(57)【要約】【課題】口部が、常温充填に標準的に広く用いられる形状であっても、充填される高温の液体による収縮や変形に起因する密封性の低下が抑制された充填体の製造方法を提供する。【解決手段】充填される高温の飲料に対する耐熱性を有し、装着されるキャップ６０のインナーリング６５や、コンタクトリング６６、アウターリング６７によって密封されるＰＥＴボトル２からなる充填体の製造方法であって、開口端１１の側からキャップ６０が装着される口部１０と、口部１０のサポートリング１２に連接する胴部とを備え、閉塞リングとの接触部を含む開口端１１の側は、周方向に不連続に加熱処理され、サポートリング１２の側よりも密度が高い。【選択図】図２
2020073307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口端の側からキャップが装着される口部と、前記口部のサポートリングに連接する胴部とを備え、前記口部が非結晶であるプリフォームから成形され、温度８１℃以上、９０℃以下の液体を充填した際の熱変形を防止する耐熱性を有するプラスチックボトルに前記高温の前記液体が充填された充填体の製造方法であって、
前記キャップは閉塞リングを有し、
該閉塞リングとの接触部を含む前記開口端の側が、周方向に不連続に加熱処理され、前記サポートリングの側よりも密度が高くなるように加熱処理された前記プリフォームの前記胴部を加熱する工程と、
前記プリフォームから金型を用いて前記プラスチックボトルをブロー成形する工程と、
前記プラスチックボトルに前記高温の前記液体を充填する工程と、
前記プラスチックボトルの前記口部に前記キャップを装着する工程と、
前記プラスチックボトルの前記口部と前記キャップとを転倒殺菌する工程と、
前記プラスチックボトルを冷却する工程と
を備えることを特徴とする
充填体の製造方法。
【請求項２】
前記胴部を加熱する工程と、前記プラスチックボトルをブロー成形する工程と、前記液体を充填する工程と、前記キャップを装着する工程と、前記口部と前記キャップとを転倒殺菌する工程と、前記プラスチックボトルを冷却する工程とをすべてインライン方式で行うことを特徴とする
請求項１に記載の充填体の製造方法。
【請求項３】
前記周方向に８箇所で加熱処理することを特徴とする
請求項１乃至２のいずれか１項に記載の充填体の製造方法。
【請求項４】
前記開口端の側と、前記サポートリングの側との間において断熱することを特徴とする
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の充填体の製造方法。
【請求項５】
前記サポートリングの側を冷却することを特徴とする
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の充填体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリフォーム、プリフォームの製造方法、プリフォームの結晶化装置、プラスチックボトル、及び充填体の製造方法に関し、より詳細には、成形したプラスチックボトルに液体を高温で殺菌処理しながら充填するいわゆるホット充填に対応した充填体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内容物として飲料等の液体が充填される容器としてプラスチックボトルが多く用いられている。プラスチックボトルの製造には、射出成形機等で、樹脂から試験管状のプリフォームを成形し、ブロー成形機でプリフォームをボトル状に成形する方法が多く用いられている。そして、プラスチックボトルに内容物を充填する方法としては、高温（例えば８５℃）の状態の液体をプラスチックボトルに充填するいわゆるホット充填と、常温（例えば３０℃）の状態の液体を充填するアセプティック充填とがある。
【０００３】
アセプティック充填ではプラスチックボトルに耐熱性を必要としないため、その成形が比較的容易である。このため、アセプティック充填の方式においては、プラスチックボトルのブロー成形機が充填機とインライン化された無菌充填システムが形成されている事例も多い。そして、プラスチックボトルがインラインで成形される場合には無菌充填システムに供給される容器の形態をプラスチックボトルより嵩の小さなプリフォームへと変更することができ、容器の製造元からの輸送効率を大幅に、例えば６倍以上に増やすことが可能となる。したがって、プラスチックボトルのブロー成形機がインライン化されたアセプティック充填による無菌充填システムは、容器の輸送費用の削減や、環境負荷の低減に寄与している。
【０００４】
一方で、ボトル供給方式であることによってブロー成形機が必要とされず、アセプティック充填による無菌充填システムに比べて初期費用を抑えることができるホット充填のシステムも多く用いられている。しかしながら、ホット充填による方法では、高温の液体によってプラスチックボトルが変形しないようにプラスチックボトルに耐熱性を付与する対策例えば口部や胴部の結晶化が必要となるため製造能力が低下し、ボトル毎のコストが高くなる。
【０００５】
特許文献１には、容器成形を行った後、成形された容器を内容物充填工程に直接移送し、内容物を口部非結晶ポリエステル容器に充填し、密封後殺菌時における容器口部温度が、６１℃以上で容器の含水率によって定まるガラス転移温度未満の温度（８０℃以下）となる範囲内で容器殺菌する容器詰め内容物の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３３１２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の容器詰め内容物の製造方法によれば、成形された容器を内容物充填工程に直接移送することによって、容器成形から内容物充填までの時間を短縮することにより、容器が外部環境から吸収する湿気の量が減少し、それだけ容器の含水率を低く維持することができるとされている。そして、６１℃以上で容器の含水率によって定まるガラス転移温度未満の温度範囲内の充填温度（６１〜８０℃）により内容物を容器に充填することにより充分な商業的無菌性を得ることができるので、容器のガラス転移温度がこの温度範囲内にある口部非結晶ポリエステル容器を使用することが可能とされている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１には、プラスチックボトルのブロー成形機と、充填機とをインライン化することについての記載が一切なされていない。すなわち、特許文献１には、インライン化によって、加湿による耐熱性低下が少ない状態でプラスチックボトルになることについての記載が一切なされていない。
【０００９】
更に、特許文献１には、ＰＥＴ（PolyEthylene Terephthalate）ボトル詰め飲料の製造方法は、一般に充填温度８５〜９５℃の高温で内容液をＰＥＴボトルに充填するものであるから、ＰＥＴボトルはこの充填温度で充分な耐熱性を有する口部結晶化ＰＥＴボトルを使用しなければならず、口部を結晶化していない口部非結晶ＰＥＴボトルを使用することはできないと記載されている。そして、特許文献１では、８０℃を超える充填温度はボトルの殺菌上不必要であり、エネルギーの浪費である上に、充填温度が８０℃を超えると口部非結晶ＰＥＴボトルでは充分な耐熱性を得ることが困難となるとされており、一般的なＰＥＴボトル詰め飲料の製造方法への対応については検討がなされていない。このような特許文献１の方法では、内容物の種類によっては殺菌が不充分となる可能性がある。
【００１０】
口部が非結晶であるプリフォームから成形されたＰＥＴボトルに高温の内容物が充填され、殺菌が行われると、口部の特に天面は、熱の影響を受けて変形してしまう。これを避けるためには、口部を結晶化する必要がある。しかしながら、口部は、結晶化されると収縮するため、仕上がり寸法を結晶化しないものと揃えようとすると、口部が非結晶であるプリフォーム用の金型を活かすことができず、新たな金型を作製する手間と、費用とがかかってしまう。一方で、口部が非結晶であるプリフォーム用の金型が用いられると仕上がり寸法が変わってしまうことになり、標準的に広く用いられるキャップが使えなくなってしまう。
【００１１】
そこで本発明の目的は、口部が、常温充填に標準的に広く用いられる形状であっても、充填される高温の液体による収縮や変形に起因する密封性の低下が抑制された充填体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明は、開口端の側からキャップが装着される口部と、前記口部のサポートリングに連接する胴部とを備え、前記口部が非結晶であるプリフォームから成形され、温度８１℃以上、９０℃以下の液体を充填した際の熱変形を防止する耐熱性を有するプラスチックボトルに前記高温の前記液体が充填された充填体の製造方法であって、前記キャップは閉塞リングを有し、該閉塞リングとの接触部を含む前記開口端の側が、周方向に不連続に加熱処理され、前記サポートリングの側よりも密度が高くなるように加熱処理された前記プリフォームの前記胴部を加熱する工程と、前記プリフォームから金型を用いて前記プラスチックボトルをブロー成形する工程と、前記プラスチックボトルに前記高温の前記液体を充填する工程と、前記プラスチックボトルの前記口部に前記キャップを装着する工程と、前記プラスチックボトルの前記口部と前記キャップとを転倒殺菌する工程と、前記プラスチックボトルを冷却する工程とを備えることを特徴とする。
【００１３】
更に、前記胴部を加熱する工程と、前記プラスチックボトルをブロー成形する工程と、前記液体を充填する工程と、前記キャップを装着する工程と、前記口部と前記キャップとを転倒殺菌する工程と、前記プラスチックボトルを冷却する工程とをすべてインライン方式で行うことを特徴とする。
【００１４】
更に、前記周方向に８箇所で加熱処理することを特徴とする。
【００１５】
更に、前記開口端の側と、前記サポートリングの側との間において断熱することを特徴
とする。
【００１６】
更に、前記サポートリングの側を冷却することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、開口端の側からキャップが装着される口部と、口部のサポートリングに連接する胴部とを備え、口部が非結晶であるプリフォームから成形され、温度８１℃以上、９０℃以下の液体を充填した際の熱変形を防止する耐熱性を有するプラスチックボトルに高温の液体が充填された充填体の製造方法であって、キャップは閉塞リングを有し、閉塞リングとの接触部を含む開口端の側が、周方向に不連続に加熱処理され、サポートリングの側よりも密度が高くなるように加熱処理されたプリフォームの胴部を加熱する工程と、プリフォームから金型を用いてプラスチックボトルをブロー成形する工程と、プラスチックボトルに高温の液体を充填する工程と、プラスチックボトルの口部にキャップを装着する工程と、プラスチックボトルの口部とキャップとを転倒殺菌する工程と、プラスチックボトルを冷却する工程とを備えるので、口部が、常温充填に標準的に広く用いられる形状であっても、充填される高温の液体による収縮や変形に起因する密封性の低下が抑制された充填体の製造方法を提供することができる。
【００１８】
更に、胴部を加熱する工程と、プラスチックボトルをブロー成形する工程と、液体を充填する工程と、キャップを装着する工程と、口部とキャップとを転倒殺菌する工程と、プラスチックボトルを冷却する工程とをすべてインライン方式で行うので、口部が、常温充填に標準的に広く用いられる形状であっても、充填される高温の液体による収縮や変形に起因する密封性の低下が抑制された充填体の製造方法を提供することができる。
【００１９】
更に、周方向に８箇所で加熱処理するので、口部が、常温充填に標準的に広く用いられる形状であっても、充填される高温の液体による収縮や変形に起因する密封性の低下がより抑制された充填体の製造方法を提供することができる。
【００２０】
更に、開口端の側と、サポートリングの側との間において断熱するので、口部が、常温充填に標準的に広く用いられる形状であっても、充填される高温の液体による収縮や変形に起因する密封性の低下が抑制された充填体の製造方法を提供することができる。
【００２１】
更に、サポートリングの側を冷却するので、口部が、常温充填に標準的に広く用いられる形状であっても、充填される高温の液体による収縮や変形に起因する密封性の低下が抑制された充填体の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態に係るプリフォームの一例が示された正面図である。
【図２】口部に、ねじ込み式のキャップが装着された状態が示された部分断面図である。
【図３】プリフォームの結晶化装置が例示された要部縦断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図（横断面図）である。
【図５】本実施形態に係るプラスチックボトルの一例としてのＰＥＴボトルが示された正面図である。
【図６】本実施形態に係る充填体の製造装置が模式的に示された概略図である。
【図７】プリフォームの加熱装置の一例が示された断面図である。
【図８】プリフォームと、ブロー成形後のＰＥＴボトルとが模式的に示された断面図である。
【図９】本実施形態に係る充填体の製造工程の概要が示された流れ図である。
【図１０】ＰＥＴボトルへの冷却エアの吹き付けの一例が示された概略図である。
【図１１】別の実施形態に係る充填体の製造工程の概要が示された流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施形態の詳細を説明する。まず、充填される高温の液体に対する耐熱性を有し、装着されるキャップの閉塞リングによって密封されるプラスチックボトルを成形するための本実施形態に係るプリフォーム１（予備成形体）の構成を詳細に説明する。図１は本実施形態に係るプリフォーム１の一例が示された正面図である。なお、以下では、説明の便宜上、プリフォーム１の一端側の開放された側が上を向いた図１の状態におけるプリフォーム１の口部１０を上とする。
【００２４】
本実施形態に係るプリフォーム１は、一端側が開放された有底筒状であって、開放された側の口部１０と、底の側の胴部１５とを備える。口部１０は、その上端に、環状の開口端１１を有するとともに外方に突出する環状のサポートリング１２をその下端に有する。
【００２５】
口部１０の外周には、ここでは図示せぬブロー成形機でプリフォーム１がボトル状に成形された後にここでは図示せぬキャップが取り付けられるためのおねじ１３（ねじ）が設けられる。更に、口部１０は、その外周におけるサポートリング１２と、おねじ１３との間に外方に突出する環状のカブラ１４を有する。なお、サポートリング１２は、カブラ１４よりも外方に突出する。
【００２６】
口部１０は、ブロー成形機による成形後もその形状が変化しない。一方で、胴部１５は、円筒状であって、ブロー成形の際に、ボトルの形状となるように膨らむ部分である。胴部１５は、口部１０（サポートリング１２の下面）に連接された首部１６と、首部１６に連設された胴中部１７と、胴中部１７に連設された底部１８とを有する。
【００２７】
首部１６は例えば、口部１０の側から胴中部１７の側に向かって縮径する逆円錐台状に構成されている。すなわち、首部１６の上端（サポートリング１２の直下）における胴径より首部１６の下端における胴径は小とされている。更に、首部１６は、ブロー成形性を良好にする観点から、口部１０の側から胴中部１７の側に向かって厚みが増すように構成されていても良い。すなわち、首部１６の上端における肉厚より首部１６の下端における肉厚は大とされていても良い。
【００２８】
胴中部１７の胴径、及び肉厚は上下方向にほとんど変化しない略真円筒形状である。ただし、胴中部１７には、射出成形によるプリフォーム１の作製の際に用いられる金型からの取り出しを容易にするための傾斜である抜き勾配が設けられていても良く、その胴径、及び肉厚が上下方向にわずかに変化していても良い。
【００２９】
底部１８は外方に湾曲した略半球状に構成されている。なお、底部１８は、円錐形状であったり、角に丸みを持った円柱形状であったり、その他の形状であっても良い。底部１８には、プリフォーム１が射出成形によって作製される際の溶融樹脂の流入口（ゲート）において付随的に形成された固化した部分が付着している。図１には、その部分が切り取られた後の形態が示されている。
【００３０】
なお、サポートリング１２の下面から底部１８の下端までの距離が胴部１５の高さＨ１である。更に、胴中部１７における外周側の直径が胴部１５の外径Ｄ１とされる。胴部１５の高さＨ１は５０ｍｍ以上、９０ｍｍ以下であることが好ましい。更に、胴部１５の外径Ｄ１は１６ｍｍ以上、２５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３１】
プリフォーム１の材料としては、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンや、エチレン−ビニルアルコール共重合体、植物等を原料としたポリ乳酸等のブロー成形が可能な種々のプラスチックを用いることができる。しかしながら、プリフォーム１は、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、特に、ポリエチレンテレフタレートが主成分とされることが好ましい。なお、上述された樹脂には、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、帯電防止剤を配合することができる。
【００３２】
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℃以上、９０℃以下であり、融点（Ｔｍ）が２００℃以上、２７５℃以下の範囲にあるものが好適である。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ものの、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。
【００３３】
ポリエチレンテレフタレートは熱可塑性の合成樹脂の中では生産量が最も多い。そして、ポリエチレンテレフタレート樹脂は、耐熱性、耐寒性や、耐薬品性、耐摩耗性に優れる等の種々の特性を有する。更に、ポリエチレンテレフタレート樹脂はその原料に占める石油の割合が他のプラスチックと比べて低く、リサイクルも可能である。このように、ポリエチレンテレフタレートを主成分とする構成によれば、生産量の多い材料を用いることができ、その優れた種々の特性を活用することができる。
【００３４】
ポリエチレンテレフタレートは、エチレングリコール（エタン−１，２−ジオール）と、精製テレフタル酸との縮合重合によって得られる。ポリエチレンテレフタレートの重合触媒として、ゲルマニウム化合物、チタン化合物、及びアルミニウム化合物の少なくとも一つが用いられることが好ましい。これらの触媒が用いられることによって、アンチモン化合物が用いられるよりも、高い透明性を有し、耐熱性に優れた容器を形成することができる。
【００３５】
プリフォーム１は、主原料となるペレット形状のポリエチレンテレフタレートが例えば射出成形されることによって形成されたものである。射出成形には、ホッパドライヤ、ホッパ、加熱シリンダ、スクリュ、金型、冷却機等を備える射出成形装置が用いられる。ペレット形状のポリエチレンテレフタレートが、乾燥、可塑化、射出、及び加圧、並びに冷却の工程を経てプリフォーム１が形成される。
【００３６】
なお、プリフォーム１は多層で構成されていても良い。多層の内の少なくとも１層はバリア層や、酸素吸収層を有する構成であっても良い。バリア層には例えば、ポリアミドや、エチレン−ビニルアルコール共重合体が用いられる。酸素吸収層には、酸化可能有機成分、及び遷移金属触媒の組み合わせ、あるいは実質的に酸化しないガスバリア性樹脂等を含む層が用いられる。このようなバリア層や、酸素吸収層によって、酸素透過防止機能を付与することができる。
【００３７】
なお、プリフォーム１が単層で構成される場合においても、酸素除去化合物としての例えばポリアミドがポリエチレンテレフタレートに混合されても良い。このような構成によって、単層であっても、酸素透過防止機能を付与することができる。なお、紫外線遮蔽性等の他の特性についても同様である。
【００３８】
本実施形態に係るプリフォーム１からボトル状に成形されたプラスチックボトルにはキャップが取り付けられる。そこで、次に、口部１０に装着されるキャップの構成を詳細に説明する。図２は、口部１０に、ねじ込み式のキャップ６０が装着された状態が示された部分断面図である。口部１０に、キャップ６０が巻き締めされて装着されることでプラスチックボトル、例えばＰＥＴボトル２が密封される。なお、キャップ６０の材料としては、ポリプロピレンや、高密度ポリエチレン等が用いられる。
【００３９】
キャップ６０は、口部１０に装着された際に上側に位置するキャップ本体６１と、その下側に位置する剥離リング７０とを備える。剥離リング７０はリング状である。剥離リング７０は、その内周側の面から内方かつ上方に向かって突出する複数のフラップ７１を備える。フラップ７１は、ＰＥＴボトル２が初期密封の状態となるまで口部１０にキャップ６０が巻き締めされる際には剥離リング７０の内周の側に倒れ、カブラ１４を乗り越えた後には、剥離リング７０の内周から離れるように構成される。キャップ本体６１と、剥離リング７０とは、キャップ６０の初期開栓時に破断可能に構成される連結部材７２を介して連結されている。
【００４０】
初期密封時のフラップ７１は、カブラ１４と、サポートリング１２との間に配置される。キャップ６０が開封方向に回されると、フラップ７１の上端がカブラ１４に当たって、剥離リング７０の上方向への移動が阻止される。更に、キャップ６０が回されると、連結部材７２が破断し、キャップ本体６１と、剥離リング７０とが切り離される。そして、剥離リング７０が、カブラ１４と、サポートリング１２との間に残った状態で、キャップ本体６１は口部１０から取り外される。このように、キャップ６０は、初期開栓が行われたか否かが一目でわかる不正開封防止機能、いわゆるタンパーエビデント性を有する。
【００４１】
キャップ本体６１は、円板状の上部６２と、上部６２の周縁から垂下される円筒状の胴部６３とを有する。胴部６３は、その内周側の面に、口部１０のおねじ１３とかみ合うめねじ６４を有する。キャップ６０は、口部１０と密着してＰＥＴボトル２を密封する閉塞リングを有する。図２では、閉塞リングが、キャップ６０の径方向の内側から順に上部６２の内面から環状に垂下されたインナーリング６５と、コンタクトリング６６と、アウターリング６７とによって構成される例が示されている。
【００４２】
インナーリング６５はその外周側の面に、キャップ６０の外方に向かって突出する突出部を有し、このインナーリング６５の突出部が口部１０の内周面１０ａと接触する。コンタクトリング６６の下方先端部は口部１０の開口端１１と接触する。アウターリング６７はその内周側の面に、キャップ６０の内方に向かって突出する突出部を有し、このアウターリング６７の突出部が、口部１０の外周面１０ｂと接触する。そして、これらの３箇所の接触によってＰＥＴボトル２の密封が保たれている。なお、閉塞リングは、上述された３箇所の内の少なくとも１箇所あればＰＥＴボトル２を密封することができる。しかしながら、図２に例示されたように、インナーリング６５と、コンタクトリング６６と、アウターリング６７とを備えることによってより確実な密封性を実現することができる。
【００４３】
プリフォーム１を構成する主原料のポリエチレンテレフタレートは、分子鎖が結晶化した結晶領域部分（結晶部）と、結晶化していない非晶領域部分（非晶部）とが混在している。ポリエチレンテレフタレートは、非晶部が流動性をもつガラス転移温度の約７０℃以上、かつ結晶部も流動する融点の約２６０℃以下、特に１４０℃以上、１６０℃以下程度で加熱処理されると、分子鎖の配向が起こって結晶部の割合が増える性質を有する。このような、結晶部と、非晶部との和に対する結晶部は結晶化度と称される。そして、結晶化度が高いほど分子間力が強まるため耐熱性が向上することとなる。
【００４４】
なお、結晶部は、非晶部よりも密度が高いため、結晶化度が高いほど密度も高くなる。すなわち、ポリエチレンテレフタレートは、密度が高いほど耐熱性が高くなる特性を有する。更に、非晶部と、結晶部とでは屈折率が異なることによってこれらの境界で散乱が起こるため、結晶部が増えるほど光が散乱しやすくなって、ヘーズ（可視光領域での透過光の内の散乱光の百分率）が高くなる。すなわち、ポリエチレンテレフタレートは、ヘーズが高いほど耐熱性が高くなる特性を有する。
【００４５】
一方で、ポリエチレンテレフタレートは加熱処理を行うことで収縮や変形が生じ、これは、結晶化度が低いほど顕著になる。したがって、プリフォーム１の形状や寸法を維持する観点からは加熱処理の行われる箇所が可能な限り絞られることが好ましい。
【００４６】
口部１０は、インナーリング６５や、コンタクトリング６６、アウターリング６７との接触によってＰＥＴボトル２の密封が保たれている。口部１０のインナーリング６５等との接触部が変形してしまうとその度合いによっては、ＰＥＴボトル２の密封が保てなくなる。したがって、口部１０には特に、インナーリング６５等との接触部において充填される高温の液体の熱による変形が生じないことが要求される。これに対し、口部１０の中でも、インナーリング６５等との接触部からは離れた箇所ではそれほど高い耐熱性が必要とされず、更に、加熱処理による収縮や変形が可及的に発生しないことが望まれる。例えば、おねじ１３は、熱によって収縮すると、キャップ６０のめねじ６４とのかかりが悪くなって緩みやすくなる。更に、開口端１１の側よりも、サポートリング１２の側は厚肉であるため、もともと、熱への耐性がより強い。
【００４７】
以上のことから、本実施形態に係るプリフォーム１は、インナーリング６５や、コンタクトリング６６、アウターリング６７との接触部を含む開口端１１の側と、サポートリング１２の側とで密度が異なり、開口端１１の側は、サポートリング１２の側よりも密度が高く構成される。これによって、プリフォーム１から成形されるＰＥＴボトル２の耐熱性を開口端１１の側で特に高めることができる。そして、開口端１１の側と、サポートリング１２の側とで密度の差が０．００４ｇ／ｃｍ３以上、０．０４５ｇ／ｃｍ３以下であることがより好ましい。このような密度の差が設けられることによって、開口端１１の側での寸法の変化が極めて小さな水準の加熱処理でありながら耐熱性をより確実なものとすることができる。
【００４８】
密度は、開口端１１の側、及びサポートリング１２の側の一部をそれぞれ例えば１ｍｍ四方に切り取った切り取り片を試料として、比重法、例えば密度勾配管法によって測定することができる。開口端１１の側、及びサポートリング１２の側の密度をそれぞれ測定することによって、本実施形態に係るプリフォーム１であるか否かを判定することができる。
【００４９】
ここでの開口端１１の側は、口部１０のインナーリング６５等との接触部が含まれれば良い。特に、口部１０の側壁の部分が含まれることが重要とされる。図１には、開口端１１の側の上下方向の長さａと、サポートリング１２の側の上下方向の長さｂとが示されている。より具体的に、開口端１１の側は、開口端１１からサポートリング１２に向かって長さａが５ｍｍまでの領域であれば良い。多くの場合において、口部１０と、インナーリング６５との接触する位置は開口端１１の側から２ｍｍ乃至３ｍｍ程度である。したがって、開口端１１からサポートリング１２に向かって長さａが５ｍｍまでの領域の耐熱性が高まっていれば、充填される高温の液体の熱によって、口部１０のインナーリング６５等との接触部が変形せず、ＰＥＴボトル２の密封が保たれる。
【００５０】
本実施形態に係るプリフォーム１では、射出成形等によって形成された段階での口部１０が非結晶である。したがって、口部１０は、部分的に、開口端１１の側が結晶化されており、サポートリング１２の側が非結晶であれば良い。このように構成される本実施形態に係るプリフォーム１によれば加熱処理の際に、収縮や変形についての対策が必要となる範囲を小さくすることができる。
【００５１】
プリフォーム１の段階で、開口端１１の側が、サポートリング１２の側よりも密度が高く構成される口部１０はＰＥＴボトル２に成形された後もその形状が変化しない。口部１０の形状は、標準的に広く用いられているキャップ６０との嵌合性、成形装置や充填装置等によるＰＥＴボトル２の搬送適性、搬送時や充填時等に必要とされる強度が考慮されて設計される。
【００５２】
したがって、本実施形態に係るプリフォーム１の口部１０の外径（おねじ１３の谷径Ｄ２（図１参照）に相当）、内径、おねじ１３の山径Ｄ３、及び高さは例えば、飲料用のボトルで標準的に用いられている寸法とされることが好ましい。この際に、口部１０は、常温充填に標準的に広く用いられる寸法から変更されることなく成形されることが特に好ましい。これによって、常温充填用の金型を活用して、耐熱性を有する本実施形態に係るプリフォーム１の成形用の金型を共用することができるため、効率を高めることができるとともに、新たな金型を必要としないため、費用を抑えることができる。
【００５３】
口部１０は例えば、ＰＣＯ（Plastic Closure Only）１８１０規格や、ＰＣＯ１８８１規格に対応した寸法とされると良い。より具体的に、口部１０の外径（おねじ１３の谷径Ｄ２）は２４．９４ｍｍ±０．１３ｍｍであることが好ましい。更に、口部１０の内径は２１．７４ｍｍ±０．１３ｍｍであることが好ましい。更に、おねじ１３の山径Ｄ３は２７．４３ｍｍ±０．１３ｍｍであることが好ましい。更に、口部１０の高さは２１．００ｍｍ±０．２５ｍｍ（ＰＣＯ１８１０規格）、及び１７．００ｍｍ±０．２５ｍｍ（ＰＣＯ１８８１規格）のいずれかであることが好ましい。なお、口部１０の高さは、サポートリング１２の下面から口部１０の上端までの距離である。更に、常温充填用のキャップ６０との嵌合性を考慮するとおねじ１３の谷径Ｄ２は２６ｍｍ以下であることが好ましい。
【００５４】
次に、本実施形態に係るプリフォーム１の結晶化装置の構成を詳細に説明する。図３は
プリフォーム１の結晶化装置９０が例示された要部縦断面図であり、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線断面図（横断面図）である。結晶化装置９０は少なくとも、プリフォーム１の口部１０を保持する保持具９１と、口部１０を加熱処理する加熱処理部９２とを備える。そして、結晶化装置９０は、プリフォーム１の口部１０の内で開口端１１の側を部分的に結晶化するために加熱処理するものである。
【００５５】
図３、及び図４に例示される保持具９１には例えば、ＰＣＯ１８１０規格による口部１０の外径、及び内径に対応した環状の溝９１ａが形成されている。溝９１ａは、プリフォーム１の開口端１１の側が入り込むように構成される。そして、溝９１ａは、少なくとも、口部１０と、インナーリング６５（図２参照）との接触する領域がすべて入り込む深さ、好ましくは、開口端１１の側から５ｍｍ（開口端１１の側の長さａに対応）入り込む深さを有している。保持具９１は、おねじ１３、及びおねじ１３よりも開口端１１の側に対応した形状、すなわち、プリフォーム１の仕上がり寸法に形成された溝９１ａを有する。
【００５６】
加熱処理部９２は、口部１０の開口端１１の側を加熱処理するように構成される。加熱処理部９２は保持具９１の中に、例えばヒータが埋め込まれることによって構成されている。ヒータとしては、例えばシリコンラバーヒータが用いられても良い。図３に例示される加熱処理部９２は、口部１０の外周面１０ｂに沿った位置に設けられている。
【００５７】
なお、加熱処理部９２は、図４に示されるように、開口端１１の周方向に不連続に配置されることがより好ましい。加熱処理部９２が不連続に配置されることによって開口端１１の側が加熱処理された際に周方向の全体で一斉に変形することが防止されるため、結果的に、加熱処理による変形を効果的に抑制することができる。更に、加熱処理部９２が周方向に不連続に配置される場合にはその数が８箇所であることが特に好ましい。加熱処理部９２が８箇所であることによって、対称性を有して均整のとれた加熱処理を行うことができ、かつ加熱処理による変形をより効果的に抑制することができる。
【００５８】
結晶化装置９０は、加熱処理部９２によって、例えば１６０℃〜１８０℃程度にまで温められたヒータが、開口端１１に接触することで開口端１１の側の領域が加熱されて部分的に結晶化されるように構成されている。
【００５９】
一方で、保持具９１の溝９１ａは、プリフォーム１の外周の側、及び内周の側の両方において、開口端１１の側の領域が加熱された際の膨張、及びその後の収縮や変形を抑制することができるように構成されている。
【００６０】
このように、結晶化装置９０は、加熱処理部９２によって、開口端１１の側の領域を加熱して部分的に結晶化させ、保持具９１によって、加熱による開口端１１の側の領域の収縮や変形を抑え込み、寸法の変化が許容範囲に収まるように構成されている。したがって、本実施形態によれば、口部１０が、常温充填に標準的に広く用いられる形状であっても、充填される高温の液体による収縮や変形に起因する密封性の低下が抑制されたプリフォーム１に仕立てるためのプリフォーム１の結晶化装置９０を提供することができる。
【００６１】
結晶化装置９０には、プリフォーム１の加熱される箇所を開口端１１の側の局所的に限定するために断熱材９３が更に設けられていても良い。断熱材９３は例えば、保持具９１に積層するように設けられても良く、開口端１１の側と、サポートリング１２の側との間、特に、おねじ１３の付近に対応して配置されると良い。更に、図３に例示されるように、加熱処理部９２が、口部１０の外周面１０ｂに沿って設けられる場合には、断熱材９３は、口部１０の内周面１０ａや、開口端１１に沿って設けられても良い。断熱材９３には、耐熱性、及び圧縮強度に優れた材料が選択される。断熱材９３としては例えば、ガラス繊維に、熱硬化性樹脂が含浸された上で板状に加熱、及び加圧処理された材料が用いられれば良い。
【００６２】
結晶化装置９０には、プリフォーム１の加熱される範囲を限定するために冷却装置９４が更に設けられていても良い。冷却装置９４は、加熱される口部１０の特にサポートリング１２の側の周辺を冷却するように構成される。図３、及び図４に例示される冷却装置９４は例えば、伝熱媒体を冷却する冷風発生装置９４ａと、冷風発生装置９４ａによって冷やされた冷風ａｃを送り出す図示せぬ送風機と、口部１０の内周の側に導かれる冷風ａｃが通過する冷風導入流路９４ｂとによって構成されている。
【００６３】
冷風導入流路９４ｂは、平面視で、保持具９１の中央に形成されている。冷風導入流路９４ｂは、保持具９１にプリフォーム１が設置された際の開口端１１の内周に対応する位置に、プリフォーム１の軸方向に沿って延びて形成されている。
【００６４】
すなわち、結晶化装置９０は、冷却装置９４によって、例えば０℃程度にまで冷やされた冷風ａｃが、冷風導入流路９４ｂを通過して口部１０の内周の側に接触することでサポートリング１２の側が冷却されるように構成されている。なお、冷風導入流路９４ｂを通過する冷風ａｃによって保持具９１の特に中央も加熱されることが防止されるように構成されている。そして、保持具９１を通して、開口端１１の側の領域が加熱されすぎないように構成されている。したがって、冷却装置９４は、加熱処理部９２による加熱によってプリフォーム１が収縮、及び変形することを防止する機能を有している。
【００６５】
なお、加熱処理部９２が、プリフォーム１の内周の側に設けられ、冷却装置９４が、プリフォーム１の外周の側に設けられ、加熱処理部９２と、冷却装置９４との配置が逆とされていても構わない。更に、冷却装置９４は、いわゆるチラーによって構成され、伝熱媒体が保持具９１の中央を循環するようになされていても良い。なお、冷却装置９４の伝熱媒体は、断熱材９３よりもサポートリング１２の側を循環するようになされていても良い。
【００６６】
結晶化装置９０は、プリフォーム１の成形装置と、ＰＥＴボトル２の成形装置との間においてインライン方式で構成されていても良く、特に、結晶化装置９０は、プリフォーム１の成形装置とインライン方式で構成されていることが好ましい。結晶化装置９０は、プリフォーム１の成形装置に組み込まれていても良い。
【００６７】
次に、本実施形態に係るプリフォーム１の製造方法を詳細に説明する。まず、プリフォーム１は、例えば射出成形によって口部１０が非結晶の状態で形成される。そして、プリフォーム１はこの状態から、結晶化装置９０によって開口端１１の側が、サポートリング１２の側よりも密度が高くなるように加熱処理される。より具体的に、プリフォーム１は、結晶化装置９０の溝９１ａに押し込まれることによって保持具９１に取り付けられる。結晶化装置９０に取り付けられたプリフォーム１の開口端１１の側は、プリフォーム１の仕上がり寸法に形成された溝９１ａを有する保持具９１に固定された状態となる。
【００６８】
この状態で、開口端１１の側の外周側から当てられているヒータが、例えば１８０℃に温められる。そして、結晶化装置９０は、インナーリング６５、コンタクトリング６６、及びアウターリング６７（図２参照）との接触部を含む開口端１１の側をサポートリング１２の側よりも密度が高くなるように加熱処理する。ヒータによって加熱される開口端１１の側は結晶化が進む。その際に、開口端１１の側には収縮や変形が生じるものの、溝９１ａに嵌合されているため開口端１１の側からおねじ１３の周辺までの寸法の変化は許容範囲に収まる。一方で、サポートリング１２の側は加熱されないので収縮や変形は生じず、結晶化もされない。
【００６９】
なお、図４に示されるように、開口端１１の側を周方向に不連続に加熱処理することがより好ましい。開口端１１の側を周方向に不連続に加熱処理することによって周方向の全体で一斉に変形することが防止されるため、結果的に、加熱処理による変形を効果的に抑制することができる。更に、周方向に８箇所で加熱処理することが特に好ましい。８箇所で加熱処理することによって、対称性を有して均整のとれた加熱処理を行うことができ、かつ加熱処理による変形をより効果的に抑制することができる。
【００７０】
このようにして、充填される高温の液体に対する耐熱性を有し、装着されるキャップ６０のインナーリング６５、コンタクトリング６６、及びアウターリング６７によって密封されるＰＥＴボトル２を成形するためのプリフォーム１を製造することができる。
【００７１】
ここで、ホット充填に多用されている結晶化口では、結晶化の際の収縮分が予め含まれた設計で金型が製作されている場合が多い。一方で、常温充填に多用されている非結晶化口では、その厚さを大とすること等によってある程度は耐熱性を有する状態にできるもののそれにも限度があり、熱による非結晶化口の天面付近での内周の側や外周の側への変形、すなわち、この部分からの漏れが特に問題になる。更に、非結晶化口のその厚さを大にするほど、キャップ６０とのかみ合わせが難しくなる。これに対し、本実施形態に係るプリフォーム１では、口部１０が非結晶である状態から結晶化させることによって非結晶化口と金型を共通化させることができて効率的である。更に、本実施形態に係るプリフォーム１では、口部１０の寸法変化を一定以下に抑えることによって広く用いられている非結晶化口用のキャップ６０を使用しながら高温充填することができる。
【００７２】
結晶化装置９０によって、プリフォーム１の開口端１１の側が加熱される際には開口端１１の側と、サポートリング１２の側との間が断熱されることがより好ましい。例えば、開口端１１の側と、サポートリング１２の側との間に対応して設けられた断熱材９３は、加熱処理部９２から開口端１１の側に加わる熱がサポートリング１２の側に伝わることを防止する。したがって、断熱材９３が設けられることによって、プリフォーム１の加熱される箇所を開口端１１の側の局所的に限定することができる。
【００７３】
更に、結晶化装置９０によって、プリフォーム１の開口端１１の側が加熱される際にはサポートリング１２の側の付近が冷却されることがより好ましい。例えば、保持具９１の中央に設けられた冷却装置９４はサポートリング１２の側を冷却する。そして、保持具９１を通して、加熱処理部９２が開口端１１の側を加熱しすぎることを防止する。したがって、冷却装置９４が設けられることによって、プリフォーム１の加熱される範囲を開口端１１の側の局所的に限定することができる。なお、開口端１１の側が加熱される前に予め、サポートリング１２の側の付近が冷却されることが、加熱される範囲を開口端１１の側の局所的に限定する上でより好ましい。
【００７４】
なお、ここでは、プリフォーム１の開口端１１の側を加熱処理する方法としてヒータで直接加熱処理する方法が例示されたものの、開口端１１の側が部分的に加熱処理されれば良く、その方法は限定されない。例えば、熱風を供給する方法でも良く、赤外線ランプの輻射熱によるものでも良く、オイルバスに浸漬する方法でも良い。更に、高周波誘電加熱による方法でも良い。
【００７５】
次に、本実施形態に係る充填体の製造方法において形成されるプラスチックボトルの構成を詳細に説明する。図５は本実施形態に係るプラスチックボトルの一例としてのＰＥＴボトル２が示された正面図である。図５に例示されたＰＥＴボトル２は水平方向の断面視が略正方形の角ボトルである。ＰＥＴボトル２は、口部１０と、肩部２０と、胴部３０と、底部４０とを有する。なお、上述されたように、ＰＥＴボトル２の口部１０の構成はプリフォーム１の口部１０の構成と同様である。そして、ＰＥＴボトル２の口部１０は部分的に結晶化された状態である。すなわち、ＰＥＴボトル２の口部１０は、開口端１１の側が、サポートリング１２の側よりも密度が高く構成される。
【００７６】
肩部２０は、その上側が口部１０のサポートリング１２の下面に連なり、一方で、その下側が胴部３０に連なる。肩部２０は、上方から下方に向かって拡径する略四角錐台の形状を有する。肩部２０は、胴部３０との接続端から鉛直方向に延びる長さＬの直線部２１を有していることが好ましい。肩部２０は、直線部２１を有する構成によって賦形性を良好とすることができる。
【００７７】
胴部３０は、互いに同一の形状からなる４つの壁部３１が周（水平）方向に連接して、全体として略正四角筒の形状を有している。壁部３１の各々は、１段内方に凹んだ圧力吸収パネル３２を備えている。圧力吸収パネル３２は、ＰＥＴボトル２の内部の圧力変化、特に減圧変化を吸収し、かつＰＥＴボトル２の強度、特に、胴部３０の水平方向の荷重に耐える強度である側壁強度を保持する機能を有する。
【００７８】
圧力吸収パネル３２は、周囲の壁部３１の表面から１段内方に凹んだ段壁面３３と、段壁面３３から内方に更に凹んで段壁面３３の対辺の間、例えば水平方向に直線状に延びる複数の凹状リブ３４（リブ）とを有している。更に、段壁面３３の周囲を取り囲み、段壁面３３に対して傾斜する傾斜面が形成されている。壁部３１と、段壁面３３とは傾斜面によって接続されている。
【００７９】
圧力吸収パネル３２を構成する段壁面３３は水平方向に、左右両端から中央に向け、ＰＥＴボトル２の内方に湾曲している。一方で、垂直方向においても、段壁面３３の上下両端から中央に向け、ＰＥＴボトル２の内方に湾曲していても良い。このように構成されることによってＰＥＴボトル２が陽圧になっても、圧力吸収パネル３２の段壁面３３は鉛直となるまでは変形せず、その後に、ＰＥＴボトル２が陰圧になると内側に湾曲するという挙動を示すようにすることができる。このように、段壁面３３は、高温の液体が充填された後に密封され、常温に冷却されるまで、内方への湾曲が維持されるように構成されることが好ましい。
【００８０】
段壁面３３の表面には、段壁面３３の左端から右端まで連続的に延びる凹状リブ３４を有している。凹状リブ３４は、その本数、及び寸法が適切となるように設計されることが好ましい。図５の例示では凹状リブ３４は、段壁面３３の上端から下端まで上下方向の全域にわたって等間隔に９本配置されている。凹状リブ３４が、適切に配置されることによって、減圧吸収機能を充分に発揮することができ、更に、ＰＥＴボトル２に加わった応力を分散させ、ＰＥＴボトル２を補強する効果が充分に得られる。
【００８１】
凹状リブ３４は、その深さが一定に形成されていても良いものの、左右両端から中央に向けてより深くなるように形成されることが好ましい。凹状リブ３４は中央で最深である構成によれば、陽圧によって、ＰＥＴボトル２の外側に出っ張りやすくなることを防止することができる。
【００８２】
ＰＥＴボトル２はわずかながら、酸素の透過性を有している。そして、ＰＥＴボトル２内での保存が長期間に及ぶと、内容物によっては酸化が起こり、これによって、ＰＥＴボトル２内が減圧する。その他にも、内容物の充填時と、保管時との温度差によってもＰＥＴボトル２の内部の圧力が変化する。内部で減圧が生じたＰＥＴボトル２は内方に引っ張られて変形が生じる。このとき、圧力吸収パネル３２は、段壁面３３と、凹状リブ３４との凹凸面が伸ばされることによって容易に内方に向けて変形する。圧力吸収パネル３２は、ＰＥＴボトル２内が減圧された際に、ＰＥＴボトル２の内方に凹むことによって、ＰＥＴボトル２全体の変形を防止する役割を果たす。すなわち、圧力吸収パネル３２は、ＰＥＴボトル２の壁部３１の外方には出っ張らず、内方にはある程度凹むように構成されている。
【００８３】
なお、圧力吸収パネル３２は、ＰＥＴボトル２内が増圧された際にもＰＥＴボトル２全体の変形を防止する役割を果たす。このような構成を有する圧力吸収パネル３２によって、ＰＥＴボトル２の開栓時に、ＰＥＴボトル２の壁が内方へ押圧されて内容物が口部１０から押し出されてこぼれることも防止することができる。そして、圧力吸収パネル３２は、胴部３０の剛性を高めることができる。
【００８４】
ＰＥＴボトル２の壁部３１はラベルが装着される部位である。ラベルは、例えば、ＰＥＴボトル２に被せられた筒状のポリスチレン（ＰＳ：PolyStyrene）や、ポリエチレンテレフタレート等の熱収縮性フィルムに熱を当てて収縮させるシュリンクラベルによって装着される。そして、筒状の熱収縮性フィルムの寸法は予め定められた値に決まっているので、壁部３１が膨れていると、熱収縮性フィルムが詰まったり、入らなかったりする不具合が生じる。
【００８５】
しかしながら、圧力吸収パネル３２を備えることによって、壁部３１の外方への出っ張りが阻止され、ラベルの装着が円滑に行われ、生産性を向上させることができる。更に、圧力吸収パネル３２を備えることによって、ＰＥＴボトル２に内容物が充填された商品の外観を良好に保ち、商品価値の低下を防止することができる。
【００８６】
なお、上述のように、圧力吸収パネル３２は、水平方向に延びる複数の凹状リブ３４を備えることが圧力が分散される点でより好ましいものの、任意の方向に延びる凹状や凸状の図示せぬリブを有していても良い。
【００８７】
更に、凸状のリブの場合には、ＰＥＴボトル２が陽圧の際にリブの凸部が、壁部３１の表面より外方に突出しないように設計されることが好ましい。したがって、ＰＥＴボトル２が陽圧の際に、凸状のリブの突出方向の真横からＰＥＴボトル２を見ると凸状のリブは見えない。このように構成されるリブは、ＰＥＴボトル２の対面の寸法に影響を与えない。したがって、本実施形態に係るＰＥＴボトル２は段ボール等への箱詰めの積載効率が優れている。更に、本実施形態に係るＰＥＴボトル２は、シュリンクラベルの装着に影響を与えない効果も有している。
【００８８】
ＰＥＴボトル２は、圧力吸収パネル３２の上方、及び下方に、壁部３１を横切る環状の横溝３５を有することが好ましい。横溝３５は、側壁強度を向上させる機能を有する。なお、横溝３５は、ラベルの装着の際の位置合わせに用いることもできる。
【００８９】
一方で、横溝３５のような水平方向の補強リブが１本でも存在すると、そこがクッションとなり、上下方向の荷重に対して、座屈はしないものの変位が大きくなる。そして、変位が小さい範囲での上下方向の荷重に耐える強度である座屈強度が下がる。そこで、横溝３５が形成されている場合には、ＰＥＴボトル２は、隣り合う壁部３１の間に、縦方向に延びる縦溝３６を有することが好ましい。縦溝３６は、胴部３０の座屈強度を向上させる。縦溝３６は、同じ箇所に、少なくとも１本形成される。場合によっては、縦溝３６は、同じ箇所に２本から３本形成されていても良い。しかしながら、縦溝３６の数が多すぎると、凹凸が多くなり、賦形性が悪くなる。なお、ＰＥＴボトル２が横溝３５を有する構成の場合には、上述された肩部２０の直線部２１がより長く形成されることが賦形性の観点から好ましい。
【００９０】
胴部３０の最も下側の領域がヒール部３７である。ヒール部３７は、プリフォーム１からＰＥＴボトル２が成形される際に、プリフォーム１の底部１８（図１参照）からの距離が長く、その分だけ延伸倍率が高くなるので、薄肉化し、時には白化してしまいやすい箇所である。
【００９１】
底部４０はその上方が、胴部３０の下方に連なる。底部４０は、底壁４１と、ドーム４２とを有している。略平板環状の底壁４１は、胴部３０に対して垂直方向に延び、ＰＥＴボトル２の接地面となる。ドーム４２は、底壁４１の内周において底壁４１から、ＰＥＴボトル２の内方（上方）へ突出するように構成され、底部４０の強度を向上させる機能を有する。なお、ドーム４２には、ドーム４２を補強する機能を有する図示せぬリブが底面視で放射状に複数設けられることが好ましい。
【００９２】
底壁４１からドーム４２の中央部４２ｃまでの高さｈは仮に、ドーム４２が熱によって変形してもＰＥＴボトル２の接地面よりも高く維持されるように設計されれば良い。これによって仮に変形したとしても、底壁４１より外方に突出することが防止され、ＰＥＴボトル２のがたつきや、転倒を防止することができる。したがって、充填体をインラインで、外観が良好な状態で作製することができ、充填体の搬送適性や、積載効率が低下することを防止することができる。なお、底部４０の構成は、図５の例示に限らず、熱によって変形しやすい状態で陽圧化しても外側に出っ張りにくく構成されていれば良い。
【００９３】
なお、サポートリング１２の下面から底部４０の下端の底壁４１までの距離が胴部３０の高さＨ２である。更に、胴部３０における一組の対辺の間の距離がＰＥＴボトル２の胴部３０の外径Ｄ４とされる。
【００９４】
ＰＥＴボトル２の特にサポートリング１２より下の形状は、図５等の例示に限らず、プリフォーム１がブロー成形されることによって形成され、熱、及び陽圧によって過度に変形せず、陰圧を吸収してその形状を保つことができるボトルであればどのような形状であっても良く、例えば丸ボトルであっても良い。そして、胴部３０に形成される圧力吸収パネル３２や、横溝３５、縦溝３６の形状についても、その効果が充分に機能する範囲で自由に設計することができる。
【００９５】
本実施形態に係るＰＥＴボトル２にはサイズによる限定はなく、種々のサイズに対して適用することができる。例えば、ＰＥＴボトル２の容積が１００ｍｌ以上、２０００ｍｌ以下であっても良い。ＰＥＴボトル２の全高は１００ｍｍ以上、３００ｍｍ以下であっても良く、胴部３０の外径Ｄ４は３０ｍｍ以上、８０ｍｍ以下であっても良い。更に、本実施形態に係るＰＥＴボトル２は軽量化ボトルを対象として好適に用いることができる。ＰＥＴボトル２の質量は例えば、１０００ｍｌに対しては２０ｇ以上、４０ｇ以下、５００ｍｌに対しては１５ｇ以上、２５ｇ以下であると良い。
【００９６】
以上のような構成によって、口部１０が、常温充填に標準的に広く用いられる形状であっても、充填される高温の液体による収縮や変形に起因する密封性の低下が抑制されたＰＥＴボトル２を提供することができる。
【００９７】
なお、このようにして成形された口部１０と肩部２０と胴部３０と底部４０とを有するＰＥＴボトル２と、このＰＥＴボトル２に充填される内容物と、内容物の充填されたＰＥＴボトル２を密封するキャップ６０とによって本実施形態に係る充填体が構成される。
【００９８】
次に、本実施形態に係る充填体の製造装置について詳細に説明する。図６は、本実施形態に係る充填体８０の製造装置１００が模式的に示された概略図である。本実施形態に係る充填体８０の製造装置１００は、開口端１１の側が、サポートリング１２の側よりも密度が高くなるように加熱処理されたプリフォーム１の胴部１５を加熱する加熱部と、プリフォーム１から金型を用いてＰＥＴボトル２をブロー成形する成形部と、ＰＥＴボトル２に高温の液体を充填する充填部と、ＰＥＴボトル２の口部１０にキャップ６０を装着する装着部と、ＰＥＴボトル２の口部１０とキャップ６０とを転倒殺菌する転倒殺菌部と、ＰＥＴボトル２を冷却する冷却部とを備える。そして、本実施形態に係る充填体８０の製造装置１００は、予備成形体であるプリフォーム１からＰＥＴボトル２を成形する装置や、ＰＥＴボトル２に高温の液体を充填する装置等がすべてインライン方式で構成されることを特徴とする。
【００９９】
なお、ここでのインライン方式とは、成形部と、充填部とが連結している（シンクロ）方式でも良く、成形部と、充填部とが離れてＰＥＴボトル２がエア搬送されるセパレート式でも良い。更に、本実施形態に係る充填体８０の製造装置１００においてインライン方式で構成される種々の装置の中にはプリフォーム１を形成する射出成形装置や、プリフォーム１の開口端１１の側を結晶化するプリフォーム１の結晶化装置９０等が含まれていても良い。
【０１００】
ボトル成形機１１０は、加熱部としての加熱装置１１１と、成形部としての二軸延伸ブロー成形装置１１２とを有する。プリフォーム１がボトル状に成形されるにあたってまず、プリフォーム１の加熱が行われる。
【０１０１】
図７は、プリフォーム１の加熱装置１１１の一例が示された断面図である。なお、図７は、プリフォーム１の搬送方向に対して垂直方向の断面を示す。
【０１０２】
加熱装置１１１は、搬送装置１１３と、ヒータ１１４とを備える。搬送装置１１３は、プリフォーム１の胴部１５を周方向に均等に加熱するために、プリフォーム１の軸を中心に回転させながら搬送するように構成される。ヒータ１１４は、複数の例えばハロゲンランプによって構成され、ブロー成形に適した温度、例えば１１５℃以上、１３５℃以下にプリフォーム１の胴部１５を加熱するように構成されている。更に、加熱装置１１１は、ヒータ１１４からの熱をプリフォーム１の胴部１５に反射させるための反射板１１５や、ヒータ１１４からの熱を加熱装置１１１の外方へ逃がさないようにするための遮蔽部材１１６等を備えていても良い。なお、図７の加熱装置１１１では、プリフォーム１は口部１０が下側を向いた状態で搬送、及び加熱されている。
【０１０３】
図８は、プリフォーム１と、ブロー成形後のＰＥＴボトル２とが模式的に示された断面図である。二軸延伸ブロー成形装置１１２は、金型１１７と、延伸ロッド１１８と、図示せぬエア供給装置と、これらを制御する制御装置とによって構成される。なお、図８には、下向きのブロー成形方法の二軸延伸ブロー成形装置１１２が例示されているものの、材料が重力の影響を受けにくい上向きのブロー成形方法が用いられても良い。
【０１０４】
金型１１７は、形成されるＰＥＴボトル２に対応した形状を有して例えば、胴部３０に対応して半割りで構成される胴金型１１７ａと、底部４０に対応した底金型１１７ｂとを有する。胴金型１１７ａの表面の温度は、例えば９０℃以上、１２５℃以下、好ましくは９０℃以上、１２０℃以下、より好ましくは９０℃以上、１１５℃以下に制御されるように構成されている。一方で、底金型１１７ｂの表面の温度は、５℃以上、３０℃以下に制御されるように構成されている。なお、胴金型１１７ａの表面の温度は、ポリエチレンテレフタレートのガラス転移点（Ｔｇ）を超えている。
【０１０５】
金型１１７の表面の温度が１２０℃以下とされることによって、金型１１７の材質として例えば、重量が大きく、取り扱う上での作業負荷の大きなステンレスの焼き入れ焼き戻し鋼や、金型用鋼材ではなくアルミニウムを用いることができる。アルミニウムが用いられることによって、金型１１７の加工が容易となって設計の自由度が上がるとともに、作製費用を抑えることができる。また金型１１７の重量が軽くなるため、金型交換作業が容易となる。
【０１０６】
胴金型１１７ａは、少なくとも一部の表面、より具体的にはＰＥＴボトル２のヒール部３７と接触する箇所にしぼ加工（粗面加工）が行われた粗面部１１７Ｒを有することが好ましい。粗面部１１７Ｒの形成方法には特に限定はなく、サンドブラストや研磨処理等の物理的な処理方法であっても良く、エッチング等の化学的な処理方法であっても良い。ヒール部３７は一般的に賦型しにくい箇所である。これは、本実施形態に係る充填体８０の製造装置１００において設定されているプリフォーム１の加熱温度や、胴金型１１７ａの表面の温度において特に顕著となる。しかしながら、ヒール部３７と接触する箇所に粗面部１１７Ｒが設けられることによって離形が良くなり、局所的な過度な収縮が生じることが防止され、その結果としてＰＥＴボトル２の賦形性が向上する。
【０１０７】
延伸ロッド１１８は金型１１７の内部を伸縮自在に構成される。そして、延伸ロッド１１８は、金型１１７に口部１０の取り付けられたプリフォーム１の胴部１５を縦（軸）方向に延伸するように構成される。エア供給装置からは、圧力、及び温度の調節されたエアＰが吹き出されるように構成される。エアＰは、金型１１７に取り付けられたプリフォーム１の内部に供給されれば良く、延伸ロッド１１８から吹き出されても良く、延伸ロッド１１８とは別の部材から吹き出されても構わない。エアＰは、プリフォーム１の胴部１５を横（径）方向に延伸するように構成される。延伸ロッド１１８から吹き出されるエアＰは、胴部１５の表面温度を下げて急冷させるとともに、耐熱性を向上させる。
【０１０８】
図６に示されるように、ホット充填機１２０は、充填部としてのフィラ１２１と、装着部としてのキャッパ１２２とを有する。フィラ１２１は、加温殺菌された高温の液体の内容物例えば飲料５０を高温、例えば７１℃以上、９５℃以下、より好ましくは８１℃以上、９０℃以下でそのまま、ＰＥＴボトル２に注入するように構成されている。装着部としてのキャッパ１２２は、飲料５０の充填されたＰＥＴボトル２の口部１０にキャップ６０を装着するように構成される。なお、ＰＥＴボトル２は、装着されたキャップ６０によって密封され、充填体８０を構成する。
【０１０９】
転倒殺菌部としての転倒殺菌機１３０は、充填体８０を予め定められた時間例えば３０秒９０度以上に傾けて、高温の飲料５０の熱によって、充填体８０の内部特に、ＰＥＴボトル２の口部１０と、キャップ６０とを殺菌するように構成される。なお、殺菌時間は、飲料５０の種類、及び温度に応じて適宜設計される。
【０１１０】
冷却部としてのパストライザ１４０は、熱交換液としての複数の温度の水を貯留する例えば４槽の恒温槽と、ノズル等の噴出口とを有する。パストライザ１４０は、高温水例えば７０℃の水を散布して充填体８０を外側から加温殺菌した後に、散布する水の温度を段階的に下げていき、最終段階で、低温水例えば３０℃の水を散布して充填体８０（ＰＥＴボトル２）を冷却するものである。パストライザ１４０による冷却は、充填体８０に充填された飲料５０の風味の変化を防ぐ効果を有する。パストライザ１４０の１槽目に収容される液体の温度は７０℃以下であることが好ましい。７０℃以下で、充填体８０を急冷させることによってＰＥＴボトル２の胴部３０への熱によるダメージを少なくすることができる。
【０１１１】
充填体８０の製造装置１００は、これらの装置の後段として、ラベラ、及びケーサ１５０、並びに印字装置、及び検査装置等を有する。ラベラは、充填体８０（ＰＥＴボトル２）にラベルを貼りつけるものである。ケーサは、予め定められた数例えば２４本毎に充填体８０を段ボールに箱詰めするものである。以上に挙げられた装置等が用いられて本実施形態に係る充填体８０が製造される。
【０１１２】
次に、本実施形態に係る充填体８０の製造方法について詳細に説明する。図９は、本実施形態に係る充填体８０の製造工程の概要が示された流れ図である。本実施形態は少なくとも、開口端１１の側が、サポートリング１２の側よりも密度が高くなるように加熱処理されたプリフォーム１の胴部１５を加熱する工程と、プリフォーム１から金型１１７を用いてＰＥＴボトル２をブロー成形する工程と、ＰＥＴボトル２に高温の飲料５０を充填する工程と、ＰＥＴボトル２の口部１０にキャップ６０を装着する工程と、ＰＥＴボトル２の口部１０とキャップ６０とを転倒殺菌する工程と、ＰＥＴボトル２を冷却する工程とを備える。そして、本実施形態は、プリフォーム１からのＰＥＴボトル２の成形や、ＰＥＴボトル２への高温の飲料５０の充填等の工程をすべてインライン方式で行うことを特徴とする。以下では、各工程を更に詳細に説明する。
【０１１３】
まず、ボトル成形機１１０へのプリフォーム１の供給が行われる（ステップＳ１）。なお、上述されたように、本実施形態に係る充填体８０の製造装置１００にはプリフォーム１を形成する射出成形装置や圧縮成形装置、圧縮射出成形装置等がインライン方式で構成されていても良い。そして、この場合には、ボトル成形機１１０へ供給されるプリフォーム１の射出成形装置での形成がインライン方式で行われる。そして、ボトル成形機１１０へはプリフォーム１がコールドパリソン方式や、ホットパリソン方式で、かつインライン方式で供給される。
【０１１４】
更に、上述されたように、本実施形態に係る充填体８０の製造装置１００には、開口端１１の側が、サポートリング１２の側よりも密度が高くなるように加熱処理する結晶化装置９０がインライン方式で構成されていても良い。なお、結晶化装置９０と、充填体８０の製造装置１００とはインライン方式で構成されていなくても良く、その場合においても、結晶化装置９０と、プリフォーム１を形成する射出成形装置とがインライン方式で構成されていることが好ましい。本実施形態に係る充填体８０の製造方法においては口部１０が非結晶の状態から結晶化装置９０によって開口端１１の側が加熱処理されたプリフォーム１が用いられる。供給されたプリフォーム１は整列された上で搬送される。
【０１１５】
次に、プリフォーム１の加熱が行われる（ステップＳ２）。ボトル成形機１１０の加熱装置１１１に搬送されたプリフォーム１の胴部１５は複数のヒータ１１４によって、例えば１１５℃以上、１３５℃以下の温度に加熱される。
【０１１６】
加熱されるプリフォーム１の温度が１１５℃未満の場合には耐熱性が不足しており、その後に成形されたＰＥＴボトル２は、高温の内容物を充填するホット充填に対応することができず、いびつに変形する。一方で、加熱されるプリフォーム１の温度が１３５℃を超える場合にはボトル成形前のプリフォーム１は結晶化しすぎてブロー成形ができなくなる。その点で、加熱されるプリフォーム１の温度が１３５℃以下であれば結晶化が多少進むものの、ブロー成形することは可能な状態である。
【０１１７】
次に、プリフォーム１の延伸によるＰＥＴボトル２のブロー成形が行われる（ステップＳ３）。加熱されたプリフォーム１は、二軸延伸ブロー成形装置１１２の金型１１７に装着される。本実施形態に係る充填体８０の製造方法においては胴金型１１７ａの表面の温度が９０℃以上、１２５℃以下、好ましくは９０℃以上、１２０℃以下、より好ましくは９０℃以上、１１５℃以下とされる。この範囲の温度とされることによって、ＰＥＴボトル２の外表面、特に胴部３０が結晶化され、耐熱性を有する構成となる。したがって、後の工程において、高温の飲料５０を充填することを可能としたＰＥＴボトル２を作製することができる。胴金型１１７ａの表面の温度が９０℃未満の場合には耐熱性が低くなり、一方で、胴金型１１７ａの表面の温度が１２５℃を超える場合には、ＰＥＴボトル２が胴金型１１７ａに接触した際の初期収縮が大きくなって変形、すなわちヒケが発生しやすくなる。
【０１１８】
ここで、本実施形態においては、加熱されるプリフォーム１の温度、及び胴金型１１７ａの表面の温度がともに一定水準を上回ることで、その効果が具現される。そして、プリフォーム１の胴部１５の温度は、胴金型１１７ａの表面の温度より高いことがより好ましい。胴部１５の温度が、胴金型１１７ａの表面の温度より高いと上述された初期収縮が起こりにくくなる。
【０１１９】
まず、金型１１７に装着されたプリフォーム１の胴部１５が延伸ロッド１１８によって縦方向に延伸される。この際のプリフォーム１からＰＥＴボトル２への縦延伸倍率は１．８以上、４．０以下であることが好ましい。ここで、縦延伸倍率とは、プリフォーム１の胴部１５の高さＨ１（図１、及び図８参照）に対するＰＥＴボトル２の胴部３０の高さＨ２（図５、及び図８参照）の比（Ｈ２／Ｈ１）である。非晶部と、結晶部との集合体であるアモルファス構造を有するプリフォーム１の分子は延伸によって配向結晶化がおこり、その結果として、ＰＥＴボトル２の強度、剛性、及び耐熱性が上がる。したがって、後の工程において、高温の飲料５０を充填することを可能としたＰＥＴボトル２を作製することができる。縦延伸倍率が１．８未満の場合にはプリフォーム１の分子の配向性が上がらず、一方で、縦延伸倍率が４．０を超える場合にはＰＥＴボトル２が成形しにくくなる。
【０１２０】
更に、エア供給装置から、圧力、及び温度の調節されたエアＰが吹き出されてプリフォーム１の内部に供給される。まず、プリフォーム１の縦方向への延伸とともに供給される例えば５ｂａｒ以上、１６ｂａｒ以下の低圧エアＰ１によってプリフォーム１の胴部１５が横方向に、胴金型１１７ａに当たらない程度に延伸（プリブロー）される。その後に、プリフォーム１の胴部１５が、例えば２０ｂａｒ以上、３８ｂａｒ以下の高圧エアＰ２によって横方向に、胴金型１１７ａに当たるまで０．５秒から１．５秒程度で延伸される。
【０１２１】
この際のプリフォーム１からＰＥＴボトル２への横延伸倍率は１．８以上、３．０以下であることが好ましい。ここで、横延伸倍率とは、プリフォーム１の胴部１５の外径Ｄ１（図１、及び図８参照）に対するＰＥＴボトル２の胴部３０の外径Ｄ４（図５、及び図８参照）の比（Ｄ４／Ｄ１）である。プリフォーム１の分子は横方向の延伸によっても同様に配向結晶化がおこり、その結果として、ＰＥＴボトル２の強度、剛性、及び耐熱性が上がる。したがって、後の工程において、高温の飲料５０を充填することを可能としたＰＥＴボトル２を作製することができる。横延伸倍率が１．８未満の場合にはプリフォーム１の分子の配向性が上がらず、一方で、横延伸倍率が３．０を超える場合にはＰＥＴボトル２が成形しにくくなる。
【０１２２】
なお、ＰＥＴボトル２の胴部３０の結晶化が進み過ぎて延伸しにくくならないように、プリフォーム１が金型１１７に装着されてからＰＥＴボトル２の形状に延伸されるまでは予め定められた時間内に収まるように制御される。
【０１２３】
本実施形態に係る充填体８０の製造方法において、ブロー成形する工程の中で、ＰＥＴボトル２に冷却エアの吹き付けが更に行われても良い（ステップＳ４）。図１０は、ＰＥＴボトル２への冷却エアＣ１の吹き付けの一例が示された概略図である。
【０１２４】
二軸延伸ブロー成形装置１１２の金型１１７に二軸延伸ブロー成形されたＰＥＴボトル２が張り付く。そして、延伸ロッド１１８が、金型１１７、及びＰＥＴボトル２の内側に配置される。延伸ロッド１１８には、冷却エア吹き付け部１１９が設けられている。冷却エア吹き付け部１１９は、エア供給装置に連通しており、圧力、及び温度の調節された高圧の冷却エアＣ１が吹き出されるように構成されている。冷却エア吹き付け部１１９を備えることによって、ＰＥＴボトル２が胴金型１１７ａに接触した際の初期収縮による変形を改善することができる。なお、冷却エアＣ１の圧力は高圧エアＰ２と同じで良く、冷却エアＣ１の吹き付けの時間は高圧エアＰ２の１／１０から４／５程度で良い。より詳細には、冷却エアＣ１の吹き付けの時間は、０．１秒から１．５秒、及び高圧エアＰ２の時間の１％から９０％、より好ましくは６０％から８０％のいずれかであることが好ましい。
【０１２５】
延伸ロッド１１８には径（横）方向に通気孔が形成されており、ＰＥＴボトル２の胴部３０の内表面に対して略垂直方向に冷却エアＣ１が吹き付けられる。ＰＥＴボトル２の胴部３０は胴金型１１７ａに触れるとすぐに収縮が始まる。そこに、冷却エアＣ１が吹き付けられることによって胴部３０が、胴金型１１７ａの方向に押し付けられてその変形が抑えられるとともに胴部３０に耐熱性が付与される。したがって、ブロー成形されて高温状態のＰＥＴボトル２の胴部３０は冷却エアＣ１が吹き付けられることによって結晶化がより促進される。冷却エアＣ１の温度は、１℃以上、３０℃以下であることが好ましい。冷却エアＣ１の温度が１℃未満の場合には、胴部３０に温度分布が生じてひずみが発生しやすくなり、一方で、冷却エアＣ１の温度が３０℃を超える場合には、胴部３０が冷却されにくくなって、その耐熱性が落ちる。
【０１２６】
別の方法として、延伸ロッド１１８から吹き出される高圧エアＰ２を段階的に冷却エアＣ１に切り替えるようになされても良い。この方法によっても、ＰＥＴボトル２の胴部３０は結晶化が促進される。ブロー成形における高圧エアＰ２を吹き込む工程の内でその終了段階から例えば１％から９０％、より好ましくは６０％から８０％の時間において冷却エアＣ１の割合を漸増させるようになされると良い。なお、その時間が短すぎる場合には、この方法による効果が表れにくくなり、時間が長すぎる場合には、胴部３０の結晶化が促進されにくくなる。
【０１２７】
なお、ＰＥＴボトル２の胴部３０の外表面側にも冷却エアＣ１を吹き付けることが好ましい。こうすることで、ＰＥＴボトル２の胴部３０の外表面側も結晶化が促進される。なお、胴部３０の外表面への冷却エアＣ１の吹き付けは金型１１７が開いてから行われても良く、次の工程に移るまで吹き付けが継続されるようになされても良い。
【０１２８】
このように、ＰＥＴボトル２の胴部３０に冷却エアＣ１が吹き付けられることによって、胴部３０の収縮を効果的に抑えながら胴部３０に耐熱性を付与することができ、更に、胴部３０の表面温度を速やかに下げてＰＥＴボトル２の作製に要する速度を短縮することができる。更に、ＰＥＴボトル２の胴部３０に冷却エアＣ１の吹き付けが行われる場合には胴部３０の収縮を効果的に抑えることができるため、胴金型１１７ａの表面の温度を例えば１２５℃のようにより高く設定することができる。したがって、冷却エアＣ１の吹き付けが行われることによって、結晶化をより促進することができ、より高い温度の耐熱性を有するＰＥＴボトル２を作製することができる。
【０１２９】
ＰＥＴボトル２の胴部３０の結晶化度は２５％以上、３９％以下であることが好ましい。結晶化度がこの範囲であればプリフォーム１から、耐熱性を有するＰＥＴボトル２を賦形性良く成形することができる。なお、ＰＥＴボトル２の胴部３０の結晶化度は密度から導出することができる。その他に、ＰＥＴボトル２の胴部３０の結晶化度はラマン分光分析によっても評価することができる。
【０１３０】
本実施形態に係る充填体８０の製造方法によって作製されたＰＥＴボトル２の胴部３０の密度は１．３６７ｇ／ｃｍ３以上、１．３８０ｇ／ｃｍ３以下である。ＰＥＴボトル２の胴部３０の密度は、胴部３０の一部を例えば１ｃｍ四方に切り取った切り取り片を試料として、上述された開口端１１の側、及びサポートリング１２の側の密度と同様に比重法、例えば密度勾配管法によって測定することができる。インライン方式で構成される製造装置１００で作製された充填体８０におけるＰＥＴボトル２の胴部３０の密度を測定することによって、本実施形態に係る充填体８０の製造方法が用いられたか否かを判定することができる。
【０１３１】
更に、本実施形態に係る充填体８０の製造方法によって作製されたＰＥＴボトル２の胴部３０の引張破壊ひずみは４０％以上、６８％以下である。
【０１３２】
ＰＥＴボトル２の胴部３０の引張破壊ひずみの計測方法としては、胴部３０の一部を例えば短辺１０ｍｍ×長辺５０ｍｍに切り出された切り取り片が試料とされ、長辺方向に延びる試料の一方が固定された上で８５℃で、３００ｍｍ／分で長辺方向に引っ張られる。そして、ＰＥＴボトル２の胴部３０の引張破壊ひずみは、何％引っ張った際に切れるかを計測することによって調べることができる。インライン方式で構成される製造装置１００で作製された充填体８０におけるＰＥＴボトル２の胴部３０の引張破壊ひずみを計測することによって、本実施形態に係る充填体８０の製造方法が用いられたか否かを判定することができる。なお、ここでは、試料が切れる際に示す最大の荷重が引張強さであり、更に断面積で除された値が引張応力である。
【０１３３】
ブロー成形されたＰＥＴボトル２は金型１１７から離れる。本実施形態に係る充填体８０の製造方法においてはインライン方式であるためブロー成形の時間が可及的に短くされており、ＰＥＴボトル２に収縮が生じやすい状況になっている。しかしながら、胴金型１１７ａの粗面部１１７Ｒにはしぼ加工が行われているため、粗面部１１７Ｒとヒール部３７とは、ベタな面ではなく点での接触となり、ヒール部３７が内側に収縮したり、波打ったりすることがなくヒケが生じにくい。したがって、ＰＥＴボトル２の賦形性を良好にすることができる。更に、本実施形態に係る充填体８０の製造方法では、耐熱ボトルと比べて製造の時間を短縮することができ、製造効率を高め、製造費用を下げることができる。
【０１３４】
本実施形態に係る充填体８０の製造方法によって作製されたＰＥＴボトル２のヒール部３７の表面粗さ（Ｒａ）は０．３μｍ以上、３μｍ以下である。この程度の表面粗さであれば、耐熱性を有しながら透明であるという特徴を維持することができる。ヒール部３７の表面粗さの指標としては例えば、算術平均粗さＲａを用いることができる。算術平均粗さＲａの計測方法としては、レーザ顕微鏡によって得られた３次元データを画像解析することによって調べることができる。インライン方式で構成される製造装置１００で作製された充填体８０におけるＰＥＴボトル２の胴部３０、特にヒール部３７の表面粗さを計測することによって、本実施形態に係る充填体８０の製造方法が用いられたか否かを判定することができる。
【０１３５】
次に、図９に示されるように、ホット充填機１２０へのＰＥＴボトル２の供給が行われる（ステップＳ５）。本実施形態に係る充填体８０の製造装置１００はインライン方式で構成されているため、成形されたＰＥＴボトル２は速やかに、ホット充填機１２０に供給される。供給されたＰＥＴボトル２は、例えば複数の回転する円板状の搬送ホイールの各々の外周部に取り付けられたグリッパによって順次受け渡しが行われ、フィラ１２１まで運ばれる。なお、ＰＥＴボトル２の成形後、ホット充填機１２０に供給されるまでの時間は１０秒以内であることが好ましい。このように、本実施形態に係る充填体８０の製造方法はインライン方式であるため、ＰＥＴボトル２が加湿による耐熱性の低下が少ない状態で飲料５０の充填に供される。
【０１３６】
一方で、ホット充填機１２０では、ＰＥＴボトル２に充填される飲料５０の加温殺菌が行われる（ステップＳ６）。加温殺菌は、飲料５０の特性、例えば酸性度や水分活性に応じて、１２０℃で４分間や、８５℃で３０分間等といったように所定の温度、及び保持時間に適宜設定されてなされる。
【０１３７】
そして、ホット充填機１２０のフィラ１２１においてＰＥＴボトル２への飲料５０の充填が行われる（ステップＳ７）。フィラ１２１は、加温殺菌された高温の液体の内容物例えば飲料５０を高温、例えば７１℃以上、９５℃以下、より好ましくは８１℃以上、９０℃以下でそのまま、ＰＥＴボトル２に注入する。飲料５０の充填されたＰＥＴボトル２は同様に、グリッパによって順次受け渡しが行われ、キャッパ１２２まで運ばれる。
【０１３８】
本実施形態に係る方法で作製されたＰＥＴボトル２は、ホット充填として広く供されている胴金型１１７ａの温度が１６０℃以上で成形されたようなもの程には耐熱性を有していない。しかしながら、ＰＥＴボトル２は、上述された温度範囲、例えば７１℃以上、９５℃以下、より好ましくは８１℃以上、９０℃以下の高温の飲料５０が充填されるのに充分な耐熱性を有するように作製される。そして、本実施形態に係る充填体８０の製造方法においては、ＰＥＴボトル２が成形された直後の最も耐熱性が維持された時点での飲料５０の充填が行われる方法が用いられる。したがって、本実施形態に係る充填体８０の製造方法によれば、ＰＥＴボトル２に、高温の飲料５０を問題なく充填することができる。
【０１３９】
このように、ＰＥＴボトル２は高温の飲料５０を充填することを可能としている。このため、例えば７１℃以上、９５℃以下、より好ましくは８１℃以上、９０℃以下の高温の飲料５０でＰＥＴボトル２の内面を充分に殺菌することができる。そして、充分な殺菌が行われることによって、充填体８０に飲料５０とともに酸素が封入されても好気性の雑菌が繁殖する危険性が極めて低いため、ＰＥＴボトル２に飲料５０が必ずしも満注充填されなくても構わない。したがって、本実施形態に係る方法によれば、充填が満注であるほど生じやすくなるＰＥＴボトル２の外面における菌の繁殖や、飲料５０が高温であるほど生じやすくなる口部１０の特に開口端１１の側の熱変形を効果的に防止することができる。
【０１４０】
なお、上述されたように、本実施形態に係る充填体８０の製造方法においては、ＰＥＴボトル２のブロー成形と、ＰＥＴボトル２への飲料５０の充填とがインライン方式で行われるため、ＰＥＴボトル２の耐熱性が高い状態で維持されている。しかしながら、ＰＥＴボトル２の耐熱性をより維持する観点からは、充填体８０の製造装置１００の内で少なくとも、ＰＥＴボトル２のブロー成形が行われてからＰＥＴボトル２への飲料５０の充填が行われるまでの間の領域においては予め定められた湿度以下、好ましくは４０％以下の環境でＰＥＴボトル２が保持されるとなお良い。
【０１４１】
次に、ホット充填機１２０のキャッパ１２２にはキャップ６０の供給が行われる（ステップＳ８）。なお、キャップ６０に対しては、例えば紫外線照射による滅菌が行われても構わないものの、本実施形態に係る充填体８０の製造方法においてはキャップ６０が、飲料５０の充填前には非滅菌であっても良い。なお、キャップ６０が滅菌されることによって、飲料５０の充填温度や、パストライザ１４０の温度を下げることができ、充填体８０の製造の際に必要とされるＰＥＴボトル２の耐熱性を下げることができる。
【０１４２】
そして、キャッパ１２２において、ＰＥＴボトル２へのキャップ６０の装着が行われる（ステップＳ９）。これによって、本実施形態に係る充填体８０が形成される。本実施形態においては、開口端１１の側が、サポートリング１２の側よりも密度が高くなるように加熱処理され、耐熱性を有しているため、キャップ６０の装着の際に変形が生じず、ＰＥＴボトル２を確実に密封することができる。なお、ここまでの工程は、例えば無菌領域のような清浄度や、温度、湿度等の環境条件について管理が行われている空間において実行されることが好ましい。形成された充填体８０は例えばコンベア等の搬送帯によって転倒殺菌機１３０まで運ばれる。
【０１４３】
次に、転倒殺菌機１３０によって充填体８０の転倒殺菌が行われる（ステップＳ１０）。転倒殺菌機１３０は充填体８０を例えば横倒ししながら搬送する。充填体８０が転倒されることによってキャップ６０や、ＰＥＴボトル２の特に口部１０付近の内面は高温の飲料５０と接触することで殺菌される。本実施形態においては、開口端１１の側が、サポートリング１２の側よりも密度が高くなるように加熱処理され、耐熱性を有しているため、転倒殺菌の際にも変形が生じず、ＰＥＴボトル２が密封した状態を確実に維持することができる。
【０１４４】
続いて、パストライザ１４０によって充填体８０の冷却が行われる（ステップＳ１１）。上述されたように、パストライザ１４０の１槽目に収容される液体の温度は７０℃以下であることが好ましい。７０℃以下で、充填体８０を急冷させることによってＰＥＴボトル２の口部１０への熱によるダメージを少なくすることができる。その後に、パストライザ１４０の２槽目以降によって充填体８０の内部の飲料５０の液温が段階的に下げられていき、最終的には常温となるまで冷却される。
【０１４５】
その後に、ラベラ、及びケーサ１５０によって充填体８０にラベルが貼りつけられた上で段ボールに箱詰めされる。以上の方法によって本実施形態に係る充填体８０が製造される。
【０１４６】
本実施形態に係る充填体８０の製造方法によって作製された充填体８０の減圧量は１ｋＰａ以上、１５ｋＰａ以下である。充填体８０の減圧量は、圧力計、例えば隔膜（ダイアフラム）式圧力計によって測定することができる。減圧量の測定は、圧力計が備える検出器と連通する穿孔針を充填体８０のヘッドスペースに差し込んで行われる。インライン方式で構成される製造装置１００で作製された充填体８０の減圧量を測定することによって、本実施形態に係る充填体８０の製造方法が用いられたか否かを判定することができる。なお、この際の充填体８０の減圧量には内容物に応じた値が適宜設定される。
【０１４７】
以上に説明が行われた各工程を備えることによって、ホット充填に適用可能な耐熱性を有するＰＥＴボトル２、及び飲料５０がホット充填された充填体８０がインラインで作製される充填体８０の製造方法を提供することができる。なお、本実施形態に係るプリフォーム１やＰＥＴボトル２は、その開口端１１の側が耐熱性を充分に有するため、ＰＥＴボトル２の胴部３０の側が充分な耐熱性を有していれば、インラインでない製造方法に適用することもできる。
【０１４８】
本実施形態に係る充填体８０の製造方法によれば、予め成形されたプラスチックボトルが内容物の充填装置に供給される方法とは異なり、ＰＥＴボトル２が成形されてから時間をおかずに高温の飲料５０を充填する工程に進むことができる。このため、ＰＥＴボトル２の胴部３０の結晶化度が下がる前に充填が始められ、その耐熱性を低下させずに高温の飲料５０を充填することができる。なお、ボトル成形機１１０（二軸延伸ブロー成形装置１１２）と、ホット充填機１２０（フィラ１２１）との間のＰＥＴボトル２の搬送路を単に接続するよりもこれらの機械を１つの装置として結合することで、その効果はより高まる。
【０１４９】
広く用いられている耐熱ボトルが成形される際には胴金型１１７ａの温度が、例えば１５０℃以上、１６５℃以下のように高く設定されている。胴金型１１７ａの温度が上がると、初期収縮が大きくなって変形が生じたり、金型１１７の材質が限定されて費用が嵩んだり、外部環境、特に気温との温度差が大きくなって耐熱ボトルの耐熱性や形状等の品質のばらつきが大きくなったりする。更に、胴金型１１７ａの温度が上がると、高圧エアＰ２が吹き付けられる時間を増やす必要があり、製造能力が落ちる。これに対し、本実施形態に係る充填体８０の製造方法によれば、広く用いられている耐熱ボトルよりもＰＥＴボトル２の耐熱性が低くても高温の飲料５０を充填することが可能であって胴金型１１７ａの温度を下げることができる。このため、本実施形態に係る充填体８０の製造方法によれば上述された問題が生じることを防止することができる。
【０１５０】
更に、本実施形態に係る充填体８０の製造方法によれば、予め成形されたプラスチックボトルが内容物の充填装置に供給される方法よりも高速でＰＥＴボトル２の成形ができるインライン方式が用いられているため、充填体８０の製造の費用を下げることができる。
【０１５１】
更に、本実施形態に係る充填体８０の製造方法によれば、ＰＥＴボトル２ではなくプリフォーム１が供給される方式が用いられているため、材料の輸送の費用を下げることができる。すなわち、ＰＥＴボトル２がインラインで成形される場合には、充填体８０の製造装置１００に供給される容器の形態をＰＥＴボトル２より嵩の小さなプリフォーム１へと変更することができ、容器の製造元からの輸送本数を大幅に、例えば６倍以上に増やすことが可能となる。したがって、ＰＥＴボトル２のボトル成形機１１０がインライン化された本実施形態に係る充填体８０の製造装置１００、及び製造方法は、容器の輸送費用の削減や、環境負荷の低減に寄与することとなる。
【０１５２】
次に、別の実施形態に係る充填体８０の製造方法について詳細に説明する。図１１は、別の実施形態に係る充填体８０の製造工程の概要が示された流れ図である。別の実施形態に係る充填体８０の製造方法は図９に示される製造方法に対し、ＰＥＴボトル２に冷却エアＣ１を吹き付ける工程（ステップＳ４）が省略されることを特徴とする。なお、ここでは、別の実施形態に係る製造方法において、図９に示される製造方法と同様の部分の説明については適宜省略される。
【０１５３】
別の実施形態に係る製造方法では、図９に示される製造方法と同様に、プリフォーム１の延伸によるＰＥＴボトル２のブロー成形が行われる（ステップＳ３）。ただし、別の実施形態に係る充填体８０の製造方法においては胴金型１１７ａの表面の温度が９０℃以上、１１５℃以下とされる。
【０１５４】
ここでも、ステップＳ２において加熱されるプリフォーム１の胴部１５の温度は、胴金型１１７ａの表面の温度より高くされることが好ましい。胴部１５の温度が、胴金型１１７ａの表面の温度より高いと初期収縮が起こりにくくなる。
【０１５５】
そして、図９に示される製造方法と同様に、金型１１７に装着されたプリフォーム１の胴部１５が延伸ロッド１１８によって縦方向に延伸される。更に、縦方向に延伸されたプリフォーム１の胴部１５が高圧エアＰ２によって横方向に、胴金型１１７ａに当たるまで延伸される。
【０１５６】
別の実施形態に係る充填体８０の製造方法では、ブロー成形する工程の中で、ＰＥＴボトル２に冷却エアＣ１の吹き付け（ステップＳ４）が省略される。しかしながら、別の実施形態に係る充填体８０の製造方法においては胴金型１１７ａの表面の温度が９０℃以上、１１５℃以下とされるとともに、加熱されるプリフォーム１の胴部１５の温度は、胴金型１１７ａの表面の温度より高くされる。これによって、プリフォーム１の胴部１５が延伸されて胴金型１１７ａに当たった際の初期収縮が効果的に抑えられる。したがって、別の実施形態に係る充填体８０の製造方法では、ＰＥＴボトル２に冷却エアＣ１を吹き付ける工程（ステップＳ４）が省略されても、ホット充填に適用可能な耐熱性を有するＰＥＴボトル２、及び飲料５０がホット充填された充填体８０を作製することができる。
【０１５７】
なお、ブロー成形が行われたＰＥＴボトル２はホット充填機１２０への供給が行われ（ステップＳ５）、その後は、図９に示される製造方法と同様の工程を経て充填体８０が作製される。
【０１５８】
別の実施形態に係る充填体８０の製造方法は図９に示される製造方法と同様の効果を奏する。
【０１５９】
これに加えて、別の実施形態に係る充填体８０の製造方法では胴金型１１７ａの表面の温度がより低く設定できるため、金型１１７の材質として例えば、ステンレスの焼き入れ焼き戻し鋼や、金型用鋼材ではなくアルミニウムを用いることができる。アルミニウムが用いられることによって、金型１１７の加工が容易となって設計の自由度が上がるとともに、作製費用を抑えることができる。更に、別の実施形態に係る充填体８０の製造方法では冷却エアＣ１の吹き付けを行うための装置を不要とすることができる。したがって、冷却エア吹き付け部１１９を備えていない二軸延伸ブロー成形装置１１２を用いることができ、汎用性を高めることができる。更に、別の実施形態に係る充填体８０の製造方法では、冷却エアＣ１を吹き付ける工程（ステップＳ４）が不要であるため、ＰＥＴボトル２、及び飲料５０がホット充填された充填体８０の作製の速度を向上させることができる。
【０１６０】
以上に説明がなされたように、本実施形態に係る充填体８０の製造方法は、開口端１１の側が、サポートリング１２の側よりも密度が高くなるように加熱処理されたプリフォーム１の胴部１５を加熱する工程と、プリフォーム１から金型１１７を用いてＰＥＴボトル２をブロー成形する工程と、ＰＥＴボトル２に高温の飲料５０を充填する工程と、ＰＥＴボトル２の口部１０にキャップ６０を装着する工程と、ＰＥＴボトル２の口部１０とキャップ６０とを転倒殺菌する工程と、ＰＥＴボトル２を冷却する工程とを備え、すべての工程をインライン方式で行うことを特徴とする。
【０１６１】
更に、本実施形態に係る充填体８０の製造方法によってＰＥＴボトル２は、充填される高温の飲料５０に対する耐熱性を有し、装着されるキャップ６０のインナーリング６５や、コンタクトリング６６、アウターリング６７によって密封され、開口端１１の側からキャップ６０が装着される口部１０と、口部１０のサポートリング１２に連接する肩部２０と、肩部２０に連接する胴部３０と、胴部３０に連接する底部４０とを備え、インナーリング６５や、コンタクトリング６６、アウターリング６７との接触部を含む開口端１１の側は、サポートリング１２の側よりも密度が高いことを特徴とする。
【０１６２】
そして、本実施形態によれば、口部１０が、常温充填に標準的に広く用いられる形状であっても、充填される高温の飲料５０による収縮や変形に起因する密封性の低下が抑制されたプリフォーム１、プリフォーム１の製造方法、プリフォーム１の結晶化装置９０、ＰＥＴボトル２、及び充填体８０の製造方法を提供することができる。
【実施例】
【０１６３】
以下に、実施例を示して、本開示を更に詳細、かつ具体的に説明する。しかしながら、本開示は、以下の実施例に限定されるものではない。
【０１６４】
＜材料、及び製造方法＞
［実施例１］
ポリエチレンテレフタレート製で口部１０が非結晶であるプリフォーム１が予め用意された。開口端１１の側の変形を抑制する形状に構成されたプリフォーム１の結晶化装置９０の保持具９１にプリフォーム１が取り付けられ、その口部１０の開口端１１の側が加熱処理部９２によって加熱されて結晶化された。このようにして、インナーリング６５や、コンタクトリング６６、アウターリング６７との接触部を含む開口端１１の側はサポートリング１２の側よりも密度が高い等といった本実施形態に係る特徴を有するプリフォーム１が形成された。すなわち、開口端１１の側の密度は１．３７５ｇ／ｃｍ３、サポートリング１２の側の密度は１．３６１ｇ／ｃｍ３にプリフォーム１が形成された。
【０１６５】
そして、図９に示される本実施形態に係る充填体８０の製造方法によって充填体８０が作製された。その際に、プリフォーム１の胴部１５は１２５℃に加熱され、胴金型１１７ａの表面の温度は１２５℃とされた。ブロー成形する工程（ステップＳ３）には、ＰＥＴボトル２に冷却エアＣ１を吹き付ける工程（ステップＳ４）が含まれた。充填される高温の飲料５０の温度は９０℃とされた。装着されるキャップ６０には常温充填で広く用いられている日本クロージャー株式会社製のＭキャップが用いられた。
【０１６６】
［比較例１］
ポリエチレンテレフタレート製で、結晶化口として一般的に広く用いられているプリフォームが用いられた。プリフォームは、口部結晶化装置（株式会社大阪冷研製）によって結晶化口とされた。そして、実施例１と同様に、図９に示される本実施形態に係る充填体８０の製造方法によって充填体が作製された。
【０１６７】
［比較例２］
ポリエチレンテレフタレート製で、非結晶化口として一般的に広く用いられているプリフォームが用いられた。そして、実施例１と同様に、図９に示される本実施形態に係る充填体８０の製造方法によって充填体が作製された。
【０１６８】
＜評価方法＞
（寸法検査）
実施例１、比較例１、及び比較例２のプリフォームの各々について口内径、口外径、及び口部高さが測定された。なお、実施例１、及び比較例１の各々については結晶化の前後で測定された。ＰＣＯ１８１０規格に対応した寸法の範囲に収まっているか否かの評価がなされた。表１には、各プリフォームの寸法検査の評価の結果が示され、○：規格内、×：規格外、で表記されている。
【０１６９】
（密封性検査）
実施例１、比較例１、及び比較例２の各充填体が水中に浸漬され、キャップ６０の上部６２から０．５ＭＰａの空気が１分間注入された際に水中に泡が生じたか否かが確認された。○：漏れなし、×：漏れあり、で表記されている。
【０１７０】
（総合評価）
上述された寸法検査、及び密封性検査に基づいて、実施例１、比較例１、及び比較例２の各プリフォーム（各充填体）の総合評価がなされた。表１には、総合評価の結果が示されている。総合評価は、○：良好、×：適性なし、で表記されている。
【０１７１】
【表１】
2020073307.tif 000003
【０１７２】
上述された実施例から以下の点が導き出された。表１に示されたように、実施例１では、結晶化の前後での寸法の変化が抑制され、加熱による口部１０、特に開口端１１の側の変形が抑制された。そして、実施例１では、口部１０とキャップ６０との間からの漏れがなく、密封性が良好であった。比較例１では、口部結晶化装置によって結晶化口とされる際に加熱による開口端の側の変形が抑制されていなかったため、結晶化後に、ＰＣＯ１８１０規格に対応した寸法の範囲に収まっていないものがあった。比較例２では、開口端に変形が生じて液漏れが発生し、密封性を有していなかった。
【０１７３】
以上の実施例の結果から、本実施形態に係るプリフォーム１の製造方法では、口部１０が非結晶であるプリフォーム１に耐熱性を付与するための加熱処理が行われても寸法の変化が抑制され、かつ高温の飲料５０が充填されても密封性が良好であることが示された。そして、本実施形態に係る充填体８０の製造方法によれば、ＰＥＴボトル２に、高温の飲料５０を問題なく充填することができることが示された。したがって、本実施形態では、口部１０が、常温充填に標準的に広く用いられる形状であっても、充填される高温の飲料５０による収縮や変形に起因する密封性の低下が抑制されたプリフォーム１、プリフォーム１の製造方法、プリフォーム１の結晶化装置９０、ＰＥＴボトル２、及び充填体８０の製造方法を提供することができることが示された。
【産業上の利用可能性】
【０１７４】
本開示は、内容物として液体が充填される種々の充填体８０の製造に好適に利用することができる。しかしながら、本開示は、上述された実施形態や実施例に限定されるものではない。本開示の充填体８０は、内容物に、例えば、水、緑茶、ウーロン茶、紅茶、コーヒー、果汁、清涼飲料等の各種非炭酸飲料、及び炭酸飲料、あるいはしょうゆ、ソース、みりん等の調味料、食用油、酒類を含む食品等、洗剤、シャンプー、化粧品、医薬品、その他を収容した、あらゆる充填体８０に有用であり、容器が耐熱性を有するので、自動販売機や店舗等での加温販売にも適している。
【符号の説明】
【０１７５】
１  プリフォーム
２  ＰＥＴボトル（プラスチックボトル）
１０  口部
１１  開口端
１２  サポートリング
１３  おねじ（ねじ）
１５  プリフォーム１の胴部
２０  肩部
３０  ＰＥＴボトル２の胴部
４０  底部
５０  飲料（液体）
６０  キャップ
６４  めねじ（ねじ）
６５  インナーリング（閉塞リング）
６６  コンタクトリング（閉塞リング）
６７  アウターリング（閉塞リング）
８０  充填体
９０  結晶化装置
９１  保持具
９２  加熱処理部
１００  充填体８０の製造装置
１１０  ボトル成形機
１１１  加熱装置（加熱部）
１１２  二軸延伸ブロー成形装置（成形部）
１１７  金型
１２０  ホット充填機
１２１  フィラ（充填部）
１２２  キャッパ（装着部）
１３０  転倒殺菌機（転倒殺菌部）
１４０  パストライザ（冷却部）
ａ  開口端１１の側の上下方向の長さ
ｂ  サポートリング１２の側の上下方向の長さ
Ｄ２  おねじ１３の谷径
【図１】
2020073307.tif 000004
【図２】
2020073307.tif 000005
【図３】
2020073307.tif 000006
【図４】
2020073307.tif 000007
【図５】
2020073307.tif 000008
【図６】
2020073307.tif 000009
【図７】
2020073307.tif 000010
【図８】
2020073307.tif 000011
【図９】
2020073307.tif 000012
【図１０】
2020073307.tif 000013
【図１１】
2020073307.tif 000014