JP4282364B2

JP4282364B2 - 耐熱性広口合成樹脂容器及びその製造方法並びに製造装置

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Publication number: JP4282364B2
Application number: JP2003126010A
Authority: JP
Inventors: 健大谷; 智高瀬; 全克広瀬; 大沢野
Original assignee: Tokan Kogyo Co Ltd
Current assignee: Tokan Kogyo Co Ltd
Priority date: 2003-04-30
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2023-04-30
Also published as: JP2004331104A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開口部に蓋材をヒートシールするフランジを有する透明の広口容器であって耐熱性を有する合成樹脂製容器、及びその製造方法並びに装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、茶飲料等を充填し、加温状態で販売することができる耐熱性合成樹脂ボトルが実用化され広く流通している。該耐熱性合成樹脂ボトルは、ブロー成形して耐熱処理されて形成され、口部にスクリューキャップが巻締密封され、ホットパック及び熱殺菌処理が可能で、且つ自動販売機等で容器外部より加温可能である。このようにホットパック、レトルト、パストライザー等の加熱殺菌処理が可能で且つ販売時に加温可能な容器が、コップ状やトレー状或いはその他の広口形状の合成樹脂容器にもその実用化が求められているが、いまだ実用化に到っていない。その理由は、コップ状等の広口容器の場合は、通常開口部にフランジを有し、該フランジに蓋材をヒートシールすることによって容器の密封を図っているため、このような広口容器を実現するには、合成樹脂容器が耐熱性を有すると共に、蓋材とのヒートシール性を有することが要求され、且つ内容物が外部から観察できるためには透明性を有すること、及び製造コストが安価であることが要求されるが、このような要求を全て満たす実用化技術が未だ開発されていないことにある。
【０００３】
従来、ボトル等の狭口の耐熱合成樹脂容器の製造は、射出成形された有底のプリフォームの口部をブロー成形時の熱変形を防止するために熱処理（白化処理）を行なってから、金型内で２軸延伸ブローを行ない、次いでガラス転位温度より一定以上高く融点よりも低い温度で加熱して熱処理を行ない、その後ガラス転位温度以下になるまで冷却してから離型している（例えば、特許文献１参照）。しかし、その場合成形後金型内でガラス転位温度以下になるまで冷却するのに長時間を要し、生産性が著しく悪い。そのため、近年は成形後の容器よりも所定量大きいキャビティを有する第１次ブロー金型で２軸延伸ブロー及び熱処理を行ない、冷却させないでそのままの状態で実製品と同じ容積のキャビティを有する第２次ブロー金型に移し、熱収縮した第１次ブロー成形品をガラス転位以下の温度で第２次ブローすることで形を整えるという２段階ブローを行なうことによって、製造時間（特に、冷却時間）の短縮を図っている（例えば、特許文献２、３参照）。しかしながら、この場合は、異なる金型による２段階ブローであるためそれだけ設備が倍増すると共に複雑になり、設備コストが増大するという問題点がある。
【０００４】
このようにして、得られた耐熱ボトル容器は、胴部は延伸配向結晶化で透明であるが口部は熱結晶化であるため白化している。白化した部分は、耐熱性はあるが衝撃に非常に弱く、落下強度が他の部分と比較して著しく劣る。ボトル等の狭口容器の場合は、口径が小さいのでそれによる影響は少ないが、広口容器の場合は、白化した口部が胴部よりも径大であるため、例えば内容物を充填した容器を落下した場合、白化した口部が当る確立が高く、且つ口径が大きい分衝撃も大きく、口部が割れてしまい、製品として要求される落下強度を満たすことができないという問題点がある。それが、耐熱性広口合成樹脂容器の実用化を妨げている要因の一つになっている。また、白化して結晶化した口部はヒートシール性が著しく劣るので、広口容器のように蓋材を口部にヒートシールして密封する容器には適用できないという問題もある。
【０００５】
この問題を解決するために、結晶化した口部のヒートシール性を確保する手段として、例えば結晶化された口部天面を再度加熱処理し、急冷することによって非晶化する方法（特許文献４、特許文献５参照）が提案されている。しかし、これらの方法は、容器成形工程以外にそのための特別な加熱・冷却工程を必要とし、製造工程が複雑で製造効率を低下させ、かつ設備費の増大をもたらすという問題点があり、実用化が困難である。
【０００６】
一方、従来合成樹脂広口容器の製造方法としては、偏平なプリフォームをチャッキングプレートで保持した状態で、圧空成形又は真空成形法によって成形している（特許文献６、特許文献７参照）かあるいはサーモフォーミング法によって行なっている（特許文献４参照）。このようにして得られた広口容器は、一般に耐熱性を有してなく、耐熱性を付与するには、容器全体を熱結晶化させねばならず、全体が白化し透明な耐熱性広口容器は得られないという問題点がある。
【特許文献１】
特開昭５８−１８２３０号公報
【特許文献２】
特開昭６０−１８９４１８号公報
【特許文献３】
特開平９−３１４６５０号公報
【特許文献４】
特公平７−８０５０２号公報
【特許文献５】
特開２０００−１５６９１号公報
【特許文献６】
特公平３−７４１６９号公報
【特許文献７】
特開平５−６９４７３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来、ボトル等の狭口容器のブロー成形容器に耐熱性を付与する手段としては、ブロー成形時にプリフォームを２軸延伸して配向度を高め、且つ高温でヒートセットして結晶化度を高める方法が一般に採用されている。ところが、前記のようにフランジに蓋材をヒートシールする容器の場合、フランジも結晶化すると、ヒートシール性が著しく劣り、ヒートシールによる密封が困難になるという問題点がある。また、耐熱性を付与するために、フランジを加熱し急冷するとフランジの変形が起こり易くなり、それによるヒートシール阻害性も発生する等の問題もあり、これまでコップ状の合成樹脂製耐熱容器は未だ実用化されてない。また、従来の耐熱性ブロー成形は、２段階成形で行なっているので、設備コストが増大すると共に工程数が増える分生産性が低下するという問題点がある。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑み創案されたものであって、フランジのヒートシール性を損なうことなく且つ単一の金型内で短時間にブロー成形により成形することができる透明で且つ開口部がヒートシール性を有する耐熱合成樹脂広口容器、及びその製造方法並びに装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の耐熱性広口合成樹脂容器は、開口端部にフランジを有するブロー成形広口合成樹脂容器であって、フランジを除く胴部が延伸配向後の熱処理により透明で耐熱性を有し、且つフランジ上面がヒートシール性を有してなり、前記フランジ下方の容器口部が延伸配向した肉厚部となっており、且つ底部が内側に凸形状となっており、前記合成樹脂容器が、熱可塑性ポリエステル樹脂系で形成され、１００℃の内容物を満杯充填後の変形度が、３％未満である耐熱性を有していることを特徴とする。ここで、フランジとは単に円板状の平坦なフランジばかりでなく、断面円弧状等の補強環状部を有する場合も含むものである。
【００１０】
前記フランジ下方の容器口部が肉厚部となっており、且つ底部が内側に凸形状となっていることによって、より耐熱性と強度が向上し望ましい。前記肉厚部は、その肉厚が他の胴部肉厚の２〜４倍であり、かつ開口端部から２．５ｍｍ以上の範囲、容器の大きさによるが、内容量が３５０ｍｌ以下の容器の場合は、１５ｍｍまで形成するのが望ましい。また、底部の凸形状としは、ドーム状や花弁状等が好適である。前記フランジは、裏面側のみを結晶化して、表面側（シール側）が非晶状態又は結晶化度が低くヒートシール性を維持するようにすると、より耐熱変形性が強いヒートシール性の広口容器を得ることができる。前記合成樹脂容器は、特に合成樹脂の材質は限定されないが、熱可塑性ポリエステル樹脂系で形成して、耐熱性が１００℃の内容物を満杯充填後の変形度が、２％未満であることが望ましい。
【００１１】
上記耐熱性広口合成樹脂容器を製造する本発明の耐熱性広口合成樹脂容器製造方法は、開口端部にフランジを有し底部が閉塞しているプリフォームを、ガラス転移温度以上融点以下の温度範囲で加熱した金型内で、ブロー成形中前記フランジへの金型からの伝熱を低減させた状態で、延伸ロッドで縦延伸を行なう工程、エアー圧により横延伸と完全賦形と熱固定を行なう工程、延伸ロッドにより容器内面に高圧エアーを吹き付けてガラス転移温度以下まで冷却する冷却工程からなることを特徴とする。
【００１２】
前記エアー圧で横延伸と完全賦形を行なう工程は、０．７〜１．０ＭＰａのエアー圧で横延伸配向させるプリブロー工程、３．０〜４．０ＭＰａの高圧エアーにより製品形状に完全賦形させると共に高温の金型で保持して結晶化を促進する高圧ブロー工程からなることが望ましい。前記冷却工程は、延伸ロッドの縦スリットから縦軸方向のスリット状高圧エアーを容器胴部内周面に吹き付けることにより、断熱効果により容器内周面を短時間にガラス転移温度以下まで冷却でき、成形サイクルを顕著に短縮できる。ブロー成形前にプリフォームのフランジを、そのヒートシール面と反対側のみを加熱して白化処理するプリフォーム前処理工程を有することによって、フランジの裏面側が白化処理されて結晶化度が高く、表面側が非晶状態又は結晶化度が低くヒートシール性を有するより耐熱性に優れた広口容器を得ることができる。
【００１３】
また、上記耐熱性広口合成樹脂容器をブロー成形する本発明の耐熱性広口合成樹脂容器製造装置は、プリフォームのフランジ面を支持するフランジ支持面を有し、中央部に延伸ロッドが通過する開口を有する下型、該下型のフランジ支持面側と係合するブロー成形キャビティを有する上型、及び延伸ロッドからなり、前記上型は、プリフォームのフランジ面と係合するフランジ係合部材と、キャビティを形成する上型本体部材とからなり、前記フランジ係合部材は、上型本体と断熱連結されていることを特徴とする。
【００１４】
前記上型の底部に、キャビティ内に凸形状の底型を上下動自在に設けることによって、ブロー成形時に容器底部の延伸配向を可能とする。そして、前記底型は、その中央部に上下駆動可能にセンターロッドを設け、該センターロッドの軸方向にエアー通路を形成し、その先端部にエアー吹出し孔を有する構造にすることよって、底部を変形させることなく良好に離型することができる。前記延伸ロッドは、軸方向内部にエアー通路を有し、軸外周に前記エアー通路に通じる縦スリットを形成し、該縦スリットを介して容器内周面軸方向に冷却エアーを吹き付けることができるように構成することによって、熱固定後短時間に効果的に容器を冷却することを可能とする。また、前記下型は、プリフォームを支持して回転可能に構成し、該下型に供給されたプリフォームを支持して回転し、外部固定部に設けた加熱手段よりプリフォームの外周を加熱するようにすることによって、プリフォームの裏面のみを熱処理することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基き詳細に説明する。
まず、本発明で得られた耐熱性広口合成樹脂容器の種々の実施形態を図１〜図５により説明する。これらの実施形態の耐熱性広口合成樹脂容器は、何れもコップ形状の場合を示しているが、その形状は特に限定されない。それらの容器は、後述する方法で２軸延伸ブロー成形で製造されている。そして、これらの耐熱性広口合成樹脂容器は、内容物満杯充填状態で１００℃の加熱で３％未満、望ましくは１％未満の変形度を保つ耐熱性を有すること、口部のフランジがヒートシール性を有していること、内容物充填状態で５０ｃｍ以上、望ましくは１００ｃｍから落下してもフランジの割れ等の損傷がない落下強度を有していること、且つ透明な容器であるという条件を満たしている。これらの条件を満たすためには、フランジ表面は結晶化度が５％以下で、胴部主要部の結晶化度が３５％以上であることが望ましい。
【００１６】
上記条件を満たす本発明の耐熱性広口合成樹脂容器の材質は、延伸配向により結晶化して耐熱性を有する樹脂であればその種類は特に限定されないが、延伸配向効果が高い熱可塑性樹脂が望ましく、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の熱可塑性ポリエステル、ポリプロピレン等の単層、あるいは中間にガスバリヤ性を有する層を含む多層複合樹脂、あるいは生分解性樹脂の採用も可能であるが、上記実施形態では何れもＰＥＴを採用した場合を示している。そして、これらの実施形態における耐熱性広口合成樹脂容器の共通する形状的特徴は、口部に肉厚なフランジを有し、該フランジから胴部に向けて所定高さだけ肉厚になっており、かつ底部が内側に凸状態になっていることである。前記肉厚部は、その肉厚が他の胴部肉厚の２〜４倍であり、かつ開口端部から２．５ｍｍ以上、容器の大きさによるが、内容量が３５０ｍｌ以下の容器の場合は、１５ｍｍ以内の範囲内に形成するのが望ましい。容器口部をそのような形状にして、後述するように成形時に金型からフランジへの伝熱を阻止すると共に、肉厚部を含めフランジにできるだけ近い位置までは延伸配向と熱処理ができる製造方法を採用することによって、フランジの少なくとも表面は非晶状態あるいは５％程度の低結晶化度を維持してヒートシール性を有し、フランジに近い肉厚部は延伸配向で熱固定による結晶化度を高めることができる。それにより口部の強度が増し、成形時のフランジへの断熱と相俟ってフランジが結晶化しなくても成形時の熱変形を防ぐことができ、且つ成形後のフランジの強度を高めることができる。また、底部も内方に凸形状にすることによって、容器のブロー成形時に底部の２軸延伸度を高めることができ、耐熱性を高め、内容物の熱殺菌時の加熱に対する底部の変形を防止することができる。底部の延伸配向を可能にするためには、１０ｍｍ以上の凸形状にするのが望ましい。また、底部を内側に凸状態にすることによって、耐圧強度も向上し、炭酸飲料等の内圧発生内容物の充填も可能となる。
【００１７】
図１に示す実施形態の耐熱性広口合成樹脂容器１は、口部のフランジ２が２軸延伸された胴部よりも肉厚に形成され、該フランジから続く胴部の入口部の所定深さまで肉厚部３となっている。一方底部４は、中央部がドーム状になっていてドーム天頂部５近辺がやや肉厚になっている。前記肉厚部の厚さは胴部の他の部分の厚さの２〜４倍程度の厚さが望ましく、本実施形態では約３倍程度に肉厚となっている。肉厚部３は、成形時の縦延伸は行われても横延伸は殆ど行われていないので、結晶化度は胴部下方部と比べて低いが、熱処理時に透明を保つことができる。
【００１８】
図２に示す実施形態の耐熱性広口合成樹脂容器６は、口部７の形状は前記実施形態と同様であるが、底部８の形状は、全体として外周部近傍の平坦リング部９を除き中央部が内に凸部１０となっている。そして、該凸部が中心部から稜線１１が放射状にのびて花弁状を呈している。それにより、底部の耐熱強度及び耐圧強度をより向上させている。
【００１９】
図３に示す実施形態の耐熱性広口合成樹脂容器１２は、底部は図２に示す耐熱性広口合成樹脂容器と同様であるが、口部１３の形状が相違している。特に、本実施形態では、同図（ｂ）に拡大して示すように、フランジ１４がヒートシール面と反対側が加熱により熱結晶化して白化しており、白化部分１５と非晶部分１６とからなっており、それにより一段と耐熱強度を向上させている。白化処理は、プリフォームの段階でフランジの裏面から熱板を当ててしてヒートセットすることによって裏面側のみ白化処理することが可能であり、フランジ厚さに対して底面から２／５〜４／５の深さまで白化しているのが望ましい。それにより、フランジの表面は非晶状態又は低結晶状態を維持できるので、ヒートシール性を確保できる。また、フランジが白化しても、内容物の観察のための容器の透明性に何ら影響を与えない。さらに、フランジの裏面が白化していても、表面に非晶部が残っており、且つフランジ下方の胴部上端が肉厚になっているので、所望の落下強度を得ることができる。
【００２０】
図４及び図５に示す耐熱性広口合成樹脂容器１７は、口部及び底部形状は前記実施形態で示されたものと略同形状であるが、胴部１８、２４の形状がそれぞれ相違している。図４に示す耐熱性広口合成樹脂容器１７の胴部１８は、肉厚部１９のすぐ下方が僅かに外側に拡がる逆テーパー部２０を有し、その下端が内側に段差状に縮径して、略中間高さまで１段のテーパー壁となり、その下方が底部まで階段状に縮径したテーパー壁となっている。また、図５に示す耐熱性広口合成樹脂容器２３では、胴壁２４のほぼ下半部が他段の半円弧状の膨出部２５と谷２６が連なる波形状に形成されている。胴部壁を図４及び図５に示すような形状にすることによって、胴部壁のパネル強度が増し、耐減圧性が向上し、耐熱性も向上する。
以上、本発明に係る耐熱性広口合成樹脂容器の種々の実施形態を示したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。次に、上記のような耐熱性広口合成樹脂容器を製造する本発明の製造装置の実施形態について説明する。
【００２１】
従来、耐熱性広口合成樹脂容器をブロー成形により製造する具体的装置は提案されてないが、本発明の耐熱性広口合成樹脂容器製造装置（以下、単に製造装置という）は、従来の耐熱性のない通常の広口容器のブロー成形装置や狭口耐熱容器のブロー成形装置と比較して、特に、上型のフランジ係合部近傍の構成、底型、延伸ロッドの構成に特徴を有する。
本実施形態の製造装置は、主な構成として図６（ｂ）に概略が示されているように、下型３５、上型４０、底型４１及び延伸ロッド５０を備えている。上型４０は割型に形成され成形する広口容器の最終形状の容積を有するキャビティを形成し、その上面中央部には容器底部を成形する底型４１が上下動可能に嵌合している。上型４０及び底型４１には該金型を所望の温度まで加熱する為のヒータが内蔵され、ブロー成形時に金型を所定温度に加熱することによってブロー成形後のヒートセットを可能にしている。しかしながら、本発明の容器は、前記したように、フランジより下方の一定区間を肉厚にし、該肉厚部まで延伸配向させヒートセットすることによって耐熱性を持たせ、且つフランジの結晶化度を高めずに、フランジの耐熱変形性と落下強度を高めると共に、フランジ表面のヒートシール性を確保している。そのため、ブロー成形時にフランジが加熱されないように、上型４０の開口部は、図６に示すように、特別な工夫が施されている。即ち、ブロー成形時にプリフォームのフランジ３１が加熱されて熱結晶化するのを防ぐために、プリフォームのフランジに接する金型部分が加熱されないように、上型４０は胴部成形部の上型本体４２とフランジ３１を押えるフランジ係合部４３とに別体に構成している。フランジ係合部４３は、内部に冷却水が循環できるように冷却水循環路が形成され内部より冷却されるようにすると共に、上型本体４２との間に断熱材４４を設けると共に空間部４９を設けてエアー断熱を図っている。フランジ係合部４３の容器胴部入口に接する型面は、図６に示すように、なるべく薄くなるように形成し、容器口部の肉厚部３のできるだけ上方位置まで上型本体４２が当りヒートセットできるようにしてある。それにより、フランジ下方の肉厚部３の延伸配向とヒートセットを可能にし、該部の結晶化を促進し、フランジを熱結晶化させなくても耐熱変形性を持たせている。
【００２２】
底型４１は上型４０の底部に上下動可能に貫通して設けられ、図８に示す構成となっている。底型４１は、成形する容器の底部をプリブロー時にも延伸を可能にするために、成形面が容器内側方向に突出している凸部４５となっている。該凸部の高さは、容器底部の延伸配向度を高めるためには、３〜１５ｍｍ、特に１０ｍｍ前後が望ましい。凸部４５の具体的形状は、成形する容器の底部形状に合わせて、ドーム状、花弁状等任意の形態が採用できる。図８に示す実施形態では、底型４１は図２に示す耐熱性広口合成樹脂容器を成形する花弁状の形態を有している。このような花弁形状にすることによって、底部の表面積が増大しその分延伸配向度が増し耐熱性が増大すると共に、稜部が補強リブとして機能し強度を向上させる。底型４１の中央部には、離型時に型離れ性を向上させるためにセンターロッド４６が上下駆動可能に設けられている。型抜き時に、図８（ｂ）に示すように底型４１が上昇する瞬間、センターロッド４６を突き出し容器のゲート部を押え、底型と容器を離型する。また、センターロッド４６の中心部にはエアー孔４７が設けられ、離型時に容器底部にエアーを噴出して底部の冷却度を高めると共に型離れ性を向上させている。また、本実施形態ではセンターロッド４６の先端部は、熱放冷性が良く且つ剥離性の良い材料で形成した先端ピース４８で構成してあり、それにより底部の型抜きの良好で且つ高速化を実現している。
【００２３】
延伸ロッドは、その先端部がプリフォームの底部に当って突き出すことによって縦延伸を行なうが、本発明の延伸ロッドはプリフォーム縦延伸機能と共に、成形物の瞬間冷却機能も備えている。延伸ロッドの種々の実施形態が図９（ａ）〜（ｃ）に示されている。これらの延伸ロッド５０〜５２は先端部５３〜５５がドーム状のプリフォームの頂部に係合し易いように球状に形成され、その縦軸方向中心部に冷却エアー通路５６〜５８が形成されている。そして、延伸ロッドの成形物内に位置する範囲内で前記冷却エアー通路に連なるように複数の縦方向縦スリット６０〜６２が放射状に形成され、高圧の冷却エアーを細い縦スリットから成形物の胴部内周面に吹出すことにより、成形物内周面を冷却するようにしている。同図（ａ）の延伸ロッド５０はその基本形態を示し、同図（ｂ）で示す延伸ロッド５１では、縦方向縦スリットが、胴部中央部付近に面する縦方向縦スリット６１と胴部開口部肉厚部近傍に面する縦方向縦スリット６３のニ段に形成されている。それにより、延伸配向効果の弱い部分を積極的に冷却することにより、容器口の熱変形を阻止している。また、同図（ｃ）に示す延伸ロッド５２は、先端部５５に容器底部の凸部、特に花弁状凸部の稜部近傍に向けて高圧エアー吹出すように、冷却エアー通路に連なる複数個の冷却エアー噴出し孔６５を形成してある。それにより、容器口部と同様に延伸配向効果の弱い部分を集中的に冷却してその部の変形を防止している。
【００２４】
図６は、以上のような装置による本発明の耐熱性広口合成樹脂容器製造方法の実施形態における成形工程を示している。本実施形態では、ＰＥＴ樹脂を原料として、上記図１に示す耐熱性広口合成樹脂容器１をブロー成形により製造する場合を示している。
本実施形態の耐熱性広口成形容器の製造工程は、▲１▼プリフォーム加熱工程、▲２▼縦延伸工程、▲３▼プリブロ−工程（横延伸工程）、▲４▼完全賦形工程（高圧ブロー工程）、▲５▼冷却ブロー工程、▲６▼離型工程からなり、▲２▼〜▲５▼の工程は完全に型を閉じた状態で行われる。
したがって、本実施形態では、耐熱性があり、フランジにヒートシール性がある広口容器のブロー製造方法でありながら、フランジにヒートシール性を持たせるための処理工程や２種類の型による２段ブロー工程を有してなく、工程が単純化されていると共に、成形サイクルを一段と短くすることができ、生産性を向上させている。以下、各工程順に詳細に説明する。
【００２５】
▲１▼プリフォーム加熱工程
プリフォーム３０は、広口容器であっても良好な２軸延伸を可能にするために、図６（ｆ）に拡大して示すように開口部にフランジ３１を有し胴部３２が略円錐状に形成され、頂部３３が半球状に形成されている。該プリフォームは射出成形により形成する。プリフォーム３０を図６（ａ）に示すように下型３５のフランジ受部３６に載置し、プリフォームの外周部に所定間隔をおいて加熱ヒータとしてのハロゲンランプ３２を配置し、プリフォーム３０を加熱する。その際、下型３５を回転させてプリフォーム３０を回転させることによって、プリフォーム表面を周方向に均等に加熱することができる。その状態で延伸可能なガラス転移温度以上まで加熱する。プリフォームの加熱が終了すると下型３５が公転してブロー成形位置に達し、上型４０が下降して下型３５との間でブロー成形型が構成される。
【００２６】
▲２▼縦延伸工程
上型本体４２及び底型４１は、内蔵のヒータによりガラス転移温度以上融点以下で２軸延伸後に樹脂を熱固定するに必要な温度に加熱されており、加熱温度は、（ガラス転移温度＋３０℃）〜（融点−２０℃）、ＰＥＴ樹脂の場合は１３０℃〜１８０℃の範囲が望ましく、本実施形態では１４０℃に加熱してある。しかしながら、フランジ係合部４３は、上型本体から断熱されて、ガラス転移温度以下（８０℃以下）に抑えられている。この状態でプリフォーム３０を載置した下型４２が到達すると型閉じされ、上型本体４２、フランジ係合部４３及び底型４１とでキャビティを形成する。この状態から下型３５の開口部から延伸ロッド３０が上昇して、図６（ｂ）に示すように、プリフォーム３０の底部が底型４１の中央突出部に当るまで縦方向に延伸する。その際、延伸ロッドは高速（例えば、０．２０秒）で上昇させることにより、プリフォームをより効果的に縦延伸配向させ、結晶化を促進させることができる。プリフォームの延伸は、フランジ係合部４３で押えられているフランジ３１を除き、フランジ付け根の肉厚部から底部に向けて全体が縦方向に延伸される。
【００２７】
▲３▼プリブロ−工程（横延伸工程）
次いで、図６（ｃ）に模式的に示すように、下型と延伸ロッドの隙間で形成されるブローエアー吹込み口（隙間）４８からブローエアーを矢印で示すように供給することによってプリフォームを横延伸させてプリブローを行なう。プリブローのエアー圧は、０．７〜１．０ＭＰａの低圧エアー（通常のブロー圧）にて短時間に横延伸配向させ、さらに結晶化を促進させる。エアーブローすることにより、胴部が周方向に広がり上型本体４２の内面に全体が接するまで横延伸されるが、底部３３も底型４１が上げ底状に突出形成しているので、該底型面に接するまで同時に延伸される。
【００２８】
▲４▼完全賦形工程（高圧ブロー工程）
成形品の外周面がキャビティ壁面に接触すると同時に、エアー圧を３．０〜４．０ＭＰａの高圧エアーに切り替えて、高圧エアーによりより金型面に密着させて完全賦形を行なうと共に、高温に加熱した型面に密着した状態を保ち、熱処理（熱固定）を行なう。熱処理により、延伸時の残留応力を取り除き、且つ加熱による結晶化を促進させる。該高圧エアーによる完全賦形及びヒートセット時間は、プリブロー時間よりも２〜３倍長く設定することが望ましい。このように、ブローエアー圧を２段階に切り替えて、特に完全賦形及びヒートセットを高圧エアーによって行なうことによって、延伸効果が得られ、結晶化度が向上する。そのため、透明のままで容器の耐熱性が向上し、さらに容器の寸法精度が高くなる等の利点がある。
以上のブロー成形工程中、上型のフランジ係合部は上型本体と断熱されているので、温度上昇が少なく、成形時の熱によるフランジの変形を防止している。
【００２９】
▲５▼冷却ブロー工程
冷却ブロー工程は、延伸ロッド縦方向に放射状に形成された縦スリット５６から３．０〜４．０ＭＰの高圧冷却エアーが放射状に吹出して完全賦形して熱処理した成形品の内周面に当り内周面を急冷する。本発明では、延伸ロッドに放射状に配置されている幅細の縦スリット６０から容器内周面に高圧エアーを吹出すことによって、金型内との大きな差圧をもって容器内周面に当り断熱膨張効果により成形物内面を冷却するので、従来のブロー成形の場合と比べて冷却効果が高く成形物が急冷し、短時間に成形品を冷却することができる。成形品内周面に当った冷却エアーは、図示のように、延伸ロッドの外周部のエアーブロー吹込み口４８から外部へ排出される。このようにして、金型内で成形品がガラス転移温度以下になるまで冷却する。本発明では、上記のように冷却効果が従来と比べて著しく高いので、１〜２．５秒で冷却が可能であり、従来の狭口容器の熱処理後の冷却時間と比べて著しく短く、従来のように金型を替えての２段階ブローの必要はない。
【００３０】
▲６▼離型工程
以上のようにして、成形品がガラス転移温度まで冷却されると、成形品内の排気を行ない、離型を行なう。離型工程の詳細を図１０にす。図１０（ａ）が冷却を終了した状態であり、この状態から上型４０が開き、成形品を下型３５と底型で挟持した状態となる（同図（ｂ））。この状態では同図（ｂ）に示すように、底型４１のセンターロッド４６が成形品の底部を押えている状態にある。この状態から底型４１が上昇する瞬間、センターロッド４６を突き出し、成形品の中心部（ゲート部）を押え、底型４１と容器の底部を離型する（同図（ｃ））。次いで、成形品の底部中心部にセンターロッド４６からエアーを噴出すことにより、成形品のゲート付近を冷却し、それにより、成形品の底部を変形させることなく、良好に離型することができる。離型終了後センターロッドが上昇してもとの状態となり、次の成形に備えられる（同図（ｅ））。なお、センターロッド４６の先端には、図８（ｂ）に明示するように、センターロッド本体部と別の材料で形成されたセンターロッド先端ピース５６が一体に設けられている。該センターロッド先端ピース５６は、熱伝導率が低くて、剥離性に優れた樹脂、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等で形成するのが望ましい。それにより、底型との離型性が一段と向上し、底部を変形させずに高速で離型することができる。
【００３１】
【実施例】
実施例１〜３
図１（実施例１）、図２（実施例２）、及び図３（実施例３）に示す形状の耐熱性広口合成樹脂容器をそれぞれ次の条件で製造した。容器の材質は、何れもＰＥＴを使用した。
プリフォーム表面温度：９０℃〜９５℃
上型の加熱温度：１４０℃〜１６５℃
底型の加熱温度：１３０℃
上型のフランジ係合部冷却：１０℃〜２０℃の冷却水循環させてフランジ係合部の実測温度を７０℃以下に保つ
プリブロー圧力：１．０ＭＰａ
高圧ブロー圧力：４．０ＭＰａ
冷却ブロー圧力：４．０ＭＰａ
プリブロー時間：０．７秒
高圧ブロー時間：２．２秒
冷却ブロー時間：１．２秒
１個の成形サイクル：８．５秒
実施例２については、プリフォームの下面に１９０℃の熱板を当ててフランジ下面若しくはプリフォーム下面より円形状のハロゲンヒータで、フランジ下面を加熱して白化させた。
このようにしてブロー成形された各容器は、透明で、金型から取出し時のフランジ等の熱変形もなく、全てが良好な形で離型できた。そして、得られた各容器の寸法は、表１の通りであり、設計通りの寸法が得られた。
【００３２】
【表１】

【００３３】
次に、得られた各容器のフランジ面のヒートシール性を次のようにして検査した。ヒートシール性蓋材として、ＰＥＴ／ＡＬ／ＡＣ／ＶＣ（ポリエステル系）の多層フイルムを使用した。該蓋材を、表２に示すようにシール温度を１４０℃〜２２０℃の範囲で５段階に変えて、ヒートシールした場合の封緘強度及びピール強度を測定した。ヒートシールは、シール圧０．９８ｋＮ／ｃｕｐ、シール時間１ｓｅｃの条件で行なった。封緘強度は、密封された容器を水中で蓋材に注射針を刺し込んで、外部より容器内を順次加圧していき、密封が破れて水中に泡が発生したときの内圧（ｍｍＨｇ）を封緘強度とした。封緘強度１００ｍｍＨｇ以上を合格とした。この測定において、測定器の性能上最高３００ｍｍＨｇまでしか測定できなかったので、３００ｍｍＨｇ超える場合も全て３００ｍｍＨｇと表示してある。
ピール強度は、ＪＩＳに規定されている測定法によって、容器を固定し、蓋材を挟んだシールチャック治具を４５°に持ち上げて、シールが破壊されるときの張力（Ｎ）によって測定した。ピール強度１０Ｎ以上を合格とした。その結果を表２に示す。その結果、シール温度１４０℃でのシールでは、封緘強度、ピール強度とも不足したが、１６０℃以上のシール温度では、十分なヒートシール性を示した。また、そのときのフランジの変形も認められなかった。
【００３４】
【表２】

【００３５】
また、上記のようにして得られた実施例１〜３の各容器にそれぞれに沸騰した水（１００℃）を満杯に充填し、上記ヒートシール性の実験と同様な条件で１６０℃でヒートシールした容器をそれぞれ１０個づつ得た。それぞれについて、外観を観察したところ、容器の変形は殆ど観察されず、何れも１％未満であり、耐熱性を有することが確認された。そして、これらの各容器を底面を下方に向けて５０ｃｍ及び１００ｃｍの高さから自然落下させた場合の、容器の割れ（漏れ）、損傷（底面ヘコミ）について観察した。その結果、表３に示すように、何れの場合も容器の割れ（漏れ）、損傷（底面ヘコミ）が観察されず、落下強度に優れていることが確認された。
【表３】

【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、未だ実用化されてないフランジ面がヒートシール性を有する広口耐熱合成樹脂容器を簡単な装置で、しかも金型を替えて２段ブローを行なう必要がなく、短時間に成形して離型でき、成形サイクルが短くて安価に得ることができ、その実用化を図ることができた。そして、本発明で得られる広口耐熱合成樹脂容器は、内容物満杯充填状態で１００℃の加熱で１％未満の変形度を保つ耐熱性を有し、蓋材のヒートシール性に優れ、所望の落下強度を有し、且つ透明な容器であり、寸法精度に優れ、安価に製造することができ、内容物を加熱殺菌でき、且つ使用時外部より加温することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る広口耐熱合成樹脂容器であり、（ａ）はその正面断面図、（ｂ）はその要部拡大図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る広口耐熱合成樹脂容器であり、（ａ）はその正面断面図、（ｂ）はその底面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る広口耐熱合成樹脂容器であり、（ａ）はその正面断面図、（ｂ）はその要部拡大図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る広口耐熱合成樹脂容器であり、（ａ）はその正面断面図、（ｂ）はその底面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態に係る広口耐熱合成樹脂容器の一部破断正面図である。
【図６】（ａ）〜（ｆ）は本発明の実施形態に係る広口耐熱合成樹脂容器の製造工程を示す模式図である。
【図７】本発明の実施形態に係る広口耐熱合成樹脂容器の製造装置の要部断面図である。
【図８】その底型を示す概略断面図であり、（ａ）は成形時の状態、（ｂ）は離型時の状態を示している。
【図９】（ａ）〜（ｃ）はその延伸ロッドの実施形態を容器に挿入した状態で示す正面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｅ）は離型工程を示す模式図である。
【符号の説明】
１、６、１２．１７、２３広口耐熱合成樹脂容器
２、１４、３１フランジ３、１９肉厚部
４、８底部７、１３口部
１０凸部１５白化部分
１６非晶部分１８、２４、３２胴部
２５膨出部３０プリフォーム
３５下型３６ハロゲンランプ
４０上型４１底型
４２上型本体４３フランジ係合部
４４断熱材４５凸部
４６センターロッド４７エアー孔
４８ブローエアー吹込み口４９空間部
５０〜５２延伸ロッド５６センターロッド先端ピース
６０〜６２縦方向スリット

Claims

開口端部にフランジを有するブロー成形広口合成樹脂容器であって、フランジを除く胴部が延伸配向後の熱処理により透明で耐熱性を有し、且つフランジ上面がヒートシール性を有してなり、前記フランジ下方の容器口部が延伸配向した肉厚部となっており、且つ底部が内側に凸形状となっており、前記合成樹脂容器が、熱可塑性ポリエステル樹脂系で形成され、１００℃の内容物を満杯充填後の変形度が、３％未満である耐熱性を有していることを特徴とする耐熱性広口合成樹脂容器。
前記肉厚部の肉厚は、薄肉胴部の肉厚の２〜４倍であり、かつ開口端部から２．５ｍｍ以上の範囲まで延びている請求項１に記載の耐熱性広口合成樹脂容器。
前記フランジは、裏面側が白化処理されて結晶化度が高く、表面側が非晶状態又は結晶化度が低くヒートシール性を維持している請求項１又は２に記載の耐熱性広口合成樹脂容器。
開口端部にフランジを有し底部が閉塞しているプリフォームを、ガラス転移温度以上融点以下の温度範囲で加熱した金型内で、ブロー成形中前記フランジへの金型からの伝熱を低減させた状態で、延伸ロッドで縦延伸を行なう工程、エアー圧により横延伸と完全賦形と熱固定を行なう工程、延伸ロッドにより容器内面に高圧エアーを吹き付けてガラス転移温度以下まで冷却する冷却工程からなることを特徴とする耐熱性広口合成樹脂容器の製造方法。
前記エアー圧で横延伸と完全賦形及び熱固定を行なう工程は、０．７〜１．０ＭＰａのエアー圧で横延伸配向させるプリブロー工程、３．０〜４．０ＭＰａの高圧エアーにより製品形状に完全賦形させると共に高温の金型で保持して結晶化を促進する高圧ブロー工程からなる請求項４に記載の耐熱性広口合成樹脂容器の製造方法。
前記冷却工程は、延伸ロッドの縦スリットから縦軸方向のスリット状高圧エアーを容器胴部内周面に吹き付けてガラス転移温度以下まで冷却する請求項４又は５に記載の耐熱性広口合成樹脂容器の製造方法。
ブロー成形前にプリフォームのフランジを、そのヒートシール面と反対側のみを加熱して白化処理するプリフォーム前処理工程を有する請求項４〜６何れかに記載の耐熱性広口合成樹脂容器の製造方法。
耐熱性広口合成樹脂容器をブロー成形で製造する装置であって、プリフォームのフランジ面を支持するフランジ支持面を有し、中央部に延伸ロッドが通過する開口を有する下型、該下型のフランジ支持面側と係合するブロー成形キャビティを有する上型、及び延伸ロッドからなり、前記上型は、プリフォームのフランジ面と係合するフランジ係合部材と、キャビティを形成する上型本体部材とからなり、前記フランジ係合部材は、上型本体と断熱連結されていることを特徴とする耐熱性広口合成樹脂容器の製造装置。
前記上型の底部に底型が上下動自在に設けられ、該底型はキャビティ内に凸形状をしている請求項８に記載の耐熱性広口合成樹脂容器の製造装置。
前記延伸ロッドは、軸方向内部にエアー通路を有し、該軸外周に前記エアー通路に通じる縦スリットが形成され、該縦スリットを介して容器内周面軸方向に冷却エアーを吹き付けることができるようにしてなる請求項８又は９に記載の耐熱性広口合成樹脂容器の製造装置。
前記底型の中央部に上下駆動可能にセンターロッドが設けられ、該センターロッドの軸方向にエアー通路が形成され、その先端部にエアー吹出し孔を有する請求項８〜１０何れかに記載の耐熱性広口合成樹脂容器の製造装置。
前記下型は、プリフォームを支持して回転可能に構成され、該下型に供給されたプリフォームを支持して回転し、外部に設けた加熱手段よりプリフォームの外周を加熱するようにした請求項８〜１０何れかに記載の耐熱性広口合成樹脂容器の製造装置。