IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 三菱瓦斯化学株式会社の特許一覧

特開2024-107767ポリアミド樹脂組成物、多層容器、及び再生ポリエステルの製造方法
<>
< >
(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】P2024107767
(43)【公開日】2024-08-09
(54)【発明の名称】ポリアミド樹脂組成物、多層容器、及び再生ポリエステルの製造方法
(51)【国際特許分類】
   C08L 77/00 20060101AFI20240802BHJP
   B65D 1/00 20060101ALI20240802BHJP
   C08L 77/06 20060101ALI20240802BHJP
   C08K 3/013 20180101ALI20240802BHJP
   B32B 27/34 20060101ALI20240802BHJP
   B32B 27/36 20060101ALI20240802BHJP
【FI】
C08L77/00
B65D1/00 111
C08L77/06
C08K3/013
B32B27/34
B32B27/36
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023011863
(22)【出願日】2023-01-30
(71)【出願人】
【識別番号】000004466
【氏名又は名称】三菱瓦斯化学株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002620
【氏名又は名称】弁理士法人大谷特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】山田 拓海
(72)【発明者】
【氏名】大塚 浩介
【テーマコード(参考)】
3E033
4F100
4J002
【Fターム(参考)】
3E033AA02
3E033BA17
3E033BA21
3E033BB08
3E033CA15
3E033CA18
3E033FA02
3E033FA03
4F100AK41B
4F100AK41C
4F100AK46A
4F100BA02
4F100BA03
4F100BA06
4F100BA10B
4F100BA10C
4F100CA12A
4F100CA30A
4F100EH36
4F100GB16
4F100JL01
4F100JL16
4F100JN01
4F100JN30A
4F100YY00A
4J002CL001
4J002CL031
4J002EE056
4J002EU097
4J002FD096
4J002FD207
4J002GF00
4J002GG01
(57)【要約】
【課題】ポリエステルを含む容器等の製品に用いた場合、製品の色調に優れ、更にその製品をリサイクルして得られた回収ポリエステルの色調にも優れるポリアミド樹脂組成物を提供する。
【解決手段】ポリアミド樹脂(Y)、黄変抑制剤(A)及び色調調整剤(B)を含み、黄変抑制剤(A)の1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sa)が、色調調整剤(B)の1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sb)より小さく、前記溶解度の差[(Sb)-(Sa)]が100mg/L以上である、ポリアミド樹脂組成物。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリアミド樹脂(Y)、黄変抑制剤(A)及び色調調整剤(B)を含み、黄変抑制剤(A)の1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sa)が、色調調整剤(B)の1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sb)より小さく、前記溶解度の差[(Sb)-(Sa)]が100mg/L以上である、ポリアミド樹脂組成物。
【請求項2】
色調調整剤(B)が、色調調整剤(B)を10ppm含有するポリアミド樹脂の色度b*が0より大きい色調調整剤である、請求項1に記載のポリアミド樹脂組成物。
【請求項3】
黄変抑制剤(A)の1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sa)が100mg/L以下である、請求項1又は2に記載のポリアミド樹脂組成物。
【請求項4】
黄変抑制剤(A)が、アントラキノン系染料である、請求項1~3のいずれか1つに記載のポリアミド樹脂組成物。
【請求項5】
色調調整剤(B)が、ビタミンB系化合物及びキノフタロン系化合物からなる群より選ばれる少なくとも1つである、請求項1~4のいずれか1つに記載のポリアミド樹脂組成物。
【請求項6】
黄変抑制剤(A)の含有量が、ポリアミド樹脂組成物全体に対して、100~1500ppmである、請求項1~5のいずれか1つに記載のポリアミド樹脂組成物。
【請求項7】
色調調整剤(B)の含有量が、ポリアミド樹脂組成物全体に対して、10~6000ppmである、請求項1~6のいずれか1つに記載のポリアミド樹脂組成物。
【請求項8】
ポリアミド樹脂(Y)が、キシリレンジアミンに由来する構成単位を80モル%以上含有するジアミンに由来する構成単位と、アジピン酸に由来する構成単位を80モル%以上含有するジカルボン酸に由来する構成単位とを有する、請求項1~7のいずれか1つに記載のポリアミド樹脂組成物。
【請求項9】
ポリエステル樹脂(X)を含むポリエステル層と、請求項1~8のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物を含むポリアミド層とを有する多層容器。
【請求項10】
ポリアミド樹脂組成物の含有量が、全ポリアミド層及び全ポリエステル層の合計量に対して、0.05~7.0質量%である、請求項9に記載の多層容器。
【請求項11】
ポリエステル樹脂(X)が、テレフタル酸に由来する構成単位を80モル%以上含有するジカルボン酸に由来する構成単位と、エチレングリコールに由来する構成単位を80モル%以上含有するジオールに由来する構成単位とを有する、請求項9又は10に記載の多層容器。
【請求項12】
多層容器が多層中空容器である、請求項9~11のいずれか1つに記載の多層容器。
【請求項13】
多層容器が3~5層構造を有し、最外層と最内層がポリエステル層である、請求項9~12のいずれか1つに記載の多層容器。
【請求項14】
請求項9~13のいずれか1つに記載の多層容器又はその粉砕物をアルカリ性の水溶液で洗浄し、ポリエステルを回収する工程を有する、再生ポリエステルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ポリアミド樹脂組成物、多層容器、及び再生ポリエステルの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
芳香族ジカルボン酸化合物と脂肪族ジオール化合物とをモノマーとして使用して得られる芳香族ポリエステル樹脂は、透明性、機械的性能、溶融安定性、耐溶剤性、保香性、ガスバリア性、リサイクル性等に優れるという特長を有している。そのため、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の芳香族ポリエステル樹脂は、フィルム、シート、中空容器等の各種包装材料に広く利用されている。ポリエステル樹脂は高いガスバリア性を有するが、更なる酸素、炭酸ガス等に対するガスバリア性が求められる用途にとっては必ずしも十分ではない。そのため、ポリエステル樹脂のガスバリア性を改善する手段として、酸化アルミニウムや酸化珪素をポリエステル樹脂からなる成形体や包装容器に蒸着することや、高いガスバリア性能を有する樹脂をポリエステル樹脂からなる成形体や包装容器に塗布、積層、あるいは溶融混合することが行われている。
【0003】
ガスバリア性樹脂としては、ナイロン6、ナイロン66等のポリアミド樹脂やエチレン-ビニルアルコール共重合体が挙げられる。ポリアミド樹脂のなかでも、とりわけキシリレンジアミンを主成分とするジアミン成分と脂肪族ジカルボン酸を主成分とするジカルボン酸成分とを重合して得られるキシリレン基含有ポリアミド樹脂はガスバリア性に優れる。キシリレン基含有ポリアミド樹脂は、高いガスバリア性を有する上に、広く利用されているポリエステル樹脂であるポリエチレンテレフタレートと、ガラス転移温度、融点、結晶性が近似していることから、ポリエステル樹脂に積層、溶融混合しやすい。このことから、ポリエステル樹脂のガスバリア性を改善するための材料として、キシリレン基含有ポリアミド樹脂は非常に適している。
【0004】
しかしながら、ポリアミドを含有するポリエステル樹脂組成物は、熱履歴による黄変がポリエステル単体と比較して進行しやすい。そのため、特に容器を回収して樹脂を再利用するリサイクル工程で黄色化が生じる。これは包装容器の商品価値を低下させる要因となるため、黄変を抑制する検討が行われている。
たとえば、特許文献1には、ポリエステル樹脂及び黄変抑制能を有するアミノ基含有化合物を含むポリエステル樹脂組成物層と、ポリアミド樹脂を含むポリアミド樹脂層とを有する多層容器と、再生ポリエステルの製造方法が開示されている。
また、特許文献2には、リサイクルPETの黄変による透明度の低下の改善と、成形性、耐熱性、強伸度特性の向上を目的として、ポリエステル樹脂成形物からリサイクルされたポリエステル樹脂と、ポリエステル以外の樹脂とを含み、さらに特定量の顔料を含む樹脂組成物が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】国際公開第2017/057463号
【特許文献2】特開2004-359914号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
前記のようにポリアミドを含有するポリエステル樹脂の容器は黄変が進行しやすく、これをリサイクルして得られる再生ポリエステルも黄色味を帯びるものとなっていた。その黄色を打ち消すための方法として、たとえば、特許文献2に挙げられるように、反対色(補色)である青色の顔料等の着色剤を添加することが考えられる。
黄色を低減するためには、再生ポリエステルの原料となる容器に黄変を抑制するための着色剤を添加することが必要であるが、青色が目立つこととなり、却って無色性に劣るものとなり、容器の意匠の自由度に劣るものとなる。
そのため、ポリエステルを含む容器等に用いられ、黄色が効果的に打ち消された再生ポリエステルを得ることができ、かつ青みの少ない容器等を得ることができるポリアミド樹脂が求められていた。
そこで、本発明は、ポリエステルを含む容器等の製品に用いた場合、製品の色調に優れ、更にその製品をリサイクルして得られた回収ポリエステルの色調にも優れるポリアミド樹脂組成物を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは、上記課題に鑑みて鋭意検討した結果、特定の溶解度の関係を有する黄変抑制剤と色調調整剤を含むポリアミド樹脂組成物が、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
本発明は、以下の〔1〕~〔14〕を提供する。
【0008】
〔1〕ポリアミド樹脂(Y)、黄変抑制剤(A)及び色調調整剤(B)を含み、黄変抑制剤(A)の1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sa)が、色調調整剤(B)の1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sb)より小さく、前記溶解度の差[(Sb)-(Sa)]が100mg/L以上である、ポリアミド樹脂組成物。
〔2〕色調調整剤(B)が、色調調整剤(B)を10ppm含有するポリアミド樹脂の色度b*が0より大きい色調調整剤である、前記〔1〕に記載のポリアミド樹脂組成物。
〔3〕黄変抑制剤(A)の1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sa)が100mg/L以下である、前記〔1〕又は〔2〕に記載のポリアミド樹脂組成物。
〔4〕黄変抑制剤(A)が、アントラキノン系染料である、前記〔1〕~〔3〕のいずれか1つに記載のポリアミド樹脂組成物。
〔5〕色調調整剤(B)が、ビタミンB系化合物及びキノフタロン系化合物からなる群より選ばれる少なくとも1つである、前記〔1〕~〔4〕のいずれか1つに記載のポリアミド樹脂組成物。
〔6〕黄変抑制剤(A)の含有量が、ポリアミド樹脂組成物全体に対して、100~1500ppmである、前記〔1〕~〔5〕のいずれか1つに記載のポリアミド樹脂組成物。
〔7〕色調調整剤(B)の含有量が、ポリアミド樹脂組成物全体に対して、10~6000ppmである、前記〔1〕~〔6〕のいずれか1つに記載のポリアミド樹脂組成物。
〔8〕ポリアミド樹脂(Y)が、キシリレンジアミンに由来する構成単位を80モル%以上含有するジアミンに由来する構成単位と、アジピン酸に由来する構成単位を80モル%以上含有するジカルボン酸に由来する構成単位とを有する、前記〔1〕~〔7〕のいずれか1つに記載のポリアミド樹脂組成物。
〔9〕ポリエステル樹脂(X)を含むポリエステル層と、前記〔1〕~〔8〕のいずれか1つのいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物を含むポリアミド層とを有する多層容器。
〔10〕ポリアミド樹脂組成物の含有量が、全ポリアミド層及び全ポリエステル層の合計量に対して、0.05~7.0質量%である、前記〔9〕に記載の多層容器。
〔11〕ポリエステル樹脂(X)が、テレフタル酸に由来する構成単位を80モル%以上含有するジカルボン酸に由来する構成単位と、エチレングリコールに由来する構成単位を80モル%以上含有するジオールに由来する構成単位とを有する、前記〔9〕又は〔10〕に記載の多層容器。
〔12〕多層容器が多層中空容器である、前記〔9〕~〔11〕のいずれか1つに記載の多層容器。
〔13〕多層容器が3~5層構造を有し、最外層と最内層がポリエステル層である、前記〔9〕~〔12〕のいずれか1つに記載の多層容器。
〔14〕前記〔9〕~〔13〕のいずれか1つに記載の多層容器又はその粉砕物をアルカリ性の水溶液で洗浄し、ポリエステルを回収する工程を有する、再生ポリエステルの製造方法。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、ポリエステルを含む容器等に用いられる際の色調に優れ、更にその容器等をリサイクルして得られた回収ポリエステルの色調にも優れるポリアミド樹脂組成物を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0010】
[ポリアミド樹脂組成物]
本発明のポリアミド樹脂組成物は、ポリアミド樹脂(Y)、黄変抑制剤(A)及び色調調整剤(B)を含み、黄変抑制剤(A)の1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sa)が、色調調整剤(B)の1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sb)より小さく、前記溶解度の差[(Sb)-(Sa)]が100mg/L以上である、ポリアミド樹脂組成物である。
本発明のポリアミド樹脂組成物を、ポリエステルを含む容器等に用いることによって、容器等の色調に優れ、更にその容器等をリサイクルして得られた回収ポリエステルの色調も優れる。
【0011】
<ポリアミド樹脂(Y)>
ポリアミド樹脂(Y)としては、キシリレン基含有ポリアミド樹脂、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン666、ナイロン610、ナイロン11、ナイロン12、及びこれらの混合物等が挙げられる。これらのなかでも、ガスバリア性能を向上させることができ、リサイクルの際にポリエステル層と分離しやすいことから、キシリレン基含有ポリアミド樹脂が好ましい。キシリレン基含有ポリアミド樹脂は、キシリレンジアミン由来の構成単位を含むポリアミド樹脂であることが好ましい。
【0012】
キシリレン基含有ポリアミド樹脂は、キシリレンジアミンを含むジアミンと、ジカルボン酸とを重縮合したものであり、キシリレンジアミンに由来する構成単位と、ジカルボン酸に由来する構成単位を有する。キシリレン基含有ポリアミド樹脂は、ジアミンに由来する構成単位(ジアミン単位)のうち、キシリレンジアミンに由来する構成単位を50モル%以上有することが好ましく、70モル%以上含有することがより好ましく、80~100モル%含有することが更に好ましく、90~100モル%含有することがより更に好ましい。
キシリレンジアミンは、メタキシリレンジアミン、パラキシリレンジアミン、又はその両方が好ましいが、メタキシリレンジアミンがより好ましい。そして、キシリレン基含有ポリアミド樹脂を構成するジアミン単位は、メタキシリレンジアミン由来の構成単位を50モル%以上含有することが好ましく、70モル%以上含有することがより好ましく、80~100モル%含有することが更に好ましく、90~100モル%含有することがより更に好ましい。ジアミン単位中のメタキシリレンジアミン由来の構成単位が上記範囲内であることで、ポリアミド樹脂はガスバリア性がより良好になる。
【0013】
キシリレン基含有ポリアミド樹脂におけるジアミン単位は、キシリレンジアミン由来の構成単位のみからなっていてもよいが、キシリレンジアミン以外のジアミン由来の構成単位を含有していてもよい。ここで、キシリレンジアミン以外のジアミンとしては、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、2-メチルペンタンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、2,2,4-トリメチル-ヘキサメチレンジアミン、2,4,4-トリメチル-ヘキサメチレンジアミン等の直鎖又は分岐構造を有する脂肪族ジアミン;1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,3-ジアミノシクロヘキサン、1,4-ジアミノシクロヘキサン、ビス(4-アミノシクロヘキシル)メタン、2,2-ビス(4-アミノシクロヘキシル)プロパン、ビス(アミノメチル)デカリン、ビス(アミノメチル)トリシクロデカン等の脂環式ジアミン;ビス(4-アミノフェニル)エーテル、パラフェニレンジアミン、ビス(アミノメチル)ナフタレン等の芳香環を有するジアミン類等が挙げられる。
【0014】
キシリレン基含有ポリアミド樹脂において、ジカルボン酸単位を構成しうる化合物としては、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸等の炭素数4~20のα,ω-直鎖状脂肪族ジカルボン酸;1,4-シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸;ダイマー酸等のその他の脂肪族ジカルボン酸;テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、キシリレンジカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸等が挙げられ、炭素数4~20のα,ω-直鎖状脂肪族ジカルボン酸が好ましく、アジピン酸、セバシン酸がより好ましく、バリア性能を良好にする観点からアジピン酸が更に好ましい。
キシリレン基含有ポリアミド樹脂は、ジカルボン酸に由来する構成単位(ジカルボン酸単位)のうち、アジピン酸由来の構成単位を50モル%以上含有することが好ましく、70モル%以上含有することがより好ましく、80~100モル%含有することが更に好ましく、90~100モル%含有することがより更に好ましい。
【0015】
すなわち、ポリアミド樹脂(Y)は、キシリレンジアミンに由来する構成単位を50モル%以上含有するジアミンに由来する構成単位と、アジピン酸に由来する構成単位を50モル%以上含有するジカルボン酸に由来する構成単位とを有することが好ましく、キシリレンジアミンに由来する構成単位を80モル%以上含有するジアミンに由来する構成単位と、アジピン酸に由来する構成単位を80モル%以上含有するジカルボン酸に由来する構成単位とを有することがより好ましく、キシリレンジアミンに由来する構成単位を90モル%以上含有するジアミンに由来する構成単位と、アジピン酸に由来する構成単位を90モル%以上含有するジカルボン酸に由来する構成単位とを有することが更に好ましい。
キシリレンジアミンとしては、メタキシリレンジアミンが好ましい。
また、アジピン酸を除く残部のジカルボン酸単位としては、炭素数4~20のα,ω-直鎖状脂肪族ジカルボン酸に由来する構成単位が好ましい。
【0016】
また、好ましいキシリレン基含有ポリアミド樹脂としては、ジアミン単位の70モル%以上がキシリレンジアミン(好ましくはメタキシリレンジアミン)に由来する構成単位であり、ジカルボン酸単位の70~99モル%がアジピン酸に由来する構成単位であり、かつ、1~30モル%がイソフタル酸に由来する構成単位であるポリアミド樹脂を例示することもできる。前記ポリアミド樹脂は、ジアミン単位の80モル%以上がキシリレンジアミン(好ましくはメタキシリレンジアミン)に由来する構成単位であり、ジカルボン酸単位の80~99モル%がアジピン酸に由来する構成単位であり、かつ、1~20モル%がイソフタル酸に由来する構成単位であるポリアミド樹脂であることが好ましく、ジアミン単位の90モル%以上がキシリレンジアミン(好ましくはメタキシリレンジアミン)に由来する構成単位であり、ジカルボン酸単位の80~99モル%がアジピン酸に由来する構成単位であり、かつ、1~20モル%がイソフタル酸に由来する構成単位であるポリアミド樹脂であることがより好ましい。
ジカルボン酸単位としてイソフタル酸単位を加えることで融点が低下し、成形加工温度を下げることができるため成形中の熱劣化を抑制することができ、また、結晶化時間を遅延することより延伸成形性が向上する。
【0017】
前記のジアミン及びジカルボン酸以外にも、キシリレン基含有ポリアミド樹脂を構成する成分として、本発明の効果を損なわない範囲で、ε-カプロラクタムやラウロラクタム等のラクタム類、アミノカプロン酸、アミノウンデカン酸等の脂肪族アミノカルボン酸類;p-アミノメチル安息香酸のような芳香族アミノカルボン酸も共重合成分として用いることができる。
【0018】
キシリレン基含有ポリアミド樹脂は、溶融状態での重縮合反応(以下、「溶融重縮合」と記載することがある。)により製造することが好ましい。例えば、ジアミンとジカルボン酸とからなるナイロン塩を水の存在下に、加圧法で昇温し、水を除きながら溶融状態で重合させる方法により製造することが好ましい。また、ジアミンを溶融状態のジカルボン酸に直接加えて、常圧下で重縮合する方法によって製造してもよい。この場合、反応系を均一な液体状態で保つために、ジアミンをジカルボン酸に連続的に加え、その間、反応温度が、生成するオリゴアミド及びポリアミドの融点よりも下回らないように反応系を昇温しつつ、重縮合を進行させることが好ましい。また、キシリレン基含有ポリアミドは、必要に応じて溶融重縮合により得られたものを更に固相重合することにより分子量を高めることもできる。
【0019】
キシリレン基含有ポリアミド樹脂は、リン原子含有化合物の存在下で重縮合することが好ましい。キシリレン基含有ポリアミド樹脂は、リン原子含有化合物の存在下で重縮合すると、溶融成形時の加工安定性が高められ、着色が抑制されやすくなる。
リン原子含有化合物としては、次亜リン酸化合物、亜リン酸化合物が好ましく、次亜リン酸化合物がより好ましい。
リン原子含有化合物は有機金属塩が好ましく、中でもアルカリ金属塩がより好ましい。
【0020】
次亜リン酸化合物としては、重合反応を促進する観点及び着色防止の観点から、次亜リン酸、次亜リン酸金属塩、フェニル亜ホスホン酸金属塩、次亜リン酸エチル、ジメチルホスフィン酸、フェニルメチルホスフィン酸、フェニル亜ホスホン酸、フェニル亜ホスホン酸エチル等が挙げられ、次亜リン酸金属塩が好ましい。
次亜リン酸金属塩としては、次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム、次亜リン酸リチウム、次亜リン酸カルシウムが挙げられ、次亜リン酸ナトリウムがより好ましい。
フェニル亜ホスホン酸金属塩としては、フェニル亜ホスホン酸ナトリウム、フェニル亜ホスホン酸カリウム、フェニル亜ホスホン酸リチウムが挙げられる。
【0021】
亜リン酸化合物としては、亜リン酸、ピロ亜リン酸、亜リン酸金属塩、フェニルホスホン酸金属塩、亜リン酸トリエチル、亜リン酸トリフェニル、エチルホスホン酸、フェニルホスホン酸、フェニルホスホン酸ジエチル等が挙げられる。
亜リン酸金属塩としては、亜リン酸水素ナトリウム、亜リン酸ナトリウム、亜リン酸カリウム、亜リン酸カルシウム等が挙げられる。
エチルホスホン酸金属塩としては、エチルホスホン酸ナトリウム、エチルホスホン酸カリウム等が挙げられる。
フェニルホスホン酸金属塩としては、フェニルホスホン酸ナトリウム、フェニルホスホン酸カリウム、フェニルホスホン酸リチウム等が挙げられる。
リン原子含有化合物は、1種類でもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0022】
また、キシリレン基含有ポリアミド樹脂の重縮合は、リン原子含有化合物及びアルカリ金属化合物の存在下で行うことが好ましい。リン原子含有化合物の使用量が多いとポリアミド樹脂がゲル化するおそれがある。そのため、アミド化反応速度を調整する観点から、アルカリ金属化合物を共存させることが好ましい。
アルカリ金属化合物としては、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属酢酸塩が挙げられる。アルカリ金属水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウムが挙げられ、アルカリ金属酢酸塩としては、酢酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸ルビジウム、酢酸セシウムが挙げられる。
ポリアミド樹脂を重縮合する際にアルカリ金属化合物を使用する場合、アルカリ金属化合物の使用量は、ゲルの生成を抑制する観点から、アルカリ金属化合物のモル数をリン原子含有化合物のモル数で除した値は、0.5~1が好ましく、0.55~0.95がより好ましく、0.6~0.9が更に好ましい。
【0023】
ポリアミド樹脂の数平均分子量は、多層容器の用途や成形方法により適宜選択されるが、多層容器の成形性や強度の観点から、10,000~60,000が好ましく、11,000~50,000がより好ましい。
なお、ポリアミド樹脂の数平均分子量については、下式(2)から算出される。
数平均分子量=2×1,000,000/([COOH]+[NH2])・・・・(2)
(式中、[COOH]はポリアミド樹脂中の末端カルボキシル基濃度(μmol/g)を表し、[NH2]はポリアミド樹脂中の末端アミノ基濃度(μmol/g)を表す。)
ここで、末端カルボキシル基濃度は、ポリアミドをベンジルアルコールに溶解したものを水酸化ナトリウム水溶液で中和滴定して算出した値を用いる。
【0024】
本発明において、ポリアミド樹脂(Y)の末端アミノ基濃度は、再生ポリエステルの黄変を抑制する観点から、50μmol/g以下が好ましく、45μmol/g以下がより好ましく、40μmol/g以下が更に好ましく、30μmol/g以下がより更に好ましく、20μmol/g以下がより更に好ましい。
ポリアミド樹脂(Y)の末端アミノ基濃度は、ポリアミド樹脂を精秤し、フェノール/エタノール=4/1容量溶液に20~30℃で撹拌溶解させ、完全に溶解した後、撹拌しつつ、メタノール5mLで容器内壁を洗い流し、0.01mol/L塩酸水溶液で中和滴定することで求められる。
ポリアミド樹脂(Y)の末端アミノ基濃度の調整方法は特に限定されないが、ジアミンとジカルボン酸の仕込み比(モル比)を調整して重縮合反応を行う方法、アミノ基をキャップするモノカルボン酸類をジアミンとジカルボン酸と共に仕込んで重縮合反応を行う方法、重縮合反応を行った後、アミノ基をキャップするカルボン酸と反応させる方法等により、末端アミノ基濃度を低く抑えることができる。
【0025】
<黄変抑制剤(A)>
本発明のポリアミド樹脂組成物には黄変抑制剤(A)を含み、黄変抑制剤(A)の1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sa)が、後述の色調調整剤(B)の1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sb)より小さく、前記溶解度の差[(Sb)-(Sa)]が100mg/L以上である。
黄変抑制剤(A)の含有量は、効果的に容器等の製品と再生ポリエステルの色調をいずれも良好にする観点から、ポリアミド樹脂組成物全体に対して、好ましくは1~2400ppmであり、より好ましくは10~2000ppmであり、更に好ましくは100~1500ppmであり、より更に好ましくは200~1500ppmであり、より更に好ましくは200~700ppmであり、より更に好ましくは300~700ppmである。
なお、本発明において「ppm」とは、質量百万分率である。
【0026】
黄変抑制剤(A)の1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sa)は、好ましくは100mg/L以下であり、より好ましくは10mg/L以下であり、更に好ましくは10mg/L未満であり、より更に好ましくは、黄変抑制剤(A)は1.0%水酸化ナトリウム水溶液に不溶である。本明細書において、「不溶である」とは、溶解度が10mg/L未満であることであり、実質的に溶解度が測定できない程度に溶解度が低いことをいう。黄変抑制剤(A)の1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度が上記範囲であることで、ポリエステルを含む容器等の製品に用いられる際の製品の色調に優れ、更にその製品をリサイクルして得られた回収ポリエステルの色調にも優れるものとなる。
本発明において「1.0%水酸化ナトリウム水溶液」とは、25℃で1Lの水に対して10gの水酸化ナトリウムを溶解して得られる水溶液のことである。また、本発明において「溶解度」は25℃における溶解度である。
【0027】
黄変抑制剤(A)は、好ましくは染料であり、より好ましくは青色染料又は紫色染料であり、好ましくは青色染料である。
染料を用いることで、容器等の製品の透明性を維持させることができ、透明性に優れる再生ポリエステルを得ることができる。
黄変抑制剤(A)の色調は、ポリアミド樹脂中に含有させることで確認することができる。たとえば、黄変抑制剤(A)の色調は、黄変抑制剤(A)を10ppm含有するポリアミド樹脂(ポリキシリレンアジパミド)で測定することができる。
黄変抑制剤(A)を10ppm含有するポリアミド樹脂の色度b*は、好ましくは0より小さく、より好ましくは-30以上-1未満であり、更に好ましくは-15以上-2未満である。なお、上記黄変抑制剤(A)を10ppm含有するポリアミド樹脂の色度は、黄変抑制剤(A)を10ppm含有するポリキシリレンアジパミドの厚さ3mmのプレートを測色計で測定することによって得ることができる。具体的には、実施例の再生ポリエステルの評価と同様の方法を用いることができる。色度が上記範囲であることで、ポリアミド樹脂組成物をポリエステル容器等の製品に用いた際の製品の色調に優れ、更にその製品をリサイクルして得られた回収ポリエステルの色調にも優れる。
【0028】
黄変抑制剤(A)として用いられる染料としては、アントラキノン系染料、ピラゾロン系染料、クマリン系染料、ペリノン系染料、メチン系染料、キノフタロン系染料が挙げられ、黄変抑制剤(A)は、好ましくはアントラキノン系染料である。
アントラキノン系染料としては、芳香環の水素原子が、芳香族アミン、脂肪族アミン、水酸基及びハロゲンで置換されたアントラキノン系染料が挙げられ、芳香環の水素原子が芳香族アミンで置換されたアントラキノン系染料が好ましい。
アントラキノン系染料を用いることで、極めて微量で容器等から得られる再生ポリエステルの黄変を抑制することができる。
アントラキノン系染料としては、アントラキノン系青色染料であることがより好ましい。
アントラキノン系染料としては、下記式(1)で表される化合物が好ましい。
【0029】
【化1】

(式中、nはRの数を表し、2つのnはそれぞれ独立して1~5である。Rはそれぞれ独立して炭素数1~4のアルキル基を示す。2つのXはそれぞれ独立して水素原子又は水酸基を示す。)
【0030】
式(1)において、nは1~5であり、2~5が好ましく、2~3がより好ましい。nを前記範囲とすることで、再生ポリエステルの黄変を抑制できる。Rはそれぞれ独立して炭素数1~4のアルキル基を示し、メチル基及びエチル基からなる群より選ばれる少なくとも1つであることが好ましい。Rが、アミノ基に対して少なくともパラ位もしくはオルト位を置換していることが好ましく、少なくともオルト位を置換していることがより好ましく、オルト位とパラ位を置換していることがさらに好ましい。2つのXはそれぞれ独立して水素原子又は水酸基を示し、水素原子が好ましい。
式(1)で示される具体的な化合物としては、1,4-bis[(2-ethyl-6-methylphenyl)amino]anthraquinone、Solvent Blue 97、Solvent Blue 104、Solvent Green 3、Solvent Green 28が挙げられ、1,4-bis[(2-ethyl-6-methylphenyl)amino]anthraquinone、Solvent Blue 97、Solvent Blue 104が好ましい。
黄変抑制剤(A)がアントラキノン系染料である場合、黄変抑制剤(A)であるアントラキノン系染料の含有量は、効果的に容器等と再生ポリエステルの色調をいずれも良好にする観点から、ポリアミド樹脂組成物全体に対して、好ましくは1~2400ppmであり、より好ましくは10~2000ppmであり、更に好ましくは100~1500ppmであり、より更に好ましくは200~1500ppmであり、より更に好ましくは200~700ppmであり、より更に好ましくは300~700ppmである。
黄変抑制剤(A)は1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
【0031】
黄変抑制剤(A)の市販品としては、MACROLEX Blue RR Gran(アントラキノン系染料、LANXESS社製)、MACROLEX Blue 3R(1,4-bis[(2-ethyl-6-methylphenyl)amino]anthraquinone、アントラキノン系染料、LANXESS社製)、Oracet Blue 690(アントラキノン系染料、BASF社製)等が挙げられる。
【0032】
<色調調整剤(B)>
本発明のポリアミド樹脂組成物には色調調整剤(B)を含み、前記黄変抑制剤(A)の1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sa)が、色調調整剤(B)の1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sb)より小さく、前記溶解度の差[(Sb)-(Sa)]が100mg/L以上である。
色調調整剤(B)の含有量は、効果的に容器等の製品と再生ポリエステルの色調をいずれも良好にする観点から、ポリアミド樹脂組成物全体に対して、好ましくは0.1~6000ppmであり、より好ましくは1~6000ppmであり、更に好ましくは10~6000ppmであり、より更に好ましくは100~4000ppmであり、より更に好ましくは500~2000ppmであり、より更に好ましくは700~1500ppmである。
ポリアミド樹脂組成物に含有される黄変抑制剤(A)と色調調整剤(B)の含有量の質量比[(A)/(B)]は、効果的に容器等の製品と再生ポリエステルの色調をいずれも良好にする観点から、好ましくは1/9~9/1であり、より好ましくは1/9~8/2であり、更に好ましくは1/9~5/5であり、より更に好ましくは1/9~4/6であり、より更に好ましくは2/8~4/6である。
【0033】
色調調整剤(B)の1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sa)は、好ましくは110mg/L以上であり、より好ましくは200mg/L以上であり、更に好ましくは500mg/L以上である。色調調整剤(B)の1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度が上記範囲であることで、ポリエステルを含む容器等の製品に用いられる際の製品の色調に優れ、更にその製品をリサイクルして得られた回収ポリエステルの色調にも優れるものとなる。
色調調整剤(B)の1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sb)と黄変抑制剤(A)の1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sa)の差[(Sb)-(Sa)]は、100mg/L以上であり、好ましくは110mg/L以上であり、より好ましくは200mg/L以上であり、更に好ましくは500mg/L以上であり、より更に好ましくは1000mg/L以上である。溶解度の差が上記範囲であることで、ポリアミド樹脂組成物をポリエステル容器等の製品に用いた際の製品の色調に優れ、更にその製品をリサイクルして得られた回収ポリエステルの色調にも優れるものとなる。
【0034】
色調調整剤(B)は、好ましくは黄色又は橙色を有する化合物である。色調調整剤(B)の色調は、ポリアミド樹脂中に含有させることで確認することができる。たとえば、色調調整剤(B)の色調は、色調調整剤(B)を10ppm含有するポリアミド樹脂(ポリキシリレンアジパミド)で測定することができる。
色調調整剤(B)を10ppm含有するポリアミド樹脂の色度b*は、好ましくは0より大きく、より好ましくは1より大きく、かつ30以下であり、更に好ましくは2より大きく、かつ15以下である。なお、上記色調調整剤(B)を10ppm含有するポリアミド樹脂の色度は、色調調整剤(B)を10ppm含有するポリキシリレンアジパミドの厚さ3mmのプレートを測色計で測定することによって得ることができる。具体的には、実施例の再生ポリエステルの評価と同様の方法を用いることができる。色度が上記範囲であることで、ポリアミド樹脂組成物をポリエステル容器等の製品に用いた際の製品の色調に優れ、更にその製品をリサイクルして得られた回収ポリエステルの色調にも優れる。
色調調整剤(B)を含有するポリアミド樹脂の色相は、好ましくは黄変抑制剤(A)を含有するポリアミド樹脂の色相の反対色であり、より好ましくは黄変抑制剤(A)を含有するポリアミド樹脂の色相の補色である。
【0035】
色調調整剤(B)は、好ましくはビタミンB系化合物及びキノフタロン系化合物からなる群より選ばれる少なくとも1つであり、より好ましくはビタミンB系化合物である。
ビタミンB系化合物としては、好ましくはビタミンB2系化合物である。
ビタミンB2系化合物としては、好ましくはリボフラビン及びリボフラビン誘導体からなる群より選ばれる少なくとも1つであり、より好ましくはリボフラビン、四酪酸リボフラビン及びリボフラビンリン酸エステルナトリウムからなる群より選ばれる少なくとも1つであり、更に好ましくはリボフラビン及び四酪酸リボフラビンからなる群より選ばれる少なくとも1つであり、より更に好ましくはリボフラビンである。
キノフタロン系化合物としては、好ましくは水酸基を有するキノフタロン化合物及びスルホ基を有するキノフタロン化合物からなる群より選ばれる少なくとも1つであり、より好ましくは水酸基を有するキノフタロン化合物である。具体的には、キノフタロン系化合物としては、好ましくはSolvent Yellow 114及びAcid Yellow 3からなる群より選ばれる少なくとも1つであり、より好ましくはSolvent Yellow 114である。
【0036】
<その他の成分>
本発明のポリアミド樹脂組成物には、その他の成分を含有してもよい。その他の成分としては、熱安定剤、光安定剤、防湿剤、防水剤、滑剤、展着剤などが挙げられる。
本発明のポリアミド樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、主成分であるポリアミド樹脂(Y)以外の樹脂を含有してもよい。
【0037】
本発明のポリアミド樹脂組成物において、ポリアミド樹脂(Y)、黄変抑制剤(A)及び色調調整剤(B)の含有量の合計は、ポリアミド樹脂組成物全体に対して、好ましくは80~100質量%であり、より好ましくは90~100質量%である。前記ポリアミド樹脂組成物は、ポリアミド樹脂(Y)、黄変抑制剤(A)及び色調調整剤(B)のみからなっていてもよい。また、後述のポリアミド樹脂組成物の製造において、マスターバッチにポリアミド樹脂(Y)以外のポリアミド樹脂を用いる場合、本発明のポリアミド樹脂組成物において、ポリアミド樹脂(Y)、マスターバッチに用いるポリアミド樹脂、黄変抑制剤(A)及び色調調整剤(B)の含有量の合計は、ポリアミド樹脂組成物全体に対して、好ましくは80~100質量%であり、より好ましくは90~100質量%である。前記ポリアミド樹脂組成物は、ポリアミド樹脂(Y)、マスターバッチに用いるポリアミド樹脂、黄変抑制剤(A)及び色調調整剤(B)のみからなっていてもよい。
【0038】
本発明のポリアミド樹脂組成物において、樹脂全体に対するポリアミド樹脂(Y)の含有量は、好ましくは80~100質量%であり、より好ましくは90~100質量%である。前記ポリアミド樹脂組成物を構成する樹脂は、ポリアミド樹脂(Y)のみからなっていてもよい。
【0039】
<ポリアミド樹脂組成物の製造方法>
本発明のポリアミド樹脂組成物は、ポリアミド樹脂(Y)、黄変抑制剤(A)及び色調調整剤(B)を含み、黄変抑制剤(A)の1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sa)が、色調調整剤(B)の1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sb)より小さく、前記溶解度の差[(Sb)-(Sa)]が100mg/L以上であるポリアミド樹脂組成物であればよく、製造方法は限定されないが、以下の方法によって製造することが好ましい。
【0040】
ポリアミド樹脂(Y)、黄変抑制剤(A)及び色調調整剤(B)を溶融混合して、ポリアミド樹脂組成物を得ることが好ましい。
溶融混合する方法としては、メルトブレンド(溶融混練)が挙げられる。また、後述の多層容器を製造する場合、ポリアミド樹脂(Y)、黄変抑制剤(A)及び色調調整剤(B)をドライブレンドしておき、多層プリフォームを得る工程で溶融混合してもよい。
メルトブレンドとしては、マスターバッチ法、及びフルコンパウンド法が挙げられ、樹脂や黄変抑制剤及び色調調整剤の劣化を防ぐ観点から、マスターバッチ法が好ましい。
【0041】
マスターバッチ法は、少量のポリアミド樹脂と、黄変抑制剤(A)、色調調整剤(B)を混練してマスターバッチとした後、残部のポリアミド樹脂(Y)と混合する方法である。
マスターバッチに用いるポリアミド樹脂は、ポリアミド樹脂(Y)との混和性の点から、ポリアミド樹脂(Y)が好ましく、残部のポリアミド樹脂(Y)と同じものがより好ましい。
マスターバッチに用いるポリアミド樹脂の量は、ポリアミド樹脂組成物全体の樹脂量に対して、1~20質量%を用いることが好ましく、3~15質量%を用いることがより好ましい。
【0042】
マスターバッチを得る方法として、ポリアミド樹脂、黄変抑制剤(A)及び色調調整剤(B)を混練する場合、マスターバッチに用いる樹脂の融点をTmとすると、混練温度(℃)は、混合を十分行う観点から、Tm+5~Tm+60が好ましく、Tm+10~Tm+50がより好ましく、Tm+15~Tm+40が更に好ましい。具体的には、245~300℃がより更に好ましく、250~290℃がより更に好ましく、255~280℃がより更に好ましい。また、混練時間は、混合を十分行う観点から、10~600秒が好ましく、20~400秒がより好ましく、30~300秒が更に好ましい。混練に使用される装置としては、開放型のミキシングロール、非開放型のバンバリーミキサー、ニーダー、連続混練機(単軸混練機、二軸混練機、多軸混練機等)等が挙げられる。
【0043】
また、マスターバッチと、残部のポリアミド樹脂(Y)と溶融混合する方法としては、メルトブレンド(溶融混練)が挙げられる。また、後述の多層容器を製造する場合、マスターバッチと残部のポリアミド樹脂(Y)をドライブレンドしておき、多層プリフォームを得る工程で溶融混合してもよい。
【0044】
フルコンパウンド法は、樹脂組成物に用いられる全量のポリアミド樹脂(Y)と、黄変抑制剤(A)及び色調調整剤(B)を混練して混合する方法である。
混練温度は、混合を十分行う観点から、245~300℃が好ましく、250~290℃がより好ましく、255~280℃が更に好ましい。また、混練時間は、混合を十分行う観点から、10~600秒が好ましく、20~400秒がより好ましく、30~300秒が更に好ましい。混練に使用される装置としては、開放型のミキシングロール、非開放型のバンバリーミキサー、ニーダー、連続混練機(単軸混練機、二軸混練機、多軸混練機等)等が挙げられる。
【0045】
[多層容器]
本発明の多層容器は、ポリエステル樹脂(X)を含むポリエステル層と、前記ポリアミド樹脂組成物を含むポリアミド層とを有する多層容器である。
【0046】
<ポリアミド層>
ポリアミド層は、前記ポリアミド樹脂組成物を含む。
すなわち、本発明の多層容器のポリアミド層は、ポリアミド樹脂(Y)、黄変抑制剤(A)及び色調調整剤(B)を含み、黄変抑制剤(A)の1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sa)が、色調調整剤(B)の1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sb)より小さく、前記溶解度の差[(Sb)-(Sa)]が100mg/L以上であるポリアミド樹脂組成物を含む。
ポリアミド層に含まれるポリアミド樹脂組成物は、上述の[ポリアミド樹脂組成物]の項に記載したものであり、好ましいポリアミド樹脂組成物も、上述の[ポリアミド樹脂組成物]の項に記載したものと同様である。
また、ポリアミド層に含まれるポリアミド樹脂(Y)、黄変抑制剤(A)及び色調調整剤(B)のいずれも、上述の<ポリアミド樹脂(Y)>、<黄変抑制剤(A)>及び<色調調整剤(B)>の各項に記載したものであり、好ましいポリアミド樹脂(Y)、黄変抑制剤(A)及び色調調整剤(B)のいずれも、上述の<ポリアミド樹脂(Y)>、<黄変抑制剤(A)>及び<色調調整剤(B)>の各項に記載したものと同様である。
【0047】
ポリアミド層中の前記ポリアミド樹脂組成物の含有量は、ポリアミド層全量に対して、好ましくは70~100質量%であり、ガスバリア性と再生ポリエステルの黄変抑制の観点から、より好ましくは90~100質量%であり、更に好ましくは95~100質量%であり、より更に好ましくは99~100質量%である。ポリアミド層は、前記ポリアミド樹脂組成物からなっていてもよく、前記ポリアミド樹脂組成物のみからなっていてもよい。
ポリアミド層に含まれる前記ポリアミド樹脂組成物の含有量は、全ポリアミド層及び全ポリエステル層の合計量に対して、好ましくは0.05~7.0質量%であり、ガスバリア性と再生ポリエステルの黄変抑制の観点から、より好ましくは0.5~6.0質量%であり、更に好ましくは1.0~5.0質量%であり、より更に好ましくは1.5~4.5質量%である。
ポリアミド層に含まれるポリアミド樹脂(Y)の含有量は、全ポリアミド層及び全ポリエステル層の合計量に対して、好ましくは0.05~7.0質量%であり、ガスバリア性と再生ポリエステルの黄変抑制の観点から、より好ましくは0.5~6.0質量%であり、更に好ましくは1.0~5.0質量%であり、より更に好ましくは1.5~4.5質量%である。
【0048】
ポリアミド層に含まれる黄変抑制剤(A)の含有量は、効果的に容器等と再生ポリエステルの色調をいずれも良好にする観点から、ポリアミド層全量に対して、好ましくは1~2400ppmであり、より好ましくは10~2000ppmであり、更に好ましくは100~1500ppmであり、より更に好ましくは200~1500ppmであり、より更に好ましくは200~700ppmであり、より更に好ましくは300~700ppmである。
ポリアミド層に含まれる黄変抑制剤(A)の含有量は、効果的に容器等と再生ポリエステルの色調をいずれも良好にする観点から、全ポリアミド層及び全ポリエステル層の合計量に対して、好ましくは0.02~50ppmであり、より好ましくは0.2~40ppmであり、更に好ましくは2~40ppmであり、より更に好ましくは4~40ppmであり、より更に好ましくは4~20ppmであり、より更に好ましくは5~20ppmである。
黄変抑制剤(A)がアントラキノン系染料である場合、ポリアミド層に含まれる黄変抑制剤(A)であるアントラキノン系染料の含有量は、効果的に容器等と再生ポリエステルの色調をいずれも良好にする観点から、ポリアミド層全量に対して、好ましくは1~2400ppmであり、より好ましくは10~2000ppmであり、更に好ましくは100~1500ppmであり、より更に好ましくは200~1500ppmであり、より更に好ましくは200~700ppmであり、より更に好ましくは300~700ppmである。
黄変抑制剤(A)がアントラキノン系染料である場合、ポリアミド層に含まれる黄変抑制剤(A)であるアントラキノン系染料の含有量は、効果的に容器等と再生ポリエステルの色調をいずれも良好にする観点から、全ポリアミド層及び全ポリエステル層の合計量に対して、好ましくは0.02~50ppmであり、より好ましくは0.2~40ppmであり、更に好ましくは2~40ppmであり、より更に好ましくは4~40ppmであり、より更に好ましくは4~20ppmであり、より更に好ましくは5~20ppmである。
【0049】
ポリアミド層に含まれる色調調整剤(B)の含有量は、効果的に容器等の製品と再生ポリエステルの色調をいずれも良好にする観点から、ポリアミド層全量に対して、好ましくは0.1~6000ppmであり、より好ましくは1~5000ppmであり、更に好ましくは10~5000ppmであり、より更に好ましくは100~4000ppmであり、より更に好ましくは500~2000ppmであり、より更に好ましくは700~1500ppmである。
ポリアミド層に含まれる色調調整剤(B)の含有量は、効果的に容器等の製品と再生ポリエステルの色調をいずれも良好にする観点から、全ポリアミド層及び全ポリエステル層の合計量に対して、好ましくは0.002~150ppmであり、より好ましくは0.02~120ppmであり、更に好ましくは0.2~120ppmであり、より更に好ましくは3~100ppmであり、より更に好ましくは12~50ppmであり、より更に好ましくは15~40ppmである。
ポリアミド層に含有される黄変抑制剤(A)と色調調整剤(B)の含有量の質量比[(A)/(B)]は、効果的に容器等の製品と再生ポリエステルの色調をいずれも良好にする観点から、好ましくは1/9~9/1であり、より好ましくは1/9~8/2であり、更に好ましくは1/9~5/5であり、より更に好ましくは1/9~4/6であり、より更に好ましくは2/8~4/6である。
【0050】
<ポリエステル層>
ポリエステル層は、ポリエステル樹脂(X)を含む。
【0051】
(ポリエステル樹脂(X))
ポリエステル層が含有するポリエステル樹脂(X)は、ジカルボン酸とジオールとの重縮合ポリマーが好ましく、ジカルボン酸に由来する構成単位(ジカルボン酸単位)とジオールに由来する構成単位(ジオール単位)とを有することが好ましい。
【0052】
ジカルボン酸単位としては、芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位、脂環式ジカルボン酸に由来する構成単位、脂肪族ジカルボン酸に由来する構成単位が挙げられ、芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位が好ましい。
芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、ビフェニルジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ジフェニルスルホンジカルボン酸、ジフェニルケトンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸及び2,7-ナフタレンジカルボン酸等が挙げられ、コストと製造の容易性の観点から、テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、及び4,4’-ビフェニルジカルボン酸が好ましく、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸がより好ましく、成形性の観点から、テレフタル酸及びイソフタル酸が更に好ましく、テレフタル酸がより更に好ましい。
本発明の多層容器をリサイクルする際には、従来のポリエステル樹脂からなる単層容器と溶融混練されることがある。ジカルボン酸単位として、テレフタル酸由来の単位を有することで、本発明の多層容器と従来の単層容器の相溶性が良好となり、リサイクル性が良好となる。
【0053】
芳香族ジカルボン酸として、スルホフタル酸、スルホフタル酸金属塩を用いてもよい。スルホフタル酸金属塩は、スルホフタル酸の金属塩であり、該金属原子としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属が挙げられる。
脂環式ジカルボン酸としては、シクロヘキサンジカルボン酸、ノルボルネンジカルボン酸及びトリシクロデカンジカルボン酸等が挙げられる。
脂肪族ジカルボン酸としては、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸及びセバシン酸等が挙げられる。
【0054】
ジオール単位としては、脂肪族ジオールに由来する構成単位、脂環式ジオールに由来する構成単位、芳香族ジオールに由来する構成単位が挙げられ、脂肪族ジオールに由来する構成単位が好ましい。
脂肪族ジオールとしては、エチレングリコール、2-ブテン-1,4-ジオール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、メチルペンタンジオール及びジエチレングリコールが挙げられる。これらの中では、エチレングリコールが好ましい。
脂環式ジオールとしては、シクロヘキサンジメタノール、イソソルビド、スピログリコール、2,2,4,4-テトラメチル-1,3-シクロブタンジオール、ノルボルネンジメタノール及びトリシクロデカンジメタノールが挙げられる。
芳香族ジオールとしては、ビスフェノール化合物及びヒドロキノン化合物が挙げられる。
【0055】
ポリエステル樹脂(X)は、ヒドロキシカルボン酸に由来する構成単位を有していてもよい。
ヒドロキシカルボン酸としては、脂肪族ヒドロキシカルボン酸、脂環式ヒドロキシカルボン酸、芳香族ヒドロキシカルボン酸が挙げられる。
脂肪族ヒドロキシカルボン酸としては、10-ヒドロキシオクタデカン酸、乳酸、ヒドロキシアクリル酸、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオン酸及びヒドロキシブチル酸等が挙げられる。
脂環式ヒドロキシカルボン酸としては、ヒドロキシメチルシクロヘキサンカルボン酸、ヒドロキシメチルノルボルネンカルボン酸及びヒドロキシメチルトリシクロデカンカルボン酸等が挙げられる。
芳香族ヒドロキシカルボン酸としては、ヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシトルイル酸、ヒドロキシナフト酸、3-(ヒドロキシフェニル)プロピオン酸、ヒドロキシフェニル酢酸及び3-ヒドロキシ-3-フェニルプロピオン酸等が挙げられる。
【0056】
ポリエステル樹脂(X)は、単官能性化合物由来の構成単位及び多官能性化合物由来の構成単位を有していてもよい。
単官能性化合物としては、モノカルボン酸、モノアルコールが挙げられ、具体的には、芳香族モノカルボン酸、脂肪族モノカルボン酸、芳香族モノアルコール、脂肪族モノアルコール、脂環式モノアルコール等が挙げられる。
多官能性化合物としては、芳香族ポリカルボン酸、脂環式ポリカルボン酸、脂肪族多価アルコール、脂環式多価アルコール及びそれらのエステル体が挙げられる。
【0057】
ポリエステル樹脂(X)は、テレフタル酸に由来する構成単位を含有するジカルボン酸に由来する構成単位と、エチレングリコールに由来する構成単位を含有するジオールに由来する構成単位とを有することが好ましく、テレフタル酸に由来する構成単位を80モル%以上含有するジカルボン酸に由来する構成単位と、エチレングリコールに由来する構成単位を80モル%以上含有するジオールに由来する構成単位とを有することがより好ましく、テレフタル酸に由来する構成単位を90モル%以上含有するジカルボン酸に由来する構成単位と、エチレングリコールに由来する構成単位を90モル%以上含有するジオールに由来する構成単位とを有することが更に好ましく、テレフタル酸に由来する構成単位を98モル%以上含有するジカルボン酸に由来する構成単位と、エチレングリコールに由来する構成単位を実質的に100モル%含有するジオールに由来する構成単位とを有することがより更に好ましい。
ポリエステル樹脂(X)の具体例としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)が挙げられる。
【0058】
ポリエチレンテレフタレート(PET)は、テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸由来の構成単位を含んでもよい。テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸としては、イソフタル酸、オルトフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、及び4,4’-ビフェニルジカルボン酸から選ばれる1種以上であることが好ましい。これらはコストが低く、また、これらを含む共重合ポリエステル樹脂は、製造が容易である。
なかでも、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸が好ましく、イソフタル酸がより好ましい。イソフタル酸由来の構成単位を含むポリエチレンテレフタレートは、成形性に優れ、また、結晶化速度が遅くなることによって、成形品の白化を防ぐという点で優れている。また、ナフタレンジカルボン酸由来の構成単位を含むポリエチレンテレフタレートは、樹脂のガラス転移点を上昇させ、耐熱性が向上するうえ、紫外線を吸収するため、紫外線に対して耐性が求められる多層容器の製造に好適に使用される。なお、ナフタレンジカルボン酸としては、2,6-ナフタレンジカルボン酸成分が、製造が容易であり経済性が高いことから好ましい。
ポリエチレンテレフタレートがテレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸由来の構成単位を含む場合、テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸由来の構成の割合は、ジカルボン酸単位の1~20モル%であることが好ましく、1~10モル%であることがより好ましく、1~5モル%であることが更に好ましい。
【0059】
なお、ポリエステル樹脂(X)は、1種単独で使用してもよいし、2種以上の樹脂を併用してもよい。
ポリエステル樹脂(X)は、公知の方法である直接エステル化法やエステル交換法で製造することができる。
【0060】
ポリエステル樹脂(X)の固有粘度は、好ましくは0.5~2.0dL/g、より好ましくは0.6~1.5dL/gである。固有粘度が0.5dL/g以上であると容器の機械的性質が優れる。
なお、固有粘度は、フェノール/1,1,2,2-テトラクロロエタン(=6/4質量比)混合溶媒に、ポリエステル樹脂を溶解して0.2、0.4、0.6g/dL溶液を調製し、25℃にて自動粘度測定装置(マルバーン製、Viscotek)により測定する。
【0061】
(その他の成分)
ポリエステル層には、その他の成分を含有してもよい。その他の成分としては、熱安定剤、光安定剤、防湿剤、防水剤、滑剤、展着剤などが挙げられる。
ポリエステル層には、本発明の効果を損なわない範囲で、主成分であるポリエステル樹脂(X)以外の樹脂を含有してもよい。ポリエステル樹脂(X)の含有量は、ポリエステル層全体の樹脂量に対して、好ましくは80~100質量%であり、より好ましくは90~100質量%であり、ポリエステル樹脂(X)のみからなっていてもよい。
【0062】
<多層容器の構造・特性>
本発明の多層容器は、ポリエステル樹脂(X)を含むポリエステル層と、前記ポリアミド樹脂組成物を含むポリアミド層とを有する多層容器である。
本発明の多層容器には、前記ポリエステル層と前記ポリアミド層以外の樹脂層を含んでもよいが、リサイクル時の分別を容易にする観点、及び、容器と回収ポリエステルの色調を向上させる観点から、前記ポリエステル層と前記ポリアミド層以外の樹脂層の含有量は少ないことが好ましく、前記ポリエステル層と前記ポリアミド層以外の樹脂層は実質的に含まないことが好ましい。また、接着剤からなる接着層や無機物からなる無機層を設けてもよいが、これらについてもリサイクル時の分別を容易にする観点及び黄変抑制効果を向上させる観点から、接着層や無機層の含有量は少ないことが好ましく、接着層や無機層は実質的に含まないことが好ましい。
【0063】
本発明の多層容器は、2層以上の多層構造を有し、2~5層構造を有することが好ましく、3~5層構造を有することがより好ましく、3層構造又は5層構造を有することが更に好ましく、3層構造を有することがより更に好ましい。
本発明の多層容器の最外層はポリエステル層であることが好ましい。また、最内層もポリエステル層であることが好ましく、最外層と最内層がポリエステル層であることがより好ましい。
最外層がポリエステル層であると、多層容器は、耐衝撃性や外観、意匠性に優れるものとなる。
したがって、多層容器の構造としては、多層容器が2~5層構造を有し、最外層がポリエステル層であることが好ましく、多層容器が3~5層構造を有し、最外層と最内層がポリエステル層であることがより好ましい。
【0064】
2層構造の場合、最内層から、ポリアミド層/ポリエステル層であることが好ましく、3層構造の場合、最内層から、ポリエステル層/ポリアミド層/ポリエステル層であることが好ましく、5層構造の場合、最内層から、ポリエステル層/ポリアミド層/ポリエステル層/ポリアミド層/ポリエステル層であることが好ましい。
【0065】
本発明の多層容器は、中空容器であることが好ましく、該多層容器が中空容器である場合、胴部が、少なくとも多層構造を有する。そして、胴部におけるポリエステル層の厚さ(W)のポリアミド層の厚さ(S)に対する比(厚さ比W/S)は、2.5以上200以下が好ましい。なお、ポリエステル層の厚さとは、平均厚さを意味し、胴部においてポリエステル層が複数層ある場合には、その複数層の厚さを平均して1層あたりの平均厚さを求めたものである。ポリアミド層の厚さも同様である。
厚さ比W/Sが2.5以上であると、再生ポリエステルの製造方法における分別工程、特に風選分離や比重分離において、ポリアミド樹脂を、ポリエステル樹脂から分別し易いので好ましい。また、厚さ比W/Sが200以下であると、中空容器のガスバリア性に優れ、内容物を長期保存することができる。
分別工程における分別性を高めつつ、中空容器のガスバリア性を良好にする観点から、上記厚さ比(W/S)は、3~50がより好ましく、4~15が更に好ましい。
【0066】
また、多層容器が中空容器である場合、中空容器の胴部における総厚さ(すなわち、胴部の全層の合計厚さ)は、100μm~5mmが好ましく、150μm~3mmがより好ましく、200μm~2mmが更に好ましい。また、各ポリエステル層の厚さ(W)は、30μm~2mmが好ましく、40μm~1mmがより好ましく、50μm~500μmが更に好ましい。各ポリアミド層の厚さ(S)は、1~200μmが好ましく、3~100μmがより好ましく、8~50μmが更に好ましい。本発明では、ポリアミド層の厚さをこの範囲とすることで、ガスバリア性を確保しつつ、分別工程において、ポリアミド層がポリエステルから分別しやすくなる。
【0067】
多層容器に含まれる黄変抑制剤(A)の含有量は、効果的に容器等の製品と再生ポリエステルの色調をいずれも良好にする観点から、全ポリアミド層と全ポリエステル層の合計量に対して、好ましくは0.02~80ppmであり、より好ましくは0.2~70ppmであり、更に好ましくは2~50ppmであり、より更に好ましくは4~35ppmであり、より更に好ましくは4~25ppmであり、より更に好ましくは5~25ppmである。
多層容器に含まれる色調調整剤(B)の含有量は、効果的に容器等の製品と再生ポリエステルの色調をいずれも良好にする観点から、全ポリアミド層と全ポリエステル層の合計量に対して、好ましくは0.002~200ppmであり、より好ましくは0.02~200ppmであり、更に好ましくは0.2~200ppmであり、より更に好ましくは3~150ppmであり、より更に好ましくは5~60ppmであり、より更に好ましくは10~50ppmである。
【0068】
本発明の多層容器が中空容器である場合、中空容器の内部に液体を充填して使用される液体用包装容器であることがより好ましく、飲料用包装容器であることが更に好ましい。内部に充填される液体としては、飲料、液体調味料、化学品、医薬品、洗剤等が挙げられ、本発明の多層容器によって酸素による劣化を有効に防止できる飲料が好ましい。
飲料としては、水、炭酸水、酸素水、水素水、牛乳、乳製品、ジュース、コーヒー、コーヒー飲料、炭酸ソフトドリンク類、茶類、アルコール飲料等が挙げられる。
液体調味料としては、ソース、醤油、シロップ、みりん類、ドレッシング等が挙げられる。
化学品としては、農薬、殺虫剤等が挙げられる。
【0069】
<多層容器の製造方法>
本発明の多層容器の製造方法は、ポリエステル樹脂(X)を含むポリエステル層と、前記ポリアミド樹脂組成物を含むポリアミド層とを有する多層容器の製造方法であれば、特に限定されないが、下記工程1及び下記工程2を含む製造方法であることが好ましい。
つまり、本発明の多層容器の製造方法は、下記工程1及び2を含み、該多層容器が、ポリエステル樹脂(X)を含むポリエステル層と、前記ポリアミド樹脂組成物を含むポリアミド層とを有する製造方法であることが好ましい。
工程1:前記ポリアミド樹脂組成物又はポリアミド樹脂混合物と、ポリエステル樹脂(X)を含むポリエステル樹脂組成物を共射出成形して、多層プリフォームを得る工程
工程2:前記多層プリフォームをブロー成形する工程
【0070】
<工程1(多層プリフォームを得る工程)>
工程1では、前記ポリアミド樹脂組成物又はポリアミド樹脂混合物と、ポリエステル樹脂(X)を含むポリエステル樹脂組成物を共射出成形して、多層プリフォームを得る。
前記ポリアミド樹脂組成物は、前記[ポリアミド樹脂組成物]の項で説明したポリアミド樹脂組成物である。
ポリアミド樹脂混合物は、前記<ポリアミド樹脂組成物の製造方法>の項で説明した、ポリアミド樹脂(Y)、黄変抑制剤(A)及び色調調整剤(B)をドライブレンドした混合物、又はマスターバッチと残部のポリアミド樹脂(Y)をドライブレンドした混合物を指す。これらポリアミド樹脂混合物は、本工程で各成分が溶融混合されることによって、前記[ポリアミド樹脂組成物]の項で説明したポリアミド樹脂組成物となる。
前記ポリエステル樹脂組成物は、ポリエステル樹脂(X)以外に前記<ポリエステル層>と同様の組成であることが好ましい。
共射出成形では、ポリエステル樹脂及びポリアミド樹脂混合物を金型にそれぞれ押し出し、共射出成形して、多層プリフォームを成形する。
【0071】
<工程2(ブロー成形する工程)>
工程2では、前記多層プリフォームをブロー成形する。
本発明の多層容器の製造方法においては、工程1により得られた多層プリフォーム(多層パリソン)を延伸ブローにより成形することが好ましい。
これらの中でも、工程2において、共射出成形にて得られた多層プリフォームを延伸ブロー成形することが好ましく、共射出成形により得られた多層プリフォームを二軸延伸ブロー成形することがより好ましい。なお、二軸延伸ブロー成形の条件としては、プリフォーム加熱温度を95~110℃、一次ブロー圧力を0.5~1.2MPa、二次ブロー圧力を2.0~2.6MPaとすることが好ましく、これにより、厚さムラや延伸ムラの発生が抑制され、優れた強度の多層容器を得ることができる。
【0072】
[再生ポリエステルの製造方法]
本発明の再生ポリエステルの製造方法は、前記多層容器又はその粉砕物をアルカリ性の水溶液で洗浄し、ポリエステルを回収する工程を有する、再生ポリエステルの製造方法である。
すなわち、本発明の再生ポリエステルの製造方法は、ポリエステル樹脂(X)を含むポリエステル層と、前記ポリアミド樹脂組成物を含むポリアミド層とを有する多層容器、又はその粉砕物をアルカリ性の水溶液で洗浄し、ポリエステルを回収する工程を有する、再生ポリエステルの製造方法である。
前記ポリアミド樹脂組成物は、具体的には、ポリアミド樹脂(Y)、黄変抑制剤(A)及び色調調整剤(B)を含み、黄変抑制剤(A)の1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sa)が、色調調整剤(B)の1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sb)より小さく、前記溶解度の差[(Sb)-(Sa)]が100mg/L以上であるポリアミド樹脂組成物である。
以下、本発明の再生ポリエステルの製造方法を詳述する。
【0073】
本製造方法において、多層容器は、使用済みのものが通常使用されるが、未使用品のものであってもよい。使用済みの多層容器としては、市場に一旦流通したものを回収したものが挙げられる。
本製造方法では、まず、多層容器に蓋が取り付けられている場合には、蓋を多層容器から取り外すことが好ましい。
次に容器を粉砕し、必要に応じてポリエステルを選択的に取り出す分離を行い、再生ポリエステルとして回収する(回収工程)。
前記回収工程において、容器、又は粉砕物をアルカリ性の水溶液で洗浄する(洗浄工程)。
次に、必要に応じて、造粒化を行い、ペレットとする(造粒工程)。
更に、必要に応じて、結晶化工程及び固相重合工程を行う(結晶化/固相重合工程)。
以下に各工程について説明する。
【0074】
<洗浄工程>
本発明の再生ポリエステルの製造方法では、前記多層容器又はその粉砕物をアルカリ性の水溶液で洗浄し、ポリエステルを回収する。
アルカリ性の水溶液で洗浄することにより、多層容器に保管されていた内容物だけでなく、接着剤等も効率的に除去することができる。また、本発明の製造方法においては、多層容器に含まれる色調調整剤(B)を効率的に除去することができ、得られる再生ポリエステルの黄変を抑制することができる。
アルカリ性の水溶液での洗浄は、容器のままで洗浄してもよく、粉砕と同時に洗浄してもよく、粉砕後に洗浄してもよく、ポリエステルとポリアミド樹脂に分別した後に洗浄してもよい。更に複数回洗浄してもよい。好ましくは粉砕後に洗浄するが、便宜上、後述の回収工程の説明の前に洗浄工程について説明する。
【0075】
多層容器又はその粉砕物の洗浄に用いられるアルカリ性の水溶液の溶媒は、洗浄効率とコストの面から、水である。水の他に水性有機溶媒を含有していてもよい。水性有機溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコール、ジオール等が挙げられる。
アルカリ性の水溶液のpHは、好ましくは8以上であり、より好ましくは10以上であり、更に好ましくは12以上である。上限には制限はないが、好ましくは14以下である。
アルカリ性の水溶液には上記溶媒以外に、アルカリ性物質を含有する。アルカリ性物質としては、アルカリ金属の水酸化物及びアルカリ土類金属の水酸化物からなる群より選ばれる少なくとも1つが好ましく、洗浄効率とコストの面から、アルカリ金属の水酸化物がより好ましい。
アルカリ金属の水酸化物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等が挙げられ、洗浄効率とコストの面から、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムからなる群より選ばれる少なくとも1つが好ましく、水酸化ナトリウムがより好ましい。
アルカリ性物質の含有量は、アルカリ性の水溶液全量に対して、好ましくは0.1~10質量%であり、より好ましくは0.5~8質量%であり、更に好ましくは1~5質量%である。
【0076】
洗浄装置は、いかなる方法を用いてもよいが、特に粉砕物を洗浄する場合には、撹拌機を備えた容器を用いることが好ましい。
また、洗浄時の温度は、好ましくは30~95℃であり、より好ましくは50~90℃であり、更に好ましくは70~90℃である。洗浄時間は、好ましくは5分間~10時間であり、5分間~1時間であり、10~30分間である。洗浄温度及び洗浄時間は、多層容器又は粉砕物の量、形状等によって適宜、適切な条件を選択することができる。
【0077】
なお、本発明の再生ポリエステルの製造方法においては、アルカリ性の水溶液で洗浄する洗浄工程を有するが、更にアルカリ性の水溶液以外の液体で洗浄する工程を有していてもよい。好ましくは更に水での洗浄を行う。洗浄後には、必要に応じて加熱し、乾燥することが好ましい。乾燥工程を行うことで、本方法で得られる再生ポリエステルの水分量を少なくすることができるため、熱安定性等が高く、高品質の再生ポリエステルを提供することが可能になる。乾燥工程は、例えば、ドライヤーによる送風又は熱風等を用いて行うことができる。
【0078】
<回収工程>
回収工程は、多層容器を粉砕して、再生ポリエステルを回収する工程である。
なかでも、多層容器を粉砕した後、ポリアミド層の全部又は一部を除去して、ポリエステルを選択的に取り出すことが好ましく、ポリエステルとポリアミド層を構成するポリアミド樹脂とを分別することがより好ましい。
多層容器の粉砕は、単軸粉砕機、二軸粉砕機、三軸粉砕機、カッターミル等の粉砕機を用いて行うことができる。粉砕して得られた粉砕物は、例えば、フレーク状、粉末状、塊状のものとなる。ただし、多層容器は、胴部等、厚さが数mm以下の薄厚状の多層積層構造となる部分が大部分であるため、通常、粉砕物の大部分がフレーク状のものとなる。なお、フレーク状である粉砕物とは、厚さが2mm以下程度の薄片状ないし扁平状であるものをいう。
【0079】
また、多層容器において、ポリエステル層とポリアミド層とは構造上一体となっているが、通常、これらは互いに接着しているものではなく、粉砕工程において、ポリエステルとポリアミド樹脂は別体の粉砕物として分離されやすい。また、フレーク状とすることで、後述する風選分離の気流により巻き上げて分離しやすくなる。
ただし、ポリエステルと、ポリアミド樹脂は、粉砕工程において必ずしも完全に分離できるものではなく、粉砕物には、ポリエステルの含有率が相対的に高いものと、ポリエステルの含有率が相対的に低くて、ポリアミド樹脂の含有率が比較的高いものに分離される。なお、以下では、説明の便宜上、ポリエステルの含有率が相対的に高いものを単にポリエステル、ポリアミド樹脂の含有率が比較的高いものを単にポリアミド樹脂という。
【0080】
前記のように、粉砕した粉砕物は、ポリエステルとポリアミド樹脂に分別する(分別工程)。
その分別方法としては、ポリエステルとポリアミド樹脂の比重の違いを利用した比重選別を使用することが好ましい。
すなわち、ポリアミド層の除去を、前記多層容器を粉砕した後、風選分離にて行うことが好ましい。
比重選別としては、具体的には、風力による粉砕物の選別を行う風選分離が挙げられる。風選分離は、例えば、内部に回転気流を発生させることが可能な分離装置内で、該分離装置によって生じた気流に当てられた粉砕物のうち、比重が大きいあるいは比表面積が小さく自重によって自然落下するものと、比重が小さいあるいは比表面積が大きく、気流によって巻き上げられるものとに分別回収する方法が挙げられる。
この方法では、ポリエステルの粉砕物が自重によって自然落下する一方、ポリアミド樹脂の粉砕物が巻き上げられることになるので、それにより、ポリエステルとポリアミド樹脂とを分別して回収することが可能になる。
このような風選分離においては、同じ粉砕物に対して、同様の操作を繰り返し行ってもよい。例えば、自然落下したものを更に風選分離して、再生ポリエステル中におけるポリエステルの含有率を高めてもよい。
なお、分別方法は、風選分離に限定されず、粉砕物を水等の液体に浸し、液体に対する粉砕物の比重差によって分別する方法、粉砕物に一定の振動を与えて比重の異なる粉砕物を分離し分別する方法等が挙げられる。
【0081】
<造粒工程>
回収された再生ポリエステルは、成形加工時等における取扱いを容易にするため、造粒化を行い、ペレットとすることが好ましい。
造粒化は、後述する結晶化/固相重合工程の前でも後でもよいが、結晶化/固相重合工程の前に行ったほうがよい。結晶化/固相重合工程の前に行うことで、結晶化/固相重合工程における取り扱い性も良好となる。
造粒工程では、粉砕物をメルトブレンドによって可塑化して造粒化することが好ましい。可塑化及び造粒化するための造粒装置としては、単軸押出機、二軸押出機、多軸押出機等が挙げられるが、公知のものであればいずれのものも使用することができる。ペレットの形状としては、円柱状、球状、楕円球状であることが好ましい。
造粒化は、例えば、可塑化した再生ポリエステルをストランド状に押出し、水槽にて冷却しつつペレタイザーにてカットしてペレット化することが好ましい。水槽より取り出したペレットは、通常、表面に付着した水分を取り除くために乾燥される。
【0082】
<結晶化/固相重合工程>
前記のポリエステルを回収する工程の後に、結晶化工程及び固相重合工程から選ばれる1つ以上の工程を行うことが好ましく、結晶化工程及び固相重合工程の両方を行うことがより好ましい。結晶化/固相重合工程は、上記したペレット化したポリエステルに対して行うことが好ましいが、ペレット化されていないもの(例えば、粉砕物)に対して行ってもよい。
なお、結晶化と固相重合の両方を行う場合、ポリエステルを結晶化した後に、固相重合することが好ましい。
ポリエステルの結晶化は、ポリエステルを一定の加熱下に保持すること行う。結晶化は、ポリエステルを例えば100~230℃にて加熱して行うことが好ましい。ポリエステルは、結晶化することで、固相重合時や成形加工時に、ポリエステル同士が融着したり、ポリエステルが装置内面へ付着したりすることが防止される。
【0083】
固相重合は、(ポリエステルの融点-80℃)以上、ポリエステルの融点未満の温度で一定時間保つことで行われることが好ましい。融点未満とすることでポリエステルが溶融することを防止し、例えば、ポリエステルが装置表面に付着して作業効率が低下することを防止する。また、(ポリエステルの融点-80℃)以上とすることで、十分な重合速度で重合が進行して所望の物性が得られやすくなる。ここで「(ポリエステルの融点-80℃)」とは、「ポリエステルの融点より80℃低い温度」のことである。
【0084】
固相重合は、真空下で実施してもよく、窒素やアルゴンなどの不活性ガス気流下で実施してもよい。真空下で実施する場合は、1.0torr以下が好ましく、0.5torr以下がより好ましく、0.1torr以下が更に好ましい。また、真空下あるいは窒素やアルゴンなどの不活性ガス気流下いずれにおいても、極力系中に残存する酸素濃度を低くすることが好ましく、酸素濃度は好ましくは300ppm以下、より好ましくは30ppm以下である。酸素濃度が30ppm以下とすることで、黄色化などの外観不良を起こしにくくなる。
固相重合を真空下で実施する場合は、ポリエステルの撹拌又は混合を常に繰り返しながら伝熱を均一に保つことが好ましい。不活性ガス存在下で実施する場合は、乾燥したガス気流下で常にポリエステルの表面が乾燥した気体に接した状態を保つことが好ましい。
【0085】
結晶化/固相重合工程を行うための固相重合装置は、加温ジャケットを装着したタンブラー型のバッチ式装置や、不活性ガス気流設備を備えた乾燥サイロ型、内部に撹拌翼及び排出スクリューを備えた結晶化装置及びリアクター等が挙げられる。なお、結晶化及び固相重合は、同じ装置で連続的に又は同時に行われることが好ましい。
固相重合の加熱時間は、装置、他条件を踏まえて適時決定するが、ポリエステルが十分な物性を得る時間であればよい。
固相重合は、高温下でポリエステルを長時間保持するため、ポリエステル中に不純物が存在すると色調等の品質を悪化させることがある。上記した除去工程において大部分のポリアミド樹脂が除去されていることが好ましく、この場合、固相重合時に生じるおそれがある品質の悪化が最小限に抑えられる。
【0086】
再生ポリエステルの製造方法が、ポリアミド樹脂の除去工程を有する場合には、得られた再生ポリエステルにおいて、ポリアミド樹脂の含有量は、好ましくは1質量%未満であり、より好ましくは0.8質量%未満、更に好ましくは0.6質量%未満である。このように、ポリアミド樹脂の含有量を少なくすることで、再生ポリエステルの品質が良好となる。
また、本発明の再生ポリエステルの製造方法においては、前記で説明した工程以外の工程を実施してもよい。
【0087】
本製造方法で得られた再生ポリエステルは、樹脂成形体、繊維等様々な用途に用いることができる。
【実施例0088】
以下、実施例及び比較例を用いて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に制限されるものではない。
【0089】
[原料]
実施例及び比較例で使用したポリエステル樹脂、黄変抑制剤及び色調調整剤は以下のとおりである。また、ポリアミド樹脂は以下の製造例1で製造したものを用いた。
<ポリエステル樹脂>
Polyclear Refresh PET 1101、ポリエチレンテレフタレート(Indorama社製)
<黄変抑制剤(A)>
Blue RR:Solvent Blue 97(アントラキノン系染料、商品名:MACROLEX Blue RR Gran、LANXESS社製、1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sa):10mg/L未満)
Violet 3R:Solvent Violet 36(アントラキノン系染料、商品名:MACROLEX Violet 3R Gran、LANXESS社製、1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sa):10mg/L未満)
Blue 690:Solvent Blue 104(アントラキノン系染料、商品名:Oracet Blue 690、BASF社製、1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sa):10mg/L未満)
<色調調整剤(B)等>
リボフラビン:リボフラビン(ビタミンB2系化合物、ビタミンB系化合物、1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sb):500mg/Lより大きい)
四酪酸リボフラビン:四酪酸リボフラビン(ビタミンB2系化合物、ビタミンB系化合物、1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sb):300mg/L)
Solvent Yellow 114:2-(3-ヒドロキシ-2-キノリニル)-1,3-インダンジオン(水酸基を有するキノフタロン系化合物、1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sb):200mg/L)
Acid Yellow 3:Sodium 2-(1,3-dioxoindan-2-yl)quinolinedisulfonate(スルホ基を有するキノフタロン系化合物、1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度(Sb):500mg/Lより大きい)
Solvent Yellow 179:メチン系化合物(1.0%水酸化ナトリウム水溶液への溶解度:10mg/L未満)
【0090】
<ポリアミド樹脂>
製造例1(ポリアミド樹脂(Y1)の製造)
撹拌機、分縮器、全縮器、温度計、滴下ロート、窒素導入管、及びストランドダイを備えた内容積50リットルの反応容器に、精秤したアジピン酸15,000g(102.6mol)、次亜リン酸ナトリウム一水和物(NaHPO・HO)13.06g(123.3mmol、ポリアミド中のリン原子濃度として151ppm)、酢酸ナトリウム6.849g(83.49mmol、次亜リン酸ナトリウム一水和物に対するモル比として0.68)を入れ、十分に窒素置換した後、更に少量の窒素気流下で系内を撹拌しながら170℃まで加熱した。これにメタキシリレンジアミン13,896g(102.0mol、仕込みモル比として0.994)を撹拌下に滴下し、生成する縮合水を系外へ除きながら系内を連続的に昇温した。メタキシリレンジアミンの滴下終了後、内温を260℃として40分反応を継続した。その後、系内を窒素で加圧し、ストランドダイからポリマーを取り出してこれをペレット化し、約24kgのポリアミドを得た。
次いで、窒素ガス導入管、真空ライン、真空ポンプ、内温測定用の熱電対を設けたジャケット付きのタンブルドライヤーに前記ポリアミドを仕込み、一定速度で回転させつつ、タンブルドライヤー内部を純度が99容量%以上の窒素ガスで十分に置換した後、同窒素ガス気流下でタンブルドライヤーを加熱し、約150分かけてペレット温度を150℃に昇温した。ペレット温度が150℃に達した時点で系内の圧力を1torr以下に減圧した。更に昇温を続け、約70分かけてペレット温度を200℃まで昇温した後、200℃で30~45分保持した。次いで、系内に純度が99容量%以上の窒素ガスを導入して、タンブルドライヤーを回転させたまま冷却してポリアミド樹脂(Y1)を得た。アミノ末端基濃度を測定した結果、14.4μmol/gであった。
【0091】
実施例1~7及び比較例1~4[ポリアミド樹脂組成物、多層容器及び再生ポリエステルの製造]
<1.ポリアミド樹脂組成物の製造>
各実施例及び各比較例のポリアミド樹脂組成物の製造について以下に説明する。多層容器及び再生ポリエステルの製造はいずれの実施例及び比較例も同様に行った。
(実施例1)
ポリアミド樹脂(Y1)99.86質量%、黄変抑制剤(A)としてBlue RR 0.02質量%、Violet 3R 0.02質量%、及び色調調整剤(B)としてリボフラビン 0.10質量%をあらかじめドライブレンドした。次にこのドライブレンド混合物を、二軸押出機(東芝機械社製、TEM26SX)を用いて、260℃で溶融混練して、ポリアミド樹脂組成物を得た。
【0092】
(実施例2~7)
実施例1において、黄変抑制剤(A)及び色調調整剤(B)を表1に示す種類及び量とした以外は実施例1と同様にして、ポリアミド樹脂組成物を得た。
【0093】
(比較例1)
実施例1において、黄変抑制剤(A)と色調調整剤(B)を用いなかった以外は実施例1と同様にして、ポリアミド樹脂組成物を得た。
【0094】
(比較例2)
実施例1において、色調調整剤(B)を用いなかった以外は実施例1と同様にして、ポリアミド樹脂組成物を得た。
【0095】
(比較例3)
実施例1において、黄変抑制剤(A)を用いなかった以外は実施例1と同様にして、ポリアミド樹脂組成物を得た。
【0096】
(比較例4)
実施例1において、色調調整剤(B)であるリボフラビン 0.10質量%にかえて、Solvent Yellow 179 0.01質量%を用いた以外は実施例1と同様にして、ポリアミド樹脂組成物を得た。
【0097】
<2.多層容器の製造>
(プリフォーム成形)
2本の射出シリンダーを有する射出成形機(住友重機械工業株式会社製、型式DU130CI)、及び、2個取りの金型(Kortec製)を使用して、一方の射出シリンダーからポリエステル樹脂(Polyclear Refresh PET 1101)を、他方の射出シリンダーから、前記の<1.ポリアミド樹脂組成物の製造>で得られたポリアミド樹脂組成物を射出して、以下に示した条件で、ポリエステル層/ポリアミド層/ポリエステル層からなる3層プリフォーム(プリフォーム1つ当たり、25g相当の設定)を、プリフォーム全体に対するポリアミド層の質量が表1の記載となるように、射出成形して製造した。プリフォームの形状は、全長95mm、外径22mm、肉厚4.0mmであった。3層プリフォーム成形条件は、以下に示したとおりである。
スキン側射出シリンダー温度 :285℃
コア側射出シリンダー温度(3層のみ):265℃
金型内樹脂流路温度 :285℃
金型冷却水温度 :15℃
サイクルタイム :40秒
【0098】
(ボトル成形)
前記(プリフォーム成形)で得られたプリフォームをブロー成形装置(EFB1000ET、フロンティア製)により二軸延伸ブロー成形しボトル(中空多層容器)を得た。ボトルの全長は223mm、外径は65mm、内容積は500mLであり、底部はペタロイド形状である。胴部にディンプルは設けなかった。2軸延伸ブロー成形条件は以下に示したとおりである。
プリフォーム加熱温度:103℃
延伸ロッド用圧力:0.7MPa
一次ブロー圧力:1.1MPa
二次ブロー圧力:2.5MPa
一次ブロー遅延時間:0.30秒
一次ブロー時間:0.30秒
二次ブロー時間:2.0秒
ブロー排気時間:0.6秒
金型温度:30℃
【0099】
<3.再生ポリエステルの製造>
(洗浄・回収・造粒工程)
前記<2.多層容器の製造>で得られた中空多層容器10kgをメッシュ径10mmの粉砕機で粉砕した。得られたフレーク状の粉砕物1kgに対して、1%水酸化ナトリウム水溶液が4Lとなるように、撹拌機を備えた容器に入れ、撹拌しながら、洗浄した。洗浄温度は85℃であり、洗浄時間は15分であった。洗浄水を除いた後、粉砕物を、粉砕物の4倍の質量の45℃の水中に入れ、5分間撹拌した。脱水後、さらに粉砕物の8倍の質量の水を加えて撹拌した。脱水した後、洗浄後の粉砕物を50℃で乾燥した。
乾燥後の粉砕物を二軸押出機(東芝機械社製、TEM26SX)で、ヒーター温度280℃、吐出速度20kg/時間にて押し出し、ストランド状とし、水槽内にて冷却しつつペレタイザーにてカットを行ってペレット化した。なお、ポリアミド層の風選分離は行わなかった。
【0100】
(結晶化/固相重合工程)
前記造粒工程で得られたペレットを200℃にて7時間、1torr以下に減圧した真空下にて加熱した。加熱処理後のペレットを取り出し、再生ポリエステルとした。
【0101】
[評価方法]
<評価用サンプル作製>
下記のL*値、a*値、b*値及びヘイズを測定した評価用サンプルは次のようにして作製した。
多層容器の評価用サンプルは、実施例及び比較例のボトル(多層容器)の底部から5~9cmの高さの胴部を切り出して得た。
再生ポリエステルの評価用サンプルは、実施例及び比較例の加熱処理後のペレットを、射出シリンダーを有する射出成形機(住友重機械工業株式会社製、型式SE130DU-HP)を使用し、以下に示した成形条件で、縦60mm、横90mm、肉厚3.0mmのプレートを射出成形して製造した。
射出シリンダー温度 :280℃
金型冷却水温度 :15℃
サイクルタイム :45秒
【0102】
<b*値>
JIS K 7105に従って、ヘーズメーターCOH400(日本電色工業株式会社製)を用いて測定し、評価用サンプルのb*値を測定した。
なお、b*値は色度を表す。+b*は黄方向、-b*は青方向を表す。b*値の絶対値が小さいほど、無色性に優れ、色調に優れる。多層容器(ボトル)の評価において、b*値の絶対値が小さく、かつb*値が大きいほど、青みが少なく、無色性に優れ、色調に優れる。再生ポリエステルの評価において、b*値の絶対値が小さく、かつb*値が小さいほど、黄変が抑制されており、無色性に優れ、色調に優れる。
【0103】
<L*値>
JIS K 7105に従って、ヘーズメーターCOH400(日本電色工業株式会社製)を用いて測定し、評価用サンプルのL*値を測定した。L*値は明度を表し、L*値が大きいほど、白色度が高く、好ましい。
【0104】
<a*値>
JIS K 7105に従って、ヘーズメーターCOH400(日本電色工業株式会社製)を用いて測定し、評価用サンプルのa*値を測定した。
なお、a*値は色度を表す。+a*は赤方向、-a*は緑方向を表す。a*値の絶対値が小さいほど、無色性に優れ、色調に優れ、好ましい。
【0105】
<ヘイズ>
前記プレートのヘイズは、JIS K 7136:2000に基づき、ヘーズメーターCOH7700(日本電色工業株式会社製、白色LED光源)を用い、4回測定した平均値として測定した。ヘイズの値が小さいほど、再生ポリエステルの透明性に優れ、好ましい。
【0106】
【表1】
【0107】
表1に示す通り、本発明の多層容器は、青みが少なく無色性に優れ、当該多層容器からリサイクルして得られた再生ポリエステルの黄色度が小さく、無色性に優れることがわかる。比較例1、3及び4は、再生ポリエステルのb*値が大きく、黄変が見られる。比較例2は、多層容器のb*値が小さく、青みが見られる。特に比較例4では、黄変抑制剤と色調調整剤を併用しているにもかかわらず、溶解度の差が10mg/L未満であり、再生ポリエステルのb*値が大きく、黄変が見られる。このことから、本発明のポリアミド樹脂組成物を、ポリエステルを含む容器等の製品に用いることで、製品である容器等の色調は優れるものとなり、更にその製品をリサイクルして得られた回収ポリエステルの色調も優れることがわかる。