JPS58185227A - 延伸ポリエステルびんの製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、延伸ポリエステルびんの製造方法に関するも
ので、より詳細には、耐熱性、機械的特性、寸法精度及
び高度の密封信頼性の組合せを有する首部を備え色延伸
ポリエステルびんの製造力、法に関する。

ポリエチレンテレフタレート等の飽和ボ１ｊ゛エステル
樹脂から成るパリソン（プリフォーム）を軸方向に延伸
し且つ金型内で流体により周方向に膨張させることによ
り得られたブラ、スチツクびんは、その容器胴部が二軸
方向に分子配向されており、透明性、耐衝撃性、ガスバ
リヤ−性、軽量性に優れた容器として広く使用されるに
至っている。

この延伸ポリエステルびんの内、胴壁部は二軸方向に分
子配向されていて、剛性、耐衝撃性等、の機械的特性に
優れており、またヒートセットによって高温での寸法安
定性に優れて、いるが、蓋と係合させて密封を行う首部
は、このような分子配向を受けていないため、剛性や強
度等の機械的性質が低く、確実で信頼性の高い密封を行
うことが屡々困難となる。しかも、この首部は耐熱性や
高温での寸法安定性に著しく劣るものであり、内容物の
熱間充填や殺菌操作に際して、首部の変形やねじ山、或
いは段肩部等等の変形が生じて、密封性、４　能の低下
が一層著しいものとなる。

飽和ポリエステル樹脂成形品の耐熱性を向上さ昼゛る手
段゛として、この成形品を熱処理し、その結晶化度を高
めることは既によく知られており、このような熱処理を
前述したびんの首部に適用することも既に提案されてい
る（特開昭５４−６８３８５号公報）。

しかしながら、びんの首部を熱処理により結晶化させる
場合には、結晶化に伴なって剛性、硬度、耐熱性等の性
質系向上する反面として、結晶孔に゛伴″′″″１度０
増加・、従Ｘ体積り減少を１じ・首部の寸法が当初のパ
リソンのそれより大きくずれるという問題があり、その
ため蓋との密封性能が思った程改善されないという欠点
がある。

従って、本発明の目的は、上述した欠点が改善された延
伸ポリエステルびんの製造方法を提供するにある。

本発明の他の目的は、耐熱性、機械的特性、寸法精度及
び高度の密封信頼性を有する首部を備えた延伸ポリエス
テルびんの製造方法を提供するにある。

本発明の更に他の目的は、前述した組合せ特性を有する
延伸ポリエステルびんを良好な作業性をもって能率よく
製造する方法を提供するにある。

本発明によれば、熱可塑性ポリエステルから成り且つ蓋
と係合する形状の首部を備えたプリフォームを二軸延伸
ブロー成形に付することがら成る延伸ポリエステルびん
の製造方法において、延伸成形前のプリフォームまたは
延伸成形後のびんの首部内に、外周面の軸方向に四部乃
至は凸部を有するコアを挿入し、首部の内周面がコア外
周面と係合する状態で前記首部を結晶化させることを特
徴とする延伸ポリエステルびんの製法が提供される０ 本発明を添付図面に示す具体例に基づき以下に詳細に説
明する。

本発明によるプラスチックびんの全体の構造を示す第１
図において、このびんはポリエステルにより一体に成形
された胴部１、胴部の下端に連なる底部２、胴部の上端
に連なる台錐状の肩部６及５− びこの肩部の上端に連なる首部４から成っている。

このびんは、エチレンテレフタレート単位を主体とする
ポリエステルのパリソンを二軸延伸ブロー成形すること
により形成され、少なくとも胴部２の壁を構成するポリ
エステルは、二軸方向、即ちびん軸方向とびんの周囲方
向に分子配向されている。

首部４には、びん口５に密封のため施されるびん蓋（図
示せず）を保持するためのねじ６乃至は段差部７或いは
びん蓋を密封係合させる際びんを保持するためのサボー
）　ＩＪソングが設けられている。

本発明によれば、この首部４を構成するポリエステルを
その収縮や寸法変化を防止しつつ結晶化を行わせる。

本発明の製造工程の要部を説明するだめの第２図におい
て、先ずポリエチレンテレフタレートから成るプリフォ
ーム（有底パリソン）１０を用意する。この有底パリソ
ン１０はポリエチレンテレフタレートを金型内で射出成
形することにより製６− 造され、或いはポリエチレンテレフタレートを押出成形
して得られるパイプを割型でピンチオンすると共にプリ
ブロー成形することにより得られる。

この有底パリソン１０には、上述した成形時に、最終的
なびんの首部とほぼ同じ形状及び寸法の首部４′が形成
されている。

本発明によれば、二軸延伸プロー成形前のプリフォーム
１０の首部４′内に、外周面の軸方向に凹凸形状１２を
有するコア１１を挿入し、首部内周面とコア外周面とを
ぴったり係合させ、首部４′の内周面がコア１１で規制
された状態で首部４′の熱処理し、結晶化を行わせる。

この熱処理は、一層好適には、プリフォーム１０の首部
４′と他の部分とを断熱材で熱的に遮断し、首部４′を
熱風雰囲気中に露出させて行うことが最も望ましい。

本発明の熱処理工程の一例を示す第２図において、先ず
外周面に軸方向に沿２て凹凸パターン１２を有する耐熱
性樹脂製のコア１１を、プリフォーム１０の首部４′内
に挿入し、熱処理装置１６内の支持具１４内に保持させ
る。この支持具１４は回転板１５４Ｃより回転可能に熱
処理装置内に設けられている。プリフォーム１０の首部
４′は円筒状の支持具１４よりも上方の熱処理空間１６
に露出しており、プリフォーム１０の首部４′とそれ以
外の部分とは、支持具１４の上端に設けられた耐熱性断
熱材１７、例えばアスベスト板、並びに熱処理室１６の
底壁となる耐熱性断熱板１８で熱的に遮断されている。

熱処理室１６の一端には熱風吹込ノズル１９が設けられ
ており、このノズル１９はプリフォーム１０の首部４に
向けて屏口している。

かくして、支持具１４で保持されたプリフォーム１０は
その首部４′のみが、回転されながら、その内周面がコ
ア１１で規制された状態で、熱風ノズル１９からの熱風
を吹付けられて熱処理を受け、首部構成ポリエステルの
結晶化が行われることになる。

本発明によれば、外周面に軸方向に沿って凹凸パターン
が付されたコアを使用し、このコアで首部内周面を規制
した状態で熱処理に付し、首部構成ポリエステルの結晶
化を行わせることにより極めて顕著な利点が達成される
。先ず、首部の内周面を単にコアの外周面と嵌合させる
だけでは、首部の径方向への収縮は防止されるとしても
、首部が軸方向に収縮するのを完全に防止することは困
難である。これに対して、本発明によれば、首部内周面
と嵌合させるコア１１の外周面に軸方向に沿って凹凸パ
ターン１２を形成させたことにより、首部の結晶化の熱
処理に際し、首部内周面がコア１１の凹凸パターン１２
と係合するので、首部は径方向のみならず、軸方向へも
収縮が抑制された状態で結晶化が生じ、そのためリップ
部（口部）、ねじ部及び段差部の寸法精度やそれらの相
互距離寸法が極めて高いものとなる。

コア１１の外周に設ける凹凸パターン１２は、上述ｌま
た如く、パリソン首部４′或いはびん首部４の軸方向へ
の収縮を抑制するように、熱処理特に首部内周面と係合
するに十分なものである。この凹凸パターンは、第３−
Ａ図に示すように、コア１１の外周面１１ａより内方に
窪んだ凹部１２９− ａでもよいし、第３−Ｂ図に示すようにコア１１の外周
面１１αよりも外方に突出した凸部１２ｈであってもよ
い。一般には前者の凹部乃至は溝１２αから成っている
ことが、熱処理後のコア１１の抜取り操作の点で望まし
い。この凹凸寸法は、一般に０．０１乃至０．５問、特
に０．０５乃至０．２市の範囲にあることが望ましい。

即ち、この寸法が上記範囲よりも大きいときは、結晶化
後の首部からのコアの抜取りが困難となる傾向があり、
一方上記範囲よりも小さいときには、軸方向収縮の防止
効果が少ない。

また、結晶化後の首部からのコアの抜取りを容易にする
ためには、コアに先細りのテーパを付けるのが望ましく
、このテーパ角度は一般に０．０５乃至５度、特に０．
１乃至１度の範囲とするのがよい０ 軸方向収縮防止及びコア抜取の容易さの点では首部内周
面と嵌合するコア全面にわたって、多数の溝を設けるの
が有利であり、第３−ｃ図はコアのほぼ全周にわたって
、円周状溝１２Ｃを設けた１０− 例、第５−Ｄ図はコアのほぼ全周にわたって傾斜して交
叉するローレット状溝１２ｄを設けた例、第３−Ｅ図は
サンドブラスト等による梨地状凹部１２ｇを形成した例
を示す。

コアとしては金属製コアを用いることもできるが、耐熱
性樹脂製コアを用いた方がより多くの利点が達成される
。即ち、耐熱性樹脂は金属に比して数十分の−乃至百分
の−のオーダの熱伝導係数を有する。しかして金属製コ
アを使用する場合には、コアの熱伝導率が大きく、しか
も比熱も小さいため、コアの部分の昇温か速く、首部の
外周面が低温内周面が高温という温度勾配の大きい状態
で熱処理が行われることに々る。これに対して、耐熱性
樹脂コアを用いる場合には、密封操作の点で最も重要な
首部の外周面から先ず熱処理による結晶化が進行し、次
第にこの結晶化が首部の内周面に移行し、しかもこの結
晶化はコアにより収縮が抑制された状態で行われるから
、ポリエステルが結晶化１．た首部の構造は、歪や寸法
の狂いが特に小さいものとなり、更に、熱処理稜のコア
の抜き取りも良好なものとなるという利点がある。即ち
、この場合には、首部の収縮を抑制しつつ、しかも首部
の外周面と内周面との間に不自然な温度勾配を形成させ
ることなく、首部の外周面側から一様に結晶化させて、
首部寸法の固定をも同時に行なうことが顕著な特徴であ
る。

かかる観点から、用いる耐熱性樹脂は熱伝導率が小さく
、しかも熱膨張率の可及的に小さいものであることが、
首部の寸法安定化の点で有利であり、一般に熱伝導率が
１Ｋｃａｌ／　ｍ、　Ａ　、　ｃ以下で、線膨張率が５
ｘ１０−６／ｃ以下のものが特に適している。

この目的に特に有用な耐熱性樹脂は、主鎖反復単位中に
イミド環を有する任意のポリイミド樹脂、例えば、ポリ
イミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリ
アミドイミドエステル、ポリエステルアミド−イミド、
ポリイミドイミダゾピロロン、ポリイミドイミダゾピロ
ロン−イミド、ポリエステルイミドイミダゾピロロン、
ポリベンツオキサゾールイミド、ポリイミドオキサジア
ゾール、ポリスルホンエーテルイミド、ポリイミドベン
ツオキサゾール−イミド、オルガノポリシロキサンイミ
ド、ポリベンツイミダゾールイミド、ポリオキサジノン
イミド、ポリベンツチアゾールイミド、ポリベンツイミ
ダゾールイミダゾピロロンイミド、ポリベンツオキサジ
ノンイミダゾピロロンイミド、ポリベンツチアゾールイ
ミダゾピロロンイミド、ポリベンツオキサゾールイミダ
ゾピロロンイミド、ポリイミド尿素等である。これらの
ポリイミド樹脂は、前述した特性に優れているばかりで
はなく、例えば旋盤等により精密な機械加工が可能であ
るという利点もある。

本発明において、首部４′の結晶化は、その最外表面層
における密度が１．３Ｓｒ／ＣＣ以上、特に１．３７ｒ
／ｃｃ以上となるように行うのがよく、その具体的条件
は加熱処理手段等によっても相違するが、一般に１４０
乃至３００　ｔｒ、特に１８０乃至２６０Ｃの温度で、
０．６乃至１０分間、特に１乃至６分間行うのがよい。

上述した方法で得られるポリエステルのパリソ１５− ンは、延伸プローに先立って、延伸温度に予備加Ｓ−す
る０この延伸温度とは、用いるポリエステルの結晶化温
度よりも低い温度で且つポリエステルパリソンの延伸が
可能となる温度であり、具体的には８０乃至１３０ｔｒ
、特に９０乃至１１０ｃの温度が使用される。

予備加熱されたパリソンの延伸プロー成形は、逐次延伸
プロー成形、或は同時延伸プロー成形のようなそれ自体
公知の手段で行い得る。例えば前者の場合、パリソンを
比較的小さい圧力での流体吹込み下に軸方向に延伸しく
プレプロ−）、次いで比較的大きい圧力での流体吹込み
下に、容器の周方向への膨張により延伸を行なう。また
、後者の場合には、最初から大きい圧力での流体吹込み
による周方向への延伸と軸方向への延伸とを同時に行う
。パリソンの軸方向への延伸は、例えばパリソンの首部
を金型とマンドレルとで挾持し、パリソン底部の内面に
延伸棒をあてがい、延伸棒を伸張せしめることＫより容
易に行うことができる１パリソンの軸方向及び周方向の
延伸倍率は、夫々１４− １．５乃至２．５倍（軸方向）及び１．７乃至４．０倍
（周方向）とすることが望ましい。

以上、本発明を、延伸プロー成形前のパリソン（プリフ
ォーム）の首部を熱処理する場合について説明したが、
本発明は当然、延伸プロー成形により得られるびんの首
部にも適用できる。この場合の熱処理の諸条件は、プリ
フォームの場合と同様でよい。

本発明によるプラスチックびんは、ジュース、ミネラル
ウォーター、ソース、ケチャツプ、各種たれ、乳酸菌飲
料等を熱間充填し、長期にわたって保存する用途に特に
有用である。

実施例１゜ 口部内径３５ｍ、長さ１５０ｍ、胴部壁厚４Ｈのポリエ
チレンテレフタレート製の有底パリソンの開口部（首相
当部）Ｋ、該開口部に係合する部分が横溝形状で線膨張
係数が２．７　ｘ　１０−’／ｌ？、熱伝導率が０．３
　Ｋｃａｌ／ｍ、Ｃ，ｈｒのポリイミド製コアを係合し
て開口部とその他の部分とを断熱材により遮断し、開口
部のみに２００ｔ：’の加熱空気を約８０秒間吹き付け
、その後自然放冷１，２て開口部のみを熱結晶化させた
。このパリソンを９５０の温度に加熱１．て通常の二軸
延伸ブロー成形法により内容積１００００Ｈのボトルを
成形１．た。

実施例２゜ 実施例１と同じ有底パリソンを９ＦＩ”の温度に加熱し
て通常の二軸延伸ブロー成形法により内容積１０００μ
のボトルを成形した。このボトルの首部に、保合部に横
溝形状を有するキャスト重合ナイロン製のコアを係合し
て、開口部のみに１８００の熱風を約９０秒間吹き付け
て熱結晶化させた。

比較例１゜ 実施例１と同じ有底パリソンを９５０の温度に加熱して
通常の二軸延伸ブロー成形法により、内容積１０００Ｃ
Ｃのボトルを成形した。このボトルの開口部は実質的に
無定形であり、開口端面にキズがつき易く、漏洩するも
のが発生した。

比較例２゜ 比較例１のボトルの開口部（首部）にコアを係合せずに
２００ｔＺ’の加熱空気を約８０秒間吹き付けて熱結晶
化させた。

表１から分るように実施例に比べて開口部の軸方向及び
径方向の収縮が大きく、かつバラツキも大きいため、キ
ャッピングしたものに漏洩するものが発生した。

前記実施例１．２及び比較例１，２のポリエチレンテレ
フタレート製ボトルの評価結果を表１に示す０ １７− １８−

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による延伸ポリエステルびんの一部断面
側面図、 第２図は本発明の熱処理工程の説明図、第３−Ａ図乃至
第ろ−Ｅ図は本発明に使用し得る各種凹凸形状を有する
コアの断面乃至側面図である。 １・・・・・・胴部、２・・・・・・底部、６・・・・
・・肩部、４，４′・・・・・・首部、１０・・・・・
・パリソン、１１・・・・・・コア、１２．１２２，１
２ｈ、１２Ｃ，１２ｄ、１２１！・・・・・・凹凸形状
、１６・・・・・・熱処理室、１９・・・・・・熱風吹
込ノズル。 特許出願人　東洋製、罐株式会社 代　理　人　　弁理士　鈴　木　郁　男１９− 第１図′

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱可塑性ポリエステルから成り且つ蓋と係合する
   形状の首部を備えたプリフォームを二軸延伸プロー成形
   に付することがら成る延伸ポリエステルびんの製造方法
   において、延伸成形前のプリフォームまたは延伸成形後
   のびんの首部内に、外周面の軸方向に凹部乃至は凸部を
   有するコアを挿入し、首部の内周面がコア外周面と係合
   する状態で前記首部を結晶化させることを特徴とする延
   伸ポリエステルびんの製法。
2. （２）前記コアは、首部内周面と嵌合する外周面のほぼ
   全面にわたって深さ０．０１乃至０．５１＋ＩＩＮの溝
   が形成されたものである特許請求の範囲第１項記載の方
   法。
3. （３）前記コアはテーパ角度が０，０５乃至５度の先細
   りのテーパの外周面を有するものである特許請求の範囲
   第１項記載の方法。
4. （４）前記コアは耐熱性樹脂から成るものである特許請
   求の範囲第１項記載の方法。
5. （５）前記プリフォームの首部と他の部分とを断熱材で
   熱的に遮断し、前記首部を熱風雰囲気に露出させて熱処
   理を行い、結晶化を行わせる特許請求の範囲第１項記載
   の方法。
6. （６）前記プリフォームの首部を密度が１．３６　ｆ／
   ＣＣ以上となるように結晶化させる特許請求の範囲第１
   項記載の方法。
7. （７）前記耐熱性樹脂が１ＫＣαｌ／ｍＡ　Ｃ以下の熱
   伝導率と５．０ｘ１０　　／Ｃ以下の線膨張係数とを有
   する樹脂である特許請求の範囲第４項記載の方法。
8. （８）前記耐熱性樹脂がポリイミド樹脂である特許請求
   の範囲第４項記載の方法。