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JP3823641B2 - Bottle - Google Patents

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JP3823641B2 JP32673199A JP32673199A JP3823641B2 JP 3823641 B2 JP3823641 B2 JP 3823641B2 JP 32673199 A JP32673199 A JP 32673199A JP 32673199 A JP32673199 A JP 32673199A JP 3823641 B2 JP3823641 B2 JP 3823641B2
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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、熱可塑性樹脂の二軸延伸ブロー成形で形成されたボトルに関するもので、より詳細には底部において特異な配向性を有すると共に、底部の耐環境応力(ESC)性、耐衝撃性、強度及び外観特性などに優れているボトルに関する。
【0002】
【従来の技術】
ポリエステル、ポリプロピレン等から成る延伸ブロー成形プラスチック容器、特にポリエステル容器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やデザート類カップ、ミソ用容器、カップ製品等に広く使用されている。
【0003】
ポリエステルボトルの製造法には、大別して、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、最終容器より寸法のかなり小さい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。
【0004】
この有底プリフォームの形状としては、容器の口頸部に相当する口頸部と延伸ブロー成形されるべき有底筒状部とを備え、縦長な容器用としては全体としての形状が試験管状のものが一般的である。口頸部には、例えば密封用開口端や蓋との係合手段が形成されている。また、この底部には、射出成形の必要性から、底部中心から外方に突出したゲート部が必ず形成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の延伸ブロー成形法によるポリエステルボトルにおいて、最も配向性や結晶性に乱れのある部分はボトル底部、特にその中心部分であり、それによる外観特性の低下や、ボトル特性の低下が問題となっている。
【0006】
例えば、PETボトルにおいて胴部は完全に透明であっても、プリフォームのゲート部やその周辺のみが白化する場合があり、一般にゲート白化と呼ばれている。この現象は、流動配向歪みを受けたPET樹脂が非常に結晶化しやすい性質を持っているために起こるものといわれている。
【0007】
このゲート白化を防止するためには、流動による残留歪みが大きくならないような条件で成形を行う必要があり、例えば、ゲート径が大きいほど、また射出圧力が低いほどゲート白化が生じにくいことも知られている。
しかしながら、ゲート径が大きければ、ボトル底部のゲート残部の径も大きくなって、外観特性が悪くなり、また射出圧力が低くなれば、プリフォームの型出しが悪くなると共に、射出滞留時間も長くなって生産性が低下するという問題を発生する。
【0008】
本発明者らは、プリフォームの射出成形の際に生じる流動配向歪みは、前述したゲート白化を招かないような低レベルにある場合にも、なお形成されるボトル底部の均一且つ一様な延伸性、耐環境ストレスクラッキング性、ボトル強度などに悪い影響を及ぼすことを見出すに至った。
【0009】
すなわち、本発明の目的は、底部に流動配向歪みが実質上なく、しかも底部が均一且つ一様に延伸され、その結果底部の耐衝撃性や座屈強度が向上しており、また底部中心の耐環境亀裂性に優れていて、保存時におけるクレーズや白化の発生がなく、更に外観特性にも優れているボトルを提供するにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、熱可塑性樹脂の圧縮成形で形成されたプリフォームの二軸延伸ブロー成形で形成され、口部、肩部、胴部及び底部を備えたボトルにおいて、前記プリフォームが下部の温度低下が抑制された溶融塊を圧縮成形することにより形成されており、前記底部の中心は流動配向による残留歪みの実質上影響外にあることを特徴とするボトルが提供される。
このボトルは、溶融塊の重心よりも上の部位を把持部材で把持して金型に供給された、円柱乃至円柱に近い形状の溶融塊を圧縮成形することにより形成されたプリフォームの二軸延伸ブロー成形で形成されていることが好ましく、またこのプリフォームは胴部周方向における最大厚みと最小厚みの差(tmax−tmin)が0.07mm以下であるプリフォームであることが好ましい。また、熱可塑性ポリエステルから成る場合は、ボトル底部の中心部が、X線(Cu−α)を器壁厚み方向に入射して測定して、2θ=19.45〜20.50゜に散漫散乱ピークを有すると共に、底部中心部の外面側部分のピーク位置(A)が底部中心部の内面側部分のピーク位置(B)よりも低角度であり、且つその差(B−A)が0.15度以上であり、しかも底部中心部の外面側部分のX線散漫散乱ピークの半価幅(C)が底部中心部の内面側部分のX線散漫散乱ピークの半価幅(D)より大であり、且つその差(C−D)が0.10度以上であることが好ましい。
【0011】
【発明の実施形態】
本発明のボトルの一例を示す図1において、このボトルは、熱可塑性樹脂の二軸延伸ブロー成形で形成された口頚部1、口頚部に接続される肩部2及び胴部3及び底部4から成っている。この具体例において、底部4は自立構造を有しており、底部周辺の環状接地部5と上方に膨出した中央のドーム部6とから成っている。このボトルの底部中心7は流動配向による残留歪みの実質上影響外にある(流動配向による残留歪みが実質上ない)ことが顕著な特徴である。
【0012】
すなわち、既に指摘したとおり、従来の射出成形で形成されるプリフォームからのポリエステルボトルでは、ゲート残部に由来する底部中心に必ず流動配向による残留歪みがあり、この残留歪みがボトルの諸物性、諸耐性及び外観特性に悪い影響を与えている。
【0013】
この流動配向歪みは、顕著な場合にはゲート白化という現象により確認できるが、それ以外の場合にこれを有効に検出する手段は知られていなかった。
本発明者らは、ボトル底部中心における流動配向歪みを検出することに成功し、この流動配向歪みが実質上生じないように、ポリエステル、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂の圧縮成形、特に一段圧縮成形でプリフォームを成形し、このプリフォームを二軸延伸ブロー成形することにより、底部が均一且つ一様に延伸されていると共に、底部に流動配向歪みが少なく、その結果底部の耐衝撃性や座屈強度が向上しており、また底部中心の耐環境亀裂性に優れていて、保存時におけるクレーズや白化の発生がなく、更に外観特性にも優れているボトルを製造することが可能となった。
【0014】
本発明者らの研究によると、ボトル底部中心に存在する流動配向歪みは、底部中心部の厚み方向への配向中間相(oriented mesophase) の存在として検出することができる。
【0015】
ポリエチレンテレフタレート(PET)に代表される熱可塑性ポリエステルには、非晶相及び結晶相に加えて配向中間相(oriented mesophase) が存在することが知られている(繊維学会誌 第40巻第6号(1984)p49〜56)。
すなわち、PETの結晶相では、分子中のベンゼン環の配置にも規則性が認められるのであるが、この配向中間層では、ベンゼン環の配置には規則性はないが、非晶相とは異なり、繊維軸方向での配向において、一定の周期性のある構造が認められるというものである。この周期性のある構造は、配向繊維の場合、X線回折において、2θ=21゜にピークのあるX線散漫散乱のピークとして検出されている。
【0016】
本発明のボトルでは、ポリエステル樹脂から成る場合は、ボトル底部の中心部が、X線(Cu−α)を器壁厚み方向に入射して測定して、2θ=19.45〜20.50゜に散漫散乱ピークを有すると共に、底部中心部の外面側部分のピーク位置(A)が底部中心部の内面側部分のピーク位置(B)よりも低角度であり、且つその差(B−A)が0.15度以上であり、しかも底部中心部の外面側部分のX線散漫散乱ピークの半価幅(C)が底部中心部の内面側部分のX線散漫散乱ピークの半価幅(D)より大であり、且つその差(C−D)が0.10度以上であるというX線回折学的特性を示す。
【0017】
X線回折像測定のためのサンプルを示す図2において、ボトル底部を底部中心7を含めて厚み方向に幅1mmに切り出し、表面を研磨して試料70を作製する。この試料の内表面71から距離100μmの位置に内面側部分72を設定し、外表面73から距離100μmの位置に外面側部分74を設定し、内面側部分72と外面側部分74との中心に中央部分75を設定する。
【0018】
X線回折像の測定の仕方を示す図3において、この試料70の内面側部分72(或いは外面側部分74)に対して、厚み方向にBragg角θでX線76を入射させ、Bragg角θで散乱されるX線77をカウンター78で検出する。入射するX線のドット径は100μmであり、測定条件の詳細は後述する実施例に記載のとおりである。
【0019】
図4は、X線散漫散乱の回折強度分布像から、ピーク位置A゜(またはB゜)及び半価幅C゜(またはD゜)求め方を示す説明図である。即ち、半価幅C゜は、ピーク位置A゜における強度の1/2の点を通って横軸に平行線を引いたときに、この平行線とピークとが交差する2点間の間隔である。
【0020】
図5は、種々のポリエステルボトルの底中心部について、X線散漫散乱のピーク位置とこのピークの半価幅との関係を示している。
また、図6は、上記のポリエステルボトルについて、上記のように測定したピーク位置の差(B−A)と半価幅の差(C−D)との関係を示している。
【0021】
これらの結果から、次のことが明らかである。なお、以下の記述において、問題としている部分はボトルの底中心部に限られるので、単に外面側部分及び内面側部分として位置を特定することにする。
I.すなわち、射出成形によるプリフォームから形成されたボトルでは、外面側部分のピーク位置Aが20.50゜を超えるものがあるが、本発明によるボトルでは内面側部分のピーク位置Bは勿論のこと、外面側のピーク位置Aも19.45〜20.50゜の範囲に含まれている。
II.本発明によるボトルでは、外面側部分のピーク位置(A)が底部中心部の内面側部分のピーク位置(B)よりも低角度であり、且つその差(B−A)が0.15度以上であるのに対して、公知の射出成形プリフォームからのボトルの多くや、偏肉を有する圧縮成形プリフォームからのボトルでは、この要件を満たしていない。
III. 更に、本発明によるボトルでは、上記要件に加えて、X線散漫散乱ピークの半価幅(C)が内面側部分のX線散漫散乱ピークの半価幅(D)より大であり、且つその差(C−D)が0.10度以上であるのに対して、本発明の範囲外のボトルでは上記要件II及びIII を同時に満足するものはない。
【0022】
一般に流動配向歪みは流動方向に障害のない外面側部分では大きく、流動方向に障害のある内面側部分では小さくなるのであるが、このような流動配向歪みを有するボトル底部中心では、X線散漫散乱ピークが、外面側部分では2θ=21゜に近い側に、内面側部分ではより低角度側に現れると信じられる。また、X線散漫散乱ピークの半価幅も、外面側部分では内面側部分に比して狭くなっていると信じられる。
【0023】
これに対して、本発明によるボトルでは、外面側部分のピーク位置(A)が内面側部分のピーク位置(B)よりも低角度であり、且つその差(B−A)が0.15度以上であり、しかも外面側部分のピークの半価幅(C)が内面側部分のピークの半価幅(D)より大であり、且つその差(C−D)が0.10度以上であるということは、底部中心に流動配向歪みが実質的に存在しないということを物語るものである。
【0024】
本発明によるボトルは、このように、底部に流動配向歪みが少なく、また底部が均一且つ一様に延伸され、その結果底部の耐衝撃性や座屈強度が向上しており、また底部中心の耐環境亀裂性に優れていて、保存時におけるクレーズや白化の発生がなく、更に外観特性にも優れているという利点が得られる。
【0025】
[樹脂]
本発明において、プラスチック材料としては、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。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;アクリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂);ポリアセタール樹脂;ナイロン6、ナイロン66、それらの共重合ナイロン等のナイロン類;ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂;ポリプロピレン;ポリスチレン等の他、低−、中−、或いは高−密度ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン−1共重合体、スチレン−ブタジエン熱可塑性エラストマー、環状オレフィン共重合体等を用いることもできる。
これらのプラスチックには、製品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。
【0026】
本発明に用いるエチレンテレフタレート系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270℃にある熱可塑性ポリエステルが好適である。
【0027】
ホモポリエチレンテレフタレートが耐熱圧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。
【0028】
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。
【0029】
また、エチレンテレフタレート系熱可塑性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。
【0030】
用いるエチレンテレフタレート系熱可塑性ポリエステルは、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。
【0031】
[プリフォーム及びその製造]
本発明では、熱可塑性樹脂の圧縮成形、特に一段圧縮成形で形成されたプリフォームを使用するのが好ましい。
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、流動配向歪みが実質上なく、優れた特性を有するボトルが得られることは既に詳述したところであるが、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。
【0032】
圧縮成形では、射出成形と異なり、比較的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、ブロー成形用予備成形物が得られるので、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。
【0033】
すなわち、同一物性(強度・耐衝撃性)の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。
【0034】
また、一段圧縮成形法では、樹脂の溶融押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。
すなわち、最終ボトルの底中心部におけるX線における配向特性が、前述した要件を満足するようにするには、上記の条件について十分配慮し、特に形成されるプリフォームの胴部周方向における最大厚みと最小厚みの差(tmax−tmin)が0.07mm以下であるようにするのが好ましい。
【0035】
この目的のために、押し出し物を切断する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。
【0036】
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。
【0037】
上記のように、溶融塊の温度低下を抑制するためには、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。
【0038】
好適な製造法では、この目的のために、ポ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。
【0039】
また、溶融塊をほぼ定量な状態で供給可能にすると共に、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。
【0040】
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。
【0041】
溶融塊の冷却を避けるためには、切断から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。
【0042】
一段圧縮成形法では、型の底部乃至その近傍の残留空気を排除しながら、圧縮成型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。
【0043】
雌型表面の残留空気を排除するには、残留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。
【0044】
一段圧縮成形法では、雌型及び雄型の形状及び構造は、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。
一般に、ボトルの口部外周には、内容物充填時などにボトルを支持するためのサポートリングを設けるのが一般的であり、この口部構造はプリフォームの段階で形成されるが、本発明では、このプリフォーム成形の際、サポートリングの下面の内周縁部に環状溝を形成させるようにする。この環状溝により、溶融樹脂塊の変動が環状溝の高さの変動として吸収され、プリフォームの厚みの変動が防止され、プリフォーム壁の組織も均一なものとなる。上記環状溝は、このプリフォームから形成されるボトルにも残留しており、当然ボトルの肉厚変動抑制にも役だったものである。
【0045】
溶融樹脂塊は、押出機あるいは更にギアポンプを通して樹脂を溶融押出し、これを一定のタイミングで切断することにより、ほぼ定量的に供給することが可能ではあるが、それでも樹脂の供給量に一定の範囲のばらつきが発生するのは避けられない。上記の成形方式では、このばらつきの吸収も容易である。
【0046】
一段圧縮成形法では、成形時のひけ防止に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。
【0047】
本発明に用いるブロー成形用プリフォームは、ポリエステル、ポリプロピレン等の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。
【0048】
射出成形の有底プリフォームに存在するゲート部が、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、本発明に用いるプリフォームでは、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。
【0049】
また、本発明に用いるブロー成形用プリフォームでは、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。
【0050】
上記のブロー成形用プリフォームを用いると、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。
【0051】
また、このプリフォームでは、樹脂の熱劣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。
【0052】
[圧縮成形装置]
一段圧縮成形法に用いる装置の全体の配置を示す図7(平面図)及び図8(側面図)において、この装置は、大まかにいって、樹脂の押出装置10、溶融塊の切断及び供給装置20及びプリフォームへの圧縮成形装置30からなっている。
【0053】
押出装置10は、樹脂を溶融混練するための押出機本体11を備えており、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12が設けられ、本体の出口側には、樹脂中の分解ガス等を吸引除去するための吸引ベント13及び押し出される溶融樹脂を受けるダイヘッド14が設けられている。
ダイヘッド14は、配管15を介して押出機ノズル16に接続されるが、ダイヘッド14と押出機ノズル16との間には、溶融樹脂を定量供給するためのギアポンプ17を設けるのがよい。尚、図8においては、複雑になるのを避けるため、ギアポンプ17が省略されている。
【0054】
溶融塊の切断及び供給装置20は、図9及び図10に示すとおり、回転ターレット21に設けられたカッター22と、溶融塊を把持するための外方把持部材23及び内方把持部材24の組み合わせからなっている。カッター22は、ターレット21の径方向に対して傾斜して設けられ、ターレット21の回転に伴って、押出機ノズル16から押し出される樹脂溶融物18を押出方向とは直角方向に切断できるようになっている。
外方把持部材23は、ターレットの径方向に延びる部分と周方向に延びる外方部分とからなり、ターレット21に固定されている。一方、内方把持部材24は、外方把持部材23に対して、ターレットの径方向に移動可能に設けられている。
【0055】
切断及び供給装置20の回転ターレット21は、押出装置10の押出機ノズル16の下方及び圧縮成形装置30の雌型32の上方を通るように設けられており、押出機ノズル16の下方で把持部材23及び24による溶融物18の把持とカッター22による切断が行われ、上記把持部材23、24による把持状態での溶融塊19の雌型上方への移動と、把持部材23、24の解放による溶融塊18の雌型32への投入とが行われる。
【0056】
図7乃至図10から、この一段圧縮成形装置では、熱可塑性樹脂溶融物18を、雄型33及び雌型32の軸方向と平行に押し出し、切断された溶融塊19をその平行な状態を実質上維持したまま雌型32内に供給していること、溶融塊18をギアポンプ17によりほぼ定量な状態で供給し、樹脂の溶融塊19を円柱乃至円柱に近い形状で供給していること、及び溶融塊19をその重心よりも上の部位で把持部材23、24により把持して、切断位置Cから金型位置Mまで移動し、金型32内に供給していることが明らかである。
【0057】
圧縮成形装置30は、大まかにいって、回転ターレット31とこの回転ターレットの周囲に配置された多数の雌型(キャビティ)32及び雄型(コア)33との組み合わせからなっている。
この回転ターレット31には、既に指摘した溶融塊の切断及び供給機構20が付設されていると共に、成形されたブロー成形用プリフォームの取り出し機構34も付設されている。
【0058】
回転ターレット31は機台35に対して垂直軸36により、水平方向に、且つ回転可能に支持されており、モーター37及び駆動伝達機構38により駆動回転されるようになっている。
雌型32及び雄型33の組み合わせ(セット)は、回転ターレット31の外周上面に多数固定して設けられる。即ち、雌型32は架台39上に固定されており、一方、雄型33は、垂直支持部材40及び水平支持部材41を介して、油圧機構等の昇降駆動機構42により、雌型32と同軸に且つ昇降動可能に設けられている。
【0059】
雌型32及び雄型33の詳細な構造と、成形工程を段階的に示す図11及び図12において、雌型32はキャビティ43を有していると共に、その底部には残留空気を排除するためのベント部44及び底部とテーパー部との接続部にもベント部45が設けられている。
また、キャビティ43の上部の周囲には、上向きの小突起部46が形成されている。その動作については後述する。
更に、雌型32の周囲には、雌型と同軸に摺動可能なリング状の従動部材47が設けられ、この従動部材47は下方に延びる軸48を有しその下方の端部にはストッパー49が形成されており、このストッパー49は、雌型32の下方凹部50の内部に収まっている。かくして、ストッパー49は下方凹部50の上面と下面との間で昇降可能であることが了解されよう。また、ストッパー49はスプリング(図示せず)等の手段で上向きに賦勢されている。更に、従動部材47の上部内周面には、上向きに径の大きくなる係合用テーパー部51が形成されている。
【0060】
一方、雄型33は、昇降動可能な支持部材52に固定されたコア金型53を備えている。このコア金型53は、プリフォームの口部頂面を形成するための部分54と、口部内周面を形成するための部分55と、有底テーパ状胴部の内面を形成させるための部分56とを備えている。
【0061】
コア金型33の周囲には、これと同軸に且つ開閉可能に設けられた従動金型57が位置している。この従動金型57は、従動支持部材58に固定されており、図示していないが、支持部材52と従動支持部材58の間には押しスプリングが設けられていて、従動金型を下方向に賦勢している。
従動金型57の下方内周面には、プリフォームの口部内周面を形成する部分59が設けられ、一方下方外周面には、下向きに径の減少する係合用テーパー部60が形成されている。
【0062】
図11及び図12に示す圧縮成形装置において、各部材の押圧力(絶対値)は、各操作を円滑に行うために、次の通り設定されている。
雄型33の押圧力>従動部材47の押圧力>従動金型57の押圧力
【0063】
上記装置による成形動作は次の通り行われる。
(A)溶融押出工程:
熱可塑性樹脂は、押出機10の真空ホッパー12に供給され、真空中で外気からの吸湿が遮断された状態で、押出機本体11中でばれるとスクリューとにより溶融混練され、ダイヘッド14及び配管15を経て、ギアポンプ17によりノズル16に定量供給され、ノズル16から円柱状に押し出しされる。
【0064】
(B)切断及び供給工程:
ノズル16から溶融押出された樹脂流18は、カッター22で円柱状或いは円柱に近い形状の溶融塊19に切断されると共に、溶融塊19は、把持部材23、24により把持され、切断位置Cから雌型32への供給位置Mまで、実質上の温度低下を生じることなしに、ターレットの回転に伴い移動し、雌型32内に投入される。
【0065】
(C)圧縮成形工程:
図11のIに示すアプローチ工程において、キャビティ型43とコア金型53とは未だ開いており、溶融塊19はキャビティ43内に直立状態で収納されている。コア金型53は下降始めている。
【0066】
図11のIIに示すキャビティ型締め工程において、コア金型53がキャビティ内に下降し、溶融樹脂19’はほぼキャビティ43とコア53とで規定される空間に充満される。この圧縮成形開始と同時にキャビティ内の残留空気は、ベント部44及び45を介して速やかに外部に放出される。
同時に、従動金型57も下降し、従動部材47と当接するが、従動支持部材58の上面と雄型支持部材52の下面との間にはまだ間隔がある。
【0067】
図11のIII に示すコア型締め工程において、コア金型53は更に下降し、従動支持部材58の上面と雄型支持部材52の下面とは接触する。これに伴い、キャビティ内の溶融樹脂19’はコア金型53と従動金型57とで規定される空間内に流入する。
【0068】
図11のIVに示す高温での固化工程において、コア金型53は更に若干下降し、これに伴って従動部材47も下降して、キャビティ43、コア金型53及び従動金型57で規定される空間は樹脂で充満されることになる。
【0069】
図11のVに示す低温での固化工程において、樹脂温の低下により、樹脂の体積収縮、つまりひけが発生するが、この体積収縮に基づく歪みの発生は、雄型(コア53)に圧縮力を加えることにより、吸収することができる。
この場合、コア金型53とキャビティ43とが噛み合うように移動することが当然必要となるが、キャビティ43の上向きの小突起部46を従動金型57に噛み合わせることにより、体積収縮を吸収し、歪みのないブロー成形用プリフォームを得ることができる。上向きの小突起部46が従動金型57に噛み合わされた部分がプリフォームの前述した環状溝となる。
【0070】
圧縮成形されたプリフォームの取り出し工程は、図12のステップI乃至Vで示される。ステップIは成形が終了した段階を示している。ステップII,IIではコア金型53が上昇を開始し、型開きが開始される。ステップIII では、コア金型53が従動金型57よりも先に上昇して、成形されたプリフォーム60からのコア抜きが行われる。ステップIVでは、コア金型53が更に上昇し、プリフォーム60がキャビティ43の外部に取り出される。ステップVでは、コア金型の再上昇位置で、従動金型57が径外方の位置(点線で示す位置)に移動し、保持されているブロー成形用プリフォーム60を解放する。
【0071】
[成形条件]
熱可塑性樹脂の溶融押出温度(ダイヘッドの温度)は、樹脂の種類によっても相違するが、熱可塑性ポリエステル樹脂の場合は、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+40℃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。
【0072】
切断する溶融塊の重量、即ち目付は、当然最終ブローボトルによって決定されるが、一般的に100乃至2g、特に40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。
【0073】
また、溶融塊が円柱状乃至それに近い形状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。
【0074】
溶融樹脂塊の切断には、任意のカッターが使用されるが、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。
【0075】
溶融樹脂塊を移動させるための把持部材としては、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。
【0076】
圧縮成形金型としては、底部乃至その近傍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。
【0077】
圧縮成形型の表面温度は、溶融樹脂の固化が生じる温度であればよく、例えばポリエステルの場合、65乃至30℃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。
【0078】
圧縮成形に必要な成形力はかなり小さくて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、800乃至50kgf、特に600乃至150kgfの成形力が適当である。
【0079】
上に説明した一段の圧縮成形により、底部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。
【0080】
[ブロー成形用プリフォーム]
本発明のブロー成形用プリフォームを示す図13において、このプリフォーム60は、大別して、口部61とテーパ状有底胴部62とからなっている。口部61は最終成形品であるボトルの口部となるものであり、口部61の外周には、蓋との密封に必要な蓋の係止部63やサポートリング64が形成されている。有底胴部62は延伸ブロー成形されるべき部分であり、テーパー状の側壁部65とこれに滑らかに接続された下向きに凸の底部66とからなっている。既に指摘したとおり、底部66には、流動配向歪みが実質的になく、ゲート残部やしわは一切存在しない。尚、上記口部61と有底胴部62とは接続部67を介して滑らかに接続されている。
サポートリング64の下面内周縁部には環状溝68が形成されていることも明白であろう。
【0081】
テーパー状の側壁部65及び底部66には、圧縮成形性や最終的に行う延伸ブローの際の成形性の点で、その寸法及び形状に関して一定の好適範囲がある。一般に、側壁部65の外面は円錐台面であり、底部66の外面は上記円錐台面に滑らかに接続された部分球面であることが成形性の点で好ましいが、ブロー成形品形状に応じた任意の形状であってさしつかえない。
一方、側壁部65の内面も接続部内周から厚みの増大する傾斜部66を介して接続された円錐台面である。
側壁部外面のテーパ角度(θ)は0.5乃至89.5゜となるようなものであることが成形性の点で好ましい。
図14はテーパー角度0.8゜の場合のブロー成形用プリフォームの断面を示し、図15はテーパー角度45゜の場合のブロー成形用プリフォームの断面を示している。
側壁部65及び底部66の肉厚は、前述した傾斜部67を除いて一様な厚さであってもよく、また厚さに変化があってもよく、例えば側壁部が底部に向けて厚さが増大するような分布を有していてもよい。
【0082】
上記プリフォームは、そのまま延伸ブロー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。
【0083】
[延伸ブロー成形]
上記プリフォームを延伸温度に加熱し、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。
【0084】
延伸ブロー成形に先だって、必要により、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95乃至110℃の範囲にあるのがよい。
【0085】
このプリフォームを、それ自体公知の延伸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。
【0086】
最終ボトルにおける延伸倍率は、面積倍率で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。
【0087】
延伸ブロー成形されたボトルは、それ自体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100乃至200℃の範囲が適当である。
【0088】
【実施例】
本発明を次の例により、更に説明する。
[容器の製造]
次の要領で容器を製造し、以下の実験に供した。
【0089】
(1)プリフォームの圧縮成形
カネボウ合繊(株)製のポリエチレンテレフタレート樹脂EFS−7Hを乾燥機にて乾燥し、65mm口径・L/Dが27の押し出し機を使用して口径22mmのノズルより垂直に押し出し、水平に回転するカッターによって溶融状態の樹脂を水平にカットし重量20gの溶融塊をつくり、ただちに搬送して、カッター回転と同期して回転している成形機中の雌型に垂直に落下させ、高速で金型を閉じつつ同時に金型内の残留空気を排出しながら圧縮成形し、約700Kgfの力を加えつつ約12秒間冷却固化したのち、金型を開き、口径38mm、高さ63mm、平均厚み3mm、重量20gのブロー成形用プリフォームを得た。
【0090】
(2)プリフォームの射出成形
射出成形機(FE−160 日精樹脂工業(株)製)を用いて下記の条件、
温度設定:C1/C2/C3/RSノズル/ノズル/HR=275/285/285/285/290/290
サイクル時間:25.9秒
で成形を行う以外は上記と同様にして、プリフォームを成形した。
【0091】
(3)ボトルの延伸ブロー成形
これらのプリフォームを延伸ブロー機にて110℃に加熱した後、ブロー金型内で縦方向に延伸してから35気圧の高圧エアーでブロー成形を行い、高さ140mm、胴径67.5mm、内容量380mlのボトルを得た。
【0092】
[試験方法]
▲1▼保存試験
熱可塑性ポリエステル二軸延伸ブローボトル10本を空のまま、30℃、90%RHの条件下で3週間保存した。保存後、ボトルの底部中心部分を目視にてクレーズと白化の発生について観察を行った。結果はクレーズ、白化それぞれの発生本数で表した。
▲2▼軸荷重測定
熱可塑性ポリエステル二軸延伸ブローボトルに、350mlの水を充填し、キャップで密封したものについて、ボトルの縦方向の軸荷重強度をTENSILON(UCT−5T)((株)オリエンテック社製)を用いてクロスヘッド速度50.0mm/minで測定し、その降伏点強度を求めた。
▲3▼X線測定
熱可塑性ポリエステル二軸延伸ブローボトルのボトル底部の中心部を1mm厚に切り出し、微小X線回折(PSPC−150C)(理学電気(株)製)を用いて回折ピークを測定した。サンプルの向きは、底部厚み方向を測定面の高さ方向にセットした。
測定条件は、管電圧30KV、管電流100mA、コリメータ100μm、測定時間1000秒の条件で行い、測定場所は内外面よりそれぞれ100μm離れたところと、内外面からの中間点の3点を測定中心として測定を行った。測定後、10.071度から30.071度の範囲で積分強度計算を行い、ピーク位置と半価幅を求めた。
【0093】
[実施例1]
圧縮成形にて目付量20gのプリフォームを成形した。このプリフォームの胴部周方向肉厚分布は均一であり(最大肉厚−最小肉厚=0.07mm以下)、これを二軸延伸ブロー成形してボトルを得た。得られたボトルの胴部周方向の肉厚の差(最大肉厚−最小肉厚)は約0.06mm以下であった。このボトルの保存試験を行ったところ、10本ともクレーズや白化の発生はなく、保存試験前と同様の外観であった。また、軸荷重測定において降伏点強度は46.0kgfであり、飲料ボトルとしての性能を満たしていた。
【0094】
[実施例2]
圧縮成形および射出成形にて目付量20gのプリフォームを成形した。
圧縮成形で製造したプリフォームは、胴部周方向肉厚分布が均一のもの(最大肉厚−最小肉厚=0.07mm以下)と不均一のもの(最大肉厚−最小肉厚=0.08〜0.15mm)を作製した。射出成形で製造したプリフォームは全て胴部周方向肉厚分布は均一であった。これらのプリフォームを二軸延伸ブロー成形してボトルを得た。
圧縮成形で製造したプリフォームであって、胴部周方向肉厚分布が不均一なプリフォームから得られたボトルは、胴部周方向の肉厚の差(最大肉厚−最小肉厚)が0.15〜0.06mmであり、その他のプリフォームから得られたボトルは胴部周方向の肉厚の差が約0.06mm以下であった。
これらのボトルのX線測定を行った。その結果を下記表1に示す。
【0095】
【表1】

Figure 0003823641
【0096】
[比較例1]
射出成形にて目付量20gのプリフォームを成形した。得られたプリフォームを二軸延伸ブロー成形してボトルを得た。得られたボトルの保存試験を行ったところ、4本のボトルの底部中心部分に2mm程度のクレーズが発生し、別の3本にφ10mm程度の白化が発生した。
【0097】
[比較例2]
圧縮成形にて目付量20gのプリフォームを成形した。このプリフォームの胴部周方向肉厚分布は不均一(最大肉厚−最小肉厚=0.08〜0.15mm)であった。これを二軸延伸ブロー成形してボトルを得た。得られたボトルは胴部周方向の肉厚の差(最大肉厚−最小肉厚)が0.15〜0.06mmであった。
このボトルの保存試験を行ったところ、10本ともクレーズや白化の発生はなく、保存試験前と同様の外観であった。しかし、軸荷重測定において降伏点強度は30.2kgfであり、飲料ボトルとしての性能を満たしていなかった。保存試験及び軸荷重測定の結果を下記表2に示す。
【0098】
【表2】
Figure 0003823641
【0099】
【発明の効果】
本発明によれば、ボトル底部中心における流動配向歪みを検出することに成功し、この流動配向歪みが実質上生じないように、熱可塑性樹脂の圧縮成形、特に一段圧縮成形でプリフォームを成形し、このプリフォームを二軸延伸ブロー成形することにより、底部が均一且つ一様に延伸されていると共に、底部に流動配向歪みが少なく、その結果底部の耐衝撃性や座屈強度が向上しており、また底部中心の耐環境亀裂性に優れていて、保存時におけるクレーズや白化の発生がなく、更に外観特性にも優れているボトルを製造することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のボトルの一例を示す側面図である。
【図2】X線回折に用いるサンプルを示す説明図である。
【図3】X線回折の方法を示す説明図である。
【図4】X線散漫散乱におけるピーク位置と半価幅の求め方を示す説明図である。
【図5】種々のボトル底部における上記ピーク位置と半価幅との関係を示すグラフである。
【図6】種々のボトル底部におけるピーク位置の差(B−A)と半価幅の差(C−D)との関係を示すグラフである。
【図7】一段圧縮成形法に用いる装置の全体の配置を示す平面図である。
【図8】図7の装置の側面図である。
【図9】溶融塊の切断及び供給装置の平面図である。
【図10】図9の装置の各段階を示す側面図である。
【図11】圧縮成形工程の各段階を説明するための側断面図である。
【図12】圧縮成形後のプリフォームの取り出し工程の各段階を説明するための側断面図である。
【図13】本発明に用いるブロー成形用プリフォームの一例の断面図である。
【図14】本発明に用いる別のブロー成形用プリフォームの断面図である。
【図15】本発明に用いる別のブロー成形用プリフォームの断面図である。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a bottle formed by biaxial stretch blow molding of a thermoplastic resin. More specifically, the bottle has a specific orientation at the bottom, and has environmental resistance (ESC) resistance, impact resistance at the bottom, The present invention relates to a bottle excellent in strength and appearance characteristics.
[0002]
[Prior art]
Stretch blow-molded plastic containers made of polyester, polypropylene, etc., especially polyester containers, are now popular, and liquids such as liquid detergents, shampoos, cosmetics, soy sauce, sauces, etc. due to their excellent transparency and moderate gas barrier properties. In addition to products, it is widely used in carbonated beverages such as beer, cola, and cider, other beverage containers such as fruit juice and mineral water, dessert cups, miso containers, and cup products.
[0003]
The production methods of polyester bottles are roughly classified into a hot parison method and a cold parison method. In the former hot parison method, a preform formed by injection molding of polyester is stretch blow molded in a hot state without being completely cooled. On the other hand, in the latter cold parison method, a supercooled bottomed preform, which is considerably smaller than the final container and the polyester is amorphous, is formed in advance by injection molding of polyester, and this preform is preliminarily maintained at its stretching temperature. A method of heating and drawing in the axial direction in the blow mold and blow drawing in the circumferential direction is adopted.
[0004]
As the shape of the bottomed preform, there is a mouth-neck portion corresponding to the mouth-neck portion of the container and a bottomed cylindrical portion to be stretch blow molded, and the shape as a whole for a vertically long container is a test tube. The ones are common. In the mouth and neck, for example, an engagement means with an opening end for sealing or a lid is formed. In addition, a gate portion that protrudes outward from the center of the bottom portion is necessarily formed on the bottom portion because of the necessity of injection molding.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In polyester bottles using the conventional stretch blow molding method, the most disturbed part of orientation and crystallinity is the bottom of the bottle, especially its central part. Yes.
[0006]
For example, even if the body of a PET bottle is completely transparent, only the gate portion of the preform and its periphery may be whitened, which is generally called gate whitening. This phenomenon is said to occur because PET resin that has undergone flow orientation distortion has the property of being easily crystallized.
[0007]
In order to prevent this gate whitening, it is necessary to perform molding under conditions such that residual strain due to flow does not increase. For example, it is known that gate whitening is less likely to occur as the gate diameter is larger and the injection pressure is lower. It has been.
However, if the gate diameter is large, the diameter of the remaining gate at the bottom of the bottle also becomes large, resulting in poor appearance characteristics, and if the injection pressure is low, the molding of the preform becomes worse and the injection residence time becomes longer. This causes a problem that productivity decreases.
[0008]
The inventors of the present invention have found that the flow orientation distortion generated during the injection molding of the preform is at a low level so as not to cause the above-mentioned gate whitening, and the uniform and uniform stretching of the bottom of the bottle still formed Have been found to adversely affect the performance, resistance to environmental stress cracking and bottle strength.
[0009]
That is, the object of the present invention is that the bottom is substantially free of flow orientation distortion, and the bottom is stretched uniformly and uniformly, resulting in improved impact resistance and buckling strength at the bottom, and at the center of the bottom. An object of the present invention is to provide a bottle that has excellent environmental crack resistance, does not cause crazing or whitening during storage, and has excellent appearance characteristics.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in a bottle formed by biaxial stretch blow molding of a preform formed by compression molding of a thermoplastic resin, the bottle having a mouth portion, a shoulder portion, a trunk portion, and a bottom portion, the preform Is below There is provided a bottle characterized in that it is formed by compression molding a molten mass in which the temperature drop of the part is suppressed, and the center of the bottom part is substantially outside the influence of residual strain due to flow orientation.
This bottle is a biaxial preform formed by compression molding a cylinder or a shape close to a cylinder, which is supplied to a mold by gripping a portion above the center of gravity of the melt with a gripping member. The preform is preferably formed by stretch blow molding, and the preform is preferably a preform having a difference between the maximum thickness and the minimum thickness (tmax-tmin) in the circumferential direction of the body portion of 0.07 mm or less. In the case of a thermoplastic polyester, the center of the bottom of the bottle is diffusely scattered at 2θ = 19.45 to 20.50 ° when X-ray (Cu-α) is incident on the wall thickness direction and measured. In addition to having a peak, the peak position (A) of the outer surface side portion of the bottom center portion is lower than the peak position (B) of the inner surface side portion of the bottom center portion, and the difference (B−A) is 0. The half-value width (C) of the X-ray diffuse scattering peak at the outer surface side portion of the bottom center portion is 15 degrees or more and larger than the half-value width (D) of the X-ray diffuse scattering peak at the inner surface side portion of the bottom center portion. And the difference (C−D) is preferably 0.10 ° or more.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In FIG. 1 showing an example of the bottle of the present invention, this bottle is composed of a mouth neck 1 formed by biaxial stretch blow molding of a thermoplastic resin, a shoulder 2 connected to the mouth neck, a body 3 and a bottom 4. It is made up. In this specific example, the bottom part 4 has a self-standing structure, and is composed of an annular grounding part 5 around the bottom part and a central dome part 6 bulging upward. It is a remarkable feature that the bottom center 7 of this bottle is substantially outside the influence of residual strain due to flow orientation (substantially no residual strain due to flow orientation).
[0012]
In other words, as already pointed out, polyester bottles from preforms formed by conventional injection molding always have residual strain due to flow orientation at the bottom center derived from the remainder of the gate. It has a negative effect on resistance and appearance characteristics.
[0013]
The flow orientation distortion can be confirmed by the phenomenon of gate whitening when it is remarkable, but means for effectively detecting this is not known in other cases.
The present inventors succeeded in detecting the flow orientation strain at the center of the bottom of the bottle, and compression molding of thermoplastic resins such as polyester and polypropylene, particularly one-stage compression molding, so that this fluid orientation strain does not substantially occur. By molding a preform and biaxially stretching blow-molding the preform, the bottom is stretched uniformly and uniformly, and there is little flow orientation distortion at the bottom, resulting in impact resistance and buckling at the bottom. It has become possible to produce a bottle having improved strength, excellent resistance to environmental cracking at the center of the bottom, no crazing or whitening during storage, and excellent appearance characteristics.
[0014]
According to the study by the present inventors, the flow orientation strain existing at the center of the bottom of the bottle can be detected as the presence of an oriented mesophase in the thickness direction of the center of the bottom.
[0015]
It is known that a thermoplastic polyester represented by polyethylene terephthalate (PET) has an oriented mesophase in addition to an amorphous phase and a crystalline phase (Journal of the Fiber Society, Vol. 40, No. 6). (1984) p49-56).
In other words, in the crystal phase of PET, regularity is also observed in the arrangement of benzene rings in the molecule, but in this oriented intermediate layer, there is no regularity in the arrangement of benzene rings, but unlike the amorphous phase. In the orientation in the fiber axis direction, a structure having a certain periodicity is recognized. In the case of oriented fibers, this periodic structure is detected as an X-ray diffuse scattering peak having a peak at 2θ = 21 ° in X-ray diffraction.
[0016]
In the bottle of the present invention, when it is made of polyester resin, the center of the bottom of the bottle is measured with X-ray (Cu-α) incident in the direction of the thickness of the vessel wall, and 2θ = 19.45 to 20.50 °. And the peak position (A) of the outer surface side portion of the bottom center portion is at a lower angle than the peak position (B) of the inner surface side portion of the bottom center portion, and the difference (B−A). Is not less than 0.15 degrees, and the half-value width (C) of the X-ray diffuse scattering peak at the outer surface side portion of the bottom center portion is half-width (D) of the X-ray diffuse scattering peak at the inner surface portion of the bottom center portion (D ) And the difference (C−D) is 0.10 degree or more.
[0017]
In FIG. 2 showing a sample for X-ray diffraction image measurement, the bottom of the bottle including the bottom center 7 is cut into a width of 1 mm in the thickness direction, and the surface is polished to prepare a sample 70. An inner surface portion 72 is set at a position of 100 μm from the inner surface 71 of the sample, an outer surface portion 74 is set at a distance of 100 μm from the outer surface 73, and the inner surface portion 72 and the outer surface portion 74 are centered. A central portion 75 is set.
[0018]
In FIG. 3 showing how to measure an X-ray diffraction image, an X-ray 76 is incident on the inner surface side portion 72 (or outer surface side portion 74) of the sample 70 at a Bragg angle θ in the thickness direction, and the Bragg angle θ The counter 78 detects the X-rays 77 scattered by. The dot diameter of the incident X-ray is 100 μm, and the details of the measurement conditions are as described in the examples described later.
[0019]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing how to obtain the peak position A ° (or B °) and the half-value width C ° (or D °) from the diffraction intensity distribution image of X-ray diffuse scattering. That is, the half-value width C ° is an interval between two points where the parallel line and the peak intersect when a parallel line is drawn on the horizontal axis through a point of half the intensity at the peak position A °. is there.
[0020]
FIG. 5 shows the relationship between the peak position of X-ray diffuse scattering and the half-value width of this peak at the bottom center of various polyester bottles.
FIG. 6 shows the relationship between the peak position difference (B-A) and the half-value width difference (C-D) measured as described above for the polyester bottle.
[0021]
From these results, the following is clear. In the following description, since the portion in question is limited to the bottom center portion of the bottle, the position is simply specified as the outer surface portion and the inner surface portion.
I. That is, in the bottle formed from the preform by injection molding, the peak position A of the outer surface side portion exceeds 20.50 °, but in the bottle according to the present invention, the peak position B of the inner surface side portion is of course, The peak position A on the outer surface side is also included in the range of 19.45 to 20.50 °.
II. In the bottle according to the present invention, the peak position (A) of the outer surface side portion is at a lower angle than the peak position (B) of the inner surface side portion of the bottom center portion, and the difference (B−A) is 0.15 degrees or more. In contrast, many bottles from known injection molded preforms and bottles from compression molded preforms with uneven thickness do not meet this requirement.
III. Furthermore, in the bottle according to the present invention, in addition to the above-mentioned requirements, the half width (C) of the X-ray diffuse scattering peak is larger than the half width (D) of the X-ray diffuse scattering peak on the inner surface side, and Whereas the difference (C−D) is 0.10 ° or more, no bottle outside the scope of the present invention satisfies the above requirements II and III simultaneously.
[0022]
In general, the flow orientation strain is large at the outer surface portion where the flow direction is not obstructed and is small at the inner surface portion where the flow direction is obstructed, but at the center of the bottom of the bottle having such flow orientation strain, X-ray diffuse scattering is performed. It is believed that the peak appears on the side closer to 2θ = 21 ° in the outer surface portion and on the lower angle side in the inner surface portion. Moreover, it is believed that the half width of the X-ray diffuse scattering peak is narrower in the outer surface portion than in the inner surface portion.
[0023]
On the other hand, in the bottle according to the present invention, the peak position (A) of the outer surface side portion is lower than the peak position (B) of the inner surface side portion, and the difference (B−A) is 0.15 degrees. In addition, the half width (C) of the peak at the outer surface portion is larger than the half width (D) of the peak at the inner surface portion, and the difference (C−D) is 0.10 degrees or more. The fact that there is substantially no flow orientation strain at the bottom center.
[0024]
As described above, the bottle according to the present invention has less fluid orientation distortion at the bottom, and the bottom is stretched uniformly and uniformly. As a result, the impact resistance and buckling strength of the bottom are improved. It is excellent in environmental cracking resistance, does not cause crazing or whitening during storage, and has the advantage of excellent appearance characteristics.
[0025]
[resin]
In the present invention, any plastic material can be used as long as it can be stretch blow molded and thermally crystallized, but thermoplastic polyester, particularly ethylene terephthalate thermoplastic polyester is advantageously used. . Of course, other polyesters such as polybutylene terephthalate and polyethylene naphthalate, or blends with polycarbonate, arylate resin, etc .; acrylic-butadiene-styrene copolymer (ABS resin); polyacetal resin; nylon 6, nylon 66, those Nylon such as copolymer nylon; acrylic resin such as polymethyl methacrylate; polypropylene; polystyrene, etc., low-, medium-, or high-density polyethylene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-butene-1 copolymer Styrene-butadiene thermoplastic elastomers, cyclic olefin copolymers, and the like can also be used.
These plastics can be blended with various additives such as a colorant, an ultraviolet absorber, a release agent, a lubricant, a nucleating agent and the like within a range that does not impair the quality of the product.
[0026]
The ethylene terephthalate-based thermoplastic polyester used in the present invention occupies most of the ester repeating units, generally 70 mol% or more, particularly 80 mol% or more of ethylene terephthalate units, and has a glass transition point (Tg) of 50 to 90. Thermoplastic polyesters having a melting point (Tm) of 200 to 275 ° C., particularly 220 to 270 ° C., at 55 ° C., in particular 55 to 80 ° C., are preferred.
[0027]
Homopolyethylene terephthalate is preferred in terms of heat and pressure resistance, but a copolyester containing a small amount of ester units other than ethylene terephthalate units can also be used.
[0028]
Dibasic acids other than terephthalic acid include aromatic dicarboxylic acids such as isophthalic acid, phthalic acid and naphthalenedicarboxylic acid; alicyclic dicarboxylic acids such as cyclohexanedicarboxylic acid; succinic acid, adipic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, etc. 1 type or combination of 2 or more types of diol components other than ethylene glycol include propylene glycol, 1,4-butanediol, diethylene glycol, 1,6-hexylene glycol, cyclohexane di 1 type, or 2 or more types, such as methanol and the ethylene oxide adduct of bisphenol A, are mentioned.
[0029]
Also, it is possible to use a composite material in which ethylene terephthalate-based thermoplastic polyester is blended with about 5% to 25% of polyethylene naphthalate, polycarbonate, polyarylate, etc. having a relatively high glass transition point, so that it can be used at a relatively high temperature. The material strength can be increased.
Further, polyethylene terephthalate and the above-mentioned material having a relatively high glass transition point can be laminated and used.
[0030]
The ethylene terephthalate-based thermoplastic polyester to be used should have at least a molecular weight sufficient to form a film, and an injection grade or extrusion grade is used depending on the application. The intrinsic viscosity (IV) is generally in the range of 0.6 to 1.4 dL / g, particularly 0.63 to 1.3 dL / g.
[0031]
[Preform and its manufacture]
In the present invention, it is preferable to use a preform formed by compression molding of a thermoplastic resin, particularly by one-stage compression molding.
In other words, it has already been described in detail that a bottle having excellent characteristics can be obtained at the bottom of a preform manufactured by the compression molding method with substantially no flow orientation distortion. Many advantages are also obtained.
[0032]
In compression molding, unlike injection molding, processing at a relatively low temperature is possible. In particular, since a preform for blow molding can be obtained by one heat melting and compression molding, the degree of thermal deterioration of the resin is small. A blow bottle with excellent physical properties can be produced.
[0033]
That is, a cheaper resin can be used to produce a blow molded product having the same physical properties (strength / impact resistance), and a blow bottle with more excellent physical properties can be produced when using the same raw material resin. In addition, resin viscosity is high, and even resin raw materials that are unsuitable for injection molding can be easily molded into bottles through preforms, and it is also possible to obtain large blow bottles that require particularly high impact resistance. .
[0034]
Further, in the one-stage compression molding method, the amount of heat that the molten mass of the resin has at the time of melt extrusion of the resin is effectively used, and local cooling of this mass is prevented as much as possible, in particular, the preform bottom of the molten mass. In order to produce a preform having a uniform internal structure and excellent stretch blow moldability, it is preferable not to cool the portion that forms the resin and to prevent the movement of the resin on the mold surface during compression molding.
That is, in order for the orientation characteristics in the X-ray at the center of the bottom of the final bottle to satisfy the above-described requirements, the above conditions must be taken into consideration, and the maximum thickness in the circumferential direction of the body portion of the preform to be formed in particular. And the minimum thickness difference (tmax−tmin) is preferably 0.07 mm or less.
[0035]
For this purpose, an approximately fixed amount of molten mass formed by cutting the extrudate is fed into the female mold (cavity mold) without substantial temperature drop and the fed molten mass is immediately cast ( Core mold) is used for compression molding.
Also, during compression molding, the residual air in the mold is quickly discharged, and compression molding is performed on a preform having a bottomed body portion and a mouth portion.
[0036]
In the one-stage compression molding method, the temperature decrease of the resin after cutting into a molten lump and before it is put into a mold, the uniformity of the structure of the bottomed body to be stretch blow molded of the preform and the stretch orientation, Furthermore, it has a significant influence on the physical properties of the final blow-molded product, particularly impact resistance. The influence of this temperature decrease is particularly noticeable at the lower part of the molten mass forming the bottom of the preform (the bottom of the final blow molded product). That is, when the lower part of the molten resin mass is locally cooled, the degree of distortion at the bottom of the preform increases, which causes poor appearance and reduced impact resistance when the final blow molded product is obtained. In the one-step compression molding method, the molten resin mass is cut from the molten mass until it is put into the mold. Temperature The above trouble can be effectively solved by suppressing the decrease in temperature, in particular, by suppressing the temperature decrease within the above time at the lower part of the molten resin lump.
[0037]
As described above, in order to suppress the temperature drop of the molten lump, the contact between the molten lump and other members is avoided, for example, except for the gripping part, after being cut into the molten lump and before being put into the mold. In particular, contact between the lower part of the molten mass and other members should be avoided as much as possible.
[0038]
In the preferred manufacturing method, for this purpose, the polyester melt is extruded parallel to the axial direction of the male mold (core) and female mold (cavity), and the cut molten mass is substantially maintained in its parallel state. Supply it in the mold as it is.
[0039]
Further, it is preferable to supply the molten mass of the resin in a cylindrical shape or a shape close to a cylindrical shape so that the molten mass can be supplied in a substantially quantitative state and the lower portion is cooled as much as possible.
[0040]
Furthermore, in order to avoid the temperature drop at the lower part of the molten mass as much as possible and to stably supply the molten mass, that is, to prevent the molten mass from collapsing, the molten mass is placed above the center of gravity. It is preferable to grip, move from the cutting position to the mold position, and supply it into the mold.
[0041]
In order to avoid cooling of the molten mass, it is better to start from the cutting to the mold and to start the molding after being put into the mold as quickly as possible. Generally, the cutting to the mold is within 1 second. It is recommended that the process be performed within 0.5 seconds from the start of molding to the start of molding.
[0042]
In the one-stage compression molding method, it is very important to perform compression molding while removing residual air at the bottom of the mold or in the vicinity thereof. That is, under the condition where air remains in the mold, wrinkles tend to occur in a portion attached to the mold or in the vicinity thereof. On the other hand, if the air is quickly removed after the molding is started, the generation of wrinkles can be effectively prevented. The cause of wrinkles is thought to be the fact that the close contact part and non-adhesion part on the mold surface are formed at a fine interval, which is believed to be a phenomenon peculiar to compression molding. Then, it seems that the mold surface and the resin are brought into close contact with each other to form a vessel wall without wrinkles.
[0043]
In order to eliminate the residual air on the surface of the female mold, it is only necessary to form an escape path from the molding site to the outside with respect to the residual air, and the means thereof is not particularly limited. A mold having a gap or a porous portion is preferable. It is particularly effective to forcibly remove residual air with an external vacuum pump or the like at the start of molding.
[0044]
In the one-stage compression molding method, the shape and structure of the female mold and the male mold are not particularly limited as long as the bottomed body part and the mouth part can be molded, but in general, as a male mold, Using a core mold and a driven mold provided around the core mold so as to be openable and closable coaxially with the core mold, a bottomed taper portion between the core mold and the female mold (cavity mold) It is desirable that the mouth part is formed by the core mold and the driven mold. In this case, the driven mold is driven back and forth together with the core mold, but the driven mold is always biased toward the female mold by a biasing means such as a spring, but the bottom dead center of the core mold. The core mold and the driven mold are always kept in a constant contact state.
For this reason, even when there is a slight variation in the amount of molten resin, the preform always has a constant height (height from the bottom inner surface to the top of the mouth) and the mouth shape that is important for sealing is always constant. Will be formed. Moreover, the fluctuation | variation of the quantity of a molten resin lump can be absorbed now by the meshing of a core metal mold | die and a female mold (cavity metal mold | die), ie, the thickness of the bottomed trunk | drum part of the preform formed.
Generally, a support ring for supporting the bottle at the time of filling the contents is generally provided on the outer periphery of the mouth of the bottle, and this mouth structure is formed at the stage of the preform. Then, at the time of this preform molding, an annular groove is formed on the inner peripheral edge of the lower surface of the support ring. By this annular groove, the fluctuation of the molten resin mass is absorbed as the fluctuation of the height of the annular groove, the fluctuation of the thickness of the preform is prevented, and the structure of the preform wall becomes uniform. The annular groove remains in the bottle formed from this preform, and naturally it was also useful for suppressing fluctuations in the thickness of the bottle.
[0045]
The molten resin mass can be supplied almost quantitatively by melting and extruding the resin through an extruder or a gear pump, and cutting it at a certain timing, but the resin supply amount is still within a certain range. Variations are inevitable. The above-described molding method can easily absorb this variation.
[0046]
The one-stage compression molding method has an advantage that the molding force itself is generally considerably small even if a certain amount of pressure is required to prevent sink marks during molding. For this reason, compared with an injection molding apparatus, there exists an advantage that apparatus itself can be reduced in size considerably and apparatus cost can be reduced.
[0047]
The preform for blow molding used in the present invention is formed by compression molding of a melted material such as polyester or polypropylene, and has a mouth portion having a shape and size corresponding to the mouth portion of the final molded body, and a bottomed body to be blow-molded. However, the closed bottom has substantially no distortion of the flow orientation and no gate.
[0048]
The gate part existing in a bottomed preform for injection molding has many problems in terms of productivity, manufacturing cost, and final blow molded product characteristics. In the preform used in the present invention, Since there is no gate part, the cutting process is unnecessary, there is no generation of scrap resin, and the center of the bottom is smooth and homogeneous, and there are no advantages that cause crystallization or whitening. is there.
[0049]
Further, the blow molding preform used in the present invention has a feature that there is no wrinkle at the bottom or in the vicinity thereof in relation to the molding performed under the above-mentioned strict temperature control and residual air exclusion conditions. ing.
[0050]
When the above preform for blow molding is used, there is no flow orientation distortion or gate at the bottom, and there is no wrinkle, and the smoothness and the uniformity of the structure are outstanding. Blow molded products have the advantage that they are remarkably excellent in appearance characteristics and impact resistance at the bottom.
[0051]
In addition, this preform has the advantage that the degree of thermal deterioration of the resin is small as described above, and a blow molded product excellent in various physical properties such as tensile strength, pressure strength, impact resistance, and heat resistance can be produced. ing.
[0052]
[Compression molding equipment]
In FIG. 7 (plan view) and FIG. 8 (side view) showing the overall arrangement of the apparatus used for the one-stage compression molding method, this apparatus is roughly composed of a resin extrusion apparatus 10, a molten lump cutting and feeding apparatus. 20 and a preform compression molding apparatus 30.
[0053]
The extrusion apparatus 10 includes an extruder main body 11 for melting and kneading a resin, and the powder or pellets of the resin to be molded are held in a dry state on the inlet side of the main body and supplied to the extruder main body. A vacuum hopper 12 is provided, and on the outlet side of the main body, a suction vent 13 for sucking and removing decomposition gas in the resin and a die head 14 for receiving the molten resin to be pushed out are provided.
The die head 14 is connected to the extruder nozzle 16 via a pipe 15, and a gear pump 17 for supplying a fixed amount of molten resin may be provided between the die head 14 and the extruder nozzle 16. In FIG. 8, the gear pump 17 is omitted to avoid complication.
[0054]
As shown in FIGS. 9 and 10, the molten lump cutting and feeding device 20 is a combination of a cutter 22 provided on the rotating turret 21 and an outer gripping member 23 and an inner gripping member 24 for gripping the molten lump. It is made up of. The cutter 22 is provided so as to be inclined with respect to the radial direction of the turret 21 and, as the turret 21 rotates, the resin melt 18 extruded from the extruder nozzle 16 can be cut in a direction perpendicular to the extrusion direction. ing.
The outer gripping member 23 includes a portion extending in the radial direction of the turret and an outer portion extending in the circumferential direction, and is fixed to the turret 21. On the other hand, the inner gripping member 24 is provided so as to be movable with respect to the outer gripping member 23 in the radial direction of the turret.
[0055]
The rotary turret 21 of the cutting and feeding device 20 is provided so as to pass below the extruder nozzle 16 of the extrusion device 10 and above the female mold 32 of the compression molding device 30. The molten material 18 is gripped by 23 and 24 and cut by the cutter 22, and the molten mass 19 is moved upward in the gripping state by the gripping members 23 and 24 and melted by releasing the gripping members 23 and 24. The lump 18 is put into the female mold 32.
[0056]
7 to 10, in this one-stage compression molding apparatus, the thermoplastic resin melt 18 is extruded in parallel with the axial direction of the male mold 33 and the female mold 32, and the cut molten mass 19 is substantially in a parallel state. Being supplied into the female mold 32 while being maintained above, the molten lump 18 being supplied in a substantially quantitative state by the gear pump 17, and the molten lump 19 of the resin being supplied in a shape close to a cylinder, or It is apparent that the molten mass 19 is gripped by the gripping members 23 and 24 at a position above the center of gravity, moved from the cutting position C to the mold position M, and supplied into the mold 32.
[0057]
The compression molding apparatus 30 is roughly composed of a combination of a rotating turret 31 and a large number of female molds (cavities) 32 and male molds (cores) 33 arranged around the rotating turret.
The rotating turret 31 is provided with the previously described melt lump cutting and feeding mechanism 20 and a blow blow preform take-out mechanism 34.
[0058]
The rotating turret 31 is supported by a vertical shaft 36 in a horizontal direction and rotatably with respect to the machine base 35, and is driven and rotated by a motor 37 and a drive transmission mechanism 38.
A large number of combinations (sets) of the female mold 32 and the male mold 33 are provided on the outer peripheral upper surface of the rotating turret 31. That is, the female mold 32 is fixed on the gantry 39, while the male mold 33 is coaxial with the female mold 32 by a vertical drive member 42 and a horizontal support member 41 by a lift drive mechanism 42 such as a hydraulic mechanism. And can be moved up and down.
[0059]
In FIG. 11 and FIG. 12 showing the detailed structure of the female mold 32 and the male mold 33 and the molding process step by step, the female mold 32 has a cavity 43 and the bottom of the female mold 32 excludes residual air. The vent portion 45 is also provided at the vent portion 44 and the connecting portion between the bottom portion and the tapered portion.
An upward small protrusion 46 is formed around the upper portion of the cavity 43. The operation will be described later.
Further, a ring-shaped driven member 47 slidable coaxially with the female die is provided around the female die 32. The driven member 47 has a shaft 48 extending downward, and a stopper is provided at the lower end thereof. 49 is formed, and the stopper 49 is accommodated in the lower recess 50 of the female mold 32. Thus, it will be appreciated that the stopper 49 can be raised and lowered between the upper and lower surfaces of the lower recess 50. The stopper 49 is biased upward by means such as a spring (not shown). Further, an engagement taper portion 51 whose diameter increases upward is formed on the upper inner peripheral surface of the driven member 47.
[0060]
On the other hand, the male mold 33 includes a core mold 53 fixed to a support member 52 that can move up and down. The core mold 53 includes a portion 54 for forming the mouth top surface of the preform, a portion 55 for forming the inner peripheral surface of the mouth, and a portion for forming the inner surface of the bottomed tapered body. 56.
[0061]
Around the core mold 33, a driven mold 57 provided coaxially with the core mold 33 so as to be openable and closable is positioned. The driven mold 57 is fixed to a driven support member 58. Although not shown, a push spring is provided between the support member 52 and the driven support member 58 so that the driven mold is moved downward. Energized.
The lower inner peripheral surface of the driven mold 57 is provided with a portion 59 for forming the mouth inner peripheral surface of the preform, while the lower outer peripheral surface is formed with an engaging taper portion 60 whose diameter decreases downward. Yes.
[0062]
In the compression molding apparatus shown in FIGS. 11 and 12, the pressing force (absolute value) of each member is set as follows in order to smoothly perform each operation.
The pressing force of the male mold 33> the pressing force of the driven member 47> the pressing force of the driven mold 57
[0063]
The molding operation by the above apparatus is performed as follows.
(A) Melt extrusion process:
The thermoplastic resin is supplied to the vacuum hopper 12 of the extruder 10 and is melted and kneaded by the screw when it is blown in the extruder body 11 in a state where moisture absorption from the outside air is blocked in a vacuum. Then, a fixed amount is supplied to the nozzle 16 by the gear pump 17 and is extruded from the nozzle 16 into a cylindrical shape.
[0064]
(B) Cutting and feeding process:
The resin stream 18 melt-extruded from the nozzle 16 is cut into a molten lump 19 having a cylindrical shape or a shape close to a cylinder by a cutter 22, and the molten lump 19 is held by holding members 23 and 24, and is cut from a cutting position C. It moves along with the rotation of the turret without causing a substantial temperature drop to the supply position M to the female mold 32 and is put into the female mold 32.
[0065]
(C) Compression molding process:
In the approach step shown in I of FIG. 11, the cavity mold 43 and the core mold 53 are still open, and the molten mass 19 is stored in the cavity 43 in an upright state. The core mold 53 is starting to descend.
[0066]
In the cavity clamping process shown in II of FIG. 11, the core mold 53 is lowered into the cavity, and the molten resin 19 ′ is almost filled in the space defined by the cavity 43 and the core 53. Simultaneously with the start of compression molding, the residual air in the cavity is quickly released to the outside through the vent portions 44 and 45.
At the same time, the driven mold 57 is also lowered and contacts the driven member 47, but there is still a gap between the upper surface of the driven support member 58 and the lower surface of the male support member 52.
[0067]
In the core mold clamping step shown in III of FIG. 11, the core mold 53 is further lowered, and the upper surface of the driven support member 58 and the lower surface of the male mold support member 52 are in contact with each other. Accordingly, the molten resin 19 ′ in the cavity flows into a space defined by the core mold 53 and the driven mold 57.
[0068]
In the solidification process at a high temperature shown in IV of FIG. 11, the core mold 53 is further lowered slightly, and the driven member 47 is also lowered accordingly, and is defined by the cavity 43, the core mold 53 and the driven mold 57. The space to be filled is filled with resin.
[0069]
In the solidification process at a low temperature shown in FIG. 11V, the resin volume shrinkage, that is, sink occurs due to a decrease in the resin temperature, and the distortion caused by this volume shrinkage is caused by the compressive force applied to the male mold (core 53). Can be absorbed.
In this case, it is of course necessary to move the core mold 53 and the cavity 43 so as to engage with each other. However, by engaging the small protrusion 46 on the cavity 43 with the driven mold 57, the volume shrinkage is absorbed. Thus, a blow-molding preform without distortion can be obtained. The portion where the upward small protrusion 46 is engaged with the driven mold 57 is the aforementioned annular groove of the preform.
[0070]
The process of taking out the compression-molded preform is shown in steps I to V of FIG. Step I shows the stage where molding is completed. In Steps II and II, the core mold 53 starts to rise and mold opening is started. In Step III, the core mold 53 is raised before the driven mold 57, and the core is removed from the molded preform 60. In Step IV, the core mold 53 is further raised, and the preform 60 is taken out of the cavity 43. In Step V, the driven mold 57 moves to a radially outward position (position indicated by a dotted line) at the re-raising position of the core mold, and the held blow molding preform 60 is released.
[0071]
[Molding condition]
The melt extrusion temperature of the thermoplastic resin (die head temperature) varies depending on the type of resin, but in the case of a thermoplastic polyester resin, it is generally Tm + 100 ° C. to Tm + 10 ° C. based on the melting point (Tm) of the thermoplastic polyester resin. In particular, it is preferably in the range of Tm + 40 ° C. to Tm + 20 ° C.
If the temperature is lower than the above range, the shear rate may become too high to form a uniform melt extrudate, whereas if the temperature is higher than the above range, the degree of thermal degradation of the resin will increase. Or the drawdown tends to be too large.
[0072]
The weight of the molten mass to be cut, that is, the basis weight, is naturally determined by the final blow bottle, but it is generally preferable to select an appropriate value depending on the required strength from the range of 100 to 2 g, particularly 40 to 10 g. .
[0073]
In addition, it is advantageous in terms of handling that the molten mass is cylindrical or a shape close to it, but the ratio (H / D) of the diameter (D) to the height (H) of the molten mass is generally 0.8. The range of 4 to 4 is advantageous in that the temperature reduction of the molten mass is prevented as much as possible and the molten mass can be easily put into the female mold.
That is, when the H / D is outside the above range, the surface area of the molten mass tends to increase, and the temperature tends to decrease.
[0074]
An arbitrary cutter is used for cutting the molten resin lump, but one that can prevent the resin from sticking is suitable. For example, surface treatment such as shot blasting of the tool surface is particularly effective.
[0075]
As the gripping member for moving the molten resin lump, a member made of a material having a good thermal insulation property and having a contact area with the resin as small as possible is preferably used.
The process from cutting the molten resin mass to putting it into the mold should be performed promptly and within the time already pointed out.
[0076]
As the compression mold, one having a fine gap or porous part formed at the bottom or in the vicinity thereof is used, and the fine gap divides the bottom of the female mold or the vicinity into several pieces, and these pieces are used. It can be formed by forming a fine gap for excluding air between them or by forming a hole for excluding air in the mold. The porous portion can be used by, for example, processing a sintered metal or the like.
[0077]
The surface temperature of the compression mold may be a temperature at which the molten resin is solidified. For example, in the case of polyester, a temperature range of 65 to 30 ° C. is appropriate. In order to maintain the surface temperature of the mold within the above range, a medium such as cooling water or conditioned water may be passed through the mold.
[0078]
One of the features is that the molding force required for compression molding may be quite small. Although the specific molding force varies considerably depending on the type of resin and the size of the preform for blow molding, generally, a molding force of 800 to 50 kgf, particularly 600 to 150 kgf is appropriate.
[0079]
The one-stage compression molding described above provides a blow molding preform that does not have flow orientation distortion at the bottom and does not require any gate or other trimming operations. It can be used and has many advantages in terms of process simplification and productivity.
[0080]
[Preforms for blow molding]
In FIG. 13 showing the blow molding preform of the present invention, the preform 60 is roughly divided into a mouth portion 61 and a tapered bottomed body portion 62. The mouth portion 61 is a mouth portion of a bottle that is a final molded product, and a lid locking portion 63 and a support ring 64 necessary for sealing with the lid are formed on the outer periphery of the mouth portion 61. The bottomed body portion 62 is a portion to be stretch blow molded, and includes a tapered side wall portion 65 and a downward convex bottom portion 66 smoothly connected thereto. As already pointed out, the bottom 66 is substantially free from flow orientation distortion and has no gate residue or wrinkles. The mouth part 61 and the bottomed body part 62 are smoothly connected via a connection part 67.
It will be apparent that an annular groove 68 is formed in the inner peripheral edge of the lower surface of the support ring 64.
[0081]
The tapered side wall portion 65 and the bottom portion 66 have a certain preferable range with respect to their dimensions and shape in terms of compression moldability and formability at the time of final stretch blow. In general, the outer surface of the side wall portion 65 is a truncated cone surface, and the outer surface of the bottom portion 66 is preferably a partial spherical surface that is smoothly connected to the truncated cone surface in terms of moldability. The shape is acceptable.
On the other hand, the inner surface of the side wall portion 65 is also a truncated cone surface connected via an inclined portion 66 whose thickness increases from the inner periphery of the connection portion.
The taper angle (θ) of the outer surface of the side wall is preferably 0.5 to 89.5 ° from the viewpoint of moldability.
FIG. 14 shows a cross section of the blow molding preform when the taper angle is 0.8 °, and FIG. 15 shows a cross section of the blow molding preform when the taper angle is 45 °.
The wall thickness of the side wall portion 65 and the bottom portion 66 may be uniform except for the inclined portion 67 described above, and may vary in thickness. For example, the side wall portion is thicker toward the bottom portion. It may have a distribution that increases.
[0082]
The above preform can be used for stretch blow molding as it is, and in order to give heat resistance and rigidity to the mouth part of the preform, the mouth part may be crystallized by heat treatment and whitened at the stage of the preform. Alternatively, after the preform is formed into a bottle by biaxial stretch blow molding described later, the mouth portion of the obtained plastic bottle may be crystallized and whitened.
[0083]
[Stretch blow molding]
The preform is heated to a stretching temperature, and the preform is pulled and stretched in the axial direction and blown and stretched in the circumferential direction to produce a bottle.
It should be noted that the preform molding and its stretch blow molding can be carried out by the cold parison method and can also be applied to the hot parison method in which the stretch blow molding is performed without completely cooling the preform by compression molding. It should be.
[0084]
Prior to stretch blow molding, if necessary, the preform is preheated to a stretchable temperature by means of hot air, an infrared heater, high frequency induction heating or the like. In the case of polyester, the temperature range is 85 to 120 ° C., particularly 95 to 110 ° C.
[0085]
This preform is supplied into a publicly known stretch blow molding machine, set in a mold, stretched in the axial direction by pushing a stretching rod, and blow stretched in the circumferential direction by blowing fluid. .
[0086]
The draw ratio in the final bottle is suitably 1.5 to 25 times in terms of area magnification, and among these, the draw ratio in the axial direction is 1.2 to 6 times, and the draw ratio in the circumferential direction is 1.2 to 4.5. It is better to double.
[0087]
The stretch blow molded bottle can be heat-set by a means known per se. The heat setting can be performed by a one mold method in a blow molding die, or can be performed by a two mold method in a heat fixing die separate from the blow molding die. The temperature for heat setting is suitably in the range of 100 to 200 ° C.
[0088]
【Example】
The invention is further illustrated by the following examples.
[Manufacture of containers]
A container was manufactured in the following manner and subjected to the following experiment.
[0089]
(1) Preform compression molding
Crane which rotates polyethylene terephthalate resin EFS-7H manufactured by Kanebo Synthetic Co., Ltd. with a dryer and extrudes vertically from a nozzle with a diameter of 22 mm using an extruder with a diameter of 65 mm and L / D of 27 and rotates horizontally. The molten resin is cut horizontally to form a molten mass with a weight of 20 g, immediately transported, and dropped vertically onto the female mold in the molding machine rotating in synchronization with the cutter rotation, and the mold is moved at high speed. At the same time, it is compressed while discharging residual air in the mold, and after cooling and solidifying for about 12 seconds while applying a force of about 700 Kgf, the mold is opened, the diameter is 38 mm, the height is 63 mm, the average thickness is 3 mm, and the weight is 20 g A preform for blow molding was obtained.
[0090]
(2) Preform injection molding
Using an injection molding machine (FE-160, Nissei Plastic Industry Co., Ltd.)
Temperature setting: C1 / C2 / C3 / RS nozzle / nozzle / HR = 275/285/285/285/290/290
Cycle time: 25.9 seconds
A preform was molded in the same manner as described above except that the molding was performed.
[0091]
(3) Stretch blow molding of bottles
After heating these preforms to 110 ° C. with a stretch blow machine, the preforms are stretched longitudinally in a blow mold and then blow-molded with high-pressure air of 35 atm. The height is 140 mm, the trunk diameter is 67.5 mm, A bottle with an internal volume of 380 ml was obtained.
[0092]
[Test method]
(1) Storage test
Ten thermoplastic polyester biaxially stretched blow bottles were kept empty for 3 weeks under conditions of 30 ° C. and 90% RH. After storage, the center of the bottom of the bottle was visually observed for the occurrence of crazing and whitening. The result was expressed by the number of occurrences of crazing and whitening.
(2) Axial load measurement
Use a TENSILON (UCT-5T) (manufactured by Orientec Co., Ltd.) for the axial load strength of the bottle in which 350 ml of water was filled in a thermoplastic polyester biaxially stretched blow bottle and sealed with a cap. Measured at a crosshead speed of 50.0 mm / min to determine the yield point strength.
(3) X-ray measurement
The center portion of the bottom of the thermoplastic polyester biaxially stretched blow bottle was cut into a thickness of 1 mm, and the diffraction peak was measured using micro X-ray diffraction (PSPC-150C) (manufactured by Rigaku Corporation). The direction of the sample was set such that the bottom thickness direction was the height direction of the measurement surface.
Measurement conditions are tube voltage 30 KV, tube current 100 mA, collimator 100 μm, measurement time 1000 seconds, and the measurement location is 100 μm away from the inner and outer surfaces, and three points from the inner and outer surfaces as the measurement center. Measurements were made. After the measurement, integral intensity calculation was performed in the range of 10.071 degrees to 30.071 degrees to obtain the peak position and the half width.
[0093]
[Example 1]
A preform with a basis weight of 20 g was formed by compression molding. The thickness distribution in the circumferential direction of the body of the preform was uniform (maximum thickness−minimum thickness = 0.07 mm or less), and this was biaxially stretch blow molded to obtain a bottle. The difference in thickness (maximum thickness−minimum thickness) in the circumferential direction of the body portion of the bottle was about 0.06 mm or less. When this bottle was subjected to a storage test, no crazing or whitening occurred in all of the ten bottles, and the appearance was the same as before the storage test. Moreover, in the axial load measurement, the yield point strength was 46.0 kgf, satisfying the performance as a beverage bottle.
[0094]
[Example 2]
A preform with a basis weight of 20 g was formed by compression molding and injection molding.
Preforms manufactured by compression molding have a uniform thickness distribution in the circumferential direction of the body (maximum thickness-minimum thickness = 0.07 mm or less) and non-uniformity (maximum thickness-minimum thickness = 0.0). 08-0.15 mm). All preforms manufactured by injection molding had a uniform wall thickness distribution in the circumferential direction. These preforms were biaxially stretch blow molded to obtain bottles.
A bottle manufactured from a preform manufactured by compression molding and having a nonuniform distribution of thickness in the circumferential direction of the trunk part has a difference in thickness in the circumferential direction of the trunk part (maximum thickness-minimum thickness). It was 0.15-0.06 mm, and the difference in the wall thickness in the circumferential direction of the body of the bottle obtained from the other preforms was about 0.06 mm or less.
X-ray measurements of these bottles were performed. The results are shown in Table 1 below.
[0095]
[Table 1]
Figure 0003823641
[0096]
[Comparative Example 1]
A preform with a basis weight of 20 g was formed by injection molding. The obtained preform was biaxially stretch blow molded to obtain a bottle. When the obtained bottle was subjected to a storage test, a craze of about 2 mm occurred at the center of the bottom of the four bottles, and whitening of about φ10 mm occurred on the other three bottles.
[0097]
[Comparative Example 2]
A preform with a basis weight of 20 g was formed by compression molding. The thickness distribution in the circumferential direction of this preform was non-uniform (maximum thickness−minimum thickness = 0.08 to 0.15 mm). This was biaxially stretch blow molded to obtain a bottle. The obtained bottle had a difference in wall thickness in the circumferential direction (maximum wall thickness-minimum wall thickness) of 0.15 to 0.06 mm.
When this bottle was subjected to a storage test, no crazing or whitening occurred in all of the ten bottles, and the appearance was the same as before the storage test. However, the yield point strength in the axial load measurement was 30.2 kgf, which did not satisfy the performance as a beverage bottle. The results of the storage test and the axial load measurement are shown in Table 2 below.
[0098]
[Table 2]
Figure 0003823641
[0099]
【The invention's effect】
According to the present invention, the preform is formed by compression molding of a thermoplastic resin, in particular, one-stage compression molding, so that the flow orientation strain at the center of the bottle bottom is successfully detected and the fluid orientation strain is substantially not generated. By biaxial stretching blow molding of this preform, the bottom is stretched uniformly and uniformly, and there is little flow orientation distortion at the bottom, resulting in improved impact resistance and buckling strength of the bottom. In addition, it has become possible to produce a bottle that is excellent in environmental crack resistance at the center of the bottom, does not cause crazing and whitening during storage, and has excellent appearance characteristics.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing an example of a bottle of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a sample used for X-ray diffraction.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a method of X-ray diffraction.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing how to obtain a peak position and a half-value width in X-ray diffuse scattering.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the peak position and the half width at various bottle bottoms.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the difference in peak position (B-A) and the difference in half-value width (C-D) at various bottle bottoms.
FIG. 7 is a plan view showing the overall arrangement of the apparatus used in the one-stage compression molding method.
8 is a side view of the apparatus of FIG.
FIG. 9 is a plan view of an apparatus for cutting and supplying molten mass.
10 is a side view showing each stage of the apparatus of FIG. 9;
FIG. 11 is a side sectional view for explaining each stage of the compression molding process.
FIG. 12 is a side sectional view for explaining each stage of a preform removing process after compression molding.
FIG. 13 is a cross-sectional view of an example of a blow molding preform used in the present invention.
FIG. 14 is a cross-sectional view of another blow molding preform used in the present invention.
FIG. 15 is a cross-sectional view of another blow molding preform used in the present invention.

Claims (4)

熱可塑性樹脂の圧縮成形で形成されたプリフォームの二軸延伸ブロー成形で形成され、口部、肩部、胴部及び底部を備えたボトルにおいて、前記プリフォームが下部の温度低下が抑制された溶融塊を圧縮成形することにより形成されており、前記底部の中心は流動配向による残留歪みの実質上影響外にあることを特徴とするボトル。Is formed by biaxial stretch blow molding of preforms formed by compression molding of a thermoplastic resin, the mouth portion, a shoulder portion, in a bottle having a body portion and a bottom portion, the preform the temperature drop of the lower portion is suppressed The bottle is formed by compression-molding the molten mass, and the center of the bottom portion is substantially outside the influence of residual strain due to flow orientation. 前記プリフォームが、溶融塊の重心よりも上の部位を把持部材で把持して金型に供給された、円柱乃至円柱に近い形状の溶融塊を圧縮成形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に記載のボトル。 The preform is formed by compression-molding a molten lump having a cylindrical shape or a shape close to a cylinder, which is supplied to the mold by holding a portion above the center of gravity of the molten lump with a holding member. The bottle according to claim 1. 前記プリフォームが胴部周方向における最大厚みと最小厚みの差(tmax−tmin)が0.07mm以下であるプリフォームであることを特徴とする請求項1又は2に記載のボトル。The bottle according to claim 1 or 2, wherein the preform is a preform having a difference (tmax-tmin) between a maximum thickness and a minimum thickness in a circumferential direction of the body portion of 0.07 mm or less. ポリエステル樹脂から成り、ボトル底部の中心部が、X線(Cu−α)を器壁厚み方向に入射して測定して、2θ=19.45〜20.50゜に散漫散乱ピークを有すると共に、底部中心部の外面側部分のピーク位置(A)が底部中心部の内面側部分のピーク位置(B)よりも低角度であり、且つその差(B−A)が0.15度以上であり、しかも底部中心部の外面側部分のX線散漫散乱ピークの半価幅(C)が底部中心部の内面側部分のX線散漫散乱ピークの半価幅(D)より大であり、且つその差(C−D)が0.10度以上であることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のボトル。  Made of polyester resin, the center of the bottom of the bottle has a diffuse scattering peak at 2θ = 19.55 to 20.50 ° as measured by incident X-rays (Cu-α) in the wall thickness direction, The peak position (A) of the outer surface side portion of the bottom center portion is lower than the peak position (B) of the inner surface portion of the bottom center portion, and the difference (B−A) is 0.15 degrees or more. Moreover, the half width (C) of the X-ray diffuse scattering peak at the outer surface side portion of the bottom center portion is larger than the half width (D) of the X-ray diffuse scattering peak at the inner surface portion of the bottom center portion, and The bottle according to any one of claims 1 to 3, wherein the difference (C-D) is 0.10 degrees or more.
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