JP5581565B2 - プラスチックボトル成形用プリフォーム - Google Patents

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Description

本発明は、プラスチックボトル成形用プリフォームに関し、特に樹脂の使用量の削減と軽量化を図ることができる、容量６００ｍｌ以下のプラスチックボトル成形用プリフォームに関する。
一般に、ポリエステル、ポリプロピレン、ナイロン等からなるプラスチックボトルが知られている。この種のプラスチックボトルの成形用プリフォームとして、２０００ｍｌボトル成形用プリフォーム（パリソン）が知られている（例えば特許文献１参照）。また、５００ｍｌのプラスチックボトルのブロー成形用プリフォームとしてサポートリングの下の平行部（サポートリング下肉薄部）の長さが２．６８ｍｍであるプリフォームを用い、１次ブロー成形の後、ヒートセットを行い、さらに２次成形を行うことで、重量が２６ｇの軽量で耐熱強度の優れたボトルをブロー成形することが知られている（特許文献２参照）。
しかし、プラスチックボトルの軽量化を行う場合、プリフォームの最大肉厚は薄くならざるを得ない。プリフォームの最大肉厚が薄くなった場合、ブロー成形時に、プリフォームの最大肉厚部が延伸されやすくなり、ボトル胴部が肉薄になる。したがって、プリフォームの外形状を変更せずにプリフォームを軽量化する場合、プリフォームを薄くした場合にも延伸されやすいプリフォームのサポートリングの下のサポートリング下肉薄部及び底部の形状が求められる。このことは、重量を２６ｇからさらに軽量化を図るとき、特に求められる。
特開２００２−２４０１３６号公報 特開２００３−５３８２３号公報、段落００４２
本発明の課題は、樹脂重量が２１．０ｇ以下の、容量６００ｍｌ以下のプラスチックボトル成形用プリフォームを提供することである。
請求項１の発明は、上記の課題を解決するもので、口栓部、サポートリング、胴部及び胴部の端部を閉塞する底部を備えるプラスチックボトル成形用プリフォームであって、樹脂重量が２１．０ｇ以下であり、プリフォームの全長を９２．５ｍｍより小さくし、胴径を２４．０ｍｍより小さくし、サポートリングの下に最小肉薄部からなる長さ５〜１０ｍｍのサポートリング下肉薄部を設け、更に胴部の肉厚をサポートリング下肉薄部より厚くし、且つ底部はゲート部のほうに向けて徐々に肉厚を薄くしたことを特徴とするプラスチックボトル成形用プリフォームを要旨とする。
本発明によれば、サポートリング下肉薄部の延伸性が向上し、ボトル胴部の肉厚を厚く成形することができ、ボトルの物性を向上させることができるのみならず、サポートリング下肉薄部の長さを５〜１０ｍｍとしたことにより、ボトルの肩部の肉厚もボトル物性に影響を及ぼさない範囲にとどめることができる。
本発明において、プリフォームの全長は８５．０ｍｍとし、胴径は２２．２ｍｍとすることが望ましい。これにより、ブロー成形時の延伸倍率を大きく取ることができる。
本発明において、サポートリング下肉薄部の肉厚を基準とすると、胴部の肉厚は当該サポートリング下肉薄部の肉厚の１．１９〜１．９倍の厚さとし、ゲート部肉厚を当該サポートリング下肉薄部の肉厚の０．８５〜１．１９倍の厚さとすることが望ましい。
本発明のプラスチックボトル成形用プリフォームは、口栓部、サポートリング、胴部及び胴部の端部を閉塞する底部を備えるプラスチックボトル成形用プリフォームであって、樹脂重量が２１．０ｇ以下であり、プリフォームの全長を９２．５ｍｍより小さくし、胴径を２４．０ｍｍより小さくし、サポートリングの下に最小肉薄部からなる長さ５〜１０ｍｍのサポートリング下肉薄部を設け、更に胴部の肉厚をサポートリング下肉薄部より厚くし、且つ底部はゲート部のほうに向けて徐々に肉厚を薄くしたことを特色とするもので、サポートリング下肉薄部の長さを５〜１０ｍｍとし、底部をゲート部のほうに向けて徐々に肉厚を薄くしたことにより、サポートリング下肉薄部の延伸性が向上し、ボトル胴部の肉厚を厚く成形することができ、ボトルの物性を向上させることができるのみならず、サポートリング下肉薄部の長さを５〜１０ｍｍとしたことにより、ボトルの肩部の肉厚もボトル物性に影響を及ぼさない範囲にとどめることができる。また、プリフォームの全長を９２．５ｍｍより小さくし、胴径を２４．０ｍｍより小さくしたことにより、ブロー成形時の延伸倍率を大きく取ることができる。
図１は、本発明のプラスチックボトル成形用プリフォームを示す。
図１に示すように、本発明のプラスチックボトル成形用プリフォーム１は、口栓部２、サポートリング３、胴部５及び胴部５の端部を閉塞する底部６を備えるプラスチックボトル成形用プリフォームであって、樹脂重量が２０．５ｇであり、サポートリング３の下に最小肉薄部からなる長さ５〜１０ｍｍのサポートリング下肉薄部４を備え、更に胴部の肉厚をサポートリング下肉薄部４より厚くし、且つ底部６はゲート部のほうに向けて徐々に肉厚を薄く形成されている。
サポートリング下肉薄部４は、長さ５〜１０ｍｍに形成することが望ましく、特に７．５ｍｍが望ましい。サポートリング下肉薄部４の長さが５ｍｍよりも小さいときは、サポートリング下肉薄部４の十分な延伸性が得られず、プリフォームの最大肉厚部が延伸されやすくなり、肉薄のボトル胴部が形成されてしまう。一方、サポートリング下肉薄部４の長さが１０ｍｍよりも大きいときは、ボトル肩部が薄くなる。
底部６の下方のゲート部の肉厚は、通常用いられている容量６００ｍｌ以下のプラスチックボトル成形用プリフォームの場合、サポートリング下肉薄部４の肉厚の０．８５〜１．１９倍の１．８〜２．５ｍｍが望ましい。ゲート部の肉厚が、１．８ｍｍより薄い場合、射出成形時に、樹脂の流れが悪くなり、賦型不良等の不具合が生じる可能性が高い。また、ゲート部の肉厚が２．５ｍｍより厚い場合、胴部の肉厚との差がより小さくなり、プリフォームのゲート部が延伸されにくくなり、肉薄のボトル胴部が形成されてしまう。
胴部５の肉厚は、通常用いられている容量６００ｍｌ以下のプラスチックボトル成形用プリフォームの場合、サポートリング下肉薄部４の肉厚の１．１９〜１．９倍の２．５〜４．０ｍｍが望ましい。２．５ｍｍより薄いときは、サポートリング下肉薄部４の十分な遠心性が得られず、プリフォームの最大肉薄部が延伸されやすくなり、著しく肉薄のボトル胴部が形成されてしまう。４．０ｍｍより厚いときは、ブロー成形の予備加熱の際、プリフォームの内面と外面の温度さが生じ易く、プリフォームの内面の温度が低いことからボトル物性及び外観に悪影響を及ぼす。
容量６００ｍｌ以下のプラスチックボトルの口栓部を除いた高さは約１９０ｍｍであることを考慮して、プリフォームのサポートリング下の長さは、６３．０〜９５．０ｍｍとすることが望ましい。
容量６００ｍｌ以下のプラスチックボトルの一般的な胴径は約６６ｍｍであることを考慮して、抜きテーパ開始位置径は、１３．０〜２６．０ｍｍとすることが望ましい。
但し、プリフォームを射出成形する際の金型構造上、抜きテーパ開始位置径を１４．０ｍｍ以上にすることが望ましいことから、抜きテーパ開始位置径は、１４．０〜２６．０ｍｍとすることが望ましい。
また、プリフォーム搬送時に、プリフォーム同士が重なり動かなくなることを防止するため、抜きテーパ開始径は、プリフォームの口栓部内径に対し、０．４ｍｍ以上大きいことが必要となる。
抜きテーパの角度は、射出成形金型からのボトルの取り出しの際に必要となり、０．２〜０．５°とすることが望ましい。
サポートリング下から抜きテーパ開始位置までの長さは、プラスチックボトルの肩部に相当するように決定することが望ましい。したがって、サポートリング下から抜きテーパ開始位置までの長さは、１２．５〜１５．０ｍｍとすることが望ましい。
本発明において、プリフォームの全長は８５．０ｍｍとし、胴径は２２．２ｍｍとすることが望ましい。これにより、成形するボトルの縦方向寸法が１７６ｍｍであり、口栓部の縦方向長さが２１．０１ｍｍであり、ボトルの横幅が６１ｍｍである場合、縦方向延伸率：（１７６−２１．０１）／（８５−２１．０１）＝１５４．９９／６３．９９＝２．４２、横方向延伸率：６１／２２．２＝２．７５と、ブロー成形時の延伸倍率を大きく取ることができる。
図１に示すプリフォームは、全長８５ｍｍの、５００ｍｌプラスチックボトル成形用のプリフォームの例を示し、図１において、１ａは、サポートリング下肉薄部の長さ＝７．５ｍｍを示し、１ｂは、サポートリング下肉薄部の厚さ＝２．１ｍｍを示し、１ｃは、サポートリング下から抜きテーパ開始位置までの長さ＝１４．４ｍｍを示し、１ｄは、胴部の厚さ＝３．２ｍｍを示す。し、１ｅは、プリフォームの全長＝８５．０ｍｍ、１ｆは、プリフォームの胴径＝２２．２ｍｍ、 １ｇは、ゲート部の肉厚＝２．５ｍｍを示す。１ｈはプリフォームの先端からサポートリング下までの長さ＝２１．０１ｍｍを示す。１ｉは、サポートリング下の長さ＝６３．９９ｍｍを示す。
尚、参考までに、従来のプリフォーム１０の形状を図３に示す。このプリフォーム１０は、口栓部１２、サポートリング１３、胴部１５及び胴部１５の端部を閉塞する底部１６を備える。図３において、２ａは、サポートリング下肉薄部の長さ＝３．０ｍｍを示し、本発明のプリフォームにおけるサポートリング下肉薄部の長さ：７．５ｍｍに比べて短くなっている。２ｂは、サポートリング下肉薄部の厚さ＝２．１ｍｍを示す。２ｃは、サポートリング下から抜きテーパ開始位置までの長さ＝１４．４ｍｍを示し、２ｄは、胴部の厚さ＝３．２ｍｍを示す。２ｅは、プリフォームの全長＝９２．５ｍｍを示す。これは、本発明のプリフォームの全長：８５ｍｍに比べて短くなっている。２ｆは、プリフォームの胴径＝２４．０ｍｍを示す。これは、本発明の胴径：２２．２ｍｍに比べて大きい。２ｇは、ゲート部の肉厚＝２．５ｍｍを示す。２ｈはプリフォームの先端からサポートリング下までの長さ＝２１．０１ｍｍを示す。２ｉは、サポートリング下の長さ＝７１．４９ｍｍを示す。
本発明のプラスチックボトル成形用プリフォーム１において、サポートリング下肉薄部4の長さを５〜１０ｍｍとし、底部4をゲート部のほうに向けて徐々に肉厚を薄くしたことにより、サポートリング下肉薄部4の延伸性が向上し、ボトル胴部の肉厚を厚く成形することができ、ボトルの物性を向上させることができるのみならず、サポートリング下肉薄部４の長さを５〜１０ｍｍとしたことにより、ボトルの肩部の肉厚もボトル物性に影響を及ぼさない範囲にとどめることができる。
本発明のプラスチックボトル成形用プリフォーム１を構成する熱可塑性樹脂として、例えば、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、これらの樹脂或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を好適に使用することができる。又、アクリロニトリル樹脂、ポリプロピレン、プロピレン−エチレン共重合体等も使用することができる。前記した樹脂には、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。
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レ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。又、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、ポリエチレンテレフタレートが耐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。
又、プリフォーム１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。さらにプリフォーム１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、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合せ、或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。
次に本発明のプリフォーム１を用いてプラスチックボトルを成形する工程について説明する。
先ず１４０〜１５０℃に加熱した金型に本発明のプリフォーム１をセットし、プリフォーム１を延伸ロッドで上方に延伸させながらプリフォーム内にブロー口からエアブローする。その後、金型にてヒートセットするために数秒間保持し、成形したものの中にエアを吹き込み冷却し、同時にブロー口から排気される。次いで金型を開き製品を取り出す。
次に実施例及び比較例を挙げて本発明につき説明する。
ポリエチレンテレフタレートの射出成形により、図１に示す形状で、下記の寸法を有するプリフォームを製造した。
全長 ８５ｍｍ
胴径 ２２．２ｍｍ
サポートリング下肉薄部の長さ ７．５ｍｍ
サポートリング下肉薄部の厚さ ２．１ｍｍ
サポートリング下から抜きテーパ
開始位置までの長さ １４．４ｍｍ
胴部の厚さ ３．２ｍｍ
ゲート部肉厚 ２．５ｍｍ
プリフォーム重量 ２０．５ｇ
上記のプリフォームを予備加熱し、公知の二軸延伸ブロー成形機により、ブロー成形し、図２に示す形状のプラスチックボトル７に成形した。得られたプラスチックボトル７は胴部の肉厚０．２３ｍｍを有する十分な強度を有するものであった。
ポリエチレンテレフタレートの射出成形により、図１に示す形状で、下記の寸法を有するプリフォームを製造した。
全長 ８５ｍｍ
胴径 ２２．２ｍｍ
サポートリング下肉薄部の長さ ５．０ｍｍ
サポートリング下肉薄部の厚さ ２．１ｍｍ
サポートリング下から抜きテーパ
開始位置までの長さ １４．４ｍｍ
胴部の厚さ ３．２０ｍｍ
ゲート部肉厚 ２．５０ｍｍ
プリフォーム重量 ２０．６ｇ
上記のプリフォームを予備加熱し、公知の二軸延伸ブロー成形機により、ブロー成形し、図２に示す形状のプラスチックボトル７に成形した。得られたプラスチックボトル７は、サポートリング下肉薄部の十分な延伸性が得られず、その結果、ボトル胴部となる部分にも延伸負荷がかかり、胴部の肉厚は０．２１ｍｍとなり、十分な強度を有するボトルが得られた。
ポリエチレンテレフタレートの射出成形により、図１に示す形状で、下記の寸法を有するプリフォームを製造した。
全長 ８５ｍｍ
胴径 ２２．２ｍｍ
サポートリング下肉薄部の長さ １０．０ｍｍ
サポートリング下肉薄部の厚さ ２．１ｍｍ
サポートリング下から抜きテーパ
開始位置までの長さ １４．４ｍｍ
胴部の厚さ ３．２０ｍｍ
ゲート部肉厚 ２．３５ｍｍ
プリフォーム重量 ２０．４ｇ
上記のプリフォームを予備加熱し、公知の二軸延伸ブロー成形機により、ブロー成形し、図２に示す形状のプラスチックボトルに成形した。得られたプラスチックボトルにおいては、胴部の肉厚が０．２２ｍｍとなり、十分な強度を有するプラスチックボトルが得られた。
［比較例１］
ポリエチレンテレフタレートの射出成形により、図１に示す形状で、下記の寸法を有するプリフォームを製造した。
全長 ８５ｍｍ
胴径 ２２．２ｍｍ
サポートリング下肉薄部の長さ ３．０ｍｍ
サポートリング下肉薄部の厚さ ２．１ｍｍ
サポートリング下から抜きテーパ
開始位置までの長さ １４．４ｍｍ
胴部の厚さ ３．２０ｍｍ
ゲート部肉厚 ２．５０ｍｍ
プリフォーム重量 ２０．７ｇ
上記のプリフォ予備加熱し、公知の二軸延伸ブロー成形機により、ブロー成形し、図２に示す形状のプラスチックボトル７に成形した。得られたプラスチックボトル７は、サポートリング下肉薄部の十分な延伸性が得られず、その結果、ボトル胴部となる部分にも延伸負荷がかかり、胴部の肉厚は０．１８ｍｍと肉薄になり、十分な強度を有するボトルは得られなかった。
［比較例２］
ポリエチレンテレフタレートの射出成形により、図１に示す形状で、下記の寸法を有するプリフォームを製造した。
全長 ８５ｍｍ
胴径 ２２．２ｍｍ
サポートリング下肉薄部の長さ １２．０ｍｍ
サポートリング下肉薄部の厚さ ２．１ｍｍ
サポートリング下から抜きテーパ
開始位置までの長さ １４．４ｍｍ
胴部の厚さ ３．２０ｍｍ
ゲート部肉厚 ２．３５ｍｍ
プリフォーム重量 ２０．３ｇ
上記のプリフォームを予備加熱し、公知の二軸延伸ブロー成形機により、ブロー成形し、図２に示す形状のプラスチックボトルに成形した。得られたプラスチックボトルにおいては、肩部の肉厚が０．１８ｍｍと肉薄になり、十分な強度を有するプラスチックボトルが得られなかった。
本発明のプラスチックボトル成形用プリフォームによれば、従来の容量６００ｍｌ以下のプラスチックボトルよりも軽量化したプラスチックボトルを製造することができる。
本発明のプラスチックボトル成形用プリフォームの一部断面図示側面図である。 本発明のプラスチックボトル成形用プリフォームを用いて成形したプラスチックボトルの一例の側面図である。 従来のプリフォームの一部断面図示側面図である。
符号の説明
１ 本発明のプリフォーム
２ 口栓部
３ サポートリング
４ サポートリング下肉薄部
５ 胴部
６ 底部
１ａ サポートリング下肉薄部の長さ
１ｂ サポートリング下肉薄部の厚さ
１ｃ サポートリング下から抜きテーパ開始位置までの長さ
１ｄ 胴部の厚さ
１ｅ 本発明のプリフォームの全長
１ｆ 胴径
１ｇ ゲート部肉厚
１ｈ プリフォームの先端からサポートリング下までの長さ
１ｉ サポートリング下の長さ
１０ 従来のプリフォーム
１２ 口栓部
１３ サポートリング
１４ サポートリング下肉薄部
１５ 胴部
１６ 底部
２ａ サポートリング下肉薄部の長さ
２ｂ サポートリング下肉薄部の厚さ
２ｃ サポートリング下から抜きテーパ開始位置までの長さ
２ｄ 胴部の厚さ
２ｅ 従来のプリフォームの全長
２ｆ 従来のプリフォームの胴径
２ｇ ゲート部肉厚
２ｈ プリフォームの先端からサポートリング下までの長さ
２ｉ サポートリング下の長さ
７ プラスチックボトル

Claims (3)

  1. 口栓部、サポートリング、胴部及び胴部の端部を閉塞する底部を備えるプラスチックボトル成形用プリフォームにおいて、
    樹脂重量が、２１．０ｇ以下の、容量６００ｍｌ以下のプラスチックボトル成形用プリフォームであって、
    上記のプリフォームの全長を９２．５ｍｍより小さくし、
    また、上記のプリフォームの胴径を２４．０ｍｍより小さくし、
    そして、サポートリングの下に、サポートリング下から抜きテーパ開始位置（プラスチックボトルの肩部に相当する）までの長さ、１２．５〜１５．０ｍｍの中で最小となる最小肉薄部からなる長さ５．０〜１０．０ｍｍのサポートリング下肉薄部を設け、
    更に、胴部の肉厚は、上記のサポートリング下肉薄部の肉厚の１．５２〜１．９倍の３．２〜４．０ｍｍの厚さの範囲に形成し、
    且つ、底部は、ゲート部のほうに向けて徐々に肉厚を薄くし、そして、上記のサポートリング下肉薄部の肉厚の０．８５〜１．１９倍の１．８〜２．５ｍｍの厚さの範囲に形成したこと
    を特徴とするプラスチックボトル成形用プリフォーム。
  2. プリフォームの全長は、８５．０ｍｍであり、胴径は、２２．２ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のプラスチックボトル成形用プリフォーム。
  3. サポートリング下肉薄部が、長さ７．５ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラスチックボトル成形用プリフォーム。
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