JP2901632B2 - 熔融押出しされた重合体組成物の成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱可塑性重合体組成物が熔融物として提供さ
れ、連続した物品が熔融物から成形される方法に関す
る。

上記の工程自体は周知であり、連続的且つ高速度で操
作することができる。従って熔融状態の熱可塑性組成物
の連続的供給物が与えられ、次いで切断及び移送手段に
よって成形位置に移送される熔融片に連続的に切断さ
れ、そして移送された熔融片は次いで成形位置において
所望の成形物品に成形される。例えば各片は容器の蓋に
移送され、そこで蓋の中でガスケットとして成形され
る。

都合の悪いことには、熔融した熱可塑性重合体組成物
は極めて粘着性である傾向があり、そのため熔融物が接
触する表面には何にでも粘着する傾向がある。例えば切
断は熔融物がオリフィスから連続的に押出される際に、
押出用オリフィスの箇所で行われることが多く、そのた
め熔融物がオリフィスの壁に粘着する傾向がある。この
ために長期間且つ高速度の生産が困難になることがあ
る。

切断及び移送はオリフィスを横切ってこすり取り、熔
融片を所望の位置に投射する可撓性の切断用ブレードを
用いて行うことができる。しかしこれが都合良く行われ
るためには、投射された熔融片の移動の方向が予め極め
て正確に定められていなければならないことが必要であ
り、そして切断装置及び／又はオリフィスの周囲の壁の
汚染により、移動の方向は予想し難く、且つ屡々不規則
なものとなり易いので、或種の熔融組成物の場合には操
作不能となることがある。同様に熔融片が移送表面（tr
ansfer surface）により運ばれる場合は、汚染のために
この操作の信頼性がなくなることがある。

これらの問題は、この工程が比較的高速で極めて多数
の非常に小さい熔融片を発生させる操作を行う場合、特
に本工程が熔融物を小片に分割し、それらの各々が容器
の蓋中に入れられて、その蓋の中で成形されてガスケッ
トを形成する場合に、特に重要である。

ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体又は類似
の物質を基剤とした熱可塑性組成物はかようなガスケッ
トに好適なことが多いが、かような組成物は熔融時に極
めて粘着性であることが屡々である。従って、かような
熔融物の、特に上記のような投射的な（projective）機
構による高速細分割及び移送は、上に挙げた点が無けれ
ば好適である多くの熱可塑性組成物に関して、工業的に
都合良く操作することが困難であるか又は不可能である
ことが認められている。これらの理由のためにそのガス
ケットヘの適性よりもむしろその細分割及び移送特性の
観点から、熱可塑性樹脂を選択することが屡々必要であ
る。例えばポリ塩化ビニルが屡々使用されるが、それは
他の理由で好適であり得る物質よりも、熔融状態にある
間に細分割及び移送することが一層容易であるからであ
る。

本発明の背後にある目的は、熔融した熱可塑性材料、
特にポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体又は熱
可塑性ゴムのような重合体を基材とした材料の細分割及
び移送により、小さい成形物品の製造の際に生起し得る
粘着の問題を最小限とする方法を見いだすことである。

本発明を要約すれば、容器の蓋のガスケットのような
成形物品が、熔融熱可塑性組成物の連続的供給物を連続
的に熔融片に切断し、熔融片をガスケット又は他の所望
の物品に成形する成形位置に移送することによって熱可
塑性組成物から、例えば１分間当たり100片以上の高速
度で製造され、そして該組成物は、熔融組成物が切断さ
れ、及び成形位置に移送される際に接触する表面上に熔
融離型層（melt−release layer）を連続的に補給する
熔融離型剤を含有することである。

本発明による方法は熱可塑性重合体から成る熔融した
熱可塑性組成物の連続的な供給を提供し、及び供給物を
連続的に切断して熔融片とし、そして切断及び移送手段
により熔融片を成形位置に移送し、且つ移送された熔融
片を所望の成形物品に成形する工程から成り、そして本
工程においては組成物は熔融離型剤を含有し、且つ切断
及び移送手段上には熔融離型層が存在し、この層は熔融
組成物からもたらされる熔融離型剤により連続的に補充
されている。

本発明は切断及び移送工程の際に、切断及び移送手段
の或部分又は総てが、本工程の操作が妨げられる程度に
まで汚染されて実質的な危害を蒙る程組成物が充分に粘
着性である場合に有効である。本発明は熱可塑性組成物
がガスケットの成形の押出し工程に通常必要である範囲
の熔融粘度を有する時、例えば組成物が３以上、往々に
して最高50g/10分（190℃/2.16kg）のメルト・フロウ・
インデックスを有する時に特に有効である。組成物はや
や低い粘度、例えば15以上及び屡々25以上、例えば30な
いし45のメルト・インデックスを有していてもよい。

本発明は供給物の切断により１分間当たり100以上、
通常は300以上及び屡々5000以上の熔融片を生産する高
速工程を主として志向しているが、実際の操作の場合に
は速度が早過ぎることは不便であり、一般には１分間当
たり2,000又は3,000片以下である。往々にして一つの成
形物品が一つ以上の切断片から製造されることが望まし
いこともあるが、一般には各成形物品は単一の切断片か
ら成形される。

本発明は容器の蓋、及び特にプラスチックの蓋、例え
ばポリプロピレンの蓋の成形されたガスケットの製造に
特に有効である。好適な方法においては、熔融した熱可
塑性の、ガスケットを形成する熱可塑性重合体から成る
材料の連続的な供給物を提供すること、供給物を個々の
熔融片に切断すること、及び熔融物に切断並びに移送表
面手段を使用することによって各蓋中に一つの熔融片を
移送することにより、多数の蓋の各々の中でガスケット
が成形され、且つ熔融したガスケット成形材料は溶融離
型剤を含有し、且つ切断及び移送表面手段上には熔融離
型層が存在し、この層は熔融物からもたらされる熔融離
型剤により連続的に補充されている。

熔融物の連続的供給は例えばキャリヤー上で行うこと
もできるが、一般には連続的供給物はオリフィス・ヘッ
ドのオリフィス面にあるオリフィスを通して押出され、
連続的切断は事実上押出点において行われる。

切断表面は押出しの速度に対して各切断片が所望の容
積を有するように、押出し方向を横切って回転又は往復
運動する、例えばブレード、ワイヤ又は他の前縁を有す
る表面である。

切断及び移送手段は熔融片を同時に切断及び移送する
単一の装置から成っていてもよく、又は熔融片を切断す
るための装置、及びそれらを移送する他の装置の二つの
別個の装置から成っていてもよい。好適には、熔融物が
オリフィス面のオリフィスを通して押出される時に、切
断装置はオリフィス面を横切ってこすり取るように、オ
リフィスの前面又は上方の軸上で且つオリフィスに対し
て横断するように高速で回転でき、こうしてオリフィス
面は熔融離型層が供給される切断及び移送手段の一部と
なっている。

他の好適な方法においては、切断及び移送手段はオリ
フィス面、及び後方に屈曲する際に該面を横切ってこす
り取り、それにより熔融物から切片を切断し、次いで前
方にスナップして切片を成形位置に投射する可撓性ブレ
ードから成る。この形式の工程はHC（商標）キャップ・
プロセスとして既知であり、例えば米国特許第4,277,43
1号及びヨーロッパ特許第73334号に記載されている。

本発明の他の方法においては、切断及び移送手段は熔
融物の連続的供給物が切片に切断される切断機、及び切
断片が成形位置に移送される少なくとも一つの移送表面
から成る。この移送表面は切断位置から成形位置に運ぶ
スプーン、プランジャー又は他のキャリヤーから成る。
移送の或部分又は総ては空気圧又は真空の応用によるも
のであってよい。これらの形式の方法はサクミ（Sacm
i）（商標）法及びザパタ（Zapata）（商標）法のよう
な既知の方法を含む。かような方法は例えば米国特許第
3,705,122号，米国特許第4,518,336号及びヨーロッパ特
許第207385号に記載されている。

熔融離型剤は熱可塑性組成物中に混和されており、そ
れが切断表面、及び本発明以前には粘着が問題であった
任意の他の表面上に熔融離型層を形成し、且つ補給する
ような物質及び量のものである。従って表面手段への熔
融物の付着を減少させ又は除去する任意の化合物（又は
化合物の配合物）であることができる。こうした化合物
は例えば線状低密度ポリエチレンがフィルムとして押出
される時の熔融破壊又はゲルのたてすじを減少させるた
めに使用される、薄いフィルムの製造工程における加工
助剤として既知である。

勿論熱可塑性材料のガスケットに脂肪酸アミドのよう
なスリップ助剤を混入することは既知であるが、かよう
な物質は一般に極めて少量存在しており、特に一般に長
期の保存に際してのみガスケットの表面に移行するよう
な量である。従ってそれらは高速熔融工程の間スリップ
を増大させるには適切でなく、且つ特にこれらのスリッ
プ助剤は熔融した熱可塑性材料の付着を軽減するには適
当でないことが屡々である。

好適な熔融離型剤はフルオロカーボン重合体及びオル
ガノシリコン重合体、例えばシロキサンである。特に好
適なものはペルフルオロ炭化水素、別にフルオロエラス
トマーとしても知られているもので、例えばポリテトラ
フルオロエチレン、及びシロキサン重合体である。

使用できるフルオロエラストマー、及びそれらを重合
体中に配合する方法は、例えば米国特許第3,940,455号
及び第4,740,341号に記載されている。適当なシリコン
化合物及びそれらを熱可塑性組成物中に配合する方法
は、例えば米国特許第2,888,419号、第3,328,482号及び
第4,535,113号に記載されている。米国特許第4,535,113
号に記載されているシリコン化合物は本発明での使用に
特に好適である。適当なフルオロエラストマーはデュボ
ン（DuPont）社からヴィトン（Viton）の商品名で入手
でき、及び適当なシリコン重合体はユニオン・カーバイ
ド（Union Carbide）社からユカルシル（Ucarsil）PAの
商品名で入手でき、特にヴィトンＡ、ヴィトン・フリー
・フロウ（Viton Free Flow）23、及びユカルシルPA−1
/D55として知られる材料は特に好適である。

好適な熔融離型剤は固体状で且つ押出し可能である。

好適な熔融離型剤は長期に亙る切断及び移送の際に徐
々に熔融離型被覆を形成し、この被覆の形成が必須であ
る。シリコン油、又は炭化水素を用いても或程度有効な
結果を得ることができるが、かような材料は何か他の熔
融離型助剤、例えばフルオロエラストマー又はシロキサ
ンと共に使用しなければ、最適な性状を与えない。

好適なフルオロエラストマー及びシロキサン熔融離型
助剤は工程を連続的且つ高速で操作することを可能とす
るが、切断及び移送表面手段上に適切な熔融離型層が形
成されるまで数分間を要するので、初期の始動には必ず
しも満足とは言えない。これは許容できるが、しかし表
面手段に離型被覆、例えばポリテトラフルオロエチレン
の被覆が施されてあれば、始動の際にも満足な結果が得
られる。組成物は初期の始動の際に熔融離型層を与える
二次的熔融離型剤を含むことが好ましい。この二次的溶
融離型剤にはシリコン油が好ましい。適当なシリコン油
がバイエル（Bayer）社からバイシラン（Baysilane）M1
000の商品名で入手できる。しかし鉱油又はホワイト油
として知られている炭化水素油が或事例には適切な改善
を与えることができる。シリコン油及び炭化水素油の配
合物も使用できる。

ガスケット又は他の物品を成形するために本発明にお
いて使用される熱可塑性組成物は新規材料であり、熱可
塑性重合体及び、上記のように好適にはフルオロカーボ
ン及び／又はオルガノシロキサンであって、好適にはシ
リコン油又は炭化水素油或いは好適にはその両者をも含
む熔融離型剤から成る。組成物は又蓋のガスケットのス
リップを促進する普通の形式のスリップ助剤、例えば脂
肪酸アミドを含んでいてもよい。

長期に亙る形成及び補充のための主要な一次熔融離型
剤の量は、全体の組成物に対し、一般に0.05ないし１重
量％、通常は0.1ないし0.5重量％、最も好適には約0.2
重量％である。シリコン油又は鉱油のような二次的な熔
融離型剤は全体の組成物に対し、一般に0.05ないし５重
量％、好適には約0.5ないし２重量％の量で添加され
る。総ての場合において、日常的な最適化により最も効
果的な量が決定される。

熱可塑性組成物の他の部分は、随時少量の充填剤、顔
料、安定剤、酸化防止剤又は粘着付与樹脂のような添加
剤が添加された熱可塑性重合体材料であり、該添加剤の
量は一般に合計重量の10％以下、屡々３％以下である。
スリップ助剤が存在するとすれば、一般に0.5ないし５
％、屡々0.5ないし２％の量である。

本発明の一つの利点はポリ塩化ビニル又他の塩素含有
重合体の使用を避けることができる点にあるので、重合
体材料は炭化水素又炭化水素エステルであることが好ま
しい。適当な重合体材料はポリエチレン、ポリプロピ
レン、熱可塑性ゴム、エチレン プロピレン共重合体、
酸改質エチレンプロピレン共重合体、ブチル ゴム、ス
チレン ブタジエン ゴム、カルボキシル化スチレン
ブタジエン、ポリイソプレン、スチレン イソプレン
スチレン ブロック共重合体、スチレン エチレン ブ
チレン スチレン ブロック共重合体、ポリスチレン、
エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン（メタ）アクリ
レート共重合体（例えばエチレン ブチルアクリレート
共重合体）及びエチレン ビニルアルコール共重合体で
ある。特に好適な組成物は、重合体がエチレン酢酸ビニ
ル又はポリエチレン又は熱可塑性ゴム又はそれらの配合
物から成るものである。ポリエチレンを使用する場合
は、低密度ポリエチレンが好適であり、極めて低密度の
ポリエチレンであってもよい。エチレン酢酸ビニル共重
合体が使用される場合は、それが一部を構成する全体の
組成物のメルト・インデックスが所定の工程に対し好適
な範囲内にあるように、メルト・インデックスを有する
よう選択することが好ましい。一般に酢酸ビニル含量は
１−28％、好適には９−18％の範囲内にある。

下記は本発明の実施例を示すものである。

実施例１ 28％の酢酸ビニルを含む100部のエチレン酢酸ビニル
重合体、0.2部の酸化防止剤、１部の脂肪酸アミド ス
リップ助剤、１部の二酸化チタン及び0.01部のカーボン
・ブラックから約35のメルイト・インデックスを有する
熱可塑性組成物を形成する。組成物は又一次熔融離型剤
として５部のフルオロエラストマー（ヴィトン・フリー
・フロウ23）及び二次熔融離型剤として１部のシリコン
油（バイシラン M1000）及び１部の鉱油の配合物を含
んでいる。

実施例２ 14％の酢酸ビニルを含む90部のエチレン酢酸ビニル重
合体、10部のスチレン ブタジエン スチレン熱可塑性
ゴム、１部の脂肪酸アミドスリップ助剤、１部の二酸化
チタン、0.2部の酸化防止剤及び0.01部のカーボン・ブ
ラックから熱可塑性組成物を形成する。該組成物は又一
次熔融離型助剤として0.25部のシロキサン（５部のユク
ラシル PA−1/D55として導入される）、及び二次熔融
離型助剤として１部のシリコン油（バイシラン M100
0）及び１部のホワイト油を含んでいる。

各実施例において組成物を通常の方式で熱可塑性熔融
物に配合し、この熔融物をオリフィス・ヘッドの円形オ
リフィスを通して連続的に押出す。壜の蓋の列をオリフ
ィス・ヘッドに隣接した位置に連続的に供給する。押出
しの方向に対し横方向に取り付けられた切断装置は高速
で回転し、オリフィス・ヘッドの表面を拭い、各蓋がオ
リフィス・ヘッドに近接した位置に来る時に各蓋中に連
続して一つの熔融ペレットを移送する。一般的な方法は
米国特許第4,277,431号に記載された通りである。蓋は
ヨーロッパ特許EP−Ａ第73334号に記載されたものが好
ましい。

各蓋中の熔融ペレットは該特許明細書に記載されたよ
うに成形されて蓋の周りに輪形のガスケットを形成す
る。

本工程が一次熔融離型剤のみを用いて行われるなら
ば、始動後の最初の数分間の間ペレットの移送の正確度
は幾分か不安定であり、又は或場合には始動が不可能の
こともある。始動が可能であったとしても、ペレットの
移送の精度は、表面が離型層で被覆されている時に向上
するであろう。

本工程がシリコン油及び／又は鉱油は存在するが、一
次熔融離型剤が存在せずに実施された時には、その結果
始動は満足に行われようが、長期に亙るペレットの移送
の正確さは満足するに足るものではない。

本工程がシリコン油、鉱油又は一次熔融離型剤を用い
ずに操作された場合、始動後の最初の数分間におけるペ
レットの走行の方向は不安定であり、装置は迅速に目詰
まりして操作不能となる。

これはEVAを基材とした通常のガスケット成形組成物
に対してこの種の切断及び成形方法が不適当であること
を示し、それは又この種の方法が主として、例えばポリ
塩化ビニルを基材とした組成物に使用されてきた理由で
ある。しかし本発明によって、例えばEVAを基材とした
組成物を用いてこの種の方法を使用することが今や可能
である。

本発明の主なる特徴及び態様は以下の通りである。

1.熔融した状態の熱可塑性組成物の連続的な供給を提供
し、切断及び移送手段により供給物を連続的に切断して
熔融片とし、且つ熔融片を成形位置に移送し、そして移
送された熔融片を所望の成形物品に成形することによっ
て熱可塑性重合体を含む熱可塑性組成物から多数の成形
された物品を製造する方法において、組成物が熔融離型
剤を含有し、且つ切断及び移送手段上に熔融離型剤層が
存在し、この層が熔融組成物からもたらされる熔融離型
剤により連続的に補給されることを特徴とする方法。

2.熔融熱可塑性組成物がオリフィス面にあるオリフィス
を通って押出しによって供給され、そして供給物がオリ
フィスの箇所で熔融片に切断される上記１に記載の方
法。

3.切断及び移送手段がオリフィス面、及び後方に屈曲す
る際に該面を横切ってこすり取って熔融物から切片を切
り取り、次いで前方にスナップして切片を成形位置に投
射する可撓性ブレードから成る上記２に記載の方法。

4.切断及び移送手段が連続的な供給物を切片に切断する
切断機、及び切片が成形位置に移送される少なくとも一
つの移送表面から成る上記２に記載の方法。

5.成形された物品が容器の蓋中に成形されたガスケット
であり、そして一つの熔融片が各蓋中に移送される上記
の任意の項に記載の方法。

6.熔融離型剤がフルオロカーボン重合体、オルガノシリ
コン重合体、シリコン油及び炭化水素油から選択された
物質から成る上記の任意の項に記載の方法。

7.熔融離型剤がフルオロカーボン重合体、及びオルガノ
シリコン重合体から選択された物質から成る上記６に記
載の方法。

8.熔融離型剤が又シリコン油及び炭化水素油から選択さ
れた二次的物質を含む上記７に記載の方法。

9.熔融離型剤が又シリコン油を含む上記７に記載の方
法。

10.熔融離型剤がフルオロエラストマーを含む上記の任
意の項に記載の方法。

11.熔融離型剤がシロキサンを含む上記の任意の項に記
載の方法。

12.組成物が又脂肪酸アミド スリップ助剤を含む上記
の任意の項に記載の方法。

13.熱可塑性重合体がエチレン酢酸ビニル重合体、ポリ
エチレン及び熱可塑性ゴムから選択される上記の任意の
項に記載の方法。

14.熔融片が１分間当たり100片以上の速度で切断及び移
送される上記の任意の項に記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スチーブン・アンドルーズ・カール・ホ ワイト イギリス国エルユー79イービー・ベツド フオードシヤー・ノースリートンバザー ド・アイビングホー・ステイシヨンロー ド56 (56)参考文献 特開 昭61−197647（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−129639（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−28542（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−264667（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−48508（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−132038（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−106904（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熔融した状態の熱可塑性組成物の連続的な
   供給を提供し、切断及び移送手段により供給物を連続的
   に切断して熔融片とし、且つ熔融片を成形位置に移送
   し、そして移送された熔融片を所望の成形物品に成形す
   ることによって熱可塑性重合体を含む熱可塑性組成物か
   ら多数の成形された物品を製造する方法において、組成
   物がフルオロカーボン重合体、オルガノシリコン重合体
   及びその混合物からなる群から選択された熔融離型剤
   を、該熔融離型剤が熔融片に切断及び移送の間に切断及
   び移送手段上に熔融離型剤層を形成するように含有し、
   そしてこの層が熔融組成物からもたらされる熔融離型剤
   により連続的に補給されること；熔融熱可塑性組成物が
   オリフィス面にあるオリフィスを通って押出しによって
   供給され、そして供給物がオリフィスの箇所で熔融片に
   切断されること；切断及び移送手段がオリフィス面、及
   び後方に屈曲する際に該面を横切ってこすり取って熔融
   物から切片を切り取り、次いで前方にスナップして切片
   を成形位置に投射する可撓性ブレードから成ること；熔
   融片が１分間当たり100片以上の速度で切断及び移送さ
   れること；及び成形された物品が容器の蓋中に成形され
   たガスケットであり、そして一つの熔融片が各蓋中に移
   送されること、を特徴とする方法。
2. 【請求項２】組成物が又脂肪酸アミドスリップ助剤を含
   む請求項１に記載の方法。