JP2014201350A - 合成樹脂製容器 - Google Patents

Abstract

【課題】容器の減容化のための改善を行い、通常の使用時等における強度を確保しつつ、廃棄時に弱い力でも簡単に圧潰することができるようにする。【解決手段】合成樹脂製容器１０は、内容物が取り出される口部１２と、内容物が収容される胴部１４とを有し、合成樹脂の主材料と、主材料のみで構成される場合よりも容器の弾性を低下させる１種類以上の弾性低下材料とから少なくとも構成される。胴部１４は、折曲げ用リブ４４〜４６または稜線部分３６によって包囲された１つ以上のパネル部分５０を有しており、弾性低下材料によって、パネル部分５０に垂直に荷重を加えたときの荷重と荷重の印加方向のパネル部分５０の変位を表す変位−荷重曲線において、折曲げ用リブ４４〜４６または稜線部分３６に座屈が発生する荷重または変位よりも小さい荷重領域または変位領域で、荷重の極値Ｐ２が現れるようになっている。【選択図】図２

Description

本発明は、ポリエチレン等の合成樹脂を主原料とする合成樹脂製容器に関し、特に、内容物を使い終わった後に、潰して減容化することができる合成樹脂製容器に関する。

従来、この種の合成樹脂製容器としては、特許文献１〜３に記載されたものが知られている。

特許文献１では、ポンプを口部に装着して使用しても、容器それ自体が変形することがなく、しかも廃棄する場合には小さく折り畳んで廃棄できるようにした合成樹脂製容器を提供することを目的として、直方体状をなした合成樹脂製容器の側板部の幅方向の中央部、正面板部および背面板部と側板部との稜線部分、正面板部と背面板部に、それぞれ折曲げ用リブを形成している。さらに、正面板部および背面板部と側板部との稜線部分を硬い材料から構成し、または、折曲げ用リブが形成されている部位をそれぞれ軟らかい材料から構成している。

このような構成によれば、使用後に廃棄する際に折曲げ用リブを利用して折畳むことが可能になり、また、縦方向に延びる４つのコーナの稜線部分を硬い材料から構成しているために、十分な座屈強度を有し、使用状態において所定の形状を維持し、口部にポンプを取り付けても十分に使用することができるようにしている。

特許文献２では、胴部から肩部を介して口部まで漸次横断面が縮小する薄肉プラスチックボトルにおいて、その肩部には肩部折り畳みガイドが形成され、胴部には、互いに周方向に離間した４以上の胴部折り畳みガイドが形成され、胴部折り畳みガイドの側部側先端から二股状に底部折り畳みガイドが形成されている。

このような構成によれば、ボトル内の負圧による変形を胴部折畳みガイドが全体に分散させ、また、ボトルを圧潰するときには、胴部折り畳みガイドに沿って折り畳まれると共に、肩部折り畳みガイド及び底部折り畳みガイドにおいて折畳まれることで、その容積が縮小される。

特許文献３では、口部、底部及び胴部を一体的に備えるペットボトルにおいて、胴部の上部分と下部分の厚みを中間部分よりも厚く形成しており、上部分と下部分によって機械強度を確保すると共に、容器を潰すときには、脆弱な中間部分が圧縮され、その後に上部分と下部分とが潰れるようにしている。

特開平１０−３１６１４０号公報 特開平１０−３２９８２０号公報 特開２００９−２０２９４７号公報

以上のような従来の容器においては、圧潰をしやすくするために、リブを形成したり厚みを変化させたりしてその形状を工夫している。

ところで、容器の減容化の要求は近年一層高まっており、今後の更なる高齢化社会を考慮すると、非力な高齢者等が簡単に容器を潰すことができるようにするための一層の改善が必要である。

本発明は、かかる課題に鑑みなされたもので、容器の減容化のための改善を行い、通常の使用時等における強度を確保しつつ、廃棄時には弱い力でも簡単に圧潰することができる、合成樹脂製容器を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、内容物が取り出されるための口部と、内容物が収容されるための胴部とを有し、合成樹脂を主材料とする合成樹脂製容器において、
胴部は、リブまたは稜線によって包囲された１つ以上のパネル部分を有しており、
前記合成樹脂製容器は、前記主材料と、主材料のみで構成される場合よりも容器の弾性を低下させる１種類以上の弾性低下材料とから少なくとも構成され、該弾性低下材料によって、前記パネル部分に垂直に荷重を加えたときの荷重と荷重の印加方向のパネル部分の変位を表す変位−荷重曲線において、リブまたは稜線に座屈が発生する荷重または変位よりも小さい荷重領域または変位領域で、荷重の極値が現れるようになっていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のものにおいて、前記荷重領域は、１Ｎ以下の荷重領域であることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のものにおいて、前記変位領域は、５ｍｍ以下の変位領域であることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のものにおいて、前記弾性低下材料は、主材料よりも強度が高く弾性が低い合成樹脂材料であることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のものにおいて、前記弾性低下材料は、金属化合物であることを特徴とする。

本発明によれば、弾性低下材料によって弾性が低下される結果として、パネル部分に荷重が印加された場合において、その周囲のリブまたは稜線が座屈する前の小さい荷重領域または変位領域において、変位−荷重曲線に荷重の極値が現れるようになっている。これにより、容器を圧潰するためにパネル部分に荷重を加えていったときに簡単に容器を変位させていくことができる。こうして、弱い力で簡単に容器を圧潰することができ、減容化の改善を図ることができる。

本発明の合成樹脂製容器の一例を表す斜視図である。 変位−荷重曲線の一例であり、実線は弾性低下材料を含有する場合、破線は弾性低下材料を含有しない場合を表す。 実施例と比較例の変位−荷重曲線の実例を表す図である。

以下、図面を参照してこの発明に係る合成樹脂製容器を説明する。

図１は、本発明の合成樹脂製容器の一例を表す図である。図示したように、この例による合成樹脂製容器は、特許文献１に記載された容器と同様の形状をなしている。但し、この形状は一例であり、任意の形状とすることが可能である。

合成樹脂製容器１０は、大まかに、内容物が取り出されるべき口部１２と、内容物が収容されるべき胴部１４と、を有している。口部１２の周囲に存在する胴部１４の上面は肩面部分１６となり、胴部１４の下面は底面部分１８となる。

口部１２の外周囲にはネジが切られており、ポンプユニット２０が螺合されるようになっている。ポンプユニット２０は、胴部１４内の内容物を圧力差により吸い出して、その上端に設けられる取り出し口２２から排出可能となっている。

胴部１４は、その周方向に並んで配置される複数の側面部分３０〜３３と、隣り合う側面部分３０〜３３の間に配置される稜線部分３６とを備え、稜線部分３６は、側面部分３０〜３３に比較して、その横断面の平均曲率が大きくなっている。

例えば胴部１４が、図示したような略直方体形状をしている場合、側面部分３０〜３３は、正面部分３０、背面部分３１、右面部分３２及び左面部分３３の４個となり、４個の稜線部分３６を有する。また、胴部１４が直方体形状以外の多角柱形状をしている場合には、側面部分は、多角柱の角数（ｎ角柱）に合わせて、ｎ個となり、稜線部分３６もｎ個となる。

胴部１４には、任意の折曲げ用リブを設けることができ、折曲げ用リブは、横断面が凹状または凸状となって長手方向に延びる。この例では、側面部分のうちの右面部分３２及び左面部分３３には、高さ方向に延びる折曲げ用リブ４０が形成されており、折曲げ用リブ４０の上端は、稜線部分３６と肩面部分１６との交点の方向に延びるように２方向に分岐した折曲げ用リブ４１，４１と連結され、高さ方向に延びる折曲げ用リブ４０の下端は稜線部分３６と底面部分１８との交点の方向に延びるように２方向に分岐した折曲げ用リブ４２，４２と連結される。

また、正面部分３０から左右面部分３２，３３の一部にかけてと、背面部分３１から左右面部分３２，３３の一部にかけて、それぞれ、左右方向に延びる折曲げ用リブ４４，４５が上下に形成されている。上側の折曲げ用リブ４４は、折曲げ用リブ４０の上端部にある折曲げ用リブ４１，４１の分岐部とほぼ同じ高さに位置している。同様に、下側の折曲げ用リブ４５は、折曲げ用リブ４０の下端部にある折曲げ用リブ４２，４２の分岐部とほぼ同じ高さに位置している。

また任意には、稜線部分３６にも、高さ方向に折曲げ用リブ４６が形成されている。

これらの折曲げ用リブ４０〜４６は、容器全体の剛性を高める機能を果たすと共に、圧潰時に、その折曲げ用リブに沿って容器が折曲げられるように、容器の変形を誘導する機能を持っている。

本発明者らの研究によれば、容器１０の折曲げ用リブ４０〜４６を含めた形状に加えて、材料自体の弾性が、その圧潰しやすさに影響を及ぼすことを見出した。胴部１４は、稜線部分３６及び折曲げ用リブ４４，４５に囲まれた曲率の比較的小さいパネル部分５０を有する。容器１０を構成する材料によって齎されるパネル部分５０の持つ特徴的な性質が、容器の折曲げ用リブや容器の厚みに加えて、圧潰のしやすさに影響を及ぼす大きな要因となる。ここで、パネル部分５０は、平面または曲率が小さい曲面部分であって、その曲率の変化があったとしても表面が滑らかに連続している部分を言うものとする。

このため、容器１０の材料は、例えば一種類の合成樹脂材料単独で構成される場合に比較して、弾性が低下するように複数種類の材料で構成され、合成樹脂の主材料に対して１つ以上の弾性低下材料が副材料として含有されている。

弾性低下材料を副材料として含む容器は、弾性低下材料を含まない場合と比較して、容器１０に上下方向の圧縮力を加えていったときに、最初に座屈を示す強度である座屈強度については、ほぼ同等の強度を持たせることにより、ポンプユニット２０を取り付けてポンピングを行ったとき、または内容物を充填するときの容器の変形を防止することができる。

さらに、弾性低下材料を含めることにより、容器１０を圧潰させるために容器１０に横方向の圧縮力を加えたときに、パネル部分５０に特徴的な性質を示すようにする。この特徴的な性質とは、パネル部分５０に垂直な方向から圧縮力を加えて変位させていったときに、最初にパネル部分５０の周囲の折曲げ用リブ４０〜４２または稜線部分３６に座屈が発生する挟圧強度よりもはるかに小さい荷重領域または容器が潰れ始めるときの変位よりもはるかに小さい変位領域において、荷重が極値を示す点を発生するようにするということである。尚、パネル部分５０にほぼ垂直とは、パネル部分５０の接面にほぼ垂直な方向を言うものとし、パネル部分５０の変位とは、荷重の印加方向の変位とする。

より詳細に説明すると、図２に示すように、横軸に変位を、縦軸に荷重をとり、変位−荷重曲線を描いたときに、荷重に大きな極値が現れる（図２の実線のＰ１）が、これは折曲げ用リブ４４〜４６または稜線部分３６に座屈が発生した第１降伏点にほぼ対応して現れる。この第１降伏点に対応する荷重が挟圧強度となり、ここで実質的に容器が潰れ始めることを表している。

一方、この挟圧強度よりもはるかに小さい荷重領域または容器が潰れ始めるときの変位よりもはるかに小さい変位領域のパネル部分５０を変位させていく変位初期段階で、荷重に小さな極値が現れる（図２の実線のＰ２）。この荷重のピークＰ２を超えると、荷重が一旦減少するために、変位が小さな荷重で進行することになる。これは、容器１０の弾性が低下されているために、応力がパネル部分５０内の局所的部分に集中し、その局所的部分の応力がある限界に達したときに周囲に一気に広がることによってピークＰ２が発生するものと考えられる。容器１０を潰すためにパネル部分５０を手で実際に押していったときに、このピークＰ２は、わずかな節度感として人に感知されることができる。この節度感と共に、容器から受ける反力が激減するために、容器の変形への勢いが増し、容器を小さな力で潰すことができるようになる。

これに対して、容器に弾性低下材料が含まれない場合、折曲げ用リブ４４〜４６または稜線部分３６に座屈が発生する挟圧強度にほぼ対応した極値は、同様に現れるが（図２の破線のＰ１）、挟圧強度に達するまでの変位−荷重曲線は単調増加曲線となり、パネル部分５０を変位させていく変位初期段階ではピークＰ２は発生しない。これは、容器に弾性があるために、応力がパネル部分５０全体から折り曲げ用リブ４４〜４６または稜線部分３６に伝わり、局所的な応力の集中がパネル部分５０には発生しないためと考えられる。そのため、パネル部分５０の周囲の折曲げ用リブ４４〜４６または稜線部分３６に座屈が発生するまでは、容器から受ける反力は増加していくために、連続的に強い力が必要となる。

このように、前記変位初期段階において極値を発生させるようにすることで、小さな力で簡単に容器を潰すことができるようになる。極値によって荷重の減少が発生するので、容器が潰れ始めるまでの（つまり挟圧強度に達するまでの）仕事となる変位−荷重曲線の積分値が小さくなる。よって小さな仕事で挟圧強度まで達成させることができることになる。

容器１０の主材料としては、ポリエステル材料とすることができ、特に、好ましい材料は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）である。しかしながら、これに限るものではなく、低密度、中密度、または高密度ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン材料；塩化ビニル等のハロゲン化ビニル重合体等の熱可塑性樹脂とすることができる。

副材料となる弾性低下材料としては、主材料の合成樹脂よりも強度の高い合成樹脂、例えば、ナイロン樹脂、金属化合物、カーボン等の微粒子、等を例示することができる。これらの弾性低下材料の含有量は、全体の１．０〜１５質量％程度とするとよい。

ナイロンは、弾性を低下する機能と共に、容器のガスバリア性を持たせる機能を兼ねる。このナイロンと主材料としてのＰＥＴとの強度及び弾性の比較を以下に示す。

以上のように、ナイロンはＰＥＴに比較して、強度が高く、弾性が低いことが分かる。よって、均一に分散されたナイロンを含有するＰＥＴは、結果として、弾性が低下するので、パネル部分５０においてピークＰ２を発生させることができる。

同様にその他、均一に分散された酸化チタン、マイカ、シリカ、タルク等の金属化合物等も主原料に含有させることで、強度が高く、弾性を低下させることができ、パネル部分５０においてピークＰ２を発生させることができる。

上記金属化合物やカーボン等の微粒子は、弾性低下材料としてのみならず、顔料としての機能を果たすものとして、主材料に含めることができる。

これらの主材料と弾性低下材料をブレンドしたものを、所望の形状になるように成形する。成形としては、延伸ブローにより成形することができる。

また、肉厚は、０．２ｍｍから０．５ｍｍの間とすることができる。

以下の５つの種類の配合の材料によって、図１に示すような形状の合成樹脂性容器（実施例１〜３、比較例１）を作製して、比較実験を行った。

・ 肉厚の測定
肩面部分１６、胴部１４の任意の高さにおける、肉厚の平均値を測定したところ肩面部分１６においては０．３８〜０．４１ｍｍ、肩面部分１６以外の胴部１４においては０．２７〜０．３６ｍｍの範囲に収まり、試料間の差は、最大で０．０５ｍｍ程度であったため、全ての試料において、同一の肉厚と見做すことができた。

・ 座屈強度の測定
容器を上下方向に圧縮して（押し込み速度２０ｍｍ／ｍｉｎ）、最初に座屈する第１座屈点における荷重を測定した。

実施例１〜３は、比較例１に比較して、やや座屈強度は下がるものの、ポンピング、内容物充填時には影響のない強度を示した。

・ 挟圧強度の測定
胴部１４の正面部分３０のパネル部分５０の高さ方向中央に横方向に印を付け、容器を横向きにして、上からその印の部分に平板を当てて押圧し（押し込み速度５０ｍｍ／ｍｉｎ）、挟圧強度を測定した。

実施例１は挟圧強度がやや高いが、試料間で大きな差は見られなかった。

図３は、各実施例及び比較例の変位−荷重曲線を表している。挟圧強度よりも小さい荷重範囲または小さい変位範囲（１Ｎ以下または５ｍｍ若しくは１ｍｍ以下）において、変位−荷重曲線において、実施例１が最も大きなピークを現したが、実施例２及び３においても、ピークが現れた。これによって、ピークを超えたときに、容器からの反力が減少するので変形の勢いを増すことができた。

これに対して、比較例１は、単調増加曲線となり、容器からの反力が徐々に大きくなった。

また、実施例１〜３は、ピークによって荷重の減少が発生するので、挟圧強度に達するまでの仕事、即ち、変位−荷重曲線によって囲まれた面積が小さくなる。よって小さな仕事で挟圧強度まで達成させることができることが分かった。

１０ 容器
１２ 口部
１４ 胴部
３６ 稜線部分
４０〜４６ 折曲げ用リブ
５０ パネル部分

Claims (5)

1. 内容物が取り出されるための口部と、内容物が収容されるための胴部とを有し、合成樹脂を主材料とする合成樹脂製容器において、
   胴部は、リブまたは稜線によって包囲された１つ以上のパネル部分を有しており、
   前記合成樹脂製容器は、前記主材料と、主材料のみで構成される場合よりも容器の弾性を低下させる１種類以上の弾性低下材料とから少なくとも構成され、該弾性低下材料によって、前記パネル部分に垂直に荷重を加えたときの荷重と荷重の印加方向のパネル部分の変位を表す変位−荷重曲線において、リブまたは稜線に座屈が発生する荷重または変位よりも小さい荷重領域または変位領域で、荷重の極値が現れるようになっていることを特徴とする合成樹脂製容器。
2. 前記荷重領域は、１Ｎ以下の荷重領域であることを特徴とする請求項１記載の合成樹脂製容器。
3. 前記変位領域は、５ｍｍ以下の変位領域であることを特徴とする請求項１または２記載の合成樹脂製容器。
4. 前記弾性低下材料は、主材料よりも強度が高く弾性が低い合成樹脂材料であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の合成樹脂製容器。
5. 前記弾性低下材料は、金属化合物であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の合成樹脂製容器。

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