(57)【要約】好適実施形態は、好ましくは未使用のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなるポリエステルにより形成された物品を形成する方法および装置に関するものであり、ポリエステルの表面の少なくとも一部に直接に被覆された、リサイクルされたあるいは消費後にリサイクルされたＰＥＴの１つ以上の層と、好ましくは酸化シリコンである良好なバリア特性をもつ材料の１つ以上の層とを有する。好ましくは、リサイクルされたＰＥＴ層（５２）は、全体の材料含有量の約２５％〜約５０％である。好ましくは、物品は、プリフォーム（３０）およびそれがブロー成形された容器（８２）の形態をとり、バリア層はその後に付けられる。好ましいバリア材料は、ＰＥＴよりも二酸化炭素および酸素に対して低い浸透性を有する。さらに、プリフォーム（３０）のネック（３２）およびボトル（８２）は少なくとも部分的に結晶状態にあり、ボディ部（３４）は主として非晶質あるいは準結晶状態にある。プリフォームにおけるこの構造は、ボディ部における非晶質材料の効能によりプリフォームのブロー成形を容易にする一方で、ホットフィルの適用において寸法安定性を有する。
2004511358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネジ山が付けられたネックフィニッシュと、
エンドキャップを含むボディ部であって、前記ネックフィニッシュおよび前記ボディ部は第１層を具備し、前記ボディ部は付加的に第２層を具備し、前記第１層は未使用のポリエステルを具備し、前記第２層はリサイクルされたポリエステルを具備し、
前記第１層および前記第２層の一つに適用されるガスバリア材料を具備する第３層と、
を具備するプリフォームであって、
前記第２層は、前記プリフォームの約２５％から約５０％を具備する
プリフォーム。
【請求項２】
前記第１層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）ホモポリマーおよび共重合体、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンナフタレート共重合体、ポリエチレンナフタレート／ポリエチレンテレフタレート混合物、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される
請求項１記載のプリフォーム。
【請求項３】
前記第２層は、リサイクルされたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）ホモポリマーおよび共重合体、リサイクルされたポリエチレンナフタレート、リサイクルされたポリエチレンナフタレート共重合体、リサイクルされたポリエチレンナフタレート／ポリエチレンテレフタレートの混合物、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される
請求項１記載のプリフォーム。
【請求項４】
前記ボディ部は基本的に非晶質あるいは準結晶であり、前記ネジ山が付けられた前記ネックフィニッシュは基本的に結晶である
請求項１記載のプリフォーム。
【請求項５】
前記ネジ山を付けられた前記ネックフィニッシュの内面は非晶質である
請求項４記載のプリフォーム。
【請求項６】
前記第２層はリサイクルされたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を具備し、前記リサイクルされたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）とヒドロキシ−フェノキシエーテル重合体により形成されるバリア容器のためのリサイクル工程の生産物であり、前記工程は、
前記容器を切断してより小さな小片にする工程と、
前記小片を洗浄する工程と、
前記ヒドロキシ−フェノキシエーテル重合体を酸とともに溶解する工程と、
前記ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の小片から前記ヒドロキシ−フェノキシエーテル重合体を分離する工程と、
前記ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の小片をリンスおよび乾燥する工程と
を具備する請求項１記載のプリフォーム。
【請求項７】
請求項１記載のプリフォームを製造する方法であって、
型とコアにより形成されたキャビティにポリエステル溶融物を射出する工程であって、前記型が第１の温度のネジ山が付けられたネックフィニッシュ部および第２の温度のボディ部を具備し、前記第１の温度はポリエステルの結晶化温度より高く、前記第２の温度は前記ポリエステルの結晶化温度より低く、
前記ポリエステル溶融物を前記型および前記コアに接触させてプリフォームを形成する工程であって、前記ボディ部が基本的に非晶質あるいは準結晶であり、前記ネジ山が付けられたネックフィニッシュは基本的に結晶であり、
前記型から前記プリフォームを取り外す工程と、
第２の型内に前記プリフォームを配置する工程であって、前記第２の型は前記第１の温度のネジ山が付けられたネックフィニッシュと第３の温度のボディ部とを具備し、
前記ボディ部にリサイクルされたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）材料の溶融物を射出して、２層のプリフォームを形成する工程と、
前記型から前記２層のプリフォームを取り外す工程と
を具備するプリフォームの製造方法。
【請求項８】
前記プリフォームをブロー成形して飲料容器を作製する工程と、
前記容器にバリア層を付着させる工程と
をさらに具備する請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記バリア層は、前記容器の内面上に付着した酸化シリコン膜を具備する
請求項８記載の方法。
【請求項１０】
請求項１記載のプリフォームを製造するための型であって、
第１の型と、
第２の型と、
コアと
を具備し、
前記第１の型は、
第１の型温度制御システムを有するネジ山が付けられたネックフィニッシュ部と、
第２の型温度制御システムを有するボディ部と、
を具備し、
前記コアは第３の温度制御システムを有し、
前記第１の温度制御システムは、前記第２および前記第３の温度制御システムとは独立しており、前記ネジ山が付けられたネックフィニッシュ部は熱的に前記ボディ部および前記コアから隔離されている
プリフォームを製造するための型。
【請求項１１】
前記第１、第２および第３温度制御システムは、循環流体を具備する
請求項１０記載の型。
【請求項１２】
前記第１および第２温度制御システムは、ヒータ、加熱用コイル、加熱用プローブおよび循環流体よりなる群から選択される
請求項１０記載の型。
【請求項１３】
前記コアは、前記型の前記ネジ山が付けられたネック部の領域における第１のコア部と、前記型の前記ボディ部の領域における第２のコア部とを具備し、前記第１および第２のコア部は独立の温度調節システムを有する
請求項１０記載の型。
【請求項１４】
前記第１および第２のコアの温度調節システムは、ヒータ、加熱用コイル、加熱用プローブおよび循環流体よりなる群から選択される
請求項１３記載の型。
【請求項１５】
未使用のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層と、
リサイクルされたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層と、
ガスバリア層と
を具備するラミネートであって、
前記未使用のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層は、前記リサイクルされ、あるいは消費された後のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層に直接粘着され、前記リサイクルされた層はラミネートの約２５％から約５０％を具備する
ラミネート。
【請求項１６】
前記ガスバリア層は、酸化シリコン膜を具備する
請求項１５記載のラミネート。
【請求項１７】
前記ラミネートは、プリフォームの形態をしている
請求項１５記載のラミネート。
【請求項１８】
前記ラミネートは、飲料容器の形態をしている
請求項１５記載のラミネート。
【請求項１９】
前記酸化シリコン膜は、前記飲料容器の最も内部の層に位置する
請求項１８記載のラミネート。
【請求項２０】
前記未使用のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）は、少なくとも約２重量％の含有量のイソフタル酸を含む
請求項１５記載のラミネート。
【請求項２１】
前記未使用のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に含まれる前記イソフタル酸の含有量は、約２重量％から約１０重量％である
請求項２０記載のラミネート。
【請求項２２】
前記未使用のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に含まれる前記イソフタル酸の含有量は、約４重量％から約５重量％である
請求項２１記載のラミネート。
【請求項２３】
前記リサイクルされたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に含まれる前記イソフタル酸の含有量は、少なくとも約２％である
請求項２０記載のラミネート。
【請求項２４】
少なくとも２重量％の含有量でイソフタル酸を含む未使用のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を具備する第１の層と、
リサイクルされたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を具備する第２の層と
を具備するプリフォームであって、
前記第１の層は壁部よりもエンドキャップにおいて薄く、前記第２の層は壁部よりもエンドキャップにおいて厚い
プリフォーム。
【請求項２５】
前記リサイクルされたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）は、前記プリフォームの約２５％から約５０％である
請求項２４記載のプリフォーム。
【請求項２６】
ネジ山が付けられたネックフィニッシュ、ネックシリンダおよびボディ部を有し、前記ボディ部は付加的にエンドキャップを具備しており、
前記ネックフィニッシュ、前記ネックシリンダおよび前記ボディ部は未使用のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる第１層を具備し、前記ボディ部は付加的にリサイクルされたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる第２層を具備し、前記第２層はプリフォームの約２５％から約５０％であり、
前記第１層と前記第２層のそれぞれが射出成形により形成された
プリフォーム。
【請求項２７】
前記第１層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）ホモポリマーおよび共重合体、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンナフタレート共重合体、ポリエチレンナフタレート／ポリチレンテレフタレート混合物およびそれらの組み合わせからなる群から選択される
請求項２６記載のプリフォーム。
【請求項２８】
前記第２層は、リサイクルされたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）ホモポリマーおよび共重合体、リサイクルされたポリエチレンナフタレート、リサイクルされたポリエチレンナフタレート共重合体、リサイクルされたポリエチレンナフタレート／ポリチレンテレフタレート混合物およびそれらの組み合わせからなる群から選択される
請求項２６記載のプリフォーム。
【請求項２９】
前記ボディ部は基本的に非晶質あるいは準結晶であり、前記ネジ山が付けられたネックフィニッシュは基本的に結晶である
請求項２６記載のプリフォーム。
【請求項３０】
前記ネジ山が付けられたネックフィニッシュの内面は非晶質である
請求項２９記載のプリフォーム。
【請求項３１】
前記第２層はリサイクルされたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を具備し、前記リサイクルされたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）とヒドロキシ−フェノキシエーテル重合体により形成されるバリア容器のためのリサイクル工程の生産物であり、前記工程は、
前記容器を切断してより小さな小片にする工程と、
前記小片を洗浄する工程と、
前記ヒドロキシ−フェノキシエーテル重合体を酸とともに溶解する工程と、
前記ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の小片から前記ヒドロキシ−フェノキシエーテル重合体を分離する工程と、
前記ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の小片をリンスおよび乾燥する工程と
を有する請求項２６記載のプリフォーム。
【請求項３２】
請求項２６記載のプリフォームを製造する方法であって、
型とコアにより形成されたキャビティにポリエステル溶融物を射出する工程であって、前記型が第１の温度のネジ山が付けられたネックフィニッシュ部および第２の温度のボディ部を具備し、前記第１の温度はポリエステルの結晶化温度より高く、前記第２の温度は前記ポリエステルの結晶化温度より低く、
前記ポリエステル溶融物を前記型および前記コアに接触させてプリフォームを形成する工程であって、前記ボディ部が基本的に非晶質あるいは準結晶であり、前記ネジ山が付けられたネックフィニッシュは基本的に結晶であり、
前記型から前記プリフォームを取り外す工程と、
第２の型内に前記プリフォームを配置する工程であって、前記第２の型は前記第１の温度のネジ山が付けられたネックフィニッシュと第３の温度のボディ部とを具備し、
前記ボディ部にリサイクルされたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）材料の溶融物を射出して、２層のプリフォームを形成する工程と、
前記型から前記２層のプリフォームを取り外す工程と
を具備するプリフォームの製造方法。
【請求項３３】
前記プリフォームをブロー成形して飲料容器を作製する工程と、
前記容器にバリア層を付着させる工程と
をさらに具備する請求項３２記載の方法。
【請求項３４】
前記バリア層は、前記容器の内面上に付着した酸化シリコン膜を具備する
請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
請求項２６記載のプリフォームを製造するための型であって、
第１の型と、
第２の型と、
コアと
を具備し、
前記第１の型は、
第１の型温度制御システムを有するネジ山が付けられたネックフィニッシュ部と、
第２の型温度制御システムを有するボディ部と、
を具備し、
前記コアは第３の温度制御システムを有し、
前記第１の温度制御システムは、前記第２および前記第３の温度制御システムとは独立しており、前記ネジ山が付けられたネックフィニッシュ部は熱的に前記ボディ部および前記コアから隔離されている
プリフォームを製造するための型。
【請求項３６】
前記第１、第２および第３温度制御システムは、循環流体を具備する
請求項３５記載の型。
【請求項３７】
前記第１および第２温度制御システムは、ヒータ、加熱用コイル、加熱用プローブおよび循環流体よりなる群から選択される
請求項３５記載の型。
【請求項３８】
前記コアは、前記型の前記ネジ山が付けられたネック部の領域における第１のコア部と、前記型の前記ボディ部の領域における第２のコア部とを具備し、前記第１および第２のコア部は独立の温度調節システムを有する
請求項３５記載の型。
【請求項３９】
前記第１および第２のコアの温度調節システムは、ヒータ、加熱用コイル、加熱用プローブおよび循環流体よりなる群から選択される
請求項３８記載の型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
発明の技術分野
好適実施形態は多層のポリエステル、バリア層およびこれらから形成される物品を製造する装置および方法に関し、多層のポリエステルは、好ましくは未使用のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、リサイクルされたポリエチレンテレフタレート（ＲＰＥＴ）あるいは消費後にリサイクルされたポリエチレンテレフタレート（ＰＣＲ　ＰＥＴ）を具備する。好ましくは、多層のポリエステルは、プリフォームの形態をとり、当該プリフォームはバリア層を有し、当該バリア層はそこからブロー成形されたボトルに内的に適用されている。
【０００２】
関連技術の記述
飲料を収容するガラスまたは金属の容器の置き換えとしてのプラスチック容器の使用はますます一般的になってきている。プラスチックパッケージの利点は、軽量であること、ガラスに比べて壊れにくいこと、潜在的に低価格であることを含む。今日飲料容器を製造するのに使用されている最も一般的なプラスチックはＰＥＴである。未使用のＰＥＴは食料品と接触して用いるためＦＤＡにより認可されている。ＰＥＴで製造された容器は透明であり、壁が薄く、軽量であり、炭酸飲料などの加圧される中味により容器の壁に作用する力に耐えて形状を保持する能力を有する。ＰＥＴ樹脂はまた相当に低価格であり、加工が容易である。
【０００３】
しかしながら、プラスチック容器の生産において厳密に未使用の材料を用いることは環境問題を増加させる。公衆および政府の圧力は、プラスチック容器を使用し生産する製品の当該プラスチック容器に消費後のリサイクルプラスチックを取り入れることにかかっている。加えて、リサイクルされた樹脂は未使用のものよりも高くない。それゆえ、完全に未使用のＰＥＴから製造されている現在の容器の生産において、リサイクルされたＰＥＴを有効活用することが望まれている。
【０００４】
少なくとも２つの問題が、飲料容器工業におけるリサイクルＰＥＴの広範な取り入れを妨げている。第１に、ＰＥＴは天然に結晶性の材料であり、すなわち、もしゆっくりと冷却することが許されるならば、自身で有機的な結晶構造をとるであろう。結晶構造は未使用の材料とリサイクルされた材料との間の強固な界面の形成を抑制し、ブロー成形を妨げ、透明で構造的に機能性をもつボトルが得られなくなる。
【０００５】
第２に、ＰＥＴ容器は単一のＰＥＴの射出のみを使用する射出成形により製造されることから、製造は比較的簡単であり、製造サイクルの時間も短い。従って、ＰＥＴ容器は安価である。例え消費後にリサイクルされたＰＥＴ材料が未使用のＰＥＴと接合して売るのに適した容器を形成できたとしても、そのような容器を他と競争できるサイクル時間およびコストの範囲で作製するための方法および装置が発明されていなかった。短いサイクル時間は製造業者による主要な設備の効率的な使用を可能にすることから、製造サイクル時間は特に重要である。特に、短いサイクル時間は大量かつ低価格の容器の生産を可能にする。
【０００６】
リサイクル材料を取り入れた容器を商業上実現可能とするためには、リサイクル材料を取り入れるのに必要なサイクル時間における増加に関連するコストの増加分が、容器の全ての材料に対するリサイクル材料の含有量の増加により補償されなければならない。付加的なリサイクル材料は類似の量の未使用の材料にとって代わり、しかもそれはより高くない。それゆえ、時間のかかる製品のコストの少なくとも一部を補償する。現在の技術では、リサイクル品の含有量は約１０％で限界であり、これは増加したサイクル時間のコストを埋め合わせるのに通常十分ではない値である。サイクル時間の増加の観点から、少なくとも”収支つじつまが合う”ためには、少なくとも２５％〜５０％のリサイクル材料を取り入れることが好ましい。リサイクル材料を取り入れることに関連するサイクル時間の増加は、最小限に抑えることも望ましい。従って、単層の未使用のＰＥＴ容器に代わる実効的なものを供給するためには、比較的短いサイクル時間で、リサイクル材料の高い含有量での製造方法および装置が必要である。
【０００７】
また、たとえ容認し得るＰＥＴ／ＰＣＲ　ＰＥＴ容器が妥当なサイクル時間の範囲で製造できるとしても、壁の薄い飲料容器においてＰＥＴを用いることは、二酸化炭素および酸素等の気体の浸透性の点で不利である。ＰＥＴボトルの浸透性は二酸化炭素が抜けてしまって「味気のない（ｆｌａｔ）」ソフトドリンクとなってしまい、また、酸素が侵入することで風味が損なわれてしまう。従って、ガスバリア保護膜をＰＥＴ／ＰＣＲ　ＰＥＴプロフォームあるいは容器へ備えることも好ましい。
【０００８】
しかしながら、現状の多層プリフォームおよび容器はバリア層が付け加えられた工程と両立し得ない。例えば、バリア層が加えられたプリフォームは、ブロー成形において薄層に裂けやすい。同様に、現状の多層容器は、典型的なバリア塗布工程に関連する熱あるいは真空条件により曲げおよび／あるいは裂けといった被害を被りやすい。
【０００９】
加えて、前記したように、非晶質あるいは準結晶状態は、リサイクルされたものの含有量があってもなくても、ＰＥＴプリフォームのブロー成形を考慮すると好ましい。しかしながら、そのようなボトルは、ＰＥＴ材料の比較的に低いＴｇによってホットフィル工程に耐える寸法安定性および標準的なネジ山の付いた閉じるものを使用するときに要求される締めつけ耐性をもっていない。これらの状況では、ウォームフィルあるいはホットフィル工程の間においてその形状を保つことができるので、形状準結晶性あるいは結晶性のＰＥＴにより作製されたボトルは好ましい。
【００１０】
このように、経済的で、外観的にも優れており、良好なバリア性および物理的特性をもち、満たされていない状態での形状安定性をホットフィル工程の間維持することができる、リサイクル材料を含有するＰＥＴプリフォームおよび容器を形成するための装置および方法の必要性が存在する。
【００１１】
好適な実施形態の要約
好適な実施形態は、かなりの重量パーセントでリサイクルされたＰＥＴを含み、食料品に接することが認可された材料からなる薄い層が表面に一層以上被覆され、良好なガスバリア特性をもつＰＥＴ物品を作製するための方法および装置に関する。前記物品はプリフォームおよび容器の形態が好ましく、それは、最も高い結晶性を有する部分を含み、一方で前記プリフォームあるいは容器のボディを非晶質あるいは準結晶状態に維持する。加えて、前記容器はブロー成形後にヒートセットされてもよい。
【００１２】
好ましい方法および装置は、消費後のリサイクル材料を相当な量で含み、良好なガスバリア特性およびホットフィルプロセスの間の良好な形状安定性をもち、一方で単に未使用の材料を使用する現状の技術に対し競争し得るコストおよびサイクル時間を維持する飲料容器の製造を考慮する。ここに開示される装置および方法を使用する飲料容器の生産は、パッケージングに要求される未使用の材料の量を大きく減らすであろう、一方で、加えて消費後のリサイクル材料の利用を提供する。
【００１３】
好ましい一実施形態は、未使用のＰＥＴ層と前記未使用のＰＥＴ層に直接接着されリサイクルされたＰＥＴ層を含むラミネートである。さらに、前記ラミネートはガスバリア層を有する。前記リサイクルされた層は、前記ラミネートの約２５％〜約５０％を構成する。
【００１４】
好適実施形態の他の観点において、ネジ山が付けられたネックフィニッシュおよびボディ部を含むプリフォームあるいは容器が提供される。前記ボディ部は、エンドキャップを含む。前記ネックフィニッシュおよびボディ部は、第１層を含む。前記ボディ部は、さらに第２層を含む。前記第１層は、未使用のポリエステルを含み、前記第２層はリサイクルされたポリエステルを含む。前記第２層は、前記プリフォームの約２５％から約５０％である。ガスバリア材料からなる第３層は、第１および第２層の一つに適用される。
【００１５】
好適実施形態の別の観点において、ネジ山が付いたネックフィニッシュ、ネックシリンダおよびエンドキャップを含むボディ部をもつプリフォームを形成する方法が開示され、そこでは、材料の第２層がボディ部に配置され、リサイクル後あるいは消費者に消費後のＰＥＴにより形成される。前記方法は、ネジ山が付いたネックフィニッシュおよびボディ部を含む型とコアにより形成されたキャビディ内にポリエステル溶融物を射出することを含む。ネジ山の付いたネック部は第１の温度で、ボディ部は第２の温度であり、第１の温度はポリエステルの結晶化温度よりも高く、第２の温度はポリエステルの結晶化温度よりも低い。前記方法は、さらにボディ部が主として非晶質あるいは準結晶性であり、ネジ山が付いたネックフィニッシュが主として結晶性のプリフォームを形成するために、前記型および前記コアに前記ポリエステル溶融物を接触させたままにしておくことを含む。前記方法は、付加的に前記型から前記プリフォームを取り除いて、前記プリフォームを第２の型内に配置することを含み、第２の型ではネジ山のついたネックフィニッシュ部は第１の温度に構成され、ボディ部が第３の温度に構成されているものである。前記方法はまた、リサイクルされたＰＥＴ材料の溶融物をボディ部の上に射出して、２層のプリフォームを形成し、前記２層のプリフォームを型から取り除くことを含む。
【００１６】
好適な実施形態および従来技術を越える有利な点を要約する目的のために、好適な実施形態の一定の目的および有利な点を上記に示した。もちろん、特定の実施形態に従って必ずしもそのような全ての目的および利点が達成されない場合があることは理解される。従って、例えば、その技術に熟練した者は、好適な実施形態は、必ずしもここに教示し提案されるような他の目的および利益をなし遂げることなしに、ここに教示されるようなある利益あるいは利益の群を成就し最大限に発揮する好適な実施形態がある程度遂行され得ることは認識されよう。
【００１７】
これらの実施形態の全ては、ここに開示された本発明の範囲内のものであると意図される。これらおよび他の実施形態は、添付図面を参照した好適な実施形態の詳細な説明により当業者に容易に明らかになり、本発明は開示された特定の好適な実施形態のいずれにも限定されるべきではない。
【００１８】
好適実施形態の詳細な記述
好適実施形態の一般的な記述
好適実施形態は、プラスチック部品を製造するための装置および方法に関し、当該プラスチック部品は少なくとも、一層の未使用の熱可塑性プラスチック材料と、一層のリサイクル後の熱可塑性プラスチック材料を有し、最終製品はガスバリア特性をもつバリア材料を付加的に具備する。現在期待されているように、多層物品の一つの実施形態は、飲料に使用されるタイプのボトルである。あるいは、多層物品の一つの実施形態は、ラミネートシート、つぼ、おけ、盆あるいは液状食品を保持するボトルの形態を取ることができる。さらに、多層物品の実施形態は、医学あるいは薬学の需要のために使用されてもよく、あるいはガスバリア特性が要求される他の利用に供されてもよい。好適実施形態に従って構成されるラミネートは、ここに記述されるオーバーモールディングあるいはインジェクトオーバーインジェクト（ｉｎｊｅｃｔ−ｏｖｅｒ−ｉｎｊｅｃｔ、ＩＯＩ）技術、薄板の重ね合わせ、共有押出し成形、あるいはその他のラミネートの生産に適した方法により生産することができる。しかしながら、簡単のために、これらの実施形態は、ここでは主としてプリフォームおよびブロー成形工程によりプリフォームから作製される飲料ボトルの内容にて記載される。
【００１９】
さらに、好適実施形態は、ここでは特にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に関連付けて記載されるが、その他の多くのポリエステル型の熱可塑性プラスチックに適用可能である。そのような材料の例は、ポリエチレン−２，６および１，５−ナフタレート（ＰＥＮ）、ＰＥＴＧ、ポリテトラメチレン１，２−ジオキシベンゾエート、および、エチレンテレフタレートとエチレンイソフタレートの共重合体を含む。
【００２０】
ここでは、”リサイクルされた”ことは、再処理された材料の広い範疇に言及する。”消費後にリサイクルされた”ことは、商業的な使用後に再生された材料に言及する。リサイクルされた材料とは、製造あるいは使用の間のいつの時点でも再生された材料に加え、消費後にリサイクルされた材料を含む。
【００２１】
特に好適実施形態において、「高ＩＰＡ　ＰＥＴ」は、その後リサイクルされた材料で被覆されるポリエステルとして用いられる。ここで用いられているように、「高ＩＰＡ　ＰＥＴ」は、ＩＰＡの含有量が約２重量％より多く、好ましくはＩＰＡが２〜１０重量％であり、より好ましくは３〜８重量％であり、最も好ましくはＩＰＡが約４〜５重量％である共重合体を形成するように、製造中にＩＰＡが添加されたＰＥＴを指す。最も好ましい範囲は、現在のＦＤＡ規定を基にしており、それは、食物または飲料と接触するＩＰＡ含有量が５％より多いＰＥＴ材料を許容していない。そのような規定を考慮しなければ、ＩＰＡ含有量は５〜１０％が好ましい。ここに用いられるように、「ＰＥＴ」は「高ＩＰＡ　ＰＥＴ」を含む。
【００２２】
高ＩＰＡ　ＰＥＴ（約２重量％より多い）が好ましいのは、多層プリフォームおよび容器を製造する工程における高ＩＰＡ　ＰＥＴの使用が、ＩＰＡを含まないか低量のＩＰＡを含むＰＥＴにより構成されるラミネートに見いだされたのよりも、良好な層間接着をもたらすということを驚くべきことに発明者が発見したからである。さらに、層間接着はＩＰＡ含有量が上がるほど改善されることも見いだされている。未使用のＰＥＴ中にＩＰＡをより高含有量で取り込むと、ＰＥＴのホモポリマーあるいは低量のＩＰＡを有するＰＥＴと比較して、高ＩＰＡ
ＰＥＴ材料の結晶化速度の低下をもたらす。結晶化速度の減少は、同様の手順により多層プリフォームとされる低ＩＰＡ　ＰＥＴまたはホモポリマーＰＥＴにより達せられるのよりも低いレベルの結晶性を有する（高ＩＰＡ　ＰＥＴからなる）ＰＥＴ層の製造を許容する。高ＩＰＡ　ＰＥＴの低い結晶性は、ＰＥＴの表面の結晶性、すなわち、未使用のＰＥＴとリサイクルされたＰＥＴの界面での結晶性を低下させるのに重要である。低い結晶性は、層間のより良好な接着を許容し、また、プリフォームのブロー成形の後に透明な容器をもたらす。
【００２３】
高ＩＰＡ　ＰＥＴはまた、ＩＰＡ含有量が一般のマスターバッチ工程により導入されたＰＥＴを参考にすることができる。マスターバッチ工程は、一般に濃縮した材料をキャリア材料へ一定の割合（添加率と称される）で加えるものである。溶融物それから２つの材料により形成され、一般にその添加率でキャリアに広く散在させた濃縮物をもつ単一の材料を得る。今回の場合には、高ＩＰＡＰＥＴは、ほとんどあるいは全くＩＰＡを含まないＰＥＴを用いてマスターバッチされて、上記で議論したような割合のＩＰＡを有する結果物たるＰＥＴを製造する。加えて、ＩＰＡを伴う未使用のＰＥＴに関して議論された有利な点を遂行するために、ＩＰＡはまたＲＰＥＴあるいはＰＣＲＰＥＴへ加えられ得る。
【００２４】
もし望ましくは、バリア材料がＲＰＥＴあるいはＰＣＲ　ＰＥＴとともに混合されて、バリア特性を付与することができる。好ましいバリア材料は、共重合エステルバリア材料およびフェノキシ型熱可塑性プラスチックを含む。他の好ましいバリア材料は、三菱ガス化学（日本）からのナイロンＭＸＤ−６のようなポリアミドバリア材料を含む。他の好ましいバリア材料は、ここに”ポリアミド混合物”として挙げたものを参照することができる。ここで使用されるポリアミド混合物は、混合であろうと合成であろうと反応であろうと、ＰＥＴあるいは他のポリエステルを含む。類似の特性をもつ他のバリア材料は、これらのバリア材料の代わりに使用することができる。バリア材料は、例えばポリアクリロニトリル重合体を含むアクリル樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ポリアミド、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ＰＥＮ共重合体、ＰＥＴ／ＰＥＮ混合物のような、他の熱可塑性重合体の形態を取ることもできる。
【００２５】
代替的に、バリア層は、ここで述べるＩＯＩ工程、あるいはラミネートを作製するのに適した他の方法によって、プリフォームに加えることができる。バリア層はまた、例えばスプレー処理、ディップ処理、化学的堆積処理、プラズマ堆積処理によって、最終容器に加えることもできる。
【００２６】
多層プリフォームおよびボトルを形成する好ましい方法を遂行するにおいて、初期プリフォームが、リサイクル材料、消費されたあるいはリサイクルされたＰＥＴ（集合的にリサイクルされたＰＥＴ）、および／または、他の適合するリサイクルされた熱可塑性材料からなる少なくとも一層の付加的な層により被覆される。被覆層は、単一の材料、混合またはブレンドした（均質化されたあるいは不均質な）材料、２種以上の材料を相互に織りまぜたマトリクス、あるいは、少なくとも２つの異なる材料を含む複数のマイクロ層（薄層）を具備し得る。
【００２７】
一つの好適実施形態に従って、リサイクルされたＰＥＴを得る方法は、図１におけるフローチャートであり、このフローチャートは、リサイクルされたヒドロキシ−フェノキシエーテル重合体およびＰＥＴを得るための好ましい工程を示しており、前記リサイクルされたヒドロキシ−フェノキシエーテル重合体およびＰＥＴは、そのような材料で製造されたバリア容器から作製されるものである。ここで繰り返す必要のない他の工程および付加的な詳細は、「ヒドロキシ−フェノキシエーテル重合体を含む物品のリサイクル」と命名された出願人の係属中の出願であって、米国出願番号第０９／７４２８８７号、出願日２０００年１２月２０日に開示されており、その出願の全部はここでリファレンスとして一体化される。
【００２８】
図１に示すように、本発明の方法の第１の部分は、リサイクルすべき容器の準備に関する。第１の工程は、物品を微細な小片あるいは”フレーク”に破砕することに関する。なぜならば、リサイクルすべき材料を含むいくつかの物品は、比較的に大きいか、あるボトルの場合内部への小さな開口を含み、それが処理用液体の流入および除去を妨げることにより処理を複雑化させる可能性があるからであり、その物品は、好ましくは粒子状にするか、切断するか、ずたずたにするか、粉末化するか、すりつぶすか、あるいは小さい小片にされる。そのような小片の寸法は、重要でない。
【００２９】
工程の第２の部分は、洗浄である。リサイクルされた物品はしばしば、それらに付着した洗浄により取り除くべき、汚物、食物粒子、グリース、ラベル、粘着物あるいは他のもの、土砂を含んでいる。洗浄は、アスピレータによる蒸気処理、かせい洗浄、洗浄液を伴うか伴わない水での洗浄、または水を含まないもとにおける溶剤もしくは洗浄液による処理により、遂行され得る。好ましい洗浄液は、ヒドロキシ−フェノキシエーテル重合体を溶解しないものであり、例えば、中性もしくは塩基性またはバリアプラスチックに対してあまり優れていない溶解性をもつものである。洗浄剤へ曝した後に、その工程を続ける前に材料は選択的にリンス、および／または、乾燥される。
【００３０】
前記準備に続けて、フレークは約１〜５０重量％、さらに好ましくは約５〜２０重量％で酢酸を含む水溶液と混合される。溶液のｐＨは、好ましくはｐＨ４より下で、さらに好ましくは約ｐＨ３．０〜３．５以下である。フレークは、ヒドロキシ−フェノキシエーテル重合体の溶解液を得るのに十分な期間の間、好ましくは攪拌（ｓｔｉｒｒｉｎｇ　ｏｒ　ａｇｉｔａｔｉｏｎ）しながら温度２５〜９５℃で０．５〜５時間の間、酸の溶液と混合される。
【００３１】
ヒドロキシ−フェノキシエーテル重合体の溶解に続いて、ヒドロキシ−フェノキシエーテル重合体溶液はＰＥＴフレークから分離される。その分離は、好ましくはろ過により行われるが、デカンテーションのような固体と液体を分離することができるいずれの方法により行うこともできる。ヒドロキシ−フェノキシエーテル重合体の酸性溶液は、溶液の形態で分離の後も使用することができる。代替的に、酸性のヒドロキシ−フェノシキエーテル重合体溶液は、付加的な処理を経ることにより、分散あるいは固体を生じさせた溶液から部分的にあるいは完全にヒドロキシ−フェノキシエーテル重合体を沈殿させてもよい。
【００３２】
部分的であろうと完全にであろうと、沈殿は、一つ以上の塩基性（アルカリ性）材料の添加により行われる。好ましくは、塩基性化合物は、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウムのような強塩基の溶液の形態である。そのような塩基が加えられると、溶液のｐＨが上がり始める。溶液のｐＨがｐＨ４に近づくにつれ、沈殿が形成し始める。ｐＨがｐＨ４を越えると、沈殿の量が増加し、ｐＨ５およびｐＨ６ではさらに多くの沈殿物の形成を伴い、約ｐＨ７では実質的に完全に沈殿にする。
【００３３】
沈殿に続いて、ヒドロキシ−フェノキシエーテル重合体は、液体成分あるいは沈殿が形成されたろ過液から分離される。固体は、固体と液体を分離できるいずれかの方法によって液体から分離させることができ、好ましくはろ過あるいはデカンテーションにより分離させる。ヒドロキシ−フェノキシエーテル重合体の沈殿は、好ましくはリンスされて、液体部分から沈殿物の上に堆積するであろう塩や他の材料を除去する。好ましいリンス媒体は水、好ましくは蒸留および／または脱イオン水、および好ましい水を加えたときにヒドロキシ−フェノキシエーテル重合体に対し非溶解性あるいはわずかながらに可溶性の溶剤を含む。リンス水は、沈殿物上の残留物の溶解を促進するために熱せられてもよい。沈殿はその後乾燥される。乾燥は、空気乾燥、熱を加えるか加えずに行う真空乾燥、オーブン乾燥、ＩＲランプ乾燥、乾燥剤、あるいは水の蒸発あるいは除去を促進する他の方法により遂行され得る。
【００３４】
沈殿物は、乾燥された後に使用され、あるいは使用の前に加工されてもよい。また、使用に先だつ沈殿物の加工は、制限はなく、粉を形成するための粉砕や、シートあるいはペレットを作製するための押出し成形を含む。そのような加工は一つ以上の添加物の添加を含む。適した添加物は、制限はないが、離型剤、染料、および潤滑剤を含む。添加剤は、ヒドロキシ−フェノキシエーテル重合体に混合させ、あるいはヒドロキシ−フェノキシエーテル重合体の溶融物に添加して乾燥させることができる。
【００３５】
酸性のヒドロキシ−フェノキシエーテル重合体溶液からの分離に続いて、ＰＥＴフレークは好ましくは水でリンスされる。好ましいリンス水は、脱イオンおよび／または蒸留され、リンスの間にＰＥＴフレークへのヒドロキシ−フェノキシエーテル重合体の沈殿を防止するため、中性あるいは弱酸性とする。一の好適実施形態に従って、フレークは約ｐＨ４以下の酸性溶液で第１のリンスがされ、次いで、ｐＨがほぼ中性の水で第２のリンスがされる。
【００３６】
リンスに続いて、好ましくは空気乾燥、熱を加えるか加えることなしに行う真空乾燥、オーブン乾燥、ＩＲランプ乾燥、乾燥剤、あるいは水の蒸発あるいは除去を促進する他の方法を含む適当ないずれかの方法により、フレークは乾燥される。ＰＥＴフレークは、乾燥後に使用することができ、あるいは使用前に加工することができる。また、使用に先だつ加工は、制限はなく、粉を形成するための粉砕や、リサイクルされたＰＥＴのシートあるいはペレットを作製するための押出し成形を含む。そのような加工は一つ以上の添加物の添加を含む。適した添加物は、制限はないが、離型剤、染料、他の重合体、および潤滑剤を含む。添加剤は、最終形態の形成の前に、ＰＥＴフレークに混合させ、あるいはＰＥＴフレークの溶融物に添加して乾燥させることができる。
【００３７】
図２を参照すると、好ましい未使用層のプリフォーム３０が図解されている。プリフォームは好ましくは、未使用のＰＥＴのようなＦＤＡに認可された材料から形成されており、広い範囲の形状および寸法をとることができる。図２に示すプリフォームは、酸素および二酸化炭素に対するバリアを必要とする１６オンスの炭酸飲料ボトルを形成するタイプであるが、当業者に理解されるように、最終物品に要求される形状、特性および用途に依存して他のプリフォーム形状を用いることも可能である。未使用層のプリフォーム３０は従来技術において知られている射出成形あるいはここに開示された方法により形成され得る。
【００３８】
図３を参照すると、図２の好ましい未使用層のプリフォーム３０の断面図が図解されている。未使用層のプリフォーム３０はネック部３２およびボディ部３４を有する。ネック部３２はプリフォーム３０の内側への開口部３６において始まり、支持環３８まで広がりそれを含む。ネック部３２は、プリフォーム３０から製造されるボトルの蓋を閉める手段をもたらすネジ山４０によってさらに特徴づけられる。ボディ部３４は、ネック部３２から下部へ広がり、丸められたエンドキャップ（ｅｎｄ　ｃａｐ）４２において頂点に達する、延伸された円筒形状の構造である。プリフォームの厚さ４４はプリフォーム３０の全長と、最終的な容器の壁部の厚さおよび全体の大きさに依存する。
【００３９】
図４を参照すると、好適実施形態に従う特徴を有する多層プリフォーム５０の一例の断面図が示されている。図１および図２に示す未使用層のプリフォーム３０と同様に、多層プリフォーム５０はネック部３２およびボディ部３４を有する。リサイクル材料層５２は、ボディ部３４のほぼ全表面に配置され、支持環３８の下部で終結している。図に示された実施形態におけるリサイクル材料層５２はネック部３２までは広がっておらず、また、好ましくは未使用のＰＥＴのようなＦＤＡに認可された材料からなるプリフォームの内側の表面５４上にも存在しない。リサイクル層５２は１種類の材料でも、あるいは少なくとも２種類の材料からなるいくつかの薄層により構成されていてもよい。プリフォームの全体の厚さ５６は初期プリフォームの厚さとリサイクル層の厚さ５８の和に等しく、最終的な容器の全体の大きさと要求される被膜の厚さに依存する。好ましいプリフォームは、リサイクル材料を５０重量％まで含んでいてよい。さらに好ましくは、プリフォームは、２５〜５０％のリサイクル材料を含み、最も好ましくは５０重量％のリサイクル材料の含有量である。例の場合、プリフォームの底部の壁は３．２ｍｍの厚さを有し、ネックフィニッシュの壁は約３ｍｍの断面的寸法を有する。
【００４０】
図５を参照すると、多層プリフォーム６０の好適実施形態が断面で示されている。多層プリフォーム６０と図４に示す多層プリフォーム５０の主な差は、エンドキャップ４２領域における２層の相対的な厚さである。多層プリフォーム５０においては、リサイクル層５２は概してプリフォームのボディ部全体を通して初期プリフォームの厚さよりも薄い。しかしながら、多層プリフォーム６０においては、リサイクル層５２はエンドキャップ４２近傍の６２において、壁部６６における６４よりも厚く、また逆に、内側の未使用のポリエステルの層は、壁部６６における６８において、エンドキャップ４２の領域の７０よりも大きい。このプリフォーム設計は、以下に説明するように、特にリサイクル材料被膜が初期プリフォームにオーバーモールディングにより適用されてプリフォームを形成する場合に有用であり、ここで、成形サイクル時間の減縮に関連したことを含むある利点が提供される。これらの利点は下記にてより詳細に議論される。リサイクル材料層５２は均質化されていてもよく、あるいは、複数の薄層からなっていてもよい。
【００４１】
プリフォームおよび容器は、多くの種類の相対的な厚さを有する層を有することができる。本発明の観点においては、プリフォームあるいは容器の、与えられた層および全体の厚さは、与えられた箇所あるいは容器全体に係わらず、被覆工程あるいは特に容器の最終用途に合わせて選択することができる。さらに、図４のリサイクル材料層に関して上記で議論したように、ここに開示されるプリフォームおよび容器の実施形態のリサイクル材料層は１種類の材料あるいは２種類以上の材料からなるいくつかの薄層を有していてもよい。
【００４２】
以下に詳細を議論するような方法および装置によって、図４に図解されているような多層プリフォームが用意された後、それはストレッチブロー成形処理が施される。図６を参照すると、この処理において多層プリフォーム５０は要求される容器形状に対応するキャビティを有する型８０内に配置される。その後、多層プリフォームは加熱され、伸ばされてかつプリフォーム５０の内部への空気の力により広げられて、型８０内のキャビティ一杯になり、多層の容器８２を形成する。ブロー成形操作は通常、ネジ山、ピルファ（ｐｉｌｆｅｒ）環、プリフォームの初期構造を保つ支持環を含むネック部３２を有するプリフォームのボディ部３４に限定されている。
【００４３】
図７を参照すると、図４の多層プリフォーム５０をブロー成形して形成されるような、多層の容器８２の実施形態が開示されている。図４の多層プリフォーム５０のネックおよびボディ部に対応して、容器８２はネック部３２とボディ部３４とを有する。ネック部３２は、さらに容器に蓋を閉める手段となるネジ山４０の存在により特徴付けられる。
【００４４】
図８は、オーバーモールディングを利用する方法に用いる好ましいタイプの型を図示する。型は、２つの半型、キャビティ半体（ｃａｖｉｔｙ　ｈａｌｆ）９２とマンドレル半体（ｍａｎｄｒｅｌ　ｈａｌｆ）９４を有する。キャビティ半体９２は未使用層のプリフォームが配置されるキャビディを有する。プリフォームは、プリフォームの上端に圧力を及ぼすマンドレル半体９４と、支持環３８が支えられるキャビティ半体９２の棚９６の間の空間に保持される。プリフォームのネック部３２は、このようにプリフォームのボディ部から密閉される。プリフォームの内側には、マンドレル９８がある。プリフォームが型内に配置されると、プリフォームのボディ部は空の空間１００により完全に覆われる。このように配置されたプリフォームは、その後の射出工程において内側の金型マンドレルとして機能し、その射出工程において、オーバーモールディング材料の溶融物がゲート１０２を通して空の空間１００中へ射出され、被膜を形成する。未使用のプリフォームと同様に、溶融物は、２つの半型中の水路１０４，１０６中の循環流体により冷却される。好ましくは、水路１０４の循環は水路１０６の循環と完全に分離される。
【００４５】
図９および図１０は、好ましい多層プリフォームを形成する好ましいタイプの装置の一部の模式図である。この装置は、１つあるいはそれ以上の未使用層のプリフォームを形成し、その後にリサイクル材料のオーバーインジェクション（ｏｖｅｒ−ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）によって新たに形成されたプリフォームを被覆するように設計された射出成形システムである。図９および図１０は、成形装置において対向する側にある、この装置の型部の２つの半型を図示する。図９中のアライメント杭１１０が他の半型中の対応するレセプタクル１１２にはめ込まれる。
【００４６】
図１０に示される半型はいくつかの成形キャビティの対を有し、各キャビティは図８に示す成形キャビティに類似する。成形キャビティは２種類あり、第１射出プリフォーム成形キャビティ１１４と、第２射出プリフォーム被覆キャビティ１２０である。２種類の成形キャビティは数が等しく、好ましくは、１種類の成形キャビティが、レセプタクル１１２の間の線で２分されて射出台１２４の同じ側となるように配置されている。このように、全てのプリフォーム成形キャビティ１１４はプリフォーム被覆キャビティ１２０から１８０°離される。
【００４７】
図９に図解された半型は、各成形キャビティ（１１４，１２０）に対して１つずつのいくつかのマンドレル９８を有する。図９および図１０の２つの半型が合わせられたとき、マンドレル９８は各キャビティの内側にはめ込まれ、プリフォーム成形キャビティ１１４に対するプリフォームの内側の型として、かつ、プリフォーム被覆キャビティ１２０において未使用のプリフォームを中心に配置する部品として働く。マンドレル９８は、もともとプリフォーム成形キャビティ１１４に揃えられていたマンドレルが回転後にプリフォーム被覆キャビティ１２０に揃えられるように、あるいはその逆となるように、その中心点の回りを１８０°回転するターンテーブル１３０上に載置される。以下に詳細に記述するように、この種の装置は、装置の同じ部品を用いて２段階工程にてプリフォームが成形され、その後被覆されることを可能にする。
【００４８】
図９および図１０の図面は単なる例示であることに注意されたい。例えば、その図面は３つの成形キャビティ１１４と３つの被覆キャビティ１２０を有する装置（３／３キャビティ装置）を図解する。しかしながら、その装置は、成形と被覆のキャビティの数が等しい限りはいくつのキャビティを有していても良く、例えば、１２／１２，２４／２４，３６／３６等のキャビティとすることができる。現在好ましい配置は、４８のプリフォーム成形キャビティと４８のプリフォーム被覆キャビティを利用するものである。キャビティは、当業者により決められうる適切などんな方式で配置されていても良い。これらおよび他のささいな変更は本発明の一部として期待される。
【００４９】
図１１および図１２に図解される２つの半型は、図９および図１０について論じるものと同様な４８／４８キャビティ装置の型の実施形態を例示する。図１３を参照すると、オーバーモールディング（インジェクトオーバーインジェクト）工程のためのタイプの型の斜視図を示し、その中でマンドレル９８は部分的にキャビティ１１４および１２０内に配置される。矢印は、型が閉められたときに、マンドレル９８が上に置かれる可動式半型１４２の動作を示す。
【００５０】
図１４は、オーバーモールディング工程において用いられるタイプの型の斜視図を示し、ここで、マンドレル９８はキャビティ１１４および１２０から完全に引き抜かれる。矢印は、マンドレル９８を一のキャビティから次のキャビティに動かすために、ターンテーブル１３０が１８０°回転するのを示す。据え付け型半型１４４上において、プリフォーム成形キャビティ１１４に対する冷却はプリフォーム被覆キャビティ１２０に対する冷却から分離されている。これらはともに可動式半型におけるマンドレル９８に対する冷却から分離されている。
【００５１】
図１５を参照すると、好ましい３層プリフォーム１３２が示されている。この多層プリフォームの実施形態は、好ましくは、図２に示すようなプリフォーム３０上に２層の被覆層１３４および１３６を配置することによって形成される。第３層１３６は、好ましくは、良好なガスバリア特性をもつ材料により形成されたバリア層である。代替的に、バリア層は最終的な容器に適用可能である。
【００５２】
次に、図１６を参照すると、成形マンドレル２９８および結合されたキャビティ３００の好適実施形態が示されている。冷却管３０２は、成形キャビティ３００の表面３０４のちょうど下にらせん形式で設けられている。キャビティ３００のゲート領域３０８はゲート３０８の近傍と定義され、特に高い熱移動特性を有する材料からなる挿入物３１０がゲート領域３０６におけるキャビティ内に配置される。このように、射出されたプリフォームのゲート領域／ベースエンド３１４は特に迅速に冷却される。
【００５３】
マンドレル２９８は中空であり、大体は均一な厚さである壁３２０を有する。バブラー（ｂｕｂｂｌｅｒ）冷却装置３３０が中空のマンドレル２９８中に配置され、バブラー（ｂｕｂｂｌｅｒ）冷却装置３３０はマンドレル２９８中の中央に配置されたコア管３３２を有し、コア管３３２は冷却された冷媒Ｃをマンドレル２９８のベースエンド３２２に直接送り届ける。冷媒Ｃはベースエンド３２２からマンドレルを登って、排出ライン３３４を通って排出される。コア管は管とマンドレルの壁３２０の間に延伸するリブ３３６によって適所に保持される。
【００５４】
図１７および図１８を参照すると、成形キャビティ３００の部材間のジョイント３４２に設けられた空気挿入系３４０が示される。ノッチ３４４がキャビティ３００の外周に設けられている。ノッチ３４４は十分小さく、溶融射出の間に溶融プラスチックが実質的に全く入り込まない。空気ライン３５０はノッチ３４４を空気圧源に接続し、バルブが空気のノッチ３４４への供給を制御する。溶融射出の間、バルブは閉じている。射出が完了すると、バルブが開けられ、射出されたプリフォームとキャビティの壁３０４の間に形成される真空を破るために圧力をかけられた空気Ａがノッチ３４４に供給される。
【００５５】
図１９を参照すると、ウォームフィルあるいはホットフィルに適合したボトルを製造するための型の好適実施形態が示される。図１９に示された成形装置は、図１６に関して図解されたものに付加的にネックフィニッシュ型４０２を伴うものに類似しており、好ましくは冷却管３０２から分離された冷却管４０３を有する。この配置は、結晶化されたネックフィニッシュと非晶質のボディを得るために、ボディ型４０４とネックフィニッシュ型４０２のための冷却の独立制御を有利にし得る。また、この配置の利点の詳細は、以下に述べる。
【００５６】
一般にテレフタル酸およびエチレングリコールの縮合によって作製される、好ましいポリエステルであるＰＥＴは、ダウケミカル社（ミッドランド、ミシガン州）およびアライドシグナル社（Ａｌｌｉｅｄ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｉｎｃ．、バトンルージュ、ルイジアナ州）から購入可能である。
【００５７】
好ましくは、用いられる未使用のＰＥＴは、共重合体を形成するためにＰＥＴの製造中にイソフタル酸（ＩＰＡ）が添加されたものである。添加されるＩＰＡの量は、好ましくは２〜１０重量％、より好ましくは３〜８重量％、最も好ましくは４〜５重量％である。最も好ましい範囲は、現在のＦＤＡ規定を基にしており、それは食物または飲料と接触するＩＰＡ含有量が５％より多いＰＥＴ材料を許容していない。高ＩＰＡ　ＰＥＴ（ＩＰＡを約２重量％より多く含有するＰＥＴ）は上述のように形成可能であり、あるいは、多くの異なる製造会社、例えば２％のＩＰＡを有するＰＥＴはＳＫＦ（イタリア）から、４．８％のＩＰＡを有するＰＥＴはＩＮＣＡ（ダウヨーロッパ）から、１０％のＩＰＡを有するＰＥＴはＫｏＳａ（ヒューストン、テキサス州）から購入可能である。
【００５８】
ＰＥＴを有するポリアリレートアロイを使用してもよく、従来のＰＥＴ材料にこれに加えて、あるいはその代わりに使用してもよい。好ましいポリアリレート／ＰＥＴアロイは、商標名Ｕ−ＰＯＬＹＭＥＲでユニチカアメリカ社から購入することができる。ポリアリレート／ＰＥＴアロイは、ウォームフィルあるいはホットフィルプロセスの際に、通常のＰＥＴに比べて減少した収縮量を示す。さらに、ポリアリレートアロイは、通常のＰＥＴ材料に比べて増加したＵＶバリア特性をもつ。ポリアリレートアロイのほとんどの他の物理的特性は、通常のＰＥＴのものと類似している。
【００５９】
上述したように、望ましくは、プリフォームのバリア特性を付与あるいは向上させるために、バリア材料をＲＰＥＴあるいはＰＣＲ　ＰＥＴへ付加することができる。好ましいポリアミドバリア材料の例は、三菱ガス化学（日本）からのＭＸＤ−６を含む。他の好ましいバリア材料は、ポリアミドとポリエステルの混合物である”ポリアミド混合物”であり、好ましくはポリアミド中に約１〜４０％のポリエステルを含み、ポリエステル中に約１〜４０％のポリアミドを含み、あるいは、ポリアミド中に約１〜４０％のポリアミドを含むポリエステル混合物を約１〜４０％含む。これの混合物は、より少ない構成成分が約５〜３０％含むことがより好ましい。混合物は、テトラカルボン酸二無水物のような相溶剤を含んでいても良く、欧州特許出願第９６４０３１号に開示されているような他の相溶剤を含んでいてもよい。一の好ましい二無水物はピロメリト酸二無水物である。相溶剤は、混合物を形成するために使用でき、あるいは他の材料層への粘着性を向上させるために一つの重合体に組み込むことができる。ポリアミド混合物に使用されるポリエステルは、好ましくはＰＥＴであり、さらに好ましくは高ＩＰＡＰＥＴである。これらの材料は、少量の構成成分を大量の重合体の重縮合混合物へ加えることにより作製される。ここで使用されるポリアミド混合物は、混合物が材料の反応によりあるいは混合により作製されるかどうかを問わず、前述したタイプの混合物の全てを含む。
【００６０】
リサイクル含有多層ＰＥＴプリフォームを形成する特に好ましい方法は、ここでは一般的にオーバーモールディングとして呼び、ときどきインジェクトオーバーインジェクト（ＩＯＩ）と呼ぶ。この名前は、それ自身が射出成形により形成された、既にあるプリフォーム上に、リサイクル材料を１層あるいはそれ以上射出する射出成形を用いる方法を表す。「オーバーインジェクティング」および「オーバーモールディング」の語句は、ここでは、好ましくはリサイクル材料からなる材料の層が、既にあるプリフォーム上に射出される被覆方法を記述するために使用される。特に好適実施形態においては、オーバーインジェクティング工程は、下にあるプリフォームが完全に冷却されていない間に行われる。
【００６１】
オーバーモールディングは、未使用層のプリフォーム自体を形成するのに使われる装置に似た装置を用いた射出成形方法を用いて実施される。オーバーモールディングに対する好ましい型は、適所にある未使用層のプリフォームとともに図８に示される。型は、２つの半型、キャビティ半型９２とマンドレル半型９４を有し、図８中にオーバーインジェクティングに先立つ閉じた位置で示される。キャビティ半型９２は未使用層のプリフォームが配置されるキャビティを有する。プリフォームの支持環３８は、棚９６に支えられ、支持環３８に圧力を印加するマンドレル半型９４によって適所に保持され、ネック部をプリフォームのボディ部から密閉する。キャビティ半型９２は、液体を運ぶ複数の配管あるいは水路１０４を有する。好ましくは、水路中の液体は、キャビティ半型９２中の入り口に入り、水路１０４を通って、出口からキャビティ半型９２の外へ出て、チラーあるいはその他の冷却装置を通り、そして上記入り口に戻る経路にて循環する。循環する液体は型を冷却する機能を持ち、同様に型は多層プリフォームを形成するために型中に射出されたプラスチック溶融物を冷却する。
【００６２】
マンドレル半型９４はマンドレル９８を有する。マンドレル９８は、しばしばコアと呼ばれるが、マンドレル半型９４から突き出て、プリフォームの中央のキャビティを閉める。マンドレル９８は、型中においてプリフォームを中心に配置するのを助けるのに加えて、プリフォームの内側を冷却する。マンドレル半型９４中の水路１０６を、最も重要にはマンドレル９８自身の全体を渡って通過して循環する流体による冷却がなされる。マンドレル半型９４中の水路１０６は、キャビティ半型９２中の水路１０４と似た働きをし、その中に冷却流体が進んで通り、半型の内側に配置される経路の位置を形成する。プリフォームは成形キャビティ内に配置されるとき、プリフォームのボディ部はキャビティ内の中心に配置され、完全に空の空間１００に覆われる。プリフォームは、このように配置され、その後の射出工程において内側の金型マンドレルとして機能する。その後、好ましくはリサイクル材料を含むオーバーモールディング材料の溶融物がインジェクタからゲート１０２を通して成形キャビティ内に導入され、好ましくは少なくともプリフォームのボディ部３４を被覆しながら、プリフォームの周囲に流れる。オーバーインジェクティングに従い、オーバーモールドされた層が空の空間１００に良く似た大きさおよび形状をとる。
【００６３】
オーバーモールディング工程を実施するために、被覆される初期プリフォームを好ましくはそのＴｇよりも高い温度まで熱するのが好ましい。ＰＥＴの場合、その温度は好ましくは１００〜３００℃、より好ましくは１８０〜２２５℃である。もしＰＥＴの結晶化温度あるいはそれより高い温度が使われるならば、それは約１２０℃であるが、プリフォーム中のＰＥＴを冷却するときに注意をすべきである。冷却は、プリフォーム中のＰＥＴの結晶化を最小にして、ＰＥＴが好ましい準結晶状態となるように十分であるべきである。また、使用される初期プリフォームは、直前に射出成形されて、オーバーモールディング工程のために好ましい高められた温度であるような、完全に冷却されていないものであってもよい。
【００６４】
リサイクルされた被覆材料は、射出成形装置での使用に適した粘度の溶融物を形成するために加熱される。もしリサイクルされたＰＥＴが使用されるならば、射出温度は、好ましくは２５０〜３２０℃である。被覆材料は、その後、空の空間１００を満たすのに十分な量で型中に射出される。
【００６５】
多層プリフォームは、好ましくは少なくともそれが型から取り外せる、あるいは、損傷を受けることなる取り扱える点まで冷却され、そしてさらに冷却が行われる型から取り除かれる。もしＰＥＴが使用され、プリフォームがＰＥＴの結晶化温度近くの温度あるいはそれを越える温度まで加熱されたなら、プリフォームが完全に冷却したときにＰＥＴが主として準結晶状態にあることを確実にするために、冷却は適正に速くかつ十分に行われるべきである。この処理の結果、初期プリフォームとその後に形成されたリサイクル材料の間に強くて効果的な結合が生じる。
【００６６】
オーバーモールディングは、また、３層あるいはそれ以上の層を有する多層プリフォームを形成するのに用いることができる。図１５中に、３層の実施形態のプリフォーム１３２が示される。そこに示されたプリフォームは、中間層１３４と外側層１３４の２層の被覆層を有する。層材料の個別の組み合わせに適合するように、または、異なる大きさのボトルを形成するのを可能にするために、図１５に示す層の相対的な厚さは変更されてもよい。当業者に理解されるように、初期プリフォームが既に被覆されたものであることを除いて、オーバーモールディングを含む、ここに記載された多層プリフォームを形成する方法の１つにより、上記に記載された工程に類似した工程が続けられる。
【００６７】
好ましいオーバーモールディング方法および装置
オーバーモールディングを行うための第１の好ましい装置は、エンゲル社（Ｅｎｇｅｌ、オーストラリア）による３３０−３３０−２００装置の使用に基礎を置く。装置の好ましい型部は模式的に図１０〜図１５に示され、可動式半型１４２と据え付け型半型１４４を有する。両半型とも、好ましくは硬質の金属により形成されている。据え付け型半型１４４は少なくとも２つの型区分１４６，１４８を有し、ここで、型区分のそれぞれは、Ｎ個（Ｎ＞０）の同一の成形キャビティ１１４，１２０、冷却液体の入り口および出口、型区分の内部で冷却液体を循環させる水路、射出装置、および射出装置から各成形キャビティのゲートに溶融した材料を流すホットランナを有する。各型区分は別個のプリフォームの層を形成し、各プリフォームの層は好ましくは異なる材料により形成されるので、各材料および層に要求される異なる潜在的条件に対応するために、各型区分は分離して制御される。特定の型区分に結合されたインジェクタは、型区分のホットランナおよびゲートを通して成形キャビティの内部へ、特定の材料に適した温度で溶融材料を射出する。型区分固有の冷却液体の入り口および出口は、型区分に射出された特定の材料の特性に適合するために、型区分の温度を変化させる。この結果、各型区分は、特定のプリフォームの層の材料および操作上の要求に適合するように、異なる射出温度、金型温度、圧力、射出量、冷却液体温度、その他を有することができる。
【００６８】
可動式半型１４２は、ターンテーブル１３０と、複数個のコアあるいはマンドレル９８を有する。アライメントピンは可動式半型１４２が据え付け型半型１４２に向かう、あるいは遠ざかる好ましい水平な方向にスライドして動くのを誘導する。ターンテーブル１３０は時計方向あるいは反時計方向のいずれかに回転可能であり、可動式半型１４２上に載置される。複数個のマンドレル９８がターンテーブル１３０上に固定される。これらのマンドレル９８はプリフォームの内側の型形状として働くだけでなく、成形操作中のプリフォームの搬送装置および冷却装置として働く。マンドレル中の冷却系は型区分の冷却系から独立している。
【００６９】
型に対する成形温度あるいは冷却は循環流体により制御される。可動式半型１４２に対してと、据え付け型半型１４４のそれぞれの型区分１４６，１４８に対してとで、分離した冷却流体循環が存在する。そのため、据え付け型半型１４４における２つの型区分を有する型においては、２つの型区分のそれぞれに対する分離した冷却と、可動式半型１４２に対する分離した冷却とが存在する。類似して、据え付け型半型中に３つの型区分を有する型においては、４つの分離した冷却流体循環が組み立てられる。一つは、各型区分に対し、総計で３つに対するものであり、もう１つは可動式半型１４２に対する。各冷却流体循環機構は同様に機能する。流体が型内に入り、上記図９で議論したような水路あるいは内部の配管のネットワークを通って流れ、その後出口から出る。出口から、型内に戻って来る前に、流体は流体の流れを維持するポンプと、流体の温度を要求される範囲に維持する冷却系を通過する。
【００７０】
好適実施形態においては、マンドレルとキャビティは、スズやクロム等の硬質の金属で被覆された、ベリリウム等の熱伝達性の高い材料から構成される。硬質の被膜は、ベリリウムがプリフォームと直接接触しないように維持し、同時に、取り出しの解放として働き、硬質な表面を長期に提供する。熱伝達性の高い材料は、より効率的な冷却を可能にし、このように、サイクル時間の短縮の達成の助けとなり、さらに層間接着性の向上の助けとなる。熱伝達性の高い材料は、各マンドレルおよび／またはキャビティの全体に堆積されても良く、あるいは、その一部のみに形成されても良い。少なくともマンドレルの先端は高い熱伝達性の材料を含むのが好ましい。他のさらにいっそう好ましい高熱伝達性材料はアンプコロイ（ａｍｐｃｏｌｏｙ）であり、これはＵｕｄｅｎｈｏｌｍ社から商業的に得られる。
【００７１】
マンドレルの数はキャビティの数の総計に等しく、また、可動式半型１４２のマンドレル８２の配置は据え付け型半型１４４上のキャビティ１１４，１２０の配置を反映する。型を閉めるためには、マンドレル９８をキャビティ１１４，１２０に合わせながら、可動式半型１４２が据え付け型半型１４４へ移動する。型を開けるためには、マンドレル９８が可動式半型１４４上のブロックから十分に離れるように、可動式半型１４２が据え付け型半型１４４から遠ざかり移動する。マンドレル９８が型区分１４６，１４８から完全に引き出された後、可動式半型１４２のターンテーブル１３０が、異なる型区分に配列するように、マンドレル９８を回転させる。このように、マンドレルの据え付け型半型からの引き抜きの後に、可動式半型は３６０°／（据え付け型半型中の型区分の数）度、回転する。装置が操作中で、引き抜き段階および回転段階においては、マンドレルのうちのいくつか、あるいは全部にプリフォームが存在する。
【００７２】
所定の型区分１４６，１４８におけるキャビティの大きさは同一であるが、キャビティの大きさは型区分間で異なる。未使用層のプリフォームが最初に成形されるキャビティ、即ちプリフォーム成形キャビティ１１４は、最も小さい大きさである。第１の被覆段階が行われる型区分１４８におけるキャビティ１２０の大きさは、未使用層のプリフォームを収容し、さらにオーバーモールディング被膜を形成するために射出される被膜材料、好ましくはリサイクル材料のための空間を提供するために、プリフォーム成形キャビティ１１４よりも大きい。付加的なオーバーモールディング段階が行われるそれぞれ次の型区分のキャビティは、各被膜段階毎に大きくなるプリフォームを収容するために、段々大きくなる。
【００７３】
一組のプリフォームが成形され、かつ、完全にオーバーモールディングされた後で、一連のエジェクタが仕上がったプリフォームをマンドレル９８から取り出す。マンドレルのエジェクタは独立に動く、あるいは少なくとも、単一の型区分と同じ数および配置である１組のマンドレルに対して１つのエジェクタが存在し、完了したプリフォームのみが取り出される。未被覆のプリフォームは、マンドレル上に残り、次の成形工程へのサイクルへ続けられる。取り出しは、プリフォームをマンドレルから完全に分離せしめ、そして、箱の中へあるいは搬送手段上に落とす。あるいは、プリフォームは取り出しの後もマンドレル上に残り、その後で、ロボットアームあるいはその他の装置が１つあるいは１群のプリフォームをつかみ、箱の中、搬送手段上あるいは他の望まれる位置へと離す。
【００７４】
図９および図１０は、上記で説明した装置の実施形態に対する模式図を示す。図１０は据え付け型半型１４４である。この実施形態においては、ブロック１２４は２つの型区分を有し、１つの区分１４６は３つのプリフォーム成形キャビティ１１４の１組を有し、他の区分１４８は３つのプリフォーム被覆キャビティ１２０の１組を有する。プリフォーム被覆キャビティ１２０のそれぞれは、好ましくは上述した図８に示すようになっている。プリフォーム成形キャビティ１１４のそれぞれは、好ましくは図８に示すものに類似しており、その中で、（マンドレルの表面に既にプリフォームがないが、その）マンドレル９８と、成形ブロック内の水路を通って流体が循環することで冷却される型の壁によって決まる空間中に材料が射出される。この結果として、この装置の１つの完全な製造サイクルは、３つの２層プリフォームを産出することになる。１サイクルあたり３つよりも多くプリフォームが要求される場合には、据え付け型半型は、各型区分毎に、より多いキャビティを収容するように変更することができる。この例は図１２に見られ、ここには２つの型区分を有する据え付け型半型が示されており、一方１４６は４８個のプリフォーム成形キャビティ１１４を有し、他方１４８は４８個のプリフォーム被覆キャビティ１２０を有する。もし３層あるいはそれ以上の層のプリフォームが要求されたら、据え付け型半型１４４は、プリフォームの１層毎に１つの、付加的な型区分を収容するように変更することができる。
【００７５】
図９は可動式半型１４２を図示する。可動式半型は、ターンテーブル１３０上に載置された６つの同一のマンドレル９８を有する。各マンドレル９８は据え付け型半型１４４上のキャビティに対応している。可動式半型は、また、アライメント杭１１０を有し、それは据え付け型半型１４４上のレセプタクル１１２に対応する。可動式半型１４２が動いて型を閉じるとき、成形キャビティ１１４と被覆キャビティ１２０がマンドレル９８に位置決めされるように、アライメント杭１１０は対応するレセプタクル１１２にはめ込まれる。位置決めされて閉じられた後は、マンドレル９８の半分はプリフォーム成形キャビティ１１４内の中心に配置され、マンドレル９８の他の半分はプリフォーム被覆キャビティ１２０内の中心に配置される。
【００７６】
キャビティ、マンドレル、およびアライメント杭とレセプタクルの配置は、型が分離され、適正な度数回転された後、全てのマンドレルがキャビティに対して真っ直ぐに向き、全てのアライメント杭がレセプタクルに真っ直ぐに向くように、十分に対称でなければならない。さらに、それぞれのマンドレルは、装置で形成されるそれぞれのプリフォームに対して、同一の型で、成形およびオーバーモールディングの工程を順に行うのを達成するために、回転の前に存在した型区分とは異なる型区分内のキャビティに存在しなければならない。
【００７７】
２つの半型の２つの図面がともに図１３および図１４に示される。図１３中、可動式半型１４２は図中の矢印で示したように、据え付け型半型１４４に向かって動く。ターンテーブル１３０上に載置されている２つのマンドレル９８は、ブロック１２４に配置されたキャビティ内に入り始め、一方は成形キャビティ１１４に、他方は被覆キャビティ１２０に入る。図１４では、マンドレル９８は据え付け側のキャビティから完全に引き出される。プリフォーム成形キャビティ１１４は、他方の型区分１４８を有するプリフォーム被覆キャビティ１２０のための冷却循環から分離している冷却循環を有する。２つのマンドレル９８は、全てのマンドレルを一緒に繋ぐ１つの系により冷却される。図１４の矢印は、ターンテーブル１３０の回転を示す。ターンテーブル１３０は時計回りに回転することもできる。もし装置が運転中ならばマンドレル上にあるであろう被覆されたあるいは未使用層のプリフォームは示されていない。アライメント杭およびレセプタクルもまた、図解を明瞭にするために除かれている。
【００７８】
オーバーモールディング装置の操作は、２層プリフォームを形成するための２つの型区分をもつ好ましい装置の観点から議論される。可動式半型１４２が据え付け型半型１４４に向かってそれらが接触するまで動かされることにより型は閉じる。第１の射出装置は、ホットランナを通して第１型区分１４６へ第１材料の溶融物を射出し、それぞれのゲートを通過してプリフォーム成形キャビティ１１４中へ入り、それぞれ多層プリフォームの内側の層となる未使用のプリフォームを形成する。第１材料は、プリフォーム成形キャビティ１１４とマンドレル９８の間の空の空間を満たす。同時に、第２射出装置は、ホットランナを通して据え付け型半型１４４の第２型区分１４８中へ第２材料の溶融物を射出し、それぞれのゲートを通過してプリフォーム被覆キャビティ１２０中へ入り、第２材料が被覆キャビティ１２０の壁とその中でマンドレル９８上に載置された未使用層のプリフォームとの間の空の空隙（図８では１００）を満たす。
【００７９】
全体工程の間ずっと、冷却流体は、プリフォーム成形キャビティ１１４の型区分１４６、プリフォーム被覆キャビティ１２０の型区分１４８、および、可動式半型１４２にそれぞれ対応する３つの分離した領域を通って循環している。このように、溶融物とプリフォームは、その中心部分がマンドレルの内部を通過する可動式半型中の循環によって、さらに外側部分がキャビティそれぞれの循環によって、冷却されている。プリフォーム成形キャビティ１１４を含む第１型区分１４６での冷却流体の操作パラメータは、プリフォームと被膜の異なる材料特性を考慮して、被覆キャビティを含む第２型区分１４８での冷却流体の操作パラメータから分離されて制御されている。これらは、同様に、型が開いているか閉まっているかにかかわらず、サイクルを通してプリフォームの内側に一定の冷却をもたらす可動式半型１４２の操作パラメータから分離している。
【００８０】
その後、その上にプリフォームを有する全てのマンドレル９８が完全にプリフォーム成形キャビティ１１４とプリフォーム被覆キャビティ１２０から引き出されるまで、２つの半型を分離して型を開けるため、可動式半型１４２は後方へずらされる。エジェクタが、プリフォーム被覆キャビティから取り出されたばかりのマンドレル９８から、被覆されて仕上がったプリフォームを取り外す。上述したように、取り外しは、プリフォームをマンドレルから完全に分離せしめ、箱の中へ、あるいは搬送手段上に落とし、また、プリフォームが取り外しの後もマンドレル上に残るなら、ロボットアームあるいはその他の装置が１つあるいは１群のプリフォームをつかみ、箱の中、搬送手段上あるいは他の望まれる位置へ離してもよい。その後、ターンテーブル１３０は１８０°回転し、その上に未使用層のプリフォームを有するそれぞれのマンドレル９８がプリフォーム被覆キャビティ１２０の上に配置され、多層プリフォームが取り除かれたばかりのそれぞれのマンドレルがプリフォーム成形キャビティ１１４に配置される。ターンテーブル１３０の回転は、０．５〜０．９秒程度に速く起きる。アライメント杭１１０を用いて、型は再び位置決めして閉じ、第１インジェクがプリフォーム成形キャビティ１１４中に第１材料を射出し、一方で、第２インジェクタがプリフォーム被覆キャビティ１２０にリサイク材料を射出する。
【００８１】
型を閉める、溶融物を射出する、型を開ける、仕上がった多層プリフォームを取り出す、ターンテーブルを回転する、および型を閉める、という製造サイクルが繰り返されて、プリフォームが連続的に成形あるいはオーバーモールディングされる。
【００８２】
装置が稼働を開始するとき、最初のサイクルでは、まだプリフォーム被覆キャビティ１２０中にはプリフォームがない。このため、操作者は、最初の射出の間、第２インジェクタが第２材料を第２型区分中に射出するのを防止するか、または、第２材料を射出させ、結果として得られる第２材料単独からなるプリフォームを取り出して、その後、捨てるべきである。この開始のステップの後は、操作者は操作を手動で行ったり、あるいは処理が自動的に制御されるように、要求されるパラメータをプログラムしてもよい。
【００８３】
上述の第１のオーバーオールディング装置を用いて、２層プリフォームが形成される。一の好適実施形態においては、２層プリフォームは、未使用のポリエステルからなる内側の層と、リサイクルされたポリエステルからなる外側の層を有する。特に好適実施形態においては、内側の層は未使用のＰＥＴからなり、外側の層はリサイクルされたＰＥＴからなる。以下の記述は、未使用のＰＥＴからなる内側の層およびリサイクルされたＰＥＴからなる外側の層を有する２層プリフォームの特に好適実施形態に向けて述べられる。記述は、図５に示されるタイプの多層プリフォーム６０の１つの組の形成を記述することに向けられ、すなわち、装置の操作全体を記載するのではなく、成形、オーバーモールディングおよび取り出しの工程を通して１つの組のプリフォームを追求するものである。記載された工程は、壁部６６の膜厚の総計が約３ｍｍであり、約２ｍｍの未使用のＰＥＴと、約１ｍｍのリサイクルされたＰＥＴを有するプリフォームに向けられる。２層の膜厚は図５に示すように、プリフォーム６０の他の部分では変化するであろう。
【００８４】
プリフォームの他の実施形態が用いられたなら、下記に詳細に説明されたパラメータのいくつかは異なるであろうことは、当業者には明らかである。例えば、型を閉じておく時間は、プリフォームの壁部の厚さに依存して変化する。しかしながら、この好適実施形態に対する下記の開示およびこの開示の残りにより、当業者は他のプリフォームの実施形態に対する適当なパラメータを決定できるであろう。
【００８５】
上述の装置は、プリフォーム成形キャビティ１１４を含む型区分１４６に供給するインジェクタに未使用のＰＥＴが供給され、プリフォーム被覆キャビティ１２０を含む型区分１４８に供給するインジェクタにリサイクル材料が供給されるように設けられている。両半型とも、循環する流体、好ましくは水によって、好ましくは０〜３０℃、より好ましくは１０〜１５℃の温度に冷却される。
【００８６】
可動式半型１４２は、型が閉じるように動かされる。未使用のＰＥＴの溶融物がブロック１２４の背面を通り、個々のプリフォーム成形キャビティ１１４中に射出され、多層プリフォームの内側の層となる未使用層のプリフォーム３０を形成する。未使用のＰＥＴ溶融物の射出温度は、好ましくは２５０〜３２０℃、より好ましくは２５５〜２８０℃である。好ましくは３〜１０秒間、より好ましくは４〜６秒間、型は閉められたままで、その間に未使用のＰＥＴの溶融物流れが射出され、その後に型内を循環する冷媒によって冷却される。プリフォームのコア部分は溶融状態で固化していないが、プリフォーム成形キャビティ１１４あるいはマンドレル９８の表面と接触するプリフォームの表面は膜を形成し始める。
【００８７】
その後、可動式半型１４２は動かされ、新しく成形されてマンドレル９８上に残されているプリフォームが型の据え付け側１４４を離れた点まであるいはその点を過ぎて、２つの半型は離される。マンドレル９８と接触しているプリフォームの内側は冷却し続ける。冷却は、好ましくは、未使用のＰＥＴの結晶化が最小となって、未使用のＰＥＴが準結晶状態となるように、熱を迅速に取り除くようにして行われる。上述のように、型を通して循環する冷却された水は、この課題を達成するように十分であるべきである。
【００８８】
プリフォームの内側が冷却されている間、プリフォームの外側の表面の温度は、プリフォームの溶融状態のコアから熱を吸収するので、上がり始める。この加熱が新しく成形されたプリフォームの外側の表面の表面温度を上げる。外側の表面は、成形キャビティ１１４中では冷却されていたが、キャビティから取り出されて、溶融コアからの十分な熱の吸収の結果、温度が上がる。このように、外側の表面上の膜の初期の形成とその後の膜の軟化は、溶融プリフォームの全体の冷却を速め、過度の結晶化を防止する助けとなる。
【００８９】
マンドレル９８が型の据え付け側１４４と離れると、ターンテーブル１３０は、その後１８０°回転し、成形されたプリフォームをその上に有するマンドレル９８がそれぞれプリフォーム被覆キャビティ１２０上に配置される。このように配置されて、成形されたプリフォームをその上に有しない他のマンドレル９８のそれぞれは、それぞれプリフォーム成形キャビティ１１４上に配置される。型は再び閉められる。好ましくは、プリフォーム成形キャビティ１１４からの取り出しとプリフォーム被覆キャビティ１２０への挿入までの間の時間は１〜１０秒、より好ましくは１〜３秒である。
【００９０】
成形されたプリフォームが最初プリフォーム被覆キャビティ１２０へと配置されたときは、プリフォームの外側の表面は型の表面と接触しない。このように、接触冷却は内側のマンドレルからだけなので、外側の膜は上述のようにまだ熱いままである。（多層プリフォームの内側の層を形成する）未使用層のプリフォームの外側の表面の高温は、仕上がった多層プリフォームにおける未使用のＰＥＴとリサイクルされたＰＥＴの間の接着の促進の助けとなる。材料の表面は熱いときにより反応性が高いことは自明とみなされ、リサイクルされたＰＥＴと未使用ＰＥＴの間の化学的相互作用は高温により高められる。リサイクルされたＰＥＴは、冷たい表面のプリフォームと接着するであろうし、このように操作は冷たい初期の未使用層のプリフォームを用いて行うことができるが、未使用層のプリフォームの成形の直後に生じるような高められた温度でオーバーモールディング工程が行われるときに、接着は著しくより良好になる。
【００９１】
その後、プリフォームを被覆するために、リサイクル材料の溶融物がプリフォーム被覆キャビティ１２０のそれぞれに射出される第２の射出操作が続く。リサイクル材料の溶融物の温度は好ましくは２５０〜３２０℃であり、さらに好ましくは２５５〜２８０℃である。この組のプリフォームがプリフォーム被覆キャビティ１２０の中でリサイクル材料によりオーバーモールディングされる間、上述したように、他の組の未使用層のプリフォームがプリフォーム成形キャビティ１１４の中で成形される。
【００９２】
射出工程の開始の後、２つの半型は好ましくは３〜１０秒、より好ましくは４〜６秒、再び離される。プリフォーム被覆キャビティ１２０中でリサイクル材料で被覆されたばかりのプリフォームは、マンドレル９８から取り出される。プリーム成形キャビティ１１４中で成形されたばかりの未使用層のプリフォームは、マンドレル９８上に残される。その後、ターンテーブル１３０が１８０°回転されて、その上に未使用層のプリフォームを有するマンドレルが被覆キャビティ１２０上に配置され、多層プリフォームが取り除かれたばかりのマンドレル９８は、それぞれ成形キャビティ１１４上に配置される。
【００９３】
型を閉める、材料を射出する、型を開ける、仕上がった多層プリフォームを取り出す、ターンテーブルを回転する、および、型を閉める、というサイクルが繰り返され、プリフォームが連続的に成形され、および、オーバーモールディングされる。当業者は、装置のドライサイクル時間は、完全なプリフォームを成形するための全体の製造サイクル時間を長くし得ると認めるであろう。
【００９４】
ここに開示された工程を用いる多くの利点のうちの一つは、工程のサイクル時間が、単層プリフォームを製造する標準的工程のサイクル時間に近いことである。即ち、この工程によるプリフォームの成形および被覆は、プリフォーム製造において一般に用いられている標準的方法により同等の大きさの未被覆のＰＥＴプリフォームを形成するのに必要な時間と同程度の時間内に行われる。従って、製品の生産高と収容力における相当な差なしに、未使用の単層ＰＥＴプリフォームの代わりにリサイクル含有多層ＰＥＴプリフォームを形成することができる。
【００９５】
ＰＥＴ溶融物がゆっくりと冷却されると、ＰＥＴは結晶体の形態をとる。結晶状態の重合体は、非晶質の重合体のように良好にブロー成形されないので、ここに記載された条件下で容器を形成するのに、結晶状態のＰＥＴのプリフォームは同様に遂行されることが期待されない。しかし、ここに記載されているように、ＰＥＴが結晶形成速度より速い速度で冷却されたら、結晶化は最小化され、ＰＥＴは準結晶状態をとる。非晶質状態あるいは準結晶状態はブロー成形にとって理想的である。このように、ＰＥＴの十分な冷却は、加工されるときに必要とされる程度に遂行するプリフォームを形成するために重要である。
【００９６】
ここに記述されるような型の中でＰＥＴの層が冷却する速度は、それが接触する冷却する表面の温度と同様、ＰＥＴの層の厚さに比例する。型温度の要因が一定に保持されているなら、厚いＰＥＴ層は薄い層よりもゆっくりと冷却する。これは、厚いＰＥＴ層の内側の部分から、型の冷却表面に接触するそのＰＥＴの外側の表面に熱が移動するのに、より厚い層の中で熱が移動する距離はより大きいので、より薄いＰＥＴ層を有するプリフォームよりも長い時間がかかるためである。換言すれば、より厚いＰＥＴ層は、より薄いＰＥＴ層に比べて増加した絶縁効果をもち、長い時間熱を内部に保持する傾向にある。従って、より厚いＰＥＴ層を有するプリフォームは、より薄いＰＥＴ層を有するプリフォームよりも、長い時間、型の冷却表面と接触することが必要である。全ての条件が同じなら、薄いＰＥＴの壁部を有するプリフォームを成形するのよりも、厚いＰＥＴの壁部を有するプリフォームを成形するのにより長い時間がかかる。
【００９７】
未使用層のプリフォームは、上述の装置で第１射出により形成したものを含め、特定の容器の大きさに対する従来のＰＥＴプリフォームよりも好ましくは薄い。これは、多層プリフォームを形成するのに、従来のＰＥＴプリフォーム中のある量の未使用のＰＥＴが、似た量のリサイクル材料に置き換えられることが可能であるからである。多層プリフォームの内側の層を形成する好ましい未使用層のプリフォームは壁部が薄く形成されているので、それらは従来の壁部が厚く形成されている相対物よりも速く型から取り除かれることが可能である。例えば、壁部の厚さの総計が約３ｍｍである従来のＰＥＴプリフォームに対する１２〜２４秒に比べて、未使用層のプリフォームは、結晶化させることなく好ましくは約４〜６秒後に型から取り除かれることができる。概して、リサイクル含有多層プリフォームを形成する時間は、この膜厚の総計が同じ単層ＰＥＴのプリフォームを形成するのに必要な時間と同じか、わずかに大きい（最大で約３０％増）くらいである。
【００９８】
その工程で形成されるプリフォームが図５のタイプのものであるなら、より薄いプリフォームにより得られる利点はもっと先の工程にもたらされる。この多層プリフォームの実施形態においては、エンドキャップ４２の領域の中央における７０での未使用ＰＥＴの壁部の厚さは、好ましくは壁部の厚さの総計の約１／３に減じられる。エンドキャップの中央部から、エンドキャップの半径領域の外へ移動すると、厚さは、壁部６６中の参照番号６８におけるように、好ましくは壁部の厚さの総計の約２／３にまで徐々に増加する。壁部の厚さは一定のままで良く、あるいは図５に図解されるように、支持環３８の前でより薄い厚さへ移ってもよい。プリフォームの様々な箇所の厚さは変化してもよいが、全ての場合において、与えられたどんなプリフォーム設計に対しても、未使用のＰＥＴとリサイクルされたＰＥＴの壁部の厚さは上記の溶融物の流れる臨界厚さを維持しなければならない。
【００９９】
図５の設計のプリフォーム６０を用いることは、図４のタイプのプリフォーム５０を製造するのに使われるサイクル時間よりも、よりいっそう短いサイクル時間を可能にする。上述のように、サイクル時間を短くするためのもっとも大きな障害の１つは、射出の後に型内でＰＥＴが冷却されるのに必要な時間の長さである。もしＰＥＴを含むプリフォームが、マンドレルから取り外される前に、十分に冷却されなかったら、それは実質的に結晶化し、潜在的にブロー成形における困難を生じさせる。さらに、オーバーモールディング工程が行われる前に、未使用のＰＥＴ層が十分に冷却されていなかったら、リサイクルされたＰＥＴが型内に入るときの力がゲート領域近傍の未使用ＰＥＴの一部をえぐりとってしまう。図５のプリフォーム設計は、型内でゲートが存在する場所である、エンドキャップ領域４２の中央部において最も薄い未使用のＰＥＴ層を形成することで、両問題を処理する。薄いゲート区分はゲート領域がより早く冷却するのを可能にし、ゲートの結晶化および、第２射出あるいはオーバーモールディング段階におけるＰＥＴの浸食を避けながら、相対的に短い時間で未使用のＰＥＴ層が型から取り除かれても良好なようにする。
【０１００】
成形性能の改善
上述のように、成形半型は熱を除去処理するために型を通過する循環冷媒を有する広範囲にわたる冷却系を有し、このようにして型の熱吸収特性を高めている。次の図１６を参照すると、それは成形マンドレル２９８およびキャビティ３００の断面図であり、型冷却系は、成形キャビティ３００の外周で表面３０４の直下にらせん状に冷却環３０２を配置することで、成形キャビティに対して最適化可能である。そのような冷却系により可能となった迅速な冷却は、冷却中の未使用のＰＥＴ層の結晶化を防止する助けとなる。また、迅速な冷却は、成形キャビティ３００が直ちに再使用できるように、射出されたプリフォームが迅速に成形キャビティから取り除かれるのを可能にすることにより製造サイクル時間を短縮する。
【０１０１】
上述のように、成形キャビティ３００のゲート領域３０６は、サイクル時間を決定するのに特に重要である。ゲート３０８近傍の空の空間は、成形されたプリフォームのベースエンド３０４となる場所であるが、成形キャビティ３００内に射出される溶融物流れの最後の部分を受け取る。このように、この部分は一番最後に冷却し始める。もし、オーバーモールディング工程を行う前に、未使用のＰＥＴ層が十分に冷却されなかったら、型に入るリサイクル材料の溶融物の力が、ゲート領域３０８近傍の未使用のＰＥＴをいくらか浸食してしまう。サイクル時間を短縮するように、成形キャビティのゲート領域の冷却を速めるために、アンプコロイ（ａｍｐｃｏｌｏｙ）などの特に高い熱伝達材料の挿入物３１０がゲート領域３０８における型中に配置される。これらのアンプコロイの挿入物３１０は、特に高速に熱を引かせる。アンプコロイの挿入物３１０の効果を高め、これを保護するために、窒化チタンあるいは硬質クロムの薄い層がアンプコロイの表面３１２上に堆積して硬い表面を形成してもよい。そのような堆積された表面は、好ましくは０．００１〜０．０１インチの厚さで、最も好ましくは０．００２インチの厚さである。
【０１０２】
上述のように、マンドレル２９８は内側の未使用のＰＥＴ層を直接冷却するので、冷却工程において特に重要である。プリフォームの内面上のマンドレル２９８の冷却効果を高め、特にプリフォームのゲート領域／ベースエンド３１４におけるマンドレル２９８の冷却効果を高めるために、図１６に示すように、マンドレル２９８は好ましくは実質的に空洞であり、相対的に薄い均一な壁３２０を有する。好ましくは、この均一な厚さは０．１〜０．３インチの間であり、最も好ましくは約０．２インチである。薄い壁は、射出されたプリフォームの溶融しているゲート領域３１４から熱を迅速に放出する助けとなるので、マンドレル２９８のベースエンド３２２における壁３２０は、残りのマンドレルの壁３１４より決して厚くはないことが特に重要である。
【０１０３】
マンドレル２９８の冷却能力をさらに高めるために、冷却水をバブラー装置３３０中に供給してもよい。コア管３３２はマンドレル２９８の中央に配置され、そのベースエンド３２２に冷却された冷媒Ｃを送り届ける。ベースエンド３２２は、この冷媒Ｃにより接せられるマンドレル２９８の最初の点であるので、この位置において冷媒は最も冷たく、最も効果的である。このようにして、射出されたプリフォームのゲート領域３２４は、プリフォームの残りの部分よりも迅速に冷却される。さらに、ベースエンド３２２において、マンドレルの残りの壁の厚さに比べてマンドレルが薄く構成されてもよい。これは、マンドレル２９８のベースエンド３２２において熱伝導性が増加することに起因して、ゲート領域における増加した冷却効果をもたらす。ベースエンド３２２においてマンドレルの中に射出された冷媒は、マンドレル２９８の長さに沿って進み、排出ライン３３４を通って排出される。マンドレルの壁に沿って冷媒Ｃを導くために、複数のリブ３３６がコア３２２の周りにらせんのパターンで配置されている。
【０１０４】
プリフォームのゲート領域の冷却を増強するための他の方法は上記にて議論されており、図５に示すように、内側の未使用のＰＥＴ層がゲート領域において、射出されたプリフォームにおける残りの部分よりも薄くなるように成形キャビティを形成することに関係する。このように、薄いゲート領域は実質的な固体へと迅速に冷却し、第１成形キャビティから迅速に取り出され、第２成形キャビティに挿入され、未使用のＰＥＴの浸食を引き起こすことなくその上面に射出されたリサイクルされたＰＥＴ層を有することができる。
【０１０５】
ウォームフィルあるいはホットフィル適合ボトルのための好ましい方法および装置
代表的には加熱殺菌あるいは殺菌消毒のために、パッケージング時に上昇した温度の中味をもつことがしばしば求められる。これは、一般的にパッケージング工業ではウォームフィルあるいはホットフィルと呼ばれる。ウォームフィルはパッケージング時に中味が室温より上で摂氏７０°までになるときと定義される。ホットフィルは、パッケージング時に中味が摂氏７０°以上になるときと定義される。実際上は、ホットフィルの温度の上限は、約摂氏９０°である。代表的な適用は、基本的に水を含む液体のためのものであり、摂氏９０°以上のどんな温度も、パッケージングされた製品の沸点に近づき、実現することができない。
【０１０６】
前述したように、未使用のＰＥＴ、あるいは未使用のＰＥＴとリサイクルされたＰＥＴの組み合わせから作製されるプリフォームは、ボトルへと容易にブロー成形できるように、一般的に非晶質性であることが望まれる。しかしながら、そのような非晶質ボトルは、ＰＥＴの比較的に低いＴｇに起因して、その寸法安定性を維持する時間だけウォームフィルあるいはホットフィル工程に耐えることができない。それゆえ、結晶のＰＥＴボトルおよび非晶質あるいは準結晶のＰＥＴボトルの双方の利点をもつリサイクル含有プラスチックボトルを作製するための方法および装置が、ここで開示される。ここで繰り返し述べる必要のない付加的な詳細は、「結晶性のネックフィニッシュを有するボトルおよびプリフォーム」と命名された出願人の係属中の出願であって、米国出願番号第０９／８４４８２０号、出願日２００１年４月２７日に記載されており、その出願の全部はここでリファレンスとして組み入れられる。
【０１０７】
少なくともプリフォームの最も上部の部分を結晶で形成する一方で、プリフォームのボディ部を非晶質あるいは準結晶（ここではときどき非結晶と称する）に保つことにより、ホットフィル工程の間に最も重要なネックフィニッシュ領域において必要な寸法を維持しかつ容易にブロー成形されるプリフォームを形成することができる。同じプリフォームの中で大部分が結晶の部分と大部分が非結晶の部分を作製することは、非結晶部分が大部分形成される領域に比較して、結晶部分が形成される領域の型における加熱および／あるいは冷却を異なるレベルで達成する必要がある。加熱および／あるいは冷却の異なるレベルは、好ましくは、異なる温度をもつ領域の熱的な分離により維持される。ネジ山の割れ目、コアおよび／またはキャビティの界面間におけるこの熱的な分離は、これらの部分に対応する表面に挿入物あるいは分離構成要素として低熱伝導性材料を利用することにより達成される。
【０１０８】
好ましくは材料が概して非晶質あるいは準結晶となるプリフォーム表面を形成する領域における型の冷却は、型およびコアを通る冷却された流体の循環により遂行される。好適実施形態においては、プリフォームの結晶部分が作製される型部分のために独立した流体循環あるいはヒーターが存在する点を除いて、前述したのと同様に組み立てられた型が用いられる。
【０１０９】
好適実施形態の型配置は、図１９を参照してさらに詳細に説明され、ここでは、マンドレル２９８および対応するキャビティ３００が示されている。キャビティ３００は、ボディ型４０４およびネックフィニッシュ型４０２を有する半型のキャビティにより定義される。キャビティ３００のゲート領域はゲート３０８の近傍と定義される。空気挿入系３４０は、以下に詳細に説明する、射出されたプリフォームとキャビティの壁３０４との間に形成される真空を破るために設けられる。
【０１１０】
上述したように完全な非結晶の配置をもつ配置であるが、ここでは、マンドレル２９８は中空であり、概して均一な厚さの壁３２０をもつ。バブラー冷却装置３３０は中空マンドレル２９８内に配置され、マンドレル２９８内の中央に位置し冷却された冷媒Ｃをマンドレル２９８のベースエンド３２２に直接送り届けるコア管３３２を有する。冷媒Ｃは、ベースエンド３２２からマンドレルを徐々に上り、排出ライン３３４を通って排出される。コア管は、コア管とマンドレルの壁３２０との間に延びるリブ３３６により適所に保持される。
【０１１１】
前述したボティ型４０４は、好ましくは水からなる冷却流体が循環する複数の冷却管を有する。ネックフィニッシュ型４０２は、流体が循環する複数の管４０３を有する。管４０３と冷却管３０２の流体および循環は、分離しておりかつ独立している。コア区分４００を通って循環する冷媒Ｃもまた、管４０３および冷却管３０２の双方から分離している。
【０１１２】
ボティ型４０４、ネックフィニッシュ型４０２およびコア区分４００の熱的の分離は、低い熱伝導性をもつ挿入物４０６の使用により達成される。しかしながら、低い熱伝導性をもつ材料は、ネックフィニッシュ部の下におけるプリフォームに接触する型表面上に使用すべきではない。換言すれば、ブロー成形により寸法変化が発生する部分である。好ましい低熱伝導性材料の例は、熱処理されたスチール工具（例えば、Ｐ２０、Ｈ−１３、ステンレス等）、ポリアミドで満たされた重合体挿入物、ノーメックス（ｎｏｍｅｘ）、空気ギャップおよび表面を塞ぐ最小接触がある。
【０１１３】
管４０３を通る独立した流体循環において、流体は、プリフォームの非結晶部分を作製するのに使用される型の部分に用いられる流体よりも温かい。好ましい流体は、水と、シリコンと、油を含む。
【０１１４】
他の実施形態において、プリフォームの結晶部分を形成する型部分（ネックフィニッシュ型４０２に対応する）は、冷却中の材料の結晶度を促進するために必要とされるより高い温度に維持する（徐々に冷却する）ために、型のネックフィニッシュおよび／またはネックシリンダ部内に配置された加熱装置を含む。限定はしないが、そのような加熱装置は、加熱用コイル、加熱用プローブおよび電熱ヒータを含む。
【０１１５】
より大きい結晶度かつより小さい結晶勾配が求められる他の実施形態において、上記したように変更された型は、以下に示すように変更されたコアと組み合わせられる。変更されたコアでは、結晶のプリフォーム部分を形成する部分のため、流体循環が独立かつ比較的高い温度であり、あるいはボディ領域における温度よりもプリフォームの結晶部分を形成する部分におけるコア表面の温度が高くなるように冷却流体の流れがこのような領域で制限されるか変更されるように、コア内の流体循環が変更される。一方また、コアの適切な部分は、上述したように他の手段で加熱してもよい。このような特性をもつコアの使用は、ネックフィニッシュおよび／またはネックシリンダ領域でのプリフォームの内表面に向けておよび／または内表面での結晶度をより高めることができ、かつ、この領域における内表面と外表面の間の結晶勾配をより小さくすることができる。
【０１１６】
第１のステップでは、積み重なった型およびコアにより形成されるキャビティに溶融ＰＥＴが射出されることにより、未使用のＰＥＴプリフォームが射出成形される。キャビティが満たされるとき、ボディ部における樹脂は冷却表面に接触することとなり、ネックフィニッシュにおける樹脂は加熱したネジ山のついた型に接触することとなる。ネックフィニッシュにおけるＰＥＴが冷却すると、比較的に熱い型への接触の結果として結晶化し始める。一度接触すると、結晶化が始まり、時間と温度により決定される速度で結晶化が続く。型のネックフィニッシュ部が、使用されるＰＥＴの最小結晶化温度よりも上で維持されると、接触により結晶化が始まる。より高い温度は、結晶化速度を向上させ、プリフォームのネックフィニッシュの成形後寸法安定性を維持する間における最適な結晶化レベルに至る時間を減少させる。ネックフィニッシュ部における樹脂が結晶状態に冷却すると同時に、プリフォームのボティ部あるいはボディ部よりも低い位置における樹脂は、型の冷却された部分に接触し、これにより非晶質あるいは準結晶状態へ冷却される。
【０１１７】
単層プリフォームでは、プリフォームが十分に冷却され、型から取り外すために強固にされ、加工あるいはさらに処理が行われて、型からプリフォームが取り外された時点で実際には工程が終わる。多層プリフォームでは、図４に示すように、工程は、上述したような好ましくは消費されたリサイクル材料層からなる第２層の射出を続ける。多層プリフォームを形成するためのインジェクトオーバーインジェクト方法は、下層の成形と第２層のオーバーモールディングの２つの射出成形サイクルの暴露時間を許容する。従って、初期の未使用のＰＥＴプリフォームは単層の場合よりも型から早く取り出されるが、ネックフィニッシュは２つの射出サイクルの全体を通して結晶化を促進する温かい表面に接しているので、２段階でない統合した操作のような通常の成形サイクルの範囲で十分結晶化の時間が存在する。射出速度、圧力および仕上がりの相対的な壁の厚さは、結晶化されるネックフィニッシュおよび／あるいは周辺領域の最適な条件および深さに至るのに要求される時間に影響する。
【０１１８】
変更された型および冷却コアを使用する工程は、非晶質／結晶特性の独特な組み合わせを生産する。コアが冷却されネジ山のついた型が加熱されるため、ＰＥＴの熱伝導性が熱交換のための障壁として作用する。加熱したネジ山の付いた型は、ネジ山仕上げの表面で未使用のＰＥＴを結晶化させ、未使用のＰＥＴの温度はコアに近づくほど減少するためコアの近傍では未使用のＰＥＴ材料は非晶質形態へ移行する。内側の（コア）部から外側の（ネジ山）部への材料の変化は、ここでは結晶勾配として言及される。
【０１１９】
コア温度および樹脂の結晶化速度は、結晶化される樹脂の深さを決める役割を果たす。さらに、ネックフィニッシュの非晶質の内表面は、他の結晶化工程よりも近い成形耐性を許容する成形後寸法を安定化させる。他方、結晶化された外表面は、容器を高温にする間において非晶質構造を支持する。この特有の結晶／非晶質構造の結果として、物理特性も向上する（例えば、脆性、衝撃等）。
【０１２０】
結晶化のための最適な温度は、樹脂の品質、樹脂の結晶化温度、固有の粘性、壁の厚さ、暴露時間、型温度を含む因子に依存して変えることができる。好ましい樹脂は、ＰＥＴホモポリマと共重合体（高ＩＰＡ　ＰＥＴ、ＰＥＴの共重合体およびポリアミドを含むが限定されない）とＰＥＮを含む。そのような樹脂は、好ましくは、低い特有の粘性および適当な溶融温度を有し、好ましくはＩＶｓが０．７４〜０．８０および溶融温度が２２０〜３００℃である。プリフォームの望ましい結晶部分のための好ましい型温度の範囲は、約１４０〜２００℃であり、上記の因子に依存するが約１８０℃で最大結晶化速度を生じ、インジェクトオーバーインジェクトの実施形態において双方の射出段階を含む全体の好ましい暴露時間範囲は約２０秒から６０秒であり、好ましい射出圧力範囲は約５０００〜２２０００ＰＳＩである。より厚い仕上がりの壁の厚さは、より薄い壁のために必要とされる時間に比較して、一定の結晶化度を達成するのにより多くの時間を必要とする。暴露時間（型内の時間）の増加は、結晶の深さおよび全体的な領域内の結晶割合を増加し、結晶が望まれる領域における型温度の変化は、結晶化速度および寸法安定性に影響を与える。
【０１２１】
さらなる成形改善
サイクル時間を減少させるための継続的な試みでは、射出されたプリフォームは、できる限り速やかに成形キャビティから取り出される。しかしながら、射出されたプリフォームが成形キャビティから取り出される時点で、新しく射出された材料は、必ずしも完全に固化していないことも認められる。これは、キャビティ３００からプリフォームを取り出す際の起こりうる問題を生じさせる。熱く柔らかいプラスチックと成形キャビティ表面３０４の間の摩擦、またはさらには真空は、成形されたプリフォームを成形キャビティ３００から取り出そうとしたときに、成形されたプリフォームへのダメージを生じさせる抵抗を引き起こしうる。
【０１２２】
代表的には、射出された部分の滑らかな表面を得るために、型の表面は磨かれ、極めて滑らかとなっている。しかしながら、磨かれた表面は、この表面に沿った表面張力を作りやすい。この表面張力は、型と射出されたプリフォームの間の摩擦を作り、これは、型からの取り出し時における射出されたプリフォームへ起こりうるダメージを発生させ得る。表面張力を低減するために、型の表面は、好ましくは、型の表面をわずかに荒らすための非常に細かいサンディング（ｓａｎｄｉｎｇ）装置、好ましくはドローストーン（ｄｒａｗ　ｓｔｏｎｅ）で処理される。好ましくは、ストーンは約４００〜７００の間のクラスのグリット（ｇｌｉｔ）を有する。より好ましくは６００のグリットのドローストーンが用いられる。また、型は好ましくは縦方向のみに砂で磨かれ、射出されたプリフォームの型からの取り出しをさらに容易にする。また、あるいはさらに、型表面は、望まれる表面仕上げを達成するために蒸気噴射が行われてもよい。
【０１２３】
射出の間、射出された溶融物の流れにより成形キャビティ３００から空気が押し出される。結果として、射出されたプリフォームと成形キャビティの壁３０４の間に真空が形成され得る。射出されたプリフォームがキャビティ３００から取り出されるとき、真空は取り出しの抵抗となり、完全に固化していないプリフォームへダメージを与える結果となる。真空を破るため、空気挿入系３０４が採用される。図１７および図１８を付加的に参照すると、空気挿入系３０４の実施形態が提供される。成形キャビティ３００の分離された部材のジョイント３４２において、好ましくはノッチ３４４が成形キャビティ３００の外周にキャビティ側に開口して形成されている。ノッチ３４４は、好ましくは、深さ方向に０．００２〜０．００５インチの間、最も好ましくは０．００３インチの段差３４６により形成される。その小さな大きさのために、射出の間にノッチ３４４はプラスチックで満たされず、成形されたプリフォームの成形キャビティからの取り出しの間に真空に打ち勝って空気が成形キャビティへ導入されるのを可能にする。空気ライン３５０はノッチ３４４を空気圧源に接続し、不図示のバルブは空気Ａの供給を制御する。射出の間、空気抵抗なしに溶融物が成形キャビティ３００を満たすように、バルブは閉じている。射出が完了すると、バルブが開き、約７５〜１５０ｐｓｉの間の圧力で、最も好ましくは約１００ｐｓｉで、供給空気がノッチ３４４に送り届けられる。供給空気は、射出されたプリフォームと成形キャビティの間に形成されるどんな真空にも打ち勝ち、プリフォームの取り出しの助けとなる。図面は、成形キャビティ３００における一つの単純な空気供給ノッチ３４４を示すが、そのようなノッチが、型の大きさおよび形状に依存する様々な形状で、いくつ設けられてもよい。さらに、既述したものに類似する複数の全体の空気挿入系が、真空条件から生じるプリフォームへのダメージからの付加的な保護を提供するために利用されてもよい。また、空気挿入系３４０は、上述したような理由のため、特にネジ山の付いた型４０２中で利用することができる。
【０１２４】
成形性能に対する上述の改善のいくつかは、ここに記載された方法および装置に特定的であるが、当業者は、これらの改善は多くの異なるタイプのプラスチック射出成形の応用および関連する装置にも適用され得ると認めるだろう。例えば、型へのアンプコロイ（ａｍｐｃｏｌｏｙ）の使用は、種々のタイプの型および溶融材料に対して、熱の除去を速めてサイクル時間を劇的に短縮する。また、型の表面を荒らすことと、空気供給系を設けることは、種々の型および溶融材料に対して、幾分取り出しを楽にし得る。
【０１２５】
ブロー成形による好ましい容器の形成
多層容器は、好ましくは、多層プリフォームをブロー成形することで製造され、この多層プリフォームの製造は上記にて開示されている。多層プリフォームは、単層で未使用のＰＥＴプリフォームがブローされて容器となる技術および条件に、同一でないにしても、大変似た技術および条件を用いてブロー成形されることが可能である。単層のＰＥＴプリフォームをボトルへとブロー成形する、そのような技術および条件は、当業者に良く知られており、必要なら用いられ、あるいは、応用されることができる。
【０１２６】
一般的にそのような工程では、プリフォームは好ましくは８０〜１２０℃、より好ましくは１００〜１０５℃の温度に加熱され、平衡にするために短い時間が与えられる。平衡の後、それは、ほぼ最終的な容器の長さに近い長さまで引き延ばされる。引き延ばしに続いて、圧力をかけた空気がプリフォームの中に押し入られ、プリフォームの壁部が型に適合して型に支えられるように、プリフォームの壁部を拡張し、このようにして、容器を形成する。
【０１２７】
ブロー成形されたボトルに対しさらにヒートセットを行うことが望ましい。そのような方法は、当業者には良く知られており、熱に安定なボトルが製造されるという利点がある。ブロー成形後、形成されたボトルは、小さな分子結晶成長が達成されたボトルを熱緩和させるために、（約摂氏８０〜９０°の）熱い型内に保持される。そのようなボトルは、約摂氏６０〜９０°の温度のものを満たすことができ、上述したような非結晶プリフォーム、あるいは結晶および非晶質／非結晶の領域をもつプリフォームを用いて使用される。
【０１２８】
バリア性能が高められた容器の形成
先に述べたように、良好なガスバリア特性は、好適実施形態に従って構成された容器が炭酸飲料の収容に使用されるときに好ましい。バリア層は、二酸化炭素がもれるのを抑制することによりボトル飲料の炭酸を保護し、酸素の進入を抑制することにより飲料の風味を保護する助けとなる。
【０１２９】
その一つとして、ガスバリア層は、１９９９年４月２１日に出願したシリアル番号が０９／２９６６９５の「バリア層で被覆されたポリエステルを作製するための装置および方法」と命名された出願人の係属中の出願に開示されたオーバーモールディングあるいはインジェクトオーバーインジェクト技術により提供され、上記の出願の全てはここではリファレンスとして組み込まれる。さらに、ガスバリア層は、スプレーや気相堆積のような当該技術分野において知られた適当な方法により、プリフォームあるいは仕上がった容器に付けることもできる。有利なことに、ＩＯＩ工程により製造される多層容器は、バリア層の適用工程により課される熱あるいは真空条件に起因する曲げあるいは裂けに耐えることができる。
【０１３０】
バリア層を提供する好ましい方法は、ガスバリア膜が基板上に堆積する技術であるプラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）を経ることである。その工程は、一般的に、ガス状の望まれるバリア材料を基板の近傍に導入することと、バリアガスが解離してプラズマ状態となるまでエネルギーを与えることを含む。真空条件は、基板への熱のダメージを防止するのに十分低い温度での工程を許容するためにある。解離した微粒子は、基板に衝突するとエネルギーが突然損失することにより固化して、バリア層を形成する。さらに、他の適切なタイプの堆積方法が、バリア被膜を容器に適用することに採用される。
【０１３１】
バリア被膜は、上記した方法により形成された容器の内側に堆積される。しかしながら、外側のバリア被膜が提供されてもよい。さらに、酸化シリコンバリア膜を容器に設けることが好ましく、他のタイプの膜でも、アセチレンあるいは多くのエポキシ系熱硬化性材料を利用することにより製造されるようなバリア膜を使用することもできる。
【０１３２】
バリア被膜工程を遂行するための製造設備は、多くの会社を通して購入することができる。例えば、以下の会社が、商業的なバリア被膜設備を製造している（（以下は、各自のバリア被膜設備および／または方法のためそれぞれの会社により設計された商標名である）。Ｓｉｄｅｌ（ＡＣＴＩＳ）、Ｋｒｏｎｅｓ／Ｌｅｙｂｏｌｄ（ＢＥＳＴＰＥＴ）、Ｔｅｔｒａ　Ｐａｋ（ＧＬＡＳＫＩＮ）、Ｎｉｓｓｅｉ、およびＰＰＧ（ＢＡＩＲＯＣＡＤＥ）。
【０１３３】
上述したように、従来の方法により製造された多層プリフォームおよび多層容器は、バリア被膜工程の熱および真空条件により裂けあるいは曲げをしばしば経験する。これは、バリア特性が望まれる場合においてリサイクル材料の取り込みを抑制している。しかしながら、好ましいＩＯＩ工程により製造されるプリフォームあるいは容器は層間粘着性が改善されており、プリフォームあるいは容器は、従来の多層物品に関連付けられていた曲げあるいは裂けなしに被覆工程に耐えることができる。このようにして、単一の物品におけるリサイクル材料および良好なバリア特性の組み入れは、商業的に実現可能になる。
【０１３４】
本発明はある好適実施形態およびある例示的な方法について記述されたが、発明の範囲はそれに限定されるものでないことが理解されよう。その代わりに、出願人は、添付の請求の範囲を参照して基本的に限定される本発明の範囲、および、ここに開示された種々の方法と材料を意図しており、それらは当業者にとって出願人の発明の範囲にあることが自明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、好適な実施形態において使用されるリサイクルＰＥＴを得るために用いられるリサクルプロセスのフローチャートである。
【図２】
図２は、本プリフォームの実施形態において、開始材料として用いられる未被覆の未使用材料のプリフォームである。
【図３】
図３は、好適な実施形態に従ってリサイクル材料が塗布されるタイプにおける、未被覆で未使用の材料からなるプリフォームの断面図である。
【図４】
図４は、多層プリフォームの好ましい一実施形態の断面図である。
【図５】
図５は、多層プリフォームの好ましい他の実施形態の断面図である。
【図６】
図６は、好ましい多層の容器を作製するのに用いられるタイプのブロー成形装置のキャビティ内における好適なプリフォームの断面図である。
【図７】
図７は、多層容器の好適な一実施形態である。
【図８】
図８は、好適な多層プロフォームを作製するのに用いられるであろうタイプの射出成形型の断面図である。
【図９】
図９は、多層プリフォームを作製するための成形機の半型である。
【図１０】
図１０は、多層プリフォームを作製するための成形機の半型である。
【図１１】
図１１は、４８個の２層プリフォームを形成する成形機の半型である。
【図１２】
図１２は、４８個の２層プリフォームを形成する成形機の半型である。
【図１３】
図１３は、成形キャビティ内に部分的に配置されたマンドレルを伴う型の模式的な図である。
【図１４】
図１４は、回転に先立って、成形キャビディから完全に取り出されたマンドレルを伴う型の模式的な図である。
【図１５】
図１５は、プリフォームの３層実施形態である。
【図１６】
図１６は、好ましいプリフォームを形成するのに用いることができるタイプの射出成形型の断面図である。
【図１７】
図１７は、図１６の型の線１７−１７線に沿った断面図である。
【図１８】
図１８は、線１８で定義される図１６の領域の切り出し詳細図である。
【図１９】
図１９は、コアが成形キャビティ内に示されるプリフォーム型の好適実施形態の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年12月11日(2002.12.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
未使用のポリエステルを含む単一の層であるネジ山が付けられたネックフィニッシュと、
エンドキャップを含むボディ部であって、前記ボディ部は第１層および第２層を具備し、前記第１層は未使用のポリエステルを具備し、前記第２層はリサイクルされたポリエステルを具備する
プリフォームであって、
前記第２層は、前記プリフォームの約２５％から約５０％を具備する
プリフォーム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
前記ボディ部は、付加的に第３の層を有し、前記第３層はガスバリア材料を具備する
請求項１記載のプリフォーム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
前記ガスバリア材料は、酸化シリコン膜、共重合ポリエステルバリア材料、フェノキシ系熱可塑性プラスチック、ポリアミド、ポリアミド混合物、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンナフタレート共重合体、ポリエチレンナフタレート／ポリエチレンテレフタレート混合物、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される
請求項４記載のプリフォーム。
【国際調査報告】
2004511358.tif 000076
2004511358.tif 000077
2004511358.tif 000078
2004511358.tif 000079