JPH06226784A

JPH06226784A - 多層予備成形品の製造装置

Info

Publication number: JPH06226784A
Application number: JP4191093A
Authority: JP
Inventors: Yuuji Kameumi; 裕司亀海
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1993-02-05
Filing date: 1993-02-05
Publication date: 1994-08-16

Abstract

(57)【要約】【目的】樹脂の流動のかたよりを生じることなく、共
射出成形をすることができる多層予備成形品の製造装置
を提供する。【構成】 (a) 多層予備成形品に対応するキャビティ21
を備え、かつ多層予備成形品の底部に対応する位置にゲ
ートを有する射出成形型２と、(b) 射出成形型２に連続
するホットランナーノズル１とを有し、ホットランナー
ノズル１は、１つの直線状流路Ａ₁と、同心円状に設け
た螺旋状流路Ｂ₁及び円筒状流路Ａ₂を有し、直線状流
路Ａ₁と円筒状流路Ａ₂とは注入口Ａから分岐するとと
もに、射出口15の僅かに上流で合流し、螺旋状流路Ｂ₁
は、注入口Ｂに連通するとともに直線状流路Ａ₁と円筒
状流路Ａ₂との合流点の手前で直線状流路Ａ₁に合流し
ており、注入口Ａに第一の樹脂を注入し、注入口Ｂに第
二の樹脂を流入して、第一及び第二の樹脂を共射出する
多層予備成形品の製造装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐熱性、バリヤ性、遮
光性等の機能を有する二軸延伸ブロー成形ボトルを与え
ることのできる多層予備成形品を製造する装置に関し、
さらに詳しくは、樹脂の流動のかたよりを生じることな
く、共射出成形をすることができる多層予備成形品の製
造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ポリエ
チレンテレフタレートにより代表される飽和ポリエステ
ル樹脂等からなる二軸延伸ブロー成形ボトルは、極めて
優れた透明性及び表面光沢を有し、美麗で、ガスバリヤ
ー性、水分不透過性、耐内容物性および保存性等に優れ
ている。また、可塑剤や安定剤等の添加物において有毒
ガスを発生せず、燃焼時の発熱も少なく、炉をいためる
こともないため易揮発性である等、多くの利点を有して
いる。そのため、各種飲料水、調味料、酒類その他の食
品用のボトル等に広く用いられている。

【０００３】このような状況下で、二軸延伸ブロー成形
によるポリエステル製ボトルに、耐熱性、バリヤ性、遮
光性等の機能を付与して、多様化するニーズにより一層
対応しようとするさまざまな試みがなされている。

【０００４】たとえば、ポリエステル製ボトルに耐熱性
を付与して、80〜95℃の液体を充填するいわゆるホット
フィルや、ホットシャワーによるパステライジングを適
用することができるボトルとすることが試みられてい
る。また、酸素の影響を受けやすいジュースや炭酸飲
料、及び鮮度の維持が必要な食品等のボトルとして、ガ
スバリヤ性に優れたボトルとすることも試みられてい
る。さらに、ガスバリヤ性のみならず、外界の水分が混
入するのを嫌う内容物に対しては、水分バリヤ性が求め
られ、この水分バリヤ性を含めて総合的なバリヤ性を追
求することも試みられている。その他紫外線や可視光線
等から内容物を守るために、それらを遮断する機能を付
与することも試みられている。

【０００５】このような各種機能をボトルに付与する方
法のうちで一般に行われているものに、ボトル壁又はそ
の口部を、それぞれの機能を発現する樹脂とポリエステ
ルとからなる多層構造とする方法がある。この方法で
は、まず機能性樹脂とポリエステルとを共射出して多層
の予備成形品とし、次にこれを二軸延伸ブロー成形して
機能化ボトルとする。この方法における多層予備成形品
の構造は種々考えられるが、たとえば図５(a) 及び(b)
に示すような多層予備成形品が代表例としてあげられ
る。図５(a) の多層予備成形品は、口部に三層の樹脂層
ａ、ａ、ａと、二層の樹脂層ｂ、ｂとからなる多層構造
を有している。このような多層予備成形品は、特に耐熱
性ボトル用の予備成形品として好適である。その場合、
樹脂層ａに耐熱性樹脂を用い、樹脂層ｂにポリエステル
樹脂を用いるのが良い。このように、特に口部に耐熱性
を付与するのは、ホットフィルでは口部が熱い液体に最
初にさらされ、またホットシャワーによるパステライジ
ングでもホットシャワーをボトル上方から注ぐのが一般
的であるからであり、さらに口部は二軸延伸ブロー成形
において延伸されない部分であり、延伸効果による耐熱
性の付与がないからである。

【０００６】バリヤ性や遮光性等の機能を付与する場合
には、図５(b) に示す多層予備成形品が好適である。こ
こで樹脂層ｃは上記の各種機能を発現する樹脂からなる
層であり、樹脂層ｄをポリエステルとする。予備成形品
をこのような構造とすると、肩部、胴部、底部において
機能性樹脂層が一様に形成されたボトルを形成すること
ができ、それぞれの機能が十分に発揮されることにな
る。

【０００７】ところで、このような多層予備成形品は、
原理的には図４に例示するような構造のホットランナー
ノズル９を用いて、このホットランナーノズル９の流路
Ｅ及びＦにそれぞれポリエステル樹脂と機能性樹脂とを
注入して両者の射出のタイミングを調節しながら共射出
することで製造することができる。

【０００８】しかしながら、このようなホットランナー
ノズルを用いて多層予備成形品を製造すると、ポリエス
テル又は機能性樹脂のキャビティ内での流動にかたより
が生じることが多く、そのため各樹脂層の厚さがボトル
壁や口部で左右対称にならなかったり、各層が所望の厚
さに形成されずに、内層の樹脂層が射出成形型のキャビ
ティを形成する壁面のどちらかに近づきすぎたりするこ
とがあった。

【０００９】樹脂の流動のかたよりは、ホットランナー
ノズルにおける温度の不均一（具体的には、樹脂流動方
向に対して、断面部における周方向の温度の不均一）、
又は樹脂流路の微小な曲がり具合い等によるものとみら
れるが、このような樹脂の流動のかたよりが起きると、
付与する機能が十分に発現できなかったり、また製品毎
に多層構造が変化したりするので実用上大きな問題とな
っていた。

【００１０】したがって本発明の目的は、樹脂の流動の
かたよりを防止して、正確に所望の多層構造の予備成形
品を製造することのできる装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者は、直線状流路と、その周囲に同心円
状に螺旋状流路及び円筒状流路をその順に形成したホッ
トランナーノズルとし、直線状流路と円筒状流路には第
一の樹脂を、螺旋状流路には第二の樹脂を注入して両樹
脂を共射出すれば、樹脂の流動のかたよりを防止でき、
所望の多層構造の予備成形品を製造することができるこ
とを発見し、本発明を完成した。

【００１２】すなわち、本発明の多層予備成形品の製造
装置は、有底円筒状で、少なくとも一部分において厚さ
方向に第一の樹脂層と第二の樹脂層とからなる多層構造
を有する予備成形品を製造する装置であって、(a) 前記
多層予備成形品に対応するキャビティを備え、かつ前記
多層予備成形品の底部に対応する位置にゲートを有する
射出成形型と、(b) 前記射出成形型に連続するホットラ
ンナーノズルとを有し、前記ホットランナーノズルは、
１つの直線状流路と、その周囲に内側から順に同心円状
に設けられた螺旋状流路及び円筒状流路を有し、前記直
線状流路と前記円筒状流路とは、第一の注入口から分岐
するとともに前記射出成形型のゲート部に連通する射出
口の僅かに上流で合流し、前記螺旋状流路は、第二の注
入口に連通するとともに前記直線状流路と円筒状流路と
の合流点の手前で、前記直線状流路に合流しており、前
記第一の注入口に前記第一の樹脂を注入し、前記第二の
注入口に前記第二の樹脂を流入して、前記第一の樹脂及
び第二の樹脂を共射出することを特徴とする。

【００１３】

【実施例及び作用】本発明を、図面を参照して以下詳細
に説明する。図１は本発明の一実施例による多層予備成
形品の製造装置の概略断面図であり、ホットランナーノ
ズル１と射出成形型２とが接続している状態を示す。

【００１４】まずホットランナーノズル１は、二つの流
路Ａ、Ｂを有し、流路Ａはさらに中央の直線状流路Ａ₁
と、その外側に設けられた円筒状流路Ａ₂とに分かれて
いる。また直線状流路Ａ₁と円筒状流路Ａ₂とは、射出
口15の僅かに上流で合流している。なお、直線状流路Ａ
₁の円筒状流路Ａ₂との合流点の上流に設けられた弁13
は棒状の動作弁であり、流路Ａに注入する樹脂圧の変化
により上下に移動し、開閉するようになっている。

【００１５】一方、流路Ｂは直線状流路Ａ₁の上流部分
から、その周囲を回る螺旋状の流路Ｂ₁を形成してお
り、直線状流路Ａ₁と円筒状流路Ａ₂との合流点の手前
まで螺旋状が続いている。そして直線状流路Ａ₁と合流
する直前で短い円筒状流路部分Ｂ₂を形成している。な
お本実施例においては、この短い円筒状流路部分Ｂ₂の
内壁面に、複数の突起部14を設けており、螺旋状流路を
通過してきた樹脂をミキシングする機構を付与してい
る。

【００１６】射出成形型２は、図５(a) に示す多層予備
成形品５と対応する形状のキャビティ21を有しており、
多層予備成形品の底部中央をゲート部としてホットラン
ナーノズル１の射出口と連通している。なお多層予備成
形品５は、ねじ締め部54とサポートリング55とを含む口
部51と、胴部52と、底部53とからなる。

【００１７】次に、上記の装置を用いて多層予備成形品
を製造する方法について、添付図面を参照して説明す
る。図２(a) 〜(d) は、口部に３層の機能性樹脂（たと
えば耐熱性樹脂）層を形成する共射出工程を示す模式断
面図である。まず図２(a) の工程では、直線状流路Ａ₁
及び円筒状流路Ａ₂からポリエステル樹脂30を射出し、
キャビティ21の一部分を満たす。

【００１８】次に螺旋状流路Ｂ₁の樹脂圧を挙げて直線
状流路Ａ₁と円筒状流路Ａ₂から射出されているポリエ
ステル樹脂間に機能性樹脂31を射出する（図２(b) ）。
直線状流路Ａ₁及び円筒状流路Ａ₂の大きさ（断面積）
を適切なものとしておけば、機能性樹脂31はポリエステ
ル樹脂30の中央を流動することができる。また機能性樹
脂31は、射出成形型内壁に接触することなくポリエステ
ル樹脂30の間を進むので、樹脂温度の低下が少なく流動
性が大きい。したがって、ポリエステル樹脂よりも速い
スピードで移動する。ここで機能性樹脂31はホットラン
ナーノズル内で螺旋状流路を通過し、さらに直線状流路
Ａ₁に合流する直前に、流路内壁面に形成されている突
起部により十分にミキシングされているので、射出成形
型のどちらかのキャビティ内壁面に近づくような流動の
かたよりを生じることなく、ポリエステル樹脂30の中央
を流動する。このように螺旋状流路を用いて樹脂を供給
すると、たとえホットランナーノズルが部分的に均熱に
なっていなくても、樹脂の温度を均一に保つことができ
るので流動のかたよりは生じない。

【００１９】所定量の機能性樹脂31を共射出したら、流
路Ｂの樹脂圧を下げ、直線状流路Ａ₁と円筒状流路Ａ₂
からのポリエステル樹脂の射出のみを続ける。前述した
ように、ポリエステル樹脂内部を流動する機能性樹脂が
より速く進むので、機能性樹脂31は図２(c) に示すよう
にポリエステル樹脂30を追い抜き、流動樹脂層の先端部
を占める。さらにポリエステル樹脂を射出して、射出成
形型を充填し（図２(d) ）、最後に射出成形型内の圧力
の調整（保圧）を射出して終了する。

【００２０】このように二種類の樹脂の共射出のタイミ
ング及び射出量を適切に調節してやれば、口部に３層の
機能性樹脂層と２層のポリエステル樹脂層とが交互する
多層構造の予備成形品を製造することができる。なお機
能性樹脂で最外層となる樹脂層31ａ及び最内層の樹脂層
31ｃが形成されるのは、両樹脂層が射出成形型内壁に接
触してキャビティ内を進行し、内部に存在するポリエス
テル樹脂よりも流動性が低下するためである。

【００２１】図３(a) 〜(c) は、図５(b) に示すような
胴部及び底部に機能性樹脂層を有する多層予備成形品を
製造する工程を示す模式断面図である。

【００２２】まず、直線状流路Ａ₁及び円筒状流路Ａ₂
からポリエステル樹脂40を射出成形型に射出し、キャビ
ティの一部をポリエステル樹脂で満たす（図３(a) ）。
次に螺旋状流路Ｂ₁の樹脂圧を上げて、直線状流路Ａ₁
と円筒状流路Ａ₂から射出されるポリエステル樹脂層間
に機能性樹脂41を共射出する（図３(b) ）。なお、この
機能性樹脂41の共射出のタイミングは、前述の図２にお
ける機能性樹脂の共射出のタイミングより遅くする。す
なわち、ある程度ポリエステル樹脂をキャビティ内に充
填した後に機能性樹脂の共射出を始める。さらにポリエ
ステル樹脂40と機能性樹脂41とを共射出して機能性樹脂
を充満させ（図３(c) ）、保圧の後に射出を終了する。

【００２３】図３(c) に示す多層構造を有する予備成形
品は、例えばバリア性ボトル、遮光性ボトル、紫外線吸
収性ボトル、着色ボトル等の製造に好適に用いられる。
それぞれ用途によって、機能性樹脂を適宜選択すればよ
い。

【００２４】なお使用することができるポリエステル樹
脂としては、飽和ジカルボン酸と飽和二価アルコールと
からなる熱可塑性樹脂がある。飽和ジカルボン酸として
は、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレ
ン-1,4- 又は2,6-ジカルボン酸、ジフェニルエーテル-
4,4′- ジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸類、ジ
フェノキシエタンジエタンジカルボン酸類等の芳香族ジ
カルボン酸類、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン
酸、デカン-1,10-ジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン
酸、シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン
酸等を使用することができる。また飽和二価アルコール
としては、エチレングリコール、プロピレングリコー
ル、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコー
ル、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、
ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコ
ール、ヘキサメチレングリコール、ドデカメチレングリ
コール、ネオペンチルグリコール等の脂肪族グリコール
類、シクロヘキサンジメタノール等の脂環族グリコー
ル、2,2-ビス(4′- β- ヒドロキシエトキシフェニル）
プロパン、その他の芳香族ジオール類等を使用すること
ができる。好ましいポリエステルは、テレフタル酸とエ
チレングリコールとからなるポリエチレンテレフタレー
トである。

【００２５】多層予備成形品の製造に用いるポリエスル
樹脂は、固有粘度が 0.6〜1.2 、好ましくは0.7 〜0.9
の範囲の値を有する。またこのようなポリエステルは、
溶融重合で製造され、 180〜250 ℃の温度下で減圧処理
または不活性ガス雰囲気で熱処理されたもの、または固
相重合して低分子量重合物であるオリゴマーやアセトア
ルデヒドの含有量を低減させたものが好適である。

【００２６】また耐熱性樹脂としては、ポリアリレー
ト、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリサルフォ
ン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフ
ォン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイ
ド、ポリエチレンナフタレート等の熱変形温度の高いポ
リエステル系樹脂及びこれらの樹脂とポリエチレンテレ
フタレートとのブレンドポリマー、及び上記耐熱性樹脂
間のブレンドポリマー、さらには上記耐熱性樹脂の２種
以上の樹脂とポリエチレンテレフタレートとのブレンド
ポリマー、Ｕポリマー（ユニチカ（株）製、ポリアリレ
ートとポリエチレンテレフタレートのブレンドポリマ
ー）、THERMX (EASTMAN 製、シクロヘキサジメタノール
変成コポリエステル) 等を使用し得る。

【００２７】次にバリヤー性樹脂としては、酸素、炭酸
ガス等のガスバリヤー性に優れるものとして、エチレン
ビニルアルコール共重合樹脂、ハイニトリル樹脂、ポリ
アクリロニトリル、アクリロニトリルとメチルアクリレ
ートとブタジエンとのコポリマー（商品名：バレック
ス）、ポリ塩化ビニル、メタキシリレンジアミンとアジ
ピン酸とからなるナイロンMXD6、ポリエチレンイソフタ
レート系コポリマー、イソフタル酸又はテレフタル酸と
エチレングリコールと1,3-ビス(2- ヒドロキシエトキ
シ) ベンゼンとからなるコポリエステル、及び各種の液
晶ポリエステル等が挙げられる。具体的には、XYDAR(ダ
ートコ製) 、VECTRA (セラニーズポリプラスチック製)
、エコノール (住友化学（株）製) 、ロッドラン (ユ
ニチカ（株）製) 、EPE(三菱化成（株）製) 、X7G(イー
ストマン製) 、ULTRAX(BASF 製) 等がある。なお上記の
バリヤー樹脂とポリエチレンテレフタレートとのブレン
ドポリマーを用いてもよい。

【００２８】またガスバリヤー性と水分バリヤー性の両
方に優れたものとしては、テレフタル酸、エチレングリ
コール及びシクロヘキサンジメタノールからなるポリエ
チレンコポリマー(PETG)と、エチレンビニルアルコール
共重合体とのブレンドポリマーや、上記PETGとポリビニ
ルアルコールとのブレンドポリマー等が使用できる。

【００２９】防湿性に優れたボトルとするには、ポリオ
レフィンや塩化ビニル樹脂等が好適である。

【００３０】次に紫外線吸収性樹脂としては、ポリエチ
レンテレフタレート、ポリアリレートとポリエチレンテ
レフタレートのブレンドポリマー等の樹脂にあらかじめ
ベンゾフェノン系あるいはベンゾトリアゾール系等の紫
外線吸収剤を混練したものを使用することができる。

【００３１】また遮光性を得るためや、ファション性の
観点からボトルを着色する場合には、着色樹脂を用いる
が、そのような着色樹脂としては、通常行われているよ
うに、樹脂に所望の色調を有する着色剤を加えて着色し
たものが使用できる。樹脂層間の密着性及び成形性を考
えると、前述したようなポリエステル樹脂をベースと
し、これに着色剤を転化するのが好ましい。また着色剤
としては主に染料と顔料とがあるが、耐熱性、耐光性、
耐色移行性等を考えると顔料を使用するのが好ましく、
これをポリエステル樹脂に混練して着色樹脂とするのが
好ましい。

【００３２】なお本発明で使用するポリエステル樹脂、
耐熱性樹脂ないし着色樹脂中には、本発明の目的を損な
わない範囲で安定剤、顔料、酸化防止剤、熱劣化防止
剤、紫外線劣化防止剤、帯電防止剤、抗菌剤等の添加剤
やその他の樹脂を適量加えることができる。

【００３３】本発明を以下の具体的実施例によりさらに
詳細に説明する。実施例１ポリエチレンテレフタレート樹脂としてNEH2050 （ユニ
チカ（株）製）を用い、耐熱性樹脂としてポリエチレン
テレフタレートとポリアリレートのブレンドポリマー
（Ｕポリマー8400、ユニチカ（株）製）（以下Ｕポリマ
ーと呼ぶ）を用いて、共射出成形法により多層予備成形
品を成形した。

【００３４】射出成形装置としては日精ASB 機械（株）
製 ASB50TH型を用い、図１に示すホットランナーノズル
を接続して、図２に示す共射出工程に添って多層予備成
形品の成形を行った。なおこのときのポリエチレンテレ
フタレート側の射出バレル温度を 270℃、Ｕポリマー側
の射出バレル温度を 280℃とした。

【００３５】得られた多層予備成形品を軸線方向に切断
してその断面を観察したところ、口部は、図２(d) に示
すように３層の耐熱性樹脂層と２層のポリエステル樹脂
層とが交互に繰り返す多層構造となっていた。またこの
多層構造を構成する樹脂層には特に厚い層または薄い層
は形成されてなかった。これは樹脂の流動のかたよりが
なく共射出されたことを示している。

【００３６】実施例２ポリエチレンテレフタレート樹脂として三井PET J 125
（三井石油化学（株）製）を用い、バリヤー性樹脂とし
てMXナイロンを用いて、共射出成形法により多層予備成
形品を成形した。

【００３７】射出成形装置及びホットランナーノズルは
実施例１と同一のものを使用した。図３に示す共射出工
程に添って多層予備成形品の成形を行った。なおこのと
きのポリエチレンテレフタレート側の射出バレル温度を
272℃、MXナイロン側の射出バレル温度を 270℃とし
た。

【００３８】得られた多層予備成形品を軸線方向に切断
してその断面を観察したところ、その断面は図３(c) に
示す多層構造と極めて類似しており、MXナイロンからな
る中間層は予備成形品の内外壁面のどちらかにかたよる
ことなくポリエステル樹脂内のほぼ中央に形成されてい
た。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の装置を用い
れば、樹脂の流動のかたよりを生じることなく２種類の
樹脂を共射出して、所望の多層構造（口部で５層、胴部
では３層）の予備成形品を製造することができる。

【００４０】本発明の装置を用いれば、二軸延伸ブロー
成形による機能化ポリエステル製ボトル用の予備成形品
の製造において、正確な多層構造の予備成形品を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による多層予備成形品の製造
装置を示す概略断面図である。

【図２】(a) 〜(d) はそれぞれ、口部に多層構造を有す
る予備成形品を製造する共射出工程を示す模式断面図で
ある。

【図３】(a) 〜(c) はそれぞれ、胴部及び底部に多層構
造を有する予備成形品を製造する共射出工程を示す模式
断面図である。

【図４】従来の共射出成形に用いるホットランナーノズ
ルの一例を示す概略断面図である。

【図５】(a) 及び(b) は、それぞれ多層予備成形品の層
構造の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１，９ホットランナーノズル２射出成形型５，６多層予備成形品 14 突起部 15 射出口 21 キャビティ 30，40 ポリエステル樹脂 31，41 機能性樹脂 51 口部 52 胴部 53 底部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有底円筒状で、少なくとも一部分において
厚さ方向に第一の樹脂層と第二の樹脂層とからなる多層
構造を有する予備成形品を製造する装置において、(a)
前記多層予備成形品に対応するキャビティを備え、かつ
前記多層予備成形品の底部に対応する位置にゲートを有
する射出成形型と、(b) 前記射出成形型に連続するホッ
トランナーノズルとを有し、前記ホットランナーノズル
は、１つの直線状流路と、その周囲に内側から順に同心
円状に設けた螺旋状流路及び円筒状流路を有し、前記直
線状流路と前記円筒状流路とは第一の注入口から分岐す
るとともに、前記射出成形型のゲート部に連通する射出
口の僅かに上流で合流し、前記螺旋状流路は、第二の注
入口に連通するとともに前記直線状流路と円筒状流路と
の合流点の手前で前記直線状流路に合流しており、前記
第一の注入口に前記第一の樹脂を注入し、前記第二の注
入口に前記第二の樹脂を流入して、前記第一の樹脂及び
第二の樹脂を共射出することを特徴とする多層予備成形
品の製造装置。
【請求項２】請求項１に記載の装置において、前記螺旋
状流路は、前記直線状流路と合流する僅かに手前で円筒
状流路となって前記直線状流路と合流しており、前記螺
旋状流路に連続する円筒状流路の内壁面には複数の突起
部が形成されていることを特徴とする多層予備成形品の
製造装置。