JPH09291166A - 熱可塑性ポリエステル樹脂製セパレートシート及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量で剛性に富み、しかも脆くなくて繰り返
し使用でき、空缶や空ボトルが滑り難くて、雑菌などの
繁殖もなく、衛生的な合成樹脂製のセパレートシートを
提供しようとするものである。 【解決手段】 熱可塑性ポリエステル樹脂を密度０．１
５〜０．５ｇ／ｃｃに発泡させ、結晶化度を１５％以下
とした合成樹脂製のセパレートシート。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、飲料用の空缶、
空ボトルを輸送する際に使用する熱可塑性ポリエステル
樹脂製セパレートシート（以下、ＰＥＴ製セパレートシ
ートという）及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に内容物を充填する前の空ボトル等
は運搬や保管を効率よく行うため、対象物品を一定の単
位にまとめてパレットと呼ばれる台に載せてパレット毎
に梱包して、フォークリフト等で取り扱っている。

【０００３】この際パレット梱包は多数の空ボトルを数
段に積み重ねて行われるが、空ボトルを積み重ねる時に
空ボトルが崩れないように、セパレートシートと呼ばれ
るシートが空ボトルと空ボトルの間に仕切り材として挟
まれる。

【０００４】このセパレートシートの殆どは紙製のもの
であるが、紙製のものはカビ、雑菌が繁用し易い、異臭
の発生がある等の問題から、ポリプロピレン製のセパレ
ートシートが開発された。その技術は特開平１−１７４
４４３号公報で公開されている。このセパレートシート
は、非発泡のポリプロピレン製のシートの表面に導電性
樹脂フィルムや金属蒸着不織布を積層し、さらにその表
面の耐受傷性、滑り性を改善するため、その表面を特殊
処理したものである。このような複雑な構造のセパレー
トシートはその製造が非常に複雑になるという作業性の
問題、及びそこから発生するコストの問題、さらにはポ
リプロピレン製のシートの表面に異なった素材のものを
積層するため、使用済みのセパレートシートはリサイク
ル出来ないという問題、また廃棄する際にもポリプロピ
レンの燃焼熱が非常に高いため、一般の焼却場で処理す
ることが出来ないという問題がある。

【０００５】他方、セパレートシートで梱包される空ボ
トルに飲料メーカーが炭酸飲料、お茶等の飲料物を充填
した後、ボトル飲料として販売する。この数量は莫大な
量であり、飲料物を含まないペットボトルだけで年間１
０万トン以上が生産されている。

【０００６】しかし、使用後のペットボトルはその殆ど
が一般廃棄物として廃棄されるため、ペットボトルがゴ
ミとして多量に発生し、そのため使用後のペットボトル
は社会的な問題となっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上述のよ
うな欠点を改良しようとするものである。即ち、使用後
のペットボトルから雑菌の繁殖がなく、軽量で強度、剛
性、脆性、滑り性に優れた樹脂製のＰＥＴ製セパレート
シート、及びその製造方法を開発しようとするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明者は、ペットボ
トルの回収品からＰＥＴ製セパレートシートを開発しよ
うと鋭意研究した結果、密度０．２〜０．５ｇ／ｃｃ、
厚み１．２〜２．６ｍｍ、坪量４５０〜７５０ｇ／ｃ
ｃ、破断点伸長率６０％以上、結晶化度が１５％以下の
ＰＥＴ製セパレートシートであるならば、上記課題が解
決され、実用上問題のないＰＥＴ製セパレートシートが
得られることを見い出しこの発明に至った。

【０００９】ＰＥＴ製セパレートシートは一般的に１１
３０ｍｍ×１４４０ｍｍの寸法のものが使われるため、
シートに剛性がないと、シートを移動するために持ち上
げたりした際にシートが折れ曲がり、フラット性が損な
われる。しかし、熱可塑性ポリエステルは紙に比べ３倍
近い比重を持っているため、自重に耐えうる剛性を持た
せようとすると、大きな厚みが必要となるため、重量の
大きなものになってしまい、このようなものを実際に使
うことは作業性が悪く困難である。

【００１０】またＰＥＴ製セパレートシートはシートを
積み重ねる時、或いはペットボトルを載せる際にシート
或いはペットボトルが滑り、落下しないように適度な滑
り抵抗が必要となる。そこで発明者はＰＥＴ製セパレー
トシートを発泡させることにより、軽量且つ剛性に優れ
るようになるだけでなく、表面の気泡の凹凸が適度な滑
り抵抗となって、上記の欠点が解決されることを見い出
した。具体的には密度０．２〜０．５ｇ／ｃｃ、好まし
くは０．２５〜０．４５ｇ／ｃｃ、厚み１．２〜２．３
ｍｍ、好ましくは１．４〜２．１ｍｍの発泡体を得るこ
とにより、軽量で且つ剛性に優れ、さらに適度な滑り
性、具体的にはＪＩＳ Ｋ ７１２５による対アルミと
の静摩擦係数が０．２〜０．６である摩擦特性を持つＰ
ＥＴ製セパレートシートが得られる。

【００１１】さらにＰＥＴ製セパレートシートは数十回
以上繰り返し使用されることから、脆性が高いと使用中
にＰＥＴ製セパレートシートに割れが発生し使えなくな
るため、脆くないＰＥＴ製セパレートシートが望まれて
いた。しかしペットボトルの回収品の有効利用からＰＥ
Ｔ製セパレートシートの原料としてペットボトルの回収
品を使用した場合、ペットボトルの回収品は新規原料に
比べて、脆性が大きいため、そのまま使用すると脆性の
大きなセパレートシートしか得られないこととなる。そ
こで、さらに検討した結果、結晶化度が１５％以下、好
ましくは１０％以下でさらに５，０００以下の分子量の
割合が全体の分子量の７％以下、好ましくは６．５％以
下、さらに好ましくは６％以下とすることによって、破
断点伸長率が６０％以上好ましくは７０％以上の脆性に
優れたＰＥＴ製セパレートシートを得ることを見い出し
た。

【００１２】以上の各物性値を得るため、ＰＥＴ製セパ
レートシートは以下のようにして製造される。まず、２
５％以上のペットボトルの回収品とポリエチレンテレフ
タレート樹脂の新規原料を押出機に供給する。この際ペ
ットボトルの回収品の形状がペレット状の場合は、単軸
押出機、二軸押出機のどちらでも良いが、ペットボトル
の回収品は一旦フレーク状に加工される。このフレーク
をそのまま押し出すには二軸押出機が好ましい。

【００１３】またペットボトルの回収品は数平均分子量
（以下Ｍｎと称す）の低いものが多く、Ｍｎの低い回収
フレークをそのまま押出すと５，０００以下の分子量が
７％以上の脆性の大きなＰＥＴ製セパレートシートしか
得られない。そこで脆性を改善するためには回収品のＭ
ｎが１７，０００のものを使用することが望まれるが、
一般的にペットボトルの回収品のＭｎは１７，０００よ
り低いものが多いため、Ｍｎの高い原料を混ぜて、ＰＥ
Ｔ原料の平均Ｍｎが１７，０００以上となるように調整
することによって、５，０００以下の分子量を７％以下
とすることが出来る。この時の平均Ｍｎは対数平均から
求めたＭｎである。

【００１４】Ｍｎはゲルパーミェーションクロマトグラ
フィ（ＧＰＣ）により、次のようにして測定される。 （１）サンプル処理 ＰＥＴ約４〜６ｍｇを精秤し、これをヘキサフルオロイ
ソプロパノール／クロロホルム等容量の混合溶媒１．０
ミリリットルに溶解し、さらにクロロホルムで全量１０
ミリリットルに希釈する。 （２）測定条件 装 置 ： Ｗａｔｅｒｓ社製 ＨＰＬＣ Ｐｕｍｐ Ｍｏｄｅｌ ５１０ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ Ｍｏｄｅｌ ４８４ Ａｕｔｏｓａｍｐｌａｒ ７１７ カラム ： μＳｔｙｒａｇｅｌ １０3 ＋１０4 ＋１０5 ＋１０6 オングストローム（７．８ｍｍＤ＋３００ｍｍ）×４本 検出器 ： ＵＶ２５４ｎｍ カラム温度 ： ４０℃ 溶出液 ： クロロホルム 流 量 ： １．２ｍｌ／分 注入量 ： １５μｌ （３）算出方法 得られクロマトグラム曲線からポリスチレン換算したＭ
ｎを本発明で用いるＭｎとする。

【００１５】また、同様にクロマトグラム曲線からポリ
スチレン換算した分子量５，０００以下の面積を、全分
子量の面積で割った比率を５，０００以下の分子量の割
合とする。

【００１６】ＰＥＴ樹脂は結晶性樹脂で一般に溶融粘
度、張力が汎用樹脂に較べ低いため、ＰＥＴ樹脂と発泡
剤を押出機で溶融混合しただけで気泡が均一微細で外観
に優れた発泡体を得ることは困難である。従って、密度
が０．５ｇ／ｃｃ以下のＰＥＴ製セパレートシートを得
るためには、ＰＥＴ樹脂の溶融粘度改質剤をＰＥＴ樹脂
と一緒に押出機に供給することが好ましい。溶融粘度改
質剤とは具体的には、例えば無水ピロメリット酸、ナフ
タレンテトラカルボン酸二無水物、ベンゾフェノンテト
ラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン
酸のような酸二無水物化合物、トリメリット酸のような
トリカルボン酸化合物、ピロメリット酸、ナフタレンテ
トラカルボン、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、シク
ロペンタンテトラカルボン酸のようなテトラカルボン
酸、ジグリシジルテレフタレートのような多官能エポキ
シ化合物、オキサゾリン化合物等であるが、衛生性、発
泡性の改質効果から酸二無水物化合物或いは酸二無水物
化合物と周期率表の第１族、第２族、第３族の金属化合
物を併用することが好ましい。

【００１７】押出機としては単軸押出機も二軸押出機を
も使用することが出来る。しかし、ＰＥＴ樹脂の形状が
ペレット状態でもフレーク状態のどちらでも押し出せる
事から二軸押出機を用いることが好ましい。二軸押出機
を使用する場合は、大がかりなＰＥＴ樹脂の乾燥設備を
必要とせず、押出機のバレルの途中のベント口から水分
及び揮発分を減圧吸引出来る構造のものが好ましい。こ
の時の減圧吸引の程度は２０ｔｏｒｒ以下、好ましくは
１０ｔｏｒｒ以下が望ましい。

【００１８】押出機において溶融されたＰＥＴ樹脂は押
出機途中で発泡剤と混合される。発泡剤の注入場所は、
発泡剤と溶融樹脂が均一に混合される場所であればどこ
でもかまわないが、一段目の押出機が二軸押出機、二段
目の押出機が単軸押出機で構成される押出システムの場
合、一段目の押出機スクリューの先端部からスクリュー
の全長の１／３以下の場所にあたるバレル、もしくは一
段目押出機と二段目押出機の接続管、もしくは二段目押
出機のバレル等であるが、発泡剤の注入安定性及び分散
性から二段目押出機のバレルに発泡剤注入用の孔を開
け、その孔から、注入することが好ましい。その際使用
される発泡剤としては、既に知られている各種の発泡剤
を用いることが出来る。具体的には、窒素、炭酸ガス、
ヘリウム等の不活性ガス、プロパン、ブタン、ペンタ
ン、ヘキサン等の炭化水素、塩化メチル、テトラフルオ
ロエタン等のハロゲン化炭化水素、メチルターシャルブ
チルエーテルジメチルエーテル等のエーテル等である。
またこれらの物理発泡剤以外に炭酸ナトリウム、重炭酸
ナトリウム等の化学発泡剤も使用する事が出来る。

【００１９】発泡剤と溶融混合された樹脂は押出機ヘッ
ドから金型を通して低圧帯域へ押し出す。この場合に金
型としてはサーキュラダイ、Ｔダイ、フラットダイの何
れをも使用することが出来る。密度が０．４〜０．５ｇ
／ｃｃの発泡体をつくる場合はＴダイ、フラットダイが
好ましく、０．２〜０．５ｇ／ｃｃの発泡体をつくる場
合はサーキュラダイが好ましい。

【００２０】金型からシート状に押し出された発泡シー
トは、２つ以上のロールにより冷却或いは加熱及び冷却
することによってフラット性に優れたＰＥＴ製セパレー
トシートとなる。押し出された発泡シートを１２０℃〜
１８０℃のロールに接触させた後、７０℃以下のロール
に接触させることによって、より好ましいフラット性を
持ったＰＥＴ製セパレートシートをつくることが出来
る。この時、ＰＥＴ製セパレートシートのフラット性を
さらに向上させるためには、ＰＥＴ製セパレートシート
の表、裏の両面を一旦加熱し直ちに冷却することが好ま
しい。この場合、１１０℃〜１８０℃のロール（以下、
高温ロールという）を２つ以上、７０℃以下（以下低温
ロールと称す）のロールを２つ以上用いることが好まし
い。

【００２１】この時用いる好ましいロールの寸法は外径
が１５０φｍｍから６００φｍｍで、１．５〜５．０ｍ
／分の周速で使用することが好ましい。また、高温ロー
ルの直後にある低温ロールの周速を高温ロールより１．
０１〜１．１５倍速くすることによって、さらにフラッ
ト性に優れたＰＥＴ製セパレートシートが得られる。ロ
ールによる熱処理は一旦発泡シートを捲き取ってから行
うアウトライン方法、発泡シートの製造と連動して行う
インライン方法の何れも採用することができるが、加熱
時の二次発泡が熟成期間に依存しないインライン方法が
好ましい。

【００２２】高温ロール、低温ロールの最適な温度はＰ
ＥＴ製セパレートシートのフラット性だけでなく脆性も
考慮して決定する必要がある。具体的にはＰＥＴ製セパ
レートシートの破断点伸長率が６０％を超えると脆性が
大きくなり、ＰＥＴ製セパレートシートの移動時、パレ
ット梱包時にＰＥＴ製セパレートシートに割れが発生
し、繰り返し使用が出来なくなるため、ＰＥＴ製セパレ
ートシートの破断点伸長率を６０％以上好ましくは７０
％以上とする必要がある。破断点伸長率を６０％以上と
するためには、フラット化されたセパレートシートの結
晶化度と、分子量５，０００以下のものの含有比率とが
重要である。具体的には結晶化度を１５％以下、好まし
くは１０％以下、分子量５，０００以下の比率を７％以
下とすることが重要である。

【００２３】ＰＥＴ製セパレートシートの破断点伸長率
は、次のようにして定めた。ＰＥＴ製セパレートシート
をＪＩＳ Ｋ ６３０１の１号ダンベルに切り取り、切
り取った試験片を引張速度５０ｍｍ／分でＪＩＳ Ｋ
７１１３に規定された方法に基づいて測定した値の平均
値をもって、破断点伸長率とする。

【００２４】ＰＥＴ製セパレートシートの結晶化度は示
差走査熱量計（ＤＳＣ）によって測定された融解熱量
と、冷結晶化熱量を測定することによって算出される。 （１）サンプル処理 セパレートシート約７ｍｇを精秤し、ＤＳＣ測定部にセ
ットする。 （２）測定条件 装 置 ： ＳＥＩＫＯ社製ＤＳＣ２００ 昇温速度 ： ５℃／分 （３）算出方法 冷結晶化熱量は測定されたＤＳＣ曲線の１００℃の点と
１８１℃の点を結んだ直線をベースラインとして計算す
る。融解熱量は測定されたＤＳＣ曲線の２０８℃の点と
２７０℃の点を結んだ直線をベースラインとして計算す
る。

【００２５】これらの方法によって求められた冷結晶化
熱量と融解熱量を次式に代入することによって結晶化度
を求める。 結晶化度（％）＝｛融解熱量（ｍｊ／ｍｇ）−結晶化熱
量（ｍｊ／ｍｇ）｝×１００／｛１４０．１（ｍｊ／ｍ
ｇ）｝

【００２６】さらにセパレートシートは、剛性、帯電
（ほこり）防止性、表面硬度が要求されるため、曲げ弾
性率３００ＭＰａ以上、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に基づく
表面固有抵抗が１×１０15Ω以下、ＪＩＳ Ｋ６３０１
のＡタイプ硬度計に基づく表面硬度が６０以上とするこ
とが好ましい。

【００２７】ＰＥＴ製セパレートシートは上記各物性を
達成するため、ソディウムアルカンスルホネートのよう
な帯電防止剤、ポリエチレン−２，６ナフタレート樹
脂、ポリアリレート樹脂を添加しても良い。

【００２８】以下に実施例と比較例とを述べて、この発
明のすぐれている所以を具体的に説明する。

【００２９】

【実施例１】この発明では、一段目の押出機が６５ｍｍ
φの噛み合い型同方向回転の二軸押出機、二段目の押出
機が６５ｍｍφ単軸押出機からなる、タンデム押出機を
用いた。

【００３０】Ｍｎが１５，１００のペットボトル回収品
７０ｋｇ／Ｈｒの割合で一段目の押出機の原料投入口か
ら連続的に供給した。またＭｎが２５，７００のＰＥＴ
樹脂３０ｋｇとタルク１．０ｋｇと無水ピロメリット酸
０．４ｋｇと炭酸ソーダ０．０３ｋｇ、帯電防止剤（日
鉱石油化学社製アトレー１０３０Ａ）１ｋｇをミキサー
にて混合したものを３２．４３ｋｇ／Ｈｒの割合で別の
原材料定量供給装置から連続的に供給した。この時のＰ
ＥＴ樹脂の平均Ｍｎは１７，７００であった。

【００３１】一段目の押出機のシリンダーバレルは長さ
が２００ｍｍのものを１２個連結した構造のものを用い
た。一段目の押出機のスクリュー回転数は１５０ｒｐ
ｍ、シリンダー温度を２４０〜２８５℃に維持した。ま
た一段目の押出機の途中に接続された二ヶ所のベント口
から押出機の水分を除去した。この時の減圧度は４．５
Ｔｏｒｒとした。

【００３２】一段目の押出機で水分を除去し、増粘反応
を行った後、溶融物を２７５℃に維持された接続管を通
して、二段目の押出機に供給した。二段目の押出機はス
クリュー回転を６０ｒｐｍ、押出機シリンダー温度を２
６５℃〜２７５℃に維持した。また二段目の押出機の途
中からブタンを０．６重量％の割合で注入した。発泡剤
を含んだ溶融混合物は口径１３５ｍｍφ、スリット幅
０．６ｍｍのサーキュラ金型から大気中へ押し出した。
押し出した溶融混合物を発泡させて引き取りつつ直径が
４００ｍｍで長さが９００ｍｍの円筒形マンドレルにて
円筒形に成形し、その円筒形マンドレルの一部を切開し
シート状とした。切開されたシートは連続して１６０℃
に加熱された２本の高温ロール（外径３００ｍｍφ、周
速２．１８ｍ／ｍｉｎ）と２本の４０℃の低温ロール
（外径２５０ｍｍφ、周速２．４０ｍ／ｍｉｎ）でフラ
ット化された後、１１３０幅×１４４０長さに切断され
た。

【００３３】得られたＰＥＴ製セパレートシートは厚み
１．８ｍｍ、坪量５８５ｇ／ｍ² 、結晶化度８．０％、
５，０００以下の分子量の割合が５．２％で、破断点伸
張率が９６．６％（幅方向１０１％、シート流れ方向９
２．２％）、曲げ弾性率が４８２．５ＭＰａ（幅方向５
０１ＭＰａ、シート流れ方向４６４ＭＰａ）、表面硬度
７１、表面固有抵抗が４．５×１０13で、セパレートシ
ートとして問題のないものが得られた。

【００３４】

【実施例２】高温ロールの温度を１７０℃、周速を２．
６０ｍ／ｍｉｎ、低温ロールの周速を２．８６ｍ／ｍｉ
ｎとした以外は実施例１と同じ方法でセパレレートシー
トを製造した。得られたセパレートシートは厚み１．４
ｍｍ、坪量４９０ｇ／ｍ² 、結晶化度９．６％、破断点
伸張率が７２．４％、曲げ弾性率が３２０．３ＭＰａ
で、セパレートシートとして問題のないものが得られ
た。

【００３５】

【実施例３】高温ロールの温度を１６５℃、周速を１．
７７ｍ／ｍｉｎ、低温ロールの周速を１．９５ｍ／ｍｉ
ｎとした以外は実施例１と同じ方法でセパレレートシー
トを製造した。得られたセパレートシートは厚み１．２
ｍｍ、坪量７２０ｇ／ｍ² 、結晶化度７．２％、破断点
伸張率が１０１％で、曲げ弾性率が６０２．３ＭＰａ、
表面硬度７０で、セパレートシートとして問題のないも
のが得られた。

【００３６】

【比較例１】高温ロールの温度を１８５℃とした以外は
実施例１と同じ方法でセパレレートシートを製造した。
得られたセパレートシートは厚み１．６ｍｍ、坪量５８
５ｇ／ｍ² 、結晶化度１７．２％、破断点伸張率が５
５．８％で、セパレートシートとしては脆性に問題のあ
るものしか得られなかった。

【００３７】

【比較例２】ＰＥＴ樹脂の全てをＭｎが１５，１００の
ＰＥＴボトルの回収品とした以外は、実施例２と同じ方
法でセパレレートシートを製造した。得られたセパレー
トシートは厚み１．４ｍｍ、坪量４５０ｇ／ｍ² 、結晶
化度９．６％、５，０００以下の分子量の割合が７．３
％、破断点伸張率が６５．２％で、セパレートシートと
しては脆性に問題のあるものしか得られなかった。

【００３８】

【比較例３】高温ロールの温度を１７０℃、周速を２．
９７ｍ／ｍｉｎ、低温ロールの周速を３．２７ｍ／ｍｉ
ｎとした以外は実施例１と同じ方法でセパレレートシー
トを製造した。得られたセパレートシートは厚み１．４
ｍｍ、坪量４３０ｇ／ｍ² 、結晶化度９．６％、破断点
伸張率が７２．４％、曲げ弾性率が２８９．９ＭＰａ
で、セパレートシートとしては剛性に問題のあるものし
か得られなかった。

フロントページの続き (72)発明者 岡田 稔 東京都中央区新川二丁目10番１号 麒麟麦 酒株式会社内 (72)発明者 鹿毛 剛 東京都中央区新川二丁目10番１号 麒麟麦 酒株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性ポリエステル樹脂の発泡したシ
   ートからなり、密度０．１５〜０．５ｇ／ｃｃ、結晶化
   度１５％以下であることを特徴とする、熱可塑性ポリエ
   ステル樹脂製セパレートシート。
2. 【請求項２】 破断点における伸長率が６０％以上であ
   ることを特徴とする、請求項１に記載の熱可塑性ポリエ
   ステル樹脂製セパレートシート。
3. 【請求項３】 熱可塑性ポリエステル樹脂の２５％以上
   が回収品であることを特徴とする、請求項１又は２に記
   載の熱可塑性ポリエステル樹脂製セパレートシート。
4. 【請求項４】 数平均分子量が１７，０００以上の熱可
   塑性ポリエステル樹脂を押出機に供給し、押出機内で樹
   脂を溶融してこれに発泡剤を圧入し、ついでこの樹脂を
   押出機から低圧帯域へシート状に押し出して密度０．１
   ５〜０．５ｇ／ｃｃの発泡シートとした直後に、表面が
   ７０℃以下のロールにより発泡シートを冷却して結晶化
   度を１５％以下にすることを特徴とする、熱可塑性ポリ
   エステル樹脂製セパレートシートの製造方法。
5. 【請求項５】 押し出して発泡シートとした直後に表面
   が１２０〜１８０℃の加熱されたロールによりシートの
   形を整えてのち、表面が７０℃以下のロールによりシー
   トを冷却することを特徴とする、請求項４に記載の熱可
   塑性ポリエステル樹脂製セパレートシートの製造方法。