JPH0327923A - 低粘度材料を用いたプラスチック製品の押出しブロー成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、押出し成形されたパリソンから出発してＰＥ
Ｔのような低粘度プラスチック材料を用いてプラスチッ
ク製品をブロー成形するための方法に関する。

〔従来の技術］ プラスチックコンテナ標準的にはびんや石油缶形（石油
缶）容器の製造に関する技術分野は、パリソンとして知
られている中空の円筒形管を押出し成形し次にパリソン
を可塑化し、これを完威品の形状を備えた金型の中に閉
じ込め、中空管の中に空気を吹き込んでそれが膨張し金
型の形状に強制的に適合させられるようにし、その後、
金型を開いて完成品をとり出すのに充分な機械的硬度を
プラスチソクが得ることになる条件まで冷却することか
ら成る長い間実証されてきた成形方法を包含する。

特に食品及び飲料用のびんやコンテナの製造に関しては
、製造会社はＰＥＴ　（ポリエチレンテレフタレート）
として知られている重合体をここしばらくの間用いてき
た：この材料からプラスチック製ボトルを作り上げる方
法としては基本的に以下の２通りがある。すなわち； 粒状態から完成品までの加工が単一の機械の中で行なわ
れる、一段階式射出ブロー成形；初期フォーマを作り上
げるのに役立つ射出段階そしてフォーマをブロー成形機
に移す第２の段階（なおブロー成形機によりフォーマは
加熱され次に上述の形式の金型内で軸方向及び横方向に
膨張及び／又は絞り成形される）という２段階弐の成形
。

ポリカーボネートやポリプロピレンといったボトル製造
に用いられる他のプラスチック材料同様ＰＥＴは低い粘
度の重合体（＜　１　６ｌ／ｇ　、標準的には０．７５
±０．０２　ｄｌ／ｇ　）であり、その結果としてＰＶ
Ｃといったプラスチックに対して採用され成功をおさめ
ている押出しブロー成形プロセスにおいて現在みられる
従来の方法によって押出し成形され得ないことから、両
方の場合において、射出段階が必要とされる。

これらの従来の押出し成形方法は２つのカテゴリつまり
連続法と不連続法に分けられる。

このようなカテゴリのうち最初のカテゴリーの方法例え
ば米国特許Ｒｅ　２９０６５及び３９４０２２５号に記
載されている方法においては、連続するパリソンはプラ
スチック材料で満たされた押出しヘッドのオリフィスか
ら抽出され、ペースト状の粘稠度まで前処理され、適当
な駆動手段によりヘッドの内部で回転させられるスクリ
ューによりオリフィスを通して押し込まれる。押出しパ
リソンが最終的完戒コンテナの寸法により必要とされる
規定の長さまで出現すると、これは割型の２つの半型に
より取り囲まれ同時に切断手段により連続的に押出しす
る型から分離される。次に金型はブロー或形ステーショ
ンに移送され、パリソンは完成コンテナの形状となる時
点まで金型内部で膨張させられる；その間に所要長さの
もう１つのパリソンが押出し機のオリフィスから出現し
ていることにＣる。

威形サイクルすなわちパリソンの膨張及びそれに続く金
型の開放と完成品の取り出しが時間的長さの点で対応す
るパリソンに対する押出しサイクルと一致していなけれ
ばならないということは充分明白である；その上、この
サイクル中、押出しパリソンは垂れ下がったり使用不能
になったりさらにはそれが押出し機のオリフィスから全
て一緒に分離するに至るまで伸長したりしないようにさ
れなくてはならない。

このような連続的方法は最高５〜６リットルさらにはそ
れ以上の容量のコンテナを成形するために用いられ或功
をおさめている。この場合、壁は同しような容易さで比
較的薄くブローされたりより高い硬度（稠度）に保たれ
るのである。

上述の第２の形式の方法においては、適度な量でペース
トプラスチック材料が中に送り出される蓄積用スペース
として機能する１つのチャンバをオリフィスの前に内含
している押出しヘッドが用いられる。

材料は上述のようなスクリュー駆動機構を用いてチャン
バ内に蓄積される。なおこの駆動機構の作動は装置の特
定な設計に応して異なり、蓄積チャンバに装荷しその時
点で材料が別の押込み手段により押出し機のオリフィス
を通って駆動されるようにするためにのみスクリューを
用いるか、 蓄積チャンバに装荷するためそしてその後それに軸方向
運動を与えることにより押出し機のオリフィスを通して
蓄積された材料を押し込むための両方の目的でスクリュ
ーを用いるか、である。

不連続押出しの場合、押出しサイクルはもはやブロー成
形サイクルに直接付随させられていない；このような方
法は従って、押出しサイクルを短縮でき金型が閉じるひ
まもなくパリソンが外れたり垂れ下がったり（サッギン
グ）する危険性が比較的少ないかぎりにおいて、大容量
のコンテナの製造により適している。

ＰＥＴ製のコンテナは特に双方向性のものである場合、
例えばＰｖＣなどに比べて酸素、水蒸気などの通過に対
しより効果的な障壁を提供し従って炭酸飲料、油、酢、
ワイン及びその他のような液体に特に適している。

現在ＰＥＴコンテナの製造に用いられている装置は、高
い資本支出により特徴づけられ、生産性は一段階プロセ
スの場合には製造中に材料を安定化するのに必要な時間
そして２段階プロセスの場合にはフォーマを製造しこれ
らを秩序立ててブロー成形機に移送しなければならない
という事実によって条件づけられる。

第１段階として射出を用いた１段階及び２段階式方法に
よるＰＥＴコンテナの製造において遭遇する問題点を克
服しようとして、又押出しブロー威形技術を用いて双方
向その他のＰＥＴコンテナを作り上げるという考え方か
ら出発して、出願人は、ＰＥＴ及び例えばポリカーボネ
ート及びポリプロピレンといったその他の低粘度プラス
チック材料をまずパリソンの形に押出し加工し次に最終
的コンテナの印象又は形状を備えた金型の内部で軸方向
又は横方向に膨張又は絞り加工することのできる方法を
開示している。

不連続押出し加工を用いて、当該技術が現在包含してい
るような押出しブロー成形技術から出発して、出願人は
、押出し段階において出現するパリソンが押出しサイク
ル全体にわたり垂下り効果の発生を防ぐことのできる程
度の機械的強度を保持するよう物理的及び機械的に条件
づけされた状態にとどまるようにすることができるよう
な最適な予備押出しパラメータを得る可能性を識別して
いる。

本発明に基づく方法は、蓄積用チャンバが備わった又は
備わっていない押出し機を用いて不連続的にパリソンを
押出しブロー成形することモして漸進的に増大する圧力
を加えることにより押出しサイクルの前或いはその途中
に押出しヘッドの内部でペーストプラスチック材料を条
件つけすることから戒る：従って、材料を押出し機のオ
リフイスを通して押し込む手段の起動に続きかつ押出し
ステーションでの金型の到着及び開放と一致する一時点
において押出しダクト上にある少なくとも１つのバルブ
を開放することにより押出しが起こったとき、押出し速
度及びそれに続く押出し機オリフィスを超えての急激な
圧力低下が組合わさって、出現するパリソンの外側表面
層は確実に急速冷却を受けることになり、その結果とし
て材料には、押出しサイクルの完了直後に金型が閉じる
までその自重を支持するのに充分な機械的コンシステン
シー（稠度）が付与されることになる。

開示された方法について研究している間に、例えば１リ
ットルから１．５リットルの容量のコンテナを形戒する
のに適したパリソンは、従来の押出し方法では通常１０
分必要であったのに対し約２分で押出しできるというこ
とがわかった。実験により、当該コンテナサイズのため
のパリソンの押出し加工中望ましい効果を得るためには
押出し機ヘッドの内部の最適な圧力は５０バールと１０
０バールの間好ましくは７０バール前後であることが必
要であることがわかった。

当然のことながら、押出しサイクル時間及び圧力の値は
恐らく有意な形で、製造したいと思っているコンテナの
容量及び形状に応じて変化する；従って前述の数字は一
例として示されたものにすぎず、本発明を制限する意味
は全く無い。

又有利なことに、開示されている方法における材料の加
工中、さらに厳密に言うと熱が存在する中でのアセトア
ルデヒドの放出は従来のＰＥＴｔｃ形方法に比べてはる
かに少ないものであることも発見された。

当業者なら承知している通り、特徴的な果実臭をもつ揮
発性の無色の液体であるアセトアルデヒド（又はエタノ
ール）は、粒状ＰＥＴの中に発生し、熱を加えた時点で
重合体から遊離する。従って、これはコンテナからその
内容物の中に放出されてこれらに上記臭気を浸透させる
可能性のある物質であるため、ＰＥＴでコンテナを成形
する際にはアセトアルデヒドの成形を制御することが必
要である。

例えばミネラルウオー夕用のボトルの場合、使用される
ＰＥＴのアセトアルデヒド含有量は１乃至１．　５　ｐ
ｐｍを超えてはならない。

アセトアルデヒドの形成は、材料が熔融状態で加工され
るという事実と関係し、成形条件の厳しさが可能なかぎ
りの最低限である場合に最小限におさえることができる
（これは射出を用いる従来のＰＥＴ成形方法の場合には
見込み薄である）。

開示されている方法においては、材料が単純に押出し加
工され、射出流路を通して絞り加工されることに起因す
るような熱応力を全く受けないという事実により、条件
はできるかぎり最も穏やかなものとなっている。その上
、加エサイクル（成形）時間ひいてはＰＥＴ材料が熱に
さらされる時間さらに意味を拡げてアセトアルデヒドの
放出速度を、著しく減少させることができる。

次に添付の図面を参考にして、本発明を例を用いて詳述
することにする。

〔実施例〕

最初に第１図を参照すると、押出しヘッドは基本的に、
オーブン（図示せず）から引抜かれた溶融プラスチック
材料を番号３で表わされた押出し機自体に向けて押込む
という機能をもつスクリュー駆動機構２を収納するハウ
ジングでｔｉＦｆｃされている。材料は、パリソン４と
して押出し機３から出現し、このパリソンは、それが収
集される第ｌの作業ステーションと２つの金型半型の内
部表面上に刻印されているような仕上り品の輪郭又は形
状に一致するまでこのパリソンを膨張させる標準的には
プロワノズルである膨張手段に対しこのパリソンを提供
する第２の作業ステーションの間で移動できる割型の２
つの半型５ａ及び５ｂの間で寄せ集められるようになっ
ている。

本発明に従うと、溶融材料が押出し機３に達するのに通
るダクト７は、駆動方向にスクリュー２を超えて直ぐの
ところに位置づけされスクリュー２が回転しつづけてい
る状態でも押出し機への材料の流れを停止させるために
用いられるバルブ６によって制御されている。

従って、作動中スクリュー２が回転しストップバルブ６
がダクト７を閉塞している状態で溶融プラスチック材料
はそれが前方に駆動され続ける間スクリューにより伝え
られるよう漸進的にもたらされる流れのスラストに応じ
て一定のレヘルの圧力を受けるという状況が発生する。

開放金型が押出しステーションを占有している状態で、
オリフィスから一撃の溶融材料を放出すべくストップバ
ルブ６が開放され、この時点で、流れを止めることによ
って前に作り出された圧力に急激な低下が発生すること
になる。パリソンが押出されるにつれてその最も外側の
表面層は周囲環境と接触した時点で急速に冷却する。こ
の冷却は、パリソンを一定の与えられたレベルまで圧密
して、金型がそのまわりに安全に位置づけされるまでそ
の自重を支えるだけの充分な機械的強度をパリソンに付
与する効果をもつ。

押出しサイクルはバルブ６が再度閉じると共に完了する
。金型は閉じ、ヘッドから成形されたパリソンを離脱さ
せそれをブロー成形ステーションまで移送する。

上述のパリソンのサイズとコンテナ容量の問題を思い起
こして、スクリュー駆動機構２は、プラスチック材料上
の認められない高い圧力を避けるために、バルブ６の開
放・閉鎖周期と調子を合わせて一定の期間だけ不動状態
にされる可能性がある。その上、サイクル間の押出しヘ
ッドからの材料の漏れをことごとく避けるため、オリフ
ィス９も同様にストップバルブ６と協調して作動するポ
ペットバルブ８を用いて閉鎖させることが可能である。

なおも第１図を参照すると、バルブ６及び８及びスクリ
ュー２は、ストップバルブ６とボペットバルブ８の両方
が閉しられている状況から出発して、次の要領で、プロ
セスを始動させるべく起動されうる：すなわち、スクリ
ュー２が回転している状態でストップバルブ６は開放し
溶融プラスチック材料は押出し機３の中に入る；ポペッ
ト８は一時オリフィス９内に納まった状態にとどまり、
それに応じてスクリュー２により押出し機内に押込まれ
た材料は圧力を受けることになる。ストップバルブ６の
開放動作の後の遅延に応じた一定の与えられた圧力闇値
に達した時点で、ポペットバルブ８が開放しパリソンは
迅速に押出しされる。

押出しが完了すると、ボペット８は再度納まりスクリュ
ー２は止まる。ストップバルブ６が新たな押出しサイク
ルを開始すべく開くにつれて、スクリュー駆動機構２は
再度始動し、ボペットバルブ８は開放して手順がくり返
される。

このように説明されてきた方法に対する考えられる１つ
の変更は、スクリュー２の停止及び開始とタイミングさ
れて作動するポペットバルブ８のみが備わった押出し機
を用いることであろう。この場合、サイクルが開始した
時点でしかもスクリュー２は回転している状態で、押出
し機３のオリフィス９は、入ってくる材料の連続的な蓄
積の下でヘッド内に圧力を打ち立てることができるよう
にするのに充分な時間ボペット８により閉塞された状態
にとどまることになる。ボペットバルブ８は材料の押出
しを可能にすべく開放し、次に再度納まってその時点で
スクリュー２は止まる。

或る種の条件の下では、スクリュー駆動機構２を連続運
転させることもでき、特に成形すべきコンテナが著しく
小さな容量のものである場合にそうであり、このときポ
ペットバルブ（８）は活発な速度で開閉することになる
。

いずれにせよ、上述の運転状況のいずれかにおいては押
出しプロセスが不連続のままとどまり、前述の急冷効果
を生成すべくパリソンの所要サイズと釣り合った充分な
圧力が押出しヘッドの内部に生成されることが根本的に
重要である。

実際の利用においては、押出しヘッドは一定の与えられ
たいかなる設計ででも実施可能であり、当業者が適切と
考えるような特長を内含することができる。

第２図の例では、押出しヘッドは１０という番号で表わ
された蓄積チャンバを内含するタイプのものである。ダ
クトが相対バルブ６により開放されたままでありオリフ
ィス９がポペット８により閉塞された状態で、押出し加
工自体の直前の作動サイクルの部分の間、材料はスクリ
ュー２によりこのチャンバ内に装荷される。押出しが起
ころうとする瞬間にストップバルブ６は閉じポペットバ
ルブ８は開き、この時点で押込み手段１１が押出し機の
オリフィスの方へ溶融材料を移動させるためのチャンバ
ｌＯの内側で作動させられる。本発明に従うと、このよ
うな手段１１を通して加えられる力は、パリソン４を押
出すのに通常必要とされる力よりも大きく、いずれにせ
よオリフイスを通しての溶融材料の迅速な通過及びこれ
まで長々と述べてきた一連の事象によりヘッドの内部に
作り出された圧力の急激な低下そしてそれに続く外部環
境にさらされた時点での押出しパリソンの最も外側の表
面層の急冷をひきおこすことになるような押出し機内部
の一定レベルの圧力を生成するのに充分なものである。

従って、パリソンの圧密は再び、前述のように達成され
る。

必要とされる圧力条件を作り出すことをさらに容易にす
るためには、押出し機のオリフイス９を、押込み手段の
起動の後一定の与えられた間隔をおいて開放することが
できる。

押出しが完了すると、ボベットバルブ８は閉じ、さらに
材料がチャンバ１０内に蓄積し始めるよう条件が回復さ
せられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、スクリュー駆動機構を超えた直後に位置づけ
され溶融プラスチック材料がオリフイスに達するのに通
るダクトを制御している少なくとも１つのバルブを備え
た押出しブロー成形機の押出しヘッドを示している。 第２図は、第１図と同様に実施されたものと押出し機オ
リフィスを占有するボペットとして実施されたものとい
う材料の流れを制御する２つのバルブが備った、蓄積チ
ャンバを内含する同じ押出しヘッドを示している。 ２−スクリュー駆動機構 ４−パリソン ６−ストップバルブ ８−ポペットバルブ １０一蓄積チャンバ　　１ ３一押出し機 ５ａ，５ｂ一半型 ７−ダクト ９−オリフィス １一押込み手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、完成品の印象又は形状の備わった割型の２つの半型
   の間に取り込むことのできるパリソンを押出す段階及び
   膨張させて金型の形状に適合させるべくパリソンを空気
   で膨らませる段階を含む、プラスチック製品標準的には
   コンテナを押出しブロー成形するための方法において、
   押出しは不連続で、各々押出し直後に金型の２つの半型
   の間で収集された所要寸法の一連のパリソンを製造する
   ような形で金型の動きと同期化されており、しかも、装
   荷時に押出しダクトを閉塞し金型が押出しステーション
   にて準備完了状態におかれたときこれを開放するような
   少なくとも１つのバルブにおいて開放時点で材料が放出
   されたときパリソンの迅速な押出しを確保するか確保に
   貢献するような形で、押出し機のオリフィスに向かって
   押出しダクトを通して連続的に又は不連続的に溶融材料
   を投入することにより押出し機の内部に生成された押出
   しすべきパリソンの特性とつり合った予じめ定められた
   圧力下で究極的に行なわれることを特徴とする方法。 ２、パリソンの形成に適した押出し機に向ってダクトを
   通して溶融プラスチック材料を投入する段階ならびに、
   材料が連続的又は不連続的にダクト内に投入され続けて
   いる一定の与えられた時間中材料がオリフィスに達する
   のを防ぐため閉鎖された圧力下にあるとき材料を再びと
   り込むため開放されるようなダクトと押出し機オリフィ
   スの間にある少なくとも１つのバルブを用いて材料の流
   れを制御する段階が含まれることを特徴とする、請求項
   １に記載の方法。 ３、パリソンの形成に適した押出し機に向ってダクトを
   通して溶融プラスチック材料を投入する段階そして少な
   くとも２つのバルブを用いて材料の流れを制御する段階
   （なおバルブのうち一方はダクトと押出し機の間にあり
   、もう一方は押出し機のオリフィスを閉塞することがで
   きる）が含まれること、ならびにオリフィスバルブは、
   押出し機内に取り込まれた材料がオリフィスバルブ開放
   時に圧力下にあるような形で、ダクトと押出し機の間の
   バルブが開放された後一定の与えられた時間閉じた状態
   にとどまっていることを特徴とする、請求項１に記載の
   方法。 ４、押出し機を通しての連続的な材料投入は、金型が押
   出しステーションにおいて準備完了状態に置かれたとき
   オリフィスを開放するよう操作される押出し機オリフィ
   ス開閉バルブを用いて不連続的に投入するようになって
   いることを特徴とする、請求項１に記載の方法。 ５、完成品の印象又は形状の備わった割型の２つの半型
   の間に取り込むことのできるパリソンを押出す段階及び
   膨張させて金型の形状に適合させるべくパリソンを空気
   で膨ませる段階を含む、プラスチック製品標準的にはコ
   ンテナを押出しブロー成形するための方法において、押
   出しは不連続で、押出し機のオリフィスの直前にあるチ
   ャンバーの内部に溶融プラスチック材料を蓄積させ次に
   金型がパリソンをいつでも受け入れることのできる状態
   に押出しステーションに位置づけされている状態でオリ
   フィスを開放すべくバルブを操作することにより行なわ
   れ、又、オリフィスからのパリソンの出現時点で起こる
   圧力の低下の結果として少なくとも部分的に押出し（成
   形中の）パリソンを冷却させるようなレベルの圧力下で
   チャンバから蓄積された材料を押し込むようなオリフィ
   スバルブと共に作動すべくタイミングされた手段の作用
   を通して押し出しが究極的にひき起こされることを特徴
   とする方法。 ６、オリフィスバルブは、押込み手段の起動と同時に開
   放することを特徴とする、請求項５に記載の方法。 ７、オリフィスバルブは、押込み手段の起動の後に開放
   することを特徴とする、請求項５に記載の方法。 ８、溶融状態のプラスチック材料が投入された押出しヘ
   ッドからパリソンを不連続的に押出し、こうして材料は
   、押出しヘッドのオリフィスからのその出現時点で起こ
   る圧力の低下の結果として少なくとも部分的に押出しパ
   リソンを冷却させるようなレベルの圧力を生成できるよ
   うな押出し力を受けることになる段階を含む、低粘度材
   料を用いてプラスチック製品を押出しブロー成形するた
   めの方法。