(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-11
(45)【発行日】2024-03-19
(54)【発明の名称】合成樹脂製容器
(51)【国際特許分類】
B65D 1/02 20060101AFI20240312BHJP
【FI】
B65D1/02 233
(21)【出願番号】P 2019228079
(22)【出願日】2019-12-18
【審査請求日】2022-11-28
(73)【特許権者】
【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】永春 利佳
(72)【発明者】
【氏名】岡部 高規
(72)【発明者】
【氏名】勝田 秀彦
【審査官】矢澤 周一郎
(56)【参考文献】
【文献】特開平05-229544(JP,A)
【文献】特開2011-057263(JP,A)
【文献】特開平07-267235(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B65D 1/02
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
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た底部を備え、
前記脚部は、
前記底部の上端から垂下して、下端側が径方向内側に湾曲しながら終端するとともに、周方向に沿った長さが下端側で狭められた外周面部と、
前記底部の中心側から径方向外側に向かって下向きに傾斜する脚底面部とを有し、
前記底部には、隣接する前記脚部の間に容器内方に陥入してなる底溝部が形成され、
前記外周面部の周方向両端縁は、側面端縁部を介して、前記底溝部に向かって滑らかに湾曲しながら連続する側面部に連接しており、
前記側面端縁部は、その横断面が、前記外周面部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おり、
前記外周面部の周方向に沿った長さは、前記脚部の上端側において、前記外周面部の周方向両端縁が、前記外周面部の周方向中央に向かって左右対称に弧を描くようにして徐々に狭められながら、少なくとも前記脚部の高さの1/2よりも下端側の部位における周方向に沿った長さが、前記脚部の上端における周方向に沿った長さの
20~35%となるように狭められていることを特徴とする合成樹脂製容器。
【請求項2】
前記側面端縁部
の横断面
は、少なくとも前記脚部の高さの1/2よりも下端側の部位において、前記側面端縁部の曲率半径が、同じ横断面における前記外周面部の曲率半径の10~50%である請求項1に記載の合成樹脂製容器。
【請求項3】
前記脚底面部は、少なくとも前記底部の中心側の部位において、前記底部の中心を通って前記脚底面部を周方向に等分する中心線と中心軸とを含む面に直交し、かつ、中心軸に平行な面で切断した断面が、容器外方に凸の円弧状に形成されている請求項1又は2に記載の合成樹脂製容器。
【請求項4】
前記脚底面部は、縦断面が直線状に形成されて前記外周面部と連接するストレート部と、縦断面が容器内方に凸の円弧状に形成されて前記ストレート部と連接する外凸弧状部とを有し、前記ストレート部と前記外凸弧状部との連接部が、径方向内側に凸の円弧状に形成された請求項1~3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、炭酸飲料を内容物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。
【0003】
このような合成樹脂製容器のうち、炭酸飲料を内容物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】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、このようなペタロイド型の底部を有する樹脂製容器は、内容液を充填して、容器内が陽圧になると、底部に変形や割れが生じる場合がある。
特許文献1では、プリフォームを二軸延伸ブロー成形によって成形された樹脂製容器について、プリフォームの底に残存するゲート痕に起因して割れが生じるとして、応力が集中する部分を低減するために、底部中央から脚部先端の接地部に渡って、滑らかに連続した湾曲部によって構成することを提案している。
【0006】
一方、ペタロイド型に形成される脚部は、概ね半球状の仮想面から容器外方へ部分的に膨出するように、凹凸を繰り返す複雑な表面形状を有する作りとなるため、応力が集中する部分を有しやすい。容器内が陽圧になった際の変形や割れを防ぐためには、このような応力集中を避ける必要がある。
【0007】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、いわゆるペタロイド形状に形成された底部を備える合成樹脂製容器に、炭酸飲料が内容物として充填、密封され、容器内が陽圧になった際に、底部の内面側に加わる圧力に起因する応力亀裂を抑制することができる合成樹脂製容器の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明に係る合成樹脂製容器は、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た底部を備え、前記脚部は、前記底部の上端から垂下して、下端側が径方向内側に湾曲しながら終端するとともに、周方向に沿った長さが下端側で狭められた外周面部と、前記底部の中心側から径方向外側に向かって下向きに傾斜する脚底面部とを有し、前記底部には、隣接する前記脚部の間に容器内方に陥入してなる底溝部が形成され、前記外周面部の周方向両端縁は、側面端縁部を介して、前記底溝部に向かって滑らかに湾曲しながら連続する側面部に連接しており、前記側面端縁部は、その横断面が、前記外周面部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おり、前記外周面部の周方前記外周面部の周方向に沿った長さは、前記脚部の上端側において、前記外周面部の周方向両端縁が、前記外周面部の周方向中央に向かって左右対称に弧を描くようにして徐々に狭められながら、少なくとも前記脚部の高さの1/2よりも下端側の部位における周方向に沿った長さが、前記脚部の上端における周方向に沿った長さの20~35%となるように狭められている構成としてある。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、いわゆるペタロイド形状に形成された底部を備える合成樹脂製容器のブロー成形時の賦形性が良好になり、また、容器に炭酸飲料が内容物として充填、密封され、容器内が陽圧になった際に、底部の内面側に加わる圧力に起因する応力亀裂を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正面図である。
【
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背面図である。
【
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拡大底面図である。
【
図18】合成樹脂製容器内が陽圧になった際に、脚底面部にひずみがよる状態を示す説明図である。
【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。
【0012】
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、
図2は、同背面図であり、
図3は、本実施形態に係る合成樹脂製容器の底面を拡大してその概略を示す拡大底面図である。
【0013】
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。
なお、
図1及び
図2では、胴部4の一部を省略している。
【0014】
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。
【0015】
容器1を製造するにあたり、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,これらの樹脂あるいは他の樹脂とブレンドされたものなどが好適である。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。また、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することができる。
【0016】
口部2は、内容物の注ぎ口となる円筒状の部位であり、かかる口部2には、容器内を密封する図示しない蓋体が取り付けられる。
また、口部2の下端は、胴部4に向かって円錐台状に拡径して口部2と胴部4との間をつなぐ肩部3に連接している。
【0017】
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。
【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、中心軸Cに直交する面で切断した断面を横断面というものとする。
【0019】
本実施形態において、容器1は、炭酸飲料を内容物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、その中央部は、容器内方にドーム状に窪んだ底板部50とされ、この底板部50の周囲に脚部51が配設されている。そして、隣接する脚部51の間には、最深部の縦断面が容器外方に凸の円弧状となるように、容器内方に陥入してなる底溝部56が、底板部50の周縁から放射状に延在するようにして形成されている。換言すれば、底板部50の周囲に配設された脚部51は、底溝部56の最深部を母線とする中心軸C周りの回転面からなる概ね半球状の仮想面から、周方向に沿って所定の間隔で部分的に膨出するようにして形成されている。
【0021】
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、下端側が径方向内側に湾曲しながら終端するとともに、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を有している。かかる外周面部52の周方向両端縁は、底溝部56に向かって滑らかに湾曲しながら連続する側面部55に連接している。
【0022】
外周面部52の横幅は、脚部51の上端側において、外周面部52の周方向両端縁が、外周面部52の周方向中央に向かって左右対称に弧を描くようにして徐々に狭められながら、少なくとも脚部51の高さHの1/2よりも下端側の部位における横幅Wが、脚部51の上端における横幅W0の15~50%、より好ましくは20~35%となるように狭められている。
【0023】
このようにすることで、外周面部52の周方向両端縁に連接する側面部55が、より大きな曲率半径を以て滑らかに湾曲しながら底溝部56に連続するように脚部51を形成することが可能になる。脚部51がこのように形成されるようにすることで、ブロー成形時の賦形性が良好になることに加え、容器1に炭酸飲料が内容物として充填、密封され、容器内が陽圧になった際に、底部5の内面側に加わる圧力に起因する応力亀裂を抑制することもできる。
【0024】
側面部55が、より滑らかに湾曲しながら底溝部56に連続するように脚部51を形成する上で、側面部55の外周面部52に連接する端縁部(以下、「側面端縁部」という)55aは、横断面が、外周面部52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(
図4~
図6参照)。少なくとも脚部51の高さHの1/2よりも下端側の部位において、側面端縁部55aの曲率半径が、同じ横断面における外周面部52の曲率半径の10~50%であるのがより好ましい。
【0025】
ここで、外周面部52の横断面における曲率半径は、底部5の上端(すなわち、胴部4の下端)の横断面における曲率半径と概ね等しく、横断面において曲率が変化する部位を外周面部52と側面部55との境界とする。
また、底溝部56の上端縁を周方向に延長してつないだ部位を胴部4と底部5との境界とする。
【0026】
なお、
図4は、
図1のA-A端面図、
図5は、
図1のB-B端面図、
図6は、
図1のC-C端面図である。これらの図では、横断面における底部5の端面を、肉厚を省略して示しており、中心から延びる補助線(鎖線)で、外周面部52と側面部55との境界を示している。
【0027】
また、脚部51は、底部5の中心側から径方向外側に向かって下向きに傾斜する脚底面部53を有している。
【0028】
脚底面部53は、少なくとも底部5の中心側の部位において、底部5の中心を通って脚底面部53を周方向に等分する中心線と中心軸Cとを含む面に直交し、かつ、中心軸Cに平行な面で切断した断面が、容器外方に凸の円弧状に形成されているのが好ましい。当該断面は、それ以外の部位では直線状に形成されているのが好ましく、脚底面部53は、当該断面において容器内方に凸となる部位が存在しないように形成するのが好ましい(
図7~
図13参照)。
【0029】
なお、
図7は、
図3のD-D端面図、
図8は、
図3のE-E端面図、
図9は、
図3のF-F端面図、
図10は、
図3のG-G端面図、
図11は、
図3のH-H端面図、
図12は、
図3のI-I端面図、
図13は、
図7~
図12を重ねて示す説明図である。これらの図では、底部5の中心を通って脚底面部53を周方向に等分する中心線と中心軸Cとを含む面に直交し、かつ、中心軸Cに平行な面で切断した脚底面部53の端面を、肉厚を省略して示している。
【0030】
このようにすることで、容器1に炭酸飲料が内容物として充填、密封され、容器内が陽圧になった際に、脚底面部53の中心側の部位への応力集中を避けて、当該部位及びその近傍における応力亀裂をより有効に抑制することができる。
【0031】
また、
図14~
図17に示すように、脚底面部53は、縦断面が直線状に形成されて外周面部52と連接するストレート部53aと、縦断面が容器外方に凸の円弧状に形成されてストレート部53aと連接する外凸弧状部53bとを有している。
外凸弧状部53bと底板部50との間には、傾斜面部53cが設けられ、傾斜面部53cは、少なくとも外凸弧状部53b側において、縦断面が容器内方に凸の円弧状に形成されている。
なお、
図14は、
図3のJ-J端面図、
図15は、
図3のK-О-J端面図であり、
図16は、
図14の鎖線で囲む部分を拡大して示す要部拡大図、
図17は、
図15の鎖線で囲む部分を拡大して示す要部拡大図である。これらの図では、端面にあらわれる肉厚を省略している。
図16、
図17では、容器内方に湾曲しながら終端する外周面部52の下端側の端縁部(以下、「外周面端縁部」という)52aとストレート部53aとの交点をa、ストレート部53aと外凸弧状部53bとの交点をb、外凸弧状部53bと傾斜面部53cとの交点をc、外周面端縁部52aがなす円弧が、軸方向と垂直に交わる仮想平面と接する接点をdとする符号を付して示している。
【0032】
外周面端縁部52aは、径方向外側から、外周面端縁部52aがなす円弧が、軸方向と垂直に交わる仮想平面と接する接点dを超えて径方向内側に延伸され、ストレート部53aと連接される。
【0033】
また、本実施形態において、ストレート部53aと外凸弧状部53bとの連接部54は、径方向内側に凸の円弧状に形成されている(
図3参照)。
【0034】
このような容器1では、容器に内容物を充填、密封し正立させた場合、外周面端縁部52aがなす円弧が、軸方向と垂直に交わる仮想平面と接する接点d近傍から、外周面端縁部52aとストレート部53aとの交点a近傍までが、容器が設置される被接地面に接する脚部51の接地部となる。
【0035】
本実施形態の容器1は、このような脚底面部53を有することによって、内容物が充填、密封され、容器内が陽圧になった際に、脚底面部53の径方向外側の部位や脚部51の接地部及びその近傍における変形や応力亀裂をより有効に抑制することができる。
【0036】
例えば、容器1内が陽圧になると、脚部51の側面部55は、底溝部56が外方に膨らむ変形に乗じて、脚底面部53に対する傾斜が緩くなる方向へ持ち上がるように変形する。すると、脚底面部53は、脚底面部53自体が容器外方に膨らむ圧力を受けるとともに、側面部55の変形にしたがって両端が内側に向かって押し込まれるような圧力を受け、シワが寄るように作用する応力が生じる(
図18参照)。容器底部5において容器外方側に位置し、相対的に薄肉となっている脚底面部53の径方向外側の部位や、脚底面部53に連接している接地部は、このような応力の影響を受けやすい。
これに対し、縦断面が直線状に形成されて外周面部52と連接するストレート部53aと、縦断面が容器内方に凸の円弧状に形成されてストレート部53aと連接する外凸弧状部53bとを有し、ストレート部53aと外凸弧状部53bとの連接部が、径方向内側に凸の円弧状に形成された脚底面部53とすることによって、脚底面部53の径方向外側の部位や、脚底面部53に連接した接地部に作用する応力を分散させることができる。
これにより、脚底面部53の径方向外側の部位や接地部、及び、その近傍における応力亀裂や変形を有効に抑制することができる。
【0037】
なお、容器1内が陽圧となった際に、底部5が押し下げられるように変形してしまうのに伴って、接地部が底部5の中心側に寄って多少ストレート部53aに含まれるように変形することもあるが、このように変形した場合でも、接地部と外凸弧状部53bとの間にストレート部53aの一部が存在するように構成されていれば、接地部にシワが寄るように作用する応力の影響は、ストレート部53aによって好ましく抑制することが可能である。
【0038】
ストレート部53aは、中心軸と垂直に交わる仮想平面60における、外周面端縁部52aとの交点aから外凸弧状部53bとの交点bまでの離間距離について、最も長い部分の長さをL1、最も短い部分の長さL2とした場合、例えば、高さH0と胴径Dの比率(H0/D)が2.5~4.0、好ましくは2.8~3.8の容器1では、L1:1.5~4mm、L2:0~4mm、となるように形成されていると、脚底面部53の径方向外側の部位や接地部への応力集中や変形を避ける上で好ましい。
なお、これ以降言及する容器1の形状に関する具体的な数値は、前述した容器1の高さH0と胴径Dの比率(H0/D)に関し同じ条件について述べているものとする。
【0039】
また、ストレート部53aは、底部5の内面側に加わる圧力によって、応力が集中する部位を作らず、また、接地部の周辺が押し下げられるように変形してしまうのを抑制する上で、縦断面が、中心軸と垂直に交わる仮想平面60に対して、傾斜角度α:1~6°の角度で、径方向内側に向かって上方に傾斜しているのが好ましい。
【0040】
また、外凸弧状部53bは、縦断面の曲率半径が、3~20mmとなるように容器外方に凸の円弧状に形成されると、応力が集中する部位を作らずに、また、底部5の内面側に加わる圧力によって、接地部の周辺が押し下げられるように変形してしまうのを抑制する上で、好ましい。
【0041】
また、傾斜面部53cは、少なくとも外凸弧状部53bに連なる側において、縦断面の曲率半径が、15mm以上となるように容器内方に凸の円弧状に形成されると、応力が集中する部位を作らずに、また、底部5の内面側に加わる圧力によって、接地部の周辺が押し下げられるように変形してしまうのを抑制する上で、より好ましい。さらに、傾斜面部53cは、外凸弧状部53bとの交点cで、それぞれに接する接線が一致するように外凸弧状部53bと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、傾斜面部53cの縦断面は、少なくとも外凸弧状部53bに連なる側において、容器内方に凸の円弧状になっていれば、概ね直線上になっていてもよい。
【0042】
また、外周面端縁部52aは、縦断面の曲率半径が、0.5~12mm、より好ましくは2~6mmであると、応力が集中する部位を作らずに、また、底部5の内面側に加わる圧力によって、接地部の周辺が押し下げられるように変形してしまうのを抑制する上で、好ましい。
外周面端縁部52aの縦断面における曲率半径が大きくなるほど、より底部5の中心側に寄った位置に連接部54が形成される。このため、外周面端縁部52aの縦断面における曲率半径が大き過ぎるのは、自立安定性の観点から好ましくない。一方、外周面端縁部52aと外凸弧状部53bのそれぞれの縦断面における曲率半径が小さくなるほど、賦形不良が生じ易くなる傾向にある。このため、外周面端縁部52aと外凸弧状部53bのそれぞれの縦断面における曲率半径が小さ過ぎると、延伸不足により耐圧強度に劣ってしまう虞がある。
【0043】
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。
【0044】
例えば、前述した実施形態では、五つの脚部51を底部5に配設した例を示したが、底部5に配設される脚部51の数は、これに限定されない。
また、前述した実施形態では、口部2の下端から胴部4に向かって円錐台状に拡径する肩部3を備える例を示したが、これに限定されない。口部2と胴部4との間をつなぐ肩部3は、例えば、いわゆるつる首状に形成することもできる。同様に、胴部4の形態も図示する例には限定されない。
【0045】
要するに、本発明に係る合成樹脂製容器は、底部5に配設された脚部51が、底部5の上端から垂下して、下端側が径方向内側に湾曲しながら終端するとともに、周方向に沿った長さが下端側で狭められた外周面部52と、底部5の中心側から径方向外側に向かって下向きに傾斜する脚底面部53とを有し、外周面部52の周方向に沿った長さは、脚部51の上端側において、外周面部52の周方向両端縁が、外周面部52の周方向中央に向かって左右対称に弧を描くようにして徐々に狭められながら、少なくとも脚部51の高さの1/2よりも下端側の部位における周方向に沿った長さが、脚部51の上端における周方向に沿った長さの10~50%となるように狭められているように形成されていれば、これ以外の細部の構成は、前述した実施形態に限定されることなく適宜変更することができる。
また、前述した実施形態で説明した細部の構成を適宜取捨選択して組み合わせることもできる。
【符号の説明】
【0046】
1 容器
5 底部
51 脚部
52 外周面部
52a 外周面端縁部
53 脚底面部
53a ストレート部
53b 外凸弧状部
53c 傾斜面部
54 連接部
55 側面部
55a 側面端縁部