JP2019137453A - 丸筒型のプラスチックボトル - Google Patents

Abstract

【課題】 ２軸延伸ブロー成形法において、低圧でも高い賦形性を実現することができるプラスチックボトルの形状を提案する。【解決手段】 円筒状の口部１０と、口部１０と連続する肩部２０と、肩部２０と連続する胴部３０と、胴部３０と連続する底部４０と、を順に有してなる丸筒型のプラスチックボトルにおいて、全高Ｈ：最大径Ｒｚの比率が、２．３以上２．６以下：１とする。【選択図】図１

Description

本発明は、飲料等が充填されるプラスチックボトルに関し、特に２軸延伸ブロー成形における賦形性を確保するための技術に関する。

従来、加熱したプリフォームを金型に挿入後、延伸ロッドと呼ばれる棒で垂直方向に引き伸ばしながら、加圧空気を吹き込んでプリフォームを円周方向に膨らませる成形方法が知られている（２軸延伸ブロー成形法）。

例えば、先行技術文献においては、以下の内容が開示されている。
加熱されたプリフォームをブロー金型内に移動し、金型を閉じた状態でプリフォーム内に延伸ロッドを挿入し、プリフォームの底部を延伸させる（一軸目延伸）。同時に、飲み口部分から一次ブロー（一次圧）を供給し金型内でプリフォームを横方向に延伸させる（二軸目延伸）。さらに、二次ブロー（二次圧）にて金型の内部表面に貼り付けることでボトルの成形を完成させる。プリフォームを膨らませる際に高圧コンプレッサによる高圧エアが必要とされるものであり、一般に、二次ブローにおける圧力は、金型近傍に設けられたゲージの圧力において約３５ｋｇ／ｃｍ^２Ｇである。

以上のように、２軸延伸ブロー成形法においては、その製造ラインにおいて高圧エア（高圧の加圧空気）が必要とされるものであるが、その理由は、プリフォームの内部から金型への貼り付けを厳密に行うことで、要求される凹凸形状や内部容積を確保するためである。即ち、賦形性(プリフォームの金型への追従性)を確保するためである。

吉田隆著、「最新プラスチック成形技術」、第一版、株式会社エヌ・ティー・エス、2011年10月14日、p.515-517

以上のように、プラスチックボトルの賦形性を確保するためには高圧エアが必要とされるものであるが、高圧コンプレッサを稼働させるためのランニングコストが嵩むという課題が存在していた。そこで、発明者は、従来よりも圧力が低くても賦形性を実現できるプラスチックボトルの形状を検討した。

また、賦形性を検討する過程において、プリフォームの局所的な延伸を防ぐ必要があることを見出した。即ち、極端に細長いプラスチックボトルを成形しようとする場合には、プリフォームの底部付近の延伸が局所的に大きくなり、薄肉となって亀裂などが生じてしまうことも懸念される。したがって、プラスチックボトルの全体的な形状のバランスを考慮する必要があることを見出した。

本発明は以上に鑑み、２軸延伸ブロー成形法において、低圧でも高い賦形性を実現することができるプラスチックボトルの形状を提案するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、本願発明は、
円筒状の口部と、
前記口部と連続する肩部と、
前記肩部と連続する胴部と、
前記胴部と連続する底部と、を順に有してなる丸筒型のプラスチックボトルにおいて、
全高：最大径の比率が、
２．３以上２．６以下：１である、丸筒型のプラスチックボトルとする。

また、好ましくは、
前記底部の底面において最も外側の輪郭を形成する円の径である接地径は、
前記最大径の５０％以上７５％以下である、とする。

また、好ましくは、
前記底部には、前記底面の中央部を上に盛り上げるようにしてドーム部が形成され、
前記底面から前記ドーム部の最も高い位置までの距離である底上距離は、
前記最大径の２％以上１２％以下である、とする。

また、好ましくは、
前記胴部は、プラスチックボトルの上下方向の中央位置を含む範囲であって、全高の１/４以上１/２以下の範囲において垂直面を形成し、
前記垂直面の直径において前記最大径を構成する、とする。

また、好ましくは、
前記胴部には、複数の周状リブが設けられ、
前記周状リブにおける最も深い部位の直径であるリブ径は、
前記最大径の直径の９８．６％以上１００％未満である、とする。

また、好ましくは、
前記肩部の側面視における輪郭は、円弧状であり、
前記底部の側面視における輪郭は、円弧状であり、
内容量が４００ｍｌ以上６００ｍｌ以下である、こととする。

本発明の構成によれば、２軸延伸ブロー成形法を利用するプラスチックボトルの成形において、低圧でも高い賦形性を実現することができる。

一実施形態に係るプラスチックボトルの全体側面図。 プリフォームをセットするブロー金型を模式的に示す図。

図１は、本願発明の一実施形態に係るプラスチックボトルの全体側面図である。なお、以下では説明の便宜のため、図１の紙面において上側を上、下側を下と定義し、位置関係を説明するものとする。また、図２はプリフォーム５０をセットするブロー金型Ｗを模式的に示すものである。

図１に示すように、
プラスチックボトル１は、
円筒状の口部１０と、
口部１０と連続する肩部２０と、
肩部２０と連続する胴部３０と、
胴部３０と連続する底部４０と、を順に有してなる丸筒型のプラスチックボトルで構成される。

口部１０において、肩部２０と隣接する部位は、略一定の直径１０Ｒを有する筒状の形状にて構成される。

肩部２０の直径２０Ｒは、上側から下側に向かうにつれて大きくなる、即ち、胴部３０に近づくにつれて大きくなる。これにより、肩部２０の輪郭は、円弧状をなし、また、いわゆる撫肩形状（なで肩）をなすように構成される。略一定の直径１０Ｒの部位と、それよりも大きい直径２０Ｒが構成される部位の境界部が、口部１０と肩部２０の境界部Ｋ１２となる。

胴部３０の直径３０Ｒは、上下方向において略一定の値を呈するものであり、この略一定の直径３０Ｒを呈する部位（周状リブ３２の部位を除く）が胴部３０として定義される。即ち、直径３０Ｒを呈する部位において、最上端が肩部２０との境界部Ｋ２３であり、最下端が底部４０との境界部Ｋ３４となる。

胴部３０には、三本の周状リブ３２が形成されており、この周状リブ３２を形成することによって、容器物性（耐荷重強度）の向上が図られるようになっている。この周状リブ３２における最も深い部位は、直径３２Ｒを有する構成としている。

胴部３０には、図示せぬラベル（プラスチックフィルム）を付設することができ、例えば、三本の周状リブ３２の周囲を完全に覆うことができる上下幅の範囲にラベルを付設することができる。

胴部３０において、同一で設定される直径３０Ｒの部位は、垂直面３５（上下方向においてストレートな輪郭：仮想線で示す）を構成する。

底部４０の直径４０Ｒは、上側から下側に向かうにつれて小さくなる、即ち、底面４２に近づくにつれて小さくなる。これにより、底部４０の輪郭は、円弧状をなし、また、いわゆる尻窄まり形状（しりつぼまり）をなすように構成される。なお、底面４２は、口部１０を上に向けてプラスチックボトル１を水平面に置いたときに、水平面に接触する面である。

底部４０には、底面４２の中央部を上に盛り上げるようにしてドーム部４４が形成される。このドーム部４４には、補強のためのリブ４５が中心から放射線状に複数本配置される。

以上の構成において、以下のように定義される。
上下方向において、口部１０の最上部から底面４２からまでの距離は、全高Ｈ（全体高さ）とする。
胴部３０の直径３０Ｒは、プラスチックボトル全体で最も径の大きい最大径Ｒｚとする。
周状リブ３２における最も深い部位の直径３２Ｒは、リブ径Ｒｂとする。
底面４２において水平面と接触する面において最も外側の輪郭を形成する円の径は、接地径Ｒｍとする。
底面４２からドーム部４４の頂部４６（最も高い位置）までの距離は、底上距離Ｈｓとする。

そして、以下により本発明を実施することができる。
即ち、図１に示すように、
円筒状の口部１０と、
口部１０と連続する肩部２０と、
肩部２０と連続する胴部３０と、
胴部３０と連続する底部４０と、を順に有してなる丸筒型のプラスチックボトルにおいて、
全高Ｈ：最大径Ｒｚの比率が、
２．３以上２．６以下：１であることとするものである。

これにより、従来は二軸目延伸の二次ブローの際において、約３５ｋｇ／ｃｍ^２Ｇの圧力の高圧エアが要求されるものであったところ、圧力を約２０ｋｇ／ｃｍ^２Ｇ〜約２５ｋｇ／ｃｍ^２Ｇまで低くしても、賦形性が維持できることが確認された。特に、図２に示すように、プリフォーム５の底部分５ａにおいては、ブロー成形前後の変形率が大きいため、二軸目延伸の圧力を下げると充分に膨らまず、例えば、金型表面仮想ラインＫ１よりも内側の仮想ラインＫ２の位置で成形されてしまうということになる。なお、この仮想ラインＫ２は、約１５ｋｇ／ｃｍ^２Ｇに設定した場合の実験結果を表現したものである。
そして、以上のような低圧力による成形が可能となることにより、高圧コンプレッサを稼働させるためのランニングコストを低減することが可能となる。

また、図１に示すように、
底部４０の底面４２において最も外側の輪郭を形成する円の径である接地径Ｒｍは、
最大径Ｒｚの５０％以上７５％以下である、プラスチックボトル１とするものである。

これにより、プラスチックボトルの下部を尻すぼみ形状とすることができ、プラスチックボトルの底部角部Ｕの位置の賦形性をより確保しやすくすることができる。即ち、図２に示すように、プリフォーム５の変形量については、底部分５ａから金型Ｗの底部角部Ｕまで到る距離Ｚが最も長いものとなるため、この距離Ｚが長い場合には膨らみ不足が生じることになる。本発明によれば、接地径Ｒｍを短くすることで軸芯Ｃから底部角部Ｕまでの距離を短くすることができ、より確実に賦形性を確保できることになる。

また、図１に示すように、
底部４０には、底面４２の中央部を上に盛り上げるようにしてドーム部４４が形成され、
底面４２からドーム部４４の最も高い位置までの距離である底上距離Ｈｓは、
最大径Ｒｚの２％以上１２％以下である、プラスチックボトル１とするものである。

これにより、図２に示すように、プリフォーム５の底部分５ａの変形距離を短くすることができ、プラスチックボトルのドーム部４４の賦形性をより確保しやすくすることができる。特に、本実施例のように、ドーム部４４に補強のためのリブ４５（図１）が設けられる場合には、当該リブ４５の形状を確保することが重要であるため、賦形性を確保することは需要となる。

また、図１に示すように、
胴部３０は、プラスチックボトル１の上下方向の中央位置Ｈｃを含む全高Ｈの１/４以上１/２以下の範囲において垂直面３５を形成し、
垂直面３５の直径３０Ｒにおいて前記最大径Ｒｚを構成する、こととするものである。

これにより、胴部３０をラベル（プラスチックフィルム）を付設する部位として利用することが可能となる。

また、図１に示すように、
前記胴部３０には、複数の周状リブ３２，３２が設けられ、
周状リブ３２における最も深い部位の直径３２Ｒであるリブ径Ｒｂは、前記最大径Ｒｚの直径３０Ｒの９８．６％以上１００％未満である、こととするものである。

このように、周状リブ３２，３２を設けることにより、容器物性（耐荷重強度）の向上を図ることができる。なお、本実施例のように、三本の周状リブ３２を設けることによれば、他の凹凸やパネルなどを設けずに、容器物性（耐荷重強度）を確保できる。周状リブ３２の本数については、容器物性（耐荷重強度）を確保できるのであれば、特に限定されるものではない。

また、図１に示すように、
プラスチックボトル１は、
円筒状の口部１０と、
口部１０と連続する肩部２０と、
肩部２０と連続する前記胴部３０と、
胴部３０と連続する底部４０と、を順に有してなり、
肩部２０の側面視における輪郭は、円弧状であり、
底部４０の側面視における輪郭は、円弧状であり、
内容量が４００ｍｌ以上６００ｍｌ以下である、こととするものである。

本発明は、このようなプラスチックボトルに好適に適用できるものである。

１ プラスチックボトル
５ プリフォーム
１０ 口部
２０ 肩部
３０ 胴部
３２ 周状リブ
３５ 垂直面
４０ 底部
４２ 底面
４４ ドーム部
４５ リブ
４６ 頂部
Ｃ 軸芯
Ｈ 全高
Ｈｃ 中央位置
Ｈｓ 底上距離
Ｋ１２ 境界部
Ｋ２３ 境界部
Ｋ３４ 境界部
Ｒｂ リブ径
Ｒｍ 接地径
Ｒｚ 最大径
Ｕ 底部角部

Claims (6)

1. 円筒状の口部と、
   前記口部と連続する肩部と、
   前記肩部と連続する胴部と、
   前記胴部と連続する底部と、を順に有してなる丸筒型のプラスチックボトルにおいて、
   全高：最大径の比率が、
   ２．３以上２．６以下：１である、丸筒型のプラスチックボトル。
2. 前記底部の底面において最も外側の輪郭を形成する円の径である接地径は、
   前記最大径の５０％以上７５％以下である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の丸筒型のプラスチックボトル。
3. 前記底部には、前記底面の中央部を上に盛り上げるようにしてドーム部が形成され、
   前記底面から前記ドーム部の最も高い位置までの距離である底上距離は、
   前記最大径の２％以上１２％以下である、
   ことを特徴とする請求項２に記載の丸筒型のプラスチックボトル。
4. 前記胴部は、プラスチックボトルの上下方向の中央位置を含む全高の１/４以上１/２以下の範囲において垂直面を形成し、
   前記垂直面の直径において前記最大径を構成する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の丸筒型のプラスチックボトル。
5. 前記胴部には、複数の周状リブが設けられ、
   前記周状リブにおける最も深い部位の直径であるリブ径は、
   前記最大径の直径の９８．６％以上１００％未満である、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の丸筒型のプラスチックボトル。
6. 前記肩部の側面視における輪郭は、円弧状であり、
   前記底部の側面視における輪郭は、円弧状であり、
   内容量が４００ｍｌ以上６００ｍｌ以下である、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の丸筒型のプラスチックボトル。
   
   

Images