JP2016182971A - 底部に減圧吸収性能を有するポリエステル容器及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】底部に減圧吸収性能を有するポリエステル容器であって、前記底部には、胴部から連なる外周壁8a、接地部8b及び内周壁8cから成る脚部8が形成され、該脚部8の内周壁8cよりも内側に、前記接地部8bよりも上方に位置する可動底部9が形成されており、前記内周壁8c上端と可動底部9の外周縁をつなぐ環状支部10の密度法による結晶化度が30%以上であることを特徴とする。
【選択図】図2
Description
しかしながら、このような容器内部方向へ大きく変形する構造を有する底部においては、熱間充填により内容物を充填し、かかる上げ底状の底面に内容物の重さと熱が作用すると、上げ底状の底面が容器の接地面よりも下方に突出してしまい、容器の自立性を損なうおそれがある。
また、底面の肉厚分布や、充填条件及び周辺環境などに起因して、充填後、内圧が変化して容器内が減圧になり底面が容器の内部方向へ変形する際に、所望の変形とならずに不均一に変形して、底部或いは容器の形状安定性を損なうという問題が生じるおそれがある。
本発明のポリエステル容器においては、
1.前記環状支部が、前記可動底部外周縁よりも容器内方にへこんだ凹部形状を有すること、
2.前記可動底部の外周縁及び底部中央部と接する内周縁の間において、径方向にかけて突出し、周方向に複数形成された湾曲部、及び該湾曲部間に、前記可動底部の内周縁を外周縁より容器軸方向において上方に位置するように接続する溝部を備えること、
3.前記可動底部に、可動底部の外周縁と同心円状の環状凹部が形成されていること、
が好適である。
本発明のポリエステル容器の製造方法においては、少なくとも前記環状支部となるべき部分が胴部金型の接地部位置よりも下方へ延伸された後、底金型を容器内方に押し込むように移動させて可動底部を形成することが好適である。
また環状支部を、可動底部外周縁よりも容器内方にへこんだ凹部形状とすることにより、上記効果をより顕著に発現することが可能になる。
更に、可動底部に、径方向にかけて突出し、周方向に複数形成された湾曲部及びこの湾曲部間に前記可動底部の外周縁から内周縁に向かって上方傾斜する溝部が形成されていることにより、可動底部と接地面の間隔(高さ距離)を大きくとることができ、上述した環状支部の存在と相俟って、可動底部が接地面を超えて突出することを有効に防止できる。また上方傾斜する溝部は、熱間充填等により内容物の重みと熱がかかると、底部径方向に生じる撓みを吸収する一方で、元の形状(上方傾斜状態)に戻ろうとする応力が作用していることから、内容物が冷えて容器内が減圧になると、前述の作用を利用して、可動底部全体をスムーズに上方に移動することができる。さらに、可動底部に環状凹部を形成することにより、熱間充填等により内容物の重みと熱がかかる際に、環状凹部より内周縁側の可動底部より、外周縁側の可動底部が撓みにくいため、可動底部が下方へ下がりすぎることを抑制し、内容物が冷えて容器内が減圧になった時は、可動底部が上方へ移動する支点が環状支部と環状凹部の2つとなり、より上方へ移動しやすくなる。更にまた、減圧吸収に寄与しない脚部が底部に形成され、しかも上述したように、可動底部の下方への変形量が制御されていることから、内圧変化が生じても容器の高さを常に一定に維持することが可能であると共に、容器の自立性が維持され、搬送性にも優れている。
本発明のポリエステル容器は、胴部から連なる外周壁、接地部及び内周壁から成る脚部が形成され、この脚部の内周壁よりも内側に、接地部よりも上方に位置する可動底部が形成されて成る、減圧吸収性能を有する底部を有するものであり、内周壁上端と可動底部の外周縁をつなぐ位置に密度法による結晶化度が30%以上、特に30〜40%である環状支部が形成されていることが重要な特徴である。
尚、上記密度法による結晶化度は、下記式
X(%)=(ρc/ρ)×〔(ρ―ρa)/(ρc-ρa)]×100
式中、ρは密度勾配管により測定された測定部位の密度(g/cm3)、ρcは結晶体の密度(g/cm3)、及びρaは非晶体の密度(g/cm3)をそれぞれ示す。
で求められる値であり、ポリエステル樹脂としてポリエチレンテレフタレートを使用する場合には、ρcは1.455(g/cm3)、ρaは1.335(g/cm3)の値を使用して求められる。
図1に示す本発明のプラスチック容器1は、口部2、肩部3及び胴部4及び底部5から成り、胴部4は、肩部3から連なる上部胴部4a、底部に連なる下部胴部4b、上部胴部4a及び下部胴部4bの間に位置する中央胴部4cから成っている。
中央胴部4cは、周方向リブ6,6,6が平行且つ等間隔に3本形成され、胴部の機械的強度及び内圧変形に対する保形性が確保されている。またリブ6の部分を除いた外周面が軸方向にストレートに形成されており、ラベル(図示せず)を胴部に巻きつけることも可能である。
図に示す具体例では、下部胴部4bと底部5の間にもリブ7が形成され、胴部4及び底部5を明確に区画しているが、胴部及び底部は必ずしも明確に区画されていなくてもよい。
図2(A)及び(B)から明らかなように、可動底部9は、接地部8bよりも上方に位置すると共に、可動底部9の外周縁9aは脚部8の内周壁8cの上端と環状支部10を介して連接している。この環状支部10は、前述したとおり、結晶化度が30%以上に調整されており、他の部位に比して剛性が高く構成されている。
凹部形状を有する環状支部10の凹部の深さは、これに限定されないが、凹部の上端から可動底部9の外周縁9aまでの垂直距離で0.5〜3.0mmの範囲にあることが好適である。凹部の深さが上記範囲にあることにより、環状支部10の結晶化度が30%以上であることと相俟って、可動底部9が下方移動する際の脚部8の内周壁8cの内倒れを有効に防止することができる。凹部の深さが上記範囲よりも大きい場合には上記範囲にある場合に比して成形性に劣るようになる。
尚、本発明のポリエステル容器においては、前述したとおり、内周壁8cの内倒れを有効に防止するために、底部の環状支部10が30%以上の結晶化度を有することが重要である。そして、より内周壁8cの内倒れを防止するには、可動底部9の結晶化度も同様に30%以上、特に30〜40%の範囲にあることが望ましい。また、ポリエステル容器の耐熱性の面から、胴部の結晶化度は27〜40%の範囲にあることが望ましい。
また、本発明のポリエステル容器においては、可動底部9の上下動がスムーズに行われるという観点から、可動底部9の厚みが、胴部の最も薄い部分における厚みと同等或いはそれ以下であることが好適であり、可動底部9の径にもよるが、0.15乃至0.4mm、好適には0.2乃至0.3mmの範囲に薄肉化されていることが望ましい。
すなわち、図に示した具体例では、湾曲部13,13・・・及び溝部14,14・・・は、それぞれ16個形成されていたがこれに限定されるものではなく、対称性を有していることが好適であり、また、可動底部9の径にもよるが、3〜36個の範囲にあることが、可動底部の可動領域を増加してより大きな減圧吸収性能を発揮する上で望ましい。前述の個数が3個未満であると、上記範囲にある場合に比して減圧時の撓み幅が小さくなって減圧性能が低下するおそれがあり、前述の個数が36個を越えると、上記範囲にある場合に比して溝部14,14・・・の幅が小さくなり成形が困難になるおそれがある。
また湾曲部13,13・・・は、隣り合う溝部14,14・・・が復元可能である限り、図に示された形状に限定されないが、大きな内圧変化にも対応し得る可動領域を確保するためには、図に示した具体例のように、溝部14の湾曲底部14aが下方に突出した形状であることが好適である。
さらに、図示していないが、中央部12の中心から同心円上に、容器内方へ環状凹部を形成し、湾曲部13,13・・・、及び溝部14,14・・・を径方向に分断することにより、可動底部の環状凹部より内周縁側より外周縁側の可動底部が撓みにくいため、可動底部の下方へ下がりすぎることを抑制し、内容物が冷えて容器内が減圧時は、可動底部が上方へ移動する支点が環状支部と環状凹部の2つとなり、より上方へ移動しやすくなる。また、前述の環状凹部が中央部12の中心から同心円上に配置される間隔は、特に限定されないが、等間隔が好適である。
また溝部14は、可動底部9の内周縁9bを外周縁9aより容器軸方向において上方に位置するように形成されていればよく、底部の径方向において、一部下方に向けて傾斜する部分を有していてもよい。
本発明のポリエステル容器は、上述したように、底部に、胴部から連なる外周壁、接地部及び内周壁から成る脚部が形成され、該脚部の内周壁よりも内側に、前記接地部よりも上方に位置する可動底部、前記内周壁上端と可動底部の外周縁をつなぐ環状支部が形成されており、この環状支部の結晶化度が30%以上、特に30〜40%であることが重要な特徴であり、本発明の製造方法においてはかかる特徴を有するポリエステル容器を、従来公知の二軸延伸ブロー成形である一段ブロー成形で生産性良く製造することができる。
本発明のポリエステル容器の成形に用いるプリフォームとしては、従来公知のポリエステル製プリフォームを使用することができ、特に好適には従来より二軸延伸ブロー成形に用いられていたエチレンテレフタレート系ポリエステル樹脂から成る有底プリフォームを使用することができる。
尚、エチレンテレフタレート系ポリエステル樹脂とは、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸を50モル%、特に80モル%以上の量で含有し、ジオール成分としてエチレングリコールを50モル%、特に80モル%以上の量で含有するポリエステルであり、残余の成分として、従来、ポリエステル樹脂に用いられている、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸;コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、ドデカンジオン酸等の脂肪族ジカルボン酸;の1種又は2種以上の組合せから成るジカルボン酸成分、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、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、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物等の1種又は2種以上から成るジオール成分を挙げることができる。
ポリエステル樹脂は、少なくともフィルムを形成するに足る分子量を有するべきであり、用途に応じて、射出グレード或いは押出グレードのものが使用される。その固有粘度(I.V.)は一般的に0.6乃至1.4dL/g、特に0.63乃至1.3dL/gの範囲にあるものが望ましい
さらに、本発明のポリエステル容器は、熱間充填にも対応可能な耐熱性に優れた容器であるため、用いるプリフォームの口部は熱結晶化されていることが好ましい。
図4から明らかなように、胴部金型23,23は、図1に示した容器の肩部3、胴部4に相当する部分を形成すると共に、その下部の接地部位置23aにおいて、底部金型24と隣接し、図1に示した外周壁8aと共に、接地部8bに相当する部分を形成する底部金型表面と連続する面を有している。
底部金型24は、本発明のポリエステル容器底部の環状支部を形成する外底型24aと外底型24aの内側且つ同心状に位置し、可動底部9を形成する内底型24bの組み合わせから成り、これらは一体に軸方向に移動可能である。また外底型24aの表面は、環状支部10と接触することにより熱固定(ヒートセット)して、その結晶化度を30%以上とし得るように、130〜160℃の温度に調節されている。このとき、内底型24bは、外底型24aと一体の底部金型24として構成し、底部金型24を130〜160℃の温度に調節してもよいし、内底型24bを別の金型として、異なる温度に調節しても良い。
また、底部金型温度が130℃より低い場合、結晶化度が30%以上とならない。一方、底部金型温度が160℃よりも高いと、結晶化度は30%よりも高くなるが、容器の透明性が低下し、また金型の耐久性が低下して、生産効率が下がってしまう。
この状態で、成形金型内に設置されたプリフォーム20はストレッチロッド25によって軸方向に引張延伸されると共に、内部にブローエアが流入され周方向に膨張延伸されて成形されつつある容器は、胴部金型23表面に接触して胴壁を形成すると共に、胴部金型の接地部位置23aよりも下方に延伸される。
次いで、図4(B)に示すように、内部にブローエアが流入されながら底部金型24が容器軸方向に上昇することにより、延伸されて成形されつつある容器は底部金型24に完全に接触し、上記温度に温調された外底型24aに接触する環状支部10に相当する部分はヒートセットされる。そして、容器の内周壁8cに相当する部分が形成されると共に、可動底部9に相当する部分が接地部8bよりも容器内方にせりあがった上げ底状に形成される。
本発明のポリエステル容器の製造方法においては、前述したとおり、底部による減圧吸収性能を発現するために、二軸延伸ブロー成形により可動底部9を充分に延伸薄肉化することが好ましく、これにより結晶化が促進され剛性が付与された環状支部10を基点に、容器の内圧変化による上下動を容易に行うことが可能になる。
例えば、成形されつつある容器の環状支部10となるべき部分が早く外金型24aに接触するように、環状支部10となるべき部分が胴部金型23の接地部位置23aよりも下方に延伸された後、底部金型24を上昇させることにより、底部金型24は環状支部10および可動底部9と接触しながら上昇し、可動底部9を形成すると共に環状支部10と可動底部9をヒートセットする。これにより環状支部10となる部分の外底型24aとの接触時間が、より長くなり、環状支部10の結晶化を促進することが可能になり、環状支部10の結晶化度を確実に30%以上の高い結晶化度にすることができる。
各実施例、比較例にて使用したポリエステル容器の成形方法、測定方法は次のとおりである。
ポリエチレンテレフタレート(以下、PET)にて射出成形したプリフォーム(PF)を加熱し、一段ブロー成形機にて表1に記載した条件にてPETボトルを成形した。
その他の共通の条件は下記に示す。
PF加熱温度:100℃
ブロー金型温度(胴部):145℃
(結晶化度測定)
成形したPETボトルの底部の環状支部から3mm×5mmの切片を切り出し、密度勾配管を使用して結晶化度を測定した。
(耐熱性評価)
成形したPETボトルに、水を87度に加熱して充填密封した。PETボトルの脚部が内倒れすると、可動底部が接地部より下がるため、密封後、および冷却後、可動底部の高さが一部でも接地部より下がっていないかを目視で評価した。
可動底部の高さが接地部より上:○
可動底部の高さが接地部より下:×
またこのような内容物以外にも、比較的高温で充填される内容物に対しても適用可能である。
Claims (6)
- 底部に減圧吸収性能を有するポリエステル容器であって、前記底部には、胴部から連なる外周壁、接地部及び内周壁から成る脚部が形成され、該脚部の内周壁よりも内側に、前記接地部よりも上方に位置する可動底部が形成されており、前記内周壁上端と可動底部の外周縁をつなぐ環状支部の密度法による結晶化度が30%以上であることを特徴とするポリエステル容器。
- 前記環状支部が、前記可動底部外周縁よりも容器内方にへこんだ凹部形状を有する請求項1記載のポリエステル容器。
- 前記可動底部の外周縁及び底部中央部と接する内周縁の間において、径方向にかけて突出し、周方向に複数形成された湾曲部、及び該湾曲部間に、前記可動底部の内周縁を外周縁より容器軸方向において上方に位置するように接続する溝部を備える請求項1又は2記載のポリエステル容器。
- 前記可動底部に、可動底部の外周縁と同心円状の環状凹部が形成されている請求項1〜3の何れかに記載のポリエステル容器。
- 底部に、胴部から連なる外周壁、接地部及び内周壁から成る脚部が形成され、該脚部の内周壁よりも内側に、前記接地部よりも上方に位置する可動底部、前記内周壁上端と可動底部の外周縁をつなぐ環状支部が形成されて成るポリエステル容器の製造方法であって、
プリフォームを胴部金型及び底部金型を用いて二軸延伸ブロー成形するに際して、前記底部金型の環状支部に対応する部分が130〜160℃の温度に調整されていることを特徴とするポリエステル容器の製造方法。 - 少なくとも前記環状支部となるべき部分が前記胴部金型の接地部位置より下方へ延伸された後、底部金型を容器内方に押し込むように移動させて可動底部を形成する請求項5記載のポリエステル容器の製造方法。
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