JP4633526B2 - 生分解性樹脂製品及びその成形方法及び成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、植物由来樹脂等の生分解性を有する樹脂から作られた容器等の樹脂製品及びその成形方法及び成形装置に関する。

従来技術において、生分解性樹脂によって作られた容器等は、耐透水性、耐通気性、耐衝撃性、耐薬品性に関し問題があった。
生分解性樹脂のこれらの問題を解決するため、以下のものが提案されている。すなわち、容器内層をポリオレフィン樹脂で成形し、外層を生分解性樹脂で構成することにより短期間で自然環境において生分解されるプラスチック製品が得られることに鑑みなされた発明が提案されている。これは、少なくとも内層と外層を有する積層プラスチック製品において、外層の構成成分の５０質量％以上が生分解性樹脂であり、内層がポリオレフィン樹脂であることを特徴とする生分解性プラスチック製品である（例えば、特許文献１参照）。

他の提案は、表面光沢を有し、酸素バリアー性及び水分バリアー性に優れると共に、内容品による着色等がなく耐内容品特性に優れたポリ乳酸から成る層を含有して成る多層容器である（例えば、特許文献２参照）。すなわち、バリアー性樹脂を中間層として含有し、脂肪族ポリエステル樹脂を内外層に少なくとも一層含有し且つ中間層と内外層との間に接着性樹脂層を介在させた脂肪族ポリエステル多層容器において、内外層の脂肪族ポリエステル樹脂がポリ乳酸であり、中間層がエチレン・ビニルアルコール共重合体、環状オレフィン系共重合体及びシクロヘキサンジメタノール変性芳香族ポリエステルから成る群より選択された樹脂から成る少なくとも一つの層を含有することを特徴とする脂肪族ポリエステル多層容器である。

一方、保形性を有する外層と、該外層から剥離可能な内層とを有する多層分割容器の成形装置として、容器を形成する一つの層のための第１成形材料の供給流路の一部に、第１成形材料と接着作用のある第２成形材料を供給するための第２成形材料供給口を設けたことを特徴とする多層分割容器成形装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００１−２２５４３０号 特開２００１−３４７６２３号 特開２００４−１２３１７４号公報

しかし、引用文献１に開示されたプラスチック容器においては、生分解性は維持されているが、耐透水性、耐通気性、耐衝撃性、耐薬品性に関しまだ改善の余地がある。
引用文献２に開示された多層容器においては、バリアー性樹脂を中間層とし、脂肪族ポリエステル樹脂を内外層に少なくとも一層含有し且つ中間層と内外層との間に接着性樹脂層を介在させているが、該接着性樹脂層の接着性は弱い。従って、この発明を実施した製品は、接着性の不足により実用的でない。
引用文献３に開示された多層分割容器成形装置においては、二重層で部分的に三重層である容器が成形可能である。しかし、仮に、全体を三重層構造にすると、層間の接着性が弱く、実用的な容器を形成できない問題がある。さらに、仮に、接着性の弱さを考慮して、中間層を断続的に形成し、内層と外層を部分的に連続させると、内層と外層が部分的に一体化ができて強度の点では実用上の問題はなくなる。しかし、内層と外層を部分的に連結した部分のバリアー機能が低下し、容器としての作用が劣ることになる。

（発明の目的）
本発明は、従来技術の生分解性樹脂製品あるいはその成形装置の上述した問題に鑑みてなされたものであって、使用される材料に多く割合で生分解性樹脂材料を包含する生分解性樹脂製品及びその成形方法及び成形装置を提供することを目的とする。
本発明はまた、十分なバリアー性を有し、かつ内層及び外層の結合力が実用上問題がない程度に強い生分解性樹脂製品及びその成形方法及び成形装置を提供することを目的とする。

第１発明は、壁部の略全体が生分解性樹脂材料からなり、該壁部の中に少なくとも２つのバリアー層を含み、各バリアー層は、樹脂材料流れ方向に延びた複数の帯状部分を間隔を置いて配置するように構成され、２つの前記バリアー層は、一方の前記バリアー層の帯状部分の間隔が、他方のバリアー層の帯状部分と重なるように形成されていることを特徴とする生分解性樹脂製品である。

第１発明の実施形態は、以下のとおりである。前記各バリアー層の帯状部分は、等しい角度ピッチで設けられることを特徴とする。前記一方の前記バリアー層の帯状部分の間隔の中心が、他方のバリアー層の帯状部分の中心と重なるように形成されていることを特徴とする。

第２発明は、マンドレルの表面の全周に生分解性樹脂材料を供給して内側層部分を形成し、該内側層部分の上にバリアー層樹脂材料を複数の帯状に供給して内側バリアー層を形成し、前記内側層部分及び前記内側バリアー層上に生分解性樹脂材料を供給して中間層部分を形成し、前記中間層部分の上にバリアー層樹脂材料を帯状に供給して外側バリアー層を形成し、さらに、前記中間層部分及び前記外側バリアー層上に生分解性樹脂材料を供給して外側層部分を形成することを特徴とする生分解性樹脂製品の成形方法である。
第２発明の実施形態は、前記内側バリアー層及び中間層部分を、複数回繰り返して形成することを特徴とする。

第３発明は、マンドレルの周囲の樹脂材料流れ方向の上流から順に、マンドレルの表面の全周に生分解性樹脂材料を供給して内側層部分を形成する第１材料流路、該内側層部分の上にバリアー層樹脂材料を複数の箇所に帯状に供給して内側バリアー層を形成する第２材料流路、前記内側層部分及び前記内側バリアー層上に生分解性樹脂材料を供給して中間層部分を形成する第３材料流路、前記中間層部分の上にバリアー層樹脂材料を複数の箇所に帯状に供給して外側バリアー層を形成する第４材料流路、さらに、前記中間層部分及び前記外側バリアー層上に生分解性樹脂材料を供給して外側層部分を形成する第５材料流路を設けていることを特徴とする生分解性樹脂製品の成形装置である。
第３発明の実施形態は、前記第２材料流路及び第３材料流路が複数組設けられていることを特徴とする。

本発明に係る生分解性樹脂製品及びその成形装置によれば、使用される材料に多く割合で生分解性樹脂材料を包含し、樹脂材料の公害を有効に減少させることができる。
本発明に係る生分解性樹脂製品及びその成形装置によれば、また、十分なバリアー性を有し、かつ内層及び外層の結合力が実用上問題がない程度に強い生分解性樹脂製品を成形できる効果を有する。

本発明の生分解性樹脂製品及びその成形装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
（１）生分解性プラスチック製品
図１は、生分解性樹脂製品の一つである生分解性樹脂容器１０の斜視図であり、一部切り欠いて示す。図２は、生分解性樹脂容器１０の側壁部１２の断面を示すが、円筒部分を平面状に展開して示している。生分解性樹脂容器１０は、図１及び図２に示すように、側壁部１２、底面部１４及び頂面部１６が、植物由来樹脂（非石油系樹脂）、例えば生分解性樹脂層２０の中に、バリアー作用を持つ内側バリアー層２２及びバリアー作用を持つ外側バリアー層２４を設けている。側壁部１２、底面部１４及び頂面部１６の厚さは、約１．０ｍｍである。

内側バリアー層２２は、側壁部１２の内面から約０．３ｍｍの深さのところに位置する。内側バリアー層２２は、側壁部１２において垂直に、底面部１４及び頂面部１６まで延びた複数の帯状部分であり、例えばポリエチレン又はポリプロピレンである。内側バリアー層２２の厚さは、０．２〜０．０３ｍｍである。帯状部分の内側バリアー層２２は、幅が生分解性プラスチック容器１０の中心角度９°、すなわち約４．５ｍｍであり、帯状の内側バリアー層２２の間隔が生分解性樹脂容器１０の中心角度６°、すなわち約３．０ｍｍである。

外側バリアー層２４は、側壁部１２の外面から約０．３ｍｍの深さのところに位置する。外側バリアー層２４は、側壁部１２において垂直に、底面部１４及び頂面部１６まで延びた複数の帯状部分であり、例えばポリエチレン又はポリプロピレンである。外側バリアー層２４の厚さは、０．２〜０．０３ｍｍである。帯状の外側バリアー層２４は、幅が生分解性樹脂容器１０の中心角度９°、すなわち約４．５ｍｍであり、帯状の外側バリアー層２４の間隔が生分解性樹脂容器１０の中心角度６°、すなわち約３．０ｍｍである。

内側バリアー層２２及び外側バリアー層２４の相互位置関係は、帯状の内側バリアー層２２の間隔の中心が、帯状の外側バリアー層２４の幅の中心と一致するように配置されている。帯状の内側バリアー層２２及び帯状の外側バリアー層２４の数は、３６０°÷（９°＋６°）＝２４本である。

（２）作用
内側バリアー層２２及び外側バリアー層２４の幅は、夫々約４．５ｍｍ等狭いので、生分解性樹脂層２０と内側バリアー層２２及び外側バリアー層２４との間の接着力が弱いとしても、両者の機械的すなわち構造的な結合によって、両者間の分離も、生分解性樹脂層２０の内側部分と外側部分の分離も発生しない。
一方、生分解性樹脂層２０は、透水性及び通気性を有する。生分解性樹脂層２０における水成分及び空気の通路は、図２に点線Ａで示すように、内側バリアー層２２及び外側バリアー層２４を避けて曲がった経路を通過する。生分解性樹脂層２０の耐透水性及び耐通気性は、生分解性樹脂層２０の透過距離に比例して高くなる。従って、本発明の生分解性樹脂容器１０は、実質上実際の厚さより厚い壁の容器と同じ生分解性樹脂層の耐透水性及び耐通気性を有することになる。なお、本発明の生分解性樹脂容器１０は、内面及び外面とも生分解性樹脂層２０が露出するため、生分解性が本発明の構成によって妨げられることがない。

（３）成形装置
本発明の生分解性樹脂製品成形装置は、一般に使用されているブロー成形機（図示せず）であり、その樹脂材料供給部１００は、図３の断面図に示すように、中心軸線Ｏ上に配置されるマンドレル１１０を有する。マンドレル１１０は中心孔１４０を有する。マンドレル１１０の周囲には、概ね上側から順次、第１流路部材１１２、第２流路部材１１４、第３流路部材１１６、第４流路部材１１８、第５路部材１２０、第６路部材１２２及び第７路部材１２４が設けられている。

第１流路部材１１２及び第２流路部材１１４は、生分解性樹脂容器１０の生分解性樹脂層２０の内側層部分５０、すなわち主に生分解性樹脂層２０の内面と内側バリアー層２２の間を充填する樹脂材料を供給する第１材料流路１３０を形成する。
第１流路部材１１２、第２流路部材１１４及び第３流路部材１１６は、内側バリアー層２２を形成する樹脂材料を供給する第２材料流路１３２を形成する。
第２流路部材１１４及び第４流路部材１１８は、生分解性プラスチック容器１０の生分解性樹脂層２０の中間層部分５２、すなわち主に内側バリアー層２２と外側バリアー層２４の間を充填する樹脂材料を供給する第３材料流路１３４を形成する。
第５流路部材１２０及び第６流路部材１２２は、外側バリアー層２４を形成する樹脂材料を供給する第４材料流路１３６を形成する。
第６流路部材１２２及び第７流路部材１２４は、生分解性樹脂容器１０の生分解性樹脂層２０の外側層部分５４、すなわち主に生分解性樹脂層２０の外面と外側バリアー層２４の間を充填する樹脂材料を供給する第５材料流路１３８を形成する。

第１材料流路１３０、第３材料流路１３４及び第５材料流路１３８は、樹脂材料がマンドレル１１０の全周に廻るように形成される。第２材料流路１３２及び第４材料流路１３６は、マンドレル１１０の周囲に１５°均等間隔で２４本の材料流路が存在するように構成される。２４本の第２材料流路１３２及び２４本の第４材料流路１３６は、互いに７．５°ずれた角度位置関係にあり、すなわち第２材料流路１３２の中心が第４材料流路１３６の間隔の中心と一致するように位置決めされる。
第３流路部材１１６は、第２流路部材１１４と組み合って第２材料流路１３２を２４本に分割するように構成される。第３流路部材１１６は、第１流路部材１１２に対し中心軸線Ｏを中心に回転可能に組み合わされており、第２材料流路１３２と第４材料流路１３６との中心軸線Ｏを中心とする角度位置関係を調整可能にしている。

このように構成された成形材料供給部１００から供給されたブロウ成形ブランク（図示せず）は、マンドレル１１０の中心孔１４０から供給される空気によって、成形型（図示せず）によって定められる前記所定形状の容器に仕上げられる。または、ブロウ成形ブランク（図示せず）は、マンドレル１１０の中心孔１４０から供給される空気によって膨張させられて切断され、隣接して備えられた成形機（図示せず）によって所定形状の生分解性樹脂容器１０に仕上げられる。

（４）使用材料
本発明に使用される生分解性樹脂としては、ポリヒドロキシブチレート／バリレート、ポリ−β−ヒドロキシ酪酸、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート/アジペート、ポリエチレンサクシネート、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール、デンプン、変性デンプン、セルロースアセテート、キトサン/セルロース/デンプン及びこれらの２種以上の混合物が挙げられる。その具体的な市販品の例としては、テラマック（ユニチカ）、ノボン（デンプン（合成）：ノボジャパン）、ビオノーレ（ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート/アジペート：昭和高分子）、レイシア（ポリ乳酸：三井化学）、ラクトロン（カネボウ製）、プラクセル（ダイセル化学製）、バイオマックス（デュポン）等が挙げられる。

本発明のバリアー層は、ポリオレフィン樹脂で構成することができる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン−プロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン等の熱可塑性樹脂が挙げられる。特に、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン−プロピレン、ＥＶＯＨが好ましい。
本発明のプラスチック製品の内層はこれらポリオレフィン樹脂のみで構成されていてもよいが、生分解誘導促進剤（例えば、デグラ・ノボン（登録商標）（ノボン・ジャパン販売））を３０質量％以下、好ましくは２０質量％以下含有しても良い。

（他の実施形態）
上述した実施形態においては、二つのバリアー層を設けているが、バリアー層は３つあるいはそれ以上であれば、本発明の効果をさらに有効に得ることができる。また、バリアー層２２，２４の帯状部分の幅が大きくなった場合、生分解性樹脂層２０とバリアー層２２，２４の間に接着性樹脂層を設けることによりより完全な生分解性樹脂製品をえることができる。

図１は生分解性樹脂製品の一つである生分解性樹脂容器１０の斜視図であり、一部切り欠いて示す。 図２は生分解性樹脂容器の側壁部の断面図であるが、円筒部分を平面状に展開して示して示す。 図３は、本発明の生分解性樹脂容器の成形装置の樹脂材料供給部の断面図である。

符号の説明

１０ 生分解性樹脂容器
１２ 側壁部
１４ 底面部
１６ 頂面部
２０ 生分解性樹脂層
２２ 内側バリアー層
２４ 外側バリアー層
５０ 内側層部分
５２ 中間層部分
５４ 外側層部分
１００ 樹脂材料供給部
１１０ マンドレル
１１２ 第１流路部材
１１４ 第２流路部材
１１６ 第３流路部材
１１８ 第４流路部材
１２０ 第５流路部材
１２２ 第６流路部材
１２４ 第７流路部材
１３０ 第１材料流路
１３２ 第２材料流路
１３４ 第３材料流路
１３６ 第４材料流路
１３８ 第５材料流路
１４０ 中心孔

Claims (6)

1. 壁部の全体が生分解性樹脂材料からなり、該壁部の中に少なくとも２つのバリアー層を含み、各バリアー層は、樹脂材料流れ方向に延びた複数の帯状部分を間隔を置いて配置するように構成され、２つの前記バリアー層は、一方の前記バリアー層の帯状部分の間隔が、他方のバリアー層の帯状部分と重なるように形成され、
   前記各バリアー層の帯状部分は、生分解性樹脂製品の垂直中心線を中心とする等しい中心角度の幅を有し、生分解性樹脂製品の垂直中心線を中心とする等しい中心角度の間隔を置いて設けられることを特徴とする請求項１に記載の生分解性樹脂製品。
2. 壁部の全体が生分解性樹脂材料からなり、該壁部の中に少なくとも２つのバリアー層を含み、各バリアー層は、樹脂材料流れ方向に延びた複数の帯状部分を間隔を置いて配置するように構成され、２つの前記バリアー層は、一方の前記バリアー層の帯状部分の間隔が、他方のバリアー層の帯状部分と重なるように形成され、
   前記一方の前記バリアー層の帯状部分の間隔の中心が、他方のバリアー層の帯状部分の中心と重なるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の生分解性樹脂製品。
3. マンドレルの表面の全周に生分解性樹脂材料を供給して内側層部分を形成し、該内側層部分の上にバリアー層樹脂材料を複数の帯状に供給して内側バリアー層を形成し、前記内側層部分及び前記内側バリアー層上に生分解性樹脂材料を供給して中間層部分を形成し、前記中間層部分の上にバリアー層樹脂材料を帯状に供給して外側バリアー層を形成し、
   前記内側バリアー層及び前記外側バリアー層は、一方の前記バリアー層の帯状部分の間隔が、他方のバリアー層の帯状部分と重なるように形成され、さらに、
   前記中間層部分及び前記外側バリアー層上に生分解性樹脂材料を供給して外側層部分を形成することを特徴とする生分解性樹脂製品の成形方法。
4. 前記内側バリアー層及び中間層部分を、複数回繰り返して形成することを特徴とする請求項３に記載のことを特徴とする生分解性樹脂製品の成形方法。
5. マンドレルの周囲の樹脂材料流れ方向の上流から順に、マンドレルの表面の全周に生分解性樹脂材料を供給して内側層部分を形成する第１材料流路、
   該内側層部分の上にバリアー層樹脂材料を複数の箇所に帯状に供給して内側バリアー層を形成する第２材料流路、
   前記内側層部分及び前記内側バリアー層上に生分解性樹脂材料を供給して中間層部分を形成する第３材料流路、
   前記中間層部分の上にバリアー層樹脂材料を複数の箇所に帯状に供給して外側バリアー層を形成する第４材料流路、さらに、
   前記中間層部分及び前記外側バリアー層上に生分解性樹脂材料を供給して外側層部分を形成する第５材料流路を設け、
   前記内側バリアー層を形成する第２材料流路の円周方向の幅と前記外側バリアー層を形成する第４材料流路の円周方向の幅は、一方の前記バリアー層の帯状部分の間隔が、他方のバリアー層の帯状部分と重なるように決定されることを特徴とする生分解性樹脂製品の成形装置。
6. 前記第２材料流路及び第３材料流路が複数組設けられていることを特徴とする請求項５に記載の生分解性樹脂製品の成形装置。

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