JP3808204B2

JP3808204B2 - Non-heat resistant container with reduced acetaldehyde and molding method thereof

Info

Publication number: JP3808204B2
Application number: JP12959998A
Authority: JP
Inventors: 大一青木; 宏行折元; 勝政横田
Original assignee: Nissei ASB Machine Co Ltd
Current assignee: Nissei ASB Machine Co Ltd
Priority date: 1997-04-23
Filing date: 1998-04-22
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2018-04-22
Also published as: JPH11207809A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アセトアルデヒドが低減された容器及びその成形方法に関し、特に、食品包装用に用いられるポリエステル樹脂製の容器特に非耐熱性容器の成形方法及び非耐熱容器に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、ミネラルウォーターや炭酸飲料等の容器として、ポリエチレンテレフタレートなどの飽和ポリエステルを二軸延伸ブロー成形して得られる容器（ＰＥＴボトル）が広く用いられている。
【０００３】
このような容器に用いられるポリエステル樹脂には、その材料中にアセトアルデヒドを含有していることが知られている。このアセトアルデヒドは、ポリエステル材料中に含有されているもののほか、射出成形時や押出し成形時の滞留やせん断発熱などによってポリエステルが熱分解することで新たに生成されるものである。
【０００４】
このアセトアルデヒドは、特有の香りを持った有機物であり、ポリエステルを容器の成形材料として選択した場合、内容物の味覚に影響を与えるという問題を提起する。
【０００５】
このため、容器中のアセトアルデヒドをできる限り低減することが望まれており、このアセトアルデヒドの低減に関する提案はこれまでにも数多くなされてきた。
【０００６】
それらの提案のほとんどは、ポリエステル材料中に存在するアセトアルデヒドの低減に関するものであり、その提案のいくつかは市販の材料でも実績があるが、通常の材料よりも非常に高価で、製品がコスト高になってしまう。
【０００７】
しかも、このような高価な材料を用いても、射出成形時等に発生するアセトアルデヒドを飛躍的に低下させることはできなかった。
【０００８】
また、本願出願人は、特公平６−８８３１４号公報、特公平８−５１１８号公報及び特公平６−５５４１８号公報に示される耐熱容器の製造方法を提案しっている。
【０００９】
これらの提案は、いずれもプリフォームを延伸ブロー成形して容器形状の一次ブロー成形品を成形し、この一次ブロー成形品を加熱炉内で加熱して結晶化度を向上させ、また、加熱により熱収縮を行わせた後、最終成形品である耐熱容器に延伸ブロー成形するものである。
【００１０】
特に、特公平６−８８３１４号公報及び特公平８−５１１８号公報の製造方法は、加熱によってアセトアルデヒドの発生を著しく低減することができるという画期的なものである。
【００１１】
しかし、この製造方法においては、一次ブロー成形品を長い加熱炉を通過させることで、２０〜１２０秒、好ましくは３０秒以上という比較的長い時間をかけて加熱するようにしている。
【００１２】
このように加熱に比較的長い時間を要すると、成形サイクルが長くなって、時間当たりの生産量が低下し、ランニングコストが高くなる。また、加熱炉を用いて加熱を行うと、装置の全長が長くなって、装置が大型化し、設備費や維持費が高くなる。これらは、結果として容器の単価を高くしてしまうこととなる。
【００１３】
耐熱容器であれば、耐熱性という付加価値があるため、非耐熱性容器と比べて高価であっても良いが、非耐熱性容器はよりコストダウンしなければならない。
【００１４】
このため、特に非耐熱性容器にてアセトアルデヒドを低減する試みは、成形材料と射出条件の選択によるほかなく、それによってもアセトアルデヒドの低減には限界があった。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、特に耐熱性が求められない容器の成形方法にあえて耐熱性容器の成形方法を採用し、しかも耐熱容器の成形方法よりも加熱時間を大幅に短縮しながらもアセトアルデヒドを低減することができる容器及びその成形方法を提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的は、一次ブロー成形品を薄肉化して加熱時間を短縮することにより、装置の大型化や生産量の低下を招くことなく、アセトアルデヒドの低減を効率よく行うことのできる容器及びその成形方法を提供することにある。
【００１７】
本発明のさらに他の目的は、一次成形品を接触加熱することで、より一層加熱時間を短縮して、成形効率をより向上させることにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様によれば、ポリエステル樹脂製のプリフォームを一次ブロー金型内で一次ブロー成形品に延伸ブロー成形する一次ブロー成形工程と、
前記一次ブロー成形品を加熱した金型の内面に接触させ、一次ブロー成形品からアセトアルデヒドを低減させるアセトアルデヒド低減工程と、
アセトアルデヒドが低減された一次ブロー成形品を最終容器に延伸ブロー成形する最終ブロー成形工程と、
を有し、
前記一次ブロー成形工程は、大きさが前記最終容器より大きく、延伸された胴部の平均肉厚が前記最終容器の胴部の平均肉厚よりも薄い０．３mm以下の一次ブロー成形品を成形し、
前記アセトアルデヒド低減工程により、内壁からのアセトアルデヒドの現出量を低減させた、６５℃以下の内容物を充填するための非耐熱性容器を成形することを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、通常の樹脂材料または低アセトアルデヒドの樹脂材料を用いて成形されたプリフォームを、一次ブロー成形品に延伸ブロー成形し、この一次ブロー成形品をアセトアルデヒド低減処理することで、アセトアルデヒド現出量の極めて低い非耐熱性容器を容易に成形することができる。
【００２０】
特に、一次ブロー成形品は最終容器より大きく、その胴部の平均肉厚は、最終容器よりも薄い０．３mm以下となっており、極めて薄い状態であるため、アセトアルデヒド低減工程での加熱を短時間で行え、生産性を向上させることができる。その上、最終容器の内壁からのアセトアルデヒド現出量を低減させることができ、効率的なアセトアルデヒドの低減処理を行うことができる。また、加熱が短時間ですむので、加熱のためのスペースも少なくてすみ装置の小型化、低コスト化が可能となる。
【００２１】
さらに、最終ブロー成形工程前にアセトアルデヒド低減のために加熱されるため、最終ブロー成形時における賦形性が向上することとなる。
【００２２】
このようにして得られる容器は、耐熱性はさほど得られないため、６５℃以下の温度にて内容物特にミネラルウォータなどの飲料または飲食物が充填される非耐熱性容器として好適に使用できる。アセトアルデヒド特有の芳香が大幅に低減されるからである。
【００２３】
ここで、胴部の平均肉厚が０．３mm以下の一次ブロー成形品を延伸ブロー成形して得られる最終容器の胴部の平均肉厚は、０．３mm未満であることが好ましい。
【００２４】
最終容器の胴部の平均肉厚は、０．３mm未満とするには、より一層一次ブロー成形品の胴部の平均肉厚が薄くなり、アセトアルデヒドの低減処理に要する時間を短縮して、成形効率を向上させることができる。
【００２５】
アセトアルデヒド低減工程は、加熱温度１４０℃以上にて一次ブロー成形品を加熱する工程を含むことが好ましい。加熱温度１４０℃を境にして、それ以上の温度でアセトアルデヒドが急激に減少するからである。この場合、一次ブロー成形品を加熱する加熱時間６秒以下に短縮できる。また、加熱時間を１９０℃以上とすれば、加熱時間１秒以下となる。このように、極めて短時間で、高いアセトアルデヒドの低減効果を得ることができ、より一層生産性を向上させることができる。
【００２６】
アセトアルデヒド低減工程では、１次ブロー成形品のアセトアルデヒド現出量が０．００４０μg/cm^２以下となるように、一次ブロー成形品を加熱することが好ましい。こうすると、最終ブロー成形後の最終容器を２２℃で２４時間保管した状態での単位表面積あたりのアセトアルデヒド現出量を、０．００２０μg/cm２以下まで低減できる。
【００２７】
アセトアルデヒド低減工程では、一次ブロー成形品と実質的に同じ大きさの加熱された金型内面に前記一次ブロー成形品を接触させて加熱することが好ましい。
【００２８】
一次ブロー成形品の薄肉の胴部を一次ブロー成形品と実質的に同じ大きさの加熱された金型内面に接触させて加熱することで、加熱時間を短縮して生産性を向上させることができる。しかも、加熱のためのスペースは金型分のスペースですむため、ブロー成形機の小型化に寄与でき、低コスト化を図ることができる。
【００２９】
ここで、前記一次ブロー成形工程で、表面積に対する重量の割合が０．０６g/cm^２以下になるように前記一次ブロー成形品を成形することを特徴とする。
【００３０】
表面積に対する重量の割合が０．０６g/cm^２以下とすると、一次ブロー成形品の胴部の平均肉厚が極めて薄くなる。このため、アセトアルデヒド低減工程での加熱を短時間で行え、生産性を向上させることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００３２】
図１は、本発明の一実施の形態に係る容器の成形方法を示す図である。図１では、プリフォーム１０のネック部１０ａを下向きとした倒立状態で搬送し、一次ブロー成形品１２を経て最終容器１４を成形する方法を示している。
【００３３】
図１の第１工程は、プリフォーム１０の射出成形工程を示しており、第２工程は、プリフォーム１０を容器の形態を有する一次ブロー成形品１２に一次ブロー成形する工程を示している。第３工程は、一次ブロー成形品１２に対してアセトアルデヒド低減処理を行うアセトアルデヒド低減工程を示している。そして、第４工程は、アセトアルデヒドの低減された一次ブロー成形品１２を最終容器１４にブロー成形する最終ブロー成形工程を示している。
【００３４】
プリフォーム１０は、ポリエステル樹脂を射出成形して得られる。このプリフォーム１０は、最終容器１４の所望の品質、容器に応じて、肉厚、長さ等が設定される。
【００３５】
ポリエステル樹脂は、市販の低アセトアルデヒドを目的としたもの、あるいは、低アセトアルデヒドを目的としていない通常のもののいずれをも採用できる。
【００３６】
また、プリフォーム１０は、射出成形時の温度を保有した状態にて、あるいは、予め射出成形されたものを加熱して延伸ブロー成形に適した温度に調整された後に、一次ブロー成形品１２に二軸延伸ブロー成形される。
【００３７】
非耐熱性容器を成形するために用いるプリフォーム１０の重量は、最終容器１４の容器が５００ｍｌの場合に１４〜２５ｇ、１０００ｍｌの場合で２２〜３５ｇ、１５００ｍｌの場合で３０〜４５ｇであり、耐熱性容器を成形するために用いるプリフォームの重量より軽い。ちなみに、耐熱性容器を成形するために用いるプリフォーム１０の重量は、最終容器１４の容量が５００ｍｌの場合に３０〜４５ｇ、１０００ｍｌの場合で４５〜５０ｇ、１５００ｍｌの場合で５５〜６０ｇである。
【００３８】
一次ブロー成形工程では、一次ブロー金型１６を用いて延伸ブロー成形を行い一次ブロー成形品１２が得られる。
【００３９】
この一次ブロー成形品１２は、プリフォーム１０に対する延伸倍率は、縦軸方向で２．２〜２．６倍である。また、一次ブロー成形品１２は、最終容器１４よりも大きく形成され、最終容器１４に対して容量比で例えば１．１５〜１．３倍程度大きく成形される。
【００４０】
本実施例の一次ブロー成形工程での延伸倍率は、特公平６−８８３１４号公報及び特公平８−５１１８号公報に開示された耐熱容器の成形方法での一次ブロー成形工程の延伸倍率よりも小さい。なぜなら、本実施例では耐熱性の確保は企図しないので、耐熱容器の場合ほどの高延伸は不要となるからである。また、耐熱容器の場合ほどの高延伸を実施すれば、一次ブロー成形品は肉厚が薄くなりすぎて破裂してしまうであろう。
【００４１】
ちなみに、耐熱容器の場合には、一次ブロー成形品のプリフォームに対する延伸倍率は、縦軸方向で２．７〜３．０倍程度である。
【００４２】
また、この一次ブロー成形品１２の１２ａ胴部の平均肉厚は、最終容器１４の胴部１４ａの平均肉厚よりも薄く、０．３mm以下の薄肉に形成される。ここで、一次ブロー成形品１２の胴部１２ａとは、ネック部１２ｂ（ねじ部、サポートリング等を含む）、ネック部１２ｂの近傍の延伸度の低い厚肉部及びボトム部１２ｃを除く領域である。一次ブロー成形品１２の胴部１２ａの平均肉厚は、薄いほど効果的にアセトアルデヒドの減少効果を短時間の内に得やすく、平均０．３mm以下であることが好ましく、また、通常ポリエステル樹脂の延伸ブロー成形においては、０．１５mm未満だと一次ブロー成形時に破裂したり白化するなどの好ましくない影響がある。従って、一次ブロー成形品１２の胴部１２ａの平均肉厚をＴとしたとき、０．１５mm≦Ｔ≦０．３mmとすることが好ましい。
【００４３】
より好ましくは、一次ブロー成形品１２を最終ブロー成形して得られる最終容器１４の胴部の平均肉厚が０．３mmよりも薄くなるように設定することで、比較的厚肉の耐熱容器の場合よりも、より短時間でアセトアルデヒドの減少効果を得ることができるようにするとよい。ちなみに、耐熱容器を成形する場合の一次ブロー成形品の胴部の平均肉厚はほぼ０．３５mm以上であり、本実施例の場合よりも１６％以上厚くなる。
【００４４】
この胴部の平均肉厚は、ネック部１２ｂの下（サポートリング下）２０mmの位置から接地面上２０mmの位置までの間の延伸された胴部の高さ方向で数段階（３〜６箇所）の位置で円周方向に数箇所（４から８箇所）を測定した平均値である。
【００４５】
また、このときの一次ブロー成形品１２の表面積に対する重量の割合を測定してみた。一次ブロー成形品１２の重量はプリフォーム重量と一致する。また、一次ブロー成形品１２の表面積は、胴部１２ａの他、ネック部１２ｂ及びボトム部１２ｃを含む表面積である。本実施例での一次ブロー成形品１２の表面積に対する重量の割合は、０．０６g/cm２以下となる。なお、重量の割合の小さなものは、０．０４g/cm２程度であり、これ未満になると、延伸ブロー成形が困難になると思われる。従って、一次ブロー成形品１２の表面積をＳとし、その重量をＷとしたとき、０．０４g/cm２≦Ｗ／Ｓ≦０．０６g/cm２とすることが好ましい。ちなみに、耐熱容器の場合の一次ブロー成形品１２の表面積に対する重量の割合は、０．０７g/cm２程度である。
【００４６】
ここで得られた一次ブロー成形品１２のアセトアルデヒド現出量は、０．００３０μg/cm２〜０．００８０μg/cm２程度であるが、最終容器１４のアセトアルデヒド現出量が、０．００２０μg/cm２とするためには、一次ブロー成形品１２のアセトアルデヒド現出量がほぼ０．００４０μg/cm２以下となるように、プリフォーム１０の成形条件や、材料の乾燥条件など、通常知られた工夫をすることが望ましい。
【００４７】
アセトアルデヒド低減工程では、金型１８を用いてアセトアルデヒド低減工程が行われる。金型１８は、一次ブロー金型１６と同一形状の内面を有し、図示せぬ加熱手段により加熱されるようになっている。
【００４８】
そして、金型１８内に一次ブロー成形品１２を配置し、一次ブロー成形品１２の内部から加圧することで、瞬時に金型１８の内面に一次ブロー成形品１２を接触させることができる。これにより、薄肉の胴部１２ａを高温で加熱することで、アセトアルデヒドの発生を低減させるようにしている。
【００４９】
このアセトアルデヒド低減のメカニズムは未だ解明されていないが、高温で薄肉の胴部１２ａを加熱することで、アセトアルデヒドを胴部１２ａから放出（蒸発）させるか、あるいは、分子の配列状態の変化によってアセトアルデヒドの動きを制約するのではないかと考えられる。
【００５０】
この場合、加熱温度１４０℃以上、加熱時間１秒〜６秒の加熱条件にて加熱を行うことが好ましい。加熱温度が１２０℃であると、アセトアルデヒドの低減が顕著になるまでの加熱時間は２０秒以上必要となり、加熱に要する時間が長すぎて、成形効率があまりよくない。加熱温度が１４０℃以上では加熱時間が６秒以下となり、加熱温度１９０℃以上では加熱時間が１秒程度という非常に短時間でアセトアルデヒドが急激に低減する。
【００５１】
また、通常、２２０℃を越えると一次ブロー成形品１２が金型表面に付着し、その表面が肌荒れする現象が起こるので好ましくない。
【００５２】
このアセトアルデヒド低減工程では、その後の最終ブロー成形工程にて得られる最終容器１４のアセトアルデヒド含有値が０．００２０μg/cm２以下になるまで、一次ブロー成形品１２０加熱することが好ましい。このアセトアルデヒド低減工程は、非常に薄い胴部１２ａを高温の金型１８内面に接触させて行うことで、極めて短時間の内にアセトアルデヒドの発生量を半減させることができ、生産性を低下させることなく行われる。
【００５３】
なお、金型１８から取り出された一次ブロー成形品１２は、高さ方向において最終容器１４と同じか若干小さくなるように収縮する。
【００５４】
最終ブロー成形工程では、最終ブロー金型２０を用いて一次ブロー成形品１２を最終容器１４に延伸ブロー成形する。
【００５５】
この場合、アセトアルデヒド低減工程で、一次ブロー成形品１２が加熱され、高温状態を維持したまま延伸ブロー成形を行うことで、賦形性が著しく向上する。さらに賦形性を向上させるために、最終ブロー金型２０を２０℃〜６０℃程度に温調しておくとよい。
【００５６】
実験例
日精エー・エス・ビー機械（株）製プリフォーム成形機ＰＭ−４５を用いて、日本ユニペット（株）のブロー成形用ポリエステル樹脂（製品番号ＲＴ−５４３Ｋ）を溶融後、射出成形して透明なプリフォームを得た。このポリエステル樹脂は、低アセトアルデヒドを目的とした材料で、材料中に含まれるアセトアルデヒドは１ppm以下である。
【００５７】
従来、射出成形して得られたプリフォームのアセトアルデヒド含有量（ppm）を低くするために、ポリエステル樹脂の固相重縮合工程での工夫や射出装置の温度管理、スクリューデザイン、スクリュー回転数、射出速度、ホットランナーデザインなどの様々な工夫がなされた。
【００５８】
これらの工夫によって得られるプリフォームのアセトアルデヒド含有量は、最小でも６ppm程度で、ボトルに成形した後のアセトアルデヒド発生量が重要であるが、この程度では、ミネラルウォーター等の味覚を重要視する業界では満足できるものではない。
【００５９】
この実験において、プリフォームのアセトアルデヒドの含有量を比較することはあまり重要ではなく標準的な測定規格もないが、本実験では６ppm〜１０ppm程度であった。
【００６０】
得られたプリフォームを日精エー・エス・ビー機械（株）製ブロー成形機ＨＳ−４５−６にてブロー成形して容器を成形した。
【００６１】
このブロー成形機は、プリフォームを延伸適温まで加熱する赤外線ヒータが複数配置された加熱部と、型締め機構に取り付けられた一次ブロー金型内で延伸適温のプリフォームを一次延伸ブロー成形する一次ブロー成形部と、一次ブロー金型と同じ形状をした熱処理型内で一次ブロー成形部で得られた一次ブロー成形品を熱処理する熱処理部と、熱処理して得られた高温の一次ブロー成形品を型締め機構に取り付けられた最終ブロー金型内で再度延伸ブロー成形して容量５００ｍｌの最終容器を得るものである。
【００６２】
この実験で成形された一次ブロー成形品は、胴部の平均肉厚が約０．３mmで、単位表面積あたりの重量が０．０６g/cm２以下であり、最終成形品よりも容量で１６％程度大きく、最終ブロー成形品は、充填容量で５００mlである。
【００６３】
この実験では、アセトアルデヒドの低減状態を比較するために、成形された容器を２２℃で２４時間保管後、その容器中に発生した単位表面積あたりのアセトアルデヒド量を測定した。容器内に現出するアセトアルデヒドの量は、表面積の大きさに影響されるので、内容量の違う容器でも単位表面積あたりの現出量であれば、アセトアルデヒドの低減の度合いを比較することができる。
【００６４】
この実験の熱処理型壁面温度と、熱処理時間と、最終成形品を成形直後に２２℃で２４時間保管したときの単位表面積あたりのアセトアルデヒド現出量を測定した実験結果を表１に示す。
【００６５】
【表１】

表１において、実験番号１は、熱処理を施さない一次ブロー成形品のアセトアルデヒド量を比較のために示した。
【００６６】
この表１の実験結果から、アセトアルデヒドは、熱処理温度が１２０℃付近から低下が顕著となり、２０秒ほどで０．００２０μg/cm２以下まで低減できることが判明した（実験番号２）。しかし、この熱処理時間は、成形効率上、十分に満足できる時間とはいえない。
【００６７】
さらに熱処理温度が１４０℃以上になると、急激にアセトアルデヒドは低減し、熱処理時間２秒ほどで１２０℃、２０秒の熱処理と同等の結果が得られることが判明した（実験番号３）。
【００６８】
また、熱処理温度を１４０℃に設定した場合、熱処理時間を６秒まで延ばすことで、アセトアルデヒドは、熱処理しない一次ブロー成形品（実験番号１）の半分以下まで低減することが判った（実験番号４）。
【００６９】
プリフォームの射出成形時間分を熱処理時間に当てることができる１ステージ方式の成形機では、１２０℃、２０秒という実験番号２の条件でも十分生産性はあるが、射出成形サイクルの影響を受けないコールドパリソン方式の装置などでは、より生産効率を向上させるため、１４０℃以上の熱処理温度で、６秒以下の成形サイクルを用いることが産業利用上は好ましい。
【００７０】
実験番号７の結果から熱処理温度が１９０℃以上であれば、１秒以下の熱処理時間でも実験番号６（１８０℃、２秒）と同等の十分なアセトアルデヒド低減ができることが判るが、金型への接触時間が短いため、成形品毎のばらつきが大きくなるので、少なくとも１秒以上の熱処理時間を設定することが品質安定性を求める業者には望ましい。
【００７１】
また、表１には記載しなかったが、同様に熱処理温度を１８０℃に設定し、１０秒間熱処理を行ったところ、アセトアルデヒドの発生量は０．０００７μg/cm２となり、熱処理時間を延長することで、さらにアセトアルデヒドが効果的に低減することが判っている。このように、加熱時間と加熱温度との組合せにより、アセトアルデヒドの発生量を０．００１０μg/cm２以下にすることも可能である。
【００７２】
更に、前述の実験では、５００mlの容器で測定を行ったが、１５００mlの容器で実験、測定したところほぼ同様の結果が得られた。
【００７３】
なお、この実験に用いた装置では、熱処理を金型の内壁面に接触させることで熱処理しているが、熱処理の方法は、外部からの赤外線ヒータや熱風あるいはマイクロ波による加熱などでも可能である。
【００７４】
しかし、金型の内壁面に接触した場合、一次ブロー成形品の壁面温度が急激に目的の温度に達するため、昇温のための温度がほとんど必要ないが、非接触の場合にはどうしても昇温時間が必要になる。
【００７５】
したがって、その場合には、熱処理時間を一次ブロー成形品の壁面温度が前記熱処理型の温度に達してからの時間と考えればよい。
【００７６】
また、この実験に用いた装置では、プリフォーム成形装置と、ブロー成形装置が別体であったが、射出成形から最終ブロー成形までを１つの成形機上で行う１ステージ方式の装置でもよく、さらに、一次ブロー金型と熱処理型を別体としていたが、一次ブロー金型を加熱して熱処理型と兼用してもよい。ただし、このような場合、一次ブロー成形時の肉厚部分を調整しにくいという不利益な面もある。
【００７７】
また、さらに熱処理型の時間をさらに短縮するために、熱処理型から取り出された一次ブロー成形品を外部ヒータで加熱することも可能である。
【００７８】
本実験にて成形された最終容器に、６５℃を越える温度で高温殺菌されなることのないミネラルウォータなどの飲料、飲食物を充填したところ、アセトアルデヒド特有の芳香はほとんど感じられなかった。
【００７９】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態にかかる容器の成形方法を示す図である。
【符号の説明】
１０プリフォーム
１２一次ブロー成形品
１４最終容器
１６一次ブロー金型
１８金型
２０最終ブロー金型[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a container with reduced acetaldehyde and a molding method thereof, and more particularly to a polyester resin container used for food packaging, particularly a molding method and a non-heat resistant container for a non-heat resistant container.
[0002]
[Background]
Conventionally, containers (PET bottles) obtained by biaxial stretch blow molding of saturated polyester such as polyethylene terephthalate have been widely used as containers for mineral water, carbonated drinks, and the like.
[0003]
It is known that the polyester resin used for such a container contains acetaldehyde in the material. In addition to the acetaldehyde contained in the polyester material, the acetaldehyde is newly generated by thermal decomposition of the polyester due to retention during injection molding or extrusion molding or shearing heat generation.
[0004]
This acetaldehyde is an organic substance having a unique scent, and raises the problem of affecting the taste of the contents when polyester is selected as the molding material for the container.
[0005]
For this reason, it is desired to reduce the acetaldehyde in the container as much as possible, and many proposals for reducing this acetaldehyde have been made so far.
[0006]
Most of these proposals relate to the reduction of acetaldehyde present in polyester materials, some of which have been proven in commercial materials, but are much more expensive than ordinary materials and the cost of the product is high. Become.
[0007]
Moreover, even if such an expensive material is used, acetaldehyde generated at the time of injection molding or the like cannot be drastically reduced.
[0008]
In addition, the applicant of the present application has proposed a method for manufacturing a heat-resistant container disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-88314, Japanese Patent Publication No. 8-5118, and Japanese Patent Publication No. 6-55418.
[0009]
All of these proposals are to form a primary blow-molded product in a container shape by stretch-blow-molding a preform, and heat the primary blow-molded product in a heating furnace to improve the degree of crystallinity. After heat shrinking, stretch blow molding is performed on a heat-resistant container that is a final molded product.
[0010]
In particular, the production methods disclosed in JP-B-6-88314 and JP-B-8-5118 are epoch-making in that the generation of acetaldehyde can be significantly reduced by heating.
[0011]
However, in this production method, the primary blow-molded product is heated through a relatively long time of 20 to 120 seconds, preferably 30 seconds or more by passing it through a long heating furnace.
[0012]
Thus, when a relatively long time is required for heating, the molding cycle becomes long, the production amount per hour decreases, and the running cost increases. In addition, when heating is performed using a heating furnace, the entire length of the apparatus is increased, the apparatus is increased in size, and the facility cost and the maintenance cost are increased. These, and thus result in raising the unit cost of the container as a result.
[0013]
A heat-resistant container has the added value of heat resistance, and may be more expensive than a non-heat-resistant container. However, the cost of a non-heat-resistant container must be further reduced.
[0014]
For this reason, the attempt to reduce acetaldehyde particularly in a non-heat-resistant container is based on the selection of the molding material and injection conditions, and there is a limit to the reduction of acetaldehyde.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
The object of the present invention is to adopt a method for forming a heat-resistant container in a method for forming a container in which heat resistance is not particularly required, and to reduce acetaldehyde while significantly reducing the heating time compared to the method for forming a heat-resistant container. An object of the present invention is to provide a container and a method for forming the same.
[0016]
Another object of the present invention is to reduce the thickness of the primary blow-molded product and shorten the heating time, thereby reducing the acetaldehyde efficiently without causing an increase in the size of the apparatus and a decrease in the production amount, and The object is to provide a molding method.
[0017]
Still another object of the present invention is to further improve the molding efficiency by further shortening the heating time by contacting and heating the primary molded product.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
According to one aspect of the present invention, the primary blow molding step for stretch blow molding the primary blow-molded article of the preform made of polyester resin in the primary blow mold,
Wherein contacting the inner surface of the primary blow-molded article was heated mold, and luer acetaldehyde reduction step to reduce the acetaldehyde from the primary blow-molded article,
A final blow molding process in which a primary blow molded product with reduced acetaldehyde is stretch blow molded into a final container;
Have
The primary blow molding step is greater than the final container size, shaping the stretched barrel of the average wall thickness of the final container of the barrel of the average wall thin 0.3mm below the primary blow molded article than the thickness And
The more as acetaldehyde reducing engineering, it reduced the revealing amount of acetaldehyde from the inner wall, characterized by forming the non-heat-resistant container to be filled with 65 ° C. or less of the contents.
[0019]
According to the present invention, a preform molded from a normal resin material or a low acetaldehyde resin material is stretch blow molded into a primary blow molded product, and the primary blow molded product is subjected to acetaldehyde reduction treatment, thereby producing acetaldehyde. It is possible to easily form a non-heat resistant container with a very low amount of appearance.
[0020]
In particular, the primary blow-molded product is larger than the final container, and the average thickness of its body is 0.3 mm or less, which is thinner than the final container, and is extremely thin, so heating in the acetaldehyde reduction process is short. It can be done in time and productivity can be improved. In addition, the amount of acetaldehyde appearing from the inner wall of the final container can be reduced, and an efficient acetaldehyde reduction process can be performed. Further, since heating can be completed in a short time, the space for heating can be reduced, and the apparatus can be reduced in size and cost.
[0021]
Furthermore, since heating is performed to reduce acetaldehyde before the final blow molding step, the formability at the time of final blow molding is improved.
[0022]
Since the container obtained in this way does not have much heat resistance, it can be suitably used as a non-heat-resistant container filled with beverages such as mineral water or food and drink at a temperature of 65 ° C. or lower. This is because the aroma unique to acetaldehyde is greatly reduced.
[0023]
Here, the average wall thickness of the final container obtained by subjecting the primary blow-molded product having an average wall thickness of 0.3 mm or less to stretch blow molding is preferably less than 0.3 mm.
[0024]
To make the average thickness of the barrel of the final container less than 0.3 mm, the average thickness of the barrel of the primary blow-molded product is further reduced, shortening the time required for acetaldehyde reduction treatment, and molding Efficiency can be improved.
[0025]
The acetaldehyde reduction step preferably includes a step of heating the primary blow-molded product at a heating temperature of 140 ° C. or higher. This is because acetaldehyde rapidly decreases at a temperature higher than the heating temperature of 140 ° C. In this case, the heating time for heating the primary blow-molded product can be shortened to 6 seconds or less. Moreover, if heating time shall be 190 degreeC or more, it will become heating time 1 second or less. Thus, in a very short time, a high acetaldehyde reduction effect can be obtained, and productivity can be further improved.
[0026]
In the acetaldehyde reduction step, it is preferable to heat the primary blow-molded product so that the amount of acetaldehyde appearing in the primary blow-molded product is 0.0040 μg / cm ² or less. If it carries out like this, the acetaldehyde appearance amount per unit surface area in the state which stored the final container after the last blow molding at 22 degreeC for 24 hours can be reduced to 0.0020 microgram / cm <2> or less.
[0027]
In the acetaldehyde reduction step, it is preferable that the primary blow molded product is brought into contact with the heated inner surface of the mold having substantially the same size as the primary blow molded product and heated.
[0028]
Heating can be shortened to improve productivity by bringing the thin body of the primary blow-molded product into contact with the heated mold inner surface that is substantially the same size as the primary blow-molded product. it can. In addition, since the space for heating is the space for the mold, it can contribute to the downsizing of the blow molding machine, and the cost can be reduced.
[0029]
Here, in the previous SL primary blow molding step, the ratio of weight to surface area and said formed shape to Rukoto said primary blow-molded article to be 0.06 g / cm ² or less.
[0030]
If the ratio of the weight to the surface area is 0.06 g / cm ² or less, the average thickness of the body portion of the primary blow-molded product is extremely thin. For this reason, the heating in an acetaldehyde reduction process can be performed in a short time, and productivity can be improved.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
[0032]
FIG. 1 is a diagram showing a container forming method according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a method in which the neck 10 a of the preform 10 is conveyed in an inverted state and the final container 14 is formed through the primary blow-molded product 12.
[0033]
The 1st process of FIG. 1 has shown the injection molding process of the preform 10, and the 2nd process has shown the process of carrying out the primary blow molding of the preform 10 to the primary blow molded product 12 which has the form of a container. The 3rd process has shown the acetaldehyde reduction process which performs acetaldehyde reduction processing to primary blow-molded article 12. FIG. And the 4th process has shown the final blow molding process of blow-molding the primary blow molded product 12 in which the acetaldehyde was reduced to the final container 14.
[0034]
The preform 10 is obtained by injection molding a polyester resin. The preform 10 has a wall thickness, a length, and the like set in accordance with the desired quality of the final container 14 and the container.
[0035]
As the polyester resin, either a commercially available low acetaldehyde or a normal resin not intended for low acetaldehyde can be used.
[0036]
In addition, the preform 10 is in a state where the temperature at the time of injection molding is maintained, or after the pre-injection-molded material is heated and adjusted to a temperature suitable for stretch blow molding, the preform 10 is formed into the primary blow-molded product 12. Biaxial stretch blow molding.
[0037]
The weight of the preform 10 used for molding the non-heat resistant container is 14 to 25 g when the final container 14 is 500 ml, 22 to 35 g when 1000 ml, and 30 to 45 g when 1500 ml, Lighter than the weight of the preform used to mold the container. Incidentally, the weight of the preform 10 used for forming the heat-resistant container is 30 to 45 g when the capacity of the final container 14 is 500 ml, 45 to 50 g when 1000 ml, and 55 to 60 g when 1500 ml.
[0038]
In the primary blow molding step, stretch blow molding is performed using the primary blow mold 16 to obtain the primary blow molded product 12.
[0039]
This primary blow molded product 12 has a draw ratio with respect to the preform 10 of 2.2 to 2.6 times in the vertical axis direction. The primary blow-molded product 12 is formed larger than the final container 14 and is molded larger than the final container 14 by a volume ratio of, for example, about 1.15 to 1.3 times.
[0040]
The draw ratio in the primary blow molding process of this example is smaller than the draw ratio in the primary blow molding process in the heat-resistant container molding method disclosed in JP-B-6-88314 and JP-B-8-5118. . This is because, in this embodiment, the heat resistance is not ensured, so that the high stretching as in the case of the heat-resistant container is unnecessary. Moreover, if the drawing is performed as high as in the case of a heat-resistant container, the primary blow molded product will be too thin and will burst.
[0041]
Incidentally, in the case of a heat-resistant container, the draw ratio of the primary blow-molded product to the preform is about 2.7 to 3.0 times in the vertical axis direction.
[0042]
In addition, the average thickness of the body portion 12a of the primary blow-molded product 12 is thinner than the average thickness of the body portion 14a of the final container 14, and is formed to a thickness of 0.3 mm or less. Here, the trunk portion 12a of the primary blow-molded product 12 is an area excluding the neck portion 12b (including a screw portion, a support ring, etc.), a thick portion having a low degree of stretching near the neck portion 12b, and the bottom portion 12c. is there. The average thickness of the body portion 12a of the primary blow-molded product 12 is more effective as a reduction effect of acetaldehyde can be effectively obtained within a short time, and is preferably 0.3 mm or less. In stretch blow molding, if it is less than 0.15 mm, there are undesirable effects such as rupture or whitening during primary blow molding. Accordingly, when the average thickness of the body portion 12a of the primary blow molded product 12 is T, it is preferable that 0.15 mm ≦ T ≦ 0.3 mm.
[0043]
More preferably, by setting the average thickness of the body of the final container 14 obtained by final blow molding the primary blow molded product 12 to be thinner than 0.3 mm, It is preferable that the effect of reducing acetaldehyde can be obtained in a shorter time than the case. Incidentally, the average thickness of the trunk portion of the primary blow-molded product when the heat-resistant container is molded is approximately 0.35 mm or more, which is 16% or more thicker than in the present embodiment.
[0044]
The average thickness of the trunk is several steps (3 to 6 points) in the height direction of the stretched trunk between the position 20 mm below the neck 12 b (under the support ring) and the position 20 mm above the ground plane. ) At several positions (4 to 8 places) in the circumferential direction.
[0045]
Moreover, the ratio of the weight with respect to the surface area of the primary blow molded product 12 at this time was measured. The weight of the primary blow molded product 12 is equal to the weight of the preform. The surface area of the primary blow-molded product 12 is a surface area including the neck portion 12b and the bottom portion 12c in addition to the body portion 12a. The ratio of the weight to the surface area of the primary blow-molded product 12 in this example is 0.06 g / cm 2 or less. In addition, a thing with a small ratio of a weight is about 0.04 g / cm <2>, and when it becomes less than this, stretch blow molding will become difficult. Therefore, when the surface area of the primary blow molded article 12 is S and the weight is W, it is preferable to satisfy 0.04 g / cm2 ≦ W / S ≦ 0.06 g / cm2. Incidentally, the ratio of the weight with respect to the surface area of the primary blow molded product 12 in the case of a heat-resistant container is about 0.07 g / cm <2>.
[0046]
The acetaldehyde appearing amount of the primary blow-molded product 12 obtained here is about 0.0030 μg / cm 2 to 0.0080 μg / cm 2, but the acetaldehyde appearing amount of the final container 14 is 0.0020 μg / cm 2. In order to achieve this, normally known devices such as the molding conditions of the preform 10 and the drying conditions of the material may be devised so that the amount of acetaldehyde appearing in the primary blow molded article 12 is approximately 0.0040 μg / cm 2 or less. desirable.
[0047]
In the acetaldehyde reduction process, the acetaldehyde reduction process is performed using the mold 18. The mold 18 has an inner surface having the same shape as the primary blow mold 16, and is heated by a heating means (not shown).
[0048]
Then, the primary blow-molded product 12 can be instantaneously brought into contact with the inner surface of the mold 18 by disposing the primary blow-molded product 12 in the mold 18 and applying pressure from the inside of the primary blow-molded product 12. Thereby, the generation | occurrence | production of acetaldehyde is reduced by heating the thin trunk | drum 12a at high temperature.
[0049]
Although the mechanism of acetaldehyde reduction has not been elucidated yet, acetaldehyde is released (evaporated) from the body 12a by heating the thin-walled body 12a at a high temperature, or the acetaldehyde is changed by changing the molecular arrangement state. It is thought that movement may be constrained.
[0050]
In this case, it is preferable to perform heating under heating conditions of a heating temperature of 140 ° C. or more and a heating time of 1 second to 6 seconds. When the heating temperature is 120 ° C., the heating time until the reduction of acetaldehyde becomes significant is 20 seconds or more, the time required for heating is too long, and the molding efficiency is not very good. When the heating temperature is 140 ° C. or higher, the heating time is 6 seconds or less, and when the heating temperature is 190 ° C. or higher, the acetaldehyde is rapidly reduced in a very short time of about 1 second.
[0051]
In general, when the temperature exceeds 220 ° C., the primary blow-molded product 12 adheres to the surface of the mold, and the surface becomes rough.
[0052]
In this acetaldehyde reduction process, it is preferable to heat the primary blow-molded product 120 until the acetaldehyde-containing value of the final container 14 obtained in the subsequent final blow molding process is 0.0020 μg / cm 2 or less. This acetaldehyde reduction process is performed by bringing the very thin body portion 12a into contact with the inner surface of the high-temperature mold 18, so that the amount of acetaldehyde generated can be halved within a very short time, thereby reducing productivity. Done without.
[0053]
The primary blow molded product 12 taken out from the mold 18 contracts to be the same as or slightly smaller than the final container 14 in the height direction.
[0054]
In the final blow molding step, the primary blow molded product 12 is stretch blow molded into the final container 14 using the final blow mold 20.
[0055]
In this case, in the acetaldehyde reduction step, the primary blow-molded product 12 is heated, and stretch blow molding is performed while maintaining a high temperature state, whereby the formability is remarkably improved. In order to further improve the formability, the final blow mold 20 is preferably temperature-controlled at about 20 ° C to 60 ° C.
[0056]
Experimental example Using Nissei ASB Machine Co., Ltd. preform molding machine PM-45, Nippon Unipet Co., Ltd. blow molding polyester resin (product number RT-543K) was melted and injection molded. And a transparent preform was obtained. This polyester resin is a material intended for low acetaldehyde, and the acetaldehyde contained in the material is 1 ppm or less.
[0057]
Conventionally, in order to lower the acetaldehyde content (ppm) of preforms obtained by injection molding, contrivances in solid phase polycondensation process of polyester resin, temperature control of injection equipment, screw design, screw rotation speed, injection Various devices such as speed and hot runner design were made.
[0058]
The acetaldehyde content of the preform obtained by these devices is at least about 6 ppm, and the amount of acetaldehyde generated after molding into a bottle is important. However, in this level of industry, the taste of mineral water is important. It is not satisfactory.
[0059]
In this experiment, it is not very important to compare the content of acetaldehyde in the preform and there is no standard measurement standard, but in this experiment it was about 6 ppm to 10 ppm.
[0060]
The obtained preform was blow-molded with a blow molding machine HS-45-6 manufactured by Nissei ASB Machine Co., Ltd. to form a container.
[0061]
This blow molding machine is a primary unit that performs primary stretch blow molding of a preform at a suitable stretch temperature in a primary blow mold attached to a mold clamping mechanism, and a heating unit in which a plurality of infrared heaters for heating the preform to a suitable stretch temperature are disposed. A heat treatment part for heat-treating a primary blow-molded product obtained in the primary blow-molded part in a heat-treatment mold having the same shape as the primary blow mold, and a high-temperature primary blow-molded product obtained by heat treatment In the final blow mold attached to the mold clamping mechanism, stretch blow molding is performed again to obtain a final container having a capacity of 500 ml.
[0062]
The primary blow molded product molded in this experiment has an average wall thickness of about 0.3 mm, a weight per unit surface area of 0.06 g / cm 2 or less, and a capacity of about 16% of the final molded product. Large, the final blow-molded product is 500 ml in filling capacity.
[0063]
In this experiment, in order to compare the reduced state of acetaldehyde, the amount of acetaldehyde per unit surface area generated in the container was measured after storing the molded container at 22 ° C. for 24 hours. Since the amount of acetaldehyde that appears in the container is affected by the size of the surface area, the degree of reduction of acetaldehyde can be compared even if the amount of the acetaldehyde appears per unit surface area even in containers with different contents.
[0064]
Table 1 shows the experimental results of measuring the acetaldehyde appearance amount per unit surface area when the heat treatment mold wall surface temperature, the heat treatment time, and the final molded product were stored at 22 ° C for 24 hours immediately after molding.
[0065]
[Table 1]

In Table 1, Experiment No. 1 shows the amount of acetaldehyde of the primary blow molded product not subjected to heat treatment for comparison.
[0066]
From the experimental results in Table 1, it has been found that acetaldehyde can be reduced to 0.0020 μg / cm 2 or less in about 20 seconds (experiment number 2) when the heat treatment temperature is significantly reduced from around 120 ° C. However, this heat treatment time cannot be said to be sufficiently satisfactory in terms of molding efficiency.
[0067]
Furthermore, when the heat treatment temperature was 140 ° C. or higher, acetaldehyde was rapidly reduced, and it was found that a result equivalent to the heat treatment at 120 ° C. for 20 seconds was obtained with a heat treatment time of about 2 seconds (Experiment No. 3).
[0068]
In addition, when the heat treatment temperature was set to 140 ° C., it was found that by increasing the heat treatment time to 6 seconds, acetaldehyde was reduced to less than half of the primary blow molded product (experiment number 1) that was not heat treated (experiment number 4). ).
[0069]
A one-stage molding machine that can apply the injection molding time of the preform to the heat treatment time is sufficiently productive even under the conditions of experiment number 2 of 120 ° C. and 20 seconds, but is not affected by the injection molding cycle. In a cold parison apparatus or the like, in order to further improve the production efficiency, it is preferable for industrial use to use a molding cycle of 6 seconds or less at a heat treatment temperature of 140 ° C. or higher.
[0070]
From the result of Experiment No. 7, it can be seen that if the heat treatment temperature is 190 ° C. or higher, sufficient acetaldehyde reduction equivalent to Experiment No. 6 (180 ° C., 2 seconds) can be achieved even with a heat treatment time of 1 second or less. Since the contact time is short and the variation among the molded products becomes large, it is desirable for a trader who wants quality stability to set a heat treatment time of at least 1 second or more.
[0071]
Although not shown in Table 1, when the heat treatment temperature was similarly set to 180 ° C. and heat treatment was performed for 10 seconds, the amount of acetaldehyde generated was 0.0007 μg / cm 2, and the heat treatment time was extended. Furthermore, it has been found that acetaldehyde is effectively reduced. Thus, the amount of acetaldehyde generated can be 0.0010 μg / cm 2 or less by combining the heating time and the heating temperature.
[0072]
Furthermore, in the above-mentioned experiment, the measurement was performed in a 500 ml container, but when the experiment and measurement were performed in a 1500 ml container, almost the same result was obtained.
[0073]
In the apparatus used in this experiment, heat treatment is performed by bringing the heat treatment into contact with the inner wall surface of the mold. However, the heat treatment method can be performed by an infrared heater, hot air, or microwave heating from the outside. .
[0074]
However, when it comes into contact with the inner wall surface of the mold, the wall surface temperature of the primary blow-molded product suddenly reaches the target temperature, so almost no temperature is required to raise the temperature. Time is needed.
[0075]
Therefore, in that case, the heat treatment time may be considered as the time after the wall surface temperature of the primary blow-molded product reaches the temperature of the heat treatment mold.
[0076]
Moreover, in the apparatus used for this experiment, the preform molding apparatus and the blow molding apparatus were separate bodies, but it may be a one-stage apparatus that performs from injection molding to final blow molding on one molding machine, Furthermore, although the primary blow mold and the heat treatment mold are separated, the primary blow mold may be heated and used as the heat treatment mold. However, in such a case, there is also a disadvantage that it is difficult to adjust the thick portion at the time of primary blow molding.
[0077]
Further, in order to further shorten the time for the heat treatment mold, the primary blow molded product taken out from the heat treatment mold can be heated with an external heater.
[0078]
When the final container molded in this experiment was filled with beverages and foods such as mineral water that would not be pasteurized at a temperature exceeding 65 ° C., the aroma unique to acetaldehyde was hardly felt.
[0079]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a container molding method according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Preform 12 Primary blow molded product 14 Final container 16 Primary blow mold 18 Mold 20 Final blow mold

Claims

A primary blow molding process in which a preform made of a polyester resin is stretch blow molded into a primary blow molded product in a primary blow mold;
Contacting the inner surface of the heated mold with the primary blow-molded product, and reducing the acetaldehyde from the primary blow-molded product;
A final blow molding process in which a primary blow molded product with reduced acetaldehyde is stretch blow molded into a final container;
Have
In the primary blow molding step, a primary blow molded product having a size larger than that of the final container and an average thickness of the stretched trunk is 0.3 mm or less, which is thinner than an average thickness of the trunk of the final container. And
A method for forming a non-heat resistant container for filling a content of 65 ° C. or less, wherein the amount of acetaldehyde appearing from the inner wall is reduced by the acetaldehyde reduction step.

In claim 1,
In the final blow molding step, an average thickness of the body portion of the final container is less than 0.3 mm.

In claim 1 or 2,
The said acetaldehyde reduction process has the process of heating the said primary blow molded product at the heating temperature of 140 degreeC or more, The shaping | molding method of the non-heat-resistant container characterized by the above-mentioned.

In claim 3,
The acetaldehyde reduction step includes a step of heating the primary blow-molded product with a heating time of 6 seconds or less.

In any one of Claims 1 thru | or 4,
In the acetaldehyde reduction step, the primary blow-molded product is heated until the amount of acetaldehyde appearing in the primary blow-molded product becomes 0.0040 μg / cm ² or less.

In any one of Claims 1 thru | or 5,
The non-heat-resistant container characterized in that the acetaldehyde reduction step includes a step of bringing the primary blow-molded product into contact with a heated mold inner surface that is substantially the same size as the primary blow-molded product and heating it. Molding method.

In claim 1,
A method for forming a non-heat-resistant container, wherein the primary blow-molded product is formed in the primary blow-molding step so that the ratio of the weight to the surface area is 0.06 g / cm ² or less.