JPH0443498B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は熱可塑性ポリエステルから成る熱固定
延伸成形容器の製造方法に関する。

（従来の技術） ポリエチレンテレフタレート（PET）の如き
熱可塑性ポリエステルの二軸延伸ブロー成形容器
は、優れた透明性や表面光沢を有すると共に、び
んに必要な耐衝撃性、剛性、カスバリヤー性をも
有しており、各種液体のびん詰容器として利用さ
れている。

しかしながら、ポリエステル容器は、耐熱性に
劣るという欠点があり、内容物を熱間充填する用
途に対しては、年変形や容積の収縮変形を生じる
ため二軸延伸ブロー容器を成形後に熱固定（ヒー
ト・セツト）すべく多くの提案が既に行われてい
る。

熱固定の方法には、特公昭60−56606号公報に
みられる通り、延伸ブロー成形により得られる成
形品を成形ブロー型から取出した後、熱固定用の
金型内に保持して熱固定を行う方法や、特公昭59
−6216号公報にみられる通り、ブロー成形型中で
延伸ブロー成形と同時に熱固定を行う方法が知ら
れている。また、特開昭57−53326号公報には、
一次金型中で延伸ブロー成形と同時に熱処理を行
い、成形品を取出してこれを冷却することなく、
二次処理金型中でブロー成形する方法が記載され
ている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前述した延伸ブロー型と熱固定
型とを用いる方法では、熱固定のための加熱が再
度必要であり、熱エネルギーの点で不経済である
と共に、熱固定金型の占有時間が長く、生産性が
低いという欠点がある。

また、ブロー成形型中で延伸ブロー成形と同時
に熱固定を行う方法は、熱固定後の成形品の取出
しに問題があり、特公昭59−6216号公報にみられ
る通り、熱固定のための加熱に続いて取出しのた
めの冷却を行う方法では、熱効率の点でも、型占
有時間や生産性の点でも未だ十分に満足し得るも
のではない。

更に、前記特開昭57−53326号公報にみられる
方法では、熱固定中に未延伸乃至は低延伸の底部
や肩部が熱結晶化して白化する傾向があり、また
一次金型から二次金型への移送中に成形品が不規
則に変形して最終ブロー成形が困難になる等の欠
陥がある。

従つて、本発明の技術的課題は、最終容器の底
部や肩部が白化することなくしかも全体が安定に
熱固定された熱可塑性ポリエステルの二軸延伸ブ
ロー成形容器を、優れた熱効率と生産性とをもつ
て製造し得る方法を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明の方法は、熱可塑性ポリエステルから形
成され且つ容器口頚部に対応する口頚部を有する
有底プリフオームを、胴部に対応する型表面が高
温に加熱され且つ底部に対応する型表面及び肩部
に対応する型表面が該ポリエステルの結晶化速度
の低い温度に加熱された金型内で二軸方向に延伸
ブロー成形すると共に、該金型内に成形品を保持
して熱固定を行い、熱固定された成形品を該金型
から取出して、該成形品を冷却すると共にその収
縮を許容させ、次に該成形品を二次金型中に保持
して、流体吹込み下に最終容器形状に成形するこ
とを特徴を有する。

（作用） 本発明によれば、高度に二軸方向に分子配向さ
れる胴部に対しては、ブロー金型の胴部対応型表
面を高温に加熱しておくことにより、これを高度
に配向結晶化させ、一方分子配向の程度の小さい
底部及び肩部に対しても、対応型表面を結晶化温
度以上には達しないという条件下に加熱しておく
ことにより、これらを白化しない範囲内で結晶化
の程度を向上させることができる。このため、本
発明によれば、最終容器の外観を肩部及び底部の
白化によつて見苦しくならないように良好な状態
に維持しながら、高度の熱固定を安定に行うこと
ができる。また、プリフオームが延伸温度に予備
加熱されており、しかもブロー金型内表面が全て
加熱されていることから熱固定のための時間も短
かく、従つてブロー金型の占有時間も短かくてよ
いことになる。

次に、熱固定処理が終つた成形品をブロー金型
から直ちに取出し、成形品を冷却すると共に自己
収縮させる。成形品を非拘束条件下におき、自己
収縮させることは、延伸ブロー成形−熱固定の段
階を経て成形品中に残留する応力を緩和させ、寸
法を安定化することを意図するものであるが、こ
の際取出される成形品を冷却することは、二次金
型へ移送される成形品の不規則且つ不必要な変形
を抑制すると共に、この成形品の温度を二次金型
での成形に適した温度にもたらす作用をする。特
にこの冷却により高温でしかも薄肉の胴部は他の
部分に比してより急速に冷却され、二次金型での
成形に適した温度となる。

最後に、冷却された成形品を二次金型中に保持
して、流体吹込み下に最終容器形状に成形する。
本発明においては、二次成形に先立つて成形物の
予備に冷却が行われていることから、成形品の二
次金型における占有時間も少なく、全体として高
い熱効率と生産性とで熱固定された二軸延伸ブロ
ー容器を製造することが可能となる。

（好適実施態様の説明） 本発明において、熱可塑性ポリエステルとして
は、エチレンテレフタレート単位を主体とする熱
可塑性ポリエステル、例えばPETがグリコール
成分としてヘキサヒドロキシリレングリコール等
の他のグリコール類の少量を含有せしめ或いは二
塩基酸成分としてイソフタル酸やヘキサヒドロテ
レフタル酸等の他の二塩基酸成分の少量を含有せ
しめた所謂改質PET等が使用される。これらの
ポリエステルは、単独でも或いはナイロン類、ポ
リカーボネート或いはポリアリレート等の他の樹
脂とのブレンド物の形でも使用し得る。用いるポ
リエステルは、当然のことながら、フイルムを形
成するに足る分子量を有するべきである。

延伸ブロー成形に使用する有低プリフオーム
は、それ自体公知の任意の手法、例えば射出成形
法、パイプ押出成形法等で製造される。前者の方
法では、溶融ポリエステルを射出し、最終容器に
対応する口頚部を備えた有低プリフオームを非晶
質の状態で製造する。後者の方法はエチレン−ビ
ニルアルコール共重合体等のガスバリヤー性中間
樹脂層を備えた有低プリフオームの製造に有利な
方法であり、押出された非晶質パイプを切断し、
一端部に圧縮成形で口頚部を形成させると共に、
他端部を閉じて有底プリフオームとする。高温下
での蓋との係合、密封状態を良好に維持するため
に、容器口頚部となる部分のみを予じめ熱結晶化
させておくことができる。勿論、この熱結晶下は
以後の任意の段階で行うこともできる。

本発明において、延伸ブロー成形及び熱固定に
用いる金型を説明するための第１図及び第２図に
おいて、この金型は、大別してキヤビテイ金型１
コア金型２及びベース（底）金型３から構成され
る。コア金型２は、プリフオームの口頚部を把持
するものであり、キヤビテイ金型１は内部にキヤ
ビテイ１ａを備えた割型であり、成形される容器
胴部及び肩部の形状を規定するものである。ベー
ス金型３は容器の底形状を規定するものであり、
キヤビテイ金型１と一体に固定されていてもよ
く、またキヤビテイ金型の軸方向に移動可能に設
けられていて、底部に更に延伸を与えるようにな
つたものでもよい。

キヤビテイ金型１は内筒部４と外筒部５とから
成り、内筒部４と外筒部５との間には断熱剤６が
設けられている。また、コア金型２とキヤビテイ
金型内筒部４との間にもドーナツ状の断熱剤７が
設けられている。かくして、キヤビテイ金型内筒
部４は外筒部５からも、またコア金型２からも断
熱されていることが了解されよう。

キヤビテイ金型内筒部４には、キヤビテイ内面
を加熱するために、キヤビテイ軸方向に延びてい
る複数本のカートリツジヒーター８が円周状に配
置して設けられる。同様に、ベース金型３の内部
にもその表面を加熱するためのヒーター９が設け
られている。またコア金型２には該金型で保持さ
れるプリフオーム口頚部を冷却するための冷却媒
体通路１０が設けられる。

キヤビテイ金型内筒部４が断熱して設けられ、
しかもその内部にはヒーター８が設けられている
ため、胴部対応型表面１１は高温に加熱され、一
方、肩部対応表面１２は、ヒーター８からの伝熱
距離が長いことと、強制冷却されたコア金型２と
接続されていることとによつて、胴部対応型表面
１１よりも低い温度でしかも白化温度以上となら
ない温度に加熱される。また、底部対応型表面１
３はヒーター９により、上記と同様な範囲の温度
に維持される。

第１図の型内におけるプリフオームの二軸延伸
ブロー成形は、それ自体公知の条件で行われ、例
えば延伸温度、一般に90乃至130℃、特に100乃至
120℃の温度に予備加熱されたプリフオームに対
して、延伸棒によりプリフオームを軸方向に引張
延伸すると共に、流体吹込みにより周方向に膨脹
延伸される。軸方向の延伸倍率は1.5乃至3.5倍、
特に２乃至３倍とし、周方向の延伸倍率は胴部で
２乃至５倍、特に３乃至4.5倍とするのがよい。

延伸ブロー成形により形成された成形品は、内
部に流体圧が印加された状態で引続き第１図の金
型内に保持され、熱固定が行われる。

一般に、胴部対応型表面１１は、熱可塑性ポリ
エステルの融点よりも低い熱固定温度、例えば
120乃至230℃、特に150乃至200℃の温度に維持す
るのがよく、一方、肩部対応型表面１２及び底部
対応型表面１３は、肩部及び底部の分知配向の程
度が胴部のそれに比して小さいことから、胴部対
応型表面１１の温度よりも低く且つ白化温度より
も低い温度でしかも可及的に高い温度に維持する
のがよい。具体的な加熱温度は肩部対応型表面１
２で70乃至140℃、特に100乃至130℃の範囲がよ
く、また底部対応型表面１３で70乃至140℃、特
に80乃至120℃の範囲がよい。

本発明においては、型全面が加熱されているこ
とから、金型内での熱固定に必要な時間は比較的
短時間であることも利点であり、この時間は型表
面温度によつても相違するが一般に１乃至30秒
間、特に３乃至15秒間程度の時間で十分である。

金型を開いて、熱固定された成形品を取出し、
この成形品を冷却すると共に、その収縮を許容さ
せる。この程度は延伸及び熱固定後に、成形品中
に残留する応力を除去して、その形態及び寸法を
安定化させるものであるが、この工程で熱固定後
の成形品を冷却することにより、型から取出され
た成形品の過度の変形を防止すると共に、該成形
品を二次金型内での成形に適した温度に速やかに
もたらすものである。取出し後の成形品をこの段
階で冷却する程度は、成形品胴部の温度が胴部対
応型表面の温度よりも３乃至40℃低い温度、特に
５乃至30℃低い温度となるように冷却するのがよ
い。この冷却は、ブロー成形金型から二次金型へ
の成形品の移送中に、室温の空気雰囲気に曝露し
放冷によつて行うか、或いは取出した成形品に対
して冷風を積極的に吹付けるかして行うことがで
きる。

次いで、冷却され且つ収縮された成形品を二次
金型中に保持し、流体吹込み下に最終容器形状に
成形する。この最終吹込み成形に際しては、最終
容器形状に保持するような成形乃至保形が行われ
れば十分であり、成形品のどの部分についても延
伸の程度は可及的に低くするのがよい。一般に、
この成形は、体積膨脹率が、冷却、収縮後の成形
品を基準として、30％以下、特に20％以下となる
ように行うのが望ましい。即ち、体積膨脹率が上
記範囲を越えると、二次成形時における延伸歪で
最終容器の熱収縮や熱変形が生じるようになる。
この体積膨脹率は、容器の耐熱性の点からは可及
的に小さいことが望ましいが、これをあまり小さ
く取り過ぎると、二次金型中への成形品の保持が
困難となることから、体積膨脹率を30％以下、特
に20％以下とすることが望ましい。

二次金型の型内面温度は、当然のことながら、
一次金型の型内面温度よりも低いものであり、一
般に10乃至70℃の温度が適当である。

本発明によれば、かくして85℃の温度における
体積収縮率が１％以下に抑制され、しかもこの温
度での熱変形も有効に防止されることになる。

（発明の作用効果） 本発明によれば、最終容器の底部や肩部が白化
することなく、しかも全体にわたつて安定に熱固
定された熱可塑性ポリエステルの二軸延伸ブロー
成形容器が、優れた熱効率と生産性とをもつて製
造されるという利点が得られる。

（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、高さ162mm、胴部径26mm、胴部平均
肉厚４mm、首部肉厚1.5mmの有底プリフオームを
成形し、口部のみ熱風（240℃）による熱処理を
行い結晶化させた。

このプリフオームを延伸温度95℃〜100℃に加
熱し、加熱されたプリフオームをキャビテイ表面
温度が胴部で180℃、肩部で110℃、底部で100℃
に加熱された、内容積1150c.c.のキャビテイを有す
るブロー金型（一次金型）内で二軸延伸ブローし
て中間成形品を形成すると共に、該一次金型内に
４秒間保管して熱固定（ヒートセツト）を行つた
後中間成形品をブロー金型から取り出し、この中
間成形品を自然放冷により約30℃冷却させ、約20
％収縮させてキヤビテイ表面が60℃に保持され一
次金型より内容積の小さい二次金型内で最終形状
の容器にブロー成形して内容積1000c.c.の容器を得
た。この場合の成形サイクルは６秒／本であつ
た。

この容器は底部や肩部の白濁もなく良好な外観
を呈した。

この容器に85℃の液体を充填しても収縮や変形
が生じることがなかつた。さらに、120℃の熱処
理に対しても収縮や変形が生じることもなかつ
た。

実施例 ２ 内外層を固有粘度1.0のポリエチレンテレフタ
レート、中間層をビニルアルコール70モル％のエ
チレン−ビニルアルコール共重合体、内外層と中
間層との間に介在させる接着層をコポリアミドと
した多層共射出成形し、高さ162mm、胴部径26mm、
胴部平均肉厚４mm、首部肉厚1.5mmの有底プリフ
オームを成形し、口部のみ熱風（240℃）による
熱処理を行い結晶化させた。

このプリフオームを延伸温度95℃〜100℃に加
熱し、加熱されたプリフオームをキヤビテイ表面
温度が胴部で180℃、肩部で110℃、底部100℃に
加熱された一次金型内で二軸延伸ブローして中間
成形品を形成すると共に、該一次金型内に４秒間
保持して熱固定（ヒートセツト）を行つた後中間
成形品をブロー金型から取り出し、この中間成形
品を自然放冷により約30℃冷却させ、約20％収縮
させてキヤビテイ表面が60℃に保持され一次金型
より内容積の小さい二次金型内で最終形状の容器
にブロー成形して内容積1000c.c.の容器を得た。こ
の場合の成形サイクルは７秒／本であつた。

この容器は底部や肩部の白濁もなく良好な外観
を呈した。

この容器に93℃の液体を充填しても収縮や変形
が生じることがなかつた。さらに、120℃の熱処
理に対しても収縮や変形が生じることもなかつ
た。

比較例 １ 実施例１に使用したプリフオームを延伸温度95
〜100℃に加熱し、加熱されたプリフオームをキ
ヤビテイ表面温度が約120℃に加熱された一次金
型内で加熱流体を用いて二軸延伸ブローして容器
を形成すると共に該一次金型内に12秒間保持して
ヒートセツトを行つた後、該一次金型内の加熱流
体を冷却流体に切り変えて内容積1000c.c.の容器を
得た。この場合の成形サイクルは16秒／本であつ
た。

この容器は底部中央や肩部上方に熱結晶化によ
る白濁が生じた。更に、この容器に85℃の液体を
充填しても収縮や変形はほとんどなかつたが、
120℃で熱処理すると容器の収縮が大きく変形を
生じた。

比較例 ２ 実施例１に使用したプリフオームを延伸温度95
〜100℃に加熱し、加熱されたプリフオームをキ
ヤビテイ表面温度が約180℃に加熱された一次金
型内で加熱流体を用いて二軸延伸ブローして中間
成形品を成形すると共に該一次金型内に３秒間保
持してヒートセツトを行つた後、特開昭57−
53326号公報記載のとおり、中間成形品を冷却す
ることなく一次金型から二次金型へ移送する場
合、中間成形品の一次金型から二次金型への移送
がうまく行われず、満足な最終形状の容器は得ら
れなかつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いる一次金型の断面図、第
２図は第１図のＡ−Ａ断面図である。 １……キヤビテイ金型、２……コア金型、３…
…ベース金型、６，７……断熱材、８，９……ヒ
ーター。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱可塑性ポリエステルから形成され且つ容器
   口頚部に対応する口頚部を有する有底プリフオー
   ムを、胴部に対応する一次金型表面が高温に加熱
   され且つ底部に対応する型表面及び肩部に対応す
   る型表面が結晶化速度の低い温度に加熱された金
   型内で二軸方向に延伸ブロー成形すると共に、該
   金型内に成形品を保持して熱固定を行い、吹込 熱固定された成形品を該金型から取出して該成
   形品を冷却すると共にその収縮を許容させ、次に
   該成形品を二次金型中に保持して、流体吹込み下
   に最終容器形状に成形することを特徴とする熱固
   定延伸容器の製造方法。 ２ 延伸ブロー成形及び熱固定に際し、胴部対応
   型表面を160乃至230℃の温度、底部対応型表面を
   70乃至140℃の温度、肩部対応型表面を70乃至140
   ℃の温度に夫々維持する特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 ３ 熱固定を、成形品を金型中に１乃至30秒保持
   して行う特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ 成形品胴部を胴部対応型表面の温度よりも３
   乃至40℃低い温度になるように冷却する特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 ５ 二次金型内での成形を、体積膨脹率が30％以
   下となるように行う特許請求の範囲第１項記載の
   方法。