JP7420082B2 - 多層容器及びその製造方法 - Google Patents
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Description
そこで、従来から、外層と内層を構成する樹脂として、ポリエステル樹脂を用い、前記外層と内層の間に、中間層として、ポリアミド樹脂から形成されるバリア層を有する多層体や多層容器が検討されている(特許文献1~3)。
本発明は、かかる課題を解決することを目的とするものであって、酸素バリア性を向上させつつ、耐層間剥離性に優れた多層容器及びその製造方法を提供することを目的とする。
<1> 熱可塑性ポリエステル樹脂(X)を含有するポリエステル層と、
ポリアミド樹脂(Y)を含有するポリアミド層と、を有し、
最内層がポリエステル層であり、かつ、中間層としてポリアミド層を有し、
前記ポリアミド樹脂(Y)が、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とを有し、該ジアミンに由来する構成単位の70モル%以上がキシリレンジアミンに由来する構成単位であり、該ジカルボン酸に由来する構成単位の70モル%以上が炭素数4~20のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来する構成単位であるポリアミド樹脂(Y-1)を含み、
横方向(TD)の延伸倍率が2.2倍以上であり、かつ、横方向(TD)の延伸倍率に対する縦方向(MD)の延伸倍率(MD/TD)が0.6以上1.0未満である、
多層容器。
<2> 多層容器の容量が200~600mLである、上記<1>に記載の多層容器。
<3> 多層容器の容量が200~350mLである、上記<1>に記載の多層容器。
<4> 多層容器の全体の厚みが50~500μmである、上記<1>~<3>のいずれか1つに記載の多層容器。
<5> 多層容器が、ポリアミド層の内側及び外側に少なくとも1層ずつのポリエステル層を有する、上記<1>~<4>のいずれか1つに記載の多層容器。
<6> 多層容器が、最内層及び最外層としてポリエステル層を有し、中間層としてポリアミド層を有する3層構造である、上記<1>~<5>のいずれか1つに記載の多層容器。
<7> 熱可塑性ポリエステル樹脂(X)が、ジカルボン酸に由来する構成単位と、ジオールに由来する構成単位とを有し、該ジカルボン酸に由来する構成単位の50モル%以上がテレフタル酸に由来する構成単位であり、かつ、該ジオールに由来する構成単位の50モル%以上がエチレングリコールに由来する構成単位である熱可塑性ポリエステル樹脂(X-1)を含有する、上記<1>~<6>のいずれか1つに記載の多層容器。
<8> 熱可塑性ポリエステル樹脂(X-1)が、ジカルボン酸に由来する構成単位と、ジオールに由来する構成単位とを有し、該ジカルボン酸に由来する構成単位の90モル%以上がテレフタル酸に由来する構成単位であり、かつ、該ジオールに由来する構成単位の90モル%以上がエチレングリコールに由来する構成単位である、上記<7>に記載の多層容器。
<9> ポリアミド樹脂(Y-1)が、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とを有し、該ジアミンに由来する構成単位の80モル%以上がキシリレンジアミンに由来する構成単位であり、かつ、該ジカルボン酸に由来する構成単位の80モル%以上がアジピン酸に由来する構成単位である、上記<1>~<8>のいずれか1つに記載の多層容器。
<10> 下記工程1及び2を含む多層容器の製造方法。
工程1:熱可塑性ポリエステル樹脂(X)を含有するポリエステル層と、ポリアミド樹脂(Y)を含有するポリアミド層と、を有し、
最内層がポリエステル層であり、かつ、中間層としてポリアミド層を有し、
前記ポリアミド樹脂(Y)が、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とを有し、該ジアミンに由来する構成単位の70モル%以上がキシリレンジアミンに由来する構成単位であり、該ジカルボン酸に由来する構成単位の70モル%以上が炭素数4~20のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来する構成単位であるポリアミド樹脂(Y-1)を含む、多層プリフォームを射出成形する工程
工程2:工程1で得られた多層プリフォームを下記(1)~(5)の条件を満たす方法で二軸延伸ブロー成形する工程
(1)多層プリフォームの表面を80~120℃に加熱した後、
(2)金型内で多層プリフォームをロッドで縦方向に延伸しつつ、多段階に圧力を変えて高圧空気をブローし、
(3)多段階に高圧空気をブローする際の一段階目の圧力(一次ブロー圧力)が、0.3~2.0MPaであり、
(4)一次ブロー遅延時間が0.1~0.5秒であり、
(5)横方向(TD)の延伸倍率が2.2倍以上であり、かつ、横方向(TD)の延伸倍率に対する縦方向(MD)の延伸倍率(MD/TD)が0.6以上1.0未満である。
<11> 前記多層プリフォームのポリアミド層の水分率が0.005~1質量%である、上記<10>に記載の多層容器の製造方法。
また、質量部及び質量%は、それぞれ、重量部及び重量%と同義である。
本発明の多層容器は、熱可塑性ポリエステル樹脂(X)を含有するポリエステル層と、ポリアミド樹脂(Y)を含有するポリアミド層と、を有し、最内層がポリエステル層であり、かつ、中間層としてポリアミド層を有し、前記ポリアミド樹脂(Y)が、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とを有し、該ジアミンに由来する構成単位の70モル%以上がキシリレンジアミンに由来する構成単位であり、該ジカルボン酸に由来する構成単位の70モル%以上が炭素数4~20のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来する構成単位であるポリアミド樹脂(Y-1)を含み、横方向(TD)の延伸倍率が2.2倍以上であり、かつ、横方向(TD)の延伸倍率に対する縦方向(MD)の延伸倍率(MD/TD)が0.6以上1.0未満である。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の多層容器は、熱可塑性ポリエステル樹脂(X)を含有するポリエステル層を有する。ポリエステル層は、少なくとも多層容器の最内層であり、最内層のポリエステル層は、ポリアミド層と直接的に接するように配置されることが好ましい。
ポリエステル層が含有する熱可塑性ポリエステル樹脂(X)(以下、単に「ポリエステル樹脂(X)」ともいう。)について以下に説明する。本発明において、ポリエステル樹脂(X)として、ポリエステル樹脂の中でも、熱可塑性を示すポリエステル樹脂を使用する。なお、不飽和ポリエステルの中には、熱硬化性を示すポリエステル樹脂も存在する。
熱可塑性ポリエステル樹脂(X)としては、ジカルボン酸とジオールとの重縮合ポリマーであることが好ましく、ジカルボン酸に由来する構成単位(ジカルボン酸単位)としては、芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位が好ましく例示され、かつ、ジオールに由来する構成単位(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が好ましく例示される。なお、ジカルボン酸として、ジカルボン酸に加えて、ジカルボン酸のエステルを使用してもよく、具体的には、ジカルボン酸の炭素数1~4のアルキルエステルが好ましく例示される。
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などが挙げられ、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、イソフタル酸、テレフタル酸がより好ましく、テレフタル酸が更に好ましい。なお、上述したように、芳香族ジカルボン酸として、芳香族ジカルボン酸の炭素数1~4のアルキルエステルを使用してもよい。
Mの金属原子としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム等のアルカリ土類金属が挙げられる。中でも、アルカリ金属が好ましく、ナトリウム又はリチウムが好ましく、ナトリウムがより好ましい。なお、nが2以上の場合は、Mを介して他の単位(例えば他のスルホフタル酸単位又はスルホフタル酸金属塩単位におけるスルホ基)と架橋されうる。
上記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、t-ブチル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基等が挙げられる。これらの中でも、炭素数1~6のアルキル基が好ましく、炭素数1~4のアルキル基がより好ましい。
上記アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。これらの中でも、炭素数6~12のアリール基が好ましく、フェニル基がより好ましい。
上記アルキル基及びアリール基が有してもよい置換基としては、例えば、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、シアノ基、水酸基、ニトロ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基、アミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基等が挙げられる。これらの基の中で水素原子を有するものは、更に上述の置換基により置換されていてもよい。
また、上記式(I’a)中、RB、M、及びnは、前記式(I’)におけるRB、M、及びnと同じである。
上記式(I’b)中、RB、M、及びnは、前記式(I’)におけるRB、M、及びnと同じである。
また、ポリエステル樹脂が、ジオールに由来する構成単位として、脂環式ジオールに由来する構成単位を含有することも好ましく、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、及び2,2,4,4-テトラメチル-1,3-シクロブタンジオールよりなる群から選択される少なくとも1つの脂環式ジオールが好ましい。前記脂環式ジオールに由来する構成単位を含有する場合、その含有量は、ジオールに由来する構成単位全体に対して、好ましくは1~50モル%であり、より好ましくは2~40モル%であり、更に好ましくは3~30モル%であり、より更に好ましくは5~25モル%である。
熱可塑性ポリエステル樹脂(X-1)は、ジカルボン酸単位の80モル%以上がテレフタル酸に由来する構成単位であり、かつ、ジオール単位の80モル%以上がエチレングリコールに由来する構成単位であることがより好ましく、ジカルボン酸単位の90モル%以上がテレフタル酸に由来する構成単位であり、かつ、ジオール単位の90モル%以上がエチレングリコールに由来する構成単位であることが更に好ましい。
なお、以下の説明において、ジカルボン酸単位の50モル%以上がテレフタル酸に由来する構成単位であり、かつ、ジオール単位の50モル%以上がエチレングリコールに由来する構成単位である熱可塑性ポリエステル樹脂(X-1)を、ポリエチレンテレフタレートともいう。
上記したようにジカルボン酸単位中に占めるテレフタル酸に由来する構成単位の割合を50モル%以上とすることで、ポリエステル樹脂が非晶質となりにくく、そのため、多層容器は、その内部に高温のものを充填する時等に熱収縮しにくくなり、耐熱性が良好となる。
熱可塑性ポリエステル樹脂(X)が、ポリエチレンテレフタレート(熱可塑性ポリエステル樹脂(X-1))を使用する場合、熱可塑性ポリエステル樹脂(X)は、ポリエチレンテレフタレート単体で構成されてもよいが、ポリエチレンテレフタレートに加えて、ポリエチレンテレフタレート以外のポリエステル樹脂を含んでいてもよい。ポリエチレンテレフタレートは、好ましくは熱可塑性ポリエステル樹脂(X)全量に対して80~100質量%、より好ましくは90~100質量%含有される。
ポリエチレンテレフタレート(ポリエステル樹脂(X-1))の好ましい態様について、以下に説明する。
なお、ポリエステル樹脂が、ポリエチレンテレフタレート以外の場合であっても、脂肪族ジオール、芳香族ジカルボン酸、以外の二官能性化合物由来の構成単位を含むものであってもよい。
脂肪族ジオール以外の脂肪族二官能性化合物としては、直鎖又は分岐の脂肪族二官能性化合物が挙げられ、具体的には、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などの脂肪族ジカルボン酸;10-ヒドロキシオクタデカノイル酸、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などの脂肪族ヒドロキシカルボン酸等が挙げられる。
また、上記の脂肪族二官能性化合物は、脂環式二官能性化合物であってもよく、例えば、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などの脂環式ジカルボン酸;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などの脂環式ヒドロキシカルボン酸などが挙げられる。
これらのうち、好ましい脂環式二官能性化合物としては、1,2-シクロヘキサンジカルボン酸、1,3-シクロヘキサンジカルボン酸、及び1,4-シクロヘキサンジカルボン酸等が挙げられる。これら脂環式二官能性化合物由来の構成単位を含む共重合ポリエステル樹脂は製造が容易であり、また、多層容器の落下衝撃強度や透明性を改善させることが可能になる。上述したもののうち、更に好ましいものとしては、容易に入手可能であり高い落下衝撃強度が得られることから、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸が挙げられる。
芳香族ジカルボン酸以外の芳香族二官能性化合物は、特に限定されることはないが、具体例としては、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などの芳香族ヒドロキシカルボン酸;並びにビスフェノール化合物及びヒドロキノン化合物などの芳香族ジオールが挙げられる。
これらの中で特に好ましい芳香族ジカルボン酸としては、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸が挙げられ、イソフタル酸が最も好ましい。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。
ポリエステル樹脂(X-2)は、好ましくは非結晶性ポリエステル樹脂である。
また、他の非晶性ポリエステル樹脂の他の一例としては、ジカルボン酸由来の構成単位と、ジオール由来の構成単位とから構成され、前記ジカルボン酸由来の構成単位の80モル%以上(好ましくは85モル%以上、より好ましくは90モル%以上、更に好ましくは95モル%以上)がテレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸及びそのエステルから選択される少なくとも1種に由来し、前記ジオール由来の構成単位の90~10モル%(好ましくは85~40モル%)が1,4-シクロヘキサンジメタノールに由来し、10~90モル%(好ましくは15~60モル%)がエチレングリコールに由来するポリエステル樹脂(X-3)が挙げられる。
熱可塑性ポリエステル樹脂(X)としては、特開2006-111718号公報の段落0010~0021に記載のポリエステル樹脂、特開2017-105873号公報に記載のポリエステル樹脂、国際公開第2013/168804号に記載のポリエステル樹脂を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
これらの中では、ポリエステル製造の容易性及びそれらの製造コストの観点から、安息香酸、2,4,6-トリメトキシ安息香酸、2-ナフトエ酸、ステアリン酸及びステアリルアルコールが好ましい。単官能性化合物由来の構成単位の割合は、ポリエステル樹脂の全構成単位の総モルに対して好ましくは5モル%以下、より好ましくは3%以下、更に好ましくは1%以下である。単官能性化合物は、ポリエステル樹脂分子鎖の末端基又は分岐鎖の末端基封止として機能し、それによりポリエステル樹脂の過度の高分子量化を抑制し、ゲル化を防止する。
ポリエステル樹脂中における多官能性化合物由来の構成単位の割合は、ポリエステルの全構成単位の総モル数に対して、0.5モル%未満であることが好ましい。
上述のもののうち、好ましい多官能性化合物としては、反応性と製造コストの観点から、トリメリット酸、ピロメリット酸、トリメシン酸、トリメチロールプロパン及びペンタエリスリトールが挙げられる。
なお、ポリエステル樹脂は、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。
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、測定対象の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)により固有粘度を測定したものである。
本発明の多層容器は、ポリアミド樹脂(Y)として、特定のポリアミド樹脂(Y-1)を含有するポリアミド層を有する。該ポリアミド層は、中間層である。また、全体厚みを100%としたとき、ポリアミド層が多層容器の内表面より5~60%の位置から存在することが好ましく、多層容器の内表面より5~35%の位置から存在することがより好ましい。また、ポリアミド層の厚みは、好ましくは1~15%である。
本発明では、多層容器が上記の特定のポリアミド樹脂(Y-1)を含有するポリアミド樹脂層を有することで、多層容器に高いガスバリア性を持たせることができる。そのため、外部から容器壁を通って酸素が侵入することを防止することができる。更に、後述するように、驚くべきことに、特定の位置に、特定の厚みのポリアミド層を配置することにより、より高い酸素バリア性を発揮すると共に、ポリエステル層との層間剥離が抑制される。
ポリアミド層が含有するポリアミド樹脂(Y)について詳述する。
ポリアミド樹脂(Y)は、ジアミンに由来する構成単位(以下、「ジアミン単位」ともいう。)と、ジカルボン酸に由来する構成単位(以下、「ジカルボン酸単位」ともいう。)とを有し、該ジアミンに由来する構成単位(ジアミン単位)の70モル%以上がキシリレンジアミンに由来する構成単位であり、該ジカルボン酸に由来する構成単位(ジカルボン酸単位)の70モル%以上が炭素数4~20のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来する構成単位であるポリアミド樹脂(Y-1)を含有する。
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であることがより好ましい。そして、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(Y-1)はガスバリア性がより良好になる。
ポリアミド樹脂(Y-1)は、ジカルボン酸に由来する構成単位のうち、炭素数4~20のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来する構成単位を70モル%以上含有し、80~100モル%含有することが好ましく、90~100モル%含有することがより好ましい。
ここで、炭素数4~20のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸以外のジカルボン酸としては、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例示できるが、これらに限定されるものではない。
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、結晶時間を遅延することより延伸成形性が向上する。
ポリアミド樹脂(Y-1)は、結晶性樹脂であることが好ましく、その融点は、成形容易性の観点から、好ましくは190℃以上300℃以下、より好ましくは200℃以上270℃以下、更に好ましくは210℃以上250℃以下である。
ポリアミド樹脂(Y-1)のガラス転移温度は、成形容易性の観点から、好ましくは75~95℃である。
このようなポリアミド樹脂(Y-2)を配合することにより、透明性及び酸素バリア性をより向上させることができる。本発明で用いるポリアミド樹脂(Y-2)は、通常、非晶性樹脂である。非晶性樹脂を用いることにより、多層容器の透明性をより向上させることができる。
本発明におけるポリアミド樹脂(Y-2)の好ましい実施形態の一例は、ジアミン由来の構成単位の70モル%以上がメタキシリレンジアミンに由来するポリアミド樹脂である。
キシリレンジアミン以外のジアミンとしては、パラフェニレンジアミン等の芳香族ジアミン、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、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン等の脂肪族ジアミンが例示される。これらの他のジアミンは、1種のみでも2種以上であってもよい。
ジアミン成分として、キシリレンジアミン以外のジアミンを用いる場合は、ジアミン由来の構成単位の30モル%以下であり、より好ましくは1~25モル%、特に好ましくは5~20モル%の割合で用いる。
ポリアミド樹脂(Y-2)におけるジカルボン酸由来の構成単位を構成する全ジカルボン酸のうち、イソフタル酸の割合の下限値は、35モル%以上であり、40モル%以上が好ましく、41モル%以上がより好ましい。前記イソフタル酸の割合の上限値は、70モル%以下であり、67モル%以下が好ましく、65モル%以下がより好ましく、62モル%以下が更に好ましく、60モル%以下がより更に好ましく、58モル%以下がより更に好ましい。
このような範囲とすることにより、本発明の多層容器の酸素バリア性がより向上する傾向にある。
炭素数4~20のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸は、上述の通り、炭素数4~8のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸であることが好ましい。
ポリアミド樹脂(Y-2)の原料ジカルボン酸成分として用いるのに好ましい炭素数4~20のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸としては、例えばコハク酸、グルタル酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、アジピン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸等の脂肪族ジカルボン酸が例示でき、1種又は2種以上を混合して使用できるが、これらの中でもポリアミド樹脂の融点が成形加工するのに適切な範囲となることから、アジピン酸が好ましい。
ポリアミド樹脂(Y-2)はテレフタル酸由来の構成単位を実質的に含まないことが好ましい。実質的に含まないとは、ポリアミド樹脂(Y-2)に含まれるイソフタル酸のモル量の5モル%以下であり、3モル%以下が好ましく、1モル%以下が更に好ましい。このような構成とすることにより、適度な成形加工性が維持され、ガスバリア性が湿度によってより変化しにくくなる。
本発明において、ポリアミド樹脂(Y)中のポリアミド樹脂(Y-1)とポリアミド樹脂(Y-2)の合計含有量は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは90質量%以上であり、100質量%であってもよい。
また、ポリアミド樹脂(Y-1)及びポリアミド樹脂(Y-2)は、それぞれ1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
リン原子含有化合物の好ましい具体例としては、次亜リン酸化合物(ホスフィン酸化合物又は亜ホスホン酸化合物ともいう)や亜リン酸化合物(ホスホン酸化合物ともいう)等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。リン原子含有化合物は有機金属塩であってもよいが、中でもアルカリ金属塩が好ましい。
次亜リン酸化合物の具体例としては、次亜リン酸;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等の次亜リン酸金属塩;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の次亜リン酸化合物;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等のフェニル亜ホスホン酸金属塩等が挙げられる。
亜リン酸化合物の具体例としては、亜リン酸、ピロ亜リン酸;亜リン酸水素二ナトリウム、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の亜リン酸金属塩;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の亜リン酸化合物;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、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のフェニルホスホン酸金属塩等が挙げられる。
リン原子含有化合物は、上記のうち1種類でもよいし、2種以上を併用してもよい。上記の中でも、ポリアミド樹脂の重合反応を促進する効果の観点及び着色防止効果の観点から、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等の次亜リン酸金属塩が好ましく、次亜リン酸ナトリウムがより好ましい。
アルカリ金属化合物としては特に限定されないが、好ましい具体例としてアルカリ金属水酸化物やアルカリ金属酢酸塩を挙げることができる。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、水酸化セシウムを挙げることができ、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、酢酸セシウムを挙げることができる。
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が、好ましくは0.5~1、より好ましくは0.55~0.95、更に好ましくは0.6~0.9となる範囲が好ましい。
ポリアミド樹脂のアミノ基濃度は、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。
ポリアミド樹脂の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、アミノ基濃度を低く抑えることができる。
本発明において、ポリアミド層は、ポリアミド樹脂(Y)の酸化反応を誘起させて酸素吸収能を高め、ガスバリア性を更に高める目的で、遷移金属を含んでもよい。
遷移金属としては、元素周期律表の第VIII族の遷移金属、マンガン、銅、及び亜鉛よりなる群から選択される少なくとも1種が好ましく、酸素吸収能を発現させる観点から、コバルト、鉄、マンガン、及びニッケルよりなる群から選択される少なくとも1種がより好ましく、コバルトが更に好ましい。
遷移金属は、単体のほか、上記の金属を含む低価数の酸化物、無機酸塩、有機酸塩、又は錯塩の形で使用される。無機酸塩、有機酸塩又は錯塩であることが好ましく、有機酸塩であることがより好ましい。無機酸塩としては、塩化物や臭化物等のハロゲン化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩等が挙げられる。一方、有機酸塩としては、カルボン酸塩、スルホン酸塩、ホスホン酸塩等が挙げられる。また、β-ジケトン又はβ-ケト酸エステル等との遷移金属錯体も利用することができる。
酸素吸収能が良好に発現する観点から、遷移金属を含むカルボン酸塩、炭酸塩、アセチルアセトナート錯体、酸化物及びハロゲン化物よりなる群から選択される少なくとも1種を使用することが好ましく、オクタン酸塩、ネオデカン酸塩、ナフテン酸塩、ステアリン酸塩、酢酸塩、炭酸塩、及びアセチルアセトナート錯体よりなる群から選択される少なくとも1種を使用することがより好ましく、オクタン酸コバルト、ナフテン酸コバルト、酢酸コバルト、ステアリン酸コバルト等のコバルトカルボキシレート類を使用することが更に好ましい。
ポリアミド層中の遷移金属の含有量は、多層容器のガスバリア性を高めかつ黄変を抑制する観点から、好ましくは100~1,000質量ppm、より好ましくは120~800質量ppm、更に好ましくは150~600質量ppm、更に好ましくは200~500質量ppmである。
なお、遷移金属を含むカルボン酸塩等を使用する場合に、遷移金属の含有量とは、当該遷移金属を含む化合物中の遷移金属自体の含有量を意味する。
ポリエステル層及びポリアミド層は、各種の添加剤成分を含有してもよい。添加剤成分としては、例えば、着色剤、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。
また、ポリエステル層及びポリアミド層それぞれは、本発明の目的を逸脱しない範囲内において、ポリエステル樹脂及びポリアミド樹脂以外の樹脂成分を含有していてもよい。ポリエステル層において、ポリエステル樹脂(X)は、主成分となるものであり、具体的には、ポリエステル樹脂(X)の含有量は、層全体の樹脂量に対して、好ましくは80~100質量%、より好ましくは90~100質量%である。
ポリアミド層中のポリアミド樹脂(Y)の含有量は、層全体の樹脂量に対して、好ましくは50~100質量%、より好ましくは70~100質量%、更に好ましくは80~100質量%、より更に好ましくは90~100質量%である。
また、ポリエステル樹脂層が、着色剤を含有することが好ましく、黄変に対して補色として機能する点から、青色又は紫色着色剤を含有することが好ましい。ポリエステル層における青色又は紫色着色剤の含有量は、ポリエステル樹脂に対して、好ましくは0.1~100質量ppmであり、より好ましくは0.5~50質量ppmであり、更に好ましくは1~30質量ppmである。
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、少なくとも多層積層構造を有する。
本発明の多層容器は、ポリエステル層及びポリアミド層を有し、最内層がポリエステル層であり、かつ、中間層としてポリアミド層を有する。本発明の多層容器は、少なくとも最内層のポリエステル層と、該ポリエステル層に直接的に接するように設けられたポリアミド層を有することが好ましい。
本発明の多層容器は、最内層に加えて、ポリアミド層の外側にも、ポリエステル層を有することが好ましい。すなわち、ポリアミド層の内側及び外側に少なくとも1層ずつのポリエステル層を有することが好ましい。ポリアミド層に直接的に接するようにポリアミド層の外側にポリエステル層を有することがより好ましい。なお、ポリアミド層の外側のポリエステル層は、最外層である場合に限定されるものではなく、前記ポリエステル層の外側に、更に複数の層が設けられていてもよい。
これらの中でも、本発明の多層容器は、最内層及び最外層としてポリエステル層を有し、中間層としてポリアミド層を有する3層構造であることが特に好ましい。
本発明の多層容器は、ブロー延伸することにより得られたものであることが好ましく、二軸延伸ブロー成形するインジェクションブロー成形によって製造されたものであることがより好ましい。すなわち、本発明の多層容器は、ブロー延伸成形容器であることが好ましく、二軸延伸ブロー成形容器であることがより好ましい。
本発明の多層容器における縦方向(MD)の延伸倍率は、酸素バリア性及び耐層間剥離性を向上させる観点から、好ましくは1.5~4.0倍、より好ましくは2.0~3.0倍、更に好ましくは2.1~2.5倍である。
配向度=[{n(x)+n(y)}/2-n(z)]×1000
(n(x):ボトル高さ方向の屈折率、n(y):ボトル周方向の屈折率、n(z):厚み方向の屈折率)
小容量の多層容器は、全体の延伸倍率が小さくなるため、耐層間剥離性が低くなりやすい。しかし、本発明の延伸倍率の比率の範囲とすると、特に周方向の延伸がされることで、小容量の容器であっても耐層間剥離性が良好になるものと考えられる。
なお、多層容器が複数のポリアミド層を有する場合、少なくとも1層のポリアミド層が、上記の要件を満たしていれば好ましいが、最も内側に存在するポリアミド層が上記の要件を満たすことがより好ましく、多層容器がポリアミド層を1層のみ有し、かつ、該ポリアミド層が上記の要件を満たすことが更に好ましい。
ポリアミド層は、上述した観点から、多層容器の全体の厚みを100%としたとき、多層容器の内表面から、好ましくは5%以上、より好ましくは5.5%以上、更に好ましくは6%以上、更に好ましくは6.5%以上、より更に好ましくは8%以上、より更に好ましくは10%以上、より更に好ましくは12%以上の位置から存在する。また、好ましくは60%以下、より好ましくは50%以下、更に好ましくは35%以下、更に好ましくは30%以下、更に好ましくは20%以下の位置から存在する。
ここで、本明細書におけるポリアミド層の位置及び厚みは、以下の方法により測定される。
ボトル底部から70mmの位置において、ボトルの水平方向の4方向(0°、90°、180°、270°)で、1.5cm×1.5cmのサンプルをカッターで切り出し、マイクロメーター(株式会社ミツトヨ製「クイックマイクロMDQ」)を用いて総厚みを測定し、光の干渉を利用した膜厚計(グンゼ株式会社製「DC-8200」)を用いて、各層厚みの比率を測定して、得られた総厚みと各層厚みの比率からポリアミド層の位置及び、厚みを算出した。
また、酸素吸収性能は多層容器の容量によっても異なる。多層容器の質量が同じであれば、酸素吸収性能の観点からは500mL容量の多層容器よりも200~350mL容量の多層容器の方が好ましく、200~330mL容量の多層容器の方がより好ましく、200~300mL容量の多層容器の方が更に好ましい。
本発明の多層容器は、容器内部から電子線照射されたものであることが好ましい。なお、本発明の多層容器は、後述するプリフォームの内部から電子線照射し、その後、ブロー成形したものであってもよく、また、ブロー成形後の多層容器成形体の内部から電子線照射したものであってもよい。これらの中でも、ブロー成形後の多層容器成形体の内部から電子線照射したものであることが好ましい。
従来から、容器の滅菌を目的として、電子線照射が行われている。電子線滅菌は、γ線やX線による滅菌とは異なり、処理時間が短いという利点を有する。容器では、容器内部のみを滅菌すればよいことから、近年、容器内表面のみに電子線を照射して、容器内部を滅菌処理することが行われている。容器内部から電子線を照射する場合には、容器外部から電子線照射をする場合に比べて、低い加速電圧で滅菌処理することが可能であり、省エネルギーの観点でも利点を有する。
本発明の多層容器において、ポリアミド層が多層容器の内表面より5~35%の位置から存在する場合には、容器内部から電子線照射した場合であっても、ポリアミド層まで電子線が到達可能である。
電子線の照射条件については後述する。
容器の酸素バリア性は、ASTM D3985に準じて、MOCON法による酸素透過度試験により評価することができる。測定にはMOCON社製OX-TRAN2/61を使用し、得られた各ボトルに各容量の1/5の水を充填し、酸素分圧0.21atmの条件下で温度23℃、ボトル内部湿度100%RH、外部湿度50%RHにて、ボトル内部に1atmの窒素を20mL/minで流通し、クーロメトリックセンサーにてボトル内部を流通後の窒素中に含まれる酸素を検出することで測定する。
本発明の多層容器の製造方法は、成形品の構造等を考慮して適切な製造方法が選択される。具体的には、射出成形機から金型中に溶融した樹脂又は樹脂組成物を射出してプリフォームを製造後、ブロー延伸することにより得ることができる(インジェクションブロー成形、インジェクションストレッチブロー成形)。また、押出成形機から金型中に溶融した樹脂又は樹脂組成物を押し出すことで得られるパリソンを金型内でブローすることにより得ることができる(ダイレクトブロー成形)。
具体的には、本発明の多層容器の製造方法は、以下の工程1及び工程2をこの順で含む製造方法であることが好ましい。
工程1:熱可塑性ポリエステル樹脂(X)を含有するポリエステル層と、ポリアミド樹脂(Y)を含有するポリアミド層と、を有し、
最内層がポリエステル層であり、かつ、中間層としてポリアミド層を有し、
前記ポリアミド樹脂(Y)が、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とを有し、該ジアミンに由来する構成単位の70モル%以上がキシリレンジアミンに由来する構成単位であり、該ジカルボン酸に由来する構成単位の70モル%以上が炭素数4~20のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来する構成単位であるポリアミド樹脂(Y-1)を含む、多層プリフォームを射出成形する工程
工程2:工程1で得られた多層プリフォームを下記(1)~(5)の条件を満たす方法で二軸延伸ブロー成形する工程
(1)多層プリフォームの表面を80~120℃に加熱した後、
(2)金型内で多層プリフォームをロッドで縦方向に延伸しつつ、多段階に圧力を変えて高圧空気をブローし、
(3)多段階に高圧空気をブローする際の一段階目の圧力(一次ブロー圧力)が、0.3~2.0MPaであり、
(4)一次ブロー遅延時間が0.1~0.5秒であり、
(5)横方向(TD)の延伸倍率が2.2倍以上であり、かつ、横方向(TD)の延伸倍率に対する縦方向(MD)の延伸倍率(MD/TD)が0.6以上1.0未満である。
本発明の多層容器の製造方法の好ましい実施形態は、コールドパリソン成形によって成形する形態である。
本発明の多層容器の製造方法は、多層プリフォームを射出成形する工程を含む。
多層プリフォームは、熱可塑性ポリエステル樹脂(X)を含有するポリエステル層と、ポリアミド樹脂(Y)を含有するポリアミド層と、を有し、最内層がポリエステル層であり、かつ、中間層としてポリアミド層を有し、前記ポリアミド樹脂(Y)が、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とを有し、該ジアミンに由来する構成単位の70モル%以上がキシリレンジアミンに由来する構成単位であり、該ジカルボン酸に由来する構成単位の70モル%以上が炭素数4~20のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来する構成単位であるポリアミド樹脂(Y-1)を含む。熱可塑性ポリエステル樹脂(X)を含有するポリエステル層、ポリアミド樹脂(Y)を含有するポリアミド層、及び層構成に関しては、多層容器について上記で説明したのと同様である。
また、熱可塑性ポリエステル樹脂(X)と、その他の成分とを溶融混練する場合には、溶融混練における温度は特に限定されないが、熱可塑性ポリエステル樹脂(X)が十分に溶融し、その他の成分と十分に混練されるという観点から、好ましくは300~255℃であり、より好ましくは290~260℃であり、更に好ましくは285~265℃である。また、溶融混練する時間は特に限定されないが、熱可塑性ポリエステル樹脂(X)と、その他の成分とが均一に混合するという観点から、好ましくは10~600秒であり、より好ましくは20~400秒であり、更に好ましくは30~300秒である。溶融混練に使用される装置は特に限定されないが、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)などが挙げられる。
また、ポリアミド樹脂(Y)と、その他の成分とを溶融混練する場合には、溶融混練における温度は特に限定されないが、ポリアミド樹脂(Y)が十分に溶融し、その他の成分と十分に混練されるという観点から、好ましくは300~245℃であり、より好ましくは290~250℃であり、更に好ましくは280~255℃である。また、溶融混練する時間は特に限定されないが、ポリアミド樹脂(Y)とその他の成分が均一に混合するという観点から、好ましくは10~600秒であり、より好ましくは20~400秒であり、更に好ましくは30~300秒である。溶融混練に使用される装置は特に限定されないが、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)などが挙げられる。
押出成形では、ポリエステル樹脂又はポリエステル樹脂組成物、及びポリアミド樹脂又はポリアミド樹脂組成物を、共押出成形して、多層プリフォームを成形する。
また、共射出成形では、ポリエステル樹脂又はポリエステル樹脂組成物、及びポリアミド樹脂又はポリアミド樹脂組成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。
圧縮成形では、加熱溶融状態のポリエステル樹脂又はポリエステル樹脂組成物が流動する押出流路内に、加熱溶融状態のポリアミド樹脂又はポリアミド樹脂組成物を間歇的に押し出して、押し出されたポリアミド樹脂又はポリアミド樹脂組成物の実質上全体を囲む、ポリエステル樹脂又はポリエステル樹脂組成物を押出流路の押出口から押し出して、溶融樹脂成形材料として適宜成形金型に供給して、次いで圧縮成形して多層プリフォームを成形する方法が例示される。
これらの中でも、生産性の観点から、共射出成形であることが好ましい。
バリア層の位置を厚み方向に変更したボトルの作製は、ポリエステル内層、ポリアミド層、ポリエステル外層等の各層に対応する各溶融樹脂の金型内への射出量の調整が可能なバルブステム機構を有することで得ることができる。この他、ポリエステル層とポリアミド層の合流部における各層の流路の進入角度を調整することでも、ポリアミド層の厚み方向における位置を任意に調整することができる。なお、ポリアミド層の厚み方向の位置を調整する方法は、上記の方法に限定されるものではない。
照射する電子線の加速電圧は、多層容器の内表面を滅菌し、また、ポリアミド層に電子線を到達させて、酸素吸収性能及び耐剥離性を向上させる観点から、好ましくは1keV以上、より好ましくは5keV以上、更に好ましくは10keV以上である。また、省エネルギー性の観点から、好ましくは200keV以下、より好ましくは150keV以下、更に好ましくは130keV以下である。
また、照射する電子線の照射強度(吸収線量)は、多層容器の内表面を滅菌し、また、ポリアミド層に電子線を到達させて、酸素吸収性能及び耐剥離性を向上させる観点から、好ましくは1kGy以上、より好ましくは5kGy以上、更に好ましくは10kGy以上であり、そして、省エネルギー性の観点から、好ましくは100kGy以下、より好ましくは75kGy以下、更に好ましくは50kGy以下である。
多層容器の内部から電子線を照射する方法及び装置としては特に限定されず、例えば、特開2018-072076号公報、特開2013-129453号公報等が参照される。
なお、本明細書におけるWpは、多層プリフォームを丁寧に解体してポリアミド層のみを取り出し、水分測定装置(平沼産業(株)製「AQ-2000」)を用い、カールフィッシャー法により水分率を測定した値である。測定温度は235℃、測定時間は30分である。
Wpを上記範囲内に保つために、多層プリフォームを多層ボトルにブロー成形するまで、JIS K7129で規定される水蒸気透過度が好ましくは20g/m2・day以下、より好ましくは10g/m2・day以下、更に好ましくは5g/m2・day以下、特に好ましくは2.5g/m2・day以下のフィルムからなる袋に保存するのが好ましい。Wpが上記範囲内に保たれる限り保存期間は特に限定されないが、実際の多層ボトル製造においては通常365日間まで保存される。
本発明の多層容器の製造方法は、工程1で得られた多層プリフォームを二軸延伸ブロー成形する工程を含む。二軸延伸ブロー成形は、下記(1)~(5)の条件を満たす方法で行われる。
(1)多層プリフォームの表面を80~120℃に加熱した後、
(2)金型内で多層プリフォームをロッドで縦方向に延伸しつつ、多段階に圧力を変えて高圧空気をブローし、
(3)多段階に高圧空気をブローする際の一段階目の圧力(一次ブロー圧力)が、0.3~2.0MPaであり、
(4)一次ブロー遅延時間が0.1~0.5秒であり、
(5)横方向(TD)の延伸倍率が2.2倍以上であり、かつ、横方向(TD)の延伸倍率に対する縦方向(MD)の延伸倍率(MD/TD)が0.6以上1.0未満である。
加熱は、赤外線ヒータ等で行われる。通常、数本以上のヒータで加熱するが、ヒータの出力バランスも重要である。ヒータ出力バランス、プリフォーム加熱温度、加熱時間は外気温やプリフォーム温度に応じて適切に決められる。
本発明の多層容器における縦方向(MD)の延伸倍率は、酸素バリア性及び耐層間剥離性を向上させる観点から、好ましくは1.5~4.0倍、より好ましくは2.0~3.0倍、更に好ましくは2.1~2.5倍 である。
<熱可塑性ポリエステル樹脂(X)>
・PET(ポリエステル樹脂):ポリエチレンテレフタレート(固有粘度:0.83dL/g)、商品名:「BK2180」、三菱ケミカル株式会社製(融点248℃)
<ポリアミド樹脂(Y-1)>
・MXD6(ポリアミド樹脂):ポリ(メタキシリレンアジパミド)(相対粘度:2.7、融点=240±5℃)、商品名:「MXナイロン S6007」、三菱ガス化学株式会社製
<ポリアミド層の位置及び厚み>
実施例及び比較例で作製したボトルにおけるポリアミド層の位置及び厚みは、次のようにして測定した。
ボトル底部から70mmの位置において、ボトルの水平方向の4方向(0°、90°、180°、270°)で、1.5cm×1.5cmのサンプルをカッターでを切り出し、マイクロメーター(株式会社ミツトヨ製「クイックマイクロMDQ」)を用いて総厚みを測定し、光の干渉を利用した膜厚計(グンゼ株式会社製「DC-8200」)を用いて、各層厚みの比率を測定して、得られた総厚みと各層厚みの比率からポリアミド層の位置及び、厚みを算出した。
各層の同定は、下記のIR測定、及び1H-NMR測定により可能である。
(IR測定)
各層のサンプルを2cm×2cm角に切り出し、以下の装置を用いてIR測定を実施する。
装置:Spectrum100、パーキンエルマージャパン社製
(1H-NMR)
各層のサンプルを取り出し、重トリフルオロ酢酸溶媒に、1mg/mLの濃度になるように溶解させて、1H-NMRを実施する。
装置:AVANCE III-500、AscendTM 500、BRUKER社製
容器の酸素バリア性は、以下の方法により評価した。
ASTM D3985に準じて、MOCON法による酸素透過度試験を行った。測定にはMOCON社製OX-TRAN2/61を使用した。各実施例及び比較例で得られた各ボトルに各容量の1/5の水を充填し、酸素分圧0.21atmの条件下で温度23℃、ボトル内部湿度100%RH、外部湿度50%RHにて、ボトル内部に1atmの窒素を20mL/minで流通し、クーロメトリックセンサーにてボトル内部を流通後の窒素中に含まれる酸素を検出することで測定した。
測定開始から3日経過後の酸素透過量値により判断した。
容量が200mL以上350mL以下であるボトルについての評価基準は、以下の通りである。
A:0.008mL/(bottle・day・0.21atm)以下
B:0.008mL/(bottle・day・0.21atm)を超え、0.015mL/(bottle・day・0.21atm)以下
C:0.015mL/(bottle・day・0.21atm)を超える
また、容量が350mLより大きく500mL以下であるボトルについての評価基準は、以下の通りである。
A:0.015mL/(bottle・day・0.21atm)以下
B:0.015mL/(bottle・day・0.21atm)を超え、0.020mL/(bottle・day・0.21atm)以下
C:0.020mL/(bottle・day・0.21atm)を超える
得られた多層ボトルに各ボトルの容量分の炭酸水を入れ、23℃、50%RHの環境で1週間保管したボトルに、サイドインパクト試験機(振り子の先に3kgの錘が付いており、ボトルに対して90°の位置から振り子を下ろし、ボトルの胴部に衝撃性を与える装置)を用いて、1週間保管後の炭酸水が入ったボトル胴部に繰り返し衝撃を与えた。ポリエステル層とポリアミド層が剥離していないボトルを合格とし、ポリエステル層とポリアミド層が剥離するまでの試験回数によって耐層間剥離性を評価した。ポリエステル層とポリアミド層が剥離するまでの試験回数が28回未満のものをC、28回以上40回未満のものをB、40回以上のものをAとした。剥離するまでの試験回数が多いものほど、耐層間剥離性に優れる。
前記のようにして測定した耐層間剥離性について、各容量のボトルにおける比較例(延伸倍率比(MD/TD)が1.04~1.07)を基準として、延伸倍率(MD/TD)を変化させた場合の耐層間剥離性の変化率(向上率)を算出した。具体的には、500mL容量ボトルの場合、実施例1~3のボトルを用いて測定した「剥離するまでの試験回数」(前記<耐層間剥離性>に記載)を、比較例1のボトルを用いて同様に測定した試験回数で除して算出した。同様の評価を、345mL容量ボトルの場合、実施例4及び5のボトルを用いて測定した試験回数を、比較例2のボトルを用いて測定した試験回数で除して算出し、更に実施例6及び7のボトルを用いて測定した試験回数を、比較例3のボトルを用いて測定した試験回数で除して算出し、200mL容量ボトルの場合、実施例8~10のボトルを用いて測定した試験回数を、比較例4のボトルを用いて測定した試験回数で除して算出し、実施例11及び12のボトルを用いて測定した試験回数を、比較例5のボトルを用いて測定した試験回数で除して算出した。
耐層間剥離性向上率の数値が大きいものが、耐層間剥離性に与える効果が高い延伸倍率比であることがわかる。
<プリフォームの製造>
各溶融樹脂の金型への射出量の調整が可能なバルブシステム機構を有する射出成形機、及び多層ホットランナー金型を使用して、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層構造を有するプリフォームを製造した。
具体的には、実施例1では、総厚みを100%としたときに、内表面(内側)からポリエステル層(内層)45%/ポリアミド層(バリア層)10%/ポリエステル層(外層)45%となるように各樹脂の射出量を調整して射出して、キャビティーを満たすことにより、ポリエステル層/ポリアミド層/ポリエステル層の3層構造を有するプリフォームを得た。プリフォームの形状は、表1に記載のとおりである。
また、実施例2~12及び比較例1~5についても、それぞれポリアミド層の内層からの開始位置と、ポリアミド層の厚さが所望の値となるように、ポリエステル樹脂及びポリアミド樹脂の射出量を調整して、射出成形を行った。
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:265℃
金型内樹脂流路温度:290℃
金型冷却水温度:15℃
サイクルタイム:33秒
プリフォーム中の中間層を構成するポリアミド樹脂の割合:5質量%
上記の製造方法にて作製したプリフォームを用いて、ボトルを成形した。
具体的には、得られたプリフォームを、二軸延伸ブロー成形装置(株式会社フロンティア製、型式EFB1000ET)により二軸延伸ブロー成形してペタロイド型ボトルを得た。ボトルの寸法及び容量は表1に記載のとおりであり、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。500mL容量ボトルの胴部平均厚みは0.35mm、345mL容量ボトルの胴部平均厚みは0.37mm、200mL容量ボトルの胴部平均厚みは0.20mmであった。二軸延伸ブロー成形条件は、表1及び以下に示した通りである。得られたボトルの総質量に対するポリアミド層の割合は5質量%であった。なお、得られた多層ボトルの首部付近、及び底部は、ポリエステル層のみから形成されていた。
二次ブロー圧力:2.5MPa
一次ブロー時間:0.30sec
二次ブロー時間:2.0sec
ブロー排気時間:0.6sec
金型温度:30℃
本発明の多層容器は、特に、酸素存在下で劣化を起こしやすい飲料や炭酸飲料、例えば、ビール、ワイン、コーヒー、コーヒー飲料、フルーツジュース、炭酸ソフトドリンク、炭酸水、茶類等を収容する容器として好適に使用できる。
Claims (11)
- 熱可塑性ポリエステル樹脂(X)を含有するポリエステル層と、
ポリアミド樹脂(Y)を含有するポリアミド層と、を有し、
最内層がポリエステル層であり、かつ、中間層としてポリアミド層を有し、
前記ポリアミド樹脂(Y)が、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とを有し、該ジアミンに由来する構成単位の70モル%以上がキシリレンジアミンに由来する構成単位であり、該ジカルボン酸に由来する構成単位の70モル%以上が炭素数4~20のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来する構成単位であるポリアミド樹脂(Y-1)を含み、
横方向(TD)の延伸倍率が3.0倍以上であり、かつ、横方向(TD)の延伸倍率に対する縦方向(MD)の延伸倍率(MD/TD)が0.6以上0.85以下である、
多層容器。 - 多層容器の容量が200~600mLである、請求項1に記載の多層容器。
- 多層容器の容量が200~350mLである、請求項1に記載の多層容器。
- 多層容器の全体の厚みが50~500μmである、請求項1~3のいずれか1つに記載の多層容器。
- 多層容器が、ポリアミド層の内側及び外側に少なくとも1層ずつのポリエステル層を有する、請求項1~4のいずれか1つに記載の多層容器。
- 多層容器が、最内層及び最外層としてポリエステル層を有し、中間層としてポリアミド層を有する3層構造である、請求項1~5のいずれか1つに記載の多層容器。
- 熱可塑性ポリエステル樹脂(X)が、ジカルボン酸に由来する構成単位と、ジオールに由来する構成単位とを有し、該ジカルボン酸に由来する構成単位の50モル%以上がテレフタル酸に由来する構成単位であり、かつ、該ジオールに由来する構成単位の50モル%以上がエチレングリコールに由来する構成単位である熱可塑性ポリエステル樹脂(X-1)を含有する、請求項1~6のいずれか1つに記載の多層容器。
- 熱可塑性ポリエステル樹脂(X-1)が、ジカルボン酸に由来する構成単位と、ジオールに由来する構成単位とを有し、該ジカルボン酸に由来する構成単位の90モル%以上がテレフタル酸に由来する構成単位であり、かつ、該ジオールに由来する構成単位の90モル%以上がエチレングリコールに由来する構成単位である、請求項7に記載の多層容器。
- ポリアミド樹脂(Y-1)が、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とを有し、該ジアミンに由来する構成単位の80モル%以上がキシリレンジアミンに由来する構成単位であり、かつ、該ジカルボン酸に由来する構成単位の80モル%以上がアジピン酸に由来する構成単位である、請求項1~8のいずれか1つに記載の多層容器。
- 下記工程1及び2を含む多層容器の製造方法。
工程1:熱可塑性ポリエステル樹脂(X)を含有するポリエステル層と、ポリアミド樹脂(Y)を含有するポリアミド層と、を有し、
最内層がポリエステル層であり、かつ、中間層としてポリアミド層を有し、
前記ポリアミド樹脂(Y)が、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とを有し、該ジアミンに由来する構成単位の70モル%以上がキシリレンジアミンに由来する構成単位であり、該ジカルボン酸に由来する構成単位の70モル%以上が炭素数4~20のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来する構成単位であるポリアミド樹脂(Y-1)を含む、多層プリフォームを射出成形する工程
工程2:工程1で得られた多層プリフォームを下記(1)~(5)の条件を満たす方法で二軸延伸ブロー成形する工程
(1)多層プリフォームの表面を80~120℃に加熱した後、
(2)金型内で多層プリフォームをロッドで縦方向に延伸しつつ、多段階に圧力を変えて高圧空気をブローし、
(3)多段階に高圧空気をブローする際の一段階目の圧力(一次ブロー圧力)が、0.3~2.0MPaであり、
(4)一次ブロー遅延時間が0.1~0.5秒であり、
(5)横方向(TD)の延伸倍率が3.0倍以上であり、かつ、横方向(TD)の延伸倍率に対する縦方向(MD)の延伸倍率(MD/TD)が0.6以上0.85以下である。 - 前記多層プリフォームのポリアミド層の水分率が0.005~1質量%である、請求項10に記載の多層容器の製造方法。
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