JP6776844B2

JP6776844B2 - 合成樹脂製耐熱容器の二軸延伸ブロー成形用プリフォーム

Info

Publication number: JP6776844B2
Application number: JP2016227272A
Authority: JP
Inventors: 伴成田嶋; 紀敬引地; 弘光清都
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Priority date: 2016-11-22
Filing date: 2016-11-22
Publication date: 2020-10-28
Anticipated expiration: 2036-11-22
Also published as: JP2018083335A

Description

本発明は、合成樹脂製耐熱容器の二軸延伸ブロー成形用プリフォームに関し、特に、口部が熱結晶化され、口部下端に耐衝撃性を向上させたネックリングを備えるプリフォームに関する。

従来、ポリエチレンテレフタレートなどの熱可塑性樹脂を用いて、射出成形や圧縮成形などにより、口部、胴部、及び底部を含む有底筒状のプリフォームを作製し、このプリフォームを二軸延伸ブロー成形によってボトル状に成形してなる合成樹脂製の容器が、各種飲料品、各種調味料等を内容物とする容器として広い分野で利用されている。

また、この種の容器に内容物を充填する方法の一つとして、加熱滅菌された内容物を高温のまま充填、密封する方法（ホットパック法）が知られており、このような方法で内容物を充填する場合には、合成樹脂材料の結晶化度を高めることによって耐熱性が付与された耐熱容器が用いられる。

かかる耐熱容器を製造するにあたっては、多くの場合、口部を熱結晶化させたプリフォームが用いられる（例えば、特許文献１など参照）。そして、プリフォームの口部下端には、通常、外方に突出する環状のネックリングが形成されているところ、口部を熱結晶化させる際には、このネックリングも含めて熱結晶化される。

特開２００４−３０６５１１号公報

ところで、二軸延伸ブロー成形による容器の製造工程には、プリフォーム成形機で成形されたプリフォームを直接ブロー成形機に供給して容器を製造するオンライン方式と、プリフォーム成形機で成形されたプリフォームを一旦コンテナに集積して、その後ブロー成形機に供給して容器を製造するオフライン方式とが知られている。オフライン方式によれば、成形されたプリフォームを溜め置くことができ、適宜プリフォームをブロー成形機に供給することで、効率よく容器を製造することが可能になる。

しかしながら、プリフォームをコンテナに集積する際には、搬送コンベアからプリフォームを落下させてコンテナ内に集積させたり、また、コンテナからプリフォームを取り出す際には、コンテナを傾けて、コンテナ内のプリフォームを転がり落とすようにして取り出したりすることもある。そのため、プリフォームをコンテナに集積する際や、コンテナからプリフォームを取り出す際に、プリフォームどうしがぶつかり合った衝撃によって、プリフォームの口部下端に形成されたネックリングが欠落してしまうことがあった。特に、口部が熱結晶化されたプリフォームにあっては、熱結晶化によってネックリングが脆くなっているため、そのような欠落が生じ易かった。

そこで、このような問題を解消すべく本発明者らが鋭意検討を重ねたところ、ネックリングの欠落は、ネックリングと胴部とが接続する部位を起点に発生し易いことを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、熱結晶化された口部下端に形成されたネックリングの耐衝撃性を向上させることにより、かかるネックリングの欠落が抑制された合成樹脂製耐熱容器の二軸延伸ブロー成形用プリフォームの提供を目的とする。

本発明に係る合成樹脂製耐熱容器の二軸延伸ブロー成形用プリフォームは、口部、胴部、及び底部を含む有底筒状に形成され、かつ、前記口部が熱結晶化された、合成樹脂製の耐熱容器を二軸延伸ブロー成形によって製造するためのプリフォームであって、前記口部の下端に、外方に突出する環状のネックリングが形成されているとともに、前記ネックリングと前記胴部との間には、前記ネックリングの下面から前記胴部に向かって下向きに湾曲しながら前記胴部の上端に滑らかに連続する接続部が周方向に沿って形成されており、当該プリフォームの軸心を通る縦断面において、前記接続部の外周面の上端側が、曲率半径０．７〜２．０ｍｍの円弧状に形成されて、前記ネックリングの下面に滑らかに連続しているとともに、前記接続部の外周面の下端側が、前記接続部の外周面の上端側よりも曲率半径が小さい円弧状に形成されて、前記胴部の上端に滑らかに連続している構成としてある。

本発明によれば、ネックリングと胴部との間に、ネックリングの下面から胴部に向かって下向きに湾曲しながら胴部の上端に滑らかに連続する接続部を周方向に沿って形成するとともに、プリフォームの軸心を通る縦断面において、接続部の外周面の上端側を、ネックリングの下面に滑らかに連続する曲率半径０．７〜２．０ｍｍの円弧状に形成することで、ネックリングに衝撃が加わったときの接続部への応力集中が緩和され、これによって、ネックリングの欠落を抑制することができる。

本発明に係る合成樹脂製耐熱容器の二軸延伸ブロー成形用プリフォームの一実施形態の概略を示す要部切欠き断面図である。図１に示すプリフォームの要部拡大断面図である。図１に示すプリフォームを二軸延伸ブロー成形することによって製造された耐熱容器の一例を示す正面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

本発明に係る合成樹脂製耐熱容器の二軸延伸ブロー成形用プリフォームの一実施形態として、容量３５０〜６００ｍＬの角形又は丸形ボトル状の耐熱容器を二軸延伸ブロー成形によって製造するためのプリフォームを図１に示す。図１は、プリフォームの要部切欠き断面図（プリフォームの軸心を通る縦断面を部分的に示す部分断面図）であり、プリフォームの軸心を一点鎖線で示している。
また、図２は、図１に示すプリフォームの要部拡大断面図であり、図１において鎖線Ａで囲む断面を拡大して示している。
また、図３は、図１に示すプリフォームを二軸延伸ブロー成形することによって製造された耐熱容器の一例として示す、容量５００ｍＬの丸形ボトル状容器の正面図である。

図１に示すプリフォーム１は、熱可塑性樹脂を使用して射出成形、又は圧縮成形などにより、円筒状の胴部３と、胴部３の一端側に開口する口部２と、胴部３の他端側を閉塞する半球状の底部４とを含む有底筒状に形成されている。

使用する熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート，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，ポリ乳酸，ポリエチレンフラノエート又はこれらの共重合体などの熱可塑性ポリエステル，これらの樹脂あるいは他の樹脂とブレンドされたものなどが挙げられ、特に、ポリエチレンテレフタレート等のエチレンテレフタレート系熱可塑性ポリエステルが好適であるが、これらに限定されない。

口部２は、二軸延伸ブロー成形によって延伸されずに、そのまま容器口部とされる部位であり、口部２の外周面には、図示しないキャップを取り付けるためのネジ山２１が形成されている。また、口部２の下端には、周方向に沿って外方に突出する環状のネックリング２２が形成されている。

二軸延伸ブロー成形によって延伸されない口部２は、口部２を形成する合成樹脂材料を熱結晶化させて、その結晶化度を高めることによって、二軸延伸ブロー成形に先だって予め耐熱性を付与しておくことができる。口部２を熱結晶化させるにあたり、例えば、ポリエチレンテレフタレートを使用した場合には、所望の耐熱性を付与する上で、少なくとも口部２の下端に形成されたネックリング２２が、結晶化度２０〜４０％に熱結晶化されているのが好ましい。

結晶化度Ｘ［％］は、測定対象部位から試験片を切り出して、密度勾配管法により試験片の密度ρ（ｇ／ｃｍ^３）を測定し、密度法により次式から算出することができる。
Ｘ＝（ρｃ（ρ−ρa））／（ρ（ρｃ−ρa））
ρa：非晶密度（ｇ／ｃｍ^３）
ρc：結晶密度（ｇ／ｃｍ^３）
なお、ポリエチレンテレフタレートを使用した場合には、ρｃ＝１．４５５（ｇ／ｃｍ^３）、ρａ＝１．３３５（ｇ／ｃｍ^３）として、結晶化度Ｘ［％］を算出することができる。

プリフォーム１を二軸延伸ブロー成形するに際しては、口部２の直下の胴部３の上端から底部４までの部位が、図示しない公知の延伸ロッドにより軸方向（高さ方向）に延伸されつつ、高圧流体ブローにより軸方向及び周方向（幅方向）に延伸されて、延伸された部位にブロー成形型のキャビティ形状が転写されることによって所望の容器形状に成形される。

図１に示す例において、胴部３は、口部２の直下に口部２と同軸に垂下するストレート部３ａと、肉厚を増しながらわずかに縮径する縮径部３ｂとを上端側に含む円筒状に形成されているが、これに限定されない。二軸延伸ブロー成形によって延伸される胴部３や底部４の形状は、これらを延伸して所望の容器形状に成形する際の成形性などを考慮して、適宜設計することができる。

このようなプリフォーム１において、外方に突出するネックリング２２に衝撃が加わると、ネックリング２２と胴部３とが接続する部位を起点にして、ネックリング２２が欠落してしまうことがあり、特に、口部２を熱結晶化すると、熱結晶化によって脆くなったネックリング２２が欠落し易くなってしまうのは、前述した通りである。

このため、本実施形態にあっては、図２に示すように、ネックリング２２と胴部３との間に、これらを接続する部位として、ネックリング２２の下面から胴部３に向かって下向きに湾曲しながら胴部３の上端に滑らかに連続する接続部５を周方向に沿って形成している。そして、プリフォーム１の軸心を通る縦断面において、接続部５の外周面の上端側が、曲率半径０．７〜２．０ｍｍの円弧状に形成されて、ネックリング２２の下面に滑らかに連続するようにしている。
なお、プリフォーム１について規定する上下左右及び縦横の方向は、口部２を上にして、プリフォーム１の軸心を鉛直方向に沿わせた図1に示す状態で規定するものとする。

このようにすることで、接続部５の外周面の上端側が、十分に大きな曲率半径で、ネックリング２２の下面に滑らかに連続するようになり、ネックリング２２に衝撃が加わったときの接続部５への応力集中が緩和される。その結果、ネックリング２２の耐衝撃性が向上し、ネックリング２２の欠落を抑制することができる。

接続部５への応力集中が緩和されるようにするにあたり、接続部５の外周面の上端側の曲率半径が上記範囲に満たないと、その効果が十分に奏されなくなってしまう虞がある。一方、接続部５の外周面の上端側の曲率半径が大きくなるほど、接続部５は、ネックリング２２の外周側に向かって、より大きく張り出して嵩高く形成されるようになってしまう。このため、接続部５の外周面の上端側の曲率半径が上記範囲を超えてしまうと、樹脂の使用量が増えてしまうだけでなく、プリフォーム１をネックリング２２の下方でグリッパーに把持して搬送する場合や、搬送コンベアにネックリング２の下面を支持して吊り下げた状態で搬送する場合などに、これらの搬送具に接続部５が不要に干渉してしまう虞がある。

また、接続部５の外周面は、その縦断面形状が、上端側以外の部分にあっても、上端側と同一の曲率半径の円弧状に形成されるようにしてもよいが、曲率半径の異なる二以上の円弧の組み合わせからなるように形成することで、接続部５への応力集中が、より有効に緩和されるようにすることができる。

また、接続部５の外周面の縦断面形状を、曲率半径の異なる二以上の円弧の組み合わせからなるように形成する場合には、接続部５の外周面の下端側が、接続部５の外周面の上端側よりも曲率半径が小さい円弧状に形成されて、胴部３の上端に滑らかに連続するように形成するのが好ましい。接続部５の外周面の上端側に位置する円弧に対して下端側に位置する円弧の曲率半径を小さくすることにより、接続部５が嵩高く形成されてしまうのを避けつつ、接続部５の外周面の上端側の曲率半径を十分に大きくして、接続部５への応力集中が有効に緩和されるようにすることができる。

ここで、図２に示す例では、接続部５の外周面の縦断面形状を、曲率半径の異なる二つの円弧の組み合わせからなるように形成している。そして、接続部５の外周面の上端側が、曲率半径１．５ｍｍの円弧状に形成されて、ネックリング２２の下面に滑らかに連続し、接続部５の外周面の下端側が、曲率半径０．５ｍｍの円弧状に形成されて、胴部４の上端に滑らかに連続するように、接続部５を形成している。そして、接続部５の外周面の上端側に形成される円弧の中心角θ_１は３０°であり、当該円弧の長さは約０．７９ｍｍである。一方、接続部４の下端側に形成される円弧の中心角θ_２は６０°であり、当該円弧の長さは約０．５２ｍｍである。また、軸方向に沿った接続部５の高さｈは、約０．６３ｍｍ程度である。

このような態様として、接続部５が嵩高く形成されてしまうのを避けつつ、接続部５の外周面の上端側の曲率半径を十分に大きくして、接続部５への応力集中が有効に緩和されるようにするにあたっては、プリフォーム１の軸心を通る縦断面において、接続部５の外周面の下端側に形成される曲率半径の小さい円弧の長さが、接続部５の外周面の上端側に形成される曲率半径の大きい円弧の長さの５５〜８５％になるように、それぞれの中心角を適宜設定するのが好ましい。

以上、本発明について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、前述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることはいうまでもない。

例えば、接続部５の外周面の縦断面形状は、その上端側の曲率半径が、０．７〜２．０ｍｍの範囲内にあればよく、上端から下端に向かって曲率半径が徐々に減ずる形状としてもよい。具体例を挙げると、接続部５の外周面の縦断面形状を、軸方向に直交する方向に長径１．５ｍｍ、軸方向に短径０．５ｍｍの楕円の１／４弧状とすれば、接続部５の外周面の縦断面形状は、上端における曲率半径が１．５ｍｍとなって、下端に向かって曲率半径が徐々に減ずる形状となる。このようなものも本発明でいう「円弧状」に含まれるものとする。

１プリフォーム
２口部
２２ネックリング
３胴部
４底部
５接続部

Claims

口部、胴部、及び底部を含む有底筒状に形成され、かつ、前記口部が熱結晶化された、合成樹脂製の耐熱容器を二軸延伸ブロー成形によって製造するためのプリフォームであって、
前記口部の下端に、外方に突出する環状のネックリングが形成されているとともに、前記ネックリングと前記胴部との間には、前記ネックリングの下面から前記胴部に向かって下向きに湾曲しながら前記胴部の上端に滑らかに連続する接続部が周方向に沿って形成されており、
当該プリフォームの軸心を通る縦断面において、
前記接続部の外周面の上端側が、曲率半径０．７〜２．０ｍｍの円弧状に形成されて、前記ネックリングの下面に滑らかに連続しているとともに、
前記接続部の外周面の下端側が、前記接続部の外周面の上端側よりも曲率半径が小さい円弧状に形成されて、前記胴部の上端に滑らかに連続していることを特徴とする合成樹脂製耐熱容器の二軸延伸ブロー成形用プリフォーム。
ポリエチレンテレフタレートからなり、前記ネックリングが結晶化度２０〜４０％に熱結晶化されている請求項１に記載の合成樹脂製耐熱容器の二軸延伸ブロー成形用プリフォーム。