专利名称：具有生物降解性的铰链盖的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有生物降解性的合成树脂制盖，更具体而言，涉及具有生物降解性的铰链盖。
背景技术：
现有技术中，这类盖可举出盖本体与上盖通过具有薄壁部的铰链连接的铰链盖(例如参照专利文献1)；或在上述具有薄壁部的铰链的两侧，用一对弹性连接板连接盖本体和上盖的具有瞬动(snap)功能的瞬动铰链盖(例如参照专利文献2)。
专利文献1日本实开昭49-26863专利文献2日本特开平8-301329由于这些铰链盖的上盖与盖本体相连，因此，不必担心上盖会丢失，且可以单手进行开关操作，使用方便。且在瞬动铰链盖中，由于弹性连接板的瞬动作用(弹力)，无需加力就可以开关盖。
然而，迄今为止，这类铰链盖由聚乙烯、或聚丙烯等合成树脂成型，但这类聚烯烃系聚合物在自然环境下几乎不具备分解性，在废弃填埋的情况下，半永久地残留在土地中，从环境保护观点看，会造成问题。
因此，在日本特开平6-105887号公报中，揭示了具有生物降解性的聚乳酸成型的盖，在将聚乳酸树脂用于铰链盖的情况下，在反复开关上盖的操作中，铰链强度降低，存在易于导致铰链断裂的问题。
发明内容
本发明的课题在于，提供在与现有所用聚乙烯、聚丙烯制铰链盖同样反复实施上盖的开关操作时，也可以保证铰链强度，不易导致铰链断裂的具有生物降解性的铰链盖。且课题还在于提供带有瞬动功能的具有生物降解性的铰链盖。
本发明人等为解决上述问题进行深入研究的结果，发现，利用具有特定弯曲弹性模量的聚亚烷基链烷酸酯(polyalkylene alkanoate)树脂形成铰链盖，就可以提供即使在反复实施开关上盖的操作的情况下，也能够保持铰链强度，瞬动功能优良的铰链盖，从而完成本发明。
根据本发明，提供一种具有生物降解性的铰链盖，其特征在于，包括由顶面壁、设置在顶面壁上的排出口、从顶面壁边缘垂下的侧壁构成的盖本体，和通过铰链与该盖本体连接的关闭上述排出口的上盖，该盖由弯曲弹性模量为200～900MPa的聚亚烷基链烷酸酯树脂制成。从保持上盖开关操作后的铰链强度的观点出发，用于本发明铰链盖的聚亚烷基链烷酸酯树脂的弯曲弹性模量优选为300～800MPa的范围。本发明的铰链盖所用聚亚烷基链烷酸酯树脂的弯曲弹性模量特别优选为300～600MPa的范围。本发明特征在于，其中的聚亚烷基链烷酸酯树脂为聚丁二酸丁二醇酯、或其共聚物、或它们的混合物。聚丁二酸丁二醇酯的共聚物的一实例可举出聚丁二酸己二酸丁二醇酯(polybutylene succinate adipate)，当然，也可使用其它共聚物。用于本发明铰链盖的聚亚烷基链烷酸酯树脂的每100重量份聚亚烷基链烷酸酯可添配0.01～5重量份的脂肪酸、或脂肪酰胺、或脂肪酸与脂肪酰胺的混合物。用于本发明铰链盖的聚亚烷基链烷酸酯树脂的每100重量份聚亚烷基链烷酸酯，可添配1～10重量份的防粘连剂。用于本发明铰链盖的聚亚烷基链烷酸酯树脂的每100重量份聚亚烷基链烷酸酯，可添配0.1～10重量份的水解抑制剂。本发明的铰链盖的铰链可采用在上盖相对于盖本体转动时，具有瞬动功能的结构。本发明的铰链盖的铰链可采用包括连接盖本体侧壁和上盖侧壁的薄壁铰链，以及位于该薄壁铰链两侧的连接盖本体侧壁和上盖侧壁的一对弹性连接板，在上盖相对于盖本体转动时，弹性连接板具有瞬动功能的结构。本发明的铰链盖的铰链还包括薄壁铰链与弹性连接板之间介由薄膜形成为一体的形态。本发明的铰链盖的特征在于，上盖开关3000次后，铰链的拉伸断裂应力的保持率在30％以上。本发明的铰链盖优选为上盖开关3000次后，铰链的拉伸断裂应力的保持率在50％以上。
本发明的含有弯曲弹性模量为200～900MPa的聚亚烷基链烷酸酯的铰链盖，即使在反复开关上盖的情况下，也可以保持一定的铰链强度。并且，可确保容器口部与盖之间的密封保持性，可提供作为包装容器的基本性能优良的盖。且由于在自然环境下，在堆肥化条件等之下，具有优良的生物降解性，因此可用对环境优良的包装材料。
图1为本发明实施例所用铰链盖的平面图。
图2为本发明图1所示的铰链盖的侧视图。
图3为本发明另一实施例所用铰链盖的平面图。
图4为本发明图3所示的铰链盖的侧视剖面图。
符号说明A、A′铰链盖1、1a盖本体2、2a上盖3、3a顶面壁4、4a侧壁5、5a排出口6、6a薄壁铰链7、7a薄壁部8、8a弹性连接板9薄膜10、10a弯曲部具体实施方式
下面具体说明本发明。
在本发明中，特征在于，以铰链连接盖本体和上盖的铰链盖由弯曲弹性模量为200～900MPa的聚亚烷基链烷酸酯树脂形成，这样，不仅可以使盖具有生物降解性，而且可保持铰链盖最需要的反复进行上盖开关操作时的铰链强度。
本发明所用聚亚烷基链烷酸酯树脂的特征在于，按照JIS K7171测定的弯曲弹性模量为200～900MPa的范围。当弯曲弹性模量在900MPa以上时，反复开关上盖时，有可能使铰链断裂；而当低于200MPa时，不仅会因外部应力使盖的变形增加而不优选，而且在瞬动铰链盖的情况下，还会减弱瞬动作用。优选为，聚亚烷基链烷酸酯树脂的弯曲弹性模量为300～800MPa的范围，特别优选为弯曲弹性模量为300～600MPa的范围。
用于本发明组合物的聚亚烷基链烷酸酯树脂可任意使用下示脂肪族多元醇和脂肪族多元酸(或其衍生物)各1种以上的缩合物。
本发明所用聚亚烷基链烷酸酯树脂的原料之一的脂肪族多元醇可举出例如乙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、1，8-辛二醇、1，10-癸二醇、1，4-环己二醇等。其中，考虑到所得聚亚烷基链烷酸酯树脂的物性，优选为乙二醇、1，4-丁二醇、1，4-环己二醇。
本发明所用聚亚烷基链烷酸酯树脂的原料之一的脂肪族多元酸(或其衍生物)可举出例如丁二酸、丁二酸酐、己二酸、癸二酸、十二烷二酸、1，4-环己二酸等。其中，考虑到所得生物降解性脂肪族聚酯树脂的物性，优选为丁二酸、己二酸。另外也可以并用作为共聚成分的对苯二甲酸等芳香族多元酸。
适于本发明的聚亚烷基链烷酸酯树脂可举出1，4-丁二醇与丁二酸的脱水缩合物聚丁二酸丁二醇酯，1，4-丁二醇与丁二酸及己二酸的脱水缩合物聚丁二酸己二酸丁二醇酯等。另外，这些聚亚烷基链烷酸酯树脂优选采用利用乳酸、多异氰酸酯、酸酐等链增长剂进行高分子化的树脂。并且，还可举出使1，4-丁二醇与己二酸以及对苯二甲酸脱水缩合的聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯，与上述聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸己二酸丁二醇酯的混合物等例。上述例示的聚亚烷基链烷酸酯树脂或其混合物中，还可混合淀粉等其它生物降解性树脂来使用。此时，添配量优选为使混合物最终的弯曲弹性模量为200～900MPa的范围、优选在300～800MPa、更优选在300～600MPa的范围。上述混合物的混合方法可采用粒料之间进行干混、使用挤出机等熔融混炼等的公知的混合方式。
另外在本发明的铰链盖中，为提高成型时的树脂脱模性，每100重量份聚亚烷基链烷酸酯，优选添配0.01～5重量份的润滑剂。在采用注射成型实施成型时，需要考虑从形成成型品的模具上脱模的性能。因此，在本发明的盖中，通过添配上述特定量的润滑剂，可以改善成型时的脱模性，提高成型性。
且含有润滑剂的优点是可提高成型时树脂向螺杆的进料性。在向成型机中投入树脂时，含有特定量的润滑剂时，树脂可在螺杆中顺畅流动。然而，当投入上述特定范围以上的润滑剂时，反而会使进料性变差，成为成型不良的原因。
润滑剂既可以使用用于赋予内部润滑性的所谓内部润滑剂，也可以使用用于赋予外部润滑性的外部润滑剂，还可以将其组合使用。通常用于树脂成型的润滑剂，均可适用作本发明所用润滑剂，尤其是在将本发明树脂用于食品包装用途时，优选使用被允许用作食品添加剂的润滑剂。
具体而言，可使用日本特开平8-27363所提出的硬脂酸等脂肪酸，芥酸酰胺、亚甲基双硬脂酰胺、亚乙基双硬脂酰胺、亚乙基双棕榈酰胺、亚乙基双油酰胺等脂肪酰胺，或上述脂肪酸与脂肪酰胺的混合物。
另外，除上述润滑剂之外，为在盖成型品表面形成凹凸、增加表面粗糙度，以提高脱模性；并调节树脂进料性以提高成型性，聚亚烷基链烷酸酯每100重量份，优选添配1～10重量份范围的防粘连剂。防粘连剂可使用现有的公知的防粘连剂，适合采用滑石颗粒。
上述润滑剂和防粘连剂的添加既可采用调制它们的浓度含量较高的母料，从而添配该母料的内部添加；也可采用向粒料颗粒中直接添加润滑剂、防粘连剂的外部添加。
另外，在本发明中，为了抑制水解，每100重量份聚亚烷基链烷酸酯，优选添配0.1～10重量份的水解抑制剂。由于铰链盖多用于含水食品调味剂溶液的包装，因此需要具有耐水解性。在本发明中，通过添配上述特定量的水解抑制剂，就能在无损于生物降解性脂肪族聚酯树脂固有的生物降解性的前提下提高耐水解性。该水解抑制剂只要可抑制水解即可，不特别限定其种类。
上述水解抑制剂例如选自日本专利第3514736号、日本特开2003-165917中提出的碳化二亚胺化合物、表面处理无机填料、层状硅酸盐、疏水性蜡、疏水性增塑剂、及烯烃系树脂中的至少一种。
然后根据附图，详细说明本发明铰链盖的一例。
本发明的铰链盖，例如，如图1和图2所示，包括由顶面壁3和设置在顶面壁上的排出口5、从顶面壁边缘垂下的圆筒状侧壁4构成的盖本体1，和具有与盖本体侧壁直径相同的圆筒状侧壁的上盖2，两者的侧壁由薄壁铰链6和一对弹性连接板8、8连成一体。
薄壁铰链6与圆筒状盖本体1和上盖2的各侧壁沿半径方向连接，弹性连接板8在该薄壁铰链6的左右形成一对。且在该薄壁铰链6与弹性连接板8之间，形成薄膜9，使两者形成一体。
薄壁铰链6如图1和图2所示，当上盖2呈打开状态时，其上面基本上平坦，在其上面，在横断盖本体1和上盖2的中间位置的方向上，形成薄壁部7。薄壁部7在开关上盖2的时候弯曲。
一对弹性连接板8、8与薄壁铰链6的左右相邻，通过弯曲部10与盖本体1和上盖2的各自的侧壁相连，在上盖2呈打开状态下，水平伸展，或仅向上方弯曲。弹性连接板8呈具有基本均匀的厚度的薄板状，具有弹性，在开关上盖时，赋予瞬动功能。
薄膜9与弹性连接板8一样，具有瞬动功能。另外，铰链的结构也不限于上述形态，既可采用如图3和图4所示的在左右一对薄壁铰链6a、6a中间，配置弹性连接板8a的结构，或者也可如图1和图2所示，薄壁铰链6与一对弹性连接板8、8呈分离的结构，可酌情采用公知的铰链形状。且本发明还包括仅具有薄壁铰链而不具有瞬动功能的铰链盖。
另外，图3和图4所示的本发明的铰链盖A′包括由顶面壁3a和设置在顶面壁上的排出口5a、从顶面壁边缘垂下的圆筒状侧壁4a构成的盖本体1a，和具有与盖本体侧壁直径相同的圆筒状侧壁的上盖2a，两者的侧壁由左右一对的薄壁铰链6a、6a和弹性连接板8a连成一体。
左右一对的薄壁铰链6a、6a如图3和图4所示，在上盖2a呈打开状态时，其上面基本上平坦，在其上面，在横断盖本体1a和上盖2a的中间位置的方向上，形成薄壁部7a，薄壁部7a在开关上盖2a的时候弯曲。弹性连接板8a配置在位于其左右一对薄壁铰链6a、6a的中间，介由弯曲部10a与盖本体1a和上盖2a的各自的侧壁相连。弹性连接板8a呈具有基本均匀的厚度的薄板状，具有弹性，在开关上盖时，赋予瞬动功能。
上述铰链盖向容器中的安装，例如是通过未图示的设置在容器口筒部外周的外螺纹与设在盖本体侧壁内周面的内螺纹的螺纹接合达成的。将该盖安装在容器上不局限于上述方式，也可以在盖本体的侧壁内面设置与设在容器口筒部外周的环状突条相卡合的卡合突起，与该口筒部栓接(打栓，卡合)，进行安装，即栓接安装。
本发明的铰链盖的特征在于，在后述铰链强度(拉伸断裂应力)测定中，开关上盖3000次之后的铰链强度的保持率在30％以上。当铰链强度的保持率低于30％时，反复开关上盖时，薄壁铰链部、弯曲部易发生断裂，因此不予选用。更优选为，铰链强度的保持率在50％以上。
实施例下面举出实施例和比较例，更具体说明本发明，但本发明并不限于这些实施例。另外，实施例所用聚亚烷基链烷酸酯树脂的弯曲弹性模量是采用注射成型制成的试验片，按照JIS K7171进行测定的。
盖采用注射成型机(日精树脂工业公司制，FE120)，在料筒温度为175℃、注射压力为110MPa、成型循环时间为18秒的条件下，成型为图1所示的铰链盖A。
铰链强度的测定对上述注射成型所得铰链盖的上盖在从0度至180度的角度下，反复实施3000次开关操作。然后，在使上盖和盖本体呈180度的角度下，将盖本体固定在拉伸试验机的基台上，以300mm/min的拉伸速度，沿垂直方向，向上方拉伸上盖，测定铰链强度。然后，与未实施上盖开关的铰链盖的铰链强度作比较。
实施例1使用含有聚丁二酸丁二醇酯100重量份、芥酸酰胺2重量份、以及双(二丙基苯基)碳化二亚胺1.5重量份的弯曲弹性模量为550MPa的树脂，注射成型图1所示的铰链盖A。成型后，在常温下保存3日后，测定铰链强度为96.5N。铰链的瞬动作用在上盖开关后也良好。然后，测定未经开关上盖的铰链盖的铰链强度，为182N。两者比较得知，铰链强度的保持率为53％。近而，为评价盖的耐水解性，在盖成型后，在常温下保存3日后，在45℃的温水中浸渍两个月。浸渍后，确认盖的外观和铰链的瞬动性，未发现外观有变化，瞬动作用也得以维持。
实施例2使用含有聚丁二酸己二酸丁二醇酯100重量份和芥酸酰胺2重量份的弯曲弹性模量为350MPa的树脂，注射成型图3所示的铰链盖A′。成型后，在常温下保存3日后，测定铰链强度为85.1N。然后，测定未经开关上盖的铰链盖的铰链强度，为127N。两者比较得知，铰链强度的保持率为67％。
比较例1使用含有聚乳酸100重量份和芥酸酰胺0.2重量份的弯曲弹性模量为4300MPa的树脂，注射成型图1所示的铰链盖。成型后，在常温下保存3日，为测定铰链强度，进行了上盖的开关操作，但由于在开关第20次时铰链断裂，因此中止了铰链强度的测定。
由实施例1和实施例2可知，本发明的铰链盖不仅在上盖开关3000次之后，也保持着实用上没有问题的铰链强度，同时还具有良好的瞬动性能。反之，在以本发明请求保护范围之外的生物降解性树脂(如聚乳酸)形成上盖的情况下，开关操作在初始阶段，铰链即发生断裂，不能满足作为铰链盖的性能。
产业实用性如上所述，本发明的具有生物降解性的铰链盖，是即使在反复开关上盖的情况下也具有优良铰链强度的盖，而且可确保容器口部与盖之间的密封保持性，是作为包装容器的基本性能优良的盖，作为药品、饮食品、调味剂等的容器盖，是有效的环境性能优良的包装材料。
权利要求
1.具有生物降解性的铰链盖，其特征在于，包括由顶面壁、设置在顶面壁上的排出口、从顶面壁边缘垂下的侧壁构成的盖本体，和通过铰链与所述盖本体连接的关闭所述排出口的上盖，所述盖由弯曲弹性模量为200～900MPa的聚亚烷基链烷酸酯树脂制成。
2.如权利要求1所述的具有生物降解性的铰链盖，其特征在于，含有弯曲弹性模量为300～800MPa的聚亚烷基链烷酸酯树脂。
3.如权利要求1或2所述的具有生物降解性的铰链盖，其特征在于，所述聚亚烷基链烷酸酯树脂为聚丁二酸丁二醇酯、或其共聚物、或它们的混合物。
4.如权利要求3所述的具有生物降解性的铰链盖，其特征在于，所述聚丁二酸丁二醇酯的共聚物为聚丁二酸己二酸丁二醇酯。
5.如权利要求1～4中任一项所述的具有生物降解性的铰链盖，其特征在于，所述聚亚烷基链烷酸酯树脂的每100重量份聚亚烷基链烷酸酯，添配0.01～5重量份的脂肪酸、或脂肪酰胺、或脂肪酸与脂肪酰胺的混合物。
6.如权利要求1～5中任一项所述的具有生物降解性的铰链盖，其特征在于，所述聚亚烷基链烷酸酯树脂的每100重量份聚亚烷基链烷酸酯，添配1～10重量份的防粘连剂。
7.如权利要求1～6中任一项所述的具有生物降解性的铰链盖，其特征在于，所述聚亚烷基链烷酸酯树脂的每100重量份聚亚烷基链烷酸酯，添配0.1～10重量份的水解抑制剂。
8.如权利要求1～7中任一项所述的具有生物降解性的铰链盖，其特征在于，在上盖相对于盖本体转动时，所述铰链具有瞬动功能的结构。
9.如权利要求8所述的具有生物降解性的铰链盖，其特征在于，所述铰链包括连接盖本体侧壁和上盖侧壁的薄壁铰链，和位于所述薄壁铰链两侧，连接盖本体侧壁和上盖侧壁的一对弹性连接板。
10.如权利要求9所述的具有生物降解性的铰链盖，其特征在于，所述薄壁铰链与弹性连接板之间介由薄膜形成为一体。
11.如权利要求1～10中任一项所述的具有生物降解性的铰链盖，其特征在于，上盖开关3000次后，所述铰链的拉伸断裂应力的保持率在30％以上。
12.如权利要求1～10中任一项所述的具有生物降解性的铰链盖，其特征在于，上盖开关3000次后，所述铰链的拉伸断裂应力的保持率在50％以上。
全文摘要
本发明涉及具有生物降解性的铰链盖，其特征在于，包括由顶面壁、设置在顶面壁上的排出口、从顶面壁边缘垂下的侧壁构成的盖本体，和通过铰链与所述盖本体连接的关闭上述排出口的上盖，该盖由弯曲弹性模量为200～900MPa、更优选弯曲弹性模量为300～800MPa的聚亚烷基链烷酸酯树脂制成。
文档编号C08K5/09GK101031477SQ20058003323
公开日2007年9月5日 申请日期2005年10月19日 优先权日2004年10月29日
发明者村上邦夫, 酒本学 申请人:三笠产业株式会社