JPS6030537B2 - 容器等の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、結晶性ポリオレフィン樹脂シートからの熟成
形による容器等の製造法に関する。

更に詳しくは、結晶性ポリオレフィン樹脂シートの熱成
形性、容器等の成形品の表面光沢ならびに透明性の改善
を目的とする。従来、熟成形分野に汎用化されている塩
化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂等に比し、ポリプロピ
レンを初めとする結晶性ポリオレフィン樹脂はその耐熱
性、耐水蒸気透過性、耐衝撃性、低比重、無公害性等数
々の優れた特性を有していながらも、これ等のシートに
よる熱減形はシートの加熱時の垂下り、得られる容器の
不透明性、或いは低剛性等の為にその工業化は殆んど為
されていなかった。

然し近年これ等結晶性ポリオレフイン樹脂の熟成形への
応用に関して、種々の提案が為されている。例えば透明
性の改善に就いてみると、持関昭４９−１４５７５号公
報にみられる融点下固相での熟成形法がある。

本方法は特にポリプロピレンにおいてその効果が発揮さ
れるが、本方法ではＭ．Ｆ．１．３４以下の比較的高分
子量の樹脂になるとその透明性への効果は著しく低下し
てしまい、容器の耐衝撃性の面で著しく不利な高Ｍ．Ｆ
．１．の樹脂を使用せねばならない。また、多数個成形
品の同時成形あるいは大型成形品を熱成形する場合の如
く、成形面積が広くなった場合、賦形前に、加熱されて
いるシートは、自身の重さや熱膨張による垂下・うねり
が生ずるのを免れない。透明性を改善する手段として他
に挙げれば特開昭４９一６９１３叫号、同５１一９１９
５５号公報等にみられる。袴関昭４９一１４５７５号公
報ではポリプロピレンシートを溶融急冷する事により結
晶をスメチカ晶とし、これを融点より低い温度で熟成形
するものである。

確かに透明化に効果はあるがシートにスメチカ晶を発現
するに足る急冷効果を附与するには時間的余裕が与えら
れなければならず、その工業的製造速度は必然的に制約
を受けざるを得ない。よしんば短時間に為されるとして
も装置上の特殊化は免がれず工業化利用には著しく不利
である。又熟成形時のシートの垂下はこれも免がれない
ものである。特開昭５１一９１９５５号公報においては
石油樹脂を添加したポリプロピレン樹脂を使用し、充分
な急袷処理により透明シートを得んとするものであるが
前記特開昭４９一１４５７５号公報に記された問題点は
同様に解消されるものではない。

又これ等の方法によって得られた熟成形容器をみるに、
確かに透明性の改善は認められるが得られる容器の器壁
の透過光にあいまし、な歪みが残り、透過光線像が微細
に揺動した感じでいわゆるガラスクリヤー性に乏しい事
が追試の結果観察された。一方、熟成形時のシートの垂
下現象を解決する試みとしては特開昭５１一７５７６１
号公報、或いは前記した特開昭４９−１４５７５号公報
にみられる。

前者は垂下のないポリオレフィン以外の他種の樹脂シー
トへポリオレフィンシートを積層化する事によって目的
を蓮せんとするものであるが、積層手段、樹脂種類の選
択の問題等があり汎用性に乏しい。特開昭４９一１４５
７５号公報は前述の如く融点より低い温度なので確かに
融点以上の従釆の方法による場合よりも有利であるがコ
スト・メリットを生ぜしめる為にシートを中広化すると
、その垂下現象は尚免がれないものである。

以上述べた如く未だ完全にその問題点を解決した手段を
見出せない現状から本発明者等は鋭意研究を続けた結果
、本発明を完成したものである。

本発明は配向シートを使用する事を骨子としたものであ
る。一触延伸或いは二鞠延伸による配向シートを熟成形
に供し、その収縮性によりシートの垂下を防止しようと
する考え方は容易に思いつくことができよう。しかし、
厚肉のポリオレフィン樹脂シートを張力により延伸処理
する事は技術上困難で一般に結晶性ポリオレフィン樹脂
を比較的延伸倍率の低い領域で均一に延伸する事は至っ
て困難でありかなりの装置の工夫、特殊化が必要となり
工業化に際して実際的でない。比較的均一な延伸が得ら
れやすい高倍率下で延伸したシートは、その高度の機械
的方向性の為熟成形時に、裂けたり、例え成形出来たと
してもその高度の収縮性の為容器は所期の形状から大き
く歪んでしまうものである。又、例え均一な低倍率延伸
シートが得られたとしても、その垂下性は改善し得ても
、延伸時のシート表面が微細な表面荒れを起し例え急冷
処理の様な透明化処理シートを用いたものであっても、
熟成形容器はガラスクリヤー的な透明性を得るには尚不
完全である。

以上の如く張力による延伸処理は目的を満足するには尚
不充分な手段であると言わざるを得ない。

配向シートを得る方法として以上の如く延伸手段が不適
当なる現状において容易に類推されるのは、融点又は軟
化点より低い温度でのロール圧延方法（以下単に圧延と
いう。

）による配向処理方法である。前述における延伸方法を
圧延方法におき代えた場合、確かに低倍率でも均一な配
向シートが得られ、シートの垂下問題を解決する事は容
易に考えられる。然し、圧延方法の場合でも高倍率にな
るとシートの方向性の為熟成形用シートとしては不適で
ある事は延伸方法による場合と全く同等である。因みに
この場合、熟成形に供し得るものとしてはその厚さ比倍
率にて１．１〜２倍の範囲にてのものである事が判明し
た。勿論垂下問題はこの倍率内で解消される。然し、通
常のポリオレフィン樹脂シートを上記の如き低倍率圧延
を為したのみでは垂下性は解消されるが透明性は他の前
述の如き手段郎ち充分なる急冷処置等を附す必要があり
、急冷の為の装置の特殊化、製造速度の制限は免がれな
いのである。

所が、圧延に供すべきシートを或る特定の条件で成形す
る事により、該シートを融点より低い温度で圧延する事
によりその圧延の倍率が前述の如く１．１〜２倍の如き
低倍率でもそのシートを使用して熟成形を行なう事によ
りその透明性はシートの垂下性と共に飛躍的に改善され
る事が判明し、本発明に至ったものである。

即ち、シートの垂下を解消し、熱成形に悪影響を与えな
い程度の低圧延倍率においても、その圧延処理によって
、シートの垂下問題の解消と同時に熟成形容器の透明性
の大中な改善をも得る事が出来る事に本発明の意義があ
る。

以下に本発明について詳述する。

本発明は未配向シート（以下源シートと託す）成形時の
適度の冷却処理、及び該シートの表面状態（組度）の規
制を為し、このようにして得られたシートを１．１〜２
倍（厚さ比）に該シートの融点より低い温度で固相圧延
する段階、次いで該圧延シートを流体の差圧またはプレ
ス圧下に、該シートの融点より低い温度で熟成形を行な
う事を骨子とするものである。

まず、原シートの成形であるが、その成形手段は特に限
定される事はなく、ポリシングロール引き取り法、カレ
ンダー方法等がその代表的例である。

この場合の重要な点は溶融時の樹脂温度、冷却ロール（
ポリシングロール）表面温度及び原シートの表面平滑性
である。即ち、溶融−固化迄の平均冷却速度を或る程度
以上に遅くしてはならない。即ち原シートにスキン層（
微細結晶層）を発生するに足る冷却速度を附与する事で
ある。該スキン層を得るには樹脂温度２２０〜２５０ｏ
ｏに維持して後、その表面が５０ｏｏ以下に維持された
冷却ロールに巻付け冷却固化する事により可能となる。
ポリシングロールの表面温度が５０ｏｏ超となると、得
られるシートの表層が微細結晶構造でなり驚く、成形品
の透明性が低下する。又この場合のシートの表面粗度の
規制は得られるシートの表面粗度が０．７ｒＲＭＳ以下
にする事が必要である。実際にはシートの表面固化点直
前にてシート両面をＩＳ以下の相応の表面粗度を有する
冷却用金属ロールに同時に接触させることにより為され
る。勿論固化後のシート表面組度が０．７ｗＲＭＳ以下
になれば、その平滑性附与の手段は特に限定されるもの
ではない。前記冷却速度は通常の押出し法（Ｔダイーポ
リシングロール機成形）であればそのシート成形速度は
３〜１血／ｍｉｎ、即ち、工業的操業速度レベルにて何
等装置にチラ−あるいは大容量の冷水循環装置等の特殊
な冷却手法を用いなくとも達成出来る。但しシート厚さ
は０．２〜２．仇肋の範囲が妥当である。０．２側程度
ならばより高速化は可能となる。

２．仇肋以上の厚さを有する様になると、シート内部の
残熱により一旦ロール等の適宜なる手段で規制されたシ
ート表面が再び軟化を示す等して表面組度の規制が困難
になる。

好ましし、シート厚は０．３〜１．０肋厚である。前記
冷却速度はシートの厚さ断面を観察するとその表面層が
１００〜２００オングストローム程度の微細な結晶の発
達したスキン層が形成される程度の冷却速度である。即
ち、ポリプロピレンの場合スメチカ構造体とはなって居
らず、従って得られるシートの透明性はより徐冷のもの
よりは若干良好だが、決して良好なものではない。

勿論スメチカ構造体になる様な急冷を為しても本発明の
効果を妨げる因子にはならないが意味はないばかりでな
く、この場合は充分な冷却速度を得る為にシートの製造
速度は著しい制限を受け、或いは冷却の為の特別な装置
仕様が要となろう。以上の如く得られた源シートは、次
いでロール圧延される。

この場合、シート温度は一般には該シートの融点より３
０ｑｏ以上低くない温度範囲が好ましい。然し特にポリ
プロピレンの場合は共重合体も含めて７０〜１２０ｑｏ
が好ましく９０〜１１０ｑｏが最も良好な結果を与える
。一般にあまり低温に過ぎると圧延時の所要圧下力が大
き過ぎ、圧延ロールをより強固にしなくてはならなくな
る。ポリプロピレンの場合、１２０午Ｃより高くなると
圧延時に表面が微細に荒れる事がある。原因は明確でな
いがアタグチックポリプロピレン成分の溶融によるとも
考えられる。圧延ロール表面は硬質クロムメッキをした
ものが好ましく、その表面組度は平滑に越したことはな
いが、０．＄以下であれば充分である。

圧延倍率は次の熟成形における方向性の悪影響を避ける
為過度な倍率はとれない。１．１倍〜２倍にすべきで好
ましくは１．２〜１．３音に止めるべきである。

ロール径には特に制限はないがＬ／Ｄとして２．０〜２
．５が好ましい。Ｌ／Ｄを過度に４・とする事は装置費
としてコストが掛り、あまり大にとるとロールの圧力下
による榛みにより圧延シートの中厚化を招く事になる。
ロールのタイプは。

ール周面の温度分布を良好にする為、又ロール強度上有
利なドリルドロールとする事が好ましい。又、圧延ロー
ルニップヘシートを導入する前に子熱設備をおくとシー
トの軟化を釆たし、圧延ロールへの進入がスムースにな
る。

圧延ロールから排出されたシートは直ちに冷却ロールに
より冷却される。

もし、熟成形機を圧延機に接続し、連続化するならば冷
却は敢えて必要ない。この様に圧延されたシートは、例
え、原シートがスキン層を発現せぬ様な徐冷によって成
形されたものでも、或いは該シートの表面組度が成形時
に余り留意されず０．７ムＲＭＳより高いものであって
も圧延されたものは本発明の要件を満たした原シートを
圧延してシートと見掛上それ程その透明性に区別はつけ
にくい。

然し以下に続く熟成形によって得られた容器の透明性は
明確に区別されたものとなるのである。該圧延シートの
熟成形は、通常２．５ｋｇ／地以上の加圧下に行なわれ
る。

この熟成形法は圧空成形、或いは金型を使用したプレス
成形に代表される。通常の真空成形方法は賦形力に乏し
くダィ壁への密着が充分でなく、型決りが完全でない熟
成形に際し、該圧延シートはその外周緑を緊締する事が
必要である。数個の容器を同時成形する様な金型の場合
、その個々の金型ダィ毎にシートを繁締する必要はない
。

成形時のシート温度は該シートの温度が融点より低い温
度に維持される。該シートの温度が融点を越えると配向
は消失し、透明性は著しく低下する。該シートの温度は
その融点より４０００以上低くない範囲にしなければな
らない。これ以上低い温度にすると得られる容器の型決
り‘ま著しく甘いものになる。熟成形に際しての子熱法
は特に限定されないが熱風、赤外線韓射等の非綾触型の
予熱方法が好ましい。斯くの如くして得られた熟成形容
器は、溶融樹脂を冷水中に導入するなどによりシートの
厚さの全部にわたって急冷効果が生じた場合のように完
全、充分なる急冷処理を為したのみのシートから成形し
た容器よりガラスクリヤー性のある透明性、表面光沢性
に富み、且つ配向により高い剛性が付与されており、又
、その熟成形時にはポリオレフィン樹脂特有の垂下も何
等起さないのである。

本発明に使用する結晶性ポリオレフィン樹脂はポリプロ
ピレン、ポリエチレン、ポリブテンー１等のホモポリマ
ー或いはこれ等を主成分とした共重合体、混合物等であ
る。特にポリプロピレン、及び該樹脂を主成分とする共
重合樹脂、混合物に対して、本発明は効果を発揮する。
本発明では、帯電防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤の
如き通常の添加剤を樹脂に添加することは、何等効果に
悪影響を及ぼす事はない。又スキン層の発生を促進する
ために造核剤を添加する事も差支えない。又、同種樹脂
においてはその分子量の大小に本発明の効果は左右され
ない。

この事は本発明が容器の透明性を何等損なう恐れなく高
分子量体を使用する事が出来、容器としての強度特性の
改善に有利である事を示すものである。以上の如く、本
発明によればポリオレフィン樹脂の熟成形時の垂下を防
止すると共に冷却装置の特殊化、或いは樹脂分子量等に
制約を受けずその透明性をも併わせて改善する事が出釆
るものである。

特に分子量に制約を受けない事は容器の強度特性をも改
善しうるという利点を有するものであり、工業化による
その意義は大きいものである。実施例１、比較例１本発
明に関してロール圧延の効果をみたものである。

即ち、市販アイソタツクテイクホモポリプロピレン（Ｍ
Ｆ１２０、密度０．９０、融点１６８ｏｏ）を使用し、
ポリシングロール方式にて表面紙度０．３ＡＲＭＳ、厚
さ０．６肌の原シートを得、該シートを一対のロール間
隙を通過させる事によりその厚さを０．４３土０．０４
側の圧延シートを得た。次いで該圧延シートをその融点
より低い温度において圧空成形（プラグアシスト）し、
コップ状容器を得た。尚、原シートの押出し成形、ロー
ル圧延及び熟成形の各条件は別記の通りである。比較例
においてはロール圧延を行なわない事、原シート厚さを
０．４３肋（リップ間隙０．５肋）、シート引取り速度
を５．８ｈ／ｍｉｎにした事を除き、全て実施例１と同
一条件下に行なった。結果は表１に記す如くであった。
ｏ押出しシート成形条件 成形方式：Ｔダィ、三本垂直ポリシングロール方式、表
面組度０．４Ｓダイ・リップ：０．７側 リップーロールニツプ距離：１５肌 ポリシングロール表面温度：４０±１℃ 〃 怪：２５伍岬？ 樹脂温度：２４５±１℃ 引取速度：４ｍ／ｍｊｎ ０ロール圧延条件 シート子熱温度：１２０±１℃ 圧延ロール表面温度：１１０±０．５ｏ０圧延ロール寸
法：２２仇吻◇×５０び 圧延ロール表面組度：０．蝿 圧延速度（引取り）：５．肌／ｍｉｎ ロールニツプ間隙：０．３６肋 ｏ熟成形条件 シート予熱温度：２１５０００ シート予熱時間：１万秒 シート成形時間：５秒 圧空圧力：４ｋ９／係 プラグ表面：ネル布被覆 プラグ表面温度：３６０ＣＯ プラグ容積：先端蓬４５柵、高３仇舷、底径６５肋雌型
キャビティ容積：関口径７仇舷、底径６０肋、深さ４物
吻成形個数：４カップ／ショット 表 −１ 上表から明らかな如く、本発明を満たす条件に於けるロ
ール圧延処理は、得られる熟成形容器の透明性、光沢度
、剛性及びシートの熟成形時の垂下防止に著しい効果を
有する事が判る。

実施例２、比較例２ 本発明に関して原シート成形時の樹脂温度の影響をみた
ものである。

即ち原シート成形時の樹脂温度を表−２の如く変化させ
た他はすべて実施例１と同様にして熟成形容器を得た。
結果は表−２に記す如くであった。本実施例において、
原シート成形時の樹脂温度の影響が明白である。

尚この場合、通常実施され得る範囲内でダィ・リップ間
隙及びダィ・リップーポリシングニップ点の距離を変化
させても全く同様の結果が得られた。表−２ 上表から明らかな如く、本発明の方法による場合樹脂温
度に適正な範囲が存在する事が判る。

適正な樹脂温度を設定した場合、最終的に得られる容器
の透明度、光沢度は著しく改良される。実施例３、比較
例３本発明に関して、ポリシングロール表面温度の影響
をみたものである。

即ち、ポリシングロール表面温度を表−３の如く変化さ
せた他はすべて実施例１と同様にして熟成形容器を得た
。結果は表−３に記す如くであった。本実施例において
原シートの成形時の冷却温度が与える容器の透明性の変
化が明白に判る。

尚この場合通常設定され得る範囲内でダィ・リップ間隙
及びダィ・リップーポリシングニツプ点の距離＊を変化
させても全く同様の結果が得られた。表−３実施例３一
１においてはポリシングロール表面温度を１８ｑＣに維
持する為には、シート引取速度を１．５ｍ／ｍｉｎ以下
に制限しなければならなかった。

実施例４、比較例４本発明に関して、源シート表面粗度
の影響をみたものである。

即ち、ポリシングロール表面粗度※を０．４Ｓ，０．＄
，１．＄のものを熱使用して表−４の如く原シートの表
面組度を変化させた他はすべて実施例１と同様にして熟
成形容器を得た。結果は表−４に示す如くであった。本
実施例において原シートの表面粗度の容器の透明性への
影響が明白に判る。

表 −４ 実施例５、比較例５ 本発明に関して圧延倍率（厚さ比）の影響をみたもので
ある。

即ち、原シート厚を各々０．４５側，０．４７側，０．
８６伽及び１．０８柳とし、各々の圧延倍率を１．０５
倍、１．１倍、２倍、２．５音として０．４３側の圧延
シートを得た他は全て実施例１と同様にして熱成形容器
を得た。結果は表−５に記す如くであった。本実施例及
び実施例−１とを併わせてみると、圧延倍率の適正化の
容器の透明性、剛性、光沢性及びシートの熟成形性への
影響が明白に判る。

表 −５実施例 ６ 本発明に関して使用する樹脂の分子量の影響をみたもの
である。

即ち、別記の如き分子量の異なった市販ｉｓｏーホモポ
リプロピレンを使用した他は、全て実施例１と同様にし
て熟成形容器を得た。結果は表−６に記す如くであった
。本実施例から明白な様に、本発明の効果は使用する樹
脂の分子量によって影響を受けない。

この事は従来のポリオレフィン透明容器の製造方法にお
いては低分子量の樹脂を必要としたのに対し．※て、本
発明においては高分子量体をも用いることができ、結果
として座屈強度、衝撃強度の高い透明容器を得る事が出
来る事になり、大きな利益を生ずるものである。ｏ使用
樹脂 表− ６ 実施例７、比較例７ 本発明に関して、熟成形時の条件の影響をみたものであ
る。

即ち、実施例−１にて得られた圧延シートを使用し、熟
成形時シート温度、熟成形方法、熟成形圧力、を表−７
の如く変えた他はすべて実施例−１と同様にして熱成形
容器を得た。結果は表−７に記す如くである。なお、プ
レス成形、（マッチドモールドダィ成形）には、ダィー
プラグ呼び間隙０．１物の表面を硬質クロムメッキした
ダィおよびプラグを用いた。

ダィ寸法、プラグ表面温度、シート子熱時間、成形時間
は実施例１と同じとした。表−７ 以上の各実施例、比較例にて用いた試験法はすべて下記
に託す方法にて行なった。

１ くもり度 ＡＳＴＭ Ｄ−１００３ ２ 側壁厚さ カップ側壁中央部を周方向に等間隔１０
点の測定値の平均値。

３ 座屈強度 カップの上に板を置きテンシロン試験機
を用いて５比肋ノｍｉｎの速度で圧縮、側壁の座屈時の
荷重を圧 縮型ロードセルにて測定、各々１０ ケのカップの測定値の平均を求め た。

４ 低温耐衝撃強度 −１ｏｏ○及び−３０℃の液中（
ｍＡ）にカップを１０分間浸潰した後、重量（１５２夕
）を容器底に 落下させその破壊程度をみた。

各々１０ケのテストでの破壊した個 数を表示した 破壊個数 ５ 器壁表面光沢度 ＪＩＳＺ８７４１に準拠。

４５０鏡面光沢度。

６ シート表面粗度 表面相度計（小坂研究所社製、Ｓ
Ｅ−４型）測定値。

７ ロ−ル表面組度 ＪＩＳＢ０６０１一５５に準拠。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 結晶性ポリオレフイン樹脂のシートから容器その他
   の物品を製造する方法において、 ２２０〜２５０℃に
   保たれた結晶性ポリオレフイン樹脂のシート状溶融物の
   両面を表面粗度１Ｓ以下、表面温度５０℃以下のロール
   面に同時に接触させたのち少くともその片面を引き続い
   て該ロール面に接触させて固化させることによつて得ら
   れた、各表面の粗度が０．７μＲＭＳ以下のシートを、
   その結晶融点より低い温度に保つたまま、ロール間隙が
   該シートの厚さより小さく設定された、反対方向に回転
   する少くとも一対のロールの間隙を通過させて、１．１
   〜２倍の倍率（圧延前の厚さ／圧延後の厚さ）で圧延し
   たシートを得、 次いで該シートをその結晶融点より低
   いがこれより４０℃以上下廻らない温度に維持して流体
   の差圧またはプレス圧を加えて成形することを特徴とす
   る、容器等の製造方法。