JP2007223141A - 発泡成形体の製造方法および発泡成形体 - Google Patents

Abstract

【課題】発泡層を選択的に形成した発泡成形体を確実に形成する。
【解決手段】予備加熱工程の前に予め、予成形体１０に気泡を含浸させておき、その後、予備加熱工程において、予成形体１０の少なくとも一部分を除いた被加熱部分１２を加熱して軟化させた後に、成形工程において予成形体１０の被加熱部分１２を成形し、これらの予備加熱工程および成形工程において、予成形体１０の被加熱部分１２に作用する熱により、前記気泡のうち予成形体１０の被加熱部分１２に含浸している気泡を選択的に膨張させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、発泡層を有する発泡成形体の製造方法および発泡成形体に関するものである。

この種の発泡成形体は、一般に、例えば下記特許文献１から４に示されるように、樹脂材料からなる予成形体を加熱して成形可能な状態になるまで軟化させる予備加熱工程と、軟化した予成形体を成形して発泡成形体を形成する成形工程とをこの順に経ることにより成形されている。
そして、従来では、溶融樹脂に発泡剤を混入した後に、この樹脂を成形して予成形体を形成し、その後、この予成形体に前述した予備加熱工程および成形工程を順次経させ、その過程で発泡剤を発泡させて気泡を生成し、さらにこの気泡を成長させることにより発泡層を有する発泡成形体を形成している。なお、この発泡層を有する発泡成形体の表面は凹凸形状となる。
ところで、近年では、発泡成形体において、部分的に発泡層が形成されない構成に対する要望がある。例えば、成形体の口部に発泡層が形成されこの口部の表面が凹凸形状になると、口部にキャップを螺着あるいは嵌め込んだときに、これらの間に良好なシール性を具備させることができず、内容物が漏洩するおそれがあったり、あるいはこの内容物が飲料の場合、需要者が口部に口を付けて内容物を飲むときに、前記凹凸形状により唇の触感に違和感を感じさせるおそれがある等といった問題がある。
特許第３０９０３９８号公報 特開平１０−３２９２０３号公報 特開平１１−１５６９２３号公報 特開昭６１−５３０２１号公報

しかしながら、前記従来の発泡成形体の製造方法では、溶融樹脂に発泡剤を混入した後に、この樹脂を成形して予成形体を形成していたので、これらの混入時および成形時の熱により、予成形体の段階で既にこの予成形体の全域で発泡剤が発泡し気泡が生成され、さらにはこの気泡が成長することがあり、発泡成形体において、一部分のみを選択的に未発泡部分とする構成を実現することが困難であるという問題があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、未発泡部分が選択的に形成された発泡成形体を確実に形成することができる発泡成形体の製造方法および発泡成形体を提供することを目的とする。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の発泡成形体の製造方法は、樹脂材料からなる予成形体を加熱して成形可能な状態になるまで軟化させる予備加熱工程と、軟化した予成形体を成形して発泡成形体を形成する成形工程とを有する発泡成形体の製造方法であって、予備加熱工程の前に予め、予成形体に気泡を含浸させておき、その後、予備加熱工程において、予成形体の少なくとも一部分を除いた被加熱部分を加熱して軟化させた後に、成形工程において予成形体の前記被加熱部分を成形し、これらの予備加熱工程および成形工程において、予成形体の前記被加熱部分に作用する熱により、前記気泡のうち予成形体の前記被加熱部分に含浸している気泡を選択的に膨張させることを特徴とする。

この発明では、予備加熱工程の前に予め、固体である予成形体に気泡を含浸させるので、この予成形体の段階でその内部の気泡が成長するのを抑制することが可能になり、この予成形体の表面がその全域にわたって凹凸形状となるのを防ぐことができる。したがって、予備加熱工程および成形工程において予成形体の前記被加熱部分に限定的に熱を作用させることにより、予成形体に含まれる気泡のうち、前記被加熱部分に含まれている気泡のみを選択的に膨らませることが可能になり、発泡成形体において前記少なくとも一部分と対応する部分に発泡層が形成されることを抑止してこの表面が凹凸形状となるのを防ぐことができる。
以上より、前記被加熱部分に限定して発泡層が形成され、このほかの部分には発泡層が形成されていない発泡成形体を確実に形成することができる。
さらに、樹脂材料に発泡剤やフィラー等を混入しないで、樹脂材料のみから発泡層を形成することが可能になり、リサイクル適正に優れた発泡成形体を形成することができる。
また、予備加熱工程および成形工程は、現行の方法および装置をそのまま適用することが可能なので、本発明の製造方法を実施する際の阻害要因を小さくすることができる。
また、前記発泡層を断熱層としても作用させることが可能になり、内容物の保温性を向上させることができる。
さらに、発泡成形体の外表面において前記発泡層が形成されている部分は、凹凸形状になるので、この部分を把持した需要者の手に感じさせる触感を心地よいものにすることが可能になり、この発泡成形体に触れた需要者の購買意欲を喚起させることができる。
また、発泡層は、多数の気泡を有する網目構造とされるので、この網目により発泡成形体の剛性や座屈強度等の機械的強度を維持した状態で軽量化を図ることができる。

ここで、前記成形工程はブロー成形であってもよい。
この場合、気泡が含浸された予成形体をブロー成形してこの樹脂材料を延伸すると、前記の加熱により成長する気泡に加え、径が数μ程度の多数の細かい気泡も新たに生成されることになり、形成される発泡層に良好な遮光性（可視光や紫外線等）を具備させることができる。したがって、発泡成形体に遮光性を具備させるために、例えば顔料を含む樹脂材料を用いたり、あるいは発泡成形体の胴部にシュリンクラベルを巻き付けたりする必要がなくなる。これにより、リサイクル可能な発泡成形体を形成することが可能になるとともに、この成形体の製造コストの低減を図ることができる。

また、予成形体は口部を有する有底筒状体とされ、前記被加熱部分は、予成形体において口部を除いた部分とされてもよい。

この場合、発泡成形体において口部を除いた部分に発泡層が形成され、口部には発泡層が形成されないので、この口部の表面を略平滑面とすることが可能になる。したがって、例えば、口部にキャップを螺着あるいは嵌め込んだときに、これらの間に良好なシール性を具備させることが可能になるとともに、内容物が飲料の場合に、需要者が口を付けて内容物を飲むときに、唇の触感に違和感を感じさせるのを防ぐことができる。
なお、口部のみが熱結晶化（白化）した発泡成形体を形成するには、予成形体に気泡を含浸させる前に、予成形体の口部のみを加熱して熱結晶化し、その後、この予成形体に前記のように気泡を含浸させることにより、発泡成形体において口部を除いた部分に発泡層が形成され、熱結晶化された口部には発泡層が形成されていない発泡成形体を形成することができる。

また、請求項１から３のいずれかに記載の発泡成形体の製造方法により形成され、この発泡成形体において前記被加熱部分と対応する部分に選択的に発泡層が形成されていることを特徴とする。

この発明に係る発泡成形体の製造方法および発泡成形体によれば、発泡層の形成を部分的に選択でき、目的に応じて選択的に未発泡部分を形成した発泡成形体を確実に形成することができる。

以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。本実施形態に係る発泡成形体の製造方法は、樹脂材料からなる予成形体１０を加熱してブロー成形可能な状態になるまで軟化させる予備加熱工程と、軟化した予成形体１０をブロー成形して発泡成形体を形成する成形工程とを有し、ある部分に限定して発泡層が形成され、このほかの部分には発泡層が形成されていない発泡成形体を形成するものである。

図１（ａ）に示す予成形体１０は、口部１１を有する有底筒状体とされている。この口部１１の外周面には雄ねじ部１１ａが形成され、口部１１の外周面において雄ねじ部１１ａよりもこの予成形体１０の中心軸線Ｏ方向下方には、径方向外方に向けて突出したサポートリング１１ｂが形成されている。なお、口部１１の前記中心軸線Ｏ方向における上端面は開口端面１１ｃとされている。

この予成形体１０は、例えばポリエステル、ポリオレフィン、および生分解性樹脂（例えば脂肪族ポリエステル（主にポリ乳酸））等のうちの１種若しくは２種以上の樹脂材料で形成されている。また、予成形体１０において口部１１よりも中心軸線Ｏ方向下方に位置する部分が、後述の予備加熱およびブロー成形する成形部分（被加熱部分）１２とされている。また、成形部分１２の内部は、前記開口端面１１ｃに連通する空間とされている。

そして、この予成形体１０を、図１（ｂ）に示されるように、耐圧容器２０内に置いてこの容器２０を密閉し、その後、この容器２０内を加熱するとともに、この容器２０に、その内圧が所定値（例えば約５ＭＰａ〜約１５ＭＰａ）になるまで、窒素若しくは二酸化炭素等のガスＧを注入する。これにより、予成形体１０にその全域にわたって気泡を含浸させる。

この際、耐圧容器２０内を、予成形体１０を形成する樹脂材料のガラス転移温度よりも高い温度（ガラス転移温度＋１０℃以下）に加熱することにより、予成形体１０を、前述の形状を保持させつつ気泡が含浸し易い状態にする。
なお、本実施形態においては、良好な発泡状態を得ることを目的として、ポリエチレンテレフタレート樹脂製の予成形体１０の場合、含浸している気泡の溶解量を４.８ｍｌ／ｇ以上１２.２ｍｌ／ｇ以下の範囲で設定している。
次に、耐圧容器２０内を減圧して常圧に戻すとともに冷却した後に、この耐圧容器２０内から予成形体１０を取り出す。なお、減圧に先立って、この減圧時に前記含浸させた気泡が膨張するのを抑制できる温度まで冷却しておくことが望ましい。

そして、耐圧容器２０から取り出されてその内部に気泡が含浸されている予成形体１０において、口部１１を除いた成形部分１２を加熱してブロー成形可能な状態になるまで軟化させる（予備加熱工程）。例えば、予成形体１０がポリエチレンテレフタレートにより形成されている場合には、この予成形体１０の外表面の温度が約７０℃〜約１１５℃になるまで加熱する。この予備加熱工程では、口部１１を断熱部材により遮蔽等することによって熱が口部１１へ伝導するのを確実に防ぐことが好ましい。

次に、この予備加熱された予成形体１０を、図１（ｃ）に示されるように、二軸延伸成形金型３０のキャビティ３０ａ内に配置する。このとき、予成形体１０の口部１１が、キャビティ３０ａにおいて口部金型３１に保持され、予成形体１０において口部１１を除いた成形部分１２が、ブロー金型３２に配置される。
なお、ブロー金型３２の内周面形状は、成形する発泡成形体において口部１１よりもその中心軸線Ｏ方向下方に位置する部分の外周面形状に対応している。

そして、口部１１の開口端面１１ｃから予成形体１０の内部に向けてエアＡを吹き込み、予成形体１０において口部１１を除いた成形部分１２のみを二軸延伸ブロー成形する（成形工程）。
これらの予備加熱工程および成形工程での加熱温度やエアＡのブロー圧は、現行のブロー成形体を形成する場合と略同等とすることができる。

そして、本実施形態では、予備加熱工程および成形工程において成形部分１２に作用する熱、すなわち予備加熱工程における前記加熱と、この予備加熱工程からブロー成形への移行、およびブロー成形時における余熱とにより、成形部分１２を一定温度以上の状態に所定時間置くことで、この部分１２に含浸している気泡を選択的に膨らませる。これにより、発泡成形体において、予成形体１０の成形部分１２と対応する部分、つまり口部１１よりもその中心軸線Ｏ方向下方に位置する部分には、その全域にわたって発泡層が形成される。

さらに、前記ブロー成形時に、樹脂材料が延伸されることにより、前記の加熱により成長する気泡に加え、多数の細かい気泡が新たに生成され、発泡成形体において前記発泡層の形成された表面は白濁化する。

なお、発泡層は、発泡成形体の厚さ方向全域にわたって気泡が内在している場合に限らず、外表面側にのみ気泡が内在している場合、内表面側にのみ気泡が内在している場合、あるいは厚さ方向の中央部を除いて外表面側および内表面側の双方に気泡が内在している場合のいずれであってもよい。

また、以上の発泡層における発泡状態（気泡の径や分散状態等）は、例えばガスの含浸条件、予備加熱工程および成形工程での加熱および余熱温度や時間、並びに加熱位置、状態を調整することにより適宜設定することができる。
一例として、成形部分１２を外表面からのみ加熱することにより、外表面側の気泡が大きい発泡成形体を形成することもできる。
さらに、予成形体１０を積層構成とし、各層の樹脂材料の材質を異ならせることにより、発泡の状態を変化させることもできる。

以上説明したように本実施形態に係る発泡成形体の製造方法によれば、予備加熱工程の前に予め、固体である予成形体１０に気泡を含浸させるので、この予成形体１０の段階でその内部の気泡が成長するのを抑制することが可能になり、この予成形体１０の表面がその全域にわたって凹凸形状となるのを防ぐことができる。

したがって、予備加熱工程および成形工程において予成形体１０の成形部分１２に限定的に熱を作用させることにより、予成形体１０に含まれる気泡のうち成形部分１２に含まれている気泡のみを選択的に膨らませることが可能になり、口部１１に発泡層が形成されてこの表面が凹凸形状となるのを防ぐことができる。
以上より、口部１１を除いた部分に限定して発泡層が形成され、口部１１には発泡層が形成されていない発泡成形体を確実に形成することができる。

さらに、樹脂材料に発泡剤やフィラー等を混入しないで、樹脂材料のみから発泡層を形成することが可能になり、リサイクル適正に優れた発泡成形体を得ることができる。
また、予備加熱工程および成形工程は、現行の方法および装置をそのまま適用することが可能なので、本実施形態の製造方法を実施する際の阻害要因を小さくすることができる。

さらに、気泡が含浸された予成形体１０をブロー成形してこの樹脂材料を延伸すると、前記の加熱により成長する気泡に加え、径が数μ程度の多数の細かい気泡も新たに生成されることになるので、形成される発泡層に良好な遮光性（可視光や紫外線等）を具備させることができる。したがって、発泡成形体に遮光性を具備させるために、例えば顔料を含む樹脂材料を用いたり、あるいは発泡成形体の胴部にシュリンクラベルを巻き付けたりする必要がなくなる。これにより、リサイクル可能な発泡成形体を形成することが可能になるとともに、この成形体の製造コストの低減を図ることができる。

また、前記発泡層を断熱層としても作用させることが可能になり、内容物の保温性を向上させることができる。
さらに、発泡成形体の外表面において前記発泡層が形成されている部分は、凹凸形状になるので、この部分を把持した需要者の手に感じさせる触感を心地よいものにすることが可能になり、この発泡成形体に触れた需要者の購買意欲を喚起させることができる。
また、発泡層は、多数の気泡を有する網目構造とされるので、この網目により発泡成形体の剛性や座屈強度等の機械的強度を維持した状態で軽量化を図ることができる。

さらに、予成形体１０に気泡を含浸させる際、この予成形体１０を加熱状態にある耐圧容器２０内に置いて、この容器２０に、その内圧が所定値になるまでガスを注入するので、予成形体１０が固体であっても、その内部に良好に気泡を含浸させることができる。

さらに、本実施形態では、予成形体１０が口部１１を有する有底筒状体とされ、予備加熱工程において予成形体１０の口部１１を除いた成形部分１２を加熱することにより、前記気泡のうち、予成形体１０の成形部分１２に含浸している気泡を選択的に膨らませるので、発泡成形体において前記成形部分１２と対応する部分にのみ発泡層が形成され、口部１１には発泡層を形成させず、この口部１１の表面を略平滑面とすることが可能になる。
したがって、例えば、口部１１にキャップを螺着あるいは嵌め込んだときに、これらの間に良好なシール性を具備させることが可能になるとともに、内容物が飲料の場合に、需要者が口を付けて内容物を飲むときに、唇の触感に違和感を感じさせるのを防ぐことができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前記実施形態では、予成形体１０として口部１１を有する有底筒状体を示したが、この形態は特に限られるものではない。また、この予成形体は、例えば射出成形、押出成形、熱成形若しくは押出ブロー成形等により形成することができ、その製造方法は特に限定されるものではない。

さらに、予成形体１０に気泡を含浸させる前に、口部１１のみを加熱して熱結晶化（白化）させ、この口部１１の強度を高めておき、その後、前記実施形態と同様にして、予成形体１０に気泡を含浸させた後に、予備加熱工程および成形工程を経させてもよい。この場合、発泡成形体において口部１１を除いた部分に限定して発泡層が形成され、熱結晶化された口部１１には発泡層が形成されない発泡成形体を形成することができる。

また、前記実施形態では、発泡成形体において、口部１１を除いた部分に限定して発泡層を形成したが、これに代えて、例えば、発泡成形体において、口部１１から胴部の中心軸線Ｏ方向上部にかけた部分を除いた部分に限定して発泡層を形成してもよいし、あるいは口部１１および底部を除いた胴部に限定して発泡層を形成するようにしてもよく、発泡層を形成する部分、および形成しない部分は発泡成形体においていずれの部位であってもよい。

さらに、発泡成形体の形態および用途は特に限定されるものではなく、例えば液体や半流動体等の各種食品が充填されるペットボトルやカップ状体等の樹脂製容器、あるいは洗剤等の薬品が充填される樹脂製容器等に適用可能である。
また、予成形体をシート状や板状に成形した場合等は、予備加熱を行った予成形体を熱成形等により発泡成形体に成形することも可能である。

ある部分に限定して発泡層が形成され、このほかの部分には発泡層が形成されていない発泡成形体を確実に形成することができる。

本発明に係る一実施形態として示した発泡成形体の製造方法の工程図である。

符号の説明

１０ 予成形体
１１ 口部
１２ 成形部分（被加熱部分）
２０ 耐圧容器
Ｇ ガス

Claims (4)

1. 樹脂材料からなる予成形体を加熱して成形可能な状態になるまで軟化させる予備加熱工程と、軟化した予成形体を成形して発泡成形体を形成する成形工程とを有する発泡成形体の製造方法であって、
   予備加熱工程の前に予め、予成形体に気泡を含浸させておき、
   その後、予備加熱工程において、予成形体の少なくとも一部分を除いた被加熱部分を加熱して軟化させた後に、成形工程において予成形体の前記被加熱部分を成形し、
   これらの予備加熱工程および成形工程において、予成形体の前記被加熱部分に作用する熱により、前記気泡のうち予成形体の前記被加熱部分に含浸している気泡を選択的に膨張させることを特徴とする発泡成形体の製造方法。
2. 請求項１記載の発泡成形体の製造方法において、
   前記成形工程はブロー成形であることを特徴とする発泡成形体の製造方法。
3. 請求項１または２に記載の発泡成形体の製造方法において、
   予成形体は口部を有する有底筒状体とされ、前記被加熱部分は、予成形体において口部を除いた部分とされていることを特徴とする発泡成形体の製造方法。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の発泡成形体の製造方法により形成され、この発泡成形体において前記被加熱部分と対応する部分に選択的に発泡層が形成されていることを特徴とする発泡成形体。
   
   

Images