JP4951875B2 - プラスチック容器 - Google Patents

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Description

発明の分野
本発明は、プラスチック容器に関し、更に詳細には、軽量かつ薄肉であっても落下強度に優れるプラスチック容器に関する。
近年、飲料物や固形物を収容する為の容器としてプラスチック容器が広く使用されている。プラスチック容器は、他のガラス容器や金属容器に比較して軽量であり成形性に優れるといった多くの利点を有するが、更なる軽量化した容器の希求がある。
プラスチック容器は、射出成形やブロー成形によって所望の形状に成形される。例えば、射出成形によって截頭錐体形状のプラスチック容器を成形する場合、溶融樹脂を金型に流し込み、樹脂を冷却固化させることにより、所望の形状の容器を形成できる。容器を軽量化するためには、射出成形機の金型に流し込む樹脂量を減らして容器を肉薄化することにより実現できる。射出成形により肉薄化した容器を成形するには、金型内での樹脂の流動性を高める必要があり、メルトインデックスが大きい低粘度の樹脂を使用しなければならない。
特開2004−276964号公報 実開昭57−49413号公報 特開平7−76334号公報 実開昭52−70658号公報 国際公開第2004/113180号 特開平3−91741号公報 特開2003−137261号公報 特開2005−7653号公報
しかしながら、低粘度の樹脂は高粘度の樹脂に比べ、一般的に、樹脂の分子量が小さいため、低粘度樹脂を用いて肉薄化した容器は機械的強度に劣るという問題があった。とりわけ、プラスチック容器内に、内容物を収納した状態では容器重量が増加しているため、内容物を収納した状態で容器が落下すると、容器が破損する場合があった。
本発明者らは、今般、内容物が収納されたプラスチック容器が落下すると、容器底部の特定箇所が破損する現象を見いだした。そして、容器底部の形状を特定の形状とすることにより、軽量かつ薄肉であっても落下強度に優れるプラスチック容器を実現できる、との知見を得た。本発明はかかる知見によるものである。
したがって、本発明の目的は、軽量かつ薄肉であっても落下強度に優れるプラスチック容器を提供することにある。
そして、本発明によるプラスチック容器は、下方に糸尻部を有する側面部と、この側面部の糸尻部上端内側に設けられた底部とを有する、截頭錐体形のプラスチック容器であって、
前記底部の断面は、その少なくとも一部が糸尻部方向に突出する凸形状を有し、
前記糸尻部が、下端が薄く、底部方向に向かって徐々に厚くなるようにテーパー形成されており、
前記側面部と前記底部との交点部分において、側面部の断面と底部の断面とのなす角が鈍角となり、前記糸尻部と前記底部との交点部分において、糸尻部の断面と底部の断面とのなす角が鋭角となるように底部が形成されていることを特徴とするものである。
また、本発明の好ましい実施形態によれば、前記底部の断面は、全体が糸尻方向に突出する凸形状を有する。
本発明の好ましい実施形態によれば、前記底部の断面は、その両側に位置するとともに前記糸尻部方向に突出する一対の凸形状と、該一対の凸形状間に位置し、前記糸尻部方向に対して引っ込む凹形状とを有する。
また、本発明の好ましい実施形態によれば、前記底部の凸形状と凹形状とが連続して形成されているものである。
本発明の好ましい実施形態によれば、前記側面部が、側面部の上方が薄く、糸尻部方向に向かって徐々に厚くなるようにテーパー形成されてなる。
本発明の好ましい実施形態によれば、前記側面部の高さをAとし、糸尻部の長さをBとした場合に、0.10≧B/A≧0.02を満足するものである。
本発明の好ましい実施形態によれば、前記側面部に対応した側面ラベルを備え、前記側面ラベルがインモールドラベル形成されたものである。
また、本発明の好ましい実施形態によれば、前記底部に対応した底面ラベルを備え、前記底面ラベルがインモールドラベル形成されたものである。
また、本発明の好ましい実施形態によれば、前記側面部の上端外側にフランジが設けられてなる。
また、本発明の好ましい実施形態によれば、プラスチック容器は、ポリスチレン、ポリプロピレン、またはポリエチレンからなる樹脂により形成されてなる。
また、本発明の好ましい実施形態よれば、前記ポリスチレン、ポリプロピレン、またはポリエチレンのメルトフローレートが、30〜100g/10分である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1に示すように、本発明のプラスチック容器は、下方に糸尻部2を有する側面部1と、この側面部の糸尻部上端内側に設けられた底部3とを有する截頭錐体形の容器であり、側面部1の上端外側にフランジ4が設けられている。
底部3は、その断面全体が、糸尻部2方向(図中の下方)に突出する凸形状を有している。このように、底部が容器下方に突出した形状とすることにより、容器底部近傍の機械的強度が増加し、容器内に内容物が収納された状態で容器が落下しても、容器が破損することがない。この理由は以下のように考えられる。
本発明者らは、図2に示すような従来の截頭錐体形容器に内容物を収納して落下させると、容器の特定部分が床面に接触して着地することを見いだした。すなわち、容器の底部と床面が平行となるような状態で容器が床面に着地する確率は非常に低く、むしろ、底部と床面とがある角度をもって容器が着地することを見いだした。この知見によれば、容器が落下すると、糸尻部の一部分が先ず床面に接触することになる。
容器が床面に接触する際、底部には、容器内の内容物により重力方向の力が及ぼされる。この時、図2に示すような底部5が開口側6に向かって凸形状を有したり、底部が平坦形状を有する従来の容器では、下方向の力が底面に及ぼされると、容器側面部に、外側に拡張するような力が働く。容器の床面着地時にこのような力が容器側面部に及ぼされると、側面部1と底部5との交点付近7に歪みが発生し、着地時の衝撃により側面部と底部との交点部分が破損する場合がある。
これに対し、本発明のプラスチック容器は、底部3が糸尻部2方向に突出する凸形状を有しているため、底部3の下方向(重力方向)に働く力は、図1に示すように、容器側面部の内側方向に分散され、歪みの発生が抑制される。また、側面部内側方向の力により、側面部1ないし糸尻部2が底部に押しつけられることとなるため、落下時の衝撃によっても、側面部1と底部3との交点部分7が破損することがない。
本発明の一実施形態による容器底部の形状は、図3に示すように、その両側に位置するとともに前記糸尻部2方向に突出する一対の凸形状8と、該一対の凸形状8の間に位置し、前記糸尻部2方向に対して引っ込む凹形状9とを有している。このように、容器底部において、側面部との交点付近7(すなわち底部断面の両側)を容器下方向の凸形状とし、底部の中心付近を容器上方向の凸形状とするような、凹凸形状の底部とすることにより、より一層、容器が変形を受けた際の糸足部の歪みが抑制される。その結果、容器の落下強度が向上する。
容器の底部が凹凸形状を有する場合、その凸部分と凹部分とが連続して形成されていることが好ましい。図3に示すように、凸部分8と凹部分9とが連続的に形成されていることにより、底部の表面積が、図1に示すような凸部のみの場合と比較して大きくなり、容器を落下させた際の側面部1と底部3との交点部分7に発生する歪みをより抑制できる。
容器底部の断面を、糸尻部方向に突出する凸形状とする場合、図4に示すように、側面部1と底部3との交点部分7において、側面部の断面と底部の断面とのなす角が鈍角となるように、底部が形成されている。底部の周縁(側面部との交点部分7)に容器下向きの曲率を持たせるように底部を凸形状とすることにより、容器底部に働く重力方向の応力が、容器側面部の内側方向に分散されて歪みの発生が抑制される。
本発明によるプラスチック容器は、図4に示すように、糸尻部2が、下端が薄く底部方向に向かって徐々に厚くなるようにテーパー形成されている。このように、糸尻部をテーパー形状とすることにより、容器下向きの曲率を持たせるように底部を凸形状としつつ、金型離型性を向上させることができる。すなわち、糸尻部がテーパー形状となっていないと、容器成形時に金型から容器を離型する際に、金型に糸尻部が引っ掛かってしまう場合がある。テーパーは、糸尻部の容器内側の側面の傾斜γが1〜2°となる程度が好ましい。
本発明の好ましい実施形態によるプラスチック容器は、図1および3に示すように、側面部1が、側面部の上方が薄く、糸尻部方向に向かって徐々に厚くなるようにテーパー形成されている。このように側面部の上方(容器上側)を薄く、糸尻部方向に向かって徐々に厚くなるようにテーパー形成することにより、容器の落下強度がより一層向上するばかりでなく、射出成型時の樹脂の流動性が良好となるため、成形性が向上する。
また、本発明の好ましい実施形態によるプラスチック容器は、図5に示すように、側面部1の高さをAとし、糸尻部2の長さをBとした場合に、下記式:
0.10≧B/A≧0.02
を満足するように、糸尻部の長さが調整されている。例えば、側面部高さを110mmとした場合、糸尻部の高さを0.22mm以上とする。容器落下時に床面と先ず接触する部分である糸尻部の高を、上記の範囲とすることにより、容器落下時に発生した糸尻部の歪みが抑制される。糸尻部の高さが上記範囲よりも短いと、発生歪みを緩和する効果が期待できない。また、糸尻部の高さが低すぎるため、底部断面の凸部を小さな曲率でしか形成できないため、衝撃強度の向上が期待できなくなる。
一方、上記のように容器成型時の金型離型性を考慮して、糸尻部分はテーパー形状となっているため、糸尻部の高さを高くすると底部周縁付近の糸尻部の肉厚が厚くなる。本発明においては、糸尻部の高さが上記範囲を超えると、底部周縁付近の糸尻部の肉厚が厚くなり過ぎて容器重量が増えるため好ましくなく、また容器成形性の観点からも好ましくない。
本発明の好ましい実施形態によるプラスチック容器は、図6に示すように、側面部1に対応した側面ラベル10および前記底部3に対応した底面ラベル11を備え、前記ラベルがインモールドラベル形成されたものである。また、図示はしないが、側面部1に対応した側面ラベル10を備えるか、または、前記底部3に対応した底面ラベル11を備えていてもよい。ここで、インモールドラベル成形とは、ブローまたは射出成形時に金型に予めヒートシール層をもつラベルをセットしておき、成形時の樹脂のもつ熱でラベルのヒートシール層を成形品上面に融着させることにより、成形と同時にラベリングを行う成形方法である。このような形成方法によりラベルを容器に貼着することで、容器を成形した後に後加工によりラベルを貼着する場合と比較して生産性に優れ、安価な容器を提供することができる。また、ラベルとして、後述するバリアー性のフィルムを使用すると、インモールドラベル成形された容器はバリアー性を有する。
本発明のプラスチック容器に用いる樹脂は、射出成形が可能な樹脂であれば特に限定はされず、例えば、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂などを好適に使用することができ、これらの中から容器に収納される内容物や、収納、密封後の加熱処理の有無など使用条件に応じて適するものを適宜選択して使用することができる。本発明においては、ポリスチレン、ポリプロピレン、またはポリエチレンからなる樹脂を用いることが好ましい。
例えば、ホット充填や、充填、密封後のレトルト処理、或いは、ホットウォーマー加熱などの耐熱性を必要とする場合は、ポリプロピレン系樹脂が適しており、内容物が牛乳、特別牛乳、殺菌山羊乳、部分脱脂乳、脱脂乳、加工乳、クリームの場合は、ポリエチレン系樹脂を使用し、デザート食品の場合は、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂のほかポリスチレン系樹脂も使用可能である。
これらの樹脂は、30〜100g/10分のメルトフローレートを有する、比較的流動性の高い樹脂を使用することが好ましい。本発明のプラスチック容器においては、このような溶融時粘度の低い樹脂を使用することにより、薄肉の容器を容易に射出成形できる。メルトフローレートの大きい樹脂は、一般的に樹脂の機械的強度に劣るが、本発明のプラスチック容器においては、上記構成を有するため、落下強度に優れ容器が破損することがない。なお、メルトフローレートは、ASTM D1238に準拠した試験方法により、測定した値を意味する。本発明においては、ポリエチレン樹脂として、旭化成ケミカルズ(株)のサンテックJ300(メルトフローレート42g/10分)や、ポロプロピレン樹脂として、三井化学(株)のJ707G(メルトフローレート30g/10分)、J709ZA(メルトフローレート65g/10分)、J679(メルトフローレート90g/10分)等を好適に使用できる。
上記ポリプロピレン系樹脂は、剛性、耐熱性があり、食品に対する安全性にも優れ、且つ低温時の耐衝撃性も共重合などにより改質できることから各種の内容物や使用条件に対して汎用することができる。
ポリプロピレン系樹脂としては、プロピレン単独のポリマーの他、例えばプロピレンとエチレンもしくはエチレンとブテン−1とのランダム共重合体や、エチレンをブロック状に共重合させたプロピレン−エチレンのブロック共重合体、更には、ポリプロピレンに他のポリマーやエラストマーなどをブレンドしたポリプロピレン系ブレンド樹脂などを使用することができる。
このようなポリプロピレン系樹脂には、必要な場合、ソルビトール系などの透明核剤を添加して透明性を向上させることもできる。
ポリエチレン系樹脂としては、高密度、中密度、低密度ポリエチレンを使用することができ、エチレン単独のポリマーのほか、エチレンとブテン −1、4−メチルペンテン−1、ヘキセン−1、オクテン−1などの高級α−オレフィンとの共重合体も使用することができる。
プラスチック容器の側面部または底部、あるいは側面部および底面の両方に貼着されるインモールドラベルとしては、特に限定されるものではないが、一般に、印刷基材層、ガスバリヤー層、射出樹脂との接着層から構成されるラベルを好適に使用できる。これら各層は、それぞれ独立して製膜し接着剤を介して貼合(ドライラミネーション)するか、または、その一部もしくは全層を溶融押出(EC、共押出)することで形成することもできる。また、用途・目的に応じて印刷基材層を省略することもできる。
印刷基材としてのフィルムは、一般に印刷可能なものであれば特に限定されず、例えば、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ナイロンフィルム等が適宜使用できる。
ガスバリヤー層としては、アルミ箔(7〜25μm)、または、金属もしくは金属酸化物を蒸着等によりプラスチックフィルム等に積層した、たとえば酸化珪素蒸着プラスチックフィルム、酸化アルミ蒸着プラスチックフィルム、アルミ蒸着プラスチックフィルムや、その他、ポリアクリロニトリル系樹脂、EVOH(エチレン酢酸ビニル共重合体ケン化物)、PVDC(ポリ塩化ビニリデン)フィルム、 PVDCコート二軸延伸プラスチックフィルム等が挙げられ、所望の性能に応じて適宜選択され得る。
接着層としては、射出樹脂と接着するものであれば特に限定されないが、通常、射出樹脂と同材質のプラスチックや、EVA(エチレン・酢酸ビニル共重合体)を含有するポリエチレン等接着性を有する樹脂、又はそれら樹脂が共押し出し加工、あるいは、コーティング加工されたプラスチックフィルム等が好適に使用できる。
なお、上記各層は常法に従い、ドライラミネーション法、押出ラミネーション法、押出コーティング法その他のコーティング法によって形成される。
透明性を有するガスバリヤー層としては、エチレン−ビニルアルコール共重合体、MXD6(ポリメタキシリレンアジパミド)などのガスバリヤー性樹脂を製膜 したフィルムや、ポリ塩化ビニリデンの塗布液を透明な基材フィルムに塗布して塗膜層を形成したポリ塩化ビニリデンコートフィルム、そして、アルミナ、シリカ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、ITOなどの無機酸化物を透明な基材フィルムに蒸着した無機酸化物の蒸着フィルムなどを使用することができる。
不透明なガスバリヤー層としては、アルミニウムなどの金属箔や、アルミニウムなどの金属を基材フィルムに蒸着した金属蒸着フィルムを使用することができる。
また、容器 のガスバリヤー性を更に向上させるためには、容器の側面部だけではなく、容器の底部にもガスバリヤー層を設けた底部用ラベルを別に用意してインモールド成形することができ、それにより一層ガスバリヤー性を向上させることができる。
容器本体を構成する樹脂としてポリプロピレンを用いた場合の、容器側面部または底部、あるいは、容器側面部および底部の両方に使用するインモールドラベルの一例として、以下の層構成からなるフィルムを用いてもよい。なお、下記の層構成は、最外層から最内層に向けて順に記載したものである。
(1)延伸ポリプロピレンフィルム(30μm)/ポリエチレンテレフタレートフィルム(印刷基材)(12μm)/アルミ箔(7μm)/ヒートシール層を有する延伸ポリプロピレンフィルム(30μm)
(2)延伸ポリプロピレンフィルム(印刷基材)(30μm)/アルミ蒸着ポリエチレンテレフタレートフィルム(12μm)/ヒートシール層を有する延伸ポリプロピレンフィルム(30μm)
(3)延伸ポリプロピレンフィルム(30μm)/ポリエチレンテレフタレートフィルム(印刷基材)(12μm)/アルミナ蒸着ポリエチレンテレフタレートフィルム(12μm)/ヒートシール層を有する延伸ポリプロピレンフィルム(30μm)
(4)延伸ポリプロピレンフィルム(印刷基材)(30μm)/アルミ箔(7μm)/ヒートシール層を有する延伸ポリプロピレンフィルム(30μm)
(5)延伸ポリプロピレンフィルム(印刷基材)(30μm)/酸化ケイ素蒸着ポリエチレンテレフタレートフィルム(12μm)/ヒートシール層を有する延伸ポリプロピレンフィルム(30μm)
(6)延伸ポリプロピレンフィルム(印刷基材)(30μm)/ヒートシール層を有する延伸ポリプロピレンフィルム(30μm)
(7)延伸ポリプロピレンフィルム(印刷基材)(60μm)/ヒートシール剤
(8)合成紙(80μm)/ヒートシール剤
上記のような層構成を有するラベルを金型に予めセットし、溶融樹脂を金型内に射出することにより、容器本体とラベルとが一体化したインモールドラベル容器を成形することができる。
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、これら実施例により本発明の範囲が制限されるものではない。
実施例1
プラスチック容器を構成する樹脂として、メルトフローレートが65g/10分のポリプロピレン(J709ZA、三井化学株式会社製)を用いた。この樹脂を射出成形装置に供給し、充填時間0.5秒、樹脂温度220℃、最大充填圧力150Mpaの成形条件にて、図1に示す形状の薄肉化したプラスチック容器を作製した。得られた容器の寸法は、以下の通りであった。
全高: 110mm
糸尻部高さ: 2mm
側面部の肉厚:0.5mm
フランジ外径: 71mm
満注容量: 257cc
容器体積: 12.5cc
得られた容器に水を200cc充填し、2mの高さから正立状態で落下させて、容器の破損状況を調べた。この落下試験を2回繰り返した。また、上記の容器形状につき、落下時に発生する糸尻部分の歪み量をシミュレーション計算にて行った。この発生歪み量は、有限要素法により算出した。具体的には、使用した樹脂のヤング率、降伏効力、ポアソン比、密度等の物性値に基づき、解析ソフト「MSC/DYTRAN」を用いてシミュレーション計算を行った。
実施例2
糸尻部の高さを4mmとした以外は、実施例1と同様にして薄肉化したプラスチック容器を作製した。得られた容器の寸法は、以下の通りであった。
全高: 110mm
糸尻部高さ: 4mm
側面部の肉厚:0.5mm
フランジ外径: 71mm
満注容量: 253cc
容器体積: 12.5cc
得られた容器に水を200cc充填し、2mの高さから正立状態で落下させて、容器の破損状況を調べた。この落下試験を2回繰り返した。また、実施例1と同様にして、糸尻部分の歪み量を算出した。
実施例3
実施例1と同様の樹脂を使用し、金型を代えて、図3に示す形状の薄肉化したプラスチック容器を作製した。得られた容器の寸法は、以下の通りであった。
全高: 110mm
糸尻部高さ: 4mm
側面部の肉厚:0.5mm
フランジ外径: 71mm
満注容量: 252cc
容器体積: 12.5cc
得られた容器に水を200cc充填し、2mの高さから正立状態で落下させて、容器の破損状況を調べた。この落下試験を2回繰り返した。また、実施例1と同様にして、糸尻部分の歪み量を算出した。
比較例1
実施例1と同様の樹脂を使用し、充填時間0.85秒、樹脂温度220℃、最大充填圧力80Mpaの成形条件にて、図2に示す従来形状のプラスチック容器を薄肉化した容器を作製した。得られた容器の寸法は、以下の通りであった。
全高: 110mm
糸尻部高さ: 2mm
側面部の肉厚:0.5mm
フランジ外径: 71mm
満注容量: 256.5cc
容器体積: 12.5cc
得られた容器に水を200cc充填し、0.5mの高さから正立状態で落下させて、容器の破損状況を調べた。この落下試験を2回繰り返した。また、実施例1と同様にして、糸尻部分の歪み量を算出した。
参考例1
従来の容器に使用されている樹脂(J246MA、三井化学株式会社製)を用いて、図2に示す形状の容器を作製した。得られた容器の寸法は、以下の通りであった。
全高: 110mm
糸尻部高さ: 2mm
側面部の肉厚:0.72mm
フランジ外径: 71mm
満注容量: 250cc
容器体積: 19cc
得られた容器に水を200cc充填し、0.5mの高さから正立状態で落下させて、容器の破損状況を調べた。この落下試験を2回繰り返した。また、実施例1と同様にして、糸尻部分の歪み量を算出した。
結果は下記表1に示される通りであった。
Figure 0004951875
本発明のプラスチック容器の一態様を示した、断面概略図である。 従来のプラスチック容器を示した断面概略図である。 本発明のプラスチック容器の他の態様を示した、断面概略図である。 本発明のプラスチック容器の糸尻部付近を拡大した断面概略図である。 本発明のプラスチック容器の他の態様を示した、断面概略図である。 本発明のプラスチック容器の他の態様を示した、断面概略図である。
1. 側面部
2. 糸尻部
3. 底部
4. フランジ
5. 底部
6. 開口部
7. 側面部と底部との交点部分
8. 凸部
9. 凹部
10.側面ラベル
11.底面ラベル

Claims (11)

  1. 下方に糸尻部を有する側面部と、この側面部の糸尻部上端内側に設けられた底部とを有する、截頭錐体形のプラスチック容器であって、
    前記底部の断面は、その少なくとも一部が糸尻部方向に突出する凸形状を有し、
    前記糸尻部が、下端が薄く、底部方向に向かって徐々に厚くなるようにテーパー形成されており、
    前記側面部と前記底部との交点部分において、側面部の断面と底部の断面とのなす角が鈍角となり、前記糸尻部と前記底部との交点部分において、糸尻部の断面と底部の断面とのなす角が鋭角となるように底部が形成されていることを特徴とする、プラスチック容器。
  2. 前記底部の断面は、全体が糸尻方向に突出する凸形状を有する、請求項1に記載のプラスチック容器。
  3. 前記底部の断面は、その両側に位置するとともに前記糸尻部方向に突出する一対の凸形状と、該一対の凸形状間に位置し、前記糸尻部方向に対して引っ込む凹形状とを有する請求項1または2に記載のプラスチック容器。
  4. 前記底部の凸形状と凹形状とが連続して形成されている、請求項3に記載のプラスチック容器。
  5. 前記側面部は、側面部の上方が薄く、糸尻部方向に向かって徐々に厚くなるようにテーパー形成されてなる、請求項1〜のいずれか一項に記載のプラスチック容器。
  6. 前記側面部の高さをAとし、糸尻部の長さをBとした場合に、0.10≧B/A≧0.02を満足するものである、請求項1〜のいずれか一項に記載のプラスチック容器。
  7. 前記側面部に対応した側面ラベルを備え、前記側面ラベルがインモールドラベル形成されたものである、請求項1〜のいずれか一項に記載のプラスチック容器。
  8. 前記底部に対応した底面ラベルを備え、前記底面ラベルがインモールドラベル形成されたものである、請求項1〜7のいずれか一項に記載のプラスチック容器。
  9. 前記側面部の上端外側にフランジが設けられてなる、請求項1〜のいずれか一項に記載のプラスチック容器。
  10. ポリスチレン、ポリプロピレン、またはポリエチレンからなる樹脂により形成されてなる、請求項1〜のいずれか一項に記載のプラスチック容器
  11. 前記ポリスチレン、ポリプロピレン、またはポリエチレンのメルトフローレートが、30〜100g/10分である、請求項10に記載のプラスチック容器。
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