JP2008019003A

JP2008019003A - ポリプロピレン製キャップ

Info

Publication number: JP2008019003A
Application number: JP2007113283A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Fukushima; 浩和福島; Hiroya Yamamoto; 博哉山本; Hiroaki Kikuchi; 裕昭菊地
Original assignee: Japan Crown Cork Co Ltd
Current assignee: Nippon Closures Co Ltd
Priority date: 2006-06-15
Filing date: 2007-04-23
Publication date: 2008-01-31

Abstract

【課題】着色剤(白色以外)を含有させて成る着色ポリプロピレン製キャップとした場合にも、白化を生じることがなく、成形性、加工性、開栓性、或いは耐衝撃性等の性能をも具備したポリプロピレン製キャップを提供することである。
【解決手段】ホモポリプロピレンを７０乃至９５重量％、及びポリオレフィン系エラストマーから成る改質材を５乃至３０重量％の量で含有する樹脂組成物から成り、曲げ弾性率が８００乃至２０００の範囲にあることを特徴とするポリプロピレン製キャップ。
【選択図】なし

Description

本発明は、白化防止されたポリプロピレン製キャップに関し、より詳細にはホモポリプロピレンから成り、機械的強度、開栓性及び成形性に優れ、白以外の着色剤が配合された場合にも白化を生じることがないポリプロピレン製キャップに関する。

樹脂の一体成形によるプラスチックキャップは、ガラスやプラスチック等の各種素材から成る容器一般に広く使用されている。

このようなプラスチックキャップに用いられる樹脂の一つとして、成形性、耐熱性等の点からポリプロピレンが用いられている(特許文献１等)。一般にポリプロピレンは、エチレン成分を含有するブロックポリプロピレン及びランダムポリプロピレンと、プロピレン成分のみから成るホモポリプロピレンの３つに分類することができ、従来のプラスチックキャップにおいては、成形性、耐衝撃性等の点からブロックポリプロピレンが用いられている。

特開２００２-６８２８２号公報

プラスチックキャップは、着色剤を配合することにより種々の色彩を持ったキャップを容易に製造することができ、着色することによってキャップの商品価値を高めることが可能となる。
しかしながら、上述したブロックポリプロピレンに着色剤（白色以外）を配合した着色プラスチックキャップはその色調から、成形時の型抜きやキャッピング等の際に、応力が集中しやすい螺子部やアンダーカット部分等が白化してしまい、キャップの性能としては何等問題がないとしても、キャップとしての商品価値を低下させるという問題がある。

このような問題を解決するために、他の種類のポリプロピレンを用いることも考えられるが、ランダムポリプロピレンは、低剛性であるため、上述したような白化が生じることはないとしても、低開栓トルク、低逆転トルクになりやすく、また融点が低いことから、加熱温度に左右されやすく加工性に劣るという問題があり、一方ホモポリプロピレンは、高剛性であるため、成形時の無理抜きやブリッジをカッティングにより形成する際等に割れることもあり、いずれの場合にも十分満足し得るポリプロピレン製キャップを得ることは困難であった。

従って本発明の目的は、着色剤(白色以外)を含有させて成る着色ポリプロピレン製キャップとした場合にも、白化を生じることがなく、成形性、加工性、開栓性、或いは耐衝撃性等の性能をも具備したポリプロピレン製キャップを提供することである。

本発明によれば、ホモポリプロピレンを７０乃至９５重量％、及びポリオレフィン系エラストマーから成る改質材を５乃至３０重量％の量で含有する樹脂組成物から成り、曲げ弾性率が８００乃至２０００の範囲にあることを特徴とするポリプロピレン製キャップが提供される。
本発明のポリプロピレン製キャップにおいては、
１．改質材が、α−オレフィンを主体とするものであること、
２．樹脂組成物１００重量部に対して、０．１乃至１．０重量部の量で滑剤が配合されていること、
３．樹脂組成物中に、白色以外の着色剤が含有されていること、
が好適である。

本発明によれば、白色以外の着色剤を含有させた場合にも、白化を生じることのないポリプロピレン製キャップを提供することが可能となる。
本発明のプラスチックキャップは、ホモポリプロピレンを用いる場合の欠点である高剛性に起因する成形時の割れを有効に防止することができ、成形性、加工性、耐衝撃性、開栓性のすべてに優れたポリプロピレン製キャップを提供することが可能となる。

本発明のポリプロピレン製キャップにおいては、ホモポリプロピレンを７０重量％より多く且つ９５重量％以下、及びポリオレフィン系エラストマーから成る改質材を５重量％以上３０重量％未満の量で含有する樹脂組成物から成り、曲げ弾性率が８００乃至２０００の範囲にあることが重要であり、特に１０００乃至１９００の範囲にあることが好ましい。

ポリプロピレン製キャップにおいては、耐衝撃性、成形性、加工性等の点からブロックポリプロピレンが用いられていたが、前述した通り、成形時やキャッピング等の際に応力が集中した箇所に白化が生じ、特に白色以外の着色剤を配合した場合には、白化が目立ち、性能上には何等問題がなくても商品価値を低下させるという問題があった。

本発明においては、このような問題を解決するために、ブロックポリプロピレンに変えて、このような応力白化を生じることのないホモポリプロピレンを採用し、更に特定の改質材を配合することにより、高剛性で成形性に劣っているホモポリプロピレンを、成形性に優れたブロックポリプロピレンの剛性に近づけることが可能となって、白化の発生が抑制されていると共に、成形性、加工性、耐衝撃性にも優れたポリプロピレン製キャップを提供することが可能になったのである。

また本発明においては、ホモポリプロピレンを７０乃至９５重量％及び改質材を５乃至３０重量％の量、特にホモポリプロピレンを９０乃至８０重量％及び改質材を１０乃至２０重量％の量で配合することも重要である。すなわち上記範囲よりもホモポリプロピレンが多いと、曲げ弾性率が本発明の範囲よりも大きく、剛性が高すぎて成形性や耐衝撃性に劣り、一方上記範囲よりも改質材が多いと、曲げ弾性率が本発明範囲よりも小さく、剛性が低すぎて加工性に劣ると共に、開栓トルクが低くなり過ぎて密封性を保持できなくなる。

本発明のこのような作用効果は後述する実施例の結果から明らかである。
すなわち、後述する実施例の結果からも明らかなように、ブロックポリプロピレン１００％から成るキャップ(比較例１)では、成形性が良く開栓トルクが好適ではあるが、成形時やキャッピング時に白化が生じてしまい、一方ランダムポリプロピレン１００％からなるキャップ(比較例２)では、融点が低いことから、加熱温度に左右されやすく、射出成形後のタンパーエビデントバンド部下端部の加熱折り曲げ成形（カール部の加工）不良が生じ、加工性に劣っていると共に、開栓トルク及び逆転トルクにおいて満足のいく結果が得られず、密封性を保持できなくなることが明らかである。

ホモポリプロピレン１００％からなるキャップ(比較例３)においては、曲げ弾性率が本発明範囲よりも大きく、成形時に割れが発生してしまうと共に、落下試験においても満足いく結果が得られず、耐衝撃性にも劣っている。
また上記範囲よりも改質材が多い樹脂組成物から成るキャップにおいては、曲げ弾性率が本発明範囲よりも小さく、型抜き等によるキャップの損傷はないもののカール部の加工性に劣っていることが明らかである。更に改質材過多の組成では、器具・容器包装等の規格基準に規定されているノルマルヘプタン擬似溶液による蒸発残留物試験をクリアすることができず、油性食品への使用が制限されてしまうことになる。

また改質材として、一般にポリプロピレンの改質材として知られているエチレン・プロピレン・ラバー（ＥＰＲ）を用いた場合には、高温でのクリープが大きく、高温保管時の耐熱密封性に劣る結果となる。
これに対して本発明のキャップは、耐白化性、成形性、加工性、開栓性、耐衝撃性(落下強度)のすべてにおいて優れた結果が得られており(実施例１〜４)、ホモポリプロピレンと改質材の配合割合が上述したすべての特性を満足する上で重要であることが明らかである。

（ホモポリプロピレン）
本発明で用いるホモポリプロピレンは、プロピレン成分のみから成るものであり、ブロックポリプロピレンやランダムポリプロピレンのようにエチレン成分が含有されていないため、結晶性が高く、そのため剛性が大きいという特徴がある。
ホモポリプロピレンは、１乃至２０ｇ／１０分、特に２乃至１５ｇ／１０分のメルトフローレートを有するものであることが好ましい。

（改質材）
本発明で用いるホモポリプロピレンの改質材はオレフィン系エラストマーから成るものであり、特に炭素原子数２〜２０のα−オレフィンから導かれる繰り返し単位のうちの少なくとも１種以上の繰り返し単位を含有するα−オレフィン系重合体から成り、メタロセン系触媒を用いて製造されたものであることが好ましい。
α−オレフィンとしては、炭素数２〜２０の例えばエチレン、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、３−メチル−１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン等を挙げることができる。
本発明においては特にオレフィン系エラストマーからなる改質材として、上記α−オレフィン系重合体から成り、分散相の径がナノメートルオーダーである海島構造、分散層が棒状（シリンダー状）と成るミクロ相構造、マトリックス相と分散相との区別がつかない層状のラメラ構造などの特にミクロ相分離構造を有するオレフィン系エラストマーから成るものを用いることが、耐衝撃性、耐熱性等の点から最も好ましい。

このような改質材として特に好適なものは、少なくとも（Ａ）炭素原子数が２〜２０のα−オレフィンから導かれる繰返し単位の少なくとも１種以上からなり、かつ前記１種以上の繰返し単位のうちの１種の繰返し単位（ａ)を５１〜１００モル％の割合で含有するα−オレフィン系重合体で構成される相と（Ｂ）炭素原子数が２〜２０のα−オレフィンから導かれる繰返し単位少なくとも１種以上からなり、かつ前記（Ａ）相中に含まれる繰返し単位と同じであっても異なっていてもよい繰返し単位（ｂ）を５１〜１００モル％の割合で含有するα−オレフィン系重合体から構成される相を含有しており、且つ、（１）（Ａ）相もしくは（Ｂ）相のいずれか一方が分散相であって、該分散相を楕円として近似した場合の最大径（ｄ_１）が１〜２００ｎｍであるか、（２）分散相ドメインの、最大径（ｄ₁）と最大径と直交する径の最大値（ｄ_２）との比（ｄ_１／ｄ_２）が２０以上の棒状の分散相となっており、前記の最大径（ｄ_１）と直交する径の最大値（ｄ_２）が１ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内にあるか、あるいは、（３）（Ａ）相と（Ｂ）相のいずれが分散相であるかをImage-Pro Plusのソフトを用いて判別できない層状のラメラ構造となっており、前記（Ａ）相もしくは（Ｂ）相の少なくとも一方の層の厚みが１ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内にある、ミクロ相構造を有するものである。

上記の繰り返し単位（ａ）及び（ｂ）は、炭素原子数が２〜２０のα−オレフィンから導かれる。このような炭素原子数が２〜２０のα−オレフィンとしては、例えば直鎖状または分岐状のα−オレフィン、環状オレフィンなどが挙げられる。直鎖状のα−オレフィンとして具体的には、例えばエチレン、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、１−オクタデセン、１−エイコセンなどの炭素原子数２〜２０、好ましくは２〜１０のものが挙げられる。分岐状のα−オレフィンとして具体的には、例えば３−メチル−１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、３−メチル−１−ペンテン、３−エチル−１−ペンテン、４，４−ジメチル−１−ペンテン、４−メチル−１−ヘキセン、４，４−ジメチル−１−ヘキセン、４−エチル−１−ヘキセン、３−エチル−１−ヘキセンなどの炭素原子数４〜２０、好ましくは５〜１０のものが挙げられる。環状オレフィンとしては、シクロペンテン、シクロヘプテン、ノルボルネン、５−メチル−２−ノルボルネン、テトラシクロドデセン、ビニルシクロヘキサンなどの炭素原子数が３〜２０、好ましくは３〜１０のものが挙げられる。

本発明に特に好適に用いることができる、上記特異なミクロ相構造を有するオレフィン系エラストマーは、特開２００３−３２１５８２号公報に詳細に説明されているものであり、具体的には三井化学株式会社より商品名ノティオ（登録商標）として入手することができる。

（着色剤等）
本発明のポリプロピレン製キャップにおいては、成形時やキャッピング時の白化が有効に防止されているため、白色以外の着色剤を好適に配合することができる。
着色剤の配合量は特に限定されないが、一般的には上述したホモポリプロピレン及び改質材成分からなる樹脂組成物１００重量部に対し、０．００１乃至１．０重量部の量で配合されることが好ましい。
また本発明のポリプロピレン製キャップにおいては、上記樹脂組成物１００重量部に対して、０．１乃至１．０重量部の量で滑剤が配合されていることが好ましい。
配合し得る滑剤としては、パラフィンワックス、ポリエチレンワックス等の炭化水素系滑剤、ステアリン酸等の脂肪酸系滑剤、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド等の脂肪族アマイド系滑剤等従来公知のものを限定なく使用することができるが、特にエルカ酸アミドを好適に使用することができる。
本発明のポリプロピレン製キャップに用いる樹脂組成物は、上述した着色剤、滑剤以外にも、必要により、従来公知の樹脂用配合剤を従来公知の処方に従って使用することができる。

本発明のポリプロピレン製キャップは、上述したホモポリプロピレン及び改質材成分が特定の割合で配合されて成る樹脂組成物から成る限り、従来公知のすべてのプラスチックキャップの形状に射出成形や圧縮成形等従来公知の方法により成形することができるが、特にアンダーカットや螺子部、或いはタンパーエビデントバンド等があり、成形時に無理抜きやブリッジの形成等の後加工をする必要があるキャップ形状のものに好適に成形できる。

（実施例１〜４）
実施例１〜４の樹脂組成物は、プライムポリマー社製ホモポリプロピレン材『ＣＪ７００』と三井化学社製改質材『Ｎｏｔｉｏ』を表１に示す重量比率にて計量し、ヘンシェルミキサーで均一に混合し、一軸押出機にて混練、溶融押し出ししてペレットを作製した。このペレットを使用して圧縮成型機にてキャップシェルを成形した。

（比較例１）
日本ポリプロ社製ブロックポリプロピレン材『ＢＣ３ＢＨＢ』のペレットを使用して圧縮成型機にてシェルを成形した

（比較例２）
サンアロマー社製ランダムポリプロピレン材『ＰＭ７３１Ｍ』のペレットを使用して圧縮成型機にてシェルを成形した。

（比較例３）
プライムポリマー社製ホモポリプロピレン材『ＣＪ７００』のペレットを使用して圧縮成型機にてシェルを成形した。

キャップシェルの成形に用いた各種樹脂材の物性測定は次の通りである。
（１）メルトフローレート（ＭＦＲ）
ＪＩＳ−６７６０に準拠して測定した。条件：１９０℃−２．１６ｋｇ
（２）曲げ弾性率
ＡＳＴＭ−Ｄ７９０に準拠して測定した。

（評価用サンプルの作製）
実施例１〜４及び比較例１〜３のキャップシェルは、樹脂毎に成形に適した条件（樹脂温度、押出圧力）にて押出機を設定後、溶融押し出しを行い、適量の溶融樹脂を連続的にカッターで切断し、キャップシェル成形用金型内に落下させ、圧縮成型機により押圧することで成形した。
次に、キャップシェル内面にシール材として適当な熱可塑性樹脂をインシェルモールドし、ライナーを賦形し、容器口部に巻締め可能な呼び径２８ｍｍの図１に示す形状の樹脂キャップを作製した。

東洋製罐株式会社製耐熱用３５０ｍｌＰＥＴボトルに８７℃温水を充填した後、キャッパーにてキャップを巻締め、その後７５℃−３．５分、５５℃−４．５分、４０℃−４．０分、３０℃−６．０分、２５℃−２．５分の冷却シャワー処理を施した。その後、恒温室内で１週間保管し、以下の評価試験を実施した。

（開栓トルク）
上記で作製された評価用サンプルを２３℃、４０℃の環境温度の恒温室内に保管した後、常温下にてキャップを開栓方向に回し、動き始めの開栓トルクをシンポ工業社製トルクメーターで測定した。

（逆転トルク）
上記で作製された評価用サンプルを２３℃、４０℃の環境温度の恒温室内に正立保管した後、常温下にてキャップを逆開栓方向（閉栓方向）に回し、キャップが空転するトルクを測定した。

（キャップ成形性、キャップ加工性）
評価用サンプルのキャップ成形性、加工性は下記の方法でそれぞれ評価した。
（１）キャップ成形性
圧縮成型機にてキャップシェルを成形する際、キャップ成形性に問題がないかどうか下記２項目の目視確認を行った。
(i)型離型時のキャップ割れ
○：割れ発生せず、×：割れ発生
(ii)型離型時のネジ部白化
○：白化がほとんど目立たない
×：白化が非常に目立つ
（２）キャップ加工性
圧縮成形したキャップシェルについて、ブリッジ部の形成加工、及びカール部加熱折り曲げ加工（図１に示すキャップのカール部Ｃを形成する加工）を行い、キャップ加工性に問題がないかどうか確認を行った。
(i)ブリッジ形成時のキャップ割れ
○：割れ発生せず、×：割れ発生
(ii)カール部の形状不良
○：加熱折り曲げによる形状不良がない
△：加熱折り曲げによる若干の形状不良が一部発生
×：加熱折り曲げによる形状不良が多数発生

（キャップ耐衝撃性）
評価用サンプルのキャップを用いて、衝撃に対するキャップ割れ試験を行った。
この結果、改質材が少ないと破壊高さが低くなることが確認された。

実施例で作成した樹脂キャップを示す図であり、左半分が側断面図、右半分が側面図である。

Claims

ホモポリプロピレンを７０乃至９５重量％、及びポリオレフィン系エラストマーから成る改質材を５乃至３０重量％の量で含有する樹脂組成物から成り、曲げ弾性率が８００乃至２０００の範囲にあることを特徴とするポリプロピレン製キャップ。
前記改質材が、α−オレフィンを主体とするものである請求項１記載のポリプロピレン製キャップ。
前記樹脂組成物１００重量部に対して、０．１乃至１．０重量部の量で滑剤が配合されている請求項１又は２記載のポリプロピレン製キャップ。
前記樹脂組成物中に、白色以外の着色剤が含有されている請求項１乃至３の何れかに記載のポリプロピレン製キャップ。