JP3697635B2

JP3697635B2 - 炭酸飲料用ボトル

Info

Publication number: JP3697635B2
Application number: JP2002305607A
Authority: JP
Inventors: 典嘉佐原
Original assignee: 佐原化学工業株式会社
Priority date: 2002-10-21
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2019-03-03
Also published as: JP2003175940A

Description

【０００１】
【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

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。