JP2013079096A - 合成樹脂製容器 - Google Patents

Abstract

【課題】内圧が負圧になった場合に底部を十分に変形させて減圧吸収作用を確実に生じさせることのできる合成樹脂製容器を提供する。
【解決手段】口頸部３が胴部５の上端部に設けられるとともにその胴部５の下端部が胴部５と一体の底部６によって閉じられ、底部６は、胴部５の下端部に連続し胴部５の中心軸線方向に向かいかつ胴部５の下方に向けて傾斜する外側傾斜壁１１と、外側傾斜壁１１に連続した部分である接地部１２と、接地部１２から胴部５の中心軸線方向に向かいかつ胴部５の上方に向けて傾斜する内側傾斜壁１３と、内側傾斜壁１３に連続して形成されその内側傾斜壁１３に囲まれて底部６を閉じている底板部１４とを有し、内圧が負圧の場合に底部６を胴部５の下端部と外側傾斜壁１１との接続部を起点として胴部５の内部に窪み変形するように構成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの合成樹脂を素材として形成された容器に関するものである。

ポリエチレンテレフタレートなどの合成樹脂を用いてプリフォームを成形し、次いで、このプリフォームを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、各種飲料品を内容物とする飲料用容器として使用されている。そして、最近では、資源の有効利用を図るために、容器の肉厚をより薄くする試みがなされている。

一方、このような容器では、内容液の充填密封後に、内容液が冷えたり、内溶液中の水分が容器を透過して出て行ったりすることにより内容液の体積が減少して内圧が低下する場合がある。容器の内部が負圧になると、剛性の低い部分が窪むなどの変形が生じるが、その変形が生じる箇所によっては製品の見栄えが悪くなる。従来、このような負圧を吸収する変形を特定の箇所に生じさせる技術が開発されており、例えば特許文献１には、内圧が負圧になることによる変形を底部に生じさせるように構成された合成樹脂製壜体が記載されている。この特許文献１に記載された壜体の底部には、接地面を形成する脚壁部が形成されており、またこの脚壁部の内周側にはドーム状に窪んだ陥没壁部が形成され、これら脚壁部と陥没壁部との境界部分には全周に亘って周溝が形成されている。したがって、壜体の内部が負圧になると、陥没壁部が壜体の内部に進入する方向に変形し、その場合、周溝が開くように変形するので、陥没壁部の変形が容易に生じる、とされている。

また、特許文献２には、内部が負圧になる場合に、容器の底部を充填時に内側に変形させておくことにより充填後の液面高さの変動を防止するように構成されたプラスチック容器が記載されており、この特許文献２に記載された容器では、接地部の外周側に円周突起部を形成し、接地部を押し上げた場合に、その円周突起部を起点とした変形が生じるようになっている。

特開２００７−２６９３９２号公報 特開２００６−８２００号公報

上記の特許文献１や特許文献２に記載されているように底部が容器の内部に向けて変形しても、製品としての壜体もしくは容器の外観が特に悪化することはない。しかしながら、特許文献１に記載されているように、接地部を形成する脚壁部より内周側の部分である陥没壁部を壜体の内方に変形させるようにした構成では、比較的肉厚の厚い底部中心部付近を変形させることとなるため、十分な変形量を確保しにくく、所期の目的を達成できなくなる可能性がある。

また、特許文献２に記載されている円周突起部は、容器に対して上下方向の荷重を掛けた場合に底部が変形する基点となるものであり、これは底部自体が成形上の要因で不可避的に厚肉になって底部自体が変形しにくいために、人為的に荷重を掛けることにより変形が生じることを前提とするものであるから、内圧が負圧になる程度の圧力では変形させることが困難であり、したがって負圧による異常な変形を防止するために、胴部を厚肉にしなければならないなどの不都合がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、内部が負圧になることによる底部の変形を確実に生じさせることができ、また接地安定性や強度不足などを防止もしくは抑制することのできる合成樹脂製容器を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、キャップによって密閉される口頸部が胴部の上端部に設けられるとともにその胴部の下端部が該胴部と一体の底部によって閉じられた合成樹脂製容器において、前記底部は、前記胴部の下端部に連続し前記胴部の中心軸線方向に向かいかつ前記胴部の下方に向けて傾斜する外側傾斜壁と、その外側傾斜壁に連続した部分である接地部と、その接地部から前記胴部の中心軸線方向に向かいかつ前記胴部の上方に向けて傾斜する内側傾斜壁と、その内側傾斜壁に連続して形成されその内側傾斜壁に囲まれて前記底部を閉じている底板部とを有し、内圧が負圧の場合に前記底部を前記胴部の下端部と前記外側傾斜壁との接続部を起点として胴部の内部に窪み変形させるように構成されていることを特徴とするものである。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記外側傾斜壁から内側傾斜壁に亘って溝部が形成されていることを特徴とする合成樹脂製容器である。

さらに、請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記溝部は直線状をなすとともに放射状に複数本設けられ、かつ各溝部の一方の端部が、前記外側傾斜壁のうち幅方向での中心部より前記胴部の下端部と前記外側傾斜壁との接続部に寄った位置に設けられていることを特徴とする合成樹脂製容器である。

さらに、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明において、前記胴部の下端部に前記胴部の中心軸線に平行な円筒状の外周面を有する下部ストレート部が設けられ、前記外側傾斜壁は、前記下部ストレート部に対して４０°〜６０°の範囲で傾斜していることを特徴とする合成樹脂製容器である。

この発明によれば、内圧が負圧になった場合、外側傾斜壁の外周縁の近傍、すなわち外側傾斜壁と胴部の下端部との境界部分（接続部）を起点として底部が胴部の内側に向けて窪むように変形する。すなわち、これは底部の全体が胴部の内側に窪むような変形となり、そのため十分な変形量を確保して優れた減圧吸収性能を発揮することができる。

また、請求項２の発明によれば、底部を形成している外側傾斜壁からこれに連続する内側傾斜壁に亘って溝部が形成されていることにより、底部が成形加工上の要因で厚肉であっても、容器の内圧が負圧になった場合に、溝部が閉じるように変形するため、外側傾斜壁や内側傾斜壁を容器の内部に向けて容易に変形させ、優れた減圧吸収性能を発揮させることができる。

特に請求項３の発明によれば、変形の起点となる胴部の下端部と外側傾斜壁との接続部に近い位置にまで溝部が形成されていることにより、その接続部を起点とする変形を十分に生じさせることができるうえに、底部の全周に亘って均等に変形させることができるので、容器を安定して起立状態に設置することができる。

さらに、請求項４の発明によれば、十分な減圧吸収性能を生じさせることができるうえに、外側傾斜壁が過剰に変形することを防止もしくは抑制することができる。

この発明に係る容器の一例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図である。 その容器の底部を中心軸線に沿って切断した場合の輪郭形状を示し、（ａ）は変形前の形状、（ｂ）は変形後の形状を示す図である。 外側傾斜壁の下部ストレート部に対する傾斜角度ごとの負圧に対する容積変化量の解析結果を示す線図である。

この発明に係る合成樹脂製容器（以下、単に容器と記すことがある。）は、少なくとも胴部と底部とが合成樹脂によって形成された容器であって、内容物が充填されて販売され、あるいは販売のために陳列される際には密閉される容器であり、したがって内部の圧力が負圧になる場合がある容器である。その一例がペットボトルと称される容器であり、図１に示すように構成されている。図１に示す容器１は、キャップ（図示せず）を螺合させるネジ部２が形成された円筒形の口頸部３と、その口頸部３の下端部から下方に向かうのに従って徐々に拡径されるテーパー状の肩部４と、肩部４の下端部に連続した円筒形の胴部５と、その胴部５の下端を閉じるように胴部５に一体化されている底部６とを有している。この種の容器１は、ボトル型容器もしくはペットボトルと称され、キャップを除いた全体が、加熱されたプリフォームを、延伸ロッドによって縦方向に延伸させるとともにエアブローによって横方向に延伸させる二軸延伸ブロー成形によって一体に形成されている。そのため、胴部５の下端部付近および底部６の周辺部が相対的に最も薄肉で、次いで胴部が相対的に薄肉で、底部６の中心部付近が相対的に厚肉になっている。なお、その素材である合成樹脂は、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリエチレンやポリプロピレン等のオレフィン系樹脂等の従来知られている樹脂である。

口頸部３は、上部外周面に形成されたネジ部２と、ネジ部２の下方に形成され、キャップのピルファープルーフバンド（図示せず）が係止される顎部７と、顎部７の下方に形成され、容器半径方向外方に突出したサポートリング８とを有している。

肩部４の外周面は、口頸部３の下端から直線的に拡径されたテーパー面となっている。

胴部５の外周面には、横方向に延びる環状の凹ビード９が等間隔に複数本形成されている。これは、胴部５の薄肉化に伴う剛性の低下を補って、胴部５を変形しにくくするためのものである。また、胴部５の最も下方に形成された凹ビード９から下方に容器１の軸線方向に沿って延びる真っ直ぐな円筒状の下部ストレート部１０が形成されている。

底部６は、胴部５における下部ストレート部１０の下端部に連続して形成されており、底面の中央部が上方に突出したカップ状に形成されている。そのカップ形状の輪郭を図２の（ａ）に示してある。

底部６は、図１の（ａ）および（ｂ）に示すように、胴部５の下部ストレート部１０の下端部から容器１の半径方向で内方かつ下方に傾斜する外側傾斜壁１１と、外側傾斜壁１１にその内周側に連続して接続されている環状接地部１２と、環状接地部１２から容器１の半径方向で内方かつ上方に傾斜する内側傾斜壁１３と、内側傾斜壁１３の上端部に連続して容器１の内方に突出する底板部１４とを有している。

上述した一般的な構成に加えて、この発明に係る容器１は、底部６における変形を容易にするための溝部１５を有している。これを具体的に説明すると、外側傾斜壁１１から環状の接地部１２を通って内側傾斜壁１３に至る範囲に、容器１の半径方向に延びる溝部１５が等間隔に複数本（図示の例では８本）形成されている。この溝部１５の容器１の半径方向で外側の端部は、下部ストレート部１０と外側傾斜壁１１との接続部（境界部）近傍、すなわち外側傾斜壁１１の幅方向での中心部よりも上記の接続部（境界部）に寄った位置に設定されている。なお、外側傾斜壁１１は、下部ストレート部１０に対して４０°〜６０°の範囲で傾斜している。

上述した容器１に内容物を充填し、かつキャップによって密閉した後に内圧が負圧になると、底部６に変形が生じる。この変形は、底部６の外周縁側の部分、より具体的には前述した下部ストレート部１０と外側傾斜壁１１との境界部分（接続部分）を起点として生じる。この境界部分を起点として底部６が容器１の内部に窪む場合、外側傾斜壁１１は境界部分を中心として接地部１２側の端部が容器１の内方に向かって回転するように変位する。それに伴い、接地部１２の位置も変位して接地部１２の直径が小さくなる。接地部１２の直径が小さくなると接地部１２の周長が短くなるため、接地部１２を中心に外側傾斜壁１１と内側傾斜壁１３とには面方向（周方向）に沿った圧縮力が作用する。これに対して、これらの部分には容器１の半径方向に延びる溝部１５が形成されているため、溝部１５が閉じるように変形することにより圧縮力が吸収される。このようにして底部６の変形に対する反力が小さくなるので、底部６を容器１の内部に向けて窪むように容易に変形させることができる。このような変形を確実に生じさせるために、外側傾斜壁１１と内側傾斜壁１３との開き角度は９０°〜１５０°（好ましくは１１０°〜１５０°）の範囲が好ましい。変形後の状態を図２の（ｂ）に底部６の輪郭形状として示してある。なお、図２の（ｂ）で鎖線は変形前の形状を示している。その結果、底部６の全体が変形することになって容器１の負圧を減じる減圧吸引性能を十分に生じさせることができる。なお、外側傾斜壁１１の容器１の半径方向での長さに対して、内側傾斜壁１３の容器１の半径方向での長さは２倍以上の長さに設定することが好ましく、これにより、内側傾斜壁１３自体を幅方向に撓ませるように変形させることができ、より減圧吸収性を向上することができる。

上述したこの発明に係る容器１では、溝部１５は底部６の全体に均等に形成されているので、変形の偏りやそれに伴う接地安定性の低下などを防止もしくは抑制することができる。さらに、この発明に係る上記の容器１では、底部６のうち溝部１５同士の間の部分は前述した下部ストレート部１０に繋がっていてその部分自体の強度もしくは剛性が低くなっているわけではないので、容器１の全体を直立させた場合の接地部１２による支持強度が特には低下せず、したがって容器１全体としての接地安定性が損なわれることはない。

ここで、有限要素法を用いたシミュレーション手法により、この発明に係る合成樹脂製容器の減圧時の底部の体積変化量を解析した結果を説明する。底部の厚さは、目付量２０ｇのプリフォームをこの発明の合成樹脂製容器の形状に二軸延伸ブロー成形した際の板厚分布となるように設定した。また、底部の形状設定は、下記の通りである。なお、下記の符号は図２の（ａ）に付してある。
底部の外径（Ｄ）：６７．５ｍｍ
接地部の直径（ｄ１）：５３．５ｍｍ
内側傾斜壁と底板部との接続部の直径（ｄ２）：２７ｍｍ
内側傾斜壁の水平方向に対する傾斜角度（θ１）：１２．９°
接地部から底板部の上端までの高さ（ｈ）：９ｍｍ
溝部の深さ：１．２５ｍｍ
溝部の幅：１．２ｍｍ
溝部の本数：等間隔に８本

このような合成樹脂製容器の外側傾斜壁の下部ストレート部に対する傾斜角度（θ２）を、接地部の位置を固定した状態で、３０°、４０°、５０°、６０°、７０°の５水準で変化させたモデルに対して、容器内圧を徐々に減圧させた時の容積変化量を解析した。その結果を図３に示してあり、容器内圧が−１５ｋＰａ（減圧前の状態に対して１５ｋＰａ減圧した状態）において、傾斜角度（θ２）が３０°の場合、底部の容積変化量は１．３ｍｌで、傾斜角度が４０°の場合、容積変化量は２．３ｍｌ、傾斜角度が５０°の場合、容積変化量は３．３ｍｌ、傾斜角度が６０°の場合、容積変化量は４．４ｍｌ、傾斜角度が７０°の場合、容積変化量は４．８ｍｌであった。なお、傾斜角度が７０°の場合、容器の減圧量が大きくなると、外側傾斜壁が容器の半径方向で内方かつ上方に傾斜するように反転し、下部ストレート部と外側傾斜壁との接続部が接触する虞があった。この解析結果により、この発明の合成樹脂製容器の外側傾斜壁の下部ストレート部に対する傾斜角度（θ２）は、十分な減圧吸収量を確保しつつ、外側傾斜壁の反転も防止可能となるように４０°〜６０°の範囲とすることが好ましい。

なお、この発明は上述した具体例に限定されるものではないのであって、溝部の断面形状や本数は、適宜に設定することができる。また、対象とする容器は、上述した形状以外の形状のものであってもよい。

１…容器、 ２…ネジ部、 ３…口頸部、 ４…肩部、 ５…胴部、 ６…底部、 １０…下部ストレート部、 １１…外側傾斜壁、 １２…接地部、 １３…内側傾斜壁、 １４…底板部、 １５…溝部。

Claims (4)

1. キャップによって密閉される口頸部が胴部の上端部に設けられるとともにその胴部の下端部が該胴部と一体の底部によって閉じられた合成樹脂製容器において、
   前記底部は、前記胴部の下端部に連続し前記胴部の中心軸線方向に向かいかつ前記胴部の下方に向けて傾斜する外側傾斜壁と、その外側傾斜壁に連続した部分である接地部と、その接地部から前記胴部の中心軸線方向に向かいかつ前記胴部の上方に向けて傾斜する内側傾斜壁と、その内側傾斜壁に連続して形成されその内側傾斜壁に囲まれて前記底部を閉じている底板部とを有し、
   内圧が負圧の場合に前記底部を前記胴部の下端部と前記外側傾斜壁との接続部を起点として胴部の内部に窪み変形させるように構成されている
   ことを特徴とする合成樹脂製容器。
2. 前記外側傾斜壁から内側傾斜壁に亘って溝部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の合成樹脂製容器。
3. 前記溝部は直線状をなすとともに放射状に複数本設けられ、かつ
   各溝部の一方の端部が、前記外側傾斜壁のうち幅方向での中心部より前記胴部の下端部と前記外側傾斜壁との接続部に寄った位置に設けられている
   ことを特徴とする請求項２に記載の合成樹脂製容器。
4. 前記胴部の下端部に前記胴部の中心軸線に平行な円筒状の外周面を有する下部ストレート部が設けられ、
   前記外側傾斜壁は、前記下部ストレート部に対して４０°〜６０°の範囲で傾斜している
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の合成樹脂製容器。

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