JPH03187830A - プラスチック容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、一般にポリエステル製プラスチック容器に関
し、より詳しくは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）から形成され、変形せずに高温液体を充填できるポ
リエステル製プラスチック容器（ＰＥＴ容器）に関する
。

［発明の背景］ 一般的ＰＥＴ容器は、射出成型又は他の工程によって形
成された細長い筒状の前段階成形体を加熱しモールドキ
ャビティの内面に合わせて膨張させて半剛体の薄肉容器
を作製する工程によって製造される。この容器は、以下
に説明するように、製造及び使用中に種々の圧力及び力
に曝されるので、予定の望ましい形状を維持しながらこ
れらの物理的影響力に対応できるように設計する必要が
ある。容器が不規則に又は非対象的に座屈変形すると、
美的、商業的に許容できない製品となるので、このよう
な座屈変形は避けなければならない。

ブロー成形ＰＥＴ容器の製造工程中、前記の前段階成形
体は一般に、軸方向及び放射方向の両方向の延びをその
材料に与えるように延伸、膨張させる。この形成方法は
、技術的には二軸延伸として知られている。この二軸延
伸によって、その製品の材料中に収縮応力が発生する。

この収縮応力は、もし製品の応力を弛緩させるかまたは
製品の変形を物理的に抑制するかしなければ、その製品
を上記延伸の方向で収縮変形させる原因となる。

この弛緩されていない残留収縮応力の影響は、前記製造
工程のいくつかの過程において特に顕著である。その第
一の過程は、容器からモールドを外した直後の時点であ
る。この過程においては容器の材料が高温のため、この
時点の中間製品の剛性が最終製品よりも著しく小さくな
る。残留収縮応力は、製作工程中のこの過程で他の時点
よりも大きな影響を与えやすいといえる。その理由は、
ＰＥＴ材の「記憶」によって、容器が前段階成形体の元
の形状に戻ろうとする傾向にあるからである。

製作工程中でこの外に残留収縮応力の影響が顕著な過程
は、室温を超える温度の飲料等を容器に入れる、いわゆ
る高温充填容器の場合に生じる。

飲料のこの温度によって容器の構造部に機械的応力が更
に付加されることになる。すなわち、高温の液体を容器
に注いだ直後、この高温が原因でＰＥＴ材の剛性が低下
し、容器はここでも又、残留収縮応力の影響を受けやす
くなる。

容器は、製造工程の後においても、内圧変化に耐えてそ
の望ましい形状を維持できるような構造にする必要があ
る０例えば、高温で充填した液体は温度が下がるにつれ
て収縮して体積が減り、容器内に負圧が発生する。１な
、使用中、容器を取り扱ったり落としたりしたときに起
こり得る、急激な内圧増加に起因する変形にも抵抗力を
持たせなければならない。

当業界では、容器の底壁において、その基底部断面全体
にわたって、分子の向き（配向）が−貫しているわけで
はないことが知られている。むしろ、底壁は、その基底
部の中心にある無定形領域と、基底部を側壁部につなぐ
周辺縁部に隣接する均一配向領域とからなっている。こ
の無定形領域ではしＰＥＴ材は著しく厚く、ブロー成形
工程で延伸も二軸配向もされていない、また、均一配向
領域ではＰＥＴ材は延伸され二軸配向されている。

ここに述べた２領域はいずれも、残留収縮応力に対して
抵抗力がある。すなわち、中心部の無定形領域は厚さが
増大していることから、又、均一配向領域は二軸延伸さ
れていることからそれぞれ抵抗力がある。しかし、無定
形領域と均一配向領域との間には、遷移領域が存在し、
ここでは著しく肉厚でもなくス均−配向でもないので、
残留収縮応力に対する抵抗力もない、ナカムラに対して
発行された米国特許第４，５９８，８３１号には、基底
部にある遷移領域の一部の形状を形成し直して配向させ
、底部表面を十分に延伸し配向させた状態の、三角ピラ
ミッド形断面の放射状配列構造、を形成する方法が開示
されている。しかし、上記特許においては著しい量の遷
移領域が遷移状態のまま残り、したがって、配向もされ
ず、収縮応力に対して抵抗力もない。

［発明の概要］ 本発明は、形状を改良した基底構造部を有するＰＦ、Ｔ
プラスチック容器を提供するもので、これにより前記の
機械的、熱的応力に応じた不規則な変形及び収縮に対向
する構造剛性及び抵抗力を維持できる。この形状改良は
、基底部の無定形領域と均一配向領域との間にある遷移
領域上に、浮き出し、リブ、又はその他の、構造補強用
断続部分を配！して得られる。

本発明のその他の利点についても、以下に述べる本発明
に係る好ましい実施例の説明と特許請求の範囲とから、
その利用分野の当業者には明らかになろう。

［実施例］ 添付図面の第１図は本発明の一実施例であるＰＥＴプラ
スチック製容器１０を示している。容器１０は、一般に
、側壁部１２と、密閉可能な開口栓部を形成する上端開
口部１４と、基底構造部１６とを含む、側壁部１２は、
望ましい美的意図、製品識別、及び構造的特徴をもたせ
るように、種々異なる形状にしてもよい、上端開口部１
４は、ねじ締めキャップ（図示せず）に対応し、キャッ
プで生ずる機械的付加に耐えるように剛性を有する輪状
としている。基底構造部１６は、支持平面２０を設定す
る周辺支持輪状部１８と、容器１゜の本体空洞部１１内
へ上向きに延び中央円盤部２４において終端となる一般
に凹面状のドーム２２とを含む、ドーム２２の表面形状
は、球面、放物面、円錐面、テーパ状、又は類似の形と
してもよい６本発明の特徴を具体化する基底構造部１６
の形状については、以下に詳細に説明する。

容器１０の製造には、まず研究室用試験管に類似の形状
を有する前段階成形体２６をブロー成形用モールド２８
の内部に位置させる。モールド２８はモールド右手部３
０と、モールド左半部３２と、モールド底部３４とから
なる。前段階成形体２６は、モールド２８内に挿入後、
加熱し、プランジャ３６を用いて軸方向に引き延ばす、
この前段階成形体２６は、軸方向に延伸中に、１ランジ
ヤ３６内の給気口３８を経て差圧を供給して膨張もさせ
る。前段階成形体２６の膨張は、モールド２８の内面に
合致するまで続ける。この膨張の間、容器１０は軸方向
と半径方向との両方向を組み合わせた延伸を受ける。前
に述べたように、延伸が不十分であると、最終製品に生
じる残留収縮応力が増大する。

残留収縮応力の大きさは、その位置が、中央円盤部２４
と周辺支持輪状部１８に隣接する均−配向部４２との間
に位！する遷移領域４０内へ、中心寄りから外側へ向か
って進むにつれて、ますます顕著になる。しかし、遷移
領域４０の材料が受ける延伸は、中央円盤部２４に比較
して、より増大するようになる。しかし、遷移領域４０
の材料は延伸と配向とが不十分なので、種々の機械的、
熱的応力に起因する不規則、非対称な座屈を特に受けや
すい、モールド両半部３０．３２には、モールド２８自
身の温度を制御するための冷却材通路４４を設ける。モ
ールド２８内の温度を種々異なる値にすることによって
、容器１０の指定区域ごとに異なった材料特性を持たせ
ることができる。

この種類のモールドの使用について米国特許第４．４９
７，８５５号及び第４，３１８，８８２号に述べられて
おり、ここに参考文献として引用する。これへの特許に
は、第１の形状に成形し、次いで容積を増加させた第２
の形状に再成形し、これによって、容器に高温で充填し
た液体が冷える際に収縮すると、ＰＥＴ材の記憶に応じ
て元の形状に戻れるようにした容器が説明されている０
本発明による容器１０は、これらの特許に開示されてい
る技術を用いて形成してもよい、 本発明による基底構造部１６は、第３図、第４図及び第
５図によって最も分かりやすく説明できる。凹面状のド
ーム２２の中心部は、前に述べたように厚肉の中央円盤
部２４となっている。複数の補強用螺旋形リブ部材４６
を中央円盤部２４のまわりから始まってドーム２２に沿
って外方向へインボリュート又は螺旋曲線を描いて放射
状に伸びるように設ける。この螺旋曲線上の点に対する
接線ベクトルは、螺旋曲線に沿って３次元的に変化する
。すなわち、この螺旋曲線は連続的に変化する３次元曲
線として表わされる。又、リブ部材４６の曲線は、平面
上に投影したとき、数学的に、インボリュート、アルキ
メデスの螺旋、放物的螺旋又は対数螺旋を含むが、これ
らに限らない種々の曲線として表わされる。アルキメデ
スの螺旋は、一端を定点上に置きこの定点のまわりに一
定の角速度で回転するベクトル上を、この定点に向かう
向き又はその定点から離れる向きに一定速度で移動する
点の軌跡として描かれる平面曲線である。

本実施例においてはリブ部材４６の数を８個とした。そ
の理由は、この数にすると隣接するリブ部材４６の間隔
がリブ部材の幅に近い値となり、したがってドーム２２
上に実質上全体的にリブ部材４６を、余分な空間を置か
ずに密に配置した形にできるからである。このようにド
ーム２２上に密に配置した形にできさえすれば、リブ部
材の数はこれより多くても少なくてもよい、リブ部材４
６は各々中央円盤部２４のまわりに弧を描き、中央円盤
部２４から離れるにしたがってドーム２２に沿って大体
において下方に向い、概して直立で環状の補強リム４８
に至って終わる。この補強リム４８は、周辺支持輪状部
２８とドーム２２との連結部分を構成する。又、側壁部
１２の下端部を内側へ丸めて周辺支持輪状部１８の外縁
すなわち基底構造部１６の外縁としている。

第４図に示すように、リブ部材４６は各々、−般的馬蹄
形の形状５０の断面を有する。この馬蹄形の形状５０の
断面は、上端の連結部分５２が容器１０の本体空洞１１
内へ上向きに突出して位置するように配置する。すなわ
ち、リブ部材４６自身も本体空洞１１内へ上向きに突出
する形となる。

応力集中を防ぐため、リブ部材４６には鋭角部分を付け
ないようにする。

隣接するリブ部材４６の間には傾斜部５４がある。この
傾斜部５４は各々、リブ部材４６のように、中央円盤部
２４のまわりから始まり３次元曲線に沿って外方向及び
下方に向かって放射状に伸び、周辺支持輪状部１８に隣
接する環状の補強リム４８に至って終わる。同じく、傾
斜部５４の曲線は、平面上に投影したとき、数学的に、
インボリュート、アルキメデスの螺旋、放物的螺旋又は
対数螺旋を含むが、これらに限らない種々の曲線として
表わされる。

基底構造部１６を螺旋の形状にすることは多くの利益を
もたらす、螺旋状のリブ部材４６の断面を馬蹄形の補強
壁５０にすることで、ＰＨ７材が高温のときにに残留収
縮応力によって生じる寸法変化と内圧増加によって生じ
る寸法変化との両方に対して基底構造部１６全体にわた
って構造的に剛性が得られ補強もされる。このようにし
て遷移領域が必要とする補強が得られる一方、螺旋形の
リブ部材４６は外側の均−配向部４２にまで伸びてこれ
を支える構造となっている０本発明の螺旋形の特性から
、遷移領域４０の全体面積が著しく減少し、一方、均−
配向部４２の全体面積が更に増大することとなる。

従来のブロー成形容器においては、前段階成形体の内の
、基底ｍ造部となる領域は、中央円盤部から、モールド
底部が形成するドームに沿って軸方向及び半径方向に延
伸される。このようなやり方でブロー成形した場合、Ｐ
Ｆ、Ｔ材を二軸配向できる延伸量は限られる。本発明に
よれば、加熱した前段階成形体２６をモールド底部３４
の螺旋形に合致するまでブロー成形されるので、ＰＨ７
材はリブ部材と傾斜部との両螺旋部の曲線に沿って延伸
する。これらの螺旋部の曲線によって基底構造部１６の
ドーム２２を形成するＰＨ７材のより多くの量が十分に
延伸され、均一に配向されるようになる。したがって、
容器１０がモールドを外す過程及び高温充填の過程で高
温に曝される際に生じる基底構造部１６内部の残留収縮
応力は、螺旋形のリブ部材４６と螺旋形の傾斜部５２と
の両方によって制御される。

本発明は、従来のブロー成形技術とは次の点で異なる。

すなわち、基底構造部１６の耐力部材として無変形で延
伸も不十分な半径方向区画を多数設ける必要がない６本
発明においては、リブ部材４６と傾斜部５４との両螺旋
部の延伸が非常に大きい、その上、螺旋形リブ部材４６
が、容器が必要とする耐力能力を負担する。リブ部材４
６の馬蹄形の補強壁５０によって基底構造部１６全体、
特に中央円盤部２４の周囲が構造的に補強され、容器の
取り扱いや突然の衝撃によって容器内に生じる内圧増加
にも耐えることができる。結果として、基底構造部１６
の構造剛性を犠牲にすることなく配向の不十分な部分の
ＰＨ７材の量を減少できる。

以上の説明は、本発明の一実施例をなすもので、本発明
の精神及び特許請求の範囲を逸脱することなく種々の変
形、変更が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による基底構造部を有する容器の立面
図でζ底部については切り欠き断面図を示す。 第２図は、本発明による基底構造部を設けた容器を含む
ブロー成形モールドキャビティの断面図で、本容器を形
成する元の前段階成形体の軸方向延伸の状態についても
仮想線で示す。 第３図は、本発明による基底構造部の底面図である。 第４図は、第３図の４−４線矢視断面図であり基底構造
部の部分拡大断面図を示している。 第５図は、第３図の５−５線矢視断面図である。 図中、１０はＰＥＴプラスチック容器、１２は１１１１
壁部、１４は上端開口部、１６は基底構造部、１８は周
辺支持輪状部、２２はドーム、２４は中央円盤部、４６
はリブ部材、５０は補強壁、５２は補強壁連結部分であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ブロー成形によって形成され室温を超えるる温度の
   液体の充填に用いられるプラスチック容器であって、密
   閉可能な開口栓部を形成する上部と、側壁部と、前記容
   器の底部を閉じ前記側壁部に一体に形成される基底構造
   部とからなり、該基底構造部は、前記側壁部の下端に位
   置し且つ前記側壁部と実質同軸上に配された周辺支持輪
   状部と、この周辺支持輪状部に一体に形成され且つ前記
   容器内へ上向きに伸びて前記側壁部に対して実質同軸上
   の中央円盤部に至るドームと有し、該ドームが、前記中
   央円盤部と前記周辺支持輪状部との間に伸びる環状壁を
   有し、該環状壁の少なくとも一部は、ブロー成型による
   内部残留収縮応力と室温を超える温度の液体充填による
   熱影響とに起因する変形に曝され、前記環状壁が、その
   壁面全面にわたつてこれに跨って伸び横方向に間隔をお
   いた複数のリブ部材を設けることにより前記応力に抵抗
   する形状を有し、前記リブ部材が各々、直立の補強壁と
   それらを連結する部分とを有し且つ前記円盤部からイン
   ボリュート曲線に沿って実質上外向き及び下向きに放射
   状に伸びて実質上螺旋形をなすように形成され、これに
   よって、前記室温を超える温度の液体を前記容器に充填
   する間の前記環状壁の変形に抵抗する能力を補強するよ
   うにしたことを特徴とするプラスチック容器。 ２、前記環状壁の外縁部に、前記環状壁を前記周辺支持
   輪状部につなぐ直立の補強リムを設けたことを特徴とす
   る請求項１記載のプラスチック容器。 ３、前記リブ部材が、前記環状壁の円周に沿って実質上
   均一間隔で配置されたことを特徴とする請求項１記載の
   プラスチック容器。 ４、前記リブ部材が、前記内部残留収縮応力が形成され
   得る領域を減少させることにより、前記内部残留収縮応
   力に抵抗することを特徴とする請求項１記載のプラスチ
   ック容器。