JP6341428B2 - 合成樹脂製丸形壜体 - Google Patents

Description

本発明は、内部が減圧状態になった際に、この減圧を胴部に減圧吸収パネルを配設することなく吸収するようにした高温充填用の合成樹脂製丸形壜体に関する。

従来から、ポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴと記す。）樹脂製の二軸延伸ブロー成形壜体、所謂ＰＥＴボトルは、優れた透明性、機械強度、耐熱性、ガスバリア性等を有し、各種飲料用の容器として広く利用されている。また従来から、殺菌を必要とするたとえば果汁飲料、お茶等の内容液のＰＥＴボトルへの充填方法として、所謂、高温充填と呼ばれる方法があり、９０℃前後の温度で内容液を壜体に充填し、キャップをして密封後、冷却するものであり、壜体内がかなりの減圧状態となる。

このため、上記のような高温充填を伴う用途については、たとえば特許文献１に記載があるように胴部に意図的に減圧により陥没状の変形が容易な領域である、所謂、減圧吸収パネルを配設して、減圧時にこの減圧吸収パネルを陥没状に変形させることにより、良好な外観を保持すると共に、減圧吸収パネル以外の部分で壜体としての剛性を確保できるようにし、壜体の搬送ライン、積重保管、自動販売機内等におけるトラブルがないようにすると云う、所謂、減圧吸収機能を発揮するようにしている。

一方、特許文献２に記載があるように胴部に減圧吸収パネルを形成することなく、底部の底面壁の陥没状の変形により減圧吸収機能を発揮するようにした合成樹脂製壜体があり、このような壜体では胴部の外観を平滑にできるデザイン的な利点があり、シュリンクラベルを外装する場合も、ラベルでの皺の発生や不均一な伸縮を抑制することができ、スッキリした外観を呈するようにすることができる。

ここで、図９に示す壜体１０１は、底部１０５の底面壁の陥没状の変形により、減圧吸収機能を発揮するようにした合成樹脂製壜体の一例であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図である。
この壜体１０１では、胴部１０４の周壁に複数の周溝リブ１０７を配設し、これにより胴部１０４の周壁の面剛性を大きくし、内部が減圧になった際には、胴部１０４の形状は保持しながら、底部１０５の陥没凹部１１５のさらなる陥没状の変形（図９（ａ）中の矢印方向への変形）により、減圧吸収機能を発揮するようにしている。

特開平０８−０４８３２２号公報 特開２００７−２６９３９２号公報

しかしながら、図９に示したようなタイプの壜体１０１においても、省資源やコスト削減のために、壜体の薄肉化が求められており、薄肉化が進展すると、減圧時における陥没凹部１１５のさらなる陥没状の変形の進行に伴い、この陥没部１１５における陥没変形が全周に亘って均一に進行することなく、図９（ｂ）の底面図に示されるように、径方向や周方向にいくつもの折れ目Ｖを形成しながら、凹凸状に不均一に進行し、底部１０５の周縁部に配設され接地部としての機能を発揮する周縁部１１２にまで折れ目Ｖが進行して、外観を損ない、さらには壜体１０１の自立性を損なう結果となってしまうと云う問題がある。

また、図９に示したようなタイプの壜体１０１は前述したように胴部１０４の周壁に複数の周溝リブ１０７を配設し、これにより胴部１０４の周壁の面剛性を大きくしており、胴部１０４の周壁の陥没状の変形による減圧吸収機能が期待できないため、高温充填を要する用途等で減圧度が大きくなった場合、底面壁の陥没状の変形による減圧吸収機能だけでは不十分となり、たとえばテーパー筒状の肩部１０３から胴部１０４の上端部にかけての部分が局部的に陥没変形すると云う問題もある。

そこで本発明は、上記した従来技術における問題点を解消すべく、減圧吸収パネルを配設しないで、胴部の周壁の面剛性を大きくした高温充填用の合成樹脂製丸形壜体において、減圧度の上昇に伴う底部の底壁面の陥没変形を壜体の自立性を損なうことなく可能な構成とし、この底壁面の陥没変形を含めて壜体全体として十分に減圧吸収機能を発揮することが可能な壜体構造を創出することを課題とする。

上記課題を解決するための手段のうち、本発明の主たる構成は、
２軸延伸ブロー成形され円筒状の胴部を有する高温充填用の合成樹脂製丸形壜体において、前記胴部の周壁には周溝が複数配設され、
底部の底面の、周縁部の内側には底面壁を前記周縁部より下方に突出して形成された接地部としての機能を発揮する突条が配設され、中央部には前記突条の内側を基端として、縮径状に形成された段部を介して底面壁を上方、内部方向に陥没して形成された陥没凹部が配設され、壜体内部の減圧度の上昇に伴い、前記周溝の圧縮状の変形に伴う胴部の高さ寸法の短縮化と、前記突条の伸展するような変形による、突条から陥没凹部にかけての陥没変形部の陥没状の上方変位により減圧吸収機能が発揮され共に、前記突条の替わりに周縁部が接地部としての機能を発揮する構成であり、
前記陥没変形部は、前記突条、前記縮径状に形成された段部及び陥没凹部から構成されており、
周溝は、壜体内部の減圧度の上昇に伴う縦方向の押圧力の作用により縦方向に弾性的に圧縮状の変形が可能に周壁が縦断面でみて台形状に屈曲され、溝深さが２ｍｍ以上であって、
周溝の溝側壁の水平方向からの傾斜角度が、４５°以下である、という構成を、云うものである。

上記構成の壜体の従来にない特徴は、
底部の底面において周縁部と中央部に配設される陥没凹部の間に突条を下方に突出させて配設すると共に、胴部の周壁に配設する周溝を壜体内部の減圧度の上昇に伴い、縦方向に圧縮状の変形が可能な構成とし、高温充填工程後の冷却により壜体内部の減圧度が上昇した際に、底面壁の陥没変形と周溝の圧縮状の変形による胴部の高さ寸法の短縮化が相俟って十分な減圧吸収機能が十分に発揮されると共に、周縁部が突条に替わって接地部としての機能を発揮して壜体の自立性が確実に維持されるようにした点にある。

ここで、突条から陥没凹部にかけての底面壁部分（以下、陥没変形部と記す場合がある。）が減圧により上方変位する前は、突条が接地部としての機能を発揮する構成としているが、減圧状態となり陥没変形部が減圧により上方変位し、突条の突出した先端部が周縁部よりも上方に変位した状態では、周縁部が接地部としての機能を発揮する。このように、接地部の機能を突条と周縁部で分担させることにより、減圧時に、壜体の自立性を損なうことなく突条を十分に上方変位可能な構成とすることができる。また、突条から陥没凹部にかけての底面壁の陥没状の上方変位、すなわち減圧吸収機能は、突条の伸展変形により得られるものである。

また、底部による減圧吸収機能は底面壁を薄肉化することにより大きくすることが可能であるものの、他方、薄肉化すると高温充填工程での、所謂、底落ちの問題や、底部の接地機能の低下の問題があるため、底部だけで必要とされる減圧吸収機能を発揮させることが困難な場合もあるが、上記構成によれば、不足分を胴部の高さ寸法の短縮化による減圧吸収機能で補完することが可能となる。
見方を変えると、この胴部の高さ寸法の短縮化による補完機能により、底部の肉厚を含めた形状設計の自由度を大きくすることができると云える。

なお、周溝の溝幅、溝深さ等を含む縦断面形状、そして配設位置や配設数等は、外観デザイン、必要とされる減圧吸収機能の他に、周溝による胴部の面剛性に係る補強効果、周溝の配設による縦方向の座屈強度の低下の程度を考慮して適宜に設定することができる。もちろん、配設数を多くすればそれだけ減圧吸収機能を発揮させることができる。

本発明の他の構成は、上記主たる構成において、周溝が、壜体内部の減圧度の上昇に伴う縦方向の押圧力の作用により縦方向に弾性的に圧縮状の変形が可能に周壁を縦断面でみて台形状に屈曲し、溝深さを２ｍｍ以上とする、と云うものである。

本発明のさらに他の構成は、上記主たる構成において、周溝の溝側壁の水平方向からの傾斜角度が、４５°以下である、と云うものである。
なお、傾斜角度は０°以上である。

縦方向の押圧力の作用による周溝の縦方向の、弾性的な圧縮状の変形のし易さは、周壁の肉厚や周溝の縦断面形状（溝幅、溝深さ、溝側壁の水平方向からの傾斜角度等）により適宜設定することができるが、上記構成により溝深さを２ｍｍ以上とすることにより、また溝側壁の水平方向からの傾斜角度を４５°以下とすることにより、高温充填工程後の内容液の冷却に伴う壜体内での減圧度の進行により周溝を縦方向にスムーズに圧縮状に変形させることができ、減圧吸収機能をスムーズに発揮させることができる。

本発明の他の構成は、上記主たる構成において、周縁部が、壜体の中心軸方向に向けて斜め上方に傾斜する傾斜面状である、と云うものである。

上記構成の壜体は、高温充填工程において、高温の内容液を充填しキャップにより密閉した直後、壜体を形成する合成樹脂が軟化することと、壜体内が加圧状態になることが相俟って、壜体の底壁が下方に向けて膨出状に変形すると云う問題、所謂、底落ち現象を効果的に抑制することを考慮したものである。
そして、上記構成により周縁部を、壜体の中心軸方向に向けて斜め上方に傾斜する傾斜面状とすることにより、上記底落ち現象を効果的に抑制することができ、その後、壜体内が内容液の冷却により減圧状態になった際には陥没変形部を陥没状に均一に上方変位させて、減圧吸収機能をスムーズに発揮させると共に、周縁部による自立性を十分確保することができる。

本発明のさらに他の構成は、陥没凹部が、中央部近傍の円形から基端部の正三角形状まで変化する平断面形状である、と云うものである。

上記構成により、減圧時における陥没変形部での折れ目の形成を平断面形状で、正三角形の頂点が位置する方向に分散すると共に特定することができ、環状平坦部における折れ目の形成をより効果的に抑制することができる。また、陥没状の変形態様を制御できるので、より安定して、一定の減圧吸収機能を発揮させることができる。

本発明のさらに他の構成は、周縁部の内周縁と突条の外周縁の境界部分に、底面壁を上方、内部方向に段差状に陥没させて形成した溝状凹部が配設される、と云うものである。

上記構成により、溝状凹部を起点として減圧状態における陥没変形部の陥没状の上方変位をスムーズに進展させることができると共に、周縁部における歪な変形を抑制して周縁部の接地部としての機能を安定して発揮させることができる。

本発明の高温充填用の合成樹脂製壜体は、上記した構成となっているので、以下に示す効果を奏する。
本発明の主たる構成を有するものにあっては、充填後の内容液の冷却により壜体内部の減圧度が上昇した際に、底面壁の陥没変形と、周溝の圧縮状の変形による胴部の高さ寸法の短縮化が相俟って十分な減圧吸収機能が十分に発揮されると共に、周縁部が突条に替わって接地部としての機能を発揮するため壜体の自立性が確実に維持される。

本発明の壜体の第１実施例を示す正面図である。 図１の壜体の底面図である。 図１の壜体の周溝近傍を縦断して示す周壁の外輪郭線図である。 図１の壜体の底部近傍を拡大し、図２中のＡ−Ａ線に沿って示す縦断面図である。 本発明の壜体の第２実施例を示す正面図である。 図５の壜体の底面図である。 （ａ）は図５の壜体の図６中のＢ−Ｂ線に沿って示す底部の周縁部と突条の近傍の縦断面図であり、（ｂ）は比較のための壜体について（ａ）と同様に示す縦断面図である。 底部の形状の他の例を示す底面図である。 従来例の壜体を示す（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図である。

以下、本発明の実施の形態を実施例に沿って図面を参照しながら説明する。
図１〜４は、本発明による高温充填用の合成樹脂製壜体の第１実施例を示すもので、図１は正面図、図２は底面図、また図３は周溝６近傍を縦断して示す周壁４ａの外輪郭線図、図４は底部５近傍を拡大し、図２中のＡ−Ａ線に沿って示す縦断面図である。この壜体１は口筒部２、肩部３、円筒状の胴部４、底部５を有し、胴部４の最大径が６６ｍｍ、全高さが１３４ｍｍ、容量が２８０ｍｌの丸形壜体で、ＰＥＴ樹脂製の２軸延伸ブロー成形品である。

胴部４の周壁４ａには、図３に示されるように胴部４の周壁４ａを屈曲させて、凹状の断面形状を有する４ケの周溝６を付設している。この周溝６の断面形状は台形状で、周溝６の溝深さＤは５ｍｍ、溝上端６ａでの溝幅Ｗｃｔは５ｍｍ、溝底６ｃでの溝幅Ｗｃｂは１．７５ｍｍ、そして溝側壁６ｂの水平方向からの傾斜角度Ａは２０°である。

胴部４の下端には湾曲筒状に成形されたヒール壁部１１を介して底部５が連設されているが、この底部５の底面の周縁部１２は環状平坦部１２ａとしている。また、周縁部１２の内側には、底面壁を環状平坦部１２ａより下方に突出させて形成した接地部としての機能を発揮する突条１３として、周方向に連続する周突条１３ａが周設されており、中央部には周突条１３ａの内側を基端とし、縮径状に形成された段部１５ｓを介して底面壁を上方、内部方向に陥没させて形成した陥没凹部１５を配設するようにしている。また、周縁部１２の内周縁と周突条１３ａの外周縁の境界部分には底面壁を上方、内部方向に段差状に陥没させて形成した溝状凹部１７を配設している。

周突条１３ａは、一対の側壁１３ｓと平坦状の先端平坦部１３ｔから形成されており、その断面形状は台形状（Ｕ字状とすることもできる。）であり、本実施例では環状平坦部１２ａからの突出高さＨを２ｍｍ、先端平坦部１３ｔの幅Ｗを６ｍｍとしている。また、陥没凹部１５の形状は、その平断面形状が中央部近傍の円形から基端部の正三角形状まで緩やかに変化する形状としている。ここで、上記のように周突条１３ａを接地部とする場合には、周縁部１２を接地部とする場合に比較して自立性の低下が懸念されるが、周突条１３ａの配設位置を考慮してその突出高さを所定の範囲内とすることにより、たとえ壜体が転倒しかけた際にも、周縁部１２である環状平坦部１２ａが被接地面に当たって支えとすることができ、その転倒角度を低下させることなく、壜体の自立性を保持することができる。

上記のような構成により本実施例の壜体１では、高温充填工程後の冷却により壜体１内が減圧状態となった際には、周溝６の周リブ的な作用効果により胴部４の周壁４ａが局部的に反転変形することなく、その円筒状の形状が保持される。
そして、周壁４ａには図３中に白抜き矢印で示されるように縦方向に押圧力が作用し、図３中の２点鎖線で概略的に示したように、周溝６が弾性的に、縦方向に圧縮状に変形して胴部４の高さ寸法が短縮し、
図４中の２点鎖線で概略的に示したように、断面形状が台形状の形状をした周突条１３ａが伸展するように変形し、周突条１３ａから陥没凹部１５にかけての陥没変形部１６が陥没状に、上方変位（図４中の白抜き矢印の方向参照）し、
これら、胴部４の高さ寸法の短縮と、陥没変形部１６の上方変位が相俟って、減圧吸収機能が十分に発揮される。

また、減圧により陥没変形部１６が陥没状に上方変位した状態では、周突条１３ａの替わりに環状平坦部１２ａが接地部としての機能を発揮するので、減圧状態でも壜体１の自立性は保持される。
ここで、周縁部１２の内周縁と周突条１３ａの外周縁の境界部分に溝状凹部１７を配設することにより、この溝状凹部１７を起点として減圧状態における陥没変形部１６の陥没状の上方変位をスムーズに伸展させることができると共に、周縁部１２における歪な変形を抑制して周縁部１２の接地部としての機能をより安定して発揮させることができる。

次に、図５〜図７は、本発明の第２実施例の壜体を示し、図５は正面図、図６は底面図である。この壜体１の全体的な形状は、図１、２に示される壜体と略同様であり、突条１３（周突条１３ａ）の形状は、突出高さＨが２ｍｍで幅Ｗが８ｍｍである。

図７（ａ）はこの第２実施例の壜体の、また（ｂ）はこの実施例に係る比較例の壜体の周縁部１２と周突条１３ａ近傍の要部拡大縦断面である。
底部５の形状は、両壜体ともヒール壁部１１から周縁部１２を介して周突条１３ａが連設されており、また、周縁部１２の内周縁と周突条１３ａの外周縁の境界部分には底面壁を上方、内部方向に段差状に陥没させて形成した溝状凹部１７が配設されている。

両壜体とも周縁部１２の幅Ｗｐは３ｍｍとしているが、比較例の壜体ではこの周縁部１２が水平状で環状平坦部１２ａとしているのに対して、
第２実施例の壜体では図７（ａ）に見られるように、周縁部１２を、壜体の中心軸方向に向けて斜め上方に傾斜する傾斜面状としているのが特徴である。
そしてこの傾斜面の傾斜の程度を、周縁部１２の下端１２ｂと内周縁の高低差ｈ（図７（ａ）参照）で表わすと、その高低差ｈを０．５ｍｍとしている。

ここで、高温充填工程において、高温の内容液を充填しキャップにより密閉した直後、壜体を形成する合成樹脂が軟化することと、壜体内が加圧状態になることが相俟って、壜体の底壁が下方に向けて（図７（ａ）中の白抜き矢印の方向）膨出状に変形する、所謂、底落ち現象が発生する。
この底落ち現象は、内容液の充填温度が高くなるほど、また壜体の壁厚を薄肉化するほど大きくなり、ある程度まで大きくなると、壜体内が減圧状態となった際に、周突条１３ａから陥没凹部１５にかけての陥没変形部の陥没状の上方変位が不均一に偏って発生するようになり、その結果減圧吸収機能が十分発揮されず、さらには周縁部で局部的な変形が発生し、壜体の自立性が損なわれるという恐れがある。

第２実施例の壜体は上記のような、内容液の充填温度のさらなる高温化、壜体の壁厚のさらなる薄肉化に対応するためのものであり、周縁部１２を図７（ａ）に見られるように傾斜状にすることにより、上記の底落ち現象を効果的に抑制するようにしたものである。

なお、周縁部１２の傾斜を大きくしすぎると、底落ちは十分抑制することができるが、一方、減圧時に周突条１３ａから陥没凹部１５にかけての陥没変形部の陥没状の上方変位がし難くなり、減圧吸収機能が十分に発揮されなくなる。
従って、周縁部１２の幅Ｗｐは、減圧時における陥没変形部の陥没状の上方変位後の接地部としての機能を考慮して２〜４ｍｍ（第２実施例の壜体では３ｍｍとしている。）の範囲とし、高低差ｈを０．２〜０．８ｍｍ（第２実施例の壜体では０．５ｍｍとしている。）の範囲とすることにより、底落ちを効果的に抑制しながら減圧吸収機能を十分に発揮させることができる。

以上、実施例に沿って本発明の構成とその作用効果について説明したが、本発明の実施の形態は上記実施例に限定されるものではない。
まず、周溝の溝幅、溝深さ、溝側壁の傾斜等を含む縦断面形状、そして配設位置や配設数等は、外観デザイン、必要とされる減圧吸収機能の他に、周溝による胴部の面剛性に係る補強効果、周溝の配設による縦方向の座屈強度の低下の程度を考慮して適宜、設定することができるものである。

また、図８に底部の形状の３つの例（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を示すように、底部の形状も上記実施例に限定されることなくさまざまなバリエーションのものを採用することができる。
陥没凹部１５の平断面形状を正三角形状に異方性のある形状としたが、図８（ａ）に示したようにその平断面形状を円形状とすること、また図８（ｂ）に示されるように段部１５ｓの部分を多角形状とすることもできる。

また、突条１３の幅、突出高さ等の形状は壜体の大きさや肉厚、壜体の自立性等を考慮すると共に、底面壁の変形のし易さ等の変形態様に係る計算や試験結果を踏まえながら適宜設定することができる。
また、突条１３は上記実施例１、２のように周方向に連続した周突条１３ａとすることに限定されるものではなく、図８（ｃ）に示されるように、多数（図８（ｃ）の例では８ケ）の独立した突条１３を、欠部１３Ｋを挟んで周状に配設する構成とすることもできる。

また、溝状凹部１７は必要に応じて配設することができ、その幅、溝深さ等の形状は適宜決めることができるものである。
また、周縁部１２を水平平坦状にするか、傾斜面にするか、傾斜の程度をどの程度にするかは、内容液の充填温度、薄肉化の程度等を考慮して適宜決めることができるものである。

本発明の合成樹脂製壜体は、底部の底面壁の陥没変形と胴部の周溝の圧縮状の変形が相俟って十分な減圧吸収機能が十分に発揮されると共に、減圧時にも自立性が十分発揮され、また胴部に減圧吸収パネルがないため平滑な周壁を有し、シュリンクラベルを外装した場合にも皺等がなくスッキリした外観を呈することができるものであり、内容液の高温充填を必要とするボトル分野での幅広い用途展開を期待することができる。

１ ；壜体
２ ；口筒部
３ ；肩部
４ ；胴部
５ ；底部
６ ；周溝
６ａ；溝上端
６ｂ；溝側壁
６ｃ；溝底
１１；ヒール壁部
１２；周縁部
１２ａ；環状平坦部
１３；突条
１３Ｋ；欠部
１３ａ；周突条
１３ｔ；先端平坦部
１３ｓ；側部
１５；陥没凹部
１５ｓ；段部
１６；陥没変形部
１７；溝状凹部
１０１；壜体
１０３；肩部
１０４；胴部
１０７；周溝リブ
１１２；周縁部
１１５；陥没凹部
Ａ ；傾斜角度
Ｄ ；溝深さ
Ｗｃｔ；（溝上端での）溝幅
Ｗｃｂ；（溝底での）溝幅
Ｖ ；折れ目
Ｈ ：（突条の）突出高さ
Ｗ ；（突条の）幅
Ｗｐ；（周縁部の）幅

Claims (4)

1. ２軸延伸ブロー成形され円筒状の胴部(4)を有する高温充填用の合成樹脂製丸形壜体において、前記胴部(4)の周壁(4a)には周溝(6)が複数配設され、
   底部(5)の底面の、周縁部(12)の内側には底面壁を前記周縁部(12)より下方に突出して形成された接地部としての機能を発揮する突条(13)が配設され、中央部には前記突条(13)の内側を基端として、縮径状に形成された段部（15ｓ）を介して底面壁を上方、内部方向に陥没して形成された陥没凹部(15)が配設され、壜体内部の減圧度の上昇に伴い、前記周溝(6)の圧縮状の変形に伴う胴部(4)の高さ寸法の短縮化と、前記突条（13）の伸展するような変形による、突条(13)から陥没凹部(15)にかけての陥没変形部（16）の陥没状の上方変位により減圧吸収機能が発揮され共に、前記突条(13)の替わりに周縁部(12)が接地部としての機能を発揮する構成であり、
   前記陥没変形部（16）は、前記突条（13）、前記縮径状に形成された段部（15ｓ）及び陥没凹部（15）から構成されており、
   周溝（6）は、壜体内部の減圧度の上昇に伴う縦方向の押圧力の作用により縦方向に弾性的に圧縮状の変形が可能に周壁（4ａ）が縦断面でみて台形状に屈曲され、溝深さ(Ｄ)が２ｍｍ以上であって、
   周溝(6)の溝側壁(6b)の水平方向からの傾斜角度(A)が、４５°以下であることを特徴とする合成樹脂製丸形壜体。
2. 周縁部(12)が、壜体の中心軸方向に向けて斜め上方に傾斜する傾斜面状である請求項１に記載の合成樹脂製丸形壜体。
3. 陥没凹部(15)が、中央部近傍の円形から基端部の正三角形状まで変化する平断面形状で
   ある請求項１または２記載の合成樹脂製丸形壜体。
4. 周縁部(12)の内周縁と突条(13)の外周縁の境界部分に、底面壁が上方、内部方向に段差状に陥没して形成された溝状凹部(17)が配設されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の合成樹脂製丸形壜体。