JPH0790592B2 - 延伸ブロ−成形用プラスチツクプリフオ−ム及びその製法 - Google Patents

延伸ブロ−成形用プラスチツクプリフオ−ム及びその製法

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JPH0790592B2
JPH0790592B2 JP6778887A JP6778887A JPH0790592B2 JP H0790592 B2 JPH0790592 B2 JP H0790592B2 JP 6778887 A JP6778887 A JP 6778887A JP 6778887 A JP6778887 A JP 6778887A JP H0790592 B2 JPH0790592 B2 JP H0790592B2
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正樹 諸冨
一久 石橋
吉次 丸橋
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Toyo Seikan Kaisha Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、延伸ブロー成形用プラスチックプリフォーム
及びその製造法に関するもので、より詳細には、耐熱
性、機械的特性、寸法精度及び高度の密封信頼性を組合
せを有する首部を備えた二軸延伸ポリエステルびんを製
造するためのプリフォーム並びに該プリフォームを高生
産速度で製造し得る方法に関する。
（従来の技術） ポリエチレンテレフタレート等の飽和ポリエステル樹脂
から成るプリフォームを軸方向に延伸し且つ金型内で流
体により周方向に膨張させることにより得られたプラス
チックびんは、その容器胴部が二軸方向に分子配向され
ており、透明性、耐衝撃性、ガスバリヤー性、軽量性に
優れた容器として広く使用されるに至っている。
この延伸ポリエステルびんの内、胴壁部は二軸方向に分
子配向されていて、剛性、耐衝撃性等の機械的特性に優
れており、またヒートセットによって高温での寸法安定
性に優れているが、蓋と係合させて密封を行う首部は、
このような分子配向を受けていないため、剛性や強度等
の機械的性質が低く、確実で信頼性の高い密封を行うこ
とが屡々困難となる。しかも、この首部は耐熱性や高温
での寸法安定性に著しく劣るものであり、内容物の熱間
充填や殺菌操作に際して、首部の変形やねじ山、或いは
段肩部等の変形が生じて、密封性能の低下が一層著しい
ものとなる。
飽和ポリエステル樹脂成形品の耐熱性を向上させる手段
として、この成形品を熱処理し、その結晶化度を高める
ことは既によく知られており、このような熱処理を前述
したびんの首部に適用することも既に提案されている
（特開昭54-68385号公報、特公昭61-24170号公報等）。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、びんの首部を熱処理により結晶化させる
場合には、結晶化に伴なって剛性、硬度、耐熱性等の性
質が向上する反面として、結晶化に伴なって密度の増
加、従って体積の減少を生じ、首部の寸法が当初のプリ
フォームのそれより大きくずれるという問題があり、そ
のため蓋との密封性能が思った程改善されないという欠
点があると共に、首部のポリエステルを結晶化させるた
めにかなり長い熱処理時間、約50乃至100秒が必要であ
り、このため熱処理装置内における占有時間のため、生
産能率が低いという問題もある。
ポリエステル製のプリフォームにおいて、蓋体との密封
係合を行うための締結機構或いはこの締結機構を含む首
部全体を、延伸ブローされるべき有底胴部と別個に製造
し、該締結機構又は首部を射出金型内にインサートし
て、有底胴部の射出成形を行うことも既に提案されてい
る（特開昭52-10328号及び58-149242号公報）。
しかしながら、上述したインサート成形法では、締結機
構乃至首部と有底胴部との間に完全な熱融着を生じるよ
うな熱量を与えることが困難であり、十分な接着強度の
接合部を形成することが概して難しく、また両者の間に
機械的な係合手段を設けることによって接合部の破壊を
免れることができたとしても、この接合部が熱的に弱い
構造となり、熱間充填等に際して漏洩を生じ易くなる。
従って、本発明の目的は、上述した首部が結晶化され、
有底胴部が非晶質化されているポリエステル製プリフォ
ームにおける前記欠点を解消することにある。
本発明の他の目的は、耐熱性、機械的特性、寸法精度及
び高度の密封信頼性を有する首部と、延伸ブロー作業性
に優れた胴部と、完全に融着され且つ接着強度及び気密
性に優れた接合部とを備えた延伸ブロー成形用の熱可塑
性ポリエステル製プリフォームを提供するにある。
本発明の更に他の目的は、前述した特性を有するポリエ
ステル製プリフォームを良好な作業性と優れた生産性と
をもって製造し得る方法を提供するにある。
（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、最終容器に対応して蓋体との密封係合
のための機構が形成された首部と、延伸ブローされるべ
き有底胴部とを備えた延伸ブロー成形用プラスチックプ
リフォームにおいて、高度に結晶化された熱可塑性ポリ
エステルから成る首部と、実質上非晶質の熱可塑性ポリ
エステルを主体とする有底胴部と、前記首部の端部と前
記有底胴部の端部とを界面摩擦発熱により相互融着接合
することにより形成された接合部とを備え、該接合部を
構成する熱可塑性ポリエステルは実質上非晶質である
か、或いは結晶化しているとしても結晶化度15％以下の
低結晶性であり、該接合部は15kg/cm2以上の接着強度を
有することを特徴とするプリフォームが提供される。
本発明によればまた、最終容器に対応して蓋体との密封
係合のための機構及び有底胴部と接合されるべきテーパ
ー状係合内周面を備えた首部を高度に結晶化された熱可
塑性ポリエステルで形成する工程；端部に首部と接合さ
れるべきテーパー状係合外周面を備えた有底胴部を実質
上非晶質の熱可塑性ポリエステルで形成する工程；及
び、首部及び有底胴部を、それらの係合面同志で対面す
る位置関係に保持すると共に、少なくとも一方を回転さ
せながら両者を圧接し、熱可塑性ポリエステル同志の界
面摩擦発熱により両者の融着接合を行なう工程とから成
ることを特徴とする延伸ブロー成形用プラスチックプリ
フォームの製法が提供される。
（作用） 本発明は、界面摩擦発熱融着法を採用することにより、
従来の熱融着法では困難であった結晶化ポリエステルの
首部と非晶質ポリエステルの有底胴部との完全な融着に
よる接合が可能となるという知見に基づくものである。
本発明に用いる界面摩擦発熱融着とは、複数の部材の接
合（密封）すべき界面に、摩擦による熱を発生させて、
該界面が接合可能な状態、即ち溶融状態とし、この状態
で融着を行う方法として定義される。摩擦の発生は、両
部材の相対的運動により行われるのは当然であり、これ
には往復運動及び回転運動が含まれるが、本発明が対象
とするプリフォームの場合には、接合面形状が円周状で
あることから、回転運動が一般に適している。
この界面摩擦融着では、接合すべき界面が直接摩擦によ
り加熱され、しかも加熱される部分が該界面或いは該界
面近傍に限られることから、極めて少ない熱の付与で融
着が可能となり、昇温−冷却のサイクルが極めて短時間
となり、従って融着操作も極めて短時間で行い得るとい
う利点がある。
特にポリエチレンテレフタレート等の熱可塑性ポリエス
テルは種々の熱可塑性樹脂の内でも融点の特に高いもの
の一つであるが、このようなポリエステルを通常の加熱
溶融により接合しようとすると、接合界面を伝熱により
加熱するのに著しい長時間を必要とし、特に界面を冷却
するのにはより長い時間を必要とする。この冷却段階で
は、既に指摘した通り、ポリエステル層が結晶化温度域
を比較的長い時間をかけて通過するため、ポリエステル
層の全体或いはかなりの部分が結晶化し、接合部が機械
的に脆い構造となり、また接着強度が著しく低いものと
なる。これに対して、本発明によれば実質上接合界面の
みを選択的且つ極部的に高温に加熱することが可能であ
り、また冷却も極めて短時間に行われることから、接合
界面でのポリエステルの結晶化を完全に抑制でき、或い
は完全に抑制できないとしても、結晶化度を15％以下特
に10％以下に抑制して、接合部の構造を極めて機械的強
度に優れたものとし、例えば接着強度を15kg/cm2以上の
範囲とすることができる。
特に注目すべきことには、接合すべき熱可塑性ポリエス
テル製部材の一方が高度に結晶化されている、即ち球晶
の成長により白化している場合には、通常の熱融着によ
る接合は極めて困難であることである。例えば「日本化
学会編，化学総説」1975年第８号第160頁によると、ポ
リエチレンテレフタレート（PET）の場合、結晶がラン
ダムな方向に成長しているものでは、接着強度は無定形
の場合の1/20乃至1/30であり、特に密度が1.38付近に達
すると、接着強度は極端に低下すると言われている。こ
れに対して、本発明によると接合すべき一方の部材、即
ち首部が高度に結晶化されたPETから成っているにもか
かわらず、前述した15kg/cm2以上の接着強度が得られる
のであって、これは本発明による予想外の作用である。
添付図面第１図は、ポリエチレンテレフタレート製の非
晶質有底胴部と結晶化首部とを相対周速度14m/secで回
転摩擦発熱融着したときの界面での昇温−冷却サイクル
を示す。以上の結果から本発明によれば、シール界面で
のポリエステルの溶融−冷却が著しく短時間で行われる
ことがわかる。
本発明を、その理解が容易なように、その製造方法から
先に説明する。
製造方法 本発明の実施に使用し得る装置の一例を示す第２図にお
いて、ポリエステル製有底胴部１は、周状側壁部２、底
部３及び側壁部上端に設けられた接合端部４から成って
おり、この有底胴部１に対して、結晶化ポリエステルの
首部５を適用し、両者を融着させる。
有底胴部１は、接合端部４が上側となるように固定支持
台６により支持されている。支持台６には有底胴部１が
挿入される空間７が設けられ、該空間７は吸引用パイプ
８を通して減圧に維持され、これにより容器本体１が回
転されないように強固に支持している。固定支持台６は
回転不能ではあるが、油圧またはカム等による昇降機構
９により昇降可能となっている。
首部５は、接合界面となる部分が下側となるように回転
チャック10により支持されている。即ち回転チャック10
は首部５を支持するための空間11を有し、この空間11に
首部がぴったり嵌込まれることにより、回転チャック10
に固定される。回転チャック10は、軸受12を介して機枠
13に回転可能に且つ固定支持台６と同軸となるように支
持された回転軸15の下部に取付けられている。回転軸14
にはフライホイールのような慣性力蓄積部材20が設けら
れ、且つプーリー15のような動力伝達機構が取付けら
れ、モーター16、電磁クラッチ17、駆動プーリー18及び
ベルト19を介して駆動され得るようになっている。
第２図に示すように、有底胴部１及び首部５を取付けた
後、モーター16及び電磁クラッチ17を作動させることに
より回転軸14従ってフライホイール20及び回転チャック
10が駆動回転される。この回転数が一定値に到達した段
階で、電磁クラッチ17及びモーター16の作動を停止す
る。回転チャック10はフライホイール20の慣性力により
自由回転を続行する。
この段階で昇降機構９を作動させ、固定支持台６を上昇
させる。この上昇に伴なって、有底胴部１の接合端部４
と首部５とが係合しはじめ、両者の摩擦により接触界面
に摩擦熱が発生し、ポリエステルの溶融による接合が行
われる。接合の終了時点では当然ながら回転チヤック10
は停止する。
到達する温度は、接合界面での相対的周速度と押圧力と
の両方に関連し、これらを適当に選ぶことにより、接合
界面の温度を調節することができる。摩擦発熱により形
成されるポリエステルの溶融物層の厚みは、慣性力によ
り影響される。フライホイールの慣性力を適当に選ぶこ
とにより、過度に溶融が行われずにしかも一様な溶融接
合が行われる条件を設定することができる。
勿論、慣性力によってのみ回転する首部と有底胴部の接
合端部とを接触させる代りに、首部をモーター等の駆動
力により強制的に回転させつつ有底胴部の接合部と一定
時間接触させてもよいことは当業者には自明であろう。
一般に、接合すべき両部材の相対的周速度は、他の条件
によっても左右されるが、４乃至25m/sec、特に８乃至1
5m/secの範囲が適当であり、また両部材の接触圧力は、
他の条件にも依存するが、1.0乃至6.0kg/cm2、特に1.5
乃至4.0kg/cm2の範囲が適当である。また、両部材の接
触が開始されてから、両部材の相対的回転が停止する迄
の時間、即ち摩擦時間は、界面の到達温度にも関連する
が、一般に0.1乃至1.0秒、特に0.15乃至0.4秒の範囲が
適当である。
尚、両者の界面摩擦発熱による融着について、両者の間
に印加する押圧力と接合界面の強度との関係を調べる
と、押圧力が或る基準より大きいと、接合界面の強度が
むしろ低下することが認められる。これは、界面に形成
される溶融物が外方に押出され、界面が破壊されるため
と考えられる。これは、摩擦時間が或る基準よりも大き
い場合にも同様に当てはまる。
プリフォーム形成部材 ポリエステルとしては、ポリエステルテレフタレートが
好適に使用されるが、ポリエチレンテレフタレート容器
の特性及び本発明の要旨を損わない範囲内で、即ち５モ
ル％以下の範囲内で共重合成分として、イソフタル酸・
ｐ−β−オキシエトキシ安息香酸・ナフタレン2,6−ジ
カルボン酸・シフェノキシエタン−4,4′−ジカルボン
酸・５−ナトリウムスルホイソフタル酸・アジピン酸・
セバシン酸またはこれらのアルキルエステル誘導体など
のジカルボン酸成分、プロピレングリコール・1,4−ブ
タンジオール・ネオペンチルグリコール・1,6−ヘキシ
レングリコール・シクロヘキサンジメタノール・ビスフ
ェノールＡのエチレンオキシド付加物などのグリコール
成分を含有するコポリエステル等も使用し得る。更にこ
のポリエステルは顔料・染料等の着色剤、紫外線吸収
剤、帯電防止剤などの添加剤を含有することも出来る。
用いるポリエチレンテレフタレートは固有粘度〔η〕が
0.5以上、特に0.6以上のものが容器の機械的強度や諸物
性の点で有利である。
下記第１表は、ポリエチレンテレフタレート（PET）の
物性値を、汎用の他の樹脂ポリプロピレン（PP）、ポリ
エチレン（PE）、ポリスチレン（PS）、ナイロン６（Ny
-6）のそれと比較して示すものである。
下記第１表から次のことがわかる。即ち、PETは最も高
い融点を示すにもかかわらず、比熱が最も小さくしかも
高い動摩擦率を有する。このことから、PETは界面の動
摩擦発熱融着に最も適した材料の一つであることが了解
されよう。
首部５を有底胴部１と組合せた状態で示す第３図におい
て、首部５は高度に結晶化（白化）されたポリエステル
から成り、この首部５は、容器蓋（図示せず）と密封係
合される口部21、容器蓋のネジ（図示せず）と係合され
るネジ部22及びサポートリング23のような機構を備えて
おり、且つ下端に有底胴部１と係合されるテーパー状係
合内周面24を備えている。
この首部５は、前述したポリエステルを上記首部に対応
するキャビティを備えた射出金型に射出し、且つポリエ
ステルを熱結晶化させることにより得られる。
ポリエステルの結晶化度は、密度勾配法によって求めら
れ、測定された密度から下記式 式中、Psは試料の密度（g/cm3）、 Pa＝1.333g/cm3（無定形の密度）、 Pc＝1.455g/cm3である。
によって算出されるが、最終容器の首部に要求される耐
熱性、剛性、寸法安定性及び精度等の面からは、首部の
少なくとも外表面の部分が25％以上、特に30％以上の結
晶化度を有するように熱結晶化させることが好ましい。
ポリエステルは、一般に80乃至250℃の温度で結晶化
し、その結晶化速度は温度によっても相違するが、一般
には上記結晶化温度の内から、５秒乃至５分間の熱処理
で上記結晶化度に達する条件を選ぶのがよい。この結晶
化熱処理は、射出成形に続いて、この金型内で引続いて
行なうこともできるし、射出金型から取出した後、別の
熱処理工程でも行ない得る。しかしながら、一般には前
者が好ましい。本発明においては、首部を構造するポリ
エステル組成物として特に結晶化速度の大きいものを選
択し、これにより短時間の熱処理で結晶化した首部を形
成させることもできる。例えば、ポリエステル中に結晶
化の核となる無機粉末を含有せしめることにより、成形
時に結晶化を速めることができる。かかる造核剤として
は、それ自体公知の無機粉末、例えばタルク、酸化チタ
ン、カオリン、シリカ、酸化セシウム、石英、マイカ、
アルミナ、酸化カルシウム、カーバイド等、あるいは
金、銀、銅、プラチナ、イリジウム、パラジウム、ロジ
ウム等の微小粒金属、安息香酸ナトリウム、ステアリン
酸ナトリウム、フッ化鉛、酢酸鉛、炭酸ナトリウム等の
有機金属塩等を挙げることができ、この造核剤は一般に
0.1乃至20μｍの平均粒径を有することが望ましい。
ポリエステルに対する配合量は、0.1乃至10重量％、特
に0.3乃至５重量％の範囲が適当である。また金属含有
高分子（例えばサーリンR1707米国デュポン社製アイオ
ノマー）も造核剤となり得る。
再び第３図において、有底胴部１は前述したポリエステ
ルをこの胴部１に対応する射出金型内に射出し、これを
過冷却してポリエステルを実質上非晶質の状態とするこ
とにより製造される。また、別法としてポリエステルを
パイプ状に押出成形し、急冷し、所定サイズに切断した
後、一端部を雄型と雌型との間で加工して閉鎖底部と
し、他端部を加工して係合端部とすることにより製造さ
れる。この有底胴部１は最終的に延伸ブロー成形されて
分子配向された容器胴部となるものであり、そのために
は有底胴部１を形成するポリエステルは、実質上非晶質
であること、特に結晶化度が10％以下、好適には５％以
下であることが望ましい。
本発明においては、上記有底胴部１は、熱可塑性ポリエ
ステル単独から形成し得るには勿論のこと、この熱可塑
性ポリエステルと該ポリエステルより酸素透過係数（ガ
スバリヤー性）に優れたガスバリヤー樹脂との積層体で
有底胴部を形成させることもできる。ガスバリヤー性樹
脂としては、例えばエチレン含有量が20乃至60モル％で
ケン化度が90％以上のエチレン−ビニルアルコール共重
合体；キシリレンジアミン単位の含有量が35乃至60重量
％のキシリレン基含有ポリアミド；通常の脂肪族ポリア
ミド；ハイニトリル樹脂；塩化ビニリデン共重合体等を
挙げることができる。
後者の多層構造の有底胴部は、ポリエステルを内外層、
ガスバリヤー性樹脂を中間層として共射出成形するか、
或いは上記サンドイッチ構造で共押出成形を行うことに
より製造される。ガスバリヤー性樹脂とポリエステルと
の間に接着性がない場合には、これら両樹脂層の間にそ
れ自体公知の任意の接着剤樹脂層を介在させることがで
きる。
第３図において、有底胴部１の端部４には、先細りテー
パー状の係合外周面25が形成されており、この係合外周
面25が首部５の係合内周面24と係合して、界面摩擦発熱
により融着接合が行われる。
この場合、テーパー状係合外周面25のテーパー角度
（θ）を60度以下、特に３乃至30度の範囲とすることに
より、界面摩擦発熱融着時におけるバリの発生を抑制し
てプリフォームの外観特性（従って容器の外観特性）を
良好に維持し得ると共に、接合部の剪断強度を大にして
容器の接合部強度を高め得ることがわかった。即ち、テ
ーパー角度（θ）が上記範囲よりも大きくなると、界面
摩擦発熱融着時にバリの発生する傾向が大きくなり、接
合面への応力を剪断応力に変換し得る程度も不十分とな
る。
本発明において、首部５及び有底胴部１の接合すべき部
分を、該ポリエステルのガラス転移点以上の温度となる
が、有底胴部の接合すべき部分が結晶化温度よりも低い
温度とするように予備加熱し、界面摩擦発熱により融着
を行うことも、接合時のバリ発生を抑制する上で有効で
あることがわかった。
首部５及び有底胴部１の接合すべきテーパー部の形状を
第４図に示すようにすることもできる。即ち、有底胴部
１の端部４が60度以下のテーパー角度（θ）の先広りの
テーパー状係合外周面25aを有し、首部５の端部も該テ
ーパー状係合外周面25aと係合するテーパー状係合内周
面24aを有するようにすることができる。
本発明によるプリフォームは、それ自体公知の手段で二
軸延伸ブロー成形に賦される。即ち、上述した方法で得
られるポリエステルのプリフォームは、延伸ブローに先
立って、延伸温度に予備加熱する。この延伸温度とは、
用いるポリエステルの結晶化温度よりも低い温度で且つ
ポリエステルプリフォームの延伸が可能となる温度であ
り、具体的には80乃至130℃、特に90乃至110℃の温度が
使用される。
予備加熱されたプリフォームの延伸ブロー成形は、逐次
延伸ブロー成形、或いは同時延伸ブロー成形のようなそ
れ自体公知の手段で行い得る。例えば前者の場合、パリ
ソンを比較的小さい圧力での流体吹込み下に軸方向に延
伸し（プレブロー）、次いで比較的大きい圧力での流体
吹込み下に、容器の周方向への膨脹により延伸を行な
う。また、後者の場合には、最初から大きい圧力での流
体吹込みによる周方向への延伸と軸方向への延伸とを同
時に行う。プリフォームの軸方向への延伸は、例えばプ
リフォームの首部を金型とマンドレルとで挟持し、プリ
フォーム底部の内面に延伸棒をあてがい、延伸棒を伸張
せしめることにより容易に行うことができる。プリフォ
ームの軸方向及び周方向に延伸倍率は、夫々1.5乃至2.5
倍（軸方向）及び1.7乃至4.0倍（周方向）とすることが
望ましい。
本発明のプラスチックびんは、ジュース、ミネラルウォ
ーター、ソース、ケチャップ、各種たれ、乳酸飲料等を
熱間充填し、長期にわたって保存する用途に特に有用で
ある。
本発明を次の例で具体的に説明する。
実施例１ インジェクション成形法にて密度1.337g/cm3結晶化度２
％のポリエチレンテレフタレートからなるプリフォーム
の有底胴部を作成した。また同じくインジェクション成
形法にて、密度1.375g/cm3結晶化度35％と高い結晶化度
を持つポリエチレンテレフタレートからなる首部を作成
した。これら両部材の接合面の垂直方向となす角度（テ
ーパー角）は20度にした。
この両部材を回転摩擦圧接法により融着接合した。摩擦
圧接は回転数5000rpm、回転摩擦時間0.2秒、押圧力1.7k
g/cm2、回転停止後押圧冷却時間0.8秒、という条件で行
なった。
摩擦圧接中の融着界面温度を第５図に示したが、0.2秒
という短時間に界面は摩擦熱で溶融した層の厚さが薄い
為、回転停止後融着面は急速に放熱し、ポリエチレンテ
レフタレートの結晶化が生じる温度領域240〜100℃を0.
8秒間で通過している。
この融着断面の密度分布をレーザーラマン法にて測定し
たところ、溶融した界面の厚さは60μｍで、その中心部
の密度は1.341g/cm3、結晶化度は６％であった。
尚この時の密度は波数1730cm-1のピークを利用し、 Δυ1/2＝305−209ρ Δυ1/2：波数1730cm-1のピーク半値幅 ρ ：密度 なる関係式より求めた。
さらにプリフォーム20本について、融着強度を引っ張り
剪断力で評価したところ、融着部の界面１cm2あたり平
均51kgと非常に強固な接着が行なわれていた。
次にプリフォーム50本を、30気圧のブロー圧でボトルに
成形したところ、融着部に何の破損も認められず1.5リ
ットルの正規のボトルに成形出来た。
実施例２ 実施例１と同じポリエチレンテレフタレートからなるプ
リフォームの有底胴部とノズル部を作成した。
これら両部材の接合面の垂直方向となすテーパー角は、
表２に示した様に60度以下で色々かえて試験を行なっ
た。
これら両部材を回転摩擦圧接法により融着接合した。摩
擦圧接は回転数5000rpm、回転摩擦時間0.2秒、押圧力1.
7kg/cm2，回転停止後押圧冷却時間0.8秒という条件で行
なった。
この時の発熱冷却曲線は実施例１の場合とおなじであっ
た。
この融着部の界面１cm2あたりの融着強度と、中心部の
結晶化度を、各テーパー角のプリフォーム20本づつの平
均を求め第２表に示した。これらのテーパー角のとき融
着断面は非常に強固な接着が行なわれていた。
次に各テイパー角のプリフォーム50本づつを、30気圧の
ブロー圧でボルトに成形したところ、融着部になんの破
損も認められず1.5リットルの正規のボトルに成形出来
た。
実施例３ 実施例１と同じポリエチレンテレフタレートからなるプ
リフォームの有底胴部と首部を作成した。
これら両部材の接合面の垂直方向となす角度は、実施例
１と同じく20度にした。
この両部材の融着界面を温風で80℃に予熱した状態で、
前述の回転摩擦圧接装置を用いて融着接合を行なった。
摩擦圧接は回転数5000rpm,回転摩擦時間0.17秒、押圧力
1.5kg/cm2，回転停止後押圧冷却時間0.8秒という条件で
行なった。
摩擦圧接中の融着界面温度を第６図に示したが、ポリエ
チレンテレフタレートのガラス転移点以上に界面を予熱
したことで、界面の初期接触が良くなり、実施例１に比
べて速く昇温している。
融着界面は回転停止後放熱して行き、ポリエチレンテレ
フタレートの結晶化が生じる温度領域240〜100℃を0.6
秒で通過している。
この融着界面の密度分布をレーザーラマン法にて測定し
たところ、溶融した界面の厚さは50μｍで、その中心部
の密度は1.341g/cm3，結晶化度は６％であった。
実施例１と同様にプリフォーム20本について、融着強度
を引っ張り剪断力で評価したところ融着部の界面１cm2
当り平均52.5kgと非常に強固でかつ安定した接着が行な
われていた。
次にプリフォーム50本を、30気圧にブロー圧でボトルに
成形したところ、融着部になんの破損も認められず1.5
リットルの正規のボトルに成形できた。
また実施例１に比べて融着部には融着屑も少なく、ガラ
ス転移点以上に予熱したことの効果が表われていた。
比較例１ 実施例１で用いたのと同じ結晶化度２％のポリエチレン
テレフタレートからなるプリフォームの有底胴部と、結
晶化度35％のポリエチレンテレフタレートからなる首部
をインジェクション成形法にて作成した。これら両部材
の接合面の垂直方向となす角度は20度にした。
この両部材を回転摩擦法により融着接合した。摩擦圧接
は回転数5000rpm、回転摩擦時間1.5秒、押圧力1.7kg/cm
2，回転停止後押圧時間1.0秒という条件で行なった。
実施例１とは異なり1.5秒という長い回転摩擦時間のた
め、摩擦熱で溶融した層の厚さがかなり厚く、回転停止
後融着界面はゆっくり放熱し、ポリエチレンテレフタレ
ートの結晶化が生じる温度領域240〜100℃を2.0秒で通
過している。
この融着断面の密度分布をレーザーラマン法にて測定し
たところ、溶融した界面の厚さはおよそ850μｍで、そ
の中心部の密度は1.335g/cm3結晶化度は18％であった。
このプリフォーム20本について、融着強度を引っ張り剪
断力で評価したところ融着部の界面１cm2あたり平均11.
2kgと実施例１と比べかなり低い値であった。
次にプリフォーム50本を、30気圧のブロー圧でボトルに
成形したところ、50本中35本が胴部とノズル部の接合界
面で破損し、融着が不完全であることを示した。
比較例２ 実施例１と同じポリエチレンテレフタレートからなるプ
リフォームの有底胴部とノズル部を作成した。
これら両部材の接合面の垂直方向となるテーパー角は、
70度となるようにした。
これら両部材を回転摩擦圧接法により融着接合した。摩
擦圧接は回転数5000rpm、回転摩擦時間0.2秒、押圧力1.
7kg/cm2，回転停止後押圧冷却時間0.8秒という条件で行
なった。
この時の発熱冷却曲線は実施例１の場合とおなじであっ
た。
この融着断面の密度分布を実施例１と同じようにレーザ
ーラマン法にて測定したところ、溶融した界面の厚さは
平均60μｍで、その中心部の密度は平均1.348g/cm3，結
晶化度は平均11％であった。
さらにプリフォーム20本づつについて、融着強度を引っ
張り剪断力で評価したところ、平均の融着強度は融着部
の界面１cm2あたり14.2kgとかなり低い強度であった。
また融着屑のはみだしが多くとても製品として供せられ
るものではなかった。
30気圧のブロー圧でボトルに成形しても、胴部とノズル
部の接合界面で50本中12本が破損し、融着が不完全であ
ることをしめした。
【図面の簡単な説明】
第１図は、ポリエチレンテレフタレート製の非晶質有底
胴部と結晶化首部とを相対周速度14m/secで回転摩擦発
熱融着したときの界面での昇温−冷却サイクルを示す図
であり、 第２図は、本発明の実施に使用し得る装置の一例を示す
図であり、 第３図は、首部を有底胴部と組合せた状態を示す図であ
り、 第４図は、首部及び有底胴部の接合すべきテーパー部の
形状を示す図であり、 第５乃至６図は、摩擦圧接中の融着界面温度を示す図で
ある。 １……有底胴部、２……周状側壁部、４……接合端部、
５……首部、６……固定支持台、８……吸引用パイプ、
10……回転チャック、14……回転軸、20……フライホイ
ール、21……口部、22……ネジ部、23……サポートリン
グ、24……テーパー状係合内周面、25……テーパー状係
合外周面。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】最終容器に対応して蓋体との密封係合のた
    めの機構が形成された首部と、延伸ブロー成形されるべ
    き有底胴部とを備えた延伸ブロー成形用プラスチックプ
    リフォームにおいて、 高度に結晶化された熱可塑性ポリエステルから成る首部
    と、実質上非晶質の熱可塑性ポリエステルを主体とする
    有底胴部と、前記首部の端部とを界面摩擦発熱により相
    互融着接合することにより形成された接合部とを備え、
    該接合部を構成する熱可塑性ポリエステルは実質上非晶
    質であるか、或いは結晶化しているとしても結晶化度15
    ％以下の低結晶性であり、該接合部は15kg/cm2以上の接
    着強度を有することを特徴とするプリフォーム。
  2. 【請求項２】有底胴部の端部が60度以下のテーパー角度
    のテーパー状係合外周面を有し、首部の端部も該テーパ
    ー状係合面と係合する逆テーパー状係合内周面を有する
    特許請求の範囲第１項記載のプリフォーム。
  3. 【請求項３】有底胴部の端部が60度以下のテーパー角度
    の先広りのテーパー状係合外周面を有し、首部の端部も
    該テーパー状係合面と係合するテーパー状係合内周面を
    有する特許請求の範囲第１項記載のプリフォーム。
  4. 【請求項４】最終容器に対応して蓋体との密封係合のた
    めの機構及び有底胴部と接合されるべきテーパー状係合
    内周面を備えた首部を高度に結晶化された熱可塑性ポリ
    エステルで形成する工程； 端部に首部と接合されるべきテーパー状係合外周面を備
    えた有底胴部を実質上非晶質の熱可塑性ポリエステルで
    形成する工程；及び 首部及び有底胴部を、それらの係合面同志で対面する位
    置関係に保持すると共に、少なくとも一方を回転させな
    がら両者を圧接し、熱可塑性ポリエステル同志の界面摩
    擦発熱により両者の融着接合を行う工程とから成ること
    を特徴とする延伸ブロー成形用プラスチックプリフォー
    ムの製法。
  5. 【請求項５】首部及び有底胴部の接合すべき部分を、該
    ポリエステルのガラス転移点以上の温度となるが、有底
    胴部の接合すべき部分がガラス転移点以上で結晶化温度
    よりも低い温度とするように予備加熱し、界面摩擦発熱
    による融着を行うことを特徴とする特許請求の範囲第４
    項記載の方法。
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