JP2002500580A - 押出し／吹込み成形瓶、並びにこの瓶を生産するための方法および材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 押出し／吹込み成形瓶、並びにこの瓶を生産するためのプロセス。瓶は、発泡プラスチック材料の層（１１）を発泡層（１１）の中のプラスチックと同じ種類のプラスチックの外側、中実層（１２および１３）で囲んだ壁構造（１０）を有する。発泡層（１１）の中の材料は、硬質ポリマー成分と延性ポリマー成分を１：３から３：１の混合比で含み、その上発泡層（１１）が瓶の全重量の少なくとも５０％を構成する。瓶は、複合押出し／吹込み成形プロセスによって生産し、それによると二つのポリマー成分および化学炭酸ガス発生発泡剤を含む粒状出発原料を溶融し、過剰な圧力の下で、作った炭酸ガス気泡を同時に膨張させながら、環状ノズルから押出す。出来た発泡ホースを金型キャビティに収容し、高圧の空気を使って膨らませ、所望の瓶形状を作る。

Description

【発明の詳細な説明】 押出し／吹込み成形瓶、並びにこの瓶を生産するための方法および材料 技術分野 本発明は、複合押出し／吹込み成形プロセスによって生産する瓶または類似の 容器に関する。本発明は、上記瓶または類似の容器を生産するための粒状出発原 料と共に、押出し／吹込み成形プロセスにも関する。 背景技術 プラスチックの瓶または類似の容器は、従来、複合押出し／吹込み成形プロセ スによって生産し、そこではプラスチックの粒状出発原料をこの容器生産プロセ ス用に選択した、他の添加剤と共にスクリュー／シリンダ装置に送込む。螺旋羽 根を付けた回転スクリューによって、出発原料をそれが溶けると同時にシリンダ を通して進め、前述の添加剤をこの溶融プラスチック塊全体を通じて配分し且つ 完全に混合する。この溶融、均質プラスチック塊を、装置の前端に配置し且つ管 またはホースを作るための環状孔を備える工具（ノズル）から押出す。押出した ホースを、可動半金型が形成する金型キャビティに挿入し且つ収容し、その後こ の様に半金型の間に収容したホース端を切り、このホースに挿入し且つ高圧空気 源と弁調整連通している吹管によって、金型キャビティの内壁へ膨らませる。圧 縮空気連通を遮断し、押出し／吹込み成形した容器を取出すために半金型を互い から離し、その容器の幾何学的外部形状は、金型キャビティの内壁が形成する形 状と正確に対応する。 上述の方法で、例えば、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）の瓶を牛乳および類 似の液体食品用に作る。近代の、高速充填機を使って、新しく生産した、空の瓶 に関連する内容物を詰め、その後これらの詰まった瓶を、瓶に液密状態で開いた 瓶の首に被せて付けた適当な封止剤または口金装置によって封止する。充填機か ら出した詰まった瓶をその後、詰めた製品の販売または消費地へ更に輸送するた めに、配送に適した山またはグループに集める。 これらの詰めた瓶の運搬は、苟も可能な限り機械によって行うが、それにも拘 らず、例えば、ある再載荷および配置転換作業のように、瓶または瓶のグループ を手で扱わねばならない場合が起こる。 高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）の従来技術の押出し／吹込み成形瓶に固有の 重大な欠点は、それらが、必然的にではあるが、過度に比較的壁が厚く、従って 不必要に重く、手で扱い難いことである。この比較的大きい壁厚は、他方、必要 な機械的強度および剛性を瓶に与えるために必要であり、もし瓶の壁厚が、少な くともある程度、関連瓶形状によって決まる最小値より小さければ、そのような 機械的強度および剛性が劇的に低下し、不十分になる。その過度であるが必然的 な壁厚に加えて、従来技術の押出し／吹込み成形瓶は、不必要な量の材料を消費 し、従って、生産に費用がかかる。 発明の目的 それで本発明の目的の一つは、従来技術に固有の上述の欠点を無くすることで ある。 本発明の更なる目的は、容易且つ都合良く運搬できるために、材料重量を大き く減少するが、所望の優れた機械的強度および剛性を維持する、プラスチックの 押出し／吹込み成形瓶を実現することである。 これらやその他の目的および利点が、本発明によれば、独立請求項１に定義す る押出し／吹込み成形瓶の結果として達成される。 本発明による瓶の更に好都合の実施例は、添付の従属請求項２ないし６に示す 様な特性を表す特徴が与えられている。 本発明の更なる目的は、そのような重量軽減し、機械的に強く且つ剛いプラス チック瓶を作るための複合押出し／吹込み成形作業を実現することである。この 目的は、本発明によれば独立請求項７に定義するプロセスによって達成されてい る。本発明によるプロセスの好都合の実施例は、更に添付の従属請求項８ないし １１に示す様な特性を表す特徴が与えられている。 本発明のその上の更なる目的は、押出し／吹込み成形瓶を作るために適したプ ラスチックの出発原料を実現することである。この目的は、本発明によれば独立 請求項１２に定義する粒状プラスチック材料によって達成される。 発明の概要 押出し／吹込み成形プラスチック瓶の発泡中間層の材料は、従って、第１の、 硬質ポリマー成分および第２の、軟質（延性）ポリマー成分の混合物から成り、 それぞれ、その第１の、硬質ポリマー成分がこの発泡壁層構造に骨格または隙間 を作り、一方第２の、軟質（延性）ポリマー成分が上述の骨格または隙間の間に 外皮または気泡壁を作るべきである。硬質ポリマー成分および延性（軟質）ポリ マー成分は、同じ種類のポリマーであるのが好ましい。 本発明による押出し／吹込み成形プラスチック瓶の発泡中間層材料に使用でき ると証明された、そのような硬質ポリマー成分の例には、高密度ポリエチレン（ ＨＤＰＥ）、高溶融強度ポリプロピレン（ＨＭＳＰＰ）等があり、一方発泡中間 層材料に使用できると証明された、そのような延性（軟質）ポリマー成分の例に は、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、汎用ポリプロピレン（ＧＰＰＰ）等があ る。 硬質ポリマー成分と延性（軟質）ポリマー成分の特に好適な組合せは、本発明 によれば、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）と高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ） で、そのＬＤＰＥ対ＨＤＰＥの混合比が重量に基づいて１：３〜３：１である。 この発明による押出し／吹込み成形プラスチック瓶の重量および剛性に関する最 適結果は、ＬＤＰＥ対ＨＤＰＥの混合比が１．５：１のときに得られる。 本発明による押出し／吹込み成形プラスチック瓶の発泡中間層材料の硬質、骨 格形成ポリマー成分は、高晶析度（高結晶）および高密度を有し、１０００Ｃ原 子当たりの短鎖分岐が少なくおよび長鎖分岐が全くないポリマー成分とも定義し てよい。対応して、延性（軟質）ポリマー成分は、低晶析度（低結晶）および低 密度を有し、１０００Ｃ原子当たりの短鎖分岐が多くおよび長鎖分岐も多いポリ マー成分と定義してよい。ＨＤＰＥの硬質ポリマー成分に関して、これは９５０ 〜９７０の範囲の密度および０．１〜１．５の範囲のメルトインデックスを意味 し、一方、ＬＤＰＥの延性（軟質）ポリマー成分に対して、これは９１５〜９２ ２の範囲の密度および４．５〜８．５の範囲のメルトインデックスを意味する。 硬質および延性（軟質）ポリマー成分を膨張または発泡すべき化学発泡剤は、 本発明によれば、炭酸水素ナトリウムおよび／またはクエン酸、好ましくはこれ ら二つの発泡剤の理論比率の混合物でよい。本発明による方法での押出し／吹込 み成形プラスチック瓶の生産に使用する発泡剤の合計量は、混合物の全重量の約 ０．５から約２．５％までばらついてもよい。 添付図面の簡単な説明 さて、以下に、好適であるが非限定的例を使って、および本発明による押出し ／吹込み成形プラスチック瓶の壁材料の断面を概略的に示す図面を参照して、本 発明を詳細に説明する。 好適実施態様の説明 添付図面に概略的に示す好適実施態様によれば、全体を参照数字１０で示す壁 材料が、押出し／吹込み成形した瓶に、中央層１１並びにこの中央層１１の両側 の二つの外皮層１２および１３を含む。 この中央の、発泡した層１１の材料は、上述のように、第１硬質ポリマー成分 と第２延性（軟質）ポリマー成分の混合物から成り、それは、この関連実施態様 では、ＨＤＰＥ成分およびＬＤＰＥ成分であり、それぞれ、ＨＤＰＥ成分は、９ ５０〜９７０の範囲の密度、および０．１〜１．５の範囲のメルトインデックス を有し、一方、対応して、ＬＤＰＥ成分は、９１５〜９２２の範囲の密度、およ び４．５〜８．５の範囲のメルトインデックスを有する。これら二つの成分の間 の混合比（即ち、ＬＤＰＥ：ＨＤＰＥ）は、生産したプラスチック瓶の剛性／厚 さに関して最適の結果を与えるためには、１：３と３：１の間、好ましくは１． ５：１であるべきである。 これら二つの外壁層は、同じでも違っても良いが、同じで、高弾性率を有する ポリマー、例えば、ＨＤＰＥから作るのが好ましく、それによって、当業者には 良く知られるように、所謂Ｉ形梁効果の結果として高強度および高剛性が得られ る。 中央の、発泡した壁層１１と二つの均質壁層１２および１３の相対厚さは、中 央の、発泡した壁層１１がこの壁材料の全重量の約５０〜１００％を占め、一方 、二つの外側、均質層１２および１３が一緒に壁材料の全重量の約０〜５０％を 構成する。 液体食品、例えば牛乳、を保冷配送用に詰めて運搬するための瓶を本発明に従 って、第１（共）押出し工程と次の、第２吹込み成形工程を含む複合（共）押出 し／吹込み成形プロセスによって生産する。 ｉ）第１硬質ポリマー成分、好ましくはＨＤＰＥ、ii）第２延性（軟質）ポリ マー成分（ＬＤＰＥ）およびiii）化学発泡剤、好ましくは炭酸水素ナトリウム および／またはクエン酸を含む粒状出発原料を、スクリュー／シリンダ装置に、 この装置の後端に配置した補充ホッパから送込む。粒状出発原料に含まれる成分 間の比は、延性（軟質）ＬＤＰＥ成分対硬質ＨＤＰＥ成分の比が１：３〜３：１ の範囲内、好ましくは１．２５：１であるようになっている。化学発泡剤の量は 、粒状出発原料の全重量の０．５〜２．５％であるべきである。送込まれた粒状 出発原料は、スクリュー／シリンダ装置の送込み領域で高温を受け、その装置の 中のシリンダの壁とスクリュー芯の間の自由区域は、出発原料を、化学発泡剤（ 炭酸水素ナトリウムおよびクエン酸）が炭酸ガスを作るために分解し、並びに炭 酸水素ナトリウムおよびクエン酸の残留物が溶融プラスチック塊の中の核形成座 として作用するような高い温度に加熱すると同時に、出発原料の送込まれた成分 のために優れた混合条件を創るために最小にされる。 溶融し、均質に混合したプラスチック出発原料を、出発原料を２００と３００ バールの間の過剰な圧力の下で、低温均質混合物を作るためにこの出発原料を冷 却すると同時に、螺旋羽根を付けた回転スクリューによって、送込み領域から更 なる圧縮領域へ進める。高圧力で、放出された炭酸ガスを過臨界状態に変換する 。 その後、発泡壁層構造を作るために、過臨界炭酸ガスが上述の２００〜３００ バールの過剰圧力から通常の大気圧への圧力転移で膨張すると同時に、ホースを 作るために、この冷却した、加圧プラスチック溶融物を、スクリュー／シリンダ 装置の前端に配置し且つ環状ノズル孔を備える工具（ノズル）から押出す。 ＬＤＰＥ／ＨＤＰＥのこの押出した、発泡ホースを二つの可動半金型の間の領 域に導入し、それらを合わせてホースを収容する金型キャビティを作る。この金 型キャビティに収容したホースを切り、二つの半金型を型吹込みステーションへ 移し、そこで半金型の間に収容したホース部分を、このホースに挿入した吹管に よって、半金型が形成する金型キャビティの内壁の方へ膨らませる。その後、吹 込み成形した瓶を取出す（または除去する）ために半金型を互いから離し、それ で吹込み成形した瓶の幾何学的外部形状は、内部金型キャビティ形状に実質的に 対応する。 代替実施態様では、上述のスクリュー／シリンダ装置を、図面に示すように、 中実（稠密）の外層１２および１３を共押出しするための同じ共通工具に、少な くとも一つの追加のスクリュー／シリンダ装置を結合して補ってもよい。そのよ うな壁構造は、全体として見られる非常に低い材料消費で、非常に高い機械的強 度および剛性をもたらす。 本発明による上記の方法では、押出し／吹込み成形したプラスチック瓶を、１ リットルの称呼内容積で、ＨＤＰＥで作った従来の瓶と同じまたは同等の剛性お よび強度であるが、３０％まで少ない材料消費で作ることができる。 本発明は、上に説明し且つ図面に示したものに限定されると考えるべきではな く、添付の請求項の範囲から逸脱することなく、多くの修正が考えられる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１１年７月７日（１９９９．７．７） 【補正内容】 請求の範囲 1. 発泡プラスチックの中間層（１１）およびプラスチックの外側中実層（１ ２および１３）を有する押出し／吹込み成形瓶に於いて、発泡中間層（１１）の プラスチックが、本質的に高密度ポリエチレンおよび高溶融強度ポリプロピレン を含むグループから選択した第１の硬質ポリマー成分、並びに本質的に低密度ポ リエチレンおよび汎用ポリプロピレンを含むグループから選択した第２の延性（ 軟質）ポリマー成分の混合物であること、外側中実層（１２および１３）の上記 プラスチックが発泡中間層（１１）の上記硬質ポリマー成分と同じ種類であるこ と、並びに全ての層（１１，１２，１３）を共押出しプロセスによって生産する ことを特徴とする瓶。 2. 請求項１に記載の押出し／吹込み成形瓶に於いて、発泡プラスチック層（ １１）の中の第１の硬質ポリマー成分対第２の延性（軟質）ポリマー成分の混合 比が１：３と３：１の間であることを特徴とする瓶。 3. 請求項１または請求項２に記載の押出し／吹込み成形瓶に於いて、中央発 泡層（１１）が壁材料の全重量の５０％と１００％の間を占め、一方、二つの外 側周囲プラスチック層（１２および１３）が一緒に壁材料の全重量の０％と５０ ％の間を占めることを特徴とする瓶。 4. 請求項１から請求項３の何れか一項に記載の押出し／吹込み成形瓶に於い て、二つの外側周囲プラスチック層（１２および１３）が実質的に同じ層厚を示 すことを特徴とする瓶。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２９Ｌ 22:00 Ｂ６５Ｄ 1/00 Ｃ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ベントマル、マッツ スウェーデン国、スベダラ、ハストブスガ タン ８ (72)発明者 ダールホルム、パトリック スウェーデン国、ルンド、スティルブヨル ン スタルケス グランド ６ (72)発明者 オベビイ、クラエス スウェーデン国、アカルプ、ニルス アン デルス ベーグ 27 (72)発明者 ワレン、ゴラン スウェーデン国、カブリンゲ、スタティオ ンスガタン 13

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 押出し／吹込み成形瓶に於いて、第１の、硬質ポリマー成分および第２の 、延性（軟質）ポリマー成分の発泡プラスチック材料の層（１１）を含む壁構造 （１０）を有することを特徴とする瓶。 2. 請求項１に記載の押出し／吹込み成形瓶に於いて、発泡層（１１）を、発 泡中央プラスチック層（１１）の上記第１の、硬質ポリマー成分と同じ種類のプ ラスチックの外側、中実層（１２および１３）で囲むことを特徴とする瓶。 3. 請求項１または請求項２に記載の押出し／吹込み成形瓶に於いて、第１の 、硬質ポリマー成分を本質的に高密度ポリエチレンおよび高溶融強度ポリプロピ レンを含むグループから選択すること；並びに第２の、延性（軟質）ポリマー成 分を本質的に低密度ポリエチレンおよび汎用ポリプロピレンを含むグループから 選択し、上記第１および上記第２ポリマー成分が同じ種類のポリマーであること を特徴とする瓶。 4. 請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載の押出し／吹込み成形瓶に於 いて、発泡プラスチック層（１１）の中の第１の、硬質ポリマー成分対第２の、 延性（軟質）ポリマー成分の混合比が１：３と３：１の間であることを特徴とす る瓶。 5. 請求項２ないし請求項４の何れか一項に記載の押出し／吹込み成形瓶に於 いて、中央、発泡層（１１）が壁材料の全重量の５０％と１００％の間を占め、 一方二つの外側、周囲プラスチック層（１２および１３）が一緒に壁材料の全重 量の０％と５０％の間を占めることを特徴とする瓶。 6. 請求項２ないし請求項５の何れか一項に記載の押出し／吹込み成形瓶に於 いて、二つの外側、周囲プラスチック層（１２および１３）が実質的に同じ層厚 を示すことを特徴とする瓶。 7. 請求項１に記載の押出し／吹込み成形瓶を生産するためのプロセスに於い て、第１の、硬質ポリマー成分、第２の、延性（軟質）ポリマー成分および化学 、炭酸ガス発生発泡剤を含む粒状プラスチック材料を、化学発泡剤を分解するた めに同時に加熱しながら、炭酸ガス気泡が均質に分布した溶融プラスチック塊を 作 るために慎重に混合すること；この様に溶融した、炭酸ガス含有プラスチック塊 を、炭酸ガス気泡を過臨界状態に変換するために、同時に冷却しながら３００と ４００気圧の間の範囲の過剰圧力に圧縮すること；圧縮し、冷却したプラスチッ ク溶融物を、発泡構造のホースを作るために過臨界炭酸ガス気泡を同時に膨張さ せながら、環状ノズル孔から押出すこと；発泡ホースを、その内側の形成壁が完 成した瓶の幾何学的外側形状を決める可動半金型の間に出来た金型キャビティの 中に収容すること；金型キャビティに収容したホースを、少なくとも一部このホ ースに挿入し且つ高圧空気源に通ずる吹管によって膨らませること；並びにこの 様に金型キャビティの内壁に当てて膨らませたホースを金型キャビティから取出 して発泡壁構造を示す押出し／吹込み成形瓶を作ることを特徴とするプロセス。 8. 請求項７に記載のプロセスに於いて、第１の、硬質ポリマー成分を本質的 に高密度ポリエチレンおよび高溶融強度ポリプロピレンを含むグループから選択 すること；第２の、延性（軟質）ポリマー成分を本質的に低密度ポリエチレンお よび汎用ポリプロピレンを含むグループから選択すること；および第１の、硬質 ポリマー成分と第２の、延性（軟質）ポリマー成分の間の混合比を１：３と３： １の間の領域に設定することを特徴とするプロセス。 9. 請求項７または請求項８に記載のプロセスに於いて、化学、炭酸ガス発生 発泡剤を本質的に炭酸水素ナトリウム、クエン酸およびその混合物を含むグルー プから選択すること；並びに発泡剤の量が混合物の全重量の約０．５〜２．５％ であることを特徴とするプロセス。 10．請求項７から請求項９の何れか一項に記載のプロセスに於いて、発泡中央 ホース層を囲む外側層を作るために、溶融し、冷却したプラスチック塊を環状ノ ズル孔から押出すと同時に、溶融した、均質のポリマーを対応する環状ノズル孔 から押出すことを特徴とするプロセス。 11．請求項１０に記載のプロセスに於いて、二つの周囲外側層用均質ポリマー が発泡中央ホース層の中の硬質ポリマー成分と同じ種類の硬質ポリマーから成る ことを特徴とするプロセス。 12．請求項７に記載のプロセスを実施するための粒状プラスチック材料に於い て、第１の、硬質ポリマー成分、第２の、延性（軟質）ポリマー成分および化学 、 炭酸ガス発生発泡剤を含み、第１の、硬質ポリマー成分と第２の、延性（軟質） ポリマー成分の間の混合比が重量に基づいて１：３と３：１の間であり、並びに 化学炭酸ガス発生発泡剤の量が混合物の全重量の約０．５〜２．５％であること を特徴とする材料。 13．請求項１２に記載の粒状プラスチック材料に於いて、化学炭酸ガス発生発 泡剤を本質的に炭酸水素ナトリウム、クエン酸またはその混合物を含むグループ から選択したことを特徴とする材料。