JP6181888B2 - 加飾用樹脂組成物及び該組成物を用いて形成されたメタリック層を有する多層ダイレクトブローボトル - Google Patents
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Description
即ち、プラスチック容器の外観をメタリック調に加飾するためには、金属顔料などを用いてのスプレー塗装により、容器の外表面に金属顔料の塗膜を形成したり、或いは金属顔料を用いてのグラビア印刷によりシュリンクフィルムを作成し、このシュリンクフィルムにより容器の外表面を覆うという手段が採用されているが、このような手段は、容器毎に塗装を行ったり、或いはシュリンクフィルムによる処理を行うことが必要であり、著しく高コストになってしまうため、例えばヘアケア商品用の安価な容器の加飾には実質的に適用できないからである。
さらに、前述したシュリンクフィルム方式は、容器の形状が直胴形状或いはそれに近い形状に限定されてしまうという欠点もある。
また、本出願人は、先に、平均厚みが1μm以下の金属顔料が樹脂に分散されたメタリック層が、外面側から視認できる位置に形成されていることを特徴とする多層ダイレクトブローボトルを提案した(特願2014−172762号)。かかる多層ダイレクトブローボトルでは、メタリック感を付与するための顔料として平均厚みが1μm以下と極めて薄い金属顔料が使用されており、これにより、高いメタリック感が発現するというものであるが、より一層のメタリック感が求められているのが実情である。
本発明の他の目的は、上記の加飾用樹脂組成物を用いて形成されたメタリック層を備えた多層ダイレクトブローボトル及びその製造方法を提供することにある。
(1)前記低密度ポリエチレン(LDPE)と直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)とが、LDPE:LLDPE=1:9〜9:1の質量比でブレンドされていること、
(2)前記低密度ポリエチレン(LDPE)及び直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)は、何れも1.0g/10min以下のメルトフローレート(190℃)を有していること、
(3)前記金属顔料が、前記低密度ポリエチレン(LDPE)と直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)との合計量100質量部当り0.1〜30.0質量部の量で分散されていること、
(4)前記金属顔料がアルミ顔料であること、
が好適である。
この多層ダイレクトブローボトルは、
(5)多角度測色計を使用し、ボトル壁の外面に45度で光を入射したとき、正反射光に対して15度方向の反射光による明度L* 15(L*a*b*表色系)が150以上であること、
という特性を示す。
また、該多層ダイレクトブローボトルは、一般に、
(6)前記メタリック層が、外表面層または外表面透明樹脂層の下側に形成されていること、
という構造を有しており、さらに、
(7)前記メタリック層に対して内層側に隣接する層を形成している樹脂について、210℃の温度で測定したときの剪断速度6s−1及び30s−1での剪断粘度(Pa・s)をそれぞれV6、V30とした時、前記メタリック層の形成に使用されている前記ブレンド物は、下記粘度条件式(1)及び(2):
η6≧V6−2000 (1)
η30≧V30−2000 (2)
上記式(1)及び(2)中、
η6及びη30は、それぞれ、210℃の温度で測定したときの剪断速度
6s−1及び30s−1での剪断粘度(Pa・s)を示す、
を満足していること、
が好適である。
本発明では、上記のような構造を有するLDPEとLLDPEとのブレンド物中に、厚みの薄い金属顔料が分散されているため、このような樹脂組成物が溶融押出されたとき、金属顔料が押出方向に速やかに配向し、この結果として、このような樹脂組成物の押出により形成される層が外部から視認される位置に存在するダイレクトブロー成形容器では、乱反射光が極めて少なく、その多くが正反射光となり、優れたメタリック感が発現するのである。
尚、LLDPEのみに金属顔料を分散させた場合には、流動性が悪いため、シャークスキンや周方向の厚みムラによるダイラインが生じるようになるばかりか、金属顔料の配向も不十分となってしまう。LLDPEは、分子の直線性が高いため、その流動により金属顔料を配向させることが困難になるためではないかと思われる。
尚、このL* 15は、L*a*b*表色系(CIE1976色空間)によるL*値である。
即ち、本発明の多層ダイレクトブローボトルは、高価な化粧品用途に限らず、シャンプー、リンスなどのヘアケア製品、液体洗剤などに代表される低価格商品の包装に有効に適用される。
本発明の加飾用樹脂組成物は、金属顔料を、マトリックスとなるベース樹脂中に分散させたものであり、ベース樹脂としては、低密度ポリエチレン(LDPE)と直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)とが使用される。
このような分散剤は、一般に、金属顔料100質量部当り10〜50質量部程度の量で使用される。
本発明では、上記のような位置にメタリック層が形成されるという観点から、上記LDPEとLLDPEとのブレンド物は、メタリック層の内側に隣接する層を形成する樹脂に近い溶融粘度を有していることが好ましい。具体的には、前記メタリック層に対して内層側に隣接する層を形成している樹脂について、210℃の温度で測定したときの剪断速度6s−1及び30s−1での剪断粘度(Pa・s)をそれぞれV6、V30とした時、該メタリック層の形成に使用されている前記ブレンド物は、下記粘度条件式(1)及び(2):
η6≧V6−2000 (1)
η30≧V30−2000 (2)
上記式(1)及び(2)中、
η6及びη30は、それぞれ、210℃の温度で測定したときの剪断速度
6s−1及び30s−1での剪断粘度(Pa・s)を示す、
を満足していることがより好ましい。
また、上記のブレンド物は、さらに、下記粘度条件式(3):
η10≧V10−2000 (3)
上記式中、
V10はメタリック層の内層側に隣接する樹脂の剪断速度10s−1での
剪断粘度(Pa・s)であり、
η10はメタリック層の形成に用いるポリエチレンの剪断速度10s−1
での剪断粘度(Pa・s)である、
を満足していることが最適である。
このような粘度条件を満足するように、LDPEとLLDPEとのブレンド物が調製されていることにより、押出成形に際しての金属顔料の変形を有効に防止することができる。
尚、ブレンド物に要求される粘度条件については後述する。
上述した本発明の加飾用樹脂組成物は、押出成形を利用して成形される多層ダイレクトブローボトルの製造に使用される。即ち、このボトルは、押出成形により所定の多層構造を有するパイプ形状のプリフォーム(パリソン)を成形し、このプリフォームの一方側端部をピンチオフし、この状態で空気等のブロー流体をプリフォーム内に吹き込んでボトル形状に賦形することにより製造される。かかるボトルにおいて、本発明の加飾用樹脂組成物は、外部から視認される位置に存在するメタリック層の形成に使用されるものであり、押出成形時に金属顔料が押出方向に配向し、優れたメタリック感が発現することとなる。
即ち、図1(a)の態様では、外表面に金属顔料が分散されたメタリック層1が形成されており、その下側に隣接して、内容物と接触する内表面側に位置する内層3が設けられている。
また、図1(b)の態様では、外表面には透明樹脂層2が形成されており、この透明樹脂層2の下側にメタリック層1が形成されており、この態様でも、隣接して、内容物と接触する内表面側に位置する内層3が設けられている。このようなメタリック層1は、外面から視認される位置に形成されていればよいので、この透明樹脂層2には、メタリック層1の視認性が確保される限りにおいて、メタリック層1に配合される顔料とは異なる顔料が配合されて加飾されていてもよい。
さらに、メタリック層1の視認性が確保される限りにおいて、図1(c)に示されているように、外表面の透明樹脂層2とメタリック層1との間に、透明樹脂に顔料が配合された加飾樹脂層5を形成することもできる。この加飾樹脂層5に配合される顔料も、メタリック層1に配合される顔料とは異なるものであり、例えば、平均厚みが1μmを超える金属顔料(例えばパール顔料など)であってよい。何れの層構造においても、メタリック層1は、内容物と接触する内表面側に位置する内層3に隣接して形成される。
このように、何れの態様においても、メタリック層1による加飾がなされている。
メタリック層1は、上記で述べたように、前述した本発明の加飾用樹脂組成物から形成されている層であり、該ボトル10を成形するためのプリフォーム成形時の押出方向(ボトル10の高さ方向)に沿って、金属顔料が配向しており、これにより、良好なメタリック感が付与されている。
本発明において、図1(b)に示されているように、外表面の透明樹脂層2の下側にメタリック層1が形成されている場合、かかる透明樹脂としては、下層のメタリック層1が示すメタリック感が損なわれない限りの透明性を有していることを条件として、ダイレクトブローボトルの成形に使用し得る種々の熱可塑性樹脂を用いることができる。
このような熱可塑性樹脂としては、特に制限されないが、一般的には、押出成形用グレードのオレフィン系樹脂やポリエステル樹脂が好適に使用される。
尚、上記のコポリエステル形成用の共重合成分としては、イソフタル酸、p−β−オキシエトキシ安息香酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、ジフェノキシエタン−4,4’−ジカルボン酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸、アジピン酸、セバシン酸またはこれらジカルボン酸のアルキルエステル誘導体などのジカルボン酸成分;プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキシレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールなどのグリコール成分を挙げることができる。
さらに、接着樹脂層にメタリック層の項で挙げた金属顔料を配合して、更にメタリック感を向上させることもできる。
図1(a)及び図1(b)の層構造において、内表面に面する内層としては、この種のダイレクトブローボトルの成形に使用される公知の熱可塑性樹脂、例えば、前述したオレフィン系樹脂やポリエステル樹脂が使用される。特に、内表面に面する内層は、密度が0.930g/cm3以上の高密度ポリエチレン(HDPE)により形成することが望ましい。このようなHDPEにより形成される内層の厚みは、通常、50〜200μm程度である。
このようなガスバリア性樹脂層は、形成するガスバリア性樹脂としては、例えば37℃−0%RHにおける酸素透過係数が5.5×10−12cc・cm/cm2・sec・cmHg以下の樹脂、例えば、エチレン−ビニルアルコール共重合体やポリアミドが代表的であり、特にエチレン−ビニルアルコール共重合体が好適である。
かかるエチレン−ビニルアルコール共重合体(エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物)としては、具体的には、エチレン含有量が20乃至60モル%、特に25乃至50モル%のエチレン−酢酸ビニル共重合体を、ケン化度が96%以上、特に99モル%以上となるようにケン化して得られる共重合体ケン化物が好適に使用される。このエチレン−ビニルアルコール共重合体(以下EVOHと呼ぶことがある)は、フィルムを形成し得るに足る分子量を有するべきであり、一般に、フェノール/水の重量比が85/15の混合溶媒中、30℃で測定して0.01dl/g以上、特に0.05dl/g以上の固有粘度を有している。
上記のガスバリア性樹脂層は、その優れた酸素バリア性が損なわれない限りにおいて、酸素バリア性樹脂に他の熱可塑性樹脂がブレンドされていてもよい。
本発明において、図1(c)で示されているように、外表面の透明樹脂層2とメタリック層1との間に適宜形成される加飾樹脂層5は、透明樹脂に顔料が配合されたものであり、ベースの透明樹脂としては、前述したメタリック層1や透明樹脂層2について例示した各種の樹脂、或いは接着樹脂層で例示した接着樹脂などを挙げることができる。
また、加飾のために配合する顔料は、メタリック層1の視認性が損なわれない限りにおいて、メタリック層1に配合される金属顔料とは異なる顔料であればよく、例えば、種々の無機或いは有機顔料に加え、メタリック層1で用いる金属顔料として例示されたもののうち、平均厚みが1μmを超えるものや、天然の雲母に酸化チタンや酸化鉄をコートしたパール顔料などが使用される。
上述した多層ダイレクトブローボトル10は、層の数に応じた数の押出機を用いての共押出によりパイプ状の多層プリフォーム(パリソン)を成形し、このプリフォームの一端部をピンチオフし、内部に圧縮エアなどのブロー流体を吹き込んでボトル形状に賦形することにより、製造される。
このような手段を採用することにより、押出機のスクリューにより金属顔料に加わる剪断力が有効に緩和され、押出成形時の金属顔料の破損や変形が有効に防止され、この状態で金属顔料が押出方向に沿って揃って配向し、この配向状態がブロー後もそのまま保持されるため、良好なメタリック感が安定して発現することとなる。
例えば、ベース樹脂が可塑化する前の段階で金属顔料を投入すると、押出スクリューにより金属顔料に加わる剪断力が大きくなるため、金属顔料の破損や変形が生じ易く、メタリック感にバラつきを生じ易くなるおそれがあるからである。
また、メタリック層1の外面に位置する樹脂は、図2では省略されているが、合流した樹脂流が安定した層流となった下方部分で、外面側から縮径するように押し出されて、合流するように設計されている。
η6≧V6−2000 (1)
η30≧V30−2000 (2)
式(1)及び(2)中、
V6及びV30は、それぞれ、210℃の温度で測定したときの剪断速度
6s−1及び30s−1でのメタリック層1の内層側に隣接する層を形成す
る樹脂の剪断粘度(Pa・s)を示し、
η6及びη30は、それぞれ、210℃の温度で測定したときの剪断速度
6s−1及び30s−1での上記ブレンド物の剪断粘度(Pa・s)を示す、
で規定される剪断粘度条件を満足するように調製することにより、上記のようなメタリック層1に隣接する内層との粘度差による不都合を抑制することができる。
尚、図2の例では、メタリック層1の内層側に隣接する層は、ボトル内面に面している内層3(例えばHDPE等のポリエチレンにより形成されている層)を意味するが、この内層3自体が多層構造を有する場合には、その層構造に応じて、メタリック層1に隣接しているリグラインド層、ガスバリア層、酸素吸収層或いは接着剤層であり、これらの樹脂層を形成している樹脂に対して、メタリック層1の形成に使用されているブレンド物が上記式(1)及び(2)の条件を満足するように調製される。
メタリック層1の形成に用いるブレンド物が上記条件式(1)及び(2)を満足していることにより、上記合流部領域Xでメタリック層1の樹脂流に生じる応力が有効に緩和され、結果として、メタリック顔料の変形が有効に防止され、前述した金属顔料の配向性と相俟って、より優れたメタリック感を発現させることができ、さらにはメタリック層1の厚みムラやシャークスキンの生成もより有効に抑制されるのである。
η10≧V10−2000 (3)
上記式中、
V10は、メタリック層1の内層側に隣接する樹脂の剪断速度10s−1
での剪断粘度(Pa・s)であり、
η10は、メタリック層1の形成に使用されているブレンド物の剪断速度
10s−1での剪断粘度(Pa・s)である、
を満足していることが望ましい。
尚、図3中、γが式(3)中の(V10−η10)に相当する値(2000Pa・s)である。
また、このような高い明度L* 15に伴い、下記式で示されるフリップフロップ(FF)値も15以上と高い値を示す。
FF=(L* 15−L* 110)/L* 45
式中、
L* 15は、ボトル壁の外面に45度で光を入射したとき、正反射光に
対して15度方向の反射光による明度であり、
L* 110は、上記正反射光に対して110度方向の反射光の明度で
あり、
L* 45は、上記正反射光に対して45度方向(反射面に対して90度)
の反射光の明度である。
即ち、明度L* 15及びFF値が高いことは、非常に優れたメタリック感が発現していることを示す。
尚、上述した各反射光の明度を示すL*値は、何れもL*a*b*表色系(CIE1976色空間)によるL*値である。
最外層(透明層):
非晶性ポリエステル樹脂層
厚み10〜200μm、特に25〜100μm
接着剤層:
接着剤樹脂
厚み20〜200μm
メタリック層:
金属顔料(特にフレーク状アルミ顔料)
LDPE:LLDPE=15:85〜85:15(質量比)
厚み10〜200μm、特に30〜100μm
リグラインド層:
ボトル成形時のバリ及びHDPE
厚み500〜1000μm
最内層:
HDPE
厚み50〜200μm
<剪断粘度の測定>
(株)東洋精機製作所製CAPILOGRAPHを用い、JIS K7199:1999に準拠して行った。測定条件は、キャピラリー長10mm、キャピラリ−径1.0mmのキャピラリ−ダイを使用し、試験温度は210℃、予熱時間5分、滞留時間15分、剪断速度を順次減少させて試験を行った。
下記ダイレクトブロー成形機、押出し機を用いて500ml多層ボトル(50g)を成形した。
成形機:タハラ社製シャトル型成形機
押出し機:第1層φ30−FF L/D=22
第2層φ30−FF L/D=22
第3層φ30−FF L/D=22
第4層φ55−FF L/D=28
第5層φ40−FF L/D=28
層構成:5種5層
(外側)PET/AD/メタリック層(ベース樹脂+アルミ顔料)
/HDPE/HDPE(内側)
(外側)5/7/10/68/10(単位:wt%)(内側)
材料:
ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET):
イーストマン社イースターGN001
接着剤樹脂(AD):三菱化学社モディックF573
メタリック層ベース樹脂
低密度ポリエチレン(LDPE)
LDPE−A:住友化学社スミカセンF108−2
密度:0.921g/cm3
MFR(190℃):0.4g/10min
LDPE−B:日本ポリエチレン社ノバテックLB420M
密度:0.922g/cm3
MFR(190℃):0.7g/10min
直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE):
日本ポリエチレン社ノバテックUF230
密度:0.921g/cm3
MFR(190℃):1.0g/10min
メタリック層アルミ顔料
アルミ顔料A:
平均厚み300nm、平均粒径11μm、アスペクト比37
アルミ顔料B:
平均厚み200nm、平均粒径 7μm、アスペクト比35
アルミ顔料C:
平均厚み400nm、平均粒径15μm、アスペクト比38
アルミ顔料D:
平均厚み700nm、平均粒径50μm、アスペクト比71
アルミ顔料E:
平均厚み 30nm、平均粒径 8μm、アスペクト比270
(アルミ顔料は分散剤としてポリエチレンワックスを含むペレットとして使用した。)
高密度ポリエチレン(HDPE):
プライムポリマー社ハイゼックス6700B
剪断粘度:6196Pa・s(6s−1)
2593Pa・s(30s−1)
4555Pa・s(10s−1)
作成した多層ボトルの明度L* 15、フリップフロップ(FF)値、メタリック感を評価した。結果を表1に示す。
以下に評価方法を記載する。
(アルミ顔料の平均厚み及び平均粒径)
アルミ顔料の平均厚みは、不作為に選択した50個のアルミ顔料を走査型電子顕微鏡で測定した平均値であり、平均粒径はレーザー回折式粒度分布測定器で測定した際の体積累積粒度分布曲線において累積度50%の粒子径であるD50で表した。
作製した多層ボトルの胴部の中央部分を90°間隔で4箇所を切り開いて試験片とした。X―Rite社製MA94JP多角度分光測色計を用いて、波長範囲400〜700nmの光を、平面とした試験片の試験面の垂直方向を0°基準として入射角45°で試験面に照射し、正反射方向から入射光側へのオフセット角が15°、45°、110°方向の反射光の明度(L*a*b*表色系のL*値)をそれぞれL* 15、L* 45、L* 110として測定する。
測定したL*値(L* 15、L* 45、L* 110)を用い、オフセット角15°から110°間のL*値の変化の度合いを下記に示すFF値として算出する。
FF値=2.69*(L* 15−L* 110)1.11/L* 45 0.86
(総合評価)
目視によるメタリック感及び外観不良(ダイライン、ミゲル)の有無を合わせた総合評価結果を表1に示す。評価は比較例1を基準とした相対評価で示し、+++は非常に優れている、++は優れている、+は良好である、±は基準と同等を表している。
実施例2:6804Pa・s(6s−1)
4053Pa・s(30s−1)
5400Pa・s(10s−1)
実施例3:7451Pa・s(6s−1)
3943Pa・s(30s−1)
5456Pa・s(10s−1)
メタリック層の形成に用いたブレンド物の剪断粘度と、隣接する内層の形成に用いたHDPEの剪断粘度の関係は粘度条件式(1)(2)(3)を満足するものである。
2:透明樹脂層
3:内層
5:加飾樹脂層
10:多層ダイレクトブローボトル
Claims (10)
- 密度が0.910g/cm3以上、0.930g/cm3未満の低密度ポリエチレン(LDPE)と密度が0.910〜0.925g/cm3の直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)とのブレンド物に、平均厚みが100nm以上600nm以下の金属顔料が分散されていることを特徴とする加飾用樹脂組成物。
- 前記低密度ポリエチレン(LDPE)と直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)とが、LDPE:LLDPE=1:9〜9:1の質量比でブレンドされている請求項1に記載の加飾用樹脂組成物。
- 前記低密度ポリエチレン(LDPE)及び直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)は、何れも1.0g/10min以下のメルトフローレート(190℃)を有している請求項1に記載の加飾用樹脂組成物。
- 前記金属顔料が、前記低密度ポリエチレン(LDPE)と直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)との合計量100質量部当り0.1〜30.0質量部の量で分散されている請求項1に記載の加飾用樹脂組成物。
- 前記金属顔料がアルミ顔料である請求項1に記載の加飾用樹脂組成物。
- 請求項1に記載の加飾用樹脂組成物によるメタリック層が、外面側から視認できる位置に形成されていることを特徴とする多層ダイレクトブローボトル。
- 多角度測色計を使用し、ボトル壁の外面に45度で光を入射したとき、正反射光に対して15度方向の反射光による明度L* 15(L*a*b*表色系)が150以上である請求項6に記載の多層ダイレクトブローボトル。
- 前記メタリック層が、外表面層または外表面透明樹脂層の下側に形成されている請求項6に記載の多層ダイレクトブローボトル。
- 前記メタリック層に対して内層側に隣接する層を形成している樹脂について、210℃の温度で測定したときの剪断速度6s−1及び30s−1での剪断粘度(Pa・s)をそれぞれV6、V30とした時、前記メタリック層の形成に使用されている前記ブレンド物は、下記粘度条件式(1)及び(2):
η6≧V6−2000 (1)
η30≧V30−2000 (2)
上記式(1)及び(2)中、
η6及びη30は、それぞれ、210℃の温度で測定したときの剪断速度
6s−1及び30s−1での剪断粘度(Pa・s)を示す、
を満足している請求項6に記載の多層ダイレクトブローボトル。 - 請求項1に記載の加飾用樹脂組成物を、押出機内での溶融混合により調製し、該押出機内で調製された樹脂組成物を用いての共押出により、該組成物による層が外面側から視認される位置に形成されたパイプ形状のプリフォームを成形し、該プリフォームの一端部を閉じた状態でブロー流体を吹き込んでボトル形状に賦形することを特徴とする多層ダイレクトブローボトルの製造方法。
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