(57)【要約】【課題】中間層の機能が確保されていながら、中間層の成形材料の量が減少されたプラスチックボトル、プリフォーム、及びプリフォームの製造方法を提供する。【解決手段】プラスチックボトル（ＰＥＴボトル２）は、口部１０、肩部６０、胴部７０、及び底部を軸方向に順次有し、少なくとも、肩部６０、及び胴部７０が多層に構成されて、外層１８と内層１９との間に中間層２０を有し、中間層２０は、胴部７０における厚みｔ５が肩部６０における厚みｔ４以上である。【選択図】図１１
2018122920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
口部、肩部、胴部、及び底部を軸方向に順次有し、少なくとも、前記肩部、及び前記胴部が多層に構成されて、外層と内層との間に中間層を有するプラスチックボトルにおいて、
前記中間層は、前記胴部における厚みが前記肩部における厚み以上であることを特徴とする
プラスチックボトル。
【請求項２】
前記中間層は、前記胴部における厚みに対する前記肩部における厚みの比の値が０．３０以上、１．００以下であ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】
前記中間層は、酸素を遮断する材料によって構成された酸素バリア層であることを特徴とする
請求項１乃至２のいずれか１項に記載のプラスチックボトル。
【請求項４】
前記中間層は多層で構成され、前記酸素バリア層を複数含むことを特徴とする
請求項３に記載のプラスチックボトル。
【請求項５】
前記中間層は、前記肩部を突き抜けて前記口部に至ることを特徴とする
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプラスチックボトル。
【請求項６】
前記口部の有するサポートリングから前記底部までについて、成形前に対する縦延伸倍率が１．８倍以上、４．０倍以下、横延伸倍率が１．５倍以上、６．０倍以下であることを特徴とする
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプラスチックボトル。
【請求項７】
前記胴部の肉厚に対する前記胴部における中間層の厚みの比の値が、前記肩部の肉厚に対する前記肩部における中間層の厚みの比の値より大であることを特徴とする
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプラスチックボトル。
【請求項８】
口部、首部、胴中部、及び底部を軸方向に順次有し、少なくとも、前記首部、及び前記胴中部が多層に構成されて、外層と内層との間に中間層を有するプリフォームにおいて、
前記中間層は、前記胴中部における厚みが前記首部における厚みより大であることを特徴とする
プリフォーム。
【請求項９】
前記中間層は、前記胴中部における厚みに対する前記首部における厚みの比の値が０．１５以上、０．７５以下であることを特徴とする
請求項８に記載のプリフォーム。
【請求項１０】
前記中間層は、酸素を遮断する材料によって構成された酸素バリア層であることを特徴とする
請求項８乃至９のいずれか１項に記載のプリフォーム。
【請求項１１】
前記中間層は多層で構成され、前記酸素バリア層を複数含むことを特徴とする
請求項１０に記載のプリフォーム。
【請求項１２】
前記中間層は、前記首部を突き抜けて前記口部に至ることを特徴とする
請求項８乃至１１のいずれか１項に記載のプリフォーム。
【請求項１３】
前記胴中部の肉厚に対する前記胴中部における中間層の厚みの比の値が、前記首部の肉厚に対する前記首部における中間層の厚みの比の値より大であることを特徴とする
請求項８乃至１２のいずれか１項に記載のプリフォーム。
【請求項１４】
口部、首部、胴中部、及び底部を軸方向に順次有し、少なくとも、前記首部、及び前記胴中部が多層に構成されて、外層と内層との間に中間層を有するプリフォームの製造方法において、
前記胴中部における厚みが前記首部における厚みより大となるように前記中間層を成形することを特徴とする
プリフォームの製造方法。
【請求項１５】
ホットランナーノズルが、
第１の注入口から延びる直線状流路と、
前記直線状流路から分岐した後に第１の合流点で合流する第１の円筒状流路と、
第２の注入口から前記直線状流路と前記第１の円筒状流路との間に延びて前記第１の合流点よりも上流の第２の合流点で前記直線状流路と合流する第２の円筒状流路と、
前記第２の合流点における前記直線状流路を通過する第１の材料と前記第２の円筒状流路を通過する第２の材料との射出圧の差に応じて前記第２の円筒状流路を開放する開閉弁と
を有し、
前記プリフォームに対応するキャビティ、及び前記プリフォームの前記底部に対応する位置にゲートを有する金型と、
前記ゲートに連通する前記ホットランナーノズルと
を備える装置によるプリフォームの製造方法において、
前記第１の材料を射出する工程と、
前記第１の材料より高い射出率で前記第２の材料を射出する工程と、
前記第２の材料より高い射出率で前記第１の材料を射出する工程と
を有し、
前記第１の材料より高い射出率で前記第２の材料を射出する工程において、前記第２の材料の射出率を漸増する工程を含むことを特徴とする
請求項１４に記載のプリフォームの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチックボトル、プリフォーム、及びプリフォームの製造方法に関し、より詳細には、多層のプラスチックボトル、プリフォーム、及びプリフォームの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
飲料等が充填される容器として、プラスチックボトル、中でも、ＰＥＴ（PolyEthylene Terephthalate）ボトルが多く用いられる。そして、ＰＥＴボトルの基材のポリエチレンテレフタレートでは不足する機能を補うための別の材料が積層された多層ボトルも市場の広がりを見せている。
【０００３】
特許文献１には、エチレンテレフタレート系ポリエステル樹脂から成る内外層、及び少なくとも低結晶性エチレンテレフタレート系ポリエステル樹脂及び芳香族ポリアミド系ガスバリア性樹脂から成る中間層を少なくとも１層有し、低結晶性エチレンテレフタレート系ポリエステル樹脂がジカルボン酸成分中７．５〜１５ モル％のイソフタル酸を含有すると共に、多層構造が形成されている部分のヘイズが５ ％以上である多層プリフォームが開示されている。更に、特許文献１には、多層プリフォームを二軸延伸ブロー成形してなり、胴部のヘイズが３ ％以下である多層延伸ブロー成形容器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１５７４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１によれば、内外層を結晶性のエチレンテレフタレート系ポリエステル樹脂から構成することにより、延伸特性に劣る低結晶性ポリエステル樹脂を用いた中間層に均一な延伸倍率を付与することが可能になり、優れた機械的強度を有する多層延伸ブロー成形容器を提供できるとされている。更に、特許文献１によれば、バリア性中間層が低結晶性ポリエステル樹脂が連続相、芳香族ポリアミド樹脂系ガスバリア性樹脂が分散相の海島分散構造になることにより、内外層及びバリア性中間層の層間接着性を向上させることができるとされている。そして、特許文献１の多層プリフォームから得られる多層延伸ブロー容器は落下衝撃等による層間剥離（デラミネーション）なども防止することができるとされている。
【０００６】
特許文献１には、容器のガスバリア性を確保するために、延伸の際に高倍率で延伸される多層プリフォームの少なくとも容器胴部となるべき部分にバリア性中間層が形成されている必要があるとの記載がある。しかしながら、特許文献１は、中間層の厚みについての記載乃至示唆を一切有していない。
【０００７】
そこで本発明の目的は、中間層の機能を確保しつつ、中間層の成形材料の量を減少することができるプラスチックボトル、プリフォーム、及びプリフォーム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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、口部、肩部、胴部、及び底部を軸方向に順次有し、少なくとも、前記肩部、及び前記胴部が多層に構成されて、外層と内層との間に中間層を有するプラスチックボトルにおいて、前記中間層は、前記胴部における厚みが前記肩部における厚み以上であることを特徴とする。
【０００９】
更に、前記中間層は、前記胴部における厚みに対する前記肩部における厚みの比の値が０．３０以上、１．００以下であることを特徴とする。
【００１０】
更に、前記中間層は、酸素を遮断する材料によって構成された酸素バリア層であることを特徴とする。
【００１１】
更に、前記中間層は多層で構成され、前記酸素バリア層を複数含むことを特徴とする。
【００１２】
更に、前記中間層は、前記肩部を突き抜けて前記口部に至ることを特徴とする。
【００１３】
更に、前記口部の有するサポートリングから前記底部までについて、成形前に対する縦延伸倍率が１．８倍以上、４．０倍以下、横延伸倍率が１．５倍以上、６．０倍以下であることを特徴とする。
【００１４】
更に、前記胴部の肉厚に対する前記胴部における中間層の厚みの比の値が、前記肩部の肉厚に対する前記肩部における中間層の厚みの比の値より大であることを特徴とする。
【００１５】
更に、本発明は、口部、首部、胴中部、及び底部を軸方向に順次有し、少なくとも、前記首部、及び前記胴中部が多層に構成されて、外層と内層との間に中間層を有するプリフォームにおいて、前記中間層は、前記胴中部における厚みが前記首部における厚みより大であることを特徴とする。
【００１６】
更に、前記中間層は、前記胴中部における厚みに対する前記首部における厚みの比の値が０．１５以上、０．７５以下であることを特徴とする。
【００１７】
更に、前記中間層は、酸素を遮断する材料によって構成された酸素バリア層であることを特徴とする。
【００１８】
更に、前記中間層は多層で構成され、前記酸素バリア層を複数含むことを特徴とする。
【００１９】
更に、前記中間層は、前記首部を突き抜けて前記口部に至ることを特徴とする。
【００２０】
更に、前記胴中部の肉厚に対する前記胴中部における中間層の厚みの比の値が、前記首部の肉厚に対する前記首部における中間層の厚みの比の値より大であることを特徴とする。
【００２１】
更に、本発明は、口部、首部、胴中部、及び底部を軸方向に順次有し、少なくとも、前記首部、及び前記胴中部が多層に構成されて、外層と内層との間に中間層を有するプリフォームの製造方法において、前記胴中部における厚みが前記首部における厚みより大となるように前記中間層を成形することを特徴とする。
【００２２】
更に、ホットランナーノズルが、第１の注入口から延びる直線状流路と、前記直線状流路から分岐した後に第１の合流点で合流する第１の円筒状流路と、第２の注入口から前記直線状流路と前記第１の円筒状流路との間に延びて前記第１の合流点よりも上流の第２の合流点で前記直線状流路と合流する第２の円筒状流路と、前記第２の合流点における前記直線状流路を通過する第１の材料と前記第２の円筒状流路を通過する第２の材料との射出圧の差に応じて前記第２の円筒状流路を開放する開閉弁とを有し、前記プリフォームに対応するキャビティ、及び前記プリフォームの前記底部に対応する位置にゲートを有する金型と、前記ゲートに連通する前記ホットランナーノズルとを備える装置によるプリフォームの製造方法において、前記第１の材料を射出する工程と、前記第１の材料より高い射出率で前記第２の材料を射出する工程と、前記第２の材料より高い射出率で前記第１の材料を射出する工程とを有し、前記第１の材料より高い射出率で前記第２の材料を射出する工程において、前記第２の材料の射出率を漸増する工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、口部、肩部、胴部、及び底部を軸方向に順次有し、少なくとも、肩部、及び胴部が多層に構成されて、外層と内層との間に中間層を有するプラスチックボトルにおいて、中間層は、胴部における厚みが肩部における厚み以上であるので、中間層の機能が確保されていながら、中間層の成形材料の量が減少されたプラスチックボトルを提供することができる。
【００２４】
更に、中間層は、胴部における厚みに対する肩部における厚みの比の値が０．３０以上、１．００以下、より好ましくは０．４０以上、０．９０以下である構成によれば、中間層の機能が確保されていながら、中間層の成形材料の量がより減少されたプラスチックボトルを提供することができる。
【００２５】
更に、中間層は、酸素を遮断する材料によって構成された酸素バリア層である構成によれば、酸素の透過を遮断する機能が確保されていながら、中間層の成形材料の量が減少されたプラスチックボトルを提供することができる。
【００２６】
更に、中間層は多層で構成され、酸素バリア層を複数含む構成によれば、酸素の透過を遮断する機能が充分に確保されていながら、中間層の成形材料の量が減少されたプラスチックボトルを提供することができる。
【００２７】
更に、中間層は、肩部を突き抜けて口部に至る構成によれば、プラスチックボトルの強度を充分にしながら中間層の機能を確保することができる。
【００２８】
更に、口部の有するサポートリングから底部までについて、成形前に対する縦延伸倍率が１．８倍以上、４．０倍以下、横延伸倍率が１．５倍以上、６．０倍以下である構成によれば、プラスチックボトルの強度や、剛性、耐熱性等を上げながら中間層の機能を確保することができる。
【００２９】
更に、胴部の肉厚に対する胴部における中間層の厚みの比の値が、肩部の肉厚に対する肩部における中間層の厚みの比の値より大である構成によれば、中間層の機能が確保されていながら、中間層の成形材料の量がより減少されたプラスチックボトルを提供することができる。
【００３０】
更に、本発明は、口部、首部、胴中部、及び底部を軸方向に順次有し、少なくとも、首部、及び胴中部が多層に構成されて、外層と内層との間に中間層を有するプリフォームにおいて、中間層は、胴中部における厚みが首部における厚みより大であるので、中間層の機能が確保されていながら、中間層の成形材料の量が減少されたプラスチックボトルのプリフォームを提供することができる。
【００３１】
更に、中間層は、胴中部における厚みに対する首部における厚みの比の値が０．１５以上、０．７５以下、より好ましくは０．２０以上、０．６５以下、特に好ましくは０．２０以上、０．４５以下である構成によれば、中間層の機能が確保されていながら、中間層の成形材料の量がより減少されたプラスチックボトルのプリフォームを提供することができる。
【００３２】
更に、中間層は、酸素を遮断する材料によって構成された酸素バリア層である構成によれば、酸素の透過を遮断する機能が確保されていながら、中間層の成形材料の量が減少されたプラスチックボトルのプリフォームを提供することができる。
【００３３】
更に、中間層は多層で構成され、酸素バリア層を複数含む構成によれば、酸素の透過を遮断する機能が確保されていながら、中間層の成形材料の量がより減少されたプラスチックボトルのプリフォームを提供することができる。
【００３４】
更に、中間層は、首部を突き抜けて口部に至る構成によれば、プリフォームの強度を充分にしながら中間層の機能を確保することができる。
【００３５】
胴中部の肉厚に対する胴中部における中間層の厚みの比の値が、首部の肉厚に対する首部における中間層の厚みの比の値より大である構成によれば、中間層の機能が確保されていながら、中間層の成形材料の量がより減少されたプラスチックボトルのプリフォームを提供することができる。
【００３６】
更に、本発明は、口部、首部、胴中部、及び底部を軸方向に順次有し、少なくとも、首部、及び胴中部が多層に構成されて、外層と内層との間に中間層を有するプリフォームの製造方法において、胴中部における厚みが首部における厚みより大となるように中間層を成形するので、中間層の機能が確保されていながら、中間層の成形材料の量が減少されたプリフォームの製造方法を提供することができる。
【００３７】
更に、ホットランナーノズルが、第１の注入口から延びる直線状流路と、直線状流路から分岐した後に第１の合流点で合流する第１の円筒状流路と、第２の注入口から直線状流路と第１の円筒状流路との間に延びて第１の合流点よりも上流の第２の合流点で直線状流路と合流する第２の円筒状流路と、第２の合流点における直線状流路を通過する第１の材料と第２の円筒状流路を通過する第２の材料との射出圧の差に応じて第２の円筒状流路を開放する開閉弁とを有し、プリフォームに対応するキャビティ、及びプリフォームの底部に対応する位置にゲートを有する金型と、ゲートに連通するホットランナーノズルとを備える装置によるプリフォームの製造方法において、第１の材料を射出する工程と、第１の材料より高い射出率で第２の材料を射出する工程と、第２の材料より高い射出率で第１の材料を射出する工程とを有し、第１の材料より高い射出率で第２の材料を射出する工程において、第２の材料の射出率を漸増する工程を含む構成によれば、中間層の機能が確保されていながら、中間層の成形材料の量がより減少されたプリフォームの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施形態に係るプリフォームの一例が示された断面図である。
【図２】プリフォームの製造装置の一例として、射出成形装置のホットランナーノズルの概略が示された断面図である。
【図３】共射出される各成形材料の射出率と時間との関係が模式的に示されたグラフである。
【図４】ホットランナーノズルからキャビティへと各成形材料が流動する状態（ステップＳ１）の概略が示された断面図である。
【図５】ホットランナーノズルからキャビティへと各成形材料が流動する状態（ステップＳ３）の概略が示された断面図である。
【図６】ホットランナーノズルからキャビティへと各成形材料が流動する状態（ステップＳ４）の概略が示された断面図である。
【図７】ホットランナーノズルからキャビティへと各成形材料が流動する状態（ステップＳ７）の概略が示された断面図である。
【図８】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９】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１０】本実施形態に係るプリフォームから形成されたＰＥＴボトルが示された正面図である。
【図１１】ＰＥＴボトルの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
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、本実施形態に係るＰＥＴ（PolyEthylene Terephthalate：ポリエチレンテレフタレート）ボトル成形用のプリフォーム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の一例が示された断面図である。プリフォーム１は、有底筒状であって、口部１０、首部１５、胴中部１６、及び底部１７を軸方向に順次有する。プリフォーム１が延伸されることによってボトル状に成形される。図１には、口部１０から底部１７までが軸方向と平行にプリフォーム１の中心で切断された面が示されている。
【００４０】
なお、以下では、説明の便宜上、図１の状態のプリフォーム１において底部１７に対する口部１０の方向を上とする。
【００４１】
口部１０は、軸方向の上端に、円形に開放された開口部１１を有している。そして、口部１０は、その外周面に、おねじ１２と、カブラ１３と、サポートリング１４とを有している。図示せぬ蓋を取り付けるためのおねじ１２は口部１０の外周面から、プリフォーム１の径方向の外側に向かってらせん状に突出している。カブラ１３は、おねじ１２の下方で、径方向外側に向かって周回状に突出している。サポートリング１４は、カブラ１３の下方で周回状に、カブラ１３よりも径方向外側まで突出している。
【００４２】
一般的に、サポートリング１４から軸方向の上側の箇所ではプリフォーム１からボトル状に成形される際にその形状が変化しない。一方で、サポートリング１４よりも下側の最大１０ ｍｍの範囲でもボトル状に成形される際にほとんど延伸されない。したがってここでは、プリフォーム１からボトル状に成形される際にその形状がほとんど変化しない範囲を口部１０と定義することとする。そして、口部１０は、図１に例示されるように、サポートリング１４よりも軸方向下側の箇所の内径、及び外径が軸方向の上下において略同寸の略真円筒形状であっても良い。
【００４３】
このように、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。ここで、プリフォーム１の口部１０の内径や外径（ねじ谷径に相当）、ねじ山径といった各部の寸法に特に限定はない。しかしながら、飲料用ボトルで標準的に用いられている寸法とされることが、既存の蓋の汎用性や、飲料用ボトルの密封性を確保できる点で好ましい。このため、口部１０は例えば、ＰＣＯ１８１０規格や、ＰＣＯ１８８１規格に対応した寸法とされると良い。
【００４４】
首部１５から軸方向下側は、プリフォーム１からの成形の際にボトルの形状となるように膨らまされる部分である。首部１５の特に外径を軸方向の上下において略同寸に構成することもできる。しかしながら、図１に例示される首部１５は、軸方向下側に向かってその内径、及び外径がともに縮径して逆円錐台筒状に構成されている。これによって、首部１５よりも軸方向下側の断面積が小さくなり、プリフォーム１、及び成形されるボトルを軽量化することができる。一方で、首部１５は、軸方向下側に向かって肉厚が増すように構成されている。これによって、首部１５や、これに連なる胴中部１６がボトル状とされる際に適切に延伸されて成形性を良好にすることができる。すなわち、首部１５がこのように構成されることによって、プリフォーム１からブロー成形機で軽量化ボトルが成形される際のブロー成形性を良好にすることができる。
【００４５】
胴中部１６は、内径、及び外径が、軸方向の上下において略同寸の略真円筒形状に構成されている。ただし、胴中部１６には、プリフォーム１の作製の際に用いられる型からの取り出し、すなわち離型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い。更に、胴中部１６の内径、及び外径が軸方向の上下でわずかに変化していても良い。更に、軸方向の上下において、首部１５、及び胴中部１６の特に外径を略同寸に構成することもできる。
【００４６】
底部１７は、外方に湾曲した略半球状に構成されている。底部１７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。
【００４７】
なお、首部１５、及び胴中部１６の外径は、１２ ｍｍ以上、３０ ｍｍ以下であることが既存の装置を用いることができる点で好ましい。更に、サポートリング１４の下面から底部１７の下端までの長さが３５ ｍｍ以上、１０５ ｍｍ以下であることが、既存の装置、特にブロー成形機を用いることができる点で好ましい。
【００４８】
プリフォーム１は、首部１５、及び胴中部１６が多層に構成されて、外層１８ａと内層１９ａとの間に中間層２０ａを有する。図１に例示されるプリフォーム１はカブラ１３の下から、胴中部１６の下端まで中間層２０ａを有している。一方で、口部１０、及び底部１７の大部分は、プリフォーム１がボトル状とされた際には他の部位と比べて厚肉に形成され、中間層２０ａの機能の必要性がそれほど高くない。したがって、図１に例示されるプリフォーム１のこれらの箇所は中間層２０ａを有していない。
【００４９】
プリフォーム１は、中間層２０ａと、外層１８ａ、及び内層１９ａのそれぞれとの間に接着層や接着剤を有していない。このため、プリフォーム１は使用後に、再資源化が妨げられることがない。一方で、各層の間が固く接着されているわけではないので外力によって層間剥離が起きてしまう可能性がある。しかしながら、中間層２０ａが口部１０の端まで延びずに構成されていることによって破壊の起点になりやすい各層の界面の端が露出せず層間剥離が生じにくくされている。
【００５０】
プリフォーム１は、図１に例示されるように、中間層２０ａが、首部１５を突き抜けて口部１０に至るように構成されていることが好ましい。このとき、中間層２０ａの端が少なくとも、サポートリング１４よりも軸方向の上側の箇所であると良い。そして、中間層２０ａが、サポートリング１４を軸方向に貫いて構成されていることによって、サポートリング１４の下側の部分が把持されてプリフォーム１が搬送される際の強度を確保することができる。
【００５１】
中間層２０ａは、胴中部１６における厚みが首部１５における厚みより大である。プリフォーム１は、ボトル状とされる際に首部１５よりも、胴中部１６の方が大きく延伸される。したがって、プリフォーム１は、胴中部１６の中間層２０ａが延伸後に薄くなりすぎて機能が低下することがないような厚みで構成される。このため、プリフォーム１は、胴中部１６の中間層２０ａの延伸後が首部１５のそれよりも薄くならないようにボトル状とされる際の延伸倍率が考慮されて首部１５が薄く、胴中部１６が厚く構成される。プリフォーム１がこのように構成されることによって、中間層２０ａの延伸後においてもその機能を確保しつつ、中間層２０ａの成形材料の量を減少することができる。
【００５２】
ここで、例えば、首部１５の軸方向の中心における中間層２０ａの厚みｔ１、及び胴中部１６の軸方向の中心における中間層２０ａの厚みｔ２を定義する。首部１５の軸方向の中心は延伸されない箇所の影響を受けにくく、そして、胴中部１６の軸方向の中心は延伸倍率が最大の箇所に程近い。
【００５３】
中間層２０ａの厚みｔ１や厚みｔ２は小さすぎると、中間層２０ａの有する機能を発揮しなくなってしまう。一方で、中間層２０ａの厚みｔ１や厚みｔ２は大きすぎると、費用対効果が低くなり、更に、プリフォーム１に用いられる成形材料の組み合わせによっては強度を確保することができなくなってしまう。更に、首部１５に比べて胴中部１６は延伸されやすく胴中部１６の中間層２０ａの延伸後はより薄くなりやすい。したがって、厚みｔ１は、０．０５ ｍｍ以上、０．８ ｍｍ以下であることが好ましく、厚みｔ２は、０．１２ ｍｍ以上、１．０ ｍｍ以下であることが好ましい。
【００５４】
胴中部１６における厚みｔ２に対する首部１５における厚みｔ１の比の値ｔ１／ｔ２が大きすぎると上述された本実施形態に係る効果は発揮されなくなってしまう。一方で、比の値ｔ１／ｔ２が小さすぎると、首部１５の中間層２０ａが延伸後に薄くなりすぎて機能が低下したり、胴中部１６の中間層２０ａに用いられる成形材料の量が増大したり、成形材料の種類によってはプリフォーム１が延伸されにくくなってしまう。したがって、中間層２０ａは、比の値ｔ１／ｔ２が０．１５以上、０．７５以下であることが好ましく、０．２０以上、０．６５以下であることがより好ましく、０．２０以上、０．４５以下であることが特に好ましい。プリフォーム１は、この比の値ｔ１／ｔ２の範囲が、首部１５の全体、及び胴中部１６の全体に亘って成立するように構成されていても良い。
【００５５】
更に、胴中部１６の軸方向の下端付近における中間層２０ａの厚みｔ３を定義する。プリフォーム１は、ボトル状とされる際に、胴中部１６の軸方向の下端よりも軸方向の中心の方が大きく延伸される。更に、胴中部１６の軸方向の下端では、プリフォーム１がボトル状とされた際に中間層２０ａの機能の必要性がそれほど高くない。そして、プリフォーム１がボトル状とされた際の中間層２０ａの厚さにむらがあると層間剥離が生じやすくなってしまう。したがって、厚みｔ３は、厚みｔ２よりも小さくて良く、厚みｔ１とは同等であっても良い。
【００５６】
なお、プリフォーム１の全体の肉厚は、首部１５で３．５ ｍｍ以上、７．５ ｍｍ以下、胴中部１６で６．０ ｍｍ以上、８．０ ｍｍ以下であることがボトルの軽量性、及び成形性の点で好ましい。
【００５７】
ここで、例えば、厚みｔ１、及び厚みｔ２と同様に、首部１５の軸方向の中心におけるプリフォーム１の全体の肉厚Ｔ１、及び胴中部１６の軸方向の中心におけるプリフォーム１の全体の肉厚Ｔ２を定義する。このとき、延伸の度合いが考慮され、胴中部１６の肉厚Ｔ２に対する胴中部１６における中間層２０ａの厚みｔ２の比の値ｔ２／Ｔ２が、首部１５の肉厚Ｔ１に対する首部１５における中間層２０ａの厚みｔ１の比の値ｔ１／Ｔ１より大であることが好ましい。すなわち、プリフォーム１は、ｔ２／Ｔ２＞ｔ１／Ｔ１で構成されることが、中間層２０ａの延伸後においてもその機能を充分に確保しつつ、中間層２０ａの成形材料の量をより減少することができる点で好ましい。
【００５８】
中間層２０ａには、各種機能を発揮する材料を選択することができる。例えば、中間層２０ａには、紫外線等の光の遮断性や、水蒸気等のガスバリア性を付与する材料を用いることができる。ここでの中間層２０ａは、酸素を遮断する材料によって構成された酸素バリア層であると良い。本実施形態に係るプリフォーム１から成形されるボトルの材料の一例であるポリエチレンテレフタレートでは酸素透過性が零ではない。したがって、酸素がボトルを透過してボトル内に入ると中身を褐変させる等して劣化させてしまう。酸素透過性は、市場規模が拡大傾向にある加温販売用ボトルのような高温になると一段と増大して中身の劣化がより進みやすい。ここに、中間層２０ａとして酸素バリア層が用いられることで酸素の透過が遮断され、中身の劣化が防がれて保存性が向上される。
【００５９】
例示されたプリフォーム１の外層１８ａ、及び内層１９ａ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熱可塑性樹脂を用いることができる。しかしながら、外層１８ａ、及び内層１９ａは、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリアリ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のＰＥＴ層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。
【００６０】
プリフォーム１の外層１８ａ、及び内層１９ａ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は、エステル反復部分の大部分、一般に７０ ｍｏｌ％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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
一方で、例示された酸素バリア性に優れるプリフォーム１の中間層２０ａの材料としては、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）等のブロー成形が可能な種々の熱可塑性樹脂を用いることができる。しかしながら、プリフォーム１の中間層２０ａは、無延伸ポリアミド（ＣＮＹ）、２軸延伸ポリアミド（ＯＮＹ）、特に、ポリ（メタキシリレンアジパミド）（Ｈ−［ＮＨＣＨ２（Ｃ６Ｈ４）ＣＨ２ＮＨＣＯＣ４Ｈ８ＣＯ］ｎ−ＯＨ）が主原料とされることが好ましい。
【００６４】
上述された材料は、自身の有する酸素バリア性を利用して酸素透過量を低減させており、パッシブバリア材と称される。これに対し、酸素を積極的に吸収して酸素透過量を低減させる材料はアクティブバリア材と称される。中間層２０ａの材料にはアクティブバリア材が用いられても良い。中間層２０ａの材料にアクティブバリア材が用いられている場合にはボトルの中身の溶存酸素や、ヘッドスペースに含まれる酸素も効果的に吸収することができる。
【００６５】
アクティブバリア材には、上述されたポリ（メタキシリレンアジパミド）に、遷移金属系触媒を含む無機酸塩や有機酸塩の錯塩を含有するものを用いることができる。遷移金属系触媒は、酸素との反応性を高めるために必要とされる。遷移金属としては、マンガン、ニッケル、銅、ロジウム、ルテニウム等を用いることができるものの酸素吸収速度の高いコバルトを用いることが好ましい。遷移金属は、炭酸塩、亜硫酸塩、チオ硫酸塩、第三リン酸塩、第二リン酸塩、有機酸塩、ハロゲン化物等と組み合わせて用いられる。より具体的には、酢酸コバルト、２−エチルへキサン酸コバルト、ネオデカン酸コバルト、ステアリン酸コバルト等がポリ（メタキシリレンアジパミド）に添加されることが好ましい。
【００６６】
プリフォーム１の全体に対する中間層２０ａの量が多すぎるとプリフォーム１の使用後に再資源化が妨げられてしまう。一方で、プリフォーム１の全体に対する中間層２０ａの量は少なすぎると、射出成形性が低下してしまう。より詳細には、プリフォーム１の成形の際に中間層２０ａが充填されにくくなり、これを無理やり押し込むと変質や偏肉が生じて好ましくない。したがって、プリフォーム１の全体に占める中間層２０ａの割合は２ ｗｔ％以上、２０ ｗｔ％以下であることが好ましい。
【００６７】
なお、中間層２０ａは単層に限らず多層で構成されていても良く、例えば酸素バリア層を複数含んで構成されていても良い。例えば、プリフォーム１は、５層構造（ＰＥＴ層（外層１８ａ）／酸素バリア層／ＰＥＴ層／酸素バリア層／ＰＥＴ層（内層１９ａ））とされていても良い。中間層２０ａの層数が更に増やされていても良く、プリフォーム１を最大で、７層構造とすることもできる。中間層２０ａが多層で構成されることによって、中間層２０ａの機能をより高めたり、中間層２０ａに複数の機能を持たせたりすることができる。
【００６８】
本実施形態に係るプリフォーム１の製造方法では、胴中部１６における厚みｔ２が首部１５における厚みｔ１より大となるように中間層２０ａが成形される。このように製造されるプリフォーム１によれば、中間層２０ａの延伸後においてもその機能を確保しつつ、中間層２０ａの成形材料の量を減少することができる。
【００６９】
そこで、次に、プリフォーム１の製造方法の一例を詳細に説明する。図２は、プリフォーム１の製造装置の一例として、射出成形装置３０のホットランナーノズル３１の概略が示された断面図である。射出成形装置３０は、内部にスクリュを備える図示せぬ加熱シリンダと、ホットランナーノズル３１と、金型３２とを備えている。射出成形装置３０は、成形材料が、加熱シリンダで、例えば２７０ ℃〜３００ ℃に加熱されることによって溶融可塑化され、スクリュによって、ホットランナーノズル３１を介して金型３２に送り出されるように構成されている。
【００７０】
ホットランナーノズル３１は軸方向に長い構成である。ホットランナーノズル３１は、直線状流路３３ａと、第１の円筒状流路３３ｂと、第２の円筒状流路３４と、開閉弁の一例であるチェック弁３５とを有している。各流路は、略軸方向に延びている。ホットランナーノズル３１は、第１の注入口３６と、第２の注入口３７と、射出口３８とを更に有している。
【００７１】
射出口３８は、ホットランナーノズル３１の一端の中心に形成されている。そして、射出口３８は金型３２と連通している。一方で、第１の注入口３６、及び第２の注入口３７はホットランナーノズル３１の他端寄りの側面にそれぞれ形成されている。そして、第１の注入口３６、及び第２の注入口３７のそれぞれは別々の加熱シリンダと接続されている。すなわち、ホットランナーノズル３１は、第１の注入口３６、及び第２の注入口３７からそれぞれ第１の成形材料、及び第２の成形材料を注入することができるように構成されている。成形材料は、第１の注入口３６、及び第２の注入口３７から射出口３８に向かって流れる。このため、図１において下側に示されているホットランナーノズル３１の他端が成形材料の上流側となる。
【００７２】
直線状流路３３ａは、第１の注入口３６から径方向に延びる流路と連通し、ホットランナーノズル３１の中央部を射出口３８まで直線状に延びている。第１の円筒状流路３３ｂは、直線状流路３３ａから分岐した後に、直線状流路３３ａの径方向外方を通り、射出口３８に近い第１の合流点３９ａで直線状流路３３ａと合流している。第２の円筒状流路３４は、第２の注入口３７から径方向に延びる流路と連通し、直線状流路３３ａと、第１の円筒状流路３３ｂとの間に延びて第１の合流点３９ａよりも上流の第２の合流点３９ｂで直線状流路３３ａと合流している。
【００７３】
ホットランナーノズル３１は、第２の合流点３９ｂに、第２の円筒状流路３４を閉鎖するチェック弁３５を有している。チェック弁３５は、第２の合流点３９ｂにおける直線状流路３３ａを通過する第１の成形材料と第２の円筒状流路３４を通過する第２の成形材料との射出圧の差に応じて軸方向に動くように構成されている。そして、チェック弁３５は、第２の成形材料の射出圧が高い場合には第２の円筒状流路３４を開放するように構成されている。このような作用を果たすのであればチェック弁３５は、他の構成であっても構わない。
【００７４】
複数に分割されて構成される金型３２は、プリフォーム１に対応する形状の空隙であるキャビティ３２ａ、及びプリフォーム１の底部１７に対応する位置にゲート３２ｂを有している。キャビティ３２ａは、ゲート３２ｂを介して、ホットランナーノズル３１の射出口３８に連通している。金型３２には、金型３２を加熱する図示せぬヒータと、金型３２を冷却する図示せぬ冷却機とが設けられている。金型３２は、ヒータによって加熱されたキャビティ３２ａに溶融した成形材料が注入、及び加圧された後に冷却機によって冷却され、プリフォーム１が成形されるように構成されている。
【００７５】
図３は、共射出される各成形材料の射出率と時間との関係が模式的に示されたグラフである。射出率は、単位時間［ｓ］当たりに射出される各成形材料の質量［ｇ］で示されている。図３において、第１の成形材料は実線で示され、第２の成形材料は破線で示されている。そして、ここでは、第１の成形材料には、ポリエチレンテレフタレート（以下では、ＰＥＴ樹脂ａと称す）が注入され、第２の成形材料には、ポリ（メタキシリレンアジパミド）（以下では、酸素バリア性樹脂ｂと称す）が注入される例が示されている。
【００７６】
まず、ＰＥＴ樹脂ａが射出される（ステップＳ１）。図４は、ホットランナーノズル３１からキャビティ３２ａへと各成形材料が流動する状態（ステップＳ１）の概略が示された断面図である。ＰＥＴ樹脂ａは、第１の注入口３６（図２参照）から、直線状流路３３ａ（ＰＥＴ樹脂ａ１）、及び第１の円筒状流路３３ｂ（ＰＥＴ樹脂ａ２）のいずれかを経由して第１の合流点３９ａで合流し、その後、射出口３８、ゲート３２ｂの順に流動してキャビティ３２ａに充填される。図４に例示されるように、直線状流路３３ａ（ＰＥＴ樹脂ａ１）、及び第１の円筒状流路３３ｂ（ＰＥＴ樹脂ａ２）のそれぞれを経由したＰＥＴ樹脂ａの流れがＰＥＴ樹脂層Ａ１、及びＰＥＴ樹脂層Ａ２を構成し、ＰＥＴ樹脂層Ａとしてキャビティ３２ａに充填されている。
【００７７】
この段階では、酸素バリア性樹脂ｂは射出されておらず、ＰＥＴ樹脂ａ１の射出圧を受けるチェック弁３５によって第２の円筒状流路３４は閉鎖されている。
【００７８】
次に、ＰＥＴ樹脂ａが、予め定められた射出率まで下げられて射出される（ステップＳ２）。この下げられた射出率は、次の段階において射出される酸素バリア性樹脂ｂの射出率との兼ね合いで決まる。ここで、ステップＳ１においても、この予め下げられた射出率でＰＥＴ樹脂ａが射出された場合に口部１０の寸法不良やヒケ等の賦形不良が生じないのであれば、ステップＳ２が省略されても良い。
【００７９】
次に、ＰＥＴ樹脂ａより高い射出率で酸素バリア性樹脂ｂが射出される（ステップＳ３）。図５は、ホットランナーノズル３１からキャビティ３２ａへと各成形材料が流動する状態（ステップＳ３）の概略が示された断面図である。酸素バリア性樹脂ｂが射出される圧力によってチェック弁３５が動き、第２の円筒状流路３４は開放される。そして、図５に例示されるように、直線状流路３３ａを経由したＰＥＴ樹脂層Ａ１と、第１の円筒状流路３３ｂを経由したＰＥＴ樹脂層Ａ２との間に酸素バリア性樹脂層Ｂが形成されている。酸素バリア性樹脂層Ｂは、成形型に接触せずに流動して温度の低下が少なく粘度が高まらないのでＰＥＴ樹脂層Ａ１、及びＡ２よりも高い速度で流動している。
【００８０】
次に、酸素バリア性樹脂ｂの射出率が漸増するように射出される（ステップＳ４）。図６は、ホットランナーノズル３１からキャビティ３２ａへと各成形材料が流動する状態（ステップＳ４）の概略が示された断面図である。図６に例示されるように、酸素バリア性樹脂ｂの射出率が漸増することによって酸素バリア性樹脂層Ｂが徐々に厚くなるように射出される。このような工程を経ることによって、プリフォーム１の中間層２０ａは、胴中部１６における厚みｔ２が首部１５における厚みｔ１より大となるように成形することができる（図１参照）。
【００８１】
次に、高い射出率を維持したままで酸素バリア性樹脂ｂが射出される（ステップＳ５）。酸素バリア性樹脂ｂの射出率が高く維持されていることによって酸素バリア性樹脂層Ｂが厚いままで射出される。
【００８２】
次に、酸素バリア性樹脂ｂの射出率が漸減して零となるまで射出されるとともにＰＥＴ樹脂ａの射出率が漸増するように射出される（ステップＳ６）。酸素バリア性樹脂ｂの射出率が漸減することによって酸素バリア性樹脂層Ｂが徐々に薄くなるように射出された後に途切れる。そして、酸素バリア性樹脂ｂの射出率が零となることによってチェック弁３５が動き、第２の円筒状流路３４が閉鎖される。
【００８３】
次に、ＰＥＴ樹脂ａが予め定められた射出率に維持されて射出される（ステップＳ７）。図７は、ホットランナーノズル３１からキャビティ３２ａへと各成形材料が流動する状態（ステップＳ７）の概略が示された断面図である。図７に例示されるように、酸素バリア性樹脂層ＢがＰＥＴ樹脂層Ａによって押し込まれていく。
【００８４】
最後に、キャビティ３２ａの内部が充満されるまでＰＥＴ樹脂ａが射出される（ステップＳ８）。ＰＥＴ樹脂ａの射出率が漸減し、そして、キャビティ３２ａの内部が充満されるとＰＥＴ樹脂ａの射出率が零となり、その後は、ＰＥＴ樹脂ａが逆流しないように保圧が行われる。そして、キャビティ３２ａの内部で成形材料が冷却された後に、金型３２が開き、成形されたプリフォーム１が取り出される。
【００８５】
なお、各成形材料を射出する圧力や、射出率はそれぞれの粘度の差等に応じて適宜設計される。
【００８６】
以上のように、本実施形態に係るプリフォーム１の製造方法は、胴中部１６における厚みｔ２が首部１５における厚みｔ１より大となるように中間層２０ａを成形する手順を含んで構成される。
【００８７】
例えば、プリフォーム１の製造装置は、ホットランナーノズル３１が、第１の注入口３６から延びる直線状流路３３ａと、直線状流路３３ａから分岐した後に第１の合流点３９ａで合流する第１の円筒状流路３３ｂと、第２の注入口３７から直線状流路３３ａと第１の円筒状流路３３ｂとの間に延びて第１の合流点３９ａよりも上流の第２の合流点３９ｂで直線状流路３３ａと合流する第２の円筒状流路３４と、第２の合流点３９ｂにおける直線状流路３３ａを通過する第１の材料と第２の円筒状流路３４を通過する第２の材料との射出圧の差に応じて第２の円筒状流路３４を開放するチェック弁３５とを有し、プリフォーム１に対応するキャビティ３２ａ、及びプリフォーム１の底部１７に対応する位置にゲート３２ｂを有する金型３２と、ゲート３２ｂに連通するホットランナーノズル３１とを備える。
【００８８】
そして、例えば、プリフォーム１の製造方法は、第１の材料を射出する工程（ステップＳ１）と、第１の材料より高い射出率で第２の材料を射出する工程（ステップＳ３〜ステップＳ５）と、第２の材料より高い射出率で第１の材料を射出する工程（ステップＳ７）とを有し、第１の材料より高い射出率で第２の材料を射出する工程（ステップＳ３〜ステップＳ５）において、第２の材料の射出率を漸増する工程（ステップＳ４）を含む。そして、この方法によれば、製造されたプリフォーム１の中間層２０ａの延伸後においてもその機能を確保しつつ、中間層２０ａの成形材料の量を減少することができる。
【００８９】
なお、製造方法は、胴中部１６における厚みｔ２が首部１５における厚みｔ１より大である中間層２０ａを有するプリフォーム１が形成されれば他の方法であっても構わない。例えば、ＰＥＴ樹脂ａ、酸素バリア性樹脂ｂ、ＰＥＴ樹脂ａの順に可塑化して押し出して酸素バリア性樹脂ｂがＵ字状に内包された溶融樹脂塊（ビレット）を生成し、これを圧縮成形することでプリフォーム１が製造される方法であっても良い。
【００９０】
成形されたプリフォーム１は、箱積み、いわゆるパレタイジングされて倉庫等でいったん保管されても良く、そのまま、引き続き、次の工程へと進められても良い。すなわち、プリフォーム１の成形と、ブロー成形とが別の場所や装置で行われる、いわゆるコールドパリソン方式（２ステージ方式）であっても良く、プリフォーム１の成形と、ブロー成形とが同じの場所や装置で行われる、いわゆるホットパリソン方式（１ステージ方式）であっても良い。更に、プリフォーム１の成形から内容物の充填等に至るまでの製造工程がインラインで連続的なものであっても良い。
【００９１】
次に、本実施形態に係るプリフォーム１からボトル状に成形する方法の一例を詳細に説明する。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。図８は、プリフォーム１の加熱装置４０の一例が示された断面図である。なお、図８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。
【００９２】
加熱装置４０は、搬送装置４１と、ヒータ４２とを備えている。搬送装置４１は、プリフォーム１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ている。ヒータ４２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８０ ℃〜１４０ ℃にプリフォーム１を加熱するように構成されている。更に、加熱装置４０は、ヒータ４２からの熱をプリフォーム１に反射させるための反射板４３や、ヒータ４２からの熱を加熱装置４０の外方へ逃がさないようにするための遮蔽部材４４等を備えていても良い。なお、図８の加熱装置４０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。
【００９３】
ここで、図８に例示の首部１５は、口部１０の側から胴中部１６の側に向かって縮径している。このような縮径している部分は、ヒータ４２との位置関係がより遠くなるので、縮径していない部分より温まりにくく、ブロー成形によって延伸されにくい。一方で、首部１５は、口部１０の側から胴中部１６の側に向かって肉厚が増している。厚肉の部分は、プリフォーム１の熱容量がより大きくなるため、ヒータ４２によってより温まりにくくなる半面で、いったん温まると冷めにくくなる。したがって、首部１５の内で、胴中部１６の側はブロー成形によって延伸されやすい。このように、図８に例示のプリフォーム１は、延伸の度合いがその位置によって大きく変化する首部１５において、軽量化されて薄肉に形成されている樹脂がより効率的に延伸される設計となっている。
【００９４】
加熱されたプリフォーム１は次に、ブロー成形機によって、プラスチックボトル例えばＰＥＴボトル２に成形される。図９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。ブロー成形機の一例としての二軸延伸ブロー成形装置５０は、金型５１と、延伸ロッド５２と、図示せぬ高圧エア供給装置と、これらを制御する図示せぬ制御装置とを備えている。なお、図９には、下向きのブロー成形方法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。
【００９５】
ここで、ＰＥＴボトル２は、口部１０と、肩部６０と、胴部７０と、底部８０とを有する。ブロー成形の前後においておおよそ、プリフォーム１の首部１５がＰＥＴボトル２の肩部６０に対応し、プリフォーム１の胴中部１６がＰＥＴボトル２の胴部７０に対応する。
【００９６】
金型５１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７０に対応して半割りで構成される胴金型５１ａと、底部８０に対応した底金型５１ｂとを有する。金型５１の表面の温度は、ＰＥＴボトル２の用途、特に耐熱性に応じて例えば３０ ℃〜１３０ ℃に制御されるように構成されている。
【００９７】
延伸ロッド５２は金型５１内を伸縮自在に構成される。そして、延伸ロッド５２は、金型５１に口部１０の取り付けられたプリフォーム１の首部１５、及び胴中部１６を縦（軸）方向に延伸するように構成される。高圧エア供給装置からは、温度調節された高圧エアｈが吹き出されるように構成される。高圧エアｈは、金型５１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５２から吹き出されても良く、延伸ロッド５２とは別の部材から吹き出されても構わない。高圧エアｈは、プリフォーム１の首部１５、及び胴中部１６を横（径）方向に延伸するとともに、延伸の後に、首部１５、及び胴中部１６の表面温度を下げるように構成される。
【００９８】
加熱されたプリフォーム１は、二軸延伸ブロー成形装置５０の金型５１に装着される。その後には、金型５１に装着されたプリフォーム１の首部１５、及び胴中部１６が延伸ロッド５２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倍以上、４．０倍以下であることが好ましい。
【００９９】
ここで、縦延伸倍率とは、プリフォーム１のサポートリング１４の下面から底部１７の下端までの長さＨ１に対するＰＥＴボトル２のサポートリング１４の下面から底部８０の下端までの長さＨ２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の強度や、剛性、耐熱性等が上がる。縦延伸倍率が１．８未満の場合にはＰＥＴボトル２（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４．１以上の場合にはＰＥＴボトル２が成形しにくくなる。
【０１００】
更に、縦方向に延伸されたプリフォーム１の胴中部１６が高圧エアｈによって横方向に、金型５１に当たるまで延伸される。この際のプリフォーム１からＰＥＴボトル２への横延伸倍率は１．５倍以上、６．０倍以下であることが好ましい。
【０１０１】
ここで、横延伸倍率とは、プリフォーム１の胴中部１６における胴径Ｄ１に対するＰＥＴボトル２の胴部７０における胴径Ｄ２の比（Ｄ２／Ｄ１）である。なお、胴部７０の対向するそれぞれの壁面における肉厚の中心間の距離が胴部７０の胴径Ｄ２とされる。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の強度や、剛性、耐熱性等が上がる。横延伸倍率が１．５未満の場合にはＰＥＴボトル２（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６．１以上の場合にはＰＥＴボトル２が成形しにくくなる。
【０１０２】
このように、二軸延伸ブロー成形装置５０による成形が、縦方向の延伸倍率が１．８倍以上、４．０倍以下、横方向の延伸倍率が１．５倍以上、６．０倍以下の二軸延伸ブロー成形である構成によれば、プリフォーム１からより良好なブロー成形性で軽量化されたＰＥＴボトル２を成形することができる。
【０１０３】
以上のように、本実施形態に係るＰＥＴボトル２はプリフォーム１が、二軸延伸ブロー成形装置５０でボトル状に成形される。そして、二軸延伸ブロー成形装置５０が用いられることによって効果的に、本実施形態に係るプリフォーム１から良好なブロー成形性で軽量化されたＰＥＴボトル２を成形することができる。
【０１０４】
なお、本実施形態においては、成形されるＰＥＴボトル２の用途が限定されない。したがって、ＰＥＴボトル２は、耐圧性や耐熱性等を有するように成形されても良い。
【０１０５】
次に、本実施形態に係るプリフォーム１から形成されるＰＥＴボトル２の構成を詳細に説明する。図１０は、本実施形態に係るプリフォーム１から形成されたＰＥＴボトル２が示された正面図である。図１０に例示されたＰＥＴボトル２は軸方向とは垂直方向の断面視が略円形の丸ボトルである。上述されたように、ＰＥＴボトル２は、口部１０と、肩部６０と、胴部７０と、底部８０とを有する。そして、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。
【０１０６】
口部１０は、中身の充填口、及び注出口となり、口部１０に、図示せぬ蓋が取り付けられることによってＰＥＴボトル２が密閉される。口部１０は、高温での中身の充填に必要な耐熱性を有するようにいわゆる結晶化装置での加熱によって白く着色されるまで結晶化されていても良い。結晶化は、ＰＥＴボトル２の成形前に行われても良く、ＰＥＴボトル２の成形後に行われても良い。
【０１０７】
肩部６０はその上側が、サポートリング１４の下方で口部１０に連なり、一方で、その下側が、胴部７０に連なる。肩部６０は、上方から下方に向かって拡径する略円錐台の形状を有する。
【０１０８】
胴部７０は、円筒の形状を有している。胴部７０は、圧力吸収パネルや、横溝、縦溝を有していても良い。
【０１０９】
底部８０はその上側が、胴部７０の下側に連なる。図１０に例示された底部８０はいわゆるペタロイド形状である。底部８０は、凹部８１や、脚部８２、谷部８３等を有している。底部８０の径方向中央に位置する凹部８１は、ＰＥＴボトル２の内側（軸方向上側）に向かって突出するように構成されている。脚部８２は、凹部８１から径方向外側に放射状に、軸方向の下側に向かって延びている。脚部８２は、ＰＥＴボトル２の接地面となる。隣り合う脚部８２の間には谷部８３が形成されている。谷部８３は、凹部８１から、径方向外側、かつ軸方向の上側に向かって延びている。底部８０の構成は、図１０の例示に限らず、内容物に対応した形状、例えば放射状にリブが設けられた形状であっても良い。
【０１１０】
図１１は、ＰＥＴボトル２の断面図である。更に、図１１では、肩部６０の領域Ａ、及び胴部７０の領域Ｂが拡大されて示されている。ＰＥＴボトル２は、肩部６０、及び胴部７０が多層に構成されて、外層１８と内層１９との間に中間層２０を有する。ＰＥＴボトル２は、プリフォーム１と同様に、中間層２０が、肩部６０を突き抜けて口部１０に至るように構成されていることが好ましい。このとき、中間層２０の端が少なくとも、サポートリング１４よりも軸方向の上側の箇所であると良い。そして、中間層２０が、サポートリング１４を軸方向に貫いて構成されていることによって、サポートリング１４の下側の部分が把持されてＰＥＴボトル２が搬送される際の強度を充分に確保することができる。
【０１１１】
中間層２０は、胴部７０における厚みが肩部６０における厚み以上である。胴部７０は、ＰＥＴボトル２の中でも表面積が広い箇所であり、かつその肉厚が薄いため、中間層２０の機能の必要性が高い。ＰＥＴボトル２は、胴部７０においてプリフォーム１からの延伸後にも、薄くなりすぎて機能が低下することがないような中間層２０の厚みで構成される。このため、中間層２０は、胴部７０における厚みが肩部６０における厚み以上で構成される。ＰＥＴボトル２がこのように構成されることによって、中間層２０の機能を確保しつつ、中間層２０の成形材料の量を減少することができる。
【０１１２】
ここで、例えば、肩部６０の軸方向の中心における中間層２０の厚みｔ４、及び胴部７０の軸方向の中心における中間層２０の厚みｔ５を定義する。肩部６０の軸方向の中心は延伸されない箇所の影響を受けにくく、そして、胴部７０の軸方向の中心は延伸倍率が最大の箇所に程近い。
【０１１３】
中間層２０の厚みｔ４や厚みｔ５は小さすぎると、中間層２０の有する機能を発揮しなくなってしまう。一方で、中間層２０の厚みｔ４や厚みｔ５は大きすぎると、費用対効果が低くなり、更に、ＰＥＴボトル２に用いられている成形材料の組み合わせによっては強度を確保することができなくなってしまう。したがって、厚みｔ４は、０．００２ ｍｍ以上、０．０５ ｍｍ以下であることが好ましく、厚みｔ５は、０．００５ ｍｍ以上、０．０８ ｍｍ以下であることが好ましい。
【０１１４】
胴部７０における厚みｔ５に対する肩部６０における厚みｔ４の比の値ｔ４／ｔ５が大きすぎると上述された本実施形態に係る効果は発揮されなくなってしまう。一方で、比の値ｔ４／ｔ５が小さすぎると、層間剥離が生じやすくなったり、成形材料の種類によってはＰＥＴボトル２の強度が低下してしまう。したがって、中間層２０は、比の値ｔ４／ｔ５が０．３０以上、１．００以下であることが好ましく、０．４０以上、０．９０以下であることがより好ましい。ＰＥＴボトル２は、この比の値ｔ４／ｔ５の範囲が、肩部６０の全体、及び胴部７０の全体に亘って成立するように構成されていても良い。
【０１１５】
一方で、中間層２０は、層間剥離を防ぐ観点において、肩部６０における厚みｔ４と、胴部７０における厚みｔ５とが略等しく構成されることが特に好ましい。すなわち、中間層２０は、比の値ｔ４／ｔ５が１．００に近い構成とされることによって層間剥離を防ぐことができる。
【０１１６】
なお、胴部７０の成形後の肉厚は、０．０７ ｍｍ以上、０．３５ ｍｍ以下であることが好ましい。胴部７０の肉厚がこの範囲であれば、プリフォーム１からより良好なブロー成形性で軽量化されたＰＥＴボトル２を成形することができる。
【０１１７】
ここで、例えば、厚みｔ４、及び厚みｔ５と同様に、肩部６０の軸方向の中心におけるＰＥＴボトル２の全体の肉厚Ｔ４、及び胴部７０の軸方向の中心におけるＰＥＴボトル２の全体の肉厚Ｔ５を定義する。このとき、延伸の度合いが考慮され、胴部７０の肉厚Ｔ５に対する胴部７０における中間層２０の厚みｔ５の比の値ｔ５／Ｔ５が、肩部６０の肉厚Ｔ４に対する肩部６０における中間層２０の厚みｔ４の比の値ｔ４／Ｔ４より大であることが好ましい。すなわち、ＰＥＴボトル２は、ｔ５／Ｔ５＞ｔ４／Ｔ４で構成されることが、中間層２０の機能を充分に確保しつつ、中間層２０の成形材料の量をより減少することができる点で好ましい。
【０１１８】
なお、中間層２０の種類や、材料、量、層構成等については上述されたプリフォーム１と同様である。
【０１１９】
ＰＥＴボトル２の特にサポートリング１４よりも下の形状は、図１０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るものであればどのような形状であっても良い。例えば、本実施形態においては、図１０に示された丸ボトルを好適に形成することができる。しかしながら、本実施形態において形成されるプラスチックボトルは丸ボトルには限定されず、角ボトルであっても良い。更に、胴部７０の幅が下方に向けて拡開する形状であっても良い。そして、胴部７０に形成される圧力吸収パネルや、横溝、縦溝の形状についても自由に設計することができる。
【０１２０】
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１００ ｍｌ以上、１０００ ｍｌ以下であっても良く、特に、容積が２００ ｍｌ以上、７００ ｍｌ以下であるＰＥＴボトル２に対して好適である。ＰＥＴボトル２の全高は１２０ ｍｍ以上、２６０ ｍｍ以下であっても良く、胴部７０の胴径Ｄ２は４０ ｍｍ以上、７５ ｍｍ以下であっても良い。
【０１２１】
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、２００ ｍｌの内容積に対しては１２ ｇ以上、１４ ｇ未満、５５０ ｍｌの内容積に対しては１３ ｇ以上、１５ ｇ未満であると良い。そして、特に、軽量性を有し、中間層２０の機能を確保しながらＰＥＴボトル２の強度を保つ観点から、ＰＥＴボトル２の内容積に対する質量の比の値が０．０１２５ ｇ／ｍｌ以上、０．０７００ ｇ／ｍｌ以下であることが好ましい。
【０１２２】
上述された材料が射出成形されたプリフォーム１がブロー成形されることによってプラスチックボトルを作製することができる。そして、材料として、ポリエチレンテレフタレートが用いられることによって、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が作製される。そして、ＰＥＴボトル２と、充填される液体とによって充填体が構成される。充填体は、ＰＥＴボトル２の口部１０から飲料や調味料等の液体が充填され、口部１０に装着される図示せぬ蓋によって密封されることによって製造される。
【０１２３】
なお、ＰＥＴボトル２への内容物の充填方法についても限定されない。したがって、ＰＥＴボトル２は、ホット充填に用いられても、アセプティック充填に用いられても良い。
【０１２４】
以上のように、ＰＥＴボトル２は、口部１０、肩部６０、胴部７０、及び底部８０を軸方向に順次有し、少なくとも、肩部６０、及び胴部７０が多層に構成されて、外層１８と内層１９との間に中間層２０を有し、中間層２０は、胴部７０における厚みｔ５が肩部６０における厚みｔ４以上である。このような構成によれば、中間層２０の機能を確保しつつ、中間層２０の成形材料の量を減少することができる。
【０１２５】
なお、本実施形態に係るＰＥＴボトル２では、中間層２０が、胴部７０における厚みｔ５が肩部６０における厚みｔ４以上であれば上述されたものとは異なる構成とされていても良い。
【実施例】
【０１２６】
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。
【０１２７】
＜材料、及び製造方法＞
［実施例１］
外層１８、及び内層１９にはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ樹脂ａ）が用いられ、中間層２０には、ポリアミド（酸素バリア性樹脂ｂ）が用いられ、全体で２２ ｇのプリフォーム１が図３等に示される方法によって作製された。プリフォーム１の全体に占める酸素バリア性樹脂ｂの割り合いは５ ｗｔ％とされた。図３に示されるステップＳ３からＳ５までのＰＥＴ樹脂ａの射出率は１．５ ｇ／ｓとされた。一方で、酸素バリア性樹脂ｂの射出率は、ステップＳ３で２．３ ｇ／ｓとされ、ステップＳ５で３．３ ｇ／ｓとされた。
【０１２８】
そして、プリフォーム１から、図１０等に示される満注容量が５３０ ｍｌのＰＥＴボトル２がブロー成形によって作製された。ＰＥＴボトル２には、５１０ ｍｌの水が充填された後に蓋が装着され、充填体が作製された。
【０１２９】
実施例１に係るプリフォーム１の酸素バリア層は、胴中部１６、例えばその軸方向の中心における厚みｔ２が首部１５、例えばその軸方向の中心における厚みｔ１より大である等といった本実施形態に係る特徴を有していた。更に、実施例１に係るＰＥＴボトル２の酸素バリア層は、胴部７０、例えばその軸方向の中心における厚みｔ５が肩部６０、例えばその軸方向の中心における厚みｔ４以上である等といった本実施形態に係る特徴を有していた。
【０１３０】
［比較例１］
比較例１では、ステップＳ４、及びステップＳ５が省略された。そして、ステップＳ３での酸素バリア性樹脂ｂの射出率は３．０ ｇ／ｓとされ、ステップＳ４、及びステップＳ５が省略された分だけステップＳ３の時間が延長された。こうして、比較例１では、厚みｔ１、及び厚みｔ２が略等しく形成されたこと以外は実施例１と同様であった。したがって、比較例１では、本実施形態に係る特徴を有していなかった。
【０１３１】
［比較例２］
比較例２では、ステップＳ３での酸素バリア性樹脂ｂの射出率は４．８ ｇ／ｓとされたこと以外は比較例１と同様であった。したがって、比較例２に係る充填体も、本実施形態に係る特徴を有していなかった。比較例２では、酸素バリア性樹脂ｂの割り合いは８ ｗｔ％であった。
【０１３２】
＜評価方法＞
（酸素バリア層の材料の使用量）
実施例１、並びに比較例１、及び比較例２の各ＰＥＴボトルに使用された酸素バリア層の材料の質量によって使用量の削減が達成できているか否かが判定された。使用量の削減の判定には、各ＰＥＴボトル（各プリフォーム）の全体に占める酸素バリア性樹脂ｂの割り合いが２０ ｗｔ％より大か、以下か、及び５ ｗｔ％より大か、以下かが閾値として設定された。表１には、各ＰＥＴボトルにおける酸素バリア層の材料使用量の削減率についての評価の結果が示され、◎：削減率が極めて高い、○：削減率が高い、×：削減率が低い、で表記されている。
【０１３３】
（酸素透過度）
実施例１、並びに比較例１、及び比較例２の各充填体を構成する各ＰＥＴボトルの酸素透過度が測定された。酸素透過度の測定は、温度が２３ ℃、湿度が５０ ％ＲＨの条件下で、酸素透過率測定装置（ＯＸ−ＴＲＡＮ、ＭＯＣＯＮ社）によって行われた。この測定は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２６−２に準拠した等圧法である。
【０１３４】
実施例１、並びに比較例１、及び比較例２の各ＰＥＴボトルが酸素透過率測定装置にアダプタを介して取り付けられ、各ＰＥＴボトルの酸素透過度が測定された。各ＰＥＴボトルの酸素透過度の単位は［ｃｃ／（ｄａｙ・０．２１ ａｔｍ）］であり、容器全体での酸素透過度が示されている。酸素透過度の判定には、０．０４５ ｃｃ／（ｄａｙ・０．２１ ａｔｍ）以上か、未満かが閾値として設定された。表１には、各ＰＥＴボトルにおける酸素透過度の評価の結果が示され、○：酸素バリア性あり、×：酸素バリア性不足、で表記されている。
【０１３５】
（層間剥離強度）
実施例１、並びに比較例１、及び比較例２の各充填体を構成する各ＰＥＴボトルの層間剥離強度が測定された。層間剥離強度の測定には、１ ｍｍ×１ ｍｍの押圧面を有し、１５０ ｍｍの長さを有する角柱が用いられた。各ＰＥＴボトルの水平方向から胴部７０が角柱で押され、層間剥離が生じた際の荷重（力）が層間剥離強度とされた。層間剥離強度の判定には、４０ Ｎ以上か、未満かが閾値として設定された。表１には、各充填体における層間剥離強度の評価の結果が示され、○：層間剥離強度あり、×：層間剥離強度不足、で表記されている。
【０１３６】
（総合評価）
上述された酸素バリア層の材料の使用量、酸素透過度、及び層間剥離強度に基づいて、実施例１、並びに比較例１、及び比較例２の各ＰＥＴボトル（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、◎：極めて良好、○：良好、×：適性なし、で表記されている。
【０１３７】
【表１】
2018122920.tif 000003
【０１３８】
上述された実施例から以下の点が導き出された。実施例１に係るＰＥＴボトル２（充填体）では、酸素バリア層の材料の使用量が削減されて構成されていながら、酸素バリア性を充分に有していた。
【０１３９】
一方で、比較例１では、酸素バリア層の材料の使用量が削減されたものの、酸素バリア性が不足していた。比較例２では、酸素バリア性を充分に有していたものの、酸素バリア層の材料の使用量が削減しきれていなかった。比較例２では、酸素バリア層の材料の使用量が多いにもかかわらず酸素バリア性は実施例１と大差がなく、酸素バリア層の材料が肩部６０に無駄に集中して充填されてしまっていたものと推測された。したがって、比較例２では、実施例１に係るＰＥＴボトル２と比べて、費用対効果が低く、更に、使用後の再資源化の効率も低いことが示された。
【０１４０】
比較例２の酸素透過度の結果でも推測されたように、実施例１と比べると、比較例１では、厚みｔ４と、厚みｔ５とで大きなむらがあり、これが、きっかけとなって層間剥離しやすくなったものと考えられた。一方で、実施例１に係るＰＥＴボトル２は層間剥離しにくい強度を有していた。これは、実施例１では、厚みｔ４と、厚みｔ５とが均一に近い状態であったためと考えられた。
【０１４１】
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、及びＰＥＴボトル２（充填体）では、酸素バリア層の材料の量が少なくても、酸素バリア性を充分に有し、酸素バリア層の厚みｔ４や、厚みｔ５にむらがないことによって層間剥離が生じにくいことが示された。したがって、本実施形態では、中間層２０の機能が確保されていながら、中間層２０の成形材料の量が減少されたＰＥＴボトル２、プリフォーム１、及びプリフォーム１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】
【０１４２】
本開示は、中身として液体が充填される種々のプラスチックボトル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。本開示のプラスチックボトルは、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や、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、その他のあらゆる中身の収容に有用である。特に、本開示のプラスチックボトルは、種々の機能、例えば、中身の品質低下を大幅に抑制する機能を付与することができるため、中身の品質を保証したり、中身を長期保存したりするような用途にも適している。
【符号の説明】
【０１４３】
１  プリフォーム
２  ＰＥＴボトル（プラスチックボトル）
１０  口部
１４  サポートリング
１５  首部
１６  胴中部
１７  底部
１８  ＰＥＴボトル２の外層
１８ａ  プリフォーム１の外層
１９  ＰＥＴボトル２の内層
１９ａ  プリフォーム１の内層
２０  ＰＥＴボトル２の中間層
２０ａ  プリフォーム１の中間層
３１  ホットランナーノズル
３２  金型
３２ａ  キャビティ
３２ｂ  ゲート
３３ａ  直線状流路
３３ｂ  第１の円筒状流路
３４  第２の円筒状流路
３５  チェック弁（開閉弁）
３６  第１の注入口
３７  第２の注入口
３９ａ  第１の合流点
３９ｂ  第２の合流点
６０  肩部
７０  胴部
８０  底部
Ｔ１  プリフォーム１の首部１５における肉厚
Ｔ２  プリフォーム１の胴中部１６における肉厚
Ｔ４  ＰＥＴボトル２の肩部６０における肉厚
Ｔ５  ＰＥＴボトル２の胴部７０における肉厚
ｔ１  プリフォーム１の首部１５における中間層２０ａの厚み
ｔ２  プリフォーム１の胴中部１６における中間層２０ａの厚み
ｔ４  ＰＥＴボトル２の肩部６０における中間層２０の厚み
ｔ５  ＰＥＴボトル２の胴部７０における中間層２０の厚み
【図１】
2018122920.tif 000004
【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】
2018122920.tif 000009
【図７】
2018122920.tif 000010
【図８】
2018122920.tif 000011
【図９】
2018122920.tif 000012
【図１０】
2018122920.tif 000013
【図１１】
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