JPH09131753A

JPH09131753A - バリア性成形品及びその製造方法

Info

Publication number: JPH09131753A
Application number: JP31708095A
Authority: JP
Inventors: Takanori Oboshi; 隆則大星
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1995-11-13
Filing date: 1995-11-13
Publication date: 1997-05-20
Anticipated expiration: 2015-11-13
Also published as: JP3776491B2

Abstract

(57)【要約】【課題】バリア性を有し、電子レンジによる加温が可
能であり、内容物が外から視認できる射出成形容器とそ
の製造方法に関する技術を提供する。【解決手段】インジェクション成形法により成形され
る容器であって、可撓性フィルム１の少なくとも片面に
無機酸化物２が設けられているフィルムＢＦに１種ある
いはそれ以上のフィルムを積層してなるバリアシートＢ
Ｓを一体成形してなるバリア性成形品、および前記バリ
アシートを射出成形機の成形型に密着して装着し、型締
め後コアとなる樹脂３を溶融射出して、前記バリアシー
トＢＳに溶融密着してなるバリア性成形品の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】射出成形品におけるガス遮断
性（バリア性）を向上させる技術に関し、インサート成
形法に関する。

【０００２】

【従来の技術】射出成形による包装容器は、その形の自
由度、剛性のあること、また生産性の良さ等によって、
食品を始め多くの商品の包装容器として利用されてい
る。射出成形により製造される包装容器に用いられる素
材としては、成形性を考慮し、コストの制約等の理由に
より、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等
の汎用樹脂で成形されることが多い。しかし、前記のよ
うな汎用樹脂で成形された容器による包装は、充填され
る内容物の種類により、長期にわたる流通の点で、前記
内容物の品質保持が不可能なケースが多かった。食品を
はじめ、多くの商品の品質劣化や変質に影響する水蒸
気、酸素等のバリア性が求められるが前記ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の汎用樹脂で成形
される包装容器の場合、このバリア性が低いために、容
器壁部を透過して容器内に侵入する、前記水蒸気、酸素
等によって内容物を劣化、変質させることがある。そこ
で、この課題を解決すべく、インサート成形、バリア樹
脂のコーティング等が試みられている。

【０００３】図５〜図７は、従来のインサートインジェ
クション法による成形品の説明図である。インサート
インジェクションは、インジェクション成形法におい
て、金型内に別の材料を挿入した後に、金型を閉合し、
溶融樹脂を前記金型内に圧入し、前記挿入物と一体化す
る方法である。包装容器に利用されるインサートインジ
ェクションの主たる目的は、水蒸気、酸素等の遮断性
（バリア性という、以下同じ）を向上させることもある
が、主として成形容器を加飾することである。例えば、
紙あるいは合成紙、フィルム等に絵柄や文字を印刷し、
成形工程において射出樹脂が接触する面に、前記射出成
形樹脂と同一の素材からなる熱融着層、必要によって
は、前記熱融着層と反対の面に接液層または、外面層
（加飾層）を設けた積層体とする。次に該積層体を所定
のサイズに断裁し又は打ち抜いて、インサートラベルを
作成する。成形工程において、前記インサートラベル
を、開状態にある成形用金型に仮着（インサート）し、
前記金型を閉状態にして型締め後、溶融樹脂を射出して
前記ラベルと射出樹脂とを熱融着し、冷却個化させてか
ら金型を開放して、該成形品Ｐを取り出す。前記インサ
ートラベルは成形表面に密着接合されるので、成形後に
別工程で印刷したり、ラベリングをすることなく、成形
と同時に、該成形品表面に文字や絵柄を付与できる。

【０００４】このようにして得られるインサート成形品
は、前記ラベルに、バリア性に優れた素材、例えば、バ
リア性を有するポリビニルアルコールフィルムやポリア
クリルニトリルフィルムのようなプラスチックフィル
ム、アルミ箔、アルミまたはシリカ等を蒸着フィルムか
ら構成されたもの等であれば、成形品として、ラベルの
ある部分ＢＬのバリア性は向上するけれども、非ラベル
部ＮＬが存在するため、容器としては高度なバリア性は
期待できない。

【０００５】又、成形容器の肉厚と略均等の厚さの積層
体であって、その内面または／及び表面に射出樹脂と同
じ樹脂の層を設け、容器を形成しうる形に打ち抜きをし
たブランクＫを作成して、該ブランクを金型内に挿入
し、前記ブランクの合わせ部分に溶融樹脂を圧入し、容
器を成形する方法がある（図５）。この場合にも、前記
ブランクＫの構成の中に、前記のようなバリア素材を積
層すれば、挿入されたブランクの部位ＢＫのバリア性は
良いが、ブランク接合部ＮＫは射出樹脂のみとなってい
てバリア性に劣るため、容器としては高度なバリア性を
もたせることはできない。従来のインサート成形におい
ては、前述の如く、加飾を目的とするために、インサー
トラベルまたはインサートブランクの構成素材として
紙、合成紙、アルミ箔、蒸着フィルム等を用いることが
多かったが、これらの素材が存在すると、得られる容器
は不透明となり、外部から内容物を視認できない。さら
に、アルミ箔、蒸着フィルム等を含んだラベル又はブラ
ンクによるインサート成形品による容器は、電子レンジ
による加温ができないため、商品によっては使用できな
いことがあった。また、充填包装後に行われる検査にお
いて金属探知機が使用できない問題もあった。

【０００６】別の方法として、図７に示すように、バリ
ア性が高く、シート成形（真空あるいは圧空成形）の適
性のあるプラスチックシート、または、バリア性の高い
プラスチックフィルムを含んだシート成形性のよい積層
体等を、予め、所定のインジェクション成形の形に真空
成形ＶＭしてから、射出成形の金型に装着し、雄型又は
雌型から溶融樹脂Ｒを射出圧入して、前記成形品と一体
化する方法があるしかし、この方法では、浅い形状においてのバリア性付
与効果はあるが深い形状では真空成形が難しく、仮に真
空できても、その絞り比の大きい大きい部分のバリア性
は低下する欠点がある。

【０００７】また、汎用樹脂により成形した容器の外面
または内面に、バリア性のあるコート液を塗工し、容器
のバリア性を改良することも試みられているが、大型の
塗工装置を別途設備する必要があり、その上、溶媒の乾
燥に多くの熱エネルギーを必要とするなど、別工程にな
るためにコストアップとなり、実用化が難しい。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】高度なバリア性を有
し、電子レンジによる加温が可能であり、金属探知機も
使用でき、内容物が外から視認できる射出成形容器とそ
の製造方法に関する技術を提供する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】インジェクション成形法
により成形される容器であって、可撓性フィルム上の少
なくとも片面に、珪素酸化物等の無機酸化物が設けられ
ているフィルムに１種あるいはそれ以上のフィルムを積
層してなるバリアシートを一体成形してなるバリア性成
形品、および前記バリアシートを射出成形機の成形型に
密着して装着し、型締め後コアとなる樹脂を溶融射出し
て、前記バリアシートに溶融密着してなるバリア性成形
品の製造方法。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明によるバリア性成
形品の構成の断面図と、同断面の一部拡大図、図２は、
本発明のバリアフィルムとバリアシートとを説明する断
面図、図３は、バリアシートと射出樹脂とが熱融着した
時の構成を示す断面図、そして、図４は、本発明のバリ
ア性成形品の製造法を示す図である。本発明のバリアシ
ートは、容器の内面、外面いずれの面にも接着しうる
が、以下の説明においては図面も含め、成形品の内面に
接着する例として記載する。

【００１１】本発明におけるバリアシートＢＳとは、可
撓性フィルム１の少なくとも片面に無機酸化物２が設け
られているフィルム（バリアフィルムＢＦ）にさらに１
種あるいはそれ以上のフィルムを積層してなる複合フィ
ルムである。本発明において利用できる前記無機酸化物
が設けられている前記可撓性フィルムとしては、つぎの
ようなものが挙げられる。すなわち、無機酸化物として
は、珪素、アルミニウム、マグネシウムの酸化物であ
り、前記の無機酸化物の膜を物理蒸着法又は化学蒸着法
により、基材（フィルム）上に形成する。

【００１２】本発明において、無機酸化物を設ける基材
の可撓性フィルムとしては、ポリエチレン及びエチレン
系共重合体、ポリプロピレン及びプロピレン系共重合体
等のオレフィン系樹脂ポリ塩化ビニル系樹脂、塩化ビニ
リデン−塩化ビニル共重合体等の塩化ビニリデン系樹
脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチ
レンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリテトラ
フルオロエチレン等のフッ素樹脂等の樹脂よりなる単層
または多層のフィルムが挙げられる。これらのフィルム
は未延伸のもの、あるいは一軸または二軸に延伸したも
の、いずれであってもよく、これらのフィルムにさらに
塩化ビニリデン系樹脂等他の樹脂をコーティングしたコ
ートフィルム等が挙げられる。

【００１３】本発明では前記可撓性フィルム上に無機酸
化物によるバリア層を設けるが、形成層のバリア性能、
加工性等から、前記無機酸化物の中の珪素酸化物が特に
本発明の目的に合致することを見いだした。以下、バリ
ア層を珪素酸化物として説明するが、バリア層は、珪素
酸化物に限定されない。珪素酸化物の薄膜を形成してバ
リア性を付与する技術は、従来から知られている。（特
公昭51-48511、特公昭52-3418 ）一般的に珪素酸化物薄膜とは、SiO 、Si₃O₄、Si₂O₃、
SiO₂の混合物でガラス状態になっており組成は SiO_x(X
=1〜2)の形で表される。珪素酸化物形成方法は、真空蒸
着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の
ＰＶＤ法（物理蒸着法）、あるいは、ＣＶＤ法（化学蒸
着法）が挙げられるが、本発明はその方法に限定される
ものではない。

【００１４】本発明の珪素酸化物形成に適する方法とし
て、前記ＣＶＤ法によるバリア層の形成方法について説
明する。ある気体を一つ或いは数種類、容器の中に入れ
て高温にすると、気体の種類によって反応が生じ、蒸気
圧の低い物質が生成され析出する。これがＣＶＤ法の一
般的な原理である。しかし、この方法の欠点は非常な高
温を必要とすることである。そのためプラスチック基材
には応用できない。そこで熱エネルギーを加えて反応を
進行させた代わりに、電磁気的エネルギーを加えて反応
を進行させ、薄膜を形成する方法が、プラズマＣＶＤ法
である。SiO₂膜を形成する方法の一例を以下に示す。原
料にモノシランガスを用いる場合と有機珪素化合物を用
いる方法がある。いずれもガス状の原料に酸素、不活性
ガスを混合させ、低周波・高周波・マイクロ波・電子サ
イクロトロン共鳴・直流放電等を用いてプラズマを発生
し、真空チャンバー中で基材上に SiO₂膜を形成する。
本発明において用いられる前記有機珪素化合物として
は、1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチル
ジシロキサン、ビニルトリメチルシロキサン、メチルト
リメトキシシラン、ヘキサメチルジシラン、メチルシラ
ン、トリメチルシラン、ジエチルシラン、プロピルシラ
ン、フェニルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニ
ルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラ
エトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチル
トリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オク
タメチルシクロテトラシロキサン等が挙げられる。いず
れの有機珪素化合物も常温・常圧では液体であり、沸点
が常温以上である。上記有機珪素化合物の中では特に
1,1,3,3- テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルジ
シロキサンが本原料として好ましい。また、上記有機珪
素化合物を用いる場合、生成するSiO₂膜中に有機物が混
入するケースがあるが、本発明の実施に支障を及ぼすも
のではない。本発明において用いられる珪素酸化物層の
厚さは10〜3000Åの範囲であり、好ましくは100 〜2000
Åである。

【００１５】以上の如くにして得られた珪素酸化物を設
けたフィルム（バリアフィルム）を本発明のインサート
シート（バリアシート）としての適性を付与させるため
に、他の素材と積層するが、その目的は、射出成形機の
金型にインサートし、金型に仮着させる際の作業性を向
上させるための剛性の付与、カール防止であり、溶融樹
脂との熱融着可能な層を設けることにある。バリアフィ
ルムＢＦに各種の素材フィルムを積層してバリアシート
ＢＳを作成する。ラミネート方法は特に限定しない。す
なわち、ドライラミネート、ホットメルトラミネーショ
ン、あるいは、サーマルラミネーション等である。例え
ば、バリアトシートの構成を例示すれば、 PET/ SiO₂膜PET/CPP ON/SiO₂膜PET/LDPE LDPE/ON/ SiO₂膜PET/LDPE などの構成を挙げることができる。｛略号は、PET:ポリエステルフィルム、SiO₂膜PET:シリ
カ蒸着PET 、CPP:キャストポリプロピレン｝以上のようにして積層したバリアシートを射出成形によ
り射出樹脂（コア樹脂）と一体化させるが、成形品の所
定の面（内面または外面）の全面を被覆する形状に打ち
抜き、成形工程に供する。射出樹脂の種類、内容物の性
質と保存期間などを考慮して、バリアシートの材質構成
を設計してバリア成形品と一体化するが、一体化した容
器の例を図３(i)〜(iii) に示す。

【００１６】図４は、本発明のバリア性成形品のインサ
ートから射出および取り出しまでの工程を説明した図で
ある。本発明に用いる成形機としては一般的なタイプの
成形機を用いることができるけれども、インサート装置
を装備した成形機であれば、高能率にして、安定したバ
リア成形品を生産することができる。前記打ち抜きした
バリアシートを開状態の金型にインサートし、仮着させ
る。前述のように、前記バリアシートのいずれかの面
に、コア樹脂と熱融着性のある層（以下、熱融着層とい
う）が設けられているが、金型にバリアシートを仮着す
る際に、コア樹脂の射出口（以下、ゲートという）のサ
イドに前記熱融着層があるようにする。次に、金型を閉
合し、型締めして、溶融樹脂を金型内に射出圧入する
と、溶融樹脂の熱により、バリアシートの熱融着層と溶
融樹脂とが熱融着し一体化する。バリアシートを容器外
面にするか、容器の内面にするかいずれも可能である
が、容器内面にバリアシートを容器内面に接合する場合
には、コア樹脂は雌型サイドから射出し、逆にバリアシ
ートを容器の外面に接合する場合には、コア樹脂は雄型
サイドから射出する。バリアシートを容器の内面に一体
化するケース（図４）では、積層され、所定の形に打ち
抜かれたインサートシートを雄型に仮着させてから型を
閉じて、雌型に設けたノズルから溶融樹脂を射出圧入
し、冷却固化した後、型を開いて、目的のバリア性成形
品を取り出す。

【００１７】本発明におけるインサートシートのプリフ
ォームは行わない。プリフォームすることにより、無機
酸化物層のバリア性が低下する為である。そのため、成
形の形状によっては、容器の側壁の部分にシワが発生す
る可能性はある。

【００１８】次に、バリアシートを射出成形用の成形部
にインサートし、金型に仮着させて、バリア成形品とし
て取り出すまでの成形サイクルについて説明図する。開
状態にある金型の中にバリアシートＢＳをインサート
(i) して、金型ＭＭに仮着する(ii)、型を閉合させなが
ら、前記バリアシートを雄雌型に絞り込んでいく(iii)
、充分に型締めした後、溶融樹脂射出ゲートＧから、
溶融樹脂３を高圧にして、成形部に圧入する(iv)、成形
部を開放(v) し、製品Ｐを取り出す(vi)、次のバリアシ
ートのインサート工程にもどる。

【００１９】以上説明したように、本発明によって得ら
れるバリア性成形品Ｐはアルミ等金属箔を含まないイン
サート材料によりバリア性を付与された成形容器であ
り、電子レンジによる加熱にも使用できる機能を有す
る。無機酸化物は透明な層となるので、内容物を外から
視認することができる。このような、特徴により、本発
明によるバリア性成形品に充填する内容物も広い用途と
なった。例えば、ジャムカップ、プリン容器、芳香剤容
器、清酒、醤油、ワインカップ等の包装用として、用い
ることができる。また、使用後に廃棄物となった場合
に、アルミやアルミ蒸着フィルム等を含まないため焼却
残渣を発生しない、環境対応型の成形容器といえる。

【００２０】

【実施例】可撓性フィルムとしては、ポリエステルフィ
ルム12μｍを用い、無機酸化物は、SiO₂をＣＶＤ法によ
り蒸着し、前記ポリエステルフィルムの片面に生成し、
バリアフィルムとした。次いで、前記バリアフィルムの
SiO₂膜面にドライラミート法により、CPP 30μｍを積層
した積層体を作成した。図１に示す形の成形用金型を用
い、本発明による成形を行ったが、前記積層体を、成形
品に適応した形に打ち抜きバリアシートとした後、成形
用金型の雄型に前記バリアシートのPET 面が接するよう
に仮着させ、次に雌型と閉合し、雌型サイドに設けられ
た射出用ゲートＧから溶融樹脂を圧入して前記バリアシ
ートと一体化し、冷却固化した後、型を開放して成形品
を取り出した。実施例に用いた容器の形状等は次の通り
である。容器の形状 100mmφ、深さ 100mmの、側壁傾斜 5°の
丸カップ。容器肉厚 1.0 mm. 樹脂の種類ポリプロピレン。得られたバリア性成形品の側壁の断面構成は、 PET 12/SiO₂膜 (※) /CPP30 //PP 樹脂 (射出樹脂) となる｛数字は、各層の厚さをμｍで示す、ただしSiO₂
膜の厚さは 300Å、また、各材質の間の/ はバリアシー
トを積層するドライラミネートを、//は射出成形による
熱融着を示す｝。酸素及び水蒸気の透過度の試験：規格と試験方法器具等水蒸気透過度は、JIS K7129 、酸素透過度は、JIS K712
6 に準拠し、使用した試験機は、水蒸気透過度 : MOCON社 PERMARRAN TWIN 酸素透過度 : MOCON社 OXYTRAN 2/20 比較例として、実施例において用いた成形用金型によ
り、インサートなしの、通常の方法による成形を行い、
PP単体の成形品 (バリア無し) を得て、比較品とした。
それぞれの成形品のバリア性能の測定結果は、表１の通
りであった。（考察）水蒸気、酸素のいずれの透過度もバリアシート
の効果が顕著にでて、優れたバリア成形品を得ることが
できた。

【００２１】

【発明の効果】本発明によるバリア性成形品は高温高湿
下でもハイバリアを有し、焼却時に有毒ガスあるいは焼
却の残渣等を発生せず、金属探知機が使用でき、透明樹
脂を用いれば内容物を透視することができる。インジェ
クション容器でありながら、バリア性を有した剛性のあ
る容器として用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるバリア成形品の実施例を示す断面
図。

【図２】バリアフィルム、バリアシートの具体的な材質
構成を示す断面図。

【図３】成形品におけるバリアシートと射出樹脂との層
構成例を示す断面図。

【図４】バリア成形品の成形サイクルの説明図。

【図５】〜

【図７】従来のインサート成形の説明図。

【符号の説明】

１，１１，２１，３１バリアフィルムの基材フィルム２，１２，２２，３２無機酸化物層３，１３，２３，３３射出樹脂層４，１４，２４，３４バリアシートの熱融着層５，１５，２５，３５バリアシートの接液層（または
外面層）Ｐバリア成形品ＢＦバリアフィルムＢＳバリアシートＬインサートラベルＢＬラベル部ＮＬ非ラベル部ＫインサートブランクＢＫブランク部ＮＫ非ブランク部Ｒ射出樹脂ＭＭ射出成形金型（雄型）ＭＷ射出成形金型（雌型）Ｇ溶融樹脂の射出口（ゲート）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２９Ｋ 105:20 Ｂ２９Ｌ 9:00 22:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インジェクション成形法により成形され
る容器であって、可撓性フィルム上の少なくとも片面に
無機酸化物が設けられているフィルムに１種あるいはそ
れ以上のフィルムを積層してなるバリアシートを一体成
形してなるバリア性成形品。
【請求項２】前記無機酸化物が珪素酸化物であること
を特徴とする請求項１記載のバリア性成形品。
【請求項３】前記バリアシートを射出成形機の成形型
に密着して装着し、型締め後コアとなる樹脂を溶融射出
して、前記バリアシートに溶融密着してなるバリア性成
形品の製造方法。