JP4437313B2

JP4437313B2 - 合成樹脂製壜体

Info

Publication number: JP4437313B2
Application number: JP2004098271A
Authority: JP
Inventors: 敏正田中; 一彦清水; 高雄飯塚
Original assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Current assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2024-03-30
Also published as: JP2005280778A

Description

本発明は合成樹脂製壜体に関し、特に胴部に内部圧力の変動を吸収するための複数のパネルを配設した合成樹脂製壜体に関する。

従来、殺菌を必要とするたとえば果汁飲料、お茶等の内容液のポリエチレンテレフタレート樹脂製壜体（以下ＰＥＴボトルと記載）等の合成樹脂製壜体への充填方法として、所謂高温充填法と呼ばれる方法があり、９０℃前後の温度で内容液を壜体に充填し、キャップをして密封後、冷却するものであり、壜体内がかなりの減圧状態となる。

このため、上記のような高温充填を伴う用途については、胴部に意図的に減圧により陥没状の変形が容易な領域である、所謂減圧吸収パネルを形成して、減圧時にこの減圧吸収パネルを陥没状に変形させることにより、良好な外観を保持すると共に、減圧吸収パネル以外の部分で壜体としての剛性を確保して、壜体の搬送ライン、積重保管、自販機内等におけるトラブルがないようにしている。

たとえば特許文献１には減圧吸収パネルを有する壜体についての記載がある。図９にこの特許文献１の実施例で示される壜体を示すが、この壜体１０１は容量が５００ｍｌの丸形のＰＥＴボトルであり、口筒部１０２、肩部１０３、胴部１０４および底部１０５から形成され、壜体１の略中央高さ位置に環状溝部１０６が形成され、この環状溝部１０６の下方に６ケの減圧吸収パネル１０７が形成されている。この減圧吸収パネル１０７は、略平板状であり、壜体１内が減圧状態になった際には、容易に内側に陥没状に変形可能であるので、外観上において、壜体がいびつに変形した感じを与えることなく、すなわち目立たないように減圧状態を吸収（緩和）する機能（以下、減圧吸収機能と記す。）を発揮することができる。また壜体としての剛性は主として隣接する減圧吸収パネル１０７間に形成される柱部１０９が担う。
特開平１０−５８５２７号公報

また近年においては上記ＰＥＴボトル等の合成樹脂製壜体が、レトルト処理を必要とする食品向けへも使用されるようになってきている。この場合、レトルト処理は食品を室温〜８０℃程度の温度で壜体に充填、口筒部をキャップで密閉した状態で、レトルト釜内で加圧加熱水あるいは加熱蒸気を利用して、１２０〜１３０℃程度の温度、２０分程度の時間の加熱殺菌が行なわれる。

前述したように、合成樹脂製壜体をレトルト食品向けに使用する場合には、壜体をキャップで密閉後、レトルト釜内で１２０〜１３０℃程度の温度で殺菌処理するので、ヘッドスペースの空気および内容物の膨張により壜体内の圧力（内圧）が上昇する。ここで、加圧加熱水を利用する場合には、熱水の圧力を調整して内圧とバランスさせることにより壜体の膨出状の変形を抑制することができるが、加熱蒸気を利用する場合にはその温度での飽和水蒸気圧近傍で熱処理する必要があり、壜体の内圧とバランスさせることはできない。

このため特には加熱蒸気を利用する場合には、レトルト処理中に薄肉な胴部は膨出状の変形状態となる。この際、処理温度がＰＥＴ等の汎用樹脂ではガラス転移温度以上の高温であるので、この加圧状態を局部的な変形を起こすことなく吸収する機能（以下加圧吸収機能と記す。）が十分でないと、永久変形が発生し、常圧にしても元の形状に戻らず、いびつな外観を有する壜体製品となってしまう。

またさらに、レトルト処理を終了して製品を室温に戻すに際しては、内圧が減少、特に内容物を７０〜８０℃程度の温度で高温充填した場合には室温状態では減圧状態となるため、減圧吸収機能も併せて有した構成する必要がある。すなわち、良好な外観を確保しながら、加圧状態および減圧状態に対応した吸収機能を十分に発揮できると共に、加圧状態そして減圧状態に至る大きな圧力の変動に対応してスムーズに変形が起こるような構造が要求される。

そこで、本発明は上記した問題点を解消すべく創案されたもので、加圧吸収機能と減圧吸収機能が共に十分発揮され、加圧状態および減圧状態に至る大幅な圧力の変動に対応してスムーズに変形可能なパネル構造の創出を課題として、レトルト食品向けにも良好な外観を確保して使用できる合成樹脂製壜体の提供を目的とする。

上記技術的課題を解決する請求項１記載の発明の手段は、
胴部に内部圧力の変動を吸収するためのパネルを配設した丸型の壜体において、
パネルのそれぞれを、陥没状の段部により周囲を囲んで形成し、
平断面でみて膨出状反転変形可能な凹状部と陥没状反転変形可能な凸状部を境界線を介して上下に隣接させて、凸状部が凹状部の膨出状反転変形の起点となるように、また凹状部が凸状部の陥没状反転変形の起点となるように構成し、
壜体内部の加圧状態と減圧状態の両状態に対応可能としたこと、にある。

一般的にＰＥＴボトル等においては、胴部の円筒状の筒壁に内部圧力の変動を吸収する等のためにパネルを形成した場合も含めて丸型壜体と称するが、上記請求項１の構成においてもこれらパネルを形成した形状も含めて丸型壜体とする。

請求項１記載の上記構成の基本的な技術思想は、第１に陥没状の段部により周囲を囲んで形成されたパネルを構成する凹状部と凸状部のうち、凹状部を膨出状の反転変形可能に形成して、この凹状部に加圧吸収機能を、そして凸状部を陥没状の反転変形可能に形成して、この凸状部に減圧吸収機能をそれぞれ分担させて発揮させることにある。

そして第２に、この両部を上下に隣接して配置することにより、内圧により凹状部が膨出状に反転変形する際には、凸状部の膨出状の変形が凹状部との境界線を介してこの凹状部の膨出状の反転変形の開始の起点となるように、逆に減圧により凸状部が陥没状に反転変形する際には、凹状部の陥没状の変形が境界を介してこの凸部の陥没状の反転変形の開始の起点となるようにして、いずれの方向にも反転変形がスムーズに進行するように構成したこと、にある。

すなわち、まず加圧状態におけるパネル壁の変形についてみると、凹状部が膨出状に反転変形した場合には壜体の内容積を大きく増加させることができ、加圧吸収機能を十分発揮させることができる。しかし、一般的には反転による体積増加を大きくすると、特に反転の基点においての変形の開始が困難になり、局部的にいびつな変形が発生してしまう。

一方凸状部の加圧吸収機能は低いが、加圧の初期状態から壁面に外側方向に押し広げ状に力が作用するので、この力が、境界線を介して凸状部に隣接する凹状部にも作用して、凹状部の反転変形を開始する起点になる。そして膨出状の反転変形をこの境界線近傍の起点部分から凹状部全領域にスムーズに進行させることができる。

次に、減圧状態におけるパネル壁の変形についてみると、凸状部が陥没状に反転した場合には壜体の内容積を大きく減少させることができ、減圧吸収機能を十分発揮させることができる。

一方凹状部の減圧吸収機能は低いが、減圧の初期状態から壁面に内側方向に押し込む力が作用するので、この力が、境界線を介して凹状部に隣接する凸状部にも作用して、凸状部の反転変形を開始する起点となる。そして陥没状の反転変形をこの界線近傍の起点から凸状部全領域にスムーズに進行させることができる。

また、パネルが凸状部のみで構成される場合には、凸状部に外圧が作用して、陥没変形が開始すると隣接する凸状部との間に互いに押し付けるような力が作用し、一部の凸状部の陥没変形が阻害されるという問題があるが、隣接する凹状部間では逆に互いに引っ張るような力が作用するので、この作用が境界線近傍の凸状部に作用して、すべての凸状部においてスムーズに陥没反転変形を発生させることができる。

以上説明したように、請求項１記載の構成により、上下に凹状部と凸状部を隣接してパネルを構成することにより、加圧状態における凹状部の膨出状の反転変形を凸状部の作用で、そして減圧状態における凸状部の陥没状の反転変形を凹状部の作用でスムーズに達成することができると共に、両反転変形により十分な加圧および減圧吸収機能を発揮せしめることができる。

請求項２記載の発明の手段は、請求項１記載の発明において、陥没状の段部に沿って反転部を形成し、この反転ラインを基端としてパネルを形成すること、にある。

請求項２記載の上記構成により、段部に沿ってＶ字あるいはＵ字状の反転部を形成しておくことにより、加圧の進行あるいは減圧の進行における凹状部および凸状部の反転変形、あるいはこの反転変形の戻り変形をよりスムーズに進行させることができる。

請求項３記載の発明の手段は、請求項１または２記載の発明において、パネルの左右中央位置に、凹状に縦方向のセンターラインを形成しすること、にある。

請求項３記載の上記構成により、特に減圧時の変形において、この凹状のセンターライン形成部分により陥没状の変形をよりスムーズに達成することが可能となる。

請求項４記載の発明の手段は、請求項１、２または３記載の発明において、凹状部の面積をパネル面積に対して５０％以上となるようにして、加熱蒸気によるレトルト処理を可能としたこと、にある。

請求項４記載の上記構成により、レトルト処理では１２０〜１３０℃の高温状態で殺菌処理をすること、また特には加熱蒸気を利用する場合には、外圧の調整により薄肉な胴部の膨出状の変形を抑えることができないが、凹状部の面積をパネル面積に対して５０％以上となるようにすることにより、加圧吸収機能が十分に発揮さるので、熱蒸気を利用してレトルト処理する用途においても十分使用可能な壜体を提供することができる。

請求項５記載の発明の手段は、請求項１、２、３または４記載の発明において、ＰＥＴ系樹脂製の二軸延伸ブロー成形品であること、にある。

請求項５記載の上記構成により、ＰＥＴ系樹脂製の２軸延伸ブロー成形の壜体はレトルト処理温度に対応する耐熱性を有するものとすることができるので、本願発明のパネルを胴部に配設し、レトルト処理等の高温での取り扱いが必要な用途にも幅広く使用できる。

なお、本発明に使用するポリエチレンテレフタレート系樹脂としては、主としてＰＥＴが使用されるが、ＰＥＴ樹脂の本質が損なわれない限り、エチレンテレフタレート単位を主体として、他のポリエステル単位を含む共重合ポリエステルも使用できると共に、たとえば耐熱性を向上させるためにナイロン系樹脂、ポリエチレンテレナフタレート樹脂等の樹脂をブレンドして使用することもできる。共重合ポリエステル形成用の成分としては、たとえばイソフタル酸、ナフタレン２，６ジカルボン酸、アジピン酸等のジカルボン酸成分、プロピレングリコール、１，４ブタンジオール、テトラメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール等のグリコール成分を挙げることができる。

さらには、本発明のＰＥＴ系樹脂製壜体は、ＰＥＴ樹脂製壜体としての本質が損なわれない限り、たとえば耐熱性、ガスバリア性の向上のためにＰＥＴ樹脂／ナイロン樹脂／ＰＥＴ樹脂のようにナイロン樹脂等の中間層を有したものであっても良い。

本発明は上記した構成であり、以下に示す効果を奏する。
請求項１記載の発明にあっては、上下に凹状部と凸状部を隣接してパネルを構成することにより、加圧状態における凹状部の膨出状の反転変形を凸状部の作用で、そして減圧状態における凸状部の陥没状の反転変形を凹状部の作用でスムーズに達成することができると共に、両反転変形により十分な加圧および減圧吸収機能を発揮せしめることができる。

請求項２記載の発明にあっては、段部に沿って反転部を形成しておくことにより、加圧の進行あるいは減圧の進行における凹状部および凸状部の反転変形、あるいはこの反転変形の戻り変形をよりスムーズに進行させることができる。

請求項３記載の発明にあっては、特に減圧時の変形において、凹状のセンターライン形成部分により、陥没状の変形をよりスムーズに達成することができる。

請求項４記載の発明にあっては、凹状部の面積をパネル面積に対して５０％以上となるようにすることにより、加圧吸収機能が十分に発揮されるので、熱蒸気を利用してレトルト処理する用途においても十分使用可能な壜体を提供することができる。

請求項５記載の発明にあっては、ＰＥＴ系樹脂製の２軸延伸ブロー成形壜体をレトルト処理等の高温での取り扱いが必要な用途にも幅広く使用できる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１〜図７は本発明の合成樹脂製壜体の一実施例を示すものである。図１は壜体１の正面図、そして図２は図１中のＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線に沿っての平断面外輪郭線図である。この壜体１はＰＥＴ樹脂製の二軸延伸ブロー成形品であり、口筒部２、肩部３、胴部４、底部５を有し、３００ｍｌ用の小型の丸型ボトルである。また、口筒部２は熱結晶化処理により白化した状態であり、さらに底部５は陥没状に形成されている。なお図２（ａ）、（ｂ）中の２点鎖線は胴部４の平断面外輪郭線が内接する円形を示す。

また、上下に二本の周段部６を有し、この周段部６の間にそれぞの周囲を陥没状に形成された段部１０で周囲を囲って、６ケのパネル７が形成されている。なお本実施例では、温度変化による加圧状態あるいは減圧状態の影響が厳しく現れる比較的小型（３００ｍｌ用）の壜体を用いた。

パネル７は全体として縦長の長方形状であり、そして隣接するパネル７の間には、陥没せずに残された状態で縦リブ状の柱部９が形成されており、主としてこの軸対称に配置された６本の柱部９により、壜体１全体としての剛性が確保される。

図３（ａ）は図１中のパネル７を拡大した正面図であり、図３（ｂ）はパネル７の左右中央で縦断して観た縦断面外輪郭線図を示したものである。段差１０によりその周囲を囲まれた状態のパネル７は上方に位置する凹状部７ａと、下方に位置する凸状部７ｂから構成され、この凹状部７ａと凸状部７ｂの境界には境界線１１が形成されている。またパネル７の全高さ範囲に亘り左右中央位置には縦方向に凹状にセンターライン１２が、またこのセンターライン１２を挟んで左右対称の位置に一対のサイドライン１３が形成されている。なお凹状部７ａの面積はパネル７全体の略６５％としている。なお、図３（ｂ）中の２点鎖線は図２（ａ）、（ｂ）中の２点鎖線で示した円形に相当する外輪郭線である。

図４（ａ）は図３（ａ）中のＣ―Ｃ線に沿っての平断面外輪郭線形状であり、左右対称に形成された凹状部７ａの平断面形状を示すものである。この凹状部７ａは柱部９から段部１０を介して陥没した位置に配置される反転ライン１４を左右基端として凹状に形成されており、中央にはセンターライン１２に沿って浅いＶ字状の縦溝８が形成され、またセンターライン１２と反転ライン１４の間にはサイドライン１３が形成されている。

また、図４（ｂ）は図３（ａ）中のＤ―Ｄに線沿っての平断面外輪郭線形状であり、左右対称に形成された凸状部７ｂの平断面形状を示すものである。この凸状部７ｂは柱部９から段部１０を介して陥没した位置に配置される反転ライン１４を左右基端として凸状に形成されており、中央にはセンターライン１２、またセンターライン１２と反転ライン１４の間にはサイドライン１３が形成されている。

図５は、壜体１内部が常圧から加圧状態へ変化する際におけるパネル７壁の変形状態を示す説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図４（ａ）、（ｂ）の部分に相当し、図５（ａ）中には凹状部７ａの膨出反転変形状態１５ａを、そして図５（ｂ）中には凸状部７ｂの膨出変形状態１５ｂをそれぞれ２点鎖線で示す。

加圧状態になると凹状部７ａに内圧が作用して（図５（ａ）中の白抜き矢印参照）膨出反転変形状態１５ａに変形させようとするが、同時に反転ライン１４をパネル７外方に押し広げようとする力（図５（ａ）中の黒矢印参照）が働くため、柱部９が変形を阻害する。一方凸状部７ｂにも内圧が作用するが（図５（ｂ）中の白抜き矢印参照）、その形状が凸状であるので反転ライン１４はパネル７中心方向に引っ張られ（図５（ｂ）中の黒矢印参照）、柱部９による変形の阻害がなく、この凸状部７ｂは容易に膨出変形状態１５ｂへと変形する。

このようにして凸状部７ｂが膨出変形状態１５ｂへと変形することにより、この変形が境界線１１を介して隣接する凹状部７ａ部分に作用し、左右反転ライン１４を基端とする膨出反転変形がはじまり、順次上方に進行し、最終的には凹状部７ａの全領域に亘って膨出反転変形状態１５ａとなり、加圧吸収機能が十分、かつ局所的ないびつな変形もなくスムーズに発揮される。

ここで、段部１０によってパネル７を囲んだ形状としているので、膨出状の変形はパネル７の領域に限定されたものとなり、パネル７以外の部分が局部的に変形して永久変形することを防止している。

図６は、壜体１内部が常圧から減圧状態へ変化する際におけるパネル７壁の変形状態を示す説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図４（ａ）、（ｂ）の部分に相当する。レトルト処理のような場合には処理後の冷却（あるいは放冷）により壜体内部は、加圧状態から常圧へ戻り、上記膨出状の変形が元の形状に戻るが、たとえば内容物を７０〜８０℃程度の高温で充填した場合には、冷却が進行すると減圧状態となる。

減圧の程度が大きくなると、凸状部７ｂに外圧が作用して（図６（ｂ）中の白抜き矢印参照）陥没反転変形状態１６ｂに変形させようとするが、同時に反転ライン１４をパネル７外方に押し広げようとする力（図６（ｂ）中の黒矢印参照）が働くため、柱部９が変形を阻害する。一方凹状部７ａにも外圧が作用するが（図６（ａ）中の白抜き矢印参照）、その形状が凹状であるので反転ライン１４はパネル７中心方向に引っ張られ（図６（ａ）中の黒矢印参照）、柱部９による変形の阻害がなく、この凹状部７ａは容易に陥没変形状態１６ａへと変形する。

このようにして凹状部７ａが陥没変形状態１６ａへと変形することにより、この変形が境界線１１を介して隣接する凸状部７ｂ部分に作用し、左右反転ライン１４を基端とする陥没反転変形がはじまり、順次下方に進行し、最終的には凸状部７ｂの全領域に亘って陥没反転変形状態１６ｂとなり、減圧吸収機能が十分、かつ局所的ないびつな変形もなくスムーズに発揮される。

なお図７は図３（ｂ）と同様の縦断面外輪郭線図において、加圧および減圧状態におけるパネル７（凹状部７ａ、凸状部７ｂ）の変形態様を示す説明図である。図７（ａ）に加圧状態における変形態様（凹部７ａの膨出反転変形状態１５ａと凸部７ｂの膨出変形状態１５ｂ）を２点鎖線で示し、図７（ｂ）には減圧状態における変形態様（凹部７ａの陥没変形状態１６ａと凸部７ｂの陥没反転変形状態１６ｂ）を２点鎖線で示す。

以上説明したように、本実施例の壜体１では上下に凹状部７ａと凸状部７ｂを隣接してパネル７を構成することにより、加圧状態における凹状部７ａの膨出状の反転変形を凸状部７ｂの作用で、そして減圧状態における凸状部７ｂの陥没状の反転変形を凹状部７ａの作用でスムーズに達成することができると共に、両反転変形により十分な加圧および減圧吸収機能を発揮せしめることができる。

なお、パネル７における凹状部７ａと凸状部７ｂの配置は本実施例に限定されるものではなく、本発明の作用効果は、上下に両部分を隣接させるような配置により一般的に発揮されるものである。たとえば本実施例において凸状部７ｂを上方にそして凹状部７ａを下方に配置することもできる。また図８にパネル７の他の実施例を示すが、たとえばこのように凹状部７ａの上下に凸状部７ｂを隣接配置することもでき、壜体１の剛性、外観等そして、使用態様における加圧あるいは減圧の程度を考慮して、各部分の割合、そしてその配置をきめることができる。

また、壜体の形状についても本実施例に限定されるものではなく、また合成樹脂の種類もＰＥＴ系樹脂に限定されるものではない。

本発明の合成樹脂製壜体は蒸気加熱式のレトルト処理にも使用できるものであり幅広い用途への展開が期待できる。

本発明の合成樹脂製壜体の実施例を示す全体正面図である。図１の壜体の（ａ）Ａ−Ａ線沿っての平断面図、および（ｂ）Ｂ−Ｂ線に沿っての平断面図である。図１の壜体のパネル近傍を示す（ａ）正面図、および（ｂ）縦断面図である。図３のパネル近傍の（ａ）Ｃ−Ｃ線に沿っての平断面図、および（ｂ）Ｄ−Ｄ線に沿っての平断面図である。図４と同様の平断面において、加圧状態におけるパネルの膨出変形態様を示す説明図である。図４と同様の平断面において、減圧状態におけるパネルの陥没変形態様を示す説明図である。図３（ｂ）と同様の縦断面において、（ａ）膨出状態および（ｂ）陥没状態におけるパネルの変形態様を示す説明図である。パネルの他の実施例を図３同様に示す（ａ）正面図、および（ｂ）縦断面図である。壜体の従来例を示す全体正面図である。

符号の説明

１；壜体
２；口筒部
３；肩部
４；胴部
５；底部
６；周段部
７；パネル
７ａ；凹状部
７ｂ；凸状部
８；縦溝
９；柱部
１０；段部
１１；境界線
１２；センターライン
１３；サイドライン
１４；反転ライン
１５ａ；膨出反転変形状態
１５ｂ；膨出変形状態
１６ａ；陥没変形変形
１６ｂ；陥没状反転変形状態
１０１；壜体
１０２；口筒部
１０３；肩部
１０４；胴部
１０５；底部
１０６；環状溝部
１０７；減圧吸収パネル
１０９；柱部

Claims

胴部(4)に内部圧力の変動を吸収するためのパネル(7)を配設した丸型の壜体(1)において、前記パネル(7)のそれぞれを、陥没状の段部(10)により周囲を囲んで形成し、平断面でみて膨出状反転変形可能な凹状部(7a)と陥没状反転変形可能な凸状部(7b)を境界線(11)を介して上下に隣接させて、前記凸状部(7b)が凹状部(7a)の膨出状反転変形の起点となるように、また前記凹状部(7a) が凸状部(7b)の陥没状反転変形の起点となるように構成し、壜体(1)内部の加圧状態と減圧状態の両状態に対応可能とした合成樹脂製壜体。
陥没状の段部(10)に沿って反転ライン(14)を形成し、該反転ライン(14)を基端としてパネル(7)を形成した請求項１記載の合成樹脂製壜体。
パネル(7)の左右中央位置に、凹状に縦方向のセンターライン(12)を形成した請求項１または２記載の合成樹脂壜体。
凹状部(7a)の面積をパネル(7)面積に対して５０％以上となるようにし、加熱蒸気によるレトルト処理を可能とした請求項１、２または３記載の合成樹脂壜体。
ポリエチレンテレフタレート系樹脂製の二軸延伸ブロー成形品であることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の合成樹脂壜体。