JPS582052B2 - ビン ノ セイケイホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は結晶性ポリプロピレン系樹脂の中空成形により
瓶を製造する方法に関し、より詳しくは二軸方向に分子
が配向した瓶を容易に製造する方法に係わるものである
。

熱可塑性合成樹脂を用いた瓶は中空成形により製造され
、耐衝撃性を向上させるために二軸延伸された中空成形
瓶が知られている。

従来より知られた二軸延伸瓶の製法は予成形された物品
をさらに軸方向および半径方向に拡げる（ｓｔｒｅｔｃ
ｈ）ものである。

本発明は予成形された物品を半径方向に拡げることによ
り二軸方向に分子を配向させることができる。

次に従来の二軸延伸瓶の製法について述べる。

（１）特公昭４４−２５４７８号、特公昭４５−１６８
３６号には、管状の押出成形品を縦方向に延伸し、適当
な長さに切断し、中空成形金型中で横方向に延伸する方
法が示されている。

かかる方法によると、縦方向に延伸するために取扱うも
のがヒモ状やフイルム状のものではなく肉厚の管状のも
のであるから縦延伸の工程が複雑である。

（２） 特公昭３８−８５８３号、特公昭４６−２０４
２号には、小さな無延伸の瓶状予成形物を金型中で中空
成形して縦方向および横方向に延伸する方法が示されて
いる。

かかる方法によると、予成形物を二軸延伸するのに適し
た温度に加熱または冷却するにあたり予成形物の形状に
応じて部分毎に細かく温度を調節することが必要であり
、温度の調節に多大の労力を要する。

そして中空成形時に予成形物の瓶口およぴ底部の位置を
中空成形金型中の所望の位置に定めることが難かしく延
伸ムラを生じ易い。

（３） 特公昭４３−１２０３２号には、目的とする成
形物より小さい皿状予成形物を射出成形等により成形し
、そのまま延伸に適当な温度に調節し、コア側にもうけ
たピン状部品を突出して予成形物を軸方向に縦延伸し、
次いで中空成形金型中で横方向に延伸する方法が示され
ている。

かかる方法によると軸方向の縦延伸を円滑に行なうこと
が難かしく、縦延伸のための装置が複雑になり勝ちであ
る。

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、本発明の第
一の目的は耐衝撃性に優れた二軸延伸相当瓶を中空成形
で製造する方法を提供することである。

本発明の第二の目的は射出成形による予成形品に軸方向
の延伸を与える工程を独立させて存在させたり中空成形
と同時に行わせたりせずに容易に二軸延伸相当瓶を中空
成形によシ製造する方法を提供することである。

本発明の第三の目的は射出成形による予成形品を延伸ム
ラなく中空成形して二軸延伸相当瓶を製造する方法を提
供することである。

本発明は先ず射出成形により管状体を製造するものであ
り、一般の射出成形においては成形品内部に分子配向や
内部歪が発生し難い条件を選んで成形しているが、本発
明で用いる管状体を製造する場合には、結晶性の熱可塑
性樹脂を使用することにより該管状体の表面に必ず分子
の配向を生ずることに加えて、前記と反対に管状体内部
に分子の配向が発生し易い条件を選んで射出成形する。

本発明で、射出成形により予成形された物品を製造する
に際しては、一般に射出成形時の樹脂の温度および射出
成形機の金型温度を低くし、そして意外なことであるが
射出速度を比較的遅くした方が好ましい結果を得ること
ができる。

すなわち射出速度を低くしすぎると射出され金型に注入
された溶融樹脂が金型の先端部に到る前に冷却され樹脂
を金型中に充填および／または流動させ難い。

また射出速度を高くすぎると溶融樹脂が金型の冷えた表
面に接触した部分から硬化しながら流動しせん断応力に
より分子配向を受けるようになる。

この場合に過度の配向を与えると中空成形時に加圧流体
を導入して横方向へ延伸し難く縦方向の裂げを生じたり
、落体試験時にガラスのように容易に破壊を生ずるよう
になる。

本発明においては射出速度を一般の射出成形より遅くす
ることにより酎衝撃性に優れて透明性に優れた二軸延伸
相当瓶を製造することができる。

例えば、第１図の形状の管状体において樹脂部分が約１
６ｃｍ３のものを４個同時に製造するに当り、ストロー
ク７５ｍ／ｍの６０ｒｎ／ｍψスクリュー押出機（シリ
ンダ一温度ｃ１＝２００℃、ｃ２＝２２０℃、ｃ３＝２
５０℃、ｃ４＝２５０℃）でプロピレン−エチレンラン
ダム共重合体（チッソ（株）製ＬＤ７０５ＭＦＲ≒８）
を約４秒射出速度約１６ｃｍ３／秒）の射出行程（一般
には２〜３秒）で射出成形して好結果を得た。

しかしてこれらの温度並びに射出速度は、使用する樹脂
の種類、分子量、金型（射出成形の）の形状、ゲートの
大きさ、位置（管状体の端部にあたる部分にもうけた方
がよい。

）等によって変化させなければならない。

併し、射出成型品の表面ならびに可及的にその内部に配
向層が形成されるような溶融樹脂温度と金型温度を選ぶ
ことは使用樹脂の種類とメルトフローレートを知れば比
較的容易に決定できる（後述実施例２参照）。

本発明では管状体を製造する際、最終成形品に必要な瓶
口部（特にねじ部）を同時に成形しておくことが出来る
。

瓶口部（特にねじ部の山の高さ）は、中空成形によって
成形するよりも射出成形によって成形する方がはるかに
良好なものが得られる。

又中空成形によって成形する時の様にパリ取り、切削仕
上げ等のトリミングも不要である。

前述の様にして得られた管状体を再加熱するものである
が、本発明の管状体は射出成形によって成形されるので
肉厚をはじめとする寸法を正確に作ることが出来、後の
工程の再加熱が良好に行える。

この管状体は前述の様に口部をあらかじめ成形しておく
ことが出来るだけでなく、必要に応じて管状体の径や肉
厚を変化させておくこともできる。

しかし余り極端な、あるいは急激な変化は後工程の加熱
や中空成形に悪影響を与えることがあるので好ましいこ
とはない。

本発明においては管状体を射出成形により製造した後に
、該管状体を加熱する。

管状体の加熱は大別して加熱液体に管状体を浸漬する方
法と気体（例えば空気）中で加熱する方法がある。

前者は加熱後熱媒体を除かなければならないので余分な
工程が必要となるため好ましい方法とは云えない。

しかし本願発明に用いることは可能である。

気体中で加熱する場合は（イ）輻射熱による場合（ロ）
加熱気体を管状体周囲に流す場合（ハ）管状体を加熱気
体中に置く場合がある（ハ）は加熱効率が良くない。

加熱は管状体の外側もしくは内側の一方方向からのみ行
う場合と、両側から均一に行う場合とがある。

前者を採用する場合には、例えば管状体の外側から加熱
する場合には管状体の配向層は管状体の内側にある方が
望ましい。

かかる場合には射出成形により管状体を成形する際、金
型（射出成形の）のコア側をより低い温度に調節すれば
よい。

逆に管状体の内側から加熱する場合には射出成形の金型
のキャビテイー側をより低い温度に調節すれば良い。

又前述のごとき加熱を行う際、管状体の両端を治具によ
り固定し、これに回転を与えて行うと均一に加熱出来る
。

望ましい温度に加熱された管状体は中空成形用の金型に
導入され加圧流体により横延伸を与えると同時に最終製
品に成形する。

最終製品である瓶の内側及び内側となる部分に当る管状
体の部分が加熱されている間窒素ガス等の不活性気体に
のみ接触する様にして（逆に云えば酸素に触れない様に
して）本発明を実施すると最終製品に好ましい結果を与
えることがある。

例えば原料樹脂としてプロピレン系の重合体を使用した
場合に、瓶の内側に酸化皮膜が出来ず、内容物が瓶に附
着し難くなる。

又、該瓶は瓶に何も充填していない状態では無臭である
ことが望ましいが、前記のごとき不活性ガスを使用する
ことによってこれ等の目的を達することが出来る。

プロピレン系重合体を使用する場合には、本発明の効果
が著しく発揮される。

即ち、プロピレン系重合体により無延伸の瓶を製造した
場合、その耐衝撃性はやや不満足なものであり、二軸延
伸することによって十分実用的な衝撃強度を獲得するこ
とが出来る。

又プロピレン系重合体を素材とした二軸延伸相当瓶は透
明性が優れている。

特に瓶に内容物を充填した場合に内容物が良く見える様
になる。

プロピレン系重合体の中ではＭＦＲ（２３０℃、２．１
６ｋｇ時の値）の比較的低い樹脂を使用することが好ま
しい。

さらに比較的少量のエチレン又はブテン−１をランダム
共重合した場合のプロピレン系重合体を使用すると耐衝
撃性、透明性の極めて優れた瓶を製造することが出来る
。

特に少量のエチレンとブテン−１をランダム共重合した
三元系プロピレン重合体は好ましい結果を与える。

本発明で使用するのに適した樹脂を例示すれば前記プロ
ピレン重合体、プロピレン系重合体、とれら重合体相互
の混合物、又他の重合体との混合物がある。

又前記重合体に通常添加される各種添加剤を含む組成物
をも使用することができる。

次に本発明方法の工程の一例を添付図面により説明する
。

第１図は本発明で用いる管状体（射出成形により成形さ
れた）である。

この管状体は加熱された後中空成形されるが第１図の管
状体を用いた場合は中空成形する際、瓶の底部を作るた
めに管状体の一部（第１図では右側）をくい切らなけれ
ばならないので吹込成形金型の縦方向の長さよりも少し
長いものを用いる必要がある。

第２図は第１図に示す管状体を加熱するために支持具に
取り付けた様子を示す一例である。

管状体１はマンドレル２の上に固定される。

マンドレル２はアイドラーまたはプーリー３に直結し、
回転力を与えられる。

又マンドレル２は支持台５の上にベアリング４を介して
設置されており、自由に回転出来る様になっている。

支持台５はコンベア７に基盤６を介して設置されている
。

コンベア７は間けつ的に移動しながら管状体１を加熱炉
に送り込み、続いて吹込み（中空）成形部に管状体を移
動せしめ今。

第２図では省略しているが管状体上端部も第２図同様の
支持具により固定される。

但し管状体を回転させるだめのアイドラーまたはプーリ
ーは上下端のいずれか一方に設置しておけばよい。

今迄の説明及び図はいずれも管状体の内部から支持具に
よって管状体を固定する場合を示したが外側から固定し
てもよいし、内側と外側の両方から固定してもよい。

均一に加熱された管状体は次いで中空成形用金型に舒動
させて設置され、中空成形によりニ軸延伸相当瓶に加工
される。

管状体を中空成形用金型に移動、設置するに当っては第
２図の支持具の基盤６をそっくり中空成形用金型に設置
し直す方法、第２図のマンドレル２を上下分割として該
マンドレルの上半分に管状体を取り付けたまま中空成形
用金型に設置し直す方法等を用いることができる，本発
明により得られる効果を述べると次のようなものを挙げ
ることができる。

（１） 延伸ムラなく容易に透明性が優れた結晶性ポリ
プロピレン系樹脂の二軸延伸相当瓶を製造することがで
きる。

（２） 管状体を予備成形品として正確な寸法で製造す
ることができ、続く加熱および中空成形を有利に行なう
ことができる。

（３） 管状体を射出成形で製造する際に中空成形時に
有利な分子配向を発生させることができ耐衝撃性に優れ
た二軸延伸相当瓶を製造することができる。

（４） 管状体を均一に加熱するととができ中空成形時
に延伸ムラなく成形を行なうことができる。

（５） 中空成形時に管状体の両端を固定し、軸方向の
延伸および半径方向の移動を実質上阻止するので安定で
容易に均一な中空成形を行なうことができる。

実施例 １ （配向の方向による効果） 本発明による成形品（１）：プロピレン単独重合体（チ
ッソ（株）製チツソポリプロ１０１１ＭＦＲ＝０．８〔
ｇ／１０分〕（２３０℃、２．１６ｋｇ／ｃｍ３）を用
いて第１図に示す形状の管状物（ねじ側の管状部外径２
０ｍｍ、ねじなしの管状部外径１８ｍｍ、肉厚２ｍｍ、
長さ１６Ｏｍｍ、樹脂部分は約１６ｃｍ３）を樹脂温度
２５０℃で金型温度５０℃で射出成形し、次いで１５０
℃の空気オープンに入れ加熱した後、中空成形し成形品
（６５ｍｍφ×１３５ｍｍＨ、平均肉厚０．５ｍｍ）を
得た。

該射出成形品についてＸ線の回折像を調べたところ、表
面から約０．４ｍｍの厚さの領域（偏光により測定）は
配向度が平均約９０％であり、厚みの中央部分では配向
が殆ど観察されなかった。

該射出成形品の断面にわたって平均の配向度を計算する
と約３６％である。

加熱後に２段階に延伸した成形品（２）：（１）と同じ
材料を用い押出成形による溶融バリソンの一端に吹き込
みノズルをセットし、淡いで１５０℃の空気オープンに
入れ加熱した後、バリソンの別の一端をクランプし、中
空成形金型中で縦方向に延伸し、該金型を閉じて横方向
に延伸を加えて中空成形し二軸延伸瓶を得た。

横方向のみの延伸成形品（３）：（１）と同じ材約を用
い押出成形により（１）と同寸法のバリソン（予成形品
）を得て、次いで１５０℃の空気オープンに入れ加熱し
た後、（１）と同じ金型で中空成形を行なった。

試験方法：成形品を３０個づつ０℃の水中に１５分間ひ
たした後、成形品に０℃ の水を充填しキャップをしてコンク リート床面に底面から落下させる方 法により落体試験を行なった。

各試料とも３０個の成形品を使いきった ら、統計的手法により成形品の５０ ％が破壊する高さＦ５０を計算する。

結果を次に示す。

実施例 ２ （射出成形時の温度） プロピレン単独重合体（チツソポリプロ１０１１で第１
図に示すような管状物を射出成形する際、金型温度と樹
脂温度を種々に変えて試験を行なった。

同管状物を中空成形して中空体とし落体衝試験を行なっ
た。

試験温度は０℃で試験方法は実施例１の場合と同じであ
る。

本例では素材を射出成形する場合の成形条件により、最
終製品である中空体の物性が大きな影響を受けることを
示している。

また、樹脂温度２００℃、金型温度２０℃で成形された
素材は中空成形工程で中空体底面のコーナーが十分に伸
ばされず、不良品の発生が比較的多かった。

ポリプロピレンを原料として素材を射出成形する場合、
成形条件としては 樹脂温度：２００℃から２８０℃の範囲が好ましく、さ
らには２００℃から２５０ ℃の範囲が最適である。

金型温度：実用的な温度範囲は室温から約１００℃であ
る。

これらの値はプロピレン樹脂の種類（分子量、分子量分
布等）により多少の変動があることは当然である。

実施例 ３ （予成形品の肉厚） プロピレン単独重合体（チツソポリプロ１０１１）で第
１図に示すように管状物の外径を一定とし、肉厚を種々
変えたものを樹脂温度２５０℃、金型温度５０℃で射出
成形した。

これを再加熱して中空成形により瓶成形物を得て、これ
につき落体試験を行なった。

その結果を下表に示す。本例では最終製品である中空体
の形状を一定にして素材の肉厚を変化させた場合、素材
の肉厚が大きくなると中空体の物性は低下することを示
している。

素材内部の分子配向は、表面に近い部分に層をなして形
成しているが、素材の肉厚が大きくなると、配向層の厚
さはあまり変らないので素材の厚さに対する配向層の厚
さの割合が低下しその結果として、延伸効果が薄れて来
ることを示している。

素材の肉厚としては０．８ｍ／ｍから１０ｍ／ｍまでの
範囲が適当であるが、１．５ｍ／ｍから４ｍ／ｍまでの
範囲が最適である。

実施例 ４ １ （ブロー比） プロピレン単独重合体（チツソポリプロ１０１１）で第
１図に示すような管状物を樹脂温度２５０℃、金型温度
５０℃で射出成形し中空体の胴径が４０φ、及び８０φ
で高さが等しい丸瓶を成形し、これらお瓶について落体
試験を行った。

試験方法は実施例１の場合と同じである。

その結果を次表に示す。

本例では、素材の径に対して中空体の径の比（ブロー比
）が大きくなるほど物性が向上することを示している。

ブロー比としては１．５〜１０の範囲が適当であるが、
２５〜４の範囲が適当である。

実施例 ５ （共重合体、ポリエチレン） プロピレンとエチレンとのランダム共重合体（エチレン
含量３％、ＭＦＲ＝１．０）及び参考例として高密度ポ
リエチレン（密度０．９６０，ＭＩ＝０．５溶融樹脂温
度２００℃、金型温度５０℃）にて第１図に示すような
管状物を射出成形しこれを中空成形して瓶状物となし、
落体衝撃試験を行なった。

また同じ材料を用い押出成形による溶融バリソン（未延
伸予成形品）から同じ形状の製品を中空成形した。

試験温度は０℃で試験方法は実施例１の試験方法１の場
合と同じである。

＊ 高密度ポリエチレンの場合の試験方法は、成成品３
０個を０℃に温度調節した水中に１５分間ひたした後、
成形品に０℃の水を充填し、キャップをして高さ４ｍか
らコンクリート床面に底面落下させた。

試験の結果、破損した中空体の数を数え、試験した全中
空体の数に対する割合をもって破壊率として表示する。

なお、エチレン・プロピレン共重合体成形品は極めて優
れた透明性を有していた。

押出成形によるバリソン、高密度ポリエチレンによるも
のから中空成形されたものは透明性を示さなかった。

実施例 ６ （メルト・フロー・レート） ＭＦＲの異なるポリプロピレン重合体としてチツソポリ
プロ１０１４（ＭＦＲ＝３．５）、１０１６（ＭＦＲ＝
５．０）、１００８（ＭＦＲ＝１０） （いずれもチッ
ソ株式会社製品）で第１図に示すような管状物を樹脂温
度２５０℃、金型温度５０℃で射出成形し、ゞえを中空
成形して中空体を製造し、これら落体衝撃試験を行なっ
た。

試験方法は実施例１に示したと同じ方法である。

試験温度は０℃である。

原 料 落体試験結果（Ｆ５０）（ｃｍ）１０１
４ １５０１０１６
１２０１００８
８本例では素材のＭＦＲが異なると最終製品
である中空体の物性が大きく変化することを示している
。

ポリプロピレンを原料とする場合、好ましくはＭＦＲは
０．０５から３０のものが良い。

さらに好ましくは０．５から８の範囲のものが良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は射出成形により製造した管状体の例である。 第２図は第１図の管状体を加熱するための支持具に取り
付けたときの様子を示す一例である。 （断面図）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 結晶性ポリプロピレン系樹脂の中空成形による二軸
   方向に分子が配向した瓶の成形方法において、 （１） 溶融樹脂の金型内の速度勾配による歪を樹脂温
   度、射出速度および金型温度から選ばれた１または２以
   上の条件により固定して積極的に分子の配向した管状の
   予成形品を射出成形により製造し、 （２） 次いで該管状の予成形品を前記結晶性ポリプロ
   ピレン系樹脂の融点以下に再加熱し、 （３） 次いで該管状の予成形品の両端を加圧流体導入
   工程における該流体の導入の可能なる如く構成された支
   持金具に軸方向および半径方向の移動を実質上阻止する
   ように取り付け、 （４） しかる後該管状の予成形品内部に前記支持金具
   から加圧流体を導入し中空成形することを特徴とする瓶
   の成形方法。