JPH11314335A - 高強度の曇りのない透明物品を形成するための同時加工可能な多層積層体及びそれを製造する方法 - Google Patents

高強度の曇りのない透明物品を形成するための同時加工可能な多層積層体及びそれを製造する方法

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JPH11314335A
JPH11314335A JP11001423A JP142399A JPH11314335A JP H11314335 A JPH11314335 A JP H11314335A JP 11001423 A JP11001423 A JP 11001423A JP 142399 A JP142399 A JP 142399A JP H11314335 A JPH11314335 A JP H11314335A
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multilayer laminate
laminate
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JP11001423A
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Robert M Kimmel
ロバート・エム・キンメル
Arno E Wolf
アルノ・エー・ヴォルフ
John A Penoyer
ジョン・エイ・ペノイアー
Douglas D Roth
ダグラス・ディー・ロス
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HNA Holdings Inc
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】様々な多層形態に処理した後に強度が高く、曇
りが少なく、もしくは全くなく、かつ透明である特性を
有する層を備える、高Tg層及び少なくとも1つの低T
g層を有する同時加工可能な多層積層体は包装及び容器
とその製法を提供する。 【解決手段】少なくとも1種の結晶化速度抑制剤を含む
第1熱可塑性ポリマーの少なくとも1つの低Tg層を有
する。結晶化速度抑制剤の総量は加熱の際に低Tg層に
おける実質的な曇りを防止するのに有効なものである。
大部分の用途において、この結晶化速度抑制剤の総量は
また、その積層体を処理の間に延伸する際に少なくとも
1つの低Tg層の歪誘発結晶化を実質的に抑制しない。
本発明の多層積層体は低減した収縮及び/又は高い防御
特性のような改善された特性を有しており、積層体にこ
れらの改善された特性を付与するのに用いられる高Tg
材料の量は非常に少ない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多層シート成形組成
物、配向フィルム、予備成形物、食品もしくは飲料容器
を含む容器、又は他の多層構造体の形態に加工された後
に、実質的に曇りがなく明澄度が高い高強度の透明層を
少なくとも1つ有する同時加工可能な多層積層体、及び
そのような積層構造体を形成する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】食品及び飲料製品並びに他の家庭用品を
包装するため、毎年何十億という容器及び包装製品が製
造されている。特定の使用又は用途に応じて、様々な材
料がこれらの容器の製造に用いられている。容器製造者
並びに食品及び飲料販売業者は、包装用途のデザインに
関する要求と所与の容器を製造する上での経済性との釣
り合いをとらなければならない。デザインの要求には、
しばしば、表面の光沢及び反射性、容器壁の明澄性、並
びに容器壁材料の透明性及び曇りの水準のような視認可
能な容器特性が含まれることがある。これらの視覚的特
性は、機能性及び審美性の両方の理由から、コスト効果
の高い包装材料の選択において重要である。包装材料の
選択の審美的要素は、包装製品、例えば、食品もしくは
飲料を購入しようとする消費者の判断が最終的にその容
器の外観に左右される可能性があるため、消費者の好み
によっても変動し得る。これらの視覚的特性の機能的側
面は、一般に、容器及び/又は製品の検査、特には充填
された容器の検査に関連する。
【0003】ガラス容器が広く用いられており、これは
曇りがほとんど、もしくは全くない透明性及び明澄性の
特性を有する。ガラスのこれらの視覚的特性は、一般
に、所与の容器の使用の機能的及び審美的要求を満た
す。また、ガラス容器は耐熱性に加えて気体遮断特性を
有しており、炭酸ソフトドリンク及びビールはもちろ
ん、酸素に敏感な腐敗しやすい製品及び85℃以上で滅
菌もしくは容器に加熱充填しなければならない製品の包
装にも適するものとなっている。ガラス容器の初期コス
トは低いが、使用済みガラス容器を再利用しようとする
努力は再利用施設への重いガラス容器の輸送に関わる輸
送コストによって妨げられている。これら輸送コスト
も、ガラス容器が利用者に向けて出荷されるとき、又は
それらに新たな製品が充填されてそれらの販売拠点に出
荷されるときのコスト要因でもある。さらに、ガラス容
器は壊れやすく、かつ扱いにくい。
【0004】他方、プラスチック製の容器が、それらの
軽量さ、耐久性及び耐破砕性の組み合わせのため、しば
しば消費者及び包装業者によって選択される。プラスチ
ック容器は様々な異なるポリマーから形成することがで
きる。選択されるポリマー材料に応じて、気体もしくは
水蒸気遮断特性、衝撃強さ、透明性及び耐熱性のような
その容器の特定の特性を達成することができる。ポリエ
チレン及びポリプロピレンのようなポリオレフィンは水
蒸気に対する遮断特性を有するが、一般に透明性及び光
沢の観点からは不十分である。ポリ塩化ビニルは気体遮
断特性を有しかつ透明性の点では十分であるが、耐熱性
に劣る。ポリカーボネートは良好な透明性及び蒸気滅菌
に耐えるのに十分な耐熱性を有するが、良好な気体及び
水蒸気遮断特性を持たない。
【0005】ポリエチレンテレフタレート(PET)
は、その優れた透明性及び衝撃強さのため、容器の製造
において広く用いられている。特定の用途においては、
ポリエチレンテレフタレートは水蒸気及び気体に対する
十分な遮断特性をも有する。ポリエチレンテレフタレー
トは、非晶質状態もしくは結晶状態のいずれか、又は非
晶質及び結晶状態の両者の組み合わせで存在し得る結晶
性ポリマー材料である。そのガラス転移温度を上回るが
融点を下回る温度に加熱したとき、ポリエチレンテレフ
タレートは、直ちに生じるものではないが、その非晶質
状態から結晶状態への転移を受ける。同様に、その融点
からガラス転移点に徐々に冷却したとき、ポリエチレン
テレフタレートは、結晶化、つまり非晶質相から結晶相
への転移を受ける。この転移はいずれも直ちに生じるこ
とはなく、実質的に非晶質のポリエチレンテレフタレー
トは、Archerの米国特許第4,414,266号に開示
されるように、溶融物から急速に冷却することにより得
ることができる。
【0006】結晶性ポリエステルを加熱したときの結晶
化は、そのポリマー中に存在する結晶のさらなる成長、
又は新たな結晶の形成、又はその両者によるものであり
得る。ポリエステル材料の多くの物理的及び化学的特性
は、結晶化度の水準が増加するにつれて変化し、様々な
技術がポリマー中の結晶化の量を特徴付けるのに用いら
れる。結晶化度は、例えば光学もしくは電子顕微鏡技術
により直接観察することができ、又は屈折技術により推
測することができる。
【0007】ポリエチレンテレフタレートのようなポリ
エステルの結晶化挙動は、しばしば、そのポリマーの試
料についての比熱vs温度曲線もしくは示差走査熱量計
(DSC)曲線のいずれか、又はその両者によって決定
される。ガラス転移温度(Tg)を上回る温度で結晶化
が始まるが、これは比熱曲線における急激な低下及び示
差走査熱量計曲線における鋭角の上向きピークの両者に
よって示される。示差走査熱量計によって決定されるポ
リエステルの結晶化開始温度は、発熱性結晶化反応が始
まる温度、すなわち発熱性結晶化反応曲線のピークに向
かう上昇の開始である。示差走査熱量計によって決定さ
れるポリエステルのピーク結晶化温度は、発熱性結晶化
反応がピークに達する温度である。示差走査熱量計によ
って決定されるこれら結晶化開始温度とピーク結晶化温
度とは、両者ともその材料のガラス転移温度と溶融温度
(Tm)との間の範囲内にあり、両者ともポリマーの鎖
長及び組成、並びに加熱速度に依存する。
【0008】非晶質相ポリマー鎖は、そのポリマー材料
がガラス転移点を上回っている間にそれぞれ1方向もし
くは2方向に力を加えることにより、一軸又は二軸方向
に配向させることができる。二軸方向に配向した平坦な
フィルムのような製品及び平坦なシートから熱形成され
たカップのような成形体は、Tgを上回る温度での延伸
及び/又は成形の結果生じる、寸法安定性、耐熱性及び
強度を含む改善された機械的特性を示す。
【0009】Tgを上回る加工温度でのPETシートの
一軸性延伸特性を決定すれば、その材料が、そのような
温度では制御されかつ均質化された様式で生じることが
分かる。より高い歪レベル、すなわち延伸比の水準で
は、応力が急激に増加し、破裂する前に歪硬化が生じ
る。歪硬化による強度及び剛性の発現は、炭酸ソフトド
リンク用の容器の製造のような用途において重要であ
り、そのようなプロセスにおいては、85〜100℃の
オーダーのPET加工温度がしばしば用いられる。その
ようなプロセスにおける樹脂温度が110℃を上回るま
で上昇すると、そのポリマーの流動性がより高くなり、
所与の程度の歪硬化を達成するのにより高い延伸が必要
となる。このより高い延伸で達成される配向の量は、よ
り低い温度で同じ延伸比で得られるものより少ない。こ
れは、熱延伸ポリマーにおいてより低い強度を生じる。
とはいえ、おそらくは配向の程度が低いためであろう
が、収縮は減少する。
【0010】延伸ポリマーにおいて特性に影響を与える
別のプロセス変数は歪速度である。大きい歪速度では、
解鎖及び鎖の移動に対する相当程度の分子の抵抗が存在
する。歪速度が増加するに従って歪硬化はより小さい延
伸比で生じる。また、大きい歪速度では、その生成物に
おいてより程度の高い結晶化度が達成される。結晶化度
の増加は生成物の剛性を生じるが、より高い水準では脆
性及び分子の移動に対する抵抗を生じる可能性があり、
これは生成物の特性及びさらに処理を受ける能力に悪影
響を及ぼす可能性がある。
【0011】したがって、予備成形物又はパリソンの二
軸配向吹込み成形により形成されたポリエステル容器
は、優れた歪誘導剛性並びに、最適化された吹込み成形
プロセスにおいて生じる歪誘導配向及び歪誘導結晶化度
の結果生じる機械的強度特性を有し得る。このポリマー
鎖の歪誘導配向及び歪誘導結晶化度は室温でそのポリマ
ーに固定される。しかしながら、ポリエチレンテレフタ
レートのガラス転移温度は約70℃であるため、ポリエ
チレンテレフタレートの二軸配向容器を少なくとも約8
5℃の温度での標準熱充填用途において用いた場合、軟
化したポリマーにおける歪配向が解放される。二軸配向
ポリエチレン容器がそれらのTgを上回って加熱される
場合、歪配向直線化ポリマー分子鎖はそれらの天然の螺
旋形状を再獲得する傾向にあり、これは吹込み成形容器
を収縮及び歪曲させる。さらに、PET予備成型物又は
容器が実質的にTgを上回る温度、特には上に論じられ
るPET処理の正常な100℃上限を上回る温度に加熱
される場合には、(温度に応じて)短期間の後、加熱誘
導結晶成長の結果としてポリマーの視認可能な白色化又
は曇りが生じる。
【0012】Ota らの米国特許第5,261,545号
には二軸配向吹込み成形ポリエステル樹脂容器の製造方
法が開示されており、この方法では、吹込み成形プロセ
スにおいて実質的に配向を受けない首部及び底部のよう
な容器の部分のみが、それらの部分における球晶組織の
密度を高めるために加熱された後に徐冷される。このプ
ロセスは、耐熱性、剛性及び耐内容物性を、ポリマー分
子が二軸配向されている容器の配向円筒状区画に存在す
るものと同じ程度にまで改善する。
【0013】Yoshida ら、米国特許第5,068,13
6号においては、ヒートセット技術が、吹込み成形容器
の壁部を100〜130℃の加熱温度の下に保持して残
留歪を除去することによりポリエチレンテレフタレート
をヒートセットするために開発され、また、熱風又はヒ
ーターで容器の開放端部を結晶化及び白色化する技術も
開発されたことが報告されている。このプロセスによ
り、85℃という高温の内容物を熱充填することが可能
な耐熱性ポリエチレンテレフタレートが出きることが開
示されている。しかしながら、これらの技術は複雑であ
り、相当な処理時間及びさらなる設備投資を必要とす
る。
【0014】Watsonの米国特許第4,711,624号
は、高温で寸法的に安定である端部開放熱可塑性管状物
品を作製するための装置を開示する。端部開放ポリマー
管を固定及び加熱された外型と冷却されたマンドレルと
の間に配置し、ここでこのポリマー管は型に対して垂直
方向に置き換えることが可能であり、かつそのポリマー
管を軸方向に固定するためにそのポリマー管の両端を締
め付ける。ポリマー管を放射状に広げて熱型に接触さ
せ、寸法的な安定性を確実なものとするのに十分な時間
接触させたままにした後、収縮させて冷却したマンドレ
ルと接触させる。マンドレルはそのポリマーのガラス転
移点を下回る温度に維持する。食品又は飲料用途のポリ
エチレンテレフタレート製容器の製造について、適切な
ヒートセット温度が150〜230℃であり、5秒のオ
ーダーの期間、少なくとも3.4バールの圧力を加える
ことが開示されている。
【0015】Sugiura らの米国特許第5,445,78
4号には、耐熱性PETボトルを作製するための多工程
プロセスであって、予備成型物を加熱し、それを熱型に
吹込み成形して第1中間成形ボトル形ピースを形成する
ことから開始し、その第1ピースをより高温に加熱して
第2中間成形ボトル形ピースを形成し、かつその第2ピ
ースをその耐熱性容器について予想される最大実用温度
よりも高い温度に加熱された型に吹込み成形するプロセ
スが開示されている。この容器は、二軸配向吹込み成形
プロセスからの残留応力を持たないものとして開示され
る。
【0016】Maruhashi らの米国特許第4,803,0
36号には、ポリエステル容器の耐熱性を改善するため
の多工程ヒートセットプロセスが存在し、ヒートセット
を吹込二次成形型において圧伸吹込二次成形と同時に行
う方法が、設備のコストが少なく、かつ工程がより少な
いために好ましいものと考えられることが報告されてい
る。しかしながら、このプロセスの製造速度は、圧伸吹
込操作の後のヒートセットに必要な型内での滞留時間が
比較的長いことに加えて容器を圧伸する前の冷却時間の
ため、依然として低い。Maruhashi らの特許によると、
分子配向の圧伸吹込二次成形及びヒートセットが同時に
行われる中空形成体を調製するためのプロセスにおい
て、圧伸成形された予備成形物が可能な限り高い温度で
維持される場合、予備成型物が圧伸成形されたものであ
ってもヒートセットが可能であり、かつ形成された容器
の型内での滞留時間が劇的に短縮されることが期待され
る。しかしながら、高温での非晶質予備成型物の予備加
熱は、予備成型物の熱変形及び圧伸成形工程での厚みが
不均一であるというような問題を引き起こす。また、ポ
リエステルの熱結晶化により白色化及び圧伸性の減少も
生じる。Maruhashi らの米国特許第4,803,036
号には、中空成形型、ポリエステル予備成型物及びその
予備成型物に吹き付ける空気を予め決められた水準に維
持し、かつ予備成型物を圧伸するための高速圧伸プロセ
スを用いることにより、予備成型物の温度が内部摩擦に
よる加熱の温度又は結晶化による加熱の温度よりも高く
なり、圧伸成形及びヒートセットが同時に進行して、収
縮に対する耐性を有する容器が高い製造速度で得られる
ことが開示されている。圧伸速度が高くなるに従い、8
8℃で熱充填した場合の形成された容器における熱収縮
の量が減少することが開示されている。また、予備成型
物の温度が高くなるに従い、熱充填した場合の形成され
た容器における熱収縮の量が減少することも開示されて
いる。しかしながら、米国特許第4,803,036号
には、そのような予備成型物が115℃に加熱された場
合、その予備成型物は結晶化して白色化し、形成された
ボトルも白色化することが開示されている。さらに、高
温で予備成型物が軟化している間に吹込二次成形が行わ
れたため、ボトルの軸が予備成型物の軸から偏向してい
た結果として厚みの不均一が生じた。したがって、ボト
ルの薄い部分が熱充填の際に容易に変形した。米国特許
4,803,036号におけるこの熱可塑性ポリエステ
ルは、主としてエチレンテレフタレート単位を含んでな
るものであることに加えて、2重量%未満のジエチレン
グリコールを含む修飾ポリエチレンテレフタレート樹脂
であるものとして開示されている。
【0017】Dalgewicz III らの米国特許第5,34
4,912号、第5,346,733号及び第5,35
2,401号には、良好な気体遮断特性を有することに
加えて約−60ないし約200℃で加熱された際の線寸
法の収縮が約0%ないし6%である、“溶融−成形(me
lt-to-mold)”プロセスから得られるポリエステル物品
が開示されている。その成形ポリエステル物品は、実質
的に配向されていない結晶性熱可塑性ポリエチレンテレ
フタレートホモポリマーを非晶質状態まで加熱し、その
組成物をそのピーク結晶化速度温度を上回る温度で維持
し、そしてその組成物をその温度で、もしくはそれを上
回る温度でグラム当たり約0.0ないし約〜2.1カロ
リーの再結晶化のエンタルピーを有する結晶性組成物を
もたらすのに十分な時間、形状付与表面と接触させるこ
とにより調製される。その後、その成形物品を毎分約5
ないし約80℃の速度で冷却する。このプロセスによっ
て製造されるポリエステル物品については曇り又は透明
度の値は報告されていない。
【0018】耐熱性材料をYammotoらの米国特許第
5,102,705号に開示されるボトルのような容器
の形成に用いることができ、このボトルはポリエチレン
ナフタレート樹脂製であり、かつ比延伸指数(specific
stretch index)が130cm以上となるように予備成
型物を延伸することにより形成される。このボトルの形
成に用いられるポリエチレンナフタレート樹脂は60モ
ルパーセント以上のエチレン−2,6−ナフタレート単
位を有し、約120℃以上のTgを有する。しかしなが
ら、ポリエチレンナフタレート樹脂のコストはポリエチ
レンテレフタレート樹脂を大きく上回り、そのためその
ようなボトルは製造にコストがかかる。
【0019】しばしば、製造時間の追加及び/又は特別
な処理設備に対するさらなる資本支出を必要とする複雑
な処理技術を用いる代わりとして、又は単層容器の遮断
特性、高温特性もしくは他の性能特性を高めるために高
価な材料を用いる代わりとして、少なくとも2種類の異
なるポリマーの恩恵を一つの用途で得るために、多層構
造体が提唱されている。耐熱性、高強度、及び/又は遮
断特性を有する1層のポリマーをその構造体に付加し
て、改善された特性を備える多層積層体を製造すること
ができる。異なるポリマーの層を組み合わせることは、
多層積層体の形成に一般的に用いられる方法であって、
容器全体をその組合せ物で製造した場合よりも高価とな
るポリマーをほとんど用いることなく、異なるポリマー
層において獲得することができる異なる特性の利益を享
受できる方法である。
【0020】多層積層体、容器及び他の物品には、産業
界において多くの用途があり、特には包装用途がある。
Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology,
第3版,第10巻,第216頁(1980),Wiley-In
terscience Publication,John Wiley & Sons, New Yor
k には、そのような物品の作製に必要な材料及びプロセ
スがそれらの用途に加えて一般的に詳述されている。興
味深い別の論説は、例えば、W. Schrenk 及び E. Veaz
ey による“Films, Multilayer”, Encyclopedia of P
olymer Science and Engineering,第7巻, 106(1
980)である。一般に、このような物品は個々のポリ
マーを射出もしくは押出操作で同時加工することによ
り、又は個別に形成された層を一緒に積層することによ
り、又はこれらのプロセスを組み合わせることにより調
製される。ここで論じられる同時加工は、少なくとも2
層のポリマー材料を形成し、及び/又は引き続いて処理
することを指す。これらの用途において用いられる一般
的なポリマーには、ポリエチレン、ポリプロピレン、エ
チレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩
化ビニリデン、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボ
ネート、ポリスチレン、アクリロニトリル共重合体等が
含まれる。積層体、フィルム、シート等における所望の
特性は意図される用途に依存するが、一般には、張力及
び衝撃強さのような良好な機械的特性、加工性、引裂抵
抗、気体遮断特性、防湿特性、光学特性、熱及び寸法安
定性等が含まれる。
【0021】しかしながら、多層積層体の成形に用いる
ことができるプロセス、例えば、多くの利用可能な吹込
み成型法のうちの1つにより容器を製造するプロセス
は、配合樹脂及び/又は積層体のような多成分ポリマー
材料を用いる場合には、しばしばより複雑なものにな
る。
【0022】多層積層体から有用な物品を形成するこの
ような方法は、しばしば、積層体の各層を1つ以上の方
向に延伸し、膨張させ、もしくは伸長させ、又は別の方
法で変形させることを必要とする。この延伸、伸長又は
他の変形は、溶融物からの積層体もしくは個々の層の形
成処理と同時に行うことができ、又は引き続く形成操作
の一部であってもよい。このような形成方法には、押出
フィルムの一軸及び二軸延伸、多層積層体の熱形成、押
出もしくは射出成形管の吹込み及び予備成型物もしくは
パリソンの延伸吹込成形が含まれるがこれらに限定され
るものではない。
【0023】引き続く形成操作は、通常、全ての層がそ
れらのTgを上回って加熱されるような加熱の適用を必
要とする。例えば、多くの容器形成法は、多層積層体
の、その積層体中に存在するあらゆるポリマー材料を延
伸するのに十分な温度での均一な延伸又は膨張を必要と
する。積層体を、破砕、引裂、又は層内に欠陥が生じる
ことによる他の方法でのあらゆる層の一体性の破壊なし
に同時加工すること、例えば、延伸又は膨張させること
が可能であることが有利である。積層体の層内に結晶化
度が生じてその結果視認できる曇りが生じ、及び/又は
成形性及び延伸性に影響が及ぶことは、その積層体の特
定の用途次第では欠点であるものと考えられることがあ
る。
【0024】Valyi の米国特許第3,869,056号
には、単一のプラスチックを用いることにより容器に対
する要求及び仕様の全てを満たすことが困難である場合
には、いつでも、その容器壁が2種類以上の物質を含ん
でなる裏打ち容器が単一のプラスチックが持たない特性
を提供することが開示されている。
【0025】Sumidaらの米国特許第5,364,669
号及び第5,405,565号は、両方とも、気体遮断
特性を有する液晶ポリマー、接着層、及びポリアルキレ
ンテレフタレート、オレフィンポリマー、ナイロン、ポ
リカーボネート等の熱可塑物質から形成される熱可塑性
層を含む複合フィルムを開示する。この複合フィルムは
良好な包装材料として適する。Sumidaらは、溶融液晶ポ
リマーを溶融物から二軸延伸することが可能であるもの
の、その溶融液晶ポリマーフィルムをダイから上方に押
出す際に困難を生じることになる低溶融粘度及び溶融フ
ィルムの弱さに関わる問題を防ぐためダイから下方に押
出すべきであることを開示している。Vectra7 A900(ニ
ュージャージー州サマービルのヘキスト・セラニーズ社
(Hoechst Celanese Corporation)の商標)完全芳香族
液晶ポリエステル樹脂を、290℃、5.5の吹込比及
び6.0の延伸比で押出して多軸配向液晶ポリマーフィ
ルムを得る、Sumidaらのプロセスの例が提供されてい
る。ボトル又はジャーを得るための吹込成形及び延伸吹
込成形は開示されていない。
【0026】Kashimura らの米国特許第5,326,8
48号には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、
ポリエチレンナフタレート(PEN)、又はPET及び
PENの共重合体のようなポリエステルをヒドロキシナ
フトエ酸及びヒドロキシ安息香酸をベースとする通常の
液晶ポリエステル構造単位、又はヒドロキシナフトエ酸
単独をベースとする単位と組み合わせる混成共重合プロ
セスによって製造された熱互変性液晶ポリエステルが開
示されている。Kashimura らは、優れた成形性及び気体
遮断特性の両者を達成することを提唱し、かつカップ及
びボトルのような積層容器を製造するための、液晶ポリ
エステル組成物の層をポリエステル、ポリオレフィン及
びポリアミドのような他のポリマーの層と共に有する積
層体を開示している。非延伸シートを深絞りすることに
より形成された形状を作製することが可能なポリエステ
ル組成物がヒドロキシナフトエ酸及びヒドロキシ安息香
酸をベースとする単位との組み合わせでPETを含むも
のとして開示されている。しかしながら、この深絞り組
成物の気体遮断特性が、時折、深絞りに適するものとし
ては開示されていない他の開示組成物によって得られる
気体遮断特性よりも劣り得ることが開示されている。Ka
shimura らによって開示される液晶ポリエステル組成物
の全てにおいて、液晶ポリエステル中に脂肪族ジヒドロ
キシ成分が少なくとも15モルパーセント存在しなけれ
ばならない。ボトルの形成及び吹込成形が開示されてい
るものの、それらは実証も、ボトルの形成又は吹込成形
についての延伸比の開示もなされていない。100℃な
いし240℃に加熱された組成物のフィルムの3×3の
比での二軸延伸が開示されている。
【0027】LCP層を含む他の延伸可能な多層積層体
及び物品が提唱されている。例えば、JP5,177,
797Aには、熱可塑性樹脂及びLCPの層を含む積層
体から多層容器を作製することができることが開示され
ている。類似の性質の他の開示及び興味深い他の開示に
は、例えば、JP5,177,796A;JP1,19
9,841A;JP5,169,605A;及びWO
9,627,492Aが含まれる。
【0028】Valyi の米国特許第3,955,697号
には、アセタールポリマー、ポリカーボネート、フェノ
キシ樹脂、ポリスルホン、ポリオレフィン、ポリイミン
又はイオノマー樹脂のような耐熱性プラスチックの2つ
の層の間に閉じ込められた遮断層を有する耐熱性容器が
開示されている。外層及び内層は同じであっても異なっ
ていてもよい。この遮断材料は、ポリ塩化ビニリデン、
ポリ酢酸ビニル、アクリロニトリルポリマー及びメタク
リロニトリルからなる群より選択される。Valyi は、得
られる容器においてその遮断層が耐熱性プラスチックの
2つの層の間に閉じ込められるように裏打ちを積層体か
ら作製し、又は挟むことを開示している。その使用にお
いて、この発明の容器が高温に晒される場合、耐熱層の
間に閉じ込められた低溶融層は高い使用温度に応じて溶
融しないとしても軟化する可能性があり、おそらくはそ
うなる。しかしながら、この低溶融層は閉じ込められか
つ隣接する保護層に実質的に合体するため、移動性を欠
き、所与の位置に留まっているいるに違いない。したが
って、冷却により、この低溶融層は変化することなくそ
の正常状態を回復する。
【0029】Okudairaらは、米国特許第4,535,9
01号及び英国特許出願GB2091629A号におい
て、多層パリソンを連続的に射出積層成型する場合、内
層を形成する溶融結晶性熱可塑性樹脂、特にはポリエチ
レンテレフタレートを急冷により透明非晶質状態で固化
することを開示している。しかしながら、中間層又は外
層を引き続き溶融樹脂として形成する場合、溶融樹脂が
非晶質樹脂内層又は(外層を形成する場合もは)中間層
の表面上を流動し、かつ内層又は内層及び中間層の両者
を通して冷却され、したがって、それらの層の界面部分
が両層の樹脂の加熱結晶化によって不透明になるため、
急冷することが困難である。Okudairaらによって開示さ
れるこの界面結晶化は、得られる多層射出成形パリソン
の吹込成形性を劣化させるだけではなく、両樹脂間の界
面接着性の低下及び吹込成形容器の物理的特性の劣化の
ような他の不利益をもたらす。Okudairaらは、射出成形
における多層パリソンの形成において、各々の樹脂を非
常に短い期間内に射出して互いに積層させるべきであ
り、したがって、ポリエチレンテレフタレートのような
結晶性樹脂が用いられる場合であっても、その樹脂を界
面領域での結晶化に必要な時間を与えることなく急冷で
きることを開示している。したがって、透明度の高い多
層パリソンが得られる。熱可塑性ポリエステルを含んで
なる最内層及び最外層を有する3層及び5層容器が好ま
しい。ポリカーボネートの中心層による耐熱性及びメタ
キシリレン基含有ポリアミドの中心層による良好な気体
遮断特性を有する容器が開示されている。
【0030】Beckの米国特許第4,550,043号に
は、Okudairaらの方法が、経済的に実行不可能であるよ
うな厚い中心遮断材料の層を有する予備成形物を生じる
ことが報告され、かつ熱可塑性樹脂の第1内層及び外
層、熱可塑性樹脂の内層及び外層に隣接し、かつこれら
の間に存在する遮断材料の薄い内層及び外層、並びにポ
リカーボネート又はアクリロニトリルのような高温で熱
的に安定な材料の中心層を有する吹込成形容器を形成す
るための5層射出成形予備成形物が開示されている。
【0031】Colletteらの米国特許第4,847,12
9号には、米国特許第4,550,043号においてBe
ckによって開示される予備成形物がその予備成形物の主
要部分である高温安定性熱可塑性物質から形成されるコ
アを有することが報告されており、かつ熱充填液体の包
装において用いられる、PET又は類似の飽和ポリエス
テルから主に形成される容器のための射出成形予備成形
物を形成するプロセスが開示されている。この予備成形
物は、5層構造である予備成形物の本体並びに主として
PETの外層及び高Tgポリマーから形成されるコアを
含む3層構造のものである予備成形物の首部を有する積
層構造のものである。この首部のコアを形成するものと
同じ高Tgポリマーは2つの薄層の形態でこの予備成形
物の本体に存在し、PETから形成することができる本
体の内層及び外層並びにコアの間に位置する。この高T
gポリマーはポリエチレンナフタレート、ポリカーボネ
ート、ポリアクリレート又は90℃を超すTgを有する
他の商業的に入手可能なポリマーであり得る。
【0032】Yamadaらの米国特許第5,035,931
号には、口部に9層構造を有し、ポリカーボネート、ポ
リアクリレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアセ
タール、ポリスルホン、ポリエチレンエーテルケトン、
ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリフェ
ニレンスルフィド、これらの樹脂の配合ポリマー及びこ
れらの樹脂の1以上とポリエチレンテレフタレートとの
配合ポリマーのような耐熱性樹脂層である5つの層を有
する多層予備成形物が開示されている。他の樹脂層はポ
リエチレンテレフタレート又は他の熱可塑性ポリエステ
ルもしくはコポリエステルであり得る。このYamadaらの
特許は容器の側壁部における耐熱性樹脂の使用は教示し
ておらず、容器のこの部分における耐熱性が延伸及びヒ
ートセットにより達成できることを開示している。
【0033】気体遮断特性を改善するためにキシリレン
基含有ポリアミド(MXナイロン)の遮断層を有するポ
リエチレンテレフタレートの多層パリソンが Kushidaら
の米国特許第4,501,781号並びに Shimizuらの
米国特許第4,728,549号、第4,816,30
8号、第4,868,026号及び第4,994,31
3号に開示されている。しかしながら、Shimizu らの特
許には、ポリエチレンテレフタレートのような熱可塑性
ポリエステルに対するMXナイロン樹脂の親和性が乏し
いことが開示されている。この欠点はYoshida らの米国
特許第5,068,136号において確認されており、
Shimizu らの米国特許第4,728,549号に開示さ
れる5層容器では、この容器に衝撃が加えられたとき
に、MXナイロン含有層(2つの中間層)とポリエステ
ル層(最内層、中心層及び最外層)との間に離層が生じ
ることが報告されている。これは、容器の層間剥離を起
こす部分での透明性の喪失を意味する。また、Yoshida
らの米国特許第5,068,136号には、Kushida ら
の米国特許第4,501,781号に開示された容器は
透明度が不十分であり、85℃で熱充填する際に容器の
変形及び漏出を生じることも報告している。
【0034】Nakamuraらの米国特許第4,743,47
9号及び第4,774,047号には、ポリアクリレー
トポリエチレンテレフタレート樹脂又はポリカーボネー
ト樹脂の中心耐熱性層を有するポリエチレンテレフタレ
ートの多層容器が開示されている。Yoshida らの米国特
許第5,068,136号において、ポリエチレンテレ
フタレート及びポリアクリレートを溶融混合することに
より得られるポリマーアロイが耐熱性容器の形成に用い
られているが、成形性及び遮断特性が低下することが報
告されている。Nakamuraらの米国特許第4,743,4
79号及び第4,744,047号に開示されるものの
ようなポリアリーレート及びポリエチレンテレフタレー
ト樹脂の層を用いる多層容器は、米国特許第5,06
8,136号により、酸素遮断特性に乏しいものとして
報告されている。
【0035】Yoshida らの米国特許第5,068,13
6号には、射出成形5層構造パリソンの二軸配向吹込成
形により形成される5層容器が開示されている。その中
心層、最内層及び最外層は、エチレンテレフタレートを
主要反復単位として含むポリエステル樹脂である。最内
層と中心層との間及び最外層と中心層との間の2つの中
間層は樹脂Bを含む。樹脂Bは、主要反復単位としての
エチレンテレフタレートをポリアクリレートと共に含有
するポリエステル樹脂又はそのポリエステル樹脂のポリ
アクリレートとのエステル交換反応により生成する樹脂
と、m−キシリレン基含有ポリアミドとの混合物を含
む。射出成形パリソンを100〜110℃の表面温度に
加熱し、容器の型に移して吹込成形し、4.45%の曇
り及び85℃で1.2%の体積収縮比を有する容器を得
たことが開示されている。また、中心層、最内層及び最
外層のポリエチレンテレフタレート樹脂を5%MXナイ
ロンで変性させることにより、19.7%の曇り及び8
5℃で1.6%の体積収縮比を有する吹込成形容器が得
られることも開示されている。
【0036】Hashimoto らの米国特許第5,115,0
47号には、高いガラス転移温度及び優れた耐熱性を有
するイソフタル酸単位から主として誘導されるコポリエ
ステルが望ましいものであり、かつイソフタレート含有
コポリエステルを得ることに関わる問題が、乾燥ポリエ
チレンテレフタレート樹脂を低Tgの乾燥イソフタレー
ト型コポリエステルと乾式配合することにより回避され
ることが開示されている。具体的には、高Tgイソフタ
レート型コポリエステルは、95〜60モル%のイソフ
タル酸単位及び5〜40モル%の2,6−ナフタレンジ
カルボン酸単位を含んでなるジカルボン酸単位並びに9
5〜70モル%のエチレングリコール単位及び5〜30
モル%の1,3−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベン
ゼン単位を含んでなるジヒドロキシ化合物単位から誘導
される。この高Tgイソフタレート型コポリエステル
を、5〜50重量パーセントの量で、50〜95重量%
のポリエチレンテレフタレートと組み合わせて75〜8
5℃のTgを有するポリエステル組成物を形成すること
ができる。ポリエステル組成物を形成するためにコポリ
エステルと組み合わせられるポリエチレンテレフタレー
トは、テレフタル酸及びエチレングリコール以外に、そ
れぞれ、10〜20モル%のジカルボン酸単位又はエチ
レングリコール単位を含んでいてもよい。イソフタレー
ト型コポリエステル及びPET/イソフタレートコポリ
エステル配合物の両者をポリアルキレンテレフタレー
ト、好ましくはポリエチレンテレフタレートの層に積層
することができる。高Tgイソフタレート型コポリエス
テルが95モルパーセントを上回るイソフタル酸含量を
有する場合、得られるコポリエステルは十分に高いTg
を持たず、イソフタル酸含量が60モルパーセント未満
である場合には、得られるコポリエステルのTgが高す
ぎて高Tgイソフタレート型コポリエステルとポリエチ
レンテレフタレートとの配合物、又はこのコポリエステ
ルの多層積層体を十分に延伸することができない。延伸
吹込成型法により射出成形予備成形物もしくは押出予備
成形物から80〜120℃の延伸温度でポリエステル容
器を製造することができる。このポリエステル容器の剛
性を改善するため、ポリエチレンテレフタレートの層を
このポリエステル組成物の内層及び外層に積層すること
ができる。このHashimoto らの特許によりその積層予備
成形物及び積層吹込成形物品について優れた透明性及び
耐熱性は開示されているが、延伸吹込成形ボトルについ
ての熱充填収縮値は報告されなかった。
【0037】Poらの米国特許第5,213,856号に
は、酸成分が50モル%ないし80モル%のイソフタル
酸もしくはそれらの誘導体及び50モル%ないし20モ
ル%の2,6−ナフタレンジカルボン酸もしくはそれら
の誘導体から誘導される非晶質コポリエステルが開示さ
れている。このコポリエステルは酸素遮断特性及び73
℃以上のTgを有する。これらは2以上の他のポリマー
層の間に同時押出し、中空容器に形作ることができる。
【0038】Shepherdらの米国特許第5,006,61
3号には、ポリエチレンテレフタレート及びポリエチレ
ンナフタレート、及び高Tgを有しかつ10%未満の曇
りを有する熱充填容器の形成に適する相溶化量のコポリ
エステルの配合物が開示されている。積層体は開示され
ていない。
【0039】Yatsu らの米国特許第4,874,647
号には、透明度を維持しながら熱充填操作に耐えるのに
十分な耐熱性を有する透明ポリエチレンテレフタレート
が未だに利用可能ではないことが開示されている。
(1)ポリアリーレートのような耐熱性樹脂の積層、
(2)ヒートセット後の成形、及び(3)結晶化度を改
善するための溶媒での成型容器の処理を含む、ポリエチ
レンテレフタレートから耐熱性中空容器を得るための従
来の方法が、全て特別な成形手段を用いることにより、
又は成形後に処理を加えることにより、ポリエチレンテ
レフタレートに耐熱性を付与することが開示されてい
る。この Yatsuらの特許には、これらの方法によって製
造された容器の耐熱性及び透明度がジュースの熱充填の
際には不十分であったことが報告されている。Yatsu ら
の米国特許第4,874,647号には、20〜80重
量%のポリアルキレンテレフタレート及び20〜80重
量%のビスフェノールAポリカーボネートを含む耐熱性
ポリカーボネート/ポリエステル組成物が開示されてお
り、この組成物は80〜130℃の単一のガラス転移温
度を有する。このポリカーボネート/ポリエステル材料
の層を、50〜120℃のTgを有するポリアルキレン
テレフタレートの一層又は複数の層に積層することがで
きる。このポリアルキレンテレフタレート材料の層は5
0モルパーセントないし100モルパーセントのテレフ
タル酸単位を含み、かつ小さい割合のイソフタル酸、フ
タル酸及びナフタレンジカルボン酸のようなテレフタル
酸以外の芳香族ジカルボン酸単位を含み得る。高Tgイ
ソフタレート型コポリエステルのプレス成形検体の曇り
水準が、84℃のTgを有する70/30重量比ポリエ
チレンテレフタレート/ポリカーボネート組成物につい
て5.6%として開示されている。高Tgイソフタレー
ト型コポリエステルのTgを高めるためにポリカーボネ
ートの量を増加させるに従い、曇り値はより大きな値に
増加する。ポリアルキレンテレフタレート層及び高Tg
イソフタレート型コポリエステル層を有する延伸吹込成
形積層体については曇り値が開示されていない。
【0040】Sawaらの米国特許第4,327,137号
には、固化の前、少なくとも1層のポリカーボネート及
び少なくとも1層の熱可塑性ポリエステルを接着結合層
を用いることなくダイ内で積層する方法による同時押出
の後に、直接吹込成形により形成された耐熱性容器が開
示されている。直接吹込成形ボトルについて、平行光の
透過が82〜83%の間であることが開示されている。
【0041】Hannabata らの米国特許第4,414,2
30号には、気体遮断特性を有し、かつ蒸気滅菌に適す
る、芳香族ポリエステルカーボネート成分及びポリアル
キレンテレフタレート及び/又はポリアルキレンオキシ
ベンゾエートの成分を含む熱可塑性樹脂組成物から製造
されるプラスチック容器が開示されている。
【0042】Mihalichの米国特許第4,861,630
号には、耐熱性で耐衝撃性の多層物品が、ポリエステル
の2つの層の間にポリカーボネートの層を同時押出する
ことにより得られる熱成形フィルムから形成できること
が開示されている。
【0043】中空透明耐離層性ヒートセット多層物品が
Jabarinらの米国特許第4,713,269号に開示さ
れている。この物品は、テレフタル酸、エチレングリコ
ール、1,3ビス(2−ヒドロキシエトキシベンゼン)
及び、特定の用途又は使用のためにガラス転移温度を上
昇させることが必要である場合には、所定量のビス(4
−β−ヒドロキシエトキシフェニル)スルホンを含む少
なくとも1つの高遮断層を有する。接着剤なしで少なく
とも1層のポリエチレンテレフタレートに直接接着する
少なくとも1層の高遮断コポリエステルの積層構造体が
開示されている。Jabarin らの積層体の形成に有用であ
るものとして開示されるPET材料は、少なくとも97
%が反復エチレンテレフタレート単位を含み、残部が微
量のエステル形成成分であるポリマー及びエチレンテレ
フタレートの共重合体を含むPETポリマーであり、こ
こで、このポリマーの約10モルパーセントまでは、そ
のポリマーの調製においてグリコール部分に代えて用い
られるブタン−1,4−ジオール;ジエチレングリコー
ル、プロパン−1,3−ジオール;ポリ(テトラメチレ
ングリコール);ポリ(エチレングリコール);ポリ
(プロピレングリコール);1,4−ヒドロキシメチル
シクロヘキサン等から選択される単量体単位から調製さ
れ、又はそのポリマーの調製において10モルパーセン
トまでの酸部分(テレフタル酸)に代えて用いられるイ
ソフタル酸;ナフタレン、1,4−もしくは2,6−ジ
カルボン酸;アジピン酸;セバシン酸;又はデカン−
1,10−ジカルボン酸から調製される。この高遮断コ
ポリエステル/PETヒートセット容器の収縮開始温度
がヒートセットPET単層容器のものと本質的に同一で
あることが開示されている。Jabarin らによって提唱さ
れる容器の耐熱性が主としてヒートセットプロセス及び
PET層内の結晶化度の増加へのその効果から生じるも
のであることは明らかである。このヒートセット工程は
230℃の温度で10秒間行われる。この吹込成形ヒー
トセット容器は、50%を上回る結晶化度を有し、かつ
曇りが少ないものとして開示されている。
【0044】高遮断ヒートセット均質溶融配合物品が J
abarinらの米国特許第4,713,270号に開示され
ている。この物品はPET及び上述の Jabarinらの米国
特許第4,713,269号の高遮断コポリエステルの
配合物から製造される。このヒートセットプロセスにお
いて、溶融配合容器中のPETがこの高遮断コポリエス
テルの存在下で非常に急速に結晶化して高結晶化度水準
になることが開示されている。したがって、このコポリ
エステルは結晶化促進剤として作用し、同じヒートセッ
ト条件に晒されるPETのみから製造された容器と比較
した場合、溶融配合物中のPETの結晶化の程度及び速
度を増加させる。
【0045】吹込成形耐熱性容器用の予備成形物を製造
する別の方法がSlatらの米国特許第5,443,766
号及び第5,464,106号並びに国際特許出願番号
PCT/US95/08201号に開示されている。こ
の方法においては、インサートが1層以上の熱可塑性物
質から、例えば、平坦シートの熱形成又は管状同時押出
物の形成により形成される。このインサートは、ポリエ
チレンナフタレート(PEN)又はPEN及びPETの
配合物のような耐熱性熱可塑性物質の層を含み得る。こ
のインサートを射出成型用型内に配置し、熱可塑性物質
の外層を射出して予備成形物を形成し、次にそれを吹込
成形して多層容器を形成する。押出される熱可塑性材料
の中間層の厚みを変化させ、例えば、側壁に耐熱性材料
のより薄い層を有し、かつ首部により厚い層を有する予
備成形物を得ることができる。
【0046】2種類以上の型のポリマーを含む積層体の
同時加工は、これらのポリマーの異なる処理特性のため
に困難である可能性がある。1つのポリマー層の最適加
工温度がその積層体の処理の間に他層に欠陥を生じる可
能性があり、その逆もあり得る。例えば、(Slatらの特
許に開示されるPET/PEN/PET予備成形物のよ
うな)高Tg層及び少なくとも1つの低Tg層を有する
多層予備成形物を処理する場合、PET層に欠陥が生じ
る可能性がある。このような積層体の吹込成形の加工温
度はPEN(高Tg)材料のTgを考察することにより
選択される。一般に、この加工温度は、高Tg材料を容
易に延伸することができるように少なくともほぼ高Tg
層のTgであり、好ましくは高Tg材料のTgより少な
くとも10〜15℃高い。したがって、PEN層(T
g.123℃)を有する積層体の加工温度は少なくとも
約135℃である。この予備成形物をこの加工温度まで
加熱すると、ポリエチレンテレフタレート層(1つもし
くは複数)はこの予備成形物が吹込成形可能となる前に
熱的に結晶化して白色化し、これが吹込成形された容器
において許容することができない曇りを生じ、かつ結晶
化ポリエチレンテレフタレート層(1つもしくは複数)
の延伸特性にも影響を及ぼす。
【0047】ポリエチレンテレフタレートの結晶化速度
抑制剤がTogaらの米国特許第4,415,727号、Po
らの米国特許第5,266,676号及びBonnebatらの
米国特許第4,340,721号に開示されている。To
gaらの米国特許第4,415,727号には、パリソン
成形と吹込成形との間の期間におけるポリエチレンテレ
フタレートの結晶化を最小化することが重要であること
が開示され、かつ壁の厚いボトルを吹込成形する際の結
晶化度及び結晶化速度を減少させるために、0.1ない
し15モル%の2−メチル−1,3−プロパンジオール
をPETのグリコール成分として有する変性ポリエチレ
ンテレフタレートが開示されている。Poらの米国特許第
5,266,676号には、結晶化速度が低い2,6−
ナフタレンジカルボン酸ポリエステル樹脂が開示されて
いる。このポリエステルはボトルの製造に用いることが
できる。Bonnebatらの米国特許第4,340,721号
には、92.5%ないし98.5%のエチレンテレフタ
レート反復単位、並びにイソフタル酸、ナフタレンジカ
ルボン酸、アジピン酸及びセバシン酸、又はそれらのエ
ステル形成誘導体のような1以上の多塩基酸及び/又は
多水酸基アルコールから選択される1.5モルパーセン
トないし7.5モルパーセントのコモノマー結晶化抑制
剤を有するポリエステルが開示されている。開示される
例示ジオールはネオペンチルグリコール、ヘキサン−
1,6−ジオール、ビス−1,4−ヒドロキシメチルシ
クロヘキサン、ジエチレングリコール及びトリエチレン
グリコールである。米国特許第4,415,727号、
米国特許第5,266,676号及び米国特許第4,3
40,721号は多層積層体を開示しない。
【0048】熱充填可能な容器を提供する別のアプロー
チがKrishnakumarらの米国特許第5,303,834号
に開示されている。この開示される吹込成形二軸配向容
器はパネル側壁で圧搾可能であり、好ましくは、過度の
形状歪を被ることなく熱充填製品を受容することが可能
である。この容器は、総重量を基準にして4〜6%の
1,4−シクロヘキサンジメタノール及び/又はイソフ
タル酸のようなコモノマーを有するPET共重合体を含
む様々な熱可塑性材料から作製することができる。多層
容器は開示されていない。
【0049】PEN/PETコア層及びPET外層を有
する容器が、熱充填用途に適するものとして、Research
Disclosure, 第294巻, No.29410, 1988
年10月,ニューヨーク, NY, USA,第714〜71
9頁,XP000068665,匿名開示「ポリ(エチ
レンナフタレンジカルボキシレート)/ポリ(エチレン
テレフタレート)配合物」に開示されている。このPE
N/PET配合物は1%ないし99%のPETを含み得
る。外層材料として適する材料は、好ましくは、PET
又はそれらの様々な商業的に入手可能なもの、例えば、
50モルパーセントまでの芳香族もしくは脂肪族ジカル
ボン酸及び/又は50モルパーセントまでの3ないし1
2個の炭素原子を含む脂肪族グリコールで変性されたP
ETのような直鎖ポリエステルである。
【0050】Colletteらの米国特許第5,628,95
7号及び国際特許出願番号PCT/US94/1435
0号には、PENを含む第1ポリマーの一層及びこの第
1ポリマーの配向温度を上回る温度で延伸した後に実質
的に透明のままである第2ポリマーの一層を有する多層
予備成形物及び容器が開示されている。PET低共重合
体(0〜2%);PET高共重合体;非歪硬化性PE
T、又はPEN及びPET共重合体の非歪硬化性配合物
もしくは共重合体;30%シクロヘキサンジメタノール
を含むPET共重合体(PETG);PETG及びPE
Nの配合物もしくは共重合体;20〜80%PEN及び
20〜80%PETを含む中度PENポリマー;80〜
100%PEN及び0〜20%PETを含む高度PEN
ポリマー;並びに80〜100%PEN及び0〜20%
PET低度共重合体を含む高PENポリマーを含む様々
な第2ポリマー組成物が開示されている。
【0051】低コストの低Tg積層体諸層中に、高強度
で透明で曇りがほとんどないかもしくは全くない特性を
有する同時加工可能な多層積層体を製造すること、及び
さらには、このような積層体を、高コストの高Tg材料
の量がその積層体の所望の最終用途の特性を可能な限り
低いコストで達成するように最適化されているコスト効
果の高い方式で製造することが望ましい。このような積
層体は、高遮断特性及び/又は耐熱性のようなその積層
体の所望の最終用途の特性だけではなく高強度をも有す
る高Tg層を有することが望ましい。この高Tg材料
は、積層体において、高Tg材料を過剰に用いることな
くその積層体が高い値の最良の特性を有し、それにより
高Tg材料の最適化された量を達成するような割合で用
いられる。
【0052】また、そのような積層体が結晶化速度抑制
剤を用いることで、強度が高く透明でかつ比較的曇りが
ない低Tg層を有することも望ましく、この結晶化速度
抑制剤は、その積層体の低Tg層(1つもしくは複数)
において、結晶化速度抑制剤を過剰に用いることなくそ
の積層体が高い値の最良の特性を有し、それにより曇り
がほとんどもしくは全くない状態及び歪誘発結晶化度の
両者を獲得し、したがって低Tg層における高強度を獲
得するのに最適な結晶化速度抑制剤の量を達成するよう
な割合で用いられる。
【0053】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高Tg層及
び少なくとも1つの低Tg層を有する同時加工可能な多
層積層体を提供する。これらの層は、多層シート組成
物、配向フィルム、予備成形物、食品もしくは飲料容器
を含む容器、又は他の多層構造の形態に処理した後に、
高強度、曇りが少なく、もしくは全くない状態、及び透
明性の特性を有する。また、本発明は、このような積層
体構造を形成する方法も提供する。
【0054】この多層積層体は、第1熱可塑性ポリエス
テルを含む少なくとも1つの低Tg層を有し、この第1
熱可塑性ポリエステルは少なくとも1種の結晶化速度抑
制剤を含む。結晶化速度抑制剤の総量は、高Tg層をこ
の高Tg層のTgを上回る加工温度に加熱し、かつその
加工温度で積層体を延伸する際、その少なくとも1つの
低Tg層が加熱及び延伸の後に実質的に透明であるよう
に、低Tg層における実質的な曇りを防止するのに有効
なものである。さらに、本発明の態様においては、結晶
化速度抑制剤の総量は、その少なくとも1つの低Tg層
が加熱及び延伸の後に実質的に透明であり、かつ高強度
を有するように、その積層体がその加工温度で延伸され
る際にその少なくとも1つの低Tg層の歪誘発結晶化を
実質的に抑制しない。
【0055】また、本発明は、結晶性熱可塑性ポリエス
テルをそれらのTgを上回る温度範囲で熱処理すること
から生じる曇りの量が低下している多層構造体も提供す
る。これらの多層構造体もまた、その構造体が延伸され
る際に歪誘発結晶化を示し、有効量の結晶化抑制剤はこ
の歪誘発結晶化を実質的に抑制しない。
【0056】本発明は、低コストの低Tg積層体層に高
強度で、透明で、曇りが少なく、もしくは全くない特性
を有する同時加工可能な多層積層体を提供し、さらに、
例えば高Tg層が遮断特性、耐熱性、及び高強度のよう
な所望の最終用途の特性を有する場合に、高コストの高
Tg材料の量がその積層体の所望の最終用途の特性を可
能な限り低いコストで獲得するように最適化されている
積層体を提供する。この高Tg材料は、その積層体にお
いて、高Tg材料を過剰に用いることなくその積層体が
高い値の最良の特性を有し、それにより高Tg材料の最
適化された量を達成するような割合で用いられる。本発
明の多層容器は、その容器に改善された特性を付与する
のに少量の高Tg材料を用いることで、収縮の減少及び
/又は高遮断特性のような改善された特性を提供するこ
とができる。
【0057】
【課題を解決するための手段】本発明による、透明で、
曇りが少なく、もしくは全くなく、及び/又は強度が高
い特性を有する層を含む多層構造体並びにその多層構造
体を形成する方法は、第1熱可塑性ポリエステルを含
み、ここでこの第1熱可塑性ポリエステルは少なくとも
1種の結晶化速度抑制剤を含む少なくとも1つの低Tg
層を形成し、かつこの第1層のTgを上回るTgを有す
る高Tg層であって、熱可塑性材料を含む高Tg層を形
成することを包含する。本発明の多層構造体は様々な構
造形態で具現され、例えば、平坦もしくは管状又は他の
通常の形状の多層積層体として製造することができ、か
つ、引き続いて、包装及び容器産業において用いられる
あらゆる形状又はその多層積層体材料の形成及び/又は
成形能力のうちにある他のあらゆる形状に形成又は成形
することもできる。特には、本発明の多層構造体は熱形
成容器、容器を形成するための予備成形物、又はジャー
もしくはボトルのような容器であり得る。少なくとも1
つの低Tg層における結晶化速度抑制剤の総量は、その
積層体を延伸、成形もしくは形成又は他の手段により処
理する間に高Tg層をそのTgを上回る温度に加熱する
際に、低Tg層における実質的な曇りを防止するのに有
効なものである。処理された多層積層体は、第1層のT
gを上回る温度に加熱しても実質的に歪み又は変形しな
い。
【0058】本発明の態様において、結晶化速度抑制剤
の総量はまた、積層体が延伸される際、低Tg層(1つ
もしくは複数)における歪誘発結晶化の有効量の獲得を
妨げない。低Tg層における結晶化速度抑制剤の総量が
不十分である場合、多層構造体を、例えば、一軸もしく
は二軸フィルム配向機、熱成形機又は吹込成形機におい
て適切な加工温度に加熱する際に低Tg層における曇り
が防止されない。低Tg層における結晶化速度抑制剤の
総量が多すぎる場合、その構造体を延伸する際に歪誘発
結晶化が抑制される。歪誘発結晶化が、有効量の歪誘発
結晶化及び/又は強度が低Tg層(1つもしくは複数)
において達成されない程度まで抑制される。吹込成形プ
ロセスのような多層積層体の延伸の後に低Tg層(1つ
もしくは複数)に不十分な歪誘発結晶化及び/又は強度
が存在する場合、本発明の多層積層体の所望の特性の全
てが達成されない可能性がある。例えば、吹込成形プロ
セスにおいて、低Tg層(1つもしくは複数)に不十分
な量の歪誘発結晶化を有する構造体は、熱充填プロセ
ス、低温殺菌又は滅菌プロセスのような高温用途におい
て用いられる場合、変形、歪み及び/又は収縮に対する
耐性に劣る。
【0059】本発明の多層構造体は、選択される特定の
高Tg熱可塑性及び/又は低Tg熱可塑性ポリエステル
材料に応じて、様々な機能的な最終用途の要求を満た
す。さらなる機能的な最終用途の要求を果たすため、他
の層を付加することができる。多くの場合において、高
Tg熱可塑性材料は、上述のようにより要求の高い用
途、例えば、遮断特性を必要とするもの、熱充填もしく
は耐熱性を必要とする他の用途、及び無菌用途において
はしばしば許容することができない低Tg熱可塑性ポリ
エステル単独によってもたらされるものを上回って包装
又は容器材料の性能を改善するように選択される。これ
らのより要求の高い用途を満たすのに適する特性を有す
る、現在利用可能な高性能の高Tg樹脂は、例えば、液
晶ポリマー(LCP)樹脂及びポリエチレンナフタレー
ト(PEN)樹脂である。これらの樹脂はPETのよう
なバルクの熱可塑性ポリエステルよりも非常に高価であ
るため、本発明の態様においては、これらの、又は他の
高コストの高性能樹脂を含む層は、コスト効果を留めな
がら積層体製品において高性能樹脂の利益を得るため、
好ましくは可能な限り薄い。
【0060】本発明の高Tg熱可塑性材料は、高Tg層
のTgがいかなる低Tg層のTgよりも高くなるような
Tgを有し、さらに、本発明の別の態様においては、高
Tg層のTgが少なくとも約85℃であるようなTgを
有するいかなる熱可塑性材料であってもよい。多層積層
体が、例えば、熱充填温度に耐える必要がある場合、本
発明の高Tg熱可塑性材料のTgは、高Tg層のTgが
その多層構造体が耐える必要がある温度、例えば、熱充
填、レトルト又は低温殺菌温度よりも高くなるようなT
gを有するいかなる熱可塑性材料であってもよい。例え
ば、約85℃の熱充填温度に対しては、高Tg層のTg
は少なくとも約85℃である。本発明の好ましい態様に
おいては、高Tg層のTgは、多層構造体が耐える必要
がある温度、例えば、熱充填、レトルトもしくは低温殺
菌温度よりも少なくとも約10℃ないし約15℃高いも
のである。すなわち、約85℃の熱充填温度に対して
は、高Tg層のTgは、好ましくは、少なくとも約95
〜100℃である。
【0061】一般に、本発明の高Tg熱可塑性材料は、
液晶ポリマー、ポリアクリレート、ポリアクリロニトリ
ル、ポリアリーレート、ポリカーボネート、ポリスチレ
ン、液晶ポリエステル及びポリエチレンナフタレートを
含む高Tg熱可塑性ポリエステル、ポリエチレンテレフ
タレート及びポリエチレンナフタレートの配合物、ポリ
エチレンテレフタレート及びポリエチレンナフタレート
の共重合体、これらの高Tg熱可塑性材料の1種以上の
配合物、並びにこれらの高Tg熱可塑性材料の1種以上
の共重合体からなる群より選択することができる。
【0062】本発明の態様において、多層積層体は、完
全な芳香族の非晶質延伸可能液晶ポリマーを含む高Tg
層を含むことができる。液晶ポリマーはその液晶ポリマ
ーの溶融状態を下回る温度で延伸可能である。この高T
g層は、少なくとも約85℃であり、かつ少なくとも1
つの低Tg層のTgを上回るTgを有する。この多層積
層体は熱可塑性非液晶ポリエステルを含む少なくとも1
つの低Tg層を含み、この熱可塑性非液晶ポリエステル
は少なくとも1種の結晶化速度抑制剤を含む。結晶化速
度抑制剤の総量は、高Tg層をその高Tg層のTgを上
回る加工温度まで加熱し、かつ積層体をその加工温度で
延伸する際に、低Tg層における実質的な曇りを防止す
るのに有効なものである。この少なくとも1つの低Tg
層は、加熱及び延伸の後、実質的に透明なままである。
【0063】一般に、熱互変性液晶ポリマー(“LC
P”)は、優れた化学的耐性、高い機械的強度、及び優
れた気体、水分及び香気遮断特性のような非常に望まし
い特性を有し、LCP材料は積層体においてそのような
特性が望ましい場合に選択される。高Tg熱互変性液晶
ポリマーは溶融相において液晶性(すなわち、異方性)
である。“液晶”、“液晶性”及び“異方性”のような
他の用語がこのようなポリマーを説明するのに用いられ
ている。高Tg熱可塑性物質として適する延伸可能な液
晶ポリマーは前述の同時係属米国特許出願に記述されて
おり、その開示は参照することによりそれらの全体がこ
こに組み込まれる。本発明の態様において、液晶ポリマ
ー層及びこの液晶ポリマー層から作製される積層体はそ
の液晶ポリマーの溶融状態を下回る温度で延伸可能であ
る。
【0064】本発明の多層積層体において用いられる延
伸可能な液晶ポリマーは以下に説明される液晶ポリマー
から得られる。このLCP層は、相当量の非LCP熱可
塑性ポリマー、充填剤又は添加剤を添加する必要なく、
その溶融状態を下回る温度で延伸可能である。しかしな
がら、このLCP層又は本発明の積層体のいずれかの遮
断又は延伸性特性に悪影響を及ぼすことなく、追加量の
非LCP熱可塑性ポリマー、充填剤又は添加剤が存在し
ていてもよい。例としての量は添加される非LCP熱可
塑性ポリマー、充填剤又は添加剤の合計で約10モルパ
ーセントまでであり、LCPはLCP層の少なくとも約
90モルパーセントを構成する。本発明の別の態様にお
いては、液晶ポリマー層は本質的に液晶ポリマーからな
る。本発明の多層積層体において用いられる延伸可能な
液晶ポリマーは完全に芳香族であり、その液晶ポリマー
が誘導される単量体単位の各々が、以下にさらに詳述さ
れるように、脂肪族成分を含まない単量体である。本発
明の多層積層体において用いられる延伸可能な液晶ポリ
マーは非晶質であり、ガラス転移温度(Tg)は示すも
のの、示差走査熱量(DSC)分析の下で融点転移(T
m)は示さない。
【0065】ここに記述される多層物品において用いら
れる液晶ポリマーは比較的直線的な構造を有する完全に
芳香族のポリマーであり、これらは溶融相において液晶
挙動を示し、完全に芳香族の非晶質ポリエステル又は完
全に芳香族の非晶質ポリエステルアミドが含まれるがこ
れらに限定されるものではない。本発明の態様におい
て、本発明の液晶ポリマーは、好ましくは、参照するこ
とによりその全体がここに組み込まれる米国特許第5,
672,296号に記述され、かつ以下の一般式に相当
する反復単位を含む: −[P1 m−[P2 n−[P3 q− (ここで、P1 、P2 及びP3 は単量体部分の残基を表
し;P1 は芳香族ヒドロキシモノカルボン酸であり;P
2 は芳香族ジカルボン酸であり;P3 はフェノール性化
合物であり;m、n及びqは、一般には独立に5ないし
70パーセントの範囲をとる、それぞれの単量体のモル
パーセントを表す) mの好ましい範囲は約5ないし40パーセントであり、
nは約5ないし40パーセントであり、かつqは約5な
いし40パーセントである。P1 、P2 及びP3に加え
て、例えば、第2の芳香族ヒドロキシカルボン酸部分も
しくは芳香族アミノカルボン酸部分−[P4 r −及び
ジフェノール部分−[P5 s のようなさらなる単量体
部分がこのポリマー反復単位の一部であってもよく、こ
の場合、rは約5ないし20モルパーセント、sは約5
ないし20モルパーセントである。P4 はP1 とは異な
り、かつP5 はP3 とは異なる。例えばフェニルヒドロ
キノン、メチルヒドロキノンのようなさらなる追加単量
体が存在していてもよい。上記一般式において、単量体
1 及びP4 は、4−ヒドロキシ安息香酸、2−ヒドロ
キシ−6−ナフトエ酸、4−アミノ安息香酸及び4−カ
ルボキシ−4’−ヒドロキシ−1,1−ビフェニルから
なる群より選択される。4−ヒドロキシ安息香酸が好ま
しい。P2 はテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、
2−フェニルテレフタル酸、1,2−ナフタレンジカル
ボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、2−6−ナ
フタレンジカルボン酸及び4,4’−ビフェニルジカル
ボン酸であり得;テレフタル酸が好ましい。P3 は、レ
ゾルシノール、ヒドロキノン、メチルヒドロキノン、フ
ェニルヒドロキノン、カテコール、4,4’−ジヒドロ
キシビフェニル及びアセトアミノフェンからなる群より
選択され;4,4’−ジヒドロキシビフェニルが好まし
い。P5 は、レゾルシノール、ヒドロキノン、カテコー
ル、4,4’ジヒドロキシビフェニル、ビスフェノール
−A及びアセトアミノフェンから選択されるジフェノー
ル及び/又はアミノフェノールである。
【0066】本発明の好ましい態様において、液晶ポリ
マーは、より好ましくは、以下の5つの単量体単位:4
−ヒドロキシ安息香酸、6−ヒドロキシ−2−ナフトエ
酸、テレフタル酸、4,4’−ジヒドロキシビフェニル
及びレゾルシノールをそれぞれ30:30:20:1
0:10のモル比で含む完全に芳香族の熱互変性液晶ポ
リエステルを含む(以下、COTBPRと呼ぶ)。CO
TBPRはShenらの米国特許第5,656,714号に
開示されており、これは参照することによりその全体が
ここに組み込まれる。特に好ましいものではあるが、C
OTBPRは、本発明の実施に適するものであり得る、
そこに開示される多くの様々な完全に芳香族の非晶質延
伸可能液晶ポリエステルのうちの1つにすぎない。Shen
らは、本発明の実施には適さない、半結晶性の、完全に
芳香族の液晶組成物も開示する。非晶質及び半結晶性組
成物の両者の例は前述の米国特許第5,656,714
号の表1に記載されている。
【0067】本発明の多層積層体において用いるのに適
する液晶ポリマー組成物はそれらが溶融状態にあると記
述することができる温度範囲を有しており、この温度範
囲は約200℃ないし約320℃、より好ましくは、約
220℃ないし約300℃である。本発明の液晶ポリマ
ー組成物は溶融状態で延伸可能であるだけではなく、全
く思いがけないことに、溶融状態を下回る温度及びその
液晶ポリマー組成物のTgを上回る温度で延伸する能力
をも有する。本発明においては、液晶ポリマー組成物
は、その積層体のいかなる層においてもいかなる破損又
は引裂の出現もなしに、少なくとも約10,より好まし
くは少なくとも約15の総面積延伸比まで延伸すること
が可能である。
【0068】本発明の態様において、多層積層体はポリ
エチレンナフタレートを含む高Tg層及び熱可塑性ポリ
エステルを含む少なくとも1つの低Tg層を含むことが
でき、この熱可塑性ポリエステルは少なくとも1種の結
晶化速度抑制剤を含む。ナフタレンジカルボン酸分子
(NDA)は2つの芳香族環を有し、これは、PETの単
一の芳香族環と比較して、より強固なポリマー主鎖をP
ENに生じる。これは、強度の増加、高い熱的安定性、
及び良好な遮断特性を生じる。このような特性が積層体
において望ましい場合には、PEN共重合体及び配合体
を選択することができる。本発明の好ましい態様におい
て、高Tg熱可塑性材料は、約30モルパーセントない
し約100モルパーセントのポリエチレンナフタレート
を含むポリエチレンテレフタレート及びポリエチレンナ
フタレートの配合物及び共重合体からなる群より選択さ
れる。これらのポリエチレンテレフタレート及びポリエ
チレンナフタレートの配合物又は共重合体に対して、T
gはその配合物又は共重合体の組成の関数である。例え
ば、この耐熱性材料のTgとポリエチレンナフタレート
の量との関係は実験的に、もしくは経験的に確立するこ
とができ、グラフにプロットすることができる。PEN
を含むポリマーが選択された理由が耐熱性である場合、
例えば、少なくとも約85℃のTgを有する高Tg層の
場合、この配合物又は共重合体において必要とされる各
々の樹脂の量をこのグラフから読みとることが可能であ
り、組成物を製造することができる。
【0069】ポリエチレンナフタレートホモポリマーは
比較的高Tgの材料であり(約123℃)、かつポリエ
チレンテレフタレートホモポリマーは比較的低いTgの
材料であり(約70℃)、配合物又は共重合体中のポリ
エチレンナフタレートの含量が増加するに従ってTgが
増加する。
【0070】PEN及びPETの共重合体は、15〜2
0重量%のPENを下限とし、かつ80〜85重量%の
PENを上限とする範囲内では結晶化せず、これらはこ
の範囲では非晶質である。また、Colletteらの米国特許
第5,628,957号において、多層ボトルの高Tg
層としてのPEN及びPETの配合物が20〜80重量
%のPEN範囲で実質的に結晶化可能ではなく、非晶質
であることも報告されている。
【0071】しかしながら、本発明者らは、例え20〜
80%のPEN範囲であっても、高Tg層を歪結晶化さ
せることにより、非常に少ない量の高コストPEN樹脂
で耐熱性多層ボトルを製造することができることを思い
がけず見出している。高い結晶化度は、この重量パーセ
ント範囲での高TgPEN層についてより高い強度に関
係し、したがって、この高Tg層は用いられるPENの
単位当たりの強度がより高く、高強度の歪結晶化可能な
高Tg層を作製するのに用いられるPEN樹脂をより少
なくすることができる。本発明の多層積層体のこの態様
の利点は、高TgPEN層をより薄く製造することが可
能であり、また他者によって提唱されている90%のP
EN歪結晶化層に対してより少ない水準のPEN、例え
ば60%で歪結晶化高Tg層を達成することができるこ
とによっても立証される。さらに、60%PEN/PE
T歪結晶化可能配合物を用いる場合、90%PEN/P
ETに必要とされるものに対して加工温度がより低く、
これも利点である。したがって、非晶質PEN高Tg層
を用いることは有害ではないが、本発明によるPEN及
びPETの歪結晶化配合物を用いることにより最小限の
PEN材料で強度及び耐熱性を最適化する利点が十分に
達成される。
【0072】約20ないし約80モルパーセントのナフ
タレンジカルボン酸(NDA)を含む耐熱性の歪結晶化
可能なポリエステル樹脂配合物は、約20重量パーセン
トないし約95重量パーセントのNDAを含むPEN含
有共重合体樹脂を歪結晶化可能な配合物において所望の
モルパーセントのPENを得るのに適する量のPET樹
脂と混合することにより得ることができる。80ないし
95重量パーセントのオーダーのPENを含む商業的に
入手可能なPEN含有樹脂が出発物質として好ましい。
これらの樹脂を乾式配合装置において140℃ないし1
80℃、好ましくは150℃ないし170℃の範囲の温
度で合わせる。配合時間は、27ないし30mmHg、
好ましくは約28〜29mmHgの真空下で、約4時間
ないし約8時間、好ましくは約5ないし7時間である。
【0073】この耐熱性乾式配合ポリエステルを一段一
軸スクリュー押出機において290℃ないし300℃の
範囲の温度で少なくとも約10分、好ましくは約15な
いし25分の溶融系における平均滞留時間で押出して、
ダイから排出される厚さが約10ないし約40ミルであ
り、10%以下、好ましくは5%以下、より好ましくは
2%以下の曇り値を有する歪結晶化可能な耐熱性ポリエ
ステルの単層平坦シートを得ることができる。
【0074】本発明の配合された歪結晶可能なPEN材
料の別の利点は、約15〜20ないし約80〜85重量
パーセントの範囲のポリエチレンナフタレートにおい
て、高品質の耐熱性樹脂が共重合に対して配合により容
易に得られるため、ポリエチレンナフタレート及びポリ
エチレンテレフタレートの配合物が共重合体よりも好ま
しいことである。これらの材料の配合物については、ポ
リエチレンナフタレート(PEN)ホモポリマーから開
始することは、PENホモポリマー/PET配合物が不
均一配合物を生じることから、明澄性に劣る不均一の曇
った、もしくは不透明の配合物を生じる結果となる。例
えば、90重量パーセントのポリエチレンナフタレート
及び10重量パーセントの、120℃ないし125℃の
範囲のTgを有するテレフタル酸を含む共重合体は、こ
の共重合体のテレフタル酸成分が相溶化剤として作用
し、かつ低Tgホモポリマー又はテレフタル酸を有する
共重合体を主要成分として用いるこの配合プロセスにお
けるエステル転移を可能にするため、この配合プロセス
における高Tg材料の良好な源である。
【0075】PEN配合物又は共重合体を含む高Tg層
を有する本発明の態様において、機能的な最終用途の要
求は耐熱性又は熱安定性容器を製造することである。本
発明の耐熱性容器に対する特定の用途の1つは、高温で
容器内に入れなければならない食品もしくは飲料、例え
ば、特定のフルーツジュース、ピクルス又はトマトソー
スの包装におけるものである。85℃の典型的な熱充填
温度で、耐熱性層のガラス転移温度(Tg)は実質的に
この熱充填温度よりも高くなるように選択される。した
がって、この耐熱性層はその軟化点、すなわちTgを実
質的に上回るため、その容器を熱充填温度に加熱するこ
とにより生じる低Tg層における収縮応力に抵抗するこ
とが可能である。さらに、処理の間に高Tg層に歪誘発
結晶化度が付与されている場合、これはさらに、その強
度及び剛性並びに低Tg層の収縮応力に抵抗するその能
力を増加させる。低Tg層もまた、その歪誘発結晶化度
のため、容器に機械的強度を付与し、収縮に抵抗する。
【0076】図1は、異なる高Tg層を有し、かつ異な
る温度で熱充填された2層熱成形容器についての、容器
の収縮容量パーセントと低Tg層におけるPET収縮応
力との間の関係のプロットである。これらの容器は、合
計の厚みが22ミルであり、高Tg層の厚みが8ミルで
ある2層シートから形成した。100℃、105℃及び
110℃のTgを有する耐熱性層で作製した熱成形カッ
プを80℃、85℃、90℃及び95℃の温度で熱充填
した。
【0077】図1に示されるように、80℃の熱充填温
度でPET収縮応力は最小であり、収縮容量パーセント
は100℃、105℃及び110℃のTgを有する耐熱
性層を備える3種類の容器の全てについて約5%であっ
た。
【0078】85℃の熱充填温度では、PET収縮応力
は約10グラム/mm2 に急激に増加したが、収縮容量
パーセントは100℃、105℃及び110℃のTgを
有する耐熱性層を備える3種類の容器の全てについて約
5%で一定のままであった。この熱充填温度で、3種類
の容器全てにおける耐熱性層は低Tg層における収縮力
に抵抗し、80℃で熱充填した容器と比較して収縮容量
パーセントの増加は示さなかった。
【0079】90℃の熱充填温度では、PET収縮応力
は85℃の値の2倍を上回る約25グラム/mm2 に増
加した。収縮容量パーセントは、100℃、105℃及
び110℃のTgを有する耐熱性層を備える3種類の容
器の全てについてほぼ2倍であった。この熱充填温度で
は、3種類の容器全てにおける耐熱性層は、85℃で熱
充填した容器と比較した場合、低Tg層における増加し
た収縮力に十分抵抗しなかった。しかしながら、これら
の3種類の異なる高Tg層のほぼ均一な収縮値は、この
収縮が高Tg層の軟化ではなくむしろ増加した収縮応力
によるものであったことを示唆する。
【0080】95℃の熱充填温度では、PET収縮応力
は約32グラム/mm2 に増加した。これは90℃の値
より僅かに約30%増加しただけであった。しかしなが
ら、収縮容量パーセントは、110℃のTgを有する耐
熱性層を備える容器については2倍、105℃のTgを
有する耐熱性層を備える容器については3倍、100℃
のTgを有する耐熱性層を備える容器については4倍で
あった。95℃の熱充填温度で、110℃のTgを有す
る耐熱性層を備える耐熱性容器は低Tg層における増加
した収縮力にほとんど抵抗しなかった。95℃の熱充填
温度で、105℃及び110℃のTgを有する耐熱性層
を備える耐熱性容器は低Tg層における増加した収縮力
に対する抵抗は事実上全くなかった。したがって、熱充
填温度が耐熱性層のTgに接近すると、特に耐熱性層が
軟化し始める場合、この多層構造体は収縮に抵抗するそ
の能力を喪失する。
【0081】本発明の態様においては低Tg層は歪誘発
結晶化しており、これは低Tg層及び多層構造体の両者
の耐熱性及び強度を高める。低Tg層における歪誘発結
晶化の水準が高まるに従い、その層における機械的強
度、剛性及び耐熱性がより改善される。この歪結晶化層
における結晶部位は整列化され、かつ密に充填されたポ
リマー分子を有し、このポリマー層は、結晶領域におけ
るこの密に充填された構造により、低温層のTgを上回
り、かつ融点(Tm)を下回る温度範囲で収縮に抵抗す
る。
【0082】少なくとも1つの低Tg層を有する組成物
の機能的要求は、高Tg層及び少なくとも1つの低Tg
層を含む多層構造体を加熱して延伸した場合に、歪結晶
化可能であり、歪配向可能であり、かつ優れた機械的強
度特性を有することである。本発明の好ましい態様にお
いて、この低Tg層は食品との接触について許容し得る
ものであり、例えば、食品医薬品局によって認可され、
又はそのような認可に責任を有する他の政府もしくは監
督機関によって認可されるものである。この多層構造体
は曇りがなく透明なままであり、本発明の態様において
は、この多層構造体を高明澄性、高強度の成形物品に熱
成形及び/又は延伸吹込成形することができる。
【0083】これらのTg層(1つもしくは複数)は熱
可塑性ポリエステル及び少なくとも1種の結晶化速度抑
制剤を含む。本発明の態様において、この熱可塑性ポリ
エステルはポリエチレンテレフタレート、消費後再生ポ
リエステル、並びにポリエチレンテレフタレート及び消
費後再生ポリエステルの配合物からなる群より選択され
る。好ましくは、この熱可塑性ポリエステルはポリエチ
レンテレフタレートを含む。この熱可塑性ポリエステル
バルク樹脂の他の望ましい特性は低コストであること、
及び従来の設備で処理可能であることである。低Tg層
のTgは常に高Tg層のTgより低く、本発明の態様に
おいては、低Tg層のTgは約85℃未満、約80℃未
満又は約75℃未満である。
【0084】結晶化速度抑制剤は、低Tg層中に、多層
構造体の高Tg層がその高Tg層のTgを上回る加工温
度、好ましくは高Tg層のTgを少なくとも約10℃な
いし約15℃上回る加工温度に加熱される際に、少なく
とも1つの低Tg層における実質的な曇りの形成を防止
するのに有効な量存在する。
【0085】加工温度は、低Tg層(1つもしくは複
数)における実質的な曇りの形成を防止するのに有効で
あるためにどの程度の総量の結晶化速度抑制剤が存在し
なければならないかに最も大きく影響を及ぼす変数であ
る。しかしながら、低Tg層に加えられる熱エネルギー
の量及び本発明の多層積層体を延伸又は形成する前にそ
の熱エネルギーに低Tg層を晒す時間の量に寄与する他
の変数も、低Tg層(1つもしくは複数)における曇り
を防止するのに必要な結晶化速度抑制剤の総量に影響を
与える。
【0086】二段階吹込成形を説明用のプロセスとして
用いると、設備及びヒーターの形状;予備成形物の形
状、サイズ及び厚み;高Tg層の配置、厚み及び処理特
性;低Tg層(1つもしくは複数)の配置、厚み及び処
理特性;循環時間及び加熱速度のような変数が抑制剤の
有効量の決定に影響を与え得る。したがって、特定の用
途について抑制剤の最小有効量を決定するべきである。
例えば、50%ないし60%のオーダーのPENを含
み、かつ約100℃〜103℃のTgを有する高Tg層
については、PEN材料のTgを少なくとも約10℃な
いし15℃上回る適切な加工温度、すなわち約115℃
を予備成形物の延伸吹込成形に選択することができる。
この場合、低Tg層における熱エネルギーの量又は処理
の間に低Tg層が加熱される時間の量に他の変数が認め
得るほどに寄与しない条件下で、少なくとも約3.5重
量%の結晶化速度抑制剤を有する低Tg層が、低Tg層
における実質的な曇りの形成を防止するのに有効であ
る。そうでなければ、低Tg層における熱エネルギーの
量又は処理の間に低Tg層が加熱される時間の量に他の
変数が認め得るほどに寄与しない条件下で、少なくとも
約4.0重量%の結晶化速度抑制剤を有する低Tg層
が、低Tg層における実質的な曇りの形成を防止するの
に有効である。したがって、有効な下限が所与の用途の
特定の特性に基づいて確立されることを認めることがで
きる。この下限は、選択される特定の結晶化速度抑制剤
又は抑制剤の組み合わせの有効性によっても影響を受け
ることがある。
【0087】一般に、少なくとも約2.0重量%の結晶
化速度抑制剤、好ましくは少なくとも約4.0重量%の
結晶化速度抑制剤を含む低Tg層が、本発明の多層積層
体を約125℃未満の加工温度で形成する際に低Tg層
における実質的な曇りの形成を防止するのに有効であ
る。
【0088】しかしながら、高Tg材料の処理特性が実
質的により高い加工温度を必要とし、それが次には低T
g層(1つもしくは複数)における実質的な曇りの形成
を防止するに有効であるために存在しなければならない
結晶化速度抑制剤の総量を増加させる場合が存在し得
る。例えば、上に論じられる延伸可能な完全に芳香族の
非晶質LCPを熱的に処理する場合、Tgを上回る温度
のでのそれらの引張モジュラスが107℃のTgを有す
る熱可塑性物質について典型的に選択される温度、すな
わち120℃で延伸に対する抵抗を生じる。本発明の多
層積層体に適する延伸可能なLCPは他の熱可塑性ポリ
エステルよりも高い温度で延伸しなければならず、その
ため、これらのLCPについては加工温度を上昇させな
ければならない。130℃で測定したCOTBPRの引
張モジュラスは機械方向に3.8×105psi、横断
方向に5.3×102 psiである。このようなLCP
に対する加工温度はそのLCP、すなわち高Tg材料の
Tgを少なくとも約30℃上回るものである。この場
合、低Tg層における熱エネルギーの量又は処理の間に
低Tg層が加熱される時間の量に他の変数が認め得るほ
どに寄与しない条件下で、少なくとも約5.0重量%、
又は本発明の別の態様においては、少なくとも約8.0
重量%の結晶化速度抑制剤を含む低Tg層が低Tg層に
おける実質的な曇りの形成を防止するのに有効である。
この下限は、選択される特定の結晶化速度抑制剤又は抑
制剤の組み合わせの有効性によっても影響を受けること
がある。そうでなければ、少なくとも約10.0重量%
の結晶化速度抑制剤を含む低Tg層が、本発明の多層積
層体を約150℃未満の加工温度で形成する場合に低T
g層における実質的な曇りの形成を防止するのに有効で
ある。
【0089】低Tg層における結晶化速度抑制剤(1種
もしくは複数)は、ナフタレンジカルボン酸の1,2
−、1,3−、1,4−、1,5−、1,6−、1,7
−、1,8−、2,3−、2,4−、2,5−、2,6
−、2,7−、及び2,8−異性体もしくはそれらの誘
導体、イソフタル酸もしくはそれらの誘導体、ジフェニ
ル−4,4’−ジカルボン酸もしくはそれらの誘導体、
4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸もしくはそ
れらの誘導体、セバシン酸もしくはそれらの誘導体、デ
カン−1,10−ジカルボン酸もしくはそれらの誘導
体、アジピン酸もしくはそれらの誘導体、グルタミン酸
もしくはそれらの誘導体、フマル酸もしくはそれらの誘
導体、スチルベンジカルボン酸もしくはそれらの誘導
体、アゼライン酸もしくはそれらの誘導体、ビフェニル
ジカルボン酸もしくはそれらの誘導体、シクロヘキサン
ジカルボン酸もしくはそれらの誘導体、シクロプロパン
ジカルボン酸もしくはそれらの誘導体、プロパンジオー
ルもしくはそれらの誘導体、プロピレングリコールもし
くはそれらの誘導体、トリメチレングリコールもしくは
それらの誘導体、ジエチレングリコールもしくはそれら
の誘導体、ブタンジオールもしくはそれらの誘導体、テ
トラメチレングリコールもしくはそれらの誘導体、ペン
タメチレングリコールもしくはそれらの誘導体、ヘキサ
ンジオールもしくはそれらの誘導体、ヘキサメチレング
リコールもしくはそれらの誘導体、デカメチレングリコ
ールもしくはそれらの誘導体、ネオペンチレングリコー
ルもしくはそれらの誘導体、シクロヘキサンジオールも
しくはそれらの誘導体、シクロヘキサンジメタノールも
しくはそれらの誘導体からなる群より選択することがで
きる。
【0090】上に論じられるように、異なる結晶化速度
抑制剤では曇りの形成を防止する有効性の割合が変化
し、そのため、曇りを防止するのに最適の抑制剤の量は
経験的に決定しなければならない。同じことが、低Tg
層において有効な量の歪誘発結晶化度を達成するのを妨
げないように選択される抑制剤の適切な上限の決定にも
当てはまり得る。
【0091】低Tg層における結晶化速度抑制剤(1種
もしくは複数)の適切な量は示差走査熱量により決定す
ることができる。多層積層体における少なくとも1つの
低Tg層は示差走査熱量計によって測定することができ
る冷結晶化温度(Tcc)を有する。結晶化速度抑制剤を
含む低Tg層組成物の試料を、示差走査熱量計内で、融
点(Tm)より高い温度に、あらゆる残留分子のポリマ
ー履歴、例えば結晶化度及び/又は配向、がそのポリマ
ー試料から除去されるまでの期間加熱する。その時点
で、その溶融ポリマー試料は完全に非晶質の溶融物とな
る。この完全に非晶質の溶融物を、いかなる結晶の成長
に対しても十分な時間を与えることなく急冷して固化す
る。その後、その示差走査熱量計を毎分10℃の加熱速
度に設定し、結晶化が生じる温度(ピーク)を測定す
る。これが冷結晶化温度(Tcc)である。結晶化速度抑
制剤の適切な総量はTccと高Tg材料のTgとの相違に
関連し得る。高Tg材料がそのTgを上回る温度で低T
g層のものよりも非常に大きい引張モジュラスを有する
本発明の態様、例えば上に論じられる延伸可能なLCP
においては、Tccと高Tg材料のTgとの相違は約40
℃であるはずである。高Tg材料がそのTgを上回る温
度で低Tg層のものと比較的類似する引張モジュラスを
有する本発明の態様、例えば上に論じられるPEN共重
合体及び配合物においては、Tccと高Tg材料のTgと
の相違は約20℃、より好ましくは約25℃であるはず
である。様々な変性PET樹脂に対するTccの値を下記
表Aに示す。
【0092】表 A 様々な変性PET樹脂の冷結晶化温度(Tcc
【表1】 CRI=結晶化速度抑制剤 IPA=イソフタル酸 NDA=ナフタレンジカルボン酸 DEG=ジエチレングリコール
【0093】曇りを防止するために低Tg層(1つもし
くは複数)において用いられる結晶化速度抑制剤の総量
に対する上限に関して、この上限は、低Tg層において
用いられる結晶化速度抑制剤の総量が本発明の多層積層
体の成形、延伸及び/又は形成の間のその低Tg層(1
つもしくは複数)における歪誘発結晶化度の発生を妨げ
るようなものである状況を防ぐのに必要である。歪誘発
結晶化度の量の減少は本発明の多層積層体の低Tg層
(1つもしくは複数)の強度及び曲げ剛性を低下させ
る。したがって、強度の損失を補うため、高Tg層もし
くは低Tg層のいずれか、又はその両者の厚みを増加さ
せなければならず、これが製品のコストを上昇させる。
一般に、上限は約15重量パーセントの総結晶化速度抑
制剤を上回らない。本発明の態様においては、低Tg層
(1つもしくは複数)における結晶化速度抑制剤の総量
は実質的な曇りの発生を防止するのに有効な最小量から
その量を約5重量パーセント上回る量までの範囲であり
得る。したがって、約4重量%の結晶化速度抑制剤がP
EN配合物を高Tg層として含む本発明の多層積層体に
おける実質的な曇りを防止するのに有効である場合につ
いては、その上限は好ましくは約9%である。約10重
量%の結晶化速度抑制剤がPEN配合物を高Tg層とし
て含む本発明の多層積層体における実質的な曇りを防止
するのに有効である場合については、その上限は好まし
くは約15%である。約15重量%の結晶化速度抑制剤
を含む低Tg層が本発明の多層積層体における曇りの防
止に用いられる場合、例えば、比較的厚いLPC 層を有す
る積層体を延伸するために加工温度が高い用途及び/又
は他のプロセス変数が曇りを発生する低Tg層の傾向に
寄与する用途においては、その抑制剤の量が低Tg層の
歪結晶化する能力を低下させることがある。この場合、
低Tg層(1つもしくは複数)において望まれる強度及
び結晶化度の量は、低Tg層(1つもしくは複数)に曇
りが実質的にないか、もしくは少ないことに対する必要
性と均衡を保つ。あるいは、特定の用途において強度に
対する必要性がより重要である場合には、低Tg層にお
ける僅かな量の曇りを許容しながら低Tg層においてよ
り高い強度を発生させるため、抑制剤の量を減少させる
ことができる。
【0094】本発明の態様において、歪結晶化高Tg層
は、延伸及び少なくとも約10%、好ましくは少なくと
も約15%の歪結晶化を達成した後、少なくとも約2
5,000psi、好ましくは少なくとも約35,00
0psiの引張強度を有する。また、歪結晶化低Tg層
は、延伸及び少なくとも約15%、好ましくは少なくと
も約20%の歪結晶化を達成した後、少なくとも約2
0,000psi、好ましくは少なくとも約30,00
0psiの引張強度を有する。延伸された積層体は、こ
れらの層の各々、高Tg層及び低Tg層の個々の寄与に
より、優れた強度特性を有する。
【0095】結晶化速度抑制剤は低Tg層のTgに異な
る方法で影響を及ぼし得る。結晶化速度抑制剤は低Tg
層のTgを、その低Tg層にその結晶化速度抑制剤の総
量を添加することなく得られるものよりも高い値に移動
させるか、もしくはその第1層にその結晶化速度抑制剤
の総量を添加することなく得られるものよりも低い値に
移動させることがあり、又は少なくとも1種の結晶化速
度抑制剤の添加による低Tg層のTgの変化がないこと
もある。例えば、本発明の態様において、ナフタレンジ
カルボン酸もしくはそれらの誘導体は、低Tg層のTg
を、その低Tg層にその結晶化速度抑制剤の総量を添加
することなしに得られるものよりも高い値に移動させ
る。イソフタル酸もしくはそれらの誘導体及びジエチレ
ングリコールもしくはそれらの誘導体は、低Tg層のT
gを、そのTg層にその結晶化速度抑制剤の総量を添加
することなしに得られるものよりも低い値に移動させ
る。Tgを上昇させる結晶化速度抑制剤及びTgを低下
させるものの添加が低Tg層のTgの変化を生じないこ
とがある。シクロヘキサンジメタノールを結晶化速度抑
制剤として用いることでは低Tg層のTgの変化は生じ
ないことがある。
【0096】結晶化速度抑制剤は適切な量の抑制剤を含
むポリエステルの配合物であってもよいが、好ましく
は、適切な量の結晶化速度抑制剤を含む共重合体であ
る。共重合体が好ましい理由は2種類以上の樹脂から形
成される配合低Tg樹脂の性能に関係する。このような
樹脂混合物においては、その主要成分がその混合物の特
性に影響を与え、かつそれを支配する。これはおそら
く、微小スケールで、そのポリマーがその配合物の形成
に用いられた個々の樹脂の別々の領域を有するためであ
る。これらの配合ポリマーの性能が配合及びエステル交
換の程度を高めることにより改善される場合、その配合
物の結晶化に対する抵抗は最終的に同じ組成の共重合体
のものに近づく。
【0097】本発明の多層構造体の利益は、高Tg層及
び少なくとも1つの低Tg層の組み合わせによって実現
される。本発明の多層構造体には、それらが最少量の高
Tg樹脂を薄層として用い、それにも関わらずその多層
構造体が高Tg樹脂からなる構造体に匹敵する遮断、耐
熱性等の特性を、少量のその樹脂のみをその積層構造体
において用いながら達成することから、経済的な利点が
ある。低Tg樹脂は、一般に、高Tg樹脂よりもコスト
が非常に低い。薄い高Tg層と少なくとも1つの低Tg
層との組み合わせ及びそれらの相互作用が高い有用性を
有する低コスト製品を生じる。
【0098】例えば、本発明の多層構造体はLCP層と
少なくとも1つの低Tg層との組み合わせであり得る。
本発明の多層構造体のこの態様においては、LCP層の
並外れた遮断特性が低Tg層の曇りの少なさ、もしくは
全くない状態、高い結晶化度、及び高い強度と組み合わ
される。高コストの延伸可能なLCP材料の比較的薄い
層と低コストの結晶化抑制剤変性バルクポリエステル樹
脂のより厚い層とを組み合わせることにより経済的な高
遮断性透明積層体が得られる。
【0099】他の態様においては、本発明の多層構造体
は耐熱性層と少なくとも1つの低Tg層との組み合わせ
であり得る。本発明の多層構造体のこの態様において
は、高Tg層の並外れた耐熱特性が低Tg層の曇りの少
なさ、もしくは全くない状態、高い結晶化度、及び高い
強度と組み合わせられる。高コストの耐熱性材料の比較
的薄い層を低コストの結晶化抑制剤変性バルクポリエス
テル樹脂のより厚い層と組み合わせることにより経済的
な耐熱性透明積層体が得られる。
【0100】本発明の態様において、各低Tg層の厚み
の合計に対する高Tg層の厚みの比は高Tg層の機能性
に依存する。延伸可能なLCPの層を含む態様について
は、高Tg層の厚みの各低Tg層の厚みの合計に対する
比は約1:200ないし約1:3である。好ましい値は
本発明の多層積層体の主な目的に依存する。経済性が主
な目的である場合、0.005インチ厚(0.5ミル)
の延伸可能なLCPの層が100ミル以上の低Tg材料
と共に優れた遮断性及び透明性を有する非常に低コスト
の容器の形成に用いられる。その用途がより高い遮断特
性を要求する場合、LCPの低Tg材料に対する比は増
加する。遮断性の仕様の変化に適合する柔軟性は本発明
の多層積層体の利点である。必要であれば、LCP層は
延伸前に25ないし30ミル厚という厚いものであって
もよい。LCP層が多層積層体中で延伸される際、例え
ば吹込成形ボトルの側壁区画において、0.05ミルと
いう薄さまで厚みを減少させることができる。
【0101】歪結晶化可能なPEN配合物又は共重合体
のような耐熱性材料の層を含む態様については、高Tg
層の厚みの各低Tg層の厚みの合計に対する比は、その
耐熱性製品の容器壁において、約1:20ないし約1:
3、好ましくは約1:15ないし約1:5である。必要
であれば、耐熱性高Tg層は延伸前に25ないし30ミ
ル厚という厚さのものであってもよい。耐熱性高Tg層
は延伸前に10ミル厚という薄さのものであってもよ
い。耐熱性高Tg層が多層積層体中で延伸される際、例
えば吹込成形ボトルの側壁区画において、約1.0ない
し2.0ミルという薄さまで厚みを減少させることがで
きる。1.0ミルないし3ミルという薄い厚みの高Tg
層が最少量のPEN又は他の高コストの耐熱性高Tg材
料を含む耐熱性容器を提供することは本発明の利点であ
る。本発明の態様において、多層積層体は単一の薄い耐
熱性高Tg層を有し、この薄い高Tg層の厚みはその多
層積層体の総厚みの約25%未満、より好ましくはその
積層体の総厚みの10%未満である。例えば、約12な
いし15ミルのオーダーの総側壁厚を有し、耐熱性高T
g層の厚みが約1.25ないし1.5ミル、すなわちそ
の総厚みの約10%である熱充填可能な容器を製造する
ことができる。これは、最少量の高コスト、高Tg材料
を含む耐熱性容器を製造する並外れてコスト効果の高い
方法である。
【0102】より低い材料コストの他にも、より薄い耐
熱性層を有することの利点は他に幾つかある;(1)加
工温度に到達するのに要する加熱がより少なく、これが
エネルギーコストをより低くする、(2)低Tg層をプ
ロセスの加熱に晒す時間がより短く、これが曇りを低減
する可能性がある、(3)耐熱性層が薄くなるに従い、
延伸の間に歪誘発結晶化を生じる力に対して示される抵
抗が小さくなる。より厚い耐熱性層は低Tg層に加わる
力を低減し、これが外層の延伸誘発結晶化を低減させ
る。これは次に、加熱される際の低Tg層の強度の低下
及び収縮応力の増加を引き起こす。しかしながら、耐熱
性層は薄すぎてはならず、さもなければ本発明の多層積
層体が熱充填され、もしくは他の方法で熱に晒される際
に低Tg層の収縮力に対する抵抗が得られない。
【0103】本発明の多層積層体の薄い高Tg層に対す
る別の利点は、それが処理助材として作用して積層体の
加熱及び延伸の間に少なくとも1つの低Tg層が均一に
分布し、その結果高度に均一の厚み分布を有する延伸積
層体を生じることである。高度に均一の厚み分布を有す
ることは、それらの製品がそれらの最も薄い部分、すな
わち最も弱い連結部と同様にのみ機能するため、本発明
の多層積層体の非常に重要な側面である。例えば、延伸
積層体の厚み、したがって遮断特性及び/又は歪みに対
する抵抗は容器全体を通して均一でなければならず、さ
もなければその容器の薄い区画に生じる遮断の乏しさ又
は歪みが許容することができない製品を生じる結果とな
る。本発明の態様においては、多層積層体を加熱し、延
伸して側壁部を有するボトルとし、その側壁部の厚みの
標準偏差は0.07mm以下であり、好ましくはその側
壁部の厚みの標準偏差は0.05mm以下である。
【0104】さらに、薄い高Tg層と均一な材料分布と
の組み合わせは、積層体の高及び低Tg層の全てにおけ
る歪誘発結晶化度と共に、最少量の高コスト材料を用い
て製造することができる高性能の低コスト容器を生じ
る。例えば、実施例に開示される本発明の態様において
は、この多層積層体は約15重量%未満、好ましくは約
10重量%未満のナフタレンジカルボン酸をカルボン酸
単位として有するポリエステルボトルであり、このボト
ルは約3.5容量パーセント未満の85℃熱充填収縮値
を有する。高Tg層にのみ存在するナフタレンジカルボ
ン酸以外には他の耐熱性材料は用いられていない。これ
らのポリマーにおける他の反復カルボン酸単位はテレフ
タル酸又はイソフタル酸である。実施例に開示される本
発明のさらなる態様においては、多層積層体は約20重
量%未満、好ましくは約15重量%未満のナフタレンジ
カルボン酸をカルボン酸単位として有するポリエステル
ボトルであり、このボトルは約2.0容量パーセント未
満の85℃熱充填収縮値を有する。耐熱性のために高T
g層中に存在し、かつ結晶化速度抑制剤として低Tg層
中に存在するナフタレンジカルボン酸以外には他の耐熱
性材料は用いられていない。これらのポリマーにおける
他の反復カルボン酸単位はテレフタル酸及びイソフタル
酸である。耐熱性層の延伸後の厚みは延伸容器の異なる
部分で変化する。例えば、延伸吹込成形ボトルにおいて
は、側壁が肩領域又は底部領域よりも薄い。
【0105】本発明の多層積層体を形成するプロセス
は、2つ以上の熱可塑性ポリマー層を合わせて積層体を
形成するのに適するあらゆる手段であり得る。積層体形
成法の3種類の一般的な範疇が積層体形成の考え得る方
法の典型的なものであるが、それを網羅するものではな
い。第1の範疇は、2つのポリマー層をそれらが固化す
る前、すなわち、それらがいずれも溶融状態にあるとき
に合わせることである。フィードブロック(feedbloc
k)同時押出又は多マニホールド同時押出のような押出
法がこのような方法の例であり、いずれも本発明による
積層体を形成する許容し得る方法である。別の範疇は、
固化していない、すなわち溶融ポリマーを固化ポリマー
層と合わせることである。押出コーティング及び押出積
層のようなプロセスがこの範疇にあり、本発明の積層体
の形成に適するものである。固化層を合わせることが第
3の一般的な積層体形成範疇であり、特定のコーティン
グプロセスがこの様式での本発明の積層体の形成に適す
る。
【0106】例示的なプロセスにおいては、通常の同時
押出プロセスにおいて、フィードブロックを用いてダイ
から排出されると直ちにポリマー流を合わせて、高Tg
層及び低Tgポリエステル層が同時に押出される。これ
らのポリマー層はそれらがその融点を上回っている間に
一緒に合わされ、それによりダイから排出される多層フ
ィルムが生じる。また、本発明の多層積層体は平坦、管
状、又は他の形状で押出すこともできる。また、管状積
層体を同時押出し、スリット又は他の様式で開いて平坦
な同時押出物を形成することもできる。本発明の多層積
層体は、押出の間に、押出に引き続いて、又は押出の間
及びそれに引き続いての両者で延伸することができる。
また、管状多層積層体は本発明の多層積層体から螺旋巻
きにより形成することもできる。例えば圧縮もしくは射
出成形のような他の適切なプロセスも、フィルム、シー
ト、予備成形物、パリソン及び他の物品を含む本発明の
積層体の製造に用いることができる。
【0107】これらの多層構造体は適切な方法により物
品に形作ることができる。本発明の多層積層体は、熱成
形、吹込成形並びに熱及び延伸を用いて成形物品を大量
製造する他の方法に理想的に適する特性を有する。この
ようなプロセスは当業者に公知である。フィルム又はシ
ートを有用な物品に成形する様々な技術が、参照するこ
とによりここに組み込まれるJames L. Throne “熱形
成(Thermoforming),”(Hanser Publishers, New York,
1987) のような研究成果に記述されている。同様に、
これらの積層体を管又はパリソンの形態で同時押出する
場合、これらは吹込成形に理想的に適する。押出吹込成
形のような様々な吹込成形技術。押出吹込成形、射出吹
込成形、延伸吹込成形のような様々な吹込成形技術が、
例えば、Donald V. Rosato及びDominick V. Rosato編,
“吹込成形ハンドブック(Blow Molding Handbook),”
(Hanser Publishers, 1988)に記述されており、これは
参照することによりここに組み込まれる。このような様
々な吹込成形プロセスに適するパリソンは、当業者に公
知の射出成形又は同時射出成形によっても製造すること
ができる。加えて、容器はこれらのプロセスの組み合わ
せによって形成することが可能であり、例えば、高Tg
層及び低Tg層を有する多層パリソンを押出し、このパ
リソンを押出吹込成形して成形インサートを形成し、こ
のインサートの外周に少なくとも1種の結晶化速度抑制
剤で変性したポリエチレンテレフタレートのような別の
低Tg層を射出成形して予備成形物を形成し、最後にこ
の予備成形物を延伸吹込成形してボトル、ジャー又は他
の容器を形成する。あるいは、多層インサートは平坦シ
ートを熱成形することにより製造することができる。こ
れらのインサート成形プロセスは、本発明の多層積層体
のもの以外の材料を用いる使用について、例えば、Slat
らの米国特許第5,443,776号及びSlatらの米国
特許5,464,106号に一般的に記述されており、
これらの開示は参照することによりその全体がここに組
み込まれる。このような延伸吹込容器は、食品、飲料、
化粧品、化学薬品及び工業製品のような様々な包容用途
に有用である。
【0108】本発明の態様において、熱可塑性材料の射
出成形低Tg外層には消費後再生ポリマーが含まれ得
る。層の数及び押出積層体におけるそれらの形状に応じ
て、多くの形状の多層予備成形物をこの方法で形成する
ことができる。例えば、高Tg材料の単一の層を有する
熱成形インサートは、押出されて熱成形された耐熱性内
層及び射出ポリエステル外層を有する予備成形物を形成
する。
【0109】本発明の態様において、平坦多層積層体を
熱成形して容器を形成することができる。また、本発明
の態様において、透明度が高い物品を吹込成形するため
の多層予備成形物を製造することもできる。この方法
は、内面、外面、開放端及び反対端を有し、かつ低Tg
熱可塑性ポリエステル及び少なくとも1種の結晶化速度
抑制剤を含む低Tg層を形成する工程を含んでいてもよ
い。熱可塑性材料を含み、第1層のTgを上回るTgを
有し、かつ内面、外面、開放端及び反対端を有する高T
g層も形成する。本発明の態様において、この予備成形
物の第1層における結晶化速度抑制剤の総量は、その多
層予備成形物を吹込成形プロセスにおいて高Tg層のT
gを上回る加工温度、好ましくは高Tg層のTgを少な
くとも約10℃ないし15℃上回る温度に加熱する際に
第1層における実質的な曇りを防止するのに有効なもの
である。これらの層は互いに前後して、又は同時に形成
することができる。高もしくは低Tg層のいずれかの内
面は他層の外面に接触し、両層の開放端及び反対端は一
致する。
【0110】本発明の態様において、多層予備成形物を
形成する方法は、高Tg層及び低Tg層にそれらの開放
端の反対側に閉鎖端を形成する工程をさらに含む。例え
ば、多層構造体を管状形態の高及び低Tg層を同時押出
することにより形成する方法において、この同時押出し
た管を別個の長さに切断して、切断した管の端部に閉鎖
端及び開放端を作製し、それにより容器の吹込成形に適
する予備成形物を得ることができる。多層パイプを押出
し、そのパイプを所定の長さに切断し、切断したパイプ
に開放端及び閉鎖端を形成してパリソンを形成し、かつ
そのパリソンを吹込成形してボトルを形成する方法がYa
madaらの米国特許第4,261,473号に開示されて
おり、その開示は参照することによりここに組み込まれ
る。この方法は、多層予備成形物を押出して押出吹込成
形ボトルに成形するのに有用である。
【0111】本発明の多層構造体は射出成形によって形
成することができる。例えば、Okudairaらの米国特許第
4,535,901号、Beckの米国特許第4,550,
043号及びKrishnakumarらの米国特許第4,609,
516号(それらの開示は参照することにより全てここ
に組み込まれる)に開示される多層射出成形予備成形物
を形成するための方法は、全て、本発明の多層構造体を
有する射出吹込成形容器のための予備成形物を形成する
のに適するプロセスを開示する。
【0112】本発明の態様において、吹込成形のための
多層予備成形物を製造する方法は、内面、外面、開放端
及び反対端を有する第2層を形成する工程をさらに含
む。この第2層は、熱可塑性材料及び少なくとも1種の
結晶化速度抑制剤を含む第1低Tg層と同じであっても
異なっていてもよい第2の低Tg熱可塑性材料を含む。
各々の低Tg層における結晶化速度抑制剤の総量は、そ
の多層予備成形物を吹込成形プロセスにおいて高Tg層
のTgを上回る加工温度に加熱する際にそれらのTg層
における実質的な曇りを防止するのに有効なものであ
る。高Tg層は、低Tgを含む第2層の前、それの後、
又は同時に形成することができる。この第2層は高Tg
層のTgを下回るTgを有する。本発明のこの態様にお
いて、高Tg層は第1及び第2層の間に配置され、それ
により3層を含む構造体を得る。
【0113】本発明の多層構造体を熱的に処理しようと
する挑戦は、高Tg層組成物と低Tg組成物を含む少な
くとも1つの層との異なる熱的及び延伸特性に由来する
ものである。上に論じられるように、高Tg材料の層及
び低Tg材料の少なくとも1つの層を有する多層予備成
形物を吹込成形する場合、その吹込成形の加工温度及び
結晶化速度抑制剤の適切な水準はTg及び高Tg材料の
延伸特性によって決定される。高加工温度では、有効量
を下回る結晶化速度抑制剤を含むポリエチレンテレフタ
レート層(1つもしくは複数)は予備成形物が吹込成形
可能となる前に曇り、それが吹込成形容器に許容するこ
とができない曇りを引き起こす。また、多層構造体を形
成及び延伸するための加工温度が低すぎる場合、高Tg
層は冷延伸され、これがその層における曇りを引き起こ
す。加工温度が低い場合、高Tg層は多層構造体を延伸
する際に流体ではなく、成形可能な状態ではない。これ
は、低Tg層の延伸による歪結晶化を誘発する、多層構
造体の成形プロセスにおいて用いられる力、例えば、機
械的力、空気圧、及び/又は真空力を遮断する。しかし
ながら、加工温度は高すぎてはならず、さもなければ低
Tg層に曇りを引き起こす。さらに、低Tg層が溶融流
動し始める可能性があり、これは Maruhashiらの米国特
許第4,803,036号に開示されるものに類似する
方法で成型多層構造体の不均一性を生じる。同様に、加
工温度は高すぎてはならず、さもなければ低Tg層にお
ける歪誘発結晶化が減少する。
【0114】さらに、多層構造体は、商業的規模の熱可
塑性物質処理設備、例えば、Youngらの米国特許第5,
240,718号及びKizmillerの第5,244,61
0号(それらの開示は参照することによりここに組み込
まれる)に開示されるもののようなマルチステーション
吹込成形機における正常な温度変動を許容するのに十分
なだけ寛容でなければならない。これは、本発明の態様
においては、その多層材料がある程度の温度の可変性を
備える自動もしくは半自動商用プロセスにおいて処理可
能であるべきであることを意味する。これらの装置は少
なくともプラスマイナス2℃ないし3℃の許容性の範囲
内で稼働し、これは少なくとも4℃ないし6℃の加工温
度の窓を生じる。
【0115】低Tg熱可塑性ポリエステルと高Tg層と
の接着は、高Tg層に用いられるポリマーの型に依存す
る。多層構造体の製造に用いられる処理方法もまた層間
の接着に影響を及ぼす。例えば、構造体が射出成形、同
時押出、押出/積層又は積層のいずれから得られるのか
が層間の結合力に影響を及ぼし得る。低Tg熱可塑性ポ
リエステルとポリエステル高Tg層との接着の水準は優
れたものであり、これらの層は個別の層に分離すること
が困難である。
【0116】高Tg層と低Tg層(1つもしくは複数)
とを互いに分離する能力を有することが再生、回収又は
再処理に望ましいものであり得る。本発明の態様におい
て、多層構造体は、高及び低Tg層の間に配置される、
層の分離性を付与する層をさらに含んでいてもよい。さ
らに、1以上の低Tg層が存在し、例えば、高Tg層が
第1及び第2低Tg層の間に配置される本発明の態様に
おいては、多層構造体は、高Tg層と第2低Tg層との
間に配置される、層の分離性を付与する第2の追加層を
含み、それにより5層を含む積層体を形成していてもよ
い。
【0117】本発明の態様において、多層構造体は、本
発明の積層体に分離性及び遮断特性を付与するエチレン
ビニルアルコール共重合体及び延伸可能なLCPからな
る群より選択される少なくとも1つの層を有する。分離
性を有する2つの層を有する本発明の態様においては、
それらの層の組成は同じであっても異なっていてもよ
い。得られる構造体はその個別の層に分離することがで
きる。例えば、2つの低Tg層、高Tg層及び分離性を
付与する2つの層を、5つの層を含む構造体から加熱及
び/又は延伸の前もしくは後のいずれかに分離すること
ができる。したがって、この構造体はその処理の間及び
その後のいかなる時点でも、例えば、その構造体が形成
された後、その構造体が加熱された後、延伸された後及
びその最終容器の形態で、分離可能かつ再生可能であ
る。
【0118】上に論じられるように、本発明の態様にお
いて、本発明の多層構造体は1以上の低Tg層を含み得
る。このさらなる、すなわち第2の低Tg層は高Tg層
のTgを下回るTgを有し、かつ熱可塑性ポリエステル
及び少なくとも1種の結晶化速度抑制剤を含み、結晶化
速度抑制剤の総量はこの第2の低Tg層における実質的
な曇りの防止に有効なものである。本発明の態様におい
て、この結晶化速度抑制剤の総量は、その積層体が延伸
される際の第2層の歪誘発結晶化を実質的に抑制しな
い。このさらなる、すなわち第2の低Tg層は第1の低
Tg層と同じであるか、又は異なる結晶化速度抑制剤を
含んでいてもよく、かつ第1の低Tg層と同じである
か、又は異なる熱可塑性ポリエステル組成物を有してい
てもよい。このさらなる、すなわち第2の低Tg層は第
1の低Tg層と同じ厚みを有していてもよく、又はより
薄くても、より厚くてもよい。
【0119】本発明の態様において、多層構造体は、ヒ
ートシール最外層、米国食品医薬品局認可食品接触最内
層、消費後再生ポリマーを含む層、酸素及び/又は二酸
化炭素遮断特性及び/又は水分遮断特性のような一般的
もしくは特殊遮断特性のいずれかを有する遮断性層、着
色層、紫外線遮断層、内容物の近く、もしくはそれに隣
接して位置する抗芳香剥奪層(anti-flavor scalping l
ayer)及び酸素掃去層からなる群より選択される少なく
とも1つの追加層をさらに含んでいてもよい。同様に、
本発明の態様において、多層構造体のいずれの層も、紫
外線遮断剤、酸素掃去剤、顔料、顔料分散剤、染料、ス
リップ剤、デネスチング剤(de-nestingagent)、帯電
防止剤、潤滑剤、耐候安定化剤、酸化防止剤、抗菌剤、
及び無機充填剤からなる群より選択される少なくとも1
種の添加物をさらに含んでいてもよい。また、本発明の
多層構造体は、一緒に嵌め込まれている成形部品の分離
を容易にするためデネスチング組成物でコートされてい
てもよい。
【0120】本発明の態様において、上述の方法のいず
れかによって製造される多層予備成形物は本発明の多層
容器の吹込成形に用いることができる。この多層予備成
形物の構造は、その予備成形物を形成する多層周壁によ
って決定される予備成形物本体を含む。この多層壁は、
第1熱可塑性ポリエステルを含む少なくとも1つの低T
g層及びこの少なくとも1つの第1層のTgを上回るT
gを有し、好ましくは少なくとも約85℃のTgを有す
る高Tg層を含み、ここで、第1熱可塑性ポリエステル
は少なくとも1種の結晶化速度抑制剤を含み、かつ高T
g層は熱可塑性材料を含む。結晶化速度抑制剤の総量
は、高Tg層をその高Tg層のTgを上回り、好ましく
はその高Tg層のTgを少なくとも約10℃上回る加工
温度に加熱する際に低Tg層における実質的な曇りを防
止するのに有効なものであり、かつその少なくとも1つ
の低Tg層が加熱及び延伸の後に実質的に透明で高強度
を有するように、その積層体をその加工温度で延伸する
際にその少なくとも1つの低Tg層の歪誘発結晶化を実
質的に妨げない。
【0121】本発明の多層予備成形物を吹込成形機内に
入れ、上述の適切な処理もしくは成形温度に加熱する。
この予備成形物は約80〜300ミルの厚みを有するこ
とが可能であり、したがって、加熱の間にその加工温度
で平衡化するのに特定の期間を必要とする。必要とする
時間は、その予備成形物における熱伝導率、厚み、熱容
量、熱可塑性物質の型及び層数のような予備成形物の特
徴に加えて、ヒーターの形状及びヒーターの設定のよう
な吹込成形装置の特定の特徴に従って変化する。十分な
期間の後、予備成形物が実質的に加工温度で平衡化す
る。この期間は少なくとも約30秒から4分以下であ
り、好ましくは約60秒ないし約180秒である。この
期間中、多層予備成形物は実質的に透明で曇りがないま
まである。
【0122】この加熱した、透明な、実質的に曇りのな
い予備成形物を、次に、長軸方向に移動する延伸ロッド
をこの加熱予備成形物に挿入することにより、二軸延伸
吹込成形して容器にすることができる。この移動するロ
ッドはその容器を長軸方向、すなわち、その容器の開放
端の頂部からその容器の閉鎖端の底部を貫く軸に沿って
延伸し、その予備成形物を軸方向に延伸及び配向する。
これは軸方向延伸と呼ばれ、その量は軸方向延伸比とし
て表すことができる。同時に、流体力がその容器に導入
され、そのボトルを放射方向、すなわち、長軸方向に移
動するロッドに対して放線方向に配向させる。この加圧
流体は加熱予備成形物を放射方向に延伸及び配向する。
これはフープ延伸と呼ばれ、その量はフープ延伸比とし
て表すことができる。
【0123】本発明の多層容器は、例えば上述の延伸吹
込成形プロセスにおける、加熱多層積層体の延伸から生
じる高及び低Tg層の両者における歪誘発結晶化の結果
として、優れた熱安定性を有する。結晶化速度抑制剤の
総量は、その予備成形物を延伸する際に低Tg層の歪誘
発結晶化を実質的に抑制しないものであるが、その予備
成形物における実質的な曇りの形成をそれが吹込成形温
度に加熱される際に防止する。低Tg層における歪誘発
結晶化は、その多層構造体が高い使用温度に加熱される
際に、歪み、変形又は収縮を防止する。低Tg層に形成
される結晶部位は小さく、したがって、いかなる実質的
な方法においても光学特性に影響を及ぼすことはない。
歪誘発結晶化度を有する低Tg層における密充填分子構
造はこの層を熱的により安定にする。この吹込成形温度
は、多層予備成形物を高Tg層が冷延伸しないようにそ
のTgを上回る温度で延伸吹込成形するために必要であ
る。
【0124】結晶化度を熱的に誘発するための、例え
ば、形成された物品を約200℃に維持された型のよう
な熱表面と接触させる加熱処理工程は、本発明の多層積
層体及び方法によって得られる歪誘発結晶化度の強化に
は必要ではない。容器の特性、特に耐熱性は、このよう
な加熱処理工程なしに達成される。
【0125】本発明の態様において、多層予備成形物か
ら形成される多層構造体は、熱充填プロセスにおけるも
ののような高い使用温度に晒される際の収縮が減少して
いる。この減少した収縮は、熱充填前の物品の体積に対
して約5体積%未満ないし10体積%、好ましくは約3
体積%未満、より好ましくは約2体積%未満であり得
る。
【0126】本発明の態様において、予備成形物が加工
温度に達した際の曇りの水準は約5パーセント未満、好
ましくは約3パーセント、より好ましくは約1パーセン
ト未満である。この曇りの水準は予備成形物が吹込成形
される際に増加せず、そのため、その容器は、熱充填の
ような熱処理工程の後を含む全プロセスの間曇りのない
特性を保持する。
【0127】多くの多層構造体配置、例えば:A/B、
B/A、B/A’、A’/B、A/B/A、A/B/
A’、A’/B/A、A/B/A/A’、A’/A/B
/A、A/F/B/F/A、A/F/B/F/A’、
A’/F/B/F/A、A/F/B/A’、A’/B/
F/A又はA/E/B/E/A/A’が本発明に従って
可能である。A=低Tg層;A’=射出低Tg層;B=
高Tg層及びF=分離性を付与する層。この配置の一覧
は、本発明に従って達成することができる考え得る配置
を網羅するものではない。
【0128】
【実施例】以下の実施例及び比較例において、測定値は
以下の手順及び装置を用いて決定した。曇りの測定は、
メリーランド州シルバー・スプリングのパシフィック・
サイエンティフィック(Pacific Scientific)製のモデ
ルXL−211 HAZEGARD7システムを用いて行った。壁厚の
測定は、メリーランド州ウォルサムのパナメトリクス
(Panametrics)製のマグナ−マイク7ホール・エフェ
クト・シックネス・ゲージ(Magna-Mike7Hall Effect
Thickness Gage)、モデル8000を用いて行った。
【0129】密度測定及び結晶化度%の算出 密度の測定は、n−ヘプタン及びフレオンの2種類の別
々の溶液を用いることにより調製した密度カラムを用い
て行った。各々の溶液の量を算出してカラムの望ましい
上限及び下限を得た。既知密度のガラスビーズを調製し
たカラムに添加し、平衡化して、カラムに目盛りを付け
た。容器の試料をカラムに入れ、平衡化し、それらの位
置を記録した。それらの密度をそれらの位置及びそのカ
ラムの較正曲線から決定した。
【0130】結晶化度の算出は以下の式を用いて行う。 結晶化度(%)={(ρ−ρ(a))/(ρ(c)−ρ
(a))}×100 PETについては、ρは測定密度であり、ρ(a)は非
晶質PETの密度(1.330g/cm3 )であり、ρ
(c)は単位格子の寸法からの結晶性PETの密度
(1.455g/cm3 )である。
【0131】多層容器の損失容量パーセントは、それら
の容器に熱水を充填し、生じる体積の減少を測定するこ
とにより決定する。具体的には、水浴を85℃に加熱す
る。85℃の熱水を水浴の底部に位置する排出弁を通し
て容器の首の基部まで導入する。熱水を容器内に2分間
保持した後、熱水を内部に留めたまま23℃の温度の急
冷浴に容器を入れる。容器を急冷浴に30分間保持し、
全ての収縮が生じることを保証する。
【0132】容器を急冷浴から取り除いた後、体積を測
定する。熱充填前後の体積の相違を用いて体積の損失を
算出し、損失容量パーセントとして表す。吹込温度、す
なわち加工温度は、赤外線カメラを用いて加熱予備成形
物の表面温度を測定することにより測定した。本発明を
以下の例においてさらに説明する。全ての試験は、他に
指定されない限り、以下に説明される試験手順に従って
行った。他に述べられていない限り、全ての部、比、及
びパーセンテージは重量基準であり、全ての温度は℃で
ある。
【0133】実施例1 60モルパーセントのナフタレンジカルボン酸、39モ
ルパーセントのテレフタル酸及び1モルパーセントのイ
ソフタル酸をジカルボン酸単位として含み、かつ約10
0℃のTgを有する耐熱性ポリエステル樹脂を、98.
6重量パーセントのテレフタル酸及び1.4重量パーセ
ントのイソフタル酸をジカルボン酸単位として含み、か
つ0.5重量パーセントのジエチルグリコール及び9
9.5重量パーセントのエチレングリコールをジオール
単位として含む34重量部のポリエステル樹脂を90重
量パーセントのナフタレンジカルボン酸及び10重量パ
ーセントのテレフタル酸をジカルボン酸単位として含む
66重量部のポリエステル樹脂と、160℃の温度で乾
式配合装置において28mmHgの真空で6時間配合す
ることにより得た。
【0134】この耐熱性乾式配合ポリエステル樹脂を、
一段一軸スクリュー押出機において、295℃ないし3
00℃の範囲の溶融温度、約7.5ft/分(105lb
/時)(約229cm/分)、約20分の溶融系におけ
る平均滞留時間で押出し、ダイからの排出時に24ミル
の厚みを有する歪結晶化可能な耐熱性ポリエステルの単
層平坦シートを得た。
【0135】次に、この耐熱性ポリエステルシートの単
層を熱成形機に入れて140℃ないし150℃の範囲の
シート表面温度に加熱し、開放頂部及び閉鎖底端部を備
えるカップの形状を有する単層耐熱性インサートに熱成
形した。平均面積延伸比は約2であり、これはそのイン
サートの12ミルの平均壁厚を生じた。この熱成形単層
耐熱性インサートを、予備成形物の底部中心に位置する
単一の射出点を有する射出成形機に入れ、結晶化速度抑
制剤としての10重量パーセントのナフタレンジカルボ
ン酸及び0.7重量パーセントのジエチレングリコール
(DEG)並びにジカルボン酸単位としての90重量パ
ーセントのテレフタル酸を含み、99.3重量パーセン
トのエチレングリコールをジオール単位として含み、か
つ約81℃のTgを有するポリエステル樹脂の外層を耐
熱性インサートの最外面上に射出した。押し出され、熱
成形された耐熱性ポリエステル内層、並びに10重量パ
ーセントのナフタレンジカルボン酸及び結晶化速度抑制
剤としての0.7重量パーセントのDEGを含む射出ポ
リエステル外層を有する2層予備成形物を形成した。こ
の予備成形物の厚みは120ないし140ミルの範囲に
あり、最終領域近傍でより薄く(約120ミル)、壁区
画の中央部で約125ミル厚であった。高Tg耐熱性材
料の厚み(約12ミル)の結晶化速度抑制剤を含む低T
g材料の厚みに対する比は、予備成形物の壁区画のほぼ
中点での測定で約1:9ないし1:10であった。
【0136】この2層予備成形物を吹込成形機に入れ、
119℃の吹込温度に加熱した。予備成形物がその吹込
温度で実質的に平衡化した後も、完全に透明で曇りがな
いままであった。次に、この予備成形物を、115mm
の全高及び壁区画での約96mmの実質的に一定の直径
を有し、かつ約1.6:1の高さ対直径比(H:D)を
有する1リットル容器に二軸延伸吹込成形した。容器の
延伸部分の高さ(Hf)の予備成形物の延伸可能部分の
高さ(Hi)に対する比は約2:1であった。
【0137】この耐熱性容器は、両層における歪誘発結
晶化の結果として、良好な熱安定性を有していた。結晶
化速度抑制剤としての10重量パーセントのナフタレン
ジカルボン酸及び0.7重量パーセントのDEGは、予
備成形物を延伸する際の外層の歪誘発結晶化を実質的に
抑制しなかったが、予備成形物における曇りの形成をそ
れが約119℃の吹込成形温度に加熱される際に防止し
た。60モルパーセントのナフタレンジカルボン酸を含
む歪結晶化可能な配合物から作製された高Tg層は延伸
吹込成形プロセスの間に歪み結晶化することが可能であ
った。この高Tg材料のTgを約18℃ないし20℃上
回る吹込成形温度、すなわち加工温度も、この2層予備
成形物の耐熱性層を、それが冷延伸することなしに延伸
吹込成形するのに適するものであった。
【0138】この耐熱性容器の体積は吹込成形の後に9
83mlで合った。この容器に水を85℃で熱充填して
2分間静置した後、23℃の周囲温度水浴に30分間入
れた。容器の体積を熱充填の後に測定したところ、93
5ml、4.9%の体積減少であった。この容器は熱充
填及び周囲温度への冷却の後にも透明で曇りがないまま
であった。この容器の平均側壁厚は0.40mmで標準
偏差は0.60mmであった。
【0139】実施例2A〜2D 実施例1と同じ材料から同じ方法で製造した4つの2層
予備成形物を、実施例1と同じ容器型に同じ機器におい
て同じ条件の下で延伸吹込成形した。これらの予備成形
物は吹込成形プロセスの間透明で曇りのないままであっ
た。これらの延伸吹込成型用のうちの3つ(2A、2B
及び2C)の曇り値はそれぞれ2.1%、2.3%及び
2.5%で、平均曇り値は2.3%あった。耐熱性容器
(2D)を熱充填したところ、85℃で熱充填する前の
体積は988ml、熱充填後の体積は930mlで、体
積の減少は5.9%であった。この容器は熱充填及び周
囲温度への冷却の後にも透明で曇りのないままであっ
た。このジャーの平均側壁厚は0.41mmで標準偏差
は0.08mmであった。
【0140】実施例3A、3B及び3C 実施例1及び2A〜2Dにおけるものと同じ組成を有す
るが、押出機のダイの位置で36ミルの厚みを有する耐
熱性層を用いて、3つの2層予備成形物を製造した。他
の押出機条件は全て実施例1及び2A〜2Dと同じであっ
た。射出外層の組成は実施例1及び2A〜2Dと同じで
あり、同じ熱成形機及び延伸比を用いてインサートを形
成し、かつそのインサート上に外層を射出して予備成形
物を形成するのに同じ射出型を用いた。これにより、よ
り厚い(この予備成形物において約18ミル)耐熱性内
層のために射出外層はより薄いものの、全体的な厚みの
寸法は実施例1及び2A〜2Dと同じである2層予備成形
物が得られた。これらの予備成形物を、実施例1及び2
A〜2Dと同じ容器型に、同じ機器において、同じ条件
で延伸吹込成型した。これらの予備成形物は吹込成形プ
ロセスの間透明で曇りのないままであった。これらの延
伸吹込成形容器のうちの2つ(3A及び3B)の曇り値
はそれぞれ1.5%及び2.6%であり、平均曇り値は
約2.0%であった。耐熱性容器(3C)を熱充填した
ところ、85℃で熱充填する前の体積は987ml、熱
充填の後の体積は945mlで、体積の減少は4.3%
であった。この容器は熱充填及び周囲温度への冷却の後
にも透明で曇りのないままであった。この容器の平均側
壁厚は0.38mmで標準偏差は0.04mmであっ
た。
【0141】比較例C1、C2及びC3 比較例C1、C2及びC3において、3つの予備成形物
を製造し、吹込成形して容器とした。実施例1と同じ予
備成形物型及び容器型を用いた。予備成形物C1、C2
及びC3の組成はそれぞれ予備成形物1、2D及び3C
の組成と同一であり、上述のプロセスパラメータにおけ
る唯一の相違は、吹込温度が実施例1及び2Dでは11
9℃であるのに対してC1及びC2では117℃であるこ
とであった。
【0142】比較例C1、C2及びC3において形成し
た容器に90℃で水を熱充填して2分間静置した後、2
3℃の周囲温度水浴に30分間入れた。これらの容器の
体積を熱充填の後に測定したところ、比較例C1、C2
及びC3について得られた収縮値はそれぞれ16.8
%、21.1%及び11.9%であった。実施例1、2
D及び3C並びに比較例C1、C2及びC3の結果を表
Iにまとめる。
【0143】
【表2】 NDA=ナフタレンジカルボン酸 DEG=ジエチレングリコール
【0144】実施例1、2D及び3C並びに比較例C
1、C2及びC3は、85℃から90℃への熱充填温度
の上昇により、60モルパーセントのナフタレンジカル
ボン酸を含む24ミルもしくは36ミル厚(熱成形前)
のいずれの耐熱性層を備える容器についても、測定され
る収縮値に大きな増加が生じることを示す。また、実施
例1及び2Dを実施例3Cと比較することにより、イン
サートの厚みを50%増加させることにより達成される
収縮の改善が20.4%(1.1/5.4×100=2
0.4)にすぎないことが示され、これは、高Tg耐熱
性層及び少なくとも1種の結晶化速度抑制剤を含む低T
g層における適度の歪誘発結晶化度が、本発明の積層体
及びプロセスを用いて、より厚いより高価な耐熱性層に
頼ることなく達成できることを示唆するものであり得
る。
【0145】実施例4、5、6A〜6C及び7A〜7B 60モルパーセントのナフタレンジカルボン酸、39モ
ルパーセントのテレフタル酸及び1モルパーセントのイ
ソフタル酸をジカルボン酸単位として含み、かつ約10
0℃のTgを有する耐熱性ポリエステル樹脂を実施例1
と同じ方法で得た。
【0146】この耐熱性ポリエステル樹脂を実施例1、
2A〜2D及び3A〜3Cと同じ方法で押出し、実施例
4、5及び6においては押出後の厚みが24ミルであ
り、実施例7においては36ミルである耐熱性シートを
得た。これらの押出シートを実施例1、2A〜2D及び
3A〜3Cと同じ方法で約2の総面積延伸比で熱成形
し、開放端及び閉鎖底端を備えるカップ様形状を有する
耐熱性インサートを得た。
【0147】この熱成形単層耐熱性インサートを実施例
1〜3において用いられたものと同じ射出成形機に入
れ、4.5重量パーセントのイソフタル酸及び0.5重
量パーセントのジエチレングリコールを結晶化速度抑制
剤として含み、95.5重量パーセントテレフタル酸を
残余のジカルボン酸単位として含み、かつ99.5重量
パーセントのエチレングリコールを残余のジオール単位
として含み、並びに76℃のTgを有するポリエステル
樹脂の外層をこの耐熱性インサートの最外面上に射出
し、押し出され、熱成形された耐熱性ポリエステル内層
並びに4.5重量パーセントのイソフタル酸及び0.5
重量パーセントのジエチレングリコールを結晶化速度抑
制剤として含む射出ポリエステル外層を有する2層予備
成形物を形成した。実施例1におけるものと同じ予備成
形物型を用い、そのため、予備成形物の厚みは120な
いし140ミルの範囲内にあり、最終領域近傍でより薄
く(約120ミル)、壁区画の中央部で約125ミル厚
であった。高Tg耐熱性材料の厚み(実施例4、5及び
6A〜6Cについては12ミル)の結晶化速度抑制剤を含
む低Tg材料の厚み(125ミル〜12ミル)に対する
比は、予備成形物の壁区画の中点周辺での測定で、約
1:9ないし1:10であった。実施例7A及び7B
は、より厚い(予備成形物において約18ミル)耐熱性
内層のため、射出外層はより薄かった。
【0148】各々の予備成形物を実施例1〜3における
ものと同じ吹込成形機に入れ、表IIに示されるように1
16℃ないし121℃の範囲の吹込温度に加熱した。予
備成形物がその吹込温度と実質的に平衡化した後にも、
それらは完全に透明で曇りのないままであった。次に、
これらの予備成形物を二軸延伸吹込成形して、実施例1
におけるものと同じ寸法を有する1リットル容器とし
た。僅かな歪みが、おそらくは実施例1〜3の外層の射
出材料のTg(81℃)と比較した場合のその予備成形
物の外層の射出材料の低いTg(76℃)のため、加熱
予備成形物において観察された。
【0149】これらの耐熱性容器は、両層における歪誘
発結晶化の結果として、良好な熱安定性を有していた。
結晶化速度抑制剤としての4.5重量パーセントのイソ
フタル酸及び0.5重量パーセントのジエチレングリコ
ールは、これらの予備成形物を延伸する際の外層の歪結
晶化を実質的に抑制しなかったが、それらを116℃な
いし121℃の範囲の吹込成形温度に加熱する際の予備
成形物における曇りの形成を防止した。60モルパーセ
ントのナフタレンジカルボン酸を含む歪結晶化可能な配
合物で作製された高Tg層は、延伸吹込成形プロセスの
間に歪結晶化することが可能である。高Tg材料のTg
を15℃ないし20℃上回るこの吹込成形温度、すなわ
ち加工温度も、この2層予備成形物の耐熱性層をそれを
冷延伸させることなく延伸吹込成形するのに適するもの
であった。これらの容器のうちの3つ(6A、6B及び
6C)の曇り値はそれぞれ3.8%、3.4%及び3.
5%で、平均曇り値は約3.6%であった。
【0150】幾つかの容器(4、5、6C及び7B)に
85℃で水を熱充填して2分間静置した後、23℃の周
囲温度水浴に30分間入れた。これらの容器の熱充填前
後に測定した体積を、体積減少パーセントと共に表IIに
記載する。これらの容器は、熱充填及び周囲温度への冷
却の後にも透明で曇りのないままであった。
【0151】比較例C4、C6及びC7 比較例C4、C6及びC7において、3つの予備成形物
を製造し、吹込成形して容器とした。実施例1と同じ予
備成形物型及び容器型を用いた。予備成形物C4及びC
6の組成は予備成形物4及び6Cの組成と同一であり、
吹込温度及び他のプロセスパラメータも同様に同一であ
った。予備成形物C7の組成は予備成形物7Bの組成と
同一であり、吹込温度及び他のプロセスパラメータは同
一であった。
【0152】比較例C4、C6及びC7において形成し
た容器に90℃で水を熱充填して2分間静置した後、2
3℃の周囲温度水浴に30分間入れた。これらの容器の
体積を熱充填の前後に測定したところ、比較例C4、C
6及びC7の収縮値はそれぞれ13.4%、12.4%
及び14.4%であった。したがって、90℃で熱充填
した容器、容器C4、C6及びC7の平均収縮は、85
℃で熱充填した容器、容器4、5、6C及び7Bの平均
収縮と比較して40.3%増加した。実施例4、5、6
C及び7B並びに比較例C4、C6及びC7の結果を表
IIにまとめる。
【0153】
【表3】 IPA=イソフタル酸 NDA=ナフタレンジカルボン酸 DEG=ジエチレングリコール
【0154】比較例C8〜C26 比較例C8〜C26においては、19の予備成形物を製
造し、吹込成形して実施例1におけるものと同じ寸法を
有する容器とした。耐熱性層におけるナフタレンジカル
ボン酸のモルパーセントは3種類の値;60パーセント
(Tg約100℃)、67.5パーセント(Tg約10
5℃)又は75パーセント(Tg約110℃)のうちの
1つであった。60パーセントの組成物は先行する実施
例におけるものと同じ方法で得、67.5及び75モル
パーセントの組成物は、耐熱性層が調製される配合物中
に含まれる、90重量パーセントのナフタレンジカルボ
ン酸を含む樹脂の量を増加させることにより得た。押出
される耐熱性層の厚みは、3ミル単位の増分で12ミル
から24ミルに変化させた。
【0155】これらの熱成形単層耐熱性インサートを実
施例1〜3において用いられたものと同じ射出成形機に
入れ、1.5重量パーセントのイソフタル酸及び1.4
重量パーセントのジエチレングリコールを結晶化速度抑
制剤として、及び98.5重量パーセントのテレフタル
酸を残余のジカルボン酸単位として含み、かつ98.6
重量パーセントのエチレングリコールを残余のジオール
単位として含み、並びに76℃のTgを有するポリエス
テル樹脂の外層をその耐熱性インサートの最外面上に射
出して、実施例1におけるものと同じ寸法を有する2層
予備成形物を形成した。
【0156】吹込温度は104℃ないし132℃で変化
させた。得られた容器の多くは熱充填後の体積減少値が
10%未満であり、幾つかの容器の体積減少値は約6%
未満であったが、曇りを発生させることなく吹込温度に
加熱することができる予備成形物はなかった。したがっ
て、吹込成形により形成された全ての容器は、比較例C
10が104℃の加工温度で高Tg層を冷延伸したため
に曇りを有していたことを除いて、結晶化速度抑制剤の
量がその予備成形物を加工温度に加熱する際の曇りを防
止するのに不十分であるために曇りを有していた。比較
例C8〜C26の結果を表IIIにまとめる。
【0157】比較例C27〜C34 比較例C27〜C34においては、8つの予備成形物を
製造し、吹込成形して容器とした。これらの8つの予備
成形物及び容器は比較例C8〜C26におけるものと同
じ方法で製造した。耐熱性層におけるナフタレンジカル
ボン酸のモルパーセントは3種類の値;60パーセント
(Tg約100℃)、67.5パーセント(Tg約10
5℃)又は75パーセント(Tg約110℃)のうちの
1つであった。押出される耐熱性層の厚みは、3もしく
は6ミル単位の増分で12ミルから24ミルに変化させ
た。これらの8つの予備成形物を比較例C8〜C26に
おけるものと同じ方法で延伸吹込成形し、同じ寸法を有
する容器とした。比較例C8〜C26において用いられ
たものと同じ外層材料、1.5重量パーセントのイソフ
タル酸及び1.4重量パーセントのジエチレングリコー
ルを結晶化速度抑制剤として含むポリエステル樹脂、を
耐熱性インサートの最外面上に射出して2層予備成形物
を形成した。
【0158】吹込温度は約115℃ないし約125℃で
あった。結晶化速度抑制剤の総量が予備成形物を加工温
度に加熱する際の曇りを防止するのに不十分であったた
め、曇りを発生させることなく吹込温度に加熱すること
ができる予備成形物はなく、比較例C27〜C36の曇
り値を表IVに示す。
【0159】
【表4】 IPA=イソフタル酸 NDA=ナフタレンジカルボン酸 DEG=ジエチレングリコール
【0160】
【表5】 IPA=イソフタル酸 NDA=ナフタレンジカルボン酸 DEG=ジエチレングリコール
【0161】
【表6】 IPA=イソフタル酸 NDA=ナフタレンジカルボン酸 DEG=ジエチレングリコール
【0162】
【表7】 IPA=イソフタル酸 NDA=ナフタレンジカルボン酸 DEG=ジエチレングリコール
【0163】実施例9−1、9−2、9−3、10−
1、10−2及び10−3 60モルパーセントのナフタレンジカルボン酸、39モ
ルパーセントのテレフタル酸及び1モルパーセントのイ
ソフタル酸をジカルボン酸単位として含み、かつ約10
0℃のTgを有する耐熱性ポリエステル樹脂を実施例1
〜3におけるものと同じ方法で得た。
【0164】この耐熱性ポリエステル樹脂を実施例1〜
3におけるものと同じ方法で押出し、押出の後に、実施
例9−1、9−2及び9−3については30ミル、実施
例10−1、10−2及び10−3については36ミル
の厚みを有する耐熱性シートを得た。これらの押出シー
トを実施例1〜3におけるものと同じ方法で熱成形し、
開放端及び閉鎖底端を備えるカップ様形状を有する耐熱
性インサートを得た。
【0165】これらの熱成形単層耐熱性インサートを実
施例1〜3において用いられたものと同じ射出成形機に
入れ、4.5重量パーセントのイソフタル酸及び0.5
重量パーセントのジエチレングリコールを結晶化速度抑
制剤として含み、95.5重量パーセントテレフタル酸
を残余のジカルボン酸単位として含み、かつ99.5重
量パーセントのエチレングリコールを残余のジオール単
位として含み、並びに約76℃のTgを有するポリエス
テル樹脂の外層をこれらの耐熱性インサートの最外面上
に射出し、実施例1におけるものと同じ寸法を有し、か
つ耐熱性ポリエステル内層並びに4.5重量パーセント
のイソフタル酸及び0.5重量パーセントのジエチレン
グリコールを結晶化速度抑制剤として含むポリエステル
外層を有する2層予備成形物を形成した。これらの予備
成形物の厚みは先行する実施例におけるものと同じ、1
20ないし140ミルの範囲内にあり、最終領域近傍で
より薄く(約120ミル)、壁区画の中央部で約125
ミル厚であった。36ミルの押出耐熱性層をベースとす
る予備成形物についての、高Tg耐熱性材料の厚み(イ
ンサートにおいて約18ミル)の結晶化速度抑制剤を含
む低Tg材料の厚み(約125ミルから約18ミルを差
し引いたもの)に対する比は約1:6であった。30ミ
ルの押出耐熱性層をベースとする予備成形物について
の、高Tg耐熱性材料の厚み(インサートにおいて約1
5ミル)の結晶化速度抑制剤を含む低Tg材料の厚み
(約125ミルから約15ミルを差し引いたもの)に対
する比は約1:7ないし約1:8であった。
【0166】これらの2層予備成形物を実施例1〜3に
おいて用いられたものと同じ吹込成形機に入れ、表Vに
示されるように117℃ないし121℃の範囲の吹込温
度に加熱した。予備成形物がその吹込温度と実質的に平
衡化した後にも、それらは完全に透明で曇りのないまま
であった。次に、これらの予備成形物を二軸延伸吹込成
形し、185mmの全高及び壁区画における約87mm
の実質的に一定の直径を有し、約2.1:1の高さ対直
径比(H:D)を有する1リットル容器とした。容器の延
伸部分の高さ(Hf)の予備成形物の延伸可能な部分の
高さ(Hi)に対する比は約2.5:1であった。
【0167】これらの耐熱性容器は、両層における歪誘
発結晶化の結果として、良好な熱安定性を有していた。
結晶化速度抑制剤としての4.5重量パーセントのイソ
フタル酸及び0.5重量パーセントのジエチレングリコ
ールは、これらの予備成形物を延伸する際の外層の歪誘
発結晶化を実質的に抑制しなかったが、それらを117
℃ないし121℃の範囲の吹込成形温度に加熱する際の
予備成形物における曇りの形成を防止した。60モルパ
ーセントのナフタレンジカルボン酸を含む歪結晶化可能
な配合物で作製された高Tg層は、延伸吹込成形プロセ
スの間に歪結晶化することが可能である。高Tg材料の
Tgを約15℃ないし20℃上回るこの吹込成形温度、
すなわち加工温度も、この2層予備成形物の耐熱性層を
それを冷延伸させることなく延伸吹込成形するのに適す
るものであった。
【0168】これらの容器に85℃で水を熱充填して2
分間静置した後、23℃の周囲温度水浴に30分間入れ
た。熱充填前後に測定したこれらの容器の体積を、体積
減少パーセントと共に表Vに記載する。これらの容器
は、熱充填及び周囲温度への冷却の後にも透明で曇りの
ないままであった。実施例9−1、9−2、9−3、1
0−1、10−2及び10−3の結果を表Vにまとめ
る。
【0169】
【表8】 IPA=イソフタル酸 NDA=ナフタレンジカルボン酸 DEG=ジエチレングリコール
【0170】実施例11−1、11−2、11−3、1
2−1、12−2及び12−3 60モルパーセントのナフタレンジカルボン酸、39モ
ルパーセントのテレフタル酸及び1モルパーセントのイ
ソフタル酸をジカルボン酸単位として含み、かつ約10
0℃のTgを有する耐熱性ポリエステル樹脂を実施例1
〜3におけるものと同じ方法で得た。
【0171】この耐熱性ポリエステル樹脂を実施例1〜
3におけるものと同じ方法で押出し、押出の後に24ミ
ル及び36ミルの厚みを有する耐熱性シートを得た。こ
れらの押出シートを実施例1〜3におけるものと同じ方
法で熱成形し、開放端及び閉鎖底端を備えるカップ様形
状を有する耐熱性インサートを得た。
【0172】これらの熱成形単層耐熱性インサートを実
施例1〜3において用いられたものと同じ射出成形機に
入れ、10重量パーセントのナフタレンジカルボン酸
(NDA)及び0.7重量パーセントのジエチレングリ
コール(DEG)を結晶化速度抑制剤として含み、90
重量パーセントテレフタル酸をジカルボン酸単位として
含み、かつ99.5重量パーセントのエチレングリコー
ルをジオール単位として含み、並びに約81℃のTgを
有するポリエステル樹脂の外層をこれらの耐熱性インサ
ートの最外面上に射出し、実施例1におけるものと同じ
寸法を有し、かつ耐熱性ポリエステル内層並びに10重
量パーセントのナフタレンジカルボン酸及び0.7重量
パーセントのジエチレングリコールを結晶化速度抑制剤
として含むポリエステル外層を有する2層予備成形物を
形成した。これらの予備成形物の厚みは先行する実施例
におけるものと同じ、120ないし140ミルの範囲内
にあり、最終領域近傍でより薄く(約120ミル)、壁
区画の中央部で約125ミル厚であった。36ミルの押
出耐熱性層をベースとする予備成形物についての、高T
g耐熱性材料の厚み(インサートにおいて約18ミル)
の結晶化速度抑制剤を含む低Tg材料の厚み(約125
ミルから約18ミルを差し引いたもの)に対する比は約
1:6であった。24ミルの押出耐熱性層をベースとす
る予備成形物についての、高Tg耐熱性材料の厚み(イ
ンサートにおいて約12ミル)の結晶化速度抑制剤を含
む低Tg材料の厚み(約125ミルから約12ミルを差
し引いたもの)に対する比は約1:9ないし約1:10
であった。
【0173】これらの2層予備成形物を実施例1〜3に
おいて用いられたものと同じ吹込成形機に入れ、表VIに
示されるように117℃ないし119℃の範囲の吹込温
度に加熱した。予備成形物がその吹込温度と実質的に平
衡化した後にも、それらは完全に透明で曇りのないまま
であった。次に、これらの予備成形物を二軸延伸吹込成
形し、185mmの全高及び壁区画における約87mm
の実質的に一定の直径を有し、約2.1:1の高さ対直
径比(H:D)を有する1リットル容器とした。容器の
延伸部分の高さ(Hf)の予備成形物の延伸可能な部分
の高さ(Hi)に対する比は約2.5:1であった。
【0174】これらの耐熱性容器は、両層における歪誘
発結晶化の結果として、良好な熱安定性を有していた。
結晶化速度抑制剤としての10重量パーセントのナフタ
レンジカルボン酸及び0.7重量パーセントのジエチレ
ングリコールは、これらの予備成形物を延伸する際の外
層の歪誘発結晶化を実質的に抑制しなかった。NDA及
びDEGで変性されたPETを含む外層の歪誘発結晶化
は、実施例11−1及び11−3について24%、実施
例12−1及び12−3について25%であった。射出
外層は延伸吹込成形プロセスの前には実質的に非晶質で
あり、外層における結晶化度の全てが延伸吹込成形プロ
セスにより有効に得られた。これらの高水準の歪誘発結
晶化度が外層において達成された上に、117℃ないし
119℃の範囲の吹込成形温度に加熱する際の予備成形
物における曇りの形成を結晶化速度抑制剤が同時に防止
した。60モルパーセントのナフタレンジカルボン酸を
含む歪結晶化可能な配合物で作製された高Tg層も延伸
吹込成形プロセスの間に歪結晶化することが可能であっ
た。この60モルパーセントのナフタレンジカルボン酸
を含む歪結晶化可能な配合物で作製された高Tg層の歪
誘発結晶度は、実施例11−1及び11−3について1
8%、実施例12−1及び12−3について16%であ
った。この60モルパーセントのNDAを含む歪結晶化
可能な高Tg層は押出の後には実質的に非晶質であっ
て、0.5%の結晶化度を有し、歪結晶化可能な高Tg
層における全ての結晶化度は延伸吹込成形プロセスによ
り有効に得られた。
【0175】高Tg材料のTgを約15℃ないし20℃
上回るこの吹込成形温度、すなわち加工温度も、この2
層予備成形物の耐熱性層をそれを冷延伸させることなく
延伸吹込成形するのに適するものであった。これらの容
器に85℃で水を熱充填して2分間静置した後、23℃
の周囲温度水浴に30分間入れた。熱充填前後に測定し
たこれらの容器の体積を、体積減少パーセントと共に表
VIに記載する。これらの容器は、熱充填及び周囲温度へ
の冷却の後にも透明で曇りのないままであった。実施例
11−1、11−2、11−3、12−1、12−2及
び12−3の結果を表VIにまとめる。
【0176】
【表9】 NDA=ナフタレンジカルボン酸 DEG=ジエチレングリコール
【0177】表Vにおいては、4.5重量パーセントの
イソフタル酸及び0.5重量パーセントジエチレングリ
コールを含む結晶化速度抑制剤についてより厚い耐熱性
層が収縮における改善をもたらさないことを見ることが
でき、これに対して表VIは、10重量パーセントのND
A及び0.7重量パーセントのDEGを結晶化速度抑制
剤として含む低Tg層について収縮が耐熱性層の厚みの
増加に従って実際に増加することを示す。実施例11−
1ないし11−3及び12−1ないし12−3は、薄い
高Tg耐熱性層及び少なくとも1種の結晶化速度抑制剤
を曇りの防止に十分な量含む低Tg層の両者において適
度の歪誘発結晶化度が達成されることを明確に示す。こ
のような歪誘発結晶化度が、本発明のコスト効果が高い
積層体及び方法を用いて、より厚い、より高価な耐熱層
に頼ることなく達成される。もちろん、この薄い耐熱性
層は熱充填の間の外層の収縮力に抵抗するのに十分な厚
みを有していなければならず、したがってこれに関して
は、特定の用途に応じて耐熱性層の厚みに対する機能的
な下限が存在する。
【0178】実施例13;延伸可能なLCPを含む積層
5ミル厚の中心COTBPR層のいずれかの側面に10
ミルPETIP(17.5重量%のイソフタル酸を含む
PET共重合体)を有する多層シートを7×7インチの
断片に切断した。次に、これらの多層シートを145℃
で熱成形してインサートを形成した。熱成形後の平均イ
ンサート厚は20ミルであり、これは1.24の平均延
伸率を示していた。これらのインサートを射出成形機の
コアの上に置き、少なくとも1種の結晶化速度抑制剤で
変性した樹脂の外層をその型内に射出して予備成形物を
形成した。この射出外層樹脂は10重量パーセントのナ
フタレンジカルボン酸及び0.7重量パーセントのジエ
チレングリコールを結晶化速度抑制剤として含み、実施
例11及び12におけるものと同じ射出樹脂であった。
この工程においては、10重量%のNDA及び0.7重
量%のDEGを含む溶融樹脂を3層熱成形インサートの
外面上に射出し、構造:(NDA及びDEGで変性した
PET)/PETIP/COTBPR/PETIPを有
する4層予備成形物を形成した。次に、これらの予備成
形物を145℃に再加熱して延伸吹込成形し、壁区画全
体を通して破断又は引裂のない均一なCOTBPR層及
び優れた透明度を有する500ml広口容器とした。こ
の容器の曇りの水準は2%未満であり得る。COTBP
R層の壁領域における厚みは0.45ミルと測定され
た。この厚み測定は、この容器のCOTBPR層につい
ての11.1の総面積延伸比を示す。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の熱成形容器の収縮容量パーセントと低
Tg層における収縮応力との関係のプロット。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08K 5/092 C08K 5/092 C08L 67/02 C08L 67/02 // B29C 49/00 B29C 49/00 B29K 67:00 B29L 9:00 (72)発明者 アルノ・エー・ヴォルフ アメリカ合衆国ニュージャージー州08836, マーティンズヴィル,ウッドフィールド・ ロード 1779 (72)発明者 ジョン・エイ・ペノイアー アメリカ合衆国サウス・カロライナ州 29615,グリーンヴィル,スターブリッ ジ・ドライブ 106 (72)発明者 ダグラス・ディー・ロス アメリカ合衆国サウス・カロライナ州 29615,テイラーズ,パック・マウンテ ン・リッジ・ロード 604

Claims (53)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1熱可塑性ポリエステルを含む少なく
    とも1つの低Tg層であって、前記第1熱可塑性ポリエ
    ステルが少なくとも1種の結晶化速度抑制剤を含む低T
    g層、及び少なくとも約85℃であって前記少なくとも
    1つの低Tg層のTgを上回るTgを有する高Tg層で
    あって、熱可塑性材料を含む高Tg層、を含む多層積層
    体であり、 結晶化速度抑制剤の総量が、前記高Tg層を前記高Tg
    層のTgを少なくとも約10℃上回る加工温度に加熱す
    る際に前記低Tg層中での実質的な曇りを防止するのに
    有効なものであり、かつ結晶化速度抑制剤の該総量が、
    前記積層体を前記加工温度で延伸する際に、前記少なく
    とも1つの低Tg層が前記加熱及び延伸の後に実質的に
    透明で高い強度を有するように、前記少なくとも1つの
    低Tg層の有効量の歪誘発結晶化の達成を妨げない多層
    積層体。
  2. 【請求項2】 前記高Tg層が、前記加熱及び延伸の後
    に実質的に透明であり、かつ歪誘発結晶化度を有する、
    請求項1に記載の多層積層体。
  3. 【請求項3】 予備成形物、容器及び吹込成形容器から
    なる群より選択される形態にある請求項2に記載の多層
    積層体であって、前記形態が全て総厚みを有し、前記積
    層体が単一の薄い高Tg層を有しかつ前記薄い高Tg層
    の厚みが該多層積層体の該総厚みの約25%未満である
    多層積層体。
  4. 【請求項4】 前記薄い高Tg層が加工助剤であり、か
    つ前記加熱及び延伸の間に該少なくとも1つの低Tg層
    が均一に分布し、それにより高度に均一の厚み分布を有
    する延伸積層体となっている、請求項3に記載の多層積
    層体。
  5. 【請求項5】 前記積層体が加熱及び延伸されて側壁部
    分を有するボトルとなり、該側壁部分の厚みの標準偏差
    が0.07mm以下である、請求項4に記載の多層積層
    体。
  6. 【請求項6】 前記積層体が加熱及び延伸されて側壁部
    分を有するボトルとなり、該側壁部分の厚みの標準偏差
    が0.05mm以下である、請求項4に記載の多層積層
    体。
  7. 【請求項7】 前記延伸積層体が約15重量%未満のナ
    フタレンジカルボン酸をカルボン酸単位として含む多層
    ポリエステルボトルであり、かつ前記ボトルが約3.5
    容量パーセント未満の85℃熱充填収縮値を有する、請
    求項4に記載の多層積層体。
  8. 【請求項8】 前記延伸積層体が約20重量%未満のナ
    フタレンジカルボン酸をカルボン酸単位として含む多層
    ポリエステルボトルであり、かつ前記ボトルが約2.0
    容量パーセント未満の85℃熱充填収縮値を有する、請
    求項4に記載の多層積層体。
  9. 【請求項9】 前記高Tg熱可塑性材料が、ポリアクリ
    レート、ポリアクリロニトリル、ポリアリーレート、ポ
    リカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレンナフタレ
    ート、ポリエチレンテレフタレートとポリエチレンナフ
    タレートの配合物、ポリエチレンテレフタレートとポリ
    エチレンナフタレートの共重合体、前記高Tg熱可塑性
    材料の1種以上の配合物、並びに前記高Tg熱可塑性材
    料の1種以上の共重合体からなる群より選択される、請
    求項1に記載の多層積層体。
  10. 【請求項10】 前記高Tg熱可塑性材料が、テレフタ
    ル酸単位及びナフタレンジカルボン酸単位から誘導さ
    れ、かつ約40モルパーセントないし約80モルパーセ
    ントのナフタレンジカルボン酸を有する歪結晶化可能な
    配合物を含む、請求項2に記載の多層積層体。
  11. 【請求項11】 前記少なくとも1種の結晶化速度抑制
    剤が、ナフタレンジカルボン酸の1,2−、1,3−、
    1,4−、1,5−、1,6−、1,7−、1,8−、
    2,3−、2,4−、2,5−、2,6−、2,7−、
    及び2,8−異性体もしくはそれらの誘導体、イソフタ
    ル酸もしくはその誘導体、ジフェニル−4,4’−ジカ
    ルボン酸もしくはそれらの誘導体、4,4’−ジフェニ
    ルエーテルジカルボン酸もしくはそれらの誘導体、セバ
    シン酸もしくはそれらの誘導体、デカン−1,10−ジ
    カルボン酸もしくはそれらの誘導体、アジピン酸もしく
    はそれらの誘導体、グルタミン酸もしくはそれらの誘導
    体、フマル酸もしくはそれらの誘導体、スチルベンジカ
    ルボン酸もしくはそれらの誘導体、アゼライン酸もしく
    はそれらの誘導体、ビフェニルジカルボン酸もしくはそ
    れらの誘導体、シクロヘキサンジカルボン酸もしくはそ
    れらの誘導体、シクロプロパンジカルボン酸もしくはそ
    れらの誘導体、プロパンジオールもしくはそれらの誘導
    体、プロピレングリコールもしくはそれらの誘導体、ト
    リメチレングリコールもしくはそれらの誘導体、ジエチ
    レングリコールもしくはそれらの誘導体、ブタンジオー
    ルもしくはそれらの誘導体、テトラメチレングリコール
    もしくはそれらの誘導体、ペンタメチレングリコールも
    しくはそれらの誘導体、ヘキサンジオールもしくはそれ
    らの誘導体、ヘキサメチレングリコールもしくはそれら
    の誘導体、デカメチレングリコールもしくはそれらの誘
    導体、ネオペンチレングリコールもしくはそれらの誘導
    体、シクロヘキサンジオールもしくはそれらの誘導体、
    シクロヘキサンジメタノールもしくはそれらの誘導体か
    らなる群より選択される、請求項1に記載の多層積層
    体。
  12. 【請求項12】 前記第1熱可塑性ポリエステルが、ポ
    リエチレンテレフタレート、消費後再生ポリエステル、
    並びにポリエチレンテレフタレートと消費後再生ポリエ
    ステルの配合物からなる群より選択される、請求項1に
    記載の多層積層体。
  13. 【請求項13】 前記低Tg層が前記少なくとも1種の
    結晶化速度抑制剤を少なくとも約2重量パーセントない
    し約15重量パーセント含む、請求項2に記載の多層積
    層体。
  14. 【請求項14】 前記低Tg層が前記少なくとも1種の
    結晶化速度抑制剤を少なくとも約4重量パーセントない
    し約9重量パーセント含む、請求項2に記載の多層積層
    体。
  15. 【請求項15】 ヒートシール最外層、FDA認可食品
    接触最内層、消費後再生ポリマーを含む層、酸素遮断
    層、二酸化炭素遮断層、水分遮断層、着色層、紫外線遮
    断層、酸素掃去層、及び少なくとも1種の結晶化速度抑
    制剤を含む第2熱可塑性ポリエステルを含む第2低Tg
    層からなる群より選択される少なくとも1つの追加層を
    さらに含む請求項1に記載の多層積層体であって、前記
    第2低Tg層中の結晶化速度抑制剤の総量が、該高Tg
    層を前記高Tg層のTgを少なくとも約10℃上回る加
    工温度に加熱する際に前記第2低Tg層中の実質的な曇
    りを防止するのに有効なものであり、かつ結晶化速度抑
    制剤の該総量が、前記積層体を前記加工温度で延伸する
    際に、前記第2低Tg層が前記加熱及び延伸の後に実質
    的に透明で高い強度を有するように、前記第2低Tg層
    の歪誘発結晶化を実質的に抑制しない多層積層体。
  16. 【請求項16】 前記高Tg層が前記少なくとも1つの
    低Tg層と前記第2低Tg層との間に配置される、請求
    項15に記載の多層積層体。
  17. 【請求項17】 前記第2低Tg層が前記少なくとも1
    種の結晶化速度抑制剤を少なくとも2重量パーセントな
    いし約15重量パーセント含む、請求項15に記載の多
    層積層体。
  18. 【請求項18】 前記第2低Tg層が前記少なくとも1
    種の結晶化速度抑制剤を少なくとも4重量パーセントな
    いし約9重量パーセント含む、請求項15に記載の多層
    積層体。
  19. 【請求項19】 前記諸層の少なくとも1つが紫外線遮
    断剤、酸素掃去剤、顔料、顔料分散剤、染料、スリップ
    剤、デネスチング剤、帯電防止剤、潤滑剤、耐候安定化
    剤、酸化防止剤、抗菌剤、及び無機充填剤からなる群よ
    り選択される少なくとも1種の添加物をさらに含む、請
    求項15に記載の多層積層体。
  20. 【請求項20】 前記加工温度が加工温度範囲の下限を
    規定し、前記加工温度範囲が前記少なくとも1つの低T
    g層における歪誘発結晶化及び高強度を実質的に抑制し
    ない程度に十分低い上限を有する、請求項1に記載の多
    層積層体。
  21. 【請求項21】 前記加工温度範囲の上限が高Tg層の
    Tgを約30℃上回る、請求項20に記載の多層積層
    体。
  22. 【請求項22】 前記多層積層体が前記低Tg層及び前
    記高Tg層を同時押出して形成されたものであり、かつ
    前記同時押出多層積層体が最内面及び最外面を有する形
    状に熱成形されたものである、請求項2に記載の多層積
    層体。
  23. 【請求項23】 熱可塑性材料を含む射出成形外層をさ
    らに含み、前記外層が前記最外面と接触している、請求
    項22に記載の多層積層体。
  24. 【請求項24】 水分遮断層、二酸化炭素遮断層及び酸
    素遮断層からなる群より選択される前記遮断層が高Tg
    層と低Tg層との間に配置されている、請求項15に記
    載の多層積層体。
  25. 【請求項25】 水分遮断層、二酸化炭素遮断層及び酸
    素遮断層からなる群より選択される第2遮断層をさらに
    含み、前記第2遮断層が高Tg層と第2低Tg層との間
    に配置され、それにより5層を含む積層体が形成され
    る、請求項24に記載の多層積層体。
  26. 【請求項26】 前記遮断層が前記多層積層体に層の分
    離性を付与する、請求項25に記載の多層積層体。
  27. 【請求項27】 シート形態にある請求項1に記載の多
    層積層体。
  28. 【請求項28】 前記低Tg層が少なくとも約20%の
    歪誘発結晶化度を有し、かつ前記高Tg層が少なくとも
    約15%の歪誘発結晶化度を有する、請求項2に記載の
    多層積層体。
  29. 【請求項29】 前記積層体が約4%未満の曇りを有す
    る、請求項7に記載の多層積層体。
  30. 【請求項30】 前記積層体が約2.5%未満の曇りを
    有する、請求項8に記載の多層積層体。
  31. 【請求項31】 前記積層体が少なくとも約20,00
    0psiの引張強度を有する、請求項3に記載の多層積
    層体。
  32. 【請求項32】 前記積層体が単一の非常に薄い高Tg
    層を有し、かつ前記高Tg層の厚みが該多層積層体の厚
    みの約5%未満である、請求項1に記載の多層積層体。
  33. 【請求項33】 前記高Tg層が完全に芳香族の非晶質
    液晶ポリマーを含み、かつ前記低Tg層が約5%未満の
    曇りを有する、請求項32に記載の多層積層体。
  34. 【請求項34】 前記高Tg層の厚みが前記多層積層体
    の厚みの約1%未満である、請求項33に記載の多層積
    層体。
  35. 【請求項35】 前記高Tg層が完全に芳香族の非晶質
    液晶ポリマーを含み、かつ前記高Tg層が加工助剤であ
    って、前記加熱及び延伸の間に該液晶ポリマー高Tg層
    及び該少なくとも1つの低Tg層が均一に分布し、それ
    により高度に均一の厚み分布を有する延伸積層体となっ
    た、請求項32に記載の多層積層体。
  36. 【請求項36】 前記Tg層が少なくとも約20%の歪
    誘発結晶化度を有する、請求項35に記載の多層積層
    体。
  37. 【請求項37】 前記加工温度が加工温度範囲の下限を
    規定し、前記加工温度範囲が前記少なくとも1つの低T
    g層における歪誘発結晶化及び高強度を実質的に抑制し
    ない程度に十分低い上限を有する、請求項33に記載の
    多層積層体。
  38. 【請求項38】 前記加工温度範囲の上限が該高Tg層
    のTgを約40℃上回るものであり、かつ前記高Tg層
    が機械方向に少なくとも約2.5×105 psiのTg
    を上回る温度でのモジュラスを有する、請求項37に記
    載の多層積層体。
  39. 【請求項39】 少なくとも1つの低Tg層のTgが約
    85℃未満である、請求項1に記載の多層積層体。
  40. 【請求項40】 第1熱可塑性ポリエステルを含む少な
    くとも1つの低Tg層であって、前記第1熱可塑性ポリ
    エステルが少なくとも1種の結晶化速度抑制剤を含む低
    Tg層、及び完全に芳香族の非晶質で延伸可能な液晶ポ
    リマーを含む高Tg層であって、前記高Tg層が該液晶
    ポリマーの溶融状態を下回る温度で延伸可能であり、前
    記高Tg層が少なくとも約85℃であって前記少なくと
    も1つの低Tg層のTgを上回るTgを有する高Tg
    層、を含む多層積層体であり、 結晶化速度抑制剤の総量が、前記高Tg層を前記Tg層
    のTgを少なくとも約10℃上回る加工温度に加熱する
    際及び前記積層体を前記加工温度で延伸する際に、該少
    なくとも1つの低Tg層が前記加熱及び延伸の後に実質
    的に透明であるように、前記低Tg層中の実質的な曇り
    を防止するのに有効なものである多層積層体。
  41. 【請求項41】 前記液晶ポリマーがポリエステルであ
    り、かつ一般式: −[P1 m−[P2 n−[P3 q− (ここで、P1 、P2 及びP3 は単量体部分の残基を表
    すものであって;P1 は芳香族ヒドロキシモノカルボン
    酸であり;P2 は芳香族ジカルボン酸であり;そしてP
    3 はフェノール性化合物であり;並びにm、n及びqは
    それぞれの単量体のモルパーセントを表すもので、個別
    に約5〜40パーセントである)に相当する反復単位を
    有する、請求項40に記載の多層積層体。
  42. 【請求項42】 単量体部分[P4 r 及び−[P5
    s の反復単位をさらに含む請求項41に記載の多層積層
    体であって、[P4 r はP1 とは異なる第2の芳香族
    ヒドロキシカルボン酸であり、−[P5 s はP3 とは
    異なるジフェノール部分であり、r及びsはそれぞれの
    単量体のモルパーセントを表すもので、rが約5ないし
    20モルパーセントであり、sが約5ないし20モルパ
    ーセントである多層積層体。
  43. 【請求項43】 前記液晶ポリマーが、テレフタル酸、
    6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、p−ヒドロキシ安息
    香酸、4,4’−ビフェノール、及びレゾルシノールか
    ら誘導される反復単量体単位を有する、請求項40に記
    載の多層積層体。
  44. 【請求項44】 容器を形成する多層周壁によって規定
    される容器本体を含む多層容器であって、前記多層壁
    が、 第1熱可塑性ポリエステルを含む少なくとも1つの低T
    g層であって、前記第1熱可塑性ポリエステルが少なく
    とも1種の結晶化速度抑制剤を含む低Tg層、及び完全
    に芳香族の非晶質で延伸可能な液晶ポリマーを含む高T
    g層であって、前記高Tg層が前記液晶ポリマーの溶融
    状態を下回る温度で延伸可能であり、前記高Tg層が少
    なくとも約85℃であって前記少なくとも1つの低Tg
    層のTgを上回るTgを有する高Tg層、を含み、 該結晶化速度抑制剤の総量が、該高Tg層を前記高Tg
    層のTgを上回る温度に加熱する際に前記低Tg層中の
    実質的な曇りを防止するのに有効なものである多層容
    器。
  45. 【請求項45】 容器を形成する多層周壁によって規定
    される容器本体を含む多層容器であって、前記多層壁
    が、 第1熱可塑性ポリエステルを含む少なくとも1つの低T
    g層であって、前記第1熱可塑性ポリエステルが少なく
    とも1種の結晶化速度抑制剤を含む低Tg層、及び少な
    くとも約85℃であって前記少なくとも1つの第1層の
    Tgを上回るTgを有する高Tg層であって、熱可塑性
    材料を含む高Tg層、を含み、 該結晶化速度抑制剤の総量が、該高Tg層を前記高Tg
    層のTgを上回る温度に加熱する際に前記低Tg層中の
    実質的な曇りを防止するのに有効なものであり、かつ該
    結晶化速度抑制剤の総量が、該少なくとも1つの低Tg
    層が実質的に透明で高い強度を有するように、該少なく
    とも1つの低Tg層の歪誘発結晶化を実質的に抑制しな
    い多層容器。
  46. 【請求項46】 前記高Tg層が前記加熱及び延伸の後
    に実質的に透明であり、かつ歪誘発結晶化度を有する、
    請求項45に記載の多層容器。
  47. 【請求項47】 第1熱可塑性ポリエステルを含む少な
    くとも1つの低Tg層であって、前記第1熱可塑性ポリ
    エステルが少なくとも1種の結晶化速度抑制剤を含む低
    Tg層と、少なくとも約85℃であり前記少なくとも1
    つの第1層のTgを上回るTgを有する、熱可塑性材料
    を含む高Tg層とを含む実質的に透明な耐熱性多層容器
    であって、約15重量%未満のナフタレンジカルボン酸
    をカルボン酸単位として含み、かつ約3.5容量パーセ
    ント未満の85℃熱充填収縮値を有する実質的に透明な
    耐熱性多層容器。
  48. 【請求項48】 第1熱可塑性ポリエステルを含む少な
    くとも1つの低Tg層であって、前記第1熱可塑性ポリ
    エステルが少なくとも1種の結晶化速度抑制剤を含む低
    Tg層と、少なくとも約85℃であり、かつ前記少なく
    とも1つの第1層のTgを上回るTgを有する、熱可塑
    性材料を含む単一の高Tg層とを含む実質的に透明な耐
    熱性多層容器であって、前記高Tg層が該多層容器の厚
    みの約25%未満であり、かつ前記容器が約3.5容量
    パーセント未満の85℃熱充填収縮値を有する実質的に
    透明な耐熱性多層容器。
  49. 【請求項49】 前記容器が約2.0容量パーセント未
    満の85℃熱充填収縮値を有する、請求項48に記載の
    実質的に透明な耐熱性多層容器。
  50. 【請求項50】 20〜80モルパーセントのナフタレ
    ンジカルボン酸単位を含む歪結晶化可能な低曇り度ポリ
    エステル配合物。
  51. 【請求項51】 平坦シートの形態の請求項50に記載
    のポリエステル配合物。
  52. 【請求項52】 40〜65モルパーセントのナフタレ
    ンジカルボン酸単位を含む、請求項50に記載のポリエ
    ステル配合物。
  53. 【請求項53】 前記単一の高Tg層が多層積層体の総
    厚みの約10パーセント未満である、請求項3に記載の
    多層積層体。
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