(57)【要約】【課題】金属を用いず、容易に製造でき、安全で、結束の対象物に対して滑らず、高い結束力を有する結束材；ならびに廃ポリエステルより、そのような結束材を製造する方法を提供する。【解決手段】熱可塑性ポリエステルを主成分として含み、長手方向に延伸された結束材であって、長手方向に伸びる軸部と、該軸部から横方向にパターン状に突出した羽根部とを有することを特徴とする結束材；ならびに廃ポリエステルの固相重合を行う工程を含む、結束材の製造方法。【選択図】　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性ポリエステルを主成分として含み、長手方向に延伸された結束材であって、長手方向に伸びる軸部と、該軸部から横方向にパターン状に突出した羽根部とを有することを特徴とする結束材。
【請求項２】
上記熱可塑性ポリエステルが、ポリエチレンテレフタレートまたはポリブチレンテレフタレートである、請求項１記載の結束材。
【請求項３】
上記熱可塑性ポリエステルが、廃ポリエステルである、請求項１または２記載の結束材。
【請求項４】
上記廃ポリエステルの固相重合を行う工程を含む、請求項３記載の結束材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性ポリエステルを主成分とする結束材に関し、特に延伸され、パターン状に突出した羽根部を有する結束材に関する。本発明はまた、廃ポリエステルを原料とする該結束材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
食品のような物品や、それを包装したものを、取扱いやすいように結束する結束材、および植物などの矯正用結束材としては、麻ひも、織物のような繊維製品；鉄線、ステンレス線、アルミニウム線、銅線のような金属線；それらを樹脂またはゴムのような高分子材料で被覆した被覆金属線；輪ゴム、ゴムひも、ゴムバンドのようなゴム状弾性体；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリアミドのような熱可塑性樹脂などが用いられている。
【０００３】
これらのうち、繊維製品は、製造が煩雑で均質なものが得にくく、金属線は、硬くて取扱いが危険なうえに、被覆金属線を含めて、食品などを結束したまま電子レンジのようなマイクロウェーブ加熱器によって調理する際に金属線が過熱されたり、混入した異物を発見するためのＸ線による金属探知の際に影を生じたりする。金属線の被覆には、ポリ塩化ビニルが主として用いられており、それらは生ゴミとともに焼却されたときに有害物質を生じることが、大きな社会問題になっている。一方、ゴム状弾性体は、長期間の結束で経時変化を生じる。熱可塑性樹脂は、一般に滑りやすく、結束される物品への食い込みが充分ではない。また、これらゴム状弾性体や熱可塑性樹脂は、その種類に応じて、結束材の焼却の際に、硫黄化合物や塩素ガスのような悪臭、および／またはダイオキシンのような有毒物を生じるなどの弊害がある。さらに、これらの結束材を植物などの結束に使用した際に、植物を傷つけたり、鉄錆などを植物に付着・浸透させたりする。
【０００４】
特開平３−１２４５７３号公報には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミドのような、結晶性の熱可塑性樹脂に、無方向性のガラスビーズを配合した配合物を帯状に溶融押出した後、延伸して得られる結束材（ツイストタイ）が開示されている。この結束材は、ひねりやすく、かつひねり結束保持状態を保つのに適した形状で、幅２．５ｍｍ以上の帯状を呈し、たとえば中高の軸部と、その両側に設けられた薄い羽根部から成っている。同様な形状の結束材は、特開昭６２−１２２９６５号公報および特開２０００−９５２６７号公報にも開示されている。しかしながら、このような形状を呈していても、結束される物品に対する結束性や、結束された状態の形状維持性は充分ではない。
【０００５】
実公平３−２０３０５号公報には、ポリエステルのような可燃性合成樹脂製の芯線を挟み込むように、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステルのような合成樹脂からなる２枚の可燃性テープを貼り合わせて形成される包装用ひもが開示されている。特開２０００−１１８５５５号公報には、１本または２本以上の合成樹脂繊維の芯線を、被覆材と熱融着性フィルムを含む積層体からなる２枚の基材で挟んで貼り合わせて形成される、包装シートや結合材が開示されている。被覆材としては、不織布、紙またはプラスチックフィルムが用いられる。このような包装材は、金属芯線を用いる場合と変わらないラインスピードで生産できるとはいえ、別個に押出し形成された芯線と可とう性テープまたは基材とを組み合わせるという、煩雑な工程を必要とする。
【０００６】
一方、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレートのようなポリエステルは、透明で光沢がよく、酸素や炭酸ガスに対するガスバリア性に優れ、軽量であり、耐衝撃性に優れ、また食品衛生上に害を与えないことから、飲料、液体洗剤などの容器として大量に生産・消費されている。そのため、それらの廃容器の処理が、社会的な急務になっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、金属を用いず、容易に製造でき、安全で、結束の対象物に対して滑らず、高い結束力を有する結束材を提供することである。本発明のもうひとつの目的は、特に廃ポリエステルより、そのような結束材を製造する方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題を解決するために検討を重ねた結果、ポリエステルを主成分とし、二軸延伸または長手方向に一軸延伸され、軸部とパターン状の羽根部とを有する平面形状のひも状物を結束材とすること、また原料として廃ポリエステルを用いる場合には、これを固相重合する工程を挿入することにより、その目的を達成しうることを見出して、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、熱可塑性ポリエステルを主成分として含み、二軸延伸または長手方向に一軸延伸された結束材であって、長手方向に伸びる軸部と、該軸部から横方向にパターン状に突出した羽根部とを有することを特徴とする結束材；およびそれを廃ポリエステルから製造する方法に関する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明において、「結束材」とは、取扱い、収納または運搬・輸送を容易にするために、物品を直接に結束し、または包装された物品を結束するために用いられる線状物という。
【００１１】
ポリエステルとは、主鎖を構成する繰返し単位がエステル型であるポリマーをいい、本発明において用いられるポリエステルは、実質的に直鎖状の熱可塑性ポリエステル（以下、単に「ポリエステル」という）であり、ポリアリレートといわれる全芳香族ポリエステルをも包含する。このようなポリエステルは、たとえば、エチレングリコール、トリメチレングリコール、１，４−ブチレングリコール、１，６−ヘキシレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール、ｐ−キシリレングリコールのような二価アルコール；またはビスフェノールＡのような二価フェノールと、イソフタル酸、テレフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、１，５−ナフタレンジカルボン酸、４，４′−ビフェニルジカルボン酸のような芳香族二塩基酸；コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸のような脂肪族二塩基酸；それら二塩基酸のジアルキルエステル、たとえばジメチルエステルとの共縮合やエステル交換反応；上記の反応によって得られた縮合体やオリゴマーの重合；あるいはｐ−ヒドロキシ安息香酸や乳酸のようなモノヒドロキシ一塩基酸の重縮合；カプロラクトンのようなラクトン類の開環重合などの方法によって得られ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリ−１，４−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリブチレンイソフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレンジカルボキシレートのような芳香族ポリエステル；ビスフェノールＡ・イソ／テレフタル酸共重合ポリアリレートのようなポリアリレート；ならびにポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリエチレンセバケートのような脂肪族ポリエステルが例示され、複数の二価アルコールおよび／または複数の二塩基酸を用いる共重合体であってもよい。また、ＰＢＴとＰＥＴのポリマーアロイのような、異種のポリエステルの混合物を用いることもできる。これらのポリエステルのうち、適度の融点およびガラス転移温度を有し、機械的に優れた性質を示すことから芳香族ポリエステルが好ましく、工業的に容易に入手できることから、ＰＥＴ（一部の二価アルコールとしてジエチレングリコールを用いたものを含む）およびＰＢＴがさらに好ましく、ＰＥＴが特に好ましい。
【００１２】
特に、本発明の特徴は、ポリエステルとして、廃ボトルのような廃ポリエステルを用いることができることである。このような廃ポリエステルは、細断した後、固相重合によって平均分子量を上げたものを用いることが好ましい。
【００１３】
本発明の結束材には、上述のポリエステルに、必要に応じて、可塑剤、滑剤、色材、酸化安定性、紫外線吸収剤などの添加剤を配合することができる。
【００１４】
可塑剤としては、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジ−ｎ−オクチル、フタル酸ビス（２−エチルヘキシル）のようなフタル酸エステル；アジピン酸ジブチル、アジピン酸ビス（２−エチルヘキシル）、アジピン酸ジイソデシルのようなアジピン酸エステル；セバシン酸ジ−ｎ−ヘキシル、セバシン酸ビス（２−エチルヘキシル）のようなセバシン酸エステル；マレイン酸ジブチル、マレイン酸ビス（２−エチルヘキシル）のようなマレイン酸エステル；トリメリト酸トリス（２−エチルヘキシル）のようなトリメリト酸エステル、リン酸トリブチル、リン酸トリス（２−エチルヘキシル）、リン酸トリクレジルのようなリン酸エステル；ポリエチレングリコールおよびその有機酸エステルのようなグリコール誘導体；いずれも液状の、アジピン酸系ポリエステル、セバシンン酸系ポリエステル、フタル酸系ポリエステルのような高分子可塑剤などが例示され、優れた引張強さや耐反覆折曲げ性を与えることから、フタル酸系のような芳香族ポリエステル高分子可塑剤が好ましい。
【００１５】
滑剤としては、ステアリン酸およびその金属塩、高級脂肪酸アミド、高級脂肪酸エステルなどが例示される。
【００１６】
色材としては、無機もしくは有機顔料、カーボンブラック、またはそれらをビヒクル中に分散させたカラーマスターバッチを用いることができる。あるいは、ポリエステル原料として用いられる廃ポリエステル中に存在する顔料をそのまま用いてもよい。
【００１７】
本発明の結束材は、長手方向に伸びる軸部１と、該軸部から横方向にパターン状に突出した羽根部２からなる。結束材の平面図の例を図１に示すが、本発明の結束材は、これらに限定されるものではない。
【００１８】
軸部１は、図１のパターンＡ、Ｂ、ＤおよびＥに示されるように、長手方向に直線的に伸びる帯状ないしひも状であっても、図１のパターンＣおよびＦに示されるように、長手方向から角度をつけて、ジグザグ状を呈していてもよい。軸部の幅（ｂ）は、結束対象によって任意に選ばれるが、たとえば０．３〜５ｍｍ、好ましくは１．０〜２．０ｍｍである。
【００１９】
羽根部２は、図１に示されるように、軸部１に対して対称であっても非対称であってもよく、軸部に対してパターン状に反覆して固着しており、図１のパターンＡ、Ｂ、ＣおよびＦに示されるように、軸部に中心ないし焦点をもつ円形、長円形、正方形、長方形、多角形などでも、パターンＤおよびＥに示されるように、軸部の外側に中心をもつ円形、ハート形などでもよく、結束対象の種類や形状、および結束方法に応じて、形状や大きさを任意に選ぶことができる。羽根部のピッチ（ｐ）は、羽根部の形状、結束対象の種類や形状、結束方法などによって任意に選ばれ、３〜２０ｍｍが好ましく、４〜１０ｍｍがさらに好ましい。
【００２０】
羽根部の諸要素の寸法もまた、結束対象や結束方法によって任意に選ばれるが、結束材の結束効果を高め、かつ結束材の引張強さを保持しつつその取扱いを容易にするために、羽根部を含めた結束材の全幅（ｃ）が、軸部の幅（ｂ）に対して３〜６倍になることが好ましく、４〜５倍がさらに好ましい。該結束材の全幅（ｃ）は、４〜３０ｍｍが好ましい。
【００２１】
結束材の形状は、製造および取扱いが容易なことから、平面状が好ましいが、軸部と羽根部の厚さが異なっていてもよい。結束材の厚さは任意であり、たとえば０．０４〜３ｍｍでよい。結束材の長さは任意であり、必要に応じて切断して使用することができる。
【００２２】
本発明の結束材は、新規に重合したポリエステルからばかりではなく、廃ボトルのような廃ポリエステル、特に多量に発生する廃ＰＥＴや廃ＰＢＴからも製造することができる。特に、資源の有効活用および地球環境の維持という観点から、このような廃ポリエステルの活用が好ましい。この場合、破砕された廃ポリエステルのフレークは、品質にむらがあり、また平均分子量が低下しているので、固相重合によって平均分子量を上げてから押出成形することが望ましい。本発明の結束材の製造方法は、廃ポリエステルを原料として用い、これを固相重合する工程を含む製造方法である。ここで固相重合とは、固相状態のまま加熱により平均分子量を上げる反応をいう。反応は無触媒でも進行するが、効果的に対数粘度数を上げるために、廃ポリエステルを破砕して得られたフレークを乾燥した後、好ましくは酸化アンチモン、酸化ゲルマニウム、酢酸亜鉛、Ｍｎ−Ｃｏ−Ｔｉ−Ｓｂ系触媒（たとえば、カルボン酸金属塩、金属アルコキシド、金属酸化物などの混合物；または複合酸化物）などを触媒として加え、撹拌しつつ、除湿した、窒素のような不活性ガスか空気を通して、生成する水や低分子物を系外に除去しながら加熱を続けることによって重合を進める。加熱温度は、たとえばＰＥＴの場合、融点および延伸工程における延伸率に応じて通常１５０〜２６０℃、好ましくは２００〜２６０℃；ＰＢＴの場合、通常１５０〜２２５℃、好ましくは１８０〜２２５℃である。
【００２３】
このようにして、対数粘度数が、ＰＥＴの場合０．７〜１．３、好ましくは０．９〜１．３；ＰＢＴの場合０．７〜２．１、好ましくは０．８〜１．２の高分子量ポリエステルが得られる。なお、本明細書において、ポリエステルの対数粘度数は、ポリマー０．２５ｇをフェノール／テトラクロロエタンの容積比６０／４０の混合溶媒１００ｍｌに溶解して、２５℃において測定した値をいう。
【００２４】
本発明の結束材は、代表的には、ポリエステルのペレット、または上述のように廃ポリエステルを破砕した後、固相重合を行なったポリエステルのフレークを原料として製造できる。滑剤、可塑剤、色材のような添加剤は、たとえば、成形のためにフレークまたはペレットを混合する際に配合する。フレークまたはペレットの大きさは、任意の形状の２〜１０ｍｍ程度でよい。
【００２５】
本発明の結束材は、上記のポリエステルを、成形後、少なくとも長手方向に延伸された、羽根部を有するひも状のものである。まず常法による押出し成形などの方法によって、シート状またはテープ状に成形する。連続生産による高い生産性が得られることと、延伸工程との組合せが容易なことから、押出し成形が好ましく、トーピード付円形ダイスまたはＴ−ダイを用いることがさらに好ましい。
【００２６】
たとえば、押出し成形によって連続的に得られるシートまたはテープを、延伸機にかけて延伸する。延伸は、長手方向の一軸延伸でもよく、長手方向の延伸を含む二軸延伸でもよい。延伸は、テンター法によることが好ましい。偏肉を避けるために、高倍率で強く一次延伸をかけた後に、さらに二次以降の延伸にかけることが好ましい。二次以降の延伸温度は、一般に、ポリエステルのガラス転移温度以上、融点以下の温度でなされ、ＰＥＴの場合、通常７０〜２６５℃、好ましくは９０〜１７０℃であり、ＰＢＴの場合、通常２５〜２３０℃、好ましくは８０〜１３０℃である。
【００２７】
長手方向の延伸率は、結末材に充分な機械的強度を与えるために、２．５〜８倍が好ましく、３．５〜７．５倍がさらに好ましい。
【００２８】
延伸したシートまたはテープをダイカットロールに通して、パターン形状に打抜き、リールに巻き取るか、所定の長さにカットして、所定のパターン形状を有する結束材を得ることができる。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明を、反応例および実施例によってより詳細に説明する。これらの例において、部は、特にことわらない限り重量部を表す。本発明は、これらの実施例によって限定されるものではない。
【００３０】
反応例１
廃ＰＥＴボトルを粉砕して、５ｍｍ角のＰＥＴフレークを得た。その対数粘度数は０．６５であった。減圧下で乾燥した後、その１００部を、加熱装置、撹拌装置、窒素導入口および排出口を備えた反応器に仕込んだ。触媒としてオクタン酸マンガン、オクタン酸コバルト、チタンイソプロポキシドおよび三酸化アンチモンの、金属換算重量比２．５：１：３．５：６の混合物を０．２部加え、窒素気流を通して撹拌しながら、２８０℃で２４時間加熱した。生成した水および低分子化合物を、排出口から系外に流出させた。反応終了後、冷却して対数粘度数１．１の高分子量ＰＥＴフレークを得た。
【００３１】
反応例２
廃ＰＢＴボトルを粉砕して、５ｍｍ角のＰＢＴフレークを得た。その対数粘度数は０．６であった。減圧下で乾燥した後、その１００部を、加熱装置、撹拌装置、窒素導入口および排出口を備えた反応器に仕込んだ。触媒として酸化ゲルマニウムを０．７部加え、窒素気流を通して撹拌しながら、２３０℃で１２時間加熱した。生成した水および低分子化合物を、排出口から系外に流出させた。反応終了後、冷却して対数粘度数１．２のＰＢＴフレークを得た。
【００３２】
実施例１
反応例１で得られた高分子ＰＥＴフレーク１００部を、エキセパール（花王株式会社、商品名）６重量％と、反応例１で得られたＰＥＴを粉砕して得られた粉末９４重量％からなる可塑剤マスターバッチ１．６部と混合して、温度２８５℃で押出し機にかけてシートを作製した。続いて温度１３５℃で、延伸率３．５倍の一次延伸にかけた。ついで、温度を１５０℃に上げて二次延伸を行い、総延伸率が長手方向４倍、横方向３倍になるように二軸延伸を行って、長さ３，０００ｍ、幅４ｍｍ、厚さ０．８ｍｍの二軸延伸シートを作製した。これをダイカットロールにかけて、図１のパターンＡ〜Ｆに示す形状で、長さ（ａ）が３，０００ｍであり、各要素の寸法（ｂ）〜（ｆ）が表１に示される、二軸延伸されたＰＥＴ製結束材を作製した。ただし、（ｂ）は軸部の幅であり、（ｂ′）は、軸部がジグザグに形成されているとき、隣接する羽根部の中心の横方向の開きである。
【００３３】
【表１】
2004035069.tif 000002
【００３４】
実施例２
反応例２で得られた分子量ＰＢＴフレーク１００部を、実施例１で用いたのと同様の可塑剤マスターバッチ１．６部と混合し、温度２７０℃で押出し機にかけて厚さ８ｍｍのシートを作製した。続いて温度１２５℃で、延伸率３．５倍の一次延伸にかけた。ついで、温度を１４０℃に上げて二次延伸を行い、総延伸率が長手方向４倍、横方向３倍になるように二軸延伸を行って、実施例１と同様の二軸延伸シートを作製した。これをダイカットロールに通して、図１のパターンＥで示される二軸延伸されたＰＢＴ製結束材を作製した。
【００３５】
実施例３
対数粘度数が１．１の市販のＰＥＴペレットを用いたほかは実施例１と同様にして、実施例２で作製したのと同じ形状のＰＥＴ製結束材を作製した。
【００３６】
実施例４
対数粘度数が０．８の市販のＰＢＴペレットを用いたほかは実施例２と同様にして、実施例２で作製したのと同じ形状のＰＢＴ製結束材を作製した。
【００３７】
比較例１
実施例１と同じ高分子ＰＥＴフレークを用い、実施例と同様の方法で、羽根部のない、幅１．２ｍｍ、厚さ０．０８ｍｍの二軸延伸結束材を作製した。
【００３８】
比較例２
実施例１と同じ高分子のＰＥＴフレークを用い、延伸を行わない以外は実施例１と同様にして、実施例２で作成したのと同じ形状のポリエステル製結束材を作製した。
【００３９】
試験例１
実施例１で作製したパターンＢ、ＣおよびＥの結束材、ならびに実施例２〜４および比較例１、２で作製した結束材を、それぞれ長さ１ｍに切断して試料とした。直径８０ｍｍ、長さ４００ｍｍの軟質ポリ塩化ビニル製袋に小豆をつめて、その入口に、それぞれの試料を３回巻きつけて３重に結束した。実施例１〜４の試料が、充分にその結束性を示したのに対し、比較例１の試料は、結束部が戻ってしまった。また比較例２の試料は、結束の際に長く伸びてしまい、結束できなかった。
【００４０】
試験例２
上記の実施例１〜４で作製した結束材を、直径３０ｍｍの円環を設けて結束具により３回結束し、円環部を有する試験片とした。これをオートグラフ（島津製作所、商品名）により、引張速度２００ｍｍ／ｍｉｎで円環部の引張試験を行った。その結果は、表２に示すように、結束材は充分な強度を有し、伸びたり、結束部が戻ったりしなかった。
【００４１】
【表２】
2004035069.tif 000003
【００４２】
試験例１および２から明らかなように、本発明の結束材は、優れた結束性を示し、また廃ボトルから再生したＰＥＴおよびＰＢＴは、ともに新しく重合したＰＥＴおよびＰＢＴと同等の引張強度を有していた。それに対して、軸部のみから形成された比較例１の結束材は戻ってしまい、また延伸を行わない比較例の結束材は、伸びてしまって、ともに結束性を示さなかった。
【００４３】
実施例５
ガラス転移温度１００℃、融点２６３℃のポリエチレン−２，６−ナフタレンカルボキシレートを用い、押出し温度２７０℃、延伸温度１３０℃で押出し、長手方向に総延伸率６．５倍の延伸を行って、一軸延伸シートを作製した。これをダイカットロールに通して、実施例２で作成したのと同じ形状のポリエステル製結束材を作製した。得られた結束材は、実施例１〜４の結束材と同様に、優れた結束性を示した。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によって、結束の対象物に対して滑らず、対象物に対するくい込みがよく、高い結束力を有する結束材を得ることができる。本発明の結束材は、金属を用いていないので、取扱いに安全であり、錆などを生じない。さらに、食品を直接または包装材の上から結束したまま、電子レンジのようなマイクロウェーブ加熱器で調理することができる。また、異物を発見するための金属探知に、支障なくかけることができる。
【００４５】
そのうえ、本発明の補強材は、廃ボトルのような廃ポリエステルから製造することができ、回収された廃ポリエステルの再利用の道を開くものである。
【００４６】
本発明の結束材は、広範囲の結束材、たとえば通常の結束用ひも、植木などの矯正用結束材、食品を包装する際の結束材などとして用いることができるほか、飾りひものような用途に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の結束材の平面図の例である。
【符号の説明】
１　軸部
２　羽根部
【図１】
2004035069.tif 000004