特開 2024-85032 合成樹脂製容器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024085032

(43)【公開日】2024-06-26

(54)【発明の名称】合成樹脂製容器

(51)【国際特許分類】

   B65D 1/02 20060101AFI20240619BHJP

   B65D 1/46 20060101ALI20240619BHJP

【ＦＩ】

B65D1/02 233

B65D1/46

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022199348

(22)【出願日】2022-12-14

(71)【出願人】

【識別番号】313005282

【氏名又は名称】東洋製罐株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002354

【氏名又は名称】弁理士法人平和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石井 玲太

(72)【発明者】

【氏名】勝田 秀彦

(72)【発明者】

【氏名】永春 利佳

(72)【発明者】

【氏名】内山 剛志

【テーマコード（参考）】

3E033

【Ｆターム（参考）】

3E033AA02

3E033BA18

3E033CA02

3E033CA05

3E033DA03

3E033DB01

3E033DD05

3E033FA03

3E033GA02

(57)【要約】

【課題】ペタロイド形状に形成された底部を備える耐圧ボトルにおいて、底落ちの発生をより有効に抑制する。
【解決手段】底溝部５６の周方向中央における縦断面形状が、曲率半径が相対的に大きい第一の円弧部５６ａと、曲率半径が相対的に小さい第二の円弧部５６ｂとを含み、底溝部５６の溝底に沿って、第一の円弧部５６ａと前記第二の円弧部５６ｂとが滑らかに連続するように、底溝部５６を形成する。
【選択図】 図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

口部、肩部、胴部、及び底部を備える合成樹脂製容器であって、
前記底部には、複数の脚部が、中心軸周りに回転対称に、かつ、均等な間隔で放射状に配設されているとともに、隣接する前記脚部の間には、容器内方に嵌入してなる底溝部が、底面中央部から放射状に延在するように形成され、
前記底溝部の周方向中央における縦断面形状が、曲率半径が相対的に大きい第一の円弧部と、曲率半径が相対的に小さい第二の円弧部とを含み、
前記底溝部の溝底に沿って、前記第一の円弧部と前記第二の円弧部とが滑らかに連続していることを特徴とする合成樹脂製容器。

【請求項2】

前記第一の円弧部が、胴部側曲率調整部を介して前記胴部に滑らかに連続し、
前記第二の円弧部が、底面中央部側曲率調整部を介して前記底面中央部に滑らかに連続している請求項１に記載の合成樹脂製容器。

【請求項3】

前記第一の円弧部の曲率半径が、３０～１０００ｍｍであり、前記第二の円弧部の曲率半径が、１０～４０ｍｍである請求項１に記載の合成樹脂製容器。

【請求項4】

前記脚部に対する前記底溝部の最深部の深さが、１２ｍｍ以上である請求項１に記載の合成樹脂製容器。

【請求項5】

前記脚部に対する前記底溝部の最深部で、前記第一の円弧部と前記第二の円弧部とが滑らかに連続している請求項１～４のいずれか一項に記載の合成樹脂製容器。

【請求項6】

前記底部の上端縁の半径をｒ、前記底面中央部の半径をｒ_０、前記底部の高さをｈ、前記脚部の接地部と前記底面中央部の中心との高さ方向沿った高低差をｈ_０としたときに、（ｒ－ｒ_０）＜（ｈ－ｈ_０）なる関係が成り立つ請求項１～４のいずれか一項に記載の合成樹脂製容器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、合成樹脂製容器に関し、特に、炭酸飲料を内容液とする耐圧ボトルとしての用途に好適な合成樹脂製容器に関する。

【背景技術】

【0002】

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プリフォームを作製し、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、各種飲料品等を内容液とする容器として広い分野で利用されている。

【0003】

このような合成樹脂製容器のうち、炭酸飲料を内容液とする飲料用容器にあっては、炭酸ガスによる圧力に耐え得る耐圧性を備えるとともに、容器内が陽圧になっても自立安定性が損なわれることなく、自立可能であることが要求される。このため、例えば、特許文献１が開示するような、いわゆるペタロイド形状に形成された底部を備える耐圧ボトルが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３－１１２３９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、ペタロイド形状に形成された底部を備える耐圧ボトルにあっては、底落ちと称される現象が発生し易い傾向があることが知られている。近年、高いガスボリューム（ＧＶ）の強炭酸飲料にも対応できる耐圧ボトルが求められているところ、そのためには、底落ちの発生をより有効に抑制できるようにすることが望まれる。

【0006】

そこで、本発明者らは、ペタロイド形状に形成された底部を備える耐圧ボトルにおいて、底落ちの発生をより有効に抑制するべく鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに至った。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る合成樹脂製容器は、口部、肩部、胴部、及び底部を備える合成樹脂製容器であって、前記底部には、複数の脚部が、中心軸周りに回転対称に、かつ、均等な間隔で放射状に配設されているとともに、隣接する前記脚部の間には、容器内方に嵌入してなる底溝部が、底面中央部から放射状に延在するように形成され、前記底溝部の周方向中央における縦断面形状が、曲率半径が相対的に大きい第一の円弧部と、曲率半径が相対的に小さい第二の円弧部とを含み、前記底溝部の溝底に沿って、前記第一の円弧部と前記第二の円弧部とが滑らかに連続する構成としてある。

【0008】

本発明に係る合成樹脂製容器においては、次の態様が好ましい。
（１）前記合成樹脂製容器において、前記第一の円弧部が、胴部側曲率調整部を介して前記胴部に滑らかに連続し、前記第二の円弧部が、底面中央部側曲率調整部を介して前記底面中央部に滑らかに連続していること、
（２）前記いずれかの合成樹脂製容器において、前記第一の円弧部の曲率半径が、３０～１０００ｍｍであり、前記第二の円弧部の曲率半径が、１０～４０ｍｍであること、
（３）前記いずれかの合成樹脂製容器において、前記脚部に対する前記底溝部の最深部の深さが、１２ｍｍ以上であること、
（４）前記いずれかの合成樹脂製容器において、前記脚部に対する前記底溝部の最深部で、前記第一の円弧部と前記第二の円弧部とが滑らかに連続していること、
（５）前記いずれかの合成樹脂製容器において、前記底部の上端縁の半径をｒ、前記底面中央部の半径をｒ_０、前記底部の高さをｈ、前記脚部の接地部と前記底面中央部の中心との高さ方向沿った高低差をｈ_０としたときに、（ｒ－ｒ_０）＜（ｈ－ｈ_０）なる関係が成り立つこと。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、ペタロイド形状に形成された底部を備える耐圧ボトルとしての用途に好適な合成樹脂製容器において、底落ちの発生をより有効に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】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】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。

【図3】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。

【図4】本発明の実施形態に係る合成樹脂製容器をブロー成形により製造する工程の一部を示す説明図である。

【図5】図２のＡ－Ａ断面図である。

【図6】比較例１に係る容器の底溝部の溝底に沿った断面形状を含む断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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斜視図であり、図２は、同正面図、図３は、同底面図である。

【0012】

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。

【0013】

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に成形されたプリフォームＰを作製し、このプリフォームＰ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することができる。

【0014】

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ポリエステル系樹脂を使用するのが好ましい。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。使用するポリエステル系樹脂は、植物由来のバイオエタノールを原料とするエチレングリコール又はその誘導体などをジオール成分としたり、植物由来のバイオパラキシレンを原料とするテレフタル酸又はその誘導体、植物由来のフルクトースを原料とするフランジカルボン酸又はその誘導体などをジカルボン酸成分としたりするなどして、バイオマス度が高められたポリエステル系樹脂であってもよい。

【0015】

口部２は、内容液の注入出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２１が設けられており、その下方には、周方向に沿って環状に張り出すネックリング２２が設けられている。そして、ネックリング２２の直下から、概ね同一径で円筒状に垂下する部分を含めて、口部２というものとする。

【0016】

このような口部２の下端は、胴部４に向かって拡径して口部２と胴部４との間をつなぐ肩部３に連接している。図示する例において、肩部３は、丸みを帯びた円錐台状に形成されているが、肩部３の形状は、これに限定されない。例えば、いわゆるつる首状に形成したりすることもできる。

【0017】

また、胴部４は、容器１の高さ方向の多く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。

【0018】

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２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。

【0019】

本実施形態において、容器１は、炭酸飲料（特に、高ＧＶの強炭酸飲料）を内容液とする耐圧ボトルとして好適に利用できるように構成されている。そのため、容器内が陽圧になっても自立安定性が損なわれないように、複数（図示する例では、五つ）の脚部５１が、容器１の中心軸Ｃ周りに回転対称に、かつ、均等な間隔で放射状に配設された、いわゆるペタロイド形状の底部５を備えている。

【0020】

このような形状とされた底部５において、隣接する脚部５１の間には、容器内方に嵌入してなる底溝部５６が、底面中央部５０から放射状に延在するようにして形成されている。一方、脚部５１は、胴部４と連接する底部５の上端から垂下（図示する例では、容器内方にやや傾斜しながら垂下）して、周方向に沿った長さ（横幅）が下端側で狭められた外周面部５２と、外周面部５２の周方向両端縁から底溝部５６に向かって延在する側面部５３と、底面中央部５０から外周面部５２の下端部に向かって下向きに傾斜して延在する脚底面部５４とを有している。そして、外周面部５２と脚底面部５４との連接部及びその近傍が、容器１を正立させたときに、接地面に接する接地部５５となるように形成されている。

【0021】

このような形状とされた底部５を備える容器１は、例えば、図４に示すように、型開きを考慮して設計された、開閉可能な分割型からなる胴型Ｍ１と、胴型Ｍ１の底部側に組み入れられる底型Ｍ２とを備えるブロー成形型Ｍを用いて成形することができる。

【0022】

容器１をブロー成形するに際しては、加熱により軟化させてブロー成形が可能な状態とされてから、ブロー成形型ＭにセットされたプリフォームＰが、ブロー成形型Ｍに支持されたネックリング２２の直下を延伸の起点として、図示しない延伸ロッドにより軸方向（縦方向）に延伸されつつ、高圧流体ブローにより軸方向及び周方向（横方向）に延伸される。そして、延伸された部位にブロー成形型Ｍのキャビティ形状が転写されることによって、肩部３、胴部４、底部５が賦形されて、所定の容器形状を備える容器１に成形される。

【0023】

このようにして成形された容器１にあっては、胴型Ｍ１と底型Ｍ２との境目にパーティングラインＰＬがあらわれる。本実施形態では、このパーティングラインＰＬに沿って切り取られた下側の部分を底部５とし、胴部４と底部５との境界がパーティングラインＰＬによって画定されるものとする。

【0024】

なお、図４に示す例において、ブロー成形型Ｍについては、プリフォームＰ及び容器１の中心軸Ｃを含む紙面に平行な面で切り取った断面を示しており、図４（ａ）は、プリフォームＰをブロー成形型Ｍにセットした状態、図４（ｂ）は、ブロー成形された容器１を取り出すためにブロー成形型Ｍを型開きした状態をそれぞれ示している。

【0025】

ここで、図２のＡ－Ａ断面図として、底溝部５６の周方向中央における縦断面形状（中心軸Ｃを含む面で切断した断面の形状）を含む断面図を図５に示す。
なお、図５に示す断面図にあっては、底部５の断面にあらわれる肉厚を省略している。

【0026】

図５に示すように、本実施形態にあっては、底溝部５６の周方向中央における縦断面形状、換言すれば、底溝部５６の溝底に沿った断面形状が、曲率半径が相対的に大きい第一の円弧部５６ａと、曲率半径が相対的に小さい第二の円弧部５６ｂとを含むように、底溝部５６が形成されている。そして、底溝部５６の溝底に沿って、第一の円弧部５６ａと第二の円弧部５６ｂとが滑らかに連続するようにしている。

【0027】

ペタロイド形状に形成された底部５を備える容器１にあっては、ブロー成形後に元のプリフォームＰの形状に戻ろうとする力が、底面中央部５０を押し下げるように作用して、底面中央部５０が下降するように変形する底落ちと称される現象が発生し易い傾向がある。かかる底落ちは、内容積のばらつきの原因となることに加え、環境応力腐食割れ耐性（ＥＳＣＲ）の低下と相関関係にあるという知見が本出願人の検討によって得られている。さらには、炭酸飲料等の内容液を充填した後に、容器１内の圧力によって底落ちが顕著となると、自立安定性を損ねてしまう虞もある。

【0028】

本実施形態にあっては、底面中央部５０を押し下げるように作用する力が、底溝部５６の溝底に沿って径方向外向きに分散されるようにするために、底溝部５６が前述のように形成されるようにしている。このようにすることで、底面中央部５０を押し下げるように作用する力を緩和して、底落ちの発生をより有効に抑制することを可能にしている。

【0029】

このようにして、底落ちの発生を抑制するにあたり、本実施形態にあっては、第一の円弧部５６ａの曲率半径が、３０～１０００ｍｍであるのが好ましく、第二の円弧部５６ｂの曲率半径が、１０～４０ｍｍであるのが好ましい。その際、第一の円弧部５６ａが胴部４に滑らかに連続するように、両者の間には、第一の円弧部５６ａの曲率半径に応じて、胴部側曲率調整部５６ｃを介在させるのが好ましく、第二の円弧部５６ｂが底面中央部５０に滑らかに連続するように、両者の間には、第二の円弧部５６ｂの曲率半径に応じて、底面中央部側曲率調整部５６ｄを介在させるのが好ましい。胴部側曲率調整部５６ｃと底面中央部側曲率調整部５６ｄのそれぞれの曲率半は、５～３０ｍｍであるのが好ましく、これらの曲率半径は同じでもよく、異なっていてもよい。

【0030】

また、底落ちの発生を抑制する上で、脚部５１に対する底溝部５６の最深部の深さｄが、１２ｍｍ以上であるのが好ましい。特に、環境応力破壊による割れを抑制するという観点からは、脚部５１に対する底溝部５６の最深部で、第一の円弧部５６ａの一端側と第二の円弧部５６ｂの一端側とが連接して、第一の円弧部５６ａと第二の円弧部５６ｂとが滑らかに連続していることが好ましい。

【0031】

ここで、脚部５１に対する底溝部５６の深さｄは、底溝部５６の溝底に沿った断面において、溝底をなす第一の円弧部５６ａ又は第二の円弧部５６ｂの接線に対する垂線を含み、かつ、溝底に沿う方向に直交する面内における、脚部５１の外周面部５２、接地部５５又は脚底面部５４と、底溝部５６の溝底との高低差をいうものとする（図５参照）。

【0032】

また、底面中央部５０を押し下げるように作用する力が、底溝部５６の溝底に沿って径方向外向きに、より有効に分散されるようにする上で、底溝部５６の溝底に占める第一の円弧部５６ａの割合が、第二の円弧部５６ｂよりも大きくなるようにするのが好ましい。そのための条件として、底部５の上端縁の半径をｒ、底面中央部５０の半径をｒ_０、底部５の高さをｈ、脚部５１の接地部５５と底面中央部５０の中心との高さ方向沿った高低差（以下、「上げ底高さ」ともいう）をｈ_０としたときに、（ｒ－ｒ_０）＜（ｈ－ｈ_０）なる関係が成り立つように、容器１の各部位の寸法を設計するのが好ましい。

【0033】

また、容器１の各部位の寸法を設計するにあたり、ネックリング２２よりも下側の部分の高さ方向に沿った長さをネック下容器高さＨ、当該部分の質量をネック下容器質量Ｗとして、ネック下容器高さＨに対する底部５の高さｈの比ｈ／ＨをＲ（ｈ／Ｈ）で表し、ネック下容器質量Ｗに対する底部５の質量ｗの比ｗ／ＷをＲ（ｗ／Ｗ）で表したときに、次のような関係が成り立つように、形状、寸法などを適宜調整して使用樹脂量を削減したプリフォームＰにより容器１を成形するのが好ましい。
すなわち、Ｒ（ｗ／Ｗ）とＲ（ｈ／Ｈ）との間には、
１．００≦Ｒ（ｗ／Ｗ）／Ｒ（ｈ／Ｈ）≦１．９０ ・・・（１）
なる関係が成り立つのが好ましく、
１．４０≦Ｒ（ｗ／Ｗ）／Ｒ（ｈ／Ｈ）≦１．８５ ・・・（２）
なる関係が成り立つのがより好ましい。

【0034】

上記関係が成り立つように成形された容器１は、同様の容器形状の耐圧ボトルに対して、肩部３、胴部４の質量を維持したまま、底部５を軽量化することができる。その理由は、次のように考えられる。すなわち、容器１をブロー成形するに際し、ブロー成形型Ｍに支持されたネックリング２２の直下を延伸の起点として、プリフォームＰが軸方向に延伸されるのは前述した通りであり、上記関係が成り立つようにプリフォームＰの形状、寸法などを調整しても、延伸の途中までは調整前のプリフォームと同様に延伸する。このため、肩部３、胴部４の質量が維持される一方で、底部５に賦形される部分の樹脂量が減少し、より延伸した状態で底部５が賦形されるため、底部５を軽量化することができると考えられる。

【0035】

したがって、ブロー成形後の底部５の冷却が不十分であると、底落ちが発生し易くなってしまうのに対して、前述の関係が成り立つように容器１を成形することで、底部５の樹脂量が減少することから、ブロー成形後に底部５が冷却され易くすることができる。その結果、底部５の底落ちをより有効に回避しつつ、冷却時間を短縮して生産性を高めることが可能となるため好ましい。

【実施例0036】

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。

【0037】

［実施例１］
ポリエチレンテレフタレート系樹脂を用い、重量約２５．５ｇのプリフォームを射出成形により作製した。作製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等に示す容器形状となるように容器を成形した。容器を成形するに際しては、底部の上端縁の半径ｒを３３．５ｍｍ、底面中央部の半径ｒ_０を６ｍｍ、底部の高さｈを３５ｍｍとして、底溝部の溝底に沿った断面形状が、図５に示す断面形状となるように、各部位の寸法を適宜調整した。

【0038】

成形された容器の上げ底高さｈ_０を測定したところ、３．２８ｍｍであった。このような容器に、５．５ＧＶ相当の炭酸水を適量充填し、２３℃で２４時間放置した後に、上げ底高さｈ_０を測定したところ、その結果は３．２３ｍｍであり、底落ちは０．０５ｍｍに抑制されていた。同様にして、３７℃で２４時間放置した後に、上げ底高さｈ_０を測定したところ、その結果は２．５９ｍｍであり、底落ちは、０．６９ｍｍに抑制されていた。

【0039】

また、成形された容器に、５．５ＧＶ相当の炭酸水を適量充填し、０．２重量％の水酸化ナトリウム水溶液中に浸漬して、環境応力破壊試験を行ったところ、環境応力破壊による割れが認められるまで３３分の時間を要した。

【0040】

［実施例２］
底部の高さｈを３３ｍｍとして、底溝部の溝底に沿った断面形状が、図５に示す断面形状となるように、各部位の寸法を適宜調整した以外は、実施例１と同様にして容器１を成形した。

【0041】

成形された容器の上げ底高さｈ_０を測定したところ、３．３４ｍｍであった。このような容器に、５．５ＧＶ相当の炭酸水を適量充填し、２３℃で２４時間放置した後に、上げ底高さｈ_０を測定したところ、その結果は３．０７ｍｍであり、底落ちは０．２７ｍｍに抑制されていた。同様にして、３７℃で２４時間放置した後に、上げ底高さｈ_０を測定したところ、その結果は２．４８ｍｍであり、底落ちは、０．８６ｍｍに抑制されていた。

【0042】

また、成形された容器に、５．５ＧＶ相当の炭酸水を適量充填し、０．２重量％の水酸化ナトリウム水溶液中に浸漬して、環境応力破壊試験を行ったところ、環境応力破壊による割れが認められるまで３４分の時間を要した。

【0043】

［比較例１］
底部の高さｈを２９ｍｍとして、底溝部の溝底に沿った断面形状が、図６に示す断面形状となるように、各部位の寸法を適宜調整した以外は、実施例１と同様にして容器を成形した。
なお、図６には、図５と同様にして、比較例１に係る容器の底溝部の溝底に沿った断面形状を含む断面図を示すが、比較例１にあっては、実施例１の第一の円弧部に相当する部位が直線状に形成されている。

【0044】

成形された容器の上げ底高さｈ_０を測定したところ、３．１５ｍｍであった。このような容器に、５．５ＧＶ相当の炭酸水を適量充填し、２３℃で２４時間放置した後に、上げ底高さｈ_０を測定したところ、その結果は２．１２ｍｍであり、１．０３ｍｍの底落ちが認められた。同様にして、３７℃で２４時間放置した後に、上げ底高さｈ_０を測定したところ、その結果は１．５８ｍｍであり、１．５７ｍｍの底落ちが認められた。

【0045】

また、成形された容器に、５．５ＧＶ相当の炭酸水を適量充填し、０．２重量％の水酸化ナトリウム水溶液中に浸漬して、環境応力破壊試験を行ったところ、１９分で環境応力破壊による割れが認められた。

【0046】

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。

【符号の説明】

【0047】

１ 容器
２ 口部
３ 肩部
４ 胴部
５ 底部
５０ 底面中央部
５１ 脚部
５６ 底溝部
５６ａ 第一の円弧部
５６ｂ 第二の円弧部
５６ｃ 胴部側曲率調整部
５６ｄ 底面中央部側曲率調整部
ｄ 底溝部の深さ
ｒ 底部の上端縁の半径
ｒ_０ 底面中央部の半径
ｈ 底部の高さ
ｈ_０ 脚部の接地部と底面中央部の中心との高さ方向沿った高低差（上げ底高さ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】