JPH0397520A - 高温の液体を充填するためのポリエチレンテレフタレート製容器の製造方法 - Google Patents

高温の液体を充填するためのポリエチレンテレフタレート製容器の製造方法

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JPH0397520A
JPH0397520A JP2171313A JP17131390A JPH0397520A JP H0397520 A JPH0397520 A JP H0397520A JP 2171313 A JP2171313 A JP 2171313A JP 17131390 A JP17131390 A JP 17131390A JP H0397520 A JPH0397520 A JP H0397520A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、使用時に例えば高温の液体を詰める時のよう
な比較的厳しい温度条件に耐えて著しく変形することの
ないポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製容器を、
一端が開放された中空プリフォームから製造する方法に
係わる。
包装分野では現在、炭酸飲料、非炭酸飲料、ジュース、
ソース等の包装に二軸延伸（配向）Ｐ’ＥＴが広く使用
されている．これは、二軸延伸ＰＥＴが優れた機械的強
度と美しい外観を有し、容器に詰められる製品に対して
大きな化学的不活性を示し、且つ液体中に含まれるガス
及び空気中の酸素を効果的に遮蔽するからである（中に
詰められた物質を酸化させずに貯蔵することができる〉
。
周知のように、プリフォームをＰＥＴの二軸配向温度に
加熱して延伸及び吹込みを行うことにより製造した二軸
延仲ＰＥＴ容器は、ＰＥＴのガラス転移温度Ｔ．より高
い温度に加熱すると著しく収縮するため、高温での充填
には適さない． この収縮は、二軸配向（長手方向延伸と吹込みによる横
断方向延伸）時に材料中に生じた内部応力が、容器をそ
の材料のガラス転移温度Ｔｇより高い温度に加黙した時
に緩和されるために生じる。
延伸一吹込みによって製造した二軸延伸Ｉ’ＥＴ容器の
熱安定性は、一般に熱固定（ｔｈｅｒｎｏｆｉｘａｔｉ
ｏｎ）という呼称で知られている熟処理によって大幅に
改善できることが良く知られている．この方法では、予
め配向に適した温度まで加熱したプリフォームを吹込型
内で二軸延仲して容器を製造する．次いで、形成した容
器を吹込型の壁面に接触させたまま適当な時間にわたっ
て更に高い温度に加熱すると、容器が熱固定される． 最後に、温度に起因する収縮に耐えるように加圧下に維
持した容器を、圧力を除去しても容器がその形状を維持
するような温度まで冷却する．熱固定に関する多くの文
献によれば、この熱処理の実施に適した温度は１４０℃
〜２５０℃である．その他、二軸配向温度まで加熱した
プリフォームを高温の金型内で吹込みにかけ、金型の壁
面に接触させておく方法も知られている．金型壁面の温
度は最低配向温度より４０℃高くし得る．この方法の第
１実施態様では、得られた容器の中に冷却流体を導入し
て温度を１０〜３０℃下げることにより、容器を軽く冷
却する．次いで、冷却した容器を吹込型から取出す．第
２実施態様では、吹込流体を部分的又は全体的に減圧さ
せて容器を金型内で自由に収縮させ、次いで同じ高温の
金型か又は別の冷却した金型でもう一度吹込みにかける
．その後容器を金型から取出す．この公知の方法の実施
態様では、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のプ
リフォームの延伸一吹込みを高温の金型で９５℃で行う
．金型の温度は必ずプリフォームの温度より高く、１１
０℃〜１４０℃である．成形した容器と高温の金型の壁
面との接触時間は約１０秒である。
これらの公知の方法には、金型を高温（２５０℃以下）
で使用する、吹込型内での滞留時間が長い、複数の金型
を順次使用する、高価な冷却流体を使用するといった欠
点がある．そのため、これらの方法は工業的使用が難し
く、容器生産率が低い．本発明の目的は、前述のごとき
欠点を解消して、著しい変形を起こさずに熱に耐えるＰ
ＥＴ容器を工業的に製造せしめる方法を実現することに
ある．そこで本発明は、例えば高温の液体を充填する時
のような比較的厳しい温度条件に著しい変形を起こさな
いで耐えることができるポリエチレンテレフタレート（
ＰＥＴ）容器の製造方法を提供する．本発明の製造方法
は下記のごとき一連のステップを含む： ａ）非品質ＰＥＴプリフォームの本体を、長手方向延伸
及び横断方向延伸によって容器槙或材料中に応力が発生
することのないような温度まで急速に加熱する．既に最
終的形状及び寸法を有するプリフォームのネックは加熱
しない． ｂ）成形キャビティの壁面をプリフォームの本体より低
い温度に加熱し且つ維持した金型に、前記加熱したプリ
フォームを移す． Ｃ）グリフォームを長手方向で延伸し、それと同時に通
常は空気からなる圧縮気体流で吹込みを行ってプリフォ
ームを押し広げ、金型のキャビテイの形態に合致した容
器を成形する． ｄ〉成形した容器から圧縮気体流を迅速に排除する． ｅ）最後に、得られた容器を金型から取出す。
本発明の他の特徴及び利点は、添付図面に基づく以下の
非限定的実施例で明らかにされよう．前述のごとく、二
軸延仲飽和ポリエステル樹脂で製造した容器は、その樹
脂のガラス転移温度Ｔｇより高い温度になると著しく収
縮する．この収縮は、二軸配向時にポリエステル樹脂中
に発生した内部応力が、容器をＴｇより高い温度に加熱
した時に緩和されるために生じる． 本発明の方法の基本は、プリフォームから容器を製造す
る時に容器楕成材料が二軸配向されないようにすること
にある．そうすれば、収縮の原因になる内部応力は実質
的に発生しない．従って、本発明の方法で製造した容器
は、特に８５℃を超える液体を充填した時にＴｇより高
い温度になっても著しい変形を起こさないことになる． 容器構成材料の二軸配向を回避するためには下記の措置
をとる： ａ〉プリフォームを、長手方向延伸及び吹込みによって
二軸配向が生じないような、従って容器構成材料中に応
力が発生しないような十分に高い温度に予め加熱してか
ら、長手方向延伸及び吹込みを行う． ｂ）プリフォームを延伸一吹込みによって容器に加工す
る時に比較的小さい二軸延伸比を使用する（二軸延伸比
＝長手方向延伸比Ｘ吹込みによる横断方向延伸比）。
Ｃ）長手方向延伸の速度を、成形時に材料中に生じる応
力が最小限に抑えられるように調整する．より特定的に
は、ＰＥＴのような飽和ポリエステル樹脂の場合には、
種々の値を下記のように選択する： 既に最終形態及び寸法を有するネック部分以外のプリフ
ォーム本体を赤外線輻射炉によって１２０〜１４０℃の
温度まで急速に加熱する．加熱時間は１分未満、好まし
くは約４０秒である．更に、プリフォーム構成材料の温
度が延伸及び吹込み時に下がり過ぎないように、吹込型
のキャビティの壁面を７０〜１２０℃に維持する。この
金型キャビティ壁面温度はまた、キャビティ内に閉じ込
められたプリフォームの材料の温度より常に低くなるよ
うに調整する． このようにして、戒形中に容器構戒材料がガラス転移温
度Ｔｇより低い温度に冷却されるのを防止する． 但し正確には、容器の最も厚い部分と接触する金型底部
の中央部分を１０〜５０℃の温度に冷却し、容器のショ
ルダとネックとの間の接続部分に対応する金型キャビテ
イ壁面部分も同様に（１０〜５０℃に）冷却し得る． 二軸延伸比は７〜９にする．これは、ＰＥＴの場合に一
般的に使用されている延伸比（１０〜１３）より小さい
． 長手方向延伸の速度は５００＋ｕａ／ｓｅｃ以下にする
．これは、一般的に使用されている速度（６５０〜８５
０ｍｇｎ／ｓｅｃ）を遥かに下回る． ここで、プリフォームから容器を成形する操作を説明す
る． 予め１２０〜１４０℃に加熱したプリフォームを金型の
キャビテイに導入し、ネックを介して定位置に維持する
．金型キャビテイの壁面は、プリンオームの温度より低
い７０〜１２０℃に維持する。
第１実施態様（第１図参照）では、ネックを介してプリ
フォーム内に延伸ロッドを挿入し、プリフォームの長手
方向軸線に従って移動させて、プリフォームの本体を長
手方向で延伸する．延伸ロツドの移動は、プリフォーム
の閉鎖端部が金型キャビテイの底面と接触するまで行う
．この延伸と同時に、圧縮空気をプリフォーム内に吹込
んで容器構成材料を金型キャビテイの壁面と接触させ、
キャビテイと同じ形状を有するようにする。戒形容器内
の吹込み終了時の圧力は２０〜４０バールである。この
圧力は製造すべき容器の比較的大きい形状の複雑さに応
じて異なる。
次いで、容器を大気と連通させることにより吹込み空気
を急速に排除して、容器内の残留圧力を０〜６バールに
する。
その後、金型キャビテイ内の容器にもう一度圧縮空気を
吹込む。この２回目の吹込みの終了時の圧力は２０〜４
０バールである． 最後に、容器を大気と連通させてその内部圧力を大気圧
に戻すことにより、２回目の吹込みに使用した容器内の
空気を急速に排除し、完成した容器を吹込型から取出す
．容器内の圧縮空気の急激な膨張によって容器内部が冷
却されるため、金型から取出す時の容器の温度は７０〜
８０℃である．プリフォームから容器を製造する場合に
必要な金型内滞留時間は４〜５．５秒である．本発明の
方法の第２実施態様（第２図参照〉では、延伸操作を第
ｌ実施態様の場合と同様に行い、吹込み操作を下記のよ
うに行う．即ち、延伸と同時に圧縮空気をプリフォーム
内に吹込んで容器構成材料を金型キャビティの壁面に接
触させ、該キャビティと同じ形状を与える．吹込み終了
時の成形容器内の圧力は２０〜４０バールである．次い
で、吹込ノズルを介して圧縮空気を容器内に吹込み続け
ながら、中空延仲ロッドを介して金型内の戒形された容
器を大気と連通させる。このようにして、形成された容
器を大気圧より大きい圧力（１５〜３０バール〉に維持
しながら、容器内部で空気を循環させる．次いで、この
空気の循環を停止し、容器内の空気を急速に排出させる
．最後に、完戒した容器を金型から取出す。
容器内での空気の循環及び圧縮空気の最終的膨張によっ
て容器が冷却され、金型から取出す時には７０〜８０℃
になる． プリフォームから容器を得るのに必要な金型内滞留時間
は４〜５．５秒である。
本発明の方法の第３実施態様（第３図参照〉では、延伸
及び吹込み操作を前述の第１実施態様の場合と同様に行
う。但し、最終圧力２０〜４０バールで２回目の吹込み
を終了したら、吹込ノズルを介して容器内に圧縮空気を
吹込み続けながら、中空延伸ロッドを介して金型内の成
形容器を大気と連通させる。
このようにして、形成された容器を大気圧より大きい圧
力（１５〜３０バール〉に維持しながら、その内部に空
気の循環を発生させる．次いで、この空気の循環を停止
し、空気の排出によって容器内の圧力を大気圧まで急速
に下げる．最後に、完成した容器を金型から取出す． この場合も、プリフォームから容器を得るのに必要な金
型内滞留時間は４〜５．５秒である。
本発明の方法の利点は、温度が８５℃に達し得、それよ
り少し高＜（８７℃）なることもある高温の液体を充填
した時に著しい変形を起こさない耐熱性を示すポリエチ
レンテレフタレート容器を工業的生産速度（サイクル）
で製造できることにある。実際、プリフォームから容器
を製造するのに必要な金型内滞留時間は４〜５．５秒に
過ぎない．ちなみに、低温の液体を充填するための容器
の製造における滞留時間は２〜３秒である。
以下に非限定的実施例を挙げて、本発明の方法の種々の
実施態様を説明する． これらの実施例では、容積１．５リットル、重量５７ｇ
の壜を射出によって形戒した非品質ＰＥＴプリフォーム
から製造する。使用するＰＥＴは八Ｋ２０社から商品名
００２．３００で市販されているものであり、その内部
粘度は０．７５ｄｌ／ｇである． 前記プリフォームを赤外線加熱炉で加熱して、プリフォ
ーム楕戒材料の温度を１３０℃にする．次いでこれらの
プリフォームを、成形キャビティの壁面を１０５〜１１
０℃に維持した金型に移し、１２５℃で吹込みにかける
． 長手方向延伸速度は３６０ｎｍ／秒にする．延伸一吹込
み時の材料の延伸比は，長手方向延伸で２．２１．　Ｗ
Ｉ＠方向延伸で３．６１である．これは７．９８の総延
伸比に相当する． 本発明の方法の前記第ｌ実施態様に対応する第１実施例
では、プリフォームを延伸ロッドによって延伸し、且つ
圧縮空気によって吹込み処理する。
圧力を１．１０秒で３９バールに到達させる．延伸した
材料を３９バールの圧力下で０．６４秒にわたり戒形キ
ャビティの高温壁面に接触させておく．次いで、容器を
大気と連通させて、圧力を０．５８秒で３９バールから
６バールまで下げる．容器内に再び圧縮空気を導入し、
圧力を０．８８秒で６バールから３９バールに上げ、３
９バールの圧力を１，０５秒間維持する．次いで、容器
を大気と連通させ、圧力を０．６秒で３９バールから大
気圧まで下げ、その後容器を金型から取出す。
吹込みを２回行ってプリフォームから容器を製造する前
記サイクルの所要時間は合計で４．８４秒である． 本発明の方法の前記第２実施態様に対応する第２実施例
では、プリフォームを延伸ロッドで延仲し且つ圧縮空気
で吹込み処理する．圧力はｌ，２３秒で３８，５バール
に到達させる．延伸した材料を３８．５バールの圧力下
で１．０６秒にわたって成形キャビティの高温壁面に接
触させておく．次いで、容器内に圧縮空気を吹込みなが
ら容器を大気と運通させる。
その結果、容器内に圧縮空気又は掃気用空気の循環が生
じる。１．５秒に及ぶ掃気の間に圧力が３８．５バール
から２５バールに降下する．次いで、掃気用空気の吹込
みを停止して、圧力を０．４５秒で２５バールから大気
圧まで下げる。最後に、容器を金型から取出す。
婦気を伴う単一の吹込み処理によってプリフォームから
容器を製造する前記サイクルの所要時間は合計で４．２
４秒である。
本発明の方法の前記第３実施態様に対応する第３実施例
では、プリフォームを延伸ロッドで延伸し且つ圧縮空気
で吹込み処理する．圧力は１．１０秒で３９バールに到
達させる．延伸した材料は３９バールの圧力下で０．６
４秒にわたって成形キャビティの高温壁面に接触させて
おく．次いで、容器を大気と連通させて圧力を０．５８
秒で３９バールがら６バールまで下げる．その後、圧縮
空気を再び容器内に導入し、圧力を０．８８秒で６バー
ルから３９バールまで上げ、３９バールの圧力を１．０
５秒間維持する．容器内に圧縮空気を吹込みながら容器
を大気と運通させる。その結果、容器内に圧縮空気又は
掃気用空気の循環が生じる，　０．６８秒に及ぶ掃気の
間に圧力が低下して３９バールから２９バールになる．
　ｔ！気用空気の吹込みを停止して、２９バールの圧力
を０．５秒で大気圧まで下げる．最後に、容器を金型が
ら取出す， 掃気を行いながら吹込みを２回繰り返してプリフォーム
から容器を製造する前記サイクルの所要時間は合計で４
．７４秒である． これら３種類の吹込みモードを使用して製造した壜の特
性を表工に示す． 衣一よ の温度より高い． 但し、その他のパラメータ、即ちプリフォーム及び容器
の重量及び形態、材料、延伸速度、延伸比、製造サイク
ルの所要時間は前記実施例と同じである． 第４及び第５実施例で製造した壜の特性を表Ｉｆに示す
． 延仲一吹込み時のプリフォーム温度及び成形キャビティ
壁面温度の重要性を立証すべく、第４及び第５の実験を
行った． これらの実施例では、プリフォームを赤外線乾燥炉で１
００℃に加熱し、次いで壁面を（１０５〜１１０℃では
な（　）１１８〜１２０℃に維持した成形キャビティ内
で（１２５℃ではな＜）９０℃で延伸及び吹込みにがけ
る．前記実施例１〜３と異なり、これらの実施例では金
型キャビティの壁面の温度がプリフォーム表１及びＩＩ
から明らかなように、プリフォームの温度及び成形キャ
ビティ壁面の温度は、高温の液体を充填する時に著しく
変形しない壜を得る上で重要な役割を果たす．
【図面の簡単な説明】
第１図、第２図及び第３図は本発明の方法の３つの実施
態様における吹込み圧力の変化を時間の関数として示す
グラフである． 手続補正書 事件の表示 平成２年特許願第１７１３１３号 発明の名称 高温の液体を充填するためのポリエチレンテレフタレー
ト製容器の製造方法 ３．補正をする者 事件との関係

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）一端が開放されており且つ他端が閉鎖されている
    中空プリフォームから、例えば高温の液体を充填する時
    のような比較的厳しい温度条件に著しい変形を起こさず
    に耐えることができるポリエチレンテレフタレート（Ｐ
    ＥＴ）製容器を製造するための方法であって、 ａ）非晶質ＰＥＴプリフォームの本体を、長手方向延伸
    及び横断方向延伸によって容器構成材料中に応力が発生
    することのないような温度まで急速に加熱し、既に最終
    的形状及び寸法を有するプリフォームのネックは加熱し
    ないでおき、 ｂ）この加熱したプリフォームを、成形キャビティの壁
    面をプリフォームの本体より低い温度に加熱し且つ維持
    した金型に移し、 ｃ）このプリフォームを長手方向で延伸し、それと同時
    に通常は空気からなる圧縮気体流で吹込みを行いながら
    プリフォームを押し広げて、金型のキャビティの形状に
    合致した容器を形成せしめ、 ｄ）成形した容器から圧縮気体流を迅速に排除し、 ｅ）最後に、得られた容器を金型から取出す一連のステ
    ップを含むことを特徴とする製造方法。
  2. （２）ステップａ）でプリフォームの本体を１２０〜１
    ４０℃の温度に加熱することを特徴とする請求項１に記
    載の方法。
  3. （３）プリフォームの本体の加熱時間を１分以下、好ま
    しくは約４０秒にすることを特徴とする請求項１又は２
    に記載の方法。
  4. （４）成形キャビティの壁面の温度を、この温度が必ず
    プリフォーム本体の温度より低くなるように考慮して７
    ０〜１２０℃に維持することを特徴とする請求項１に記
    載の方法。
  5. （５）ステップｃ）でプリフォームを容器に加工するた
    めに使用する二軸延伸比が７〜９であることを特徴とす
    る請求項１に記載の方法。
  6. （６）ステップｃ）の長手方向延伸速度を５００ｍｍ／
    秒以下にすることを特徴とする請求項１から５のいずれ
    か一項に記載の方法。
  7. （７）ステップｃ）で、プリフォームに圧縮空気を吹込
    み、吹込み終了時の圧力が２０〜４０バールになるよう
    にし、次いで吹込み空気を急速に排除して成形容器内の
    残留圧力を０〜６バールにし、その後もう一度圧縮空気
    を吹込み、この２回目の吹込みの終了時の圧力が２０〜
    ４０バールになるようにすることを特徴とする請求項１
    から６のいずれか一項に記載の方法。
  8. （８）ステップｃ）で、プリフォームに圧縮空気を吹込
    み、この吹込みの終了時の圧力が２０〜４０バールにな
    るようにし、次いで成形容器内に圧縮空気を循環させ、
    この空気の循環を１５〜３０バールの圧力下で行い、最
    後にこの空気の循環を停止することを特徴とする請求項
    １から６のいずれか一項に記載の方法。
  9. （９）ステップｃ）で、プリフォームに圧縮空気を吹込
    み、この吹込みの終了時の圧力が２０〜４０バールにな
    るようにし、次いで吹込み空気を急速に排除して成形容
    器内の残留圧力を０〜６バールにし、その後もう一度圧
    縮空気を吹込み、この２回目の吹込みの終了時の圧力が
    ２０〜４０バールになるようにし、次いで成形容器内に
    圧縮空気を循環させ、この空気の循環を１５〜３０バー
    ルの圧力下で行い、最後にこの空気の循環を停止するこ
    とを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の
    方法。
  10. （１０）プリフォームから成形した容器を得るのに必要
    な金型内滞留時間が４〜５．５秒であることを特徴とす
    る請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
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