JPS5953852B2 - 透明容器の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高度に透明化された熱可塑性合成樹脂成形品の
製造方法に関するものである。

更に詳しく述べれば従来公知の方法で得られる熱可塑性
合成樹脂シートに一軸配向を附与したシートから、著し
く透明性の優れた成形品を得る方法に感するものである
。従来、食品容器、医薬品容器等としてポリスチレン、
ポリ塩化ビニルシートを通常の圧空、真空成形等の熱成
形によつて得られたものが使用されてきており、これ等
樹脂はその成形性に優れ、且フつ製品の透明性も非常に
優れたものである事は周知の如くである。

しかるに、近年、これ等樹脂成形品においてその耐熱性
、衛生性、廃棄時の焼却公害が問題視されており、これ
らの樹脂と異なり前記問題点がないような樹脂、即ち、
ポリエチレ、ン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系
樹脂、ナイロン、ポリエステル等の樹脂を熱成形してシ
ート成形品を作るような技術が開発されている。然し、
通常の方法で得られるこれ等の樹脂シートを熱成形せん
とする場合、熱成形時の加熱溶融フ段階でシートが垂み
、或いは周辺にしわが入り、圧空、真空成形等で得られ
る成形品はしわの入つた歪みのあるものしか得られない
。特にポリエチレン、ポリプロピレン等の元来結晶性で
あるポリオレフィン系樹脂に就いては例え成形され得た
と・しても透明性は全く不満足なものであつた。最近、
前述の様な成形時のシートの垂み、しわを除き、且つ透
明性の良好な成形品を得る方法として、特開昭４７−１
１４８９号公報にみられるように高いメルトフロー値を
有するポリオレフィンを用フい、シート成形時の溶融温
度、冷却速度、ロール表面粗度等を高度に細かく制御し
て得たシートを、融点以下の固相状態でプラグアシスト
法により成形品を得る方法が提案されている。然し、こ
の場合第一に使用するポリオレフィンが著しく高夕いメ
ルトフロー値を持つものに限られる事、又シート成形に
高度の技術を要する事、即ちシート厚み等は簡単に変え
られない等末だ不満足な諸点を有する。又、極く最近に
お！′ては、特開昭５（ト）−１５８６５２号公報にみ
られるよるに不透明なポリプロピレンシートを加熱溶融
急冷の熱処理をすることにより得た透明ポリプロピレン
シートを融点以下の温度で熱成形する方法も提案されて
いる。

該方法はその方法も簡便で、且つその効果も顕著でポリ
プロピレンのメルトフロー値にも限定されず有用な方法
と言えるが、該技術は成形用シートを加熱溶融するため
、シート自体が厚み変化を発生しやすく、さらに加熱、
冷却むらも伴なつて均一な厚さで均一な透明性のシート
を得ることははなはだ困難であり、よつて該シートを通
常の熱成形しても透明性の良い成形品を得ることはむず
かしい。さらに前記の技術（特開昭４７−１１４８９、
特開昭５（ト）−１５８６５２号公報記載技術）ではポ
リオレフイン系容器の欠点である腰の弱さ（剛性が小さ
い）については何ら解決策を示していない。

すなわちポリオレフイン系シートを熱成形した容器は透
明性、剛性、成形性の点においてポリスチレン系あるい
はポリ塩化ビニル系シートを熱成形することにより得ら
れた容器より劣つているのが現状であつた。奈発明は斯
る諸問題、即ち材料に限定されず、尚且つ簡略な方法で
成形時のシートの垂み、しわを除き、且つ高度に透明で
腰の強い成形品を得る方法を提供する事を目的とするも
のである。

本発明者等は、熱可塑性合成樹脂シートを、その配向附
与時に、巾減少の少ない様な配向方法にて一軸配向処理
を為す事により、透明で剛性の大なるシートが得られる
事、及び該シートは、緊張下の加熱時にしわ、垂るみ等
を発生しない事を見出し本発明に至つたものである。即
ち、本発明は通常の方法で熱可塑性樹脂シートを得、こ
れを延伸前のシート巾に対する延伸後のシート巾の減少
率が１０％以下である様な延伸方法で一軸配向処理を為
し、次いで該一軸配向シートをその融点又は流動開始点
より低い固相状態で熱成形する事により透明且つ剛性の
良好なる中空容器成形品を得ようとするものである。

本発明に使用される熱可塑性合成樹脂は、特に限定され
ず、例えばポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポ
リオレフイン系樹脂、ポリスチロール系樹脂、ポリ塩化
ビニル系樹脂等である。

特に、結晶性熱可塑性樹脂には本方法はその効果が大き
い。例えばポリエチレン、ポリプロピレン等の結晶性ポ
リオレフイン系樹脂は特に本方法に妥当な樹脂である。
これ等材料において、後でも述べるように、その分子量
の大小は本方法の実施に支障を与えるものではない。本
方法の一軸配向処理に用いるシートはどんな成形法で得
られたものでもよく何等限定されない。

即ち、通常用いられる押出し成形法でも良いし、又プレ
ス成形、カレンダー成形等の方法を用いても差支えない
。かようなシートを一軸配向処理して熱成形用シートと
するものであるが、該シートの厚さはこれも本質的に限
定されるものではないが、通常、最終の一軸向シート厚
としては０．０２ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲が好ましく、
特に０．１ｍｍ〜１．５ｍｍが好ましい。過度の厚さは
ロール駆動力、シート加熱等において著しく困難性が増
すので、経済的な観点から実施の有利性を判断せねばな
らない。シートの一軸配向処理方法としては、巾減少率
が１０％以下であれば公知の如何なる延伸方法でも良い
。

巾減少率が１０％を越えて大きくなるにつれて得られる
シートは表面が次第に荒れ始め、透明性が低下してくる
。又その腰の強さも低下し、シートの巾方向における厚
さムラが著しく、かつシートの配向方向に沿う裂けやす
さが増進する。巾の減少率が１０％以下である様なシー
トの配向方法としてはその代表的なものにいわゆる近接
ロール延伸法がある。本方法はシートの伸長される延伸
区間を著しく短かくしたもので、第１図の如く延伸ロー
ル間隔を狭めたものである。通常は第１図のｄにて表わ
される延伸区間はシートの巾の１／１０以下程度である
。この延伸区間を短かくする程シートの配向時の巾減少
率を小さくする事が出来る。なお、第１図において、１
″″は原料シート、１は配向シート、２は低速ロール、
３は高速ロール、４は抑えロール、５は予熱槽を示す。
或いは他の方法にいわゆる密間小径ロール延伸方法があ
る。本方法は第２図の如く比較的小径ロール群を延伸区
間に密接して並列させそのロール間にシートを通す事に
より、延伸張力によつて発生する各ロール面上へのシト
の面圧力によつて配向時の巾の減少を阻止するものであ
る。第２図において、６は小径ロール群を示し、その他
の数字は第１図に示したとおりである。これ等の方法は
いずれも該シートのガラス転移点以上にて行なわれるも
のであるが、融点（又は流動開始点）より低い範囲でか
つ該範囲内ではより高い温度が配向処理を容易になさし
め。延伸時の倍率、即ち〔延伸後の長さ／延伸前の長さ
〕は通常１．０２倍以上５倍以下が良い。５倍より大と
なるとその方向性は著しく大となり又配向方向に沿う裂
けやすさが増進し、後の熱成形が著しく困難になる。

最も好ましくは３倍以下が良い。勿論延伸方法は上述の
二方法に限られるものではない。かようにして作られた
透明性の良い上に剛性の大なる一軸配向シートを熱成形
するのであるが、該シートの熱成形には圧空、真空、圧
空一プラグ併用、その他マツチドダイ方式等特に限定は
ないが、比較的厚手、深絞り成形品の場合はプラグ併用
方式又はマツチドダイ方式が好ましい。

いずれの成形方式による場合も成形時の延伸シートの温
度は融点以上又は流動開始点以上の温度となつてはなら
ない。シートがその融点以上又は軟化点以上の温度とな
るとその一軸配向性のため賦形時の変形による伸びの不
均一化が起り、成形品は偏肉の著しいもので且つ歪んだ
形となる。また同時に熱成形に際しての予熱時間が長す
ぎると配向が消失し、失透化してしまい、得られる成形
品は透明性を保持し得ない。通常は融点または流動開始
点より６０℃低い温度までの範囲内で、しかもできるだ
け該融点または流動開始点に近い温度で熱成形するのが
好ましい。ここで、「流動開始点」とは、明確な融点を
示さない非晶性樹脂について融点に相応する固相から溶
融相への相変化温度を指すものであつて、高化式流れ試
験により決定される。

延伸シートの予熱は特に限定はないが赤外線輻射等の非
接触方式の加熱装置及び熱板などの接触方式が使用され
る。本発明に際しての予熱時にはたるみ、しわ等の発生
は認められないが、ダイ周縁は緊締する必要がある。成
形用の金型はその材質として金属、木、石膏等通常用い
られる如何なるものでも良いが、シートの接触する部分
は平滑な程良く、従つて鏡面仕上げをした金属製がより
良好な結果を与える。

型の温度は特に加熱又は冷却の必要はないが通常成形サ
イクルの短縮の為冷却されているものが良、い。プラグ
等を用いる方式の場合、プラグ先端の温度はシート温度
に近い温度が望ましい。

特に金属製の場合、シート温度に比し、その温度が低過
ぎるとシートのプラグへの接触部は冷却され、伸び変形
が起り難く、結果として偏肉が起りやすくなる。逆にプ
ラグ先端部の温度がシートに比し高過ぎる場合も該接触
部の伸びが起り易く成形品の偏肉が発生しやすくなる。
この傾向はマツチドダイ方式の場合、特に著しく表われ
る。以上の如く本発明は材質に限定されず、通常法によ
り作られたシートから、さして熱成形の厳密性を要しな
い条件設定により、高度に透明で腰のある成形品を得る
事が出来るのである。

本方法によれば、得られる容器の透明性は使用する樹脂
の分子量の大小によつて影響されない為、容器の物性に
適した分子量のものを任意に選択出来る利点がある。

例えば、ポリプロピレンの場合、従来は透明性の良い容
器を得るにはどうしても分子量の小さい（Ｍ．Ｆ．Ｉ．
の大きい）ものを用いなければならず、その為、得られ
る容器の衝撃強度は小さく、特に低温耐衝撃性は著しく
小さいものであつた。

しかるに、本方法ではＭ．Ｆ．Ｉ．の小さいものを使用
出来る為、容器の衝撃強度も結果として高いも″のが得
られ、低温耐衝撃性もその結果著しく向上せしめ得るも
のである。以下実施例及び比較例をもつて本発明を詳細
に説明するが、例中において使用された試験の内容と試
験法は次のとおりである。

くもり度 ：透明性のめやすとなり、値が小さい程透
明性が良いこととなる（ＡＳＴＭＤ．−１００３準拠）
。

引張弾性率 ：剛性のめやすとなり、値が大きい程剛性
が大きくなる。

（ＡＳＴＭＤ−８８２準拠）。

座屈強度 ：成形品容器の腰の強さのめやすとなり、
値が大きい程腰の強い容器である（成形品の側壁の上縁
に板 をおきテンシロン試験機を用い５０ Ｍｍ／Ｍｉｎの速度で押しつぶしてゆ き、側壁の座屈開始時の荷重を圧 縮型ロードセルにより測定し た）。

容器壁の厚さ：成形品の良否のめやすとともに圧空成形
性のめやすとなる（容器の壁を切り開き扇形となし等間
隔で 上下各５ケ所の厚さの平均値）。

容器底の厚さ：圧空成形性のめやすとなる（容器の底部
５ケ所の厚さの平均値）。

実施例 １〜６ Ｍ．Ｉ．０．３ｇ／１０分、密度０．９５９の市販高密
度ポリエチレン（ＨＤＰＥと略す）を押出し成形法（Ｔ
ダイ法、押出温度２１０℃、冷却ロール９０℃）により
厚さがそれぞれ約０．４、０．６、０．８、０．９、１
．２、１．５ｍｍで巾４００ｍｍのシートと為し、次い
でこれ等のシートを１２０±１℃に充分均一に予熱した
後第］図に示す如く近接ロール延伸法にて倍率を、それ
ぞれ、Ｘｌ．５、×２、Ｘ２．５、×３、Ｘ４、×５と
し、約０．３［Ｕｌの厚さの一軸配向シートを得た。

近接ロール延伸では高速ロール周速度を１０ｍ／Ｍｉｎ
、低速ロール周速度をそれぞれ、６．７ｍ／Ｍｉｎｌ５
ｍ／Ｍｉｎｌ４ｍ／Ｍｉｎｌ３．３ｍ／Ｍｉｎｌ２．５
ｍ／Ｍｉｎ、２ｍ／Ｍｉｎとして延伸倍率を変えた。ロ
ール表面温度は１２２±０．５℃を保ち、延伸区間ｄは
１ｃＩｎとした。該シートの物性を第１表に示す。この
延伸倍率１．５、２．０、２．５、３．０、４．０、５
．０のシートを周囲を緊締した後、赤外線輻射装置で１
５秒間加熱し、シート温度を１１４℃とした。

シート温度はシート下面に熱電対を耐熱テープにて貼付
けて測定した。次いでプラグアシスト圧空成形方式によ
り４．５ｋｇ／ＣＯｌｌの圧力下に間口径７０ｍｍ、底
部径６０ｍｍ、深さ４０ｍｍの円形カツプ状成形品を得
、この成形品の各部厚さ、各部曇り度、さらに座屈強度
を測定した。結果を第１表に記す。比較例 １ 実施例１〜６にて使用したものと同一の樹脂を用い、押
出し成形方式により０．３ｍｍ厚の熱成形用シートを得
、次いで延伸する事なく、実施例１と同様にして熱成形
を行なつた。

熱成形用シートの物性と成形品の物性を第１表に示した
。

比較例 ２，３ 一軸配向時に第１図の延伸区間を６ｃｍとし、巾減少率
の大きい一軸配向シートとした以外はすべて実施例１〜
６と同様にして行なつた。

熱成形用シートの物性と成形品の物性を第１表に示した
。実施例 ７Ｍ．Ｆ．Ｉ．２．０ｇ／１０分、密度０．
９１０ｇ／Ｃｒｆｆの市販アイソタクチツクポリプロピ
レン（ＩｓＯ−ＰＰと称す）を用い、Ｔダイ法により押
出し温度２４５℃、冷却ロール温度１０５℃、シート延
伸時の予熱・温度１４０℃、延伸温度（延伸ロール温度
）１５０゜±１℃、熱成形時シート温度１４０℃となし
、３．０倍の延伸により得た０．３ｍｍ厚シートを用い
た以外はすべて実施例１と全く同様にして円形カツプ状
成形品を得た。

該シートの物性及び成形品の物性を第．１表に示す。比
較例 ４ 実施例７にて使用したものと同一の樹脂を用い、押出温
度、シーテイングロール温度、熱成形時度を実施例７と
同一にした以外はすべて比較例・１と同様にして円形カ
ツプ状成形品を得た。

熱成形用シートの物性及び成形品の物性を第１表に示す
。比較例 ５ 実施例７にて使用したものと同一の樹脂を用い、押出温
度、シーテイングロール温度、熱成形温度を実施例７と
同一にした以外はすべて比較例２と向様にして円形カツ
プ状成形品を得た。

熱成形用シートの物性及び成形品の物性を第１表に示す
。実施例 ８ 市販ナイロン６（普通粘度、密度１．１４）を用い、押
出し温度２６２℃、シーテイングロール温度１５０℃、
シート延伸時の予熱温度１８５゜±０．５℃、ロール表
面温度１９０゜±０．５℃、熱成形時シート温度１６０
℃となし０．３ｍｍ厚シートの延伸倍率を３．０とした
以外はすべて実施例１と全く同様にして円形カツプ状成
形品を得た。

熱成形用シートの物性及び成形品の物性を第１表に示す
。比較例 ６ 実施例８にて使用したものと同一の樹脂を用い、押出温
度、シーテイングロール温度、熱成形時を実施例８と同
一にした以外はすべて比較例１と同様にして円形カツプ
状成形品を得た。

熱成形用シートの物性及び成形品の物性を第１表に示す
。比較例 ７ 実施例８にて使用したものと同一の樹脂を用い、押出温
度、シーテイングロール温度、熱成形温度を実施例８と
同一にした以外はすべて比較例２と同様にして円形カツ
プ状成形品を得た。

熱成形用シートの物性及び成形品の物性を第１表に示す
。実施例 ９ Ｍ．Ｆ．Ｉ．０．３及び５．０ならびに密度はいずれも
０．９１０の市販アイソタクチツクポリプロピレンを−
使用した他はすべて実施例７と同様にして透明なカツプ
状成形品を得た。

この両者の容器に就いての物性の比較を記す。測定法 １０℃および−３０℃の液中（ＩＰＡ）に各々１０分間
浸漬した直後、容器をその底部を上に逆に置きその底部
へ２５ｃｍの高さから１５２ｇの重垂を落下させ、その
破壊個数を調べた。

１０ケのテスト個数の内破壊した容器数を以て、その目
安とした。

なお、成形時のシートのたるみ、しわの状態は第３図に
示すようにＩ−１Ｖタイプに大別され、たるみおよびし
わを有しないのはＩタイプのみである。同図中、Ｉ−１
Ｖタイプのそれぞれにおいて、１″は成形時の加熱され
たシート、７はシートの緊締具を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明において近接ロール延伸によるシートの
一軸配向の状態、第２図は小径ロール群を含む近接ロー
ル延伸によるシートの一軸配向の状態、および第３図は
成形時における加熱シートのたるみ、しわの状態を、そ
れぞれ示す。 １″″・・・原料（延伸前）シート、２，３・・・近接
ロール、１・・・一軸配向シート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱可塑性樹脂シートを、該シートの巾減少率を１０
   ％以下に維持しつつ一軸延伸し、次いで得られた一軸配
   向シートを熱成形することを特徴とする透明容器の製造
   方法。 ２ 前記一軸延伸が近接ロール延伸により行なわれる、
   前記特許請求の範囲第１項記載の透明容器の製造方法。 ３ 前記熱成形が該一軸配向シートの融点（又は流動開
   始点）より低い固相状態で行なわれる事を特徴とする、
   特許請求の範囲第１項記載の透明容器の製造方法。