JPH0215370B2 - - Google Patents

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JPH0215370B2
JPH0215370B2 JP58179396A JP17939683A JPH0215370B2 JP H0215370 B2 JPH0215370 B2 JP H0215370B2 JP 58179396 A JP58179396 A JP 58179396A JP 17939683 A JP17939683 A JP 17939683A JP H0215370 B2 JPH0215370 B2 JP H0215370B2
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Shigezo Nohara
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Toyo Seikan Kaisha Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、延伸ブロー成形用層プリフオームの
製造法に関するもので、より詳細には、ガスバリ
ヤー性に優れた多層ポリエステル延伸ボトルを製
造するためのプリフオームの製造方法に関する。
延伸ポリエチレンテレフタレート（PET）ボ
トルは現在、海外では炭酸ガス入り清涼飲料、ビ
ール、ウイスキーなどに、国内では醤油、ソー
ス、ドレツシング、食用油など食品用の他、合成
洗剤化粧品など非食品にも用いられている。最近
では国内でも海外に次いでビール、炭酸ガス入り
清涼飲料、果汁などにその用途は広がりつつあ
る。
延伸PETボトルはその透明性、強度、軽量性
などの他、ガスバリヤー性と耐ガス圧性などの優
れた点がその用途を広げる要因となつている。し
かしプラツチツク容器のなかでも諸特性に優れた
延伸PETボトルであつても所詮プラスチツクで
あつて、金属かん、ガラスびんが完全なるガスの
非透過性なるに対して若干でもガスの透過性を有
するものであつて、例えば各種炭酸ガス入り飲料
の充填密封されたものに於いては、しの保存期間
の限度があり、商品の流通期間の制限が避けられ
ず、商品の販売計画に少からず支障を来たしてい
るのが実状である。この場合、炭酸ガス圧の大な
るもの程、また容器容量の小さいもの程その障害
は大きい。
延伸PETボトルにおけるガス透過の問題を解
消するために、ポリエステル層に対して、エスレ
ン−ビニルアルコール共重合体、塩化ビニリデン
樹脂等のガスバリヤー樹脂層を積層することが
種々提案されているが、ガスバリヤー性多層
PETボトルの実際の製造においては、未だ解決
すべき多くの技術的問題がある。
即ち、延伸ブロー用の有底プリフオームは、樹
脂の射出成形によつて一般に製造されるが、多層
プリフオームを製造するためには各樹脂層毎の射
出を行わなければならない。しかして、樹脂を射
出するには或る一定限界以上の厚み（例えば、エ
チレン−ビニルアルコール共重合体では約0.8mm
エチレン−ビニルアルコール共重合体射出グレー
ドの粘度の低いもので、しかも底が浅い場合で
0.8mmが必要。プリフオームのように細長い場合
には１mm以上を要する）が少なくとも必要であ
り、かくして、ガスバリヤー性樹脂層がかなり厚
いものとなるのを免れない。ガスバリヤー性樹脂
の厚みが大きくなることは、コストの面で不利で
あるばかりではなく、プリフオームの延伸ブロー
特性や、これから得られる延伸ボトルの諸特性に
も悪影響を及ぼす。何となれば、多層PETボト
ルの延伸ブロー条件は、当然のことながら、
PET層の延伸条件に定められるから、ガスバリ
ヤー性樹脂層の厚みが大きくなると、両樹脂層の
最適延伸条件のギヤツプによつて、プリフオーム
の延伸作業性が低下したり、ガスバリヤー性樹脂
層のクラツクや裂目発生或いは剥離等が発生し
て、ガスバリヤー性の低下や外観特性不良等のト
ラブルが発生するからである。
また、ガスバリヤー性樹脂を積層させる際、該
樹脂層に対する湿度による影響や、内容物との非
接触、更には破損からの保護等の見地から、ガス
バリヤー性樹脂を中間層として設けることが望ま
しい。この３層構造のプリフオームを形成させる
ためには、PET層の射出、ガスバリヤー樹脂層
の射出及びPET層の射出という３段の射出操作
を、コア金型上で割型を交換しつつ行わなければ
ならないという煩わしさがある。
従つて、本発明の目的は、ガスバリヤー性樹脂
中間層がプリフオーム首部を除いて胴部及び底部
に設けられており、しかし外層と首部とが、首部
直下において一体化され、中間層が封入されてい
る構造の多層プリフオームの新規な製造法を提供
するにある。
本発明によれば、開口端蓋体と係合部及び必要
により支持用リングを備えた首部と、最終プリフ
オームの内壁に相当する内壁寸法を有する胴部及
び閉塞底部とを有し且つ首部直下に段肩部を有す
る一次プリフオームを熱可塑性ポリエステルで製
造し、 一次プリフオームの下部と嵌合し得る凹部を有
し且つ開口周縁部の厚肉部とその下方の薄肉部と
を有する椀状体をガスバリヤー性の熱可塑性樹脂
で製造し、 一次プリフオームの下部に椀状体を嵌合させて
成る組立体を金型体に、金型外周壁と椀状体薄肉
部との間に空隙が形成され且つ金型外周壁と椀状
体厚肉部との間が実質上閉じられる位置関係で位
置させ、 金型外周壁と椀状体薄肉部との空隙に熱可塑性
ポリエステルを射出して、椀状体のガスバリヤー
性樹脂を、一次プリフオームの外周壁に沿つて前
記段肩部迄引伸ばして中間層を形成させると共
に、該中間層上にポリエステルの外層を形成させ
ることを特徴とする多層プリフオームの製造方法
が提供される。
本発明の方法を添付図面に示す具体例に基づい
て以下に詳細に説明する。
本発明の方法により製造される多層プリフオー
ムを示す第１図において、このプリフオームは、
開口端１、キヤツプ係合用のネジ２並びに段肩部
３及び支持用リング４を備えた首部５と延伸され
るべき厚肉の胴部６及び閉塞底部７から成つてい
る。
この首部５はポリエステル単独で形成され、一
方首部よりも下の胴部６及び閉塞底部７は、ポリ
エステル製内層８、ガスバリヤー性樹脂中間層９
及びポリエスアテル外層１０の積層構成となつて
いる。この首部５とポリエステル内層とは一体に
形成され、前記ガスバリヤー性樹脂中間層９はそ
の上端が首部直下に達するように後述するしごき
射出成形法により薄肉化されて設けられ、且つ外
層１０と首部５とが首部直下において仮想的継目
１１を介して一体化され、これにより中間層９が
完全に封入されている。仮想的継目１１は同じ樹
脂が融着一体化して確認できないことが多い。
このプリフオームの成形法を、第２乃至７図を
参照しつつ以下に説明する。
第２図は、本発明に用いる一次プリフオーム２
０の射出成形法を示すものであり、この射出成形
用金型は、プリフオーム２０の内壁面を規定する
コア２１、首部５の外壁面を規定する割金型２２
ａ，２２ｂ及び一次プリフオーム胴部及び底部の
外壁面を規定する割金型２３ａ，２３ｂから成つ
ている。
この一次プリフオーム２０は、第１図における
内層８と首部５とが一体化され且つその境界に段
肩１５を有するものであり、第２図において、射
出成形機のノズル２４及びゲート２５を経て、前
記金型のキヤビテイ内にポリエステルを射出し、
冷却することにより形成される。
第３図は、本発明において中間層９の形成に用
いる椀状体２６の射出成形法を示すもので、この
椀状体２６はガスバリヤー性樹脂から形成され、
周縁部に厚肉部２７とその下方の薄肉部２８とを
有するものである。この椀状体の成形用金型は、
椀状体２６の凹んだ内面を規定する金型２９と、
椀状体２６の外面を規定する割金型３０ａ，３０
ｂとから成り、組合せ金型のキヤビテイ内に、射
出成形機のノズル３１及びゲート３２を通して、
ガスバリヤー性樹脂を射出し、冷却固化させるこ
とにより、椀状体２６の成形が行われる。
この椀状体２６の凹部内面は、一次プリフオー
ム２０の丸い底部とほぼぴつたり嵌合するもので
あり、且つ凹部は一次プリフオーム２０の実質上
底部のみを覆うように短寸法のものであり、第４
図は一次プリフオーム２０の下部に椀状体２６を
嵌合させた組立体を示す。
第５図は、この組立体を用いて、最終プリフオ
ーム成形用金型内で初出成形を行う新規方法を説
明するためのものである。この最終プリフオーム
成形用金型におけるコア金型２１及び首部保持用
割金型２２ａ，２２ｂは、、第２図について述べ
たものと同じであり、胴部及び底部外壁面規正用
の割金型３３ａ，３３ｂは、第２図に示した割金
型２３ａ，２３ｂよりも大寸法のものとなつてい
る。当然のことながら、この割金型３３ａ３３ｂ
の内周面とコア金型２１とのクリアランスは、最
終プリフオームの肉厚に相当するものであり、キ
ヤビデイ内容積をＶ、内層部８の容積をV1、椀
状体２６、従つて中間層９の容積をV2、外層部
１０の容積をV3とすれば、下記式 Ｖ＝V1＋V2＋V3 の関係が成立する。
本発明においては、第５図に明瞭に示される通
り、割金型３３ａ，３３ｂの内周面と椀状体２６
の薄肉部２８との間に空隙３４が形成され、しか
もこれらの金型３３ａ，３３ｂの内周面と椀状体
の厚肉部２７との間が実質的に閉じられる関係で
組立体をこの金型内に位置させる。
この金型内への組立体２０，２６の位置決め
は、第２図に示した一次プリフオーム２０の成形
後、割金型２３ａ，２３ｂを取外し、コア金型２
１と割型２２ａ，２２ｂで保持される一次プリフ
オーム２０の下部に椀状体２６を嵌合させ、次い
で第５図に示す通り割金型３３ａ，３３ｂを閉じ
ることによつて行うことができ、また第４図に示
す通り、射出成形で夫々形成された一次プリフオ
ーム２０と椀状体２６とを組立て、この組立体を
コア金型２１内に挿入し、割金型２２ａ，２２ｂ
及び３３ａ，３３ｂを夫々閉じるようにすること
によつて行うこともできる。
位置決め終了後、射出成形機のノズル２４及び
ゲート３５を経て、金型内の前述した空隙３４内
にポリエスアテル樹脂を射出する。このポリエス
テル樹脂の射出に伴なつて、溶融状態にあるポリ
エステルにより、椀状体２６を構成する酸素バリ
ヤー性樹脂も軟化状態に加熱されると共に、ポリ
エステル樹脂の射出圧が椀状体の周縁肉厚部２７
に加わり、樹脂の射出の進行に伴なつて、第６図
に最も良く示される通り、一次プリフオーム２０
の側壁部に沿つて薄肉化されつつ引伸ばされ、こ
の薄肉化されたガスバリヤー性樹脂中間層９の上
に、ポリエスアテル樹脂外層１０が形成される。
この工程は、第７図に示す通り、椀状体２６を
構成するガスバリヤー性樹脂が首部直下の段肩部
１５に迄引伸ばされ、且つ金型内のキヤビデイが
ポリエステル樹脂で充満されつくす迄続行され
る。
ポリエステル樹脂が金型キヤビテイ内に充満さ
れることにより、ポリエステル樹脂外層１０とポ
リエステル樹脂製首部５とは、首部直下におい
て、直接或いは中間層９の樹脂を介して継目１１
を形成し、射出された樹脂は金型内で冷却固化さ
れて、最終プリフオームとなる。
本発明によれば、ガスバリヤー性樹脂がその軟
化状態において比較的小さい応力（メルト・テン
シヨン）で破断されることなく容易に引伸し得る
という性質を利用し、しかもこの引伸しによる薄
肉化に外層ポリエステル樹脂の射出圧力を利用す
ることにより、従来の多層射出成形では困難であ
つた著しく薄層のガスバリヤー性樹脂中間層の形
成が可能となるものである。
即ち、一般に多層射出成形法によれば、金型内
で樹脂の冷却固化速度との兼ね合いで最低限の厚
みが決められるが、この厚みは、ガスバリヤー性
樹脂中間層について言えば、一般に0.8mmのオー
ダーであり、これよりも薄くするこは技術的に困
難であつた。これに対して、内容物のガスバリヤ
ー性の点から要求される、用いる樹脂のガス透過
性や延伸倍率によつても相違するが、エチレン−
ビニルアルコール共重合体の場合一般的に言つて
15μ乃至30μ程度の厚みがあれば十分である。か
くして、従来の多層射出成形法では、必要厚みよ
りも大きい厚みのガスバリヤー性中間層を形成さ
せねばならなかつたことが明らかとなろう。
これに対して、本発明によれば前述した外層樹
脂の射出圧による中間層樹脂の引伸し、薄肉化を
行うことによつて、中間樹脂層の厚みをガスバリ
ヤー性の見地から要求される任意の厚みを調節す
ることが可能となり、これにより、高価なガスバ
リヤー性樹脂の使用量を節約し、更にはプリフオ
ーム、従つてボトルのコストを低減させることが
可能となるのである。
のみならず、多層プリフオームのブロー延伸条
件は、当然のことながら、このプリフオームの主
体をなす内外樹脂層の延伸条件にマツチするよう
に選ばれ、例えば多層ポリエステル・プリフオー
ムのブロー延伸条件は、ポリエステルのそれに合
つた85℃乃至120℃温度に選ばれる。一方、エチ
レン−ビニルアルコール共重合体等の酸素バリヤ
ー性樹脂は、この条件では延伸の困難な場合が多
いが、本発明においては、ガスバリヤー性樹脂が
薄層の形で内外ポリエステル層によつてサンドイ
ツチされているため、ガスバリヤー性樹脂中間層
の裂目、クラツク、ピンホール等の欠陥が入るこ
となしに、良好な作業性をもつて延伸操作が可能
となるものである。
のみならず、本発明においては、首部と内壁と
をポリエステルで一体に成形し、且つこの首部直
下において、外層ポリエステルと首部ポリエステ
ルとの間で両ポリエステルを一体化させることも
顕著な利点をもたらす。即ち、本発明において
は、首部がポリエステルのみで形成されていて
も、この部分が延伸操作を受けずに、かなり厚肉
の状態に保持されることから、この部分を通して
のガス透過は無視し得るオーダーであり、しかも
このプリフオームの延伸により薄肉化される部分
には、首部直下迄、ガスバリヤー性樹脂中間層が
介在しているため、この部分を通してのガス透過
も著しく小さい値に抑制し得ることになる。
更に、プリフオームの全体にわたつて、酸素バ
リヤー性樹脂層を介在させる場合には、その末端
が必ずプリフオームの口部、従つて最終容器の口
部を露出し、容器中の水分や湿度（容器内部の湿
度はRH100％と考えられる）の影響をもろに受
けることになる（エチレン−ビニルアルコール共
重合体は高湿条件下ではガスバリヤー性が著しく
低下する。）これに対して、本発明によれば、首
部と内層とを一体に成形し、首部樹脂と外層樹脂
とを、首部直下外周において一体化したことによ
り、ガスバリヤー性樹脂がポリエステル内に密封
され、その末端が密閉された容器口部に露出する
のが防止される。
しかも、本発明によれば、首部ポリエステルと
多層ポリエステルとを一体化する場合に継目が生
じたとしても、この継目が延伸を受ける程度が最
も小さい首部直下に設けられているため、この継
目の部分から切欠けや傷等が発生する傾向もな
く、外観特性に優れた延伸ブロー成形容器が得ら
れるものである。
本発明において熱可塑性ポリエステルとして
は、任意のポリエステル、特にエチレンテレフタ
レート単位を主体とするもの、例えばポリエチレ
ンテレフタレートの他、重合体鎖中に少量のコモ
ノマー単位、例えばエチレングリコール以外のジ
オール類、テレフタル酸以外のジカルボン酸類、
ヒドロキシカルボン酸類、ジアミン類、アミノ酸
類を含んだ結晶性共重合体が使用される。
酸素バリヤー性樹脂は、当然のことながら、上
記ポリエステルよりも低い酸素透過係数を示す樹
脂であり、また成形操作の点からポリエステルの
融点よりも低い融点乃至は軟化点を有するもので
ある。
このようなガスバリヤー性樹脂の適当な例は、
重要な順にエチレン−ビニルアルコール共重合
体、ナイロン類、これらの混合物、ハイニトリル
樹脂、塩化ビニリデン系樹脂等である。
両樹脂層間に接着性がない場合には、椀状体を
構成する樹脂中に接着剤樹脂を含有させるか、或
いはその表面を接着剤樹脂で処理してその被覆層
を形成させておくことができる。かかる接着剤樹
脂としては、ウレタン樹脂、ポリエステルエーテ
ル、ボリエステルアミド、酸変性オレフイン樹脂
等を用いることができる。この後者の場合には、
接着剤層の引伸しも同時に行われる。
プリフオームの各部分の厚みは、延伸ブロー成
形後において、中間層が一般に３乃至30ミクロ
ン、特に５乃至15ミクロンの範囲にあり、また接
着性樹脂層に設ける場合にはその厚みは0.5乃至
15ミクロン、特に１乃至10μの範囲にあり、内外
表面層の厚みは、樹脂の種類や用途によつても相
違するが、各々800乃至40ミクロン、特に400乃至
60ミクロンの範囲にあるのがよい。
多層プリフオームの延伸ブロー成形は、それ自
体公知の手段で行うことができ、例えばこの多層
プリフオームを延伸ブロー成形に適する温度、例
えば85℃乃至120℃に加熱調温し、周知のブロー
成形装置で、この多層プリフオームの首部をネツ
クホルダーで保持し、これはブロー金型内にセツ
トして延伸棒で縦方向に延伸しながら、ブロー成
形して、二軸延伸多層ボトルを形成する。
実施例 実施例 １ 固有粘度1.0のポリエチレンテレフタレートを
射出成形して、首部直下に段差部を有し、内壁を
構成する一次プリフオーム（厚さ2.0mm）を形成
する。次に、エチレン−ビニルアルコール共重合
体（エチレン40モル％）を前記一次プリフオーム
の下部外面に嵌合し得る凹部を有し開口周縁部を
肉厚部とした椀状体（厚さ1.0mm）を射出成形す
る。
一次プリフオームの下部外面に椀状体を嵌合
し、首部直下の段差部まで固有粘度0.72のポリエ
チレンテレフタレートを射出成形して、中間層と
なるエチレン−ビニルアルコール共重合体を引伸
ばした３層のプリフオームを成形した。このプリ
フオームの胴部の平均厚さは、内層2.0mm、中間
層0.3mm、外層1.5mmであつた。
この３層プリフオームを105℃に加熱調温して
縦軸方向に延伸しながらブロー成形により横軸方
向に延伸する２軸延伸ブロー成形法によつて内容
積500ccでの外層210μ、中間層30μ、内層250μの
多層ボトルを得た。
この多層ボトルは酸素バリヤー性も優れ、耐落
下衝激強度にも優れていた。
実施例 ２ 固有粘度0.8のポリエチレン−テレフタレート
（PET）を２台の射出機を備えた共射出成形機及
び共射出用金型を用い、まず固有粘度0.8のポリ
エチレン−フタレートを射出し、射出金型の
cavity中の首部相当容量と胴部の約1/4の容量分
を射出したる後、除圧し熱可塑性ガスバリヤー樹
脂としてエチレン含有量30モル％のエチレン−ビ
ニルアルコール共重合体（EVOH）を射出し、
次いでPETとEVOHとを同時的に射出を継続し、
胴部の約3/5〜3/4容量分を経たる後、ガスバリヤ
ー樹脂の射出を停止するがポリエステルの射出は
継続し、プリフオーム中の内層PET及び中間層
EVOHが圧縮、延伸しごかれるような形で多層
プリフオームを形成した。この多層プリフオーム
は重量59ｇ胴部の厚さ4.5mm、内層：中間層：外
層の割合は１：0.27：４、内層：中間層：外層の
厚さ（mm）は0.86：0.23：3.41と中間層が内層寄
りの多層プリフオームが得られかつ中間層の先端
部は略首部直下に位置するものが得られた。この
３層プリフオームを100℃に加熱調温し縦軸方向
に延伸しながらブロー成形により横軸方向に延伸
する二軸延伸ブロー成形によつて容積1.5のボ
トルを得た。胴部の厚さは内層58μ中間層25μ、
外層250μで中間層EVALの先端はプリフオーム
同様首部直下に留まりポリエステルにより囲れて
おり、内外よりの湿度の影響もすくなく力学的に
も欠陥部とならないものが得られ、このものの酸
素ガスバリヤー性、炭素ガスバリヤー性はすぐれ
る他、透明性、落下強度（耐衝撃性）のすぐれた
容器が得られた。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の方法により製造される多層プ
リフオームの断面図、第２図は一次プリフオーム
の射出成形装置要部の断面図、第３図は中間層の
形成に用いる椀状体の射出成形装置要部の断面
図、第４図は一次プリフオームと椀状体を嵌合さ
せた組立体の断面図、第５図乃至第７図は最終プ
リフオームの射出成形装置要部の断面図である。 ５……首部、６……胴部、７……底部、８……
内層、９……中間層、１０……外層、２０……一
次プリフオーム、２１……コア、２２ａ，２２ｂ
……割金型、２３ａ，２３ｂ……割金型、２６…
…椀状体、２７……厚肉部、２８……薄肉部、３
３ａ，３３ｂ……割金型。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 延伸ブロー成形によりボトルを製造するため
    に用いる多層プリフオームの製造法において、 開口端、蓋体との係合部及び必要により支持用
    リングを備えた首部と、最終プリフオームの内壁
    に相当する内壁寸法を有する胴部及び閉塞底部と
    を有し且つ首部直下に段肩部を有する一次プリフ
    オームを熱可塑性ポリエステルで製造し、一次プ
    リフオームの下部と嵌合し得る凹部を有し、且つ
    開口周縁部の厚肉部とその下方の薄肉部とを有す
    る椀状体をガスバリヤー性の熱可塑性樹脂で製造
    し、 一次プリフオームの下部に椀状体を嵌合させて
    成る組立体を金型外周壁と椀状体薄肉部との間に
    空隙が形成され且つ金型外周壁と椀状体厚肉部と
    の間が実質上閉じられる位置関係で位置させ、 金型外周壁と椀状体薄肉部との空隙に熱可塑性
    ポリエステルを射出して、椀状体の酸素バリヤー
    性樹脂を、一次プリフオームの外周壁に沿つて前
    記段肩部迄引伸ばして中間層を形成させると共
    に、該中間層上にポリエステルの外層を形成させ
    ることを特徴とする多層プリフオームの製造方
    法。
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