JP5595498B2

JP5595498B2 - 耐熱容器の製造方法

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Publication number: JP5595498B2
Application number: JP2012522557A
Authority: JP
Inventors: 要一土屋
Original assignee: Nissei ASB Machine Co Ltd
Current assignee: Nissei ASB Machine Co Ltd
Priority date: 2010-06-28
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2014-09-24
Anticipated expiration: 2031-06-16
Also published as: EP2586588A4; CN102958673A; CN102958673B; EP2586588B1; JPWO2012002164A1; EP2586588A1; US20130087954A1; US9358739B2; WO2012002164A1

Description

本発明は、ブロー成形により樹脂製の耐熱容器を作製する耐熱容器の製造方法に関する。

樹脂としてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いてブロー成形された容器が知られている。ＰＥＴ製の容器は、透明度、強靭性、衛生面等に優れ、種々の内容物の容器として用いられている。特に、飲料等の液状物を収容する容器として、現在は広く普及している。昨今、その用途は更なる広がりを見せており、ジャムやパスタソースといった半固形物を収容する広口容器も登場し始めている。ＰＥＴ製の容器の一つである耐熱容器は、殺菌のために高温にされたこれらの食品や飲料を充填することができる。

この種の容器においては、加熱殺菌のため高温（例えば約９０℃）にされた内容物を充填し、蓋で封止した後に冷却されることが行われる。この冷却時には、内容物や内容物上方に形成される口部側の空間部（ヘッドスペース）に残存した気体の体積減少に伴い、ボトル内部が減圧雰囲気となる。このとき、ボトル内の減圧によってボトルの胴部が変形することがあり、外観上好ましくない。このため、高温充填で使用される容器においては、容器内部の減圧による変形を吸収するため、撓み自在のパネルを容器胴部に複数形成させるのが一般的である。また、剛性を高め変形を抑制するため、容器の壁部に立体形状の部分（リブとも称される）を設ける構造が採用されている（例えば、特許文献１、２参照）。

耐熱容器の壁部に減圧吸収パネル部を設ける等することにより、内容物の減容により内部が減圧雰囲気になっても、耐熱容器が変形することが抑制され、見栄えが悪化して商品価値が低下することがない。

しかし、このようなパネルやリブを設けた場合には、容器に多数の凹凸形状が必要となることから、金型形状が複雑になる上、成形時に比較的多くの材料が必要となるため、コスト高になる。容器自体も重くなってしまい、容器の軽量化といった昨今の要望に相反することにもなる。

また、壁部に減圧吸収パネル部や立体形状の部分を設けた場合、製品ラベルを配するスペースが限られ、ラベルのデザインや表示内容に制約を受けてしまう。そして、耐熱容器に減圧吸収パネル部等を設けた場合、壁面の内部に断部が存在することになり、例えば、ジャムやマヨネーズ等の食品が充填される広口の断熱容器として適用すると、スプーン等で内容物を掬う範囲にスプーン等が届かない部分が存在してしまい、内容物を消費し切ることができない虞がある。

このため、特に、半固形状態の食品が充填される広口の食品容器として耐熱容器を適用する場合、減圧雰囲気に対する変形の対応は必須であるにも拘らず、商品価値を高めるためには壁面を極力平坦に保つ必要があるのが現状である。

特開２００６−３１５６９３号公報特開２００９−２９８４８５号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、壁面の形状に拘わらず減圧雰囲気に対する変形に対して的確に対応できる耐熱容器を成形することができる耐熱容器の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の耐熱容器の製造方法は、成形品の底部に周囲部よりも薄肉の上げ底部を形成し、ブロー成形を行うと同時に底部の部位を外部から押さえることで、上げ底部の周囲に折り返し部及び周囲壁部を形成し、前記周囲壁部を前記上げ底部に対して肉厚化にし、内部の減圧により上げ底部が内側に変位するようにし、熱処理を行う第１ブロー成形により前記周囲壁部よりも薄肉の前記上げ底部を形成し、最終型を用いた第２ブロー成形を行う際に前記折り返し部及び前記周囲壁部を含めた前記底部の部位を押さえて、前記周囲壁部を前記上げ底部に対して肉厚化にすることを特徴とする。

請求項１に係る本発明では、周囲壁部よりも薄肉の上げ底部及び折り返し部を外部から押えた状態でブロー成形を行うことで、薄肉の上げ底部（折り返し部）及び肉厚化された周囲部を有する底部を備えた成形品となり、内部が減圧雰囲気になった際に上げ底部が内側に変位して減圧に対応し、壁面の形状に拘わらず壁面の変形をなくすことができる。

また第１ブロー成形により、例えば、１４０℃から２００℃の型温度でのブロー成形により、結晶化の促進と内部応力を除去して周囲壁部よりも薄肉の上げ底部を成形し、第２ブロー成形により、例えば、８０℃から１２０℃の型温度でのブロー成形により、結晶化の促進と最終形状出しを行うと同時に上げ底部を外部から押えて周囲壁部を肉厚化させる。

第１ブロー成形では、最終成形品より大きなキャビティ空間を持つ熱処理ブロー成形型と、キャビティ方向への突出した凸部を持つ底型により、高延伸配向させた薄肉の上げ底部を容易に成形させることができ、第２ブロー成形では、第１ブロー成形品の底部が最終ブロー成形型の下端に近接若しくは接触した時に、折り返し部を成形するための凸部をもつ底型をキャビティ方向へ前進させることで、周囲壁部及びその外側の接地部の肉厚を確実に肉厚化させることができる。これにより、内部が減圧雰囲気になった際に上げ底部が内側に変位して減圧に確実に対応した耐熱容器となり、肉厚の周囲壁部により耐熱容器の自立性が確保される。

また、請求項２に係る本発明の耐熱容器の製造方法は、請求項１に記載の耐熱容器の製造方法において、前記上げ底部と前記周囲壁部の肉厚の割合である（上げ底部/周囲壁部）を０．８５以下にしたことを特徴とする。

また、請求項３に係る本発明の耐熱容器の製造方法は、請求項２に記載の耐熱容器の製造方法において、前記底部に対する加熱温度は、前記第１ブロー成形よりも前記第２ブロー成形の温度を同等か高くすることを特徴とする。

また、請求項４に係る本発明の耐熱容器の製造方法は、請求項３に記載の耐熱容器の製造方法において、第２ブロー成形を行うことで、前記上げ底部を、前記周囲壁部から前記折り返し部に連続して径方向内側に向けて延び外部側に傾斜する傾斜部と、傾斜部に連続して中央に配され内部側に凹状態にされる中央部とに成形し、前記上げ底部の断面形状における前記周囲壁部と前記傾斜部とのなす角度が９０度±１５度の範囲にすることを特徴とする。

前記成形品は、軸方向の長さが口部の径の数倍以下であることが好ましく、口部の径と軸方向の長さに大差がない広口の耐熱容器の製造に適用することが好適である。

本発明の耐熱容器の製造方法は、壁面の形状に拘わらず減圧雰囲気に対する変形に対して的確に対応できる耐熱容器を成形することが可能になる。

本発明の一実施例に係る耐熱容器の製造方法で成形した耐熱容器の側面図である。図１中のＩＩ−ＩＩ線矢視図である。図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視図である。本発明の一実施例に係る耐熱容器の製造方法を実施するための工程説明図である。本発明の一実施例に係る耐熱容器の製造方法を実施するための工程説明図である。本発明の一実施例に係る耐熱容器の製造方法を実施するための工程説明図である。耐熱容器１に内容物を充填した状況の説明図である。本発明の他の実施例に係る耐熱容器の要部側面図である。本発明の他の実施例に係る耐熱容器の要部側面図である。

図１から図３に基づいて耐熱容器を説明する。

図１には本発明の一実施例に係る耐熱容器の製造方法で成形した耐熱容器の側面視、図２には図１中の底面視（図１中のＩＩ−ＩＩ線矢視）、図３には底部の断面視（図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視）を示してある。図３（ａ）は底部が変位する前の状態であり、図３（ｂ）は減圧雰囲気により底部が変位した状態である。

図１に示すように、本発明の一実施例に係る製造方法で成形された耐熱容器１は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製であり、例えば、ジャムやマヨネーズ等の半固形状の食品の容器として使用される。耐熱容器１は、上端に広口の口部２を有し、肩部３に連続して略円筒状の胴部４が設けられ、胴部４の底が底部５で塞がれている。

この耐熱容器１は、射出成形されたポリエチレンテレフタレート製のプリフォームから二軸延伸ブローされたものであり、口部２以外の部分が二軸延伸された状態にある。また、口部２以外の部分は、ヒートセットによる結晶化及び内部応力の除去作用により、高い耐熱性が付与されている。なお、口部２も白色結晶化させ、耐熱性を付与することが望ましい。

図示された耐熱容器１の胴部４の形状は、略円筒状だが、特にこれに限定されず、略四角形状等の多角状や略楕円状でも構わない。口部２は、口筒部２ａとキャップとを係合できる被係合部２ｂを有する。被係合部２ｂは図示されたように、例えば、ねじ山等で形成することができる。被係合部２ｂでねじ山を採用した場合は、一条ねじでもＮ（Ｎは２以上の整数で、好ましくは４≦Ｎ≦６）条以上の多条ねじでも良い。多条ねじの場合は、例えば、キャップを１／４から１／６回転することで耐熱容器１の開閉ができることから、特に口径が大きい（例えば３８ｍｍ以上）広口容器（例えば２５０ｍＬから１５００ｍＬ）において有利である。

図１ではロッキングリング４１（ビードリングとも称される）とサポートリング４２（ネックリングとも称される）を口部２に備えている。ロッキングリング４１、サポートリング４２は、本願の耐熱容器１の製造において、省略することも可能である。つまり、広口容器では、細口容器（主として飲料用の容器）では必要とされるロッキングリング４１を不要にすることも可能である。ロッキングリング４１をなくすことで、天面からサポートリング４２の下面までの口部２の全高を低くでき（例えば１５ｍｍ以下）、その分、樹脂量を少なくでき、容器の軽量化が図れる。

一般に広口容器では、細口容器と比べ口部が肉厚であるため、消費する樹脂量が多くなるが、例えば、図８に示すように、ロッキングリング４１（図１参照）をなくした状態で、口部２に天面と面一で周方向に面積が拡大したフランジ４３を設け、続く口筒部２ａを肉薄にすれば、樹脂量を抑え、容器を軽量化することができる。例えば、フランジを含む口部天面の厚さを１．５−２．５ｍｍ、口筒部の厚さを１．０−２．０ｍｍに規定すると、良好に口部を形成でき、樹脂消費量も押さえることができる。そして、チャック部材４４によりフランジ４３を支持・係合することで、プリフォームや容器を安定して搬送することができる。尚、フランジ４３を設けた場合、キャップとの係合を考慮し、口部２の被係合部よりもフランジ４３の高さ（径方向外側の高さ）を低くする必要がある。

サポートリング４２は主にプリフォームや容器の搬送で有利に働くことから、採用されている。例えば、チャック部材４４により、フランジ４３と共にサポートリング４２を支持・係合することで、プリフォームや容器を安定して搬送できたり、プリフォームや容器の向きを容易に回転（例えば、１８０°反転）させたりすることができる。尚、サポートリング４２は省略することも可能である。

また、図９に示すように、被係合部２ｂの直下にチャック部材４４が係合する周状凹部４５を設けることも可能である。この場合、口部２の肉厚との関係で深さの上限が存在することを考慮する必要がある。その上限を超えて周状凹部４５の深さを大きくすると、プリフォームの射出成形時の樹脂流動が周状凹部４５で阻害され、ショートショットなどの成形不良が生ずる虞があるので、例えば、口部２の厚さを１．５ｍｍにすると、周状凹部４５の深さは０．５ｍｍ程度が限界になる。

図１から図３に示すように、底部５は薄肉の上げ底部１１及び肉厚が増加した円環状の接地部１２が備えられ、接地部１２の内側には周囲壁部１２ａが設けられている。つまり、接地部１２、接地部１２の内側の周囲壁部１２ａ、及び接地部１２よりも外側部分の壁部が周囲部とされている。上げ底部１１は、周囲壁部１２ａから折り返し部１３ａを挟んで径方向の内側に延び外部側（下側）に傾斜する傾斜部１３と、傾斜部１３の内側に連続して底部１１の中央に配され耐熱容器１の内部側に凹状態にされる中央部１４とから構成されている。

図３（ａ）に示すように、底部５の断面形状における周囲壁部１２ａと傾斜部１３とのなす角度αが９０度±１５度の範囲にされている。角度をこれ以上の鋭角に設定すると、減圧雰囲気下の上げ底部１１の自発的な反転動作が妨げられる虞がある。また、この角度に規定することで、薄肉化された折り返し部１３ａの予期しない破損を防止できる。

例えば、上げ底部１１と周囲壁部１２ａの肉厚の割合である（上げ底部１１/周囲壁部１２ａ）は０．８５以下（上げ底部１１の肉厚が周囲壁部１２ａに対し８５％以下）にされる。この時、例えば、胴部４の肉厚が０.６ｍｍから０.７ｍｍ、上げ底部１１（傾斜部１３及び中央部１４）の肉厚が約０.４ｍｍ、周囲壁部１２ａ（接地部１２）の肉厚が０.５ｍｍから０.６ｍｍにされる。この肉厚条件により、減圧雰囲気下の底部５の反転動作が安定して自発的に行われることになる。また、周囲壁部１２ａ（接地部１２）が上げ底部１１より肉厚であるため十分な剛性を有し、上げ底部１１の反転時に周囲壁部１２ａ（接地部１２）が変形することなく自立性を保つことできる。

耐熱容器１に内容物が高温状態で充填され、その後外部冷却手段等により内容物が冷めると、内容物の減容により耐熱容器１の内部が減圧雰囲気となる。耐熱容器１の内部が減圧雰囲気になると、接地部１２（周囲壁部１２ａ）に対して上げ底部１１（傾斜部１３）の肉厚が薄くされているため、図３（ｂ）に示すように、上げ底部１１が耐熱容器１の内側に変位して減圧に対応する。これにより、胴部４に減圧パネル等を形成することなく、即ち、壁面（胴部４）の形状に拘わらず胴部４の変形をなくすことができる。

胴部４の形状に制約がなくなるため、胴部４の内壁側に段部等を形成する必要がない。このため、製品ラベルのデザインや表示内容に制約を受けることがなくなり、また、例えば、ジャムやマヨネーズ等の食品をスプーン等で掬う際にスプーン等が届かない部分が存在する虞がなく、内容物を消費し切ることが可能になる。

図４から図６に基づいて上述した耐熱容器１を成形するための製造方法を説明する。

図４から図６には本発明の一実施例に係る耐熱容器の製造方法を実施するための工程説明を示してあり、図４はプリフォームを熱処理ブロー成形型により成形している状態（第１ブロー成形）、図５は最終ブロー成形型で胴部の最終形状を成形している状態、図６はブローキャビティ方向に前進・後退可能な上げ底型を用いて底部を最終形状に成形している状態（第２ブロー成形）である。

図４に示すように、延伸的適温に加熱されたプリフォーム１０（図中点線で示してある）が熱処理ブロー成形型２１に配置される。熱処理ブロー成形型２１は開閉可能な一次割型２２及び一次底型２３を備えている。この熱処理ブロー成形型のキャビティ空間は、最終ブロー成形型のそれよりも大きい。このため、熱処理ブロー成形型によるブロー成形では、ブローエアーの排気寸前まで、一次ブロー成形品は、最終ブロー成形品より大きなサイズにブローされている。

熱処理ブロー成形型２１が、例えば、１４０℃から２００℃に、一次底型２３が９０℃から１２０℃に温度制御され、プリフォーム１０がブロー成形されて一次ブロー成形品２４（図中実線で示してある）とされる（第１ブロー成形）。ここで、一次底型２３は、例えば、底型中央にキャビティ内方へ徐々に拡小していく逆テーパ状に突出した凸部２３ａと、凸部２３ａの天面に位置する円周状の支持面２３ｂが形成されている。ブローエアー導入後、プリフォームの底部は先ず円周状の支持面２３ｂに接触した後、逆テーパ状の凸部２３ａに沿って延伸されていく。この突出した凸部２３ａにより、略半球状の通常の底型と比較して上げ底部１１の延伸領域を増大させることができ、また、凸部２３ａが逆テーパの形状であることから、上げ底部１１を無理なく高延伸配向させることができる。その結果、薄肉化した上げ底部１１を安定して成形できる。尚、図では支持面２３ｂの端を略直角形状で示しているが、実際にはその端は面取りされ、一定のＲを形成している。また、延伸領域をより増大させるため、支持面２３ｂの天面上に、例えば半球状の凹部を設けることもできる。

熱処理ブロー成形型２１によるブロー成形では、一次割型２２及び一次底型２３に一定時間、例えば、２秒から１０秒間接触して結晶化が促進されて内部応力が除去される。そして、一定時間経過後、ブローエアーの排気を開始し始めると収縮して、周囲壁部１２ａ（接地部１２）（図３参照）よりも薄肉の上げ底部１１（図３参照）が成形された一次ブロー成形品２４（図中実線で示してある）となる。

図５に示すように、一次ブロー成形品２４が最終ブロー成形型３１に配置される。最終ブロー成形型３１は開閉可能な二次割型３２及び二次底型３３を備えている。二次底型３３の上面の周囲には折り返し部１３ａを形成するための凸状部３３ａが設けられている。最終ブロー成形型３１が、例えば、８０℃から１２０℃に温度制御され、一次ブロー成形品２４がブロー成形される（第２ブロー成形）。二次底型３３の温度は、例えば３０℃（常温）から１２０℃の間で調整される。高温に温度制御された場合、更なる結晶密度の向上が期待できる。図５に示した状態では、一次ブロー成形品２４が二次割型３２に接触して結晶化が更に促進されて胴部４（図１参照）の最終形状出しが行われる。

そして、図６に示すように、一次ブロー成形品２４がブロー成形される過程で（第２ブロー成形と同時に）、二次底型３３が突き上げられて折り返し部１３ａ（図３参照）に対応する部位が外部から押えられる。これにより、折り返し部１３ａより外周側に位置する周囲壁部１２ａ（接地部１２）の延伸薄肉化が抑制される。その結果、周囲壁部１２ａ（接地部１２）を、上げ底部１１（傾斜部１３）に比べ肉厚化させることができる（相対的に肉厚化させることができる）。この後、一定時間、例えば２秒から１０秒間この状態で保持した後、冷却エアなどの手法で冷却され、最終成形品が取出される。

尚、第１ブロー成形及び第２ブロー成形に対応した成形は、２台のブロー成形機を用いて行うことも可能である。この場合、室温まで冷却された一次ブロー成形品２４を、第２ブロー成形に適した温度まで再加熱する装置が別途必要になるのは言うまでもない。

第１ブロー成形では、最終成形品より大きなキャビティ空間を持つ熱処理ブロー成形型と、キャビティ方向への突出した凸部を持つ底型により、高延伸配向させた薄肉の上げ底部を容易に成形させることができ、第２ブロー成形では、第１ブロー成形品の底部が最終ブロー成形型の下端に近接若しくは接触した時に、折り返し部１３ａを成形するための凸状部３３ａを有する二次底型３３をキャビティ方向へ前進させることで、周囲壁部１２ａ、接地部１２及びその外の周壁を上げ底部１１（傾斜部１３）に対し確実に肉厚化させることができる。

特に、ブロー成形を２段階式にすることで、容器上げ底部の高延伸配向による薄肉化と、接地部１２等の形状出しや厚肉化を分けて行うことが可能となり、一度に両要件をクリアしければならない１段階のみでブローする方式に比べ、成形での優位性が挙げられる。また、１段階のみでブローする方式に比べ、より高延伸配向でき、更に高温でヒートセットさせることができるため、剛性や耐熱性の点も向上する。底型が可動式でなく固定式の場合、延伸過程中にプリフォームの底部が上げ底型の折り返し部３３ａに先ず接触し、その後に周囲壁部１２ａに肉が回り込む形になる。この際、上げ底部１１や傾斜部１３が肉厚となり、接地部１２（周囲壁部１２ａ）が肉薄になりやすい。１段式ブロー成形式だと、この傾向は特に生じやすい。

また、胴部４のパネルレスが可能になることから胴部４上の制約がなくなるため、製品ラベルの形状や容器デザインなどに関する自由度が増す。更に、ジャム等の半固形状の内容物をスプーン等で掬い出しやすくなり、内容物を消費し切ることが可能になる。

尚、本件ではヒートセットにより容器の結晶密度を増加させていることから、剛性は十分備えているが、最小限のリブを追加することで、剛性を補強してもよい。例えば、肩部３の直下と、接地部１２近辺で胴部４の下部にそれぞれリブを持たせることが考えられる。これにより、ラベル貼付等のスペースを十分確保でき、デザイン上の制約を最小限にすることができる。

図７に基づいて耐熱容器１に内容物を充填した状況を説明する。

図７（ａ）には内容物を充填している過程の説明、図７（ｂ）には充填が終了してキャップにより封止された状態、図８には内容物が冷やされて減容された状態を示してある。

図７（ａ）に示すように、耐熱容器１の内部に殺菌などにより温度が高くされた内容物７が充填される。図７（ｂ）に示すように、内容物７が充填され終わるとキャップ８により口部２が閉じられて内部が封止される。キャップ８により口部２が閉じられた状態で、冷却される、もしくは保管されることで内容物７が冷やされる。

密閉された耐熱容器１の内容物７が冷やされると、内容物が減容されて耐熱容器１の内部が減圧雰囲気になる。減圧雰囲気になると、図７（ｃ）に示すように、上げ底部１１が内側に変位して減圧による変形が吸収される。

このため、内部が減圧雰囲気になった際に上げ底部１１が内側に変位して減圧に確実に対応する耐熱容器１となり、肉厚の接地部１２により耐熱容器１の自立性が確保される。従って、壁面の形状に拘わらず減圧雰囲気に対する変形に対して的確に対応できる耐熱容器１となる。

本発明は、ブロー成形により樹脂製の耐熱容器を作製する耐熱容器の製造方法の産業分野で利用することができる。

１耐熱容器
２口部
３肩部
４胴部
５底部
７内容物
１０プリフォーム
１１上げ底部
１２接地部
１３傾斜部
１４中央部
２１熱処理ブロー成形型
２２一次割型
２３一次底型
２４一次ブロー成形品
３１最終ブロー成形型
３２二次割型
３３二次底型
４１ロッキングリング
４２サポートリング
４３フランジ
４４チャック部材
４５周状凹部

Claims

成形品の底部に周囲部よりも薄肉の上げ底部を形成し、
ブロー成形を行うと同時に底部の部位を外部から押さえることで、上げ底部の周囲に折り返し部及び周囲壁部を形成し、
前記周囲壁部を前記上げ底部に対して肉厚化にし、内部の減圧により上げ底部が内側に変位するようにし、
熱処理を行う第１ブロー成形により前記周囲壁部よりも薄肉の前記上げ底部を形成し、
最終型を用いた第２ブロー成形を行う際に前記折り返し部及び前記周囲壁部を含めた前記底部の部位を押さえて、前記周囲壁部を前記上げ底部に対して肉厚化にする
ことを特徴とする耐熱容器の製造方法。
請求項１に記載の耐熱容器の製造方法において、
前記上げ底部と前記周囲壁部の肉厚の割合である（上げ底部/周囲壁部）を０．８５以下にした
ことを特徴とする耐熱容器の製造方法。
請求項２に記載の耐熱容器の製造方法において、
前記底部に対する加熱温度は、前記第１ブロー成形よりも前記第２ブロー成形の温度を同等か高くする
ことを特徴とする耐熱容器の製造方法。
請求項３に記載の耐熱容器の製造方法において、
第２ブロー成形を行うことで、前記上げ底部を、前記周囲壁部から前記折り返し部に連続して径方向内側に向けて延び外部側に傾斜する傾斜部と、傾斜部に連続して中央に配され内部側に凹状態にされる中央部とに成形し、
前記上げ底部の断面形状における前記周囲壁部と前記傾斜部とのなす角度が９０度±１５度の範囲にする
ことを特徴とする耐熱容器の製造方法。