JP2606645B2 - 表面光沢性に優れたブロー成形多層プラスチック容器 - Google Patents
表面光沢性に優れたブロー成形多層プラスチック容器Info
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Description
ー成形多層プラスチック容器に関する。より詳細には、
多層構造を有し、外表面がオレフィン樹脂で形成されて
いながら、優れた表面光沢を有するプラスチック容器に
関する。
は軽量性や耐衝撃性に優れており、各種食品、調味料、
トイレタリー製品等の包装容器として広く使用されてい
る。この容器として、単層及び多層の各種のものが使用
されているが、容器の内外表面層としては、衛生的特
性、耐湿性等の見地から、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン等のポリオレフィン樹脂が広く使用されている。
常の成形とは異なったグレードのものが一般に使用され
ている。即ち、中空成形に際しては、溶融パリソンが自
重により垂れ下がる現象(ドローダウンと呼ばれる)
や、溶融パリソン自体に波立ちを生じたり或いはサメ肌
を生じる現象(メルトフラクチュア)を生じやすく、こ
れを防止するために、メルトフローレート(MFR)が
2.0g/10分以下である様な比較的高分子量で、し
かもMw/Mnで定義される分子量分布が広い範囲、即ち
3.5〜7の範囲にある樹脂が使用されている。この樹
脂は、上記ドローダウンの防止には有効であるとしても
メルトフラクチュアの防止には有効でなく形成される器
壁は表面光沢が乏しく、また透明性に欠けており、更に
ビン詰製品とした場合、ビンを通しての内容物の外観が
ガラスビン詰製品に比してかなり劣ったものとなり、商
品価値に乏しいものとなるという欠点がある。
以上の樹脂層が積層された構造の多層プラスチック容器
において、最外表面層が、エチレン含有量が2乃至8重
量%で、メルトフローレートが2.5g/10分以上で
且つMw/Mnの比が3乃至5のエチレン−プロピレン・
ランダム共重合体から成ることを特徴とする表面光沢性
に優れた多層プラスチック容器が記載されている。
製ボトルの製造では、樹脂の金型面への融着を防止する
と共に、成形時におけるエア抜きをよくする見地から、
サンドブラストした金型キャビテイを使用しなければな
らないが、このサンドブラスト面が成形されるオレフィ
ン樹脂ボトルの外面に転写され、この転写パターンによ
りボトル外面の光沢がどうしても低下するのである。
は、一般のオレフィン樹脂製ボトルに比して表面光沢が
確かに改善されてはいるが、未だフィルム等の他の成形
品に比べれば表面光沢において不十分なものである。
をブロー成形する場合に生じる上記欠点が解消され、表
面光沢性に優れたオレフィン樹脂製のブロー成形多層プ
ラスチック容器を提供するにある。
上の樹脂層が積層された構造のブロー成形多層プラスチ
ック容器において、最外表面層が、直径1mm及び長さ
10mmのノズル及び測定温度190℃のキャピラリー
レオメーターによる流れ特性試験方法(JIS K719
9)において、下記式 及び 式中、τは上記毛細管粘度測定における剪断応力(ダイ
ン/cm2 )で 乃至0.41の数である。を満足する流動特性を有する
オレフィン重合体から形成され且つ最外表面が溶融処理
されていることを特徴とする表面光沢性に優れている多
層プラスチック容器が提供される。
のオレフィン樹脂と基体として、前記「数1」及び「数
2」を満足する流動特性を有するオレフィン樹脂を外層
として共押出し、押出されたパリソンを、サンドブラス
ト面を有するブロー型内でブロー成形し、次いでブロー
成形物の最外面を溶融処理することを特徴とする表面光
沢性に優れた多層プラスチック容器の製造方法が提供さ
れる。
容器外表面層に前記「数1」及び「数2」を満足するオ
レフィン樹脂層を備えていること及びこの最外表面が溶
融処理されていることが顕著な特徴である。
容器がフィルム等の他の成形品に比して表面光沢性に劣
るのは、既に指摘した通り、金型キャビティのサンドブ
ラスト面がブロー成形物の表面に転写されることや、樹
脂の溶融特性等によってシャークスキン等の特有の模様
が成形物表面に発現されることによる。
阻害するこれらの要因のうち、金型のサンドブラスト面
の転写による表面凹凸は、成形物表面の樹脂を選択的に
溶融処理することにより平滑化可能であること、及び一
方、樹脂の溶融特性等によって表面に形成されるシャー
クスキン等の凹凸模様は上記の溶融処理等によっては消
滅させることは困難であるという事実を見出した。
ーによる流れ特性試験方法(JIS K び「数2」を満足するオレフィン樹脂を、ブロー成形容
器の外表面層として選択使用することにより、シャーク
スキンやフローマーク等の樹脂の溶融流動に基づく凹凸
模様の発生が解消され、一方金型サンドブラスト面に基
づく凹凸模様はブロー成形物表面の溶融処理により解消
されることを見出だした。
剪断応力との関係で規定している流動特性は、従来オレ
フィン樹脂等に一般に使用されているメルト・インデッ
クス(MI)やメルトフローレート(MFR)とは、意
味のかなり相違するものである。即ち、MI(MFRも
同じ)は単位時間(10分)当りの押出量(g数)で定
義される特性値であり、剪断速度と剪断応力との関係は
問題とされていない。これに対して、本発明では、剪断
速度と剪断応力との関係がブロー成形品のシャークスキ
ンやフローマークの発生に密接に関係するのである。
よる流れ特性試験方法において、剪 Aは、式
り、一方線Bは式
囲まれた領域が本発明で のは、この範囲が実際の溶融押出条件と対応するためで
ある。
足しない領域では、ブロー成形品の外表面にシャークス
キンを発生し、このブロー成形品ではたとえ表面溶融処
理を行っても、シャークスキンによる凹凸模様が残留
し、60゜グロスが60%以下となり、表面光沢性の点
で不満足となる。
2」を満足しない領域では、ブロー成形品外表面にフロ
ーマークが発生したり、或いはドローダウンによる偏肉
が生じたりする。尚フローマークとはダイス面に異物等
が付着した影響で溶融押出物の表面に押出方向に沿って
スジが入る現象を言う。
2」を満足するオレフィン樹脂を容器の外表面としてブ
ロー成形することにより、シャークスキンやフローマー
クの発生が防止され、しかもブロー成形物の外表面を溶
融処理に付することによって、金型サンドブラスト面に
基づく凹凸模様も解消され、表面光沢性に優れたブロー
成形多層プラスチック容器が提供される。
例を示す図2において、この容器11は、胴部12、胴
部12の下端に連なりしかもパリソンのピンチオフによ
り形成された底部13、胴部12の上端に肩部14を介
して連なる口頚部15から成っており、この口頚部15
には蓋体(図示せず)と密封係合される口部16及び口
部16の下方のネジ、ビード、フランジ或いは段肩等か
ら成る蓋取付部17が設けられている。
構造III を拡大して示す図3において、その器壁は、容
器内面側(図で左側)の基体層21と容器外面側(図で
右側)の外面層20とから成り、これらの多層構造は、
2種の樹脂の共押出しによる積層で形成されている。外
面層20は、前記「数1」及び「数2」を満足するオレ
フィン樹脂で形成されていると共に、その最外表面22
はブロー成形後に溶融処理が行われている。一方、容器
内面側の基体層20は、それ自体公知のブロー成形グレ
ードのオレフィン樹脂で形成されている。
ない場合には、図示していないが接着剤樹脂層を介在さ
せることができる。
は高−密度のポリエチレン、アイソタクティックポリプ
ロピレン、線状低密度ポリエチレン、エチレン−プロピ
レン共重合体、ポリブテン−1、エチレン−ブテン−1
共重合体、プロピレン−ブテン−1共重合体、エチレン
−プロピレン−ブテン−1共重合体、エチレン−酢酸ビ
ニル共重合体、イオン架橋オレフィン共重合体(アイオ
ノマー)、エチレン−アクリル酸エステル共重合体或い
はこれらのブレンド物等が挙げられるが、これらの内か
ら流動特性が本発明の基準に合致したものを使用する。
レン系樹脂は他のオレフィン樹脂に比して表面光沢性も
よく、また内部ヘイズも低く、透明性にも優れているの
で、本発明の目的に好適である。プロピレン系樹脂とし
ては、ホモポリプロピレンの他にプロピレンと他のα−
オレフィン、例えばエチレン、ブテン−1、ペンテン−
1、ヘキセン−1等との共重合体、特にエチレンとの共
重合体が挙げられる。
した溶融流動特性を有するものであるが、この溶融流動
特性に影響を与えるものとして重量平均分子量(Mw)
や樹脂の化学構造がある。この意味で重量平均分子量
(Mw)が27×104 乃至33×104 、特に29×
104 乃至32×104 の範囲にあるオレフィン樹脂、
特にプロピレン系樹脂を用いるのが好ましい。尚、重量
平均分子量は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフ
法を用いて分子量分布曲線を求めポリスチレンをスタン
ダードとしてユニバーサルキャリブレーション法により
重量平均分子量を算出することにより求め得る。また、
プロピレン系共重合体、特にプロピレン−エチレン・ラ
ンダム共重合体の内、上記重量平均分子量を有するもの
は、この目的に適している。
含有量が2乃至8重量%、特に3乃至5重量%のものが
適当である。
は、表面光沢性とは無関係にブロー成形性に優れている
任意のオレフィン樹脂を用いることができる。この場
合、基体層を構成する樹脂は当然容器の内表面を形成す
ることになるが、この容器の内部には液体の内容物が充
填されるため、外部ヘーズに与える影響は殆んどない。
特にホモポリプロピレンや前述したプロピレン共重合体
が使用される。重合体全体当りのプロピレン単位の含有
量は85モル%以上、特に90モル%以上、またメルト
フローレート(MFR)がポリプロピレンの場合は2g
/10分以下であるべきである。また、内層を構成する
ポリオレフィン樹脂の他の例としては、MFR0.5g
/10分以下の高密度ポリエチレンを用いることができ
る。
の間には、種々の機能層を中間層として設け得ることが
了解されるべきである。
剤樹脂層24a,24bを介してガスバリヤー性樹脂の
中間層23を設けた場合を示す。
耐気体透過性を付与するために、ガスバリヤー性樹脂を
多層構造中に組み込むことができる。ガスバリヤー性樹
脂としては、一般に酸素透過係数(PO2 )が5.5×
10-12 cc・cm/cm2 ・sec・cmHg以下、特に4.5×10
-12 cc・cm/cm2 ・sec・cmHg 以下で、特にエチレン含有量
が20乃至50モル%で且つ未ケン化ビニルエステル残
基の含有量が5モル%以下のエチレン−ビニルアルコー
ル共重合体や、炭素数100個当りのアミド基の数が3
乃至30個、特に4乃至25個の範囲で含有されるホモ
ポリアミド、コポリアミドまたはそのブレンド物が好適
に使用される。勿論、上述したエチレン−ビニルアルコ
ール共重合体とポリアミドとはブレンド物の形で使用す
ることもできるし、このものの本質を損なわない範囲
内、例えば20重量%以下の範囲内で、他の熱可塑性樹
脂、例えばポリオレフィンやポリオレフィンとの間の接
着性を付与する樹脂等をブレンドして用いることもでき
る。
と共に、酸素吸収剤含有樹脂層、乾燥剤含有樹脂層等を
中間層として設けることができ、また、ブロー成形の際
生じるリグラインド(スクラップ樹脂)を再利用のた
め、中間層として用いてもよい。
みに対する外層の厚み比は、1乃至30%、特に3乃至
10%で、しかも最低限の厚みが30μm以上であるの
がよい。上記厚みの下限よりも小さくなると、表面光沢
向上の効果が十分に得られず、一方上記厚みの上限より
も大きいと、容器のブロー成形性が低下したり、コスト
の面でも不利である。器壁全体の厚みは、用途によって
も相違し、一概に規定できないが、200乃至1500μm
の範囲にあるのが望ましい。
グレードのオレフィン樹脂を基体として、前記「数1」
及び「数2」を満足する流動特性を有するオレフィン樹
脂を外層として共押出し、多層パリソンを成形する。勿
論、基体と外層との間に中間層や接着剤樹脂層を介在さ
せる場合には、これらの樹脂も同時押出する。共押出し
に際しては、樹脂の種類に対応する数の押出機を使用
し、多層多重ダイス内で複数の溶融樹脂流を合流させ
て、ダイス外に押出す。ダイスとしてはサーキュラーダ
イが使用され、押出温度は、用いる樹脂の融点の内高い
方の融点以上で分解温度以下の温度であるが、プロピレ
ン系樹脂の場合、一般に180乃至230℃の温度が適
当である。
のドローダウン傾向が著しくなり、一方低すぎるとメル
トフラクチャアによるシャークスキンの発生する傾向が
あるが、本発明によれば通常用いられる押出温度で、ド
ローダウンやフローマークの発生及びシャークスキンの
発生を防止し得る。
的に言って、5×101 乃至1×10 4 sec-1 、特に1×
102 乃至1×103 sec-1 の範囲にあるのがよい。
が溶融状態にある間に、サンドブラスト面を有するブロ
ー型内でブロー成形する。このブロー成形は、一般にパ
ーティング面を備えた一対の割型を使用し、パリソンを
割型でピンチオフし、この閉じ込められたパリソン内に
加圧流体を注入することにより行われる。
脂の型キャビテイ面への粘着を防止し且つ型面と樹脂面
との間のエアー抜きを有効に行わせるために、サンドブ
ラスト面となっているが、サンドブラストに用いるガラ
スビーズの粒径は、50乃至500μm、特に75乃至
200μmの範囲にあることが上記見地より望ましい。
般に加圧空気が使用されるが、所望によっては窒素等の
不活性気体や水蒸気、その他の流体も使用でき、その圧
力は4乃至10kg/cm2 (ゲージ)にあるのがよ
い。また、ブロー型は、冷却水等により強制冷却してお
くことができる。
リ成形機を用いて行うことが能率の点で望ましい。この
ロータリ成形機では周囲に多数の割型が配置して設けら
れており、一定方向に回転可能に且つ割型が開閉可能に
設けられている。ダイヘッドから、熱可塑性樹脂パリソ
ンが割金型中心の軌跡と接線方向に押し出され、この接
線位置において、割金型は開いており、供給されるパリ
ソンを割金型で挟んでブロー成形が行われる。ブロー成
形後、割金型が開いて成形物が放出される。
るブロー成形物の最外面を溶融処理する。この表面溶融
処理は、型のサンドブラスト面に対応する凹凸模様を消
失させて、平滑化を行うものであり、軽度の処理でよ
い。
熱、赤外線加熱、誘電加熱等の任意の熱源が使用される
が、操作の簡単さ及び短時間の内に効率よく加熱できる
こと等から火炎処理が最も適当である。
とが、溶融パリソンの燃焼や酸化を引き起こさない点で
重要であり、燃料としては都市ガス、プロパンガス、液
化天然ガス、液化石油ガス等の任意の燃料ガスが使用さ
れる。本発明では、バナー温度を一般に1200乃至1
400℃の温度とし、バナー先端と容器表面との間隔を
20乃至40mm程度とし、加熱を行えば満足すべき結
果が得られる。
定温度190℃のキャピラリーレオメーターによる流れ
特性試験方法において、剪断速度が9×101 される流動特性を有するエチレン含有率4%、重量平均
分子量30×104 のエチレン・プロピレンランダム共
重合体を外層用押出機に供給し、内層としてMI1.5の
エチレン・プロピレンブロック共重合体を内層用押出機
に供給し、樹脂温度190℃で2層の溶融パリソンを成
形した。この溶融パリソン表面はシャークスキンやフロ
ーマークが見られず滑らかな状態であった。このパリソ
ンをエアートラップ防止のために金型内表面が粒径75
μm乃至180μmのガラスビーズでブラストされたブ
ロー金型内でブロー成形して図2に示すような平均肉厚
800μm、内容量500cc及び外層厚み50μmの
2層ボトルを成形した。成形後のボトル表面は金型内面
の凹凸が転写された為60°光沢度を日本電色工業製の
グロスメーターにて測定した結果42%であった。この
ボトルをガスバーナーを用いてバーナー温度1300
℃、バーナーとボトルとの距離30mmで2秒間溶融処
理を施した結果、金型内面の凹凸の跡は消滅し60°光
沢度は88%となり表面光沢度が飛躍的に向上した。
ル表面の60°光沢度は42%であった。このボトルを
150℃の電気オーブン内で60秒間保持しボトル表面
に溶融処理を施した結果、60°光沢度は82%となり
表面光沢度が飛躍的に向上した。
ル表面の60°光沢度は42%であった。このボトルを
赤外線加熱装置を用いボトル表面温度を190℃で5秒
間保持しボトル表面に溶融処理を施した結果、60°光
沢度は83%となり表面光沢度が飛躍的に向上した。
定温度190℃のキャピラリーレオメーターによる流れ
特性試験方法において、剪断速度が9×101 される流動特性を有するエチレン含有率3.5%、重量
平均分子量36×104のエチレン・プロピレンランダ
ム共重合体を外層用押出機に供給し、内層としてMI1.
5のエチレン・プロピレンブロック共重合体を内層用押
出機に供給し、樹脂温度190℃で2層の溶融パリソン
を成形した。この溶融パリソン表面はシャークスキン状
になっていた。このパリソンを実施例1で用いたブロー
金型内でブロー成形し2層ボトルを得た。成形後のボト
ル表面の60°光沢度は20%であった。このボトルを
ガスバーナーを用いてバーナー温度1300℃、バーナ
ーとボトルとの距離30mmで2秒間ボトル表面に溶融
処理を施した結果、金型内面の凹凸の跡は消滅したがシ
ャークスキンの跡が明確に残存したため60°光沢度は
36%と表面光沢度は低く、更に外観の悪いボトルであ
った。
定温度190℃のキャピラリーレオメーターによる流れ
特性試験方法において、剪断速度が9×101 される流動特性を有するエチレン含有率4%、重量平均
分子量25×104 のエチレン・プロピレンランダム共
重合体を外層用押出機に供給し、内層としてMI1.5の
エチレン・プロピレンブロック共重合体を内層用押出機
に供給し、樹脂温度190℃で2層の溶融パリソンを成
形した。この溶融パリソン表面にはパリソン押出し方向
に数本の筋(フローマーク)が見られた。このパリソン
を実施例1で用いたブロー金型内でブロー成形し2層ボ
トルを得た。成形後のボトル表面の60°光沢度は33
%であった。このボトルをガスバーナーを用いてバーナ
ー温度1300℃、バーナーとボトルとの距離30mm
で2秒間ボトル表面に溶融処理を施した結果、フローマ
ークが消滅せず外観の悪いボトルであった。
2」を満足するオレフィン樹脂を容器の外表面としてブ
ロー成形することにより、シャークスキンやフローマー
クの発生が防止され、しかもブロー成形物の外表面を溶
融処理に付することによって、金型サンドブラスト面に
基づく凹凸模様も解消され、表面光沢性に優れたブロー
成形多層プラスチック容器が提供される。
た多層プラスチック容器を、生産性よくしかも面倒な工
程や格別コストの増大なしに製造し得るという利点もあ
る。
(τ)と剪断速度(
一例を示す側断面図である。
す断面図である。
の他の例を示す断面図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 2種以上の樹脂層が積層された構造のブ
ロー成形多層プラスチック容器において、最外表面層
が、直径1mm及び長さ10mmのノズル及び測定温度
190℃のキャピラリーレオメーターによる流れ特性試
験方法(JIS K7199)において、下記式 【数1】 及び 【数2】 式中、上記キャピラリーレオメーターによる流れ特性試
験方法における sec-1 )であり、nは0.39乃至0.41の数であ
る。を満足する流動特性を有するオレフィン重合体から
形成され且つ最外表面が溶融処理されていることを特徴
とする表面光沢性に優れている多層プラスチック容器。 - 【請求項2】 オレフィン重合体がエチレン・プロピレ
ン・ランダム共重合体である請求項1記載の多層プラス
チック容器。 - 【請求項3】 エチレン・プロピレン・ランダム共重合
体が27×104 乃至33×104 の重量平均分子量を
有するものである請求項2記載の多層プラスチック容
器。 - 【請求項4】 エチレン・プロピレン・ランダム共重合
体が2乃至8重量%のエチレン含有量を有するものであ
る請求項2記載の多層プラスチック容器。 - 【請求項5】 外表面層以外の樹脂がブロー成形グレー
ドのオレフィン樹脂から成る請求項1記載の多層プラス
チック容器。 - 【請求項6】 ブロー成形グレードのオレフィン樹脂を
基体として、直径1mm及び長さ10mmのノズル及び
測定温度190℃のキャピラリーレオメーターによる流
れ特性試験方法(JIS K7199)において下記式 式中、τは上記毛細管粘度測定における剪断応力(ダイ
ン/cm2 )であり、γは上記測定における剪断速度
(sec-1 )であり、nは0.39 範囲とする。を満足する流動特性を有するオレフィン樹
脂を外層として共押出し、押出されたパリソンを、サン
ドブラスト面を有するブロー型内でブロー成形し、次い
でブロー成形物の最外面を溶融処理することを特徴とす
る表面光沢性に優れた多層プラスチック容器の製造方
法。 - 【請求項7】 ブロー成形物の最外面を火炎処理により
溶融させる請求項6記載の製造方法。
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