JPH11349713A - ポリエチレンテレフタレート製ボトルの製造方法 - Google Patents

ポリエチレンテレフタレート製ボトルの製造方法

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JPH11349713A
JPH11349713A JP15719498A JP15719498A JPH11349713A JP H11349713 A JPH11349713 A JP H11349713A JP 15719498 A JP15719498 A JP 15719498A JP 15719498 A JP15719498 A JP 15719498A JP H11349713 A JPH11349713 A JP H11349713A
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bottle
pva
pet
polyethylene terephthalate
parison
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Hiromichi Inagaki
宏道 稲垣
Shigeki Takada
重喜 高田
Yoshimi Umemura
芳海 梅村
Sadahiko Shiragami
貞彦 白神
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Kuraray Co Ltd
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Kuraray Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水やガスの遮断性や着色性、印刷性を向上
し、さらにポリエチレンテレフタレート樹脂の回収、再
利用が容易なPET製ボトルの製造方法を確立する。 【解決手段】 ポリエチレンテレフタレートからなるパ
リソンにポリビニルアルコール系樹脂を被覆し、次い
で、ブロー成形によりボトルとし、使用後に該ボトル表
面のポリビニルアルコール系樹脂被覆層を蒸気又は熱水
を用いての後処理により除去可能としたポリエチレンテ
レフタレート製ボトルの製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水やガスの遮断性
や着色性、印刷性を向上し、さらにポリエチレンテレフ
タレート系(以下PETという)樹脂の回収、再利用が容
易なPET製ボトルの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】PET製ボトル(PETボトル)は一般に
ブロー成形と呼ばれる方法で製造されている。ブロー成
形にはホットパリソン法とコールドパリソン法がある。
ホットパリソン法とは、円筒チューブ状に押し出された
PET樹脂をボトル形状の金型で挟み頭部より高圧気体
(空気、窒素ガスなど)を円筒チューブ内部へ吹き込み膨
らませて金型内面へ圧着冷却し成形する製造方法であ
る。コールドパリソン法とは予め射出成形法にてコール
ドパリソンとよばれる試験管状に厚肉成形されたPET
樹脂製パリソンと称する中間成形物を作製しておき、ホ
ットパリソンより幾分低い温度でブロー成形する製造方
法である。
【0003】ホットパリソン法で製造されたPETボト
ルは延伸効果が小さくPET樹脂分子配向が充分行われ
ないため、特に耐熱性を求められない用途に用いられる
のが一般的である。コールドパリソン法で製造されたP
ETボトルは縦横双方向への延伸効果が大きくPET樹
脂の分子配向が充分行われるため、耐熱性や耐衝撃性に
優れる。また、コールドパリソンを最終成形ボトルの形
状にあわせ微妙に部分加熱し成形できるため、非常に薄
肉で軽量なボトル製造が可能である。さらに、パリソン
を射出成形にて別工程で大量製造できることから高速大
量生産を要求される飲料を中心に採用されている。
【0004】PETボトルは透明軽量で強く、化学的に
安定で化学薬品に溶出しにくい。これはガラスボトルの
特徴である透明で化学的に安定で水やガスの遮断性に優
れ繰り返し使用に適した長所を有し、重くて衝撃に弱い
ガラスの短所を改善するものとして急速に浸透し、ガラ
スに代替しつつある。しかし、PETボトルは薄肉化が
進めば進むほど水やガスの遮断性が低下し調味料、飲料
容器としての機能が保たれなくなり、新たな改善が模索
されている。また、西欧では既に始められている繰り返
し使用可能なPETボトルの採用は、僅かな傷でも購入
を避ける厳しい日本の消費者意識からか、具体化してい
ないのが現況である。
【0005】PETボトルは、その優れた簡便性が消費
者に受け入れられ、高速大量生産による合理化が飲料生
産を促進させ、軽量強靱性が流通を促進させるなど、急
速に容器市場の採用を増やしている。しかしその反面、
使用済PETボトルの大量排出は、都市ゴミの増加に拍
車をかけ、この回収と再利用(リサイクル)に関する技術
的解決手段が強く求められ、多量の使用済PETボトル
の処理が深刻な社会問題となっている。
【0006】PETボトルが例えば飲料容器として使用
される場合、飲料を充填しキャップにて密封しラベルを
装着してでき上がる。従来、アルミニウム製やポリプロ
ピレン(PP)製であったキャップはPET製に置き換え
られ、ラベルも紙、二軸延伸ポリプロピレン(OPP)フ
ィルムや収縮性のポリスチレン(PS)フィルム、ポリ塩
化ビニル(PVC)フィルムから収縮性のPETフィルム
に置き換えられ、全体として同一素材に統合し回収と再
利用を容易にする方向付けも始められてはいる。しかし
ながら、炭酸飲料用PETボトルの中には底部が半球型
に成形された古いタイプでベースカップと呼ばれるポリ
エチレン(PE)製の袴を装着したものもあり、回収の障
害となっている。
【0007】消費者はキャップを開封し飲料を飲み容器
を捨てる。回収に際しては、これら捨てられた容器内に
残る飲料、アルミニウムやPPキャップは取り除き、ラ
ベルも紙、OPP、PS、PVCなどで作られたものは
剥がさなければならない。PETボトルのリサイクルは
徹底した洗浄と分別を繰り返し、できるだけ純粋なPE
Tフレーク(薄片)を回収することにある。
【0008】使用済PETボトルをフレークにする工程
は、種々の選別と洗浄である。最初に重量分離機にかけ
中身の残るボトルやガラス瓶を除去、次にX線検知器で
PVC製ボトルを検知除去する。選別されたボトルはロ
ータリードラムセパレータと呼ばれる装置にかけられ
る。穴のあいたドラムの中で回転し擦れ合うことでキャ
ップや袴やラベルの一部が除去される。続く洗浄工程で
はアルカリ性洗剤で前洗い、本洗い、仕上げ洗いの順に
丹念に洗浄する。洗浄後、再度セパレータに投入しラベ
ル等の異物を除去する。更に手作業で着色ボトルを除去
し破砕機にて8mm角程のフレークに粉砕される。フレ
ークは洗浄後、比重分離機を経てPE、PPを除去し熱
風にて乾燥する。乾燥されたフレーク中のラベルや微粉
末を風力選別で除去し、更に静電気を利用した選別機で
キャップのアルミニウムや他の金属を除去する。そして
リンス剤による洗浄で接着剤などが除去され、熱風乾
燥、微分分離を施し再生原料となる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】PETボトルのリサイ
クルには多くの工程と高度な技術が応用され、それに伴
い費用が嵩む。石油化学により大量に合成されるPET
樹脂ペレットに比較して割高で品質の劣る再生原料は決
して積極的に用途展開される素材ではない。限られた資
源の有効利用を進めるためには使用済PETボトルのリ
サイクル費用を削減する必要がある。PETボトル1本
当たりの使用樹脂量をできるだけ少なくすることは大切
な手段で、今後ともますます容器の薄肉化が図られる。
それに伴いボトルの水やガスの遮断性(バリア性)は悪く
なる。
【0010】PETボトルの水やガスのバリア性を改善
するためには、ボトルを多層化し種々のバリア性樹脂、
例えばエチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)
を積層する方法や、PET樹脂に直接バリア性樹脂、例
えばポリエチレンナフタレート(PEN)を練り込む方法
がある。これらの方法は使用済容器の回収リサイクルの
段階で選別を困難にする原因にもなる。
【0011】着色ボトルはまた、PETボトルのリサイ
クルシステム中の選別工程を複雑にする。また、選別さ
れた何種類もの着色ボトルは再生が困難で、焼却処分に
されることが多い。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上述の現状
に鑑み、バリア性が高く、回収、再利用が容易で、自在
な着色や印刷を施したボトルを得る方法について鋭意検
討を重ねた結果、コールドパリソンにポリビニルアルコ
ール(PVA)系樹脂を被覆した後、ブローする方法を見
出し、本発明に至った。すなわち、本発明は、ポリエチ
レンテレフタレートからなるパリソンにポリビニルアル
コール系樹脂を被覆し、次いで、ブロー成形によりボト
ルとし、使用後に該ボトル表面のポリビニルアルコール
系樹脂被覆層を後処理により除去可能としたことを特徴
とするポリエチレンテレフタレート製ボトルの製造方法
である。
【0013】PVA系樹脂の被覆手段は、パリソンに対
して水溶液の塗布、スプレー、浸漬後の乾燥によるか、
あるいはフィルムのラミネートによる方法、その他の公
知の方法が採用できる。また、PVA系樹脂被覆層の除
去手段としての後処理は、PVA系樹脂の特性を利用し
て水蒸気や熱水、あるいはアルカリ水などで溶出又は膨
潤剥離により合成樹脂シート本体から除去することを意
味する。ここで、着色容器の場合は、染料又は顔料を配
合したポリビニルアルコール系樹脂を上記の方法で被覆
するし、印刷容器の場合は、被覆するPVA系樹脂フィ
ルムに予め印刷してブロー成形するか、又は被覆したP
VA系樹脂の外表面に印刷を施す。
【0014】用いるPVA系樹脂には、重合度200〜
8000、けん化度90〜100モル%のPVAや、α
−オレフィン単位を1〜20モル%含有し、かつ重合度
200〜5000、けん化度90〜100モル%のPV
Aが上記処理による除去に際して好適である。
【0015】上記のように、コールドパリソンにPVA
系樹脂を被覆した後、ブローにより、バリア性の高いボ
トルが得られること、かつ、使用済のボトルの回収シス
テムに蒸気又は熱水での洗浄工程を加えることにより、
PVA系樹脂が容易に剥がれ、着色皮膜や印刷インクも
剥がれることにより、バージンPETと同品質の再生P
ETフレークが得られる方法を提供するものである。
【0016】バリア性の高いPETボトルを製造する方
法として、コールドパリソンにPVA系樹脂を被覆する
本発明の方法は、従来のPET樹脂にPENなどのバリ
ア性樹脂を混ぜコールドパリソンを射出成形する方法に
比べ、高速の塗布乾燥機の設置費用や一工程が増える
が、ボトルの回収に際して異種樹脂の混入を防ぐために
欠かせない選別の必要もなく効率良く再生PETフレー
クが得られる利点をもたらすものである。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明に使用するPVA系樹脂
は、冷水には不溶でかつ耐水性が高く、かつ、熱水には
溶解する必要があり、結晶性の高い無変性PVAあるい
は疎水基変性PVAが好ましい。無変性PVAとして
は、重合度200〜8000、けん化度90〜100モ
ル%、さらに95〜100モル%が好ましい。重合度が
200未満では皮膜強度が不足し、8000以上では粘
度が高くなり作業性が悪くなる。けん化度90モル%未
満では皮膜に耐水性が不足する。
【0018】疎水基変性PVAとしては、炭素数20以
下のα−オレフィン単位を0.1〜20モル%含有する
PVAが好ましい。この疎水基変性PVAは、重合度2
00〜5000、けん化度90〜100モル%、さらに
95〜100モル%が好ましい。重合度が200未満で
は皮膜強度が不足し、5000以上では粘度が高くなり
作業性が悪くなる。けん化度90モル%未満では皮膜に
耐水性が不足する。炭素数20以下のα−オレフィンと
しては、エチレン、プロピレン、イソブチレンが生産性
の点で好ましい。α−オレフィン単位の含有量として
は、0.1〜20モル%が適用されるが、好ましくは3
〜15モル%である。α−オレフィン単位が0.1モル
%未満の場合は変性の効果が発現せず、20モル%を超
えると重合度にもよるが、水への溶解性が損なわれる。
【0019】本発明に使用するPVA系樹脂は、ビニル
エステル重合体を常法によりけん化することにより得ら
れる。ビニルエステルとしては、例えば蟻酸ビニル、酢
酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ピバリン酸ビニル、バ
ーサチック酸ビニル等が挙げられるが、酢酸ビニルが好
ましい。
【0020】本発明において前述のPVA系樹脂をPE
T樹脂中間成形物に塗布乾燥後、ブロー成形により最終
製品の形状のボトルに成形される。ここでのPET樹脂
中間成形物とは、いわゆるコールドパリソンのことであ
り、PVA系樹脂を溶剤、好ましくは水に溶解した溶液
をこのパリソンに被覆し、乾燥する。被覆方法は特に限
定されないが、溶液にパリソンを浸漬し引き上げる方
法、溶液をスプレー塗工する方法、あるいはフィルムを
パリソンに被せてストレッチブロー成形する方法などが
採用される。この場合、パリソンにアンダーコート剤を
使用したり、ストレッチブローに際しパリソンの伸びに
追随性を合わせるためにフィルム内面にヒートシール剤
を塗布してもよいが、回収性に影響しない範囲に限られ
る。PVA系樹脂溶液に着色顔料や染料を添加すること
により、着色ボトルが得られる。用いる顔料、染料は従
来公知のものが使用できる。
【0021】飲料ボトルや調味料ボトルは様々な環境下
で輸送、販売、保管される。その際、日光や近接する蛍
光灯などの強い紫外線により変色変質する。紫外線の影
響を軽減するために、顔料を用い茶色や緑色や青色に着
色し紫外線の防止策を施す要求は強い。しかし、製造本
数が少なくサイズの小さなボトルでは着色ボトルを採用
することはむずかしい。ところがPVA系樹脂溶液に顔
料や染料で着色し塗布乾燥したり、着色したPVA系樹
脂フィルムをパリソンに被せてブロー成形する本発明の
方法を用いれば、このような制約に縛られることなく採
用できる。
【0022】このようにPVA系樹脂溶液に着色顔料や
染料を添加し、あるいは添加しないでパリソンに被覆
し、乾燥後、さらに曲面印刷や転写印刷により、印刷を
施すことができる。パリソンに直接曲面印刷や転写印刷
を施し、ストレッチブローすれば、ボトルに高価な収縮
ラベルなどを装着するのに比べ格段に製造コストを低減
させることができるが、ボトル回収時、印刷インキを有
機溶剤などで溶解除去することが必要となり、この方法
は採用されていない。本発明の方法を用いればこのよう
な制約に縛られることなく予め被覆されたPVA系樹脂
皮膜の上に曲面印刷や転写印刷を施し、ストレッチブロ
ーしたボトルの印刷インキは回収時簡単に熱水又は蒸気
による後処理でPVA系樹脂皮膜と共に除去される。本
発明における「蒸気又は熱水により除去可能な」とは例
えばボトルを85℃の熱水に1分間浸けたとき、ボトル
表面のPVA樹脂が完全に溶出することを指す。PVA
系樹脂の除去に用いられる蒸気又は熱水は80℃以上で
あることが好ましく、さらに好ましくは90℃以上であ
る。除去方法に特に制限はなく、従来公知の方法、例え
ば、高結晶性のPVA系樹脂でも1〜2%濃度のアルカ
リ水溶液での処理による溶解又は膨潤剥離の方法が用い
られる。
【0023】本発明のPVA系樹脂には、本発明の効果
を損なわない範囲で、充填剤、可塑剤、香料、滑剤、剥
離剤、紫外線吸収剤等の添加剤を配合することができ
る。
【0024】
【実施例】以下に実施例を挙げて、本発明をさらに詳し
く説明するが、本発明はこれらによって限定されるもの
ではない。なお、実施例中特に断りのない限り、「%」
および「部」は重量基準を表す。
【0025】特性値の測定方法及び評価方法は次の方法
による。 (1)特性値の測定方法 (1−1)重合度、けん化度 JIS K6726にて測定した。
【0026】(2)評価方法 (2−1)ガスバリア性 MODERN CONTROLS,INC.製酸素透過
率測定装置MOCONOX−TRAN10/50A型を
用い、中空形成容器の内部に窒素キャリアガスを流し、
中空形成容器の外部を酸素雰囲気下において、20℃、
65%RHの条件でJIS K7126(等圧法)に準じ
て酸素透過量を求めた。 (2−2)耐水性 ボトルを20℃の水に1分間浸漬し、指でボトル表面を
こすって、PVAの溶出の有無を判断した。 (2−3)回収容易性 ボトルを85℃の熱水の入ったウォーターバスに浸漬
し、1分後、ボトル表面にヨード溶液を振りかけ、ヨー
ド呈色の有無からPVAの溶出を判定し、PETの回収
容易性を評価した。
【0027】実施例1 重合度1700、けん化度99.5モル%のPVA(PV
A−1と称す)の10%水溶液を調製し、予め射出成形
したPETパリソンを当該水溶液に垂直に首部まで沈
め、静かに引き上げる。50℃の乾燥機にて乾燥する。
パリソンをオーブン内で90〜110℃に加熱し、首部
12℃、胴部60℃、底部12℃に温度調節された金型
内へ送り込みブローする。縦方向へは延伸ロッドで約
2.5倍、横方向へは最初にプリブローとして7〜14
bar、続いて本ブローを35〜40barの高圧空気
で膨らませ、円周にて約3倍に延伸する。ストレッチブ
ローによりパリソン寸法(口径22mm×長さ158mm、
肉厚3mm)の約610ccの容量のボトルを得た。得られ
たボトルの胴部の厚みはPET200μm、PVA系樹
脂1.0μmであった。ガスバリア性、耐水性及び回収容
易性の測定結果を表1に示す。耐水性は、ボトルを20
℃の水に1分間つけ、手でこすってもPVAの溶出や脱
落は認められず、良好であった。また、得られたボトル
を85℃の熱水に1分間漬けた後、ボトルにヨード溶液
を振りかけたところ、呈色せずPVAは完全に溶出して
おり、容易にPETを回収でき、回収容易性も良好であ
った。
【0028】
【表1】
【0029】実施例2 実施例1で用いたPVA−1に代えて、エチレン含量9
モル%、重合度900、けん化度99.0モル%のエチ
レン変性PVA(PVA−2と称す)を用いた以外は実施
例1と同様に、予め射出成形したPETパリソンにPV
Aを被覆乾燥後、ストレッチブローによりボトルを得
た。得られたボトルの胴部の厚みはPET200μm、
PVA系樹脂1.0μmであった。ガスバリア性、耐水性
及び回収容易性の測定結果を表1に示すが、実施例1と
同様にいずれの性質も良好であった。
【0030】実施例3 実施例2で用いたPVA−2の10%水溶液に水性イン
キ(大日本インキ化学工業社製ディックセーフCP50
7原色藍)を1%添加した。実施例1と同様に、予め射
出成形したPETパリソンに当該PVA水溶液を塗布乾
燥後、ストレッチブローにより青色の美麗なボトルを得
た。得られたボトルの胴部の厚みはPET200μm、
PVA系樹脂1.0μmであった。ガスバリア性の測定結
果を表1に示す。表1の結果から、上記いずれの性質も
良好であった。
【0031】実施例4 実施例1と同様に、予め射出成形したPETパリソンに
実施例1で用いたPVA−1の10%水溶液を被覆乾燥
後、PVA皮膜表面にオランダ/VAN.DAM社製の
曲面印刷機(MODEL560−COM−6)で最終ボト
ル形状を想定した縮小変形図案を印刷した。ストレッチ
ブローにより美麗な印刷ボトルを得た。得られたボトル
の胴部の厚みはPET200μm、PVA系樹脂1.0μ
mであった。ガスバリア性、耐水性及び回収容易性の測
定結果を表1に示す。表1の結果から、上記いずれの性
質も良好であることがわかる。
【0032】実施例5 重合度1700、けん化度99.5モル%のPVAフィ
ルム(20μm)を180℃で20秒熱処理する(PVA−
3と称す)。このフィルムを重合度1700、けん化度
99.5モル%のPVA10%溶液で封筒状に貼り合わ
せスリーブを作る。このスリーブを予め射出成形したP
ETパリソンに被せ、オーブン内で90〜110℃に加
熱し、首部12℃、胴部60℃、底部12℃に温度調節
された金型内へ送り込みブローする。縦方向へは延伸ロ
ッドで約2.5倍、横方向へは最初にプリブローとして
7〜14bar、続いて本ブローを35〜40barの
高圧空気で膨らませ、円周にて約3倍に延伸する。スト
レッチブローによりパリソン寸法(口径22mm×長さ1
58mm、肉厚3mm)の約610ccの容量のボトルを得
た。得られた容器の側面の厚みはPET200μm、P
VA系樹脂1.5μmであった。ガスバリア性、耐水性及
び回収容易性の測定結果を表1に示す。表1の結果か
ら、上記いずれの性質も良好であった。
【0033】比較例1 予め射出形成したPVA無塗工のPETパリソンをオー
ブン内で90〜110℃に加熱し、首部12℃、胴部6
0℃、底部12℃に温度調節された金型内へ送り込みブ
ローする。縦方向へは延伸ロッドで約2.5倍、横方向
へは最初にプリブローとして7〜14bar、続いて本
ブローを35〜40barの高圧空気で膨らませ円周に
て約3倍に延伸する。ストレッチブローによりパリソン
寸法(口径22mm×長さ158mm、肉厚3mm)より、約6
10ccの容量のボトルを得た。得られたボトルの胴部の
厚みはPET200μmであった。ガスバリア性、耐水
性及び回収容易性の測定結果を表1に示すが、PVA皮
膜がないのでガスバリア性に劣るものであった。
【0034】比較例2 実施例1で用いたPVA−1に代えて、重合度900、
けん化度88.0モル%のPVA(PVA−4と称す)を
用いた以外は実施例1と同様にあらかじめ射出形成した
PETパリソンにPVAを塗布乾燥後、ストレッチブロ
ーによりボトルを得た。得られたボトルの胴部の厚みは
PET200μm,PVA系樹脂1.0μmであった。ガ
スバリア性、耐水性及び回収容易性の測定結果を表1に
示す。ボトルを20℃の水につけ、手でこするとPVA
が容易に溶出し、脱落した。このように、低けん化度の
PVAは常温水につけるだけで容易に脱落するし、ガス
バリア性も十分でなかった。
【0035】
【発明の効果】本発明に係るPETボトルの製造方法に
よると、PETボトルの表面をガスバリア性に優れるP
VA系樹脂で被覆するから、内容物の変質を防ぎ、また
PVA系樹脂皮膜の染料又は顔料との染みのよさから美
麗な色彩の容器が得られる。しかも、使用後には蒸気又
は熱水等による簡単な後処理でPVA系樹脂皮膜が除去
でき、合成樹脂の高純度回収が容易に実施可能で、PE
Tボトルのリサイクルシステムに貢献することができ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅村 芳海 岡山県倉敷市酒津1621番地 株式会社クラ レ内 (72)発明者 白神 貞彦 岡山県倉敷市酒津1621番地 株式会社クラ レ内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリエチレンテレフタレートからなるパ
    リソンにポリビニルアルコール系樹脂を被覆し、次い
    で、ブロー成形によりボトルとし、使用後に該ボトル表
    面のポリビニルアルコール系樹脂被覆層を後処理により
    除去可能としたことを特徴とするポリエチレンテレフタ
    レート製ボトルの製造方法。
  2. 【請求項2】 染料又は顔料を配合したポリビニルアル
    コール系樹脂溶液をパリソンに塗工して被覆する請求項
    1記載のポリエチレンテレフタレート製ボトルの製造方
    法。
  3. 【請求項3】 被覆したポリビニルアルコール系樹脂の
    外表面に曲面印刷又は転写印刷を施す請求項1又は2記
    載のポリエチレンテレフタレート製ボトルの製造方法。
  4. 【請求項4】 ポリビニルアルコール系樹脂には重合度
    200〜8000、けん化度90〜100モル%のポリ
    ビニルアルコールを用いる請求項1、2又は3記載のポ
    リエチレンテレフタレート製ボトルの製造方法。
  5. 【請求項5】 ポリビニルアルコール系樹脂にはα−オ
    レフィン単位を1〜20モル%含有し、かつ重合度20
    0〜5000、けん化度90〜100モル%のポリビニ
    ルアルコールを用いる請求項1、2又は3記載のポリエ
    チレンテレフタレート製ボトルの製造方法。
JP15719498A 1998-06-05 1998-06-05 ポリエチレンテレフタレート製ボトルの製造方法 Pending JPH11349713A (ja)

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