JP2017114539A

JP2017114539A - 熱可塑性樹脂容器及びその製造方法

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Publication number: JP2017114539A
Application number: JP2015253074A
Authority: JP
Inventors: 中村　哲也; Tetsuya Nakamura; 哲也中村; 真彰古藤田; Masaaki Kotoda
Original assignee: HATACHI KAKO CO Ltd; REPCO Inc
Current assignee: HATACHI KAKO CO Ltd; REPCO Inc
Priority date: 2015-12-25
Filing date: 2015-12-25
Publication date: 2017-06-29

Abstract

【課題】熱可塑性樹脂にマイカを添加して成形することにより、ガス透過性を十分に抑制できて安価な容器が得られる熱可塑性樹脂容器及びその製造方法を提供する。【解決手段】容器壁により内部に密閉した空間が形成される熱可塑性樹脂容器であって、ポリオレフィン系樹脂に、変性オレフィン樹脂とゴム成分及びアスペクト比が１０〜１００で粒径が１〜３００μｍのマイカを２０〜５０％添加した組成物を作成し、該組成物を加熱成形して容器壁を形成することを特徴とする。前記マイカは、金マイカもしくは白マイカに表面処理を施し、押出し加工、冷却及び切断した樹脂ペレットであることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、熱可塑性樹脂を基材として成形した燃料タンク等の容器に係わり、特に容器内のガスの外部への透過性を抑制することが可能な熱可塑性樹脂容器及びその製造方法に関する。

一般的に、熱可塑性樹脂には、ナイロン等の一部を除いてガス遮断性機能がないため、各種容器への熱可塑性樹脂の材料選択は一部に限られている。従来、燃料タンク等の容器の成形方法としては、例えば多層ブロー成形及び射出成形方法等が使用されている。このうち、多層ブロー成形においては、ガス遮断性材料を内層に使用することでガス透過性を抑制し、また、射出成形法においては、ナイロン樹脂を使用することでガス透過性を抑制している。なお、燃料タンク等の容器に関する公報としては、例えば特許文献１がある。

特開２００６−１６００９４号公報

しかしながら、このような熱可塑性樹脂容器にあっては、多層ブロー成形法で成形した場合、設備として多層ブロー用押出機が必要になると共に、バリア層の安定化のために原料の連続押出方式及び多量生産方式となり、設備の初期投資及びその維持に費用がかかる等、コスト的に不利になり易く、小ロット生産にも不向きである。また、射出成形法で成形した場合、ナイロン樹脂がポリエチレン等の樹脂に比較して高価になって、容器にするための溶着工程が必要となる等、容器自体が高価になると共に、吸湿性を有することによる取り扱いにも負担がかかる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、熱可塑性樹脂にマイカを添加して成形することにより、ガス透過性を十分に抑制できて安価な容器が得られる熱可塑性樹脂容器及びその製造方法を提供することにある。

かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明の熱可塑性樹脂容器は、容器壁により内部に密閉した空間を有する熱可塑性樹脂容器であって、前記容器壁が、ポリオレフィン系樹脂に、変性オレフィン樹脂とゴム成分及びアスペクト比が１０〜１００で粒径が１〜３００μｍのマイカを２０〜５０％添加した組成物を硬化して形成されていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明の熱可塑性樹脂容器の製造方法は、容器壁により内部に密閉した空間が形成される熱可塑性樹脂容器の製造方法であって、ポリオレフィン系樹脂に、変性オレフィン樹脂とゴム成分及びアスペクト比が１０〜１００で粒径が１〜３００μｍのマイカを２０〜５０％添加した組成物を作成し、該組成物を加熱成形して前記容器壁を形成することを特徴とする。また、請求項３に記載の発明は、前記マイカが、金マイカもしくは白マイカに表面処理を施し、押出し加工、冷却及び切断した樹脂ペレットであることを特徴とする。

本発明のうち請求項１に記載の熱可塑性樹脂容器によれば、安価なポリオレフィン系樹脂にアスペクト比が１０〜１００で粒径が１〜３００μｍのマイカが添加された組成物を硬化して形成されるため、平面状に均一に配列されるマイカで容器内部のガスの透過性を抑制できると共に、変性オレフィン樹脂とゴム成分の添加で、マイカの添加によるポリオレフィン系樹脂の物性低下を抑制できる等、基本物性を損なうことなくガス透過性を十分に抑制できる安価な容器を得ることができる。

また、請求項２に記載の熱可塑性樹脂容器の製造方法によれば、安価なポリオレフィン系樹脂にアスペクト比が１０〜１００で粒径が１〜３００μｍのマイカが添加された組成物を加熱硬化するため、平面状に均一に配列されるマイカで容器内部のガスの透過性を抑制できると共に、変性オレフィン樹脂とゴム成分の添加で、マイカの添加によるポリオレフィン系樹脂の物性低下を抑制できる等、基本物性を損なうことなくガス透過性を十分に抑制できる安価な容器を容易に製造することができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の効果に加え、マイカが金マイカもしくは白マイカに表面処理を施し、押出し加工、冷却及び切断した樹脂ペレットであるため、所定粒径のマイカを容易に作成できると共に、その配列性を向上させ得てガス透過性の抑制を一層高めることができる。

本発明に係わる熱可塑性樹脂容器の一実施形態を示す断面図同図１のＡ部を拡大した模式図同容器の製造方法の一例を示す工程図同マイカ混合樹脂ペレットの作成方法を示す工程図同本発明の実施例を示す図同比較例を示す図同実施例の特性値を示す図ガス透過性試験方法の説明図ＥＳＣＲ試験方法の説明図

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係わる熱可塑性樹脂容器としての草刈り機等に使用される燃料タンクを示している。図１に示すように、燃料タンク（以下、容器１という）は、底面、４つの側面及び上面を形成する容器壁１ａ〜１ｃを有して、内部に空間２が形成されると共に、容器壁１ｃの適宜位置には燃料供給口３が設けられている。この燃料供給口３に着脱可能なキャップ４が密に装着されることで、前記空間２が密閉状態とされるようになっている。また、容器壁１ａ、１ｂの所定位置には容器１内の燃料を取り出すためのアウトレット６が設けられている。

そして、前記容器壁１ａ〜１ｃは、後述する組成物としての樹脂混練物を例えばブロー成形することで形成され、容器壁１ａ〜１ｃの内部には、図２の断面模式図に示すように、マイカ５が各容器壁１ａ〜１ｃ内に略平板状に配列状態とされている。このマイカ５の配列により、後述する如く容器１の空間２内に収容される例えばガソリンの気化したガス等の各容器壁１ａ〜１ｃを介した容器１外への透過性が抑制されることになる。

この容器１は、図３及び図４に示すようにして製造される。すなわち、先ず、マイカ混合樹脂ペレットを作成（Ｋ０１）する。このマイカ混合樹脂ペレットの作成は、図４に示すように、金マイカや白マイカ等のマイカの原鉱を選鉱・篩分け（Ｋ０１１）し、これを粉砕・分級（Ｋ０１２）する。そして、粉砕・分級したマイカを、必要とする粒径等の基準に基づいて調整（Ｋ０１３）し、所定粒径（１〜３００μｍ）のマイカ粒を作成する。

次に、熱可塑性ポリオレフィン系樹脂と変性オレフィン樹脂、ゴム成分及び前記マイカ粒を混練（Ｋ０１４）し、押出機で押出し加工（Ｋ０１５）する。この押出機で連続的に加工された加工品を、冷却液で満たされた冷却槽内を通過させることにより冷却（Ｋ０１６）し、この冷却された加工品をカッターで所定寸法に切断（Ｋ０１７）する。これによりマイカ混合樹脂ペレットが作成される。つまり、図４の工程Ｋ０１１〜Ｋ０１３においてマイカ粒が作成され、工程Ｋ０１４〜Ｋ０１７においてマイカ混合樹脂ペレットが作成されることになる。

このようにして作成されたマイカ混合樹脂ペレットは、図３に示すように、樹脂混練・加熱（Ｋ０２）される。そして、押出機で樹脂混練された混練物（本発明の組成物）を加熱したパリソンをブロー成形機の金型サイズに合わせて押出（Ｋ０３）し、その後型締め（Ｋ０４）し、金型内にエアーを供給する等して所定時間成形（Ｋ０５）する。

成形によりパリソンが硬化（固化）したら、型開き（Ｋ０６）して、硬化物を取り出す（Ｋ０７）ことによりブロー成形品が得られ、このブロー成形品の燃料供給口３に別途成形したキャップ４を装着し、必要に応じてアウトレット６部を加工することで、容器１が製造される。

なお、容器作成工程の前記Ｋ０５の成形時に、組成物に所定量添加されているマイカ５が、組成物の段階でポリオレフィン系樹脂内に方向が不揃いで分散されていても、パリソン射出時のポリオレフィン系樹脂の流れに追従する配向性が有る為その向きが揃えられて、容器壁１ａ〜１ｃ内部においては、図２に示すように、平板方向に均一に配列した状態となる。この配列状態のマイカ５により、容器壁１ａ〜１ｃの内側から外側に空間２内のガスが漏れ出ることが抑制、すなわちガス透過性が抑制されることになる。また、前記容器１の成形は、単層ブロー成形に限らず、射出成形機やその他の成形機を利用でき、前記各工程も使用する成形機に応じて適宜に変更されることは言うまでもない。

次に、本発明の実施例を図５に基づき説明する。図５の実施例１〜８は、配合材欄に示すように、ポリオレフィン系樹脂としてＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）、ポリオレフィン系接着樹脂（変性オレフィン）としてＭＯＤＩＣＰＥ、ゴム成分（メタロセンプラストマー）としてカーネルＫＳ２４０Ｔ、マイカとして、レプコ株式会社製金マイカＷ４０Ｈ（脂肪酸処理有り）、金マイカＳ２００ＨＧ（脂肪酸処理無し）、金マイカＳ４００（脂肪酸処理無し）、レプコ株式会社製白マイカＭ２００（脂肪酸処理無し）、白マイカＭ２００Ｗ（脂肪酸処理有り）、白マイカＭ３２５（脂肪酸処理無し）を使用した。なお、図５の配合材欄に示す数値は、配合比率を示している。

そして、各実施例１〜８について、図５の特性値欄に示すような結果が得られた。なお、ガス透過性の測定は、図８の試験方法に示すように、アルミ容器１１内に燃料１２（ＣＥ１０）を仕込み、アルミ容器１１の開口部に鍔付きワッシャ１３とＯリング１４で挟んだ試料片Ｓ１を配置すると共に、開口部に真鍮蓋１５をねじ込む。そして、アルミ容器１１の重量の変化を測定してガス透過性を算出（ＨＤＰＥ単体を１００％として算出）することで行った。なお、試料片Ｓ１とは、前述した成形方法により形成した容器１の一部を所定形状にカットしたものである。

また、ＥＳＣＲ（耐ストレスクラック性）の測定は、図９の試験方法に示すように、押圧板１６、押圧ボルト１７、治具ケース１８等を有する試験治具の押圧板１６と治具ケース１８間に試料片Ｓ２を配置し、これを試験タンク１９内の界面活性材１０％の水溶液２０中に浸漬する。そして、試験温度５０℃で押圧板１６を一定量移動させて試料片Ｓ２を圧縮させ、試料片Ｓ２に割れが発生するまでの時間Ｈｒを測定することで行った。なお、試料片Ｓ２は、図９（ｂ）に示すように、高さがｈで幅がｗの断面半円弧形状に形成され、この試験では試料Ｓ２の幅ｗ１が前記一定量である例えば１５ｍｍ圧縮されて幅ｗ２となって判定される。

これらの各実施例１〜８の結果（特性値）から、ポリオレフィン系樹脂（ＨＤＰＥ）と変性オレフィン系樹脂（ポリオレフィン系接着樹脂）、ゴム成分及びマイカ５を各実施例１〜８に示す比率で配合することにより、ガス透過性が目標設定４０％未満の２０〜３５％の容器１が得られることが判明した。

図６は、比較例１〜９を示している。これらの比較例１〜９においては、ＨＤＰＥの配合比率を５８〜１００で実施例１〜８に比較して大きくすると共に、変性ＰＥの配合比率を２以下で、ゴム成分の配合比率を１０以下にしている。また、マイカ５として、金マイカＷ４０Ｈ（脂肪酸処理有り）、金マイカＳＣ３０、白マイカＣ２０、白マイカＣ４０を１０〜３０％配合させた。これらの比較例１〜９においては、ガス透過性が目標設定（４０％以上）より高い結果が得られた。これらの実施例１〜８及び比較例１〜９の特性値から、本発明の容器１の適用範囲は、図７の適用範囲に示す値が好ましく、また最適範囲に示す値が最も好ましいと言える。

このように、前記容器１によれば、安価なポリオレフィン系樹脂にアスペクト比が１０〜１００で粒径が１〜３００μｍのマイカ５等が添加されて硬化されるため、平面状に均一に配列されるマイカ５で容器１内部のガスの透過性を抑制できると共に、変性オレフィン樹脂とゴム成分の添加で、マイカ５の添加によるポリオレフィン系樹脂の物性低下を抑制できる等、基本物性を損なうことなくガス透過性を十分に抑制できる安価な容器１を得ることができる。

また、押出し加工及び冷却後の切断で最適範囲内のマイカを使用しているため、安定した品質のマイカ混合樹脂ペレットを得ることができ、その結果、パリソン射出成形時のマイカ５の配列性が向上し、容器１のガス透過性の抑制を一層高めることができる。特に、当該マイカ５に脂肪酸処理を施したものを使用することで、マイカ５の分散性を高めることができて、ガス透過性の抑制をより一層高めることも可能になる。

また、容器１を単層ブロー成形等で成形できるため、既存のブロー成形機や押出し成形機等の汎用成形機を利用できて、初期投資費用や設備の維持管理費用等を抑えることができると共に、成形作業自体を容易に行うことができて製造コストを低減させることができる。また、容器１の各容器壁１ａ〜１ｃが単層構造で構成されるため、多層構造に比較して構成が簡素化されて軽量化が図れる等、各種装置に装着（搭載）可能な一層安価な容器１を容易に得ることが可能になる。

なお、前記実施形態においては、容器１自体に適用したが、例えば燃料供給口３を塞ぐ前記キャップ４に利用することも勿論可能であるし、容器１自体の形状やその製造方法の工程図等も一例であって、本発明に係わる各発明の要旨を逸脱しない範囲において、適宜の構成を採用することができる。

本発明は、ガソリン等の燃料タンクに限らず、食品容器や化粧品容器等、内部に気化し易い液体が収容される全ての熱可塑性樹脂容器に利用できる。

１・・・・・・・・・容器
１ａ〜１ｃ・・・・・容器壁
２・・・・・・・・・空間
３・・・・・・・・・燃料供給口
４・・・・・・・・・キャップ
５・・・・・・・・・マイカ
６・・・・・・・・・アウトレット
１１・・・・・・・・アルミ容器
１２・・・・・・・・燃料
１３・・・・・・・・鍔付きワッシャ
１４・・・・・・・・Ｏリング
１５・・・・・・・・真鍮蓋
１６・・・・・・・・押圧板
１７・・・・・・・・押圧ボルト
１８・・・・・・・・治具ケース
１９・・・・・・・・試験タンク
２０・・・・・・・・水溶液
Ｓ１、Ｓ２・・・・・試料片

Claims

容器壁により内部に密閉した空間を有する熱可塑性樹脂容器であって、
前記容器壁が、ポリオレフィン系樹脂に、変性オレフィン樹脂とゴム成分及びアスペクト比が１０〜１００で粒径が１〜３００μｍのマイカを２０〜５０％添加した組成物を硬化して形成されていることを特徴とする熱可塑性樹脂容器。
容器壁により内部に密閉した空間が形成される熱可塑性樹脂容器の製造方法であって、
ポリオレフィン系樹脂に、変性オレフィン樹脂とゴム成分及びアスペクト比が１０〜１００で粒径が１〜３００μｍのマイカを２０〜５０％添加した組成物を作成し、該組成物を加熱成形して前記容器壁を形成することを特徴とする熱可塑性樹脂容器の製造方法。
前記マイカが、金マイカもしくは白マイカに表面処理を施し、押出し加工、冷却及び切断した樹脂ペレットであることを特徴とする請求項２に記載の熱可塑性樹脂容器の製造方法。