JP6238295B2

JP6238295B2 - ガスバリア性に優れた単層の樹脂製ボトルの製造方法

Info

Publication number: JP6238295B2
Application number: JP2014056350A
Authority: JP
Inventors: 謙一郎荒木
Original assignee: Nihon Yamamura Glass Co Ltd
Current assignee: Nihon Yamamura Glass Co Ltd
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2017-11-29
Anticipated expiration: 2034-03-19
Also published as: JP2015178215A

Description

本発明は各種の液状物を収容するガスバリア性に優れた単層の樹脂製ボトルの製造方法に関する。

ポリエチレンテレフタレートなどの合成樹脂で成形された樹脂製ボトルが、飲料、調味料、油、洗剤などの各種の液状物を充填するための容器として広く用いられるようになっている。ポリエチレンテレフタレートで成形された樹脂製ボトルはガスバリア性、高い透明性及び強靱性を有し、さらに内容物の匂いを転移させ難い性質も有するなどの数々の利点を持っている。このような樹脂製ボトルは容器軸方向上端に位置する口部と、この口部から拡径された筒状の胴部と、この胴部の容器軸方向下端を閉塞する底部とを備えるのが一般となっている。

特に清涼飲料、アルコール飲料などの飲料製品の品質維持には、樹脂製ボトルに充填したときの飲料の香りや風味を低下させないようにすることが要求される。樹脂製ボトルに飲料が充填されて出荷された後の飲料製品は、搬送され、場合によっては保管庫で保管され、店頭で陳列販売或いは自動販売機で販売されるなど、所要の期間、様々な環境に曝される。飲料が充填されて製品化された樹脂製ボトル内には酸素が残留しており、保管時などにこの酸素が飲料の香りや風味を低下させる。さらに飲料は樹脂製ボトルを透過する外部の酸素にも影響を受けて品質が低下するおそれもある。

熱可塑性ポリエステルからなる内外層と、この内外層間の酸素吸収層とを備えた多層構造の樹脂製ボトルが知られている（特許文献１）。多層構造の樹脂製ボトルを得るには、２台以上の射出成形機を備えた共射出成形機や、多段成形機及びこれに併せた多数の金型で多層状のプリフォームを成形する必要があるため高コストとなってしまう。多層状のプリフォームをブロー成形するときに、ボトル底部の中央部及びその近傍で層間剥離が生じるおそれがあり、底部に層間剥離が生じた樹脂製ボトルでは、耐衝撃性が著しく低下するといった欠点もある。そこで、原料となる合成樹脂にガスバリア剤を配合して成形材料としてプリフォームを成形し、このプリフォームをブロー成形して樹脂製の成形体を得る方法が知られている（特許文献２及び特許文献３）。

特開２００３−２２６３２２号公報特開２００３−０８２２０６号公報特開２００２−２５５２３１号公報

原料となる合成樹脂に酸素吸収剤を配合して成形材料とし、ガスバリア性を得る方法では射出成形時、酸素吸収剤の存在がプリフォームに影響を及ぼし、ブロー成形によって成形された樹脂製ボトルに白濁が生じる場合がある。またプリフォームの時点では影響はなくても、ブロー成形時に白濁が生じるおそれもある。これらによる成形不良はコスト増の要因となる。さらに酸素吸収剤を含ませることでリサイクル性が低下するといった懸念も生じている。

そこで本発明は従来技術の問題点に鑑み、成形不良を起こし難くしてコストを低減し、かつリサイクル性の良好なガスバリア性に優れた単層の樹脂製ボトルの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため次の技術的手段を講じた。即ち本発明は、ポリエチレンテレフタレートに酸素吸収剤を配合した成形材料を用いてプリフォームを射出成形し、このプリフォームをブロー成形して製造するガスバリア性に優れた単層の樹脂製ボトルの製造方法において、前記成形材料に、前記酸素吸収剤と共に、ガスバリア性を有する樹脂材料としてフッ素含有樹脂、シリコーン樹脂のいずれかが配合され、前記成形材料中の前記酸素吸収剤の配合割合は０．３質量％〜３．０質量％とされ、前記プリフォームは、前記樹脂製ボトルの胴部に対応する部分よりも、接地部分となる底部に対応する部分の厚みが小さいものとされ、当該プリフォームの射出温度を２５０℃〜２７５℃とし、前記プリフォームに、温度を２０℃〜４０℃に設定したブロー成形型を装着し、当該プリフォーム内にストレッチロッドを挿入して軸方向下方に延ばし、当該プリフォームを軸方向下方に延伸すると共に、当該ストレッチロッドに気体を導入し、この気体により当該プリフォームをブローして径方向に延伸することで、当該プリフォームを二軸延伸することを特徴とするガスバリア性に優れた単層の樹脂製ボトルの製造方法である。

本発明によれば、多層構造としていないため耐衝撃性は低下せず、成形材料中の酸素吸収剤の配合割合を０．３質量％〜３．０質量％としているため、リサイクル性が低下するといった問題も生じない。プリフォームの射出温度を２５０℃〜２７５℃としていることから射出成形時、酸素吸収剤の存在がプリフォームに影響を及ぼし難く、ブロー成形によって成形された樹脂製ボトルに白濁が生じるのを防止することができる。さらに、プリフォームの射出温度を上記の温度に調整していることで酸素吸収剤の劣化も防ぐことができる。

前記ブロー成形時のブロー成形型の温度を２０℃〜４０℃とする。ブロー成形に起因する酸素吸収剤の影響による白濁を防止することができる。

本発明によれば、成形材料中の酸素吸収剤の配合割合を低く抑えていることからリサイクル性が低下するといった問題が生じない。酸素吸収剤の存在がプリフォームに影響を及ぼし難く、樹脂製ボトルに白濁が生じるのを防止できるため成形不良が起こらずコストを低減できる。

本発明の一実施形態におけるガスバリア性に優れた樹脂製ボトルの正面図である。プリフォーム成形工程を説明するためのプリフォーム成形用金型の断面図である。ブロー成形工程を説明するためのブロー成形用金型の断面図である。溶存酸素量の測定結果を表すグラフである。

本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係るガスバリア性に優れた樹脂製ボトル１の正面図である。図１に示す樹脂製ボトル１はワインや日本酒を収容するアルコール飲料用として形成されたものであり、軸方向（図１紙面上下方向：以下単に上下方向とする）上端に位置する口部２と、内容物が充填される上下方向に延ばされた容器状のボトル本体３とで構成されている。このうちボトル本体３は、口部２に連続しかつ下拡がりに形成された筒状の肩部４と、この肩部４に連続して形成され上下方向に渡って略同径の筒状の胴部５と、この胴部５の下側を閉塞して接地面に接する底部６とで構成されている。底部６は、底部中央部分に形成された内部側へ隆起する椀状の隆起部７と、この隆起部７の外周側に形成され起立状態で載置面に接触する接地部８とで構成されている。

樹脂製ボトル１は、熱可塑性樹脂であるポリエチレンテレフタレートを主成分とする成形材料により一体的に成形された容器であって、内容物としてのアルコール飲料を充填した後に、口部２にキャップを装着することで密封できるようになっている。口部２は全体に略断面円形状に形成されており、当該口部２には、キャップを装着するための雄ねじ１０と、大径のネックリング１１が設けられている。口部２にキャップを螺合させることによって充填されたワインが密封される。

本実施形態では熱可塑性樹脂であるポリエチレンテレフタレートに酸素吸収剤を配合した成形材料からプリフォームを射出成形し、このプリフォームをブロー成形して樹脂製ボトル１を形成している。成形材料の主成分となる合成樹脂はポリエチレンテレフタレートに限定されず、その他ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリトリメチレンナフタレートなどのエステル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂など、食用品に適した熱可塑性樹脂又はこれらの樹脂同士、これらの樹脂と他の樹脂とのブレンド物を用いることができる。

成形材料の主成分である樹脂に配合する酸素吸収剤は限定されず、公知のものが使用できる。酸素等のガスを遮蔽する性能に優れた酸素吸収剤は、食品・医薬品等を内容物とする包装材料の分野を中心に幅広く使用されている。酸素吸収剤として、従来この種の用途に使用されている還元性を有する化合物等からなるものを使用することができる。例えば、塩類である酸素吸収剤としては、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、アスコルビン酸塩（Ｌ−アスコルビン酸ナトリウムなど）が挙げられる。酸である酸素吸収剤としては、Ｌ−アスコルビン酸、エルソルビン酸、ヒドロキシルカルボン酸等が挙げられる。金属系の酸素吸収剤であり、還元性を有する金属粉としては、還元性鉄（粉）、還元性錫粉、還元性亜鉛（粉）、酸化物としては、酸化第一鉄、四三酸化鉄等、金属化合物としては、炭化鉄、ケイ素鉄、カルボニル鉄、水酸化鉄などが挙げられる。多価のフェノールを有する高分子化合物からなる酸素吸収剤を用いることもできる。

さらにガスバリア性を有する樹脂材料を配合してもよく、このような樹脂として、エチレン−ビニルアルコール共重合体を代表とするビニルアルコール系重合体、塩化ビニリデン系重合体、アクリロニトリル系重合体、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６・６６、ナイロン１１などのポリアミド、ポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素含有樹脂、シリコーン樹脂が挙げられる。これらの粉末又はペレットを樹脂製ボトル１の主成分である樹脂材料に酸素吸収剤とともに配合して成形材料とすればよい。

成形材料中の酸素吸収剤の配合割合は０．３質量％〜３．０質量％、より好ましくは１．５質量％〜３．０質量％である。配合割合が０．３質量％未満であると十分な酸素吸収性能が得られないことがあり、ガスバリア機能を十分に果たすことができない。配合割合が３．０質量％を越えるとリサイクル性が低下する。

樹脂製ボトル１はプリフォーム成形工程とブロー成形工程とからなる二軸延伸ブロー成形法で成形される。プリフォーム成形工程では、予備成形体である未延伸のプリフォームを成形し、ブロー成形工程では、得られたプリフォームを延伸ブロー成形する。

図２はプリフォーム成形工程を説明するためのプリフォーム成形用金型１００の断面図であり、図３はブロー成形工程を説明するためのブロー成形用金型１１０の断面図である。樹脂製ボトル１の成形方法を図２及び図３を参照して説明する。まずプリフォーム成形工程において、プリフォームを射出成形する。成形装置に備えられたプリフォーム成形用金型１００は、第１キャビティ型１０１、ネック型１０２及びインコア型１０３で主構成されている。これら第１キャビティ型１０１、ネック型１０２及びインコア型１０３の温度をＰＥＴのガラス転移点以下に設定しておく。第１キャビティ型１０１、ネック型１０２を所定の位置で型閉めし、それらで形成された空間へインコア型１０３を挿入し、第１キャビティ１０４を形成する。その後、射出成形機１０５のノズル１０６を第１キャビティ１０４の下部に形成されたランナ部１０７に突き合わせ、ノズル１０６から溶融させたＰＥＴ３０を第１キャビティ１０４へ射出する。このときの射出成形機の射出温度であるシリンダー温度を２５０℃〜２７５℃としている。ホットランナーノズルを用いる場合、ノズルもシリンダー温度と略同じ温度に設定する。

第１キャビティ１０４へ射出された溶融状態のＰＥＴは急冷され、そのまま所要時間、冷却され、口部フォーム、中空の筒状部フォーム及び底部フォームで構成されたプリフォームとなる。このプリフォームを第１キャビティ型１０１、インコア型１０３から離型し、ブロー成形工程へ移送する。図３のブロー成形装置に備えられたブロー成形用金型１１０は、第２キャビティ型１１１、ネック型１０２で主構成されている。得られたプリフォーム３１の口部フォームを挟持した状態で、プリフォーム３１に第２キャビティ型１１１を装着し、第２キャビティ１１２を形成する。プリフォーム３１の筒状部フォームにストレッチロッド１１３を挿入し、プリフォーム３１を所要の温度まで加熱した状態で、ストレッチロッド１１３を軸方向下方に延ばす。これによりプリフォーム３１を軸方向下方に延伸する。

その一方で、ストレッチロッド１１３に気体を導入し、この気体によりプリフォーム３１をブローし、径方向に延伸する。このときのブロー成形型である第２キャビティ型１１１の温度は２０℃〜４０℃に設定している。以上の操作によりプリフォーム３１を二軸延伸し、第２キャビティ１１２の形状に沿って本実施形態の樹脂製ボトル１が成形される。即ち本実施形態の樹脂製ボトルの成形方法は、合成樹脂中の酸素吸収剤の配合割合を０．３質量％〜３．０質量％とした成形材料を、２５０℃〜２７５℃の射出温度で射出成形し、これにより得られたプリフォームを２０℃〜４０℃に調整したブロー成形型１１１でブロー成形して樹脂製ボトル１を得る樹脂製ボトルの成形方法である。以上のようにして構成された本実施形態の樹脂製ボトル１は、密封された状態で内容物を充填する樹脂製ボトルとして用いられ、ボトル形状を維持するのに十分な耐圧性、自立性を有している。

本実施形態の樹脂製ボトル１及び樹脂製ボトルの成形方法によれば、多層構造としていないため耐衝撃性は低下せず、成形材料中の酸素吸収剤の配合割合を０．３質量％〜３．０質量％として低く抑えていることから、リサイクル性が低下するといった問題も生じない。プリフォーム３１の射出温度を２５０℃〜２７５℃としていることから射出成形時、酸素吸収剤の存在がプリフォーム３１に影響を及ぼし難く、ブロー成形によって成形された樹脂製ボトル１に白濁が生じるのを防止することができる。さらに、プリフォーム３１の射出温度を上記の温度に調整しているため酸素吸収剤の劣化も防ぐことができる。ブロー成形時のブロー成形型１１１の温度を２０℃〜４０℃としているため、ブロー成形に起因する酸素吸収剤の影響による白濁を防止することができる。これにより成形不良が起こらずコストを低減することができる。

以下、実施例を挙げて発明を具体的に説明する。本発明は以下の実施例に限定されるものではない。実施例としてＰＥＴにナイロン系の酸素吸収剤として１．５質量％配合した成形材料を用いて、射出温度：２７５℃で成形したプリフォームから実施形態と同じ形状で２８ｇの樹脂製ボトルを製作した。比較例１として酸素吸収剤を含有しない同形状の２８ｇの樹脂製ボトルを同条件で製作した。実施例及び比較例１について、溶存酸素量経時測定、酸素透過度測定を行った。比較例２として射出温度：３１０℃で成形したプリフォームを用い、その他は実施例と同様の樹脂製ボトルを製作した、実施例及び比較例２についてヘイズ測定を行った。

（溶存酸素量経時測定）
対常温３倍促進テストとして保管温度を４０℃とし、脱酸素水充填後の溶存酸素の経時変化を測定した。試験結果を図４に示す。実施例の樹脂製ボトルで１年以上に渡って溶存酸素量を低く保っていることが認められる。実施例の樹脂製ボトルを用いることで内容物の風味の劣化及び変色を抑制できることが期待できる。

（酸素透過度測定）
試料内に一定流量の窒素を流して試料から出た窒素を試験機センサーに導入し、試料の外部から透過する空気中の酸素量を測定した。方法：ＪＩＳＫ７１２６−２：２００６、試験装置：酸素透過性試験機（モコン社製）ＯＸ−ＴＲＡＮ２−６１ＭＪ、試験温度：２３℃、試験ガス：空気
実施例の酸素透過度［ｃｃ／（ｐｋｇ・２４ｈ）、実測値（空気）、酸素＝２１％］は０．０００４であり、比較例１の酸素透過度は０．０３８であった。実施例は比較例１に比べて約１／１００であり、長期間に渡って内容物の劣化を抑制できることが期待できる。

（ヘイズ測定）
測定方法はＪＩＳＫ７１０５に準拠してｎ＝５で行い、結果は次のとおりであった。
実施例：平均３．９８％、ｍａｘ５．８０％、ｍｉｎ３．１０％、標準偏差１．０５２
比較例２：平均７．４４％、ｍａｘ１１．１％、ｍｉｎ５．３２％、標準偏差２．５０８
実施例では比較例２に対して約１／２程度のヘイズ値であった。

実施形態及び実施例の樹脂製ボトルは本発明に係る樹脂製ボトルの一例を示したものであり形状、寸法などは適宜変更される。樹脂製ボトルとしての品質を損なわない範囲で、着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、離型剤、滑剤、核剤、帯電防止剤等の種々の樹脂添加剤を配合することができる。

１樹脂製ボトル
２口部
３ボトル本体
４肩部
５胴部
６底部
３０ＰＥＴ
３１プリフォーム
１００プリフォーム成形用金型
１０１第１キャビティ型
１０２ネック型
１０３インコア型
１０４第１キャビティ
１０５射出成形機
１１０ブロー成形用金型
１１１第２キャビティ型
１１２第２キャビティ
１１３ストレッチロッド

Claims

ポリエチレンテレフタレートに酸素吸収剤を配合した成形材料を用いてプリフォームを射出成形し、このプリフォームをブロー成形して製造するガスバリア性に優れた単層の樹脂製ボトルの製造方法において、
前記成形材料に、前記酸素吸収剤と共に、ガスバリア性を有する樹脂材料としてフッ素含有樹脂、シリコーン樹脂のいずれかが配合され、
前記成形材料中の前記酸素吸収剤の配合割合は０．３質量％〜３．０質量％とされ、
前記プリフォームは、前記樹脂製ボトルの胴部に対応する部分よりも、接地部分となる底部に対応する部分の厚みが小さいものとされ、当該プリフォームの射出温度を２５０℃〜２７５℃とし、
前記プリフォームに、温度を２０℃〜４０℃に設定したブロー成形型を装着し、当該プリフォーム内にストレッチロッドを挿入して軸方向下方に延ばし、当該プリフォームを軸方向下方に延伸すると共に、当該ストレッチロッドに気体を導入し、この気体により当該プリフォームをブローして径方向に延伸することで、当該プリフォームを二軸延伸することを特徴とするガスバリア性に優れた単層の樹脂製ボトルの製造方法。