JPH0439416B2 - - Google Patents

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JPH0439416B2
JPH0439416B2 JP62049884A JP4988487A JPH0439416B2 JP H0439416 B2 JPH0439416 B2 JP H0439416B2 JP 62049884 A JP62049884 A JP 62049884A JP 4988487 A JP4988487 A JP 4988487A JP H0439416 B2 JPH0439416 B2 JP H0439416B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱い液体の充填または内容物の殺菌
のような後の処理工程において比較的厳しい温度
条件に著しい変形を示さずに耐えることができる
ポリエチレンテレフタレート（PET）製容器、
例えばPET製ボトルを製造するための方法及び
装置に係る。
PET製容器は現在、CO2のような気体を含む飲
料（例えば炭酸入りレモネード、ソーダ、果汁
等）を商品化するために広く用いられている。し
かしながら、これらの容器は比較的厳しい温度条
件に露されたとき、例えば容器に熱い液体を充填
するときのように95℃に達し得る高温に露された
とき、あるいは容器中の液体内容物を殺菌すると
きのようにかなり高い温度（60〜80℃）に長時間
にわたつて（１〜２時間）露されたときに著しい
変化を示す。これらの温度条件はすべて、無炭酸
飲料（例えば無炭酸果汁）またはある種の炭酸飲
料（例えばビール）の商品化の過程でも出合うも
のである。
これらの欠点を是正して、炭酸入り果汁、無炭
酸果汁あるいはビールのような製品の貯蔵に適す
るPET製容器を製造しようとする試みがなされ
た。こうして製造されたPET製容器は、約85℃
の熱い液体を充填しても容認され得る程度のわず
かな変形しか生じなかつた。熱い液体を充填する
と容器は数分間程度熱衝撃を受けるが、熱衝撃が
短いため変形も比較的僅かであることが推定でき
る。
従来方法によつて製造された容器の場合、液体
内容物を殺菌処理する（通常85℃以下の温度で約
１時間行われる）と容認しがたいほどの変形（30
％及びそれ以上の体積変化）を示すことが実験的
に証明されている。
従つて、本発明の目的は上述の欠点を是正し
て、熱い液体の充填または内容物の殺菌のような
後の処理工程で出合うような、例えば60〜95℃の
温度で少なくとも１時間といつた比較的厳しい温
度条件にも耐えることができるPET製容器を製
造する方法及び装置を提供することにある。
本発明により提供されるPET製容器の製造方
法は、 (a) 胴部と完成容器と同じ寸法及び形状の頸部と
をもつアモルフアスPETからなる容器プリフ
オームに対して、頸部のPETを結晶化させる
に十分な温度及び時間で頸部のみを熱処理し、
次に頸部を緩やかに冷却し、 (b) プリフオームの胴部のみをPETの軟化温度
に少なくとも等しい温度に加熱し、 (c) 熱いプリフオームの胴部を約５〜40℃の温度
の内壁を有する金型を用いて成形して、胴部が
完成容器より高さがおよそ20％、直径がおよそ
０〜30％大きい寸法をもつ中間容器を形成し、 (d) 次に中間容器の胴部のみを180〜220℃の温度
でおよそ１〜15分間加熱し、 (e) 最後に熱い中間容器を80〜100℃の温度の内
壁を有する金型を用いておよそ２〜６秒間成形
して、完成容器を得る、 を含むことを特徴とする。
好ましくは、ｂ）工程の加熱は100〜120℃の温
度で10〜60秒間、より好ましくはおよそ25秒間行
われる。
好ましくは、(c)工程の成形は約10〜15℃の温度
に冷却された内壁を有する金型を用いておよそ３
〜10秒間行われる。
好ましくは、(d)工程において頸部は80℃を超え
ない温度、より好ましくはおよそ70℃の温度に保
持されている。
好ましくは、(e)工程の成形は90〜95℃の温度の
内壁を有する金型を用いておよそ４秒間行われ
る。
好ましくは、(c)工程及び(e)工程の成形において
プリフオーム又は中間容器の胴部をそれぞれ金型
キヤビテイの軸方向長さ全体に至るまで機械的に
伸長させ、次いで胴部の内部に加圧流体を吹込ん
で金型の内壁の形状に合致するまで胴部を膨張さ
せる。
本発明方法によつて製造された容器は、比較的
厳しい温度条件下でも良好な耐熱性をもつ。特
に、本発明の容器は95℃までの温度の熱い液体の
充填に耐えることができ、変形の程度も従来方法
によつて製造された容器よりもはるかに小さい。
例えば、本発明方法によつて製造されたボトル
に、93〜95℃の温度の熱い液体を充填しても、５
％以下、典型的には２％程度の体積変化しか示さ
なかつた。
良好な耐熱性は、特に液体内容物を殺菌処理す
る際に重要である。なぜならば、液体内容物を殺
菌処理する際、容器は約60〜85℃の比較的厳しい
温度条件に約１〜２時間の比較的長い時間にわた
つて耐えるものでなければならないからである。
通常、CO2含有液体の殺菌処理は、以下に示す如
く液体中のCO2含有量によつて異なる温度で１時
間にわたつて行われる： −液体が１リツトル当り3.5ｇのCO2を含む場合
は約78℃； −液体が１リツトル当り4.5ｇのCO2を含む場合
は約75℃； −液体が１リツトル当り5.5ｇのCO2を含む場合
は約70〜72℃； −液体が１リツトル当り6.0ｇのCO2を含む場合
は約65℃。
本発明方法による効果は、以下の２つの実験の
比較から明らかである。
ICIB90S（商品名）から従来方法によつて製造
した容積1.5リツトルのボトルに、１リツトル当
り６ｇのCO2を含む液体を充填し、その後70℃で
２時間殺菌処理したところ、ボトルはかなり変形
し（体積変形約35％）、破棄しなければならなか
つた。
一方、同じ材料から本発明方法によつて製造し
たボトルに同じ液体を充填し、同一条件で殺菌処
理したところ、ボトルの変形はかなり小さく（体
積変形およそ6.5％）、合格であつた。
本出願人の分析によれば、本発明方法によつて
製造された容器の利点は、成形がそれぞれ低温を
有する金型、中温を有する金型を用いて連続的に
行われ、２つの成形工程の間に高温加熱処理を施
すことによつて得られるものである。これらの工
程により、材料は２回結晶配列（two distinct
crystalline biorientations）し、その結果、後処
理工程で厳しい温度条件におかれる容器の機械的
耐性がかなり強化される。一方、従来方法では、
成形が非常に高温の金型を用いて１回又は２回行
なわれるため、１回しか結晶配列（single
crystalline biorientation）されず、従つて耐熱
性が所望通りに得られない。
本発明は耐熱性のPET製容器を製造するため
の装置をも提供する。
本発明により製造されるPET製容器の製造装
置は −胴部と完成容器と同じ寸法及び形状の頸部とを
もつアモルフアスPETからなる容器プリフオ
ームに対して、頸部のPETを結晶化させるに
十分な温度で頸部のみを加熱するための第１加
熱手段と、 −頸部を緩やかに冷却する手段と、 −プリフオームの胴部のみをPETの軟化温度に
少なくとも等しい温度に加熱するための第２加
熱手段と、 −内壁を約５〜40℃の温度に冷却する手段を有し
ている、キヤビテイが完成容器の胴部より高さ
がおよそ20％、直径がおよそ０〜30％大きい寸
法をもつ熱いプリフオームの胴部から中間容器
の胴部を形成するための第１成形金型と、 −中間容器の胴部のみを180〜220℃の温度で加熱
するための第３加熱手段と、 −内壁を80〜100℃の温度に加熱する手段を有す
る、キヤビテイが完成容器の胴部と同じ寸法を
もつ熱い中間容器の胴部から完成容器の胴部を
形成するための第２成形金型と、 を含む。
好ましくは、第１加熱手段に対して、プリフオ
ームの胴部を熱から保護するための加熱保護手段
を組合せる。更に、加熱保護手段に加えて冷却手
段を組合せてもよい。
好ましくは、第２及び／又は第３加熱手段に対
して、プリフオーム又は中間容器の頸部を熱から
保護するための加熱保護手段を組合せる。更に、
加熱保護手段に加えて冷却手段を組合せてもよ
い。
好ましくは、第１及び／又は第２成形金型はプ
リフオーム又は中間容器の胴部を長さ方向に伸長
させるために金型キヤビテイ内を軸方向に移動す
ることができるマンドレルと、金型の内壁に対し
て胴部を膨張させるために胴部の内部に加圧流体
を吹込む手段とを含む。
本発明装置は、出発材料として既存の容器プリ
フオームをそのまま使用できること、容器特に炭
酸飲料を収容するためのボトルを製造するために
従来用いられていたのと同じ材料を使用できるこ
と、１つの容器当たり原料の使用量が従来と実質
的に同一であること、及び例えば毎時5000本のオ
ーダーの非常に高い生産率を達成できるという利
点を示す。
次に添付図面を参照して本発明の詳細を説明す
る。
本発明は、それ自体公知の方法によつてポリエ
チレンテフタレート（PET）を射出成形して得
られたボトルのプリフオーム１、例えばICIB90S
（商品名）の製品から出発して実施される。当初、
PETはアモルフアスで、プリフオームは透明で
ある。プリフオームの頸部２は完成容器と同じ寸
法及び形状を有するように成形されている。
プリフオーム１を、運搬装置３によつてプリフ
オーム１の頸部２のみを熱処理するための第１加
熱ステーシヨン４に移動させる。プリフオームの
胴部５を保護スカート６内に導入する。保護スカ
ートに第１Ａ図の７に示す如く冷却用流体を循環
させることが好ましい。プリフオーム１の頸部２
を保護スカート６の外側に配し、次の熱処理工程
で頸部を物理的に保持するためのマンドレル（図
示せず）を内部に挿入する。次いで、頸部２を、
少なくとも190℃の温度（PETが結晶化する温
度）に加熱すべく赤外線加熱装置８に露す。好ま
しくは、装置を大きくせずに生産速度を速めるた
め、加熱は190〜210℃の温度でおよそ１分間にわ
たつて行なわれる。この加熱により頸部のPET
は結晶化（白色化）し、機械的に剛性で、後処理
工程で握り及び固定部分として用いることができ
る頸部が形成される。次に、結晶化PETからな
る頸部１０をもつプリフオーム９（第３図）を得
るため、結晶化状態を確実に保持すべく比較的緩
やかに（およそ20秒で）冷却する。第１加熱ステ
ーシヨン４は、第２Ａ図に示すように、頸部の加
熱ゾーン１１に続いて冷却ゾーン１２を有する円
形コンベヤー（carrousel）の形に構成すること
ができる。
次に、プリフオーム９を、運搬装置１３によつ
て第２加熱ステーシヨン１４に移動させる。第２
加熱ステーシヨン１４は内部をプリフオームが移
動する廊下又はトンネルの形に構成された一連の
赤外線オーブン１５を含む。プリフオーム９の頸
部１０はこの加熱工程中熱から保護されている。
プリフオーム９の胴部５の加熱は少なくとも70〜
72℃（PETの軟化温度）で10〜60秒間、好まし
くは100〜120℃でおよそ25秒間行われる。
次に、胴部５を加熱されたプリフオーム９を、
運搬装置１６によつて第１成形ステーシヨン１７
（有利にはコンベヤーの形に構成されている）に
移動させる。プリフオームの加熱された胴部５
を、キヤビテイ１９が完成容器の胴部より高さが
およそ20％、直径がおよそ０〜30％大きい寸法を
もつ金型１８に導入する。後処理工程で内容物を
殺菌処理しなければならないボトルの場合には、
キヤビテイの直径が完成ボトルの胴部と同じ寸法
をもつ金型を使用する。反対に、後処理工程で熱
い液体を充填しなければならないボトルの場合
は、キヤビテイの直径が完成ボトルの胴部より30
％大きい寸法をもつ金型を使用する。
第１成形作業は、プリフオーム９の胴部９を金
型キヤビテイ１９の底部まで軸方向に伸長させる
ためにプリフオーム９の内部にマンドレル２０を
挿入し、材料をさらに伸長させるために圧縮空気
をおよそ10バールで吹込み、次に胴部を金型１８
の内壁まで膨張させるために40バールで吹込むこ
とによつて行われる。第１成形作業にはおよそ３
〜10秒を要する。この作業のあいだ、金型の内壁
は空気及び／又は水で、温度が約５〜40℃の間、
好ましくは約10〜15℃の間に維持されるように冷
却されるが、PETは約90℃に保持されている。
第１成形ステーシヨン１７で、胴部２２が完成
容器より実質的に大きい（高さおよそ20％、直径
０から30％）寸法をもつ中間容器２１が形成され
る。
次に、中間容器２１を、運搬装置２３によつて
第３加熱ステーシヨン２４に移動させる。ここ
で、中間容器２１の胴部２２のみを180〜220℃の
温度でおよそ１〜15分間、好ましくは210℃で１
分30秒間加熱する。この加熱工程でも頸部１０は
熱から保護されていなければならない（通常80℃
を越えない温度、好ましくはおよそ70℃に保持さ
れている）。
第３図に示したように、第３加熱ステーシヨン
２４を出た中間容器２５の胴部２６はかなりの変
形と収縮を受けている（特に底部は半球形状を失
つている）。
次に、中間容器２５を、運搬装置２７によつて
第２成型ステーシヨン２８（好ましくはコンベヤ
ーの形に構成されている）に移動させる。中間容
器２５の胴部２６を、キヤビテイが完成容器の胴
部と同じ寸法及び形状をもつ金型２９に導入す
る。第２成形作業は第１成形作業と同じ手順で進
められる。すなわち、中間容器２５の胴部２６の
内部にマンドレル３１を挿入して、胴部をキヤビ
テイ３０の底部に達するまで軸方向に伸長させ、
80℃の温度の内壁を有するキヤビテイ３０の形状
に合致するまで胴部２６を膨張させるために、胴
部２６の内部に40バールの圧縮空気を吹込む。第
２成形作業にはおよそ２〜６秒を要する。
第２成形ステーシヨン２８で、胴部３３が完成
容器と同一の寸法及び形状をもつ完成容器３２が
得られる。
最後に、（図示のボトルのように）半球形底部
をもつ完成容器３２を運搬装置３４によつて最終
仕上げステーシヨンに移動させ、そこで完成容器
３６に垂直安定性を与える平底３５が形成される
（第３図参照）。
以上の説明からも明らかな通り、本発明は特に
上記した具体例及び適用例のみに限定されるもの
ではなく、本発明は上記した具体例のすべての変
形例を包含するものと理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
第１Ａ図から第１Ｃ図は、本発明方法の概略図
である。第２Ａ図及び第２Ｂ図は、本発明装置の
概略図である。第３図は、本発明方法によつて得
られるボトルの説明図である。 １，９……プリフオーム、２，１０……頸部、
５，２２，２６……胴部、３，１３，１６，２
３，２７，３４……運搬装置、４，１４，２４…
…加熱ステーシヨン、１７，２８……成形ステー
シヨン、１８，２９……金型、２１，２５……中
間容器、３２……最終容器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 熱い液体の充填または内容物の殺菌のような
    後の処理工程において比較的厳しい温度条件に著
    しい変形を示さずに耐えることができるポリエチ
    レンテレフタレート（PET）製容器を製造する
    ための方法であつて、次の連続工程、 (a) 胴部と完成容器と同じ寸法及び形状の頸部と
    をもつアモルフアスPETからなる容器プリフ
    オームに対して、頸部のEPTを結晶化させる
    に十分な温度及び時間で頸部のみを熱処理し、
    次に頸部を緩やかに冷却し、 (b) プリフオームの胴部のみをPETの軟化温度
    に少なくとも等しい温度に加熱し、 (c) 熱いプリフオームの胴部を約５〜40℃の温度
    の内壁を有する金型を用いて成形して、胴部が
    完成容器より高さがおよそ20％、直径がおよそ
    ０〜30％大きい寸法をもつ中間容器を形成し、 (d) 次に中間容器の胴部のみを180〜220℃の温度
    でおよそ１〜15分間加熱し、 (e) 最後に熱い中間容器を80〜100℃の温度の内
    壁を有する金型を用いておよそ２〜６秒間成形
    して、完成容器を得る、 を含むことを特徴とする前記方法。 ２ (b)工程の加熱は100〜120℃の温度で10〜60
    秒間行われることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項に記載の方法。 ３ (e)工程の成形は90〜95℃の温度の内壁を有
    する金型を用いておよそ４秒間行われることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に
    記載の方法。 ４ (d)工程において頸部は80℃を超えない温度
    に保持されていることを特徴とする特許請求の
    範囲第１項から第３項のいずれかに記載の方
    法。 ５ (c)工程の成形は約10〜15℃の温度に冷却さ
    れた内壁を有する金型を用いておよそ３〜10秒
    間行われることを特徴とする特許請求の範囲第
    １項から第４項のいずれかに記載の方法。 ６ (c)工程及び(e)工程の成形において、プリフ
    オーム又は中間容器の胴部をそれぞれ金型キヤ
    ビテイの軸方向長さ全体に至るまで機械的に伸
    長させ、胴部の内部に加圧流体を吹込んで胴部
    を金型の内壁の形状に合致するまで膨張させる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第
    ５項のいずれかに記載の方法。 ７ 熱い液体の充填または内容物の殺菌のよう
    な後の処理工程において比較的厳しい温度条件
    に著しい変形を示さずに耐えることができるポ
    リエチレンテレフタレート（PET）製容器を
    製造するための装置であつて、 −胴部と完成容器と同じ寸法及び形状の頸部とを
    もつアモルフアスPETからなる容器プリフオ
    ームに対して、頸部のPETを結晶化させるに
    十分な温度で頸部のみを加熱するための第１加
    熱手段と、 −頸部を緩やかに冷却する手段と、 −プリフオームの胴部のみをPETの軟化温度に
    少なくとも等しい温度に加熱するための第２加
    熱手段と、 −内壁を約５〜40℃の温度に冷却する手段を有す
    る、キヤビテイが完成容器の胴部より高さがお
    よそ20％、直径がおよそ０〜30％大きい寸法を
    もつ熱いプリフオームの胴部から中間容器の胴
    部を形成するための第１成形金型と、 −中間容器の胴部のみを180〜220℃の温度で加熱
    するための第３加熱手段と、 −内壁を80〜100℃の温度に加熱する手段を有す
    る、キヤビテイが完成容器の胴部と同じ寸法を
    もつ熱い中間容器の胴部から完成容器の胴部を
    形成するための第２成形金型と、 を含むことを特徴とする前記装置。 ８ 第１加熱手段に対して、プリフオームの胴部
    を熱から保護するための加熱保護手段を組合せる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の
    装置。 ９ 更に冷却手段を組合せることを特徴とする特
    許請求の範囲第８項に記載の装置。 １０ 第２及び／又は第３加熱手段に対して、プ
    リフオーム又は中間容器の頸部を熱から保護する
    ための加熱保護手段を組合せることを特徴とする
    特許請求の範囲第７項に記載の装置。 １１ 更に冷却手段を組合せることを特徴とする
    特許請求の範囲第１０項に記載の装置。 １２ 第１及び／又は第２成形金型が、プリフオ
    ーム又は中間容器の胴部を長さ方向に伸長させる
    ために金型キヤビテイ内を軸方向に移動すること
    ができるマンドレルと、金型の内壁に対して胴部
    を膨張させるために胴部の内部に加圧流体を吹込
    む手段とを含むことを特徴とする特許請求の範囲
    第７項から第１１項のいずれかに記載の装置。
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