WO2016039318A1 - 中空容器及び中空容器の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2014年9月8日に、日本に出願された特願2014-182126号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
すなわち、本発明の第1態様に係る中空容器は、ポリオレフィン60~90質量%と、メタキシリレン基含有ポリアミド2~35質量%と、変性ポリオレフィン5~30質量%とで構成される樹脂組成物を有し、前記ポリオレフィン中に前記メタキシリレン基含有ポリアミドが島状に分散しており、初期状態のメタキシリレン基含有ポリアミドの縦寸法及び横寸法をそれぞれ1とした場合、前記中空容器中の前記メタキシリレン基含有ポリアミドの縦寸法が3.3~15.8であり、横寸法が0.5~2.0である。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
先ず、本発明に係る一実施形態である中空容器の製造方法について、説明する。
本実施形態の中空容器の製造方法(以下、単に「製造方法」と称する)は、ポリオレフィンと、メタキシリレン基含有ポリアミドと、変性ポリオレフィンとを溶融混合して得られる樹脂組成物を成形体(中空容器)の原料として用いる。
ポリオレフィンとしては、特に限定されず、広範囲な溶融粘度の材料を使用することができる。具体的には、例えば、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂、低密度ポリエチレン樹脂、中密度ポリエチレン樹脂、高密度ポリエチレン樹脂、超高分子量高密度ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、あるいはエチレン、プロピレン、ブテン等から選ばれる2種類以上のオレフィンの共重合体からなる樹脂、およびそれらの混合体を用いることができる。
メタキシリレン基含有ポリアミドは、ジアミン単位とジカルボン酸単位とを有し、樹脂組成物中に含めることによって、成形された中空容器のバリア性能を高める効果を付与することができる。
本実施形態の製造方法に用いる変性ポリオレフィンは、上述したポリオレフィンを不飽和カルボン酸またはその無水物でグラフト変性されている。この変性ポリオレフィンは、一般に接着性樹脂として広く用いられている。
本実施形態の製造方法において、樹脂組成物中のポリオレフィンの含有量は、ポリオレフィン、メタキリシレン基含有ポリアミド、及び変性ポリオレフィンの合計100質量%(すなわち、樹脂組成物100質量%)に対して、60~90質量%とすることが好ましい。樹脂組成物中のポリオレフィンの含有量を上記範囲に設定することによって、メタキシリレン基含有ポリアミドとブレンドした容器の強度低下を最小限にすることができる。
さらには、後述するように、中空容器の製造工程において発生したバリ、製品とならなかった不良品を粉砕した材料を混合しても良い。
図1A~1Eに示すように、コンプレッション延伸ブロー法は、圧縮成型してプリフォーム(前駆体)を形成する工程と、プリフォームを延伸する工程と、延伸されたプリフォームをブロー成形する工程と、を含んで概略構成されている。また、コンプレッション延伸ブロー法に適用する装置としては、例えば、技術文献(特表2011-520643号公報)に開示されている公知の装置を用いることができる。
本実施形態の製造方法は、具体的には、先ず、図1Aに示すように、例えば設定温度を240℃とした押出機(図示略)にて上述したポリオレフィン、メタキシリレン基含有ポリアミド、及び変性ポリオレフィンを溶融混練した樹脂組成物(溶融温度238℃)10Aを、アダプター(図示略)を経由してプリフォーム形成用の金型2B内に投入する。
次に、プリフォーム形成用の金型2Bを中空容器形成用の金型2Cと交換した後、形成したプリフォーム10Bを再加熱して、適切な温度となるような温度調節を行う。ここで、再加熱は、例えば、60~90℃の温度範囲とすることが好ましく、3~10秒の保持時間とすることが好ましい。
なお、本実施形態において、X方向(縦方向)とは、延伸工程で延伸する方向を示し、Z方向(厚さ方向)とは、最終的な中空容器の厚さ方向を示し、Y方向(横方向)は、X方向及びZ方向に垂直な方向を示す。
次に、図1D及び図1Eに示すように、延伸されたプリフォーム10Cをブロー成形する。具体的には、中空容器形成用の金型2C内で、延伸されたプリフォーム10C内に高圧エアーを供給して膨らませながら冷却する。ここで、ブロー条件としては、例えば、980~2942kPa(横延伸倍率1.0~2.5)とすることが好ましい。また、冷却条件としては、例えば、3~10秒とすることが好ましい。このようにして、図1Eに示すように、中空容器10D(10)を形成する。
次に、本実施形態の中空容器の構成について説明する。
図6は、本発明を適用した一実施形態である中空容器10の断面図である。
本実施形態に係る中空容器10は、ポリオレフィン60~90質量%と、メタキシリレン基含有ポリアミド2~35質量%と、変性ポリオレフィン5~30質量%とを溶融混合して得られる樹脂組成物を、上述したコンプレッション延伸ブロー成形法によって成形した、単層の中空容器である。
図2A,3A,4A,及び5Aに示すように、ポリオレフィン11中にはメタキシリレン基含有ポリアミド12が島状に分散しており、島状のメタキシリレン基含有ポリアミド12はコンプレッション延伸ブローの工程を経て薄片面状に延伸される。
本実施形態において、押出機中で溶融混練されている状態(以下、初期状態と呼ぶ)のポリオレフィン11中に分散しているメタキシリレン基含有ポリアミド12の縦寸法(図1A~5B中のX方向の最大寸法)、横寸法(同Y方向の最大寸法)、厚さ寸法(同Z方向の最大寸法)をそれぞれ1とした場合、メタキシリレン基含有ポリアミド12の形状は以下のように変化する。
さらに、得られたプリフォーム10Bを延伸ロッド3によって縦方向に延伸することで、メタキシリレン基含有ポリアミド12Cは初期状態に対して、縦寸法が3.3~15.8、横寸法及び厚さ寸法が0.3~0.6に変形する(図1D,図4A及び4B)。
なお、以下において初期状態を1とした場合の最終的に得られる中空容器中のメタキシリレン基含有ポリアミドの各寸法比を「延伸度」と呼ぶこともある。
以下で説明する実施例及び比較例において、ポリオレフィンとして高密度ポリエチレンが用いられ、メタキシリレン基含有ポリアミドとしてMXナイロンが用いられ、変性ポリオレフィンとして接着性樹脂が用いられる。
(実施例1)
高密度ポリエチレン(京葉ポリエチレン社製、MFR0.3、密度0.957)、MXナイロン(三菱ガス化学社製、MFR0.5)、及び接着性樹脂(三井化学社製、MFR2.1、密度0.927)を含み、高密度ポリエチレン、MXナイロン、及び接着性樹脂の配合比を80:10:10とした樹脂組成物24gを用い、コンプレッション延伸ブロー法によって、胴部の平均肉厚が1.0mmとなる200ml円筒形状の中空容器を作製した。
高密度ポリエチレン(実施例1と同じ)、MXナイロン(実施例1と同じ)、及び接着性樹脂(実施例1と同じ)を含み、高密度ポリエチレン、MXナイロン、及び接着性樹脂の配合比を80:10:10とした樹脂組成物10gを用い、コンプレッション延伸ブロー法によって、胴部の平均肉厚が0.6mmとなる120ml円筒形状の中空容器を作製した。
高密度ポリエチレン(実施例1と同じ)、MXナイロン(実施例1と同じ)、及び接着性樹脂(実施例1と同じ)を含み、高密度ポリエチレン、MXナイロン、及び接着性樹脂の配合比を80:10:10とした樹脂組成物40gを用い、コンプレッション延伸ブロー法によって、胴部の平均肉厚が0.6mmとなる600ml円筒形状の中空容器を作製した。
高密度ポリエチレン(実施例1と同じ)、MXナイロン(実施例1と同じ)、及び接着性樹脂(実施例1と同じ)を含み、高密度ポリエチレン、MXナイロン、及び接着性樹脂の配合比を80:10:10とした樹脂組成物24gを用い、ダイレクトブロー法によって、胴部の平均肉厚が1.0mmとなる200ml円筒形状の中空容器を作製した。
高密度ポリエチレン(実施例1と同じ)24gを用い、ダイレクトブロー法によって、胴部の平均肉厚が1.0mmとなる200ml円筒形状の中空容器を作製した。
高密度ポリエチレン(実施例1と同じ)、MXナイロン(実施例1と同じ)、及び接着性樹脂(実施例1と同じ)を含み、高密度ポリエチレン、MXナイロン、及び接着性樹脂の配合比を80:10:10とした樹脂組成物10gを用い、ダイレクトブロー法によって、胴部の平均肉厚が0.6mmとなる120ml円筒形状の中空容器を作製した。
高密度ポリエチレン(実施例1と同じ)を10gを用い、ダイレクトブロー法によって、胴部の平均肉厚が0.6mmとなる120ml円筒形状の中空容器を作製した。
高密度ポリエチレン(実施例1と同じ)、MXナイロン(実施例1と同じ)、及び接着性樹脂(実施例1と同じ)を含み、高密度ポリエチレン、MXナイロン、及び接着性樹脂の配合比を80:10:10とした樹脂組成物40gを用い、ダイレクトブロー法によって、胴部の平均肉厚が0.6mmとなる500ml円筒形状の中空容器を作製した。
高密度ポリエチレン(実施例1と同じ)40gを用い、ダイレクトブロー法によって、胴部の平均肉厚が0.6mmとなる500ml円筒形状の中空容器を作製した。
実施例1及び比較例1~2の中空容器について、酸素透過度(JIS K7126準拠、モコン法、温度30℃、湿度70%RH)を測定した。結果を下記の表1に示す。
また、表1に示すように、実施例1の中空容器は、同じ樹脂組成物を用いた比較例1の中空容器に対して、約3倍程度、酸素バリア性に優れることがわかった。これは、実施例1の中空容器がコンプレッション延伸ブロー法によって、比較例の中空容器よりも容器の軸方向(X方向)に延伸されており、高密度ポリエチレン中のMXナイロンがより薄く、層状に分布されているためである。
具体的には、表1に示されるように、MXナイロンを含まない比較例2と比べて、MXナイロンを含むため、比較例1の方が酸素バリア性に優れる。さらに、比較例1に比べて、コンプレッション延伸ブロー法によってMXナイロンがX方向に3倍程度延伸度が高いためXY方向の表面積が大きくなり、実施例1の方が酸素バリア性に優れる。
実施例2及び比較例3~4の中空容器について、溶剤透過度を測定した。評価手順として、実施例2及び比較例3~4の中空容器にトルエンを110ml充填し、口部をアルミフィルムシールにて密閉した。そして、それらの容器を40℃の恒温槽にて14日間保管した後、容器の重量変化を測定することでトルエンの透過量を算出した。結果を下記の表2に示す。
また、表2に示すように、実施例2の中空容器は、同じ樹脂組成物を用いた比較例3の中空容器に対して、約4倍程度、溶剤バリア性に優れることがわかった。
また、試験後の容器の外観形状について、比較例3の中空容器では微小な変形が確認され、比較例4の中空容器は大きく変形していたのに対して、実施例2の中空容器については変形が確認されなかった。
これは、実施例2の中空容器がコンプレッション延伸ブロー法によって、比較例の中空容器よりも容器の軸方向(X方向)に延伸されており、高密度ポリエチレン中のMXナイロンがより薄く、層状に分布されているためである。
具体的には、表2に示されるように、MXナイロンを含まない比較例4と比べて、MXナイロンを含む比較例3の方が、溶剤バリア性に優れる。さらに、比較例1に比べて実施例2は、コンプレッション延伸ブロー法によってMXナイロンがX方向に3倍程度延伸度が高いためXY方向の表面積が大きくなり、溶剤バリア性に優れる。
実施例3及び比較例5~6の中空容器について、溶剤透過度を測定した。評価手順として、実施例3及び比較例5~6の中空容器にトルエンを600ml充填し、口部をアルミフィルムシールにて密閉した。そして、それらの容器を40℃の恒温槽にて14日間保管した後、容器の重量変化を測定することでトルエンの透過量を算出した。結果を下記の表3に示す。
また、表3に示すように、実施例3の中空容器は、同じ樹脂組成物を用いた比較例5の中空容器に対して、約4倍程度、溶剤バリア性に優れることがわかった。
また、試験後の容器の外観形状について、比較例5及び6の中空容器では変形が確認されたのに対して、実施例3の中空容器については変形が確認されなかった。
これは、実施例3の中空容器がコンプレッション延伸ブロー法によって、比較例の中空容器よりも容器の軸方向(X方向)に延伸されており、高密度ポリエチレン中のMXナイロンがより薄く、層状に分布されているためである。
具体的には、表3に示されるように、MXナイロンを含まない比較例6と比べて、MXナイロンを含む比較例5の方が、溶剤バリア性に優れる。さらに、比較例5に比べて実施例3は、コンプレッション延伸ブロー法によってMXナイロンがX方向に6倍程度、Y方向に1.5倍程度延伸度が高いためXY方向の表面積が大きくなり、溶剤バリア性に優れる。
2B・・・プリフォーム形成用の金型
2C・・・中空容器形成用の金型
3・・・延伸ロッド
10A・・・樹脂組成物
10B・・・プリフォーム
10C・・・延伸されたプリフォーム
10D(10)・・・中空容器
11・・・ポリオレフィン
12A~12D・・・メタキシレン基含有ポリアミド
Claims (9)
- 単層の中空容器であって、
ポリオレフィン60~90質量%と、メタキシリレン基含有ポリアミド2~35質量%と、変性ポリオレフィン5~30質量%とで構成される樹脂組成物を有し、
前記ポリオレフィン中に前記メタキシリレン基含有ポリアミドが島状に分散しており、初期状態のメタキシリレン基含有ポリアミドの縦寸法及び横寸法をそれぞれ1とした場合、前記中空容器中の前記メタキシリレン基含有ポリアミドの縦寸法が3.3~15.8であり、横寸法が0.5~2.0である中空容器。 - 前記初期状態のメタキシリレン基含有ポリアミドの厚さ寸法を1とした場合、前記中空容器中の前記メタキシリレン基含有ポリアミドの厚さ寸法が0.03~0.6である請求項1に記載の中空容器。
- 前記中空容器の胴部の平均肉厚を0.3mmとした際、モコン法によって測定した前記中空容器の酸素透過度が0.03以下(ml/本/日)である請求項1又は2に記載の中空容器。
- 前記ポリオレフィンが、高密度ポリエチレンである請求項1~3のいずれか一項に記載の中空容器。
- 単層の中空容器の製造方法であって、
ポリオレフィン60~90質量%と、メタキシリレン基含有ポリアミド2~35質量%と、変性ポリオレフィン5~30質量%とを溶融混合して得られる樹脂組成物を準備し、
前記樹脂組成物を圧縮成型してプリフォームを形成し、
前記プリフォームを延伸し、
延伸された前記プリフォームをブロー成形すること、を含む中空容器の製造方法。 - 前記プリフォームを延伸する前に、前記プリフォームを再加熱する請求項5に記載の中空容器の製造方法。
- 前記ポリオレフィン中に前記メタキシリレン基含有ポリアミドが島状に分散しており、初期状態のメタキシリレン基含有ポリアミドの縦寸法及び横寸法をそれぞれ1とした場合、前記ブロー成形後の前記メタキシリレン基含有ポリアミドの縦寸法が3.3~15.8であり、横寸法が0.5~2.0である請求項5又は6に記載の中空容器の製造方法。
- 前記初期状態のメタキシリレン基含有ポリアミドの厚さ寸法を1とした場合、前記ブロー成形後の前記メタキシリレン基含有ポリアミドの厚さ寸法が0.05~0.6である請求項5~7のいずれか一項に記載の中空容器の製造方法。
- 前記ポリオレフィンとして、高密度ポリエチレンを用いる請求項5~8のいずれか一項に記載の中空容器の製造方法。
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