JPH036061B2 - - Google Patents

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JPH036061B2
JPH036061B2 JP61262604A JP26260486A JPH036061B2 JP H036061 B2 JPH036061 B2 JP H036061B2 JP 61262604 A JP61262604 A JP 61262604A JP 26260486 A JP26260486 A JP 26260486A JP H036061 B2 JPH036061 B2 JP H036061B2
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Haustrup Plastic AS
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ミルク及びミルク様製品その他の保
存物品を圧力下で一定の期間にわたり貯蔵するの
に使用される反復使用可能な耐熱性プラスチツク
容器に関する。
長期にわたり、上記の用途に適当なプラスチツ
ク容器が願望されており、このような容器を得る
ための種々の方法が試みられてきた。
しかしながら、既知の容器は圧力下に内容物を
貯蔵するのに十分でない。、すなわち、従来の容
器は熱すれば軟化するなどの温度感受性が大きい
ため、その形状及び強度の保持能の点で劣つてい
る。
すなわち、例えば、この容器をビールや炭酸飲
料などの貯蔵に利用すると、飲料が炭酸を含有す
るため容器内の圧力が増大し、容器壁の強度が低
下して変形を生ずるのである。
また、保存物品の貯蔵用容器では、往々にして
高温物品を充満した状態にも耐えることが要求さ
れ、ミルク又はミルク様製品などの貯蔵用容器で
は、殺菌に必要な温度でも容器が耐性を有するこ
とが要求される。また、たとえば、医学の分野で
は、容器に100℃以上の温度を有する物品を充満
するためオートクレーブ法が実施されるので、容
器には、この苛酷な高温度条件に耐えることが要
求される。さらに、再使用されるタイプの容器で
は、反復使用に必要な洗浄に要する温度及び洗浄
薬品に耐性を有することが必要とされる。
これらの要求される特性を有する容器を得るた
め、材料や容器形状及びその成形方法、装置につ
いての研究がされてきたが、最大の問題点は熱可
塑性プラスチツクが温度の上昇に伴つて軟化し、
悪影響が生ずることである。このようなプラスチ
ツク容器に一層の強度を与える一方法としては、
材料を熱弾性温度域で延伸したのち冷却して二軸
配向させる方法があるが、この方法により作られ
た容器も、高温雰囲気下におかれると、容器の成
形過程で材料に生じた応力が上記高温度域で解放
されるため容器に変形を生ずるおそれがある。
本発明は、上述した熱可塑性プラスチツク容器
の欠点が解消され、上記各用途にも適用し得る容
器を提供するものである。
本発明によれば、結晶性熱可塑性ポリマーが殆
んど永久的にその形状を保持し、たとえ非常な高
温度に加熱せられてもその強度特性を保持した容
器を成形し得る。実地試験によれば、本発明によ
る熱可塑性プラスチツク製容器は、240℃まで加
熱してもその形状が損われず、この温度において
依然として良好な強度特性を保持している。しか
も、材料の強度特性は低温においても良好であ
り、冷凍条件下で保存する物品の貯蔵用容器とし
ても使用可能である。また、本発明の方法による
熱可塑性プラスチツク製容器は一時間にわたり、
121℃で殺菌した別の試験によつても、形状及び
その他の特性に何らかの変化も生ぜず、さらに、
130℃の温度の高温液体を充填した場合でも、そ
の形状及び強度に何らかの変化も生じない。
本発明に用いる材料は、結晶性熱可塑性ポリマ
ーである。明細書中、「結晶性熱可塑性ポリマー」
は、本質的に非結晶質の状態のものが得られ、か
つ、溶融点以上の温度に加熱した後に室温まで徐
冷することにより無配向結晶状態に転移しうる合
成、線状、有機ポリマーを意味する。木質的に非
品質の状態は溶融した結晶性熱可塑性ポリマーを
急冷すると得られる。
本発明による容器に適した結晶性可塑性ポリマ
ーとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリ
ヘキサメチレンアジパミド、ポリカプロラクト
ン、ポリヘキサメチレンセバカミド、ポリエチレ
ン、２，６及び１，５−ナフタレート、ポリテト
ラメチレン−１，２−ジオキシベンゾエート並び
にエチレンテレフタレートとエチレンイソフタレ
ートと共重合体並びに他の類似の結晶性熱可塑性
ポリマーがあげられる。以下ポリエチレンテレフ
タレートからなりアクゾポリエステルアルナイト
210（Akzo Polyester Arnite 210）と称される結
晶性熱可塑性ポリマーを例に挙げて説明するが、
本発明は、一般に上記した結晶性熱可塑性ポリマ
ーの何れにも適用可能である。
以下の温度及び延伸率は、基本的にはアクゾポ
リエステルアルナイト210（ポリエチレンテレフタ
レート）をもつて示した。
本発明は、上記材料が以下に定義する５特性域
のいずれの特性域状態をもとり得るよう材料を処
理しうる事実に立脚するものである。
特性域１：結晶質域 この特性域では材料は強くて堅く、安定した形
状を有するがわずかに脆い。未着色の材料は乳白
色で不透明である。その特性は温度によつて僅か
に変化するのみで、溶融温度255℃の附近で、材
料は本質的に上記した特性を保持している。溶融
状態の材料を強制的に冷却せずに放冷すると溶融
状態からこの特性領域へと転移する。すると、材
料は結晶化して球晶を生じ、溶融状態における澄
んだ透明な外観は上記した乳白色へと変化する。
一方、材料は下記に定義する特性域２からも特性
域１に転移される。特性域２にある材料を約100
℃を越える温度に加熱し一定時間この温度を保持
すると、材料は結晶化する。140℃で非常に急速
に結晶化する。
特性域２：非晶質域 この特性域の材料は特性域１の状態の材料より
も幾分、強さ及び堅さの点で劣り、形状安定性も
劣るが、幾分剛め（tough）である。この状態の
材料は澄んで透明な外観を呈しているが、加熱さ
れると、約70℃で軟化し、ゴム様の特徴を帯び
る。材料を100℃で長時間保持してもその形状は
変化しないが、さらに温度が上昇すると材料は結
晶化しはじめ、特性域１に転移する。溶融状態の
材料を温度70℃以下に急冷すると、材料は結晶化
する暇なく、この特性域に転移される。一方、材
料は下記に定義する特性域３からもこの特性域に
転移し得る。特性域３の状態にある材料を70℃以
上で約100℃を超えない温度に熱すると上記特性
域２への転移が発生する。
特性域３：非晶弾性域 この特性域では材料は、70℃〜100℃で加熱さ
れたときの挙動を除いて、特性域２と同様の特性
を有している。特性域２にある材料を70℃ないし
140℃の温度に熱し、この温度を保持しながら、
材料を一方向に元の長さの1.5倍未満に伸長する
と、材料は特性域２からこの特性域に転移する。
この状態の材料を70℃以下の温度に冷却すると材
料中に内部応力が形成され、これを70℃ないし
140℃の温度に再加熱すると元の材料長に戻る現
象が生ずる。
特性域３の材料を140℃以上になるよう十分長
時間加熱すると、70℃を経過した段階で特性域２
に転移し、その後、より高温度で結晶化が始まり
特性域１に転移する。特性域３の状態にある材料
の寸法形状を保持しながら加熱しても結晶化が生
じて特性域１に転移するが、その場合にはより長
い長さは保持されたままになる。
特性域４ この特性域では材料は完全に澄んでおり、透明
である。材料は延伸により十分な結晶配向が生じ
ていて非常に剛く、比較的強くて形状保持性も比
較的良好である。材料を非常な高温すなわち材料
の溶融点255℃附近以上の温度に加熱すると、弾
性的延伸（elastic stretching）が解放されるの
で、材料が僅かに収縮するが、塑性延伸が残存す
る。
前記のとおり、特性域３の材料又は特性域２の
材料は延伸適温に加熱して十分延伸することによ
り特性域４に転移する。たとえば、特性域２の状
態から70℃ないし140℃の間の温度へ加熱し、そ
の後の加熱温度を保持しながら、元の長さの1.5
倍以上に延伸する。この後、材料を延伸状態を保
持しながら70℃以下の温度に冷却する。この過程
で一定の内部応力が材料中に形成され、従つて材
料を70℃以上の温度に再加熱すると、幾分収縮す
るが、この収縮率は材料の延伸率以下である。
特性域５ この特性域の材料は、特性域４と実質的に同じ
特性を有している。すなわち、完全に澄んで透明
であり、非常に剛く比較的に強く、比較的良好な
形状安定性（form stability）を有している。し
かし、140℃以上というような高温度に加熱して
も、その形状を保持し得る点で特性域４とは相違
する。
特性域４の材料は特性域５に転移させることが
できる。特性域４の材料を数秒ないし数分程度
140℃以上の温度で加熱すると同時にその形状を
強制的に保持するようにすれば材料は特性域５に
転移する。特性域４の材料は延伸により配向を生
じさせたので材料中に形成された内部応力を有し
ているが、材料を70℃以上に加熱すると材料があ
る程度収縮して内部応力が解放される。
上記したとおり、材料を特性域３又は４に転移
させるためには、材料を伸張ないし延伸させなけ
ればならない。延伸により、材料分子は配向す
る。この延伸及び配向を一方向以上に行なわせて
二輪配向を生じさせることができる。
容器を構成している材料が部分的に特性域１と
特性域５にある結晶性熱可塑性ポリマー製容器を
製造しうることは非常に興味ぶかい。本発明の容
器は、底部が特性域１の状態であり、胴部が特性
域５の状態にある。また、本発明による結晶性熱
化塑性ポリマー製ボトルの一例に適用すると、例
えばボトル下縁より上つた底部中央部が特性域１
の材料であり、胴部は特性域５の材料であるボト
ルが得られる。このようにして製造されたボトル
の底部は良好な形状安定性を有し、その形状を損
うことなく内部過剰圧力にも耐えられ、同時に他
部分も衝撃およびシヨツクに対して十分な耐性を
備えている。このように配慮されたボトルは特性
域１の状態にある部分を除き実質的に澄んで透明
である。
本発明のボトルは例えば三段階で形成される。
第一段階でブランクは材料が特性域２にあるよう
形成され、第二段階で胴部が特性域４にあり、底
部が特性域２又は３の状態にある中間成形品を形
成するようブランクの幅を広げ、最終段階で特性
域４にある胴部が特性域５に転移され、底部中央
部が特性域１に転移される。
実際には、ブランクは射出成形部材又は押出し
管から形成することができ、その後に急冷して材
料を特性域２の状態とする。第二段階でブランク
をブロー成形作業位置に移動し、そこでブランク
は完全ボルトと同じ寸法にまで膨張される。膨張
は70℃ないし140℃の温度で生じさせる。ボトル
部の胴部の直径は少なくともブランクの直径の
1.5倍の大きさを有する。その後、ボルトは新し
い作業位置へ移動されるか又はそのまま作業位置
に保留され工程は第三段階に移行する。第三段階
でボルトは、内部に加えられる過剰圧力により使
用金型の内壁に押圧され、材料内に生じた応力が
解放されるに十分な時間、ボトルの材料温度は
140℃以上すなわち一般的には結晶化温度以上に
維持される。この工程に必要な時間は使用温度及
び使用材料により変化するが数秒ないし数分であ
る。この時点で少なくとも一方向につきブランク
の長さの1.5倍に膨張されている胴部は特性域５
に転移される。この最終段階において温度安定化
が起る。温度安定化の工程はブロー成形と関連し
て行う必要はないが、成形ボトルを室温まで十分
に冷却後に温度安定化を行う。また、上記温度条
件と同一温度条件の処理によつて、ボトルの底部
中央部は特性域１の状態にすることができるが別
工程によつてもよい。
第１図は実施例のブランク１を示し、これを第
２図に示した完成ボトル２に成形する。これによ
り形成されたブランクの底部中央領域３は結晶化
形態すなわち特性域１の状態となる。完成ボトル
は三部分に分割され、領域Ａは口部及び首部上方
部を構成し領域Ｂの残部、ボトルの胴部及び底部
領域を構成し、領域Ｃは実質的に底部領域の中央
部を構成する。
ボトルのＣ域の寸法はブランクをボトルの形状
に吹込形成する際の材料の延伸率により決定され
る。たとえば、Ｃの領域で材料が特性域１にあれ
ば吹込成形による寸法変化が1.5未満であること
を意味する。従つて、Ｃの域の寸法はブランクの
形状及び完成ボトルの形成を適切に組合せること
により調整され得ることが明らかである。ブラン
クからボトルへと再成形させることで、材料は一
方向以上に延伸されるから、一般に、ボトルはブ
ランクより軸方向に長くなる。
領域Ｂの材料は特性域５にあるが、これは材料
がブランクの吹込成形時に少なくとも一方向につ
き1.5倍に延伸されるからである。ブランクが第
１図に示した実質的に円筒形を有する必要がない
ことも自明である。特性域１及び特性域５の材料
を含む領域を結合させるためには、一層複雑な形
状のブランクが必要となる。たとえば、完成ボト
ルの胴部に特性域１にある材料の１個又は数個の
リングを有することが望まれるならば、ブランク
をボトルに成形する時、材料が僅かに−1.5倍以
下−伸長されて特性域３にあるように、ブランク
に相当する円筒状のふくらみをつけなければなら
ない。
特性域１の材料は結晶化されており不透明で、
乳白色であり、これはボトルに特徴のある外観を
与える。前記したとおり、本発明によるボトル類
は再使用に必要な洗浄過程に耐えるので反復して
用いることが可能である。この乳白色域が、ボト
ルを再使用し得るということの確認にもなる。
ときには、底部の平坦部分が特性域１の材料か
ら成ることが望まれるが、そのようにすれば上記
の底部が大層固くなり、あたかも一片の金属片の
ような強化物で多少補強されたようになる。この
固い平坦部分のサイズはブランクの形状及びボト
ルの最終形状を適切に組合せることにより調整可
能である。特性域１の材料から成る剛い領域をボ
トルの底部分に設けるには、ブランクの底部を予
めに緩慢に冷却して底部材料を結晶化させておく
方法がある（結晶化域３は第１図に示した。）。射
出装置のノズル近傍で十分に冷却し得ない場合も
あり、このため第１図に示された結晶化域３が形
成される。
また、既知の機械類を使用して、本発明のボト
ルを製造し得る。このような機械で作られたボト
ル類は、特性域２，３又は４のうちのいずれかの
領域の内壁部分を有している。
既存の機械類により製造され、かつ、温度安定
化されていないボトル類は別個の温度安定化機械
の金型内に挿入し、そこで前記した方法により適
当な温度で所要時間にわたり、過剰圧力を加える
ことにより温度安定化機械の金型の内壁に押圧さ
せればよい。
即ち、既存の機械類の生産能力を最大限利用し
つつ、本発明を既存の機械に適用しうることがわ
かる。この場合温度安定化は別個の装置の能力と
既存の機械類の能力とに適合させればよい。
前記した温度及び延伸率データはポリエステル
アクゾアルナイト２１０についてのものである。
容器の製造用として適切であると予知される種類
の他の結晶性熱化塑性ポリマーの場合には、もち
ろん他の温度の延伸率が適用されなければならな
い。
ボトルを温度安定化した後でも、本発明による
ボトルは、再加熱により僅かに収縮する傾向を示
す。この僅かな収縮の傾向はボトルを温度安定化
させた後ボトル内の内部過剰圧力を消滅させ温度
安定化作業位置から外す前に、相当長時間にわた
り加熱金型中にボトルを放置させれば解消させ得
る。この間、ボトルの壁材料は未だ高温状態にあ
るが、ボトル内の内部過剰圧力が消滅するに従
い、材料中の残存収縮応力が解放されるので、ボ
トルの僅小収縮も解放される。この後に、ボトル
を通常の方法により前記金型から外せば良い。
以上詳述した事項を要約すると、本発明は、結
晶熱可塑性ポリマー材料からなる二輪延伸ブロー
成形容器の圧熱による形成変化防止及び強化のた
め、ブロー成形したボトルの胴部を特に金型内に
おいて結晶化温度以上に加熱しつつ過剰内部圧力
を加えることによつて二輪延伸され特性域４の状
態から特性域５の状態に転移させて材料内の内部
応力を解放させ、また、ボトルの上記以外の部
分、すなわち、非常無配向の特性域２の状態にあ
る部分はこの部分と非晶弾性域である特性域３の
状態にある部分を白化不透明の特性域１の状態に
転移させたボトルを提案したものであつて、それ
ぞれの個所に一々指摘したとおり、ボトルの胴部
が収縮ないし圧熱下でも変形を生ずることなく、
底部又は底部中央が白化されているので熱及び内
圧による底部の変形を防止することができ、長時
間にわたる反復使用が可能な容器を得ることがで
きるなどの著効を奏する。
以下に本発明の実施態様のいくつかの例を列挙
する。
(1) 材料がポリエチレンテレフタレート及びこれ
を主体とする共重合体からなることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の容器。
(2) 胴部が加熱により熱安定化されて成ることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の容器。
(3) ブランクの底部の一部は、成形前に熱結晶化
状態にあることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の容器。
(4) 実質的に無配向に結晶化されて乳白色化され
ている底部は、容器下端から中心方向へ上向き
に延びて成ることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の容器。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例中で使用したブランク
の説明図、第２図は本発明方法により製造したボ
トルの説明図である。 １……ブランク、２……完成ボトル、３……結
晶化域。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 結晶性熱可塑性ポリマーからなり、口部、こ
    れに続く首部、胴部及び底部を有し、少くとも上
    記胴部は二軸延伸により配向され、かつ、底部が
    実質的に無配向に結晶化されて乳白色化されてい
    ることを特徴とする容器。
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