JPH0767742B2 - プラスチツク缶の製造法 - Google Patents

プラスチツク缶の製造法

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JPH0767742B2
JPH0767742B2 JP9632687A JP9632687A JPH0767742B2 JP H0767742 B2 JPH0767742 B2 JP H0767742B2 JP 9632687 A JP9632687 A JP 9632687A JP 9632687 A JP9632687 A JP 9632687A JP H0767742 B2 JPH0767742 B2 JP H0767742B2
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勝宏 今津
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  • Shaping By String And By Release Of Stress In Plastics And The Like (AREA)
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  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、プラスチックをしごき加工法及び熱処理法に
よって、強度や耐熱性に優れたプラスチック薄肉缶に製
造する方法に関する。
(従来の技術) プラスチック容器胴と金属製蓋とをそれらの係合端部同
志で巻締して成る複合容器は、実公昭37−25894号公報
にもみられる通り古くから知られており、またプラスチ
ック容器胴として、透明性、フレーバー保持性、機械的
特性に優れたポリエチレンテレフタレート(PET)等の
ポリエステルを用いた複合容器も特開昭55−3915号公報
により既に知られている。
この容器胴の製造法として、米国特許第4,405,546号明
細書には、プラスチックの有底筒状プリフォームを、ポ
ンチとダイスとの間でしごき成形に賦し、筒状側壁部を
その高さ方向に延伸してプラスチック延伸缶を製造する
ことが記載されている。
(発明が解決しようとする問題点) プラスチックのしごき加工ではポンチ先端での一軸引張
りにより側壁部が延伸されるが、この側壁部の延伸薄肉
化に際し、屡々底抜け及びしごき始めのくびれ等が生じ
易いという欠点がみられ、これを防止しようとすると側
壁部を十分に薄肉化しつつ分子配向を付与することが困
難となる。
また、このしごき加工プラスチック缶では、缶軸方向の
強度は一軸延伸により高められているが、フープ(周)
方向の強度に劣り、炭酸飲料やビール等の内圧缶や、バ
キューム缶等の内外に圧力差のある缶詰用缶としては、
耐圧性の点で未だ十分満足しうるものでなかった。
従って、本発明の目的は、プラスチックの有底筒状プリ
フォームのしごき成形に際して、前述した底抜け及びく
びれの発生を防止しつつ、側壁部に十分な分子配向を付
与し、しかもフープ(周)方向への容器強度をも高める
ことが可能なプラスチック延伸缶の製法を提供するにあ
る。
(問題点を解決するための手段) 本発明によれば、プラスチックの有底筒状プリフォーム
をポンチとダイスとの間でしごき成形に賦して筒状側壁
部をその高さ方向に延伸し、次いで成形体の開口端部を
フランジ加工に賦することから成るプラスチック缶の製
造法において、前記有底筒状プリフォームを、その側壁
部がプラスチックのガラス転移点以上の温度及び底部が
プラスチックのガラス転移点よりも少なくとも3℃低い
温度となるように予備加熱してしごき成形を行ない、且
つフランジ加工後の缶の胴部をヒートセットすることを
特徴とするプラスチック缶の製造法が提供される。
(作用) プラスチック缶の製造法の一連の工程を示す第1図にお
いて、先ずプリフォーム成形工程(A)で、延伸成形性
を有するプラスチックを射出成形して、筒状側壁部2と
その下端の底部3を備えた有底筒状プリフォーム1(厚
みtO)を製造する。
次いで、予備加熱工程(B)で、この有底筒状プリフォ
ーム1を延伸成形温度に予備加熱する。この際、本発明
においては、プリフォームの側壁部2の温度TWがプラス
チックのガラス転移点(Tg)以上となり、且つ底部の温
度TBがプラスチックのガラス転移点(Tg)よりも少なく
とも3℃低い温度となるように、プリフォームに温度分
布を持たせて予備加熱することが第一の特徴である。即
ち、プリフォーム全体をガス転移点(Tg)以上に加熱す
ると、底抜けやしごき始めのくびれ等が生ずるが、本発
明によれば前述した温度差を持たせることにより、続い
て行なうしごき工程(C)において、底抜けやくびれの
発生を防止しながら、側壁部2に有効な延伸を行なうこ
とができる。実質上側壁部2のみを選択的に加熱するた
めに、プリフォームの側壁部2を、内部に加熱機構を備
えた中子10及び外子11と接触させ、側壁部2を熱伝導に
より加熱する。
しごき(アイアニング)工程(C)において、予備加熱
されたプリフォーム1aをポンチ12で支持し、その側壁部
2をしごきダイス13と係合させて、しごき成形する。こ
のしごき成形に際して、プリフォーム側壁部2は延伸に
より薄肉化されると共に、しごき方向(缶軸方向)に分
子配向される。しごき成形は、缶の径をD、缶の高さを
H及び制御部厚みをtW、元のプリォーム側壁部の厚みを
tOとしたとき、式 H/D≒2〜4 ……(1) tW<tO ……(2) となるように行うのがよい。
トリミング工程(D)において、得られるしごき缶4の
エッジの耳部5を切落し、フランジ加工工程(E)にお
いて、缶の開口端にフランジ6をフランジダイを用いて
形成される。このフランジ加工は、フランジダイ等の工
具をプラスチックのガラス転移点以上の温度に維持して
行なう。
本発明においては、このようにして得られるしごき缶1b
の胴部を、ヒートセット工程(F)において、ヒートセ
ットに賦する。このヒートセットにより、缶側壁部の応
力緩和を生じると共に、配向結晶化が進行し、缶側壁部
の耐熱性が向上すると共に、機械的強度も著しく向上す
る。かくして、本発明によれば、缶側壁部に横延伸(フ
ープ方向延伸)が行わなくても、耐圧性を顕著に向上さ
せることができる。
最後に、所望によりネッキング工程(G)において、ネ
ッキング7を形成させて、巻締用のプラスチック缶胴1c
とする。
本発明は、種々の分子配向可能なプラスチック、例えば
熱可塑性ポリエステル、ポリプロピレン系樹脂、ポリカ
ーボネート、スチレン系樹脂、ナイロン系樹脂に広く適
用できる。本発明方法は熱可塑性ポリエステル製のしご
き缶に有利に適用できるので、以下には熱可塑性ポリエ
ステルを例として説明するが、この例に限定されない。
熱可塑性ポリエステルとしては、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が有利である。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、ジフェニルエーテル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−ヒドロキシフェニル)プロ
パン、2,2−ビス(4−ヒドロキシエトキシフェニル)
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ってもよい。
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。固有粘度とはフェ
ノール/テトラクロロエタン混合溶媒(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、ポリ円貨ビニ
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ォームを製造する。この有底
筒状プリフォームは、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ォームを製造する方
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ォームを製造する
方法を採用することもできる。
予備加熱工程では、プリフォーム側壁部が70乃至100
℃、特に70乃至80℃となるように加熱し、一方底部は70
℃以下、特に67℃以下の温度となるようにする。
しごき成形は、単一のダイスを用いて一段に行ってもよ
く、また内径の異なる複数のダイスを使用し、プリフォ
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 式中、tBはプリフォーム側壁部の厚み(これは一般に缶
の底の厚みに等しい)、tW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。
本発明においては、前述した予備加熱としごき加工とを
組合せることにより、偏光蛍光法で測定した主軸配向係
数(l)が0.3以上、特に0.5以上となるように高度の分
子配向を付与することが可能となる。
蛍光偏向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、蛍光剤(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蛍光光度計FOM−1を使用
し、光源として365nmのものを使用し、前記試料をセッ
トし、偏光子及び検光子を平行にセットして、試料を回
転させつつ、透過光の角度分布をチャートとして求め
る。
回転角(ω)における蛍光偏光強度は、 I (ω)=Kφ(lcos4ω+msin4ω+3n/8) ……
(4) で表わされ、ここでlは試料面主軸方向への配向係数、
m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蛍光偏
光強度が最小となる回転角度をγとし、上記各角度にお
ける蛍光偏光強度I (α),I (β),I (γ)をチ
ャートから求める。各角度の値及び強度値を式(4)に
代入し、3つの方程式からl,m,nの値を算出する。
尚、チャートの蛍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。
ヒートセット工程においては、しごき缶側壁部を、一般
に90乃至180℃、特に120乃至150℃の温度に加熱する。
このヒートセットは、熱変形を生じないように、拘束条
件下に行うのがよく、一般には前の工程で用いたマンド
レルがしごき缶内にぴったり嵌挿された状態で行うのが
よい。このヒートセットに必要な時間は温度の亟数であ
り、温度が高温になる程時間が短かくてよい。一般に
は、5乃至120秒、特に5乃至60秒の時間から、十分な
結晶化が得られるような時間を選択する。
本発明においては、密度法による結晶化度(Dc)が25%
以上、特に30%以上となるように結晶化を行わせること
により、缶の耐圧強度等を顕著に高めることができる。
尚、密度法による結晶化度(Dc)とは、密度勾配管を使
用して、ASTM1505に記載の方法で、下記式 式中、Psは試験すべき試料の密度(g/cc)、Paは結晶化
度ゼロ%の無定形フィルムの密度(1.333g/cc)、Pcは
単位格子パラメータから計算される結晶の密度(1.455g
/cc)である より算出される値である。
ヒートセット工程において、未配向の缶底部は、これが
加熱されないようにして透明性が維持されるようにして
もよいし、また未配向の底部も同時に加熱されて白化さ
れるようにしてもよい。
フランジング及びネッキングに際しては、工具を100乃
至130℃の温度に維持して加工を行うのがよい。
(発明の効果) 本発明によれば、プラスチックの有底筒状プリフォーム
のしごき成形に際して、底抜け及びくびれの発生を防止
しつつ側壁部に高度の分子配向を付与し、更にヒートセ
ット工程を併用することにより、一軸分子配向の場合に
も、耐圧性等の機械的強度を十分に高めることができ
た。
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っ
て、外径57mm、内径53mm、肉厚2mm、カップ高さ50mmの
有底筒状プリフォームを作製した。
このプリフォームを側壁部72℃、底部67℃となるように
予備加熱をして、しごき成形を加えプラスチック缶胴を
作製した。このときの加工条件は次の通りである。
・しごき率 65% ・アプローチ角 15度 ・しごき速度 500mm/秒 この缶体にトリミング、フランジングを加え、高さ132m
m、フランジ長さ3mmの缶胴を作製し、次いでヒートセッ
ト処理を加えた。この時のヒートセット処理条件は次の
通りである。
ヒートセット温度 135℃ ヒートセット時間 10秒 さらに、この缶胴にネックイン加工を加え、開口端の内
径を50mmにした。
このようにして得られたプラスチック缶胴の性能は次の
通りである。
耐圧強度:12.4kgf/cm2 結晶化度:38% 配向度:l:0.516 m:0.337 n:0.147 このプラスチック缶胴に、充填機において4.0ガスボリ
ウムの炭酸水を充填し、アルミニウム製(板厚0.39mm、
5052材)金属蓋を二重巻締し、恒温器内で50℃、24時間
の貯蔵試験を行なったが、外径の膨張、破胴、漏洩等は
生じなかった。
実施例2 上記実施例1において予備加熱温度を側壁部76℃、底部
65℃とし、また、ヒートセット処理条件をヒートセット
温度150℃、ヒートセット時間5秒にした以外は、上記
実施例1と同様にしてプラスチック缶胴を作製した。こ
の缶胴の性能は次の通りである。
耐圧強度:12.1kgf/cm2 結晶化度:42% 配向度:l:0.578 m:0.340 n:0.082 この缶胴に上記実施例1と同様の充填巻締を行ない、恒
温器内で50℃、24時間の貯蔵試験を行なったが、外径の
膨張、破胴、漏洩等は生じなかった。
比較例1 上記実施例1と同様のプリフォームを、側壁部および底
部ともに72℃に予備加熱してしごき加工を加えたとこ
ろ、底部の張出しや底抜けが発生し、プラスチック缶胴
を作製することができなかった。
比較例2 上記実施例1において、ヒートセット処理を加えない以
外は上記実施例1と同様のプラスチック缶胴を作製し
た。この缶胴の性能は次の通りである。
耐圧強度:7.1kgf/cm2 結晶化度:22.8% 配向度:l:0.469 m:0.369 n:0.162 この缶胴に上記実施例1と同様の充填巻締を行ない、恒
温器内で37℃、24時間の貯蔵試験を行なったところ、充
填を行なった200缶のすべてが10〜15%の外径膨張を生
じ、また、68缶で巻締部からの漏洩が生じた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるプラスチック缶の製造工程図であ
り、第1図(A)はプリフォーム成形工程図、第1図
(B)は予備加熱工程図、第1図(C)はしごき成形工
程図、第1図(D)はトリミング工程図、第1図(E)
はフランジング工程図、第1図(F)はヒートセット処
理工程図、第1図(G)はネッキング工程図である。 1……プリフォーム、1a……加熱されたプリフォーム、
1b……しごき缶胴部、1c……巻締用プラスチック缶胴、
2……プリフォーム側壁部、3……プリフォーム底部、
4……しごき缶、5……耳部、6……フランジ、7……
ネッキング、10……予備加熱用中子、11……予備加熱用
外子、12……ポンチ、13……しごきダイス、14……トリ
ミングカッター、15……フランジダイ、16,17……フラ
ンジ押え、18……ヒートセットマンドレル、19,20……
ネッキングツール。
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 B29K 67:00 B29L 22:00

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プラスチックの有底筒状プリフォームをポ
    ンチとダイスとの間でしごき成形に賦して筒状側壁部を
    その高さ方向に延伸し、次いで成形体の開口端部をフラ
    ンジ加工に賦することから成るプラスチック缶の製造法
    において、 前記有底筒状プリフォームを、その側壁部がプラスチッ
    クのガラス転移点以上の温度及び底部がプラスチックの
    ガラス転移点よりも少なくとも3℃低い温度となるよう
    に予備加熱してしごき成形を行ない、且つフランジ加工
    後の缶の胴部をヒートセットすることを特徴とするプラ
    スチック缶の製造法。
JP9632687A 1987-04-21 1987-04-21 プラスチツク缶の製造法 Expired - Lifetime JPH0767742B2 (ja)

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