JP2625187B2 - 飽和結晶性ポリエステルの成形装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、飽和結晶性ポリエステルの成形装置に関
し、さらに詳しくは、飽和結晶性ポリエステル樹脂から
透明性、耐熱性および形状安定性に優れた容器などの成
形体を製造することができるような飽和結晶性ポリエス
テルの成形装置に関する。

発明の技術的背景ならびにその問題点 従来、調味料、油、ジュース、炭酸飲料、ビール、日
本酒、化粧品、洗剤などの容器用の素材としてはガラス
が広く使用されていた。しかし、ガラス容器は製造コス
トが高いので通常使用後の空容器を回収し、循環再使用
する方法が採用されている。また、ガラス容器は重いの
で運送経費がかさむことの他に、破損し易く、取り扱い
に不便であるなどの欠点があった。

ガラス容器これらの欠点を解消しようとして、ガラス
容器から種々のプラスチック容器への転換が最近急速に
進んでいる。その素材としては、充填内容物の種類およ
びその使用目的に応じて種々のプラスチックが採用され
ており、これらのプラスチック素材のうちでポリエチレ
ンテレフタレートなどの飽和結晶性ポリエステル樹脂は
機械的強度、耐熱性、透明性およびガスバリヤー性に優
れているので、ジュース、清涼飲料、炭酸飲料、調味
料、洗剤、化粧品などの容器の素材として採用されてい
る。また、これらの用途のうちで、ジュース、清涼飲
料、炭酸飲料の充填用中の空成形容器には、殺菌および
高速充填を行なうことが求められており、このため高温
充填に耐え得る耐熱性樹脂で該中空成形容器を形成する
ことが要求されており、またこれらの充填用中空成形容
器にはいずれも透明性そして内容積にバラツキが小さい
などの形状安定性に優れていることが要求されている。

ところがポリエチレンテレフタレートなどの飽和結晶
性ポリエステル樹脂は、これらの物性に優れたプラスチ
ックであるが、前述の透明性および高温充填性に耐え得
る耐熱性さらには形状安定性を同時に備えた飽和結晶性
ポリエステル樹脂は従来知られていなかった。

特にポリエチレンテレフタレートなどの飽和結晶性ポ
リエステル樹脂を射出成形機械などの成形機に供給して
中空成形体用プリフォームを成形し、このプリフォーム
をブロー成形して中空成形容器を成形しようとすると、
得られた中空成形容器は白化して中空成形容器の透明性
が低下するという重大な問題点があった。このため透明
性が低下した中空成形容器は廃棄せざるを得ず、歩留り
が大きく低下していた。

またポリエチレンテレフタレートなどの飽和結晶性ポ
リエステル樹脂から耐熱性に優れた中空成形容器を成形
する方法としては、ポリアリレートなどの耐熱性樹脂を
積層する方法（プラスチックス、vol.36（No.9）、121
（1985）など）、成形後にヒートセットを施す方法（特
公昭59−3301号公報、特開昭55−12031号公報、特開昭5
6−75833号公報、特開昭56−13142号公報など）、成形
後の容器を溶媒処理することにより結晶化度を向上させ
る方法（特公昭59−15807号公報など）が提案されてい
る。このような方法は、いずれも本来耐熱性が不充分の
ポリエチレンテレフタレートなどの飽和結晶性ポリエス
テル樹脂に成形手段または成形後の処理により耐熱性を
付与しようとするものであるが、いずれの方法で得られ
た中空成形容器は透明性さらには形状安定性が充分に満
足しうるものではなく、透明性さらには形状安定性に優
れた飽和結晶性ポリエステル樹脂からなる中空成形容器
などの成形体の出現が強く要望されている。

本発明者らは、飽和結晶性ポリエステル樹脂からなる
透明性および形状安定性に優れた中空成形体などの成形
体を得るべく鋭意研究したところ、飽和結晶性ポリエス
テル樹脂からなる中空成形体が白化してその透明性が低
下し、さらには形状安定性が低下するのは、飽和結晶性
ポリエステル樹脂から射出成形などによって中空成形用
プリフォームを製造する過程において、飽和結晶性ポリ
エステル樹脂は加熱溶融剪断処理され、飽和結晶性ポリ
エステル樹脂の結晶化温度（Tc）が低下してしまうため
であり、この結晶化温度（Tc）の低下した飽和結晶性ポ
リエステル樹脂からなる中空成形体用プリフォームから
得れる中空成形体が白化してしまうことを見出した。本
発明者らは、この知見に基づきさらに鋭意研究したとこ
ろ、飽和結晶性ポリエステル樹脂を実質的に溶融状態で
成形機本体に供給しうるような成形装置を用いて成形す
れば、飽和結晶性ポリエステル樹脂の結晶化温度が低下
せず、透明性および形状安定性に優れた中空成形体など
の成形体が得られることを見出して本発明を完成するに
至った。

発明の目的 本発明は、従来の成形装置から得られる飽和結晶性ポ
リエステル樹脂からなる中空成形容器が前述の状況にあ
ることに鑑みて完成されたものであって、透明性および
寸法安定性に同時に優れた中空成形容器用などの成形体
を飽和結晶性ポリエステル樹脂から得ることができるよ
うな飽和結晶性ポリエステル樹脂の成形装置を提供する
ことを目的としている。

発明の概要 本発明に係る飽和結晶性ポリエステルの成形装置は、
溶融された原料飽和結晶性ポリエステル樹脂を所望形状
に成形するための成形機本体と、該本体に原料樹脂を供
給するための原料樹脂供給部とからなる飽和結晶性ポリ
エステルの成形装置において、 前記原料樹脂供給部が、 原料樹脂を融点未満の温度に加熱して乾燥するための
乾燥ホッパーと、 該乾燥ホッパーで加熱乾燥された原料樹脂をさらに加
熱して溶融するための溶融ホッパーと、 該溶融ホッパーで加熱溶融された原料樹脂を定量的に
成形機本体に供給するためのギアポンプとからなること
を特徴としている。

本発明による成形装置により得られた飽和結晶性ポリ
エステル成形体は、透明性および寸法安定性に優れてお
り、白化したり内容積がばらついたりすることがなく、
しかも耐熱性にも優れている。

発明の具体的説明 以下、本発明に係る飽和結晶性ポリエステルの成形装
置について、第１図に基づいて具体的に説明する。

本発明で原料樹脂として用いられる飽和結晶性ポリエ
ステルは、エチレングリコール、プロピレングリコー
ル、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、
ヘキサメチレングリコール等の脂肪族グリコール、シク
ロヘキサンジメタノール等の脂環族グリコール、ビスフ
ェノール等の芳香族ジヒドロキシ化合物、あるいはこれ
ら２種以上から選ばれたジヒドロキシ化合物単位と、テ
レフタル酸、イソフタル酸、2,6−ナフタリンジカルボ
ン酸等の芳香族ジカルボン酸、シュウ酸、コハク酸、ア
ジピン酸、セバシン酸、ウンデカジカルボン酸等の脂肪
族ジカルボン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸等の脂環族
ジカルボン酸、あるいはこれらの２種以上から選ばれた
ジカルボン酸化合物単位とから形成されるポリエステル
であって、少量のトリオールやトリカルボン酸などの３
価以上のポリヒドロキシ化合物やポリカルボン酸などで
変性されていてもよい。

このような飽和結晶性ポリエステル樹脂としては、具
体的には、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、ポリエチレンイソフタレート・テレフ
タレート共重合体等が挙げられる。

これらの飽和結晶性ポリエステルの中でもエチレング
リコールとテレフタル酸を主体とした飽和結晶性ポリエ
ステルが延伸性および機械的強度、化学的性質に優れて
いるため好ましく、特にポリエチレンテレフタレートお
よびその共重合体が成形し易く、剛性、機械的強度、経
済性に優れるため好ましい。

本発明に係る飽和結晶性ポリエステルの成形装置は、
第１図に示すように、原料飽和結晶性ポリエステル樹脂
を溶融して所望形状に成形するための成形機本体Ａと、
該成形機本体Ａに溶融した原料樹脂を供給するための原
料樹脂供給部Ｂとからなっている。

成形機本体Ａは、後述する原料樹脂供給部Ｂにおいて
加熱溶融された原料樹脂を所望形状たとえば中空成形体
用プリフォーム、シートなどの形状に成形しうるもので
あればどのような構成を有していてもよく、具体的に
は、射出成形機、押出成形機、圧縮成形機あるいは中空
成形機などが用いられるが、これらに制限されるもので
はない。

このような成形機本体Ａとして、射出成形機を例にと
って説明すると、この成形機本体Ａは、内容にスクリュ
ー１が回転自在に設けられた加熱筒２と、内部に射出ラ
ム３が往復動自在に設けられたシリンダ４とが接続され
た構成を有している。

前記スクリュー１の先端部には、溶融された原料樹脂
を金型（図示せず）に射出するためのノズル５が設けら
れている。スクリュー１は、通常後端部に設けられた原
料供給位置からノズル側にかけて供給部、圧縮部および
計量部とよばれる三つの部分に分れている。この供給部
は原料樹脂をスクリュー溝に食い込ませて圧縮部に送り
込む部分であり、圧縮部はスクリュー溝が次第に浅くな
った部分であり、この部分で溶融樹脂は圧縮されて、均
一に混練されて巻込まれて空気を除去しており、また計
量部は溶融樹脂を正確に定量して射出成形のために蓄積
する部分である。

なお、射出ラム３は、油圧モータ６により前記シリン
ダ４内を往復動するようになっている。

このような成形機本体Ａの加熱筒２には、該本体Ａに
原料樹脂を供給するための原料樹脂供給部Ｂが設けられ
ている。この原料樹脂供給部Ｂは、加熱筒２の射出ラム
側に設けられている。

本発明で用いられる成形装置は、この原料樹脂供給部
Ｂの構成が従来の射出成形機と異なっている。すなわ
ち、本発明の成形装置では成形機本体Ａに原料飽和結晶
性ポリエステル樹脂を融点以上の温度に加熱して実質的
に溶融状態で供給するため、原料樹脂供給部Ｂは、原料
樹脂を融点以下の温度に加熱して乾燥するための乾燥ホ
ッパー10と、該乾燥ホッパー10で乾燥された原料樹脂を
融点以上に加熱して実質的に溶融状態とするための溶融
ホッパー11と、該溶融ホッパー11で加熱溶融状態とされ
た原料樹脂を成形機本体Ａの内部に定量的に計量して供
給するギアポンプ12とから構成されている。

乾燥ホッパー10には、前述した原料としての飽和結晶
性ポリエステル樹脂を通常ペレットの状態で所定量投入
するが、このペレットはストランド状、シート状、塊
状、紛状などの形態をとることができる。

このような原料としての飽和結晶性ポリエステル樹脂
ペレットは、新たに調製したものであってよく、また飽
和結晶性ポリエステル樹脂ペレットから一旦パリソンあ
るいは容器などに成形した成形物を粉砕して得たもので
あってもよく、さらにはこれらの混合物であってもよ
い。

溶融ホッパー11は、その外周面の所定箇所にヒータ
（図示せず）が配設され、乾燥ホッパー10で乾燥された
原料樹脂をその融点以上の温度に加熱して実質的に溶融
状態とし得る温度に調節できるようになっていた。ただ
し滞留劣化をふせぐべく、滞留時間は可能な限り短時間
である必要がある。

ギアポンプ12は、内部にギア13を有し、このギア13の
回転によって前記成形機本体Ａに溶融原料樹脂を定量的
に送り込むようになっている。

作用 次にこのような構成を備えた本発明に係る飽和結晶性
ポリエステルの成形装置の作用について説明する。

上記のような乾燥ホッパー10に原料飽和結晶性ポリエ
ステル樹脂ペレットを供給すると、このペレットは乾燥
ホッパー10で融点未満、通常は140〜240℃の温度で１〜
10時間好ましくは150〜200℃で１〜５時間程度加熱され
る。

このようにして乾燥されたペレットは、次いで、溶融
ホッパー11に流路14を介して導かれる。この溶融ホッパ
ー11で原料樹脂はさらに加熱され、ペレットは実質的に
溶融される。

この溶融ホッパー11の加熱温度は、通常原料樹脂の融
点よりも10〜30℃高いことが好ましく、この溶融ホッパ
ー11内は、原料樹脂の酸化劣化を防止するため不活性ガ
スで満たされているかあるいは真空減圧されていること
が好ましい。

このようにして加熱溶融された原料樹脂は、次いで流
路15を介してギアポンプ12へ送り込まれる。ギアポンプ
12は、ギア13の回転によって加熱溶融された樹脂を、定
量的に成形機本体Ａに、流路16を介して供給する。

成形機本体Ａに供給された加熱溶融樹脂は、前述のよ
うに供給部、圧縮部、計量部の三つの部分から成るスク
リュー１によって均一に混練されて巻込まれ、かつ正確
に定量されてノズル先端部に導かれ、次いで射出ラム３
によって金型（図示せず）に射出されて、所望形状に成
形される。

上記のような成形機本体Ａおよび原料樹脂供給部Ｂを
供えた成形装置を用いて、飽和結晶性ポリエステル樹脂
を所望形状に成形すると、原料樹脂は供給部Ｂで融点以
上の温度に加熱され、実質的に溶融状態で成形機本体Ａ
に供給されるため、スクリュー１の圧縮部には粘度の小
さい状態で送られてくるため、この圧縮部で飽和結晶性
ポリエステル樹脂が受ける機械的剪断は小さい。したが
って飽和結晶性ポリエステル樹脂は所望形状に成形され
ても、その結晶化温度Tc₂は原料飽和結晶性ポリエステ
ル樹脂の結晶化温度Tc₁と比較してほとんど低下しな
い。このため上記のようにして得られた成形体は、透明
性に優れるとともに、寸法安定性に優れ、白化したり内
容積がばらついたりすることがなく、その上耐熱性にも
優れている。

これに対して従来の飽和結晶性ポリエステル樹脂の成
形装置は、原料樹脂供給部では原料飽和結晶性ポリエス
テル樹脂は通常乾燥が行なわれる温度程度までしか加熱
されておらず、このような状態で成形機に供給する構成
となっていた。そのため、原料飽和結晶性ポリエステル
樹脂は成形機の圧縮部に到達する前に充分には加熱され
ていないため粘度が高く、成形機の圧縮部で大きな機械
的剪断を受けてしまい、得られる成形体の結晶化温度
（Tc₂）は原料飽和結晶性ポリエステル樹脂の結晶化温
度Tc₁よりも大きく低下してしまう。もし成形体の結晶
化温度が原料飽和結晶性ポリエステル樹脂の結晶化温度
よりも大きく低下していると、この成形体あるいはこの
成形体をさらに成形して得られる成形体は、透明性およ
び寸法安定性が低下し、しかも耐熱性も低下してしま
う。このように従来例における成形装置によるこれらの
問題点を、本発明に係る成形装置によって解決すること
ができた。

なお、本発明で用いられる飽和結晶性ポリエステル樹
脂には、必要に応じて、従来から公知の核剤、無機充填
材、滑剤、スリップ剤、アンチブロッキング剤、安定
剤、帯電防止剤、防曇剤、顔料などの各種の添加剤が適
宜配合されていてもよい。また、本発明で用いられる飽
和結晶性ポリエステル樹脂には、さらに必要に応じて、
従来から公知のガスバリヤー性を有する樹脂などポリエ
チレンテレフタレート以外の樹脂を配合することもで
き、その配合割合は適宜の範囲である。

本発明の成形装置で得られる成形体は、ボトル状など
種々の形状をとることができる。また本発明で得られる
成形体は、中空成形体用プリフォームであってもよい。

発明の効果 以上詳述したように本発明によれば、溶融された原料
飽和結晶性ポリエステル樹脂を所望形状に成形するため
の成形機本体と、該本体に原料樹脂を供給するための原
料樹脂供給部とからなる飽和結晶性ポリエステルの成形
装置において、前記原料樹脂供給部が、原料樹脂の融点
未満の温度に加熱して乾燥するための乾燥ホッパーと、
該乾燥ホッパーで加熱乾燥された原料樹脂をさらに加熱
して溶融するための溶融ホッパーと、該溶融ホッパーで
加熱溶融された原料樹脂を定量的に成形機本体に供給す
るためのギヤポンプとからなる飽和結晶性ポリエステル
の成形装置が提供されるので、本発明による成形装置に
より得られた飽和結晶性ポリエステル樹脂は、透明性お
よび寸法安定性に優れており、白化したり内容積がばら
ついたりすることがなく、しかも耐熱性にも優れている
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る飽和結晶性ポリエステルの成形装
置の断面図である。 １……スクリュー、２……加熱筒 ３……射出ラム、４……シリンダ ５……ノズル、６……油圧モータ 10……乾燥ホッパー、11……溶融ホッパー 12……ギアポンプ、13……ギア 14,15,16……流路、Ａ……成形機本体 Ｂ……原料樹脂供給部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２９Ｋ 67:00 Ｂ２９Ｌ 22:00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶融された原料飽和結晶性ポリエステル樹
   脂の所望形状に成形するための成形機本体と、該本体に
   原料樹脂を供給するための原料樹脂供給部とからなる飽
   和結晶性ポリエステルの成形装置において、 前記原料樹脂供給部が、 原料樹脂を融点未満の温度に加熱して乾燥するための乾
   燥ホッパーと、 該乾燥ホッパーで加熱乾燥された原料樹脂をさらに加熱
   して溶融するための溶融ホッパーと、 該溶融ホッパーで加熱溶融された原料樹脂を定量的に成
   形機本体に供給するためのギアポンプとからなることを
   特徴とする飽和結晶性ポリエステルの成形装置。