JP5970839B2 - 合成樹脂製容器 - Google Patents

Description

本発明は、底部に減圧吸収性能を有する合成樹脂製容器に関するものであり、より詳細には、内圧の変化によって変形可能な底部構造を有する合成樹脂製容器に関する。

合成樹脂製の容器は、軽量性及び耐衝撃性に優れていることから、各種液体に対する包装容器として広く使用されている。特にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を延伸ブロー成形して成る延伸成形容器は、透明性、ガスバリヤー性、軽量性、耐衝撃性、適度な剛性等の組合せを有し、液体内容物を収容させるための包装容器として広く使用されており、従来ガラス瓶に充填されていた調味料等においても合成樹脂製容器への移行が進んでいる。

内容物の保存性を高めるために、内容物を熱間充填することは、ポリエステル等の合成樹脂製容器においても広く行われているが、冷却による内容物の容積収縮により、合成樹脂製容器においては減圧変形が必ず生じる。これを防止するために、一般に容器胴部にリブ部を介してパネル部を設け、このパネル部で減圧変形を吸収させることが行われている（特許文献１等）。
しかしながら、上述したような調味料等の内容物においては、ガラス瓶にロールラベルを貼付するという、長年使用されてきた商品外観のイメージを維持することが要求されており、胴部に減圧吸収のためのパネル部を設けることはラベル貼付ができないことから望ましくない。また減圧のために胴部が不正変形すると、一見して変形がわかることから、外観に影響を与えることなく内圧変化に対応できることが望まれている。

このような要求を満足するために、胴部に減圧吸収パネルを設けることなく、底部に減圧吸収性能を付与した合成樹脂製容器も種々提案されている（特許文献２，３）。

特許第２９９８５５９号公報 特表２００８−５３９１４１号公報 特開２００８−１７８９９４号公報

上記特許文献２及び３に記載された底部形状を有する合成樹脂製容器は、底部に形成された支点を軸に底部傾斜面が反転することにより内圧の変化に対応するものであるが、減圧吸収能を発揮する際、底部中心部から放射線上に偏肉箇所が存在してしまうと、底部傾斜面上にて強度差が生じて不均一な変形を招き、安定して所望の減圧吸収能を発揮できないおそれがある。
また上記特許文献３に記載された底形状では、自立搬送に際して、底部の反転傾斜部を上方に押し込むための装置が別途必要である。さらに、底部の反転傾斜部を上方に押し込まずにグリッパー等で容器を保持搬送する場合には、装置が複雑になり、生産性に劣るおそれがある。

従って本発明の目的は、底部に減圧吸収性能を有する合成樹脂製容器において、内圧の変化における底部の変形が均一且つ緩やかであり、大きな内圧変化にも確実に対応可能な減圧吸収性能を有する底部構造の合成樹脂製容器を提供することである。
本発明の他の目的は、容器の内圧変化による容器の外観に変化がなく、容器の自立性が維持されると共に、搬送性や生産性にも優れた合成樹脂製容器を提供することである。

本発明によれば、底部に胴部から連なる外周壁、接地部及び内周壁から成る環状の脚部、及び該脚部の内周壁よりも内側が、前記接地部よりも上方に位置する上げ底部が形成された合成樹脂製容器であって、該上げ底部は、前記脚部の内周壁との付け根よりも下方に突出していると共に、前記上げ底部の中央部外縁から外周側に向って幅広となり、且つ、径方向にかけて複数の略球状の膨出部分が形成された複数の湾曲膨出部が、周方向に連接する状態で等分に形成されてことを特徴とする合成樹脂製容器が提供される。

本発明の合成樹脂製容器においては、
１．上げ底部の中央部が、上げ底部の外方又は内方に突出していること、
２．湾曲膨出部の表面が粗面であること、
３．脚部の内周壁の表面が粗面であること、
が好適である。

本発明の合成樹脂製容器においては、容器底部に形成された環状の脚部の内側に、下方に突出する上げ底部、及びこの上げ底部に前記上げ底部の中央部外縁から外周側に向って幅広となる複数の湾曲膨出部が周方向に連接する状態で等分に形成されていることにより、内圧の変化に対応して上げ底部が上下に変形することが可能になる。また、前記湾曲突出部が形成されて上げ底部の表面積が増加することで、上げ底部が薄肉となって、大きな内圧変化にも対応し得る可動領域を確保すると共に容易に変形することが可能になる。
また、上げ底部に、隣り合う多数の湾曲膨出部、及びこの湾曲膨出部に径方向にかけて複数の膨出部分が形成されることで、上げ底部の移動時に発生する上げ底部への圧縮力の影響を緩和することが可能となる。これにより、容器の減圧吸収時に内圧が変化して上げ底部に応力が作用すると、上げ底部が均一に撓み変形しつつ、容器内方に向かって緩やかに移動することが可能となって、安定して所望の減圧吸収能を発揮することができる。
また、前記湾曲膨出部に径方向にかけて複数の膨出部分が形成されていることにより、上げ底部が中央部から外周側に向かって段階的に変形し易くなると共に、上げ底部を上方に大きく移動させることができ、大きな内圧変化に対応し得る。
更に、前記上げ底部が、湾曲膨出部を形成する径方向の溝（交線）、又は複数の膨出部分が径方向及び周方向の溝（交線）によって区画されていることにより、上げ底部全体の保形性が向上するため、容器内に内容物が熱間充填されて、内容物の自重による荷重を受けつつ容器が暖められた場合でも、或いは充填された内容物の蒸気圧等により、容器内が大気圧を超える陽圧となった場合でも、上げ底部が容器外方に異常に膨出することが有効に防止されている。

また、前記上げ底部の中央部が、上げ底部の外方又は内方に突出するように形成することで、前記中央部の肉厚をさらに薄肉とすることが可能となり、より大きな内圧変化にも対応し得る可動領域を確保すると共に、更に容易に変形することが可能になる。
また、上げ底部に形成された湾曲膨出部の表面、環状の脚部の内側面の表面が粗面に形成されていること、すなわち本発明の合成樹脂製容器を成形する際に用いる底金型に、粗面加工が施されていることにより、複雑な形状の底部であっても離型性を向上することができ、生産性にも優れている。
本発明の合成樹脂製容器においては、減圧吸収に寄与しない環状の脚部が底部に形成されていることから、内圧変化が生じても容器の高さを常に一定に維持することが可能であると共に、容器の自立性が維持され、搬送性にも優れている。
また本発明の合成樹脂製容器においては、胴部に減圧吸収のためのパネルを形成する必要がないことから、外観特性を維持できると共に、ラベルの貼付も可能である。

本発明の合成樹脂製容器の一例を示す側面図である。 図１に示した合成樹脂製容器の底面図である。 図１に示した合成樹脂製容器の底部の挙動を説明するための一部断面図であり、（Ａ）は空の状態、（Ｂ）は準高温充填（例えば７２℃）直後の状態、（Ｃ）は（Ｂ）の充填後減圧状態、（Ｄ）は高温充填（例えば８５℃）直後の減圧状態、をそれぞれ示す図であり、（Ｅ）は（Ａ）〜（Ｄ）を重ね合わせた図である。

本発明の合成樹脂製容器の好適態様を添付図面に示す具体例に基づいて説明する。
図１に示す本発明の合成樹脂製容器１（以下、容器１とも称する）は、口部２、肩部３、胴部４及び底部５から成り、胴部４は、肩部３から連なる上部胴部４ａ、底部に連なる下部胴部４ｂ、上部胴部４ａ及び下部胴部４ｂの間に位置する中央胴部４ｃから成っている。
中央胴部４ｃは、周方向リブ６，６，６が平行且つ等間隔に３本形成され、胴部の機械的強度及び内圧変形に対する保形性が確保されている。またリブ６の部分を除いた外周面が軸方向にストレートに形成されており、ラベル（図示せず）を胴部に一周巻きつけることも可能である。
図に示す具体例では、下部胴部４ｂと底部５の間にもリブ７が形成され、胴部４及び底部５を明確に区画しているが、胴部及び底部は必ずしも明確に区画されていなくてもよい。

底部５は、環状の脚部８及びこの環状の脚部８の内側に位置する上げ底部９から成っている。環状の脚部８は、リブ７より下方に位置し、下方に行くに従って容器外径が減少するように胴部４から連なる外周壁８ａ，接地部８ｂ，接地部８ｂから上方に立ち上がりを形成する内周壁８ｃから成っている。
図１及び図３（Ａ）から明らかなように、上げ底部９は、接地部８ｂよりも上方に位置し、且つ、環状の脚部８の付け根８ｄから上げ底部９の中央部１０に向かって下方に突出した形状を有している。
また図２及び図３（Ａ）から明らかなように、上げ底部９の中央部１０はほぼ平坦に形成され、その外縁に後述する湾曲膨出部１２，１２・・・が連接されている。また、中央部１０の中心部分には、中央部１０の肉厚寸法よりも厚肉に形成された円１０ａで区画される厚肉部１０ｂが形成されている。

本発明においては、図１及び図２から明らかなように、この上げ底部９の中央部１０の外縁から外周側に向って幅広となる湾曲膨出部１２，１２・・・が周方向に等分に１２列、連接する状態で形成されている。この湾曲膨出部１２，１２・・・は、上げ底部９の外方に突出する湾曲面であって、上げ底部９を径方向の溝（交線、以下省略）１３，１３・・・によって区画することで面出しされている。さらに、図に示す具体例においては、この湾曲膨出部１２，１２・・・を周方向の溝（交線、以下省略）１４，１４・・・によって区画することで、上げ底部９の外方に突出する略球状の膨出部分１２ａ，１２ｂ，１２ｃが、径方向にかけて３個形成されている。
ここで、湾曲膨出部１２、及び湾曲膨出部１２に形成される複数の膨出部分１２ａ，１２ｂ，１２ｃを区画する径方向の溝１３，１３・・・、周方向の溝１４，１４・・・、及び前記径方向及び周方向の溝が交差する点である交点１５，１５・・・は、隣り合う多数の湾曲膨出部１２及び膨出部分１２ａ，１２ｂ，１２ｃが撓む際の基点として作用する。
尚、膨出部分１２ａ，１２ｂ，１２ｃとは、周方向に連接する湾曲膨出部１２に対し、上げ底部９の中央部１０から外周側に向かって、ａ〜ｃの表記を付加したものである。

上記のような構成とすることにより、隣り合う多数の湾曲膨出部１２が形成された上げ底部９が、内圧の変化に対応して上下方向に移動することが可能になる。また、湾曲膨出部１２が形成されて上げ底部９の表面積が増加することで、上げ底部９が薄肉となって、大きな内圧変化にも対応し得る可動領域を確保すると共に容易に変形することが可能になる。
また、上げ底部９に、隣り合う多数の湾曲膨出部１２、及びこの湾曲膨出部１２に径方向にかけて複数の膨出部分１２ａ，１２ｂ，１２ｃが形成されることで、上げ底部９の移動時に発生する上げ底部９への圧縮力の影響を緩和することが可能となる。これにより、容器１の減圧吸収時に内圧が変化して上げ底部９に応力が作用すると、上げ底部９が均一に撓み変形しつつ、容器１内方に向かって緩やかに移動することが可能となって、安定して所望の減圧吸収能を発揮することができる。

また、湾曲膨出部１２に径方向にかけて複数の膨出部分１２ａ，１２ｂ，１２ｃが形成されていることにより、上げ底部９が中央部から外周側に向かって段階的に変形し易くなると共に、上げ底部９を上方に大きく移動させることができ、大きな内圧変化に対応し得る。
更に、前記上げ底部９が、湾曲膨出部１２を形成する径方向の溝１３，１３・・・、又は複数の膨出部分１２ａ，１２ｂ，１２ｃが径方向の溝１３，１３・・・及び周方向の溝１４，１４・・・によって区画されていることにより、上げ底部９全体の保形性が向上するため、容器１内に内容物が熱間充填されて、内容物の自重による荷重を受けつつ容器１が暖められた場合でも、或いは充填された内容物の蒸気圧等により、容器１内が大気圧を超える陽圧となった場合でも、上げ底部９が容器１外方に異常に膨出することが有効に防止されている。

本発明の合成樹脂製容器においては、図３（Ａ）乃至（Ｅ）に示す内圧変化に対応した底部の挙動から明らかなように、容器１内が減圧状態になったときに、複数の膨出部分１２ａ，１２ｂ，１２ｃが形成された湾曲膨出部１２を有する上げ底部９は、均一に撓み変形しつつ、容器１内方にせり上げるように変形し、減圧吸収性能を発揮する。
また、本発明の合成樹脂製容器においては、前述した通り、径方向の溝１３，１３・・・、周方向の溝１４，１４・・・、及び交点１５，１５・・・が、複数の膨出部分１２ａ，１２ｂ，１２ｃが形成された湾曲膨出部１２を有する上げ底部９が撓んで減圧吸収能を発揮する際の基点となることから、径方向の溝１３，１３・・・、周方向の溝１４，１４・・・、及び交点１５，１５・・・の部分の肉厚を低減させて薄肉に形成することが望ましい。これにより、上げ底部９が更に撓み易くなって、上げ底部９を容器１内方に向かって移動させることがより容易になる。

本発明の合成樹脂製容器の内圧変化に応じた底部の変動を説明するための図３において、（Ａ）は空の状態、（Ｂ）は準高温充填（例えば７２℃）直後の状態、（Ｃ）は（Ｂ）の充填後減圧状態、（Ｄ）は高温充填（例えば８５℃）直後の減圧状態をそれぞれ示す一部断面図であり、（Ｅ）は（Ａ）〜（Ｄ）を重ね合わせた図である。
本発明の合成樹脂製容器においては、充填温度にかかわらず、内容物が充填された直後（Ｂ）においては、上げ底部９は内容物の自重により空の状態（Ａ）よりも下方に移動するが、７２℃という準高温で充填・密封された後に冷却され、減圧状態になった場合（Ｃ）には、上げ底部９は、空の状態（Ａ）よりもやや上方に移動しているが、下方に突出した状態を維持している。また８５℃という高温で充填・密封された後に冷却され、減圧状態になった場合（Ｄ）には、上げ底部９の中央部１０は、環状の脚部８の付け根８ｄよりも上方に位置し、膨出部分１２ｂよりも内側が大きく上方にせり上がった形状になっている。
従って、これらの図を重ね合わせてなる図３（Ｅ）から明らかなように、本発明の合成樹脂製容器では、減圧吸収能を発揮する際に、上げ底部９の湾曲膨出部１２自体が反転することなく、更に上げ底部９の中心側の膨出部分１２ａから１２ｃにかけて、上げ底部９が容器内方にせり上がるように段階的に変形することで、従来の底部減圧吸収能を有する合成樹脂製容器に比して上げ底部９の上下方向の変化は緩やかなものとなると共に、上げ底部９を上方に大きく移動させることができ、大きな内圧変化に対応し得る。これにより、底部変形による容器底部の負荷を軽減しつつ、所望の減圧吸収能を発揮することができる。

本発明の合成樹脂製容器においては、上述した具体例に限定されず、種々の変更が可能である。
すなわち、図に示した具体例では、湾曲膨出部１２は周方向に１２個（径方向の溝の本数が１２本）、膨出部分は１３ａ，１３ｂ、１３ｃと３個（周方向の溝の本数が２本）形成されていたが、これに限定されるものではなく、上げ底部９の径にもよるが、周方向に６乃至２４個の範囲（径方向の溝の本数が６本乃至２４本の範囲）、径方向に２乃至６個の範囲（周方向の溝の本数が１本乃至５本の範囲）にあることが、上げ底部９の表面積を増加すると共に薄肉化することによって、大きな内圧変化にも対応し得る可動領域を確保すると共に、成形性の点から望ましい。
ここで、湾曲膨出部の周方向の個数が６個未満であると、上記範囲にある場合に比して上げ底部が撓む際の基点となる径方向の溝が効果的に形成されないおそれがあり、湾曲膨出部の周方向の個数が２４個を越えると、上記範囲にある場合に比して径方向の溝が浅くなることで上げ底部が撓み辛くなり、減圧吸収能が低下するおそれがある。また、膨出部分の径方向の個数が６個を越えると、上記範囲にある場合に比して上げ底部に形成された形状の自由度が高くなり、減圧変形時に不均一な（例えば非対称な）変形を招くおそれがある。

また、複数の膨出部分の間隔（半径方向の幅）は、均一な変形を生じさせるために、ほぼ等間隔であることが望ましい。
尚、湾曲膨出部の形状は、上げ底部を上記範囲の数で分割することから、上げ底部の形状に左右される。

上げ底部は、底部の接地部径の８５乃至９５％の外径を有することが、容器の自立性を確保すると共に減圧吸収性能を確保する上で好ましい。また上げ底部の中央部は、上げ底部の外径の２０乃至３５％の外径を有することが好ましい。
また、図に示した具体例では、上げ底部９の中央部１０は、ほぼ平坦に形成されているが、上げ底部の外方又は内方に突出していてもよく、これにより、中央部をより薄肉化することが可能となって、より大きな減圧吸収性能を発揮することができる。
更に、本発明の合成樹脂製容器においては、底部の厚みが、胴部の最も薄い部分における厚みと同等或いはそれ以下であることが、好適であり、上げ底部の径にもよるが、０．２乃至０．３ｍｍの範囲に薄肉化されていることが望ましい。

本発明において、上げ底部の形状は、容器の大きさなどによって一概に決めることができないが、本実施形態においては、容器高さ１７６ｍｍ、肩部及び底部最外径φ６５．５ｍｍ、中央胴部外径φ６０．５ｍｍ、二軸延伸ブロー成形された容量４００ｍｌの合成樹脂製容器であって、図３に示すように、環状の脚部８の接地部８ｂから付け根８ｄまでの垂直距離ｈ１が９ｍｍ、容器１が空の状態で、前記接地部８ｂから上げ底部９の中央部１０までの垂直距離ｈ２が４ｍｍとなるように上げ底部９が形成されている。ここでは、垂直距離ｈ１が３乃至１５ｍｍの範囲、容器１が空の状態で、垂直距離ｈ２が２乃至１０ｍｍの範囲にあることが好適である。
ここで、垂直距離ｈ１が３ｍｍ未満であると、熱間充填時の熱変形により、上げ底部が接地部より突出してしまうおそれがあり、また、垂直距離ｈ１が１５ｍｍを越えると、底部成形が困難となるおそれがある。
また、垂直距離ｈ２が２ｍｍ未満であると、前述の場合と同様に、熱間充填時の熱変形により、上げ底部が接地部より突出してしまうおそれがあり、また、前記垂直距離ｈ１と垂直距離ｈ２の距離を５ｍｍ以上確保することが上げ底部９が減圧吸収能を発揮するために好適であることから、垂直距離ｈ２が１０ｍｍを越えないことが好ましい。

本発明の合成樹脂製容器においては、上述した底部形状を有する限り、従来公知の合成樹脂製容器の製造方法により成形することができるが、容器の内圧変化による上げ底部の上下動を可能にする上で、上げ底部が薄肉であることが重要であることから、上げ底部９を薄肉に成形可能な延伸ブロー成形法により成形することが好ましい。
延伸ブロー成形においては、ポリエチレンテレフタレート等の熱可塑性ポリエステル樹脂から成るプリフォームを上述した底部形状を容器底部に賦形可能な底金型を用いて成形する。
この際、湾曲膨出部１２，１２・・・及び複数の膨出部分１２ａ，１２ｂ，１２ｃを区画する径方向の溝１３，１３・・・、周方向の溝１４，１４・・・から成る凹凸形状が底部に賦形されることから、底金型の離型性を向上するために底金型は粗面を有していることが好適である。特に、湾曲膨出部１２，１２・・・の表面、及び環状の脚部８の内周壁８ｃに相当する部分が、凹凸が入り組み、型抜きが困難になるおそれがあることから、上記箇所に対応する底金型の部分を粗面とすることが離型性の点から好ましい。従って、成形された合成樹脂製容器においても、かかる底金型と接触する、湾曲膨出部１２，１２・・・の表面及び環状の脚部８の内周壁８ｃの表面が粗面に形成される。

本発明の合成樹脂製容器は、従来、延伸ブロー成形に用いられていた熱可塑性ポリエステル樹脂、特にエチレンテレフタレート系熱可塑性ポリエステルが有利に使用されるが、勿論、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどの他のポリエステル、或いはポリカーボネートやアリレート樹脂等とのブレンド物を用いることもできる。
また上記熱可塑性ポリエステル樹脂の単層のみならず、上記熱可塑性ポリエステル樹脂とガスバリヤー性樹脂又は酸素吸収性樹脂との多層構造であっても良く、高温での熱間充填に耐え得る耐熱性を付与すべく、用いるプリフォームの口部は熱結晶化されていることが好ましい。
また延伸ブロー成形条件も、上述した形状を底部に付与可能な底金型を使用し得る限り、従来公知の成形条件で成形でき、一段ブロー成形の他、二段ブロー成形によっても成形することができ、耐熱性の見地から熱固定されていることが好適である。

本発明の合成樹脂製容器においては、容器外観に影響を与えない底部に減圧吸収機能が付与されていることから、熱間充填により充填され、胴部にロールラベルを貼付する容器イメージが確立されている調味料等の容器として有効に利用できる。
またこのような内容物以外にも、比較的高温で熱間充填される内容物に対しても適用可能である。

１ 合成樹脂製容器（容器）、２ 口部、３ 肩部、４ 胴部、５ 底部、６ リブ、８ 脚部、９ 上げ底部、１０ 中央部、１２ 湾曲膨出部、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 膨出部分 １３ 径方向の溝 １４ 周方向の溝 １５ 交点。

Claims (4)

1. 底部に胴部から連なる外周壁、接地部及び内周壁から成る環状の脚部、及び該脚部の内周壁よりも内側が、前記接地部よりも上方に位置する上げ底部が形成された合成樹脂製容器であって、該上げ底部は、前記脚部の内周壁との付け根よりも下方に突出していると共に、前記上げ底部の中央部外縁から外周側に向って幅広となり、且つ、径方向にかけて複数の略球状の膨出部分が形成された複数の湾曲膨出部が、周方向に連接する状態で等分に形成されていることを特徴とする合成樹脂製容器。
2. 前記上げ底部の中央部が、上げ底部の外方又は内方に突出している請求項１記載の合成樹脂製容器。
3. 前記湾曲膨出部の表面が粗面であること請求項２記載の合成樹脂製容器。
4. 前記脚部の内周壁の表面が粗面であること請求項１乃至３の何れかに記載の合成樹脂製容器。

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