(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
８０°Ｃ以上１３０°Ｃ以下に加熱したポリエステル製プリフォームを金型内で延伸ブロー成形した後、１３０°Ｃ以上１８０°Ｃ以下の高温で熱固定を行い、得られた成形体内側表面を延伸ロッドの長手方向に沿って設けられた複数の吹き出し孔から、成形体に柱状の保形部が形成されるように冷却流体を吹き付けて集中冷却し、金型から前記成形体を取り出して放冷雰囲気中でアニーリングして前記金型内容積に対する前記成形体外容積の収縮率が３．０％より大きく６．０％以下となるように自由収縮させることを特徴とする耐熱性ポリエステル容器の製造方法。
【請求項２】
前記柱状保形部が、前記成形体の周側部に複数形成されるように冷却することを特徴とする請求項１記載の耐熱性ポリエステル容器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐熱性ポリエステル容器の製造方法に関する。さらに詳しくは、耐熱性のポリエチレンテレフタレート製ボトル容器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリエチレンテレフタレート製の延伸ブロー成形容器（ＰＥＴボトル）は、極めて優れた透明性を有し、ガスバリヤー性、水分不透過性に優れており、耐内容物性及び保存性に優れていることから、飲料用を始めとする多くの用途に多量に使用されている。
【０００３】
しかし、通常のＰＥＴボトルは、熱収縮変形をおこすなど耐熱性に劣るという欠点がある。このため、熱殺菌した飲料等を高温のままで充填する用途に対しては、熱変形や容積の収縮変形（以下、単に「熱変形等」と言う。）を生じる。そのため、このような用途に対しては、延伸ブロー成形体を成形後の熱固定（ヒート・セット）により結晶化させて耐熱性を高めた耐熱ＰＥＴボトル（耐熱性ポリエステル容器）が使用されている。
【０００４】
このような耐熱ＰＥＴボトルの製造方法としては、熱固定後の成形体をある程度冷却し、まだ比較的高温の状態で金型から取り出した後、取り出した成形体を放冷雰囲気中でアニーリング（除冷による歪み取り）して成形体の容積を収縮（自由収縮）させることで耐熱ＰＥＴボトルを得る方法が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【特許文献１】特開昭５８−１６２３２１号公報
【特許文献２】特開昭６３−１８５６２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これら従来の製造方法では、熱固定後に金型から取り出しても所望の形状を保つ（維持する）ことができるように、成形体全体をある程度冷却して硬化させる必要がある。そこで、金型から取り出す前に、冷却エアー等の冷却流体を成形体内部の底部から内部へ循環させて冷却することが提案された。
【０００６】
しかし、成形体底部に吹き付けられた冷却流体は、循環して上部に到達するまでに熱せられてしまう。そのため、金型から取り出しても所望の形状を保つことができるように、成形体上部までを十分に冷却するためには、多量の冷却流体を循環させることが必要となる。その結果、耐熱性ポリエステル容器の生産工程でのエネルギー効率は、非常に悪くなる。
【０００７】
さらに、従来の冷却流体を循環させて冷却する製造方法によって製造された成形体では、該成形体上部まで冷却されてほぼ全体が十分硬化してからアニーリングを行わなければ、その際の自由収縮によって全体形状（特に上部形状）が大きく歪む場合があり、不良品が多量に発生してしまうといった問題が生じる。
【０００８】
そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、生産工程でのエネルギー効率が良く、且つ、アニーリング時にも歪み難い耐熱性ポリエステル容器の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決すべく、本発明に係るポリエステル容器の製造方法では、８０℃以上１３０℃以下に加熱したポリエステル製プリフォームを金型内で延伸ブロー成形した後、１３０℃以上１８０℃以下の高温で熱固定を行い、得られた成形体内側表面を延伸ロッドの長手方向に沿って設けられた複数の吹き出し孔から冷却流体を吹き付けることで冷却し、金型から前記成形体を取り出して放冷雰囲気中でアニーリングして前記金型内容積に対する前記成形体外容積の収縮率が３．０％より大きく６．０％以下となるように自由収縮させることを特徴とする。
【００１０】
上記製造方法によれば、金型内で延伸ブロー成形された後に熱固定された成形体は、延伸ロッドの長手方向に沿って設けられた複数の吹き出し孔からほぼ一斉に吹き出される冷却流体が内側表面に吹き付けられることで、前記成形体の内側表面全体がバランス良く冷却されて硬化する。
【００１１】
そうすると、成形体外側表面部が十分に冷却されず、十分に硬化していない状態であったとしても、冷却され硬化した成形体の内側表面部が他の部位（成形体外側表面部）を支えることで成形体の形状を保つ（維持する）ことができるようになるので、従来の製造方法よりも成形体全体が高温状態であっても成形体を金型から取り出すことができるようになる。
【００１２】
従って、成形体全体を必要以上に冷却する必要がなくなるため、冷却に必要な冷却流体の量は、成形体の底部から冷却流体を循環させて冷却する時よりも少なくて済み、成形体の製造工程においてエネルギー効率が良好となる。
【００１３】
さらに、高温状態で成形体を金型から取り出して放冷雰囲気中でアニーリングする際、従来の製造方法であれば、ある程度全体が冷却されて硬化していない限り自由収縮によって形状が大きく歪んでしまう。しかし、成形体の内側表面部が全体的にバランス良く冷却されることによって硬化している（即ち、伸縮し難くなっている）ことから、他の部位をアニーリングによって自由収縮させても大きな歪みの発生は抑制できる。
【００１４】
即ち、成形体の内側表面部を全体的にバランス良く冷却して硬化させることによって、将来の熱変形等に対する耐性を強くするために、成形体を高温状態で金型から取り出して十分アニーリング（除冷による歪み取り）して自由収縮させても、全体形状が大きく歪むことなく所望の形状の成形体を得ることができるようになる。
【００１５】
さらに、収縮率を３％より大きくすることで、成形体は、内容物充填時等の熱による成形体の熱変形等に対して耐性が強くなる。例えば、成形体（ポリエステル容器）は、その使用時に、熱殺菌された高温の飲料等の内容物を充填してから蓋によって密封される。その後、冷却して常温に戻してから出荷されるが、その際の内容物の高温に起因する成形体の変形に対する耐性が強くなる（即ち、変形し難くなる）。その結果、例えば、成形体にラベルを貼着する際の生産ラインや梱包作業ライン等での前記変形に起因する詰まり等のトラブルの発生を防ぐこともできる。
【００１６】
また、本発明においては、成形体の内側表面部が全体的にバランス良く硬化していることから、３％より大きく収縮させても６％以下であれば、熱変形等に対する耐熱性が強くなると共にアニーリング時の成形体の大きな歪みを十分に抑制できる。
【００１８】
また、前記冷却を、柱状の保形部が形成されるように冷却流体を吹き付けて集中冷却することによれば、前記同様、延伸ロッドの長手方向に沿って複数の吹き出し孔が設けられていることから、成形体の内側表面部全体がバランス良く冷却されて硬化している。また、得られた成形体には、その一部を柱状に冷却流体によって集中冷却されることで、他の部位よりも早く冷却が進んで硬化する柱状の保形部が形成される。
【００１９】
従って、金型から取り出す際に、成形体全体の温度が高くても形状をより保ち易くなる。さらに、放冷雰囲気中でアニーリングする際にも、形状をより保ち易くなっていることから、十分に自由収縮させても大きな歪みの発生を抑制できる。従って、熱変形の少ないより耐熱性が強いポリエステル容器を得ることができるようになる。
【００２０】
また、前記柱状保形部が、前記成形体の周側部に複数形成されるように冷却することが好ましい。
【００２１】
上記製造方法によれば、柱状保形部が成形体の周側部に複数形成されることになるため、成形体の長さ方向の歪みに対する抑制がより強くなるため、真っ直ぐな成形体が得易くなる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明のポリエステル容器の製造方法によれば、容器（成形体）の生産工程でのエネルギー効率を良くすることができる。さらに、将来の熱変形等に対する耐性があり、且つ、アニーリングの際の自由収縮に対しても容器の形状を所望の形状に保つことができるポリエステル容器の製造方法を提供できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態に係るポリエステル容器（以下、単に「容器」と言う。）１の製造方法について添付図面に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での種々の変更が可能である。
【００２４】
まず、本実施形態に係る製造方法によって製造される容器１の基本的な構成について説明する。
【００２５】
図１（イ）及び（ロ）に示す如く、容器１は、上から順に口部２と肩部３と胴部４と底部５とから構成される。
【００２６】
前記口部２は、キャップ（蓋）と嵌合できるネジ山６とサポートリング７とを有し、横断面が略円形に形成される。
【００２７】
前記胴部４は、横断面が角部８を短い斜辺とした略四角形状に形成される。四側辺９は、胴部周側部に設けられる減圧吸収パネル１０を形成する。該減圧吸収パネル１０は、内容物の熱膨張及び収縮を変形によって吸収するための部位である。
【００２８】
また、前記角部８は、胴部周側部に設けられる柱部１１を形成する。この柱部１１は、外力に対して、容器１の形状を維持するための部位である。
【００２９】
また、本実施形態においては、容器１の胴部４の横断面が略四角形状であるが、この形状に限定する必要はなく、六角等の多角形であっても良い。その場合も、角部８，８，…を柱部１１，１１，…とすることが好ましい。また、横断面は円形であっても良い。
【００３０】
尚、本実施形態の場合、後述するように、製造時の熱固定後に集中冷却する部位が前記柱部１１と同じ部位であるため、アニーリング時に他の部位より伸縮し難くなる柱状保形部１１’が柱部１１と同じ部位に形成されるが、柱状保形部１１’と柱部１１とは異なる部位に形成されても良い。
【００３１】
前記肩部３は、横断面が略四角形の胴部４と、略円形の口部２とを繋ぐ部分であり、下端から上端に向かって、横断面が略四角形から略円形へと徐々に変化するように形成されている。
【００３２】
次に、図２（イ）及び（ロ）に示す如く、上記容器１を成形するための二軸延伸ブロー成形装置（以下、単に「成形装置」と言う。）の金型部２０の基本的な構成を説明する。
【００３３】
成形装置の金型部２０は、ブロー成形金型２１と、底型２２と、延伸ロッド２３とを備えている。
【００３４】
延伸ロッド２３は、延伸ロッドの機能を有すると共に、成形体（容器）１の内面に冷却エアーＡを吹き付ける冷却エアー供給管を兼ねているため、延伸ロッド２３の軸方向に冷却エアー供給路２４が形成されている。
【００３５】
前記延伸ロッド２３には、図２（イ）及び（ロ）に示す如く、長さ方向に沿って冷却エアーＡを吹き出すためのエアー吹き出し部が複数設けられている。この、エアー吹き出し部は、冷却エアーＡの吹き出しによって複数本の柱状保形部１１’が形成されるように、延伸ロッド２３の軸芯から放射状、且つ周縁を等間隔に分割する部位に吹き出し孔２５が４つ形成されたエアー吹き出し部が長手方向に沿って複数段設けられている。
【００３６】
このエアー吹き出し部からの冷却エアーＡの吹き出しによって前記柱状保形部１１’が形成される際には、前記延伸ロッド２３の長手方向に沿って設けられた複数のエアー吹き出し部からほぼ同時に冷却エアーＡが成形体１の内面に向けて吹き出される。この吹き出しによって、後述するように、柱状保形部１１’が形成され、且つ成形体（容器）１の内側表面部全体がバランス良く冷却される。
【００３７】
次に、二軸延伸ブロー成形に使用するプリフォーム（パリソン）３０について説明する。
【００３８】
プリフォーム３０は、図３に示す如く、口部３１を備えた試験管状に形成される。          
【００３９】
前記プリフォーム３０は、射出成形機で溶融したポリエチレンテレフタレートを圧力をかけて金型に射出充填し、冷却後、取り出して形成されている。その際、最終容器１に対応する口部３１を備えた有底プリフォーム３０は、非結晶状態で形成されている。            
【００４０】
尚、該プリフォーム３０は、ポリエチレンテレフタレートからなる熱可塑性樹脂で形成されているが、該熱可塑性樹脂は、少量の共重合成分が共重合されたポリエステルでも良く、また、安定剤、顔料、酸化防止剤、熱劣化防止剤、紫外線劣化防止剤、帯電防止剤、抗菌剤等の添加剤やその他の樹脂を適量加えられていても良い。
【００４１】
次に、本実施形態に係るポリエステル容器の製造方法について図２（イ）及び（ロ）を参照しつつ説明する。
【００４２】
まず、プリフォーム（パリソン）３０を、延伸ブロー成形機のプリフォーム加熱部で、延伸ブロー前に、延伸温度である８０℃以上１３０℃以下に加熱する。尚、前記温度は、金型表面の温度であり、本実施形態においては１００℃以上１２０℃以下であるのが好ましい。
【００４３】
次いで、プリフォーム３０を金型２１及び底型２２によって形成される空間内に供給し、延伸ロッド２３を前記プリフォーム３０内に挿入すると共に、その底部を延伸ロッド２３で軸方向に延伸する。
【００４４】
また、プリフォーム３０の軸方向への延伸とほぼ同時に、ブローエアーによって上記プリフォーム３０を径方向に延伸することにより、二軸延伸ブロー成形を行って所定の形状とし、さらに、１３０℃以上１８０℃以下に加熱して熱固定する。尚、前記温度は、金型表面の温度であり、本実施形態においては１４０℃以上１６０℃以下であるのが好ましい。
【００４５】
その後、成形体１内面に前記延伸ロッド２３を介して冷却エアーＡを吹き付けて、角部８に柱状保形部（即ち、冷却によって他の部位よりもアニーリング時に収縮し難くなった柱状の部位）１１’が形成されるように集中冷却する。
【００４６】
尚、本実施形態では、成形体１を冷却するための冷却流体として冷却エアーＡを使用するが、他の冷却流体でも良い。
【００４７】
次いで、成形体１を金型２１から取り出す。この時、本実施形態においては、取り出し約０．５秒後の保形部１１’の外側表面温度が約１３０℃〜１３２℃である。
【００４８】
このように成形体１の内側表面部を冷却することにより、保形部１１’が形成されることで、成形体１の保形部１１’以外の他の部位における外側表面温度が前記約１３０℃〜１３２℃よりも高くても成形体１の形状を保つことができ、金型２１から成形体１を取り出すことができる。
【００４９】
従来の製造方法では、冷却エアーＡを成形体１の底部へ吹き出し、循環させて肩部までを冷却する。従って、底部が形状を保つことができる程度に冷却されても、肩部は形状を保てるほどには冷却されておらず、金型から取り出しても成形体１は、全体形状を保つことができなかった。そのため、成形体全体の温度が１２０℃以下になるまで冷却して硬化させた後に金型から取り出さなければ該成形体の形状が保てなかった。
【００５０】
これに対し、本実施形態においては、上記の如く、成形体１の周側部に柱状の保形部１１’が複数形成されるように冷却することで、成形体１の柱状保形部１１’以外の外側表面温度が高くても（約１３０℃〜１３２℃より高い）全体の形状を保つことができるようになる。その結果、より高温で金型２１から成形体１を取り出すことができるようになる。
【００５１】
従って、同温度の冷却エアーを使用した場合、底部から肩部へ循環させて容器全体を冷却するための冷却エアーの使用量に対し、本実施形態における冷却エアーＡの使用量は低減される。
【００５２】
その後、金型２１から取り出した成形体１を室温雰囲気中でアニーリングして成形体１を収縮率が３％より大きく６％以下となるように自由収縮させる。このアニーリングによる成形体１の自由収縮により、成形体１の周側壁中の残留歪（残留応力）が緩和され、成形体１の寸法安定性、荷重たわみ温度、機械的性質等が向上する。その結果、高温での内容物の充填や成形体１の加熱殺菌に際して、器壁の不斉変形（部分的な変形）が抑制されることになる。
【００５３】
また、本実施形態では、成形体１の周側部に複数の柱状保形部１１’を形成した後、金型から取り出すため、アニーリングによって収縮率が３％より大きく６％以下という範囲で前記自由収縮を行ったとしても、全体形状が大きく歪むことを抑制できる。
【実施例】
【００５４】
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例にのみ限定されるものではない。
【００５５】
＜実施例＞
（１）射出成形機によるプリフォーム成形
ポリエチレンテレフタレートを用い、射出成形機で試験管形状の有底プリフォームを射出成形した。
【００５６】
（２）二軸延伸ブロー成形機によるブロー成形及び熱固定
上記（１）で得られたプリフォームを、延伸ブロー成形機で成形した。具体的には、二軸延伸ブロー成形機を用い、プリフォームを表面温度が１００〜１２０℃になるまで加熱し、金型内で縦延伸用ロッドの上昇と共に圧力３８ｋｇ／ｃｍ2の空気圧力で二軸延伸ブロー成形し、成形体（ブロー容器）１を得た。
【００５７】
次いで、金型２１及び底型２２の表面温度（熱固定温度）が１４０〜１６０℃となるまで加熱し、その状態で保持して成形体１の熱固定を行った。尚、底型２２の表面温度は、金型２１の表面温度よりも低いものとする。
【００５８】
（３）成形体の冷却及びアニーリング
上記（２）で得られた成形体１を、延伸ロッド２３から吹き出される冷却エアーＡによって内側から柱部１１を集中冷却して柱状保形部１１’を形成した。その後、成形体１の柱部１１の外側表面温度が約１３０℃〜１３２℃の範囲で金型２１から取り出して室内雰囲気中でアニーリングした。
【００５９】
前記柱部１１の外側表面温度は、延伸ブロー成形機内に測定器（（株）キーエンス社製の放射温度センサーＦＴＨ３０）をセンサーが金型から取り出された成形体１に向くように固定し、金型から取り出してから０．５秒後の成形体１の外側表面温度を測定したものである。
【００６０】
この時、冷却エアーＡでの冷却時間を調整し、アニーリング時の自由収縮の収縮率を変えて収縮率の変化による冷却エアーＡの使用量と不良品の発生率を測定し、その結果を表１に示した。
【００６１】
＜比較例＞
アニーリング時の収縮率を３．０％以下、または６．０％よりも大きくなるようにした以外は、実施例と同様にして成形体を作製した。尚、実施例と同様に、冷却エアーＡの使用量と不良品の発生率を測定し、その結果を表１に示した。
【００６２】
【表１】
0004550700.tif 000002
上記表１において、冷却エアーの使用量は、実施例１での使用量を１とした場合の使用量である。
【００６３】
その結果、収縮率が３．０％より大きい時に冷却エアーＡの使用量の削減によりエネルギー効率が良くなると評価でき、収縮率が６．０％以下の時が歪みによる不良品発生率が製造段階での許容範囲内になると評価できた。また、エネルギー効率及び不良品発生率の両方の値を検討した結果、本実施例においては、収縮率が３．２％以上とすることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本実施形態に係る製造方法によって製造されるポリエステル容器の、（イ）は正面図、（ロ）は正面図におけるα−α断面図、を示す。
【図２】同実施形態に係る製造方法で使用される二軸延伸ブロー成形機の金型部の、（イ）は縦断面の概略図、（ロ）は成形体胴部位置の横断面の概略図、を示す。
【図３】同実施形態に係る製造方法に使用されるプリフォームの正面図を示す。
【符号の説明】
【００６５】
１…耐熱性ポリエステル容器（ポリエチレンテレフタレート製ボトル容器、耐熱ＰＥＴボトル、又は成形体）、１１’…保形部、２０…二軸延伸ブロー成形機の金型部、２１…金型、２２…底型、２３…延伸ロッド、２４…冷却エアー供給路、２５…冷却エアー吹き出し孔、３０…プリフォーム（パリソン）、Ａ…冷却エアー
【図１】
0004550700.tif 000003
【図２】
0004550700.tif 000004
【図３】
0004550700.tif 000005