JP2020044717A

JP2020044717A - 樹脂成形品及びその製造方法

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Publication number: JP2020044717A
Application number: JP2018174964A
Authority: JP
Inventors: 畠山　和幸; Kazuyuki Hatakeyama; 和幸畠山; 治昌畠山; Harumasa Hatakeyama
Original assignee: HEIWA KAGAKU KOGYOSHO KK
Current assignee: HEIWA KAGAKU KOGYOSHO KK
Priority date: 2018-09-19
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2020-03-26
Also published as: WO2020059793A1

Abstract

【課題】マイクロプラスチックの発生を抑え、また海洋等に流出したマイクロプラスチックの存続期間が短く、自然環境に悪影響を与えるおそれの少ない樹脂成形品及びその製造方法を提供すること。【解決手段】熱可塑性水溶性ポリマーを含む樹脂を成形した中間層１０成形体と、中間層成形体の全外周を外環境から遮断する少なくとも１層の遮断層１２とを有する樹脂成形体である。【選択図】図２

Description

本発明は、樹脂成形品の主体である中間層が水和することにより崩壊し、ひいては生分解が効率的に促進される樹脂成形品及びその製造方法に関する。

プラスチックは、軽さ、丈夫さ、安定性、成型の容易性などから、広く使用されている。しかし、錆びることもなく腐ることもないという従来のプラスチックの特徴から、使用後に回収されることなく廃棄されたプラスチックが、長期にわたり自然環境中に残存するという問題が生じてきた。すなわち、プラスチックは海洋中では分解するが、その分解に長期間を要するから、直径５ｍｍ程度以下の粒子であるマイクロプラスチックとして存続する期間が長い。このマイクロプラスチックは、海洋・河川・土等の環境を汚染し、またマイクロプラスチックを海洋の生物・動物等が摂取し、種々の社会問題や自然破壊を発生させている。

一方、土・水に接触して生分解する生分解性樹脂が知られている。しかし、該生分解性樹脂は、水成分と接触して生分解することが不都合な成形品例えば一般的な液体容器の材料としてそのまま使用することができず、その用途は極めて限られている。

従来の生分解樹脂を使用した成形品として、延伸ブロー成形による生分解性プラスチック製容器の周囲を生分解性プラスチックからなるシュリンクラベルで巻いた生分解容器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
従来公知のポリ乳酸、油脂族ポリエステル、ヒドロキシポリエステル、ポリカプトラクトン等の生分解性樹脂は、重合方法が解明されていない、重合が微生物によるものである、触媒が高価である等の理由から経済上の問題がある。そのため、特許文献１の生分解性容器においては、少ない生分解樹脂材料を使用し、従来より高い強度を得ることができるものである。

しかし、特許文献１の生分解容器は、生分解性であるが水溶性でないため、不安定な湿度の環境下において使用可能である反面、生分解に長期間を要し、この長期間の生分解過程でマイクロプラスチックとして存在し続けるという問題がある。
また、特許文献１の容器は、その内側すなわち充填物との接触面の生分解性の問題を解決していないため、実用的な容器を製造することはできない。

従来の他の生分解樹脂を使用した成形品として、生分解性材料からなり中空状の予備成形体をブロー成形し、該容器の内表面にガスの透過あるいは水分の浸透を防止するコーテイング層を設けたプラスチック容器が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特許文献２においては、生分解性の容器内表面にDLC（ダイヤモンドライクカーボン）やSiO2のコーティングをした容器が記載されている。このコーティングは、容器充填物の品質を安定的に保持することを目的とするものとして記載されているものの、コーテイング層の破断により外部から中間層に通じる通路が形成され、それにより中間層の崩壊が進行し、ひいては生分解が引き起こされることについては一切触れられていない。

特開平８−５８７９７号公報特開２００２−２７４５２１号公報

本発明は、従来のプラスチックの廃棄物、特にマイクロプラスチックの発生に繋がる上述した問題に鑑みなされたものであって、マイクロプラスチックの発生を抑え、また海洋等に流出したマイクロプラスチックの存続期間が短く、自然環境に悪影響を与えない樹脂成形品及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、熱可塑性水溶性ポリマーを含む樹脂を成形した中間層成形体と、該中間層成形体の全外周を外環境から遮断する少なくとも１層の遮断層とを有することを特徴とする樹脂成形体である。

本発明はまた、熱可塑性水溶性ポリマーを含む樹脂をブロー成形によって中間層成形体を形成するステップと、
前記中間層成形体の全外周を外環境から遮断する少なくとも１層の遮断層を形成するステップと
を有することを特徴とする樹脂成形体の成形方法である。

本発明は、さらに、熱可塑性水溶性ポリマーを含む樹脂を射出成形によって中間層成形体を形成するステップと、
前記中間層成形体の全外周を外環境から遮断する少なくとも１層の遮断層を形成するステップと
を有することを特徴とする樹脂成形体の成形方法である。

本発明によれば、マイクロプラスチックの発生を抑え、また海洋等に流出したマイクロプラスチックの存続期間が短く、自然環境に悪影響を与えるおそれの少ない樹脂成形品及びその製造方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態の樹脂成形品の容器本体の一部を破断した斜視図である。本発明の第１実施形態の樹脂成形品の容器本体の拡大部分断面図である。本発明の第２実施形態の樹脂成形品のトレーの一部を破断した斜視図である。本発明の第２実施形態の樹脂成形品のトレーの拡大部分断面図である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の樹脂成形体は、液体を充填するビン容器１である。ビン容器１は、図１に示すように、容器本体４の上端にキャップ６を螺合するための螺合部８を有する。容器本体４は、パリソン（図示せず）をブロー成形して形成される。容器本体４は、図１の一点鎖線Ａで示す領域の拡大部分断面図である図２に示すように、中間層１０の表裏両面に内外層１２を有する。
中間層１０の材料は、内外層１２の破断に伴い侵入した水性媒体との接触により崩壊が進む生分解性であるポリマーであれば、あらゆる材料を選択することができる。具体的には、中間層１０を構成する材料は、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、デンプン、変性デンプン、スクロース等から選択され得る。

また、中間層１０には、澱粉ポリエステル、ポリ-３-ヒドロキシ酪酸、セルロース、リグニン、ポリ乳酸、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-コ-3-ヒドロキシヘキサノエート)、ポリ乳酸/ポリカプロラクトン共重合体、ポリ乳酸/ポリエーテル共重合体、ポリグリコール酸、ブタンジオール/長鎖ジカルボン酸共重合体、ポリブチレンアジペートテレフタレート、脂肪族芳香族系ポリエステル、ポリテトラメチレンアジペート・コ・テレフタレート、ポリエチレンテレフタレートサクシネート、ポリエチレンテレフタレート共重合体、ポリカプロラクトン、ポリヒドロキシブチレート／バリレート、ポリ−β−ヒドロキシ酪酸から1つ以上を加えて混合したものとすることもできる。
さらに、中間層１０は、ビン容器１としての機能を果たすのに必要な厚さを有していれば、どのような厚さであってもよい。中間層１０の層厚は、100μｍ〜2000μｍ(100000nm〜2000000nm)、好ましくは200μｍ〜1500μｍ、より好ましくは300μｍ〜700μｍが例示される。

内外層１２の材料としては、ビン容器１の使用時には中間層１０に水を浸透させずに、外環境から中間層１０を遮断することが可能なあらゆる材料を使用することができる。そのような材料の例として、ケン化度／重合度の高いポリビニルアルコール、澱粉ポリエステル、ポリ-３-ヒドロキシ酪酸、セルロース、リグニン、ポリ乳酸、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-コ-3-ヒドロキシヘキサノエート)、ポリ乳酸/ポリカプロラクトン共重合体、ポリ乳酸/ポリエーテル共重合体、ポリグリコール酸、ブタンジオール/長鎖ジカルボン酸共重合体、ポリブチレンアジペートテレフタレート、脂肪族芳香族系ポリエステル、ポリテトラメチレンアジペート・コ・テレフタレート、ポリエチレンテレフタレートサクシネート、ポリエチレンテレフタレート共重合体、ポリカプロラクトン、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、の群から１つ以上の単体または混合物が含まれる。

またこれらに、水中での分解速度を調整することを目的として、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、デンプン、変性デンプン、スクロースから１つ以上を選択して混合することもできる。
内外層１２は、中間層１０の硬度等の物性を考慮して、ビン容器１の使用時には容易に破断せず、中間層１０を外環境から遮断できる厚さであれば、どのような厚さであってもよい。一般的に、内外層１２の層厚は、500μｍ(500000nm)以下、好ましくは200μｍ以下、より好ましくは50μｍ以下が例示される。

中間層１０には、任意の添加剤が含まれていてよい。具体例として、限定されるものではないが、可塑剤、抗菌剤、制菌剤、耐候剤、酸化防止剤、崩壊性を高める崩壊促進剤を挙げることができる。そのような添加剤は、成形前または成形途中で、中間層１２を形成する材料中に添加することができる。また、顔料や染料等の着色剤を含めることもできる。

中間層１０には、容器としての機能を阻害しない範囲で、任意の自然由来物質が含めることができる。含めることができるものの具体的な例として、再生パルプ、竹粉、もみ殻、フスマ、木粉、コーヒー豆、茶葉、食用に適さない穀物、貝殻、卵殻、石灰石等を挙げることができる。

内外層１２には、その主要な役割である中間層の外環境からの遮断を強化する添加剤が添加されてよい。そのような添加剤には、可塑剤、抗菌剤、制菌剤、耐候剤、酸化防止剤、崩壊促進剤、分解抑制剤が含まれる。
崩壊促進剤、分解抑制剤はどちらか一方を選択的に使用される。例えば、牛乳やヨーグルトのように冷暗所保存で消費期限の短く、使用後は速やかに分解が進むことが望ましい商品の場合は、崩壊促進剤を使用する。日焼け止め、日焼けオイルなどのように消費期限が長く、高温多湿の環境下で使用される可能性のある商品であれば分解抑制剤を使用することができる。またそのような添加剤のほかに、成形を容易にするために、粘度改質剤を添加することができる。また、顔料、染料等の着色剤を含むこともできる。

内外層１２は、中間層１０に直接被覆される被膜であってもよく（例えば、水蒸気バリア性の高い熱可塑性樹脂の積層、あるいは、層状ケイ酸塩含有塗料や撥水剤などのコーティング）、蒸着により堆積された層であってもよく（例えばシリカ蒸着、ＤＬＣ）、また化学処理により表面処理がなされて変性した表面層であってもよい。化学的な表面処理には、例えば中間層１２にアルデヒド化合物を反応させることが含まれる。その場合の内外層１２とは、表面上の水酸基がアセタール化された状態の表面層を言う。

中間層１０は、１層以上、好ましくは１層、２層、３層、４層、５層であってよく、より好ましくは１層である。
内外層１２は、同様に１層以上、好ましくは１層、２層、３層、４層、５層であってよく、より好ましくは１層、２層または３層である。
中間層１０および内外層１２以外にも、当業者に公知の層、例えば装飾層、ガスバリア層、接着層、光沢層等が含まれていてよい。

ビン容器１は、押出しブロー成形（ダイレクトブロー成形）、射出ブロー成形（インジェクションブロー成形）、延伸ブロー成形（ストレッチブロー成形）等、各種ブロー成形により製造されることが例示される。ビン容器１のキャップ６は、射出成形（インジェクション成形）、圧縮成形（コンプレッション成形）、プレス加工等により製造されることが例示される。

中間層１０及び内外層１２の変形例について説明する。ビン容器１が、容器内部側に、充填物に接触する最内側遮断層を有し、該最内側層と中間層１０の間に第１接着層を有する。ビン容器１の外気側に、中間層１０に接触するに第２接着層を有し、第２接着層の外気側に最外側者断層を有する。すなわち、この変形実施例のビン容器１は、ビン容器内側から、最内側遮断層、第１接着層、中間層１０，第２接着層、最外側遮断層の５層からなる。

前記最内側遮断層は、非水溶性樹脂が１００％である。前記第１接着層は、非水溶性材料が５０％、及び水溶性樹脂が５０％である。中間層１０は、水溶性樹脂が１００％である。第２接着層は、非水溶性樹脂が５０％、及び水溶性樹脂が５０％である。前記最外側遮断層は、非水溶性樹脂が８０％、及び水溶性樹脂が２０％である。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態の樹脂成形体は、トレー１００である。トレー１００は、図３に示すように、概ね平板状である。トレー１００は、図３の一点鎖線Ｂで示す部分の部分拡大図である図４に示すように、トレー中間層１１０の表裏両面にトレー被覆外層１１２を有する。トレー被覆層１１２は、トレー中間層１１０と接触する接着層１１２Ｃと、接着層１１２Ｃと接触する遮断層１１２Ｄとからなる。

接着層１１０Ｃは、トレー中間層１１０と遮断層１１０Ｄの間の接着性を向上させる。接着層１１０Ｃには、トレー中間層１１０を構成する材料と、遮断層１１０Ｄを構成する材料とのブレンドであってよい。また、接着層１１０Ｃには、そのほかに添加剤を含んでもよい。そのような添加剤には、層間の接着性を高めるための添加剤であっても、そのほかの作用を有する添加剤であってもよい。

１ビン容器
４容器本体
６キャップ
８螺合部
１０中間層
１２内外層
１００トレー
１１０トレー中間層
１１２トレー被覆外層
１１２Ｃ接着層
１１２Ｄ遮断層

Claims

熱可塑性水溶性ポリマーを含む樹脂を成形した中間層成形体と、該中間層成形体の全外周を外環境から遮断する少なくとも１層の遮断層とを有することを特徴とする樹脂成形体。
前記熱可塑性水溶性ポリマーが、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、デンプン、変性デンプン、スクロース、澱粉ポリエステル、ポリ-３-ヒドロキシ酪酸、セルロース、リグニン、ポリ乳酸、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-コ-3-ヒドロキシヘキサノエート)、ポリ乳酸/ポリカプロラクトン共重合体、ポリ乳酸/ポリエーテル共重合体、ポリグリコール酸、ブタンジオール/長鎖ジカルボン酸共重合体、ポリブチレンアジペートテレフタレート、脂肪族芳香族系ポリエステル、ポリテトラメチレンアジペート・コ・テレフタレート、ポリエチレンテレフタレートサクシネート、ポリエチレンテレフタレート共重合体、ポリカプロラクトン、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、の群から選択された１つ以上の単体または混合物であることを特徴とする、請求項１に記載の樹脂成形体。
前記遮断層を構成する物質が、耐水性を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の樹脂成形体。
前記中間層成形体の層厚は、100μｍ〜2000μｍであることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の樹脂成形体。
前記遮断層の層厚は、500μｍ以下であることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の樹脂成形体。
熱可塑性水溶性ポリマーを含む樹脂をブロー成形によって中間層成形体を形成するステップと、
前記中間層成形体の全外周を外環境から遮断する少なくとも１層の遮断層を形成するステップと
を有することを特徴とする樹脂成形体の成形方法。
熱可塑性水溶性ポリマーを含む樹脂を射出成形によって中間層成形体を形成するステップと、
前記中間層成形体の全外周を外環境から遮断する少なくとも１層の遮断層を形成するステップと
を有することを特徴とする樹脂成形体の成形方法。
中間層を形成する熱可塑性水溶性ポリマー及び前記熱可塑性水溶性ポリマーの全外周を外環境から遮断する少なくとも１層の遮断層を形成する遮断剤を共押出して積層パリソンを形成するステップと、
前記積層パリソンをブロー成形し任意の中空形態に形成するステップと
を有することを特徴とする樹脂成形体の成形方法。
中間層を形成する熱可塑性水溶性ポリマー層及び前記中間層成の全外周を外環境から遮断する少なくとも１層の遮断層を形成する遮断剤からなる積層シートを形成するステップと、
前記積層シートを真空成形または圧空成形によって所定の形態に形成するステップと
を有することを特徴とする樹脂成形体の成形方法。
熱可塑性水溶性ポリマーを含む樹脂を押出成形またはカレンダー成形によってシート状中間層成形体を形成するステップと、
前記シート状中間層成形体を真空成形または圧空成形によって所定の形態に形成するステップと
前記シート状中間層成形体の全外周を外環境から遮断する少なくとも１層の遮断層を形成するステップと
を有することを特徴とする樹脂成形体の成形方法。
熱可塑性水溶性ポリマーを含む樹脂をからなる中間層及び前記中間層の全外周を外環境から遮断する少なくとも１層の遮断層を有する積層シートを形成するステップと、
前記積層シートを圧縮成形して所定の形態に形成するステップと
を有することを特徴とする樹脂成形体の成形方法。