JPS6039541B2 - ポリプロピレン容器の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポリプロピレン固相圧空成形容器の耐熱性を高
める方法に関するものである。

近年ポリプロピレン樹脂（以下ＰＰと略す）シートをも
の結晶融点以下の固相状態で熟成形する技術が開発され
、中でもプラグを補助に用し、る圧空成形方法は、透明
性、光沢にすぐれ、軽量で腰が強い容器が得られるため
注目を集めている。

特に食品包装容器として衛生上の鶴見点からポリ塩化ビ
ニルに代るものとして期待され、今後ＰＰ固相圧空成形
品の需要はかなり増大するものと思われる。しかしなが
ら、ＰＰ固相圧空成形品は比較的低温で成形するため耐
熱性が劣る欠点がある。

これは固相状態での成形のため、ポリプロピレンの結晶
が延伸配向し、熱をかけることにより配向がとかれ、元
の状態に回復するためである。これは同じＰＰシートを
溶融成形した容器と固相圧空成形した容器を比べれば明
らかである。結晶化度が高い固相圧空成形品は、本来結
晶化度が低い溶融成形品より耐熱性が高いはずであるが
、実際は逆であり、ＰＰ間相圧空成形品の耐熱温度は高
々１００℃前後である。これは、食品容器としては重大
な欠点であり、食品のレトルト処理、蒸気殺菌等が不可
能であり、ＰＰ団相圧空成形品の使用は大幅な制限を受
ける。

したがって、これまで１００ｑ０以上の耐熱性を必要と
する分野ではＰＰの溶融真空成形品やポリカーボネート
製容器等が使用されてきた。しかし、これらは不透明で
あったり、高価であったりして、ＰＰ固相圧空成形品の
如く透明で軽くて高剛性で低廉な容器は見当らなかった
。一方成形品の耐熱性を高める方法としては、古くから
成形型内でアニーリング処理する方法が知られており、
射出成形分野では実用に供されている。本発明は、アニ
ーリング処理技術をＰＰ団相圧空成形品の耐熱性を高め
る技術として通用すべ〈検討を重ねた結果到達したもの
で、透明性を損うことなく耐熱性のすぐれたポリプロピ
レン容器を提供するものである。

本発明のポリプロピレン容器の製造方法は、熱変形温度
が１０５ｑｏ以上、１４０ｏ０以下のポリプロピレン製
薄肉中空容器の製造方法であり、結晶融点が１５５ｑｏ
以上のポリプロピレン樹脂を主要な構成要素とする単層
または積層プラスチックシートを１５０００以上、結晶
融点以下の温度に予熱して、圧空成形法により雌型表面
へ中空容器状に予備成形した後、該予備成形品と同一の
形状を有し、該予備成形品の内法寸法と実質的に等しい
外法寸法を有する雄型に該予備成形品をぴったりと鉄め
込み、次いで雄型に鮫め込んだ状態の該予備成形品を１
００午○ないし１５０℃の範囲の温度において１の砂間
以上熱処理し、その後冷却することを特徴としている。

本発明において、容器使用時の耐熱性を反映する容器の
熱変形温度は、カップ状中空容器の関口端のフランジ部
全体に上からフランジ部の外周に沿って１地の長さあた
り２雌の均等な圧縮荷重をかけながら、液体雰囲気にあ
る容器の温度を２℃／分の割合で上昇させてゆき、容器
の深さ方向の圧縮変形率が容器の深さの４％の値に達す
る温度で定義する。例えば開口径９５側、深さ５仇舷の
カップ状容器の熱変形温度を測定する場合、フランジ部
に沿った周囲寸法が約３０肌になるので、フランジ部上
に全体で６０雌の均等荷重をかけながら容器を加熱し、
容器の深さ方向の圧縮変形量が２柵に達する時の温度を
もって熱変形温度とする。ポリプロピレン製薄肉容器の
熱変形温度は１０５℃以上、１４０ｑｏ以下である。熱
変形温度がｌ０ｇ０禾満では目的とする蒸気殺菌、レト
ルト処理等が不可能である。熱変形温度が１４０ｑｏを
越える容器を本発明の方法で製造することは困難であり
、かつ本発明の目的とする食品用途にはこれ以上の耐熱
性が不要である。

まずＰＰシートは１５０℃以上で結晶融点以下の温度に
予熱して圧空成形法により雌型表面へ中空容器状に予備
成形する。

予備成形時のシート子熱温度は容器の透明性、光沢を損
わない範囲で高い方が好ましい。予熱温度が１５０ｑ０
以下では耐熱性の向上が困難である。予備成形品は、い
わゆる固相圧空成形品であり、その熱変形温度は約１０
０ｑ○であり、一般に９０℃ないし１００℃の熱湯中で
煮沸すると次第に変形してくる。

本発明では、雌型表面へ成形して得られた予備成形品を
、次に同一形状、同一寸法の雄型内へぴったりと鉄め込
んだ状態で１００ｑ０なし、し１５０℃に加熱し、１の
砂間以上熱処理して熱変形温度の高い容器を得る。

以下に本発明の原理を述べる。

固相圧空成形により 結晶融点以下でＰＰは温間延伸され、結晶相、非晶相と
もに配向する。

延伸配向により結晶高次組織の球鼠は変形し、極めて偏
平な回転楕円体に、さらに東状繊維結晶へと変換する。
実際に固相圧空成形したＰＰ容器の側壁部断面を顕微鏡
観察すると偏平な球晶や繊維状結晶が観察できる。配同
したＰＰを加熱すると、比較的低温では非晶鎖セグメン
トが動き配向が緩和される。さらに結晶転位温度以上で
は、球晶内ラメラの折たたみ結晶の転移が起り、一部は
繊維状結晶となる。ところで一軸延伸試料を結晶融点以
下で緊張熱処理し、結晶相、非晶相の配向係数の変化を
見ると、非晶相の配向係数が大きな変化を示すことが知
られている。したがってＰＰ間相圧空成形品の熱変形の
原因として主要なものは、非晶鎖セグメントの配向緩和
現象と考えることができる。それ故非晶鎖セグメントの
易動度が、大きくなる温度が１００℃前後であるので、
耐熱温度が１００ｏＣ以下の子備成形品をその成形温度
や結晶転位温度よりかなり低い１００ｏｏ附近の温度で
熱処理しても熱処理温度以上の熱変形温度を達成できる
訳である。ＰＰ固相圧空成形品の耐熱性を高めるには、
配向状態にある非晶鎖セグメントを緩和してやれば良い
。本発明は非晶鎖セグメントの易動度が大きくなる１０
０ご○ないし１５０００で熱処理することを特徴とする
。

本発明におけるポリプ。ピレン樹脂は結晶融点が１５５
００以上であり、プロピレンホモポリマ一、プロピレン
−Ｑオレフインコポリマー、またはプロピレンホモポリ
マ一とプロピレン−Ｑ−オレフィンコポリマーの混合物
等である。またこれらポリプロピレンに対して成形加工
時や容器の特性上必要とされる種々の助剤を添加するこ
とは一向にさしつかえない。特に高い耐熱性を必要とす
る場合は、プロピレンホモポリマ−、またはプロピレン
ーＱオレフインコポリマー２０％以下とプロピレンホモ
ポリマ−８０％以上の混合物を使用する、あるいはこれ
らにジベンジリデンソルビトールの様な造核剤を添加し
、結晶化度を上げ、高剛性で透明性の良いシートを使用
するのが好ましい。予備成形の際の庄空成形方法とちて
は種々の方法が知られているが、プラグを補助に用し、
る圧空成形法、またはこれに真空を併用する成形方法が
透明で腰の強い予備成形品を製造する上で好ましい。予
備成形品を熱処理するにあたり、本発明では雄型に鉄め
込んで、１００ｏｏ以上１５０００以下の温度で１硯砂
間以上熱処理する。雄型の材質はアルミ、鉄等の金属製
か、ェポキシ樹脂、弗素樹脂等のプラスチック製が好ま
しい。

アルミ等の金属製の場合、内部にヒーターを設置し、雄
型表面の温度を調節するのが好ましい。雄型を加溢しな
い場合は断熱性の良好なプラスチック型の方がより効果
的である。予備成形品の内法寸法と雄型の外法寸法とは
実質的に等しくすることが必要である。

これによって熱処理に伴って生じることができる。１０
ぴ○未満の温度における熱処理では非常に長い処理時間
を要し、しかも耐熱性改善の効果は僅かで、実際的では
ない。

また、１５０℃以上の温度では結晶層の部分融解が始ま
り、配向が弛緩し球晶生長が促進される。

このため固相圧空成形品の特長である透明性及び光沢が
次第に低下してくる。さらに短かし、処理時間で充分耐
熱性を高め、しかも予備成形品の変形を防ぐには、熱処
理温度が１１０ｑｏないし１４０℃であることが好まし
い。

熱処理には予備成形品が圧縮変形するのを防ぐため予備
成形品にぴったり密着する雄型を使用する。また熱処理
の途中で成形品が雄型からはずれるのを防止し、かつフ
ランジ部の変形を防止するため、別に成形品のフランジ
部を雄型に固定する補助型を使用するのが好ましい。熱
処理は熱媒体を使用するか、または鏡射加熱によって行
うか、または、これらを絹合せて行うのが好ましい。

熱媒体は加熱空気、熱水、水蒸気、エチレングリコール
、グリセリンなどであり、単独で使用あるいは組合せて
使用できる。熱媒体を予備成形品に吹きつけ、あるいは
熱媒体中に雄型に鉄め込んだ予備成形品を浸漬、接触し
て熱処理する。鏡射加熱の熱源として遠赤外線ヒーター
は熱効率が高く短時間で熱処理できるので好ましい。雄
型で保持した予備成形品を、遠赤外線が内部に設置され
た加熱トンネルに通して熱処理できる。以上ポリプロピ
レン単層シートについて述べたが、本発明の方法はポリ
プロピレン樹脂をその主要な構成層とする積層シートに
ついてもすべて適用できる。ポリプロピレン樹脂とエチ
レン・酢ビ共重合体ケン化樹脂との積層シート、ポリプ
ロピレン樹脂とポリアミド樹脂との積層シートなどから
、本発明の方法により、耐熱性が高くて透明なガスバリ
ア性を有する容器を得ることができる。

以下実施例で更に詳しく説明する。

実施例において、ＰＰシートは０．８肋厚の押出シート
である。

予備成形品はシートを約１５ぷ０に子熱して、プラグア
シスト圧空成形法で成形した。予備成形品の形状は、関
口径９５側、底径８５帆、深さ５仇舷のカップ状で面積
延伸倍率は約３．１倍である。容器又は予備成形品の耐
熱性は、熱変形温度と熱保形性とで評価した。

熱変形温度は容器のフランジ部上に均等に６０雌の圧縮
荷重をかけ、シリコンオイル中に容器を浸潰し、２℃／
分で昇温し容器深さ方向圧縮変形量が２肋に達する温度
で評価した。容器の熱保形性は一定温度１３０℃の陣温
槽に１び分間保った後の外観変化で評価した。結晶化度
はＪＩＳＫ＝６７６０の密度勾配管法により測定した密
度から求めた。結晶融点は差動走査熱量計でシートから
切出した試料について測定した。実施例 １ ＭＩ＝１のプロピレンホモポリマ一よりなるＰＰシート
より予備成形品を成形し、つぎにこの予備成形品を同一
形状の雄型に鉄め込み、１３０ｑｏの熱風を−分間吹き
つけて熱処理して容器を得た。

予備成形品と容器の耐熱性の比較を第１表に示す。雄型
の材質はヱポキシ樹脂である。第１表 容器は予備成形品を変らぬ透明性と光沢を保ち、腰は一
層強くなった。

実施例 ２ ＭＩ＝１のホモポリマー８礎部とＭＩ＝２のヱチレンポ
リプ。

ピレンランダムコポリマー２礎部とからなるＰＰシート
より予備成形品を成形し、つぎにこの予備成形品を雄型
に鉄め込み、１３０００のグリセリン俗に３の砂浸潰し
、次いで１００℃の熱風を吹きつけて３の砂間処理した
。この容器と予備成形品の耐熱性の比較を第２表に示す
。第２表 実施例 ３ 実施例１と同じシートを使用して成形した予備成形品を
雄型に鼓め込み、遠赤外線ヒータを設置した加熱トンネ
ル内で２５秒間熱処理した。

この時予備成形品の表面温度は最高１３１℃まで上昇し
た。この容器の耐熱性を第３表に示す。第３表

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱変形温度が１０５℃以上、１４０℃以下のポリプ
   ロピレン製薄肉中空容器の製造方法において、結晶融点
   が１５５℃以上のポリプロピレン樹脂を主要な構成要素
   とする単層または積層プラスチツクシートを１５０℃以
   上、結晶融点以下の温度に予熱して圧空成形法により雌
   型表面へ中空容器状に予備成形した後、該予備成形品の
   内法寸法と実質的に等しい外法寸法を有する雄型を該予
   備成形品にぴつたりと嵌め込み、次いで該雄型に嵌め込
   んだ状態の該予備成形品を１００℃以上、１５０℃以下
   の範囲の温度において１０秒間以上熱処理して後、冷却
   することを特徴とするポリプロピレン容器の製造方法。 ２ 圧空成形法がプラグを補助に用いる圧空成形方法、
   またはプラグを補助に用い真空を併用する圧空成形方法
   である特許請求の範囲第１項記載のポリプロピレン容器
   の製造方法。３ 熱処理に熱媒体を使用する特許請求の
   範囲第１項または第２項記載のポリプロピレン容器の製
   造方法。 ４ 熱媒体が加熱空気である特許請求の範囲第３項記載
   のポリプロピレン容器の製造方法。 ５ 熱媒体が水および／または水蒸気である特許請求の
   範囲第３項記載のポリプロピレン容器の製造方法。 ６ 熱処理が遠赤外線ヒーターによる輻射加熱処理であ
   る特許請求の範囲第１項記載のまたは第２項記載のポリ
   プロピレン容器の製造方法。