JP2005067002A

JP2005067002A - プラスチックボトル容器用プリフォーム

Info

Publication number: JP2005067002A
Application number: JP2003299100A
Authority: JP
Inventors: Koji Maeda; 耕二前田; Hidehiko Katsuta; 秀彦勝田; Masaki Miura; 正樹三浦
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Priority date: 2003-08-22
Filing date: 2003-08-22
Publication date: 2005-03-17
Anticipated expiration: 2023-08-22
Also published as: JP4292918B2

Abstract

【課題】局所的な延伸を防止してプリフォーム全体を均一かつ十分に延伸し、ボトル全体を均一に薄肉化でき、かつ耐熱性に優れたボトル容器を製造する。
【解決手段】筒状の胴部４と、胴部４の一端側に開口する口部２と、胴部４の他端側を閉塞する底部５を備えた有底筒状をなし、延伸ブロー成形によりプラスチックボトル容器となるプリフォーム１であって、胴部４と底部５の間に、胴部４からほぼ同じ肉厚で連続し、内面及び外面がともに筒中心側に傾斜しつつ底部に連続する段付部５ａを備えるとともに、胴部４と口部２の間に、口部２から連続し、胴部４より肉薄のストレート部３ａを経て胴部４に連続する首下部３を備える構成としてある。
【選択図】図２

Description

本発明は、プラスチックボトル容器の予備成形品であるポリエチレンテレフタレート等からなるプリフォーム（パリソン）に関する。
特に、ボトルの底ヒール部や肩部に相当する部分を所定形状に形成することにより、局所的な延伸や過延伸を防止してプリフォーム全体を均一かつ十分に延伸することができ、これによって、白化が生じることなくボトル全体を均一に薄肉化でき、高温のヒートセットが可能となって耐熱性にも優れたボトル容器を製造できるプラスチックボトル容器用プリフォームに関する。

一般に、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル，ポリプロピレン，ポリアミド等からなり、延伸ブローによって成形されるプラスチックボトル容器が知られている。この種のプラスチックボトル容器は、一般に、射出成形されたプリフォーム（パリソン）を延伸ブロー成形することにより製造される（例えば、特許文献１−３参照。）。
このように延伸ブロー成形方法により製造されたプラスチックボトル容器は、透明性とガスバリヤー性に優れ、コーラ，サイダー等の炭酸飲料、果汁飲料、ミネラルウォーター、各種お茶類等の飲料用のボトル容器として広く使用されている。

特開２００２−２４０１３６号公報（第４頁、第４図）特許公報第２７８１８１０号公報（第５頁、第２−４図）特許公報第３０１１０５８号公報（第２頁）

ところで、近年、プラスチックボトル容器は急速に普及，浸透するようになり、この広範な普及にともない、特に飲料用の容器に対して、容器の薄肉化，軽量化が強く要請されるようになった。例えば、現在、容量２０００ｍｌ用の容器として使用されているプラスチックボトル容器は平均肉厚が約０．３５ｍｍ程度あるが、これを更に０．２５ｍｍ程度に薄肉化したいという要請がある。
ここで、プラスチックボトル容器の肉厚は、プリフォームの樹脂量を削減し、高い延伸倍率で延伸ブロー成形することにより薄肉化が可能である。

しかし、このように単にプリフォームの樹脂量を減らして延伸倍率を高める方法では、特に偏平ボトル容器の場合、延伸ひずみが生じ、均一な肉厚分布のボトルが得られず、また、白化が起こり易いという問題があった。特に、長方形ボトル容器のヒール部の対角線方向は延伸倍率が局所的に高くなってしまい、過延伸によるひずみや白化，変形等の問題が顕著であった。
また、延伸ひずみが生じたボトル容器では、金型のヒートセット温度が通常肉厚のボトルの場合（例えば約１２０〜１３５℃）と同様であると、金型から取り出した際にボトルが収縮してしまうという問題も発生し、特に長方形ボトルのヒール部の過延伸部分には所謂ヒケが生じ易かった。

さらに、このようなボトルの収縮を防止するにはヒートセット温度（ブロー金型温度）を下げる必要があるが（例えば約８０℃）、このようにヒートセット温度を低くすると、ボトル容器に所望の耐熱性が得られない問題が発生した。
耐熱性のないボトル容器では、比較的耐熱性能を必要としないアセプティック充填用途における温水殺菌洗浄温度（約６５〜８０℃）にも耐えられず、温水殺菌洗浄するとボトルが収縮してしまい、アセプティックボトルとしても使用することができなかった。

このように、単にプリフォームの樹脂量を削減して延伸倍率を高くしてボトル容器の薄肉化を図ろうとしても、肉厚分布の不均一とボトルの白化、さらには、耐熱性の劣化という問題が発生してしまい、特に軽量化が望まれているアセプティックボトルの薄肉化には対応できなかった。
本発明者は、上記事情に鑑み鋭意研究を重ねた結果、プリフォームを所定形状に設定することで、局所的な延伸や過延伸を防止して均一な延伸ブロー成形が可能となり、これによってボトル容器の薄肉化を図る際の不都合を解消できることに想到した。

すなわち、本発明は、上述のような従来の技術が有する問題を解決するために提案されたものであり、ボトルの底ヒール部や肩部に相当する部分を所定形状に形成することにより、局所的な延伸や過延伸を防止してプリフォーム全体を均一かつ十分に延伸することができ、これによって、白化が生じることなくボトル全体を均一に薄肉化でき、高温のヒートセットが可能となって耐熱性にも優れたボトル容器を製造できる、特に、偏平ボトルやアセプティックボトル等に適したプラスチックボトル容器用プリフォームに関する。

上記目的を達成するため、本発明のプラスチックボトル容器用プリフォームは、請求項１に記載するように、筒状の胴部と、胴部の一端側に開口する口部と、胴部の他端側を閉塞する底部を備えた有底筒状をなし、延伸ブロー成形によりプラスチックボトル容器となるプリフォームであって、胴部と底部の間に、胴部からほぼ同じ肉厚で連続し、内面及び外面がともに筒中心側に傾斜しつつ底部に連続する段付部を備える構成としてある。

また、請求項２に記載するように、本発明のプラスチックボトル容器用プリフォームは、筒状の胴部と、胴部の一端側に開口する口部と、胴部の他端側を閉塞する底部を備えた有底筒状をなし、延伸ブロー成形によりプラスチックボトル容器となるプリフォームであって、胴部と口部の間に、口部から連続し、胴部より肉薄のストレート部を経て胴部に連続する首下部を備える構成としてある。

さらに、請求項３に記載するように、本発明のプラスチックボトル容器用プリフォームは、筒状の胴部と、胴部の一端側に開口する口部と、胴部の他端側を閉塞する底部を備えた有底筒状をなし、延伸ブロー成形によりプラスチックボトル容器となるプリフォームであって、胴部と底部の間に、胴部からほぼ同じ肉厚で連続し、内面及び外面がともに筒中心側に傾斜しつつ底部に連続する段付部を備えるとともに、胴部と口部の間に、口部から連続し、胴部より肉薄のストレート部を経て胴部に連続する首下部を備える構成としてある。

より具体的には、請求項４に記載するように、胴部の肉厚（Ｔａ）と段付部の肉厚（Ｔｂ）の比が、１．０≦Ｔａ／Ｔｂ≦１．５となる構成としてある。
また、請求項５に記載するように、胴部の筒中心から肉厚中心までの半径（Ｒａ）と段付部の筒中心から肉厚中心までの半径（Ｒｂ）と胴部の肉厚（Ｔａ）が、Ｒｂ≦Ｒａ−Ｔａ／２となる構成としてある。

また、請求項６に記載するように、胴部の肉厚（Ｔａ）とストレート部の肉厚（Ｔｃ）の比が、１．２≦Ｔａ／Ｔｃ≦１．７となる構成としてある。
さらに、請求項７に記載するように、ストレート部の肉厚（Ｔｃ）と筒長手方向の長さ（Ｌａ）の比が、３≦Ｌａ／Ｔｃ≦５となる構成としてある。

以上のような本発明のプラスチックボトル容器用プリフォームによれば、ボトルの底ヒール部に相当する部分に段付部を形成し、この段付部の傾斜角度や厚みを所定の値に設定することにより、段付部と底部を一体的に延伸させることができ、局所的な延伸や過延伸を防止して胴部、段付部、底部の全体を均一かつ十分に延伸することが可能となる。
また、ボトルの肩部に相当する部分にストレート部を有する首下部を形成し、ストレート部の長さや厚みを所定の値に設定することにより、ストレート部を含む首下部を胴部と一体的に延伸させることができ、首下部に局所的な延伸や過延伸が生じるのを防止することができる。

このようにして、本発明では、プリフォームの全体を均一に延伸できるようになり、延伸ひずみや白化が生じることなくボトル全体を均一に薄肉化でき、例えば、平均肉厚が約０．２５ｍｍ程度の所望の薄肉ボトルを得ることができる。
また、延伸ひずみのないボトルは、高温のヒートセットが可能で、薄肉でありながら通常の肉厚のボトルとほぼ同様の耐熱性を付与することができる。
これによって、特に、ボトルヒール部に過延伸が生じ易い長方形ボトルや、温水殺菌洗浄が必要となるアセプティックボトル等に適したプラスチックボトル容器用プリフォームを実現することができる。

以下、本発明に係るプラスチックボトル容器用プリフォームの好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るプラスチックボトル容器用プリフォームを示す断面図である。
図２は、図１に示すプリフォームの要部拡大図で、（ａ）はプリフォームの全体図、（ｂ）は首下部の拡大図、（ｃ）は段付部の拡大図である。
図３は、図１に示すプリフォームの段付部の拡大図であり、段付部の傾斜角度を変更する態様を示している。

［プリフォーム］
１．プリフォームの構造
図１に示すように、本実施形態に係るプリフォーム１は、ボトル容器１０（図６参照）を製造するための予備成形品であり、熱可塑性樹脂からなり、筒状の胴部４と、胴部４の一端側に開口する口部２と、胴部４の他端側を閉塞するほぼ半球形状の底部５を備えた有底筒状（試験管状）に形成されている。
そして、本実施形態に係るプリフォーム１は、胴部４と底部５の間に所定形状に形成された段付部５ａを備え、また、口部２と胴部４の間に所定形状に形成された首下部３を備えている。

段付部５ａは、胴部４と底部５の間に位置するプリフォーム１の一部であり、胴部からほぼ同じ肉厚で連続し、内面及び外面がともに筒中心側に傾斜しつつ底部５に連続するように形成されている。
ここで、段付部５ａは、肉厚、内面及び外面の傾斜角度、長さ等を所望の値に設定することができ、成形するボトル容器の大きさ，形状，肉厚等に応じて任意に設定可能である。

本実施形態では、図２に示す胴部４の肉厚（Ｔａ）と段付部５ａ（及び連続する底部４）の肉厚（Ｔｂ）の比が、１．０≦Ｔａ／Ｔｂ≦１．５となるように設定してある。このような範囲に設定するのは、胴部４より段付部５ａの肉厚が大きくなる（Ｔａ／Ｔｂ＜１）ようにプリフォーム１を射出成形することは困難であり、また、Ｔａ／Ｔｂが１．５を超えると（Ｔａ／Ｔｂ＞１．５）、胴部４と段付部５ａの肉厚差が大きくなり過ぎ、胴部４と段付部５ａの連続部分に局部延伸，過延伸が生じるためである。なお、段付部５ａの肉厚（Ｔｂ）とは、底部４と段付部５ａの境界部の厚みをいう（図２（ｃ）参照）。
また、図２に示す胴部４の筒中心から肉厚中心までの半径（Ｒａ）と段付部５ａの筒中心から肉厚中心までの半径（Ｒｂ）と胴部の肉厚（Ｔａ）が、Ｒｂ≦Ｒａ−Ｔａ／２となるように設定してある。このような範囲に設定するのは、段付部５ａの半径は少なくとも胴部４の半径より小さくしなければ段差が形成されず、その一方、半径の差が胴部の肉厚（Ｔａ）の半分以下の段差は、射出成形が困難となるためである。
以上のような値に設定することにより、段付き部５ａを連続する胴部４とほぼ同じ肉厚にしつつ所望の角度に傾斜させることができる。

さらに、図２（ｃ）に示す段付部５ａの筒中心側に傾斜する角度（θ）は、所望の範囲に設定可能であり、図３に示すように、傾斜角度が大きくなるように（θａ）から（θｂ）に設定することができ、また、その逆に、傾斜角度が小さくなるように設定することができる。段付部５ａの傾斜角度を設定することにより、角度に応じて段付部５ａ及び底部５の延伸量及び底部５の重量を制御することができる。
すなわち、段付部５ａの傾斜角度を小さくなるように設定すれば、段付部５ａの延伸量が大きくなり、底部５の延伸量が小さくなって、底部５の重量が大きくなる。一方、段付部５ａの傾斜角度を大きくなるように設定すれば、段付部５ａの延伸量が小さくなり、底部５の延伸量が大きくなって、底部５の重量は小さくすることができる。
ここで、段付部５ａの傾斜角度としては、７°≦θ≦４５°とし、特に２０°≦θ≦４０°の範囲で設定することが好ましい。θが７°より小さいと（θ＜７°）、段差による効果が得られず、また、４５°より大きいと（θ＞４５°）、局部延伸，過延伸が生じるためである。

なお、図２及び図３に示す例では、段付部５ａの内面と外面はほぼ同じ角度に傾斜しており、段付部５ａの肉厚が胴部４から底部５までほぼ同じ値となるように設定してあるが、この段付部５ａの傾斜角度は、内面と外面で異ならせるようにしても良い。このようにすると、例えば、段付部５ａの外面の傾斜角度を内面の傾斜角度より大きく設定することで、段付部５ａを胴部４から底部５に向かって肉薄になるテーパ形状に形成することができ、所望の肉薄部分を設定して延伸量を大きくすることができる。
そして、このような段付部５ａを備えることにより、後述する工程によりプリフォーム１が延伸ブロー成形されると、段付部５ａ及び底部５が全体的に均一に延伸され、胴部４の延伸負担を小さくして、また、底部５の重量を少なくして、結果的にプリフォーム全体が均一に延伸されるようになる。

首下部３は、胴部４と口部２の間に位置するプリフォーム１の一部であり、口部２から連続する、胴部４より肉薄のストレート部３ａを有しており、このストレート部３ａを経て胴部４に連続するように形成されている。
ここで、首下部３は、ストレート部３ａを含めて、肉厚、長さ等を所望の値に設定することができ、成形するボトル容器の大きさ，形状，肉厚等に応じて任意に設定可能である。
本実施形態では、図２に示す胴部４の肉厚（Ｔａ）とストレート部３ａの肉厚（Ｔｃ）の比が、１．２≦Ｔａ／Ｔｃ≦１．７となるように設定してある。このような範囲に設定するのは、胴部４とストレート部３ａの肉厚比が１．２より小さくなる（Ｔａ／Ｔｃ＜１．２）ようにプリフォーム１を射出成形することは困難であり、また、Ｔａ／Ｔｃが１．７を超えると（Ｔａ／Ｔｃ＞１．7）、胴部４とストレート部３ａの肉厚差が大きくなり過ぎ、ストレート部３ａに局部延伸，過延伸が生じるためである。
また、ストレート部３ａの肉厚（Ｔｃ）と筒長手方向の長さ（Ｌａ）の比は、３≦Ｌａ／Ｔｃ≦５となるように設定してある。ストレート部３ａが短すぎると（Ｌａ／Ｔｃ＜３）、通常のプリフォーム形状と同様となり、首下部に局部延伸，過延伸が生じてしまい、ストレート部３ａを長くしすぎると（Ｌａ／Ｔｃ＞５）射出成形の際に材料が入りづらく成形不良が生じるからである。

具体的には、容量２０００ｍｌのボトル容器用のプリフォームの場合、樹脂重量は約４５ｇで、胴部４の肉厚は約３〜４ｍｍに設定する。この場合、図２に示す胴部の肉厚（Ｔａ）とストレート部の肉厚（Ｔｃ）の差が、Ｔａ−Ｔｃ＝１．３ｍｍ以下となるように設定する。
さらに、ストレート部３ａは、筒長手方向の長さが所望の範囲に設定可能であり、上述した容量２０００ｍｌボトルの場合には、図２に示す筒長手方向の長さ（Ｌａ）が、７ｍｍ〜９ｍｍの範囲となるように設定する。
このような値に設定することで、容量２０００ｍｌで平均肉厚が約０．２５ｍｍのボトル容器が得られるようになる。

このようにして、首下部３に胴部４より肉薄のストレート部３ａを設け、その肉厚と長さを適宜設定可能とすることで、ストレート部３ａを含む首下部３に局部的な延伸や過延伸部分を生じさせることなく、首下部３の全体を均一に延伸させることができる。そして、後述する工程によりプリフォーム１が延伸ブロー成形されると、ストレート部３ａを含む首下部３が全体的に均一に延伸され、胴部４の延伸負担を小さくして、結果的にプリフォーム全体が均一に延伸されるようになる。
なお、ストレート部３ａは、図２に示す例では、口部２から胴部４に至るまで、肉厚が均一になるように形成してあるが、例えば、ストレート部３ａの外面又は内面を傾斜させることで、肉厚を変更することも可能である。このようにすると、肉厚部と肉薄部とで延伸量を異ならせて延伸量を調整することができる。

２．構成成分
本実施形態に係るプリフォーム１（及びボトル容器１０）を構成する熱可塑性樹脂は、延伸ブロー成形及び熱結晶化可能な樹脂であれば任意のものを使用することができる。
具体的には、ポリエチレンテレフタレート，ポリブチレンテレフタレート，ポリエチレンナフタレート，ポリカーボネート，ポリアリレート、又はこれらの共重合体等の熱可塑性ポリエステル、これらの樹脂あるいは他の樹脂とのブレンド物が好適であり、特に、ポリエチレンテレフタレート等のエチレンテレフタレート系熱可塑性ポリエステルが好適に使用される。
また、アクリロニトリル樹脂，ポリプロピレン，プロピレン−エチレン共重合体，ポリエチレン等も使用することができる。
これらの樹脂には、成形品の品質を損なわない範囲内で種々の添加剤、例えば、着色剤，紫外線吸収剤，離型剤，滑剤，核剤，酸化防止剤，帯電防止剤等を配合することができる。

プリフォーム１を構成するエチレンテレフタレート系熱可塑性ポリエステルは、エステル反復単位の大部分、一般に７０モル％以上をエチレンテレフタレート単位を占めるものであり、ガラス転移点（Ｔｇ）が５０〜９０℃、融点（Ｔｍ）が２００〜２７５℃の範囲にあるものが好適である。
エチレンテレフタレート系熱可塑性ポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が耐圧性，耐熱性，耐熱圧性等の点で特に優れているが、エチレンテレフタレート単位以外にイソフタル酸やナフタレンジカルボン酸等の二塩基酸とプロピレングリコール等のジオールからなるエステル単位の少量を含む共重合ポリエステルも使用することができる。

また、本実施形態のプリフォーム１は、単層（一層）の熱可塑性ポリエステル層で構成される場合の他、二層以上の熱可塑性ポリエステル層により構成することもできる。
さらに、本実施形態のプリフォーム１は、二層以上の熱可塑性ポリエステル層からなる内層及び外層の間に封入される中間層を備えることができ、中間層をバリヤー層や酸素吸収層とすることができる。
このようにバリヤー層，酸素吸収層を備えることにより、ボトル容器内への外部からの酸素の透過を抑制し、ボトル容器内の内容物の外部からの酸素による変質を防止することができ、特に炭酸ガス入り飲料用のボトル容器に好適となる。
ここで、酸素吸収層としては、酸素を吸収して酸素の透過を防ぐものであれば任意のものを使用することができるが、酸化可能有機成分及び遷移金属触媒の組合せ、あるいは実質的に酸化しないガスバリヤー性樹脂，酸化可能有機成分及び遷移金属触媒の組み合わせを使用することが好適である。

［プラスチックボトル容器の製造方法］
次に、以上のような本実施形態に係るプラスチックボトル容器用プリフォームを用いた延伸ブロー成形によるプラスチック容器の製造方法について説明する。
１．プリフォームの製造
プリフォーム１は、公知の射出成形や押出成形により有底筒状のプリフォーム（パリソン）を製造することができる。上述した胴部４と底部５の間の段付部５ａ、口部３と胴部４の間のストレート部３ａを含む首下部３についても、公知の射出成形等により所望の形状，寸法で製造可能である。
なお、プリフォーム１として、中間層に酸素吸収層を備える多層プリフォームを使用する場合には、従来から公知の共射出成形機等を用いて、内外層をポリエステル樹脂とし、内外層の間に一層又は二層以上の酸素吸収層を挿入し、射出用プリフォーム金型の形状に対応した、底部及び開口部を有する多層プリフォームを製造することができる。

２．延伸ブロー成形
次に、プリフォーム１を二軸延伸ブロー成形する。
本実施形態に係る延伸ブロー成形法では、まず、プリフォーム１をガラス転移点（Ｔｇ）以上の延伸温度に加熱する。プリフォーム１の加熱は、図１に示すように、ヒータ１０１などの公知の加熱手段により行う。また、この加熱の際には、図１に示すように、非結晶の口部２が加熱されないように加熱防止用冷却ガイド１０２で保護される。なお、口部２を予め結晶化させたプリフォームを使用することもできる。
本実施形態では、プリフォーム１を加熱限界温度である約１２０℃で加熱するようにしてある。通常の肉厚のボトル容器を製造する場合には、プリフォームの加熱温度は約８５℃〜１１０℃であるが、本実施形態では加熱限界である１２０℃近傍まで温度を上げることにより、樹脂の粘性を落とし、延伸成形で発生する歪みを軽減するようにしてある。但し、１２０℃を超える高温で加熱すると、プロー成形後にボトルが白化（白濁）してしまうため好ましくない。

次に、加熱したプリフォーム１は、所定の熱処理（ヒートセット）温度に加熱された金型内において二軸延伸ブロー成形する。
具体的には、図４（ａ）〜（ｂ）に示すように、まず、加熱したプリフォーム１が金型１０３内にセットされ（同図（ａ）参照）、次に、ストレッチロッド（延伸ロッド）１０４により縦方向（軸方向）に延伸されるとともに、ブローエアによって横方向（周方向）に延伸される（同図（ｂ）参照）。

ここで、本実施形態のプリフォーム１では、延伸の際に、図５（ａ）に示すように、段付部５ａが、連続する底部５を含めて全体として均一に延伸される。また、首下部３が、ストレート部３ａを含めて全体として均一に延伸される。
これによって、首下部３から胴部４、段付部５ａ及び底部５の全体が均一に延伸され、局所的な延伸や過延伸が発生せず、その結果、均一な肉厚分布のボトル容器１０が成形されることになる（図７参照）。
これに対して、図５（ｂ）に示すように、従来のプリフォーム２０１では、底部と胴部のつなぎ目部分や首下部分は局所的な延伸がされる一方、全体的な延伸量は小さくなる。このため、首下部分や底部の延伸量が少なくなるため、胴部への延伸負担が大きくなり、結果として、延伸ひずみが生じ、肉厚分布が不均一なボトル容器が成形されることになる（図７参照）。

ここで、本実施形態におけるブロー成形体の延伸倍率は、縦方向約２．４倍以上、横方向約５．２倍以上とし、縦×横で約１２．５倍以上となるように設定する。
通常の肉厚のボトル容器の場合、ブロー成形体の延伸倍率は、縦方向約２．２倍、横方向約５倍程度で、縦×横で約１１倍程度となっている。
本実施形態では、プリフォーム１の形状により局所的延伸や過延伸を発生させることなく均一な延伸が可能であるため、均一な肉厚分布で可能な限り肉薄のボトル容器を得るために、少なくとも上記の延伸倍率とすることが好ましい。
延伸倍率を、縦×横で１５倍以上にすると、過延伸によるボトルの白化が発生する。また、延伸倍率が１２倍以下では、プリフォームの肉厚を小さくしなければならず、均一な延伸ができなくなるばかりでなく、そのようなプリフォーム自体を射出成形することができない。
従って、均一な肉厚で延伸を行うには、延伸倍率を縦×横で約１２〜１５倍の範囲に設定することが好ましい。

３．ヒートセット
延伸されたブロー成形体は、金型内でヒートセット（熱固定）される。
ヒートセットは、上述したブロー金型１０３を、所定温度に加熱し、二軸延伸ブロー時に、ブロー成形体の器壁の外側を金型内面に所定時間接触させて熱処理を行う。
ここで、本実施形態では、ヒートセット温度として金型を約１０５〜１１５℃となるように加熱する。通常の肉厚のボトル容器の場合、ヒートセット温度は約１２０〜１３５℃程度となっている。ところが、ボトル容器を薄肉化するために延伸ひずみが生じたボトル容器では、金型のヒートセット温度が通常肉厚のボトルの場合と同様にすると、金型から取り出した際にボトルが収縮してしまった。一方、ヒートセット温度を１０５℃より低くするとボトルの耐熱性が得られなくなる。
本実施形態では、プリフォーム１の形状により局所的延伸や過延伸を発生させることなく均一な延伸が可能となり、延伸ひずみが生じないので、ヒートセット温度を可能な限り通常のボトル容器の場合に近づけることができる。これによって、ボトル容器に所望の耐熱性を付与することができる。

また、ヒートセットの熱処理時間（ブロー時間）は、ブロー成形体の厚みや温度によっても相違するが、一般に１〜１０秒、好ましくは２〜５秒程度である。また、その後の冷却時間も、熱処理温度や冷却用流体の種類により異なるが、一般に０．１〜１０秒、好ましくは０．２〜５秒程度である。
このヒートセットにより、ブロー成形体は結晶化される。
なお、このブロー成形体の結晶化度は、容器の肉厚，形状，ヒートセット温度，時間等の条件によるため、これらの条件を最適化することにより、ボトル容器１０の胴部１３の結晶化度を、例えば、約３０〜４０％程度の好適な範囲とすることができる。

４．クーリングブロー
以上の所定時間の熱処理後、図４（ｃ）に示すように、クーリングブローロッド１０５から噴出する内部冷却用流体により、ブロー成形体内部を冷却する。
ここで、本実施形態では、クーリングブローのエア供給圧を約４ＭＰａとしてある。通常の肉厚のボトル容器をブロー成形する場合、クーリングブローのエア供給圧は約３ＭＰａ程度であるが、本実施形態では、エアの供給圧力を高めることにより、ブロー成形後のボトルの取り出し温度を低減してヒケの発生を防止するようにしてある。

なお、冷却用流体としては、常温の空気，冷却された各種気体、例えば、−４０℃〜＋１０℃の窒素，空気，炭酸ガス等のほか、化学的に不活性な液化ガス、例えば、液化窒素ガス，液化炭酸ガス，液化トリクロロフルオロメタンガス，液化ジクロロジフルオロメタンガス，他の液化脂肪族炭化水素ガス等を使用することができる。この冷却用流体には、水等の気化熱の大きい液化ミストを共存させることもできる。以上のような冷却用流体を使用することにより、顕著な冷却温度を得ることができる。

その後は、図４（ｄ）に示すように、成形体は金型から取り出され、ボトル容器１０が得られる。
金型から取り出したブロー成形体（ボトル容器１０）は、放冷により、又は冷風を吹き付けることにより冷却する。
これで、延伸ブロー成形工程が完了する。
以上のような工程により、例えば、図６に示すような本実施形態に係るボトル容器１０が製造されることになる。

［ボトル容器］
１．ボトル容器の構成
ボトル容器１０は、上述した製造工程によりプリフォーム１が延伸ブロー成形されることにより形成されるプラスチックボトル容器であり、例えば、図６に示すようなボトル容器１０が製造される。
図６に示すボトル容器１０は、首部１１，肩部１２，胴部（上）１３，ウェスト部１４，胴部（下）１５，ヒール部１６及び底部１７が形成されており、容量２０００ｍｌ用の断面ほぼ長方形状の偏平ボトルとなっている。
このような偏平ボトルは、周方向の延伸倍率が、短辺，長辺，対角方向で大きく異なっている（例えば、短辺方向：３．７倍，長辺方向４．４倍，対角方向：５．２倍）。このため、従来のプリフォームや延伸ブロー成形方法では、特に延伸倍率の高い対角方向に所謂ヒケや変形，過延伸による白化が発生した。
ここで、上述した段付部５ａを形成した本実施形態のプリフォーム１では、ボトル容器１０のヒール部１６に相当する部分は、段付部５ａの作用により局所的な延伸が生じることなく底部５及び胴部４と一体的に均一に延伸することができ、ひずみのない均一な延伸が可能となる。

そこで、本実施形態では、段付部５ａを形成したプリフォーム１を使用するとともに、ボトル容器１０の形状として、最も延伸倍率の高くなるヒール部１６の形状をできる限り延伸倍率を抑制した形状とすることにより、ヒール部対角方向に延伸ひずみの発生しない偏平ボトルが得られるようになっている。
具体的には、ボトル容器１０の形状は、図６に示すように、ヒール部１６の対角方向に丸味を持たせてあり、ウェスト部１４の周方向断面形状はほぼ長方形状で（同図（ｄ）参照）、底部１７に近づくにつれて徐々に正方形に近い断面形状になり、底部１７の接地面はほぼ円形に近い断面形状に形成してある（同図（ｅ）参照）。このようなボトル形状は、金型（図４参照）を所定形状に設定することで、所望の形状が得られる。
これにより、ヒール部対角方向の延伸倍率を可能な限り小さくでき、延伸ひずみの発生しない長方形ボトルとすることが可能となった。

２．肉厚
本実施形態のボトル容器１０は、図７（ａ）に示すように、肉厚分布が均一となっており、平均肉厚が約０．２５ｍｍとなっている。
これに対して、図７（ｂ）に示すように、従来のプリフォームの肉厚だけを変更し、通常の肉厚のボトル（平均肉厚が約０．３５ｍｍ）と同様の条件で延伸ブロー成形を行うと、肉厚分布が均一とならず延伸ひずみが生じてしまう。特に、ボトルの肩部と底ヒール部は、局所延伸，過延伸により肉厚が薄くなり過ぎてしまう。

３．耐熱性
本実施形態のボトル容器１０は、上述したように、金型温度約１１０℃でヒートセットされており、温水殺菌洗浄温度（約６５〜８０℃）の耐熱性を有している。
ボトル容器１０に対して約７５℃のシャワー温水リンスを約３０秒間行った場合、収縮率は約１％程度となる。これは、通常の肉厚（平均肉厚が約０．３５ｍｍ）で、金型温度約１２０℃でヒートセットされたボトル容器の収縮率が約０．８％程度であるため、ほぼ同様の耐熱性を有している。
これに対して、従来のプリフォームの樹脂量を削減し、ボトルの収縮を防止するためにヒートセットを約８０℃としたボトル容器では、収縮率が約３１％程度となり、容量が３割以上収縮してしまう。
このように本実施形態のボトル容器１０では、平均肉厚を約０．２５ｍｍと薄肉化しつつ、通常の肉厚のボトルと同様の耐熱性を確保することができる。

ここで、本実施形態に係るボトル容器の耐熱性は、ＴＭＡ（Thermal Mechanical Analysis：熱機械分析）による無荷重変化量評価で示すことができる。
通常、プラスチックボトル容器の耐熱性は結晶化度で示すことができるが、配向結晶化度の場合、同じ値であっても耐熱性が大きく異なる場合がある。
ＴＭＡは、試料を加熱炉内で加熱し、温度変化に伴う形状変化を非振動的な荷重下で測定する熱分析法であり、ボトル容器の一部を試料として切り出して加熱し、その形状変化を測定することで、ボトル容器の正確な耐熱性を示すことができる。
本実施形態に係るボトル容器１０のウェスト部１４をボトル横方向に幅５ｍｍのサンプルを切り出し、無加重（０ｋｇｆ）条件下で、昇温速度＝５℃／分で常温から加熱して、標点間距離２０ｍｍ、幅５ｍｍのサンプルについてＴＭＡによる無加重変化量評価を行うと、変化量が加熱温度８０℃で６０μｍ以下となるようにしている。これは、通常の０．３５ｍｍ肉厚のボトルとほぼ同様の値である。これにより、本実施形態のボトル容器では、薄肉化によっても耐熱性が損なわれず、通常の肉厚のボトルと変わらない耐熱性が得られる。

４．結晶化度
本実施形態のボトル容器１０を形成する熱可塑性ポリエステルは、胴部の結晶化度が３０〜４０％の範囲となるようにしてある。結晶化度をこの範囲にすることで、ボトル容器１０の変形を防止できる。
結晶化度が３０％未満であると、耐熱性がなく、変形防止の効果が充分に得られず、また、結晶化度が４０％を超えると、二軸延伸ブロー成形後の金型の離型性が低下し、また、離型後の変形が大きくなる傾向がある。
胴部の結晶化度をこの範囲とすることで、ボトル容器１０の耐熱性，耐衝撃強度をより向上させることができる。

以上説明したように、本実施形態のプラスチックボトル容器用プリフォームによれば、ボトル容器１０のヒール部１６に相当する部分に段付部５ａを形成し、この段付部５ａの傾斜角度や厚みを所定の値に設定することにより、段付部５ａと底部５を一体的に延伸させることができ、局所的な延伸や過延伸を防止して胴部４、段付部５ａ、底部５の全体を均一かつ十分に延伸することが可能となる。
また、ボトル容器１０の肩部１２に相当する部分にストレート部３ａを有する首下部３を形成し、ストレート部３ａの長さや厚みを所定の値に設定することにより、ストレート部３ａを含む首下部３を胴部４と一体的に延伸させることができ、首下部に局所的な延伸や過延伸が生じるのを防止することができる。

このようにして、プリフォーム１の全体を均一に延伸できるので、延伸ひずみや白化が生じることなくボトル全体を均一に薄肉化でき、平均肉厚が約０．２５ｍｍ程度の所望の薄肉ボトルを得ることができる。
また、延伸ひずみのないボトルは、高温のヒートセットが可能で、薄肉でありながら通常の肉厚のボトルとほぼ同様の耐熱性を付与することができる。
これにより、特に、ボトルヒール部に過延伸が生じ易い長方形ボトルや、温水殺菌洗浄が必要となるアセプティックボトル等に適したプラスチックボトル容器用プリフォームを実現することができる。

以下、本発明のプラスチックボトル容器用プリフォームを使用してボトル容器を延伸ブロー成形する場合の具体的な実施例を示す。
［実施例１］
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を押出機に供給して重量４５ｇのプリフォームを製造した。プリフォームには、胴部と底部の間に段付部を形成し、また、胴部と口部の間にストレート部を有する首下部を形成した。
プリフォームの肉厚は、胴部が約３．４ｍｍ、ストレート部が約２．３ｍｍ、段付部及び底部が約２．８ｍｍとした。また、ストレート部は長さ約７ｍｍとした。
このプリフォームをガラス転移点（Ｔｇ）以上の約１２０℃に加熱し、約１１０℃に加熱された金型内にセットして一段ブロー成形法により二軸延伸ブローを行い、その後、約４ＭＰａのエア供給圧でクーリングブローをして、内容量約２０００ｍｌ、平均肉厚約０．２５ｍｍのボトル容器を得た。

［比較例１］
実施例１と同様にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を重量４５ｇ使用し、胴部と底部の間に段付部がなく、胴部と口部の間に約３ｍｍの薄肉部（実施例１のストレート部に相当）を有する従来形状のプリフォームを製造した。
プリフォームの肉厚は、胴部が約３．９ｍｍとした。
このプリフォームを、通常のボトルと同様、約１１０℃に加熱するとともに、通常のボトルより低めの約８０℃に加熱した金型内にセットして一段ブロー成形法により二軸延伸ブローを行い、その後、通常のボトルと同様に、約３ＭＰａのエア供給圧でクーリングブローをして、内容量約２０００ｍｌ、平均肉厚約０．２５ｍｍのボトル容器を得た。

［比較例２］
比較例１と同様に段付部のないプリフォームを使用して、胴部の肉厚を３．５ｍｍに設定し、比較例１と同様の成形条件により、内容量約２０００ｍｌ、平均肉厚約０．２５ｍｍのボトル容器を得た。

［比較例３］
比較例１と同様に段付部のないプリフォームを使用して、胴部の肉厚を３．３ｍｍに設定し、比較例１と同様の成形条件により、内容量約２０００ｍｌ、平均肉厚約０．２５ｍｍのボトル容器を得た。

以上のボトル容器の肉厚分布を図７（ａ）及び（ｂ）に示す。
実施例１では、図７（ａ）に示すように、ボトル側面側の全体に亘って、肉厚がほぼ均一化しており、特に、ボトルの肩部やヒール部についても、他の部位と同様の肉厚となった。
この実施例１のボトル容器に約８０℃のシャワー温水リンスを約３０秒間行って容器の内容量を測定したところ、シャワー前よりも容器の内容量が２０ｍｌ減少し、収縮率は約１％であった。
平均肉厚が約０．３５ｍｍの通常のボトル容器に同様のシャワー温水リンスを行ったところ、容器の内容量は１７ｍｌ減少し、収縮率は約０．８％程度であった。

また、実施例１のボトル容器の結晶化度は、ウェスト部で約３３％程度であり、平均肉厚が約０．３５ｍｍの通常のボトル容器のウェスト部が約３４％程度で、ほぼ同様の値となった。
そこで、ＴＭＡによる無荷重変化量評価を行った。なお、ＴＭＡは、機種名ＤＭＳ６１００（セイコーインスツルメンツ株式会社製）を使用して行った。
実施例１のボトル容器のウェスト部をボトル横方向に幅５ｍｍのサンプルを切り出し、無加重（０ｋｇｆ）条件下で、昇温速度＝５℃／分で常温から加熱して標点間距離２０ｍｍ、幅５ｍｍのサンプルについてＴＭＡによる無加重変化量評価を行ったところ、変化量は加熱温度８０℃で約３０μｍ以下となった。これは、通常の０．３５ｍｍ肉厚のボトルの変化量が約２０μｍであるのとほぼ同様の値となった。
以上により、実施例１のボトル容器は、従来からの肉厚のボトル容器とほぼ同様の耐熱性を有していることがわかった。

一方、比較例１〜３では、図７（ｂ）に示すように、比較例１（ＰＦ肉厚３．９ｍｍ）、比較例２（ＰＦ肉厚３．５ｍｍ）、比較例３（ＰＦ肉厚３．３ｍｍ）のいずれも、肉厚分布が均一とならず延伸ひずみが生じてしまった。
比較例１では、局所延伸により、ボトル肩部の肉厚が薄くなり過ぎ、一方、ボトルヒール部は延伸不足により肉厚が大きくなり過ぎてしまった。
比較例２，３は、ほぼ同様の肉厚分布となっており、ボトル肩部とヒール部の肉厚が局所延伸により薄くなり過ぎ、ボトル底部が延伸されずに肉厚が過大に成っている。特に比較例２では、ボトルのヒール部のみが過延伸され、底部はまったく延伸されなかった。
また、この比較例１〜３のボトル容器に約８０℃のシャワー温水リンスを行ったところ、容器の内容量が６４ｍｌ減少し、収縮率は約３１％で、容量が３割以上収縮することがわかった。
さらに、比較例１〜３のボトルの結晶化度は、ウェスト部で約３２％程度で、実施例１のボトルの結晶化度とほぼ同様の値となった。そこで、実施例１の場合と同様の条件により、ＴＭＡによる無荷重変化量評価を行ったところ、変化量は加熱温度８０℃で約８０μｍとなり、実施例１の２．５倍以上、通常の肉厚のボトルの約４倍の変化量となった。

このように、プリフォームの重量が同一である実施例１と比較例１〜３とを対比すると、比較例１〜３では、ボトルの肩部やヒール部に局所的延伸，過延伸による延伸ひずみが生じ、ボトル全体の肉厚分布が不均一であるのに対し、実施例１では、容器全体の肉厚が均一化しており、プリフォームの全体が均一に延伸され、過延伸や局所的延伸が生じず、延伸ひずみがないことがわかる。
また、比較例１〜３では、薄肉化のためにヒートセットを低くしたために、結晶化度ではほぼ同様の値を示しながら、ボトルの耐熱性が劣化し、温水殺菌洗浄温度（約６５〜８０℃）に耐えられず容器が３割以上収縮したのに対し、実施例１では、ボトルの平均肉厚が薄肉化されているにも拘わらず、通常のボトルと同様の耐熱性が得られることがわかった。
以上により、実施例１では、ボトル全体に亘って肉厚が均一化され、ボトル肩部やヒール部についても局所的な延伸がなく、かつ、高い耐熱性が得られることがわかった。

なお、本発明のプラスチックボトル容器用プリフォームは、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、上記実施形態では、外形が断面ほぼ長方形状の偏平角筒状のボトル容器となっていたが、ボトル容器の外形は特に偏平角筒状のものに限られるものではない。
図８に示すように、断面長方形状のボトル容器（同図（ａ）参照）以外にも、断面ほぼ円形状の円筒状のボトル容器（同図（ｂ）参照）であってもよく、また、特に図示しないが、断面ほぼ正方形状のボトル容器であってもよく、角筒と円筒を組み合わせたボトル容器であっても本発明の適用を妨げるものではない。
また、上記実施形態では、容量が２０００ｍｌのボトル容器を示したが、本発明の適用にあたってボトル容器の容量は特に限定されるものではない。従って、例えば容量１０００ｍｌのボトル容器であっても、また、容量１５００ｍｌのボトル容器であっても本発明の適用を妨げない。

以上説明した本発明のプラスチックボトル容器用プリフォームは、プラスチックボトル容器の予備成形品であるポリエチレンテレフタレート等からなるプリフォーム（パリソン）に利用可能である。特に、白化が生じることなくボトル全体を均一に薄肉化でき、また、高温のヒートセットが可能となり、耐熱性にも優れたボトル容器を製造できることから、偏平ボトルやアセプティックボトル等に適したプラスチックボトル容器用プリフォームに利用できる。

本発明に係るプラスチックボトル容器用プリフォームの一実施形態を示す断面図である。図１に示すプリフォームの要部拡大図で、（ａ）はプリフォームの全体図、（ｂ）は首下部の拡大図、（ｃ）は段付部の拡大図である。図１に示すプリフォームの段付部の拡大図であり、段付部の傾斜角度を変更する態様を示している。本発明に係るプラスチックボトル容器用プリフォームを用いたボトル容器の製造工程を示す説明図である。本発明に係るプラスチックボトル容器用プリフォームの延伸状態を示す要部断面図であり、（ａ）は本発明のプリフォーム、（ｂ）は従来品のプリフォームを示している。本発明に係るプラスチックボトル容器用プリフォームにより製造したボトル容器の一例を示す外観図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）Ａ−Ａ線断面図、（ｅ）は底面図である。本発明に係るプラスチックボトル容器用プリフォームにより製造したボトル容器の肉厚分布を示すグラフであり、（ａ）は本発明のボトル容器、（ｂ）は従来品のボトル容器のものを示している。本発明に係るプラスチックボトル容器用プリフォームにより製造可能なボトル容器の外形例を示す正面図であり、（ａ）は長方形ボトル、（ｂ）は円形ボトルである。

符号の説明

１本発明に係るプリフォーム（パリソン）
２口部
３首下部
３ａストレート部
４プリフォーム胴部
５プリフォーム底部
５ａプリフォーム段付部
１０ボトル容器
１０ａ長方形ボトル
１０ｂ円形ボトル
１１ボトル首部
１２ボトル肩部
１３ボトル胴部（上）
１４ボトルウェスト部
１５ボトル胴部（下）
１６ボトルヒール部
１７ボトル底部
２０１従来のプリフォーム

Claims

筒状の胴部と、胴部の一端側に開口する口部と、胴部の他端側を閉塞する底部を備えた有底筒状をなし、延伸ブロー成形によりプラスチックボトル容器となるプリフォームであって、
胴部と底部の間に、胴部からほぼ同じ肉厚で連続し、内面及び外面がともに筒中心側に傾斜しつつ底部に連続する段付部を備えることを特徴とするプラスチックボトル容器用プリフォーム。
筒状の胴部と、胴部の一端側に開口する口部と、胴部の他端側を閉塞する底部を備えた有底筒状をなし、延伸ブロー成形によりプラスチックボトル容器となるプリフォームであって、
胴部と口部の間に、口部から連続し、胴部より肉薄のストレート部を経て胴部に連続する首下部を備えることを特徴とするプラスチックボトル容器用プリフォーム。
筒状の胴部と、胴部の一端側に開口する口部と、胴部の他端側を閉塞する底部を備えた有底筒状をなし、延伸ブロー成形によりプラスチックボトル容器となるプリフォームであって、
胴部と底部の間に、胴部からほぼ同じ肉厚で連続し、内面及び外面がともに筒中心側に傾斜しつつ底部に連続する段付部を備えるとともに、
胴部と口部の間に、口部から連続し、胴部より肉薄のストレート部を経て胴部に連続する首下部を備えることを特徴とするプラスチックボトル容器用プリフォーム。
請求項１又は３記載のプラスチックボトル容器用プリフォームであって、
胴部の肉厚（Ｔａ）と段付部の肉厚（Ｔｂ）の比が、１．０≦Ｔａ／Ｔｂ≦１．５であることを特徴とするプラスチックボトル容器用プリフォーム。
請求項１，３又は４記載のプラスチックボトル容器用プリフォームであって、
胴部の筒中心から肉厚中心までの半径（Ｒａ）と段付部の筒中心から肉厚中心までの半径（Ｒｂ）と胴部の肉厚（Ｔａ）が、Ｒｂ≦Ｒａ−Ｔａ／２であることを特徴とするプラスチックボトル容器用プリフォーム。
請求項２又は３記載のプラスチックボトル容器用プリフォームであって、
胴部の肉厚（Ｔａ）とストレート部の肉厚（Ｔｃ）の比が、１．２≦Ｔａ／Ｔｃ≦１．７であることを特徴とするプラスチックボトル容器用プリフォーム。
請求項２，３又は６記載のプラスチックボトル容器用プリフォームであって、
ストレート部の肉厚（Ｔｃ）と筒長手方向の長さ（Ｌａ）の比が、３≦Ｌａ／Ｔｃ≦５であることを特徴とするプラスチックボトル容器用プリフォーム。