(57)【要約】【課題】口栓部がブロー成形時に変形を来たさない成形条件の下で、内容液が高温状態で充填される条件下であっても変形することのない耐熱性が付与されたプラスチックボトルを構成する。【解決手段】口栓部２、肩部３、胴部４及び底部５からなるプラスチックボトル１を成形するにあたり、口栓部２と肩部３の部分に断熱手段を装備した成形金型を用いて、口栓部２が過加熱とならないように結晶化させずに成形し、肩部３の密度が１．３６６ｇ／ｃｍ３以上、胴部４の密度が１．３７０ｇ／ｃｍ３以上となるようにして肩部３から底部５に亘り配向結晶化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
口栓部、肩部、円筒状の胴部及び底部からなるブロー成形により形成されるプラスチックボトルにおいて、
前記口栓部の密度が１．３４００ｇ／ｃｍ３より小さく、且つ前記肩部の密度が１．３３６０ｇ／ｃｍ３以上、前記胴部の密度が１．３７００ｇ／ｃｍ３以上となるようにして、前記口栓部を除いて肩部から底部に亘って配向結晶化された構成を有することを特徴とするプラスチックボトル。
【請求項２】
胴部の略中央にボトル中心方向に窄まったくびれ部が設けられ、このくびれ部よりも上方にラベルが巻かれる部分であって周方向に連続する座屈補強用の環状凹溝が上下方向に沿って複数並設されたラベル部、下方に減圧吸収用の減圧吸収パネルが周方向に沿って複数並設されたパネル部がそれぞれ設けられた構成を有することを特徴とする請求項１に記載のプラスチックボトル。
【請求項３】
胴部のラベル部の最大外径Ｄｌとパネル部の最大外径Ｄｐが、以下の寸法比に設定された構成を有することを特徴とする請求項２に記載のプラスチックボトル。
寸法比（Ｄｌ：Ｄｐ＝０．７〜１．０：１．０）
【請求項４】
ブロー成形を行う際に、成形金型の口栓部を成形する部分の表面温度と肩部を成形する部分の表面温度に６０℃以上の温度差を与えて成形されてなることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のプラスチックボトル。
【請求項５】
ブロー成形を行う際に、成形金型の口栓部を成形する部分の表面温度を６０℃以下、肩部を成形する部分の表面温度を１２０℃以上として成形されてなることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のプラスチックボトル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリチレンテレフタレート系樹脂を２軸延伸プロ−成形して形成されるプラスチックボトル（以下、「ボトル」ともいう）に係り、口栓部を結晶化させずに全体の耐熱性の向上を図った構造のものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のプラスチックボトルとして、ボトルの胴部に座屈補強用の複数の環状凹溝と減圧吸収用の複数の減圧吸収パネルをそれぞれ設け、これら環状凹溝や減圧吸収パネルの成形寸法や凹凸曲面の形状を、ボトルの外径寸法や肉厚の大きさなどに対して所定の範囲内に設けることで、外部からボトルに加わる荷重や衝撃に対する吸収効果とボトル内部に発生する減圧の吸収効果をともに高めた構造のものが知られている（例えば特許文献１，２参照）。
【０００３】
また、ポリエチレンテレフタレートとポリエチレンナフタレートのブレンド物により成形されるプラスチックボトルにおいて、ボトルの口栓部の密度を１．３４ｇ／ｃｍ３以上となるように熱結晶化するとともに、胴部の密度を１．３５ｇ／ｃｍ３以上となるように配向結晶することで、ボトルの耐熱性や耐熱圧性を良好した構造のものが知られている（例えば特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１８６２２５号公報
【特許文献２】特開２００８−７１３２号公報
【特許文献３】特開平１０−８６２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プラスチックボトルの胴部に設ける環状凹溝と減圧吸収パネルの成形条件を適宜に設定することで、ボトルを変形が来し難い構造とすることができるものの、内容液の充填条件よっては、例えば液体調味料のような高温状態のままボトルに充填され、その後、殺菌のため数分間かけて冷却されるような充填条件では、前記減圧吸収パネルが外方に飛び出して元の位置に戻らなくなるなど、ボトルが変形する不具合が生じることがある。
【０００６】
かかる不具合に対し、プラスチックボトルをその肩部から底部に亘る延伸部分の密度が大きくなるように成形すればボトルの耐熱性が向上して変形し難くなるが、ブロー成形の際に、延伸部分の密度を大きくするために延伸温度や金型温度を上げたり成形サイクルを長くしたりしたのでは、ボトルの口栓部が過加熱となって口栓部の変形が発生しやすくなるという問題がある。
この場合、口栓部が変形しないように温度設定したのでは、口栓部の直ぐ下の肩部の密度を十分に大きくすることができなくなってしまう。
【０００７】
口栓部を結晶化することで延伸温度などを上げたときの変形の発生を防止できるが、口栓部を結晶化する加工工程が増す分、プラスチックボトルの成形コストは高くなってしまうことから、口栓部を結晶化させることなく、ボトルの耐熱性を向上させる手段を講じることが望まれる。
【０００８】
本発明は従来技術の有するこのような問題点に鑑み、口栓部がブロー成形時に変形を来たさない成形条件の下で、液体調味料などの内容液が高温状態で充填される条件下であっても変形することのない耐熱性が付与されたプラスチックボトルを構成することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するにあたり本発明は、口栓部、肩部、円筒状の胴部及び底部からなるブロー成形により形成されるプラスチックボトルにおいて、
前記口栓部の密度が１．３４００ｇ／ｃｍ３より小さく、且つ前記肩部の密度が１．３３６０ｇ／ｃｍ３以上、前記胴部の密度が１．３７００ｇ／ｃｍ３以上となるようにして、前記口栓部を除いて肩部から底部に亘って配向結晶化された構成を有することを特徴とする。
【００１０】
これによれば、プラスチックボトルを、その口栓部を結晶化することなく、ブロー成形により、肩部と胴部の密度を上記数値条件で形成することが可能であり、形成されたプラスチックボトルは、内容液が高温状態で充填され、その後所定の時間冷却される充填条件であっても変形が発生することはなく、過酷な充填条件に耐えうる耐熱性が付与されたものとなる。
前記構成のプラスチックボトルにおいて、ボトルを成形するパリソンの密度は１．３３５ｇ／ｃｍ３であり、口栓部の密度が１．３４０ｇ／ｃｍ３を超えると結晶化に伴う白化により透明性がなくなることから、口栓部の密度は１．３３５０〜１．３４００ｇ／ｃｍ３の範囲、このうち１．３３６０〜１．３３９０ｇ／ｃｍ３範囲が好ましく、さらには１．３３６５〜１．３３８５ｇ／ｃｍ３の範囲がより好ましい。
また、肩部と胴部は、ともに限界まで配向結晶化させたときの密度が１．３８０ｇ／ｃｍ３であり、肩部の密度が１．３６６ｇ／ｃｍ３より小さいと高温状態の内容液を充填したときに変形することがあり、また、胴部の密度が胴部の密度が１．３７０ｇ／ｃｍ３より小さいときも内容液の充填条件によっては変形することがある。
よって、肩部の密度は１．３６６０ｇ／ｃｍ３以上１．３８０ｇ／ｃｍ３以下、このうち１．３３６０〜１．３７８０ｇ／ｃｍ３範囲が好ましく、さらには１．３６６５〜１．３７６０ｇ／ｃｍ３の範囲がより好ましい。また、胴部の密度は１．３７０ｇ／ｃｍ３以上１．３８０ｇ／ｃｍ３以下の範囲、このうち１．３７００〜１．３７８５ｇ／ｃｍ３範囲が好ましく、さらには１．３７０５〜１．３７５０ｇ／ｃｍ３の範囲がより好ましい。
【００１１】
前記構成のプラスチックボトルにおいて、胴部の略中央にボトル中心方向に窄まったくびれ部が設けられ、このくびれ部よりも上方にラベルが巻かれる部分であって周方向に連続する座屈補強用の環状凹溝が上下方向に沿って複数並設されたラベル部、下方に減圧吸収用の減圧吸収パネルが周方向に沿って複数並設されたパネル部がそれぞれ設けられた構成を有することが好ましい。
これによれば、プラスチックボトルの上方から加わる垂直荷重や衝撃が前記環状凹溝によって効果的に吸収緩和されて胴部が座屈変形することを防止するとともに、環状凹溝のリブ効果によって胴部の剛性が高まって胴部が偏平状に変形するという不具合が発生することもない。また、前記複数の減圧吸収パネルによってボトル内の減圧が吸収緩和され、前記の如く、肩部と胴部の密度を大きくして耐熱性を付与したことと相俟って、過酷な充填条件で内容液が充填される場合であっても、ボトル内部の圧力の変動に対応して、減圧吸収パネルの突出変形やボトル全体の偏平化を効果的に防止し、プラスチックボトルを良好な外観形状に維持することができる。
【００１２】
また、前記構成のプラスチックボトルにおいて、胴部のラベル部の最大外径Ｄｌとパネル部の最大外径Ｄｐが以下の寸法比に設定された構成を有することが好ましい。
寸法比（Ｄｌ：Ｄｐ＝０．７〜１．０：１．０）
くびれ部を挟んで胴部の上下を構成するラベル部とパネル部が、それぞれの最大外径を上記比率に設定して形成されていれば、座屈強度が良好で、取り扱いの便宜の良いプラスチックボトルを構成することができる。ラベル部の最大外径Ｄｌが、パネル部の最大外径Ｄｐに対して０．７より小さいと、パネル部における内容液の充填容量が多くなって、パネル部の座屈強度が低下するとともにボトル内圧の変動を吸収機能が低下して変形しやすくなり、また、１．０より大きいと、自立安定性が低下するとともにボトルを手で掴み難くなることから前記寸法比とすることが好ましく、ボトル取り扱いの便宜上、前記寸法比は、（Ｄｌ：Ｄｐ＝０．８〜０．９５：１．０）とするのがより好ましい。
満注容量が１０００ｍｌのプラスチックボトルにあっては、前記ラベル部の最大外径Ｄｌは７０〜８０ｍｍ、好ましく７３〜７５ｍｍに設定し、パネル部の最大外径Ｄｐは８０〜９０ｍｍ、好ましくは８４〜８７ｍｍに設定することができる。
【００１３】
前記構成のプラスチックボトルは、口栓部と肩部に温度差を付けた状態で成形することにより、口栓部を変形させずに肩部から胴部にかけての延伸部分を十分な温度で加熱して密度を上げた構成のものとすることができる。
具体的には、ブロー成形を行う際に、成形金型の口栓部を成形する部分の表面温度と肩部を成形する部分の表面温度に６０℃以上の温度差を与えて成形されたものであることが好ましい。
また、口栓部の部分の表面温度が６０℃を超えると過加熱によって口栓部の変形が発生しやすくなり、肩部の部分の表面温度が１２０℃より小さいと肩部の密度が上がり難いことから、ブロー成形を行う際に、成形金型の口栓部を成形する部分の表面温度を６０℃以下、肩部を成形する部分の表面温度を１２０℃以上として成形されたものであることが好ましい。
【００１４】
ブロー成形時に口栓部と肩部に温度差をつける温度差付与手段は、例えば成形金型の両部の境界部分に断熱材を設けたり、成形金型の内部に水や油、気体などの冷却用流体の流通路を設けて断熱したり、或いは延伸部分である肩部や胴部を局部的に加熱するヒータや口栓部の部分を局部的に冷却する冷却手段などを成形金型に装備させたりして構成することができる。
前記構成のプラスチックボトルの成形は、前記温度差付与手段を装備した断熱構造の成形金型を用い、ブロー成形する際に、成形金型の肩部を成形する部分の表面温度を１２０〜１４０℃、胴部を成形する部分の表面温度を１３０〜１５０℃に設定する一方、口栓部を成形する部分の表面温度を６０℃以下とし、好ましくは口栓部と肩部の部分の表面温度差が６０℃以上となるように設定し、成形するパリソンの温度を１１０℃以上、好ましくは１１５℃以上に加熱して行うことができ、これにより肩部と胴部の密度を大きくして耐熱性を向上させたプラスチックボトルを形成することが可能となる。
【００１５】
なお、プラスチックボトルの成形に使用する樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、主としてＰＥＴ樹脂を使用することができる。エチレンテレフタレート単位を主体として、他のポリエステル単位を含む共重合ポリエステルを使用することもでき、耐熱性を向上させるために、ナイロン系樹脂や、ポリエチレンナフタレート樹脂などの樹脂を少量ブレンドして使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態のプラスチックボトルの部分断面正面図である。
【図２】図１のボトルのラベル部の拡大断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ ―ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図示したプラスチックボトル１は、ポリエチレンテレフタレート樹脂からなるパリソンを２軸延伸ブロー成形した、いわゆるＰＥＴボトルであり、口栓部２、肩部３、胴部４及び底部５からなっている。
本形態のプラスチックボトル１は、その全長が２２５〜２６０ｍｍ、満注容量が１０３５〜１０５５ｍｌの範囲の大きさに形成され、大容量の液体調味料の包装容器として用いられるものである。
【００１８】
先ず、プラスチックボトル１の形態について説明すれば、このボトルは、キャップが取り付けられる口栓部２の下縁から周面が湾曲した略円錐状の肩部３が繋がり、肩部３の下縁に、適宜な高さの円筒状の胴部４が連なり、胴部４の下部に底部５を配した形状に設けてある。
【００１９】
詳しくは、胴部４の略中央には、胴部４の周面をボトル中心方向に窄めたくびれ部６が設けられており、このくびれ部６を境にして、その上部に後述する複数の環状凹溝４１を配置したラベル部４Ａ、下部に後述する複数の減圧吸収パネル１００を配置したパネル部４Ｂをそれぞれ設けてある。胴部４の底部近傍には、補強用の底部環状凹溝７を設けてある。
【００２０】
ラベル部４Ａは、手の握り部になるとともに内容液に関する情報が記載されたラベルが巻き付けられる箇所となっており、このラベル部４Ａを手で握ってボトル１を傾けることにより内容液の注出が行われる。
このラベル部４Ａは、その最大外径Ｄｌを７０〜８０ｍｍとし、周方向に連続する座屈補強用の複数の環状凹溝４１が、上下方向に略等間隔開けて並設して形成してある。環状凹溝４１の上下の間隔Ｐは、ボトルの高さや胴部の外径に応じて適宜設定できるが、通常は１２〜１７ｍｍの範囲で設定される。
【００２１】
図２において、環状凹溝４１は、その溝深さＨを１．０〜１．５ｍｍ、好ましくは１．２〜１．４ｍｍとする断面く字状に形成され、当該凹溝４１の奥部の曲率半径Ｒ１は０．５〜１．０ｍｍに設定してある。環状凹溝４１の上下は、その曲率半径Ｒ２を２．０〜４．０ｍｍとする滑らかな曲面で円筒状の胴部外面と接続することが好ましい。
このような条件を満たす環状凹溝４１は、ラベル部４Ａの肉厚Ｔを０．２０〜０．３５ｍｍまで肉薄としたボトルに対して好適に作用し、上方から口部に加わる垂直荷重や衝撃が環状凹溝４１によって効果的に吸収緩和され、胴部４に環状凹溝４１が存在することによるリブ効果によって胴部４の剛性が高まり、胴部４を手で握った際にも胴部４が偏平状に変形するという不具合が発生することもない。
なお、ラベル部４Ａの肉厚が０．２０ｍｍ未満となると、内容液充填密封時に上方から口栓部２に加わる垂直荷重や衝撃によって胴部４が座屈変形を起こしやすくなり、逆に０．３５ｍｍを超える場合は、可能な限りボトルを肉薄且つ軽量化しようとする技術の流れに反し、製品コストが高くなる。
【００２２】
パネル部４Ｂは、その最大外径Ｄｐを８０〜９０ｍｍとし、ボトルの周方向に等間隔開けて６つの減圧吸収パネル４２を並設して構成してある。
減圧吸収パネル４２は、胴部４の周面から傾斜してボトル内側に陥没する周縁部４２１と、この周縁部４２１に囲まれてボトル外側に円弧状に膨出した、弾性復元機能を備えたパネル面４２２とを有し、パネル面４２２は、周方向に対してボトル外側に円弧状に膨出する凸状曲面４２２ａと、この凸状曲面４２２ａの上部及び下部に位置して縦方向に対しては前記周縁部４２１からボトル内側に傾斜して前記凸状曲面４２２ａに接続するとともに、周方向に対してはボトル外側に円弧状に膨出する凸状復元面４２２ｂとを備えている。
【００２３】
パネル部４Ｂの肉厚は、前記ラベル部４Ａの肉厚と同様に、０．２０〜０．３５ｍｍまで肉薄にすることができる。減圧吸収パネル４２の凸状曲面４２２ａ及び凸状復元面４２２ｂの周方向の曲率は、ボトル胴部表面の曲率以下であれば任意に設定でき、周縁部４２１によるボトル内側へのパネル面４２２の凹み（深さ）は１ｍｍ以上に設定することができる。
【００２４】
このような減圧吸収パネル４２を有するプラスチックボトル１に高温の内容液を充填密封すると、ボトル内が高熱で陽圧状態となるため、パネル面４２２がボトル胴部の表面から突出する状態になる。
すなわち、凸状曲面４２２ａと凸状復元面４２２ｂとからなるパネル面４２２が周縁部４２１を支点として、弾性変形しながらボトル胴部の表面より突出し、ボトル内の陽圧が吸収緩和される。このとき、凸状曲面４２２ａと凸状復元面４２２ｂとの境界線４２２ｃが変曲点となって過剰なパネル面４２２の突出が抑制される。
そして、内容液が冷却することによる密度変化に対しては、凸状曲面４２２ａの上下に位置する凸状復元面４２２ｂの復元作用で、凸状復元面４２２ｂがボトル内側に凹むとともに、凸状曲面４２２ａがボトル内側に凹むことにより、全てのパネル面４２２が元の状態に復元する。
内容液の温度がさらに低下して常温となったときには、ボトル内は負圧となるが、周方向に対して円弧状に膨出した形状を有するパネル面４２２の全体がボトル内側に引き込まれて平坦乃至凹曲面に変形することにより、ボトル内の減圧が吸収緩和される。
【００２５】
なお、減圧吸収パネル４２の設置数や大きさは任意であり、プラスチックボトル１の容量や、高温充填した内容液が冷却することによる、その密度の変化の状況などに応じて適宜選択することができる。図３に示されるように、減圧吸収パネル４２の総表面積がボトルの表面積全体の１／３程度となるように設定するとともに、上下それぞれの凸状復元面４２２ｂの縦方向の長さＢが、凸状曲面４２２ａの縦方向の長さＡの１／３程度となるように設定することが好ましい
【００２６】
上記形態からなるプラスチックボトル１は、断熱構造を備えた成形金型を用いて、口栓部２を未延伸のままとし、且つ肩部３の密度が１．３６６０ｇ／ｃｍ３以上、胴部４の密度が１．３７００ｇ／ｃｍ３以上で配向結晶化されるように成形して、口栓部２を含めたボトル全体のクリアな透明性を維持しつつ、十分な耐熱性を付与されるように形成したものである。
そして、プラスチックボトル１の内部応力に対しても剛性維持効果を奏する前記環状凹溝４１やボトル内の圧力変動を吸収する前記減圧吸収パネル４１の変形防止機能と相俟って、肩部３と胴部４の密度を上記数値条件の範囲に設定してボトルの耐熱性を高めたことで、過酷な充填条件で内容液が充填される場合であっても、ボトル内部の圧力の変動に対応して、減圧吸収パネル４２の突出変形やボトル全体の偏平化を効果的に防止し、プラスチックボトル１を良好な外観形状に維持できるように設けたものである。
【００２７】
以下、本発明の好適な実施の形態を実施例に基づいて説明する。なお、下記実施例は本発明を限定するものではない。
【００２８】
〈実施例１〉
図１に示されたプラスチックボトル１を、断熱構造を備えた成型金型を用いて２軸延伸ブロー成形により形成した。
成形金型は、その口栓部２を成形する部分、肩部３を成形する部分及び胴部４を成形する部分の表面温度を各々５８℃、１３６℃、１４１℃に設定し、これにパリソンの温度を１１５℃に加熱して成形を行った。
【００２９】
〈実施例２〉
成形金型の口栓部２を成形する部分、肩部３を成形する部分及び胴部４を成形する部分の表面温度を各々５４℃、１３２℃、１３６℃に設定し、実施例１と同様にして、プラスチックボトル１を形成した。
【００３０】
〈実施例３〉
成形金型の口栓部２を成形する部分、肩部３を成形する部分及び胴部４を成形する部分の表面温度を各々３８℃、１２８℃、１３１℃に設定し、実施例１と同様にして、プラスチックボトル１を形成した。
【００３１】
〈実施例４〉
成形金型の口栓部２を成形する部分、肩部３を成形する部分及び胴部４を成形する部分の表面温度を各々６０℃、１２２℃、１３５℃に設定し、実施例１と同様にして、プラスチックボトル１を形成した。
【００３２】
〈比較例１〉
成形金型の口栓部２を成形する部分、肩部３を成形する部分及び胴部４を成形する部分の表面温度を各々４１℃、１１９℃、１４１℃に設定し、実施例１と同様にして、プラスチックボトル１を形成した。
【００３３】
〈比較例２〉
成形金型の口栓部２を成形する部分、肩部３を成形する部分及び胴部４を成形する部分の表面温度を各々７４℃、１０５℃、１３６℃に設定し、実施例１と同様にして、プラスチックボトル１を形成した。
【００３４】
各実施例及び比較例で形成されたプラスチックボトル１の外観状態を目視で確認した。その結果、実施例１〜４、比較例１ではボトルの外観に異常はなかったが、比較例２では口栓部２に変形が生じていた。
【００３５】
各実施例及び比較例で形成されたプラスチックボトル１について、その口栓部２、肩部３、胴部４の密度を測定した。胴部４は、ラベル部４Ａの上部（中央より肩部３側）と下部（中央よりくびれ部６側）、パネル部４Ｂの中央部の３箇所の密度を測定した。その結果を下記表１に示す。
なお、実施例４と比較例２では、ラベル部４Ａ下部の密度は未測定であり、比較例２の口栓部２も変形したため未測定である。
【００３６】
比較例２を除く各実施例及び比較例で形成されたプラスチックボトル１について、高温状態で内容液を充填したときの耐熱性の評価試験を行った。
内容液は７５℃のお湯を用い、これをプラスチックボトル１に一杯まで充填し、充填後、口栓部２にキャップを装着して、冷却時間として５分間放置した。その後、充填した内容液を全て注出し、空になった状態のプラスチックボトル１に変形が発生しているか否かを確認した。
その結果、実施例１〜４のプラスチックボトル１では変形している部分はなく、当初成形時の外観形状に保持されていることを確認できた。
一方、比較例１のプラスチックボトル１では、減圧吸収パネル４２が外方へ突出し、元に戻らない変形が発生していた。
表１には、変形が発生せず耐熱性が良好であったものは○、変形が発生したものには×を記してある。
【００３７】
【表１】
2014121852.tif 000003
【００３８】
実施例１〜４では、過酷な内容液の充填条件に対応した耐熱性が、プラスチックボトル１に付与できていることを確認できた。
比較例１の成形条件では、成形時の変形は発生しないものの、十分な耐熱性をボトルに付与することができず、比較例２では口栓部２が変形してしまい、また、肩部３の密度も十分に上げることができなかった。
【符号の説明】
【００３９】
１  プラスチックボトル、２  口栓部、３  肩部、４  胴部、４Ａ  ラベル部、４Ｂ  パネル部、４１  環状凹溝、４２  減圧吸収パネル、５  底部、６  くびれ部、７  底部環状凹溝
【図１】
2014121852.tif 000004
【図２】
2014121852.tif 000005
【図３】
2014121852.tif 000006
【図４】
2014121852.tif 000007