JP2014240303A - ポリエステル樹脂製ボトル - Google Patents

Abstract

【課題】非結晶タイプの口部を採用し、口部における軽量化を可能とし、更に、加温販売の温度条件下にあっても、開栓時にキャップの急激な外れが防止できると共に円滑な開栓作業を行うことができるポリエステル樹脂製ボトルを提供する。【解決手段】キャップ５により閉塞される非結晶状態の口部１を備え、口部１の外周面の所定領域に、キャップ５が螺合する螺旋状のねじ部２が形成されたポリエステル樹脂製ボトルにおいて、口部１は、ねじ部２におけるねじ山２a以外の径方向の肉厚が、ねじ部２以外の径方向の肉厚より小とされている。【選択図】図３

Description

本発明は、飲料等を収容するポリエチレンテレフタレート樹脂等により形成されたポリエステル樹脂製ボトルに関する。

一般に、この種のポリエステル樹脂製ボトルは、飲料等の液体内容物の充填や注出が口部を介して行われる。口部には、その外周面から突出する螺旋状のねじ山が形成されており、このねじ山を介してキャップを螺着することにより口部が閉塞される。

ポリエステル樹脂製ボトルは、ポリエステル樹脂が結晶化されていない（非結晶）状態の口部を有するものと、加熱処理により結晶化させた口部を有するものとが存在する。そして、従来より、非結晶タイプの口部は飲料のアセプティック充填に採用されており、結晶化タイプの口部は耐熱性が高いことにより、飲料の高温充填や、アセプティック充填後の加温販売に採用されている。

非結晶タイプの口部は、結晶化タイプの口部と異なり、結晶化のための加熱処理が不要であることにより、口部の寸法精度が維持できるだけでなく製造コストが低い利点がある。このため、飲料の高温充填や、アセプティック充填後の加温販売を行う場合にも、非結晶タイプの口部を有するボトルを用いることが望まれているが、非結晶タイプの口部は、結晶化タイプの口部に比べて耐熱性が低いことにより、飲料の高温充填や加温販売を行うと口部に変形が生じる不都合がある。

そこで、下記特許文献１及び２においては、非結晶タイプの口部を厚肉化することにより機械的強度及び耐熱性を向上させ、飲料の高温充填や加温販売を行うことを可能としたボトルが提案されている。

特許文献１記載のものは、これ以前より用いられていた一般の非結晶タイプの口部の外径を維持して口部内径を小さくし、その分口部の肉厚を厚くすることによって耐熱性の向上が図られている。しかし、特許文献１記載のものでは、口径が小さくなる分、既存の製造設備（例えばボトルのブロー成形前のプリフォームを搬送するために用いられるマンドレル）をそれに合せる必要がある。

そこで、特許文献２記載のものは、特許文献１記載のものとは逆に、これ以前より用いられていた一般の非結晶タイプの口部と同等の内径を維持し、外径を大きくすることにより口部を厚肉化している。これによれば、非結晶タイプの口部用の既存の製造設備（例えばボトルのブロー成形前のプリフォームを搬送するために用いられるマンドレル）を変更することなく、耐熱性を向上することができる。

特開２００４−３３８７８９号公報 特開２０１２−１２１０１号公報

ところで、この種のポリエステル樹脂製ボトルは、コスト低減のために胴部や底部を薄肉化することによって樹脂量を削減する、所謂軽量化が進められている。

しかし、非結晶タイプの口部において耐熱性を得るために口部の肉厚を厚くすると、口部の樹脂量が増加することによって、ボトルを軽量化することができない不都合がある。

以上の点に鑑み、本発明は、非結晶タイプの口部を採用し、口部における軽量化を可能とし、更に、加温販売の温度条件下にあっても、開栓時にキャップの急激な外れが防止できると共に円滑な開栓作業を行うことができるポリエステル樹脂製ボトルを提供することを目的とする。

本発明は、キャップにより閉塞される非結晶状態の口部を備え、該口部の外周面の所定領域に、前記キャップが螺合するねじ部が形成されたポリエステル樹脂製ボトルにおいて、前記ねじ部は、螺旋状のねじ山とねじ谷とを有して該ねじ山の始端上縁から終端下縁までの領域に形成され、前記口部は、前記ねじ部における前記ねじ山以外の径方向の肉厚が、前記ねじ部以外の径方向の肉厚より小とされていることを特徴とする。

本発明のポリエステル樹脂製ボトルが備える非結晶状態の口部は、ねじ部におけるねじ山以外の径方向の肉厚が、ねじ部以外の径方向の肉厚より小とされている。このように、ねじ山以外（主にねじ谷の部分）の径方向の肉厚をねじ部以外の領域より薄くすることで、樹脂量を削減して軽量化することができる。

一方、ねじ部は、螺旋状のねじ山が凸状のビードとして作用することにより、機械的強度及び耐熱性が得られる。よって、口部のねじ部においては、ねじ山以外（主にねじ谷の部分）の径方向の肉厚を薄くしても、口部の機械的強度及び耐熱性の極度な低下が防止される。

なお、本発明において、ねじ部以外とする領域は、具体的には、ねじ部の上方の領域とねじ部の下方の領域である。更に詳しく説明すると、ポリエステル樹脂製ボトルの口部において、ねじ部の下方には、周知のように、サポートリングが設けられており、更に、ねじ部とサポートリングとの間には、タンパーエビデント性を確保するためにキャップに設けられているタンパーエビデントバンドが係合するカブラ部（環状の突起）が設けられている。このような構成の口部の場合には、口部の上縁からねじ部の上端までの領域と、ねじ部の下端からカブラ部までの領域が、本発明の口部におけるねじ部以外の領域となる。

また、本発明において、前記ねじ山は、前記口部の外周面から径方向に突出形成されて前記キャップが備えるねじ山に螺合可能とされ、前記ねじ谷は、前記ねじ山に沿って前記口部の外周面より凹入して形成されて前記キャップが備えるねじ山を空隙を存して受け入れ可能とされていることを特徴とする。

このように前記口部のねじ部に形成したねじ谷が、空隙を存してキャップのねじ山を受け入れ可能とされていることにより、加温販売時の高いボトル内圧の影響で口部が僅かに樽型状に変形しても、口部のねじ谷の底部とキャップのねじ山の頂部との間に十分なクリアランス（空隙）を確保することができる。よって、開栓時にキャップの急激な外れが防止できると共に円滑な開栓作業を行うことができる。

また、本発明において、前記口部の内径は２１〜２２mmであり、前記口部の前記ねじ部以外の外周面の外径は２５〜２６mmであり、前記ねじ山の頂部位置の外径は２７〜２８mmであることを特徴とする。

口部の内径が２１〜２２mmであることにより、一般の非結晶タイプの口部の内径である２１．７４mm±０．１３mmを含む。これによって、口部の内径として２１．７４mm±０．１３mmを採用すれば、既存の製造設備（例えばボトルのブロー成形前のプリフォームを搬送するために用いられるマンドレル）の変更が不要となる。更に、口部のねじ部以外の外周面の外径が２５〜２６mmであることにより、口部におけるねじ部以外の肉厚が大きくなっており、高い耐熱性を得ることができる。そして、ねじ山の頂部位置の外径（ねじ山径）を２７〜２８mmとし、既存のキャップに対応する２７．４３±０．１３mmのねじ山径を含むものとした。よって、２７．４３±０．１３mmのねじ山径を採用することで、既存のキャップを用いて口部を閉塞することができる。

しかも、本発明における口部のねじ部は、前述した通り、ねじ山以外（主にねじ谷の部分）の径方向の肉厚がねじ部以外の部分よりも小とされているので、ねじ谷が深く、既存のキャップに対応するねじ山径としながら、ねじ山の高さ寸法を大きくすることができる。これにより、口部のねじ谷の底部とキャップのねじ山の頂部との間にクリアランス（空隙）が確保でき、内容物をアセプティック充填後の加温販売時にボトルの内圧が高くなった状態が長期間続いた場合に僅かに口部が樽型状に変形したとしても、口部のねじ谷の底部とキャップのねじ山の頂部との接触を防止することができる。従って、口部からキャップを取り外すときの抵抗は然程大きくならず、円滑な開栓作業を行うことができる。

更に、ねじ山の高さ寸法が大きいことにより、口部を閉塞した状態からキャップを外れ方向に回転したときの回転角度を大きくすることができる。これにより、キャップが口部から外れるまでの回転操作中にボトルの内部の圧力が口部とキャップとの間を介して抜け易くなり、ボトルの内圧に押されたキャップが口部から急激に外れる事態を防止することができる。

このように、本発明によれば、口部におけるねじ部以外の部分の肉厚を大として、口部が非結晶タイプであっても十分な耐熱性を得ることができ、加温販売の温度条件下にあっても、開栓時にキャップの急激な外れが防止できると共に円滑な開栓作業を行うことができるポリエステル樹脂製ボトルを提供することができる。

更に、前記ねじ部における前記ねじ山以外の外周面の外径は、２４．５mm以上であることを特徴とする。これにより、ねじ部は過剰に薄肉とならず、ねじ山の高さを十分に大きくすることができる。

更に、前記口部の前記ねじ部における前記ねじ谷の最深部を起点とする前記ねじ山の高さは、１．１〜１．５３mmであることを特徴とする。これによれば、ねじ山の高さが１．１〜１．５３mmであることで、ねじ山の高さが十分に大きいから、口部のねじ谷の底部とキャップのねじ山の頂部との間のクリアランスを確実に確保することができる。

本発明の実施形態のボトルの口部を示す側面図。 本実施形態における口部が備えるねじ部を展開して示す説明図。 本実施形態における口部の各部の寸法を示す説明図。 本実施形態における閉蓋状態の口部の一部を示す縦断面図。 （ａ）は実施例のボトルの加温条件下で保管後の閉蓋状態の口部の一部を示す説明図、（ｂ）は比較例のボトルの加温条件下で保管後の閉蓋状態の口部の一部を示す説明図。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示す口部１は、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂によって形成された図示しないボトルの上端に一体に形成されている。

本実施形態におけるボトルは、内容物の一例として飲料が充填されるもので、口部１は、ボトルに飲料を充填する際に充填口とされ、飲用時に飲み口或いは注ぎ口として使用される。

口部１は、円筒状に形成されており、その外周には螺旋状に突出するねじ山２ａとねじ谷２ｂとを有するねじ部２が設けられている。ねじ部２は、図２に展開して示すように、ねじ山２ａの始端上縁から終端下縁までの領域である。なお、ねじ谷２ｂは、ねじ山２ａに沿って凹入形成された部分であり、上下のねじ山２ａ間のみでなく、ねじ部２におけるねじ山２ａ以外の部分も含むものとする。

また、図１に示すように、ねじ部２の下方には環状に突出するカブラ部３が形成されている。更に、カブラ部３の下方には口部１の外側に鍔状に張り出すサポートリング４が形成されている。

口部１は、結晶化のための加熱処理は施されていないが（非結晶状態）、厚肉化することにより耐熱性及び機械的強度が付与されている。

口部１の寸法について、図３を参照して具体的に説明する（なお、以下に示す具体的な各寸法は本実施形態における実測値であるため、僅かであるが誤差を含んでいる）。

口部１の内径は２１．７４mmとされている。この内径は、一般的な非結晶タイプの口部と同じものであり、２１mm〜２２mmの範囲であればよい。本実施形態においては、口部１の内径を２１．７４mmとしたことにより、図示しないが、ボトルのブロー成形前のプリフォームを搬送する際に、非結晶タイプの口部用の既存のマンドレルが使用できる。

また、口部１は、ねじ部２のねじ山２ａ以外の部分（ねじ谷２ｂ）の最小の外径が２４．９４mm、口部１の上縁からねじ部２の上端までの領域と、ねじ部２の下端からカブラ部３までの領域（口部１におけるねじ部２以外の領域）の外径が２５．６２mmとされており、何れも、一般的な非結晶タイプの口部の外径（例えば２４．５１mm）よりも大きい。

外径が２４．９４mmとされている部分は、ねじ谷２ｂの外径の最深部である。以下の説明において、この部分の外径をねじ谷径という。また、外径が２５．６２mmとされている部分の外径を非ねじ部径という。

口部１の上縁からカブラ部３までの間の外径が、一般的な非結晶タイプの口部の外径（例えば２４．５１mm）よりも大きく厚肉であることにより、十分な耐熱性を得ることができる。また、ねじ谷径は、２４．９４mmとされ、且つ、非ねじ部径（２５．６２mm）より小さいことによりねじ谷部２ｂはねじ部２以外の領域よりも薄肉となっている。これにより、十分な耐熱性を得ながらボトルの材料を削減して軽量化することができる。

また、ねじ谷径を２４．９４mmとすることによりねじ部２の肉厚寸法が他の部分より薄くなるが、ねじ部２には、螺旋状に突出するねじ山２ａが連続して形成されていることにより補強作用が得られ、薄肉化によるねじ部２の機械的強度低下が抑えられる。

ねじ山２ａの頂部位置の外径（以下、ねじ山径という）は、２７．４３mmとされている。このねじ山径は、２７mm〜２８mmの範囲で形成されていればよいが、本実施形態においては、ねじ山径を２７．４３mmとしたことにより、既存のキャップ５（図４に一部を示す）を用いて口部１を閉塞することができる。

即ち、図４に一部を断面視して示すように、口部１にはキャップ５が被冠される。キャップ５は、口部１を閉塞するシール部６を有する円盤状の天板７と、天板７の周縁から筒状に下方に延びて内周壁に蓋ねじ部８が形成された円筒部９とを備えている。

更に、キャップ５は、いたずら等による不正開封が確認できるタンパーエビデント性を得るために、円筒部９の下縁に破断可能なスコア１０を介してタンパーエビデントバンド１１を備えている。タンパーエビデントバンド１１には、その内周側に折り返された形状の係止片１２が連設されている。

口部１のねじ部２には、キャップ５の円筒部９の蓋ねじ部８が螺着され、カブラ部３の下縁には、キャップ５のタンパーエビデントバンド１１に形成された係止片１２が係止される。

口部１のねじ部２とキャップ５の蓋ねじ部８とが螺合すると、口部１のねじ谷２ｂとキャップ５のねじ山８ａの頂部とが対向する。このとき、口部１のねじ谷径が非ねじ部径より小さいことにより、即ち、ねじ谷２ｂがねじ部２以外の口部１の外周面（図４中仮想線の位置）より凹入していることにより、口部１のねじ谷径が非ねじ部径と等しい場合に比べて口部１のねじ谷２ｂとキャップ５のねじ山８ａの頂部との間に比較的大きなクリアランス（空隙）が形成される。

また、口部１のねじ谷径を非ねじ部径より小さくしたことにより、口部１のねじ谷径と非ねじ部径とを等しくした場合に比べて、ねじ山２ａの高さ寸法（ねじ谷２ｂの最深部からねじ山２ａの頂部までの寸法）が大となる。

即ち、口部１のねじ谷径を非ねじ部径と等しい２５．６２mmとした場合は、口部１のねじ山２ａの高さ寸法が０．９０５mmとなるのに対し、口部１のねじ谷径を２４．９４mmとすることで、口部１のねじ山２ａの高さ寸法が１．２４５mm（１．１〜１．５３mmの範囲内）となる。

ここで、本発明の口部を備えたボトルの密封性、開栓時のキャップ離脱（飛び）を評価するために行った試験とその結果について説明する。

当該試験は、本実施形態の図３に示す口部１を備える２８０g入りＰＥＴボトル（実施例ボトル）と、比較例として本実施形態と異なる口部１を備える２８０g入りＰＥＴボトル（比較例ボトル）とに対して行った。比較例ボトルは、口部のねじ谷径を非ねじ部径と等しい２５．６２mmとして、ねじ山２ａの高さ寸法が０．９０５mmとなっているものを用い、それ以外は図３に示す口部寸法が採用されている。即ち、比較例ボトルは、実施例ボトルに比べてねじ山が低く（ねじ谷が浅く）、実施例ボトルのような深く凹入形成して薄肉としたねじ谷２ｂを備えていない。

そして、両者に対し、常温の水を充填して既存のプラスチック製キャップを螺着して密栓し、７０℃で３週間保管後、常温でボトル胴底部に穴を開けて水を抜き、次いで、ボトル内にエア圧を加え、ボトルの内圧が０．３Mpa、０．５Mpa、０．７Mpaとなっている状態でキャップを開栓することにより、内圧がリークするまでの角度（リーク角度）、およびキャップが離脱するまでの角度（キャップ離脱角度）を測定した。

その結果を表１に示す。

表１より、実施例ボトルのキャップのリーク角度は、異なる内圧条件で比較例ボトルに比べ、その差は小さいが、キャップ離脱角度は、比較例ボトルに比べ内圧が高い条件になるほど大きくなっており、キャップの密封性が高くなっている。

また、実施例ボトルと比較例ボトルとは共に、内圧が高くなるにつれてリーク角度及びキャップ離脱角度が低下する傾向にあるが、キャップ離脱角度の低下傾向は、実施例ボトルのほうが比較例ボトルより小さく、開栓時のリークからキャップが離脱するまでの角度も結果として大きくなっており密封性と、開栓時にキャップが急激に離脱することが抑えられている。

また、図５（ａ）及び図５（ｂ）は、加温販売時と同等の７０℃の温度条件で保存したときの口部の状態を示している。加温状態で保存した場合に、ボトル口部は、僅かに樽形状に膨らむ変形を起こすが、実施例ボトルでは、図５（ａ）に示すようにキャップ５のねじ山８ａの頂部と口部１のねじ谷２ｂとは接触していないか、その可能性が極めて低いことがわかる。一方、比較例ボトルでは、図５（ｂ）に示すようにキャップ５のねじ山８ａの頂部と口部１´のねじ谷２ｂ´とが接触しているか、その可能性が高いことがわかる。

このように、本実施形態のボトルは、図３に示すように、口部１のねじ山２ａの高さ寸法を大きくし、口部１のねじ谷２ｂとキャップ５のねじ山８ａの頂部との間に比較的大きなクリアランスを形成することにより、長期の加温販売時のボトルの内圧の影響で口部１が僅かに樽形状に変形したとしても、キャップ５のねじ山８ａの頂部が口部１のねじ谷２ｂに接触する可能性が極めて低い。これにより、キャップ５を抵抗少なく回転させることができ、円滑な開栓作業を行うことができる。

また、本実施形態のボトルは、口部１のねじ山２ａの高さ寸法が十分に高いので、表１から明らかなように、加温条件での保存後の開封操作においては、口部１を閉塞した状態のキャップ５を外れ方向に回転させてからキャップ５が口部１から外れるまでの回転角度を比較的大きくすることができ、密封性を高めることができる。

更に、キャップ５が口部１から外れるまでのキャップ５の回転操作中に、ボトルの内部の圧力が口部１とキャップ５との間を介して確実に抜け、ボトルの内圧に押されたキャップ５が口部１から急激に外れるといった事態を防止することができる。

１…口部、２ａ…ねじ山、２…ねじ部、２ｂ…ねじ谷、５…キャップ。

Claims (5)

1. キャップにより閉塞される非結晶状態の口部を備え、該口部の外周面の所定領域に、前記キャップが螺合するねじ部が形成されたポリエステル樹脂製ボトルにおいて、
   前記ねじ部は、螺旋状のねじ山とねじ谷とを有して該ねじ山の始端上縁から終端下縁までの領域に形成され、
   前記口部は、前記ねじ部における前記ねじ山以外の径方向の肉厚が、前記ねじ部以外の径方向の肉厚より小とされていることを特徴とするポリエステル樹脂製ボトル。
2. 請求項１記載のポリエステル樹脂製ボトルにおいて、
   前記ねじ山は、前記口部の外周面から径方向に突出形成されて前記キャップが備えるねじ山に螺合可能とされ、
   前記ねじ谷は、前記ねじ山に沿って前記口部の外周面より凹入して形成されて前記キャップが備えるねじ山を空隙を存して受け入れ可能とされていることを特徴とするポリエステル樹脂製ボトル。
3. 請求項１又は２記載のポリエステル樹脂製ボトルにおいて、
   前記口部の内径は２１〜２２mmであり、前記口部の前記ねじ部以外の外周面の外径は２５〜２６mmであり、前記ねじ山の頂部位置の外径は２７〜２８mmであることを特徴とするポリエステル樹脂製ボトル。
4. 請求項３記載のポリエステル樹脂製ボトルにおいて、
   前記ねじ部における前記ねじ山以外の外周面の外径は、２４．５mm以上であることを特徴とするポリエステル樹脂製ボトル。
5. 請求項４記載のポリエステル樹脂製ボトルにおいて、
   前記口部の前記ねじ部における前記ねじ谷の最深部を起点とする前記ねじ山の高さは、１．１〜１．５３mmであることを特徴とするポリエステル樹脂製ボトル。