JP5289725B2 - 密閉性に優れたプラスチック製容器 - Google Patents

Description

本発明は、密閉性に優れたプラスチック製容器に関し、特にネジ込み式のキャップを口部に装着することにより密閉することが可能な、プラスチック製容器に関する。

従来、種々の物品を充填包装する包装用容器の一つとして、射出成形、押出成形、ブロー成形等の成形法によって成形される種々の形態のプラスチック製容器がある。これらプラスチック製容器は、ガラス製容器と比べ、軽量、割れにくい、安価、製造が容易、そして大量生産が可能等の種々の利点を有し、包装容器として広く用いられている。

これらプラスチック製容器のなかには、容器内に飲料水類を充填し、ネジ込み式のキャップによって密閉するものがある。このような容器にあっては、密閉性が損なわれると、衛生上の問題が生じるほか、内容物が漏れて周囲を汚してしまうことがあるため、特に確実な密閉性が要求される。しかしながら、このような容器の使用に際しては、内容物が充填された容器を誤って落下させて容器に強い衝撃を与えてしまうなど、密閉性を損ないやすい状況がしばしば生じる。さらに近年、加温飲料をプラスチック製容器に充填することが広くなされており、加温したり、常温まで放冷したり、あるいは好みにより冷却したり等、容器と内容物に大きな温度変化が加えられる状況が生じている。このような温度変化が加わると、容器内圧の変化、容器素材の物理的特性値の変化、容器の変形などの変化が生じ、容器の密閉性を保持することが困難となるという問題が生じる。

他方、容器の密閉性ばかり重視すると、開栓の容易性が損なわれ、力の弱い人が開栓することが困難になってしまうという問題もある。

従来は、加温飲料を充填するプラスチック製容器においては、この密閉性と開栓容易性を両立するため、容器の口部を結晶化することにより（その結果、プラスチックの透明性が失われ白化する）硬化させること等が行われている（特公平４−１３２１６号公報：特許文献１）。しかしながら、口部結晶化にあたっては、所定時間の熱処理が必要であり、工程が煩雑になり、コストアップを引き起こす問題がある。
特公平４−１３２１６号公報

本発明の目的は、温度変化や落下等の衝撃を受けても密閉性が保持できるにもかかわらず、開栓が容易であって、簡易な製造工程によっても製造することができる、密閉性に優れたプラスチック製容器を提供することにある。

本発明者らは、口部の外周にネジが形成され、ネジ込み式のキャップを口部に装着することにより密閉することが可能なプラスチック製容器において、ネジ上端と前記口部の天面との間の少なくとも一部に、天面に近づくほど外径が増大するアンダーカット部を設け前記口部の天面に凹部を形成することにより、上記課題を解決できることを見出した。

したがって、本発明のプラスチック製容器は、ネジ込み式のキャップを口部に装着することにより密閉することが可能なプラスチック製容器であって、前記口部の外周にネジが形成され、 前記ネジ上端と前記口部の天面との間の少なくとも一部に、天面に近づくほど外径が増大するアンダーカット部を設けてなり、前記口部の天面に凹部が形成されてなる、ことを特徴とするものである。

本発明の好適態様にあっては、前記プラスチック製容器であって、さらに前記口部外周のネジ部にベントスロットが形成されていないものとする。

本発明の別の好適態様にあっては、前記プラスチック製容器であって、前記口部外周のネジ部のネジ山斜面の下側の最大斜度が、直径方向に対し、１５°〜１９°であるものとする。

本発明の他の好適態様にあっては、前記プラスチック製容器であって、前記アンダーカット部の外径の増大量が、０．０１ｍｍ〜２．００ｍｍであるものとする。

本発明のまた別の好適態様にあっては、前記プラスチック製容器であって、前記アンダーカット部の外径の増大量が、０．０４ｍｍ〜０．４０ｍｍであるものとする。

本発明のまた他の好適態様にあっては、前記プラスチック製容器が、ＰＥＴボトルであるものとする。

本発明のなお他の好適態様にあっては、前記プラスチック製容器が、加温対応ＰＥＴボトルであるものとする。

本発明のなお別の好適態様にあっては、前記プラスチック製容器が、口部に結晶化処理が施されていない、加温対応ＰＥＴボトルであるものとする。

プラスチック製容器
図１は本発明によるプラスチック製容器の口部断面の概略の一例を示したものである。図１に示すように、本発明によるプラスチック製容器の口部には、ネジ込み式のキャップを装着するため口部の外周にネジが形成されている。

図２は、図１に記載の本発明によるプラスチック製容器にネジ込み式のキャップを装着した場合の口部断面の概略の一例を示したものである。図２の口部にあっては、ネジ上端と口部の天面との間におけるキャップとの接触部であるアウターリング接触部２１、口部の天面とキャップとの接触部であるコンタクトリング接触部２２、および口部内側とキャップとの接触部であるインナーリング接触部２３において、口部とキャップが密着することにより、容器の密閉が実現される。

本発明によるプラスチック製容器の素材は、樹脂材料であれば特に限定されないが、例えば、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポロプロピレン）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）、ＣＯＰ（環状ポリオレフィン）、ＰＡ（ポリアミド）等が挙げられ、典型的にはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を主成分とするものとすることができる。

本発明によるプラスチック製容器の形状は、ネジ込み式のキャップを口部に装着することにより密閉することが可能なものであれば特に限定されず、典型的には内容量が１００ｍＬ〜２Ｌのボトル、また１５０〜５００ｍＬのボトル、さらに２００〜４００ｍＬのボトルとすることができる。口部の直径も特に限定されないが、典型的には、ネジ谷部の直径が１０〜１００ｍｍのもの、また１５〜５０ｍｍのもの、さらに２０〜４０ｍｍのものとすることができる。

本発明によるプラスチック製容器は、様々な温度状態（例えば冷蔵、常温や加温）で内容物を充填し保管するものとすることができ、常温及び冷蔵用の容器とすることもできるが、好ましくは加温飲料用のプラスチック容器、特に加温対応ＰＥＴボトルとすることができる。加温対応ＰＥＴボトル等の加温対応容器は、加温状態（典型的には、内容物温度６０〜７０℃まで、ウオーマー接触部で７０℃まで）から常温状態まで、さらに、消費者の好みによっては冷蔵状態（３〜５℃程度）に付されることもあり、過酷な温度変化にさらされる容器である。本発明の容器はこのような温度変化にさらされても、また誤って落下させるといった衝撃を受けても密閉性を保持でき、それにもかかわらず開栓性能が確保できるといった点で特徴がある。

本発明によるプラスチック製容器は、口部が結晶化されているもの、あるいは結晶化されていないもののいずれの容器とすることもできるが、好ましくは口部に結晶化処理が施されていない容器、特に口部結晶化処理が施されていない加温対応ＰＥＴボトルとすることができる。本発明の容器は、口部の硬さを高めるための結晶化がなされていなくても温度変化や衝撃を受けても密閉性を保持でき、かつ開栓性能が確保できるといった点で特徴がある。そのため、製造過程において口部結晶化工程を省略することができ、コストや手間を削減し、良品率を向上させることができる。

アンダーカット部
本発明によるプラスチック製容器は、アンダーカット部を設けていることを特徴とする。本明細書において、アンダーカット部とは、容器口部の外周に形成されたネジ上端と口部の天面との間に、天面に近づくほど外径が増大するように形成された部位をいう。そしてここにいうネジ上端とは、口に近い方のネジ山の末端を通る線で口部を輪切りにした場合の円形の切り口の線を意味し、口部外周の各部位において実際にネジ山に達する部位ではない。このアンダーカット部は、ネジ上端と前記口部の天面との間の少なくとも一部にリング状に形成されていればよい。

図３および図４は、本発明のプラスチック製容器口部断面の拡大模式図である。図３および図４では、ネジ上端と口部の天面との間を模式的に示してあり、天面３１、４１とネジ上端３３、４３との間に外径増大部位３２、４２が設けられ、ネジ上端３３、４３と外径増大部位３２、４２との間において天面に近づくほど外径が増大するような部位であるアンダーカット部が形成されていることがわかる（図中では誇張して表現している）。この外径増大は、図３および図４のように曲線を描くような形状であっても、直線的であってもよい。また、アンダーカット部は、天面３１、４１とネジ上端３３、４３との間の下部に設けることができ、逆に天面３１、４１とネジ上端３３、４３との間の上部には、天面に近づくほど外径が減少する外径減少部位を設けることもできる。

このようにアンダーカット部を設けると、容器が加熱され、口部が内側に倒れ込むように変形（図３において右側に倒れるような変形）をした場合であってもキャップのアウターリングとの接触を確保でき、容器の密閉性を保持できる。本発明においては、アンダーカット部の外径の増大量は特に限定するものではないが、増大量が大きすぎると、口外径が大きくなることによりキャップとの摩擦で開栓が困難になることがあるので、例えばアンダーカット部の外径の増大量を、０．０１ｍｍ〜２．００ｍｍ、また、アンダーカット部の外径の増大量を０．０４ｍｍ〜０．４０ｍｍとすることができる。

天面凹部
本発明によるプラスチック製容器は、その口部の天面に凹部が形成されてなるものとする。

従来の口部の天面は、一般的にはほぼ平面であるが、このような形状の場合、容器が加熱され、口部が内側に倒れ込むように変形（図３において右側に倒れるような変形）をした場合に、衝撃が加わるなどすると、コンタクトリング（密閉したときに口部の天面と接触するキャップ内側の環状部分）と口部の天面が離れ、容器の密閉性を害することがあった。

これに対し、口部の天面に凹部を形成すると、コンタクトリングと口部の天面が強く嵌合し、容器が加熱されたり、衝撃が加わったりした場合であっても、コンタクトリングと口部の天面が離れて容器の密閉性を害するといった事態を防止することができる。また、この嵌合によって、従来とは異なり、内倒れを防ぐことが可能となる。

本発明において天面に形成される凹部としては、図３のように凹部３４が１カ所で、例えば天面の高さが口部外側から見ると低くなっているが、口部内側から見れば低くはなっていないものであることもできる。しかしながら、好ましくは、図４のように凹部が２カ所で（凹部４４および凹部４５）、天面の高さが口部外側から見ても、口部内側から見ても低くなっている部位を有するものとすることができる。このようにすることでさらに嵌合を強化することができる。凹部の段差の大きさとしては特に限定されないが、例えば好ましくは０．００１〜１．０ｍｍ、より好ましくは０．００５〜０．２ｍｍ、さらに好ましくは０．０１〜０．１ｍｍとすることができる。

口部肉厚
本発明によるプラスチック製容器は、その口部、具体的にはネジ上端部の口部肉厚を従来のものよりも厚くしてもよい。

従来の口部厚みは、一般的には１．６０ｍｍであるが、このような厚みの場合、プラスチック製容器を加温すると、口部先端がいくぶん内側に倒れるように変形する問題が生じる。そして、口部先端が内側に倒れると、口部とキャップとの密着性が低下し、ボトルを落下させた時などに密閉性が損なわれる可能性がある。

これに対し、口部肉厚を厚くすると、口部の剛性が高まり、口部先端が内側に倒れることを防止できるため、加温した時の口部とキャップとの密着性が低下するといった事態や、ボトルを落下させた時などに密閉性が損なわれる事態を防止することができる。

そのため、本発明によるプラスチック製容器においては、その口部、具体的にはネジ上端部の口部肉厚を、好ましくは２．０〜４．０ｍｍ、より好ましくは３．０〜３．５ｍｍとしてもよい。

ネジ部
本発明によるプラスチック製容器の口部外周のネジ部は、好ましくはベントスロットが形成されていないものとする。ここで、ベントスロットとは、ネジ部に形成された縦方向（すなわち、ネジ山を横断する方向）の切り欠きである。このようなベントスロットは、ネジ部の洗浄水などの排水を促進するために設けられることがあるが、口部の真円度を損なう原因となり、密閉性や開栓性を損なうことにつながる傾向があるので、大きな温度変化が想定される加温対応ボトルの場合には、特にベントスロットを形成しないことが好ましい。

本発明によるプラスチック製容器の口部外周のネジ部は、好ましくは、ネジ山斜面の下側（天面と反対側）の最大斜度が、直径方向に対し、１５°〜１９°であるものとする。このネジ山斜面の下側の最大斜度とは、図３においてＡと示される部分の角度であり、Ａの角度が「最も小さく」なる斜度である。この部分は、典型的には従来２０°であったが、この角度についてネジ山を太くする方向に変形して１５°〜１９°とすることにより、口部ネジ谷とキャップネジ山の間のクリアランスを減らし、密閉性を高めることができる。また、本発明によるプラスチック製容器の口部外周のネジ部は、好ましくは、ネジ山頂上を通る線でネジ山を区切った場合、ネジ上側の断面積と、ネジ下側の断面積との比を、１：１．０１〜１．１０とすることができる。このようにネジ下側の断面積をネジ上側の断面積より、やや大きくすることで、口部ネジ谷とキャップネジ山の間のクリアランスを減らし、密閉性を高めることができる。

プラスチック製容器の製造法
本発明によるプラスチック製容器は、例えば、押出成形、射出成形、ブロー成形、キャスト成形、熱成形、その他等の成形法を用いて成形することができ、典型的には予備成形体（プリフォームとも呼ばれる）を２軸延伸ブロー成形に付す方法によって製造される。そして、好ましくは、予備成形体の成形にあたり、共射出成形法を用いることにより、ポリエチレンテレフタレート樹脂層中にガスバリア層を形成してもよい。また、好ましくは口部結晶化工程を省略できる。

以下、本発明によるプラスチック製容器について、実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明がこれら実施例に限定されるものではない。

図１に示すような口部を有する口部非結晶化加温対応ＰＥＴボトル（２８０ｍＬ）、天面凹部有り（深さ０．０９ｍｍ、位置内径２１．７４〜２３．１０ｍｍ間））ベントスロットなし、アンダーカット片側０．０６ｍｍ、口部肉厚２．２５ｍｍ、ネジ山斜面の下側の最大斜度１８°のものを実施例として、以下の密閉性能テスト（瞬間耐圧テスト、加温冷却落下テスト）と開栓性能テスト（冷却時開栓性テスト、加温・常温時開栓性テスト）を行った。

キャップは、日本クラウンコルク（株）製ＨＡ−１を使用した。巻き締め条件は以下の通りとした。
・キャッパー：日本クラウンコルク（株）製１ヘッドサーボキャッパー
・仮締めトルク：１５０Ｎｃｍ
・本締めトルク：１５５Ｎｃｍ
・噛み合いトルク：２５０Ｎｃｍ
・トップロード： １５０Ｎ
・回転数： １８０ｒｐｍ

他方、他の口部形状のものについても上記と同様の条件でテストを行った。

＜瞬間耐圧テスト（ＳＳＴ）＞
７０℃に１週間保管後７０℃水槽内で０．３１ＭＰａまで１２秒間で昇圧し、１分間保持して、口部とキャップの間から気泡が発生したか否かを確認した。各１０個のサンプルでテストを行った。

＜加温落下テスト＞
７０℃に１週間保管後、直ちに傾斜１０°の塊の斜面に５０ｃｍの高さから倒立落下させ、内容液の漏れの有無を確認した。各１０個のサンプルでテストを行った。

＜冷却時開栓性テスト＞
充填後５℃で１週間保管後に、１ｓｔ開栓トルク（キャップが動き始める時のトルク）、２ｎｄ開栓トルク（開栓途中のトルク）、リーク角度（エアー通過開始時のキャップの回転角度）、ブリッジブレイク角度（開栓の有無を確認するタンパーエピデントバンド（ＴＥバンド）が切れた角度）、ＢＬ角度（リーク角度からブリッジブレイク角度を引いた角度）の測定を行った。好適な範囲としては、１ｓｔ開栓トルク４０〜１８０Ｎ・ｃｍ、２ｎｄ開栓トルク２０〜１８０Ｎ・ｃｍ、バンドの抜け無きこと、リーク角度１００°以上、ＢＬ角度０°以上とした。

＜加温・常温時開栓性テスト＞
充填後７０℃で１週間保管し、２３℃で１日放置後に測定を行う以外は冷却時開栓テストと同じように測定した。

結果を表１に示す。

なお、開栓性能（冷却時開栓性、加温・常温時開栓性）はいずれも問題がなかった。

本発明のプラスチック製容器口部の概略断面図である。 本発明によるプラスチック製容器にネジ込み式のキャップを装着した場合の口部概略断面図である。 片面嵌合の天面凹部が形成され、アンダーカット部を誇張した本発明のプラスチック製容器口部断面の拡大模式図である。 両面嵌合の天面凹部が形成され、アンダーカット部を誇張した本発明のプラスチック製容器口部断面の拡大模式図である。

符号の説明

２１ アウターリング接触部
２２ コンタクトリング接触部
２３ インナーリング接触部
３１ ４１ 天面
３２ ４２ 外径増大部位
３３ ４３ ネジ上端
３４ ４４ ４５ 天面凹部

Claims (7)

1. アウターリング、コンタクトリングおよびインナーリングを有するネジ込み式のキャップを口部に装着することにより密閉することが可能な、口部に結晶化処理が施されていないプラスチック製容器であって、
   前記口部の外周にネジが形成され、
   前記ネジ上端と前記口部の天面との間の少なくとも一部に、天面に近づくほど外径が曲線を描くような形状で増大するアンダーカット部を設けてなり、
   前記口部の天板に、前記ネジ込み式のキャップのコンタクトリングと嵌合する凹部が形成されてなる、プラスチック製容器であり、
   前記プラスチック製容器の密閉が、（イ）前記口部のネジ上端と前記口部の天面との間の、前記キャップのアウターリングとの接触部であるアウターリング接触部、（ロ）前記口部の天面と前記キャップのコンタクトリングとの接触部であるコンタクトリング接触部、および（ハ）前記口部内側と前記キャップのインナーリングとの接触部であるインナーリング接触部において、前記口部と前記キャップとが密着することによって実現されることを特徴とする、プラスチック製容器。
2. 前記口部外周のネジ部にベントスロットが形成されていない、請求項１に記載のプラスチック製容器。
3. 前記口部外周のネジ部のネジ山斜面の下側の最大斜度が、直径方向に対し、１５°〜１９°である、請求項１に記載のプラスチック製容器。
4. 前記アンダーカット部の外径の増大量が、０．０１ｍｍ〜２．００ｍｍである、請求項１に記載のプラスチック製容器。
5. 前記アンダーカット部の外径の増大量が、０．０４ｍｍ〜０．４０ｍｍである、請求項１に記載のプラスチック製容器。
6. 前記プラスチック製容器が、ＰＥＴボトルである、請求項１に記載のプラスチック製容器。
7. 前記プラスチック製容器が、加温対応ＰＥＴボトルである、請求項１に記載のプラスチック製容器。

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