JPH07329156A - ポリエチレンナフタレートの射出延伸吹込成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プリフォームの離型とその後の伸吹込成形が
両立する表面温度の設定によりポリエチレンナフタレー
トの射出延伸吹込成形を可能となす。 【構成】 射出成形したポリエチレンナフタレートのプ
リフォーム射出金型から離型する前に、上記コア型とプ
リフォームとの境界に気体を圧入してプリフォーム内側
をコア型から縁切する。そのプリフォームの内部冷却が
未完で高温状態にあり、かつ離型直後のプリフォームの
表面温度が常温で７５°〜８５℃となる温度範囲にて離
型を行う。離型後の表面温度がプリフォームの内部熱に
より上昇中で１５０℃に達する前の時間内にて延伸吹込
成形を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ポリエチレンナフタ
レートを薄肉の飲料ボトルなどの容器に射出延伸吹込成
形する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥ
Ｔと略称する）の延伸吹込成形品は、透明性で耐衝撃性
を有し、ガスバリヤー性も比較的良好なことから 飲料
ボトルなどに広く採用されている。しかし耐熱性につい
ては熱変形温度（ガラス転移温度）が約７５℃なので、
高温充填を必要とする飲料ボトルとして採用する場合に
は、ヒートセット等の熱処理により耐熱性を高めて使用
している。このため耐熱ボトルと称されているＰＥＴボ
トルは、延伸吹込成形したまのＰＥＴボトルに比べてコ
スト高となっている。

【０００３】一般にＰＥＮと略称されているポリエチレ
ンナフタレートは、ＰＥＴよりも溶融温度（２６８℃）
及びガラス転移温度（１１３°〜１２３℃）が著しく高
く、薄肉容器としての耐熱温度も充填温度（８０℃前
後）以上でガスバリヤー性にも優れ、衝撃強度も充分で
透明性をも有するなどのことから、耐熱性飲料ボトルと
しての需要が期待されつつある。しかしながら、射出金
型に溶融樹脂を射出充填してプリフォームを成形し、そ
のプリフォームを吹込金型内にて容器などの中空成形品
に延伸吹込成形する成形法では、熱可塑性樹脂の殆どを
薄肉の中空成形品に成形することが可能とされている
が、しかし現状ではポリエチレンテレフタレート、ポリ
プロピレン、ポリカーボネート、塩化ビニールなどに限
られ、ＰＥＮによるボトルの延伸吹込成形は未だなし得
なかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】プリフォームの射出成
形から中空成形品への延伸吹込成形を連続して行う成形
法には、射出成形したプリフォームを冷却固化する前の
熱いうちに射出金型から離型し、その熱いプリフォーム
を温度調節してから吹込金型により中空成形品に延伸吹
込成形する方法と、特開平４−２１４３２２号公報に開
示されているように、離型後のプリフォームの温度調節
を省略して、直ちに延伸吹込成形を行う方法とがある。

【０００５】このいずれの射出延伸吹込成形において
も、プリフォームの成形は、プリフォーム外側を形成す
るキャビティ型とプリフォーム内側を成形するコア型と
から構成された射出金型と、プリフォームの口部外側を
形成するリップ型とを使用し、キャビティ型と該キャビ
ティ型の開口部と型閉したリップ型を貫通して、キャビ
ティ型内に挿入した上記コア型との間のキャビティに、
溶融樹脂をキャビティ型底部から射出充填して行ってい
る。

【０００６】射出成形したプリフォームは、延伸吹込成
形を受ける主たる部分の内部に成形に必要な充分な熱を
有するうちに射出金型から離型される。この離型はコア
型とリップ型の両方を上方に移動して、あるいはコア型
を上方にキャビティ型を下方に移動して行っており、離
型後のプリフォームは冷却固化した口部周囲をリップ型
に保持させたまま吹込金型へと移送される。

【０００７】このようにプリフォームをコア型からも抜
き出して離型する理由は、冷却による収縮でコア型に強
く抱きついて密着した状態では、延伸ロッドによりプリ
フォームを軸方向に延伸することは極めて困難なことか
らで、リップ型を移送部材に兼用してプリフォームをキ
ャビティ型とコア型の両方から抜き出して吹込金型に移
送しているのである。

【０００８】通常、射出成形品の金型からの離型におい
て、コア型側からの射出成形品の抜き出しは、キャビテ
ィ型側からの抜き出しよりも困難とされている。これは
キャビティ側では射出成形品の冷却による収縮で、成形
品外側の表面がキャビティ面から離れるようになるのに
対し、コア型側では反対に収縮により成形品内側がコア
型に密着するようになるからである。

【０００９】延伸吹込成形が可能な柔軟状態の熱いプリ
フォームの強度は、冷却固化により全体に剛性を有する
通常の射出成形品とは異なって、内外側の表面のスキン
層によりプリフォームの形態が保たれる程度の強さしか
ないため、冷却固化した口部周囲をリップ型により保持
してコア型を引き抜く場合でも、密着したプリフォーム
内側のスキン層とコア型表面との縁切りに要する強さが
ないと、プリフォームはコア型に密着したままキャビテ
ィ型から引き抜かれ、固定状態にあるリップ型によりし
ごかれるようになって、あたかも提灯が縮まるように変
形してプリフォームの形態を失う。

【００１０】そこで射出延伸吹込成形では、延伸吹込成
形が可能でプリフォーム表面のスキン層がコア型の抜き
出し力に耐える固さになる温度までプリフォームを冷却
して離型を行うようにしている。この冷却温度は、プリ
フォームの肉厚やデザインにより異なってくるが、ブロ
ーアップ比がそれほどでもない広口容器のプリフォーム
の場合には、キャビティ型及びコア型の抜き勾配を大き
く設定きるので、収縮によるプリフォーム内側の密着力
を抜き勾配により緩和でき、また高温での離型も可能と
なるので冷却による収縮が少なくなるなどの相乗作用か
ら、細口容器に比べて離型が行い易い。

【００１１】しかし口径が小さくて丈が長く、ブローア
ップ比も大きく要求されるびん等の細口容器のプリフォ
ームの場合は、キャビティ型及びコア型の抜き勾配に制
限があり、その制限は丈が長くなるほど厳しいものとな
る。このため離型とその後の延伸吹込成形の両方を可能
とする両立温度までプリフォームを冷却して射出金型か
らの離型を行う必要がある。この両立温度に関しては、
ＰＥＴの場合は常温で６０°〜７０℃、ポリプロピレン
の場合には９０°〜１００℃であり、その温度範囲であ
れば離型と延伸吹込成形の両方が成立するが、ＰＥＴよ
りも溶融温度が高く、延伸吹込成形温度も当然に高いＰ
ＥＮのプリフォームの場合には、これまでに成形されて
いた熱可塑性の場合よりも離型温度の設定が難しく、ま
た延伸吹込成形温度の許容範囲も狭いなどの理由から品
質のよい中空成形品を得ることができなかった。

【００１２】この吹込成形温度の設定をプリフォームを
再加熱により調整した後ちに、延伸吹込成形を行うこと
も考え得るが、加熱ポットを採用した温調装置では、温
度が経時的に上昇して設定温度以上になり易く、またポ
リエチレンナフタレートは結晶化が速いので、迅速な操
作を要求されることなどから再加熱による場合であって
も成形は困難とされている。

【００１３】この発明は上記ＰＥＮの射出延伸吹込成形
における課題を解決するために考えられたものであっ
て、その目的は、プリフォームの離型とその後の伸吹込
成形が両立する表面温度の設定により、プリフォームの
高温離型を採用した射出延伸吹込成形によって、ポリエ
チレンナフタレートによるボトルその他容器などの中空
成形品の成形を可能とする新たな方法を提供することに
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的によるこの発明
の特徴は、溶融状態のＰＥＮを射出金型に射出充填して
所要のプリフォームに成形し、そのプリフォームをリッ
プ型により口部を保持して射出金型のキャビティ型とコ
ア型とから離型したのち、吹込金型に移送して薄肉の中
空成形品に延伸吹込成形するにあたり、上記プリフォー
ムを射出金型から離型する前に、上記コア型とプリフォ
ームとの境界に気体を圧入してプリフォーム内側をコア
型から縁切りし、しかるのちプリフォームの内部冷却が
未完で高温状態にあり、かつ離型直後のプリフォームの
表面温度が常温で７５°〜８５℃となる温度範囲にて離
型を行い、上記延伸吹込成形は離型後の上記表面温度が
プリフォームの内部熱により上昇中で１５０℃に達する
前の時間内にて行うことにある。

【００１５】上記プリフォームの成形時のＰＥＮの溶融
温度は、射出シリンダの前部温度で３００℃程度を要す
る。この溶融状態のＰＥＮは１２℃〜１５℃あたりに温
度設定されたキャビティ型とコア型とにより形成された
射出金型のキャビティに射出充填されて、有底の上記プ
リフォームに成形される。

【００１６】溶融ＰＥＮの射出充填が完了すると、射出
圧力は充填に要した一次圧よりも低圧の二次圧に切り替
えられて保圧に移行し、さらに冷却に移行する。上記縁
切り用の気体としては、経済的あるいは取り扱い上の点
から空気が最も好ましいが、場合によっては窒素ガス等
の不活性ガスを採用することもできる。また圧入は射出
充填の完了直後に開始してもプリフォームの形態に何等
影響を与えることはないが、保圧完了後に直ちに圧入を
開始することが最も好ましい。完了直前からの圧入開始
では、圧入気体による内圧の上昇によって充填抵抗が生
じ、所定量の溶融樹脂の充填が行えずにプリフォームの
形態が損なわれる。

【００１７】上記気体の圧入は、コア型の根元または先
端部からコア型とプリフォームとの境界に気体を吹き込
むようにして行う。この圧入位置の選択はプリフォーム
の長さや厚さによって選択することができるが、長いプ
リフォームでは先端部から圧入するのが好ましい。また
気体の圧入目的がコア型とプリフォーム内側との縁切り
にあるので、圧入した気体はそのまま上記境界に所要時
間とどめ、プリフォーム内側をコア型表面から隔離して
離型可能な温度までプリフォームの冷却を行うが、圧入
（吹込）時間は少なくとも１秒間を要し、吹込圧力は５
kg／cm² 以上、好ましくは１０kg／cm² 前後がよい。

【００１８】プリフォームの離型は上記温度範囲にて行
われるのであるが、延伸吹込成形はプリフォームの表面
温度が、離型時よりも５０°〜８０℃ほど上昇した温度
範囲、好ましくは１２５°〜１５０℃で行うのがよい。
上昇温度が８０℃以上であるとピーク温度に近くなって
表面温度の温度上昇が緩慢となり、プリフォームに対す
る温度状態が結晶化しやすい環境となる。このため離型
後の表面温度が１６０℃を超えると肉厚分布が良好な成
形品の延伸吹込成形が困難となる。また上記温度範囲で
もその後に達するピーク温度を過ぎてからの温度では良
好な結果は得られない。表面温度が１００℃以下では温
度が低く過ぎて気体の圧力による全体的な延び得られ
ず、成形が極めて困難となる。

【００１９】このようなことから、延伸吹込成形を行う
際の最も好ましい表面温度は、離型時の表面温度より５
０°〜８０℃ほど上昇した当たりの温度がよく、時間的
には離型後４〜７秒の範囲である。また離型時の表面温
度が内部の熱によりピークに達する温度は、肉厚により
ある程度の高低差は生ずるが、ピーク温度に達するまで
の時間には大きな差は生じない。したがって肉厚分布を
変えることによって内部熱量を調整し、プリフォームに
ブロー比率に応じた伸びが生ずるようにして、良好な肉
厚分布の容器等を得る場合においても、肉厚差が極端な
場合を除いて、離型後の所定の経過時間内にて全体的に
好ましい温度範囲での延伸吹込成形が可能となる。

【００２０】延伸吹込成形時の空気の吹込圧力は、一次
と二次とに分けて段階的に行うことが好ましく、二次圧
は一次圧の２倍以上の圧力に設定するとよい。また延伸
は縦２倍程度、横３倍程度まで行うことが可能である。

【００２１】

【作 用】上記方法では、ＰＥＮのプリフォームの離型
に際して、コア型とプリフォーム内側との境界に気体を
圧入し、プリフォーム内側の縁切りを行った状態で冷却
を行うので、コア型とプリフォーム内側との境界に介在
する気体により、プリフォーム内側の冷却が抑えられ
て、内側スキン層が密着した場合よりも薄層に形成され
るようになり、その分だけプリフォーム内側の収縮が少
なく、密着も緩和される。

【００２２】反対にプリフォーム表側では、圧入気体に
よりその表面がキャビティ面に押圧されて冷却を受け易
くなり、冷却に伴う収縮による離れも防止されることか
ら、スキン層がプリフォームの形態を維持できる固さに
なるのが早く、後に延伸吹込成形可能な表面温度での離
型が可能となる。また急冷のため結晶化も極めて少なく
済む。

【００２３】また内部熱により表面温度が上昇している
過程では、内部からの加熱により結晶化が抑えられ、そ
の成長は遅いので結晶化による延伸阻害はなく、ポリエ
チレンナフタレートであっても延伸吹込成形がスムーズ
に行えて、良好な肉厚分布の容器等の成形品を得ること
ができる。

【００２４】

【実施例】

使用成形機 射出延伸吹込成形機 ＳＢ３−１
００ＬＬ （株）青木固研究所製 ＮＯ１ 材 料 樹 脂 ポリエチレンナフタレート 日本鋼管
株式会社製 ＮＸＰ−１５００ ＩＶ値 ０．５９７， 成 形 品 油ボトル（７５０cc） 寸 法 全高２００mm， 口部内径２３mm， 首下長
さ１７５mm，胴部外径６５〜６８mm，胴部の肉厚０．２
７mm，重量２４g ， プリフォーム 寸 法 全高９５．５mm， 口部内径２３mm， 首下
長さ７０mm，胴部の肉厚２．８mm， 胴上部の外径２
６mm，胴下端部の外径２４mm， 抜き勾配１°，

【００２５】プリフォーム成形条件 射出シリンダ温度 ノズル２８０℃，後部２７５℃，中間部２８０℃，前部
２８０℃， スクリュ回転数 １２５ｒｐｍ 背 圧 力 １０ｋｇ／ｃｍ² 射出圧一次 １４０kg／cm² ， 射出圧二次 ５０kg／cm² ， 充填保圧時間 ３．６秒， 冷 却 時 間 １．０秒， 射出金型温度（実測値）設定温度１５℃ キャビティ型 １９．６℃， コア型 １６℃， 圧入（吹込）気体 空 気， 圧入（吹込）圧力 ９kg／cm² ， 圧入タイミング 保圧完了直後， 圧入（吹込）時間 １．０秒， 離 型 温 度 ７５〜８０℃（プリフォーム表面
温度），

【００２６】延伸吹込成形条件 金 型 温 度（設定温度） １５℃，（水冷） 延伸吹込温度 １３０°〜１４０℃（プリフォー
ム表面温度）， 吹込圧力（延伸） １６kg／cm² ， 吹込時間 １．０〜１．５ 秒， 延伸倍率 縦（軸方向） ２．５０倍， 横（半径方向）２．６０倍，

【００２７】ＮＯ２ 材 料 樹 脂 ポリエチレンナフタレート ＡＭＯＣ
Ｏ社製（米国） ＩＶ値 ０．６８０ｄＬ／ｇ， 成 形 品 水，油用ボトル（７５０cc） 寸 法 全高２００mm， 口部内径２３mm， 首下長
さ１７５mm，胴部外径６５〜６８mm，胴部の肉厚０．２
７mm，重量２４g ， プリフォーム 寸 法 全高９５．５mm， 口部内径２３mm， 首下
長さ７０mm，胴部の肉厚２．８mm， 胴上部の外径２
６mm，胴下端部の外径２４mm， 抜き勾配１°，

【００２８】プリフォーム成形条件 射出シリンダ温度 ノズル２８０℃，後部２９６℃，中間部３００℃，前部
３００℃， スクリュ回転数 １２５ｒｐｍ 背 圧 力 １０ｋｇ／ｃｍ² 射出金型温度（実測値）設定温度１５℃ キャビティ型 １９．６℃， コア型 １６℃， 射出圧一次 １４０kg／cm² ， 射出圧二次 ５０kg／cm² ， 充填保圧時間 ３．６秒， 冷 却 時 間 １．２秒， 圧入（吹込）気体 空 気， 圧入（吹込）圧力 ９kg／cm² ， 圧入タイミング 保圧完了直後， 圧入（吹込）時間 １．２秒間， 離 型 温 度 ７８℃（プリフォーム表面温
度），

【００２９】延伸吹込成形条件 金 型 温 度（設定温度） １５℃，（水冷） 延伸吹込温度 １４０℃（プリフォーム表面温
度）， 吹込圧力（延伸） １６kg／cm² ， 吹込時間 １．０〜１．５ 秒， 延伸倍率 縦（軸方向） ２．５０倍，横
（半径方向）２．６０倍，

【００３０】結 果 ・ 上記実施例１，２により成形したいずれのＰＥＮボ
トル透明で偏肉が無く、ＰＥＴボトルよりも全体的に剛
性があった。 ・ 油びんに食用油を９５℃で充填したが熱変形は生じ
なかった。 ・ 内容物を密封した状態で２ｍの高さから数回繰返し
落下しても、破損は認められなかった。 なお、ＰＥＴに比べて延伸性が悪く、偏肉が発生し易か
った。また白化速度が早く乳白化し易い。また射出成形
に際してはＰＥＴよりも溶融粘度が高くスクリュ回転ト
ルクが大きいので、シリンダ温度を高めに設定するのが
好ましく、成形材料は１６０℃で２時間ほど乾燥した使
用した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｌ 22:00

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融状態のポリエチレンナフタレートを
   射出金型に射出充填して所要のプリフォームに成形し、
   そのプリフォームをリップ型により口部を保持して射出
   金型のキャビティ型とコア型とから離型したのち、吹込
   金型に移送して薄肉の中空成形品に延伸吹込成形するに
   あたり、 上記プリフォームを射出金型から離型する前に、上記コ
   ア型とプリフォームとの境界に気体を圧入してプリフォ
   ーム内側をコア型から縁切りし、しかるのちプリフォー
   ムの内部冷却が未完で高温状態にあり、かつ離型直後の
   プリフォームの表面温度が常温で７５°〜８５℃となる
   温度範囲にて離型を行い、 上記延伸吹込成形は離型後の上記表面温度がプリフォー
   ムの内部熱により上昇中で１５０℃に達する前の時間内
   にて行うことを特徴とするポリエチレンナフタレートの
   射出延伸吹込成形方法。