JP6150122B2 - 合成樹脂製丸形壜体 - Google Patents

Description

本発明は、胴部に減圧吸収パネルを備える２軸延伸ブロー成形による合成樹脂製丸形壜体に関するものである。

従来、殺菌を必要とするたとえば果汁飲料、お茶等のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂製の壜体（ペットボトル）等の、２軸ブロー成形による合成樹脂製丸形壜体への充填方法として、所謂、高温充填と呼ばれる方法があるが、９０℃前後の温度で内容液を壜体に充填し、キャップをして密封後、冷却するものであり、冷却後には壜体内がかなりの減圧状態となる。

このため、このような高温充填を伴う用途については、胴部に減圧吸収パネルを形成し、減圧に伴う壜体の陥没変形を、壜体が歪に変形した感じを与えることなく、目立たないように吸収（緩和）する機能、所謂、減圧吸収機能を発揮するようにした所謂、耐熱ボトルが用いられている。
また、減圧吸収パネルは高温充填時における壜体の加圧化に伴う膨出変形を、壜体が歪に変形した感じを与えることなく、また局部的な塑性変形を抑制しながら元の形状へ回復可能に吸収する機能も発揮することもできる。

特開２００３−６３５１６号公報

上記したような減圧吸収パネルを配設した丸形壜体では、胴部の上端部と下端部には、減圧吸収パネルを延設することなく、短円筒状に周壁を残存形成した部分（以下、短円筒部とする。）を配設する場合が多い。
この上下に配設される短円筒部は、充填ラインでの運搬の際にボトル同士が接触する部位としてライン上でのトラブルをなくす機能を発揮する。
また、胴部に減圧吸収パネルが配設されるなかで、丸形ボトルとしての外観を現出すると云う機能も発揮する。

ところで、胴部の上端部に配設される短円筒部（以下、上部短円筒部とする。）は、その上端で口筒部の下端から下方に向けて拡径するテーパー筒状の肩部の下端に連設するが、この肩部が下端部に配設する短円筒部（下部短円筒部とする。）が隣接する底部に比較してその剛性が低いことも相俟って、上部短円筒部は充填ラインでの運搬時における衝突により局部的に潰れ変形しやすい部位である。
また近年、この種の壜体では材料コストや省資源の観点から周壁の薄肉化が求められており、薄肉化をさらに進めようとする場合には、当該上部短円筒部における、潰れ変形の抑制、あるいは潰れ変形後の元の形状への復元性を確保することが、課題の一つである。

そこで、本発明は胴部に減圧吸収パネルを備える２軸延伸ブロー成形による合成樹脂製丸形壜体において、充填ライン上における壜体同士の衝突等における上部短円筒部における、潰れ変形の抑制、そして潰れ変形後の元の形状への復元性を確保することを課題とするものである。

上記課題を解決するための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を有し、胴部に、複数の減圧吸収パネルを周方向に並列状に陥没形成し、隣接する減圧吸収パネルの間に柱部を残存形成し、胴部の上端部に減圧吸収パネルの上端に隣接して円筒状の上部短円筒部を残存形成した丸形壜体において、
減圧吸収パネルは、周縁部に段部を配設し、段部を介して円筒状の胴部の周壁から段差状に矩形状のパネル部を陥没形成したものとし、周方向に配設された各減圧吸収パネルに対向するように、上部短円筒部の周壁に、突条周リブ片を、少なくともパネル部の全横幅に亘る範囲に、壜体の中心軸方向に沿って周方向に複数並列状に配設する、と云うものである。

本発明者らは、上部短円筒部における充填ラインにおける壜体同士の衝突による変形の抑制を検討する中で、胴部に減圧吸収パネルを配設した壜体では、試験管状のプリフォームを２軸延伸ブロー成形する際、減圧吸収パネルは周壁が凹凸状に屈曲する部位であるため、その影響により、上部短円筒部の中、減圧吸収パネルが配設される周方向位置に対向する領域（以下、パネル対向領域とする。）では、柱部が配設される周方向位置に対向する領域に比較して周壁が薄肉化し易い、周壁の２軸延伸の態様が異なる等の要因により、当該パネル対向領域での面剛性の低下、潰れ変形に係る強度が低下することを見出した。
上記構成はこの検討結果に基づくものであり、周壁を全体的薄肉化するようにした壜体において、特に上部短円筒部のパネル対向領域を基端とした周壁の局部的な潰れ変形後の元の形状への復元性（以下、復元性と略記する。）を向上して、潰れ変形による周壁の部分的な永久変形性を抑制しようとするものである。

そして上記構成によれば、上部短円筒部の周壁に、柱部が配設される周方向位置は除いて、パネル対向領域に突条周リブ片を周方向に断続的に配設することにより、当該パネル対向領域における周壁の局部的な潰れ変形後の元の形状への復元性を向上させることができ、当該領域を基端とした、潰れ変形による周壁の部分的な永久変形性を抑制することが可能となる。

本発明の他の構成は、上記主たる構成において、突条周リブ片の頂部の周方向の曲率半径を、上部短円筒部の半径より小さくし、突条周リブ片の周方向の中央部で頂部の突出量が最も大きく、両端部に向けて突出量が漸減する構成とする、と云うものである。

上記構成によれば、突条周リブ片の頂部の突出量が、その周方向の中央部から左右両端部に向けて漸減する構成とすることにより、
突条周リブ片の配設領域と、周方向に隣接する突条周リブ片の間の突条周リブ片の配設のない非配設領域の接続部における、平断面でみた断面形状の変化を段差状ではなくスムーズに変化させて、配設領域と非配設領域の接続部における外力による応力集中を抑制することができ、当該接続部を起点とした潰れ変形、あるいはこの潰れ変形による周壁の部分的な永久変形を抑制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、突条周リブ片の頂部の突出量を０．５ｍｍ以下の範囲とする、と云うものである。

本発明のさらに他の構成は、突条周リブ片の壜体の中心軸方向の幅を２ｍｍ以下とする、と云うものである。

上記構成は、２軸延伸ブロー成形における成形性や、上部短円筒部の外観性を考慮したものであり、突条周リブ片の突出量を０．５ｍｍ以下、壜体の中心軸方向の幅を２ｍｍ以下とすることにより、２軸延伸ブロー成形における離型性等の成形性を向上させることができ、
また、配設した突条周リブ片を外観上、目立たないようにすることができ、上部短円筒部による、丸形壜体としての特徴の現出を損なうこともない。
なお、潰れ変形後の復元性の向上を考慮すると、突条周リブ片の最大突出量を０．１ｍｍ以上とすることが好ましい。

ここで、突条周リブ片の、突出量や突出幅等の断面形状、上記した並列本数、そして周設範囲を含む配設態様は、潰れ変形後の復元性や外観性等を考慮して適宜選択して決めることができるものであるが、潰れ変形後の復元性と云う点からは、大きな突条周リブ片を１本配設するよりも、突出量が小さく、中心軸方向の幅の小さな、すなわち細かな突条周リブ片を多数並列状に配設することが好ましい。

本発明の合成樹脂製壜体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、
上部短円筒部の、柱部が配設される周方向位置を除く、パネル対向領域に突条周リブ片を断続的に配設することにより、当該パネル対向領域の周壁の局部的な潰れ変形後の復元性を向上させることができ、当該領域を基端とした、潰れ変形による周壁の部分的な永久変形性を抑制することができる。

本発明の合成樹脂製丸形壜体の一実施例の正面図である。 図１中のＡ−Ａ線に沿って示す平断面図である。 図１中のＢ−Ｂ線に沿って示す突条周リブ片近傍の縦断面図である。 図１中のＣ−Ｃ線に沿って示す突条周リブ片近傍の平断面図である。 荷重の負荷に係る解析結果を示す表である。

以下、本願の発明の実施の形態を実施例に沿って図面を参照しながら説明する。
図１〜図４は本発明の合成樹脂製壜体の一実施例を説明するためのものであり、図１は正面図、図２は図１中のＡ−Ａ線に沿って示す平断面図、図３は図１中のＢ−Ｂ線に沿って示す突条周リブ片近傍の縦断面図、図４は図１中のＣ−Ｃ線に沿って示す突条周リブ片近傍の平断面図である。

この壜体１はＰＥＴ樹脂製の２軸延伸ブロー成形品で、内容量が２８０ｍｌで、口筒部２、肩部３、胴部４、底部５からなり、その基本的な形状は丸形ボトルである。円筒状の胴部４には、周方向に縦長矩形状の６ケの減圧吸収パネル１０が並列状に陥没形成され、胴部４の平断面形状は図２に示されるように６角形状となっている。また、隣接する減圧吸収パネル１０の間には壜体１の剛性や座屈強度を担う６ケの柱部６を残存形成している。

また、胴部４の上端部と下端部には短円筒状の上部短円筒部７ａと下部短円筒部７ｂを配設しており、これら上部短円筒部７ａと下部短円筒部７ｂは、充填ラインでの運搬の際にボトル同士が接触する部位としてライン上でのトラブルをなくす機能を発揮する。また、胴部４に減圧吸収パネル１０が配設されるなかで、丸形ボトルとしての外観を維持するものでもある。

また減圧吸収パネル１０の下端と下部短円筒部７ｂの間には周溝８ａ配設して減圧吸収パネル１０の変形が下方に進行しないようにしている。
また、下部短円筒部７ｂには周溝８ｂを配設し、この短円筒部７ｂに対する周リブとしての機能を発揮するようにしている。

縦長矩形状の減圧吸収パネル１０は、周縁部に段部１１を配設し、この段部１１を介して円筒状の胴部４の周壁から段差状に矩形状のパネル部１２を陥没形成したものである。
そしてこのパネル部１２は、段部１１に連結して周縁部を形成する基面壁１２ａを有し、この基面壁１２ａを基端として中央部に縦長矩形状の平坦な頂面を有し壜体１の外方に向けて突出する平坦突出部１３を配設したものである。
また、平坦突出部１３の頂面には十字状に交差するように縦溝１４と横溝１５を配設しており、高温充填時における壜体内の加圧化に伴う膨出変形と、冷却後の減圧化に伴う陥没変形が、縦溝１４と横溝１５の交差点近傍を基端としてパネル部１２の周縁部にスムーズに進展するようにしている。

そして、上端短円筒部７ａには、各減圧吸収パネル１０の上端に隣接して、各減圧吸収パネル１０のパネル部１２の全横幅に亘って周方向に、４ケの突条周リブ１７を、壜体１の中心軸方向に隣接、並列状に配設している。
図３に突条周リブ片１７の周方向の中央位置の縦断面形状が示されているが、この中央位置における各突条周リブ片１７の頂部１７ｔの突出量は０．４ｍｍであり、また各突条周リブ片１７の壜体１の中心軸方向の幅は１．０ｍｍである。

また、図４には各突条周リブ片１７の頂部１７ｔの平断面形状を実線で、上部短円筒部７ａの周壁を一点鎖線で示しているが、頂部１７ｔの曲率半径Ｒｔを上部短円筒部７ａの周壁の半径Ｒより小さくし、突条周リブ片１７の頂部１７ｔの突出量をその周方向の中央部から左右両端部に向けて漸減する構成としている。
そして、この突条周リブ片１７は、上記したようにその最大突出量が０．４ｍｍ程度であるので、外観上目立つことがなく、上部短円筒部７ａで丸形壜体として外観をすっきりと現出することができる。

そして、上記のように突条周リブ片１７を配設した実施例の壜体１と、別途用意した、突条周リブ片１７を配設しないこと以外は実施例の壜体１と同じ形状とした比較例の壜体について、充填ラインでの運搬の際に隣接する壜体の上部短円筒部７ａ同士が衝突するケースを想定した、力学的なシミュレーションにより、荷重の負荷による変形量、そして荷重を除去した後の変形の回復量に係る解析を実施した。

図５に上記解析結果をまとめた表であり、
この表では、上記の突条周リブ片１７を配設した実施例の壜体１と、突条周リブ片１７を配設しない比較例の壜体について、荷重を６０Ｎ、７０Ｎ、８０Ｎの３つのレベルで負荷した際の、上部短円筒部７ａの減圧吸収パネル１０の左右方向の中央部に対向する周方向位置近傍での凹み変形量（ｍｍ）と、荷重を除去した後の残存する変形量（ｍｍ）を解析した結果を示している。
ここで残存変形量が０．０ｍｍと云うのは、荷重を除去した後に完全に元の形状に復元していることを示す。

そして、実施例の壜体１と比較例の壜体の解析結果を比較すると、各荷重における変形量は全体的に実施例の壜体１の方が大きい値であり、変形し易いことが分かる。
一方、残存変形量をみると、荷重が６０Ｎの場合には両者とも０．０ｍｍであり完全に元の形状に復元しているが、荷重が７０Ｎの場合は実施例の壜体１の方が完全に復元するが、比較例の壜体では１．３９ｍｍの凹み変形が残っており、変形の復元性と云う点からは、上部短円筒部７ａへの突条周リブ片１７の配設効果が確認された。また、荷重が８０Ｎの場合は両者共に変形が完全に復元せずに残るが、実施例の壜体１の方がその残存変形量が小さくこの場合にも突条周リブ片１７の配設効果があることが分かる。

以上、実施例に沿って本願発明の丸形壜体の実施の形態とその作用効果について説明したが、本願の実施の形態はこれら実施例に限定されるものではない。
上記実施例では、ＰＥＴ樹脂製で２８０ｍｌの丸形壜体の例を示したが、本願発明の作用効果は他の合成樹脂製のもの、さらに小型あるいは大型の丸形壜体についても十分発揮されるものである。

また、減圧吸収パネルの形状についても上記実施例はその一例である。
また、突条周リブ片の、突出量や突出幅等の断面形状、並列本数、そして周設範囲を含む配設態様は、潰れ変形後の復元性や外観性等を考慮して適宜選択して決めることができるものである。

以上説明したように、本発明の胴部に減圧吸収パネルを配設した合成樹脂製丸形壜体は、突条周リブ片により胴部の上端部に配設される上部短円筒部の潰れ変形後の復元性を向上させたものであり、特に周壁を薄肉化した高温充填工程を要する耐熱ボトル分野での幅広い使用展開が期待される。

１ ；壜体
２ ；口筒部
３ ；肩部
４ ；胴部
５ ；底部
６ ；柱部
７ａ；上部短円筒部
７ｂ；下部短円筒部
８ａ、８ｂ；周溝
１０；減圧吸収パネル
１１；段部
１２；パネル部
１２ａ；基面壁
１３；平坦突出部
１４；縦溝
１５；横溝
１７；突条周リブ片
１７ｔ；頂部

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)を有し、胴部(4)に、複数の減圧吸収パネル(10)を周方向に並列状に陥没形成し、隣接する減圧吸収パネル(10)の間に柱部(6)を残存形成し、胴部(4)の上端部に前記減圧吸収パネル(10)の上端に隣接して円筒状の上部短円筒部(7a)を残存形成した丸形壜体であって、
   減圧吸収パネル(10)は、周縁部に段部(11)を配設し、該段部(11)を介して円筒状の胴部(4)の周壁から段差状に矩形状のパネル部(12)を陥没形成したものとし、周方向に配設された各減圧吸収パネル(10)に対向するように、前記上部短円筒部(7a)の周壁に、突条周リブ片(17)を、少なくとも前記パネル部(12)の全横幅に亘る範囲に、壜体の中心軸方向に沿って周方向に複数並列状に配設したことを特徴とする合成樹脂製丸形壜体。
2. 突条周リブ片(17)の頂部(17t)の周方向の曲率半径(Rt)を、上部短円筒部(7a)の半径(R)より小さくし、該突条周リブ片(17)の周方向の中央部で前記頂部(7t)の突出量が最も大きく、両端部に向けて突出量が漸減する構成とした請求項１記載の合成樹脂製丸形壜体。
3. 突条周リブ片(17)の頂部(17t)の突出量を０．５ｍｍ以下とした請求項１または２記載の合成樹脂製丸形壜体。
4. 突条周リブ片(17)の突出基端部の壜体の中心軸方向の幅を２ｍｍ以下とした請求項１、２または３記載の合成樹脂製丸形壜体。
   

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