JP3135173B2 - 結晶化ネックピースの成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、合成樹脂製壜のネック
部に一体化されるネックピースの成形方法に関し、特に
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の結晶化され
たネックピースの成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリエチレンテレフタレートによって形
成され、スクリューキャップが装着可能なネック部を有
する容器が、種々の飲料等の容器として広く用いられて
いる。このような容器の内容物、特に果汁入りの清涼飲
料は、一般に、高温殺菌してから容器に充填される。従
って、このような樹脂製容器には十分な耐熱性が要求さ
れる。特にそのネック部は、延伸されておらず耐熱性に
劣る上、キャップの装着を行なう必要があることから、
ねじ部が不整合とならないように熱変形を生じない高い
耐熱性が要求される。

【０００３】このような容器のネック部に要求される特
性を備えた容器に関する提案が多く成されている。その
一つは、プリフォーム胴部とは異なる樹脂例えば耐熱性
の高いポリカーボネート（ＰＣ）にてネックピースを成
形しておき、このピースを金型にインサートしてプリフ
ォームを成形するものである。しかし、近年ボトルのリ
サイクル化が進む傾向にあり、一つのボトルに異種材料
を含むものはリサイクル化が困難である。

【０００４】他の一つ技術は、特公昭61-35056号公報に
開示されている。この技術においては、図６に示すよう
に、樹脂容器１は、二軸延伸された容器本体２と二軸延
伸されないネック部５とから構成されている。ネック部
５はその外周にねじ部３とサポートリング４とを有して
いる。そして、ネック部５は、所定温度まで加熱後これ
を徐々に冷却して結晶化させることにより、その耐熱性
を高めている。このような樹脂容器１によれば、高温下
においてもネック部５の変形が生じにくく、高い寸法精
度を維持することができるという利点がある。

【０００５】しかし、上記の従来方法によれば、ネック
部５と容器本体２とが連続しているため、ネック部５の
結晶化度を充分大きくしようとすると、ネック部５に連
続する容器本体２の一部にまで結晶化が生ずるという問
題があった。すなわち、プリフォームの段階でネック部
５の結晶化を行なうと、ネック部５に隣接した容器本体
２の一部まで結晶化され、この結晶化された部分では次
工程の二軸延伸が行われにくくなる。また、二軸延伸吹
込ブロー成形によって樹脂容器１を形成した段階でネッ
ク部５の結晶化を行うと、ネック部５のみならず容器本
体２の肩部までも結晶化されて白化して商品価値を著し
く低下することがあった。

【０００６】本出願人は、ネック部のみを確実に結晶化
し、このネック部の結晶化時の熱がプリフォーム及び最
終容器に全く影響せず、しかもリサイクル化に適した容
器の成形方法を、ＰＣＴ／ＪＰ９１／０１２８７に提案
している。この方法とは、ＰＥＴ製のネックピース単体
の状態で結晶化させ、結晶化ネックピースを金型にイン
サートしてプリフォームを成形し、このプリフォームを
二軸延伸ブロー成形して容器を得るものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】結晶化ネックピースを
得るにあたり、射出成形されたピースを射出成形型より
取り出し、その後加熱し徐冷して結晶化させることが考
えられる。しかし、比較的薄肉に形成されるピースが結
晶化工程で熱変形してまい、寸法精度が要求されるネッ
クピースの場合には採用できない。このネックピースが
一体化された壜に内容物を熱充填した後にキャッピング
した場合、キャップ内面のシール材と接触するネックピ
ース天面が熱変形していると、内容物のリークが発生す
るからである。さらに、プリフォームのネック部の外層
として一体化されるネックピースの場合には、ねじ部を
有することから熱変形は最少限に止どめなければならな
い。

【０００８】さらに、射出成形されたネックピースが一
旦常温まで戻った後に加熱，徐冷することは、エネルギ
ー効率が悪いばかりか、結晶化温度に到達するまでにか
なりの時間を要し、生産効率も悪化していた。射出成形
時の熱を有したネックピースを、射出成形型とは異なる
結晶化工程にただちに搬送するには、搬送機構が複雑と
なって事実上不可能である。

【０００９】そこで、本発明の目的とするところは、射
出成形されているので寸法精度が高く、結晶化工程にて
熱変形が生ずること無く結晶化させることができる結晶
化ネックピースを成形する方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、合成樹脂製壜
のネック部に一体化されるネックピースを成形するにあ
たり、樹脂材料の水分率が１００ｐｐｍ以上のものを少
なくとも一部に含むポリエチレンテレフタレート樹脂材
料を、射出装置内にて熱と圧力とにより可塑化し、冷媒
が供給されている射出成形型のキャビティ内に前記ポリ
エチレンテレフタレート樹脂材料を射出して前記ネック
ピースを成形し、前記射出成形型内にて前記ネックピー
スを徐冷した後、結晶化された前記ネックピースを前記
射出成形型より取り出すことを特徴とする。

【００１１】ここで、前記射出装置にて可塑化する前
に、前記ポリエチレンテレフタレート樹脂材料を吸湿す
る工程を含むことができる。さらに好ましくは、前記射
出装置にて可塑化する前に、前記ポリエチレンテレフタ
レート樹脂材料を吸湿及び／又は乾燥して、樹脂材料の
水分率を設定値になるようにコントロールする工程を含
むことができる。

【００１２】

【作用】本発明は、加熱されたＰＥＴ製のネックピース
を徐冷して白結晶化させる結晶化工程を射出成形型内に
て実現している。このとき、射出成形型の設定温度によ
りネックピースを徐冷して結晶化させる間に亘って、ネ
ックピースは射出成形型内に保持されたままであるの
で、熱変形を最少限に止どめることができ、設計通りの
結晶化ネックピースを成形できる。射出成形型内にてネ
ックピースを結晶化する際に結晶化速度を速めること
が、成形サイクルの短縮に寄与する。本発明では、樹脂
材料の水分率が１００ｐｐｍ以上のものを含むポリエチ
レンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いている。通常、合
成樹脂製壜のためのプリフォームをＰＥＴ樹脂にて成形
する場合には、樹脂材料の水分率を５０ｐｐｍ以下にす
ることが技術常識となっている。これは、樹脂材料を可
塑化する際の加水分解を極力押さえ、物性を確保するた
めである。しかし、本発明では、可塑化時に樹脂の加水
分解を生じさせ、分子量を低下させることで結晶化速度
を速めている。

【００１３】

【実施例】本発明を適用した一実施例について図面を参
照して説明する。図２は、本発明方法により成形される
ネックピース１０の外形の一例を示している。ネックピ
ース１０は、内部に中空を有する筒状体をなし、例えば
耐熱製壜のキャップ螺合部となるねじ部１２と、ロッキ
ングリング１４と、サポートリング１６とを有してい
る。このネックピース１０は全体が結晶化している。

【００１４】このようなネックピース１０を用いた合成
樹脂製容器の成形方法について、図３〜図５に基づいて
概説する。

【００１５】図３は、容器の射出延伸吹込成形を１ステ
ージで行なう全工程のサイクルを示しており、エジェク
ト・インサートステーション４０、プリフォーム射出成
形ステーション４２、温調ステーション４４、ブロー成
形ステーション４６を有する。

【００１６】図４（Ａ）〜（Ｃ）は、エジェクト・イン
サートステーション４０を示している。図４（Ａ）は、
完成した合成樹脂製容器１００が、成形品の搬送保持を
兼ねるネックキャビティ型４８の開放動作により、ネッ
クキャビティ型４８よりエジェクトされる段階を示して
いる。図４（Ｂ）は、続いてネックキャビティ型４８に
ネックピース１０がインサートされる段階を示してい
る。このネックピース１０は予め射出成形されたもの
で、ピース搬送手段４９によってネックピース１０がネ
ックキャビティ型４８の位置に運ばれる。そして、図４
（Ｃ）に示すように、ネックキャビティ型４８の閉鎖駆
動によって、ネックピース１０のインサートが終了す
る。

【００１７】図５はプリフォーム射出成形ステーション
４２を示している。同図の通り、インサートピース１０
を保持したネックキャビティ型４８、キャビティ型５０
及びコア型５２が型締めされる。この状態で、ゲート５
０ａからプリフォーム射出成形用のＰＥＴ樹脂が射出さ
れる。この射出成形により、ネックピース１０以外の領
域すなわちネック部内層３２および胴部３４の領域にＰ
ＥＴが充填され、ネック部にネックピース１０が一体化
されたプリフォーム３０が成形されることになる。

【００１８】プリフォーム３０の射出成形終了後、図３
に示すように、このプリフォーム３０はネックキャビテ
ィ型４８に保持されたまま温調ステーション４４に搬入
されて延伸に適する温度に調整される。その後、ブロー
成形ステーション４６において二軸延伸ブロー成形がな
される。すなわち、一般に行われている延伸ロッドの軸
方向移動及び加圧流体の吹込みによって、ブローキャビ
ティー型内にてプリフォーム３０が二軸延伸吹込成形さ
れ、容器１００が成形される。

【００１９】次に、結晶化ネックピース１０の成形方法
について説明する。図１は結晶化されたネックピース１
０を成形する射出成形装置２０を示している。この射出
成形装置２０は射出ユニット２２及び型締ユニット２４
を有する。射出ユニツト２２は、ホッパ２６に供給され
たＰＥＴ樹脂を、モータ２８により回転駆動されるスク
リュー３０により回転し、かつ、図１の矢印方向に前進
駆動することで、ＰＥＴ樹脂を可塑化し、１ショットに
必要な重量ずつ型締ユニット２４に射出するものであ
る。

【００２０】型締ユニット２４は射出成形型で構成さ
れ、射出ユニット２２により、複数のキャビティにＰＥ
Ｔ樹脂が充填されることで、複数のネックピース１０を
同時に射出成形するものである。

【００２１】本実施例の成形方法では、ホッパ２６に投
入される例えばペレット状のＰＥＴ樹脂材料は、通常の
乾燥工程を経ることで得られる少なくとも水分率５０ｐ
ｐｍより高い水分率を有している。この高い水分率を確
保する方法としては、ＰＥＴ樹脂材料を乾燥工程を経る
ことなく通常の保管状態のままホッパ２６に投入するも
の、さらには、ＰＥＴ樹脂材料を水または水蒸気と接触
させ、あるいは湿潤雰囲気にさらすことで吸湿状態とす
る方法を挙げることができる。

【００２２】このように水分率の高いＰＥＴ樹脂材料
を、スクリュー３０の回転及び前進駆動により、ＰＥＴ
樹脂の溶融温度付近例えば２５５°Ｃ以上の温度に加熱
して、熱と圧力により可塑化すると加水分解が生ずる。
従来要求されていた５０ｐｐｍ以下の水分率を得るため
の乾燥工程は、ＰＥＴ樹脂の可塑化時の加水分解を防止
することにあるが、本実施例方法では積極的に加水分解
を促進させているのである。この加水分解を起こさせる
ことは、型締ユニット２４に射出されるＰＥＴ樹脂材料
の分子量を低下させることを目的としている。

【００２３】この可塑化されたＰＥＴ樹脂を射出成形型
のキャビティ内に射出してネックピース１０を射出成形
する。射出成形型内では、ＰＥＴ樹脂の充填終了後も充
填圧力を維持しており、この間を射出時間と称してい
る。また、その後充填圧力を解除し、型開きが開始され
る前までの間を冷却時間と称している。そして、射出時
間及び冷却時間を利用してネックピース１０を冷却して
いる。このため、射出成形型を構成する例えば一対の割
型から成る射出キャビティ型と、射出コア型とには冷却
媒体例えば水が供給されている。従来は、離型時に成形
品が熱変形しない取り出し温度に急冷するため、射出成
形型の設定温度を例えば６０°Ｃ以下としていた。本実
施例では、ネックピース１０を射出成形型内で結晶化さ
せるために徐冷している。この徐冷を達成するために、
後述するように射出成形型の設定温度は従来よりも高い
温度となっている。

【００２４】ところで、上述したように射出されたＰＥ
Ｔ樹脂は、その分子量が低下しているので、結晶化が促
進する処理温度は、本来の分子量の場合と比較して低い
温度で済む。分子量が低いＰＥＴ樹脂材料は、射出成形
型３４内で比較的短時間で固化させて取り出せる温度に
て、ＰＥＴ樹脂の結晶化速度を促進することができる。
この射出成形型３４の設定温度としては、ネックピース
１０を徐冷する目的から上述した通り従来の冷却温度よ
りも高い温度、好ましくは７０℃以上であり、さらに好
ましくは１００〜１８０°Ｃとしている。上記範囲の下
限温度を下回った場合、求められる特性に見合う結晶化
度を確保できない。上記範囲の上限より高い温度を上回
った場合、ピース１０が固化するのに長時間要し実用的
なサイクルタイムでネックピース１０を成形できなくな
り、しかも結晶化速度もさほど向上しない。このよう
に、上記温度に設定された射出成形型３４内にてネック
ピース１０を所定時間徐冷することで、その全体が十分
に結晶化したネックピース１０を熱変形を生ずること無
く取り出すことができる。

【００２５】実験例 日精樹脂工業（株）製の射出成形機ＦＳ−７５を使用
し、下記の設定条件にて下記樹脂材料を用いてネックピ
ース１０を成形した。

【００２６】設定条件 バレル温度（フロント）… …２７０℃ （ミドル） … …２６０℃ （リア） … …２５０℃ 射出成形型の設定温度 … …１２０°Ｃ 材料 商品名 三井ＰＥＴ樹脂（株）製のＰＥＴ Ｊ−１２５ 材料中水分率 吸水レジン …３０９７ｐｐｍ 未乾燥レジン…１９５２ｐｐｍ ここで、の吸水レジンの水分率３０９７ｐｐｍは、ペ
レット状のＰＥＴ樹脂材料を２４時間水に浸し、その後
１２０℃のオーブンで１時間乾燥して、ペレットの表面
の水分を取り去ることで得られた。の未乾燥レジンの
水分率１９５２ｐｐｍは、材料袋から取り出したままの
状態での水分率であり、乾燥工程も吸湿工程も実施して
いないものである。

【００２７】実験方法 吸水レジンと未乾燥レジンの混合材料を用いかつ、混合
比を下記の２種類に設定した。 （１）吸水レジン１０％＋未乾燥レジン９０％ （２）吸水レジン５０％＋未乾燥レジン５０％ （１）の混合材料の場合、射出時間を５秒とし、冷却時
間を１５秒に設定した。（２）の混合材料の場合、射出
時間を５秒とし、冷却時間を１０秒に設定した 。 実験結果 いずれの場合にも、射出時間＋冷却時間のトータル時間
が２０秒または１５秒であり、実用的な成形サイクルが
可能でありながら、共に結晶化が進行して、ピース天面
の密度が１．３８１であった。１．３７以上の密度であ
れば高い耐熱性が確保できることから、耐熱性ネックピ
ースとして充分な特性を得られた。なお、（１），
（２）の混合材料を用いて結晶化したネックピース１０
を比較したところ、（１）の材料を用いた場合のほう
が、機械的強度が向上していたことが判った。これは、
水分率の低いＰＥＴ樹脂材料の量を多くすることで平均
の水分率が低くなり、可塑化後の分子量が（２）のタイ
プと比較して大きくなるからである。このように、水分
率の異なるＰＥＴ樹脂材料をブレンドし、その個々の水
分率あるいはブレンドする各樹脂の体積比ないしは重量
比を変えることで、所望の水分率を得ることができる。

【００２８】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内で種々の変形実施が
可能である。例えば、成形サイクルタイム、射出成形型
の設定温度、耐熱性など求められる特性に応じて、ＰＥ
Ｔ樹脂の水分率ないしは吸湿度を設定値となるようにコ
ントロールすることもできる。この方法としては、例え
ば遠赤外線を利用してＰＥＴ樹脂の水分率をモニターし
ながら、吸湿機における例えば湿度条件などをコントロ
ールして、ＰＥＴ樹脂の水分率を設定値にコントロール
する方法を挙げることができる。あるいは乾燥機内にて
ＰＥＴ樹脂を乾燥する際に、その乾燥時間あるいは乾燥
条件を変更するとと共に、ＰＥＴ樹脂の水分率をモニタ
ーしながら設定値にコントロールすることもできる。こ
の吸湿機および加湿器を共に使用して、ＰＥＴ樹脂の水
分率を所望にコントロールしてもよい。このようにして
水分率がコントロールされたＰＥＴ樹脂をホッパー２６
に投入すればよい。この際に、ホッパー２６の前段側
に、加湿器および／又は乾燥機を連結することもでき
る。

【００２９】あるいは、水分率乃至は吸湿度のコントロ
ールとして、水分率ないしは吸湿度の異なるＰＥＴ樹脂
材料をブレンドし、その際に、個々の水分率の値を変え
たり、あるいは異種水分率のＰＥＴ樹脂材料の体積比あ
るいは重量比を変えることもできる。このとき、その一
部に乾燥されたＰＥＴ樹脂材料を含むこともできる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、射
出成形型内にてネックピースの結晶化工程を実現してい
るので射出成形型の設定温度によりネックピースを徐冷
して結晶化させる間にわたって、ネックピースが射出成
形型内に保持され、その熱変形を最少限に止めることが
できる。さらに、射出成形型内にてネックピースを固化
した後に取り出しているので寸法精度も高い。さらに、
樹脂材料の水分率が１００ｐｐｍ以上のものを含むＰＥ
Ｔ樹脂を用いているので、射出成形型内でのネックピー
スの結晶化速度を速めることができ、これにより成形サ
イクルの短縮を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を実施するネックピースの射出成形
装置の一例を示す概略説明図である。

【図２】ネックピースの概略断面図である。

【図３】１ステージ装置にて容器の射出延伸吹込成形を
行う工程を説明するための概略説明図である。

【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、図３におけるエジェクト・
インサートステーションでの動作説明図である。

【図５】図３におけるプリフォーム射出成形ステーショ
ンの概略断面図である。

【図６】口部を結晶化させた樹脂容器の概略説明図であ
る。

【符号の説明】

１０ ネックピース ２０ 射出成形装置 ２２ 射出ユニット ２４ 型締ユニット ２６ ホッパー ３０ スクリュー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−219328（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−361013（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−285945（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−149242（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−14278（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−304912（ＪＰ，Ａ) 国際公開92／5933（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/16

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 合成樹脂製壜のネック部に一体化される
   ネックピースを成形するにあたり、 樹脂材料の水分率が１００ｐｐｍ以上のものを少なくと
   も一部に含むポリエチレンテレフタレート樹脂材料を、
   射出装置内にて熱と圧力とにより可塑化し、 冷媒が供給されている射出成形型のキャビティ内に前記
   ポリエチレンテレフタレート樹脂材料を射出して前記ネ
   ックピースを成形し、 前記射出成形型内にて前記ネックピースを徐冷した後、
   結晶化された前記ネックピースを前記射出成形型より取
   り出すことを特徴とする結晶化ネックピースの成形方
   法。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記射出装置にて可塑化する前に、前記ポリエチレンテ
   レフタレート樹脂材料を吸湿する工程を含むことを特徴
   とする結晶化ネックピースの成形方法。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記射出装置にて可塑化する前に、前記ポリエチレンテ
   レフタレート樹脂材料を吸湿及び／又は乾燥して、樹脂
   材料の水分率を設定値になるようにコントロールする工
   程を含むことを特徴とする結晶化ネックピースの成形方
   法。