JP7318345B2

JP7318345B2 - 合成樹脂製容器

Info

Publication number: JP7318345B2
Application number: JP2019114584A
Authority: JP
Inventors: 高規岡部; 大紀渡邉; 玲太石井; 温小宮
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Priority date: 2019-06-20
Filing date: 2019-06-20
Publication date: 2023-08-01
Anticipated expiration: 2039-06-20
Also published as: JP2021001000A

Description

本発明は、合成樹脂製容器に関し、特に、軸方向の荷重に対する座屈強度が高められ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、このような合成樹脂製容器にあっては、市場の要求に応えるべく多種多様の容器形状とされたものが知られている。例えば、特許文献１には、容器胴部に周方向に沿って凹溝部（ウェスト）を延設することによって、当該凹溝部に手指を掛けて容器を安定に把持できるようにした容器が開示されている。

特開２０１１－２５１７１１号公報

ところで、この種の容器にあっては、内容物を充填密封して市場に供給するに際し、例えば、輸送、保管時に箱積み状態とされたときの積圧により、軸方向に荷重が加わったりしても、そのような荷重に耐えて、座屈変形してしまわないようにすることが望まれる。このため、特許文献１では、軸方向の荷重に対する座屈強度を高めるために、容器胴部（上部胴部）に、所定の縦断面形状とされた横溝を、上下に間隔をあけて複数設けるようにしている。

しかしながら、特許文献１のように、複数の横溝を容器胴部に設けるとすると、市場の要求に応じて容器形状をデザインする上で、その自由度が損なわれてしまう。

そこで、本発明者らは、容器胴部に周方向に沿って凹溝部を延設し、当該凹溝部に手指を掛けて容器を安定に把持できるようにした容器について、かかる容器が、軸方向の荷重によって、どのようにして座屈変形するかについて検討した。本発明者らが検討した容器の一例を図９に示す。本発明者らの検討によれば、このような容器１００にあっては、軸方向の荷重によって、凹溝部１０５が圧縮されて、凹溝部１０５の最深部に比べて周長（周方向に沿った長さ）が長い、凹溝部１０５の上方側の溝面と下方側の溝面とが、周方向に押し縮められるように変形するにつれて、図１０に示すように、凹溝部１０５の溝面に撓みによるシワが発生し、このシワを起点に座屈が進行するという知見が得られた。

本発明者らは、このような知見に基づいて、さらなる検討を重ねた結果、上記の如き容器にあっては、凹溝部の溝面を撓み難くして、当該溝面におけるシワの発生を抑制することで、軸方向の荷重に対する座屈強度を高め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。

本発明に係る合成樹脂製容器は、指掛け用の凹溝部が、容器胴部に周方向に沿って延設され、前記凹溝部の上側溝面を周方向に沿って断続的に陥入させてなる複数の上側陥入部と、前記凹溝部の下側溝面を周方向に沿って断続的に陥入させてなる複数の下側陥入部とが、周方向に沿って互い違いに配設されるとともに、周方向に隣接する前記上側陥入部の端部と前記下側陥入部の端部とに連接するように容器内方に陥入してなる陥入連接部が、当該端部間に架設された構成としてある。

本発明によれば、軸方向の荷重に対する座屈強度が高められた合成樹脂製容器を提供することができる。

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線を含む中心軸を通る平面で切断した端面を示す要部拡大端面図である。図２のＢ－Ｂ線を含む中心軸を通る平面で切断した端面を示す要部拡大端面図である。図２のＣ－Ｃ線を含む中心軸を通る平面で切断した端面を示す要部拡大端面図である。図２のＡ－Ａ線を含む中心軸を通る平面で切断した端面を示す要部拡大端面図と図２のＣ－Ｃ線を含む中心軸を通る平面で切断した端面を示す要部拡大端面図とを同一平面上で重ねた説明図である。図２のＤ－Ｄ端面図である。図２のＥ－Ｅ端面図である。比較例の概略を示す正面図である。図９に示す容器が、軸方向の荷重により変形した状態を示す説明図である。

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。

図１は、本実施形態に係る合成樹脂製容器の概略を示す斜視図、図２は、同正面図である。図３～５は、それぞれ図２のＡ－Ａ線、Ｂ－Ｂ線、Ｃ－Ｃ線を含む中心軸を通る平面で切断した端面を、図に向かって右側を容器１の内側として示す要部拡大端面図であり、図６は、図２のＡ－Ａ線を含む中心軸を通る平面で切断した端面を示す要部拡大端面図と図２のＣ－Ｃ線を含む中心軸を通る平面で切断した端面を示す要部拡大端面図とを同一平面上で重ねた説明図である。図７は、図２のＤ－Ｄ端面図、図８は、図２のＥ－Ｅ端面図である。
なお、図３～図８に示す端面図では容器１の肉厚を省略している。

本実施形態において、容器１は、口部２、胴部３、及び底部４を備えており、胴部３が概ね円筒状に形成された、一般に、丸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，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、内容物の注ぎ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、図示しない蓋体を取り付けるためのねじ山が設けられている。
また、胴部３は、容器１の高さ方向の大半を占める部位であり、周方向に沿って延設された指掛け用の凹溝部５によって、口部２側に位置する上胴部３ａと、底部４側に位置する下胴部３ｂとに分けられている。

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であって、軸方向に一致する方向をいうものとし、図２に示す状態で容器１の上下左右及び縦横の方向を規定するものとする。

図示する例において、上胴部３ａは、上方側が縮径して口部２に連続するように形成されている。
下胴部３ｂは、胴径Ｄが高さ方向に沿ってほぼ一定となるように形成されているとともに、下胴部３ｂの周面には、内容物を充填密封する際の内圧変化を吸収して、容器１の不均等な変形を抑制するために、内圧に応じて変形可能な複数（図示する例では八つ）の内圧調整パネルＰが、周方向に沿って均等に設けられている。

胴部３を上胴部３ａと下胴部３ｂとに分ける凹溝部５は、上側溝面５ａが、上胴部３ａの下端側にＲ面取り部５ｃを介して連接し、下側溝面５ｂが、下胴部３ｂの上端縁にＲ面取り部５ｄを介して連接するように設けられている。

このような指掛け用の凹溝部５を周方向に沿って延設することで、容器１を把持する際に、当該凹溝部５に手指（例えば、親指と人差し指）を掛けて、容器１を安定に把持することができる。その際、手指の収まりが良くなるように、凹溝部５の溝幅Ｗは、平均的な人の手の大きさを考慮して、指一本分程度の幅とするのが好ましく、例えば、１８～３５ｍｍとすることができ、上側溝面５ａ及び下側溝面５ｂの軸方向に対する傾斜角度α，β（図３及び図５参照）は、１４～４５°であるのが好ましい。
なお、図３は、後述する上側陥入部６が上側溝面５ａに設けられた位置における凹溝部５の縦断面形状の概略を示しており、図５は、後述する下側陥入部７が下側溝面５ｂに設けられた位置における凹溝部５の縦断面形状の概略を示している。上側溝面５ａ及び下側溝面５ｂの軸方向に対する傾斜角度α、βとは、後述する上側陥入部６、下側陥入部７、陥入連接部８を設けることによる形状の変化を考慮しないものとする。
また、上側溝面５ａ及び下側溝面５ｂは、図示するように、縦断面が直線状となるように形成するに限らず、手指の収まりを損なわない範囲で縦断面が曲線状となるように形成してもよい。

また、図示する例では、凹溝部５の上側溝面５ａを周方向に沿って断続的に容器内方に陥入させてなる八本の上側陥入部６と、凹溝部５の下側溝面５ｂを周方向に沿って断続的に容器内方に陥入させてなる八本の下側陥入部７とが、周方向に沿って互い違いに配設されるとともに、周方向に隣接する上側陥入部６の端部と下側陥入部７の端部とに連接するように容器内方に陥入してなる十六本の陥入連接部８が、当該端部間に架設されている。

前述したように、図９に示す容器１００にあっては、軸方向の荷重によって、凹溝部１０５が圧縮されて、凹溝部１０５の最深部に比べて周長が長い、凹溝部１０５の上方側の溝面と下方側の溝面とが、周方向に押し縮められるように変形するにつれて、凹溝部１０５の溝面に撓みによるシワが発生し、このシワを起点に座屈が進行する。
これに対して、本実施形態によれば、図９に示す容器１００と同様にして設けられた凹溝部５内に、凹溝部５の上側溝面５ａを周方向に沿って断続的に陥入させてなる複数の上側陥入部６と、凹溝部の下側溝面５ｂを周方向に沿って断続的に陥入させてなる複数の下側陥入部７とが、周方向に沿って互い違いに配設されるとともに、周方向に隣接する上側陥入部６の端部と下側陥入部７の端部とに連接するように容器内方に陥入してなる陥入連接部８が、当該端部間に架設されることで、軸方向の荷重が加わった際の凹溝部の溝面を撓み難くして、当該溝面におけるシワの発生を抑制することができ、その結果、軸方向の荷重に対する座屈強度を高めることが可能となる。

また、図示する例では、周方向に隣接する上側陥入部６間に相対的に隆起してなる上側凸部９が、凹溝部５の溝幅Ｗの中央に向かって縦断面が円弧状となるように湾曲した上側凸部湾曲部９ａを介し、凹溝部５の溝幅Ｗの中央を超えた位置から容器内方に湾曲して、下側陥入部７に連接されている（図５参照）。同様に、周方向に隣接する下側陥入部７間に相対的に隆起してなる下側凸部１０が、凹溝部５の溝幅Ｗの中央に向かって縦断面が円弧状となるように湾曲した下側凸部湾曲部１０ａを介し、凹溝部５の溝幅Ｗの中央を超えた位置から容器内方に湾曲して、上側陥入部６に連接されている（図３参照）。

このような上側凸部９及び下側凸部１０を設けることで、凹溝部５は、周方向に沿って部分的に、上側凸部９と下側凸部１０の形状から総じて、縦断面円弧状の溝底部を有するようになる（図６参照）。
なお、図６は、図３に示された要部拡大端面図と図５に示された要部拡大端面図とを同一平面上で重ねた説明図であり、上側凸部９及び下側凸部１０を実線で示し、上側陥入部６及び下側陥入部７を破線で示している。
このようにして、凹溝部５の縦断面形状が円弧を含むように設けられることで、荷重が解除されたときに、軸方向に圧縮された凹溝部５が、弾性的に元の形状に復元し易くなるようにすることができるため、好ましい。

また、図４には、陥入連接部８が設けられた位置における凹溝部５の縦断面形状の概略が示されているが、このように、陥入連接部８においても、その縦断面が円弧を含むように形成されてもよい。
陥入連接部８の縦断面が円弧を含むようにした構成と併せて、前述のように上側凸部９と下側凸部１０を、凹溝部５の溝幅Ｗの中央に向かって縦断面が円弧状となる湾曲部を有するように形成すると、凹溝部５は周方向に沿って総じて縦断面円弧状の溝底部を有するようになるため、より好ましい。

また、このとき、弾性的な復元性が、より有効に発揮されるように、上側凸部９の上側凸部湾曲部９ａと下側凸部１０の下側凸部湾曲部１０ａの縦断面における曲率半径は、７～１７ｍｍであるのが好ましく、陥入連接部８の縦断面における曲率半径は、５～１５ｍｍであるのが好ましい。

図示する例では、それぞれ八本ずつ設けられた上側陥入部６及び下側陥入部７が、十六本の陥入連接部８によって連接されて、凹溝部５の周方向に連続した一本の陥入部が形成されているが、この場合、上側陥入部６が設けられている凹溝部５上側溝面５ａの横断面において、上側陥入部６の両端と胴部３の中心軸とを結んでできる中心角θ_１の大きさは、３６°となり、上側凸部９の両端と胴部３の中心軸とを結んでできる一周期の中心角θ_２の大きさは、９°となる（図７参照）。
同様に、下側陥入部７が設けられている凹溝部５下側溝面５ｂの横断面において、下側陥入部７の両端と胴部３の中心軸とを結んでできる中心角θ_３の大きさは、３６°となり、下側凸部１０の両端と胴部３の中心軸とを結んでできる一周期の中心角θ_４の大きさは、９°となる（図８参照）。
なお、図７は、上側陥入部６が設けられている位置における凹溝部５上側溝面５ａの横断面形状の概略を示し、図８は、下側陥入部７が設けられている位置における凹溝部５下側溝面５ｂの横断面形状の概略を示している。
凹溝部５横断面における上側陥入部６又は下側陥入部７の端部とは、凹溝部５周方向における容器内方への陥入の始点又は陥入の終点を指し、上側凸部９又は下側凸部１０の端部とは、容器内方への陥入の終点又は陥入の始点を指すものとする。

上側陥入部６及び下側陥入部７の数や間隔などの具体的な態様は、容器１の容量などによって適宜変更することができるが、軸方向の荷重が加わった際の凹溝部５の周方向への撓み難くして、シワの発生を抑制するために、上側陥入部６の両端と胴部３の中心軸とを結んでできる中心角θ_１が、３０～４２°となり、上側凸部９の両端と胴部３の中心軸とを結んでできる中心角θ_２が、３～１５°となるように形成されるとより好ましい。同様に、下側陥入部７の両端と胴部３の中心軸とを結んでできる中心角θ_３が、３０～４２°となり、下側凸部１０の両端と胴部３の中心軸とを結んでできる中心角θ_４が、３～１５°となるように形成されるとより好ましい。

また、図示する例では、容器１の高さ方向中央部に対して上方寄りの位置に凹溝部５を延設しているが、凹溝部５を延設する位置は、当該凹溝部５に手指を掛けて、容器１をバランス良く安定して把持できれば特に限定されない。

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］
図１～図８に示す容器１について、容器１の高さＨ：約２３０ｍｍ、胴部３の最大胴径Ｄ：約８０ｍｍ、凹溝部５の溝幅Ｗ：約２８ｍｍ、上側陥入部６の溝幅Ｗ_１：約９．２ｍｍ、下側陥入部７の溝幅Ｗ_２：約９．２ｍｍ、上側陥入部６の最深部の深さＤ_１：約１．３ｍｍ、下側陥入部７の最深部の深さＤ_２：約１．３ｍｍ、上側凸部９の上側凸部湾曲部９ａと下側凸部１０の下側凸部湾曲部１０ａの縦断面における曲率半径：約９ｍｍ、陥入連接部８の縦断面における曲率半径：約９ｍｍ、上側陥入部６の両端と胴部３の中心軸とを結んでできる中心角θ_１：３６°、上側凸部９の両端と胴部３の中心軸とを結んでできる一周期の中心角θ_２：９°、下側陥入部７の両端と胴部３の中心軸とを結んでできる中心角θ_３：３６°、下側凸部１０の両端と胴部３の中心軸とを結んでできる一周期の中心角θ_４：９°となるように、重量約２７ｇのポリエチレンテレフタレート製プリフォームを用いてブロー成形した。
ここで、上側陥入部６の溝幅Ｗ_１、下側陥入部７の溝幅Ｗ_２とは、凹溝部５の縦断面において、容器内方に陥入する始点から終点までの距離を指すものとする（図３及び図５参照）。
また、上側陥入部６の最深部の深さＤ_１、下側陥入部７の最深部の深さＤ_２とは、凹溝部５の横断面において、容器中心軸までの距離について上側陥入部６と上側凸部９、又は下側陥入部７と下側凸部１０とを比較した差の最大値を指すものとする。（図７及び図８参照）。

得られた容器１に、約８００ｍＬの水を充填密封して、軸方向の荷重を加えていったところ、荷重が増加しても凹溝部５の変形は抑制されており、荷重約２７０Ｎで、シワが凹溝部５の溝面に発生し、荷重約３２６Ｎで凹溝部５から座屈した。
また、容器１が座屈する手前で荷重を解除したところ、容器１は元の形状に復元し、凹溝部５に変形した痕跡は認められなかった。

［比較例］
図９に示す容器１００について、凹溝部５に上側陥入部６、下側陥入部７、陥入連接部８を設けなかった以外は、実施例と同様にしてブロー成形した。凹溝部１０５の縦断面における溝幅方向中央に位置する溝底の曲率半径は約９ｍｍだった。

得られた容器１００に、約８００ｍＬの水を充填密封して、軸方向の荷重を加えていったところ、荷重を加えた初期から凹溝部１０５の変形が進み、荷重約２２０Ｎで、図１０に示すようなシワが凹溝部１０５の溝面に発生し、荷重約３００Ｎで、凹溝部１０５から座屈した。
また、容器１００が座屈する手前で荷重を解除したところ、凹溝部１０５の溝面にシワが残ってしまい、元の形状には復元しなかった。

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。

例えば、図示する例は、本発明に係る合成樹脂製容器の一例であり、指掛け用の凹溝部５が、容器胴部３に周方向に沿って延設され、凹溝部５の上側溝面５ａを周方向に沿って断続的に陥入させてなる複数の上側陥入部６と、凹溝部５の下側溝面５ｂを周方向に沿って断続的に陥入させてなる複数の下側陥入部７とが、周方向に沿って互い違いに配設されるとともに、周方向に隣接する上側陥入部６の端部と下側陥入部７の端部とに連接するように容器内方に陥入してなる陥入連接部８が、当該端部間に架設されていれば、これ以外の細部の構成は、図示する例に限定されることなく適宜変更することができる。

１容器
２口部
３胴部
３ａ上胴部
３ｂ下胴部
４底部
５凹溝部
５ａ上側溝面
５ｂ下側溝面
６上側陥入部
７下側陥入部
８陥入連接部
９上側凸部
９ａ上側凸部湾曲部
１０下側凸部
１０ａ下側凸部湾曲部

Claims

指掛け用の凹溝部が、容器胴部に周方向に沿って延設され、
前記凹溝部の上側溝面を周方向に沿って断続的に陥入させてなる複数の上側陥入部と、前記凹溝部の下側溝面を周方向に沿って断続的に陥入させてなる複数の下側陥入部とが、周方向に沿って互い違いに配設されるとともに、
周方向に隣接する前記上側陥入部の端部と前記下側陥入部の端部とに連接するように容器内方に陥入してなる陥入連接部が、当該端部間に架設されたことを特徴とする合成樹脂製容器。
周方向に隣接する前記上側陥入部間に相対的に隆起してなる上側凸部が、凹溝部の溝幅の中央に向かって縦断面が円弧状となるように湾曲した上側凸部湾曲部を介し、凹溝部の溝幅の中央を超えた位置から容器内方に湾曲して、前記下側陥入部に連接され、周方向に隣接する前記下側陥入部間に相対的に隆起してなる下側凸部が、凹溝部の溝幅の中央に向かって縦断面が円弧状となるように湾曲した下側凸部湾曲部を介し、凹溝部の溝幅の中央を超えた位置から容器内方に湾曲して、前記上側陥入部に連接された請求項１に記載の合成樹脂製容器。