JP5904442B2 - 高密度ポリエチレン樹脂製容器の成形方法 - Google Patents
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Description
一方、HDPE樹脂製のブロー成形による容器は、同じくポリオレフィン系の樹脂であるポリプロピレン(PP)樹脂等の容器に比較して、一般的に表面光沢に乏しく、パッケージングにより商品の装飾性を付与すると云う点では難点がある。
従って、ブロー成形でHDPE樹脂を使用する際には、キャビティ面をブラスト仕上げした金型を使用することが一般的であり、このことがHDPE樹脂製のブロー成形容器で、表面光沢を十分大きくすることができない主たる原因である。
さらに、ブロー成形用として、円筒状のパリソンを押出成形する際のドローダウン性、溶融状態にあるパリソンの容器への賦形性を考慮して、射出成形用のHDPE樹脂に比較的して分子量が高く、また分子量分布が広いHDPE樹脂を使用するため、押出成形するパリソンの表面には所謂、肌荒れによる微細な凹凸が形成しやすく、この点からも高い表面光沢を得ることが難くなる。
2軸延伸ブロー成形の場合、前駆体である試験管状のプリフォームを射出成形し、このプリフォームを2軸延伸して容器を賦形するため、前述したブロー成形用のHDPE樹脂に対して比較的分子量が低く、分子量分布の狭いHDPE樹脂を使用することが可能であり、またプリフォームを射出成形するためその外周面を平滑な状態にすることができ、比較的表面光沢性の良好な容器を成形することが可能である。
また、射出成形したプリフォームの口筒部がそのまま最終製品である容器の口筒部となるので、容器の口筒部の寸法精度を高くすることができる。
また、ブロー成形に比較して成形サイクルが速く、高い生産性で成形することが可能となる。
また、2軸延伸ブロー成形によれば比較的表面光沢の良好なHDPE樹脂製の容器を提供することが可能ではあるが、PP樹脂等の容器に比較すれば表面光沢に乏しいことは変わりない。
特許文献2の実施例には、2種類のHDPEをブレンドしたり、低密度ポリエチレン(LDPE)をブレンドしたりした材料を使用した2軸延伸ブロー成形によるHDPE樹脂製のボトルの表面光沢度が記載されているが、その値は高々78%程度であり、PP樹脂製容器に比較するとその光沢性はかなり不十分である。
まず、上記技術課題を解決するための本発明の成形方法は、
キャビティ面を鏡面仕上げしたブロー成形金型を使用し、
この金型温度(Tmold)を下記式(1)に示される範囲に設定した後、
ブロー成形金型内に予備加熱状態の高密度ポリエチレン樹脂からなるプリフォームをセットし、次いでプリフォームを2軸延伸ブロー成形することにより、容器の胴部周壁の外周面のJIS Z8741による光沢度が80%以上であり、下記式(2)に示される前記高密度ポリエチレン樹脂の密度に対する容器の胴部周壁の平均密度の密度低下率DR(%)が0.5%以下の範囲の容器を成形する、と云うものである。
Tc≦Tmold≦Tc+10℃・・・(1)
上記(1)式中、Tcは使用するHDPE樹脂の降温時の結晶化温度であり、示差走査熱量計(以下、DSCと略記する。)による10℃/分の降温結晶化測定の結晶化に伴う発熱曲線のピーク位置の温度である。
DR=(d−da)/d×100・・・(2)
ここでdは成形に使用した高密度ポリエチレン樹脂の密度(g/cm 3 )、daは2軸延伸ブロー成形後の容器の胴部周壁の平均密度(g/cm 3 )である。
本願発明者らは、2軸延伸ブロー成形の成形条件を検討するなかで金型温度をHDPE樹脂の降温結晶化温度もしくはそれよりやや高い温度に設定することにより、キャビティ面を鏡面仕上げした金型でもキャビティ面への密着性を保持することができ、光沢斑もなく、優れた表面光沢性を達成できることを見出した。
上記成形方法はこの検討結果に基づくものであり、
2軸延伸ブロー成形のための金型温度を上記式(1)の範囲とすることにより、キャビティ面を鏡面仕上げした金型でも、2軸延伸ブロー成形により延伸状に膨張、賦形される成形品の外表面のキャビティ面への密着性を十分に保持することができ、
特に、他の種類の樹脂をブレンド若しくは積層することなく、従来から使用されているHDPE樹脂のみで、光沢斑もなく、表面光沢度を80%以上にすることが可能であり、PP樹脂製の容器にも匹敵するHDPE樹脂製容器を提供することが可能となった。
また、同一の剛性や水分透過性基準では周壁の薄肉化による軽量化が可能となる。
また、Tc+10℃を超える温度になると、HDPE樹脂の融点に近づくため、金型に張付いてしまい、金型からの取出しが困難となり、成形品を金型から取出す際に変形する等、生産性が低下すると云う問題が生じる。
本発明の成形方法のように金型温度を、従来に比較して高く設定しても、金型保持時間を含めた成形時間を大きく延長する必要はなく、生産性を一定のレベルで保持することができる。
ここで、従来のように金型温度を20〜80℃として2軸延伸ブロー成形した場合は、金型温度でのヒートセット効果が乏しく、容器の胴部周壁の平均密度は成形に使用したHDPE樹脂からなるプリフォームの密度と比較して著しく低下し、密度低下率DR(%)を0.5%以下に抑えることはできない。
キャビティ面を鏡面仕上げした金型内に予備加熱したプリフォームをセットし、金型温度を降温結晶化温度Tc〜Tc+10℃の範囲とすることにより、特に他の種類の樹脂をブレンド若しくは積層することなく従来から使用されているHDPE樹脂で、均一で、光沢度が80%以上の高い光沢度を有する容器を提供することができる。
また、同じHDPE樹脂を使用しながら、従来の2軸延伸ブロー成形方法に比較して容器の胴部周壁の密度を高くすることができ、高い剛性を有する容器、さらには水分の透過性の小さな容器を提供することができ、周壁の薄肉化による軽量化も可能となる。
図1は、本発明の成形方法によるHDPE樹脂製の2軸延伸ブロー成形容器の実施例1を示すもので、この壜体状の容器1は円筒状の胴部2を有する壜体で、高さが120mm、容量が150mlであり、胴部2の平均肉厚は0.5mmである。
・樹脂A
(1)密度(JISK6760に準拠) 0.958g/cm3
(2)メルトインデックス(MI)(JISK7210に準拠(190℃、荷重2.16Kg)) 2.0g/10分
(3)結晶化温度(Tc) 117℃
また、胴部2周壁の平均密度daは0.955g/cm3で、使用したHDPE樹脂の密度dである0.958g/cm3に対し、その密度低下率DRは0.31%であった。
・樹脂B
(1)密度 0.951g/cm3
(2)メルトインデックス(MI) 2.5g/10分
(3)結晶化温度(Tc) 115℃
そしてこの容器の光沢度は80.0%、胴部2周壁の平均密度daは0.949g/cm3で、使用したHDPE樹脂の密度dである0.951g/cm3に対し、その密度低下率DRは0.21%であった。
図3は、実施例1、2および比較例1〜4の容器について、光沢度、目視による光沢斑の有無、胴部2周壁の平均密度da、密度低下率DRさらに次に掲げる測定方法による容器の座屈強度と水分透過性の測定結果を纏めた表である。
・座屈強度の測定方法;島津製作所製の精密万能試験機オートグラフを使用し、容器上部から速度50mm/minにて容器の軸方向に荷重をかけて圧縮する。圧縮が進み、容器が変形した時点の荷重を測定する。
・水分透過性の測定方法;150gの水を充填後、キャップを装着し、その後、40℃の恒温室90日間放置し、初期の水重量に対する90日後の水重量の減少率を測定する。
なお、金型温度を結晶化温度Tc大きく下回る50℃とした比較例3、4の容器では光沢性は30〜70%程度、80℃とした比較例1、2の容器でも40〜70%程度であり、しかも光沢斑が有り、高度な外観性が要求される用途には使用の難しいレベルであった。
また実施例2の容器では使用したHDPE樹脂の密度dに対し、密度低下率DRが0.21%と小さく抑えられているのに対し、実施例2と同じHDPE樹脂を使用した比較例2では密度低下率DRが0.53%、比較例4では0.84%と大きな低下が見られた。
そして、上記のように実施例の容器では密度低下率DRが小さく抑えられ、同じHDPE樹脂製でありながら比較例の容器に対して胴部2周壁の平均密度daが高く、その分、座屈強度が大きくなり、また水分の透過性が抑制されていることが判る。
なお、たとえば実施例1と比較例3の容器の座屈強度はそれぞれ288Nと277であり、仮に同じ座屈強度を基準とすると、実施例1の容器は比較例3の容器に対して略4%の軽量化が見込まれ、さらに実施例2と比較例4の容器では略7%の軽量化が見込まれる。
1)容器を光沢斑がなく、高い光沢度を有するものとするためには金型温度Tmoldを結晶化温度Tc−10℃以上とする必要がある。Tc−10℃未満の温度では光沢斑が出現する。
2)金型温度Tmoldを結晶化温度Tc以上とすることにより、光沢度を80%以上にすることができる。
3)金型温度Tmoldが結晶化温度Tc+10℃を超えると、離型する際に容器が変形する。
2軸延伸ブロー成形に使用するHDPE樹脂は今回使用した樹脂に限定されるものではなく、プリフォーム成形に適したHDPE樹脂の範疇で、各種の密度、メルトインデックス等の溶融特性を有するものを使用することができる。
また、容器の形状も図1に示した壜体に限定されることなく様々な形状、容量の容器とすることができる。
2 ;胴部
Claims (1)
- キャビティ面を鏡面仕上げしたブロー成形金型を使用し、該金型温度(Tmold)を下記式(1)に示される範囲に設定した後、前記ブロー成形金型内に予備加熱状態の高密度ポリエチレン樹脂からなるプリフォームをセットし、次いでプリフォームを2軸延伸ブロー成形することにより、容器の胴部周壁の外周面のJIS Z8741による光沢度が80%以上であり、下記式(2)に示される前記高密度ポリエチレン樹脂の密度に対する容器の胴部周壁の平均密度の密度低下率DR(%)が0.5%以下の範囲の容器を成形することを特徴とする高密度ポリエチレン樹脂製容器の成形方法。
Tc≦Tmold≦Tc+10℃・・・(1)
上記(1)式中、Tcは前記高密度ポリエチレン樹脂の降温時の結晶化温度であり、示差走査熱量計による10℃/分の降温結晶化測定の結晶化に伴う発熱曲線のピーク位置の温度である。
DR=(d−da)/d×100・・・(2)
ここでdは成形に使用した高密度ポリエチレン樹脂の密度(g/cm 3 )、daは2軸延伸ブロー成形後の容器の胴部周壁の平均密度(g/cm 3 )である。
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