JP2013525212A - 強化した花弁状の容器の底部 - Google Patents

Abstract

半製品からブロー成形または延伸ブロー成形により得られる熱可塑性材料製の容器（１）であって、この容器は、底部（３）の中心領域（５）から半径方向に延びる凹状の谷部（８）で隔てられた突出する足部（４）を備える花弁状の底部を（３）有し、各足部（４）は２つの側面（９）を備え、この側面はそれぞれサイドに沿って谷部（８）と境界をなす。各足部（４）は、それぞれの側面（９）に、谷部（８）側のサイドに沿って突出するフランジ（１８）を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、熱可塑性材料製の半製品（プリフォームまたは中間容器）からブロー成形または延伸ブロー成形により得られる容器、とりわけボトルの製造に関する。

容器は、内容物（一般に液体またはペースト）を注入するために開口した首部と、容器に体積を与える本体と、首部の反対側で本体を閉鎖し、容器を平面に置いた際に容器を保持して維持するための土台を形成する底部とを備える。

一般には、以下の場合に応じて、底部を剛性化して耐性を持たせようとする。
− 内容物によって静水圧がかかる場合。
− ホット充填を適用する場合に、高温の内容物により熱応力が発生する場合で、この温度は、容器を構成する素材のガラス転移温度よりも高くてもよい（例として、ガラス転移温度が約８０°Ｃである多くのＰＥＴ製容器には、９０°Ｃ前後またはこれを回る温度の液体を充填できる）。
− ガスを適用する場合に、液体に溶解したガスの圧力により機械応力が発生する場合（例えばビールの場合）。

ただし、これらの適用例は互いに組み合わせてもよい。特定の炭酸液をホット充填するか、または液体温度（および体積）と高温で溶解したガスの圧力とを同時に上昇させる低温殺菌にかける。「窒素置換充填」といういくつかの特定のホット充填の適用例では、充填後だが栓をする前に容器に液体窒素を滴下するが、この窒素は、蒸発後に（液体の上の首部に位置する）デッドボリュームを加圧状態に維持し、それによって液体が冷却された際に容器の過度の収縮を回避するためのものである。

いずれの場合においても、底部は、特に機械的耐性を備えている必要があり、一般に、花弁形状を利用する。つまり、底部は、花弁状に突出する足部を備え、この足部は、凹部または谷部と称する凸状の壁部で隔てられ、この壁部は、底部の中心から半径方向に延びる。足部は、平面に置かれた容器を保持するようになっている。谷部は、とりわけ充填の際に内容物によってかかる応力（熱応力、機械応力）を吸収するようになっている。

これらの問題は、仏国特許第２８２２８０４号、または米国特許第７０５１８８９号に確かに記載されており、この文献では、冷却された際に変形して液体の部分的な収縮に追随するようになっている十字型の中心のくぼみを備える、花弁状の底部を有する容器が提供されている。

花弁状の底部によって容器の機械的性能が向上するとしても、その形が複雑であるために製造が困難になり、これによってブロー成形の際に素材の拡張に支障をきたすおそれがある（ブロー成形で形成される容器の能力を「ブロー成形性」という）。実際、素材は、最初に到達する谷部のキャビティの辺りで金型と接触すると直ちに凝固する傾向がある。そのため、後から起こる足部のキャビティへの拡張はブレーキがかかった状態となり、最後に、谷部と足部との間の素材の厚みに望ましくないばらつきがあることに気づく。場合によっては、足部に過度の延伸が見られることがあり、これによって素材が白く変色してしまう。

仏国特許第２８２２８０４号 米国特許第７０５１８８９号

よって、谷部の幅（半径方向に対して直角に測定）を縮小して素材との最初の接触面積を最小にし、これによって容器のブロー成形性を向上させることが望ましいと思われる。

しかし、同時に、谷部を広げて底部の耐性を高めることも望まれる。

このほか、足部の壁（または側面）を可能なかぎり傾斜させ、対応するキャビティに素材が拡張するのを容易にし、これによって容器のブロー成形性を向上させることが望まれる。

しかし、同時に、壁が傾斜しすぎていると、前述した応力の作用を受けて底部が反転するリスクが高まるため、これらの壁を可能なかぎり垂直にして底部の剛性を増大させることが望まれる。

底部、さらに詳細には足部および谷部の寸法の決定は、仕様書に委ねられているが、仕様書の制約は相反するものである。つまり、底部に必要な剛性を持たせるためには、谷部は十分に広く、かつ足部は十分に垂直でなければならない。逆に、容器に良好なブロー成形性を持たせるためには、谷部は相当狭く、足部は十分に傾斜していなければならない。

もちろん、実験と結果の体系的な調査を実施して妥協点を探求することもできるであろう。しかし、このような調査は、多数の試作品を作製する必要があるため、長く、疲労を伴い、コストがかかる。さらに、すべての適用例に対して結果が必ずしも保証されるわけではない。

したがって、本発明の目的は、底部が剛性とブロー成形性との相反する制約に満足のいくように対応する新規な容器を提供することである。

そのために、本発明は、半製品からブロー成形または延伸ブロー成形により得られる熱可塑性材料製の容器であって、底部の中心領域から半径方向に延びる凹状の谷部で隔てられた突出する足部を備える花弁状の底部を有し、各足部は２つの側面を備え、この側面はそれぞれサイドに沿って谷部と境界をなし、各足部はそれぞれの側面に、谷部側のサイドに沿って突出するフランジを備える、容器を提供する。

フランジは、谷部の両側で足部を垂直にするのに寄与し、これによって底部の剛性が増大し、例えばホット充填の際、または内容物が炭酸液である場合に、内容物によってかかる熱応力および／または機械応力に対してさらに機械的耐性を持たせる。

一実施形態によれば、各フランジはほぼ平坦で、谷部の中間半径面とわずかな角度を形成する。さらに正確には、フランジは、例えばこの中間面と、１０°〜２０°、好ましくは約１５°の角度を形成する。

各側面も、谷部の中間面に対して傾斜し、フランジは、側面と０°超かつ２０°未満の角度を形成する。

各側面およびこの側面から突出するフランジは、谷部との接合部に延びる共通縁を有することが好ましい。

フランジは、例えば外縁がほぼ三角形であり、少なくとも１つの縁で、フランジは２つの曲率を有するアール部を介して側面に接続する。

さらに、特定の一実施形態によれば、底部は、谷部に、外側に突出した半径方向に延びるリブ形状の補剛材を備え、この補剛材は、底部を補強し、例えば底部の中心領域近傍から底部の周囲近辺まで延びる。

本発明の目的および利点は、添付の図面を参照して以下に記載した説明に照らせば明らかになるであろう。

本発明による容器の下面斜視図である。 図１の容器の底部の拡大図である。 図２の底部の下平面図である。 線ＩＶ−ＩＶに沿った底部の断面図である。より明瞭にするため、底部内部を描く背後の線は除去している。 線Ｖ−Ｖに沿った底部の断面図である。より明瞭にするため、底部内部を描く背後の線は除去している。 線ＶＩ−ＶＩに沿った底部の断面図である。より明瞭にするため、底部内部を描く背後の線は除去している。

図１には、例えばポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）など、熱可塑性材料製のプリフォームからブロー成形または延伸ブロー成形により得られる、容器１（この場合はボトル）の下部の斜視図を示している。

容器１は、主軸Ｘに沿って延び、本体と称する側壁２、およびこの本体の下端で本体２を閉鎖する底部３を備える。

底部３は、花弁状であり、容器１の外側に向かって突出した突起で形成される一連の足部４を備え、この足部は、トローチ形状の底部３の中心領域５から底部３の周囲に向かって延び、中心領域で素材は、ほぼアモルファス状態を維持する。

最も突出した部分、つまり足部４の頂点６は、同時に最も幅広く、容器１の土台を形成し、この部分を介して容器を平面（例えばテーブル）上に置くことができ、この部分は、底部３の周囲の近傍にある。各足部４は、頂点６から底部３の中心領域５に向かって緩やかに傾斜しながら細くなって延びる端部面７を備えているため、足部４は、半径断面の輪郭がほぼ三角形である（図４）。

図１から図３を見ればよくわかるように、足部４は谷部８で隔てられ、この谷部は、底部３の中心領域５から底部の周囲まで星形に半径方向に延びる、素材が帯状に細くなった部分で形成される。谷部８は、半径断面の外側に向かって凸状であり（図４の左を参照）、水平断面（すなわち、半径方向に直角な面。図５を参照）の外側に向かってやや凹状である。

図１から図３を見ると、足部４の数は谷部８の数と等しいことがわかる。図示した例では、底部３は、５つの足部４および５つの谷部８を備え、これらは規則的に交互に並び、星形に分散している。この数は融通が利くものである。しかしながら、５つ未満（それでも３つ以上）または５つ超（それでも好ましくは７つ以下）にするとよい。

各足部４は、ほぼ平坦な２つの側面９を備え、この側面は、それぞれサイドに沿って谷部８と境界をなしている。さらに正確には、同じ足部４の両側面９は、互いに逆を向いて背中合わせであり、一方同じ谷部８は、隣接する２つの足部４の対面する２つの側面９がサイドに沿った境界である。

各側面９は、足部４の全体の外縁（この場合は三角形）をたどり、曲線状の上縁１０から延び、この上縁に沿って側面９は、ほぼ環状の断面を有するアール部１１（図５）を介して谷部８に接続し、足部４の頂点６の近傍に位置する頂点１２まで延びる。側面９は、ほぼ直角に交わる２つの縁、すなわち、容器１の本体２にほぼ平行で、上縁１０の外端１４から頂点１２まで延びる外縁１３と、足部４の端部面７にほぼ平行で、上縁の内端１６から頂点１２まで延びる内縁１５とが境界である。

図３および図６に示したように、側面９は垂直ではなく（なぜなら、底部３は膨張させるのが困難であり、さらには不可能であるため）、谷部８から頂点１２に向かって開いて傾斜しているため、各足部４は、水平面の断面（図６を参照）の輪郭が、丸みのある頂点を有するＶ字型であり、換言すれば、両枝が開いたＵ字型である。

各側面９は、谷部８を中央線に沿って２つの同一部分に切断する半径面Ｐに対して傾斜し、この面Ｐに対して比較的大きい２０°〜３０°の角度のある開口Ａを備える。図５に示した例のように、この角度のある開口Ａは、約２５°が好ましい。

各側面９は、半径が大きい円弧状の輪郭を有する接続用アール部１７を介して足部４の端部面７に接続する。

さらに、どの図を見てもわかるように、各足部４は、それぞれの側面９に、谷部８側のサイドに沿って突出したフランジ１８を備える。

フランジ１８は、ほぼ平坦で、フランジが突出する側面９に類似の外縁（この場合は三角形）を有する。フランジ１８は、側面の上縁１０と一体である曲線状の上縁から、側面９の頂点１２の近傍に位置する頂点１９まで延びる。図４および図６を見ると、フランジ１８の外縁は、側面９の外縁と概ね相似であり、フランジ１８の面積は、側面９の面積よりも小さいことがわかる。フランジ１８は、ほぼ直角に交わる２つの縁、すなわち、外縁２０と内縁２１とが境界であり、この両縁は、頂点１９で合流し、それぞれ側面９の外縁１３および内縁１５にほぼ平行であり、フランジ１８の内側に向かって側面の両縁からずれている。

図５に示したように、フランジ１８は、フランジが突出する側面９に平行な面には延びず、この面に対して傾斜している。さらに正確には、フランジ１８は、半径面Ｐに対して、２０°未満、好ましくは１０°〜２０°の小さい角度のある開口Ｂを備える。図５に示した例では、この角度のある開口Ｂは約１５°である。換言すれば、前述したような仮定の場合、側面９は、面Ｐに対して２０°〜３０°傾斜し、フランジ１８は、側面９自体に対して傾斜し、Ａ−Ｂの角度は０°超だが２０°未満である。

フランジ１８の外縁２０および内縁２１は、逆の２つの曲率（または２つの半径）を有するアール部２２を介して側面９のこれに対応する縁１３、１５に接続し、このアール部を図（図２および図６からよくわかるように）にＳ字型の輪郭をした線で示した。

側面９が急峻に傾斜していることにより、ブロー成形の際に素材は、足部４のキャビティの底部（頂点６に相当）に容易に達することができ、底部３のブロー成形性に有利に働く。

このブロー成形性は、アール部１７の半径を大きくすることでも容易になることに注意されたい。

このほか、フランジ１８の存在は、底部３のブロー成形性に有利に働く。なぜなら、フランジの特殊な形状により、側面９の辺りで金型のキャビティが下がるため、容器をブロー成形する際に、素材がフランジ１８の辺りで金型と接触するのを遅らせる効果を持つからである。その結果、底部３のその他の部分（とりわけ谷部８と側面９との接合部）は、公知の花弁状の底部よりも容易に広がることができる。さらに、フランジ１８があることによって、この良好なブロー成形性が底部３の剛性を犠牲にして得られるような事態を回避することができる。実際、フランジ１８は、谷部８の両側で足部４を局所的に垂直にする機能を持ち、その結果、（例えばホット充填の際または炭酸液の場合に）容器１にかかる機械応力および／または熱応力の作用を受けて底部３が陥没するのに対抗する。

２つの逆の曲率を有するアール部２２は、この機能に動的に寄与する。実際、機械応力および／または熱応力の作用を受けると、アール部２２は、形が崩れて膨張し、平らになる傾向があり、これによってフランジ１８は谷部８の方向に広がる（つまり垂直になる）。

図示した好適な一実施形態によれば、底部３はこのほか、半径方向に延びるリブ形状の補剛材２３を用いて補強され、この補剛材は、容器１の外側、底部に向かって、谷部８に沿って突出して延びる。さらに正確には、各補剛材２３は、谷部の中央線に沿って、中心領域５（またはその近辺）から底部３の周囲（またはその近辺）まで延びる。

各補剛材２３は、平面（図３）では、中心領域５から周囲に向かって拡大していく紡錘形状である。半径断面（図４）では、補剛材は、谷部８の凸状に湾曲した外縁をたどり、水平断面（図５および図６）では、補剛材は、容器の外側に向かって膨らんだ輪郭をしている。

補剛材２３は、底部３を剛性化する機能を持つ。（例えばホット充填の際または炭酸液の場合に）容器にかかる機械応力および／または熱応力の作用を受け、補剛材２３は、形が崩れて膨張し、平らになる傾向があり、これによって谷部８が拡大し、その結果、前述したように、底部３が陥没するのに対抗して足部４が垂直になる。

この目的を達成するために、補剛材２３は水平方向に谷部８の幅全体を占めている必要はない。補剛材２３は、谷部８の幅の一部のみを占めるだけで十分である。したがって、図示した好適な一実施形態によれば、特に図３を見ればわかるように、補剛材２３は、谷部８の幅の約３分の１を水平方向に延びる。

このほか、すべての谷部８に補剛材２３を備える必要はない。谷部の一部のみに備えてもよい（例えば、底部３が偶数の谷部８を備える場合は、２つの谷部に１つの補剛材）。

Claims (9)

1. 半製品からブロー成形または延伸ブロー成形により得られる熱可塑性材料製の容器であって、底部（３）の中心領域（５）から半径方向に延びる凹状の谷部（８）で隔てられた突出する足部（４）を備える花弁状の前記底部（３）を有し、前記各足部（４）は２つの側面（９）を備え、該側面はそれぞれサイドに沿って前記谷部（８）と境界をなす容器において、前記各足部（４）は、それぞれの前記側面（９）に、前記谷部（８）側のサイドに沿って突出するフランジ（１８）を備えることを特徴とする、容器（１）。
2. 前記各フランジ（１８）はほぼ平坦で、前記谷部（８）の中間半径面（Ｐ）とわずかな角度（Ｂ）を形成することを特徴とする、請求項１に記載の容器（１）。
3. 前記フランジ（１８）は、前記中間面（Ｐ）と、１０°〜２０°、好ましくは約１５°の角度（Ｂ）を形成することを特徴とする、請求項２に記載の容器（１）。
4. 前記各側面（９）は、前記谷部の前記中間面（Ｐ）に対して傾斜し、前記フランジ（１８）は、前記側面（９）と０°超かつ２０°未満の角度（Ａ−Ｂ）を形成することを特徴とする、請求項３に記載の容器（１）。
5. 前記各側面（９）および該側面から突出する前記フランジ（１８）は、前記谷部（８）との接合部に延びる共通縁（１０）を有することを特徴とする、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の容器（１）。
6. 前記フランジ（１８）は、外縁がほぼ三角形であることを特徴とする、請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の容器（１）。
7. 少なくとも１つの縁（２０、２１）で、前記フランジ（１８）は２つの曲率を有するアール部（２２）を介して前記側面（９）に接続することを特徴とする、請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の容器（１）。
8. 前記底部（３）は、前記谷部（８）に、外側に突出した半径方向に延びるリブ形状の補剛材（２３）を備えることを特徴とする、請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の容器（１）。
9. 前記補剛材（２３）は、前記底部（３）の中心領域（５）の近傍から前記底部の周囲近辺まで延びることを特徴とする、請求項８に記載の容器（１）。

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