JP2016150516A - プリフォーム、プラスチックボトル、及びプラスチックボトルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プリフォームからブロー成形機で軽量化ボトルが成形される際のブロー成形性が良好なプリフォーム、プラスチックボトル、及びプラスチックボトルの製造方法を提供する。【解決手段】有底筒状のプリフォーム１において、サポートリング１２を有する口部１０と、サポートリング１２に連接する胴部２０とを備え、胴部２０の全長（胴部２０の高さＨ２）に対するサポートリング１２の直下からの距離Ｈを比率で表した胴部首下距離をＸとし、胴部首下距離がＸの位置における胴部２０の断面積比をＹとし、断面積比は、胴部２０の内で、断面積の最も小さい箇所が０％で、断面積の最も大きい箇所が１００％であり、横軸を胴部首下距離、縦軸を断面積比として得られる胴部首下距離−断面積比特性において、極小値を有するＶ字型の胴部首下距離−断面積比特性曲線を示す。【選択図】図２

Description

本発明は、プリフォーム、プラスチックボトル、及びプラスチックボトルの製造方法に関し、より詳細には、軽量化されたプリフォーム、プラスチックボトル、及びプラスチックボトルの製造方法に関する。

例えば、飲料が充填される容器としてプラスチックボトルが用いられる。プラスチックボトルの製造には、射出成形機等で、樹脂から試験管状のプリフォームを成形し、プリフォームをブロー成形機でボトル状に成形する方法が多く用いられる。

プラスチックボトルの生産量は年々増加傾向にある。一方で、省資源化、ごみの減量化や、輸送時の環境負荷低減等による、エネルギー使用量、及び二酸化炭素排出量の低減の観点から原料の使用量を削減することによるプラスチックボトルの軽量化が取り組まれている。

プラスチックボトルの重量の大小は、延伸ブロー成形の前におけるプリフォームの樹脂の重量によるので、プリフォームが軽量化されることによってプラスチックボトルも軽量化される。しかしながら、プラスチックボトルを軽量化しようとするとプラスチックボトルの肉厚が全体的に薄くなるため、プラスチックボトルを成形するための条件がより厳しくなる。したがって、軽量化されたプラスチックボトルを良好に成形するためのプリフォームを設計する必要が生じる。

特許文献１には、開放端を構成するネック部と、ネック部に接続される管状の胴部と、閉鎖端を構成し、閉鎖端に向かうにつれて外径が狭まる略円錐形状を有する底部と、胴部と底部とを接続する屈曲部とを備え、胴部の中心軸に対して直交する方向における屈曲部の厚みが略一定である、樹脂成型ボトル用プリフォームが開示されている。

特開２０１３−２２６７０９号公報

特許文献１の樹脂成型ボトル用プリフォームによれば、底部を略円錐形とすることによって、半球状の底部を有するプリフォームと比べて樹脂量を低減することができるので、軽量かつ薄肉の樹脂ボトルを実現できるとされている。更に、胴部の中心軸と直交する方向における屈曲部の厚みを略一定とすることで、屈曲部の各部の熱吸収を均一化することができるので、樹脂ボトルのうち屈曲部に対応する箇所の白化を抑制し、歩留まりを向上させることが可能となるとされている。

しかしながら、特許文献１では、底部の樹脂量が低減されているに過ぎず、プラスチックボトルをより軽量化するには限界がある。そして、特許文献１の樹脂成型ボトル用プリフォームでは、プリフォームの底部からプラスチックボトルの底（ヒール）部までの距離が長く、その分だけ延伸倍率が高くなるので、薄肉化し、時には白化してしまう。更に、特許文献１では、底部の径の狭まり方や、屈曲部の局面の曲率等といった具体的な形状が何ら開示されておらず、プラスチックボトルを軽量化する方法を一般化することができない。そして、特許文献１では、プリフォームからブロー成形機で軽量化ボトルが成形される際のブロー成形性についての記載乃至示唆が一切ない。そこで本発明の目的は、プリフォームからブロー成形機で軽量化ボトルが成形される際のブロー成形性が良好なプリフォーム、プラスチックボトル、及びプラスチックボトルの製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、有底筒状のプリフォームにおいて、サポートリングを有する口部と、前記サポートリングに連接する胴部とを備え、前記胴部の全長に対する前記サポートリングの直下からの距離を比率で表した胴部首下距離をＸとし、前記胴部首下距離がＸの位置における前記胴部の断面積比をＹとし、前記断面積比は、前記胴部の内で、断面積の最も小さい箇所が０％で、前記断面積の最も大きい箇所が１００％であり、横軸を前記胴部首下距離、縦軸を前記断面積比として得られる胴部首下距離−断面積比特性において、極小値を有するＶ字型の胴部首下距離−断面積比特性曲線を示すことを特徴とする。

更に、前記極小値が７％以上、１５％以下の範囲であることを特徴とする。

更に、前記極小値を示す前記胴部首下距離よりＸが大の位置、かつ５％≦Ｙ≦５０％の範囲において、前記胴部首下距離−断面積比特性曲線は、Ｙ＝６Ｘ以上、Ｙ＝３５Ｘ以下の傾きを有することを特徴とする。

更に、前記極小値が最小値であることを特徴とする。

更に、本発明に係るプラスチックボトルは、上述のプリフォームがブロー成形機でボトル状に成形されることを特徴とする。

更に、前記ブロー成形機による成形が、縦方向の延伸倍率が２．４倍以上、４．０倍以下、横方向の延伸倍率が２．４倍以上、６．０倍以下の二軸延伸ブロー成形であることを特徴とする。

更に、前記胴部の成形後の厚さが０．０７ｍｍ以上、０．２５ｍｍ以下であることを特徴とする。

更に、前記極小値を示す部分が、水平方向に対して傾斜を有する肩部を形成することを特徴とする。

更に、本発明に係るプラスチックボトルの製造方法は、サポートリングを有する口部と、前記サポートリングに連接する胴部とを備え、前記胴部の全長に対する前記サポートリングの直下からの距離を比率で表した胴部首下距離をＸとし、前記胴部首下距離がＸの位置における前記胴部の断面積比をＹとし、前記断面積比は、前記胴部の内で、断面積の最も小さい箇所が０％で、前記断面積の最も大きい箇所が１００％であり、横軸を前記胴部首下距離、縦軸を前記断面積比として得られる胴部首下距離−断面積比特性において、極小値を有するＶ字型の胴部首下距離−断面積比特性曲線を示すプリフォームを製造する工程と、前記プリフォームをブロー成形機でボトル状に成形する工程とを備えることを特徴とする。

本発明に係る構成によれば、有底筒状のプリフォームにおいて、サポートリングを有する口部と、サポートリングに連接する胴部とを備え、胴部の全長に対するサポートリングの直下からの距離を比率で表した胴部首下距離をＸとし、胴部首下距離がＸの位置における胴部の断面積比をＹとし、断面積比は、胴部の内で、断面積の最も小さい箇所が０％で、断面積の最も大きい箇所が１００％であり、横軸を胴部首下距離、縦軸を断面積比として得られる胴部首下距離−断面積比特性において、極小値を有するＶ字型の胴部首下距離−断面積比特性曲線を示すので、プリフォームからブロー成形機で軽量化ボトルが成形される際のブロー成形性を良好にすることができる。

更に、極小値が７％以上、１５％以下の範囲である構成によれば、プリフォームからブロー成形機で軽量化ボトルが成形される際のブロー成形性をより良好にすることができる。

更に、極小値を示す胴部首下距離よりＸが大の位置、かつ５％≦Ｙ≦５０％の範囲において、胴部首下距離−断面積比特性曲線は、Ｙ＝６Ｘ以上、Ｙ＝３５Ｘ以下の傾きを有する構成によれば、プリフォームからブロー成形機で軽量化ボトルが成形される際のブロー成形性をより良好にすることができる。

更に、極小値が最小値である構成によれば、プリフォームからブロー成形機で軽量化ボトルが成形される際のブロー成形性をより良好にすることができる。

更に、本発明に係るプラスチックボトルは、上述のプリフォームがブロー成形機でボトル状に成形されるので、プリフォームから良好なブロー成形性で軽量化されたプラスチックボトルを成形することができる。

更に、ブロー成形機による成形が、縦方向の延伸倍率が２．４倍以上、４．０倍以下、横方向の延伸倍率が２．４倍以上、６．０倍以下の二軸延伸ブロー成形である構成によれば、プリフォームからより良好なブロー成形性で軽量化されたプラスチックボトルを成形することができる。

更に、胴部の成形後の厚さが０．０７ｍｍ以上、０．２５ｍｍ以下である構成によれば、プリフォームからより良好なブロー成形性で軽量化されたプラスチックボトルを成形することができる。

更に、極小値を示す部分が、水平方向に対して傾斜を有する肩部を形成する構成によれば、プリフォームからより良好なブロー成形性で軽量化されたプラスチックボトルを成形することができる。

更に、本発明に係るプラスチックボトルの製造方法は、サポートリングを有する口部と、サポートリングに連接する胴部とを備え、胴部の全長に対するサポートリングの直下からの距離を比率で表した胴部首下距離をＸとし、胴部首下距離がＸの位置における胴部の断面積比をＹとし、断面積比は、胴部の内で、断面積の最も小さい箇所が０％で、断面積の最も大きい箇所が１００％であり、横軸を胴部首下距離、縦軸を断面積比として得られる胴部首下距離−断面積比特性において、極小値を有するＶ字型の胴部首下距離−断面積比特性曲線を示すプリフォームを製造する工程と、プリフォームをブロー成形機でボトル状に成形する工程とを備えるので、プリフォームから良好なブロー成形性で軽量化されたプラスチックボトルを製造することができる。

本実施形態に係るプリフォームの一例が示された正面図である。 図１のプリフォームの断面図である。 比較例のプリフォームが示された断面図である。 本実施形態に係るプリフォーム、及び比較例のプリフォームにおけるそれぞれの胴部の断面積比の変化が示されたグラフである。 プリフォームを製造するための射出成形装置の一例が示された概略図である。 プリフォームの加熱装置の一例が示された断面図である。 プリフォームと、ブロー成形後のＰＥＴボトルとが模式的に示された断面図である。 本実施形態に係るプリフォームから形成されたＰＥＴボトルが示された正面図である。 本実施形態に係るプリフォームから形成された別のＰＥＴボトルが示された正面図である。

以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施形態の詳細を説明する。まず、本実施形態に係るＰＥＴ（PolyEthylene Terephthalate：ポリエチレンテレフタラート）ボトル成形用のプリフォーム１（予備成形体）の構成を詳細に説明する。図１は本実施形態に係るプリフォーム１の一例が示された正面図である。更に、図２は図１のプリフォーム１の断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、プリフォーム１の一端側の開放された側が上を向いた図１の状態におけるプリフォーム１の口部１０を上とする。

本実施形態に係るプリフォーム１は、一端側が開放された有底筒状であって、開放された側の口部１０と、底の側の胴部２０とを備える。口部１０は、その上端に円形の開口部１１を有するとともに外方に突出する環状のサポートリング１２をその下端に有する。

口部１０の外周にはブロー成形機でプリフォーム１がボトル状に成形された後に図示せぬ蓋が取り付けられるためのねじ部１３が設けられる。口部１０は、ブロー成形機による成形後もその形状が変化しない。したがって、プリフォーム１の口部１０の外径ＯＤ（ねじ谷径に相当）、及び内径ＩＤ（図２参照）は例えば、飲料用のＰＥＴボトルで標準的に用いられている寸法とされることが好ましい。

口部１０は例えば、ＰＣＯ１８１０規格や、ＰＣＯ１８８１規格に対応した寸法とされると良い。より具体的に、口部１０の内径ＩＤは２１．７４ｍｍ±０．１３ｍｍであることが好ましい。更に、口部１０の外径ＯＤは２４．９４ｍｍ±０．１３ｍｍであることが好ましい。なお、サポートリング１２の下面から口部１０の上端までの距離が口部１０の高さＨ１である。より具体的に、口部１０の高さＨ１は２１．００ｍｍ±０．２５ｍｍ（ＰＣＯ１８１０規格）、及び１７．００ｍｍ±０．２５ｍｍ（ＰＣＯ１８８１規格）のいずれかであることが好ましい。

胴部２０は、円筒状であって、ブロー成形の際に、ボトルの形状となるように膨らむ部分である。胴部２０は、口部１０（サポートリング１２の下面）に連接された首部２１と、首部２１に連設された胴中部２２と、胴中部２２に連設された底部２３とを有する。

本実施形態に係るプリフォーム１の特徴として首部２１は、口部１０の側から胴中部２２の側に向かってその外径、及び内径がともに縮径して円錐台状に構成される。すなわち、首部２１の上端（サポートリング１２の直下）における胴径Ｄ１より首部２１の下端における胴径Ｄ２は小である（図２参照）。

更に、首部２１の上端付近の肉厚Ｔ１が均一である構成には限定されないものの、図２に例示されたように首部２１の上端付近には、肉厚Ｔ１が均一とされた領域が予め定められた範囲に設けられると良い。そして、均一な肉厚Ｔ１の領域の下側では更に、肉厚Ｔ１が均一に構成されていても構わないものの、本実施形態に係るプリフォーム１の特徴を有する首部２１は、プリフォーム１からボトル状に成形される際のブロー成形性を良好にする観点から図２に例示されたように口部１０の側から胴中部２２の側に向かって厚みが増すように構成されると良い。すなわち、首部２１の上端における肉厚Ｔ１より首部２１の下端における肉厚Ｔ２は大である（図２参照）。なお、ここでの胴径Ｄ１や、胴径Ｄ２は肉厚Ｔ１や、肉厚Ｔ２の中心における直径である。

胴中部２２の胴径Ｄ２、及び肉厚Ｔ２は上下方向にほとんど変化しない略真円筒形状である（図２参照）。ただし、胴中部２２には、プリフォーム１の作製の際に用いられるここでは図示せぬ射出成形装置の金型からの取り出しを容易にするための傾斜である抜き勾配が設けられていても良く、胴径Ｄ２、及び肉厚Ｔ２が上下方向にわずかに変化していても良い。

底部２３は外方に湾曲した略半球状に構成されている。なお、底部２３は、円錐形状であったり、角に丸みを持った円柱形状であったり、その他の形状であっても良い。底部２３には、プリフォーム１が射出成形によって作製される際の溶融樹脂の流入口（ゲート）において付随的に形成された固化した部分が付着する。図１、及び図２には、その部分が切り取られた後の形態が示されている。

胴中部２２の胴径Ｄ２は１２ｍｍ以上、２５ｍｍ以下であることが既存の装置を用いることができることから好ましい。更に、サポートリング１２の下面から底部２３の下端までの距離が胴部２０の高さＨ２である。高さＨ２は３５ｍｍ以上、７４ｍｍ以下であることが既存のブロー成形機を用いることができることから好ましい。

ここで、本実施形態に係るプリフォーム１の特徴を有していない比較例について説明する。図３は、比較例のプリフォーム１００が示された断面図である。

比較例のプリフォーム１００は、プリフォーム１と同様に口部１１０と、胴部１２０とを備えており、そして、胴部１２０は、首部１２１と、胴中部１２２と、底部１２３とを有している。しかしながら、比較例のプリフォーム１００は、胴部１２０、特に首部１２１の形状が、プリフォーム１とは異なる。すなわち、比較例のプリフォーム１００の胴部１２０はその外径が寸胴に形成されている。その一方で、比較例のプリフォーム１００の首部１２１は、口部１１０の側から胴中部１２２の側に向かって厚みが増すように構成されている。すなわち、首部１２１の上端における肉厚Ｔ３より首部１２１の下端における肉厚Ｔ４は大である。

なお、比較例のプリフォーム１００の形状は、図３に例示された胴部１２０の外径が寸胴に形成されたものとは限らない。例えば、口部１１０の側から胴中部１２２の側に向かって首部１２１の外径が縮径しつつそれ以上に厚みが増すように構成されたものも本実施形態に係るプリフォーム１の特徴を有しておらず、比較例のプリフォーム１００に含まれる。

次に、本実施形態に係るプリフォーム１の有する特徴について詳細に説明する。図４は、本実施形態に係るプリフォーム１、及び比較例のプリフォーム１００におけるそれぞれの胴部２０、及び胴部１２０の断面積比の変化が示されたグラフである。図４において、本実施形態に係るプリフォーム１については実線ｅで示され、比較例のプリフォーム１００については点線ｃで示されている。

本実施形態に係るプリフォーム１の特徴を表すための指標としては正規化（無次元化）された値が用いられる。より詳細には、胴部２０の高さＨ２（全長）（図１参照）に対するサポートリング１２の直下からの距離Ｈ（図２参照）が比率で表された胴部首下距離がＸとされ、胴部首下距離がＸの位置における胴部２０の断面積比がＹとされる。

すなわち、胴部首下距離とは、サポートリング１２の直下の位置が０％、底部２３の下端の位置が１００％とされたときの胴部２０におけるサポートリング１２の直下（Ｘ＝０％）からの距離が比率で表されたものである（０％≦Ｘ≦１００％）。そして、断面積比は、胴部２０（０％≦Ｘ≦１００％）の内で、水平方向の断面積の最も小さい箇所が０％で、水平方向の断面積の最も大きい箇所が１００％とされる。

なお、断面積の値は、当該箇所、例えばサポートリング１２の直下からの距離Ｈ、すなわち胴部首下距離がＸの位置における胴径Ｄと肉厚Ｔとから求められる（図２参照）。更に、胴部首下距離がＸの位置における胴部２０の断面積がＳ、断面積の最も小さい箇所の値がＳｍｉｎ、最も大きい箇所の値がＳｍａｘであるときに、（Ｓ−Ｓｍｉｎ）／（Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ）の計算式によって断面積比を求めることができる。なお、本実施形態で用いられる断面積、及び断面積比はその算出において底部２３を除いたものとされる。

本実施形態において用いられる指標では、胴部首下距離が用いられることによってプリフォーム１の長さの違いによらずその特徴を一般化することができる。更に、断面積が用いられることによって、胴径Ｄ、及び肉厚Ｔの両方の因子が加味された特徴を表すことができる。そして、断面積比が用いられることによって胴径Ｄ、及び肉厚Ｔの大小によらず特徴を集約することができる。

比較例のプリフォーム１００では、胴部１２０の上端（Ｘ＝０％）付近において断面積が最も小さく、断面積比が０％となっている。そして、上述のように、口部１１０の側から胴中部１２２の側に向かって肉厚Ｔ３から肉厚Ｔ４へと厚みが増すように首部１２１が構成されている（図３参照）。このため、Ｘ＝５％付近から２５％付近へと大きくなるにつれて断面積比が、０％から１００％へと増加し、その傾向は、シグモイド曲線形状を示す。そして、胴中部１２２においては肉厚Ｔ４で厚みが一定であるため断面積比が、１００％のまま一定で推移する。

これに対して、プリフォーム１では、胴部２０の上端（Ｘ＝０％）付近における断面積が最小ではなく、断面積比が０％とはならない。上述のように、口部１０の側から胴中部２２の側に向かって肉厚Ｔ１が一定で、胴径Ｄ１から胴径Ｄ２へと縮径するように首部２１の上側が構成される（図２参照）。このため、Ｘ＝０％から１０％付近へと大きくなるにつれて断面積比が減少していったん０％になる。なお、この傾向は、プリフォーム１が軽量であるほど顕著になりやすい。一方で、その下側では、口部１０の側から胴中部２２の側に向かって肉厚Ｔ１から肉厚Ｔ２へと厚みが増すように首部２１が構成される（図２参照）。このため、Ｘ＝１０％付近から２５％付近へと大きくなるにつれて断面積比が、０％から１００％へと増加する。なお、胴中部２２においては肉厚Ｔ２で厚みが一定であるため断面積比が、１００％のまま一定で推移する。

このように、プリフォーム１は、口部１０の側から胴中部２２の側に向かって首部２１が縮径することによって効果的に軽量化が図られ、大きく延伸される胴中部２２の側の厚みが増すことによって適切な延伸性を有するように構成されている。このため、本実施形態に係るプリフォーム１は、横軸を胴部首下距離、縦軸を断面積比として得られる胴部首下距離−断面積比特性において、極小値を有するＶ字型の胴部首下距離−断面積比特性曲線を示す。このような特性を有することによって、プリフォーム１からブロー成形機で軽量化ボトルが成形される際のブロー成形性を良好にすることができる。なお、プリフォーム１は、ブロー成形性だけでなく、射出成形性や、搬送適性が加味された上での設計がなされたものである。したがって、本実施形態に係るプリフォーム１は原料から製品となるまで総合的に優れた性能を発揮するものである。

プリフォーム１は、極小値がＸ＝７％以上、１５％以下の範囲であるように構成されることが好ましい。このように構成されることによって、プリフォーム１を効果的に軽量化することができるとともに、この範囲外においてより延伸性を有するようにすることができる。したがって、プリフォーム１からブロー成形機で軽量化ボトルが成形される際のブロー成形性をより良好にすることができる。

更に、プリフォーム１は、極小値を示す胴部首下距離よりＸが大の位置、かつ５％≦Ｙ≦５０％の範囲において、胴部首下距離−断面積比特性曲線は、Ｙ＝６Ｘ以上、Ｙ＝３５Ｘ以下の傾きを有するように構成されることが好ましい。このように構成されることによって、プリフォーム１からブロー成形機で軽量化ボトルが成形される際のブロー成形性をより良好にすることができる。胴部首下距離−断面積比特性曲線の傾きがＹ＝６Ｘより小の場合には、首部２１の胴中部２２の側が延伸されにくくなり、Ｙ＝３５Ｘより大の場合には、首部２１の中で、延伸されやすい部分と延伸されにくい部分との２つの領域が明確に分離してしまい、ブロー成形性が低下して好ましくない。

なお、プリフォーム１が有する胴部首下距離−断面積比特性曲線におけるＶ字型の底の部分は、少なくとも極小値であれば良く、プリフォーム１の全長（ただし、底部２３を除く）を通じた最小値であることがより好ましい。このような構成によれば、プリフォーム１からブロー成形機で軽量化ボトルが成形される際のブロー成形性をより良好にすることができる。

次に、本実施形態に係るプリフォーム１の製造方法の一例を詳細に説明する。図５は、プリフォーム１を製造するための射出成形装置３０の一例が示された概略図である。射出成形装置３０は、ホッパドライヤ３１と、ホッパ３２と、加熱シリンダ３３と、金型３４とを備える。

ホッパドライヤ３１は、プリフォーム１の主原料となる例えばペレット形状の成形材料の投入口である。ホッパドライヤ３１は、成形材料を乾燥した後にホッパ３２に送り出すように構成される。ホッパドライヤ３１は投入された成形材料を予め定められた水分率まで乾燥することができれば良く、例えば、熱風乾燥型や、除湿熱風乾燥型、減圧伝熱乾燥型であっても良い。

射出成形装置３０は、ホッパ３２に投入された成形材料が、加熱シリンダ３３で溶融可塑化され、金型３４に送り出されるように構成される。筒状の加熱シリンダ３３は、外周に図示せぬヒータを備えるとともに、内部には、金型３４への射出用の図示せぬスクリュを備える。加熱シリンダ３３は、ヒータからの伝熱によって成形材料を例えば２７０℃〜３００℃に加熱させるように構成される。

複数に分割されて構成される金型３４には、成形品としてのプリフォーム１の形状に該当する空間部分であるキャビティ３５が形成される。なお、キャビティ３５は、本実施形態に係るプリフォーム１の特徴を有する形状に対応するように形成される。加熱シリンダ３３から射出された成形材料はキャビティ３５に注入されるように構成される。金型３４には、金型３４を加熱する図示せぬヒータと、金型３４を冷却する図示せぬ冷却機とが設けられる。金型３４は、ヒータによって加熱されたキャビティ３５に溶融した成形材料が注入、及び加圧された後に冷却機によって冷却され、プリフォーム１が成形されるように構成される。

このような射出成形装置３０が用いられてプリフォーム１が製造される。まず、射出成形装置３０のホッパドライヤ３１で乾燥された上でホッパ３２に投入されたＰＥＴ樹脂が加熱シリンダ３３で溶融可塑化されて、金型３４に射出される。ＰＥＴ樹脂が、加熱シリンダ３３から金型３４のキャビティ３５に射出、及び加圧された後に冷却機によって冷却されることによってプリフォーム１が成形される。

なお、成形されたプリフォーム１は、箱積み、いわゆるパレタイジングされて倉庫等でいったん保管されても良く、そのまま、引き続き、次の工程へと進められても良い。すなわち、プリフォーム１の成形と、ブロー成形とが別の場所や装置で行われる、いわゆるコールドパリソン方式（２ステージ方式）であっても良く、プリフォーム１の成形と、ブロー成形とが同じの場所や装置で行われる、いわゆるホットパリソン方式（１ステージ方式）であっても良い。更に、プリフォーム１の成形から内容物の充填等に至るまでの製造工程がインラインで連続的なものであっても良い。

次に、本実施形態に係るプリフォーム１からボトル状に成形する方法の一例を詳細に説明する。プリフォーム１がボトル状に成形されるにあたってまず、プリフォーム１の加熱が行われる。図６は、プリフォーム１の加熱装置４０の一例が示された断面図である。なお、図６は、プリフォーム１の搬送方向に対して垂直方向の断面を示す。

加熱装置４０は、搬送装置４１と、ヒータ４２とを備える。搬送装置４１は、プリフォーム１を周方向に均等に加熱するために、プリフォーム１の軸を中心に回転させながら搬送するように構成される。ヒータ４２は、複数の例えばハロゲンランプによって構成され、ブロー成形に適した温度例えば８０℃〜１４０℃にプリフォーム１を加熱するように構成されている。更に、加熱装置４０は、ヒータ４２からの熱をプリフォーム１に反射させるための反射板４３や、ヒータ４２からの熱を加熱装置４０の外方へ逃がさないようにするための遮蔽部材４４等を備えていても良い。なお、図６の加熱装置４０では、プリフォーム１は口部１０が下側を向いた状態で搬送、及び加熱されている。

ここで、胴部首下距離−断面積比特性において極小値を示す箇所は首部２１の内で、口部１０の側から胴中部２２の側に向かって縮径している部分である。このような縮径している部分は、ヒータ４２との位置関係がより遠くなるので、縮径していない部分より温まりにくく、ブロー成形によって延伸されにくい。

一方で、胴部首下距離−断面積比特性において断面積比が極小値から増加を示す箇所は首部２１の内で、口部１０の側から胴中部２２の側に向かって厚みが増している部分である。厚肉の部分は、プリフォーム１の熱容量がより大きくなるため、ヒータ４２によってより温まりにくくなる半面で、いったん温まると冷めにくくなる。したがって、首部２１の内で、胴中部２２の側はブロー成形によって延伸されやすい。

このように、胴部首下距離−断面積比特性において、極小値を有するＶ字型の胴部首下距離−断面積比特性曲線を示すプリフォーム１は延伸の度合いがその位置によって大きく変化する首部２１において軽量化されて薄肉に形成されている樹脂がより効率的に延伸される設計となっている。

加熱されたプリフォーム１は次に、ブロー成形機によって、プラスチックボトル例えばＰＥＴボトル２に成形される。図７は、プリフォーム１と、ブロー成形後のＰＥＴボトル２とが模式的に示された断面図である。ブロー成形機の一例としての二軸延伸ブロー成形装置５０は、金型５１と、延伸ロッド５２と、図示せぬ高圧エア供給装置と、これらを制御する図示せぬ制御装置とを備える。なお、図７には、下向きのブロー成形方法が例示されているものの、材料が重力の影響を受けにくい上向きのブロー成形方法が用いられても良い。

ここで、ＰＥＴボトル２は、口部１０と、肩部６０と、胴部７０と、底部８０とを有する。ブロー成形の前後においておおよそ、プリフォーム１の首部２１がＰＥＴボトル２の肩部６０に対応し、プリフォーム１の胴中部２２がＰＥＴボトル２の胴部７０に対応する。

金型５１は、形成されるＰＥＴボトル２に対応した形状を有して例えば、半割りで構成されるとともに、金型５１の表面の温度が、ＰＥＴボトル２の用途、特に耐熱性に応じて例えば４０℃〜１３０℃に制御されるように構成されている。

延伸ロッド５２は金型５１内を伸縮自在に構成される。そして、延伸ロッド５２は、金型５１に口部１０の取り付けられたプリフォーム１の胴部２０を縦（軸）方向に延伸するように構成される。高圧エア供給装置からは、温度調節された高圧エアＡが吹き出されるように構成される。高圧エアＡは、金型５１に取り付けられたプリフォーム１の内部に供給されれば良く、延伸ロッド５２から吹き出されても良く、延伸ロッド５２とは別の部材から吹き出されても構わない。高圧エアＡは、プリフォーム１の胴部２０を横（径）方向に延伸するとともに、延伸の後に、胴部２０の表面温度を下げるように構成される。

加熱されたプリフォーム１は、二軸延伸ブロー成形装置５０の金型５１に装着される。その後には、金型５１に装着されたプリフォーム１の胴部２０が延伸ロッド５２によって縦方向に延伸される。この際のプリフォーム１からＰＥＴボトル２への縦延伸倍率は２．４倍以上、４．０倍以下であることが好ましい。

ここで、縦延伸倍率とは、プリフォーム１の胴部２０における高さＨ２（図１も参照）に対するＰＥＴボトル２の肩部６０、及び胴部７０における高さＨ３の比である。なお、サポートリング１２の下面から底部８０の下端の底壁８１までの距離が肩部６０、及び胴部７０の高さＨ３である。非晶部と、結晶部との集合体であるアモルファス構造を有するプリフォーム１の分子は延伸によって配向結晶化がおこり、その結果として、ＰＥＴボトル２の強度や、剛性、及び耐熱性等が上がる。縦延伸倍率が２．４未満の場合にはＰＥＴボトル２（プリフォーム１）の分子の配向性が上がらず、一方で、縦延伸倍率が４．１以上の場合にはＰＥＴボトル２が成形しにくくなる。

更に、縦方向に延伸されたプリフォーム１の胴部２０が高圧エアＡによって横方向に、金型５１に当たるまで延伸される。この際のプリフォーム１からＰＥＴボトル２への横延伸倍率は２．４倍以上、６．０倍以下であることが好ましい。

ここで、横延伸倍率とは、プリフォーム１の胴部２０（胴中部２２）における胴径Ｄ２（図２も参照）に対するＰＥＴボトル２の胴部７０における胴径Ｄ３の比である。なお、胴部７０の対向するそれぞれの壁面における肉厚Ｔ５の中心間の距離が胴部７０の胴径Ｄ３とされる。プリフォーム１の分子は横方向の延伸によっても同様に配向結晶化がおこり、その結果として、ＰＥＴボトル２の強度や、剛性、耐熱性等が上がる。横延伸倍率が２．４未満の場合にはＰＥＴボトル２（プリフォーム１）の分子の配向性が上がらず、一方で、横延伸倍率が６．１以上の場合にはＰＥＴボトル２が成形しにくくなる。

このように、二軸延伸ブロー成形装置５０による成形が、縦方向の延伸倍率が２．４倍以上、４．０倍以下、横方向の延伸倍率が２．４倍以上、６．０倍以下の二軸延伸ブロー成形である構成によれば、プリフォーム１からより良好なブロー成形性で軽量化されたＰＥＴボトル２を成形することができる。

以上のように、本実施形態に係るＰＥＴボトル２の製造方法は、胴部首下距離−断面積比特性において、極小値を有するＶ字型の胴部首下距離−断面積比特性曲線を示すプリフォーム１を製造する工程と、プリフォーム１をブロー成形機でボトル状に成形する工程とを備える。そして、この製造方法によって、プリフォーム１から良好なブロー成形性で軽量化されたＰＥＴボトル２を製造することができる。そして、その際に、特殊な製法を用いる必要がない。

なお、胴部７０の成形後の厚さ（肉厚Ｔ５）が０．０７ｍｍ以上、０．２５ｍｍ以下であることが好ましい。胴部７０の厚さがこの範囲であれば、プリフォーム１からより良好なブロー成形性で軽量化されたＰＥＴボトル２を成形することができる。

更に、プリフォーム１の内で、胴部首下距離−断面積比特性において極小値を示す極小部分２４を有する首部２１が、ＰＥＴボトル２の内で、水平方向に対して傾斜を有する肩部６０を形成するように成形されることが好ましい。このように成形されることによって、最も延伸されにくい箇所が肩部６０の領域内となり、プリフォーム１からより良好なブロー成形性で軽量化されたＰＥＴボトル２を成形することができる。

なお、本実施形態においては、成形されるＰＥＴボトル２の用途が限定されない。したがって、ＰＥＴボトル２は、耐圧性や耐熱性等を有するように成形されても良い。更に、ＰＥＴボトル２への内容物の充填方法についても限定されない。したがって、ＰＥＴボトル２は、ホット充填に用いられても、アセプティック充填に用いられても良い。

以上のように、本実施形態に係るＰＥＴボトル２はプリフォーム１が、二軸延伸ブロー成形装置５０でボトル状に成形される。そして、二軸延伸ブロー成形装置５０が用いられることによって効果的に、本実施形態に係るプリフォーム１から良好なブロー成形性で軽量化されたＰＥＴボトル２を成形することができる。

次に、本実施形態に係るプリフォーム１から形成されるＰＥＴボトル２の構成を詳細に説明する。図８は、本実施形態に係るプリフォーム１から形成されたＰＥＴボトル２が示された正面図である。図８に例示されたＰＥＴボトル２は水平方向の断面視が略正方形の角ボトルである。上述されたように、ＰＥＴボトル２は、口部１０と、肩部６０と、胴部７０と、底部８０とを有する。そして、上述されたように、ＰＥＴボトル２の口部１０の構成はプリフォーム１の口部１０の構成と同様である。

肩部６０は、その上側が口部１０のサポートリング１２の下面に連なり、一方で、その下側が胴部７０に連なる。肩部６０は、上方から下方に向かって拡径する略四角錐台の形状を有する。

胴部７０は、互いに同一の形状からなる４つの壁部７１が周（水平）方向に連接して、全体として略正四角筒の形状を有している。壁部７１の各々は、圧力吸収パネル７２や、複数の横溝７３、縦溝７４等を有している。凹凸形状の圧力吸収パネル７２は、ＰＥＴボトル２の内部の圧力が特に、減圧側に変化した際に、自身が変形することによって圧力変化を吸収するとともに、ＰＥＴボトル２の特に、水平方向の荷重に耐える強度である側壁強度を保持する機能を有する。横溝７３も、胴部７０の側壁強度を保持する機能を有する。一方で、縦溝７４は、胴部７０の上下方向の荷重に耐える強度である座屈強度を向上させる機能を有する。

底部８０はその上側が、胴部７０の下側に連なる。底部８０は、底壁８１や、ドーム８２等を有している。略平板環状の底壁８１は、胴部７０に対して垂直方向に延び、ＰＥＴボトル２の接地面となる。ドーム８２は、底壁８１の内周において底壁８１から、ＰＥＴボトル２の内方（上方）へ突出するように構成され、底部８０の強度を向上させる機能を有する。なお、底部８０の構成は、図８の例示に限らず、内容物に対応した形状、例えば放射状にリブが設けられた形状や、いわゆるペタロイド形状であっても良い。

ＰＥＴボトル２の特にサポートリング１２より下の形状は、図８の例示に限らず、プリフォーム１がブロー成形されることによって形成されるものであればどのような形状であっても良い。例えば、本実施形態においては、図８に示された角ボトルを好適に形成することができる。しかしながら、本実施形態において形成されるプラスチックボトルは角ボトルには限定されず、丸ボトルであっても良い。更に、胴部７０の幅が下方に向けて拡開する形状であっても良い。そして、胴部７０に形成される圧力吸収パネル７２や、横溝７３、縦溝７４の形状についても自由に設計することができる。

図９は、本実施形態に係るプリフォーム１から形成された別のＰＥＴボトル３が示された正面図である。上述された角ボトルのＰＥＴボトル２と同様に、ＰＥＴボトル３は、口部１０と、肩部３６０と、胴部３７０と、底部３８０とを有する。本実施形態においては、図９に示された丸ボトルも好適に形成することができる。

なお、このようにして成形されたＰＥＴボトル２、及びＰＥＴボトル３（以下では、単にＰＥＴボトル２と称す）と、このＰＥＴボトル２に充填される内容物と、内容物の充填されたＰＥＴボトル２を密閉するキャップとによって充填体が構成される。

本実施形態に係るＰＥＴボトル２にはサイズによる限定はなく、種々のサイズに対して適用することができる。例えば、ＰＥＴボトル２の容積が１００ｍｌ〜２０００ｍｌであっても良く、特に、容積が５００ｍｌ〜１０００ｍｌであるＰＥＴボトル２に対して好適である。とりわけ、ＰＥＴボトル２の全高が１２０ｍｍ〜２６０ｍｍであり、胴部７０の胴径Ｄ３が４０ｍｍ〜７５ｍｍであることが好ましく、本実施形態に係るＰＥＴボトル２の奏する効果を好適に得ることができる。

上述においては、本実施形態に係るプリフォーム１に特に好適な材料としてＰＥＴが用いられた例が示された。しかしながら、本実施形態においては、ブロー成形に対する適性を有する材料であれば良い。したがって、本実施形態に係るＰＥＴボトル２の材料としては熱可塑性樹脂が用いられることが好ましい。

ＰＥＴボトル２を構成する熱可塑性樹脂としては、ポリエチレンテレフタラート以外にも例えば、ポリブチレンテレフタラート、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ラート等のエチレンテレフタラート系熱可塑性ポリエステルを好適に使用することができる。更に、アクリロニトリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、プロピレン−エチレン共重合体等も使用することができる。更に、植物由来のバイオマス系プラスチック、例えば、ポリ乳酸（ＰＬＡ：PolyLactic Acid）を用いることも可能である。

上述された樹脂には、成形品の品質を損なわない範囲で、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。なお、ＰＥＴボトル２は、過酸化水素、過酢酸を添加して無菌化させることが好ましい。

ＰＥＴボトル２を構成するエチレンテレフタラート系熱可塑性樹脂として、エステル反復部分の大部分、一般に７０モル％以上をエチレンテレフタラート単位が占めるものであり、ガラス転移点（Ｔｇ）が５０〜９０℃であり、融点（Ｔｍ）が２００〜２７５℃の範囲にあるものが好適である。また、エチレンテレフタラート系熱可塑性ポリエステルとして、ポリエチレンテレフタラートが耐圧性等の点で特に優れているものの、エチレンテレフタラート単位以外に、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を少量含む共重合ポリエステルも使用することができる。

更に、ＰＥＴボトル２は、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。更に、ＰＥＴボトル２は、二層以上の熱可塑性ポリエステル層により構成する場合には、層間にバリア層や、酸素吸収層等の中間層を備えることができる。酸素吸収層としては、酸化可能有機成分、及び遷移金属触媒の組み合わせ、あるいは実質的に酸化しないガスバリア性樹脂等を含む層を使用することができる。

本実施形態に係るプリフォーム１は、プラスチック、特に、ＰＥＴである構成によれば、適度な強度と、塑性変形性を併せ持ち、汎用性の高い材料で効果的に成形することができる。そして、プラスチック、特にＰＥＴは、ＰＥＴボトル２としての成形が容易であり、ＰＥＴボトル２は、汎用性の高い装置で製造することができる。

以上に説明がなされたように、本実施形態に係る有底筒状のプリフォーム１は、サポートリング１２を有する口部１０と、サポートリング１２に連接する胴部２０とを備え、胴部２０の全長（胴部２０の高さＨ２）に対するサポートリング１２の直下からの距離Ｈを比率で表した胴部首下距離をＸとし、胴部首下距離がＸの位置における胴部２０の断面積比をＹとし、断面積比は、胴部２０の内で、断面積の最も小さい箇所が０％で、断面積の最も大きい箇所が１００％であり、横軸を胴部首下距離、縦軸を断面積比として得られる胴部首下距離−断面積比特性において、極小値を有するＶ字型の胴部首下距離−断面積比特性曲線を示す。そして、本実施形態に係る構成によれば、プリフォーム１から二軸延伸ブロー成形装置５０で軽量化ボトルが成形される際のブロー成形性を良好にすることができる。

以下に、実施例を示して、本開示を更に詳細、かつ具体的に説明する。しかしながら、本開示は、以下の実施例に限定されるものではない。

＜材料、及び方法＞
［実施例１］
図１、及び図２に示される本実施形態に係るプリフォーム１が用いられた。すなわち、プリフォーム１は、図４の横軸を胴部首下距離、縦軸を断面積比として得られる胴部首下距離−断面積比特性において、極小値を有するＶ字型の胴部首下距離−断面積比特性曲線を示す実線ｅの特徴を有している。プリフォーム１は、ポリエチレンテレフタラート製であり、重量が１７．７ｇであった。加熱装置４０、及び二軸延伸ブロー成形装置５０が用いられ、プリフォーム１がブロー成形されることによって図８に示されるＰＥＴボトル２が作製された。作製されるＰＥＴボトル２の容量は５００ｍｌとされた。なお、ブロー成形時に賦形不良が発生することはなかった。

［比較例１］
図３に示される比較例のプリフォーム１００が用いられた。すなわち、プリフォーム１００は、図４の横軸を胴部首下距離、縦軸を断面積比として得られる胴部首下距離−断面積比特性において、点線ｃを示し、極小値を有するＶ字型の胴部首下距離−断面積比特性曲線を示す実線ｅの特徴を有していない。プリフォーム１００は、ポリエチレンテレフタラート製であり、重量が２３．２ｇであった。加熱装置４０、及び二軸延伸ブロー成形装置５０が用いられ、プリフォーム１００がブロー成形されることによってＰＥＴボトル２の形状のボトルが作製された。作製されるＰＥＴボトルの容量は５００ｍｌとされた。なお、ブロー成形時に賦形不良が発生することはなかった。

［比較例２］
図３に示される比較例のプリフォーム１００が用いられた。すなわち、プリフォーム１００は、図４の横軸を胴部首下距離、縦軸を断面積比として得られる胴部首下距離−断面積比特性において、点線ｃを示し、極小値を有するＶ字型の胴部首下距離−断面積比特性曲線を示す実線ｅの特徴を有していない。プリフォーム１００は、ポリエチレンテレフタラート製であり、重量が１７．７ｇであった。加熱装置４０、及び二軸延伸ブロー成形装置５０が用いられ、プリフォーム１００がブロー成形されることによってＰＥＴボトル２の形状のボトルが作製された。作製されるＰＥＴボトルの容量は５００ｍｌとされた。なお、ブロー成形時に、底部が薄肉となることによって白化が生じる賦形不良が発生した。

＜結果＞
（軽量化評価）
実施例１、比較例１、及び比較例２のそれぞれのプリフォーム１、及び１００の各々について軽量化の評価がなされた。表１には、各プリフォーム１、及び１００の軽量化の評価の結果が示され、○：２０．０ｇ未満、×：２０．０ｇ以上、で表記されている。

（ブロー成形評価）
実施例１、比較例１、及び比較例２のそれぞれのプリフォーム１、及び１００の各々についてブロー成形性の評価がなされた。表１には、各プリフォーム１、及び１００からブロー成形によって作製されたボトルの目視による成形評価の結果が示され、○：賦形不良なし、×：賦形不良発生、で表記されている。

（総合評価）
上述された軽量化評価、及びブロー成形評価に基づいて、実施例１、比較例１、及び比較例２のそれぞれのプリフォーム１、及び１００の総合評価がなされた。表１には、総合評価の結果が示されている。総合評価は、○：良好、×：適性なし、で表記されている。

上述された実施例から以下の点が導き出された。表１に示されたように、実施例１は、軽量化が実現されており、ブロー成形性が良好であった。比較例１は、ブロー成形性を有していたものの、軽量化が実現されていなかった。比較例２は、ブロー成形時に賦形不良が発生した。

以上の実施例の結果から、本実施形態に係るプリフォーム１は、ブロー成形機で軽量化ボトルが成形される際のブロー成形性を良好にすることが示された。

本開示は、内容物として液体が充填される種々の容器に好適に利用することができる。しかしながら、本開示は、上述された実施形態に限定されるものではない。本開示の容器は、内容物に、例えば、緑茶、ウーロン茶、紅茶、コーヒー、果汁、清涼飲料等の各種非炭酸飲料や、炭酸飲料、あるいはしょうゆ、ソース、みりん等の調味料、食用油、酒類を含む食品等、洗剤、シャンプー、化粧品、医薬品、その他を収容した、あらゆる容器に有用であり、容器の形状が限定されないので自動販売機等による販売にも適している。更に、内容物として液体に限らず粉体が充填される容器にも利用することができる。

１ プリフォーム
２ ＰＥＴボトル（プラスチックボトル）
１０ 口部
１２ サポートリング
２０ 胴部（プリフォーム）
２１ 首部
２２ 胴中部
３０ 射出成形装置
４０ 加熱装置
４２ ヒータ
５０ 二軸延伸ブロー成形装置（ブロー成形機）
５１ 金型
５２ 延伸ロッド
６０ 肩部
７０ 胴部（ＰＥＴボトル）
Ｄ１ 首部の上端の胴径
Ｄ２ 首部の下端の胴径
Ｄ３ ＰＥＴボトルの胴部の胴径
Ｈ２ 胴部（プリフォーム）の高さ
Ｈ３ 肩部、及び胴部（ＰＥＴボトル）の高さ
Ｔ５ 胴部（ＰＥＴボトル）の肉厚

Claims (9)

1. 有底筒状のプリフォームにおいて、
   サポートリングを有する口部と、
   前記サポートリングに連接する胴部と
   を備え、
   前記胴部の全長に対する前記サポートリングの直下からの距離を比率で表した胴部首下距離をＸとし、
   前記胴部首下距離がＸの位置における前記胴部の断面積比をＹとし、
   前記断面積比は、前記胴部の内で、断面積の最も小さい箇所が０％で、前記断面積の最も大きい箇所が１００％であり、
   横軸を前記胴部首下距離、縦軸を前記断面積比として得られる胴部首下距離−断面積比特性において、極小値を有するＶ字型の胴部首下距離−断面積比特性曲線を示すことを特徴とする
   プリフォーム。
2. 前記極小値が７％以上、１５％以下の範囲であることを特徴とする
   請求項１に記載のプリフォーム。
3. 前記極小値を示す前記胴部首下距離よりＸが大の位置、かつ５％≦Ｙ≦５０％の範囲において、前記胴部首下距離−断面積比特性曲線は、Ｙ＝６Ｘ以上、Ｙ＝３５Ｘ以下の傾きを有することを特徴とする
   請求項１乃至２のいずれか１項に記載のプリフォーム。
4. 前記極小値が最小値であることを特徴とする
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプリフォーム。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプリフォームがブロー成形機でボトル状に成形されることを特徴とする
   プラスチックボトル。
6. 前記ブロー成形機による成形が、縦方向の延伸倍率が２．４倍以上、４．０倍以下、横方向の延伸倍率が２．４倍以上、６．０倍以下の二軸延伸ブロー成形であることを特徴とする
   請求項５に記載のプラスチックボトル。
7. 前記胴部の成形後の厚さが０．０７ｍｍ以上、０．２５ｍｍ以下であることを特徴とする
   請求項５乃至６のいずれか１項に記載のプラスチックボトル。
8. 前記極小値を示す部分が、水平方向に対して傾斜を有する肩部を形成することを特徴とする
   請求項５乃至７のいずれか１項に記載のプラスチックボトル。
9. サポートリングを有する口部と、前記サポートリングに連接する胴部とを備え、前記胴部の全長に対する前記サポートリングの直下からの距離を比率で表した胴部首下距離をＸとし、前記胴部首下距離がＸの位置における前記胴部の断面積比をＹとし、前記断面積比は、前記胴部の内で、断面積の最も小さい箇所が０％で、前記断面積の最も大きい箇所が１００％であり、横軸を前記胴部首下距離、縦軸を前記断面積比として得られる胴部首下距離−断面積比特性において、極小値を有するＶ字型の胴部首下距離−断面積比特性曲線を示すプリフォームを製造する工程と、
   前記プリフォームをブロー成形機でボトル状に成形する工程と
   を備えることを特徴とする
   プラスチックボトルの製造方法。

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