賦形性に優れたポリエステル樹脂製容器及びその製造方法
【課題】胴部に凹部を備えた形状が再現性よく賦形されており、外観特性に優れたポリエステル製樹脂容器を提供することである。
【解決手段】容器胴部２３に内方に窪んだ凹部２５が形成されており、該凹部２５の最深部の深さＤmax及び該凹部の深さ方向と直交する容器胴部の最大幅Ｗmaxの比Ｄmax／Ｗmaxが、０．２０乃至０．７０であり、且つ前記凹部の結晶化度が２０乃至４０％の範囲であることを特徴とする。
【解決手段】容器胴部２３に内方に窪んだ凹部２５が形成されており、該凹部２５の最深部の深さＤmax及び該凹部の深さ方向と直交する容器胴部の最大幅Ｗmaxの比Ｄmax／Ｗmaxが、０．２０乃至０．７０であり、且つ前記凹部の結晶化度が２０乃至４０％の範囲であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、胴部に容器把持用の凹部が形成されたポリエステル樹脂製容器に関するものであり、より詳細には、所望の形状が再現性良く賦形されていると共に、凹部形成に伴って生じる成形歪が緩和され、外観特性に優れた異形ポリエステル樹脂製容器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂から成るプリフォームを二軸延伸ブロー成形してなるボトル等の容器は、飲料、調味料、食用油、洗剤等の用途に広く用いられている。
このようなポリエステル樹脂製容器において、内容物を加熱殺菌して充填するような用途に用いられる場合は、熱収縮に対する耐熱性を有することが要求されているため、所謂二段ブロー成形により成形することが知られている(特許文献１)。
また、このようなポリエステル樹脂製容器の中でも比較的容量の大きなものは、持ち運びを容易にするために、容器胴部を窪ませて、把持用扁平領域を形成したものが提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−３００１８号公報
【特許文献２】特開２００２−２８３４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した二段ブロー成形においては、一次ブロー成形後、加熱収縮させることによって、内部残留応力（残留歪み）を緩和し、耐熱性を向上させているが、内部応力を加熱により除去することで熱結晶化が進み、硬めになった二次成形品は二次ブロー成形工程における賦形性が低下することから、所望の形状を再現性良く容器に賦形することができず、外観特性の点で満足するものではなかった。また最終成形品の結晶化度が高くなることにより耐熱性には優れるとしても耐衝撃性に劣るようになるという問題もある。
また上記特許文献２に記載された把持用扁平領域が形成された容器においても、残留応力を軽減するために１１０〜２５０℃の温度で加熱処理が施されており、加熱処理後二次ブローの際に金型を押し付けて賦形することにより成形されている。このため、やはり結晶化度が高く、賦形性及び耐衝撃性に劣っていると共に、特許文献２に記載された容器においては、胴部を全体的に押し潰していることから過延伸になりやすく、白化やバースト等が生じるおそれがある。
【０００５】
従って本発明の目的は、胴部に凹部を備えた形状が再現性よく賦形されており、外観特性に優れたポリエステル製樹脂容器を提供することである。
本発明の他の目的は、結晶化度を上昇させることなく成形歪が有効に低減された、耐衝撃性に優れた、胴部に凹部を有するポリエステル製樹脂容器を提供することである。
本発明の更に他の目的は、成形歪を生ずることなく、所望の形状を再現性よく賦形することが可能な、胴部に凹部を有するポリエステル製樹脂容器の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、少なくとも、口部、胴部及び底部を有するポリエステル樹脂製容器であって、前記胴部には、容器内方に窪んだ凹部が形成されており、該凹部の最深部の深さＤmax及び該凹部の深さ方向と直交する容器胴部の最大幅Ｗmaxの比Ｄmax／Ｗmaxが、０．２０乃至０．７０であり、且つ前記凹部における結晶化度が２０乃至４０％の範囲であることを特徴とするポリエステル樹脂製容器が提供される。
【０００７】
本発明のポリエステル樹脂製容器においては、
１．凹部の最深部の位置における胴部の周上の、最薄肉部の肉厚ｔmin及び最厚肉部ｔmaxの比ｔmin／ｔmaxが０．５０乃至１．００であること、
２．凹部の最深部の位置における胴部の周上の、最薄肉部の周方向配向値Ｈmin及び最厚肉部の周方向配向値Ｈmaxの比Ｈmin／Ｈmaxが１．２０乃至２．００であること、
３．ポリエステル樹脂から成るプリフォームを一次ブローして一次成形品を成形し、次いで一次成形品の胴部を高温に保ったまま一次成形品内部から排気・除圧することにより一次成形品を収縮させて二次成形品を成形し、容器胴部に凹部を形成するための凸部を備えた金型で二次成形品を押圧することにより賦形した後、賦形された二次成形品を金型内で二次ブローすることにより成形されていること、
が好適である。
尚、本発明においては、上記配向値はレーザーラマン分光法によるものであり、結晶化度、肉厚、配向値の測定方法については実施例で後述する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のポリエステル樹脂製容器は、胴部に深い凹部を備えているため把持しやすく、しかも深い凹部が形成され、加工量の異なる部分が存在していても、肉厚が均一で、座屈しにくく、機械的強度に優れていると共に、成形歪の発生が抑制されている。
また本発明のポリエステル樹脂製容器は、結晶化度が比較的低いことから柔らかく、そのため、潰したり、折り曲げたり、或いは折りたたんだりすることが容易にでき、容器を廃棄する際に廃棄物の量を減らすことができると共に、耐衝撃性にも優れている。
更に本発明のポリエステル樹脂製容器の製造方法は、胴部に極端な凹凸が形成された扁平形状の容器であっても、特殊な金型を用いることなく一つの金型で成形可能であり、しかも成形工程においても結晶化度を上げることなく成形しているので、賦形性に優れており、所望の容器形状を再現性よく賦形することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のポリエステル樹脂製容器の一例の正面図である。
【図２】図１に示すポリエステル樹脂製容器の側面図である。
【図３】図１に示すポリエステル樹脂製容器のＸ−Ｘ切断端面図である。
【図４】本発明のポリエステル樹脂製容器の一次ブロー成形工程前の状態を示す図である。
【図５】本発明のポリエステル樹脂製容器の一次ブロー成形工程を示す図である。
【図６】本発明のポリエステル樹脂製容器の収縮工程を示す図である。
【図７】本発明のポリエステル樹脂製容器の凹部形成工程を示す図である。
【図８】本発明のポリエステル樹脂製容器の二次ブロー成形工程を示す図である。
【図９】本発明のポリエステル樹脂製容器を金型から取り出す状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明のポリエステル樹脂製容器の一例を示す図１乃至３において、本発明のポリエステル樹脂製容器２０は、概略的に言って、口部２１、肩部２２、胴部２３及び底部２４から成っており、図３から明らかなように、この容器２０は肩部２２から底部２４にかけて、横断面の形状が、容器正面（最大幅を有し、凹部が形成される面を正面とする）の幅Ｗ１に対して側面の幅Ｗ２が短い扁平形状を有している。容器正面の胴部２３には容器内方に窪んだ凹部２５が形成されている。凹部２５の正面形状は、図に示す具体例においては、凹部２５の軸方向上端２５ａ及び下端２５ｂに行くに従って凹部の幅ｗが減少する紡錘形をしているが、勿論これに限定されるものではない。また凹部２５の深さｄは、凹部２５上端２５ａ及び下端２５ｂに行くに従って浅くなり、容器の幅Ｗ１が最大幅Ｗmaxとなる部分に凹部２５の縦方向中央（ＸーＸ線）が位置し、この部分において最も深く形成されている。
【００１１】
本発明においては、図１乃至３に示すように、胴部２３に形成された凹部２５の最深部２５ｃの深さＤmaxと凹部２５の最深部２５ｃと凹部２５の深さ方向と直交する胴部の最大幅Ｗmax（図３においてはＷ１）の比Ｄmax／Ｗmaxが、０．２０乃至０．７０、特に０．３６乃至０．５７の範囲にあり、容器胴部水平断面の広い側の幅に対して深い凹部が形成されていることが第一の重要な特徴である。上記範囲よりもＤmax／Ｗmaxが小さい場合には、二次ブロー成形工程に先立って凹部形成する必要がなく、また把持用凹部としての機能を果たすことができない。一方上記範囲よりも、Ｄmax／Ｗmaxの値が大きい場合には、加工量が大きくなりすぎ、過剰延伸による白化やバーストのおそれがあるので好ましくない。
尚、図に示す具体例では、Ｗmax及びＤmaxは同じ高さ位置にあるが、Ｗmax及びＤmaxは異なる高さ位置にあってもよく、その場合は、Ｄmaxに対し、Ｄmax方向と直交する方向についての胴部の最大幅Ｗmaxを比較する。
【００１２】
このように本発明のポリエステル樹脂製容器は、加工量が大きい凹部においてもバランスよく延伸されているため、最薄肉部の肉厚ｔmin及び最厚肉部の肉厚ｔmaxの比ｔmin／ｔmaxが、０．５０乃至１．００、特に０．６０乃至０．７７の範囲にあり、肉厚が均一に形成されている。従って後述する実施例の結果からも明らかなように、座屈しにくく、機械的強度に優れていることが明らかである。
また凹部の最深部の位置（図２及び図３の２５ｃ）における胴部の周上の、最薄肉部の周方向配向値Ｈmin及び最厚肉部の周方向配向値Ｈmaxの比Ｈmin／Ｈmaxが、１．２０乃至２．００、特に１．４３乃至１．８２の範囲にあり、最薄肉部と最厚肉部の配向の程度にあまり差がない。従って後述する実施例の結果からも明らかなように、従来の二段ブロー成形による耐熱性ポリエステル樹脂製容器（比較例１）とほぼ同等の配向比を有し、過延伸部を発生させることなく両部が比較的均等に延伸されていることが明らかである。このことにより、温水リンス（約６５℃の温水で約２０秒間の濯ぎ）程度の熱がかかった後で、凹部２５に局所的熱収縮が起こって凹部が不均一に歪むようなことはなくなる。
尚、後述する実施例で形成された容器においては、図３におけるＡの部位が最厚肉部であり、Ｂの部位が最薄肉部である。
【００１３】
また本発明においては、加工量が最も大きく、加工が厳しい凹部において、結晶化度が２０乃至４０％の範囲、特に２５乃至３６％の範囲にあることが第二の重要な特徴であり、これにより、柔らかく、潰したり、折り曲げたり、或いは折りたたんだりすることが容易にできると共に、耐衝撃性にも優れている。
【００１４】
また本発明のポリエステル樹脂製容器の製造方法においては、一次ブロー成形後、一次成形品内部から排気・除圧することにより一次成形品を収縮させることにより、結晶化を促進させることなく成形歪を緩和しているため、結晶化度が低く、柔らかい二次成形品を得ることができる。この柔らかい二次成形品は、凸部を備えた金型で押圧することにより、金型の成形面に対する追従性が良好であり、所望の形状を再現性良く賦形することが可能となるのである。
【００１５】
（プリフォーム）
本発明のポリエステル樹脂製容器に用いられる熱可塑性ポリエステルとしては、特にエチレンテレフタレート系熱可塑性ポリエステルを好適に用いることができる。
本発明に用いるエチレンテレフタレート系熱可塑性ポリエステルは、エステル反復単位の大部分、一般に７０モル％以上、特に８０モル％以上をエチレンテレフタレート単位を占めるものであり、ガラス転移点（Ｔｇ）が５０乃至９０℃、特に５５乃至８０℃で、融点（Ｔｍ）が２００乃至２７５℃、特に２２０乃至２７０℃にある熱可塑性ポリエステルが好適である。
【００１６】
ホモポリエチレンテレフタレートが耐熱性及び機械的強度等の点で好適であるが、エチレンテレフタレート単位以外のエステル単位の少量を含む共重合ポリエステルも使用し得る。
テレフタル酸以外の二塩基酸としては、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸；シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸；コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、ドデカンジオン酸等の脂肪族ジカルボン酸；の１種又は２種以上の組合せが挙げられ、エチレングリコール以外のジオール成分としては、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコール、１，６−ヘキシレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加物等の１種又は２種以上が挙げられる。
用いるエチレンテレフタレート系熱可塑性ポリエステルは、少なくともフィルムを形成するに足る分子量を有するべきであり、用途に応じて、射出グレード或いは押出グレードのものが使用される。その固有粘度（Ｉ．Ｖ．）は一般的に０．６乃至１．４ｄＬ／ｇ、特に０．６３乃至１．３ｄＬ／ｇの範囲にあるものが望ましい。
【００１７】
本発明のポリエステル製樹脂容器においては、上述したポリエステル樹脂の単層構成のプリフォームからなる単層ボトル以外にも、他の熱可塑性樹脂との組み合わせで多層構成のプリフォームを用いることもできる。
上記ポリエステル樹脂以外としては、リサイクルポリエステル（ＰＣＲ（使用済みボトルを再生した樹脂）、ＳＣＲ（生産工場内で発生した樹脂）又はそれらの混合物）等も用いることができる。
【００１８】
本発明に用いるプリフォームは、従来公知の口部、胴部及び閉塞底部から成る有底プリフォームを使用することができる。口部には、キャップや王冠など、使用する蓋の構造に合わせて環状突起或いは螺子等の蓋締結機構が設けられている。
ポリエステル樹脂のプリフォームへの成形は、従来公知の方法により成形することができ、射出成形又は圧縮成形により成形することができる。
プリフォームの口部は、必要により熱結晶化されていることが望ましく、これらの部分をそれ自体公知の手段で選択的に加熱することにより行うことができる。ポリエステル等の熱結晶化は、固有の結晶化温度で顕著に生じるので、一般にプリフォームの対応する部分を、結晶化温度に加熱すればよい。加熱は、赤外線加熱或いは誘電加熱等により行うことができ、一般に延伸すべき胴部を熱源から断熱材により遮断して、選択的加熱を行うのがよい。
上記の熱結晶化は、プリフォームの延伸温度への予備加熱と同時に行っても或いは別個に行ってもよい。口部熱結晶化は、プリフォーム口部を、他の部分と熱的に絶縁した状態で、一般に１４０乃至２２０℃、特に１６０乃至２１０℃の温度に加熱することにより行うことができる。プリフォーム口部の結晶化度は２５％以上であるのがよい。
尚、内容物充填後の殺菌処理条件が後述する実施例と同等程度かそれ以下であれば、必ずしも口部を熱結晶化しなくてもよい。
【００１９】
（製造方法）
本発明のポリエステル樹脂製容器の製造方法を、添付図面に沿って説明する。
一次ブロー成形工程に賦されるに先立って、プリフォーム１０を、その開口部側が下方に位置するようにしてマンドレル５に支持し、型開き状態にあるキャビティ型３ａ，３ｂの間に配置させている（図４参照）。
【００２０】
［一次ブロー成形工程］
一次ブロー成形工程において、プリフォーム１０は、胴部がガラス転移点以上の延伸可能な温度となるように加熱しておくが、プリフォーム１０が射出成形や圧縮成形によって成形された直後の状態にあれば、成形時の余熱で上記温度となっていることがあり、このような場合には、プリフォーム１０を加熱することなく、そのままの状態で一次ブロー成形工程に供することも可能である。
キャビティ型３ａ，３ｂの間に配置されたプリフォーム１０は、その開口部側が固定型２ａ，２ｂによって型閉め位置で固定される。同時に、又はこれと前後して、ベース型４が、その型閉め位置に下動すると共に、ベース型４の内部を貫通して上下動可能に設けられたプレスロッド６を下動させて、プレスロッド６の先端がプリフォーム１０に近接又は当接する位置で待機させる（図４参照）。
【００２１】
次に、図５に示すように、キャビティ型３ａ，３ｂを型開きの状態で待機させたままで、マンドレル５の内部を貫通して上下動可能に設けられたストレッチロッド７を上動させると共に、図示しないブローエアー供給源と弁機構を介して、プリフォーム１０の内部にマンドレル５の内部を通してブローエアーを吹き込んでブロー成形を開始する。これによって、プリフォーム１０が延伸されて一次成形体１１となる。この際、延伸されるプリフォーム１０の先端側がプレスロッド６とストレッチロッド７とで挟持されるように、ストレッチロッド７と同期させてプレスロッド６を上動させることによって、プリフォーム１０の延伸方向がずれてしまわないように規制することができる。
【００２２】
図に示した具体例においては、一次ブロー成形を、型（ブロー成形型）に賦形させずに行う、所謂フリーブロー成形によってプリフォーム１０を延伸させて一次成形体１１を成形しているが、勿論、金型を用いた通常のブロー成形をすることもできる。
一次成形体１１の大きさは、一次成形体１１に偏肉が生じないようにするという観点から、プリフォーム１０の胴部が、縦１．２〜５．２倍、横２〜７倍となるように十分に延伸される大きさに成形するのが好ましい。
【００２３】
［収縮工程］
図６に示すように、収縮工程では、一次ブロー成形工程で得られた一次成形体１１内のブローエアー圧を除圧させることにより、一次成形体１１を収縮させて二次成形体１２とする。
すなわち、一次ブロー工程で形成された直後の一次成形体１１は、通常、ブロー成形に賦される際にプリフォーム１０が有していた熱と、延伸速度等の条件によっては延伸によって発生する熱可塑性樹脂の剪断発熱とにより、用いたポリエステル樹脂のガラス転移点以上の高い温度を保っている。このような高い温度下においては、プリフォーム１０を延伸した際に発生した残留応力により生じる収縮力につり合って形状を保つのに十分な内圧が、一次成形体１１内に残っているため、一次成形体１１を除圧する。
一次成形体１１内を除圧するには、図示しない弁機構を介して、一次ブロー工程直後の陽圧状態となっている一次成形体１１の内部を大気解放する他、例えば、図示しない真空ポンプに接続して一次成形体１１内を強制的に排気するようにしてもよい。このとき、ブロー成形直後の一次成形体１１内の圧力よりも低くなるように除圧され、キャビティ型３ａ，３ｂの製品姿部に収まる大きさにまで収縮していれば、その時点で、一次成形体１１が収縮してなる二次成形体１２を、次の二次ブロー成形工程に供することができる。
【００２４】
この収縮工程では、一次成形体１１内を除圧させることにより、一次成形体１１を収縮させているので、一次成形体が無理なく自然に収縮して二次成形体１２となっていく。このため、一次成形体１１に生じたブロー成形による残留歪みを低減させて、そのような残留歪みがそのまま二次成形体１２に引き継がれないようにすることが可能となる。
また二次成形体１２の大きさは、二次成形体１２の最大周長部の周長が、キャビティ型３ａ，３ｂの製品姿部の最大周長に対し僅かに小さくなっているのが好ましい。このようにすると、後述する二次ブロー工程での二次成形体１２の延伸量が少なくて済み、新たな残留歪みが多量に発生せずに済むので好ましい。具体的には、二次成形体１２の最大周長部の周長は、キャビティ型３ａ，３ｂの製品姿部の最大周長の８５〜９９％とするのが好ましい。
尚、図６に示す例では、一次成形体１１の径方向（幅方向）について収縮させた例を示しているが、一次成形体１１の高さ方向についても適宜収縮させるようにしてもよい。
【００２５】
本発明においては、一次成形体１１を収縮させるに際して、外部から熱を加えることなく、一次成形体１１内を除圧させるだけで二次成形体１２とするのが好ましい。外部からの加熱により収縮させると、二次成形体１２の結晶化度が高くなり、二次成形体１２が硬くなってしまうが、外部から熱を加えることなく収縮させることでこれを防止して、次工程の二次ブロー成形工程において、ブロー成形型１の内面形状を賦形する際の成形面に対する追従性が良好となる。
【００２６】
［凹部形成工程］
次いで、二次成形体１２をブロー成形型１内に収めて、その状態で改めてブロー成形に賦することにより、ブロー成形型１の内面形状を賦形して所定の容器形状に成形するが、本発明においては、二次ブロー成形に先立って、図７に示すように、キャビティ型３ａ,３ｂ（ブロー成形型１）の内面に形成された、キャビティ空間内に突出する突状部３０によって、二次成形体１２を押圧変形させる。
前述したように、収縮工程において、一次成形体１１に対して外部から熱を加えないようにすることで、ブロー成形型１の内面形状を賦形する際の成形面に対する追従性を良好にすることができる。
【００２７】
［二次ブロー成形工程］
型閉め動作が完了し、二次成形品に凹部が形成されると、プレスロッド６をベース型４内に後退させ、図示しないブローエアー供給源と弁機構を介して、二次成形体１２の内部にマンドレル５の内部を通してブローエアーを吹き込み、二次成形体１２をブロー成形型１の内面に密着させて、ブロー成形型１の内面形状を賦形して最終成形品である容器Ｍとする（図８参照）。
【００２８】
また、ブロー成形型１の型閉め動作がなされる際には、二次成形体１２の内部を密閉するのが好ましい。このようにすれば、二次成形体１２が押圧変形する際に、二次成形体１２内が適度に加圧されるので、その加圧とキャビティ型３ａ，３ｂの移動とが相乗的に功を奏し、突状部３０以外の箇所にも好適に二次成形体１２の肉が回り込むこととなり、成形面に対する追従性がより良好になる。
【００２９】
次いで、クーリングブローなどの後処理を経てから容器Ｍ内を排気後、ストレッチロッド７を後退させる。その後、固定型２ａ，２ｂ、キャビティ型３ａ，３ｂ、ベース型４をそれぞれ型開き位置に移動してブロー成形型１の型開きを行ってから、成形された容器Ｍを取り出す（図９参照）。
【００３０】
上記製造方法によれば、一次ブロー工程、収縮工程、凹部形成工程、二次ブロー工程の各工程を経ることで、容器胴部に深く窪ませた凹部を有する容器を、ブロー成形型１の内面形状を良好に賦形して、成形性よく、胴部に容器把持用の凹部が形成されたポリエステル樹脂製容器を効率よく量産することができる。
【００３１】
尚、図に示した具体例においては、容器形状は、容器の軸方向中央部分で最も胴部幅が大きく、上方及び下方に行くに従ってその幅が狭まる扁平形状のものを示しているが、勿論、口部から肩部を経た後、胴部の径がほとんど変わらないストレートなラインのものであっても良いし、その断面も楕円形のみならず、円形、長方形の角部が丸みを帯びた略長方形等種々の変更を行うことができる。
また凹部の形状も図に示したものに限定されず、半球状、略角錐状等種々の変更を行うことができる。また凹部は胴部の最大直径と直交する位置に対称に１箇所ずつ設ける場合のみならず、幅が狭い部分に形成しても勿論よい。
【実施例】
【００３２】
（実施例１）
ポリエステル樹脂としてガラス転移点約７５℃、融点約２５０℃、ＩＶ０．８０、（９５モル％以上をエチレンテレフタレート単位を占める）ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を射出成形し、ブロー成形する胴部の外径がφ３０ｍｍ，胴部長さ１２５ｍｍ，胴部肉厚３ｍｍのプリフォームを作成した。
つぎに、一次ブロー成形工程にてプリフォーム胴部を約１００℃に加熱後、ストレッチロッドの延伸速度約５００ｍｍ／ｓｅｃ延伸しつつ、エア圧約０．１ＭＰａ（ゲージ圧）の加圧常温（約２５℃）のエアにてフリーブロー成形し、縦２．０倍、横約３．５倍程度の一次成形体まで膨らませた。
なお、この工程では縦方向の延伸はストレッチロッド，プレスロッドにより規制され、延伸長さも規制されている。
【００３３】
一次ブロー成形工程後、直ちに（約１秒後、）収縮工程にて、一次ブロー成形直後の内圧が約０．１ＭＰａ（ゲージ圧）であった一次成形体を除圧して０．０ＭＰａ（ゲージ圧）にし、ブロー成形する胴部外径φ約８０ｍｍ、胴部長さ２５０ｍｍの二次成形体とした。
収縮工程後、直ちに（約１秒後、）凹部形成工程により、二次成形体をブロー成形金型（金型温度１２０℃に設定）によって押圧し凹部を成形した。
凹部形成工程後、直ちに（約１秒後、）二次ブロー成形工程にて、エア圧３．０ＭＰａ（ゲージ圧）でブロー成形し、２５℃のエアにてクーリングブローを行うことで減圧しつつエアの循環冷却を行った後、除圧して大気圧開放した後、ブロー成形金型を開いて取り出し、凹部側最大胴幅（Ｗmax）７１．２ｍｍ，凹部深さ（Ｄmax）２５．６ｍｍ，胴部高さ２８０ｍｍ、最大胴幅１０３ｍｍの容器とした。
【００３４】
この容器について、結晶化度を測定した結果、凹部最深部の最肉厚部は２５％であり、最薄肉部である凹部斜面は３０％であった。
なお、結晶化度は容器胴部から切り出した試験片について、密度ρ［ｇ／ｃｍ３］を測定し次式へ代入し求めた。
結晶化度（％）＝{ρｃ・（ρ−ρａ）｝／｛ρ・（ρｃ−ρａ）｝× １００
ρｃ ： 結晶密度 （１．４５５ ｇ／ｃｍ３）
ρａ ： 非晶密度 （１．３３５ ｇ／ｃｍ３）
なお、密度ρの測定にあたっては硝酸カルシウム水溶液にて作成した密度勾配管法を用いた。
【００３５】
この容器について、肉厚を測定した結果、凹部最深部の最肉厚部（ｔmax）は０．２５ｍｍであり、最薄肉部である凹部斜面（ｔmin）は０．１５ｍｍであった。
なお、肉厚測定にはマイクロメーターを使用した。
この容器について、周方向の配向値を測定した結果、凹部最深部の最肉厚部（Ｈmax）は１．７であり、最薄肉部である凹部斜面（Ｈmin）は３．０であった。
なお、配向値はレーザーラマン分光法にて測定した。
ボトルの周方向断面を切りだし試験片とした。試験片のラマンスペクトルを測定し、１６２０ｃｍ−１付近のベンゼン環骨格振動由来のピーク強度から配向値を下式により算出した。
配向値
＝(入射レーザー０°偏光時のピーク強度／入射レーザー９０°偏光時のピーク強度)
配向値をボトル胴部の肉厚に対して均等距離で５点測定し、平均値をそのボトルの配向値とした。
装置：日本分光製・レーザーラマン分光光度計ＮＲＳ−１０００
装置測定条件は以下の通り。
使用レーザー５３２ｎｍ 測定波長範囲：１８００〜６００ｃｍ−１
測定秒数：５ｓｅｃ． 積分回数：２回
【００３６】
（実施例２）
容器形状の凹部深さ（Ｄmax）を２９．６ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様の成形を行った。
この容器について、結晶化度を測定した結果、凹部最深部の最肉厚部は２９％であり、最薄肉部である凹部斜面は３３％であった。
この容器について、肉厚を測定した結果、凹部最深部の最肉厚部（ｔmax）は０．２３ｍｍであり、最薄肉部である凹部斜面（ｔmin）は０．１５ｍｍであった。
この容器について、周方向の配向値を測定した結果、凹部最深部の最肉厚部（Ｈmax）は１．７であり、最薄肉部である凹部斜面（Ｈmin）は３．１であった。
【００３７】
（実施例３）
容器形状の凹部深さ（Ｄmax）を３１．６ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様の成形を行った。
この容器について、結晶化度を測定した結果、凹部最深部の最肉厚部は３３％であり、最薄肉部である凹部斜面は３５％であった。
この容器について、肉厚を測定した結果、凹部最深部の最肉厚部（ｔmax）は０．２２ｍｍであり、最薄肉部である凹部斜面（ｔmin）は０．１５ｍｍであった。
この容器について、周方向の配向値を測定した結果、凹部最深部の最肉厚部（Ｈmax）は２．１であり、最薄肉部である凹部斜面（Ｈmin）は３．０であった。
【００３８】
（実施例４）
容器形状の凹部深さ（Ｄmax）を４０．６ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様の成形を行った。
この容器について、結晶化度を測定した結果、凹部最深部の最肉厚部は３４％であり、最薄肉部である凹部斜面は３６％であった。
この容器について、肉厚を測定した結果、凹部最深部の最肉厚部（ｔmax）は０．２２ｍｍであり、最薄肉部である凹部斜面（ｔmin）は０．１７ｍｍであった。
この容器について、周方向の配向値を測定した結果、凹部最深部の最肉厚部（Ｈmax）は２．２であり、最薄肉部である凹部斜面（Ｈmin）は３．３であった。
【００３９】
（比較例１）
ポリエステル樹脂としてガラス転移点約７５℃、融点約２５０℃、ＩＶ０．８０、（９５モル％以上をエチレンテレフタレート単位を占める）ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を射出成形し、ブロー成形する胴部の外径がφ３０ｍｍ，胴部長さ１２５ｍｍ，胴部肉厚３ｍｍのプリフォームを作成した。（実施例１と同様のプリフォームである。）
つぎに、一次ブロー成形工程にてプリフォーム胴部を約１００℃に加熱後、ストレッチロッドの延伸速度約５００ｍｍ／ｓｅｃにて延伸しつつ、一次中間体用のブロー金型（プリフォーム胴部に対する延伸倍率が、縦２．０倍、横４．０倍，金型温度１２０℃に設定）を用いて３．０ＭＰａのエア圧力にてブロー成形し、クーリングブローにて冷却した後エア圧（内圧）を除圧し、ブロー金型から取り出して一次中間体用のブロー金型の賦形形状とほぼ同じ形状の一次中間体とした。
【００４０】
一次ブロー成形工程後、シュリンクオーブン工程にて、一次中間体の温度が１８０℃になるように再加熱し、樹脂の残留歪みによる熱収縮を起こさせた。
収縮工程後、直ちに二次ブロー成形工程にて、型温２５℃に設定された二次ブロー金型にエア圧３．０ＭＰａ（ゲージ圧）でブロー成形（その後、クーリングブロー，大気圧開放，型開き）し、凹部側最大胴幅（Ｗmax）７１．２ｍｍ，凹部深さ（Ｄmax）２５．６ｍｍ，胴部高さ２８０ｍｍ、最大胴幅１０３ｍｍの容器とした。
この容器について、結晶化度を測定した結果、凹部最深部の最肉厚部は４２％であり、最薄肉部である凹部斜面は４６％であった。
この容器について、肉厚を測定した結果、凹部最深部の最肉厚部（ｔmax）は０．２５ｍｍであり、最薄肉部である凹部斜面（ｔmin）は０．１５ｍｍであった。
この容器について、周方向の配向値を測定した結果、凹部最深部の最肉厚部（Ｈmax）は２．４であり、薄肉部である凹部斜面（Ｈmin）は３．５であった。
【００４１】
（比較例２）
ポリエステル樹脂としてガラス転移点約７５℃、融点約２５０℃、ＩＶ０．８０、（９５モル％以上をエチレンテレフタレート単位を占める）ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を射出成形し、ブロー成形する胴部の外径がφ３０ｍｍ，胴部長さ１２５ｍｍ，胴部肉厚３ｍｍのプリフォームを作成した。（実施例１と同様のプリフォームである。）
つぎに、ブロー成形工程にて、プリフォーム胴部を約１００℃に加熱後、ストレッチロッドの延伸速度約５００ｍｍ／ｓｅｃにて延伸しつつ型温１２０℃に設定されたブロー金型へエア圧３．０ＭＰａ（ゲージ圧）でブロー成形（その後、クーリングブロー，大気圧開放，型開き）し、凹部側最大胴幅（Ｗmax）７１．２ｍｍ，凹部深さ（Ｄmax）１７．６ｍｍ，胴部高さ２８０ｍｍ、最大胴幅１０３ｍｍの容器への成形を試みた。しかし、最薄肉部は０．１ｍｍと異常なまで薄く、過延伸白化やヒケを起こし、軽く触れただけで座屈するほどの柔さのため、輸送や搬送の外因に耐えられるほどの機械的強度は備わっていなかった。よって、この時点ですでに製品として評価に値しないことから、その他の測定は省いた。
【００４２】
実施例１〜４及び比較例１の容器において、ボトルの賦型性及び減容性（容器の潰しやすさ）を調べた。
賦形性は、成形後の容器の角隅を観察し、輪郭の出方を○△×にて評価した。
減容性は、成形後の容器を潰して、潰しやすさを○△×にて評価した。
以上をまとめると、表１のようになった。
【００４３】
【表１】
【００４４】
実施例１〜４及び比較例１の容器において、凹部の寸法比、結晶化度、肉厚比及び配向値の比（Ｈmin／Ｈmax）を表２にまとめた。
【００４５】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明においては、胴部に容器把持用の凹部が賦形性よく形成されているので把持しやすく、大容量の容器等に好適に使用することができる。
また結晶化度が低いため、柔らかく、潰したり、折り曲げたり、或いは折りたたんだりすることが容易にでき、廃棄物の減容化することができるため、使い捨て容器等に好適に使用できる。
更に耐衝撃性にも優れ、流通や持ち運びに適しているので、飲料容器等にも好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１ ブロー成形型、３ａ，３ｂ キャビティ型、１０ プリフォーム、１１ 一次成形体、１２ 二次成形体、２０ ポリエステル樹脂製容器、２１ 口部、２３ 胴部、２４ 底部、２５ 凹部、３０ 突状部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、胴部に容器把持用の凹部が形成されたポリエステル樹脂製容器に関するものであり、より詳細には、所望の形状が再現性良く賦形されていると共に、凹部形成に伴って生じる成形歪が緩和され、外観特性に優れた異形ポリエステル樹脂製容器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂から成るプリフォームを二軸延伸ブロー成形してなるボトル等の容器は、飲料、調味料、食用油、洗剤等の用途に広く用いられている。
このようなポリエステル樹脂製容器において、内容物を加熱殺菌して充填するような用途に用いられる場合は、熱収縮に対する耐熱性を有することが要求されているため、所謂二段ブロー成形により成形することが知られている(特許文献１)。
また、このようなポリエステル樹脂製容器の中でも比較的容量の大きなものは、持ち運びを容易にするために、容器胴部を窪ませて、把持用扁平領域を形成したものが提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−３００１８号公報
【特許文献２】特開２００２−２８３４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した二段ブロー成形においては、一次ブロー成形後、加熱収縮させることによって、内部残留応力（残留歪み）を緩和し、耐熱性を向上させているが、内部応力を加熱により除去することで熱結晶化が進み、硬めになった二次成形品は二次ブロー成形工程における賦形性が低下することから、所望の形状を再現性良く容器に賦形することができず、外観特性の点で満足するものではなかった。また最終成形品の結晶化度が高くなることにより耐熱性には優れるとしても耐衝撃性に劣るようになるという問題もある。
また上記特許文献２に記載された把持用扁平領域が形成された容器においても、残留応力を軽減するために１１０〜２５０℃の温度で加熱処理が施されており、加熱処理後二次ブローの際に金型を押し付けて賦形することにより成形されている。このため、やはり結晶化度が高く、賦形性及び耐衝撃性に劣っていると共に、特許文献２に記載された容器においては、胴部を全体的に押し潰していることから過延伸になりやすく、白化やバースト等が生じるおそれがある。
【０００５】
従って本発明の目的は、胴部に凹部を備えた形状が再現性よく賦形されており、外観特性に優れたポリエステル製樹脂容器を提供することである。
本発明の他の目的は、結晶化度を上昇させることなく成形歪が有効に低減された、耐衝撃性に優れた、胴部に凹部を有するポリエステル製樹脂容器を提供することである。
本発明の更に他の目的は、成形歪を生ずることなく、所望の形状を再現性よく賦形することが可能な、胴部に凹部を有するポリエステル製樹脂容器の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、少なくとも、口部、胴部及び底部を有するポリエステル樹脂製容器であって、前記胴部には、容器内方に窪んだ凹部が形成されており、該凹部の最深部の深さＤmax及び該凹部の深さ方向と直交する容器胴部の最大幅Ｗmaxの比Ｄmax／Ｗmaxが、０．２０乃至０．７０であり、且つ前記凹部における結晶化度が２０乃至４０％の範囲であることを特徴とするポリエステル樹脂製容器が提供される。
【０００７】
本発明のポリエステル樹脂製容器においては、
１．凹部の最深部の位置における胴部の周上の、最薄肉部の肉厚ｔmin及び最厚肉部ｔmaxの比ｔmin／ｔmaxが０．５０乃至１．００であること、
２．凹部の最深部の位置における胴部の周上の、最薄肉部の周方向配向値Ｈmin及び最厚肉部の周方向配向値Ｈmaxの比Ｈmin／Ｈmaxが１．２０乃至２．００であること、
３．ポリエステル樹脂から成るプリフォームを一次ブローして一次成形品を成形し、次いで一次成形品の胴部を高温に保ったまま一次成形品内部から排気・除圧することにより一次成形品を収縮させて二次成形品を成形し、容器胴部に凹部を形成するための凸部を備えた金型で二次成形品を押圧することにより賦形した後、賦形された二次成形品を金型内で二次ブローすることにより成形されていること、
が好適である。
尚、本発明においては、上記配向値はレーザーラマン分光法によるものであり、結晶化度、肉厚、配向値の測定方法については実施例で後述する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のポリエステル樹脂製容器は、胴部に深い凹部を備えているため把持しやすく、しかも深い凹部が形成され、加工量の異なる部分が存在していても、肉厚が均一で、座屈しにくく、機械的強度に優れていると共に、成形歪の発生が抑制されている。
また本発明のポリエステル樹脂製容器は、結晶化度が比較的低いことから柔らかく、そのため、潰したり、折り曲げたり、或いは折りたたんだりすることが容易にでき、容器を廃棄する際に廃棄物の量を減らすことができると共に、耐衝撃性にも優れている。
更に本発明のポリエステル樹脂製容器の製造方法は、胴部に極端な凹凸が形成された扁平形状の容器であっても、特殊な金型を用いることなく一つの金型で成形可能であり、しかも成形工程においても結晶化度を上げることなく成形しているので、賦形性に優れており、所望の容器形状を再現性よく賦形することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のポリエステル樹脂製容器の一例の正面図である。
【図２】図１に示すポリエステル樹脂製容器の側面図である。
【図３】図１に示すポリエステル樹脂製容器のＸ−Ｘ切断端面図である。
【図４】本発明のポリエステル樹脂製容器の一次ブロー成形工程前の状態を示す図である。
【図５】本発明のポリエステル樹脂製容器の一次ブロー成形工程を示す図である。
【図６】本発明のポリエステル樹脂製容器の収縮工程を示す図である。
【図７】本発明のポリエステル樹脂製容器の凹部形成工程を示す図である。
【図８】本発明のポリエステル樹脂製容器の二次ブロー成形工程を示す図である。
【図９】本発明のポリエステル樹脂製容器を金型から取り出す状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明のポリエステル樹脂製容器の一例を示す図１乃至３において、本発明のポリエステル樹脂製容器２０は、概略的に言って、口部２１、肩部２２、胴部２３及び底部２４から成っており、図３から明らかなように、この容器２０は肩部２２から底部２４にかけて、横断面の形状が、容器正面（最大幅を有し、凹部が形成される面を正面とする）の幅Ｗ１に対して側面の幅Ｗ２が短い扁平形状を有している。容器正面の胴部２３には容器内方に窪んだ凹部２５が形成されている。凹部２５の正面形状は、図に示す具体例においては、凹部２５の軸方向上端２５ａ及び下端２５ｂに行くに従って凹部の幅ｗが減少する紡錘形をしているが、勿論これに限定されるものではない。また凹部２５の深さｄは、凹部２５上端２５ａ及び下端２５ｂに行くに従って浅くなり、容器の幅Ｗ１が最大幅Ｗmaxとなる部分に凹部２５の縦方向中央（ＸーＸ線）が位置し、この部分において最も深く形成されている。
【００１１】
本発明においては、図１乃至３に示すように、胴部２３に形成された凹部２５の最深部２５ｃの深さＤmaxと凹部２５の最深部２５ｃと凹部２５の深さ方向と直交する胴部の最大幅Ｗmax（図３においてはＷ１）の比Ｄmax／Ｗmaxが、０．２０乃至０．７０、特に０．３６乃至０．５７の範囲にあり、容器胴部水平断面の広い側の幅に対して深い凹部が形成されていることが第一の重要な特徴である。上記範囲よりもＤmax／Ｗmaxが小さい場合には、二次ブロー成形工程に先立って凹部形成する必要がなく、また把持用凹部としての機能を果たすことができない。一方上記範囲よりも、Ｄmax／Ｗmaxの値が大きい場合には、加工量が大きくなりすぎ、過剰延伸による白化やバーストのおそれがあるので好ましくない。
尚、図に示す具体例では、Ｗmax及びＤmaxは同じ高さ位置にあるが、Ｗmax及びＤmaxは異なる高さ位置にあってもよく、その場合は、Ｄmaxに対し、Ｄmax方向と直交する方向についての胴部の最大幅Ｗmaxを比較する。
【００１２】
このように本発明のポリエステル樹脂製容器は、加工量が大きい凹部においてもバランスよく延伸されているため、最薄肉部の肉厚ｔmin及び最厚肉部の肉厚ｔmaxの比ｔmin／ｔmaxが、０．５０乃至１．００、特に０．６０乃至０．７７の範囲にあり、肉厚が均一に形成されている。従って後述する実施例の結果からも明らかなように、座屈しにくく、機械的強度に優れていることが明らかである。
また凹部の最深部の位置（図２及び図３の２５ｃ）における胴部の周上の、最薄肉部の周方向配向値Ｈmin及び最厚肉部の周方向配向値Ｈmaxの比Ｈmin／Ｈmaxが、１．２０乃至２．００、特に１．４３乃至１．８２の範囲にあり、最薄肉部と最厚肉部の配向の程度にあまり差がない。従って後述する実施例の結果からも明らかなように、従来の二段ブロー成形による耐熱性ポリエステル樹脂製容器（比較例１）とほぼ同等の配向比を有し、過延伸部を発生させることなく両部が比較的均等に延伸されていることが明らかである。このことにより、温水リンス（約６５℃の温水で約２０秒間の濯ぎ）程度の熱がかかった後で、凹部２５に局所的熱収縮が起こって凹部が不均一に歪むようなことはなくなる。
尚、後述する実施例で形成された容器においては、図３におけるＡの部位が最厚肉部であり、Ｂの部位が最薄肉部である。
【００１３】
また本発明においては、加工量が最も大きく、加工が厳しい凹部において、結晶化度が２０乃至４０％の範囲、特に２５乃至３６％の範囲にあることが第二の重要な特徴であり、これにより、柔らかく、潰したり、折り曲げたり、或いは折りたたんだりすることが容易にできると共に、耐衝撃性にも優れている。
【００１４】
また本発明のポリエステル樹脂製容器の製造方法においては、一次ブロー成形後、一次成形品内部から排気・除圧することにより一次成形品を収縮させることにより、結晶化を促進させることなく成形歪を緩和しているため、結晶化度が低く、柔らかい二次成形品を得ることができる。この柔らかい二次成形品は、凸部を備えた金型で押圧することにより、金型の成形面に対する追従性が良好であり、所望の形状を再現性良く賦形することが可能となるのである。
【００１５】
（プリフォーム）
本発明のポリエステル樹脂製容器に用いられる熱可塑性ポリエステルとしては、特にエチレンテレフタレート系熱可塑性ポリエステルを好適に用いることができる。
本発明に用いるエチレンテレフタレート系熱可塑性ポリエステルは、エステル反復単位の大部分、一般に７０モル％以上、特に８０モル％以上をエチレンテレフタレート単位を占めるものであり、ガラス転移点（Ｔｇ）が５０乃至９０℃、特に５５乃至８０℃で、融点（Ｔｍ）が２００乃至２７５℃、特に２２０乃至２７０℃にある熱可塑性ポリエステルが好適である。
【００１６】
ホモポリエチレンテレフタレートが耐熱性及び機械的強度等の点で好適であるが、エチレンテレフタレート単位以外のエステル単位の少量を含む共重合ポリエステルも使用し得る。
テレフタル酸以外の二塩基酸としては、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸；シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸；コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、ドデカンジオン酸等の脂肪族ジカルボン酸；の１種又は２種以上の組合せが挙げられ、エチレングリコール以外のジオール成分としては、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコール、１，６−ヘキシレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加物等の１種又は２種以上が挙げられる。
用いるエチレンテレフタレート系熱可塑性ポリエステルは、少なくともフィルムを形成するに足る分子量を有するべきであり、用途に応じて、射出グレード或いは押出グレードのものが使用される。その固有粘度（Ｉ．Ｖ．）は一般的に０．６乃至１．４ｄＬ／ｇ、特に０．６３乃至１．３ｄＬ／ｇの範囲にあるものが望ましい。
【００１７】
本発明のポリエステル製樹脂容器においては、上述したポリエステル樹脂の単層構成のプリフォームからなる単層ボトル以外にも、他の熱可塑性樹脂との組み合わせで多層構成のプリフォームを用いることもできる。
上記ポリエステル樹脂以外としては、リサイクルポリエステル（ＰＣＲ（使用済みボトルを再生した樹脂）、ＳＣＲ（生産工場内で発生した樹脂）又はそれらの混合物）等も用いることができる。
【００１８】
本発明に用いるプリフォームは、従来公知の口部、胴部及び閉塞底部から成る有底プリフォームを使用することができる。口部には、キャップや王冠など、使用する蓋の構造に合わせて環状突起或いは螺子等の蓋締結機構が設けられている。
ポリエステル樹脂のプリフォームへの成形は、従来公知の方法により成形することができ、射出成形又は圧縮成形により成形することができる。
プリフォームの口部は、必要により熱結晶化されていることが望ましく、これらの部分をそれ自体公知の手段で選択的に加熱することにより行うことができる。ポリエステル等の熱結晶化は、固有の結晶化温度で顕著に生じるので、一般にプリフォームの対応する部分を、結晶化温度に加熱すればよい。加熱は、赤外線加熱或いは誘電加熱等により行うことができ、一般に延伸すべき胴部を熱源から断熱材により遮断して、選択的加熱を行うのがよい。
上記の熱結晶化は、プリフォームの延伸温度への予備加熱と同時に行っても或いは別個に行ってもよい。口部熱結晶化は、プリフォーム口部を、他の部分と熱的に絶縁した状態で、一般に１４０乃至２２０℃、特に１６０乃至２１０℃の温度に加熱することにより行うことができる。プリフォーム口部の結晶化度は２５％以上であるのがよい。
尚、内容物充填後の殺菌処理条件が後述する実施例と同等程度かそれ以下であれば、必ずしも口部を熱結晶化しなくてもよい。
【００１９】
（製造方法）
本発明のポリエステル樹脂製容器の製造方法を、添付図面に沿って説明する。
一次ブロー成形工程に賦されるに先立って、プリフォーム１０を、その開口部側が下方に位置するようにしてマンドレル５に支持し、型開き状態にあるキャビティ型３ａ，３ｂの間に配置させている（図４参照）。
【００２０】
［一次ブロー成形工程］
一次ブロー成形工程において、プリフォーム１０は、胴部がガラス転移点以上の延伸可能な温度となるように加熱しておくが、プリフォーム１０が射出成形や圧縮成形によって成形された直後の状態にあれば、成形時の余熱で上記温度となっていることがあり、このような場合には、プリフォーム１０を加熱することなく、そのままの状態で一次ブロー成形工程に供することも可能である。
キャビティ型３ａ，３ｂの間に配置されたプリフォーム１０は、その開口部側が固定型２ａ，２ｂによって型閉め位置で固定される。同時に、又はこれと前後して、ベース型４が、その型閉め位置に下動すると共に、ベース型４の内部を貫通して上下動可能に設けられたプレスロッド６を下動させて、プレスロッド６の先端がプリフォーム１０に近接又は当接する位置で待機させる（図４参照）。
【００２１】
次に、図５に示すように、キャビティ型３ａ，３ｂを型開きの状態で待機させたままで、マンドレル５の内部を貫通して上下動可能に設けられたストレッチロッド７を上動させると共に、図示しないブローエアー供給源と弁機構を介して、プリフォーム１０の内部にマンドレル５の内部を通してブローエアーを吹き込んでブロー成形を開始する。これによって、プリフォーム１０が延伸されて一次成形体１１となる。この際、延伸されるプリフォーム１０の先端側がプレスロッド６とストレッチロッド７とで挟持されるように、ストレッチロッド７と同期させてプレスロッド６を上動させることによって、プリフォーム１０の延伸方向がずれてしまわないように規制することができる。
【００２２】
図に示した具体例においては、一次ブロー成形を、型（ブロー成形型）に賦形させずに行う、所謂フリーブロー成形によってプリフォーム１０を延伸させて一次成形体１１を成形しているが、勿論、金型を用いた通常のブロー成形をすることもできる。
一次成形体１１の大きさは、一次成形体１１に偏肉が生じないようにするという観点から、プリフォーム１０の胴部が、縦１．２〜５．２倍、横２〜７倍となるように十分に延伸される大きさに成形するのが好ましい。
【００２３】
［収縮工程］
図６に示すように、収縮工程では、一次ブロー成形工程で得られた一次成形体１１内のブローエアー圧を除圧させることにより、一次成形体１１を収縮させて二次成形体１２とする。
すなわち、一次ブロー工程で形成された直後の一次成形体１１は、通常、ブロー成形に賦される際にプリフォーム１０が有していた熱と、延伸速度等の条件によっては延伸によって発生する熱可塑性樹脂の剪断発熱とにより、用いたポリエステル樹脂のガラス転移点以上の高い温度を保っている。このような高い温度下においては、プリフォーム１０を延伸した際に発生した残留応力により生じる収縮力につり合って形状を保つのに十分な内圧が、一次成形体１１内に残っているため、一次成形体１１を除圧する。
一次成形体１１内を除圧するには、図示しない弁機構を介して、一次ブロー工程直後の陽圧状態となっている一次成形体１１の内部を大気解放する他、例えば、図示しない真空ポンプに接続して一次成形体１１内を強制的に排気するようにしてもよい。このとき、ブロー成形直後の一次成形体１１内の圧力よりも低くなるように除圧され、キャビティ型３ａ，３ｂの製品姿部に収まる大きさにまで収縮していれば、その時点で、一次成形体１１が収縮してなる二次成形体１２を、次の二次ブロー成形工程に供することができる。
【００２４】
この収縮工程では、一次成形体１１内を除圧させることにより、一次成形体１１を収縮させているので、一次成形体が無理なく自然に収縮して二次成形体１２となっていく。このため、一次成形体１１に生じたブロー成形による残留歪みを低減させて、そのような残留歪みがそのまま二次成形体１２に引き継がれないようにすることが可能となる。
また二次成形体１２の大きさは、二次成形体１２の最大周長部の周長が、キャビティ型３ａ，３ｂの製品姿部の最大周長に対し僅かに小さくなっているのが好ましい。このようにすると、後述する二次ブロー工程での二次成形体１２の延伸量が少なくて済み、新たな残留歪みが多量に発生せずに済むので好ましい。具体的には、二次成形体１２の最大周長部の周長は、キャビティ型３ａ，３ｂの製品姿部の最大周長の８５〜９９％とするのが好ましい。
尚、図６に示す例では、一次成形体１１の径方向（幅方向）について収縮させた例を示しているが、一次成形体１１の高さ方向についても適宜収縮させるようにしてもよい。
【００２５】
本発明においては、一次成形体１１を収縮させるに際して、外部から熱を加えることなく、一次成形体１１内を除圧させるだけで二次成形体１２とするのが好ましい。外部からの加熱により収縮させると、二次成形体１２の結晶化度が高くなり、二次成形体１２が硬くなってしまうが、外部から熱を加えることなく収縮させることでこれを防止して、次工程の二次ブロー成形工程において、ブロー成形型１の内面形状を賦形する際の成形面に対する追従性が良好となる。
【００２６】
［凹部形成工程］
次いで、二次成形体１２をブロー成形型１内に収めて、その状態で改めてブロー成形に賦することにより、ブロー成形型１の内面形状を賦形して所定の容器形状に成形するが、本発明においては、二次ブロー成形に先立って、図７に示すように、キャビティ型３ａ,３ｂ（ブロー成形型１）の内面に形成された、キャビティ空間内に突出する突状部３０によって、二次成形体１２を押圧変形させる。
前述したように、収縮工程において、一次成形体１１に対して外部から熱を加えないようにすることで、ブロー成形型１の内面形状を賦形する際の成形面に対する追従性を良好にすることができる。
【００２７】
［二次ブロー成形工程］
型閉め動作が完了し、二次成形品に凹部が形成されると、プレスロッド６をベース型４内に後退させ、図示しないブローエアー供給源と弁機構を介して、二次成形体１２の内部にマンドレル５の内部を通してブローエアーを吹き込み、二次成形体１２をブロー成形型１の内面に密着させて、ブロー成形型１の内面形状を賦形して最終成形品である容器Ｍとする（図８参照）。
【００２８】
また、ブロー成形型１の型閉め動作がなされる際には、二次成形体１２の内部を密閉するのが好ましい。このようにすれば、二次成形体１２が押圧変形する際に、二次成形体１２内が適度に加圧されるので、その加圧とキャビティ型３ａ，３ｂの移動とが相乗的に功を奏し、突状部３０以外の箇所にも好適に二次成形体１２の肉が回り込むこととなり、成形面に対する追従性がより良好になる。
【００２９】
次いで、クーリングブローなどの後処理を経てから容器Ｍ内を排気後、ストレッチロッド７を後退させる。その後、固定型２ａ，２ｂ、キャビティ型３ａ，３ｂ、ベース型４をそれぞれ型開き位置に移動してブロー成形型１の型開きを行ってから、成形された容器Ｍを取り出す（図９参照）。
【００３０】
上記製造方法によれば、一次ブロー工程、収縮工程、凹部形成工程、二次ブロー工程の各工程を経ることで、容器胴部に深く窪ませた凹部を有する容器を、ブロー成形型１の内面形状を良好に賦形して、成形性よく、胴部に容器把持用の凹部が形成されたポリエステル樹脂製容器を効率よく量産することができる。
【００３１】
尚、図に示した具体例においては、容器形状は、容器の軸方向中央部分で最も胴部幅が大きく、上方及び下方に行くに従ってその幅が狭まる扁平形状のものを示しているが、勿論、口部から肩部を経た後、胴部の径がほとんど変わらないストレートなラインのものであっても良いし、その断面も楕円形のみならず、円形、長方形の角部が丸みを帯びた略長方形等種々の変更を行うことができる。
また凹部の形状も図に示したものに限定されず、半球状、略角錐状等種々の変更を行うことができる。また凹部は胴部の最大直径と直交する位置に対称に１箇所ずつ設ける場合のみならず、幅が狭い部分に形成しても勿論よい。
【実施例】
【００３２】
（実施例１）
ポリエステル樹脂としてガラス転移点約７５℃、融点約２５０℃、ＩＶ０．８０、（９５モル％以上をエチレンテレフタレート単位を占める）ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を射出成形し、ブロー成形する胴部の外径がφ３０ｍｍ，胴部長さ１２５ｍｍ，胴部肉厚３ｍｍのプリフォームを作成した。
つぎに、一次ブロー成形工程にてプリフォーム胴部を約１００℃に加熱後、ストレッチロッドの延伸速度約５００ｍｍ／ｓｅｃ延伸しつつ、エア圧約０．１ＭＰａ（ゲージ圧）の加圧常温（約２５℃）のエアにてフリーブロー成形し、縦２．０倍、横約３．５倍程度の一次成形体まで膨らませた。
なお、この工程では縦方向の延伸はストレッチロッド，プレスロッドにより規制され、延伸長さも規制されている。
【００３３】
一次ブロー成形工程後、直ちに（約１秒後、）収縮工程にて、一次ブロー成形直後の内圧が約０．１ＭＰａ（ゲージ圧）であった一次成形体を除圧して０．０ＭＰａ（ゲージ圧）にし、ブロー成形する胴部外径φ約８０ｍｍ、胴部長さ２５０ｍｍの二次成形体とした。
収縮工程後、直ちに（約１秒後、）凹部形成工程により、二次成形体をブロー成形金型（金型温度１２０℃に設定）によって押圧し凹部を成形した。
凹部形成工程後、直ちに（約１秒後、）二次ブロー成形工程にて、エア圧３．０ＭＰａ（ゲージ圧）でブロー成形し、２５℃のエアにてクーリングブローを行うことで減圧しつつエアの循環冷却を行った後、除圧して大気圧開放した後、ブロー成形金型を開いて取り出し、凹部側最大胴幅（Ｗmax）７１．２ｍｍ，凹部深さ（Ｄmax）２５．６ｍｍ，胴部高さ２８０ｍｍ、最大胴幅１０３ｍｍの容器とした。
【００３４】
この容器について、結晶化度を測定した結果、凹部最深部の最肉厚部は２５％であり、最薄肉部である凹部斜面は３０％であった。
なお、結晶化度は容器胴部から切り出した試験片について、密度ρ［ｇ／ｃｍ３］を測定し次式へ代入し求めた。
結晶化度（％）＝{ρｃ・（ρ−ρａ）｝／｛ρ・（ρｃ−ρａ）｝× １００
ρｃ ： 結晶密度 （１．４５５ ｇ／ｃｍ３）
ρａ ： 非晶密度 （１．３３５ ｇ／ｃｍ３）
なお、密度ρの測定にあたっては硝酸カルシウム水溶液にて作成した密度勾配管法を用いた。
【００３５】
この容器について、肉厚を測定した結果、凹部最深部の最肉厚部（ｔmax）は０．２５ｍｍであり、最薄肉部である凹部斜面（ｔmin）は０．１５ｍｍであった。
なお、肉厚測定にはマイクロメーターを使用した。
この容器について、周方向の配向値を測定した結果、凹部最深部の最肉厚部（Ｈmax）は１．７であり、最薄肉部である凹部斜面（Ｈmin）は３．０であった。
なお、配向値はレーザーラマン分光法にて測定した。
ボトルの周方向断面を切りだし試験片とした。試験片のラマンスペクトルを測定し、１６２０ｃｍ−１付近のベンゼン環骨格振動由来のピーク強度から配向値を下式により算出した。
配向値
＝(入射レーザー０°偏光時のピーク強度／入射レーザー９０°偏光時のピーク強度)
配向値をボトル胴部の肉厚に対して均等距離で５点測定し、平均値をそのボトルの配向値とした。
装置：日本分光製・レーザーラマン分光光度計ＮＲＳ−１０００
装置測定条件は以下の通り。
使用レーザー５３２ｎｍ 測定波長範囲：１８００〜６００ｃｍ−１
測定秒数：５ｓｅｃ． 積分回数：２回
【００３６】
（実施例２）
容器形状の凹部深さ（Ｄmax）を２９．６ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様の成形を行った。
この容器について、結晶化度を測定した結果、凹部最深部の最肉厚部は２９％であり、最薄肉部である凹部斜面は３３％であった。
この容器について、肉厚を測定した結果、凹部最深部の最肉厚部（ｔmax）は０．２３ｍｍであり、最薄肉部である凹部斜面（ｔmin）は０．１５ｍｍであった。
この容器について、周方向の配向値を測定した結果、凹部最深部の最肉厚部（Ｈmax）は１．７であり、最薄肉部である凹部斜面（Ｈmin）は３．１であった。
【００３７】
（実施例３）
容器形状の凹部深さ（Ｄmax）を３１．６ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様の成形を行った。
この容器について、結晶化度を測定した結果、凹部最深部の最肉厚部は３３％であり、最薄肉部である凹部斜面は３５％であった。
この容器について、肉厚を測定した結果、凹部最深部の最肉厚部（ｔmax）は０．２２ｍｍであり、最薄肉部である凹部斜面（ｔmin）は０．１５ｍｍであった。
この容器について、周方向の配向値を測定した結果、凹部最深部の最肉厚部（Ｈmax）は２．１であり、最薄肉部である凹部斜面（Ｈmin）は３．０であった。
【００３８】
（実施例４）
容器形状の凹部深さ（Ｄmax）を４０．６ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様の成形を行った。
この容器について、結晶化度を測定した結果、凹部最深部の最肉厚部は３４％であり、最薄肉部である凹部斜面は３６％であった。
この容器について、肉厚を測定した結果、凹部最深部の最肉厚部（ｔmax）は０．２２ｍｍであり、最薄肉部である凹部斜面（ｔmin）は０．１７ｍｍであった。
この容器について、周方向の配向値を測定した結果、凹部最深部の最肉厚部（Ｈmax）は２．２であり、最薄肉部である凹部斜面（Ｈmin）は３．３であった。
【００３９】
（比較例１）
ポリエステル樹脂としてガラス転移点約７５℃、融点約２５０℃、ＩＶ０．８０、（９５モル％以上をエチレンテレフタレート単位を占める）ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を射出成形し、ブロー成形する胴部の外径がφ３０ｍｍ，胴部長さ１２５ｍｍ，胴部肉厚３ｍｍのプリフォームを作成した。（実施例１と同様のプリフォームである。）
つぎに、一次ブロー成形工程にてプリフォーム胴部を約１００℃に加熱後、ストレッチロッドの延伸速度約５００ｍｍ／ｓｅｃにて延伸しつつ、一次中間体用のブロー金型（プリフォーム胴部に対する延伸倍率が、縦２．０倍、横４．０倍，金型温度１２０℃に設定）を用いて３．０ＭＰａのエア圧力にてブロー成形し、クーリングブローにて冷却した後エア圧（内圧）を除圧し、ブロー金型から取り出して一次中間体用のブロー金型の賦形形状とほぼ同じ形状の一次中間体とした。
【００４０】
一次ブロー成形工程後、シュリンクオーブン工程にて、一次中間体の温度が１８０℃になるように再加熱し、樹脂の残留歪みによる熱収縮を起こさせた。
収縮工程後、直ちに二次ブロー成形工程にて、型温２５℃に設定された二次ブロー金型にエア圧３．０ＭＰａ（ゲージ圧）でブロー成形（その後、クーリングブロー，大気圧開放，型開き）し、凹部側最大胴幅（Ｗmax）７１．２ｍｍ，凹部深さ（Ｄmax）２５．６ｍｍ，胴部高さ２８０ｍｍ、最大胴幅１０３ｍｍの容器とした。
この容器について、結晶化度を測定した結果、凹部最深部の最肉厚部は４２％であり、最薄肉部である凹部斜面は４６％であった。
この容器について、肉厚を測定した結果、凹部最深部の最肉厚部（ｔmax）は０．２５ｍｍであり、最薄肉部である凹部斜面（ｔmin）は０．１５ｍｍであった。
この容器について、周方向の配向値を測定した結果、凹部最深部の最肉厚部（Ｈmax）は２．４であり、薄肉部である凹部斜面（Ｈmin）は３．５であった。
【００４１】
（比較例２）
ポリエステル樹脂としてガラス転移点約７５℃、融点約２５０℃、ＩＶ０．８０、（９５モル％以上をエチレンテレフタレート単位を占める）ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を射出成形し、ブロー成形する胴部の外径がφ３０ｍｍ，胴部長さ１２５ｍｍ，胴部肉厚３ｍｍのプリフォームを作成した。（実施例１と同様のプリフォームである。）
つぎに、ブロー成形工程にて、プリフォーム胴部を約１００℃に加熱後、ストレッチロッドの延伸速度約５００ｍｍ／ｓｅｃにて延伸しつつ型温１２０℃に設定されたブロー金型へエア圧３．０ＭＰａ（ゲージ圧）でブロー成形（その後、クーリングブロー，大気圧開放，型開き）し、凹部側最大胴幅（Ｗmax）７１．２ｍｍ，凹部深さ（Ｄmax）１７．６ｍｍ，胴部高さ２８０ｍｍ、最大胴幅１０３ｍｍの容器への成形を試みた。しかし、最薄肉部は０．１ｍｍと異常なまで薄く、過延伸白化やヒケを起こし、軽く触れただけで座屈するほどの柔さのため、輸送や搬送の外因に耐えられるほどの機械的強度は備わっていなかった。よって、この時点ですでに製品として評価に値しないことから、その他の測定は省いた。
【００４２】
実施例１〜４及び比較例１の容器において、ボトルの賦型性及び減容性（容器の潰しやすさ）を調べた。
賦形性は、成形後の容器の角隅を観察し、輪郭の出方を○△×にて評価した。
減容性は、成形後の容器を潰して、潰しやすさを○△×にて評価した。
以上をまとめると、表１のようになった。
【００４３】
【表１】
【００４４】
実施例１〜４及び比較例１の容器において、凹部の寸法比、結晶化度、肉厚比及び配向値の比（Ｈmin／Ｈmax）を表２にまとめた。
【００４５】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明においては、胴部に容器把持用の凹部が賦形性よく形成されているので把持しやすく、大容量の容器等に好適に使用することができる。
また結晶化度が低いため、柔らかく、潰したり、折り曲げたり、或いは折りたたんだりすることが容易にでき、廃棄物の減容化することができるため、使い捨て容器等に好適に使用できる。
更に耐衝撃性にも優れ、流通や持ち運びに適しているので、飲料容器等にも好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１ ブロー成形型、３ａ，３ｂ キャビティ型、１０ プリフォーム、１１ 一次成形体、１２ 二次成形体、２０ ポリエステル樹脂製容器、２１ 口部、２３ 胴部、２４ 底部、２５ 凹部、３０ 突状部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、口部、胴部及び底部を有するポリエステル樹脂製容器であって、前記胴部には、容器内方に窪んだ凹部が形成されており、該凹部の最深部の深さＤmax及び該凹部の深さ方向と直交する容器胴部の最大幅Ｗmaxの比Ｄmax／Ｗmaxが、０．２０乃至０．７０であり、且つ前記凹部における結晶化度が２０乃至４０％の範囲であることを特徴とするポリエステル樹脂製容器。
【請求項２】
前記凹部の最深部の位置における胴部の周上の、最薄肉部の肉厚ｔmin及び最厚肉部ｔmaxの比ｔmin／ｔmaxが、０．５０乃至１．００である請求項１記載のポリエステル樹脂製容器。
【請求項３】
前記凹部の最深部の位置における胴部の周上の、最薄肉部の周方向配向値Ｈmin及び最厚肉部の周方向配向値Ｈmaxの比Ｈmin／Ｈmaxが、１．２０乃至２．００である請求項１又は２記載のポリエステル樹脂製容器。
【請求項４】
ポリエステル樹脂から成るプリフォームを一次ブローして一次成形品を成形し、次いで一次成形品の胴部を高温に保ったまま一次成形品内部から排気・除圧することにより一次成形品を収縮させて二次成形品を成形し、容器胴部に凹部を形成するための凸部を備えた金型で二次成形品を押圧することにより賦形した後、賦形された二次成形品を金型内で二次ブローすることにより成形された請求項１乃至３の何れかに記載のポリエステル樹脂製容器の製造方法。
【請求項１】
少なくとも、口部、胴部及び底部を有するポリエステル樹脂製容器であって、前記胴部には、容器内方に窪んだ凹部が形成されており、該凹部の最深部の深さＤmax及び該凹部の深さ方向と直交する容器胴部の最大幅Ｗmaxの比Ｄmax／Ｗmaxが、０．２０乃至０．７０であり、且つ前記凹部における結晶化度が２０乃至４０％の範囲であることを特徴とするポリエステル樹脂製容器。
【請求項２】
前記凹部の最深部の位置における胴部の周上の、最薄肉部の肉厚ｔmin及び最厚肉部ｔmaxの比ｔmin／ｔmaxが、０．５０乃至１．００である請求項１記載のポリエステル樹脂製容器。
【請求項３】
前記凹部の最深部の位置における胴部の周上の、最薄肉部の周方向配向値Ｈmin及び最厚肉部の周方向配向値Ｈmaxの比Ｈmin／Ｈmaxが、１．２０乃至２．００である請求項１又は２記載のポリエステル樹脂製容器。
【請求項４】
ポリエステル樹脂から成るプリフォームを一次ブローして一次成形品を成形し、次いで一次成形品の胴部を高温に保ったまま一次成形品内部から排気・除圧することにより一次成形品を収縮させて二次成形品を成形し、容器胴部に凹部を形成するための凸部を備えた金型で二次成形品を押圧することにより賦形した後、賦形された二次成形品を金型内で二次ブローすることにより成形された請求項１乃至３の何れかに記載のポリエステル樹脂製容器の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１０５３６９（Ｐ２０１１−１０５３６９Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６４５４４（Ｐ２００９−２６４５４４）
【出願日】平成２１年１１月２０日（２００９．１１．２０）
【出願人】（０００００３７６８）東洋製罐株式会社 (1,150)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２０日（２００９．１１．２０）
【出願人】（０００００３７６８）東洋製罐株式会社 (1,150)
【Ｆターム（参考）】
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