WO2012137755A1 - ポリオレフィン系包装容器 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献3には、容器内面のオレフィン系樹脂層に、滑剤成分として、炭素数が18以上の飽和脂肪族アミド、特にベヘン酸アミドを使用することが提案されており、これにより、非油性内容物が熱間充填された場合にも優れた倒立落下性が発現することが記載されている。
しかしながら、有機過酸化物のような不安定な化合物の使用は、取り扱いが難しいばかりか、コストの増大をもたらすため、できれば使用を避けることが望まれる。
(1)前記エチレンビス脂肪酸アミドは、示差走査熱量測定の昇温プロファイル(示差熱曲線)において、40乃至130℃の領域に複数の吸熱ピークを示すこと。
(2)前記エチレンビス脂肪酸アミドとして、少なくともエチレンビスオレイン酸アミドを含むこと。
(3)前記エチレンビス脂肪酸アミドの一部がエチレンビスオレイン酸アミドであり、残りが、下記式(1):
R1-CONH-CH2-CH2-NHCO-R2 (1)
式中、
R1及びR2は、互いに同一でも異なっていてもよく、炭素数が14乃
至22の不飽和または飽和の脂肪族炭化水素基である、
で表される化合物であること。
(4)前記エチレンビス脂肪酸アミドの一部がエチレンビスオレイン酸アミドであり、残りのエチレンビス脂肪酸アミドには、前記式(1)中のR1及びR2の一方が飽和の脂肪族炭化水素基である半飽和系ビスアミドが含まれていること。
(5)液体クロマトグラフで測定して、前記エチレンビス脂肪酸アミドの55%以上がエチレンビスオレイン酸アミドであることを条件として、少なくとも3%が前記半飽和系ビスアミドであること。
(6)前記ポリオレフィン系包装容器には内容物が収容されており、前記内容物が40乃至90℃の温度で充填されている共に、前記エチレンビス脂肪酸アミドの示差熱曲線は、前記内容物の充填温度をTp、各吸熱ピークのピーク温度をTi(i=1,2,3・・・)及び各吸熱ピークの積分値をΔHi(i=1,2,3・・・)として、下記式(2);
ΔHhigh/ΔHtotal>0.5 (2)
式中、ΔHtotalは、ΣΔHiであり、
ΔHhighは、Ti>Tp+10を満足する温度領域に存在する吸
熱ピークの積分値の和を示す、
で表される条件を満足すること。
(7)前記内容物の充填が60乃至90℃の温度で行われていること。
(8)前記内容物が非油性内容物であること。
(9)前記非油性内容物がケチャップであること。
即ち、エチレンビス脂肪酸アミドは、アミド基を親水性基とし、脂肪族基を疎水性基とする両親媒性分子であり、これが内面のポリオレフィン系樹脂層に配合されていると、容器成形後の経時による滑剤成分のブリーディングに伴い、図1に示すような両親媒性分子の多分子層が形成される。この多分子層は、最表面が緻密な疎水性の炭化水素鎖となっており、内容物との相互作用が低い状態となっている。従って、容器を倒立状態に保持したとき、内容物は、容器内面に形成された脂肪族アミドの多分子層構造の最表面上を滑り、容器内面に付着することなく、落下することになるわけである。
ため、その倒立落下性は著しく過小評価されていたのである。
例えば、特許文献1の表1では、エチレンビスオレイン酸アミドを1000ppmの量でオレフィン系樹脂層に配合したときの転落速度が示されており、この測定値によると、オレイン酸アミドに比して、転落速度が小さく、倒立落下性が十分でない。
尚、本発明において、成形後に一定の時間を経過させるとは、成形後に一定の時間が経過した後に内容物(非油性内容物)の充填を行うことを意味する。即ち、内容物を充填した後は、内容物が示す内圧によって滑剤成分のブリーディングが制限されるため、基本的に、充填後にブリード量が増大することはないからである。
本発明のポリオレフィン容器に収容する内容物としては、これに限定されるものではないが、ケチャップが代表的であり、これ以外にも、各種のソース、液状糊などを例示することができる。また、このような内容物の中でも、特に粘稠なペースト乃至スラリー状のもの(例えば25℃での粘度が100cps以上)で非油性内容物が好適である。このような粘稠な内容物は、特に容器壁に付着残存することなく、容器外に排出し得るような特性が望まれるからである。さらに、本発明では、このような粘稠な内容物の中でも、ケチャップ、ソース、マスタードなどの食品類特に非油性内容物に好適に適用される。このような食品類は、殺菌を兼ねて、熱間充填(通常、80乃至90℃)されるが、前述したように、本発明のポリオレフィン容器は、このような熱履歴を受けた場合にも、優れた内容物の倒立落下性を維持することができるからである。
尚、本発明において、滑剤成分は、内面層にのみ設ければよく、他の層に設ける必要は無い。倒立落下性の向上に寄与するのは内面層に配合された滑剤成分のみであり、他の層に配合されたものは倒立落下性の向上に寄与せず、コストの増大をもたらすに過ぎないからである。
本発明において、上述したポリオレフィン容器の内層のポリオレフィン系樹脂層には、滑剤成分が配合され、この滑剤成分により、目的とする内容物の倒立落下性を確保することができる。
R1-CONH-CH2-CH2-NHCO-R2 (1)
式中、
R1及びR2は、互いに同一でも異なっていてもよく、炭素数が14乃
至22の不飽和または飽和の脂肪族炭化水素基である、
で表されるものが好適である。例えば、2つの脂肪族炭化水素基(R1及びR2)の何れか一方の炭素数が上記範囲外であると、その長さの相違により、規則正しい配列構造を採り難く、崩壊し難い安定な多分子層を形成し難く、従って、倒立落下性が低くなる傾向がある。
即ち、上記のような示差熱曲線において、上記温度領域に複数の吸熱ピークを示すことは、このエチレンビス脂肪酸アミドには、脂肪族鎖(R1或いはR2)に高い運動性を示す不飽和結合を有するものが含まれていることを意味する。従って、このようなエチレンビス脂肪酸アミドの使用は、ブリーディングにより多分子層を形成しやすく、優れた倒立滑落性を確保する上で有利となる。
特に、エチレンビス脂肪酸アミドの示差熱曲線が、内容物の充填温度をTp、各吸熱ピークのピーク温度をTi(i=1,2,3・・・)及び各吸熱ピークの積分値をΔHi(i=1,2,3・・・)として、下記式(2);
ΔHhigh/ΔHtotal>0.5 (2)
式中、ΔHtotalは、ΣΔHiであり、
ΔHhighは、Ti>Tp+10を満足する温度領域に存在する吸
熱ピークの積分値の和を示す、
で示される条件を満足するように、内容物の熱間充填を行うときには、充填温度よりも10℃以上高い融点を有する成分が多量に存在しているため、形成される多分子層の熱運動性が効果的に抑制され、熱間充填による多分子層の崩壊を抑制し、優れた倒立落下性を維持する上で極めて有利となる。
上記のようなエチレンビス脂肪酸アミドを滑剤成分として内層のポリオレフィン系樹脂層に含有しているポリオレフィン系容器は、内容物を充填することにより、内容物が充填された包装容器として使用されるが、内容物の充填は、該容器を成形後、一定時間経過後に行うことが必要である。即ち、エチレンビス脂肪酸アミドはブリーディングし難いため、前述したブレード量を確保するためには、ある程度の時間、経時させることが必要となり、しかも内容物が容器内に充填されると、内容物の内圧によって、そのブリーディングが抑制されてしまうからである。具体的な経時時間は、容器の大きさやオレフィン系樹脂種、オレフィン系樹脂層の厚み等によっても異なるが、一般的には、室温(22℃60%RH)で30乃至60日程度、成形後の容器を放置しておくことにより、前述した範囲のブリード量を確保することができる。
熱間充填の温度は、通常、60℃以上であり、先にも述べたように、前述した式(2)の条件を満足するように、60乃至90℃の範囲で熱間充填を行った場合にも、熱間充填による多分子層の崩壊を回避し、優れた倒立落下性を維持することができる。
また、本発明の包装容器において、エチレンビス脂肪酸アミドのブリード量は、この包装容器から内容物を取り出し、容器内面を水で洗浄・乾燥した後、後述のボトル内面のブリード量測定の方法で算出することができる。
尚、実施例で行った各種の評価或いは測定及び用いた滑剤成分は以下の通りである。
約500gの内容物(トマトケチャップ)が充填されている試料ボトルから、シール箔を剥がし、室温下にて400gの内容物を取り出した後、キャップを装着して該ボトルを正立させて室温下で10分間放置した。
次いで、このボトルを20℃にて倒立させた。5分後の倒立放置後のボトルについて、それぞれボトル内面の内容物の付着状況を目視にて確認し、滑落性が非常に良好なものを◎、良好なものを○、不良なものを×として、内容物の滑落性の評価を行った。
液体クロマトグラフィー(LC)として、Agilent Technologies社製 1290 Infinity LCを用い、ボトル内面のエチレンビス脂肪酸アミドのブリード量を測定した。初めに、ボトルに配合したエチレンビス脂肪酸アミドを用いて濃度既知の種々の溶液を調整し、クロマトグラムから得られた総ピーク面積より検量線を作成した。次に、作製したボトル内面のブリード物をテトラヒドロフラン(THF,HPLCグレード)30mLで回収した後、エバポレーターを用いてTHFを揮発させ、残留物を2-プロパノールに溶解し5mLに調整した。このボトル内面からの抽出液を用いて、クロマトグラムから得られたピーク面積に対し、検量線と比較することで、各々のボトルのブリード量とした。
内容物滑落試験後、該ボトルを水洗し、次いで該ボトルの胴部から25mmx20mmの試験片を切り出し、測定用セルに取り付け、容器内面側が測定面となるようにして試料台に装着し、以下の条件で反射法にてX線回折測定(理学電機(株)製X線回折装置)を行った。
ターゲット;Cu
加速電圧;40KV
加速電流;200mA
測定範囲;1.5~7°(2θ)
得られた測定データに対し、空気散乱補正を行い、これを試料データとした。
試料データのX線プロファイルにおいて、約1.8度付近のピーク、約6度付近のピークをそれぞれ1次、2次ピークとし、ピークが発現するかを評価した。
最内層に配合するエチレンビス脂肪酸アミド(7mg)について、示差走査熱量計(PERKIN ELMER社製Diamond DSC)を用いて測定を行った。
試料を、25℃から160℃まで昇温速度10℃/minで走査し、得られたプロファイルからピーク温度、ならびにピーク面積を算出した。複数現れるピークは高温側から第1、第2、第3とした。
液体クロマトグラフィー(LC)として、Waters社製 ACQUITY UPLC、質量分析計(MS)としてWaters社製 SynaptG2を用い、ボトル内面にブリードしたエチレンビス脂肪酸アミドの組成分析を行った。
まず、作製したボトル内面のブリード物をテトラヒドロフラン(THF,HPLCグレード)30mLで回収した後、エバポレーターを用いてTHFを揮発させた後、残留物を2-プロパノールに溶解し5mLに調整した。各抽出液をLC/MSを用い組成分析を行った。
最内層に配合するエチレンビス脂肪酸アミドとして(A),(B),(C)の3種類の試料を用意した。
50mm押出機に低密度ポリエチレン(MFR=0.3)、40mm押出機に、最外層および最内層形成用樹脂として、エチレンビス脂肪酸アミド(A)を0.5重量%含有する低密度ポリエチレン、30mm押出機Aに接着剤層形成用樹脂として無水マレイン酸変性ポリエチレン、30mm押出機Bに滑剤遮断性中間層形成用樹脂としてエチレンビニルアルコール共重合体の樹脂ペレットをそれぞれ供給し、温度210度の多層ダイヘッドより溶融パリソンを押し出し、公知のダイレクトブロー成形法により内容量500g、重量20gの4種6層のポリエチレン系多層ボトルを作製した。
最外層:30μm
接着材層:10μm
滑剤遮断性中間層:25μm
接着材層:10μm
最内隣接層:245μm
最内層:80μm
40mm押出機に、最外層および最内層形成用樹脂として、エチレンビス脂肪酸アミド(A)を0.5重量%含有する低密度ポリエチレンと線形低密度ポリエチレンの混合物(低密度ポリエチレン:線形低密度ポリエチレン:エチレンビス脂肪酸アミド(A)=69.5:30:0.5(重量比))とした以外は実験例1と同様にポリエチレン系多層ボトルを作製した。成形後のボトルを22℃60%RHの環境下で所定の期間保管した後、実験例1と同様にブリード量測定および内容物滑落試験を行った。ボトル内面のブリード量と滑落性の関係を表1に示す。
50mm押出機にポリプロピレン(MFR=1.2、230℃)、40mm押出機に、最外層および最内層形成用樹脂として、エチレンビス脂肪酸アミド(B)を0.5重量%含有するポリプロピレン、30mm押出機Aに接着剤層形成用樹脂として無水マレイン酸変性ポリプロピレン、30mm押出機Bに滑剤遮断性中間層形成用樹脂としてエチレンビニルアルコール共重合体の樹脂ペレットをそれぞれ供給し、温度210度の多層ダイヘッドより溶融パリソンを押し出し、公知のダイレクトブロー成形法により内容量500g、重量18gの4種6層のポリプロピレン系多層ボトルを作製した。
最外層:30μm
接着材層:10μm
滑剤遮断性中間層:25μm
接着材層:10μm
最内隣接層:265μm
最内層:60μm
40mm押出機に、最外層および最内層形成用樹脂として、エチレンビス脂肪酸アミド(B)を1重量%含有するポリプロピレンを用いた以外は実験例3と同様にポリプロピレン系多層ボトルを作製した。成形後のボトルを所定の期間保管した後、実験例3と同様にブリード量測定および内容物滑落試験を行った。ボトル内面のブリード量と滑落性の関係を表2に示す。
40mm押出機に、最外層および最内層形成用樹脂として、エチレンビス脂肪酸アミド(B)を2重量%含有するポリプロピレンを用いた以外は実験例3と同様にポリプロピレン系多層ボトルを作製した。成形後のボトルを所定の期間保管した後、実験例3と同様にブリード量測定および内容物滑落試験を行った。ボトル内面のブリード量と滑落性の関係を表2に示す。
40mm押出機に、最外層および最内層形成用樹脂として、エチレンビス脂肪酸アミド(B)を3重量%含有するポリプロピレンを用いた以外は実験例3と同様にポリプロピレン系多層ボトルを作製した。成形後のボトルを所定の期間保管した後、実験例3と同様にブリード量測定および内容物滑落試験を行った。ボトル内面のブリード量と滑落性の関係を表2に示す。
内外層に配合するエチレンビス脂肪酸アミド(A)、(B)、(C)の3種類を用いて、実験例1と同様に4種6層のポリエチレン系多層ボトルを作製した。(A)(B)、(C)、いずれもエチレンビス脂肪酸アミドの配合比は0.5重量%とした。作製したボトルは22℃60%RHの環境下でエチレンビス脂肪酸アミドが充分にブリードするまで保管した。保管後、各ボトルにケチャップを45℃および85℃で充填し、室温下で1週間保管した後、内容物滑落試験を行った。配合したエチレンビス脂肪酸アミド、充填温度と滑落性の関係について表3に示す。
Claims (11)
- 包装容器の内表面にはエチレンビス脂肪酸アミドを含むオレフィン系樹脂層が形成されており、且つ該内表面には、該エチレンビス脂肪酸アミドが12.5乃至200mg/m2の量でブリードしていることを特徴とするポリオレフィン系包装容器。
- 前記エチレンビス脂肪酸アミドのブリード量が12.5乃至100mg/m2の範囲にある請求項1に記載のポリオレフィン系包装容器。
- 前記エチレンビス脂肪酸アミドは、示差走査熱量測定の昇温プロファイル(示差熱曲線)において、40乃至130℃の領域に複数の吸熱ピークを示す請求項1に記載のポリオレフィン系包装容器。
- 前記エチレンビス脂肪酸アミドとして、少なくともエチレンビスオレイン酸アミドを含む請求項3に記載のポリオレフィン系包装容器。
- 前記エチレンビス脂肪酸アミドの一部がエチレンビスオレイン酸アミドであり、残りが、下記式(1):
R1-CONH-CH2-CH2-NHCO-R2 (1)
式中、
R1及びR2は、互いに同一でも異なっていてもよく、炭素数が14乃至
22の不飽和または飽和の脂肪族炭化水素基である、
で表される化合物である請求項4に記載のポリオレフィン系包装容器。 - 前記エチレンビス脂肪酸アミドの一部がエチレンビスオレイン酸アミドであり、残りのエチレンビス脂肪酸アミドには、前記式(1)中のR1及びR2の一方が飽和の脂肪族炭化水素基である半飽和系ビスアミドが含まれている請求項5に記載のポリオレフィン系包装容器。
- 液体クロマトグラフで測定して、前記エチレンビス脂肪酸アミドの55%以上がエチレンビスオレイン酸アミドであることを条件として、少なくとも3%が前記半飽和系ビスアミドである請求項6に記載のポリオレフィン系包装容器。
- 前記ポリオレフィン系包装容器には内容物が収容されており、前記内容物が40乃至90℃の温度で充填されていると共に、前記エチレンビス脂肪酸アミドの示差熱曲線は、前記内容物の充填温度をTp、各吸熱ピークのピーク温度をTi(i=1,2,3・・・)
及び各吸熱ピークの積分値をΔHi(i=1,2,3・・・)として、下記式(2);
ΔHhigh/ΔHtotal>0.5 (2)
式中、ΔHtotalは、ΣΔHiであり、
ΔHhighは、Ti>Tp+10を満足する温度領域に存在する吸熱ピークの積分値の和を示す、
で表される条件を満足する請求項3に記載のポリオレフィン系包装容器。 - 前記内容物の充填が60乃至90℃の温度で行われている請求項8に記載のポリオレフィン系包装容器。
- 前記内容物が非油性内容物である請求項9に記載のポリオレフィン系包装容器。
- 前記非油性内容物がケチャップである請求項1に記載のポリオレフィン系包装容器。
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