(57)【要約】【課題】ＰＥＴボトルを複数の型で成形する製造方法において、最終の成形型でボトルの底部の構造を機械的強度に優れた形状に確実に成形することができるようにして、ボトルの全体的な耐熱性を向上させる。【解決手段】ＰＥＴボトルの予備成形品をガラス転移温度まで加熱して軟らかくし、最終成形品より大きな型部を有する第一型に入れてブロー成形し、第一型から出して加熱した第二型に入れてブロー成形し、型面で成形品の底部が側部より温度が低くなるように加熱して底部の結晶化を遅らせるようにして収縮させてヒートセットし、第二型から出して加熱して収縮させ、第三型に入れてブロー成形して最終成形品のボトルを得る。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルを複数の型で段階的に成形する製造方法であって、
最終成形品をつくる型で成形する前の成形工程において、ボトルの側部より底部の温度が低くなるように加熱して底部の結晶化を遅らせ、最終成形品をつくる型で成形するときに底部が軟らかさを保っているようにして成形することを特徴とする、
ポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルの製造方法。
【請求項２】
ポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルの予備成形品をガラス転移温度まで加熱して軟らかくするステップ、
軟らかくした予備成形品を、最終成形品より大きな型部を有する第一型に入れてブロー成形するステップ、
成形したボトルを第一型から出して、第一型と本質的に同じ型部を有し型部を所定温度に加熱した第二型に入れてブロー成形し、型面でボトルの底部が側部より温度が低くなるように加熱して、底部の結晶化を遅らせるようにして最終成形品をつくる第三型に収容可能な大きさに収縮させ、更にボトル内部の空気を入れ換えて冷却し、所定温度でヒートセットするステップ、
ボトルを第三型に入れてブロー成形し、最終成形品のボトルを得るステップ、を備えていることを特徴とする、
ポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルの製造方法。
【請求項３】
ポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルの予備成形品をガラス転移温度まで加熱して軟らかくするステップ、
軟らかくした予備成形品を、最終成形品より大きな型部を有する第一型に入れてブロー成形するステップ、
成形したボトルを第一型から出して、第一型と本質的に同じ型部を有し型部を所定温度に加熱した第二型に入れてブロー成形し、型面でボトルの底部が側部より温度が低くなるように加熱して底部の結晶化を遅らせるようにして収縮させ、更にボトル内部の空気を入れ換えて冷却し、所定温度でヒートセットするステップ、
ヒートセットしたボトルを第二型から出して加熱して収縮させながら、最終成形品をつくる型部を有する第三型に収容可能な大きさにするステップ、
ボトルを第三型に入れてブロー成形し、最終成形品のボトルを得るステップ、を備えていることを特徴とする、
ポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルの製造方法。
【請求項４】
請求項１、２または３記載のポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルの製造方法でつくられており、
底部に内部側に凹むように本質的に半球面状の凹部を有し、凹部の中心部から球面に沿って放射状に周方向へ複数の条部が設けられており、各条部の間には、少なくとも端部側が各条部の中心部側に接しない中間条部が設けられていることを特徴とする、
ポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルの底部構造。
【請求項５】
底部に内部側に凹むように本質的に半球面状の凹部を有し、凹部の中心部から球面に沿って放射状に周方向へ複数の条部が設けられており、各条部の間には、少なくとも端部側が各条部の中心部側に接しない中間条部が設けられていることを特徴とする、
ポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルの底部構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルの製造方法及び底部構造に関するものである。更に詳しくは、例えば９０℃以上の高温充填にも対応できる耐熱性に優れたポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルが得られる製造方法及び底部構造に関する。
【０００２】
【従来技術】
ポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトル、いわゆるＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ　ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）ボトルは、耐熱性、機械的強度、ガスバリア性、軽量性、透明性等の物質特性に優れており、特に各種飲料その他の液状食品の容器として利用されている。ＰＥＴボトルの上記したような優れた物質特性は、ＰＥＴ樹脂を２軸延伸して配向結晶化することによって得られるものである。
【０００３】
ＰＥＴボトルの製造には、一般的にはプリフォームの延伸と成形をブローにより一つの型で行う方法がとられている。この方法は、工程が少ないため短時間での成形ができ、大量生産に適しているので、ＰＥＴボトルに限らず、プラスチックボトルの製造方法の主流となっている。
このような、一つの型での成形では、延伸による耐熱性の付与と外形の成形を同時に行わなければならないが、これらを高いレベルで両立することは難しく、高温充填にも余裕をもって対応できる耐熱性に優れたＰＥＴボトルを得ることは難しかった。
【０００４】
これを解決するために、複数の型で段階的に成形を行う製造方法が従来から試みられてきた。例えば、三つの型を使用する製造方法は次のとおりである。
（１）加熱して軟らかくしたプリフォームを、最終成形品より大きく成形する第一型でブローし、延伸して成形する。
（２）最終成型品より大きく成形されたボトルを第一型と同じ大きさで加熱されている第二型に入れ、ブローをし、型で一旦加熱して収縮させた後、ボトル内部に空気を通して冷却し、ヒートセット（熱固定）を行う。
【０００５】
（３）ヒートセットしたボトルを第二型から出してヒータで加熱して収縮させ、上記（１）で無理に膨らませたことにより生じた歪みを取りながら、第三型（最終成形品をつくる型）に収容可能な大きさにする。
（４）ボトルを第三型に入れ、ブロー成形し、最終成形品のＰＥＴボトルを得る。
この方法によれば、一旦、最終成形品より大きく成形して収縮させ、ヒートセットすることによって、組織的には高い耐熱性が付与できるとされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の複数の型で段階的にＰＥＴボトルの成形を行う製造方法には、次のような課題があった。
すなわち、従来の製造方法では、最終の第三型に入れる前の第二型による成形において、ボトルの側部及び底部は延伸して結晶化が進んでおり、かなり硬くなっているので、最終の第三型における成形では、あまり大きく変形させたり複雑に変形させることはできない。
【０００７】
ところが、ボトルの底部は、側部に比べると延伸を十分に行うことができないため、結晶化度が低くなり、組織的な耐熱性が十分に付与できない。このため、ボトルの底部には、中心部から凹凸部で構成される放射状のリブ等を設けて機械的な強度による耐熱性も併せて付与しなければならない。
【０００８】
このため、ボトルの底部の最終型での成形は、側部に比べて大きく変形させたり複雑に変形させることが必要になるが、上記理由から、最終の第三型で一度に成形することは困難であった。
従って、組織的な耐熱性が低いボトルの底部に、十分な機械的強度を付与することができず、ボトル全体として側部の組織的な耐熱性に見合った耐熱性を得ることができなかった。
【０００９】
なお、これを解決するために、前工程の第二型においてほぼ最終成形品の底部構造に近い形状まで成形しておくことも考えられるが、第二型から第三型へ送られるときにボトルが周方向へ回ってしまうため、第二型で第三型に近い形状まで成形しておいても、凹凸部が周方向にずれてしまう問題があった。
すなわち、この方法では、機械的強度があまり期待できない同心円形状の模様なら問題なく成形できるが、機械的強度が強い放射状のリブ等の成形はできないので、このような方法は実際上は採用できなかった。
【００１０】
本発明の目的は、ＰＥＴボトルを複数の型で段階的に成形する製造方法において、最終の成形型でボトルの底部の構造を機械的強度に優れた形状に確実に成形することができるようにして、底部に機械的な強度を向上させることによる十分な耐熱性を付与することができるようにし、ボトルの側部の組織的な耐熱性を最大限に生かして、結果的にボトルの全体的な耐熱性を向上させ、高温充填にも余裕をもって対応できる耐熱性の高いＰＥＴボトルをつくることができるようにすることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために講じた本発明の手段は次のとおりである。
【００１２】
第１の発明にあっては、
ポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルを複数の型で段階的に成形する製造方法であって、
最終成形品をつくる型で成形する前の成形工程において、ボトルの側部より底部の温度が低くなるように加熱して底部の結晶化を遅らせ、最終成形品をつくる型で成形するときに底部が軟らかさを保っているようにして成形することを特徴とする、
ポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルの製造方法である。
【００１３】
第２の発明にあっては、
ポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルの予備成形品をガラス転移温度まで加熱して軟らかくするステップ、
軟らかくした予備成形品を、最終成形品より大きな型部を有する第一型に入れてブロー成形するステップ、
成形したボトルを第一型から出して、第一型と本質的に同じ型部を有し型部を所定温度に加熱した第二型に入れてブロー成形し、型面でボトルの底部が側部より温度が低くなるように加熱して、底部の結晶化を遅らせるようにして最終成形品をつくる第三型に収容可能な大きさに収縮させ、更にボトル内部の空気を入れ換えて冷却し、所定温度でヒートセットするステップ、
ボトルを第三型に入れてブロー成形し、最終成形品のボトルを得るステップ、を備えていることを特徴とする、
ポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルの製造方法である。
【００１４】
第３の発明にあっては、
ポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルの予備成形品をガラス転移温度まで加熱して軟らかくするステップ、
軟らかくした予備成形品を、最終成形品より大きな型部を有する第一型に入れてブロー成形するステップ、
成形したボトルを第一型から出して、第一型と本質的に同じ型部を有し型部を所定温度に加熱した第二型に入れてブロー成形し、型面でボトルの底部が側部より温度が低くなるように加熱して底部の結晶化を遅らせるようにして収縮させ、更にボトル内部の空気を入れ換えて冷却し、所定温度でヒートセットするステップ、
ヒートセットしたボトルを第二型から出して加熱して収縮させながら、最終成形品をつくる型部を有する第三型に収容可能な大きさにするステップ、
ボトルを第三型に入れてブロー成形し、最終成形品のボトルを得るステップ、を備えていることを特徴とする、
ポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルの製造方法である。
【００１５】
第４の発明にあっては、
第１、第２または第３の発明に係るポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルの製造方法でつくられており、
底部に内部側に凹むように本質的に半球面状の凹部を有し、凹部の中心部から球面に沿って放射状に周方向へ複数の条部が設けられており、各条部の間には、少なくとも端部側が各条部の中心部側に接しない中間条部が設けられていることを特徴とする、
ポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルの底部構造である。
【００１６】
第５の発明にあっては、
底部に内部側に凹むように本質的に半球面状の凹部を有し、凹部の中心部から球面に沿って放射状に周方向へ複数の条部が設けられており、各条部の間には、少なくとも端部側が各条部の中心部側に接しない中間条部が設けられていることを特徴とする、
ポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルの底部構造である。
【００１７】
ボトルの底部に設けられる条部及び中間条部は、外表面側から見て突条部でもよいし凹条部でもよい。
【００１８】
（作用）
本発明に係るポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルの製造方法によれば、第二型での成形（最終成形品をつくる型で成形する前の成形）において、ボトルの底部が側部より温度が低くなるように加熱して、底部の結晶化を遅らせるようにしているので、最終の第三型（最終成形品をつくる型）に入れられるときに、底部が軟らかさを保っているように設定することができる。
これによれば、最終の第三型によって、ボトルの底部の構造を機械的強度に優れた形状に確実に成形することができ、底部に機械的な強度を向上させることによる十分な耐熱性を付与することができるので、ボトルの側部の組織的な耐熱性を最大限に生かして、結果的にボトルの全体的な耐熱性を向上させることができる。
【００１９】
本発明に係るポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルの底部構造によれば、半球面状、いわばドーム状の凹部の機械的強度と、凹部の中心部から球面に沿って放射状に周方向へ複数設けられている条部と中間条部による機械的強度が相まって、より強い機械的強度が付与されている。
また、各条部の間に設けられている中間条部は、少なくとも端部側が各条部の中心部側に接しないように設けられているので、各条部が中央部で接することによる凹凸の一体化で強度が弱くなる等の不都合は生じない。
従って、ボトルの底部に機械的な強度を向上させることによる十分な耐熱性を付与することができるので、ボトルの側部の組織的な耐熱性を最大限に生かして、結果的にボトルの全体的な耐熱性を向上させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明を図面に示した実施の形態に基づき更に詳細に説明する。
図１は本発明に係るＰＥＴボトルの製造方法を示す説明図、
図２はポリエチレンテレフタレート樹脂の熱処理温度と結晶化度の関係を示すグラフ、
図３はポリエチレンテレフタレート樹脂の熱処理温度と結晶化速度の関係を示すグラフ、
図４は本発明に係るＰＥＴボトルの底部構造を示す斜視説明図である。
【００２１】
（第１工程）
溶かしたポリエチレンテレフタレート樹脂を型に入れてプリフォーム（試験管）型の予備成型品１をつくる。次に、予備成形品１をガラス転移温度（７０℃）以上（例えば、１１０℃程度）まで加熱して軟らかくする。
【００２２】
（第２工程）
予備成形品１を第一型２（型温度：常温、型部２０の大きさ：最終成形品の約１．３倍）に入れ、内部で２軸延伸（▲１▼延伸ロッドで伸ばし、▲２▼ブローで膨らませる）し、成形を行う。これにより、ボトルは最終成形品より、約１．３倍に大きく膨らみ、十分な延伸（配向延伸）によって耐熱性が付与される。また、ボトルの形がある程度決まる。
【００２３】
（第３工程）
第一型２で成形したボトルを第二型３（型温度：側部１８０℃、底部２０℃〜１００℃、型部３０の大きさ：最終成形品の約１．３倍）に入れ、ブロー成形する。これにより、ボトルは型部３０と接し、ボトルの側部は１８０℃に加熱されて、底部は２０℃〜１００℃に加熱され、同時にボトルはやや縮む。
ボトルの側部は、１８０℃に加熱されることにより、ごく短時間（図３参照）で結晶化し、硬くなる。しかし、ボトルの側部の温度は上記に限定されず、例えば１６０〜１９０℃の範囲で処理することもできる。また、ボトルの底部は、側部より低い２０℃〜１００℃に加熱されることにより、結晶化までやや時間がかかる（図３参照）。
更に、ボトル内部の空気が入れ換えられ、空気で冷却されてボトルのヒートセット（熱固定：ある温度まで加熱されても軟らかく変質しない）が行われる。
【００２４】
このとき、ボトルの側部では結晶化度が高レベルの数値となり（図２参照）、高い耐熱性が得られる。なお、ボトルの底部では結晶化度が側部より低くなっているが（図２参照）、後述するように最終の成形で、底部に機械的な強度を付与して底部の耐熱性を向上させることが可能になるので、ボトル全体として例えば９０数℃の十分な耐熱性を持つ熱安定性が得られる。
【００２５】
（第４工程）
第二型３で成形したボトルを型から出す。このとき、ボトルの側部は結晶化が進んでかなり硬くなっているが、底部はまだ結晶化が進んでおらず軟らかい状態である。
そして、第二型３から出したボトルをヒータ４で加熱し、ほぼ上記温度に保つようにし、第２工程で無理に膨らませたことにより生じた歪みを取りながら、最終成形品をつくる型部５０を有する第三型５に収容可能な大きさに収縮（自由収縮）させる。
【００２６】
（第５工程）
第三型５に収容可能な大きさに収縮させたボトルを最終の第三型５（型温度：側部は９０℃〜１００℃、底部は６０℃〜８０℃、型部５０の大きさ形状：最終成形品と同じ）に入れ、ブローにより成形する。
ボトルの側部は、成形時にあまり大きな変形はないので、前工程で結晶化が進んでかなり硬くなっていても、支障なく成形できる。また、ボトルの底部は前工程で結晶化を遅らせており、軟らかいままで成形されるので、例えばドーム状の凹部に中央部から放射状に多数の突条を設けたような機械的強度の優れた底部構造（図４参照）も支障なく確実に成形することができる。
【００２７】
なお、本発明に係るＰＥＴボトルの製造方法は、一つの型で行う製造方法と比べて工程数が多いため、大量生産には不向きで、少量で形状や機能を特化したような用途に好適である。
また、最終成形品の歩留まりが平均して１００％に近く（９９．９％など）、一つの型で行う製造方法の平均的な歩留まりの９５％程度と比べてきわめて優れており、生産性で劣りコスト高になる分をある程度カバーできる。
【００２８】
上記製造方法によれば、例えば図４に示すような、機械的な強度に優れた底部構造を有するＰＥＴボトルＢを確実につくることができる。
ＰＥＴボトルＢの底部は、底部に内部側に凹むように半球面状の凹部６を有している。凹部６の中心部には更に凹んだ中心凹部６０があり、そこから凹部６の球面に沿って放射状に周方向へ八箇所に外面側へ突出した突条部７が設けられている。各突条部７の外端部は凹部６の縁近傍まで伸ばしてある。各突条部７の間には、中間突条部８が合計八箇所に設けられている。中間突条部８の内側端部は、少なくとも各突条部７の中心部側に接しないように成形されている。各中間突条部８の外端部は凹部６の縁近傍まで伸ばしてある。
【００２９】
この底部構造によれば、半球面状いわばドーム状の凹部６の機械的強度と、凹部６の中心部から球面に沿って放射状に周方向へ設けられている各突条部７と各中間条部８による機械的強度が相まって、ボトルＢの底部に、より強い機械的強度が付与されている。しかも、各中間突条部８は各突条部７の中心部側に接しないように設けられているので、各突条部７と各中間突条部８が中央部で接することによる凹凸の一体化で強度が弱くなる等の不都合は生じない。
【００３０】
従って、ＰＥＴボトルＢの底部に機械的な強度を向上させることによる十分な耐熱性を付与することができるので、ＰＥＴボトルＢの側部の組織的な耐熱性を最大限に生かして、ＰＥＴボトルＢの全体的な耐熱性を向上させることができ、高温充填にも余裕をもって対応できる耐熱性の高いＰＥＴボトルＢをつくることができる。
【００３１】
なお、本明細書で使用している用語と表現は、あくまで説明上のものであって限定的なものではなく、上記用語、表現と等価の用語、表現を除外するものではない。また、本発明は図示されている実施の形態に限定されるものではなく、技術思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は上記構成を備え、次の効果を有する。
（ａ）本発明に係るポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルの製造方法によれば、第二型での成形（最終成形品をつくる型で成形する前の成形）において、ボトルの底部が側部より温度が低くなるように加熱して、底部の結晶化を遅らせるようにしているので、最終の第三型（最終成形品をつくる型）に入れられるときに、底部の軟らかさを保っているように設定することができる。
これによれば、最終の第三型によって、ＰＥＴボトルの底部の構造を機械的強度に優れた形状に確実に成形することができ、底部に機械的な強度を向上させることによる十分な耐熱性を付与することができるので、ＰＥＴボトルの側部の組織的な耐熱性を最大限に生かして、結果的にＰＥＴボトルの全体的な耐熱性を向上させることができ、高温充填にも余裕をもって対応できる耐熱性の高いＰＥＴボトルをつくることができる。
【００３３】
（ｂ）本発明に係るポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルの底部構造によれば、半球面状、いわばドーム状の凹部の機械的強度と、凹部の中心部から球面に沿って放射状に周方向へ複数設けられている条部と中間条部による機械的強度が相まって、より強い機械的強度が付与されている。
また、各条部の間に設けられている中間条部は、少なくとも端部側が各条部の中心部側に接しないように設けられているので、各条部が中央部で接することによる凹凸の一体化で強度が弱くなる等の不都合は生じない。
従って、ＰＥＴボトルの底部に機械的な強度を向上させることによる十分な耐熱性を付与することができるので、ＰＥＴボトルの側部の組織的な耐熱性を最大限に生かして、結果的にＰＥＴボトルの全体的な耐熱性を向上させることができ、高温充填にも余裕をもって対応できる耐熱性の高いＰＥＴボトルをつくることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＰＥＴボトルの製造方法を示す説明図。
【図２】ポリエチレンテレフタレート樹脂の熱処理温度と結晶化度の関係を示すグラフ。
【図３】ポリエチレンテレフタレート樹脂の熱処理温度と結晶化速度の関係を示すグラフ。
【図４】本発明に係るＰＥＴボトルの底部構造を示す斜視説明図。
【符号の説明】
１　予備成形品
２　第一型
２０　型部
３　第二型
３０　型部
４　ヒーター
５　第三型
５０　型部
Ｂ　ＰＥＴボトル
６　凹部
６０　中心凹部
７　突条部
８　中間突条部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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