JP4525922B2 - ポリエステル樹脂製容器及びその成形方法 - Google Patents

Description

本発明はレトルト処理を必要とする用途に使用されるポリエステル樹脂製容器及びその成形方法に関する。

近年においては２軸延伸ブロー成形したポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと記載する。）樹脂製等のポリエステル樹脂製の容器が、レトルト処理を必要とする食品向け用途に使用されるようになってきている。

但し、従来の２軸延伸ブロー成形のポリエステル容器ではレトルト処理の処理温度が１２０℃程度の高温になると、延伸変形による残留歪みにより容器が収縮してしまい、外観が損なわれて製品として使用できないものであった。
その後、ＰＥＴ樹脂製容器の耐熱性を高めるためにさまざまな開発が実施されてきたのであるが、その一つとして本出願人により開発された（特許文献１参照）「ダルブロー成形法」と称される技術は有力な方法であり、１２０℃の条件下で約３０分間程度の条件でレトルト処理される容器の成形方法として利用されている。

このダブルブロー成形法は、予め所望形状に成形されているプリフォームを一次中間成形品に２軸延伸ブロー成形する一次ブロー成形工程と、この一次中間成形品を加熱して熱収縮させて二次中間成形品に成形する工程と、最後にこの二次中間成形品を最終製品である容器にブロー成形する二次ブロー成形工程とから成っており、一次中間成形品を加熱して熱収縮させることにより、延伸により進行した結晶化を低下させることなく、一次中間成形品内に生じている残留歪を消滅させて耐熱性の高い壜体を得ることができる。
特公平７−６７７３２号公報

一方、レトルト処理向けにＰＥＴ樹脂製容器の利用が進展するに従って、レトルト食品分野においてもＰＥＴ樹脂製容器の低コスト性、利便性、商品性が広く認識されるようになり、さらに厳しい条件の殺菌処理が必要とされる内容物に関してもその適用が要望されるようになってきている。
たとえばスープ類では１２０℃で６０分程度の処理条件が必要とされるが、処理温度をさらに高温とすることができれば、処理時間を大幅に短縮することができ、また高温で短時間で処理できればそれだけ内容物の熱による劣化も少なくすることができるので、生産性と品質面の双方から、より高い耐熱性を有した容器が要望されているのである。

本発明の解決しようとする課題は、１２０℃を超えて１３０℃程度に至る温度でのレトルト処理にも十分使用可能なポリエステル樹脂製容器の開発であり、レトルト食品の生産性、あるいは品質の向上が可能なポリエステル樹脂製容器、及びその製造方法を提供することを目的とする。

以下、請求項１、請求項２、および請求項３に係る発明はポリエステル樹脂製容器のダブルブロー成形方法に係るものであり、
その中で請求項１記載の発明の方法は、プリフォームを、７０℃〜１３０℃の温度範囲に加熱すると共に、金型温度を５０℃〜２３０℃として２軸延伸ブロー成形して一次中間成形品に成形する一次ブロー成形工程と、この一次中間成形品を１１０℃〜２５０℃の温度範囲で加熱して二次中間成形品に収縮成形する工程と、この二次中間成形品をブロー成形して容器に成形する二次ブロー成形工程とから成るダブルブロー成形法において、二次ブロー成形における金型温度を２１０℃を超える温度とすること、にある。

本願発明者らは、ダブルブロー成形したポリエステル樹脂製容器について、二次ブロー成形の金型温度が２１０℃以下では１２０℃を超えて１３０℃程度に至る高温でのレトルト処理では、製品として要求される外観が損なわれるため、二次ブロー成形の金型温度を高温にしたヒートセット効果をさらに発揮させるため、ＰＥＴ樹脂製の二次中間成形品の溶解が開始する２５０℃近傍にまで、金型温度を上げて容器を成形する試験を実施した。
この中で、少なくとも金型温度が２３０℃までの温度では、成形性にさしたる問題もなく、成形後の容器の白化に係るヘーズも特に大きくなることもなく、１２０〜１３０℃程度の温度範囲においてレトルト処理後の収縮変形も外観が損なわれない範囲で抑制され、製品として十分通用することを発見して本発明に至った。

すなわち、請求項１記載の上記方法により、ダブルブロー成形方法において二次ブロー成形における金型温度を２１０℃を超える温度とすることにより、特に成形性を損なうことなく、１２０℃を超えて１３０℃程度に至るレトルト処理においても収縮変形を十分小さく抑制して外観を損なうことのない、またＰＥＴ樹脂製容器等の透明性を有する容器では透明性を損なうことのないポリエステル樹脂製容器を提供することができる。

本発明で、ポリエステル樹脂としては二軸延伸ブロー成形及び結晶化可能なポリエステル樹脂を使用することができ、ＰＥＴ樹脂系、ポリブチレンテレフタレート樹脂系、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）系樹脂等の樹脂を使用することができる。そしてこれらポリエステル系樹脂のブレンド物、さらにはこれらポリエステル系樹脂を主体としてポリオレフィン系樹脂、ポリカーボーネート系樹脂、アリレート系樹脂、ナイロン系樹脂等をブレンドした樹脂も使用することができる。

また、本発明のポリエステル樹脂製容器は、ポリエステル樹脂製容器としての本質が損なわれない限り、たとえばガスバリア性の向上のためにＰＥＴ樹脂／ナイロン樹脂／ＰＥＴ樹脂のようにしたり、耐熱性と成形性のバランスを調整するためにＰＥＴ樹脂／ＰＥＮ樹脂／ＰＥＴ樹脂のように、壁の全部、あるいは一部を積層構造とすることもできる。
また、ガスバリア性の向上のために内壁面にプラズマＣＶＤ法による、炭素薄膜、ケイ素酸化物薄膜を形成することもできる。

請求項２記載の発明の方法は、請求項２記載の発明において、二次ブロー成形における金型温度を２１５℃以上の温度とすること、にある。

請求項２記載の上記方法により、二次ブロー成形における金型温度は２１５℃以上であることがより好ましく、これによりレトルト処理後の容積収縮を十分に低く抑えることができ、製品の歩留まりを１００％近くにすることができる。

請求項３記載の発明の方法は、請求項１または２記載の発明において、ポリエステル樹脂を、ＰＥＴ系樹脂とすること、にある。

請求項３記載の上記構成により、ポリエステル樹脂のなかでも原料コストが低く、２軸延伸ブロー成形性の優れたＰＥＴ系樹脂を使用することが好ましい。

本発明に使用するＰＥＴ系樹脂としては、主としてＰＥＴが使用されるが、ＰＥＴ樹脂の本質が損なわれない限り、エチレンテレフタレート単位を主体として、他のポリエステル単位を含む共重合ポリエステルも使用できると共に、たとえば耐熱性を向上させるためにナイロン系樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂等の樹脂をブレンドして使用することもできる。共重合ポリエステル形成用の成分としては、たとえばイソフタル酸、ナフタレン２，６ジカルボン酸、アジピン酸等のジカルボン酸成分、プロピレングリコール、１，４ブタンジオール、テトラメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール等のグリコール成分を挙げることができる。

次に、請求項４および請求項５はポリエステル樹脂製容器に係るものであり、その中で、請求項４記載の発明の手段は、ポリエステル樹脂製容器において、１２４℃、４２分間のレトルト処理による容積収縮率が０．７５％以下であること、にある。

本願発明者らは、ダブルブロー成形したポリエステル樹脂製容器について、特に二次ブロー成形の金型温度を高温にしたヒートセット効果により、１２０〜１３０℃のレトルト処理においても容器の容積収縮率を極く小さくできることを発見、本発明に至った。そして、１２４℃、４２分間のレトルト処理による容積収縮率が０．７５％以下とすることにより、１２０℃を超えて１３０℃程度に至る温度で、局所的な変形により外観を損なうことなくレトルト処理に使用できる容器を提供することができる。ここで、１２４℃、４２分のレトルト条件は、スープ類での１２０℃、６０分程度の処理に相当する殺菌効果を有する条件である。

ここで、容積収縮率が０．７５％を超える場合には、レトルト処理後の外観が損なわれる頻度が高くなり、さらに２％を超えるとほぼ１００％外観が損なわれ製品として取り扱うことが不可能となる。

請求項５記載の発明の手段は、請求項４記載の発明において、ポリエステル樹脂を、ＰＥＴ系樹脂としたこと、にある。

請求項５記載の上記構成により、ポリエステル樹脂のなかでも原料コストが低く、２軸延伸ブロー成形性の優れたＰＥＴ系樹脂を使用することが好ましい。

本発明は上記した構成であり、以下に示す効果を奏する。
請求項１記載の発明にあっては、ダブルブロー成形法において二次ブロー成形における金型温度を２１０℃を超える温度とすることにより、成形性を損なうことなく、１２０℃を超えて１３０℃程度に至る温度におけるレトルト処理においても、収縮変形を十分小さく抑制して外観を損なうことのない、またＰＥＴ樹脂製容器等の透明性を有する容器では透明性を損なうことのないポリエステル樹脂製容器を提供することができる。

請求項２記載の発明にあっては、二次ブロー成形における金型温度を２１５℃以上とすることによりレトルト処理後の容積収縮を十分に低く抑えることができ、製品の歩留まりを向上させることができる。

請求項３記載の発明にあっては、ポリエステル樹脂のなかでも原料コストが低く、２軸延伸ブロー成形性の優れたＰＥＴ系樹脂を使用することが好ましい。

請求項４記載の発明にあっては、１２４℃、４２分間のレトルト処理による容積収縮率が０．７５％以下とすることにより、１２０℃を超えて１３０℃程度に至る温度で、局所的な変形により外観を損なうことなくレトルト処理に使用できる容器を提供することができる。

請求項５記載の発明にあっては、ポリエステル樹脂のなかでも原料コストが低く、２軸延伸ブロー成形性の優れたＰＥＴ系樹脂を使用することが好ましい。

以下本発明の実施の形態を、図面を参照して説明するが、本発明はこれら説明により限定されるものではない。
図１は本発明のポリエステル容器の一実施形態である壜体１の正面図を示すものであり、この壜体１は、ＰＥＴ樹脂製で、後述するダブルブロー成形法により成形されたものであり、口筒部２、肩部３、円筒状の胴部４、底部５を有し、高さ１３０ｍｍ、胴径６６ｍｍの丸型ボトルである。また、口筒部２は熱結晶化処理により白化した状態であり、さらに底部５には陥没状に凹部５ａが形成されている。

胴部４には、上端部と下端部を残して壁面を緩やかに凹状に陥没させて６ケの減圧吸収パネル６が並列状に形成されている。そして、隣接する減圧吸収パネル６の間には陥没せずに残された状態で縦リブ状の柱部７が形成されており、また、胴部４の上端部と下端部に、これも陥没せずに残された状態で短円筒状の円環部８が形成されている。
主としてこれら柱部７、および円環部８により壜体１全体の剛性が確保されると共に、レトルト処理中、高温になって胴部４の減圧吸収パネル６が反転状に膨張変形する際には、上下の円環部８は膨張変形の拘束箇所としての機能を発揮して、壜体１の膨張変形を一定の態様の中で収める機能を発揮する。

次に、上記実施例の壜体１を成形するためのダブルブロー成形法について図２を参照しながら説明する。図２はダブルブロー成形法の各工程による成形品の正面図を並べて示した説明図である。
ダブルブロー成形法は、基本的にはプリフォーム１１（図２（ａ））を２軸延伸ブロー成形して一次中間成形品２１に成形する一次ブロー成形工程と、この一次中間成形品２１を加熱して二次中間成形品３１に強制的に収縮成形する熱収縮工程と、この二次中間成形品３１をブロー成形して容器１に成形する二次ブロー成形工程とから成る成形方法である。

各工程についてより具体的に説明すると、
１）一次ブロー成形工程
試験管状に射出成形されたプリフォーム１を、延伸効果が得られる温度７０℃からＰＥＴ樹脂の熱結晶化寸前の温度１３０℃、望ましくは９０℃〜１２０℃に加熱すると共に、金型温度を５０℃〜２３０℃、望ましくは７０℃〜１８０℃として２軸延伸ブロー成形法により一次中間成形品２１（図２（ｂ））を成形する。
２）熱収縮工程
上記一次中間成形品２１を、ＰＥＴ樹脂の結晶化温度に近い１１０℃から、ＰＥＴ樹脂の軟化程度が大きく形状を維持することが困難となる２５０℃までの温度範囲、望ましくは１３０℃〜２００℃に加熱して、二次中間成形品３１に加熱収縮変形（図２（ｃ）参照）させる。ここで、一次ブロー成形工程の２軸延伸ブロー成形による残留応力が緩和される。
３）二次ブロー成形
上記二次中間成形品３１を、金型温を最終成形品である壜体１のレトルト処理温度等の使用最高温度を考えて、ＰＥＴ樹脂の軟化程度が大きく形状を維持することが困難となる２５０℃までの温度範囲で適宜設定してブロー成形法により壜体１（図２（ｄ）参照）を成形する。

実施例
ＰＥＴ樹脂を用いて、下記の条件で図１の壜体１をダブルブロー成形法により成形し、実施例１〜４、および比較例１、２の壜体１を得た。プリフォーム１１、一次中間成形品２１、二次中間成形品３１および壜体１は、それぞれ図２の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）に示した形状である。
（１）一次ブロー工程
プリフォーム加熱温度１１５℃、金型温度１７０℃、縦延伸倍率２．５倍、横延伸倍率３．０倍
（２）加熱収縮工程
加熱温度２００℃（成形品表面温度）、加熱時間５０秒
（３）二次ブロー成形工程
金型温度１７０〜２３０℃、保持時間２．８秒、エアサーキュレーション０．４秒
表１に示されるように実施例１〜実施例４の壜体はそれぞれ二次ブロー成形の金型温度を２１５℃、２２０℃、２２５℃、２３０℃としたものである。
また比較例１、２の壜体はこの金型温度をそれぞれ１７０℃、２１０℃としたものである。

上記のような成形条件で、ダブルブロー成形法により成形した各実施例、および比較例の壜体について、９０℃で水を高温充填し、キャップで密閉した後、蒸気加熱法で１２４℃で４２分間レトルト処理を実施した。
そして各壜体について、容積収縮率の測定、外観評価、ヘーズの測定を実施してその結果を表１中に示した。（容積収縮率およびヘーズの測定値は平均値（ｎ＝１０）である。）
容積収縮率（％）は、式（（処理前の容積−処理後の容積）／処理前の容積）×１００により求めたものである。
また、外観評価は部分的な凹状の変形等の有無をチェックし、製品として使用可能かを評価した。ここで、たとえば１０／１０ＯＫは１０本中１０とも製品として使用可能であること示し、２／１０ＮＧは１０本中２本が変形により外観が損なわれており使用不可であることを示す。

表１の結果より、二次ブロー成形工程の金型温度が２１５℃以上である実施例１〜実施例４の壜体ではレトルト処理後の外観はすべてＯＫであることが分かった。
一方、比較例の結果をみると１７０℃の比較例１では１０本ともＮＧであり、また２１０℃の比較例２では２本がＮＧであり製品の歩留まりを考えると不満足であり、金型温度が２１０℃以下とした壜体は１２０℃を超えるレトルト処理に使用できないことが分かった。ここで外観NGの主たる原因は、胴部壁における屈曲状の陥没変形であった。

また、表１中で、容積収縮率を見ると金型温度を高くすると収縮率が小さくなることが分かる。そして外観との対応から容積変化率を０．７５％以下にすることにより、１２０℃を超えて１３０℃程度に至る温度でのレトルト処理後も外観が損なわれることなく、製品としての使用に耐えるものとすることが判った。

また、ヘーズは壜体の透明性を評価するために測定したものであるが、二次ブロー成形の金型温度との相関は明確でなく高々２０％程度であり、またレトルト処理前後の変化も僅かであり、製品として問題のない範囲であった。

本発明によるポリエステル容器は１２０℃を超えて１３０℃程度に至る温度でも、レトルト処理に使用できる高い耐熱性を有する従来にないポリエステル容器であり、レトルト処理の温度を高温にして生産性を向上すると共に、品質の向上を図ることができ、レトルト食品の幅広い用途への展開が期待できる。

本発明の容器の一実施例を示す全体正面図である。 本発明の成形方法における、各工程による成形品の正面図を並べて示した説明図である。

符号の説明

１ ；壜体（容器）
２ ；口筒部
３ ；肩部
４ ；胴部
５ ；底部
５ａ；凹部
６ ；減圧吸収パネル
７ ；柱部
８ ；円環部
１１；プリフォーム
２１：一次中間成形品
３１；二次中間成形品

Claims (5)

1. プリフォーム(11)を、７０℃〜１３０℃の温度範囲に加熱すると共に、金型温度を５０℃〜２３０℃として２軸延伸ブロー成形して一次中間成形品(21)に成形する一次ブロー成形工程と、該一次中間成形品(21)を１１０℃〜２５０℃の温度範囲で加熱して二次中間成形品(31)に強制的に収縮成形する工程と、該二次中間成形品(31)をブロー成形して容器に成形する二次ブロー成形工程とから成るダブルブロー成形法において、前記二次ブロー成形における金型温度を２１０℃を超える温度としたことを特徴とするポリエステル樹脂製容器の成形方法。
   
2. 二次ブロー成形における金型温度を２１５℃以上の温度とした請求項１記載のポリエステル樹脂製容器の成形方法。
3. ポリエステル樹脂を、ポリエチレンテレフタレート系樹脂とした請求項１または２記載のポリエステル樹脂製容器の成形方法。
4. １２４℃、４２分間のレトルト処理による容積収縮率が０．７５％以下であることを特徴とするポリエステル樹脂製容器。
5. ポリエステル樹脂を、ポリエチレンテレフタレート系樹脂とした請求項４記載のポリエステル樹脂製容器。

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