JP5283437B2 - 合成樹脂製ボトル - Google Patents

Description

本発明は、合成樹脂製ボトルに関するものである。

従来、この種の合成樹脂製ボトルとして、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂製のブロー成形ボトルが知られている。前記合成樹脂製ボトルは、口部と、口部の下部に連接する肩部と、該肩部の下部に連接する胴部と、該胴部の下部に連接する底部とを備えている。

前記合成樹脂製ボトルは、通常、飲料等の内容物が充填された後、カートンに収納されて流通される。このとき、前記カートンは、パレット上に多段に積み重ねられた状態とされる。また、前記パレットは、倉庫に保管される際、多段に積み重ねられた状態とされる。従って、最下段に近い位置の前記合成樹脂製ボトルほど、口部に大きな軸方向荷重が掛かる。前記合成樹脂製ボトルは、コスト低減のために軽量化する必要があり、薄肉化されているので、前記荷重が掛かると肩部に座屈が生じるおそれがあり、商品価値を損なうことがある。

そこで、図６に示すように、ボトル軸線に垂直な横断面形状が、相対向する一対の長辺４２，４２、相対向する一対の短辺４３，４３、及び、各長辺４２と各短辺４３とを接続する隅角部４４を備える矩形状の胴部４５を有し、口部４６と肩部４７との連接部４８から口部４６の全周方向に放射状の凹部４９を１２個備える合成樹脂製ボトル４１が提案されている(例えば、特許文献１参照)。合成樹脂製ボトル４１では、隣接する凹部４９，４９が互いに連接して配置され、各凹部４９の端部が口部４６の外周側に正十二角形を形成している。そこで、合成樹脂製ボトル４１では、複数の凹部４９の内、長辺４２に対応する胴部４５の側面に向けて形成された凹部４９ａは、胴部４５に達しているが、それ以外の凹部４９、例えば、胴部４５の隅角部４４に向かう凹部４９ｂは、胴部４５に達することなく、肩部４７の途中までの長さになっている。合成樹脂製ボトル４１によれば、隣接する凹部４９をそれぞれ連接させて口部４６の全周方向に形成することで、肩部４７が補強されているため、耐座屈性を高めることができる。

しかしながら、前記従来の合成樹脂製ボトル４１は、前記１２個の凹部４９を放射状に設けているため、肩部４７の構造が複雑になっており、より簡単な構造にすることが望まれる。
特開平８−２６２３９号公報

本発明は、かかる事情に鑑み、簡単な構造で、肩部の座屈を確実に防止できる合成樹脂製ボトルを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明の合成樹脂製ボトルは、ポリエステル樹脂製のプリフォームの二軸延伸ブロー成形により形成され、口部と、該口部の下部に連接する肩部と、該肩部の下部に連接する胴部と、該胴部の下部に連接する底部とを備え、該胴部は、ボトル軸線に垂直な横断面形状が、相対向する一対の長辺と、相対向する一対の短辺と、各長辺と各短辺とを接続する隅角部とを備える矩形状であり、該肩部は、該胴部との連接部を底面とする四角錐台状である合成樹脂製ボトルにおいて、該口部と該肩部との連接部から各隅角部に至る該肩部の各稜部に沿って設けられた凹部と、該凹部の底部に設けられ該肩部と該胴部との連接部における該隅角部に連接する接続面とを、該肩部の各稜部に１組ずつ備え、該凹部は、該肩部からボトル内方へ陥入する２つの傾斜面により形成されていて、該肩部と各傾斜面との交線が山線を形成し、該２つの傾斜面同士の交線が第１の谷線を形成し、該接続面は、該肩部と該胴部との該連接部の該隅角部からボトル内方へ陥入する傾斜面であり、該接続面と該２つの傾斜面の各面との交線が第２の谷線を形成していることを特徴とする。

本発明の合成樹脂製ボトルでは、前記口部と前記肩部との連接部から各隅角部に至る該肩部の各稜部に沿って設けられた凹部と、該凹部の底部に設けられ該肩部と前記胴部との連接部における該隅角部に連接する接続面とを、該肩部の各稜部に１組ずつ備えている。前記凹部は、前記肩部からボトル内方へ陥入する２つの傾斜面により形成されていて、該肩部と各傾斜面との交線が山線を形成し、該２つの傾斜面同士の交線が第１の谷線を形成している。また、前記接続面は、前記肩部と前記胴部との該連接部の該隅角部からボトル内方へ陥入する傾斜面であり、該接続面と該２つの傾斜面の各面との交線が第２の谷線を形成している。
本発明の合成樹脂製ボトルでは、前記口部に掛かる軸方向荷重は、前記凹部を介して該凹部の底部に設けられた前記接続面に伝達され、該接続面の周囲に応力集中が生じる。このとき、前記接続面は前記隅角部に連接しており、該隅角部は前記胴部のボトル軸線に垂直な横断面形状において各長辺と各短辺とを接続する部分であって屈曲しているので、前記軸方向荷重に対して優れた耐性を備えている。この結果、本発明の合成樹脂製ボトルでは、前記接続面の周囲に発生した応力集中を前記隅角部で支持することができる。

従って、本発明の合成樹脂製ボトルによれば、前記肩部の各稜部に、前記凹部と、該凹部の底部に該隅角部に連接する接続面とを１組ずつ設けるという、該凹部の数を低減した簡単な構造で、前記肩部における座屈の発生を確実に防止することができる。

次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳しく説明する。図１（ａ）は、本実施形態の合成樹脂製ボトルの外観形状を示す正面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線で切断した合成樹脂製ボトルの横断面図、図２は本実施形態の合成樹脂製ボトルの肩部を示す斜視図である。

本実施形態の合成樹脂製ボトル１は、例えば、２０００ｍｌの飲料を収容する飲料容器であり、ポリエチレンテレフタレート樹脂製の図示しないプリフォームから二軸延伸ブロー成形される。合成樹脂製ボトル１は、図１（ａ）に示すように、口部２と、口部２の下部に連接された肩部３と、肩部３の下部に連接された胴部４と、胴部４の下部に連接された底部５とを備えている。胴部４は、図１（ｂ）に示すように、ボトル軸線に垂直な横断面形状が、相対向する一対の長辺６，６と、相対向する一対の短辺７，７と、各長辺６と各短辺７とを接続する隅角部８とを備える矩形状である。

本実施形態の合成樹脂製ボトルにおいて、口部２は、外周に、図示しないキャップを螺着するための雄ねじ部９が形成されている。

合成樹脂製ボトル１において、肩部３は、図２に示すように、胴部４との連接部１０ａを底面とする四角錐台状である。そして、口部２と肩部３との連接部１０ｂから各隅角部８に至る肩部３の４つの稜部には、それぞれ、凹部１１が形成されている。凹部１１は、底部に接続面１２が形成されており、接続面１２は、胴部４の隅角部８と連接している。

合成樹脂製ボトル１の胴部４は、図１（ａ）に示すように、胴部４を上部４ａと下部４ｂとに区分する周溝状部１３を備えている。

また、胴部４は、上部４ａ及び下部４ｂ共に、全周方向に設けられた複数のリブ部１６と、隣接するリブ部１６、１６間に、ボトル外方に膨出するビード部１７とを備えている。さらに、胴部４の上部４ａには、長辺６に対応する面に、減圧吸収面として作用するパネル１８が設けられている。

底部５は、中央部に、内側へ膨出した膨出部１９を備えると共に、膨出部１９の外周に接地面２０を備え、接地面２０により合成樹脂製ボトル１を自立可能としている。

次に、合成樹脂製ボトル１の肩部３について詳しく説明する。図２に示すように、肩部３の各稜部に設けられている凹部１１は、肩部３からボトル内方へ陥入する２つの傾斜面２１，２１により形成されている。このとき、肩部３と各傾斜面２１，２１との交線が山線２２，２２を形成し、２つの傾斜面２１，２１同士の交線が谷線２３を形成している。凹部１１の底部に設けられている接続面１２は、連接部１０ａの隅角部８からボトル内方へ陥入する傾斜面であり、接続面１２と傾斜面２１，２１との交線が谷線２４，２４を形成している。谷線２４，２４は、谷線２３の下端部で、互いに鈍角になるよう交わっている。

また、合成樹脂製ボトル１において、図１（ａ）に示すように、連接部１０ａの長辺６に連接する肩部３の左右方向中央であって、連接部１０ｂから連接部１０ａに至る途中までには、凹部２５が形成されている。凹部２５は、肩部３からボトル内方へ陥入する２つの傾斜面２６，２６により形成されている。このとき、肩部３と各傾斜面２６，２６との交線が山線２７，２７を形成し、２つの傾斜面２１，２１同士の交線が谷線２８を形成している。凹部２５の底部には、肩部３に連接する接続面２９が形成されている。接続面２９は、肩部３からボトル内方に陥入する傾斜面であり、接続面２９と傾斜面２７，２７との交線が谷線３０，３０を形成し、接続面２９と肩部３との交線が山線３１を形成している。

また、連接部１０ａの短辺７に連接する肩部は、連接部１０ｂから連接部１０ａの上方近傍にまで、連接部１０ａの短辺７を２等分するように山線３２が形成されている。

本実施形態の合成樹脂製ボトル１では、口部２に掛かる軸方向荷重は、凹部１１を介して凹部１１の底部に設けられた接続面１２に伝達され、谷線２４，２４及び接続面１２近傍の山線２２に応力集中が生じる。このとき、接続面１２は隅角部８に連接しており、隅角部８は胴部４のボトル軸線に垂直な横断面形状において各長辺６と各短辺７とを接続する部分であって屈曲しているので、前記軸方向荷重に対して優れた耐性を備えている。この結果、本実施形態の合成樹脂製ボトル１では、谷線２４，２４及び接続面１２近傍の山線２２に発生した応力集中を隅角部８で支持することができる。

従って、本実施形態の合成樹脂製ボトル１によれば、肩部３の稜部に沿って隅角部８に至る４つの凹部１１を設けると共に、各凹部１１の底部に隅角部８に連接する接続面１２を設けるという、凹部の数を低減した簡単な構造で、肩部３における座屈の発生を確実に防止することができる。

次に、合成樹脂製ボトル１を実施例１として、次のようにして座屈試験を行った。

先ず、合成樹脂製ボトル１に、内容物として２０〜２５℃の範囲の温度の水を２０００ｍｌ充填し、キャップで封止した。次に、水を充填した前記合成樹脂製ボトル１を、座屈試験機（インストロン社製、商品名：ＭＯＤＥＬ １０１１）に設置した。次に、５０ｍｍ／分の圧縮速度で座屈が生じるまで押圧した。座屈の発生は目視及びＸ−Ｙレコーダのチャートにより確認し、該チャートから強度を測定した。結果を表１に示す。

また、実施例１の合成樹脂製ボトルと同一の構造に対して、有限要素法（ＦＥＭ）を用い、軸方向荷重を受けた際の変位及び応力分布の変化を解析した。入力条件は、材質：ポリエチレン、肉厚分布は、口部：１ｍｍ厚、その他：０．３ｍｍ厚、４分割モデルとして行った。結果を図５に示す。

［比較例１］
本比較例の合成樹脂製ボトルは、図３に示すように、凹部１１が、口部２と肩部３との連接部１０ｂから肩部３の途中までであり、凹部１１の底部に設けられた接続面１２が、曲面３３を介して隅角部８に接続されている以外は、実施例１の合成樹脂製ボトル１と全く同一の構造を備えている。次に、本比較例の合成樹脂製ボトルを用いた以外は、実施例１と全く同一にして座屈試験を行った。結果を表１に示す。

また、本比較例の合成樹脂製ボトルの構造を用いた以外は、実施例１の合成樹脂製ボトル１と全く同一にしてＦＥＭによる解析を行った。結果を図５に示す。

［比較例２］
比較例２の合成樹脂製ボトルは、図４に示すように、口部２と肩部３との連接部１０ｂから隅角部８に至る凹部１１の一部をボトル外側に膨出させ、凹部１１ａ、１１ｂの２つに分割する分割部３４を設けた以外は、実施例１と全く同一の構造を備えている。

本比較例の合成樹脂製ボトルを用いた以外は、実施例１と全く同一にして座屈試験を行った。結果を表１に示す。

表１から、凹部１１が隅角部８に至る構成を備える実施例１の合成樹脂製ボトルによれば、凹部１１が肩部３の途中までしかない比較例１の合成樹脂製ボトル、隅角部８に至る凹部１１を、二つに分割した構成を備える比較例２の合成樹脂製ボトルに比較して、優れた強度を有することが明らかである。また、実施例１の合成樹脂製ボトルによれば、比較例１及び比較例２の合成樹脂製ボトルに比較して、肩部３の重量及び総重量が同一でありながら、より優れた強度を備えることが明らかである。

また、図５に示すように、ＦＥＭによる解析において、実施例１の合成樹脂製ボトル１の構造によれば、比較例１の合成樹脂製ボトルの構造に比較して、より大きな軸方向荷重で座屈が生じることが明らかである。従って、実施例１の合成樹脂製ボトル１の構造は、比較例１の合成樹脂製ボトルの構造よりも、大きな軸方向荷重に耐えることができる優れた構造であることが明らかである。

（ａ）本実施形態の合成樹脂製ボトルの外観形状を示す正面図、（ｂ）図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線で切断した合成樹脂製ボトルの横断面図。 本実施形態の合成樹脂製ボトルの肩部を示す斜視図。 比較例１の合成樹生成ボトルの肩部を示す斜視図。 比較例２の合成樹脂製ボトルの肩部を示す斜視図。 肩部に掛かる応力に対する変位を示すグラフ。 従来の合成樹脂製ボトルの上面図。

符号の説明

１…合成樹脂製ボトル、２…口部、３…肩部、４…胴部、５…底部、６…長辺、７…短辺、８…隅角部、１０ａ…肩部と胴部との連接部、１０ｂ…口部と肩部との連接部、１１…凹部、１２…接続面。

Claims (1)

1. ポリエステル樹脂製のプリフォームの二軸延伸ブロー成形により形成され、口部と、該口部の下部に連接する肩部と、該肩部の下部に連接する胴部と、該胴部の下部に連接する底部とを備え、該胴部は、ボトル軸線に垂直な横断面形状が、相対向する一対の長辺と、相対向する一対の短辺と、各長辺と各短辺とを接続する隅角部とを備える矩形状であり、該肩部は、該胴部との連接部を底面とする四角錐台状である合成樹脂製ボトルにおいて、
   該口部と該肩部との連接部から各隅角部に至る該肩部の各稜部に沿って設けられた凹部と、該凹部の底部に設けられ該肩部と該胴部との連接部における該隅角部に連接する接続面とを、該肩部の各稜部に１組ずつ備え、
   該凹部は、該肩部からボトル内方へ陥入する２つの傾斜面により形成されていて、
   該肩部と各傾斜面との交線が山線を形成し、該２つの傾斜面同士の交線が第１の谷線を形成し、
   該接続面は、該肩部と該胴部との該連接部の該隅角部からボトル内方へ陥入する傾斜面であり、該接続面と該２つの傾斜面の各面との交線が第２の谷線を形成していることを特徴とする合成樹脂製ボトル。

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