JP6670695B2 - カップ容器 - Google Patents

Description

本発明は、カップ容器に関するものである。

従来、カップ容器として、例えば下記特許文献１に示されるように、周壁部および底壁部を備え、底壁部のうち、径方向の中央部に他の部分より厚い厚肉部が形成されたカップ容器が知られている。

特開２００３−１３７２４７号公報

しかしながら、前記従来のカップ容器においては、例えば落下等した際に、底壁部に衝撃力が加えられ、底壁部が下方に向けて膨出変形することで、底壁部のうち、厚肉部の外周縁部と隣接する隣接部が屈曲変形する場合がある。この場合、前記隣接部に応力が集中し、この隣接部が破損の起点となるおそれがある。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、カップ容器が例えば落下等した際に、底壁部に応力集中が生ずるのを抑えることができるカップ容器を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係るカップ容器は、周壁部および底壁部を備え、前記底壁部のうち、径方向の中央部には他の部分より厚い厚肉部が形成されたカップ容器であって、前記厚肉部の下面には環状凹部が形成され、前記環状凹部を画成する内面のうち、径方向の内側に位置する内側周面は、前記厚肉部のうち、前記環状凹部より径方向の内側に位置する厚肉中央部の下面と、鈍角をなして接続され、前記底壁部の下面には、前記厚肉部を径方向の外側から囲繞する環状突部が全周にわたって形成され、前記底壁部は、径方向の外側から中央部に向かうに従い漸次、上方に向けて延び、前記底壁部の外周縁部の上面は、前記厚肉部の下面よりも下方に位置していることを特徴とする。

この発明によれば、底壁部に、厚肉部を径方向の外側から囲繞する環状突部が全周にわたって形成されているので、底壁部のうち、厚肉部より径方向の外側に位置する部分の剛性が高められ、カップ容器が例えば落下等した際に、底壁部に衝撃力が加えられたとしても、底壁部の下方に向けた膨出変形を抑えることができる。これにより、底壁部のうち、厚肉部の外周縁部と隣接する隣接部が屈曲変形するのを抑えることが可能になり、底壁部に応力集中が生ずるのを抑えることができる。

また、厚肉部に形成された環状凹部の内側周面が、厚肉部の厚肉中央部の下面と、鈍角をなして接続されているので、底壁部が下方に向けて膨出変形をした際に、底壁部において、最も下方に向けた変位量が大きい厚肉中央部で、応力集中が生ずるのを抑えることができる。

また、底壁部が、径方向の外側から中央部に向かうに従い漸次、上方に向けて延びているので、底壁部と接地面との距離を確保することが可能になり、カップ容器が例えば落下等した際に、底壁部が接地面に衝突するのを抑制することができ、底壁部が破損するのを確実に抑えることができる。

また、底壁部の外周縁部には、下方に向けて突出し、全周にわたって延びる接地筒部が配設されていてもよい。
この場合には、底壁部の外周縁部に、下方に向けて突出し、全周にわたって延びる接地筒部が配設されているので、底壁部と接地面との距離を確実に確保することが可能になり、底壁部が破損するのをより一層確実に抑えることができる。

また、前記カップ容器は、ＩＶ値が０．６５（ｄｌ／ｇ）以下のポリエステル系樹脂により形成されていてもよい。
この場合には、カップ容器がポリエステル系樹脂により形成されているので、カップ容器の透明性を容易に確保することが可能になり、例えばカップ容器中の内容物の視認性を向上できるとともに、カップ容器の見映えを良くすること等ができる。さらに、ポリエステル系樹脂のＩＶ値が０．６５（ｄｌ／ｇ）以下であるので、射出成形時における溶融樹脂の流動性を確保することが可能になり、カップ容器を射出成形により容易かつ確実に形成することができる。

本発明によれば、カップ容器が例えば落下等した際に、底壁部に応力集中が生ずるのを抑えることができる。

本発明の第一実施形態に係るカップ容器を示す縦断面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係るカップ容器の一実施形態について説明する。
図１に示すように、カップ容器１は、周壁部２および底壁部３を備え、底壁部３のうち、径方向の中央部には他の部分より厚い厚肉部３ａが形成されている。以下の説明において、カップ容器１の中心軸線Ｏに沿う方向を軸方向といい、軸方向のうち底壁部３側を下側といい、その反対側を上側という。また、軸方向から見た平面視において、中心軸線Ｏに直交する方向を径方向という。

底壁部３は、軸方向から見た平面視で円形状を呈する板状に形成されている。周壁部２は底壁部３の外周縁部に立設され、底壁部３の全周にわたって延びている。
周壁部２は、底壁部３の外周縁部から上方に向けて延びる下側周壁部２ａと、下側周壁部２ａの上端から上方に向けて延びる上側周壁部２ｂと、を備えている。下側周壁部２ａは、上方に向かうに従い漸次、径方向の外側に向けて真直ぐ延びている。また、上側周壁部２ｂは、上方に向かうに従い漸次、径方向の外側に向けて延びるとともに、径方向の内側に向けて突となす曲面状に形成されている。下側周壁部２ａは、上側周壁部２ｂより中心軸線Ｏに対する傾斜角度が小さくなっている。

下側周壁部２ａの下端部における外周面は、底壁部３の外周縁に段差なく連なっている。上側周壁部２ｂの上端縁には、径方向の外側に向けて突出するフランジ部２ｃが全周にわたって形成されている。フランジ部２ｃに図示しない蓋が装着されることで、カップ容器１の上端開口が閉塞される。周壁部２および底壁部３は、一体に形成されている。周壁部２の厚みと、底壁部３のうち、厚肉部３ａおよび後述する環状突部３０を除く部分における厚みと、は、互いに同等となっている。

底壁部３の厚肉部３ａは、中心軸線Ｏと同軸に配置されている。厚肉部３ａは、底壁部３の上面に形成され、底壁部３の上面における径方向の中央部は上方に向けて突出している。厚肉部３ａの外周縁部は、下方に向かうに従い漸次、径方向の外側に向けて延びている。厚肉部３ａの厚みは、底壁部３のうち、厚肉部３ａおよび後述する環状突部３０を除く部分における厚みの、例えば約２倍程度となっている。なお、厚肉部３ａの厚みはこれに限られず、任意に変更可能である。

そして、本実施形態では、厚肉部３ａの下面には環状凹部３ｂが形成されている。環状凹部３ｂは、中心軸線Ｏと同軸に配置され、中心軸線Ｏに沿う縦断面視で、上方に向けて突の曲面状を呈している。
環状凹部３ｂの内面は、径方向の内側に位置する内側周面３ｃと、径方向の外側に位置する外側周面３ｄと、内側周面３ｃおよび外側周面３ｄの各上端同士を連結する上側周面３ｅと、により画成されている。内側周面３ｃ、外側周面３ｄ、および上側周面３ｅは、それぞれ中心軸線Ｏと同軸に配置されている。内側周面３ｃは径方向の外側を向き、外側周面３ｄは径方向の内側を向き、上側周面３ｅは下側を向いている。

環状凹部３ｂの内側周面３ｃは、厚肉部３ａのうち、環状凹部３ｂより径方向の内側に位置する厚肉中央部３ｆの下面と、鈍角をなして接続されている。環状凹部３ｂの外側周面３ｄは、底壁部３の下面と、鈍角をなして接続されている。上側周面３ｅは、厚肉部３ａの上面と略平行となっている。また、厚肉中央部３ｆの下面は、外側周面３ｄと、底壁部３の下面と、の接続部分よりも僅かに上方に位置している。

底壁部３の下面には、厚肉部３ａを径方向の外側から囲繞する環状突部３０が全周にわたって形成されている。環状突部３０は、最も径方向の内側に位置する第１環状突部３１と、第１環状突部３１の径方向の外側に位置する第２環状突部３２と、第２環状突部３２の径方向の外側に位置する第３環状突部３３と、を備えている。第１環状突部３１、第２環状突部３２、および第３環状突部３３はそれぞれ、中心軸線Ｏと同軸に配置されている。

第１環状突部３１、第２環状突部３２、および第３環状突部３３はそれぞれ、底壁部３の下面から下方に向けて突出している。第１環状突部３１、第２環状突部３２、および第３環状突部３３それぞれの軸方向の大きさは互いに同等となっている。また、中心軸線Ｏに沿う縦断面視において、第１環状突部３１、第２環状突部３２、および第３環状突部３３それぞれの径方向の大きさは、互いに同等となっている。
また、第１環状突部３１、第２環状突部３２、および第３環状突部３３それぞれの下端部は、平坦面となっている。なお、これらの各下端部は曲面状に形成する等、適宜変更してもよい。

また、本実施形態では、底壁部３は、径方向の外側から中央部に向かうに従い漸次、上方に向けて延びている。底壁部３において、外周縁部の上面は、厚肉部３ａの下面よりも下方に位置し、外周縁部の上面と、第３環状突部３３の下端部と、の軸方向の位置は、互いに同等となっている。
また、本実施形態では、底壁部３の外周縁部には、下方に向けて突出し、全周にわたって延びる接地筒部３ｇが配設されている。接地筒部３ｇは、中心軸線Ｏと同軸に配置されている。接地筒部３ｇの外径および内径は、軸方向の全域にわたって同等となっている。また、接地筒部３ｇの外径は、下側周壁部２ａの下端部における外径よりも小さくなっている。

ここで、接地筒部３ｇの内周面から、第３環状突部３３の幅方向の中央部までの径方向に沿う寸法δ１は、第３環状突部３３の幅方向の中央部から、第２環状突部３２の幅方向の中央部までの径方向に沿う寸法δ２よりも大きくなっている。また、前記寸法δ２は、第２環状突部３２の幅方向の中央部から、第１環状突部３１の幅方向の中央部までの径方向に沿う寸法δ３と同等となっている。また、前記寸法δ３は、第１環状突部３１の幅方向の中央部から、環状凹部３ｂの外側周面３ｄと、底壁部３の下面と、の接続部分までの径方向に沿う寸法δ４よりも大きくなっている。
また、接地筒部３ｇの軸方向の大きさは、前記寸法δ１よりも大きくなっている。なお、上述した各寸法関係については、任意に変更可能である。

また、本実施形態では、カップ容器１は、ＩＶ値（固有粘度）が０．６５（ｄｌ／ｇ）以下のポリエチレンテレフタレートにより形成されている。なお、カップ容器１は、ポリエチレンテレフタレートに限らず、例えばポリエチレンナフタレート等の他のポリエステル系樹脂により形成されてもよい。
カップ容器１は、例えば射出成形等により形成される。この場合、成形金型のキャビティ内のうち、カップ容器１の厚肉部３ａの下面を形成する部分から軸方向に溶融樹脂を射出する。

以上説明したように、本実施形態に係るカップ容器１によれば、底壁部３に、厚肉部３ａを径方向の外側から囲繞する環状突部３０が全周にわたって形成されているので、底壁部３のうち、厚肉部３ａより径方向の外側に位置する部分の剛性が高められ、カップ容器１が例えば落下等した際に、底壁部３に衝撃力が加えられたとしても、底壁部３の下方に向けた膨出変形を抑えることができる。これにより、底壁部３のうち、厚肉部３ａの外周縁部と隣接する隣接部が屈曲変形するのを抑えることが可能になり、底壁部３に応力集中が生ずるのを抑えることができる。

また、厚肉部３ａに形成された環状凹部３ｂの内側周面３ｃが、厚肉部３ａの厚肉中央部３ｆの下面と、鈍角をなして接続されているので、底壁部３が下方に向けて膨出変形をした際に、底壁部３において、最も下方に向けた変位量が大きい厚肉中央部３ｆで、応力集中が生ずるのを抑えることができる。

また、底壁部３が、径方向の外側から中央部に向かうに従い漸次、上方に向けて延びているので、底壁部３と接地面との距離を確保することが可能になり、カップ容器１が例えば落下等した際に、底壁部３が接地面に衝突するのを抑制することができ、底壁部３が破損するのを確実に抑えることができる。
また、底壁部３の外周縁部に、下方に向けて突出し、全周にわたって延びる接地筒部３ｇが配設されているので、底壁部３と接地面との距離を確実に確保することが可能になり、底壁部３が破損するのをより一層確実に抑えることができる。

また、カップ容器１がポリエチレンテレフタレートにより形成されているので、カップ容器１の透明性を容易かつ確実に確保することが可能になり、例えばカップ容器１中の内容物の視認性を向上できるとともに、カップ容器１の見映えを良くすること等ができる。さらに、ポリエチレンテレフタレートのＩＶ値が０．６５（ｄｌ／ｇ）以下であるので、射出成形時における溶融樹脂の流動性を確保することが可能になり、カップ容器１を射出成形により容易かつ確実に形成することができる。

次に、以上説明した作用効果の検証試験について説明する。
１つ目の検証試験では、実施例１として本実施形態に係るカップ容器１を採用し、比較例１として、実施例１のカップ容器１に対して底壁部の厚肉部の外径を小さくするとともに、底壁部に環状凹部および環状突部が形成されていない構成を採用した。また比較例２として、実施例１のカップ容器１に対して環状突部が形成されていない構成を採用した。

そして、実施例１、比較例１、および比較例２それぞれのカップ容器を、図１に示すような正立姿勢から、径方向の一方側を持ち上げて水平面に対して１°傾けた状態で、接地面に対して８０ｃｍ離れた高さ位置から自然落下させた際に、各底壁部に生ずる、最大応力値（ＭＰａ）、および下方に向けた最大変位量（ｍｍ）を数値解析により算出した。

その結果、表１に示されるように、最大応力値については、比較例１および比較例２の各カップ容器で互いに同等となり、実施例１のカップ容器では、比較例１および比較例２の各カップ容器と比べて小さくなることが確認された。具体的には、比較例１での最大応力値を１００％とすると、比較例２では９９．８％であり、実施例１では８５．２％であることが確認された。
また、底壁部のうち、最大応力値が発生する部分は、比較例１および比較例２の各カップ容器では、厚肉部の外周縁部の周辺であり、実施例１のカップ容器では、環状突部３０のうち、最も径方向の内側に位置する第１環状突部３１の周辺となっている。これにより、本実施形態に係るカップ容器１の構成を採用することで、比較例１および比較例２において応力が集中する部分に応力が集中しなくなっており、厚肉部の外周縁部の周辺が破損の起点となるおそれが解消できていることが確認できた。

次に、最大変位量については、比較例１および比較例２の各カップ容器で互いに同等となり、実施例１のカップ容器では、比較例１および比較例２の各カップ容器と比べて小さくなることが確認された。具体的には、比較例１での最大変位量を１００％とすると、比較例２では１００．７％であり、実施例１では９０．８％であることが確認された。
また、底壁部のうち、下方に向けた変位が最大となる部分は、実施例１、比較例１、および比較例２それぞれにおいて、厚肉部の外周縁部の周辺となっている。

これらの結果より、厚肉部３ａの下面に環状凹部３ｂが形成され、底壁部３の下面に、厚肉部３ａを径方向の外側から囲繞する環状突部３０が全周にわたって形成されていることで、底壁部３に生ずる最大応力値、および底壁部３の下方に向けた最大変位量が小さくなることが確認された。

２つ目の検証試験では、材質が互いに異なる３種類のカップ容器を射出成形により形成し、各カップ容器について、成形性および周壁部の曇り度を評価した。
この検証試験において、比較例３として、ＩＶ値が０．７７（ｄｌ／ｇ）であるポリエチレンテレフタレートで形成したカップ容器を採用し、実施例２として、ＩＶ値が０．６２（ｄｌ／ｇ）であるポリエチレンテレフタレートで形成したカップ容器を採用し、実施例３として、ＩＶ値が０．５７（ｄｌ／ｇ）であるポリエチレンテレフタレートで形成したカップ容器を採用した。これらの各カップ容器の内容量は７０ｍｌとし、周壁部２の平均肉厚は０．４５ｍｍとした。

その結果、まず成形性について、比較例３では、溶融樹脂の流動性が低いために、周壁部２の下側周壁部２ａの上端部付近までしか溶融樹脂が行き渡らないことが確認された。一方、実施例２及び実施例３では、カップ容器１の全域にわたって溶融樹脂が行き渡ることが確認された。

次に、周壁部の曇り度について、比較例３では、ヘイズ値が４．９％であったのに対して、実施例２では、ヘイズ値が６．４％であり、実施例３では、ヘイズ値が５．９％であった。すなわち、比較例３、実施例２、および実施例３において、曇り度は互いに同等になることが確認された。
これらの結果より、ＩＶ値が０．６５（ｄｌ／ｇ）以下のポリエチレンテレフタレートによりカップ容器１を形成することで、カップ容器１を、曇り度を高めることなく、射出成形により容易かつ確実に形成することができることが確認された。

なお、本発明の技術範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態においては、底壁部３が、径方向の外側から中央部に向かうに従い漸次、上方に向けて延びている構成を示したが、このような態様に限られない。底壁部は、径方向の外側から中央部に向かうに従い漸次、上方に向けて延びていなくてもよく、例えば平坦面等であってもよい。

また、上記実施形態においては、底壁部３の外周縁部に、下方に向けて突出し、全周にわたって延びる接地筒部３ｇが配設されている構成を示したが、この様な態様に限られない。底壁部の外周縁部に接地筒部が配設されておらず、底壁部が接地面と当接していてもよい。
また、上記形態においては、ＩＶ値が０．６５（ｄｌ／ｇ）以下のポリエステル系樹脂により形成されている構成を示したが、この様な態様に限られない。透明性を備えたその他の樹脂により形成されていてもよい。また射出成形に限られず、その他の加工方法により形成されていてもよい。

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１ カップ容器
２ 周壁部
３ 底壁部
３ａ 厚肉部
３ｂ 環状凹部
３ｃ 内側周面
３ｆ 厚肉中央部
３０ 環状突部
３ｇ 接地筒部

Claims (3)

1. 周壁部および底壁部を備え、
   前記底壁部のうち、径方向の中央部には他の部分より厚い厚肉部が形成されたカップ容器であって、
   前記厚肉部の下面には環状凹部が形成され、
   前記環状凹部を画成する内面のうち、径方向の内側に位置する内側周面は、前記厚肉部のうち、前記環状凹部より径方向の内側に位置する厚肉中央部の下面と、鈍角をなして接続され、
   前記底壁部の下面には、前記厚肉部を径方向の外側から囲繞する環状突部が全周にわたって形成され、
   前記底壁部は、径方向の外側から中央部に向かうに従い漸次、上方に向けて延び、
   前記底壁部の外周縁部の上面は、前記厚肉部の下面よりも下方に位置していることを特徴とするカップ容器。
2. 前記底壁部の外周縁部には、下方に向けて突出し、全周にわたって延びる接地筒部が配設されていることを特徴とする請求項１に記載のカップ容器。
3. ＩＶ値が０．６５（ｄｌ／ｇ）以下のポリエステル系樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のカップ容器。

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