JP6837936B2 - 液体入り容器の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、口部、胴部、及び底部を有し、液体ブロー成形により形成される液体入り容器の製造方法に関する。

ポリプロピレン（ＰＰ）製のボトルやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製のボトルに代表されるような合成樹脂製の容器は、飲料、化粧品、薬品、洗剤、シャンプー等のトイレタリーなどの様々な液体を内容液として収容する用途に使用されている。このような容器は、熱可塑性を有する樹脂材料によって有底筒状に形成されたプリフォームをブロー成形することにより製造されるのが一般的である。

プリフォームを容器に成形するブロー成形としては、プリフォームの内部に供給する加圧媒体として、加圧エアーに替えて加圧した液体を用いるようにした液体ブロー成形が知られている。

例えば特許文献１には、予め延伸性を発現する温度にまで加熱しておいたプリフォームをブロー成形用の金型にセットし、このプリフォームの内部にノズルを通して所定の圧力にまで加圧された液体を供給することにより、プリフォームを金型のキャビティに沿った所定形状の容器に成形するようにした液体ブロー成形方法が記載されている。このような液体ブロー成形方法によれば、プリフォームに供給する液体として飲料等の最終的に製品として容器に収容される内容液を使用することにより、容器の成形と当該容器への内容液の充填とを同時に行って、内容液を収容した液体入り容器を容易に成形することができるので、成形後の容器への内容液の充填工程を省略して、その生産工程や生産ライン（装置）の構成を簡略化することができる。

特開２０００−０４３１２９号公報

ところで、上記のような液体ブロー成形方法の場合、ブロー成形直後の容器には口部の先端開口まで液体が満たされた満注状態となっている。このような満注状態では、例えばブロー成形金型から取り外す際、また、キャッピング工程等を行う位置まで容器を搬送する際に、口部から内容液がこぼれてしまう虞がある。あるいは、満注状態で口部をキャップにより閉塞した場合、当該キャップを開栓する際に、内容液がこぼれてしまう虞がある。

そこで、このような意図しない内容液の流出を防止するため、液体ブロー成形後の容器の上部にヘッドスペース（液体が充填されていない空間）を形成することが検討されている。例えば、容器を成形した後、容器内に充填した液体の一部を液体の供給側に引き戻すサックバック工程を採用することでヘッドスペースを形成することが検討されている。

しかしながら、上記の方法では、液体ブロー後に容器内に充填した液体の一部を液体の供給側に引き戻す機構が必要となるために、製造工程が複雑化し、設備コストも増大してしまうという問題がある。

それゆえ本発明は、簡易な構成でありながら、容器の内部に所望の大きさのヘッドスペースを形成可能な液体入り容器の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の液体入り容器の製造方法は、口部、胴部、及び底部を備える容器の収容空間に液体を収容した液体入り容器の製造方法であって、
前記胴部は、該胴部を厚さ方向に押し潰す際に折り曲げ可能な、該胴部の周方向に延在する横折線部を有し、
金型にプリフォームをセットして液体ブロー成形を行うことにより前記収容空間に満注状態で液体が充填された容器を成形する液体ブロー成形工程と、
液体が充填された前記容器を前記金型から離間させることにより、前記横折線部の領域において前記厚さが増大する方向に前記胴部が変形して前記収容空間の容積が増大し、ヘッドスペースが形成されるヘッドスペース形成工程と、を含むことを特徴とする。

なお、本発明の液体入り容器の製造方法にあっては、前記胴部は、厚さよりも幅が大きい扁平形状であることが好ましい。

また、本発明の液体入り容器の製造方法にあっては、前記横折線部は、前記胴部の厚さ方向に凹状の屈曲部を形成していることが好ましい。

また、本発明の液体入り容器の製造方法にあっては、前記横折線部は、前記胴部の下側半部に設けられていることが好ましい。

また、本発明の液体入り容器の製造方法にあっては、前記胴部は、該胴部の厚さ方向に対向配置された正面壁及び背面壁を有し、
前記横折線部は、前記正面壁及び前記背面壁にそれぞれ設けられていることが好ましい。

また、本発明の液体入り容器の製造方法は、口部、胴部、及び底部を備える容器の収容空間に液体を収容した液体入り容器の製造方法であって、
前記胴部は、該胴部の中心軸線に垂直な方向に伸縮可能な蛇腹部を有し、
金型にプリフォームをセットして液体ブロー成形を行うことにより前記収容空間に満注状態で液体が充填された容器を成形する液体ブロー成形工程と、
液体が充填された前記容器を前記金型から離間させることにより、前記蛇腹部が拡大して該収容空間の容積が増大し、ヘッドスペースが形成されるヘッドスペース形成工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明の液体入り容器の製造方法にあっては、前記蛇腹部は、前記胴部の高さ方向全体にわたって設けられていることが好ましい。

本発明によれば、簡易な構成でありながら、容器の内部に所望の大きさのヘッドスペースを形成可能な液体入り容器の製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る液体入り容器の製造方法で形成可能な合成樹脂製容器の斜視図である。 図１の合成樹脂製容器の正面図である。 図１の合成樹脂製容器の側面図である。 図１の合成樹脂製容器の平面図である。 図１の合成樹脂製容器の底面図である。 変形例としての合成樹脂製容器の正面図である。 図６の合成樹脂製容器の平面図である。

以下、図面を参照して、本発明をより具体的に例示説明する。

図１〜５に示す本発明の一実施形態に係る液体入り容器の製造方法で形成可能な合成樹脂製容器１（以下、「容器１」とも称する）は、筒状の口部１０と、口部１０の下端部に連なり径方向外側に拡がる肩部１１と、肩部１１の外周縁に連なり下方に延在する胴部１２と、胴部１２の下端部に連なる底部１３と、を有する。容器１の内部は、内容物の収容空間となっている。なお、図２は、容器１を、扁平な胴部１２の短軸方向から見た正面図であり、図３は、容器１を、長軸方向から見た側面図である。

口部１０は、円筒状に形成されており、その外周面にはキャップまたは注出栓等を装着するための雄ねじ１０ａが設けられている。また、雄ねじ１０ａの下方にはネックリング１０ｂが設けられており、例えば、搬送装置により当該ネックリング１０ｂを下方から支持して容器１を搬送することができる。また、口部１０の先端開口１０ｃは、内容物の流出口となっており、口部１０にキャップ等を装着することにより閉塞することができる。

肩部１１は、口部１０と胴部１２を連結し、容器１の中心軸線Ｃに垂直な面に対して下方に傾斜する傾斜面を構成している。なお、本例において肩部１１は、輪郭線が正面視（図２参照）及び側面視（図３参照）において直線状となる略平坦な傾斜面で構成されているが、これに限られるものではなく、例えば、容器１の外側に膨出するドーム状であってもよいし、中心軸線Ｃに垂直な平坦面で構成してもよい。

胴部１２は、図４の平面図に示すように、厚さ（胴部１２の短軸方向の長さ）よりも幅（胴部１２の長軸方向の長さ）が大きい扁平な形状となっている。なお、胴部１２は、その一部に扁平でない部分（厚さと幅が同一となる部分）を有していてもよく、全体を扁平でない部分（厚さと幅が同一となる部分）としてもよい。図４には、胴部１２の最大厚さをＴで示し、最大幅をＷで示している。

胴部１２は、中心軸線Ｃを挟んで厚さ方向に対向する正面壁１２ａ及び背面壁１２ｂを有する。正面壁１２ａと背面壁１２ｂとの境界部分には、胴部１２を押し潰す際の山折り状の折り目となる縦折線部１２ｃが設けられている。これにより、正面壁１２ａと背面壁１２ｂとを近づけるように胴部１２を厚さ方向（短軸方向）に容易に押し潰すことができる。なお、本例では肩部１１にも、縦折線部１２ｃに連なるように、縦折線部１１ａが設けられており、胴部１２とともに肩部１１も容易に厚さ方向に押し潰すことができる。このように容器１は、内容液を使い切った後に胴部１２及び肩部１１を押し潰すことにより、容器１全体として折り畳むことができるように構成されている。

胴部１２には、胴部１２の周方向に延びる横折線部１４が設けられている。横折線部１４は、胴部１２を厚さ方向に押し潰す際に、谷折り状の折り目として機能し、当該横折線部１４を折り曲げの起点とすることができる。なお、横折線部１４は、山折り状の折り目としても機能し得る。

本例において、横折線部１４は、胴部１２の下側半部（底部１３側の半部）に設けられており、また、正面壁１２ａ及び背面壁１２ｂにそれぞれ同一形状で設けられている。このように胴部１２の厚さ方向に対向配置された一対の横折線部１４は、正面壁１２ａと背面壁１２ｂとの境界部分（縦折線部１２ｃ）において相互に連結している。これにより、本例の横折線部１４は、胴部１２の周方向に、全周にわたって延在している。横折線部１４は、胴部１２の上側半部に設けてもよいし、容器１の高さ方向に間隔を空けて複数本の横折線部１４を設けてもよい。また、横折線部１４は、胴部１２の周方向の一部のみに延在する構成としてもよい。また、正面壁１２ａ及び背面壁１２ｂの何れか一方のみに横折線部１４を設けてもよい。

本例において横折線部１４は、図２の正面図に示すように、胴部１２の周方向に沿って緩やかに湾曲する波線状に形成されているが、これに限られず、例えば胴部１２の周方向に沿って直線状や円弧状に延在していてもよい。また、図３の側面図に示すように、一対の横折線部１４が連結する連結部１４ａにおいては、当該連結部１４ａを頂点とする下方に凸の屈曲部を形成している。

また、図３に示す側面視において、横折線部１４は、胴部１２の厚さ方向に凹状の屈曲部を形成している。詳細には、胴部１２において横折線部１４よりも上方の領域では、下方に向けて（横折線部１４に向けて）徐々に厚さが小さくなっており、横折線部１４よりも下方の領域では、上方に向けて（横折線部１４に向けて）徐々に厚さが小さくなっている。

胴部１２は、収容空間に充填された液体の内圧（水頭圧）により、収容空間の容積が増大する（膨張する）ように変形する構成とされている。具体的に胴部１２は、ブロー成形の金型から離間した際に、収容空間に充填された液体の内圧により図３に矢印で示すように、横折線部１４の領域において、厚さが増大する方向に変形する。ここで、図３に実線で示す胴部１２の輪郭線は、ブロー成形金型のキャビティ内で、内面形状に沿って成形された、金型を開く前（金型から容器１を離間する前）の形状（成形形状）を表している。また、図３に二点鎖線で示す胴部の輪郭線１２’は、金型を開いて容器１を金型から離間させることより、胴部１２の厚さが増大する方向に変形した状態（膨張状態）を示している。このように、扁平な胴部１２の厚さが増大する変形、つまり、扁平度が小さくなる（厚さと幅の差が小さくなる）変形により、収容空間の容積が増大することとなる。

底部１３は、筒状の胴部１２の下端部を閉塞するとともに、図１〜３に示す正立姿勢で接地可能な平坦な接地面（底面）を形成している。底部１３の中央部分には、容器１の内側に向けて凹となる凹部１３ａが形成されている。本例において、凹部１３ａは、略半球状の湾曲面となっている。また、底部１３には、厚さ方向の中心位置で、幅方向（長軸方向）に延在する一対の溝部１３ｂが形成されている。溝部１３ｂは、底部１３から胴部１２の下部にわたって延在している。溝部１３ｂは、底部１３を折畳む際に、谷折り状の折り目として機能する。すなわち、本例の容器１は、一対の溝部１３を容器１の内側に折り込むようにして底部１３を折り畳むことができるよう構成されている。その際、胴部１２と底部１３の境界部分に設けられた折線部１５が、山折り状の折り目として機能する。なお、本例において、折線部１５は、容器１の正面側及び背面側にそれぞれ設けられており、当該一対の折線部１５は、連結部１４ａに連結している。図３に示すように、側面視において一対の折線部１５は連結部１４ａを頂点として上方に凸の屈曲部を形成している。

ここで、本発明に係る、収容空間に液体を収容した液体入り容器の製造方法は、液体ブロー成形工程と、ヘッドスペース形成工程と、を含む。液体ブロー成形工程は、金型にプリフォームをセットして液体ブロー成形を行うことにより収容空間に満注状態で液体が充填された容器１を成形する工程である。ヘッドスペース形成工程は、液体が充填された容器１を金型から離間させることにより、横折線部１４の領域において厚さが増大する方向に胴部１２が変形して収容空間の容積が増大し、収容空間の液面が低下する（ヘッドスペースＳが形成される）ヘッドスペース形成工程と、を含む。液体ブロー成形工程は、プリフォームに供給する加圧媒体（加圧流体）として、エアブロー成形の際に用いられる加圧エアーに替えて、加圧した液体を用いることで成形と充填を同時に行うブロー成形のことである。具体的には、例えば、ヒーター等を用いて延伸性を発現する所定の温度にまで加熱した有底筒状のプリフォームの胴部を金型のキャビティ内に配置し、プリフォームの内部にノズルを通して所定圧力で液体を供給することにより、プリフォームを金型のキャビティの内面に沿った所定形状の容器１に成形することができる。

プリフォームは、例えばポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の熱可塑性の樹脂を原材料として、射出成形やダイレクトブロー成形、押出し成形等を行うことによって得ることができる。また、プリフォームの一例としては、有底筒状をなす胴部と、胴部に連なる口部とを備え、口部は円筒状に形成され、その外周面には雄ねじ部が一体に設けられている。胴部は軸方向に沿って延びる断面円形の試験管状に形成され、口部の下方に当該口部と同軸かつ一体に設けられている。

なお、液体ブロー成形においてプリフォームに供給される液体としては、飲料、化粧品、薬品、洗剤、ボディーソープ等の最終的に製品として容器１に充填される液体を用いることができる。これにより、成形後の容器１への液体の充填工程を省略して、その生産性を高めることができる。

上述のように、容器１は、液体が充填された容器１を金型から離間させることにより、横折線部１４の領域において、厚さが増大する方向に胴部１２が変形して収容空間の容積が増大するよう構成されている。したがって、液体ブロー成形工程後、金型から離間する前の容器１は、金型のキャビティによって変形を抑制されているため成形形状を維持している。そして、ヘッドスペース形成工程において、金型を開いて容器１を金型から離間すると、内容液の内圧により胴部１２が変形して収容空間の容積が増大する。このため、液体ブロー成形工程直後は満注状態であった液面Ｌが、ヘッドスペース形成工程において図３に二点鎖線で示すように口部１０の先端開口１０ｃよりも下方に移動し、ヘッドスペースＳ（液面Ｌよりも上方の内部空間）が形成される。その結果、液体ブロー成形後に金型から容器１を取り外し、搬送する際、及び、容器１の使用時（キャップ開栓時）には、自動的に所望の大きさのヘッドスペースＳが形成されていることとなるため、内容液の流出を防止することができる。なお、液体ブロー成形工程後は、ブローノズルを容器１の口部１０から離脱させた後に金型を開放して容器１を金型から離間させてもよいし、金型を開放した後にブローノズルを口部１０から離脱してもよい。また、例えば、液体ブロー成形工程後に、延伸ロッドの抜き取り工程を行い、次いでブローノズルの離脱（口部の開放）工程を行い、さらにその後に金型の開放工程を行う場合、ブローノズルの離脱工程によって若干（延伸ロッドの抜き取り体積分）のヘッドスペースＳが形成される。そして、金型の開放工程で容器１が金型から離間すると、当該ヘッドスペースＳが拡大されて、所望の大きさのヘッドスペースＳが形成されることとなる。本発明においてヘッドスペース形成工程とは、このようなヘッドスペースＳが拡大される場合も含むものである。

このように、本実施形態の製造方法によれば、製造工程の複雑化及び設備コストの増大を伴わない簡易な構成でありながら、容器１の内部に所望の大きさのヘッドスペースＳを形成することができる。

なお、本実施形態では、側面視において横折線部１４が胴部１２の厚さ方向に凹状の屈曲部を形成しているため、横折線部１４が側面視で平坦状、または凸状である場合に比べて、厚さ方向に変形する範囲を大きく確保することができる。すなわち、胴部１２の膨張変形による収容空間の容積の増大量を大きくすることができる。これにより、より大きなヘッドスペースＳを形成できるようになり、所望の大きさのヘッドスペースＳの形成がより容易となる。

なお、本実施形態では、胴部１２の下側半部に横折線部１４を設けたことにより、胴部１２の上側半部に横折線部１４を設ける場合に比べて横折線部１４に大きな水頭圧が加わるようになっている。このように、口部１０の先端開口１０ｃから横折線部１４までの距離が大きくなるように構成することで、胴部１２が膨張変形し易くなるため、所望の大きさのヘッドスペースＳの形成がより容易となる。

また、本実施形態では、横折線部１４が、正面視で波線状となるように形成されているため、横折線部１４が正面視で直線状である場合に比べて、横折線部１４の領域における胴部１２の厚さ方向の変形の範囲が大きくなる。これにより、所望の大きさのヘッドスペースＳの形成がより容易となる。

また、本実施形態では、横折線部１４が、正面壁１２ａ及び背面壁１２ｂの両方にそれぞれ設けられているため、何れか一方のみである場合に比べて、胴部１２が厚さ方向に膨張変形し易くなる。これにより、所望の大きさのヘッドスペースＳの形成がより容易となる。

また、容器１の厚さ方向は、金型の開閉方向に一致していることが好ましく、これによれば、金型を開く過程で徐々に胴部１２が厚さ方向に変形し、同時にヘッドスペースＳが形成されることとなる。したがって、金型を開く過程においても内容液の流出を防止することができる。なお、この場合、金型の分割面により形成されるパーティングラインは、厚さ方向の中心に沿って形成される。すなわち、肩部１１の縦折線部１１ａ、胴部１２の縦折線部１２ｃ、及び底部１３の溝部１３ｂに沿うようにパーティングラインが形成されることとなる。

以下に、図６、７を参照しつつ、本発明の他の実施形態について説明する。なお、上述した実施形態と基本的な機能が同一である部分は、図中、同一の符号を付して説明を省略する。

図６、７に示すように、合成樹脂製容器２は、複数の凹凸により構成され、中心軸線Ｃに垂直な方向に伸縮可能な蛇腹部２１を有する。なお、蛇腹部２１は、少なくとも１つの凹部又は凸部を有していればよい。また、本例では、胴部１２の全体が蛇腹部２１を構成している。すなわち、胴部１２の厚さ方向、幅方向、及び高さ方向の全体にわたって蛇腹部２１が設けられているが、胴部１２の厚さ方向、幅方向、または高さ方向の一部のみに蛇腹部２１が形成されている構成としてもよい。例えば、胴部１２の下側半部のみに蛇腹部を設ける場合には、当該蛇腹部は下方に向けて徐々に蛇腹の収縮幅が大きくなっている扇子状に形成される。また本例の蛇腹部２１は、厚さよりも幅が大きい扁平な略直方体状となっており、その上面が肩部１１を構成し、底面が底部１３を構成している。すなわち、肩部１１及び底部１３にも胴部１２の凹凸に連なる複数の凹凸が形成されている。なお、本実施形態では、必ずしも胴部１２が扁平な形状である必要はなく、胴部１２の厚さと幅が同一であってもよい。

このような構成の容器２にあっては、液体が充填された容器２を金型から離間させることにより、蛇腹部２１が伸縮方向に拡大するように（図６、７の矢印参照）胴部１２が変形し、収容空間の容積が増大するよう構成されている。したがって、先の容器１と同様に、液体ブロー成形工程後に、ヘッドスペース形成工程において金型を開いて容器２を取り出した際（金型から容器２を離間した際）に、液面Ｌが、口部１０の先端開口１０ｃから下方に移動し、自動的にヘッドスペースＳが形成されることとなる。なお、蛇腹部は、収容空間の容積が増大するように構成されていれば、胴部１２の軸方向に伸縮可能な構成であってもよい。

したがって、本実施形態においても、製造工程の複雑化及び設備コストの増大を伴わない簡易な構成でありながら、容器２の内部に所望の大きさのヘッドスペースＳを形成することができる。

また、本実施形態では、蛇腹部２１を胴部１２の高さ方向全体にわたって設けたことにより、蛇腹部２１が開くことによる収容空間容積の増大量を大きくしている。これにより、所望の大きさのヘッドスペースＳの形成がより容易となる。なお、容器２の使用後は、蛇腹部２１を圧縮して胴部１２を容易に折り畳むことができる。

前述したところは本発明の一実施形態を示したにすぎず、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。例えば、口部１０の雄ねじ１０ａに代えて、キャップ等とアンダーカット係合するための突起を設けてもよく、この場合、例えば打栓によりキャップ等を口部１０に装着することができる。また本例の容器１は、肩部１１、胴部１２及び底部１３が厚さ方向に対称（前後対称）であり、且つ、幅方向に対称（左右対称）の形状となっているが、これに限られるものではなく、肩部１１、胴部１２及び底部１３の何れか又は全てが前後非対称であってもよいし、左右非対称であってもよい。また、底部１３は、容器１を正立状態で接地可能な接地面を構成しない構成としてもよく、例えば、下方に膨出する半球状の曲面で構成してもよい。さらに、ヘッドスペースＳの形成にあたっては、容器の収容空間内に充填した液体の一部を液体の供給側に引き戻すサックバックによりヘッドスペースを形成する方法、または、収容空間内に挿入された延伸ロッドを引き上げることによりヘッドスペースを形成する方法等を、補助的に行ってもよい。

１、２：合成樹脂製容器
１０：口部
１０ａ：雄ねじ
１０ｂ：ネックリング
１０ｃ：先端開口
１１：肩部
１１ａ：縦折線部
１２：胴部
１２ａ：正面壁
１２ｂ：背面壁
１２ｃ：縦折線部
１３：底部
１３ａ：凹部
１３ｂ：溝部
１４：横折線部
１４ａ：連結部
１５：折線部
２１：蛇腹部
Ｃ：中心軸線
Ｓ：ヘッドスペース

Claims (7)

1. 口部、胴部、及び底部を備える容器の収容空間に液体を収容した液体入り容器の製造方法であって、
   前記胴部は、該胴部を厚さ方向に押し潰す際に折り曲げ可能な、該胴部の周方向に延在する横折線部を有し、
   金型にプリフォームをセットして液体ブロー成形を行うことにより前記収容空間に満注状態で液体が充填された容器を成形する液体ブロー成形工程と、
   液体が充填された前記容器を前記金型から離間させることにより、前記横折線部の領域において前記厚さが増大する方向に前記胴部が変形して前記収容空間の容積が増大し、ヘッドスペースが形成されるヘッドスペース形成工程と、を含む、液体入り容器の製造方法。
2. 前記胴部は、厚さよりも幅が大きい扁平形状である、請求項１に記載の液体入り容器の製造方法。
3. 前記横折線部は、前記胴部の厚さ方向に凹状の屈曲部を形成している、請求項１または２に記載の液体入り容器の製造方法。
4. 前記横折線部は、前記胴部の下側半部に設けられている、請求項１〜３の何れか一項に記載の液体入り容器の製造方法。
5. 前記胴部は、該胴部の厚さ方向に対向配置された正面壁及び背面壁を有し、
   前記横折線部は、前記正面壁及び前記背面壁にそれぞれ設けられている、請求項１〜４の何れか一項に記載の液体入り容器の製造方法。
6. 口部、胴部、及び底部を備える容器の収容空間に液体を収容した液体入り容器の製造方法であって、
   前記胴部は、該胴部の中心軸線に垂直な方向に伸縮可能な蛇腹部を有し、
   金型にプリフォームをセットして液体ブロー成形を行うことにより前記収容空間に満注状態で液体が充填された容器を成形する液体ブロー成形工程と、
   液体が充填された前記容器を前記金型から離間させることにより、前記蛇腹部が拡大して該収容空間の容積が増大し、ヘッドスペースが形成されるヘッドスペース形成工程と、を含む、液体入り容器の製造方法。
7. 前記蛇腹部は、前記胴部の高さ方向全体にわたって設けられている、請求項６に記載の液体入り容器の製造方法。

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