JP7413717B2 - 合成樹脂製容器 - Google Patents

Description

本発明は、縦圧縮強度を向上させた合成樹脂製容器に関する。

従来、ポリエチレンテレフタレートなどの熱可塑性樹脂を用いて有底筒状のプリフォームを形成し、次いで、このプリフォームを二軸延伸ブロー成形などによってボトル状に成形してなる合成樹脂製の容器が、各種飲料品、各種調味料等を内容物とする容器として広い分野で利用されている。

また、このような合成樹脂製容器を利用した飲料用等のボトルの販売形態も多様化しており、冬場の寒い時期に、店頭のホットウォーマーに陳列されて、内容物を適温に温めて加温販売されることも、一般的な販売形態として見慣れたものになってきている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７－５２５５９号公報

ところで、特許文献１に開示された容器は、中央に位置する陥没部と、この陥没部の周囲に設けられた接地部とを有する底部を備えている。このような底部形状は、加温販売に供される容器に限らず、この種の合成樹脂製容器において、よく知られた形状であり、陥没部の周囲に設けられた接地部が、比較的薄肉に成形される傾向にある。

すなわち、ブロー成形に際しては、一般に、ブロー成形型にセットされたプリフォームが、延伸ロッドにより軸方向に延伸されるとともに、ブローエアーにより軸方向及び周方向に延伸され、延伸された部位にブロー成形型の内面形状が賦形されることによって、所定の容器形状に成形される。このとき、延伸されたプリフォームの底部側は、底部中央に位置する陥没部を賦形する部位に先に接触し、その後、さらに延伸されながら当該部位の周囲に順次接触していくことによって、底部形状が賦形される。このため、陥没部に対して、その周囲に設けられた接地部がより延伸された状態となり、その分薄肉に成形され易い。

本発明者らの検討によれば、特許文献１が開示する容器にあっては、ホットウォーマーに陳列できるように全高を低くしながらも、所定の容量が確保できるように胴径を大きくしているが、胴径が大きくなるほど、接地部が薄肉に成形される傾向が強くなるという知見が得られた。そして、例えば、内容物を充填密封して市場に供給するに際し、輸送、保管時に箱積み状態とされたときに加わる積圧によって、軸方向に圧縮されると、接地部を起点とする座屈変形が生じてしまう場合があることが見出された。

本発明は、上記したような事情に鑑みてなされたものであり、中央に位置する陥没部と、この陥没部の周囲に設けられた接地部とを有する底部を備えた合成樹脂製容器であって、軸方向に圧縮されたときに、接地部を起点とする座屈変形が生じてしまうのを抑制することによって、縦圧縮強度（軸荷重強度）を向上させた合成樹脂製容器の提供を目的とする。

本発明に係る合成樹脂製容器は、中央に位置する陥没部と、前記陥没部の周囲に設けられた接地部とを有する底部を備えた合成樹脂製容器であって、前記接地部は、下方に向かって徐々に縮径する容器外方に凸の湾曲面からなるヒール部と、前記陥没部側から径方向外側に向かって下向きに傾斜する傾斜面部との間に、周方向に沿って延在し、前記接地部と交差する複数の凹溝が放射状に形成され、前記傾斜面部と前記陥没部との間に、前記傾斜面部側に位置する第一段差面と、前記第一段差面よりも上方に位置する第二段差面とを含む環状段差部が設けられ、前記凹溝の溝底部が、前記環状段差部の前記第一段差面と面一に連なるように形成された構成としてある。

本発明によれば、中央に位置する陥没部と、この陥没部の周囲に設けられた接地部とを有する底部を備えた合成樹脂製容器において、軸方向に圧縮されたときに、接地部を起点とする座屈変形が生じてしまうのを抑制することによって、縦圧縮強度を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る合成樹脂製容器の概略を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る合成樹脂製容器の概略を示す底面図である。 本発明の実施形態に係る合成樹脂製容器の概略を示す斜視図である。 図２のＡ－Ａ端面図である。 図２のＢ－Ｂ端面図である。 図４に示された端面と図５に示された端面とを重ねて示す説明図である。 比較例１の要部拡大端面図である。 比較例２の要部拡大端面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本実施形態に係る合成樹脂製容器の概略を示す正面図であり、図２は、同底面図、図３は、斜め下方から斜視して示す同斜視図である。

これらの図に示す容器１は、口部２、肩部３、胴部４、及び底部５を備えており、胴部４が概ね円筒状に形成された、一般に、丸形ボトルと称される容器形状を有している。

また、これらの図に示す容器１は、容量が約５２７ｍＬ、高さＨが約１７１．５ｍｍ、胴径Ｄが約７３ｍｍであり、加温販売に適するように、店頭のホットウォーマーに陳列することを考慮して、全高を低くしながらも、所定の容量が確保できるようにしてある。

このような容器１は、熱可塑性樹脂を使用して射出成形や圧縮成形などにより有底筒状のプリフォームを成形し、このプリフォームを二軸延伸ブロー成形などにより所定の容器形状に成形することによって製造される。

使用する熱可塑性樹脂としては、ブロー成形が可能な任意の樹脂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，非晶ポリアリレート，ポリ乳酸，ポリエチレンフラノエート又はこれらの共重合体などの熱可塑性ポリエステルが使用でき、特に、ポリエチレンテレフタレートなど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。これらの樹脂は二種以上混合してもよく、他の樹脂をブレンドしてもよい。ポリカーボネート，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，ポリエチレンなども使用できる。プリフォームは、単層に成形するに限らず、容器１に求められる特性に応じて、ガスバリヤー層などを含む多層に成形することもできる。

口部２は、内容物の注ぎ口となる円筒状の部位である。かかる口部２の開口端側の側面には、図示しない蓋体を取り付けるためのねじ山が設けられている。
肩部３は、口部２の下端に連接し、胴部４に向かって拡径して口部２と胴部４との間をつなぐ部位である。図示する例において、肩部３は、概ね円錐台状に形成されている。
胴部４は、容器１の高さ方向の大半を占める部位であり、上端が肩部３に連接し、下端が底部５に連接している。

ここで、高さ方向とは、口部２を上にして容器１を水平面に正立させたときに、水平面に直交する方向をいうものとし、この状態（図１に示す状態）で容器１の上下左右及び縦横の方向を規定するものとする。
また、図１に、符号Ｃで中心軸を示しているが、特に断りのない限り、中心軸Ｃを含む面で切断した断面を縦断面というものとする。

胴部４には、容器内の圧力変化に応じて変形することで、容器内の圧力を調整する六面の圧力調整パネル４０が、周方向に沿って所定の間隔で配設されている。圧力調整パネル４０の具体的な構成は特に限定されず、容器内の圧力が減少するにつれて容器内方に変形する一方で、容器内の圧力が増加するにつれて容器外方に変形することにより、容器内の圧力変化を吸収し、これによって、容器１の不均一な変形を抑止できるように構成されていればよい。

また、胴部４には、例えば、横方向（高さ方向に直交する方向）からの荷重に対する耐荷重強度を高めるために、その上端側と下端側のそれぞれに、周方向に沿って環状に延在する周溝部４１，４２を設けるなどしているが、胴部４の具体的構成も図示する例には限定されない。

本実施形態において、底部５は、中央に位置する陥没部５０と、かかる陥没部５０の周囲に設けられた接地部５１とを有している。

陥没部５０は、底部５の中央部が、容器内方に概ね円錐台状に窪んだ部位として形成することができる。図示する例において、陥没部５０の側面には、陥没部５０の剛性を高めるために、容器外方に突出する八つの補強リブ５０ａが放射状に設けられているが、容器１の自立を損ねてしまうような陥没部５０の変形を抑止することができれば、図示する例には限定されない。

陥没部５０の周囲に設けられた接地部５１は、容器１を水平面に正立させたときに、当該水平面に接触する部位であり、下方に向かって徐々に縮径する容器外方に凸の湾曲面からなるヒール部５２と、陥没部５０側から径方向外側に向かって下向きに傾斜する傾斜面部５３との間に、周方向に沿って延在するように設けられている。

このようにして接地部５１を設けるにあたっては、図４に示すように、少なくとも接地部５１に連なるヒール部５２の下端側の端縁部５２ａは、縦断面が、中心Ｏ_１から軸方向に沿って下した垂線ＶＬ_１が接地部５１を通る容器外方に凸の円弧状に形成されているのが好ましい。一方、傾斜面部５３の接地部５１側の端縁部５３ａは、縦断面が、中心Ｏ_２から軸方向に沿って下した垂線ＶＬ_２が接地部５１を通り、かつ、ヒール部５２の下端側の端縁部５２ａを形成する円弧の曲率半径よりも曲率半径が小さい容器外方に凸の円弧状に形成されているのが好ましい。
なお、図４は、図２のＡ－Ａ端面図であり、端面にあらわれる肉厚を省略して、底部５の要部端面を拡大して示している。

接地部５１の幅（接地幅）や外径（接地径）は、容器１を安定に自立させることができるように適宜設計することができる。図示する例では、垂線ＶＬ_１と垂線ＶＬ_２とが離れており、垂線ＶＬ_１が傾斜面部５３側の接地部５１の端縁を通り、垂線ＶＬ_２がヒール部５２側の接地部５１の端縁を通るように設計されている（図４参照）。換言すれば、端縁部５３ａを形成する円弧の中心Ｏ_２から下した垂線ＶＬ_２と端縁部５２ａを形成する円弧との交点と、端縁部５２ａを形成する円弧の中心Ｏ_１から下した垂線ＶＬ_１と端縁部５３ａを形成する円弧との交点とが、中心軸Ｃに直交する同一平面上に位置し、これらの交点において、端縁部５２ａ，５３ａに滑らかに連接するように、接地部５１が形成されている。

したがって、垂線ＶＬ_１と垂線ＶＬ_２との離間距離が、設計上の接地部５１の幅となる。垂線ＶＬ_１と垂線ＶＬ_２とは、必要に応じてより離れるように設計してもよいが、垂線ＶＬ_１と垂線ＶＬ_２との離間距離は、４ｍｍ以下であるのが好ましく、より好ましくは３ｍｍ以下である。
また、垂線ＶＬ_１と垂線ＶＬ_２とが重なるように設計してもよい。この場合には、ヒール部５２と傾斜面部５３との境界線上に接地部５１が設けられることになる。

また、図示する例にあっては、周方向に沿って等間隔に配設された八つの凹溝５５が、周方向に沿って延在する接地部５１と交差するように、放射状に形成されている。凹溝５５は、接地部５１及びその周辺を容器内方に部分的に隆起させるようにして形成することができる。凹溝５５の溝底部５５ａは、径方向に長い矩形状に形成することができ、ヒール部５２、接地部５１、傾斜面部５３に連なる側壁部５５ｂが、溝底部５５ａの幅方向両端縁から幅方向外側に斜めに立ち上がるように形成することができる。
なお、図示する例では、八つの凹溝５５を配設しているが、これに限定されない。凹溝５５の配設数は、必要に応じて、例えば、４～１６とすることができる。凹溝５５の溝底部５５ａの幅は、例えば、１～１８ｍｍとすることができる。

中央に位置する陥没部５０と、この陥没部５０の周囲に設けられた接地部５１とを有する底部５を備える容器１にあっては、軸方向に圧縮されると、接地部５１を起点とする座屈変形が生じてしまう場合がある。そのような場合の対策として、本実施形態によれば、周方向に沿って延在するように接地部５１を設けるとともに、接地部５１と交差する複数の凹溝５５を放射状に形成することにより、接地部５１に応力が加わると、凹溝５５において復元可能な適度な撓み変形が生じ、これによって応力を吸収できるようにしている。その結果、接地部５１を起点とする座屈変形を抑止することができ、容器１の縦圧縮強度が向上する。

また、加温販売に供される際には、加温によって内容物やヘッドスペースの空気が膨張して容器内の圧力が増加する。これによって、接地部５１が容器外方に不均一に膨出するように変形してしまうと、容器１の自立安定性を損ねてしまうが、本実施形態によれば、そのような不具合も有効に回避することができる。

これらの効果をより有効に発揮させる上で、傾斜面部５３と陥没部５０との間には、傾斜面部５３側に位置する第一段差面５４ａと、第一段差面５４ａよりも上方に位置する第二段差面５４ｂとを含む環状段差部５４を設けることができる。第一段差面５４ａと第二段差面５４ｂとは、それぞれ中心軸Ｃに直交する平面上にあるのが好ましく、応力集中を避けるために、縦断面が容器外方に凸の円弧状の連接部５４ｃを介して、第一段差面５４ａと第二段差面５４ｂとが連接しているのが好ましい。

傾斜面部５３の接地部５１側の端縁部５３ａは、縦断面が容器外方に凸の円弧状に形成されているのが好ましいのは前述した通りであるが、それ以外の部分５３ｂは、縦断面が容器内方に凸の円弧状に形成されているのが好ましい。そして、縦断面において、傾斜面部５３と第一段差面５４ａとの交点における当該円弧の接線が、第一段差面５４ａ上にあるように、傾斜面部５３と第一段差面５４ａとが滑らかに連続するように形成されているのが好ましい。同様に、傾斜面部５３の接地部５１側の端縁部５３ａと、それ以外の部分５３ｂとは、縦断面における両者の交点において、それぞれに接する接線が一致するように滑らかに連続するように形成されているのが好ましい。
なお、端縁部５３ａがなす円弧を径方向内側に延長した仮想線と、それ以外の部分５３ｂがなす円弧を径方向外側に延長した仮想線とを、それぞれ図４に鎖線で示す。

このようにして、傾斜面部５３と陥没部５０との間に、環状段差部５４を設けた場合には、図５及び図６に示すように、凹溝５５の溝底部５５ａは、環状段差部５４の第一段差面５４ａと面一に連なるように形成することができる。
なお、図５は、図２のＢ－Ｂ端面図であり、図４と同様に、端面にあらわれる肉厚を省略して、底部５の要部端面を拡大して示している。図６は、図４に示された端面と図５に示された端面とを重ねて示す説明図である。

以下、具体的な実施例を挙げて、本発明をより詳細に説明する。

ポリエチレンテレフタレート系樹脂を用い、重量約２４ｇのプリフォームを射出成形した。成形したプリフォームを加熱して軟化させた後、ブロー成形型にセットして、二軸延伸ブロー成形により図１～図６に示す容器形状となるように、容器１を作成した。
容器１の容量は、約５２７ｍＬ、高さＨは、約１７１．５ｍｍ、胴径Ｄは、約７３ｍｍであり、プリフォームの重量から算出した容器１の平均肉厚は、約０．３ｍｍであった。 また、プリフォームの重量から算出した容器１の平均肉厚は、約０．２３ｍｍであった。

得られた容器１に、約８５℃の水を内容物として、これを約５１５ｍＬ充填し、口部２に図示しない蓋体を取り付けて密封した。ヘッドスペースの容積は、約１２ｍＬであった。
このようにして内容物が充填密封された容器１に対して、上方から軸方向下方に向けて押圧子を押しつけて、圧縮速度５０ｍｍ／ｍｉｎで圧縮したところ、約２７０Ｎを超えたあたりから、接地部５１に変形が認められたが、変形を確認した後、荷重を解除すると元の形状に復元した。
また、座屈が生じるまで容器１を圧縮したところ、口部２と肩部３との連接部付近が陥没するように座屈した。そのときの荷重は、約４８４Ｎであった。

［比較例１］
図７に示すように、接地幅ｗが約４ｍｍ、接地径ｄが約５６ｍｍとなるように全周にわたって平坦に接地部５１Ｃを設けた以外は、実施例１と同様の容器を作成し、実施例１と同様に圧縮強度試験を実施した。
なお、図７は、実施例１の図４に示した端面に相当する部位を示す、比較例２の要部拡大端面図である。

実施例１と同様にして内容物を充填密封した条件での縦圧縮強度は、約２８３Ｎであり、接地部と胴部の下端側に設けた周溝部が同時に座屈した。

［比較例２］
図８に示すように、接地部５１Ｃ及びその周辺を容器内方に部分的に隆起させてなる凹溝５５Ｃを実施例１と同様の溝幅で設け、八つの凹溝５５Ｃを周方向に沿って等間隔に配設した以外は、比較例１と同様の容器を作成した。
なお、図８は、実施例１の図４、図５にそれぞれ示した端面に相当する部位を図６と同様に重ねて示す、比較例２の要部拡大断面図である。

実施例１と同様にして内容物を充填密封した条件で、圧縮強度試験を実施したところ、約２７０Ｎを超えたあたりから変形がはじまり、変形を確認した後、荷重を解除するとある程度復元した。しかし、復元後の接地部を観察すると、変形によって生じたと思われるシワ状の痕跡が認められ、実施例１のように、完全には復元しなかった。

以上、本発明について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、前述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることはいうまでもない。

例えば、前述した実施形態では、加温販売に適した例を示したが、これに限定されない。この種の合成樹脂製容器において、軸方向に圧縮されたときに座屈が生じる箇所は、容器形状によっても異なるが、本発明は、中央に位置する陥没部と、この陥没部の周囲に設けられた接地部とを有する底部を備えた合成樹脂製容器において、軸方向に圧縮されたときに、接地部を起点とする座屈変形が生じてしまう場合の対策として、有効に適用することができる。

１ 容器
５ 底部
５０ 陥没部
５１ 接地部
５２ ヒール部
５３ 傾斜面部
５４ 環状段差部
５４ａ 第一段差面
５４ｂ 第二段差面
５５ 凹溝
５５ａ 溝底部

Claims (2)

1. 中央に位置する陥没部と、前記陥没部の周囲に設けられた接地部とを有する底部を備えた合成樹脂製容器であって、
   前記接地部は、下方に向かって徐々に縮径する容器外方に凸の湾曲面からなるヒール部と、前記陥没部側から径方向外側に向かって下向きに傾斜する傾斜面部との間に、周方向に沿って延在し、
   前記接地部と交差する複数の凹溝が放射状に形成され、
   前記傾斜面部と前記陥没部との間に、前記傾斜面部側に位置する第一段差面と、前記第一段差面よりも上方に位置する第二段差面とを含む環状段差部が設けられ、
   前記凹溝の溝底部が、前記環状段差部の前記第一段差面と面一に連なるように形成された
   ことを特徴とする合成樹脂製容器。
2. 中央に位置する陥没部と、前記陥没部の周囲に設けられた接地部とを有する底部を備えた合成樹脂製容器であって、
   前記接地部は、下方に向かって徐々に縮径する容器外方に凸の湾曲面からなるヒール部と、前記陥没部側から径方向外側に向かって下向きに傾斜する傾斜面部との間に、周方向に沿って延在し、
   前記接地部と交差する複数の凹溝が放射状に形成され、
   前記傾斜面部と前記陥没部との間に、前記傾斜面部側に位置する第一段差面と、前記第一段差面よりも上方に位置する第二段差面とを含む環状段差部が設けられ、
   前記接地部及び前記第一段差面の間は、湾曲面によってなめらかに接続されており、
   縦断面形状において、
   前記傾斜面部のうち前記第一段差面側の円弧状の断面と、前記第一段差面の断面とは、接するように接続しており、
   前記傾斜面部のうち前記接地部側の円弧状の断面と、前記接地部の断面とは、接するように接続されており、
   前記第一段差面、前記第二段差面は、中心軸に直交する平面上に位置する
   ことを特徴とする合成樹脂製容器。

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