JP7395951B2 - 合成樹脂製容器 - Google Patents

Description

本発明は、縦圧縮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を利用した飲料用等のボトルの販売形態も多様化しており、冬場の寒い時期に、店頭のホットウォーマーに陳列されて、内容物を適温に温めて加温販売されることも、一般的な販売形態として見慣れたものになってきている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７－５２５５９号公報

ところで、特許文献１に開示された容器は、中央に位置する陥没部と、この陥没部の周囲に設けられた接地部とを有する底部を備えている。このような底部形状は、加温販売に供される容器に限らず、この種の合成樹脂製容器において、よく知られた形状であり、陥没部の周囲に設けられた接地部が、比較的薄肉に成形される傾向にある。

すなわち、ブロー成形に際しては、一般に、ブロー成形型にセットされたプリフォームが、延伸ロッドにより軸方向に延伸されるとともに、ブローエアーにより軸方向及び周方向に延伸され、延伸された部位にブロー成形型の内面形状が賦形されることによって、所定の容器形状に成形される。このとき、延伸されたプリフォームの底部側は、底部中央に位置する陥没部を賦形する部位に先に接触し、その後、さらに延伸されながら当該部位の周囲に順次接触していくことによって、底部形状が賦形される。このため、陥没部に対して、その周囲に設けられた接地部がより延伸された状態となり、その分薄肉に成形され易い。

本発明者らの検討によれば、特許文献１が開示する容器にあっては、ホットウォーマーに陳列できるように全高を低くしながらも、所定の容量が確保できるように胴径を大きくしているが、胴径が大きくなるほど、接地部が薄肉に成形される傾向が強くなるという知見が得られた。そして、例えば、内容物を充填密封して市場に供給するに際し、輸送、保管時に箱積み状態とされたときに加わる積圧によって、軸方向に圧縮されると、接地部を起点とする座屈変形が生じてしまう場合があることが見出された。

本発明は、上記したような事情に鑑みてなされたものであり、中央に位置する陥没部と、この陥没部の周囲に設けられた接地部とを有する底部を備えた合成樹脂製容器であって、軸方向に圧縮されたときに、接地部を起点とする座屈変形が生じてしまうのを抑制することによって、縦圧縮強度（軸荷重強度）を向上させた合成樹脂製容器の提供を目的とする。

本発明に係る合成樹脂製容器は、中央に位置する陥没部と、前記陥没部の周囲に設けられた接地部とを有する底部を備えた合成樹脂製容器であって、前記接地部は、周方向に沿って延在する内周側接地部と、前記内周側接地部と同心円状に配設された外周側接地部とを有し、前記接地部の外周縁は、上方に向かって徐々に拡径する容器外方に凸の湾曲面からなるヒール部に連接され、前記内周側接地部と前記外周側接地部とは、当該合成樹脂製容器を水平面に正立させたときに前記水平面に接触する面を含み、前記内周側接地部と前記外周側接地部との間に、縦断面が容器内方に凸の円弧状の溝底を有する環状溝部が設けられている構成としてある。

本発明によれば、中央に位置する陥没部と、この陥没部の周囲に設けられた接地部とを有する底部を備えた合成樹脂製容器において、軸方向に圧縮されたときに、接地部を起点とする座屈変形が生じてしまうのを抑制することによって、縦圧縮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正面図である。 本発明の実施形態に係る合成樹脂製容器の概略を示す底面図である。 本発明の実施形態に係る合成樹脂製容器の概略を示す斜視図である。 図２のＡ－Ａ端面図である。 比較例１の要部拡大端面図である。 比較例２の要部拡大端面図である。

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。

図１は、本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り、図２は、同底面図、図３は、斜め下方から斜視して示す同斜視図である。

これらの図に示す容器１は、口部２、肩部３、胴部４、及び底部５を備えており、胴部４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。

また、これらの図に示す容器１は、容量が約５２７ｍＬ、高さＨが約１７１．５ｍｍ、胴径Ｄが約７３ｍｍであり、加温販売に適するように、店頭のホットウォーマーに陳列することを考慮して、全高を低くしながらも、所定の容量が確保できるようにしてある。

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。

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が使用でき、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。これらの樹脂は二種以上混合してもよく、他の樹脂をブレンドしてもよい。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できる。プリフォームは、単層に成形するに限らず、容器１に求められる特性に応じて、ガスバリヤー層などを含む多層に成形することもできる。

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。
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る。図示する例において、肩部３は、概ね円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（図１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。
また、図１に、符号Ｃで中心軸を示しているが、特に断りのない限り、中心軸Ｃを含む面で切断した断面を縦断面というものとする。

胴部４には、容器内の圧力変化に応じて変形することで、容器内の圧力を調整する六面の圧力調整パネル４０が、周方向に沿って所定の間隔で配設されている。圧力調整パネル４０の具体的な構成は特に限定されず、容器内の圧力が減少するにつれて容器内方に変形する一方で、容器内の圧力が増加するにつれて容器外方に変形することにより、容器内の圧力変化を吸収し、これによって、容器１の不均一な変形を抑止できるように構成されていればよい。

また、胴部４には、例えば、横方向（高さ方向に直交する方向）からの荷重に対する耐荷重強度を高めるために、その上端側と下端側のそれぞれに、周方向に沿って環状に延在する周溝部４１，４２を設けるなどしているが、胴部４の具体的構成も図示する例には限定されない。

本実施形態において、底部５は、中央に位置する陥没部５０と、かかる陥没部５０の周囲に設けられた接地部５１とを有している。

陥没部５０は、底部５の中央部が、容器内方に概ね円錐台状に窪んだ部位として形成することができる。図示する例において、陥没部５０の側面には、陥没部５０の剛性を高めるために、容器外方に突出する八つの補強リブ５０ａが放射状に設けられているが、容器１の自立を損ねてしまうような陥没部５０の変形を抑止することができれば、図示する例には限定されない。

陥没部５０の周囲に設けられた接地部５１は、容器１を水平面に正立させたときに、当該水平面に接触する部位であり、周方向に沿って延在する内周側接地部５１ａと、内周側接地部５１ａと同心円状に配設された外周側接地部５１ｂとを有している。接地部５１の幅（接地幅）や外径（接地径）は、容器１を安定に自立させることができるように適宜設計することができる。
なお、接地部５１の外周縁は、上方に向かって徐々に拡径する容器外方に凸の湾曲面からなるヒール部に連接されている。

また、図４に示すように、接地部５１の幅方向中央部には、当該部位を容器内方に隆起させてなる環状溝部５５が、縦断面が容器内方に凸の円弧状の溝底を有するように周方向に沿って環状に設けられている。環状溝部５５は、内周側接地部５１ａと外周側接地部５１ｂとの間に設けられ、内周側接地部５１ａと外周側接地部５１ｂとのそれぞれの連接部において、縦断面が容器外方に凸の円弧状となるように滑らかに連接しているのが好ましい。
なお、図４は、図２のＡ－Ａ端面図であり、端面にあらわれる肉厚を省略して、底部５の要部端面を拡大して示している。

中央に位置する陥没部５０と、この陥没部５０の周囲に設けられた接地部５１とを有する底部５を備える容器１にあっては、軸方向に圧縮されると、接地部５１を起点とする座屈変形が生じてしまう場合がある。そのような場合の対策として、本実施形態によれば、内周側接地部５１ａと外周側接地部５１ｂとの間に環状溝部５５を設けることで、接地部５１の剛性が向上するとともに、その溝底の縦断面を容器内方に凸の円弧状に形成することで、応力が分散するようにしている。その結果、接地部５１を起点とする座屈変形を抑止することができ、容器１の縦圧縮強度が向上する。

また、加温販売に供される際には、加温によって内容物やヘッドスペースの空気が膨張して容器内の圧力が増加する。これによって、接地部５１が容器外方に不均一に膨出するように変形してしまうと、容器１の自立安定性を損ねてしまうが、本実施形態によれば、そのような不具合も有効に回避することができる。

これらの効果をより有効に発揮させる上で、接地部５１と陥没部５０との間には、内周側接地部５１ａの内周縁から軸方向に沿って立ち上がる周面５２ａを含むように、環状段差部５２が設けられているのが好ましい。環状段差部５２は、接地部５１側に位置する第一段差面５２ｂと、第一段差面５２ｂよりも上方に位置する第二段差面５２ｃとを含むように設けることができる。第一段差面５２ｂと第二段差面５２ｃとは、それぞれ中心軸Ｃに直交する平面上にあるのが好ましい。

応力集中を避けるために、内周側接地部５１ａの内周縁から立ち上がる周面５２ａは、縦断面が容器内方に凸の円弧状の連接部を介して第一段差面５２ｂに連接しているのが好ましく、第一段差面５２ｂと第二段差面５２ｃとは、縦断面が容器外方に凸の円弧状の連接部５２ｄを介して連接しているのが好ましい。
また、ブロー成形時の賦形性を考慮すると、環状溝部５５は、その溝深さが、第一段差面５２ｂの高さと等しくなるように形成されているのが好ましい。

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１］
ポリエチレンテレフタレート系樹脂を用い、重量約２４ｇのプリフォームを射出成形した。成形したプリフォームを加熱して軟化させた後、ブロー成形型にセットして、二軸延伸ブロー成形により図１～図４に示す容器形状となるように、容器１を作成した。
容器１の容量は、約５２７ｍＬ、高さＨは、約１７１．５ｍｍ、胴径Ｄは、約７３ｍｍであり、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０．３ｍｍであった。 また、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０．２３ｍｍであった。

得られた容器１（内容物を充填密封していない空の容器１）に対して、その口部２の上方から軸方向下方に向けて押圧子を押しつけて、圧縮速度５０ｍｍ／ｍｉｎで容器１圧縮し、座屈したときの荷重（縦圧縮強度）を測定した。その結果は、約２８０Ｎ（Ｎ数５の平均値、以下同じ）であり、座屈箇所は、胴部４の下端側に設けた周溝部４２であった。
なお、押圧子が口部２を塞いでしまわないように、押圧子の下面には、空気逃げの溝を設けておいた。

次に、得られた容器１に、約８５℃の水を内容物として、これを約５１５ｍＬ充填し、口部２に図示しない蓋体を取り付けて密封した。ヘッドスペースの容積は、約１２ｍＬであった。そして、上記と同様の圧縮強度試験を実施したところ、約３００Ｎを超えたあたりから、胴部４の下端側に設けた周溝部４２に変形が認められたが、変形を確認した後、荷重を解除すると元の形状に復元した。
また、座屈が生じるまで容器１を圧縮したところ、口部２と肩部３との連接部付近が陥没するように座屈した。そのときの荷重は、約４７３Ｎであった。

［比較例１］
図５に示すように、接地部５１Ｃに環状溝部を設けなかった以外は、実施例１と同様の容器を作成し、実施例１と同様に圧縮強度試験を実施した。
なお、図５は、実施例１の図４に示した端面に相当する部位を示す、比較例２の要部拡大端面図である。

当該容器が空の条件での縦圧縮強度は、約２７１Ｎであり、接地部と胴部の下端側に設けた周溝部が同時に座屈した。
実施例１と同様にして内容物を充填密封した条件での縦圧縮強度は、約２８３Ｎであり、接地部と胴部の下端側に設けた周溝部が同時に座屈した。

［比較例２］
図６に示すように、環状溝部５５Ｃの延在方向に直交する断面が矩形状となるようにした以外は、実施例１と同様の容器を作成した。
なお、図６は、実施例１の図４に示した端面に相当する部位を示す、比較例２の要部拡大端面図である。

実施例１と同様にして内容物を充填密封した条件で、圧縮強度試験を実施したところ、約３００Ｎを超えたあたりから変形がはじまり、変形を確認した後、荷重を解除するとある程度復元した。しかし、復元後の接地部を観察すると、変形によって生じたと思われるシワ状の痕跡が認められ、実施例１のように、完全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、前述した実施形態では、加温販売に適した例を示したが、これに限定されない。この種の合成樹脂製容器において、軸方向に圧縮されたときに座屈が生じる箇所は、容器形状によっても異なるが、本発明は、中央に位置する陥没部と、この陥没部の周囲に設けられた接地部とを有する底部を備えた合成樹脂製容器において、軸方向に圧縮されたときに、接地部を起点とする座屈変形が生じてしまう場合の対策として、有効に適用することができる。

１ 容器
５ 底部
５０ 陥没部
５１ 接地部
５１ａ 内周側接地部
５１ｂ 外周側接地部
５２ 環状段差部
５２ａ 周面
５２ｂ 第一段差面
５２ｃ 第二段差面
５２ｄ 連接部
５５ 環状溝部

Claims (3)

1. 中央に位置する陥没部と、前記陥没部の周囲に設けられた接地部とを有する底部を備えた合成樹脂製容器であって、
   前記接地部は、周方向に沿って延在する内周側接地部と、前記内周側接地部と同心円状に配設された外周側接地部とを有し、
   前記接地部の外周縁は、上方に向かって徐々に拡径する容器外方に凸の湾曲面からなるヒール部に連接され、
   前記内周側接地部と前記外周側接地部とは、当該合成樹脂製容器を水平面に正立させたときに前記水平面に接触する面を含み、
   前記内周側接地部と前記外周側接地部との間に、縦断面が容器内方に凸の円弧状の溝底を有する環状溝部が設けられていることを特徴とする合成樹脂製容器。
2. 前記接地部と前記陥没部との間に、前記内周側接地部の内周縁から軸方向に沿って立ち上がる周面を含む環状段差部が設けられている請求項１に記載の合成樹脂製容器。
3. 前記環状段差部は、前記接地部側に位置する第一段差面と、前記第一段差面よりも上方に位置する第二段差面とを含み、前記第一段差面と前記第二段差面とが、縦断面形状が容器外方に凸の円弧状の連接部を介して連接している請求項２に記載の合成樹脂製容器。
   

Images