JP6093653B2

JP6093653B2 - セルロース含有容器

Info

Publication number: JP6093653B2
Application number: JP2013116118A
Authority: JP
Inventors: 泰章木谷
Original assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Current assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2033-05-31
Also published as: JP2014234443A

Description

本発明は、セルロース含有容器に関するものである。

近年、合成樹脂の成形品の分野においても、環境対応の１つとして、バイオマス（木粉、竹粉、米粉等）に含まれるセルロースと合成樹脂とを含有する複合材料が用いられている。
このような複合材料の中でも、セルロースの含有率が５０質量％以上の材料は、ウッドデッキや家具等の建材として製品化され、セルロースの含有率が５０質量％未満の材料は、箸や皿、玩具等の日用品として製品化されている。これらの成形品は、押出成形または射出成形により成形されるものである。

従来、セルロースとして、パルプその他の天然または再生繊維を用い、これらにオレフィン系樹脂を５〜２０質量％含ませた材料をシート状に加工した紙シートをプレス成形してなる容器が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−２３９３３４号公報

しかしながら、セルロースの含有率が５０質量％以上の複合材料を、ブロー成形に用いることは困難であり、ブロー成形によるボトル形状の成形品を成形するのは難しかった。その理由としては、セルロースの含有率が高い複合材料を用いた場合、成形時の熱によりセルロースが焦げてしまい、外観不良や悪臭が発生するという問題があった。また、セルロースの含有率が高い複合材料を用いた場合、セルロースと合成樹脂との粘着性が悪く、複合材料がブロー成形時の延伸に耐えられず、ブロー成形できないという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、セルロースを含有する複合材料の成形時の熱により外観不良や悪臭が発生することを防止し、ブロー成形による成形を可能としたセルロース含有容器を提供することを目的とする。

本発明のセルロース含有容器は、セルロースとポリプロピレンとを含有する複合材料を溶融成形してなる容器本体を備え、前記容器本体は、内層／中間層／外層の三層構成からなり、前記内層および前記外層が前記ポリプロピレンから構成され、前記中間層が前記複合材料から構成され、前記ポリプロピレンは、示差走査熱量計（ＤＳＣ）による測定において、融解開始温度が９０℃以下、融解ピーク温度が１４０℃以下、融解エンタルピーが８０ｍＪ／ｍｇ以下であり、前記セルロースの含有率が５０質量％以上であることを特徴とする。

本発明によれば、セルロースを含有する複合材料の成形時の熱により外観不良や悪臭が発生することを防止し、ブロー成形による成形を可能としたセルロース含有容器を提供することができる。

本発明の第一の実施形態として示したセルロース含有容器の概略側面図である。本発明の第二の実施形態として示したセルロース含有容器の概略断面図である。実験例１、４および５の示差走査熱量分析の結果を示すグラフである。実験例２および３の示差走査熱量分析の結果を示すグラフである。

本発明のセルロース含有容器の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

（１）第一の実施形態
図１は、本発明の第一の実施形態として示したセルロース含有容器の概略側面図である。
本実施形態に係るセルロース含有容器１は、例えば、飲料や調味料等の食品、あるいは、洗剤や医薬品等の薬剤等が充填されて用いられるものであって、有底筒状に形成された容器本体２から概略構成されている。

容器本体２は、セルロースとポリプロピレン（以下、「ＰＰ」と略すこともある。）とを含有する複合材料を、押出ブロー成形や、射出延伸ブロー成形等のブロー成形により成形した成形品である。

セルロースとしては、バイオマス（木粉、竹粉、米粉等）に含まれるものが用いられる。
また、セルロースとしては、溶融成形時の熱により焦げるのを避けるために、焦げの原因となるリグニンを除去したものが好ましい。
また、ＰＰに対する分散性を高めるためには、セルロースの繊維長は１〜１０μｍであることが好ましく、繊維径は２．５〜５μｍであることが好ましい。

ＰＰとしては、日本工業規格：ＪＩＳ−Ｋ−７１２１「プラスチックの転移温度測定方法」および日本工業規格：ＪＩＳ−Ｋ−７１２２「プラスチックの転移温度測定方法」に基づいて、示差走査熱量計（ＤＳＣ：ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＳｃａｎｎｉｎｇＣａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ）により測定し、測定条件としては、昇温速度１０℃／ｍｉｎにて測定温度３０℃から２１０℃の範囲で測定し、その時の融解開始温度が９０℃以下、融解ピーク温度が１４０℃以下、融解エンタルピーが８０ｍＪ／ｍｇ以下であるものが用いられ、融解開始温度が７５〜９０℃、融解ピーク温度が１２０〜１４０℃、融解エンタルピーが６０〜８０ｍＪ／ｍｇ以下であるものが好ましい。

融解開始温度、融解ピーク温度および融解エンタルピーが上記の範囲内のＰＰを用いれば、溶融成形時の熱によりセルロース含有容器の外観不良や悪臭が発生することを防止できるとともに、ブロー成形による成形が可能となる。言い換えれば、融解開始温度が９０℃以下であり、融解ピーク温度が１４０℃以下であるＰＰを用いることにより、複合材料の溶融成形時の成形温度（ＰＰを溶融する温度）を、セルロースが焦げ難い１６０℃以下とすることができるので、溶融成形時の熱によりセルロースが焦げて、セルロース含有容器の外観不良や悪臭が発生することを防止できる。また、融解エンタルピーが８０ｍＪ／ｍｇ以下であるＰＰを用いることにより、セルロース繊維同士の隙間にＰＰ分子が分散し易くなるためセルロースが微分散することによって成形性が向上し、複合材料におけるセルロースの含有率を高くしても、ブロー成形が可能となる。

これに対して、ＰＰの融解開始温度、融解ピーク温度および融解エンタルピーのうち１つでも、上記の範囲内でなければ、溶融成形時の熱によりセルロース含有容器１の外観不良や悪臭が発生することを防止できないばかりでなく、ブロー成形による成形も不可能となる。

このようなＰＰとしては、低分子量で分子量分布が狭く、低融点で結晶性の低いものが挙げられ、具体的には、日本ポリプロ社製のメタロセン系ポリプロピレン（商品名：ＷＩＮＴＥＣＷＭＸ０３、ＷＳＸ０２、ＷＦＸ４、ＷＦＸ４Ｔ）が挙げられる。
なお、本明細書中において、上記のようなＰＰを低融点ＰＰと言うことがある。

セルロース含有容器１（ここでは、容器本体２）における、セルロースの含有率は５０質量％以上であり、５１〜７０質量％であることがより好ましい。
セルロース含有容器１におけるセルロースの含有率が５０質量％以上であれば、ＰＰに比べてセルロースの含有率が高くなり、環境への付加を低減することができる。
また、セルロース含有容器１が容器本体２のみからなる場合、セルロース含有容器１におけるセルロースの含有率を７０質量％とできるため、より環境への付加を低減することができる。

次に、以上のように構成されたセルロース含有容器１の押出ブロー成形における製造方法の一例について説明する。
なお、以下の説明では、セルロース含有容器１の横断面の中央を通る直線を容器軸Ｏといい、容器軸Ｏに直交する方向を径方向という。
まず、上記の複合材料を、１６０〜１８０℃に加熱溶融してチューブ状の、所謂パリソンを押出し、このチューブ状のパリソンをブロー成形金型で挟み込む。
次いで、上記のパリソンを加熱された状態で内部に空気を吹き込んで、ブロー成形することにより、セルロース含有容器１を成形する。

上記押出ブロー成形における横倍率（径方向へのブロー倍率）は、１．１〜１．９倍であることが好ましい。
このとき、横倍率が１．９倍を超えると、容器本体２に穴が生じたり、裂け目が生じたりするおそれがあり、好ましくない。

本実施形態のセルロース含有容器１によれば、セルロースとＰＰとを含有する複合材料を溶融成形してなる容器本体２を備え、ＰＰは、日本工業規格：ＪＩＳ−Ｋ−７１２１「プラスチックの転移温度測定方法」および日本工業規格：ＪＩＳ−Ｋ−７１２２「プラスチックの転移温度測定方法」に基づいて、示差走査熱量計（ＤＳＣ）により測定し、測定条件としては、昇温速度１０℃／ｍｉｎにて測定温度３０℃から２１０℃の範囲で測定し、その時の融解開始温度が９０℃以下、融解ピーク温度が１４０℃以下、融解エンタルピーが８０ｍＪ／ｍｇ以下であり、セルロースの含有率が５０質量％以上であるので、ブロー成形等の溶融成形時の熱により外観不良や悪臭が発生することを防止できるとともに、ブロー成形による成形が可能となる。

（２）第二の実施形態
図２は、本発明の第二の実施形態として示したセルロース含有容器の概略断面図である。
本実施形態に係るセルロース含有容器１０は、内層１１／中間層１２／外層１３の三層構成からなる容器本体１４から概略構成され、内層１１および外層１３がＰＰから構成され、中間層１２が上記のセルロースの含有率を７０質量％とした複合材料から構成されている。

内層１１および外層１３を構成するＰＰとしては、中間層１２を構成するＰＰと同様のものが用いられる。但し、内層１１や外層１３に使用される樹脂は、上記ＰＰに限定されない。本実施形態において、内層１１および外層１３に、中間層１２と同様のＰＰを使用したのは、中間層１２を形成する複合材料と融点が同等であり、ブロー成形性が良好となるためである。よって、内層１１および外層１３を構成する樹脂は、ＰＰに限定されない。

内層１１の厚みは、特に限定されるものではなく、容器形状、容量等に応じて適宜調整されるが、例えば、１００μｍ〜３００μｍである。
外層１３の厚みは、特に限定されるものではなく、容器形状、容量等に応じて適宜調整されるが、例えば、１００μｍ〜２００μｍである。

セルロース含有容器１０は、内層１１と外層１３を備え、内層１１と外層１３には、セルロースが含まれていないので、セルロース含有容器１０全体としてのセルロースの含有率は５０質量％以上であり、５１〜７０質量％であることがより好ましい。

次に、以上のように構成されたセルロース含有容器１０の押出ブロー成形における製造方法の一例について説明する。
まず、ＰＰからなる内層／複合材料からなる中間層／ＰＰからなる外層の三層で構成され、１６０〜１８０℃に加熱溶融されたチューブ状の、所謂パリソンを押出し、このチューブ状のパリソンをブロー成形金型で挟み込む。
次いで、上記のパリソンを加熱された状態で内部に空気を吹き込んで、ブロー成形することにより、セルロース含有容器１０を成形する。

本実施形態のセルロース含有容器１０によれば、内層１１／中間層１２／外層１３の三層構成からなる容器本体１４から構成され、内層１１および外層１３がＰＰから構成され、中間層１２がセルロースの含有率を７０質量％とした複合材料から構成されているので、セルロース含有容器１０内に充填された内容物に、中間層１２を構成する複合材料に含まれるセルロースの臭いが移ることを防止できる。
また、内層１１および外層１３を構成する材料として、中間層１２を構成する複合材料に含まれるＰＰを用いることにより、本実施形態のセルロース含有容器１０においても、ブロー成形が可能であるとともに、ブロー成形等の溶融成形時の熱により外観不良や悪臭が発生することを防止できる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記の実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実験例１］
日本工業規格：ＪＩＳ−Ｋ−７１２１「プラスチックの転移温度測定方法」および日本工業規格：ＪＩＳ−Ｋ−７１２２「プラスチックの転移温度測定方法」に基づいて、示差走査熱量計（商品名：ＥＸＳＴＡＲ、ＤＳＣ６２２０、ＳＩＩＮＴ社製）を用いて、低融点ＰＰ（商品名：ＷＩＮＴＥＣＷＭＸ０３、日本ポリプロ社製）の示差走査熱量分析を行った。測定条件は、昇温速度１０℃／ｍｉｎ、測定温度範囲３０℃から２１０℃にて行った。
結果を図３および表１に示す。

［実験例２］
実験例１と同様にして、ホモＰＰ（商品名：Ｊ１６０ＭＧ、プライムポリマー社製）の示差走査熱量分析を行った。
結果を図４および表１に示す。

［実験例３］
実験例１と同様にして、ランダムＰＰ（商品名：Ｊ２４６Ｍ、プライムポリマー社製）の示差走査熱量分析を行った。
結果を図４および表１に示す。

［実験例４］
実験例１と同様にして、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ、商品名：Ｈｉｚｅｘ２１００Ｊ、プライムポリマー社製）の示差走査熱量分析を行った。
結果を図３および表１に示す。

［実験例５］
実験例１と同様にして、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ、商品名：Ｎｅｏｚｅｘ４０３００Ｊ、プライムポリマー社製）の示差走査熱量分析を行った。
結果を図３および表１に示す。

［実施例１］
まず、低融点ＰＰ（商品名：ＷＩＮＴＥＣＷＭＸ０３、日本ポリプロ社製）と、セルロース（商品名：ＵＦＣ−１００、レッテンマイヤー社製）とを、質量比で３０：７０（質量％：質量％）となるように混練し、低融点ＰＰとセルロースから構成される複合材料のペレットを作製した。
低融点ＰＰとセルロースの混練には、同方向回転の２軸混練押出機（スクリュー径（Ｄ）３５．５ｍｍ、スクリュー長（Ｌ）１５２６．５ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝４３）を用い、溶融混練樹脂が吐出された時の樹脂温度を１７０℃、スクリュー回転数を１００ｒｐｍとした。
得られたペレットは、焦げがなく、正常な形状をなしていた。
この複合材料のペレットを用いて、押出溶融温度を１６５℃とし、押出ブロー成形により、有底筒状に形成された容器本体からなるセルロース含有容器を得た。
結果を表２に示す。

［比較例１］
実施例１と同様の２軸混練押出機を使用し、ホモＰＰ（商品名：Ｊ１６０ＭＧ、プライムポリマー社製）と、セルロース（商品名：ＵＦＣ−１００、レッテンマイヤー社製）とを、質量比で３０：７０（質量％：質量％）となるように混練し、ホモＰＰとセルロースから構成される複合材料のペレットの作製を試みた。この時の設定条件は、溶融混練樹脂が吐出された時の樹脂温度を１９０℃、スクリュー回転数を１００ｒｐｍとした。
その結果、ペレット加工時に、セルロースの焦げが生じるとともに、押出不良が生じて、ペレットを作製することができなかった。
結果を表２に示す。

［比較例２］
実施例１と同様の２軸混練押出機を使用し、ランダムＰＰ（商品名：Ｊ２４６Ｍ、プライムポリマー社製）と、セルロース（商品名：ＵＦＣ−１００、レッテンマイヤー社製）とを、質量比で３０：７０（質量％：質量％）となるように混練し、ランダムＰＰとセルロースから構成される複合材料のペレットを作製した。この時の設定条件は、溶融混練樹脂が吐出された時の樹脂温度を１７５℃、スクリュー回転数を１００ｒｐｍとした。
得られたペレットは、焦げがなく、正常な形状をなしていた。
この複合材料のペレットを用いて、押出溶融温度を１８５℃とし、押出ブロー成形を行ったところ、容器の胴部にて破裂し、正常に成形を行えなかった。
結果を表２に示す。

［比較例３］
実施例１と同様の２軸混練押出機を使用し、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ、商品名：Ｈｉｚｅｘ２１００Ｊ、プライムポリマー社製）と、セルロース（商品名：ＵＦＣ−１００、レッテンマイヤー社製）とを、質量比で３０：７０（質量％：質量％）となるように混練し、高密度ポリエチレンとセルロースから構成される複合材料のペレットの作製を試みた。この時の設定条件は、溶融混練樹脂が吐出された時の樹脂温度を１７５℃、スクリュー回転数を１００ｒｐｍとした。
その結果、ペレット加工時に、押出不良が生じて、ペレットを作製することができなかった。
結果を表２に示す。

［比較例４］
実施例１と同様の２軸混練押出機を使用し、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ、商品名：Ｎｅｏｚｅｘ４０３００Ｊ、プライムポリマー社製）と、セルロース（商品名：ＵＦＣ−１００、レッテンマイヤー社製）とを、質量比で３０：７０（質量％：質量％）となるように混練し、低密度ポリエチレンとセルロースから構成される複合材料のペレットを作製した。この時の設定条件は、溶融混練樹脂が吐出された時の樹脂温度を１７０℃、スクリュー回転数を１００ｒｐｍとした。
得られたペレットは、焦げがなく、正常な形状をなしていた。
この複合材料のペレットを用いて、押出溶融温度を１６５℃とし、押出ブロー成形を行ったところ、押出したパリソンのブローにおいて成形性が悪く部分的に割れてしまい、正常にブロー成形を行えなかった。

なお、表２において、ペレットが正常に加工された場合、ペレット加工性が「○」、ペレットが正常に加工されなかった場合、ペレット加工性が「×」と表示した。
また、表２において、押出ブロー成形を行えた場合、押出ブロー成形性が「○」、押出ブロー成形を行えなかった場合、押出ブロー成形性が「×」と表示した。
表２の結果から、低融点ＰＰを用いた実施例１では、ペレット加工性および押出ブロー成形性において良好な結果が得られた。
一方、低融点ＰＰ以外の材料を用いた場合、ペレット加工性または押出ブロー成形性において、良好な結果が得られなかった。

［実施例２］
低融点ＰＰ（商品名：ＷＩＮＴＥＣＷＭＸ０３、日本ポリプロ社製）からなる内層／実施例１で調製した複合材料からなる中間層／低融点ＰＰ（商品名：ＷＩＮＴＥＣＷＭＸ０３、日本ポリプロ社製）からなる外層で構成され、１６０〜１８０℃に加熱溶融されたチューブ状のパリソンを押出し、このチューブ状のパリソンをブロー成形金型で挟み込み、上記のパリソンが加熱された状態で内部に空気を吹き込んで、押出ブロー成形することにより、厚み１３６μｍの内層／厚み９４９μｍの中間層／厚み２４６μｍの外層の三層構成からなる容器本体からなるセルロース含有容器を得た。
結果を表３に示す。

また、表３において、多層押出ブロー成形を行えた場合、多層押出ブロー成形性が「○」と表示した。
表３の結果から、低融点ＰＰを用いた実施例２では、多層押出ブロー成形性において良好な結果が得られた。
また、容器本体が低融点ＰＰからなる内層／実施例１で調製した複合材料からなる中間層／低融点ＰＰからなる外層で構成された実施例２では、実施例１よりも木質臭が抑えられることが確認された。

本発明は、セルロースを含有する複合材料の成形時の熱により外観不良や悪臭が発生することを防止し、ブロー成形による成形を可能とすることができる。

１セルロース含有容器
２容器本体
１０セルロース含有容器
１１内層
１２中間層
１３外層
１４容器本体

Claims

セルロースとポリプロピレンとを含有する複合材料を溶融成形してなる容器本体を備え、
前記容器本体は、内層／中間層／外層の三層構成からなり、
前記内層および前記外層が前記ポリプロピレンから構成され、前記中間層が前記複合材料から構成され、
前記ポリプロピレンは、示差走査熱量計（ＤＳＣ）による測定において、融解開始温度が９０℃以下、融解ピーク温度が１４０℃以下、融解エンタルピーが８０ｍＪ／ｍｇ以下であり、
前記セルロースの含有率が５０質量％以上であることを特徴とするセルロース含有容器。