WO2018159630A1 - 樹脂製容器 - Google Patents

Abstract

樹脂製容器のさらなる軽量化と、座屈強度の確保を実現する。キャップが着脱自在な口部（２）と、口部（２）に連設される肩部（３）と、肩部（３）に連設される胴部（４）と、胴部（４）に連設され最下部に位置する底部（５）とを備え、胴部（４）に陥没形成される減圧吸収部（８）が、容器外側に凸となる膨らみ領域（１０）を備える。

Description

樹脂製容器

　本発明は、ペットボトル等の樹脂製容器に関する。

　近年、環境問題の意識が高まり、樹脂製容器の軽量化が積極的に進められている。しかし、軽量化により容器の厚みが薄くなると、容器の座屈強度を確保し難くなるという問題がある。

　このような問題を解決するための従来の樹脂製容器として、例えば、上下方向に弾性変形可能なクッション部を容器の胴部に設けることによって、上下方向からの衝撃や荷重を吸収し、容器の座屈変形を防止しようとするものが知られている（特許文献１参照）。

特開２０１２－１２６４４９号公報

　しかしながら、上記従来の樹脂製容器では、さらなる軽量化を図る場合に必ずしも十分な座屈強度を確保し得るものではなく、改善する余地が残されている。従って、本発明の目的は、樹脂製容器のさらなる軽量化と、減圧吸収能力をもたせつつ座屈強度の確保を実現することにある。

　本発明の樹脂製容器の特徴構成は、キャップが着脱自在な口部と、該口部に連設される肩部と、該肩部に連設される胴部と、該胴部に連設され最下部に位置する底部とを備え、前記胴部に陥没形成される減圧吸収部が、容器外側に凸となる膨らみ領域を備える点にある。

　本発明の樹脂製容器のさらなる特徴構成は、前記膨らみ領域の縦断面形状が、容器外側に凸となるように湾曲する点にある。

　本発明の樹脂製容器のさらなる特徴構成は、前記膨らみ領域の横断面形状が、容器外側に凸となるように湾曲する点にある。

　本発明の樹脂製容器のさらなる特徴構成は前記減圧吸収部よりも下側に、上下方向に弾性変形可能なクッション部を備える点にある。

　本発明の樹脂製容器のさらなる特徴構成は、重量／内容量が５０ｇ／Ｌ以下である点にある。

　本発明の樹脂製容器のさらなる特徴構成は、前記膨らみ領域の膨らみ量が１ｍｍ未満である点にある。

　本発明の樹脂製容器のさらなる特徴構成は、前記膨らみ領域の横断面形状の曲率半径が８０ｍｍ未満である点にある。

　本構成のごとく、胴部に陥没形成される減圧吸収部が、容器外側に凸となる膨らみ領域を備えることにより、容器の上下方向から衝撃や荷重が加えられた際、減圧吸収部の膨らみ領域が容器外方に膨らむことによって、当該衝撃や荷重を吸収し、さらに座屈強度の低下を抑制することができる。

　即ち、ホットパック（高温）充填後の内圧変動等によって、樹脂製容器の減圧吸収部の膨らみ領域が内側に引退するように湾曲変位している場合、当該樹脂製容器に対して上下方向から衝撃や荷重を加えると、減圧吸収部の膨らみ領域が元の形状に戻ろうとして容器外方に膨らみ、これにより衝撃や荷重を吸収することができる。従って、減圧吸収部に膨らみ領域を設けることによって、樹脂製容器の座屈強度を高めることができる。また、膨らみ領域の上記作用は、容器の厚みが薄くなるほど効率的に機能するため、容器のさらなる軽量化を図ることができる。また、無菌常温充填の場合には、ホットパック充填と比べて内圧変動等は大きくないが、容器外側に凸となる膨らみ領域を備えることによって、内圧変動による減圧吸収部の動き代が確保されており、当該樹脂製容器に対して上下方向から衝撃や荷重を加えた場合に、容器外方への膨らみを小さくすることで内圧低下を抑制することができ、樹脂製容器の座屈強度を高めることができる。

　また特に、ホットパック充填をする樹脂性容器の場合において、当該減圧吸収部よりも下側に、上下方向に弾性変形可能なクッション部を備える場合、容器の上下方向から衝撃や荷重が加えられた際、減圧吸収部の膨らみ領域が容器外方に膨らんだ後、クッション部が弾性変形するという動作が生じる。この動作によって、クッション部の衝撃・荷重吸収力が、当該減圧吸収部を備えていない場合よりも向上することとなる。従って、当該減圧吸収部の衝撃・荷重吸収力とクッション部の衝撃・荷重吸収力とを単に足し合わせた場合よりもさらに大きな衝撃・荷重吸収力が生まれるため、樹脂製容器の座屈強度を飛躍的に高めることができる。さらに、無菌常温充填をする樹脂性容器の場合において、当該減圧吸収部よりも下側に、上下方向に弾性変形可能なクッション部を備える場合、容器の上下方向から衝撃や荷重が加えられた際、クッション部が弾性変形するという動作が生じる。この動作によって、クッション部の衝撃・荷重吸収力が、当該減圧吸収部を備えていても内圧の低下を抑制することができる。従って、当該減圧吸収部とクッション部を備えていても内圧の低下を抑制することができるため、樹脂製容器の座屈強度を飛躍的に高めることができる。

樹脂製容器（第１実施形態）の側面図である。 図１の矢視線ＩＩ－ＩＩにおける樹脂製容器の縦断面図である。 図１の矢視線ＩＩＩ－ＩＩＩにおける樹脂製容器の横断面図である。 減圧吸収部による減圧吸収時の樹脂製容器（第１実施形態）の側面図である。 図４の矢視線Ｖ－Ｖにおける樹脂製容器の縦断面図である。 図４の矢視線ＶＩ－ＶＩにおける樹脂製容器の横断面図である。 樹脂製容器（第１実施形態）における減圧吸収部のその他の形態を拡大した図である。 樹脂製容器（第２実施形態）の側面図である。 図８の矢視線ＩＸ－ＩＸにおける樹脂製容器の横断面図である。

〔第１実施形態〕
　以下、本発明に係る樹脂製容器の好適な実施の形態として、飲料等の液体がホットパック充填されるプラスチックボトル１を図面に基づいて説明する。

　まず、本明細書で用いる各種の用語について以下のとおり定義する。
　本明細書中において「上下方向」とは、図１のプラスチックボトル１（以下、ボトル１と略称する）の中心軸Ｘ－Ｘの方向を意味する。特に図１～図３において、上方とは、図面の上端側を指し、下方とは図面の下端側を指す。
　「横方向」又は「水平方向」とは、中心軸Ｘ－Ｘ方向に直交する方向を意味する。
　「周方向」とは、横断面形状の輪郭に沿う方向を意味する。
　「径方向」とは、中心軸Ｘ－Ｘを円の中心として考えた場合におけるその円の半径方向を意味する。
　「高さ」とは、中心軸Ｘ－Ｘ方向に沿う長さを意味する。
　「深さ」とは、径方向に沿う長さを意味する。
　「横断面形状」とは、中心軸Ｘ－Ｘに直交する平面（横断面）におけるボトル１の断面形状を意味する。
　「縦断面形状」とは、中心軸Ｘ－Ｘに沿う平面（縦断面）におけるボトル１の断面形状を意味する。

　図１及び図２に示されるように、本実施形態に係るボトル１は、上方から順に、キャップが着脱自在な口部２と、口部２に連設される肩部３と、肩部３に連設される胴部４と、胴部４に連設され最下部に位置する底部５とを備える。また本実施形態に係るボトル１は、横断面が略円形の円筒状の容器である。

　ボトル１は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートなどの熱可塑性樹脂を主材料として、二軸延伸ブロー成形法などの公知の成形法によって製造することができる。

　ボトル１に充填される液体としては、特に限定されるものではなく、例えば、飲料水、茶、果汁、コーヒー、ココア、清涼飲料水、アルコール飲料、乳飲料、スープなどの飲料類や、ソースや醤油などの液体調味料といったものが挙げられる。またボトル１の内容量についても特に限定されるものではなく、充填する液体の種類等に応じて、数百ミリリットル単位の比較的小容量のものから、数リットル単位の比較的大容量のものに至るまで任意に適用して良い。ボトル１を飲料用ボトル１として適用する場合は、内容量を３００ｍＬ～４００ｍＬとすることが望ましい。また、本実施形態におけるボトル１の重量／内容量については、５０ｇ／Ｌ以下にすることができる。特に、内容量が３５０ｍＬ（＝０．３５Ｌ）の場合、その重量を１５ｇ以下とすることもできる。

（口部）
　口部２は、上端が開口する円筒で構成される部分であり、飲料等の注ぎ口として機能する。口部２の外周面には雄ネジ部が形成されており、図示しないキャップが着脱自在に螺合固定される。

（肩部）
　肩部３は、その上端から下方に向けて連続して拡径してなる、略円錐状に構成される部分である。尚、本実施形態における肩部３には、周方向に所定の間隔で複数の縦溝１８が形成されている。

（胴部）
　胴部４は、横断面形状が略円形の円筒状の部分であって、ボトル１の最大外径を有している。また、胴部４の外周面には飲料の銘柄等を表示するラベルを設けることができる。本実施形態における胴部４には、強度を補強するための第１周溝６、及び第２周溝７が胴部４の上部分に設けられている。尚、第１周溝６の深さは、第２周溝７の深さよりも浅く、また第１周溝６の最大縦幅は、第２周溝７の最大縦幅よりも小さい。

　縦長の減圧吸収部８が、第２周溝７よりも下側に、周方向に所定の間隔で複数陥没形成されている。減圧吸収部８は、その内側面９によって囲まれている部分に、容器外側に凸となる膨らみ領域１０を備える。

　図２に示されるように、膨らみ領域１０の縦断面形状が、容器外側に凸となるように湾曲している。また、図３に示されるように、膨らみ領域１０の横断面形状が、容器外側に凸となるように湾曲している。

　膨らみ領域１０の横幅方向の左右両端部分と中央部分のそれぞれに、上下方向に延びる突条部１１が設けられている。尚、本実施形態においては、膨らみ領域１０に３つの突条部１１が設けられているが、この構成に限定されるものではなく、他にも例えば図７に示されるように、突条部１１を、膨らみ領域１０の横幅方向の中央部分にのみ設ける構成としても良い。

　図１及び図２に示されるように、ボトル１は、減圧吸収部８よりも下側に、上下方向に弾性変形可能なクッション部１２を備える。クッション部１２は、径方向外側ほど幅広となりＶ字状の縦断面形状を有するＶ字周溝部１３と、Ｖ字周溝部１３の上下に設けられる２つの小周溝部１４とを備える蛇腹状の部分であって、縦断面視において、Ｖ字周溝部１３を対称軸とする線対称の構成を有する。尚、Ｖ字周溝部１３の深さは、小周溝部１４の深さよりも深く、またＶ字周溝部１３の最大縦幅は、小周溝部１４の最大縦幅よりも大きい。クッション部１２は、Ｖ字周溝部１３と２つの小周溝部１４という３つの溝を有することで３段バネ構造となっており、これにより上下方向に弾性変形することができる。尚、クッション部１２については、必要に応じて設けるようにしても良い。

（底部）
　図２に示されるように、底部５には、容器内側に山状に凹む凹み部分１５と、ボトル１を立てたときに設置面と接する底面１６と、底面１６から胴部４にかけて外側に湾曲する湾曲部１７とが連設して構成されている。底面１６は、平面視においてリング形状をなし、凹み部分１５の外周に配置される。

（上下方向より付与される荷重に対する減圧吸収部とクッション部の挙動）
　図１～図３には、減圧吸収部８による減圧吸収が生じる前の通常状態のボトル１が示されている。図４～６には、ホットパック充填による内圧変動や、経時的な水分の透過に伴う内容液の容積変動等によって、減圧吸収部８の膨らみ領域１０が内側に引退するように湾曲変位して減圧吸収するボトル１が示されている。

　図２、図３、図５、図６に示されるように、通常状態のボトル１における膨らみ領域１０の膨らみ量Ｂ１は、減圧吸収時のボトル１における膨らみ領域１０の膨らみ量Ｂ２よりも大きい（Ｂ１＞Ｂ２）。

　飲料類等がホットパック充填されたボトル１は減圧吸収が生じるため、通常は、図４～図６に示される形態で流通・販売される。このとき、ボトル１に対して上下方向から衝撃や荷重が加えられると、減圧吸収部８の膨らみ領域１０が、図１～図３に示される元の形状に戻ろうとして容器外方に膨らみ、これにより衝撃や荷重を吸収することができる。従って、減圧吸収部８に膨らみ領域１０を設けることによって、ボトル１の座屈強度を高めることができる。また、膨らみ領域１０の上記作用は、ボトル１の厚みが薄くなるほど効率的に機能するため、ボトル１のさらなる軽量化を図ることができる。

　また本実施形態に係るボトル１は、減圧吸収部８よりも下側に、上下方向に弾性変形可能なクッション部１２を備える。この場合、ボトル１の上下方向から衝撃や荷重が加えられた際、減圧吸収部８の膨らみ領域１０が容器外方に膨らんだ後、クッション部１２が弾性変形するという動作が生じる。この動作によって、クッション部１２の衝撃・荷重吸収力が、減圧吸収部８を備えていない場合よりも向上することとなる。従って、減圧吸収部８の衝撃・荷重吸収力とクッション部１２の衝撃・荷重吸収力とを単に足し合わせた場合よりもさらに大きな衝撃・荷重吸収力が生まれるため、ボトル１の座屈強度を飛躍的に高めることができる。

〔第２実施形態〕
　以下、本発明の第２実施形態について、飲料等の液体が無菌常温充填されるプラスチックボトル１について図面に基づいて説明する。尚、先の第１実施形態と同様の構成については説明を省略し、異なる構成を主として説明する。

　図８に示されるように、本実施形態に係るボトル１は、上方から順に、キャップが着脱自在な口部２と、口部２に連設される肩部３と、肩部３に連設される胴部４と、胴部４に連設され最下部に位置する底部５とを備える。また本実施形態に係るボトル１は、横断面が略円形の円筒状の容器である。

　本実施形態における胴部４は、その上端から下方に向けて連続して縮径した後、上下方向における胴部４のおよそ半分の位置から連続して拡径して底部５に連設される。

　胴部４には、複数の減圧吸収部８が、周方向に所定の間隔で陥没形成されている。尚、本実施形態における減圧吸収部８は、胴部４の上半分と下半分の両方に亘って陥没形成されている。減圧吸収部８の輪郭に沿って、断面Ｖ字状の溝１９が形成されており、減圧吸収部８の上端における溝１９が、胴部４の側面に連続してつながっている。

　減圧吸収部８は、溝１９によって囲まれている部分に、容器外側に凸となる膨らみ領域１０を備える。膨らみ領域１０は、上側ほど横幅が狭く且つ浅くなる先細領域２０と、先細領域２０の最大横幅と同じ横幅の一定幅を有する一定領域２１と、一定領域２１から徐々に横幅が広くなる拡大領域２２とが、上から順に連設して構成されている。本実施形態においては、先細領域２０は、胴部４の上半分に設けられている。尚、膨らみ領域１０の面積の、ボトル１の全表面積に対する割合は、およそ３０％～４５％となることが望ましい。

　図９に示されるように、膨らみ領域１０の横断面形状は、容器外側に凸となるように湾曲している。また図示しないが、膨らみ領域１０の縦断面形状についても容器外側に凸となるように湾曲している。

　本実施形態に係るボトル１を飲料用ボトルとして適用する場合は、内容量を５００ｍＬ～５５０ｍＬとして、その重量を１８ｇ～２１ｇとすることが望ましい。この場合、通常状態のボトル１における膨らみ領域１０の横断面形状の曲率半径は、減圧吸収時において膨らみ領域１０がより確実にボトル内側に湾曲変位するように、０ｍｍ（０Ｒ）より大きく８０ｍｍ（８０Ｒ）未満であることが望ましく、より望ましくは０ｍｍ（０Ｒ）より大きく約５０ｍｍ（５０Ｒ）未満であり、最も望ましいのは０ｍｍ（０Ｒ）より大きく約２７ｍｍ（２７Ｒ）未満である。また通常状態のボトル１における膨らみ領域１０の縦断面形状の曲率半径は、例えば、約９００ｍｍ（９００Ｒ）である。

　通常状態のボトル１における膨らみ領域１０の膨らみ量Ｂ１は、１ｍｍ未満であることが望ましく、より望ましくは０．７５ｍｍ以下であり、さらにより望ましくは約０．５ｍｍ以下である。特にこのように構成された飲料用ボトルは、容器の厚みを薄くしても、より高い座屈強度と減圧吸収性能とを備える。

　尚、図示しないが、上述の減圧吸収部８は、上下を逆にしても良い。この場合、先細領域２０と、一定領域２１と、拡大領域２２とが、下から順に連設して構成され、減圧吸収部８の下端における溝１９が、胴部４の側面に連続してつながる。また先細領域２０は、胴部４の下半分に設けられることになる。

　減圧吸収部８には、容器内側に凸となる凹み部２３が形成されている。本実施形態においては、菱形四角錐状の凹み部２３が、一定領域２１の一部と拡大領域２２の一部に亘って形成されているが、凹み部２３の形状及び設定位置については当該構成に限定されるものではない。尚、減圧吸収部８には、凹み部２３に替えて、容器外側に凸となる突出部を形成しても良い。この場合も凹み部２３と同様に、菱形四角錐状の突出部を一定領域２１の一部と拡大領域２２の一部に亘って形成するようにして良いが、突出部の形状及び設定位置については当該構成に限定されるものではない。

　上述の第２実施形態に係るボトル１について、以下の表１に示す３種類のペットボトルを作製して、それらの座屈強度を確認した。尚、いずれのペットボトルも重量は１８．３ｇであった。また、膨らみ領域１０の膨らみ量Ｂ１、及び膨らみ領域１０の横断面形状の曲率半径はいずれも、膨らみ領域１０の上下方向の略中間位置における値であり、膨らみ領域１０の縦断面形状の曲率半径は、膨らみ領域１０を左右に等分する中心位置における値である。

　表１に示すように、実施例１及び２のペットボトルについては、２００Ｎ以上の圧力に耐えることができたが、比較例１のペットボトルについては、２００Ｎの圧力に耐えることができずに座屈した。

　本発明の樹脂製容器は、飲料類や調味料などを密封充填する容器として好適に用いることができる。

１　ボトル
２　口部
３　肩部
４　胴部
５　底部
６　第１周溝
７　第２周溝
８　減圧吸収部
９　内側面
１０　膨らみ領域
１１　突条部
１２　クッション部
１３　Ｖ字周溝部
１４　小周溝部
１５　凹み部分
１６　底面
１７　湾曲部
１８　縦溝
１９　溝
２０　先細領域
２１　一定領域
２２　拡大領域
２３　凹み部
Ｂ１　通常時の膨らみ量
Ｂ２　減圧吸収時の膨らみ量
 

Claims (7)

1. 　キャップが着脱自在な口部と、該口部に連設される肩部と、該肩部に連設される胴部と、該胴部に連設され最下部に位置する底部とを備え、
   　前記胴部に陥没形成される減圧吸収部が、容器外側に凸となる膨らみ領域を備えることを特徴とする樹脂製容器。
2. 　前記膨らみ領域の縦断面形状が、容器外側に凸となるように湾曲することを特徴とする請求項１に記載の樹脂製容器。
3. 　前記膨らみ領域の横断面形状が、容器外側に凸となるように湾曲することを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂製容器。
4. 　前記減圧吸収部よりも下側に、上下方向に弾性変形可能なクッション部を備えることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の樹脂製容器。
5. 　重量／内容量が５０ｇ／Ｌ以下であることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の樹脂製容器。
6. 　前記膨らみ領域の膨らみ量が１ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の樹脂製容器。
7. 　前記膨らみ領域の横断面形状の曲率半径が８０ｍｍ未満であることを特徴する請求項１～６のいずれか１項に記載の樹脂製容器。
    

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