(57)【要約】【課題】ガスバリア性の高い樹脂容器を提供する。【解決手段】容器１は、ベーマイト１０を添加した樹脂で成形されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベーマイトを添加した樹脂で成形された樹脂容器。
【請求項２】
前記ベーマイトの添加率が、０．２〜５［ｗｔ％］の範囲内にある請求項１に記載の樹脂容器。
【請求項３】
前記ベーマイトのアスペクト比が、２０〜３０の範囲内にある請求項１又は２に記載の樹脂容器。
【請求項４】
前記ベーマイトが、平板形状を有している請求項１〜３のいずれか一項に記載の樹脂容器。
【請求項５】
ベーマイトを添加した樹脂で成形された樹脂フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内容物を充填可能な樹脂容器等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コスト削減及び環境負荷低減のために、飲料用樹脂容器、例えばポリエチレンテレフタレート製容器の軽量化が進められている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１２６４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方で、軽量化により容器の肉厚が薄くなってきており、それに伴う、剛性等の機械的強度の低下や、ガスバリア性の低下による酸素透過率の上昇といった不具合が生じる傾向にある。酸素透過率の上昇による内容物の劣化を抑制するため、ガスバリア性低下分を補うガスバリア性向上技術が求められている。
【０００５】
そこで、本発明はガスバリア性の高い樹脂容器等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の樹脂容器（１）は、ベーマイト（１０）を添加した樹脂で成形されたものである。
【０００７】
本発明の樹脂容器によれば、樹脂にベーマイトが添加されることにより未添加のものに比べて酸素透過性が低下する。これは、ベーマイトが樹脂内で層間剥離し、高分散して酸素の透過経路を阻害し、透過を抑制しているためである。したがって、軽量化してもガスバリア性の高い樹脂容器を実現できる。
【０００８】
樹脂中に高分散し、ガスバリア性を向上させるセラミック化合物としては、モンモリロナイトや合成マイカなどが知られている。これらは、最も広く用いられている樹脂であるポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂中では一定の分散性を示すものの、飲料容器の分野で最も用いられているポリエチレンテレフタレート樹脂中への分散性が悪く、飲料容器の分野では実用化には至っていない。そこで、発明者らが鋭意研究したところ、ベーマイトは、その他のセラミック化合物では分散が困難とされていたポリエチレンテレフタレート樹脂にも高分散できることがわかり、最も高分散しガスバリア性を向上できる最適な条件を見出した。
【０００９】
本発明の樹脂容器の一形態において、前記ベーマイトの添加率が、０．２〜５［ｗｔ％］の範囲内にあってもよい。また、本発明の樹脂容器の一形態において、前記ベーマイトのアスペクト比が、２０〜３０の範囲内にあってもよい。また、本発明の樹脂容器の一形態において、前記ベーマイトが、平板形状を有していてもよい。
【００１０】
本発明の樹脂フィルムは、ベーマイト（１０）を添加した樹脂で成形されたものである。樹脂にベーマイトが添加されることにより未添加のものに比べて酸素透過性が低下するので、ガスバリア性の高い樹脂フィルムを提供できる。
【００１１】
なお、以上の説明では本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記したが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１２】
以上、説明したように、本発明においては、樹脂にベーマイトが添加されることにより未添加のものに比べて酸素透過性が低下する。これは、ベーマイトが樹脂内で層間剥離し、高分散して酸素の透過経路を阻害し、透過を抑制しているためである。したがって、軽量化してもガスバリア性の高い樹脂容器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一形態に係る樹脂容器を示す正面図。
【図２】ベーマイトの模式図。
【図３】容器を透過する酸素の透過経路を説明する模式図。
【図４】ベーマイトを添加したポリエチレンテレフタレートで作製したフィルムサンプルを用いて酸素透過率を測定した予備実験の測定結果を示す表。
【図５】ベーマイトを添加したポリエチレンテレフタレートで作製したフィルムサンプルを用いて酸素透過率を測定した予備実験の測定結果を示す表。
【図６】予備実験結果から得られた最適条件のベーマイトを添加したポリエチレンテレフタレートで成形したペットボトルサンプルで酸素透過率を測定した本実験の測定結果を示す表。
【図７】図６の表の相対比を示すグラフ。
【図８】ペットボトルサンプルの縦圧縮強度［Ｎ］を測定した結果を示す表。
【図９】ペットボトルサンプルの満注容量変化量［ｍｌ］を測定した結果を示す表。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の一形態に係る樹脂容器を示す正面図である。樹脂容器としての容器１は、一例として、容量が５００［ｍｌ］のペットボトルである。容器１は、ベーマイトを添加したポリエチレンテレフタレート樹脂で成形されている。ベーマイトは、水酸化アルミニウムを水熱処理して製造されるアルミニウム誘導体である平板状のセラミック化合物であり、Ａｌ２Ｏ３・Ｈ２Ｏ又はＡｌＯＯＨの組成で示されるアルミナ１水和物（水酸化酸化アルミニウム）である。図２は、ベーマイトの模式図である。ベーマイト１０は、平板状の薄膜片である。
【００１５】
図３は、容器１の酸素の透過経路を説明する模式図である。図３は、ベーマイト１０が添加された樹脂で成形された容器１の一部を示している。ベーマイト１０は、樹脂内で層間剥離して高分散し、容器１内部への酸素の透過経路を阻害する。ベーマイト１０による阻害で樹脂内部の酸素の透過経路が迂回されるため（図３の破線矢印参照）、結果として見かけの透過経路長が長くなり、透過時間を遅延させる。これを迷路効果という。ベーマイト１０の迷路効果により容器１の酸素透過性は低下し、ベーマイト１０を添加していない従来のペットボトルに比べ、容器１のガスバリア性が向上する。
【００１６】
なお、容器１を形成している樹脂は、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シクロオレフィンコポリマー樹脂（ＣＯＣ、環状オレフィン共重合）、アイオノマー樹脂、ポリ‐４‐メチルペンテン‐１樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリスチレン樹脂、エチレン‐ビニルアルコール共重合樹脂、アクリロニトリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、又は、４弗化エチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン樹脂、アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン樹脂、ポリ乳酸樹脂。ポリエチレンテレフタレートであることがより好ましい。
【００１７】
図４及び図５は、ベーマイト１０を添加したポリエチレンテレフタレートで作製したフィルムを用いて酸素透過率を測定した予備実験結果である。この予備実験は、ベーマイト１０を添加したポリエチレンテレフタレートで成形されたペットボトルを用いた本実験の条件出し、最適値探索を目的としている。予備実験には、ポリエチレンテレフタレートのペレットとベーマイト１０とを混合し、２７０［℃］、２［ＭＰａ］で５分間、熱プレス機で加圧してフィルムに成形したものを、分散性を向上させる目的で、凍結粉砕によりフィルムを粉末状に粉砕し、再度同条件で厚み１００［μｍ］に成形したフィルムをサンプルとして使用した。
【００１８】
酸素透過率の測定には、ＭＯＣＯＮ社製酸素透過率測定装置ＯＸ−ＴＲＡＮを使用した。測定条件は、測定温度が２３［℃］、フィルム内側のキャリアガスが窒素、キャリアガスの流量が１０［ｃｃ／分］、キャリアガスの湿度が９０［％ＲＨ］、フィルム外側のガスが酸素、フィルム外側の湿度が５０［％ＲＨ］、測定時間が２４時間である。この測定条件で、アスペクト比を変化させたベーマイト１０を添加したポリエチレンテレフタレートで作製したフィルムの酸素透過率［ｃｃ／ｍ２・日］を測定した結果が図４である。
【００１９】
図４のフィルム１１〜１４は、アスペクト比が異なるベーマイト１０をポリエチレンテレフタレートに対し１．０［ｗｔ％］の添加率で添加したフィルムサンプルで、フィルム１５は、ベーマイト１０を添加していないフィルムサンプルの測定結果を示す比較例である。なお、アスペクト比とは、ベーマイトの粒径Ｌ／厚みｔの値で、ベーマイト等の平板状セラミックの形状を評価する指標のひとつである（図２参照）。また、相対比は、各フィルム１１〜１４の酸素透過率を比較例の酸素透過率と比較した値である。図４の測定結果から、アスペクト比が２５であるフィルム１４のベーマイトの酸素透過率が最も低く、未添加のフィルム１５と比較しても１．７倍の酸素バリア性を有していることがわかる。アスペクト比が大きくなると酸素透過率が上昇しているが、これは、ポリエチレンテレフタレート内でベーマイトが完全には層間剥離せず、分散しきれていないためと推定される。
【００２０】
図４の結果を踏まえ、上記測定条件で、図４のフィルム４で添加されているベーマイトを用いて、添加率を０．１０〜５．００［ｗｔ％］の範囲で変化させて作製したフィルム２１〜２６の酸素透過率を測定した結果が図５である。この結果から、添加率が０．２５［ｗｔ％］のフィルム２２の酸素透過率が最も低く、未添加のフィルム１５と比較して１．９倍の酸素バリア性を有していることがわかる。この予備実験から、平板状のベーマイト１０を添加したフィルムは、ベーマイト未添加のフィルムに比べて酸素透過率が低く、酸素バリア性を有していることがわかる。予備実験からわかるベーマイト１０の最適条件は、フィルム２２、つまり、ベーマイト１０の粒径が５［μｍ］、厚みが０．２０［μｍ］、アスペクト比が２５、添加率が０．２５［ｗｔ％］である。また、アスペクト比については、図４の結果から２０〜３０の範囲内にあることが好ましく、ベーマイト１０の粒径は２〜５［μｍ］の範囲内に、ベーマイト１０の厚みは０．０５〜０．２５［μｍ］の範囲内にそれぞれあることが好ましい。
【００２１】
図６は、上述した予備実験の結果から得られた最適条件のベーマイト１０を添加したポリエチレンテレフタレートで成形した樹脂容器で酸素透過率を測定した本実験の測定結果である。本実験には、ポリエチレンテレフタレートと予備実験のフィルム１４に添加されたベーマイト１０とを添加率を変化させて混合し、ボトル容量が５００［ｍｌ］、ボトルの満注容量が５４０［ｍｌ］、ボトル重量が１９．５［ｇ］の炭酸飲料用ペタロイド形状に成形したペットボトルをサンプルとして使用した。ペットボトル３１〜３８は、ベーマイト１０の添加率を変化させたボトルサンプルで、ペットボトル３９は、ベーマイト１０を添加していないボトルサンプルの測定結果を示す比較例である。
【００２２】
本実験での酸素透過率の測定には、予備実験と同様のＭＯＣＯＮ社製酸素透過率測定装置ＯＸ−ＴＲＡＮを使用した。測定条件は、測定温度が２３［℃］、ボトル内側のキャリアガスが窒素、キャリアガスの流量が１０［ｃｃ／分］、キャリアガスの湿度が９０［％ＲＨ］、ボトル外側のガスが空気（酸素濃度は２１［％］）、ボトル外側の湿度が５０［％ＲＨ］、測定時間が７２時間である。この測定条件でベーマイトの添加率を変化させて作製した１日当たりの１本のボトルの酸素透過率［ｃｃ／本・日］を測定した結果が図６である。また、図７は、図６の表の相対比を示した棒グラフである。
【００２３】
本実験の結果から、ベーマイト１０が添加されたペットボトル３１〜３８は、ベーマイト未添加のペットボトル３９に比べて酸素透過性が低いことがわかる。特に、ベーマイト添加率が０．２５［ｗｔ％］のペットボトル３４は、ペットボトル３９と比較して１．３３倍の酸素バリア性を有している。この結果より、ベーマイト１０の添加率は、０．２０〜５．００［ｗｔ％］の範囲内にあることが好ましい。
【００２４】
また、図８はペットボトル３１、３４〜３９の縦圧縮強度［Ｎ］を測定した結果を示す表、図９はペットボトル３１、３４〜３９の炭酸水充填後の満注容量変化量［ｍｌ］を測定した結果を示す表であり、参考例として示した。この結果、ベーマイト１０の添加率を増加すると、それに伴って縦圧縮強度は大きくなり強度向上率［％］（ペットボトル３１、３４〜３８の縦圧縮強度をベーマイト未添加のペットボトル３９と比較した値）が上昇していることがわかる。また、ベーマイト添加率の増加に伴って、炭酸水充填後の満注容量変化量が減少してクリープ抑制率［％］（ペットボトル３１、３４〜３８の満注容量変化量をベーマイト未添加のペットボトル３９と比較した値）が上昇していることがわかる。したがって、ベーマイトを添加することで、容器１の強度を向上させることができる。容器１を軽量化することで薄肉化した場合でも、ベーマイトの添加により強度を高めることができる。
【００２５】
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本形態では、容器１としてペットボトルで説明したが、茶、果汁等の各種飲料、アルコール飲料等の各種液体を充填可能な樹脂容器であれば何でもよい。また、形状はペットボトルのようなボトル形状に限られない。例えば、ゼリー等の固形物、あるいは調味料等の粉末、顆粒、錠剤等の各種内容物を入れるための容器としての口の広いボトル状、カップ状等の適宜の形状を有していてよい。
【００２６】
また、樹脂容器に限られず、ベーマイトを添加した樹脂で成形された樹脂フィルムとしてもよい。上述したように、樹脂にベーマイトが添加されることにより未添加のものに比べて酸素透過性が低下するので、ガスバリア性の高い樹脂フィルムを提供することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１  容器
１０  ベーマイト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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