JP2544865B2 - 合成樹脂製中空体の成形方法及びブロ―キャビティ型 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリフォームを二軸延
伸させて合成樹脂製中空体を成形するためのブローキャ
ビティ型に関する。

【０００２】

【従来の技術】合成樹脂製中空体例えばポリエチレンテ
レクタレート（ＰＥＴ）樹脂製ボトルは、予め射出成形
されたプリフォームをブローキャビティ型内に配置し、
これを二軸方向に延伸させることで成形される。この成
形されたボトル内に内容物例えば飲料あるいは食品等を
充填する際には、殺菌などの観点から内容物をある温度
に加熱した状態で行っている。このため、成形されたボ
トルは耐熱性が要求される。配向により得られる耐熱性
を向上するためには、二軸延伸吹込成形工程での二軸延
伸倍率を比較的高い倍率に設定することで行なわれる。
更に加えて、このボトルをヒートセットすることで耐熱
性を補償することもある。このヒートセット工程は、ブ
ローキャビティ型内にヒータ等の加熱手段を内蔵してお
き、二軸延伸されたボトル表面を加熱されたキャビティ
面に所定時間密着させることで実施される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種のボトルを使用
するユーザは、ボトルの肉厚分布に関して規格を設ける
場合がある。この規格が比較的厳しい場合には、ボトル
メーカは肉厚分布の安定性を高めるため手段を講ずる必
要があり、その一手段として、二軸延伸倍率を下げて成
形を行うことがある。

【０００４】比較的低延伸倍率のボトルの耐熱性を向上
させるには、上述したヒートセット工程を実施する必要
があるが、本発明者等の実験によれば低延伸倍率のボト
ルをヒートセットすることで、このボトルの外観品質が
損なわれるという問題を見出だした。すなわち、図３に
示すように、このようなボトル１０の胴部１２には、縞
模様が形成されることが分かった。このボトル１０は、
比較的低い二軸延伸倍率にてブローキャビティ型内で吹
込成形された後、例えばガラス転移点以上の温度に加熱
されたキャビティ面にボトル表面を密着させてヒートセ
ットを行い、その後型開により取り出したものである。
このような縞模様１４は、ボトル外観を著しく損ね、商
品価値をなくしてしまう。

【０００５】そこで、本発明の目的とするところは、二
軸延伸吹込成形後にヒートセットを行っても、外表面に
縞模様等を生ずることを防止し、外観品質の高い合成樹
脂製中空体を成形することのできるブローキャビティ型
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
内部に加熱手段を有し、キャビティ面にニッケル被膜中
にフッ素樹脂の微粒子を分散共析させた複合メッキ被膜
を形成したブローキャビティ型内に、合成樹脂製のプリ
フォームを配置する工程と、前記プリフォーム内に加圧
気体を導入し、プリフォームを二軸延伸させて、胴部に
密度１．３５５ｇ／ｃｍ ^３ 以下となる領域を有する合成
樹脂製中空体をブロー成形する工程と、このブロー成形
された中空体を加熱された前記キャビティ面に密着維持
させてヒートセットする工程と、 を含むことを特徴とす
る。 請求項２記載の発明は、プリフォームを二軸延伸さ
せて合成樹脂製中空体を成形するためのブローキャビテ
ィ型において、前記キャビティ型は、内部に加熱手段を
内蔵し、加熱されたキャビティ面に前記中空体を密着さ
せてヒートセットするものであり、かつ、前記キャビテ
ィ面に、ニッケル被膜中にフッ素樹脂の微粒子を分散共
析させた複合メッキ被膜を形成し、ヒートセット前の状
態にて胴部に密度１．３５５ｇ／ｃｍ ^３ 以下となる領域
を有する前記中空体をブロー成形することを特徴とす
る。

【０００７】

【作用】本発明者等の研究によれば、中空体の胴部外表
面に縞模様が形成される原因は、中空体外表面が剥離
し、それがブローキャビティ型のキャビティ面に付着す
るものであることが判明した。上述した組成及び構造の
複合メッキ被膜をキャビティ面に形成しておくと、この
複合メッキ被膜は非粘着性であるので、離型性が向上す
る。離型性が向上するため中空体の外表面が剥離してキ
ャビティ面に付着することを防止でき、中空体外表面に
縞模様が形成されることが防止される。特に、密度１．
３５５ｇ／ｃｍ ^３ 以下の領域での縞模様の発生を防止す
ることができる。

【０００８】更に、離型性が向上するため、型開時に中
空体が変形することが防止され、賦形性が向上する。更
に、二軸延伸吹込成形時にあっては、キャビティ面での
樹脂材料の滑り性が良好となるため、その成形によって
得られた中空体の肉厚分布を改善できる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を適用したブローキャビティ型
の一実施例について図面を参照して具体的に説明する。

【００１０】図１は、本発明が適用される二軸延伸吹込
成形工程の一実施例を示している。同図において、予め
射出成形されたプリフォーム２０は、開口を有するネッ
ク部２２と、有底筒状の胴部２４とから構成される。本
実施例は、いわゆる１ステージの成形装置を示し、プリ
フォーム２０のネック部２２を支持しているネック型２
６は、射出成形ステーションではネック部の成形型とし
て兼用され、その後ネック型２６はプリフォーム２０の
搬送手段として用いられ、温調工程を経てこの二軸延伸
吹込成形工程にプリフォーム２０を搬入する。

【００１１】このプリフォーム２０が内部に配置される
ブローキャビティ型３０は、最終容器としてのボトルの
外形形状と一致するキャビティ面３８を有している。本
実施例では、ブローキャビティ型３０は、図１の左右に
て開閉可能な一対の割型３２ａ，３２ｂと、底型３４と
から構成される。更に、一対の割型３２ａ，３２ｂの内
部には、ヒートセット工程を実施するための例えばヒー
タ３６が設けられている。加熱手段としては、ヒータに
限らず温水等の温調媒体を循環させても良い。

【００１２】プリフォーム２０のネック部２２側の開口
には、ブローコア型５０が挿入配置される。このブロー
コア型５０は、延伸ロッド５２を軸方向に移動自在に支
持すると共に、プリフォーム２０内部に吹込エアーを吹
き込むためのエアー導入口５４を有している。

【００１３】本実施例装置の特徴的構成は、ブローキャ
ビティ型３０の少なくともキャビティ面３８に複合メッ
キ被膜層４０を形成したことである。この複合メッキ被
膜層４０はニッケル被膜中に、フッ素樹脂の微粒子を分
散共析させたもので、例えば、日本カニゼン株式会社製
の商品名カニフロンを挙げることができる。この複合メ
ッキ被膜層４０の組成としては、好ましくは、ニッケル
（Ｎｉ）を８０〜９０重量％、還元剤としてのリン
（Ｐ）を１〜９重量％、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）を１〜
９重量％含有するものが良く、フッ素樹脂の粒径は１μ
ｍ以下であることが好ましい。更に好ましくは、ニッケ
ル（Ｎｉ）を８３〜８６重量％、リン（Ｐ）を７．５〜
１０重量％、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）を６〜８．５重量
％含むものが良い。あるいは、ニッケル（Ｎｉ）を８８
〜９０重量％、リン（Ｐ）８〜９．５重量％、フッ素樹
脂（ＰＴＦＥ）を１．５〜３重量％含むものが良い。後
者のものは、より耐摩耗性の点で優れている。このよう
な複合メッキ被膜層４０を顕微鏡写真にて観察した場
合、被膜中にＮｉ−Ｐマトリックス構造を有し、その中
にＰＴＦＥ微粒子がほぼ均一に分散された構造として観
察される。

【００１４】このような複合メッキ被膜層４０は、少な
くともキャビティ面３８上に０．０５ｍｍ以下例えば
０．０１ｍｍ程度の厚さで形成される。複合メッキ被膜
層４０はキャビティ面３８にのみ形成してもよいが、ブ
ローキャビティ型３０の内外表面全体に形成してもよ
く、このようにすれば、マスキング等の煩雑な工程を省
略できる。

【００１５】更に好ましくは、複合メッキ被膜層４０を
形成した後、これを所定温度にて熱処理するとよい。熱
処理を行うと、Ｎｉ−Ｐマトリックスの均一化が図ら
れ、組織が密となって硬度が向上する。事実、ＨＶ硬度
を測定したところ、メッキ後の硬度に比べて、熱処理後
のＨＶ硬度はほぼ２倍近く向上した。この熱処理温度
は、好ましくは４００℃以下、更に好ましくは３００℃
前後で行うことができる。このような比較的低温度にて
熱処理を行うことができるため、ブローキャビティ型３
０の材質を、加工性，コスト，熱伝達特性及び軽量性の
点で優れているＡｌ材で形成した場合、その融点よりも
はるかに低い温度にて熱処理できるため、ブローキャビ
ティ型３０の熱処理時の熱変形を防止することができ
る。

【００１６】本発明者等は、同一の成形条件下にて、キ
ャビティ面３８に複合メッキ被膜層４０を形成した場合
としない場合とについて、それぞれ同じ形状のボトルを
二軸延伸吹込成形し、縞模様が発生するか否かについて
実験してみた。成形条件としては、樹脂材料としてユニ
ペットＲＴ５２３Ｃ（商品名）を用い、，ブローキャビ
ティ表面温度を８０℃とし、ブロー時間８秒及びエアー
循環時間２．５秒の後に型開を行った。キャビティ面３
８に複合メッキ被膜層４０を形成しない場合には、図３
に示すような縞模様が確認された。一方、キャビティ面
３８に複合メッキ被膜層４０を形成した場合には、この
メッキ被膜層４０が非粘着性であるため、離型性が各段
に向上することが分かった。この結果、型開時にボトル
外表面が剥離することが防止され、剥離した樹脂がキャ
ビティ面３８に付着することによって形成される縞模様
の発生を防止することができた。

【００１７】ところで、高度に二軸延伸配向されたボト
ルは、上記の縞模様はまったく発生しない。事実上記実
験に用いたボトルは、縦軸延伸倍率が１．６１、横軸延
伸倍率２．２５と低いものであった。高度に二軸配向さ
れるボトルは、縦軸延伸倍率が２．５倍以上あり、事実
本発明者等が縦軸延伸倍率を２．５倍以上に設定した場
合には、全体の二軸配向度が向上し、縞模様は発生しな
かった。このように縞模様の発生は、二軸配向度と密接
な関係があることが本発明者等によって確認された。そ
して、本発明者等のさらなる研究によれば、二軸配向度
の違いにより、ボトルの見掛上のガラス転移点が相違
し、このガラス転移点の相違が縞模様の発生に密接に関
係するものと考えた。

【００１８】図２は、横軸に温度をとり、縦軸に樹脂の
自由体積をとり、配向度の違いによる見掛上のガラス転
移点の相違を示したものである。同図から明らかなよう
に鎖線で示す高度に二軸配向したＰＥＴ樹脂のガラス転
移点Ｔｇ´と比較して、比較的二軸配向度の低いＰＥＴ
樹脂のガラス転移点Ｔｇは低くなっている。本発明者等
は、高度に二軸配向した樹脂材料は、配向度の低いもの
と比較して、見掛上のガラス転移点が高くなっているた
め、ブローキャビティ型の表面での熱安定性が高く、剥
離が生じにくいものと考えた。

【００１９】本発明者によれば、縞模様の発生しやすい
ボトルは、縦軸の延伸倍率と横軸の延伸倍率との積が５
以下のもので顕著であり、特にその積が４．５以下さら
にはその積が４以下であるとより顕著であると判明し
た。

【００２０】本発明者等は更に、縞模様が発生しやすい
ボトルの密度について考察してみた。

【００２１】ヒートセット前の状態でのボトルの軸方向
における密度分布を測定したところ、特にその胴部１２
における軸方向の中間部分の位置にて、密度が１．３５
ｇ／ｃｍ³ 前後と最も低く、図３に示すように胴部１２
の中間領域に縞模様が特に発生しやすいことが判明し
た。すなわち、このような縞模様は、密度が１．３５ｇ
／ｃｍ³ 前後にて発生し易く、特に、密度１．３５５ｇ
／ｃｍ³ 以下で顕著に発生することが判明した。この領
域よりも上部の領域であり、密度が１．３６ｇ／ｃｍ³
付近である領域では、比較的縞模様が発生しにくいが、
成形条件によっては縞模様が発生することが判明した。
このように、本発明は、ヒートセットされない状態にて
胴部１２に密度１．３５５ｇ／ｃｍ³ 以下となる領域を
有するボトルを成形する場合に特に有用である事が分か
る。

【００２２】このように本実施例によれば、縦軸及び横
軸の延伸倍率の積が５以下であるような低延伸倍率のブ
ロー成形工程あるいは、ヒートセットされない状態での
胴部に密度１．３５５ｇ／ｃｍ³ 以下となる領域を有す
るボトルを成形する場合にも、ブローキャビティ型３０
のキャビティ面３８に複合メッキ被膜層４０を形成して
おくだけで、ボトルの外観品質を損なう縞模様の発生を
効果的に防止することができた。しかも、複合メッキ被
膜層４０をキャビティ面３８上に形成したとしても、そ
の被膜層４０の表面精度が、キャビティ面３８の仕上げ
精度とほぼ同等であるため、ボトルの寸法精度を損なう
こともなかった。

【００２３】次に、複合メッキ被膜層４０をキャビティ
面３８に形成した場合としない場合とについて、ボトル
の耐熱特性を特定してみた。

【表１】 表１は、キャビティ面３８上に複合メッキ被膜層４０を
形成してボトルを形成した場合である。その成形条件と
しては、キャビティ面３８の表面温度を８１℃とし、ブ
ロー時間６．２秒、エアー循環１秒後に型開を行いボト
ルを取り出した。

【表２】 表２は、キャビティ面３８に複合メッキ被膜層４０を形
成しない場合の耐熱特性を示している。成形条件として
は、キャビティ面３８の表面温度を８０℃とし、ブロー
時間８秒及びエアー循環２．２秒後に型開を行いボトル
を取り出した。

【００２４】なお、表１及び表２におけるボトルの収縮
テストは、ボトルを成形した後２４時間経過して充填温
度６０℃にて温水を充填し、その後キャップを開放した
まま１時間自然放熱した後のテスト結果である。

【００２５】表１及び表２の比較から明らかなように、
ボトルの収縮に伴う変化容量は、複合メッキ被膜層４０
を形成した場合としない場合とでほとんど変化がないこ
とが分かる。これは、本実施例の複合メッキ被膜層４０
がＮｉ−Ｐメッキ層であり、ブローキャビティ型３０の
材質であるＡｌと熱伝導率がほとんど同等であるからで
ある。なお、本実施例のようにブローキャビティ型３０
をＡｌとし、複合メッキ被膜層４０をＮｉ−Ｐメッキ層
とすることで、型の母材とメッキ層との熱膨張係数もほ
とんど同等となるため、耐久性にも優れている。

【００２６】複合メッキ被膜層４０をキャビティ面３８
に形成してなるブローキャビティ型３０を用いて成形し
たボトルについて、本発明者等は、ボトル表面からオリ
ゴマーが離脱することをも防止できることを確認でき
た。このオリゴマー（低重合成分）は、ＰＥＴ等の樹脂
材料中に含有されており、比較的結合力が弱く、熱によ
りボトル表面に析出しやすいものである。このオリゴマ
ーが析出して、金型表面に付着すると、その後長時間成
形を行うことにより、金型表面が鏡面状態から粗面状態
となり、ボトルの透明性を悪化する原因となっている。
このため、従来は金型を頻繁に清掃する必要があり、生
産性が低下する原因となっていた。本実施例では、複合
メッキ被膜層４０が非粘着性であるため、この複合メッ
キ被膜層４０によりオリゴマーの接着性が低下し、ボト
ル表面からオリゴマーが離脱するのを低減できたものと
考えられる。

【００２７】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の要旨の範囲で種々の変形実施が
可能である。上記実施例は、本発明をいわゆる１ステー
ジの成形装置に適用した例を示したが、プリフォームの
射出成形と二軸延伸吹込成形とを別ステージで行ういわ
ゆる２ステージの成形装置にも同様に適用可能である。
また、複合メッキ被膜層４０の組成としては、ニッケル
被膜中にフッ素樹脂の微粒子を分散共析させたものであ
ればよく、上記実施例のように還元剤として作用するリ
ン（Ｐ）に代えて、他の還元剤を使用することも可能で
ある。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の合成樹脂
製中空体の成形方法及びブローキャビティ型によれば、
ニッケル中にフッ素樹脂の微粒子を分散共析させた複合
メッキ被膜をキャビティ面に形成することで、離型性が
良好となり、ヒートセット後に型開して取り出された合
成樹脂製中空体の外表面に縞模様などの外観品質を損ね
るパターンの形成を防止することができる。特に、胴部
に密度１．３５５ｇ／ｃｍ ^３ 以下の領域を有する中空体
において、縞模様を確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される二軸延伸吹込成形工程の位
置実施例を示す断面図である。

【図２】配向度の相違に基づくボトルの見掛上のガラス
転移点の相違を説明するための特製図である。

【図３】ボトル外表面に形成される、縞模様を説明する
ための概略斜視図である。

【符号の説明】

１０ ボトル １２ 胴部 １４ 縞模様 ３０ ブローキャビティ型 ３６ ヒータ ３８ キャビティ面 ４０ 複合メッキ被膜層

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に加熱手段を有し、キャビティ面に
   ニッケル被膜中にフッ素樹脂の微粒子を分散共析させた
   複合メッキ被膜を形成したブローキャビティ型内に、合
   成樹脂製のプリフォームを配置する工程と、 前記プリフォーム内に加圧気体を導入し、プリフォーム
   を二軸延伸させて、胴部に密度１．３５５ｇ／ｃｍ ^３ 以
   下となる領域を有する合成樹脂製中空体をブロー成形す
   る工程と、 このブロー成形された中空体を加熱された前記キャビテ
   ィ面に密着維持させてヒートセットする工程と、 を含むことを特徴とする合成樹脂製中空体の成形方法。
2. 【請求項２】 プリフォームを二軸延伸させて合成樹脂
   製中空体を成形するためのブローキャビティ型におい
   て、 前記キャビティ型は、内部に加熱手段を内蔵し、加熱さ
   れたキャビティ面に前記中空体を密着させてヒートセッ
   トするものであり、かつ、前記キャビティ面に、ニッケ
   ル被膜中にフッ素樹脂の微粒子を分散共析させた複合メ
   ッキ被膜を形成し、 ヒートセット前の状態にて胴部に密度１．３５５ｇ／ｃ
   ｍ ^３ 以下となる領域を有する前記中空体をブロー成形す
   る ことを特徴とするブローキャビティ型。