JP2017159956A - プラスチックボトル - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献2には、ホットパック充填によって発生する真空圧を調整することができる容器が記載されている。
また、特許文献3には、収納液体の昇温による内圧の上昇の影響を受けても容器底の凹入部が外方に反転突出しないようにし、加温時などにおいて容器が転倒しないようにしたプラスチック容器が記載されている。
特許文献2のプラスチックボトルは、ボトル内部が陰圧の場合に該陰圧を吸収できる底部を備えたプラスチック容器であって、ボトル内部が陽圧の場合における耐圧性は有しておらず、陽圧時にはボトル底中心部が接地部より飛び出し、ボトルが正立できなくなる不具合が生じ易い。
また、特許文献3のプラスチック容器は、底部の側壁部において二軸延伸の度合いを高めて、ヒートセットすることにより、耐熱性を付与するものであるが、昨今の容器全体の軽量化を図る要求に応える場合、底部の側壁部の薄肉化は、強度不足を招く虞がある。また、当該製法で目的の機能を得るためにはボトル底部を加熱処理(ヒートセット)する必要があるため、ボトル成形機のブロー金型温調回路が複雑になり、ユーティリティーコストが高くなる。
前記底部(50)は環状の底接地部(51)、該底接地部(51)と前記胴部(40)とを結ぶ環状の外壁面(52)、及び、該底接地部(51)と前記底部の中心(55)とを結ぶ内壁面(53)を備え、
前記外壁面(52)は前記胴部(40)から前記底接地部(51)に向けて下方に縮径し、前記内壁面(53)は前記底部の中心(55)から前記底接地部(51)に向けて下方に拡径し、前記底接地部(51)において前記外壁面(52)および前記内壁面(53)が接続してボトル下方向に凸である凸部(57)を形成し、
前記凸部(57)は、内壁面(53)側の曲率半径が1.0mm以上3.0mm以下で、内壁角度が20度以上70度以下であり、
前記底接地部(51)の厚みが0.35mm超0.80mm以下である、プラスチックボトルである。
「底接地部」とは、プラスチックボトルの底部を下にして水平面上に設置した状態において、プラスチックボトルと該水平面とが接する箇所をいい、環状の部位である。
「底部の中心」とは、プラスチックボトルの中心軸と底部との交点をいう。
「ボトル下方向」とは、プラスチックボトルの底部を下にして水平面上に設置した状態における、鉛直下方向をいう。なお、ボトル上方向はその逆方向をいう。
また、縮径方向とは、ボトル胴部からボトルの中心軸に水平に向かう方向をいい、拡径方向とは、ボトルの中心軸からボトル胴部に水平に向かう方向をいう。
「外壁面」は、胴部から底接地部に向けて下方に縮径する環状の部位である。
「内壁面」は、底部の中心から底接地部に向けて下方に拡径する部位である。
なお、本明細書において、ボトル外側の面(外気と接する面)を外面、ボトル内側の面(飲料等の内容物と接する面)を「内面」という。
「内壁面側の曲率半径」とは、この接地点よりも内壁面側における凸部(57)の曲率半径をいう。
また、「内壁角度」とは、凸部(57)を構成する所定の内壁面(53)と水平面(P)とが形成する角度をいい、後に説明する内壁角度αおよび内壁角度α´を含む意味である。
また、「底高さ」とは、同様の状態における、プラスチックボトルの中心軸(X)と水平面(P)との交点(P1)から底部の中心(55)の外面までの距離(h)をいう。
ここで、「重ね餅型」とは、プラスチックボトルの中心軸を含む縦断面において、底部の内壁面が少なくとも1つの変曲点を有していることを言う。
尚、胴部の直径は、胴部の外面の円周に対する直径である。
ここで、「底飛び出し」とは、ボトル底部(50)における内壁面(53)が、飛び出し前の底接地部(51)より下方向に変位し、ボトル高さが高くなることをいう。
また、「直立傾き」は、上記底飛び出しの測定における加圧後において、ボトルが傾くことをいう。
図1は、本発明の一実施形態に係るプラスチックボトル100の全体を示す正面図である。図1に示したプラスチックボトル100は、開口部10、首部20、肩部30、胴部40、及び底部50から構成されている。また、図1にはプラスチックボトル100の中心軸X、及び、水平面Pを記載した。中心軸Xとは、胴部40を構成する円柱の軸をいう。
また、縮径方向とは、ボトル胴部40からボトルの中心軸Xに水平に向かう方向をいい、拡径方向とは、ボトルの中心軸Xからボトル胴部40に水平に向かう方向をいう。
胴部40は、肩部30と底部50とをつなぐ部位であり、円筒状に成形されている。胴部40の最大直径は65mm以上75mm以下であることが好ましい。胴部の厚みは0.20mm以上0.60mm以下が好ましい。首部、肩部の厚みは特に限定されないが、首部は0.30mm以上0.70mm以下、肩部は0.25mm以上0.50mm以下が好ましい。
図2にプラスチックボトル100の中心軸Xを含む縦断面において、底部50付近を拡大した拡大図を示した。底部50は環状の底接地部51、底接地部51と胴部40とを結ぶ環状の外壁面52、及び、底接地部51と底部50の中心55とを結ぶ内壁面53を備えている。底接地部51は、プラスチックボトル100の底部50を下にして水平面P上に静置した状態において、プラスチックボトル100と水平面Pとが接する箇所であり、環状の部位である。図3に示すように、底接地部51は、縮径方向端部532と拡径方向端部522を有して水平面Pと接地しており、縮径方向端部532、および、拡径方向端部522の中心位置を接地点とする。
凸部57は、内壁面53側の曲率半径が1.0mm以上3.0mm以下であり、より好ましくは1.5mm以上2.5mm以下である。曲率半径を1.0mm以上とすることにより金型形状に対し忠実性高く安定した形状に成形でき、生産歩留まりも良好となる。また、3.0mm以下とすること十分な耐圧性が得られる。
図6に、上記内壁面53側の曲率半径の測定方法を示す。
内壁面53側の曲率半径とは、接地点よりも内壁面側における凸部57の曲率半径をいう。具体的には、図6に示したように、内壁面側の曲率半径の円弧が、ボトル内壁面と正接に繋がる端点534を設定した場合、縮径方向端部532、および、端点534を含む円弧の半径をいう。
また、外壁面52側の曲率半径とは、接地点よりも外壁面側における凸部57の曲率半径をいう。具体的には、図6に示したように、外壁面側の曲率半径の円弧が、ボトル内壁面と正接に繋がる端点524を設定した場合、拡径方向端部522、および、端点524を含む円弧の半径をいう。
なお、上記の「内壁角度」とは、後に説明する内壁角度αおよび内壁角度α´を含む意味である。
プラスチックボトルの底部50を下にして水平面P上に直立した状態のプラスチックボトルの中心軸Xを含む縦断面において、内壁面側の曲率半径の円弧が、ボトル内壁面と正接に繋がる端点534と、該端点534から縮径方向2.5mmに位置する内壁面の点536とを結ぶ直線L2と、水平面Pとから形成される角度αを測定し、これを内壁角度αとした。
また、端点534と点536との間に、変曲点がある形態を、一例として図7に示した。
図7において、端点534と点536との間に、変曲点がある場合は、該端点534から縮径方向1.0mmに位置する内壁面の点536’とを結ぶ直線L2’と、水平面Pとから形成される角度α´を測定し、これを内壁角度α´とした。これにより、端点534と点536との間に変曲点がある場合においても、内壁面53が水平面Pに対し立ち上がるように形成されているか否かが判る。
なお、内壁角度αは、20度以上70度以下であることが好ましく、下限は30度以上であることがより好ましく、35度以上であることがさらに好ましい。また、内壁角度の上限は65度以下であることがより好ましく、60度以下であることがより好ましく、55度以下であることがより好ましく、50度以下であることがより好ましく、45度以下であることがさらに好ましい。
また、内壁角度α´は、20度以上70度以下であることが好ましく、下限は30度以上であることがより好ましく、35度以上であることがより好ましく、40度以上であることがより好ましく、45度以上であることがより好ましく、50度以上であることがより好ましく、55度以上であることがさらに好ましい。また、内壁角度の上限は65度以下であることがより好ましく、60度以下であることがさらに好ましい。
ボトル底部50がこのような内壁面53側の曲率半径と内壁角度を兼ね備える凸部57を有することによって、プラスチックボトル100の内部圧力に対する耐圧性を向上させることができる。
凸部57の外壁角度βとは、図3に示すように、プラスチックボトルの底部50を下にして水平面P上に直立した状態のプラスチックボトルの中心軸Xを含む縦断面において、外壁面側の曲率半径の円弧が、ボトル内壁面と正接に繋がる端点524と、該端点524から拡径方向に2.5mmに位置する外壁面の点526とを結ぶ直線L1と、水平面Pから形成される角度βである。外壁角度βがこのような範囲であることで、底接地部が過延伸にならず肉厚を確保でき、十分な底部強度を得ることが出来る。
プラスチックボトルの形状は、市販の輪郭形状測定機、例えばミツトヨ社製コントレーサCV−3000(条件:触針径25μm、走査速度0.1mm/秒)等で測定することが出来る。
なお、胴部厚みとは、胴部40の長さを4等分し、胴部40の上から4分の1の高さ位置おいて、周方向90度毎4点の肉厚の平均値をいう。なお、上記した底接地部51の厚み、胴部40厚みを含む、プラスチックボトルの厚みは、磁気式厚さ計OLYMPUS社製MAGNA−MIKE等で測定することが出来る。
h/rが0.20以上により、凸部57を水平面に対して立つように形成されて耐圧性が増す。またh/rが0.50以下により、内壁面53が必要以上に底部50の中心に向かって引き伸ばされて薄肉化することが抑制される。このような構造にすることによって、プラスチックボトル100の耐圧性をさらに向上させることができ、またプラスチックボトルの立置の安定性を増すことができる。
また、図示した形態では、二つの変曲点Q3、Q4を有しているが、本願のプラスチックボトル100では、少なくとも1つの変曲点を有していればよい。なお、本明細書では、プラスチックボトル100の中心軸Xを通る縦断面において、底部50の内壁面53が、変曲点を一つも有していない形態を、椀型を呼ぶ。
本発明のプラスチックボトル100は、底部50が上記した好ましい形態を備えることによって、耐圧性を備える。具体的には、ゲージ圧が80kPaとなるように50℃の液体をプラスチックボトル100に充填し、充填直後の底飛び出しが好ましくは1.0mm以下、より好ましくは0.5mm以下とすることができ、直立傾きが好ましくは0.5mm以下、より好ましくは0.3mm以下とすることができる。
底飛び出し、および、直立傾きの評価方法を、図5を用いて説明する。(A)が加圧前の状態を示し、(B)が加圧後のボトルの底部が飛び出し傾いた場合の状態を示す(図中ではキャップを省略している。)。
底飛び出しは、まず、(A)に示すように、直立したボトル100の胴部に水平線L3を一周描き、この水平線L3の高さを基準位置P2に設定する。次いでボトル内部に所定のゲージ圧を加圧した後、該水平線L3が基準位置P2からどの程度変位したかを測定する。具体的には、胴部周方向の90度毎4箇所において、上記水平線L3が基準位置P2から垂直上方向に変位した距離(mm)を計測し平均して算出する。
また、直立傾きは、上記底飛び出しの測定における加圧後の水平線L3の基準位置P2からの最大高さと最小高さの差を測定した。具体的には、上記水平線L3が基準位置P2から垂直上方向に変位した距離(mm)の最大変位距離と最小変位距離を計測し、その差(mm)を算出する。
プラスチックボトル100の材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートまたはこれらの混合物、あるいは、環状ポリオレフィン、ポリプロピレン、等の熱可塑性樹脂が好ましく用いられる。
プラスチックボトル100の製造方法は、インジェクションブロー成形、ダイレクトブロー成形等の公知の方法を採用することができる。中でも、上記のような熱可塑性樹脂を射出成型して試験管状のプリフォームを作製し、これをガラス転移温度以上、昇温時結晶化温度未満に加熱して、ブロー成形型内で高圧流体を吹き込むことによる、インジェクションブロー成形(二軸延伸ブロー成形)により製造する方法が好ましい。
2軸延伸ブロー成形による延伸倍率は、特に限定されないが、上記した底接地部51の厚みとなるように、延伸倍率を設定することが好ましく、また、胴部40の厚みに対する底接地部51の厚みの比率が上記した範囲となるように延伸倍率を設定することが好ましい。
例えば、2軸延伸ブロー成形による延伸倍率は、上記した底接地部51の厚みとなったときに、面倍率が7〜11倍となるようにプリフォームの肉厚や形状を設定することが挙げられる。
実施例3、4は、端点534から縮径方向2.5mmに位置する内壁面の点536との間に変曲点が存在するため、内壁角度αと異なる内壁角度α´を有した。
なお、凸部の曲率半径および角度、底部の高さは、ミツトヨ社製コントレーサCV−3000(条件:触針径25μm、走査速度0.1mm/秒)を用いて測定した。胴部、および、底接地部の厚みは、OLYMPUS製磁気式厚さ計MAGNA−MIKE8500を用いて測定した。
耐圧性試験の方法は、次のとおりである。
ボトルに720mLの50℃の水の注入と、ボトル内圧がゲージ圧80kPaとなるよう液体窒素を滴下してキャップを密栓し、ボトルの底飛び出しと直立傾きを以下の基準により評価した。
「底飛び出し」
◎: 0.5mm以下、
○: 0.5mm超1.0mm以下、
△: 1.0mm超1.5mm以下、
×: 1.5mm超
「直立傾き」
○: 0.5mm以下、
△: 0.5mm超1.0mm以下、
×: 1.0mm超
なお、実施例3,4について、<耐圧試験>においてゲージ圧90kPaの場合も評価したところ、両例とも、「底飛び出し」0.5mm以下、「直立傾き」0.5mm以下であった。
落下試験の方法は、次のとおりである。
ボトルに内容量に応じた水を充填しキャップした後、0.9mの高さからコンクリート板に底部より垂直に落下させ、割れの有無を調べた。
これに対し、比較例1〜3のプラスチックボトルは、底飛び出し及び直立傾きの評価結果が悪く、耐圧性が劣っていることが分かった。また、曲率半径が大、内壁角度が小、底接地部が厚めの比較例4のプラスチックボトルは、実施例1〜2に比べ底飛び出しと直立傾きが悪めであった。
20 首部
30 肩部
40 胴部
50 底部
51 底接地部
52 外壁面
53 内壁面
57 凸部
100 プラスチックボトル
Claims (7)
- 胴部、および、底部、を有するプラスチックボトルであって、
前記底部は環状の底接地部、該底接地部と前記胴部とを結ぶ環状の外壁面、及び、該底接地部と前記底部の中心とを結ぶ内壁面を備え、
前記外壁面は前記胴部から前記底接地部に向けて下方に縮径し、前記内壁面は前記底部の中心から前記底接地部に向けて下方に拡径し、前記底接地部において前記外壁面および前記内壁面が接続してボトル下方向に凸である凸部を形成し、
前記凸部は、内壁面側の曲率半径が1.0mm以上3.0mm以下で、内壁角度が20度以上70度以下であり、
前記底接地部の厚みが0.35mm超0.80mm以下である、プラスチックボトル。 - 前記底接地部の半径に対する前記底部の高さの比率が0.20以上0.50以下である請求項1に記載のプラスチックボトル。
- 前記底部の形状が重ね餅型である、請求項1又は2に記載のプラスチックボトル。
- 前記胴部の最大直径が65mm以上75mm以下であり、前記胴部の厚みに対する前記底接地部の厚みの比率が1.0以上5.0以下であり、前記プラスチックボトルの重量が45g以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載のプラスチックボトル。
- 前記胴部が円筒状である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のプラスチックボトル。
- ゲージ圧が80kPaとなるよう50℃の液体を充填した前記プラスチックボトルにおける、充填直後の底飛び出しが1.0mm以下であり、直立傾きが0.5mm以下である請求項1〜5のいずれか1項に記載のプラスチックボトル。
- 前記プラスチックボトルがガスバリア性薄膜を有する請求項1〜6のいずれか1項に記載のプラスチックボトル。
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