JP3770207B2

JP3770207B2 - 極薄成形品の製造方法

Info

Publication number: JP3770207B2
Application number: JP2002154794A
Authority: JP
Inventors: 裕山口
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-05-28
Filing date: 2002-05-28
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2022-05-28
Also published as: JP2003342453A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使い捨ての食器類を成形するために用いられる極薄成形品用熱可塑性成形材料を用いて成形される極薄成形品の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂で成形された成形品が、安価な食器類として従来から提供されている。食器類には、航空機内で使用される機内用食器やレトルト食品用の容器が含まれるが、これらの食器は使用後、廃棄される場合が多い。そのため、このような使い捨ての食器を成形するにあたっては、成形品の厚さを薄くするなどして、使用する成形材料の量を低く抑えるのが望ましい。また、使い捨ての食器は大量に消費されるものであるため、短時間で多くの食器を成形し供給する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂では、０．８ｍｍ以下の厚さで、食器などの成形品を成形するのが難しく、たとえこのように極めて薄く成形するのが可能であるとしても、成形に要する時間が長くなり、成形品の製造効率が低下するという問題がある。
【０００４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、０．８ｍｍ以下の極薄の厚さを有する成形品を迅速に成形することができる極薄成形品の製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る極薄成形品の製造方法は、ポリエチレンテレフタレート樹脂及びポリエチレン樹脂を含有する極薄成形品用熱可塑性成形材料を用いた極薄成形品の製造方法において、ポリエチレン樹脂の分子量分布が、重量平均分子量の±１０％の範囲内にあるものによってポリエチレン樹脂全体の６５重量％以上が占められている分布であると共に、ポリエチレン樹脂をポリエチレンテレフタレート樹脂及びポリエチレン樹脂の総量に対して３〜１５重量％含有して成る極薄成形品用熱可塑性成形材料を用いて、射出圧縮成形法により極薄成形品を製造することを特徴とするものである。
【０００６】
また請求項２の発明は、請求項１において、ポリエチレン樹脂として、低密度タイプのものであり、かつ重量平均分子量が３００００〜６００００であるものを用いることを特徴とするものである。
【０００７】
また請求項３の発明は、請求項１又は２において、ポリエチレン樹脂として、メタロセン触媒によって合成したものを用いることを特徴とするものである。
【０００８】
また請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、ポリエチレンテレフタレート樹脂として、重量平均分子量が４００００〜６００００であるものを用いることを特徴とするものである。
【０００９】
また請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかにおいて、極薄成形品用熱可塑性成形材料全量に対して無機フィラーを１〜５重量％含有することを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
本発明において極薄成形品用熱可塑性成形材料（以下、単に「熱可塑性成形材料」ともいう）は、ポリエチレンテレフタレート（以下、「ＰＥＴ」ともいう）樹脂及びポリエチレン（以下、「ＰＥ」ともいう）樹脂を含有するものである。
【００１４】
ＰＥＴ樹脂は熱可塑性ポリエステルであり、耐熱性、強靭性、成形性、流動性などに優れているが、本発明においては後述するＰＥ樹脂を併用することにより、上記ＰＥＴ樹脂の特性を損なうことなく、熱可塑性成形材料を調製することができる。ここで、ＰＥＴ樹脂として、特に、重量平均分子量が４００００〜６００００であるものを用いると、射出圧縮成形やトランスファー成形において、熱可塑性成形材料が金型キャビティ内に完全に充填されない不良現象、すなわちショートショットを防止することが可能となり、しかも熱可塑性成形材料が金型の分割面や摺動面などの間隙に流れ込んで固化することがなくなり、バリの発生を防止することも可能となり、極薄成形品製造時における不良品の数量を低減することができるため、好ましい。しかし、ＰＥＴ樹脂の重量平均分子量が４００００未満であると、良好な極薄成形品を安定して生産することができなくなるおそれがあり、逆に重量平均分子量が６００００を超えると、射出圧縮成形法などにより極薄成形品を製造する際にショートショットが起こるおそれがある。
【００１５】
本発明においてＰＥ樹脂としては、次のように分子量分布の狭いものを用いる。すなわち、本発明におけるＰＥ樹脂は、重量平均分子量の±１０％の範囲内にあるものによってＰＥ樹脂全体の６５重量％以上（実質上の上限は９０重量％）が占められている。例えば、ＰＥ樹脂の重量平均分子量が４００００であれば、分子量が３６０００〜４４０００のものがＰＥ樹脂全体の６５重量％以上を占めており、分子量が３６０００未満のもの及び分子量が４４０００を超えるものはＰＥ樹脂全体の３５重量％未満を占めていることとなる。そして、さらに本発明においては、上記のＰＥ樹脂をＰＥＴ樹脂及びＰＥ樹脂の総量に対して３〜１５重量％含有するように、熱可塑性成形材料を調製するものである。このようにＰＥＴ樹脂に、分子量分布の狭いＰＥ樹脂を所定量配合することによって、ＰＥＴ樹脂の特性を損なうことなく、熱可塑性成形材料の流動性を向上させることができ、厚さが０．８ｍｍ以下（実質上の下限は０．１ｍｍ）である極めて薄い成形品を高速で成形することができるものである。具体的には、成形加工において、１回の成形を完了するのに必要な一巡の成形操作に要する全時間である成形サイクルを１０秒以下にすることが可能となる。このように成形サイクルが１０秒以下になると、成形メーカー等での加工費が安くなるため、好ましい。
【００１６】
しかし、重量平均分子量の±１０％の範囲内にあるものがＰＥ樹脂全体の６５重量％未満であるようなＰＥ樹脂を用いる場合、つまり、分子量分布の広いＰＥ樹脂を用いる場合には、ＰＥＴ樹脂にＰＥ樹脂が相溶しにくくなり、成形品の靭性が低下するものである。また、ＰＥ樹脂の含有量がＰＥＴ樹脂及びＰＥ樹脂の総量に対して３重量％未満であると、成形サイクルが１０秒を超えるものであり、逆に１５重量％を超えると、耐熱性が悪くなる。
【００１７】
ここで、ＰＥ樹脂としては、低密度タイプのものであり、かつ重量平均分子量が３００００〜６００００であるものを用いるのが好ましい。このようなＰＥ樹脂を用いると、成形品の靭性を向上させることができるものである。なお、本発明において低密度とは、密度が０．９１０〜０．９２５であるものをいう。高密度タイプのＰＥ樹脂、すなわち密度が０．９４１〜０．９６５であるＰＥ樹脂を用いると、ＰＥＴ樹脂との相溶性が悪くなり評価で良い点が出ないおそれがある。また、重量平均分子量が３００００未満であるＰＥ樹脂は、メーカーで生産されていない場合が多く入手が困難であり、逆に重量平均分子量が６００００を超えるＰＥ樹脂は、熱可塑性成形材料の流動性を悪化させてショート発生の原因となるおそれがある。
【００１８】
またＰＥ樹脂としては、メタロセン触媒によって合成したものを用いるのが好ましい。具体的には、このＰＥ樹脂は、メタロセン触媒を用いて、中・低圧（３０〜７０ａｔｍ、６０〜２００℃）で配位アニオン重合によって得ることができる。このようにして得られるＰＥ樹脂を用いると、アニール処理後の成形品の靭性を向上させることができるものである。すなわち通常、成形直後の成形品には熱や機械的な力によって内部歪みが生じるため、これを除去するために適当な温度に保持した後、徐冷する操作としてアニール処理が行われているが、本発明において上記のようなＰＥ樹脂を用いると、特に、成形直後の成形品を２００℃で１０分間保持した後に徐冷するアニール処理を行うと、成形品の靭性を向上させることができるものである。
【００１９】
また本発明においては、熱可塑性成形材料全量に対して無機フィラーを１〜５重量％含有するのが好ましい。このように無機フィラーを含有することによって、成形品の熱変形温度が高まり、成形品の耐熱性を向上させることができるものである。無機フィラーの含有量が熱可塑性成形材料全量に対して１重量％未満であると、成形品の耐熱性を向上させる効果を十分に得ることができないおそれがあり、逆に５重量％を超えると、成形品の靭性が低下して成形品が脆くなるおそれがある。なお、本発明において無機フィラーとしては、特に限定されるものではないが、例えばタルク、ワラストナイト、ガラス繊維、石英等を用いることができる。
【００２０】
本発明において熱可塑性成形材料を調製するにあたっては、以下のようにして行うことができる。すなわち、ＰＥＴ樹脂を予め乾燥処理しておき、次いでこの樹脂とＰＥ樹脂、必要に応じて無機フィラーとをタンブラーで混合しルーダーに通す。ルーダーから出たストランドはすぐに冷却槽で冷却し、その後、ストランドをカッターで切断することによって、ペレット状の熱可塑性成形材料を得ることができるものである。
【００２１】
そして、上記のようにして調製した熱可塑性成形材料を用い、射出圧縮成形を行うことによって、０．８ｍｍ以下の極薄の厚さを有する成形品を迅速に成形することができるものである。すなわち、例えば射出成形において、わずかに開いた金型キャビティに上記の熱可塑性成形材料を射出し、次いで冷却固化又は硬化の過程で体積収縮分だけ型を閉じるか、キャビティコアーを圧縮することによって、０．８ｍｍ以下の極薄の厚さを有する成形品として、機内用食器やレトルト食品用容器などの使い捨ての食器類を高速で成形し製造することができるものである。このように本発明において熱可塑性成形材料は、流動性が良好であるため、プリプラ式射出成形機などの射出成形機で射出圧縮成形を行うにあたって、好適に用いることができるものである。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００２３】
（熱可塑性成形材料の配合成分）
ＰＥＴ樹脂として、三菱レイヨン（株）製「ＭＡ５８５」（重量平均分子量：３００００）、三菱レイヨン（株）製「ＰＡ５００」（重量平均分子量：４００００）、三菱レイヨン（株）製「ＰＡ２００」（重量平均分子量：６２０００）を用いた。
【００２４】
またＰＥ樹脂として、日本ポリケム（株）製「試作品番２００００（サンプル）」（重量平均分子量：２００００）、日本ポリケム（株）製「ＭＶ３０」（重量平均分子量：４００００）、日本ポリケム（株）製「ＺＣ３０」（重量平均分子量：１５００００）、日本ポリケム（株）製「ＫＣ５８１」（重量平均分子量：５００００）、日本ポリケム（株）製「ＫＦ２６０」（重量平均分子量：１０００００）を用いた。ここで、いずれのＰＥ樹脂の分子量分布も、重量平均分子量の±１０％の範囲内にあるものによってＰＥ樹脂全体の８０重量％が占められている分布である。また、いずれのＰＥ樹脂も低密度タイプのものである。さらに、重量平均分子量が５００００及び１０００００のＰＥ樹脂は、メタロセン触媒を使用することによって合成したものである。
【００２５】
また無機フィラーとして、タルクである竹原化学工業（株）製「ＴＴタルク」（大きさ：１０μｍ）、ガラス繊維である日本板硝子（株）製「ＧＦ繊維」（粒子径：φ１０μｍ）を用いた。
【００２６】
（熱可塑性成形材料の調製）
予め、ＰＥＴ樹脂には乾燥処理を行っておいた。そして、上記の各成分を表１に示す配合量で配合してタンブラーで１０分間混合し、ルーダーに通した。ルーダーの温度は、ダイス付近で２６０℃、投入口付近で２５０℃となるように設定した。ルーダーから出たストランドはすぐに冷却槽で冷却し、その後、このストランドをカッターで２〜４ｍｍの長さのペレット状に切断し、実施例１〜１０及び比較例１〜３の熱可塑性成形材料を得た。
【００２７】
（成形条件）
まず、除湿乾燥機を用いて上記の熱可塑性成形材料を１４０℃で４時間乾燥処理した。そして、１００トン射出成形機を用いて射出成形金型に上記の熱可塑性成形材料を射出し、成形品を成形した。なお、射出成形機のシリンダーの温度は、ヘッド付近で２６０℃、材料投入口付近で２００℃、また金型の温度は１００℃となるように設定した。
【００２８】
（２００℃耐熱試験）
上記の成形条件で、厚さ０．５ｍｍのカップ型成形品（大きさ：φ６０ｍｍ×７０ｍｍ）を成形した。そしてこのカップ型成形品を２００℃の恒温槽内に入れて、１０分後の形状変化を目視により観察した。変形がみられなかったものを「○」、変形がみられたものを「変形」として、結果を表１に示す。
【００２９】
（成形品のショートショット及びバリ）
上記の成形条件で、金型のキャビティ（大きさ：φ６０ｍｍ×７０ｍｍ×０．５ｍｍ）に上記の熱可塑性成形材料を射出する際に、充填不良が生じるかどうか、また成形品にバリが生じているかどうかを目視により観察した。充填不良もバリもみられなかったものを「○」、充填不良やバリがみられたものを「発生」として、結果を表１に示す。
【００３０】
（曲げ時の破断）
上記の成形条件で成形した成形品（大きさ：３０ｍｍ×３０ｍｍ×厚さ０．５ｍｍ）を１８０度折り曲げたときに破断やクラックが生じるかどうかを確認した。破断もクラックもみられなかったものを「○」、破断やクラックがみられたものを「発生」として、結果を表１に示す。
【００３１】
（成形サイクル）
上記の成形条件で、金型のキャビティ（大きさ：φ６０ｍｍ×７０ｍｍ×０．５ｍｍ）に上記の熱可塑性成形材料を射出してから１回の成形を完了するまでの全時間を計測した。この時間が１０秒以下であるものは「○」、１０秒を超えるものはその秒数を記すこととして、結果を表１に示す。
【００３２】
（アニール処理後の靭性）
２００℃耐熱試験を行った後のカップ型成形品に力をかけて破断するかどうかを確認した。カップ型成形品にひびが入らず、割れなかったものを「○」、カップ型成形品が割れたものを「破断」、カップ型成形品にひびが入ったものを「クラック△」として、結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】

【００３４】
表１にみられるように、実施例１〜１０のものはいずれも成形サイクルが短く、０．８ｍｍ以下の極薄の厚さを有する成形品を迅速に成形できることが確認される。
【００３５】
これに対して、比較例１〜３のものはいずれも成形サイクルが長く、０．８ｍｍ以下の極薄の厚さを有する成形品を迅速に成形できないことが確認される。
【００３６】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１に係る極薄成形品の製造方法は、ポリエチレンテレフタレート樹脂及びポリエチレン樹脂を含有する極薄成形品用熱可塑性成形材料を用いた極薄成形品の製造方法において、ポリエチレン樹脂の分子量分布が、重量平均分子量の±１０％の範囲内にあるものによってポリエチレン樹脂全体の６５重量％以上が占められている分布であると共に、ポリエチレン樹脂をポリエチレンテレフタレート樹脂及びポリエチレン樹脂の総量に対して３〜１５重量％含有して成る極薄成形品用熱可塑性成形材料を用いて、射出圧縮成形法により極薄成形品を製造するので、ＰＥＴ樹脂の特性を損なうことなく、熱可塑性成形材料の流動性を向上させることができ、厚さが０．８ｍｍ以下である極めて薄い成形品を高速で成形することができるものである。
【００３７】
また請求項２の発明は、ポリエチレン樹脂として、低密度タイプのものであり、かつ重量平均分子量が３００００〜６００００であるものを用いているので、成形品の靭性を向上させることができるものである。
【００３８】
また請求項３の発明は、ポリエチレン樹脂として、メタロセン触媒によって合成したものを用いているので、アニール処理後の成形品の靭性を向上させることができるものである。
【００３９】
また請求項４の発明は、ポリエチレンテレフタレート樹脂として、重量平均分子量が４００００〜６００００であるものを用いているので、射出圧縮成形等において、ショートショットを防止することが可能となり、しかもバリの発生を防止することも可能となり、極薄成形品製造時における不良品の数量を低減することができるものである。
【００４２】
また請求項５の発明は、極薄成形品用熱可塑性成形材料全量に対して無機フィラーを１〜５重量％含有しているので、成形品の熱変形温度が高まり、成形品の耐熱性を向上させることができるものである。

Claims

ポリエチレンテレフタレート樹脂及びポリエチレン樹脂を含有する極薄成形品用熱可塑性成形材料を用いた極薄成形品の製造方法において、ポリエチレン樹脂の分子量分布が、重量平均分子量の±１０％の範囲内にあるものによってポリエチレン樹脂全体の６５重量％以上が占められている分布であると共に、ポリエチレン樹脂をポリエチレンテレフタレート樹脂及びポリエチレン樹脂の総量に対して３〜１５重量％含有して成る極薄成形品用熱可塑性成形材料を用いて、射出圧縮成形法により極薄成形品を製造することを特徴とする極薄成形品の製造方法。
ポリエチレン樹脂として、低密度タイプのものであり、かつ重量平均分子量が３００００〜６００００であるものを用いることを特徴とする請求項１に記載の極薄成形品の製造方法。
ポリエチレン樹脂として、メタロセン触媒によって合成したものを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の極薄成形品の製造方法。
ポリエチレンテレフタレート樹脂として、重量平均分子量が４００００〜６００００であるものを用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の極薄成形品の製造方法。
極薄成形品用熱可塑性成形材料全量に対して無機フィラーを１〜５重量％含有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の極薄成形品の製造方法。