JP7104904B1

JP7104904B1 - プリフォーム及びプラスチックボトルの製造方法

Info

Publication number: JP7104904B1
Application number: JP2021211515A
Authority: JP
Inventors: 寛久加藤; 章智関根; 量哉広瀬; 誠江口
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2021-06-21
Filing date: 2021-12-24
Publication date: 2022-07-22
Anticipated expiration: 2041-06-21
Also published as: JP2023001847A

Abstract

【課題】ブロー成形した後にプラスチックボトルの底部のヒール部が薄くなりすぎないようにすることが可能な、プリフォーム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】プリフォーム１０は、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。胴部２０及び底部３０のうち最も厚い部分は、胴部２０と底部３０との境界部である第１境界部２６からプリフォーム１０の中心軸ＣＬ方向に上下５ｍｍ以内の位置にあり、胴部２０の厚みは、口部１１側から最も厚い部分側に向かって徐々に厚くなる。【選択図】図２

Description

本開示は、プリフォーム及びプラスチックボトルの製造方法に関する。

従来、例えば射出成形法により作製したポリエチレンテレフタレート製プリフォームを二軸延伸ブロー成形し、プラスチックボトルを作製することが行われている。また、近年、ボトルに使用されるプラスチック材料の使用量を減らし、プラスチックボトルを軽量化することが望まれている。

特開２０１６－１３６６４号公報

しかしながら、プラスチックボトルを軽量化するために、従来のプリフォームの厚みを均一に薄くした場合、ブロー成形によりプラスチックボトルを作製した際に、底部のヒール部が薄くなりすぎ、白化及び破裂とよばれる現象が発生するおそれがある。一方、このような白化現象及び破裂現象を防止するために、ブロー成形時のプリフォームの加熱温度を上昇させることも考えられるが、この場合、プリフォームの口部も必要以上に加熱されてしまい、口部が変形してしまうおそれがある。また、プラスチックボトルの重量を重くすればこのような問題は改善されるが、プラスチックボトルの軽量化が阻害される。

本開示は、ブロー成形した後にプラスチックボトルの底部のヒール部が薄くなりすぎないようにすることが可能な、プリフォーム及びプラスチックボトルの製造方法を提供する。

本実施の形態によるプリフォームは、口部と、前記口部に連結された胴部と、前記胴部に連結された底部と、を備え、前記胴部及び前記底部のうち最も厚い部分は、前記胴部と前記底部との境界部である第１境界部からプリフォームの中心軸方向に上下５ｍｍ以内の位置にあり、前記胴部の厚みは、前記口部側から前記最も厚い部分側に向かって徐々に厚くなる。

本実施の形態によるプリフォームにおいて、前記胴部は、前記口部側に位置する大径部と、前記底部側に位置する小径部と、前記大径部と前記小径部との間に位置し、前記大径部側から前記小径部側に向けて縮径する縮径部とを有し、垂直断面において、前記小径部の内面が前記プリフォームの前記中心軸に対して傾斜する角度は、前記小径部の外面が前記中心軸に対して傾斜する角度よりも大きくても良い。

本実施の形態によるプリフォームにおいて、垂直断面において、前記小径部の内面が前記中心軸に対して傾斜する角度と、前記小径部の外面が前記中心軸に対して傾斜する角度との差は、０°超２°以下であっても良い。

本実施の形態によるプリフォームにおいて、垂直断面において、前記小径部の内面が前記中心軸に対して傾斜する角度は、０°超５°未満であっても良い。

本実施の形態によるプリフォームにおいて、前記底部の厚みは、前記最も厚い部分側から前記底部の最下部に向けて徐々に薄くなっていても良い。

本実施の形態によるプラスチックボトルの製造方法は、プラスチックボトルの製造方法であって、本実施の形態によるプリフォームを準備する工程と、前記プリフォームを加熱する工程と、前記プリフォームを二軸延伸ブロー成形する工程と、を備える。

本実施の形態によれば、ブロー成形した後にプラスチックボトルの底部のヒール部が薄くなりすぎないようにすることができる。

図１は、一実施の形態によるプリフォームを示す正面図。図２は、一実施の形態によるプリフォームを示す垂直断面図（プリフォームの中心軸を通る断面図）。図３は、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正面図。図４は、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別の例を示す正面図。図５（ａ）－（ｅ）は、一実施の形態によるプラスチックボトルの製造方法を示す図。図６（ａ）（ｂ）は、変形例によるプリフォームを示す部分拡大断面図。

以下、図面を参照して一実施の形態について説明する。図１乃至図５は一実施の形態を示す図である。

本明細書中、「上方」及び「下方」とは、それぞれプリフォーム１０の口部１１を鉛直方向上方に向け、プリフォーム１０の底部３０を鉛直方向下方に向けた状態（図１及び図２）における上方及び下方のことをいう。本明細書中、プリフォーム１０の「中心軸ＣＬ」とは、プリフォーム１０の口部１１の内面を構成する円筒の中心軸をいう。

また本明細書中、「高さ方向」とは、プリフォーム１０の中心軸ＣＬに沿う方向をいい、「半径方向」とは、プリフォーム１０の中心軸ＣＬに対して直交する方向をいう。また、「周方向」とは、プリフォーム１０の中心軸ＣＬを中心とする円の円周方向をいう。また、「水平断面」とは、プリフォーム１０の中心軸ＣＬに対して直交する平面で切断した断面をいう。「垂直断面」とは、プリフォーム１０の中心軸ＣＬを含む平面で切断した断面をいう。

図１及び図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１５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。

胴部２０及び底部３０のうち最も厚い部分は、胴部２０と底部３０との境界部である第１境界部２６からプリフォーム１０の中心軸ＣＬ方向に上下５ｍｍ以内の位置にある。図１及び図２に示す例において、胴部２０及び底部３０のうち最も厚い部分は、第１境界部２６となっている。胴部２０の厚みＴ_４は、口部１１側から、最も厚い部分である第１境界部２６側に向かって徐々に厚くなっている。胴部２０の厚みが口部１１側から最も厚い部分側に向かって「徐々に厚くなる」とは、垂直断面において、中心軸ＣＬ方向に互いに異なる任意の２箇所で胴部２０の厚みを測定したとき、口部１１側の箇所の厚みが最も厚い部分側の箇所の厚みを上回ることがないことをいう。したがって、胴部２０が、中心軸ＣＬ方向に沿って均一な厚みを有する部分（例えば後述する大径部２１）を有していても良い。

口部１１は、円筒状の口部本体１２と、口部本体１２の外周に設けられたねじ部１３と、ねじ部１３の下方に設けられたサポートリング１４と、を有している。この口部本体１２は、外径Ｄ_１と内径Ｄ_２とを有している。口部本体１２の外径Ｄ_１は、２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下としても良く、口部本体１２の内径Ｄ_２は、１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下としても良い。また口部１１の高さ方向の長さＬ_１は、例えば９ｍｍ以上２６ｍｍ以下としても良い。ねじ部１３は、プリフォーム１０を二軸延伸ブロー成形してプラスチックボトル４０（図３及び図４参照）を作製した後、図示しないキャップを螺合するためのものである。また、サポートリング１４は、口部１１の下部に設けられており、全周にわたって円環状に突設されている。サポートリング１４の下方には、胴部２０が連結されている。

胴部２０は、口部１１側に位置する大径部２１と、底部３０側に位置する小径部２３と、大径部２１と小径部２３との間に位置し、大径部２１側から小径部２３側に向けて縮径する縮径部２２とを有している。

大径部２１は、サポートリング１４の下部に連結されている。大径部２１は、外面２１ａと内面２１ｂとを有する。大径部２１の高さ方向の長さＬ_２は、例えば０．５ｍｍ以上７ｍｍ以下としても良い。大径部２１は、全体として略円筒形状であり、外径Ｄ_３と内径Ｄ_４とを有している。この大径部２１の外径Ｄ_３は、１８ｍｍ以上３５ｍｍ以下としても良い。また、大径部２１の内径Ｄ_４は、上述した口部本体１２の内径Ｄ_４と略同一であっても良く、１２ｍｍ以上３３ｍｍ以下としても良い。また、大径部２１の厚みＴ_１は、大径部２１の高さ方向全体にわたって略均一であっても良く、１ｍｍ以上３ｍｍ以下としても良い。

縮径部２２は、大径部２１の下部に連結されており、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いる。縮径部２２は、略円錐台形の筒状であり、外面２２ａと内面２２ｂとを有する。大径部２１と縮径部２２との境界には、第３境界部２８が存在する。第３境界部２８は、垂直断面において、大径部２１の内面２１ｂと縮径部２２の内面２２ｂとのなす角度、及び、大径部２１の外面２１ａと縮径部２２の外面２２ａとのなす角度が大きく変化する箇所である。大径部２１の内面２１ｂと縮径部２２の内面２２ｂとのなす角度が大きく変化する箇所と、大径部２１の外面２１ａと縮径部２２の外面２２ａとのなす角度が大きく変化する箇所とが高さ方向にずれている場合、第３境界部２８は、これらの箇所のうち、より口部１１に近い方の箇所をいう。

縮径部２２の高さ方向の長さＬ_３は、例えば８ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。縮径部２２の水平断面は、高さ方向全体にわたって円形状であっても良い。縮径部２２の外面２２ａは、高さ方向に沿って変化する外径Ｄ_５を有し、縮径部２２の内面２２ｂは、高さ方向に沿って変化する内径Ｄ_６を有している。縮径部２２の外径Ｄ_５及び内径Ｄ_６は、それぞれ大径部２１側から小径部２３側に向けて徐々に細くなっている。縮径部２２の外面２２ａ及び内面２２ｂは、それぞれプリフォーム１０の中心軸ＣＬに対して傾斜している。垂直断面において、縮径部２２の外面２２ａが中心軸ＣＬに対して傾斜する角度θ_１は、０°以上４５°以下としても良く、０°以上４１°以下とすることが好ましい。また、縮径部２２の内面２２ｂが中心軸ＣＬに対して傾斜する角度θ_２は、０°以上４５°以下としても良く、０°以上４１°以下とすることが好ましい。

また、縮径部２２の厚みＴ_２は、大径部２１（第３境界部２８）側から小径部２３（後述する第２境界部２７）側に向けて徐々に厚くなっている。言い換えれば、縮径部２２の厚みＴ_２は、第３境界部２８における厚みＴ_１から、第２境界部２７における厚みＴ_３まで徐々に厚くなるように変化している。すなわち第２境界部２７における厚みＴ_３は、第３境界部２８における厚みＴ_１よりも厚い。第３境界部２８における大径部２１及び縮径部２２の厚みＴ_１は、１ｍｍ以上３ｍｍ以下としても良く、１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下とすることが好ましい。第２境界部２７における縮径部２２及び小径部２３の厚みＴ_３は、１．５ｍｍ以上３．５ｍｍ以下としても良く、２ｍｍ以上３ｍｍ以下とすることが好ましい。また第２境界部２７における縮径部２２及び小径部２３の外径Ｄ_７は、１１ｍｍ以上２８ｍｍ以下としても良い。また、第２境界部２７における縮径部２２及び小径部２３の内径Ｄ_８は、６ｍｍ以上２２ｍｍ以下としても良い。

小径部２３は、縮径部２２の下部に連結されており、外面２３ａと内面２３ｂとを有する。縮径部２２と小径部２３の境界には、第２境界部２７が存在する。第２境界部２７は、垂直断面において、縮径部２２の内面２２ｂと小径部２３の内面２３ｂとのなす角度、及び、縮径部２２の外面２２ａと小径部２３の外面２３ａとのなす角度が大きく変化する箇所である。縮径部２２の内面２２ｂと小径部２３の内面２３ｂとのなす角度が大きく変化する箇所と、縮径部２２の外面２２ａと小径部２３の外面２３ａとのなす角度が大きく変化する箇所とが高さ方向にずれている場合、第２境界部２７は、これらのうち、より底部３０に近い方の箇所をいう。

小径部２３の高さ方向の長さＬ_４は、例えば１５ｍｍ以上８０ｍｍ以下としても良い。小径部２３の外面２３ａ及び内面２３ｂは、それぞれプリフォーム１０の中心軸ＣＬに対して傾斜している。垂直断面において、小径部２３の外面２３ａが中心軸ＣＬに対して傾斜する角度θ_３は、０°超５°以下としても良く、０．２°以上１．５°以下とすることが好ましい。なお、小径部２３の外面２３ａが傾斜する角度θ_３は、プリフォーム１０を作製する際に、プリフォーム１０を射出成形金型から抜きやすくするために設けられている角度（いわゆる抜き勾配）であっても良い。また、小径部２３の内面２３ｂが中心軸ＣＬに対して傾斜する角度θ_４は、０°超５°未満としても良く、０．２°超１．５°未満とすることが好ましい。なお、角度θ_４は、角度θ_３よりも大きくても良い（θ_４＞θ_３）。角度θ_４と角度θ_３との差（θ_４－θ_３）は、０°超２°以下としても良く、０．５°以上１．５°以下とすることが好ましい。

小径部２３の水平断面は、高さ方向全体にわたって円形状である。小径部２３の外面２３ａは、高さ方向に沿って変化する外径Ｄ_９を有している。小径部２３の内面２３ｂは、高さ方向に沿って変化する内径Ｄ_１０を有している。小径部２３の外径Ｄ_９及び内径Ｄ_１０は、それぞれ縮径部２２側から底部３０側に向けて徐々に細くなっている。なお、垂直断面において、小径部２３の外面２３ａは全体として直線状であるが、小径部２３の外面２３ａの一部が曲線状であっても良い。同様に、垂直断面において、小径部２３の内面２３ｂは全体として直線状であるが、小径部２３の内面２３ｂの一部が曲線状であっても良い。

小径部２３の厚みＴ_４は、縮径部２２（第２境界部２７）側から胴部２０及び底部３０のうち最も厚い部分（後述する第１境界部２６）側に向けて徐々に厚くなっている。言い換えれば、小径部２３の厚みＴ_４は、第２境界部２７における厚みＴ_３から、第１境界部２６における厚みＴ_５まで徐々に厚くなるように変化している。すなわち第１境界部２６における厚みＴ_５は、第２境界部２７における厚みＴ_３よりも厚い。また第１境界部２６における小径部２３の厚みＴ_５は、胴部２０の中で最も厚い箇所となる。第１境界部２６における小径部２３の厚みＴ_５は、２ｍｍ以上４ｍｍ以下としても良く、２．５ｍｍ以上３．５ｍｍ以下とすることが好ましい。第２境界部２７における縮径部２２及び小径部２３の厚みＴ_３は、上述したように、１．５ｍｍ以上３．５ｍｍ以下としても良く、２ｍｍ以上３ｍｍ以下とすることが好ましい。また、第２境界部２７における縮径部２２及び小径部２３の厚みＴ_３に対する、第１境界部２６における小径部２３の厚みＴ_５の割合（Ｔ_５／Ｔ_３）は、１超２．０以下であっても良く、１．１以上１．２５以下とすることが好ましい。また第１境界部２６における小径部２３の外径Ｄ_１１は、１０ｍｍ以上２６ｍｍ以下としても良い。また、第１境界部２６における小径部２３の内径Ｄ_１２は、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下としても良い。

また、底部３０は、小径部２３の下部に連結されており、外面３０ａと内面３０ｂとを有する。小径部２３と底部３０の境界には、上述した第１境界部２６が存在する。第１境界部２６は、垂直断面において、小径部２３の内面２３ｂと底部３０の内面３０ｂとのなす角度、及び、小径部２３の外面２３ａと底部３０の外面３０ａとのなす角度が大きく変化する箇所である。小径部２３の内面２３ｂと底部３０の内面３０ｂとのなす角度が大きく変化する箇所と、小径部２３の外面２３ａと底部３０の外面３０ａとのなす角度が大きく変化する箇所とが高さ方向にずれている場合、第１境界部２６は、これらのうち、より口部１１に近い方の箇所をいう。

底部３０の高さ方向の長さＬ_５は、例えば２０ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。底部３０は、全体として略半球形状である。垂直断面において、底部３０の外面３０ａは全体として半円形状であるが、底部３０の外面３０ａが非円弧の部分を含む曲線形状であっても良い。同様に、垂直断面において、底部３０の内面３０ｂは全体として半円形状であるが、底部３０の内面３０ｂの一部が非円弧の部分を含む曲線形状であっても良い。垂直断面において、底部３０の外面３０ａを構成する半円の中心Ｏ_１は中心軸ＣＬに存在する。また、底部３０の内面３０ｂを構成する半円の中心Ｏ_２は中心軸ＣＬに存在する。なお、底部３０の内面３０ｂを構成する半円の中心Ｏ_２は、底部３０の外面３０ａを構成する半円の中心Ｏ_１よりも口部１１側に存在する。また、底部３０の水平断面は、高さ方向全体にわたって円形状である。

底部３０の外面３０ａを構成する半円の曲率半径Ｒ_１は、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下であっても良く、７ｍｍ以上１２ｍｍ以下とすることが好ましい。底部３０の内面３０ｂを構成する半円の曲率半径Ｒ_２は、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であっても良く、４ｍｍ以上８ｍｍ以下とすることが好ましい。曲率半径Ｒ_２に対する曲率半径Ｒ_１の比（Ｒ_１／Ｒ_２）は、１．０超２．０以下であっても良い。上記比を２．０以下とすることにより、底部３０の内面３０ｂを構成する半円の曲率半径Ｒ_２が小さくなりすぎず、小径部２３の内面２３ｂが中心軸ＣＬに対して傾斜する角度θ_４が大きくなりすぎて射出成形法によってプリフォーム１０を作製しにくくなることを抑制できる。上記比を１．０超とすることにより、底部３０の内面３０ｂを構成する半円の曲率半径Ｒ_２が大きくなりすぎず、第１境界部２６における小径部２３の厚みＴ_５を確保し、射出成形法によってプリフォーム１０を作製しにくくなることを抑制できる。

底部３０の厚みＴ_６は、胴部２０及び底部３０のうち最も厚い部分（第１境界部２６）側から底部３０の最下部３１（底部３０と中心軸ＣＬとが交わる部分）に向けて徐々に薄くなっている。すなわち第１境界部２６における底部３０（小径部２３）の厚みＴ_５は、最下部３１における底部３０の厚みＴ_７よりも厚い。また第１境界部２６における厚みＴ_５は、底部３０の中で最も厚い箇所となる。第１境界部２６における底部３０（小径部２３）の厚みＴ_５は、上述したように、２ｍｍ以上４ｍｍ以下としても良く、２．５ｍｍ以上３．５ｍｍ以下とすることが好ましい。最下部３１における底部３０の厚みＴ_７は、１．５ｍｍ以上３．５ｍｍ以下としても良く、１．８ｍｍ以上２．５ｍｍ以下とすることが好ましい。また、第１境界部２６における底部３０（小径部２３）の厚みＴ_５に対する、最下部３１における底部３０の厚みＴ_７の割合（Ｔ_７／Ｔ_５）は、１超２．５以下であっても良く、１．２以上２以下とすることが好ましい。

さらに、胴部２０と底部３０との高さ方向の合計長さ（すなわちプリフォーム１０のうち、サポートリング１４よりも下の部分の高さ方向の長さ）は、Ｌ_６であり、この合計長さＬ_６は、上述した長さＬ_２、Ｌ_３、Ｌ_４、及びＬ_５の合計である（Ｌ_６＝Ｌ_２＋Ｌ_３＋Ｌ_４＋Ｌ_５）。この合計長さＬ_６は、６９ｍｍ以上９５ｍｍ以下としても良い。また、プリフォーム１０の全長は、Ｌ_７であり、この全長Ｌ_７は、上述した合計長さＬ_６とＬ_１との合計である（Ｌ_７＝Ｌ_１＋Ｌ_６）。プリフォーム１０の全長Ｌ_７は、７８ｍｍ以上１２１ｍｍ以下としても良い。

本実施の形態において、上述したように、胴部２０及び底部３０のうち最も厚い部分は、第１境界部２６となっている。しかしながら、これに限らず、胴部２０及び底部３０のうち最も厚い部分は、第１境界部２６からプリフォーム１０の中心軸ＣＬ方向に上下５ｍｍ以内の位置にあれば良い。また、胴部２０及び底部３０のうち最も厚い部分は、プリフォーム１０の中心軸ＣＬ方向に上下３ｍｍ以内の位置にあることが好ましく、上下１ｍｍ以内の位置にあることが更に好ましい。例えば、図６（ａ）に示すように、胴部２０及び底部３０のうち最も厚い部分Ｐ_Ｔは、第１境界部２６の上方に位置しても良い。この場合、最も厚い部分Ｐ_Ｔと第１境界部２６との距離Ｌ_８が５ｍｍ以下であっても良い。また図６（ｂ）に示すように、胴部２０及び底部３０のうち最も厚い部分Ｐ_Ｔは、第１境界部２６の下方に位置してもよい。この場合、最も厚い部分Ｐ_Ｔと第１境界部２６との距離Ｌ_９が５ｍｍ以下であっても良い。胴部２０及び底部３０のうち最も厚い部分が、第１境界部２６よりも上下５ｍｍ以内の位置にあることにより、ブロー成形した後にプラスチックボトル４０の底部４３のヒール部４９が薄くなりすぎないようにすることができる。

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）を使用することが好ましく、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）を用いることも可能である。あるいは、上述した各種樹脂をブレンドした樹脂を用いても良い。また、プリフォーム１０は、２層以上の多層成形プリフォームとして形成することもできる。すなわち射出成形により、例えば、中間層をＭＸＤ６、ＭＸＤ６＋脂肪酸塩、ＰＧＡ（ポリグリコール酸）、ＥＶＯＨ（エチレンビニルアルコール共重合体）又はＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）等のガスバリア性を有する樹脂（中間層）として３層以上からなるプリフォーム１０として形成しても良い。

またプリフォーム１０は、バージンポリエステル又はケミカルリサイクルポリエステル（以下、単にバージンポリエステル等とも記す）を含んでいても良い。ここで、本明細書中、「バージンポリエステル」とは、リサイクル処理が施されていないポリエステル、すなわち、未使用のポリエステルのことをいう。また、本明細書中、「ケミカルリサイクルポリエステル」とは、ポリエステル容器をモノマーレベルまで分解して、再度重合することにより得られたポリエステルのことをいう。

プリフォーム１０がバージンポリエステル等を含む場合、バージンポリエステル等の含有量は、プリフォーム１０に含まれる樹脂材料の総量１００質量部に対し、２０質量部以上１００質量部以下であることが好ましく、６０質量部以上９０質量部以下であることがより好ましい。

プリフォーム１０がバージンポリエステルを含んでいる場合、バージンポリエステルは、アンチモン触媒ポリエステル、マンガン触媒ポリエステル、チタン触媒ポリエステル、アルミニウム触媒ポリエステル、リチウム触媒ポリエステル及びゲルマニウム触媒ポリエステルから選択されてもよい。本明細書において、例えば、アンチモン触媒ポリエステルとは、ポリエステルの製造時に、重合触媒として、アンチモン触媒が用いられたポリエステルを意味する。したがって、上記列挙したポリエステルは、重合触媒として、それぞれの触媒が用いられたポリエステルを意味する。

アンチモン触媒としては、例えば、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、酢酸アンチモン、トリフェニルアンチモン、アンチモングリコールなどが挙げられる。

マンガン触媒としては、例えば、酢酸マンガンなどの脂肪酸マンガン塩、炭酸マンガン、塩化マンガン、マンガンのアセチルアセトナート塩、水酸化マンガンなどが挙げられる。

チタン触媒としては、例えば、テトラ－ｎ－プロピルチタネート、テトラ－ｉ－プロピルチタネート、テトラ－ｎ－ブチルチタネート、テトラ－ｎ－ブチルチタネートテトラマー、テトラ－ｔ－ブチルチタネート、テトラシクロヘキシルチタネート、テトラフェニルチタネート、テトラベンジルチタネート等のチタンアルコキシド、チタンアルコキシドの加水分解により得られるチタン酸化物、酢酸チタン、シュウ酸チタン、シュウ酸チタンカリウム、シュウ酸チタンナトリウム、チタン酸カリウム、チタン酸ナトリウム、チタン酸－水酸化アルミニウム混合物、塩化チタン、塩化チタン－塩化アルミニウム混合物、臭化チタン、フッ化チタン、六フッ化チタン酸カリウム、六フッ化チタン酸コバルト、六フッ化チタン酸マンガン、六フッ化チタン酸アンモニウム及びチタンアセチルアセトナートなどが挙げられる。

アルミニウム触媒としては、例えば、アルミニウムトリスアセチルアセテート、アルミニウムモノアセチルアセトネートビス（エチルアセトアセテート）及びエチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレートなどが挙げられる。

リチウム触媒としては、例えば、エチルリチウム、プロピルリチウム、ｎ－ブチルリチウム、ｓｅｃ－ブチルリチウム、ｔｅｒｔ－ブチルリチウム及びフェニルリチウムなどが挙げられる。

ゲルマニウム触媒としては、例えば、二酸化ゲルマニウム、四酸化ゲルマニウム、ゲルマニウムテトラメトキシド、ゲルマニウムテトラエトキシド、ゲルマニウムテトラプロポキシド、ゲルマニウムテトラブトキシド、ゲルマニウムテトラペンタキシド及びゲルマニウムテトラヘキソキシドなどが挙げられる。

ここで、本実施の形態において、「ポリエステル」とは、ジカルボン酸化合物とジオール化合物との共重合体を意味する。

ジカルボン酸化合物としては、例えば、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、エイコサンジオン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、メチルマロン酸及びエチルマロン酸、アダマンタンジカルボン酸、ノルボルネンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、デカリンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、１，４－ナフタレンジカルボン酸、１，５－ナフタレンジカルボン酸、２，６－ナフタレンジカルボン酸、１，８－ナフタレンジカルボン酸、４，４’－ジフェニルジカルボン酸、４，４’－ジフェニルエーテルジカルボン酸、５－ナトリウムスルホイソフタル酸、フェニルエンダンジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸、フェナントレンジカルボン酸、９，９’－ビス（４－カルボキシフェニル）フルオレン酸及びこれらのエステル誘導体などが挙げられる。

ジオール化合物としては、例えば、エチレングリコール、１，２－プロパンジオール、１，３－プロパンジオール、ブタンジオール、２－メチル－１，３－プロパンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジエタノール、デカヒドロナフタレンジメタノール、デカヒドロナフタレンジエタノール、ノルボルナンジメタノール、ノルボルナンジエタノール、トリシクロデカンジメタノール、トリシクロデカンエタノール、テトラシクロドデカンジメタノール、テトラシクロドデカンジエタノール、デカリンジメタノール、デカリンジエタノール、５－メチロール－５－エチル－２－（１，１－ジメチル－２－ヒドロキシエチル）－１，３－ジオキサン、シクロヘキサンジオール、ビシクロヘキシル－４，４’－ジオール、２，２－ビス（４－ヒドロキシシクロヘキシルプロパン）、２，２－ビス（４－（２－ヒドロキシエトキシ）シクロヘキシル）プロパン、シクロペンタンジオール、３－メチル－１，２－シクロペンタジオール、４－シクロペンテン－１，３－ジオール、アダマンジオール、パラキシレングリコール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＳ，スチレングリコール、トリメチロールプロパン及びペンタエリスリトールなどが挙げられる。

ポリエステルの中でも、テレフタル酸と、エチレングリコールとの共重合体であるポリエチレンテレフタレート、又はこれに共重合モノマーが添加された改質ポリエチレンテレフタレートが好ましい。

また、ポリエステルは、バイオマス由来のポリエチレンテレフタレートであってもよく、化石燃料由来のポリエチレンテレフタレートであってもよい。バイオマス由来のポリエチレンテレフタレートは、ジカルボン酸化合物が化石燃料由来のテレフタル酸であり、ジオール化合物がバイオマス由来のエチレングリコールであるポリエチレンテレフタレートであってもよい。このように、プリフォーム１０がバイオマス由来のポリエチレンテレフタレートを含むことにより、プラスチックボトル４０の環境負荷低減性を向上できる。

本実施の形態の特性を損なわない範囲において、ポリエステルは、ジカルボン酸化合物及びジオール化合物以外のモノマーを含んでいてもよいが、その含有量は、全構成単位に対し、１０モル％以下であることが好ましく、５モル％以下であることがより好ましく、３モル％以下であることがさらに好ましい。

また、プリフォーム１０は、メカニカルリサイクルポリエステルを含んでいても良い。この場合、プラスチックボトル４０の環境負荷低減性を向上できる。ここで、本明細書中、「メカニカルリサイクルポリエステル」とは、ポリエステル容器を選別・粉砕・洗浄して汚染物質や異物を除去し、フレークを得て、フレークを更に高温・減圧下等で一定時間処理して樹脂内部の汚染物質を除去することにより得られたポリエステルのことをいう。メカニカルリサイクルポリエステルは、二種以上の触媒を含むものであっても良い。この場合、メカニカルリサイクルポリエステルは、例えば、アンチモン触媒ポリエステル、マンガン触媒ポリエステル、チタン触媒ポリエステル、アルミニウム触媒ポリエステル、リチウム触媒ポリエステル及びゲルマニウム触媒ポリエステルのうちの二種以上を含んでも良い。

プリフォーム１０がメカニカルリサイクルポリエステルを含む場合、メカニカルリサイクルポリエステルの含有量は、プリフォーム１０に含まれる樹脂材料の総量１００質量部に対し、２０質量部以上１００質量部以下であることが好ましく、６０質量部以上９０質量部以下であることがより好ましい。

本実施の形態の特性を損なわない範囲において、プリフォーム１０は、添加剤を含んでいてもよく、例えば、酸素吸収剤、ガスバリア性樹脂（ナイロン６、ナイロン６，６及びポリメタキシリレンアジパミド（ＭＸＤ６）などのポリアミド）、可塑剤、紫外線安定化剤、酸化防止剤、着色防止剤、艶消し剤、消臭剤、難燃剤、耐候剤、帯電防止剤、糸摩擦低減剤、スリップ剤、離型剤、抗酸化剤、イオン交換剤、アセトアルデヒド吸収剤（例えば、ＣｏｌｏｒＭａｔｒｉｘ社製のＡＡＳｃａｖｅｎｇｅｒｓ）及び着色剤などが挙げられる。

次に、図３により、このようなプリフォーム１０を二軸延伸ブロー成形することにより作製された、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。例えば、図４に示すようなペタロイドボトルであっても良い。また、プラスチックボトル４０は、二軸延伸ブロー成形のほか、ダイレクトブロー成形等の各種成形法によって作製されても良い。

図３において、プラスチックボトル４０は、口部４１と、口部４１下方に設けられた略四角筒状の胴部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との間には、首部４４が位置し、首部４４と胴部４２との間には、肩部４８が位置している。

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１３に対応する）が設けられている。口部４１外周のうちねじ部４６の下方部分には、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１４に対応する）が設けられている。

胴部４２は、上述したように略四角筒状であり、４つの略長方形状の側面から構成されている。また、胴部４２の水平断面は、略正方形状であり、４つのコーナー部４５を有している。さらに、肩部４８は、４つの略台形状の面から構成されている。この肩部４８の水平断面は略正方形状であり、その面積は、首部４４側から胴部４２側へ向けて徐々に大きくなっている。

底部４３のうち半径方向外側の部分には、ヒール部４９が形成されている。ヒール部４９は、底部４３の周方向全域にわたって環状に設けられる。ヒール部４９は、概ね上述したプリフォーム１０の第１境界部２６に対応しており、ブロー成形の際、底部４３のうち最も薄く延伸される部分である。

このようなプラスチックボトル４０のサイズ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。例えばプラスチックボトル４０の満注容量は、２００ｍｌ以上２０００ｍｌ以下としても良く、３００ｍｌ以上１５００ｍｌ以下とすることが好ましく、４５０ｍｌ以上１０００ｍｌ以下とすることがさらに好ましい。

また底部４３のヒール部４９における肉厚は、これに限定されるものではないが、例えば０．０９ｍｍ以上０．４０ｍｍ以下とすることができる。ヒール部４９における肉厚を０．４０ｍｍ以下としたことにより、プラスチックボトル４０の軽量化を図ることができる。一方、ヒール部４９における肉厚を０．０９ｍｍ以上としたことにより、プラスチックボトル４０を自動販売機に収容したときや、プラスチックボトル４０が落下したときに、底部４３が飛び出して永久変形することを抑止することができる。

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。

まず図１及び図２に示すプリフォーム１０を準備する（図５（ａ））。この場合、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及び加圧される。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及び図２に示すプリフォーム１０を取り出す。なお、プリフォーム１０は、射出成形法のほか、圧縮成形法等の各種成形法によって作製されても良い。

次に、プリフォーム１０は、加熱装置５１によって加熱される（図５（ｂ））。このとき、プリフォーム１０は、口部１１を下方に向けた状態で回転しながら、加熱装置５１によって周方向に均等に加熱される。この加熱工程におけるプリフォーム１０の加熱温度は、例えば９０℃乃至１３０℃としても良い。

続いて、加熱装置５１によって加熱されたプリフォーム１０は、ブロー成形金型５０に送られる（図５（ｃ））。

プラスチックボトル４０は、このブロー成形金型５０を用いて成形される。この場合、ブロー成形金型５０は互いに分割された一対の胴部金型５０ａ、５０ｂと、底部金型５０ｃとからなる（図５（ｃ））。図５（ｃ）において、一対の胴部金型５０ａ、５０ｂ間は互いに開いており、底部金型５０ｃは上方に上がっている。この状態で一対の胴部金型５０ａ、５０ｂ間に、プリフォーム１０が挿入される。

次に図５（ｄ）に示すように、底部金型５０ｃが下がったのちに一対の胴部金型５０ａ、５０ｂが閉鎖され、一対の胴部金型５０ａ、５０ｂ及び底部金型５０ｃにより密閉されたブロー成形金型５０が構成される。次にプリフォーム１０内に空気が圧入され、プリフォーム１０に対して二軸延伸ブロー成形が施される。

このことにより、ブロー成形金型５０内でプリフォーム１０からプラスチックボトル４０が得られる。この間、胴部金型５０ａ、５０ｂは３０℃乃至８０℃まで加熱され、底部金型５０ｃは５℃乃至２５℃まで冷却される。この際、ブロー成形金型５０内では、プリフォーム１０が膨張され、ブロー成形金型５０の内面に対応する形状に賦形される。

その後、図５（ｅ）に示すように、一対の胴部金型５０ａ、５０ｂ及び底部金型５０ｃが互いに離れ、ブロー成形金型５０内からプラスチックボトル４０が取出される。このようにして、図３に示すプラスチックボトル４０が得られる。

ところで、プラスチックボトル４０のヒール部４９（図３及び図４参照）は、プリフォーム１０の第１境界部２６（図１及び図２参照）に対応しており、ブロー成形後に薄くなりやすい部分である。すなわち、プリフォーム１０の第１境界部２６は、中心軸ＣＬ方向及び半径方向の両方に対して大きく延伸されるため、プラスチックボトル４０のヒール部４９は他の部分よりも薄くなりやすい。この場合、ヒール部４９に白化とよばれる不具合が生じたり、ヒール部４９の強度が低下したりするおそれがある。

これに対して本実施の形態によれば、プリフォーム１０の胴部２０の厚みＴ_４は、口部１１側から底部３０側に向かって徐々に厚くなり、胴部２０及び底部３０のうち最も厚い部分は、胴部２０と底部３０との境界部（第１境界部２６）となっている。これにより、ブロー成形時にプリフォーム１０の第１境界部２６が大きく延伸されても、プラスチックボトル４０のヒール部４９が薄くなりすぎることがなく、ヒール部４９に白化が生じたり、ヒール部４９の強度が低下したりすることを抑制できる。とりわけ、プラスチックボトル４０の重量を増加することなく、ヒール部４９が薄くなることを抑制できるため、プラスチックボトル４０の軽量化を阻害しない。

また、本実施の形態によれば、小径部２３の内面２３ｂが中心軸ＣＬに対して傾斜する角度θ_４は、小径部２３の外面２３ａが中心軸ＣＬに対して傾斜する角度θ_３よりも大きい。これにより、胴部２０の厚みを縮径部２２側から底部３０側に向かって徐々に厚くでき、プラスチックボトル４０のヒール部４９が薄くなりすぎることをより効果的に抑えられる。また、プリフォーム１０を射出成形により作製する際、小径部２３の内面２３ｂを成形するための金型（コア）のみを変更し、小径部２３の外面２３ａを成形するための金型（キャビティ）として、従来の金型をそのまま用いることも可能となる。この場合、プリフォーム１０を作製するコストを抑制できる。

さらに、本実施の形態によれば、小径部２３の内面が中心軸ＣＬに対して傾斜する角度θ_４と、小径部２３の外面２３ａが中心軸ＣＬに対して傾斜する角度θ_３との差は、０°超２°以下である。これにより、胴部２０の厚みを縮径部２２側から底部３０側に向かって徐々に厚くでき、プラスチックボトル４０のヒール部４９が薄くなりすぎることをより効果的に抑えられる。

さらに、本実施の形態によれば、小径部２３の内面２３ｂが中心軸ＣＬに対して傾斜する角度θ_４は、０°超５°未満である。これにより、胴部２０の厚みを縮径部２２側から底部３０側に向かって徐々に厚くでき、プラスチックボトル４０のヒール部４９が薄くなりすぎることをより効果的に抑えられる。

さらに、本実施の形態によれば、底部３０の厚みＴ_６は、第１境界部２６側から底部３０の最下部３１に向けて徐々に薄くなっている。これにより、とりわけ底部３０の中心が厚くなりすぎることがなく、また、プラスチックボトル４０の重量を抑えることができる。

［実施例］
次に、本実施の形態における具体的実施例について説明する。

（実施例１）
図１及び図２に示す構成をもつポリエチレンテレフタレート製のプリフォーム（１５ｇ）を作製した。この場合、胴部の大径部の厚みＴ_１は１．８０ｍｍで均一であった。胴部の第２境界部における厚みＴ_３は２．５０ｍｍとした。胴部及び底部のうち最も厚い部分は第１境界部であり、第１境界部における厚みＴ_５は３．００ｍｍとした。最下部における底部の厚みＴ_７は２．１０ｍｍであった。

（実施例２）
胴部及び底部のうち最も厚い部分が第１境界部よりも上方（口部側）に５ｍｍ離れた部分に位置すること、以外は、実施例１と略同様にしてプリフォームを作製した。

（実施例３）
胴部及び底部のうち最も厚い部分が第１境界部よりも下方（最下部側）に５ｍｍ離れた部分に位置すること、以外は、実施例１と略同様にしてプリフォームを作製した。

（比較例１）
ポリエチレンテレフタレート製のプリフォーム（１５ｇ）を作製した。この場合、胴部の大径部の厚みＴ_１は２．００ｍｍで均一であった。胴部の第２境界部における厚みＴ_３は２．６４ｍｍとした。また胴部の小径部の厚みＴ_４は２．６４ｍｍで均一であった。最下部における底部の厚みＴ_７は２．１０ｍｍであった。

［評価］
上記４種類のプリフォーム（実施例１－３、比較例１）をそれぞれ１００００本ずつ作製し、その後、プリフォームをそれぞれブロー成形することにより、図３に示すプラスチックボトルを作製した。このとき、ヒール部に白化が生じたプラスチックボトルが０本である場合を「白化なし」とし、ヒール部に白化が生じたプラスチックボトルが１本以上存在する場合を「白化あり」とした。この結果を下記表１に示す。

表１に示すように、実施例１－３のプリフォームは、１００００本ブロー成形した後、ヒール部に白化が生じたプラスチックボトルが存在しなかった。比較例１のプリフォームは、１００００本ブロー成形したとき、ヒール部に白化が生じたプラスチックボトルが生じた。

１０プリフォーム
１１口部
１２口部本体
１３ねじ部
１４サポートリング
１５開口部
２０胴部
２１大径部
２２縮径部
２３小径部
２６第１境界部
２７第２境界部
２８第３境界部
３０底部
３１最下部
４０プラスチックボトル

Claims

口部と、
前記口部に連結された胴部と、
前記胴部に連結された底部と、を備え、
前記胴部及び前記底部のうち最も厚い部分は、前記胴部と前記底部との境界部である第１境界部からプリフォームの中心軸方向に上下５ｍｍ以内の位置にあり、
前記胴部の厚みは、前記口部側から前記最も厚い部分側に向かって徐々に厚くなり、
前記胴部は、前記口部側に位置する大径部と、前記底部側に位置する小径部と、前記大径部と前記小径部との間に位置し、前記大径部側から前記小径部側に向けて縮径する縮径部とを有し、
垂直断面において、前記小径部の内面が前記中心軸に対して傾斜する角度は、０°超５°未満であり、
垂直断面において、前記縮径部の外面が前記中心軸に対して傾斜する角度と、前記小径部の外面が前記中心軸に対して傾斜する角度とは、互いに異なり、
垂直断面において、前記大径部の外面が前記中心軸に対して傾斜する角度と、前記縮径部の外面が前記中心軸に対して傾斜する角度とは、互いに異なり、
前記縮径部と前記小径部との境界には、第２境界部が存在し、
前記大径部と前記縮径部との境界には、第３境界部が存在し、
前記第２境界部における前記胴部の厚みは、前記第３境界部における前記胴部の厚みよりも厚く、
前記最も厚い部分の厚みは、前記第２境界部における前記胴部の厚みよりも厚く、
前記最も厚い部分の厚みは、前記底部の最下部の厚みよりも厚い、プリフォーム。
垂直断面において、前記小径部の内面が前記中心軸に対して傾斜する角度と、前記小径部の外面が前記中心軸に対して傾斜する角度との差は、０°超２°以下である、請求項１に記載のプリフォーム。
前記底部の厚みは、前記最も厚い部分側から前記底部の最下部に向けて徐々に薄くなっている、請求項１又は２記載のプリフォーム。
プラスチックボトルの製造方法であって、
請求項１乃至３のいずれか一項記載のプリフォームを準備する工程と、
前記プリフォームを加熱する工程と、
前記プリフォームを二軸延伸ブロー成形する工程と、を備えた、プラスチックボトルの製造方法。