JPH10101051A - 飽和ポリエステル樹脂製ボトルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱した飲料等を充填してもボトルが変形す
ることなく、透明性に優れた飽和ポリエステル樹脂製ボ
トルおよびその製造方法を提供すること。 【解決手段】 Ｘ線分析により測定した胴部の結晶化度
が２５〜３５％の範囲であり、かつ蛍光光度計を用いて
測定した胴部の非晶部の配向度が０.１４以下であるこ
とを特徴とする飽和ポリエステル樹脂製ボトル。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、飽和ポリエステル樹脂製
ボトルおよびその製造方法に関し、さらに詳しくは、耐
熱性、透明性に優れた飽和ポリエステル樹脂製ボトルお
よびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【発明の技術的背景】近年、ジュース、天然水、各種飲
用茶などの飲料用ボトルの素材として種々のプラスチッ
ク素材が用いられており、これらのプラスチック素材の
うちポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル
は、透明性、ガスバリヤ性、耐熱性および機械的強度に
優れているため多く採用されている。

【０００３】ところで上記のジュースや飲用茶などは加
熱滅菌処理されたものが高温でボトルに充填されるた
め、ボトルを形成するプラスチックは耐熱性が良くなけ
れば、ボトルが変形したり、収縮したり、膨張するなど
の問題を生じるおそれがある。このためボトルへ加熱し
た飲料等を充填してもボトルが変形することなく、自立
性を保つことができる特性（以下「耐熱特性」というこ
とがある。）を有するプラスチック製ボトルが求められ
ている。

【０００４】耐熱特性を向上させる試みとしては、たと
えば、二軸延伸したボトルを１５０℃以上の高温で金型
内にしばらく放置し（ヒートセットという）、ボトル胴
部の結晶化度を高める方法が提案されている。

【０００５】しかしながら、この方法では、ヒートセッ
ト時の金型温度が高いため、ヒートセット後、ボトル取
り出し時にボトルが変形するという問題があった。ま
た、このような変形を防ぐために金型を充分に冷却した
り、ボトル内部に液体窒素を導入してボトルを冷却して
から取り出した場合、成形サイクルが長くなってしまう
という問題があった。

【０００６】また、このように結晶化度を高くしたボト
ルは透明性が若干劣り、内容物がくすんで見えるという
問題があった。さらに、ヒートセット時の金型温度が高
いと、金型にオリゴマーが析出、付着して、成形される
ボトルの表面が曇ってしまうため、しばしば成形を中断
して金型を清掃してオリゴマーを取り除く必要があっ
た。

【０００７】本発明者らは、上記のような知見に基づい
て鋭意検討した結果、胴部が特定の結晶化度を有し、か
つ胴部の非晶部が特定の配向度を有する飽和ポリエステ
ル樹脂製ボトルが、飲料等を高温で充填してもボトルの
変形が小さく、透明性に優れていることを見出した。ま
た、飽和ポリエステル樹脂を特定の条件で製造すると、
前記飽和ポリエステル樹脂製ボトルの成形サイクルを短
縮できることを見出し本発明を完成するに至った。

【０００８】

【発明の目的】本発明は、加熱した飲料等を充填しても
ボトルが変形することなく、透明性に優れた飽和ポリエ
ステル樹脂製ボトルおよびその製造方法を提供すること
を目的としている。

【０００９】

【発明の概要】本発明に係る飽和ポリエステル樹脂製ボ
トルは、Ｘ線分析により測定した胴部の結晶化度が２５
〜３５％の範囲であり、かつ蛍光光度計を用いて測定し
た胴部非晶部の配向度が０．１４以下であることを特徴
としている。

【００１０】前記飽和ポリエステル樹脂は、ポリエチレ
ンテレフタレートであることが好ましい。本発明に係る
飽和ポリエステル樹脂製ボトルの製造方法は、飽和ポリ
エステル樹脂からなるプリフォームを、９５〜１１５℃
に加熱して縦２.５倍以上、横３.５倍以上に延伸して二
軸延伸ボトルを成形した後、９０〜１３０℃の金型に３
秒以上接触させることを特徴としている。

【００１１】

【発明の具体的説明】以下、本発明に係る飽和ポリエス
テル樹脂製ボトルおよびその製造方法について説明す
る。

【００１２】本発明に係る飽和ポリエステル樹脂製ボト
ルは、Ｘ線分析により測定した胴部の結晶化度が２５〜
３５％、好ましくは２６〜３２％の範囲にあり、かつ蛍
光光度計を用いて測定した胴部の非晶部の配向度が０．
１４以下、好ましくは０．１０〜０．１２の範囲にあ
る。

【００１３】ボトル胴部の結晶化度および胴部の非晶部
の配向度が、上記範囲内にあれば、充分な耐熱性を有し
ている。このような本発明に係る飽和ポリエステル樹脂
製ボトルに用いられる飽和ポリエステル樹脂としては、
ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタ
レート樹脂などが挙げられ、好ましくはポリエチレンテ
レフタレート樹脂が使用される。

【００１４】ポリエチレンテレフタレート樹脂 ポリエチレンテレフタレート樹脂は、テレフタル酸と、
エチレングリコールとを原料として製造されるが、この
ポリエチレンテレフタレート樹脂には２０モル％以下の
他のジカルボン酸および／または他のジヒドロキシ化合
物が共重合されていてもよい。

【００１５】テレフタル酸以外に共重合に用いられるジ
カルボン酸として具体的には、フタル酸、イソフタル
酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン
酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸などの芳香族ジカ
ルボン酸；アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、デ
カンジカルボン酸などの脂肪族ジカルボン酸；シクロヘ
キサンジカルボン酸などの脂環族ジカルボン酸などが挙
げられる。

【００１６】エチレングリコール以外に共重合に用いら
れるジヒドロキシ化合物として、具体的には、トリメチ
レングリコール、プロピレングリコール、テトラメチレ
ングリコール、ネオペンチルグリコール、ヘキサメチレ
ングリコール、ドデカメチレングリコールなどの脂肪族
グリコール；シクロヘキサンジメタノールなどの脂環族
グリコール；ビスフェノール類；ハイドロキノン、2,2-
ビス（4-β-ヒドロキシエトキシフェニル）プロパンな
どの芳香族ジオール類などが挙げられる。

【００１７】このようなポリエチレンテレフタレート
は、エチレンテレフタレート成分単位単独で、あるいは
該エチレンテレフタレート成分単位およびジオキシエチ
レンテレフタレート成分単位がランダムに配列してエス
テル結合を形成することにより実質上線状のポリエステ
ルを形成している。該ポリエチレンテレフタレートが実
質上の線状であることは、該ポリエチレンテレフタレー
トがo-クロロフェノールに溶解することによって確認さ
れる。

【００１８】このようなポリエチレンテレフタレート樹
脂では、極限粘度［η］（o-クロロフェノール中２５℃
で測定した値）は、通常０．６〜１．５ｄl／ｇ、好ま
しくは０．７〜１．２ｄl／ｇであることが望ましい。
また、示唆走査型熱量計（ＤＳＣ）で測定した融点は通
常２１０℃〜２６５℃、好ましくは２２０〜２６０℃で
あることが望ましく、ガラス転移温度は通常５０〜１２
０℃、好ましくは６０〜１００℃であることが望まし
い。

【００１９】本発明で用いる飽和ポリエステル樹脂で
は、極限粘度［η］は次の方法によって測定される。す
なわちポリエチレンナフタレート樹脂などの飽和ポリエ
ステル樹脂をo-クロロフェノールに、１ｇ／１００ｍl
の濃度で溶かし、２５℃でウベローデ型毛細管粘度計を
用いて溶液粘度の測定を行い、その後o-クロロフェノー
ルを徐々に添加して、低濃度側の溶液粘度を測定し、０
％濃度に外捜して極限粘度（［η］）を求める。

【００２０】また、融点、ガラス転移温度等は、次の方
法によって測定される。すなわち、パーキンエルマー社
製ＤＳＣ−２型走差型熱量計を用いて、約１４０℃で約
５mmＨｇの圧力下約５時間以上乾燥した飽和ポリエステ
ル樹脂チップの中央部から採取された試料約１０ｍｇの
薄片を、液体用アルミニウムパン中に窒素雰囲気下に封
入して測定する。測定条件は、まず室温より急速昇温し
て２９０℃で１０分間溶融保持したのち室温まで急速冷
却し、その後１０℃／分の昇温速度で昇温する際に検出
される発熱ピークの頂点温度を求める。

【００２１】ポリエチレンナフタレート樹脂 ポリエチレンナフタレート樹脂は、2,6-ナフタレンジカ
ルボン酸とエチレングリコールとから導かれるエチレン
-2,6-ナフタレート単位を６０モル％以上、好ましくは
８０モル％以上、より好ましくは９０モル％以上の量で
含んでいることが望ましいが、エチレン-2,6-ナフタレ
ート以外の構成単位を４０モル％未満の量で含んでいて
もよい。

【００２２】ポリエチレンナフタレートのo-クロロフェ
ノール中で２５℃で測定した極限粘度［η］は、０．２
〜１．１ｄl／ｇ、好ましくは０．３〜０．９ｄl／ｇ、
特に好ましくは０．４〜０．８ｄl／ｇの範囲にあるこ
とが望ましい。

【００２３】上記のような飽和ポリエステル樹脂製ボト
ルを構成する各樹脂は、従来公知の製造方法によって製
造することができる。また、上記のような飽和ポリエス
テル樹脂は、架橋剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、帯電防
止剤、滑剤、離型剤、無機充填剤、顔料分散剤、顔料あ
るいは染料などの各種配合剤を、本発明の目的を損なわ
ない範囲で含有していてもよい。

【００２４】上記飽和ポリエステル樹脂製ボトルとして
は、自立型ボトルが挙げられる。図１に自立型ボトルの
一例を示す。図中、２は口栓部であり、３は上肩部であ
り、４は胴部であり、５は底部である。

【００２５】本発明に係る飽和ポリエステル樹脂製ボト
ルは、ボトルへ加熱した飲料等を充填してもボトルが変
形、膨張、収縮する割合が小さい。このため加熱滅菌処
理された飲料等を高温でボトルに充填しても、ボトル胴
部の変形を小さく保つことができる。また、本発明に係
る飽和ポリエステル樹脂製ボトルは、透明性に優れてい
る。

【００２６】次に、本発明に係る飽和ポリエステル樹脂
製ボトルの製造方法について具体的に説明する。本発明
に係る飽和ポリエステル樹脂製ボトル１は、たとえば図
１に示すように口栓部２、上肩部３、胴部４および底部
５を有している。

【００２７】このようなボトルを製造するには、まず、
上記のような飽和ポリエステル樹脂からプリフォームを
成形する。プリフォームは、飽和ポリエステル樹脂を融
点以上、分解開始温度以下に、ポリエチレンテレフタレ
ートの場合は２７０〜３２０℃に加熱して溶融したの
ち、従来公知の方法、たとえば射出成形、押出成形など
によって製造することができる。

【００２８】本発明では、このプリフォームを予熱した
後、二軸延伸ブローすることにより、ボトルが製造され
る。プリフォームを予熱する温度は、９５〜１１５℃、
好ましくは１００〜１１０℃の範囲である。

【００２９】延伸倍率は、通常の延伸倍率よりも高めに
することにより、結晶化度を適正にコントロールでき
る。二軸延伸ブローする際の延伸倍率は、縦延伸倍率で
２.５倍以上、好ましくは２.７〜３.３倍が望ましい。
また、横延伸倍率は３.５倍以上、好ましくは３.７〜
４.５倍が望ましい。

【００３０】二軸延伸ブロー成形する際のブロー用流体
の温度は、１０〜４００℃、好ましくは２０〜３００℃
であることが望ましい。ブロー用流体としては、空気、
窒素、水蒸気、水などが挙げられ、このうち空気を用い
ることが好ましい。

【００３１】本発明では、上記のように二軸延伸ブロー
成形に続き、ヒートセット処理が行われる。ヒートセッ
ト処理は、結晶化度の向上を目的とするものではなく、
胴部の非晶部の残留歪の緩和して、配向度を向上させる
のを目的としている。このため、従来行われているよう
な過酷なヒートセット条件は必要としない。

【００３２】ヒートセット条件は、得られたボトルを９
０〜１３０℃、好ましくは１００〜１２０℃の金型に、
３秒以上、好ましくは５秒以上接触させることにより行
われる。

【００３３】本発明では、上記のように二軸延伸ブロー
成形した後、得られた二軸延伸ブロー成形ボトルのヒ−
トセットを行ことによって、ボトル胴部の結晶化度が２
５〜３５％であり、胴部の非晶部の配向度が０.１４以
下であり、耐熱性に優れたボトルを得ることができる。

【００３４】なお、本発明において、前述したような二
軸延伸ブロー成形を行い、さらにヒートセットを行った
ボトルは、冷却してから取り出すことが好ましい。冷却
方法としては、ボトルの内部に、たとえば冷却されたガ
スを吹込むことにより、ボトルの内側から外側（外表
面）に向かって冷却する「内部冷却法」を用いることが
好ましい。このように内側（ボトル中空部）からボトル
を冷却すると、ボトルの変形、収縮等を起こさずにボト
ルを金型から取出すことができる。

【００３５】ボトル内部の冷却温度としては、通常、−
１５０℃〜＋５０℃、好ましくは−１００℃〜＋４０℃
であることが望ましい。なお、このようなボトルの冷却
時には、ボトルの外側の表面温度はガラス転移温度（Ｔ
ｇ）以下となるようにすることが好ましい。冷却用ガス
としては、空気、窒素などが挙げられ、空気が好ましく
用いられる。

【００３６】本発明に係る飽和ポリエステル樹脂製ボト
ルの製造方法では、特定の方法により延伸ボトルを成形
することにより、得られるボトルの耐熱特性を向上させ
ているので、加熱した飲料を充填した後のボトル変形を
減少させ、ボトルの自立性を保持することができる。ま
た、本発明に係る飽和ポリエステル樹脂性ボトルの製造
方法は、ヒートセット温度が従来より低いためボトルを
冷却する必要がなく、また金型内を清掃する必要もない
ので、ボトルの成形サイクルを短くすることができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明に係る飽和ポリエステル樹脂製ボ
トルは、ボトル胴部の結晶化度と非晶部の配向度のバラ
ンスが優れているために、耐熱性および透明性に優れて
いる。したがって、ジュース、お茶、スポーツドリンク
などの内容物を高温で充填することができる。

【００３８】本発明に係る飽和ポリエステル樹脂製ボト
ルの製造方法は、耐熱特性および透明性に優れたボトル
を製造することができる。また、ボトルの成形サイクル
を短くすることができる。

【００３９】

【実施例】以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体
的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるも
のではない。

【００４０】［ボトル胴部の非晶部の配向度の測定］配
向度を測定するには蛍光剤を使用する。蛍光剤として
は、たとえば4,4'-ビス( メチルベンゾキサゾール1-2"-
イル)-スチルベン（住友化学工業製ホワイトフロアー
ＰＳＮ）などの分子鎖の配向を反映するものを選択す
る。以下、具体的に測定方法を説明する。

【００４１】まず、ボトルから、３ｃｍ四方の試験片を
切り出し、蛍光剤を含有するキシレン溶液に約１時間浸
漬する。浸漬後、試験片を溶液から取り出し、外表面に
付着している蛍光剤をキシレンで洗い流した後に、濾紙
に載せて乾燥させる。乾燥した試験片を変更蛍光光度計
（日本分光社製ＦＯＭ−１型）にセットし、蛍光の平行
成分（Ｉ‖）および垂直成分（Ｉ⊥）のチャート上での
面積を求め、以下の２式で配向度ｆを算出する。

【００４２】Ｐ＝（Ｉ‖−Ｉ⊥）／（Ｉ‖＋Ｉ⊥） ｆ＝Ｐ／（１−Ｐ） ［結晶化度の測定］ボトルの胴部から２mm角の切片を切
り出し、密度勾配管法によって密度σ（g/cc）を求め、
以下の式により結晶化度ｘを算出する。

【００４３】ｘ＝１.５０１×（σ−１.３３５）／０.
１６６σ×１００（％） ［耐熱性の評価］９０℃の熱水を充填し、充填後の形状
の変化を目視で評価した。また、胴部をシート状に切り
出し、９０℃のエアーオーブン中で１０分間加熱処理
し、収縮率測定した。この場合、ボトルの縦方向（Ｍ
Ｄ）と横方向（ＴＤ）の両方向の熱収縮率を測定した。

【００４４】［ヘイズの測定］ボトルの胴部から２cm角
の切片を切り出し、ASTM D-1003 の方法に準じて測定し
た。

【００４５】

【実施例１】極限粘度が０.８０のポリエチレンテレフ
タレートを名機製作所製Ｍ−１００Ａ射出成形機で、ボ
トルにしたときに縦延伸倍率２.７倍、横延伸倍率３.９
倍となるような大きさのプリフォームに成形した。この
時の成形温度は２９０℃であった。

【００４６】次に、該プリフォームを赤外線ヒーターで
胴部中央部の表面温度が１０５℃となるように加熱し
て、ＣＯＲＰＯＰＬＡＳＴ社製ＬＢ−０１成形機で延伸
ブローして、図１に示すようなボトルを形成した。この
時、ブロー金型を９０℃に加熱し（ヒートセット温
度）、ボトルを５秒間接触してヒートセット処理を行
い、次にボトルを４０℃以下に冷却後、金型より取り出
した。

【００４７】このようにして作成したボトルについて、
明細書中に定義した耐熱性の評価をした。結果を表１に
示す。

【００４８】

【実施例２〜８、比較例１〜２】実施例１において極限
粘度、縦延伸倍率、横延伸倍率、ヒートセット温度、ヒ
ートセット時間を表１の通りに変更した以外は実施例１
と同様に成形を行い、ボトルを作成した。

【００４９】このボトルについて、実施例１と同様に明
細書中に定義した耐熱性の評価をした。結果を表１に示
す。

【００５０】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る飽和ポリエステル樹脂製ボトル
の一例を表す概略正面図である。

【符号の説明】 １ … ボトル ２ … 口栓部 ３ … 上肩部 ４ … 胴部 ５ … 底部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｌ 22:00 Ｃ０８Ｌ 67:02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線分析により測定した胴部の結晶化度
   が２５〜３５％の範囲であり、かつ蛍光光度計を用いて
   測定した胴部の非晶部の配向度が０.１４以下であるこ
   とを特徴とする飽和ポリエステル樹脂製ボトル。
2. 【請求項２】 前記飽和ポリエステル樹脂がポリエチレ
   ンテレフタレートであることを特徴とする飽和ポリエス
   テル樹脂製ボトル。
3. 【請求項３】 飽和ポリエステル樹脂からなるプリフォ
   ームを、９５〜１１５℃に加熱して縦２.５倍以上、横
   ３.５倍以上に延伸して二軸延伸ボトルを成形した後、
   ９０〜１３０℃の金型に３秒以上接触させて請求項１ま
   たは２に記載の飽和ポリエステル樹脂製ボトルを製造す
   ることを特徴とする飽和ポリエステル樹脂製ボトルの製
   造方法。