JP7151139B2 - ポリ乳酸製容器及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、二軸延伸ブロー成形及び熱固定により製造されるポリ乳酸製容器及びその製造方法に関するものであり、より詳細には、耐熱性に優れたポリ乳酸製容器及びかかる容器をワンモールド法により生産性良く製造可能な製造方法に関する。
地球温暖化がもたらすさまざまな環境問題を防止するため、大気中の温室効果ガス濃度を低減させる対策として、植物産生樹脂であるバイオプラスチック運用が期待されている。従来の石油系プラスチックから植物産生プラスチック(バイオプラスチック)への転換と、その樹脂の再利用を目的としたリサイクル技術の検討が進められている。中でも、工業的に量産され、入手が容易な、バイオプラスチックとして、脂肪族ポリエステルであるポリ乳酸(PLLA)が注目されている。
ポリ乳酸は、トウモロコシなどの穀物澱粉や、キャッサバなどの塊根類、ジャガイモなどの塊茎類、または、タロイモなどの球茎類の澱粉質の乳酸発酵物、L-乳酸をモノマーとして重合体したポリエステルである。一般に、L-乳酸の直接重縮合法やL-乳酸のダイマーであるラクタイドの開環重合法により製造される。従来の石油系プラスチックと異なり、資源の枯渇化の心配もなく、また、自然界に廃棄された場合でも、微生物分解により堆肥化が可能であり、また、最終的に水と炭酸ガスに分解されても、発生炭酸ガスは地上の植物に再度取り込まれるため、大気中へ炭酸ガスを蓄積することがない。そのため、ポリ乳酸は、植物から生まれ、植物に帰る、完全リサイクル型プラスチック素材として、その実用化が期待されている。
ポリ乳酸から成る容器も種々提案されており、例えば、下記特許文献1には、光学活性異性体(d)含有量が4.0%以下であるポリ乳酸の二軸延伸ブロー成形及び熱固定で形成された容器であって、側壁部における広角X線測定で求めた2θ=10乃至25゜の回折ピークの半価幅(X)が0.624°乃至1.220゜の範囲にあることを特徴とする二軸延伸ブロー熱固定成形容器が提案されており、二軸延伸ブロー成形として、ワンモールド法及びツーモールド法が記載されている。
特許第4294475号公報
上記特許文献1に記載されているように、ツーモールド法の場合、一旦所定形状に有底プリフォームを膨張延伸後、加熱にて全体を一旦熱収縮後、目的とするボトル形状の金型で再延伸ブロー成形する方法が採用される。そのため、2段階の延伸ブロー成形が必要となり、設備の大型化と、該当設備への投資が増加することから、ボトル単価が高くなるという不具合も生じていた。特に、生産ロット(数)の少ない製品などの場合、製造コストの安いワンモールド成形法が好ましい場合が指摘されてきた。
一方、ワンモールド法では、側壁部(胴部)など延伸倍率が確保できる部位は有効に配向結晶を形成することができ、延伸ブロー成形と金型熱固定により優れた耐熱性と機械的強度を発現することが可能であるが、延伸成形が困難なノズル下肩部や底部については、満足な延伸が行えず、配向結晶の形成が不十分となるため、たとえ金型で熱固定しても、球晶を形成し、堅くもろくなり、機械的強度が低下するなど、耐熱性能以外の課題もクローズアップされていた。
ノズル下肩部は、肩部に相当するプリフォームノズル下部を内径方向に絞り込んだノズル下縮径型プリフォームを射出成形後、所定の肩形状に拡径延伸することで延伸倍率を確保することが可能であるが、ボトル底部は、低い延伸倍率のまま金型に接触するため、延伸成形が困難であった。このような底部は、60℃近傍の熱水による加熱殺菌乃至滅菌処理で、条件によっては、底部が熱収縮し、ボトムハイトが低下したり、ボトル落下時に底割れを起こすなど、容器変形や機械的強度の面で未だ解決しなければならない課題が残されていた。
従って本発明の目的は、延伸成形の難しい容器底部の耐熱性向上につき、加熱殺菌乃至滅菌の熱履歴条件においても十分な耐熱性が確保できるとともに、落下等の衝撃にも耐えられる機械的強度を有したポリ乳酸製容器、及び、その製造方法を提供することにある。
本発明によれば、光学活性異性体(d)含有率が2.5%以下であるポリ乳酸製プリフォームを二軸延伸ブロー成形、及び、熱固定して成るポリ乳酸製容器において、前記容器の底部が、中央平坦部と、環状接地部と、該環状接地部から容器内に立ち上がる内側立ち上がり部と、内側立ち上がりから中央平坦部につながる傾斜部とを備え、前記容器の側壁部、広角X線測定で求めた2θ=10~25°の回折ピークの半価幅(X)が0.624°~0.970°の範囲にあり、前記内側立ち上がり部、広角X線測定で求めた2θ=10~25°に回折ピークを有することを特徴とするポリ乳酸製容器が提供される。
本発明によればまた、光学活性異性体(d)含有率が2.5%以下であるポリ乳酸から成るプリフォームを二軸延伸ブロー成形、及び、熱固定して成るポリ乳酸製容器の製造方法において、前記容器の底部が、中央平坦部と、環状接地部と、該環状接地部から容器内側に立ち上がる内側立ち上がり部と、内側立ち上がりから中央平坦部につながる傾斜部とを備え、ブロー成形型が、キャビティ型と容器軸方向に移動可能な底型を備え、ブローエアの吹き込み初期に、底型をブロー成形型が閉じられた状態で所定位置よりも下方位置に配置し、前記内側立ち上がり部と前記傾斜となるべき部分を前記キャビティ型の下端よりも下方に膨出延伸させた後、加圧流体を印加しながら前記底型をブロー成形型が閉じられた状態の所定位置に移動させ、前記容器の底部が、プリフォームと容器の外径比率から算出される横延伸倍率(DH)と底型の移動距離(DL)を元に算出される縦延伸倍率(DL’)の積(DH×DL’)が、4.0~10.0の範囲内且つ前記横延伸倍率(DH)と前記縦延伸倍率(DL’)の比(DH/DL’)が、0.5~2.0の範囲内となるように延伸すると共に、前記ブロー成形型を70~150℃の温度として熱固定することにより、側壁部における広角X線測定で求めた2θ=10~25°の回折ピークの半価幅(X)が0.624°~0.970°の範囲にあり、前記内側立ち上がり部が、広角X線測定で求めた2θ=10~25°に回折ピークを有することを特徴とするポリ乳酸製容器の製造方法が提供される。
本発明のポリ乳酸製容器においては、側壁部において、広角X線測定で求めた2θ=10~25°の回折ピークの半価幅(X)が0.624°~1.220°の範囲にあると共に、底部においても広角X線測定により2θ=10~25°に回折ピークを有し、明らかに底部も十分に延伸され、優れた耐熱性及び機械的強度を有している。このことは、後述する実施例の結果からも明らかであり、温度55℃での軸方向収縮率が4%以下と寸法安定性に優れ、底部においても底部形状の形状安定性や機械的強度の安定性に優れている。
また過延伸や熱結晶化(ラメラ化)による白化がなく、側壁部におけるヘイズが10%以下と透明性にも優れている。
更に本発明のポリ乳酸製容器の製造方法においては、上述したポリ乳酸製容器をワンモールド法で成形可能であり、成形性及び生産性にも優れている。
実施例及び比較例で得られたポリ乳酸製容器の側壁部の熱機械分析(TMA)で求めた熱収縮開始温度(Y,℃)と半価幅(X)の関係を示す図である。 本発明のポリ乳酸製容器の一例を示す側面図である。 本発明に用いるポリ乳酸製プリフォームの一例を示す側断面図である。 二軸延伸ブロー成形においてブローエアの吹き込み初期におけるブロー金型の状態を説明するための図である。 二軸延伸ブロー成形において底型が上昇し始める状態を説明するための図である。 二軸延伸ブロー成形において底型が上昇した状態を説明するための図である。
(ポリ乳酸製容器)
本発明のポリ乳酸製容器においては、光学活性異性体(d)含有率が4.0%以下であるポリ乳酸(PLLA)から成ることが第一の特徴である。
商業的に入手しうるポリ乳酸は、L-乳酸を主体とする重合体であるが、程度の差はあれ、D-乳酸単位を含有している。この光学活性異性体(d)の含有量は延伸成形体の熱固定効果、即ち配向結晶の形成に大きな影響を与える。
本発明においては、ポリ乳酸樹脂中の光学活性異性体(d)の含有量を4.0%以下、好適には3%以下とすることにより、熱固定による配向結晶化の程度を高めることができる。
ポリ乳酸から成るプリフォームをガラス転移温度以上の温度で延伸すると、ポリエチレンテレフタレート(PET)と同様の延伸応力パターンを示し、延伸ポリ乳酸の機械的強度は延伸PETと同等になる(未図示)。しかし、延伸成形で形成する配向結晶構造は、PETのような芳香族ポリエステルと異なり、PETがベンゼン環の面配向(β-シート)構造を形成するのに対し、ポリ乳酸は、3ヘリックスと10ヘリックスの2種類の棒状ヘリックス構造(配向結晶構造)を形成する。加えて、このヘリックス構造は分子間(ヘリックス-ヘリックス間)インターラクションが弱いため、棒状ヘリックス構造が同一方向に配列すればするほど(整列すればするほど)、配向結晶の配列方向に、裂けやすくなったり、割れやすくなる。
つまり、ポリ乳酸(PLLA)のように延伸成形で形成する配向結晶が棒状のヘリックス構造の場合、縦・横ともに等倍率に延伸されているのであれば安定した機械的強度を発現することができるが、縦軸・横軸のどちらかに優先的に配列した場合(異なる倍率に延伸した場合)などは、延伸倍率の異方性に由来した機械的強度の異方性を生じ、落下時に割れる(耐衝撃性強度の低下)など、機械的強度の面で容器性能が低下する。
本発明のポリ乳酸製容器においては、側壁部は、縦方向及び横方向に、等方的に延伸されており、形成される配向結晶が面で延伸軸方向に均等に分布し、広角X線測定で求めた2θ=10~25°の回折ピークの半価幅(X)が0.624°~1.220°の範囲にあり、特に1.100°以下であり、優れた耐熱性能と機械的強度を有している。尚、上記回折ピークはポリ乳酸の配向結晶構造に基づくものであり、この回折ピークの半価幅(X)が上記範囲にあることは、本発明のポリ乳酸製容器の配向結晶の配列が安定していることを意味している。
本発明においては、容器側壁部の熱機械分析(TMA)で求めた熱収縮開始温度(Y,℃)と前記容器側壁部の半価幅(X)とが、下記式(1)
Y≧4000exp(-10X)+54 ・・・(1)
を満足する関係にあることも、容器の耐熱性に関して好ましい。
熱機械分析(TMA)における熱収縮開始温度(Y,℃)は、後に詳述するとおり、温度-歪み曲線の微分値から変極点に対応する温度として求められる。
図1は後述する実施例及び比較例により得られたポリ乳酸容器の側壁部について、熱収縮開始温度(Y)を縦軸とし、半価幅(X)を横軸としてプロットした結果が示されている。
Y=4000exp(-10X)+54 ・・・(1a)
に相当するものである。
この結果によると、上記曲線(1a)よりも下側の領域では、容器の耐熱性が不満足であるのに対して、上記曲線(1a)よりも上側の領域では、55℃×18日保存後の熱収縮率を4%未満に抑制でき、満足すべき耐熱性が得られる。
更に、このような延伸成形で形成する側壁部の結晶は、球晶化が抑制されているので、容器側壁のヘイズが10%以下、特に4%以下であるという特徴を有し、透明性にも優れた外観特性の利点もある。
また容器の底部においては、後述するように、ボトル軸方向(縦方向)に移動可能な底型を用い、延伸ブロー成形過程で、底型を移動させながら成形することにより、容器底部を縦方向・横方向の機械的強度の異方性が発現しない範囲に、延伸成形することができ、配向結晶の形成とそのバランスを制御できるため、十分な耐熱性と機械的強度が確保されている。しかも、底部においても、配向結晶が形成されており、球晶の形成が抑制されていることから優れた透明性が得られている。
図2は、本発明のポリ乳酸製容器の一例を示す側面図であり、全体を1で示すポリ乳酸製容器は、口頚部2、肩部3、側壁部4及び底部5からなっている。この図2から明らかなように、底部5は、中央平坦部6、環状接地部7、環状接地部7から容器内方に立ち上がる内側立ち上がり部8、内側立ち上がり部8から中央平坦部につながる傾斜部9を備えている。
後述するように、本発明のポリ乳酸製容器においては、内側立ち上がり部8から傾斜部9、底部中央平坦部にかけ、延伸され、配向結晶が形成されることから、この部位の広角X線測定を行うと、胴部側壁部同様、配向結晶に由来した回折ピークが測定される。
[ポリ乳酸]
本発明に用いるポリ乳酸は、下記式(I)
-[-O-C(CH)H-CO-] ・・・(I)
で表される反復単位から成り、構成単位が実質上L-乳酸から成り、光学異性体であるD-乳酸の含有量が4.0%以下、好適には3%以下のものである。
本発明に用いるポリ乳酸は、勿論これに限定されないが、10000~300000、特に20000~250000の範囲の重量平均分子量(Mw)を有することが好ましい。また密度1.26~1.20g/cm、融点160~200℃、メルトフローレート(ASTM D1238,190℃)2~20g/10分の範囲にあることが好ましい。
本発明のポリ乳酸容器には、その用途に応じて、各種着色剤、充填剤、無機系或いは有機系の補強剤、滑剤、アンチブロッキング剤、可塑剤、レベリング剤、界面活性剤、増粘剤、減粘剤、安定剤、抗酸化剤、紫外線吸収剤等を、公知の処方に従って配合することができる。
また、本発明のポリ乳酸製容器では、上記ポリ乳酸の単層容器であってもよいし、内容物の性状に応じて、他の樹脂との積層構造を有することもできる。例えば、酸素に対するバリア性が要求される用途には、エチレン-ビニルアルコール共重合体、メタキシリレンアジパミド(MXD6)のようなガスバリア性樹脂との積層体の形で使用され、また、水蒸気に対するガスバリア性が要求される用途には、環状オレフィン共重合体等の水蒸気バリア性樹脂との積層体の形が使用できる。更に、本発明のポリ乳酸製容器には、ガスバリア性を向上させるために、金属酸化物等の被覆層を設けることも可能である。
(製造方法)
本発明のポリ乳酸製容器は、前述したとおり、光学異性体(D)の含有率が4%以下のポリ乳酸(PLLA)から成る有底プリフォームを二軸延伸ブロー成形し、熱固定することにより製造される。
このような有底プリフォームは、射出成形、圧縮成形、押出成形等のそれ自体公知の方法で製造され、例えば射出成形による場合には、溶融されたポリ乳酸を射出し、最終容器に対応する口頚部を有する有底プリフォームを非晶質の状態で製造する。
図3は、本発明の二軸延伸ブロー成形に好適に用いることができる有底プリフォームの側断面図である。全体を10で表すプリフォームは、口頚部11、口頚部11の下に内径方向に絞り込んだ縮径部12が形成されて、縮径部12から胴部13及び底部14に連なった形状となっている。これにより、二軸延伸ブローにおいて、容器の肩部となる部分は、拡径延伸することで延伸倍率が確保でき、配向結晶の形成が可能となる。
二軸延伸ブロー成形工程へのプリフォームの供給は、一旦過冷却状態のプリフォームを延伸温度に加熱して延伸成形を行う方法(コールドパリソン法)や、成形されるプリフォームの余熱を利用して延伸成形を行う方法(ホットパリソン法)等が採用される。
延伸のためのプリフォームの加熱温度(延伸温度)は、一般に70~150℃、特に80~120℃の範囲にあることが好ましい。
図4~図6は、本発明のポリ乳酸製容器の製造方法を説明するための図であり、図4は、ブローエアの吹き込み開始時における状態を示す図である。図5は、底型が下方に位置に配置した状態でブロー金型が閉じられており、この底型の下方配置により形成された空間にプリフォーム底部が膨出している状態を示している。図6は、ブローエアの吹き込みを行いながら、底型が上方に移動し、所定のボトル形状にブロー成形している状態が示されている。
本発明に用いるブロー成形型20は、左右2つの割型21a,21b(胴部側壁部形成)から成るキャビティ型21と、ボトル軸方向で上方位置と下方位置間を移動可能な底型22、及び、図示していないが、プリフォーム口頚部をクランプするクランプ型を備えている。尚、ブロー成形型20の閉じられた状態とは、キャビティ型21及び底型22によって、目的とする容器形状が成形される状態であり、具体的には図5に示す状態をいう。
ブロー成形型20にセットされた延伸温度にあるプリフォーム10は、ブロー成形金型内で延伸ロッド23により縦延伸されると同時に、ブローエア(加圧流体)が吹き込まれることによって周方向に横延伸される。
本発明においては、ブローエアの吹き込み初期には、図4に示すように、底金型22は、閉じられたブロー成形型の所定位置よりも下方位置に配置されている。
二軸延伸ブロー成形に際して、縦延伸倍率を1.5~5.0倍、特に2~3倍、周方向横延伸倍率を1.5~5.0倍、特に2~3倍、面積延伸倍率を2.25~9.0倍、特に4乃至7倍として二軸延伸ブロー成形を行うのが好ましい。
用いる加圧流体圧力は可及的に高いことが好ましく、最終容器の容量やプリフォームの厚みによっても相違するが、一般に用いる流体の初期圧力は、20kg/cm以上、に30~40kg/cmの範囲内にあることが好ましい。プリフォーム内に印加される圧力は成形の途中で一様であっても、また初期に高い圧力が印加されるものであってもよい。加圧用流体としては、未加熱の空気或いは不活性気体でも、或いは加熱された空気或いは不活性気体でも使用し得る。
図5に示すように、プリフォーム10が、下方に配置された底型22の上方端部付近まで、下方に突出した半球形状に膨出するように延伸される。これにより容器底部の内側立ち上がり部8、及び、傾斜部9と底部中央平坦部6となるべき部分が十分に延伸される。
本発明においては、プリフォームの底部延伸においては、プリフォーム外径とボトル外径比から算出される横延伸倍率(DH)と底型の移動距離(DL)を元に算出される横延伸倍率(DL’)と縦延伸倍率の積(DH×DL’)が、4.0~10.0の範囲内にあり、且つ前記横延伸倍率と縦延伸倍率の比(DH/DL’)が、0.5~2.0の範囲内となるように延伸されていることが望ましい。これにより横方向、及び、縦方向に機械的強度の異方性が発現しない範囲で、所定延伸倍率に延伸成形することができ、つまり、配向結晶の分布やそのバランスが制御され、十分な耐熱性と機械的強度を確保することができる。
尚、底部における横延伸倍率(DH)は、図3に示すプリフォーム底部の外径(H)と図6に示すボトル底部外径(H)における比であり、底部における縦延伸倍率算出の元となる(DL)を図6に示す。
次いでプリフォームの下方に膨出した半球状の底が底型22の上端に接触した状態で、加圧流体を印加させながら、底型22を上方に移動させ、前述内側立ち上がり部8、傾斜部9、及び、中央部平坦部6となるべき部分を環状接地部7より容器の内側に押し上げ、最終容器30形状に賦形する。この場合、底型22の下方位置(図4)と上方位置(図6)間移動距離(DL)を元に算出した縦延伸倍率(DL’)と該当部位の周方向の横延伸倍率(DH)に延伸されることになる。
本発明においては、二軸延伸ブロー成形により成形された最終成形品の形状を有する容器を、熱固定することが重要であり、これにより容器の配向結晶化を向上させ、耐熱性、及び、機械的強度を向上させることができる。熱固定温度は、70~150℃、特に90~120℃の範囲にあることが好ましい。熱固定温度を高くすると配向結晶化度が高くなるが、型からの取り出し性(取り出しの際の変形防止)の点からも上記温度範囲内であることが好ましい。
熱固定後の容器は、ブロー成形型の温度を上記熱固定温度に維持し、最終成形品(容器)を急激に冷却しないようにしてもよいし、最終成形品に冷風等を流して直ちに冷却が行われるようにしてもよい。
本発明を下記の実施例で説明する。尚、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
(プリフォームの成形)
表1に示す重量平均分子量及び光学活性異性体(d%)組成量のポリ乳酸を用い、射出成形機にてバレル温度180~210℃で図3に示す、ノズルネックリング下を内方に縮径させた形状のプリフォームを射出成形した。
プリフォームの寸法は、ノズル外径31.8mmφ、ノズル下を縮径したストレート形状、縮径移行の側部まで、胴外径(DH:23.0mmφ:肉厚2.0mm)で、ネックリング下から底部ゲート中心位置までの長さが61.0mmであり、ここで底部に該当するプリフォーム高さ(長さ)はプリフォーム底から10mmであることから(後述)、ボトル底部を形成する領域(底からの高さ10mm)を除く、50mm相当分がボトル側壁(胴部+肩部)に延伸成形されていた。
評価:
(ブロー成形性)
ボトルを延伸ブロー成形する過程で、ボトルがバースト(破胴・破底)したり、成形ボトルが、環状接地部が薄肉になり、自立できない場合は、ブロー成形性不良とし×とした。それ以外のボトルは成形性評価を○とした。
(熱収縮性)
ボトルを55℃恒温槽に18日間保存した。55℃恒温槽に18日間保存前後のボトル満注内容量を20℃水道水の充填量で求め、保存経時後の満注内容量W1と初期満注内容量W0から、下記式(2)
熱収縮率(%)=(W0-W1)/W0×100 ・・・(2)
で熱収縮率を算出した。熱収縮率が4%未満のボトルを○とし、熱収縮率が4%以上のボトルを×とした。
(熱機械的分析)
ボトル側壁平坦部を15mm×5mm角に切り出し、チャック間距離10mmにて一定荷重条件下(10gf)、初期温度30℃、測定終了温度90℃、昇温速度5℃/分条件でTMA測定した。得られた温度-ひずみ曲線を微分し、変極点を求め、熱収縮開始点温度(℃)とした。
(広角X線解析測定)
ボトル側壁平坦部を25mm×25mm角に切り出し、20mm×15mm角アパーチャーに固定後、X線回折装置を用い、広角度X線測定した。次に、得られたピークからピーク半価幅を求めた。
またボトル底部の内側立ち上がり部平坦部から、8mm×8mm角(最大)を切り出し、20mm×15mm角アパーチャーに固定後、X線回折装置を用い、広角X線測定した。 回折ピークの出現有無を確認した。
(落下強度)
ボトルに20℃水400mlの充填後、キャップで密封し、38℃恒温度室に24時間放置後、1.5m高さから正立状態で落下させた。落下本数10本の内、破損しない場合を○とし、1本以上破損した場合を×とした。
[実施例1]
光学活性異性体(d%)がd%=1.4%で平均重量分子量が200000であるポリ乳酸を用いてプリフォームを成形し、このプリフォームを用いて、ワンモールド延伸ブロー成形機にて、キャビティ型、及び、底型移動可能な底型を用い、金型温度70℃にて二軸延伸ブロー成形、及び、熱固定を行った。
尚、ボトル形状は、胴径52.0mmφでネックリング下から底部環状接地部までの垂線距離が122mm高さの円柱状ボトルを成形した。この場合、プリフォームの高さ方向に5mm刻みでけがを入れ、このプリフォームけがき位置とブロー成形後のボトルけがき位置の関係から、側壁部(胴部)に相当するプリフォーム部位を実測値で50.0mmと求めた。ネックリング下から底部環状接地部までの垂線距離の85%相当分であった。そのため、ボトル底部部位の18mm相当分を差し引いたボトル側壁部(胴部の領域)長さは104mm相当分を、前出プリフォーム長さ(50mm)で延伸しており、縦延伸倍率に2.1倍が求まった。横(周方向)延伸倍率は、プリフォーム外径と成形ボトル外径から2.3倍となり、側壁部(胴部)の面積延伸倍率は概ね4.8倍になった。
底部は、底部に該当するプリフォーム部位(図2)は、プリフォームの底部からノズル部に向けて10mm相当分になり(底接地部からネックリング下までの垂線距離の15%相当分)、元々の底部の高さ(長さ)が18mmであったことから、元々の縦延伸倍率は1.8倍であった。ここで、底型を20.0mm下方移動させ、プリフォーム底部を膨出延伸成形後、底型を所定位置に上方移動させ、最終ボトル形状に形成した場合、ボトル底部の縦延伸倍率(DL’)は(20mm+18mm)/10mmで3.8倍となり、ボトル底部の横延伸倍率はプリフォーム外径とボトル底部外径比から2.3倍であることから、底部面積延伸倍率は8.74倍となった。
側壁部の広角X線測定から求まる回折ピークの半価幅(X)は0.964°であり、熱機械分析から求めた熱収縮開始点温度(Y)は57.4℃であった。半価幅(X)と熱収縮開始点温度(Y)の関係を図1に示した。これらの関係は、半価幅(X)が1.220°以下であり且つ前記式(1)を満足するものであった。得られたボトルのブロー成形性、1.5m落下試験結果と熱収縮性結果を表1に示した。
[実施例2]
キャビティ型及び底型ともに温度を100℃にした以外は、実施例1と同様に行った。
側壁部の広角X線測定から求まる回折ピークの半価幅(X)は0.629°であり、熱機械分析から求めた熱収縮開始点温度(Y)は73.2℃であった。半価幅(X)と熱収縮開始点温度(Y)の関係を図1に示した。これらの関係は、半価幅(X)が1.220°以下であり且つ前記式(1)を満足するものであった。得られたボトルのブロー成形性、1.5m落下試験結果と熱収縮性結果を表1に示した。
[実施例3]
光学活性異性体(d%)がd%=1.9%で平均重量分子量が200000であるポリ乳酸を用い、キャビティ型及び底型ともに温度を100℃とした以外は、実施例1と同様に行った。
側壁部の広角X線測定から求まる回折ピークの半価幅(X)は0.652°であり、熱機械分析から求めた熱収縮開始点温度(Y)は67.5℃であった。半価幅(X)と熱収縮開始点温度(Y)の関係を図1に示した。これらの関係は、半価幅(X)が1.220°以下であり且つ前記式(1)を満足するものであった。得られたボトルのブロー成形性、1.5m落下試験結果と熱収縮性結果を表1に示した。
[実施例4]
光学活性異性体(d%)がd%=2.5%で平均重量分子量が200000であるポリ乳酸を用い、キャビティ型及び底型ともに温度を80℃とした以外は、実施例1と同様に行った。
側壁部の広角X線測定から求まる回折ピークの半価幅(X)は0.767°であり、熱機械分析から求めた熱収縮開始点温度(Y)は57.3℃であった。半価幅(X)と熱収縮開始点温度(Y)の関係を図1に示した。これらの関係は、半価幅(X)が1.220°以下であり且つ前記式(1)を満足するものであった。得られたボトルのブロー成形性、1.5m落下試験結果と熱収縮性結果を表1に示した。
[実施例5]
底金型移動距離を5mmとした以外は、実施例1と同様に行った。側壁部の広角X線測定から求まる回折ピークの半価幅(X)は0.968°であり、熱機械分析から求めた熱収縮開始点温度(Y)は57.4℃であった。半価幅(X)と熱収縮開始点温度(Y)の関係を図1に示した。これらの関係は、半価幅(X)が1.220°以下であり且つ前記式(1)を満足するものであった。得られたボトルのブロー成形性、1.5m落下試験結果と熱収縮性結果を表1に示した。
[実施例6]
底金型移動距離を10mmとした以外は、実施例1と同様に行った。側壁部の広角X線測定から求まる回折ピークの半価幅(X)は0.969°であり、熱機械分析から求めた熱収縮開始点温度(Y)は57.2℃であった。半価幅(X)と熱収縮開始点温度(Y)の関係を図1に示した。これらの関係は、半価幅(X)が1.220°以下であり且つ前記式(1)を満足するものであった。得られたボトルのブロー成形性、1.5m落下試験結果と熱収縮性結果を表1に示した。
[実施例7]
底金型移動距離を22mmとした以外は、実施例1と同様に行った。側壁部の広角X線測定から求まる回折ピークの半価幅(X)は0.962°であり、熱機械分析から求めた熱収縮開始点温度(Y)は57.5℃であった。半価幅(X)と熱収縮開始点温度(Y)の関係を図1に示した。これらの関係は、半価幅(X)が1.220°以下であり且つ前記式(1)を満足するものであった。得られたボトルのブロー成形性、1.5m落下試験結果と熱収縮性結果を表1に示した。
[比較例1]
底金型を移動させずに延伸ブロー成形をした以外は、実施例1と同様に行った。側壁部の広角X線測定から求まる回折ピークの半価幅(X)は0.963°であり、熱機械分析から求めた熱収縮開始点温度(Y)は57.5℃であった。半価幅(X)と熱収縮開始点温度(Y)の関係を図1に示した。これらの関係は、半価幅(X)が1.220°以下であり且つ前記式(1)を満足するものであったが、1.5m落下試験結果で10本中2本が割れ、熱収縮性は、底接地部の変形と底バックリングにて満足内容量が増加した。前記評価法には記載されていないが、底バックリングによる底形状の変形は、容器性能が確保されていないため、評価は×であった。
[比較例2]
光学活性異性体(d%)がd%=4.2%で平均重量分子量が200000であるポリ乳酸を用いた以外は、実施例1と同様に行った。側壁部の広角X線測定から求まる回折ピークの半価幅(X)は1.271°であり、熱機械分析から求めた熱収縮開始点温度(Y)は51.5℃であった。半価幅(X)と熱収縮開始点温度(Y)の関係を図1に示した。これらの関係は、半価幅(X)が1.220°以下であり且つ前記式(1)を満足するものであったが、胴部の熱収縮が大きく、熱収縮率は×であった。
[比較例3]
底金型移動距離を34mmとした以外は、実施例1同と様に行った。底型移動距離の増加に伴い、底部がバーストし、ボトル形状に成形することができなかった。このことは、底型移動の増加に伴い、ポリ乳酸の適切な延伸倍率を超過したためと推察した。得られた結果を表1にまとめた。
Figure 0007151139000001
本発明のポリ乳酸製容器は、優れた耐熱性及び機械的強度を有すると共に、透明性にも優れており、飲料用の容器として好適に使用できる。
1 ポリ乳酸製容器、2 口頚部、3 肩部、4 側壁部、5 底部、10 プリフォーム、11 口頚部、12 縮径部、13 胴部、14 底部、20 ブロー成形型、21 キャビティ型、22 底型、23 延伸ロッド。

Claims (2)

  1. 光学活性異性体(d)含有率が2.5%以下であるポリ乳酸製プリフォームを二軸延伸ブロー成形及び熱固定して成るポリ乳酸製容器において、
    前記容器の底部が、中央平坦部と、環状接地部と、該環状接地部から容器内側に立ち上がる内側立ち上がり部と、内側立ち上がりから中央平坦部につながる傾斜部とを備え、
    前記容器の側壁部が、広角X線測定で求めた2θ=10~25°の回折ピークの半価幅(X)が0.624°~0.970°の範囲にあり、
    前記内側立ち上がり部が、広角X線測定で求めた2θ=10~25°に回折ピークを有することを特徴とするポリ乳酸製容器。
  2. 光学活性異性体(d)含有率が2.5%以下であるポリ乳酸から成るプリフォームを二軸延伸ブロー成形及び熱固定して成るポリ乳酸製容器の製造方法において、
    前記容器の底部が、中央平坦部と、環状接地部と、該環状接地部から容器内側に立ち上がる内側立ち上がり部と、内側立ち上がりから中央平坦部につながる傾斜部とを備え、
    ブロー成形型が、キャビティ型と容器軸方向に移動可能な底型とを備え、
    ブローエアの吹き込み初期に、底型をブロー成形型が閉じられた状態の所定位置よりも下方位置に配置し、前記内側立ち上がり部と前記傾斜となるべき部分を前記キャビティ型の下端よりも下方に膨出延伸させた後、加圧流体を印加しながら前記底型をブロー成形型が閉じられた状態の所定位置に移動させ、前記容器の底部が、プリフォームと容器の外径比率から算出される横延伸倍率(DH)と底型の移動距離(DL)を元に算出される縦延伸倍率(DL’)の積(DH×DL’)が、4.0~10.0の範囲内且つ前記横延伸倍率(DH)と前記縦延伸倍率(DL’)の比(DH/DL’)が、0.5~2.0の範囲内となるように延伸すると共に、前記ブロー成形型を70~150℃の温度として熱固定することにより、側壁部における広角X線測定で求めた2θ=10~25°の回折ピークの半価幅(X)が0.624°~0.970°の範囲にあり、前記内側立ち上がり部が、広角X線測定で求めた2θ=10~25°に回折ピークを有することを特徴とするポリ乳酸製容器の製造方法。
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