WO2013051601A1 - プリフォームおよびプラスチックボトル - Google Patents

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WO2013051601A1
WO2013051601A1 PCT/JP2012/075635 JP2012075635W WO2013051601A1 WO 2013051601 A1 WO2013051601 A1 WO 2013051601A1 JP 2012075635 W JP2012075635 W JP 2012075635W WO 2013051601 A1 WO2013051601 A1 WO 2013051601A1
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章智 関根
美恵 太田
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大日本印刷株式会社
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    • B29C49/02—Combined blow-moulding and manufacture of the preform or the parison
    • B29C49/06—Injection blow-moulding

Definitions

  • the present invention relates to a preform for a plastic bottle and a plastic bottle, and more particularly to a preform shape that can increase the strength of the bottom end of the plastic bottle.
  • the leg tip may become white due to overstretching, which may make blow molding difficult. .
  • the thickness of the petaloid bottom tip is also thinned. For this reason, the bottom end of the plastic bottle may be crushed during transportation or transportation despite being pressurized. The plastic bottle may be tilted due to crushing or the like, and as a result, the collapse of the load may occur.
  • the present invention has been made in consideration of such points, and even when the plastic bottle is thin, the thickness of the bottom end of the plastic bottle can be increased after blow molding, It is an object of the present invention to provide a preform and a plastic bottle capable of preventing the problem that the bottom end of the plastic bottle is crushed at the time of transportation and transportation despite being pressurized.
  • the present invention provides a preform for a plastic bottle comprising a mouth portion, a body portion having an internal diameter D 1 is connected to the inlet portion and a bottom portion connected to said body portion, said bottom portion, the cross-sectional shape ,
  • a preform characterized in that satisfies the relationship of (a) R 2 ⁇ R 1 , (b) D 1/2 ⁇ R 3 ⁇ R 1, and (c) R 4 ⁇ R 3 .
  • the barrel has a large diameter portion of the mouth portion, a small diameter portion of the bottom side, the outer diameter of the small-diameter portion and D 2, the outer diameter of the large diameter portion D
  • the preform satisfies the relationship of 1.20 ⁇ D 3 / D 2 ⁇ 2.40.
  • the body portion is provided between the large-diameter portion on the mouth side, the small-diameter portion on the bottom-side, and the large-diameter portion and the small-diameter portion. and an inclined portion whose diameter decreases toward the side, the length of the large diameter portion and L 1, if the length of the inclined portion and L 2, the length of the small-diameter portion was set to L 3,
  • This preform is characterized by satisfying the relationship of L 1 ⁇ L 2 ⁇ L 3 .
  • the present invention is a plastic bottle produced using a preform, characterized in that the thickness of the bottom tip is 0.04 mm to 0.25 mm.
  • the bottom of the cross-sectional shape has an outer surface central portion with a radius R 1, and an outer surface having an outer surface periphery with a radius R 2, and the inner surface central portion with a radius R 3, the radius R 4 It has an inner surface having an inner surface peripheral portion satisfies the relation (a) R 2 ⁇ R 1 , (b) D 1/2 ⁇ R 3 ⁇ R 1, and (c) R 4 ⁇ R 3 .
  • FIG. 1 is a partial sectional view showing a preform according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged sectional view (an enlarged view of a portion II in FIG. 1) showing a bottom portion of the preform according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a plastic bottle manufactured by a preform according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a heating apparatus for heating a preform.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a comparative example (Comparative Example 1) of a preform.
  • FIG. 6 is a partial sectional view showing a comparative example (Comparative Example 2) of a preform.
  • FIGS. 7A and 7B are perspective views showing another example of the bottom of a plastic bottle manufactured by a preform according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 to 4 are views showing an embodiment of the present invention.
  • a mouth portion 11 having an opening 11a, a body portion 20 connected to the mouth portion 11, and a bottom portion 30 connected to the body portion 20.
  • a screw portion 16 for screwing a cap (not shown) after the preform 10 is biaxially stretch blow-molded to produce a plastic bottle 40 (FIG. 3).
  • An annular support ring 12 projects from the lower portion of the mouth portion 11.
  • the trunk portion 20 includes a large diameter portion 21 on the mouth portion 11 side, a small diameter portion 23 on the bottom portion 30 side, and an inclined portion 22 provided between the large diameter portion 21 and the small diameter portion 23.
  • Inclined portion 22 is formed of a shape that gradually decreases in diameter toward the small diameter portion 23 side from the large diameter portion 21 side, and has a length L 2.
  • the small-diameter portion 23 has a cylindrical shape, and has an outer diameter D 2 smaller than the outer diameter of the large-diameter portion 21 and a length L 3 .
  • the small diameter portion 23 has the inner diameter D 1.
  • the inner diameter of the body portion 20 refers to the inner diameter D 1 in the small diameter portion 23.
  • the outer diameter D 2 of the small diameter portion 23, between the outer diameter D 3 of the large diameter portion 21, preferably be established relation of 1.20 ⁇ D 3 / D 2 ⁇ 2.40, 1 More preferably, the relationship of 30 ⁇ D 3 / D 2 ⁇ 1.85 holds. That is, the body portion 20 of the preform 10 in the present embodiment has a diameter that is more reduced toward the center than the body portion 92 (see FIG. 6) of a general preform 90 shown as a comparative example. It has become.
  • the angle for gradually reducing the diameter from the large diameter portion 21 side toward the small diameter portion 23 side does not become steep, so that the injection moldability deteriorates or the short circuit occurs. Or the like can be prevented from occurring.
  • the value of D 3 / D 2 is greater than 1.20, it is easy to reduce the weight of the preform 10.
  • the small diameter part 23 becomes a heater relatively. It will approach. In this case, since the small diameter portion 23 is excessively warmed, the small diameter portion 23 is easily stretched during blow molding, and as a result, the thickness of the body portion 42 (FIG. 3) of the plastic bottle 40 becomes thin.
  • the bottom 30 has an outer surface 31 and an inner surface 32 in its cross-sectional shape.
  • the outer surface 31 includes an outer surface central portion 35 positioned on the center side and a pair of outer surface peripheral portions 36 positioned on the peripheral side of the outer surface central portion 35 and continuously extending to the outer surface central portion 35.
  • Each outer peripheral edge portion 36 is continuous with the lower end of the outer surface of the small diameter portion 23.
  • the inner surface 32 includes an inner surface central portion 37 positioned on the center side, and a pair of inner surface peripheral portions 38 positioned on the peripheral side of the inner surface central portion 37 and continuously extending to the inner surface central portion 37.
  • Each inner peripheral edge 38 is continuous with the lower end of the inner surface of the small diameter portion 23.
  • the outer surface central portion 35, the outer surface peripheral edge portion 36, the inner surface central portion 37, and the inner surface peripheral edge portion 38 are arcs of radius R 1 , radius R 2 , radius R 3, and radius R 4 , respectively.
  • the radius R 1 of the outer surface center portion 35 is larger than the radius R 2 of the outer surface periphery portion 36 (R 2 ⁇ R 1 )
  • the radius R 3 of the inner surface center portion 37 is the radius of the inner surface periphery portion 38. It is larger than R 4 (R 4 ⁇ R 3 ).
  • the radius R 1 of the inner diameter D 1, the radius R 3 of the inner surface central portion 37, and an outer surface center portion 35 of the small-diameter portion 23 satisfy the relation of D 1/2 ⁇ R 3 ⁇ R 1.
  • the entire bottom portion 30 is not uniformly curved, but has a shape in which the central portion of the bottom portion 30 is relatively flat while the peripheral portion of the bottom portion 30 is relatively greatly curved. It has become flat. Therefore, the bottom portion 30 of the preform 10 in the present embodiment has a shape that is retracted upward (toward the mouth portion 11 side) as compared with a bottom portion 93 (see FIG. 6) of a general preform 90 shown as a comparative example. ing.
  • the radius R 2 of the radius R 1 and outer surface peripheral edge 36 of the outer surface center portion 35 preferably satisfies the relationship of 3.0 ⁇ R 1 / R 2 ⁇ 9.0, 4.5 ⁇ R 1 / More preferably, the relationship of R 2 ⁇ 7.0 is satisfied.
  • the radius R 3 of the inner surface central portion 37, the radius R 4 of the inner surface rim portion 38 preferably satisfies the relationship of 3.0 ⁇ R 3 / R 4 ⁇ 9.0, 4.5 ⁇ R 3 It is more preferable that the relationship / R 4 ⁇ 6.0 is satisfied.
  • R 1 / R 2 (R 3 / R 4 ) is larger than the above value, the outer peripheral edge portion 36 of the bottom 30 is close to a right angle, so the preform 10 is manufactured by injection molding. At this time, it becomes difficult for the molten plastic to flow to the body 20 side. On the other hand, if the pressure of the molten plastic is increased, the in-core of the injection mold is displaced in one direction from the central axis due to this pressure, so that the thickness of the body portion 20 may not be uniform in the circumferential direction.
  • the total length L 4 of the preform 10 is preferably 35 mm to 140 mm.
  • the ratio of the total length L 4 of the preform 10 to the outer diameter D 2 of the small diameter portion 23 (L 4 / D 2 ) is preferably 1.5 ⁇ L 4 / D 2 ⁇ 5.5.
  • the thickness of the bottom end of the plastic bottle can be 0.04mm to 0.25mm, which can be lighter than before.
  • thermoplastic resin especially PE (polyethylene), PP (polypropylene), PET (polyethylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthalate)
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PLA polylactic acid
  • the plastic bottle manufactured using the preform 10 is not limited to this.
  • the present invention is not limited to this, and there are also bottles as shown in FIGS.
  • the plastic bottle 40 includes a mouth part 41, a cylindrical body part 42 provided below the mouth part 41, and a bottom part 43 provided continuously to the body part 42.
  • a neck portion 44 is provided between the mouth portion 41 and the body portion 42.
  • a shoulder portion 48 is formed between the neck portion 44 and the trunk portion 42.
  • a screw portion 46 (corresponding to the screw portion 16 of the preform 10 described above) for screwing a cap (not shown) is provided, and in the outer periphery of the mouth portion 41, on the lower portion of the screw portion 46. Is formed with an annular support ring 47 projecting outward (corresponding to the support ring 12 of the preform 10 described above).
  • the bottom 43 has a so-called petaloid bottom shape. That is, the bottom 43 has a plurality of petaloid legs 45 that are arranged at equal intervals in the circumferential direction and project downward.
  • the number of petaloid legs 45 is preferably 5 to 9 from the viewpoint of stably erecting the plastic bottle 40 and improving the moldability of the lightweight bottle.
  • the size (capacity) of the plastic bottle 40 is not limited and may be any size bottle, but may be 500 ml to 600 ml, for example.
  • the thickness of the plastic bottle 40 can be set to 0.04 mm to 0.25 mm at the petaloid leg 45 of the bottom 43, and the plastic bottle 40 can be reduced in weight.
  • a pellet made of thermoplastic resin such as PET polyethylene terephthalate
  • PET polyethylene terephthalate
  • the pellet is heated and melted and pressurized by the injection molding machine. Thereafter, the pellets become pressurized molten plastic and are injected into an injection mold having an internal shape corresponding to the preform 10.
  • the molten plastic is cured in the injection mold and the preform 10 is formed. Thereafter, the injection mold is separated, and the preform 10 shown in FIG. 1 is taken out from the injection mold.
  • the preform 10 is then heated in the heating unit 50 in the blow molding machine (heating process: see FIG. 4).
  • the preform 10 is conveyed by the mandrel 51 with the mouth portion 11 facing downward, and is uniformly heated in the circumferential direction by the heater 52 of the heating device 50 while rotating around the central axis.
  • Reference numeral 53 is a reflecting plate for reflecting the heat from the heater 52 toward the preform 10
  • reference numeral 54 is a shielding member for preventing the heat from the heater 52 from escaping to the outside of the heating device 50. is there.
  • the heating process mentioned above is an example, and depending on the structure of the mandrel 51 or the blow molding machine, the mouth part 11 may be conveyed in a state of facing upward.
  • the preform 10 is heated to a temperature of, for example, 80 ° C. to 140 ° C. by the heater 52 of the heating unit 50.
  • the body portion 20 has a large-diameter portion 21 and the small diameter portion 23 and the inclined portion 22, between the outer diameter D 3 of outer diameter D 2 and the large diameter portion 21 of the small diameter portion 23
  • a relationship of 1.20 ⁇ D 3 / D 2 ⁇ 2.40 is established. Therefore, in FIG. 4, the small diameter portion 23 is located farther from the heater 52 than the large diameter portion 21 and the inclined portion 22 and is not easily heated. For this reason, the small diameter part 23 is hard to be warmed compared with the large diameter part 21 and the inclination part 22, and is hard to be extended
  • the heated preform 10 is sent to a blow molding unit (not shown) by a transport device (not shown).
  • the preform 10 sent to the blow molding part is inserted into the blow molding die of the blow molding part. Thereafter, high-pressure air is supplied into the preform 10 from the stretching rod inserted into the preform 10, and the preform 10 is stretched by stretching the stretching rod to perform biaxial stretching blow molding (blow molding). Process).
  • the plastic bottle 40 shown in FIG. 3 is obtained by such blow molding. At this time, the outer peripheral edge portion 36 of the bottom portion 30 of the preform 10 extends to mainly become the petaloid leg 45 of the plastic bottle 40.
  • the plastic bottle 40 molded in the blow molding process is transported from the blow molding section into a filling machine (not shown) by air transport means or neck transport means.
  • the beverage (contents) is filled in the plastic bottle 40 in the filling machine.
  • an inert gas such as liquid nitrogen is sealed in the plastic bottle 40, sealed with a cap (not shown), and further labeled. It is more preferable that each process until the cap is sealed is aseptic. In this way, a product bottle composed of the plastic bottle 40, the contents, and the cap is manufactured.
  • the bottom 30 radius R 1 of the outer surface center portion 35, the radius R 2 of the outer surface periphery 36, the radius R 3 of the inner surface central portion 37, the inner surface peripheral edge portion 38 of radius R 4 and a small-diameter portion 23 the inner diameter D 1 is provided with (a) R 2 ⁇ R 1 , (b) D 1/2 ⁇ R 3 ⁇ satisfies the relationship of R 1, and (c) R 4 ⁇ R 3 , bottom 30 is flat shape It has become.
  • the preform thickness corresponding to the thickness of the bottom of the plastic bottle is increased after stretching, so that the outer peripheral edge 36 is less likely to be stretched than the outer central portion 35 during blow molding. Therefore, the thickness of the tip of the bottom 43 of the plastic bottle 40 (that is, the tip of the petaloid leg 45) can be increased after blow molding, and the tip of the bottom 43 is crushed during transportation or transport despite being pressurized. It can be effectively prevented.
  • the small-diameter portion 23 is located farther from the heater 52 than the large-diameter portion 21 and the inclined portion 22 in the heating unit 50, and the large-diameter portion 21 and the inclined portion 22 In comparison, it is relatively difficult to heat. Therefore, in the blow molding process shown in FIG. 5, the large diameter portion 21 and the inclined portion 22 can be sufficiently stretched, and there is little influence on the strength of the entire plastic bottle 40 out of the plastic bottles 40.
  • the shoulder 48 that is difficult to be stretched can be made thin.
  • the small diameter portion 23 is not heated as compared with the large diameter portion 21 and the inclined portion 22. Therefore, in the blow molding process, the stretching amount of the small diameter portion 23 is suppressed from the stretching amounts of the large diameter portion 21 and the inclined portion 22. As a result, among the plastic bottles 40, it is possible to increase the thickness of the body portion 42, which has a great influence on the strength of the entire plastic bottle 40, and to maintain the strength of the entire plastic bottle 40.
  • Such an effect is particularly remarkable when the thickness of the plastic bottle 40 is reduced to reduce the weight (for example, when the weight of the preform 10 for the plastic bottle 40 of 500 ml to 600 ml is 7 g to 19 g). I can get it.
  • Example 1 to Example 5 the following seven types of preforms (Example 1 to Example 5 and Comparative Example 1 to Comparative Example 2) were produced by injection molding.
  • Example 1 A preform 10 (Example 1) according to the present embodiment shown in FIG. 1 was produced.
  • the radius R 1 of the outer surface central portion 35 is 0.83D 1
  • R 2 is 0.17D 1
  • the radius R 3 of the inner surface central portion 37 is 0.67D 1 , R 4 . It was 0.17D 1.
  • the outer diameter D 3 of the large diameter portion 21 was set to 1.50 the ratio (D 3 / D 2) to the outer diameter D 2 of the small-diameter portion 23.
  • the length L 1 of the larger diameter portion 21, the length L 2 of the inclined portion 22, between the length L 3 of the small-diameter portion 23 satisfy the relation of L 1 ⁇ L 2 ⁇ L 3 .
  • the weight of the preform 10 was 12 g.
  • Example 2 It has the R 3 and 0.95D 1, except in the same manner as in Example 1 to prepare a preform 10 (Example 2).
  • Example 3 A preform 10 (Example 3) was produced in the same manner as in Example 1 except that R 3 was set to 0.30D 1 .
  • Example 4 A preform 10 (Example 4) was produced in the same manner as in Example 1 except that the value of D 3 / D 2 was 1.20.
  • Example 5 A preform 10 (Example 5) was produced in the same manner as in Example 1 except that the value of D 3 / D 2 was 2.40.
  • a preform 80 (Comparative Example 1) shown in FIG. 5 was produced.
  • This preform 80 (Comparative Example 1) is the same as Example 1 except that the bottom 83 has a round shape, and the outer surface 84 and the inner surface 85 are each formed of a single radius arc. It is.
  • the outer diameter D 3 of the large diameter portion is 1.50 the ratio (D 3 / D 2) to the outer diameter D 2 of the small diameter portion.
  • reference numerals 81 and 82 indicate the mouth portion and the trunk portion of the preform 80, respectively.
  • the weight of the preform 10 was 12 g.
  • a preform 90 (Comparative Example 2) shown in FIG. 6 was produced.
  • the bottom portion 93 has a round shape, and the outer surface 94 and the inner surface 95 are each composed of an arc having a single radius.
  • the value of D 3 / D 2 was 1.10.
  • the ratio (R 1 / D 1 ) of the radius R 1 of the outer surface 94 of the bottom portion 93 to the inner diameter D 1 of the small diameter portion 23 is 0.56.
  • reference numerals 91 and 92 denote the mouth portion and the trunk portion of the preform 90, respectively.
  • the weight of the preform 90 was 24 g.
  • the preforms 10 of Examples 3 and 5 when the preform 10 was produced by injection molding, the formability deteriorated. On the other hand, when the injection pressure of the molten plastic at the time of injection molding was increased, the thickness of the preform 10 was biased in the circumferential direction (referred to as uneven thickness).
  • Preforms other than Examples 3 and 5 had good injection moldability.
  • each preform 10, 80, 90 is heated using the heating unit 50 (see FIG. 4), and then each heated preform 10, 80, 90 is biaxially stretch blow molded by the blow molding unit.
  • a plastic bottle 40 having a petaloid bottom shape shown in FIG. 3 was produced.
  • the preform 10 of Example 1 and Example 2 and the preform 90 of Comparative Example 2 had good blow moldability.
  • Each bottle was filled with 30 ° C. green tea, and liquid nitrogen was added to close the bottle so that the bottle internal pressure was 80 kPa. Using the bottle, a loading test was conducted to verify the presence or absence of collapse.
  • Example 1 and Comparative Example 2 were good without collapsing. On the other hand, in the bottle of Example 2, the collapse of the load occurred because the thickness at the bottom end was 0.03 mm.

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Abstract

　プリフォーム１０は、口部１１と、内径Ｄ1をもつ胴部２０と、底部３０とを備えている。底部３０は、その断面形状において、半径Ｒ1をもつ外面中央部３５と、半径Ｒ2をもつ外面周縁部３６と有する外面３１と、半径Ｒ3をもつ内面中央部３７と、半径Ｒ4をもつ内面周縁部３８と有する内面３２とを有し、（ａ）Ｒ2＜Ｒ1、（ｂ）Ｄ1／２＜Ｒ3＜Ｒ1、および（ｃ）Ｒ4＜Ｒ3という関係を満たす。底部３０の形状を扁平形状としたことにより、ブロー成形後にプラスチックボトルの底部先端の肉厚を厚くすることができ、加圧しているにも関わらず輸送時や搬送時にプラスチックボトルの底部先端が潰れる不具合を防止することができる。

Description

プリフォームおよびプラスチックボトル
　本発明は、プラスチックボトル用のプリフォームおよびプラスチックボトルに係り、とりわけプラスチックボトルの底部先端の強度を高める事が可能な、プリフォーム形状に関する。
　近年、プラスチックボトルに使用される材料を削減し、ボトルを軽量化する事が望まれている。しかしながら、プラスチックボトルを軽量化していく際、強度不足が懸念事項となっている。プラスチックボトルの強度が低下した場合、積載時の荷崩れや自動販売機の詰り、多本だしが問題となる。
　これに対して、プラスチックボトルの強度不足を補う為に、内容液の充填後に液体窒素を加え、これによりボトル内を加圧する技術が用いられている。この場合、プラスチックボトルは加圧されてその内部が陽圧となるが、このときボトルの底部が反転するおそれがある。この為、プラスチックボトルに耐圧性を付与する必要がある。一般に内部が陽圧とされる場合、ペタロイド形状の底部を有するプラスチックボトルが用いられている。
　しかしながら、ペタロイド形状の底部は凹凸が大きい為、特に軽量化を図る為にプラスチックボトルを肉薄とする場合、その脚先が過延伸により白化してしまい、ブロー成形する事が難しくなる可能性がある。また、プラスチックボトルを肉薄とする事により、ペタロイド底部先端の肉厚も薄くなる。この為加圧しているにも関わらず輸送時や搬送時にプラスチックボトルの底部先端が潰れる場合がある。潰れ等によりプラスチックボトルが傾き、結果として荷崩れが発生するおそれがある。
特表２００８－５４０１８５号公報
　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を肉薄とした場合であっても、ブロー成形後にプラスチックボトルの底部先端の肉厚を厚くする事ができ、ブロー成形性の向上と、加圧しているにも関わらず輸送時や搬送時にプラスチックボトルの底部先端が潰れる不具合とを防止する事が可能な、プリフォームおよびプラスチックボトルを提供する事を目的とする。
　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、口部と、前記口部に連結され内径Ｄ1をもつ胴部と、前記胴部に連結された底部とを備え、前記底部は、その断面形状において、半径Ｒ1をもつ外面中央部と、半径Ｒ2をもつ外面周縁部と有する外面と、半径Ｒ3をもつ内面中央部と、半径Ｒ4をもつ内面周縁部と有する内面とを有し、（ａ）Ｒ2＜Ｒ1、（ｂ）Ｄ1／２＜Ｒ3＜Ｒ1、および（ｃ）Ｒ4＜Ｒ3という関係を満たす事を特徴とするプリフォームである。
　本発明は、前記胴部は、前記口部側の大径部と、前記底部側の小径部とを有し、前記小径部の外径をＤ2とし、前記大径部の外径をＤ3とした場合、１．２０＜Ｄ3／Ｄ2＜２．４０という関係を満たす事を特徴とするプリフォームである。
　本発明は、前記胴部は、前記口部側の大径部と、前記底部側の小径部と、前記大径部と前記小径部との間に設けられ前記大径部側から前記小径部側に向けて縮径する傾斜部とを有し、前記大径部の長さをＬ1とし、前記傾斜部の長さをＬ2とし、前記小径部の長さをＬ3とした場合、Ｌ1≦Ｌ2＜Ｌ3という関係を満たす事を特徴とするプリフォームである。
　本発明は、プリフォームを用いて作製されたプラスチックボトルであって、その底部先端肉厚が０．０４ｍｍ～０．２５ｍｍである事を特徴とするプラスチックボトルである。
　本発明によれば、底部の断面形状は、半径Ｒ1をもつ外面中央部と、半径Ｒ2をもつ外面周縁部と有する外面と、半径Ｒ3をもつ内面中央部と、半径Ｒ4をもつ内面周縁部と有する内面とを有し、（ａ）Ｒ2＜Ｒ1、（ｂ）Ｄ1／２＜Ｒ3＜Ｒ1、および（ｃ）Ｒ4＜Ｒ3という関係を満たしている。このように底部の形状を扁平形状とした事により、延伸後にプラスチックボトル底部肉厚に相当するプリフォーム肉厚が厚くなる為、ブロー成形後にプラスチックボトルの底部先端の肉厚を厚くする事ができ、加圧しているにも関わらず輸送時や搬送時にプラスチックボトルの底部先端が潰れる不具合を防止する事ができる。
図１は、本発明の一実施の形態によるプリフォームを示す部分断面図。 図２は、本発明の一実施の形態によるプリフォームの底部を示す拡大断面図（図１のII部拡大図）。 図３は、本発明の一実施の形態によるプリフォームにより作製されるプラスチックボトルを示す斜視図。 図４は、プリフォーム加熱する加熱装置を示す概略断面図。 図５は、プリフォームの比較例（比較例１）を示す部分断面図。 図６は、プリフォームの比較例（比較例２）を示す部分断面図。 図７（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の一実施の形態によるプリフォームにより作製されるプラスチックボトルの底部の別の例を示す斜視図。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１乃至図４は本発明の一実施の形態を示す図である。
　まず、図１および図２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に示すプリフォーム１０は、開口部１１ａを有する口部１１と、口部１１に連結された胴部２０と、胴部２０に連結された底部３０とを備えている。
　このうち口部１１の外周には、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４０（図３）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。また、口部１１の下部には、環状のサポートリング１２が突設されている。
　胴部２０は、口部１１側の大径部２１と、底部３０側の小径部２３と、大径部２１と小径部２３との間に設けられた傾斜部２２とを有している。
　傾斜部２２は、大径部２１側から小径部２３側に向けて徐々に縮径する形状からなっており、長さＬ2を有している。
　小径部２３は円筒形状からなっており、大径部２１の外径より小さい外径Ｄ2を有するとともに、長さＬ3を有している。また小径部２３は、内径Ｄ1をもっている。なお、本明細書において、胴部２０の内径とは、この小径部２３における内径Ｄ1の事をいう。
　この場合、小径部２３の外径Ｄ2と、大径部２１の外径Ｄ3との間には、１．２０＜Ｄ3／Ｄ2＜２．４０という関係が成り立つ事が好ましく、１．３０＜Ｄ3／Ｄ2＜１．８５という関係が成り立つ事が更に好ましい。すなわち、本実施の形態におけるプリフォーム１０の胴部２０は、比較例として示す一般的なプリフォーム９０の胴部９２（図６参照）と比べて、中央側に向けてより縮径した形状からなっている。
　なお、Ｄ3／Ｄ2の値が２．４０より小さいと、大径部２１側から小径部２３側に向けて徐々に縮径する角度が急にならない為、射出成形性が悪化したりショート等の不具合が発生したりすることを防止することができる。
　他方、Ｄ3／Ｄ2の値が１．２０より大きいと、プリフォーム１０を軽量化する事が容易となる。なお、大径部２１に対して小径部２３の直径が大きすぎる場合、ブロー成形前にプリフォーム１０をヒーター５２（後述する図４参照）で加熱する際、小径部２３が相対的にヒーターに近づく事となる。この場合、小径部２３が暖められすぎてしまうため、ブロー成形時に小径部２３が延伸され易くなり、結果として、プラスチックボトル４０の胴部４２（図３）の肉厚が薄くなってしまう。
　さらに、大径部２１の長さＬ1と、傾斜部２２の長さＬ2と、小径部２３の長さＬ3との間で、Ｌ1≦Ｌ2＜Ｌ3という関係を満たすことが好ましい。大径部２１の長さＬ1と、傾斜部２２の長さＬ2と、小径部２３の長さＬ3とが上記関係を満たす事により、ブロー成形性及び射出成形性が良好になる。なお、Ｌ1＞Ｌ2≧Ｌ3とした場合は大径部２１から小径部２３にわたる樹脂体積が増える為プリフォーム１０を軽量化する事が難しくなるおそれがある。
　また、図１および図２に示すように、底部３０は、その断面形状において、外面３１と内面３２とを有している。このうち外面３１は、中央側に位置する外面中央部３５と、外面中央部３５の周縁側に位置し、外面中央部３５に連続して延びる一対の外面周縁部３６とからなっている。各外面周縁部３６は、小径部２３の外面下端に連続している。また、内面３２は、中央側に位置する内面中央部３７と、内面中央部３７の周縁側に位置し、内面中央部３７に連続して延びる一対の内面周縁部３８とからなっている。各内面周縁部３８は、小径部２３の内面下端に連続している。
　図２に示すように、外面中央部３５、外面周縁部３６、内面中央部３７および内面周縁部３８は、それぞれ半径Ｒ1、半径Ｒ2、半径Ｒ3および半径Ｒ4の円弧からなっている。この場合、外面中央部３５の半径Ｒ1は、外面周縁部３６の半径Ｒ2より大きくなっており（Ｒ2＜Ｒ1）、内面中央部３７の半径Ｒ3は、内面周縁部３８の半径Ｒ4より大きくなっている（Ｒ4＜Ｒ3）。さらに、小径部２３の内径Ｄ1、内面中央部３７の半径Ｒ3、および外面中央部３５の半径Ｒ1は、Ｄ1／２＜Ｒ3＜Ｒ1という関係を満たしている。
　すなわち、底部３０は、その全体が一様に湾曲しているのではなく、底部３０の中央部を相対的に平坦にする一方で、底部３０の周縁部を相対的に大きく湾曲させた形状からなっている（扁平となっている）。したがって、本実施の形態におけるプリフォーム１０の底部３０は、比較例として示す一般的なプリフォーム９０の底部９３（図６参照）と比べて、上方（口部１１側）に引っ込んだ形状となっている。
　さらに、外面中央部３５の半径Ｒ1と外面周縁部３６の半径Ｒ2とは、３．０≦Ｒ1／Ｒ2≦９．０という関係を満たすことが好ましく、４．５≦Ｒ1／Ｒ2≦７．０という関係を満たすことが更に好ましい。また、内面中央部３７の半径Ｒ3と、内面周縁部３８の半径Ｒ4とは、３．０≦Ｒ3／Ｒ4≦９．０という関係を満たすことが好ましく、４．５≦Ｒ3／Ｒ4≦６．０という関係を満たすことが更に好ましい。
　なお、Ｒ1／Ｒ2（Ｒ3／Ｒ4）の値が上記の値より大きいと、底部３０のうち外面周縁部３６の部分が直角に近くなるため、プリフォーム１０を射出成形により製造する際、溶融プラスチックが胴部２０側に流れにくくなる。これに対して、仮に溶融プラスチックの圧力を高めた場合、この圧力によって射出成形金型のインコアが中心軸から一方向にずれる為、胴部２０の肉厚が周方向均一にならないおそれがある。他方、Ｒ1／Ｒ2（Ｒ3／Ｒ4）の値が上記の値より小さいと、外面周縁部３６の部分における底部３０の延伸倍率が大きくなり、ボトルの底部先端（例えば図３におけるペタロイド脚４５）の肉厚を厚くするという効果が得られにくい。
　なお、図１において、プリフォーム１０の全長Ｌ4を３５ｍｍ～１４０ｍｍとすることが好ましい。この場合、小径部２３の外径Ｄ2に対する、プリフォーム１０の全長Ｌ4の割合（Ｌ4／Ｄ2）は、１．５≦Ｌ4／Ｄ2≦５．５とする事が好ましい。
　プラスチックボトルの底部先端肉厚が０．０４ｍｍ～０．２５ｍｍとする事ができ、従来より軽量化する事が出来る。
　なお、プリフォーム１０の主材料としては熱可塑性樹脂、特にＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）を使用する事が好ましく、植物由来のバイオマス系プラスチック、例えばＰＬＡ（ポリ乳酸）を用いる事も可能である。
　次に、図３により、このようなプリフォーム１０を２軸延伸ブロー成形する事により作製された、プラスチックボトルの一例について説明する。なお、上述したプリフォーム１０を用いて作製されるプラスチックボトルは、これに限定されないことは勿論である。これに限定されず図７（Ａ）、（Ｂ）の様なボトルもある。
　図３において、プラスチックボトル４０は、口部４１と、口部４１下方に設けられた円筒状の胴部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との間に首部４４が設けられている。首部４４と胴部４２との間には、肩部４８が形成されている。
　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サポートリング４７（上述したプリフォーム１０のサポートリング１２に対応する）が形成されている。
　底部４３は、いわゆるペタロイド底形状をなしている。すなわち底部４３は、周方向に等間隔に配置され下方へ突出する複数個のペタロイド脚４５を有している。このペタロイド脚４５の個数は、プラスチックボトル４０を安定して正立させるという観点、および軽量化ボトルの成形性を良好にするという観点から、５個～９個とする事が好ましい。
　このようなプラスチックボトル４０のサイズ（容量）は限定されるものではなく、どのようなサイズのボトルからなっていても良いが、例えば５００ｍｌ～６００ｍｌとすることができる。プラスチックボトル４０の肉厚は、底部４３のペタロイド脚４５において０．０４ｍｍ～０．２５ｍｍとする事ができ、プラスチックボトル４０の軽量化を図ることができる。
　次に、このような構成からなる本実施の形態の作用（プラスチックボトルの製造方法）について述べる。
　まずＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の熱可塑性樹脂製ペレットを図示しない射出成形機に投入し、この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、次にブロー成形機内の加熱部５０において加熱される（加熱工程：図４参照）。この加熱工程において、プリフォーム１０は、マンドレル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。なお、上述した加熱工程は１例であり、マンドレル５１やブロー成形機の構造によっては口部１１は上方に向けた状態で搬送されても良い。
　この加熱工程において、プリフォーム１０は加熱部５０のヒーター５２によって例えば８０℃～１４０℃の温度に加熱される。
　ところで本実施の形態において、胴部２０は、大径部２１と小径部２３と傾斜部２２とを有し、小径部２３の外径Ｄ2と大径部２１の外径Ｄ3との間に、１．２０＜Ｄ3／Ｄ2＜２．４０という関係が成立している。したがって、図４において、小径部２３は、大径部２１や傾斜部２２よりヒーター５２から遠い位置にあり、加熱されにくい。このため小径部２３は、大径部２１や傾斜部２２と比べて暖められにくく、その後のブロー成形工程において延伸されにくくなっている。
　一方、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図示しないブロー成形部に送られる。
　ブロー成形部に送られたプリフォーム１０は、ブロー成形部のブロー成形金型内に挿着される。その後、プリフォーム１０内に挿入された延伸ロッドからプリフォーム１０内へ高圧エアを供給するとともに、延伸ロッド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３に示すプラスチックボトル４０が得られる。なおこのとき、プリフォーム１０の底部３０のうち外面周縁部３６の部分が延伸して、主としてプラスチックボトル４０のペタロイド脚４５となる。
　ブロー成形工程で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、ブロー成形部から図示しない充填機内に搬送される。
　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内に液体窒素等の不活性ガスが封入され、図示しないキャップによって密閉され、さらにラベル等が付される。キャップによって密閉されるまでの各工程が無菌状態である方が更に好ましい。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。
　ところで本実施の形態において、底部３０の外面中央部３５の半径Ｒ1、外面周縁部３６の半径Ｒ2、内面中央部３７の半径Ｒ3、内面周縁部３８の半径Ｒ4および小径部２３の内径Ｄ1は、（ａ）Ｒ2＜Ｒ1、（ｂ）Ｄ1／２＜Ｒ3＜Ｒ1、および（ｃ）Ｒ4＜Ｒ3という関係を満たしており、底部３０が扁平形状となっている。このことにより、延伸後にプラスチックボトルの底部肉厚に相当するプリフォーム肉厚が厚くなる為、ブロー成形時に、外面周縁部３６が外面中央部３５より延伸しにくい形状となっている。したがって、ブロー成形後にプラスチックボトル４０の底部４３先端（すなわちペタロイド脚４５の先端）の肉厚を厚くすることができ、加圧しているにも関わらず輸送時や搬送時に底部４３先端が潰れる不具合を効果的に防止する事ができる。
　また本実施の形態において、上述したように、加熱部５０内で、小径部２３は大径部２１および傾斜部２２と比べてヒーター５２から遠い位置にあり、大径部２１および傾斜部２２に比べて相対的に加熱されにくい。したがって、図５に示すブロー成形工程においては、大径部２１および傾斜部２２を十分に延伸する事ができ、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く、通常であれば延伸され難い肩部４８を薄くする事ができる。
　他方、小径部２３は、大径部２１および傾斜部２２に比べて加熱されない。したがって、ブロー成形工程において、小径部２３の延伸量は、大径部２１および傾斜部２２の延伸量より抑えられる。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の肉厚を重点的に厚くする事ができ、プラスチックボトル４０全体の強度を保持する事ができる。
　このような作用効果は、とりわけプラスチックボトル４０の肉厚を薄くして軽量化する場合（例えば５００ｍｌ～６００ｍｌのプラスチックボトル４０用のプリフォーム１０の重量を７ｇ～１９ｇとする場合）に、顕著に得る事ができる。
　次に、本実施の形態の具体的実施例を説明する。
　まず、以下に挙げる７種類のプリフォーム（実施例１～実施例５、および比較例１～比較例２）を射出成形により作製した。
　（実施例１）
　図１に示す本実施の形態によるプリフォーム１０（実施例１）を作製した。このプリフォーム１０（実施例１）において、外面中央部３５の半径Ｒ1を０．８３Ｄ1、Ｒ2を０．１７Ｄ1、内面中央部３７の半径Ｒ3を０．６７Ｄ1、Ｒ4を０．１７Ｄ1とした。また大径部２１の外径Ｄ3の、小径部２３の外径Ｄ2に対する比（Ｄ3／Ｄ2）を１．５０とした。また、大径部２１の長さＬ1と、傾斜部２２の長さＬ2と、小径部２３の長さＬ3との間で、Ｌ1≦Ｌ2＜Ｌ3という関係を満たしている。また、プリフォーム１０の重量は１２ｇとした。
　（実施例２）
　Ｒ3を０．９５Ｄ1としたこと、以外は実施例１と同様にして、プリフォーム１０（実施例２）を作製した。
　（実施例３）
　Ｒ3を０．３０Ｄ1としたこと、以外は実施例１と同様にして、プリフォーム１０（実施例３）を作製した。
　（実施例４）
　Ｄ3／Ｄ2の値を１．２０としたこと、以外は実施例１と同様にして、プリフォーム１０（実施例４）を作製した。
　（実施例５）
　Ｄ3／Ｄ2の値を２．４０としたこと、以外は実施例１と同様にして、プリフォーム１０（実施例５）を作製した。
　（比較例１）
　比較例として、図５に示すプリフォーム８０（比較例１）を作製した。このプリフォーム８０（比較例１）は、底部８３が丸形状を有しており、その外面８４および内面８５がそれぞれ単一の半径の円弧から構成されていること、以外は実施例１と同様である。この場合、大径部の外径Ｄ3の、小径部の外径Ｄ2に対する比（Ｄ3／Ｄ2）を１．５０である。
　なお図５において、符号８１、８２は、それぞれプリフォーム８０の口部および胴部を示している。また、プリフォーム１０の重量は１２ｇとした。
　（比較例２）
　比較例として、図６に示すプリフォーム９０（比較例２）を作製した。このプリフォーム９０（比較例２）において、底部９３が丸形状を有しており、その外面９４および内面９５がそれぞれ単一の半径の円弧から構成されている。また、Ｄ3／Ｄ2の値は１．１０であった。この場合、底部９３の外面９４の半径Ｒ1の、小径部２３の内径Ｄ1に対する比（Ｒ1／Ｄ1）は０．５６となる。なお図６において、符号９１、９２は、それぞれプリフォーム９０の口部および胴部を示している。また、プリフォーム９０の重量は２４ｇとした。
　この結果、実施例３、５のプリフォーム１０については、プリフォーム１０を射出成形により作製する際、賦形性が悪化した。これに対して、射出成形時における溶融プラスチックの射出圧を強くしたところ、プリフォーム１０の肉厚が周方向に偏ってしまった（偏肉という）。
　実施例３、５以外のプリフォームは、良好な射出成形性を有していた。
　その後、それぞれのプリフォーム１０、８０、９０を加熱部５０を用いて加熱し（図４参照）、次いで、加熱された各プリフォーム１０、８０、９０をブロー成形部により２軸延伸ブロー成形することにより、図３に示すペタロイド底形状を有するプラスチックボトル４０を作製した。
　この結果、実施例４のプリフォーム１０、ならびに比較例１のプリフォーム８０を用いて作製したプラスチックボトル４０は、底部４３が過延伸により白化してしまった。
　実施例１、実施例２のプリフォーム１０および比較例２のプリフォーム９０は、良好なブロー成形性を有していた。
　各ボトルに３０℃の緑茶を充填し、ボトル内圧が８０ｋＰａになる様に液体窒素を添加し閉栓した。そのボトルを使用して積載テストを実施し荷崩れの有無を検証した。
　実施例１および比較例２のボトルは、荷崩れも無く良好であった。一方、実施例２のボトルは底部先端肉厚が０．０３ｍｍと薄肉化されていた為荷崩れが発生した。
　以上の結果をまとめて表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001

Claims (4)

  1. 　プラスチックボトル用のプリフォームにおいて、
    　口部と、
    　前記口部に連結され内径Ｄ1をもつ胴部と、
    　前記胴部に連結された底部とを備え、
    　前記底部は、その断面形状において、半径Ｒ1をもつ外面中央部と、半径Ｒ2をもつ外面周縁部と有する外面と、半径Ｒ3をもつ内面中央部と、半径Ｒ4をもつ内面周縁部と有する内面とを有し、
    　（ａ）Ｒ2＜Ｒ1、
    　（ｂ）Ｄ1／２＜Ｒ3＜Ｒ1、および
    　（ｃ）Ｒ4＜Ｒ3
    　という関係を満たす事を特徴とするプリフォーム。
  2. 　前記胴部は、前記口部側の大径部と、前記底部側の小径部とを有し、
    　前記小径部の外径をＤ2とし、前記大径部の外径をＤ3とした場合、
    　１．２０＜Ｄ3／Ｄ2＜２．４０
    　という関係を満たす事を特徴とする請求項１記載のプリフォーム。
  3. 　前記胴部は、前記口部側の大径部と、前記底部側の小径部と、前記大径部と前記小径部との間に設けられ前記大径部側から前記小径部側に向けて縮径する傾斜部とを有し、
    　前記大径部の長さをＬ1とし、前記傾斜部の長さをＬ2とし、前記小径部の長さをＬ3とした場合、
    　Ｌ1≦Ｌ2＜Ｌ3
    　という関係を満たす事を特徴とする請求項１記載のプリフォーム。
  4. 　請求項１記載のプリフォームを用いて作製されたプラスチックボトルであって、その底部先端肉厚が０．０４ｍｍ～０．２５ｍｍである事を特徴とするプラスチックボトル。
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