JP2021004043A - ポリエステル製ボトル及びそのプリフォーム - Google Patents

Abstract

【課題】メカニカルリサイクル材の使用により環境負荷及びコストを低減しつつ、底割れの発生を抑制することが可能なボトルを提供する。【解決手段】ボトル１は、ポリエステル系樹脂のバージン材とメカニカルリサイクル材とを用いて成形されたポリエステル製ボトルである。ボトル１は、バージン材から成る外層１１及び内層１２と、外層１１と内層１２との間に設けられ、メカニカルリサイクル材を含んで成る中間層１３と、を備える多層構造を有する。ボトル１の底部６に含まれる接地部６１における樹脂の固有粘度は、０．８０ｄｌ／ｇ以上１．５０ｄｌ／ｇ以下である。【選択図】図３

Description

本発明は、ポリエステル製ボトル及びそのプリフォームに関する。

使用済みのポリエステル系樹脂製品を再生して得られた再生材料を、ポリエステル製ボトルの成形に用いることが社会に定着している。この再生材料としては、メカニカルリサイクルにより得られたメカニカルリサイクル材が知られている（例えば、特許文献１）。

特表２００３−５２３２９５号公報

メカニカルリサイクル材は、ポリエステル系樹脂のバージン材、及び、ケミカルリサイクルにより得られたケミカルリサイクル材と比べて、環境負荷が低く、コストが低い。しかし、メカニカルリサイクル材は、バージン材及びケミカルリサイクル材と比べて、固有粘度が低いため、使用されたボトルの機械的強度を低下させる可能性が有る。特に、メカニカルリサイクル材は、炭酸飲料等の自生圧力を有する内容物を収容するボトルに使用された場合、底部の機械的強度の低下を招く可能性が有る。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、上述のような問題点を解決することを課題の一例とする。すなわち、本発明の課題の一例は、メカニカルリサイクル材の使用により環境負荷及びコストを低減しつつ、底割れの発生を抑制することが可能なボトルを提供することである。

本発明に係るポリエステル製ボトルは、ポリエステル系樹脂のバージン材とメカニカルリサイクル材とを用いて成形されたポリエステル製ボトルであって、前記バージン材から成る外層及び内層と、前記外層と前記内層との間に設けられ、前記メカニカルリサイクル材を含んで成る中間層と、を備える多層構造を有し、前記ボトルの底部に含まれる接地部における樹脂の固有粘度は、０．８０ｄｌ／ｇ以上１．５０ｄｌ／ｇ以下である。

好適には、前記ポリエステル製ボトルにおいて、前記中間層は、その下端部が、前記ボトルを構成する樹脂の結晶化度が２４％以下である部分よりも上方に位置するように設けられる。

好適には、前記ポリエステル製ボトルにおいて、前記中間層は、その下端部が、前記接地部よりも上方に位置するように設けられる。

好適には、前記ポリエステル製ボトルにおいて、前記中間層は、その上端部が、前記ボトルの口部よりも下方に位置するように設けられる。

好適には、前記ポリエステル製ボトルにおいて、前記外層、前記内層及び前記中間層を備える全層の肉厚に占める前記中間層の肉厚は、２％以上７０％以下である。

好適には、前記ポリエステル製ボトルにおいて、全重量に占める前記メカニカルリサイクル材の含有量は、２重量％以上７０重量％以下である。

好適には、前記ポリエステル製ボトルは、自生圧力を有する内容物を収容可能な耐圧ボトルである。

本発明に係るポリエステル製プリフォームは、ポリエステル系樹脂のバージン材とメカニカルリサイクル材とを用いて有底筒状に成形され、二軸延伸ブローによりボトルに成形されるポリエステル製プリフォームであって、前記バージン材から成る外層及び内層と、前記外層と前記内層との間に設けられ、前記メカニカルリサイクル材を含んで成る中間層と、を備える多層構造を有し、前記ボトルの底部に含まれる接地部に相当する部分における樹脂の固有粘度は、０．８０ｄｌ／ｇ以上１．５０ｄｌ／ｇ以下である。

本発明に係るポリエステル製ボトル及びそのプリフォームは、メカニカルリサイクル材の使用により環境負荷及びコストを低減しつつ、底割れの発生を抑制することが可能なボトルを提供することができる。

実施形態１に係るボトルを模式的に示す図である。 図１に示されたボトルを製造するためのプリフォームを模式的に示す図である。 図１及び図２に示されたボトル及びプリフォームのそれぞれの縦断面を示す図である。 実施形態２に係るボトルの縦断面図を部分的に示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

本実施形態では、ボトル１の中心軸Ｚに沿った方向を「軸方向」とも称し、ボトル１の中心軸Ｚを回転軸として周回する方向を「周方向」とも称し、ボトル１の中心軸Ｚに直交する方向を「径方向」とも称する。また、本実施形態では、ボトル１の口部３から底部６へ向かう軸方向を「下方」とも称し、ボトル１の底部６から口部３へ向かう軸方向を「上方」とも称する。また、本実施形態では、ボトル１の中心軸Ｚに沿った平面でボトル１を切断した断面を「縦断面」とも称し、ボトル１の中心軸Ｚに直交する平面でボトル１を切断した断面を「横断面」とも称する。プリフォーム１００についても同様である。

［実施形態１］
図１は、実施形態１に係るボトル１を模式的に示す図である。

ボトル１は、飲料及び液体調味料のような食品等の内容物を収容可能な容器である。特に、ボトル１は、ミネラルウォータ等の香り又は風味に敏感な内容物を収容可能なボトルであってよい。ボトル１は、炭酸飲料等の自生圧力を有する内容物を収容可能な耐圧ボトルであってよい。

ボトル１は、ポリエステル系樹脂のバージン材と、ポリエステル系樹脂のメカニカルリサイクル材とを用いて成形されたポリエステル製ボトルである。このポリエステル系樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、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、ポリエチレンフラノエート、及び、これらの共重合ポリエステル等の樹脂が挙げられる。好適には、このポリエステル系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂である。すなわち、ボトル１は、ポリエチレンテレフタレート樹脂のバージン材と、ポリエチレンテレフタレート樹脂のメカニカルリサイクル材とを用いて成形されたボトルであってよい。

メカニカルリサイクル材は、回収された使用済みのポリエステル系樹脂製品を、選別、粉砕、風選分離、及び、洗浄した後、高温下で樹脂内部の汚染物質等を除染することによって得られた再生材料である。一方、ケミカルリサイクル材は、回収された使用済みのポリエステル系樹脂製品を、選別、粉砕、風選分離、及び、洗浄した後、解重合を行うことによりポリエステル系樹脂の原料又は中間原料にまで分解及び精製し、再重合して得られた再生材料である。一般的に、メカニカルリサイクル材は、ケミカルリサイクル材に比べて、熱履歴の影響が残るため黄色味が強いと共に固有粘度（Intrinsic Viscosity：ＩＶ）が低いものの、大規模な分解設備及び重合設備を用いないため製造コストが低い。

メカニカルリサイクル材は、除染後の形態であるフレーク状の形態で市場に流通している。或いは、メカニカルリサイクル材は、必要に応じて固相重合を行い、フレーク状のメカニカルリサイクル材を押出機等で固めたペレット状の形態で市場に流通している。フレーク状のメカニカルリサイクル材は、ペレット状のメカニカルリサイクル材よりも製造コストが低い。ボトル１の成形には、フレーク状及びペレット状の何れかの形態を有するメカニカルリサイクル材が用いられてもよいし、フレーク状の形態を有するメカニカルリサイクル材と、ペレット状の形態を有するメカニカルリサイクル材とをブレンドして用いられてもよい。

ボトル１は、図１に示されるように、ボトル１の一端部であり内容物が注出される注出口３１及びサポートリング３２を有する口部３と、ボトル１の他端部であり接地部６１及びヒール部６２を含む底部６とを備える。更に、ボトル１は、径方向外方に広がりながら口部３から下方へ延びる肩部４と、肩部４から下方に延びて底部６のヒール部６２に連なる胴部５とを備える。接地部６１は、ボトル１を被接地面に自立させた際に被接地面と当接する部分である。ヒール部６２は、径方向内方に狭まりながら胴部５から接地部６１へ延びる部分である。ボトル１が耐圧ボトルである場合、ボトル１では、底部６がいわゆるペタロイド形状を有するように形成されてよい。

図２は、図１に示されたボトル１を製造するためのプリフォーム１００を模式的に示す図である。

ボトル１は、プリフォーム１００をブロー成形することによって製造される。好適には、ボトル１は、図２に示されるように、試験管形状のような有底筒状のプリフォーム１００を二軸延伸ブロー成形することによって製造される。プリフォーム１００は、上述のようなポリエステル系樹脂を用いた射出成形等によって成形される。

プリフォーム１００は、ボトル１の口部３に相当する上部１０１と、ボトル１の底部６に相当する下部１０３と、ボトル１の肩部４及び胴部５に相当し、上部１０１及び下部１０３の間に位置する中部１０２とを備える。

上部１０１は、注出口３１からサポートリング３２までの部分であり、二軸延伸ブロー成形によって延伸されない部分である非延伸部Ｍである。中部１０２及び下部１０３は、サポートリング３２より下方の部分であり、二軸延伸ブロー成形によって延伸される部分である延伸部Ｎである。

図３は、図１及び図２に示されたボトル１及びプリフォーム１００のそれぞれの縦断面を示す図である。図３では、ボトル１及びプリフォーム１００のそれぞれの要部拡大図を付して、中間層１３及び１１３の分布状況を示している。

プリフォーム１００は、上述のメカニカルリサイクル材をバージン材にブレンドして射出成形等により成形した単層構造を有するのではなく、バージン材から成る層と、メカニカルリサイクル材を含んで成る層とを共射出成形等により成形した多層構造を有する。このプリフォーム１００を二軸延伸ブロー成形することによって製造されたボトル１も、プリフォーム１００と同様の多層構造を有する。

具体的には、プリフォーム１００は、バージン材から成る外層１１１及び内層１１２と、外層１１１と内層１１２との間に設けられ、メカニカルリサイクル材を含んで成る中間層１１３とを備える。同様に、ボトル１は、バージン材から成る外層１１及び内層１２と、外層１１と内層１２との間に設けられ、メカニカルリサイクル材を含んで成る中間層１３とを備える。ボトル１及びプリフォーム１００は、径方向外方から内方に向かって、外層／中間層／内層の順に積層された２種３層の層構成を有する。

プリフォーム１００では、外層１１１、内層１１２及び中間層１１３を備える全層の肉厚に占める中間層１１３の肉厚が、ボトル１の胴部５に相当する部分において、２％以上７０％以下となるように構成される。好適には、プリフォーム１００では、全層の肉厚に占める中間層１１３の肉厚が、胴部５の軸方向の中央部５１に相当する部分において、２％以上７０％以下となるように構成される。中間層１１３の肉厚が２％以上７０％以下の範囲外である場合、プリフォーム１００を多数個取りで成形する射出成形機では、そのホットランナーバランスにより、多数個取りされる複数のプリフォーム１００の間で中間層１１３の肉厚の偏りが発生し易い。このため、プリフォーム１００では、中間層１１３の肉厚を２％以上７０％以下となるように構成することによって、中間層１１３が所望の肉厚で形成された均一なプリフォーム１００を安定的に製造することができる。ボトル１においても、外層１１、内層１２及び中間層１３を備える全層の肉厚に占める中間層１３の肉厚が、胴部５の軸方向の中央部５１において、２％以上７０％以下となるように構成される。

プリフォーム１００は、全重量に占めるメカニカルリサイクル材の含有量が、２重量％以上７０重量％以下となるように構成される。これは、上述の中間層１１３の肉厚の比率と同様に、メカニカルリサイクル材の含有量が２重量％以上７０重量％以下の範囲外である場合には、多数個取りされる複数のプリフォーム１００の間で含有量の偏りが発生し易いためである。ボトル１においても、全重量に占めるメカニカルリサイクル材の含有量が、２重量％以上７０重量％以下となるように構成される。

なお、ボトル１におけるメカニカルリサイクル材の含有量が、２５重量％以上であると、エコマークを取得することができ、環境負荷の低い容器として認知され易いため、好適である。このことから、全層の肉厚に占める中間層１３の肉厚は、胴部５の軸方向の中央部５１において、２５％以上であると好適である。プリフォーム１００におけるメカニカルリサイクル材の含有量及び中間層１１３の肉厚についても同様である。

また、プリフォーム１００では、上述のような多層構造を有するため、メカニカルリサイクル材の射出タイミングを制御することによって、中間層１１３の位置が制御され得る。具体的には、プリフォーム１００では、中間層１１３が、中部１０２と下部１０３のヒール部６２に相当する部分とに設けられ、上部１０１と下部１０３の接地部６１に相当する部分とには設けられないよう制御され得る。言い換えると、プリフォーム１００の上部１０１と下部１０３の接地部６１に相当する部分とは、バージン材のみから成るバージン材層１１０の単層構造を有するように構成される。そして、プリフォーム１００の中部１０２と下部１０３のヒール部６２に相当する部分とは、バージン材のみから成る外層１１１及び内層１１２と、メカニカルリサイクル材を含んで成る中間層１１３との多層構造を有するように構成される。

このため、ボトル１においても、中間層１３が、肩部４、胴部５及びヒール部６２に設けられ、口部３及び接地部６１には設けられないように構成される。すなわち、中間層１３は、中間層１３の上端部１３ａが口部３よりも下方に位置するように設けられ、中間層１３の下端部１３ｂが接地部６１よりも上方に位置するように設けられる。底部６において、ヒール部６２が接地部６１よりも外方に位置する場合、中間層１３は、その下端部１３ｂが、接地部６１よりも外方に位置するように設けられる。言い換えると、ボトル１の口部３及び接地部６１は、バージン材のみから成るバージン材層１０の単層構造を有するように構成される。そして、ボトル１の肩部４、胴部５及びヒール部６２は、バージン材のみから成る外層１１及び内層１２と、メカニカルリサイクル材を含んで成る中間層１３との多層構造を有するように構成される。

接地部６１は、ボトル１を被接地面に自立させた際に被接地面と当接する部分であるため、その機械的強度がバージン材のみから成るボトルの接地部と同等の機械的強度を確保する必要がある。一方、肩部４、胴部５及びヒール部６２は、メカニカルリサイクル材を含んで成るため、接地部６１よりも固有粘度及び機械的強度が低くなり易い。但し、肩部４、胴部５及びヒール部６２は、ブロー成形時に延伸されることで配向結晶が生成されて高い結晶化度を有するため、求められる機械的強度を十分に確保し得る。このため、肩部４、胴部５及びヒール部６２は、メカニカルリサイクル材を含んで成る構成であってもボトルの肩部、胴部及びヒール部として十分に機能し得る。

ボトル１では、中間層１３の位置を上述のように制御することによって、部分的に樹脂の固有粘度を調整することができる。具体的には、ボトル１では、接地部６１における樹脂の固有粘度が０．８０ｄｌ／ｇ以上１．５０ｄｌ／ｇ以下となるように調整される。好適には、ボトル１では、接地部６１における樹脂の固有粘度からヒール部６２における樹脂の固有粘度を差し引いた差分値が、０．０５ｄｌ／ｇ以上となるように調整される。プリフォーム１００においても、中間層１１３が設けられた接地部６１に相当する部分における樹脂の固有粘度が０．８０ｄｌ／ｇ以上１．５０ｄｌ／ｇ以下となるように調整される。好適には、プリフォーム１００では、接地部６１に相当する部分における樹脂の固有粘度からヒール部６２に相当する部分における樹脂の固有粘度を差し引いた差分値が、０．０５ｄｌ／ｇ以上となるように調整される。

接地部６１における樹脂の固有粘度が０．８０ｄｌ／ｇ未満である場合、ボトル１では、接地部６１の機械的強度が低下し、底割れが発生し易い。一方、樹脂の固有粘度が１．５０ｄｌ／ｇより高い場合、この樹脂は、溶融状態での流動性が低下し、射出成形において良好な成形性を確保し難くなるため、所望のプリフォーム１００を安定的に成形し難くなる。このため、ボトル１では、接地部６１における固有粘度が０．８０ｄｌ／ｇ以上１．５０ｄｌ／ｇ以下となるように構成することによって、底割れの発生を抑制可能なボトル１を安定的に製造することができる。

一般的に、ボトルの底部、特に接地部より径方向内方側は、ブロー成形時に延伸され難いため、結晶化度が低く強度が低くなり易い。ボトルの搬送工程等においてはアルカリ性の液を用いてボトルの搬送性を向上させる場合があり、そのような場合には、アルカリ性の液がボトルの底部に付着する。アルカリ性の液が浸透することによりポリエステルが分解されるため、さらに強度が低下し、底割れが発生し易くなる。特に、内容物が炭酸飲料等の自生圧力を有して内圧が高いボトルでは、底割れが発生し易い傾向が顕著になる。しかしながら、接地部における樹脂の固有粘度が０．８０ｄｌ／ｇ以上であれば、内容物が自生圧力を有する内容物であっても、底割れの発生を抑制することができるため、ボトルは、耐圧ボトルとして十分に機能し得る。

更に、一般的に、内容物が自生圧力を有する内容物である場合、ボトルの内圧が正圧となるため、ボトルの底部には大きな力が加わる。この場合、接地部の機械的強度が低いと、底部がバックリングして接地部が変形してしまい自立性が損なわれることがある。しかしながら、接地部における樹脂の固有粘度が０．８０ｄｌ／ｇ以上であれば、内容物が自生圧力を有する内容物であっても、ボトルは、自立性を確保できる。

実施形態１に係るボトル１は、上述のような多層構造を有するプリフォーム１００を用いて成形されるため、メカニカルリサイクル材を含んで成る中間層１３の位置を制御することができる。具体的には、実施形態１に係るボトル１では、中間層１３は、その下端部１３ｂが接地部６１よりも上方に位置するように設けられる。このため、実施形態１に係るボトル１は、接地部６１における樹脂の固有粘度が、０．８０ｄｌ／ｇ以上１．５０ｄｌ／ｇ以下となるように構成することができる。それにより、実施形態１に係るボトル１は、接地部６１の機械的強度をバージン材のみから成るボトルの接地部と同等とすることができると共に、ボトル１を安定的に製造することができる。特に、実施形態１に係るボトル１は、内容物が自生圧力を有する内容物であっても、自立性を確保でき、且つ、底割れの発生を抑制することができるため、耐圧ボトルとして十分に機能し得る。よって、実施形態１に係るボトル１は、メカニカルリサイクル材を使用しながらも、底割れの発生を抑制可能な所望のボトル１を安定的に製造することができる。

このように、実施形態１に係るボトル１は、メカニカルリサイクル材の使用により環境負荷及びコストを低減しつつ、底割れの発生を抑制することができる。

更に、実施形態１に係るボトル１は、全層の肉厚に占める中間層１３の肉厚を２％以上７０％以下とする。すなわち、実施形態１に係るプリフォーム１００では、全層の肉厚に占める中間層１１３の肉厚を２％以上７０％以下とする。それにより、実施形態１に係るプリフォーム１００では、多数個取りされる複数のプリフォーム１００の間で中間層１１３の肉厚を均一化することができる。その結果、実施形態１に係るボトル１は、均一なプリフォーム１００を用いて製造することができるため、中間層１３の肉厚が均一なボトルを安定的に製造することができる。

更に、実施形態１に係るボトル１は、全重量に占めるメカニカルリサイクル材の含有量を２重量％以上７０重量％以下とする。すなわち、実施形態１に係るプリフォーム１００では、全重量に占めるメカニカルリサイクル材の含有量を２重量％以上７０重量％以下とする。それにより、実施形態１に係るプリフォーム１００では、多数個取りされる複数のプリフォーム１００の間でメカニカルリサイクル材の含有量を均一化することができる。その結果、実施形態１に係るボトル１は、均一なプリフォーム１００を用いて製造することができるため、メカニカルリサイクル材の含有量が均一なボトルを安定的に製造することができる。

また、実施形態１に係るボトル１において、中間層１３は、その上端部１３ａが口部３よりも下方に位置するように設けられる。すなわち、実施形態１に係るボトル１は、中間層１３が、口部３には設けられていない。口部３は、胴部５よりも肉厚が厚く、ラベル等で覆われず、キャップ開封時に間近で目視される箇所であるため、その色相がユーザに目立ち易い。実施形態１に係るボトル１では、口部３は中間層１３が設けられておらずバージン材から成るため、口部３の色相が無色透明となり高い外観性を確保することができる。

［他の実施形態］
実施形態２及び３に係るボトル１について説明する。実施形態２及び３の説明において、実施形態１に係るボトル１と同様の構成及び動作に係る説明については、重複する説明となるため省略する。

図４は、実施形態２に係るボトル１の縦断面図を部分的に示す図である。

実施形態１に係るボトル１では、中間層１３が、接地部６１には設けられないように構成される。すなわち、実施形態１に係るボトル１において、中間層１３は、その下端部１３ｂが接地部６１よりも上方に位置するように設けられる。

これに対し、実施形態２に係るボトル１において、中間層１３は、その下端部１３ｂが、底部６に含まれるヒール部６２よりも上方に位置するように設けられる。すなわち、実施形態２に係るボトル１では、中間層１３が、底部６全体に設けられないように構成されてよい。実施形態２に係るプリフォーム１００においても、中間層１１３が、底部６に相当する部分には設けられないように構成されてよい。

実施形態２に係るボトル１では、中間層１３は、その下端部１３ｂが、底部６よりも上方に位置するように設けられる。このため、実施形態２に係るボトル１では、メカニカルリサイクル材を使用しながらも、底部６全体が、バージン材のみから成るボトルの底部と同等の機械的強度を確保し得る。よって、実施形態２に係るボトル１では、メカニカルリサイクル材の使用により環境負荷及びコストを低減しつつ、底割れの発生を更に抑制することができる。

実施形態３に係るボトル１では、上述の実施形態１及び２のように、ボトル１の部位を特定して中間層１３を設ける位置を特定するのではなく、ボトル１を構成する樹脂の結晶化度を特定して中間層１３を設ける位置を特定する。

ボトル１は、プリフォーム１００を二軸延伸ブロー成形することにより製造されることから、底部６の延伸倍率が胴部５の延伸倍率よりも低くなり易い。このため、底部６では、胴部５よりも、樹脂の配向結晶化が進み難くなり、結晶化度が低くなり易い。底部６のうちでも接地部６１では、ヒール部６２よりも、樹脂の配向結晶化が進み難くなり、結晶化度が低くなり易い。具体的には、接地部６１における樹脂の結晶化度は２４％以下となり易く、ヒール部６２における樹脂の結晶化度は２４％以上となり易く、胴部５における樹脂の結晶化度は２７％以上となり易い。

そこで、実施形態３に係るボトル１では、中間層１３は、その下端部１３ｂが、ボトル１を構成する樹脂の結晶化度が２４％以下である部分よりも上方に位置するように設けられる。ボトル１を構成する樹脂の結晶化度が２４％である部分としては、接地部６１だけでなく、ヒール部６２も該当することが考えられる。しかし、中間層１３の下端部１３ｂの位置を、結晶化度が２４％以下である部分よりも上方に設定しておくことで、中間層１３が少なくとも接地部６１には設けられないよう構成することができる。

それにより、実施形態３に係るボトル１では、メカニカルリサイクル材を使用しながらも、接地部６１が、バージン材のみから成るボトルの接地部と同等の機械的強度を確保し得る。よって、実施形態３に係るボトル１では、メカニカルリサイクル材の使用により環境負荷及びコストを低減しつつ、底割れの発生を抑制することができる。実施形態３に係るプリフォーム１００においても、ボトル成形後において樹脂の結晶化度が２４％以下となる部分よりも上方に中間層１１３の下端部が位置するよう構成されてよい。

なお、ボトル１の中間層１３は、上述の実施形態において肩部４に設けられているが、必ずしも肩部４に設けられていなくてもよい。肩部４は、ラベル又はフィルムで覆われることが少ないと共に、内容物の収容量を確認するために間近で目視されるため、その色相がユーザに目立ち易い。一方、胴部５は、口部３及び肩部４よりも肉厚が薄く、ラベル又はフィルムで覆われるため、その色相がユーザに目立ち難い。このため、ボトル１では、肩部４がバージン材から成り無色透明の色相となることによって、高い外観性と利便性とを確保することができる。プリフォーム１００の中間層１１３についても同様である。

また、ボトル１の中間層１３は、メカニカルリサイクル材を含んで成る層である。すなわち、中間層１３は、メカニカルリサイクル材のみから成る層であってもよいし、メカニカルリサイクル材とバージン材とがブレンドされた層であってもよい。更に、中間層１３は、ボトル１又はプリフォーム１００の成形工程で発生したスクラップを粉砕再生したリグラインド材と、メカニカルリサイクル材とがブレンドされた層であってもよい。プリフォーム１００の中間層１１３についても同様である。

また、ボトル１の中間層１３は、メカニカルリサイクル材を含んで成る層の単層構造ではなく、特定の機能性を有する樹脂から成る層との多層構造を有していてよい。特定の機能性を有する樹脂は、例えば、エチレンビニルアルコール共重合体及びポリアミド系樹脂等のガスバリア性を有する樹脂、ガスバリア性を有する樹脂に酸化性有機成分及び遷移金属触媒が配合された酸素吸収性を有する樹脂であってよい。すなわち、ボトル１の中間層１３の層構成は、図３及び図４に示されるような２種３層の構成に限定されず、例えば、２種５層の構成であってもよい。プリフォーム１００の中間層１１３についても同様である。

［その他］
上述の実施形態において、ボトル１は、特許請求の範囲に記載された「ポリエステル製ボトル」の一例に該当する。外層１１及び内層１２は、特許請求の範囲に記載された「ポリエステル製ボトル」の「外層」及び「内層」の一例に該当する。中間層１３は、特許請求の範囲に記載された「ポリエステル製ボトル」の「中間層」の一例に該当する。底部６及び口部３は、特許請求の範囲に記載された「ポリエステル製ボトル」の「底部」及び「口部」の一例に該当する。接地部６１は、特許請求の範囲に記載された「接地部」の一例に該当する。下端部１３ｂは、特許請求の範囲に記載された「下端部」の一例に該当する。上端部１３ａは、特許請求の範囲に記載された「上端部」の一例に該当する。プリフォーム１００は、特許請求の範囲に記載された「ポリエステル製プリフォーム」の一例に該当する。外層１１１及び内層１１２は、特許請求の範囲に記載された「ポリエステル製プリフォーム」の「外層」及び「内層」の一例に該当する。中間層１１３は、特許請求の範囲に記載された「ポリエステル製プリフォーム」の「中間層」の一例に該当する。

上述の実施形態は、変形例を含めて各実施形態同士で互いの技術を適用することができる。上述の実施形態は、本発明の内容を限定するものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない程度に変更を加えることができる。

上述の実施形態及び特許請求の範囲で使用される用語は、限定的でない用語として解釈されるべきである。例えば、「含む」という用語は、「含むものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「含有する」という用語は、「含有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「備える」という用語は、「備えるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。

上述の実施形態に係るボトルの具体的な実施例について、表１を参照しながら説明する。以下で述べる実施例は、本発明の内容を限定するものではない。

表１は、実施例１及び２並びに比較例１及び２に係るボトルの評価内容を示す。

実施例１及び２並びに比較例１及び２では、ボトルの成形に用いられるポリエステル系樹脂として、市販のポリエチレンテレフタレート樹脂のバージン材と、市販のポリエチレンテレフタレート樹脂のメカニカルリサイクル材とを使用した。バージン材は、固有粘度が０．８５ｄｌ／ｇのバージン材−１と、固有粘度が０．８０ｄｌ／ｇのバージン材−２との２種類を使用した。メカニカルリサイクル材は、固有粘度が０．７０ｄｌ／ｇであるものを使用した。

何れの実施例及び比較例とも、層構成が多層である多層ボトルとした。具体的には、何れの実施例及び比較例とも、外層（バージン材）／中間層（メカニカルリサイクル材）／内層（バージン材）という２種３層の多層ボトルとした。何れの実施例及び比較例とも、全重量に占める外層及び内層の含有量の比率を６０重量％とし、全重量に占める中間層の含有量の比率を４０重量％とした。

［多層ボトルの作製］
多層ボトルの作製では、まず、各実施例及び各比較例に対応した含有量の比率となるよう、外層及び内層に用いられるバージン材と、中間層に用いられるメカニカルリサイクル材の樹脂量を調整した。そして、外層及び内層で共用の射出機と、中間層用の射出機とを備えた共射出成形機を使用して、多層ボトル用のプリフォームである多層プリフォームを成形した。多層プリフォームの重量は２４ｇであった。

多層プリフォームの成形の際、中間層用の射出機の射出タイミングを制御して、各実施例及び各比較例に対応して中間層の位置を制御した。具体的には、何れの実施例及び比較例とも、ボトルの口部に相当する多層プリフォームの非延伸部では、中間層が設けられないよう、中間層用の射出機からのメカニカルリサイクル材の射出を停止した。ボトルの肩部以降に相当する多層プリフォームの延伸部では、中間層が設けられるよう、中間層用の射出機からメカニカルリサイクル材を射出させ、各実施例及び各比較例に対応した中間層下端部の位置に相当する位置以降では、中間層用の射出機からのメカニカルリサイクル材の射出を停止した。

多層プリフォームの成形後、多層プリフォームを加熱し、５００ｍｌ耐圧ボトル用の二軸延伸ブロー成形機に設置し、二軸延伸ブロー成形することによって、実施例１及び２並びに比較例１及び２に係る多層ボトルを作製した。

［結晶化度の測定］
作製した多層ボトルにおいて測定対象となる部分を切り出し、密度測定を行った後、次式の密度法により結晶化度を求めた。
結晶化度χｃ＝｛ρｃ×（ρ−ρａ）｝／｛ρ×（ρｃ−ρａ）｝
ρ：測定密度（ｇ／ｃｍ^３）
ρａ：非晶密度（１．３３５ｇ／ｃｍ^３）
ρｃ：結晶密度（１．４５５ｇ／ｃｍ^３）
なお、密度測定は、硝酸カルシウム溶液系密度勾配管（株式会社池田理化社製）を使用し、２０℃の条件下にて行った。

［固有粘度の測定］
作製した多層ボトルにおいて測定対象となる部分を切り出し、１５０℃にて４時間乾燥させた後、０．３０００ｇ秤量した。これに１，１，２，２−テトラクロロエタンとフェノールの混合溶媒（重量比１：１）を３０ｍｌ加え、１２０℃で２０分間攪拌して完全に溶解させた。溶解後の溶液を室温まで冷却し、濾液を２５℃に温調された相対粘度計（Ｍａｌｖｅｒｎ Ｐａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｌｔｄ．社製 Ｖｉｓｃｏｔｅｋ Ｙ５０１）を使用して相対粘度を測定し、固有粘度を求めた。

［底部漏洩・亀裂試験］
作製直後の多層ボトルを恒温槽に入れ、４０℃・９０％ＲＨの条件下で１２時間保管した後、多層ボトルにガスボリューム４．５の炭酸水を充填し、キャップで密閉した。その後、更に、２２℃±２℃の恒温槽に入れ、４〜５時間保管した。なお、充填２時間後に反応を促進するためボトルをよく振った。

恒温槽から取り出した多層ボトルの外面に汚れ又は水滴が有った場合は、これらを拭き取った後、２２℃±２℃の０．２重量％ＮａＯＨ水溶液を、ボトルの底部が完全に浸漬する量だけカップに入れ、このカップ内に多層ボトルを静置した。ボトルの底部が完全に浸漬する量とは、ボトルが接地部から５ｃｍ程度の高さまで水溶液に浸漬する量である。

多層ボトルをカップ内に静置した際、ストップウォッチで計時を開始した。１５分経過後、３０分経過後及び４５分経過後に、ボトルを取り出し、ボトルの底部から内容物が漏洩しているか否か、又は、ボトルの底部に亀裂が発生しているか否かを確認し、漏洩又は亀裂が発生したボトルの本数を計測した。漏洩及び亀裂が発生していなかったボトルは、再度カップ内に戻して試験を継続し、漏洩又は亀裂が発生したボトルは、カップ内から取り出したままにした。なお、本試験では、実施例１及び２並びに比較例１及び２のそれぞれにおいて、ボトルを１０本ずつ用いて行った。

［評価結果］
比較例１及び２では、表１に示されるように、中間層の下端部の位置を接地部としているが、接地部の固有粘度は０．７９ｄｌ／ｇ及び０．７５ｄｌ／ｇであり、０．８０ｄｌ／ｇ以上１．５０ｄｌ／ｇ以下の範囲外となった。そして、比較例１及び２では、ボトルの底部において内容物の漏洩又は亀裂が発生した。すなわち、比較例１及び２によれば、接地部の固有粘度が０．８０ｄｌ／ｇ以上１．５０ｄｌ／ｇ以下の範囲外であると、ボトルの底部において内容物の漏洩又は亀裂が発生することが分かった。

一方、実施例１及び２では、表１に示されるように、中間層の下端部の位置をヒール部としているが、接地部の固有粘度は０．８５ｄｌ／ｇ及び０．８０ｄｌ／ｇであり、０．８０ｄｌ／ｇ以上１．５０ｄｌ／ｇ以下の範囲以内となった。そして、実施例１及び２では、ボトルの底部において内容物の漏洩又は亀裂が発生しなかった。すなわち、実施例１及び２によれば、接地部の固有粘度が０．８０ｄｌ／ｇ以上１．５０ｄｌ／ｇ以下の範囲以内であると、ボトルの底部において内容物の漏洩又は亀裂が発生しないことが分かった。

また、比較例１及び２では、表１に示されるように、中間層の下端部の位置を接地部としているが、接地部の結晶化度は２２％及び１６％であり、ヒール部の結晶化度は２４％及び２４％であった。すなわち、比較例１及び２では、中間層の下端部が、ボトルを構成する樹脂の結晶化度が２４％以下となる部分に位置している。一方、実施例１及び２では、表１に示されるように、中間層の下端部の位置をヒール部としているが、接地部の結晶化度は２４％及び２２％であり、ヒール部の結晶化度は２５％及び２５％であった。すなわち、実施例１及び２では、中間層の下端部が、ボトルを構成する樹脂の結晶化度が２４％以下となる部分より上方に位置している。

すなわち、比較例１及び２並びに実施例１及び２によれば、中間層の下端部が、ボトルを構成する樹脂の結晶化度が２４％以下となる部分に位置していると、ボトルの底部において内容物の漏洩又は亀裂が発生し、結晶化度が２４％以下となる部分より上方に位置していると、ボトルの底部において内容物の漏洩又は亀裂が発生しないことが分かった。

このようなことから、実施例１及び２に係るボトルでは、メカニカルリサイクル材の使用により環境負荷及びコストを低減することができる。更に、実施例１及び２に係るボトルでは、接地部の固有粘度が０．８０ｄｌ／ｇ以上１．５０ｄｌ／ｇ以下の範囲以内であるため、底割れの発生を抑制することができる。また、実施例１及び２に係るボトルでは、中間層の下端部が、ボトルを構成する樹脂の結晶化度が２４％以下となる部分より上方に位置しているため、底割れの発生を抑制することができる。

１ ボトル
３ 口部
４ 肩部
５ 胴部
６ 底部
１０ バージン材層
１１ 外層
１２ 内層
１３ 中間層
１３ａ 上端部
１３ｂ 下端部
３１ 注出口
３２ サポートリング
５１ 中央部
６１ 接地部
６２ ヒール部
１００ プリフォーム
１０１ 上部
１０２ 中部
１０３ 下部
１１０ バージン材層
１１１ 外層
１１２ 内層
１１３ 中間層
Ｍ 非延伸部
Ｎ 延伸部
Ｚ 中心軸

Claims (8)

1. ポリエステル系樹脂のバージン材とメカニカルリサイクル材とを用いて成形されたポリエステル製ボトルであって、
   前記バージン材から成る外層及び内層と、
   前記外層と前記内層との間に設けられ、前記メカニカルリサイクル材を含んで成る中間層と、
   を備える多層構造を有し、
   前記ボトルの底部に含まれる接地部における樹脂の固有粘度は、０．８０ｄｌ／ｇ以上１．５０ｄｌ／ｇ以下である、
   ポリエステル製ボトル。
2. 前記中間層は、その下端部が、前記ボトルを構成する樹脂の結晶化度が２４％以下である部分よりも上方に位置するように設けられる、
   請求項１に記載のポリエステル製ボトル。
3. 前記中間層は、その下端部が、前記接地部よりも上方に位置するように設けられる、
   請求項１又は２に記載のポリエステル製ボトル。
4. 前記中間層は、その上端部が、前記ボトルの口部よりも下方に位置するように設けられる、
   請求項１〜３の何れか１項に記載のポリエステル製ボトル。
5. 前記外層、前記内層及び前記中間層を備える全層の肉厚に占める前記中間層の肉厚は、２％以上７０％以下である、
   請求項１〜４の何れか１項に記載のポリエステル製ボトル。
6. 全重量に占める前記メカニカルリサイクル材の含有量は、２重量％以上７０重量％以下である、
   請求項１〜５の何れか１項に記載のポリエステル製ボトル。
7. 自生圧力を有する内容物を収容可能な耐圧ボトルである、
   請求項１〜６の何れか１項に記載のポリエステル製ボトル。
8. ポリエステル系樹脂のバージン材とメカニカルリサイクル材とを用いて有底筒状に成形され、二軸延伸ブローによりボトルに成形されるポリエステル製プリフォームであって、
   前記バージン材から成る外層及び内層と、
   前記外層と前記内層との間に設けられ、前記メカニカルリサイクル材を含んで成る中間層と、
   を備える多層構造を有し、
   前記ボトルの底部に含まれる接地部に相当する部分における樹脂の固有粘度は、０．８０ｄｌ／ｇ以上１．５０ｄｌ／ｇ以下である、
   ポリエステル製プリフォーム。