(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱性の口部と、口部の下方に二軸延伸されて略円筒状に形成された胴部と、下方に半球状に膨出形成されて該胴部の下端を閉塞し、略中央部にゲート痕跡を有する底部と、該底部の周方向に等間隔に該底部の下方に向かって延出された３個以上の中空の脚部とを備え、耐熱性が付与されたポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルであって、
該底部に底部中心から該胴部の最大径の２０〜５０％の範囲内に実質的に未延伸で非晶状態の未延伸部を設け、前記未延伸部に耐熱性樹脂を配設し、
前記未延伸部に、底部中心から前記胴部の最大径の８〜２０％の範囲内に前記ゲート痕跡を含み底部の外方に突出する凸形状部を設けたことを特徴とするポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトル。
【請求項２】
前記耐熱性樹脂は、ポリアリレート樹脂、ポリエチレン２・６ナフタレート、ポリエチレン１・５ナフタレートから選択される少なくとも１種を含む樹脂であることを特徴とする請求項１記載のポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトル。
【請求項３】
前記未延伸部に配設される耐熱性樹脂の量は、該未延伸部を構成する樹脂の全量に対して、２〜６０重量％の範囲であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、果汁入り炭酸飲料等のように、低温でボトルに充填したのち、該ボトルを加熱して殺菌処理することを要する飲料の容器に用いるポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コーヒー、ウーロン茶等のように炭酸を含まない飲料の容器に用いるポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトル（以下ＰＥＴボトルと略記する）として、耐熱性の口部と、口部の下方に二軸延伸されて形成された略円筒状の胴部及び該胴部の下端を閉塞する平坦な底部とからなり、該底部中央にボトル内部に半球状に膨出する凹部が設けられているものが知られている。
【０００３】
コーヒー、ウーロン茶等の飲料は、ボトル充填後、加熱して殺菌処理を行う必要があるが、炭酸を含まないので大きな陽圧が掛からない。そこで、その底部を前記のように平坦に形成すると共に、底部中央にボトル内部に半球状に膨出する凹部が設けることにより、自立性を付与することができる。
【０００４】
このような非炭酸飲料用のＰＥＴボトルは、前記のように二軸延伸されている胴部をヒートセットすることにより、優れた耐熱性が得られる。また、口部及び半球状に膨出する凹部には、特開平２−２５８５４３号公報に記載のように、耐熱性樹脂を配設することにより耐熱性を付与することができる。前記耐熱性樹脂は、口部、胴部及び底部の全体に配設するようにしてもよいが、耐熱性樹脂は高価であり、ガスバリア性の点からも特に必要とされる部分にだけ配設することが好ましい。
【０００５】
前記ＰＥＴボトルは、前記のようにして耐熱性を付与することにより、ボトル充填後、加熱して殺菌処理を行う必要のある飲料の容器に好適に用いられるが、前記従来の底部形状の容器では陽圧がかかると底中央部が外方に突出し、平坦な接地面からさらに外方に突出して、自立性を損なうことがあるとの不都合があるので、炭酸を含む飲料の容器には不適当である。
【０００６】
一方、炭酸飲料の容器に用いるＰＥＴボトルとしては、口部と、口部の下方に二軸延伸されて形成された略円筒状の胴部と、該胴部の下方に二軸延伸されて半球状に膨出形成され該胴部の下端を閉塞する底部とからなるものが知られている。このＰＥＴボトルは、底部が前記のように胴部の下方に半球状に膨出形成されているので、炭酸飲料の陽圧による内圧に対して十分な耐圧性を備えている。
【０００７】
前記ＰＥＴボトルは、通常の炭酸飲料の容器として使用するときには、ボトル充填後、加熱殺菌の必要が無いので、耐熱性が問題とならない。しかし、口部を白化結晶化させるなどして耐熱性にすると共に、二軸延伸されている前記胴部及び底部をさらにヒートセットして耐熱性を付与することにより、果汁入り炭酸飲料のようにボトル充填後、加熱殺菌処理を要する場合にも使用することができる。
【０００８】
しかしながら、前記耐熱性を付与した炭酸飲料用のＰＥＴボトルは、胴部の下方に半球状に膨出形成されている底部形状のために、自立性が無いという不都合がある。前記ＰＥＴボトルに自立性を付与するには、前記底部にベースカップを取着しなければならず、製造工程が煩雑になる。また、前記ベースカップは、ＰＥＴボトル本体を構成するポリエチレンテレフタレート樹脂とは異種のポリエチレン樹脂等の樹脂からなるので、前記ＰＥＴボトルをリサイクルしようとするときには、該ベースカップを取り外さなければならない。
【０００９】
そこで、前記炭酸飲料の容器に用いるＰＥＴボトルに、ベースカップによらずに自立性を付与するために、前記半球状に膨出形成された底部の周方向に等間隔に該底部の下方に向かって延出された３個以上の中空の脚部とを備えたＰＥＴボトルがある。このＰＥＴボトルは、前記のように口部を白化結晶化させるなどして耐熱性にすると共に、二軸延伸されている前記胴部及び底部をさらにヒートセットすることにより耐熱性を付与すれば、ベースカップを取着することによる製造工程及びリサイクルの際の煩雑さがなく、果汁入り炭酸飲料の容器に好適と考えられる。
【００１０】
しかし、このＰＥＴボトルは、自立させるために設けられた脚部によって底部の形状が複雑となっているため、該底部の特に中央ゲート痕跡部近傍に成形時の残留歪みがあり、炭酸飲料等の陽圧の内容物を入れた際にその内圧による応力が前記残留歪みに集中する傾向がある。このため、該ＰＥＴボトルは、内圧が著しく高くなったり、大きな衝撃が脚部、底部に加わると、前記底部に亀裂が発生するおそれがある。
【００１１】
しかも、前記ＰＥＴボトルは射出成形により形成されたプリフォームをブロー成形により二軸延伸することによって形成されるが、ブロー成形後のゲート痕跡周辺がボトル内方に膨出している形状では、前記内容物による内圧が高くなると、底中央部が外方に反転し、膨出変形しやすくなるため、前記のように該ゲート痕跡周辺に亀裂がより発生しやすいとの問題がある。
【００１２】
そこで、前記のような中空の脚部を備えたＰＥＴボトルにおいて、内容物の陽圧に対する耐圧性と、落下等に対する耐衝撃性とを付与するために、前記底部の中心付近に前記ゲート痕跡周辺領域を底部の外方に突出する凸形状部とし、該凸形状部を含む周辺領域を実質的に未延伸で非晶状態とし、前記内容物の陽圧及び落下等による衝撃を緩和することが考えられる。
【００１３】
しかしながら、未延伸のポリエチレンテレフタレート樹脂は耐熱性に乏しいので、このようなＰＥＴボトルに果汁入り炭酸飲料等を充填し、該充填後に該ＰＥＴボトルを加熱して殺菌処理を行うと、内圧がかかったとき底部の前記未延伸部がボトル外方に膨出変形して自立性が損なわれる虞れがある。
【００１４】
そこで、熱変形を防止するために、例えば、ボトル底部を加熱して白化結晶化し密度を上げることが考えられる。しかし、密度を上げ過ぎると、硬度が高くなるためボトル底部の変形を抑制できる反面、この硬度が高くなったボトル底部が脆くなり、内容物が充填されたボトルを落下させた際の衝撃によって一層底部が割れ易くなる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
かかる不都合を解消して、本発明は、自立性を備えリサイクルが容易であると共に、耐熱性、耐圧性及び耐衝撃性に優れ、果汁入り炭酸飲料等の容器に適したポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明のポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルは、耐熱性の口部と、口部の下方に二軸延伸されて略円筒状に形成された胴部と、下方に半球状に膨出形成されて該胴部の下端を閉塞し、略中央部にゲート痕跡を有する底部と、該底部の周方向に等間隔に該底部の下方に向かって延出された３個以上の中空の脚部とを備え、耐熱性が付与されたポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルであって、該底部に底部中心から該胴部の最大径の２０〜５０％の範囲内に実質的に未延伸で非晶状態の未延伸部を設け、前記未延伸部に耐熱性樹脂を配設し、前記未延伸部に、底部中心から前記胴部の最大径の８〜２０％の範囲内に前記ゲート痕跡を含み底部の外方に突出する凸形状部を設けたことを特徴とする。
【００１７】
本発明のＰＥＴボトルは、耐熱性を付与するために、少なくとも二軸延伸されている胴部と脚部の外周面とがヒートセットされていることが好ましく、さらに前記未延伸部を除く二軸延伸されている底部及び前記脚部の内周側もヒートセットされていることが望ましい。
【００１８】
本発明のＰＥＴボトルは、前記底部中央部が前記胴部の下方に半球状に形成されているので、内容物の陽圧に対する耐圧性に優れている。また、該底部は、下方に向かって延出された３個以上の中空の脚部を備えているので、ボトル本体を形成するポリエチレンテレフタレート樹脂と異なる樹脂からなるベースカップ等を用いることなく、自立することができる。
【００１９】
さらに、本発明のＰＥＴボトルは、前記底部に前記脚部の成形により発生する残留歪みを有するが、ボトル底部中央部には実質的に未延伸で且つ非晶状態の領域を設けているので内圧や落下時の衝撃等で割れにくく、しかもこの領域には耐熱性樹脂が配設されているため、耐熱性も優れており熱変形することがない。
【００２０】
前記未延伸部は、前記底部の中心から前記胴部の最大径の５０％以下の範囲内に形成されていれば、ボトル底部の変形が比較的少なく、しかも落下時の衝撃を分散して十分な耐衝撃性を得ることができる。しかし、前記未延伸部の範囲が前記胴部の最大径の５０％を超えていると、ボトルの内圧によって過剰に変形しやすくなる。また、前記未延伸部の範囲が、前記底部の中心から前記胴部の最大径の２０％未満であると、前記脚部の領域が大きくなり過ぎ、陽圧が掛かったり、落下時の衝撃を受けたりしたときに、亀裂が生じる虞れがある。
前記未延伸部は、前記のように、予め内容物の陽圧の方向である底部の外方に突出する凸形状部を設けることにより、ゲート痕跡とその近傍に底部形状に反した急激な変形が発生しない。前記凸形状部は、前記底部の中心から前記胴部の最大径の２０％を超えて形成されていると、ボトルの内圧が該凸形状部に集中して長時間経過した際に、外方に過剰に膨出する虞れがある。また、前記凸形状部が前記底部の中心から前記胴部の最大径の８％未満の範囲に形成されていると、前記ゲート痕跡の位置の狂いに対応できず、該ゲート痕跡が該凸形状部の領域外に位置してしまうことがある。
【００２１】
また、本発明のＰＥＴボトルは、口部が耐熱性になっていると共に、前記のように胴部はヒートセット等により耐熱性が付与されており、さらに底部は前記未延伸部に耐熱性樹脂が配設されているので、ボトル全体が耐熱性を備えている。従って、果汁入り炭酸飲料等を充填した後、加熱して殺菌処理を行っても、加熱による変形を防止することができる。
【００２２】
前記口部は、未延伸のポリエチレンテレフタレート樹脂を加熱して白化結晶化させたり、該口部に耐熱性樹脂を配設することにより耐熱性が付与される。或いは、耐熱性樹脂からなる口部形状のピースを配設することにより耐熱性を付与してもよい。
【００２３】
本発明のＰＥＴボトルでは、前記耐熱性樹脂は、ポリアリレート樹脂、ポリエチレン２・６ナフタレート、ポリエチレン１・５ナフタレートから選択される少なくとも１種を含む樹脂であることを特徴とする。前記各樹脂はポリエチレンテレフタレート樹脂と良好な親和性を有し、かつ、耐熱性を高める効果があり、単独であるいはブレンドして使用することができる点で適している。また、前記各樹脂は他のポリエステル樹脂をブレンドした状態で使用することができ、他の樹脂との共重合体としても使用することができる。
【００２４】
前記未延伸部に配設される耐熱性樹脂の量は、該未延伸部を構成する樹脂の全量に対して、２〜６０重量％の範囲であることを特徴とする。前記耐熱性樹脂の量が２重量％未満では該未延伸部に十分な耐熱性を付与することができず、６０重量％を超えるとガスバリア性、耐衝撃性が低くなる。前記未延伸部に配設される耐熱性樹脂の量は、ガスバリア性、耐衝撃性を確保しつつ、前記未延伸部の耐熱性を十分なものとするために、ポリアリレート樹脂の場合には１０〜５０重量％の範囲であることが好ましく、ポリエチレン２・６ナフタレートまたはポリエチレン１・５ナフタレートの場合には４〜４０重量％の範囲であることが好ましい。
【００２５】
また、前記耐熱性樹脂は、ボトル本体を形成するＰＥＴ樹脂との親和性を高めるために、該ＰＥＴ樹脂と混合して用いることが好ましく、その混合比は重量比で、ＰＥＴ樹脂／耐熱性樹脂＝９５／５〜５／９５の範囲が好ましく、９０／１０〜１０／９０の範囲とすることがさらに好ましい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の一形態についてさらに詳しく説明する。図１は本発明のポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトル（ＰＥＴボトル）の一構成例を示す正面図、図２は図１示のＰＥＴボトルの底部の形状を示す平面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図４乃至図８は、図１示のＰＥＴボトルのプリフォームの射出成形方法を示す説明的断面図であり、図５乃至図８は図４の要部拡大図である。また、図９は図１示のＰＥＴボトルのブロー成形方法を示す説明的断面図である。
【００２９】
図１及び図２に示すＰＥＴボトル１は、果汁入り炭酸飲料を充填するためのボトルであって、白化結晶化されて耐熱性を付与された口部２と、二軸延伸されて略円筒状に形成され、配向結晶化された胴部３と、胴部３の下方に半球状に形成された設けられた底部４とからなっている。
【００３０】
ＰＥＴボトル１において、底部４は略中央部に実質的に二軸延伸されない未延伸で非晶状態が維持された未延伸部５が形成されているが、未延伸部５の外周側は二軸延伸されており、複数の脚部６が更に下方に突出させて設けられ、ＰＥＴボトル１は脚部６により自立性が付与されるようになっている。脚部６は、図２及び図３に示すように、底部４の最下位置となる中心Ｘの周囲に等中心角毎に５か所に形成されている。前記底部４は、前記未延伸部５を除いて二軸延伸により配向結晶化されている領域がヒートセットされており、脚部６はその外周面６ａ及び内周側部分６ｂがヒートセットされている。
【００３１】
前記未延伸部５は、図３示の底部４の中心Ｘから胴部３の最大径の４０％の範囲に形成されており、実質的に未延伸且つ非晶状態に形成されている。これにより、底部４は耐熱性を有し、かつ、落下等の衝撃を受けた場合に、亀裂の発生等を防止することができる。
【００３２】
また、図３示のように、未延伸部５の領域内には、底部４の中心Ｘから胴部３の最大径の１０％の範囲に、底部４の下方に突出する凸形状部７が形成されており、該凸形状部７内に該ＰＥＴボトル１のブロー成形に使用される後述のプリフォーム１２の射出成形時に形成されたゲート痕跡８が位置している。
【００３３】
そして更に、未延伸部５には、耐熱性樹脂９が未延伸部５の内外表面及び未延伸部５の内部の３層に配設されている。ＰＥＴボトル１では、耐熱性樹脂９としてポリアリレート樹脂が用いられているが、該ポリアリレート樹脂は、ＰＥＴボトル１本体を形成するＰＥＴ樹脂との親和性を向上させるために、ＰＥＴ樹脂／ポリアリレート樹脂＝６０／４０（重量比）の混合物として用いられている。また、ポリアリレート樹脂の量は、未延伸部５を形成する樹脂の全量に対して２５重量％となっている。
【００３４】
尚、ＰＥＴボトル１では、図１示のように、口部２の外周部にはねじ形成部１０が設けられている。
【００３５】
図１示のＰＥＴボトル１は、次のようにして製造することができる。
【００３６】
まず、図４に示す射出成形装置１１を用いて、ブロー成形に用いるプリフォーム１２を射出成形する。射出成形装置１１は、ＰＥＴ樹脂１３の溶融体を射出する主スクリュー射出機１４と、耐熱性樹脂７の溶融体を射出する副スクリュー射出機１５と、プリフォーム１２の形状のキャビティー１２ａを備える金型１６ａと、各スクリュー射出機１４，１５をキャビティー１２ａに接続する金型１６ｂとからなり、金型１６ａ，１６ｂの境界部がキャビティーゲート１７となっている。
【００３７】
射出成形装置１１は、プリフォーム１２の射出成形の第１工程として、まず、図４示のように、副スクリュー射出機１５から、所定量の耐熱性樹脂９の溶融体をキャビティー１２ａに射出する。該耐熱性樹脂９は、前記のようにＰＥＴ樹脂／ポリアリレート樹脂＝６０／４０（重量比）の混合物である。
【００３８】
次いで、副スクリュー射出機１５を停止したのち、第２工程として、主スクリュー射出機１４からＰＥＴ樹脂１３の溶融体をキャビティー１２ａに射出する。すると、図５示のように、ＰＥＴ樹脂１３の溶融体は、前記第１工程で射出された耐熱性樹脂９を押し退けるようにして、キャビティー１２ａに射出される。この結果、耐熱性樹脂９は、図６示のように、その中央部をＰＥＴ樹脂１３の溶融体により貫通される形となり、キャビティー１２ａの底部に２層に別れて固着する。また、このとき、キャビティー１２ａ内に射出されたＰＥＴ樹脂１３は、キャビティー１２ａの表面に接触すると冷却されて固化層１３ａを形成するので、固化層１３ａに囲まれた中心部に溶融体１３ｂが侵入し、キャビティー１２ａの先端部に向かって順次固化層１３ａを形成する。このようにして、後述のプリフォーム１２を形成するために十分な量のＰＥＴ樹脂１３が射出されたならば、図４示の主スクリュー射出機１４を停止する。このとき、ＰＥＴ樹脂１３は図７示のように、キャビティー１２ａ内に射出されたＰＥＴ樹脂１３は、まだキャビティー１２ａの先端部（口部）に到達していない状態であり、先端部側には空洞部が存在している。また、固化層１３ａの内部にはまだ溶融体１３ｂが存在している。
【００３９】
次に、第３工程として、再び図４示の副スクリュー射出機１５から耐熱性樹脂９の溶融体をキャビティー１２ａに射出する。このとき、耐熱性樹脂９は、図７示の溶融体１３ｂが存在している部分に射出され、この結果、ＰＥＴ樹脂１３がまだキャビティー１２ａの先端部まで充填され、固化する。そして、図８示のように、底部の内外表面及び内部の３層に耐熱性樹脂９が配設されたプリフォーム１２が得られる。
【００４０】
尚、前記プリフォーム１２の射出成形において、図４示の第１工程を省略して図５乃至図８示の第２及び第３工程のみとすると、耐熱性樹脂９がプリフォームの底部の内外表面に配設されず、底部の内部にのみ配設される。このようなプリフォーム１２によっても図１示のＰＥＴボトル１の未延伸部５に耐熱性を付与することができるが、このようにすると、図８示のように第３工程終了時にはキャビティー１２ａのゲート１７に耐熱性樹脂９が残存しているので、プリフォームを連続的に製造することが難しくなる。これに対して、前記第１工程を含む射出成形によれば、第３工程終了時にゲート１７に耐熱性樹脂９が残存していても、該耐熱性樹脂９を次の射出成形時の第１工程において利用することができるので、プリフォーム１２を連続的に製造することができ、有利である。
【００４１】
次に、前記のようにして得られたプリフォーム１２の口部を加熱して白化結晶化させたのち、該プリフォーム１２を１００℃に加熱して、図９示のように、口部２を口部成形部２１で保持した状態で、ＰＥＴボトル１の外部形状に一致する形状の凹部を有するブロー成形金型２２に装着する。ブロー成型金型２２は、胴部成形部２３と底部成形部２４とを備えており、胴部成形部２３の温度は約６０℃に設定され、底部成形部２４の温度は約１０℃に設定されている。
【００４２】
次いで、プリフォーム１２の内面側に気体を導入してプリフォーム１２を膨張させることにより、ブロー成形する。これにより、プリフォーム１２が二軸延伸され、胴部３及び底部４が形成される。このとき、底部４の中央部には実質的に延伸されず、非晶状態の未延伸部５及び凸形状部８が形成される。また、未延伸部５の外周側に二軸延伸された脚部６が形成される。
【００４３】
前記ブロー成形では、ブロー成型金型２２の内部で膨張した成形体のうち、底部成形部２４に接触した部分（未延伸部５）は、底部成形部１４の設定温度（１０℃）によって底部４成形後の温度が約４５℃に維持されるので、高温による結晶化が殆ど行われず実質的に非晶状態であり、その８０％の範囲の密度が１．３３７ｇ／ｃｍ3 になる。
【００４４】
次に、前記ブロー成形により得られた成形体を図示しないヒートセット金型にセットする方法、或いは前記ブロー成形金型を加温金型として、必要に応じ、胴部３、底部４の延伸部及び脚部６をヒートセットすることにより、図１示のＰＥＴボトル１が得られる。
【００４５】
以上のようにして得られた図１示のＰＥＴボトル１は、脚部６によって自立することができるとともに、底部中央部に内容物の陽圧や落下時の衝撃が集中しても、内部応力の残存が少ないため、亀裂の発生を防止することができる。ＰＥＴボトル１は、口部２、胴部３、胴部４、未延伸部５及び脚部６のいずれもが耐熱性を備えており、しかも、底部４が下方に膨出する半球形状に形成されて耐圧性を備えているので、果汁入り炭酸飲料等のようなボトル充填後に加熱して殺菌処理する必要のある飲料の容器として好適に用いることができる。  また、図１示のＰＥＴボトル１は、加熱された飲料を充填したのち、液体窒素を注入して密封しても、前記果汁入り炭酸飲料の場合と同様に、熱変形がなく、底部に亀裂が発生することもない。
【００４６】
尚、本実施形態のＰＥＴボトル１では、耐熱性樹脂９としてポリアリレート樹脂を単独で使用しているが、ポリエチレン２・６ナフタレートまたはポリエチレン１・５ナフタレートを単独で使用してもよく、上記３種の耐熱性樹脂の少なくとも１種以上からなる混合物として使用してもよい。
【００４７】
また、図９示のブロー成形において、本実施形態では底部４成形後の未延伸部５の温度を約４５℃に維持するようにしているが、未延伸部５を実質的に非晶状態とするためには、底部４成形後の未延伸部５の温度が５０℃〜６０℃を上限とするように、底部成形部２４の温度を設定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルの一構成例を示す正面図。
【図２】図１示のポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルの底部形状を示す平面図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。
【図４】図１示のポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルのプリフォームの射出成形方法を示す説明的断面図。
【図５】図４の要部拡大図。
【図６】図４の要部拡大図。
【図７】図４の要部拡大図。
【図８】図４の要部拡大図。
【図９】図１示のポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトルのブロー成形方法を示す説明的断面図。
【符号の説明】
１…ポリエチレンテレフタレート樹脂製ボトル、  ２…口部、  ３…胴部、
４…底部、  ５…未延伸部、  ６…脚部、  ７…凸形状部、  ８…ゲート痕跡、
９…耐熱性樹脂。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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