JP5116581B2 - ブロー成形用樹脂製プリフォームおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱可塑性樹脂板を圧縮成形することにより成形され、ブロー成形により容器を製造するために用いる樹脂製のプリフォームおよびその製造方法に関する。特に、フランジ部、首部およびブロー成形予定部を有する前記プリフォームにおいて、首部が配向結晶化されたプリフォームおよびその製造方法に関して好適に適用されるものである。

熱可塑性樹脂製のプリフォームを二軸延伸ブロー成形することにより得られる樹脂容器は、機械強度、耐熱性、透明性、ガスバリヤー性、衛生性等に優れており、飲料などの食品容器等に多用されている。

そして、上記したような優れた性質を生かして、コーヒー、乳飲料等８０〜９０℃程度での殺菌のための高温充填を要する用途向けの熱間充填用カップ状容器も普及している。そして、この熱間充填用カップ状容器には、開口部外周に水平な鍔状のフランジ部が設けられ、該フランジの上面を利用してアルミ箔などの蓋材を接着して容器を密封するようにして利用される。

このような樹脂容器を製造する方法として、たとえば、特許文献１に記載されたような、ＰＥＴ樹脂製の広口カップ状容器の２軸延伸ブロー成形方法による方法がある。２軸延伸ブロー成形は、特許文献１の図７の概略説明図に示されるようなものであり、上端にフランジを設けた小型カップ状のプリフォーム（中間成形体）のフランジ部分を固定してブロー成形することにより、樹脂材料が２軸延伸されながら、カップ状の樹脂容器が成形される。

ここで、２軸延伸ブロー成形された成形品において、２軸延伸された部分は延伸により２軸方向に配向し、配向結晶が形成されており、前記プリフォームにおけるフランジ部あるいは首部（フランジ部との接続部近傍）は無延伸状態、あるいは低い延伸倍率状態となっている。このような成形品では、７０℃程度の耐熱性はあるものの上記したような高温充填の際の温度では熱により変形してしまう。

従って、上記のようなプリフォームから成形される樹脂容器を高温充填で使用する際には、耐熱性を向上させる必要がある。ここで、２軸延伸された部分については、ブロー成形の際に、熱結晶化温度以上の温度で比較的短時間の熱処理（熱固定処理）を施すことにより、透明性を維持したままで耐熱性を付与することができる。これは、ブロー成形で形成された配向結晶の隙間に存在する非結晶状態の樹脂を熱結晶化する（球晶化する）ことにより耐熱性を向上させるものである。このとき、配向結晶の隙間に形成される熱結晶（球晶）は大きく成長することがないので、熱処理後も光を透過することができ、透明性を維持して耐熱性を付与することができる。ところが、フランジ部や首部等は無延伸状態で配向結晶が形成されておらず、このような熱処理（熱固定処理）によって耐熱性を付与することができない。そのため、プリフォームの状態で、あるいは最終成形品の状態で、これらの部分だけを加熱して熱結晶化処理を施すことが行われている（特許文献１参照）。たとえば、断熱板等で樹脂容器の口首部を、それよりも下方の肩部、胴部から仕切った状態とし、熱風を吹き付けたり、赤外線、遠赤外線、レーザー光等をフランジ部および首部に照射する方法が採用されている。このように、フランジ部および首部を加熱する設備が必要となるため、製造コストが増加するという問題があった。

さらに、このような熱結晶化を行った場合、耐熱性は向上するものの熱結晶（球晶）が大きく成長することにより、熱結晶化された部分が白色に変色し、不透明になるという問題があった。したがって、高温充填用の容器においては、フランジ部および首部を透明とした容器の外観デザインを採用することができなかった。特に、首部は、側方から容器を見た時に、フランジ部に比べて広い面積を占める部分であり、この部分が白化されることは容器外観をデザインする上で大きな制約となっており、首部が透明で耐熱性を有する容器が望まれていた。

また、このように白化した部分を有する容器では、例えば、容器に内容物を充填する際に、光を投射して充填量を検出する充填量検出装置や異物の有無を検出する異物検査装置等を用いることができない。すなわち、容器の白化部分が投射された光を遮るので、透明な容器で使用されるこのような装置が正常に動作せず、高温充填用容器に対して別方式の設備を設ける必要があり、設備コストが増加する問題があった。
特開２００６−１５０７６７号公報

本発明は、上記の様な従来技術の問題点を解消し、高温充填用に使用される容器を製造する場合であっても、首部を熱結晶化させる必要がなく、耐熱性を有していて、透明性を維持した首部を有する樹脂容器を製造する為に用いられるプリフォームおよびその製造方法を提供することにある。

本発明の請求項１に記載の発明は、結晶化可能な熱可塑性樹脂から成り、ブロー成形により容器を製造するために用いるブロー成形用樹脂製プリフォームにおいて、下端に環状のフランジ部を有し、前記フランジ部の上方には、前記フランジ部の内周端部に接続する首部が設けられ、前記首部の上方には、前記首部に接続し、上端が閉じたブロー成形予定部が設けられており、前記首部は、下記式（１）で表される相対結晶化度Ｘｒの値が、０．６≦Ｘｒ≦１．０となるように配向結晶化され、かつ前記ブロー成形予定部は配向結晶化されていないことを特徴とするブロー成形用樹脂製プリフォームである。
式（１）Ｘｒ＝（ΔＨｍ−ΔＨｃ）／ΔＨｍ
ここで、Ｘｒ：相対結晶化度
ΔＨｍ：結晶融解時の吸熱量
ΔＨｃ：熱結晶化時の発熱量

請求項２に記載の発明は、前記首部は、下記式（２）で表される圧縮加工率Ｙ［％］が、４０％以上であることを特徴とする請求項１に記載のブロー成形用樹脂製プリフォームである。
式（２）Ｙ＝（Ｔｏ−Ｔｎ）／Ｔｏ×１００［％］
ここで、Ｔｏ：成形前の熱可塑性樹脂板の板厚
Ｔｎ：成形された前記プリフォームの首部の壁厚

請求項３に記載の発明は、前記フランジ部を水平とした時に、前記首部が垂直方向に対してなす傾斜角度が、０°以上１５°以下であることを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載のブロー成形用樹脂製プリフォームである。

また、請求項４に記載の発明は、前記熱可塑性樹脂板を構成する樹脂のうち最も高いガラス転移点を有する樹脂のガラス転移点以上に加熱する加熱工程と、前記加熱工程を経て加熱された前記樹脂板を雄型と雌型との間に挟み込み、圧縮することにより前記プリフォームの形状を成形する型締め工程と、前記雄型と前記雌型に挟み込まれた部分を前記樹脂板から押し抜いて切断する切断工程とを含み、前記雄型および雌型には、前記首部に対応する部分に前記雄型の移動方向に対して平行または平行に近い傾斜角度の成形面が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のプリフォームを製造するためのプリフォーム製造方法である。

また、請求項５に記載の発明は、前記型締め工程で、前記フランジ部の厚さが前記熱可塑性樹脂板の厚さよりも薄くなるように圧縮した後、前記切断工程を行うことを特徴とする請求項４に記載のプリフォームの製造方法である。

本発明は上記した構成のプリフォームであり、以下に示す効果を奏する。

請求項１の発明によれば、前記首部は前記相対結晶化度Ｘｒの値が、０．６≦Ｘｒ≦１．０となるように配向結晶化されていることにより、配向結晶が密に形成され、非結晶部が少ない為、加熱によっても変形し難く、熱結晶化温度以上に加熱しても白化することがなく透明であり、熱間充填用の容器に使用できる耐熱性を有する首部となっている。そのため、このプリフォームから成形される樹脂容器については、首部を熱結晶化する必要がなく、熱処理に必要な時間を短縮でき、生産コストを低減できる。また、首部より下方のブロー成形予定部は配向結晶化されていない為、プリフォームとしてブロー成形された際の成形性が良好である。

請求項２の発明によれば、請求項１に記載のブロー成形用樹脂製プリフォームにおいて、前記首部における前記式（２）で表される圧縮加工率Ｙ［％］が、４０％以上となるように構成したことにより、成形加工による首部の配向結晶化がすすみ、十分な耐熱性が付与された透明なプリフォームとすることができる。

請求項３の発明によれば、前記首部は、垂直方向に対してなす傾斜角度を０°以上１５°以下としたことにより、熱可塑性樹脂板を圧縮成形してプリフォームを製造する際に、前記プリフォームの首部がずり応力（せん断応力）によるしごきの作用を受けながら成形されるので首部が容易に配向結晶化される効果を有する。

また、本発明は上記した構成のプリフォームを製造するための製造方法であり、以下に示す効果を奏する。

請求項４の発明によれば、前記雄型および雌型に、前記首部に対応する部分に前記雄型の移動方向に対して平行または平行に近い傾斜角度の成形面が形成されていて、雄型の前記成形面と雌型の前記成形面との距離が前記熱可塑性樹脂板の板厚よりも小さくなっていることにより、前記型締め工程において、前記首部の壁厚が前記熱可塑性樹脂板の板厚より薄くなるように形成されていることにより、前記プリフォームの製造の際、前記型締め工程において、ずり応力（せん断応力）を首部に作用させながら成形することができるため、前記首部の相対結晶化度Ｘｒが０．６以上となるように配向結晶化することが可能となり、前記首部は、配向結晶が密に形成された状態となり耐熱性が付与される。なお、一般的には、延伸配向しただけでは耐熱性は付与されず、熱固定処理を行うことによって耐熱性を付与することができるが、本発明によれば、ずり応力（せん断応力）を作用させながら成形を行うことによって相対結晶化度が０．６以上になり、２軸延伸によって形成される配向結晶よりも密に配向結晶が形成され、熱固定処理されたのと同様の効果が得られる為、プリフォームのブロー成形時あるいはブロー成形後に別工程で首部の熱固定処理を行うことなく首部に耐熱性を付与することができる。また、雄型および雌型に所定の成形面を形成するのみで首部に配向結晶を形成することができ、プリフォームの成形装置の機構には何ら変更を加える必要がなく、コストを抑制することができる。

また、請求項５の発明によれば、前記型締め工程で、前記フランジ部の厚さが前記熱可塑性樹脂板の厚さよりも薄くなるように圧縮するように構成したことにより、前記切断工程において、切断面を滑らかに切断することができ、バリの発生や切断部の美観が損なわれることが防止される。さらに、フランジ部を圧縮することにより、フランジ部が金型の間に挟み付けられ、首部への樹脂の流動が抑えられた状態で、ずり応力（せん断応力）が首部に作用することとなり、圧縮しない場合と比較してより大きなずり応力（せん断応力）を作用させることができるので、前記首部の配向結晶化を進めることができ、良好な耐熱性と透明性を有する首部をもったプリフォームを製造することができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施する為の最良の形態について説明する。図１は、本発明に係るプリフォームを示す図である。前記プリフォーム１は、熱可塑性樹脂により、フランジ部２、首部３、ブロー成形予定部４が一体的に接続されて構成され、開口部５が形成されている。前記フランジ部２は、前記開口部５の周囲に位置し、半径方向外方に向けて水平に突き出した環状に形成されている。前記首部３は、前記フランジ部２の内周端に接続し、実質的に垂直な円筒状に形成されている。そして、前記首部３の上方には、ブロー成形予定部４が、所定の曲率半径で屈曲した接続部を介して接続している。前記ブロー成形予定部４は前記プリフォーム１の縦断面において、垂直方向に対し前記首部３よりも大きな傾斜角度となるように傾斜して形成され、上端が閉じた椀状の底部を形成している。

前記プリフォーム１に使用される結晶化可能な熱可塑性樹脂としては、ポリエステル系樹脂が好適に用いられる。ポリエステル系樹脂材料としては、主にＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂が価格、透明性、安全性の面からも使用されるが、ＰＥＴ樹脂の特長を損なわない範囲において、他のモノマー成分を含む共重合ポリエステル樹脂も使用できる。

他のモノマー成分としては、例えばイソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸等のジカルボン酸成分、またジエチレングリコール、１，２−プロパンジオール（プロピレングリコール）、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、２−メチル１，３−プロパンジオール、２，２−ジメチル１，３−プロパンジオール（ネオペンチルグリコール）、１，４−シクロヘキサンジメタノール、スピログリコール等のジオール成分が使用できるが、これらの例に限定されるものではない。また、熱可塑性樹脂板は延伸配向されていないことが好ましい。無延伸の樹脂板を使用することにより、プリフォームをブロー成形する際のブロー成形予定部の成形性がより良好となる。

本発明に係るプリフォーム１は、前記首部３が、相対結晶化度Ｘｒの値が０．６以上、１．０以下となるように配向結晶が形成されており、フランジ部２およびブロー成形予定部４は配向結晶化されていない状態である。したがって、前記プリフォーム１全体が透明性を維持しつつ、首部３は耐熱性を有しており、加熱によって白く変色することがない。

また、前記首部３は、前記プリフォーム１の縦断面において、垂直または垂直に近い傾斜角度を持つように構成されている。前記傾斜角度は垂直方向に対して０°〜１５°が好ましい。このような傾斜角度とすることにより、前記プリフォーム１を成形する際に、首部３部分にずり応力を加えて延伸させ配向結晶を形成させるので、前記首部３を容易に配向結晶化することができる。この傾斜角度が１５°を超える角度とした場合には、首部３を成形する際に、首部３部分を僅かしか延伸させることができず、配向結晶を十分に形成することができないので、後述する相対結晶化度が低下し、十分に配向結晶化することができず、良好な耐熱性が得られなくなる。

本発明において、配向結晶化の程度を示す相対結晶化度Ｘｒは、前記首部３において０．６以上１．０以下とされる。この相対結晶化度Ｘｒは、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて測定される発熱・吸熱曲線（ＤＳＣ曲線）から求めることができる。図６に示すように、ＤＳＣ曲線から、熱結晶化温度Ｔｃのピーク部分の面積として求められる熱結晶化時の発熱量ΔＨｃと融点Ｔｃのピーク部分の面積として求められる結晶融解時の吸熱量ΔＨｍを求め、下記式（１）から求めることができる。
式（１）Ｘｒ＝（ΔＨｍ−ΔＨｃ）／ΔＨｍ
また、成形前の熱可塑性樹脂板の厚さからどの程度まで薄肉化されているかを示す指標である圧縮加工率Ｙは下記の式（２）で求めることができる。
式（２）Ｙ＝（Ｔｏ−Ｔｎ）／Ｔｏ×１００［％］
ここで、Ｔｏ：成形前の熱可塑性樹脂板の板厚
Ｔｎ：成形された前記プリフォームの首部の壁厚
本発明においては、このＹの値を４０％以上とすることにより首部に良好な耐熱性を付与することができる。

前記ブロー成形予定部４は、前記首部３の上端に一体的に接続し、椀状の底部を形成している。ブロー成形予定部４は未配向であることからブロー成形により容易に変形することができ、樹脂容器を成形する際に良好な成形性を示す。

前記フランジ部２は、開口部５の周囲に位置し、開口部５の半径方向外方に向かう水平な環状に形成されている。フランジ部２の厚さは、成形前の熱可塑性樹脂板の厚さよりも薄くなっている。このようにフランジ部２の厚みを薄くすることで、プリフォーム１の目付量を減少することができ、容器を軽量化することができる。また、型締め工程の後、前記プリフォーム１を前記熱可塑性樹脂板から打ち抜いて切断する切断工程において、切断に要する荷重を小さくすることができる。さらに、切断面を滑らかに形成することができるので、フランジ部２の外周の美観を損ねることがない。フランジ部２の厚さは、プリフォーム１から成形される容器の形状等に応じて適宜定めることができるが、フランジ部２の厚さが厚すぎると、目付量が増加するので経済性に劣り、また切断に必要な荷重が大きくなるので製造設備が大型化して設備コストが増加する。さらに、前記切断工程においてバリが発生したり、ざらついた切断面が形成されることがあり、美観が損なわれる場合があるので好ましくない。逆に薄すぎると、フランジ部２の強度が不十分となるので好ましくない。本発明におけるフランジ部２の厚さは、１．０mm以上１．５mm以下が好適である。また、プリフォーム１を圧縮する際に加えられる荷重は、材料の性質やプリフォーム１の形状、成形条件等により異なるが、９．８kＮから１４．７kＮ程度が好ましい。

また、本発明は上記の構成を有するプリフォーム１を製造するための製造方法であり、以下にその実施の為の最良の形態について説明する。

本発明に係るプリフォーム１の製造方法では、熱可塑性樹脂板からプリフォーム１を製造する。本発明に用いる熱可塑性樹脂板は、前記ポリエステル系樹脂材料を単独で使用した単層シートでも、ガスバリア性や耐熱性等、包装容器としての性能向上を鑑みて他の機能性樹脂材料と積層した多層シートでも良い。また、前記機能性樹脂材料を前記ポリエステル系樹脂材料に一定量ブレンドして積層することもできる。

図２（ａ）〜（ｅ）は本発明の第一の実施形態の製造方法を示す工程図である。まず、図２（ａ）に示すように、熱可塑性樹脂板の両面に熱風を吹き付けて加熱する熱風加熱手段、熱可塑性樹脂板の両面に赤外線を照射して加熱する赤外線加熱手段、熱可塑性樹脂板を加熱したロールで挟んで加熱する課ロール加熱手段等、適宜の加熱手段（図示せず）により前記熱可塑性樹脂板６をガラス転移点以上で熱結晶化温度未満の温度に加熱する。複数の樹脂を積層した多層の樹脂板や複数の樹脂を混合したブレンド樹脂を使用した樹脂板の場合には、それらの樹脂の中で最も高いガラス転移点を持つ樹脂のガラス転移点以上で、それらの樹脂のうち最も低い熱結晶化温度を持つ樹脂の熱結晶化温度未満に加熱する。樹脂板の温度が高いほど、成形後のプリフォームに残留応力が残らないので好ましいが、熱結晶化温度を超えるとシートが白く変色するため、好ましくない。そして、加熱された該熱可塑性樹脂板６を金型内へと搬送する。本実施形態で用いる金型は熱可塑性樹脂板６の下方に配置された雄型７と上方に配置された雌型８により構成されていて、雄型７は雌型８に向かって進退自在に移動可能となっている。また、雄型７は前記プリフォーム１を排出するために水平に近い状態で横倒しとなった排出位置９と、雄型７を垂直方向に向けた成形位置１０の２つの姿勢を取ることができるように構成されており、加熱された前記熱可塑性樹脂板６が搬送された状態では、成形位置の姿勢を取っている。金型内へ前記熱可塑性樹脂板６が搬送されたら、図２（ｂ）に示すように、雄型７を雌型８側に向かって移動させ、前記熱可塑性樹脂板６は雄型７に接触して変形しながら雄型７と共に雌型８側へ移動し、雄型７の上死点で雌型８と接触して雄型７と雌型８の間に挟み込まれ、プリフォーム１の形状が附形される。雄型７および雌型８の内部には、金型を冷却する為、冷却水を循環させる流路が形成されている。該流路には冷却水が循環しており、金型の表面温度を一定に保っている。冷却水の温度は成形温度や熱可塑性樹脂板の厚さ等により適宜設定されるが、５℃〜１５℃程度が好ましい。型締めに要する時間は、製造条件により適宜定められるが、１秒〜２．５秒程度であり、この間にプリフォームが所定の温度まで冷却される。金型内に形成される流路は、要求される冷却能力に応じて適宜設定できるが、金型の首部成形面から比較的距離の離れた位置に流路を設けることにより、プリフォームの首部の冷却速度を小さくするように構成することもできる。首部の冷却速度を小さくすることにより、首部はガラス転移点以上の温度域で徐冷されることとなり、首部の成形で配向結晶化していない部分の樹脂を熱結晶化させることができるとともに首部の成形により生じた内部の残留応力を緩和することができ、耐熱性をさらに高めることができる。一般に、熱結晶化温度以下の温度では、熱結晶（球晶）は生成しにくいが、本発明においては、相対結晶化度Ｘｒが高く、配向結晶が密に形成していることにより、配向結晶が核剤のように結晶生成の核の役割を果たし、熱結晶化を促進すると推測される。このとき形成される熱結晶（球晶）は配向結晶の隙間に形成されるので、大きく成長することはなく透明性は維持される。型締めが終了した時点では、プリフォーム１のフランジ部２となる部分が元の板厚よりも薄くなるまで圧縮されているが、樹脂板とは接続した状態であり、まだ完全には切断されていない。この状態で所定の温度まで熱可塑性樹脂板６が冷却され、雄型７と雌型８がプリフォーム１を挟んだ状態で上昇し、熱可塑性樹脂板６からプリフォーム１が切断される。冷却されたプリフォーム１の温度は熱結晶化温度以下、好ましくはガラス転移点以下まで低下していることが好ましい。このように、所定温度まで冷却してからプリフォーム１が熱可塑性樹脂板６から切断されるので、切断後の熱収縮の影響によって生じるプリフォーム１の寸法のばらつきが抑制され、良好な寸法精度でプリフォーム１を製造することができる。プリフォームが切断された後、雄型７が雌型８側と逆方向へ移動して、横倒しとなった排出位置９の姿勢を取った雄型７から前記プリフォーム１が排出され、次工程へと搬送される。

本実施形態の型締め工程及び切断工程について図３（ａ）〜（ｅ）を参照して詳細に説明する。図３（ａ）に示すように、雄型７および雌型８のプリフォーム首部３に対応する位置には、前記雄型７の移動方向に対して平行となるように首部成型面１１が形成されている。すなわち、本実施形態では雄型７が垂直方向に移動するので、縦断面が垂直となるような首部成型面１１が形成されている。雄型および雌型の内部には、冷却水を循環させる為に、図示しない流路が形成されている。冷却水は、所定の温度に冷却されて図示しない流入口から金型内部の流路を通って金型を冷却し、温度の上昇した冷却水が図示しない流入口から金型外へ流出する。金型外へ排出された冷却水は再度、所定の温度に冷却され、再度流入口から金型内部の流路へ供給される。このように成形中は常時、冷却水が循環し、金型を一定の温度に保つように構成されている。本実施形態では、金型内部の流路が首部成形面の近傍には形成されないように構成されており、首部の冷却速度を下げて、徐冷することが可能となっている。図３（ｂ）に示すように、下側の雄型７が上昇して雌型８側へ移動し、図３（ｃ）でこれらの首部成型面１１に挟み込まれた熱可塑性樹脂板６には、雄型７の移動によって垂直方向にずり応力（せん断応力）が作用するため、首部３が配向結晶化する。本発明においては、このように金型の移動方向にずり応力（せん断応力）を加え、しごき加工の効果によって首部３を配向結晶化するので、金型の移動方向、すなわち、首部３の高さ方向に樹脂が配向する。したがって、高さ方向にのみ配向結晶が生成され、首部の周方向に配向した配向結晶はほとんど生成されない。このことにより、本発明におけるプリフォームの首部においては、高さ方向に配向した配向結晶が密に形成され、非結晶の部分がほとんど存在しないか、存在しても配向結晶と比較して少ない量である為、耐熱性がさらに向上していると考えられる。このような、首部３が高さ方向に配向するように構成されたプリフォームは、熱可塑性樹脂板６を圧縮成形して製造する場合、プリフォームの製造装置の駆動機構等には何ら変更を加えることなく、雄型７および雌型８の形状を、前記首部成型面１１が設けられた形状へと僅かに変更するだけで製造できることから、設備コストが抑制され、低コストでの生産が可能となる。また、十分な耐熱性を得られる程度に配向結晶化するため、雄型７と雌型８の首部成型面１１の距離（クリアランス）は、前記式（２）で示される圧縮加工率Ｙが４０％以上となるような間隔とする。圧縮加工率Ｙが大きいほど配向結晶化が進むが、首部３の板厚が薄すぎると十分な強度を得られなくなるので、首部３は１ｍｍ以上の厚さを有することが好ましい。なお、本発明で使用する熱可塑性樹脂板６について、成形前の厚さについてとくに制限はないが、樹脂板が厚すぎるとプリフォームの成形に必要な荷重が大きくなり過ぎるので好ましくなく、また、熱可塑性樹脂板６の生産性を考慮すると１０ｍｍ以下とするのが好ましい。従って、圧縮加工率Ｙの上限としては９０％以下が好ましい。また、プリフォーム１の成形性から見て、熱可塑性樹脂板６の元板厚が厚すぎると加工がし難くなることから、圧縮加工率Ｙを８０％以下とするのがより好ましい。

また、図４に示すように雄型７及び雌型８に形成される首部成形面１１は垂直方向に対して傾斜していても良い。この場合には、傾斜した首部３を有するプリフォーム１が成形される。この首部成型面１１が垂直方向に対してなす傾斜角度αは、０°以上１５°以下が好ましい。αが１５°を超えると熱可塑性樹脂板６に作用するずり応力（せん断応力）が小さくなるので、首部３の配向結晶化が不十分となり、所望のプリフォーム１が得られなくなる。

そして、図３（ｄ）に示すように、雄型７が上死点まで移動して停止し、前記熱可塑性樹脂板６が雌型８との間に挟み込まれる。このとき、前記熱可塑性樹脂板６のうちフランジ部２となる領域が元の板厚よりも薄くなるまで圧縮される。このように圧縮することにより、成形後のプリフォーム１の切断が容易になり、切断面の美観を損ねることなく切断することができる。すなわち、熱可塑性樹脂板６を圧縮することにより、切断工程において、切断のために金型が移動する距離が小さくなり、また、圧縮によって、その後の切断工程で切断される部分に対し予めせん断力が作用するので、切断し易い状態になりバリの発生や切断面のざらつきを抑制することができる。次いで、図３（ｅ）に示すように、雄型７と雌型８が、前記熱可塑性樹脂板６を挟み込んだ状態のまま上昇して雌型８側へ移動する。すると、前記プリフォーム１がフランジ部２の外周で雌型側切刃１２と雄型側切刃１３によって切断され、雄型７と雌型８に挟み込まれた状態で押し抜かれることによりプリフォーム１は前記熱可塑性樹脂板６から分離する。

その後、図２（ｅ）に示すように、雄型７は雌型８から離れるように移動して、雄型７が横倒しになる排出位置９の状態でプリフォーム１が雄型７から排出され、次工程へと搬送される。

本発明の型締め工程及び切断工程における第二の実施形態を図５（ａ）〜（ｄ）に示す。図５に示す金型では、雄型７が上側に配置され、雌型８が下側に配置されており、雄型７側には円筒状のフランジ押さえ部材１４が雄型７の周囲を囲むように上下動自在に配置されている点が第一の実施形態と異なっている。この型締め工程について説明すると、まず、図５（ａ）に示すように、このフランジ押さえ部材１４と雌型側切刃１２の上端面で、熱可塑性樹脂板６のうちフランジ部２となる部分（フランジ形成予定部）を挟み込んで元の熱可塑性樹脂板６の厚さよりも薄くなるように圧縮する。そして、図５（ｂ）に示すように、雄型７が雌型８側へ移動して熱可塑性樹脂板６にプリフォーム１の形状を附形していく。このとき、熱可塑性樹脂板６のフランジ形成予定部がフランジ押さえ部材１４により圧縮されているため、その周辺では熱可塑性樹脂板６の素材が流動しにくくなっている。従って、首部３が形成される領域に引っ張り力が作用するため、この段階から首部３の配向結晶化が開始される。そして雄型７が雌型８側へ更に移動し、垂直に形成された雄型７の首部成形面１１と雌型８の首部成形面１１の間に挟み込まれ、ずり応力（せん断応力）が作用して、配向結晶化された首部３が形成される。このように、フランジ押さえ部材１４によってフランジ形成予定部を挟み込んだ状態で、首部成形面１１によりずり応力を作用させながら成形することにより、首部３の配向結晶化をより促進することができる。

そして、雄型７が更に雌型８側へ移動し、図５（ｃ）に示すように、下死点で雄型７が移動を停止し、熱可塑性樹脂板６が金型に挟み込まれることにより、型締め工程が完了する。この状態で所定の温度まで樹脂が冷却され、その後、プリフォーム１の形状が附形された熱可塑性樹脂板６を挟んだ状態のまま、雄型７と雌型８が同時に雄型７側へ移動することにより、図５（ｄ）に示すようにフランジ部外周が雄型側切刃１３と雌型側切刃１２によりせん断されて前記プリフォーム１が熱可塑性樹脂板６から切断される。プリフォーム１が切断された後、雄型７が雌型８側と逆方向へ移動して前記プリフォーム１が金型から排出され、次工程へと搬送される。

［実験１］
以下に実施例と比較例を挙げて本発明を説明する。熱可塑性樹脂板６に用いるポリエステル系樹脂としてガラス転移点が約７０℃、熱結晶化温度が約１４０℃のポリエチレンテレフタレートを使用した。板厚は２．５ｍｍ，２．０ｍｍ，１．０ｍｍの３種とした。

製造方法としては、前述したフランジ押さえ部材１４を使用しない第一の実施形態の成形方法によりプリフォーム１の製造を行った。金型内部に冷却水を循環させ、金型表面が１０℃になるように金型を冷却し、成形時に熱可塑性樹脂板６を熱風加熱手段により約１３０℃に加熱して、成形を行った。雌型８の形状としては、雌型８の上端面からプリフォーム１の底部に対応する雌型８内面の上端までの高さを約３０ｍｍ、雌型８の首部成型面１１の直径を６４．５ｍｍとした。これに対し、雄型７は、フランジ部に接触する面から雄型８の上端までの高さを約２９ｍｍとし、首部成形面１１の外周直径が６２．５ｍｍのものと６３．５ｍｍのものを作成した。従って、雄型７と雌型８の首部成形面１１の距離（クリアランス）は首部成形面１１の直径が６２．５ｍｍの雄型７を使用すると１．０ｍｍとなり、６３．５ｍｍの雄型７を使用すると０．５ｍｍとなった。雌型側切刃１２および雄型側切刃１３の外周直径はともに７０．５ｍｍとした。従って、首部成形面１１の直径が６２．５ｍｍの雄型を使用するとフランジ幅（プリフォーム内面からフランジ部２の外周端面までの距離）は４ｍｍとなり、首部成形面１１の直径が６３．５ｍｍの雄型を使用するとフランジ幅は３．５ｍｍとなった。板厚２．５ｍｍと２．０ｍｍの熱可塑性樹脂板６に対してはクリアランスを１．０ｍｍとした金型を用い、また、板厚が１．０ｍｍの熱可塑性樹脂板６に対してはクリアランスを０．５ｍｍとした金型を用いて、フランジ部２の厚さが約１ｍｍ、首部３の高さが約７ｍｍとなる前記プリフォーム１を製造した。また、比較例として、クリアランスを１．０ｍｍとした金型を用い、雄型７と雌型８の首部成型面１１のクリアランスよりも薄い０．９ｍｍの板厚の熱可塑性樹脂板６を用いて同様にプリフォーム１を成形した。

製造したプリフォーム１のフランジ部２の首部側の平面から高さ５ｍｍまでの範囲、フランジ部２の首部側の平面から高さ１０ｍｍの近傍、フランジ部２の首部側の平面から高さ１５ｍｍの近傍に位置する部位からそれぞれ約７．５ｍｇの熱可塑性樹脂板６を測定用に採取し、示差走査熱量計（エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製・熱流束型ＤＳＣ−６２２０）を使用して、図６に示すような、室温から３００℃まで、昇温速度１０℃／分で加温した際の発熱・吸熱曲線（ＤＳＣ曲線）を測定により得た。得られたＤＳＣ曲線から結晶融解時の吸熱量ΔＨｍと熱結晶化時の発熱量ΔＨｃを算出した。ΔＨｍは、ＤＳＣ曲線において融点Ｔｍのピーク部分の面積として求められ、同様にΔＨｃは熱結晶化温度Ｔｃのピーク部分の面積として求められる。このようにして求めたΔＨｍとΔＨｃより、前記式（１）により相対結晶化度を算出した。同時に、それぞれの板厚の熱可塑性樹脂板６から製造されたプリフォーム１の首部３の壁厚を測定し、前記式（２）から圧縮加工率を算出した。

また、それぞれのプリフォーム１を熱風加熱手段により熱結晶化温度である１４０℃に加熱して３分間その温度を維持し、各部位の加熱による白化の状態を観察した。その結果を表１に示す。

実施例について、前記プリフォーム１の首部３にあたるフランジ部の首部側の平面から５ｍｍまでの領域では、全ての樹脂板厚で相対結晶化度が０．６以上となっており、十分に配向結晶化されていることから加熱後も透明な状態を維持していた。板厚２．５ｍｍの場合のフランジ部の首部側の平面から１０ｍｍの位置では、相対結晶化度が０．６８となっているが、これは、板厚２．０ｍｍの熱可塑性樹脂板６と同じ金型を使用して成形を行ったので、板厚の厚い２．５ｍｍの熱可塑性樹脂板６には、より大きなずり応力（せん断応力）が作用し、首部３下端の接続部までが配向結晶化されたものと考えられる。その他の部位では相対結晶化度が０．６を下回り、十分に配向結晶化されておらず、加熱後に白化した。また、比較例として雄型７と雌型８の首部成型面１１のクリアランスよりも薄い０．９ｍｍの板厚の樹脂板を用いて成形したプリフォーム１では、首部３にずり応力（せん断応力）が作用せず、十分に配向結晶化されない為、加熱によってフランジ部端面から５ｍｍまでの領域も白化した。

［実験２］
次に、首部３の傾斜角度を変化させたプリフォームを製造した実施例を示す。熱可塑性樹脂板６としては、実験１で用いた板厚２．５ｍｍの樹脂板を使用した。金型は、雄型７及び雌型８の首部成型面１１の傾斜角度が異なる金型を製作し、首部３の傾斜角度が０°、１５°、２２°、３０°となるプリフォーム１を製作した。そして、それぞれのプリフォーム１について、実験１と同様の方法でフランジ部端面から５ｍｍの位置における相対結晶化度を求めた。また、雄型７及び首部成型面１１のクリアランスが１．０ｍｍとなるようにした。製造したプリフォーム１を熱風加熱手段により熱結晶化温度である１４０℃に加熱して３分間その温度を維持し、白化の状態を観察した。その結果を表２に示す。

上記の様に、傾斜角度が０°の場合に相対結晶化度が１．００を示し、加熱後の透明性および耐熱性は最も良好であった。また、１５°以下では相対結晶化度が０．６以上であり、首部３は加熱後も透明な状態を維持し、十分な耐熱性を有していた。傾斜角度が２２°、３０°のプリフォームでは相対結晶化度が０．６を下回り、首部３は加熱後に白化した。このように首部３の傾斜角度を垂直方向に対して１５°以下とすることにより、首部３が配向結晶化され、加熱による白化を防止することができる。また、首部の傾斜角度が０°以上１５°以下で良好な耐熱性および加熱後の透明性を示すことから、雄型、雌型の首部成形面の傾斜角度も０°以上１５°以下が好ましく、傾斜角度が０°すなわち雄型の移動方向と平行に首部成形面を形成するのが最も好ましい。

本発明にかかるプリフォームの形状の一例を示す側面図である。 （ａ）〜（ｅ）本発明の製造方法を模式的に示す説明図である。 （ａ）〜（ｅ）本発明の第一実施形態における型締工程及び切断工程について示す模式図である。 首部を傾斜させたプリフォームを成形する為の金型を示す断面図である。 （ａ）〜（ｄ）本発明の第二実施形態における型締工程及び切断工程について示す模式図である。 発熱・吸熱曲線（ＤＳＣ曲線）について示す図である。

符号の説明

１…プリフォーム、 ２…フランジ部、 ３…首部、 ４…ブロー成型予定部、 ５…開口部。

Claims (5)

1. 結晶化可能な熱可塑性樹脂から成り、ブロー成形により容器を製造するために用いるブロー成形用樹脂製プリフォームにおいて、
   下端に環状のフランジ部を有し、
   前記フランジ部の上方には、前記フランジ部の内周端部に接続する首部が設けられ、
   前記首部の上方には、前記首部に接続し、上端が閉じたブロー成形予定部が設けられており、
   前記首部は、下記式（１）で表される相対結晶化度Ｘｒの値が、０．６≦Ｘｒ≦１．０となるように配向結晶化され、かつ前記ブロー成形予定部は配向結晶化されていない
   ことを特徴とするブロー成形用樹脂製プリフォーム。
   式（１）Ｘｒ＝（ΔＨｍ−ΔＨｃ）／ΔＨｍ
   ここで、Ｘｒ：相対結晶化度
   ΔＨｍ：結晶融解時の吸熱量
   ΔＨｃ：熱結晶化時の発熱量
2. 前記首部は、下記式（２）で表される圧縮加工率Ｙ［％］が、４０％以上であることを特徴とする請求項１に記載のブロー成形用樹脂製プリフォーム。
   式（２）Ｙ＝（Ｔｏ−Ｔｎ）／Ｔｏ×１００［％］
   ここで、Ｔｏ：成形前の熱可塑性樹脂板の板厚
   Ｔｎ：成形された前記プリフォームの首部の壁厚
3. 前記フランジ部を水平とした時に、前記首部が垂直方向に対してなす傾斜角度が、０°以上１５°以下であることを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載のブロー成形用樹脂製プリフォーム。
4. 前記熱可塑性樹脂板を構成する樹脂のうち最も高いガラス転移点を有する樹脂のガラス転移点以上で、熱可塑性樹脂板を構成する樹脂のうち最も低い熱結晶化温度を持つ樹脂の熱結晶化温度未満に加熱する加熱工程と、
   前記加熱工程を経て加熱された前記樹脂板を雄型と雌型との間に挟み込み、圧縮することにより前記プリフォームの形状を成形する型締め工程と、
   前記雄型と前記雌型に挟み込まれた部分を前記樹脂板から押し抜いて切断する切断工程とを含み、
   前記雄型および雌型には、前記首部に対応する部分に前記雄型の移動方向に対して平行または平行に近い傾斜角度の成形面が形成されていて、雄型の前記成形面と雌型の前記成形面との距離が前記熱可塑性樹脂板の板厚よりも小さくなっていることにより、前記型締め工程において、前記首部の壁厚を前記熱可塑性樹脂板の板厚より薄くする
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のプリフォームを製造するためのプリフォームの製造方法。
5. 前記型締め工程で、前記フランジ部の厚さが前記熱可塑性樹脂板の厚さよりも薄くなるように圧縮した後、前記切断工程を行うことを特徴とする請求項４に記載のプリフォームの製造方法。

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