JP2010042546A - プリフォームおよびプラスチックボトル - Google Patents

Abstract

【課題】プラスチックボトルの座屈強度を高めるとともに、重量を軽量化することが可能なプリフォーム、およびこのようなプリフォームにより作製されたプラスチックボトルを提供する。
【解決手段】プリフォーム１０は、底部外面１３ａと底部内面１３ｂとを有する底部１３と、胴部外面１２ａと胴部内面１２ｂとを有する胴部１２と、口部１１と、首下部１４とを備えている。胴部１２の肉厚ｔ₃は底部１３の肉厚ｔ₄より大きくなっており、底部外面１３ａと底部内面１３ｂは、その断面が各々同心状の円弧Ｃ_a、Ｃ_bを有している。また胴部内面１２ｂは、その断面が底部内面１３ｂの円弧両端１３ｓに接続された一対の平行線Ｐ_b1、Ｐ_b2からなり、胴部外面１２ａは、その断面が底部外面１３ａの円弧両端１３ｔに外方へ延びる一対の段部２１ａを介して接続された一対の平行線Ｐ_b3、Ｐ_b4からなっている。
【選択図】図３

Description

本発明は、底部外面と底部内面とを有する底部と、底部に連続して設けられ、胴部外面と胴部内面とを有する胴部と、口部と、口部と胴部との間に設けられた首下部とを備えたプラスチックボトル用のプリフォーム、およびこのようなプリフォームを２軸延伸ブロー成形することにより作製されたプラスチックボトルに関する。

従来より、ＰＥＴボトル等のプラスチックボトルを製造する際、まず射出成形によりプリフォームを作製し、次いでこのプリフォームを２軸延伸ブロー成形することにより、所定形状のプラスチックボトルを成形することが行われている。

図１０に、射出成形により作製される一般的なプリフォーム１０１を示す。図１０において、プリフォーム１０１は、口部１０２と、略円筒形状（正確には、若干の抜き勾配が設けられているため切頭円錐状である）の胴部１０４と、口部１０２と胴部１０４との間に設けられた首下部１０３と、略半球形状である底部１０５とを有している。

図１０において、プリフォーム１０１の胴部１０４は略均一な肉厚ｔ₀を有している。また底部１０５は全体として緩やかに肉厚が変化しており、この底部１０５のうち任意の部分の肉厚をｔ₁とする。また底部１０５最下部の肉厚をｔ₂とする。このとき、ｔ₀＞ｔ₁＞ｔ₂の関係にある。ここで胴部１０４の肉厚ｔ₀から底部１０５の肉厚ｔ₁、底部１０５の肉厚ｔ₁から底部１０５最下部の肉厚ｔ₂へは滑らかに厚みが変化している。なおｔ₂は、ｔ₀の約８０％程度乃至８０％以下が最適であることが知られている（特許文献１参照）。

またこのほか、特許文献２に記載された技術も知られている（図１１参照）。図１１に示すプリフォーム１０８において、胴部と底部との間に、外径及び厚みが縮小するテーパー部１０７が設けられている。これによりプラスチックボトルの重量を減量することができ、さらにプラスチックボトル底部を均一に延伸して薄肉化することが可能であるとしている。
特公昭６２−５４６９６号公報 特許第３０１１０５８号公報

ところで、近年、プラスチックボトルに用いるプラスチック材料を減らすこと（軽量化）が求められている。しかしながら図１０のプリフォーム１０１において、胴部１０４の肉厚ｔ₀を薄くするとブロー成形された後のプラスチックボトルの強度が弱くなるおそれがある。

一方、プリフォーム１０１の底部１０５はブロー成形した後もほとんど延伸されることなく厚肉のまま維持される。また底部１０５はプラスチックボトルの底部を形成する部分であるため、底部１０５の肉厚ｔ₁及びｔ₂を薄くしてもプラスチックボトルの強度が低下することにはならない。しかしながら、底部１０５の肉厚ｔ₁及びｔ₂を薄くすると、プリフォーム１０１を射出成形する際にゲート孔から流入した溶融プラスチックの流動抵抗が大きくなる。このため、成形されたプリフォーム１０１にヒケ、偏肉、またはショートショット等の不良が発生しやすくなる。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、プラスチックボトルの座屈強度を高めるとともに、プラスチックボトルの重量（すなわちプリフォームの重量）を軽量化することが可能なプリフォーム、およびこのようなプリフォームを２軸延伸ブロー成形することにより作製されたプラスチックボトルを提供することを目的とする。

本発明は、プラスチックボトル用のプリフォームにおいて、底部外面と底部内面とを有する底部と、底部に連続して設けられ、胴部外面と胴部内面とを有する胴部と、口部と、口部と胴部との間に設けられた首下部とを備え、胴部の肉厚は底部の肉厚より大きくなっており、底部の底部外面と底部内面は、その断面が各々同心状の円弧を有し、胴部の胴部内面は、その断面が底部の底部内面の円弧両端に接続された一対の平行線からなり、胴部の胴部外面は、その断面が底部の底部外面の円弧両端に外方へ延びる一対の段部を介して接続された一対の平行線からなることを特徴とするプリフォームである。

本発明は、底部の底部外面および底部内面は、各々３０°以上１８０°以下の中心角を有する円弧断面を有することを特徴とするプリフォームである。

本発明は、底部の底部外面および底部内面は、各々１８０°の中心角を有する円弧断面を有し、底部外面の断面は、円弧両端と一対の段部との間に介在された、一対の平行線を更に有することを特徴とするプリフォームである。

本発明は、胴部の肉厚をｔ₃とし、底部の肉厚をｔ₄としたとき、０．５ｔ₃＜ｔ₄＜ｔ₃の関係が成り立つことを特徴とするプリフォームである。

本発明は、底部のうち、一対の段部より下方に位置する部分の長さをｔ₅とし、プリフォーム全体の長さをｔ₆としたとき、０．０３ｔ₆＜ｔ₅＜０．４５ｔ₆の関係が成り立つことを特徴とするプリフォームである。

本発明は、プリフォームをブロー成形することにより作製されたことを特徴とするプラスチックボトルである。

以上のように本発明によれば、プリフォームの胴部の肉厚は底部の肉厚より大きくなっており、底部の底部外面と底部内面は、その断面が各々同心状の円弧を有し、胴部の胴部内面は、その断面が底部の底部内面の円弧両端に接続された一対の平行線からなり、胴部の胴部外面は、その断面が底部の底部外面の円弧両端に外方へ延びる一対の段部を介して接続された一対の平行線からなっている。このことにより、従来のプリフォームと比較した場合、２軸延伸ブロー成形後、プラスチックボトルの強度に対する影響が小さい底部の重量を相対的に軽くするとともに、プラスチックボトルの強度に対する影響が大きい胴部の重量を相対的に重くすることができる。したがって、２軸延伸ブロー成形後、プラスチックボトルの底部の厚みを相対的に薄くするとともに、胴部の厚みを相対的に厚くすることができ、プラスチックボトルの強度を高めることができる。さらに、プリフォーム（プラスチックボトル）の底部を薄くすることにより、従来のプリフォームと比較して、プラスチックボトルの全体重量を軽くすることができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態によるプリフォームを示す正面図であり、図２は、本実施の形態によるプリフォームの長手方向に沿う部分断面図である。図３は、本実施の形態によるプリフォームの底部周辺を示す拡大断面図であり、図４は、本実施の形態によるプラスチックボトルを示す垂直断面図である。図５は、プリフォームを加熱装置により加熱する工程を示す垂直断面図であり、図６は、プリフォームを２軸延伸ブロー成形により成形してプラスチックボトルを作製する工程を示す垂直断面図である。図７は、実施例１において、プラスチックボトルの底部、胴部、および肩部の重量割合を比較したグラフであり、図８は、本実施の形態によるプリフォームの変形例１における底部周辺を示す拡大断面図である。図９は、本実施の形態によるプリフォームの変形例２における底部周辺を示す拡大断面図である。

まず、図１乃至図３により本実施の形態によるプリフォームの概要について説明する。

図１および図２に示すプリフォーム１０は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリエチレン、ポリ乳酸等からなるプラスチック製ペレットを射出成形することにより作製されるものである。このプリフォーム１０は、口部１１と、略円筒形状の胴部１２と、胴部１２に連続して設けられた底部１３とを備えている。また口部１１と胴部１２との間に首下部１４が設けられている。

また口部１１外周には、プリフォーム１０を２軸延伸ブロー成形してプラスチックボトルを作製した後、図示しないキャップを螺合するためのねじ部１６が設けられている。さらに、口部１１外周のうち首下部１４との境界部分には、外方に突出する環状のフランジ部１７が形成されている。

また図２および図３に示すように、胴部１２は胴部外面１２ａと胴部内面１２ｂとを有するとともに、胴部１２全体として均一の肉厚ｔ₃を有している。

一方、図１乃至図３に示すように、底部１３は、略半球形状を有する底部薄肉部２０と、底部薄肉部２０と胴部１２との間に形成され、胴部１２側から底部薄肉部２０側に向けて徐々に径が細くなる環状段部２１とからなっている。このうち底部薄肉部２０は、全体として均一の肉厚ｔ₄を有している。

図２および図３に示すように、底部１３は、底部外面１３ａと底部内面１３ｂとを有している。図３に示すように、これら底部外面１３ａと底部内面１３ｂは、その断面（すなわち図２および図３に示すようにプリフォーム１０の長手方向に沿った垂直断面をいう。以下同様）が各々同心状の円弧Ｃ_aおよびＣ_bを有している。円弧Ｃ_aおよび円弧Ｃ_bの中心は、ともに中心点Ｏ₁であり、また円弧Ｃ_aおよび円弧Ｃ_bは、中心点Ｏ₁を中心として各々１８０°の中心角θを有している。この場合、底部１３のうち円弧Ｃ_aおよび円弧Ｃ_bによって取り囲まれる領域が、底部薄肉部２０に相当する。なお底部１３の底部外面１３ａおよび底部内面１３ｂの円弧Ｃ_aおよび円弧Ｃ_bは、各々３０°以上１８０°以下の任意の角度の中心角θを有していることが好ましく、中心角θは１８０°に限定されない。なお円弧Ｃ_aおよび円弧Ｃ_bの中心角θが３０°を下回ると、後述するように、プラスチックボトル４０の底部４３、胴部４２、および肩部４４の重量割合を算出した際（実施例１、図７参照）、胴部４２の重量割合を十分に大きくすることができず、プラスチックボトル４０の座屈強度を高めることができない。

他方、図２および図３に示すように、胴部１２の胴部内面１２ｂは、その断面が底部内面１３ｂの円弧Ｃ_bの両端１３ｓに環状段部２１内面を構成する一対の平行線Ｐ_b3、Ｐ_b4を介して接続された一対の平行線Ｐ_b1、Ｐ_b2からなっている。上述したように底部内面１３ｂの円弧Ｃ_bの中心角θは１８０°である。また、円弧Ｃ_bの直径は、一対の平行線Ｐ_b1、Ｐ_b2の間隔と等しい長さとなっている。さらに環状段部２１内面を構成する一対の平行線Ｐ_b3、Ｐ_b4は、胴部１２の胴部内面１２ｂを構成する一対の平行線Ｐ_b1、Ｐ_b2とそれぞれ互いに同一直線上に位置している。このように、一対の平行線Ｐ_b1、Ｐ_b2と円弧Ｃ_bの両端１３ｓとは、一対の平行線Ｐ_b3、Ｐ_b4を介してそれぞれ滑らかに接続されている。

また胴部１２の胴部外面１２ａは、その断面が一対の平行線Ｐ_a1、Ｐ_a2からなっている。この一対の平行線Ｐ_a1、Ｐ_a2は、外方へ延びる一対の段部２１ａを介して、上述した底部外面１３ａの円弧Ｃ_aの両端１３ｔに接続されている。すなわち円弧Ｃ_aの直径は、一対の平行線Ｐ_a1、Ｐ_a2の間隔より短くなっており、一対の平行線Ｐ_a1、Ｐ_a2と円弧Ｃ_aの両端１３ｔとの間に上述した一対の段部２１ａが介在されている。なお、一対の段部２１ａは、上述した底部１３の環状段部２１の外面の断面に対応する。

ところで、上述したように胴部１２は、全体として均一の肉厚ｔ₃を有している。また、底部１３の底部薄肉部２０は、全体として均一な肉厚ｔ₄（すなわち円弧Ｃ_aの半径の長さと円弧Ｃ_bの半径の長さとの差）を有している。この場合、胴部１２の肉厚ｔ₃と、底部１３の底部薄肉部２０の肉厚ｔ₄との間に、０．５ｔ₃＜ｔ₄＜ｔ₃の関係が成り立つことが好ましい。

これに対して前記２つの肉厚の関係が０．５ｔ₃＞ｔ₄となった場合、底部１３の底部薄肉部２０が薄くなりすぎるために、以下のような問題が生じる。すなわち、プリフォーム１０を射出成形により作製する際、金型のゲート部から金型空間のうち底部薄肉部２０に対応する部分へ向けて高圧の溶融樹脂が導入される。この際、金型空間のうち底部薄肉部２０に対応する部分が狭すぎるため、溶融樹脂により金型に過剰な圧力が加えられる。このことにより、金型のうち特にインコア（プリフォーム１０の内部空間を形成するための細長い雄型）に強い力が加わり、インコアの位置が中心軸からずれた状態でプリフォーム１０が成形されてしまう。このため、プリフォーム１０の厚みが周方向に均一にならずに偏肉と呼ばれる不具合が発生する。また、底部１３の底部薄肉部２０が薄過ぎる場合、プリフォーム１０をブロー成形してプラスチックボトル４０（図４参照）を作製する際、延伸ロッド６２（後述、図６参照）によってプリフォーム１０の底部１３が破られるおそれがある。

一方、前記２つの肉厚の関係がｔ₃＜ｔ₄となった場合、底部１３に、胴部１２から底部薄肉部２０側に向けて徐々に径が細くなる環状段部２１を形成することができない。この場合、プラスチックボトル４０をブロー成形する工程で、後述する加熱装置５０（図５参照）によってプリフォーム１０に熱が加えられた際、加えられた熱量の多くが比較的肉厚が薄い胴部１２の加熱に用いられる。これにより胴部１２の温度が比較的高くなるとともに、底部１３の温度が比較的低くなる。その後、プリフォーム１０を延伸すると、比較的高温の胴部１２が過剰に延伸し、白化してしまう。他方、比較的肉厚が厚い底部１３は相対的に低温なので十分に延伸しない。このため、プリフォーム１０をブロー成形した後、プラスチックボトル４０の底部４３に樹脂が必要以上に溜まり、厚くなりすぎてしまう。

また底部１３のうち、環状段部２１（すなわち垂直断面における一対の段部２１ａ）より下方に位置する部分のプリフォーム１０の軸方向に沿う長さをｔ₅とし、プリフォーム１０全体の長さをｔ₆としたとき、０．０３ｔ₆＜ｔ₅＜０．４５ｔ₆の関係が成り立つことが好ましい。なお、図１乃至図３に示す実施の形態において、環状段部２１より下方に位置する部分とは、底部１３の底部薄肉部２０に対応する。

これに対して前記長さの関係が０．０３ｔ₆＞ｔ₅となった場合、底部１３の底部薄肉部２０の大きさが小さすぎ、本発明による効果、すなわちプラスチックボトル４０の強度を高めること、およびプラスチックボトルの全体重量を軽量化することが困難になる。

一方、前記長さの関係がｔ₅＞０．４５ｔ₆となった場合、上述したようにプリフォーム１０を射出成形した際に偏肉と呼ばれる不具合が発生してしまう。すなわち、相対的に肉厚が薄い底部薄肉部２０の長さｔ₅が長すぎるため、プリフォーム１０を射出成形により作製する際、金型内部で局所的に溶融樹脂の圧力が高まる。これによりインコアが中心軸からずれた一方向に傾いてしまい、プリフォーム１０の厚みが周方向に均一にならない。

なお、上述した底部薄肉部２０の肉厚ｔ₄は、プリフォーム１０を成形する射出成形金型の加工誤差、射出成形金型の組み立て誤差、あるいは成形変形等のため、完全に均一にならない場合もある。経験上、肉厚ｔ₄に対して±４％程度の誤差が生じることが判っている。しかしながら、この程度の誤差があっても本発明の目的を達することができるため、この場合も均一な肉厚であるとして扱う。

また、本実施の形態において、図４に示すように、このようなプリフォーム１０を２軸延伸ブロー成形することにより作製されたプラスチックボトル４０も提供する。

図４において、プラスチックボトル４０は、口部４１と、口部４１下方に設けられた略円筒形状の胴部４２と、胴部４２に連続して設けられた底部４３とを備えている。また口部４１と胴部４２との間に肩部４４が設けられている。さらに口部４１外周には、図示しないキャップを螺合するためのねじ部４６（上述したプリフォーム１０のねじ部１６に対応する）が設けられ、口部４１外周のうちねじ部４６下方部分には、外方に突出する環状のフランジ部４７（上述したプリフォーム１０のフランジ部１７に対応する）が形成されている。

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。

まずＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製ペレットを図示しない射出成形機に投入し、このＰＥＴ製ペレットが射出成形機によって加熱溶融および加圧される。その後ＰＥＴ製ペレットは加圧された溶融プラスチックとなって、プリフォーム１０に対応する内部形状を有する射出成形金型内に射出される。

所定時間の経過後、射出成形金型内で溶融プラスチックが硬化し、プリフォーム１０が形成される。その後、射出成形金型を分離し、射出成形金型内から図１および図２に示すプリフォーム１０を取り出す。

プリフォーム１０は、次に加熱装置５０において加熱される（加熱工程：図５参照）。この加熱工程において、プリフォーム１０は、搬送手段５１によって口部１１を下方に向けた状態で搬送され、中心軸を中心に回転しながら、加熱装置５０のヒーター５２によって周方向に均等に加熱される。なお、符号５３は、ヒーター５２からの熱をプリフォーム１０側に反射させるための反射板、符号５４は、ヒーター５２からの熱を加熱装置５０外方へ逃がさないようにするための遮蔽部材である。

この加熱工程において、プリフォーム１０は加熱装置５０のヒーター５２によって例えば８０℃乃至１３０℃の温度に加熱される。

ところで一般に、図５に示す加熱装置５０において、プリフォーム１０のうち底部１３は、ヒーター５２から相対的に遠い位置にあるため、ヒーター５２から相対的に近い位置にある胴部１２に比べて加熱されにくい。これに対して、本実施の形態によれば、底部１３が肉厚の薄い底部薄肉部２０を有しているため、肉厚の薄い底部薄肉部２０を有さない従来のプリフォームと比較して、底部１３を十分に加熱することができる。これにより、従来のプリフォームと比較して、底部１３の温度を相対的に高くすることができるとともに、胴部１２の温度を同等ないし相対的に低く抑えることができる。したがって、その後、プリフォーム１０を延伸した際、相対的に温度が高い底部１３を従来のプリフォームと比較して大きく延伸させることができる。

加熱工程の後、加熱されたプリフォーム１０は、図示しない搬送装置によってブロー成形機６０に送られる。

次に、ブロー成形機６０に送られたプリフォーム１０は、ブロー成形機６０のブロー成形金型６１内に挿着される（図６）。その後、プリフォーム１０内に挿入された延伸ロッド６２からプリフォーム１０内へ高圧エアＧを供給するとともに、延伸ロッド６２が伸長することによってプリフォーム１０を延伸させ、２軸延伸ブロー成形が行なわれる（ブロー成形工程）。このようなブロー成形によって、図４に示す本実施の形態によるプラスチックボトル４０が得られる。

ところで、本実施の形態において、上述したように底部１３は、肉厚の薄い底部薄肉部２０を有している。このため、肉厚の薄い底部薄肉部２０を有さない従来のプリフォームと比較して、底部１３の温度が相対的に高くなっている。したがって、図６に示すブロー成形工程において底部１３を十分に延伸することができ、プラスチックボトル４０のうちプラスチックボトル４０全体の強度に影響が少ない底部４３を薄くすることができる。他方、上述したように従来のプリフォームと比較して、胴部１２の温度は同等ないし低く抑えられている。したがって、ブロー成形工程において、胴部１２の延伸量は従来のプリフォームより抑えられる。この結果、プラスチックボトル４０のうち、プラスチックボトル４０全体の強度に与える影響が大きい胴部４２を厚くすることができる。

次に、このようにして成形されたプラスチックボトル４０は、エア搬送手段またはネック搬送手段により、ブロー成形機６０から図示しない充填機内に搬送される。なおエア搬送手段とは、プラスチックボトル４０のフランジ部４７をレールに引っ掛けることによりプラスチックボトル４０を充填機内に搬送する手段であり、ネック搬送手段とは、円盤ホイールを介してプラスチックボトル４０を充填機内に搬送する手段である。

その後、充填機内でプラスチックボトル４０内に飲料（内容物）が充填される。このようにして飲料が充填された後、プラスチックボトル４０はキャップによって密閉され、さらにラベル等が付される。このようにしてプラスチックボトル４０と内容物とキャップとから構成される商品ボトルが製造される。

このように本実施の形態によれば、プリフォーム１０の胴部１２の肉厚ｔ₃は底部１３の肉厚ｔ₄より大きくなっており、底部１３の底部外面１３ａと底部内面１３ｂは、その断面が各々同心状の円弧Ｃ_a、Ｃ_bを有している。また胴部１２の胴部内面１２ｂは、その断面が底部１３の底部内面１３ｂの円弧両端１３ｓに接続された一対の平行線Ｐ_b1、Ｐ_b2からなっている。さらに胴部１２の胴部外面１２ａは、その断面が底部１３の底部外面１３ａの円弧両端１３ｔに外方へ延びる一対の段部２１ａを介して接続された一対の平行線Ｐ_a1、Ｐ_a2からなっている。

このことにより、従来のプリフォームと比較した場合、２軸延伸ブロー成形後、プラスチックボトル４０の強度に対する影響が小さい底部１３、４３の重量を相対的に軽くするとともに、プラスチックボトル４０の強度に対する影響が大きい胴部１２、４２の重量を相対的に重くすることができる。したがって、２軸延伸ブロー成形後、プラスチックボトル４０の胴部４２の厚みを相対的に厚くすることができ、プラスチックボトル４０の強度を高めることができる。さらに、プリフォーム１０の底部１３を薄くすることにより、従来のプリフォームと比較して、プラスチックボトル４０の全体重量を軽くすることができる。

（変形例１）
次に図８により、本実施の形態の変形例１について説明する。図８は、本実施の形態の変形例１によるプリフォームの底部周辺を示す拡大断面図である。図８に示す変形例１は、底部１３の底部外面１３ａおよび底部内面１３ｂの円弧Ｃ_aおよび円弧Ｃ_bの中心角θが異なるものであり、他の構成は図１乃至図３に示す実施の形態と同一である。図８において、図１乃至図３に示す実施の形態と同一部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

図８において、円弧Ｃ_aおよび円弧Ｃ_bは、中心点Ｏ₂を中心として各々１５０°の中心角θを有している。このように、底部１３の底部外面１３ａおよび底部内面１３ｂの円弧Ｃ_aおよび円弧Ｃ_bの中心角θは、１８０°に限らず、各々３０°以上１８０°以下の任意の角度の中心角θを有していても良い。

この場合であっても、図１乃至図３に示す実施の形態と同様の効果が得られる。

（変形例２）
次に図９により、本実施の形態の変形例２について説明する。図９は、本実施の形態の変形例２によるプリフォームの底部周辺を示す拡大断面図である。図９に示す変形例２は、底部１３の底部薄肉部２０と環状段部２１との間に、円筒部２２が形成されているものであり、他の構成は図１乃至図３に示す実施の形態と同一である。図９において、図１乃至図３に示す実施の形態と同一部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

すなわち底部１３は、略半球形状を有する底部薄肉部２０と、胴部１２に連続して形成され、胴部１２側から底部薄肉部２０側に向けて徐々に径が細くなる環状段部２１と、底部薄肉部２０と環状段部２１との間に形成され、底部薄肉部２０と同一の全体として均一な肉厚ｔ₄を有する円筒部２２とを有している。

図９に示す底部１３の断面において、底部１３の底部外面１３ａおよび底部内面１３ｂは、各々１８０°の中心角θを有する円弧Ｃ_aおよび円弧Ｃ_bを有している。また胴部１２の胴部内面１２ｂを構成する一対の平行線Ｐ_b1、Ｐ_b2と、環状段部２１内面を構成する一対の平行線Ｐ_b3、Ｐ_b4と、円筒部２２内面を構成する一対の平行線Ｐ_b5、Ｐ_b6とは、それぞれ互いに同一直線上に位置している。したがって、一対の平行線Ｐ_b1、Ｐ_b2と円弧Ｃ_bの両端１３ｓとは、一対の平行線Ｐ_b3、Ｐ_b4および一対の平行線Ｐ_b5、Ｐ_b6を介してそれぞれ滑らかに接続されている。

他方、底部外面１３ａの断面は、円弧Ｃ_aの両端１３ｔと一対の段部２１ａとの間に介在され、底部１３の円筒部２２の外面を構成する一対の平行線Ｐ_b7、Ｐ_b8を更に有している。胴部１２の胴部外面１２ａの一対の平行線Ｐ_a1、Ｐ_a2は、外方へ延びる一対の段部２１ａおよび一対の平行線Ｐ_b7、Ｐ_b8を介して、上述した底部外面１３ａの円弧Ｃ_aの両端１３ｔに接続されている。

なお、図９において、環状段部２１より下方に位置する部分とは、底部１３の底部薄肉部２０および円筒部２２の部分に対応する。

この場合であっても、図１乃至図３に示す実施の形態と同様の効果が得られる。

（実施例１）
次に、本発明の具体的実施例を説明する。
図１乃至図３に示す本実施の形態によるプリフォーム１０として、胴部１２の肉厚ｔ₃＝２．５０ｍｍ、底部１３の肉厚ｔ₄＝２．００ｍｍ、底部薄肉部２０の長さｔ₅＝３０ｍｍ、全体重量２４ｇのプリフォーム１０を、対応する射出成形金型を用いて作製した（このプリフォーム１０を実施例１という）。

これに対し図１０に示す従来のプリフォームとして、胴部の肉厚ｔ₀＝２．５０ｍｍ、底部最下部の肉厚ｔ₂＝２．００ｍｍ、全体重量２４ｇのプリフォームを、対応する射出成形金型を用いて作製した（このプリフォームを比較例１という）。

次に、実施例１によるプリフォーム１０を用いて、容量５００ｍｌ用のプラスチックボトル４０（図４参照）を２軸延伸ブロー成形法により作製した（以下、これを実施例１によるプラスチックボトル４０ともいう）。同様に、比較例１によるプリフォームを用いて、容量５００ｍｌ用のプラスチックボトルを２軸延伸ブロー成形法により作製した（以下、これを比較例１によるプラスチックボトルともいう）。この場合、ブロー成形金型は各々同一のものを使用した。

次に、実施例１によるプラスチックボトル４０および比較例１によるプラスチックボトルの座屈強度をそれぞれ測定した。この座屈強度の測定は、ＡＧＲ社製のテスター、ＴＯＰ ＬＯＡＤを使用して行った。この結果、実施例１によるプラスチックボトル４０の座屈強度は２８ｋｇｆとなり、比較例１によるプラスチックボトルの座屈強度（２２ｋｇｆ）を上回った。一般に、プラスチックボトルを収容した段ボールを段積みした際の荷重に耐えられるプラスチックボトルの座屈強度としては、２５ｋｇｆが目標値とされている。したがって、実施例１によるプラスチックボトル４０の座屈強度はこの目標値を上回るが、比較例１によるプラスチックボトルの座屈強度はこの目標値を下回った。

次に、実施例１によるプラスチックボトル４０および比較例１によるプラスチックボトルをそれぞれ水平方向に切断し、各プラスチックボトルの底部、胴部、および肩部の重量割合（底部、胴部、および肩部の合計重量を１００％とした場合における、各部分の重量割合）を算出した（図７参照）。図７から明らかなように、実施例１によるプラスチックボトル４０は、比較例１によるプラスチックボトルと比較して、底部１３に底部薄肉部２０を設けることにより座屈強度に影響を与える胴部４２の重量割合を大きくすることができ、これにより座屈強度が高められていると考えられる。

（実施例２）
次に、プリフォーム１０の胴部１２の肉厚ｔ₃と底部１３の肉厚ｔ₄との関係を調査した。

まず図１乃至図３に示す本実施の形態によるプリフォーム１０として、胴部１２の肉厚ｔ₃＝２．５０ｍｍ、底部１３の肉厚ｔ₄＝２．００ｍｍ、底部薄肉部２０の長さｔ₅＝３０ｍｍ、全長ｔ₆＝９０ｍｍのプリフォーム１０を、対応する射出成形金型を用いて作製した（このプリフォーム１０を実施例２という）。

これに対し比較例２のプリフォームとして、胴部の肉厚ｔ₃＝２．５０ｍｍ、底部の肉厚ｔ₄＝２．５０ｍｍ、全長ｔ₆＝９０ｍｍのプリフォームを、対応する射出成形金型を用いて作製した（このプリフォームを比較例２という）。すなわち比較例２のプリフォームは、実施例２のプリフォーム１０と異なり、プリフォームの胴部の厚みと底部の厚みとが互いに同一である。また、実施例２のプリフォーム１０と異なり、比較例２のプリフォームは、底部に底部薄肉部および環状段部が形成されていないものである。

一方、比較例３のプリフォームとして、胴部の肉厚ｔ₃＝２．５０ｍｍ、底部の肉厚ｔ₄＝１．００ｍｍ、底部薄肉部の長さｔ₅＝３０ｍｍ、全長ｔ₆＝９０ｍｍのプリフォームを、対応する射出成形金型を用いて作製した（このプリフォームを比較例３という）。すなわち比較例３のプリフォームは、実施例２のプリフォームと同様に、底部に底部薄肉部および環状段部が形成されているが、実施例２のプリフォーム１０と比較して、底部の肉厚ｔ₄を大幅に薄く形成したものである。

次に、実施例２のプリフォーム１０、比較例２のプリフォーム、および比較例３のプリフォームを用いて、それぞれ容量５００ｍｌ用のプラスチックボトル（図４参照）を２軸延伸ブロー成形法により作製した（以下、これらをそれぞれ、実施例２によるプラスチックボトル４０、比較例２によるプラスチックボトル、および比較例３によるプラスチックボトルともいう）。この場合、ブロー成形金型は各々同一のものを使用した。

この結果、まず比較例２のプリフォームは、底部の厚みが厚いため、底部が十分に延伸せず、他方、その胴部は過剰に延伸された。このため比較例２によるプラスチックボトルの肩部には、白化と呼ばれる不具合が発生した。また、実施例１に示す方法と同様にして座屈強度を測定したところ、比較例２によるプラスチックボトルの座屈強度は２０ｋｇｆであった。

また比較例３のプリフォームは、上述した偏肉と呼ばれる現象が発生し、プリフォームの胴部の厚みが周方向に均一にならなかった。このため比較例３のプリフォームを用いてプラスチックボトルをブロー成形する際に、肉厚の薄い部分が破裂してしまい、プラスチックボトルの形状に成形することができなかった。

他方、実施例２のプリフォームは、良好に成形することができ、実施例１に示す方法と同様にして座屈強度を測定したところ、実施例２によるプラスチックボトル４０の座屈強度は２８ｋｇｆであった。

（実施例３）
次に、底部１３のうち、一対の段部２１ａより下方に位置する部分の長さをｔ₅とプリフォーム１０全体の長さをｔ₆との関係を調査した。

まず図１乃至図３に示す本実施の形態によるプリフォーム１０として、胴部１２の肉厚ｔ₃＝２．５０ｍｍ、底部１３の肉厚ｔ₄＝２．００ｍｍ、底部薄肉部２０の長さｔ₅＝３０ｍｍ、全長ｔ₆＝９０ｍｍのプリフォーム１０を、対応する射出成形金型を用いて作製した（このプリフォーム１０を実施例３という）。

これに対し比較例４のプリフォームとして、胴部の肉厚ｔ₃＝２．５０ｍｍ、底部の肉厚ｔ₄＝２．５０ｍｍ、底部薄肉部の長さｔ₅＝２ｍｍ、全長ｔ₆＝９０ｍｍのプリフォームを、対応する射出成形金型を用いて作製した（このプリフォームを比較例４という）。すなわち比較例４のプリフォームは、実施例３のプリフォーム１０と比較して、底部薄肉部の長さｔ₅を大幅に短くしたものである（図８に示す変形例１において、底部薄肉部の長さｔ₅を大幅に短くしたものに相当する）。

一方、比較例５のプリフォームとして、胴部の肉厚ｔ₃＝２．５０ｍｍ、底部の肉厚ｔ₄＝１．００ｍｍ、底部薄肉部の長さｔ₅＝４５ｍｍ、全長ｔ₆＝９０ｍｍのプリフォームを、対応する射出成形金型を用いて作製した（このプリフォームを比較例５という）。すなわち比較例５のプリフォームは、実施例３のプリフォーム１０と比較して、底部薄肉部の長さｔ₅を大幅に長くしたものである（図９に示す変形例２において、円筒部を大幅に長くすることにより、底部薄肉部と円筒部との合計長さｔ₅を長くしたものに相当する）。

次に、実施例３のプリフォーム１０、比較例４のプリフォーム、および比較例５のプリフォームを用いて、それぞれ容量５００ｍｌ用のプラスチックボトル（図４参照）を２軸延伸ブロー成形法により作製した（以下、これらをそれぞれ、実施例３によるプラスチックボトル４０、比較例４によるプラスチックボトル、および比較例５によるプラスチックボトルともいう）。この場合、ブロー成形金型は各々同一のものを使用した。

この結果、まず比較例４のプリフォームは、外観上成形性が良好なプラスチックボトルを作製することができた。しかしながら、実施例１に示す方法と同様にして座屈強度を測定したところ、比較例４によるプラスチックボトルの座屈強度は２３ｋｇｆであり、目標値である２５ｋｇｆに届かなかった。

また比較例５のプリフォームは、肉厚が薄い部分（すなわち底部薄肉部２０および円筒部２２）が長すぎるため、上述した偏肉と呼ばれる現象が発生し、プリフォームの胴部の厚みが周方向に均一にならなかった。このため比較例５のプリフォームを用いてプラスチックボトルをブロー成形する際に、肉厚の薄い部分が破裂してしまい、プラスチックボトル形状に成形することができなかった。

他方、実施例３のプリフォームは、良好に成形することができ、実施例１に示す方法と同様にして座屈強度を測定したところ、実施例３によるプラスチックボトル４０の座屈強度は２８ｋｇｆであった。

本発明の一実施の形態によるプリフォームを示す正面図。 本発明の一実施の形態によるプリフォームの長手方向に沿う部分断面図。 本発明の一実施の形態によるプリフォームの底部周辺を示す拡大断面図。 本発明の一実施の形態によるプラスチックボトルを示す垂直断面図。 本発明の一実施の形態によるプリフォームを加熱装置により加熱する工程を示す垂直断面図。 本発明の一実施の形態によるプリフォームを２軸延伸ブロー成形により成形して、本発明の一実施の形態によるプラスチックボトルを作製する工程を示す垂直断面図。 実施例１において、プラスチックボトルの底部、胴部、および肩部の重量割合を比較したグラフ。 本発明の一実施の形態によるプリフォームの変形例１における底部周辺を示す拡大断面図。 本発明の一実施の形態によるプリフォームの変形例２における底部周辺を示す拡大断面図。 従来の一般的なプリフォームを示す断面図。 他の従来のプリフォームを示す断面図。

符号の説明

１０ プリフォーム
１１ 口部
１２ 胴部
１２ａ 胴部外面
１２ｂ 胴部内面
１３ 底部
１３ａ 底部外面
１３ｂ 底部内面
１３ｓ 底部内面の円弧両端
１３ｔ 底部外面の円弧両端
１４ 首下部
１６ ねじ部
１７ フランジ部
２０ 底部薄肉部
２１ 環状段部
２１ａ 段部
２２ 円筒部
３０ 射出成形金型
４０ プラスチックボトル
４１ 口部
４２ 胴部
４３ 底部
４４ 肩部
４６ ねじ部
４７ フランジ部
５０ 加熱装置
６０ ブロー成形機

Claims (6)

1. プラスチックボトル用のプリフォームにおいて、
   底部外面と底部内面とを有する底部と、底部に連続して設けられ、胴部外面と胴部内面とを有する胴部と、口部と、口部と胴部との間に設けられた首下部とを備え、
   胴部の肉厚は底部の肉厚より大きくなっており、
   底部の底部外面と底部内面は、その断面が各々同心状の円弧を有し、
   胴部の胴部内面は、その断面が底部の底部内面の円弧両端に接続された一対の平行線からなり、
   胴部の胴部外面は、その断面が底部の底部外面の円弧両端に外方へ延びる一対の段部を介して接続された一対の平行線からなることを特徴とするプリフォーム。
2. 底部の底部外面および底部内面は、各々３０°以上１８０°以下の中心角を有する円弧断面を有することを特徴とする請求項１記載のプリフォーム。
3. 底部の底部外面および底部内面は、各々１８０°の中心角を有する円弧断面を有し、底部外面の断面は、円弧両端と一対の段部との間に介在された、一対の平行線を更に有することを特徴とする請求項２記載のプリフォーム。
4. 胴部の肉厚をｔ₃とし、底部の肉厚をｔ₄としたとき、０．５ｔ₃＜ｔ₄＜ｔ₃の関係が成り立つことを特徴とする請求項１記載のプリフォーム。
5. 底部のうち、一対の段部より下方に位置する部分の長さをｔ₅とし、プリフォーム全体の長さをｔ₆としたとき、０．０３ｔ₆＜ｔ₅＜０．４５ｔ₆の関係が成り立つことを特徴とする請求項１記載のプリフォーム。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項記載のプリフォームをブロー成形することにより作製されたことを特徴とするプラスチックボトル。

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