JP4203887B2

JP4203887B2 - 合成樹脂製壜体

Info

Publication number: JP4203887B2
Application number: JP2003125955A
Authority: JP
Inventors: 好宏飯村; 幸朗河原; 忠雄平沢津
Original assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Current assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Priority date: 2003-04-30
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2023-04-30
Also published as: JP2004331102A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱処理により結晶化した口筒部を有するポリエステル樹脂製壜体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエステル樹脂製、特にはポリエチレンテレフタレート樹脂製の壜体（以下ＰＥＴボトルと記す。）は、機械的強度、ガスバリア性、透明性等の優れた特性を持つ容器として広く利用されている。
【０００３】
ＰＥＴボトルは主としてブロー成形法で成形され、なかでも２軸延伸ブロー成形法が多く用いられており、射出成形で試験管状の中間体としてのプリフォームを成形した後、これを２軸延伸ブロー成形して得られるが、内容液を熱充填する、或いは加熱滅菌する等の用途では、このプリフォームの口筒部の耐熱性を向上させる目的で口筒部を加熱処理して結晶化させることが行われている。なお、この結晶化により口筒部は白化した状態となる。
【０００４】
しかしながら加熱処理により結晶化させることにより口筒部の剛性、硬度、耐熱性等の性質が向上する反面、結晶化に伴なって密度が増加し、その結果として収縮して口筒部の内径、外径等の寸法が縮小さらには不均一に変形し、たとえばキャップとの螺合性あるいはキャップによる口筒部のシール性に問題が生じる場合がある。
【０００５】
加熱処理は多くの場合プリフォームを直立もしくは倒立状態に支持して、適宜搬送手段により回転を与えながら搬送し、この搬送中に熱風、赤外線ヒータ等で連続的に加熱処理を行なうが、特許文献１には、上記した口筒部の加熱処理による密度の増加、収縮に伴う寸法変化や変形等を防止する目的で、プリフォーム口筒部に内径規制用のコアを挿入し、口筒部の内周面をコアで支持した状態で加熱処理する方法についての記載がある。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示されるような内径規制用のコアを用いると、口筒部の内周面にクレータ状の凹部等の凹凸が発生し、口筒部のキャップによるシール性が不良になると共に、見かけ上も不体裁になるという問題がある。
【０００７】
上記クレータ状の凹部等の発生の主原因の一つは、口筒部内周面とコアの外周面との間隙に存在していた空気、あるいは口筒部の加熱によってＰＥＴ等の樹脂から発生するガスが、加熱した状態で収縮（縮径）して口筒部内周に密着状に嵌合するコアにより逃げ場が失われ、コア外周面と口筒部内周面との間に閉じ込めらた状態となり、さらには加熱により膨張することにより、軟化状態にある樹脂が変形するためであると考えられる。（以下、上記の空気およびガスを総称して空気等と記す。）
【０００８】
特許文献２は上記の口筒部内周面における凹部等の発生を抑制する手段についての記載があり、その要点はプリフォームの口筒部が嵌合する筒状の嵌合コア部をコア本体の芯筒部の外周にスリーブを有する構成として、嵌合コア部の外周に嵌合されるプリフォーム口筒部との間に存する空気等を逃すための通気手段（各種クリアランス）を形成したものである。
【０００９】
また特許文献２には通気手段のひとつとして、心筒部あるいはスリーブを通気性を有する多孔質材料で形成する方法についての記載がある。
【００１０】
しかしながら、コアに上記多孔質材料を用いる方法では、コアの外周面が多孔質であるがゆえに表面研磨処理したとしてもなお数１０μｍ程度の粗面状となり、この粗面により、熱処理の際、口筒部の内周面がシボ状となり、キャップのシール性、特にはキャップ２６の頂壁下面から垂下設されたシール筒片２７と口筒部２２上端部内周面とのシール面２７ａでのシール性が不十分になる問題が発生する。（図３参照）
【００１１】
なお、図３は、ＰＥＴボトルの口筒部２２にキャップ２６を螺合組付けした状態の一例を示すものであり、本図で示されるＰＥＴボトルは、口筒部２２の外周に、キャップ２６を螺合するためのネジ部２３、ピルファープルーフ機能を有したキャップ２６の封止リング３０を係止するためのビードリング２４およびボトルを保持するためのサポートリング２５を有するものであり、またキャップ２６は外装筒２８の下に破断片２９を介して不正開封を防止するための封止リング３０を設けたものである。ここでキャップ２６によるＰＥＴボトルの密閉は口筒部２２の上端面とキャップ２６の頂壁の下面との当接、および口筒部２２の上端部内周面へのシール筒片２７の内接（シール面２７ａ）によるシールにより達成されている。
【００１２】
【特許文献１】
特公昭６１−２４１７０号公報
【特許文献２】
特開２０００−２２９３４７号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の技術的課題は、上記した従来技術における問題点を解消して、キャップによるシール性を確実に確保しながら、口筒部内周面におけるクレータ状の凹部等の凹凸のない合成樹脂壜体を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記技術的課題を解決する本発明の内、請求項１記載の発明の手段は、
熱処理により結晶化された口筒部を有する熱可塑性ポリエステル樹脂製壜体において、口筒部内周面の、上端面から１〜７ｍｍの高さ範囲に表面が平滑状である平滑領域有し、この平滑領域から下方に所定の高さ範囲に亘り粗面化した粗面領域を有する構成としたこと、にある。
【００１５】
加熱処理時にはＰＥＴ樹脂は軟化状態であり、さらには結晶化により内径が収縮するので、口筒部の内周面とコア部の外周面は密着した状態となり、一部空気等がコア外周面と口筒部内周面との間に閉じ込めらた状態となり、さらには加熱により膨張することにより、軟化状態にある樹脂が変形して、口筒部内周面にクレータ状の凹部等の凹凸が発生する。
【００１６】
ここで、コア部の所定高さ範囲に亘る部分を粗面化することにより密着状態となることを防ぐことができる。しかしながら、一方このコア部の粗面化により口筒部内周面に粗面化領域が形成されるが、請求項１の上記構成により上端面から所定の高さ範囲に亘って表面が平滑状の平滑領域を有する構成としているので、キャップのシール性、特にはシール筒片と口筒部上端部内周面とのシール面でのシール性を確実に維持することが可能となる。
【００１７】
ここで、平滑領域は上端面から１〜７ｍｍの高さ範囲、より好ましくは上端面から２〜５ｍｍの範囲とするのが良く、１ｍｍ未満ではキャップのシール筒片によるシール性の確保が不十分となる場合があり、７ｍｍを超える場合にはこの平滑領域からの発生ガス等の排出が不十分となりクレータ状の凹部等の凹凸が発生してしまう。
【００１８】
請求項２記載の発明の手段は、請求項１記載の発明において所定の高さ範囲に亘る部分を通気性を有した多孔質筒体で形成した、内径を規制するためのコアを嵌入した状態で、熱処理により結晶化された口筒部を有する熱可塑性ポリエステル樹脂製壜体であって、粗面領域が多孔質筒体の外周面により形成されたこと、にある。
【００１９】
請求項２記載の上記構成では、壜体の口筒部はコアの所定高さ範囲に亘る部分を、通気性を有した多孔質筒体で形成した内径規制治具を用いて熱処理されたものであるので、密閉状の空気等をこの多孔質筒体の筒壁を通して確実に排出させることができ、クレータ状の凹部等の凹凸の発生が効果的に抑制され、口筒部内周面をクレータ状の凹部等の凹凸のない平坦な状態とすることができる。
【００２０】
しかし、多孔質筒体の外周面は通常、多孔質であるがゆえに表面研磨処理したとしてもなお微細にみると数１０μｍ程度には粗面化した状態であり、熱処理の際この多孔質筒体の外周面に軟化状態で密着した口筒部内周面部分は巨視的には平坦ではあるものの、微細にみればシボ状に凹凸が形成された状態となるが、上記第１請求項の構成では口筒部の内周面において、上端面から所定の高さ範囲に亘って表面が平滑状の平滑領域を有する構成としているので、キャップのシール性、特にはシール筒片と口筒部上端部内周面とのシール面でのシール性を確実に維持することが可能となる。
【００２１】
請求項３記載の発明の手段は、請求項１または２記載の発明において、平滑領域の表面粗さが最大高さＲｙで５μｍ以下であること、にある。
【００２２】
請求項３記載の上記構成により、キャップのシール筒片によるシールを確実に保持することができる。ここで表面粗さの最大高さＲｙはＪＩＳＢ０６０１−１９９４で定められるものである。
【００２３】
請求項４記載の発明の手段は、請求項１、２または３記載の発明において、口筒部のネジ部の下方にピルファープルーフ機能を有したキャップを係止するためのビードリングを有し、粗面化領域を、平滑領域の下端直下からビードリング下端までの高さ範囲としたこと、にある。
【００２４】
請求項４記載の上記構成により、口筒部の中央高さ位置にあって肉厚に形成され、熱処理時の際に樹脂が長時間高温状態にあるネジ部やビードリングが位置する部分において、多孔質筒体を通して密閉状の空気等を十分に排出可能な状態で熱処理されたものとなり、空気等の溜りによるクレータ状の凹部等の凹凸の発生がより確実に抑制された壜体を提供する。
【００２５】
特にビードリングは幅広で厚肉であるのでより長時間高温状態となり、口筒部内周面のこのビードリング位置に対応する高さ位置に周溝状の大きな凹みが発生するが、この多孔質筒体の高さ範囲をビードリングの下端の高さ位置までとすることにより、この周溝状の大きな凹みの発生を確実に抑制することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に示す実施例に基いて説明する。図１〜図３は本発明の合成樹脂壜体の一実施例に関するものであり、図１は全体の正面図であり、図２は口筒部２２を拡大して示す縦断面図、そして図３は口筒部２２にピルファープルーフの機能を有したキャップ２６を螺合組付けした状態を示すものである。
【００２７】
図１に示される壜体はＰＥＴボトル２１の代表的な形状の１つであり角取した正方形状の胴部断面形状を有し、胴部の上に肩部を介して口筒部２２が起立設したものであり、口筒部２２は外周面にネジ部２３、このネジ部２３の下に比較的幅広の周突条であるビードリング２４、下端部に壜体あるいは２軸延伸ブロー成形して壜体となる、中間製品であるプリフォームを保持するためのサポートリング２５を設けたものである。
【００２８】
この口筒部２２は上端面からサポートリング２５の下端の高さ範囲に亘って耐熱性を付与するための熱処理による結晶化処理を施したものであり、白化した状態にある。また本実施例においては上端面から３ｍｍの高さ位置の範囲を平滑化領域Ｈ１としており、その内周面の表面粗さは最大値Ｒｙ（ＪＩＳＢ０６０１−１９９４準拠）で３μ程度である。
【００２９】
また平滑化領域Ｈ１の直下からビードリング２４の下端までの高さ範囲に亘って、内周面の表面粗さが最大値Ｒｙで１０μｍ程度である粗面領域Ｈ２が形成されている。
【００３０】
ここで上記した平滑領域Ｈ１および粗面領域Ｈ２の表面粗さの状態は、口筒部２２の結晶化のための熱処理の際に用いる内径規制治具１（後述の図４〜図６に係る説明参照）の、プリフォーム２１’の口筒部２２ ’に嵌入して内径の不均一な変形を抑制するための規制コア５を形成する部材の外周面の表面粗さの状態によって形成されるものであり、粗面領域Ｈ２は通気性を有した多孔質筒体７の外周面に密着して形成されたものであり、平滑領域Ｈ１の高さ範囲は平滑化した外周面を有する部材に密着して形成されたものである。
【００３１】
図３は本実施例の壜体であるＰＥＴボトル２１の口筒部２２にキャップ２６を螺合組付けした状態を示すものである。キャップ２６は外装筒２８の下に破断片２９を介して不正開封を防止するための封止リング３０を設けた所謂ピルファープルーフ機能を有したものである。
【００３２】
ここでキャップ２６によるＰＥＴボトル２１の密閉は口筒部２２の上端面とキャップ２６の頂壁の下面との当接、および口筒部２２の上端部内周面へのシール筒片２７の内接（シール面２７ａ）によるシールにより達成されているが、本実施例の口筒部２２の上端部で、シール筒片２７の外周面が内接する高さ範囲を（本実施例では３ｍｍ）平滑部Ｈ１としているため、確実にシール性を確保することができる。
【００３３】
図４〜図６は本実施例の壜体の口筒部２２内周面を形成するための、内径規制治具の例を示すものである。図４はそのうちの一例を示すものであり、規制コア５を規制コア５の姿勢を確保するための支持体２の支持コア４に外嵌し、ネジ部Ｓ１で結合した構成である。
【００３４】
支持体２は耐熱性合成樹脂製であり、比較的肉厚の短円筒体状である基端筒部３の下端面から、同軸心状に円筒状の支持コア４を垂下設した形状であり、基端筒部３の上部には加熱装置において内径規制治具１を運搬、あるいはプリフォーム２１’の口筒部２２’に挿入するための機構部分に連結する連結治具Ｂが螺合するための部分が形成されている（図５参照）。また支持コア４の外周面には後述する多孔質筒体５の内周面との間に間隙１１を形成するための、比較的幅広の周溝４ａが形成されており、さらにこの周溝４ａの高さ位置で、等中心角度の４箇所に貫通孔１２が形成されている。
【００３５】
規制コア５は短円筒体６ａ、多孔質筒体７および先端筒９の３つの部材から成る。このうち短円筒体６ａはたとえば外周面を平滑化処理したステンレス製等の短円筒体を使用することができる。
【００３６】
また、多孔質筒体７は円筒状であり、燒結金属等から形成されたものであり筒壁を横断する通気性を有する。（たとえば新東工業株式会社製のポーセラックスＩＩ等を使用することができる。）通気性を有する多孔質体としてはセラミック製あるいは耐熱樹脂製のものも使用すことが可能であるが、口筒部２２の加熱あるいは冷却の際の熱的な追随性の点からは比較的熱伝導率の高い燒結金属製のものを用いるのが好ましい。
【００３７】
また、規制コア５の先端部を形成する先端筒９は、たとえばＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等の耐熱性樹脂を用いることができ、先端に向けて緩やかに縮径した形状としており、口筒部２２’への規制コア５の嵌入操作を容易としている。
【００３８】
また、本実施例のように先端部を、たとえば高い耐熱性を有し、蓄熱性の高いＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等の耐熱性合成樹脂で形成すると、内径規制治具１を軽量化できると共に、特にプリフォーム２１’の口筒部２２’の下端にあり肉厚部となるため熱処理が不十分になりやすいサポートリング２５’部分の結晶化を十分に促進させることができる。
【００３９】
図５は図４に示した内径規制治具１の一例をプリフォーム２１’の口筒部２２’に嵌入した状態を示すものであり、口筒部２２’の熱処理の際に、口筒部２２’の内周面と規制コア５の外周面の接触部分に存在する密閉状の空気等は、通気性の多孔質筒体７の筒壁、支持コア４に形成した周溝４ａにより支持コア４の外周面と多孔質筒体７の内周面が接触する部分に形成された間隙１１および周溝４ａに形成した貫通項孔１２を通して効率良く排出することができ、前述した本発明の壜体の口筒部２２の巨視的にはクレータ状の凹部等の凹凸のない平坦な粗面領域Ｈ２が形成される。
【００４０】
また、口筒部２２’の上端部には外周面を平滑状とした短円筒体６ａが密着して、平滑領域Ｈ１を形成する。なお、短円筒体６ａは通気性を有するものではないが、口筒部２２’の上端部にあり、また下端部には通気性を有する多孔質筒体７が隣接した状態にあるので、この短円筒体６ａの高さを必要最小限の高さに適切に設定することにより、密閉状の空気等は上下方向に排出されので平滑領域Ｈ１においてもクレータ状の凹部等の凹凸の発生を抑制することできる。
【００４１】
図６は内径規制治具１の他の例を示すものであり、図４に示した例における支持体２の支持コア４の部分また規制コア５における短円筒体６ａを無くし、多孔質筒体７の外周面の上端部に段部を設けて縮径部８を周状に形成し、この縮径部８をコーテイング状に耐熱性塗料等で被覆してコーテイング層６ｂを形成して外表面を平滑にしたものであり、このコーテイング層６ｂにより平滑領域Ｈ１を形成することができる。なお、多孔質筒体７と基端筒部３とはネジ部Ｓ２で結合している。
【００４２】
【発明の効果】
本発明は、上記した構成となっているので、以下に示す効果を奏する。
請求項１記載の発明にあっては、粗面領域を有する口筒部の内周面の、上端面から１〜７ｍｍの高さ範囲を表面が平滑状である平滑領域とする構成とすることにより、口筒部内周面でのクレータ状の凹部等の凹凸の発生が抑制され、かつキャップによるシール性を確実に確保する壜体を提供する。
【００４３】
請求項２記載の発明にあっては、多孔質筒体の外周面により粗面化した粗面領域を有する口筒部の内周面の、上端面から１〜７ｍｍの高さ範囲を表面が平滑状である平滑領域とする構成とすることにより、口筒部内周面でのクレータ状の凹部等の凹凸の発生が確実に抑制され、かつキャップによるシール性を確実に確保する壜体を提供する。
【００４４】
請求項３記載の発明にあっては、平滑領域の表面粗さを最大高さＲｙで５μｍ以下とすることにより、キャップのシール筒片によるシールを確実に保持することができる。
【００４５】
請求項４記載の発明にあっては、口筒部のネジ部の下方にピルファープルーフ機能を有したキャップを係止するためのビードリングを有し、粗面領域を、平滑領域の下端直下から該ビードリング下端までの高さ範囲とすることにより、口筒部の中央高さ位置にあって肉厚に形成され、熱処理時の際に樹脂が長時間高温状態となるネジ部やビードリングが位置する部分において、多孔質筒体を通して密閉状の空気等を十分に排出可能な状態で熱処理されたものとなり、空気等の溜りによるクレータ状の凹部、周溝状の凹部等の凹凸の発生がより確実に抑制された壜体を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の壜体の一実施例示す、全体正面図。
【図２】図１の壜体の口筒部を示す、要部縦断面図。
【図３】図１の壜体の口筒部にキャップを組付けた状態で示す、要部縦断面図。
【図４】プリフォーム口筒部の熱処理工程で使用される内径規制用治具の一例を示す、縦断面図。
【図５】図４の治具を、規制コアをプリフォームの口筒部に嵌入した状態で示す、縦断面図。
【図６】内径規制用治具の他の例を示す、縦断面図。
【符号の説明】
１；内径規制治具
２；支持体
３；基端筒部
４；支持コア
４ａ；周溝
５；規制コア
６ａ；短円筒体
６ｂ；コーテイング層
７；多孔質筒体
８；縮径部
９；先端筒
１１；間隙
１２；貫通孔
２１；ＰＥＴボトル
２１’；プリフォーム
２２、２２’；口筒部
２３、２３’；ネジ部
２４、２４’；ビードリング
２５、２５’；サポートリング
２６；キャップ
２７；シール筒片
２７ａ；シール面
２８；外装筒
２９；破断片
３０；封止リング
Ｈ１；平滑化領域
Ｈ２；粗面領域
Ｓ１、Ｓ２；ネジ結合部
Ｂ；連結治具

Claims

熱処理により結晶化された口筒部(22)を有する熱可塑性ポリエステル樹脂製壜体であって、該口筒部(22)内周面の、上端面から１〜７ｍｍの高さ範囲に表面が平滑状である平滑領域(H1)を有し、該平滑領域(H1)から下方にに所定の高さ範囲に亘り粗面化した粗面領域（H2）を有する構成とした合成樹脂製壜体。
所定の高さ範囲に亘る部分を通気性を有した多孔質筒体で形成した、内径を規制するためのコアを嵌入した状態で、熱処理により結晶化された口筒部(22)を有する熱可塑性ポリエステル樹脂製壜体であって、粗面領域(H2)が前記多孔質筒体の外周面により形成されたことを特徴とする請求項１記載の合成樹脂製壜体。
平滑領域（H1）の表面粗さが最大高さＲｙで５μｍ以下である、請求項１または２記載の合成樹脂製壜体。
口筒部(22)のネジ部(23)の下方にピルファープルーフ機能を有したキャップを係止するためのビードリング(24)を有し、粗面領域（H2）を、平滑領域(H1)の下端直下から該ビードリング(24)下端までの高さ範囲とした、請求項１、２または３記載の合成樹脂製壜体。