JP2022069957A - 合成樹脂製容器 - Google Patents

Abstract

【課題】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おいて、炭酸ガスの透過を抑制しつつ、容器質量の低減化を図る。【解決手段】口部２、肩部３、胴部４、及び底部５を備える容器１において、口部２に設けられたネックリング２２よりも下側の部分の高さ方向に沿った長さをネック下容器高さＨ、当該部分の質量をネック下容器質量Ｗとして、ネック下容器高さＨに対する底部５の高さｈの比ｈ／ＨをＲ（ｈ／Ｈ）で表し、ネック下容器質量Ｗに対する底部５の質量ｗの比ｗ／ＷをＲ（ｗ／Ｗ）で表したときに、１．００≦Ｒ（ｗ／Ｗ）／Ｒ（ｈ／Ｈ）≦１．９０ ・・・（１）なる関係が成り立つ。【選択図】 図２

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作製し、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２０１３－１１２３９５号公報

ところで、この種の容器にあっては、従前より、低コスト化のために使用樹脂量を削減し、ひいては容器質量の低減化を図る試みがなされている。

しかしながら、炭酸飲料を内容物とする耐圧ボトルにあっては、炭酸ガスの透過を抑制するために、ある程度の厚みを以て容器を成形する必要があるといように、容器質量を低減する上での制約があった。

そこで、本発明者らは、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おいて、炭酸ガスの透過を抑制しつつ、容器質量の低減化を図るべく鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに至った。

本発明に係る合成樹脂製容器は、口部、肩部、胴部、及び底部を備え、前記口部に設けられたネックリングよりも下側の部分の高さ方向に沿った長さをネック下容器高さＨ、当該部分の質量をネック下容器質量Ｗとして、前記ネック下容器高さＨに対する前記底部の高さｈの比ｈ／ＨをＲ（ｈ／Ｈ）で表し、前記ネック下容器質量Ｗに対する前記底部の質量ｗの比ｗ／ＷをＲ（ｗ／Ｗ）で表したときに、
１．００≦Ｒ（ｗ／Ｗ）／Ｒ（ｈ／Ｈ）≦１．９０ ・・・（１）
なる関係が成り立つ構成としてある。

本発明によれば、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おいて、炭酸ガスの透過を抑制しつつ、容器質量の低減化を図ることができる。

本発明の第一実施形態に係る合成樹脂製容器の概略を示す斜視図である。 本発明の第一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。 本発明の第一実施形態に係る合成樹脂製容器の概略を示す底面図である。 本発明の第一実施形態に係る合成樹脂製容器をブロー成形により製造する工程の一部を示す説明図である。 本発明の第二実施形態に係る合成樹脂製容器の概略を示す要部切り欠き正面図である。 本発明の第二実施形態に係る合成樹脂製容器を製造するのに用いるプリフォームの一例を示す縦断面図である。

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。

［第一実施形態］
まず、本発明の第一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る合成樹脂製容器の概略を示す斜視図であり、図２は、同正面図、図３は、同底面図である。

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。

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Ｐを作製し、このプリフォームＰ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することができる。

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が使用でき、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できる。これらの樹脂は二種以上混合してもよく、他の樹脂をブレンドしてもよい。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できる。

口部２は、内容液の注入出口となる円筒状の部位である。かかる口部２の開口端側の側面には、図示しない蓋体を取り付けるためのねじ山２１が設けられており、その下方には、周方向に沿って環状に張り出すネックリング２２が設けられている。そして、ネックリング２２の直下から、概ね同一径で円筒状に垂下する部分を含めて、口部２というものとする。

このような口部２の下端は、胴部４に向かって拡径して口部２と胴部４との間をつなぐ肩部３に連接している。図示する例において、肩部３は、丸みを帯びた円錐台状に形成されているが、肩部３の形状は、これに限定されない。例えば、いわゆるつる首状に形成したりすることもできる。

また、胴部４は、容器１の高さ方向の多く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２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。

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ている。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、容器１の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、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、隣接する脚部５１の間には、容器内方に嵌入してなる底溝部５６が、底面中央部５０から放射状に延在するようにして形成されている。一方、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、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と、外周面部５２の周方向両端縁から底溝部５６に向かって延在する側面部５３と、底面中央部５０から外周面部５２の下端部に向かって下向きに傾斜して延在する脚底面部５４とを有している。そして、外周面部５２と脚底面部５４との連接部及びその近傍が、容器１を正立させたときに、接地面に接する接地部５５となるように形成されている。

また、このような形状とされた底部５を備える容器１は、例えば、図４に示すように、型開きを考慮して設計された、開閉可能な分割型からなる胴型Ｍ１と、胴型Ｍ１の底部側に組み入れられる底型Ｍ２とを備えるブロー成形型Ｍを用いて成形することができる。

容器１をブロー成形するに際しては、加熱により軟化させてブロー成形が可能な状態とされてから、ブロー成形型ＭにセットされたプリフォームＰが、ブロー成形型Ｍに支持されたネックリング２２の直下を延伸の起点として、図示しない延伸ロッドにより軸方向（縦方向）に延伸されつつ、高圧流体ブローにより軸方向及び周方向（横方向）に延伸される。そして、延伸された部位にブロー成形型Ｍのキャビティ形状が転写されることによって、肩部３、胴部４、底部５が賦形されて、所定の容器形状を備える容器１に成形される。

なお、図４に示す例において、ブロー成形型Ｍについては、プリフォームＰ及び容器１の中心軸を含む紙面に平行な面で切り取った断面を示しており、図４（ａ）は、プリフォームＰをブロー成形型Ｍにセットした状態、図４（ｂ）は、ブロー成形された容器１を取り出すためにブロー成形型Ｍを型開きした状態をそれぞれ示している。

本実施形態では、ネックリング２２よりも下側の部分の高さ方向に沿った長さをネック下容器高さＨ、当該部分の質量をネック下容器質量Ｗとして、ネック下容器高さＨに対する底部５の高さｈの比ｈ／ＨをＲ（ｈ／Ｈ）で表し、ネック下容器質量Ｗに対する底部５の質量ｗの比ｗ／ＷをＲ（ｗ／Ｗ）で表したときに、
１．００≦Ｒ（ｗ／Ｗ）／Ｒ（ｈ／Ｈ）≦１．９０ ・・・（１）
なる関係が成り立ち、好ましくは、
１．４０≦Ｒ（ｗ／Ｗ）／Ｒ（ｈ／Ｈ）≦１．８５ ・・・（２）
なる関係が成り立つように、形状、寸法などを適宜調整して使用樹脂量を削減したプリフォームＰにより容器１を成形する。

ここで、前述したようにして成形された容器１にあっては、胴型Ｍ１と底型Ｍ２との境目にパーティングラインＰＬがあらわれるが、このパーティングラインＰＬに沿って切り取られた下側の部分を底部５として、底部５の高さｈ及び質量ｗを測定するものとする。

上記関係が成り立つように成形された容器１は、同様の容器形状の耐圧ボトルに対して、肩部３、胴部４の質量を維持したまま、底部５を軽量化することができ、これによって、炭酸ガスの透過を抑制しつつ、容器質量の低減化を図ることができる。

その理由は、次のように考えられる。すなわち、容器１をブロー成形するに際し、ブロー成形型Ｍに支持されたネックリング２２の直下を延伸の起点として、プリフォームＰが軸方向に延伸されるのは前述した通りであり、上記関係が成り立つようにプリフォームＰの形状、寸法などを調整しても、延伸の途中までは調整前のプリフォームと同様に延伸する。このため、肩部３、胴部４の質量が維持される一方で、底部５に賦形される部分の樹脂量が減少し、より延伸した状態で底部５が賦形されるため、底部５を軽量化することができる。その結果、炭酸ガスの透過を抑制しつつ、容器質量の低減化を図ることができると考える。

また、一例を挙げると、図１などに示す容器形状の容器１を質量２８ｇのプリフォームにより成形した場合（比較例）と、これに対して使用樹脂量を削減した質量２５．５ｇのプリフォームにより成形した場合（実施例）とで、周方向の延伸倍率に対する軸方向の延伸倍率の比として求めた配向度を比較すると、底部５における底溝部５６の底面中央部５０寄りの部分での配向度は、比較例では概ね０．９３、実施例では概ね１．００となり、底部５における外周面部５２の下端側の部分での配向度は、比較例では概ね０．６７、実施例では概ね１．０２となった。このように、底部５が軸方向により延伸した状態で賦形され、配向結晶化度が高まることによって、底部５を軽量化しながらも、その強度低下を抑制することもできる。

ここで、上記一例において、ネック下容器高さＨは１８４．６ｍｍ、底部５の高さｈは２９．０ｍｍであった。
また、比較例におけるネック下容器質量Ｗは２３．０ｇ、底部５の質量ｗは７．５０ｇであり、Ｒ（ｗ／Ｗ）／Ｒ（ｈ／Ｈ）の値は２．０８であった。実施例におけるネック下容器質量Ｗは２０．５ｇ、底部５の質量ｗは５．２０ｇであり、Ｒ（ｗ／Ｗ）／Ｒ（ｈ／Ｈ）の値は１．６１であった。比較例と実施例とで、肩部３、胴部４の質量をそれぞれ比較してみたところ概ね同じであり、底部５にみられるような質量変化は認められなかった。

また、ペタロイド形状の底部５を備える容器１にあっては、ブロー成形後の底部５の冷却が不十分であると、元のプリフォームＰの形状に戻ろうとする力が作用して、底面中央部５０が下降するように変形する、いわゆる底落ちが発生する傾向がみられる。かかる底落ちは、内容積のばらつきや、環境応力腐食割れ耐性（ＥＳＣＲ）の低下の原因となり、さらには、内圧によって底落ちが顕著となると、自立安定性を損ねてしまう虞がある。相応の時間をかけて底部５を十分に冷却することで、底部５の底落ちが発生しないようにすることもできるが、それでは生産性が低下してしまう。

これに対し、前述の関係が成り立つように容器１を成形することで、底部５の樹脂量が減少することから、ブロー成形後に底部５が冷却され易くなり、その結果、底部５の底落ちを有効に回避しつつ、冷却時間を短縮して生産性を高めることが可能となる。

以上のように、本実施形態によれば、炭酸ガスの透過を抑制しつつ、容器質量の低減化が可能であるが、このような効果がより有効に奏されるには、容器１のネック下容器質量Ｗが２３．０ｇ以下であるのが好ましく、容器１の容量が３５０～７００ｍＬであるのが好ましい。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について説明する。
図５は、本実施形態に係る合成樹脂製容器の概略を示す要部切り欠き正面図であり、容器１は、前述した第一実施形態と同様の容器形状を有している。

本実施形態において、容器１は、口部２、肩部３、胴部４、及び底部５を含む所定の容器形状に成形された容器本体１ａの外周面側に、被覆層６が積層されている点で前述した第一実施形態と異なっている。

ここで、図５には、口部２から肩部３の上端側を部分的に切り欠いて、その断面を示しているが、断面にあらわれる容器本体１ａ、被覆層６の肉厚を誇張して描写している。

第一実施形態と異なる点を中心に、本実施形態を以下に説明するが、第一実施形態と共通する構成については、図中、第一実施形態と同一の符号を付して、重複する説明は適宜省略する。

本実施形態において、容器１は、二色成形又はダブルモールドと称される射出成形法により、図６に示すような、有底筒状のプリフォーム本体Ｐａと、プリフォーム本体Ｐａの外周面側に積層された被覆材層６０とを有するプリフォームＰを作製し、かかるプリフォームＰを前述したようにしてブロー成形することによって製造することができる。その際、延伸されたプリフォーム本体Ｐａによって容器本体１ａが成形されるとともに、プリフォーム本体Ｐａに積層された被覆材層６０が、プリフォーム本体Ｐａと一体に成形されて、容器本体１ａに積層された被覆層６となる。

なお、図６は、本実施形態で用いられるプリフォームＰの一例を示す縦断面図であり、断面にあらわれるプリフォーム本体Ｐａ、被覆材層６０の肉厚を誇張して描写している。

図示する例において、被覆層６は、底部５の底面から胴部４、肩部３の外周面の全面を覆うとともに、その末端側が、口部２の下端側に設けられたネックリング２２の下面を覆いつつ、ネックリング２２の周端縁に達するように、容器本体１ａの外周面側に積層されている。このような態様は、内容物の光による変質を抑制するために、被覆層６を着色して遮光性を付与することが要求される場合に特に好適であるが、被覆層６が積層される範囲は、これに限定されない。

本実施形態にあっては、ネックリング２２よりも下側の部分の高さ方向に沿った長さをネック下容器高さＨ、当該部分の質量をネック下容器質量Ｗとして、ネック下容器高さＨに対する底部５の高さｈの比ｈ／ＨをＲ（ｈ／Ｈ）で表し、ネック下容器質量Ｗに対する底部５の質量ｗの比ｗ／ＷをＲ（ｗ／Ｗ）で表したときに、Ｒ（ｗ／Ｗ）とＲ（ｈ／Ｈ）との間に、被覆層６を含めて前述した（１）式なる関係が成り立つように容器１を成形する。

本実施形態のように、容器本体１ａの外周面側に被覆層６が積層された容器１にあっても、前述したような関係が成り立つように成形することで、同様の容器形状の耐圧ボトルに対して、肩部３、胴部４の質量を維持したまま、底部５を軽量化することができ、これによって、炭酸ガスの透過を抑制しつつ、容器質量の低減化を図ることができる。

また、本実施形態において、容器本体１ａ（プリフォーム本体Ｐａ）を形成する樹脂材料としては、前述したような熱可塑性ポリエステルが好ましく用いられる。被覆層６（被覆材層６０）を形成する樹脂材料としては、容器本体１ａから被覆層６を容易に剥離して分別できるようにするという観点から、容器本体１ａを形成する樹脂材料と非相溶性の熱可塑性樹脂を用いるのが好ましい。例えば、容器本体１ａを形成する樹脂材料として、熱可塑性ポリエステルを用いる場合、被覆層６を形成する樹脂材料には、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、エチレン－ビニルアルコール共重合体、ポリメタキシリレンアジパミド（ＭＸＤ６）等のポリアミド系樹脂などを用いるのが好ましい。これらのなかでも、アルカリ耐性のあるポリオレフィン系樹脂が特に好ましい。

被覆層６を形成する樹脂材料に、アルカリ耐性のあるポリオレフィン系樹脂を用いることにより、環境応力腐食割れ耐性を向上させることができる。特に、底部５を軽量化することで、容器本体１ａのみでは、環境応力腐食割れ耐性が劣ってしまうような場合であっても、アルカリ耐性のあるポリオレフィン系樹脂からなる被覆層６を容器本体１ａの外周面側に積層することで、容器１に求められる環境応力腐食割れ耐性を維持又は向上させることができる。

このようにして、容器１の環境応力腐食割れ耐性を維持又は向上させる目的で、容器本体１ａの外周面側に被覆層６を積層する場合には、特に図示しないが、少なくとも底部５の底面中央部５０から接地部５５に至る範囲を含むように、被覆層６を積層するようにしてもよい。その際、被覆層６の末端側が、接地部５５を越えて外周面部５２側を覆うように、さらには、底部５と胴部４との境目にあらわれるパーティングラインＰＬの近傍までを覆うように、被覆層６を積層するのが好ましい。

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。

１ 容器
１ａ 容器本体
２ 口部
２２ ネックリング
３ 肩部
４ 胴部
５ 底部
５０ 底面中央部
５５ 接地部
６ 被覆層

Claims (3)

1. 口部、肩部、胴部、及び底部を備え、
   前記口部に設けられたネックリングよりも下側の部分の高さ方向に沿った長さをネック下容器高さＨ、当該部分の質量をネック下容器質量Ｗとして、前記ネック下容器高さＨに対する前記底部の高さｈの比ｈ／ＨをＲ（ｈ／Ｈ）で表し、前記ネック下容器質量Ｗに対する前記底部の質量ｗの比ｗ／ＷをＲ（ｗ／Ｗ）で表したときに、
   １．００≦Ｒ（ｗ／Ｗ）／Ｒ（ｈ／Ｈ）≦１．９０ ・・・（１）
   なる関係が成り立つことを特徴とする合成樹脂製容器。
2. 前記口部、前記肩部、前記胴部、及び前記底部を含む所定の容器形状に成形された容器本体と、
   前記容器本体の外周面側に積層される被覆層と
   を備え、
   前記被覆層を含めて前記（１）式なる関係が成り立つ請求項１に記載の合成樹脂製容器。
3. 前記被覆層が、ポリオレフィン系樹脂からなり、かつ、少なくとも前記底部の底面中央部から接地部に至る範囲を含むように積層されている請求項２に記載の合成樹脂製容器。

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