JP2021095182A

JP2021095182A - 合成樹脂製容器

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Publication number: JP2021095182A
Application number: JP2019228079A
Authority: JP
Inventors: 利佳永春; Rika Nagaharu; 高規岡部; Takanori Okabe; 秀彦勝田; Hidehiko Katsuta
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Priority date: 2019-12-18
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2021-06-24
Anticipated expiration: 2039-12-18
Also published as: JP7451989B2

Abstract

【課題】いわゆるペタロイド形状に形成された底部を備える合成樹脂製容器の転倒をより有効に抑制する。【解決手段】底部５に配設された脚部５１が、底部５の上端から垂下して、下端側が径方向内側に湾曲しながら終端するとともに、周方向に沿った長さが下端側で狭められた外周面部５２と、底部５の中心側から径方向外側に向かって下向きに傾斜する傾斜する脚底面部５３とを有し、外周面部５２の周方向に沿った長さは、脚部５１の上端側において、外周面部５２の周方向両端縁が、外周面部５２の周方向中央に向かって左右対称に弧を描くようにして徐々に狭められながら、少なくとも脚部５１の高さの１／２よりも下端側の部位における周方向に沿った長さが、脚部５１の上端における周方向に沿った長さの１０〜５０％となるように狭められているようにする。【選択図】図１

Description

本発明は、合成樹脂製容器に関し、特に、炭酸飲料を内容物とする耐圧ボトルとしての用途に好適な合成樹脂製容器に関する。

従来、ポリエチレンテレフタレートなどの熱可塑性樹脂を用いてプリフォームを形成し、次いで、このプリフォームを二軸延伸ブロー成形などによってボトル状に成形してなる合成樹脂製の容器が、各種飲料品等を内容物とする容器として広い分野で利用されている。

このような合成樹脂製容器のうち、炭酸飲料を内容物とする飲料用容器にあっては、炭酸ガスによる圧力に耐え得る耐圧性を備えるとともに、容器内が陽圧になっても自立安定性が損なわれることなく、自立可能であることが要求される。このため、例えば、特許文献１が開示するような、いわゆるペタロイド形状に形成された底部を備える耐圧ボトルが知られている。

特開２０１４−１７２６２５号公報

ところで、このようなペタロイド型の底部を有する樹脂製容器は、内容液を充填して、容器内が陽圧になると、底部に変形や割れが生じる場合がある。
特許文献１では、プリフォームを二軸延伸ブロー成形によって成形された樹脂製容器について、プリフォームの底に残存するゲート痕に起因して割れが生じるとして、応力が集中する部分を低減するために、底部中央から脚部先端の接地部に渡って、滑らかに連続した湾曲部によって構成することを提案している。

一方、ペタロイド型に形成される脚部は、概ね半球状の仮想面から容器外方へ部分的に膨出するように、凹凸を繰り返す複雑な表面形状を有する作りとなるため、応力が集中する部分を有しやすい。容器内が陽圧になった際の変形や割れを防ぐためには、このような応力集中を避ける必要がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、いわゆるペタロイド形状に形成された底部を備える合成樹脂製容器に、炭酸飲料が内容物として充填、密封され、容器内が陽圧になった際に、底部の内面側に加わる圧力に起因する応力亀裂を抑制することができる合成樹脂製容器の提供を目的とする。

本発明に係る合成樹脂製容器は、複数の脚部が中心軸周りに回転対称に、かつ、均等な間隔で放射状に配設された底部を備え、前記脚部は、前記底部の上端から垂下して、下端側が径方向内側に湾曲しながら終端するとともに、周方向に沿った長さが下端側で狭められた外周面部と、前記底部の中心側から径方向外側に向かって下向きに傾斜する脚底面部とを有し、前記外周面部の周方前記外周面部の周方向に沿った長さは、前記脚部の上端側において、前記外周面部の周方向両端縁が、前記外周面部の周方向中央に向かって左右対称に弧を描くようにして徐々に狭められながら、少なくとも前記脚部の高さの１／２よりも下端側の部位における周方向に沿った長さが、前記脚部の上端における周方向に沿った長さの１０〜５０％となるように狭められている構成としてある。

本発明によれば、いわゆるペタロイド形状に形成された底部を備える合成樹脂製容器のブロー成形時の賦形性が良好になり、また、容器に炭酸飲料が内容物として充填、密封され、容器内が陽圧になった際に、底部の内面側に加わる圧力に起因する応力亀裂を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る合成樹脂製容器の概略を示す正面図である。本発明の実施形態に係る合成樹脂製容器の概略を示す背面図である。本発明の実施形態に係る合成樹脂製容器の概略を示す拡大底面図である。図１のＡ−Ａ端面図である。図１のＢ−Ｂ端面図である。図１のＣ−Ｃ端面図である。図３のＤ−Ｄ端面図である。図３のＥ−Ｅ端面図である。図３のＦ−Ｆ端面図である。図３のＧ−Ｇ端面図である。図３のＨ−Ｈ端面図である。図３のＩ−Ｉ端面図である。図７〜１２を重ねて示す説明図である。図３のＪ−Ｊ端面図である。図３のＫ−Ｏ−Ｊ端面図である。図１５の要部拡大図である。図１６の要部拡大図である。合成樹脂製容器内が陽圧になった際に、脚底面部にひずみがよる状態を示す説明図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本実施形態に係る合成樹脂製容器の概略を示す正面図、図２は、同背面図であり、図３は、本実施形態に係る合成樹脂製容器の底面を拡大してその概略を示す拡大底面図である。

これらの図に示す容器１は、口部２、肩部３、胴部４、及び底部５を備えており、胴部４が概ね円筒状に形成された、一般に、丸形ボトルと称される容器形状を有している。
なお、図１及び図２では、胴部４の一部を省略している。

このような容器１は、熱可塑性樹脂を使用して射出成形や圧縮成形などにより有底筒状のプリフォームを成形し、このプリフォームを二軸延伸ブロー成形などにより所定の容器形状に成形することによって製造される。

容器１を製造するにあたり、使用する熱可塑性樹脂としては、ブロー成形が可能な任意の樹脂を使用することができる。具体的には、ポリエチレンテレフタレート，ポリブチレンテレフタレート，ポリエチレンナフタレート，非晶ポリアリレート，ポリ乳酸，ポリエチレンフラノエート又はこれらの共重合体などの熱可塑性ポリエステル，これらの樹脂あるいは他の樹脂とブレンドされたものなどが好適である。特に、ポリエチレンテレフタレートなどのエチレンテレフタレート系熱可塑性ポリエステルが、好適に使用される。また、ポリカーボネート，アクリロニトリル樹脂，ポリプロピレン，プロピレン−エチレン共重合体，ポリエチレンなども使用することができる。

口部２は、内容物の注ぎ口となる円筒状の部位であり、かかる口部２には、容器内を密封する図示しない蓋体が取り付けられる。
また、口部２の下端は、胴部４に向かって円錐台状に拡径して口部２と胴部４との間をつなぐ肩部３に連接している。

胴部４は、容器１の高さ方向の大半を占める部位であり、上端が肩部３に連接し、下端が底部５に連接している。

ここで、高さ方向とは、口部２を上にして容器１を水平面に正立させたときに、水平面に直交する方向をいうものとし、この状態（図１に示す状態）で容器１の上下左右及び縦横の方向を規定するものとする。
また、図１に、符号Ｃで中心軸を示しているが、特に断りのない限り、中心軸Ｃを含む面で切断した断面を縦断面、中心軸Ｃに直交する面で切断した断面を横断面というものとする。

本実施形態において、容器１は、炭酸飲料を内容物とする耐圧ボトルとして好適に利用できるように構成される。そのため、容器内が陽圧になっても自立安定性が損なわれないように、複数（図示する例では、五つ）の脚部５１が中心軸Ｃ周りに回転対称に、かつ、均等な間隔で放射状に配設された、いわゆるペタロイド形状の底部５を備えている。

このような形状とされた底部５において、その中央部は、容器内方にドーム状に窪んだ底板部５０とされ、この底板部５０の周囲に脚部５１が配設されている。そして、隣接する脚部５１の間には、最深部の縦断面が容器外方に凸の円弧状となるように、容器内方に嵌入してなる底溝部５６が、底板部５０の周縁から放射状に延在するようにして形成されている。換言すれば、底板部５０の周囲に配設された脚部５１は、底溝部５６の最深部を母線とする中心軸Ｃ周りの回転面からなる概ね半球状の仮想面から、周方向に沿って所定の間隔で部分的に膨出するようにして形成されている。

脚部５１は、胴部４と連接する底部５の上端から垂下（図示する例では、容器内方にやや傾斜しながら垂下）して、下端側が径方向内側に湾曲しながら終端するとともに、周方向に沿った長さ（横幅）が下端側で狭められた外周面部５２を有している。かかる外周面部５２の周方向両端縁は、底溝部５６に向かって滑らかに湾曲しながら連続する側面部５５に連接している。

外周面部５２の横幅は、脚部５１の上端側において、外周面部５２の周方向両端縁が、外周面部５２の周方向中央に向かって左右対称に弧を描くようにして徐々に狭められながら、少なくとも脚部５１の高さＨの１／２よりも下端側の部位における横幅Ｗが、脚部５１の上端における横幅Ｗ_０の１５〜５０％、より好ましくは２０〜３５％となるように狭められている。

このようにすることで、外周面部５２の周方向両端縁に連接する側面部５５が、より大きな曲率半径を以て滑らかに湾曲しながら底溝部５６に連続するように脚部５１を形成することが可能になる。脚部５１がこのように形成されるようにすることで、ブロー成形時の賦形性が良好になることに加え、容器１に炭酸飲料が内容物として充填、密封され、容器内が陽圧になった際に、底部５の内面側に加わる圧力に起因する応力亀裂を抑制することもできる。

側面部５５が、より滑らかに湾曲しながら底溝部５６に連続するように脚部５１を形成する上で、側面部５５の外周面部５２に連接する端縁部（以下、「側面端縁部」という）５５ａは、横断面が、外周面部５２よりも曲率半径が小さい容器外方に凸の円弧状に形成されているのが好ましい（図４〜図６参照）。少なくとも脚部５１の高さＨの１／２よりも下端側の部位において、側面端縁部５５ａの曲率半径が、同じ横断面における外周面部５２の曲率半径の１０〜５０％であるのがより好ましい。

ここで、外周面部５２の横断面における曲率半径は、底部５の上端（すなわち、胴部４の下端）の横断面における曲率半径と概ね等しく、横断面において曲率が変化する部位を外周面部５２と側面部５５との境界とする。
また、底溝部５６の上端縁を周方向に延長してつないだ部位を胴部４と底部５との境界とする。

なお、図４は、図１のＡ−Ａ端面図、図５は、図１のＢ−Ｂ端面図、図６は、図１のＣ−Ｃ端面図である。これらの図では、横断面における底部５の端面を、肉厚を省略して示しており、中心から延びる補助線（鎖線）で、外周面部５２と側面部５５との境界を示している。

また、脚部５１は、底部５の中心側から径方向外側に向かって下向きに傾斜する脚底面部５３を有している。

脚底面部５３は、少なくとも底部５の中心側の部位において、底部５の中心を通って脚底面部５３を周方向に等分する中心線と中心軸Ｃとを含む面に直交し、かつ、中心軸Ｃに平行な面で切断した断面が、容器外方に凸の円弧状に形成されているのが好ましい。当該断面は、それ以外の部位では直線状に形成されているのが好ましく、脚底面部５３は、当該断面において容器内方に凸となる部位が存在しないように形成するのが好ましい（図７〜図１３参照）。

なお、図７は、図３のＤ−Ｄ端面図、図８は、図３のＥ−Ｅ端面図、図９は、図３のＦ−Ｆ端面図、図１０は、図３のＧ−Ｇ端面図、図１１は、図３のＨ−Ｈ端面図、図１２は、図３のＩ−Ｉ端面図、図１３は、図７〜図１２を重ねて示す説明図である。これらの図では、底部５の中心を通って脚底面部５３を周方向に等分する中心線と中心軸Ｃとを含む面に直交し、かつ、中心軸Ｃに平行な面で切断した脚底面部５３の端面を、肉厚を省略して示している。

このようにすることで、容器１に炭酸飲料が内容物として充填、密封され、容器内が陽圧になった際に、脚底面部５３の中心側の部位への応力集中を避けて、当該部位及びその近傍における応力亀裂をより有効に抑制することができる。

また、図１４〜図１７に示すように、脚底面部５３は、縦断面が直線状に形成されて外周面部５２と連接するストレート部５３ａと、縦断面が容器外方に凸の円弧状に形成されてストレート部５３ａと連接する外凸弧状部５３ｂとを有している。
外凸弧状部５３ｂと底板部５０との間には、傾斜面部５３ｃが設けられ、傾斜面部５３ｃは、少なくとも外凸弧状部５３ｂ側において、縦断面が容器内方に凸の円弧状に形成されている。
なお、図１４は、図３のＪ−Ｊ端面図、図１５は、図３のＫ−О−Ｊ端面図であり、図１６は、図１４の鎖線で囲む部分を拡大して示す要部拡大図、図１７は、図１５の鎖線で囲む部分を拡大して示す要部拡大図である。これらの図では、端面にあらわれる肉厚を省略している。
図１６、図１７では、容器内方に湾曲しながら終端する外周面部５２の下端側の端縁部（以下、「外周面端縁部」という）５２ａとストレート部５３ａとの交点をａ、ストレート部５３ａと外凸弧状部５３ｂとの交点をｂ、外凸弧状部５３ｂと傾斜面部５３ｃとの交点をｃ、外周面端縁部５２ａがなす円弧が、軸方向と垂直に交わる仮想平面と接する接点をｄとする符号を付して示している。

外周面端縁部５２ａは、径方向外側から、外周面端縁部５２ａがなす円弧が、軸方向と垂直に交わる仮想平面と接する接点ｄを超えて径方向内側に延伸され、ストレート部５３ａと連接される。

また、本実施形態において、ストレート部５３ａと外凸弧状部５３ｂとの連接部５４は、径方向内側に凸の円弧状に形成されている（図３参照）。

このような容器１では、容器に内容物を充填、密封し正立させた場合、外周面端縁部５２ａがなす円弧が、軸方向と垂直に交わる仮想平面と接する接点ｄ近傍から、外周面端縁部５２ａとストレート部５３ａとの交点ａ近傍までが、容器が設置される被接地面に接する脚部５１の接地部となる。

本実施形態の容器１は、このような脚底面部５３を有することによって、内容物が充填、密封され、容器内が陽圧になった際に、脚底面部５３の径方向外側の部位や脚部５１の接地部及びその近傍における変形や応力亀裂をより有効に抑制することができる。

例えば、容器１内が陽圧になると、脚部５１の側面部５５は、底溝部５６が外方に膨らむ変形に乗じて、脚底面部５３に対する傾斜が緩くなる方向へ持ち上がるように変形する。すると、脚底面部５３は、脚底面部５３自体が容器外方に膨らむ圧力を受けるとともに、側面部５５の変形にしたがって両端が内側に向かって押し込まれるような圧力を受け、シワが寄るように作用する応力が生じる（図１８参照）。容器底部５において容器外方側に位置し、相対的に薄肉となっている脚底面部５３の径方向外側の部位や、脚底面部５３に連接している接地部は、このような応力の影響を受けやすい。
これに対し、縦断面が直線状に形成されて外周面部５２と連接するストレート部５３ａと、縦断面が容器内方に凸の円弧状に形成されてストレート部５３ａと連接する外凸弧状部５３ｂとを有し、ストレート部５３ａと外凸弧状部５３ｂとの連接部が、径方向内側に凸の円弧状に形成された脚底面部５３とすることによって、脚底面部５３の径方向外側の部位や、脚底面部５３に連接した接地部に作用する応力を分散させることができる。
これにより、脚底面部５３の径方向外側の部位や接地部、及び、その近傍における応力亀裂や変形を有効に抑制することができる。

なお、容器１内が陽圧となった際に、底部５が押し下げられるように変形してしまうのに伴って、接地部が底部５の中心側に寄って多少ストレート部５３ａに含まれるように変形することもあるが、このように変形した場合でも、接地部と外凸弧状部５３ｂとの間にストレート部５３ａの一部が存在するように構成されていれば、接地部にシワが寄るように作用する応力の影響は、ストレート部５３ａによって好ましく抑制することが可能である。

ストレート部５３ａは、中心軸と垂直に交わる仮想平面６０における、外周面端縁部５２ａとの交点ａから外凸弧状部５３ｂとの交点ｂまでの離間距離について、最も長い部分の長さをＬ_１、最も短い部分の長さＬ_２とした場合、例えば、高さＨ_０と胴径Ｄの比率（Ｈ_０／Ｄ）が２．５〜４．０、好ましくは２．８〜３．８の容器１では、Ｌ_１：１．５〜４ｍｍ、Ｌ_２：０〜４ｍｍ、となるように形成されていると、脚底面部５３の径方向外側の部位や接地部への応力集中や変形を避ける上で好ましい。
なお、これ以降言及する容器１の形状に関する具体的な数値は、前述した容器１の高さＨ_０と胴径Ｄの比率（Ｈ_０／Ｄ）に関し同じ条件について述べているものとする。

また、ストレート部５３ａは、底部５の内面側に加わる圧力によって、応力が集中する部位を作らず、また、接地部の周辺が押し下げられるように変形してしまうのを抑制する上で、縦断面が、中心軸と垂直に交わる仮想平面６０に対して、傾斜角度α：１〜６°の角度で、径方向内側に向かって上方に傾斜しているのが好ましい。

また、外凸弧状部５３ｂは、縦断面の曲率半径が、３〜２０ｍｍとなるように容器外方に凸の円弧状に形成されると、応力が集中する部位を作らずに、また、底部５の内面側に加わる圧力によって、接地部の周辺が押し下げられるように変形してしまうのを抑制する上で、好ましい。

また、傾斜面部５３ｃは、少なくとも外凸弧状部５３ｂに連なる側において、縦断面の曲率半径が、１５ｍｍ以上となるように容器内方に凸の円弧状に形成されると、応力が集中する部位を作らずに、また、底部５の内面側に加わる圧力によって、接地部の周辺が押し下げられるように変形してしまうのを抑制する上で、より好ましい。さらに、傾斜面部５３ｃは、外凸弧状部５３ｂとの交点ｃで、それぞれに接する接線が一致するように外凸弧状部５３ｂと滑らかに連続するように形成されているのが好ましい。
なお、傾斜面部５３ｃの縦断面は、少なくとも外凸弧状部５３ｂに連なる側において、容器内方に凸の円弧状になっていれば、概ね直線上になっていてもよい。

また、外周面端縁部５２ａは、縦断面の曲率半径が、０．５〜１２ｍｍ、より好ましくは２〜６ｍｍであると、応力が集中する部位を作らずに、また、底部５の内面側に加わる圧力によって、接地部の周辺が押し下げられるように変形してしまうのを抑制する上で、好ましい。
外周面端縁部５２ａの縦断面における曲率半径が大きくなるほど、より底部５の中心側に寄った位置に連接部５４が形成される。このため、外周面端縁部５２ａの縦断面における曲率半径が大き過ぎるのは、自立安定性の観点から好ましくない。一方、外周面端縁部５２ａと外凸弧状部５３ｂのそれぞれの縦断面における曲率半径が小さくなるほど、賦形不良が生じ易くなる傾向にある。このため、外周面端縁部５２ａと外凸弧状部５３ｂのそれぞれの縦断面における曲率半径が小さ過ぎると、延伸不足により耐圧強度に劣ってしまう虞がある。

以上、本発明について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、前述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることはいうまでもない。

例えば、前述した実施形態では、五つの脚部５１を底部５に配設した例を示したが、底部５に配設される脚部５１の数は、これに限定されない。
また、前述した実施形態では、口部２の下端から胴部４に向かって円錐台状に拡径する肩部３を備える例を示したが、これに限定されない。口部２と胴部４との間をつなぐ肩部３は、例えば、いわゆるつる首状に形成することもできる。同様に、胴部４の形態も図示する例には限定されない。

要するに、本発明に係る合成樹脂製容器は、底部５に配設された脚部５１が、底部５の上端から垂下して、下端側が径方向内側に湾曲しながら終端するとともに、周方向に沿った長さが下端側で狭められた外周面部５２と、底部５の中心側から径方向外側に向かって下向きに傾斜する脚底面部５３とを有し、外周面部５２の周方向に沿った長さは、脚部５１の上端側において、外周面部５２の周方向両端縁が、外周面部５２の周方向中央に向かって左右対称に弧を描くようにして徐々に狭められながら、少なくとも脚部５１の高さの１／２よりも下端側の部位における周方向に沿った長さが、脚部５１の上端における周方向に沿った長さの１０〜５０％となるように狭められているように形成されていれば、これ以外の細部の構成は、前述した実施形態に限定されることなく適宜変更することができる。
また、前述した実施形態で説明した細部の構成を適宜取捨選択して組み合わせることもできる。

１容器
５底部
５１脚部
５２外周面部
５２ａ外周面端縁部
５３脚底面部
５３ａストレート部
５３ｂ外凸弧状部
５３ｃ傾斜面部
５４連接部
５５側面部
５５ａ側面端縁部

Claims

複数の脚部が中心軸周りに回転対称に、かつ、均等な間隔で放射状に配設された底部を備え、
前記脚部は、
前記底部の上端から垂下して、下端側が径方向内側に湾曲しながら終端するとともに、周方向に沿った長さが下端側で狭められた外周面部と、
前記底部の中心側から径方向外側に向かって下向きに傾斜する脚底面部とを有し、
前記外周面部の周方向に沿った長さは、前記脚部の上端側において、前記外周面部の周方向両端縁が、前記外周面部の周方向中央に向かって左右対称に弧を描くようにして徐々に狭められながら、少なくとも前記脚部の高さの１／２よりも下端側の部位における周方向に沿った長さが、前記脚部の上端における周方向に沿った長さの１０〜５０％となるように狭められていることを特徴とする合成樹脂製容器。
前記外周面部の周方向両端縁に連接する側面部の側面端縁部は、横断面が、前記外周面部よりも曲率半径が小さい容器外方に凸の円弧状に形成されているとともに、少なくとも前記脚部の高さの１／２よりも下端側の部位において、前記側面端縁部の曲率半径が、同じ横断面における前記外周面部の曲率半径の１０〜５０％である請求項１に記載の合成樹脂製容器。
前記脚底面部は、少なくとも前記底部の中心側の部位において、前記底部の中心を通って前記脚底面部を周方向に等分する中心線と中心軸とを含む面に直交し、かつ、中心軸に平行な面で切断した断面が、容器外方に凸の円弧状に形成されている請求項１又は２に記載の合成樹脂製容器。
前記脚底面部は、縦断面が直線状に形成されて前記外周面部と連接するストレート部と、縦断面が容器内方に凸の円弧状に形成されて前記ストレート部と連接する外凸弧状部とを有し、前記ストレート部と前記外凸弧状部との連接部が、径方向内側に凸の円弧状に形成された請求項１〜３のいずれか一項に記載の合成樹脂製容器。