JPH0444943A - 耐ストレスクラッキング性と耐ロッキング性とを有する耐圧プラスチックボトル - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、改善された底部構造を有する耐圧プラスチッ
クボトルに関するもの、で、より詳細には、耐ストレス
クランキング性と耐ロッキング性との組合せに優れた耐
圧プラスチックボトルに関する。

［従来の技術］ ポリエチレンテレフタレー）　（ＰＥＴ）のようなプラ
スチックを延伸ブロー成形して成るボトルは、軽量で耐
衝撃性と透明性とに優れており、しかも耐気体透過性に
も成る程度優九でいることから、各種飲料、特にビール
や炭酸系飲料を取容するための容器として広く使用され
るに至っているこのボトルにおいて耐圧性の点で最もｗ
Ｊｊ！どなる部分は底部であり、底部をほぼ球面状とす
ることにより、耐圧性を賦与することが既に行われてい
るが、この場合にはボトルに自立性を与えるために、ボ
トルとは別個に成形されたハカマ部品をホットメルト接
着剤等により接合しなければならないという製造工程上
及び外観特性上の問題かある。

ボトル底部に耐圧性と同時に自立性を与える底部構造も
既に多く提案されており、例えば特公昭４８−５７０８
号公報には、底部のψなくとも外周に交互に配置された
ほぼ球面状の谷部と、谷部よりも軸方向外方に突出して
支持面と接触する山部（中空脚）とを備えた耐圧プラス
チックボトルが記載されている。

また、特公昭６１−９１７０号公報には、底面を、中心
から外側に向って上昇傾斜した谷線で奇数等分し、隣合
った谷線ではさまれた部分を、谷線を延長した稜線を形
成し且つ平坦な底面を彩画した三角錐台状に突出させる
ことが記載されている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記先行技術における提案は、耐プラスチックボトルの
底部に耐圧性と自立性とを賦与したものとして意義深い
ものと認められるが、実際に炭酸ガスを含有する内容物
を充填し、ビン詰製品を流通過程に供した場合には、以
下に述べる問題を生じることが判った。

一般に、プラスチック成形品は成る状況下では環境応力
亀裂（ＥＳＣ）を発生することが知られている。この環
境応力亀裂とは、その成形品に応力が残留しており、水
分や各種気体等がその環境に存在している場合に成形品
中に亀裂（クランク）が発生する現象であり、このよう
な亀裂が発生すると、ボトル底部の機械的強度等が低下
して、耐圧性の著しい低下を来たし、ボトル内圧が高い
場合にはバースト（破裂）等の事故迄をも招きかねない
ものである。

従来技術にみられる、はぼ球面部の谷部と谷部よりも軸
方向外方に突出した山部（脚部）とを交互に配置した底
部構造では、底部に応力が残留し、しかも未配向の底部
壁が熱結晶化して白化し易いために加熱による応力緩和
手段等はとりにくいこと、及び炭酸ガス含有内容物では
、圧力が４　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ応ゲージと高くしかも
夏場では温度も４０’Ｃにも達し環境応力亀裂の著しく
発生し易い条件下におかれることから、この環境応力亀
裂は重要な問題であることが了解されよう。

他の一つの問題は、自立性とも関連するがボトルのロッ
キング性である。ロッキング性とはボトル自体が自立性
を有するとしても、支持面に加わる振動や優かの横方向
の応力でビン詰製品があたかもロッキングチエアのよう
に横方向に振動乃至揺動を生じる現象である。このロッ
キング現象は、底の山部頂部（脚部）が底中心部に近い
程生じ易く、しかもこの脚部は容器内の圧力によって４
１謂にも達する伸びを生じることから、そのレベルにほ
んの僅かの誤差を生じても発生し易い。しかも炭酸ガス
含有内容物のビン詰では、圧力で底部中心が軸方向外方
に突出変形したり、或いは更にこの突出変形に伴って脚
部自体も変形することにより、−盾顕著に生じる。この
ロッキングを生じると、ビン詰が支持面の振動等により
倒れ易くなり、内容物の溢出や落下による破損等のトラ
ブルを招くことになる。

従って、本発明は耐圧プラスチックボトルにおける上記
欠点を改善することをａｍとし、耐ストレスクランキン
グ性と耐ロッキング性との優れた組合せを有する底部構
造の耐圧プラスチックホトを提供するにある。

本発明の他の目的は、延伸ブロー成形に際して所定の形
状、寸法の底形状への成形が容易に行われると共に、樹
脂の厚みの分布も比較的滑らかであり、残留応力の少な
い底部構造の耐圧プラスチックボトルを提供するにある
。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、プラスチックの延伸ブロー成形で形成
され、且つ底部の少なくとも外周に交互に配置されたほ
ぼ球面状の谷部と、谷部よりも軸方向外方に突出して支
持面と接触する山部とを備えた耐圧プラスチックボトル
において、前記底部はその中心に水平な小径の円周面を
有していて、谷部及び山部はそれらの中心側においてこ
の円周面に滑らかに接続され、前記山部はその頂部を底
面とし且つ前記円周面を頂面とする切願円錐面上に位置
しており、前記山部及び谷部を前記底面に投影したとき
、山部の投影面積は全環状面積の４０乃至６５％で且つ
谷部の投影面積は全環状面積の６乃至３０％であり、且
つ前記球面部の中心と頂部の外側面との距離は前記球面
部曲率半径の１．２乃至１．５倍であり、頂部径と胴径
との比は０．６５乃至０．８５であることを特徴とする
耐ストレスクランキング性と耐ロッキング性とを有する
耐圧プラスチックボトルが提供される。

（作用） 本発明の耐圧プラスチックボトルは、プラスチックの延
伸ブロー成形で形成され、且つ底部の少なくとも外周に
交互に配置されたほぼ球面状の谷部と、谷部よりも軸方
向外方に突出して支持面と接触する山部とを備えている
が、先ず底部の中心に水平な小径の円周面を設け、この
円周面に対して谷部及び山部をそれらの中心側において
滑らかに接続させたことが第一の特徴である。延伸ブロ
ー成形に使用されるプリフォームは試験管状の丸底形状
をしており、この底中心は殆ど延伸されることなく、プ
リフォームの厚みとなっている。延伸ブロー成形に際し
、底部でも中心から周辺に向けて次第に強く延伸される
ことになるが、実際の底部の厚みは、傾向として中心か
ら周辺に向けて厚みが減少するとしても、その厚みの変
化の度合は決して一様ではなく、一般にネッキングと呼
ばれる現象のために厚みが急激に変化する部分があり、
底形状が複雑になればなるほど、このネッキングが生じ
る位置の分布はまちまちになる傾向がある。本発明では
、底部の中心に水平な小径の円周面を設け、この円周面
に対して谷部及び山部をそれらの中心側において滑らか
に接続させたため、この円周の部分にネッキングが固定
されて山部も谷部も一様に延伸乃至薄肉化されて、肉厚
分布が一様になり易く、底部に応力が残留しにくくなり
、そのため環境応力亀裂の発生が防止されることになる
。

本発明の耐圧プラスチックボトルでは、谷部はほぼ球面
状の回転体表面に位置しているが、前記山部はその頂部
を底面とし且つ前記円周面を頂面とする切願円錐面上に
位置していることが第二の特徴である。即ち、この耐圧
プラスチックボトルでは谷部が耐圧強度に最も強くかつ
形状も最も安定な球面をなしており、しかも支持面に対
して脚と成る山部が、バックリングによる変形に対して
耐性の有る構造となっているため、脚をつけたにも関わ
らず底部が耐圧性に特に優れたものとなっている。しか
も山部がその頂部を底面とし且つ前記円周面を頂面とす
る切願円錐面上に位置していることから、この山部はた
とい圧力により変形しても、頂部の支持面に対する座り
を損なうことがなく、耐ロッキング性に特に優れたもの
となる。

次に、前記山部及び谷部を前記底面に投影したとき、山
部の投影面積を全環状面積の４０乃至６５％ととし、谷
部の投影面積を全環状面積の６乃至３０％ととし、前記
球面部の中心と頂部の外側面との距離を前記球面部曲率
半径の１．２乃至１．５倍ととし、頂部径と胴径との比
を０．６５乃至０．８５としたことが本発明の第三の特
徴である。これらの形状及び寸法を現す特性値は、全て
前述した耐ロッキング性、耐環境亀裂性、耐圧強度等に
密接に関連している。即ち、山部の投影面積が上記範囲
よりも低いときは耐ロッキング性の点で問題があり、上
記範囲よりも高いときは耐環境亀裂性の点で問題がある
。谷部の投影面積が上記範囲よりも低いときは耐圧強度
等の点で問題があり、上記範囲よりも高いときは耐ロッ
キング性の点で問題がある。前記球面部の中心と頂部と
の距離の前記球面部曲率半径溝りの倍率及び頂部径と胴
径との比が上記範囲よりも低いときは耐ロッキング性の
点で問題があり、上記範囲よりも高いときは耐環境亀裂
性の点で問題がある。

本発明によれば、上記作用が総合されて耐ロッキング性
、耐環境亀裂性、耐圧強度等に耐圧プラスチックボトル
が提供されるのである。

尚、山部の投影面積と谷部の投影面積との合計が全環状
面積の１００％に達しないのは、山部と谷部との間に傾
斜した接続部が存在するためである。

（実施例） 本発明の耐圧プラスチックボトルの全体の配置を示す第
１図において、この耐圧プラスチックボトルは、筒状の
胴部１、胴部の上端に接続された釣鐘状の肩部２、肩部
上方のサポートリング３、及びリング上方のノズル部４
を備えている。筒状の胴部１の下端には、以下に詳細に
説明する底部５が設けられている。尚胴部と肩部との間
、及びＩｓ部と底部との間には、肩部に貼着されるラベ
ルに擦り傷が入るのを防止するため、段差部６，７が設
けられている。

本発明の耐圧プラスチックボトルにおける底形状は、第
２図（側面図）、第２−ＡＢ図（第２図（７）Ａ−Ａ及
びＢ−Ｂ断面図）、１！２−Ｃ図（１２図のＣ−Ｃ断面
図）、！２−Ｄ図（１！２［）Ｄ−Ｄ新面図）、第２−
Ｅ図（第２図のＥ−Ｅ断面図）及び第３図（底面図）に
示すとおり、大まかにいって、水平でほぼフラツトな小
径の円周面からなる底部中心部８と、底部中心部８の少
なくとも外周に交互に配置されたほぼ球面状の谷部９と
、谷部よりも軸方向外方に突出して支持面と接触する山
部１０とを備えている。この円周面状の底部中心部８に
対して上記谷部９及び山部１０をそれらの中心側におい
て滑らかに接続されている。谷部９は、単一あるいは複
数の円からなる回転体面上に位置している。山部１０は
、頂部１１、頂部１１よりも内側の内周面部１２、およ
び頂部１１よりも外側の外周面部１３からなっている。

即ち、山部１０はその頂部１１を底面とし且つ前記円周
面８を頂面とする切願円錐面上に位置している。

山部と谷部との中間には両者を滑らかに接続する接続部
１４が存在する。接続部の形状は、特に制限されないが
、樹脂の厚みが一様になるように、直線、曲線或はこら
の組合せで滑らかに傾斜していることが好ましい０本発
明の耐圧プラスチックボトルにおける底形状の立体的配
置は、　　１！４−Ａ図及び第４−Ｂ図の等高線での側
面図及び下面図から容易に了解されよう。かくして、本
発明の耐圧プラスチックボトルでは、かなり大きい円弧
に配置された頂部１１による線接触によってのみ、ボト
ルの支持面による支持が行われると共に、底部中心部８
が切願円錐体面に位置していることから、底部が内容物
による圧力により変形を生じたとしても、座りが悪くな
ったり、ロッキングを生じたりすることがない。

図面に示す具体例において、山部１０と谷部９とは各々
５個ずつ交互に配置されているが、この配置個数は３な
いし８個の範囲内で自由に選択し得るが、一般にはその
個数は奇数個であることが好ましい。ボトル底部におけ
る山部１０と谷部９の局方向の配置では、山部１０が谷
部９の幅よりも大きな幅に設けられており、一般に山部
の投影面積は全環状面積の４０乃至６５％であり、谷部
の投影面積は全環状面積の６乃至３０％である。

ボトル底部における各部材の諸寸法を説明するための第
５図において９球面部の中心と頂部の外側面との距離（
Ｒ１）を前記球面部曲率半径（ＲＯ）の１．２乃至１．
５倍ととし、頂部径（Ｄｌ）と胴径（ＤＯ）との比（Ｄ
Ｉ／ＤＯ）を０．６５乃至０゜８５とすることにより、
耐ロッキング性、耐環境亀裂性、耐圧強度等の最適の組
合せが得られる。

底部中心の円周面の径（Ｄ２）は５ないし２５ｍｍで、
Ｄ　２／　Ｄ　１７７）値は０．　１乃至０．　３（７
）範囲ニするのがよい。

本発明において、容器本体を構成する樹脂としては、ブ
ロー成形可能で延伸により子配向可能な熱可塑性樹脂で
あれば任意のもの用いることができる。このような樹脂
として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ
ブチレンテレフタレート等の熱可塑性ポリエステル；　
ポリカーボネート類；　アクリル−ブタジェン−スチレ
ン共重合体（ＡＢＳｗ４ｎ）；　ポリアセタール樹脂；
ナイロン６、ナイロン６６、それらの共重合ナイロン等
のナイロン類；　ポリメチルメタクリレート等のアクリ
ル樹脂；　アイツタクチイック・ポリプロピレン；ポリ
スチレン等を挙げることができる。これらの樹脂の内で
も、エチレンテレフタレート単位を主体とする熱可塑性
ポリエステルが容器としての諸特性から好ましい。

本発明において、ブロー用プリフォームの成芹及び延伸
ブロー成形は、前述した特徴とする点を除けば、それ自
体周知の方法で実施することがてきる１例えば、ブロー
用プリフォームは、射出す中に前述した樹脂を射出し、
これを過冷却状態（非晶質状態）に冷却することにより
得られる。

このプリフォームをブロー成形するには、プリフォーム
を延伸温度に予備加熱した後、ブロー型中で軸方向に３
１張り延伸すると共に、周方向に膨張延伸させる手段が
採用される。ＰＥＴの場合、延伸温度は一般に８０乃至
１３０℃の範囲内である。勿論、本発明の耐圧プラスチ
ックボトルを製造するには、用いるブロー金型として前
述した底形状と一致する形状のものを用いるのは当然で
あるが、本発明の底の構造では、プリフォームやブロー
金型に格別の温度＠御操作を行わなくても底の肉厚の分
布が−様なものとなり、環境応力亀裂を防止できること
が本発明の利点の一つである。

以上の説明は、本発明の一実施例を示すものであり５本
発明は如何なる意味でもこの例に限定されない。例えば
、延伸ブロー成形としては、同時延伸ブローや逐次延伸
ブローのいずれでもよく、またブロー成形後の容器を熱
固定しうることも當業者に自明であろう。更に底形状も
、本発明の精神を損なわない範囲で種々の変更が可能な
ことが理解されるべきである。

実施例１ ？リエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）ＩＩプリフ
ォームを延伸温度に加熱して二軸延伸ブロー成形し、第
１図に示す形状の内容積約１５００ｃｃのボトルを得た
。

このボトルは、５ｇＩの山部、５（Ｉの各部及び底部の
中心に径が１４１１Ｉｌの水平な円周面を有し、山部の
投影面積が全環状面積の６０％、各部の投影面積が全環
状面積の１３％であり、かつ球面部の中心から頂面まで
の距離が球面部の曲率半径の１．３倍、頂面の接地径が
最大胴部径の７０％であった。

比較例１−８ 底部を第１表に示す形状にした以外は実施例と同様に成
形して内容積約１５００ｃｃのボトルを得た。

上記実施例及び比較例の底の特性値を第１表に、評価結
果を第２表に示す。

※１．　ロッキング ボトルに５ガスボリユーム（Ｇ、Ｖ、）の炭素水を充填
し、４０℃の恒温槽に２４時間保存した後、ボトルを水
平な面に置き１手で約２度傾けて、手を離したとき、ボ
トルのぐらつきが５秒以上経過しても静止しないものを
ロッキングといい、ｎ＝２０本中のロッキングした本数
を示す。

＊２．　　ストレスクラッキング ボトルに５Ｇ、Ｖ、の炭酸水を充填し−４０℃。

９０％ＲＨの恒＆檜に１週間保存し、ｎ＝２０本中のボ
トル底部の割れ（クランキング）又は内容品のもれの発
生した本数を示す。

＊３．垂直安定性 ボトルに３６．Ｖ、の炭酸水を充填し、４０℃の恒温槽
に２４時間保存した後、ボトルを水平な面に置き、ボト
ル底部の中心を通る垂直線を回転軸として３６０°回転
させたとき、首部の測定位置の水平面上の変位量で表わ
す。

Ｏ・・・　変位置５１以下 Δ　・・・　変位置６〜９ｍｍ Ｘ　・・・　変位置１０ｍｍ以上 ×４．　　サーマルスタビリテイ ボトルに５６．Ｖ、の炭素水を充填した直後の入目線位
置及び入目線までのボトルの体積を測定し、充填時の入
目線位置から４０℃、２４時間保存後の入目線位置まで
の体積変化量を測定する。

Ｏ・・・入目線の体積変化量が充填時の入目線までの体
積の３．５％以下 △・・・入目線の体積変化量が充填時の入目線までの体
積の３．６〜４．５％ ×・・・入目線の体積変化量が充填時の入目線までの体
積の４．６％以上 （発明の効果） 本発明の耐圧プラスチックボトルは、底部の中心に水平
な小径の円周面を設け、この円周面に対して交互に配置
されたほぼ球面状の谷部と、谷部よりも軸方向外方に突
出して支持面と接触する山部とを設け、この円周面に対
して谷部及び山部をそれらの中心側において滑らかに接
続させたため、この円周の部分にネッキングが固定され
て山部も谷部も一様に延伸乃至薄肉化されて、肉厚分布
が一様になって、底部に応力が残留しにくくなり、その
ため環境応力亀裂の発生が防止されることになる。また
、谷部をほぼ球面状の回転体表面に位置させ、山部をそ
の頂部を底面とし且つ前記円周面を頂面とする切願円錐
面上に位置させたことにより、この耐圧プラスチックボ
トルでは谷部が耐圧強度に最も強くかつ形状も最も安定
な球面をなしており、しかも支持面に対して脚と成る山
部が。

バックリングによる変形に対して耐性の有る構造となっ
ているため、脚をつけたにも関わらず底部が耐圧性に特
に優れたものとなる。更に、この山部はたとい圧力によ
り変形しても、頂部の支持面に対する座りを損なうこと
がなく、耐ロッキング性に特に優れたものとなる。更に
又１本発明によれば前記山部及び谷部を前記底面に投影
したとき。

山部の投影面積及び谷部の投影面積をそれぞれ全環状面
積当り特定の比率とし、球面部の中心と頂部の外側面と
の距離と前記球面部曲率半径の比率及び頂部径と胴径と
の比を一定の範囲に選択することにより耐ロッキング性
、耐環境亀裂性、耐圧強度等の組合せに優れた耐圧プラ
スチックボトルが提供されるものである。

本発明の耐圧プラスチックボトルは上記特性に優れてい
ることから、自生圧力を有する内容物、例えばビール、
炭酸入り清涼飲料、炭酸入り果汁飲料や窒素充填内容物
を充填し保存する包装容器として有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の耐圧プラスチックボトルの全体の配置
を示す側面図、 第２図は本発明の耐圧プラスチックボトルにおける底形
状の側面図。 第２−ＡＢ図は第２図の底のＡ−Ａ及びＢ−Ｂ新面図。 第２−０図は第２図の底のＣ−Ｃ＊面図、第２−Ｄ図は
ｌｌ２図の底のＤ−Ｄ断面図、第２−Ｅ図は第２図の底
のＥ−Ｅ断面図、第３図は第２図の耐圧プラスチックボ
トルにおける底形状の底面図、 ｌｌ４−Ａ図及び第４−Ｂ図は本発明の耐圧プラスチッ
クボトルにおける底形状の立体的配置を示す等高線での
側面図及び下面図、 第５図はボトル底部における各部材の諸寸法を説明する
ための説明図である。 胴部１、肩ＩＭ２．サポートリング３、ノズル部４、底
ｍ５、段差部６，７、フラットな小径の円周面からなる
底部中心部８、はぼ球面状の谷部９、山部１０、頂部１
１、内周面部１２、外周面部１３、接続ｎ　１４゜ 特許出願人　　　東洋製罐株式会社 第２図 第３図 第２−ＡＢ図 第２−０図 第２−Ｄ図 第２−Ｅ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラスチックの延伸ブロー成形で形成され且つ底
   部の少なくとも外周に交互に配置されたほぼ球面状の谷
   部と、谷部よりも軸方向外方に突出して支持面と接触す
   る山部とを備えた耐圧プラスチックボトルにおいて、 前記底部はその中心に水平な小径の円周面を有していて
   、谷部及び山部はそれらの中心側においてこの円周面に
   滑らかに接続され、前記山部はその頂部を底面とし且つ
   前記円周面を頂面とする切願円錐面上に位置しており、
   前記山部及び谷部を前記底面に投影したとき、山部の投
   影面積は全環状面積の４０乃至６５％で且つ谷部の投影
   面積は全環状面積の６乃至３０％であり、且つ前記球面
   部の中心と頂部の外側面との距離は前記球面部曲率半径
   の１．２乃至１．５倍であり、頂部径と胴径との比は０
   ．６５乃至０．８５であることを特徴とする耐ストレス
   クラッキング性と耐ロッキング性とを有する耐圧プラス
   チックボトル。