JP2003039531A - 多層プリフォーム及びそれを用いた多層ボトル - Google Patents
多層プリフォーム及びそれを用いた多層ボトルInfo
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- B29C2949/3058—Preforms or parisons made of several components having components being compression moulded having two or more components being compression moulded
- B29C2949/306—Preforms or parisons made of several components having components being compression moulded having two or more components being compression moulded having three or more components being compression moulded
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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-
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- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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-
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-
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Abstract
下させることなく、分子量の低い樹脂をボトルの形成に
有効に利用した多層プリフォームを提供することにあ
る。 【解決手段】 内外層樹脂中に全体当たり10乃至80
重量%の内外層樹脂に比して分子量の小さい樹脂が中間
層として内封されており、且つ底部にゲート部を有しな
いことを特徴とする多層プリフォーム。
Description
形に用いる多層プリフォーム及びそれを用いた多層ボト
ルに関する。
にポリエステルボトルは今日では一般化しており、その
優れた透明性と適度なガスバリヤー性とにより、液体洗
剤、シャンプー、化粧品、醤油、ソース等の液体商品の
外に、ビール、コーラ、サイダー等の炭酸飲料や、果
汁、ミネラルウオータ等の他の飲料容器に広く使用され
ている。
て、ホットパリソン法と、コールドパリソン法が知られ
ている。前者のホットパリソン法では、ポリエステルの
射出成形により形成されたプリフォームを完全に冷却す
ることなく、ホットな状態で延伸ブロー成形する。一
方、後者のコールドパリソン法では、ポリエステルの射
出成形により、最終容器より寸法がかなり小さく、且つ
ポリエステルが非晶質である過冷却有底プリフォームを
予め形成し、このプリフォームをその延伸温度に予備加
熱し、ブロー金型中で軸方向に引張延伸すると共に、周
方向にブロー延伸する方法が採用されている。
は、一般には射出成形法で製造されるが、圧縮成形法で
製造することも知られており、例えば本出願人の出願に
係る特開2000−25729号公報には、熱可塑性樹
脂から形成されたブロー成形用予備成形物において、熱
可塑性樹脂溶融物の圧縮成形で形成され、最終成形体の
口部に対応する形状及び寸法の口部と、ブロー成形され
るべき有底テーパー状胴部とを有し且つ閉塞底部にはゲ
ート部がないことを特徴とするブロー成形用予備成形物
が記載されている。
するにつれて、廃棄処理の困難なことや、資源の有効利
用の見地から、樹脂の再生利用が検討されてきている
(例えば、特開昭58−193254号公報)。
号公報には、バージンのポリエチレンテレフタレートか
ら成る内外層で、使用後回収された容器のポリエチレン
テレフタレート(PCR)から成る中間層をサンドイッ
チした多層構造を有し、且つ37℃の雰囲気中で容器内
スペースへのアセトアルデヒド移行速度が、950ppb/
m2・day以下に抑制されていることを特徴とするポリエ
ステル製容器が記載されている。
香味保持性を実質的に低下させることなしに、使用後回
収される容器のPET樹脂を新たな容器の製造に再利用
したポリエステル製容器を提供したという点で重要な意
義を有するものであるが、未だ解決すべき問題点を有し
ている。
R)はバージンのポリエステルに比して固有粘度(I
V)がかなり低下しており、機械的特性や他の物性にお
いて劣るという問題がある。また、このPCRはバージ
ンのポリエステルに比して熱結晶化速度が大きく、特に
容器の底部中心のゲート部では容易に結晶化による白化
が生じて外観不良となったり、落下衝撃による割れが発
生し易いなどの欠点を有している。
ように分子量の低下した樹脂でも、通常の樹脂の内外層
に封入し、しかもゲート部が形成されないような条件下
で成形を行うときには、機械的特性や物性において遜色
がなく、しかも外観特性や耐衝撃性に優れたボトルを形
成できる多層プリフォームが得られることを見出した。
耐衝撃性、外観特性を実質上低下させることなく、分子
量の低い樹脂をボトルの形成に有効に利用した多層プリ
フォームを提供することにある。
樹脂中に全体当たり10乃至80重量%の内外層樹脂に
比して分子量の小さい樹脂が中間層として内封されてお
り且つ底部にゲート部を有しないことを特徴とする多層
プリフォームが提供される。本発明の多層プリフォーム
においては、内外層樹脂がバージンの熱可塑性ポリエス
テルであり、且つ中間層樹脂がリサイクル熱可塑性ポリ
エステルであることが、回収PETボトルの有効利用の
点で好ましい。また、プリフォームの口部及び首部(こ
れらはそのままボトルの口部及び首部となる)が内外層
樹脂のみで形成されていることが密封性能や衛生的特性
の点で好ましい。また、この多層プリフォームは、中間
層樹脂が内外層樹脂中の下方に偏心した状態で内封され
た溶融樹脂塊をキャビティ型に供給し、コア型で圧縮す
ることにより形成されたものであることが好ましい。本
発明によれば更に、上記多層プリフォームを二軸延伸ブ
ロー成形して得られる多層ボトルが提供される。この多
層ボトルは、顔料未配合の状態において、底部に白化が
なく透明であるという特徴をも有している。
は、内外層樹脂中に全体当たり10乃至80重量%の内
外層樹脂に比して分子量の小さい樹脂が中間層として内
封されており且つ底部にゲート部を有しないことを特徴
とするものである。
は、分子量の大きい樹脂から形成されたボトルに比し
て、耐圧強度や耐衝撃強度が低く、耐熱性にも劣るとい
う欠点がある。更に分子量の小さい樹脂から形成された
ボトル形成用のプリフォームは、分子量の大きい樹脂か
ら形成されたプリフォームに比して、ボトルへの成形性
に難点があり、特に耐熱性の付与を目的として熱固定を
行うと、樹脂の球晶化を生じて、白化による外観不良
や、脆化を招くという不都合がある。この傾向は、射出
成形で形成されるプリフォーム底部のゲート部では顕著
であり、分子量の低い樹脂から形成されたプリフォーム
では、射出成形の際、ゲート部が結晶化温度に保たれる
時間が長いため、既に白化するという問題を生じる。
外層樹脂中に分子量の小さい樹脂を中間層として内封さ
せる。この構成により、中間層が分子量の大きい内外層
で保護され、耐圧強度、耐衝撃強度及び耐熱性が優れた
レベルに維持されるという利点がある。内外層の樹脂が
成形性に優れているので、中間層樹脂もこれらに挟持さ
れる形で延伸ブロー成形され、成形不良を生じることが
ない。更に、分子量の小さい樹脂は中間層として存在す
るため、熱処理用金型等との直接的な接触が妨げられ、
しかも中間層にも有効な分子配向が付与されることもあ
って、中間層樹脂の白化も有効に防止されるものであ
る。
ィ型とコア型とで圧縮成形することにより、底部にゲー
ト部を生じることなくプリフォームを形成する。これに
より、分子量の小さい樹脂を使用しながら、底部中心に
おける白化を防止し、外観特性及び耐衝撃性に優れたボ
トル底部を形成することができる。
分子量は、それから製造されるボトルの強度及び透明性
に重大な影響をもたらす。すなわち、フィルムに比較し
てボトルでは、未延伸部から高延伸部まで種々の延伸の
程度の領域が存在し、しかも熱固定の程度も甘いため、
高い強度を得るためには、フィルムよりも分子量の高い
ものを用いる必要がある。また、分子量の高いものを用
いると、加熱或いは冷却の際の結晶化速度を遅くするこ
とが可能となる。このため、ボトル用のポリエステルは
固相重合、すなわち溶融重合で製造されたポリエステル
を融点より30〜60℃低い温度で更に重合させる方法
で製造されている。そのため、ボトル形成用のポリエス
テルはかなりコストの高いものとなっている。一方、P
ETボトルの回収はかなり進められてはいるものの、回
収樹脂の分子量の低下が著しいため、繊維への再利用が
行われているに過ぎず、ボトルへの再利用には未だ至っ
ていない。本発明によれば、リサイクルポリエステルを
上記の構造でプリフォーム中に組み込むことにより、ボ
トルの製造に再利用することが可能となり、これにより
資源を節約し、ボトルのコストを低減させることが可能
となる。
い樹脂は、上述したリサイクルポリエステルに限定され
ない。すなわち、フィルムや繊維の製造に用いられる溶
融重合法により得られる低分子量の樹脂をプリフォーム
の製造に利用することにより、ボトルの性能を実質的に
低下させることなく、ボトルの製造コストを低減させる
ことが可能となる。
脂は中間層として、高分子量の樹脂の内外層間に完全に
内封されているが、プリフォームの口部及び首部は内外
層の高分子量の樹脂のみで形成されていることが、ボト
ルとしたときの密封性能や衛生的特性から好ましい。
外層樹脂樹脂中の下方に偏心した状態で内封された溶融
樹脂塊をキャビティ型に供給し、コア型で圧縮すること
により形成することができる。この溶融樹脂塊をコア型
で圧縮すると、溶融樹脂塊中に中間層樹脂が下向きに偏
心した状態で含まれているため、コア型が最初に係合す
る溶融樹脂塊の上部には分子量の相対的に大きい内外層
樹脂のみが存在し、コア型による押圧により、内外層樹
脂がキャビティ型に沿って上方及び下方に流動する。最
後に中間層樹脂を含む部分がコア型で押圧され、口部及
び首部が内外層樹脂のみで形成され、しかも胴部及び底
部では中間層樹脂が内外層間に内封されたプリフォーム
が、ゲート部のない状態で形成されることになる。
それ自体公知の手段で二軸延伸ブロー成形することによ
り、二軸延伸ブロー成形多層ボトルが得られる。このボ
トルの口部及び首部は、プリフォームのそれと同じであ
って、内外層樹脂のみから形成されていて、密封性能に
優れていると共に、衛生的特性にも優れている。また、
ボトルの胴部及び底部においては、相対的に分子量の小
さな中間層樹脂が内外層樹脂中に完全に内封されてお
り、ボトルの耐圧強度、耐衝撃性、耐熱性も中間層樹脂
を含まないものに比して同様のレベルに保持されてい
る。更に、この多層ボトルは、顔料未配合の状態におい
て、底部に白化がなく透明であるという特徴をも有して
いる。
ては、延伸ブロー成形及び熱結晶化可能なプラスチック
材料であれば、任意のものを使用し得るが、熱可塑性ポ
リエステル、特にエチレンテレフタレート系熱可塑性ポ
リエステルが有利に使用されるが、勿論、ポリブチレン
テレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどの他の
ポリエステル、或いはポリカーボネートやアリレート樹
脂等とのブレンド物を用いることもできる。
熱可塑性ポリエステルは、エステル反復単位の大部分、
一般に70モル%以上、特に80モル%以上をエチレン
テレフタレート単位を占めるものであり、ガラス転移点
(Tg)が50乃至90℃、特に55乃至80℃で、融
点(Tm)が200乃至275℃、特に220乃至27
0℃にある熱可塑性ポリエステルが好適である。
性の点で好適であるが、エチレンテレフタレート単位以
外のエステル単位の少量を含む共重合ポリエステルも使
用し得る。テレフタル酸以外の二塩基酸としては、イソ
フタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香
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;コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、
ドデカンジオン酸等の脂肪族ジカルボン酸;の1種又は
2種以上の組合せが挙げられ、エチレングリコール以外
のジオール成分としては、プロピレングリコール、1,
4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、1,6−
ヘキシレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、
ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物等の1種
又は2種以上が挙げられる。
ポリエステルにガラス転移点の比較的高い例えばポリエ
チレンナフタレート、ポリカーボネート或いはポリアリ
レート等を5%〜25%程度をブレンドした複合材を用
いることができ、それにより比較的高温時の材料強度を
高めることができる。さらに、ポリエチレンテレフタレ
ートと上記のガラス転移点の比較的高い材料とを積層化
して用いることもできる。
ポリエステルは、少なくともフィルムを形成するに足る
分子量を有するべきであり、用途に応じて、射出グレー
ド或いは押出グレードのものが使用される。その固有粘
度(I.V.)は一般的に0.6乃至1.4dl/g、
特に0.63乃至1.3dl/gの範囲にあるものが望
ましい。
て、内外層を構成するポリエステル樹脂としては、エチ
レンテレフタレート系熱可塑性ポリエステルが好適であ
り、エステル反復単位の大部分、一般に70モル%以
上、特に80モル%以上をエチレンテレフタレート単位
で占めるものであり、ガラス転移点(Tg)が50乃至
90℃、特に55乃至80℃で、融点(Tm)が200
乃至275℃、特に220乃至270℃である熱可塑性
ポリエステル樹脂が好適である。また、バージンのポリ
エステル樹脂の固有粘度[η]は、0.6dl/g以
上、特に0.7乃至0.9dl/gの範囲にあるものが
好適である。また、このポリエステル樹脂には、ボトル
の品質を損なわない範囲内で種々の添加剤、例えば、着
色剤、紫外線吸収剤、離型剤、滑剤、核剤等を配合する
ことができる。
て、回収ポリエステル樹脂は、多層プリフォームの重量
の10乃至80重量%、特に25乃至65重量%の割合
を占めることが好ましい。また、回収ポリエステル樹脂
を含有させるベースとなる樹脂は、上述したバージンポ
リエステル樹脂の他、容器製造工程で生じるスクラップ
樹脂を用いることも勿論できる。回収ポリエステル樹脂
を含む樹脂の固有粘度[η]は、0.6dl/g以上、
特に0.65乃至0.80dl/gの範囲にあるものが
好適である。尚、回収ポリエステル樹脂には、固有粘度
を調整する目的で、ポリエステル樹脂、ポリプロピレン
等を添加剤として添加しても良い。
は、中間層樹脂が内外層樹脂中の下方に偏心した状態で
内封された溶融樹脂塊を製造し、この溶融樹脂塊をキャ
ビティ型に供給し、コア型で圧縮することにより、プリ
フォームを製造する。
間層樹脂押出機と二層二重ダイとを使用し、内外層樹脂
をダイ内に連続的に押し出す一方で、中間層樹脂を間欠
的に押し出して、中間層樹脂がドロップ状に内外層樹脂
中に内封された押出物を形成し、この押出物を中間層樹
脂の下端に近い部分でダイリップ近傍のカッターで切断
することにより得られる。内外層樹脂と中間層樹脂との
使用割合は、前述した範囲にあるのがよい。
し、この樹脂の圧縮成形、特に一段圧縮成形でプリフォ
ームを製造するのが好ましい。すなわち、圧縮成形法で
製造されるプリフォームの底部には、白化等がなく、ま
た流動配向歪みが実質上なく、優れた特性を有するポリ
エステルボトルが得られる。更に、これに加えて以下に
述べるような多くの利点も得られる。
低い温度での加工が可能となり、特に1回の加熱溶融と
圧縮成形により、ブロー成形用プリフォームが得られる
ので、樹脂の熱劣化の程度が少なく、物性に優れたブロ
ーボトルを製造することができる。この利点は、本発明
のように分子量の低い樹脂を中間層として用いる場合に
は特に顕著なものである。
ブロー成形品を製造するためにより安価な樹脂を使用で
き、同一原料樹脂を使用する場合にはより物性に優れた
ブローボトルを製造する事が出来る。また樹脂粘度が高
く、射出成形には不適当な樹脂原料でも容易にプリフォ
ームを経てボトルに成形することが可能であり、特に高
い耐衝撃性が必要な大型ブローボトルを得ることも可能
である。
出時に樹脂の溶融塊が有する熱量を有効に利用すると共
に、この塊の局部的な冷却を可及的に阻止すること、特
に溶融塊のプリフォーム底部を形成する部分を冷却しな
いこと及び圧縮成形時に樹脂の型表面における動きが制
約されないようにすることが、内部組織が均質で、延伸
ブロー成形性に優れたプリフォームを製造するために好
ましい。
ことにより形成されたほぼ定量の溶融塊を実質上の温度
低下なしに雌型(キャビティ型)内に供給すると共に、
供給された溶融塊を直ちに型(コア型)で圧縮成形する
ようにする。また、圧縮成形に際しても、型内の残留空
気をすみやかに排出しながら、有底胴部と口部とを備え
たプリフォームに圧縮成形する。
後、型に投入するまでの間における樹脂の温度低下が、
プリフォームの延伸ブロー成形されるべき有底胴部の組
織の均一さ及び延伸配向性、更には最終ブロー成形品の
物性、特に耐衝撃性に重大な影響をもたらす。この温度
低下の影響は、プリフォームの底部(最終ブロー成形品
の底部)を形成する溶融塊の下部において特に顕著に表
れる。即ち、この溶融樹脂塊の下部が局部的に冷却され
た場合にはプリフォーム底部の歪みの程度が大きくな
り、最終ブロー成形品としたときの外観不良や耐衝撃性
低下の原因となる。一段圧縮成形法では、溶融塊に切断
した後、型に投入するまでの間における樹脂溶融塊の実
質的な温度低下を抑制すること、特に溶融樹脂塊の下部
の上記時間内での温度低下を抑制することにより、上記
のトラブルを有効に解消することができる。
るためには、溶融塊に切断した後、型に投入するまでの
間、例えば把持部を除いて、溶融塊と他の部材との接触
をさけるべきであり、特に溶融塊の下部と他の部材との
接触は極力さけるべきである。
リエステル溶融物を、雄型(コア)及び雌型(キャビテ
ィ)の軸方向と平行に押し出し、切断された溶融塊をそ
の平行な状態を実質上維持したまま型内に供給する。
にすると共に、下部の冷却を可及的に避けるために、樹
脂の溶融塊を円柱乃至円柱に近い形状で供給することが
好ましい。更に、溶融塊の下部における温度低下を可及
的に避ける目的と、溶融塊の供給を安定に行う、つまり
溶融塊の倒れなどを防止する目的で、溶融塊をその重心
よりも上の部位で把持して、切断位置から型位置まで移
動し、型内に供給することが好ましい。
型への投入及び型へ投入されてからの成形開始も可及的
に短時間で行うのがよく、一般に切断から型への投入は
1秒以内、型へ投入されてから成形開始までは0.5秒
以内で行うことが推奨される。
傍の残留空気を排除しながら、圧縮成形を行うことも至
って重要である。即ち、型内部に空気が残留する条件で
は、型にくっついた部分乃至その近傍にしわが発生する
傾向がある。これに対して、成形を始めたら速やかに空
気を排除するようにすると、しわの発生が有効に防止す
ることができる。しわの発生は、型表面への密着部分と
非密着部分とが微細な間隔で生じるのがその原因と考え
られ、これは圧縮成形に特有の現象であると信じられる
が、空気を排除する条件では、金型表面と樹脂とが再密
着し、しわのない器壁が形成されると思われる。
空気に対する成形部位から外部への逃げ道を形成させれ
ばよく、その手段は特に限定されないが、例えば、雌型
を、底部乃至その近傍に微細な隙間乃至多孔質部を備え
た金型とするのがよい。また成形開始と共に強制的に外
部真空ポンプ等により残留空気を排除することは特に有
効である。
及び構造は、有底の胴部と口部との成形を行えるもので
あればよく、特に制限を受けないが、一般には、雄型と
して、コア金型と、コア金型の周囲に、これと同軸に且
つ開閉可能に設けられた従動金型とからなるものを使用
し、コア金型と雌型(キャビティ型)とで有底テーパー
部の成形を行い、コア金型と従動金型とで口部の成形を
行うことが望ましい。この場合、従動金型はコア金型と
共に往復駆動されるが、従動金型はスプリングのような
賦勢手段により、雌型の方へ常に賦勢されているが、コ
ア金型の下死点においては、コア金型と従動金型とは、
常に一定の当接状態に保たれるようになっている。この
ため、溶融樹脂塊に量の変動が若干ある場合にも、常に
一定高さ(底部内面から口部頂面までの高さ)で、しか
も密封上重要な口部形状が常に一定なプリフォームが形
成されることになる。また、溶融樹脂塊の量の変動は、
コア金型と雌型(キャビティ金型)との噛み合わせ、即
ち形成されるプリフォームの有底胴部の厚みで吸収でき
るようになっている。
ある程度の圧力が必要であるとしても、成形力そのもの
は一般にかなり少なくてよいという利点を有する。この
ため、射出成形装置に比して、装置自体をかなり小型化
し、装置コストを低減できるという利点がある。
は、樹脂溶融物の圧縮成形で形成され、最終成形体の口
部に対応する形状及び寸法の口部と、ブロー成形される
べき有底胴部とを備えているが、閉塞底部には流動配向
の歪みが実質的になくしかもゲート部がないという特徴
を備えている。
ート部が、生産性や製造コスト、最終的なブロー成形物
の特性の点で、多くの問題となっているが、本発明のプ
リフォームでは、このゲート部が一切存在しないため、
その切断工程が不要であり、またスクラップ樹脂の発生
もなく、更に底中心部も滑らかで均質であり、結晶化や
白化の原因となるものが一切ないという利点がある。
ームでは、前述した厳密な温度管理と残留空気排除条件
下で成形が行われていることに関連して、底部乃至その
近傍にしわがないという特徴を有している。
と、底部に流動配向歪みやゲートがなくしかもしわの発
生もなく、平滑性や組織の均一性に際だって優れている
ため、これを延伸ブロー成形してなるブロー成形物は、
底部の外観特性や耐衝撃性に著しく優れているという利
点がある。
化の程度が前述したように少なく、引張強度、耐圧強
度、耐衝撃性、耐熱性等の諸物性に優れたブロー成形物
を製造できるという利点を有している。
装置の全体の配置の一例を示す図1(側面図)におい
て、この装置は、大まかにいって、溶融樹脂塊の押出供
給装置10、圧縮成形用のキャビティ型20及び圧縮成
形用のコア型30からなっている。
示すとおり、内外層樹脂を溶融混練するための押出機本
体11aと中間層樹脂を溶融混練するための押出機本体
11bと備えており、この本体の入口側には、成形すべ
き樹脂の粉末乃至ペレットを乾燥状態に保持して押出機
本体に供給するための真空ホッパー12a、12bがそ
れぞれ設けられている。これらの押出機が接続されるダ
イ13には内外層樹脂通路14a及び中間層樹脂通路1
4bが設けられており、これらの各樹脂通路14a、1
4bは押出通路15で合流するようになっている。中間
層樹脂押出機11bと中間層樹脂通路14bとの間には
間欠加圧機構16が設けられており、中間層樹脂を間欠
的に押し出すことにより、内外層樹脂1中に中間層樹脂
2をドロップ状に内封せしめる。この状態で、溶融樹脂
塊17はダイリップ18から外部に押し出されるが、ダ
イリップ近傍には、一対のカッター19が設けられてい
て、溶融樹脂塊17をドロップ状の中間樹脂の下端に近
接した位置で切断する。
プリフォームの胴部及び閉塞底部を形成するためのキャ
ビティ21を備えている。コア型30は、前記キャビテ
ィ21に挿入されるコア部31とコア部31の上部且つ
周囲に配置された口部及び首部成形のための首部成形型
32とを備えており、上下に昇降動可能となっている。
また、この首部成形型32は水平方向に開閉可能となっ
ている。
融樹脂塊切断供給工程(B)、多層プリフォーム成形の
ための圧縮成形工程(C)及び多層プリフォーム冷却工
程(D)が各装置の配置と共に示されている。
は、図2において説明したとおり、ダイリップ18から
溶融樹脂塊17が押し出される。
溶融樹脂塊の押出供給装置10とキャビティ型20とは
同軸上に位置しており、この位置においてカッター19
が作動して溶融樹脂塊17が切り離され、キャビティ型
20のキャビティ21内に投入される。
程(C)においては、コア型30とキャビティ型20と
は同軸上に位置しており、コア型30が下降して、キャ
ビティ内の溶融樹脂塊17を多層プリフォームに圧縮成
形する。
て、キャビティ型20及びコア型30は内部から強制冷
却されており、成形された多層プリフォームを非晶質状
態に過冷却する。冷却が完了した後、コア型30が上昇
して、プリフォームはキャビティ型20から抜き取ら
れ、更に首部成形型32が開いて、コア型30からも取
り外される。
供給工程(B)において、溶融樹脂塊の押出供給装置1
0とキャビティ型20とは同軸上に位置しており、この
位置においてカッター19が作動して溶融樹脂塊17が
切り離され、直接キャビティ型20のキャビティ21内
に投入されるが、切り離した溶融樹脂塊を保持部材で保
持して、キャビティ型20に投入することもできる。
の他の例を示す図3(側面図)において、この装置は、
大まかにいって、溶融樹脂塊の押出供給装置10、圧縮
成形用のキャビティ型20、圧縮成形用のコア型30及
び溶融樹脂塊の保持搬送装置40からなっている。図3
には、溶融樹脂塊押出切断工程(A1)、溶融樹脂塊の
搬送工程(A2)、溶融樹脂塊供給工程(B’)、多層
プリフォーム成形のための圧縮成形工程(C)及び多層
プリフォーム冷却工程(D)が各装置の配置と共に示さ
れている。図3における多層プリフォーム成形のための
圧縮成形工程(C)及び多層プリフォーム冷却工程
(D)は、基本的に図1に関して説明したものと同様で
ある。
て、保持搬送装置40がカッター19の下側に位置して
いる状態で、溶融樹脂塊17のカッター19による切り
離しが行われ、溶融樹脂塊17は直ちに保持搬送装置4
0により保持され、溶融樹脂塊の搬送工程(A2)に入
る。溶融樹脂塊供給工程(B’)においては、溶融樹脂
塊17は保持搬送装置40によりキャビティ型20と同
軸上に位置するように搬送され、この位置において保持
搬送装置40が開くことにより、溶融樹脂塊17が開放
され、キャビティ型20のキャビティ21内に投入され
る。
造を示す図4において、この多層プリフォーム3は、口
部及び首部4と胴部5と閉塞底部6とからなっている。
閉塞底部6は滑らかであり、ゲート部を有していない。
胴部5及び底部6は内層1a、外層1bとこれらの間に
内封された中間層2とからなる一方で、口部及び首部4
は内外層樹脂1のみで形成されている。
ッドの温度)は、樹脂の種類によっても相違するが、一
般に熱可塑性ポリエステル樹脂の融点(Tm)を基準と
して、Tm+100℃乃至Tm+10℃、特にTm+4
0℃乃至Tm+20℃の範囲にあるのが好ましい。上記
範囲よりも低い温度では、剪断速度が大きくなりすぎて
一様な溶融押出物を形成することが困難となる場合があ
り、一方上記範囲よりも高温では、樹脂の熱劣化の程度
が大きくなったり、或いはドローダウンが大きくなりす
ぎる傾向がある。
最終ブローボトルによって決定されるが、一般的に10
0乃至2g、特に65乃至10gの範囲から、要求され
る強度によって適当な値を選定するのがよい。溶融樹脂
塊中に占めるリサイクル熱可塑性ポリエステル樹脂の割
合は10乃至80重量%、特に25乃至65重量%が好
ましい。80重量%を越えると、ボトル口部におけるリ
サイクル熱可塑性ポリエステル樹脂が占める割合が多く
なって黄味を呈するためである。また、下限は経済的理
由により制限される。また、リサイクル熱可塑性ポリエ
ステル樹脂は溶融樹脂塊の下方に位置することが好まし
い。上方に位置する場合、リサイクル熱可塑性ポリエス
テル樹脂がボトル口部に偏ってしまい、ボトル口部が黄
味を呈するからである。下方に位置する場合、好適範囲
である25乃至65重量%においては、ボトル口部にお
けるリサイクル熱可塑性ポリエステル樹脂の割合は実質
的に零であり、外観上優れたボトルが得られる。
であることが取り扱いの点で有利であるが、溶融塊の径
(D)と高さ(H)の比(H/D)は、一般に0.8乃
至4の範囲にあるのが、溶融塊の温度低下を可及的に防
止し且つ雌型への溶融塊の投入を容易に行う点で有利で
ある。即ち、H/Dが上記範囲外では溶融塊の表面積が
大きくなって、温度低下が生じやすくなる傾向がある。
使用されるが、樹脂の粘着を防止できるようなものが好
適である。例えば、工具表面のショットブラスト等の表
面処理は特に有効である。
しては、熱絶縁性の良い材料からなるものを使用して、
樹脂への接触面積を極力少なくしたものが好適に使用さ
れる。溶融樹脂塊の切断から型への投入までは、すみや
かにしかもすでに指摘した時間内で行うのがよい。
に微細な間隙或いは多孔質部を形成したものが使用さ
れ、微細間隙は、雌型の底部乃至その近傍をいくつかの
ピースに分割し、これらのピース間に空気を排除するた
めの微細な隙間を形成させるか、或いは金型に空気を排
除するための孔を形成させることにより、形成させるこ
とができる。また、多孔質部は、例えば焼結金属等を部
品加工することによって使用できる。
が生じる温度であればよく、例えばポリエステルの場
合、50乃至10℃の温度範囲が適当である。金型の表
面温度を上記範囲内に維持するために、金型内に冷却水
や、調温された水等の媒体を通すのがよい。
よいのが特徴の一つである。具体的な成形力は、樹脂の
種類やブロー成形用プリフォームの大きさによってもか
なり相違するが、一般的にいって、80乃至5MPa、
特に20乃至8MPaの成形力が適当である。
に流動配向歪みがなく、ゲート部やその他トリミング操
作の一切必要のないブロー成形用プリフォームが得られ
るので、このプリフォームは、そのまま延伸ブロー成形
工程に用いることができ、工程の簡略化及び生産性の点
でも多くの利点を有する。
成形に用いることもできるし、またプリフォームの口部
に耐熱性、剛性を与えるため、プリフォームの段階で口
部を熱処理により結晶化させ、白化させてもよく、また
後述の二軸延伸ブロー成形によりプリフォームをボトル
に成形後、得られたプラスチックボトルの口部を結晶化
させ、白化させてもよい。
伸温度に加熱し、このプリフォームを軸方向に引っ張り
延伸すると共に周方向にブロー延伸し、ボトルを製造す
る。尚、プリフォームの成形とその延伸ブロー成形と
は、コールドパリソン方式で実施することができるほ
か、圧縮成形によるプリフォームを完全に冷却しないで
延伸ブロー成形を行うホットパリソン方式にも適用でき
ることが理解されるべきである。
プリフォームを熱風、赤外線ヒーター、高周波誘導加熱
等の手段で延伸適性温度まで予備加熱する。その温度範
囲は、ポリエステルの場合、85乃至120℃、特に9
5乃至110℃の範囲にあるのがよい。
ブロー成形機中に供給し、金型内にセットして、延伸棒
の押し込みにより軸方向に引張延伸すると共に、流体の
吹き込みにより周方向へブロー延伸成する。
で1.5乃至25倍が適当であり、この内でも、軸方向
延伸倍率を1.2乃至6倍とし、周方向延伸倍率を1.
2乃至4.5倍とするのがよい。
公知の手段で熱固定することもできる。熱固定は、ワン
モールド法で、ブロー成形金型中で行うこともできる
し、また、ツーモールド法で、ブロー成形金型とは別個
の熱固定用の金型中で行うこともできる。熱固定の温度
は120乃至180℃の範囲が適当である。
本願出願人に係わる特許第2917851号公報に例示
されるように、プリフォームを、一次二軸延伸ブロー金
型を用いて最終ボトルよりも大きい寸法の一次ブロー成
形体とし、次いでこの一次ブロー成形体を加熱収縮させ
た後、二次金型を用いて二軸延伸ブロー成形を行ってボ
トルとする二段ブロー成形を採用しても良い。この製造
方法によれば、ボトルの底部が十分に延伸薄肉化され、
熱間充填、加熱滅菌時の底部の変形、耐衝撃性に優れた
ボトルとすることができる。
示す図5において、このボトル50は、口部51、胴部
52及び底部53からなっており、胴部52及び底部5
3は内層1a、外層1b及びこれらの間に内封された中
間層2からなっている。口部51は多層プリフォームと
同様に内外層樹脂のみで形成されている。このボトルで
は、圧縮成形で形成され、ゲート部の全くない多層プリ
フォームから形成されているため、底部中心において
も、内層1a、外層1b及び中間層2に全く乱れを生じ
ていないことが注目されるべきである。
を、それぞれ10本ずつ抽出し、ボトル全体の白化の状
態と口部の黄色味を目視により観察し、発生本数を調べ
た。
20cmからコンクリート床上に垂直落下させて、破損
した本数を調べた。
0mmの短冊状片に切り取り、この短冊片の一端を剥離
して、Tピール強度測定機「テンシロン」にて剥離強度
を測定した。
バージンの熱可塑性ポリエステル樹脂を、単軸押出機か
ら樹脂温度270℃の条件で二層二重ダイの外側流路に
連続的に押し出した。同時に固有粘度0.72dl/g
のフレーク状のリサイクル熱可塑性ポリエステル樹脂
を、樹脂温度270℃の条件で二軸押出機から間欠加圧
装置を介して、毎分30回の周期で二層二重ダイの合流
部でバージンの熱可塑性ポリエステル樹脂中にリサイク
ル熱可塑性ポリエステル樹脂をドロップ状に内封させ
た。この時の全重量当たりのリサイクル熱可塑性樹脂の
割合が10重量%となるように、単軸、二軸押出機の押
し出し量を調整した。さらに、二層二重ダイから共押し
出しされた溶融樹脂流を、間欠加圧装置の周期に同期さ
せてカッターを作動させ、長さ63mm、口径21mm
の円柱状の溶融樹脂塊に切断した。そして、この時のド
ロップ状のリサイクル熱可塑性ポリエステル樹脂が円柱
状の溶融樹脂塊の下方に位置するようにカッターのタイ
ミングを調整した。次いで、この円柱状の溶融樹脂塊を
15℃に冷却された雄型と共同作業によって型締め力1
0MPaの条件で圧縮成形し、バージンの熱可塑性ポリ
エステル樹脂を内外層、リサイクル熱可塑性ポリエステ
ル樹脂を中間層とする目付量25.0gの二種三層プリ
フォームを得た。さらに、このプリフォームを赤外線ヒ
ーターにより110℃に加熱し、60℃に加熱されたブ
ロー成形金型で二軸延伸ブロー成形を行い、内容量が5
00ccの多層ポリエステルボトルとした。この時の外
観評価、耐衝撃性、剥離強度の結果を表1に示す。
たりのリサイクル熱可塑性ポリエステル樹脂の割合を2
5重量%とした以外は、実施例1と同様の多層ポリエス
テルボトルとし、評価した。
たりのリサイクル熱可塑性ポリエステル樹脂の割合を6
5重量%とした以外は、実施例1と同様の多層ポリエス
テルボトルとし、評価した。
たりのリサイクル熱可塑性ポリエステル樹脂の割合を8
0重量%とした以外は、実施例1と同様の多層ポリエス
テルボトルとし、評価した。
たりのリサイクル熱可塑性ポリエステル樹脂の割合を9
0重量%とした以外は、実施例1と同様の多層ポリエス
テルボトルとし、評価した。
ダイから共押し出しして切断されるドロップ状の溶融樹
のリサイクル熱可塑性ポリエステル樹脂が、該溶融樹脂
塊の上方に位置するようにカッターのタイミングを調整
した以外は、実施例2と同様の多層ポリエステルボトル
とし、評価した。
285℃、樹脂圧力40MPaの条件下で15℃に冷却
された射出金型内に共射出し、バージンの熱可塑性ポリ
エステル樹脂を内外層、リサイクル熱可塑性ポリエステ
ル樹脂を中間層とする二種三層プリフォームを得た。こ
の多層プリフォームの目付量は25.0g、胴部の肉厚
は3mm、リサイクル熱可塑性ポリエステル樹脂の割合
は30%であった。尚、ゲート部は1mm以内で切断し
た。次いで、このプリフォームを前記実施例1と同様に
二軸延伸ブロー成形し、内容量が500ccの多層ポリ
エステルボトルとし、同様の評価を行った。
エステルボトルは、胴部及び底部の白化が無く、落下試
験においても剥離や割れ等の欠陥を生じなかった。ま
た、ゲート部が無いため、外観的にも良好であった。一
方、比較例1及び2の多層ポリエステルボトルは、リサ
イクル熱可塑性ポリエステル樹脂の占める割合が多いた
め、ボトル口部に若干の黄色味を呈し、外観不良状態で
あった。さらに、比較例3の多層ポリエステルボトル
は、中間層のリサイクル熱可塑性ポリエステル樹脂が乳
白色に白化し、特にゲート部周辺で白化が顕著であっ
た。また、落下試験においても、層間の剥離強度が低い
ため、剥離や割れが生じた。これらの結果を表1に示
す。
たり10乃至80重量%の内外層樹脂に比して分子量の
小さい樹脂を中間層として内封させ、しかも底部にゲー
ト部を形成しないように多層プリフォームを製造するこ
とにより、機械的特性、耐衝撃性、外観特性を実質上低
下させることなく、分子量の低い樹脂をボトルの形成に
有効に利用することができる。また、内外層樹脂として
バージンの熱可塑性ポリエステル、中間層樹脂としてリ
サイクル熱可塑性ポリエステルを用いることにより、回
収PETボトルを再びボトルの形で有効利用することが
できる。また、プリフォームの口部及び首部(これらは
そのままボトルの口部及び首部となる)を内外層樹脂の
みで形成することにより、優れた密封性能や衛生的特性
を得ることができる。また、この多層プリフォームは、
中間層樹脂が内外層樹脂中の下方に偏心した状態で内封
された溶融樹脂塊をキャビティ型に供給し、コア型で圧
縮することにより形成することで、樹脂の熱劣化を防止
し、諸性能に優れたボトルを製造することができる。
配置の一例を示す側面図である。
る。
の例を示す側面図である。
る。
形した多層ボトルの参考図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 内外層樹脂中に全体当たり10乃至80
重量%の内外層樹脂に比して分子量の小さい樹脂が中間
層として内封されており、且つ底部にゲート部を有しな
いことを特徴とする多層プリフォーム。 - 【請求項2】 内外層樹脂がバージンの熱可塑性ポリエ
ステルであり、且つ中間層樹脂がリサイクル熱可塑性ポ
リエステルであることを特徴とする請求項1に記載の多
層プリフォーム。 - 【請求項3】 口部及び首部が内外層樹脂のみで形成さ
れていることを特徴とする請求項1または2に記載の多
層プリフォーム。 - 【請求項4】 中間層樹脂が内外層樹脂中の下方に偏心
した状態で内封された溶融樹脂塊をキャビティ型に供給
し、コア型で圧縮することにより形成されたものである
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の多層
プリフォーム。 - 【請求項5】 請求項1乃至4の何れかに記載の多層プ
リフォームを二軸延伸ブロー成形して得られる多層ボト
ル。 - 【請求項6】 顔料未配合の状態において、底部に白化
がなく透明であることを特徴とする請求項5に記載の多
層ボトル。
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