JP2005112440A - 容器 - Google Patents

Abstract

【課題】 プラスチックボトル容器において、良好なハンドリング性を確保しつつ、容器全体の軽量化を可能にする。
【解決手段】 プリフォーム１をブロー成形するときに、ブロー金型の形状によって、胴部１３の高さ方向中間部にウエスト部１５を形成するボトル容器１０であって、前記ウエスト部１５には、一次絞込み部１６及び二次絞込み部１７を形成し、少なくとも前記二次絞込み部１７の寸法設定にもとづいて、前記ウエスト部１５を厚肉化する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、延伸ブローによって成形される容器に関し、特に、容量の大きいプラスチックボトル容器に関する。

ペットボトルなどのプラスチックボトル容器は、成形が容易で大量生産に適しており、また、機械的強度が高く軽量であるなど、優れた特性を有していることから、各種の液体を充填する容器として広い分野で利用されている。特に、各種飲料を充填する飲料用容器として大量に使用されている。

プラスチックボトル容器の容量は、市場の要求に合せて多くの種類が存在している。例えば、容量が大きいものとしては、２０００ｍｌ程度の容量を有するプラスチックボトル容器が使用されている。このように容量が大きいプラスチックボトル容器では、通常、冷蔵庫収納性や持ちやすさを考慮し、横断面形状がほぼ長方形に形成されている。

また、容量が大きいプラスチックボトル容器では、胴部に必要な強度を付与するため、胴部の高さ方向中間部に、ほぼ全周を囲む凹状のウエスト部を形成している。このウエスト部は、補強部として機能するだけでなく、プラスチックボトル容器を片手で持つ際、指を引っ掛ける把持部としても機能させることができる（例えば、特許文献１、２参照。）。
特開平８−２３０８５６号公報 特開平８−３１０５２１号公報

ところで、近年では、省資源の促進などを目的とし、プラスチックボトル容器の軽量化が強く要請されている。この種のプラスチックボトル容器は、プリフォーム（パリソン）を延伸ブローして成形されるので、プリフォームの樹脂重量を削減することにより、軽量化を達成することが可能である。

しかしながら、単純にプリフォームの樹脂重量を削減する方法では、軽量化された分だけプラスチックボトル容器が薄肉化されるため、剛性や復元性の低下が懸念される。特に、ウエスト部の剛性や復元性が低下すると、容器を把持したときの変形が生じやすくなり、良好なハンドリング性を確保することが困難になる。

本発明は、上記の事情にかんがみなされたものであり、容器の軽量化に際し、ウエスト部の薄肉化を回避することにより、良好なハンドリング性を確保しつつ、容器全体の軽量化を図ることができる容器の提供を目的とする。

上記目的を達成するため本発明の容器は、プリフォームをブロー成形するときに、ブロー金型の形状によって、胴部の高さ方向中間部にウエスト部を形成する容器であって、前記ウエスト部には、一次絞込み部及び二次絞込み部が形成され、少なくとも前記二次絞込み部を有することによって、前記ウエスト部が厚肉化される構成としてある。

このようにすると、軽量化のために他の部位が肉薄になっても、ウエスト部に必要な肉厚を確保できるので、ウエスト部の剛性や復元性が著しく損なわれることを回避できる。これにより、良好なハンドリング性を確保しつつ、容器全体を軽量化することが可能になる。
しかも、二次絞込み部の寸法を適切に設定してウエスト部を厚肉化するだけのため、製造工程を複雑にしたり、コストを増加させるような不都合もない。

また、本発明の容器は、前記胴部の最大径に対する前記二次絞込み部の絞り比が０．６５〜０．８５倍としてある。
このようにすると、延伸ブロー成形においてウエスト部を適度に厚肉化し、ウエスト部の剛性及び復元性を高めることができる。
なお、上記の絞り比が０．６５倍未満だと、ウエスト部に肉溜りが生じやすくなり、０．８５倍を超えると、ウエスト部における厚肉化の効果が薄くなる。

また、本発明の容器は、前記胴部の肉厚に対する前記ウエスト部の肉厚比が１．１５〜１．５倍としてある。
このようにすると、胴部を薄肉化しつつ、ウエスト部に必要な剛性を確保することができる。
なお、上記の肉厚比が１．１５倍未満だと、剛性の向上効果が薄れ、１．５倍を超えると、ウエスト部の肉厚が過剰となり、他の部位の薄肉化に繋がる。

また、本発明の容器は、前記胴部横断面がほぼ長方形又は正方形であり、その対向する面の周方向中央部に、前記二次絞込み部が形成され、その周方向両側に、前記二次絞込み部よりも浅い一次絞込み部が形成される構成としてある。
このようにすると、容器を把持するとき、指を一次絞込み部に沿わせ、指先を二次絞込み部に引っ掛けることにより、容器を安定良く持つことが可能になる。これにより、容器のハンドリング性を更に向上させることができる。

また、本発明の容器は、前記胴部横断面がほぼ長方形であり、その短辺が１１０ｍｍ以下としてある。
このようにすると、例えば、容量が２０００〜３０００ｍｌ程度の大型容器であっても、片手で安定良く支持することができる。

また、本発明の容器は、前記一次絞込み部の高さ方向の幅と前記二次絞込み部の高さ方向の幅がそれぞれ７〜１５ｍｍとしてある。
このようにすると、絞り込みと指のサイズが適合するので、指のフィット感が増し、容器のハンドリング性を更に向上させることができる。
また、絞り込みの幅を上記のように設定すると、延伸ブロー成形時の肉厚分布に適度な影響を与え、ウエスト部の厚肉化が容易になる。

また、本発明の容器は、前記一次絞込み部の垂直面及びその上下の傾斜面が接する接円の半径が８〜２０ｍｍとしてある。
このようにすると、容器を把持するとき、一次絞込み部の垂直面及びその上下の傾斜面に指がフィットするので、容器のハンドリング性を更に向上させることができる。

以上のように、本発明によれば、容器全体を軽量化する場合であっても、ウエスト部の必要な肉厚を確保できるので、軽量化によるウエスト部の剛性低下を回避し、良好なハンドリング性を確保しながら、容器全体の軽量化を図ることが可能になる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

［プリフォーム］
まず、プラスチックボトル容器（以下、単にボトル容器という。）を製造するためのプリフォームについて、図１を参照して説明する。
図１は、プリフォームの一例を示す断面図である。
なお、本明細書において、プリフォームとは、中間用成形体の総称と使用しており、パリソンやメンコ等も含むものである。

１．プリフォームの構造
図１に示すように、ボトル容器を製造するためのプリフォーム１は、熱可塑性樹脂からなり、口部１ａと、ボトル容器の肩部となる部分２と、ボトル容器の胴部となる部分３と、ボトル容器の底部となる部分４とを備える有底筒状に形成されている。
なお、このプリフォーム１は、任意の形状とすることができる。図１に示す例では、ボトル容器の底部となる部分４がほぼ半球形状となっているが、特にこの形状に限定されず、例えば、底部となる部分４を楕円形状としたり、先端を平坦化することもできる。

２．プリフォームの構成成分
プリフォーム１を構成する熱可塑性樹脂としては、延伸ブロー成形及び熱結晶化可能な樹脂であれば、任意のもの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、ポリカーボネート、ポリアリレート、又は、これらの共重合体等の熱可塑性ポリエステル、これらの樹脂あるいは他の樹脂とのブレンド物が好適であり、特に、ポリエチレンテレフタレート等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。
また、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、ポリエチレン等も使用することができる。
これらの樹脂には、成形品の品質を損なわない範囲内で種々の添加剤、例えば、着色剤、紫外線吸収剤、離型剤、滑剤、核剤、酸化防止剤、帯電防止剤等を配合することができる。

プリフォーム１を構成するエチレンテレフタレート系熱可塑性ポリエステルは、エステル反復単位の大部分、一般に７０モル％以上をエチレンテレフタレート単位を占めるものであり、ガラス転移点（Ｔｇ）が５０〜９０℃、融点（Ｔｍ）が２００〜２７５℃の範囲にあるものが好適である。
エチレンテレフタレート系熱可塑性ポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が耐圧性、耐熱性、耐熱圧性等の点で特に優れているが、エチレンテレフタレート単位以外にイソフタル酸やナフタレンジカルボン酸等の二塩基酸とプロピレングリコール等のジオールからなるエステル単位の少量を含む共重合ポリエステルも使用することができる。

また、本実施形態のプリフォーム１は、単層（一層）の熱可塑性ポリエステル層で構成される場合の他、二層以上の熱可塑性ポリエステル層により構成することもできる。
さらに、本実施形態のプリフォーム１は、二層以上の熱可塑性ポリエステル層からなる内層及び外層の間に封入される中問層を備えることができ、中間層をバリヤー層や酸素吸収層とすることができる。
このようにバリヤー層、酸素吸収層を備えることにより、ボトル容器内への外部からの酸素の透過を抑制し、ボトル容器内の内容物の外部からの酸素による変質を防止することができ、特に、炭酸ガス入り飲料用のボトル容器に好適となる。
ここで、酸素吸収層としては、酸素を吸収して酸素の透過を防ぐものであれば、任意のものを使用することができるが、酸化可能有機成分及び遷移金属触媒の組合せ、あるいは、実質的に酸化しないガスバリヤー性樹脂、酸化可能有機成分及び遷移金属触媒の組み合わせを使用することが好適である。

［ボトル容器］
つぎに、本実施形態に係るボトル容器について、図２〜図５を参照して説明する。
図２は、ボトル容器の正面図、図３は、ボトル容器の側面図、図４は、ボトル容器のＸ−Ｘ断面図、図５は、ボトル容器のＹ−Ｙ断面図である。

１．ボトル容器の構成
ボトル容器１０は、上述したプリフォーム１を延伸ブロー成形することにより形成されるプラスチックボトル容器であり、図２に示すように、口部１１、肩部１２、胴部１３及び底部１４を有している。
胴部１３は、横断面形状をほぼ長方形とし、その短辺が１１０ｍｍ以下であることが好ましい。
このようにすると、容量が２０００〜３０００ｍｌの大型容器であっても、良好な冷蔵庫収納性が確保されるとともに、ボトル容器１０を片手で把持することが可能になる。

２．ウエスト部
胴部１３の高さ方向中間部には、全周にわたって凹状のウエスト部１５が形成されている。ウエスト部１５は、胴部１３に必要な強度を付与する補強部機能と、ボトル容器１０を片手で持つ際、指掛けとなってハンドリングを容易にする把持部機能とを兼ね備える部位であり、容器全体の軽量化を図る場合であっても、必要な剛性及び復元性を維持するために、この部位には所定の肉厚を確保する必要がある。

ウエスト部１５は、比較的浅い胴径の一次絞込み部１６と、それよりも深い胴径の二次絞込み部１７によって形成されている。つまり、延伸ブロー成形に用いるブロー金型のウエスト部対応部位には、一次絞込み部１６用及び二次絞込み部１７用の絞り込み凸部が突出形成され、延伸ブローにより延伸したプリフォーム１が、ブロー金型の一次及び二次絞り込み凸部に接触することにより、ウエスト部１５が形成される。
上記の絞り込み凸部は、プリフォーム１が延伸する際の抵抗となるため、絞り込み１６、１７の寸法設定、特に二次絞込み部１７の寸法設定は、延伸ブロー成形時の肉厚分布に大きな影響を与える。

本発明では、上記の現象に着目し、二次絞込み部１７の寸法設定にもとづいて、ウエスト部１５を厚肉化することとした。
このようにすると、軽量化のために他の部位が肉薄になっても、ウエスト部１５に必要な肉厚を確保することが可能になる。これにより、ウエスト部１５の剛性や復元性が損なわれることを回避し、良好なハンドリング性を確保しつつ、容器全体を軽量化することができる。

また、短径方向における胴部１３の最大径Ａに対する二次絞込み部１７の絞り比（Ｂ２／Ａ）は０．６５〜０．８５倍が好ましい。
このようにすると、延伸ブロー成形においてウエスト部１５を適度に厚肉化し、ウエスト部１５の剛性及び復元性を高めることができる。
なお、絞り比（Ｂ２／Ａ）を０．６５倍未満にすると、ウエスト部１５に肉溜りが生じやすくなり、０．８５倍を超えると、ウエスト部１５における厚肉化の効果が薄くなる。

また、胴部１３の肉厚に対するウエスト部１５の肉厚比は１．１５〜１．５倍が好ましい。
このようにすると、胴部１３を薄肉化しつつ、ウエスト部１５に必要な剛性を確保することができる。
なお、上記肉厚比が１．１５倍未満だと、剛性の向上効果が薄れ、１．５倍を超えると、ウエスト部１５の肉厚が過剰となり、他の部位の薄肉化に繋がる。

また、胴部１３の横断面形状をほぼ長方形（又は正方形）とし、その対向する面の周方向中央部に、二次絞込み部１７を形成するとともに、その周方向両側に、一次絞込み部１６を形成することが好ましい。
このようにすると、ボトル容器１０を把持するとき、指を一次絞込み部１６に沿わせ、指先を二次絞込み部１７に引っ掛けることにより、ボトル容器１０を安定良く持つことが可能になる。

また、一次絞込み部１６の高さ方向の幅Ｃ１と二次絞込み部１７の高さ方向の幅Ｃ２はそれぞれ７〜１５ｍｍが好ましい。
このようにすると、絞り込み１６、１７と指のサイズが適合するので、指のフィット感が増し、ボトル容器１０のハンドリング性を更に向上させることができる。
また、絞り込み１６、１７の幅Ｃ１、Ｃ２を上記のように設定すると、延伸ブロー成形時の肉厚分布に適度な影響を与え、ウエスト部１５の厚肉化が容易になる。

また、一次絞込み部１６の垂直面１６ａ及びその上下の傾斜面１６ｂ、１６ｃが接する接円の半径Ｒは８〜２０ｍｍが好ましい。
このようにすると、ボトル容器１０を把持するとき、一次絞込み部１６の垂直面１６ａ及びその上下の傾斜面１６ｂ、１６ｃに指がフィットするので、ボトル容器１０のハンドリング性を更に向上させることができる。

［ボトル容器の製造方法］
つぎに、ボトル容器１０の製造方法について説明する。

１．プリフォームの製造
プリフォーム１は、公知の射出成形や押出成形により、有底筒状のものを製造することができる。
なお、プリフォーム１として、中間層に酸素吸収層を備える多層プリフォームを使用する場合は、従来から公知の共射出成形機等を用いて、内外層をポリエステル樹脂とし、内外層の問に一層又は二層以上の酸素吸収層を挿入し、射出用プリフォーム金型の形状に対応した、底部及び開口部を有する多層プリフォームを製造することができる。

２．延伸ブロー成形
つぎに、プリフォーム１を二軸延伸ブロー成形する。
なお、延伸ブロー成形方法には、一般に、ホットパリソン法とコールドパリソン法の二つの方法がある。ホットパリソン法は、ポリエステル樹脂を射出成形することにより形成された有底プリフォームを完全に冷却することなく、軟化状態で延伸ブロー成形する方法で、生産性に優れている。
これに対して、コールドパリソン法は、ポリエステル樹脂を射出成形することにより、最終形状より寸法が小さく、かつ、ポリエステルが非結晶である冷却有底プリフォームを予め形成しておき、この冷却プリフォームを延伸温度に予備加熱して、ブロー成形金型内で延伸する方法で、寸法等の精度に優れている。
本実施形態に係るボトル容器１０の製造には、いずれの方法も用いることができる。

また、延伸ブロー成形には、プリフォームをそのまま最終成形品の大きさとなるようにブローする一段ブロー成形方法と、プリフォームを一旦最終成形品より大きくなるようにブローして中問品を成形し、この中間品を熱収縮させて最終成形品を得るという二段ブロー成形方法とがある。
二段ブロー成形は、容器の肉厚を均一化するのに適する反面、工程が多数化、複雑化することから生産性が低下するという問題がある。
本実施形態では、以下に示すような一段ブロー成形によって所望の肉厚分布を備えたボトル容器１０を得ることができるので、工程が少なく生産性に優れた一段ブロー成形法を採用し、安価かつ大量生産が要請される飲料用ボトル容器に対応できる。

図６は、延伸ブロー成形の説明図である。
本実施形態に係る延伸ブロー成形では、まず、プリフォーム１をガラス転移点（Ｔｇ）以上の延伸温度、例えば８５〜１２０℃に加熱し、加熱したプリフォーム１を、所定の熱処理（ヒートセット）温度に加熱されたブロー金型２０内において二軸延伸ブロー成形する。
具体的には、加熱したプリフォーム１を、延伸ロッド等により縦方向（軸方向）に延伸させるとともに、ブローエアによって横方向（周方向）に延伸させる。延伸されたブロー成形体は、ブロー金型２０の内面に所定時問接触された後、内部冷却用流体によって冷却される。その後、ブロー金型２０を外し、ボトル容器１０が得られる。

本実施形態では、上記の延伸ブロー成形に用いるブロー金型２０のウエスト部対応部位に、一次絞込み部１６用の絞り込み凸部２０ａ及び二次絞込み部１７用の絞り込み凸部２０ｂを突出形成し、延伸ブローにより延伸したプリフォーム１を絞り込み凸部２０ａ、２０ｂに接触させることにより、ウエスト部１５を形成する。
このとき、胴部１３の最大径Ａに対する二次絞込み部１７の絞り比（Ｂ２／Ａ）が０．６５〜０．８５倍となるように、金型の絞り込み凸部２０ｂの突出寸法が設定される。

このようにして延伸ブロー成形を行うと、プリフォーム１は、延伸する際に、金型の絞り込み凸部２０ｂの抵抗によって、ウエスト部対応部位に滞留しやすくなり、肉厚分布がウエスト部対応部位に適度に偏る。これにより、ブロー成形されるボトル容器１０のウエスト部１５が胴部１３に比べて厚肉化され、その肉厚比が１．１５〜１．５倍となる。

つぎに、本発明に係るボトル容器１０の具体的な実施例について、図２〜図４，図７及び図９を参照して説明する。
図２〜図４は、実施例１及び２に係るボトル容器の正面図、側面図及びｘ−ｘ断面図、図７は、実施例１及び実施例２に係るボトル容器正面の肉厚分布を示すグラフ、図８は、実施例１及び実施例２に係るボトル容器側面の肉厚分布を示すグラフ、図９は、実施例１及び実施例２に係るボトル容器の肉厚分布を示す表である。

上記の製造方法によって、容量２０００ｍｌのボトル容器１０を二種類製造した（実施例１、２）。
図２〜図４に示すように、実施例１、２のボトル容器１０は、いずれも横断面がほぼ長方形であり、短辺の長さＡは８７．５ｍｍとし、一次絞込み部１６及び二次絞込み部１７の高さ方向の幅Ｃ１、Ｃ２はいずれも１０ｍｍとした。また、一次絞込み部１６の垂直面１６ａ及びその上下の傾斜面１６ｂ、１６ｃが接する接円の半径Ｒは１５．９ｍｍとした。
また、短径方向における一次絞込み部１６の絞り寸法Ｂ１は、実施例１で７５．５ｍｍ（深さ６ｍｍ）とし、実施例２で７１．５ｍｍ（深さ８ｍｍ）とした。
また、短径方向における二次絞込み部１７の絞り寸法Ｂ２は、実施例１で６７．５ｍｍ（深さ１０ｍｍ）とし、実施例２で６３．５ｍｍ（深さ１２ｍｍ）とした。

上記の条件で成形した実施例１及び実施例２のボトル容器１０について、その肉厚分布を調べたところ、実施例１に係るボトル容器１０の長辺側（正面）では、上側胴部１３における中央部（測定位置１８１．５ｍｍ）の肉厚が０．２７ｍｍであり、下側胴部１３における中央部（測定位置６９．５ｍｍ）の肉厚が０．２６ｍｍであるのに対し、ウエスト部１５における中央部（測定位置１２７．０ｍｍ）の肉厚が０．３３ｍｍであった。
これによると、胴部１３に対するウエスト部１５の肉厚比は、約１．２倍であり、その結果、ウエスト部１５の剛性（肉厚比の３乗に比例）は、胴部１３に比べて約１．７倍となった。
なお、短辺側（側面）では、二次絞込み部１７が無いため、ウエスト部１５の厚肉化は僅かであった。

一方、実施例２に係るボトル容器１０の長辺側（正面）では、上側胴部１３における中央部（測定位置１８１．５ｍｍ）の肉厚が０．２７ｍｍであり、下側胴部１３における中央部（測定位置６９．５ｍｍ）の肉厚が０．２５ｍｍであるのに対し、ウエスト部１５における中央部（測定位置１２７．０ｍｍ）の肉厚が０．３３ｍｍであった。
これによると、胴部１３に対するウエスト部１５の肉厚比は、約１．３倍であり、その結果、ウエスト部１５の剛性は、胴部１３に比べて約２．１倍となった。
なお、短辺側（側面）のウエスト部１５は、実施例１よりも厚肉化されたものの、胴部１３に対する肉厚比は、１．１倍程度に留まった。

本発明は、延伸ブローによって成形される容器に適用することができる。特に、容量の大きいプラスチックボトル容器に有用である。

プリフォームの一例を示す断面図である。 ボトル容器の正面図である。 ボトル容器の側面図である。 ボトル容器のＸ−Ｘ断面図である。 ボトル容器のＹ−Ｙ断面図である。 延伸ブロー成形の説明図である。 実施例１及び実施例２に係るボトル容器正面の肉厚分布を示すグラフである。 実施例１及び実施例２に係るボトル容器側面の肉厚分布を示すグラフである。 実施例１及び実施例２に係るボトル容器の肉厚分布を示す表である。

符号の説明

１ プリフォーム
１０ ボトル容器
１１ 口部
１２ 肩部
１３ 胴部
１４ 底部
１５ ウエスト部
１６ 一次絞込み部
１６ａ 垂直面
１６ｂ 傾斜面
１６ｃ 傾斜面
１７ 二次絞込み部
２０ ブロー金型

Claims (7)

1. プリフォームをブロー成形するときに、ブロー金型の形状によって、胴部の高さ方向中間部にウエスト部を形成する容器であって、
   前記ウエスト部には、一次絞込み部及び二次絞込み部が形成され、少なくとも前記二次絞込み部を有することによって、前記ウエスト部が厚肉化されることを特徴とする容器。
2. 前記胴部の最大径に対する前記二次絞込み部の絞り比が０．６５〜０．８５倍であることを特徴とする請求項１記載の容器。
3. 前記胴部の肉厚に対する前記ウエスト部の肉厚比が１．１５〜１．５倍であることを特徴とする請求項１又は２記載の容器。
4. 前記胴部横断面がほぼ長方形又は正方形であり、その対向する面の周方向中央部に、前記二次絞込み部が形成され、その周方向両側に、前記二次絞込み部よりも浅い一次絞込み部が形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の容器。
5. 前記胴部横断面がほぼ長方形であり、その短辺が１１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の容器。
6. 前記一次絞込み部の高さ方向の幅と前記二次絞込み部の高さ方向の幅がそれぞれ７〜１５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の容器。
7. 前記一次絞込み部の垂直面及びその上下の傾斜面が接する接円の半径が８〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の容器。

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