JPH0446738B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、熱間充填用ポリエステルボトルの製
法に関するもので、より詳細には、配向熱固定処
理とアニーリング処理との組合せにより、熱間充
填時におけるボトルの不斉変形を防止する方法に
関する。 （従来の技術） ポリエチレンテレフタレート（PET）の如き
熱可塑性ポリエステルの二軸延伸ブロー成形容器
は、優れた透明性や表面光沢を有すると共に、び
んに必要な耐衝撃性、剛性、ガスバリヤー性をも
有しており、各種液体のびん詰め容器として利用
されている。 しかしながら、ポリエステル容器は、耐熱性に
劣るという欠点があり、内容物を熱間充填する用
途に対しては、熱変形や容積の主縮変形を生じる
ため二軸延伸ブロー容器を成形後に熱固定（ヒー
ト・セツト）すべく多くの提案が既に行われてい
る。 熱固定の方法には、特公昭60−56606号公報に
みられる通り、延伸ブロー成形により得られる成
形品を成形ブロー型から取出した後、熱固定用の
金型内に保持して熱固定を行う方法や、特公昭59
−6216号公報にみられる通り、ブロー成形型中で
延伸ブロー成形と同時に熱固定を行う方法が知ら
れている。また、特開昭57−53326号公報には、
一次金型中で延伸ブロー成形と同時に熱処理を行
い、成形品を取出してこれを冷却することなく、
二次処理金型中でブロー成形する方法が記載され
ている。 （発明が解決しようとする問題点） これらの熱固定処理では、ポリエステル材料中
の配向結晶化の進行と内部歪の除去とが行われる
が、熱固定後のボトルを形くずれなしに割金型か
ら取出すこと、即ち常に一様な寸法、容積及び形
状を有する状態で取出すことが必須不可欠であ
り、そのためには熱固定後のポリエステルボトル
が、ポリエステルの二次転移温度（Tg）以下の
温度（取出温度と呼ぶ）であることが一般に必要
となる。従つて、熱固定二軸延伸ボトルを何等か
の手段で上記温度に冷却して取出すわけである
が、この冷却により取出したボトルには熱歪が凍
結される傾向がある。特にボトルの形状の複雑な
部分や肉厚分布が異なるところでは特に高い歪を
発生し易い。更に、ボトルの生産性向上のため、
熱固定サイクルを短縮するためには熱固定ボトル
の急冷が必要となることから、熱歪の発生傾向も
大となる。 この歪をもつた熱固定ポリエステルボトルに、
85℃或いはそれより高温で飲料を充填し、密封、
冷却を行つた場合には、ボトルの不斉変形が生じ
るのである。これは、ホツト・パツク後の密封、
冷却条件では、ボトル内外に圧力差のある状態と
なつており、歪の緩和、即ち収縮が局部的に集中
して生じるか、或いはこの収縮変形が引金となつ
て不斉変形を生じるためと考えられる。 従つて、本発明は、ポリエステルを主体として
構成された熱固定二軸延伸ボトルの熱間充填後に
生ずる不斉変形を有効に防止する方法を提供する
ことを課題する。 （問題点を解決するための手段） 本発明によれば、上記課題を達するため、熱可
塑性ポリエステルを主体として構成され且つ、二
軸方向に延伸ブロー成形することにより形成され
た単層又は多層のボトルを、ボトル外壁面が割型
により拘束された条件下に熱処理して、少なくと
も胴部のポリエステルの結晶化度が25％以上とな
るように配向結晶化させ、次いで取り出し温度に
ボトルを急冷し、熱処理ボトルを、非拘束条件下
に熱間充填温度以上で120℃以下の温度の加熱雰
囲気中でアニーリングする。 （作用） 本発明は、ワンモールド法やツーモールド法等
のそれ自体公知の任意の方法で熱固定された二軸
延伸ブローポリエステルボトルに適用できる。こ
のボトルの熱固定の程度は、ボトル胴部を構成す
るポリエステルの結晶化度が25％以上となるよう
に配向結晶化されていれば十分である。 この熱固定ボトルは、ワンモールド法により熱
固定されるにせよ、またツーモールド法で熱固定
されるにせよ、ボトルが変形しないで取り出せる
状態の温度にあることが必要である。この冷却
は、型内におけるボトルの占有時間を可及的に短
かくして生産性を向上させるため、30秒以下、特
に３〜15秒の短時間内に行われる。このため、熱
固定ボトルでは、配向結晶化と内部歪の除去とが
行われているとしても、形くずれしない取り出し
のための急冷によりボトルの形状の複雑な部分や
肉厚が異なる部分に熱歪が凍結されている。 本発明では、急冷され取り出された熱処理ボト
ルを、非拘束条件下に且つ熱間充填温度以上で
120℃以下の温度雰囲気中でアニーリングを行う
ことにより、熱歪の緩和、即ち収縮を自由に行わ
せることが可能となるものであり、これにより内
容物を熱間充填すべきボトルを熱歪のない状態と
して、熱間充填、密封、冷却後のボトルにおける
不斉変形を防止することが可能となる。 （発明の作用効果） 本発明によれば、工業的に生産された熱固定二
軸延伸ポリエステルボトルを実際の熱間充填、密
封、冷却のプロセスに賦した場合に不可避的に発
生する不斉変形を有効に防止することが可能とな
る。また、これにより更に次の具体的利点が得ら
れる。 (イ) 或る温度の充填条件で、従来の熱固定二軸延
伸ポリエステルボトルでは、例えば良品80％、
一部変形品10％、大きい変形品10％となるビン
詰製品を生じていたのが、本発明の処理を行う
と、熱間充填後に全部のビン詰製品が合格する
耐熱ボトルを得ることができる等、熱充填製品
の歩留り率が向上するという利点がある。 (ロ) 従来の熱固定二軸延伸ポリエステルボトルで
は、例えば85℃の温度の充填では良いが87℃の
充填ではもはや一部変形が生じていたのが、本
発明の処理を行うことにより、92℃の温度の充
填でも全く変形を生じない耐熱ボトルとなる
等、可能な熱間充填温度を向上させることが可
能となる。内容物及び容器の殺菌を完全なもの
とするためには、充填温度の上昇が望まれる
が、この目的にも合致させることが可能とな
る。 (ハ) 熱固定工程における加熱及び冷却を急速に行
うポリエステルボトルは、熱歪をもつているの
で熱間充填時に変形を生じ易いことは前述した
通りであるが、本処理法を適用することによ
り、急速加熱及び急速冷却により熱固定を行つ
たボトルでも、不斉変形が防止され、その結果
として間接的に熱固定ボトルの生産性を向上さ
せることが可能となる。 （好適実施態様の説明） 本発明おいて、熱可塑性ポリエステルとして
は、エチレンテレフタレート単位を主体とする熱
可塑性ポリエステル、例えばPETやグリコール
成分としてヘキサヒドロキシリレングリコール等
の他のグリコール類の少量を含有せしめ或いは二
塩基酸成分としてイソフタル酸やヘキサヒドロテ
レフタル酸等の他の二塩基酸成分の少量を含有さ
しめた所謂改質PET等が使用される。これらの
ポリエステルは、単独でも或いはナイロン類、ポ
リカーボネート或いはポリアリレート等の他の樹
脂とのブレンド物の形でも使用し得る。用いるポ
リエステルは、当然のことながら、フイルムを形
成するに足る分子量を有するべきである。 延伸ブロー成形に使用する有底プリフオーム
は、それ自体公知の任意の手法、例えば射出成形
法、パイプ押出成形法等で製造される。前者の方
法では、溶融ポリエステルを射出し、最終容器に
対応する口頸部を備えた有底プリフオームを非晶
質の状態で製造する。後者の方法はエチレン−ビ
ニルアルコール共重合体等のガスバリヤー性中間
樹脂層を備えた有底プリフオームの製造に有利な
方法であり、押出された非晶質パイプを切断し、
一端部に圧縮成形で口頸部を形成させると共に、
他端部を閉じて有底プリフオームとする。高温下
での蓋との係合、密封状態を良好に維持するため
に、容器口頸部となる部分のみを予じめ熱結晶化
させておくことができる。勿論、この熱結晶化は
以後の任意の段階で行うことあもできる。 このプリフオームの二軸延伸ブロー成形は、割
金型（キヤビテイ型）及びコア金型を使用して、
それ自体公知の条件で行われ、例えば延伸温度、
一般に90乃至130℃、特に100乃至120℃の温度に
予備加熱されたプリフオームに対して、延伸棒に
よりプリフオームを軸方向に引張延伸すると共
に、流体吹込みにより周方向に膨脹延伸される。
軸方向の延伸倍率1.5乃至3.5倍、特に２乃至３倍
とし、周方向の延伸倍率は胴部で２乃至５倍、特
に３乃至4.5倍とするのがよい。 ワンモールド法による熱固定の場合、割型内で
の熱処理を、40℃乃至130℃特に90乃至120℃の温
度に保持された金型と、120℃以上で210℃以下の
温度に加熱されたブロー用圧縮空気とを使用し、
延伸ブローに引続き同一割型内で行うのが望まし
い。この場合、延伸ブローにより形成されたボト
ルは、その外面を上記温度に保持された金型によ
り拘束され、上記高温ガスとの接触により熱固定
が進行する。高温のブロー用圧縮空気を印加する
時間は一般に１乃至10秒、特に３乃至４秒のオー
ダーである。次いで高温のブロー用圧縮空気を冷
却用気体と切換え、熱固定ボトルの急冷を行う。
この場合、金型が上述した比較的低い温度にあ
り、しかも内部に冷却用気体が吹込まれるため、
急速に、ボトルの取り出し温度迄の冷却が行われ
る。この冷却時間は一般に１乃至10秒、特に３乃
至４秒のオーダーである。 割型内での熱処理を、95℃以上で230℃以下、
好適には120乃至210℃の温度に加熱された金型内
面に延伸ブローボトルを接触させて行なうことも
できる。この熱固定処理では、ブロー金型の温度
が上記温度に維持されており、ブローされたボト
ルが金型内面と接触することにより、熱固定が進
行する。この場合、肩部対応型表面及び底部対応
型表面は、肩部及び底部の分子配向の程度が胴部
のそれに比して小さいことから、胴部対応型表面
の温度よりも低く且つ白化温度よりも低い温度で
しかも可及的に高い温度に維持するのがよい。具
体的な加熱温度は肩部対応型表面で70乃至140℃、
特に100乃至130℃の範囲がよく、また底部対応型
表面で70乃至140℃、特に80乃至120℃の範囲がよ
い。 この態様では、型全面が加熱されていることか
ら、金型内での熱固定に必要な時間は比較的短時
間であつてよく、この時間は型表面温度によつて
も相違するが一般に１乃至30秒間、特に３乃至15
秒間程度の時間で十分である。 熱固定終了後、ワンモールド法の場合は、金型
の加熱を中止し、金型内に冷媒を通し、或いは更
に冷却用気体を吹込んでボトルを取り出し温度に
急冷する。 また、処理速度を向上させるためにツーモール
ド法を採用する場合には、金型を開いて、熱固定
されたボトルを取出し、このボトルを冷却すると
共に、その収縮を許容させる。この工程は延伸及
び熱固定後に、成形品中に残留する応力を除去し
て、その形態及び寸法を安定化させるものである
が、この工程で熱固定後のボトルを冷却すること
により、型から取出されたボトルの過度の変形を
防止すると共に、該ボトルを二次金型（冷却金
型）内での成形に適した温度に速やかにもたらす
ものである。取出し後のボトルをこの段階で冷却
する程度は、ボトル胴部の温度が胴部対応型表面
の温度よりも３乃至40℃低い温度、特に５乃至30
℃低い温度となるように冷却するのがよい。この
冷却は、ブロー成形金型から二次金型へのボトル
の移送中に、室温の空気雰囲気に曝露し放冷によ
つて行うか、或いは取出したボトルに対して冷風
を積極的に吹付けるかして行うことができる。 次いで、冷却され且つ収縮されたボトルを二次
金型中に保持し、流体吹込み下に最終ボトル形状
に成形する。この最終吹込み成形に際しては、最
終ボトル形状に保持するような成形乃至保形が行
われれば十分であり、ボトルのどの部分について
も延伸の程度は可及的に低くするのがよい。一般
に、この成形は、体積膨脹率が、冷却、収縮後の
ボトルを基準として、30％以下、特に20％以下と
なるように行うのが望ましい。即ち、体積膨脹率
が上記範囲を越えると、充填成形時における延伸
歪で最終ボトルの熱収縮や熱変形が生じるように
なる。この体積膨脹率は、ボトルの端熱性の点か
らは可及的に小さいことが望ましいが、これをあ
まり小さく取り過ぎると、二次金型中へのボトル
の保持が困難となることから、体積膨脹率を30％
以下、特に20％以下とすることが望ましい。 二次金型の型内面温度は、当然のことながら、
一次金型の型内面温度よりも低いものであり、一
般に10乃至70℃の温度が適当である。 本発明よれば、このようにして熱固定され且つ
冷却されたボトルを、非拘束条件下、即ち内外ど
の部分でも圧力差が実質上なく、収縮を自由に許
容させ得る条件下で、しかも熱間充填温度以上で
120℃以下の温度の加熱雰囲気中でアニーリング
する。 熱固定ポリアステルボトルに対する熱間充填の
温度は、内容物の種類や要求される殺菌の程度に
よつても相違するが一般に、60℃乃至100℃の温
度である。この熱間充填温度との関連で、アニー
リング温度も定まり、その下限は熱間充填温度で
あるが、アニーリング温度が熱間充填温度と等し
い場合には、アニーリングに多少長い時間を必要
とすることから、熱間充填温度よりも少なくとも
５℃高い温度、好適には少なくとも10℃高いアニ
ーリング温度を用いるのが有利である。アニーリ
ングに必要な時間は、要するに熱歪による収縮を
実質上完全に行わせるようなものであればよく、
一般に１分乃至24時間、特に１乃至10分の時間か
ら、実験的に処理能率を考慮して最適の時間を選
定する。 アニーリング処理は、熱風循環炉、赤外線加熱
炉、熱水槽、加熱水蒸槽等に、熱固定ボトルを供
給することにより行われる。雰囲気としては、熱
風等の乾燥雰囲気が処理後のボトルの取扱いの点
で有利であるが、水蒸気や熱水噴霧を含む加熱雰
囲気を使用して、収縮に必要な時間を短縮させる
手段を採用することもできる。 （実施例） 実施例 １ 固有粘度0.78のポリエチレンテレフタレートを
射出成形し、高さ162mm、胴部径30mm、胴部平均
肉厚４mm、首部肉厚1.5mmの有底プリフオームを
成形し、口部のみ熱風（240℃）による熱処理を
行い結晶化させた。 このプリフオームを延伸温度95℃〜100℃に加
熱し、加熱さたプリフオームをキヤビテイ表面温
度100℃、115℃、120℃及び130℃に加熱された、
内容積1500ccのキヤビテイを有するブロー金型内
で二軸延伸ブローしてボトルを成形すると共に、
該ブロー金型内に４秒間保持して熱固定（ヒート
セツト）を行つた後６秒間70℃以下の温度で冷却
してボトルをブロー金型から取出し、内容積
1500ccのボトルを得た。 ボトルの形状はウエスト部を有し、上部が円筒
状で、下部が縦に長い６ケの平坦面を有するもの
である。成形後のボトルを70℃ ５分、90℃ ５
分、115℃ ３分及び130℃ ３分の熱処理条件で
アニーリングを施し、これらのボトルに熱水をホ
ツトパツクして密封し、その外観の変形状態の評
価結果を表１に示す。

【表】 実施例 ２ 実施例１で使用したプリフオームを延伸温度95
℃〜100℃に加熱し、加熱されたプリフオームを
キヤビテイ表面温度が160℃に加熱された、内容
積1650ccのキヤビテイを有するブロー金型（一次
金型）内で二軸延伸ブローして中間成形品を成形
すると共に、該一次金型内に４秒間保持して熱固
定（ヒートセツト）を行つた後中間成形品をブロ
ー金型から取出し、この中間成形品を自然放冷に
より約30℃冷却させ、約20％収縮させてキヤビテ
イ表面が60℃に保持され一次金型より内容積の小
さい二次金型内で最終形状の容器にブロー成形し
て実施例１と同形状の内容積1500ccのボトルを得
た。 成形後のボトルを90℃ ３分、95℃ ３分の熱
処理条件でアニーリングを施し、実施例１と同様
の評価を行ない、その結果を表２に示す。

【表】 実施例 ３ 実施例１で使用したプリフオームを延伸温度95
℃〜100℃に加熱し、加熱されたプリフオームを
キヤビテイ表面温度が70℃及び100℃に加熱され
た、内容積1500ccのキヤビテイを有するブロー金
型内で180℃に加熱されたホツトエアを吹き込ん
で二軸延伸ブローしてボトルを成形すると共に、
該金型内に４秒間保持して熱固定（ヒートセツ
ト）を行つた後ホツトエアの吹き込みを停止し、
25℃のエアを約５秒間吹き込んで冷却してボトル
をブロー金型から取り出し実施例１と同形状の内
容積1500ccのボトルを得た。 成形後のボトルを90℃ ３分の熱処理条件でア
ニーリングを施し、実施例１と同様の評価を行な
い、その結果を表３に示す。

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱可塑性ポリエステルを主体として構成され
   且つ、二軸方向に延伸ブロー成形することにより
   形成された単層又は多層のボトルを、ボトル外壁
   面が割型により拘束された条件下に熱処理して、
   少なくとも胴部のポリエステルの結晶化度が25％
   以上となるように配向結晶化させ、次いで取り出
   し温度にボトルを急冷する工程と、 熱処理ボトルを、非拘束条件下に熱間充填温度
   以上で120℃以下の温度の加熱雰囲気中でアニー
   リングする工程とから成ることを特徴とする熱間
   充填用ポリエステルボトルの製法。 ２ 割型内での熱処理、95℃以上で210℃以下の
   温度に加熱された金型内面に延伸ブローボトルを
   接触させて行なう特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ３ 割型内での熱処理を、40℃乃至100℃の温度
   に保持された金型と、120℃以上で210℃以下の温
   度に加熱されたブロー用圧縮空気とを使用し、延
   伸ブローに引続き同一割型内で行なう特許請求の
   範囲第１項記載の方法。