JPH09118322A - 耐熱耐圧性に優れた自立性容器およびその製造方法 - Google Patents

耐熱耐圧性に優れた自立性容器およびその製造方法

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JPH09118322A
JPH09118322A JP27870795A JP27870795A JPH09118322A JP H09118322 A JPH09118322 A JP H09118322A JP 27870795 A JP27870795 A JP 27870795A JP 27870795 A JP27870795 A JP 27870795A JP H09118322 A JPH09118322 A JP H09118322A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 底中心周辺からの薄肉化延伸が高度に行われ
ており、底部の耐クリープ性に優れており、耐熱耐圧性
と自立性とを兼ね備えた樹脂容器及びその製造方法を提
供する。 【解決手段】 延伸温度に加熱されたプリフォームを金
型内でプリフォーム内部に挿入された延伸棒とプリフォ
ーム外部のプレス棒とでプリフォームの底中心部を挟み
込み、次に延伸棒を駆動しながらプリフォーム内部に高
圧気体を吹き込むと共に、延伸加工が終了する直前まで
の間上記底中心部の温度低下を40℃以内に保持して二
軸延伸ブロー成形を行い、これにより、比較的高延伸状
態で薄肉化された底部を有する2次成形品とし、該2次
成形品の少なくとも底部及び底部に連なる胴部の一部を
加熱収縮させて3次成形品とし、該3次成形品を金型内
にて2次ブロー成形して最終容器とすることを特徴とす
る耐熱耐圧性に優れた自立性容器の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、樹脂の二軸延伸ブロー
成形により形成されていて、耐熱耐圧性と自立性に優れ
た容器及びその製造方法に関する。
【0002】
【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、瓶に必要
な耐衝撃性、剛性、ガスバリヤー性をも有しており、各
種液体の瓶詰容器、即ちボトルとして利用されている。
【0003】一般に、瓶詰製品の製造に際しては、内容
物の保存性を高めるために、内容物を熱間充填し或いは
内容物を充填した後、加熱殺菌乃至滅菌することが必要
である。しかしながら、ポリエステル製ボトルは耐熱性
に劣るという欠点があり、内容物を熱間充填する際の熱
変形や容積の収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・セット)する操作が行わ
れている。
【0004】特公平6−22862号公報には、半球状
の底部を有する耐熱耐圧容器であって、ベースカップを
付けて自立性を得ることが記載されている。この容器の
製造方法では、底部および口頚部を加熱により球晶化さ
せたプリフォームを使用し、このプリフォームを二軸延
伸ブロー成形することにより、球晶化部を除き、容器全
体を高延伸倍率にて延伸加工することができる。特にプ
リフォーム底部の球晶部を延伸棒にて拘束しながら延伸
ブロー成形を行うことにより、底中央球晶部の周縁まで
十分に高延伸状態にて薄肉化できる。高延伸状態にて薄
肉化された半球状底部を有する容器は、耐熱耐圧性に優
れており、炭酸飲料等の内圧が加わる内容物を充填し、
充填品に上部より熱湯を流す加熱殺菌処理(法制上65
℃で10分以上)に十分耐えることができる。
【0005】また、特開平5−42586号公報には、
2段ブロー成形法により、自立性底部を有する合成樹脂
製瓶体を製造する方法が記載されており、その実施例で
は、底部の厚みを底中央部では1.6mmに、また底中
央部から胴部にかけて1.16〜0.36mmにできる
ことが記載されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】延伸加工により薄肉化
された半球状底部を有する、特に底部中心が結晶化され
ている容器は耐熱耐圧性に優れており、炭酸飲料等の内
圧が加わる内容物を充填し、充填品に上部より熱湯を流
す加熱殺菌処理(法上65℃で10分以上)に十分耐え
うるが、容器とは別体としてベースカップを製造し、こ
れを容器に接着等により固定しなければならないという
煩わしさがある。また、底部中心が結晶化されている容
器では、美観的に劣ると共に、内容物の澱が生じている
という誤解を消費者に与えかねないという問題点もあ
る。
【0007】一方、上記の二段ブロー法による容器の場
合、底中央部とその周囲に1mm以上の肉厚であって、
比較的広い面積に渡って比較的低延伸の部分が残ってし
まうという問題がある。その様な底中央部及びその近傍
の低延伸肉厚部は耐熱圧性が劣るため、そのまま耐熱耐
圧用自立容器として用いることが難しい。すなわち、充
填後の加熱殺菌時にその肉厚部が伸びて自立性が損なわ
れる。
【0008】更に、容器に自立性を与える足部と谷部を
交互に形成させたペタロイド型容器では、半球面上に位
置する谷部よりも底方向に突出するように形成されるた
め、足部の肉厚がどうしても薄くなり、ブロー成型時に
足部が破裂したり、或いは足部の耐圧強度が低下すると
いう問題もある。
【0009】従って、本発明の目的は、底中心周辺から
の薄肉化延伸が高度に行われており、底部の耐クリープ
性に優れており、耐熱耐圧性と自立性とを兼ね備えた樹
脂容器及びその製造方法を提供するにある。
【0010】本発明の他の目的は、底部のほぼ全体が延
伸により薄肉化されながら足部の過度の薄肉化が防止さ
れ、加熱殺菌時における底部の熱クリープ現象が完全に
防止され、しかも優れた耐熱耐圧性、耐衝撃性及び自立
性の組み合わせを有する二軸延伸樹脂容器及びその製造
方法を提供するにある。
【0011】本発明の更に他の目的は、上記の耐熱圧性
自立性容器を少ない工程数で、生産性よく製造できる方
法を提供するにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、延伸温
度に加熱されたプリフォームを金型内でプリフォーム内
部に挿入された延伸棒とプリフォーム外部のプレス棒と
でプリフォームの底中心部を挟み込み、次に延伸棒を駆
動しながら同時にプリフォーム内部に高圧気体を吹き込
むと共に延伸加工が終了する直前までの間上記底中心部
の温度低下を40℃以内に保持して二軸延伸ブロー成形
を行い、これにより、底中心部を除き比較的高延伸状態
で薄肉化された、概ねドーム状の底部を有する2次成形
品とし、該2次成形品の少なくとも底部及び底部に連な
る胴部の一部を加熱収縮させて3次成形品とし、該3次
成形品を金型内にて2次ブロー成形して最終容器とする
ことを特徴とする耐熱耐圧性に優れた自立性容器の製造
方法が提供される。
【0013】本発明によればまた、延伸温度に加熱され
たプリフォームを金型内でプリフォーム内部に挿入され
た延伸棒とプリフォーム外部のプレス棒とでプリフォー
ムの底中心部を挟み込み、次に延伸棒を駆動しながら同
時にプリフォーム内部に高圧気体を吹き込むと共に延伸
加工が終了する直前までの間上記底中心部の温度低下を
40℃以内に保持して二軸延伸ブロー成形を行い、これ
により、底中心部を除き比較的高延伸状態で薄肉化され
た複数の谷部及び足部より構成された底部を有する容器
とし、必要により容器の底部を金型内で熱固定すること
を特徴とする耐熱耐圧性に優れた自立性容器の製造方法
が提供される。
【0014】本発明の製造方法では、プリフォームを延
伸温度に加熱する際に、プリフォーム底部の加熱温度と
プリフォーム胴部の加熱温度の差を10℃以内とするこ
とが望ましい。
【0015】二軸延伸ブロー成形に際し、延伸加工が終
了する直前までの間、底中心部の温度低下を40℃以内
に保持するために、延伸棒またはプレス棒の先端部を断
熱性能を有する耐熱性プラスチック材またはセラミック
材とするのがよく、またプレス棒または延伸棒の先端部
の温度を60〜130℃に保持するのもよい。
【0016】さらに、二軸延伸ブロー成形に際し、延伸
加工が終了する直前までの間、底中心部の温度低下を2
5℃以内に保持することにより、底中心部を比較的高延
伸状態にて薄肉化する製造方法が提供される。
【0017】また、複数の谷部及び足部より構成された
底部を有する容器とする場合には、ブロー成形金型にお
いて、底谷部の中央部付近の曲率半径R1 を胴部の曲率
半径R0 の1.2倍以上とすることが好ましい。
【0018】本発明によれば更に、樹脂の二軸延伸ブロ
ー成形によって形成された口頚部、肩部、胴部及び複数
の谷部及び足部とよりなる底部を備えた自立性容器にお
いて、底中心部を除く底部が1mm以下の厚みに薄肉化
され、結晶化度が20%以上に比較的高延伸状態にて配
向結晶化されており、且つ底中心部の直径Dc が胴径D
0 の1〜20%の範囲内にあることを特徴とする耐熱耐
圧性に優れた自立性容器が提供される。
【0019】上記容器において、底部が熱固定されてい
るのが好ましく、胴径D0 の50%の直径の内側にある
底中心部を除く底谷部の結晶化度が30〜55%である
のがよい。
【0020】さらに、底中心部が1mm以下の厚みに薄
肉化され、結晶化度が20%以上に比較的高延伸状態に
て配向結晶化されていることを特徴とする自立性容器が
提供される。
【0021】また、底部の板厚が0.13mm乃至1m
mの範囲内にあり、底谷部の中央部付近の曲率半径R1
が胴部の曲率半径R0 の1.2倍乃至1.6倍であり、
胴径D0 の80%の直径内に含まれる底谷部の合計表面
積Sを、胴径の80%の直径内に含まれる底谷部がその
一部を形成する底部仮想球面の表面積S0 の20%以上
であり、且つ少なくとも足先端部に至る、足部間を横切
り且つ谷部に垂直な面において谷部を挟む足部開き角度
θが65°以上であるのがよい。
【0022】
【発明の実施の形態】本発明による耐熱耐圧自立性容器
の基本的形状及び諸寸法を説明するための図8(一部断
面側面図)、図9(要部の拡大底面図)及び図10(要
部の拡大斜視図)において、この容器は、樹脂の二軸延
伸ブロー成形によって形成された口頚部1、肩部2、胴
部3及び底部4を備えており、底部4はその中心に底中
心部5を有し且つ周辺に複数の谷部6と複数の足部7と
を交互に有している。谷部6は底方向に凸の仮想曲面上
に位置しており、一方谷部間に位置する足部7は、谷部
6よりも底方向に突出して設けられている。足部7は中
央の付けから径外方向及び軸外方向にのびている先端部
8が接地部となっている。
【0023】この容器の底部直上の胴部3はD0 の胴径
を有しており、底部4はDc の底中心部直径を有してい
る。谷部6は底中央付近の谷部曲率半径R1 と底周辺の
谷部曲率半径R2 とを有している。一方、足先端部の接
地面と底中心部5との間には足高さH0 の間隔が維持さ
れている。
【0024】容器底部における谷部面積及びその他の寸
法を説明するための図9において、底の中心から胴径D
0 の80%の直径の円cを描き、この円c内に含まれる
前記仮想曲面の表面積をS0 とする。また、この円c内
に含まれる底谷部6の合計表面積をS(ドット面で示さ
れる)とする。
【0025】この容器における底部の谷部と足部との配
置の詳細及び足部開き角度を説明するための図10にお
いて、谷部6は底方向に凸の仮想曲面上に位置している
が、足部7、特にその先端部8は傾斜部9を介して下方
向(接地方向)に突き出している。本発明では、図10
に示すとおり、足部先端部8を通り、隣り合った足部間
7,7を横切り且つ谷部6に垂直な面において、谷部6
の一方の端とこれに対応する足部先端部8の端とを結ぶ
線aと、谷部6の他方の端とこれに対応する足部先端部
8の端とを結ぶ線a’との間に、谷部を挟む足部開き角
度θを規定する。
【0026】本発明者らは、耐熱耐圧用の容器において
複数の足部と谷部とから成るペタロイド型底形状を採用
して、容器の自立性を確保することを研究した。その研
究によると、二軸延伸ブロー成形時に、底部全体を比較
的高延伸状態にて薄肉化することにより、60〜70℃
程度の温度域にて十分な降伏応力強度を備えた底部を有
する容器となり得ることが判明した。
【0027】その際、プリフォーム底部を予め球晶化し
ておき、その球晶化部をプリフォーム内方の延伸棒と外
方のプレス棒とで挟み込みながら、二軸延伸ブロー成形
することにより、上記のような底部全体を比較的高延伸
状態にて薄肉化した耐熱耐圧自立容器を作成することが
可能であることが判った。しかし、プリフォーム底部を
加熱して球晶化するには、かなりの労力を伴うこと、ま
た球晶化部は白化しており、美観的に劣ること等から、
プリフォーム底部を球晶化部を設けないことが望まれ
た。
【0028】そこで、本発明者らはプリフォーム底部を
予め球晶化していない場合において、底部を比較的高延
伸状態にて薄肉化が可能となる二軸延伸ブロー成形法に
ついて検討を進めた。底部を比較的高延伸状態に薄肉化
するには、プリフォーム底部を延伸棒とプレス棒とで拘
束しながら二軸延伸ブロー成形することが必要となる
が、その底中央に位置する挟み込み部の温度変化に着目
した。すなわち、プレス棒の先端に取り付けた温度計に
より、ブロー成形時における挟み込み部の温度変化を観
察しながら、鋭意研究を行った。
【0029】その結果、本発明者らは二軸延伸ブロー成
形工程において、延伸加工が終了する直前までの間に、
延伸棒とプレス棒とで挟み込まれたプリフォーム底部の
温度低下を一定の範囲以下とすることにより、延伸棒と
プレス棒とで挟み込んだ底中心部の周縁を比較的高延伸
状態にて薄肉化できることを見いだしたのである。
【0030】二軸延伸ブロー成形工程において、まず最
初にプリフォームが延伸温度にまで加熱され、ブロー金
型内に挿入される。ブロー金型内にてプリフォームはそ
の内部に設置された可動する延伸棒とその外部に設置さ
れた所定の圧力にて加圧されたプレス棒とでその底部を
挟み込まれる。次に、延伸棒を上昇させ、同時に高圧気
体をプリフォーム内に導入することにより、プリフォー
ムは延伸加工され、膨らんで、ブロー金型に沿った形状
に成形される。その後、成形品は通常その内部に冷却さ
れた高圧気体を導入されて、ブロー金型内にて冷却さ
れ、さらに高圧気体が除去されて、金型内から取り出さ
れる。その場合、ブロー成形の初期においてプリフォー
ムの底部は延伸棒とプレス棒とで挟み込まれ、延伸棒の
上昇に伴って延伸加工され、次に第2段階として高圧気
体の導入による急激な内圧の増加に伴って成形品底部は
プレス棒を押し上げるようにブロー延伸成形される。通
常、ブロー成形の第2段階では延伸棒は成形品底内面か
ら概ね離れているものと予想される。
【0031】プリフォームは通常85乃至135℃の延
伸温度に予備加熱される。この際、本発明では、プリフ
ォームの底部の加熱温度を胴部の加熱温度に比較的に近
接させることが重要である。具体的にはプリフォームの
底部と胴部の加熱温度差を10℃以内とすることが好ま
しい。プリフォーム胴部の加熱温度が底部の加熱温度よ
りも10℃を越えて高い場合には、温度の比較的低い底
部の延伸が不足する。また、底部の加熱温度が胴部の加
熱温度よりも10℃を越えて高い場合には、底部が局部
的に延伸され過ぎて好ましくない。
【0032】本明細書において、延伸加工が終了する直
前までの間とは、ブロー成形開始から成形品がブロー金
型に到達する直前までの間のことである。この延伸加工
が終了する直前までの間に、プリフォーム胴部は概ねブ
ロー気体の温度の影響は受けるものの、ほぼ断熱的に延
伸され、延伸による発熱により通常は5〜10℃程度の
温度上昇が認められる。一方、プリフォーム底部ではブ
ロー成形開始時から延伸棒とプレス棒とが挟み込み部に
て接触するので、それに伴って温度低下をする。本発明
では、延伸加工が終了する直前までの間でのプリフォー
ム底部の挟み込み部の温度低下を40℃以内、より好ま
しくは25℃以内とすることにより、その挟み込み部の
周縁を比較的高延伸状態にて薄肉化できることが判った
のである。
【0033】延伸加工が終了する直前までの間にプリフ
ォーム底部の挟み込み部の温度低下が40℃を越える
と、ブロー成形時のその挟み込み部周縁の延伸が困難と
なり、比較的低延伸状態で比較的厚肉のままで残ってし
まう。すなわち、底中央以外の温度低下の少ない部分の
みが比較的高延伸状態に延伸加工されることになる。
【0034】プリフォーム底部の挟み込み部の温度低下
を低くするための手段として、プリフォーム底部からの
延伸棒及びプレス棒への過剰な熱伝導を防止することが
有効である。具体的には、少なくとも延伸棒或いはプレ
ス棒の先端部を断熱性能を有する耐熱性プラスチック材
またはセラミック材とすることが好ましい。また、プレ
ス棒或いは延伸棒を加温し、比較的高温に温度制御する
手段も有効である。プレス棒及び延伸棒の加温は、通常
プリフォームの延伸温度に対応して60℃乃至130℃
とすることが好ましい。その加温方式としては、電気ヒ
ータ、高周波誘導加熱などによる電気的加熱方式、高温
液体の循環による流体加熱方式、ヒートパイプなどの熱
伝導方式等を採用することができる。
【0035】以上の本発明の二軸延伸ブロー成形手段
は、2度のブロー成形を行い最終製品を得る2段ブロー
成形法、或いは1度のブロー成形にて最終製品を得る1
段ブロー成形法に適用することができる。それらの詳細
については、図面を参照して後で説明する。
【0036】本発明による容器では、耐熱耐圧容器に要
求される底部の高温時での材料強度特性を満足するため
に、底部は底中心部を除いて、比較的高延伸状態にて薄
肉化されている。すなわち、比較的高延伸状態にて薄肉
化された底部は高配向結晶化されており、60〜70℃
程度の温度域での降伏応力強度が十分高くなっている。
従って、65℃程度温度で熱殺菌処理を行う耐熱耐圧容
器として十分に使用できる。具体的には、底部は底中心
部を除いて、1mm以下、より好ましくは0.8mm以下の
板厚であり、且つ結晶化度が20%以上、より好ましく
は25%以上に比較的に高延伸状態で配向結晶化されて
いることが好ましい。
【0037】なお、容器各部の結晶化度Xc は、密度法
により測定されるが、測定部位の密度ρ(g/cm3
を密度勾配管により測定し、結晶体密度ρc (1.45
5g/cm3 )および非晶体密度ρa (1.335g/
cm3 )の値を使用し、下記の式にて換算して求める。
【0038】底部の配向結晶化による結晶化度が20%
を下回る比較的低延伸状態の場合、通常底部の板厚は1
mmを越えるが、急激に高温域での降伏応力強度の低下
が生じ、好ましい耐熱耐圧性を得ることが困難となる。
【0039】本発明では、底中心部を除き比較的に高配
向に延伸薄肉化された底部を加熱、熱固定して、さらに
結晶化を進行させることにより、底部、特に底中央近傍
の谷部の強度を高めることができ、耐熱耐圧性能を一段
と向上させることができる。この際、比較的に高配向に
延伸薄肉化された底部は、130℃〜200℃程度の温
度にて熱固定することにより、殆ど白化することなく結
晶化が進行し、それ故、十分な耐衝撃性能を有すること
ができる。この底部の熱固定によって、少なくとも胴径
の50%程度の直径の範囲内にある底谷球状面部の結晶
化度を上昇させることが重要であり、その部位の結晶化
度は30〜55%とすることが好ましい。
【0040】通常、ブロー成形時初期に延伸棒とプレス
棒とで挟み込んだ底中心部はその周縁に比較して低延伸
状態にて残る。その底中心部の肉厚は、その周縁の延伸
度合い及びブロー成形時の挟み込み部の温度低下の程度
に依存し、底中心部は通常その周縁の肉厚の1〜4倍程
度とすることができる。
【0041】特に、本発明では二軸延伸ブロー成形時に
延伸加工が終了する直前までの底中心部の温度低下を2
5℃以内にすることにより、底中心部をその周縁とほぼ
同程度の比較的高延伸状態にて薄肉化できることが判っ
た。すなわち、上記の条件により、二軸延伸ブロー成形
後の底中心部は配向結晶化による結晶化度を20%以上
とし、その肉厚を1mm以下、好ましくは0.8mm以
下に薄肉化することができる。それにより、底中心部の
周縁と同様にその底中心部においても優れた耐熱耐圧性
を有することが可能となった。
【0042】二軸延伸ブロー成形のプリフォームの底中
心部の延伸加工の際の温度低下を25℃以内に抑えるた
めには、上記した様に延伸棒及びプレス棒の先端を断熱
性の材質とすること、或いはプレス棒及び延伸棒の先端
を高温度に制御することが有効である。それらに加え
て、ブロー成形工程にて最初に延伸棒のみにてプリフォ
ームを延伸することにより、プリフォーム底部とプレス
棒とが接触するタイミングを多少遅らせることも、底中
心部の温度低下を少なくしてその底中心部を比較的高延
伸状態にて薄肉化する有効な手段となる。
【0043】底中心部は底部の熱固定に伴ってさらに結
晶化をさせることができる。特に、底中心部がその周縁
部と同程度に比較的高延伸状態にて薄肉化されている場
合、熱固定に伴う白化を殆ど生じることなく有効に結晶
化を進行させることができる。その場合、底中心部は3
0%以上の結晶化度にて結晶化することができ、さらに
耐熱耐圧性能を向上させることができる。
【0044】底中心部の直径は延伸棒及びプレス棒とプ
リフォームとの接触面積に依存するのであり、その直径
を比較的小さくすることにより、ブロー成形時の底中心
部の周縁及び底中心部自身の延伸度合いを高めることが
可能となる。通常、底中心部の直径DC は最終容器の胴
径D0 の1〜20%の範囲、特に好ましくは5〜15%
の範囲とする。
【0045】底中心部の直径DC が0.2×D0 を越え
る場合、特に底中心部及びその周縁の延伸度合いが低く
なり、かつ低延伸状態の部分の直径が大きいため、底中
央部での耐熱耐圧性能の低下が顕著となり好ましくな
い。一方、底中心部の直径DC が0.01×D0 を下回
る場合には好ましい底部の延伸加工が困難となる。
【0046】本発明の耐熱耐圧自立容器においては、好
ましい耐熱耐圧性能を確保することと併せて、底足部先
端8の板厚を確保すること及び空容器の転倒角をできる
だけ大きくすることが重要である。すなわち、ペタロイ
ド型底形状では、谷部6から最も距離のある足部先端8
での延伸加工量が比較的大きくなる。比較的延伸加工量
を低減した2段ブロー成形法の2次ブロー成形工程にお
いても、1次ブロー成形品を加熱収縮させた3次成形品
からの足部先端8での肉厚変化から換算される局部的な
延伸倍率は通常3〜6倍と比較的大きい。特に、本発明
では底中央近傍を比較的高延伸状態に薄肉化しており、
そのため足部先端8の肉厚が極端に薄くなることがあ
る。従って、その部位の最低肉厚を確保することが重要
である。具体的には、最低肉厚は容器の強度上0.13
mm以上、より好ましくは0.2mm以上とすることが
必要である。また、空容器の転倒角の観点から、足の本
数をできるだけ増やすこと或いは足部の接地径をできる
だけ大きくすることが望まれる。いずれにしても、足部
の成形性に対しては不利な方向となる。
【0047】足部7の本数は5乃至6本であることが好
ましい。足部の本数が4本以下の場合、足の間隔が広く
なりすぎて、空容器の転倒角が小さくなり、転倒し易く
なる。一方、足部の本数を7本以上とすると、足部の幅
が狭くなることにより、足部の成形性が劣ることにな
る。
【0048】足部の成形性を確保するためには、底中央
5を挟んだ谷部6の曲率半径R1 を比較的大きくし、足
先端部8と谷部6との距離をできるだけ小さくすること
が好ましい。一方、耐熱耐圧性能の観点からは谷部6の
曲率半径R1 は小さくすることが好ましい。足部成形性
と底部の耐熱耐圧性能を満足する条件を検討した結果、
本発明では底中央を挟んだ谷部の曲率半径R1 は1.2
×R0 〜1.6×R0 の範囲とすることが好ましいこと
を見いだした。すなわち、底中央付近の谷部の曲率半径
1 が1.2×R0 を下回ると足部の成形性が劣り、足
先端部の肉厚を確保することが難しくなる。一方、谷部
の曲率半径R1 が1.6×R0 を上回ると、底部の耐熱
耐圧性能の低下が顕著となる。この場合、底中心部から
足部が始まる足付け根部より内側の底中央谷部の曲率半
径は足部との円滑な接続、足部の成形性等を考慮して決
められる。具体的には、底中央谷部はそれに連なる上記
の谷部の曲率半径R1 よりも大きな曲率半径を有する球
面状または平坦状とすることができる。
【0049】本発明では、足部7の成形性を確保するた
めに、谷部6の曲率半径R1 を比較的大きくしている。
その際、好ましい耐熱耐圧性を確保するためには、谷部
の表面積を比較的大きくすることが好ましい。具体的に
は、胴径D0 の80%の直径内に含まれる底谷部の合計
表面積Sを、胴径D0 の80%の直径内に含まれる底谷
部がその一部を形成する容器底部の仮想球面の表面積S
0 の20%以上とすることが好ましく、より好ましくは
30乃至50%の範囲とする。谷部表面積比S/S0
0.2を下回ると、谷部の幅が狭くなりすぎて好ましい
耐熱耐圧性能を確保することが難しく、熱殺菌処理時の
谷部の変形が大きくなる。一方、谷部表面積比S/S0
が0.5を上回ると、谷幅が広くなるために足部の成形
性が低下し、足部の先端部の好ましい肉厚を確保するこ
とが難しくなる。
【0050】さらに、本発明では、少なくとも足先端部
に至る、足部間を横切り且つ谷部に垂直な面において谷
部を挟む足部開き角θに着目し検討し、上記足部開き角
度θを65°以上、特に70°乃至110°の範囲とす
ることが好ましいことを見いだした。足部開き角度θが
65°を下回った容器では、内容物の充填、熱殺菌処理
後の足部開き角度θが大きく拡大し、それに伴って谷部
の変形量も大きくなりすぎる。足部開き角θを大きくす
ることは、球面の一部からなる谷部を足部が引っ張り上
げるように作用する力の作用方向を球面の方向に近づけ
ると見なすことができ、そのため、球面状谷部に垂直に
働く力成分、すなわち谷部を変形させる力成分が減じる
ことになる。その結果、足部開き角θを多くすることに
より、谷部の変形を減じることができるのである。以上
のように足部開き角度θを比較的に大きくすることによ
り、耐熱耐圧性能が著しく向上する。また、足部開き角
度θを比較的に大きくすることにより、足部の成形性に
対しても有利な方向に作用する。すなわち、足部開き角
度θを大きくすると、相対的に足部の表面積が減少し、
足部での延伸量を比較的低く抑えることができるからで
ある。一方、足部開き角度θが大きくなりすぎると足先
端接地部の幅が細くなる傾向にある。この足先端接地部
が細くなりすぎると、特に充填前の空容器にて転倒しや
すくなる傾向にあり、好ましくない。従って、足部開き
角度θは110°以下とすることが好ましい。
【0051】底中心部から足接地部までの高さである足
高さH0 は3mm乃至8mmであることが好ましい。足
高さH0 が3mmを下回ると、内容物の充填及び熱殺菌
処理後の容器の自立性を有効に確保することが難しく、
また、足高さH0 が8mmを上回ると、谷部から足部ま
での距離が長くなり、足部先端の厚みを確保することが
難しくなる。
【0052】[プリフォーム]本発明において、プラス
チック材料としては、延伸ブロー成形及び熱結晶化可能
なプラスチック材料であれば、任意のものを使用し得る
が、熱可塑性ポリエステル、特にエチレンテレフタレー
ト系熱可塑性ポリエステルが有利に使用される。勿論、
ポリカーボネートやアリレート樹脂等を用いることもで
きる。
【0053】本発明に用いるエチレンテレフタレート系
熱可塑性ポリエステルは、エステル反復単位の大部分、
一般に70モル%以上、特に80モル%以上をエチレン
テレフタレート単位を占めるものであり、ガラス転移点
(Tg)が50乃至90℃、特に55乃至80℃で、融
点(Tm)が200乃至275℃、特に220乃至27
0℃にある熱可塑性ポリエステルが好適である。
【0054】ホモポリエチレンテレフタレートが耐熱圧
性の点で好適であるが、エチレンテレフタレート単位以
外のエステル単位の少量を含む共重合ポリエステルも使
用し得る。
【0055】テレフタル酸以外の二塩基酸としては、イ
ソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳
香族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸等の脂
環族ジカルボン酸;コハク酸、アジピン酸、セバチン
酸、ドデカンジオン酸等の脂肪族ジカルボン酸;の1種
又は2種以上の組合せが挙げられ、エチレングリコール
以外のジオール成分としては、プロピレングリコール、
1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、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のエチレンオキサイド付加物等の
1種又は2種以上が挙げられる。
【0056】用いるエチレンテレフタレート系熱可塑性
ポリエステルは、少なくともフィルムを形成するに足る
分子量を有するべきであり、用途に応じて、射出グレー
ド或いは押出グレードのものが使用される。その固有粘
度(I.V.)は一般的に0.6乃至1.4dl/g、
特に0.63乃至1.3dl/gの範囲にあるものが望
ましい。
【0057】本発明の容器の製造法によれば、先ず有底
筒状のプリフォームを成形し、必要により、このプリフ
ォームの口頸部を加熱して、局部的に熱結晶化部を設け
る。
【0058】本発明に用いるプリフォームの一例を、予
備加熱の工程と共に示す図1において、このプリフォー
ム10は、首部11、胴部12及び閉塞底部13から成
っており、首部11には、ネジ等の蓋締結機構14及び
容器保持のためのサポートリング15等が設けられてお
り、首部11は熱結晶化されている。この熱結晶化され
た首部11は、図7の容器口頸部1となるものである。
【0059】プラスチック材料のプリフォーム10への
成形には、射出成形を用いることができる。即ち、プラ
スチックを冷却された射出型中に溶融射出して、過冷却
された非晶質のプラスチックプリフォームに成形する。
【0060】射出機としては、射出プランジャーまたは
スクリューを備えたそれ自体公知のものが使用され、ノ
ズル、スプルー、ゲートを通して前記ポリエステルを射
出型中に射出する。これにより、ポリエステル等は射出
型キャビティ内に流入し、固化されて延伸ブロー成形用
のプリフォームとなる。
【0061】射出型としては、容器形状に対応するキャ
ビティを有するものが使用されるが、ワンゲート型或い
はマルチゲート型の射出型を用いるのがよい。射出温度
は270乃至310℃、圧力は28乃至110kg/c
2 程度が好ましい。
【0062】プリフォーム10の首部11の熱結晶化
は、これらの部分をそれ自体公知の手段で選択的に加熱
することにより行うことができる。ポリエステル等の熱
結晶化は、固有の結晶化温度で顕著に生じるので、一般
にプリフォームの対応する部分を、結晶化温度に加熱す
ればよい。加熱は、赤外線加熱或いは誘電加熱等により
行うことができ、一般に延伸すべき胴部を熱源から断熱
材により遮断して、選択的加熱を行うのがよい。
【0063】上記の熱結晶化は、プリフォーム10の延
伸温度への予備加熱と同時に行っても或いは別個に行っ
てもよい。口部熱結晶化は、プリフォーム口部を、他の
部分と熱的に絶縁した状態で、一般に140乃至220
℃、特に160乃至210℃の温度に加熱することによ
り行うことができる。プリフォーム口部の結晶化度は2
5%以上であるのがよい。
【0064】[2段ブロー成形法]2段ブロー成形法で
は、最初に延伸温度に加熱したプリフォームを1次ブロ
ー成形して、概ね底部がドーム状の2次成形品を作成す
る。次に、その2次成形品の底部を加熱収縮させて3次
成形品とし、さらにその加熱状態にある3次成形品を2
次ブロー成形して最終製品とする。
【0065】二段ブロー成形法を示す図1乃至図6にお
いて、必要により部分熱結晶化されたプリフォーム10
を加熱機構20により予備加熱し;予備加熱を行ったプ
リフォーム10を1次ブロー金型21内にて二軸延伸ブ
ロー成形して、概ねドーム状の底部を形成すると共に、
プリフォームの熱結晶化部以外の部分を高延伸倍率に延
伸した2次成形品22とし(図2乃至4);この2次成
形品22の底部及び底部に連なった胴部の少なくともそ
の一部を加熱機構23により、加熱して、該底部及び一
部胴部が収縮した3次成形品24とし(図5);次いで
この3次成形品24を2次ブロー金型25内にてブロー
成形して、複数の谷部及び足部から成り、底中心部を除
いて高延伸により薄肉化された底部を有する最終製品2
6とする(図6及び図7)。この際、最終製品26の底
部を比較的高延伸状態にて薄肉化するには、1次ブロー
成形した2次成形品22の底部を比較的高延伸状態にて
薄肉化することが重要である。
【0066】プリフォームの予備加熱工程を説明するた
めの図1において、プリフォーム10の首部11をコア
金型27で支持し、赤外線源38を備えた加熱装置(加
熱炉)20内に回転下に保持し、胴部12及び底部13
を延伸温度に加熱する。
【0067】プリフォームの延伸温度は、一般に85乃
至135℃、特に90乃至130℃の温度が適当であ
り、その加熱は、赤外線加熱、熱風加熱炉、誘電加熱等
のそれ自体公知の手段により行うことができる。その
際、プリフォームの底部13と胴部12の加熱温度差を
10℃以内とすることが重要である。
【0068】尚、プリフォームからの延伸ブロー成形に
は、成形されるプリフォーム成形品に与えられた熱、即
ち余熱を利用して、プリフォーム成形に続いて延伸ブロ
ー成形を行う方法も使用できるが、一般には、一旦冷却
状態のプリフォーム成形品を製造し、このプリフォーム
を前述した延伸温度に加熱して延伸ブロー成形を行う方
法(コールドパリソン法)が好ましい。
【0069】1次ブロー成形工程を示す図2において、
プリフォーム10は、コア金型27によりその首部を支
持されており、一対の割金型28、28で形成されるキ
ャビティ内に保持される。コア金型27の反対側には、
2次成形品の底形状を規定する底金型29も配置されて
いる。プリフォーム10内に延伸棒30を挿入し、その
先端をプリフォーム底部13の中心部に押し当てて、プ
リフォーム10を軸方向に引っ張り延伸すると共に、プ
リフォーム10内に流体を吹き込んで、プリフォームを
周方向に膨張延伸させる。この際、延伸棒30と同軸
に、底金型29の側にプレス棒31を配置して、引っ張
り延伸に際して、プリフォームの底部中心部が延伸棒3
0とプレス棒31とにより狭持され、プリフォームの底
部13の中心部が形成される2次成形品22の中心に位
置するように位置規制する。
【0070】底金型29は、2次成形品の底部の高延伸
化を促進するために、曲率半径の大きな概ねドーム状の
形状をしていることが好ましく、特に底中央部に平坦状
部32を設けることも有効である。また、底金型29
は、2次成形品22の底形状を、続いて行う熱処理工程
で底形状が以下に説明する好適な形に規制するためのも
のであり、胴部形成部よりも大きい径の底形成部を有し
ている。即ち、図4に示すとおり、2次成形体22の底
部33の直径を最終容器の胴部及び底部直径よりも大き
い大径部に形成させておくことも有用であり、これは、
2次成形品の底部の収縮に際して、径の大きい底部が中
心側へのくぼみを抑制して、半球状面を形成するように
作用するからである。2次成形体の底部33の直径を、
最終容器の胴部及び底部直径の1.0乃至1.3倍程度
とすることが好適である。
【0071】更に、図2に示すとおり、底金型29の中
心近傍に内向きの小さな突起34を設けておくと、ブロ
ー金型の平坦状部32に到達する成形品のタイミングを
遅らせるという効果が得られ、これにより、底中央及び
その周縁の延伸度合いを高めることができる。また、1
次ブロー成形に際して、2次成形体の底部33の中央部
外面に比較的小さな凹部35が形成され、熱処理工程
で、熱収縮した3次成形体の形状を最終容器の底谷部面
に比較的近づけることができる。これは、前記凹部35
が熱収縮時に底中心部を上方に突出させることがなく、
それにより底肩部の過度の縮径を防止する作用をしてい
るためである。凹部35の寸法は、径が最終容器の胴径
0 の15乃至60%程度、深さが0.5乃至5mm程
度が適当である。
【0072】本発明においては、1次ブロー成形に際し
て、延伸加工が終了する直前までの間にて、プリフォー
ム底部の挟み込み部の温度低下を40℃以内、より好ま
しくは30℃以内に維持することが重要であり、これに
より、2次成形品の底部をその挟み込み部である底中心
部を除き比較的高延伸状態にて薄肉化することができ
る。
【0073】プリフォーム底部の挟み込み部の温度低下
を上記範囲内に維持するための手段を説明する図3にお
いて、延伸棒30は中空に形成されていて、その内部に
は気体通路36が形成されていると共に、側面には気体
吐き出し用の孔37が形成されている。また、延伸棒3
0の先端には、断熱部材39、例えばポリテトラフルオ
ロエチレンの様な断熱性及び耐熱性に優れたプラスチッ
ク製の把持部が装着されていて、熱伝導による底部中心
部の温度低下が可及的に少なくなるようにしている。同
様に、プレス棒31の先端にも、断熱部材40、ポリテ
トラフルオロエチレン製の把持部が装着されていて、熱
伝導による底部中心部の温度低下が可及的に少なくなる
ようにしている。
【0074】得られた2次成形品の底部33は底中心部
を除き、結晶化度が20%以上、より好ましくは25%
以上に比較的に高延伸状態にて配向結晶化しており、且
つ1mm以下、より好ましくは0.8mm以下の肉厚に
薄肉化されている。また、上記の条件により、二軸延伸
ブロー成形時に延伸加工が終了する直前までの底中心部
の温度低下を25℃以内とした場合、底中心部はその周
縁とほぼ同程度の比較的高延伸状態にて薄肉化とするこ
とができる。すなわち、底中心部は肉厚が1mm以下、
好ましくは0.8mm以下に薄肉化され、結晶化度が2
0%以上に比較的高延伸状態にて配向結晶化させること
ができる。
【0075】延伸倍率は、軸方向延伸倍率を2乃至5
倍、特に2.2乃至4倍、周方向延伸倍率を2.5乃至
6.6倍、特に3乃至6倍とするのがよい。圧力流体と
しては、室温或いは加熱された空気や、その他のガス、
例えば窒素、炭酸ガス或いは水蒸気等を使用することが
でき、その圧力は、通常10乃至40kg/cm2 ゲー
ジ、特に15乃至30kg/cm2 ゲージの範囲にある
のがよい。
【0076】2次成形品の熱処理工程の詳細を示す図5
において、2次成形品はコア金型27に支持されて自転
しており、この2次成形品の底部27及び底部に連なっ
た胴部の少なくとも一部と対面するように赤外線加熱体
23が設けられている。2次成形品は、底部及び底部に
連なった胴部の少なくとも一部が赤外線加熱体23から
の赤外線で加熱され、高さ方向及び径方向に収縮し、最
終製品形状である2次ブロー金型25(図6)に収まる
形状を有する3次成形品24となる。
【0077】3次成形品24の底部42の形状は2次ブ
ロー金型の底谷部にできるだけ接近させることが好まし
く、それにより、最終製品の足部の成形を容易にするこ
とができる。その場合、2次成形品の底形状が重要であ
ることは既に指摘したとおりである。
【0078】2次成形品の比較的高延伸状態で薄肉化さ
れた底部及びそれに連なる胴部の一部の加熱温度は13
0〜200℃とすることが好ましく、得られた3次成形
品は収縮すると共に熱固定され、結晶化が進行する。こ
の際、2次成形品の底部は比較的高延伸状態にあるため
加熱により白化は殆ど生じない。
【0079】赤外線放射体からの加熱では、非接触式加
熱であるので、底部及び一部胴部の収縮が、拘束なしに
行われ、また、2次成形品の表面に照射された赤外線
は、その一部が板厚分を通過し、照射部位に対向する反
対側の内面側に至ってその一部がさらに吸収され内面側
から器壁の赤外線による加熱が極めて効率良く短時間内
に均一に行われる。
【0080】また、前記熱処理工程の赤外線放射体23
を、2次成形品が移動する通路にそって、該通路の上部
乃至側面に配置された一又は二以上の赤外線放射体から
なるものとし、該赤外線放射体内を2次成形品を軸方向
に自転させて加熱しながら移動すれば、2次成形品の加
熱収縮と工程間の移動が同時にできるので、ロスタイム
なしで熱処理を行うことができると共に、生産性を向上
させることができる。赤外線放射体は400〜1000
℃程度に加熱された比較的放射効率に優れた且つ比較的
表面積の大きな面状の表面を有するものを組み合わせて
使用するとよい。これにより、比較的高エネルギー密度
の赤外線を2次成形品に照射することができ、短時間加
熱が可能となる。特に、本発明においては2次成形品の
加熱部位は高延伸により薄肉化されているため、前記赤
外線加熱体により例えば10秒以下の短時間にて所定の
温度とすることができる。その赤外線加熱体としては具
体的には炭素鋼或いはステンレス鋼等の金属面、アルミ
ナ、マグネシア或いはジルコニア等のセラミック面、セ
ラミックとカーボン等の複合材面などの固体表面或いは
ガスを燃焼して得られる気体表面などが利用できる。固
体からなる赤外線加熱体の表面は埋め込んだ電熱ヒータ
による加熱或いは高周波誘導加熱などにより所定の温度
とする。
【0081】2次ブロー成形工程の詳細を示す図6にお
いて、3次成形品24は、コア金型27によりその首部
を支持されており、閉じた割金型43、43内に保持さ
れる。コア金型の反対側には、最終容器の底形状を規定
する底金型44も配置されている。3次成形品24内に
流体を吹き込んで、3次成形品を2次ブロー成形し、図
7に示すとおりの所定の谷部6及び足部7を備えた最終
容器26の底形状4(6本足)に形成する。成形された
容器26は、それ自体公知の取り出し機構(図示せず)
により、開いた2次ブロー金型43、43から外部に取
り出される。この様にして得られた最終製品26の底部
は、比較的高延伸状態にて薄肉化されており、且つ熱固
定されており、耐熱耐圧性能に優れる。
【0082】また、3次成形品では、熱処理による結晶
化で、弾性率が増加しているので、高い流体圧を用いて
行うのがよく、一般に15乃至45kg/cm2 の圧力
を用いるのが好ましい。
【0083】2次ブロー成形に際して、金型の温度は、
5乃至135℃の温度に維持して、成形後直ちに冷却が
行われるようにしてもよいし、或いは、最終成形品中に
冷風等を流して冷却が行われるようにしてもよい。
【0084】[1段ブロー成形法]1段ブロー成形法を
示す図11乃至図12において、図1と同様にして予備
加熱されたプリフォーム10は、コア金型27によりそ
の首部を支持されており、一対の割金型28、28で形
成されるキャビティ内に保持される。コア金型27の反
対側には、2次成形品の底形状を規定する底金型29も
配置されている。コア金型27の側に延伸棒30及び底
金型29の側にプレス棒31を同軸となるように配置
し、引っ張り延伸に際して、プリフォームの底部中心部
を延伸棒30とプレス棒31とにより狭持し、延伸棒3
0を前進駆動し、プリフォーム10を軸方向に引っ張り
延伸すると共に、プリフォーム10内に流体を吹き込ん
で、プリフォームを周方向に膨張延伸させ、これにより
底部が二軸延伸されしかも複数の足部7と谷部6が交互
に配置された底形状の最終製品26とする。
【0085】最終製品26の底部を比較的高延伸状態に
て薄肉化するためには、2段ブロー成形法の1次ブロー
成形工程と同様に、プリフォーム10の底部13と胴部
12との加熱温度差を10℃以内とすること及び延伸加
工が終了する直前の間までのプリフォーム底部13の温
度低下を40℃以内、より好ましくは25℃以内とする
ことが重要である。
【0086】プリフォーム底部13の挟み込み部の温度
低下を上記範囲内に維持するための手段を説明する図1
3において、延伸棒30は中空に形成されていて、その
内部には気体通路36が形成されていると共に、側面に
は気体吐き出し用の孔37が形成されている。また、延
伸棒30の先端には、断熱部材39、例えばジルコニア
のような断熱性セラミック製の把持部が装着されてい
て、熱伝導による底部中心部の温度低下が可及的に少な
くなるようにしている。同様に、プレス棒31の先端に
は、小径の先端金属部材48が設けられていて、この先
端金属部材は、組み込まれた電気ヒーター(図示せず)
により温度制御されていて、先端部温度が60乃至13
0℃に保持されるようになっている。図13に示すとお
り、先端金属部材48の外周には、断熱性セラミック製
のスリーブ49が押しスプリング50を介して移動可能
に設けられていて、スリーブ49もプリフォーム底部に
押し当てられる構成となっている。プレス棒を同心の二
重形状とすることにより、プリフォーム底部の凸部が延
伸加工中にプレス棒から外れるのを防止することができ
る。
【0087】さらに、底部中央近傍の延伸を促進するに
は、底部の谷形状が重要である。すなわち、底中央部位
を挟む底谷部6の曲率半径R1 (図8参照)をできるだ
け大きく取るのがよく、胴部の曲率半径R0 の1.2倍
以上とする。
【0088】1段ブロー成形におけるブロー成形条件
は、2段ブロー成形の1次ブロー成形の条件と同様であ
ってよい。
【0089】図14に示すとおり、ブロー成形品の底部
4を金型29に密着させることにより、成形品の底部4
を熱固定する。ブロー金型の底型29の温度を熱固定温
度である130℃〜160℃とするのがよい。この場
合、成形品の底部4は薄肉化されているため、1〜5秒
程度の短時間にて熱固定が終了する。
【0090】
【実施例】
比較試験1 図1乃至図7に示されるような2段ブロー成形法の装置
を用いて、最終成形品の最大胴径D0 が91mm、全高
さが303mm、容量が1500mlで、底部が6本の
足部及び谷部とから構成される図8に示されるようなポ
リエチレンテレフタレート(PET)製の容器を作成し
た。
【0091】有底状のプリフォームを用意し、図6に示
されるような、高さが315mmで、底部に連なる胴部
の直径が102mmであり、且つ中央部が内方に径が3
0mmで深さが2mmの凸状部を有する底型よりなるブ
ロー金型を用いて、1次ブロー成形を行った。その1次
ブロー成形では、最初にプリフォームを延伸温度に加熱
して金型内に導入し、次にプリフォームの底部を内部に
設置された延伸棒と外部に設置されたプレス棒とで挟み
込み、延伸棒でプリフォーム底部を突き上げながら同時
に20kgf/cm2 の圧縮空気をプリフォーム内に吹
き込んでブロー成形し、2次成形品を得た。比較試験と
して、延伸棒及びプレス棒の先端の材質及び温度並びに
プリフォームの胴部及び底部の加熱温度差を変えて組み
合わせた条件にて2次成形品を作成した。実施例1及び
比較例1では延伸棒及びプレス棒の先端を断熱性の良好
なポリテトラフルオロエチレン製(TF製)とし、プリ
フォームの胴部及び底部の加熱温度差をそれぞれ0℃及
び10℃とした。実施例2では延伸棒の先端をポリテト
ラフルオロエチレン製(TF製)、プレス棒の先端をス
チール製とし、プレス棒を組み込んだ電気ヒータにより
加熱して、その先端が65℃となるように温度制御を行
った。さらに、比較例2では、延伸棒及びプレス棒の先
端の材質を伝熱性の良好なスチール製とし、プレス棒は
室温状態にて使用した。なお、底中心部の直径は何れの
場合も約10mmであった。以上の供試条件にて得られ
た2次成形品の底中心部の肉厚T1 (mm)及び結晶化
度X1 (%)及び底中心部より10mm離れた底中心周
縁部での肉厚T2 (mm)及び結晶化度X2 (%)を測
定した。いずれの場合もその底中心部の直径は約10m
mであった。また、プリフォームの底中心部と接触する
プレス棒の先端に熱電対からなる温度計を取り付けて、
1次ブロー成形中の底中心部の温度変化を測定し、ブロ
ー成形開始からブロー成形品が金型に接触する直前まで
の底中心部の温度低下ΔTS(℃)を求めた。以上の供
試条件及び測定結果を表1に示す。
【0092】
【表1】
【0093】次に、セラミック内に電熱ヒータを組み込
んだ面状の赤外線加熱体を天面及び側面に配置したトン
ネル状の熱処理装置中を2次成形品を自転させながら移
動させることにより、2次成形品の底部及び底部に連な
る胴部の一部を加熱収縮させて3次成形品を得た。赤外
線加熱体の温度は天面が900℃で、側面が750℃で
あり、加熱時間は6秒間であった。得られた3次成形体
の加熱部位は最終容器の底谷曲面に十分収まる形状であ
った。
【0094】最後に、加熱状態にある3次成形品を6本
の足部及び谷部からなる所定の底形状を有する2次ブロ
ー金型を用いて、40kgf/cm2 の圧縮空気にて2
次ブロー成形して前記容器を得た。その際の2次ブロー
金型の底型では、底中央部近傍における谷底部の曲率半
径R1 が67mm、胴径D0 の80%の直径内に含まれ
る底谷部の合計表面積Sと胴径D0 の80%の直径内に
含まれる底部仮想曲面の表面積S0 との比S/S0
0.28、足高さH0 が5mm、足部間を横切り且つ谷
部に垂直な面において谷部を挟む足角度が70゜であっ
た。上記の1次ブロー成形条件を変えた4種類の供試サ
ンプルにて得られた各例容器の底中心部の肉厚T3(m
m)及び結晶化度X3(%)及び底中心部から10mm
離れた底中心周縁部にある谷部の肉厚T4(mm)及び
結晶化度X4(%)を求めた。その結果を表2に示す。
【0095】各例とも10本の容器に2.3ガスボリュ
ーム(GV)及び2.6ガスボリューム(GV)の炭酸
水を充填してキャッピングした後、70℃の熱湯を容器
上部から30分間流すことにより内容物の加熱殺菌処理
を行った。その加熱殺菌処理において底中心部は最大6
8℃までの温度上昇が見られた。加熱殺菌処理の終了し
冷却した容器底部の変形量を測定し、足高さ(H)がマ
イナスである、すなわち底中心部が足よりも下方に出て
いる自立性に欠ける容器の本数を調べた。結果を表2に
示す。
【0096】
【表2】
【0097】比較試験2 2段ブロー成形法により、最終成形品の最大胴径D0
91mm、全高さが303mm、容量が1500ml
で、底部が6本の足部及び谷部とから構成されポリエチ
レンテレフタレート(PET)製容器を作成した。容器
の作成は比較試験1の実施例1の手段に準じて行った。
その際、容器の底形状となる2次ブロー金型の底型とし
て、足高さH0 が5mmであり、足部間を横切り且つ谷
部に垂直な面において谷部を挟む足角度θ、胴径D0
80%の直径内に含まれる底谷部の合計表面積Sと胴径
0 の80%の直径内に含まれる底部仮想曲面の表面積
0 との比S/S0 及び底中央近傍における谷底部の曲
率半径R1 と胴部半径R0 との比率R1 /R0 の数値を
適当に組み合わせた4つの金型を用意した。
【0098】本比較試験に供した4つの2次ブロー金型
の底形状の数値を表3に示す。4つの金型に対して各々
容器を作成し、実施例3及び実施例4と比較例3及び比
較例4とし、得られた容器の各部の肉厚及び結晶化度を
調査した。何れの場合も得られた容器の底中心部を含め
た半径30mm内の底谷部の厚みは0.35〜0.65
mmであり、その部位の結晶化度は30〜47%であっ
た。また、底中心部の直径Dc は約10mmであった。
得られた容器の足先端部の最小厚みTmin を表3に併せ
て示す。
【0099】試作した各例とも10本の容器に2.6ガ
スボリューム(GV)の炭酸水を充填してキャッピング
した後、70℃の熱湯を容器上部から30分間流すこと
により内容物の加熱殺菌処理を行った。その加熱殺菌処
理において底中心部は最大68℃までの温度上昇が見ら
れた。加熱殺菌処理の終了し冷却した容器底部の変形量
を測定し、足高さ(H)がマイナスである、すなわち底
中央が足よりも下方に出ている自立性に欠ける容器の本
数を調べた。結果を表3に示す。
【0100】
【表3】
【0101】以上の比較試験1及び2の試験結果から本
発明容器は耐熱耐圧性に優れていることが理解される。
【0102】
【発明の効果】本発明によれば、二軸延伸ブロー成形工
程において、延伸加工が終了する直前までの間に、延伸
棒とプレス棒とで挟み込まれたプリフォーム底部の温度
低下を一定の範囲以下とすることにより、延伸棒とプレ
ス棒とで挟み込んだ底中心部の周縁を比較的高延伸状態
にて薄肉化できる。また、本発明によれば、底中心周辺
からの薄肉化延伸が高度に行われており、底部の耐クリ
ープ性に優れており、耐熱耐圧性と自立性とを兼ね備え
た樹脂容器が得られ、しかもこの容器は、底部のほぼ全
体が延伸により薄肉化されながら足部の過度の薄肉化が
防止され、加熱殺菌時における底部の熱クリープ現象が
完全に防止され、しかも優れた耐熱耐圧性、耐衝撃性及
び自立性の組み合わせを有する。更に、本発明によれ
ば、上記の耐熱圧性自立性容器を少ない工程数で、生産
性よく製造できるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の2段ブロー成形法による容器製造の実
施例において、プリフォームの加熱工程を示す断面図で
ある。。
【図2】2段ブロー成形法における1次ブロー成形工程
の最初の段階を示す断面図である。
【図3】延伸棒及びプレス棒の構造と、それによるプリ
フォーム底部の挟み込みを示す断面図である。
【図4】2段ブロー成形法における1次ブロー成形工程
の最後の段階を示す断面図である。
【図5】2段ブロー成形法における3次成形品を得るた
めの中間加熱工程を示す断面図である。
【図6】2段ブロー成形法における2次ブロー成形工程
を示す断面図である。
【図7】2段ブロー成形法における最終製品を示す断面
図である。
【図8】本発明による耐熱耐圧自立性容器の基本的形状
及び諸寸法を説明するための一部断面側面図である。
【図9】図8の容器の底部の要部の拡大底面図である。
【図10】図8の容器底部の要部の拡大斜視図である。
【図11】1段ブロー成形法におけるブロー成形工程の
最初の段階を示す断面図である。
【図12】1段ブロー成形法におけるブロー成形工程の
最後の段階を示す断面図である。
【図13】1段ブロー成形法に用いる延伸棒及びプレス
棒の構造と、それによるプリフォーム底部の挟み込みを
示す断面図である。
【図14】図13の底中心部近傍の拡大図である。
【符号の説明】
1 口頚部 2 肩部 3 胴部 4 底部4 5 底中心部 6 谷部 7 足部 8 先端部 9 傾斜部 10 プリフォーム 11 首部 12 胴部 13 底部 14 蓋締結機構 15 サポートリング 20 加熱装置(加熱炉) 21 一次ブロー金型 22 2次成形品 23 加熱機構 24 3次成形品 25 2次ブロー金型 26 最終製品 27 コア金型 28 一対の割金型 29 底金型 30 延伸棒 31 プレス棒 32 平坦状部 33 底部 34 突起 35 凹部 36 気体通路 37 気体吐き出し用の孔 38 赤外線源 39 断熱部材 40 断熱部材 42 底部 43 割金型 44 底金型 48 先端金属部材 49 スリーブ 50 スプリング
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年6月17日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】更に、容器に自立性を与える足部と谷部を
交互に形成させたペタロイド型容器では、半球面上に位
置する谷部よりも底方向に突出するように形成されるた
め、足部の肉厚がどうしても薄くなり、ブロー成形時に
足部が破裂したり、或いは足部の耐圧強度が低下すると
いう問題もある。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】変更
【補正内容】
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、延伸温
度に加熱されたプリフォームを金型内でプリフォーム内
部に挿入された延伸棒とプリフォーム外部のプレス棒と
でプリフォームの底中心部を挟み込み、次に延伸棒を駆
動しながらプリフォーム内部に高圧気体を吹き込むと共
に延伸加工が終了する直前までの間上記底中心部の温度
低下を40℃以内に保持して二軸延伸ブロー成形を行
い、これにより、比較的高延伸状態で薄肉化された底
を有する2次成形品とし、該2次成形品の少なくとも底
部及び底部に連なる胴部の一部を加熱収縮させて3次成
形品とし、該3次成形品を金型内にて2次ブロー成形し
て最終容器とすることを特徴とする耐熱耐圧性に優れた
自立性容器の製造方法が提供される。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】また、複数の谷部及び足部より構成された
底部を有する容器とする場合には、ブロー成形金型にお
いて、底谷部の中央部付近の曲率半径R1 を胴部の曲率
半径R0 の1.2倍以上とすることが好ましい。本発明
によれば更に、延伸温度に加熱されたプリフォームを金
型内でプリフォーム内部に挿入された延伸棒とプリフォ
ーム外部のプレス棒とでプリフォームの底中心部を挟み
込み、次に延伸棒を駆動しながらプリフォーム内部に高
圧気体を吹き込んで二軸延伸ブロー成形を行い、これに
より、比較的高延伸状態で薄肉化された底部に平坦状部
を有する2次成形品とし、該2次成形品の少なくとも底
部及び底部に連なる胴部の一部を加熱収縮させて3次成
形品とし、該3次成形品を金型内にて2次ブロー成形し
て最終容器とすることを特徴とする耐熱耐圧性に優れた
自立性容器の製造方法が提供される。この製造方法にお
いて、2次成形品の底部が、底部中央部に凹部を有する
ことが好ましい。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0021
【補正方法】変更
【補正内容】
【0021】また、底部の板厚が0.13mm乃至1m
mの範囲内にあり、底谷部の中央部付近の曲率半径R1
が胴部の曲率半径R0 1.2倍以上、特に1.2倍乃
至1.6倍であり、胴径D0 の80%の直径内に含まれ
る底谷部の合計表面積Sを、胴径の80%の直径内に含
まれる底谷部がその一部を形成する底部仮想球面の表面
積S0 の20%以上であり、且つ少なくとも足先端部に
至る、足部間を横切り且つ谷部に垂直な面において谷部
を挟む足部開き角度θが65°以上であるのがよい。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0022
【補正方法】変更
【補正内容】
【0022】
【発明の実施の形態】本発明による耐熱耐圧自立性容器
の基本的形状及び諸寸法を説明するための図8(一部断
面側面図)、図9(要部の拡大底面図)及び図10(要
部の拡大斜視図)において、この容器は、樹脂の二軸延
伸ブロー成形によって形成された口頚部1、肩部2、胴
部3及び底部4を備えており、底部4はその中心に底中
心部5を有し且つ周辺に複数の谷部6と複数の足部7と
を交互に有している。谷部6は底方向に凸の仮想曲面上
に位置しており、一方谷部間に位置する足部7は、谷部
6よりも底方向に突出して設けられている。足部7は中
央の付け根部から径外方向及び軸外方向にのびている先
端部8が接地部となっている。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0070
【補正方法】変更
【補正内容】
【0070】底金型29は、2次成形品の底部の高延伸
化を促進するために、曲率半径の大きな概ねドーム状の
形状をしていることが好ましく、特に底中央部に平坦状
部32を設けることも有効である。また、底金型29
は、2次成形品22の底形状を、続いて行う熱処理工程
で底形状が以下に説明する好適な形に規制するためのも
のであり、胴部形成部よりも大きい径の底形成部を有し
ている。即ち、図4に示すとおり、2次成形22の底
部33の直径を最終容器の胴部及び底部直径よりも大き
い大径部に形成させておくことも有用であり、これは、
2次成形品の底部の収縮に際して、径の大きい底部が中
心側へのくぼみを抑制して、半球状面を形成するように
作用するからである。2次成形の底部33の直径を、
最終容器の胴部及び底部直径の1.0乃至1.3倍程度
とすることが好適である。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0071
【補正方法】変更
【補正内容】
【0071】更に、図2に示すとおり、底金型29の中
心近傍に内向きの小さな突起34を設けておくと、ブロ
ー金型の平坦状部32に到達する成形品のタイミングを
遅らせるという効果が得られ、これにより、底中央及び
その周縁の延伸度合いを高めることができる。また、1
次ブロー成形に際して、2次成形の底部33の中央部
外面に比較的小さな凹部35が形成され、熱処理工程
で、熱収縮した3次成形の形状を最終容器の底谷部面
に比較的近づけることができる。これは、前記凹部35
が熱収縮時に底中心部を上方に突出させることがなく、
それにより底肩部の過度の縮径を防止する作用をしてい
るためである。凹部35の寸法は、径が最終容器の胴径
0 の15乃至60%程度、深さが0.5乃至5mm程
度が適当である。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0072
【補正方法】変更
【補正内容】
【0072】本発明においては、1次ブロー成形に際し
て、延伸加工が終了する直前までの間にて、プリフォー
ム底部の挟み込み部の温度低下を40℃以内、より好ま
しくは25℃以内に維持することが重要であり、これに
より、2次成形品の底部をその挟み込み部である底中心
部を除き比較的高延伸状態にて薄肉化することができ
る。
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0091
【補正方法】変更
【補正内容】
【0091】有底状のプリフォームを用意し、図6に示
されるような、高さが315mmで、底部に連なる胴部
の直径が102mmであり、且つ中央部が内方に径が3
0mmで深さが2mmの凸状部を有する底型よりなるブ
ロー金型を用いて、1次ブロー成形を行った。その1次
ブロー成形では、最初にプリフォームを延伸温度に加熱
して金型内に導入し、次にプリフォームの底部を内部に
設置された延伸棒と外部に設置されたプレス棒とで挟み
込み、延伸棒でプリフォーム底部を突き上げながら同時
に20kgf/cm2 の圧縮空気をプリフォーム内に吹
き込んでブロー成形し、2次成形品を得た。比較試験と
して、延伸棒及びプレス棒の先端の材質及び温度並びに
プリフォームの胴部及び底部の加熱温度差を変えて組み
合わせた条件にて2次成形品を作成した。実施例1及び
比較例1では延伸棒及びプレス棒の先端を断熱性の良好
なポリテトラフルオロエチレン製(TF製)とし、プリ
フォームの胴部及び底部の加熱温度差をそれぞれ0℃及
13℃とした。実施例2では延伸棒の先端をポリテト
ラフルオロエチレン製(TF製)、プレス棒の先端をス
チール製とし、プレス棒を組み込んだ電気ヒータにより
加熱して、その先端が65℃となるように温度制御を行
った。さらに、比較例2では、延伸棒及びプレス棒の先
端の材質を伝熱性の良好なスチール製とし、プレス棒は
室温状態にて使用した。なお、底中心部の直径は何れの
場合も約10mmであった。以上の供試条件にて得られ
た2次成形品の底中心部の肉厚T1 (mm)及び結晶化
度X1 (%)及び底中心部より10mm離れた底中心周
縁部での肉厚T2 (mm)及び結晶化度X2 (%)を測
定した。いずれの場合もその底中心部の直径は約10m
mであった。また、プリフォームの底中心部と接触する
プレス棒の先端に熱電対からなる温度計を取り付けて、
1次ブロー成形中の底中心部の温度変化を測定し、ブロ
ー成形開始からブロー成形品が金型に接触する直前まで
の底中心部の温度低下ΔTS(℃)を求めた。以上の供
試条件及び測定結果を表1に示す。
【手続補正11】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0093
【補正方法】変更
【補正内容】
【0093】次に、セラミック内に電熱ヒータを組み込
んだ面状の赤外線加熱体を天面及び側面に配置したトン
ネル状の熱処理装置中を2次成形品を自転させながら移
動させることにより、2次成形品の底部及び底部に連な
る胴部の一部を加熱収縮させて3次成形品を得た。赤外
線加熱体の温度は天面が900℃で、側面が750℃で
あり、加熱時間は6秒間であった。得られた3次成形
の加熱部位は最終容器の底谷曲面に十分収まる形状であ
った。
【手続補正12】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0097
【補正方法】変更
【補正内容】
【0097】比較試験2 2段ブロー成形法により、最終成形品の最大胴径D0
91mm、全高さが303mm、容量が1500ml
で、底部が6本の足部及び谷部とから構成されポリエ
チレンテレフタレート(PET)製容器を作成した。容
器の作成は比較試験1の実施例1の手段に準じて行っ
た。その際、容器の底形状となる2次ブロー金型の底型
として、足高さH0 が5mmであり、足部間を横切り且
つ谷部に垂直な面において谷部を挟む足角度θ、胴径D
0 の80%の直径内に含まれる底谷部の合計表面積Sと
胴径D0 の80%の直径内に含まれる底部仮想曲面の表
面積S0 との比S/S0 及び底中央近傍における谷底部
の曲率半径R1 と胴部半径R0 との比率R1 /R0 の数
値を適当に組み合わせた4つの金型を用意した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中牧 勢津子 神奈川県横浜市旭区さちが丘25番地 (72)発明者 竹内 公生 神奈川県川崎市宮前区野川2297−5 (72)発明者 深堀 穂高 神奈川県横浜市西区西戸部町2−206 (72)発明者 丸橋 吉次 神奈川県横浜市港北区日吉本町6−35−5

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 延伸温度に加熱されたプリフォームを金
    型内でプリフォーム内部に挿入された延伸棒とプリフォ
    ーム外部のプレス棒とでプリフォームの底中心部を挟み
    込み、次に延伸棒を駆動しながら同時にプリフォーム内
    部に高圧気体を吹き込むと共に、延伸加工が終了する直
    前までの間上記底中心部の温度低下を40℃以内に保持
    して二軸延伸ブロー成形を行い、これにより、底中心部
    を除き比較的高延伸状態で薄肉化された、概ねドーム状
    の底部を有する2次成形品とし、該2次成形品の少なく
    とも底部及び底部に連なる胴部の一部を加熱収縮させて
    3次成形品とし、該3次成形品を金型内にて2次ブロー
    成形して最終容器とすることを特徴とする耐熱耐圧性に
    優れた自立性容器の製造方法。
  2. 【請求項2】 延伸温度に加熱されたプリフォームを金
    型内でプリフォーム内部に挿入された延伸棒とプリフォ
    ーム外部のプレス棒とでプリフォームの底中心部を挟み
    込み、次に延伸棒を駆動しながら同時にプリフォーム内
    部に高圧気体を吹き込むと共に、延伸加工が終了する直
    前までの間上記底中心部の温度低下を40℃以内に保持
    して二軸延伸ブロー成形を行い、これにより、底中心部
    を除き比較的高延伸状態で薄肉化された複数の谷部及び
    足部より構成された底部を有する容器とすることを特徴
    とする耐熱耐圧性に優れた自立性容器の製造方法。
  3. 【請求項3】 延伸ブロー成形された容器の底部を金型
    内で熱固定する請求項2記載の製造方法。
  4. 【請求項4】 プリフォームを延伸温度に加熱する際
    に、プリフォーム底部の加熱温度とプリフォーム胴部の
    加熱温度の差を10℃以内とする請求項1または2記載
    の製造方法。
  5. 【請求項5】 延伸棒またはプレス棒の先端部を断熱性
    能を有する耐熱性プラスチック材またはセラミック材と
    する請求項1乃至4の何れかに記載の製造方法。
  6. 【請求項6】 プレス棒または延伸棒の先端部の温度を
    60〜130℃に保持する請求項1乃至5の何れかに記
    載の製造方法。
  7. 【請求項7】 二軸延伸ブロー成形にて延伸加工が終了
    する直前までの間の底中心部の温度低下を25℃以内と
    することにより、底中心部を比較的高延伸状態にて薄肉
    化する請求項1乃至6の何れかに記載の製造方法。
  8. 【請求項8】 ブロー成形金型において、底谷部の中央
    部付近の曲率半径R 1 を胴部の曲率半径R0 の1.2倍
    以上とした請求項2乃至7の何れかに記載の製造方法。
  9. 【請求項9】 樹脂の二軸延伸ブロー成形によって形成
    された口頚部、肩部、胴部及び複数の谷部及び足部とよ
    りなる底部を備えた自立性容器において、底中心部を除
    く底部が1mm以下の厚みに薄肉化され、結晶化度が2
    0%以上に比較的高延伸状態にて配向結晶化されてお
    り、且つ底中心部の直径Dc が胴径D0の1〜20%の
    範囲内にあることを特徴とする耐熱耐圧性に優れた自立
    性容器。
  10. 【請求項10】 底部が熱固定されており、胴径D0
    50%の直径の内側にある底中心部を除く底谷部の結晶
    化度が30〜55%である請求項9記載の自立性容器。
  11. 【請求項11】 底中心部を除く底部の板厚が0.13
    mm乃至1mmの範囲内にある請求項9記載の自立性容
    器。
  12. 【請求項12】 底中心部が1mm以下の厚みに薄肉化
    され、結晶化度が20%以上に比較的高延伸状態にて配
    向結晶化されていることを特徴とする請求項9乃至11
    記載の何れかに記載の自立性容器。
  13. 【請求項13】 底部が0.13mm乃至1mmの肉厚
    に薄肉化され、結晶化度が20%以上に比較的高延伸状
    態にて配向結晶化されており、底谷部の中央部付近の曲
    率半径R1 が胴部の曲率半径R0 の1.2倍乃至1.6
    倍であり、胴径D0 の80%の直径内に含まれる底谷部
    の合計表面積Sが、胴径の80%の直径内に含まれる底
    谷部がその一部を形成する底部仮想球面の表面積S0
    20%以上であり、且つ少なくとも足先端部に至る、足
    部間を横切り且つ谷部に垂直な面において谷部を挟む足
    部開き角度θが65°以上である請求項9記載の自立性
    容器。
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