図面 (/)

技術 射出成形プリフォーム、延伸ブロー成形容器、およびそれを作成するためのサイクル時間を短縮するための方法

出願人 ザコカ・コーラカンパニー
発明者 シ,ユウクヨルラウグ,クリストファー,シー.
出願日 2006年4月25日 (14年7ヶ月経過) 出願番号 2008-511138
公開日 2008年11月20日 (12年0ヶ月経過) 公開番号 2008-540186
状態 拒絶査定
技術分野 プラスチック等のブロー成形,熱成形 プラスチック等の成形材料の処理、取扱一般 一体成形容器
主要キーワード 側壁強度 ヘッドスペース容積 インクマーカ 通常参照 蓋フランジ ナフタレンジカルボキシル酸 閉鎖部分 ニートポリマー
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2008年11月20日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

完成した延伸ブロー成形した容器に、低い熱膨張率、良好な側壁剛性、および曇りのない容器または実質的に曇りのない容器のような良好な機械的特性を提供するプリフォームの設計を開発すること。

解決手段

約8から約12の全体的延伸倍率を有する延伸ブロー成形容器(22)を作成するための射出成形したプリフォーム(10,11)であって、全体的延伸倍率はフープ延伸倍率軸延伸倍率の積であり、フープ延伸倍率が約4.5から約5.4、軸延伸倍率が約1.5から約2.2であり、プリフォーム(10,11)は、最大直径が65mmであり、高さが容器のフィニッシュの下から200mmあり、フープ延伸倍率が5.5であり、軸延伸倍率が2.6である500ml容器(22)用に設計された25グラム重量のプリフォーム(10,11)を使用して、100℃および90psiで測定して、約400mlから約650ml未満のフリーブロー容積を有するLNSRPETコポリマーを含む。本発明は、このようなプリフォームを作成するための方法および延伸ブロー成形容器およびそれを作成するための方法にも関する。

概要

背景

ポリエチレンテレフタレート樹脂は、少量の追加成分を含むことができ、また、多くの場合、含んでいるが、業界では、通常、「PET」と呼ばれている。PETは、ジュース、水、炭酸ソフトドリンク(「CSD」)などの容器の製造に広く使用されている。PETは、一般に優れた機械的特性ガスバリア性との組合せのために、これらの目的に使用されている。

本明細書で呼ばれるPET容器は、延伸ブロー成形した容器である。当業者に認識されるように、延伸ブロー成形したPET容器は、最初にPET樹脂から射出成形したプリフォームを加工することによって製造される。PET樹脂が、特定の構成であるプリフォームの型に注入される。従来技術の容器製造方法では、プリフォームの構成は、最終的な容器のサイズおよび容器の加工に使用されているポリマーの特性によって決定される。プリフォームの加工後、プリフォームをブロー成形して、延伸ブロー成形した容器を提供する。

PET容器は、特に温暖な気候および/または夏場の月に炭酸飲料を封じ込め、保存するために使用する場合、非常に硬質仕様適合しなければならない。このような状況では、容器は、多くの場合、高温にて容器内の高圧によって引き起こされ、業界では、一般に「クリープ」と呼ばれる熱膨張が起こる。膨張は、容器の側壁でPET分子間の空間を増大させ、それによってCO2が通常の状態より高速で側壁を通って逃げることができる。膨張は、また、容器のヘッドスペースも増加させ、これによって炭酸が飲料からヘッドスペース区域に逃げることができる。炭酸が容器内に封入されながら、どのようにして飲料から放出されるかにかかわらず、炭酸を失うことは望ましくない。何故なら、そうなると飲料は「気が抜けた」風味になってしまうからである。クリープは容器の内部空間を増加させ、これは容器中の飲料の高さを低下させる。この高さの低下は、容器が完全に満杯ではないという消費者の認識に解釈され、したがって製品品質の認識が低下する。

PET容器の性能は、側壁の強度にも関連する。保管および輸送時において、充填されたPET容器は通常、数層の充填済み容器が相互に積み重ねられる。これは、容器へのかなりの縦方向応力を引き起こし、大部分が側壁に現れる。PET容器に十分な側壁強度または頂部負荷がない場合、ボトルは保管または使用中に潰れてしまうことがある。

さらに、容器品質に対する消費者の認識は、保持した場合の容器の触感に現れる。消費者が容器を保持し、強く握ると、容器の側壁が変形する。側壁の撓みが大きすぎる場合、容器は軟らかすぎると感じられ、製品が、より硬質のパッケージ包装された製品と比較して同じ品質であっても、消費者はこれを品質の良くない製品に関連させる。

費用を削減するために、PET容器の加工に使用するPETの量を削減することが望ましいことが、当業者には認識される。PET容器が軽量化されると、材料費を低減し、製造工程中のエネルギー使用量が低減し、輸送費が低減できる。軽量化した容器は、固形廃棄物も低減させ、環境に対する負の影響も少なくなる。しかし、容器当たりのPETの量が低減すると、上述した望ましい特性も犠牲にされ、それ故、資源削減と性能とのバランスを達成することは困難となる。

PET容器の重量を低減させる従来技術の方法は、一般に、容器の製造に使用されるポリマー量の低減に集中してきた。容器の重量は、性能試験を通じて使用時の容器の性能を劇的に犠牲にしないことが示される量まで削減することができるが、バリアコーティングを使用しない従来技術の軽量化方法では、容器性能に多少の低下が見られる。一般に、上記容器特性は、容器の製造に使用されるPET樹脂の量に直接関連する。従来技術の容器軽量化方法では、PET樹脂の使用量を低減すると、完成容器肉厚が減少し、その結果、完成容器のバリア性および強度特性が低下する。それ故、PET容器の性能を最大限にしながら、PET容器の重量削減を試みるという均衡を保つことは、特に温暖な気候では問題として残る。

容器製造工程中のエネルギー消費量は、プリフォームの厚さに直接関連する。何故なら、プリフォームが厚いほど、加熱し、冷却するポリマーの質量が大きくなる。したがって、PET容器の製造に関連するエネルギー費用を削減する1つの方法は、プリフォームの厚さを減少させることによってプリフォームを軽量化することである。従来技術のその方法は、プリフォームの設計にコアの変更またはキャビティの変更を行うことである。コアの変更は、プリフォームの内壁の一部をくり抜くことによって、プリフォームの内径を増加させる。キャビティの変更は内径に影響しないが、プリフォームの外壁の一部を除去する。しかし、プリフォームの厚さは、部分的に、プリフォームの製造に使用されているポリマーの固有延伸倍率に関連する。すなわち、ポリマーの固有延伸倍率はプリフォームの延伸倍率を決定し、これはプリフォームの厚さに相関するプリフォームの内径と、プリフォームのフィニッシュの下からの高さとの関数である。プリフォームは、プリフォームの延伸倍率がポリマーの固有延伸倍率より多少高くなり、したがって機械的性能許容可能な状態で曇りのない容器、または実質的に曇りのない容器を生成するために、PET樹脂をその歪み硬化点を越えて延伸し、結晶化および配向を最適化することによって、PET樹脂の性能を最大にするように設計される。プリフォームの内径が増加すると、プリフォームの延伸倍率が低下し、これはPET樹脂の延伸を最大にしないことによって、最終的な容器の特性に影響する。したがって、従来技術では、固有延伸倍率が通常は以下に定義するように約13から16の範囲のPET樹脂を使用すると、プリフォームの厚さを効果的に低減させることができないので、容器製造工程におけるエネルギー費削減に限界があることが理解されている。

容器の品質を改善し、薄肉化したプリフォームを使用することによってサイクル時間を短縮して、生産性を改善し、製造時のエネルギー消費量を削減するために使用されている従来技術の1つの方法は、ポリマーの延伸倍率を低下させて、プリフォームの延伸倍率を低下できるようにすることである。PET樹脂自体を変性して、ポリマーの延伸倍率の低下が試みられている。これは、PET樹脂の分子量または固有粘度(IV)を増加させることによって達成されてきた。何故なら、PET樹脂のIVが高いほど、固有延伸倍率が低いポリマーになるからである。しかし、PET樹脂のIVが増加すると、ポリマーの溶融粘度が高くなる。溶融粘度が高くなると、ポリマーの処理に使用する溶融温度を高くしなければならない。その結果、エネルギー使用量が増加し、処理中にポリマーが劣化する可能性も高くなる。溶融温度の上昇は、射出成形中に必要なサイクル時間も長くする。それ故、ポリマーの延伸倍率を低下させるこの方法の結果として生じるマイナス性質は、プリフォームの肉厚を低減させるという上述の利点の全てを上回ってしまう。

ポリマーの延伸倍率の低下は、長鎖分岐を追加しても達成することができる。しかし、PET樹脂のIVを変性するのと同様、この方法もPETの溶融粘度を上昇させ、IVが高いポリマーと同じ問題を引き起こす。それ故、この方法は望ましくない。

概要

完成した延伸ブロー成形した容器に、低い熱膨張率、良好な側壁剛性、および曇りのない容器または実質的に曇りのない容器のような良好な機械的特性を提供するプリフォームの設計を開発すること。約8から約12の全体的延伸倍率を有する延伸ブロー成形容器(22)を作成するための射出成形したプリフォーム(10,11)であって、全体的延伸倍率はフープ延伸倍率軸延伸倍率の積であり、フープ延伸倍率が約4.5から約5.4、軸延伸倍率が約1.5から約2.2であり、プリフォーム(10,11)は、最大直径が65mmであり、高さが容器のフィニッシュの下から200mmあり、フープ延伸倍率が5.5であり、軸延伸倍率が2.6である500ml容器(22)用に設計された25グラム重量のプリフォーム(10,11)を使用して、100℃および90psiで測定して、約400mlから約650ml未満のフリーブロー容積を有するLNSRPETコポリマーを含む。本発明は、このようなプリフォームを作成するための方法および延伸ブロー成形容器およびそれを作成するための方法にも関する。

目的

以上を鑑みて、処理中にエネルギー消費量が高くならないプリフォームの設計を開発することが望ましい。さらに、完成した延伸ブロー成形した容器に、低い熱膨張率、良好な側壁剛性、および曇りのない容器または実質的に曇りのない容器のような良好な機械的特性を提供するプリフォームの設計を開発することが望ましい。さらに、プリフォームの射出成形中の、したがって容器の製造工程のエネルギー消費量を削減することが望ましい。本発明はこのような目的に適合する。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

約8から約12の全体的延伸倍率を有する延伸ブロー成形容器を作成するための射出成形したプリフォームであって、前記全体的延伸倍率はフープ延伸倍率軸延伸倍率の積であり、前記フープ延伸倍率が約4.5から約5.4であり、前記軸延伸倍率が約1.5から約2.2であり、前記プリフォームは、最大直径が65mmであり、高さが前記容器フィニッシュの下から200mmあり、フープ延伸倍率が5.5であり、軸延伸倍率が2.6である500ml容器用に設計された25グラム重量のプリフォームを使用して、100℃および90psiで測定して、約400mlから約650ml未満のフリーブロー容積を有するLNSRPETコポリマーを含むプリフォーム。

請求項2

前記全体的延伸倍率が、約8から約10である、請求項1に記載のプリフォーム。

請求項3

前記フープ延伸倍率が、約4.6から約5.2である、請求項1に記載のプリフォーム。

請求項4

前記フープ延伸倍率が、約4.6から約5.0である、請求項3に記載のプリフォーム。

請求項5

前記軸延伸倍率が、約1.5から約2.1である、請求項1に記載のプリフォーム。

請求項6

前記軸延伸倍率が、約1.5から約2.0である、請求項5に記載のプリフォーム。

請求項7

前記LNSRPETコポリマーの前記フリーブロー容積が、約450から約600mlである、請求項1に記載のプリフォーム。

請求項8

前記LNSRPETコポリマーの前記フリーブロー容積が、約500から約600mlである、請求項7に記載のプリフォーム。

請求項9

前記プリフォームに実質的に曇りのない、請求項1に記載のプリフォーム。

請求項10

請求項1に記載のプリフォームから製造した延伸ブロー成形容器。

請求項11

容器に実質的に曇りのない、請求項10に記載の延伸ブロー成形容器。

請求項12

飲料用容器の形態である、請求項10に記載の延伸ブロー成形容器。

請求項13

自身内に閉じ込められた飲料をさらに含む、請求項12に記載の延伸ブロー成形容器。

請求項14

前記飲料が、炭酸ソフトドリンクである、請求項13に記載の延伸ブロー成形容器。

請求項15

延伸ブロー成形容器を作成するためのサイクル時間を短縮するための方法であって、a)最大直径が65mmであり、高さが前記容器のフィニッシュの下から200mmあり、フープ延伸倍率が5.5であり、軸延伸倍率が2.6である500ml容器用に設計された25グラム重量のプリフォームを使用して、100℃および90psiで測定して、約400mlから約650ml未満のフリーブロー容積を有する、溶融したLNSRPETコポリマーを提供するステップと、b)前記LNSRPETコポリマーを加熱した型に注入するステップと、c)前記型およびそれに含有されたLNSRPETコポリマーを冷却し、それによって延伸ブロー成形容器の製造に適切なプリフォームを提供するステップとを含み、前記プリフォームは、約8から約12の全体的延伸倍率を有し、前記全体的延伸倍率はフープ延伸倍率と軸延伸倍率の積であり、前記フープ延伸倍率が約4.5から約5.4であり、前記軸延伸倍率が約1.5から約2.2であり、さらに、d)前記プリフォームを延伸ブロー成形し、それによって延伸ブロー成形容器を提供するステップを含み、前記プリフォームを作成するための前記サイクル時間は、全体的延伸倍率が12を超えるプリフォームの製造に必要な前記サイクル時間より少なくとも5%短い方法。

請求項16

前記全体的延伸倍率が約8から約10である、請求項15に記載のプリフォーム。

請求項17

前記軸延伸倍率が約1.5から約2.1である、請求項15に記載のプリフォーム。

請求項18

前記軸延伸倍率が約1.5から約2.0である、請求項15に記載のプリフォーム。

技術分野

0001

本発明は、プリフォームの設計、およびそれから作成されるプリフォーム、ならびに上記プリフォームの作成に関する。本発明は、また、延伸ブロー成形した容器およびその作成方法に関する。本発明は、また、延伸ブロー成形容器を作成するための方法に関する。

背景技術

0002

ポリエチレンテレフタレート樹脂は、少量の追加成分を含むことができ、また、多くの場合、含んでいるが、業界では、通常、「PET」と呼ばれている。PETは、ジュース、水、炭酸ソフトドリンク(「CSD」)などの容器の製造に広く使用されている。PETは、一般に優れた機械的特性ガスバリア性との組合せのために、これらの目的に使用されている。

0003

本明細書で呼ばれるPET容器は、延伸ブロー成形した容器である。当業者に認識されるように、延伸ブロー成形したPET容器は、最初にPET樹脂から射出成形したプリフォームを加工することによって製造される。PET樹脂が、特定の構成であるプリフォームの型に注入される。従来技術の容器製造方法では、プリフォームの構成は、最終的な容器のサイズおよび容器の加工に使用されているポリマーの特性によって決定される。プリフォームの加工後、プリフォームをブロー成形して、延伸ブロー成形した容器を提供する。

0004

PET容器は、特に温暖な気候および/または夏場の月に炭酸飲料を封じ込め、保存するために使用する場合、非常に硬質仕様適合しなければならない。このような状況では、容器は、多くの場合、高温にて容器内の高圧によって引き起こされ、業界では、一般に「クリープ」と呼ばれる熱膨張が起こる。膨張は、容器の側壁でPET分子間の空間を増大させ、それによってCO2が通常の状態より高速で側壁を通って逃げることができる。膨張は、また、容器のヘッドスペースも増加させ、これによって炭酸が飲料からヘッドスペース区域に逃げることができる。炭酸が容器内に封入されながら、どのようにして飲料から放出されるかにかかわらず、炭酸を失うことは望ましくない。何故なら、そうなると飲料は「気が抜けた」風味になってしまうからである。クリープは容器の内部空間を増加させ、これは容器中の飲料の高さを低下させる。この高さの低下は、容器が完全に満杯ではないという消費者の認識に解釈され、したがって製品品質の認識が低下する。

0005

PET容器の性能は、側壁の強度にも関連する。保管および輸送時において、充填されたPET容器は通常、数層の充填済み容器が相互に積み重ねられる。これは、容器へのかなりの縦方向応力を引き起こし、大部分が側壁に現れる。PET容器に十分な側壁強度または頂部負荷がない場合、ボトルは保管または使用中に潰れてしまうことがある。

0006

さらに、容器品質に対する消費者の認識は、保持した場合の容器の触感に現れる。消費者が容器を保持し、強く握ると、容器の側壁が変形する。側壁の撓みが大きすぎる場合、容器は軟らかすぎると感じられ、製品が、より硬質のパッケージ包装された製品と比較して同じ品質であっても、消費者はこれを品質の良くない製品に関連させる。

0007

費用を削減するために、PET容器の加工に使用するPETの量を削減することが望ましいことが、当業者には認識される。PET容器が軽量化されると、材料費を低減し、製造工程中のエネルギー使用量が低減し、輸送費が低減できる。軽量化した容器は、固形廃棄物も低減させ、環境に対する負の影響も少なくなる。しかし、容器当たりのPETの量が低減すると、上述した望ましい特性も犠牲にされ、それ故、資源削減と性能とのバランスを達成することは困難となる。

0008

PET容器の重量を低減させる従来技術の方法は、一般に、容器の製造に使用されるポリマー量の低減に集中してきた。容器の重量は、性能試験を通じて使用時の容器の性能を劇的に犠牲にしないことが示される量まで削減することができるが、バリアコーティングを使用しない従来技術の軽量化方法では、容器性能に多少の低下が見られる。一般に、上記容器特性は、容器の製造に使用されるPET樹脂の量に直接関連する。従来技術の容器軽量化方法では、PET樹脂の使用量を低減すると、完成容器肉厚が減少し、その結果、完成容器のバリア性および強度特性が低下する。それ故、PET容器の性能を最大限にしながら、PET容器の重量削減を試みるという均衡を保つことは、特に温暖な気候では問題として残る。

0009

容器製造工程中のエネルギー消費量は、プリフォームの厚さに直接関連する。何故なら、プリフォームが厚いほど、加熱し、冷却するポリマーの質量が大きくなる。したがって、PET容器の製造に関連するエネルギー費用を削減する1つの方法は、プリフォームの厚さを減少させることによってプリフォームを軽量化することである。従来技術のその方法は、プリフォームの設計にコアの変更またはキャビティの変更を行うことである。コアの変更は、プリフォームの内壁の一部をくり抜くことによって、プリフォームの内径を増加させる。キャビティの変更は内径に影響しないが、プリフォームの外壁の一部を除去する。しかし、プリフォームの厚さは、部分的に、プリフォームの製造に使用されているポリマーの固有延伸倍率に関連する。すなわち、ポリマーの固有延伸倍率はプリフォームの延伸倍率を決定し、これはプリフォームの厚さに相関するプリフォームの内径と、プリフォームのフィニッシュの下からの高さとの関数である。プリフォームは、プリフォームの延伸倍率がポリマーの固有延伸倍率より多少高くなり、したがって機械的性能許容可能な状態で曇りのない容器、または実質的に曇りのない容器を生成するために、PET樹脂をその歪み硬化点を越えて延伸し、結晶化および配向を最適化することによって、PET樹脂の性能を最大にするように設計される。プリフォームの内径が増加すると、プリフォームの延伸倍率が低下し、これはPET樹脂の延伸を最大にしないことによって、最終的な容器の特性に影響する。したがって、従来技術では、固有延伸倍率が通常は以下に定義するように約13から16の範囲のPET樹脂を使用すると、プリフォームの厚さを効果的に低減させることができないので、容器製造工程におけるエネルギー費削減に限界があることが理解されている。

0010

容器の品質を改善し、薄肉化したプリフォームを使用することによってサイクル時間を短縮して、生産性を改善し、製造時のエネルギー消費量を削減するために使用されている従来技術の1つの方法は、ポリマーの延伸倍率を低下させて、プリフォームの延伸倍率を低下できるようにすることである。PET樹脂自体を変性して、ポリマーの延伸倍率の低下が試みられている。これは、PET樹脂の分子量または固有粘度(IV)を増加させることによって達成されてきた。何故なら、PET樹脂のIVが高いほど、固有延伸倍率が低いポリマーになるからである。しかし、PET樹脂のIVが増加すると、ポリマーの溶融粘度が高くなる。溶融粘度が高くなると、ポリマーの処理に使用する溶融温度を高くしなければならない。その結果、エネルギー使用量が増加し、処理中にポリマーが劣化する可能性も高くなる。溶融温度の上昇は、射出成形中に必要なサイクル時間も長くする。それ故、ポリマーの延伸倍率を低下させるこの方法の結果として生じるマイナス性質は、プリフォームの肉厚を低減させるという上述の利点の全てを上回ってしまう。

0011

ポリマーの延伸倍率の低下は、長鎖分岐を追加しても達成することができる。しかし、PET樹脂のIVを変性するのと同様、この方法もPETの溶融粘度を上昇させ、IVが高いポリマーと同じ問題を引き起こす。それ故、この方法は望ましくない。

発明が解決しようとする課題

0012

以上を鑑みて、処理中にエネルギー消費量が高くならないプリフォームの設計を開発することが望ましい。さらに、完成した延伸ブロー成形した容器に、低い熱膨張率、良好な側壁剛性、および曇りのない容器または実質的に曇りのない容器のような良好な機械的特性を提供するプリフォームの設計を開発することが望ましい。さらに、プリフォームの射出成形中の、したがって容器の製造工程のエネルギー消費量を削減することが望ましい。本発明はこのような目的に適合する。

課題を解決するための手段

0013

1つの態様では、本発明は、延伸ブロー成形容器を加工するためのプリフォームに関する。プリフォームは、従来技術のプリフォームの設計から区別される延伸倍率を有する。本発明は、また、上記プリフォームから作成した延伸ブロー成形容器に関する。延伸ブロー成形容器は、従来技術の設計から作成したプリフォームに対して、サイクル時間を短縮し、任意選択として軽量化したプリフォームで、同等の機械的特性および熱的特性を呈する。さらに、本発明により作成した延伸ブロー成形容器は、曇りのない、または実質的に曇りのない容器を提供する

0014

特に、本発明は、約8から約12という全体的延伸倍率を有する延伸ブロー成形容器を作成する射出成形プリフォームを含み、全体的延伸倍率はフープ延伸倍率軸延伸倍率の積であり、フープ延伸倍率は約4.5から約5.4、軸延伸倍率は約1.5から約2.2である。プリフォームは、最大直径が65mmであり、高さが容器のフィニッシュの下から200mmあり、フープ延伸倍率が5.5であり、軸延伸倍率が2.6である500ml容器用に設計された25グラム重量のプリフォームを使用し、100℃および90psiで測定して、約400から約650mlのフリーブロー容積を有する固有延伸倍率が低いコポリマー(以後、「LNSRPETコポリマー」と呼ぶ)を含む。さらに、本発明は、上記プリフォームをブロー成形して作成した容器を含む。好ましい実施形態では、プリフォームは、開放式口を形成する部分、本体を形成する中間部分、および基部を形成する閉鎖部分を備える。

0015

本発明の追加の利点は、一部が以下の詳細な説明で示され、一部は説明から明白になるか、本発明の実践によって学習することができる。本発明の利点は、添付の特許請求の範囲で特に指摘される要素および組合せによって実現され、達成される。以上の一般的説明および以下の詳細な説明は本発明の例示的かつ説明的な態様であり、特許請求の範囲による本発明を制限するものではないことを理解されたい。

発明を実施するための最良の形態

0016

本発明は、本発明の以下の詳細な説明、および本明細書で提供される実施例、および本明細書で検討する図面を参照することにより、さらに容易に理解することができる。本発明は、言うまでもなく変更できるような、記載された特定の方法、処方および条件に制限されないことを理解されたい。本明細書で使用する用語は、特定の態様を説明することのみを目的とし、制限的ではないことも理解されたい。

0017

本明細書および特許請求の範囲では、いくつかの用語に言及するが、これは以下の意味を有するものと定義される。

0018

単数形は、他で文脈により明白に示さない限り複数も含む。

0019

本明細書では、範囲は、「約」1つの特定の値から、および/または「約」または別の特定の値までという表現することがある。このような範囲が示された場合、別の態様は1つの特定の値から、および/または他の特定の値までを含む。同様に、先行詞「約」を使用して、値を近似値として表す場合、これは特定の値が別の態様を形成すると理解される。

0020

「任意選択の」または「任意選択として」とは、その後に記述される事象または状況が起こっても、または起こらなくてもよく、その記述が、上記事象または状況が発生する場合、および発生しない場合を含むことを意味する。例えば、「任意選択として成分を含む」という語句は、組成がその成分を含むことができ、その記述が、その成分を含む組成およびその成分を含まない組成の両方を包含することを意味する。

0021

1つの態様では、本発明は、従来技術で使用可能なPET樹脂から作成したプリフォームに対して、低い固有延伸倍率を有するポリマーから作成される、特定のフープ比および軸比の制限で延伸倍率が低下したプリフォームを提供する。プリフォームは、開放式の口形成部分と、中間の本体形成部分と、基部を形成する閉鎖部分とを備える。さらに、本発明は、このプリフォーム設計から作成される、非常に優れた機械的特性を有する延伸ブロー成形容器、特に、飲料容器を提供する。また、本発明は、透明なプリフォームと、透明な容器または実質的に透明なプリフォームと、透明な延伸ブロー成形容器とを提供する。別の態様では、本発明は、曇りのない、または実質的に曇りのないプリフォームと、延伸ブロー成形容器とを提供する。

0022

本発明を説明する上で、本発明の様々な態様について、2つのタイプのPET樹脂組成を定義する。容器等級のPETコポリマー(以後、「CGPETコポリマー」または「従来のPET」と呼ぶ)は、最大直径が65mmであり、高さが容器のフィニッシュの下から200mmあり、フープ延伸倍率が5.5であり、軸延伸倍率が2.6である500ml容器用に設計された25グラム重量のプリフォームを使用して、100℃および1平方インチ当たり90ポンド(psi)で測定して、約650から約800ミリリットル(ml)のフリーブロー容積を有するものと定義される。CG PETコポリマーの例は、約1から約5モル%の変性、または1から約3モル%の1,4シクロヘキサンジメタノール変性、または代替的に、約1から約5モル%、または1から約3モル%のイソフタル酸またはナフタレンジカルボン酸変性を有するPETコポリマーを含む。

0023

固有延伸倍率が低いコポリマー(以後、「LNSRPETコポリマー」と呼ぶ)は、最大直径が65mmであり、高さが容器のフィニッシュの下から200mmあり、フープ延伸倍率が5.5であり、軸延伸倍率が2.6である500ml容器用に設計された25グラム重量のプリフォームを使用して、100℃および90psiで測定して、約400mlから約650ml未満のフリーブロー容積を有するものと定義される。その例を以下で述べる。

0024

フリーブロー容積は、ポリマーの固有延伸倍率に関係がある値を有し、これは測定がさらに困難で、特殊な計器を必要とする。ニートポリマーのフリーブロー容積測定値は、本明細書の実施例で示すように、ポリマーの固有延伸倍率を測定する方法を提供する。ポリマーの固有延伸倍率は、ブロー成形工程においてポリマーの特性によってプリフォームに与えられる最小延伸倍率の限界を決定することによって、プリフォームの設計に影響を及ぼす。それ故、本明細書では、フリーブロー容積が、ポリマーの固有延伸倍率を表すために選択された方法である。実施例1で示すように、最大直径が65mmであり、高さが容器のフィニッシュの下から200mmあり、フープ延伸倍率が5.5であり、軸延伸倍率が2.6である500ml容器用の標準的な25グラム重量のプリフォームを、基礎測定として選択し、100℃および90psiの標準的試験条件を使用した。上記範囲のフリーブロー容積を有する容器等級のPETコポリマーでは、このようなコポリマーの固有延伸倍率が、約12から約16になる。上記範囲のフリーブロー容積のLNSR PETコポリマーでは、このようなコポリマーの固有延伸倍率が、約8から約12になる。

0025

プリフォームの延伸倍率が、本明細書で本発明について説明するために使用される別の値である。プリフォームの延伸倍率とは、当技術分野で周知のものである専門用語を指し、下式のいずれかによって定義される。
(1)全体的延伸倍率=[(容器の最大内径/プリフォームの内径)]×[容器のフィニッシュ下の高さ]/(プリフォームのフィニッシュ下の高さ)
(2)フープ延伸倍率=(容器の最大内径/プリフォームの内径)
(3)軸延伸倍率=(容器のフィニッシュ下の高さ/プリフォームのフィニッシュ下の高さ)
(4)代替的な表示では、全体的延伸倍率=フープ延伸倍率×軸延伸倍率

0026

すでに説明したように、特定のポリマーの性能特性を最大にするには、プリフォームの設計は、プリフォームの全体的延伸倍率が、PETコポリマーの固有延伸倍率より大きくなるような設計でなければならない。上式を使用して、特定のPETコポリマーとともに使用する特定のプリフォームの延伸倍率を得るか、または設計するのに、ほぼ無限の方法があることが認識される。しかし、本発明の発明者は、特定のプリフォームの全体的延伸倍率を出すために軸延伸倍率とフープ延伸倍率の両方を変更することができるが、本発明によると、その結果となる容器で最適な機械的特性およびバリア性能を得るために、従わねばならない関係があると判断した。

0027

本発明の1つの態様によると、LNSRPETコポリマーとともに使用する延伸ブロー成形容器を作成するための本発明の射出成形プリフォームは、約8から約12、または8から12、または約8から約10の全体的延伸倍率を有するように設計される。特に、これらの特定の全体的延伸倍率以内で、フープ延伸倍率は約4.5から約5.4、または4.5から5.4、または約4.6から約5.2、または約4.6から約5.0である。軸延伸倍率は、約1.5から約2.2、または1.5から2.2、または約1.5から約2.1、または約1.5から約2.0である。以後、この設計を「LNSR設計」と呼ぶ。LNSR PETコポリマーは、最大直径が65mmであり、高さが容器のフィニッシュの下から200mmあり、フープ延伸倍率が5.5であり、軸延伸倍率が2.6である500ml容器用に設計された25グラム重量のプリフォームを使用し、100℃および90psiで測定して、約400から約650mlのフリーブロー容積を有する。別の態様では、LNSR PETは、約450から約600ml、または約500から約600mlのフリーブロー容積を有する。

0028

特定の全体的延伸倍率の配合にするために、これらの範囲内でフープおよび軸延伸倍率を変化させることによって、熱安定性が向上し、サイクル時間が短縮され、エネルギー消費量が減少するなど、性質が改良された延伸ブロー成形容器を提供できることを、発明者らは発見した。このように特性が改良された結果、容器内に閉じ込められる飲料製品にはいくつかの利点が生じる。例えば、飲料の貯蔵寿命の改良である。本発明では、透明または実質的に透明なプリフォームおよび延伸ブロー成形容器も発見した。

0029

延伸ブロー成形容器では、容器は、略円筒形に適合する。この略円筒形の形状の結果、使用中、特に炭酸ソフトドリンクの使用中に構造に与えられる応力は、フープ方向と軸方向では異なる。一般に、フープ方向の応力は、軸方向のそれの約2倍である。炭酸ソフトドリンクでは、内圧によって引き起こされる容器側壁への応力が、容器を延伸させることがある。この現象は、また、当業者にはクリープとしても知られている。クリープは、製品の品質、ならびに容器の品質にとって良くない。特に、クリープは、容器の容積を増大させ、容器の見かけ充填レベルを低下させてしまう。これは消費者に、容器内の製品が少ないという誤った認識を引き起こすことがある。クリープは、容器の変形を引き起こして、容器の形状を変化させることがあり、形状は多くの場合、ブランドを表すものである。クリープは、CSDのヘッドスペース容積も増加させる。これはCO2を飲料からヘッドスペースへと移動させ、したがって飲料中のCO2の量を減少させる。CSDの貯蔵寿命は飲料中のCO2の量に決定されるので、ヘッドスペース容積の増加はCSD製品の貯蔵寿命を大幅に低減する。熱がこの減少を悪化させ、さらに熱膨張またはクリープを引き起こす。

0030

CGPETコポリマー用に設計された従来のプリフォームは、通常、約12から約16の全体的延伸倍率、4.3から5.5の範囲のフープ延伸倍率、および2.4から2.8の範囲の軸延伸倍率を有する。プリフォームの軸延伸を低減させて、この方向の配向度を低下させながら、プリフォームのフープ延伸を増加させて、この方向の配向度を上げることが可能であることを、発明者は発見した。これによって、フープ配向度の向上が達成される。容器の配向は、プリフォームの延伸倍率に関連するので、フープ延伸が高くなると、フープ方向の配向度を増加させ、それ故、フープ方向の変形を減少させることができる。この発見から、軸方向よりもフープ方向でプリフォームを延伸する方が有利であることが判明した。これによって、フープ方向の方が大きく延伸すると、その結果の飲料容器の配向が改良され、それ故、容器の特性が改良されることが判明した。

0031

LNSRPETコポリマー用に本発明のプリフォームを設計する際に、全体的延伸倍率は従来のプリフォームより低い。全体的延伸倍率を低下させるには、無限の方法がある。本発明の発明者らは、フープ延伸倍率が比較的変化しないままであるが、軸延伸倍率を劇的に減少させて、全体的延伸倍率を達成した場合に、容器が最善の性能を有することを発見した。そのためには、内径が比較的同じである状態で、プリフォームの高さが従来の設計のプリフォームより長い。すなわち、軸延伸倍率がフープ延伸倍率に対して小さい。これは、同じグラム重量を使用した場合に、側壁が薄くなったプリフォームを生成する。軸方向の延伸は、フープ方向より有意に小さく、したがってフープ延伸倍率は約4.5から約5.4であり、軸延伸倍率が約1.5から約2.2であって、全体的延伸倍率が約8から約12になる。特に、本発明の発明者らは、従来技術で見られる長く薄い肉厚のプリフォームは、以前には見られなかった利点を提供することを発見した。その利点は、プリフォームの側壁の厚さが薄くなった状態で、射出成形サイクル時間の短縮に特に当てはまる

0032

本発明は、全体的延伸倍率がこれより低いプリフォームを設計する従来技術の方法とは大きく異なる。何故なら、このような方法では、本発明に記載するように、フープ延伸倍率と軸延伸倍率が様々な量で変化しないからである。代わりに、プリフォームを設計するこれらの従来技術の方法は、望ましい全体的延伸倍率のみを見て、寸法を設計し、プリフォームの型の形状にして、時にはコア変更手順を設計する。特に、プリフォームを設計する従来技術の方法は、フープ延伸倍率と軸延伸倍率を比例して変更する。コア変更手順では、フープ延伸倍率のみを低減させてプリフォームの延伸倍率を低減させる。しかし、これは本発明とは直感的に反対である。何故なら、コア変更は、フープ延伸倍率と軸延伸倍率を比例して減少させるか、フープ延伸倍率を減少させるが、軸延伸倍率は同じままにする。この方法で設計されたプリフォームは、側壁の厚さが薄いことがあるが、加圧状態で機能する容器を生成しない。容器側壁のフープ延伸倍率が低いので、高度のクリープが発生し、上述した問題を引き起こす。これらの容器は、当業者には、熱安定性の性能が低い、すなわち、クリープが大きいものとして周知である。

0033

1つの態様では、このLNSR設計方法で見られる改良点は、その結果の容器にて、使用中の容器の熱膨張率またはクリープの低下という点で見ることができる。使用中、容器の経験する熱膨張率が低下し、したがって品質が向上する。さらに、完成した容器の側壁の剛性上昇に改良点が見られる。さらに、曇りのない、または実質的に曇りのないプリフォームおよび容器に改良点が見られる。

0034

図1から図3を参照すると、従来の設計を有するプリフォーム10が図1に図示され、本発明の1つの態様によるLNSR設計を有するプリフォーム11が図2に示されている。図1および図2のこれらのプリフォーム10および11はそれぞれ、同一の構成要素を有し、したがって類似の参照番号は図面を通して類似の構成要素を示す。図1および図2の寸法は正確に縮尺されたものではない。

0035

プリフォーム10および11は、本発明の1つの態様では、LNSRPETコポリマーを射出成形して作成される。上記プリフォームは、ねじを切った首部のフィニッシュ12を備え、その下端蓋フランジ14で終了する。蓋フランジ14の下には略円筒形の区間16があり、これは肉厚を増加させるように、外径が徐々に減少する区間18で終了する。区間18の下には、細長本体区間20がある。プリフォームの高さは、蓋フランジ14から細長い本体区間20の閉じた端部21までを測定する。

0036

図1および図2に示すプリフォーム10および11は、図3に示す容器22を形成するようにブロー成形することができる。容器22が備える外殻24は、口28を画定するねじ付き首部のフィニッシュ26と、ねじ付き首部のフィニッシュの下にある蓋フランジ30と、蓋フランジから延びるテーパ状区間32と、テーパ状区間の下に延びる本体区間34と、容器の底部にある基部36と、を備える。容器の高さは、蓋フランジ30から基部36の閉じた端部まで測定する。容器22は、図3に示すように、容器に入れた飲料38の作成に適切に使用される。容器に入れた飲料38は、容器22および容器の首部28を密封するクロージャ40内に配置された炭酸ソフトドリンク飲料のような飲料を含む。

0037

本発明の1つの態様では、本発明のプリフォームの一部を形成する中間本体は、約1.5から約8mmの肉厚を有することができる。プリフォームの一部を形成する中間本体は、約10から約30mmの内径を有することもでき、フィニッシュとは反対側のプリフォームの閉じた端部からフィニッシュまで延びるプリフォームの高さは、50から150mmである。1つの態様では、本発明のいくつかの態様により作成した容器は、約0.25から約3リットルの範囲内の容積、および約0.25から約0.65mmの肉厚を有することができる。しかし、本発明のLNSRのプリフォームの設計に関連して、全体的延伸倍率および軸およびフープ延伸倍率は、本明細書で述べる配合に従って変更しなければならないことに留意することが重要である。

0038

本明細書では、プリフォーム10および11およびその結果の容器22の寸法を参照する。プリフォームの高さHは、フィニッシュ12とは反対側のプリフォームの閉じた端部21からフィニッシュの蓋フランジ14までの距離である。プリフォーム10および11の内径IDは、プリフォームの細長い本体区間20の内壁間の距離である。プリフォーム10および11の肉厚Tは、プリフォームの細長い本体区間20でも測定する。容器22の高さH’は、フィニッシュ26とは反対側の容器の基部36の閉じた端部からフィニッシュの蓋フランジ30までの距離である。容器の最大内径MDは、容器22の高さに沿って最も広いポイントにおける容器の直径である。プリフォームのフープ延伸倍率は、容器の最大内径をプリフォームの内径で割った値に等しく、軸延伸倍率は、フィニッシュから下の容器の高さをフィニッシュから下のプリフォームの高さで割った値に等しい。プリフォームの全体的延伸倍率は、フープ延伸倍率と軸延伸倍率の積に等しい。

0039

プリフォーム11、容器22、および容器に入れた飲料38は、本発明の例示的実施形態にすぎない。本発明の1つの態様を含むLNSRPETコポリマーを使用して、様々な形状を有する様々なプリフォームおよび容器を作成することができることを理解されたい。

0040

いくつかの態様では、本発明のプリフォームは、LNSRPETコポリマーから製造することができ、これは、従来技術で飲料容器の製造に使用されてきた従来のPETより最低でも約10%低いか、または従来のPETより最低でも約20%低いか、または従来のPETコポリマーより最低約25%低い延伸倍率を有する。延伸倍率については、フリーブロー容積の計算を使用して以下で定義する。

0041

さらに他の態様では、本発明により作成されたLNSRPETコポリマーは、最大直径が65mmであり、高さが容器のフィニッシュの下から200mmあり、フープ延伸倍率が5.5であり、軸延伸倍率が2.6である500ml容器用に設計された25グラム重量のプリフォームを使用して、100℃および90psiで測定して、従来の設計で作成したプリフォームよりも約18から約30%少ないフリーブロー容積であるフリーブロー容積を呈する。

0042

1つの態様では、LNSRPETコポリマーは、本発明のLNSR設計から延伸ブロー成形容器を製造するために使用される。LNSR PETコポリマーは、エチレングリコールおよび非エチレングリコールジオール成分から調製された反復単位を有するジオール成分と、テレフタル酸および非テレフタル酸二酸成分からの反復単位を有する二酸成分とを含み、非エチレングリコールジオール成分と非テレフタル酸二酸成分の合計量は、PETコポリマー内に約0.2モル%から約2.2モル%未満の量で存在する。ジオール成分および二酸成分のモル百分率は、PETコポリマーの製造工程中に形成されるか、またはその工程を通るようなPETコポリマー組成の全残存コモノマーを含む。本明細書で使用する場合、ポリマーの組成は、100モル%のジオール成分および100モル%の二酸成分を含む合計200モル%をベースにする。すなわち、ジエチレングリコールのモル百分率は、100モル%のジオール成分に基づき、ナフタレンジカルボン酸のモル百分率は、100モル%の二酸成分に基づくことを意味する。この定義は、本明細書全体に当てはまる。

0043

LNSRPETコポリマー中の非エチレングリコールジオール成分および非テレフタル酸二酸成分のそれぞれの量は、いずれかの材料の総量内である程度まで変化することができ、それは、約0.2モル%から約2.2モル%未満であってもよい。1つの態様では、所望の延伸倍率を有するLNSR PETコポリマー内に存在する非エチレングリコールジオール成分および非テレフタル酸二酸成分の総量は、約1.1モル%から約2.1モル%、または約1.2モル%から約1.6モル%である。非テレフタル酸二酸成分の反復単位は、LNSR PETコポリマー内に約0.1から約1.0モル%、または約0.2から約0.75モル%、または約0.25から約0.6モル%、さらには、約0.25から約0.5モル%未満で存在することができる。

0044

非エチレングリコールジオール成分の反復単位は、LNSRPETコポリマー内に、約0.1から約2.0モル%、または約0.5から約1.6モル%、または約0.8から約1.3モル%で存在することができる。

0045

本発明での使用に適切なLNSRPETコポリマーは、ASTMD4603−96(参照により本明細書に組み込むものとする)に従って測定される、約0.6から約1.1dL/g、または約0.70から約0.9dL/g、または約0.80から約0.84dL/gの固有粘度(IV)を有することができる。

0046

本発明での使用に適切なLNSR PERコポリマーは、反応等級の樹脂を含むことができる。すなわち、PET樹脂は、コモノマー間の化学反応の直接的な生成物であり、ポリマー配合物ではない。

0047

本発明の別の態様では、容器は、エチレングリコールおよび非エチレングリコールのジオール成分からの反復単位を有するジオール成分、およびテレフタル酸および非テレフタル酸二酸成分からの反復単位を有する二酸成分を含むLNSRPETコポリマーを含む本発明のLNSR設計から作成することができる。LNSR PETコポリマー内に存在する非エチレングリコールジオール成分および非テレフタル酸二酸成分の総量は、100モル%のジオール成分および100モル%の二酸成分に基づいて、約0.2モル%から約3.0モル%未満であってもよい。非エチレングリコールジオール成分は、約0.1から約2.0であってもよく、非テレフタル酸二酸成分は約0.1から約1.0であってもよい。非エチレングリコールジオール成分と非テレフタル酸二酸成分の総量は、約0.2モル%から約2.6モル%未満であってもよい。

0048

非テレフタル酸二酸成分は、いくつかの二酸のいずれであってもよく、これはアジピン酸コハク酸、イソフタル酸(IPA)、フタル酸、4,4’−ビフェニルジカルボキシル酸ナフタレンジカルボキシル酸などを含むが、これらに限定されない。1つの態様では、非テレフタル酸二酸成分は、2,6−ナフタレンジカルボキシル酸(NDC)であってもよい。本発明で使用できる非エチレングリコールジオールは、シクロヘキサンジメタノール、プロパンジオールブタンジオール、およびジエチレングリコールを含むが、これらに限定されない。これらの中で、ジエチレングリコール(DEG)は、以下で制限されるように、本発明の態様を含むことができる。非テレフタル酸二酸成分および非エチレングリコールジオール成分は、それぞれ二酸とジオールの混合物であってもよい。

0049

本発明のプリフォームの設計に使用可能なLNSRPETコポリマー中のDEGレベルは、約0.1から約2.0モル%の範囲であり、これは従来のPETの製造で存在する典型的なDEGの残存レベルより低い。従来のPETは、通常、約2.4から約2.9モル%のDEGを含むが、これは約1.3から約1.6という通常参照される重量%値と等価である。また、本発明の他の態様では、従来のPETも上記で定義したようなCGPETコポリマーと同程度にすることができる。

0050

PET製造の当業者は、一般に、DEGをポリマー製造の無害副産物と見なし、その結果、容器に使用するよう意図されたPET中のDEGレベルの削減にはほとんど努力がなされなかった。それ故、本発明の1つの態様では、容器のPET生産工程の変更によって、本発明のプリフォームの製造に使用可能なLNSRPETコポリマーにおけるDEGレベルの低下を達成する必要がある。

0051

DEGの量が少ないLNSRPETコポリマーを製造するために、ポリエステルDEG含有率の低減に適切な任意の方法を使用することができる。上記方法は、エステル化または重縮合反応でエチレングリコールに対する二酸またはジエステルモル比を低減すること、エステル化または重縮合反応の温度を下げて、テトラアルキルアンモニウム塩などのDEG抑制添加剤を添加すること、およびエステル化または重縮合反応に再利用されるエチレングリコールのDEG含有率を低減することを含む。

0052

本発明の別の態様では、容器の作成方法が提供される。この方法は、本明細書の他の箇所で説明するような、LNSRPETコポリマーと一緒に使用するLNSR設計のフープ、軸および全体的延伸倍率の関係を有する射出成形プリフォームをブロー成形することを含む。

0053

本発明の別の態様では、本発明のLNSR設計を使用することにより、プリフォーム製造工程のサイクル時間を短縮することができる。全体的延伸倍率が低下するので、プリフォームの壁が薄くなる。これは、軸延伸倍率を減少させ、フープ延伸倍率を比較的変化させないことによって達成される。本発明のLNSR設計を使用してプリフォームを作成するためのサイクル時間は、従来の設計を使用したプリフォームのサイクル時間と比較して、大幅に短縮される。これに関して、延伸ブロー成形容器を作成するためのサイクル時間を短縮するための方法は、
a)最大直径が65mmであり、高さが容器のフィニッシュの下から200mmあり、フープ延伸倍率が5.5であり、軸延伸倍率が2.6である500ml容器用に設計された25グラム重量のプリフォームを使用して、100℃および90psiで測定して、約400mlから約650ml未満のフリーブロー容積を有する、溶融したLNSRPETコポリマーを提供するステップと、
b)LNSR PETコポリマーを加熱した型に注入するステップと、
c)型および含まれるLNSR PETコポリマーを冷却し、それによって延伸ブロー成形容器の加工に適切なプリフォームを提供するステップであって、プリフォームは、約8から約12の全体的延伸倍率を有し、全体的延伸倍率はフープ延伸倍率と軸延伸倍率の積であり、フープ延伸倍率が約4.5から約5.4で、軸延伸倍率が約1.5から約2.2であるステップと、
d)プリフォームを延伸ブロー成形し、それによって延伸ブロー成形容器を提供するステップとを含み、
プリフォームを作成するためのサイクル時間が、全体的延伸倍率が12を超えるプリフォームの加工に必要なサイクル時間より少なくとも5%短い。別の態様では、プリフォームを作成するのに要するサイクル時間は、少なくとも10%短い。

0054

本発明の1つの態様の重要性を理解するために、延伸ブロー成形容器を作成する従来の工程の概要について述べる。最初に、従来のポリエステルのエステル化/重縮合工程で得られたPETペレットを溶融し、その後に既知の工程を使用して、射出成形工程でプリフォームを形成する。第2に、プリフォームを炉内でポリマーのTgより高い温度まで加熱し、次に既知のブロー成形工程で容器を形成する。所望の最終結果は、容器内で保存される内容物の飲料または食品を適切に保護するのに十分な機械的特性および遮断性がある透明なプリフォームおよび透明な容器である。

0055

当業者には理解されるように、透明な容器を生成する際の重要な考慮事項は、最初に透明なプリフォームを生成することである。射出成形ステップ中、ポリマーからプリフォームへの変化中に熱誘導の結晶化が生じ得る。熱誘導の結晶化の結果、付随する曇りの形成とともに、ポリマー内に大きい晶子が形成されることがある。晶子の形成を最小限に抑え、したがって透明なプリフォームを提供するために、熱結晶化速度は、晶子がほとんど、または全くないプリフォームを生成できるほど、十分に遅くなければならない。しかし、熱結晶化の速度が遅すぎると、PET樹脂の生成速度に悪影響を及ぼすことがある。何故なら、PETの分子量を増加させ、同時に望ましくないアセトアルデヒドを除去するために使用する工程である固相重合の前に、PETを熱結晶化しなければならないからである。固相重合はポリマーの分子量を増加させ、したがってポリマーから作成される容器が必要な強度を有するようになる。

0056

熱結晶化速度を低下させる従来技術の技術は、一定量のコモノマーを含むPETを使用することを含む。最も一般的に使用されるコモノマー変性剤は、イソフタル酸、すなわち、1,4−シクロヘキサンジメタノールであり、これを1.5から3.0モル%の範囲のレベルで添加する。

0057

射出成形中に熱結晶化速度を低下させるという必要性と相殺されるのは、ブロー成形中に歪みによって誘発されて生じる結晶化度の速度を上げるという要求である。歪みによって誘発される結晶化は、PETの急速な機械的変形の結果であり、極めて小さく透明な晶子を生成する。容器の側壁に存在する晶子の量は、一般に容器の強度およびバリア性能に対応する。

0058

本発明のプリフォームを加工するために、本明細書でさらに説明するように非テレフタル酸二酸および少量のDEGを混合したPETなどのLNSRPETコポリマーを使用すると、予想外に熱結晶化が減速し、歪みによって誘発される結晶化が加速することが発見された。この結果は驚きである。何故なら、DEGのレベルが非常に低い場合(ポリマーがPETホモポリマーの形態に近い場合など)、PETポリマーの熱結晶化の速度は非常に高速になると以前は考えられていたからである。対照的に、本発明のこの態様では、DEGが少ない場合の熱結晶化の程度は制御可能である。

0059

例で示すように、この結果は、PET中に本明細書の他の箇所で述べた量のNDCなどの非テレフタル酸二酸を使用して発見された。理論に束縛されずに、PETコポリマーのこの熱結晶化速度は、ポリマー鎖の可撓性を妨害するNDC成分の剛性により低下し、それ故、晶子の形成がさらに困難になると考えられる。本発明の発明者らは、DEGが少ないPETコポリマーにNDCを添加すると、PET鎖の不撓性を向上させ、その結果、容器の側壁の剛性が予想外に上がることも発見した。このような側壁の剛性上昇は、本発明の一態様のプリフォーム設計を使用する場合に、特に明白である。本発明のいくつかの態様では、NDCが0より多く、約2%のモル%まで存在する。このような態様では、DEGの量が減少するとともに、少なくとも多少のNDCを含むことが重要であることが判明した。重要なことに、多少のNDCを含むと、透明な容器が加工できることが判明した。理論に束縛されずに、NDCを含むと、PETコポリマーの結晶化が遅くなり、その結果、透明、または実質的に透明な容器を形成できると考えられる。

0060

さらに、予想に反して、LNSRPETコポリマー中のDEGの含有率を約2.0モル%未満に低下させると、2.4から2.9モル%の間のDEGを含む従来のPETに対して、歪みによって誘発される結晶化が加速する。

0061

LNSRポリマーは、2002年11月1日に出願された米国仮特許出願第60/423,221号に対して、米国特許法第119条による優先権を主張する、2003年10月30日に米国特許商標に出願された米国特許出願第10/696,858号の継続出願であり、2004年10月18日に米国特許商標庁に出願された共願の米国特許出願第10/967,803号で別個に開示されて、特許請求の範囲に記載されており、これらの出願の開示も、参照により全体を明示的に本明細書に組み込むものとする。

0062

本発明の発明者らは、少量のDEGとNDCを提示された範囲で組み合わせると、従来のPETのそれと比較して、PETコポリマーの低い固有延伸倍率が減少することを発見した。本明細書で説明し、例えば、図2で記述したようなLNSR設計と組み合わせて使用すると、従来のPETから作成した容器と比較して、非常に優れた熱的特性および機械的特性の延伸ブロー成形容器を得ることが可能であることが判明した。さらに、これらの機械的特性および熱的特性が特定の容器の用途で必要とされる値を上回るので、許容可能な熱的特性および機械的特性の容器を得ることができるようにしながら、容器製造に使用されるPETポリマーの量を減少させることができる。すなわち、発明者らは、ポリマーの使用量を減少させた状態で、軽量の容器を製造することができ、容器は非常に優れた熱的特性および機械的特性を呈することを発見した。

0063

本発明は、プリフォームの延伸倍率に関して容器の特性を比較すると、さらによく認識することができる。従来のPETを使用して、約14の延伸倍率(従来のプリフォームの設計である)および約3.2mmの側壁厚さを有するように設計されたプリフォームは、約0.23mmの側壁厚さを有するブロー成形容器になる。本明細書の他の箇所で説明したLNSRPETコポリマー内で図1のプリフォーム設計(従来技術のプリフォームの設計)を使用した場合、延伸ブロー成形容器は、約0.35mmの側壁厚さを有することになる。この容器の厚さは、延伸ブロー成形容器に必要な厚さよりも非常に厚い。それ故、本発明の発明者らは、本発明のプリフォーム設計の方法を使用して、プリフォームの製造に使用されるポリマーの量を削減できると判断した。それ故、プリフォーム設計の方法は、従来技術のプリフォーム設計および/または従来技術のPETポリマー(すなわち、「従来のPET」)を使用して作成した延伸ブロー成形容器と等しいか、またはほぼ等しい肉厚を有する軽量の延伸ブロー成形容器を加工できることが発見された。本発明で説明したLNSR PETコポリマーを使用して0.23mmの側壁厚さ(CSD容器を製造するために商業的に使用されている特定の側壁厚さである)の完成容器を得るために、プリフォームは、より長く、より薄くなるように記載の配合に従って設計される。何故なら、肉厚を薄くしたプリフォームは、記載の配合に従ってフープ、軸および全体的延伸倍率を変更させると、非常に優れた特性の延伸ブロー成形容器を生成できることが判明しているからである。

0064

さらに、プリフォーム設計は、意図する用途に適切な延伸ブロー成形容器を得るために、ポリマーの特性を例示するように修正できることが判明している。しかし、本発明は(フープ、軸および全体的延伸倍率の配合に忠実である限り)特定のプリフォーム設計に限定されないことに留意することが重要である。何故なら、プリフォームの設計によって得られる利点は、プリフォームから製造した任意の延伸ブロー成形容器に適用することができると、本発明の発明者らは考えているからである。

0065

さらに、プリフォームの側壁の厚さは、射出成形の冷却時間と相関がある。冷却時間は、肉厚の2乗に比例する。射出成形のサイクル時間は、ほとんどが冷却時間によって決定されるので、本発明のプリフォーム設計は、プリフォームの側壁厚さが減少することから、射出成形サイクル時間を大幅に短縮することが判明した。

0066

本発明のプリフォームの設計は、延伸ブロー成形した容器の作成に使用することができる。このような容器は、容器、ドラム缶水差し、および冷却器などを含むが、これらに限定されない。当業者であれば周知のように、このような容器は、射出成形したプリフォームをブロー成形して作成することができる。適切なプリフォームおよび容器の構造、およびその作成方法の例が、米国特許第5,888,598号で開示され、その開示を参照により全体を本明細書に組み込むものとする。当業者には周知の他のプリフォームおよび延伸ブロー成形した容器の構造も、本発明に従って製造することができる。

0067

本発明について以上で説明し、以下で例示によってさらに示すが、これはいかなる意味でも本発明の範囲に制限を設けるものではない。逆に、本発明の精神および/または特許請求の範囲から逸脱することなしに、本明細書の説明を読んだ後、当業者に思い浮かぶような様々な他の実施形態、変形、および等価物にも頼らねばならないことを明白に理解されたい。

0068

<実施例>
以下の実施例は、当業者に対して、特許請求の範囲にある化合物の作成および評価方法を完全に開示し、説明するために述べるものであり、本発明を純粋に例示するよう意図するものであって、発明者らがその発明と見なすものの範囲を制限するものではない。数(例えば、量、温度など)については正確さを確保するように努力したが、何らかの誤差および偏差を考慮しなければならない。他に示していない限り、部品部品数かける重量であり、温度は°Fまたは常温であり、圧力は大気圧またはほぼ大気圧である。

0069

実施例は、上記のように、図1の従来技術のプリフォーム設計、および本明細書で説明し、1つの態様では図2に示した本発明のプリフォームの設計を使用して実行した。

0070

様々なPET樹脂を真空炉内で135℃にして一晩乾燥させ、射出成形前に50ppm未満水分レベルを達成した。射出成形は、最大直径が65mmであり、高さが容器のフィニッシュの下から200mmあり、フープ延伸倍率が5.5であり、軸延伸倍率が2.6である500ml容器用に設計された25グラム重量のプリフォームを使用し、実験室規模のArburgユニットのキャビティ射出成形機を従来のプリフォームの型に入れて実行した。次に、プリフォームをバブルフリーブロー成形して、各ポリマーの延伸倍率を決定した。フリーブローは、各プリフォームの変数について実行し、バブルは100℃の温度および90psiで吹いた。フリーブロー容積は、PETの固有延伸倍率の指標であり、バブル毎に記録する。フリーブロー容積が大きいほど、PETの固有延伸倍率は高くなる。

0071

3モル%IPAで2.8モル%のDEGを有する最初の樹脂は、従来のPET樹脂である。表1から、他の樹脂はこれより少ないフリーブロー容積を有し、それ故、従来のPETコポリマーより低い固有延伸倍率を呈することが分かる。

0072

本発明のプリフォーム設計をさらに例示するために、表2で述べるような1つの従来のPET樹脂および1つのLNSRPETコポリマーを生成した。この2つの樹脂を、以下の実施例で使用する。

0073

樹脂を射出成形し、図2の本発明の設計に適合するプリフォームにして、そのプリフォームでフリーブロー測定を実行した。この時は、フリーブロー容積に加えて、バブルとプリフォームに予め付着させた環の寸法変化を測定することにより、延伸倍率も測定した。計算した延伸倍率を表3に示す。

0074

表4に示すようにフープおよび軸延伸倍率を計算して、以上のバブルをさらに分析した。

0075

LNSR設計の性能
図2のLNSRプリフォーム設計に適合するプリフォーム設計を、500mlの輪郭を有する容器の従来のプリフォーム設計よりも肉厚が薄い(すなわち、フープ延伸倍率と軸延伸倍率と全体的延伸倍率の間に開示された関係がある)24gと27gのプリフォーム両方に使用した。次に、実験室規模のArburg射出成形機を使用して、LNSRPETコポリマー樹脂を射出成形、このプリフォームにした。この実施例は、プリフォームの側壁を薄くすることによるサイクル時間の減少を実証する。その結果を表5に示す。

0076

側壁が薄くなると、Arburg実験機を使用して24から26%のサイクル時間の短縮が見られる。このようにサイクル時間が短縮すると、延伸ブロー成形容器の製造に必要なエネルギー量が大幅に削減される。

0077

この改良点をさらに実証するために、生産時の射出成形を模倣できるハスキー射出成形機でプリフォームを設計し、生産機と直接比較した。プリフォームの寸法は表6に列挙された通りであり、LNSRPETコポリマーは、ハスキーHL90 RS35/35射出成形機で射出成形した。

0078

同一のシミュレーション機械を使用して、側壁厚さが3.43mmの従来のPETプリフォーム(すなわち、図1のプリフォーム設計)を生産すると、14.5秒のサイクル時間が見られた。これは、本発明のプリフォーム設計を使用してサイクル時間が短縮されることをさらに実証する。

0079

対照標準の樹脂C1(従来のPETポリマー)およびLNSRPETコポリマーを使用して、実施例2、表5のプリフォーム設計をSBO−1ブロー成形機でブロー成形し、500mlの輪郭を有する容器にした。以降で説明する手順に従って、熱安定性試験を実行した。熱安定性試験を使用して、温度および圧力応力によって引き起こされる容器寸法の物理的変化を測定する。熱安定性の測定は、以下のように実行した。

0080

受け入れたままの」試験容器の寸法および厚さを測定した。次に、容器を体積の4.1±0.1まで炭酸を入れた水で充填し、蓋をした。充填した容器を一晩、周囲温度曝露し、寸法を測定して、変化率を決定した。容器を38℃に曝露し、寸法を測定して、変化率を決定し。12の試験サンプルには、永続性インクマーカを使用して、容器の下半分に試験要求およびサンプル番号ラベル表示した。周囲温度で寸法測定を実行した後、サンプルを38℃の環境室に24時間保管した。38℃の環境室の後、調整した充填容器で充填ポイントの低下、中高そりおよび寸法の測定を履行する。全寸法の最小、最大、平均、および標準偏差の値を、試験日毎に計算する。限界寸法の変化が表7に挙げてある。

0081

LNSR設計のLNSRPETコポリマーは、LNSR設計を使用して従来のPETから作成し、全ての商用仕様合格した容器より性能が優れていた。

0082

LNSRPETコポリマーを射出成形して、600mlの輪郭を有する容器に合わせて設計した以下のプリフォームにした。2つの従来のプリフォーム設計を使用して。これは、「従来の」プリフォーム設計とされる。何故なら、フープ延伸倍率を減少させ、軸延伸倍率は同じままにすることにより、延伸倍率の低下が達成されるからであり、これはプリフォームの延伸倍率を変更するために、より簡単な方法である。本発明のプリフォーム設計と比較すると、従来の設計は、表8で実証するように、全体的延伸倍率が高いが、フープ延伸倍率は低くなる。

0083

特に、この実施例は、請求の範囲にあるフープ、軸および全体的延伸倍率のサブセットでプリフォームを設計するには、ほぼ無限の方法があることを実証する。例えば、「従来技術のプリフォーム設計」と表示された列は、これらのパラメータに合わせて設定された範囲内のフープ延伸倍率および軸延伸倍率を有するが、これらの延伸倍率の積(全体的延伸倍率である)は12を上回る。

0084

樹脂を135℃で一晩、50ppm未満の水分レベルまで乾燥させた。実験室規模のArburg射出成形機で、プリフォームを射出成形した。次にプリフォームをSBO−2ブロー成形機でブロー成形し、600mlの輪郭の容器にした。上述したのと同一の方法を使用して、容器の熱安定性を試験した。以下の表9には、本発明のプリフォーム設計を使用した熱安定性の結果である表7からの結果も含まれる。

0085

表9から分かるように、LNSRプリフォーム設計の結果、寸法変化によって測定した熱安定性の結果が良好であることが実証された容器になった。表9の結果を表7の結果と比較すると、LNSRプリフォームの設計は、従来技術のプリフォーム設計AおよびB両方よりも延伸倍率の合計は低いが、LNSRプリフォーム設計から生産した容器は、従来技術のプリフォーム設計AおよびBのいずれかで生産した容器よりもはるかに良好な性能を有することが分かる。その違いは、相対的なフープ延伸倍率と軸延伸倍率にある。従来技術のプリフォーム設計AおよびBのプリフォームの方が全体的延伸倍率が高いが、これはフープ延伸倍率が低い。これは、全体的延伸倍率が8と12の間にあるプリフォームを設計するには無数の方法があるが、LNSRPETコポリマーについて規定されたフープおよび軸延伸倍率を有するもののみが、ブロー成形して容器にした場合に、良好な結果を提供することを示すものである。膨張を判断する際にはフープ延伸倍率が最も重要であるので、LNSRプリフォーム設計から作成した容器は、従来技術のプリフォーム設計AおよびBからの容器よりも性能が優れている。また、従来のPETであるが、LNSRプリフォーム設計で作成した容器は、測定した3つのカテゴリのうち2つで改良された特性を実証することも重要である。これは、最適な結果ではないが、従来のPETとともにLNSRプリフォーム設計を使用できることを実証する。

0086

したがって、性能を最大限にするためには、全体的延伸倍率ばかりでなく、特定のフープおよび軸延伸倍率も有するプリフォームを設計することが重要である。

0087

本発明の範囲から逸脱することなしに、本発明には様々な修正および変更ができることが、当業者には明白である。本発明の他の態様は、本明細書で開示された本発明の仕様および実践を考慮すれば、当業者には明白になる。本明細書および実施例は例示にすぎないと見なされる。

図面の簡単な説明

0088

上記実施例に詳細に記載した、従来のプリフォーム設計を有する射出成形プリフォームの縦断面図である。
上記実施例に詳細に記載した、本発明の1つの態様によるLNSR設計を有する射出成形プリフォームの縦断面図である。
本発明の1つの態様による図2のプリフォームから作成したブロー成形容器の縦断面図である。

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ