JP7172035B2

JP7172035B2 - 合成樹脂製容器

Info

Publication number: JP7172035B2
Application number: JP2017250497A
Authority: JP
Inventors: 秀彦勝田; 大樹安川
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2022-11-16
Anticipated expiration: 2037-12-27
Also published as: JP2019116289A

Description

本発明は、軸荷重強度を向上させた合成樹脂製容器に関する。

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有底筒状のプリフォームを形成し、次いで、このプリフォームを二軸延伸ブロー成形などによってボトル状に成形してなる合成樹脂製容器が、各種飲料品を内容液とする飲料用容器として広い分野で一般的に利用されている。

この種の合成樹脂製容器にあっては、従前より、その軽量化や、使用樹脂量の削減による低コスト化のために、可能な限り容器を薄肉に成形する試みがなされているものの、単に容器を薄肉にしただけでは、薄肉にした分だけ容器の剛性が損なわれてしまう。そうすると、例えば、容器に内容液を充填密封して出荷した後、その搬送や、保管の際に積み重ねられることが多々あり、そのときに軸方向に荷重が加わると、その荷重に耐えきれずに容器が座屈変形してしまい、商品価値を著しく損ねてしまうという問題がある。

このような問題を解決するために、例えば、特許文献１では、いわゆる、角形ボトルにおいて、容器胴部に環状溝を設けるとともに、当該環状溝の溝壁をアーチ状に形成して、軸方向に加わる荷重を分散させるようにすることによって、座屈強度を高めようとしている。

特開２００４－２６１６５号公報

しかしながら、特許文献１の実施例に示されているように、いくら座屈強度を高めたとしても、軸方向に加わる荷重によって、容器が押し縮められるように変位してしまうのは避けられず、容器に内容液が充填密封された状態で、容器が押し縮められるように変位すると、容器胴部が内側から押されるようにして膨らんでしまう。

そこで、本発明者らは、この点に着目して、近年、益々厳しくなってきている容器の軽量化、薄肉化の要求に応えるべく鋭意検討を重ねたところ、容器に内容液が充填密封された状態で、軸方向に加わる荷重によって容器が押し縮められるように変位するのを許容し、その際に容器胴部が膨らんでしまうのを抑制することで、容器内の圧力を高めて、軸方向の圧縮強度（軸荷重強度）を向上させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、容器の軽量化、薄肉化の要求の下、軸荷重強度を向上させた合成樹脂製容器を提供することを目的とする。

本発明に係る合成樹脂製容器は、口部、肩部、胴部、及び底部を備え、前記胴部が角筒状に形成された部位を含む合成樹脂製容器であって、前記胴部が、容器内の圧力変化を調整するための内圧調整パネルを有するとともに、周方向に沿って形成された一以上の凹溝部を有し、前記胴部の角筒状に形成された部位の横断面形状が、基本形状とする多角形状の角部が面取りされた頂部を有する形状とされ、前記凹溝部が形成された部位の横断面形状が、前記胴部の角筒状に形成された部位の横断面形状の面取りされた前記頂部と同数の頂部を有し、前記凹溝部が形成された部位の横断面形状と、前記凹溝部に隣接する前記胴部の角筒状に形成された部位の横断面形状とを同一平面上で重ねたときに、前記凹溝部が形成された部位の横断面形状の各頂部が、前記凹溝部に隣接する前記胴部の角筒状に形成された部位の横断面形状の各辺に内接する位置関係にあり、前記凹溝部が形成された部位の横断面形状の前記頂部が、前記胴部の側面と面一な部位を含むように、前記凹溝部が形成されている構成としてある。

本発明によれば、容器に内容液が充填密封された状態で、軸方向に加わる荷重によって容器が押し縮められるように変位するのを許容し、その際に容器胴部が膨らんでしまうのを抑制することで、容器内の圧力を高めて、軸荷重強度を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る合成樹脂製容器の概略を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る合成樹脂製容器の概略を示す正面図である。図２のＡ－Ａ端面図である。図２のＢ－Ｂ端面図である。図２のＡ－Ａ端面図と図２のＢ－Ｂ端面図とを同一平面上で重ねた説明図である。本発明の実施形態に係る合成樹脂製容器の変形例について、その横断面形状を図５に対応させて示す説明図である。本発明の実施形態に係る合成樹脂製容器の他の変形例について、その横断面形状を図５に対応させて示す説明図である。実施例の圧縮試験における変位－荷重曲線である。比較例１について、その横断面形状を図５に対応させて示す説明図である。

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容器の一実施形態として、その斜視図を図１に示し、その正面図を図２に示す。
また、図２のＡ－Ａ線を含む水平面によって容器１を切り取った断面にあらわれる端面を図３に示し、図２のＢ－Ｂ線を含む水平面によって容器１を切り取った断面にあらわれる端面を図４に示す。
なお、これらの端面図では、容器１の肉厚を省略している。

容器１は、口部２、肩部３、胴部４、及び底部５を備えており、本発明の一実施形態として図示する容器１は、胴部４が角筒状に形成された、一般に、角形ボトルと称される容器形状を有している。
このような容器１は、熱可塑性樹脂を使用して射出成形や圧縮成形などにより有底筒状のプリフォームを成形し、このプリフォームを二軸延伸ブロー成形などにより所定の容器形状に成形することによって製造される。

容器１を製造するにあたり、使用する熱可塑性樹脂としては、ブロー成形が可能な任意の樹脂を使用することができる。具体的には、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，非晶ポリアリレート，ポリ乳酸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好適である。特に、ポリエチレンテレフタレートなどのエチレンテレフタレート系熱可塑性ポリエステルが、好適に使用される。また、ポリカーボネート，アクリロニトリル樹脂，ポリプロピレン，プロピレン－エチレン共重合体，ポリエチレンなども使用することができる。

口部２は、内容液の注入出口となる円筒状の部位である。かかる口部２の開口端側の側面には、図示しない蓋体を螺着によって取り付けるためのねじ山が設けられているが、螺着に限らず、打栓などによって蓋体を取り付けるようにしてもよい。
肩部３は、口部２の下端に連接し、胴部４に向かって拡径して口部２と胴部４との間をつなぐ部位であり、図示する例において、肩部３は、概ね角錐台状に形成されている。
胴部４は、容器１の高さ方向の大半を占める部位であり、上端が肩部３に連接し、下端が底部５に連接している。

ここで、高さ方向とは、口部２を上にして容器１を水平面に正立させたときに、水平面に直交する方向をいうものとし、この状態で容器１の上下左右及び縦横の方向を規定するものとする。

本実施形態において、胴部４は、その横断面形状（高さ方向に直交する断面の形状）が正方形状を基本形状として、角部がＣ面取り状に面取りされた角筒状に形成されており、面取りされた面を含めると八角形状の横断面形状とされている。
なお、胴部４の角部を面取りする際の面取り幅は、角部を面取りした後に残る胴部４の側面の横幅以下とし、面取りされた面との境界には、図示するような微小のＲをつけてもよい。

また、胴部４は、内容液を充填密封する際の容器内の圧力変化を調整するための内圧調整パネル４Ｐを有している。内圧調整パネル４Ｐの具体的な形態は、所望の機能が発揮されれば特に限定されない。

さらに、胴部４は、その周方向に沿って形成された凹溝部４０を有している。
図示する例では、二つの凹溝部４０が、胴部４の高さ方向中央と底部５側とに形成されており、それぞれの凹溝部４０が形成された部位の横断面形状（図４参照）が、胴部４の角筒状に形成された部位の横断面形状（図３参照）に相似するように形成される。そして、図５に示すように、凹溝部４０が形成された部位の横断面形状と、胴部４の角筒状に形成された部位の横断面形状とを同一平面で重ねたときに、いずれの凹溝部４０も、凹溝部４０が形成された部位の横断面形状の各頂部４０Ａが、胴部４の角筒状に形成された部位の横断面形状の各辺に内接する位置関係にあるように形成されている。

本実施形態では、胴部４の角筒状に形成された部位の横断面形状が、正方形状を基本形状として、その各頂部４ＡがＣ面取り状に面取りされた形状とされていることから、凹溝部４０が形成された部位も、正方形状を基本形状として、その各頂部４０ＡがＣ面取り状に面取りされた横断面形状となるように形成されている。そして、凹溝部４０が形成された部位の横断面形状の面取りされた頂部４０Ａが、胴部４の側面の横幅方向中央部に位置するとともに、胴部４の側面と面一な部位を含んでいる。

このような本実施形態によれば、容器１に内容液が充填密封された状態で軸方向に押し縮められるように変位する際に、胴部４が膨らむように変形してしまうのを有効に抑制することができるが、その理由は次の通りである。

すなわち、容器１に内容液が充填密封された状態で軸方向に押し縮められるように変位すると、容器１の内容積の減少に伴って容器内の圧力が高まり、それを吸収するように、胴部４の角筒状に形成された部位では、胴部４の側面に、容器外方に膨らむように変形させようとする力が作用する。一方、凹溝部４０が形成された部位では、その横断面形状の各頂部４０Ａに相当する部位には、容器内方に引き込むように変形させる力が作用する。
そして、図５に、それぞれの力の向きを矢印で示すように、これらの力が相殺され、胴部４の変形が抑制される。

このように、本実施形態にあっては、凹溝部４０が形成された部位の横断面形状が、胴部４の角筒状に形成された部位の横断面形状に相似し、かつ、凹溝部４０が形成された部位の横断面形状の各頂部４０Ａが、胴部４の角筒状に形成された部位の横断面形状の各辺に内接する位置関係にあるように、凹溝部４０を形成することによって、凹溝部４０が形成された部位に作用する力によって、胴部４の角筒状に形成された部位に作用する力が相殺されるようにすることができる。

その結果、容器に内容液が充填密封された状態で、容器が押し縮められるように変位しても、その際に胴部４が膨らんでしまうのを抑制することができ、これによって、容器内の圧力を高めて、軸荷重強度を向上させることができることが可能になる。

ここで、本発明でいう「相似」とは、数学における狭義の「相似」のみを意味するものではない。凹溝部４０が形成された部位の横断面形状の各頂部４０Ａが、胴部４の角筒状に形成された部位の横断面形状の各辺に内接する位置関係にあることで、胴部４の角筒状に形成された部位に作用する力を相殺できれば、凹溝部４０が形成された部位の横断面形状と、胴部４の角筒状に形成された部位の横断面形状とは、それぞれの基本形状が、同数の辺、同数の頂部を有する同様の多角形状と認識できる程度に類似していればよい。

例えば、図６に示すように、凹溝部４０が形成された部位の横断面形状が、胴部４の角筒状に形成された部位の横断面形状と同様に正方形状を基本形状として、その各頂部４０ＡをＣ面取り状に面取りして、面取りされた頂部４０Ａが、胴部４の側面の横幅方向中央部に位置するとともに、胴部４の側面と面一な部位を含むように設計した上で、凹溝部４０が形成された部位の横断面形状の各辺が、容器外方に凸となる円弧状となるように設計を適宜修正して、凹溝部４０を形成してもよい。

なお、図６は、本実施形態の変形例について、図５に対応させて、容器１の胴部４の角筒状に形成された部位の横断面形状と、凹溝部４０が形成された部位の横断面形状とを重ねて示す説明図である。

また、図７に示すように、凹溝部４０が形成された部位の横断面形状の頂部４０Ａは、Ｃ面取り状に面取りするのに代えて、Ｒ面取り状に面取りしてもよい。
すなわち、胴部４の角筒状に形成された部位の横断面形状を、正方形状を基本形状として、その各頂部４ＡをＣ面取り状に面取りした形状とし、これに対して、凹溝部４０が形成された部位については、正方形状を基本形状として、その各頂部４０ＡがＲ面取り状に面取りされた横断面形状となるように形成してもよい。この場合、特に図示しないが、図６に示す変形例のように、凹溝部４０が形成された部位の横断面形状の各辺が、容器外方に凸となる円弧状となるようにしてもよい。

なお、図７は、本実施形態の他の変形例について、図５に対応させて、容器１の胴部４の角筒状に形成された部位の横断面形状と、凹溝部４０が形成された部位の横断面形状とを重ねて示す説明図である。

また、胴部４の側面を容器外方に膨らむように変形させようとする力を相殺して、胴部４の側面の膨らみを抑制する上で、凹溝部４０の頂部が胴部４の側面の横幅方向中央部に位置するように、凹溝部４０を形成するのが好ましいが、これに限定されない。

また、図示する例では、胴部４の高さ方向中央と底部５側とに、二つの凹溝部４０を形成しているが、これに限定されない。胴部４が膨らむように変形してしまうのを抑制できれば、胴部４には、一以上の凹溝部４０が形成されていればよく、容器１の容量や大きさなどに応じて適宜変更することができる。

以下、具体的な実施例を挙げて、本発明をより詳細に説明する。

［実施例１］
ポリエチレンテレフタレートを使用して作成された重量約２０ｇのプリフォームを用いて、図１及び図２に示す容器１を得た（胴部４の角筒状に形成された部位の横断面形状と、凹溝部４０が形成された部位の横断面形状については、図３、図４、及び図５参照）。得られた容器１の寸法は、高さＨが約２００ｍｍ、横幅Ｗが約６０ｍｍ、対角幅Ｄが７０ｍｍであった。プリフォームの重量から算出した容器１の平均肉厚は約０．２ｍｍであった。
得られた容器１に、約２０℃の水を内容液として、これを大気圧下で約５００ｍＬ充填し、口部２に図示しない蓋体を取り付けて密封した。容器１内に残されたヘッドスペースの容積を常温（約２０℃）で測定したところ、約２０ｍＬであった。
次いで、正立している容器１に対して、軸方向上方から圧縮スピード５０ｍｍ／分で荷重を加えて圧縮試験を行った。得られた変位－荷重曲線を図８に示す。

［実施例２］
胴部４の角筒状に形成された部位の横断面形状と、凹溝部４０が形成された部位の横断面形状とを、図６に示すような横断面形状とした以外は、実施例１と同様にして、得られた容器について圧縮試験を行った。得られた変位－荷重曲線を図８に示す。

［比較例１］
胴部４ｃの角筒状に形成された部位の横断面形状と、凹溝部４０ｃが形成された部位の横断面形状とを、図９に示すような横断面形状とした以外は、実施例１と同様にして、得られた容器について圧縮試験を行った。得られた変位－荷重曲線を図８に示す。
なお、図９は、比較例１について、図５に対応させて、胴部４ｃの角筒状に形成された部位の横断面形状と、凹溝部４０ｃが形成された部位の横断面形状とを重ねて示す説明図である。図９に示すように、比較例１では、凹溝部４０ｃが形成された部位の横断面形状が、胴部４ｃの角筒状に形成された部位の横断面形状に相似するが、凹溝部４０ｃが形成された部位の横断面形状の各頂部４０ｃＡが、胴部４ｃの角筒状に形成された部位の横断面形状の各頂部４ｃＡと同じ対角位置にあるように、凹溝部４０ｃを形成した。

図８に示す変位－荷重曲線からも解るように、比較例１よりも、実施例１，２の方が、同じ荷重に対する変位が少なく、軸荷重強度が向上している。
また、１０ｍｍ変位時の容器内の圧力を測定したところ、充填密封時の圧力（大気圧）に比べて、実施例１が４６ｍｍＨｇ、実施例２が５３ｍｍＨｇ、比較例１が３２ｍｍＨｇ上昇しており、変位時の容器内の圧力が高くなるにつれて、軸荷重強度が向上していることが確認できた。

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。

１容器
２口部
３肩部
４胴部
４Ａ胴部の角筒状に形成された部位の横断面形状の頂部
４Ｐ内圧調整パネル
４０凹溝部
４０Ａ凹溝部が形成された部位の横断面形状の頂部
５底部

Claims

口部、肩部、胴部、及び底部を備え、前記胴部が角筒状に形成された部位を含む合成樹脂製容器であって、
前記胴部が、容器内の圧力変化を調整するための内圧調整パネルを有するとともに、周方向に沿って形成された一以上の凹溝部を有し、
前記胴部の角筒状に形成された部位の横断面形状が、基本形状とする多角形状の角部が面取りされた頂部を有する形状とされ、
前記凹溝部が形成された部位の横断面形状が、前記胴部の角筒状に形成された部位の横断面形状の面取りされた前記頂部と同数の頂部を有し、
前記凹溝部が形成された部位の横断面形状と、前記凹溝部に隣接する前記胴部の角筒状に形成された部位の横断面形状とを同一平面上で重ねたときに、前記凹溝部が形成された部位の横断面形状の各頂部が、前記凹溝部に隣接する前記胴部の角筒状に形成された部位の横断面形状の各辺に内接する位置関係にあり、
前記凹溝部が形成された部位の横断面形状の前記頂部が、前記胴部の側面と面一な部位を含むように、
前記凹溝部が形成されていることを特徴とする合成樹脂製容器。
前記凹溝部が形成された部位の横断面形状の前記頂部が、前記胴部の側面の横幅方向中央部に位置する請求項１に記載の合成樹脂製容器。
前記凹溝部が形成された部位の横断面形状の前記頂部の間に位置する部位が、直線状又は容器外方に凸となる円弧状となるように、前記凹溝部が形成されている請求項１又は２に記載の合成樹脂製容器。