しリサイクルした場合に、より透明性や無着色性(主として緑色系)を維持しやすいポリエステル系樹脂に由来してなるポリエステル系シュリンクフィルムを外嵌させたPETボトルとすることができる。
このようにCIE色度座標における白色性の指標であるL*を制限することによって、繰り返しリサイクルしても、所定形状に成形して、それを繰り返しリサイクルした場合に、より透明性や無着色性(主として黄色系や緑色系)を維持しやすいポリエステル系樹脂に由来してなるポリエステル系シュリンクフィルムを外嵌させたPETボトルとすることができる。
このように構成することによって、更に透明性や無着色性を維持したシュリンクフィルムを外嵌させたPETボトルが、効率良く、かつ、経済的に形成することができる。
このように構成することによって、上述した(1)~(3)の構成を満足しやすいポリエステル樹脂とすることができる。
このように構成することによって、上述した(1)~(3)の構成を満足しやすいポリエステル樹脂とすることができる。
(1)下記の構成(a)~(d)を満足するポリエステル系樹脂組成物に由来してなるポリエステル系シュリンクフィルムから長尺筒状物を形成する工程
構成(a):再生PET樹脂の配合量を、結晶性ポリエステル樹脂の一部又は全部として、ポリエステル系樹脂組成物の全体量に対して、20~50重量%の範囲内の値とする。
構成(b):所定厚さのフィルムとした場合に、JIS K 7136:2000に準拠して測定されるヘイズ値を20%未満の値とする。
構成(c):所定厚さのフィルムとした場合に、JIS Z 8781-4:2013に準拠して測定されるCIE1976 L*a*b*色空間の色度座標におけるb*を0.19~0.26の範囲内の値とする。
構成(d):非結晶性ポリエステル樹脂(但し、多価アルコール100モル%中、ネオペンチルグリコールを40~60モル%共重合した共重合ポリエステルを30~60重量%で含有した場合を除く。)を含むと共に、当該非結晶性ポリエステル樹脂の配合量をポリエステル系樹脂組成物の全体量に対して、50~80重量%の範囲内の値とする。
(2)長尺筒状物を、自動ラベル装着装置に供給し、必要な長さに切断する工程
(3)必要な長さに切断された長尺筒状物を、内容物を充填したPETボトルに外嵌する工程
(4)長尺筒状物を外嵌したPETボトルを、熱風トンネル又はスチームトンネルの内部を通過させ、長尺筒状物を、加熱して熱収縮させる工程
このように構成することによって、PETボトルの外表面に密着させて、ラベル付き容器を迅速に得ることができる。
第1の参考実施形態(以下、第1の実施形態と称する場合もある。)は、少なくとも再生PET樹脂を含有するポリエステル系樹脂組成物であって、下記の構成(1)~(3)を満足することを特徴とするポリエステル系樹脂組成物である。
(1)再生PET樹脂の配合量を、結晶性ポリエステル樹脂の一部又は全部として、ポリエステル系樹脂組成物の全体量に対して、10重量%以上の値とする。
(2)所定厚さ(30μm)のフィルムとした場合に、JIS K7136:2000に準拠して測定されるヘイズ値を20%未満とする。
(3)所定厚さ(30μm)のフィルムとした場合に、JIS Z 8781-4:2013に準拠して測定されるCIE1976 L*a*b*色空間の色度座標におけるb*を0.15~0.3の範囲内の値とする。
以下、第1の実施形態のポリエステル系樹脂組成物につき、適宜、図面を参照しながら、具体的に説明する。
主成分であるポリエステル樹脂は、基本的に、上述した(1)~(3)の構成を満足しやすいポリエステル樹脂であれば、その種類は問わないが、通常、ジオール及びジカルボン酸からなるポリエステル樹脂、ジオール及びヒドロキシカルボン酸からなるポリエステル樹脂、ジオール、ジカルボン酸、及びヒドロキシカルボン酸からなるポリエステル樹脂、あるいは、これらのポリエステル樹脂の混合物であることが好ましい。
ここで、ポリエステル樹脂の原料成分としてのジオールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヘキサンジオール等の脂肪族ジオール、1,4-ヘキサンジメタノール等の脂環式ジオール、芳香族ジオール等の少なくとも一つが挙げられる。
又、同じくポリエステル樹脂の化合物成分としてのジカルボン酸としては、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸等の脂肪酸ジカルボン酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、イソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸、あるいは、これらのエステル形成性誘導体等の少なくとも一つが挙げられる。
そして、これらの中でも、特に、テレフタル酸が好ましい。
又、同じくポリエステル樹脂の化合物成分としてのヒドロキシカルボン酸としては、乳酸、ヒドロキシ酪酸、ポリカプロラクトン等の少なくとも一つが挙げられる。
必要に応じ、フィルムの性質を変化させるために、他のジカルボン酸及びジオール、あるいはヒドロキシカルボン酸を使用してもよい。又、それぞれ単独でも、あるいは、混合物であっても良い。
一方、結晶性ポリエステル樹脂として、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリプロピレンテレフタレート等があるが、それぞれ単独であっても、あるいは混合物であっても良い。
この理由は、結晶性ポリエステル樹脂の配合量を、所定範囲内の値とすることによって、良好な熱収縮特性を発揮すると共に、高湿条件下であっても、物性としての、所定温度における熱収縮率等の変化が少ないポリエステル系シュリンクフィルムとすることができるためである。
逆に言えば、ポリエステル系樹脂組成物を構成するに当たり、構成(7)として、非結晶性ポリエステル樹脂を含むと共に、当該非結晶性ポリエステル樹脂の配合量をポリエステル系樹脂組成物の全体量に対して、50~90重量%の範囲内の値とすることが好ましく、55~85重量%の範囲内の値とすることがより好ましく、60~80重量%の範囲内の値とすることが更に好ましい。
再生PET樹脂の典型例は、PCR樹脂(以下、単に、PCRと称する場合がある)であって、ポストコンシューマーリサイクル(post-consumer recycled)樹脂の略語である。
そして、かかるPCRは、一般に、産業系廃プラスチックを主要材料とし、リサイクルされるPETボトル等に由来した原料等であって、単一又は複数のポリエステル素材が含まれてリサイクルされた「粉体、顆粒、フレーク、ペレットやフラフ等の形状の製品」の形態とした、結晶性ポリエステル樹脂としての再生ポリエステル樹脂(以下、リサイクル結晶性ポリエステル樹脂と称する場合がある。)と定義される。
すなわち、再生PET樹脂の全部又は一部として、PCRを用いることによって、透明性や無着色性を維持したシュリンクフィルムが、効率良く、かつ、経済的に形成され、それにより、PETボトル等のリサイクルが促進され、ひいては、環境負荷を著しく低減することができる。
すなわち、再生PET樹脂の全部又は一部として、平均分子量が制御されたPCRを用いることによって、更に透明性や無着色性を維持したシュリンクフィルムが、効率良く、かつ、経済的に形成することができる。
同様に、再生PET樹脂におけるCIE色度座標のb*は、通常、2.5~5の範囲内である。
更に同様に、再生PET樹脂におけるL*は、通常、50~65の範囲内である。
従って、再生PET樹脂として、PCRを用いる場合、それ自体のCIE色度座標のa*、及びL*の値を、それぞれ考慮して、PCRの種類を適宜選択することが好ましい。
例えば、ポリエステル系樹脂組成物に由来するシュリンクフィルムのCIE色度座標のb*を、所定範囲内の値(0.15~0.3)に制御するに当たり、PCRにおけるCIE色度座標のb*を、4.7以下の値とすることが好ましく、4.5以下の値とすることがより好ましく、4.3以下の値とすることが更に好ましい。
構成(1)は、再生PET樹脂の配合量を、結晶性ポリエステル樹脂の一部又は全部として、ポリエステル系樹脂組成物の全体量に対して、10重量%以上の値とする旨の必須構成要件である。
すなわち、原材料に、所定量以上の結晶性ポリエステル樹脂である再生PET樹脂を含有したとしても、透明性や無着色性を維持することができ、リサイクルに適したポリエステル系樹脂組成物とすることができる。
なお、再生PET樹脂を結晶性ポリエステル樹脂の一部として用いる場合は、当該結晶性ポリエステル樹脂の全体量に対して、10重量%以上の範囲で用いることが好ましく、20~90重量%の範囲で用いることがより好ましく、50~80重量%の範囲で用いることが更に好ましい。
すなわち、図1の横軸に、PCRの配合量(重量%)が採って示してあり、縦軸に、CIE色度座標におけるb*の値(-)が採って示してある。
又、図中において、実施例1をEx.1とし、比較例1をCE.1と記載しているが、以下同様である。
そして、図1中の特性曲線から、一定条件下、PCRの配合量と、色度座標におけるb*の値との関係において、優れた相関関係(相関係数(R)が、0.99)があることが理解される。
従って、PCRの配合量を制限することよって、色度座標におけるb*の値につき、所定範囲内に制御しやすくなると言える。
逆に言えば、一定条件下、色度座標におけるb*を所定範囲内の値(0.15~0.3)に制限することによって、PCRの配合量を、間接的ではあるが、より精度良く制御できると言える。
なお、図1~8のEx.1は、参考例1を示すものである。
又、構成(2)は、所定厚さ(例えば、30μm)のフィルムとした場合において、JIS K 7136:2000に準拠して測定されるヘイズ値を20%未満とする旨の必須構成要件である。
すなわち、所定量の再生PET樹脂を含有するポリエステル系樹脂組成物を、後述する実施例1等に準じて、所定厚さのポリエステル系シュリンクフィルム等とした場合に、ヘイズ値を比較的小さくすることによって、リサイクルした場合であっても、各種用途への汎用性を維持することができる。
但し、かかるヘイズ値が、過度に小さくなると、使用可能なポリエステル系樹脂の種類や、歩留まりが著しく低下する場合がある。
従って、JIS K 7136:2000に準拠して測定されるヘイズ値を20%未満とすることが必須構成要件であるが、より好ましくは、かかるヘイズ値を1.5~10%の範囲内の値とすることがより好ましく、1.6~5%の範囲内の値とすることが更に好ましい。
すなわち、図2の横軸に、PCRの配合量(重量%)をとり、縦軸に、ヘイズ値(%)を採って示してある。
かかる図2中の特性曲線から、一定条件下、PCRの配合量(重量%)と、ヘイズ値(%)との関係において、PCRの配合量にかかわらず、ほぼ一定のヘイズ値が得られることが理解される。
又、構成(3)は、所定厚さ(例えば、30μm)のフィルムとした場合において、JIS Z 8781-4:2013に準拠して測定されるCIE1976 L*a*b*色空間の色度座標におけるb*を0.15~0.3の範囲内の値とする旨の必須構成要件である。
すなわち、所定量の再生PET樹脂を含有するポリエステル系樹脂組成物を、後述する実施例1等に準じて、所定のポリエステル系シュリンクフィルム等とした場合に、色度座標におけるb*を所定範囲の値とすることによって、繰り返しリサイクルしても、更に透明性や、黄色系の無着色性を、精度良く維持するポリエステル系樹脂とすることができる。
従って、b*を0.17~0.28の範囲内の値とすることがより好ましく、0.19~0.26の範囲内の値とすることが更に好ましい。
なお、上述したように、図1中の特性曲線から、PCRの配合量と、色度座標におけるb*の値との関係において、優れた相関関係(相関係数(R)が、0.99)があることが判明している。
構成(4)は、所定量の再生PET樹脂を配合せず、かつ、所定厚さ(例えば、30μm)のフィルムとして、JIS Z 8781-4:2013に準拠して測定されるCIE1976 L*a*b*色空間の色度座標におけるb*を、b* 0とした場合に、b*-b* 0で表される数値を、0.01以上の値とする旨の任意的構成要件である。
すなわち、後述する実施例1等に準拠し、所定のポリエステル系シュリンクフィルム等とした場合に、このようにCIE色度座標におけるb*-b* 0で表される数値を、所定範囲に制御することによって、繰り返しリサイクルしても、更に透明性や無着色性を、精度良く維持するポリエステル系樹脂とすることができる。
但し、かかるb*-b* 0で表される数値が、過度に大きくなると、繰り返しリサイクルすることで、透明性や無着色性を、精度良く維持するポリエステル系樹脂とすることが困難となる場合がある。
従って、b*-b* 0で表される数値を、0.03~0.2の範囲内の値とすることがより好ましく、0.1~0.18の範囲内の値とすることが更に好ましい。
すなわち、図3の横軸に、PCRの配合量(重量%)が採って示してあり、縦軸に、ポリエステル系樹脂組成物を、所定のポリエステル系シュリンクフィルムとした場合におけるCIE色度座標におけるb*-b* 0で表される数値(-)が採って示してある。
そして、図3中の特性曲線から、一定条件下、PCRの配合量と、CIE色度座標におけるb*-b* 0で表される数値との関係において、優れた相関関係(相関係数(R)が、0.99)があることが理解される。
従って、PCRの配合量を制限することよって、CIE色度座標におけるb*-b* 0で表される数値につき、所定範囲(0.01以上)に、極めて精度良く制御できると言える。
逆に言えば、一定条件下、CIE色度座標におけるb*-b* 0で表される数値を所定範囲(0.01以上)に制限することによって、PCRの配合量についても、間接的ではあるが、より精度良く制御できると言える。
構成(5)は、所定厚さ(例えば、30μm)のフィルムとした場合において、JIS Z 8781-4:2013に準拠して測定されるCIE1976 L*a*b*色空間の色度座標におけるa*を-0.15~-0.05の範囲内の値とする旨の任意的構成要件である。
すなわち、後述する実施例1等に準拠し、所定のポリエステル系シュリンクフィルム等とした場合における、CIE色度座標におけるa*を制限することによって、繰り返しリサイクルしても、より透明性や緑味系における無着色性を維持するポリエステル系樹脂とすることができる。
従って、CIE色度座標におけるa*を-0.14~-0.06の範囲内の値とすることがより好ましく、-0.13~-0.07の範囲内の値とすることが更に好ましい。
すなわち、図4の横軸に、PCRの配合量(重量%)が採って示してあり、縦軸に、ポリエステル系樹脂組成物を、所定のポリエステル系シュリンクフィルムとした場合のCIE色度座標におけるa*が採って示してある。
そして、図4中の特性曲線から、一定条件下、PCRの配合量と、CIE色度座標におけるa*との関係において、良好な相関関係(相関係数(R)が、0.86)があることが理解される。
従って、PCRの配合量を制限することよって、CIE色度座標におけるa*につき、所定範囲内に制御しやすくなると言える。
逆に言えば、一定条件下、CIE色度座標におけるa*で表される数値を所定範囲内の値に制限することによって、PCRの配合量を、間接的ではあるが、より精度良く制御できると言える。
構成(6)は、所定厚さ(30μm)のフィルムとした場合において、JIS Z 8781-4:2013に準拠して測定されるCIE1976 L*a*b*色空間の色度座標におけるL*を90以上の値とする旨の任意的構成要件である。
すなわち、後述する実施例1等に準拠し、所定のポリエステル系シュリンクフィルム等とした場合のCIE色度座標におけるL*を制限することによって、繰り返しリサイクルしても、白色性も加味して、より透明性や無着色性を維持するポリエステル系樹脂とすることができる。
従って、CIE色度座標におけるL*を92~99の範囲内の値とすることがより好ましく、93~98の範囲内の値とすることが更に好ましい。
すなわち、図5の横軸に、PCRの配合量(重量%)が採って示してあり、縦軸に、ポリエステル系樹脂組成物を、所定のポリエステル系シュリンクフィルムとした場合におけるCIE色度座標におけるL*が採って示してある。
そして、図5中の特性曲線から、一定条件下、PCRの配合量と、CIE色度座標におけるL*との関係において、PCRの配合量にかかわらず、ほぼ一定のL*が得られることが理解される。
第2の参考実施形態(以下、第2の実施形態と称する場合もある。)は、図6(a)~(c)に例示されるように、第1の実施形態ポリエステル系樹脂組成物に由来してなるポリエステル系シュリンクフィルム10であって、当該ポリエステル系シュリンクフィルムの主収縮方向をTD方向としたときに、TD方向における、80℃の温水中で、10秒の条件で収縮させた場合の熱収縮率を20%以上の値とすることを特徴とするポリエステル系シュリンクフィルムである。
以下、第2の実施形態のポリエステル系シュリンクフィルムにつき、適宜、図面を参照しながら、具体的に説明する。
ポリエステル系樹脂組成物として、既に説明した第1の実施形態ポリエステル系樹脂組成物を用いることができることから、再度の説明は省略する。
(1)厚さ
第1の実施形態のポリエステル系シュリンクフィルムの熱収縮前の厚さ(平均厚さ)に関する構成要件であって、通常、15~70μmの範囲内の値にする旨の任意的構成要件である。
すなわち、このようにポリエステル系シュリンクフィルムの熱収縮前の厚さを所定範囲内の値に具体的に制限することにより、熱収縮率A1、A2、A3や、ヘイズ等を、それぞれ所定範囲内の値に、更に容易に制御しやすくなる。
より具体的には、ポリエステル系シュリンクフィルムの熱収縮前の厚さが、15μm未満になったり、あるいは70μmを超えたりすると、熱収縮時のポリエステル系シュリンクフィルムにおいて、急激な熱応答による不均一な収縮を抑制できず、着色したり、透明性等が低下したりする場合があるためである。
従って、構成(e)として、ポリエステル系シュリンクフィルムの熱収縮前の厚さを、20~50μmの範囲内の値とすることがより好ましく、25~40μmの範囲内の値とすることが更に好ましい。
ポリエステル系樹脂組成物(所定厚さのシュリンクフィルムとして測定)におけるCIE色度座標のb*、b*-b* 0で表される数値、a*は、それぞれ、図1等に示すように、PCRの配合量と、良好な相関関係が得られている。
更に、CIE色度座標のL*についても、図5等に示すように、一定の条件下、PCRの配合量にかかわらず、ほぼ一定の値を得ることができる。
従って、ポリエステル系シュリンクフィルムにおけるCIE色度座標のb*、b*-b* 0で表される数値、a*、及びL*においても、既に説明した第1の実施形態のポリエステル系樹脂組成物での内容と実質的に同様であることから、再度の説明は省略する。
ポリエステル系樹脂組成物(所定厚さのシュリンクフィルムとして測定)におけるヘイズ値については、図2等に示すように、一定の条件下、PCRの配合量にかかわらず、ほぼ一定のヘイズ値を得ることができる。
従って、ポリエステル系シュリンクフィルムにおけるヘイズについても、既に説明した第1の実施形態のポリエステル系樹脂組成物での内容と実質的に同様であることから、再度の説明は省略する。
熱収縮率1として、ポリエステル系シュリンクフィルムの主収縮方向をTD方向とし、当該TD方向における、80℃の温水中で、10秒の条件で収縮させた場合の熱収縮率をA1としたときに、当該A1を、20%以上の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる熱収縮率A1を所定値以上に具体的に制限することによって、再生PET樹脂を利用したポリエステル系シュリンクフィルムとして、各種用途において発揮する、TD方向における基本的な熱収縮性(80℃の温水中、10秒)を維持できるためである。
より具体的には、かかる熱収縮率A1が20%未満の値になると、熱収縮性が低下し、各種用途に適用できない場合が生じる。
従って、かかる熱収縮率A1を、25~55%の範囲内の値とすることがより好ましく、30~50%の範囲内の値とすることが更に好ましい。
熱収縮率(%)=(L0-L1)/L0×100
L0:所定温度、所定時間で熱処理する前のサンプルの寸法(長手方向又は幅方向)
L1:所定温度、所定時間で熱処理した後のサンプルの寸法(L0と同じ方向)
すなわち、図7(a)~(b)の横軸に、PCRの配合量(重量%)が採って示してあり、縦軸に、TD方向における、80℃の温水中で、10秒の条件で収縮させた場合の熱収縮率であるA1(%)及び98℃の温水中で、10秒の条件で収縮させた場合の熱収縮率であるA2(%)が採って示してある。
そして、図7(a)~(b)中の特性曲線から、それぞれ、一定条件下、PCRの配合量と、熱収縮率A1及び熱収縮率A2との関係において、良好な相関関係(相関係数(R)が、それぞれ0.99及び0.98)が、それぞれあることが理解される。
従って、一定条件下、PCRの配合量を制限することよって、熱収縮率A1及び熱収縮率A2につき、それぞれ所定範囲内に制御しやすくなると言える。
熱収縮率2として、ポリエステル系シュリンクフィルムの主収縮方向をTD方向とし、当該TD方向における、98℃の温水中で、10秒の条件で収縮させた場合の熱収縮率をA2としたときに、当該A2を、30%以上の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる熱収縮率A2を所定値以上に制限することによって、再生PET樹脂を利用したポリエステル系シュリンクフィルムとして、各種用途において発揮する、TD方向における基本的な熱収縮性(98℃の温水中、10秒)を維持できるためである。
より具体的には、熱収縮率A2が30%未満の値になると、熱収縮性が低下し、使用できる用途が過度に制限される場合が生じるためである。
従って、熱収縮率A2を、35~75%の範囲内の値とすることがより好ましく、40~70%の範囲内の値とすることが更に好ましい。
熱収縮率3として、ポリエステル系シュリンクフィルムにおける主収縮方向であるTD方向とし、当該TD方向における、70℃の温水中で、10秒の条件で収縮させた場合の熱収縮率をA3としたときに、当該A3を、5%以上の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる熱収縮率A3を所定値以上に制限することによって、再生PET樹脂を利用したポリエステル系シュリンクフィルムとして、各種用途において発揮する、TD方向における基本的な熱収縮性(70℃の温水中、10秒)を維持できるためである。
より具体的には、熱収縮率A3が5%未満の値になると、熱収縮性が低下し、使用可能な用途が過度に制限される場合が生じる。
従って、かかる熱収縮率A3を、6~18%の範囲内の値とすることがより好ましく、7~16%の範囲内の値とすることが更に好ましい。
すなわち、図8の横軸に、PCRの配合量(重量%)が採って示してあり、縦軸に、TD方向における、70℃の温水中で、10秒の条件で収縮させた場合の熱収縮率であるA3(%)が採って示してある。
そして、図8中の特性曲線から、一定条件下、PCRの配合量と、熱収縮率A3との関係において、良好な相関関係が、あることが理解される。
従って、一定条件下、PCRの配合量を制限することよって、熱収縮率A3についても、所定範囲内に制御しやすくなると言える。
第2の実施形態のポリエステル系シュリンクフィルムは、図6(a)に示すように単層であっても良く、又は、その片面、あるいは両面に、各種添加剤を配合したり、それらを付着させたりすることが好ましい。
より具体的には、加水分解防止剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、着色剤、有機フィラー、無機フィラー、有機繊維、無機繊維等の少なくとも一つを、ポリエステル系シュリンクフィルムの全体量に対して、通常、0.01~10重量%の範囲で配合することが好ましく、0.1~1重量%の範囲で配合等することがより好ましい。
その場合、ポリエステル系シュリンクフィルムの厚さを100%としたとときに、追加で積層する他の樹脂層の単層厚さ又は合計厚さを、通常、0.1~10%の範囲内の値とすることが好ましい。
更に、ポリエステル系シュリンクフィルムを多層構造にして、加水分解防止効果や機械的保護を更に図ったり、あるいは、図6(c)に示すように、ポリエステル系シュリンクフィルムの収縮率が、面内で均一になったりするように、ポリエステル系シュリンクフィルム10の表面に、収縮率調整層10cを設けることも好ましい。
かかる収縮率調整層は、ポリエステル系シュリンクフィルムの収縮特性に応じて、接着剤、塗布方式、あるいは加熱処理等によって、積層することができる。
又、所定温度におけるポリエステル系シュリンクフィルムの収縮率が過度に小さい場合には、それを拡大するタイプの収縮率調整層を積層することが好ましい。
よって、ポリエステル系シュリンクフィルムとして、収縮率が異なる各種シュリンクフィルムを作成することなく、収縮率調整層によって、所望の収縮率を得ようとするものである。
第3の参考実施形態(以下、第3の実施形態と称する場合もある。)は、第2の実施形態のポリエステル系シュリンクフィルムの製造方法に関する実施形態である。
まずは、原材料として、結晶性ポリエステル樹脂、非結晶性ポリエステル樹脂、ゴム系樹脂、帯電防止剤、加水分解防止剤等の、主剤や添加剤を準備することが好ましい。
次いで、攪拌容器内に、秤量しながら、準備した結晶性ポリエステル樹脂や非結晶性ポリエステル樹脂等を投入し、攪拌装置を用いて、均一になるまで、混合攪拌することが好ましい。
次いで、均一に混合した原材料を、絶乾状態に乾燥することが好ましい。
次いで、典型的には、押し出し成形を行い、所定厚さの原反シートを作成することが好ましい。
より具体的には、例えば、押出温度245℃の条件で、L/D24、押出スクリュー径50mmの押出機(田辺プラスチック機械株式会社製)により、押し出し成形を行い、所定厚さ(通常、30~1000μm)の原反シートを得ることができる。
次いで、得られた原反シートにつき、シュリンクフィルム製造装置を用い、ロール上やロール間を移動させながら、加熱押圧して、ポリエステル系シュリンクフィルムを作成する。
すなわち、所定の予備加熱温度、延伸温度、熱固定温度、及び後述の延伸倍率で、フィルム幅を基本的に拡大させながら、加熱押圧しながら、所定方向に延伸することにより、ポリエステル系シュリンクフィルムを構成するポリエステル分子を所定形状に結晶化させることが好ましい。
そして、その状態で固化させることによって、装飾やラベル等として用いられる熱収縮性のポリエステル系シュリンクフィルムを作成することができる。
又、熱収縮前のポリエステル系シュリンクフィルムのMD方向における延伸倍率(平均MD方向延伸倍率、単に、MD方向延伸倍率と称する場合がある。)を100~200%の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、このようにMD方向延伸倍率を所定範囲内の値に具体的に制限し、かつ、熱収縮率A1、A2、A3で表される数値、CIE色度座標の値、及びヘイズ等を、それぞれ所定範囲内の値に具体的に制限することで、良好なリサイクル性が得られるポリエステル系シュリンクフィルムとすることができるためである。
一方、MD方向延伸倍率が200%を超えると、TD方向における収縮率に影響し、その収縮率の調整自体が困難となる場合があるためである。
従って、MD方向延伸倍率を100~150%の範囲内の値とすることがより好ましく、100~120%の範囲内の値とすることが更に好ましい。
又、熱収縮前のポリエステル系シュリンクフィルムのTD方向における延伸倍率(平均TD方向延伸倍率、単に、TD方向延伸倍率と称する場合がある。)を300~600%の範囲内の値とすることを好適態様とする。
この理由は、上述のMD方向延伸倍率のみならず、TD方向延伸倍率も所定範囲内の値に具体的に制限し、熱収縮率A1、A2、A3で表される数値、CIE色度座標の値、及びヘイズ等を、それぞれ所定範囲内の値に具体的に制限することで、より一層、リサイクル性が得られるポリエステル系シュリンクフィルムとすることができるためである。
一方、TD方向延伸倍率が、600%を超えた値になると、熱収縮率が著しく大きくなって、使用可能なポリエステル系シュリンクフィルムの用途が過度に制限されたり、あるいは、その延伸倍率自体を一定に制御することが困難となったりする場合があるためである。
従って、TD方向延伸倍率を350~550%の範囲内の値とすることがより好ましく、400~500%の範囲内の値とすることが更に好ましい。
作成したポリエステル系シュリンクフィルムにつき、連続的又は間断的に、下記特性等を測定し、所定の検査工程を設けることが好ましい。
すなわち、所定の検査工程によって、下記特性等を測定し、所定範囲内の値に入ることを確認することによって、より均一な収縮特性等を有するポリエステル系シュリンクフィルムとすることができる。
(1)ポリエステル系シュリンクフィルムの外観についての目視検査
(2)厚さのばらつき測定
(3)引張弾性率測定
(4)引裂強度測定
(5)SS曲線による粘弾性特性測定
第4の実施形態は、第2の参考実施形態のポリエステル系シュリンクフィルムの使用方法に関する実施形態である。
従って、公知のシュリンクフィルムの使用方法であれば、いずれも好適に適用することができる。
例えば、ポリエステル系シュリンクフィルムの使用方法を実施するに際して、まずは、ポリエステル系シュリンクフィルムを、適当な長さや幅に切断すると共に、長尺筒状物を形成する。
次いで、当該長尺筒状物を、自動ラベル装着装置(シュリンクラベラー)に供給し、更に必要な長さに切断する。
次いで、内容物を充填したPETボトル等に外嵌する。
そして、これらのトンネルに備えてなる赤外線等の輻射熱や、90℃程度の加熱蒸気を周囲から吹き付けることにより、ポリエステル系シュリンクフィルムを均一に加熱して熱収縮させる。
よって、PETボトル等の外表面に密着させて、ラベル付き容器を迅速に得ることができる。
そうすることで、高湿条件下に、長期間放置したような場合であっても、吸湿に伴う物性変化を防止し、透明性や着色性を維持し、かつ、各熱処理温度で、再現性良く、所定の熱収縮率を得ることができる。
(1)再生PET樹脂を、結晶性ポリエステル樹脂の一部又は全部として、ポリエステル系樹脂組成物の全体量に対して、10重量%以上含有する。
(2)所定厚さ(例えば、30μm)のフィルムとした場合に、JIS K 7136:2000に準拠して測定されるヘイズ値を20%未満とする。
(3)所定厚さ(例えば、30μm)のフィルムとした場合に、JIS Z 8781-4:2013に準拠して測定されるCIE1976 L*a*b*色空間の色度座標におけるb*を0.15~0.3の範囲内の値とする。
なお、実施例等において用いたポリエステル樹脂等は、以下の通りである。
ジカルボン酸:テレフタル酸100モル%、ジオール:エチレングリコール63モル%、ジエチレングリコール13モル%、1,4-シクロヘキサンジメタノール24モル%からなる非結晶性ポリエステル樹脂
(PCR)
ジカルボン酸:テレフタル酸98.6モル%、イソフタル酸1.4%、ジオール:エチレングリコール97.3モル%、ジエチレングリコール2.7モル%からなる、リサイクル結晶性ポリエステル樹脂
マトリクス樹脂:PET、シリカ含有量:5質量%、シリカの平均粒径:2.7μmからなるシリカマスターバッチ
1.ポリエステル系樹脂組成物の評価
(1)ポリエステル系シュリンクフィルムの作成
ポリエステル系樹脂組成物の評価に際して、基本的にポリエステル系シュリンクフィルムの形態として評価した。
すなわち、攪拌容器内に、非結晶性ポリエステル樹脂(PETG1)を90重量部と、リサイクル結晶性ポリエステル樹脂(PCR)を10重量部と、所定添加剤(アンチブロッキング剤)を1重量部と、を収容した。
(1)評価1:厚さのばらつき
得られたポリエステル系シュリンクフィルムの厚さ(所望値である30μmを基準値として)を、マイクロメータを用いて測定し、以下の基準に準じて評価した。得られた評価結果を表1に示す。
◎:厚さのばらつきが、基準値±0.1μmの範囲内の値である。
〇:厚さのばらつきが、基準値±0.5μmの範囲内の値である。
△:厚さのばらつきが、基準値±1.0μmの範囲内の値である。
×:厚さのばらつきが、基準値±3.0μmの範囲内の値である。
得られたポリエステル系シュリンクフィルムを、20℃、90%RHの高湿条件下に、24時間放置した後において、70℃、80℃、98℃の温水中で、それぞれ10秒の条件で熱収縮させた場合の、TD方向における熱収縮率(A3、A1、A2)として測定した。得られた評価結果を表1に示す。
得られたポリエステル系シュリンクフィルムにつき、JIS K 7136:2000に準拠してヘイズ値を、ヘイズ測定装置(スガ試験機社製、商品名:ヘーズメーターHZ-V3)を用いて測定した。得られた評価結果を表1に示す。
得られたポリエステル系シュリンクフィルムにつき、JIS Z 8781-4:2013に準拠して測定されるCIE1976 L*a*b*色空間の色度座標におけるa*、b*、b*-b* 0で表される数値、及びL*を、それぞれ分光光度計(株式会社島津製作所製、製品名「UV-3600」)を用いて測定した。得られた評価結果を表1に示す。
更に、参考として、ポリエステル系シュリンクフィルムの原料である非結晶性ポリエステル樹脂(PETG1)のペレットの状態で、CIE色度座標におけるL*、a*、及びb*を測定したところ、63.77、-1.76、及び0.00であった。
同様に、リサイクル結晶性ポリエステル樹脂(PCR)のペレットの状態で、CIE色度座標におけるL*、a*、及びb*を測定したところ、60.97、-1.10、及び4.19であった。
実施例2において、表1に示すように、非結晶性ポリエステル樹脂(PETG1)を70重量部と、リサイクル結晶性ポリエステル樹脂(PCR)を30重量部と、所定添加剤(アンチブロッキング剤)を1重量部と、を用いた。
それと共に、実施例1と同様に、原反シートから、予備加熱温度80℃、延伸温度80℃、熱固定温度75℃とし、延伸倍率(MD方向:100%、TD方向:500%)で、厚さ30μmのポリエステル系シュリンクフィルムを作成した。
そして、作成したポリエステル系シュリンクフィルムにつき、実施例1と同様に、CIE色度座標等につき、評価した。得られた評価結果を表1に示す。
実施例3において、表1に示すように、非結晶性ポリエステル樹脂(PETG1)を50重量部と、リサイクル結晶性ポリエステル樹脂(PCR)を50重量部と、所定添加剤(アンチブロッキング剤)を1重量部と、を用いた。
それと共に、実施例1と同様に、原反シートから、予備加熱温度80℃、延伸温度80℃、熱固定温度75℃とし、延伸倍率(MD方向:100%、TD方向:500%)で、厚さ30μmのポリエステル系シュリンクフィルムを作成した。
そして、作成したポリエステル系シュリンクフィルムにつき、実施例1と同様に、CIE色度座標等につき、評価した。得られた評価結果を表1に示す。
比較例1において、表1に示すような配合組成で、ポリエステル系シュリンクフィルムを作成し、実施例1と同様に、評価した。
すなわち、非結晶性ポリエステル樹脂(PETG1)を100重量部と、所定添加剤(アンチブロッキング剤)を1重量部と、を用いた。
それと共に、原反シートから、予備加熱温度80℃、延伸温度80℃、熱固定温度75℃とし、延伸倍率(MD方向:100%、TD方向:500%)で、厚さ30μmのポリエステル系シュリンクフィルムを作成した。
そして、作成したポリエステル系シュリンクフィルムにつき、実施例1と同様に、CIE色度座標等につき、評価した。得られた評価結果を表1に示す。
比較例2において、表1に示すような配合組成で、ポリエステル系シュリンクフィルムを作成し、実施例1と同様に、評価した。
すなわち、非結晶性ポリエステル樹脂(PETG1)を30重量部と、リサイクル結晶性ポリエステル樹脂(PCR)を70重量部と、所定添加剤(アンチブロッキング剤)を1重量部と、を用いた。
それと共に、原反シートから、予備加熱温度80℃、延伸温度80℃、熱固定温度75℃とし、延伸倍率(MD方向:100%、TD方向:500%)で、厚さ30μmのポリエステル系シュリンクフィルムを作成した。
そして、作成したポリエステル系シュリンクフィルムにつき、実施例1と同様に、CIE色度座標等につき、評価した。得られた評価結果を表1に示す。
比較例3において、表1に示すような配合組成で、ポリエステル系シュリンクフィルムを作成し、実施例1と同様に、評価した。
すなわち、リサイクル結晶性ポリエステル樹脂(PCR)を100重量部と、所定添加剤(アンチブロッキング剤)を1重量部と、を用いた。
それと共に、原反シートから、予備加熱温度80℃、延伸温度80℃、熱固定温度75℃とし、延伸倍率(MD方向:100%、TD方向:500%)で、厚さ30μmのポリエステル系シュリンクフィルムを作成した。
そして、作成したポリエステル系シュリンクフィルムにつき、実施例1と同様に、CIE色度座標等につき、評価した。得られた評価結果を表1に示す。
より具体的には、少なくとも10回以上、リサイクルを繰り返しても、優れた透明性や無着色性を維持する所定のポリエステル系樹脂組成物に由来してなるポリエステル系シュリンクフィルムを外嵌させたPETボトルが得られるようになった。
例えば、本発明のPETボトルに外嵌されたポリエステル系シュリンクフィルムを用いて、優れた透明性や無着色性を有するPETボトルを成形することができるようになった。
従って、成形したPETボトルをリサイクルしたような場合であっても、良好な透明性や無着色性を維持することができるようになった。
しかも、そのようなPETボトルにおいて、本発明のPETボトルを用いた場合、PETボトルをリサイクルする際に、ポリエステル系シュリンクフィルムを予め分離除去することなく、リサイクルできると言う利点も得られるようになった。
10a:他の樹脂層1
10b:他の樹脂層2
10c:収縮率調整層
Claims (8)
- 少なくとも再生PET樹脂を含有するポリエステル系樹脂組成物に由来してなるポリエステル系シュリンクフィルムを外嵌させたPETボトルであって、前記ポリエステル系樹脂組成物が、下記の構成(1)~(3)及び(7)を満足することを特徴とするPETボトル。
構成(1):再生PET樹脂の配合量を、結晶性ポリエステル樹脂の一部又は全部として、ポリエステル系樹脂組成物の全体量に対して、20~50重量%の範囲内の値とする。
構成(2):所定厚さのフィルムとした場合に、JIS K 7136:2000に準拠して測定されるヘイズ値を20%未満の値とする。
構成(3):所定厚さのフィルムとした場合に、JIS Z 8781-4:2013に準拠して測定されるCIE1976 L*a*b*色空間の色度座標におけるb*を0.19~0.26の範囲内の値とする。
構成(7):非結晶性ポリエステル樹脂(但し、多価アルコール100モル%中、ネオペンチルグリコールを40~60モル%共重合した共重合ポリエステルを30~60重量%で含有した場合を除く。)を含むと共に、当該非結晶性ポリエステル樹脂の配合量をポリエステル系樹脂組成物の全体量に対して、50~80重量%の範囲内の値とする。 - 前記ポリエステル系樹脂組成物が、下記構成(4)を更に満足することを特徴とする請求項1に記載のPETボトル。
構成(4):再生PET樹脂を配合せず、かつ、所定厚さのフィルムとして、JIS Z 8781-4:2013に準拠して測定されるCIE1976 L*a*b*色空間の色度座標におけるb*を、b* 0とした場合に、b*-b* 0で表される数値を、0.01以上の値とする。 - 前記ポリエステル系樹脂組成物が、下記構成(5)を更に満足することを特徴とする請求項1又は2に記載のPETボトル。
構成(5):所定厚さのフィルムとした場合に、JIS Z 8781-4:2013に準拠して測定されるCIE1976 L*a*b*色空間の色度座標におけるa*を-0.15~-0.05の範囲内の値とする。 - 前記ポリエステル系樹脂組成物が、下記構成(6)を更に満足することを特徴とする請求項1又は2に記載のPETボトル。
構成(6):所定厚さのフィルムとした場合に、JIS Z 8781-4:2013に準拠して測定されるCIE1976 L*a*b*色空間の色度座標におけるL*を90以上の値とする。 - 前記再生PET樹脂の平均分子量(Mn)を、5000~50000の範囲内の値とすることを特徴とする請求項1又は2に記載のPETボトル。
- 前記結晶性ポリエステル樹脂が、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリプロピレンテレフタレートの一種単独又は二種以上の組み合わせであることを特徴とする請求項1又は2に記載のPETボトル。
- 前記非結晶性ポリエステル樹脂が、テレフタル酸を少なくとも80モル%含んでなるジカルボン酸と、エチレングリコール50~80モル%及び、1,4-シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコール及びジエチレングリコールから選ばれた1種以上のジオール20~50モル%からなるジオールよりなることを特徴とする請求項1又は2に記載のPETボトル。
- 少なくとも下記工程(1)~(4)を含むことを特徴とするポリエステル系シュリンクフィルムを外嵌させたPETボトルの製造方法。
(1)下記の構成(a)~(d)を満足するポリエステル系樹脂組成物に由来してなるポリエステル系シュリンクフィルムから長尺筒状物を形成する工程
構成(a):再生PET樹脂の配合量を、結晶性ポリエステル樹脂の一部又は全部として、ポリエステル系樹脂組成物の全体量に対して、20~50重量%の範囲内の値とする。
構成(b):所定厚さのフィルムとした場合に、JIS K 7136:2000に準拠して測定されるヘイズ値を20%未満の値とする。
構成(c):所定厚さのフィルムとした場合に、JIS Z 8781-4:2013に準拠して測定されるCIE1976 L*a*b*色空間の色度座標におけるb*を0.19~0.26の範囲内の値とする。
構成(d):非結晶性ポリエステル樹脂(但し、多価アルコール100モル%中、ネオペンチルグリコールを40~60モル%共重合した共重合ポリエステルを30~60重量%で含有した場合を除く。)を含むと共に、当該非結晶性ポリエステル樹脂の配合量をポリエステル系樹脂組成物の全体量に対して、50~80重量%の範囲内の値とする。
(2)前記長尺筒状物を、自動ラベル装着装置に供給し、必要な長さに切断する工程
(3)必要な長さに切断された前記長尺筒状物を、内容物を充填したPETボトルに外嵌する工程
(4)前記長尺筒状物を外嵌した前記PETボトルを、熱風トンネル又はスチームトンネルの内部を通過させ、前記長尺筒状物を、加熱して熱収縮させる工程
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