JP2001510869A - 大型ポリエステル容器及びその製造方法 - Google Patents
大型ポリエステル容器及びその製造方法Info
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Abstract
Description
,717号の利益を請求する。
リエステル組成物に関する。大型容器の製造方法も開示する。
の極性粘度(intrinsic viscosity)又はIVを有する。結晶化速度を低下させ、
射出成型の加工ウィンドウ(processing window)を拡げるために、コポリマー変
性(酸又はグリコール)が使用されてきた。コポリマー変性による標準的PET
ボトルポリマーは、典型的に、結晶化速度を低下させ、100g以下の重量を有
する透明なプリフォームの製造を可能にするために、0%〜6%のIPA変性又
は0%〜3%のCHDM変性を有する。
込成型ボトルを製造するための加工装置及び技術が開発されてきた。延伸吹込成
型技術を使用することによって、生産量及びボトルねじ仕上品質に於いて利点が
もたらされる。しかしながら、この装置は、プリフォーム及びボトルの所望の透
明度を維持するために、ポリカーボネートのような無定形樹脂を使用することに
限定されてきた。
とによって、無定形ポリマーの使用に比較したとき、重要な利点を与えることが
できる。特に、結晶性ポリエステルは、配向させるか又は機械的に延伸して、減
少したボトル重量で、劇的に改良された機械的性質及び耐亀裂性を与えることが
できる。しかしながら、これらの大型容器に標準的PETボトルポリマー配合物
を使用すると、ボトルのより厚い領域に結晶性ヘイズが形成されるか又はプリフ
ォーム及びボトルの製造の間に非常に狭い加工ウィンドウになる。
ポリエステル容器に関する。本発明の容器は、一般的に数ガロン、具体的に約1
〜約10ガロン、好ましくは約2ガロン超〜約10ガロンを入れることができる
。更に具体的には、本発明の容器は、約96.5モル%以下のテレフタル酸又は
ナフタレンジカルボン酸からなる二酸成分及びグリコール成分から形成されたポ
リエステル(但し、該ポリエステルは、約0.75〜約0.85のIVを有する
)から成型される。開示されたポリエステルは、改良された結晶化及び延伸特性
を有する。
%〜約20モル%の変性コポリマーを有する。更に具体的には、本発明の組成物
は、約4モル%〜約10モル%のCHDM、約6モル%〜約17モル%のIPA
及びこれらの混合物の変性コポリマーを含む(標準的PETボトルポリマーのも
のよりも高い)。正味の効果は、顕著に低下した結晶化速度、増加した延伸比及
びその他の許容できる加工性能を有するPETボトルポリマーであった。所望の
結晶化及び延伸特性は、より高いIVとより低いコポリマー変性剤又はより低い
IVとより高いコポリマー変性のような、IVと変性との任意の組合せを使用し
て得ることができることを理解されたい。
び許容できるボトル外観(透明性)を有する5ガロンの延伸吹込成型PETボト
ルを製造するために必要な加工特性を有することが示された。低下した結晶化速
度は、所望の加工条件で透明な厚肉プリフォームを射出成型する能力になる。よ
り高い延伸比は、大型の約200gより重い、好ましくは約600gより重い容
器の吹込成型工程の間の、結晶性ヘイズの形成を回避するために必要なより低い
吹込成型温度でさえも、ボトルの優れた物理的性質を与えるために十分な配向に
なる。
性コポリマーが存在している限り、使用することができる。適当なポリエステル
の例には、約4モル%〜約10モル%のCHDM又は約6モル%〜約17モル%
のIPA及びこれらの混合物を含有するポリ(エチレンテレフタレート)、ポリ
(エチレンナフタレンジカルボキシレート)が含まれる。本発明に適しているポ
リエステル組成物にはまた、約50モル%以下、更に好ましくは、約20モル%
以下、最も好ましくは約10モル%以下の、CHDM及びIPA以外の変性二塩
基酸及び/又はグリコールが含有されていてよい。変性二塩基酸には、約2〜約
40個の炭素原子が含有されていてよく、好ましくは炭素数8〜14の芳香族ジ
カルボン酸、好ましくは炭素数4〜12の脂肪族ジカルボン酸又は好ましくは炭
素数8〜12のシクロ脂肪族ジカルボン酸が含まれる。テレフタル酸と共に含有
させるジカルボン酸の例は、フタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、シ
クロヘキサンジカルボン酸、シクロヘキサン二酢酸、ジフェニル−4,4′−ジ
カルボン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸等
である。ナフタレンジカルボン酸と共に含まれるジカルボン酸の例は、テレフタ
ル酸、フタル酸、ナフタレン−2,−ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン
酸、シクロヘキサン二酢酸、ジフェニル−4,4′−ジカルボン酸、コハク酸、
グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸等である。ポリエステルは
、上記のジカルボン酸の2種又はそれ以上から製造することができる。
〜約94モル%のエチレングリコールからなる。このグリコール成分は、これら
に限定されないが、好ましくは炭素数6〜20のシクロ脂肪族ジオール又は好ま
しくは炭素数3〜20の脂肪族ジオールを含む追加の変性グリコール成分で更に
変性することができる。このようなジオールの例には、ジエチレングリコール、
トリエチレングリコール、プロパン−1,3−ジオール、ブタン−1,4−ジオ
ール、ペンタン−1,5−ジオール、ヘキサン−1,6−ジオール、3−メチル
ペンタンジオール−(2,4)、2−メチルペンタンジオール−(1,4)、2
,2,4−トリメチルペンタン−ジオール−(1,3)、2−エチルヘキサンジ
オール−(1,3)、2,2−ジエチルプロパン−ジオール−(1,3)、ヘキ
サンジオール−(1,3)、1,4−ジ−(ヒドロキシエトキシ)−ベンゼン、
2,2−ビス−(4−ヒドロキシシクロヘキシル)−プロパン、2,4−ジヒド
ロキシ−1,1,3,3−テトラメチル−シクロブタン、2,2−ビス−(3−
ヒドロキシエトキシフェニル)−プロパン及び2,2−ビス−(4−ヒドロキシ
プロポキシフェニル)−プロパンが含まれる。ポリエステルは上記のジオールの
2種又はそれ以上から製造することができる。
、ピロメリット酸二無水物、ペンタエリトリトール及び当該技術分野で一般的に
知られているその他のポリエステル生成性ポリ酸又はポリオールのような三官能
性又は四官能性コモノマーが含有されていてもよい。
は2,7−異性体が含まれるが、1,2−、1,3−、1,6−、1,7−、1
,8−、2,3−、2,4−、2,5−及び/又は2,8−異性体を使用するこ
ともできる。
エステルとして使用することができる。
易に製造される。使用できる典型的なポリエステル化触媒には、チタンアルコキ
シド、ジブチル錫ジラウレート並びに任意に亜鉛、マンガン若しくはマグネシウ
ムの酢酸塩若しくは安息香酸塩及び/又は当業者に公知であるような他の触媒物
質と共に、別々に又は組み合わせて使用される、酸化アンチモン又は三酢酸アン
チモンが含まれる。任意に、リン及びコバルト化合物が存在してもよい。本発明
者等は連続式重縮合反応器を使用することを好むが、直列で運転される回分式反
応器を使用することもできる。
安定剤、耐衝撃性改良剤、再加熱改良助剤、結晶化助剤、アセトアルデヒド減少
添加剤等のような他の成分を、所望により、それらが本発明の目的を損なわない
程度において使用することができる。
つの別個の工程、即ち、第一に、ポリエステルを押出機内で溶融し、金型の中に
射出して、プリフォーム又はパリソンを成型する工程、第二に、次いでこのプリ
フォームを最終ボトル形状に吹込成型する工程で行われる。プリフォームの実際
の吹込成型は、ポリエステルのガラス転移温度よりも僅かに高い温度で行わなく
てはならない。「一段」SBM方法に於いて、プリフォームは射出金型から直接
、吹込成型ステーションに移動し、移動時間の間に、プリフォームは適切な吹込
成型温度まで冷却する。「二段」SBM方法に於いて、プリフォームは射出金型
から排出され、次いでプリフォームのロット内で一定の温度に達するために十分
な長さの時間、環境温度に保持され、次いで、別の工程で、適切な吹込成型温度
まで再加熱され、その後ボトル形状に吹込成型される。使用する方法の具体的種
類は、具体的応用のために望ましい生産量又は生産速度並びに機械設計及び能力
によって決定される。
な改良を示すことがよく知られている。結晶性ポリマーでのSBM方法の間に、
この機械的延伸は、プリフォームが最終ボトル形状に吹込成型されるとき起こる
。プリフォーム設計及びSBM加工条件は、ボトル側壁及び底に所望のレベルの
機械的延伸(延伸比)を与え、そうしてボトル物理的性質の多くを決定するよう
に使用される。これらの物理的性質は一般的に、無定形ポリマーから製造された
これらの容器のような、機械的に配向されていない容器で見られるものを越えて
大きく改良される。約11〜13の範囲の平面延伸比を優れた物理的性質を必要
とするポリエステルボトルで使用し、この工業に於ける標準的な実施と考えられ
る。
造者及び製造供給者は、1〜10ガロンの範囲のサイズの大型SBM容器を製造
するための方法及び装置を研究し始めている。しかしながら、厚肉プリフォーム
の射出成型の間の、結晶性ヘイズを形成する標準的PETボトルポリマーの傾向
及び大型容器の吹込成型の間の、所望の延伸比を得るために必要な高い吹込成型
温度で結晶性ヘイズを形成する傾向は、これらの大型SBM応用でPETを使用
することを制限してきた。ボトル生産者は、著しく高い原材料コストになり、機
械的配向から典型的に誘導される物理的性質に於ける増加が殆ど又は全くないS
BM方法で、ポリカーボネートのような無定形ポリマーを使用することを余儀な
くされてきた。
化特性によってのみならず、標準的PET配合物の延伸特性及びその加工への影
響によっても妨害されてきた。非常に大きなPET容器を製造するために、所望
の材料分布及び厚さを有するボトルの製造を可能にし、また射出成型工程及び吹
込成型工程の両方で許容できる広い加工ウィンドウを与える、寸法の正しい範囲
を有するプリフォームを設計しなくてはならない。PETプリフォームは、その
点で、PETが自己レベル化及び歪硬化をし始める所定の吹込成型温度で、「自
然延伸比(natural stretch ratio)」又はNSRを有すると言うことができる。
所定の吹込成型温度でのNSRを越えた延伸によって改良された物理的性質が与
えられるが、大き過ぎる延伸は、透明性の損失及び表層剥離を起こす(典型的に
、パーレセンス(pearlesence)又はパールポイント(pearl point)と呼ばれる)
。PETの延伸特性は、幾つかの樹脂因子、種としてIV(分子量)及びコポリ
マー含有量に非常に依存性である。一般的に、IVが低下し、コポリマー含有量
が増加するとき、NSR及びパーレセンスが始まる温度が上昇する。大型SBM
容器で使用するためのPETのNSRを増加させることによって、標準的PET
ボトルポリマーで予想されるものよりも低い吹込成型温度で、適切な材料分布及
び機械的配向を達成することが可能である。これは、最適に設計されたプリフォ
ームを使用し、大型SBM容器のための吹込成型工程の間の結晶性ヘイズの形成
を回避する能力になる。
)及び延伸特性(より高い自然延伸比、増加したフリーブロー体積等)を示し、
これによって、延伸吹込成型(SBM)装置又はSBM装置技術を使用する、大
型延伸吹込成型した(機械的に配向した)PETボトルの製造が可能になる(又
はそのための加工ウィンドウが増加する)。本発明のボトルは、増加した透明性
、改良された物理的性質及び大型容器の製造を可能にする改良された加工性を示
す。
て、本発明はコポリエステル変性剤によってIVをバランスさせることによって
形成され、好ましくは、約0.75〜約0.85dL/gのIV及び約3.5モル
%から約20モル%までのコポリマー変性剤を含んでなるポリエステルから製造
された容器に更に関する。本発明のボトルは、驚くほど良好な物理的性質及び所
望のレベルの透明性並びに改良された加工特性及び生産量を示す。
、結晶性ポリエステルを使用することが可能になり、それによって、所望の容器
透明性を維持しながら、増加した機械的延伸又は配向により物理的性質を改良す
る好機になる。増加したコポリマー変性剤は結晶化速度を低下させるのみならず
、より低い吹込成型温度で自然延伸比を増加させる。自然延伸比のこの増加は、
製造の吹込成型段階の間の結晶性ヘイズの形成を回避するために十分に低い吹込
成型温度を保持しながら、良好な材料分布及び許容できる配向のためのプリフォ
ーム設計を最適化するために重要である。
して上記開示したポリエステルから成型された大型容器に関する。
延伸比及び結晶性ヘイズの形成を伴わないで厚肉プリフォームを射出成型するた
めに十分な結晶化半時間を有するポリエステルを提供することからなる、大型容
器の成型方法に関する。この方法は更に、該プリフォームを、吹込成型工程の間
に結晶性ヘイズを形成することなく該ボトルを成型するために適した条件下で延
伸吹込成型する工程を含む。
Claims (18)
- 【請求項1】 重量が約200gより重い、透明な延伸吹込成型ポリエステ
ル容器。 - 【請求項2】 前記ポリエステルが、約96.5モル%以下のテレフタル酸
又はナフタレンジカルボン酸を含む二酸成分及びグリコール成分から形成され、
約0.75〜約0.85のIVを有する、請求項1に記載の容器。 - 【請求項3】 前記二酸成分が約6モル%〜約17モル%のIPAを更に含
む請求項2に記載の容器。 - 【請求項4】 前記グリコール成分がエチレングリコールを更に含む請求項
2又は請求項3に記載の容器。 - 【請求項5】 前記グリコール成分が約4モル%〜約10モル%のCHDM
を更に含む請求項4に記載の容器。 - 【請求項6】 前記二酸がIPA以外に約50モル%以下の変性二塩基酸を
更に含む請求項3に記載の容器。 - 【請求項7】 前記二酸がIPA以外に約20モル%以下の変性二塩基酸を
更に含む請求項3に記載の容器。 - 【請求項8】 前記二酸がIPA以外に約10モル%以下の変性二塩基酸を
更に含む請求項3に記載の容器。 - 【請求項9】 前記変性二塩基酸が、炭素数8〜14の芳香族ジカルボン酸
、炭素数4〜12の脂肪族ジカルボン酸又は炭素数8〜12のシクロ脂肪族ジカ
ルボン酸からなる群から選ばれる、請求項3に記載の容器。 - 【請求項10】 前記変性二塩基酸がフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン
−2,6−ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、シクロヘキサン二酢酸
、ジフェニル−4,4′−ジカルボン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、
アゼライン酸、セバシン酸及びこれらの混合物からなる群から選ばれる請求項9
に記載の容器。 - 【請求項11】 前記グリコール成分が炭素数6〜20のシクロ脂肪族ジオ
ール又は炭素数3〜20の脂肪族ジオールからなる群から選択された変性グリコ
ールを更に含む請求項3に記載の容器。 - 【請求項12】 前記変性グリコールがジエチレングリコール、トリエチレ
ングリコール、プロパン−1,3−ジオール、ブタン−1,4−ジオール、ペン
タン−1,5−ジオール、ヘキサン−1,6−ジオール、3−メチルペンタンジ
オール−(2,4)、2−メチルペンタンジオール−(1,4)、2,2,4−
トリメチルペンタン−ジオール−(1,3)、2−エチルヘキサンジオール−(
1,3)、2,2−ジエチルプロパン−ジオール−(1,3)、ヘキサンジオー
ル−(1,3)、1,4−ジ−(ヒドロキシエトキシ)−ベンゼン、2,2−ビ
ス−(4−ヒドロキシシクロヘキシル)−プロパン、2,4−ジヒドロキシ−1
,1,3,3−テトラメチル−シクロブタン、2,2−ビス−(3−ヒドロキシ
エトキシフェニル)−プロパン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシプロポキシフ
ェニル)−プロパン及びこれらの混合物からなる群から選ばれる請求項11に記
載の容器。 - 【請求項13】 約96.5モル%以下のテレフタル酸又はナフタレンジカ
ルボン酸を含む二酸成分及びグリコール成分から形成された、約0.75〜約0
.85のIVを有するポリエステル約200〜約800gからプリフォームを成
型し、そして該プリフォームを容器に延伸吹込成型することを含んでなる方法。 - 【請求項14】 前記二酸成分が約6モル%〜約17モル%のIPAを更に
含む請求項13に記載の方法。 - 【請求項15】 前記グリコール成分がエチレングリコールを更に含む請求
項13又は請求項14に記載の方法。 - 【請求項16】 前記グリコール成分が約4モル%〜約10モル%のCHD
Mを更に含む請求項15に記載の方法。 - 【請求項17】 前記二酸がIPA以外に約50モル%以下の変性二塩基酸
を更に含む請求項14に記載の方法。 - 【請求項18】 前記グリコール成分が炭素数6〜20のシクロ脂肪族ジオ
ール又は炭素数3〜20の脂肪族ジオールからなる群から選ばれた変性グリコー
ルを更に含む請求項16に記載の方法。
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