JP4742674B2 - 遮光性容器及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、各種果汁飲料、栄養剤、医薬品、医薬部外品などの可視光によって変質する内容物成分の保護のため、可視光の一部を遮断できるポリエステル製の遮光性容器の製造方法ならびにそれによって得られた遮光性容器に関し、より詳しくは、容器の胴部のみならず、肩部、底部を含めた容器全体が可視光を遮光出来るポリエステル製の遮光性容器の製造方法ならびにそれによって得られた遮光性容器に関する。
遮光性容器は、ビールビンや医薬品向けの茶色や緑色のビンに代表されるように、内容
物成分が各種光線により変質するのを防止するためのものである。また、この遮光性容器
は、医薬品向けのように厳格に遮光性を要求されないまでも、各種の果汁飲料、強壮剤な
ど向けのように、400ないし700nmの可視光の数十%を遮断すれば良いというもの
もある。
容器に遮光性を付与する方法は本願出願前にも数多く知られており、例えば、1.透明
素材に顔料を混ぜ着色させそれを容器化したもの、2.透明容器に遮光性フィルムを巻く
もの、3.異なる合成樹脂を混ぜ光を散乱させるようにしたもの、などがある。これら1
乃至3の遮光性容器は、いずれもリサイクル性が低く、また、加工や成形が難しかったり
して、コスト高につながりやすい。したがって、リサイクル性が高く加工や成形が容易で
コスト面でも優位となる、下記のような遮光性容器が知られている。
特許第1385228号(特公昭61−39223号公報) 特許第1283920号(特公昭60−5450号公報)
この特許文献1の遮光性容器の製造方法によれば、ポリエステル製のパリソン(プリフ
ォーム)を二軸延伸ブロー成形に適した温度90ないし120℃に加熱すると共に、パリ
ソンの外表面だけ約130℃以上に加熱することによって白化させておき、その外表面白
化のパリソンをブロー成形して、容器外表面を除く部分は透明であると共に容器外表面は
白化現象により、不透明な容器、すなわち、遮光性容器を得ることが出来る。
また、特許文献2の遮光性容器の製造方法によれば、繰り返し単位の70ないし90モ
ル%がエチレンテレフタレートであり、且つ0.5以上の固有粘度を有する結晶性共重合
ポリエステルから透明のパリソンを形成し、このパリソンを加熱することにより少なくと
も、表面層部分を結晶化させたのち、二軸延伸または膨張可能な温度で吹き込み成形して
、スリガラス調表面を有する遮光性容器を得ることが出来る。
特許文献1記載の製造方法にて、本発明者らが実証したところ、ポリエステル製のパリ
ソンを二軸延伸ブロー成形に適した温度90ないし120℃に加熱すると共に、外表面だ
けを約130℃以上に加熱することは技術的に難しく、ブロー成形の金型通りの形状の容
器にすることが出来ないケースが多々(40%程度)発生した。この特許文献1には、ヒ
ータの電圧、スピンドルとヒータとの距離、スピンドルのオーブン通過速度等任意に変え
ることができる装置を使用することが望ましいと記載されているだけで、パリソンの外表
面だけを白化させ且つパリソン全体を二軸延伸ブロー成形に適した温度に加熱するための
具体的記載がないため、当業者であっても再現性に難があることが判明した。
特許文献2は、繰り返し単位の70ないし90モル%がエチレンテレフタレートであり
、且つ0.5以上の固有粘度を有する結晶性共重合ポリエステルから透明のパリソンであ
れば、良好なスリガラス調表面を有する遮光性容器を得られるとしている。そして、この
特許文献2の比較例2の記載及び第2表により、ホモのポリエチレンテレフタレートでは
、ブロー成形の金型通りの形状の容器にすることが出来ない場合が30ないし80%程度
あると記載されている。
そこで、本発明の目的は、ポリエチレンテレフタレートを含むポリエステルなどの優れた特性を有しながら、好ましい遮光性を得ることが出来、且つブロー成形の金型通りの形状に容易に成形することができて、経済性及びリサイクル性に優れた遮光性容器の製造方法ならびにそれによって得られた遮光性容器を提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであって、下記の構成からなることを特徴とするものである。
すなわち、本発明によれば、ポリエステル製のプリフォームを予備加熱により60ないし120℃に加熱し、該予備加熱後のプリフォームをブロー成形機により、30秒以下でプリフォームの外表面温度及び内表面温度のいずれか一方を120ないし190℃とし、いずれか他方をそれよりも低くなるように再加熱した後、該プリフォームを二軸延伸ブロー成形することを特徴とする遮光性容器の製造方法が提供される。
また、本発明によれば、前記ブロー成形が、縦方向の延伸倍率が2倍未満、横方向の延伸倍率が3倍未満の二軸延伸ブロー成形である上記遮光性容器の製造方法が提供される。
また、本発明によれば、上記方法により製造された遮光性容器であって、口部、胴部及び底部からなるポリエステル製の容器の口部及び底部においては厚み方向の一部または全部を球晶化し、胴部においては厚み方向の一部を球晶化させてなり、可視光(400〜700nm)に対する前記厚み方向の前記波長範囲の平均全光線透過度を65%以下としたことを特徴とする遮光性容器が提供される。
また、本発明によれば、前記厚み方向の一部における球晶化部分は、全厚みの10ないし60%の範囲である上記遮光性容器が提供される。
また、本発明によれば、前記厚み方向の一部における球晶化部分は、20μm以上である上記遮光性容器が提供される。
また、本発明によれば、前記球晶の球径は、1μm以下である上記遮光性容器が提供される。
また、本発明によれば、前記容器は、ポリエステルを二軸延伸ブロー成形してなるものである上記遮光性容器が提供される。
また、本発明によれば、前記ポリエステルは、ホモ−ポリエチレンテレフタレートである上記遮光性容器が提供される。
また、本発明によれば、遮光性容器が、内外層がポリエステルからなり、その内部にバリア層および/または酸素吸収層を有する積層体から構成されてなる上記遮光性容器が提供される。
本発明の製造方法によって得られる遮光性容器は、口部及び底部においては厚み方向の一部または全部を球晶化させてなり、可視光(400〜700nm)に対する前記厚み方向の前記波長範囲の平均全光線透過度を65%以下とすることが重要であり、これら球晶により可視光が散乱して、可視光の透過が抑制され容器の内容物を保護することができる。したがって、容器の素材自体に好ましい遮光性を有して、この素材の機械的強度ならびに耐熱性に優れるという特性を保持でき、その結果、優れた経済性及びリサイクル性を兼ね備えることができる効果がある。
また、前記厚み方向の一部における球晶化部分が全厚みの10ないし60%の範囲にあ
ることにより目的とする遮光性が確保されるものであり、この範囲外の部分は球晶化され
ていないため成形加工がしやすいという特性がある。
また、球晶の球径を1μm以上とすることにより、これら球晶により可視光が散乱して
、可視光の透過が抑制され、容器内に入射する可視光が確実に遮光される効果がある。
また、本発明の遮光性容器は、ポリエステルを二軸延伸ブロー成形したものであるから
、ポリエステル素材の特性である機械的強度及び耐熱性に優れている。
また、前記容器の素材として用いるポリエステルがホモ−ポリエチレンテレフタレート
であると成形性に優れリサイクル性にも優れている。
また、本発明の遮光性容器は、ポリエステル製のプリフォームを予備加熱により60な
いし120℃に加熱し、該予備加熱後のプリフォームをブロー成形機により、30秒以下
でプリフォームの外表面温度及び内表面温度のいずれか一方を120ないし190℃とし
、いずれか他方をそれよりも低くなるように再加熱したあと、該プリフォームを二軸延伸
ブロー成形することによって、ポリエステル素材の特性を活かしながら、好ましい遮光性
を得ることができ、且つ、賦形性にも優れている。
以下に、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図1は本発明の実施の形態を示す遮光性容器の側面図、図2は後述する実施例1で得ら
れた遮光性容器の胴部断面の顕微鏡写真を模式図的に示したものである。本発明の遮光性
容器1は、口部2、胴部3及び底部4からなるポリエステル製の容器5の少なくとも胴部
3に、これの厚み方向の一部を球晶化させてなり、可視光に対する厚み方向の平均全光線
透過度を65%以下、より好適には40%以下とたものである。口部と底部は、胴部と同
様に厚み方向の一部を球晶化させてもよいし、厚み方向の全体を球晶化させてもよい。
前記容器5の口部2には、キャップを螺着脱するための螺条(ネジ)10があり、更に
その下にフランジ11が形成されている。この口部2は肩部12を経て胴部3に至り、こ
の胴部3は側壁13を形成し、この側壁13の下部は底部4に連なっている。
前記胴部3の側壁13の厚み方向の長さ、すなわち、全厚みtは内容物の種類により任
意に設定される。側壁13の全厚みtの一部は球晶化しており、この球晶化部分14は、
所謂白化現象を起こしている部分であり、図2に示すように、無数の球晶15の集まりで
あって、この例では側壁13の外側表面13a側に生じている。この球晶15は、ポリエ
ステルがある温度域になると生ずるもので、ポリエステル中に有る微結晶が特定な配列を
とって集合し、外形が球状をなした結晶である。したがって、この球晶化部分14に入射
した可視光は、無数の球晶15により散乱し遮光するものであり、本発明では、その遮光
性能を、平均全光線透過度の65%以下としている。
この球晶化部分14は、側壁13の全厚みtの10ないし60%の範囲内であり、10
%に満たないと充分な遮光性、すなわち、平均全光線透過度の65%以下とすることが出
来ず、逆に、60%を超えると高い遮光性を得ることが出来るが、成形加工性が著しく低
下するか、あるいは成形加工不能に陥る。より好ましい球晶化部分14は、全厚みtの1
5ないし50%の範囲内である。なお、この球晶化部分14は、この実施例では側壁13
の外表面13a側に存在するが、これに限定されず内表面13b側であっても、これらの
中間であっても差し支えない。
この球晶化部分14の球晶15は、側壁13の外表面13aから内表面13b側に行く
に従い球径が小さくなり、遂には無くなり透明となる。この球晶15の球径は1μm以上
であればよく、その上限は制限されない。この球晶は胴部3の側壁13を通して容器5内
に入射する可視光の波長より充分大きく、これら球晶15により可視光が散乱し、確実に
遮光される。なお、球晶15の球径が上記範囲に満たない場合は、上記平均全光線透過度
を65%以下とすることが出来ない。
前記容器5の材質は、熱可塑性ポリエステルであり、主として通常のポリエチレンテレ
フタレートが使用される。このポリエチレンテレフタレートの主たる繰り返し単位はエチ
レンテレフタレートであり、好ましくは、酸成分の90モル%以上がテレフタル酸で、グ
リコール成分の90モル%以上がエチレングリコールである結晶性の樹脂を使用する。
このほかの酸成分としては、イソフタル酸やナフタレンジカルボン酸など、たのグリコ
ール成分としてはジエチレングリコール、1,4−ブタンジオール、シクロヘキサンジメ
タノールやプロピレングリコールなどが例示出来、特に、ホモ−ポリエチレンテレフタレ
ートが、結晶化特性やリサイクル性の観点から優れている。
また、本発明の遮光性容器は、上記単層の素材ばかりでなく、内外層がポリエステルか
らなり、その内部にバリア層および/または酸素吸収層を有する積層体から構成されてい
てもよい。この積層体として好ましい層構成としては、ポリエステル/バリア層(または
酸素吸収層)/ポリエステル/バリア層(または酸素吸収層)/ポリエステルからなる5
層構成、またはポリエステル/バリア層(または酸素吸収層)/ポリエステルからなる3
層構成などの積層体が例示される。
バリア層としては、酸素バリア性を有する熱可塑性樹脂が何れも使用することができ、
例えば、エチレン−ビニルアルコール共重合体、MXDナイロンなどのポリアミド、ポリ
塩化ビニリデン樹脂、ポリビニルアルコール、フッ素樹脂等が挙げられる。
また、酸素吸収層としては、一般に酸素バリア性樹脂、酸化性重合体および遷移金属系
触媒のブレンド物が用いられる。
酸化性重合体としては、酸化性の有機材料、例えば、ポリブタジエン、ポリイソプレン
、ポリプロピレン、エチレン−一酸化炭素共重合体、6−ナイロン、12−ナイロン、メ
タキシレンジアミン(MX)ナイロンのようなポリアミド類などに酸化触媒として遷移金
属を含む有機酸塩類や光増感剤を加えたものが使用される。
遷移金属系触媒としては、鉄、コバルト、ニッケル等の周期律表第8族成分が好ましく
用いられる。
次に、上記構成になる遮光性容器1の製造方法について述べる。
まず、図3に示すような有底で上端開口のプリフォーム20を、ホモ−ポリエチレンテ
レフタレートにて射出成形する。このプリフォーム20をオーブンにより、60ないし1
20℃の範囲内の温度になるように予備加熱する。この際、プリフォーム20の外表面2
1及び内表面22とも、ほぼ均一温度となるように加熱する。次に、予備加熱後のプリフ
ォーム20を公知の二軸延伸ブロー成形機内に装着し、30秒以下、好ましくは10ない
し20秒程度の短時間でプリフォーム20の外表面21の温度及び内表面22の温度のい
ずれか一方、例えば、外表面21の温度を120ないし190℃、好ましくは155ない
し170℃とし、他方、つまり内表面22の温度をそれよりも低く、例えば、10ないし
25℃低くなるように再加熱する。そのあと直ちに、プリフォーム20内にエアーを吹き
込み二軸延伸ブロー成形して、図1に示す遮光性容器1を得る。この際の二軸延伸ブロー
成形条件は、縦方向の延伸倍率が2倍未満、横方向の延伸倍率が3倍未満であり、従来の
二軸延伸ブロー成形条件と比べて明らかに低い延伸倍率であることが分かる。
上記の製造方法によれば、予備加熱によりプリフォーム20を予め60ないし120℃
にしておくことにより、二軸延伸ブロー成形機内のヒーターによりプリフォーム20を3
0秒以下という短時間の再加熱により、外表面21の温度及び内表面22の温度のいずれ
か一方を120ないし190℃とし、いずれか他方をそれよりも低くなるように温度差を
保持することができ、その温度差のままプリフォーム20を二軸延伸ブロー成形できる。
したがって、外表面21の温度が120ないし190℃であれば、プリフォーム20の外
表面21側に球晶化部分14が生じ、外表面21の温度より低い内表面22側には球晶化
部分14が生じず透明となり、二軸延伸ブロー成型がスムーズになされ、得られた遮光性
容器1の側壁13の外表面13a側が球晶化部分14であり、内表面13b側は透明とな
る。
したがって、本発明の方法によれば、従来例のようにプリフォーム20全体に球晶化部
分14が生じて、二軸延伸ブロー成形が困難となるようなことがないため、ポリエチレン
テレフタレートなどの素材本来の優れた特性を有しながら、好ましい遮光性を得ることが
出来、且つ金型通りの形状に容易に賦形されて容器を得ることができ、経済性及びリサイ
クル性に優れた遮光性容器1を製造することが出来る。
以下に、実施例に基づいて本発明の遮光性容器の優位性を説明する。
なお、実施例における物性値は下記の測定方法によって求められたものである。
1.平均全光線透過度
図1に示す胴部のAで示した部分から10mm×30mm程度のサンプルを採取し、
JIS−K7105に準じて全光線透過度を求め、400〜700nmにおける全光線
透過度の相加平均値をもってデータとした。
2.容器厚み方向の球晶化部分の範囲、および球晶の大きさ
図1に示す胴部のAで示した部分から5mm×5mm程度のサンプルを採取し、ミク
ロトームを用いて断面から10μm程度の薄片を切り出してプレパラートを作成し、偏
光顕微鏡を用いて測定した。
<実施例1>
ホモポリエチレンテレフタレート樹脂(IV=0.75)を160℃にて4時間乾燥さ
せ、射出成形機のシリンダ温度280〜290℃、ホッットランナー温度285℃、型温
15〜20℃、射出圧力45kgf/cm2 の条件にてプリフォームを成形した。
プリフォームの主要寸法は、全長80mm(口部20mm、胴部60mm)、胴部外径
23mm、胴部肉厚3mmの有底円筒形状である。
プリフォームを射出成形後、製品温度が室温となる迄冷却し、さらにオーブンにて85
℃迄予備加熱を行った後、赤外線ヒーター、延伸ロッド、金型等で構成される2軸延伸ブ
ロー成形機にて中空容器を成形した。成形性は良好であった。
上記中空容器の成形条件の詳細は下記の通りである。
赤外線ヒーターにて15秒間再加熱し、プリフォーム温度を外面160℃、内面145
℃とし、金型内にてブローエア圧力30kgf/cm2 で2軸延伸ブロー成形を行い、全
高105mm(口部20mm、胴部85mm)、胴部外径50mm、胴部肉厚0.5mm
の丸型中空容器(縦倍率1.4倍、横倍率2.5倍)を成形した。
得られた中空容器の平均全光線透過度は59%、厚み方向の球晶化部分は全厚みの55
%、球晶の球径は1〜数μmであり、優れた遮光性を示した。
<実施例2>
実施例1と同様にプリフォームを成形した。プリフォームの主要寸法は、全長70mm
(口部20mm、胴部50mm)、胴部外径20mm、胴部肉厚3mmの有底円筒形状で
ある。
プリフォームを射出成形後、製品温度が室温となる迄冷却し、さらにオーブンにて75
℃迄予備加熱を行った後、赤外線ヒーター、延伸ロッド、金型等で構成される2軸延伸ブ
ロー成形機にて中空容器を成形した。成形性は良好であった。
上記中空容器の成形条件の詳細は下記の通りである。
赤外線ヒーターにて20秒間再加熱し、プリフォーム温度を外面160℃、内面150
℃とし、金型内にてブローエア圧力30kgf/cm2 で2軸延伸ブロー成形を行い、全
高95mm(口部20mm、胴部75mm)、胴部外径25−45mm、胴部肉厚0.7
mmの丸型中空容器(縦倍率1.5倍、横倍率0.5〜2.4倍)を成形した。
得られた中空容胴部の側壁の全光線透過の百分率と光の波長との関係を図4に示した。
得られた中空容器の平均全光線透過度は30%、厚み方向の球晶化部分は全厚みの55
%、球晶の球径は1〜数μmであり、優れた遮光性を示した。
<実施例3>
実施例1と同形状のプリフォームを、ホモポリエチレンテレフタレート樹脂(IV=0
.75)とバリア材としてMXDナイロンを用い、共射出にて成形した。
層構成は、ホモ−ポリエチレンテレフタレート3層、ナイロン2層の2種5層構成であ
る。
プリフォームを射出成形後、製品温度が室温となる迄冷却し、さらにオーブンにて12
0℃迄予備加熱を行った後、赤外線ヒーター、延伸ロッド、金型等で構成される2軸延伸
ブロー成形機にて中空容器を成形した。成形性は良好であった。
上記中空容器の成形条件の詳細は下記の通りである。
赤外線ヒーターにて10秒間再加熱し、プリフォーム温度を外面165℃、内面140
℃とし、金型内にてブローエア圧力30kgf/cm2 で2軸延伸ブロー成形を行い、全
高105mm(口部20mm、胴部85mm)、胴部外径50mm、胴部肉厚0.5mm
の丸型中空容器(縦倍率1.4倍、横倍率2.5倍)を成形した。
得られた中空容器の平均全光線透過度は60%、厚み方向の球晶化部分は全厚みの30
%、球晶の球径は1〜数μmであり、優れた遮光性を示した。
<比較例1>
実施例1の予備加熱温度のみを50℃に変更した以外は実施例1と同様にして中空容器
を成形した。
得られた中空容胴部の側壁の全光線透過の百分率と光の波長との関係を、実施例2で得
られた容器と併せて図4に示した。
得られた中空容器は若干の熱結晶白化が認められるものの、平均全光線透過度は80%
以上であり、充分な遮光性が得られなかった。
<比較例2>
実施例1の予備加熱温度のみを130℃に変更したところ、プリフォームの肉厚方向の
ほぼ全域が球晶化され、ブロー成形時に延伸されず、ブロー不良となった。
<比較例3>
実施例1のブロー成形時のプリフォーム温度を内外ともに120℃にした以外は、実施
例1と同様にして中空容器を成形したところ、得られた中空容器の平均全光線透過度は8
0%以上であり、充分な遮光性が得られなかった。
<比較例4>
実施例1のブロー成形時のプリフォーム外面温度のみを190℃にした以外は、実施例
1と同様にしたところ、プリフォームの肉厚方向のほぼ全域が球晶化され、ブロー成形時
に延伸されず、ブロー不良となった。
<比較例5>
実施例1のブロー成形時の再加熱時間を40秒に変更した以外は実施例1と同様にした
が、成形された容器は、局所的に薄肉となり肉厚分布不良ならびにブロー不良となった。
これは、プリフォームを長時間かけて高温に加熱する場合、プリフォーム内の熱伝達に
よりプリフォーム垂直軸方向の加熱温度の高低差がつけられず、ブロー成形に最適な加熱
温度分布が得られないためと考えられる。
<比較例6>
実施例1のブロー金型の容器形状を、全高145mm(口部20mm、胴部125mm
)、縦延伸倍率2.1倍、胴部外径50mmに変更した以外は実施例1と同様にしたとこ
ろ、プリフォームが金型形状まで延伸されずブロー不良となった。
<比較例7>
実施例1のブロー金型の容器形状を、全高105mm(口部20mm、胴部85mm)
、胴部外径62mm、横延伸倍率3.1倍に変更した以外は実施例1と同様にしたところ
、プリフォームが金型形状まで延伸されずブロー不良となった。
以上、本発明の実施例を比較例と対比して説明したが、具体的な構成はこれに限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲での変更は適宜可能であることは理解されるべきであ
る。
本発明の遮光性容器製造方法は、ポリエステルなどの優れた特性を要求され、一方で好ましい遮光性を要求されている遮光性容器を製造する方法として成形加工が容易であり、経済性及びリサイクル性も要求されるような場合に、利用可能性が極めて高くなる。
本発明の実施例1に示した遮光性容器の一部を断面した側面図である。 実施例1で得られた遮光性容器胴部の断面顕微鏡写真の模式図である。 図1の遮光性容器をブロー成形する前のプリフォームの側面図である。 実施例2と比較例1で得られた中空容器の胴部の側壁による全光線透過の百分率と光の波長との関係を示す特性図である。
符号の説明
1 遮光性容器
2 口部
3 胴部
4 底部
5 容器
10 ネジ
11 フランジ
12 肩部
13 側壁
13a,21 外表面
13b,22 内表面
14 球晶化部分
15 球晶
20 プリフォーム
A 胴部(サンプル採取部)

Claims (9)

  1. ポリエステル製のプリフォームを予備加熱により60ないし120℃に加熱し、該予備加熱後のプリフォームをブロー成形機により、30秒以下でプリフォームの外表面温度及び内表面温度のいずれか一方を120ないし190℃とし、いずれか他方をそれよりも低くなるように再加熱した後、該プリフォームを二軸延伸ブロー成形することを特徴とする遮光性容器の製造方法。
  2. 前記ブロー成形が、縦方向の延伸倍率が2倍未満、横方向の延伸倍率が3倍未満の二軸延伸ブロー成形である請求項記載の遮光性容器の製造方法。
  3. 請求項1または2記載の方法により製造された遮光性容器であって、口部、胴部及び底部からなるポリエステル製の容器の口部及び底部においては厚み方向の一部または全部を球晶化し、胴部においては厚み方向の一部を球晶化させてなり、可視光(400〜700nm)に対する前記厚み方向の前記波長範囲の平均全光線透過度を65%以下としたことを特徴とする遮光性容器。
  4. 前記厚み方向の一部における球晶化部分は、全厚みの10ないし60%の範囲である請求項記載の遮光性容器。
  5. 前記厚み方向の一部における球晶化部分は、20μm以上である請求項3または4記載の遮光性容器。
  6. 前記球晶の球径は、1μm以下である請求項3ないし5のいずれか1項記載の遮光性容器。
  7. 前記容器は、ポリエステルを二軸延伸ブロー成形してなるものである請求項3ないし6のいずれか1項記載の遮光性容器。
  8. 前記ポリエステルは、ホモ−ポリエチレンテレフタレートである請求項3ないし7のいずれか1項記載の遮光性容器。
  9. 前記遮光性容器が、内外層がポリエステルからなり、その内部にバリア層および/または酸素吸収層を有する積層体から構成されてなる請求項3ないし8のいずれか1項記載の遮光性容器。
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