JPH0476860B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、周状側壁部に二軸方向の分子配向が
付与され、縦横強度比の改善されたしごき加工プ
ラスチツク缶及びその製造法に関する。

（従来の技術） ポリエチレンテレフタレートの如きプラスチツ
クから形成された非晶質プリフオームを、ポンチ
で支持し、該プリフオームの側壁部をその外周よ
りも小径の環状ダイスと係合させて、側壁部をし
ごき加工することにより、側壁部に分子配向され
た容器を製造することは、特開昭57−34925号公
報や米国特許第4405546号明細出により既に知ら
れている。

（発明が解決しようとする問題点） この先行技術の方法では、ポンチとダイスとの
相対的軸方向移動により、プリフオームの周状側
壁部が軸方向に延伸され、軸方向にのみ分子配向
を生じる。このため、このしごき缶では、軸方向
の強度は著しく向上するが、周（横）方向の強度
は著しく低く、縦横強度比が著しくアンバランス
である。

実際に、プラスチツク容器に炭酸飲料等の自生
圧力を有する内容物を充填した場合、容器胴の周
方向への膨張が無視し得ないオーダーで生ずるこ
とが二軸延伸ボルト等についても問題とされてお
り、上述した一軸配向のしごき缶では、容器胴の
周方向の膨張や、或いは著しい場合には縦裂のト
ラブルを発生することが容易に了解されよう。

このため、従来のプラスチツクしごき容器で
は、軸方向にしごき加工で延伸したものを、更に
ブローによる膨帳周方向延伸に賦する手段が実際
に採用されているが、この場合には、しごき成形
の他に膨帳ブロー延伸という手段が必要となり、
工程数及び製造コストの点で未だ十分満足し得る
ものではない。

従つて、本発明は、従来のプラスチツクしごき
成形缶における上記欠点を改善し、しごき成形工
程で缶の周状側壁部に二軸方向の分子配向を付与
し得る方法、並びに周状側壁部に特異な二軸分子
配向が付与され、縦横強度比が改善されると共
に、前述した周方向膨張や縦裂等のトラブルが解
消されたプラスチツクしごき缶を提供することを
課題とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明者等は、エチレンテレフタレート単位を
主体とするポリエステル製の非晶質プリフオーム
を、該ポリエステルのガラス転移点以上の温度に
おいてポンチとダイスとの間でしごき加工を行う
ことから成るしごき加工プラスチツク缶の製造方
法において、ポンチとダイスとを相対的に回転さ
せながらプリフオームのしごき加工を行うときに
は、周状側壁部に二軸方向の分子配向を与えるこ
とが可能となることを見出した。

本発明者等は更に、こうして製造されるしごき
加工プラスチツク缶では、周状側壁部は密度法で
測定して25％以上の配向結晶化度を有し、周状側
壁部は、螢光偏光法で測定して、主軸配向係数(l)
及び副軸配向係数(m)が、ｌ＋ｍ≧0.4及び1.5≧
ｌ／ｍ≧1.1となるように二軸方向に分子配向さ
れると共に、配向主軸が缶軸方向に対して３乃至
30度の偏りを有しており、縦横強度比の著しい改
善が可能となることを見出した。

（作 用） 本発明に用いる回転しごき成形法を説明するた
めの第１図において、ポリエチレンテレフタレー
ト（PET）から製造された非晶質の有底プリフ
オーム１は、その中に嵌挿されたポンチ２により
支持されている。このポンチ２に同軸に且つ相対
的に軸方向に移動可能に環状ダイス３が設けられ
ている。また、環状ダイス３は周方向に回転可能
に支持されている。

有底プリフオーム１は底部４と周状側壁部５と
を有しており、環状ダイス３はポンチ２の外径よ
りも大であるが、プリフオーム周状側壁部５の外
径よりも小さい内径を有する加工先端部６を有し
ている。

第１図において、環状ダイス３は矢印方向に回
転し、この状態でポンチ２が下方向に移動する。
これにより、プリフオーム周状側壁部５が回転し
ている環状ダイス加工先端部６と係合しつつ、周
状側壁部５がポンチ２外面とダイス３加工先端部
とで規制される厚みに薄肉化されてしごき加工が
完了する。

本発明は、ダイス３とポンチ２との間に相対的
な回転を与えつつ相対的な軸方向のストローク移
動を行わせると、形成されるプラスチツク缶の周
状側壁部に二軸方向の分子配向が付与されるとい
う新規発見に基ずくものである。プリフオーム１
を支持するポンチ２とダイス３との軸方向のスト
ローク移動により、周状側壁部５の軸方向への延
伸薄肉化が行われ、軸方向への分子配向が行われ
ることは既に述述べた通りであるが、本発明にお
いては、回転下にあるダイス加工先端部と側壁部
５とが係合することにより周方向への分子配向も
有効に付与されるのである。

第２図は、本発明の回転しごき成形法で得られ
るしごき缶側壁部について、偏光螢光法で測定し
て得られる配向分布曲線であり、この図面でＹは
缶の軸方向を、Ｘは缶の周方向（軸方向と直角方
向）を夫々示す。この図面から、本発明によりし
ごき成形缶の側壁部は典型的な二軸配向の配向分
布を示すことが了解されよう。

本明細書において、二軸方向における分子配向
の程度は、密度法による配向結晶化度と螢光偏光
法による主軸及び副軸の配向係数（ｌ，ｍ）とで
規定することができる。

密度法による結晶化度（D_c）とは、密度勾配
管を使用して、ASTM1505に記載の方法で、下
記式 D_c＝P_s−P_a／P_c−P_a×100 …(1) 式中、P_sは試験すべき試料の密度（ｇ／c.c.）、
P_aは結晶化度ゼロ％の無定形フイルムの密度
（1.333ｇ／c.c.）、P_cは単位格子パラメータから
計算される結晶の密度（1.455ｇ／c.c.）である。

より算出される値である。

この結晶化度（D_c）は、全体としての配向結
晶化の程度を表わすものであり、本発明によるし
ごき缶は、25％以上、特に30％以上の結晶化度を
有することにより、耐内圧しごき缶に要求される
剛性、引張り強度、耐圧性等が満足されるもので
ある。

螢光偏光法による配向係数は次のように求めら
れる。

測定すべき試料を、螢光剤（住友化学製ホワイ
ト・フルオアPSN）の0.5重量容量％ベンゼン溶
液に20時間浸漬し、取出した試料をベンゼンで洗
浄して、処理試料とする。

日本分光器株式会社製の偏光螢光光度計FOM
−１を使用し、光源として365nmのものを使用
し、前記試料をセツトし、偏光子及び検光子を平
行にセツトして、試料を回転させつつ、透過光の
角度分布をチヤートとして求める。

回転角（ω）における螢光偏光強度は、 Ｉ（ω）＝Kφ（lcos⁴ω＋msin⁴ω＋3n／８）
…(2) で表わされ、ここでｌは試料面主軸方向への配向
係数、ｎは試料面副軸方向への配向係数、ｎは非
配向の係数であり、ｌ＋ｍ＋ｎ＝１とする。

で表わされる。

今、主軸（回転角がゼロに最も近い角度の配向
軸を主軸とし、これから離れた配向軸を副軸とす
る）の回転角度をα、副軸の回転角度をβ、主軸
と副軸との間で螢光偏光強度が最小となる回転角
度をγとし、上記各角度における螢光偏光強度Ｉ
（α），Ｉ（β），Ｉ（γ）をチヤートから
求める。各角度の値及び強度値を式(2)に代入し、
３つの方程式からｌ，ｍ，ｎの値を算出する。

尚、チヤートの螢光偏光強度分布が点対称でな
い場合には、Ｉ（α）とＩ（α＋π）との平
均値を求め、これをＩ（α）の値とすればよ
く、これはＩ（β）及びＩ（γ）についても
同様である。

本発明によるプラスチツクしごき缶では、面内
配向係数（ｌ＋ｍ）が0.4以上、特に0.42以上で
あり、且つ主軸と副軸との配向係数比（ｌ＋ｍ）
が1.1乃至1.5、特に1.1乃至1.45の範囲内にある。
面内配向係数（ｌ＋ｍ）は、缶周状側壁部におけ
る面内配向の絶対的大きさを示すものであり、上
記範囲より小さい場合には、剛性、強度、耐圧性
等が不満足なものとなる。主軸−副軸配向係数比
（ｌ／ｍ）は、二軸配向のバランス度合いを示す
ものであり、この値が上記範囲よりも大きいと、
内圧による周方向膨張が大きくなつたり、また衝
撃による胴部の縦割れ等が生じ易く、一方上記範
囲よりも小さいと、缶の座屈強度が低下する傾向
がある。

本発明によるしごき缶は、配向主軸の角度
（α）が容器軸方向（高さ方向）から３乃至30度、
特に４乃至28度の偏りを有していることが顕著な
特徴であり、これは回転しごき成形に特有の配向
特性である。

（発明の好適実施態様） 本発明は、熱可塑性ポリエステル、特にエチレ
ンテレフタレート反復単位を主体とするポリエス
テル製の容器に有利に適用できる。ここで、エチ
レンテレフタレートを主たる繰返し単位とする熱
可塑性ポリエステルとは通常酸成分の80モル％以
上、好ましくは90モル％以上がテレフタル酸であ
り、グリコール成分の80モル％、好ましくは90モ
ル％以上がエチレングリコールであるポリエステ
ルを意味し、残部の他の酸成分としてイソフタル
酸、ジフエニルエーテル４，4′−ジカルボン酸、
ナフタレン１，４−または２，６−ジカルボン
酸、アジピン酸、セバシン酸、デカン１，10−ジ
カルボン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、また他
のグリコール成分としてプロピレングリコール、
１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコー
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、２，
２−ビス（４−ヒドロキシフエニル）プロパン、
２，２−ビス（４−ヒドロキシエトキシフエニ
ル）プロパン、またはオキシ酸としてｐ−オキシ
安息香酸、ｐ−ヒドロエトキシ安息香酸等を含有
するポリエステルを意味する。また成形性を損な
わない範囲内で３官能性以上の多官能成分を共重
合してもよい。またポリエチレンテレフタレート
と他の熱可塑性ポリエステルとの混合によりエチ
レンテレフタレートが80モル％以上となるような
２種以上の混合ポリエステルであつてもよい。

用いる熱可塑性ポリエステルは0.55以上の固有
粘度を有することが必要であり、好ましくは0.6
以上、更に好ましくは0.7〜1.4の固有粘度を有す
る。固有粘度とはフエノール／テトラクロロエタ
ン混合溶液（６／４重量比）にポリエステルを溶
解した溶液を30℃において測定した極限粘度であ
る。また本発明はポリエステルと他の樹脂たとえ
ばメタキシリレン基含有ポリアミド、ポリ塩化ビ
ニリデン、アクリロニトリルスチレン共重合体、
エチレンビニルアルコール共重合体のようなガス
バリヤー性のより優れた樹脂とのブレンド物や、
それらの多層積層体にも有利に適用されるもので
ある（以下、これらも含めてポリエステルと呼ぶ
ことにする）。

本発明のしごき加工缶を製造するには、先ず非
晶質ポリエステルの有底筒状プリフオームを製造
する。この有底筒状プリフオームは、ポリエステ
ルの射出成形で有利に製造される。別法として、
ポリエステルをパイプ状に溶融押出し、急冷して
非晶質パイプを製造し、所定寸法に切断した後、
底を閉じて有底プリフオームを製造する方法や、
パイプ状の溶融押出物を割金型でピンチオフし、
プリブローすることにより有底プリフオームを製
造する方法を採用することもできる。

この有底プリフオームを、ポリエステルのガラ
ス転移点以上、ポリエステルの結晶化温度よりも
低い温度、具体的には50乃至100℃の温度、特に
60乃至100℃の温度に維持し、前に説明したポン
チとダイスとの間で回転しごき成形に賦する。回
転は、ダイスを回転させながら行うのが望ましい
が、ポンチを回転させることも勿論であり、更に
ダイスとポンチとの両方を回転させることも可能
である。また、しごき成形用のストロークも、ポ
ンチを往復動させて行うことが望ましいが、ダイ
スを往復動させることも可能であり、両者を往復
動させることも可能である。

ダイス−ポンチの相対的回転速度は、ダイス加
工先端部での周速が300乃至2000mm／sec、特に
300乃至／1800mm／secとなる範囲が適当であるこ
とがわかつた。一方、しごき成形用のストローク
速度は、特に制限はないが、一般に50乃至1500
mm／sec、特に100乃至1000mm／secの範囲がよい。

しごき成形は、単一のダイスを用いて一段に行
つてもよく、また内径の異なる複数のダイスを使
用し、プリフオーム側壁部が次第に径の小さくな
るダイスと順次係合するようにして複数段で行う
ようにしてもよい。

一般に、式 D_R＝t_B−t_W／t_B×100 …(3) 式中、t_Bはプリフオーム側壁部の厚み（これは
缶の底の厚みに等しい）、t_Wはしごき缶側壁部の
厚み、 で定義されるしごき率は、全体として30乃至75
％、特に35乃至70％とするのがよい。

しごき成形後のプラスチツク缶は、ポンチから
抜取り、必要によりネツクイン加工、フランジ加
工等を行つて、巻締用フランジを備えてプラスチ
ツクしごき缶とする。また、所望によつては、し
ごき成形後の缶に対して、ポンチに支持した状態
で或いはストリツピングを行つた後、配向の熱固
定を行うこともできる。

製造されたプラスチツクしごき缶は内容物を冷
間或いは熱間で充填し、金属蓋との間で二重巻締
して、缶詰製品とする。

（発明の作用効果） 本発明によれば、しごき加工プラスチツク缶と
しては、初めて、側壁部に二軸分子配向を付与す
ることが可能となり、縦横強度比が著しく改善さ
れたプラスチツク缶の製造が可能となつた。ま
た、単一の工程で二軸分子配向を付与することが
でき、更にポンチ−ダイス間の相対的回転によ
り、しごき成形に必要な荷重を減少させ、しごき
成形性及び生産性を向上させ、不良率を低減させ
ることも可能となつた。

（実施例） 実施例 １ ポリエチレンテレフタレートを常法の射出成形
によつて、外径57mm、内径53mm、肉厚２mm、カツ
プ高さ50mmのカツプ状プリフオームを作製した。

このプリフオームを70℃に予備加熱をして、第
１図に図示した回転しごき装置にてしごき成形を
行なつた。この時の加工条件は次の通りである。

ダイス回転数 300r.p.m ポンチ速度 500mm／ｓ しごき率（D_R） 65％ このようにして得られたプラスチツク缶胴の諸
特性は以下の通りである。

缶胴部厚み 0.35mm 缶底部厚み 1.5mm 結晶化度（密度法） 30％ 面内配向係数（ｌ＋ｍ） 0.65 配向係数比（ｌ＋ｍ） 1.4 主軸配向の偏り 10度 この缶胴にフランジ加工を施こし、更に130℃
５秒の配向の熱固定を行ない容器とした。

この容器に4.0ガスボリウムの炭酸水を充填し、
アルミニウム製の金属蓋を巻締し、約2000缶の炭
酸水入りの容器を作製した。

この2000缶のうち、50℃及び37℃の恒温室に各
100缶ずつを１週間保存試験を行なつたところ、
高温に対する耐性、すなわち耐クリープ性が大幅
に改善されたことが判明した。特に外径膨張率が
すべて２％以下に抑えることができた。

また残りの充填缶を使用して落下試験（１ケー
ス30缶入りのカートン詰のものを使用）を行なつ
たところ、高さ1mからの落下にもかかわらず縦
割れするものは１缶も発見されなかつた。

実施例 ２ 上記実施例１において、回転しごき条件のうち
ダイスの回転数を変えた以外は、上記実施例１と
同様のプラスチツク缶胴を作製した。この時のダ
イスの回転数は450r.p.mとした。

このようにして作製したプラスチツク缶胴の諸
特性は以下の通りである。

結晶化度（密度法） 32％ 面内配向係数（ｌ＋ｍ） 0.72 配向係数比（ｌ＋ｍ） 1.25 主軸配向の偏り 15度 この容器も実施例１と同様に充填し、容器の経
時変化性、耐衝撃性等について評価したが何ら問
題は生じなかつた。

比較例 １ 上記実施例１において、しごき成形条件のうち
ダイスの回転を止めて、ダイス及びポンチ共に固
定の状態でしごき成形を行なつた以外は、上記実
施例１と同様にしてプラスチツク缶胴を作製し
た。

このようにして作製したプラスチツク缶胴の諸
特性は以下の通りである。

結晶化（密度法） 28％ 面内配向係数（ｌ＋ｍ） 0.883 配向係数比（ｌ＋ｍ） 1.6 主軸配向の偏り ０度 この容器も実施例１と同様に充填し、容器の経
時変化及び耐衝撃性について評価した結果、缶胴
部の経時変化については、外径膨張率が最大で10
％程度になるものがあり、ばらつきも極めて大き
かつた。一方、耐衝撃性については落下試験の結
果、缶胴の縦割れの発生するものが多数散見さ
れ、割れ発生率が20％程度にもなつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による回転しごき成形法を示す
概略図、第２図は本発明の回転しごき成形法で得
られた配向分布曲線の例を示す図面である。 １…プリフオーム、２はポンチ、３…環状ダイ
ス、４…底部、５…周状側壁部、６…環状ダイス
加工先端部、Ｘ…缶の周方向、Ｙ…缶の軸方向。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エチレンテレフタレート単位を主体とするポ
   リエステルのしごき成形で形成され、実質上未配
   向の底部と配向された周状側壁部とを有するしご
   き加工プラスチツク缶において、 該周状側壁部は密度法で測定して25％以上の配
   向結晶化度を有し、該周状側壁部は、螢光偏光法
   で測定して主軸配向係数(l)及び副軸配向係数(m)
   が、ｌ＋ｍ≧0.4及び1.5≧ｌ／ｍ≧1.1となるよう
   に二軸方向に分子配向されると共に、配向主軸が
   缶軸方向に対して３乃至30度の偏りを有すること
   を特徴とする二軸配向しごき加工プラスチツク
   缶。 ２ エチレンテレフタレート単位を主体とするポ
   リエステル製の非晶質プリフオームを、該ポリエ
   ステルのガラス転移点以上の温度においてポンチ
   とダイスとの間でしごき加工を行うことから成る
   しごき加工プラスチツク缶の製造方法において、
   ポンチとダイスとを相対的に回転させながらプリ
   フオームのしごき加工を行い、周状側壁部に二軸
   方向の分子配向を与えることを特徴とする二軸配
   向しごき加工プラスチツク缶の製造方法。