JPH0351568B2 - - Google Patents

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JPH0351568B2
JPH0351568B2 JP18024481A JP18024481A JPH0351568B2 JP H0351568 B2 JPH0351568 B2 JP H0351568B2 JP 18024481 A JP18024481 A JP 18024481A JP 18024481 A JP18024481 A JP 18024481A JP H0351568 B2 JPH0351568 B2 JP H0351568B2
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JP
Japan
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mold
intermediate product
bottle
parison
stretching
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Yoichi Ootsu
Kohei Sugano
Hiroshi Nagano
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Mitsubishi Plastics Inc
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、耐熱性、耐圧性及び機械的強度の優
れたプラスチツク製びんの製法に関する。 ポリエステル製びんは、機械的強度が高く、化
学的にも安定していることから、醤油、ソース等
の食品包装用びんとして広く採用されている。 そして、特にポリエチレンテレフタレート製び
んは、酸素、炭酸ガス等のガス透過性が低く、し
かも透明性に優れていることから、近年炭酸飲料
用びんとして注目を集めている。 従来のポリエチレンテレフタレート製びんは、
耐熱性の向上及び熱収縮の防止を目的として、ブ
ロー延伸して得られたびんに熱処理を施すことが
行われていたが、単に熱処理を施すだけでは、炭
酸飲料用びんとして充分な耐熱性、耐圧性及び機
械的強度に優れたプラスチツク製びんを得ること
ができなかつた。 即ち炭酸飲料用びんとして使用される場合に
は、一般にびん内に炭酸飲料等を充填密封した
後、びん上方より約70〜80℃の温水シヤワーを30
分間程度散布する殺菌が行われるが、従来製法に
よるポリエチレンテレフタレート製びんにあつて
は、びん内に充填した炭酸飲料の体積膨脹、及び
液中に存在する炭酸物質のガス化に伴つてびん内
の圧力が上昇した際に、びん全体が膨張、あるい
はびん底部が半球状に膨出変形して外観を著しく
損い、使用に耐えないものであつた。 本発明者らは、かかる従来欠点を解消すべく鋭
意検討を重ねた結果、パリソンをブロー延伸して
びんを成形する際に、 (イ) 肉厚がほぼ均一になるようにして延伸倍率を
高くすると、引続き熱処理したときに白化する
ことなく高度に結晶化が促進され、耐熱・耐圧
性が格段に改善される。 (ロ) 一次成形して得られた中間製品を自然収縮さ
せたのち、再延伸すると機械的強度が高まる。 ことを見い出し、本発明を完成するに至つた。 即ち、本発明はポリエチレンテレフタレートの
パリソンを１次成形金型内でブロー延伸して中間
製品を成形し、該中間製品が収縮して軟化状態に
ある間に２次成形金型に移し、該金型内で中間製
品を再延伸してびんを製造するにあたり、下記の
諸工程を含むことを特徴とする、口頚部を除くび
ん各部の密度が1.375以上となつたプラスチツク
製びんの製法。 (A) パリソンを加熱して延伸された際にびんの肩
部、及び底部に相当する部分をびんの胴部に相
当する部分より２〜５℃高い延伸適温に設定す
る工程。 (B) パリソンを、該パリソンの結晶化温度以上、
溶融温度−20℃以下に加熱した１次成形金型内
で軸方向×径方向に10〜14倍ブロー延伸して中
間製品を成形し、該中間製品を金型内壁面に密
着させたまま所定時間保持して熱処理を施す工
程。 (C) １次成形金型に対し内容積の割合いが75〜
115％である２次成形金型内に前記中間製品を
移して再延伸する工程 にある。 本発明のびん素材として用いられるポリエチレ
ンテレフタレートとしては、テレフタル酸、又は
そのエステル形成性誘導体とエチレングリコール
とを重合させて得ることのできるものであるが、
少割合いで他のジカルボン酸、又はジオール成分
が共重合されていてもよく、かかるポリエチレン
テレフタレートは固有粘度が0.65以上であるもの
を使用する。固有粘度が0.65未満であると、耐衝
撃性に乏しく好ましくない。 尚、前記ジカルボン酸としては、フタル酸、イ
ソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸類等の芳香
族ジカルボン酸類、アジピン酸、アゼライン酸等
の脂肪族が例示できる。また、ジオール成分とし
ては、トリメチレングリコール、プロピレングリ
コール等の脂肪族、又は脂環族グリコール類、ビ
スフエノール、ハイドロキノン等の芳香族ジオー
ル類等が例示できる。 本発明においては、ポリエチレンテレフタレー
トからなる有底パリソンを用いる。このパリソン
は、射出成形法によつて得られたものであつて
も、押出成形法によつて得られたチユーブ状のも
のを適宜寸法に裁断して有底化したものであつて
もよい。いずれの製法による場合にも、パリソン
の形状は、略円筒状あるいはテーパ状とし、その
肉厚は、全体にほぼ均一とするのが好ましい。し
かしながら、得られるびんの形状に応じて肉厚に
変化をもたせ、延伸倍率の高くなる部分を若干肉
厚とすることは可能である。 本発明では、まずこのパリソンを１次成形金型
内にセツトし、ブロー延伸して中間製品を成形す
ると共に該中間製品に熱処理を施す。 その際、パリソンは加熱炉内で延伸可能な最適
温度に加熱して部分的に温度分布を付けておく。
この延伸適温は、ポリエチレンテレフタレートの
素材に応じて若干異なるが一般的には、ガラス転
位温度（Tg）より20〜30℃高い温度が好ましい。
パリソンに温度分布を付ける加熱工程は、一般に
パリソンを一旦均一な延伸適温に加熱した後、延
伸された際にびんの肩部、及び底部に相当する延
伸の困難な部分を、延伸が比較的容易に進行する
びんの胴部に相当する部分より２〜５℃高い温度
になるまで部分的に加熱することによつて行われ
るが、温度条件が部分的に異なる加熱炉内にパリ
ソンを搬入して一工程でパリソンに温度分布を付
けることも可能である。 パリソンの温度分布が、２℃未満では、びんの
肩部、及び底部に相当する部分の延伸が不充分と
なり効果的な均一延伸が行えず、５℃を超えると
逆にこの部分の延伸が先行するために全体として
均一な肉厚のびんが得られない。この温度分布は
２〜５℃の温度範囲で所望とするボトルの形状に
応じて適宜選択すればよい。 １次成形金型は、予じめ金型壁内を循環する加
熱媒体によつて、あるいは金型外周を包囲する電
気ヒータによつて、その内壁面がパリソンの結晶
化温度以上溶融温度−20℃以下の温度に加熱され
ている。この１次成形金型内にパリソンをセツト
した後、該パリソン内に８〜30Kg／cm2の加圧流体
を吹込み、パリソンを二軸方向に延伸させる。こ
の延伸工程では、延伸ロツドを併用することも可
能であり、この場合には、延伸ロツドをパリソン
内に突出させて軸方向の延伸を行つた後、あるい
はこの軸方向の延伸を行いつつ同時にパリソン内
に加圧流体を吹込んで径方向に膨張させてブロー
延伸するものである。 １次のブロー延伸によつて得られる中間製品
は、狭口の口頚部と該口頚部から連続して下方に
拡開した肩部と、略円筒状の胴部と、底部、好ま
しくは半球状に膨出した形状を有する底部とから
構成された形状とし、軸方向×径方向の延伸倍率
を10〜14倍とする。その際、軸方向の延伸倍率を
２〜3.5倍、径方向の延伸倍率を３〜５倍とする
のが好ましい。この軸方向×径方向の延伸倍率が
10倍未満であると、びん肩部及び底部に相当する
部分の延伸が充分に行われず、高温物質の充填、
あるいは高温殺菌の際にこの部分が変形するとい
う不都合が生じる。また、この延伸倍率が14倍を
超えると、延伸が容易に進行するびん胴部に相当
する部分の壁部に内層剥離が生じ、外観を著しく
損うという難点がある。 かくして得られた中間製品を１次成形金型の内
壁面に密着させたまま所定時間保持して熱処理を
施す。その際、中間製品に８〜30Kg／cm2の内圧を
かけ、中間製品の外周面を金型内壁面に圧着させ
つつ行うのが好ましい。この熱処理における中間
製品の密着保持時間は、金型内壁面の温度及び中
間製品の肉厚に依存して決定されるものであり、
一般的には壁面温度が高い場合は保持時間を短く
し、壁面温度が低い場合は保持時間を長くする。
更に、具体的には、この壁面温度が140℃近辺で
は２〜10秒間、170℃近辺では、1.5〜８秒間、
200℃近辺では１〜６秒間、金型内壁面に中間製
品を密着保持することによつて充分な熱処理が行
える。 尚、この金型内壁面の温度が結晶化温度よりも
低い場合には、熱処理に長時間を要するだけでな
く、充分な熱処理が行えず、また、溶融温度−20
℃よりも高い場合には、中間製品の外周面が、金
型内壁面に溶着するので好ましくない。 尚、ここでいう結晶化温度は120℃程度であり、
溶融温度は、260℃程度であつて、共に示差熱分
析法によるものである。 本発明にあたつては、かくして得られた中間製
品を更に２次成形金型内で再延伸してプラスチツ
ク製びんを成形する。 この再延伸工程では、１次成形金型に対し内容
積の割合いが75〜115％である２次成形金型を用
いる。 この内容積の割合いが75％未満であると中間製
品の収縮率より小さくなるために、２次成形金型
での再延伸が困難となり、噛込みが生じたり、し
わが発生することになる。また、115％を超える
と２次成形金型内で中間製品を再延伸する際にネ
ツキング、破裂等が起こり、いずれにしても好ま
しくない。 この２次成形金型は、１次成形金型とほぼ相似
形状とするのが好ましいが、所望とするびんの形
状に応じて多少異なる形状とすることは可能であ
る。例えば、最終製品であるプラスチツク製びん
の胴部に環状の凹凸を付ける場合には、１次成形
金型の内壁面に凹凸を設けず２次成形金型の内壁
面に凹凸を設けておいて、この２次成形金型内で
中間製品を再延伸した際にその胴部に凹凸を付け
るようにするとよい。その理由は、１次成形金型
から取出された中間製品は、自然収縮するが、こ
の収縮が延伸倍率の差異によつて不規則となるた
め、中間製品の胴部に凹凸を付けると、この凹凸
が２次成形金型の内壁面に設けた凹凸と合致しな
いという不都合の生じることがあるからである。 ２次成形金型内での再延伸は、中間製品の形状
を整形して最終形状のプラスチツク製びんとする
ことを目的とするものであるが、これはむしろ副
次的な効果であつて、本発明における更に重要な
目的は、１次成形金型内で延伸、及び熱処理して
得られた中間製品を２次成形金型内に移し、該中
間製品内に加圧流体を吹込んで再延伸することに
より、機械的強度の向上を図るにある。 １次成形金型から取出された中間製品は、軟化
状態にあるために、延伸時に発生した応力歪が消
滅して自然収縮する。そこで、この収縮して軟化
状態にある中間製品をすばやく２次成形金型に移
し（１次成形金型から２次成形金型への移動は10
秒以内とするのが好ましい。さらに好ましくは１
次成形金型の型開き開始時から２次成形金型の型
締終了までに要する時間を2.5秒〜10秒とするの
がよい。）、該中間製品に８〜30Kg／cm2の加圧流体
を吹込んで再延伸する。その際、２次成形金型が
パリソンのガラス転位温度（Tg）以下に冷却さ
れていると再延伸したのち直ちにプラスチツク製
びんの取出しが行えるので、プラスチツク製びん
の連続成形が円滑に行える。 かくして得られたプラスチツク製びんは、狭口
の口頚部と、該口頚部から連続して下方に拡開し
た肩部と、略円筒状の胴部と、底部とから構成さ
れた形状を有し、口頚部を除くびん各部がほぼ均
一な肉厚で二軸配向されて密度が1.375以上であ
つた。 このプラスチツク製びんに炭酸飲料を充填密封
した後、従来の高温殺菌法に従い、びん上方より
温水シヤワーを散布したが、びん肩部及び底部が
変形することもなかつた。また、この高温殺菌に
伴う内圧上昇によつてびん全体が変形することも
なく、内部気体の透過も少なく、炭酸飲料用びん
として極めて好適であつた。 以下、実施例により、本発明を詳述する。 尚、主な特性値の測定条件は下記の通りであ
る。 固有粘度（η）：テトラクロロエタンとフエノ
ールの溶液を１対１の重量比で混合した30℃の溶
液中において１％の重合体濃度で測定した。 密度：密度勾配管法による。溶液はノルマルヘ
プタンと四塩化炭素の混合液を用いた。 容積増加率：〔＝（テスト後のびん内容積／
テスト前のびん内容積−１）×100（％）〕 びん内に該びん内容積の３％の空間を残して２
ガスボリユームの炭酸ガスを含有する20℃の液体
を充填密封したのち、75℃の温水中に30分間浸漬
した際に増加した内容積の割合 実施例 固有粘度（η）＝0.72のポリエチレンテレフタ
レートを射出成形して、平均外径（d1）＝25.5mm、
平均内径（d2）＝17.5mm、口頚部を除く有効延伸
部の長さl1＝144.6mm、重量64ｇの有底パリソンを
形成した。このパリソンの縦断面図を第１図に示
す。 このパリソンＰを加熱炉内に搬入して口頚部
（延伸されない部分）Poを除くパリソン全体を加
熱し、びん肩部に相当する部分P1を96℃、びん
胴部に相当する部分P2を94℃、びん底部に相当
する部分P3を97℃に設定した。 次いで、このパリソンＰを、第２図に示す１次
成形金型１内にセツトし、延伸ロツド２を突出し
て軸方向の延伸を行いつつパリソンＰ内に25Kg／
cm2の加圧空気（常温）を吹込んで中間製品Ｍを形
成したのち、該中間製品Ｍを４秒間金型内壁面に
密着させて熱処理を施した。しかる後、中間製品
Ｍを１次成形金型１から取り出して内容積が
1.570mlである２次成形金型３に移し、中間製品
Ｍ内に25Kg／cm2の加圧空気（常温）を吹込んで再
延伸した（第３図参照）。 この結果、第４図に示すような形状を有し、軸
方向×径方向の延伸倍率が10倍であるプラスチツ
ク製びんＢが得られた。 この成形工程で使用した１次成形金型の内容積
は比較例１、２では1.649ml、実施例１、２では
1727ml、実施例３〜６及び比較例３では2072mlで
あり、１次成形金型での中間製品の延伸倍率、１
次成形金型に対する２次成形金型の内容積の割合
いは表１に示す通りである。各比較例及び実施例
によつて得られたプラスチツク製びんの密度、び
んの容積増加率を表１に示す。 尚、この表１中の密度は、第４図に示すプラス
チツク製びんの肩部B1の平均直径部、又は底部
B3の平均直径部の密度のうち、小さい方の密度
を採つた。また、プラスチツク製びんの軸方向×
径方向の延伸倍率は、下記の式より算出した。 延伸倍率＝L1＋D1／２／l1×D1／d1＋ｄ／２ 但し、 d1：パリソンの平均外径 d2：パリソンの平均内径 l1：パリソンの口頚部Poを除く有効延伸の有さ D1：プラスチツク製びんの胴部平均外径 L1：プラスチツク製びんの口頚部を除く長さ この表１から明らかな如く、本発明の実施例１
〜６によるびんは、肩部、底部及び胴部の密度が
いずれも1.375以上となり、容積増加率が５％未
満となつた。これに対し比較例１、２はびん肩
部、又は底部の密度が1.370以下となり容積増加
率が6.5％以上となつた飲料用耐圧びんとして実
用上影響のあると考えられる５％を上まわる結果
となつた。比較例３は、肩部、底部及び胴部の密
度が1.375以上であつたにもかかわらず、１次成
形金型の壁面温度が240℃以上であつたために、
熱処理時にびん肩部及び底部に球晶白化が生じ外
観上問題があつた。 表１は、２次成形金型でのプラスチツク製ボト
ルの延伸倍率を10倍に固定し、１次成形金型に対
する２次成形金型の内容積比を95％、91％、76％
として得られたプラスチツク製びんの密度と容積
増加率の関係を示すものであるが、次に２次成形
金型でのプラスチツク製ボトルの延伸倍率を８
倍、９倍、10倍、13倍及び14倍としたとき各延伸
倍率について、内容積比を128％、111％、95％、
91％、76％、71％として得られたプラスチツク製
びんの評価を表２に示す。 尚、この際、パリソンの形状寸法、加熱条件及
びびんの製造工程はいずれも前記実施例と同様と
し、１次成形金型の壁面温度はいずれも170℃に
加熱して、中間製品を４秒間金型壁面に密着させ
て熱処理を行つた。 この表２の結果から明らかなように、１次成形
金型に対して２次成形金型の内容積の割合いが
128％ではびんの肩部又は底部に偏肉が生じるか、
２次成形金型内での再延伸時にネツキング、破裂
が生じ、実用に供し得るびんが得られなかつた。
また、この内容積の割合いが71％では、びんにし
わが発生したり、２次成形金型での再延伸時にか
み込みが生じ、又１次成形金型での延伸倍率が16
倍を超えるとパリソンのブロー延伸が困難であつ
た。 １次成形金型に対する２次成形金型の内容積の
割合いが111％〜76％の場合でも１次成形金型で
の中間製品の延伸倍率が10倍未満の場合にはびん
の肩部、又は底部に偏肉が生じたり、わずかに白
化の生じることがあつた。また、この延伸倍率が
14倍を超えると中間製品に内装剥離が顕著に生
じ、得られたびんは透明性に劣り、実用に供し得
ないものであつた。 本発明によるびんは表２中の破線で包囲した範
囲のものであつて、１次成形金型での中間製品の
延伸倍率を10〜14倍として熱処理を施し、１次成
形金型に対する２次成形金型の内容積の割合いを
75〜115％として再延伸した際には透明性に優れ、
極めて外観良好なプラスチツク製びんが得られ
た。
【表】
【表】
【表】 【図面の簡単な説明】
第１図はパリソンの縦断面図、第２図は１次成
形金型内にパリソンをセツトしてブロー延伸する
工程を示す縦断面図、第３図は、２次成形金型内
での中間製品の再延伸工程を示す縦断面図、第４
図は得られたプラスチツク製ボトルの縦断面図で
ある。 １……１次成形金型、２……延伸ロツド、３…
…２次成形金型、Ｐ……パリソン、Ｍ……中間製
品、Ｂ……プラスチツク製びん。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ ポリエチレンテレフタレートのパリソンを１
    次成形金型内でブロー延伸して中間製品を成形
    し、該中間製品が収縮して軟化状態にある間に２
    次成形金型に移し、該金型内で中間製品を再延伸
    してびんを製造するにあたり、下記の諸工程を含
    むことを特徴とする、口頚部を除くびん各部の密
    度が1.375以上となつたプラスチツク製びんの製
    法。 (A) パリソンを加熱して延伸された際にびんの肩
    部、及び底部に相当する部分をびんの胴部に相
    当する部分より２〜５℃高い延伸適温に設定す
    る工程。 (B) パリソンを、該パリソンの結晶化温度以上、
    溶融温度−20℃以下に加熱した１次成形金型内
    で軸方向×径方向に10〜14倍ブロー延伸して中
    間製品を成形し、該中間製品を金型内壁面に密
    着させたまま所定時間保持して熱処理を施す工
    程。 (C) １次成形金型に対し内容積の割合いが75〜
    115％である２次成形金型内に前記中間製品を
    移して再延伸する工程。
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