JP7443743B2

JP7443743B2 - 樹脂製ボトル

Info

Publication number: JP7443743B2
Application number: JP2019226269A
Authority: JP
Inventors: 創哉吉田; 玲太石井; 洋一田所; 温小宮; 高規岡部
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2024-03-06
Anticipated expiration: 2039-12-16
Also published as: JP2021095159A

Description

特許法第３０条第２項適用１．平成３１年３月２８日カゴメ株式会社において納入。

本発明は、プリフォームに二軸延伸ブロー成形を施して成る樹脂製ボトルに関する。

従来、プリフォームに二軸延伸ブロー成形を施して成る樹脂製ボトルとして、ボトル底部に、載置面に接するための接地部と、接地部よりも内周側において上方に向けて凹んだ非接触凹部領域とを有した樹脂製ボトルが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１６－１３５６９２号公報

このような樹脂製ボトルでは、充填される内容物の種類等によって要求される耐圧性能が異なり、例えば、内容物がボトル内で発酵し得るようなものの場合、１．０ＭＰａ等の比較的高い耐圧性能が要求される場合がある。

そこで、本出願人は、特許文献１に開示されるような、接地部よりも内周側において上方に向けて凹んだ非接触凹部領域をボトル底部に有した樹脂製ボトルにおいて、ボトル内圧を序々に上昇させて樹脂製ボトルの破裂を確認するバースト試験を重ねたところ、一部の樹脂製ボトルにおいて、ボトル内の圧力に起因して、非接触凹部領域が下方に向けて凹むようにボトル底部の反転が生じ、その結果、非接触凹部領域の底部中央部に形成されたゲート跡の外縁付近を起点として破裂が生じてしまう現象が確認された。このような破裂を生じた樹脂製ボトルでは、ボトル内の圧力に起因してボトル底部が反転する時に、底部中央部に高い応力が掛かり、底部中央部に形成されたゲート跡を起点として破裂が生じたものと考えられる。

そこで、本発明は、これらの問題点を解決するものであり、簡素な構成で、ボトル底部の反転に起因した破裂を抑制する樹脂製ボトルを提供することを目的とするものである。

本発明は、射出成形時のゲート跡を底部に有したプリフォームに二軸延伸ブロー成形を施して成る樹脂製ボトルであって、口筒部と、前記口筒部に連設された肩部と、前記肩部に連設された胴部と、前記胴部に連設されたボトル底部とを備え、前記ボトル底部は、載置面に接するための接地部と、前記接地部よりも内周側において上方に向けて凹んだ非接触凹部領域とを有し、前記非接触凹部領域には、ゲート跡が形成された底部中央部と、前記底部中央部の周囲を取り囲むように配置され、その頂部がその外周側および内周側よりも上方側に位置するように山状に形成された山状部とが形成され、前記ボトル底部は、ボトル内圧が上昇した時に、前記非接触凹部領域の全域が、前記接地部よりも下方に移動するような構造を有していることにより、前記課題を解決するものである。

本発明によれば、ゲート跡が形成されたボトル底部の底部中央部の周囲に、その頂部がその外周側および内周側よりも上方側に位置するように山状に形成された山状部を形成することにより、ボトル内の圧力によってボトル底部に反転が生じた場合であっても、ゲート跡が形成された底部中央部の周囲を取り囲むように形成された山状部を変形させることによって、底部中央部に高い応力が掛かることを抑制するため、簡素な構成で、ゲート跡の外縁付近を起点としたボトル底部の破裂を抑制することができる。
また、ボトル底部のうち山状部よりも内周側に位置する内周側部分を、下方に向けて凹んだ形状とした場合、ボトル内の圧力によって上記内周側部分が反転してしまうことがないため、ゲート跡を起点としたボトル底部の破裂をより確実に抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る樹脂製ボトルを示す斜視図。ボトル底部を下方から見て示す平面図。図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線位置でボトル底部付近を断面視して示す説明図。図２のＩＶ－ＩＶ線位置でボトル底部付近を断面視して示す説明図。プリフォームを示す説明図。ボトル底部の反転直後の応力状態を示す説明図。ボトル底部の反転時における応力状態や形状の経時的な変化を示す説明図。

以下に、本発明の一実施形態である樹脂製ボトル１０について、図面に基づいて説明する。

樹脂製ボトル１０は、図５に示すようなＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）等の樹脂材料から成るプリフォームＰＦに、二軸延伸ブロー成形を施すことで形成される樹脂製容器である。ここで、二軸延伸ブロー成形法は、加熱したプリフォームＰＦを金型に挿入後、延伸ロッドと呼ばれる棒でプリフォームＰＦを長手方向に引き伸ばしながら、プリフォームＰＦ内に加圧空気を吹き込んで膨らませる成形法である。

樹脂製ボトル１０は、野菜ジュース等の内容物を収容するものであり、図１に示すように、キャップ（図示しない）が着脱可能に取り付けられる口筒部２０と、口筒部２０に連設された肩部３０と、肩部３０に連設された胴部４０と、胴部４０に連設され最下部に位置するボトル底部５０とを備えている。

ボトル底部５０は、（後述するゲート跡５２ｂ等の一部を除いて）全域に亘って均一（またはほぼ均一）な肉厚で形成され、図２や図３に示すように、樹脂製ボトル１０を載置する時に載置面に接するための接地部５１と、接地部５１よりも内周側において上方に向けて凹んだ非接触凹部領域５２と、接地部５１よりも外周側の部位であって胴部４０と接地部５１とを連結する環状の連結部５３とを有している。

ボトル底部５０は、ボトル内圧が０．８ＭＰａ以上に上昇した時に、非接触凹部領域５２が下方に向けて凹むようにボトル底部５０の反転が生じる構造、すなわち、非接触凹部領域５２の全域が、接地部５１よりも下方に移動するような構造を有している。

非接触凹部領域５２は、樹脂製ボトル１０の載置時に載置面に接しないように接地部５１よりも上方側に位置する領域であり、図２や図３に示すように、ゲート跡５２ｂが形成された底部中央部５２ａと、底部中央部５２ａの周囲を取り囲むように配置された山状部５２ｃと、底部中央部５２ａの外周縁と山状部５２ｃの内周縁とを接続する環状の内周側接続部５２ｄと、山状部５２ｃの外周縁と接地部５１の内周縁とを接続する環状の外周側接続部５２ｅを有している。

底部中央部５２ａは、図３に示すように、ゲート跡５２ｂを除いて、平板状（またはほぼ平板状）に形成され、本実施形態では、円板状に形成されている。
底部中央部５２ａの下面の一部（中央付近）には、図２や図３に示すように、下方に向けて突出したゲート跡５２ｂが形成されている。
このゲート跡５２ｂは、図５に示すようなプリフォームＰＦの底部に形成された射出成形時のゲート跡Ｇに起因して、ブロー成形後の樹脂製ボトル１０の底部中央部５２ａの下面にも形成されるものである。
ここで、プリフォームＰＦのゲート跡Ｇは、当該部位が射出成形時に金型のゲート部に対応する部位であったことの痕跡を示す部位であり、ゲート跡５２ｂの具体的態様としては、図５（ａ）に示すように、周辺部位よりも突出していることや、図５（ｂ）に示すように、上記突出した部位を除去した結果として粗面状や切断面状を呈していること、等が挙げられる。
そして、これに伴い、樹脂製ボトル１０のゲート跡５２ｂの具体的態様についても、同様に、図３に示すように、底部中央部５２ａの下面から突出していることや、突出した部位を除去した結果として粗面状や切断面状を呈していること、等が挙げられる。

山状部５２ｃは、図２や図３に示すように、底部中央部５２ａから外周側に離れた位置で、底部中央部５２ａの周囲を取り囲むように、ボトル周方向に環状（本実施形態では円環状）に連続して形成されている。
山状部５２ｃは、図３に示すように、その頂部がその外周側および内周側よりも上方側に位置するように山状に湾曲して形成されている。

連結部５３は、図３や図４に示すように、内周側から外周側（胴部４０側）に向かうに従って上方に向けて寄るように傾斜する傾斜部から構成され、更に具体的には、外周側に向けて凸状に湾曲した傾斜部から構成されている。
なお、連結部５３の具体的態様は、上記に限定されず、胴部４０と接地部５１とを連結するものであれば、如何なるものでもよい。

内周側接続部５２ｄは、図３に示すように、内周側（底部中央部５２ａ側）から外周側（山状部５２ｃ側）に向かうに従って上方に向けて寄るように傾斜する傾斜部から構成され、更に具体的には、上方側（内周側）に向けて凸状に湾曲した傾斜部から構成されている。
内周側接続部５２ｄの外周縁は、図３や図４に示すように、山状部５２ｃの内周縁に滑らかに連続し、また、内周側接続部５２ｄの内周縁は、底部中央部５２ａの外周縁にＲ部を介して接続されている。
なお、内周側接続部５２ｄの具体的態様は、上記に限定されず、底部中央部５２ａと山状部５２ｃとを接続するものであれば、如何なるものでもよい。

外周側接続部５２ｅは、図２～４に示すように、接地部５１の内周縁と、接地部５１の内周縁よりも内周側かつ上方側に位置する山状部５２ｃの外周縁とを接続する部位である。
外周側接続部５２ｅは、図２～４に示すように、接地部５１側に形成された立ち上がり部５２ｆ、５２ｇと、立ち上がり部５２ｆ、５２ｇよりも山状部５２ｃ側に形成された傾斜部５２ｈとを有している。

本実施形態では、立ち上がり部５２ｆ、５２ｇとして、図２～４に示すように、ボトル径方向位置等の設計が若干異なる、２種類の立ち上がり部５２ｆおよび立ち上がり部５２ｇが形成されおり、これら立ち上がり部５２ｆおよび立ち上がり部５２ｇは、ボトル周方向に交互に、４つずつ形成されている。
各立ち上がり部５２ｆ、５２ｇは、図３や図４に示すように、外周側から内周側に向かうに従って上方に向けて寄るように傾斜するように形成されている。
各立ち上がり部５２ｆ、５２ｇの外周縁は、図３や図４に示すように、上下方向に垂直な平板部やＲ部等を介して、接地部５１の内周縁に接続され、また、各立ち上がり部５２ｆ、５２ｇの内周縁は、傾斜部５２ｈの外周縁にＲ部を介して接続されている。

傾斜部５２ｈは、図３や図４に示すように、外周側から内周側に向かうに従って上方に向けて寄るように傾斜するように形成され、更に具体的には、上方側に向けて僅かに凸状に湾曲して形成されている。
傾斜部５２ｈの内周縁は、山状部５２ｃの外周縁に滑らかに連続している。
傾斜部５２ｈの水平方向に対する傾斜角度（傾斜部５２ｈの接線の傾斜角度、本実施形態では２０～３０°前後）は、図３や図４に示すように、上述した立ち上がり部５２ｆ、５２ｇの水平方向に対する傾斜角度（立ち上がり部５２ｆ、５２ｇの接線の傾斜角度、本実施形態では６０～７５°前後）よりも小さく設定されている。

なお、上記では、各立ち上がり部５２ｆ、５２ｇが、傾斜して形成されているものとして説明したが、各立ち上がり部５２ｆ、５２ｇの具体的態様はこれに限定されず、各立ち上がり部５２ｆ、５２ｇを上下方向に沿うように（水平方向に対して垂直に）形成してもよい。
また、上記では、立ち上がり部５２ｆ、５２ｇとして、２種類の立ち上がり部５２ｆおよび立ち上がり部５２ｇが形成されているものとして説明したが、立ち上がり部５２ｆ、５２ｇは１種類のみまたは３種類以上で形成してもよい。
また、傾斜部５２ｈについても、同様に、傾斜角度等の設計が異なる複数種類の傾斜部５２ｈを形成してもよい。
また、上記では、傾斜部５２ｈが上方側に向けて僅かに凸状に湾曲して形成されているものとして説明したが、傾斜部５２ｈの具体的態様はこれに限定されず、傾斜部５２ｈを、下方側に向けて凸状に湾曲させて形成してもよく、また、湾曲させずに形成してもよい。

ボトル底部５０のうち山状部５２ｃよりも内周側に位置する内周側部分は、図３に示すように、下方に向けて凹んだ形状で形成され、これにより、ボトル内の圧力によって上記内周側部分が反転してしまうことがないため、ゲート跡５２ｂを起点としたボトル底部５０の破裂を確実に抑制することができる。
すなわち、仮に上記内周側部分が上方に向けて凹んだ形状で形成されている場合、ボトル内の圧力によって上記内周側部分が下方に向けて凹むように上記内周側部分の反転が生じるおそれがあるが、本実施形態では、このような内周側部分の反転の発生を回避することができる。
そして、このような内周側部分の反転を生じさせないという観点から、内周側接続部５２ｄについては、内周側に向かうに従って下方に寄るような傾斜部のみから形成する、または、内周側に向かうに従って下方に寄るような傾斜部と上下方向に垂直な水平部または上下方向に沿う垂直部の少なくとも一方とを組み合わせて形成するのが好ましく、また、底部中央部５２ａについては、平板状（またはほぼ平板状）に形成する、または、下方に向けて凹んだ形状で形成するのが好ましい。

このようにして得られた本実施形態の樹脂製ボトル１０では、ゲート跡５２ｂが形成された底部中央部５２ａを取り囲むように山状部５２ｃを形成している。これにより、図６（ｂ）に示すように、ボトル内の圧力によって、上方に向けて凹んだ非接触凹部領域５２が下方に向けて凹むようにボトル底部５０に反転が生じた場合であっても、ゲート跡５２ｂが形成された底部中央部５２ａの周囲を取り囲むように形成された山状部５２ｃを変形させることによって、底部中央部５２ａに高い応力が掛かることを抑制するため、簡素な構成で、ゲート跡５２ｂの外縁付近を起点としたボトル底部５０の破裂を抑制することができる。

すなわち、図６（ａ）（ｂ）に示すボトル底部５０の反転直後の応力状態の解析結果を用いて、上記効果を具体的に説明すると、図６（ａ）に示すように、底部中央部５２ａの周囲に山状部５２ｃが形成されていない場合、ボトル内の圧力によってボトル底部５０に反転が生じた場合に、図６（ａ）のＡ箇所に示す底部中央部５２ａに９０Ｎ前後の応力が掛かるのに対して、図６（ｂ）に示すように、底部中央部５２ａの周囲に山状部５２ｃを形成した場合、ボトル内の圧力によってボトル底部５０に反転が生じた場合に、図６（ｂ）のＢ箇所において、変形した山状部５２ｃ付近に９０Ｎ前後の応力が掛かり、図６（ｂ）のＣ箇所に示す底部中央部５２ａには４５Ｎ前後の応力しか掛からない。
なお、上記解析は、図６（ａ）に示す例と図６（ｂ）に示す例とで、山状部５２ｃの有無等の底部中央部５２ａ付近の形状以外については同じ条件で行った。上記解析は、ボトル内圧を序々に上昇させてボトル底部５０が反転する設定で行った。また、上記解析は、ゲート跡５２ｂを省略して行った。

また、上記効果に関連して、図６（ｂ）に示す例におけるボトル底部の反転時の応力状態や形状の経時的な変化の解析結果を図７に示す。
まず、ボトル底部５０が反転する時には、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、山状部５２ｃよりも外周側のＤ、Ｅ箇所において、外周側接続部５２ｅが変形を開始する。なお、図７（ａ）、（ｂ）のＤ、Ｅ箇所において、外周側接続部５２ｅには、最高値で９０Ｎ前後の応力が掛かる。
次に、図７（ｃ）に示すように、山状部５２ｃ付近が変形を開始する。なお、図７（ｃ）のＦ箇所において、山状部５２ｃ付近には、最高値で９０Ｎ前後の応力が掛かり、また、図７（ｃ）のＧ箇所において底部中央部５２ａには４５Ｎ前後の応力しか掛からない。

以上、本発明の実施形態を詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。

例えば、上述した実施形態では、山状部５２ｃが底部中央部５２ａの周囲において環状に連続して形成されているものとして説明したが、山状部５２ｃを環状に連続して形成する必要はなく、底部中央部５２ａの周囲を取り囲むように、互いに独立して形成された複数の山状部５２ｃを並べて配置してもよい。
また、上述した実施形態では、山状部５２ｃが、山状に湾曲しているものとして説明したが、山状部５２ｃを山状に屈折させて形成してもよい。

１０・・・樹脂製ボトル
２０・・・口筒部
３０・・・肩部
４０・・・胴部
５０・・・ボトル底部
５１・・・接地部
５２・・・非接触凹部領域
５２ａ・・・底部中央部
５２ｂ・・・ゲート跡
５２ｃ・・・山状部
５２ｄ・・・内周側接続部
５２ｅ・・・外周側接続部
５２ｆ・・・立ち上がり部
５２ｇ・・・立ち上がり部
５２ｈ・・・傾斜部
５３・・・連結部
ＰＦ・・・プリフォーム
Ｇ・・・ゲート跡

Claims

射出成形時のゲート跡を底部に有したプリフォームに二軸延伸ブロー成形を施して成る樹脂製ボトルであって、
口筒部と、前記口筒部に連設された肩部と、前記肩部に連設された胴部と、前記胴部に連設されたボトル底部とを備え、
前記ボトル底部は、載置面に接するための接地部と、前記接地部よりも内周側において上方に向けて凹んだ非接触凹部領域とを有し、
前記非接触凹部領域には、ゲート跡が形成された底部中央部と、前記底部中央部の周囲を取り囲むように配置され、その頂部がその外周側および内周側よりも上方側に位置するように山状に形成された山状部とが形成され、
前記ボトル底部は、ボトル内圧が上昇した時に、前記非接触凹部領域の全域が、前記接地部よりも下方に移動するような構造を有していることを特徴とする樹脂製ボトル。
前記非接触凹部領域は、前記接地部の内周縁と前記山状部の外周縁との間を接続する外周側接続部を有し、
前記外周側接続部は、前記接地部側に形成された立ち上がり部と、前記立ち上がり部よりも前記山状部側に形成された傾斜部とを有し、
前記立ち上がり部は、外周側から内周側に向かうに従って上方に向けて寄るように傾斜する、または、上下方向に沿うように形成され、
前記傾斜部は、外周側から内周側に向かうに従って上方に向けて寄るように傾斜し、その水平方向に対する角度が前記立ち上がり部よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂製ボトル。
前記山状部は、前記底部中央部の周囲を取り囲むように、環状に連続して形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂製ボトル。
前記ボトル底部のうち前記山状部よりも内周側に位置する部分は、下方に向けて凹んだ形状で形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の樹脂製ボトル。