CN104918857A - 杯型容器及其成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种杯型容器，其通过压缩成型热塑性树脂获得并且至少包括凸缘部、主体部和底部，并且所述容器的高度和开口的直径的比(L/D)为至少1.0。从所述容器的主体部切割出的试验片的高度的方向由x表示，所述试验片的周向由y表示。对于使X射线垂直入射到所述试验片的xy平面来测量衍射强度而获得的德拜环的高度的方向(x方向)上的峰的强度分布，P的值遍及整个主体部在1.25至1.5的范围内，其中，P是表示来自米勒指数为(110)的结晶面的衍射的衍射角度2θ＝14.5°处的峰的强度和衍射角度2θ＝17.2°处的半高宽。根据前述结果，提供如下杯型容器及其成型方法：其中，容器在其高度方向和周向上均匀地取向，在各方向上具有均匀的强度并且具有优异的耐热性。

Description

杯型容器及其成型方法
技术领域
本发明涉及一种杯型容器及其成型方法。更具体地，本发明涉及具有提高的耐热性和提高的诸如底部的落下强度等的机械强度的杯型容器以及该杯型容器的成型方法。
背景技术
对于用于容纳饮料和食品的容器，迄今为止已广泛使用的杯型容器包括热塑性树脂并且具有从凸缘端的内缘垂下的主体部和底部。
已提出各种用于杯型容器的成型方法，这些方法例如通常基于注射成型或压力成型。此外，还提出了基于压缩成型的成型方法(专利文献1)。
然而，通过注射成型或压力成型的聚丙烯制成的薄的杯型容器具有高的容器的分子取向各项异性，并且不能提供充分的耐热性，也不能满足容器的气体阻隔特性。
即使通过上述专利文献1中说明的压缩成型来形成容器，也在树脂流动之前限制用于成型侧壁的空间，即，树脂必须流过限制的空间。因此，在分子取向中产生各向异性，没有获得满意的耐热性。
此外，通过注射成型或压力成型成型物品必须伴随着废料树脂(scrapresin)的产生。因此，期望有效地成型聚丙烯杯而不产生废料树脂。
为了解决上述问题，已提出通过压缩成型的聚丙烯制成的杯型容器，该杯型容器在容器的高度方向上和容器的周向上均匀地取向，并且在所有方向上具有均匀的强度并且具有提高的诸如落下强度、耐冲击性和抗压强度等的机械强度(专利文献2)。在通过压缩成型形成的杯型容器中，已解决了分子取向中的各向异性的问题，将注意力放在聚丙烯的晶体结构中的β晶型。即，β晶型至少局部存在于主体部，使得能够给予杯型容器优异的耐热性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特公平6-2359号公报
专利文献2：国际公开2008/32841
发明内容
发明要解决的问题
然而，在通过压缩成型形成的杯型容器中，容器高度与容器的开口直径的比(L/D)不小于1.0的这些杯型容器伴随有如下问题：与比L/D小于1.0的杯型容器相比，压缩成型时树脂流动性劣化。此外，为了形成堆叠部，主体部通常必须包括厚于1.0mm的部分。在这种情况下，没有形成β晶型并且难以给予上述优异的机械强度。
此外，如果容器具有包括诸如乙烯-乙烯醇共聚物的气体阻隔树脂的中间层的多层结构，由于气体阻隔树脂具有比构成内层和外层的聚丙烯树脂的熔融粘度大的熔融粘度，因此中间层没有充分伸展。因此，难以使中间层可靠地存在直到凸缘部。此外，内层趋于变得比外层薄，气体阻隔树脂的中间层变得可能容易受容器内含有的水分的影响并且损失气体阻隔特性。
此外，为了通过压缩成型形成杯型容器，熔融树脂块被供给到下金属模具中，随后，通过上金属模具或下金属模具的移动被压缩，使熔融树脂流过通过上金属模具和下金属模具形成的空间，以将熔融树脂形成容器的形状。这里，金属模具的表面的温度比熔融树脂块的温度低。因此，与下金属模具接触的熔融金属块在开始压缩前被局部冷却；即，与没有接触金属模具的熔融树脂块相比，在压缩时熔融树脂块的被冷却部分流动性劣化。结果，分子取向根据位置而不同，耐热性降低。该问题特别是在杯型容器的底部出现。
因此，本发明的目的在于提供一种杯型容器，尽管该杯型容器具有不小于1.0的比L/D并且其主体部具有厚度小于1.0mm的部分，但该杯型容器在容器的高度方向和周向上均匀地取向、在所有方向上具有均匀的强度并且具有优异的耐热性和气体阻隔特性，本发明还提供该杯型容器的成型方法。
本发明的另一个目的在于提供一种如下的杯型容器：从底部直到凸缘部形成多层结构，并包括比传统中间层朝向外层侧偏离定位的中间层。
本发明的又一目的在于提供一种如下的杯型容器：该容器不管在底部的位置如何都没有分子取向差异产生，并在底部具有优异的诸如落下强度等的机械强度，本发明还提供该杯型容器的成型方法。
用于解决问题的方案
根据本发明，提供一种杯型容器，其通过压缩成型热塑性树脂获得并且至少包括凸缘部、主体部和底部，其中，所述容器的高度和开口的直径的比L/D不小于1.0，如果从所述容器的主体部切割出的试验片的高度方向由x表示，所述试验片的周向由y表示，通过使X射线以直角入射到所述试验片的xy平面来测量衍射强度而获得的德拜环的高度方向(x方向)的峰强度分布中，表示米勒指数为(110)的结晶面的衍射的衍射角度2θ＝14.5°处的半高宽P遍及整个主体部在1.25至1.5的范围。
此外，根据本发明，提供一种杯型容器，其通过压缩成型热塑性树脂获得并且至少包括凸缘部、主体部和底部，其中，半高宽的变化率K由下式(1)表示，
K＝P2/P1   (1)
其中，P1是所述底部的中心处的测量点的如下情况下的半高宽，P2是在底半径由R表示、测量点的从底中心起的距离由r表示的情况下、从底中心起的半径比r/R>0.7处的底部的测量点的如下情况下的半高宽：如果从所述测量点切割出的所述底部的试验片的径向由x表示，所述试验片的周向由y表示，通过使X射线以直角入射到所述试验片的xy平面来测量衍射强度而获得的德拜环的径向(x方向)的峰强度分布中，该半高宽是表示米勒指数为(110)的结晶面的衍射的衍射角度2θ＝14.5°处的半高宽，则所述半高宽的变化率K在0.95至1.05的范围。
在本发明的杯型容器中，期望的是：
1.在所有主体部和底部形成多层结构；
2.多层结构至少包括聚丙烯的内外层以及另一种热塑性树脂的中间层，内外层完全覆盖中间层，使得中间层不暴露到容器的表面；
3.在主体部中，从内表面到中间层的厚度的中心的厚度与从外表面到中间层的厚度的中心的厚度的比在内表面侧：外表面侧＝3:7-6:4的范围；
4.在主体部的内表面或外表面形成用于堆叠的台阶；以及
5.主体部的厚度不大于2.0mm。
此外，根据本发明，提供一种杯型容器的压缩成型方法，通过使用具有用于限定所述容器的主体部的部分和用于限定所述容器的底部的部分的下金属模具和上金属模具、将熔融树脂块供给到所述下金属模具中并且利用所述上金属模具和所述下金属模具压缩所述熔融树脂块，其中，在所述熔融树脂块被供给到所述下金属模具之后，通过所述上金属模具或所述下金属模具的移动完成成型的点之前的5mm的点处压缩速度在不大于100mm/秒的范围。
在本发明的杯型容器的压缩成型方法中，期望的是：
1.在所述上金属模具或所述下金属模具移动之前限定变为开口的端部的部分或其一部分，在所述上金属模具或所述下金属模具移动时，在形成所述容器的底部和主体部的部分的厚度变化的情况下进行压缩成型；
2.所述熔融树脂块被供给到所述下金属模具中，以便与所述下金属模具的用于限定底部的、至少所述半径比r/R>0.7的部分接触；
3.所述熔融树脂块被供给到所述下金属模具中，从而使熔融树脂与所述下金属模具的用于限定底部的部分的几乎整个表面接触；以及
4.所述熔融树脂块具有包括芯层和壳层的多层结构。
发明的效果
虽然容器的高度(L)和开口的直径(D)的比(L/D)不小于1.0，但是本发明的杯型容器具有使表示米勒指数为(110)的结晶面的衍射的衍射角度2θ＝14.5°处的半高宽P在其高度方向上遍及整个主体部在1.25至1.5的范围，特别是在1.3至1.4的范围。即，杯型容器几乎各向同性的取向并且具有优异的耐热性。
此外，树脂在高度方向上已充分延伸。因此，在具有多层结构的杯型容器中，可以从底部直到凸缘部形成中间层而不暴露到容器的表面。此外，与通过注射成型等方法形成的传统杯型容器相比，使中间层位于外层侧。因此，即使在经受内容物中的水分影响的气体阻隔树脂被用作中间层的情况下，也能够获得优异的气体阻隔特性而不被损坏。
此外，与通过注射成型或压力成型形成的杯型容器相比，本发明的杯型容器的特征在于优异的透明性和尺寸精度。
当尝试通过压缩成型方法形成大L/D值的高杯型容器时，通常，分子趋于在高度方向上比在周向上取向更多，因此，分子取向趋于各向异性。在本发明的杯型容器的成型方法中，压缩成型的成型速度(压缩速度)降慢以改变树脂的剪切速度，这能够控制树脂的高度方向上的流动。结果，在高度方向上抑制了树脂取向，控制P值在上述范围内，分子可以几乎各向同性的取向，杯型容器提供有优异的上述耐热性。
此外，即使当杯型容器具有包括诸如乙烯-乙烯醇共聚物等熔融粘度比烯烃树脂高的热塑性树脂的中间层的多层结构时，控制成型速度以在用于在下金属模具和上金属模具之间形成主体部的空间(树脂的流路)中建立抛物线型流动。这使得中间层与内外层一起延伸；即，中间层可以形成直到凸缘部。
本发明的上述作用和效果从稍后出现的实施例的结果也将变得显而易见。
即，在实施例1至4中，在形成容器的主体部和底部的部分的厚度变化的情况下进行压缩成型，因此，树脂被逐渐挤出并且拉伸，导致分子取向很少。因此，表示米勒指数为(110)的结晶面的衍射的衍射角度2θ＝14.5°处的半高宽P比较大，为1.3至1.5。
另一方面，在比较例1中，树脂流路的宽度在注射成型步骤中保持恒定；即，树脂被注射到窄的流路中，分子取向较多。因此，半高宽P为1.1至1.2。
在比较例2中，片状树脂在比任何其他成型方法的温度低的温度下通过插头被推动，并且与压缩空气一起被延伸。因此，分子趋于被取向，并且半高宽P不大于1.1并且为最小。
在比较例3中，除了厚度小以外，成型方法与实施例1-4的成型方法相同。因此，树脂不容易流动并且半高宽P较小。
这里，半高宽越小，即，分子取向越多，将认识到容器在加热时收缩。这能够归结于通过加热缓和分子的取向。
在实施例5中，完成成型的点之前的5mm的点处的压缩成型速度为130mm/秒大，中间层的树脂在很多点没有到达凸缘的根位置。另一方面，在实施例6中，完成成型的点之前的5mm的点处的压缩成型速度为40mm/秒小，中间层的树脂遍及整个杯型容器到达凸缘的根位置以上。
此外，在本发明的杯型容器中，当由上述公式(1)表示的值K接近1时，分子取向几乎没有根据位置而不同。因此，本发明的杯型容器展现了优异的耐热性，以实现上述作用和效果。
此外，关于上述公式(1)，如果如稍后将说明的图6所示，从底部的中心a到接地部的最外端12c的距离表示为1，则在与底部的中心a间隔不小于0.7的距离的点处测量值K。因此，在如下位置进行判断是有意义的：如果在压缩成型杯型容器时熔融树脂块与下金属模具接触，该位置变为临界点。
此外，在通过本发明的成型方法压缩成型杯型容器时，熔融树脂块以与下金属模具的限定底部的部分的几乎整个表面接触的方式供给到下金属模具中，以防止发生如果熔融金属块被局部冷却所引起的分子取向的不均匀。
即，当供给到下金属模具中的熔融树脂块与下金属模具的直到限定底部的部分的最外端的几乎整个区域接触时，分子在成型的杯型容器的底部取向，即，即使在离开中心部的外周侧的部分，分子也以与中心部附近相同的方式取向。即，分子遍及整个底部均匀地取向，因此能够提供底部具有优异机械强度并且具有优异耐热性的杯型容器。
本发明的上述作用和效果从稍后出现的实施例的结果也将变得显而易见。
即，在实施例1-4中，熔融树脂块的直径相对接近底部的直径，因此，在熔融金属块供给到下金属模具后直到上金属模具下降期间，直接接触下金属模具的部分扩展遍及底部的整个表面。金属模具一直被冷却。因此，直接与金属模具接触的部分在成型之前被冷却并且固化；即，树脂在成型期间流动性差并且分子取向较少。即，分子遍及整个底面均匀地取向，半高宽的变化率K遍及整个底面为接近1.0的值。
另一方面，参照比较例4，如果熔融树脂块具有比实施例小的底直径，只有限定的部分与成型操作前已被冷却的金属模具直接接触，接近底的端部的部分在成型操作时与金属模具第一次接触。在接近底的端部的部分，树脂在成型操作期间流动并且分子可以取向。因此，半高宽的变化率随着离开底的中心而降低。
在比较例1的注射成型杯型容器中，半高宽的变化率K遍及整个底面接近1.0，并且分子相对均匀地取向。然而，参照表6的(A)，半高宽小于1.3，并且认识到分子在底的中心已取向。这归结于树脂通过具有窄流路的浇口被注射。
在比较例2的压空成型杯型容器中，与比较例1相同，半高宽的变化率K遍及整个底面接近1.0，因此，分子相对均匀地取向。然而，从表6的(A)来看，半高宽小于1.1并且还小于比较例1，认识到分子在底的中心已较大地取向。
附图说明
图1是本发明的杯型容器的视图。
图2是示出本发明的成型方法的视图。
图3是示出半高宽的图。
图4是示出中间层到达的位置的测量方法的视图。
图5包括实施例1-6和比较例1的容器的截面图(A)、比较例2的容器的截面图(B)和比较例3的容器的截面图(C)。
图6是示出熔融树脂块供给到下金属模具中的状态的视图。
图7是示出本发明的另一成型方法的视图。
图8是示出与各条件下的杯型容器的高度对应的半高宽的图。
图9是在各条件下纵坐标表示杯型容器加热前后的满注容量的变化率、横坐标表示杯型容器的主体部的中间部(实施例1-4和比较例1和2中从接地面起40mm的高度处，以及比较例3中从接地面起25mm的高度处)的半高宽的图。
图10是示出各条件下杯型容器的中间层的树脂延伸到达的位置的图。
图11是示出各条件下从杯型容器的内表面起的中间层的位置的厚度比C的图。
图12是示出中间构件的位置改变的多层压力成型容器的各内外层比条件下的容器内的氧浓度的图。
图13是示出各条件下杯型容器的底部的半径比r/R对应的半高宽的变化率K的图。
图14是示出各条件下杯型容器加热前后的厚度变化率的图。
图15是示出各条件下当杯型容器落下时的破裂趋势的图。
具体实施方式
(杯型容器)
本发明的杯型容器至少包括主体部和底部，主体部包括厚度不小于1.0mm的部分，优选地，容器的高度(L)与容器的开口的直径(D)的比(L/D)不小于1.0，特别是在1.5至2.0的范围。
在本发明中，主体部可以仅在其高度方向上的一部分具有不小于1.0mm的厚度，或者遍及整个主体部具有不小于1.0mm的厚度。特别地，如稍后将具体说明地，从容器的机械强度和经济性的观点考虑，期望主体部在形成堆叠部的位置处具有不小于1.0mm的厚度(图1中的t1)，在其他部分具有1.0mm至1.8mm的厚度。
杯型容器可以采用各种结构，虽然不仅限于此，但是图1示出一个示例。图1中示出的本发明的杯型容器包括主体部1和连续到主体部1的底部2，并且具有形成于开口的端部处的凸缘3。此外，在主体部1的下部处的内表面形成有台阶，即，形成堆叠部4，使得杯型容器能够堆叠。此外，在底部2形成有环状的腿部5。当然，在该示例中，虽然堆叠部4形成于内表面侧，但堆叠部4也可以形成于外表面侧。
此外，如图1中插入的X部分的放大图所表示的，在具有热塑性树脂的内外层以及气体阻隔树脂的中间层的多层结构的杯型容器中，中间层6向上形成到凸缘部3，没有暴露到容器的表面，而是被利用内层7和外层8完全密封。
此外，在如图1中插入的Y部分的放大图所表示的主体部中，从内表面到中间层的厚度的中心的厚度与从外表面到中间层的厚度的中心的厚度的比在3:7至6:4的范围。即，与注射成型的杯型容器相比，中间层位于外层侧。
(热塑性树脂)
本发明的杯型容器可以包括热塑性树脂的单层。然而，期望地是，杯型容器具有多层结构，该多层结构包括通过诸如气体阻隔树脂、氧吸收性树脂或水蒸气阻隔树脂等功能性树脂形成的中间层。
在单层或多层结构的情况下，内层和外层可以通过使用诸如聚烯烃树脂、聚酯树脂、聚苯乙烯树脂、聚酰胺树脂或聚碳酸酯树脂等的热塑性树脂构成，然而不限于此。
作为聚烯烃树脂，可以列举的是，低密度、中密度和高密度聚乙烯，均聚丙烯，无规聚丙烯，嵌段聚丙烯，等规聚丙烯，间规聚丙烯，丙烯-乙烯共聚物，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，用烯键式不饱和羧酸和其酸酐接枝改性的烯烃树脂。
作为聚酯树脂，可以特别优选使用的是，主要通过使用聚对苯二甲酸乙二醇酯构成的聚酯。即，可以优选使用的是，含有：量为不小于80mol％、具体地不小于90mol％的对苯二甲酸乙二醇酯单元，和例如间苯二甲酸、2,6-萘二羧酸、1,4-丁二醇和1,4-环己烷二甲醇等的其它共聚组分的聚酯。
作为聚碳酸酯树脂，可以列举的是，来源自二环二价酚或光气的碳酸酯树脂，即，来源自例如2,2’-双(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)、2,2’-双(4-羟基苯基)丁烷(双酚B)或1,2-双(4-羟基苯基)乙烷等的双酚类的聚碳酸酯。
本发明优选使用聚丙烯，具体地，从压缩成型性的观点，使用无规聚丙烯。期望的是，聚丙烯的熔体流动速率(MFR)在5g/10min.至30g/10min.，具体地，10g/10min.至20g/10min.的范围内。
用于本发明的热塑性树脂可以与例如抗氧化剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、抗静电剂、填料、润滑剂和无机或有机着色剂等的本身已知的共混剂共混。
(中间层形成用树脂)
[气体阻隔树脂]
气体阻隔树脂的典型实例是乙烯-乙烯醇共聚物，如优选地，通过将含有乙烯的量为20至60摩尔％、具体地25至50摩尔％的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物皂化以致皂化度不小于96％、具体地不小于99mol％而获得的共聚物的皂化物。
作为除了乙烯-乙烯醇共聚物以外的气体阻隔树脂，可以列举的是，聚酰胺，例如尼龙6、尼龙6·6、尼龙6/6·6共聚物、己二酰间苯撑二甲胺(MXD6)、尼龙6·10、尼龙11、尼龙12和尼龙13。这些聚酰胺中，相对于每100个碳原子，优选的聚酰胺具有在5至50、具体地6至20的范围内的酰胺基数目。
[氧吸收性树脂]
作为氧吸收性树脂，可以列举的是，包含至少氧化性有机组分和过渡金属催化剂(氧化催化剂)的树脂组合物。
理所当然地，包括氧化性有机组分和过渡金属催化剂的树脂组合物可以仅包含氧化性有机组分和过渡金属催化剂，但可以进一步包含除了以上树脂以外的树脂。
作为可以与氧化性有机组分和过渡金属催化剂组合使用的树脂，可以列举的是，上述聚烯烃树脂和气体阻隔树脂，并且具体地，乙烯-乙烯醇共聚物和聚酰胺(特别地，末端氨基浓度为不小于40eq/106g的含亚二甲苯基的聚酰胺树脂)。
作为氧化性有机组分，可以使用的是，迄今已经用于氧吸收性树脂的那些；即，虽然不仅限于此，但可以列举的是，含烯键式不饱和基的聚合物。
作为过渡金属型催化剂，可以优选使用的是，周期表的第VIII族的金属，例如铁、钴和镍等。然而，可以进一步使用的是，第I族的金属，例如铜或银等；第IV族的金属，例如锡、钛或锆等；第V族的金属，例如钒等；第VI族的金属，例如铬等；或第VII族的金属，例如锰等。
期望的是，过渡金属型催化剂以过渡金属原子的浓度(重量浓度基准)在100至3000ppm的范围内这样的量包含于氧吸收性树脂中。
[其它功能性树脂]
作为可以用作本发明的杯型容器的中间层的功能性树脂，除了上述气体阻隔树脂和氧吸收性树脂以外，可以列举的是，环状烯烃树脂和液晶聚合物。
环状烯烃树脂通常具有优于通用热塑性树脂的例如耐热性、耐湿性和水蒸气阻隔性等的性能。通过使用环状烯烃树脂，能够将优异的性能赋予多层结构体。
此外，液晶聚合物通常具有优于通用热塑性树脂的例如刚性、耐热性和阻隔性等的性能。因此，通过使用液晶聚合物，能够将优异的性能赋予多层结构体。
[粘接性树脂]
在具有本发明的多层结构的杯型容器中，按需要，粘接层可以形成在中间层与内外层之间。作为粘接性树脂，可以使用的是，酸改性的聚烯烃，例如酸改性的聚丙烯、酸改性的高密度聚乙烯、酸改性的低密度聚乙烯和酸改性的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，然而，本发明决不仅限于此。
(成型方法)
在本发明的杯型容器的成型方法中，诸如聚丙烯等的单独的热塑性树脂的熔融物或热塑性树脂和诸如气体阻隔树脂等的其他热塑性树脂的熔融物被从挤出机连续挤出并且通过已知的合成树脂供给机的切断部件被切断，由此制备了熔融状态的熔融树脂块。熔融树脂块被保持部件保持，经由引导部件投入到压缩成型机的下金属模具中，被上金属模具和下金属模具压缩成型，并被冷却和固化以形成杯型容器。这里，在本发明中，特别是存在以下重要特征：压缩速度不大于100mm/秒，特别是在距通过上金属模具或下金属模具的移动完成成型的点之前的5mm的点(图2的(B)中的箭头Z)处压缩速度在20mm/秒至50mm/秒的范围。
通过改变如前述树脂的剪断速度并且控制树脂在高度方向上的流动，因此能够抑制树脂在高度方向上的取向，并且因此能够给予产生树脂的抛物线型流动的近乎各向同性的取向，使得中间层能够可靠地向上延伸到凸缘部。
在本发明中，在上金属模具或下金属模具的移动即将完全完成之前的点处的压缩速度对可成型性贡献最大。因此，金属模具的移动速度是以完成成型的点之前5mm的点处为基准。对于压缩成型的速度的下限没有特别的限制。然而，从工业规模的生产性的观点考虑，压缩成型的速度的下限应当在上述范围内。
此外，在图2所示的发明中，通过下降芯金属模具(core metal mold)(上金属模具)12而推动供给到腔(下金属模具)11的熔融树脂块17之前，通过使用限定凸缘形成空间的金属模具13(图2的(A)限定变为开口的端部的部分或其一部分(图2中的凸缘形成部))。接着，随着芯金属模具12进一步下降，通过腔11和芯金属模具12限定的底部形成空间14和主体部形成空间15的厚度逐渐变化，使得最终确定了主体部的厚度。
图2示出下金属模具是具有腔的阴金属模具并且上金属模具是具有芯的阳金属模具的情况。然而，如稍后参照图7将说明的，即使以下金属模具是阳金属模具并且上金属模具是阴金属模具的方式上下颠倒时，也同样适用。
在本发明中，特别期望地是，供给到下金属模具中的熔融树脂块具有如下尺寸：该尺寸使得熔融树脂块接触限定下金属模具的底部的部分的几乎所有面。
这抑制了当熔融树脂块部分冷却时引起的不均匀的分子取向的发生，并且能够给予几乎各向同性的取向。
图6是示出熔融树脂块供给到下金属模具中的状态的视图，其中，下金属模具是阳金属模具，顶板部是限定底部的部分12a，侧面是限定主体部的部分12b。
参照图6的(B)，如果熔融树脂块17的直径D2比下金属模具12的限定底部的部分12a的直径小，则图6的点d处的熔融树脂块在被上金属模具(未示出)压缩后第一次与金属模具的表面接触。另一方面，在底部中心a和点b处，由于当熔融树脂块被供给时已与金属模具的表面接触，因此熔融树脂块被冷却。因此，根据点d和点b，树脂具有不同的流动性，并且分子取向根据底部的外周侧和中心侧变得不同。
参照图6的(A)，另一方面，如果熔融树脂块17的直径D2被设定为与下金属模具12的限定底部的部分12a的直径几乎相同，使得熔融树脂块17与下金属模具的限定底部的部分12a的几乎整个区域接触，则形成底部的熔融树脂没有经受局部冷却。因此，不论远离中心点a的点b或点c，都能够在相同的条件下压缩熔融树脂块，并且不论点b或点c，都不会产生不同的分子取向。
在本发明中，期望的是，熔融树脂块的直径基于预设的熔融树脂的绞股(strand)直径(D2)，并且与下金属模具的杯型容器的接地部的最外端相对应的位置处的直径(D1)相比较。
期望地是，使熔融树脂块的直径与下金属模具的直径的比保持几乎相同，使得熔融树脂块尽可能与下金属模具的限定底部的整个部分接触。然而，这根据金属模具的形状而不同。例如，如果熔融树脂块供给到的下金属模具是与该类型不同的阴金属模具的类型，那么可能的是，熔融树脂块可能与限定主体部的部分(腔的侧表面)接触。因此，期望比率D2/D1在0.95至0.7的范围。如果下金属模具是阳金属模具的类型，则没有这种限制，因此，比率D2/D1应当期望在1至0.7的范围。
如图7所示，即使在下金属模具是具有芯的阳金属模具并且上金属模具是具有腔的阴金属模具的情况下，期望的是，在通过下降上金属模具(阳金属模具)11推动供给到下金属模具(阳金属模具)12的熔融树脂块17之前，通过使用限定凸缘形成空间的金属模具13(图7的(A)限定变为开口的端部或其一部分的部分(图7中的凸缘形成部))。接着，当芯金属模具12进一步下降时，通过腔11和芯金属模具12限定的底部形成空间14和主体部形成空间15的厚度逐渐变化，使得最终确定了主体部的厚度。
在本发明的杯型容器的成型方法中，特别期望的是，熔融状态下的熔融树脂块是由具有多层结构的模头挤出的具有多层结构的熔融树脂块。即，通过合成树脂供给装置的切断部件切断由具有多层结构的模头挤出的具有多层结构的股。被切断的熔融树脂块在其切断端覆盖有外层，并且形成具有多层结构的熔融树脂块，其包括位于中心的芯层和将该芯层卷绕于其中的壳层。尽管具有上述多层结构的熔融树脂块被压缩成型，但是中间层没有暴露到表面，因此不需要考虑用作中间层的树脂的卫生性。
例如，如果期望的杯型容器具有两种三层的多层结构，该多层结构使用聚丙烯作为内层和外层并且使用阻隔树脂作为中间层，则熔融树脂块可以包括阻隔树脂的芯层和聚丙烯的壳层。
实施例
将借助于实施例进一步说明本发明。
1.测量半高宽。
(1)测量装置和测量条件。
透射型小X射线衍射(diffraction)装置RAD-RB(日本理学(Rigaku)公司制造)
靶材：Cu，
滤波器：Ni
检测器：测角仪PSPC MDG
计数气体：Ar 90％+CH410％，
计数气体压力：180kgf/cm2
电压：30kV，
电流：90mA，
扫描速度：2°/min，
步长：0.081°，
测量时间：600秒
(2)通过测量X射线衍射强度计算半高宽。
从杯型容器的主体部切割出试验片，试验片的高度方向由x表示，周向由y表示。通过使用上述测量装置，通过使X射线以直角入射到试验片的xy平面来测量衍射强度。
这里，在所获得的德拜环的x方向的峰强度分布中，测量表示米勒指数为(110)的结晶面的衍射的衍射角度2θ＝14.5°处的半高宽。测量的样品的数量N＝3，样品的平均值被视为测量结果。表示米勒指数为(110)的结晶面的衍射的衍射角度2θ＝14.5°处的半高宽P在整个主体部上在1.25至1.5的范围。
这里，如果穿过表示米勒指数为(110)的结晶面的衍射的衍射角度2θ＝14.5°处的峰高的1/2的点与横坐标平行地画线，则半高宽是该平行线与峰值曲线相交的两点之间的宽度。
在测量半高宽时，为了排除测量期间由空气引起的X射线散射的影响，从测量的值中减去在没有试验片时测量的空气散射值，由此得到纯粹仅试验片时的半高宽。
以杯型容器的从接地面起的高度h为试验片的中心的方式将试验片切割成具有10mm边长的正方形。
结果在表1和图8中示出。
(3)通过测量X射线的衍射强度计算底部的半高宽和半高宽的变化率。
从杯型容器的底部切割出试验片，试验片的径向由x表示，周向由y表示。通过使用上述测量装置，通过使X射线以直角入射到试验片的xy平面来测量衍射强度。采用与主体部的情况相同的方法得到半高宽。
半高宽的结果在表6的(A)中示出，半高宽的变化率K的结果在表6的(B)和图13中示出。
2.热收缩评价
(1)杯型容器的主体部的热收缩的计算。
通过使用高压釜(Tommy Kogyo K.K.制造的SS-325)，在95℃的条件下对杯型容器加热30分钟，在加热前后测量满注容量，以计算加热前后的变化率。样品的数量N＝3，样品的平均值被视为测量结果。
结果在表2和图9中示出。
(2)杯型容器的底部的热收缩的计算。
从杯型容器仅切割出底部，在上述条件下加热，在半径比r/R为0、0.36、0.72和0.9的四个地方测量加热前后的底部的厚度以计算变化率。
测量的样品的数量N＝3，样品的平均值被视为测量结果。这里，在半径比r/R为0.36、0.72和0.9的三个地方，通过平均8个点的测量得出厚度。
结果在表7和图14中示出。
3.中间层延伸到达的位置评价。
杯型容器的凸缘部的附近被在与高度方向平行的8个方向上均等切断，切断面是整齐的。之后，涂布碘溶液以对中间层的乙烯-乙烯醇共聚物树脂染色。使用渐变放大镜(graduated magnifying glass)观察切断面以测量中间层到达的位置。样品的数量N＝3，样品的平均值被视为测量结果。将图4中的位置3a视为中间层到达的基准位置，负号表示如图4的(A)所示乙烯-乙烯醇共聚物树脂没有到达位置3a的情况，正号表示如图4的(B)所示乙烯-乙烯醇共聚物树脂延伸超过位置3a的情况。
结果在表3和图10中示出。
4.中间层在厚度方向上的位置评价。
从凸缘朝向底部在高度方向上切断杯型容器，切断面是整齐的。其后，涂布碘溶液以对中间层的乙烯-乙烯醇共聚物树脂染色。通过使用内藏有立体显微镜(LEICA EZ4D)(莱卡微系统公司)的数码相机观察切断面以测量图1中的t2和t3，以便按照以下公式(2)得到在厚度方向上从容器内表面起的中间层位置的厚度比(通常称作内层厚度比)C。样品的数量N＝1。
C＝(t2+t3/2)/t   (2)
结果在表4和图11中示出。
5.氧阻隔性能评价
用水完全填充杯型容器并且在80℃-30分钟的条件下煮沸和灭菌杯型容器。其后，在30℃-40±10％RH的环境下存储该杯型容器预定的时间，通过使用CheckMate 9900(PBI DANSENSOR公司)测量容器内的氧浓度。存储期限为1天、14天和30天。样品的数量N＝5，样品的平均值被视为测量结果。
结果在表5和图12中示出。
6.落下强度评价
用水完全填充杯型容器并且用盖构件热封该杯型容器，其后，在23℃温度和50％湿度的环境下存储一天。其后，使容器底部朝下从50cm的高度下落一次。当没有破裂时，再次使容器从80cm的高度下落。基于容器破裂的高度评价落下强度。这里，容器破裂是指容器内填充的水泄漏。
结果在表8和图15中示出。
[实施例1]
任意聚丙烯树脂(MFR 30g/10min)被供给到φ65的挤出机(L/D＝30)，在230℃的挤出机温度、230℃的模具温度和9.0MPa的树脂压力的条件下通过出口直径φ27的喷嘴挤出，并且被切断以获得熔融树脂块。熔融树脂块供给到保持在18℃的压缩金属模具，在预先限定凸缘的一部分、改变容器的主体部的厚度和形成底部的部分的厚度并且将完成成型的点之前5mm的点处的成型速度控制为100mm/sec的条件下压缩成型，由此获得如图5的(A)所示的截面结构的如下单层杯型容器：其中，比率L/D＝1.6、容器的主体部的厚度为1.0mm至1.6mm，容器高度为95mm，容器凸缘外径为59.3mm，容积为120cc和重量为12.8g。
接着，找出单层杯型容器的半高宽以评价其热收缩。
[实施例2]
对于用于形成内层和外层的树脂，任意聚丙烯树脂(MFR 30g/10min)被供给到φ65的挤出机(L/D＝30)，并且在230℃的挤出机温度和9.0MPa的树脂压力的条件下挤出。
此外，乙烯-乙烯醇共聚物树脂被供给到φ30的挤出机(L/D＝25)，并且在230℃的挤出机温度和30.0MPa的树脂压力的条件下被挤出。
此外，对于用于将中间层粘合到内层和外层的粘合树脂，改性聚丙烯树脂被供给到φ30的挤出机(L/D＝25)，并且在230℃的挤出机温度和22.0MPa的树脂压力的条件下被挤出。
内外层、中间层和粘合树脂在加热到230℃的模具中混合在一起、通过外径φ27的喷嘴挤出并且被切断以获得多层熔融树脂块。
在与实施例1相同的条件下压缩成型多层熔融树脂块，以获得与实施例1形状相同并且具有如下结构的多层杯型容器：其中，内外层由任意聚丙烯树脂形成，中间层由乙烯-乙烯醇共聚物树脂形成，在内外层以及中间层之间的粘合层由改性聚丙烯树脂形成。
接着，找出多层杯型容器的半高宽以评价其热收缩和中间层延伸的位置。
[实施例3]
任意聚丙烯树脂(MFR 22g/10min)被供给到φ75的挤出机(L/D＝30)，在220℃的挤出机温度、220℃的模具温度和1.2MPa的树脂压力的条件下通过出口直径φ27的喷嘴挤出，并且被切断以获得熔融树脂块。除了熔融树脂块供给到的压缩金属模具中的温度为20℃，并且完成成型的点之前5mm的点处的成型速度为300mm/sec以外，在与实施例1的成型条件相同的条件下压缩成型熔融树脂块。获得与实施例1的形状相同形状的单层杯型容器，接着以与实施例1相同的方式测量和评价该单层杯型容器。
[实施例4]
通过使用任意聚丙烯树脂(MFR 22g/10min)，以与实施例3相同的方式获得熔融树脂块。除了熔融树脂块供给到的压缩金属模具中的温度为20℃以外，在与实施例1的成型条件相同的条件下(具体地，完成成型的点之前5mm的点处的成型速度为100mm/sec)压缩成型熔融树脂块。获得与实施例1的形状相同形状的单层杯型容器，接着以与实施例1相同的方式测量和评价该单层杯型容器。
[实施例5]
对于用于成型内层和外层的树脂，任意聚丙烯树脂(MFR 22g/10min)被供给到φ75的挤出机(L/D＝30)，并且在220℃的挤出机温度和1.2MPa的树脂压力的条件下挤出。
此外，乙烯-乙烯醇共聚物树脂被供给到φ25的挤出机(L/D＝25)，并且在220℃的挤出机温度和2MPa的树脂压力的条件下挤出。
此外，对于用于将中间层粘合到内层和外层的粘合树脂，改性聚丙烯树脂被供给到φ30的挤出机(L/D＝25)，并且在220℃的挤出机温度和4.8MPa的树脂压力的条件下被挤出。
内外层、中间层和粘合树脂在加热到230℃的模具中混合在一起并且被切断以获得多层熔融树脂块。
除了完成成型的点之前5mm的点处的成型速度为130mm/sec以外，在与实施例3相同的条件下压缩成型多层熔融树脂块，以获得与实施例1形状相同并且具有如下结构的多层杯型容器：其中，内外层由任意聚丙烯树脂形成，中间层由乙烯-乙烯醇共聚物树脂形成，在内外层以及中间层之间的粘合层由改性聚丙烯树脂形成。接着，评价该多层杯型容器的中间层延伸到的位置。
[实施例6]
以与实施例5的方式相同的方式获得多层熔融树脂块并且除了完成成型的点之前5mm的点处的成型速度为40mm/sec以外在与实施例3相同的成型条件下压缩成型多层熔融树脂块，以获得与实施例5形状相同的多层杯型容器。接着，以与实施例5相同的方式评价该多层杯型容器。
[实施例7]
使用任意聚丙烯树脂(MFR 10g/10min)并且在与实施例3的条件相同的条件下通过出口直径φ27的喷嘴挤出，并且被切断以获得熔融树脂块。在与实施例6的条件相同的条件下压缩成型熔融树脂块，以获得具有与实施例1的形状相同的形状并且11g重的单层杯型容器。接着，以与实施例1的方式相同的方式测量和评价单层杯型容器。
[实施例8]
使用任意聚丙烯树脂(MFR 22g/10min)并且在与实施例3的条件相同的条件下通过出口直径φ32的喷嘴挤出，并且被切断以获得熔融树脂块。在与实施例6的条件相同的条件下压缩成型熔融树脂块，以获得具有如图5的(C)中所示截面结构并且容器的主体部厚度为0.6mm至0.8mm、容器高度为48.5mm、容器凸缘外径为81mm、容积135cc和8g重的单层杯型容器。接着，测量单层杯型容器的X射线衍射强度。
[比较例1]
以与实施例2的方式相同的方式测量和评价具有与实施例1的形状相同的形状并且具有任意聚丙烯树脂的内外层的市售聚丙烯多层注射成型杯型容器。
[比较例2]
以与实施例1的方式相同的方式测量和评价具有如图5的(B)所示的截面结构并且容器的主体部厚度为0.5mm、容器高度为115mm、容器凸缘外径为76mm、容积280cc的市售均聚聚丙烯多层压力成型杯型容器。
[比较例3]
任意聚丙烯树脂(MFR 22g/10min)被供给到φ75的挤出机(L/D＝30)，在220℃的挤出机温度、220℃的模具温度和1.2MPa的树脂压力的条件下被挤出，并且被切断以获得熔融树脂块。在与实施例3的条件相同的条件下压缩成型熔融树脂块，以获得具有如图5的(C)中所示截面结构并且L/D＝0.6、容器的主体部厚度为0.6mm至0.8mm、容器高度为48.39mm、容器凸缘外径为81.13mm、容积135cc和8g重的单层杯型容器。接着，以与实施例1的方式相同的方式测量和评价单层杯型容器。
[比较例4]
使用任意聚丙烯树脂(MFR 10g/10min)并且在与实施例3的条件相同的条件下通过出口直径φ20的喷嘴挤出，并且被切断以获得熔融树脂块。在与实施例3的条件相同的条件下压缩成型熔融树脂块，以获得具有与实施例3的形状相同的单层杯型容器。接着，以与实施例1的方式相同的方式测量和评价单层杯型容器。
[实验例]
容器凸缘外径为75mm和容积为100cc的压力成型聚丙烯多层杯型容器，如表5所示，其内外层比在容器的截面的中间层的位置处变化。根据相应的内外层比评价容器中的氧浓度。
在杯型容器中，通过使用聚丙烯树脂形成内外层，通过使用乙烯-乙烯醇共聚物树脂形成中间层，通过使用改性聚丙烯树脂形成内外层和中间层之间的粘合层。中间层的厚度在所有这些容器中保持恒定。
表1
表2
表3
表4
表5
表6
表7
表8
(考察)
在如图5的(C)所示L/D不大但大约为1.0的杯型容器的情况下，尽管成型速度如实施例5所述，中间层的树脂也能够向上延伸到适当的位置。在如图5的(A)所示L/D明显大于1.0的杯型容器的情况下，如果成型速度如实施例5所述，则难以使中间层的树脂向上延伸到适当的位置。然而，如从图10将显而易见的是，当降低成型速度时，变得能够进一步延伸中间层的树脂。即，能够根据成型速度控制中间层的树脂延伸到的位置。
在实施例2、5和6中，熔融树脂被压缩成型并且在底附近中间层存在于容器的几乎中间处。然而，随着流动距离的增加，熔融树脂朝向内表面侧偏离。在凸缘附近，熔融树脂又朝向外表面流动。因此，整体而言，中间层存在于内层厚度比为0.3至0.5的位置处。此外，通过控制压缩成型前熔融树脂块状态下的中间层的树脂的位置，使得能够将成型后的杯型容器中的中间层的位置控制在一定的程度。
另一方面，在比较例1中，熔融树脂是注射成型的，因此，从浇口(gate)射出的中间层在底附近位于非常接近内表面的位置处。随着树脂的进一步流动，其趋于接近外表面。因此，整体而言，内层厚度比设定为不大于0.5的值。
当中间层靠近内表面时，将认识到的是，由于受到内容物的水分影响，氧阻隔特性降低。从内层厚度比C的结果考虑，类似于比较例1注射成型的杯型容器具有靠近内表面的中间层。因此，通过内容物的水分影响，中间层的氧阻隔特性降低。另一方面，如实施例2、5和6中的压缩成型杯型容器的中间层比比较例1的中间层远离内表面。因此，认为中间层受内容物的水分影响较小，并且允许氧阻隔特性降低小。
此外，从图9和表1来看，主体部的半高宽越小，即，分子的取向越大，将认识到容器在加热时收缩。这推测是分子取向通过加热而缓和。
此外，参照图14，如果如实施例1、2、7和8所示分子在整个底均匀取向但是采用抑制的方式，则尽管杯型容器被加热，但厚度的变化率也不大于1.5％。另一方面，在比较例4中，分子在靠近底的端部的部分取向，具有变化率不小于2％的部分。此外，如果如比较例1所示分子在整个底取向，则厚度根据被测量的底部的位置显著变化。
如从图15将显而易见的是，与比较例4相比，实施例7的杯型容器具有在整个底更均匀取向的分子，具有大的落下强度并且不容易破损。
产业上的可利用性
归因于诸如耐热性和底部的落下强度等优异的机械强度以及优异的透明性和气体阻隔特性，本发明的杯型容器能够有利地用于容纳特别是饮料和食物。
此外，杯型容器的特征在于优异的尺寸精度，并且形成厚堆叠部。因此，本发明的杯型容器能够以多个数量彼此堆叠，并且能够有效地用于容纳大量生产的通用产品。
附图标记说明
1：主体部 2：底部 3：凸缘部 4：堆叠部 5：腿部 6：中间层 7：内层 8：外层 9：主体部 11：下金属模具(阴模具) 12：上金属模具(阳模具) 13：用于限定凸缘形成空间的金属模具 14：用于形成底部的空间 15：用于形成主体部的空间 16：用于形成产品凸缘部的空间 17：熔融树脂块18：产品竖立时的接地面。

Claims (12)

1.一种杯型容器，其通过压缩成型热塑性树脂获得并且至少包括凸缘部、主体部和底部，其中，所述容器的高度和开口的直径的比L/D不小于1.0，如果从所述容器的主体部切割出的试验片的高度方向由x表示，所述试验片的周向由y表示，通过使X射线以直角入射到所述试验片的xy平面来测量衍射强度而获得的德拜环的高度方向(x方向)的峰强度分布中，表示米勒指数为(110)的结晶面的衍射的衍射角度2θ＝14.5°处的半高宽P遍及整个主体部在1.25至1.5的范围。
2.一种杯型容器，其通过压缩成型热塑性树脂获得并且至少包括凸缘部、主体部和底部，其中，半高宽的变化率K由下式(1)表示，
K＝P2/P1    (1)
其中，P1是所述底部的中心处的测量点的如下情况下的半高宽，P2是在底半径由R表示、测量点的从底中心起的距离由r表示的情况下、从底中心起的半径比r/R>0.7处的底部的测量点的如下情况下的半高宽：如果从所述测量点切割出的所述底部的试验片的径向由x表示，所述试验片的周向由y表示，通过使X射线以直角入射到所述试验片的xy平面来测量衍射强度而获得的德拜环的径向(x方向)的峰强度分布中，该半高宽是表示米勒指数为(110)的结晶面的衍射的衍射角度2θ＝14.5°处的半高宽，则所述半高宽的变化率K在0.95至1.05的范围。
3.根据权利要求1或2所述的杯型容器，其特征在于，在所有的所述主体部和所述底部中形成多层结构。
4.根据权利要求3所述的杯型容器，其特征在于，所述多层结构至少包括聚丙烯的内层和外层以及另一种热塑性树脂的中间层，所述内层和所述外层完全覆盖所述中间层，使得所述中间层不暴露于所述容器的表面。
5.根据权利要求3或4所述的杯型容器，其特征在于，在所述主体部中，从内表面到中间层的厚度的中心的厚度与从外表面到中间层的厚度的中心的厚度的比在内表面侧：外表面侧＝3:7-6:4的范围。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的杯型容器，其特征在于，在所述主体部的内表面或外表面形成用于堆叠的台阶。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的杯型容器，其特征在于，所述主体部的厚度不大于2.0mm。
8.一种杯型容器的压缩成型方法，通过使用具有用于限定所述容器的主体部的部分和用于限定所述容器的底部的部分的下金属模具和上金属模具、将熔融树脂块供给到所述下金属模具中并且利用所述上金属模具和所述下金属模具压缩所述熔融树脂块，其中，在所述熔融树脂块被供给到所述下金属模具之后，通过所述上金属模具或所述下金属模具的移动完成成型的点之前的5mm的点处压缩速度在不大于100mm/秒的范围。
9.根据权利要求8所述的杯型容器的压缩成型方法，其特征在于，在所述上金属模具或所述下金属模具移动之前限定变为开口的端部的部分或其一部分，在所述上金属模具或所述下金属模具移动时，在形成所述容器的底部和主体部的部分的厚度变化的情况下进行压缩成型。
10.根据权利要求8或9所述的杯型容器的压缩成型方法，其特征在于，所述熔融树脂块被供给到所述下金属模具中，以便与所述下金属模具的用于限定底部的、至少所述半径比r/R>0.7的部分接触。
11.根据权利要求10所述的杯型容器的压缩成型方法，其特征在于，所述熔融树脂块被供给到所述下金属模具中，从而使熔融树脂与所述下金属模具的用于限定底部的部分的几乎整个表面接触。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的杯型容器的压缩成型方法，其特征在于，所述熔融树脂块具有包括芯层和壳层的多层结构。
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