JP7173886B2 - 薄肉容器 - Google Patents

Description

本発明は、ボトル状をなす合成樹脂製の薄肉容器に関するものである。

例えばマヨネーズやケチャップなどの粘稠性を有する内容物を収容するにあたって好適な容器として、口部、胴部、及び底部を備えてボトル状をなし、胴部を押圧することによって口部から内容物を吐出する合成樹脂製の薄肉容器が知られている。

この種の容器には、例えば商品名や内容物の種類などを表示したり装飾性を高めたりすることを目的として、特許文献１に示されるように容器の表面にラベルを設けることがある。またラベルに替えて、容器を形成する成形金型に彫刻を施すことによって、容器の表面に凹凸状の部位を形成して所定の表示が視認できるようにすることもある。

特許第２８８７０１６号公報

ところで、このような凹凸状の部位を薄肉容器に設ける場合は、内容物を充填した状態で容器を落下させてしまうと、凹凸状の部位の根元を起点として割れが発生することがある。近年は例えば省資源化の要請から薄肉容器の肉厚を一層薄くすることが求められているが、肉厚が薄くなるほど割れ易くなる傾向が認められた。一方、割れの発生を抑制するには、例えば凹凸状の部位と周囲との高さの差を小さくすることが考えられるが、高さの差が小さくなるにつれて視認性が悪化することになる。このため、このような凹凸状の部位を設けるにあたっては、割れの発生の抑制と視認性の維持を両立させるべく、容器の肉厚や凹凸状の部位の高さなどを種々変更した試作品を準備し、最適な結果が得られるまで試行錯誤を重ねて検討を行わなければならない状況にあった。

本発明は、このような問題点を解決することを課題とするものであり、特に、胴部に凸状となる部位を設けるにあたって、落下による割れの発生を抑制することが可能であって視認性も維持される薄肉容器を提供することを目的とする。

本発明は、口部、胴部、及び底部を備えてボトル状をなし、該胴部を押圧して該口部から内容物を吐出する合成樹脂製の薄肉容器であって、
前記胴部は、周壁と、該周壁よりも外側に突出するとともに湾曲した根元部を介して該周壁に連結する凸状壁とを備えるとともに、下記式（１）～（３）を満たすものである薄肉容器。
０．２≦ｈ≦０．３・・・（１）
０．８≦Ｒ≦１．６・・・（２）
０．１≦ｔ≦０．５・・・（３）
ここで、前記周壁を起点とした前記凸状壁の高さをｈ（単位：ｍｍ）とし、前記根元部における外面側の半径をＲ（単位：ｍｍ）とし、前記周壁の厚みをｔ（単位：ｍｍ）とする。

前記胴部は、更に下記式（４）を満たすことが好ましい。
ｈ×０．５≦ｔ≦ｈ×１．５・・・（４）

発明者が検討を重ねたところ、薄肉容器の胴部が、周壁と、この周壁よりも外側に突出するとともに湾曲した根元部を介して周壁に連結する凸状壁とを備える場合、周壁を起点とした凸状壁の高さ、根元部における外面側の半径、及び周壁の厚みの関係が上記式（１）～（３）を満たす場合は、落下による割れの発生を抑制することが可能であって視認性も維持されることが見出された。従って上記の式に適合するように開発を進めることによって、落下による割れが生じにくく視認性も維持される薄肉容器を効率よく得ることができる。

本発明に従う薄肉容器の一実施形態を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）に示すＡ－Ａに沿う断面図である。 （ａ）は図１（ａ）に示すＢ部の部分拡大図であり、（ｂ）は図１（ｃ）に示すＣ部の部分拡大図である。 凸状壁の高さｈと根元部の半径Ｒを変更した３つのモデルに対して構造解析を行った際の内圧と最大主応力との関係を示したグラフである。 凸状壁の高さｈと根元部の半径Ｒを更に変更したモデルに対して構造解析を行った際、塑性変形が始まったと考えられる時点での内圧の値（単位はｋＰａ）を示した表である。

以下、図面を参照しながら本発明に従う薄肉容器の一実施形態について説明する。図１に示すように本実施形態の薄肉容器１は、合成樹脂によって薄肉のボトル状に形作られるものであって、口部２と、胴部３と、底部４とを備えている。

薄肉容器１を形成するための合成樹脂としては、例えば低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）が挙げられる。薄肉容器１の構造は、単一の素材のみ（例えば低密度ポリエチレンのみ）を使用して単層構造としてもよいし、複数の素材を重ね合わせて（例えば低密度ポリエチレンの層とエチレン－ビニルアルコール共重合樹脂（ＥＶＯＨ）の層を重ね合わせて）積層構造としてもよい。薄肉容器１を形成する工法の一つとしては、押出ブロー成形があるが、有底筒状に形作られたプリフォームをブロー成形するなどの他の工法を採用してもよい。

口部２は、円筒状に形作られるものであって、その先端には、内容物を吐出させる吐出口２ａが設けられている。口部２の外周面には、不図示のキャップを装着するための雄ねじ部２ｂが設けられている。なお、キャップを装着するための構造としては、例えばアンダーカットによるものなど、他の構造を利用してもよい。

胴部３は、口部２の下端部に連結するものであって、筒状に形成される周壁３ａを備えている。本実施形態の周壁３ａは、互いに対向する正面部３ｂ及び背面部３ｃと一対の側面部３ｄとを備えていて、正面部３ｂと背面部３ｃとの間隔は、一対の側面部３ｄの間隔よりも狭くなっており、横断面形状は扁平状となっている。また周壁３ａの正面視及び側面視における形状は、上方から下方に向って次第に幅広になる一方、底部４に近づくにつれて幅狭になるように形作られている。なお、胴部３は可撓性を有するものであって、手などで内側に向けて押圧することによって、収容した内容物を吐出口２ａから吐出させることができる。

底部４は、胴部３の下端部に連結して胴部３を閉鎖している。また底部４の中央部には、薄肉容器１を押出ブロー成形する際に形成される下部のつなぎ目（ピンチオフ）が収まる凹部４ａが設けられている。

また胴部３の正面部３ｂには、周壁３ａよりも外側に突出する凸状壁３ｅが設けられている（図２参照）。本実施形態の凸状壁３ｅは、長さに対して幅が狭く帯状に形成されるものであり、図１（ａ）に示すように正面視において円状に延在している。図２に示すように凸状壁３ｅは、湾曲した根元部３ｆを介して周壁３ａに連結している。ここで、周壁３ａを起点とした凸状壁３ｅの高さをｈ、根元部３ｆにおける外面側の半径をＲ、周壁３ａの厚みをｔ、凸状壁３ｅの幅をＷと規定する。なお根元部３ｆと凸状壁３ｅの厚みも、周壁３ａの厚みと略同一である。また凸状壁３ｅの幅Ｗは、例えば０．５ｍｍ～２．０ｍｍとする。

このような構成になる薄肉容器１に内容物を収容して所定の高さで落下させると、凸状壁３ｅの高さｈ、根元部３ｆの半径Ｒ、及び周壁３ａの厚みｔの大きさによっては、根元部３ｆの周辺に割れが発生することがあった。この点について発明者が検討したところ、落下による薄肉容器１の割れは、落下によって薄肉容器１の内圧が上昇して根元部３ｆの周辺が引っ張られ、これによって根元部３ｆの周辺が塑性変形することが一つの要因であることが見出された。そして更に検討を重ねた結果、実際に薄肉容器１を落下させて割れが発生する場合には、割れた薄肉容器１における上記高さｈ、半径Ｒ、厚みｔの値と同一の値で設定したモデルを使って構造解析を行うと、薄肉容器１に塑性変形が発生する際の内圧が所定の値よりも低くなることが認められた。

この点につき図３を参照しながら説明する。図３は、内容量が５００ｇであってポリプロピレン（ＰＰ）による単層構造の薄肉容器１に関し、周壁３ａの厚みｔが０．２ｍｍ、凸状壁３ｅの幅Ｗが０．７ｍｍであって凸状壁３ｅの高さｈと根元部３ｆの半径Ｒを変更した３つのモデル（モデル１～３）に対して構造解析を行った際の内圧と最大主応力との関係を示したグラフである。ここで最大主応力は、図２に示した位置Ｄ（実際に薄肉容器１を落下させて割れが発生しやすかった位置）での値である。モデル１～３とも、内圧が上昇するにつれて最大主応力も上昇していくが、内圧が所定の値を超えると最大主応力の上昇割合は低くなっていて、この変化点において位置Ｄでは弾性変形から塑性変形に変化すると考えられる。そしてこの変化点における内圧に着目したところ、変化点の内圧が５４ｋＰａよりも低いモデルにおいては実際に薄肉容器１を落下させた際にも割れが発生しやすく、変化点の内圧が５４ｋＰａ以上のモデルにおいては割れが発生しにくいことが認められた。

ここで図４は、周壁３ａの厚みｔは０．２ｍｍのままで凸状壁３ｅの高さｈと根元部３ｆの半径Ｒを更に変更したモデルに対して構造解析を行った際の上記変化点における内圧の値（単位はｋＰａ）を示している。そして、図４において内圧が５４ｋＰａよりも低くなる条件（凸状壁３ｅの高さｈは０．２５ｍｍで根元部３ｆの半径Ｒは０．４ｍｍ（上記モデル３）になる場合と、凸状壁３ｅの高さｈは０．３０ｍｍで根元部３ｆの半径Ｒは０．４ｍｍになる場合）について実際に薄肉容器１を作成して落下させたところ、何れの薄肉容器１においても根元部３ｆで割れの発生が認められた。一方、図４において内圧が５４ｋＰａ以上になる場合において、凸状壁３ｅの高さｈは０．２５ｍｍで根元部３ｆの半径Ｒは０．８ｍｍになる場合（モデル２）と、凸状壁３ｅの高さｈは０．３０ｍｍで根元部３ｆの半径Ｒは０．８ｍｍになる場合（モデル１）について実際に薄肉容器１を作成して落下させたところ、何れの薄肉容器１においても割れの発生は認められなかった。なお、落下試験に使用した薄肉容器１は、内容量が５００ｇであってポリプロピレン（ＰＰ）による単層構造のものであり、内容物として水を収容するとともに５℃の恒温槽で保管しておいたものである。また、薄肉容器１を落下させる際の高さは１．５ｍであって、落下時の姿勢は正立状態とする。そして、薄肉容器１を落下させる毎に割れの確認を行い、これを１つの薄肉容器１に対して合計５回行った。

ところで、凸状壁３ｅの高さｈが小さくなるにつれて、また根元部３ｆの半径Ｒが大きくなるにつれて、凸状壁３ｅの視認性は次第に悪くなっていく。一方、凸状壁３ｅの高さｈを大きくしていくと視認性は良くなるが、賦形性の点で難がある。このため、視認性や賦形性についても考慮しつつ、周壁３ａの厚みｔを変更しながら更に検討を重ねたところ、凸状壁３ｅの高さｈ、根元部３ｆの半径Ｒ、及び周壁３ａの厚みｔの値（単位は何れもｍｍ）が下記式（１）～（３）を満たす場合は、落下による割れが生じにくく視認性も維持され、また賦形性の点でも良好であることが見出された。
０．１≦ｈ≦０．３・・・（１）
０．８≦Ｒ＜ｈ×１０・・・（２）
０．１≦ｔ≦０．５・・・（３）

なお、一般に容器を開封した後は、収容した内容物の品質を維持するべく、温度を下げた環境で容器を保管する必要があるが、冷えた状態で容器を落下させると常温の状態で落下させた場合と比較して割れが生じやすい傾向がある。一方、上記（１）～（３）を満たす薄肉容器１においては、上述した落下試験のように低温下での落下でも割れの発生は認められなかった。

また周壁３ａの厚みｔが下記式（４）を満たす場合は、視認性と賦形性が特に良好であるとともに落下による割れが生じ難く、また薄肉容器１の重量を抑えることができる点で利点がある。
ｈ×０．５≦ｔ≦ｈ×１．５・・・（４）

以上、本発明について具体的な実施形態を示しながら説明したが、本発明に従う薄肉容器は上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に従う範疇で種々の変更を加えて具現化したものも含まれる。

１：薄肉容器
２：口部
２ａ：吐出口
２ｂ：雄ねじ部
３：胴部
３ａ：周壁
３ｂ：正面部
３ｃ：背面部
３ｄ：側面部
３ｅ：凸状壁
３ｆ：根元部
４：底部
４ａ：凹部
ｈ：周壁を起点とした凸状壁の高さ
ｔ：周壁の厚み
Ｒ：根元部における外面側の半径

Claims (2)

1. 口部、胴部、及び底部を備えてボトル状をなし、該胴部を押圧して該口部から内容物を吐出する合成樹脂製の薄肉容器であって、
   前記胴部は、周壁と、該周壁よりも外側に突出するとともに湾曲した根元部を介して該周壁に連結する凸状壁とを備えるとともに、下記式（１）～（３）を満たすものである薄肉容器。
   ０．２≦ｈ≦０．３・・・（１）
   ０．８≦Ｒ≦１．６・・・（２）
   ０．１≦ｔ≦０．５・・・（３）
   ここで、前記周壁を起点とした前記凸状壁の高さをｈ（単位：ｍｍ）とし、前記根元部における外面側の半径をＲ（単位：ｍｍ）とし、前記周壁の厚みをｔ（単位：ｍｍ）とする。
2. 前記胴部は、更に下記式（４）を満たす請求項１に記載の薄肉容器。
   ｈ×０．５≦ｔ≦ｈ×１．５・・・（４）

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