JPH03124542A - 炭酸飲料用プラスチックびん - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプラスチックびんに関し、殊に炭酸飲料用プラ
スチックびんに関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕炭酸飲
料用びんの構造は、数容量の炭酸化度に起因した内圧に
堪える構造の付与に留意せねばならない。温度が上昇す
ると、一方においてはプラスチック材料が軟化し、他方
では飲料中の炭酸ガスの可溶性が低下するので、環境温
度が高い時には耐圧がさらに困難になる。経験上、内圧
を受けるとびんはその底部で破損することが知られてい
る。このような状態になると、通常プラスチック材料は
底部に変形を生じそれが徐々に他の部分に波及する。従
って一般にプラスチックびんの底部は圧力容器の底部の
ように、略半球形のドーム状構造になっている。このよ
うな形状は小変形を生ずる圧力に堪えるが、本来座りが
悪いので、びんを起立させるためには、びんの外側に底
の平坦な底部カップを付ける必要がある。この底部カッ
プは発生するびんの変形を収容する。

座り安定性を付与するため別箇に外側底部カップを必要
とする上記の構造の不利を克服するために、シャンペン
型底部即ち多数の脚部を含んだ城郭型底部を有するびん
の使用が提案されている。

びんにシャンペン型底部を作るためには、ドーム状底部
を有するように先ずびんをブロー成形し、次いで未だ温
かくて成形可能なうちに、先端の丸い工具によってドー
ム状の底部を上方に向って内方に押付ける。上記の底部
の成形は、例えば％ｌ以下の小容量のＰＥＴびんの製造
による使われ、このような小容量のびんは通常上記の形
状に形成される。これと類似の底部を形成するために型
に吹付けられたＰｖＣびんの実例はイギリス特許Ａ−１
２３７４０２号明細書に開示されている。城郭型底部は
１２以上の容量のびんによく使用される。このびんの実
例はイギリス特許Ａ−１３６０１０７号、アメリカ特許
Ａ　−３９３５９５５号、アメリカ特許Ａ−４３１８４
８９号、欧州特許Ａ−００２８１２５号及びＷＯ特許８
６１０５４６２号に開示されている。同一発明者にかか
る欧州特許出願Ａ−２２５１５５号には、座り安定性を
良くするように底部に７箇の脚部を形成したびんが示さ
れている。この構造は変形を起すことなく圧力に堪えか
つ取扱性が良い点で略満足できるものであるが、びんの
脚部に充分なプラスチック材料を分配して、壁厚が局部
的に不当に薄くなることを防止して必要強度を維持する
ことが困難である。この問題を解決する一つの方法は、
びん全体のプラスチック材料の壁厚を増加させることで
ある。しかしびん形成に使用されるプラスチック材料の
量はびんの価格を決定する主要要素であるので、使用プ
ラスチック材料の量を増加することは望ましくない。

イギリス特許Ａ−１３６０１０７号に、側壁部と、ドー
ム状表面上に横たわった略平行状縁部を有する数箇の帯
状部によって正分されて、円周方向に間隔をあけて突出
した数箇の脚部により囲まれた中央領域を有する底部と
を備えた炭酸飲料用プラスチックびんが開示されている
。底部の中央領域には、びんの軸線方向に成る程度の距
離だけ凹入された環状の凹入リングが形成されていて、
これによってびんの強度を保っている。環状の凹入リン
グは、びんの内圧に堪えるための迫持構造体の役目をし
、凹入したシャンペン型底部の形成と同様に、通常びん
のブロー成形中にびんの底部に向けて環状の工具を上向
きに押付けて形成される。二三の実例においては、底部
の中央領域を環状の凹入リング内に凹ませて、内圧がか
かった時に、中央領域が脚部で画定された平面より下方
に移動してそれが原因となって底部が変形することがな
いように考慮されている。凹んだ底部を有する類似構造
はアメリカ特許Ａ−４３１８４８９号に開示されている
。

〔課題を解決するための手段〕

上記の問題は本発明によれば、中央領域と数箇の帯状部
とで、凹入部を有しないなめらかに連続したドーム状表
面が画定され、帯状部の合計幅と底部の外周長さとの比
が１　：　５．５〜１：６．５の範囲の炭酸飲料用プラ
スチックびんによって解決される。

突出した脚部を有する型式のプラスチックびんの性能は
、ある構造因子、殊に脚部間の帯状部が、適宜なドーム
状耐圧構造を画定するための十分な幅を有すると共に、
十分に幅が狭くて、従って成形時に脚部及び帯状部が局
部的な延伸を生じないで略同じ程度に延伸されて、それ
らの壁厚が極度に薄くなることがない構造に重大な関係
があることが判明された。上記の相反す名要求は、帯状
部の合計幅と底部の外周長さとの比を上述の比、即ち１
　：　５．５〜ｔ：ｅ、ｓの範囲に、好ましくは略１：
６に底部を構成することによって達成される。

びんはブロー成形技法で形成されるので、プラスチック
材料は２軸配向になる。所定の度合に延伸するとプラス
チック材料は最高引張り強度に達する。ＰＥＴではこの
延伸率が１　：　１０．５である。

従って異なった二つの方向に十分な程度の強度を得るこ
と、従って２軸配向にすることは大切であるが、過度に
延伸すると弱め部かできる。ドーム状底部型、シャンペ
ン型底部型、或いは城郭型の如何に拘らず、従来のびん
構造は適切に２軸配向されておらず、しばしば一方向の
みに延伸がかけられていて底部に亘っての延伸が一様で
なかった。

これが、従来のびんの底部が弱い内圧によっても変形、
そりかえりを起す理由の一つであって、上記の現象を防
止するために底部を厚く（内圧に堪えるために多量のプ
ラスチック材料が必要となる）していた理由でもあった
。本発明は脚部と帯状部間を適切な比率にし、帯状部の
縁部を平行にすることによって、びんの壁厚が局部的に
薄くなったり、過度に延伸されたりすることを防止し、
脚部及び帯状部を通じて掻めて均斉な２軸配向が得られ
る。これらの領域の２軸配向の程度は側壁部の２軸配向
の程度に略等しい。従って従来のびんと同程度の多量の
プラスチック材料を使用すれば、底部をさらに丈夫にす
ることができる。本発明のびんでは、過度の延伸をしな
いでも、プラスチック材料の完全で均斉な２軸配向が得
られるので底部を強化することができる。

本発明は殊に呼称容量が５０ｈ＋ｊ！以下の小容量びん
に適している。一般にこのような小容量びんを頑丈に作
ることは大容量びんを頑丈に作ることよりもはるかに難
しい。これはブロー成形中にプラスチック材料が最適程
度に延伸されず、従って大容量びんのように十分に２軸
配向されていないためである。プラスチック材料がその
成形中に延伸されて、びんの容量に無関係に、側壁部、
脚部、帯状部の壁厚がどの場所でも０．３　ｍｍ以下で
あることが好ましい。成形中にプラスチック材料が上記
の程度に延伸されるので、びんを射出−延伸ブロー成形
技法で作ることが極めて好ましい。射出−延伸ブロー成
形では延伸と吹付けの前に先ず予備成形体又はパリソン
を射出成形する。射出成形された予備成形体は底部に継
目のある押出し成形によって作られた予備成形体よりも
、底部を２軸配向させる次工程の延伸作用により良く堪
えることができる。

底部に７箇の突出した脚部が形成されると都合がよい。

帯状部によって画定されたドーム状表面の曲率半径が、
底部の外径の７５％〜８５％の範囲であると都合がよい
。

中央領域の下方に延びた脚部の深さが、底部の外径の６
〜８％の範囲であると都合がよい。上記の下方に延びた
脚部の深さが、底部の外径の７％であるとさらに好都合
である。

夫々の脚部が内側にテーパした側部と、半径方向最内端
に向った略三角形状の底部分とを有し、上記の側部と底
部分とが、帯状部の曲率半径の略１／３の曲率半径を有
する湾曲部分によって接続されると都合がよい。側部が
帯状部の曲率半径の略３倍の曲率半径を有すると都合が
よい。

脚部の起立直径が、底部の外径の６６〜７６％の範囲で
あると都合がよい。上記の起立直径は、びんを平坦な表
面上に起立させた時に、脚部の最外端領域が上記平坦な
表面と接触して形成する円によって定義される。７本の
脚部と特定の起立直径とを有するびんは、すぐれた安定
性と取扱い性を有していて、高速コンベア上で取扱うの
に極めて好適であることが判明した。

上記の構造因子の選択された狭い範囲の値を使用するこ
とによって、びんの製造に要するプラスチック材料の量
を極度に節減することができた。

同一の内圧に堪えるために従来のびんは本発明のびんよ
りも４０％余分のプラスチック材料を必要とする。この
材料節減はこの分野における従来の改良びんによって得
られたものよりも迩かに大であり、本発明のびんが与え
た商業上の利益は極めて大きい。

本発明によればプラスチック材料が従来よりもかなり節
約できる丈でなく予備成形体及び完成したびんの壁厚を
薄くすることができる。このことは、予備成形体のため
の射出成形工程と完成したびんがブロー型に残留する時
間とが減小することを意味する。その結果、生産量及び
効率が１５〜２０％向上する。

添付図面を参照した実施例について本発明のびんを詳細
に説明する。

〔実施例〕

炭酸飲料用プラスチックびん（以下ぴんと略称する）は
射出−延伸ブロー成形技法により作られ、頚部２と肩部
３とを有する上部分１と、側壁部４と底部５とを有する
略円筒状の本体部分とを備える。この実施例においてび
んはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）をブロー成
形したものであるが、本発明のびんは例えばＰｖＣ、ポ
リプロピレン、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレ
ン又は上記のプラスチック材料のうちの少なくとも一つ
を含んだ積層材を使用することができる。

底部５は等角状に間隔をあけて下方に突出した７箇の脚
部６を含む。脚部６間の略平行な側面を有する帯状部７
と中央領域８とによって略圧力容器形の滑らかなドーム
状の表面Ｓを画定する。この表面Ｓは略半球形であるが
中央領域は平坦である。表面Ｓは凹入部を有せず、外方
側から見ると中高である。

びんの各壁部の厚さを第３図に示す。これらの寸法は３
３０戚入りびんについて示したが、各種容量のびんにつ
いても代表的な寸法である。図は、脚部６及び帯状部７
の壁部が側壁部４の壁厚に略等しいことを示す。これは
画部分が２軸配向されていることを示す。中央領域８だ
けが極めて厚く、この部分は延伸が限定されている。図
示の寸法はすべて■単位で示されている。

脚部と帯状部とによって占められる幅の合計はびんの特
性に大きな影響があることが判明している。本実施例に
おいて、帯状部の合計幅と外径ＯＤに対応した外周との
比は略１：６である。外径ＯＤは第１図に示すように脚
部の平面上における底部の最も広い部分の投影の直径で
定義される。

第１表は夫々１８５．２５０．３３０．５００Ｉｄ容量
のびんの帯状部の幅と外径とを示す。３３０ｍのびんを
例にあげると、夫々の帯状部の幅Ｗは４．８　ｍである
。

従って７箇の帯状部の合計幅は３３．６ｍｍである。

外径ＯＤに対応した外周は２０１鵬で、所望の比は略ｌ
：６である。

各帯状部７の曲率半径ｒ３はびんの半径の８１％である
。第２表に四種類の容量の異なったびんを示す。各帯状
部はドーム状表面Ｓの中心において中央領域８にとけ合
っている。第３表は異なった容量のびんの中央領域８の
直径を示す。

脚部の底部分は、内方に向ってテーバしがっ上方に向っ
て傾斜していて、中央領域８に向った帯状部７によって
画定されたドーム状表面Ｓと交わっている。半径方向最
外方に向った夫々の底部分の広い端部に平坦な領域が形
成されていて、平坦な表面上にびんを起立した時に、上
記の平坦な領域によってびんが静止する。従って起立用
直径は、脚部とびんが起立すべき表面間の接触領域の外
縁によって画定された円の直径である。所望の安定性を
得るためには、この起立用直径をびんの外径の６６〜７
６％の範囲に定めればよいことが判明した。第４表は四
種類の容量の異なったびんの最小起立用直径を示す。

底部分は、曲率半径ｒｆを有する湾曲部分で、脚部６の
側面部分に交わっている。上記の湾曲部分の曲率半径ｒ
、は帯状部７の曲率半径ｒ５の略１／３である。上記の
側面部分は曲率半径ｒ５の約３倍の曲率半径ｒｐを有し
て緩かに湾曲している。

７箇の脚部６の深さは、ドーム状表面Ｓに対して充分な
間隙が得られ、びんの望ましい安定度が得られ、しかも
夫々の脚部を作るのに必要なプラスチック材料の量が最
小になるように選択される。

略平坦な中央領域の最高部から脚部の最低部までを測っ
た上記の深さはびんの外径の約７％である。

第５表は四種類のびんの脚部の深さを示す。

脚部の底部分のテーパ形とドーム状表面Ｓに対する脚部
の位置によって脚部に隣接した平坦部分間の距離が小さ
くなり、びんの安定に役立つ。脚部の数と形状とによっ
て、びん詰め工場に通常使用される型式のコンベアの各
種プレート間に落ち込む危険性を減することによって、
自動充填ラインにおけるびんの操作性を向上することが
判明した。２５０ｒ１１びんの隣接した脚部の平坦領域
間の距離は１１．２ｍｍで、３３０／ｄびんの該距離は
１３．０ｍｍである。略円筒状の本体部分の下縁部から
脚部の最低部までの底部５の全高もびんの安定と、底部
とびんのそれ以外の部分間の材料の相対的分配に影響を
及ぼす。底部の高さは上述した脚部の深さと帯状部の曲
率半径との合計に等しい。第６表は底部の最大値の表を
示す。この最大高さは１０％はど減らすことができる。

このようにすると、表面Ｓの中央の平坦領域はそれに従
って増大する。

第７表は本発明にかかる各種容量のびんの重量と、市販
されている類似容量で同一目的で作られたびんの重量の
表を示す。比較に出したびんはイギリスのＫｅｇｗｏｒ
ｔｈ、　ＤｅｒｂｙのＣａｒｔｅｒｓ　ＤｒｉｎｋＧｒ
ｏｕｐ社製で本発明と同様にＰＥＴからできているが底
部の形はシャンペンびん型である。

上述した本発明にかかるびんは特定容量のびんに要求さ
れるプラスチック材料の重量を略４０％節減することが
できた。例えばＰＥＴを使用した３３０ｄの従来技術に
よるブロー成形びんは２６ｇのプラスチック材料を必要
とする。これに対して本発明による３３０ｄびんは僅か
１７ｇのプラスチック材料で充分である。使用プラスチ
ック材料が減小したにも拘らず、本発明のびんの耐圧性
は変らない。炭酸入り清涼飲料を入れるびんについて通
常行なわれる試験では、４容量の炭酸ガスが飽和した炭
酸液を３８°Ｃの温度で２４時間さらす。

このびんを試験したところ、底部は不変であり、動揺せ
ずにまた反りを生じないことが確認された。

第２の試験として２ｍの高さから５０ｍｍ厚さの鋼板上
に落下させて底部に傷が付くかどうかを検査した。本発
明のびんはこの二つの試験に楽々と合格した。

■工人 ｍ１ＩＩＩＩ１１ ５１　　　１６０．２ ５６．４　１７７．２ ６４　　　２０１．１ ７０　　　２１９．８ １ ２６．６ ２９．４ ３３．６ ３６．６ １　：　６．０２ Ｌ　：　６．０３ １　：　５．９８ １　：　６．００ 」じし表 ｓ ｍ厖 ２０．７ ２２．９ ２６．０ ２８．４ 第１表 囲」Ｌ表 びんの容量 戚 ８５ ５０ ３０ ００ 中央領域の直径 １１１１１ ９．６ １０．６ １２．０ １３．２ びんの容量 ８５ ５０ ３０ ００ 脚部の深さ １ｌｌ１１ ３．６ ４．０ ４．５ ４．９ びんの容量 ８５ ５０ ３０ ００ 第を表 最小起立用直径 ＋１１１１ ３３．７ ３７．２ ４２．２ ４６．２ びんの容量 ８５ ５０ ３０ ００ 」」Ｌ表 底部の深さ ｍ ２４．３ ２６．８ ３０．５ ３３．３ 男二し聚 １８５　　　　　　１４．５　　　　２０．０　　　　
　２３２５０　　　　　　１５．８　　　　２２．６　
　　　　　３０３３０　　　　　　１７．０　　　　２
５．０　　　　　　３２５００　　　　　　２４．８　
　　　３２．８　　　　　　２４

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプラスチックびんの側面図、第２図は
本発明のプラスチックびんの底面図、第３図は第２図の
Ａ−Ａ線についての拡大断面図である。 ４・・・側壁部、　　　　５・・・底部、６・・・脚部
、　　　　　　７・・・帯状部、８・・・中央領域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、側壁部（４）と、ドーム状表面（Ｓ）上に横たわっ
   た略平行状縁部を有する数箇の帯状部（７）によって区
   分されて、円周方向に間隔をあけて突出した数箇の脚部
   （６）により囲まれた中央領域（８）を有する底部（５
   ）とを備えた炭酸飲料用プラスチックびんにおいて、中
   央領域（８）と数箇の帯状部（７）とで、凹入部を有し
   ないなめらかに連続したドーム状表面（Ｓ）が画定され
   、帯状部（７）の合計幅と底部（５）の外周長さとの比
   が１：５．５〜１：６．５の範囲である炭酸飲料用プラ
   スチックびん。 ２、帯状部（７）の合計幅と底部（５）の外周長さとの
   比が略１：６である請求項１に記載のプラスチックびん
   。 ３、底部（５）に７箇の突出した脚部（６）が形成され
   た請求項１または２に記載のプラスチックびん。 ４、射出−延伸ブロー成形技法によって形成された請求
   項１から３までのいずれか１項に記載のプラスチックび
   ん。 ５、帯状部（７）によって画定されたドーム状表面（Ｓ
   ）の曲率半径（ｒ＿ｓ）が、底部（５）の外径の７５％
   〜８５％の範囲である請求項１から４までのいずれか１
   項に記載のプラスチックびん。 ６、中央領域（８）の下方に延びた脚部（６）の深さが
   、底部（５）の外径の６〜８％の範囲である請求項１か
   ら５までのいずれか１項に記載のプラスチックびん。 ７、夫々の脚部（６）が内側にテーパした側部と、半径
   方向最内端に向った略三角形状の底部分とを有し、上記
   の側部と底部分とは、帯状部（７）の曲率半径（ｒ＿ｓ
   ）の略１／３の曲率半径（ｒ＿ｒ）を有する湾曲部分に
   よって接続され、側部は帯状部の曲率半径（ｒ＿ｓ）の
   略３倍の曲率半径（ｒ＿ｐ）を有した請求項１から６ま
   でのいずれか１項に記載のプラスチックびん。 ８、プラスチックびんを平坦な表面上に起立させた時に
   、脚部（６）の最外端領域が上記平坦な表面と接触して
   形成する円によって定義された起立直径が、プラスチッ
   クびんの外径の６６〜７６％の範囲である請求項１から
   ７までのいずれか１項に記載のプラスチックびん。 ９、側壁部（４）、脚部（６）及び帯状部（７）の壁厚
   さが０．３ｍｍ以下である請求項１から８までのいずれ
   か１項に記載のプラスチックびん。 １０、プラスチックびんの呼称容量が１８５〜５００ｍ
   ｌである請求項１から９までのいずれか１項に記載のプ
   ラスチックびん。