JP2004291621A - 熱可塑性樹脂容器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 最初にシートを押出成形する製造方法における問題がないことに加えて、充分な耐熱性を備えた熱可塑性樹脂容器を高効率で製造することができる、新規且つ改良された製造方法を提供する。
【解決手段】 熱可塑性樹脂前成形体を成形する前成形体成形工程と、該前成形体を熱成形してカップ形状熱可塑性樹脂容器を成形する熱成形工程とを含む熱可塑性樹脂容器の製造方法において、該熱成形工程は、該前成形体をブロー成形して延伸し、加熱して熱固定し、次いでプラグ部材の成形形状にシュリンクバックして賦形し、冷却することを含む。
【選択図】 図１２。

Description

本発明は、飲食料のための容器として好都合に使用することができるカップ形状熱可塑性樹脂容器の製造方法に関する。

周知の如く、飲食料のための容器として、フランジ、このフランジの内縁から垂下する筒形状側壁及び側壁の下端を閉じる底壁とを有するカップ形状熱可塑性樹脂容器が広く実用に供されている。かような容器は、一般に、熱可塑性樹脂シートを押出成形し、次いでシートを加熱し軟化せしめてシートの複数領域を同時に圧空及び／又は真空成形して所要カップ形状にせしめ、しかる後にカップ形状に成形された部分をこれを囲繞する部位で切断してシートから分離することによって製造されている。

然るに、上述したとおりの製造方法においては、カップ形状に成形された部分を切り離したシートの残部（所謂スケルトン部）がシートの相当部分、通常４０乃至６０％、を占め、かかる残部が無駄に破棄され、従って材料歩留りが著しく低くなる。シートの残部は溶融して再使用することも意図されるが、再使用によって材料品質が低下せしめられ、材料品質の過剰低下を回避するためには再使用をシートの残部の全体ではなくてその一部のみに制限せざるを得ない。シート層が主層と共にガスバリアー層等の付加層を含有している多層シートである場合には、シートの残部を再使用することは実際上不可能である。また、容器の肉厚がシートの厚さに強く依存し、容器の肉厚分布を適宜に選定することが困難である。更に、製造工程の都合上、シートはロール状に巻き付けることができることが望まれ、それ故にシートの厚さは例えば１．２ｍｍ以下に制限され、これに起因して容器の底壁の厚さ、従って強度が過小になってしまう傾向がある。

下記特許文献１には、熱成形主部とフランジ部とを有する熱可塑性樹脂前成形体（所謂プリフォーム）を射出成形によって成形し、次いでかかる前成形体の熱成形主部をプラグアシスト真空及び圧空成形してカップ形状熱可塑性樹脂容器を成形する製造方法が開示されている。

また、下記特許文献２には、熱成形主部とフランジ部とを有する熱可塑性樹脂前成形体を射出成形によって成形し、次いでかかる前成形体の熱成形主部をマッチドモールド真空成形してカップ形状熱可塑性樹脂容器を製造する方法が開示されている。マッチドモールド真空成形の際に、一方の成形型部材は結晶化開始温度よりも高温に加熱され、従ってカップ形状に成形された熱可塑性樹脂容器は熱固定される。
特開平５−６９４７８号公報 特公平７−６７７３７号公報

上記特許文献１及び上記特許文献２に開示されている製造方法においては、最初にシートを押出成形する製造方法における上述したとおりの問題はない。しかしながら、これらの製造方法も未だ充分に満足し得るものではなく、次のとおりの解決すべき問題を有する。上記特許文献１に開示されている製造方法においては、熱可塑性樹脂が熱固定されることがなく、それ故に製造された熱可塑性樹脂容器は耐熱性に劣る。上記特許文献２に開示されている製造方法によれば、熱可塑性樹脂が熱固定される故に耐熱性が向上せしめられるが、熱成形主部の熱成形が結晶化開始温度よりも高温に加熱された一方の成形型部材と結晶化開始温度以下である他方の成形型部材とを密接に嵌合せしめることに起因して、熱固定に要する時間及び熱成形された容器の冷却に要する時間が比較的長くなり、製造効率が低い。

更に、上記特許文献１に開示されている製造方法及び上記特許文献２に開示されている製造方法のいずれにおいても、最終的に成形される熱可塑性樹脂容器のフランジには耐熱処理が施されておらず、フランジの耐熱性が不充分である場合が少なくない。

また、フランジに耐熱性を付与するために、フランジを結晶化した場合、このフランジ上面にシール材をヒートシールにより設けることが困難となってしまうおそれがある。即ち、フランジが結晶化して耐熱性が向上すると、極めて高い温度（例えば２００℃程度）まで加熱しないと、溶融乃至軟化を生じないからである。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、最初にシートを押出成形する製造方法における上述した問題がないことに加えて、充分な耐熱性を備えた熱可塑性樹脂容器を高効率で製造することができる、新規且つ改良された製造方法を提供することである。

本発明の他の技術的課題は、上記主たる技術的課題の達成に加えて、フランジも充分な耐熱性を備えた熱可塑性樹脂容器を製造することができる、新規且つ改良された製造方法を提供することである。

本発明の更に他の技術的課題は、フランジの下面側が選択的に結晶化されて耐熱性が向上し、フランジ上面側には、非結晶乃至低結晶のヒートシール可能な部分が残存している熱可塑性樹脂容器を提供することである。

本発明者等は鋭意検討の結果、熱成形工程において、前成形体をブロー成形して延伸し、加熱して熱固定し、次いでプラグ部材の成形形状にシュリンクバックして賦形し、冷却することによって、上記主たる技術的課題を達成することができることを見出した。

即ち、本発明によれば、上記主たる技術的課題を達成する製造方法として、熱可塑性樹脂前成形体を成形する前成形体成形工程と、該前成形体を熱成形してカップ形状熱可塑性樹脂容器を成形する熱成形工程とを含む熱可塑性樹脂容器の製造方法において、
該熱成形工程は、該前成形体をブロー成形して延伸し、加熱して熱固定し、次いでプラグ部材の成形形状にシュリンクバックして賦形し、冷却することを含む、ことを特徴とする製造方法が提供される。

該熱成形工程においては、以下の手段を採用することができる。
（１）該熱成形工程においては、該前成形体をガラス転移点温度以上で且つ結晶化開始温度未満に加熱すること。
（２）該熱成形工程は、該ブロー成形の前に延伸ロッドによって軸線方向に延伸することを含むこと。
（３）該ブロー成形によって該前成形体を、結晶化開始温度以上で且つ融点以下に加熱された雌成形型部材の成形形状にせしめることによって熱固定すること。
（４）該熱成形工程において、該前成形体をフリーブロー成形し、次いで加熱オーブン内で加熱して熱固定すること。
（５）該熱成形工程において、前記延伸ロッドによる軸線方向への延伸が行われる場合には、ブロー成形し延伸された前成形体の中に該プラグ部材を挿入し、この状態でオーブン加熱して熱固定し、次いで該プラグ部材の形状にシュリンクバックして賦形すること。
（６）該プラグ部材の温度は、結晶化開始温度未満または結晶化開始温度以上であること。
（７）該延伸ロッドの先端径は、最終成形体の底径の０．３倍以上１．０倍未満であること。
（８）該プラグ部材の成形形状に賦形された最終成形体に、ボトム賦形用金型を押しつけ更に賦形を行うこと。
（９）該ボトム賦形用金型の温度は、結晶化開始温度以上融点未満であること。
（１０）該プラグ部材の成形形状に賦形された最終成形体に、冷却ブローを吹き付けることにより冷却を行うこと。
（１１）該シュリンクバンクは真空及び／又は圧空成形によって遂行されること。
（１２）該前成形体成形工程において該前成形体を射出成形すること。
（１３）該前成形体成形工程において該前成形体を圧縮成形すること。
（１４）該前成形体は熱成形主部とフランジ部とから構成されており、該フランジ部をガラス転移点温度以上で且つ融点未満に加熱して加圧延伸して結晶化せしめるフランジ部結晶化処理工程を含むこと。
（１５）該前成形体は熱成形主部とフランジ部とから構成されており、該フランジ部を結晶化開始温度以上で且つ融点未満に加熱して結晶化せしめるフランジ部結晶化処理工程を含むこと。
（１６）該フランジ部結晶化工程は該前成形体成形工程の後で且つ該熱成形工程の前に遂行されること。
（１７）該熱成形工程の後に該フランジ部を所要形状にトリミングするトリミング工程を含むこと。
（１８）該前成形体は多層構造であること。

また、本発明によれば、熱成形主部とフランジ部とからなる熱可塑性樹脂前成形体を、熱成形してカップ形状熱可塑性樹脂容器を成形する熱成形工程を含む熱可塑性樹脂容器の製造方法において、
該熱成形工程は、該前成形体の熱成形主部をブロー成形して延伸し、加熱して熱固定し、次いでプラグ部材の成形形状にシュリンクバックして賦形し、冷却する工程を含んでいるとともに、
該熱成形工程に先立って或いは該熱成形工程中で、該フランジ部の上面側に少なくとも非晶質もしくは低結晶質のヒートシール部が残るように、該フランジ部の下面を選択的に結晶化せしめるフランジ部選択的結晶化処理工程が遂行されることを特徴とする製造方法が提供される。

このようなフランジ部選択的結晶化処理工程が遂行される本発明の製造方法においては、下記の手段を採用することができる。
（１９）該フランジ部の上面にヒートシール部となる凸部が設けられており、該フランジ部選択的結晶化処理工程において、該凸部の流動を規制しながら該フランジ部の加圧延伸を行うことにより、該フランジ部の下面を選択的に配向結晶化せしめること。
（２０）上記のように加圧延伸により該フランジ部選択的結晶化処理工程が遂行される場合には、この工程は、該熱成形工程に先立って遂行すること。
（２１）該フランジ部結晶化処理工程において、該フランジ部の上面側の少なくとも一部を結晶化開始未満に保持しながら、該フランジ部の下面側を結晶化開始温度以上で融点未満の温度に選択的に加熱して、該フランジ部の下面を選択的に熱結晶化せしめること。

本発明の熱可塑性樹脂容器の製造方法においては、最初にシートを押出成形する製造方法における問題がないことに加えて、充分な耐熱性を備えた熱可塑性樹脂容器を高効率で製造することができる。また、必要に応じて、フランジも充分な耐熱性を備えた熱可塑性樹脂容器を製造することができる。

さらに、フランジ部選択的結晶化処理工程が遂行される本発明の製造方法においては、フランジ部の下面が選択的に結晶化されて耐熱性が付与されるとともに、フランジ部の上面にヒートシール容易な非結晶化乃至低結晶化部分が形成されるため、アルミ箔等のシール材を容易にヒートシールすることができる。即ち、フランジ部上面の非結晶化乃至低結晶化部分では、７０℃程度の低温加熱により軟化乃至粘着化するため、シール材のヒートシールを低温で容易に行うことができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に従って構成された熱可塑性樹脂容器の製造方法の好適実施形態について、更に詳細に説明する。

本発明に従う製造方法の好適実施形態においては、最初に、適宜の熱可塑性樹脂を圧縮成形或いは射出成形して、図１に図示するとおりの形態の前成形体２を成形する。圧縮成形或いは射出成形様式自体は周知の形態でよい。図示の前成形体２は略円板形状の熱成形主部４とその周囲に位置する環状フランジ部６とから構成されている。フランジ部６は比較的肉厚であり、例えば１．８ｍｍ程度の肉厚を有する。

前成形体２を圧縮成形或いは射出成形するために好適に使用することができる熱可塑性樹脂としては、これに限定されるものではないが、例えばポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂及びポリカーボネート系樹脂を挙げることができる。

本発明の製造方法においては、種々のポリエステル系樹脂を好適に使用することができるが、特に延伸によって優れた透明性及び耐衝撃性が得られ且つ熱固定が有効に作用するポリエステル樹脂が望ましく、ガラス転移点温度が室温以上で結晶性を有するポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリ乳酸を主たる構成々分とするポリエステルが特に好適に使用することができる。殊に、経済性、成形性及び成形品物性の見地から、エチレンテレフタレート単位が８０モル％以上、特に９０モル％以上を占めるポリエチレンテレフタレートが好適である。かようなポリエチレンテレフタレートを用いた場合の共重合成分としては、イソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、１，４−ブタンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール等が好ましい。熱可塑性ポリエステル樹脂としてはポリエチレンテレフタレートが最も好適であるが、これに限られるものではなく、ポリエチレン／ブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート／２，６−ナフタレート、ポリエチレンテレフタレート／イソフタレートや、これらとポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート／イソフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、ポリブチレンテレフタレート／アジペート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート／イソフタレート、ポリブチレンテレフタレート／アジペート、或いはこれらの２種以上とのブレンド物等も使用することができる。ポリエステルは、プリフォームの成形性、容器成形での成形性、容器の機械的性質及び耐熱性の点で、溶媒としてフェノール／テトラクロロエタン混合溶媒を用いて測定した固有粘度〔ＩＶ〕が０．５以上、特に０．６乃至１．５の範囲にあるものが好ましい。ポリエステルには、改質樹脂成分として、エチレン系重合体、熱可塑性エラストマー、ポリアリレート、ポリカーボネートなどの少なくとも１種をブレンドすることができる。この改質樹脂成分は、一般にポリエステル１００重量部当たり６０重量部迄の量、特に好適には３乃至２０重量部の量で用いるのが望ましい。

ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、低−中−高密度ポリエチレン、アイソタクチックポリプロピレン、シンジオタチックポリプロピレン、プロピレン−エチレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン系不飽和カルボン酸乃至その無水物でグラフト変性されたオレフィン樹脂等を挙げることがきる。

ポリカーボネート系樹脂としては、二環二価フェノール類とホスゲンとから誘導される炭酸エステル樹脂を挙げることができ、ビスフェノール類、例えば、２，２’−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（ビスフェノールＡ）、２，２’−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ブタン（ビスフェノールＢ）、１, ２−ビス（４ーヒドロキシフェニル）エタン等から誘導されたポリカーボネートが好適である。

本発明の製造方法において使用される熱可塑性樹脂には、それ自体公知の配合剤、例えば酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、充填剤、滑剤、無機系乃至有機系の着色剤などを配合することができる。

図２を参照して説明を続けると、圧縮成形装置或いは射出成形装置（図示していない）から取り出された前成形体２は、所要熱成形温度に加熱され、しかる後に全体を番号８で示す熱成形装置に供給される。特にポリエステル系樹脂の如く前成形体２が実質上非晶状態で得られる場合には、前成形体２の加熱温度はガラス転移点温度（Ｔｇ）以上で且つ結晶化開始温度（Ｔｉｃ）未満であるのが好ましい。加熱温度がガラス転移点温度（Ｔｇ）より小さいと熱成形に過大な力を必要とする。一方、結晶化開始温度（Ｔｉｃ）以上となると球晶が形成されて透明性が損なわれる傾向がある。尚、明細書中で使用するガラス転移点温度（Ｔｇ）及び結晶化開始温度（Ｔｉｃ）は、測定対象とする成形体より任意に約１０ｍｇを採取して、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用い、窒素ガス雰囲気下において３００℃で３分間ホールドした後室温まで急冷し、加熱速度毎分２０℃で昇温して得たＤＳＣ曲線より求めたものに基づいている。

図示の熱成形装置８は、雌成形型部材１０、加圧・締付部材１２、プラグ部材１４及び延伸ロッド１６を含んでいる。雌成形型部材１０にはその上面から下方に延びる成形空洞１８が形成されている。この成形空洞１８の内周面上部は円筒形状であり、内周面中間部及び下部は下方に向かって内径が漸次低減せしめられている逆円錐台筒形状であり、底面は実質上水平な円形である。雌成形型部材１０には、その底壁を貫通する連通孔２０も形成されている。加圧・締付部材１２は環状であり、その中央に配設されている開口の内径は雌成形型部材１０の形成されている成形空洞１８の上端の内径と実質上同一にせしめられている。プラグ部材１４は円柱形状の上部と下方に向かって外径が漸次低減せしめられた逆円錐台柱形状の下部とを有する。プラグ部材１４には軸線方向に貫通して延びる貫通孔２２が形成されている。延伸ロッド１６は細長い円筒形状であり、プラグ部材１４の貫通孔２２に挿通せしめられている。円筒形状の延伸ロッド１６に規定されている貫通孔は連通孔２４として機能する。

図２に図示する如く、所要熱成形温度に加熱された前成形体２は雌成形型部材１０の上面上に載置され、その熱成形主部４が成形空洞１８に対応して位置せしめられる。しかる後に、図３に図示する如く、加圧・締付部材１２が下降せしめられ、雌成形型部材１０の上面と加圧・締付部材１２の下面との間で前成形体２のフランジ部６が加圧され締付けられる。そして、フランジ部６に耐熱性を付与するフランジ部結晶化処理工程を遂行する場合は、フランジ部６を局部的に結晶化開始温度（Ｔｉｃ）〜融点（Ｔｍ）未満に加熱して結晶化する。また、本発明者等の経験によれば、ガラス転移点温度以上に加熱されているフランジ部６を相当な圧力、例えば４．５乃至１３ＭＰａ程度の圧力、で加圧すると、フランジ部６が延伸せしめられてフランジ部６の厚さが例えば１／３乃至１／２程度に低減せしめられると共に、樹脂の流動に起因して配向されて結晶化せしめられる。更に、結晶化開始温度（Ｔｉｃ）〜融点（Ｔｍ）未満に加熱された雌成形型部材１０の上面にフランジ部６を接触させることにより上記樹脂の流動配向によって生じる成形ひずみの緩和と耐熱性を付与する、結晶化が行われる。そして、かかる結晶化と成形ひずみの緩和によってフランジ部６の耐熱性と強度が向上せしめられる。フランジ部６における樹脂の流動を促進するために、フランジ部６の加圧・締付に先立って、フランジ部６の上面、下面、加圧・締付部材１２の下面或いは雌成形型部材１０の上面のいずれかにシリコンオイルの如き適宜の潤滑剤を塗布するのが好適である。図示の実施形態においては、加圧・締付部材１２を下降せしめてフランジ部６を加圧・締付するとフランジ部６が結晶化され、従って加圧・締付部材１２の下降により、フランジ部６の締付工程が遂行せしめられると共に、フランジ部６の結晶化処理工程が遂行される。

尚、上記のフランジ部結晶化処理工程は、所定温度の雌成形型部材１０を用い、この雌成形型部材１０の上端に置かれた前成形体２のフランジ部６を、加圧・締付部材１２で締め付けることにより遂行されているが、このような雌成形型部材１０を用いずに、別個の支持部材を用いて行うことも可能である。この場合には、所定温度に加熱された支持部材上に支持された前成形体２のフランジ部６を、上記の加圧・締付部材１２で締め付けることにより、フランジ部結晶化処理工程を遂行し、その後、該前成形体を雌成形型部材１０上に導入すればよい。

雌成形型部材１０上でのフランジ部６の結晶化処理工程に続いて、前成形体２の熱成形主部４の熱成形が遂行される。図示の実施形態においては、この熱成形は３段階で遂行、即ち延伸ロッド１６による延伸、ブロー成形及びシュリンクバックによって遂行される。熱成形工程の第一段階においては、図４に図示する如く、延伸ロッド１６が図示する位置まで下降せしめられ、これによって前成形体２の熱成形主部４が軸線方向に延伸せしめられる。次いで、第二段階においては、図５に図示する如く、延伸ロッド１６の連通孔２４が圧縮空気源（図示していない）に連通せしめられ、延伸せしめられた熱成形主部４が連通孔２４から噴出せしめられる圧縮空気の作用によってブロー成形され、雌成形型部材１０の成形形状、即ち成形空洞１８の内面に対応した形状にせしめられる。かかるブロー成形の際には、雌成形型部材１０を電気抵抗加熱器の如き適宜の加熱手段（図示していない）によって加熱し、成形空洞１８の内面を熱可塑性樹脂の結晶化開始温度以上で且つ融点未満、例えば１８０℃程度の温度、にせしめる。従って、ブロー成形された熱成形主部４は雌成形型部材１０の成形空洞１８の内面に接触せしめられることによって加熱されて熱固定される。熱固定温度としては、熱可塑性樹脂の結晶化開始温度（Ｔｉｃ）より高温であるが融点（Ｔｍ）未満、特に融点（Ｔｍ）−１０℃以下であるのが好ましい。熱固定温度が融点（Ｔｍ）以上になると、熱成形主部４が雌成形型部材１０に溶着してしまう傾向がある。結晶化開始温度（Ｔｉｃ）未満では結晶化、成形ひずみの緩和が不充分になり、耐熱性、強度が得られない。熱成形工程の第三段階においては、プラグ部材１４が図６に図示する位置まで下降せしめられる。そして、延伸ロッド１６の連通孔２４が真空源（図示していない）に連通せしめられると共に、雌成形型部材１０の連通孔２０が圧縮空気源（図示していない）に連通せしめられる。かくして、圧縮空気加圧と真空吸引とによって熱成形主部４がプラグ部材１４の成形形状、即ちプラグ部材１４の外形状にシュリンクバックされ、最終形状即ち容器２６に賦形される。そしてまた、プラグ部材１４に接触せしめられることによって冷却される。この際のプラグ部材１４の表面の温度は、室温近傍から結晶化開始温度以下の範囲の適宜の温度でよい。

容器２６が充分に冷却された後に、熱成形装置８から容器２６を取り出す。図７に図示する如く、取り出した容器２６は環状フランジ２８、このフランジ２８の内周縁から垂下する側壁３０及び側壁３０の下端を閉じる底壁３２を有する。図示の実施形態においては、更に、図７に二点鎖線で図示する如く、加圧延伸せしめられたフランジ２８をトリミングして所要外径にせしめる。フランジ２８のトリミングは周知の様式によって遂行することができる。

図８乃至図１１は、本発明に従って構成された製造方法の他の実施形態を図示いている。この実施形態は、雌成形型部材１０を使用せずにブロー成形を行う所謂フリーブローの例であり、この例では、全体を番号１０８で示す熱成形装置が使用される。この熱成形装置１０８は受部材１１０、加圧・締付部材１１２及びプラグ部材１１４を含んでいる。受部材１１０と加圧・締付部材１１２は共に環状であり、受部材１１０の中央に配置されている開口の内径と加圧・締付部材１１２の中央に配置されている開口の内径とは実質上同一である。プラグ部材１１４は円柱形状の上部と下方に向かって外形が漸次低減せしめられた逆円錐台形状の下部とを有する。プラグ部材１１４にはこれを軸線方向に貫通して延びる連通孔１２４が形成されている。

熱成形工程を遂行する際には、図８に図示する如く、射出成形或いは圧縮成形され所要熱成形温度に加熱された前成形体２（かかる前成形体２は図１乃至図７を参照して説明した前成形体２と実質上同一である）が受部材１１０上に載置される。しかる後に、図９に図示する如く、加圧・締付部材１１２が下降せしめられ、受部材１１０の上面と加圧・締付部材１１２の下面との間で前成形体２のフランジ部６が加圧され締付けられる。かくして、図１乃至図７を参照して説明した実施形態の場合と同様に、フランジ部６が延伸せしめられてフランジ部６の厚さが例えば１／３乃至１／２程度に低減せしめられると共に、樹脂の流動に起因して配向されて結晶化せしめられる。また、結晶化開始温度（Ｔｉｃ）〜融点（Ｔｍ）未満に加熱された雌成形型部材１０の上面にフランジ部６を接触させることにより上記樹脂の流動配向によって生じる成形ひずみの緩和と耐熱性を付与する結晶化が行われる。そして、かかる結晶化と成形ひずみの緩和によってフランジ部６の耐熱性と強度が向上せしめられる。

次いで、プラグ部材１１４の連通孔１２４が圧縮空気源（図示していない）に連通せしめられ、連通孔１２４から前成形体２の熱成形主部４に向けて圧縮空気が噴出せしめられ、これによって熱成形主部４がフリーブローせしめられる。

しかる後に、図１１に図示する如く、プラグ部材１１４が所定位置まで下降せしめられると共に、フリーブロー成形された熱成形主部４が電気抵抗加熱手段の如き適宜の加熱手段１１８ａ、１１８ｂ及び１１８ｃを備えた加熱オーブン（その加熱手段１１８ａ、１１８ｂ及び１１８ｃのみを簡略に図示している）内に導入され、熱可塑性樹脂の結晶化開始温度（Ｔｉｃ）以上であるが融点（Ｔｍ）未満、特に融点（Ｔｍ）−１０℃以下の好ましい温度に加熱される。同時に或いはこれに引き続いて、プラグ部材１１４の連通孔１２４が真空源（図示していない）に連通せしめられ、フリーブローせしめられた熱成形主部４がプラグ部材１１４の成形形状、即ちプラグ部材１１４の外形状にシュリンクバックせしめられる。かくして、熱成形主部４が最終形状即ち容器２６（図７）に賦形され、そしてまたプラグ部材１１４に接触せしめられることによって冷却される。この際のプラグ部材１４の表面の温度は、室温近傍から結晶化開始温度以下の範囲の適宜の温度でよい。また、この場合、プラグ部材１４は、熱可塑性樹脂の結晶化開始温度（Ｔｉｃ）以上〜融点（Ｔｍ）未満、特に融点（Ｔｍ）−１０℃以下の温度に、電気抵抗加熱手段等により加熱されていてもよい。このように加熱されたプラグ部材１４を用いることにより、加熱オーブンによる熱固定処理時間を短縮することができる。

そして更に、図７を参照して説明した如く、容器２６が充分に冷却された後に、熱成形装置８から容器２６が取り出され、加圧延伸せしめられたフランジ２８がトリミングされて所要外径にせしめられる。尚、加熱されたプラグ部材１４を用いていた場合には、電気抵抗加熱手段による加熱をＯＦＦとした状態で冷却を行う。

また、本発明においては、さらに他の態様として、図１２に示すプロセスで熱可塑性樹脂容器を製造することができる。

図１２においては、例えば所定の結晶化処理工程によりフランジ部が結晶化処理された前成形体２を、室温〜熱結晶化開始温度（Ｔｉｃ）未満の適宜な温度に保持された雌成形型部材（冷却金型）１０と、環状保持具１２ａと、延伸ロッド（ストレッチロッド）１６とを備えた熱成形装置に導入し（工程ａ）、この前成形体２のフランジ部６を雌成形型部材（冷却金型）１０の上端と降下させた環状保持具１２ａとの間で挟持する（工程ｂ）。この状態で延伸ロッド１６を降下させ、前成形体２の熱成形主部４を軸線方向に延伸する（工程ｃ）。この際、延伸ロッドの先端径は中間成形体５０口内径（フランジ内端径）の０．３倍以上１倍未満であることが望ましい。延伸工程初期段階、延伸ロッドの押し込みは、延伸ロッド先端と材料樹脂の摩擦力によって支えられ進行する。よって、延伸ロッド先端と接触している部分の樹脂延伸は発生せず、その他の部分の一軸延伸が支配的となる。その後一軸延伸部が十分配向結晶化し、加工硬化すると、接触していた部分の二軸延伸が開始される。よって、延伸ロッドの先端径が０．３倍以上１倍未満の範囲にある場合、比較的延伸の早い段階で一軸延伸が終了し二軸延伸が開始されるので、中間成形体５０底部においてでも十分な二軸延伸を施すことが可能となる。その結果続く熱固定工程（ｆ）においても当該部の白化は発生せず、耐熱性とともに透明性、耐衝撃性を得る。一方、延伸ロッドの先端径が０．３倍未満の場合、延伸終了段階においても二軸延伸は開始されない、もしくは不十分で、結果として中間成形体５０底部には十分な二軸延伸を施すことができず、続く熱固定工程（ｆ）で当該部が白化し、透明性、耐衝撃性を得ることができない。さらに、延伸ロッド１６の貫通孔１６ａからの圧縮空気の吹き込みによりブロー成形して、雌成形型部材１０の成形空洞１８の内面に対応した形状の中間成形体５０を得（工程ｄ）、この中間成形体５０を雌成形型部材１０から取り出す（工程ｅ）。かかる工程ａ〜工程ｄは、熱結晶化開始温度（Ｔｉｃ）未満の適宜な温度に保持された雌成形型部材１０を用いることを除けば、前述した図３〜図５に示されている工程と実質的に同じであり、例えば前成形体２の熱成形主部４をガラス転移点以上で結晶化開始温度未満に保持して、延伸ロッド１６による軸線方向の延伸及びブロー成形が行われる。

図１２において、さらに上記の中間成形体５０を、電気抵抗加熱手段１１８ａ、１１８ｂ及び１１８ｃを備えた加熱オーブン内に配置するとともに、中間成形体５０の内部にプラグ部材１４を挿入する（工程ｆ）。この状態で、加熱オーブンにより、中間成形体５０を結晶化開始温度（Ｔｉｃ）以上、融点（Ｔｍ）未満の温度に加熱し、熱固定を行うと同時に、プラグ部材１４の貫通孔２４を介しての真空吸引によって、中間成形体５０はプラグ部材１４の外形状にシュリンクバックされ、最終形状に賦形された容器２６が得られる（工程ｇ）。尚、熱固定にあたっては、加熱オーブンによる加熱と同時に、適当な電気抵抗加熱手段（図示せず）等によってプラグ部材１４を、結晶化開始温度（Ｔｉｃ）以上、融点（Ｔｍ）未満の温度に加熱することが望ましく、これにより、熱固定時間を短縮することができる。

また、この場合、プラグ部材１４は、熱可塑性樹脂のガラス転移点温度以上、結晶化開始温度未満の温度に、温水温調手段等により温度調節されていてもよい。このように温調されたプラグ部材１４を用いることにより、熱固定時間は上記より短縮できないが、最終容器２６を冷却することができるので、続く冷却ブロー工程（ｈ）が不要となる。（実際のプラグ温度は１１０℃程度がよい。）

上記工程（ｇ）で得られた容器２６のボトム部賦形が十分でない場合は、工程（ｇ’）のようにボトム賦形用金型４２によって容器ボトム部を押下し賦形を補助してもよい。その場合、賦形用金型の温度は結晶化開始温度以上が望ましい。賦形用金型温度が結晶化開始温度以上であると、ボトム部を押下したことにより発生した成形歪みを除去できるため、容器の耐熱性能を損なうことなく賦形性を向上させることができる。一方、結晶化開始温度未満であると、ボトム部の耐熱性能が側壁部など他の部位に比べて劣る。

上記工程ｇで得られた容器２６は、プラグ部材１４が挿入されたままの状態で、所定の貫通孔を備えた冷却型４０内に導入され、冷却空気の吹き付けによる冷却ブローに附せされ（工程ｈ）、冷却された後、プラグ部材１４を引き抜くことにより、最終容器２６を得ることができる。

（フランジ部の選択的結晶化処理）
本発明においては、上述した前処理成形体２のフランジ部６の下側を選択的に結晶化処理することにより、ヒートシール性に優れたフランジを有するカップ状容器を製造することができる。

このようなフランジ部６の選択的結晶化処理は、大きく分けて、選択的配向結晶化と選択的加熱結晶化との２つの手段により遂行することができる。

選択的配向結晶化は、例えば図１３に示すように、前成形体２のフランジ部６の上面６ａにヒートシール部となる突部６０を形成しておき、一対の環状の加圧・締付具１３ａ，１３ｂの間にフランジ部６をサンドイッチしての加圧延伸により行なうことができる。この場合、図１３（ａ）では、突部６０は、上面６ａの外側端部に形成され、図１３（ｂ）では、突部６０は、上面６ａの外側端部よりもやや内側に形成されており、何れの場合にも、上側の加圧・締付具１３ａには、突部６０に対応する凹部６２が形成されている。

即ち、上述した環状の保持具１３ａ，１３ｂを用いて、先にも述べたように、配向結晶化が行なわれるような圧力（４．５乃至１３ＭＰａ程度の圧力）で且つガラス転移温度以上の温度に加熱しての締付により加圧延伸が行われるわけであるが、この場合、上面６ａに形成されている突部６０では、上側の加圧・締付具１３ａの凹部６２によって、その流動が抑止される。この結果、特にフランジ部６は樹脂の流動による配向結晶化が生じるが、上面６ａに形成されている突部６０は、フランジ面方向への樹脂の流動が抑止されているため、配向結晶化は生ぜず、非結晶性または低結晶性のものとなるわけである。

また、フランジ部６は、ガラス転移点温度以上の温度に加熱されるが、当然、結晶化開始温度以上に加熱してはならない。結晶化開始温度以上に加熱されると、突部６０の熱結晶化を生じてしまうからである。

フランジ部６の加熱は、例えば環状の加圧・締付具１３ａ，１３ｂに設けた電気抵抗加熱手段等によってフランジ部６の両面から行なわれるが、フランジ部６の上面６ａ側では、必ずしも配向結晶化が生じていなくともよいため、下側の環状の加圧・締付具１３ｂにのみ加熱手段を設け、フランジ部６の下面６ｂ側のみをガラス転移温度以上に加熱するようにしてもよい。この場合、上面６ａの突部６０が結晶化開始温度以上に加熱されないのであれば、フランジ部６の下面６ｂ側が結晶化開始温度以上の温度（但し融点未満）に加熱されてもよい。

以上のようにして選択的結晶化処理が行なわれたフランジ部６は、加熱条件によっては、上面６ａ側が部分的に配向結晶化されないこともあるが、通常は、突部６０を除き配向結晶化され、耐熱性が付与され、一方、少なくとも上面６ａに形成されている突部６０は、配向結晶化されず、非結晶性乃至低結晶性であるから、比較的低温で（例えば７０℃程度の温度で）軟化乃至粘着化可能であり、良好なヒートシール性を示すこととなる。

尚、上記方法において、突部６０の幅ｗは、十分なヒートシール面積が確保できるような大きさとすべきであり、通常は、０．５乃至３．０ｍｍ程度に設定される。また、その高さｈは、あまり小さいと、樹脂の流動抑止を十分に行うことが困難となったり、あるいは十分な樹脂量を確保できず、ヒートシール強度の低下をもたらすおそれを生じ、必要以上に高くしてもあまり意味はない。従って、一般的には、この高さは、０．１乃至１．０ｍｍ程度に設定される。さらに、突部６０は、通常、フランジ部６の全周にわたって連続した環状に形成されるが、ヒートシールに際しての溶融流動によって、フランジ部６の全周にわたってヒートシールが行われる限り、場合によっては、断続的な環状形状とすることもできる。

これに対して、選択的加熱結晶化は、前成形体２のフランジ部６について加圧延伸を行なわず、選択的加熱によって、フランジ部６の上面６ａ側が熱結晶化されないようにしてフランジ部６の熱結晶化を行なうものである。このような選択的加熱には、接触式によるものと、輻射熱式によるものとがある。

図１４は、接触式の選択的加熱方法を示すものであり、この方法では、前成形体２のフランジ部６を、冷却用の環状金型７０と加熱用の環状金型７２とで挟持した状態で選択的加熱を行う。即ち、フランジ部６の上面６ａに接触している環状金型７０には冷却水路７０ａが設けられており、この冷却水路７０ａに冷却水を流すことにより、フランジ部６の上面６ａを冷却するようになっている。一方、フランジ部６の下面６ｂに接触する環状金型７２には、その外面にバンドヒータ７２ａが取り付けられており、フランジ部６ａの下面６ｂを加熱し得るようになっている。

即ち、図１４の方法では、下側の加熱用環状金型７２により、フランジ部６の下面６ｂを結晶開始温度（Ｔｉｃ）以上〜融点（Ｔｍ）未満、特に融点（Ｔｍ）−１０℃以下の温度に加熱し、上側の冷却用環状金型７０による冷却によって、フランジ部６ａの上面６ａの温度が結晶開始温度（Ｔｉｃ）以上となることを防止する。

また、図１５は、輻射熱式による選択的加熱方法を示すものであり、この方法では、前成形体２の下側を、フランジ部６の下面６ｂが露出するように環状支持具７４によって支持し、この状態で、フランジ部６の上面に、図１４で用いているのと同様の冷却用環状金型７０を接触して配置する。また、フランジ部６の外方部分には、適当な間隔を置いて、その下面６ｂを輻射熱で加熱し得るようなヒータ７６（例えば赤外線ヒータ）が配置される。

即ち、図１５の方法では、ヒータ７６による輻射加熱によって、フランジ部６の下面６ｂを結晶開始温度（Ｔｉｃ）以上〜融点（Ｔｍ）未満、特に融点（Ｔｍ）−１０℃以下の温度に加熱し、上側の冷却用環状金型７０による冷却によって、フランジ部６の上面６ａの温度が結晶開始温度（Ｔｉｃ）以上となることを防止する。

このように、図１４及び図１５に示す選択式加熱によれば、図１６に示すように、フランジ部６の上面６ａに、非結晶乃至低結晶質部８０が層状に形成され、この部分８０を残した他の部分は熱結晶化される。従って、かかるフランジ部６は、熱結晶化により優れた耐熱性を示すと同時に、非結晶乃至低結晶質部８０の存在により、優れたヒートシール性を示すこととなる。

また、図１４及び図１５の方法においても、図１７に示すように、フランジ部６の上面６ａに突起８２を環状に形成しておくことができる。このような突起８２の形成により、ヒートシールに際してのシール材の圧着力を高めることができ、ヒートシールをさらに有効に行うことができる。

尚、図１７に示されているような突起８２を形成して選択的加熱を行った場合、例えば、図１４及び図１５で使用されている冷却用金型７０の下面（フランジ部６の上面６ａとの接触面）に、この突起８２に対応するような凹部（図示せず）を形成し、突起８２を含むフランジ部６の上面６ａの実質上全面が、冷却用金型１６に接触するようにしておくことが好適である。即ち、この場合には、図１７（ａ）に示されているように、突起８２を含み、上面６ａに非結晶乃至低結晶質部８０が層状に形成され、十分なヒートシール面積を確保することができる。また、このような凹部を冷却用金型１６の下面に形成しない場合には、突起８２の上面のみが冷却されることとなり、例えば図１７（ｂ）に示すように、突起８２の部分のみが非結晶乃至低結晶質部８０となる。

従って、図１７（ｂ）に示すように、突起８２の部分のみを非結晶乃至低結晶質部８０とする時には、上記突起８２の大きさは、前述した図１３に示されている突部６０と同程度の大きさとすることが好ましい。一方、図１７（ａ）に示されているように、突起８２を含む上面６ａの全面に非結晶乃至低結晶質部８０を形成するときには、この突起８２は、図１３の突部６０に比して小さなものであってよく、また、突起８２は、間欠的に形成されていてもよい。

上述したフランジ部６の選択的結晶化処理において、例えば図１３に示す選択的配向結晶化は、前成形体２の熱成形工程に先立って行われ、図１４及び図１５に示す選択的加熱結晶化は、前成形体２の熱成形工程に先立って行ってもよいし、また、熱成形工程中のオーブン加熱による熱固定と同時に行うこともできる。

また、フランジ部６の選択的結晶化処理を行う場合には、例えば熱成形工程において、フランジ部６の上面６ａが熱結晶化温度以上に加熱されないように配慮する必要がある。例えば、金型を加熱してのブロー成形は避けることが好ましく、図１２に示されているような冷却金型を用いてのブロー成形か、或いはフリーブローによりブロー成形を行うことが望ましい。また、プラグ部材１４を加熱保持してシュリンクバックを行う場合には、前述した冷却用金型７０によりフランジ部６の上面６ａを冷却しながら、シュリンクバックを遂行することが望ましい。

以上、添付図面を参照して本発明に従って構成された製造方法の好適実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能であることが理解されるべきである。例えば、上述した実施形態においては単一熱可塑性樹脂から形成された前成形体２を射出成形し、次いでかかる前成形体２を熱成形しているが、所望ならば主熱可塑性樹脂とこの主熱可塑性樹脂内に包み込まれた付加熱可塑性樹脂とから成る多層構造の前成形体を射出成形し、かかる前成形体を熱成形して容器を製造することもできる。付加熱可塑性樹脂としてはガスバリアー性に優れた樹脂、リサイクル樹脂、酸素吸収性樹脂及び耐湿性樹脂等を挙げることができる。

射出成形された前成形体を示す断面図。 本発明に従って構成された熱可塑性樹脂容器の製造方法の好適実施形態において、熱成形装置に前成形体を供給した状態を示す断面図。 図２の熱成形装置において前成形体のフランジ部を加圧延伸する様式を示す断面図。 図２の熱成形装置において前成形体の熱成形主部を延伸ロッドによって延伸する様式を示す断面図。 図２の熱成形装置において前成形体の熱成形主部をブロー成形する様式を示す断面図。 図２の熱成形装置において前成形体の熱成形主部をシュリンクバックする様式を示す断面図。 フランジをトリミングして完成された容器を示す断面図。 本発明に従って構成された熱可塑性樹脂容器の製造方法の他の実施形態において、熱成形装置に前成形体を供給した状態を示す断面図。 図８の熱成形装置において前成形体のフランジ部を加圧延伸する様式を示す断面図。 図８の熱成形装置において前成形体の熱成形主部をフリーブローする様式を示す断面図。 図８の熱成形装置において前成形体の熱成形主部をシュリンクバックする様式を示す断面図。 本発明の熱可塑性樹脂容器の製造方法のさらに他の態様のプロセスを示す工程図。 フランジ部の選択的結晶化処理を行うための選択的配向結晶化方法の例を示す図。 フランジ部の選択的結晶化処理を行うための選択的熱結晶化方法の一例（接触式選択的加熱）を示す図。 フランジ部の選択的結晶化処理を行うための選択的熱結晶化方法の一例（輻射熱式選択的加熱）を示す図。 フランジ部の選択的結晶化処理により得られるフランジ部の状態の一例を示す図。 フランジ部の選択的結晶化処理により得られるフランジ部の状態の他の例を示す図。

符号の説明

２：前成形体
４：熱成形主部
６：フランジ部
６ａ：フランジ部の上面
６ｂ：フランジ部の下面
８：熱成形装置
１０：雌成形型部材
１２：加圧・締付部材
１４：プラグ部材
１６：延伸ロッド
２６：容器
５０：中間成形体
６０：フランジ部上面に設けられた突部
７０：冷却用環状金型
７２：加熱用環状金型
８０：非結晶乃至低結晶部
１０８：熱成形装置
１１０：受部材
１１２：加圧・締付部材
１１４：プラグ部材

Claims (23)

1. 熱可塑性樹脂前成形体を成形する前成形体成形工程と、該前成形体を熱成形してカップ形状熱可塑性樹脂容器を成形する熱成形工程とを含む熱可塑性樹脂容器の製造方法において、
   該熱成形工程は、該前成形体をブロー成形して延伸し、加熱して熱固定し、次いでプラグ部材の成形形状にシュリンクバックして賦形し、冷却することを含む、ことを特徴とする製造方法。
2. 該熱成形工程においては、該前成形体をガラス転移点温度以上で且つ結晶化開始温度未満に加熱する、請求項１記載の製造方法。
3. 該熱成形工程は、該ブロー成形の前に延伸ロッドによって軸線方向に延伸することを含む、請求項１又は２記載の製造方法。
4. 該ブロー成形によって該前成形体を、結晶化開始温度以上で且つ融点以下に加熱された雌成形型部材の成形形状にせしめることによって熱固定する、請求項１から３までのいずれかに記載の製造方法。
5. 該熱成形工程において、該前成形体をフリーブロー成形し、次いで加熱オーブン内で加熱して熱固定する、請求項１又は２記載の製造方法。
6. 該熱成形工程において、ブロー成形し延伸された前成形体の中に該プラグ部材を挿入し、この状態でオーブン加熱して熱固定し、次いで該プラグ部材の形状にシュリンクバックして賦形する、請求項３に記載の製造方法。
7. 該プラグ部材の温度は、結晶化開始温度未満または結晶化開始温度以上である、請求項１から６までのいずれかに記載の製造方法。
8. 該延伸ロッドの先端径は、最終成形体の底径の０．３倍以上１．０倍未満である、請求項３または６記載の製造方法。
9. 該プラグ部材の成形形状に賦形された最終成形体に、ボトム賦形用金型を押しつけ更に賦形を行う、請求項１から７までのいずれかに記載の製造方法。
10. 該ボトム賦形用金型の温度は、結晶化開始温度以上融点未満である、請求項９記載の製造方法。
11. 該プラグ部材の成形形状に賦形された最終成形体に、冷却ブローを吹き付けることにより冷却を行う、請求項１から７までのいずれかに記載の製造方法。
12. 該シュリンクバンクは真空及び／又は圧空成形によって遂行される、請求項１から１１までのいずれかに記載の製造方法。
13. 該前成形体成形工程において該前成形体を射出成形する、請求項１から１２までのいずれかに記載の製造方法。
14. 該前成形体成形工程において該前成形体を圧縮成形する、請求項１から１２までのいずれかに記載の製造方法。
15. 該前成形体は熱成形主部とフランジ部とから構成されており、該フランジ部をガラス転移点温度以上で且つ融点未満に加熱して加圧延伸して結晶化せしめるフランジ部結晶化処理工程を含む、請求項１から１４までのいずれかに記載の製造方法。
16. 該前成形体は熱成形主部とフランジ部とから構成されており、該フランジ部を結晶化開始温度以上で且つ融点未満に加熱して結晶化せしめるフランジ部結晶化処理工程を含む、請求項１から１４までのいずれかに記載の製造方法。
17. 該フランジ部結晶化工程は該前成形体成形工程の後で且つ該熱成形工程の前に遂行される、請求項１５又は１６記載の製造方法。
18. 該熱成形工程の後に該フランジ部を所要形状にトリミングするトリミング工程を含む、請求項１５から１７までのいずれかに記載の製造方法。
19. 該前成形体は多層構造である、請求項１から１８までのいずれかに記載の製造方法。
20. 熱成形主部とフランジ部とからなる熱可塑性樹脂前成形体を、熱成形してカップ形状熱可塑性樹脂容器を成形する熱成形工程を含む熱可塑性樹脂容器の製造方法において、
    該熱成形工程は、該前成形体の熱成形主部をブロー成形して延伸し、加熱して熱固定し、次いでプラグ部材の成形形状にシュリンクバックして賦形し、冷却する工程を含んでいるとともに、
    該熱成形工程に先立って或いは該熱成形工程中で、該フランジ部の上面側に少なくとも非晶質もしくは低結晶質のヒートシール部が残るように、該フランジ部の下面を選択的に結晶化せしめるフランジ部選択的結晶化処理工程が遂行されることを特徴とする製造方法。
21. 該フランジ部の上面にヒートシール部となる凸部が設けられており、該フランジ部選択的結晶化処理工程において、該凸部の流動を規制しながら該フランジ部の加圧延伸を行うことにより、該フランジ部の下面を選択的に配向結晶化せしめる、請求項２０に記載の製造方法。
22. 該フランジ部選択的結晶化処理工程が該熱成形工程に先立って遂行される請求項２１に記載の製造方法。
23. 該フランジ部選択的結晶化処理工程において、該フランジ部の上面側の少なくとも一部を結晶化開始温度未満に保持しながら、該フランジ部の下面側を結晶化開始温度以上で融点未満の温度に選択的に加熱して、該フランジ部の下面を選択的に熱結晶化せしめる、請求項１７に記載の製造方法。

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