JP4984864B2 - 合成樹脂製ビンの口筒部構造 - Google Patents

Description

本発明は、充填時に内圧がかかる炭酸飲料や、お茶、果実飲料など高温と共に内圧もかかる虞のある内容液を充填する合成樹脂製ビンの口筒部構造に関し、より詳しくは、口筒部の外周壁に設けたネジ山に、ガス抜き通路となるＶ字状溝を、口筒部の軸心とで成す角度がほぼ同角度間隔となるように４以上設け、且つＶ字状溝の溝面形状を金型を開くときに支障の無いように形成した合成樹脂製ビンの口筒部構造に関する。

炭酸飲料を充填する合成樹脂製ビン、例えば、ぺットボトルには、その口筒部の外周壁に設けられたネジ山に、ガス抜き通路となる凹溝（ベントスロット）が設けられている。このガス抜きの凹溝は、ぺットボトル内の炭酸飲料により異常な内圧が生じた場合に、キャップとの間に出来た隙間から異常な内圧を逃がして、口筒部からキャップが飛び且つ炭酸飲料が噴き出るのを防ぐものである。このようなぺットボトルは、図１０、１１に示すように、口筒部５０の外周壁５１に設けられたネジ山５２に、ガス抜き凹溝５３が設けられている。このガス抜き凹溝５３は、ほぼ逆台形をなして４箇所有り、その溝底５４が外周壁５１と同一のつら面にあり、しかも、水平の二方向（以下、単に「二方向」ということがある）分断開閉金型にて成形する際の利便性から金型を開くのに都合の良い場所に配置してある。

従来、ガス抜き凹溝を設けなくても良いとされたホットパックのお茶や果実飲料などのぺットボトルであっても、消費者はこれらお茶や果実飲料を飲み残した場合、ぺットボトルにキャップを螺着して保管するし、また冬場に店頭での加熱販売もあり、異常な内圧が生じる虞がある。このような傾向から、ぺットボトルの口筒部のネジ山に、内圧逃がしのガス抜き凹溝を設けなければならないケースが増加している。また、果汁入りの炭酸飲料の場合、熱水シャワー内で殺菌を行なわなければならない。したがって、図１０、１１に示す炭酸飲料用のぺットボトルの口筒部５０であっても、耐熱性を付与するための熱結晶化操作が行われる。しかしながら、現状のぺットボトルの口筒部５０は、軽量化の目的のため薄く形成してあるから、ネジ山５２にある４箇所のガス抜き凹溝５３を起点として、長方形気味に変形して楕円形状になり、本発明者らによる実測では、口筒部５０の内径が最大径と最小径との差で最大０．２ｍｍに達し、シール性や外観性などに不都合が発生することになる。このような不都合を解消した口筒部構造として、下記のものが知られている。
特開２００４−０４３０２４ 特開２００４−１３１１７４

特許文献１のぺットボトルの口筒部構造は、図１２に示すように、口筒部５０の外周壁５１に設けられたネジ山５２に、その円周３６０度の範囲内に４個以上のガス抜き凹溝５５が設けられ、これら４個以上のガス抜き凹溝５５の溝底５６の最大深さｄを、ネジ山高さｈの２０％ないし８０％としたものである。これにより、成形時の樹脂の流れを確保出来、熱結晶化のための熱処理時に口筒部５０の変形を押さえ、且つシール性不良や外観性不良などの不都合の発生を防ぐことが出来る。

特許文献２のぺットボトルの口筒部構造は、図１３に示すように、口筒部５０の外周壁５１に設けられたネジ山５２にガス抜き凹溝５７が設けられ、このガス抜き凹溝５７は、ほぼ逆台形をなして４箇所有り、その溝底５８は残留させたネジ山５２の一部、すなわち、ネジ山５２の高さＨ１の１／４ないし１／２の高さＨ２を残したものである。なお、特許文献２の口筒部構造は、図１０、１１に示す４箇所のガス抜き凹溝５３の溝底５４を外周壁５１のつら面まで掘らないで、ネジ山５２の高さｈの１／４ないし１／２を残したものである、と言える。これにより、成形時の樹脂流れを確保出来、熱結晶化のための熱処理時に口筒部５０の変形を押さえ、且つシール性不良や外観性不良などの不都合の発生を防ぐことが出来る。

ところが、上記特許文献１記載のぺットボトルの口筒部構造では、ガス抜き凹溝５５の溝底５６の最大深さｄをネジ山高さｈの２０％ないし８０％と規定し、これらガス抜き凹溝５５はほぼ等間隔に設けるのが望ましいと、あるだけであるから、このガス抜き凹溝５５の形状によっては、二方向分断開閉金型では成形できないこともある。すなわち、ガス抜き凹溝５５の溝面が金型を開く際当たり、金型に干渉して開型出来ないことになるからである。

また、上記特許文献２記載のぺットボトルの口筒部構造は、図１０、１１に示す４箇所のガス抜き凹溝５３を、ネジ山５２の高さｈの１／４ないし１／２を残したものと言えるから、４箇所のガス抜き凹溝５７を起点として、長方形気味に変形して楕円形状になる虞を拭い去ることが出来ず、シール性や外観性などに不都合が発生することになる。

そこで、本発明の目的は、ねじ山にガス抜きのための溝があって、口筒部が軽量化のために薄くても、熱結晶化時に異常変形がなくシール性や外観性に不都合がないプラスチックボトルの口筒部構造を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであって、下記の構成からなることを特徴とするものである。
すなわち、本発明によれば、水平の二方向分断開閉金型にて成形した合成樹脂製ビンの口筒部の外周壁に設けたネジ山に、その溝底が口筒部の外壁面に達しているガス抜き通路となるＶ字状溝を、これと前記口筒部の軸心とで成す角度Ａがほぼ同角度間隔となるように４以上設けると共に、前記Ｖ字状溝の溝面を、これの外方への法線ベクトルＢと前記水平の二方向分断開閉金型の開方向ベクトルＣとの内積が正となるように、形成したことを特徴とする合成樹脂製ビンの口筒部構造が提供される。

また、本発明によれば、前記Ｖ字状溝と前記口筒部の軸心とで成す角度Ａは、６０度以下で且つ３６０度／Ａの値が整数となる合成樹脂製ビンの口筒部構造が提供される。

本発明の合成樹脂製ビンの口筒部構造は、口筒部のネジ山にＶ字状溝を、口筒部の軸心とで成す角度Ａがほぼ同角度間隔で４以上設けてあるから、熱結晶化する際の変形を４以上に均等に分散出来て、偏りを少なくすることで個々の変形量を減らし、さらに、Ｖ字状溝の溝面は二方向分断開閉金型の開方向に沿って形成してあるから、Ｖ字状溝の溝面が二方向分断開閉金型に当接しない。したがって、口筒部が軽量化のために薄く、且つねじ山にガス抜きのためのＶ字状溝があるのに、熱結晶化時に変形が少なく、シール性や外観性に不都合が生じず、合成樹脂製ビンの異常な内圧をＶ字状溝により支障なくガス抜き出来、しかも二方向分断開閉金型からの型抜きもスムーズに出来る。

また、本発明の合成樹脂製ビンの口筒部構造は、Ｖ字状溝の溝底が口筒部の外壁面に達しているから、達していないものよりガス抜きのための断面積を大きく取ることが出来、その分、ガス抜きをスムーズに出来る。

また、本発明の合成樹脂製ビンの口筒部構造は、Ｖ字状溝と口筒部の軸心とで成す角度Ａが６０度以下で且つ３６０度／Ａの値が整数であるから、正６角形以上の正多角形の頂角の位置にＶ字状溝が有り、熱結晶化する際の変形を６以上に均等に分散出来て、個々の変形量を減らす。したがって、上記効果をより一層顕著にする。

以下に、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は本発明の実施形態である合成樹脂製ビンのプリフォームの側面図、図２は図１のプリフォームから成形した合成樹脂製ビンの側面図、図３は合成樹脂製ビンの口筒部の側面図、図４は合成樹脂製ビンの口筒部の平面図、図５は図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図、図６は合成樹脂製ビンの口筒部におけるネジ山の展開図である。これらの図面において、合成樹脂製ビンの口筒部構造１は、二方向分断開閉金型Ｍにて成形する合成樹脂製ビン２の口筒部３の外周壁４に設けたネジ山５に、ガス抜き通路となるＶ字状溝６を、これと口筒部３の軸心７とで成す角度Ａがほぼ同角度間隔となるように４以上設けると共に、Ｖ字状溝６の溝面８を、これの外方への法線ベクトルＢ（以下、単に法線ベクトルＢという）と二方向分断開閉金型の開方向ベクトルＣ（以下、単に開方向ベクトルＣという）との内積が正となるように、形成したものである。

前記合成樹脂製ビン２としては、その口筒部３にキャップを螺合して螺着出来るものであれば良く、通常、充填する内容液が高温であったり、その上内圧がかかる虞のある場合に好ましく用いられる。したがって、この合成樹脂製ビン２は、耐熱性と耐圧性との双方が要求される。そして、本発明の対象は、合成樹脂製ビン２の口筒部３の構造であるから、図２に示す合成樹脂製ビンそれ自体は勿論のこと、この合成樹脂製ビンを作製する過程の図１に示す合成樹脂製ビンのプリフォーム２ａにも及ぶ。また、口筒部３に螺着するキャップのネジ山にもガス抜き通路を設けても良く、このようにすることで、本発明の合成樹脂製ビンの口筒部構造１は、合成樹脂製ビン２に異常な内圧が生じている場合、より一層ガス抜きをスムーズにすることが出来る。なお、キャップも、本発明の合成樹脂製ビン２の口筒部３に螺合して螺着出来れものであれば、特に限定がない。また、合成樹脂製ビン２の材質は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの熱可塑性樹脂で、熱処理により熱結晶化するものであれば、特に限定はない。

上記した合成樹脂製ビン２は、以下のようにして作製される。まず、図１の合成樹脂製ビンのプリフォーム２ａを、キャビティー金型（図示せず）及び口筒部３の二方向分断開閉金型Ｍを使用して、射出成形または圧縮成形してから、二方向分断開閉金型を含む成形金型より取り出される。次にプリフォーム２ａの成形過程で、熱処理して口筒部３を熱結晶化する。そして、口筒部３より下のプリフォーム２ａをブロー金型に挿入してブロー成形し、図２の合成樹脂製ビン２とするものである。

そして、この合成樹脂製ビン２の口筒部３には、既述のとおり、その外周壁４にネジ山５が有り、その下方にはビードリング１０及びネックリング１１がある。これらを含んだ口筒部３は、耐熱性が要求されるので、熱処理が施され熱結晶化している。ネジ山５は、この例では１条ネジであり、図６に示すように、ネジ始端部１２、ネジ中間部１３及びネジ終端部１４からなり、ネジ始端部１２及びネジ終端部１４を除いて２回り（完全ネジ部）と９０度（不完全ネジ部）の長さがある。すなわち、ネジ山５のネジ中間部１３は、２回り×３６０度／回り＋９０度＝８１０度にわたり、口筒部３の外周壁４に巻回されている。

このネジ山５のネジ中間部１３には、前記Ｖ字状溝６を前記口筒部３の軸心７とで成す角度Ａが同角度間隔となるように、４以上、すなわち、この実施例では角度Ａは６０度であるから、３６０度／６０度の値は６となり整数となる。ネジ中間部１３は、８１０度の長さがあるから、Ｖ字状溝６が８１０度／６０度＝１３．５で合計１３個設けられている。Ｖ字状溝６は、６０度ごとに設けてあるから、合成樹脂製ビン２の口筒部３を上方から見ると、正６角形の頂角にあたる部分にＶ字状溝６が垂直線上に並んだ状態に見え、これらのＶ字状溝６群が直線状のガス抜き通路を構成することになる。

このＶ字状溝６は、その溝底１５が口筒部３の外壁面４に達している。そのため、従来例である特許文献１及び特許文献２のように、その溝底５４が口筒部５０の外壁面５１に達していない場合よりも、ガス抜きのための断面積を大きく取れるため、その分、ガス抜き効果がスムーズになる。そして、このＶ字状溝６には、図４に示すように、６Ａ、６Ｂ及び６Ｃの３種類あり、それぞれ２個ずつある。Ｖ字状溝６Ｂ及び６Ｃは対称である。このように３種類あるのは、口筒部３の金型が水平方向分断開閉金型Ｍだからである。すなわち、図４のＤを二方向分断開閉金型Ｍの分断線とした場合、水平方向分断開閉金型Ｍは、分断線Ｄに対して直角の矢線Ｅ、Ｆの方向に開型することになり、この開型の際、離れ行く水平方向分断開閉金型Ｍのいずれも、合成樹脂によって形成されたプリフォーム２ａ口筒部３のいかなる部分とも当接することがない。

ここで、図４において、Ｖ字状溝６の３種類のうち、まずＶ字状溝６Ａを見ると、いずれの溝面８も水平方向分断開閉金型Ｍの開型に際し当たることが無い。残りのＶ字状溝６Ｂ及び６Ｃを見ると、溝面８ａ及び８ｂが水平方向分断開閉金型Ｍの開型に際し突き当たる可能性がある。これら溝面８ａ及び８ｂは、水平方向分断開閉金型Ｍの分断線Ｄに直角の矢線Ｅ、Ｆの方向に対して、平行であれば開型に際し突き当たる可能性が無くなるが、実際には、平行であると摩擦により開型をスムーズに行うことが出来ないので、平行プラス０．５度程度の抜きのための余裕を持たせる必要がある。

なお、二方向分断開閉金型Ｍの開型の際、水平方向に離れ行く二方向分断開閉金型Ｍのいずれも口筒部３の溝面８に当たらないことを、数学的に表現すると、すでに述べたように、Ｖ字状溝６の溝面８を、これの法線ベクトルＢと矢線Ｆ方向、すなわち、開方向ベクトルＣとの内積が正となるように、形成したものである、と表現した。

次に、上記構成になる合成樹脂製ビンの口筒部構造１の作用について詳述する。
まず、合成樹脂製ビンのプリフォーム２ａの段階で、口筒部３を熱処理して熱結晶化する。その際、合成樹脂製ビンの口筒部構造１は、ネジ山５にＶ字状溝６を、口筒部３の軸心７とで成す角度Ａがほぼ６０度間隔で１３個設けてある。これを上方から見ると、正６角形の頂角にあたる部分にＶ字状溝６が垂直線上に並んだ状態になっているから、熱結晶化による変形を６角に均等に分散出来て、偏りを少なくすることで個々の変形量を減らし、軽量化のために口筒部３が薄くても、シール性や外観性に不都合が生ずることが無くなる。

一方、合成樹脂製ビン２に内容液が充填され、何らかの事情により合成樹脂製ビン２の内圧が異常に上昇しても、上述のとおり、充分なシール性が確保されているから、内容液が噴き出すようなことがない。さらに、異常に内圧が高まった状態で、合成樹脂製ビン２の口筒部３からキャップを螺脱する際、正６角形の頂角にあたる部分に垂直線上に並んだ状態のＶ字状溝６群により、ガス抜き通路を構成しており、異常な内圧は直ちにこの通路から抜けるため、キャップが飛んだり、内容液が噴き出したりすることを防ぐことが出来る。

図７ないし図９は、本発明の他の実施形態を示すものであり、この合成樹脂製ビンの口筒部構造１aと図１ないし図６に示す合成樹脂製ビンの口筒部構造１との相違点は、ネジ山５の８１０度にわたり展開するネジ中間部１３に、Ｖ字状溝６を６０度ごとに連続して設けるのではなく、上方から見て正６角形の頂角にあたる部分のネジ山５にＶ字状溝６を１個だけ設けたものである。すなわち、ネジ山５のネジ中間部１３は、口筒部３の外周壁４に２回り＋９０度で計８１０度にわたり巻回されているので、ネジ山５にＶ字状溝６を平均的に設けるために、１２０度ごとにすると、８１０度÷１２０度／個＝６．７５個となり、６個設けることで、上記した上方から見て正６角形の頂角にあたるネジ山５にＶ字状溝６を１個だけ設けることを、実現できる。但し、この合成樹脂製ビンの口筒部構造１aは、図１ないし図６に示す実施例１と比較して、若干ガス抜き性が劣るが、許容の範囲内０．１５ｍｍを下回り、シール性や外観性に不都合が生ずることが無い。その他の構成作用はず１ないし図６の実施形態と同様なので図面に符号を付して説明を省略する。

次に、本発明の効果を実証するための実験をしたので、以下に示す。
〈実験例１〉
この実験に供した合成樹脂製ビンの口筒部構造は、実施例１のネジ山の８１０度にわたるネジ中間部に、Ｖ字状溝を６０度ごとに連続して１３個設けたものである。この口筒部を熱処理して熱結晶させ白化させた後、約≡２０．６ｍｍとなった口筒部の内径の真円度を測定した。実験数は２０であり、その平均値と最大値を求めた。

〈実験例２〉
この実験に供した合成樹脂製ビンの口筒部構造は、実施例１のネジ山の８１０度にわたるネジ中間部に、Ｖ字状溝を１２０度ごとに連続して６個設けたものである。これ以外はすべて実験例１と同じ条件で測定を行い、その平均値と最大値を求めた。

〈比較例１〉
この実験に供した合成樹脂製ビンの口筒部構造は、図１０、１１に示す従来例の形状であり、形状以外はすべて実験例１と同じ条件で測定を行い、その平均値と最大値を求めた。
実験の結果を表１に示す。

表１に示すように、本発明に係る実施例１及び２は、従来例である比較例１に比べて、真円度は平均値で３分の１であり、最大値でも２分の１であるから、本発明の効果は充分に実証され、この程度の真円度であれば、シール性を充分満足することが出来る。

以上、本発明の実施例１、２を説明したが、具体的な構成はこれに限定されず、例えば、多条ネジに用いてもよく、また、完全ネジ部・不完全ネジ部の巻き角度等は本発明の要旨を逸脱しない範囲での変更は適宜可能であることは理解されるべきである。

本発明の合成樹脂製ビンの口筒部構造は、口筒部が軽量化のために薄く、しかも異常な内圧がかかる虞があるため、ねじ山にガス抜き溝があるのにシール性や外観性に不都合を起こさないで、耐熱性を付与するための熱結晶化をする必要があるような場合に、極めて高い利用価値がある。

本発明の実施例１に示した合成樹脂製ビンのプリフォームの側面図である。 図１のプリフォームから成形した合成樹脂製ビンの側面図である。 図２に示した合成樹脂製ビンの口筒部の側面図である。 同じく実施例１の合成樹脂製ビンの口筒部の平面図である。 図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 実施例１の合成樹脂製ビンの口筒部におけるネジ山の展開図である。 本発明の実施例２に示した合成樹脂製ビンの口筒部の側面図である。 図７の合成樹脂製ビンにおける口筒部の平面図である。 図７の合成樹脂製ビンにおける口筒部のネジ山の展開図である。 ベントスロット付きボトルの従来例を示す側面図である。 ベントスロット付きボトルの従来例を示す平面図である。 特許文献１に示された従来例の平面図である。 特許文献２に示された従来例の平面図である。

符号の説明

１，１ａ 合成樹脂製ビンの口筒部構造
２ 合成樹脂製ビン
２ａ 合成樹脂製ビンのプリフォーム
３，５０ 口筒部
４，５１ 外周壁
５，５２ ネジ山
６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ Ｖ字状溝
７ 軸心
８，８ａ，８ｂ 溝面
１０ ビ−ドリング
１１ ネックリング
１２ ネジ始端部
１３ ネジ中間部
１４ ネジ終端部
１５，５４，５６，５８ 溝底
５３，５５，５７ ガス抜き凹溝（ベントスロット）
Ａ 角度
Ｂ 法線ベクトル
Ｃ 開方向ベクトル
Ｄ 分断線
ｄ 最大深さ
Ｅ，Ｆ 矢線
ｈ，Ｈ１，Ｈ２ ネジ山高さ
Ｍ 二方向分断開閉金型

Claims (2)

1. 水平の二方向分断開閉金型にて成形した合成樹脂製ビンの口筒部の外周壁に設けたネジ山に、その溝底が口筒部の外壁面に達しているガス抜き通路となるＶ字状溝を、これと前記口筒部の軸心とで成す角度Ａがほぼ同角度間隔となるように４以上設けると共に、前記Ｖ字状溝の溝面を、これの外方への法線ベクトルＢと前記水平の二方向分断開閉金型の開方向ベクトルＣとの内積が正となるように、形成したことを特徴とする合成樹脂製ビンの口筒部構造。
2. 前記Ｖ字状溝と前記口筒部の軸心とで成す角度Ａは、６０度以下で且つ３６０度／Ａの値が整数となる請求項１記載の合成樹脂製ビンの口筒部構造。

Images