特開 2022-187771 押出ブロー成形容器、及び、その製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022187771

(43)【公開日】2022-12-20

(54)【発明の名称】押出ブロー成形容器、及び、その製造方法

(51)【国際特許分類】

   B65D 1/00 20060101AFI20221213BHJP

   B65D 65/40 20060101ALI20221213BHJP

   B32B 27/00 20060101ALI20221213BHJP

   B32B 7/027 20190101ALI20221213BHJP

【ＦＩ】

B65D1/00 111

B65D65/40 D BRH

B32B27/00 H

B32B7/027

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021095943

(22)【出願日】2021-06-08

(71)【出願人】

【識別番号】000003193

【氏名又は名称】凸版印刷株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100169063

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 洋平

(74)【代理人】

【識別番号】100167597

【弁理士】

【氏名又は名称】福山 尚志

(72)【発明者】

【氏名】齊藤 健太郎

【テーマコード（参考）】

3E033

3E086

4F100

【Ｆターム（参考）】

3E033AA01

3E033BA14

3E033BA15

3E033BA18

3E033BB08

3E033FA03

3E033GA02

3E086BA04

3E086BA15

3E086BB85

3E086CA01

4F100AB10

4F100AB10B

4F100AK01

4F100AK01A

4F100AK01B

4F100AK01C

4F100AK05

4F100AK05A

4F100AK05C

4F100AK42

4F100AK42B

4F100AK48

4F100AK48B

4F100AK63

4F100AK63B

4F100BA03

4F100BA07

4F100EH17

4F100EH66

4F100EH66B

4F100EJ38

4F100EJ38B

4F100GB16

4F100JA06

4F100JA06A

4F100JA06B

4F100JA06C

4F100JA13

(57)【要約】

【課題】バージン材料とリサイクル材料とを用いた少なくとも三層の積層構造からなる押出ブロー成形容器であって、バージン材料とは種類が異なる樹脂を含むリサイクル材料を用いた場合であっても機械的強度を良好に保つことができる押出ブロー成形容器を提供する。
【解決手段】内層３と、外層４と、それらの間に位置する中間層５との積層構造を有する樹脂製の押出ブロー成形容器である。内層３及び外層４は、バージン材料からなり、中間層５は、リサイクル材料からなる。温度２４０℃、剪断速度６０ｓ^－１の条件におけるリサイクル材料の溶融粘度（Ｐａ・ｓ）に対する、同条件におけるバージン材料の溶融粘度（Ｐａ・ｓ）の比が、１．５以下である。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内層と、外層と、前記内層及び前記外層の間に位置する中間層との積層構造を有する樹脂製の押出ブロー成形容器であって、
前記内層及び前記外層は、バージン材料からなり、
前記中間層は、リサイクル材料からなり、
温度２４０℃、剪断速度６０ｓ^－１の条件における前記リサイクル材料の溶融粘度（Ｐａ・ｓ）に対する、同条件における前記バージン材料の溶融粘度（Ｐａ・ｓ）の比が、１．５以下である、押出ブロー成形容器。

【請求項2】

前記バージン材料は、高密度ポリエチレンである、請求項１記載の押出ブロー成形容器。

【請求項3】

前記バージン材料は、メルトフローレートが０．１ｇ／１０ｍｉｎ～０．５ｇ／１０ｍｉｎである、請求項１又は２記載の押出ブロー成形容器。

【請求項4】

前記リサイクル材料は、ポリエチレンテレフタレートを含む、請求項１～３のいずれか一項記載の押出ブロー成形容器。

【請求項5】

前記リサイクル材料は、プレコンシューマー材料である、請求項１～４のいずれか一項記載の押出ブロー成形容器。

【請求項6】

内層と、外層と、前記内層及び前記外層の間に位置する中間層との積層構造をなすように溶融樹脂を押し出してパリソンを形成することを含む押出ブロー成形容器の製造方法であって、
前記内層及び前記外層としてバージン材料を用い、
前記中間層としてリサイクル材料を用い、
前記リサイクル材料の溶融粘度（Ｐａ・ｓ）に対する前記バージン材料の溶融粘度（Ｐａ・ｓ）の比が１．５以下となるように温度及び剪断速度を調整して前記パリソンを形成する、製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、押出ブロー成形容器、及び、その製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、飲料、化粧品、洗剤等の内容物を充填する容器として、押出ブロー成形により形成された合成樹脂製の押出ブロー成形容器が用いられている。近年では環境負荷低減を目的として、使用された容器等、又は、内容物を充填しなかった未使用の容器等を回収し、これを再生したリサイクル材料を用いて容器を製造することが求められている。しかしながら、このようなリサイクル材料はメルトフローレート（ＭＦＲ）等の物性がバージン材料と比べて大きく異なることがある。その結果、リサイクル材料を含有させて製造した容器はバージン材料のみから製造した容器と比べて機械的強度が劣り、落下時に容器が破損しやすいものになりやすい。

【0003】

このような状況において、例えば特許文献１では、少なくとも三層の積層構造からなる押出ブロー成形容器の中間層としてリサイクル材料を用いるにあたって、オレフィン系のリサイクル材料を用い、かつ、積層構造全体に対するその重量割合を所定のものとすることで所望の機械的強度を確保している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－１９２９９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ただし、特許文献１の押出ブロー成形容器はバージン材料とリサイクル材料がいずれも実質的にオレフィン系樹脂のみからなるものであり、所望の機械的強度を得るためにはバージン材料とリサイクル材料の樹脂組成を近いものとする必要があると考えられる。つまり、用いるリサイクル材料を構成している樹脂がバージン材料を構成する樹脂の種類と異なる種類の樹脂を含んでいる場合は、所望の機械的強度を得られない可能性が考えられる。

【0006】

そこで本発明は、バージン材料とリサイクル材料とを用いた少なくとも三層の積層構造からなる押出ブロー成形容器であって、バージン材料とは種類が異なる樹脂を含むリサイクル材料を用いた場合であっても機械的強度を良好に保つことができる押出ブロー成形容器を提供することを目的とする。また、その押出ブロー成形容器の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、内層と、外層と、内層及び外層の間に位置する中間層との積層構造を有する樹脂製の押出ブロー成形容器であって、内層及び外層は、バージン材料からなり、中間層は、リサイクル材料からなり、温度２４０℃、剪断速度６０ｓ^－１の条件におけるリサイクル材料の溶融粘度（Ｐａ・ｓ）に対する、同条件におけるバージン材料の溶融粘度（Ｐａ・ｓ）の比が、１．５以下である、押出ブロー成形容器を提供する。

【0008】

また本発明は、内層と、外層と、内層及び外層の間に位置する中間層との積層構造をなすように溶融樹脂を押し出してパリソンを形成することを含む押出ブロー成形容器の製造方法であって、内層及び外層としてバージン材料を用い、中間層としてリサイクル材料を用い、リサイクル材料の溶融粘度（Ｐａ・ｓ）に対するバージン材料の溶融粘度（Ｐａ・ｓ）の比が１．５以下となるように温度及び剪断速度を調整してパリソンを形成する製造方法を提供する。

【0009】

所定の条件下で溶融粘度の比が１．５以下となる材料が用いられていると、当該押出ブロー成形容器を製造する際、押出ブロー成形においてパリソンが形成されるときにバージン材料とリサイクル材料との進行速度が近くなり、両材料の界面で互いに及ぼす応力が小さくなるので積層構造が乱れにくい。また同時に、バージン材料とリサイクル材料との密着性も良好になる。したがって、当該押出ブロー成形容器は機械的強度が高いものとなっている。

【0010】

バージン材料は高密度ポリエチレンであってもよい。また、バージン材料はメルトフローレートが０．１ｇ／１０ｍｉｎ～０．５ｇ／１０ｍｉｎであってもよい。

【0011】

リサイクル材料は、ポリエチレンテレフタレートを含んでいてもよい。また、リサイクル材料は、プレコンシューマー材料であってもよい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、バージン材料とリサイクル材料とを用いた少なくとも三層の積層構造からなる押出ブロー成形容器であって、バージン材料とは種類が異なる樹脂を含むリサイクル材料を用いた場合であっても機械的強度を良好に保つことができる押出ブロー成形容器を提供することができる。また、その押出ブロー成形容器の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】押出ブロー成形容器の側面図である。

【図2】図１の部分断面図である。

【図3】積層構造の断面の顕微鏡写真である。

【図4】溶融粘度比が所定値を超えた場合の積層構造の断面の顕微鏡写真である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【0015】

図１に示されているとおり、本実施形態の押出ブロー成形容器（以下単に「容器」と呼ぶ場合がある。）１は、押出ブロー成形により製造された容器である。容器１は透明の樹脂製であり、注ぎ口となる口部２Ａと、口部２Ａよりも拡幅された所定の径で延びる側部２Ｂと、容器１を口部２Ａを上向きにして載置するときに載置面に接触する底部２Ｃとがこの順に連なるように一体成形された横断面丸形のボトルである。

【0016】

図２に、側部２Ｂの縦断面の一部を示している。図２に代表されるように、容器１は三層からなる積層構造をなしている。すなわち、容器１はバージン材料からなる内層３及び外層４と、リサイクル材料からなる中間層５とを備えてなる。ここで、積層構造のうち、充填物が接触する側の層を「内層」と呼び、人が手で触れる側の層を「外層」と呼ぶ。内層３と外層４との間に位置する層を「中間層」と呼ぶ。図２では、図示左側が内層３側であり、図示右側が外層４側である。

【0017】

内層３及び外層４を構成するバージン材料としては、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等を用いることができる。内層３及び外層４を構成する材料としては、互いに同一の材料を用いることが好ましい。また、当該バージン材料は、ＪＩＳ Ｋ ６９２１－２、ＪＩＳ Ｋ ６９２２－２に従って求められるメルトフローレートが０．１ｇ／１０ｍｉｎ～０．５ｇ／１０ｍｉｎであることが好ましい。メルトフローレートが当該範囲であると、製造時の押出しの剪断速度を適切なものとしやすい。

【0018】

中間層５を構成するリサイクル材料としては、後述する溶融粘度比を満たすことができるものであれば特に制限されない。例えばポリエチレンやポリプロピレン等のオレフィン系樹脂であってもよく、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂であってもよく、ポリアミド系樹脂であってもよい。なかでもポリエチレンテレフタレートが好ましく、中間層５を構成するリサイクル材料のうち、ポリエチレンテレフタレートが重量比で９％～１１％を占めていてもよい。

【0019】

また、リサイクル材料の種別としては、プレコンシューマー材料であってもポストコンシューマー材料であってもよいが、衛生性の観点からプレコンシューマー材料であることが好ましい。

【0020】

容器１の厚さ、すなわち積層構造全体の厚さは、口部２Ａ、側部２Ｂ及び底部２Ｃでいずれも同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。側部２Ｂにおいて、積層構造全体の厚さは０．５ｍｍ～１．０ｍｍが好ましく、０．６ｍｍ～０．８ｍｍがより好ましい。側部２Ｂにおいて、内層３及び外層４の厚さは１５０μｍ～２５０μｍが好ましく、１７０μｍ～２３０μｍがより好ましい。側部２Ｂにおいて、中間層５の厚さは３４０μｍ～４２０μｍが好ましく、３６０μｍ～４００μｍがより好ましい。

【0021】

内層３及び外層４を構成するバージン材料と中間層５を構成するリサイクル材料とは、それらの溶融粘度に関して所定の関係にある。すなわち、温度２４０℃、剪断速度６０ｓ^－１の条件におけるリサイクル材料の溶融粘度（Ｐａ・ｓ）に対する、同条件におけるバージン材料の溶融粘度（Ｐａ・ｓ）の比（以下単に「溶融粘度比」と呼ぶ。）が、１．５以下である。この溶融粘度比は１．３以下であってもよい。下限としては、０．７であってもよく、０．８であってもよく、０．９であってもよい。内層３を構成するバージン材料と外層４を構成するバージン材料とが異なっている場合には、いずれのバージン材料にとっても、当該溶融粘度比がこれらの範囲内である。容器１を構成するバージン材料及びリサイクル材料の溶融粘度比が当該範囲内であると、積層構造が整いやすく、機械的強度が高いものとなる。

【0022】

ここで剪断速度とは、後述する容器１の製造方法においては多層押出機のシリンダー内を材料がスクリューに押されながら通過する速度に相当する。特に、パリソンを形成する直前部分の通過速度である。樹脂材料は一般に、温度を一定にした状態で剪断速度を変化させると溶融粘度が変化する。傾向として、剪断速度が小さいと溶融粘度が高く、剪断速度が大きいと溶融粘度が低い。容器１を構成する各材料の物性値として、剪断速度（ｓ^－１）と溶融粘度（Ｐａ・ｓ）との関係をキャピラリーレオメーターで求めることができる。この測定は、ＪＩＳ Ｋ ７１９９に従ったものである。

【0023】

また、内層３及び外層４を構成するバージン材料と中間層５を構成するリサイクル材料とは、リサイクル材の密度のほうが高いものであってもよい。例えば、バージン材料の密度は０．７０～１．００ｇ／ｃｍ^３であってもよく、０．８０～０．９５ｇ／ｃｍ^３であってもよい。リサイクル材料の密度は０．９０～１．２０ｇ／ｃｍ^３であってもよく、１．００～１．１５ｇ／ｃｍ^３であってもよい。内層３、中間層５及び外層４の体積構成比は、０．８～１．２：１．６～２．４：０．８～１．２が好ましく、例えば１：２：１である。

【0024】

容器１の製造方法を説明する。近年では環境負荷低減を目的として、使用された容器等、又は、内容物を充填しなかった未使用の容器等を回収し、これを再生したリサイクル材料を用いて容器を製造することが求められている。本実施形態の製造方法では、これらリサイクル材料を用いて容器を製造する。始めに、回収した資材の構成原料を確認し、粉砕・溶融してペレットとする。このペレットとバージン材料について、それぞれ剪断速度と溶融粘度との関係をキャピラリーレオメーターで求めておく。また、それぞれの材料の融点も把握しておく。

【0025】

両材料の溶融粘度比が１．５以下となる温度を見出し、多層押出機の温度を当該温度に設定する。このときの温度は、融点を考慮して両材料に結晶化する部分が生じない程度に高い温度であることも必要である。例えば、リサイクル材料にポリエチレンテレフタレートが含まれている場合は、２３０℃以下では結晶が生じる傾向があることに留意する。これらを考慮しながら、容器の必要厚さ、押出量（剪断速度）、温度を決定する。

【0026】

多層押出機が備えるスクリューのそれぞれに、内層、中間層、外層を構成するペレット状の材料を投入して溶融させ、それぞれの溶融樹脂を押出し、三層の積層構造からなるパリソンを形成し、続いてブローを行うことによって容器を製造することができる。パリソンを形成するときの温度は２３０℃以上であってもよく、２４０℃以上であってもよく、２５０℃以上であってもよい。パリソンの形成からブローまでは連続して行う。

【0027】

この製造方法では、溶融粘度比が１．５以下である温度で実施するので、パリソンが形成されるときにバージン材料とリサイクル材料との進行速度が近くなり、両材料の界面で互いに及ぼす応力が小さくなるので積層構造が乱れにくい。また同時に、バージン材料とリサイクル材料とで種類が異なる樹脂が含まれている場合は一般に、積層構造の層同士の密着性が悪い傾向があるが、溶融粘度比が１．５以下であることによって密着性が高くなる。したがって、完成した容器は機械的強度が高いものとなる。図３に、この製造方法で製造した丸形ボトルの側部（胴部）の縦断面の顕微鏡写真（（株）ハイロック社製デジタルマイクロスコープ、倍率１００倍）を示した。図３では図示左側が内層３側であり、図示右側が外層４側である。図３では三層からなる積層構造が整っていることが分かる。これに対し、溶融粘度比が１．５を超えた状態で製造すると積層構造が乱れる傾向がある。溶融粘度比を１．７とした場合の顕微鏡写真を図４に示した。図４では、積層構造が乱れていることが分かる。

【0028】

本実施形態の容器の製造方法では、溶融粘度比が上記所定の値になるように調整できるのであればリサイクル材料の種類を問わないので、様々なリサイクル材料を用いることができる。したがって、廃棄物を減らすことによる環境負荷を低減することに大きく寄与する。

【実施例0029】

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

【0030】

使用した材料は以下のとおりである。
・内層及び外層…バージン材料として、いずれも高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を用いた。密度は０．９４ｇ／ｃｍ^３、ＪＩＳ Ｋ ６９２２－２で測定したメルトフローレートは０．３ｇ／１０ｍｉｎであった。
・中間層…リサイクル材料として、プレコンシューマー材料である「パウチ１」又は「パウチ２」を用いた。「パウチ１」は、二軸延伸ナイロン（１５μｍ厚）／アルミ蒸着ポリエチレンテレフタレート（１２μｍ厚）／直鎖状低密度ポリエチレン（１００μｍ厚）の三層構成である。「パウチ２」は、アルミナ蒸着ポリエチレンテレフタレート（１２μｍ厚）／二軸延伸ナイロン（１５μｍ厚）／直鎖状低密度ポリエチレン（１００μｍ厚）の三層構成である。密度はいずれも１．０ｇ／ｃｍ^３であった。

【0031】

上記各材料について、２３０℃における剪断速度（ｓ^－１）の変化に対する溶融粘度（Ｐａ・Ｓ）の変化の関係をキャピラリーレオメーターで求めた。

【0032】

実施例１として、容量が１１０ｍｌである円筒形のボトル（図１に示した形状）を成形した。はじめに「パウチ１」を粉砕・溶融してペレットとした。多層押出機に外層の材料であるＨＤＰＥ、中間層の材料である「パウチ１」のペレット、内層の材料であるＨＤＰＥをそれぞれのスクリューに仕込んだ。温度を２３０℃に設定し、「パウチ１」の溶融粘度に対するＨＤＰＥの溶融粘度の比が１．１になるようにそれぞれの剪断速度を調整した。このときの溶融粘度の値は、先に求めておいた剪断速度と溶融粘度との対応関係を利用した。

【0033】

その剪断速度にて材料を押出してパリソンを成形し、続いてブロー成形を行った。冷却して出来上がったボトルは、側部における厚さ（μｍ）が、内層：中間層：外層＝１９０：３８０：２２０であり、重量は１４ｇであった。以下の点を評価した。

【0034】

（パリソンの成形性）
パリソンの成形時のドローダウン現象の有無を観察した。評価基準は次のとおりである。
Ａ…積層状態で円筒状に押し出したときに、ドローダウン現象が全く生じなかった。
Ｂ…積層状態で円筒状に押し出したときに、ドローダウン現象が生じた。

【0035】

（機械的物性）
成形したボトルに水を１００ｍｌ充填し、底部を下に向けた姿勢で１００ｃｍの高さから１０回落下させた。評価基準は次のとおりである。
Ａ…ボトルの底部が破損していなかった。
Ｂ…ボトルの底部が破損していた。

【0036】

リサイクル材料又は溶融粘度比を表１に示したように変更して、実施例２～４、及び、比較例１～４の実験を行った。実施例１～４、及び、比較例１～４について、材料の種類、溶融粘度比、パリソンの成形性及び機械的物性（強度）を表１に示す。

【表1】

【0037】

表１にみられるとおり、いずれの実験においてもパリソンの成形性には問題がなかったが、溶融粘度比が１．７又は２．１であったときは機械的強度が劣ることが分かった。すなわち、内層、外層、中間層に用いる材料が同一であっても、溶融粘度比の値によって所望の機械的強度が得られる場合と得られない場合があることが分かった。

【産業上の利用可能性】

【0038】

本発明によれば、リサイクル材料の利用が促進される。

【符号の説明】

【0039】

１…押出ブロー成形容器、２Ａ…口部、２Ｂ…側部、２Ｃ…底部、３…内層、４…外層、５…中間層。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】