JP6804189B2 - 樹脂製容器及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、飲料を収容する樹脂製容器及び当該樹脂製容器用のプリフォームに関する。
従来、炭酸飲料のペットボトル飲料が広く販売されている。ペットボトル飲料の製造時、炭酸飲料の充填後にペットボトルがキャップで密閉されると、炭酸飲料内に溶けた炭酸ガスの圧力とペットボトル内のヘッドスペースの気体の圧力とが釣り合うことによって炭酸ガスが安定し、初期の発泡がなくなる。ペットボトル飲料の流通後、消費者がキャップを開封すると、前述の圧力の釣り合いが崩れて炭酸ガスの発泡が生じる。
開封時の炭酸ガスの発泡は、炭酸飲料の爽快感を演出することができるだけでなく、炭酸飲料の舌触りや風味を際立たせることもできるので、炭酸飲料にとっては非常に重要な要素である。特にキャップの開封時、炭酸ガスの発泡を増やすことができることが好ましい。しかしながら、これまでのところ、炭酸飲料のペットボトル飲料においてそうした発泡を増やすことは考慮されていなかった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、これまで以上に多くの発泡を生じさせることが可能な樹脂製容器及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
キャップによって密閉される収容空間を内部に形成する樹脂製の容器本体と、
容器本体の内面に形成され、粗面で形成されるテクスチャ領域と、を備える樹脂製容器が提供される。
こうした樹脂製容器では、テクスチャ領域は容器本体の底面に形成される。
本発明の別の態様によれば、
炭酸飲料と、
炭酸飲料を収容する収容空間を内部に形成する樹脂製の容器本体と、
容器本体の口部に取り付けられて、収容空間を密閉するキャップと、
容器本体の内面に形成され、粗面で形成されるテクスチャ領域と、を備える樹脂製容器飲料が提供される。
本発明のさらに別の態様によれば、
有底筒状に形成される樹脂製の本体部と、
本体部の内面に形成されて、粗面で形成されるテクスチャパターンと、を備える樹脂製容器用のプリフォームが提供される。
本発明のさらに別の態様によれば、
粗面で形成されるテクスチャパターンを本体部の内面に有する樹脂製のプリフォームを用意するステップと、
プリフォームをブロー成形によって延伸させて、粗面で形成されるテクスチャ領域を内面に有する樹脂製容器を成形するステップと、を含む樹脂製容器の製造方法が提供される。
本発明のさらに別の態様によれば、
有底筒状の本体部を有する樹脂製のプリフォームを金型のキャビティ内に配置するステップと、
粗面で形成されたテクスチャ付与パターンをその先端に有するストレッチロッドをプリフォーム内に進入させ、先端を本体部の底面に押し付けながらプリフォームを延伸させて樹脂製容器をブロー成形するステップと、を含む樹脂製容器の製造方法が提供される。
本発明のさらに別の態様によれば、
金型のキャビティ内に、粗面で形成されるテクスチャ付与パターンを有するインコアを配置するステップと、
キャビティ内に溶融した樹脂材料を注入することによって、粗面から形成されるテクスチャ領域を内面に有する樹脂製のプリフォームを成形するステップと、を含む樹脂製のプリフォームの製造方法が提供される。
本発明によれば、これまで以上に多くの発泡を生じさせることが可能な樹脂製容器及びその製造方法を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る樹脂製容器飲料の外観を概略的に示す側面図である。 図１の２−２線に沿った樹脂製容器飲料の断面図である。 本発明の一実施形態に係る樹脂製容器飲料の底部を概略的に示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る樹脂製のプリフォームの外観を概略的に示す斜視図である。 本発明の別の実施形態に係る樹脂製のプリフォームの外観を概略的に示す斜視図である。 プリフォームの射出成形に使用される金型の断面図である。 プリフォームの射出成形に使用される金型の断面図である。 プリフォームの射出成形に使用される金型の断面図である。 樹脂製容器のブロー成形に使用される金型の断面図である。 樹脂製容器のブロー成形に使用される金型の断面図である。 樹脂製容器のブロー成形に使用される金型の断面図である。 樹脂製容器のブロー成形に使用される金型の断面図である。 樹脂製容器のブロー成形に使用されるストレッチロッドの先端の斜視図である。 本発明のテクスチャ領域の形成の効果を検証した結果を示す写真である。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る樹脂製容器飲料すなわちペットボトル飲料１０の外観を概略的に示す側面図である。本実施形態では、ペットボトル飲料１０は、例えば広く市販されている５００ｍｌの内容量を有するペットボトル飲料である。ただし、本発明は、その他の内容量を有するペットボトル飲料に対しても適用可能である。
ペットボトル飲料１０は樹脂製容器１１を備える。樹脂製容器１１は、液体飲料を収容する収容空間を形成する有底円筒形状の容器本体１２を備える。容器本体１２は、透明なポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の合成樹脂材料から成形されたプリフォームから例えばストレッチブロー成形（二軸延伸ブロー成形）等によって製造される。製造方法の詳細については後述する。
ペットボトル飲料１０は、容器本体１２の上端に形成された円筒形状の口部１３に取り付けられて容器本体１２の収容空間を密閉する樹脂製のキャップ１４と、容器本体１２の外面の一部に装着される樹脂製のラベル１５と、をさらに備えている。キャップ１４は例えばポリプロピレン（ＰＰ）等の合成樹脂材料から形成され、ラベル１５は例えばポリスチレン（ＰＳ）等の合成樹脂材料から形成される。ラベル１５は熱収縮性のシュリンクラベルから形成されてもよい。
図２は、図１の２−２線に沿ったペットボトル飲料１０の断面図である。図１及び図２を併せて参照すると、容器本体１２は、口部１３から容器本体１２の高さ方向の下端に向かうにつれて径を増大させるほぼ円錐台形状の肩部１６と、肩部１６から下端に向かってほぼ円筒形状に延在する胴部１７と、胴部１７の下端を塞ぐ底部１８と、を備えている。胴部１７の一部の領域には容器本体１２の収容空間内に向かって窪む窪み１９が形成されてもよい。ラベル１５は、例えば窪み１９より上側で、容器本体１２の高さ方向に胴部１７の一部の領域にわたって胴部１７に装着される。
容器本体１２内の収容空間には液体飲料すなわち炭酸飲料２０が収容される。炭酸飲料２０は例えば公知のコールドフィルによって容器本体１２内に充填される。炭酸飲料２０の液面すなわち入味線２１は、例えば肩部１６の上端と下端との間の位置に設定される。容器本体１２内には、入味線２１より上側に所定の容積の空間すなわちヘッドスペース２２が形成される。キャップ１４が未開封の状態では、炭酸飲料２０内に溶けている炭酸ガスの圧力とヘッドスペース２２内の気体の圧力とが釣り合うことによって炭酸飲料２０では発泡の生成が抑制される。
図３は、ペットボトル飲料１０の容器本体１２の底部１８の斜視図である。図２及び図３を併せて参照すると、底部１８の内面（底面）の所定の領域にはテクスチャ領域２３が形成されている。テクスチャ領域２３は、例えば微細な凹凸によって形成された粗面から形成される。この微細な凹凸は、例えば底部１８の内面に配置された多数の微細な凸部であってもよく、例えば底部１８の内面に形成された１本以上の微細な溝であってもよく、又は、それらの組み合わせでもよい。
本実施形態では、テクスチャ領域２３は、底部１８の内面に配置された多数の微細な凸部から形成されている。テクスチャ領域２３は、例えば底部１８を下側から平面視した場合に、底部１８の総面積の例えば約１．４％〜約８０％の面積にわたって例えば円形や楕円形、多角形（例えば五角形や六角形）に広がる。本実施形態では、図３から明らかなように、テクスチャ領域２３は、底部１８の内面に、底部１８の総面積の約２０％程度の面積で円形に広がる領域から形成されている。
本発明者らの検証によれば、テクスチャ領域２３の微細な凹凸の粗さは、炭酸ガスの発泡の生成の促進の観点から、例えば０．８〜７．０の算術平均粗さ（Ｒａ）、例えば４〜２５の十点平均粗さ（Ｒｚ）、例えば１００〜５００の平均間隔（Ｒｓｍ）の範囲に設定されることが好ましい。なお、本発明者らの検証によれば、凹凸の粗さは特に、例えば１．１〜５．５の算術平均粗さ（Ｒａ）、例えば５〜１７の十点平均粗さ（Ｒｚ）、例えば１００〜４５０の平均間隔（Ｒｓｍ）の範囲に設定されると、炭酸ガスの発泡の生成をさらに促進することができた。
次に、本実施形態に係る樹脂製容器１１の第１の製造方法について以下に説明する。まず、樹脂製容器１１は、例えば図４に示すような樹脂製のプリフォーム２５から製造される。プリフォーム２５は、口部２６と、口部２６から下方に円筒形状に延在する有底筒状の本体部２７と、を備える。プリフォーム２５の口部２６のサイズは樹脂製容器１１の口部１３のサイズに相当する。透明なポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の合成樹脂材料から射出成形によって形成される。
本体部２７の下部すなわち底部は例えば半球状に形成される。この本体部２７の半球状の底部の内面には、微細な凹凸で形成された粗面で形成されるテクスチャパターン２８が形成される。テクスチャパターン２８は、図４に示すように、本体部２７の底面の半球面の一部（例えば半球面の下端を含む半球状）に形成されるか、又は、図５に示すように、本体部２７の底部の半球面から口部２６に向かって本体部２７の所定の高さまで円筒形状に広がってもよい。
テクスチャパターン２８が形成される領域の面積や外形は、このプリフォーム２５から製造される樹脂製容器１１におけるテクスチャ領域２３の面積や外形に応じて決定されればよい。後述するように、樹脂製容器１１はプリフォーム２５の二軸延伸ブロー成形によって成形されるので、テクスチャ領域２３の面積や外形はテクスチャパターン２８の面積や外形から変化（例えば増大）する。従って、テクスチャ領域２３の面積や外形は、こうしたテクスチャパターン２８の変化を考慮に入れて決定されればよい。
また、テクスチャパターン２８の微細な凹凸の形状や粗さ（サイズ）は、樹脂製容器１１のテクスチャ領域２３の微細な凹凸の形状や粗さに応じて決定されればよい。前述と同様に、この決定にはテクスチャパターン２８の面積や外形の変化が考慮される。本実施形態では、テクスチャパターン２８の凹凸の粗さは、例えば４〜１１の算術平均粗さ（Ｒａ）、例えば１５〜５０の十点平均粗さ（Ｒｚ）、例えば１００〜４００の平均間隔（Ｒｓｍ）の範囲に設定されることが好ましい。
図６は、プリフォーム２５の射出成形に使用される射出成形用の金型３０の断面図である。金型３０内にはプリフォーム２５の外面の輪郭を象ったキャビティ３１が形成される。キャビティ３１の長手方向の一端には、加熱溶融した合成樹脂材料をキャビティ３１に注入するためのゲート３２が接続され、他端は開放されている。図７に示すように、合成樹脂材料の充填に先立って、キャビティ３１の開放された他端からキャビティ３１内に円柱形状のインコア３３が挿入され、キャビティ３１は密閉される。インコア３３の外面とキャビティ３１の内面との間には所定の空隙が形成される。空隙の輪郭はプリフォーム２５の輪郭を象っている。
図７から明らかなように、インコア３３の円柱の長手方向の先端の半球面には、微細な凹凸で形成された粗面で形成されるテクスチャ付与パターン３４が形成される。テクスチャ付与パターン３４の微細な凹凸の形状や粗さ（サイズ）、及び、テクスチャ付与パターン３４が形成される領域の面積や外形は、プリフォーム２５のテクスチャパターン２８に応じて決定される。テクスチャ付与パターン３４の形成にあたって、インコア３３には、例えばインコア３３の先端に小さな金属片を高速で衝突させるピーニング加工が実施される。
図８に示すように、キャビティ３１内には溶融した合成樹脂材料３５が注入される。キャビティ３１内で合成樹脂材料３５が冷却されて硬化すると、キャビティ３１内からインコア３３が引き抜かれる。こうしてプリフォーム２５が成形される。プリフォーム２５の半球状の底面にはインコア３３のテクスチャ付与パターン３４からの転写によってテクスチャパターン２８が形成される。なお、図５に示すプリフォーム２５を形成する場合には、インコア３３の先端のテクスチャ付与パターン３４の面積や外形を変更すればよい。その後、例えば金型３０の分離によって（図示せず）、金型３０からプリフォーム２５が取り出される。
続いて、樹脂製容器１１の成形について以下に説明する。図９に示すように、まず、前述のプリフォーム２５が二軸延伸ブロー成形用の金型４０のキャビティ４１内に配置される。キャビティ４１は、樹脂製容器１１の輪郭を象った形状に形成されている。キャビティ４１内への配置に先立って、プリフォーム２５の本体部２７は例えば１００℃程度に加熱されている。プリフォーム２５の口部２６が、金型４０の開放端である口部４２に装着されることによって、プリフォーム２５が金型４０に固定される。その一方で、本体部２７はキャビティ４１内に配置される。
このとき、プリフォーム２５の本体部２７の円筒の中心軸に沿って口部２６から本体部２７内にストレッチロッド４３が挿入される。続いて、図１０に示すように、ストレッチロッド４３の先端がキャビティ４１の底面に向かって本体部２７の底面に押し付けられることによって、キャビティ４１の底面に向かって本体部２７を縦方向に機械的に延伸させる。同時に、低圧の空気を本体部２７内に流入させることによって、本体部２７の中心軸から当該中心軸に対して放射状に本体部２７を横方向に延伸させる。
続いて、図１１に示すように、ストレッチロッド４３の先端がキャビティ４１の底面に到達するまでプリフォーム２５を縦方向に延伸させるとともに、プリブローによって本体部２７の中心軸からさらに放射状に横方向に本体部２７を延伸させる。こうして縦方向の延伸と横方向の延伸とが終了した後（プリブロー完了後）、今度は、高圧の空気をプリフォーム２５内に流入させることによって（高圧ブロー）、プリフォーム２５の本体部２７をさらに縦方向及び横方向に延伸させる。
こうして図１２に示すように、本体部２７のすべての外面がキャビティ４１の内面の全面に押し付けられるまでプリフォーム２５を縦方向及び横方向に延伸させることによって高圧ブローが完了する。その後、金型４０からストレッチロッド４３が取り出される。こうしてプリフォーム２５から樹脂製容器１１が形成される。樹脂製容器１１の容器本体１２には、プリフォーム２５に形成されたテクスチャパターン２８に基づきテクスチャ領域２３が形成される。
以上のような第１の製造方法によれば、テクスチャパターン２８が予め転写されたプリフォーム２５を用いて樹脂製容器１１を二軸延伸ブロー成形することによって、テクスチャ領域２３を内面に有する樹脂製容器１１を簡単に製造することができる。また、先端にテクスチャ付与パターン３４を有するインコア３３を用いることによって、プリフォーム２５の底部の内面にテクスチャパターン２８を簡単に転写することができる。従って、従来の製造設備に大幅な変更を必要とせずに本実施形態の樹脂製容器１１を簡単に製造することができるので、製造コストの増大を確実に抑制することができる。
なお、以上のような第１の製造方法に代えて、樹脂製容器１１は以下の第２の製造方法によって製造されてもよい。この第２の製造方法では、前述のプリフォーム２５に代えて、テクスチャパターン２８を有しない従来のプリフォームが使用される。この従来のプリフォームの構造は、テクスチャパターン２８を有しない点以外はプリフォーム２５と同様である。この第２の製造方法では、樹脂製容器１１の成形時、前述のストレッチロッド４３に代えて、図１３に示すように、微細な凹凸で形成された粗面で形成されるテクスチャ付与パターン４４が先端に形成されたストレッチロッド４５が使用される。
テクスチャ付与パターン４４の粗面は、例えば前述のインコア３３のテクスチャ付与パターン３４と同様の粗さを有する。本実施形態では、ストレッチロッド４４は円柱形状に形成されており、テクスチャ付与パターン４４は、ストレットロッド４４の先端面からストレッチロッド４４の基端側に所定の範囲にわたって形成される。このテクスチャ付与パターン４４の微細な凹凸の形状やサイズ、及び、テクスチャ付与パターン４４が形成される領域の面積や外形は、樹脂製容器１１のテクスチャ領域２３に応じて決定されればよい。
この第２の製造方法では、樹脂製容器１１の成形時、前述の第１の製造方法と同様に、ストレッチロッド４５の先端が公知のプリフォームの本体部の底面に押し付けられる。ストレッチロッド４５の先端がキャビティ４１の底面に到達するまでプリフォームを機械的に縦方向に延伸させる際、ストレッチロッド４５のテクスチャ付与パターン４４の微細な凹凸が、溶融しているプリフォームの本体部の底面に転写される。その結果、前述の第１の製造方法と同様に、底面にテクスチャ領域２３を有する樹脂製容器１１が成形される。
以上のような第２の製造方法によれば、テクスチャ付与パターン４４が形成されたストレッチロッド４４を用いて樹脂製容器１１を二軸延伸ブロー成形することによって、テクスチャ領域２３を内面に有する樹脂製容器１１を簡単に製造することができる。また、先端にテクスチャ付与パターン４４を有するストレッチロッド４４を用いることによって、樹脂製容器１１の底部の内面にテクスチャ領域２３を簡単に転写することができる。従って、従来の製造設備に大幅な変更を必要とせずに本実施形態の樹脂製容器１１を簡単に製造することができるので、製造コストの増大を確実に抑制することができる。
なお、この第２の製造方法は前述の第１の製造方法と組み合わせて実施されてもよい。すなわち、樹脂製容器１１の成形にあたって、ストレッチロッド４５を用いた二軸延伸ブロー成形時に、テクスチャパターン２８を有するプリフォーム２５が使用されてもよい。こうして予めテクスチャパターン２８の凹凸を有するプリフォーム２５の底面にさらにストレッチロッド４５のテクスチャ付与パターン４４の凹凸を転写することによって、テクスチャ領域２３を有する樹脂製容器１１を成形することができる。
以上のように製造されたペットボトル飲料１０では、製造時にキャップ１４で密閉されると、容器本体１２内では炭酸飲料２０とヘッドスペース２２との間で圧力の均衡が確立され、炭酸飲料２０内で炭酸ガスが安定する。消費者によってキャップ１４が開封されると、その圧力の均衡が崩れ、炭酸飲料２０内で炭酸ガスが発泡する。このとき、テクスチャ領域２３に接触することによって炭酸ガスではこれまで以上に多くの発泡が生成される。その結果、炭酸飲料２０の爽快感をさらに演出することができるとともに、炭酸飲料２０の舌触りや風味をこれまで以上に際立たせることができる。
本発明者らは、本実施形態のペットボトル飲料１０のテクスチャ領域２３の効果について検証した。検証にあたって、本実施形態に係る樹脂製容器１１のサンプル１〜３と、比較例に係る樹脂製容器の比較例１と、を用意した。サンプル１の容器本体１２は第１の製造方法によって製造した。サンプル２の容器本体１２は第２の製造方法によって製造した。サンプル３の容器本体１２は第１及び第２の製造方法を組み合わせて製造した。比較例１の容器本体は従来の製造方法によって製造した。すなわち、比較例１の容器本体にはテクスチャ領域を形成しなかった。
この検証では、サンプル１〜３において、テクスチャ領域２３の凹凸の粗さを同一に設定した。また、サンプル１〜３及び比較例１には、容器本体において胴部の上半分を切り取ることによって、容器本体の底部を含む下半分のみから形成された容器本体を使用した。これらの容器本体に、例えば２℃に冷やした透明な炭酸飲料（例えばスプライト（登録商標））を所定の量だけ静かに注いだ直後の炭酸ガスの発泡の程度を目視で観察した。
図１４は、検証結果を示す写真である。この写真は、スプライトを注いだ直後の容器本体を上から撮影した写真である。図１４の検証結果から明らかなように、比較例１では炭酸ガスはほとんど発泡しなかった。その一方で、比較例１に比べると、サンプル１〜３では明らかに発泡が増大していることを観察することができた。特に、第２の製造方法によるサンプル２よりも、第１の製造方法によるサンプル１でより発泡が増大した。また、サンプル１及び２よりも、第１及び第２の製造方法の組み合わせによるサンプル３でさらに微細な発泡が増大することを観察することができた。
以上のような検証結果によれば、本発明に従って容器本体１２の底面にテクスチャ領域２３を形成することによって、炭酸ガスの発泡を確実に増大させることができることが分かった。また、第１及び第２の製造方法を組み合わせて製造した容器本体１２では、プリフォーム２５のテクスチャパターン２８の凹凸に、ストレッチロッド４５のテクスチャ付与パターン４４からの転写による凹凸が組み合わせられることによって、発泡の増大がさらに顕著になることが分かった。
以上のようなペットボトル飲料１０では、テクスチャ領域２３は容器本体１２の底部１８の内面に形成されたが、テクスチャ領域２３は例えば容器本体１２の底部１８以外の内面に形成されてもよい。その場合、テクスチャ領域２３の形成を所望する領域に対応する例えばインコア３３の円柱の外周面にテクスチャ付与パターン３４が形成されればよい。一例として、テクスチャ領域２３は、例えば容器本体２１の胴部１７のラベル１５に対応する領域で容器本体２１の内面に形成されてもよい。こうした構成によっても前述と同様の作用効果を実現することができる。
１０ 樹脂製容器飲料
１１ 樹脂製容器
１２ 容器本体
１３ 口部
１４ キャップ
２０ 炭酸飲料
２３ テクスチャ領域
２５ プリフォーム
２７ 本体部
２８ テクスチャパターン
３０ 金型
３１ キャビティ
３３ インコア
３４ テクスチャ付与パターン
４０ 金型
４１ キャビティ
４４ テクスチャ付与パターン
４５ ストレッチロッド

Claims (8)

  1. キャップによって密閉される収容空間を内部に形成する樹脂製の容器本体と、
    前記容器本体の内面に形成され、０．８〜７．０の算術平均粗さ（Ｒａ）、４〜２５の十点平均粗さ（Ｒｚ）及び１００〜５００の平均間隔（Ｒｓｍ）を有する微細な凹凸を備える粗面で形成されるテクスチャ領域と、を備える樹脂製容器。
  2. 前記テクスチャ領域は前記容器本体の底面に形成される、請求項１に記載の樹脂製容器。
  3. 前記微細な凹凸は、前記容器本体の内面に形成された複数の微細な凸部を備える、請求項１に記載の樹脂製容器。
  4. 前記微細な凹凸は、前記容器本体の内面に形成された１本以上の微細な溝を備える、請求項３に記載の樹脂製容器。
  5. 前記粗面は、５〜１７の十点平均粗さ（Ｒｚ）を有する、請求項１に記載の樹脂製容器。
  6. 前記粗面は、１００〜４５０の平均間隔（Ｒｓｍ）を有する微細な凹凸を備える、請求項１に記載の樹脂製容器。
  7. 前記粗面は、１．１〜５．５の算術平均粗さ（Ｒａ）を有する微細な凹凸を備える、請求項１に記載の樹脂製容器。
  8. 前記樹脂製容器は炭酸飲料をさらに備える、請求項１に記載の樹脂製容器。
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