JPH0237291B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、ポリエチレンテレフタレートのプレ
フオームの製法に関する。このプレフオームは、
ボデイ部とそれを囲むエツジ部からなり、該ボデ
イは該エツジ部の下側に位置する。プレフオーム
は主に非晶質材料または10％未満の結晶化度を有
する材料のブランクから形成される。ブランク
は、例えば平らなプレート、ブランクシエルまた
はその他の類似物である。ボデイまたはその一部
は、材料の「流れ」が生じるまでブランクを延伸
することによつて成形され、ボデイ中「流れ」が
生じるまで延伸された材料は10〜25％の結晶化度
を有するが、エツジ部及び延伸されなかつた部分
の結晶化度は最初の10％未満のままである。

〔従来技術〕

熱可塑性材料から製品を製造する場合、出発材
料は多くの場合実質上平らなブランクである。最
終製品は実質的に一つの成形工程で形成されても
よいし、またプレフオームを形成してその後で最
終製品に成形してもよい。ブランクの成形は、い
ままで吹込成形法または熱成形法のいずれかによ
つて行なわれている。吹込成形法では、一般に底
に厚い部分が得られる。熱成形法においては、い
わゆる負の熱成形（negative thermoforming
process）またはいわゆる正の熱成形（positive
thermoforming process）のいずれかが用いられ
ており、負の熱成形法においては薄い底部が得ら
れ、一方、正の熱成形法においては厚い底部が得
られる。

負の熱成形においては、加熱シートまたは加熱
フイルムをキヤビテイ上に配置し、外圧をかける
と同時にキヤビテイ内部を減圧することにより、
このフイルムまたはシートをキヤビテイにプレス
し且つ吸引する。このため、材料が或る形状のキ
ヤビテイに吸引されると、材料は延伸されて薄く
なる。もしキヤビテイがカツプ状であるならば、
薄い延伸された底部と、このカツプのエツジ方向
に厚さが増大する壁部とが得られる。

正の熱成形においては、カツプ状金型は突出し
たボデイを形成し、前記フイルムまたはシートの
材料がこの突出したボデイ上にプレスされ吸引さ
れる。このため、突出したボデイの上部に接する
材料すなわちカツプの底部は厚くて本質的に延伸
されないままであり、一方、材料の厚さはカツプ
のエツジ方向に向つて減少する。

前記負の熱成形において、カツプの底部に充分
な材料の厚さを得るためには、十分な厚さをもつ
出発材料を選ばねばならない。正の熱成形により
カツプのエツジ部区域にカツプの安定性に必要な
十分な厚さを得るためには、これまた十分な厚さ
の出発材料を選ばねばならない。負の熱成形にお
いて、成形されたカツプ間の材料は何の変形も受
けていないので、次に実際のカツプの製造後切断
される。正の熱成形においては、カツプ間の材料
はリセス内に延伸され、成形されたカツプから切
断される。正の熱成形においては、カツプの底は
かくの如くして得られ、この底は実質的には出発
材料と同じ厚さを有する。両方の熱成形法は共に
材料の無用な高い消費を必要とするので、製品の
大量生産の場合経済的に不利である。

本発明方法は、ポリエチレンテレフタレート
（PET）からのプレフオーム（preform）の製造
に適する。

本発明が提起する技術上の問題点及び本発明を
より良く理解し得るために、ポリエチレンテレフ
タレートの幾つかの特性を次に記述する。

文献、例えばD.W.van Krevelen.“Properties
of Polymers”Elsevier Scientific Publishing
Company，1976から、非晶質ポリエチレンテレ
フタレートが配向するとその特性が変化すること
が知られている。これらの幾つかの特性変化が、
前記文献の317頁及び319頁の図１４．３及び図１
４．４に示されている。他の多くの熱可塑性材料
と同じように、PETは延伸によつて配向され得
る。通常、この延伸は同材料のガラス転移温度
Tgより高い温度で生起し、その強度特性は配向
によつて改善される。上記文献は、更に、熱可塑
性PETの場合延伸比、すなわち延伸後の長さと
延伸前の長さの比を増加したときにも、同材料の
性質が大いに改良されることを示している。延伸
比が約２から３より少し大きい値まで増大する
際、材料特性に特に大きい変化が得られる。配向
方向の強さはここでは著しく改善され、同時に密
度及び結晶化度は上昇し、ガラス転移温度Tgも
上昇する。317頁の図によれば、延伸比が3.1であ
ると、材料は単位面積当りσ＝10に対応する力に
耐え、一方延伸比2.8における伸びは充分に大で
あることがわかる。

ガラス転移温度Tg以下の温度で非晶質ポリエ
チレンテレフタレートPETを「流れ領域
（flowzone）」が生じるまで延伸した場合にも、
同材料の特性が著しく改良されることが本発明に
於いて判明した。PETロツドを流れ領域成形条
件下に延伸すると、その直径はもとの約1/3に減
少する。延伸を続けていくと、該流れ領域は非晶
質材料中を連続的に移動する。ここに「流れ領
域」とは、ガラス転移温度Tg以下での延伸によ
り、PET材料内部に熱が蓄積される部位を意味
し、その結果当該部位の温度が上昇して円滑な延
伸が可能となると共に延伸部位の結晶化度も大き
くなる。

本発明は、PETから、カツプ又は容器などの
製品を製造する際の予備的成形物であるプレフオ
ームを製造する方法に関する。プレフオームから
最終製品を形成するには、例えば吹込方法または
プレス（pressing）もしくは伸長（extending）
の如き機械的加工が用いられる。

〔発明の概要〕

本発明が提供するポリエチレンテレフタレート
からのプレフオームの製法は、結晶化度が10％未
満である非晶質ポリエチレンテレフタレートの実
質的に平らなブランクをクランプ装置に挾持し
て、該材料の閉鎖されたバンド状挾持セクシヨン
により完全に包囲されたゾーンを形成し、前記ゾ
ーンとの接触面が同ゾーンの全面積よりも小さい
プレスを前記ゾーンに当て、前記バンド状挾持セ
クシヨンとプレスに接触する前記ゾーンとの間に
閉鎖されたバンド状の第２ゾーンを形成し、前記
ポリエチレンテレフタレート材料の初期温度をそ
のガラス転移温度以下に保ちながら、前記プレス
を前記ゾーンに接触させたまま同プレスと前記ク
ランプ装置とを相対的に移動させ、該相対的移動
中前記バンド状の第２ゾーンのポリエチレンテレ
フタレート材料を流れ領域の形成下に延伸して、
前記ブランクの延伸部位をもとの厚さの実質的に
約1/3の厚さに減少すると共に一軸方向に配向さ
せて晶質化し、少なくとも部分的に一軸方向に配
向した結晶化度10〜25％のプレフオームのボデイ
を形成することを特徴とする。

〔発明の実施態様〕

本発明によれば、エツジ部及びボデイ部からな
るプレフオームが得られる。好ましくは、材料は
ほぼ均一な厚さで且つボデイ部の底全体が配向し
ている。本発明の１つの具体例においては、ボデ
イ底部の材料は完全に又は部分的に壁部の材料の
厚さに等しい。その他の部位は、出発材料と同じ
厚さ及び物性を有する。幾つかの具体例では底は
ほぼ完全に平らであるが、他の具体例においては
底はカツプの軸に関して軸方向に変位されてもよ
い。この場合、いくつかの具体例において環状の
エツジ部は壁の下端に隣接して形成され、一方他
の具体例においては底の中央部は上方の開放端か
ら更に離れて位置することもある。

プレフオームは、ボデイとそれを取り囲むエツ
ジからなる。エツジ部の材料は主として非晶質で
あるかまたは10％未満の結晶化度を有する。ボデ
イは壁部及び底部を有する。壁部は、ガラス転移
温度Tg未満の温度例えば室温で流れ形成下に延
伸された材料からなり、その結晶化度は10〜25％
である。基本的なプレフオームにおいては、底は
主として非晶質材料または10％未満の結晶化度を
有する材料からなる。本発明の具体例中、底は所
望により、ガラス転移温度Tg未満の温度で10〜
25％の結晶化度となるように、流れ形成下に延伸
された材料、換言すれば、延伸壁部の特性に等し
い特性を有する材料から主としてなるか、または
10％未満の結晶化度を有する材料からなる。いく
つかの具体例中、底部は、壁部の下端よりも軸方
向に移動した位置に存在する。

プレフオームの成形にあたり、10％未満の結晶
化度を有するほぼ平らなPETブランクを、カウ
ンターホルダーの間にガラス転移温度Tg以下の
温度でクランプ締めし、クランプ締めされた材料
セクシヨンによつて完全に囲繞されたゾーンを形
成する。上記ゾーンの面積よりも小さい接触面を
有するプレスをこのゾーンにあてる。かくして閉
鎖されたバンド状のゾーンが、ブランクのクラン
プ締めされた材料の挾持セクシヨンとプレスに接
した上記ゾーンの上記部分との間に形成される。
次いで、プレス装置を上記ゾーンに接触させたま
ま、駆動機構によりプレス装置をカウンターホル
ダーに対し相対的に移動させる。バンド状ゾーン
の材料は、材料の流れが生起するように延伸さ
れ、同材料は一軸方向に配向されると同時に厚さ
は約３分の１に減少する。プレフオームの壁部は
延伸段階中に形成される。

プレス装置の接触面の周囲はクランプ装置の内
径より小さいので、プレス装置の端部に隣接する
材料は最大のストレスを受ける。このため、通常
材料の流れはこの点から開始する。このことは、
プレス装置の接触面からプレス装置の側壁に至る
部分を比較的鋭いエツジで形成することにより、
更に強化される。材料の流れが一旦生じると、そ
の流れ領域は徐々にクランプ装置の方向に移動す
る。いくつかの具体例中、流れ領域がプレス機械
に達するとプレス段階を中断する。その他の具体
例にあつては、プレス段階を継続し、材料の新た
な流れをプレス機械のエツジに隣接して生起さ
せ、材料の中心に向つてこの流れ領域を移動させ
ることもある。プレス機械の接触面に接している
すべての材料が流れを経た後、クランプ装置に挾
まれている材料を更に延伸させてもよいが、この
ことを可能ならしめるためには、通常当該部位の
材料の温度をいくらか上げる必要がある。しかし
ながら、出発初期温度は、ガラス転移温度Tg以
下である。

いくつかの具体例中、延伸した材料を積極的に
冷却することが必要である。この場合、プレス機
械には好ましくは冷却装置が設けられており、該
冷却装置は、延伸中生じる材料の流れ領域が同冷
却装置に接するように配置する。

いくつかの具体例中、材料の流れはクランプ装
置に隣接する部位から生じることもある。この場
合、流れが始まる材料領域の温度を上昇させる加
熱装置をクランプ装置に取り付ける。材料の温度
は、しかしながら、やはり材料のガラス転移温度
Tg以下である。流れ状態が一旦生じると、この
流れ状態はプレス装置の接触面の方向に移動し、
プレス機械の側壁を経て同プレス機械の接触面ま
で移動することもあり得る。

クランプ装置がプレフオームのエツジに相当す
る部位のブランクを確実に保持するために、クラ
ンプ装置は一般に冷却装置を備えている。

本発明においては、ボデイの壁部及び底部のい
ずれにおいても、何回かの延伸段階によつて、流
れ領域下に延伸されて厚さが減じられた材料区域
と、延伸されない材料区域とを交互に含ませて形
成することも可能である。ボデイの底部の材料
を、その軸方向へ延伸段階により変位させること
もできる。

以下、本発明を添附図面を参照して更に説明す
る。

第１図及び第２図はPETのブランク１４′，１
４″を示している。同図中、環状ゾーン１６′，１
６″及び１７′，１７″が図示されている。更にゾ
ーン１５′，１５″が示され、これらのゾーンは環
状ゾーン１７′，１７″によつて囲まれている。ゾ
ーン１６は、ブランクの延伸中、クランプ装置３
０ａ−ｂ（第４図参照）に締付けられているゾー
ンを示す。ゾーン１５は、ブランクの延伸中、プ
レス機械２０（第４図参照）のプレス面２１と接
しているゾーンを示す。ゾーン１７は、ブランク
の延伸中、流れ状態が形成されるゾーンを示す。

エツジ１２とボデイ１３を有するプレフオーム
１０を第３図に示す。ボデイは壁部１８と底部１
１からなつている。第３図中、壁部は、出発材料
に比較して厚さの減少した延伸材料からできてい
る。更に、ゾーン１９は、エツジ１２に属する一
部の材料が流れ状態に変化したことを示す。

第４図から第８図に、クランプ装置３０がブラ
ンク１４を固定している状態を示す。クランプ装
置３０間にプレス接触面２１を有するプレス機械
２０が配置されている。第４図では、プレス機械
２０は、ブランク１４の上側表面に直接プレス接
触面２１が接するような位置にある。第５図はプ
レス機械が下方に移動した後の状態を示し、材料
の流れが開始している。第６図では、プレス装置
が、第３図のプレフオームが形成されるまで移動
している。

第４図〜第６図に示す方法を具体化した本発明
の例について記載すると、用いたブランクは厚さ
1.8mmのPET円形シートである。このブランクを、
内径が約65mmである円形状のクランプ装置に挾持
し、プレス機械が接触する領域を除いて前記ブラ
ンクシートを60℃に加熱する。プレス機械が当た
る領域は25℃に維持したままとする。径が約50mm
の円形面（接触表面）をもつプレス機械を次いで
ブランクシートの中央部に当て、材料の流れを開
始させて第５図のように延伸させる。このとき、
プレス機械の移動速度は約３mm／minであり、プ
レス機械からブランクに負荷される力は約
1700kpである。流れ領域が一旦形成されると、
負荷する力を小さくし、例えば初期の大きさの約
２／３とする。しかし、流れ領域の大きさが大きく
なれば負荷すべき力を若干大きくしてもよい。こ
のようにして、第６図又は第３図に示すようなプ
レフオームが形成される。

第７図は、プレス機械を更に移動させたもので
あり、材料の流れが更に起つている。プレフオー
ム１０′はこのようにして形成され、そのボデイ
１３′は底部１１′を有し、その底部の中央区域
は、流れ領域形成下に延伸して配向させた材料に
よつて囲まれている非晶質未延伸材料からできて
いる。第８図では、プレス機械２０が、実質上ボ
デイ１３″の底部１１″全体が流れを受けるまで移
動している。このようにして形成されたプレフオ
ーム１０″は、そのボデイの壁部及び底部が流れ
状態を経て配向されており、それぞれの厚さも減
少している。

第９図及び第１０図に、クランプ装置３３ａ−
ｂの具体的な一態様を表わす。このクランプ装置
は冷却チヤネル３１及び加熱チヤネル３４を備え
ている。同図中、加熱チヤネルの供給ラインのみ
を図示する。加熱チヤネルの排出ラインは前記供
給ラインの後方にあり、上向きの矢印によつて示
す。冷却チヤネル及び加熱チヤネルは共に板状の
カバー３５で覆われている。このカバー３５のも
う一方の表面は、ブランクを締め付けるためのク
ランプ装置の接触面として利用される。

絶縁体３２が、クランプ装置の冷却ゾーンと加
熱ゾーンとを分離している。別の具体例では、加
熱チヤネルを冷却チヤネルとして用いてもよい。

更に、上記第９図及び第１０図は、同様に冷却
チヤネル２２を具備したプレス装置２０ａの一つ
の具体例をも示している。冷却チヤネルは冷却ジ
ヤケツト２３で覆われ、この冷却ジヤケツトは、
同時に、材料の延伸工程中この材料に対するプレ
ス装置の外部接触面として利用される。第９図は
前記第５図に相当するプレス装置の位置を示し、
また第１０図は前記第８図に相当するプレス装置
の位置を示す。プレス装置は回転対称体の表面を
有している。その表面形状は、流れ領域形成下で
の延伸中にあつては材料が常に冷却ジヤケツトに
接触し、一方、まだ流れ状態になつていない材料
はプレス装置とクランプ装置の間のゾーンにある
いかなる装置にも接触しないようになつている。

加熱チヤネル３４による材料の加熱は、材料の
流れ領域形成に寄与する。しかし、材料の温度は
常にガラス転移温度Tgよりも低くなければなら
ないので加熱は制限される。この加熱は、第１０
図に示すように、材料の延伸段階がクランプ装置
の入口部のゾーンに少しくい込んでいくことを可
能にする。材料の流れ形成が容易化されている別
の具体例では、延伸段階中、材料の最初の流れを
クランプ装置の内側端部に隣接するゾーンに形成
する。流れが一旦生じた後、この流れ領域は、図
示のようにプレス装置が徐々に下方に移動するに
つれて、クランプ装置から離れてプレス装置の底
の方向に徐々に移動する。この具体例によると、
流れ領域は常に同一方向に伝わつていくので、第
４〜８図に示した具体例の場合にみられた新しい
流れ領域の形成は不要となる。

本発明のプレフオームに関する上の記載は単に
本発明の応用例を表わしたにすぎない。本発明に
おいては、勿論、多数の連続する延伸段階を施す
ことが可能であり、延伸ゾーンと未延伸ゾーンと
を交互に形成することができる。例えば、ボデイ
は未延伸材料を含むゾーンを有するバンドからな
り、一方、底部は未延伸材料を含み且つ壁部の下
端よりも軸方向に変位したゾーン、例えば環状セ
クシヨンとすることもできる。

流れ領域形成条件下に配向された材料は、配向
方向の強度特性が改良される。この方向は材料の
延伸方向にほぼ一致する。得られたプレフオーム
をガラス転移温度Tg以上の温度に加熱すると、
吹込み成形法により、材料を上記配向方向に主と
して直交する方向に更に延伸することによつてプ
レフオームを容器に再成形加工することが容易と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明のブランクの具体例の
説明図、第３図はボデイの底部が主として非晶質
材料からなるプレフオームの説明図、第４図から
第１０図は本発明ブランクの延伸原理を示す説明
図である。 １０…プレフオーム、１１…底部、１２…エツ
ジ、１３…ボデイ、１４…ブランク、１５，１
６，１７…ゾーン、２０…プレス機械、２１…プ
レス機械接触面、３０…クランプ装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 結晶化度が10％未満である非晶質ポリエチレ
   ンテレフタレートの実質的に平らなブランクをク
   ランプ装置３０に挾持して、該材料の閉鎖された
   バンド状挾持セクシヨン１６により完全に包囲さ
   れたゾーン１５を形成し、前記ゾーンとの接触面
   ２１が同ゾーンの全面積よりも小さいプレス２０
   を前記ゾーンに当て、前記バンド状挾持セクシヨ
   ンとプレス２０に接触する前記ゾーンとの間に閉
   鎖されたバンド状の第２ゾーン１７を形成し、前
   記ポリエチレンテレフタレート材料の初期温度を
   そのガラス転移温度Tg以下に保ちながら、前記
   プレスを前記ゾーンに接触させたまま同プレスと
   前記クランプ装置とを相対的に移動させ、該相対
   的移動中前記バンド状の第２ゾーン１７のポリエ
   チレンテレフタレート材料を流れ領域の形成下に
   延伸して、前記ブランクの延伸部位をもとの厚さ
   の実質的に約1/3の厚さに減少すると共に一軸方
   向に配向させて晶質化し、少なくとも部分的に一
   軸方向に配向した結晶化度10〜25％のプレフオー
   ムのボデイ１３を形成することを特徴とするポリ
   エチレンテレフタレートからのプレフオームの製
   法。 ２ 実質上ゾーン１５の全材料が流れ領域を経る
   まで前記延伸を続け、実質上ボデイの全材料が流
   れ領域を経た材料からなることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の製法。 ３ 挾持された材料セクシヨン１６の幅を、延伸
   による材料の流れが同セクシヨン１６まで到達す
   るように選択することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項又は第２項に記載の製法。 ４ 延伸直前の材料温度が室温であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の製法。 ５ 少なくとも延伸段階の間、流れ領域中の材料
   を冷却することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項〜第４項のいずれかに記載の製法。 ６ 冷却装置をプレスに設け、材料の前記延伸
   中、材料の流れ領域のゾーンが該冷却装置に接触
   するように前記冷却装置を配置することを特徴と
   する特許請求の範囲第５項に記載の製法。