JP2007522960A - 二段階射出延伸吹込成形ポリプロピレン物品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
透明で、曇りが低く、射出延伸吹込成形ポリプロピレン容器物品の二段式製造方法を開示する。第一段階では、予備成形物品を射出成形機で製造する。次の第二段階は、第一段階で使用した装置と別の場所で行うことができ、予備成形物品を再加熱し、容器に延伸吹込成形する。本発明の方法では、プロセスパラメーターの選択を行い、透明で曇りの低い容器を得ることができる適切なポリプロピレンポリマー形態を維持しながら、相当高速度で延伸吹込成形を促進して予備成形物品を製造することができる。
Description
本発明は、二段階射出延伸吹込成形(two-stage injection stretch blow molded)ポリプロピレン物品の製造方法に関する。
射出延伸吹込成形(又はインジェクション延伸ブロー成形)は、例えば液体容器等の熱可塑性物品の製造方法である。この方法は、射出成形による予備成形物品の最初の製造を伴う。その後、予備成形物品は、再加熱後、延伸とガス圧に付して、モールド表面に対し、予備成形物品を膨らませて(吹き込んで)、容器に成形する。
延伸吹込成形を用いる複数の異なる方法がある。第1のタイプは、一段法であって、予備成形物品を機械で作り、所定の吹込成形温度に幾分冷やす。単一の製造方法の一部として、この高温で、予備成形物を延伸吹込成形して同じ機械で容器にする。これは、一工程又はいわゆる「一段」製造方法である。ポリプロピレンの典型的な一段吹込成形方法において、予備成形物品の温度は予備成形物品成形にともない、約230℃から約120〜140℃に冷やされる。予備成形物品は室温にもどされることなく、約120〜140℃で容器に吹込成形される。
もう一つのタイプの方法は、二段法である。二段法では、まず射出成形機で予備成形物品を成形する。その後、予備成形物品を室温に冷やす。場合により、予備成形物品を延伸吹込して容器にする前に、予備成形物品をある場所から他の場所に(又は一の会社から他の会社に)輸送する。二段法の第二段階において、最初の室温から、成形機で延伸吹込成形して容器を成形する高温に、予備成形物品を加熱する。そのような二段手順では、射出機と成形機は、典型的には相互に離れて位置される。第一段階で成形された予備成形物品が完成した容器を成形する第二段階の製造の間に実質的に再加熱されるので、二段階製造方法は、「再加熱延伸吹込成形(RSBM:reheat stretch blow molding)」法と呼ばれることもある。
二段階容器製造法は、(1)予備成形物品を射出し、室温に冷却すること、その後(2)延伸吹込成形して容器に成形することを含む。二段製造法は、一段法よりある長所を示す。例えば、予備成形物品は、容器よりより小さく、よりコンパクトである。従って、大量の容器の輸送と比較して、大量の予備成形物品を輸送することは、より容易であり、より費用がかからない。この事実は、製造者が、予備成形物品をある場所で製造し、第二の場所で容器を製造することを促進する。従って、二段階容器製造法の一の長所は、製造の各々の段階を別々に最適化することを容易にするということである。更に、二段法は、より生産的であり、体積が大きな用途についてよりコストを節約する機会をより提供する。
従って、二段法を、体積が大きな容器を作るべき応用に使用することは、普通のことである。予備成形物品を、完成容器を市場で用いる場所に輸送してよい。その場合、完成容器の現実の輸送コストは、大きく減じられる。この説明は、十分に吹込んだ容器の輸送コストは、より小さくよりコンパクトな予備成形物品の輸送コストよりきわめて大きいということである。従って、二段法は、例えば、ドリンクのボトル、ソーダのボトル、水のボトル等の体積が大きな製品用途に通常使用される。一方、一段法は、とても小さな体積で商業的に使用されるボトルに用いることが業界では通常である。
ポリエチレンテレフタレート(PET)から成形される延伸吹込熱可塑性物品は、商業的に一般的である。そのようなポリエステルは、きわめて透明で、審美的に満足な容器物品を提供する。PETボトルの製造は、この20年間はなはだしい成功を享受した。しかし、適切な質と透明さを有する容器を供給しながら、コストを削減する引き続く推進力が産業界にある。容器の合計の製造コストは、原材料コスト、製造速度又は効率性等を含む多くの要因の関数となっている。
産業界では、ポリプロピレンから容器を製造できることが知られている。一般に、PETと比較して、ポリプロピレンは、より低コストの原材料である。しかし、ドリンクボトル製造用の選択材料として、ポリプロピレンは、十分にPETを置き換えなかった。より低い原材料コストを与えるが、選択材料として、ポリプロピレンがPETを置き換えなかった一の理由は、ポリプロピレンの射出及び吹込成形サイクルタイムがかなり長いということである。予備成形物とボトル製造の長いサイクルタイムは、容器製造のためのPETと比較して、ポリプロピレンを使用するコストを上昇させる。
常套の方法のポリプロピレン予備成形物品製造の生産性は、予備成形物品の望ましくない大きな厚さと熱ゲートを使用するため部分的に低い。これは、本発明の驚くべき及び意外な発見、即ち、予備成形物品の厚さを減ずることによって適する容器構造とモルフォロジーを達成する方法である。
過去、常套の方法は、速い射出速度を用いた。それは、ポリプロピレン予備成形物品のコストがひどく高くなるサイクル時間を生ずる長い冷却時間を有する。壁が薄い予備成形物品のために相当速い射出速度(短いサイクル時間でありえる)を用いると、透明性が低いボトルを生じ得好ましくない。常套の予備成形物品製造において速い射出速度は、予備成形物品中の結晶構造の配向(又は延伸)に逆の影響を与えることがあり、最終容器に好ましくない曇りを誘起し得る。十分な透明性を有する容器を製造するために、ポリプロピレンを用いる場合相当長いサイクル時間を(予備成形物品に対しても容器に対しても)用いることが一般的である。
業界で既に開発された存在するPET製造装置を用いるポリプロピレン容器製造方法に対する業界のニーズが長い間感じられた。現在既知のPET予備成形物品の延伸吹込成形方法は、ポリプロピレン容器製造のため一般的に成功裏に使用できない。
予備成形物品の形状と厚さは、それらの適切性を定め、そのような予備成形物品から容器を延伸成形し得る速度を決める。常套のポリプロピレン加工方法では、相当厚い壁を有するポリプロピレン予備成形物品を用いることが通常である。しかし、厚い予備成形物品壁は、達成できる処理速度を減ずる。壁の厚い予備成形物品は、予備成形物品モールドから取り出す前に、より長時間冷却しなければならない。従って、予備成形物品製造の加工時間が増加し望ましくない。
米国特許第4,357,288(Oas 他)は、二軸延伸ポリオレフィンボトルの製造方法を開示する。しかし、予備成形物品製造の射出速度は相当低い。この特許は、モールドキャビティー(mold cavity)を充填するために約3〜10秒の射出時間を用いる、モールドキャビティーを充填するためのポリプロピレン射出速度を開示する。Oas の特許の開示例は、約7秒のマシンサイクルを記載し、それは、一時間当たり約500容器の容器製造に対応する。
複数の参考文献は、一段式ボトル製造方法又は押出法に向けられている。例えば、欧州特許出願第0 151 741A2(Ueki 他)(三井東圧化学)は、容器又はボトルの一段式製造に向けられている。EP 0 309 138A2(エクソン)は、ポリプロピレンを使用して容器を成形することを教示する。このエクソン特許の開示は、一段式予備成形物品/容器製造方法に向けられている。
別の刊行物、WO03/0353368(Richard 他)(Pechiney Emballage Flexible Europe)は、ポリプロピレンからの多層容器の二段式製造に向けられている。EVOHの追加のバリア層が、更にポリプロピレン層に設けられている。しかし、この特許の開示は、相当粘性のポリプロピレン樹脂を生ずる、相当低いメルトフローインデックスの使用を教示する。粘性な樹脂は、予備成形物品の製造の際に、速い射出速度を用いることが容易ではない。
更に他の刊行物、WO95/11791(Gittner 他)(Bekum Maschinenfabriken GMBH)は、ポリプロピレンを用いる二段式容器製造方法に向けられている。この方法は、予備成形物品の製造の間に、一秒当たり約3〜5gの射出キャビティー充填速度を用いる。一時間当たり一キャビティー当たり約900容器よりも多い容器製造速度でポリプロピレン容器を確実に成形することはできないと思われる。
本発明の開発まで、ポリプロピレンを射出延伸吹込成形する多くの試みは、商業的に望ましくなかった。これは、許容できる容器の曇りレベルのポリプロピレン物品に対して相当低製造速度であることによっていると考えられる。更に、確実にポリプロピレン容器を製造するために、部分的により長い再加熱オーブンを備えた特別な延伸吹込成形機が必要であると一般的に考えられている。
ポリプロピレン容器の短所は、高速度で透明性の高い(即ち、曇りの低い)容器を製造することができなかったことである。例えば、約1〜1.5%曇りの%曇り値を有する相当透明なポリプロピレン容器を製造することができることは知られている。しかし、そのような低レベルの曇りを有するポリプロピレン容器を製造する常套の方法は、相当遅い。遅い製造方法は、市場で経済的価値がない。得られる容器の透明性を犠牲にすることなく、延伸成形速度を促進する方法を開発することは、重要で困難な挑戦である。
曇りが低く、透明度の高い生産品の費用効率の高い製造が可能な方法で、ポリプロピレン材料、予備成形物品、及び容器物品を供給することが、容器製造産業で長く必要と感じられている。速いサイクル時間で最低の費用で、非常に効率的に予備成形物品及び容器製造をもたらす方法であり、ポリプロピレンを用いる方法が、極めて望ましい。
添付した図面を参照して、例として、本発明を説明する。
本発明の態様について参照し、一又はそれ以上の本発明の例を以下に説明する。各例は、本発明を説明するために与えたものであり、本発明を何ら限定するものではない。実際、本発明の範囲及び精神から離れることなく、当業者であれば、種々の変更及び変形を本発明に関して行うことができることは明らかである。
本発明の態様について参照し、一又はそれ以上の本発明の例を以下に説明する。各例は、本発明を説明するために与えたものであり、本発明を何ら限定するものではない。実際、本発明の範囲及び精神から離れることなく、当業者であれば、種々の変更及び変形を本発明に関して行うことができることは明らかである。
本発明の実施に際して、ポリプロピレンを射出(又はインジェクション)延伸吹込(又はブロー)成形(injection stretch blow molding)して容器(又はコンテナ)を成形する二段法を開示する。本方法の第一段階は、予備成形物品を成形することを含む。次の第二段階は、予備成形物品を再加熱し吹込成形して容器に成形することを含む。本発明は、これらの予備成形物品及び容器(又は生成物)を成形する特定の方法又はプロセス(手順、工程又は製法)に加え、予備成形物品及び容器の両方に向けられている。驚くべきことに、本発明の実施に際して、有益な結果が達成された。
予備成形物品を成形する第一段階において、少なくとも下記工程を有する方法が与えられる。まず、少なくとも一部にポリプロピレンを含む化学組成物が供給される。この化学組成物は、230℃/2.16kgにてASTM D1238に基づいて約6〜約50g/10分の間の範囲のメルトフローインデックスを与える。
更に、1秒当たり約5gより多い化学組成物の充填速度でモールド(型又は金型)内に該化学組成物を射出する。更に述べるように、この射出は、オリフィス又はゲートを通して行ってよい。予備成形物品がモールド内に成形される。モールドから予備成形物品を取り出す。予備成形物品は、次の第二段階の再加熱及び延伸吹込成形に適応したクローズドエンド(又は閉端:closed end)を含む。クローズドエンドは、側壁と一体であってよい。本発明の一の要旨において、予備成形物品の側壁は、約3.5mmより薄い厚さをもたらす。
本発明の実施に際して、速く効率的な延伸吹込成形を促進し、望ましくは曇り(ヘイズ:haze)の低い容器を製造する予備成形物品を製造するプロセスパラメーターを用いる。ポリプロピレン化学組成物(即ち、樹脂)のメルトフローインデックス(MFI)は、予備成形物品の成形の際の樹脂の射出速度、予備成形物品の構造及び厚さ、及びそのような予備成形物品製造段階の間の射出ゲートの直径の適切な選択に適合させる。各々のこれらのファクターは、所望の低曇り容器物品の製造の成功に重要である。改良された容器、予備成形物品、及び製造条件は、本発明の範囲である。
本発明は、優れたポリプロピレン系予備成形物品を成形するために必要な条件と利益を与えるためにプロセスパラメーターを確立し得る予期せぬ発見によって部分的に従来技術の限界を克服した。本発明は、インジェクションで予備成形物品を作り、その後場合により延伸吹込成形により容器を成形する、予備成形物品から透明で曇りが低いポリプロピレン物品の効率的で費用効果的な製造を促進する。
製造速度を促進し、得られる容器物品の最も厚い部分の曇りの程度を減少することが非常に望ましい。本発明の実施に際して、核剤を用いることができるが、必ずしも必要というものではない。一例として、射出延伸吹込成形ボトルについて、ボトルのネックは、その部分の厚さのために、透明にすることが一般に最も困難な部分である。特にネックの部分の審美的品質は、その見かけがあまりに曇っている又は曇りである場合、妥協し得る。
本明細書で開示する方法の長所は、特に、メルトフローポリプロピレン樹脂の適切な選択、核剤と透明剤(又は清澄剤)の適切な選択、予備成形物品の適切な厚み、予備成形物品用樹脂をインジェクションする適切な速度、及びおそらく予備成形物品製造の間の適切なゲート幅も含む。驚くべきことに、優れた透明性を有し高い速度で製造すべき延伸吹込成形物品を生ずるこれらの各々の基準の範囲があることが見出された。
ポリプロピレンは、複数の形態で存在することが知られており、本質的にいずれの既知の形態も、本発明の実施に際して、使用することができる。従って、本発明は、ポリプロピレンの特定の形態に制限されるものではない。アイソタクチックポリプロピレン(iPP)は、ポリマー鎖を通る仮想平面の同じ側に連続するモノマー単位の三級炭素に付いたメチル基を有するとして説明することができ、シンジオタクチックポリプロピレン(sPP)は、ポリマー鎖の交互の側に付いたメチル基を有するとして一般に説明することができる。
更に、上述した基準に基づいて製造された容器物品は、特定の曇りと厚さとの比を示し、それも本発明の範囲内である。本発明は、ポリプロピレン射出延伸吹込成形物品技術について莫大な進歩をもたらし、それによって、従来のPETタイプの適切な置き換えとして、きわめて透明な物品を製造する効率的な方法を許容する。
本発明の実施は、実質的に均一で透明なレベルを示し、極めて高い速度で製造し得る射出延伸吹込ポリプロピレン物品を供給することを可能とする。本発明は、きわめて効率的な方法で、射出延伸吹込成形を用いて極めて曇りの低い容器物品の製造を容易にするポリプロピレン予備成形物品を供給し得る。本発明の一の用途は、改良された容器をもたらし、そのような容器(又はボトル)は、低レベルの曇りを示す。
任意の核剤
ポリプロピレン用核剤として機能し得る効果的な透明剤は、1,3−O−2,4−ビス(3,4−ジメチルベンジリデン)ソルビトール(以下「DMDBS」ともいう)(ミリケン・アンド・カンパニーから市販、商品名、ミラド(Millad)(登録商標)3988)である。そのような化合物は、味と臭いの問題の低いポリプロピレンにきわめて効果的な曇り削減をもたらす。二置換DBS化合物は、米国特許第5,049,605及び5,135,975(Rekers)に広く記載されている。優れた透明さを提供するという観点では、特に、本発明において目的とする射出延伸吹込成形ポリプロピレンボトル物品のネックと底部において、DMDBSは、そのような結果のために有用な化合物である。
ポリプロピレン用核剤として機能し得る効果的な透明剤は、1,3−O−2,4−ビス(3,4−ジメチルベンジリデン)ソルビトール(以下「DMDBS」ともいう)(ミリケン・アンド・カンパニーから市販、商品名、ミラド(Millad)(登録商標)3988)である。そのような化合物は、味と臭いの問題の低いポリプロピレンにきわめて効果的な曇り削減をもたらす。二置換DBS化合物は、米国特許第5,049,605及び5,135,975(Rekers)に広く記載されている。優れた透明さを提供するという観点では、特に、本発明において目的とする射出延伸吹込成形ポリプロピレンボトル物品のネックと底部において、DMDBSは、そのような結果のために有用な化合物である。
高い結晶化温度の観点から効果的な熱可塑性核剤は、ミリケン・アンド・カンパニーから市販されている(商品名、HPN−68(登録商標))。本発明の実施に際して使用し得る熱可塑性成核化合物と類似する他のものは、米国特許第6,465,551及び6,534,574に記載されている。HPN−68(登録商標)化合物は、ビシクロ[2.2.1]ヘプタンジカルボン酸二ナトリウムである。きわめて効果的な結晶化をもたらす、又はこの特定の状況において、射出延伸吹込成形の前にポリプロピレン予備成形物品内の結晶化を目的レベルに制御する能力は、そのような核剤を用いることによって時に促進される。低量のこの添加剤を供給して、目的予備成形物品内に所望の目的とする非結晶性−結晶性の組み合わせを製造することができる。
本発明の実施に際して、他の核剤を用いることができる。これらは、ジベンジリデンソルビトール化合物(例えば、非置換ジベンジリデンソルビトール、又はDBS、及びp−メチルジベンジリデンソルビトール、又はMDBS)、安息香酸ナトリウム、タルク、及び環状リン酸エステルの金属塩、例えば、2,2’−メチレン−ビス−(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)リン酸ナトリウム(旭電化工業(株)、NA−11)、及び環状ビス−フェノールホスフェート(旭電化工業(株)、例えばNA−21(登録商標))、ヘキサハイドロフタル酸の金属塩(例えばカルシウム塩)、及び国際公開WO98/29494、3Mに教示されているようなもの、ビシクロ[2.2.1]ヘプタンジカルボン酸二ナトリウムの不飽和化合物を含む。それらの化合物は、すべて相当高いポリプロピレン結晶化温度を与える。
本発明の実施に際して、使用に適する市販の製品は、上述のミラド(Millad)(登録商標)3988(3,4−ジメチルベンジリデンソルビトール)のみならず、旭電化工業(株)から市販のNA−11(登録商標)(2,2−メチレン−ビス−(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)リン酸ナトリウム、及び同様に旭電化工業(株)から市販のNA−21(登録商標)ビス[(2,2−メチレン−ビス−(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)リン酸]アルミニウム、を含む。
本発明の実施に際して、下記の核剤を使用することができる:ナトリウム1,3−O−2,4−ビス(4−メチルベンジリデン)ソルビトール及びその誘導体;1,2−シクロヘキサンジカルボン酸塩及びその誘導体;4−tert−ブチル安息香酸アルミニウム及びその誘導体;及び環状リン酸エステルの金属塩及びその誘導体。
核剤、透明剤、HHPA及び/又は二環式塩、更に本明細書で述べたものは、ポリプロピレンに、約0.01重量%〜約10重量%の量で加えてよい。しかし、ほとんどの用途で、約5.0重量%より少ない量でそのような核剤が必要とされる。他の用途では、そのような化合物を約0.02〜約3.0%の量で加えてよい。いくつかの用途では、約0.05〜約2.5%の濃度で利益を得、有益な特性をもたらす(1.0重量%は、約10,000ppmに等しい)。
十分に均一に混合する前に、マスターバッチ中に50%までの又はそれ以上の活性核剤化合物を含むことが好ましいが、これは何ら制限するものでも要求するものでもない。核剤塩含有組成物の他の任意の添加剤は、可塑剤、安定剤、紫外線吸収剤及び他の同様な熱可塑性添加剤を含んでよい。他の添加剤もこの組成物中に存在してよく、最も著名なものは酸化防止剤、抗菌剤(例えば、銀系化合物、好ましくはイオン交換化合物例えばALPHASAN(登録商標)ブランドの抗菌剤、ミリケン・アンド・カンパニーから市販)、帯電防止剤、香料、塩素スカベンジャー等である。核剤と一緒の共添加剤(co-additive)は、本明細書図5に示すように容易にフィードするための粉末、液体、圧縮された又は小球状の(ペレット状の)形態で混合剤として存在してよい。分散助剤、例えばポリオレフィン(例えばポリエチレン)ワックス、グリセリンのステアリン酸エステル、モンタンワックス、及び鉱油等の使用も好ましい。
ポリプロピレン組成物
本発明の実施に際して使用されるポリプロピレンポリマーは、ホモポリマー(HPとして既知)、インパクト(impact)又はブロックコポリマー(ICPとして既知)(あるエラストマー添加剤、例えばゴム等とプロピレンとの組み合わせ)、及びランダムコポリマー(RCPとして既知)(少なくとも一つのプロピレンと一又はそれ以上のエチレン性不飽和コモノマーから製造)を含む。一般的には、存在したとしても、コモノマーは、相当少ない量、即ち、ポリマーの重量の合計を基準として、ポリプロピレン全体の、約10%又はそれより少ない、又は約5%又はそれより少ない量を構成する。そのようなコモノマーは、ポリプロピレンの透明性向上支援に役に立ち得、又はそれらはポリマーの他の性質を向上するために機能し得る。コモノマーの例は、アクリル酸及び酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリブチレン及び他の同様の化合物を含む。
本発明の実施に際して使用されるポリプロピレンポリマーは、ホモポリマー(HPとして既知)、インパクト(impact)又はブロックコポリマー(ICPとして既知)(あるエラストマー添加剤、例えばゴム等とプロピレンとの組み合わせ)、及びランダムコポリマー(RCPとして既知)(少なくとも一つのプロピレンと一又はそれ以上のエチレン性不飽和コモノマーから製造)を含む。一般的には、存在したとしても、コモノマーは、相当少ない量、即ち、ポリマーの重量の合計を基準として、ポリプロピレン全体の、約10%又はそれより少ない、又は約5%又はそれより少ない量を構成する。そのようなコモノマーは、ポリプロピレンの透明性向上支援に役に立ち得、又はそれらはポリマーの他の性質を向上するために機能し得る。コモノマーの例は、アクリル酸及び酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリブチレン及び他の同様の化合物を含む。
ポリプロピレンは、約10,000〜約2,000,000、好ましくは約30,000〜約300,000の平均分子量をもたらし、例として、ポリエチレン、鎖状低密度ポリエチレン、結晶性エチレンプロピレンコポリマー、ポリ(1−ブテン)、1−ヘキセン、1−オクテン、ビニルシクロヘキサン、及びポリメチルペンテン等の添加剤と混合される。物理的、審美的又は他の理由でベースポリプロピレンに加え得る他のポリマーは、特に、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、及びポリアミドを含む。
本発明の射出延伸吹込容器と予備成形物品を製造するために使用される樹脂組成物は、乾燥形態又は溶融形態にポリプロピレンに直接特定量の核剤/透明剤を加え、いずれかの適切な手段でそれらを混合することで、溶融形態で実質的に均一な配合物を提供して得ることができる。別法では、ポリプロピレンマスターバッチ中に約20重量%の核剤/透明剤を含む濃縮物を準備して、その後樹脂と混合する。更に、所望の核剤/透明剤(及び必要であれば他の添加剤)は、標準ポリプロピレン添加剤形態のいずれかのタイプで存在してよく、粉末、小球、塊、液体分散物等を含み、例えばポリオレフィン(例えばポリエチレン)ワックス、グリセリンのステアリン酸エステル、ワックス、鉱油等の分散助剤を特に含むが、これらは何ら限定するものではない。本質的にいずれの形態も、混合、凝集、圧縮及び/又は押出によって作られる組み合わせ等を含むそのような組成物又は組み合わせによって示すことができる。製造された樹脂は、本明細書で記載するように、その後使用して予備成形物品に成形し、その後、予備成形物品を使用して射出延伸吹込成形手順で所望の容器物品に成形する。
他の添加剤も本発明の添加剤に使用してよい。そのような添加剤又は同様な構造物を核剤と予め混合し、融点を低下させ、それによって溶融処理の間の分散及び分布を促進することが、さらに有利であり得る。そのような添加剤は当業者には既知であり、可塑剤(例えば、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート、ジオクチルセバケート、鉱油、又はジオクチルアジペート等)、透明着色剤、滑剤、潤滑剤、触媒、中和剤、酸化防止剤、光安定剤、ピグメント(色素、染料又は顔料)、他の核剤等を含む。これらの添加剤のいくつかは、更に有利な特性向上をもたらし得、処理又は最終使用状況に対する向上した審美性、より容易な処理、及び向上した安定性を含む。
特に、ある官能性向上添加剤を、劣化したベンズアルデヒドの移動、所望の物品の表面に達することを減少させる目的のために加えるということを意図する。用語「官能性向上添加剤」とは、酸化防止剤(ポリオレフィンとそのようなポリオレフィンに存在するおそらく目的アルジトール誘導体の劣化を防止する)、酸中和剤(感知できる量の残留酸の能力がアルジトール誘導体を攻撃することを防止する)、及びベンズアルデヒドスカベンジャー(例えば、ヒドラジド、ヒドラジン等、目的ポリオレフィン表面にきたない味とにおいのベンズアルデヒドが移動することを防止する)としてのそのような化合物及び配合物を含むことを意図する。
予備成形物品の高速度製造は、高い透明性、許容できる物性、及び高い製造効率に関して、射出延伸吹込成形物品製造の向上した効率性にきわめて寄与する。
約6と約60の間のメルトフローインデックス(MFI)を有するポリプロピレン組成物は、本発明の実施に際して、有用である。更に、約13と約35の間のMFI値は、更に後述するように、本発明の実施に際して、特に有用である。
予備成形物品キャビティモールドの中に化学組成物(即ち、ポリプロピレンと種々の添加剤)をインジェクションする速度であって、一秒当たり化学組成物約5gより大きな充填速度は、本発明の実施に際して、特に有用であることが見出された。表Aは、更に述べるように、本発明の実施に際して、使用し得る種々のパラメーターの値を示す。
特定のMFI樹脂のインジェクション速度の他に、目的予備成形物品の厚さとデザインが多くの理由から重要である。そのような物品の厚さは、従来製造されたポリプロピレン予備成形物品の厚さと比較して、薄くなければならない。これは上述したように、曇りが低い結果を促進し、従来のPET射出延伸吹込成形装置の中での使用を容易にする。予備成形物品の側壁厚は、効果的な結果のために約3.5mmより薄いことが好ましい。いくつかの用途では、約1.5mmと約3.5mmの間の側壁の厚さが極めて有用である。いくつかの用途では、表Aで説明するように、4.0mm程度の厚さを用いてもよい。
更に述べるように、ゲートは、予備成形物品モールドキャビティー内に液体化学組成物(ポリプロピレンと添加剤混合物)を入れる開口部を含む。予備成形物品製造の間に用いられるゲート直径は、特に重要であり、他のプロセス変数と関連し得る。モールドキャビティーに射出する間、樹脂を射出する特定の速度又は速度範囲に加えて、より広いゲートは、それから得られるポリマー結晶延伸(又は配向)程度に関しより大きな制御と影響を容易にする。本発明の実施に際して、1.5mmのゲート直径を用いることができる。他の用途では、3.8mmのゲート直径が使用される。他のゲート寸法も使用できるが、各々のファクター又はファクターは、ゲート直径を考慮して調整しなければならない。本発明の実施に際して、約1.5mmと約3.8mmの間のゲート直径を有利に用いることができる。
図面の更に詳細な説明
図1は、本発明の実施に基づいて、製造し得る延伸吹込成形ポリプロピレン容器を示す。容器10(以下「ボトル」ともいう)を示す。図1の容器10は、相当凹状の底部11、円筒状の主側壁12、円錐状の上部13、上部13の収束端の厚い外側にネジの入ったネック14を有する。ネックの輪15は、物理的基準点を提供し、製造及びその後の容器10の充填の間に処理装置に沿って容器10を運ぶために使用することができる。
図1は、本発明の実施に基づいて、製造し得る延伸吹込成形ポリプロピレン容器を示す。容器10(以下「ボトル」ともいう)を示す。図1の容器10は、相当凹状の底部11、円筒状の主側壁12、円錐状の上部13、上部13の収束端の厚い外側にネジの入ったネック14を有する。ネックの輪15は、物理的基準点を提供し、製造及びその後の容器10の充填の間に処理装置に沿って容器10を運ぶために使用することができる。
容器10は、いずれの所望の寸法又は形状であってよいが、例えば、0.5〜4リットルの寸法であることが大変有用である。ネック14は、通常、スクリュータイプのキャップ(図示せず)を保持する圧力を支持するために硬い。従って、ネック14は、側壁12の何倍もの厚さであってよい。更に、円錐状上部13は、ネック14に近づくにつれて、徐々に厚くなってよい。
図2Aを参照すると、二段式延伸吹込成形方法の第一段階の工程を示すフロー模式図が示されている。本発明では、二段式(二段階)手順が、容器10を製造するために設けられる。図2Aは、製造手順の第一段階、即ち、予備成形物品製造の射出成形方法を示す。ポリプロピレンを含む化学組成物が、例えば、ポリプロピレン製造業者等の出所から得られる。ポリプロピレン含有化学組成物は、ホモポリマー、コポリマー又は他のポリマー組成物を含んでよい。更に、化学組成物(「樹脂」として既知である)は、種々の添加剤を含んでよく、それは更に述べるような、例えば、核剤、酸化防止剤、滑剤、潤滑剤、s−スカベンジャー、UV吸収剤等を含む。ポリプロピレン化学組成物は、射出成形機に入れられ、加熱される。その後、加熱された化学組成物は、相当速い速度で、バルブ又は「ゲート」を通して、射出成形機のモールドの中に、射出される。予備成形物品は、モールドの中で成形される。予備成形物品は冷やされ、モールドから取り出される。
図2Bは、二段式延伸吹込成形方法の第二段階を示す。第二段階では、予備成形物品(それは、延伸吹込成形機から離れた場所で製造されても製造されなくてもよい)は、容器10に変えられる。予備成形物品を、(通常、室温で)延伸吹込成形機に供給する。その後、予備成形物品を室温から高温に加熱する。用いられる高温は、「延伸」温度としても知られ、典型的には、ランダムコポリマーでは約120〜130℃の範囲にある。
容器が最良の光学特性を有することを確保するために、予備成形物品の内面温度は十分に高いことを要する。このことは、容器が透明になるか又は曇るかを決めることもある延伸吹込成形方法の一つの重要な変数であることが見出された。予備成形物品が十分に柔らかくなったら、予備成形物品を容器10に延伸吹込成形する。成形された容器10は、冷やされ、延伸吹込成形機から取り出される。
常套の壁の厚い予備成形物品
図3〜3Aは、相当厚い側壁80を有する壁の厚いポリプロピレン予備成形物品を示す(この例では、側壁の厚さは約5mmである)。図3に示す予備成形物品60は、クローズドエンド(又は閉鎖端:closed end)62とオープンエンド(又は開口端:open end)72を含む。更に、ネック66を示すが、ネック66の底部にネジ山68を有する。側壁80を有する本体部分64が示されている。図3に示すようなポリプロピレン系予備成形物品60が約5mm又はそれ以上の厚さを有する側壁80を有することは一般的である。
図3〜3Aは、相当厚い側壁80を有する壁の厚いポリプロピレン予備成形物品を示す(この例では、側壁の厚さは約5mmである)。図3に示す予備成形物品60は、クローズドエンド(又は閉鎖端:closed end)62とオープンエンド(又は開口端:open end)72を含む。更に、ネック66を示すが、ネック66の底部にネジ山68を有する。側壁80を有する本体部分64が示されている。図3に示すようなポリプロピレン系予備成形物品60が約5mm又はそれ以上の厚さを有する側壁80を有することは一般的である。
この予備成形物品60は、その外側のプロフィール(profile)(又は輪郭)に関して、たまたま、各端部で漸減する又は「ステップアウト(stepped out)する」。従って、「プロフィール」が、多くの予備成形物品の外形(又は外観)について見出される。多くの場合、開口端72のねじ山の寸法は固定され、変更することができない。
本発明の実施に際して使用し得る第一タイプの予備成形物品
図3B及び対応する図3Cは、本発明の実施に際して使用し得る壁が薄い予備成形物品の第一の態様を示す。予備成形物品は側壁幅が約3.5mmより小さい限り、例えば図3B/3Cに示すように、外側プロフィールを有する「ステップアウト」予備成形物品を使用することを本発明は含んでよいことに注意されたい。
図3B及び対応する図3Cは、本発明の実施に際して使用し得る壁が薄い予備成形物品の第一の態様を示す。予備成形物品は側壁幅が約3.5mmより小さい限り、例えば図3B/3Cに示すように、外側プロフィールを有する「ステップアウト」予備成形物品を使用することを本発明は含んでよいことに注意されたい。
従って、本発明の一つの発見は、本発明で示すプロセス条件と関連して、壁の薄い予備成形物品は、常套の壁の厚い予備成形物品と比較して、驚くべきことに予期せぬ結果を与えるということである。図3B/3Cにおいて、側壁91を有する予備成形物品90が示されている。
本発明で用いられる第二タイプの予備成形物品
容器10を製造する際に、予備成形物品のジオメトリー(又は形状)は、重要である。本発明の実施に際して、更に本明細書で述べるように、図4〜4Aに示すような、相当薄い側壁を有する予備成形物品115を用いることができる。図4の予備成形物品115のジオメトリーは、漸減するネック114、長手方向に沿って互いにほぼ平行な側壁101及び104を有する本体部分102を示す。更に、クローズドエンド部分116は、本体部分102から漸減する。ねじ山110が、予備成形物品115のオープンエンド103に隣接して設けられている。移行領域105は、ネック114への側壁101の漸減領域を示す。
容器10を製造する際に、予備成形物品のジオメトリー(又は形状)は、重要である。本発明の実施に際して、更に本明細書で述べるように、図4〜4Aに示すような、相当薄い側壁を有する予備成形物品115を用いることができる。図4の予備成形物品115のジオメトリーは、漸減するネック114、長手方向に沿って互いにほぼ平行な側壁101及び104を有する本体部分102を示す。更に、クローズドエンド部分116は、本体部分102から漸減する。ねじ山110が、予備成形物品115のオープンエンド103に隣接して設けられている。移行領域105は、ネック114への側壁101の漸減領域を示す。
図4において、本発明の予備成形物品115は、予備成形物品の外壁表面109a〜bが、一般に平行で真っ直ぐであり、クローズドエンド116の近くの点からオープンエンド103の近くの点への外側寸法に関して実質的に対称性のチューブを形成することが示される。予備成形物品115の内壁108は、移行ゾーン105のためにプロフィールされる(又は輪郭が形成される)。製造の第二段階で吹き込まれると、予備成形物品115は、モールドと関与して、適切なジオメトリーの容器10を作る。
「プロフィール(profile)する(又は輪郭を形成する)」ことによって、所定の壁は、180°からはずれる変化する角度又は傾斜を有することを意味する。従って、常套のもの(参照:図3〜3A)に共通するようなプロフィールした外壁とは対照的に、本発明は、態様においては、プロフィールした内壁108を利用することができる。プロフィールした内壁108の使用は、予備成形物品115の容器10製造への応用の有用な特徴であることが見出された。この事実に対する一つの理由は、それは、相当同型の外壁寸法を用いることを容易にするということである。従って、予備成形物品115は、種々の容器寸法のために種々の内壁108プロフィールを有するが、それでもなお共通の外壁寸法又は形状を示す予備成形物品115を使用することができる。このことは製造の際に有用であり、種々の寸法の容器10を作るために使用し得る各寸法の予備成形物品115のために機械及び/又は装置変更を避ける又は最小にすることができる。
従って、予備成形物品115への相当同型の外側寸法により、本発明の実施に際し、認識できる長所がもたらされ得る。プロフィールした(又は輪郭が形成された)内壁108の使用は、本発明の実施に際して必要とされないが、本発明の実施の一つの有用な手法であるということは理解されるべきである。従って、内側のプロフィール又は外側にプロフィールを有する予備成形物品を、本発明の実施に際して、使用することができる。
予備成形物品の射出成形
図5は、第一段階で予備成形物品を作るための射出成形機の模式的な垂直断面図を示す。予備成形物品115を、ホッパー122によって原料が送られるバレル121を有し、球状ノーズノズル123を通して溶融物(又はメルト)を射出する射出成形機120で、成形することができる。化学組成物(即ち、任意の添加剤又は任意の核剤等を有してよいポリプロピレン含有ペレット又は部分)を、ホッパー122入口に供給する。バレル121に、回転自在に、逆止め弁ノーズ(先端又は突出部)125を有する溶融混合スクリュー124を備え付ける。ヒーターバンド126をバレル121に設けてもよい。結晶性ポリプロピレン延伸吹込成形配合物は、ホッパー122を通してバレル121に送られ、弁のノーズ125がノズルオリフィス127を通して溶融材料を押しやる点線の位置にスクリューが進められる弁の端部125に溶融状態へと溶融混合スクリュー124によって進められる。ゲート137aは、モールドキャビティー135の中に進む所定量の液体流れを受ける。他の同様の装置を用いて予備成形物品を成形することができ、図5に示したものと同じ又は同様の結果を達成する。
図5は、第一段階で予備成形物品を作るための射出成形機の模式的な垂直断面図を示す。予備成形物品115を、ホッパー122によって原料が送られるバレル121を有し、球状ノーズノズル123を通して溶融物(又はメルト)を射出する射出成形機120で、成形することができる。化学組成物(即ち、任意の添加剤又は任意の核剤等を有してよいポリプロピレン含有ペレット又は部分)を、ホッパー122入口に供給する。バレル121に、回転自在に、逆止め弁ノーズ(先端又は突出部)125を有する溶融混合スクリュー124を備え付ける。ヒーターバンド126をバレル121に設けてもよい。結晶性ポリプロピレン延伸吹込成形配合物は、ホッパー122を通してバレル121に送られ、弁のノーズ125がノズルオリフィス127を通して溶融材料を押しやる点線の位置にスクリューが進められる弁の端部125に溶融状態へと溶融混合スクリュー124によって進められる。ゲート137aは、モールドキャビティー135の中に進む所定量の液体流れを受ける。他の同様の装置を用いて予備成形物品を成形することができ、図5に示したものと同じ又は同様の結果を達成する。
装置は、第一コア部分131と第二モールドキャビティー規定部分132を有する二部分モールド130を含む。部分131は、半球状端部134を含む円筒状コア133を有する。部分132は、導管137によって送られる半球状底端部136を含むモールドキャビティー135を有する。部分132の端壁は、ノズルの球状ノーズ123を受ける凹部138を有する。
図5の配置の装置を用いて、弁125の前の溶融プラスチック材料を、図5に示すような点線の位置にスクリューロッドを動かすことで、オリフィス127を通して射出することができる。溶融材料は、導管137を通って、モールドキャビティー135内に流れる。
コア133の表面とモールドキャビティー表面135及び136は、典型的には磨かれているが、予備成形物品115の射出を容易にするように処理されていてもよい。鋼は、そのようなモールド表面135を製造するために好ましい金属である。約11〜20℃の冷やしたモールド温度を用いることもできる。
予備成形物品115を射出成形する場合、用いられる一つの特徴は、図5に示すように、ゲート137aである。ゲート137aは、液体ポリプロピレンが射出される地点とモールドキャビティー135の実際のコア134との間の開口部である。ゲート寸法は、種々の用途に対して変更できるパラメーターである。ゲート137aの寸法は、予備成形物品115の製造の際に重要であり得る。これは、溶融ポリプロピレンがモールドキャビティーの中に射出されるので、ゲート137aの寸法は、溶融ポリプロピレンに加えられるせん断力を決定するからである。ゲート137aの寸法は、充填速度に影響する。ゲート137aの寸法は、場合により、化学組成物を射出し得る速度を決定し得、それは、容器10を製造する(参照:図2B)第二段階にて予備成形物品115によって製造される容器10の最終的な透明性に影響する。
ポリプロピレン予備成形物品を作る経済性を向上させるために、化学組成物をモールドキャビティー135内に素早く(より短い予備成形サイクルタイムで)射出することが重要であり得る。しかし、素早く射出する場合、製造される容器10の透明性は、そのようなモールド充填工程の間に、予備成形物品115に与えられる特性のために、妥協することと成り得る。従って、相当広い又は大きなゲート137aは、最終容器に同じ又は十分な透明性を達成しながら、より速い速度で射出することを可能とする。場合により、これは望ましい。ゲート直径は、様々であり、用途に依存する。本発明は、いずれかの特定のゲート直径に制限されるものではないが、約1.5mmと約3.8mmの間の直径が有用であり、業界の装置に見出し得るということが見出された。既に存在しており、存在する商業的PET加工装置に使用されるゲート直径セッティングを用いることができるということは、本発明の実施に際して、長所と成り得る。
射出速度は通常比較的遅い。キャビティー充填時間は、モールドキャビティー135を満たすために、典型的には合計で約1〜約4.5秒である。これは、約5g/秒より大きな射出速度に一般的に対応する。他の場合、速度は、一秒当たり約5〜約22gの間であり得る。表Aは、本発明の実施に際して、有利に使用し得る種々のパラメーターを示す。
モールド130の中で予備成形物品115の結晶化の際に、部分131(及びコア133)を部分132から引き出すことによってモールド130が開けられる。予備成形物品115は、モールドから取り出される。
メルトフローインデックス(MFI)
メルトフローレート(又は溶融流量)としても既知であるが、メルトフローインデックス(MFI)は、予備成形物品115の製造に重要なファクターである。一般的に、メルトフローインデックスは、アメリカン・ソサイエティー・オブ・テスティング・マテリアルズ(American Society of Testing Materials)ASTM D−1238に基づいて測定される。この試験方法は、全国的に(又は国際的に)標準として知られている。それは、熱可塑性物質のメルトフローレートを測定する標準試験方法である。本明細書で他に示さない限り、メルトフローインデックス、メルトフローレート、MFI、MFRへの全ての言及は、この業界標準に基づく測定結果を参照する。ポリプロピレンに対しては、測定は、この標準のように、2.16kg用いて、230℃で行った。
メルトフローレート(又は溶融流量)としても既知であるが、メルトフローインデックス(MFI)は、予備成形物品115の製造に重要なファクターである。一般的に、メルトフローインデックスは、アメリカン・ソサイエティー・オブ・テスティング・マテリアルズ(American Society of Testing Materials)ASTM D−1238に基づいて測定される。この試験方法は、全国的に(又は国際的に)標準として知られている。それは、熱可塑性物質のメルトフローレートを測定する標準試験方法である。本明細書で他に示さない限り、メルトフローインデックス、メルトフローレート、MFI、MFRへの全ての言及は、この業界標準に基づく測定結果を参照する。ポリプロピレンに対しては、測定は、この標準のように、2.16kg用いて、230℃で行った。
一般に、所定の温度で材料がより粘性になるほど、その材料のMFI値は、より小さくなる。例えば、所定のポリマー又はコポリマー組成物は、製造業者によって特定されたMFIを有する。従って、本発明の実施に際して、用いるべき各特定タイプのポリプロピレン含有組成物は、一定の又は所定のMFIを有する。MFIも一定のポリプロピレン組成物中のポリマー鎖の長さによって影響され決められる。ポリマー鎖が長くなるとともに、材料はより粘性になる。材料がより粘性になるとともに、一定の組成物に対するMFI値は、より低くなる。
化学組成物を射出モールドキャビティーの中に送って予備成形物品を成形し得る速度を決定する際に、MFI値は重要である。これは、MFIも、予備成形物品から製造される最終容器の透明性に影響するので、正しい。透明性によって、本発明に基づいて作られた一定の容器10に存する曇りの程度を意味する。一般に、容器10の曇りのパーセントがより高くなるほど、本発明で製造される容器10はより透明でなくなる。曇りの程度がより高いことは、望ましくない。
本発明の一つの意外な結果は、所定のメルトフローインデックスを有する一定のポリマー組成物を用い、一秒当たり約5gより多い充填速度でその組成物を射出して、たいへん望ましい予備成形物品を成形し得ることを見出したということである。更に、予備成形物品の側壁の厚さは、容器製造の際にきわめて重要であるということを見出した。本発明の実施に際して、約3.5mmより薄い側壁厚を有する予備成形物品115が、極めて望ましいということが示された。これは、低い程度の曇り、即ち、透明容器を維持しながら、容器製造の高い生産性を達成する。予備成形物品115を製造するために必要なサイクルタイムは、最小の側壁厚を有する予備成形物品のデザインを用いることで、きわめて減じられる。熱いプラスチック(ポリプロピレン)は、予備成形物品段階で薄い壁厚を用いることで、予備成形物品モールド内でより速く冷えることができる。このことは、より速い予備成形物品サイクルタイムを促進し、それによって、一定時間内に作ることができる予備成形物品115の数を増加し、製造能力と製造効率を増加させる。
予備成形物品の延伸吹込成形による容器の成形
製造の第二段階(工程2)を、図2B、及び図6〜8に概略示す。予備成形物品115を室温に置いたのち、均一に加熱する。予備成形物品115を、相互スエージ(reciprocal swage)143を取り囲むベース142上のプラットフォーム141上にそのオープンエンド103が存するように位置して延伸吹込成形装置140内に配置する。予備成形物品115のクローズドエンド116は、図6の中央付近に示される。装置は、装置140の延伸ロッド144の引き込み端を自由に受ける。装置140の成形ダイ145は、開いた状態にある。壁部分を形成するネジを切ったネック146、暫減する円錐形成部分147、円筒状本体形成部分148、及び凹状底部形成部分149を示す
製造の第二段階(工程2)を、図2B、及び図6〜8に概略示す。予備成形物品115を室温に置いたのち、均一に加熱する。予備成形物品115を、相互スエージ(reciprocal swage)143を取り囲むベース142上のプラットフォーム141上にそのオープンエンド103が存するように位置して延伸吹込成形装置140内に配置する。予備成形物品115のクローズドエンド116は、図6の中央付近に示される。装置は、装置140の延伸ロッド144の引き込み端を自由に受ける。装置140の成形ダイ145は、開いた状態にある。壁部分を形成するネジを切ったネック146、暫減する円錐形成部分147、円筒状本体形成部分148、及び凹状底部形成部分149を示す
別法では、いくつかの態様によれば、グリッパーを備えたトランスファーホイールを用いて吹込モールドキャビティー内に予備成形物品を移動するために、ロータリーシステムを使用してよい。従って、回転延伸吹込成形装置は当業者には既知であり、本発明の実施に際して適用することができる。図6の開いた位置から、モールドの半分145同士が一体になり、スエージ143が予備成形物品115のオープンエンド内に延在する、図7の位置に装置140は閉じられ、ダイのネックとねじ山形成位置146は、予備成形物品115にボトルの厚いネック114を成形することができる。図7の位置へのスエージ143の突出も、予備成形物品115のクローズドエンド116に対して延伸ロッド144を移動させる。
図7の位置から装置140は更に駆動してダイ145のボトム形成部分149と間隔のないようにスエージ143を超えて延伸ロッド144を押出し、それによってダイのいっぱいの高さに予備成形物品115の延伸を達成する。図8に示すように、延伸ロッド144とスエージ143は、容器10から引っ込められる。ボトルのガス圧が排出され、ダイ45は分離される。閉じたダイの中で軸方向に延在しフープ(hoop)延伸したバルーン(又は風船状のもの)を形成する予備成形物品115の中に発泡剤が入れられる。バルーン(図示せず)は、図8に示すように、完成した容器10に吹き込まれて、ポリプロピレン材料が二軸延伸されて強い容器10を製造する。
容器10内側表面粗さは、容器透明性に負の影響を与える。予備成形物品115の再加熱の間に(プロセス安定性のウィンドーの範囲内で)、もしスキン層の温度が十分に高くない場合、延伸吹込成形法(第二段階)の間に、材料は、望ましくなくバラバラに破裂し(又はふくらみ)得、粗い容器10内側表面をもたらし、容器10は低透明性を有する。更に、少量の「予備吹込」(即ち、最終圧力印加前に、延伸及び予備吹込予備成形物品部分の中間形状)は、同様の理由から、相当粗い容器10内側表面(即ち、望ましくない高い曇り)に貢献し得る。材料が、バラバラに破裂して(又はふくらんで)望ましくない高い曇りをその部分に与えることを防止するために、より特には、一次圧、空気の流れ及び予備吹込時間は、通常十分に大きいことが必要である。
プロセスパラメーターの相関
本発明の実施に際して、複数の変数及びファクター(又は要因)が相互に相関することが重要である。本発明の実施に際し、重要な変数は、例えば、射出速度、ポリプロピレン含有樹脂のMFI、予備成形物品の厚さ等を含む。場合により、予備成形物品の射出の間用いられるゲート直径もファクターである。これらのファクターは、所定の容器用途のために相互に相関し最適化されてよい。本発明を用いて 、予備成形物品の生産性を最大にし、二段式延伸吹込成形法のポリプロピレン容器生産性を最大にすることが可能である。
本発明の実施に際して、複数の変数及びファクター(又は要因)が相互に相関することが重要である。本発明の実施に際し、重要な変数は、例えば、射出速度、ポリプロピレン含有樹脂のMFI、予備成形物品の厚さ等を含む。場合により、予備成形物品の射出の間用いられるゲート直径もファクターである。これらのファクターは、所定の容器用途のために相互に相関し最適化されてよい。本発明を用いて 、予備成形物品の生産性を最大にし、二段式延伸吹込成形法のポリプロピレン容器生産性を最大にすることが可能である。
本発明の一の特に有用な要旨において、予備成形物品の厚さは、約3.5mmより小さい値であってよい。厚さは、図4Aに示すように、側壁101,104に沿って測定され、側壁の最大の又は最も厚い部分として測定される。更にもう一つの本発明の態様において、予備成形物品の厚さは、約2〜3.5mmの範囲であってよい。更に、本発明の実施に際して、一秒当たり約5gより多い化学組成物(樹脂)のモールドキャビティー内への射出充填速度が、きわめて有用であるということが見出された。更に、本発明の他の要旨において、一秒当たり5〜22gの間のキャビティーモールド充填速度を用いることが有利である。
表Aは、本発明の実施に際して、プロセス変数(又は方法の変数)間の相関を示す。表Aにおいて、MFI値と予備成形物品壁厚値は、本発明の実施に際して、最適化射出モールド充填速度と相関する。所定の予備成形物品壁厚に対してMFI値の増加は、容器10の十分な透明性を得ながら、オペレーターがより高い射出モールド充填速度を用いることを可能とするということに、表Aで気付くことが重要である。従って、本発明の実施の結果として、従来の方法と比較してサイクル時間を減らし、依然として相当低曇りで高透明性の容器を得ることが可能である。
表Aを右から左を見ていくと、MFI値の一定のレベルでより大きな予備成形物品壁厚を用いると、本発明を実施するオペレーターがより大きな射出モールド充填速度を用いることが可能となり、より速い生産性、減少したサイクル時間、及び良好な容器透明性を得る。
表Aは、1.5mmの(バルブ)ゲート厚さに対する値を報告する。本発明の実施に際して、例えば約3.8mm等のより広いゲートを用いると、13のMFI値で約13g/秒の充填速度を与えることができる。これは、(バルブ)ゲート直径1.5mmで、13のMFIが、約5〜6g/秒の射出速度を用いて成功裏に使用された表Aのデータと対照することができる。更に、本発明の実施に際して、MFI値20で(バルブ)ゲート直径3.8mmを用いて約22g/秒の射出速度を得ることができることが見出された。この22g/秒の値は、5〜7g/秒の表A(バルブ直径1.5mm)に示した射出速度と比較し得る。
本発明の実施に際して、種々の容器10に関して、%曇り/厚さ比の測定を行った。約0.05より小さい値で、%曇り/ミリとして報告される%曇り/厚さは、特にきわめて望ましいことが見出された。
本発明の実施に際して、製造(又は生産)操作について、一モールド当たり一時間当たりで約900容器より大きな容器製造速度を達成することができる。他の用途では、一モールド当たり一時間当たりで少なくとも約1200容器の容器製造速度の製造操作の延伸吹込成形工程を提供することが可能である。更により望ましい要旨では、本発明は一モールド当たり一時間当たりで少なくとも約1500容器の容器製造速度を達成することを可能とする。
下記の例は、ポリプロピレン含有予備成形物品から曇っていない透明で光沢のある容器(「ボトル」)を生産するための上述の吹込成形方法の好ましい明確な詳細を説明する。
例1:38mmネック、4mm壁予備成形物品
ミラド(Millad)3988含有市販ランダムコポリマー樹脂(ボレアリス:Borealis)を使用して、表Iに示すような予備成形物品を製造した。予備成形物品は、一定の冷却時間22秒と種々の射出時間(0.5〜4.0秒)を用いて、2−キャビティーモールド(唯一つのキャビティーが入れられている)100ネトスタル(Netstal)射出成形機で製造した。溶融温度は、230℃であった。冷却水温度は13℃であった。保持圧力時間は、9.2秒であった。合計のサイクル時間は、およそ37秒であった(最適化せず)。直径1.5mmのバルブゲートを用いた。予備成形物品は、4mmの壁厚を有し約25.3gのボトル重量であった。これらの予備成形物品は、下記の例で説明するようにボトルに吹き込まれた。
ミラド(Millad)3988含有市販ランダムコポリマー樹脂(ボレアリス:Borealis)を使用して、表Iに示すような予備成形物品を製造した。予備成形物品は、一定の冷却時間22秒と種々の射出時間(0.5〜4.0秒)を用いて、2−キャビティーモールド(唯一つのキャビティーが入れられている)100ネトスタル(Netstal)射出成形機で製造した。溶融温度は、230℃であった。冷却水温度は13℃であった。保持圧力時間は、9.2秒であった。合計のサイクル時間は、およそ37秒であった(最適化せず)。直径1.5mmのバルブゲートを用いた。予備成形物品は、4mmの壁厚を有し約25.3gのボトル重量であった。これらの予備成形物品は、下記の例で説明するようにボトルに吹き込まれた。
例2:38mmネック、3mm壁予備成形物品
ミラド3988含有市販ランダムコポリマー樹脂(ボレアリス)を使用して、表IIに示すような予備成形物品を製造した。予備成形物品は、一定の冷却時間10秒と種々の射出時間(0.5〜4.0秒)を用いて、2−キャビティーモールド(唯一つのキャビティーが入れられている)100ネトスタル射出成形機で製造した。溶融温度は、230℃であった。冷却水温度は13℃であった。保持圧力時間は、4.5秒であった。合計のサイクル時間は、およそ20秒であった(最適化せず)。直径1.5mmのバルブゲートを用いた。予備成形物品は、3mmの壁厚を有し約20.3gのボトル重量であった。これらの予備成形物品は、下記の例で説明するようにボトルに吹き込まれた。
ミラド3988含有市販ランダムコポリマー樹脂(ボレアリス)を使用して、表IIに示すような予備成形物品を製造した。予備成形物品は、一定の冷却時間10秒と種々の射出時間(0.5〜4.0秒)を用いて、2−キャビティーモールド(唯一つのキャビティーが入れられている)100ネトスタル射出成形機で製造した。溶融温度は、230℃であった。冷却水温度は13℃であった。保持圧力時間は、4.5秒であった。合計のサイクル時間は、およそ20秒であった(最適化せず)。直径1.5mmのバルブゲートを用いた。予備成形物品は、3mmの壁厚を有し約20.3gのボトル重量であった。これらの予備成形物品は、下記の例で説明するようにボトルに吹き込まれた。
例3:38mmネック、2mm壁予備成形物品
ミラド3988含有市販ランダムコポリマー樹脂(ボレアリス)を使用して、表IIIに示したような予備成形物品を製造した。予備成形物品は、一定の冷却時間10秒と種々の射出時間(0.5〜4.0秒)を用いて、2−キャビティーモールド(唯一つのキャビティーが入れられている)100ネトスタル射出成形機で製造した。溶融温度は、230℃であった。冷却水温度は13℃であった。保持圧力時間は、2秒であった。合計のサイクル時間は、およそ20秒であった(最適化せず)。直径1.5mmのバルブゲートを用いた。予備成形物品は、2mmの壁厚を有し約17.3gのボトル重量であった。これらの予備成形物品は、下記の例で説明するようにボトルに吹き込まれた。
ミラド3988含有市販ランダムコポリマー樹脂(ボレアリス)を使用して、表IIIに示したような予備成形物品を製造した。予備成形物品は、一定の冷却時間10秒と種々の射出時間(0.5〜4.0秒)を用いて、2−キャビティーモールド(唯一つのキャビティーが入れられている)100ネトスタル射出成形機で製造した。溶融温度は、230℃であった。冷却水温度は13℃であった。保持圧力時間は、2秒であった。合計のサイクル時間は、およそ20秒であった(最適化せず)。直径1.5mmのバルブゲートを用いた。予備成形物品は、2mmの壁厚を有し約17.3gのボトル重量であった。これらの予備成形物品は、下記の例で説明するようにボトルに吹き込まれた。
例4:4mm予備成形物品を用いて従来の射出延伸吹込成形機を使用して製造された38mmネックボトル
例1で記載した予備成形物品からポリプロピレンボトルを吹き込むように設計された2−キャビティー・チアミン(Chia-Ming)延伸吹込成形機で、ポリプロピレンボトル(330ml)を成形した。軸延伸比は、1.9/1であり、フープ延伸比は、2.5/1であり、合計の延伸比は。4.8/1である。この成形機は、一つのキャビティー当たり3つのヒーターボックスが設けられ、1000ワットのIRランプを使用する。予備吹込圧は、6バール(bar)であり、最終圧は8バールである。最適化後、4mm厚の予備成形物品のボトル生産性は、820bph/cav(ボトル/時間/キャビティー)であった。ボトルの品質は、生産したときに、不可(乏しく膨れたボトル又は失敗)、可(又は合格)(適切な光学特性を有し十分に膨れたボトル)、良(又は平均)(向上した光学特性を有する十分に膨れたボトル)、又は優(顕著な光学的透明性を有し十分に膨れたボトル)として判断した。
例1で記載した予備成形物品からポリプロピレンボトルを吹き込むように設計された2−キャビティー・チアミン(Chia-Ming)延伸吹込成形機で、ポリプロピレンボトル(330ml)を成形した。軸延伸比は、1.9/1であり、フープ延伸比は、2.5/1であり、合計の延伸比は。4.8/1である。この成形機は、一つのキャビティー当たり3つのヒーターボックスが設けられ、1000ワットのIRランプを使用する。予備吹込圧は、6バール(bar)であり、最終圧は8バールである。最適化後、4mm厚の予備成形物品のボトル生産性は、820bph/cav(ボトル/時間/キャビティー)であった。ボトルの品質は、生産したときに、不可(乏しく膨れたボトル又は失敗)、可(又は合格)(適切な光学特性を有し十分に膨れたボトル)、良(又は平均)(向上した光学特性を有する十分に膨れたボトル)、又は優(顕著な光学的透明性を有し十分に膨れたボトル)として判断した。
例5:3mm予備成形物品を用いて従来の射出延伸吹込成形機を使用して製造された38mmネックボトル
例2で記載した予備成形物品からポリプロピレンボトルを吹き込むように設計された2−キャビティー・チアミン(Chia-Ming)延伸吹込成形機で、ポリプロピレンボトル(330ml)を高速で吹込成形した。軸延伸比は、1.9/1であり、フープ延伸比は、2.4であり、合計の延伸比は、4.6/1である。この成形機は、一つのキャビティー当たり3つのヒーターボックスが設けられ、1000ワットのIRランプを使用する。予備吹込圧は、6バールであり、最終圧は8バールである。最適化後、3mm厚の予備成形物品のボトル生産性は、1,030bph/cavであった。ボトルの品質は、生産したときに、不可(乏しく膨れたボトル又は失敗)、可(適切な光学特性を有し十分に膨れたボトル)、良(向上した光学特性を有する十分に膨れたボトル)、又は優(顕著な光学的透明性を有し十分に膨れたボトル)として判断した。
例2で記載した予備成形物品からポリプロピレンボトルを吹き込むように設計された2−キャビティー・チアミン(Chia-Ming)延伸吹込成形機で、ポリプロピレンボトル(330ml)を高速で吹込成形した。軸延伸比は、1.9/1であり、フープ延伸比は、2.4であり、合計の延伸比は、4.6/1である。この成形機は、一つのキャビティー当たり3つのヒーターボックスが設けられ、1000ワットのIRランプを使用する。予備吹込圧は、6バールであり、最終圧は8バールである。最適化後、3mm厚の予備成形物品のボトル生産性は、1,030bph/cavであった。ボトルの品質は、生産したときに、不可(乏しく膨れたボトル又は失敗)、可(適切な光学特性を有し十分に膨れたボトル)、良(向上した光学特性を有する十分に膨れたボトル)、又は優(顕著な光学的透明性を有し十分に膨れたボトル)として判断した。
例6:2mm予備成形物品を用いて従来の射出延伸吹込成形機を使用して製造された38mmネックボトル
例3で記載した予備成形物品からポリプロピレンボトルを吹き込むように設計された2−キャビティー・チアミン(Chia-Ming)延伸吹込成形機で、ポリプロピレンボトル(330ml)を高速で吹込成形した。軸延伸比は、1.9/1であり、フープ延伸比は、2.4であり、合計の延伸比は、4.4/1である。この装置は、一つのキャビティー当たり3つのヒーターボックスが設けられ、1000ワットのIRランプを使用する。予備吹込圧は、6バールであり、最終圧は8バールである。最適化後、2mm厚の予備成形物品のボトル生産性は、1,200bph/cavであった。ボトルの品質は、生産したときに、不可(乏しく膨れたボトル又は失敗)、可(適切な光学特性を有し十分に膨れたボトル)、良(向上した光学特性を有する十分に膨れたボトル)、又は優(顕著な光学的透明性を有し十分に膨れたボトル)として判断した。
例3で記載した予備成形物品からポリプロピレンボトルを吹き込むように設計された2−キャビティー・チアミン(Chia-Ming)延伸吹込成形機で、ポリプロピレンボトル(330ml)を高速で吹込成形した。軸延伸比は、1.9/1であり、フープ延伸比は、2.4であり、合計の延伸比は、4.4/1である。この装置は、一つのキャビティー当たり3つのヒーターボックスが設けられ、1000ワットのIRランプを使用する。予備吹込圧は、6バールであり、最終圧は8バールである。最適化後、2mm厚の予備成形物品のボトル生産性は、1,200bph/cavであった。ボトルの品質は、生産したときに、不可(乏しく膨れたボトル又は失敗)、可(適切な光学特性を有し十分に膨れたボトル)、良(向上した光学特性を有する十分に膨れたボトル)、又は優(顕著な光学的透明性を有し十分に膨れたボトル)として判断した。
例7:4mm予備成形物品を用いて新しい射出延伸吹込成形機を使用して製造された38mmネックボトル
例1に記載したポリプロピレン予備成形物品を使用してPET予備成形物品を吹込ために設計されたサイデル(Sidel)SBO−8シリーズII延伸吹込成形機で、高速(1500ボトル/キャビティー/時間)で、ポリプロピレンボトル(500ml)をブロー(又は吹込)成形した。軸延伸比は、2.5/1であり、フープ延伸比は、2.63であり、合計の延伸比は、6.57/1である。
例1に記載したポリプロピレン予備成形物品を使用してPET予備成形物品を吹込ために設計されたサイデル(Sidel)SBO−8シリーズII延伸吹込成形機で、高速(1500ボトル/キャビティー/時間)で、ポリプロピレンボトル(500ml)をブロー(又は吹込)成形した。軸延伸比は、2.5/1であり、フープ延伸比は、2.63であり、合計の延伸比は、6.57/1である。
装置のセッティングを調整して、高い透明性、高速ボトル製造に適合させた。予備成形物品を、約125〜130℃にセットした予備成形物品内温と約120〜125℃にセットした外温で、0.9秒間3バールの予備吹込圧に付した。加熱電力分布は、90%の範囲で管理した。ボトルの品質は、生産したときに、不可(乏しく膨れたボトル又は失敗)、可(適切な光学特性を有し十分に膨れたボトル)、良(向上した光学特性を有する十分に膨れたボトル)、又は優(顕著な光学的透明性を有し十分に膨れたボトル)として判断した。
例8:3mm予備成形物品を用いて新しい射出延伸吹込成形機を使用して製造された38mmネックボトル
例2に記載したポリプロピレン予備成形物品を使用してPET予備成形物品を吹込ために設計されたサイデルSBO−8シリーズII延伸吹込成形機で、高速(1500ボトル/キャビティー/時間)で、ポリプロピレンボトル(500ml)をブロー(又は吹込)成形した。軸延伸比は、2.5/1であり、フープ延伸比は、2.54であり、合計の延伸比は、6.36/1である。装置のセッティングを調整して、高い透明性、高速ボトル製造に適合させた。予備成形物品を、0.4秒間4.5バールの予備吹込圧と、「ポイントゼロ」で活性化される3回転の間開いたノズルに付した。吹込時間は、0.8秒であり、排気時間は0.4秒間である。延伸速度は、1,384m/秒であり、14mm直径の標準延伸ロッドを用いた。予備成形物品温度は約120〜130℃である。加熱プロフィール:Z1=75%、Z2=90%、Z3=70%、Z4=70%、Z5=65%及びZ6=70%であり、Z1、Z5及びZ6は、前進した位置にある。%GP=65%である。使用したこの例は100%換気して予備成形物品表面を冷却した。加熱時間の合計は、14.65秒であり、安定化(又は整定)時間は6.0秒、最終安定化時間は、4.5秒である。ボトルの品質は、生産したときに、不可(乏しく膨れたボトル又は失敗)、可(適切な光学特性を有し十分に膨れたボトル)、良(向上した光学特性を有する十分に膨れたボトル)、又は優(顕著な光学的透明性を有し十分に膨れたボトル)であるとして判断した。
例2に記載したポリプロピレン予備成形物品を使用してPET予備成形物品を吹込ために設計されたサイデルSBO−8シリーズII延伸吹込成形機で、高速(1500ボトル/キャビティー/時間)で、ポリプロピレンボトル(500ml)をブロー(又は吹込)成形した。軸延伸比は、2.5/1であり、フープ延伸比は、2.54であり、合計の延伸比は、6.36/1である。装置のセッティングを調整して、高い透明性、高速ボトル製造に適合させた。予備成形物品を、0.4秒間4.5バールの予備吹込圧と、「ポイントゼロ」で活性化される3回転の間開いたノズルに付した。吹込時間は、0.8秒であり、排気時間は0.4秒間である。延伸速度は、1,384m/秒であり、14mm直径の標準延伸ロッドを用いた。予備成形物品温度は約120〜130℃である。加熱プロフィール:Z1=75%、Z2=90%、Z3=70%、Z4=70%、Z5=65%及びZ6=70%であり、Z1、Z5及びZ6は、前進した位置にある。%GP=65%である。使用したこの例は100%換気して予備成形物品表面を冷却した。加熱時間の合計は、14.65秒であり、安定化(又は整定)時間は6.0秒、最終安定化時間は、4.5秒である。ボトルの品質は、生産したときに、不可(乏しく膨れたボトル又は失敗)、可(適切な光学特性を有し十分に膨れたボトル)、良(向上した光学特性を有する十分に膨れたボトル)、又は優(顕著な光学的透明性を有し十分に膨れたボトル)であるとして判断した。
例9:2mm予備成形物品を用いて新しい射出延伸吹込成形機を使用して製造された38mmネックボトル
例3に記載したポリプロピレン予備成形物品を使用してPET予備成形物品を吹込ために設計されたサイデルSBO−8シリーズII延伸吹込成形機で、高速(1500ボトル/キャビティー/時間)で、ポリプロピレンボトル(500ml)をブロー成形した。軸延伸比は、2.5/1であり、フープ延伸比は、2.54であり、合計の延伸比は、6.36/1である。予備成形物品を、0.4秒間4バールの予備吹込圧と、「ポイントゼロ」で活性化される3回転の間開いたノズルに付した。吹込時間は、0.8秒であり、排気時間は0.4秒間である。延伸速度は、1,384m/秒であり、14mm直径の標準延伸ロッドを用いた。予備成形物品温度は約115〜127℃である。加熱プロフィール:Z1=72.5%、Z2=26%、Z3=26%、Z4=32.8%、Z5=26%及びZ6=55.5%であり、Z1、Z5及びZ6は、前進した位置にある。%GP=45%である。100%換気を用いて、予備成形物品表面を冷却した。加熱時間の合計は、14.65秒であり、安定化(又は整定)時間は6.0秒、最終安定化時間は、4.5秒である。ボトルの品質は、生産したときに、不可(乏しく膨れたボトル又は失敗)、可(適切な光学特性を有し十分に膨れたボトル)、良(向上した光学特性を有する十分に膨れたボトル)、又は優(顕著な光学的透明性を有し十分に膨れたボトル)として判断した。
例3に記載したポリプロピレン予備成形物品を使用してPET予備成形物品を吹込ために設計されたサイデルSBO−8シリーズII延伸吹込成形機で、高速(1500ボトル/キャビティー/時間)で、ポリプロピレンボトル(500ml)をブロー成形した。軸延伸比は、2.5/1であり、フープ延伸比は、2.54であり、合計の延伸比は、6.36/1である。予備成形物品を、0.4秒間4バールの予備吹込圧と、「ポイントゼロ」で活性化される3回転の間開いたノズルに付した。吹込時間は、0.8秒であり、排気時間は0.4秒間である。延伸速度は、1,384m/秒であり、14mm直径の標準延伸ロッドを用いた。予備成形物品温度は約115〜127℃である。加熱プロフィール:Z1=72.5%、Z2=26%、Z3=26%、Z4=32.8%、Z5=26%及びZ6=55.5%であり、Z1、Z5及びZ6は、前進した位置にある。%GP=45%である。100%換気を用いて、予備成形物品表面を冷却した。加熱時間の合計は、14.65秒であり、安定化(又は整定)時間は6.0秒、最終安定化時間は、4.5秒である。ボトルの品質は、生産したときに、不可(乏しく膨れたボトル又は失敗)、可(適切な光学特性を有し十分に膨れたボトル)、良(向上した光学特性を有する十分に膨れたボトル)、又は優(顕著な光学的透明性を有し十分に膨れたボトル)として判断した。
例10:38mmネック、3mm壁予備成形物品
複数の配合物を25g/10分ランダムコポリマーポリプロピレンフルフ(又は綿毛:fluff)を用いて230℃の温度で、キロン(Killon)一軸スクリュー押出機で製造した。予備成形物品(参照:表X)を、種々の射出時間(0.5〜4.0秒)及び一定の冷却時間(10秒)を用いて、2−キャビティーモールド(唯一つのキャビティーが入れられている)100ネトスタル射出成形機で製造した。溶融温度は230℃である。冷却水の温度は、13℃である。圧力保持時間は4.5秒である。全サイクル時間は、20秒くらいである(最適化されていない)。1.5mmの直径を有するバルブゲートを用いた。予備成形物品は、3mmの壁厚を有し、約20.3gのボトル重量を示す。これらの予備成形物品は、次の例で説明するように後でボトルに吹込成形される。
複数の配合物を25g/10分ランダムコポリマーポリプロピレンフルフ(又は綿毛:fluff)を用いて230℃の温度で、キロン(Killon)一軸スクリュー押出機で製造した。予備成形物品(参照:表X)を、種々の射出時間(0.5〜4.0秒)及び一定の冷却時間(10秒)を用いて、2−キャビティーモールド(唯一つのキャビティーが入れられている)100ネトスタル射出成形機で製造した。溶融温度は230℃である。冷却水の温度は、13℃である。圧力保持時間は4.5秒である。全サイクル時間は、20秒くらいである(最適化されていない)。1.5mmの直径を有するバルブゲートを用いた。予備成形物品は、3mmの壁厚を有し、約20.3gのボトル重量を示す。これらの予備成形物品は、次の例で説明するように後でボトルに吹込成形される。
例11:3mm予備成形物品を用いて従来の射出延伸吹込成形機を使用して製造された38mmネックボトル
例10で記載した予備成形物品からポリプロピレンボトルを吹き込むように設計された2−キャビティー・チアミン(Chia-Ming)延伸吹込成形機で、ポリプロピレンボトル(330ml、参照:表XI)を高速で吹込成形した。軸延伸比は、1.9/1であり、フープ延伸比は、2.4であり、合計の延伸比は、4.6/1である。この装置は、キャビティー当たり3つのヒーターボックスが設けられ、1000ワットのIRランプを使用する。予備吹込圧は、6バールであり、最終圧は8バールである。最適化後、3mm厚の予備成形物品のボトル生産性は、1,030bph/cavであった。ボトルの品質は、生産したときに、不可(乏しく膨れたボトル又は失敗)、可(適切な光学特性を有し十分に膨れたボトル)、良(向上した光学特性を有する十分に膨れたボトル)、又は優(顕著な光学的透明性を有し十分に膨れたボトル)として判断した。
例10で記載した予備成形物品からポリプロピレンボトルを吹き込むように設計された2−キャビティー・チアミン(Chia-Ming)延伸吹込成形機で、ポリプロピレンボトル(330ml、参照:表XI)を高速で吹込成形した。軸延伸比は、1.9/1であり、フープ延伸比は、2.4であり、合計の延伸比は、4.6/1である。この装置は、キャビティー当たり3つのヒーターボックスが設けられ、1000ワットのIRランプを使用する。予備吹込圧は、6バールであり、最終圧は8バールである。最適化後、3mm厚の予備成形物品のボトル生産性は、1,030bph/cavであった。ボトルの品質は、生産したときに、不可(乏しく膨れたボトル又は失敗)、可(適切な光学特性を有し十分に膨れたボトル)、良(向上した光学特性を有する十分に膨れたボトル)、又は優(顕著な光学的透明性を有し十分に膨れたボトル)として判断した。
例12:3mm予備成形物品を用いて新しい射出延伸吹込成形機を使用して製造された38mmネックボトル
例10に記載したポリプロピレン予備成形物品を使用してPET予備成形物品を吹込ために設計されたサイデルSBO−8シリーズII延伸吹込成形機で、高速(1500ボトル/キャビティー/時間)で、ポリプロピレンボトル(500ml、表XII)をブロー(又は吹込)成形した。軸延伸比は、2.5/1であり、フープ延伸比は、2.54であり、合計の延伸比は、6.36/1である。装置のセッティングを高透明性、高速ボトル生産性に適合するように調整した。予備成形物品を、0.4秒間4.5バールの予備吹込圧と、「ポイントゼロ」で活性化される3回転の間開いたノズルに付した。吹込時間は、0.8秒であり、排気時間は0.4秒間である。延伸速度は、1,384m/秒であり、14mm直径の標準延伸ロッドを用いた。予備成形物品温度は約120〜130℃である。加熱プロフィール:Z1=75%、Z2=90%、Z3=70%、Z4=70%、Z5=65%及びZ6=70%であり、Z1、Z5及びZ6は、前進した位置にある。%GP=65%である。本発明は100%換気を用いて予備成形物品表面を冷却した。加熱時間の合計は、14.65秒であり、安定化時間は6.0秒、最終安定化時間は、4.5秒である。ボトルの品質は、生産したときに、不可(乏しく膨れたボトル又は失敗)、可(適切な光学特性を有し十分に膨れたボトル)、良(向上した光学特性を有する十分に膨れたボトル)、又は優(顕著な光学的透明性を有し十分に膨れたボトル)として判断した。
例10に記載したポリプロピレン予備成形物品を使用してPET予備成形物品を吹込ために設計されたサイデルSBO−8シリーズII延伸吹込成形機で、高速(1500ボトル/キャビティー/時間)で、ポリプロピレンボトル(500ml、表XII)をブロー(又は吹込)成形した。軸延伸比は、2.5/1であり、フープ延伸比は、2.54であり、合計の延伸比は、6.36/1である。装置のセッティングを高透明性、高速ボトル生産性に適合するように調整した。予備成形物品を、0.4秒間4.5バールの予備吹込圧と、「ポイントゼロ」で活性化される3回転の間開いたノズルに付した。吹込時間は、0.8秒であり、排気時間は0.4秒間である。延伸速度は、1,384m/秒であり、14mm直径の標準延伸ロッドを用いた。予備成形物品温度は約120〜130℃である。加熱プロフィール:Z1=75%、Z2=90%、Z3=70%、Z4=70%、Z5=65%及びZ6=70%であり、Z1、Z5及びZ6は、前進した位置にある。%GP=65%である。本発明は100%換気を用いて予備成形物品表面を冷却した。加熱時間の合計は、14.65秒であり、安定化時間は6.0秒、最終安定化時間は、4.5秒である。ボトルの品質は、生産したときに、不可(乏しく膨れたボトル又は失敗)、可(適切な光学特性を有し十分に膨れたボトル)、良(向上した光学特性を有する十分に膨れたボトル)、又は優(顕著な光学的透明性を有し十分に膨れたボトル)として判断した。
例13:28mmネック、3mm壁予備成形物品
ミラド(Millad)3988含有市販ホモポリマー樹脂(ケモペトロール社(Chemopetrol)のモストン(Mosten)MT230、MFI=30)とランダムコポリマー(ボレアリス(borealis)RF365MO、MFI=20)を使用して、表XIIIに示すような予備成形物品を製造した。予備成形物品は、一定の冷却時間10秒と種々の射出時間(0.5〜4.0秒)を用いて、2−キャビティーモールド(唯一つのキャビティーが入れられている)100ネトスタル射出成形機で製造された。溶融温度は、240℃であった。冷却水温度は13℃であった。保持圧力時間は、8.4秒であった。合計のサイクル時間は、およそ25秒であった(最適化せず)。直径1.5mmのバルブゲートを用いた。予備成形物品は、3mmの壁厚を有し約20.3gのボトル重量であった。これらの予備成形物品は、下記の例で説明するようにボトルに吹き込まれる。
ミラド(Millad)3988含有市販ホモポリマー樹脂(ケモペトロール社(Chemopetrol)のモストン(Mosten)MT230、MFI=30)とランダムコポリマー(ボレアリス(borealis)RF365MO、MFI=20)を使用して、表XIIIに示すような予備成形物品を製造した。予備成形物品は、一定の冷却時間10秒と種々の射出時間(0.5〜4.0秒)を用いて、2−キャビティーモールド(唯一つのキャビティーが入れられている)100ネトスタル射出成形機で製造された。溶融温度は、240℃であった。冷却水温度は13℃であった。保持圧力時間は、8.4秒であった。合計のサイクル時間は、およそ25秒であった(最適化せず)。直径1.5mmのバルブゲートを用いた。予備成形物品は、3mmの壁厚を有し約20.3gのボトル重量であった。これらの予備成形物品は、下記の例で説明するようにボトルに吹き込まれる。
例14:3mm予備成形物品を用いて新しい射出延伸吹込成形機を使用して製造された28mmネックボトル
例13に記載したポリプロピレン予備成形物品を使用してPET予備成形物品を吹込ために設計されたサイデルSBO−8シリーズII延伸吹込成形機で、高速(1500ボトル/キャビティー/時間)で、狭いネックを有するポリプロピレンボトル(500ml)をブローした(又は吹き込んだ)。下記延伸比を用いた:軸延伸比は、2.63/1であり、半径延伸比は、3.08であり、合計の延伸比は、8.10/1である。装置のセッティングを高透明性、高速ボトル生産性に適合するように調整した。ケモペトロールMT230樹脂(約30g/10分のMFIを有するホモポリマー)の場合、予備成形物品の外側での測定温度は143.5℃であり、予備成形物品の内側での測定温度は152.5℃であたった。ボレアリスRF365MO(20g/10分のMFIを有するランダムコポリマー)の場合、予備成形物品の外側での測定温度は127.5℃であり、予備成形物品の内側での測定温度は134.8℃であった。ボトルの品質は、生産したときに、不可(乏しく膨れたボトル又は失敗)、可(適切な光学特性を有し十分に膨れたボトル)、良(向上した光学特性を有する十分に膨れたボトル)、又は優(顕著な光学的透明性を有し十分に膨れたボトル)として判断した。
例13に記載したポリプロピレン予備成形物品を使用してPET予備成形物品を吹込ために設計されたサイデルSBO−8シリーズII延伸吹込成形機で、高速(1500ボトル/キャビティー/時間)で、狭いネックを有するポリプロピレンボトル(500ml)をブローした(又は吹き込んだ)。下記延伸比を用いた:軸延伸比は、2.63/1であり、半径延伸比は、3.08であり、合計の延伸比は、8.10/1である。装置のセッティングを高透明性、高速ボトル生産性に適合するように調整した。ケモペトロールMT230樹脂(約30g/10分のMFIを有するホモポリマー)の場合、予備成形物品の外側での測定温度は143.5℃であり、予備成形物品の内側での測定温度は152.5℃であたった。ボレアリスRF365MO(20g/10分のMFIを有するランダムコポリマー)の場合、予備成形物品の外側での測定温度は127.5℃であり、予備成形物品の内側での測定温度は134.8℃であった。ボトルの品質は、生産したときに、不可(乏しく膨れたボトル又は失敗)、可(適切な光学特性を有し十分に膨れたボトル)、良(向上した光学特性を有する十分に膨れたボトル)、又は優(顕著な光学的透明性を有し十分に膨れたボトル)として判断した。
厚さ
本明細書のために、予備成形物品の厚さを図4Aに示す側壁101,104に沿って測定し、側壁101、104の最も幅広の部分で測定した。
本明細書のために、予備成形物品の厚さを図4Aに示す側壁101,104に沿って測定し、側壁101、104の最も幅広の部分で測定した。
容器(ボトル)の厚さ、例えば%曇り/厚さ比を、マグナ−マイク(Magna-Mike)8500ホール効果厚み計(又は隙間ゲージ)を用いて、曇りを測定した箇所(下記参照)で測定した。
曇り(ヘイズ:haze)
本発明のために、0.2”穴を用いて修正したASTM標準試験方法D1003−61により、BYK−ガードナー(Gardner)曇りメーター(曇り計:hazemeter)で、曇りを測定した。曇りを確実に測定できる領域は、約0.5”より小さい比較的小さな領域であった。移行点後のボトルの底部へのおよそ中央付近の比較的平坦な地点で試料容器から、試料を得た。厚さ修正曇りを各試料について計算し、そこで、(H/t)を、曇りを測定した箇所で、厚さで曇りを除したものとして、定義した。
本発明のために、0.2”穴を用いて修正したASTM標準試験方法D1003−61により、BYK−ガードナー(Gardner)曇りメーター(曇り計:hazemeter)で、曇りを測定した。曇りを確実に測定できる領域は、約0.5”より小さい比較的小さな領域であった。移行点後のボトルの底部へのおよそ中央付近の比較的平坦な地点で試料容器から、試料を得た。厚さ修正曇りを各試料について計算し、そこで、(H/t)を、曇りを測定した箇所で、厚さで曇りを除したものとして、定義した。
容器10内側表面の粗さは、容器透明性に負の影響を与える。予備成形物品115の再加熱の間に(方法の安定性の窓の中で)、もしスキン層の温度が十分に高くない場合、材料は延伸吹込成形法(第二段階)の間に望ましくなくバラバラに破裂し(又はふくらみ)得、粗い容器10内側表面と低透明性の容器10を与える。
これらの説明は単に例示的な態様の説明であり、本発明のより広い要旨を限定することを意図するものではなく、より広い要旨が例示的構成中に埋め込まれていることは、当業者であれば、理解される。本発明は、特許請求の範囲の例によって示される。
Claims (55)
- 第一段階は、予備成形物品を作ることを含み、第二段階は、予備成形物品を再加熱し吹込成形して容器を作ることを含む、ポリプロピレンを射出延伸吹込する二段法であって、
第一段階は、
(a)ポリプロピレンを含む化学組成物を供給する工程であって、該化学組成物はASTM D1238に基づいて約6〜約50g/10分の間の範囲のメルトフローインデックスを有する工程;
(b)1秒当たり約5gより多い化学組成物の充填速度でモールド内に該化学組成物を射出する工程;
(c)該化学組成物を、最大の厚さが約3.5mmより薄い側壁に接するクローズドエンドを有する予備成形物品に成形する工程;及び
(d)該モールドから該予備成形物品を取り出す工程
を含む二段法。 - (e)該予備成形物品を再加熱する工程;及び
(f)該予備成形物品を延伸吹込成形して容器に成形する工程
を更に含む請求項1に記載の二段法。 - 該予備成形物品の該側壁の厚さは、約1.5mm〜約3.5mmの間である請求項1に記載の二段法。
- 該射出工程(b)は、該化学組成物を該モールド内に約5〜22g/秒の充填速度で供給する請求項1に記載の二段法。
- 該化学組成物は、エチレン/プロピレンコポリマーを含む請求項1に記載の二段法。
- 化学組成物は、核剤を更に含む請求項1に記載の二段法。
- 該核剤は、ジベンジリデンソルビトール化合物(DBS)又はその誘導体を含む請求項6に記載の二段法。
- 該核剤は、ナトリウム1,3−O−2,4−ビス(4−メチルベンジリデン)ソルビトール及びその誘導体を含む請求項6に記載の二段法。
- 該核剤は、安息香酸ナトリウム及びその誘導体を含む請求項6に記載の二段法。
- 該核剤は、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸塩及びその誘導体を含む請求項6に記載の二段法。
- 該核剤は、アルミニウム4−tert−ブチルベンゾエート及びその誘導体を含む請求項6に記載の二段法。
- 該核剤は、環式リン酸エステルの金属塩及びその誘導体を含む請求項6に記載の二段法。
- 該核剤は、ビス(3,4−ジアルキルベンジリデン)ソルビトールアセタール又はそれらの誘導体を含む請求項6に記載の二段法。
- 該核剤は、1,3−O−2,4−ビス(3,4−ジメチルベンジリデン)ソルビトール又はその誘導体を含む請求項6に記載の二段法。
- 該核剤は、ビシクロ[2.2.1]ヘプタンジカルボン酸二ナトリウム又はその誘導体を含む請求項6に記載の二段法。
- 該化学組成物は、ポリプロピレンホモポリマーの少なくとも一種を含む請求項1に記載の二段法。
- 該化学組成物は、ポリプロピレンランダムコポリマーを含む請求項1に記載の二段法。
- 該化学組成物は、ポリプロピレンブロックコポリマーを含む請求項1に記載の二段法。
- 該射出工程(b)は、該キャビティーモールドに操作可能に接続されたゲートを用い、該ゲートは、約1.5mm〜約3.8mmの間の直径を規定する請求項2に記載の二段法。
- 一つのモールド当たり1時間につき約900容器より多い容器製造速度の製造操作で、継続的に該延伸吹込成形工程(f)を繰り返す請求項2に記載の二段法。
- 一つのモールド当たり1時間につき少なくとも約1200容器の容器製造速度の製造操作で、継続的に該延伸吹込成形工程(f)を繰り返す請求項2に記載の二段法。
- 一つのモールド当たり1時間につき少なくとも約1500容器の容器製造速度の製造操作で、継続的に該延伸吹込成形工程(f)を繰り返す請求項2に記載の二段法。
- 請求項1に記載の二段法を用いて成形された予備成形物品。
- 請求項2に記載の方法を用いて成形された容器。
- 該容器は、約0.05より小さい%曇り/ミリとして表される曇りと厚さとの比を与える請求項2に記載の方法。
- 容器の製造に使用されるポリプロピレン予備成形物品を作る方法であって、該方法は、
(a)ポリプロピレンを一部に含む化学組成物を供給する工程であって、該化学組成物はASTM D1238に基づいて約13〜約35g/10分の間の範囲のメルトフローインデックスを有する工程;
(b)1秒当たり約5gより多い化学組成物の充填速度でモールド内に該化学組成物を射出する工程;
(c)該化学組成物を該予備成形物品に成形する工程であって、該予備成形物品はクローズドエンドと側壁を有し、該クローズドエンドは次の第二段階の再加熱と延伸吹込成形に適応し、該予備成形物品の該側壁は約3.5mmより薄い厚さを有する工程;及び
(d)該モールドから該予備成形物品を取り出す工程
を含む。 - 該モールドは、該モールド内に該化学組成物を射出するためのゲートを含み、更に該ゲートは、約1.5mm〜3.8mmの間の直径で設けられる請求項26に記載の方法。
- 該化学組成物は、核剤を更に含む請求項26に記載の方法。
- 該核剤は、ジベンジリデンソルビトール含有化合物、安息香酸ナトリウム、シクロヘキサンジカルボン酸塩、4−tert−ブチル安息香酸アルミニウム、リン酸エステルの金属塩、及びそれらの誘導体から成る核剤の群から選択される請求項28に記載の方法。
- 該核剤は、1,3−O−2,4−ビス(3,4−ジメチルベンジリデン)ソルビトール(DMDBS)又はその誘導体を含む請求項28に記載の方法。
- 該核剤は、ビシクロ[2.2.1]ヘプタンジカルボン酸ジナトリウム又はその誘導体を含む請求項28に記載の方法。
- 該射出工程は、約5〜22g/秒の充填速度で該化学組成物を該モールド内に供給する請求項26に記載の方法。
- 該予備成形物品の該壁厚は、約1.5〜約3.5mmの間である請求項26に記載の方法。
- 該ゲート直径は、約1.5mmである請求項27に記載の方法。
- 該工程(b)の該充填速度は、約5〜11g/秒であり、該予備成形物品の側壁厚は約2mmである請求項26に記載の方法。
- 該工程(b)の該充填速度は、約5〜13g/秒であり、該予備成形物品の側壁厚は約3mmである請求項26に記載の方法。
- 該工程(b)の該充填速度は、約5〜17g/秒であり、該予備成形物品の側壁厚は約4mmである請求項26に記載の方法。
- 請求項26に記載の方法を用いて成形された予備成形物品。
- (e)予備成形物品を再加熱する工程;及び
(f)該予備成形物品を延伸吹込成形して容器に成形する工程
を更に含む請求項26に記載の方法。 - 請求項39に記載の方法を用いて成形された容器。
- (a)ポリプロピレンを含む化学組成物を供給する工程であって、該化学組成物はASTM D1238に基づいて約13〜約35g/10分の間の範囲のメルトフローインデックスを有する工程;
(b)1秒当たり約5gより多い化学組成物の充填速度でモールド内に該化学組成物を射出する工程;
(c)該化学組成物を、厚さが約2mmの側壁を有する予備成形物品に成形する工程;及び
(d)該モールドから該予備成形物品を取り出す工程
を含む方法。 - (e)該予備成形物品を再加熱する工程;及び
(f)該予備成形物品を延伸吹込成形して容器に成形する工程
を更に含む請求項41に記載の方法。 - 請求項41に記載の方法を用いて成形された予備成形物品。
- 請求項42に記載の方法を用いて成形された容器。
- (a)ポリプロピレンを含む化学組成物を供給する工程であって、該化学組成物はASTM D1238に基づいて約13〜約35g/10分の間の範囲のメルトフローインデックスを有する工程;
(b)1秒当たり約5gより多い化学組成物の充填速度でモールド内に該化学組成物を射出する工程;
(c)該化学組成物を、厚さが約3mmの側壁を有する予備成形物品に成形する工程;及び
(d)該モールドから該予備成形物品を取り出す工程
を含む方法。 - (e)該予備成形物品を再加熱する工程;及び
(f)該予備成形物品を延伸吹込成形して容器に成形する工程
を更に含む請求項45に記載の方法。 - 請求項45に記載の方法を用いて成形された予備成形物品。
- 請求項46に記載の方法を用いて成形された容器。
- (a)ポリプロピレンを含む化学組成物を供給する工程であって、該化学組成物はASTM D1238に基づいて約13〜約35g/10分の間の範囲のメルトフローインデックスを有する工程であり、化学組成物はp−メチル置換ベンズアルデヒドソルビトール化合物又はその誘導体を少なくとも部分的に含む核剤を更に含有する工程;
(b)1秒当たり約5〜約22gの間の化学組成物の充填速度でモールド内に該化学組成物を射出する工程;
(c)該化学組成物を、厚さが約2mm〜約4mmの壁を有する予備成形物品に成形する工程;及び
(d)該モールドから該予備成形物品を取り出す工程
を含む方法。 - 請求項49に記載の方法を用いて成形された予備成形物品。
- (a)ポリプロピレンを含む化学組成物を供給する工程であって、該化学組成物はASTM D1238に基づいて約13〜約35g/10分の間の範囲のメルトフローインデックスを有する工程であり、化学組成物はビシクロ[2.2.1]ヘプタンジカルボン酸二ナトリウム又はその誘導体を少なくとも部分的に含む核剤を更に含有する工程;
(b)1秒当たり約5〜約22gの間の化学組成物の充填速度でモールド内に該化学組成物を射出する工程;
(c)該化学組成物を、厚さが約2mm〜約3.5mmの壁を有する予備成形物品に成形する工程;及び
(d)該モールドから該予備成形物品を取り出す工程
を含む方法。 - 請求項51に記載の方法を用いて成形された予備成形物品。
- (e)該予備成形物品を再加熱する工程;及び
(f)該予備成形物品を延伸吹込成形して容器に成形する工程
を更に含む請求項51に記載の方法。 - 請求項53に記載の方法を用いて成形された予備成形物品。
- (a)ポリプロピレンを含む化学組成物を供給する工程であって、該化学組成物はASTM D1238に基づいて約13〜約35g/10分の間の範囲のメルトフローインデックスを有する工程;
(b)1秒当たり約5gより大きな化学組成物の充填速度でモールド内に該化学組成物を射出する工程;
(c)該予備成形物品は内壁面と外壁面を有し、更に内壁面と外壁面との間に側壁厚を有し、該内壁面は、その長さ方向に沿って輪郭形成されており、該側壁は厚さが約2mm〜約4mmの間である、該化学組成物を予備成形物品に成形する工程;及び
(d)該モールドから該予備成形物品を取り出す工程
を含む方法。
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