JP2013075669A

JP2013075669A - 樹脂製容器

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Publication number: JP2013075669A
Application number: JP2011215451A
Authority: JP
Inventors: Akito Onodera; 明人小野寺; Tomoyuki Murakami; 知行村上; Kazuya Abe; 和也阿部
Original assignee: Daiwa Can Co Ltd
Current assignee: Daiwa Can Co Ltd
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2013-04-25
Anticipated expiration: 2031-09-29
Also published as: JP5953023B2

Abstract

【課題】落下強度を向上させることが可能な樹脂製容器を提供する。
【解決手段】プリフォーム品をブロー成形により成形することで、胴部の端部に自立可能な底部１５が形成された樹脂製容器１であって、底部１５は、その中心側に設けられた平面状の平面部２１と、平面部２１に連続して設けられ、胴部の内部側に向かって湾曲する凸状曲面部２２と、凸状曲面部２２に連続して設けられ、胴部内部側に突出するとともに、凸状曲面部２２と連続する環状リブ２３と、環状リブ２３に連続して設けられた複数の脚部２４と、を備える構成とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、樹脂材料により成形された樹脂製容器に関する。

従来、内部に液体が充填される樹脂製容器として、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料により成形され、その底部に複数の脚部が突出する形状に形成された、自立性を有するボトルが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような樹脂製容器は、予め溶融成形された有底パリソン又は開放パリソンと呼ばれるプリフォーム品を加熱後に延伸ブロー成形することで形成される。

樹脂製容器は、軽量化を行うとボトル強度が低下することから、段ボールの積載時のボトルの座屈の発生や、自動販売機での販売時に貯蔵時に生じる凹みによる排出不良の発生の虞がある。これらの問題を解決するために、ボトルに内容液を充填した後に窒素等のガスをボトル内に充填することでボトル強度を向上させる技術が知られている。

このような樹脂製容器は、内容物として炭酸飲料等の液体が充填される炭酸用ボトルや、無炭酸飲料等の液体が充填される微陽圧ボトルが知られている。炭酸用ボトルに用いられる樹脂製容器は、底部が０．４ＭＰａ以上の耐圧強度が必要である。このため、炭酸用ボトルに用いられる樹脂製容器は、５００ｍｌボトルの目付け量が３０ｇ前後、且つ、胴部や脚部等の延伸部において肉厚０．２５ｍｍ以上であって、その底部が耐圧用の所謂ペタロイド形状に形成される。

これに対し、微陽圧ボトルに用いられる樹脂製容器では、０．０１ＭＰａ〜０．１ＭＰａ程度の耐圧強度が必要である。このため、微陽圧ボトルに用いられる樹脂製容器は、５００ｍｌボトルの目付け量が１０〜２０ｇであって、延伸部において肉厚０．１〜０．２ｍｍの薄肉に形成される。このような微陽圧ボトルに用いられる樹脂製容器は、目付け量が少なく、肉厚も薄いことから、底部の強度を向上させるために、底部の形状を耐圧用のペタロイド形状とする技術も知られている。

特開２００７−３０８９４号公報

上述した樹脂製容器では、以下の問題があった。即ち、上述した樹脂製容器では、底部の未延伸部である底部の中心に、プリフォーム品の成形時に形成されるゲート痕が位置することとなる。このため、樹脂製容器は、微用圧ボトルの底部の形状をペタロイド形状としても、ゲート痕付近の落下強度が低く、当該部位から樹脂製容器の加圧又は落下時に割れが発生する虞がある。

例えば、落下強度を向上させるために、目付け量や肉厚を増大させることも考えられるが、製造コスト等が増大する、という問題もある。

そこで本発明は、落下強度を向上させることが可能な樹脂製容器を提供することを目的とする。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の樹脂製容器は、次のように構成されている。

本発明の一態様として、プリフォーム品を延伸ブロー成形することで成形され、胴部の端部に自立可能な底部が形成された樹脂製容器であって、前記底部は、その中心側に設けられた平面状の平面部と、前記平面部に連続して設けられ、前記胴部の内部側に向かって湾曲する凸状曲面部と、前記凸状曲面部に連続して設けられ、前記胴部内部側に突出するとともに、前記凸状曲面部と連続する環状リブと、前記環状リブに連続して設けられた複数の脚部と、を備える。

本発明によれば、落下強度を向上させることが可能な樹脂製容器を提供することが可能となる。

本発明の一実施の形態に係る樹脂製容器の構成を示す側面図。同樹脂製容器の構成を示す底面図。同樹脂製容器の要部構成を示す断面図。同樹脂製容器の要部構成を拡大して示す断面図。同樹脂製容器の要部構成の構成を示す説明図。

以下、本発明の一実施形態に関わる樹脂製容器１の構成を、図１乃至図５を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る樹脂製容器１の構成を示す側面図、図２は樹脂製容器１の底部１５の構成を示す底面図、図３は底部１５の構成を示す断面図、図４は底部１５の要部構成、具体的には平面部２１、凸状曲面部２２及び環状リブ２３の構成を拡大して示す断面図、図５は底部１５の構成、具体的には、底部１５の各部位での肉厚及び延伸倍率を示す説明図である。

樹脂製容器１は、その内部に内容物として無炭酸飲料等の液体を充填後ヘッドスペース内に不活性ガスを充填した微陽圧ボトルである。樹脂製容器１は、０．０１ＭＰａ〜０．１ＭＰａ程度の内圧に保たれている。樹脂製容器１は、例えば５００ｍｌボトルとした場合の目付け量が１０〜２０ｇに形成されている。

樹脂製容器１は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）により溶融成形された有底パリソン又は開放パリソンと呼ばれる有底円筒状のプリフォーム品を加熱後に延伸ブロー成形することで形成される。この延伸ブロー成形は、樹脂製容器１の形状に形成された金型の内部に、当該樹脂製容器１の軸心方向の長さよりも短いプリフォーム品を配置して加熱する。次に、延伸ロッドで軸心方向にプリフォーム品を延伸させた後、当該延伸させたプリフォーム品を径方向に延伸ブローを行う成形方法である。なお、プリフォーム品は、その肉厚が例えば２．０ｍｍに成形され、その底部にプリフォーム品成形時のゲート痕を有している。

図１に示すように、樹脂製容器１は、口部１１と、口部１１から連続する首部１２と、首部１２に連続し、漸次拡口する肩部１３と、肩部１３と連続する胴部１４と、胴部１４に連続する底部１５とが一体に成形されている。樹脂製容器１は、各部位により異なる径に形成された有底円筒状に形成されている。

口部１１は、内容物を注入及び注出可能に形成される。口部１１は、その外周面に、雄螺子部１１ａが形成され、口部１１の開口を閉塞するキャップを締結可能に形成されている。首部１２は、その外周上に設けられフランジ状に突出するネックリング１２ａを備えている。

肩部１３は、首部１２から胴部１４へと滑らかに連続するように、首部１２から胴部１４へ向かって漸次その径が大形に形成されている。胴部１４は、略同一径又は一部が縮径する円筒状に形成されている。胴部１４は、肉厚０．１〜０．２ｍｍの薄肉に形成される。胴部１４は、その一部に横荷重強度等を向上させる凹凸、例えば、内側に窪む凹部１４ａを複数有している。

図１及び図２に示すように底部１５は、樹脂製容器１を自立可能な所謂ペタロイド形状に形成される。図１乃至図４に示すように、底部１５は、その中心から所定の範囲に設けられた平面部２１と、平面部２１の外周側に設けられ、円環状の曲面に湾曲する凸状曲面部２２と、凸状曲面部２２の外周側に設けられた環状に突起する環状リブ２３と、環状リブ２３に連続して複数設けられた脚部２４と、を備えている。換言すると、底部１５は、平面部２１及び脚部２４が凸状曲面部２２及び環状リブ２３を介して連続する。このような底部１５は、平面部２１から脚部２４に向かって、さらに言えばその中心から外径側に向かってプリフォーム品からの延伸倍率が漸次大となる。

図４に示すように、平面部２１は、その略中心Ｃに、プリフォーム品の成形時のゲート痕２１ａを有する。なお、平面部２１の中心Ｃは、樹脂製容器１の軸心と同心である。平面部２１は、延伸ブロー成形時のゲート痕２１ａの位置ずれがあっても当該ゲート痕２１ａが配置可能に、例えばゲート径（ゲート痕２１ａの径）の１．２〜２．０倍の径に形成される。例えば、平面部２１は、樹脂製容器１の中心からφ１０ｍｍまで設けられる。図３及び図４に示すように、平面部２１は、プリフォーム品からの延伸倍率が１〜１．５倍程度で成形された、所謂未延伸部Ｐ１である。

凸状曲面部２２は、平面部２１と環状リブ２３とを胴部１４側に突出する曲面で連続させる。具体的には、図４に示すように、凸状曲面部２２は、平面部２１及び環状リブ２３の周縁を平面２２Ａで連続させた場合よりも樹脂製容器１の内部方向に湾曲する曲面である。

環状リブ２３は、凸状曲面部２２及び脚部２４と連続して設けられ、樹脂製容器１の内部方向に突出する環状のリブである。図４に示すように、環状リブ２３は、その凸状曲面部２２及び脚部２４と連続する稜部が曲面２３ａに形成されている。換言すると、環状リブ２３は、凸状曲面部２２及び脚部２４と、曲面２３ａを介して連続する。

なお、環状リブ２３は、その端部から頂部までの突出する高さが、凸状曲面部２２の端部から頂部までの高さよりも高く形成されている。また、環状リブ２３は、凸状曲面部２２の幅よりも短い幅に形成されている。

このような環状リブ２３は、例えば、延伸ブロー成形において延伸ロッドでプリフォーム品をその軸心方向の延伸を行う際に、延伸ロッドと接触し、底部軸心のため延伸不足となる延伸ロッドの周辺部位に設けられる。なお、底部１５の延伸ロッドと接触する部位は、底部１５の中心からφ１０ｍｍ以内の部位である。また、延伸ロッド径は１０ｍｍ〜１２ｍｍに形成されている。環状リブ２３は、例えば、底部１５の中心から最外径の１５％〜４５％の位置に設けられる。

凸状曲面部２２及び環状リブ２３は、例えば、樹脂製容器１の中心からφ１０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲に設けられる。凸状曲面部２２及び環状リブ２３は、プリフォーム品からの延伸倍率が、１．５〜３倍程度で形成されている。図３に示すように、これら凸状曲面部２２及び環状リブ２３は、所謂微延伸部Ｐ２である。

脚部２４は、環状リブ２３と連続して接地方向に複数突出するとともに、樹脂製容器１の中心に等間隔で複数配置される。例えば、本実施形態においては、図２に示すように、脚部２４は７つ設けられる。また、複数の脚部２４は、隣り合う脚部２４間が口部１１方向に窪む谷部２５により連続する。

脚部２４は、樹脂製容器１の中心からφ３０ｍｍの位置から胴部１４の下端までの範囲に設けられる。脚部２４は、プリフォーム品からの延伸倍率が、３〜８倍程度で形成される。この脚部２４は、図３に示すように、所謂延伸部Ｐ３である。なお、延伸部Ｐ３は、谷部２５も含まれる。

また、図５に、本実施形態の樹脂製容器１の一実施例として、本実施形態の樹脂製容器１の底部１５の樹脂製容器１の中心から所定の位置での肉厚、プリフォーム品の肉厚、及び、各延伸倍率を示す。

なお、図５中、延伸倍率とは、底部１５の所定の位置での肉厚に対するプリフォーム品の肉厚の比率、換言すると、成形によりプリフォーム品が延伸した倍率であり、延伸倍率が１倍より大きい場合にプリフォーム品から延伸していることを示す。

底部１５は、当該中心からφ１０ｍｍの位置における肉厚が１．６３ｍｍに成形されている。なお、プリフォーム品の肉厚が２．０ｍｍであることから、φ１０ｍｍの位置における延伸倍率は、１．２３倍である。

底部１５は、当該中心からφ２０ｍｍの位置における肉厚が１．００ｍｍに形成されている。なお、プリフォーム品の肉厚が２．０ｍｍであることから、φ２０ｍｍの位置における延伸倍率は、２．００倍である。

底部１５は、当該中心からφ３０ｍｍの位置における肉厚が０．７５ｍｍに形成されている。なお、プリフォーム品の肉厚が２．０ｍｍであることから、φ３０ｍｍの位置における延伸倍率は、２．６７倍である。

底部１５は、当該中心からφ４０ｍｍの位置における肉厚が０．３５ｍｍに形成されている。なお、プリフォーム品の肉厚が２．０ｍｍであることから、φ４０ｍｍの位置における延伸倍率は、５．７１倍である。

次に、本実施の形態の樹脂製容器１の評価方法の一である落下試験について、以下説明する。なお、当該落下試験において、上述の樹脂製容器１を、以下に示す比較例１乃至比較例３と比較する。

（比較例１）比較例１として、その底部に樹脂製容器１と同構成の平面部２１及び環状リブ２３を有し、これら平面部２１及び環状リブ２３を、樹脂製容器１の外部方向に湾曲する曲面、換言すると凸状曲面部２２とは反対の方向に窪む曲面で連続させた樹脂製容器Ｓ１を用いた。なお、樹脂製容器Ｓ１は、その底部の形状以外の構成は、樹脂製容器１と同一構成とした。

（比較例２）比較例２として、その底部に樹脂製容器１と同構成の平面部２１及び凸状曲面部２２を有し、凸状曲面部２２により平面部２１及び脚部２４を連続させ、環状リブ２３を有さない樹脂製容器Ｓ２を用いた。なお、樹脂製容器Ｓ２の底部の形状以外の構成は、樹脂製容器１と同一構成とした。

（比較例３）比較例３として、その底部に樹脂製容器１と同構成の凸状曲面部２２及び環状リブ２３を有し、底部の中心側の未延伸部Ｐ１が、樹脂製容器１内部方向に湾曲する凸状曲面とした樹脂製容器Ｓ３を用いた。なお、樹脂製容器Ｓ３は、その底部の形状以外の構成は、樹脂製容器１と同一構成とした。

次に、落下試験の詳細な条件及び評価方法について説明する。
落下試験は、コンクリート床面上に、２ｍの高さから、樹脂製容器１,Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を、それぞれ正立状態及び横倒し状態でそれぞれ１０本、計２０本落下させる。なお、正立状態とは、樹脂製容器１の底部１５及びＳ１，Ｓ２，Ｓ３の底部をコンクリート床面に対向させた状態である。

また、横倒し状態とは、樹脂製容器１,Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の軸心方向をコンクリート床面に対して略平行とし、樹脂製容器１,Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の側面をコンクリート床面に対向させた状態である。

落下後、目視によりクラック等の破損、重量測定による内容液の漏れ、及び、蝕圧試験による内圧低下の有無を確認することで評価した。なお、蝕圧試験とは、以下の通り内容物を充填後に加圧した樹脂製容器１,Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の外面中央部（図１中、触圧部位）を非破壊式缶内圧計ＤＳＲ−１００（ＣＴＣ社製）を用いて挟み、落下試験の前後の内部の圧力を計測する方法である。

また、樹脂製容器１,Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、それぞれヘッドスペースに２５ｍｌの気体用の空間を有し、液体を５００ｍｌ充填可能な５００ｍｌボトルを用いる。また、樹脂製容器１,Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、その内部に内容物として３０℃の水５００ｍｌを充填し、ゴム栓でキャッピングを行い、ゴム栓からシリンジで内圧１００±１０ｋＰａに加圧した。なお、ゴム栓は、天然ゴムにより成形された硬度５０のものを用いた。また、樹脂製容器１の内圧は、内圧測定器として非破壊式缶内圧計ＤＳＲ−１００（ＣＴＣ社製）を用いて測定した。

このような条件で落下試験を行った結果を以下に示す。
樹脂製容器１は、落下試験を行った２０本中、破損本数は０本であった。樹脂製容器１は、内容物の漏れが発生しなかった。樹脂製容器１は、蝕圧試験の結果、１０１ｋＰａとなり、内圧の低下が見られなかった。

樹脂製容器Ｓ１は、落下試験を行った２０本中、破損本数は９本であった。なお、破損箇所は、主として底部の平面部２１と凹状曲面部との連続部（つなぎ部）であった。樹脂製容器Ｓ１は、前述の破損した９本から内容物の漏れが発生した。樹脂製容器Ｓ１は、蝕圧試験の結果、破損していない１１本中１１本の圧力が９８ｋＰａ〜１０５ｋＰａとなり、内圧の低下が見られなかった。

樹脂製容器Ｓ２は、落下試験を行った２０本中、破損本数は３本であった。なお、破損箇所は、主として底部の凸状曲面部２２と脚部２４との連続部であった。樹脂製容器Ｓ２は、前述の破損した３本から内容物の漏れが発生した。樹脂製容器Ｓ２は、蝕圧試験の結果、破損していない１７本中１７本の圧力が９７ｋＰａ〜１０８ｋＰａとなり、内圧の低下が見られなかった。

樹脂製容器Ｓ３は、落下試験を行った２０本中、破損本数は５本であった。なお、破損箇所は、底部の未延伸部Ｐ１であった。樹脂製容器Ｓ３は、前述の破損した５本から内容物の漏れが発生した。樹脂製容器Ｓ３は、蝕圧試験の結果、破損していない１５本中１５本の圧力が９５ｋＰａ〜１０２ｋＰａとなり、内圧の低下が見られなかった。

このように構成された樹脂製容器１は、底部１５の未延伸部Ｐ１である平面部２１の周囲に、応力が集中する屈曲部分を設けないように、平面よりも樹脂製容器１の内部方向へ湾曲する凸状曲面部２２を設けることで、平面部２１周囲に応力が集中することを防止できる。また、所定以上の荷重が印加されると、平面部２１が例えば太鼓等のように撓むことで、印加された荷重を吸収又は分散させることが可能となり、底部１５の破損を防止することが可能となる。

また、環状リブ２３が内周方向及び外周方向に曲面により凸状曲面部２２及び脚部２４に連続しているため、応力が集中することなく伸縮可能となる。このように、樹脂製容器１は、印加された荷重を環状リブ２３が吸収又は分散することで、底部１５の破損を防止することが可能となる。

なお、比較例１である樹脂製容器Ｓ１の破損の要因の一としては、未延伸部Ｐ１の周囲が凹状曲面部であることから、未延伸部の近傍部位においては剛性がなく、応力が集中する屈曲部位が存在するためである。

比較例２である樹脂製容器Ｓ２の破損の要因の一としては、微延伸部に応力が集中することにより破損するためである。比較例３である樹脂製容器Ｓ３の破損の要因の一としては、未延伸部が変形することにより破損するためである。

このように構成された樹脂製容器１によれば、底部１５の未延伸部Ｐ１を平面部２１とし、延伸部Ｐ３である脚部２４と、凸状曲面部２２及び環状リブ２３の微延伸部Ｐ２で連続させることで、未延伸部Ｐ１の変形を防止し、微延伸部Ｐ２で応力を吸収及び分散させることが可能となる。このため、樹脂製容器１は、底部１５の落下強度を向上させることが可能となる。

また、樹脂製容器１は、平面部２１をゲート径よりも大径とすることで、プリフォーム品の成形時にゲート痕２１ａの位置ずれが発生しても、ゲート痕２１ａを平面部２１（未延伸部Ｐ１）に配置することが可能となる。即ち、微延伸部Ｐ２へゲート痕２１ａが位置することを防止できる。このため、ゲート痕２１ａの変形（延伸）を極力防止することが可能となり、ゲート痕２１ａの変形による応力集中部の発生を防止し、落下強度の低下を防止することが可能となる。

上述したように本実施形態に係る樹脂製容器１によれば、落下強度を向上させることが可能となる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。上述した例では、樹脂製容器１は、５００ｍｌボトルを用いた例を説明したがこれに限定されない。例えば、樹脂製容器１は、４５０ｍｌボトルであってもよく、他の内容積のものであってもよい。また、上述した例では、口部１１及び首部１２について説明したが、これら口部１１及び首部１２は、プリフォーム品を成形後に、さらに加熱し、ポリエチレンテレフタレートを結晶化させても良い。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

１…樹脂製容器、１１…口部、１１ａ…雄螺子部、１２…首部、１２ａ…ネックリング、１３…肩部、１４…胴部、１４ａ…凹部、１５…底部、２１…平面部、２２…凸状曲面部、２３…環状リブ、２４…脚部、２５…谷部、Ｐ１…未延伸部、Ｐ２…微延伸部、Ｐ３…延伸部。

Claims

プリフォーム品を延伸ブロー成形することで成形され、胴部の端部に自立可能な底部が形成された樹脂製容器であって、
前記底部は、
その中心側に設けられた平面部と、
前記平面部に連続して設けられ、前記胴部の内部側に向かって湾曲する凸状曲面部と、
前記凸状曲面部に連続して設けられ、前記胴部内部側に突出するとともに、前記凸状曲面部と連続する環状リブと、
前記環状リブに連続して設けられた複数の脚部と、
を備えることを特徴とする樹脂製容器。
前記環状リブは、前記凸状曲面部及び前記脚部と曲面で連続することを特徴とする請求項１に記載の樹脂製容器。
前記底部は、前記平面部から前記脚部に向かって、前記プリフォーム品からの延伸倍率が漸次大となることを特徴とする請求項１に記載の樹脂製容器。
前記平面部は、前記プリフォーム品からの延伸倍率が１〜１．５倍であり、
前記凸状曲面部及び前記環状リブは、前記延伸倍率が１．５〜３倍であり、
前記脚部は、前記延伸倍率が３〜８倍であることを特徴とする請求項３に記載の樹脂製容器。
前記プリフォーム品は、その成形時に形成されるゲート痕を有し、
前記平面部は、前記ゲート痕が位置することを特徴とする請求項１に記載の樹脂製容器。
前記環状リブは、前記プリフォーム品の前記延伸ブロー成形時に前記プリフォーム品を延伸させる延伸ロッドが当接する範囲に設けられることを特徴とする請求項１に記載の樹脂製容器。