JPH0344571B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

発明の背景 本発明はガラス繊維で強化したボトルグレード
ポリエステル樹脂、殊にボトルグレードポリエチ
レンテレフタレート（PET）樹脂、およびこの
ような樹脂で製造される容器に関する。本明細書
でガラス繊維とは普通のガラス繊維の他に石英繊
維のような石英質繊維を含む。 多種の高分子量ポリエステル樹脂、殊にPET
樹脂、がプラスチツク物品の成形に広く使用され
ることは知られている。この種の樹脂およびその
製法は米国特許第4123415号に記載されている。 これらの樹脂の使用によりシート、プレートお
よび他の部材のような多種の造形物品を製造する
ことができる。びんや容器は射出または圧縮成形
により、抽出ブロー成形により、あるいはストレ
ツチーブロー成形により製造することができる。
射出または圧縮成形では樹脂は型のキヤビテイ中
へ射出または圧縮され、樹脂が結晶化形態に凝固
した後それからびんまたは容器が取出される。 射出ストレツチーブローでは、用いる樹脂は適
当な特徴を有すべきであり、「ボトルグレード」
の名称で当該技術に知られた種類のものである。
ストレツチーブロー成形では第１段階はプレフオ
ームの製造である。その後プレフオームは約90〜
100℃に予熱され次いでプレフオームは最終容器
の形状を有する型中で機械的な伸張、吹込により
仕上容器に変換される。ストレツチーブロー成形
手順で得られる容器は樹脂の高分子鎖が容器の縦
軸および周辺に沿う互いに90゜の２つの方向に配
向され、従つて二軸配向または二軸延伸されてい
るといわれる。高分子鎖の二軸延伸は容器の強度
および機械的性質を非常に改良し、また容器の通
気性を低下する。この理由で二軸延伸PET容器
は多くの市場性商品、殊に食品および飲料品の包
装に使用される。 さらに、ストレツチーブローにより得られる容
器では、樹脂は無定形形態であり、それが容器の
最良の清澄性および透明性に重要である。しかし
そのような二軸延伸PETびんは高温物質を入れ
たとき、または加圧製品を充てん密封し、ビール
やオレンジジユースの場合のように製品を低温殺
菌するため熱処理するとき、その形状が縮みまた
はひずむ。加圧物質を低温殺菌するとき温度の上
昇が内部圧力の増加および容器の壁強度の低下を
生ずる。この組合せた影響が容器のひずみまたは
破損にまで通ずる。 ポリエステル樹脂の強度および熱安定性は、前
記樹脂と強化繊維、例えばガラスまたは石英繊
維、とを均一に配合することにより改良すること
が知られている。例えば米国特許第3814725号に
開示されたガラス繊維を20〜60重量％含有する
PET−ガラス繊維組成物を参照されたい。 しかし、そのようなPET−ガラス繊維組成物
の高い強度は、PETプレフオームが一般に約90
〜100℃に加熱され、パリソンに軸方向の機械的
圧力を及ぼし加圧空気を注入してびん型の形状に
パリソンを伸張して吹込むストレツチーブローロ
ツドの作用をうける米国特許第4105391号に記載
されたような機械で伸張して吹込むことを妨げ
る。 そのような組成物のガラス繊維含量を低下させ
ると、前記機械で伸張し吹込むことができる点ま
でその強度を低下させることができる。しかし、
樹脂中の繊維の百分率含量が低いほど前記組成物
の機械的特徴が悪い。 これは米国特許第4123415号明細書の第１欄45
〜66行により確認され、そこには0.0130〜0.0140
mm（0.00051〜0.00055インチ）の標準直径を有す
るガラス繊維を種々の熱可塑性ポリエステル組成
物に使用するときガラス繊維濃度が20％未満であ
れば荷重たわみ温度が著しく低下することが知ら
れると述べられている。この荷重加熱たわみ温度
の低下は、熱可塑性ポリエステルをむしろ高い温
度ににさらすことを含む用途に用いるときに好ま
しくない。これは、そのような強化樹脂において
ガラス繊維の濃度を前記直径を有する繊維で、お
そらく約100℃の温度でストレツチーブロー法で
容器の製造に使用できるような低い量に低下でき
ることを意味する。しかし、そのような容器は高
温充てんまたは充てん前に熱殺菌を必要とする用
途に、殊に前記のように容器に低温殺菌などをし
なければならない物質を充てんしなければならな
いときに適しないことは確かである。事実そのよ
うな容器は確かにたわむか、またはそれらが温度
および内部圧力の上昇の合せた影響で破損さえす
ることができる。 これは利用できる商業データのすべてがポリエ
ステル樹脂−ガラス繊維組成物における機械的性
質および熱安定性の有意な改良を得るために少く
とも10％のガラス繊維を使用すべきことを示唆す
る事実により確認される。強化熱可塑性樹脂の加
熱たわみ性の保有を改良するために、米国特許第
4123415号は前記樹脂を0.0127mm（0.0005インチ）
未満の直径を有するガラス繊維で強化することを
提案し、前記ガラス繊維は少くとも前記繊維の熱
によるたわみを改良するに足る量（合計重量の１
〜約60重量％）で存在する。換言すれば、前記特
許は加熱たわみ温度を前に知られた強化樹脂に比
べて一層わずかな程度低下させたガラス繊維強化
樹脂を特許請求する。事実、米国特許第4123415
号の一部を形成する実施例から認められるよう
に、それに開示された強化樹脂は従来技術により
得ることができるものより一層高い加熱ひずみ温
度を有する。 米国特許第4123415号にはガラス繊維の平均直
径を0.0127mm（0.0005インチ）未満に維持すれば
７重量％程度の低いガラス繊維濃度を用いて改良
されたPET特性が達成されることを示すデータ
が報告されている。その特許には前記直径を有す
るガラス繊維を１％程度用いて前記性質を改良で
きると主張されているが、しかしその特許の実施
例１〜４の実際の試験データを補外するとガラス
繊維のそのような低濃度における有利な効果を何
ら示唆しない。 前記特許が目指した目的は熱によるたわみに対
する改良された耐性を有する強化樹脂を得ること
であるので、ガラス繊維を糸またはロープに集束
し、あるいはマツトに織製して有利に使用できる
ことが明らかである。事実、米国特許第4123415
号明細書第４欄12〜16行には「ガラスフイラメン
トの長さおよびそれを繊維に集束し、集束した繊
維を次に糸、ロープまたはロービングにするかあ
るいはマツトなどに製織するか否かもまた本発明
に対し臨界的ではない」ことが明示されている。 米国特許第4123415号による強化樹脂は、樹脂
プレフオームを比較的低い温度で伸張して吹込ま
ねばならず、ポリエステル樹脂容器の外観および
市場性を落とすのぜ結晶化を避けねばならないス
トレツチ−ブロー成形に適しないこともまた明ら
かである。本発明においては、前記のような米国
特許第4123415号とは対照的に、ガラス繊維の長
さ対直径（Ｌ／Ｄ）比がポリエステル樹脂
（PET）−ガラス繊維組成物の射出ストレツチ−
ブローにおける重要な要件であること、および前
記繊維の直径およびその組成物中の量もまた鍵因
子であることが認められよう。 発明の概要 今回意外にも、ストレツチ−ブローによる容
器、びんなどの製造に使用するのに適した強化樹
脂が、少くとも１種のボトルグレード高分子量ポ
リエステルと、ガラス繊維が約0.3〜５重量％の
量で存在し、該繊維が約５〜約20ミクロンの直径
を有し、アスペクト比として示される長さ対直径
（Ｌ／Ｄ）比が約50〜1000の範囲内にあるような
長さに細断されたガラス繊維などからなるその補
強材との混合物からなることが見出された。 前記アスペクト比を有するガラス繊維はストツ
チ−ブロー成形中の破砕に耐える傾向がある。ガ
ラス繊維の過度の破砕は本発明のPET−ガラス
繊維混合物の改良された性質を減ずるので回避す
べきである。 好ましくは、Ｌ／Ｄ比は約400であり、ガラス
繊維濃度は全ポリエステル樹脂−ガラス繊維混合
物の約２重量％である。ガラス繊維の密度は約
2.2〜約2.6グラム毎立方センチメートルである。
ポリステル樹脂はは好ましくはPET樹脂である。 好ましい態様の詳細な説明 本発明に用いるガラス繊維は樹脂と均一に混合
され、好ましくは前記繊維の表面上に結合剤、例
えばポリビニルアセテート、を繊維の全重量の約
１％の量で与えられる。結合剤は繊維に粘着性表
面を与えて繊維がPET高分子鎖に対して滑り、
繊維ににより与えられる強度を低下する傾向を防
止する。 本発明のPET−ガラス繊維混合物で製造した
ストレツチ−ブローびんは高温にさらしたとき、
または加圧液体を充てんして高温にさらしたとき
に非常に改良された機械的強度、熱安定性および
寸法安定性を示す。これは、用いるガラス繊維の
低水準に前記性質の有意な改良が予想されなかつ
たので実際に意外である。以下の実施例は本発明
を限定すると解すべきではなく、本発明の例示で
ある。 実施例 １ 約11ミクロンの平均直径および約400のＬ／Ｄ
比を有するＥ型ガラス繊維1.84重量％を含むPET
−ガラス繊維混合物を製造した。PET樹脂は英
国のインペリアル、ケミカル、インダストリーズ
により商品名「メリナー（Melinar）」で供給さ
れた0.72デシリツトル毎グラムの固有粘度を有す
るボトルグレード樹脂であつた。 この混合物を用いてねじ切り首を有する500ml
のびんをストレツチ−ブローした。各びんの重量
は約34.6ｇであつた。同一混合物をガラス繊維な
しで同様の大きさおよび重量のびんをストレツチ
−ブローした。ガラス繊維を有するびんおよび有
しないびんに水を充たし、周囲の温度および圧力
で水の容積当り3.4容積のCOO₂ガスを注入するこ
とにより加圧し、びんのねじ切り首に蓋をねじ止
めして密閉した。次にびんを65℃の水浴中に15分
間浸漬し、その後取出して測定し、その全高、本
体直径およびびんの密閉に用いた蓋下位置の首直
径の寸法の相対変化を決定した。結果はミリメー
トルで測定して表に示される。

【表】 実施例 PET−ガラス繊維混合物がガラス繊維を1.95％
を含み、前記混合物でストレツチ−ブローしたび
んの容量が1.5であつたことを除き実施例を
繰返した。各びんの重量は51ｇであつた。さらに
びんに水を充たし周囲の温度および圧力で水の容
積当り3.6容積のCO₂ガスを注入することにより
加圧し、66℃の水浴中に25分間保持した。びんの
直径および高さの相対的変化を空のとき、充てん
後および水浴後測定し、表にミリメートルで示
す。

【表】 表および表の結果は比較的少量のガラス繊
維をPETびんに混合したときのびん増大におけ
る著しい低下を示す。 実施例 ガラス繊維を含む混合物が２％のガラス繊維含
量を有したことを除き実施例のPET混合物を
製造した。この実施例混合物から製造したスト
レツチ−ブローびんは250mlの容積で「シヤンペ
ン」底として示すコンケーブ型底を有した。各び
んの重量は25ｇであつた。びんに室温で最大充て
ん力をかけた。PETのみを含むびんは47.5キログ
ラムの最大充てん力で破損したが２％のガラス繊
維を含むびんは65.5キログラムで破損し、比較的
少量のガラス繊維の添加で強度が著しく増加し
た。両方のびんに加圧空気を充てんすると10Kg毎
平方センチメートルの圧力でPETの底はふくれ
てとれ（pop ont）、ガラス繊維を含むびんは底
で破裂（burst）した。 高分子塊内部のガラスフイラメントの網状組織
の存在は他の重要な利点を達成させる。プレフオ
ームを二軸延伸びんにストレツチ−ブローする
と、ガラス繊維は全伸張領域中でパントグラフ状
に拡大される。しかしびんの首、口および底領域
中に比較的小さい二軸延伸がある。そのような二
軸延伸の不足は通常そのような領域に劣る性質を
生ずる。しかし、そのような領域中の壁厚および
ガラス繊維濃度が相対的に大きく、従つて、二軸
延伸の不足を補い、前記領域中の機械的性質およ
び熱安定性は減じない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 無定形の、二軸配向された容器を生成するよ
   うにプレフオームをストレツチブロー成形するこ
   とによつてつくられる容器であつて、このプレフ
   オームが少なくとも１種のボトルグレード高分子
   量ポリエステル樹脂と、細断された強化ガラス繊
   維との混合物から成形され、このガラス繊維はこ
   の混合物の0.3〜５重量％の量で存在し、５〜20
   ミクロンの直径を有し、長さ対直径（Ｌ／Ｄ）の
   比が50〜1000の範囲内にあるような長さを有し、
   このポリエステル樹脂はこの容器を結晶化するこ
   とを意図する核生成剤を含有しない、上記の容
   器。 ２ Ｌ／Ｄの比が約400である、特許請求の範囲
   第１項記載の容器。 ３ 強化ガラス繊維の濃度が全混合物の約２重量
   ％である、特許請求の範囲第１項または第２項記
   載の容器。 ４ 強化ガラス繊維が11〜12ミクロンの平均直径
   を有する、特許請求の範囲第１〜３項のいずれか
   １項に記載の容器。 ５ ポリエステル樹脂が、ポリエチレンテレフタ
   レート樹脂である、特許請求の範囲第１〜４項の
   いずれか１項に記載の容器。 ６ 強化ガラス繊維がその表面上に粘着性結合剤
   を有する、特許請求の範囲第１〜５項のいずれか
   １項に記載の容器。 ７ 粘着性結合剤がポリビニルアセテートであ
   る、特許請求の範囲第１〜６項のいずれか１項に
   記載の容器。 ８ 容器が射出ストレツチブロー成形によつて成
   形される、特許請求の範囲第１〜７項のいずれか
   １項に記載の容器。