(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一軸方向に結晶配向したポリプロピレンシートを、その融点以下の温度で熱成形して容器を製造する方法において、結晶配向係数が０．３以上、フィブリル径が０．４μｍ以下のポリプロピレンシートを用い、容器は上面が開口し、該開口面に平行な平面で切断した少なくとも１つの断面の形状が、該断面の中心を通って且つ該断面の周と交わることによって形成される長さの異なる２つの線分を有する形状であり、これら２つの線分は該断面の中心において互いに直交し、一方の線分は該断面において最短であり、他の線分は一方の線分の１．５倍以上の長さであり、該ポリプロピレンシートの結晶配向軸と熱成形されるべき容器の断面の最短の線分とのなす角度が０〜４５度となるようにして熱成形することを特徴とする容器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、食品、医薬品、化粧品、文具等の包装材として好適に用い得る、剛性が高く、透明性良好なポリプロピレン容器の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリプロピレンシートを真空成形や圧空成形、あるいはそれらの併用方法で熱成形して得られる食品用トレーやブリスターパック等のポリプロピレン容器は、低コストで機械的強度や耐熱性に優れていることから食品、文具等の包装材として広く使用されている。またリサイクルも容易であることからポリ塩化ビニルやポリスチレン製容器の代替品としても期待されている。しかし、従来のポリプロピレン容器はポリ塩化ビニルやポリスチレン製容器に比較して透明性が劣るため、その使用が制限されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ポリプロピレン容器の透明性を改良する手段として、プロピレン−エチレンランダム共重合体に結晶化核剤を添加した組成物でシートを製造し、そのシートを用いて容器を製造する方法が提案されているが、かかるシートから得られた容器は透明性の改良が不十分であるばかりでなく、剛性も低いという欠点があった。また、ダイから溶融押出しされたシートを冷却水中で急冷して透明化を図る方法も提案されているが、この方法で製造されたシートは透明性の改良効果が不十分であり、結果的にこのシートを用いて熱成形された容器の透明性も劣るものであった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、一軸方向に結晶配向したポリプロピレンシートを、その融点以下の温度で熱成形して容器を成形する方法において、シートの結晶配向軸と容器の開口面に平行な平面で切断した断面の最短の線分とのなす角度を０〜４５度になるようにして熱成形することにより透明性が良好な容器が得られることを見出し、本発明を完成した。
【０００５】
すなわち、本発明は、一軸方向に結晶配向したポリプロピレンシートを、その融点以下の温度で熱成形して容器を製造する方法において、結晶配向係数が０．３以上、フィブリル径が０．４μｍ以下のポリプロピレンシートを用い、容器は上面が開口し、該開口面に平行な平面で切断した少なくとも１つの断面の形状が、該断面の中心を通って且つ該断面の周と交わることによって形成される長さの異なる２つの線分を有する形状であり、これら２つの線分は該断面の中心において互いに直交し、一方の線分は該断面において最短であり、他の線分は一方の線分の１．５倍以上の長さであり、該ポリプロピレンシートの結晶配向軸と熱成形されるべき容器の断面の最短の線分とのなす角度が０〜４５度となるようにして熱成形することを特徴とする容器の製造方法である。
【０００６】
本発明において熱成形される容器は、上面が開口し、該開口面に平行な平面で切断した少なくとも１つの断面の形状が、該断面の中心を通って且つ該断面の周と交わることによって形成される長さの異なる２つの線分を有する形状であり、これら２つの線分は該断面の中心において互いに直交し、一方の線分は該断面において最短であり、他の線分は一方の線分の１．５倍以上の長さである容器である。
【０００７】
本発明において熱成形の対象となる容器を図面に基づいて説明する。図１は、本発明における容器の代表的な形状を示す概略図である。図１において、（Ａ）は全体の斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の開口面に平行な平面で切断した任意の位置の断面図である。この断面は次の要件を満足する形状である。
【０００８】
（イ）断面の中心（１）を通って且つ該断面の周（２）と交わることによって形成される長さの異なる２つの線分（３）および（４）を有する。
（ロ）２つの線分（３）および（４）は該断面の中心（１）において互いに直交する。
（ハ）一方の線分（３）は該断面において最短である。（以下、この線分を短線分ともいう。）
（ニ）他方の線分（４）は一方の線分（３）の１．５倍以上の長さである。（以下、この線分を長線分ともいう。）
このような断面の形状としては、具体的には、図１に示した概ね長方形ではあるが、長方形の四隅にアールが付けられた形状、図２に示した楕円形等が典型的な形状である。また、これらの形状の他にも、長線分（４）／短線分（３）≧１．５以上の長方形、菱形、偏平な五角形、偏平な六角形等の多角形、これら多角形の頂点にアールを付けた概ね多角形等を挙げることができる。
【０００９】
上記した（イ）〜（ニ）の要件を満足しない断面の形状を有する容器は、本発明の熱成形の対象にはならない。具体的には、断面の中心において直交する２つの線分がすべて同じ長さであるような形状、例えば、円形、正方形の場合は、２つの線分の方向に方向性がないために本発明によらずとも透明な容器を得ることができる。また、断面の中心において直交する長さの異なる２つの線分を有する場合であっても、長い方の線分が短い方の線分の長さの１．５倍未満であるような形状、例えば、正三角形、正五角形、正六角形等の場合にも、２つの線分の方向に方向性が乏しいため本発明の効果が十分に発現しない。
【００１０】
上記した断面の形状は、容器の開口面に平行な平面で切断された任意の断面について満足されていればよい。例えば、図３は、本発明において成形される容器の代表的な形状を示す概略図であり、（Ａ）は全体の斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の開口面に平行な平面で切断した開口面近傍の断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）の開口面に平行な平面で切断した底面近傍の断面図である。この容器では、底面近傍の断面の形状は円形であるが、上面の開口面近傍の断面の形状は楕円形であり、この楕円形について前記した（イ）〜（ニ）の要件を満足しておれば、このような形状の容器も本発明における成形の対象となる容器である。
【００１１】
また、図４に示したように、異なる断面の形状を有する凹部を複数個組み合わせて有する容器であっても、その内の少なくとも１つの凹部についての断面が上記の（イ）〜（ニ）の各要件を満足するときは、本発明における熱成形の対象となる容器である。また、図５に示したように、上面の開口部近傍の断面は正方形であり、本発明の対象外の断面形状であっても、底面に設けられた間仕切り用リブで仕切られた凹部の少なくとも１つが前述の要件を満たす形状であれば、本発明における対象となる容器である。
【００１２】
本発明において使用するポリプロピレンシートは、一軸方向に結晶配向したシートである。使用するポリプロピレンシートが無配向である場合には、透明性、剛性の改良効果が不十分であり本発明の目的を達成できない。また、２軸方向に配向したシートではシートの生産コストが高く、低コストで透明性に優れた容器を提供する本発明の目的を達成できない。尚、結晶配向の軸方向とは、Ｘ線回折法によって求められたポリプロピレン結晶のＣ軸が配向した方向をいう。
【００１３】
本発明に使用する一軸方向に結晶配向したポリプロピレンシートは、その結晶配向係数が０．３以上であることが透明性、剛性の改良効果に優れているために好ましい。さらに、フィブリル径が０．４μｍ以下であることがより好ましい。ここで、フィブリル径とは固体光散乱測定装置を用いてＶｖ散乱強度分布を測定し、Ｄｅｂｙｅプロットから求められる繊維状組織の平均径をいう。
【００１４】
本発明において、ポリプロピレンとしてはプロピレンの単独重合体、プロピレンとエチレン、ブテン−１等のプロピレン以外のα−オレフィンとのブロック共重合体、ランダム共重合体、グラフト共重合体等の共重合体、またはこれらの混合物を用いることができる。特に、プロピレンの単独重合体およびプロピレン−エチレンランダム共重合体が、得られる容器の透明性に優れるために本発明において好適である。
【００１５】
必要に応じて、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−プロピレン−ブテン共重合体等のオレフィン系エラストマー、スチレン−ブテン共重合体、スチレン−エチレン−ブテン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体等のスチレン系エラストマー等のエラストマーを本発明の特性が損なわれない範囲で適宜配合することができる。
【００１６】
また、必要に応じて、タルク、シリカ、Ｎａ塩、ＡＬ塩、ソルビトール類等の結晶化核剤を添加することが透明性をより改良するうえで効果的である。中でも１・３，２・４−（ジメチルベンジリデン）ソルビトール等のソルビトール類が透明性の改良効果のうえで特に好適である。さらに必要に応じて、安定剤、帯電防止剤、滑剤、防曇剤、紫外線吸収剤、ブロッキング防止剤、着色剤等の添加剤を適宜配合することができる。
【００１７】
上記した一軸方向に結晶配向したポリプロピレンシートはどのような方法によって得られたものでもよいが、以下に述べる方法によって好適に製造することができる。即ち、ポリプロピレンをシート状に溶融押出して冷却した後、結晶融点より低い温度で一軸方向に圧延してシートを得る方法をあげることができる。この場合、ポリプロピレンをシート状に溶融押出して冷却する方法は、公知の技術により実施できる。例えば、ポリプロピレンを押出機に供給して樹脂温度２００〜２８０℃で溶融し、ダイからシート状に押出し、表面温度２０〜１００℃、好ましくは３０〜７０℃の冷却ロールで冷却してシートにする方法がある。
【００１８】
圧延の方法は公知の方法を採用することができる。例えば、上記のシートを１００〜１６０℃、好ましくは１２０〜１５０℃に加熱された少なくとも一対のロール間に通す方法を好適に採用できる。また必要に応じて圧延を複数回繰り返したり、圧延前にシートを予熱しても良い。この場合、シートの結晶配向係数が０．３以上で、かつフィブリル径が０．４μｍ以下になるように圧延することが、透明性、剛性の改良効果が優れており更に好ましい。
【００１９】
このようにして、一般に厚さ０．１ｍｍ以上の一軸方向に結晶配向したポリプロピレンシートを得ることができる。
【００２０】
本発明においては、こうして得られた一軸方向に結晶配向したポリプロピレンシートを、次いで熱成形する。熱成形時のシート表面温度は、透明性の優れた容器を得るためにはポリプロピレンの融点以下であることが必要である。通常は、１３０〜１６５℃の範囲から選ぶことが容器の透明性の点から好ましい。
【００２１】
本発明においては、熱成形の際に、一軸方向に結晶配向したポリプロピレンシートの結晶配向の軸方向と、熱成形されるべき容器の前記断面の短線分とのなす角度が０〜４５度になるようにすることが必要である。この角度が４５度を越えて容器を成形した場合には透明性が低下するので、本発明の目的を達成できない。この角度は上記したように０〜４５度の範囲であれば本発明の目的を達成できるが、さらに透明性の良好な容器を製造する場合には、上記の角度は０〜３０度の範囲であることが好ましい。
【００２２】
一軸方向に結晶配向したポリプロピレンシートの結晶配向の軸方向と、熱成形されるべき容器の前記断面の短線分とのなす角度が０〜４５度になるように熱成形するには、上記角度となるように容器の金型を配置すればよい。
【００２３】
熱成形の方法は、公知の方法を何ら制限なく採用できる。例えば、真空成形、圧空成形、これらを組み合わせた真空圧空成形を採用できる。このような熱成形は、公知の真空成形機、圧空成形機、真空圧空成形機等を使用して行われるが、良好な金型転写性を確保するために３ｋｇ／ｃｍ2以上の比較的高い圧空圧力で真空圧空成形することが望ましい。
【００２４】
こうして得られた容器は、その透明性を良好にするために結晶配向係数が０．３以上で、かつフィブリル径が０．４μｍ以下であることが望ましい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の方法により得られたポリプロピレン容器は、ポリプロピレンでありながらポリ塩化ビニルやポリスチレン製容器に匹敵する剛性および透明性を有し、しかも低コストで軽量なポリプロピレン容器である。したがって、この容器は、その剛性、透明性をいかして、食品、医薬品、化粧品、文具等のトレー、蓋、カップ、パック等の包装容器として好適である。
【００２６】
【実施例】
以下に、本発明を具体的に説明するため実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２７】
実施例１〜３
メルトインデックス０．９ｇ／１０分のプロピレン単独重合体を、スクリュー径６５ｍｍの二軸押出機により溶融し、ダイ幅１３００ｍｍのダイからシート状に押出し、表面温度７０℃の冷却ロールで冷却して表１の厚さのシートを得た。引き続き、表面温度１３５℃の一対のロールで最終的なシート厚さが０．３ｍｍになるように圧延した。この圧延シートはＭＤ方向（押出方向）にＣ軸が配向した一軸配向シートで、その結晶配向係数、フィブリル径は表１のとおりであった。引続き、浅野研究所製真空圧空成形機（ＦＬＳ４１５Ｐ）で、シートの結晶配向軸（ＭＤ方向）と容器の開口面に平行な平面で切断した断面の短線分とのなす角度が０度になるようにして、シート表面温度１６２℃、圧空圧力５ｋｇ／ｃｍ2で真空圧空成形を行い、図１に示した形状で１６０ｍｍ×８０ｍｍ×深さ３０ｍｍのトレー（長線分／短線分＝２．０）を成形した。このトレーのヘイズは表１のとおりであった。また、得られたトレーの底部を上にして島津製作所製オートグラフを用いて１００ｍｍ／ｍｉｎの圧縮速度で圧縮した時の最大荷重を測定し圧縮強度とした。結果を表１に示した。
【００２８】
比較例１
実施例３において、真空圧空成形機でトレーを真空圧空成形する際にシートの結晶配向軸（ＭＤ方向）と容器の開口面に平行な平面で切断した断面の短線分とのなす角度が９０度になるようにして真空圧空成形を行った以外は実施例３と全く同様にしてトレーを作成した。その結果を表１に示した。
【００２９】
比較例２
実施例３において、シート製造工程で圧延を行わなかったこと以外は実施例３と全く同様にして０．３ｍｍのシートを作成した。得られたシートは無配向のシートで、フィブリル構造は認められなかった。引き続き、実施例３と同様な方法で真空圧空成形でトレーを成形し、その結果を表１に示した。
【００３０】
比較例３
実施例３において、真空圧空成形時のシート表面温度をその融点より高い１７５℃としたこと以外は、実施例３と全く同様にしてトレーを成形し、その結果を表１に示した。
【００３１】
実施例４
実施例３において、真空圧空成形機でトレーを真空圧空成形する際にシートの結晶配向軸（ＭＤ方向）と容器の開口面に平行な平面で切断した断面の短線分とのなす角度が３０度になるようにした以外は実施例３と全く同様にしてトレーを作成した。その結果を表１に示した。
【００３２】
【表１】
0003639327.tif 000002
【００３３】
実施例５〜７
メルトインデックス０．９ｇ／１０分のプロピレン単独重合体１００重量部に、１・３，２・４−（ジメチルベンジリデン）ソルビトールを０．３重量部配合したポリプロピレン組成物を、スクリュー径６５ｍｍの二軸押出機により溶融し、ダイ幅１３００ｍｍのダイからシート状に押出し、表面温度７０℃の冷却ロールで冷却して表２の厚さのシートにした。引き続き、表面温度１３５℃の一対のロールで最終的なシート厚さが０．３ｍｍになるように圧延した。この圧延シートはＭＤ方向にＣ軸が配向した一軸配向シートで、その結晶配向係数、フィブリル径は表２の通りであった。引き続き、浅野研究所製真空圧空成形機（ＦＬＳ４１５Ｐ）で、シートの結晶配向軸（ＭＤ方向）と容器の開口面に平行な平面で切断した断面の短線分とのなす角度が０度になるようにして、シート表面温度１６２℃、圧空圧力５ｋｇ／ｃｍ2で真空圧空成形を行い、図１に示した形状で１６０ｍｍ×８０ｍｍ×深さ３０ｍｍのトレー（長線分／短線分＝２．０）を成形した。このトレーのヘイズおよび圧縮強度は表２のとおりであった。
【００３４】
比較例４
実施例７において、真空圧空成形機でトレーを真空圧空成形する際にシートの結晶配向軸（ＭＤ方向）と容器の開口面に平行な平面で切断した断面の短線分とのなす角度が９０度になるようして真空圧空成形した以外は実施例７と全く同様な方法でトレーを作成した。その結果を表２に示した。
【００３５】
実施例８
実施例７と全く同様な方法でシートを作成し、接触型熱板成形機でシートの結晶配向軸（ＭＤ方向）と容器の開口面に平行な平面で切断した断面の短線分とのなす角度が０度になるようにして、熱板表面温度１５７℃、圧空圧力５ｋｇ／ｃｍ2で真空圧空成形を行い、図２に示すような、開口面が短線分の長さ２５ｍｍ、短線分と断面の中心で直交する長線分の長さ１１０ｍｍの楕円形（長線分／短線分＝４．４）で、深さ１５ｍｍのカプセル状のトレーを成形した。このトレーのヘイズおよび圧縮強度は表２のとおりであった。
【００３６】
比較例５
実施例８において、接触型熱板成形機でトレーを真空圧空成形する際にシートの結晶配向軸（ＭＤ方向）と容器の開口面に平行な平面で切断した断面の短線分とのなす角度が９０度になるようして真空圧空成形した以外は実施例８と全く同様な方法でトレーを作成した。その結果を表２に示した。
【００３７】
【表２】
0003639327.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明において成形される容器の代表的な形状を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明において成形される容器の他の代表的な形状を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明において成形される容器の他の代表的な形状を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明において成形される容器の他の代表的な形状を示す概略図である。
【図５】図５は、本発明において成形される容器の他の代表的な形状を示す概略図である。
【符号の説明】
１  断面の中心
２  断面の周
３  短線分
４  長線分
【図１】
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【図２】
0003639327.tif 000005
【図３】
0003639327.tif 000006
【図４】
0003639327.tif 000007
【図５】
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