JPH0376651B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、多層延伸ボトルの製造法に関するも
ので、より詳細にはポリエステル層とエチレン−
ビニルアルコール共重合体層とを備え、耐湿性、
耐気体透過性（ガスバリヤー性）に優れた多層延
伸ボトルの製造法に関する。 ポリエステルの延伸ブロー成形ボトルは、よく
知られるように、その強靭性、軽量性、透明性、
耐圧性、ガスバリヤー性等の特徴をもつて炭酸ガ
ス飲料ビーム、ぶどう酒、ウイスキー容器に早く
から用いられ、近年醤油、ソース、洗剤、コー
ラ、サイダー、ビール等の包装容器としても広く
用いられるに至つている。しかし、プラスチツク
容器のなかでもガスバリヤー性が優れるとされる
ポリエステルボトルも炭酸ガス飲料や果汁飲料等
の保存維持となると金属缶ガラスびん等と比較す
れば甚だ劣つたガスバリヤー性容器として取扱わ
ざるを得ないのが実状である。それはいうなれば
金属缶壁、ガラスびん壁はガスの透過に関しては
零という性能があるに反しガスバリヤーという見
地からは、ポリエステルは優れているとはいえ、
多少の酸素ガスや炭素ガス等の気体透過性を有し
ているのである。それ故新しく出現した延伸ポリ
エステルボトルは透明、軽量、強靭、耐圧等で他
の材料では見られない特徴を有するけれども、ガ
スバリヤー性に関しては必ずしも優れた材料とは
いえないので内容品例えば炭酸ガス入り飲料、ビ
ール、果汁等を包装したもののシエルフライフは
或る期限内の制限とか、保存条件がマイルドな大
型容器向けに限られるとか、市場の商品流通に当
つて決して満足すべき容器とはいえないのであ
る。 しかし、この種のポリエステル容器に対するガ
スバリヤー性の向上の要求は必然的におこるわけ
で、ポリエステル単層の容器では満足されないな
ら、より優れたガスバリヤー性を向上するために
はよりよい方法でガスバリヤー性を賦与するとい
うことが必要になるのである。 ポリエステル単層容器に対するガスバリヤー性
の向上の方法には例えば、ガス透過性のないアル
ミ箔やガラス箔による容器表面の被覆とか、ガス
バリヤー性樹脂塗料による容器内外面等へのコー
テイングの他ガスバリヤー性熱可塑性樹脂による
共射出（多段射出成形法）や共押出法による多層
化が考えられるのである。 本発明は、前述のポリエステルボトルのガスバ
リヤー性の改良方法のうち、ガスバリヤー性樹脂
とポリエステル系樹脂とを共押出しによりパイプ
を成形し、次いで延伸ブロー成形する方法を採用
したものである。 ポリエステルボトルの表面をアルミ箔等で被覆
する方法では、びんの口頚部、肩部及び底部等の
被覆が困難であり、容器の形状（例えば、球状）
によつては著しく外観を損なう等の欠点があり、
さらに、ボトルの内・外表面へガスバリヤー性樹
脂をコーテイングする方法ではガスバリヤー性樹
脂層を充分に厚くコーテイングすることが困難で
あつたり、ガスバリヤー性樹脂層の剥離やクレー
ジングないしクラツクが生じる欠点があつた。 また、共射出成形法では、型を交換しつつ各樹
脂層毎に射出を行わなければならないという成形
操作上の煩雑さがある。 本発明は、前述の欠点を除去すると共に水分を
多量に含む内容器を収容するのに適した多層延伸
ボトルの製造法に関し、基本的にはガスバリヤー
性が改善された多層ポリエステルの延伸成形ボト
ルを形成することにあるので延伸成形に必要な中
間製品としての多層プリフオームを得ること、ま
たそのプリフオームの前段階の製品である多層パ
イプをエチレンビニルアルコール共重合体を中間
層とし、外層及び内層をポリエステルとしその間
に接着剤層を介在させる５層構造で形成し、この
プリフオームを延伸適正温度に加熱して二軸延伸
ブロー成形するもので、さらに詳細には、多層延
伸ボトルの製造法であつて、ガスバリヤー樹脂層
となるべき層にエチレン成分50モル％以下のエチ
レン−ビニルアルコール共重合体（EVOH）を、
基体となるべき内層、外層或いは内外層にエチレ
ンテレフタレート単位を主体とするポリエステル
系樹脂を使用し、これらの間に接着性樹脂
（AD）を介在させ、内層と外層との比率を1.1：
１乃至５：１の範囲で共押出法により多層パイプ
を形成し、このパイプの一端を融着閉塞して底部
に形成すると共に、他端を口頚部に形成して得ら
れたプリフオームを80〜120℃の延伸適正温度に
加熱して、ブロー成形金型内で軸方向と周方向に
二軸延伸ブロー成形することを特徴とする多層延
伸ボトルの製造法に関する。 本発明によれば、上記の構成の多層延伸ポリエ
ステルボトルのガスバリヤー性を経済的に向上さ
せることが可能となるという利点が達成される。 本発明による多層延伸ポリエステルボトルに於
けるガスバリヤー性の向上にはエチレン−ビニル
アルコール共重合体の優れたガスバリヤー性がそ
の主体となるが、このエチレン−ビニルアルコー
ル共重合体にも湿度依存性が大きいという欠点が
ある。即ち、エチレン−ビニルアルコール共重合
対は、一般にビニルアルコール含有率が高いもの
程ガスバリヤー性が高い湿度依存性が大きく、反
対にエチレン含有率が高い程ガスバリヤー性は低
いが湿度依存性が低いという性質がある。ここで
はエチレン含有率が低くガスバリヤー性の高いも
のを選択しているのであるから、そのガスバリヤ
ー性を維持せしめるためにはエチレン−ビニルア
ルコール共重合体層がポリエステル多層品の層の
なかにあつて極力低い相対湿度の条件に置くこと
が望ましいのである。 一方多層化ポリエステルボトルに清涼飲料水を
充填密封した状態でボトルの胴壁内の湿度条件を
考えると、ボトル内面で水系飲料に接する点では
相対湿度は100％とみられ、他方ボトル外面は外
気の湿度は季節、天候、保管場所の条件で変化は
するが、平均して約60％RH（相対湿度）となる。
仮に、ボトル内面壁を100％RHボトル外面壁を
60％とすると、ボトル壁内の相対湿度は内外層間
の厚さのなかでの位置によつて略直線的に相対湿
度が定まつてくることが実験の結果略明らかにな
つている。即ち、バリヤー層がボトル壁の丁度中
間に位置すると約80％RHとなり、これより内側
だとより高相対湿度に、これより外側だとより低
い相対湿度となる。 このようにボトル壁の位置によつて相対湿度が
変わるから、中間ガスバリヤー層としてのエチレ
ン−ビニルアルコール共重合体もボトル壁内の位
置によつてガスバリヤー性（酸素や炭酸ガスなど
の遮断性）が変わるのである。 本発明の主旨とするところは、エチレン−ビニ
ルアルコール共重合体（エチレン成分50モル％以
下）の極めて優れたガスバリヤー性を維持するた
め、位置的相対湿度を極力低い方を選ぶという多
層ポリエステルの層の構成をなすということでさ
らに詳しくはボトル壁の層構成に於いて外層ポリ
エステル／AD／EVOH／AD／内層ポリエステ
ルの構成で、外層；内装＝１：1.1乃至１：５望
ましくは１：２乃至１：３とし、そうした比率と
なるべく第１次成形品となる多層パイプを形成す
ることである（パイプの層比率と延伸ブローボト
ルの層比率は平均して特に大きい差は生じない）。 斯くして形成された多層延伸ポリエステルボト
ルは壁内の中間層エチレン−ビニルアルコール共
重合体は外層寄りとなり、中味が水系飲料である
場合、内層寄りとなるものより低い相対湿度とな
り、その相対湿度が低い分だけEVOHのガスバ
リヤー性の維持がはかられるという結果が実験的
に明らかになつたのである。斯かる視点からする
と中間EVOH層が最初から外面かもしくは外面
に極力近く位置した方が良いとの理屈は成り立つ
が、その位置ではパイプ成形時の冷却効果を妨げ
る点や、多層延伸ブロー時亀裂の発生、ボトル実
用時にEVOH層の破損等の不都合が生ずるので、
本発明では中間層EVOHのそうした層位置は選
択しない。 とくにパイプ成形に当つて外面若しくは外面に
接する位置にエチレン−ビニルアルコール共重合
体を配することはパイプの冷却効果を損なうの
で、冷却槽の数を増し、パイプラインの長さを増
さなくてはならぬ欠点を生ずる。また一方中間層
エチレン−ビニルアルコール共重合体層をボトル
壁の中間位置より内側に配することは先述の通り
EVOHの優れたガスバリヤー性を損なう結果と
なるのでEVOH層の厚みを増さなくてはならな
いので、いわば経済的でないということになるの
である。 後述の実施例で説明するごとく、ポリエステル
の外層：内層の比を１：２及び２：１としたもの
にあつては、酸素ガスバリヤー性は1.6倍から２
倍の相違が認められ、明らかに外層寄りの方が酸
素透過性は低い。この傾向は炭酸ガスバリヤーに
於いても同様であつた。 本発明において、内外層を構成するポリエステ
ルとしては、ポリエチレンテレフタレートや、エ
チレンテレフタレート単位を主体とし、他にそれ
自体公知の改質用エステル単位の少量を含むコポ
リエステル等が本発明の目的に使用される。この
ポリエステルはフイルムを形成し得るに足る分子
量を有していればよい。 また、ガスバリヤー性中間層としてのエチレン
−ビニルアルコール共重合体のも先述のようにエ
チレン成分の多いビニルアルコール共重合体の方
が層の位置による相対湿度によつてガスバリヤー
性の影響が少ないことは明らかであるが、たとえ
湿度依存性が大きくてもガスの透過性の絶対値の
低いエチレン成分の低いエチレン−ビニルアルコ
ール共重合体の方が結果としてハイガスバリヤー
性を与えるのに望ましく、このエチレン成分の低
いガス透過性の低いエチレン−ビニルアルコール
共重合体を使用することが本発明において特に有
利であり、エチレン−ビニルアルコール共重合体
としては、エチレンと酢酸ビニル等のビニルエス
テルとの共重合体をケン化して得られる共重合体
が使用され、成形作業性とバリヤー性とを考慮す
ると、エチレン含有量が15乃至50モル％特に25乃
至45モル％のもので、ケン化度が96％以上のもの
が有利に用いられる。この共重合体の分子量はフ
イルム形成能を有するものであればよい。 ポリエステル層とエチレン−ビニルアルコール
共重合体層との接着性を増強させるために、それ
自体公知の任意の接着剤を用いる。コポリエステ
ル系接着剤、ポリエステル−エーテル系接着剤、
エポキシ変性熱可塑性樹脂、酸変性熱可塑性樹脂
等がこの目的に使用される。 ポリエステル基体（PET）、エチレン−ビニル
アルコール共重合体（EVOH）、接着剤層（AD）
は、種々の層構成で用いることができ、 PET／EVOH／PET， PET／AD／EVOH／AD／PET 等の層構成で用いることができる。 層の厚みは、種々変化させ得るが、一般に、
PET：EVOH＝２：１乃至30：１、特に４：１
乃至15：１の範囲の厚み比とするのがよく、接着
剤層はPET：AD＝５：１乃至10：１特に10：１
乃至50：１の範囲の厚み比とするのがよい。 本発明を、添付図面に示す具体例に基づき以下
に詳細に説明する。 本発明方法に用いる成型機全体の配置を示す第
１図及びダイスの詳細な構造を示す第２図におい
て、多層多重ダイス１には中心部から外方への順
序でいつて、ポリエステル内層用通路２、接着剤
用通路３ａ、ガスバリヤー性樹脂用通路４、接着
剤用通路３ｂ、及びポリエステル外層用通路５が
設けられている。ポリエステル内外層通路２及び
５は、ポリエステル用押出機（主押出機）６にギ
アポンプ７及び分岐チヤンネル８を介して接続さ
れている。また、接着剤用通路３ａ，３ｂは接着
剤用押出機（副押出機Ａ）９に、ガスバリヤー性
樹脂通路４はガスバリヤー性樹脂用押出機（副押
出機Ｂ）１０にそれぞれ接続されている。 各樹脂通路からダイス内に供給される樹脂は、
ポリエステル内層／接着剤層ガスバリヤー性樹脂
中間層／接着剤層／ポリエステル外層の順序にダ
イス内で積層され、ダイスオリフイス１１を通し
て多層パイプ１２の形状に押し出される。この樹
脂パイプ１２は、サイジングフオーマー１３内に
導かれ、その径を所定の寸法報に調節された後、
冷却水を収容する冷却槽１４内に導かれ、溶融パ
イプの冷却固化が行なわれた後、引取機１５によ
り冷却槽外に引き出され、カツター１６により所
定の寸法に裁断されて、プリフオーム形成用のパ
イプとなる。 本発明においては、溶融押出しされるパイプ内
部に不活性ガス或いは水噴霧を含む不活性ガスを
積極的に通じる。このために第２図において、ダ
イス１の中心軸にダイスを貫通するように不活性
ガス供給パイプ１７及び水供給パイプ１８を設け
る。第２図に示す具体例においては、パイプ１７
とパイプ１８とは同軸に設けられており、小径の
パイプ１７が不活性ガス通路、大径のパイプ１８
とパイプ１７との環状空間が水通路となつてい
る。パイプ１７及びパイプ１８はダイスオリフイ
ス１１の反対側端部において、窒素等の不活性ガ
ス源１９と水供給源２０とにそれぞれ接続され、
他方の端部のパイプ１８が小径に絞られることに
よつてノズル２１を形成している。かくして、水
供給源２０を閉じ、不活性ガス源１９からのガス
をパイプ１７に供給する場合には、ノズル２１か
ら樹脂パイプ１２内に不活性ガスが充満されると
共に、充満される不活性ガスによる樹脂パイプ１
２の内面側からの冷却が行なわれることになる。
同様に、水供給源２０と不活性ガス源１９とから
の両者を供給する場合には、ノズル２１を経て水
噴霧を含む不活性ガスが樹脂パイプ１２内に充満
され、樹脂パイプ１２の内面側からの冷却が一層
効率良く行なわれることになる。 第３図は、本発明により製造される好適な多層
パイプを示すものであり、この多層パイプ２１
は、ポリエステルの内層２２及び外層２５、エチ
レン−ビニルアルコール共重合体の中間ガスバリ
ヤー層２４及びこれらの間に介在する接着層２３
ａ，２３ｂから成つている。 パイプは共押出により製造することが重要であ
ることは既に指摘したが、押出されたパイプは、
ポリエステルの不透明化を防止するために、水に
浸漬する等して急冷すると共にパイプ内部に不活
性ガスを通すことが重要であることは既に指摘し
た通りである。 このパイプを一定の寸法に切断した後、この一
端部を加熱溶融して、例えば半円球状等の任意の
低形状に対応するキヤビテイ及び突起部を有する
雌雄金型で押圧し、第４図に示す如く底部２６を
形成する。 次いで、このパイプ２の他端部も加熱し、プレ
ス、延伸、吹込成形等を所望の金型内で行なつ
て、第５図に示す通り、上端に開口２７を有し、
周囲にネツクリング（サポートリング）２９等の
蓋との嵌合部、螺合部及び係止部とを有する予備
成形物（プリフオーム）３０に成形する。 これらのプリフオームの成形加工は、その順序
を問わないものであり、上記順に或いは逆の順に
行なうことができるし、また同時に行なつてもよ
い。 上記方法によるときは多層パイプより予備成形
品を得るに当つて余分な樹脂部分を発生せしめな
い特徴がある。 次の工程では上記予備成形品を熱風、赤外線ヒ
ーター、高周波誘電加熱等で多層プリフオームの
延伸適正温度まで予備加熱する。この場合温度範
囲は85゜〜120℃望ましくは95℃〜110℃の間のポ
リエステル樹脂の延伸温度まで予備加熱する。 延伸ブロー成形操作を説明するための第６図及
び第７図において、予備成形物３０の口部にマン
ドレル３１を挿入すると共に、その口部を一対の
割金型３２ａ，３２ｂで挟持する。マンドレル３
１と同軸に垂直移動可能な延伸棒３３が設けられ
ており、この延伸棒３３とマンドレル３１との間
には、流体吹込用の環状通路３４がある。 この延伸棒３３の先端３５をプリフオーム３０
の底部２６の内側に当てがい、この延伸棒３３を
下方に移動させることにより軸方向に延伸すると
共に、前記通路３４を経てプリフオーム３０内に
流体を吹込み、この流体圧によりプリフオームを
周方向に膨脹延伸させる。 本発明により製造されたパイプを用い、軸方向
延伸と周方向延伸とを同時に乃至は殆んど同時に
行なうことにより、ビニルアルコールが高含有の
エチレン−ビニルアルコール共重合体層にあつて
も比較的低い温度で延伸可能でかつ透明性の優れ
た多層容器が得られる。 このことは、エチレン−ビニルアルコール共重
合体でも高ビニルアルコール含有のものは非常に
延伸が難しく、フイルムの延伸にあつては延伸適
正温度にあつても、縦軸に次いで横軸に逐次延伸
するときは前述した如く途中でフイルムが破裂し
てしまうことからしても意外のことである。また
ポリプロピレンとエチレン−ビニルアルコール共
重合体との多層パイプの延伸ブロー成形に於いて
は、140゜〜165℃とかなり高い温度領域で多層内
のエチレン−ビニルアルコール共重合体層の延伸
がようやく可能である事実とも考え合わすと、ポ
リエステル樹脂温度範囲85゜〜120℃、なかでも
95゜〜110℃の低い温度領域で、エチレン−ビニル
アルコール共重合体が二軸延伸可能であることは
驚くべき事実である。 この理由は、ポリエステル層にエチレン−ビニ
ルアルコール共重合体層が載せられた状態で共延
伸が行なわれ、しかも共延伸時に両樹脂層の層間
剥離が抑制されること及び二軸延伸が同時にしか
もバランスよく行なわれることにあるのと推定さ
れる。 かくして得られた第８図に示す多層延伸ポリエ
ステルボトル３６は、すぐれた透明性の他のプラ
スチツクボトルよりすぐれるポリエステル（延伸
PET）単体ボトルよりなお非常に高いガスバリ
ヤー性を有し、かつ必要に応じそのガスバリヤー
性は調整可能で、さらにこのボトルは耐圧性をも
具備し、炭酸ガス入りの飲料、すなわちビール、
コーラ、サイダーの充填保存も極めて容易であ
り、容器は衛生的であり使用済みの容器の廃棄焼
却に於いても発生するガスは殆んど炭酸ガスと水
のみで有害ガスの発生もみず易焼却処理性の特徴
があり、ガラスびんに匹敵する透明性、ガス遮断
性耐圧性をもちながらも軽量かつ耐破びん性のあ
る理想的な容器が提供される。 また、本発明による多層延伸ポリエステルボト
ルは着色、非着色、透明、不透明のいずれに於い
ても適用出来る。 以下実施例について説明する。 実施例 90mmの主押出機とその附属ギヤーポンプそれに
40mmの補助押出機２台、計３台の押出機を用い３
種５層用パイプ成形用ダイヘツドで各樹脂を多環
状に合流させ、溶融パイプを押出し、寸法を定め
るためのサイジングホーマーを通し、パイプ外面
を水流にて冷却する冷却槽及び引取機を経てカツ
ターで定尺に切断されるパイプ成形機を用いた。 主押出機には極限粘度（IV値）1.0のPETを、
補助押出機１よりはエチレン約30モル％のエチレ
ン−ビニルアルコール共重合体（商品名EVAL）
を、補助押出機２よりはエステル系接着剤を、ギ
ヤーポンプを経て夫々多層ダイスに供給しその層
比率を外層側より、PET／AD／EVOH／AD／
PET50：５：15：５：100及び100：５：15：
５：50の平均比率でパイプを形成した。得られた
パイプはいづれも外径30mm、内径23mm、厚さ3.7
mm、重量59ｇの多層定尺パイプである。 夫々のパイプの下端を加熱し半円球融着閉塞
し、他端部を螺合を有する口頚部に加熱成形し、
得られた予備成形品（プリフオーム）を約98℃に
予備加熱し、ブロー用金型で縦横ほぼ同時的に延
伸ブローをして容積1.5の円筒状ボトルを得た。 同上ボトルの胴部の平均肉厚は約290μ同中間
層エチレン−ビニルアルコール共重合体の平均肉
厚は夫々約24μ、接着剤層の肉厚は夫々約8μであ
つた。 この２種のボトルを外界の相対湿度を60％RH
とし、内部を100％RHとし、保存条件35℃とし
た場合の酸素透過量は次の如くであつた。

【表】 即ち、エバール外面寄りの層位置のものが内面
寄りのものより酸素透過量が2/3〜1/2と低く
EVOHを外面寄りにした場合、中間層の厚みを
薄くしても良いという結果が得られた。 また、上記と同じボトルに炭酸ガスを4.0ガス
ボリウム含む水を充填密封し、保存条件22℃で炭
酸ガスロスを径時的に測定したところ15％の炭酸
ガスロスを示した期間（シエルライフ）は下表の
如くであつた。

【表】 明らかに外面寄りにEVOHを配置したものの
方が炭酸ガスロスが遅いことを示している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、多層パイプ成形装置の平面図、第２
図は、多層ダイスの断面図、第３図は、本発明に
用いられる多層パイプの断面図、第４図及び第５
図は底部及びネツク部を形成した予備成形品の断
面図、第６図及び第７図は予備成形品をブロー金
型内に保持し、ブロー成形前の断面図及びブロー
成形後の一断面図、第８図は、本発明により成形
された多層延伸ボトルである。 引照数字１は多層ダイス、６は主押出機、９，
１０は副押出機、１２は多層パイプ、１３はサイ
ジングフオーマー、１４は冷却槽、１６はカツタ
ー、１７は不活性ガス供給パイプ、１８は水供給
パイプ、２１はパイプ、２６は底部、２７は開口
端部、３０は予備成形品、３６は多層延伸ボトル
を夫々示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 多層延伸ボトルの製造法であつて、ガスバリ
   ヤー樹脂層となるべき層にエチレン成分50モル％
   以下のエチレン−ビニルアルコール共重合体を、
   基体となるべき内層、外層或いは内外層にエチレ
   ンテレフタレート単位を主体とするポリエステル
   系樹脂を使用し、これらの間に接着性樹脂を介在
   させ、内層と外層との比率を1.1：１乃至５：１
   の範囲で共押出法により多層パイプを形成し、こ
   のパイプの一端を融着閉塞して底部に形成すると
   共に、他端を口頸部に形成して得られたプリフオ
   ームを80〜120℃の延伸適正温度に加熱して、ブ
   ロー成形金型内で軸方向と周方向に２軸延伸ブロ
   ー成形することを特徴とする多層延伸ボトルの製
   造法。