JP2010500242A - プリフォームの吹き込み成型または引き抜き吹き込み成型により得られる中空体底 - Google Patents

Abstract

【課題】熱可塑性材料プリフォームの吹き込み成型または引き抜き吹き込み成型により得られる中空体底(3)であって、【解決手段】この底(3)には横断方向支持面(5)ならびにこの横断方向支持面(5)の両側に、横断方向外側縁（6）と低結晶度材料のパッチ(12)が含まれる横断方向中央部分(11)付きの凹面内側仕切壁が含まれ、このパッチ(12)は該プリフォームの注入地点に相当し、この底には刻み目(2)を備えた該横断方向支持面周りの周囲区域が含まれ、その末端部分(23)が該底(3)の該外側縁(6)の近傍までは達するもののそれ自体までは届かず、この刻み目の基端部(24)は該横断方向支持面(5)の近傍まで届く。
【選択図】図３

Description

本発明は熱可塑性材料による中空体、特に、壺または瓶などの容器の技術分野に関する。

本発明はさらに特に、熱可塑性材料で注入されるプリフォームの吹き込み成型または引き抜き成型後の吹き込み（注入吹き込み）成型により得られる中空体に関する。

この数年来、予め注入されるプリフォームを元にした可塑性材料の容器製造は、特にポリエチレンテレフタレート（PET）の採用のおかげで相当に飛躍的な進歩を遂げた。

その間、他の材料も、非限定的な例としての、ポリエチレンナフタレート（PEN）、ポリプロピレン(PP)、ポリアクリロニトリル(PAN)、またはこれらの様々な材料の混合物または重畳物などが織り込まれ、および/または、利用され、ある程度成功した。

中空体底の中心には、吹き込み成型または引き抜き吹き込み成型時に微弱にしか引き抜かれないプリフォームの結果として生ずる一部の非常に低い結晶度の「パッチ」と呼ばれる区域が存在する。プリフォームの長手軸は実はその最終的容器のものと一致する。これによって、吹き込み成型または引き抜き吹き込み成型時に、PETの引き抜きは容器底の中心ではほぼ起きないと同時に容器の横仕切壁に近づくにつれて増えることになる。

どのような製造方法であっても、熱可塑性容器はその底の強度を十分に示さなくてはならない。

２方向性PETは十分な力学的ならびに耐熱上の強度を示す。しかし、上記でも触れたように、容器底は容器本体よりもはるかに引き抜き度合が少ないので、この底の示す力学ならびに耐熱上の強度は本体のものよりも低い。

同じ問題が首部についても存在する。首部の熱処理によりその結晶度を上げることができる。しかし、首部（非結晶PET製の）の熱処理により、等温性結晶化に至り、小球状質量状態が形成され、全然半透明ではない熱硬化ＰＥＴが得られる。比較的厚い瓶の首部が半透明ではないことが許容される場合には、殆ど半透明ではない瓶底では製品を詰めた体裁が悪くなろう。

容器の底は、例えば、中身の入った容器の落下時の衝撃に耐えなくてはならない。

容器の底は、特に、容器に炭酸飲料が含まれる時の内圧にも耐えなくてはならない。内部過圧により中身が詰まった瓶の貯蔵場所の温度上昇および/またはこれらの瓶プラスチック素材の収縮が生じうるが、この収縮は通常、これらの製造ならびに充填後、２あるいは３週間の間に生ずる。

瓶はパレットに乗せたり、束ねて積まれて運搬される。従って、挿入板が利用される場合を除き、上層の瓶の底は下部瓶の栓上にのると同時に、打ち抜きや押し抜きの応力を受ける。

容器底のすべての変形は製品の美観や立てて貯蔵される容器の安定性に影響する。

容器底はクリープに耐える強度がなくてはならない。

容器は、全体で、また特にその底は、加熱充填あるいは高温殺菌の時に遭遇する比較的厳しい熱条件に耐える強度がなくてはならない。

94℃以上の温度の液体の加熱充填時に、底は適切な変形能力を示さなくてはならない。その後の冷却時も同様であって、底は減圧（真空補償）に耐えなくてはならない。

高温殺菌は炭酸ガスを含まない（非炭酸果物ジュース）あるいはガスを含む（ビール）ある種の液体について行われる。高温加熱時に、閉栓済み容器に含まれる液体は、例えば、およそ20分から2時間の間に60〜80℃の温度になり、この温度は炭酸ガスの含有量に応じて変化する。高温殺菌する液体に加圧溶解ガスが含まれる（炭酸飲料、ビール）場合は、容器底の材料は加熱液体容量の増量だけでなく、加熱ガスの圧力上昇にも耐えなくてはならない。冷却時には、高温殺菌液体により容量が減少するので、この容器底はこの応力にも耐えなくてはならない。

ある一定の容器は加熱充填時に底が撓みを受けることは明らかである。この外側に向かう、特に容器の横仕切壁と底との接続部区域における底の撓みは容器周囲に一様には生じない。その結果、容器は不安定になる。この撓みは加熱収縮した下地の最終吹き込み時に導入される応力解放から生じうる。

容器底のあらゆる変形は製品の美観だけでなく立てて貯蔵される容器の安定性に影響する。

容器の底は、再使用可能な容器の場合には洗浄剤にも耐えなくてはならない場合もある。

厚い底の容器も知られている。特に、凸面域の厚みが容器の横仕切壁厚みよりもさらに厚い、例えば、４倍厚い「シャンペン」底と言われる内側に凸に曲がった凹面底の製造が提案された。「シャンペン」と言われる底により、立てて貯蔵される瓶向けの連続した環状支持域ができてその基部が目に見えて安定するという利点がもたらされる。この解決策は、素材のコストが容器の構成原価の主要部分であるので満足すべきものでない。1979年から1992年の間に、２リットル内容物のPET製瓶の重量は65gから52gに変わっただけでなく、軽量でかつ強度のある瓶のニーズが相変わらず存在する。さらに、「シャンペン」底は温度が働く状態で形を失う可能性がある。異なる厚み域間にひび割れが現れる可能性があり、厚みの厚い領域をより急速に冷却するため特別な手段が鋳型内に講じられなくてはならない。

花弁状底付きの容器の製造が提案された。

これでは、底の仕切壁は外側の方に全体が凸形状で構成され、底の仕切壁は全体が外側に凸型形状であると同時に、底に規則的に割り当てられる突起により構成されると同時に、凸型底仕切壁の１部分により２つずつ切り離された通常は４本から６本の足からなる。これらの花弁状底は、炭酸飲料を含む容器に広く採用されている。足を分離する半径方向中空部は、充填時の加圧による応力を吸収すると同時に、容器軸にほぼ垂直な平面内で足の支持範囲を固定する。この解決策は必ずしも満足すべきものではない。内圧作用のもとで、花弁状底は破裂しうるからである。花弁状底は必ずしも高温殺菌時の瓶の内容物容量の増大による過圧に耐えられるとは限らない。

「シャンペン」リブタイプが必要な場合の溝底付き瓶の製造も提案された。特許文書ＦＲ２７１７４４３にはリブが底の周囲から始まって、非結晶凹面中央部分を囲むほぼ平らな環状区域の外側限界で終わる瓶が説明されている。本請求人の特許文書ＦＲ２７５３４３５では、その底に、引き抜きされない中央部分と、その中央部分を容器の横仕切壁につなげる周囲部分が含まれる容器が説明されており、この底は横仕切壁から、引き抜かれない中央部分の理論上の極限限界にまで延びるリブを備える。この理論極限限界により、同一ラインの次々流れる瓶底の中央部分（パッチ）の形状と寸法の軽い変動幅が考慮される。どのリブも非結晶部分内では終わらない。

ＦＲ２７１７４４３ ＦＲ２７５３４３５

従来技術の底は、たとえ課題のある一部だけを解決したとしても、充填済みか否かにかかわらず、落下後ならびにそれに続く変形後にその最初の形状への回復を全くできないことは明らかである。

本発明は、その個々の特性全体により現在知られる大部分の底の強度よりも高い強度が得られると同時に、その変形を引き起こす原因となる任意の強制力（落下その他）の後にその形状を「自然に」回復できる瓶底に関する新たな構造の提供を目的とする。

一様な仕切壁厚さの本発明による底は従来知られた大部分の瓶底よりも強度があろう。

所要の強度の本発明による底は従来知られる大部分の底よりも少ない素材厚さで製造できよう。

本発明はまた、加熱充填時の十分な強度と高温殺菌時の十分な強度とを有する瓶の提供も目的とする。

本発明は、第一局面によると、熱可塑性材料によるプリフォームの吹き込み成型または引き抜き吹き込み成型により得られる中空体底に関係し、この底には、横断方向支持面ならびに、この横断方向支持面の両側に
・横断方向外側縁、
・低結晶度材料のパッチを含む横断方向中央部分を伴う凹面の内側仕切壁
が含まれ、このパッチはプリフォームの注入地点に相当し、この中空体の底には、その末端部分が底の外側縁の近傍には達するがこれ自体には届かない刻み目を備えた横断方向支持面廻りの周囲域が含まれ、これら刻み目の基端部は横断方向支持面に接する。

本発明の様々な実施例では、底は必要に応じて組み合わされる次のような性格を示す。
・刻み目の基端部分は横方向支持面には姿を現さない。
・刻み目は底仕切壁と両横翼を含むと同時に対称面をなす。
・刻み目の幅はおよそ2から20ミリメートルの間にある。
・これらの刻み目の深さはおよそ1から5ミリメートルの間に含まれる。
・低結晶度材料のパッチは、横方向中央部分の外側面に突き出る。
・外側縁は横方向支持面に対してh6の高さに配置され、横方向中央部分は、横方向支持面に対してh11の高さに配置される。

本発明の便利なある実施例では、底はその横方向支持面にほぼ垂直な軸廻りの回転体形状をなす。

特別なある実施例では、中空体底は、外側縁と横方向支持面との間の鉛直半径方向断面で、
・外側縁の近傍で、横方向支持面に垂直な方向にほぼ接する
・横方向支持面近傍で、この横方向支持面にほぼ接する
外形をなす。

底は鉛直半径方向断面の外側縁と横方向支持面との間で、ほぼ放物線の形状をなすのが便利である。

底は連続した環状形状の横方向支持面をなし、溝または刻み目はこの基部面には姿を全く見せないのが都合良い。

ある実施例では、底は、基部の環状面から始まると同時に回転体軸の方に向けられて、最初に環状の段をなした後、横方向中央部分にこの段をつなげる凹面外形をなす。

ある実施例では、この底には横方向支持面近傍に達する外側縁を有する補強リブが含まれ、これらの補強リブは横方向中央部分に達するもののこの横方向中央部分には届かない内側縁を有し、これらの補強リブは横方向支持面に届くことはない。

本発明は、第二局面によると、プリフォームの吹き込み成型あるいは引き抜き吹き込み成型により得られる、特に、PETなどのポリエステルの熱硬化性材料の中空体に関するもので、
これらの中空体は横仕切壁ならびにこの横仕切壁につながる底からなり、前記底は上記で紹介されたようなものである。

瓶底の個々の特徴全体により従来の既知のものの大部分よりも強度が高い底の入手が可能となる。一様な仕切壁の厚みの本発明による底は大部分の従来の既知の瓶底よりも強度があることになろう。所要の強度の本発明による底は従来の既知の大部分の底よりも素材の厚みを薄く製造できよう。

本発明による底からなる瓶は加熱充填時の十分な強度だけでなく高温殺菌時にも十分な強度を示す。中央通風道19は、補強リブ1の存在により特にクリープや撓みに対して十分に補強される。

本発明による底からなる瓶は横仕切壁の下部について十分な衝撃強度も示す。刻み目の存在により容器の横仕切壁とその基部との間の接続区域における瓶の塑性変形の危険を減らすことができる。底により完全に衝撃が吸収されると同時に、その変形後にも元の形状に「自然に」回復が可能である。

この瓶底の形態により、加熱充填時（冷却時の真空作用）ならびに衝撃時の十分な強度を維持しながら、従来の瓶底に対して基部の脆弱化も基部表面の縮小化も起こさせずに素材重量の低減ができる。例として挙げれば、従来の加熱充填用の瓶32gが、本発明による底を採用して、PET26gだけで製造できる。

示された実施形態では、補強リブ1の数は５本であると同時に、ほぼ一様でかつ等間隔である。その他の実施形態では、補強リブは特に底の直径を考慮するために多少とも数が多い。補強リブは様々な寸法でありえて、最初の組のリブの底仕切壁を第二の組の底仕切壁よりも狭くしても良い。

示された実施形態では、刻み目の数は１０本であると同時にほぼ一様かつ等間隔である。その他の実施例では、図示はされていないが、リブは隣接する刻み目の配置の中途距離に配置される棚に応じて拡がる。この配置によりリブと刻み目は中空体の底の補強をさらに十分に促進する。

本発明のその他の目的や利点は、非限定的な例として与えられる実施形態に関する以下の説明の間に浮かび上がろう。この説明は付録の図面に照らして行われる。すなわち

は本発明のある実施例による例えば瓶などの中空体底の下面図である。 は図１に示された底の横面図である。 は図１および図２に示される底の透視図である。

底3はその外側縁6の基部側に必ず刻み目2（例では10個の刻み目）を備えると同時に、その中央に放射状リブ1付きの構造が追加できる、横方向支持面5にほぼ垂直な軸4の周りの回転体形状をなす。

この理由で、底3はその外側縁6から始まって回転体軸4の方に半径方向に向かいながら説明される

外側縁6は横断方向にあると同時に容器の底3と横仕切壁（図示されず）間の交差部にほぼ一致する。この外側縁6は底3（この瓶が立てて貯蔵される場合にはこの底3を含む瓶）の横方向支持面5に対し高さh6に置かれる。

外側縁6と横断方向支持面5との間で、底3は鉛直半径方向断面でほぼ放物線の外形7を示す。外側縁6の近傍でこの外形7は横断方向支持面5のほぼ垂直方向8と接する。横断方向支持面5の近傍ではこの外形7はこの横断方向支持面5にほぼ接する。外形7によりこうして連続性の解決が、容器の横仕切壁（図示されず）と横断方向支持面5の間の曲率を乱すことなく確保される。

底3は環状でかつ連続した形状の横方向支持面5をなす。この環状面5から始まると同時に回転軸4の方に向かいながら、底3は横断方向支持面5の幅にほぼ等しい幅（半径方向に測って）の環状の段9をなす。この環状段9により、このような底を備えた中空体内の過圧あるいは真空の作用のもとで蛇腹のような底3の形成が可能となる。

この環状段9から始まると同時に回転軸4の方に向かいながら、底3は次に、鉛直半径方向で、ほぼ放物線の外形10をなした後、横断方向中央部分11をなす。

横断方向中央部分11は、横断方向支持面5に対してh11の高さに置かれ、この高さh11は外側縁6の高さh6に対していくばかりかである。

軸方向パッチ12は横断方向中央部分11に突き出て、この軸方向パッチ12は下方に、つまりは底3を備えた容器の外側に突き出る。

次に本発明の核を構成する刻み目2が説明される。

これらの刻み目2は半径方向に拡がる。これらには底の仕切壁20と両横翼21,22が含まれる。各刻み目は鉛直半径方向に対称な平面をなす。これらの刻み目の末端部分23は底3の外側縁6の近傍に達するもののこれ自体には届かない。これらの刻み目はこうして鉛直から近いけれどもつなぎ目から離れた出発点を有する。刻み目の外側基端24部分は基部の近傍に達するもののこの基部内には姿を現さないことが好ましい。これらの刻み目の幅は通常、2から20ミリメートルの間にある。これらの刻み目の深さは瓶の容量に応じて変動すると同時に、通常は、0.5リットル瓶で1.5ミリメートル（1.5リットル瓶で3から4ミリメートル）に等しい。

ある変型例では、刻み目の基端部分24は基部内に姿を表すことなくこの基部に接する。

さらに刻み目の基端部分24が基部内に姿を現わすことも考えられる。

一部の実施例における刻み目を補完できる補強リブ1について次に説明される。

これらの補強刻み目1は底3の環状段9の近傍に達するけれどもこの環状段9自体には達しない外側縁13を有する。

図示された例では、これらのリブ1は横断方向中央部分11の近傍に達するものの、この横断方向中央部分11自体には届かない内側縁14を有する。

いずれにしてもリブ1の内側縁14がさらにこの横断方向中央部分11に姿を見せることも考えられる。

各リブ1は底の仕切壁15とこの底仕切壁15の両側の翼16,17からなる。底仕切壁15はリブの外側縁13から内側縁14まで厚みが減少している。図上で分かる通り、リブの底仕切壁15はこのリブの半径方向の全長に渡り曲率は一定していない。外側縁13の近傍では、リブ1は内側縁14の近傍よりも鉛直面ときつい鋭角を形成する。

各リブ1は鉛直半径方向の対称面18をなす。

リブ1はパッチ12がリブから下方に突き出る中央で中央通風道19にもたれかかり、この中央通風道19は横断方向中央部分11を通って高さ方向に向かっては限定される。

１補強リブ
２刻み目
３中空体底
４横断方向支持面にほぼ垂直な軸
５横断方向支持面
６横断方向外側縁
７放物線の外形
８横断方向支持面に垂直な方向
９環状段
１０放物線外形
１１横断方向中央部分
１２低結晶度材料のパッチ
１３補強リブの外側縁
１４補強リブの内側縁
１５底の仕切壁
１６底仕切壁の横翼
１７底仕切壁の横翼
１８鉛直半径方向の対称面
１９中央通風道
２０底の仕切壁
２１横翼
２２横翼
２３刻み目の末端部
２４刻み目の基端部
h6横断方向外側縁の横断方向支持面に対する高さ
h11横断方向中央部分(11)の横断方向支持面(5)に対する高さ

Claims (15)

1. 横断方向支持面(5)、ならびに、この横断方向支持面(5)の両側に、
   ・横断方向外側縁(6)、
   ・プリフォームの注入地点に一致する低結晶度材料のパッチ(12)を含む横断方向中央部分(11)付き凹面内側仕切壁が含まれる熱可塑性材料のプリフォームの吹き込みまたは引き抜き吹き込みにより得られる中空体底(3)であって、刻み目(2)を備える該横断方向支持面の廻りの周囲区域が含まれ、この刻み目の末端部(23)が底(3)の該外側縁(6)の近傍に達するものこれ自体には届かず、該刻み目の基端部分(24)は該横断方向支持面(5)に接することを特徴とする中空体底(3)
2. 該刻み目(2)が底の仕切壁(20)と両横翼(21,22)を含むと同時に対称面を呈することを特徴とする請求項１に記載の中空体底
3. 該刻み目の基端部分(24)が該横断方向支持面(5)に姿をみせないことを特徴とする請求項１に記載の中空体底
4. 該刻み目の幅がおよそ2から20ミリメートルの間にあることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の中空体底
5. これらの刻み目の深さがおよそ1から5ミリメートルの間にあることを特徴とする請求項４に記載の中空体底
6. 低結晶度材料の該パッチ(12)が該横断方向中央部分(11)内の外側面に突き出ることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の中空体底
7. 該外側縁(6)が該横断方向支持面(5)に対して高さh6に配置され、該横断方向中央部分(11)が該横断方向支持面(5)に対して高さh11に配置されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の中空体底
8. 該横断方向支持面(5)にほぼ垂直な軸(4)廻りの回転体形状をなすことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の中空体底
9. 該外側縁(6)と該横断方向支持面(5)間の鉛直半径方向断面で、
   ・該外側縁(6)の近傍で、該横断方向支持面(5)に垂直な方向(8)にほぼ接し、
   ・該横断方向支持面(5)の近傍で、この横断方向支持面にほぼ接する、
   外形を呈することを特徴とする請求項８に記載の中空体底
10. 該外側縁(6)と該横断方向支持面(5)の間の鉛直半径方向断面で、ほぼ放物線の外形(7)を呈することを特徴とする請求項９に記載の中空体底
11. 該横断方向支持面(5)が連続環状形状を呈することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の中空体底
12. この横断方向支持面(5)から始まると同時に該回転軸（4）の方に向かって、該底(2)が最初に環状の段(9)を、次いで該横断方向中央部分(11)にこの環状段(9)をつなげる放物線外形(10)を呈することを特徴とする請求項１１に記載の中空体底
13. 該横断方向支持面(5)の近傍に達する外側縁(13)を有する複数補強リブ(1)が含まれ、内側縁(14)を有するこれらの補強リブ(1)が該横断方向中央部分(11)の近傍に達するがこの横断方向中央部分(11)には届かないことを特徴とする請求項１または請求項１２に記載の中空体底
14. 該補強リブ(1)が該横断方向支持面(5)に届かないことを特徴とする請求項１３に記載の中空体底
15. 横方向仕切壁ならびに該横方向仕切壁につながれる底が含まれ、前記底が請求項１から請求項１４に記載のいずれか１項に示されるものであることを特徴とする、プリフォームの吹き込み成型あるいは引き抜き吹き込み成型により得られる、特に、PETなどポリエステルの熱可塑性材料による中空体

Images