JPH06507597A - 合成材料製容器とその製法 - Google Patents

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】 合成材料製容器とその製法 この発明は合成材料からなる容器に関するもので、該容器は閉鎖された底壁とこ れに対向した開口部を有しており、さらに詳しくはブロー成形、ストレッチブロ ー成形または加熱成形などにより製造された熱可塑性の瓶に関するものである。

さらにこの発明は閉鎖された底壁とこれに対向した開口部と少なくとも１個の折 線を有している合成材料製の容器、さらに詳しくはブロー成形、ストレッチブロ ー成形または加熱成形などにより製造された熱可塑性の瓶の製法に関するもので ある。

現在工業先進国における最も深刻な問題のひとつに廃棄物、特に生物学的に分解 のできない廃棄物、例えば種々雑多な合成材料廃棄物の回収と処理とがある。炭 酸飲料や非炭酸飲料などの飲料および粉末などの用いられる瓶などの容器は、そ の壁が薄いにも拘わらず、極端に座屈性に劣っている。したがって空の場合には 不可能ではないにしても破壊して折り畳んで平らにすることが難しいのである。

このような理由からこのような容器は廃棄箱や廃棄缶中で嵩張り、非常に不便で ありかつ処理コストが掛かる。

大気圧条件下で液体、固体または粉末などに使用する熱可塑性の容器としては、 壁そのものの厚さは変えないで、壁中に形成された凸条部（ときには２個の隆起 条部が並設されている）を有したものがすでに提案されている。その他にも折線 （溝）に沿って壁が薄くなっているものがあり、これらの折線に沿って折り畳み 易いようになっている。

特にヨーロッパ特許公告第０４７２，５０４Ａ２号には、成形中に形成された折 線を有した折り畳み可能容器が開示されており、この折線は溝または薄い厚さ部 分により構成されており、この区域においては容器が弱くされている。この方法 は材料の構造を変化させないが、容器の壁の抵抗力を著しく低下させるのである 。

これら現存の包装用容器は一般にポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレ フィンから形成されており、実務上いくつかの欠点と制約を有している。第１に 溝付の容器は全体の量の割りには引張り強度に劣っている。第２折線に沿って壁 よりは薄くない条部を有した容器は与えられた線に沿って折ることが難しい。第 ３に以上記載した容器において折線に沿って壁を部分的に破壊することによって 簡単に折曲げられない理由は材料が高度に可塑性であって、しかもそのような高 度に可塑性の状態における熱可塑性材料の「変形記憶」によりその壁は即時に折 り返り易いのである。第４に上記のような容器は高圧状態下で液体を包装する（ 例えば炭酸飲料など）のに特に必要な高度な抵抗性を具えた熱可塑性材料からは 製造できないのである。実際そのような材料（例えばＰＥＴなど）から形成され た容器は上記のよるな容器に比べて折り曲がり易く壊れ易いのである。これはそ れらの材料の高度の弾性がある種の可塑変形性と結び付いているからである。

この発明は上記したような従来の折線付容器の欠点と制約とを除くものであって 、壁形状の変更（条部とか溝とか）を必要とせず、加えて折線が容易に視認可能 で、しかも折線に沿ってのみ正確に非可逆的に折曲げが可能で、折曲げが起きる 前には抵抗力の低下がないような容器を提供せんとするものである。

このためこの発明の容器にあっては、壁中に少なくとも１個の狭い線状区域から なる折線が形成されており、該区域においては合成材料が他の部分とは異なる物 理的構造を有していることを特徴とするものである。

この線状区域にあって合成材料は、壁の他の部分よりもそるような物理的構造を 、有している。

好ましき実施例によれば、合成材料の物理的構造は無定形構造から結晶構造の範 囲にある。該合成材料は好ましくは前記の区域において壁の他の部分より結晶性 の構造を有している。

また上記の合成材料は壁全体に亙って透明であるが、より結晶性の区域において は不透明であるのが望ましい。

一実施例においては合成材料はテレフタレーとポリエチレンであって、それを構 成する高分子鎖のレチキュレーション（ｒｅｔｉｃｕｌａｔｉｏｎ）により硬化 することができる。

第１の実施例においては、折線は長手方向に延在し、少なくとも部分的に容器の 中面に沿って配置されている。横断状であってもよい。

他の実施例においては、容器の底壁または開口部付近において少なくとも２個の 傾斜部分に分割されている。

所望の結果を得るべくこの発明の方法においては、瓶が少なくとも部分的に形成 された後、折線を構成する瓶壁の狭い線状区域内において材料の物理的構造が変 更されることを特徴とする。材料の物理的構造は該区域内における局部的な機械 的処理により変更されるのが望ましい。

材料の物理的構造の変更は上記の区域内における局部的な熱処理によってもよく 、これには放射粒子、光子または化学剤に局部暴露するとよい。

ストレッチブロー成形により容器が少なくとも部分的に形成された後延伸により 材料を硬化することができ、上記の区域における材料は折線を構成している区域 内において容器壁を局部に追加延伸する（折線に対して横断して）ことにより硬 化される。

この追加延伸はストレッチブロー成形よりも低温で実施するのが好ましい。

また合成材料の硬化に際しては、加熱による結晶化によってもよ（、ある温度で 容器が少なくとも部分的に成形された後、前記の区域に限ぎられた領域における 壁の温度を上記のある温度より一時的に高くする。

さらに合成材料の硬化に際しては、材料を構成する高分子鎖をレチキュレートし てもよく、容器が少なくとも部分的に成形された後、前記の区域に限られた領域 をレチキュレーシコンを起こす能力のある粒子放射、光子または化学剤などに暴 露してやる。

一実施例においては、容器壁の温度を可塑変形を許すところまで上げてやり、大 気温度に保たれた流体により折線に対応する線に沿って結合された２個の部分か らなる成形型の表面にきつく保持し、２個の型部分を所定の距離だけ分離して折 線の領域において局部的な追加延伸を起こさせ、流体圧を大気圧にまで下げ、２ 個の型部分を開いて容器を取り出す。

この方法にあっては、容器の可塑変形が起きる温度は９５〜１００°Ｃであって 、前記の超大気圧圧力は１０〜６０バールであり、好ましくは３５〜４５バール である。また所定の分離距離は０．５〜５ｍｍであり、好ましくは１〜２ｗａで ある。

所定の分離の前および／または後に亙って超大気圧圧力における流体は容器壁を 成形型の表面に対して保持するが、その期間は分離前なら０．１〜０．３５秒、 分離後なら０．　１〜２秒位であることが望ましい。

他の実施例においては、ブロー成形と延伸とが同時に行なわれる。これには成形 型中において超大気圧圧力に保たれた流体によって変形温度にされたプレフォー ム（ｐｒｅｆｏｒｍ）　カ用いられる。この際成形型は容器変形温度より低い温 度に保たれる。成形型温度は０〜２０°Ｃの範囲に有り、好ましくは４〜８°Ｃ 位である。

瓶全体の追加延伸と熱固定も同時に行なうことができ、それには成形型中におい て超大気圧圧力に保持されている前記の流体を用いる。この際成形型は容器温度 より高く保たれ、１１０−１２０℃、より好ましくは１４０〜１８０℃の範囲に 保たれる。

さらに他の実施例においては、レーザー源により発生された狭い線状区域は電磁 気の濃縮ビームにより照射される。その波長はＵＶ〜ＩＲの範囲にある。容器を 形成している合成材料中における放射吸収距離は容器壁の厚さの４倍未満であり 、好ましくは容器壁の厚さの０．００２〜１倍である。

前記の領域における合成材料の物理的構造は局部加熱により変更できる。これに は該領域をレーザ源より発生された波長１．２〜１２μのＩＲ放射の濃縮ビーム ０により照射する。この際ビームの速度と出力とを調節して、狭い線状区域にお ける壁の温度を材料中における結晶化度を増加させる点に達するようにする。濃 縮放射ビームの波長は１０〜１２μ、より好ましくは１．６〜１．７μとする。

以下添付の図面によりさらに詳細にこの発明を説明する。

第１図は長手方向の一折線を具え−た°この発明の容器の拡大図第２図は折線に 沿って折り畳んだ状態で該容器を示す斜視図であり、′ 第３図は横断方向の折線を具えたこの発明の容器の他の例であり、 第４図は底壁および開口部付近において分割された長手方向の折線を具えたこの 発明の容器の他の例であり、第５図はこの発明のの容器の製造工程の初期段階を 示すものでり、 第６図はこの発明の製造方法の一部であるブロー成形の工程の最終段階を示すも のである。

第１図において、熱可塑性の瓶の形状の容器１０は底壁１１とこれに対向する開 口部１２と側壁９と有しており、中間または軸面には折線１３が形成されている 。この折線１３は瓶が形成されている材料の物理的構造を変更することにより形 成されるもので、例えば以下第５．６図において詳しく説明するように機械的に 変更を加えるのである。

容器の形状に応じて、特に開口部に対するその寸法のいかんに応じて、平らなプ レフォームを熱成形してもよく、中空のプレフォームをブロー成形またはストレ ッチブロー成形してもよい。体積を少なくしてかつ高度な機械的抵抗性を有した 容器−を得るには、ＰＥＴなどの熱可塑性材料を用いるのが結晶構造までの範囲 にある。材料の透明性を保持しながらしかも高度な機械的抵抗性を具えた中間構 造を得るには、容器の製造中に材料を２軸延伸に掛けるとよい。例えばプレフォ ームをストレッチブロー成形してやるかおよび／または成形後に熱固定して結晶 化度を上げてやるとよい。

材料の物理的構造の変更は瓶の側壁９の狭い区域１３ａ（第１図中では拡大され ている）においてのみ行なわれるもので、ここに折線１３が配置されるのである 。この構造変更（この例では材料の中間の透明な構造の変形で結晶化に利用され る）は機械的または熱的処理またはまたはレーザービームによる区域１３ａの照 射により行なわれる。熱的な構造の変更も純粋に熱的な変更または自然化学的変 更を意味するもので、例えば高分子鎖のレチキニレーシコン連結の変形などがそ れである。

機械的な処理が用いられたときには、ストレッチブロー成形またはその後に区域 １３ａに折線に直交する方向軽微な追加的延伸が掛けられ、その際の温度はスト レッチブロー成形温度より低くするのが好ましい。

熱処理が用いられたときには、容器の成形後合成材料を結晶化処理により硬化す るもので、その間区域１３ａは成形温度より高い温度に昇温される。これには例 えば、電流により加熱されたフィラメントを折線に接近して一時的に位置させる 。

粒子、光子または適宜な化学剤により照射された区域１３ａもまた、材料の含む 高分子鎖のレチキュレーシブンにより、この領域において材料を硬化させる。

区域に１３ａにおいて材料を構造的に変更すると、側壁９の他の部分よりその部 分が硬くかつ脆（なるが、引張強度は少なくとも同じに保たれる。したがって区 域１３ａにおいては薄くはなっても、壁の引張強度が低下することはないのであ る。抵抗測定の結果がこれを証明しており、実際には１０％薄くなるだけである 。

すなわち瓶は衝撃および収容する液体の圧力に対しても完全な抵抗を具えている のである。しかし折り畳み中に壁を折曲げることにより起こる引張強度と圧縮力 とは折曲げ区域１３ａにおいては、区域内における厚さに対する区域外の側壁９ の厚さの比の三乗に等しいファクターだけ、強くなる。したがって壁が折曲げら れると、他の部分より硬くて脆い折曲げ区域においてのみ破壊されるのである。

硬化されたより脆い折線のお陰で瓶は空のときには簡単に平たくなり（第２図） 、空間を大きく占拠することなしにゴミ容器などに収容することができるのであ る。現在使用されているＰＥＴ瓶は折線を具えていないので非常に折曲げ難い。

これらの材料からなる容器の壁を折り畳むことは非常に難しいこれはそれらが形 状記憶を有しているからで、折曲げた後でも元の形状に戻ろうとするのである。

第３．４図に示すように、容器の形状に応じて折線は異なる形状とすることもで きる。第３図に示す容器２０の場合には、長手方向の折線２１が中面または軸面 内において瓶の各側部に配置されている。これとは別に２個の長手方向の折線２ １’　が形成されており、折線２１を通る面に直交する中面内に位置している。

加えて第１の横断折線２３が瓶の底壁近くに位置しており、第２の横断折線２２ が開口部の近くに形成されている。

第４図に示す瓶３０の場合には、１個の長平方向の折線３１が各側に設けられて いる。各折線は瓶の底壁の近くで２個の傾斜線３２に分割されており、開口部の 近くにおいても２個の傾斜線３３に分割されている。いかなる瓶であっても折線 は０白に組み合わせて形成することができ、例えば１個以上の長手方向の折線３ １に２個以上の傾斜線３２または２個以上の傾斜線３３を組み合わせてもよい。

第５．６図にこの発明による容器の製法の一例を示す。このタイプの容器は現在 では最初射出成形または圧縮く成形されたプレフォームをストレッチブロー成形 することにより製造されている。第１段階においては、９料の流体的性質が高分 子鎖の再配向を促して機械的に強化する（部分的な微細な結晶化）温度までプレ フォームを昇温する。つぎにストレッチブロー成形によりこのプレフォームを２ 軸方向に延伸する。

この目的のために、プレフォームを成形型４０中に入れる。

この成形型は成形されるべき容器の形状に近似する空所４３を画定する２個のシ ェル４１．４２から構成されている。第５図中の破線はストレッチブロー成形中 に膨張されたプレフォーム４４を示すものである。このプレフォームは実線で示 す中間段階４５を通り、この間にプレフォームに付設された注入ノズル４７を介 して圧縮空気が矢印４６で示すように吹き込まれる。容器上へ吹き付けられる空 気の圧力は維持または増加されて、容器が空所４３の表面上に押圧されるように する。

ストレッチブロー成形の最終段階では第６図に示すように、容器が少なくとも部 分的にはその最終的な寸法４８に達したときに、折線を形成するために、型を若 干開く。すなわちシェル４１，４２を分離してシェルの縁部間に空間５０を形成 する。

ブロー成形された容器の内側の圧力はかなりのものであるので、型を開くとシェ ル４１，４２の連結部における空所の開口部の線に沿って容器壁が該線に対して 直交方向に追加延伸され、これにより材料が該空間５０に対応した幅の線状３域 において結晶化されて、折線が形成される。この幅は数十ｍｍから数ｍｍの範囲 である。この追加的な延伸は成形型の表面温度に近い温度で起き、ストレッチブ ロー成形中のプレフォームの温度よりは低い。

容器の引張強度を増加すべく、追加的延伸と熱固定を比較的高い温度で同時に行 なってもよく、Ｋの温度は１００℃位である。実際この温度においてリサイクル された瓶は浄化された飲料は低温殺菌されるのである。熱固定は第１段階にする ことにより行なわれ、不透明にすることなしに結晶化を促するのである。この結 晶化の程度は折り畳み域における追加的延伸中に行なわれるそれよりも少ないも のである。

以上記載した実施例においては、折線は成形された容器の中面に沿っての水平な 折線であった。種々の面内に配置された折線を形成するには、ブロー成形の最終 段階において分離することのできるシェルの数対からなる成形型を用いればよい 。

加えて上記の方法は瓶の成形のみならず、例えば粉末や粒状製品のための容器、 食料品、化粧品や歯磨きなどのペースト、グリスやクリーナーなどのような産業 用ベーストなどの容器を製造するのにも適用できるものである。これらの分野に おける製品の多くは現在は金属や合成材料製チューブに収容されており、かかる チューブなどは折曲げることが難しく、初期の形状を保持する傾向がある。この 発明を応用してそのような包装品に折線を形成すれば、問題を解決することがで きるのである。したがってそのような容器は需要が徐々に増加して、従来の金属 または合成材料製の容器にとって代わるものと考えられる。

Claims (34)

【特許請求の範囲】
1. １．ブロー成形、ストレッチブロー成形または加熱成形により製造され、閉鎖さ れた底壁と上部に開口部を有しており、側壁（９）には狭い線状区域（１３ａ） からなる折線（１３）が少なくとも１個形成されており、この線状区域において は合成材料が側壁（９）の他の部分とは異なる物理的構造を有している ことを特徴とする合成材料製容器。
2. ２．前記の線状区域（１３ａ）において合成材料が、側壁（９）の他の部分より 可塑変形し難いが少なくとも同じ引張強度であるような、物理的構造を有してい ることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の容器。
3. ３．前記の合成材料が無定形構造から結晶構造に至る範囲の物理的構造を有して いる ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の容器。
4. ４．前記の合成材料が線状区域（１３ａ）において側壁（９）の他の部分より結 晶構造を有している ことを特徴とする請求の範囲第３項に記載の容器。
5. ５．前記の合成材料が側壁（９）においては透明であり、より結晶性である区域 （１３ａ）においては不透明であることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の 容器。
6. ６．前記の線状区域（１３ａ）の平均厚さが該区域外の側壁（９）の厚さより小 さく、その比は１から容器の残りの部分に対する側壁の引張強度の比までにある ことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の容器。
7. ７．前記の合成材料がポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から構成されてい る ことを特徴とする請求の範囲第３個に記載の容器。
8. ８．前記の合成材料が該材料を含む高分子鎖のレチキュレーションにより硬化さ れ得るものである ことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の容器。
9. ９．折線（１３）が長手方向のものであり、かつ少なくとも部分的に容器（１０ ）の中面に沿って配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の容 器。
10. １０．折線が横断方向のものである ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の容器。
11. １１．長手方向の折線（３１）が底壁（１１）および／または開口部（１２）の 付近において少なくとも２個の傾斜部分（３２、３３）に分割されている ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の容器。
12. １２．ブロー成形、ストレッチブロー成形または加熱成形により製造され、閉鎖 された底壁と上部に開口部を有してかつ折線を有した容器の製造に際して、 容器が少なくとも部分的に成形された後に、容器の壁の狭い線状区域における材 料の物理的構造が変更されて上記の折線を形成する ことを特徴とする容器の製法。
13. １３．前記の材料の物理的構造が線状区域内における機械的な局部処理により変 更される ことを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の方法。
14. １４．前記の材料の物理的構造が線状区域内における熱的な局部処理により変更 される ことを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の方法。
15. １５．前記の材料の物理的構造が線状区域内における粒子、光子または化学剤の 局部照射により変更されることを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の方法。
16. １６．前記の材料の硬化に際しては材料を延伸し、プレフォームのストレッチブ ロー成形により少なくとも部分的に容器が形成された後前記の線状区域において 容器の壁を折線とは直交方向に局部的に追加延伸することにより材料が硬化され る ことを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の方法。
17. １７．前記の追加延伸がストレッチブロー成形より低温で行なわれる ことを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の方法。
18. １８．容器が少なくとも部分的に成形された後、線状区域中における合成材料が 結晶化処理により硬化され、その際に該線状区域における壁が成形開始温度より 高く一時的に昇温される ことを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の方法。
19. １９．容器が少なくとも部分的に成形された後、合成材料が材料を含む高分子鎖 のレチキュレーションにより硬化され、その際該区域に限定した領域がレチキニ レーションを起こす能力のある粒子、光子または化学剤の照射に暴露されること を特徴とする請求の範囲第１５項に記載の方法。
20. ２０．容器の壁が可塑変形をさせる温度まで昇温され、超大気圧に保たれた流体 によって折線に対応する線に沿って結合された少なくとも２個の部分からなる成 形型の型空所の表面に対して上記の壁が接触状に保たれ、２個の型部分が所定距 離だけ分離されて、その結果折線の領域において局部的な追加の延伸が起き、上 記の流体が大気圧にまで降温され、２個の型部分がその後開かれて容器が取り除 かれることを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の方法。
21. ２１．前記の容器の可塑変形を起こす温度が９５〜１１０℃の範囲にある ことを特徴とする請求の範囲第２０項に記載の方法。
22. ２２．前記の超大気圧が１０〜６０バール、より好ましくは３５〜４５バールの 範囲にある ことを特徴とする請求の範囲第２０項に記載の方法。
23. ２３．前記の所定の分離距離が０．５〜５ｍｍ、より好ましくは１〜２ｍｍの範 囲にある ことを特徴とする請求の範囲第２０項に記載の方法。
24. ２４．型部分を所定距離だけ分離する前および／または後に、容器の壁が超大気 圧にある前記の流体により一時的に型空所の表面に強く保持される ことを特徴とする請求の範囲第２０項に記載の方法。
25. ２５．分昨前なら０．１〜０．３５秒の期間分離後なら０．１〜０．２秒の期間 に亙って、容器の壁が超大気圧状の前記の流体により一時的に型空所の表面に強 く保持されることを特徴とする請求の範囲第２４項に記載の方法。
26. ２６．折線を具えた前記の容器の製造のために、ブロー成形と延伸とが超大気圧 状の流体を用いて型中において同時に行なわれ、該型は容器よりも低温に保たれ ることを特徴とする請求の範囲第２０項に記載の方法。
27. ２７．前記の成形型の温度が０〜２０℃、より好ましくは４〜８℃にある ことを特徴とする請求の範囲第２６項に記載の方法。
28. ２８．前記の容器全体の追加延伸と熱固定とが超大気圧状の流体を用いて型中に おいて同時に行なわれることを特徴とする請求の範囲第２０項に記載の方法。
29. ２９．成形型の温度が１１０〜１２０℃、より好ましくは１４０〜１８０℃の範 囲にある ことを特徴とする請求の範囲第２８項に記載の方法。
30. ３０．前記の狭い線状区域がレーザー源により出力されて波長がＵＶ〜ＵＲの範 囲にある濃縮電磁放射ビームにより照射され、容器を構成する合成材料中の放射 吸収距離が容器の壁の厚さの４倍未満である ことを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の方法。
31. ３１．前記の放射吸収距離が好ましくは容器の壁の厚さの０．００２〜１倍の範 囲にある ことを特徴とする請求の範囲第３０項に記載の方法。
32. ３２．前記の合成材料の物理的構造が線状区域において加熱により変更される、 この加熱に際しては該区域をレーザー源により出力された波長が１．２〜１２μ ｍの範囲の濃縮放射ビーム１Ｒにより照射し、上記区画における壁が結晶度を増 加させる温度ま昇温されるようにで該ビームの電力と速度とが調節される ことを特徴とする請求の範囲第３０項に記載の方法。
33. ３３．濃縮放射ビーム１Ｒの波長が１０〜１２μｍの範囲にある ことを特徴とする請求の範囲第３２項に記載の方法。
34. ３４．放射ビーム１Ｒの波長が１．６〜１．７μｍの範囲にある ことを特徴とする請求の範囲第３２項に記載の方法。