JP5688630B2 - 合成樹脂製丸形壜体 - Google Patents

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Description

本発明は合成樹脂製丸形壜体に関するものである。
ポリエチレンテレフタレート(以下PETと記す。)樹脂製等の2軸延伸ブロー成形による合成樹脂製壜体は飲料用等に幅広く使用されている。
特許文献1には円筒状の胴部を有する丸形壜体についての記載がある。図10にこの特許文献1の実施例で記載される壜体を示すが、この壜体101は2軸延伸ブロー成形による容量が280mlの丸形のPET樹脂製壜体、所謂、ペットボトルであり、口筒部102、肩部103、胴部104および底部105から形成され、胴部104の周壁には周囲を段部111で囲うようにして6ケの減圧吸収パネル112が陥没形成されている。また胴部104の上端部と下端部には周溝リブ114が配設されている。
減圧吸収パネル112は、略平板状であり、壜体101内が減圧状態になった際には、容易に内側に陥没状に変形可能であるので、外観上において、壜体がいびつに変形した感じを与えることなく、すなわち目立たないように減圧状態を吸収(緩和)する機能(以下、減圧吸収機能と記す。)を発揮することができる。また壜体としての剛性は主として隣接する減圧吸収パネル112間に残存形成される柱部113と周溝リブ114が担う。
特開2009−96521号公報
一方、この種の壜体は、食品向けの用途等に大量に使用されて、従来より、省資源、包装に係るコストの低減の観点から薄肉化による軽量化が要請されているが、この薄肉化にも壜体の剛性、座屈強度そして壜体の成形性の点からおのずと限界がある。薄肉化が行き過ぎると内容液の充填や箱詰め等の生産ライン、あるいは壜体を多数詰めた箱の運搬、移動工程等において、壜体が搬送装置のガイドレールに衝突する際、あるいは箱の中で壜体同士が衝突する際、横方向の荷重により胴部の側周壁が折曲り状に変形して座屈に至り、元の形状に復元しないと云う問題が発生する。
また、壜体の中心軸方向、すなわち縦方向の荷重による座屈変形も発生しやすくなる。
ここで、前述した図10の壜体の胴部104の上端部と下端部に配設される周溝リブ114の配設は、特に壜体の側周面の面剛性を確保するための有効な手段であり、従来から採用されている。
しかしながら、たとえば側周面の面剛性を大きくするために周溝リブを深くすると縦方向の座屈強度が低下する、さらにはブロー成形性が低下する、あるいは周溝リブを深くする分、表面積が増加し、壜体全体の重量を一定とすると側周壁がさらに薄肉化する等の問題を有する。
また、周溝リブを近接させて複数配設して側周壁の凹凸を増やすことにより側周面の面剛性を大きくすることできるが、一方で縦方向に荷重が作用した場合、上下に隣接する周溝リブ同士の変形が干渉して、周方向で変形態様が一定にならず、所謂「よれ」が発生して局部的に座屈変形が発生し、むしろ座屈強度が低下してしまうと云う問題を有する。
そこで本発明は、合成樹脂製丸形壜体において縦方向の座屈強度や成形性を低下させることなく側周面の面剛性を大きくすることが可能な周溝リブの形状を創出することを課題とするものである。
上記技術的課題を解決する手段のうち、本発明の主たる構成は、
口筒部とテーパー筒状の肩部と円筒状の胴部と底部を有する丸形壜体において、
胴部の所定高さ位置に、上下に近接して陥没状に一対の周溝リブを形成し、
それぞれの周溝リブは一対の側辺の間に一つの底辺を有し、この周溝リブの縦断面形状における底辺が壜体の中心軸方向に対して傾斜すると共に、この底辺の傾斜方向を上部の周溝リブと下部の周溝リブで逆向きにする構成とする、と云うものである。
上記構成により、この一対の周溝リブの間に周状に突条部分が残存形成される(以下、当該部分を周突条部と記す。)。
そして、縦断面形状における周溝リブの底辺が壜体の中心軸方向に対して傾斜すると共に、この底辺の傾斜方向を上部の周溝リブと下部の周溝リブで逆向きにすることにより、壜体に縦方向に作用する荷重による周突条部を含む一対の周溝リブ近傍における側周壁の変形を全周に亘って一定の態様とすることができ、所謂「よれ」の発生そして局部的な座屈変形の発生を抑制して、座屈強度の低下を効果的に抑制することが可能となる。
ここで、周溝リブは上下一対の側壁と底壁から形成されるが、側壁の縦断面形状が側辺、底壁の縦断面形状が底辺に相当し、底辺が壜体の中心軸方向に対して傾斜していることは、底壁が壜体の中心軸方向に対して傾斜していることに相当する。
たとえば、底辺の傾斜を、上部の周溝リブでは下方外側方向の傾斜とし、下部の周溝リブでは上方外側方向の傾斜とした場合には、壜体に縦方向に力が作用すると、まず周溝リブの溝幅が狭幅化し、さらに上記のように傾斜した上下の周溝リブの底壁を介して周突条部が壜体の外側方向に膨出するように変形する。
そして、上記のような周溝リブの底壁の傾斜の態様により、全周に亘って一定の方向に力が作用するので周突条部を含む一対の周溝リブ近傍における側周壁の変形の態様を全周に亘って一定の態様にすることができ、「よれ」の発生そして局部的な座屈変形の発生を抑制することができ、面剛性を高くするために周溝リブを上下一対に形成したことに起因する座屈強度の低下を効果的に抑制することが可能となる。
また、上記構成によれば周溝リブの溝深さを比較的浅く設定できると共に、底壁を傾斜状にするのでブロー成形における成形性、型抜き性が向上し、生産性を向上させることがきる。全体として凹凸の程度を小さくして薄肉化を抑制することが可能となる。
底辺の傾斜方向が上記と逆の場合、すなわち上部の周溝リブでは上方外側方向の傾斜とし、下部の周溝リブでは下方外側方向の傾斜とした場合には、周突条部が陥没状に壜体の内側に向かって変形する。
なお、従来のように底辺、すなわち底壁が中心軸に対して平行な周溝リブでは、上記したように縦方向の荷重による力の作用の方向が一定の方向にならず、上下に隣接する周溝リブ同士の変形が干渉し、側周壁の僅かな肉厚のばらつき、あるいは作用する荷重の僅かなズレにより、周突条部に部分的に押圧力が作用したり引張力が作用したりして変形の態様が一定にならず、
周突条部が壜体の外側方向に膨出状に変形する部分と、内側方向に陥没状に変形する部分ができ、その結果、周突条部の平断面形状が円形から楕円形状に変形し、局所的に座屈変形が発生し座屈強度が低下してしまう。
なお、一対の周溝リブを配設する高さ位置、配設数、また個々の周溝リブの溝深さや溝幅等の形状、あるいは上下の周溝リブの離間距離等は側周壁の面剛性、必要される座屈強度、外観デザイン性、成形性等を考慮して適宜設定することができるものである。
本発明の他の構成は、上記主たる構成において、上部の周溝リブと下部の周溝リブの縦断面形状を相互に上下対称の形状とする、と云うものである。
上記構成により、縦方向の荷重による一対の周溝リブ近傍の側周壁の変形の態様を、全周に亘ってより一定の態様とすることが可能となる。
本発明のさらに他の構成は、上記主たる構成において、底辺の傾斜を、上部の周溝リブでは下方外側方向の傾斜とし、下部の周溝リブでは上方外側方向の傾斜とする、と云うものである。
上記構成により、前述したように壜体への縦方向の荷重により周突条部は膨出状に外側に向かって変形するが、このような壜体では胴部をシュリンクラベルで全周に亘って外装することにより、上記した周突条部の膨出状の変形を抑制することができ、座屈強度をより強化することが可能となる。
本発明のさらに他の構成は、上記主たる構成において、胴部の側周壁に複数の減圧吸収パネルを周方向に並列状に陥没形成し、一対の周溝リブを減圧吸収パネルと肩部の間に位置する上部円筒部に配設する、と云うものである。
胴部の側周壁に複数の減圧吸収パネルを周方向に並列状に陥没形成した丸形壜体にあっては、隣接する減圧吸収パネルの間には壜体としての剛性や強度を担う柱部が形成される一方、減圧吸収パネルは陥没形成されたもので側周壁の面剛性を小さくする。
特に小型の壜体ではこの減圧吸収パネルを配設することのできる領域も限定されるので、側周壁の面剛性あるいは座屈強度と減圧吸収機能とのバランスを考慮すると、薄肉化による軽量化はより困難な課題となっている。
そこで、胴部の上端部と下端部、すなわち減圧吸収パネルの上方と下方に周溝リブを形成して、減圧吸収パネルの配設による面剛性の低下を補完することになるが、上記構成により一対の周溝リブを、テーパー筒状の肩部と連結して比較的座屈強度が低くなる減圧吸収パネルと肩部の間に位置する上部円筒部に配設することにより、縦方向の力の作用に対する座屈強度を損なうことなく、面剛性の低下を補完することができ、減圧吸収パネルを配設した壜体においても、さらなる軽量化を達成することが可能となる。
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。
すなわち、本発明の主たる構成を有するものにあっては、縦断面形状における周溝リブの底辺が壜体の中心軸方向に対して傾斜すると共に、この底辺の傾斜方向を上部の周溝リブと下部の周溝リブで逆向きにする構成とすることにより、壜体に縦方向の荷重による、一対の周溝リブ近傍における側周壁の変形態様を全周に亘って一定とすることができ、
当該領域に「よれ」の発生そして局部的な座屈変形の発生を抑制して、面剛性を高くするために周溝リブを上下一対に形成したことに起因する座屈強度の低下を効果的に抑制しながら、面剛性を大きくすることができる。
本発明の丸形壜体の一実施例を示す全体正面図である。 図1中の二点鎖線で囲った領域における側周壁の縦断面図である。 図2中の上下一対の周溝リブの変形態様を説明するための概略説明図である。 上下一対の周溝リブの他の例を図2と同様に示す側周壁の縦断面図である。 図4中の上下一対の周溝リブの変形態様を説明するための概略説明図である。 上下一対の周溝リブの比較例を示す縦断面図である。 図6の周溝リブの図1中のP−P線に沿った平断面での変形態様を示す説明図である。 座屈強度試験の結果を示すグラフである。 座屈強度試験の結果を示す他のグラフである。 従来の丸形壜体の例を示す全体正面図である。
以下、本発明の合成樹脂製丸形壜体の実施の形態について、実施例に沿って図面を参照しながら説明する。
図1、2は本発明の丸形壜体の一実施例を示すものであり、図1は正面図、図2は図1中の二点鎖線で囲った領域における側周壁の縦断面であり、上下一対の周溝リブ7a、7bの縦断面形状を示す。
この壜体1はPET樹脂製の2軸延伸ブロー成形品(ペットボトル)であり、口筒部2、テーパー筒状の肩部3、円筒状の胴部4、そして底部5を有し、全高さ206mm、横幅68mmで、容量500mlの丸形壜体である。
また、円筒状の胴部4の側周壁に周方向に縦長長円状の6ケの減圧吸収パネル12が並列状に段部11でその周囲を囲うようにして陥没形成され、そして隣接する減圧吸収パネル12の間には壜体1の剛性や座屈強度を担う6ケの柱部13が縦方向に残存形成されている。
また、胴部4の上端部、減圧吸収パネル12と肩部3の間には、減圧吸収パネル12が形成されることなく円筒状の形状が残存形成された上部円筒部6tが位置し、同様に胴部4の下端部、減圧吸収パネル12と底部5の間には下部円筒部6bが位置する。
上部円筒部6tと下部円筒部6bにはそれぞれ、上下に近接して陥没状に一対の周溝リブ7a、7bが形成されており、これら上部の周溝リブ7aと下部の周溝リブ7bの間には、周突条部9が残存形成されている。
また、これら周溝リブ7a、7bの縦断面形状は底辺8bと一対の側辺8sから成るが、底辺8bが壜体1の中心軸方向Cxに対して傾斜しており、その傾斜方向を上部の周溝リブ7aと下部の周溝リブ7bで逆向きにするような構成としている。(図2参照)
ここで、周溝リブ7a、7bは上下一対の側壁と底壁から形成されるが、側壁の縦断面形状が側辺8s、底壁の縦断面形状が底辺8bに相当し、底辺8bが壜体1の中心軸方向Cxに対して傾斜していることは、底壁が壜体1の中心軸方向Cxに対して傾斜していることに相当する。
なお、下部円筒部6bに形成されている周溝リブ7a、7bの形状は図2に示されるものと同様である。
また、本実施例では上部の周溝リブ7aと下部の周溝リブ7bの縦断面形状は相互に上下対称の形状としており、底辺8bの傾斜方向を上部の周溝リブ7aでは下方外側方向、下部の周溝リブ7bでは上方外側方向としている。
さらに詳述すると、これら周溝リブ7a、7bの最大溝深さは1.5mm、上端(図2中では右端に相当)での溝幅は3mm、上部の周溝リブ7aの傾斜角度A1は−25°、下部の周溝リブ7bの傾斜角度A2は+25°(図2中、時計周り方向をプラスとする。)であり、また両周溝リブ7a、7bの離間距離に相当する周突条部9の頂部の幅は3mmである。
ここで、本実施例の壜体1に縦方向の荷重が作用すると、周溝リブ7a、7bの傾斜した底辺8bから側辺8sにかけての領域には図2中、白抜き矢印で示したような方向に力が作用し、その結果、黒矢印で示したように壜体1の外側に向けて周突条部9に力が作用する。
図3は、上下一対の周溝リブ7a、7bの変形態様を説明するための概略説明図であり、図中二点鎖線は変形前の形状(図2の形状)を、太い実線は変形後の形状を表わしている。
この図3にあるように壜体1に縦方向の力Fが作用すると、白抜き矢印Ds1で示されるようにまず周溝リブ7a、7bの溝幅が狭幅化するように変形し、さらに上下の傾斜した底辺8bの作用により、周突条部9に上下方向から押圧力が作用して、黒矢印Ds2に示される方向、すなわち壜体1の外側に向かって周突条部9が膨出状に変形する。
すなわち、上下の周溝リブ7a、7bの底辺8bの傾斜を図2にあるように構成することにより、縦方向の荷重による周突条部9を含む上下一対の周溝リブ7a、7b近傍における側周壁の変形態様を、全周に亘って図3に示したような一定の態様とすることができ、縦方向の荷重による局部的な座屈変形を効果的に抑制して、周方向で変形態様が一定にならない、所謂「よれ」の発生を抑制することができ、上下一対の周溝リブ7a、7bにより、縦方向の荷重に係る座屈強度を損なうことなく、壜体の面剛性を効果的に大きくすることができる。
なお、この種のペットボトルでは多く場合、肩部3の下端部から底部5にかけてシュリンクラベルを外装して使用する。
図2中には、シュリンクラベル21を二点鎖線で示し、本実施例の壜体1を外装した状態を示しているが、このように壜体1をシュリンクラベル21で外装すると、このシュリンクラベル21により図3に示した周突条部9の膨出状の変形を抑制することができ、座屈変形の発生をより効果的に抑制することができる。
次に、図4は一対の周溝リブ7a、7bの縦断面形状の他の例を示すものであり、図2に示した実施例の断面形状と比較すると、上部の周溝リブ7aと下部の周溝リブ7bの底辺8bの傾斜方向を逆にしたものである。
すなわちこの例では上部の周溝リブ7aの傾斜角度A3は+25°、下部の周溝リブ7bの傾斜角度A4は−25°としている。
ここで、図4の構成とした上下一対の周溝リブ7a、7bを有する壜体1に縦方向の荷重が作用すると、周溝リブ7a、7bの側辺8sには図4中、白抜き矢印で示したような方向に力が、すなわち引張力が作用し、その結果、周突条部9には黒矢印で示したように壜体1の内側に向けた力が作用する。
図5はその際の変形態様を説明するための概略説明図であり、図中二点鎖線は変形前の形状(図4の形状)を、太い実線は変形後の形状を表わしている。
この図5にあるように壜体1に縦方向の力Fが作用すると、白抜き矢印Ds3で示されるようにまず周溝リブ7a、7bの溝幅が狭幅化するように変形し、さらに上下の傾斜した底辺8bの作用により、周突条部9に引張力が作用して、図3の例とは逆に黒矢印Ds4に示される方向、すなわち壜体1の内側に向かって周突条部9が陥没状に変形する。
そしてこの場合も、周突条部9を含む上下一対の周溝リブ7a、7b近傍における側周壁の変形態様を、全周に亘って図5に示した一定の態様とすることができ、「よれ」の発生を抑制することができ、上下一対の周溝リブ7a、7bにより、縦方向の荷重に係る座屈強度を損なうことなく、壜体の面剛性を効果的に大きくすることができる。
次に、図6は図2と図4に示した一対の周溝リブ7a、7bの縦断面形状の比較例に相当するもので、底辺8bは壜体の中心軸方向Cxに平行である。
これら周溝リブ7a、7bの溝深さは1.5mm、上端での溝幅は3mm、また両周溝リブ7a、7bの離間距離に相当する周突条部9の頂部の幅は3mmである。
また、図7は、壜体に縦方向の荷重が作用した際の、図6の周溝リブ7a、7bの図1中のP−P線に沿った平断面での変形態様を示す概略的な説明図であり、一点鎖線で示した円形が変形前、実線で示した楕円が、変形が進行した段階での平断面形状を表している。
この比較例のような、底辺8bが中心軸方向Cxに対して平行な周溝リブ7a、7bでは、傾斜した底辺8bにより力の作用する方向を一定とすることができないので、側周壁の僅かな肉厚のばらつき、あるいは作用する荷重の方向の僅かなズレにより力の作用する方向が定まらず、周突条部9に押圧力が作用したり、引張力が作用したりすることになり、周突条部9が壜体1の外側方向に膨出状に変形する部分と、内側方向に陥没状に変形する部分ができ、その結果、周突条部9の平断面形状が図7で示したように円形から楕円形状に変形し、局所的に座屈変形が発生し座屈強度が低下してしまう。
ここで、図7においてDl、Dsはそれぞれ変形後の楕円形状の長径方向と短径方向であるが、図中白抜き矢印で示した長径方向の領域Raは周突条部9が壜体の外側方向に膨出状に変形した領域、短径方向の領域Rbは周突条部9が壜体の内側方向に陥没状に変形した領域となっている。
次に、図1の壜体で周溝リブ7a、7bの縦断面形状を図4の形状とした実施例の壜体と、図1の壜体で周溝リブ7a、7bの縦断面形状を図6の形状とした比較例の壜体を用意し、縦方向に荷重を付加して座屈強度試験を実施した。
図8はこの座屈強度試験における壜体の全高さの変位量(mm)による縦荷重(N)の変化を示すグラフで、曲線Eは上記周溝リブ7a、7bの縦断面形状を図4の形状とした実施例の壜体、曲線Cは比較例の壜体の変位量−荷重曲線を示す。
また、図9は座屈強度試験において、図1中のP−P線に沿った周突条部9の平断面形状が荷重によりどのように変化するかを楕円度で表したグラフである。
ここで楕円度(mm)は、平断面形状における最も長い径と最も短い径の差で、円形から楕円への変形の進行の指標としたもので、元の形状の円形からの変形がない場合には0mm、図7の実線で示したように楕円化が進行するとその値が大きくなる。
図8中、Bp1は実施例の壜体の座屈点、Bp2は比較例の壜体の座屈点であり、実施例の壜体の座屈強度は205.7N、比較例の壜体の座屈強度は194.5Nで、本発明の周溝リブの形状に係る構成の作用効果を確認することができた。また、両壜体の試験曲線であるEとCを比較すると、実施例の壜体では縦方向の荷重に対してより大きく変形し、縦方向の荷重をより柔軟に吸収することが可能であることが確認された。
また、図9の試験曲線Cから分かるように、比較例の壜体は、実施例の壜体に比較して当初から楕円形状への変形が大きく進行し、座屈点Bp2近傍で急激に大きくなり、図1中、Rbp2で示した領域、すなわち柱部13の上端部近傍で局部的な座屈変形が発生する。
すなわちこの図9のグラフから、比較例の壜体では前述したように、周方向で周突条部9の変形態様が一定とならず、所謂「よれ」が発生し、壜体の外側方向に膨出状に変形する部分と、内側方向に陥没状に変形する部分ができ、その結果、周突条部9の平断面形状が図7で示したように円形から楕円形状に変形し、急激な楕円化が原因で局所的に座屈変形が発生し座屈強度が低下してしまうことが確認された。
また、図2及び図4の実施例と図6の比較例で周溝リブ7a、7bの縦断面形状を比較すると判るように、図2及び図4の周溝リブ7a、7bでは、その溝深さを比較的浅く設定できると共に底壁を傾斜状にするので、ブロー成形における所謂肉周りが良く、また型抜き性が向上し、生産性を向上することがきる。
以上、実施例に沿って本願発明の実施の形態、およびその作用効果を説明したが、勿論、本願発明はこれら実施例に限定されるものではない。
たとえば、上記実施例では胴部に減圧吸収パネルを配設した丸形壜体について説明したが、本発明の周溝リブの形状に係る構成の作用効果は、減圧吸収パネルの配設のない丸形壜体についても十分に発揮されるものである。
また、一対の周溝リブを配設する高さ位置、配設数、また個々の周溝リブの溝深さや溝幅等の形状、あるいは上下の周溝リブの離間距離等は側周壁の面剛性、必要される座屈強度、外観デザイン性、成形性等を考慮して適宜決めることができるものである。
さらに、上記実施例では上下の周溝リブ7a、7bの縦断面形状を相互に上下対称にしたものについて説明したが、底辺8bの傾斜方向を逆にすると云う範疇の中で、必ずしも上下対称にすることはない。
また、壜体の容量も500ml程度のものに限定されるものではないし、また、PET樹脂製の壜体に限らずポリプロピレン樹脂製等の他の合成樹脂製の壜体にも適用することができる。
本発明の合成樹脂製丸形壜体は上記説明したように、上下一対の周溝リブの底壁の形状により、縦方向の座屈強度や成形性を低下させることなく側周面の面剛性を大きくすることができたものであり、薄肉化による省資源化そしてコスト低減の観点で幅広い利用展開が期待される。
1、101;壜体
2、102;口筒部
3、103;肩部
4、104;胴部
5、105;底部
6t;上部円筒部
6b;下部円筒部
7a;(上部の)周溝リブ
7b;(下部の)周溝リブ
8b;底辺
8s;側辺
9 ;周突条部
11、111;段部
12、112;減圧吸収パネル
13、113;柱部
114;周溝リブ
21;シュリンクフィルム
Cx;中心軸
A1、A2、A3、A4;傾斜角度

Claims (4)

  1. 口筒部(2)とテーパー筒状の肩部(3)と円筒状の胴部(4)と底部(5)を有する丸形壜体において、前記胴部(4)の所定高さ位置に、上下に近接して陥没状に一対の周溝リブ(7a、7b)を形成し、それぞれの周溝リブは一対の側辺(8s)の間に一つの底辺(8b)を有し、前記周溝リブ(7a、7b)の縦断面形状における底辺(8b)が壜体の中心軸方向(Cx)に対して傾斜すると共に、該底辺(8b)の傾斜方向を上下の周溝リブ(7a)と周溝リブ(7b)で逆向きにする構成としたことを特徴とする合成樹脂製丸形壜体。
  2. 上下の周溝リブ(7a)と周溝リブ(7b)の縦断面形状を相互に上下対称の形状とした請求項1記載の合成樹脂製丸形壜体。
  3. 底辺(8b)の傾斜を、上部の周溝リブ(7a)では下方外側方向の傾斜とし、下部の周溝リブ(7b)では上方外側方向の傾斜とした請求項1または2記載の合成樹脂製丸形壜体。
  4. 胴部(4)の側周壁に複数の減圧吸収パネル(12)を周方向に並列状に陥没形成し、一対の周溝リブ(7a、7b)を前記減圧吸収パネル(12)と肩部(3)の間に位置する上部円筒部(6t)に配設した請求項1、2または3記載の合成樹脂製丸形壜体。
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