JP2023151053A - プリフォーム - Google Patents

Abstract

【課題】成形される容器底部の選択的な薄肉化を図ることが可能なプリフォームを提供する。【解決手段】円筒状の胴部３、胴部３の一端側に開口する口部２と、胴部３の他端側を閉塞する底部４とを含む有底筒状に成形され、底部４の縦断面形状が横楕円弧状となるようにして、胴部３の肉厚に対して底部４の肉厚が薄肉となるようにしたプリフォーム１。【選択図】 図１

Description

本発明は、合成樹脂製容器をブロー成形によって製造するためのプリフォームに関する。

従来、ポリエチレンテレフタレートなどの熱可塑性樹脂を用いて有底筒状のプリフォームを作製し、このプリフォームを二軸延伸ブロー成形などによってボトル状に成形してなる合成樹脂製の容器が、各種飲料品、各種調味料等を内容物とする容器として広い分野で利用されている。

このような合成樹脂製容器のうち、炭酸飲料を内容物とする飲料用容器にあっては、炭酸ガスによる圧力に耐え得る耐圧性を備えるとともに、容器内が陽圧になっても自立安定性が損なわれることなく、自立可能であることが要求される。このため、例えば、特許文献１が開示するような、いわゆるペタロイド形状に形成された底部を備える耐圧ボトルが知られている。

特開２０１３－１１２３９５号公報

ところで、この種の容器にあっては、従前より、その軽量化や、使用樹脂量の削減による低コスト化が求められており、可能な限り薄肉に成形することが試みられている。

しかしながら、炭酸飲料を内容物とする耐圧ボトルにあっては、炭酸ガスの透過を抑制するために、ある程度の厚みを以て容器を成形する必要があるというように、容器の薄肉化を図る上での制約があった。

そこで、本発明者らは、上記の如き事情を考慮しつつ、成形される容器底部の選択的な薄肉化を図るべく鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに至った。

本発明に係るプリフォームは、合成樹脂製容器をブロー成形によって製造するためのプリフォームであって、円筒状の胴部と、前記胴部の一端側に開口する口部と、前記胴部の他端側を閉塞する底部とを含む有底筒状に成形され、前記底部の縦断面形状が横楕円弧状となるようにして、前記胴部の肉厚に対して前記底部の肉厚が薄肉となるようにした構成としてある。

本発明によれば、成形される容器底部の選択的な薄肉化を図ることが可能になる。

本発明の実施形態に係るプリフォームの概略を示す説明図である。 本発明の実施形態において、ブロー成形型にセットされたプリフォームと、このプリフォームがブロー成形型内で所定の容器形状に成形される容器との関係を概略的に示す説明図である。 図１に示すプリフォームをブロー成形してなる容器の概略を示す斜視図である。 比較例に係るプリフォームの概略を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るプリフォームと比較例に係るプリフォームとを対比する説明図である。 本発明の実施形態に係るプリフォームの変形例における底部の概略を示す説明図であり、当該底部の縦断面を示している。 本発明の実施形態に係るプリフォームの他の変形例における底部の概略を示す説明図であり、当該底部の縦断面を示している。

以下、本発明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、本実施形態に係るプリフォームの概略を示す説明図であり、図中一点鎖線で示す中心軸Ｃを含む面で切断した断面（縦断面）を示している。
なお、図１では、断面を示すハッチングを省略しており、図中に示す寸法の単位はｍｍである。

また、図２は、図中二点鎖線で示すブロー成形型１００にセットされたプリフォーム１と、このプリフォーム１が、二軸延伸ブロー成形などによって、ブロー成形型１００内で所定の容器形状に成形される容器１０との関係を概略的に示す説明図である。図３に、成形される容器１０の一例を斜視して示すに、容器１０は、炭酸飲料を内容物とする耐圧ボトルとして好適に利用できるように構成されている。そのため、容器内が陽圧になっても自立安定性が損なわれないように、複数（図示する例では、五つ）の脚部５１が、容器１０の中心軸周りに回転対称に、かつ、均等な間隔で放射状に配設された、いわゆるペタロイド形状の底部５０を備えている。

本実施形態において、プリフォーム１は、熱可塑性樹脂を使用して、射出成形や圧縮成形などによって成形することができ、円筒状の胴部３と、胴部３の一端側に開口する口部２と、胴部３の他端側を閉塞する底部４とを含む有底筒状に成形されている。

使用する熱可塑性樹脂としては、ブロー成形が可能な任意の樹脂を使用することができる。より具体的には、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，非晶ポリアリレート，ポリ乳酸，ポリエチレンフラノエート又はこれらの共重合体などの熱可塑性ポリエステルが使用でき、特に、ポリエチレンテレフタレートなど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できる。これらの樹脂は二種以上混合してもよく、他の樹脂をブレンドしてもよい。ポリカーボネート，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，ポリエチレンなども使用できる。
また、プリフォーム１は、単層に成形するに限らず、容器１０に求められる特性に応じて、ガスバリヤー層などを含む多層に成形することもできる。

プリフォーム１は、必要に応じて加熱して、ブロー成形が可能な軟化した状態にされてから、ブロー成形型１００にセットされ、口部２の直下から底部４に至るまでの部位が、必要に応じてストレッチロッドにより軸方向（縦方向）に延伸されつつ、プリフォーム１内に吹き込まれるブローエアーにより軸方向及び周方向（横方向）に延伸される。そして、ブロー成形型１００のキャビティ形状が転写されることによって、プリフォーム１の延伸された部位が、容器１０の肩部３０、胴部４０、及び底部５０に成形される。

ここで、本実施形態にあっては、口部２を上にした図１に示す状態で、プリフォーム１の上下左右及び縦横の方向を規定するものとする。

図２に示すように、プリフォーム１の口部２は、ブロー成形によって延伸されずに、そのまま容器１０の口部２となる。このため、図中、これらを同一の符号を以て示している。プリフォーム１の口部２、延いては、容器１０の口部２は、内容物の注入出口となる部位であり、円筒状に形成される口部２の開口端側の側面には、図示しない蓋体を取り付けるためのネジ山２１が設けられている。

また、口部２には、周方向に沿って外方に突出する環状のネックリング２２が設けられている。プリフォーム１は、通常、ブロー成形型１００に支持されたネックリング２２の直下の部位を起点として、それよりも下方の部位が延伸されて、前述したように、容器１０の肩部３０、胴部４０、及び底部５０に成形される。

本実施形態にあっては、このようにしてプリフォーム１をブロー成形するに際し、成形される容器１０の底部５０の肉厚の選択的な薄肉化を可能とするために、プリフォーム１の底部４の縦断面形状が、長軸が中心軸Ｃと直交する横楕円弧状となるようにして、胴部３の肉厚に対して底部４の肉厚が薄肉となるようにしている。さらに、本実施形態によれば、プリフォーム１の底部４の縦断面形状を横楕円弧状とすることで、成形される容器１０の底部５０の薄肉化を図りながらも、底部５０の環境応力腐食割れ耐性（ＥＳＣＲ）の低下を抑制することも可能としている。
なお、本発明において、「楕円弧状」には、曲率半径が単調に変化する複数の円弧が連なった楕円弧の外、かかる楕円弧と見做せる形状を含むものとする。

その理由について、本発明を完成するに至る過程で、本発明者らが検討したプリフォームの一例を比較例として、これと対比しながら説明する。

図４は、比較例とするプリフォーム１ｃの概略を示す説明図であり、図１と同様にして、プリフォーム１ｃの縦断面を示している。図１に示すプリフォーム１と、その比較例として図４に示すプリフォーム１ｃとにあっては、ブロー成形する際の縦方向の延伸倍率が同等となるように、軸方向に沿った長さ、特に、ネックリング２２の直下から、それよりも下方の延伸される部位の軸方向に沿った長さｈを等しくしている。

なお、図４に示すプリフォーム１ｃにおいて、ブロー成形によって延伸されない部位については、図１に示すプリフォーム１と同一の符号を以て示している。

図４に示すように、従来の一般的なプリフォームは、底部が半球状に成形される。図４に示す比較例にあっては、プリフォーム１ｃを射出成形などによって成形するに際し、プリフォーム１ｃの内周面側を成形する図示しないコア型を僅かに伸張させて、その分だけ底部４ｃが薄肉に成形されるようにしている。

底部４ｃの縦断面形状に着目してより詳細に説明すると、図４に示す比較例にあっては、その縦断面において、底部４ｃの外側底面と内側底面とが、それぞれ曲率半径が一定の半円状となるように成形される。そして、内側底面の曲率中心が、外側底面の曲率中心に対して、コア型を伸張させた分だけ軸方向に沿って移動し、これに伴って、内側底面の上端縁が、コア型を伸張させた分だけ軸方向に沿って移動した結果、外側底面の上端縁を起点として、底部４ｃの肉厚が、底部４ｃの先端側に向かって減少するようにしている。

ここで、プリフォーム１ｃの縦断面において、底部４ｃの外側底面から胴部３ｃの外周面に向かって、曲率半径が変化する境界となる部位を当該外側底面の上端縁とし、同様に、底部４ｃの内側底面から胴部３ｃの内周面に向かって、曲率半径が変化する境界となる部位を当該内側底面の上端縁とするものとする。

これに対して、図１に示すプリフォーム１では、その縦断面において、底部４の外側底面と内側底面とが、それぞれ横楕円弧状となるようにして、これらの扁平率（１－［短半径］／［長半径］）に応じて、底部４の肉厚が、底部４の先端側に向かって減少することによって、胴部３の肉厚に対して薄肉となるようにしている。その結果、比較例に比べて、胴部３と底部４との境界、換言すれば、底部４の肉厚が減少する起点が、底部４の先端側に移動している（図５参照）。

ここで、底部４と底部４ｃのそれぞれの肉厚は、それらの外側底面とその接線との交点を通る当該接線に直交する垂線に沿って測定するものとする。図５には、本実施形態におけるプリフォーム１の底部４の縦断面形状（図中中央）と、比較例におけるプリフォーム１ｃの底部４ｃの縦断面形状（図中左側）とを、それぞれの最大肉厚（肉厚が減少する起点となる部位の肉厚）と最小肉厚（先端部の肉厚）とが等しくなるように図示している。そして、図中右側には、本実施形態における胴部３から底部４の先端側に至るまでの肉厚変化を実線で示し、比較例における胴部３ｃから底部４ｃの先端側に至るまでの肉厚変化を一点鎖線で示している。

したがって、本実施形態にあっては、胴部３と底部４との境界が底部４の先端側に移動することにより、胴部３の軸方向に沿った長さが、比較例に比べて長くなる。例えば、図４に示すプリフォーム１ｃの胴部３ｃの軸方向に沿った長さｈ３ｃに対して、図１に示すプリフォーム１の胴部３の軸方向に沿った長さｈ３が約５％長くなっている。

そして、胴部３が長くなった分、成形される容器１０の肩部３０や胴部４０の肉厚が、比較例として示すプリフォーム１ｃを用いた場合と同等に維持されるように、これらに賦形される部分に割り当てられる樹脂量を調整すると、胴部３の肉厚が、比較例に対して薄肉になる。例えば、図４に示すプリフォーム１ｃの胴部３ｃの肉厚ｔ３ｃに対して、図１に示すプリフォーム１の胴部３の肉厚ｔ３が約３％薄肉になっている。

これにより、本実施形態によれば、底部４の最大肉厚（胴部３の肉厚に相当）を低減させ、これとともに、その先端部における最小肉厚も低減させることができる。例えば、図４に示すプリフォーム１ｃの底部４ｃの先端部における最小肉厚ｔ４ｃに対して、図１に示すプリフォーム１の底部４の先端部における最小肉厚ｔ４が約３％薄肉になっている。

以上のような本実施形態によれば、成形される容器１０の肩部３０や胴部４０の肉厚が、所望の肉厚となるように、これらに賦形される部分に割り当てられる樹脂量を確保しつつ、底部５０に賦形される部分に割り当てられる樹脂量を削減できるように、プリフォーム１の各部に割り当てられる樹脂量をバランスよく、かつ、容易に調整することができる。そして、成形される容器１０の底部５０に賦形される部分に割り当てられる樹脂量が削減された結果、より延伸された状態で底部５０が賦形され、賦形性が向上するとともに、配向結晶化度が高められることから、底部５０の選択的な薄肉化を図りつつ、底部５０の環境応力腐食割れ耐性（ＥＳＣＲ）の低下を抑制することが可能になる。

本実施形態において、このような効果がより有効に奏されるようにする上で、底部４の内側底面と外側底面とが、それぞれの上端縁が軸方向に沿って±１ｍｍの範囲内に位置するように、それぞれの縦断面形状が横楕円弧状となるように成形されているのが好ましく、それぞれの上端縁が軸方向に直交する同一平面上に位置しているのが特に好ましい。
また、底部４の内側底面と外側底面とは、縦断面におけるそれぞれの中心（長軸と短軸の交点）が軸方向に沿って±１ｍｍの範囲内に位置しているのが好ましく、それぞれの中心が一致しているのが特に好ましい。

ここで、プリフォーム１の縦断面において、底部４の外側底面から胴部３の外周面に向かって、曲率半径が単調減少から増加に転じる境界となる部位を当該外側底面の上端縁とし、同様に、底部４の内側底面から胴部３の内周面に向かって、曲率半径が単調減少から増加に転じる境界となる部位を当該内側底面の上端縁とするものとする。

また、縦断面形状が横楕円弧状となるように内側底面と外側底面とを成形するにあたり、それぞれの扁平率は、０．２２～０．４２であるのが好ましい。内側底面と外側底面の縦断面における扁平率が、上記範囲に満たないと、プリフォーム１の底部４の縦断面形状を横楕円弧状としたことによる効果が十分に得られ難くなくなってしまう傾向がある。一方、上記範囲を超えると、プリフォーム１の底部４がより薄肉になってしまい、成形される容器１０の底部５０に賦形される部分に割り当てられる樹脂量が不足する傾向にあることから、底部５０の環境応力腐食割れ耐性の低下を抑制する上で好ましくない。

成形される容器１０の底部５０に賦形される部分に割り当てられる樹脂量が不足する場合には、例えば、図６に示すように、内側底面の扁平率が、外側底面の扁平率よりも大きくなるようにすることで、プリフォーム１の底部４の中央部の肉厚を調整することができる。このような態様とする場合には、プリフォーム１の底部４の中央部の肉厚が０．１～０．５ｍｍ厚肉となるように調整するのが好ましい。

なお、図６には、内側底面と外側底面の扁平率を等しくした場合に比べて、内側底面の扁平率を大きくすることで、プリフォーム１の底部４の中央部の肉厚が０．３ｍｍ厚肉となるように調整した例を示している。

これに代えて、又はこれに加えて、図７に示すように、プリフォーム１の底部４の外側底面の中央部を均一に隆起させることによって、当該中央部の肉厚を調整することもできる。このような態様とする場合には、外側底面の中央部における、外側底面の上端縁を含む底部４の最外周部の直径Ｄの３５～５５％の範囲を、外側底面に対して０．１～０．５ｍｍの高さで円形状に隆起させるのが好ましく、このとき、円形状に隆起する部位の中心が中心軸Ｃ上にあるのが好ましい。

なお、図７には、底部４の最外周部の直径Ｄの約４４％の範囲を、外側底面に対して０．３ｍｍの高さで円形状に隆起させて、プリフォーム１の底部４の中央部の肉厚を調整した例を示している。図７に示す例では、理解を容易にするために、隆起させた部位を明瞭に示しているが、外側底面に対して滑らかに隆起させるのが好ましい。

このようにして、プリフォーム１の底部４の中央部の肉厚を調整することで、成形される容器１０の底部５０に賦形される部分に割り当てられる樹脂量が不足する場合に、その不足分を補うことができるが、いずれの態様にあっても、底部４の全体がバランスよく延伸するように、プリフォーム１の底部４の中央部の肉厚を調整するのが好ましい。

以上、本発明について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、前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いうまでもない。

例えば、前述した実施形態は、成形される容器１０の肩部３０や胴部４０の肉厚が、所望の肉厚となるようにすることで、炭酸ガスの透過を抑制しつつ、底部５０の選択的な薄肉化を図ることができることから、炭酸飲料を内容物とする耐圧ボトルに特に好適に適用できるが、これに限定されない。非炭酸飲料用の各種容器にも適宜適用することができる。

１ プリフォーム
２ 口部
３ 胴部
４ 底部

Claims (5)

1. 合成樹脂製容器をブロー成形によって製造するためのプリフォームであって、
   円筒状の胴部と、前記胴部の一端側に開口する口部と、前記胴部の他端側を閉塞する底部とを含む有底筒状に成形され、
   前記底部の縦断面形状が横楕円弧状となるようにして、前記胴部の肉厚に対して前記底部の肉厚が薄肉となるようにしたことを特徴とするプリフォーム。
2. 前記底部の外側底面と内側底面の縦断面形状が、それぞれ横楕円弧状とされており、前記底部の内側底面と外側底面のそれぞれの上端縁が、軸方向に沿って±１ｍｍの範囲内に位置する請求項１に記載のプリフォーム。
3. 前記底部の外側底面と内側底面の縦断面形状が、それぞれ横楕円弧状とされており、それぞれの扁平率が、０．２２～０．４２である請求項１又は２に記載のプリフォーム。
4. 前記底部の内側底面の扁平率が、前記底部の外側底面の扁平率よりも大きい請求項２又は３に記載のプリフォーム。
5. 前記底部の外側底面の中央部における、前記底部の最外周部の直径の３５～５５％の範囲を、外側底面に対して０．１～０．５ｍｍの高さで円形状に隆起させた請求項１～４のいずれか一項に記載のプリフォーム。

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