JP2008173931A

JP2008173931A - プリフォーム圧縮成形方法

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Publication number: JP2008173931A
Application number: JP2007011746A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Hirose; 瀬量哉広
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2007-01-22
Filing date: 2007-01-22
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2027-01-22
Also published as: JP4935372B2

Abstract

【課題】容器などをブロー成形するためのプリフォームを圧縮成形する際、押出装置から押し出される溶融樹脂がドローダウンすることを防止するとともに、成形性に優れたプリフォームを成形するプリフォーム圧縮成形方法を提供すること。
【解決手段】本発明のプリフォーム圧縮成形方法は、メス型３１内に、溶融樹脂塊６１を投入する投入工程と、メス型３１内にオス型３２を挿入し、メス型３１に投入された前記溶融樹脂塊６１を圧縮することによってプリフォームを生成する圧縮工程とを備えている。溶融樹脂塊６１を構成する樹脂材料は、ポリプロピレンまたはポリエチレンからなっている。
【選択図】図４

Description

本発明は、容器などをブロー成形するために用いられるプリフォームを圧縮成形する際、押出装置から押し出される溶融樹脂がドローダウンすることを防止するとともに、成形性に優れたプリフォームを成形するプリフォーム圧縮成形方法に関する。

従来のように、ポリエステルからなる溶融樹脂６６’を用いてプリフォームを成形すると、押出装置１０の押出ダイ３から溶融樹脂６６’を下方に向かって押し出すときに、溶融樹脂６６’が自重でドローダウンすることがある（図５参照）。

このように、溶融樹脂６６’がドローダウンすると、図５に示すように、溶融樹脂６６’に径の細い部分６６’ｎが発生してしまい、成形されたプリフォームの表面にしわが形成されてしまうことがある。また、溶融樹脂６６’のドローダウンが大きいと、金型のメス型内に投入された溶融樹脂塊が２つに分離してしまい、圧縮成形そのものが不可能となる場合もある。

このような溶融樹脂のドローダウンを防止するため、樹脂材料として、測定温度を２６５℃とし、剪断速度を２０００ｓ^―１としたときに、溶融粘度が１００乃至２００Ｎｓ／ｍ^２であるポリエステルを用いる方法が知られている（特許文献１参照）。
特開２００５−１７１０８２号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の発明は、従来と同じポリエステルからなる樹脂材料を用いたものであり、かつ押出装置から溶融樹脂が押し出されるときの剪断速度がほぼ０であることを考慮せず、剪断速度が２０００ｓ^―１である状態の溶融粘度を考慮している。このため、上記特許文献１記載の発明に記載の方法は、溶融樹脂のドローダウンを防止する方法としては未だ不十分であるのが実情であった。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、プリフォームを成形する際、押出装置から押し出される溶融樹脂がドローダウンすることを防止するとともに、成形性に優れたプリフォームを成形するプリフォーム圧縮成形方法を提供することを目的とする。

本発明は、メス型内に、ポリプロピレンまたはポリエチレンからなる溶融樹脂塊を投入する投入工程と、
メス型内にオス型を挿入し、メス型に投入された前記溶融樹脂塊を圧縮することによってプリフォームを生成する圧縮工程と
を備えたことを特徴とするプリフォーム圧縮成形方法である。

このような構成により、プリフォームを成形する際、押出装置から押し出される溶融樹脂がドローダウンすることを防止するとともに、成形性に優れたプリフォームを成形することができる。

本発明は、前記溶融樹脂塊が、
（１）メス型に投入された溶融樹脂塊の中心部の温度θと同一の測定温度θにおいて、荷重を２．１６ｋｇとして測定した際、メルトマスフローレイトが１ｇ／１０ｍｉｎ〜３５ｇ／１０ｍｉｎとなり、かつ
（２）測定温度θにおいて、測定装置のキャピラリーダイの長さＬと内径Ｄの比Ｌ／Ｄを４０とし、剪断速度を２５０ｓ^−１として測定した際、粘度が５０Ｐａ・ｓ〜３６０Ｐａ・ｓとなる、
樹脂材料からなることを特徴とするプリフォーム圧縮成形方法である。

このような構成により、押出装置から押し出される際に溶融樹脂がドローダウンすることをさらに防止するとともに、より優れた成形性のプリフォームを成形することができる。

本発明は、前記溶融樹脂塊を構成する樹脂材料が、温度θにおける密度が１．０ｇ／ｃｍ^３以下となることを特徴とするプリフォーム圧縮成形方法である。

このような構成により、押出装置から押し出された溶融樹脂がドローダウンすることをさらに防止することができる。

本発明は、前記溶融樹脂塊を構成する樹脂材料がポリプロピレンからなり、
メス型に投入された溶融樹脂塊の中心部の温度θが１８０℃〜２８０℃のいずれかの温度であることを特徴とするプリフォーム圧縮成形方法である。

本発明は、前記溶融樹脂塊を構成する樹脂材料がポリエチレンからなり、
メス型に投入された溶融樹脂塊の中心部の温度θが１５０℃〜２８０℃のいずれかの温度であることを特徴とするプリフォーム圧縮成形方法である。

本発明によれば、ポリプロピレンまたはポリエチレンからなる溶融樹脂塊を用いることによって、プリフォームを成形する際、押出装置から押し出される溶融樹脂がドローダウンすることを防止することができ、かつ成形性に優れたプリフォームを成形するプリフォーム圧縮成形方法を提供することができる。

発明を実施するための形態

第１の実施の形態
以下、本発明に係り、容器などをブロー成形するために用いられるプリフォームを圧縮成形するプリフォーム圧縮成形方法の第１の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図１乃至図４は本発明の実施の形態を示す図である。

このうち、図１は、本発明に係るプリフォーム圧縮成形方法に用いられる押出装置１０の側方断面図であり、図２は、本発明に係るプリフォーム圧縮成形方法に用いられる把持部２６とカッター２２の側方図であり、図３は、本発明に係るプリフォーム圧縮成形方法に用いられる樹脂供給ロータリー２５および成形ロータリー３５の上方平面図であり、図４は、本発明に係るプリフォーム圧縮成形方法に用いられる金型３０の側方断面図である。

まず、プリフォームを成形するために用いる装置について説明する。なお、本願においては、ペレット状の樹脂が押出装置１０内で溶融したものを溶融樹脂６１’と呼び、押出装置１０から押し出された溶融樹脂６１’がカッター２２によって切断されて生成されたものを溶融樹脂塊６１と呼ぶ（図１乃至図４参照）。

図１に示すように、押出装置１０は、ペレット状の樹脂を溶融して押し出す押出機１と、押出機１の下流側に設けられ、一定量の溶融樹脂６１’を供給するギヤポンプなどからなる定量供給装置２と、供給路６を通過した溶融樹脂６１’が下方に向かって押し出される吐出口７を含む押出ダイ３とを有している。なお、圧縮成形するプリフォームに求める精度や、押出機１の性能などによっては、上述した定量供給装置２を省略することもできる。

なお、本実施の形態において、押出機１と押出ダイ３とは、溶融樹脂６１’が２３０℃で保たれるよう温度調整をしている。このため、メス型３１に投入される溶融樹脂塊６１の中心部の温度θは２３０℃になっていると考えてよい。

また、図３に示すように、押出ダイ３の下方には、押出ダイ３から押し出された溶融樹脂６１’を把持する把持部２６と、把持部２６によって把持された溶融樹脂６１’を切断して溶融樹脂塊６１を生成するカッター２２とが設けられている（図２参照）。この把持部２６とカッター２２は、図３に示すように、樹脂供給ロータリー２５上に円周状で複数個設けられている。また、把持部２６とカッター２２は、樹脂供給ロータリー２５によってＲ_１方向に回転可能となっている。ところで、図３のＳ地点は、押出ダイ３によって溶融樹脂６１’が押し出され、供給される地点を示す。

また、図４に示すように、金型３０は、溶融樹脂塊６１が投入されるメス型３１と、メス型３１に対向して配置され、メス型３１内に挿入されることによって、メス型３１内に投入された溶融樹脂塊６１を圧縮しプリフォームを生成するオス型３２と、メス型３１の上方であってオス型３２の側方に設けられ、水平方向にスライド自在なスライド型３３とを有している。

このような金型３０は、図３に示すように、樹脂供給ロータリー２５の下流側に設けられた円形状の成形ロータリー３５に円周状で複数個設けられている。この成形ロータリー３５は、Ｒ_２方向に回転可能となっている。ところで、本願において「下流」とは、ペレット状の樹脂からプリフォーム６０を成形する過程において、下流にあることを意味する。

次に、本発明に係るプリフォーム圧縮成形方法に用いられる樹脂材料について説明する。

本実施の形態の溶融樹脂塊６１を構成する樹脂材料はポリプロピレンからなっている（図４参照）。このポリプロピレンからなる樹脂材料は、（１）メス型３１に投入された溶融樹脂塊６１の中心部の温度２３０℃と同一の測定温度２３０℃において、荷重を２．１６ｋｇとし、その他の条件をＪＩＳＫ７２１０に示されるものとして測定した際、メルトマスフローレイトが２１ｇ／１０ｍｉｎとなり、かつ（２）測定温度２３０℃において、測定装置であるキャピラリーレオメータのキャピラリーダイの長さＬ（３０ｍｍ）と内径Ｄ（０．７５ｍｍ）の比Ｌ／Ｄを４０とし、剪断速度を２５０ｓ^−１として測定した際、粘度が１６０Ｐａ・ｓとなっている。

また、この樹脂材料は、温度２３０℃において、密度が０．７０ｇ／ｃｍ^３となっている。

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。

まず、図示しない供給装置によって、ポリプロピレンからなるペレット状の樹脂が押出機１に供給される（図１参照）。

次に、押出機１内で、ペレット状の樹脂が溶融されて溶融樹脂６１’となる。このとき、押出機１内は２３０℃になっている。その後、一定量の溶融樹脂６１’が、定量供給装置２によって押出ダイ３の供給路６に供給される（図１参照）。

次に、図３のＳ地点において、溶融樹脂６１’が、押出ダイ３の吐出口７から下方に向けて押し出される（図１参照）。このとき、樹脂供給ロータリー２５はＲ_１方向に回転している（図３参照）。

ところで、溶融樹脂６１’が押出ダイ３から押し出されるときの剪断速度はほぼ０になっており、メルトマスフローレイトは測定原理上、剪断速度がほぼ０の時の粘度を表している。このため、溶融樹脂６１’が押出ダイ３からドローダウンしやすいかは、メルトマスフローレイトを測定することによって知ることができる。

ここで、メス型３１に投入された溶融樹脂塊６１の中心部の温度θと同一の測定温度θにおいて、荷重を２．１６ｋｇとして測定した際、メルトマスフローレイトが３５ｇ／１０ｍｉｎ以下となれば、溶融樹脂６１’がドローダウンすることを防止することができる。なお、後述するように、メス型３１に投入された溶融樹脂塊６１の中心部の温度θは、押出ダイ３から押し出された溶融樹脂６１’の温度θ’とほぼ等しくなっている（すなわち、θ≒θ’となっている）。

他方、測定温度θにおいて、荷重を２．１６ｋｇとして測定した際、メルトマスフローレイトが１ｇ／１０ｍｉｎ未満となると、メルトマスフローレイトが小さすぎ、溶融樹脂６１’の押し出しに大きな力が必要となり実用的ではない。このため、メルトマスフローレイトは、測定温度θにおいて、荷重を２．１６ｋｇとして測定した際、１ｇ／１０ｍｉｎ以上となることが好ましい。

また、樹脂材料の比重が小さい方がドローダウンしにくいことから、温度θにおける樹脂材料の密度は１．０ｇ／ｃｍ^３以下であることが好ましい。

本実施の形態では、（後述のように、押出ダイ３から押し出された溶融樹脂６１’の温度とほぼ等しい）メス型３１に投入された溶融樹脂塊６１の中心部の温度２３０℃と同一の測定温度２３０℃において、荷重を２．１６ｋｇとし、その他の条件をＪＩＳＫ７２１０に示されるものとして測定した際、メルトマスフローレイトは３５ｇ／１０ｍｉｎ以下の２１ｇ／１０ｍｉｎとなっている。また、測定温度２３０℃において、樹脂材料の密度は１．０ｇ／ｃｍ^３以下の０．７０ｇ／ｃｍ^３となっている。このため、押出ダイ３から下方に押し出された溶融樹脂６１’がドローダウンすることはない。

また、測定温度２３０℃において、メルトマスフローレイトは１ｇ／１０ｍｉｎ以上の２１ｇ／１０ｍｉｎであり小さすぎない。このため、溶融樹脂６１’を押出ダイ３から押し出す際に、それほど大きな力を必要とせず実用的である。

次に、溶融樹脂６１’が押出ダイ３の吐出口７から押し出された後、押出ダイ３の下方で（Ｓ地点で）、把持部２６によって溶融樹脂６１’が把持される。その後、溶融樹脂６１’が、カッター２２によって切断されて溶融樹脂塊６１が得られる（図２および図３参照）。

次に、把持部２６によって把持された溶融樹脂塊６１が、樹脂供給ロータリー２５によってＲ_１方向に回転して搬送される（図３参照）。その後、把持部２６は、把持した溶融樹脂塊６１が金型３０のメス型３１の上方に位置したときに、溶融樹脂塊６１を開放する。このことによって、溶融樹脂塊６１がメス型３１内に投入される（投入工程）。

ここで、押出ダイ３から溶融樹脂６１’が押し出された後、溶融樹脂塊６１が金型３０のメス型３１内に投入されるまでの時間は長くても５秒以内である。このため、メス型３１に投入された溶融樹脂塊６１の中心部の温度は、押出ダイ３から押し出された溶融樹脂６１’の温度２３０℃とほぼ等しくなっており、２３０℃になっていると考えてよい。

次に、２つのスライド型３３が水平方向に移動して閉じる。そして、このスライド型３３がメス型３１に密着し、型締めが行われる（図１参照）。

次に、メス型３１内にオス型３２が挿入される（図１参照）。このことによって、メス型３１に投入された溶融樹脂塊６１が圧縮され、プリフォームが生成される（圧縮工程）。

次に、オス型３２がメス型３１内に挿入された状態のまま、成形ロータリー３５によって金型３０がＲ_２方向に回転する（図３参照）。この間、メス型３１およびオス型３２によって成形されたプリフォームが冷却される。

次に、金型３０が成形ロータリー３５によって所定の位置まで移動すると、メス型３１内からオス型３２が引き出される。その後、プリフォームがメス型３１内から排出される。

ところで、圧縮成形によって溶融樹脂塊６１が金型３０へ良好に賦形するためには、溶融樹脂塊６１の粘度が低い方が良い。一般的に、圧縮成形時における溶融樹脂塊６１の剪断速度は、２５０ｓ^−１程度である。このため、圧縮成形時の溶融樹脂塊６１の中心部の温度（メス型３１に投入された溶融樹脂塊６１の中心部の温度θ）において、剪断速度２５０ｓ^−１のときの粘度が、３６０Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。他方、粘度が低すぎると成形されたプリフォームにバリが発生しやすいため、剪断速度２５０ｓ^−１のときの粘度は、５０Ｐａ・ｓ以上であることが好ましい。

本実施の形態では、測定温度２３０℃において、測定装置であるキャピラリーレオメータのキャピラリーダイの長さＬと内径Ｄの比Ｌ／Ｄを４０とし、剪断速度を２５０ｓ^−１として測定した際、粘度が１６０Ｐａ・ｓとなっており、５０Ｐａ・ｓ以上３６０Ｐａ・ｓ以下となっている。このため、溶融樹脂塊６１の金型３０への賦形性が優れており、かつ成形されたプリフォームにバリが発生することもなかった。

なお、上記では、メス型３１に投入された溶融樹脂塊６１の中心部の温度θを２３０℃としたが、これに限ることなく、当該温度θは１８０℃〜２８０℃のいずれかの温度であればよい。

第２の実施の形態
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態は、樹脂材料として、ポリプロピレンを用いる代わりに、ポリエチレンを用いたものである。また、メス型３１に投入される溶融樹脂塊６１の中心部の温度θは、押出機１および押出ダイ３によって１９０℃となるように調整されている。その他の構成は、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、本実施の形態において、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施の形態のポリエチレンからなる樹脂材料は、（１）メス型３１に投入された溶融樹脂塊６１の中心部の温度１９０℃と同一の測定温度１９０℃において、荷重を２．１６ｋｇとし、その他の条件をＪＩＳＫ７２１０に示されるものとして測定した際、メルトマスフローレイトが１０ｇ／１０ｍｉｎとなり、かつ（２）キャピラリーレオメータを用い、測定温度１９０℃において、キャピラリーレオメータのキャピラリーダイの長さＬ（３０ｍｍ）と内径Ｄ（０．７５ｍｍ）の比Ｌ／Ｄを４０とし、剪断速度を２５０ｓ^−１として測定した際、粘度が３００Ｐａ・ｓとなっている。

また、この樹脂材料は、測定温度１９０℃において、密度が０．７２ｇ／ｃｍ^３となっている。

このように、（押出ダイ３から押し出された溶融樹脂６１’の温度とほぼ等しい）メス型３１に投入された溶融樹脂塊６１の中心部の温度１９０℃と同一の測定温度１９０℃において、荷重を２．１６ｋｇとし、その他の条件をＪＩＳＫ７２１０に示されるものとして測定した際、メルトマスフローレイトは３５ｇ／１０ｍｉｎ以下の１０ｇ／１０ｍｉｎとなっている。また、測定温度１９０℃において、樹脂材料の密度は１．０ｇ／ｃｍ^３以下の０．７２ｇ／ｃｍ^３となっている。このため、押出ダイ３から下方に押し出された溶融樹脂６１’がドローダウンすることはない。

また、メルトマスフローレイトは１ｇ／１０ｍｉｎ以上の１０ｇ／１０ｍｉｎであり、小さすぎない。このため、溶融樹脂６１’を押出ダイ３から押し出す際に、それほど大きな力を必要とせず実用的である。

また、測定温度１９０℃において、キャピラリーレオメータのキャピラリーダイの長さＬと内径Ｄの比Ｌ／Ｄを４０とし、剪断速度を２５０ｓ^−１として測定した際、粘度が３００Ｐａ・ｓとなっており、５０Ｐａ・ｓ以上３６０Ｐａ・ｓ以下となっている。このため、溶融樹脂塊６１の金型３０への賦形性が優れており、かつ成形されたプリフォームにバリが発生することもなかった。

なお、上記では、メス型３１に投入された溶融樹脂塊６１の中心部の温度θを１９０℃としたが、これに限ることなく、メス型３１に投入された溶融樹脂塊６１の中心部の温度θは１５０℃〜２８０℃のいずれかの温度であることが好ましい。

本発明によるプリフォーム圧縮成形方法に用いられる押出装置の側方断面図。本発明によるプリフォーム圧縮成形方法に用いられる把持部とカッターの側方図。本発明によるプリフォーム圧縮成形方法に用いられる樹脂供給ロータリーおよび成形ロータリーの上方平面図。本発明によるプリフォーム圧縮成形方法に用いられる金型の側方断面図。従来のプリフォーム圧縮成形方法に用いられる押出装置の側方断面図。

符号の説明

１押出機
２定量供給装置
３押出ダイ
６供給路
７吐出口
１０押出装置
２２カッター
２５樹脂供給ロータリー
２６把持部
３０金型
３１メス型
３２オス型
３３スライド型
３５成形ロータリー
６１溶融樹脂塊
６１’ 溶融樹脂

Claims

メス型内に、ポリプロピレンまたはポリエチレンからなる溶融樹脂塊を投入する投入工程と、
メス型内にオス型を挿入し、メス型に投入された前記溶融樹脂塊を圧縮することによってプリフォームを生成する圧縮工程と、
を備えたことを特徴とするプリフォーム圧縮成形方法。
前記溶融樹脂塊は、
（１）メス型に投入された溶融樹脂塊の中心部の温度θと同一の測定温度θにおいて、荷重を２．１６ｋｇとして測定した際、メルトマスフローレイトが１ｇ／１０ｍｉｎ〜３５ｇ／１０ｍｉｎとなり、かつ
（２）測定温度θにおいて、測定装置のキャピラリーダイの長さＬと内径Ｄの比Ｌ／Ｄを４０とし、剪断速度を２５０ｓ^−１として測定した際、粘度が５０Ｐａ・ｓ〜３６０Ｐａ・ｓとなる、
樹脂材料からなることを特徴とする請求項１記載のプリフォーム圧縮成形方法。
前記溶融樹脂塊を構成する樹脂材料は、温度θにおける密度が１．０ｇ／ｃｍ^３以下となることを特徴とする請求項２記載のプリフォーム圧縮成形方法。
前記溶融樹脂塊を構成する樹脂材料はポリプロピレンからなり、
メス型に投入された溶融樹脂塊の中心部の温度θは１８０℃〜２８０℃のいずれかの温度であることを特徴とする請求項２記載のプリフォーム圧縮成形方法。
前記溶融樹脂塊を構成する樹脂材料はポリエチレンからなり、
メス型に投入された溶融樹脂塊の中心部の温度θは１５０℃〜２８０℃のいずれかの温度であることを特徴とする請求項２記載のプリフォーム圧縮成形方法。