JP2000238734A - ボトル - Google Patents
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Abstract
部が均一且つ一様に延伸され、その結果底部の耐衝撃性
や座屈強度が向上しており、また底部中心の耐環境亀裂
性に優れていて、保存時におけるクレーズや白化の発生
がなく、更に外観特性にも優れているボトルを提供する
にある。 【解決手段】 熱可塑性樹脂の二軸延伸ブロー成形で形
成され、口部、肩部、胴部及び底部を備えたボトルにお
いて、前記底部の中心は流動配向による残留歪みの実質
上影響外にあることを特徴とするボトル。
Description
伸ブロー成形で形成されたボトルに関するもので、より
詳細には底部において特異な配向性を有すると共に、底
部の耐環境応力(ESC)性、耐衝撃性、強度及び外観
特性などに優れているボトルに関する。
る延伸ブロー成形プラスチック容器、特にポリエステル
容器は今日では一般化しており、その優れた透明性と適
度なガスバリヤー性とにより、液体洗剤、シャンプー、
化粧品、醤油、ソース等の液体商品の外に、ビール、コ
ーラ、サイダー等の炭酸飲料や、果汁、ミネラルウオー
タ等の他の飲料容器やデザート類カップ、ミソ用容器、
カップ製品等に広く使用されている。
て、ホットパリソン法と、コールドパリソン法が知られ
ている。前者のホットパリソン法では、ポリエステルの
射出成形により形成されたプリフォームを完全に冷却す
ることなく、ホットな状態で延伸ブロー成形する。一
方、後者のコールドパリソン法では、ポリエステルの射
出成形により、最終容器より寸法のかなり小さい且つポ
リエステルが非晶質である過冷却有底プリフォームを予
め形成し、このプリフォームをその延伸温度に予備加熱
し、ブロー金型中で軸方向に引張延伸すると共に、周方
向にブロー延伸する方法が採用されている。
器の口頸部に相当する口頸部と延伸ブロー成形されるべ
き有底筒状部とを備え、縦長な容器用としては全体とし
ての形状が試験管状のものが一般的である。口頸部に
は、例えば密封用開口端や蓋との係合手段が形成されて
いる。また、この底部には、射出成形の必要性から、底
部中心から外方に突出したゲート部が必ず形成されてい
る。
法によるポリエステルボトルにおいて、最も配向性や結
晶性に乱れのある部分はボトル底部、特にその中心部分
であり、それによる外観特性の低下や、ボトル特性の低
下が問題となっている。
に透明であっても、プリフォームのゲート部やその周辺
のみが白化する場合があり、一般にゲート白化と呼ばれ
ている。この現象は、流動配向歪みを受けたPET樹脂
が非常に結晶化しやすい性質を持っているために起こる
ものといわれている。
による残留歪みが大きくならないような条件で成形を行
う必要があり、例えば、ゲート径が大きいほど、また射
出圧力が低いほどゲート白化が生じにくいことも知られ
ている。しかしながら、ゲート径が大きければ、ボトル
底部のゲート残部の径も大きくなって、外観特性が悪く
なり、また射出圧力が低くなれば、プリフォームの型出
しが悪くなると共に、射出滞留時間も長くなって生産性
が低下するという問題を発生する。
際に生じる流動配向歪みは、前述したゲート白化を招か
ないような低レベルにある場合にも、なお形成されるボ
トル底部の均一且つ一様な延伸性、耐環境ストレスクラ
ッキング性、ボトル強度などに悪い影響を及ぼすことを
見出すに至った。
向歪みが実質上なく、しかも底部が均一且つ一様に延伸
され、その結果底部の耐衝撃性や座屈強度が向上してお
り、また底部中心の耐環境亀裂性に優れていて、保存時
におけるクレーズや白化の発生がなく、更に外観特性に
も優れているボトルを提供するにある。
性樹脂の二軸延伸ブロー成形で形成され、口部、肩部、
胴部及び閉塞底部を備えたボトルにおいて、前記底部の
中心は流動配向による残留歪みの実質上影響外にあるこ
とを特徴とするボトルが提供される。このボトルは、圧
縮成形、特に一段圧縮成形で形成されたプリフォームの
二軸延伸ブロー成形で形成されていることが好ましく、
またこのプリフォームは胴部周方向における最大厚みと
最小厚みの差(tmax−tmin)が0.07mm以
下であるプリフォームであることが好ましい。また、熱
可塑性ポリエステルから成る場合は、ボトル底部の中心
部が、X線(Cu−α)を器壁厚み方向に入射して測定
して、2θ=19.45〜20.50゜に散漫散乱ピー
クを有すると共に、底部中心部の外面側部分のピーク位
置(A)が底部中心部の内面側部分のピーク位置(B)
よりも低角度であり、且つその差(B−A)が0.15
度以上であり、しかも底部中心部の外面側部分のX線散
漫散乱ピークの半価幅(C)が底部中心部の内面側部分
のX線散漫散乱ピークの半価幅(D)より大であり、且
つその差(C−D)が0.10度以上であることが好ま
しい。
おいて、このボトルは、熱可塑性樹脂の二軸延伸ブロー
成形で形成された口頚部1、口頚部に接続される肩部2
及び胴部3及び底部4から成っている。この具体例にお
いて、底部4は自立構造を有しており、底部周辺の環状
接地部5と上方に膨出した中央のドーム部6とから成っ
ている。このボトルの底部中心7は流動配向による残留
歪みの実質上影響外にある(流動配向による残留歪みが
実質上ない)ことが顕著な特徴である。
出成形で形成されるプリフォームからのポリエステルボ
トルでは、ゲート残部に由来する底部中心に必ず流動配
向による残留歪みがあり、この残留歪みがボトルの諸物
性、諸耐性及び外観特性に悪い影響を与えている。
ト白化という現象により確認できるが、それ以外の場合
にこれを有効に検出する手段は知られていなかった。本
発明者らは、ボトル底部中心における流動配向歪みを検
出することに成功し、この流動配向歪みが実質上生じな
いように、ポリエステル、ポリプロピレン等の熱可塑性
樹脂の圧縮成形、特に一段圧縮成形でプリフォームを成
形し、このプリフォームを二軸延伸ブロー成形すること
により、底部が均一且つ一様に延伸されていると共に、
底部に流動配向歪みが少なく、その結果底部の耐衝撃性
や座屈強度が向上しており、また底部中心の耐環境亀裂
性に優れていて、保存時におけるクレーズや白化の発生
がなく、更に外観特性にも優れているボトルを製造する
ことが可能となった。
心に存在する流動配向歪みは、底部中心部の厚み方向へ
の配向中間相(oriented mesophase) の存在として検
出することができる。
代表される熱可塑性ポリエステルには、非晶相及び結晶
相に加えて配向中間相(oriented mesophase) が存在
することが知られている(繊維学会誌 第40巻第6号
(1984)p49〜56)。すなわち、PETの結晶
相では、分子中のベンゼン環の配置にも規則性が認めら
れるのであるが、この配向中間層では、ベンゼン環の配
置には規則性はないが、非晶相とは異なり、繊維軸方向
での配向において、一定の周期性のある構造が認められ
るというものである。この周期性のある構造は、配向繊
維の場合、X線回折において、2θ=21゜にピークの
あるX線散漫散乱のピークとして検出されている。
ら成る場合は、ボトル底部の中心部が、X線(Cu−
α)を器壁厚み方向に入射して測定して、2θ=19.
45〜20.50゜に散漫散乱ピークを有すると共に、
底部中心部の外面側部分のピーク位置(A)が底部中心
部の内面側部分のピーク位置(B)よりも低角度であ
り、且つその差(B−A)が0.15度以上であり、し
かも底部中心部の外面側部分のX線散漫散乱ピークの半
価幅(C)が底部中心部の内面側部分のX線散漫散乱ピ
ークの半価幅(D)より大であり、且つその差(C−
D)が0.10度以上であるというX線回折学的特性を
示す。
2において、ボトル底部を底部中心7を含めて厚み方向
に幅1mmに切り出し、表面を研磨して試料70を作製
する。この試料の内表面71から距離100μmの位置
に内面側部分72を設定し、外表面73から距離100
μmの位置に外面側部分74を設定し、内面側部分72
と外面側部分74との中心に中央部分75を設定する。
て、この試料70の内面側部分72(或いは外面側部分
74)に対して、厚み方向にBragg角θでX線76
を入射させ、Bragg角θで散乱されるX線77をカ
ウンター78で検出する。入射するX線のドット径は1
00μmであり、測定条件の詳細は後述する実施例に記
載のとおりである。
ら、ピーク位置A゜(またはB゜)及び半価幅C゜(ま
たはD゜)求め方を示す説明図である。即ち、半価幅C
゜は、ピーク位置A゜における強度の1/2の点を通っ
て横軸に平行線を引いたときに、この平行線とピークと
が交差する2点間の間隔である。
心部について、X線散漫散乱のピーク位置とこのピーク
の半価幅との関係を示している。また、図6は、上記の
ポリエステルボトルについて、上記のように測定したピ
ーク位置の差(B−A)と半価幅の差(C−D)との関
係を示している。
る。なお、以下の記述において、問題としている部分は
ボトルの底中心部に限られるので、単に外面側部分及び
内面側部分として位置を特定することにする。 I.すなわち、射出成形によるプリフォームから形成さ
れたボトルでは、外面側部分のピーク位置Aが20.5
0゜を超えるものがあるが、本発明によるボトルでは内
面側部分のピーク位置Bは勿論のこと、外面側のピーク
位置Aも19.45〜20.50゜の範囲に含まれてい
る。 II.本発明によるボトルでは、外面側部分のピーク位置
(A)が底部中心部の内面側部分のピーク位置(B)よ
りも低角度であり、且つその差(B−A)が0.15度
以上であるのに対して、公知の射出成形プリフォームか
らのボトルの多くや、偏肉を有する圧縮成形プリフォー
ムからのボトルでは、この要件を満たしていない。 III. 更に、本発明によるボトルでは、上記要件に加え
て、X線散漫散乱ピークの半価幅(C)が内面側部分の
X線散漫散乱ピークの半価幅(D)より大であり、且つ
その差(C−D)が0.10度以上であるのに対して、
本発明の範囲外のボトルでは上記要件II及びIII を同時
に満足するものはない。
い外面側部分では大きく、流動方向に障害のある内面側
部分では小さくなるのであるが、このような流動配向歪
みを有するボトル底部中心では、X線散漫散乱ピーク
が、外面側部分では2θ=21゜に近い側に、内面側部
分ではより低角度側に現れると信じられる。また、X線
散漫散乱ピークの半価幅も、外面側部分では内面側部分
に比して狭くなっていると信じられる。
外面側部分のピーク位置(A)が内面側部分のピーク位
置(B)よりも低角度であり、且つその差(B−A)が
0.15度以上であり、しかも外面側部分のピークの半
価幅(C)が内面側部分のピークの半価幅(D)より大
であり、且つその差(C−D)が0.10度以上である
ということは、底部中心に流動配向歪みが実質的に存在
しないということを物語るものである。
に流動配向歪みが少なく、また底部が均一且つ一様に延
伸され、その結果底部の耐衝撃性や座屈強度が向上して
おり、また底部中心の耐環境亀裂性に優れていて、保存
時におけるクレーズや白化の発生がなく、更に外観特性
にも優れているという利点が得られる。
料としては、延伸ブロー成形及び熱結晶化可能なプラス
チック材料であれば、任意のものを使用し得るが、熱可
塑性ポリエステル、特にエチレンテレフタレート系熱可
塑性ポリエステルが有利に使用される。勿論、ポリブチ
レンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどの
他のポリエステル、或いはポリカーボネートやアリレー
ト樹脂等とのブレンド物;アクリル−ブタジエン−スチ
レン共重合体(ABS樹脂);ポリアセタール樹脂;ナ
イロン6、ナイロン66、それらの共重合ナイロン等の
ナイロン類;ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹
脂;ポリプロピレン;ポリスチレン等の他、低−、中
−、或いは高−密度ポリエチレン、エチレン−プロピレ
ン共重合体、エチレン−ブテン−1共重合体、スチレン
−ブタジエン熱可塑性エラストマー、環状オレフィン共
重合体等を用いることもできる。これらのプラスチック
には、製品の品質を損なわない範囲内で種々の添加剤、
例えば、着色剤、紫外線吸収剤、離型剤、滑剤、核剤等
を配合することができる。
熱可塑性ポリエステルは、エステル反復単位の大部分、
一般に70モル%以上、特に80モル%以上をエチレン
テレフタレート単位を占めるものであり、ガラス転移点
(Tg)が50乃至90℃、特に55乃至80℃で、融
点(Tm)が200乃至275℃、特に220乃至27
0℃にある熱可塑性ポリエステルが好適である。
性の点で好適であるが、エチレンテレフタレート単位以
外のエステル単位の少量を含む共重合ポリエステルも使
用し得る。
ソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳
香族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸等の脂
環族ジカルボン酸;コハク酸、アジピン酸、セバチン
酸、ドデカンジオン酸等の脂肪族ジカルボン酸;の1種
又は2種以上の組合せが挙げられ、エチレングリコール
以外のジオール成分としては、プロピレングリコール、
1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、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等の
1種又は2種以上が挙げられる。
ポリエステルにガラス転移点の比較的高い例えばポリエ
チレンナフタレート、ポリカーボネート或いはポリアリ
レート等を5%〜25%程度をブレンドした複合材を用
いることができ、それにより比較的高温時の材料強度を
高めることができる。さらに、ポリエチレンテレフタレ
ートと上記のガラス転移点の比較的高い材料とを積層化
して用いることもできる。
ポリエステルは、少なくともフィルムを形成するに足る
分子量を有するべきであり、用途に応じて、射出グレー
ド或いは押出グレードのものが使用される。その固有粘
度(I.V.)は一般的に0.6乃至1.4dL/g、
特に0.63乃至1.3dL/gの範囲にあるものが望
ましい。
は、熱可塑性樹脂の圧縮成形、特に一段圧縮成形で形成
されたプリフォームを使用するのが好ましい。すなわ
ち、圧縮成形法で製造されるプリフォームの底部には、
流動配向歪みが実質上なく、優れた特性を有するボトル
が得られることは既に詳述したところであるが、これに
加えて以下に述べるような多くの利点も得られる。
低い温度での加工が可能となり、特に1回の加熱溶融と
圧縮成形により、ブロー成形用予備成形物が得られるの
で、樹脂の熱劣化の程度が少なく、物性に優れたブロー
ボトルを製造することができる。
ブロー成形品を製造するためにより安価な樹脂を使用で
き、同一原料樹脂を使用する場合にはより物性に優れた
ブローボトルを製造する事が出来る。また樹脂粘度が高
く、射出成形には不適当な樹脂原料でも容易にプリフォ
ームを経てボトルに成形することが可能であり、特に高
い耐衝撃性が必要な大型ブローボトルを得ることも可能
である。
出時に樹脂の溶融塊が有する熱量を有効に利用すると共
に、この塊の局部的な冷却を可及的に阻止すること、特
に溶融塊のプリフォーム底部を形成する部分を冷却しな
いこと及び圧縮成形時に樹脂の型表面における動きが制
約されないようにすることが、内部組織が均質で、延伸
ブロー成形性に優れたプリフォームを製造するために好
ましい。すなわち、最終ボトルの底中心部におけるX線
における配向特性が、前述した要件を満足するようにす
るには、上記の条件について十分配慮し、特に形成され
るプリフォームの胴部周方向における最大厚みと最小厚
みの差(tmax−tmin)が0.07mm以下であ
るようにするのが好ましい。
ことにより形成されたほぼ定量の溶融塊を実質上の温度
低下なしに雌型(キャビティ型)内に供給すると共に、
供給された溶融塊を直ちに型(コア型)で圧縮成形する
ようにする。また、圧縮成形に際しても、型内の残留空
気をすみやかに排出しながら、有底胴部と口部とを備え
たプリフォームに圧縮成形する。
後、型に投入するまでの間における樹脂の温度低下が、
プリフォームの延伸ブロー成形されるべき有底胴部の組
織の均一さ及び延伸配向性、更には最終ブロー成形品の
物性、特に耐衝撃性に重大な影響をもたらす。この温度
低下の影響は、プリフォームの底部(最終ブロー成形品
の底部)を形成する溶融塊の下部において特に顕著に表
れる。即ち、この溶融樹脂塊の下部が局部的に冷却され
た場合にはプリフォーム底部の歪みの程度が大きくな
り、最終ブロー成形品としたときの外観不良や耐衝撃性
低下の原因となる。一段圧縮成形法では、溶融塊に切断
した後、型に投入するまでの間における樹脂溶融塊の実
質的な温度低下を抑制すること、特に溶融樹脂塊の下部
の上記時間内での温度低下を抑制することにより、上記
のトラブルを有効に解消することができる。
るためには、溶融塊に切断した後、型に投入するまでの
間、例えば把持部を除いて、溶融塊と他の部材との接触
をさけるべきであり、特に溶融塊の下部と他の部材との
接触は極力さけるべきである。
リエステル溶融物を、雄型(コア)及び雌型(キャビテ
ィ)の軸方向と平行に押し出し、切断された溶融塊をそ
の平行な状態を実質上維持したまま型内に供給する。
にすると共に、下部の冷却を可及的に避けるために、樹
脂の溶融塊を円柱乃至円柱に近い形状で供給することが
好ましい。
及的に避ける目的と、溶融塊の供給を安定に行う、つま
り溶融塊の倒れなどを防止する目的で、溶融塊をその重
心よりも上の部位で把持して、切断位置から型位置まで
移動し、型内に供給することが好ましい。
型への投入及び型へ投入されてからの成形開始も可及的
に短時間で行うのがよく、一般に切断から型への投入は
1秒以内、型へ投入されてから成形開始までは0.5秒
以内で行うことが推奨される。
傍の残留空気を排除しながら、圧縮成型を行うことも至
って重要である。即ち、型内部に空気が残留する条件で
は、型にくっついた部分乃至その近傍にしわが発生する
傾向がある。これに対して、成形を始めたら速やかに空
気を排除するようにすると、しわの発生が有効に防止す
ることができる。しわの発生は、型表面への密着部分と
非密着部分とが微細な間隔で生じるのがその原因と考え
られ、これは圧縮成形に特有の現象であると信じられる
が、空気を排除する条件では、金型表面と樹脂とが再密
着し、しわのない器壁が形成されると思われる。
空気に対する成形部位から外部への逃げ道を形成させれ
ばよく、その手段は特に限定されないが、例えば、雌型
を、底部乃至その近傍に微細な隙間乃至多孔質部を備え
た金型とするのがよい。また成形開始と共に強制的に外
部真空ポンプ等により残留空気を排除することは特に有
効である。
及び構造は、有底の胴部と口部との成形を行えるもので
あればよく、特に制限を受けないが、一般には、雄型と
して、コア金型と、コア金型の周囲に、これと同軸に且
つ開閉可能に設けられた従動金型とからなるものを使用
し、コア金型と雌型(キャビティ型)とで有底テーパー
部の成形を行い、コア金型と従動金型とで口部の成形を
行うことが望ましい。この場合、従動金型はコア金型と
共に往復駆動されるが、従動金型はスプリングのような
賦勢手段により、雌型の方へ常に賦勢されているが、コ
ア金型の下死点においては、コア金型と従動金型とは、
常に一定の当接状態に保たれるようになっている。この
ため、溶融樹脂塊に量の変動が若干ある場合にも、常に
一定高さ(底部内面から口部頂面までの高さ)で、しか
も密封上重要な口部形状が常に一定なプリフォームが形
成されることになる。また、溶融樹脂塊の量の変動は、
コア金型と雌型(キャビティ金型)との噛み合わせ、即
ち形成されるプリフォームの有底胴部の厚みで吸収でき
るようになっている。一般に、ボトルの口部外周には、
内容物充填時などにボトルを支持するためのサポートリ
ングを設けるのが一般的であり、この口部構造はプリフ
ォームの段階で形成されるが、本発明では、このプリフ
ォーム成形の際、サポートリングの下面の内周縁部に環
状溝を形成させるようにする。この環状溝により、溶融
樹脂塊の変動が環状溝の高さの変動として吸収され、プ
リフォームの厚みの変動が防止され、プリフォーム壁の
組織も均一なものとなる。上記環状溝は、このプリフォ
ームから形成されるボトルにも残留しており、当然ボト
ルの肉厚変動抑制にも役だったものである。
ンプを通して樹脂を溶融押出し、これを一定のタイミン
グで切断することにより、ほぼ定量的に供給することが
可能ではあるが、それでも樹脂の供給量に一定の範囲の
ばらつきが発生するのは避けられない。上記の成形方式
では、このばらつきの吸収も容易である。
ある程度の圧力が必要であるとしても、成形力そのもの
は一般にかなり少なくてよいという利点を有する。この
ため、射出成形装置に比して、装置自体をかなり小型化
し、装置コストを低減できるという利点がある。
は、ポリエステル、ポリプロピレン等の溶融物の圧縮成
形で形成され、最終成形体の口部に対応する形状及び寸
法の口部と、ブロー成形されるべき有底胴部とを備えて
いるが、閉塞底部には流動配向の歪みが実質的になくし
かもゲート部がないという特徴を備えている。
ート部が、生産性や製造コスト、最終的なブロー成形物
の特性の点で、多くの問題となっているが、本発明に用
いるプリフォームでは、このゲート部が一切存在しない
ため、その切断工程が不要であり、またスクラップ樹脂
の発生もなく、更に底中心部も滑らかで均質であり、結
晶化や白化の原因となるものが一切ないという利点があ
る。
ォームでは、前述した厳密な温度管理と残留空気排除条
件下で成形が行われていることに関連して、底部乃至そ
の近傍にしわがないという特徴を有している。
と、底部に流動配向歪みやゲートがなくしかもしわの発
生もなく、平滑性や組織の均一性に際だって優れている
ため、これを延伸ブロー成形してなるブロー成形物は、
底部の外観特性や耐衝撃性に著しく優れているという利
点がある。
化の程度が前述したように少なく、引張強度、耐圧強
度、耐衝撃性、耐熱性等の諸物性に優れたブロー成形物
を製造できるという利点を有している。
装置の全体の配置を示す図7(平面図)及び図8(側面
図)において、この装置は、大まかにいって、樹脂の押
出装置10、溶融塊の切断及び供給装置20及びプリフ
ォームへの圧縮成形装置30からなっている。
の押出機本体11を備えており、この本体の入口側に
は、成形すべき樹脂の粉末乃至ペレットを乾燥状態に保
持して押出機本体に供給するための真空ホッパー12が
設けられ、本体の出口側には、樹脂中の分解ガス等を吸
引除去するための吸引ベント13及び押し出される溶融
樹脂を受けるダイヘッド14が設けられている。ダイヘ
ッド14は、配管15を介して押出機ノズル16に接続
されるが、ダイヘッド14と押出機ノズル16との間に
は、溶融樹脂を定量供給するためのギアポンプ17を設
けるのがよい。尚、図8においては、複雑になるのを避
けるため、ギアポンプ17が省略されている。
び図10に示すとおり、回転ターレット21に設けられ
たカッター22と、溶融塊を把持するための外方把持部
材23及び内方把持部材24の組み合わせからなってい
る。カッター22は、ターレット21の径方向に対して
傾斜して設けられ、ターレット21の回転に伴って、押
出機ノズル16から押し出される樹脂溶融物18を押出
方向とは直角方向に切断できるようになっている。外方
把持部材23は、ターレットの径方向に延びる部分と周
方向に延びる外方部分とからなり、ターレット21に固
定されている。一方、内方把持部材24は、外方把持部
材23に対して、ターレットの径方向に移動可能に設け
られている。
1は、押出装置10の押出機ノズル16の下方及び圧縮
成形装置30の雌型32の上方を通るように設けられて
おり、押出機ノズル16の下方で把持部材23及び24
による溶融物18の把持とカッター22による切断が行
われ、上記把持部材23、24による把持状態での溶融
塊19の雌型上方への移動と、把持部材23、24の解
放による溶融塊18の雌型32への投入とが行われる。
置では、熱可塑性樹脂溶融物18を、雄型33及び雌型
32の軸方向と平行に押し出し、切断された溶融塊19
をその平行な状態を実質上維持したまま雌型32内に供
給していること、溶融塊18をギアポンプ17によりほ
ぼ定量な状態で供給し、樹脂の溶融塊19を円柱乃至円
柱に近い形状で供給していること、及び溶融塊19をそ
の重心よりも上の部位で把持部材23、24により把持
して、切断位置Cから金型位置Mまで移動し、金型32
内に供給していることが明らかである。
転ターレット31とこの回転ターレットの周囲に配置さ
れた多数の雌型(キャビティ)32及び雄型(コア)3
3との組み合わせからなっている。この回転ターレット
31には、既に指摘した溶融塊の切断及び供給機構20
が付設されていると共に、成形されたブロー成形用プリ
フォームの取り出し機構34も付設されている。
直軸36により、水平方向に、且つ回転可能に支持され
ており、モーター37及び駆動伝達機構38により駆動
回転されるようになっている。雌型32及び雄型33の
組み合わせ(セット)は、回転ターレット31の外周上
面に多数固定して設けられる。即ち、雌型32は架台3
9上に固定されており、一方、雄型33は、垂直支持部
材40及び水平支持部材41を介して、油圧機構等の昇
降駆動機構42により、雌型32と同軸に且つ昇降動可
能に設けられている。
形工程を段階的に示す図11及び図12において、雌型
32はキャビティ43を有していると共に、その底部に
は残留空気を排除するためのベント部44及び底部とテ
ーパー部との接続部にもベント部45が設けられてい
る。また、キャビティ43の上部の周囲には、上向きの
小突起部46が形成されている。その動作については後
述する。更に、雌型32の周囲には、雌型と同軸に摺動
可能なリング状の従動部材47が設けられ、この従動部
材47は下方に延びる軸48を有しその下方の端部には
ストッパー49が形成されており、このストッパー49
は、雌型32の下方凹部50の内部に収まっている。か
くして、ストッパー49は下方凹部50の上面と下面と
の間で昇降可能であることが了解されよう。また、スト
ッパー49はスプリング(図示せず)等の手段で上向き
に賦勢されている。更に、従動部材47の上部内周面に
は、上向きに径の大きくなる係合用テーパー部51が形
成されている。
52に固定されたコア金型53を備えている。このコア
金型53は、プリフォームの口部頂面を形成するための
部分54と、口部内周面を形成するための部分55と、
有底テーパ状胴部の内面を形成させるための部分56と
を備えている。
つ開閉可能に設けられた従動金型57が位置している。
この従動金型57は、従動支持部材58に固定されてお
り、図示していないが、支持部材52と従動支持部材5
8の間には押しスプリングが設けられていて、従動金型
を下方向に賦勢している。従動金型57の下方内周面に
は、プリフォームの口部内周面を形成する部分59が設
けられ、一方下方外周面には、下向きに径の減少する係
合用テーパー部60が形成されている。
いて、各部材の押圧力(絶対値)は、各操作を円滑に行
うために、次の通り設定されている。雄型33の押圧力
>従動部材47の押圧力>従動金型57の押圧力
る。 (A)溶融押出工程:熱可塑性樹脂は、押出機10の真
空ホッパー12に供給され、真空中で外気からの吸湿が
遮断された状態で、押出機本体11中でばれるとスクリ
ューとにより溶融混練され、ダイヘッド14及び配管1
5を経て、ギアポンプ17によりノズル16に定量供給
され、ノズル16から円柱状に押し出しされる。
溶融押出された樹脂流18は、カッター22で円柱状或
いは円柱に近い形状の溶融塊19に切断されると共に、
溶融塊19は、把持部材23、24により把持され、切
断位置Cから雌型32への供給位置Mまで、実質上の温
度低下を生じることなしに、ターレットの回転に伴い移
動し、雌型32内に投入される。
プローチ工程において、キャビティ型43とコア金型5
3とは未だ開いており、溶融塊19はキャビティ43内
に直立状態で収納されている。コア金型53は下降始め
ている。
おいて、コア金型53がキャビティ内に下降し、溶融樹
脂19’はほぼキャビティ43とコア53とで規定され
る空間に充満される。この圧縮成形開始と同時にキャビ
ティ内の残留空気は、ベント部44及び45を介して速
やかに外部に放出される。同時に、従動金型57も下降
し、従動部材47と当接するが、従動支持部材58の上
面と雄型支持部材52の下面との間にはまだ間隔があ
る。
て、コア金型53は更に下降し、従動支持部材58の上
面と雄型支持部材52の下面とは接触する。これに伴
い、キャビティ内の溶融樹脂19’はコア金型53と従
動金型57とで規定される空間内に流入する。
て、コア金型53は更に若干下降し、これに伴って従動
部材47も下降して、キャビティ43、コア金型53及
び従動金型57で規定される空間は樹脂で充満されるこ
とになる。
て、樹脂温の低下により、樹脂の体積収縮、つまりひけ
が発生するが、この体積収縮に基づく歪みの発生は、雄
型(コア53)に圧縮力を加えることにより、吸収する
ことができる。この場合、コア金型53とキャビティ4
3とが噛み合うように移動することが当然必要となる
が、キャビティ43の上向きの小突起部46を従動金型
57に噛み合わせることにより、体積収縮を吸収し、歪
みのないブロー成形用プリフォームを得ることができ
る。上向きの小突起部46が従動金型57に噛み合わさ
れた部分がプリフォームの前述した環状溝となる。
程は、図12のステップI乃至Vで示される。ステップ
Iは成形が終了した段階を示している。ステップII,II
ではコア金型53が上昇を開始し、型開きが開始され
る。ステップIII では、コア金型53が従動金型57よ
りも先に上昇して、成形されたプリフォーム60からの
コア抜きが行われる。ステップIVでは、コア金型53が
更に上昇し、プリフォーム60がキャビティ43の外部
に取り出される。ステップVでは、コア金型の再上昇位
置で、従動金型57が径外方の位置(点線で示す位置)
に移動し、保持されているブロー成形用プリフォーム6
0を解放する。
(ダイヘッドの温度)は、樹脂の種類によっても相違す
るが、熱可塑性ポリエステル樹脂の場合は、一般に熱可
塑性ポリエステル樹脂の融点(Tm)を基準として、T
m+100℃乃至Tm+10℃、特にTm+40℃乃至
Tm+20℃の範囲にあるのが好ましい。上記範囲より
も低い温度では、剪断速度が大きくなりすぎて一様な溶
融押出物を形成することが困難となる場合があり、一方
上記範囲よりも高温では、樹脂の熱劣化の程度が大きく
なったり、或いはドローダウンが大きくなりすぎる傾向
がある。
最終ブローボトルによって決定されるが、一般的に10
0乃至2g、特に40乃至10gの範囲から、要求され
る強度によって適当な値を選定するのがよい。
であることが取り扱いの点で有利であるが、溶融塊の径
(D)と高さ(H)の比(H/D)は、一般に0.8乃
至4の範囲にあるのが、溶融塊の温度低下を可及的に防
止し且つ雌型への溶融塊の投入を容易に行う点で有利で
ある。即ち、H/Dが上記範囲外では溶融塊の表面積が
大きくなって、温度低下が生じやすくなる傾向がある。
使用されるが、樹脂の粘着を防止できるようなものが好
適である。例えば、工具表面のショットブラスト等の表
面処理は特に有効である。
しては、熱絶縁性の良い材料からなるものを使用して、
樹脂への接触面積を極力少なくしたものが好適に使用さ
れる。溶融樹脂塊の切断から型への投入までは、すみや
かにしかもすでに指摘した時間内で行うのがよい。
に微細な間隙或いは多孔質部を形成したものが使用さ
れ、微細間隙は、雌型の底部乃至その近傍をいくつかの
ピースに分割し、これらのピース間に空気を排除するた
めの微細な隙間を形成させるか、或いは金型に空気を排
除するための孔を形成させることにより、形成させるこ
とができる。また、多孔質部は、例えば焼結金属等を部
品加工することによって使用できる。
が生じる温度であればよく、例えばポリエステルの場
合、65乃至30℃の温度範囲が適当である。金型の表
面温度を上記範囲内に維持するために、金型内に冷却水
や、調温された水等の媒体を通すのがよい。
よいのが特徴の一つである。具体的な成形力は、樹脂の
種類やブロー成形用プリフォームの大きさによってもか
なり相違するが、一般的にいって、800乃至50kg
f、特に600乃至150kgfの成形力が適当であ
る。
に流動配向歪みがなく、ゲート部やその他トリミング操
作の一切必要のないブロー成形用プリフォームが得られ
るので、このプリフォームは、そのまま延伸ブロー成形
工程に用いることができ、工程の簡略化及び生産性の点
でも多くの利点を有する。
ロー成形用プリフォームを示す図13において、このプ
リフォーム60は、大別して、口部61とテーパ状有底
胴部62とからなっている。口部61は最終成形品であ
るボトルの口部となるものであり、口部61の外周に
は、蓋との密封に必要な蓋の係止部63やサポートリン
グ64が形成されている。有底胴部62は延伸ブロー成
形されるべき部分であり、テーパー状の側壁部65とこ
れに滑らかに接続された下向きに凸の底部66とからな
っている。既に指摘したとおり、底部66には、流動配
向歪みが実質的になく、ゲート残部やしわは一切存在し
ない。尚、上記口部61と有底胴部62とは接続部67
を介して滑らかに接続されている。サポートリング64
の下面内周縁部には環状溝68が形成されていることも
明白であろう。
は、圧縮成形性や最終的に行う延伸ブローの際の成形性
の点で、その寸法及び形状に関して一定の好適範囲があ
る。一般に、側壁部65の外面は円錐台面であり、底部
66の外面は上記円錐台面に滑らかに接続された部分球
面であることが成形性の点で好ましいが、ブロー成形品
形状に応じた任意の形状であってさしつかえない。一
方、側壁部65の内面も接続部内周から厚みの増大する
傾斜部66を介して接続された円錐台面である。側壁部
外面のテーパ角度(θ)は0.5乃至89.5゜となる
ようなものであることが成形性の点で好ましい。図14
はテーパー角度0.8゜の場合のブロー成形用プリフォ
ームの断面を示し、図15はテーパー角度45゜の場合
のブロー成形用プリフォームの断面を示している。側壁
部65及び底部66の肉厚は、前述した傾斜部67を除
いて一様な厚さであってもよく、また厚さに変化があっ
てもよく、例えば側壁部が底部に向けて厚さが増大する
ような分布を有していてもよい。
成形に用いることもできるし、またプリフォームの口部
に耐熱性、剛性を与えるため、プリフォームの段階で口
部を熱処理により結晶化させ、白化させてもよく、また
後述の二軸延伸ブロー成形によりプリフォームをボトル
に成形後、得られたプラスチックボトルの口部を結晶化
させ、白化させてもよい。
伸温度に加熱し、このプリフォームを軸方向に引っ張り
延伸すると共に周方向にブロー延伸し、ボトルを製造す
る。尚、プリフォームの成形とその延伸ブロー成形と
は、コールドパリソン方式で実施することができるほ
か、圧縮成形によるプリフォームを完全に冷却しないで
延伸ブロー成形を行うホットパリソン方式にも適用でき
ることが理解されるべきである。
プリフォームを熱風、赤外線ヒーター、高周波誘導加熱
等の手段で延伸適性温度まで予備加熱する。その温度範
囲は、ポリエステルの場合、85乃至120℃、特に9
5乃至110℃の範囲にあるのがよい。
ブロー成形機中に供給し、金型内にセットして、延伸棒
の押し込みにより軸方向に引張延伸すると共に、流体の
吹き込みにより周方向へブロー延伸成する。
で1.5乃至25倍が適当であり、この内でも、軸方向
延伸倍率を1.2乃至6倍とし、周方向延伸倍率を1.
2乃至4.5倍とするのがよい。
公知の手段で熱固定することもできる。熱固定は、ワン
モールド法で、ブロー成形金型中で行うこともできる
し、また、ツーモールド法で、ブロー成形金型とは別個
の熱固定用の金型中で行うこともできる。熱固定の温度
は100乃至200℃の範囲が適当である。
供した。
脂EFS−7Hを乾燥機にて乾燥し、65mm口径・L
/Dが27の押し出し機を使用して口径22mmのノズ
ルより垂直に押し出し、水平に回転するカッターによっ
て溶融状態の樹脂を水平にカットし重量20gの溶融塊
をつくり、ただちに搬送して、カッター回転と同期して
回転している成形機中の雌型に垂直に落下させ、高速で
金型を閉じつつ同時に金型内の残留空気を排出しながら
圧縮成形し、約700Kgfの力を加えつつ約12秒間
冷却固化したのち、金型を開き、口径38mm、高さ6
3mm、平均厚み3mm、重量20gのブロー成形用プ
リフォームを得た。
用いて下記の条件、 温度設定:C1/C2/C3/RSノズル/ノズル/HR=275/285/285
/285/290/290 サイクル時間:25.9秒 で成形を行う以外は上記と同様にして、プリフォームを
成形した。
熱した後、ブロー金型内で縦方向に延伸してから35気
圧の高圧エアーでブロー成形を行い、高さ140mm、
胴径67.5mm、内容量380mlのボトルを得た。
のまま、30℃、90%RHの条件下で3週間保存し
た。保存後、ボトルの底部中心部分を目視にてクレーズ
と白化の発生について観察を行った。結果はクレーズ、
白化それぞれの発生本数で表した。 軸荷重測定 熱可塑性ポリエステル二軸延伸ブローボトルに、350
mlの水を充填し、キャップで密封したものについて、
ボトルの縦方向の軸荷重強度をTENSILON(UC
T−5T)((株)オリエンテック社製)を用いてクロ
スヘッド速度50.0mm/minで測定し、その降伏
点強度を求めた。 X線測定 熱可塑性ポリエステル二軸延伸ブローボトルのボトル底
部の中心部を1mm厚に切り出し、微小X線回折(PS
PC−150C)(理学電気(株)製)を用いて回折ピ
ークを測定した。サンプルの向きは、底部厚み方向を測
定面の高さ方向にセットした。測定条件は、管電圧30
KV、管電流100mA、コリメータ100μm、測定
時間1000秒の条件で行い、測定場所は内外面よりそ
れぞれ100μm離れたところと、内外面からの中間点
の3点を測定中心として測定を行った。測定後、10.
071度から30.071度の範囲で積分強度計算を行
い、ピーク位置と半価幅を求めた。
プリフォームを成形した。このプリフォームの胴部周方
向肉厚分布は均一であり(最大肉厚−最小肉厚=0.0
7mm以下)、これを二軸延伸ブロー成形してボトルを
得た。得られたボトルの胴部周方向の肉厚の差(最大肉
厚−最小肉厚)は約0.06mm以下であった。このボ
トルの保存試験を行ったところ、10本ともクレーズや
白化の発生はなく、保存試験前と同様の外観であった。
また、軸荷重測定において降伏点強度は46.0kgf
であり、飲料ボトルとしての性能を満たしていた。
目付量20gのプリフォームを成形した。圧縮成形で製
造したプリフォームは、胴部周方向肉厚分布が均一のも
の(最大肉厚−最小肉厚=0.07mm以下)と不均一
のもの(最大肉厚−最小肉厚=0.08〜0.15m
m)を作製した。射出成形で製造したプリフォームは全
て胴部周方向肉厚分布は均一であった。これらのプリフ
ォームを二軸延伸ブロー成形してボトルを得た。圧縮成
形で製造したプリフォームであって、胴部周方向肉厚分
布が不均一なプリフォームから得られたボトルは、胴部
周方向の肉厚の差(最大肉厚−最小肉厚)が0.15〜
0.06mmであり、その他のプリフォームから得られ
たボトルは胴部周方向の肉厚の差が約0.06mm以下
であった。これらのボトルのX線測定を行った。その結
果を下記表1に示す。
プリフォームを成形した。得られたプリフォームを二軸
延伸ブロー成形してボトルを得た。得られたボトルの保
存試験を行ったところ、4本のボトルの底部中心部分に
2mm程度のクレーズが発生し、別の3本にφ10mm
程度の白化が発生した。
プリフォームを成形した。このプリフォームの胴部周方
向肉厚分布は不均一(最大肉厚−最小肉厚=0.08〜
0.15mm)であった。これを二軸延伸ブロー成形し
てボトルを得た。得られたボトルは胴部周方向の肉厚の
差(最大肉厚−最小肉厚)が0.15〜0.06mmで
あった。このボトルの保存試験を行ったところ、10本
ともクレーズや白化の発生はなく、保存試験前と同様の
外観であった。しかし、軸荷重測定において降伏点強度
は30.2kgfであり、飲料ボトルとしての性能を満
たしていなかった。保存試験及び軸荷重測定の結果を下
記表2に示す。
る流動配向歪みを検出することに成功し、この流動配向
歪みが実質上生じないように、熱可塑性樹脂の圧縮成
形、特に一段圧縮成形でプリフォームを成形し、このプ
リフォームを二軸延伸ブロー成形することにより、底部
が均一且つ一様に延伸されていると共に、底部に流動配
向歪みが少なく、その結果底部の耐衝撃性や座屈強度が
向上しており、また底部中心の耐環境亀裂性に優れてい
て、保存時におけるクレーズや白化の発生がなく、更に
外観特性にも優れているボトルを製造することが可能と
なった。
る。
め方を示す説明図である。
価幅との関係を示すグラフである。
−A)と半価幅の差(C−D)との関係を示すグラフで
ある。
す平面図である。
面図である。
各段階を説明するための側断面図である。
一例の断面図である。
ムの断面図である。
ムの断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 熱可塑性樹脂の二軸延伸ブロー成形で形
成され、口部、肩部、胴部及び底部を備えたボトルにお
いて、前記底部の中心は流動配向による残留歪みの実質
上影響外にあることを特徴とするボトル。 - 【請求項2】 熱可塑性樹脂の圧縮成形で形成されたプ
リフォームの二軸延伸ブロー成形で形成されていること
を特徴とする請求項1に記載のボトル。 - 【請求項3】 前記プリフォームが胴部周方向における
最大厚みと最小厚みの差(tmax−tmin)が0.
07mm以下であるプリフォームであることを特徴とす
る請求項2に記載のボトル。 - 【請求項4】 ポリエステル樹脂から成り、ボトル底部
の中心部が、X線(Cu−α)を器壁厚み方向に入射し
て測定して、2θ=19.45〜20.50゜に散漫散
乱ピークを有すると共に、底部中心部の外面側部分のピ
ーク位置(A)が底部中心部の内面側部分のピーク位置
(B)よりも低角度であり、且つその差(B−A)が
0.15度以上であり、しかも底部中心部の外面側部分
のX線散漫散乱ピークの半価幅(C)が底部中心部の内
面側部分のX線散漫散乱ピークの半価幅(D)より大で
あり、且つその差(C−D)が0.10度以上であるこ
とを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のボト
ル。
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