JP5631183B2 - プリフォーム - Google Patents

Description

本発明は、二軸延伸ブロー成形されることでプラスチックボトルへと成形されるプリフォームに関するものである。

一般に、ポリエチレンテレフタレート樹脂を主体とするプラスチックボトル（ペットボトル）は、プリフォームを二軸延伸ブロー成形することで製造されるが、近年では、プリフォームの樹脂量を削減した軽量化ボトルを製造することが強く要請されるようになってきている。

このような要請に鑑み、本出願人は、ボトルの口部（プリフォームの口部と同じ。）について、口部の強度を犠牲にすることなく軽量化する構造として、ビードリングとサポートリングとの間の外周面を部分的に肉抜きする構造を提案している（特許文献１参照。）。

特開２０１０−９５２６９号公報

特許文献１に記載の構造によれば、肉抜きした分だけ、プリフォームの樹脂量を減らすことができる点で有用である。しかしながら、近年の資源節約の観点では、樹脂量のさらなる削減が望まれている。

そこで、本発明は、樹脂量をより一層削減することができるプリフォームを提供することをその目的としている。

本発明者は、強度面、成形性、容器のハンドリング適正に配慮しながら樹脂量を減らすにはどうすればよいか、鋭意検討を重ねた結果、二軸延伸ブロー成形法に着目した。この成形法では、一般に、プリフォームの口部を延伸せずに、口部のサポートリングの下端に連続した有底筒状のプリフォーム本体部を延伸していく。本発明者は、サポートリングの下部（すなわち、プリフォーム本体部における口部との境界部分）が、ボトル胴部と同じようには延伸されずに厚肉のまま残っていることを見出し、以下の本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明のプリフォームは、口部と口部から延在する有底筒状のプリフォーム本体部とから構成され、二軸延伸ブロー成形によって口部が延伸されることなくプリフォーム本体部が延伸されてプラスチックボトルへと成形されるプリフォームにおいて、プリフォーム本体部が、口部との境界部分であって且つ二軸延伸ブロー成形によって延伸される部分に、プリフォームの周方向に均等の間隔で形成された複数の肉抜き部を有しているものである。

本発明によれば、プリフォーム本体部の部位のうち、従来厚肉のまま残っていた境界部分を肉抜きしているので、肉抜き分の樹脂量を削減することができる。また、境界部分の全体を均一に薄肉にする場合に比べて、境界部分の強度を大きく低下させずに済む。特に、肉抜き部を均等間隔で形成しているため、境界部分の強度が周方向においてバランスが良くなり、強度面に配慮した樹脂量の削減となる。しかも、射出成形法によりプリフォームを成形する場合にあっては、均等間隔で肉抜き部を形成するため、周方向全体に薄肉部を設ける場合と比較し、射出された樹脂の流動性が良くなり、成形不良が起こり難くなる。

本発明の好ましい一態様によれば、口部は、プリフォーム本体部との境界を画定する部分に、プリフォーム本体部よりも大径の周状リング部を有しているとよい。また、プリフォーム本体部は、周状リング部の下端に連続する凹凸のない筒状の外周面を有していると共に、この凹凸のない筒状の外周面の下端に連続する外周面に肉抜き部を形成しているとよい。

かかる態様によれば、周状リング部及び凹凸のない筒状の外周面を利用して、プリフォームひいては成形後のプラスチックボトルを安定してハンドリングすることができる。これにより、プリフォーム及びプラスチックボトルを取り扱う際のハンドリング性を向上することができる。

より好ましくは、肉抜き部の高さは、上記の凹凸のない筒状の外周面の高さよりも大きいとよい。

また、本発明の好ましい一態様によれば、肉抜き部は、周状リング部に近い部位ほど肉抜き量が大きく、周状リング部から遠ざかるにつれて肉抜き量が徐々に減り、最終的に消滅するとよい。

かかる態様によれば、プリフォームからプラスチックボトルへの成形性が向上する。具体的には、周状リング部から最も遠い肉抜き部の部位は延伸され易いが、この部位に段差があると、二軸延伸ブロー成形を行っている間にプリフォームがバーストするおそれがある。したがって、このような段差がなくなる上記好ましい態様によれば、プラスチックボトルへの成形性を確保することができる。また、周状リング部に近い肉抜き部の部位ほど、二軸延伸ブロー成形の際に延伸され難いので、肉抜き量を効果的に増やすことができる。

さらに、本発明の好ましい一態様によれば、口部は、周状リング部の上側に第２の周状リング部を、また、第２の周状リングの上側にねじ山を有し、且つ、周状リング部と第２の周状リング部との間の外周面には、プリフォーム本体部における複数の肉抜き部と同じ均等の間隔で複数の肉抜き部が形成されているとよい。

かかる態様によれば、プリフォーム全体として樹脂量の削減をより一層図ることができる。加えて、口部及びプリフォーム本体部における両者の肉抜き部を互いに同じ均等間隔としているので、周状リング部の上下の部分の強度が周方向においてバランスが良くなるのみならず、射出成形法によりプリフォームを成形する場合に、上述した樹脂の流動性及び金型の取外しが良好となり、成形不良が起こり難くなる。

好ましくは、肉抜き部の横断面形状は、円弧形状であるとよい。

この構成によれば、プリフォームを射出成形した場合に、台形形状に比べて、そのための金型からの取り出しが容易となる。

実施形態に係るプラスチックボトルの正面図である。 実施形態に係るプリフォームの正面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断したプリフォームの縦断面図であり、プリフォームの肉抜き部を通らない位置で切断したものである。 図３とは異なる角度で切断したプリフォームの縦断面図であり、プリフォームの肉抜き部及び中心軸を通る位置で切断したものである。 図３のＶ−Ｖ線で切断した横断面図である。

添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を説明する。
以下では、まず、プラスチックボトルについて簡単に説明し、その後、プラスチックボトルへと成形されるプリフォームについて詳細に説明する。また、以下の説明では、プリフォームにおいて、口部が存在する方を上側とし、プリフォーム本体部が存在する方を下側とする。高さとは、プリフォームの中心軸の方向（上下方向）に沿った長さを意味する。横断面形状とは、中心軸に直交する平面（横断面）における断面形状を意味する。

図１に示すように、プラスチックボトル１は、上側から順に、口部２、肩部３、胴部４及び底部５を有する。これらの部分（２，３，４及び５）は、一体に形成され、内部に飲料を貯留するためのボトル壁を構成する。飲料としては、水、緑茶、ウーロン茶又は果汁等の非炭酸飲料を挙げることができる。ただし、他の実施態様では、プラスチックボトル１に充填される液体は、炭酸飲料又はソース等の食品でもよい。

図２に示すように、プリフォーム１０は、口部１２と、口部１２から下方に延在する有底筒状のプリフォーム本体部１４と、で構成される。プリフォーム１０は、ポリエチレンテレフタレートを主材料として射出成形されることで製造され、その後二軸延伸ブロー成形に供されることでプラスチックボトル１へと成形される。このとき、二軸延伸ブロー成形によって延伸されるのは、プリフォーム本体部１４のみであり、口部１２は延伸されない。このため、プラスチックボトル１の口部２の形状・大きさは、プリフォーム１０の口部１２の形状・大きさと同じとなる。なお、他の実施態様では、ポリエチレンテレフタレート以外の熱可塑性樹脂（例えば、ポリエチレン又はポリプロピレン）を主材料に用いることも可能である。

図２〜４に示すように、口部１２は、上端を開口した円筒状の周壁２０を有する。周壁２０の内周面２２は、上下方向に段差なしで延在している一方、周壁２０の外周面２４には、上から順に、ねじ山２６、ビードリング２８及びサポートリング３０が形成されている。プラスチックボトル１における密封性は、ねじ山２６を利用して、キャップ（図示省略）を口部２に嵌合することで保たれる。ビードリング２８及びサポートリング３０は、いずれも、プリフォーム本体部１４よりも大径の周状リング部（フランジ部と呼称される場合もある。）であり、周方向にわたって外周面２４の外方に突出している。外周面２４のうち、ビードリング２８とサポートリング３０との間の外周面には、複数の肉抜き部３２が形成されている。サポートリング３０によって口部１２とプリフォーム本体部１４との境界が画定されており、サポートリング３０の下面から上側部分（すなわち、口部１２全体）は二軸延伸ブロー成形において延伸されない。

図２〜５に示すように、プリフォーム本体部１４は、一定径からなる円筒状の胴部４０と、胴部４０の下部に連続する底部４２と、胴部４０の上部に連続してサポートリング３０の下端に連続するネック部４４と、で構成される。底部４２は、半球状となっている場合が多いが、このような形状に限るものではなく、胴部４０の下部を閉塞する形状であればよい。ネック部４４は、胴部４０の上部から僅かになだらかに拡開するように上方へと延在する湾曲部４６と、湾曲部４６からサポートリング３０へと湾曲することなく延在する短円筒状の鉛直部４８と、で構成される。また、ネック部４４の外周面には、複数の肉抜き部５０が周方向に均等間隔で形成されている。

ここで、肉抜き部５０を除いた部分の肉厚に着目すると、プリフォーム本体部１４では、胴部４０及び底部４２の肉厚は同じ又は略同じであるが、鉛直部４８の肉厚は胴部４０及び底部４２の肉厚よりも僅かに小さい。このため、湾曲部４６の肉厚は、胴部４０から鉛直部４８にかけて徐々に小さくなるように構成されている。また、鉛直部４８の肉厚は、ビードリング２８とサポートリング３０との間の部分の肉厚と同じ又は略同じであり、ねじ山２６が存在する部分（口部１２の上部）の肉厚よりも大きい。さらに、外径に着目すると、プリフォーム本体部１４では、鉛直部４８の外径が最も大きく、その外径は、ビードリング２８とサポートリング３０との間の部分の外径と同じ又は略同じである。

図５に示すように、肉抜き部５０は、全部で８個あり、それぞれ、柱部５２を隔てて周方向に均等間隔で且つ線対称に並んでいる。肉抜き部５０と柱部５２とをつなぐ部分５４は、両者がなだらかにつながるように、プリフォーム本体部１４の内側に曲率中心を有する円弧によりＲ取りされている。肉抜き部５０の横断面形状は、プリフォーム本体部１４の内方向へと湾曲した円弧形状からなる。したがって、肉抜き部５０は、その中央部が最も薄肉であり、その両端にかけて徐々に厚肉化されている。

ここで、肉抜き部５０における最小外径と柱部５２の外径との差は、３．０ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１．５ｍｍ〜２．０ｍｍである。３．０ｍｍを越えると、プリフォーム１０を射出成形する際に、熱可塑性樹脂が肉抜き部５０の両端にまで行き渡らなくなる可能性があるからである。また、肉抜き部５０の円弧形状のＲ（曲率半径）は、５〜５０ｍｍの範囲であることが好ましく、より好ましくは３０ｍｍである。５ｍｍ未満のＲとすると、アンダーカットとなり、プリフォーム１０を金型から取り出し難くなる一方、５０ｍｍを越えるＲとすると、軽量化のための肉抜き効果を十分に得ることができないからである。

図２〜４に示すように、肉抜き部５０とサポートリング３０との間には、凹凸のない外周面５６が形成されている。外周面５６は、サポートリング３０の基端側の下縁に連続した短円筒状の面であり、肉抜きされていない点で、肉抜き部５０及び柱部５２が存在する外周面と異なっている。外周面５６は、柱部５２を構成する外周面と面一で連続している。外周面５６の高さは、肉抜き部５０の高さよりも十分に短いが、プリフォーム１０をハンドリングするときに安定して把持できる長さであれば、その長さは限定されない。好ましい一例を挙げると、外周面５６の高さは、１ｍｍ以上２ｍｍ以下である。

肉抜き部５０は、主として鉛直部４８の外周面に形成され、一部が湾曲部４６の外周面にも達している。肉抜き部５０の深さ（すなわち肉抜き量）は、その高さ方向に亘って一定とすることもできるし、図３に示す如く鉛直部４８よりも湾曲部４６の方で小さくすることもできる。ただし、好ましくは、肉抜き部５０は、下方に向かうにつれて、徐々に肉抜き量が減少するとよい。また、より好ましくは、肉抜き部５０の肉抜き量は、サポートリング３０に近い部位ほど大きく、サポートリング３０から遠ざかるにつれて徐々に減っていき、胴部４０の外周面と段差無く連続するように最終的に消滅するとよい。こうすることで、二軸延伸ブロー成形を行っている間にプリフォーム１０がバーストし難くなるので、プラスチックボトル１への成形性を確保することができる。

なお、詳述しなかったが、口部１２側の肉抜き部３２についても、プリフォーム本体部１４側の肉抜き部５０と同様に形成することができる。例えば、肉抜き部３２は、全部で８個あり、それぞれ柱部６０を隔てて周方向に均等間隔で且つ線対称に並ばせ、横断面形状を円弧形状とすることができる。ただし、好ましくは、周方向において、肉抜き部３２の位置と肉抜き部５０の位置とがサポートリング３０を境にそろうように、肉抜き部５０を考慮して肉抜き部３２の大きさ及び隣り合う肉抜き部３２，３２の間隔を形成するとよい。このように形成すれば、サポートリング３０の上下の部分の強度が周方向においてバランスが良くなる上、樹脂の流動性及び金型の取外しが良好となる。

プラスチックボトル１の製造工程の一例を説明する。
先ず、金型を使用して、金型内にポリエチレンテレフタレートを射出し、プリフォーム１０を射出成形する。射出成形後、金型を開いて、プリフォーム１０を取り出し、ブロー成形機にセットする。ブロー成形機にて、プリフォーム１０のうち、プリフォーム本体部１４のみを加熱し、延伸ロッドによってプリフォーム本体部１４を縦方向に延伸させると共に、圧縮空気を吹き込んでプリフォーム本体部１４を横方向に延伸させる。これにより、肩部３、胴部４及び底部５が成形される。一方、口部１２はそのままの大きさ・形状を保ったまま口部２となり、プラスチックボトル１の一連の成形が完了する。

ここで、プリフォーム本体部１４が延伸されていく際、肉抜き部５０と柱部５２とは、両者の境界（すなわち段差）がなくなるまで延伸され、肩部３の上部を構成することになる。このため、肩部３の上部では、プリフォーム１０において存在していた肉抜き部５０が消失することになる。したがって、プラスチックボトル１としてみれば、その製造のためのプリフォーム１０として肉抜き部５０を有するものを使用したか否かは判然としなくなる。

以上説明した本実施形態のプリフォーム１０の作用効果について説明する。

１．樹脂量の削減及び強度の観点
プリフォーム本体部１４の部位のうち、従来延伸されずに厚肉のまま残っていたサポートリング３０の下部に肉抜き部５０を部分的に形成しているので、プリフォーム１０に使用する樹脂量（ポリエチレンテレフタレートの量）を削減することができる。また、サポートリング３０の下部の全体の厚みを薄くする場合に比べて、強度低下を抑制することができる。特に、肉抜き部５０を均等間隔で形成しているため、サポートリング３０の下部の強度が周方向においてバランスが良くなり、強度面に配慮した樹脂量の削減となる。

２．プリフォームの成形性の観点
プリフォーム１０を射出成形する際、肉抜き部５０を均等間隔で形成するため、射出された樹脂がバランス良く流動する。また、肉抜き部５０を円弧形状の横断面形状に形成するので、樹脂の流動性も確保し易い。さらに、このような態様の肉抜き部５０であるので、射出成形後においては、射出成形に用いた金型から製品（プリフォーム１０）が抜き易くなり、成形不良が起こり難い。したがって、プリフォーム１０の成形性を良好に維持することができ、プラスチックボトル１の生産性を向上することができる。

３．ハンドリングの観点
肉抜き部５０とサポートリング３０との間に凹凸のない外周面５６が形成されているので、この外周面５６及びサポートリング３０を利用して、プリフォーム１０及びプラスチックボトル１を安定してハンドリングすることができる。これにより、プリフォーム１０及びプラスチックボトル１を取り扱う際のハンドリング性を適切に確保することができる。

本実施形態の変形例
上記したプリフォーム１０の構造は、本発明の範囲を逸脱しない限り適宜設計変更することができる。例えば、肉抜き部５０の個数は８個に限るものではなく、２以上の複数であればよい。また、肉抜き部５０をネック部４４の外周面ではなく、ネック部４４の内周面に形成することも可能である。ただし、金型の型抜きのし易さの観点からすれば、外周面に形成した方が好ましい。

１：プラスチックボトル、 １０：プリフォーム、 １２：口部、 １４：プリフォーム本体部、 ２４：外周面、 ２６：ねじ山、 ２８：ビードリング（第２の周状リング部）、 ３０：サポートリング（周状リング部）、 ３２：肉抜き部、 ４０：胴部、 ４２：底部、 ４４：ネック部、 ４６：湾曲部、 ４８：鉛直部、 ５０：肉抜き部、 ５２：柱部

Claims (6)

1. 口部と当該口部から延在する有底筒状のプリフォーム本体部とから構成され、二軸延伸ブロー成形によって前記口部が延伸されることなく前記プリフォーム本体部が延伸されてプラスチックボトルへと成形されるプリフォームにおいて、
   前記プリフォーム本体部は、前記口部との境界部分であって且つ二軸延伸ブロー成形によって延伸される部分に、当該プリフォームの周方向に均等間隔で形成された複数の肉抜き部を有している、プリフォーム。
2. 前記口部は、前記プリフォーム本体部との境界を画定する部分に、前記プリフォーム本体部よりも大径の周状リング部を有し、
   前記プリフォーム本体部は、前記周状リング部の下端に連続する凹凸のない筒状の外周面を有していると共に、この凹凸のない筒状の外周面の下端に連続した外周面に前記肉抜き部を形成している、請求項１に記載のプリフォーム。
3. 前記肉抜き部の高さは、前記凹凸のない筒状の外周面の高さよりも大きい、請求項２に記載のプリフォーム。
4. 前記肉抜き部は、前記周状リング部に近い部位ほど肉抜き量が大きく、前記周状リング部から遠ざかるにつれて肉抜き量が徐々に減って最終的に消滅する、請求項２又は３に記載のプリフォーム。
5. 前記口部は、前記周状リング部の上側に第２の周状リング部を、また、当該第２の周状リングの上側にねじ山を有し、且つ、前記周状リング部と前記第２の周状リング部との間の外周面には、前記プリフォーム本体部における複数の肉抜き部と同じ均等間隔で複数の肉抜き部が形成されている、請求項２ないし４のいずれか一項に記載のプリフォーム。
6. 前記肉抜き部の横断面形状は、円弧形状である、請求項１ないし４のいずれか一項に記載のプリフォーム。

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