JP2014527924A - 押出成形されたｐｅｔパリソン、容器、および方法 - Google Patents

Abstract

押出成形されたＰＥＴパリソンは、ＰＥＴからなる第１の押出成形されたポリマーと、ＰＥＴからなる第２の押出成形されたポリマーとを有する。実施例では、第１の押出成形されたポリマーと第２の押出成形されたポリマーは共押出成形され、第１の押出成形されたポリマーは第２の押出成形されたポリマーの固有粘度よりも高い固有粘度を有する。単層の実施例も開示される。実施例では、単層の押出成形されたＰＥＴ容器は、固体状態であり約０．９６から約１．４の固有粘度を有するボトルグレードのＰＥＴ樹脂で構成される。

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、２０１１年８月２５日に出願された米国予備特許出願第６１/５２７，４４３号、および２０１２年１月２５日に出願された米国予備特許出願第６１／５９０，６５２号の優先権の利益を享受するものであり、これら出願の全ての開示内容は参照することで本願中に組み込まれる。

（技術分野）
本願は、概略的には、射出延伸ブロー成形（ＩＳＢＭ）用途のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を利用してボトルや容器を含む物品を生産することができる、押出ブロー成形（ＥＢＭ）の方法およびシステムに関する。

ＰＥＴを含む、ポリマー樹脂（高分子樹脂）は、プラスチック包装産業において広く使用されている。ＰＥＴは、好ましい処理特性（加工特性）を有し且つリサイクルがし易いことから、多くの形式のボトルや容器（本明細書中ではこれらを総称したものを単に「容器」という）を生産ないし製造するために広く使用されている。ボトル製造分野では、例えば、ボトルグレード（ボトル製造用途）のＰＥＴは通常は約０．６５から０．８７ｄＬ／ｇの樹脂の固有粘度（ＩＶ）を有しており、これがＩＳＢＭ処理において一般的に使用されている。

押出成形可能なＰＥＴ組成物あるいは調合物（例えば、押出成形可能なＰＥＴ共重合体）は、包装産業においても知られている。ＥＢＭ用ＰＥＴは多くの用途において望ましい材料である。これは、例えば、ハンドル付きの大型のプラスチック容器のような、通常はＨＤＰＥから形成される大きな物品を形成するためにＰＥＴを利用できるためである。ＥＢＭ処理用に適したＰＥＴとしては、より大きい分子量のＰＥＴ、つまりより高いＩＶ（例えば、約１．０ｄＬ／ｇ以上））を有するものが必要となる。しかしながら、このような共重合体は一般的に非晶質であり、あるいは結晶化（結晶化速度）が遅いものであり、このため、何らかの変更や改善が必要という課題がある。結晶化が遅い共重合体はＥＢＭ環境下では処理がし易いが、得られた容器は、特に、リサイクル性の面で課題がある。例えば、物質がまだ結晶化しておらず非晶質のままである場合、比較的低温で溶融する。さらに、非晶質または結晶化が遅い樹脂をＰＥＴのリサイクルストリーム（再生利用サイクル）に加えた場合には、その樹脂は、特に、不要な粘着性熱凝集や架橋（あるいはポート栓塞）などの諸問題の原因となる。このような問題によって、ＰＥＴポリマーは従来のリサイクルプログラムや処理に不適当であった。ＰＥＴ樹脂は溶融強度の増大のための添加剤で変性されるためにこのようなリサイクル性や特性の問題を示し、Ｅａｓｔｍａｎ社のＥＢＯ６２材を使用する容器はこの範疇に分類される。

さらに、分岐ＰＥＴ共重合体の形態で供給するためにボトルグレード（ボトル用途）のＰＥＴと押出成形可能なＰＥＴ組成物とが混合あるいは組み合わせた場合でも、得られた樹脂の組み合わせは十分に望ましい性能特性を発揮することはない。つまり、リサイクルの観点からして、一般的には、押出成形グレード（押出成形用途）のＰＥＴの割合が高い程、得られた製品は特性は望ましものでなくなる度合いが大きい。

押出成形の際に標準的なＩＳＢＭグレードのＰＥＴを使用することは、上記したリサイクル性の問題のいくつかを解決する助けとなる可能性がある。しかしながら、上記したような理由によって、多くの努力にも拘わらず、この種の樹脂は一般的に商業化されるに至っていない。この種の樹脂は典型的にはＩＶが低く、つまり通常は約０．６５から０．８７である。この結果、それ自体の重量を運ぶことができない傾向が生じ、および/又は、樹脂が速く押し出されすぎて所望の捕捉可能なパリソンを形成できない。このことは、許容できるパリソンを作るための十分な溶融強度を必要とする、全てではないが殆どのＥＢＭプロセスにおいて問題となる（シャトル式ＥＢＭシステム、ホイール式（回転ホイール式）ＥＢＭシステム、その他のシステムにおいて）。十分な溶融強度がなければ、パリソンは正しく形成されず、（水のように）速く流れ過ぎてしまいブロー成形型に取り込むことができない。加えて、物品によっては、ＩＶが低いと容器の強度が低下し、応力による破壊や割れ、さらには視覚的な濁りやスジ（条痕）が生じ易い。

よって、商業的に条件を満たしており、また押出成形グレードのＰＥＴ組成物あるいは調合物からリサイクルストリームに適合性があるボトルおよび／または容器を生産するためのＥＢＭの方法およびシステムに対する要求がある。

押出成形されたＰＥＴ用パリソン、容器、およびこのようなパリソンおよび容器を製造するための方法が開示されている。実施例においては、第１の押出成形（押出）されたポリマーと、第２の押出成形（押出）されたポリマーは、共押出成形（共押出）される。第１の押出成形されたポリマーはＰＥＴを有してなり、第２の押出成形されたポリマーはＰＥＴを有してなり、第１の押出成形されたポリマーの固有粘度は第２の押出成形されたポリマーの固有粘度よりも大きい（高い）。共押出成形されたパリソンは、次いで、ブロー成形されて容器に形成される。

実施例では、第１の押出成形されたポリマー（つまり、固有粘度（ＩＶ）のより大きいポリマー）は、約０．９６ないしこれより大きいＩＶを有するＰＥＴを有してなる。必要に応じて、第１の押出成形されたポリマーは、約１．０から１．４のＩＶを有するものとし、また例えば、固相化（固相処理された）標準的なボトルグレード（ボトル製造用途）のＰＥＴで作られたものとし、さらに鎖延長剤（鎖伸長剤）なしのものとしても良い。第２の押出成形されたポリマー（つまり、固有粘度（ＩＶ）のより小さいポリマー）も、ＰＥＴを有してなり、また約０．８５ないしこれより小さいＩＶを有するものとしても良い。必要に応じて、第２の押出成形されたポリマーは約０．８から０．８５のＩＶを有するもので良い。さらに、第２の押出成形されたポリマーはさらに、使用済みリサイクルされたＰＥＴ（ＰＣＲ ＰＥＴ）および粉砕再生されたＰＥＴから構成しても良く、および／または付加的に着色剤および／またはバリア（バリア層）を含んでいても良い。

多層の押出成形された容器の実施例を概略的に例示した一部破断図である。 成形された容器の壁を概略的に例示した部分断面図である。 中間製品の実施例の壁の部分断面図である。 単層の物品に関する、他の実施例の壁の部分断面図である。

次に、添付図面を参照しつつ例示としての本発明の実施例を説明する。
添付した図面には本発明の実施例が例示されており、これら実施例を以下に詳細に説明する。なお、本発明を実施例に関連して説明するが、本発明はこれら実施例に制限（限定）されるものではない。逆に、本発明は、添付した特許請求の範囲より規定される発明の技術思想および範囲内に含まれる、これらの代替、改変および均等物を包含することを意図している。

例示目的のみで、これに限定されないが、図１は、多層の押出成形された容器１０の実施例を概略的に示した一部破断図である。図２は、容器１０の壁の部分（部分Ａとして示されている）を概略的に例示した一部断面図である。例示された実施例において、最も内側の３つの層１２、１４、１６は、第１の処理ステージ（このステージには各材料を共押出（共押出形成）や複数（多段）の押出成形（押出）をすることを含んでいる）において形成され、またこれによって中間品２０が提供される。例示された実施例では、オプションの（任意に追加できる）第４の層／最外側層１８が含まれている。このオプションの最外側層１８は、これを含ませる場合には、他の層と同様あるいは他の層とは異なるプラスチック材料から構成することができ、必要ならばコーティングをしても良い。中間品の壁部の実施例を図３に概略的に例示した。中間品２０に関して３つの層を開示しまた容器１０に関して４つの層を開示したが、この分野の当業者であればより多くの層（あるいは中間品２０についてはより少ない層）を設ける構成でも良く、および各層を異なる構成（構造）および厚さのものとしても良い（所定の層について厚を変えたり、層対層の厚さの比率を変化させる）。図４は、単一層の物品ないし容器の壁部の実施例を概略的に例示したものである。物品ないし容器は、単一の層（全体的に層１４として例示）で通常は有してなる。

本明細書の実施例として方法が開示されており、この方法では２つ以上のポリマーが共押出（共押出成形）されてパリソンが形成され、このパリソンは次いでボトルあるいは容器にブロー成形される。実施例では、２つの別のポリマーが提供される。第１のポリマーは、ＰＥＴを有してなり、比較的高いＩＶ、例えば０．９６以上（あるいは、例えば約１．０から約１．４）を有している。第１のポリマーは、これに限定されないが例えば、固相化された標準的なボトルグレード（ボトル製造用途）のＰＥＴにより作られ、また鎖延長剤なしのものでも良い。第２のポリマーは、同様にＰＥＴを有してなり、また比較的小さいＩＶ、例えば約０．８５より小さい（例えば、約０．８から約０．８７）のもので良い。第２のポリマー、つまり比較的小さいＩＶを有するポリマーは、使用済みリサイクルされた（ＰＣＲ）ＰＥＴおよび／または粉砕再生されたＰＥＴを有しても良い。さらに、実施例によっては、第２のポリマーは、付加的に、１以上の着色剤を含んでも良い。

実施例では、第１のポリマーは、例えば約０．９７のＩＶのものが提供され、一方、第２のポリマーは、例えば０．７６のＩＶを有するもので良い。比較的大きなＩＶの層は、高い溶融温度での処理（取扱）を可能とすると共に強度を提供し、および追加的にマイグレーション（移行）を防止するために役立つ。

方法とシステムの実施例では、第１の（高いＩＶの）ポリマーと第２の（低いＩＶの）ポリマーは押出成形されると共に結合され（例えば、押出ヘッドを経て）、これにより多数の（例えば、２つの）層を有するパリソンが形成される。実施例では、高いＩＶの層の（側壁に沿ったパリソンの中心線に垂直な方向における）断面厚さはパリソン全体の厚さの約２０％（０．２０倍）とすれば良く、また低いＩＶの層の厚さはパリソン全体の厚さの約８０％（０．８０倍）とすれば良い。さらに、得られるボトルあるいは容器の所望の内容物に応じて、高ＩＶ層と低ＩＶ層を、どちらを内側の共押出成形層とするか及びどちらを外側の共押出成形層とするかに関して、置き換えないし入れ替えする構成としても良い。

本発明の開示に従って作られるボトルおよび容器の実施例は、結晶化ＰＥＴを含み得るものであり、商業的に受け入れられる透明性を示し得るものであり、また標準的なＰＥＴのリサイクルストリームにおいて完全にリサイクル可能なものである（つまり、「１」とリサイクルマーク付けできる）。

実施例において、固体の状態ではない、押出成形されたＰＥＴは、下への押出を可能とするために、約０．９６、あるいはこれより小さい、「合成の」ＩＶを有している。本発明では、しかしながら、重力の方向に押出する装置に限定されず、他の公知の技術を採用することができる。

さらに、本明細書に開示された方法とシステムは、１つの共押出成形された層として形成されたパリソン、あるいは２つ以上の押出成形層を有する多層の実施例のパリソンに適用できる。さらに、実施例において、１つの層がキャリア層として機能する一方、他の層（単数または複数）には１つ以上の他の構造または機能（特性）を持たせる構成でも良い。このような他の構造または機能としては、ＰＣＲの使用、色付け（例えば、外側の色）、あるいはコスト最適化（例えば、中間層を比較的安価な（ジャンク（中古、２級）材料で作ること）などを含んでいる。これに限定されないが、実施例において、比較的高いＩＶのポリマーはスケルトン（骨格）として機能し、一方、他の層は２８％あるいはそれより多くのＰＣＲを含む構成としても良い。さらに、これに限定されないが、得られたボトルあるいは容器の実施例において、重量比で約１０％から５０％の間のＰＣＲ含有量を持たせる構成でも良い。他の実施例において、ＰＣＲ含有量は本質的に重量比で約２０％から３０％としても良い。さらに、必要に応じて、８０％以上（１００％まで）のＰＣＲを含むジャンク材料の層を追加的に含ませる構成でも良い。本発明の開示の実施例は、鎖延長剤に依存するものではなく、非晶質樹脂と固体状態の樹脂との組み合わせでもない。すなわち、押出成形可能なポリマーは、固体状態で提供することができ、および非晶質ではない。

二重の層の潜在的なメリット（利点）は、キャリア樹脂（担体樹脂）を利用できることである。層が単独で色付けされるか、あるいは様々な組み合わせて色付けされるかに因らず、一方または両方の層を色付けして異なる視覚的な効果を得ることは可能である。さらに、透過性が潜在的な課題の場合、１つ以上のバリア層がパリソン／物品の１つ以上の層について使用される。

本発明の概念に関連して開示されたパリソンは、種々の形態の公知の処理技術および装置を利用して処理できる。いくつかの実施例に対して、「シャトル」タイプのシステムを使用することができる。このシャトルタイプ（シャトル式）の装置では、多数の出口を備えたヘッドが共通のスポットでパリソンを提供すると共に、パリソンの下の適切な位置において金型が移動、または往復することができる。このようなシステムは、スペースが問題である場合、および／または、高容積および速度に関する関心が小さく生産性がより大きな「要望」である場合には、適している。あるいは、潜在的により高速で高出力であるより「連続的な」プロセスが望まれている場合には、種々の公知の回転式ないし「ホイール」式の押出成形技術を採用すれば良い。実施例において、ホイール式押出成形機および装置は、要望通りに、種々の方向、例えば上方に、あるいはいくつかの応用においては望ましい下方に、押出をするように構成することができる。

本発明の他の実施例は、固体状態である標準的なボトルグレードのＰＥＴ樹脂から作られた単層の押出成形されたＰＥＴ容器から構成される。標準的なボトルグレードのＰＥＴ樹脂は、約０．６５から約０．８７のＩＶを有している。本発明の実施例において、このようなＰＥＴ樹脂は、そのＩＶを約０．９６から約１．４、特定の実施例では約１．１に増大させるために固体の状態としても良い。このような樹脂は、鎖延長剤あるいは他の同様な添加剤や重合調整剤なしのものでも良い。このような樹脂の押出成形は、例えば下方への押出成形をするホイール式処理については、リサイクル可能な（例えば、リサイクルマーク１が付けられる）ＰＥＴ容器を良好な透明性と材料組成分布で製造できる（これにより容器の強度と出来映え（性能）が改善される）。本明細書において「良好な透明性」は、条痕および／または濁りが実質的にない容器の状態を意味する。本発明の教示に従って作られた容器は従来の３フィート落下試験（「冷却」状態あるいは「非冷却」状態で行われる試験でも良い）を含む落下試験に耐えるのに適した容器を得ることができる。すなわち、試験した範囲内では、多くの数（例えば、５０％超）の試験容器が３フィート落下試験に合格した。実施例では、このような樹脂のＥＢＭ処理において、略一定の金型温度を維持することが好ましい。

本発明の実施例についての以上の説明は例示および説明のために行ったものである。これらの説明は包括的なものではなく、また本発明は開示されたままの形態に限定されない。これら実施例は、本発明の原理およびその実用的な応用例を説明し、これにより当業者が本発明および意図する特定の利用に適するような種々の変更例である種々の実施例を利用できるようにするために選択され説明したものである。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびその均等物により規定されることを意図している。

Claims (16)

1. ＰＥＴを有してなる第１の押出成形されたポリマーと、
   ＰＥＴを有してなる第２の押出成形されたポリマーとを有してなり、
   前記第１および第２のポリマーは共押出成形されたものであり、前記第１および第２の押出成形されたポリマーは固体状態であり、および前記第１の押出成形されたポリマーは前記第２の押出成形されたポリマーの固有粘度よりも高い固有粘度を有する、
   ことを特徴とする押出成形されたＰＥＴパリソン。
2. 前記第１の押出成形されたポリマーが少なくとも０．９６の固有粘度を有している、請求項１記載のパリソン。
3. 前記第１の押出成形されたポリマーが約１．０から約１．４の固有粘度を有している、請求項１記載のパリソン。
4. 前記第２の押出成形されたポリマーが０．８５より小さい固有粘度を有している、請求項１記載のパリソン。
5. 前記第２の押出成形されたポリマーが約０．８０から０．８７の固有粘度を有している、請求項１記載のパリソン。
6. 前記第２の押出成形されたポリマーが使用済みリサイクルされた（ＰＣＲ）ＰＥＴまたは粉砕再生されたＰＥＴを有している、請求項１記載のパリソン。
7. 前記第２の押出成形されたポリマーが着色剤を含んでいる、請求項１記載のパリソン。
8. 前記第１の押出成形されたポリマーの断面厚さがパリソン全体の厚さの少なくとも約０．２倍である、請求項１記載のパリソン。
9. 前記第２の押出成形されたポリマーの断面厚さがパリソン全体の厚さの約０．８０倍よりも小さい、請求項１記載のパリソン。
10. １つ以上の追加の押出成形されたポリマー層を含んでいる、請求項１記載のパリソン。
11. 前記１つ以上の追加の押出成形されたポリマー層がリサイクル材料または粉砕再生材料を有してなる、請求項１０記載のパリソン。
12. 請求項１記載のパリソンから形成された容器。
13. ＰＥＴを有してなる押出成形された単層のポリマーを有してなり、
    前記押出成形された単層のポリマーは固体状態であり、および前記押出成形された単層のポリマーは約０．９６から約１．４の固有粘度を有し、および鎖延長剤がない、
    ことを特徴とする押出成形されたＰＥＴパリソン。
14. 前記固有粘度が約１．１である、請求項１３記載のパリソン。
15. 請求項１３記載のパリソンから形成される容器。
16. 前記容器が条痕および濁りが実質的にない、請求項１５記載の容器。

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