JP3697635B2 - 炭酸飲料用ボトル - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は炭酸飲料用ボトルに関し、更に詳しくは、施栓のための部材としてボトル内部に収容されるガラス玉等の球状栓部材を用いる、いわゆるラムネ用のボトルに関する。
【0002】
【従来の技術】
炭酸飲料用のうち、ラムネと称されるものについては、旧来より独特の構造のボトルが用いられることが多い。そのボトル構造は、ボトル上部と下部とが狭窄部を介して連通し、ボトル上部内にはガラス玉からなる球状の栓部材が収容されるとともに、その栓部材のボトル下部への落下を狭窄部によって阻止する構造となっている。ボトルの施栓は、ボトル内の炭酸の圧力によりガラス玉等の球状栓部材がボトル上端開口部に対して押しつけられることによって行われる。
【0003】
以上のような構造を持つラムネ用のボトルは、従来、ガラス製のものが用いられていたが、コストや取扱い等の点から、近年は主として塩化ビニル樹脂製のものが用いられている。塩化ビニル樹脂により上記のような狭窄部を有するラムネ用のボトルを成形する方法としては、通常、ダイレクトブロー成形法が採用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、塩化ビニル樹脂は安価で強度面などで優れた性質を示すが、焼却すると塩化水素ガスを発生するため、廃棄物となったときの処理や処分が問題となる。そのため、最近においては、塩化ビニル樹脂は飲料水用のボトル等の用途には次第に使われなくなってきており、このような用途にはポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂が多用されている。
【0005】
しかしながら、ボトル上部と下部との間に狭窄部を有するラムネ用のボトルについては、従来技術ではPETによって成形することができない。すなわち、PET樹脂は、その可塑状態に加熱した状態での強度をはじめとする材料上の特性に起因して、ボトル状に成形する際にダイレクトブロー成形法を採用すると割れてしまうため、一般に2軸延伸ブロー成形法が採用される。ここで、2軸延伸ブロー成形法においては、成形品の形状や寸法、あるいは肉厚等に応じてパリソンの形状および寸法が最適に設定されるのであるが、ラムネ用のボトルのようにボトルの中間部分に狭窄部を有する場合、その狭窄部の寸法がパリソンの外径寸法よりも小さい場合には、パリソンが成形前に金型の狭窄部に対応する部分により押しつぶされるため、実質的に成形不能となる。ここで、内容量が200〜250cc程度の通常に市販されているラムネ用ボトルを成形する場合、そのパリソンの外径寸法は、概ね25mm弱程度とされ、ラムネ用ボトルに使用されるガラス玉等の球状栓部材の外径寸法は一般に16.5mm程度であるため、ボトルの狭窄部の内径寸法はそれ以下とする必要がある。従って、2軸延伸ブロー成形法を用いてPETでラムネ用ボトルを成形することはできない。
【0006】
そこで、パリソンの外径寸法を狭窄部の寸法よりも小さくすることが考えられるが、その場合、パリソンの肉厚は最適なブロー成形を行うためにはさほど変更することはできずに制約がある関係上、所要の樹脂量を確保するためにはパリソン長さを長くせざるを得ないことになる。パリソン長さを長くすると、延伸ロッドによりパリソンを延伸する際の伸び率が小さくなり、所要の強度を得ることができず、結局、このような対策によってもPET樹脂を用いてラムネ用ボトルを成形することはできない。
【0007】
以上のことから、従来、樹脂製のラムネ用ボトルは、ボトル中間に狭窄部を有してなる伝統的な構造を有する塩化ビニル樹脂製のものか、あるいは、塩化ビニル樹脂が忌避される場合には、その材質をPETとし、ラムネ用ボトルとしてガラス玉等の球状栓部材を用いるものの、その底部への落下を阻止するための狭窄部を持たない構造のボトルが用いられている。しかし、狭窄部を有さないボトルとガラス玉等の球状栓部材との組み合わせは、ボトル内に内容物を収容した後に施栓のために球状栓部材を上端開口部にまで移動させるべくボトルを倒立させる際、球状栓部材がボトル底面から開口部にまで移動するのに要する時間が、それが狭窄部に位置している伝統的な構造のものに比して長くなる分だけ、内容物の流出が多くなるという問題がある。
【0008】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、塩化ビニル樹脂を用いずに狭窄部を有する伝統的なラムネ用ボトルと同等の構造を持つ炭酸飲料用ボトルの提供を目的としている。
【0009】
【課題をかつ決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の炭酸飲料用ボトルは、開口部が形成されたボトル上端部とボトル底部との中間に狭窄部が形成され、その狭窄部を介してボトル上部と下部とが相互に連通しているとともに、その狭窄部の内面寸法は、ボトル上部内に収容されて当該ボトル内部の圧力により開口部を施栓するための球状栓部材を落下させない寸法である炭酸飲料用ボトルにおいて、その材質がポリエチレンテレフタレートであり、かつ、2軸延伸ブロー成形方による成形体であって、上記狭窄部が、ボトル壁体の互いに対向する2箇所が外側から内側に向けて迫り出すことによって形成されているとともに、その平均肉厚が0.8〜2.5mmの範囲であり、かつ、その迫り出し部には、更に内側に突出する複数のリブ状の突起が形成されていることによって特徴づけられる。
【0010】
本発明は、ボトル中間部に球状栓部材の落下を阻止するための狭窄部を有するボトルを、ポリエチレンテレフタレート樹脂を用いて成形する方法を鋭意研究した結果としてなされたものであり、中間部に球状栓部材の落下を阻止するための狭窄部を有してなるボトルをPET樹脂を用いて成形することにはじめて成功した。
【0011】
すなわち、本発明の炭酸飲料用ボトルは、PET樹脂を2軸延伸ブロー成形法により成形するとともに、狭窄部をボトル壁体を外側から内側に向けて迫り出させて狭窄部を形成し、その平均肉厚を0.8〜2.5mmとし、更にその迫り出し部に内側に突出する複数のリブ状のヴの突出部を形成している。この構成により、ラムネをはじめとする炭酸飲料の収容時にその内圧が4kg/cm2 程度を越えても、狭窄部が充分に耐えて実用に供することが可能で、しかも再現性良く効率的に2軸延伸ブロー成形を行うことができる。狭窄部の平均肉厚が0.8mm未満であると、炭酸飲料の収容時に狭窄部の膨張量が大きく、強度が得られない等の不具合が生じる。また、平均肉厚が2.5mmを越えると、材料コストが高くつくばかりでなく、再現性良く最適条件下で効率的な2軸延伸ブロー成形を行うことが困難となる。
【0012】
そして、この狭窄部に形成された複数のリブ状の突起の存在により、炭酸飲料の収容時における内圧による膨張により狭窄部が変形し、開栓時に球状栓部材が狭窄部を通過してボトル底面まで落下するといった不具合をより一層確実に防止することができる。
【0013】
以上のような本発明に係る炭酸飲料用ボトルの実用化を可能にする製造方法については特に限定されるものではないが、本発明者による研究の結果、以下に示す方法が適していることが確かめられている。すなわち、2軸延伸ブロー成形法によって狭窄部を有するボトルの成形を可能とすべく、狭窄部に対応する位置に互いに対向して金型本体内部に向けて前進・後退可能な、つまり互いに接近・離隔可能な一対の移動金型を設けて、延伸ロッドによる延伸工程および1次ブロー工程においては移動金型を離隔させておくことにより、得ようとするボトルの成形に最適な形状・寸法のパリソンを用いても金型によって押しつぶされることを防止するとともに、その軸方向への延伸率を最適化することを可能としている。そして、2次ブロー工程では移動金型を接近させ、1次ブロー工程よりも高いブロー圧力を用いることにより、所要寸法の狭窄部を得る。
【0014】
このような製造方法の採用により、ボトルの高さ方向並びに直径方向への伸び率をいずれも2以上として、なおかつ、ラムネ用ボトルとして常用されている内容量200〜250cc程度、直径16.5mm程度の球状栓部材を落下させない狭窄部を有するボトルをPET樹脂により製造することが可能となり、請求項1およひ請求項2に係る発明のPET樹脂により安定して製造することが可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施の形態について説明する。
図1は本発明の実施の形態のボトル本体1の成形品の正面図であり、図2はその左側面図、図3は図2のA−A断面図である。また、図4には、ボトル本体1に対して施栓用パッキン3およびパッキン押さえ2を組み込むとともに球状栓部材4により施栓した状態を要部断面図で示す。
【0016】
ボトル本体1はPET樹脂を材質とする成形品であり、その先端に開口部11が形成され、その開口部の外周にはパッキン押さえ2を装着するための雄ねじ12が形成されている。また、開口部11の直下の内周面には、施栓用パッキン3を載せるための段部13が形成されている。
【0017】
ボトル本体1には、その底面から全高の略2/3の高さの位置に狭窄部14が形成されている。この狭窄部14によって、ボトル本体1が互いに連通するボトル上部1aとボトル下部1bに分割され、ボトル上部1a内にガラス玉からなる球状栓部材4が収容される。この狭窄部14は、ボトル本体1の壁体の側面が互いに対向する2箇所において外側から内側へと迫り出すことによって形成され、また、この狭窄部14には、図3に示すように、互いに対向する迫り出し部にそれぞれ2箇所ずつ更に内側に突出したリブ状の突起14aが形成されている。この狭窄部14のボトル内面側の寸法は、ボトル上部1a内に収容された球状栓部材4を通過させない寸法である。なお、ボトル上部1aの壁体には、内容物の飲用時にボトルを傾斜させたとき、球状栓部材4がボトル内を転がって開口部11にまで至るのを防止するための窪み15が形成されている。
【0018】
以上のボトル本体1は、後述するように2軸延伸ブロー成形法によって成形されるが、図中PLで示すラインよりも上方部分がインジェクション成形法による成形領域であり、それよりも下方部分がブロー成形領域であって、そのブロー成形領域内に位置する狭窄部14の平均肉厚は0.8〜2.5mmの範囲であり、より好ましくは1.0〜2.0mm程度である。また、狭窄部14を除くブロー成形領域の平均肉厚は、特に限定されるものではではなく、通常のPETボトルと同等でよく、例えばボトルの底部近傍が0.8〜2.0mm程度、その他の部分が0.3〜0.8mm程度である。
【0019】
球状栓部材4はパッキン3およびパッキン押さえ2を外した状態でボトル本体1内に挿入される。その状態でボトル本体1内に炭酸飲料を注入するとともに、パッキン3およびパッキン押さえ2を装着し、開口部11が下方を向くようにボトルを傾斜させることにより球状栓部材4を開口部11にまで落下させることによって、図4に示すように、球状栓部材4がボトル内の炭酸の圧力によってパッキン3に押しつけられて施栓状態となる。
【0020】
次に、以上の実施の形態のボトル本体1の製造方法の例について述べる。まず、PET樹脂により、インジェクション成形法にて図5に示すようなパリソンを成形する。このインジェクション成形によって、図1に示したラインPLより上方部分、つまり開口部11、雄ねじ部12および段部13等の最終的な形状が成形される。また、このパリソンのブロー成形領域における外径寸法Dは、ブロー成形後のボトル本体1の狭窄部14の最小寸法である突起14aの形成位置における幅寸法(図3におけるW)よりも大きい。
【0021】
次に、以上のパリソンを用いた2軸延伸ブロー成形法によって、図1〜図3に示したボトル本体1の成形を行う。図6はその2軸延伸ブロー成形に用いる金型構造を示す要部縦断面図であり、図7はその一方の移動金型6aの詳細構造を示す拡大図で、図8はそのA−A断面図である。
【0022】
金型本体5は、互いに対向する一対の側面成形用金型5a,5bと底面成形用金型5cによって構成されている。各側面成形用金型5a,5bには、それぞれ移動金型6a,6bが取り付けられている。各移動金型6a,6bは、それぞれ側面成形用金型5a,5bに固着されたガイド部材51a,51bに摺動自在に支承されて、互いに対向して接近・離隔する方向に移動可能となっている。
【0023】
各移動金型6a,6bは、金型本体5内に設けられた駆動機構7a,7bの駆動によって変位が与えられる。駆動機構7a,7bは、鉛直方向に向くガイド71a,71bに対して摺動自在に支持され、シリンダ等の直動型のアクチュエータ(図示せず)により鉛直方向に変位が与えられるロッド72a,72bと、その各ロッド72a,72bの下端部に固着された斜面カム73a,73bを主体として構成されている。各移動金型6a,6bとガイド部材51a,51bとの間には、図7,図8に示すように、それぞれ圧縮コイルばね61が介在しており、この圧縮コイルばね61によって各移動金型6a,6bは互いに離隔する向きに付勢される。また、各移動金型6a,6bには、軸62の回りに回動自在のローラ63が設けられており、圧縮コイルばね61の付勢力によってこのローラ63が常に斜面カム73a,73bの斜面に対して押しつけられた状態となる。このような構成により、駆動機構7a,7bのアクチュエータを駆動して斜面カム73a,73bを鉛直方向に移動させることによって、各移動金型6a,6bは互いに接近・離隔する方向に変位する。
【0024】
金型本体5の下方にはブローコア8が設けられており、そのブローコア8の中心を延伸ロッド81が貫通している。図5に示したパリソンは、その雄ねじ部12の外周をブローコア8に把持された状態で、ブロー成形に必要な温度にまで加熱された後に金型本体5内に挿入される。このパリソンの加熱に際して、狭窄部14を含むボトル各部の平均肉厚が前記した範囲に収まるように、パリソン各部の温度分布が設定される。このパリソンの金型本体5内への挿入に際しては、各斜面カム73a,73bを上昇させることにより各移動金型6a,6bを後退(離隔)させた状態とする。これにより、パリソンの外周面が移動金型6a,6bに当接することはない。
【0025】
ブロー成形に際しては、各移動金型6a,6bを後退(離隔)させたまま、パリソンの開口部11から延伸ロッド81を挿入してパリソンを軸方向に延伸させるとともに、その内部に所定の圧力のもとにエアを吹き込む1次ブロー工程を行った後、各斜面カム73a,73bを下降させることにより各移動金型6a,6bを前進(接近)させ、その状態でより高圧のエアを吹き込む2次ブロー工程を行う。このような工程の採用により、ボトル本体1の狭窄部14における最小寸法Wがパリソンの外径Dよりも小さくても、成形に支障を来すことなく、再現性よく良質な成形品を得ることができる。
【0026】
具体的な例を挙げると、パリソンの外径寸法Dを約25mm、狭窄部14の最小寸法Wを11mmとして、パリソンを移動金型6a,6bに接触させることなく金型本体5内に収容するとともに、延伸ロッド81による縦延伸倍率を2.2とし、1次ブロー工程におけるブロー圧力を10kg/cm2 、2次ブロー工程におけるブロー圧力を40kg/cm2 にて横延伸倍率を2.8として、狭窄部14の平均肉厚が1.5mm程度、ボトル底部近傍の平均肉厚が1.2mm程度、その他のボトル壁体の平均肉厚が0.5mm程度のPETボトルを、再現性良く正確に成形することができた。
【0027】
このようにして得られたボトル本体1に、ガラス玉からなる球状栓部材4をボトル上部1a内に収容し、開口部11にパッキン3およびパッキン押さえ2を装着して内部に炭酸飲料を充填し、球状栓部材4により施栓したところ、炭酸による内圧が4kg/cm2 を越えても充分に耐える強度を有し、また、その内圧による膨張によっても、狭窄部14が塑性変形して開栓後に球状栓部材4が落下するといった不具合も全く生じることがなかった。
【0028】
なお、以上の製造方法においては、2軸延伸ブロー成形用の金型構造については特に上記した実施の形態で述べた構造に限定されることはなく、特に、移動金型6a,6bの駆動機構7については、他の任意の公知の機構を採用し得ることは勿論である。
【0029】
また、狭窄部14の形状についても、上記した実施の形態の形状に限定されることはなく、内側に突出させるリブ状の突起14aの数並びに位置は任意とすることができる。
【0030】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ボトルの中間部に球状栓部材を通過させない狭窄部を有した構造のいわゆるラムネ用のボトルを、ポリエチレンテレフタレート樹脂を用い、そのポリエチレンテレフタレートからなるボトルの狭窄部の平均肉厚を0.8〜2.5mmとし、更にこの狭窄部に内側にリブ状に突出する複数の突起を形成することにより、炭酸飲料の充填により内圧が4kg/cm2 を越える場合においても充分に耐える強度を有する実用的なPET製のラムネ用ボトルをはじめて得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態のボトル本体1の正面図である。
【図2】 図1の左側面図である。
【図3】 図2のA−A断面図である。
【図4】 本発明の実施の形態のボトル本体1を用いたボトルの施栓状態を示す要部断面図である。
【図5】 本発明の実施の形態のボトル本体1の2軸延伸ブロー成形に用いたパリソンの構造を示す部分断面図である。
【図6】 本発明の実施の形態のボトル本体1の2軸延伸ブロー成形工程に用いた金型の構造を示す縦断面図である。
【図7】 図6の金型の移動金型6aの詳細構造を示す拡大断面図である。
【図8】 図7のA−A断面図である。
【符号の説明】
1 ボトル本体
11 開口部
12 雄ねじ
13 段部
14 狭窄部
14a 突起
2 パッキン押さえ
3 パッキン
4 球状栓部材
5 金型本体
5a,5b 側面成形用金型
51a,51b ガイド部材
6a,6b 移動金型
61 圧縮コイルばね
63 ローラ
7a,7b 駆動機構
71a,71b ガイド
72a,72b ロッド
73a,73b 斜面カム
8 ブローコア
81 延伸ロッド
Claims (1)
- 開口部が形成されたボトル上端部とボトル底部との中間に狭窄部が形成され、その狭窄部を介してボトル上部と下部とが相互に連通しているとともに、その狭窄部の内面寸法は、ボトル上部内に収容されて当該ボトル内部の圧力により開口部を施栓するための球状栓部材を落下させない寸法である炭酸飲料用ボトルにおいて、その材質がポリエチレンテレフタレートであり、かつ、2軸延伸ブロー成形法による成形体であって、上記狭窄部が、ボトル壁体の互いに対向する2箇所が外側から内側に向けて迫り出すことによって形成されているとともに、その平均肉厚が0.8〜2.5mmの範囲であり、かつ、その迫り出し部には、更に内側に突出する複数のリブ状の突起が形成されていることを特徴とする炭酸飲料用ボトル。
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