JP2006335357A - プラスチックボトル - Google Patents
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Abstract
【課題】 不適切な変形を防止する。
【解決手段】 ネック部、肩部、胴部、底部から構成され、胴部断面形状が、角数が４以上３２以下の偶数角からなる正多角形状からなり、正多角形状の角が、円弧の半径が胴部断面形状に外接する外接円の半径の１／２以下である円弧で結ばれ、胴部断面形状がいずれの部位においても同一であり、かつ断面形状に外接する円が同一であり、外接円の中心が胴部の中心縦軸上にあり、該中心縦軸に沿った高さに比例して、胴部断面形状が該中心縦軸を中心に回転している。
【選択図】 図１
【解決手段】 ネック部、肩部、胴部、底部から構成され、胴部断面形状が、角数が４以上３２以下の偶数角からなる正多角形状からなり、正多角形状の角が、円弧の半径が胴部断面形状に外接する外接円の半径の１／２以下である円弧で結ばれ、胴部断面形状がいずれの部位においても同一であり、かつ断面形状に外接する円が同一であり、外接円の中心が胴部の中心縦軸上にあり、該中心縦軸に沿った高さに比例して、胴部断面形状が該中心縦軸を中心に回転している。
【選択図】 図１
Description
本発明は液体を収容するプラスチックボトルに関するもので、より詳しくはホットパックやアセプティック充填を行う飲料用プラスチックボトルに関する。
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる２軸延伸ブロー成形ボトルは飲料用容器として広く利用されている。飲料の充填は各種飲料を９０℃前後に加熱した後、前記ブロー成形容器に充填し、蓋をキャッピングして密封し、その後、冷却されるホットパック充填と、容器を無菌状態に殺菌し、無菌環境で充填を行うアセプティック充填で行われている。ホットパック充填では充填およびキャッピング時は容器が膨張し、冷却時にはボトル内が減圧になるため容器は収縮してしまうという問題があった。また、アセプティック充填に関しても内容物がヘッドスペース中の酸素を吸収することにより容器内が減圧となり、容器が収縮してしまうという問題があった。
近年、これらＰＥＴボトルはホットウォーマーなどで販売されることも多くなり、加温時に容器内圧力が増加するため、容器が膨れてしまうという問題も抱えていた。
これらを解決するため、ボトル胴部にボトル膨張時には膨らみ、ボトル減圧時には収縮する吸収パネル面もしくは凹リブを設け、変形を吸収する構成のもの、もしくは目付けを増やして容器剛性をあげたものが多く見受けられる。これらの方式は吸収パネルを大きく設置しなければならないため、ボトル外観の見栄えが悪く、ボトル全体のデザインを見ても連続性が無く、不恰好なものとなっていた。
また、吸収パネルは凹凸構造となっているため、表面加飾としてシュリンクラベルによるラベリングを行った場合、シュリンクラベルとボトルの間に隙間ができてしまい、ボトルを扱う際に取り扱いづらいほか、シュリンクラベルが搬送中に破けてしまうことや、シュリンク時にシュリンクラベルとボトルとの隙間に入った水が抜けにくいという問題があった。
上記の様な問題点を避けるために断熱パネルをなくし、円筒形ボトルにするとボトル内が減圧となった際に、不均一に凹み見栄えが悪いという問題点が生じるほか、ボトルの目付けを減らすと縦方向の座屈強度が弱くなり、製品を段積みした際につぶれてしまうという問題が生じていた。このような問題から、実際にはボトルの減圧に耐えるようにするためには、ボトルの目付けを重くするしかなく、生産性・経済性の観点から好ましいものではなかった。
また、特許文献１のように多角形のボトルにすることも考えられるが、このようなボトル形状の場合、断熱パネルをもたないため、強度的に弱く、結果、側面を構成する各面に減圧がかかるので各面は垂直方向に撓み、容器変形が目立ってしまうか、面の肉厚の薄い部分が減圧力に耐えきれず、その面だけがバックリングし、著しい変形をきたすという問題があった。
さらに、特許文献２のようなボトルの場合、三角形状の面が幾何学的に構成されており、且つ、上下に構成されており、ボトルの強度が強くなる形状構成になっている。又、更に、垂直断面は（側面は）一段落ちている段差形状になっておりこのこともボトルの強度を強くしている。ひねられている側面の各面は、前述の通りの形状構成の結果、変形しにくくなっており、したがって、この面においても、ボトルの強度を強くすることになる。したがって、特許文献２のようなボトル形状は、ボトルの強度を強くする（＝容器剛性を上げる）ことには適したデザインである。しかし、減圧力がボトルに働いた際、剛性が強いが故に、肉厚の弱い面だけがバックリングし、著しい変形をきたすという問題があった。また、垂直断面形状が段差になっている上、その箇所で三角面が複雑に構成されている為、アセプティック充填の殺菌工程で薬液がきれいに流れなかったり、その薬液の洗浄がきちんと行われず、殺菌工程での問題が懸念されている。
また、飲料製造ラインにおいて、ボトルは高速かつ確実に搬送されることが要求され、特に連続ラインにおいて、滑走させ搬送する際にボトルが簡単に転倒することが無いよう、また、ケーサーに入れる際の整列性から、ボトルを円筒形もしくは四角形など決まりきった形状にしなくてはならにという制約が生じていた。
意匠登録公報第９３５８４０号公報
意匠登録公報第９６１９６７号公報
本発明は上記従来の問題点を解決するためになされたもので、飲料用プラスチックボトルに関して、アセプティック充填・ホットパック充填といった充填方式において、加温や冷却といったことによる内圧の変化から生じる容器変形によってボトルが不恰好になることなく、減圧容積を吸収でき、かつボトル外観が不恰好なものとならないデザイン性に優れたボトルであり、消費者のハンドリング性もよく、物流時にシュリンクラベルの剥がれややぶれが無く、耐荷重強度や横圧縮強度などが強く、容器強度に優れ、かつ充填ライン適性に問題のないボトルを安価に提供することである。
本発明に従うと、上記課題を解決するために、ネック部、肩部、胴部、底部から構成され、胴部断面形状が、角数が４以上３２以下の偶数角からなる正多角形状からなり、正多角形状の角が、円弧の半径が胴部断面形状に外接する外接円の半径の１／２以下である円弧で結ばれ、胴部断面形状がいずれの部位においても同一であり、かつ断面形状に外接する円が同一であり、外接円の中心が胴部の中心縦軸上にあり、該中心縦軸に沿った高さに比例して、胴部断面形状が該中心縦軸を中心に回転していることを特徴とするプラスチックボトルが提供される。
好ましい態様によると、上記プラスチックボトルにおいて、胴部断面形状が回転され、回転角度が３６０度／角数であることを特徴とする上記プラスチックボトルが提供される。
好ましい態様によると、上記プラスチックボトルにおいて、肩部断面形状も角を円弧で結んだ多角形状からなり、断面形状が回転していないことを特徴とする上記プラスチックボトルが提供される。
好ましい様態によると、上記プラスチックボトルにおいて、該プラスチックボトルがポリエチレンテレフタレートからなり、２軸延伸ブロー成形によって成形されたことを特徴とする上記プラスチックボトルが提供される。
このような条件で構成されたボトルは、ボトル底部から肩部にかけて正多面体に捻られた側面を有する形状となる。この容器に減圧がかかると、各面が減圧を受けつつ、且つ、容器全体としてねじり方向に容器全体として減圧変形を逃がす変形をすることになり、変形は起こっているものの変形前の形状と比較して、その変形が目立たないことになる。又、減圧変形強度においても、容器全体で変形を逃がす変形をするので、いわゆるバックリングなどの著しい変形が起こりにくく、製品として問題ないとなる著しい変形という概念で考えた場合、従来のボトルより、減圧強度が強い容器といえることになる。いわば、内圧変化に対して呼吸をするボトルというわけである。また、これらの理由により、バックリングの著しい変形が仮に起こったとしても、減圧力が弱まると、もとの形状にすぐ復元することも確認されており、従来パネル面での強度を増したボトルのように復元しないということはない。
本発明により、飲料用プラスチックボトルに関して、アセプティック充填・ホットパック充填といった充填方式において、加温や冷却といったことによる内圧の変化から生じる容器変形によってボトルが不恰好になることなく、かつボトル外観が不恰好なものとならないデザイン性に優れたボトルであり、ハンドリング性もよく、物流時にシュリンクラベルの剥がれが無く、耐荷重強度も強く、かつ充填ライン適性に問題のないボトルを提供することができた。
従来は内圧が変化することによって、プラスチックボトルの胴部の中心軸線に対して、ネック部の中心軸線が傾斜するように変形するという問題があった。本発明のプラスチックボトルにおいては、複数の蔓巻線がよりきつく捩られるようになり、プラスチックボトルの高さ低くなり容積が小さくなる、或いは逆に、複数の蔓巻線がより緩く捩られるようになり、プラスチックボトルの高さが高くなり、容積が大きくなる。本発明のプラスチックボトルは、このように変形することによって、プラスチックボトルの本体の中心軸線に対してネック部の中心軸線が傾斜するように変形することがない。
図１に本発明の一形態であるプラスチックボトルの例を示す。本発明のプラスチックボトル１は、ネック部２、肩部３、胴部４、底部５から構成され、該ボトル１はキャップ６により密封を行うものとする。ここで、キャップ６はスクリューキャップ、打栓キャップ、フィルムによるヒートシールなどが考えられるが、ボトルを確実に密封できるものであればどのようなものでも良いが、開栓後、再度キャッピングを行うことを考慮するとスクリューキャップが好ましい。
プラスチックボトルの材質としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、これらの積層体が考えられるが、目的のボトル形状を形成できるものであればどのようなものでも良いが、飲料用途ではポリエチレンテレフタレートを用いて２軸延伸ブロー成形されたボトルを使用することが好ましい。
また、該プラスチックボトル１の胴部断面形状７は正多角形状からなり、正多角形状の角は円弧８で結ばれ、プラスチックボトル胴部の下端９より、上端１０までの胴部断面形状がいずれの部位においても同一である。これによりボトル胴部に凹部ができないため、表面加飾としてシュリンクラベルをまいた際にもボトルとラベルの間に隙間ができず、流通時のラベル剥がれや破れを防ぐことができ、ボトルとラベルの間に水がたまることを防止することができる。また、シュリンクラベルとボトル間に隙間がないため、消費者のハンドリング性も優れている。
さらに該ボトルは胴部断面形状に外接する円１１が同一で、外接円の中心１２が同一軸線上１３にあることを特徴とする。
ここで、正多角形状の角数は４以上３２以下の偶数角からなることが好ましく、角数が３２以上となると円筒形ボトル外観形状が変わらなくなってしまうという問題が生じる。６角、８角といった角数がデザイン的により好ましい。また、偶数角でないと、ブローアップした際に肉厚が不均一となるほか、ブロー金型の割り位置が複雑となり、金型から抜く際に擦り傷等を生じる可能性がある。
さらに、胴部多角形状の角を結ぶ円弧８の半径１４は胴部断面形状に外接する外接円の半径１５の１／２以下とすることにより多角形状の面がきれいに表現され、デザイン的に優れるほか、円弧８の半径１４が小さいとリブ効果が発生するため、縦方向の座屈強度が強くなるという利点がある。
また、プラスチックボトル胴部の下端９より、上端１０までの胴部断面形状がいずれの部位においても同一であり、かつ断面形状に外接する円１１が同一で、外接円の中心１２が同一軸線上１３にあることで、製造ライン時にボトルが詰まることなく流すことが可能となる。
加えて、胴部断面形状に外接する円の中心１２を軸として高さに比例し、胴部断面形状を回転することにより、デザイン的にも流れるようなデザインが表現でき、かつ横方向の耐荷重も向上させることができる。また、このような回転を加えることでボトル胴部の接触面が円形に近づき、ボトルのころがり性も向上し、自販機等に装填する場合にも問題なく、装填することが可能となる。
また、技術的課題であった内容積の変化に関しても、回転を加えているため、ボトルの上下方向の伸縮をうながし、不恰好とならない変形が可能となる。ここで、胴部断面形状の回転角度と高さの関係は０．６度／ｍｍ以下であることが好ましく、さらには３６０度／角数であることがより好ましい。回転角度が高さに対して大きすぎると金型のアンダーカットが大きくなり、ブロー成形時に金型からの引抜が行えないほか、金型から抜く際に傷が入ってしまうという問題が生じてしまう。回転角度は３６０度／角数とすると金型上アンダーカットが問題とならず、問題なく成形できる。
ボトルデザインに関して、流線のイメージをより強調するために、肩部断面形状も角を円弧で結んだ多角形状とすることが考えられるが、その際は、アンダーカットの問題が生じてしまうため、断面形状は回転させないことが好ましい。
上記発明実施の形態を、実施例を用いて説明する。
ポリエチレンテレフタレートを用いて、２軸延伸ブロー成形にてボトルを作製した。ボトルの目付けは２９ｇであり、容量は５００ｍｌ、最大径は６７ｍｍ、高さは２０７ｍｍであった。ボトル形状は、ネック部、肩部、胴部、底部から構成され、胴部断面形状が正６角形状からなり、正６角形状の角が円弧で結ばれ、胴部断面形状がいずれの部位においても同一であり、かつ断面形状に外接する円が同一で、外接円の中心が同一軸線上にある形状である。ここで、外接円の半径は３３．５ｍｍ、円弧の半径は５ｍｍである。
また、胴部断面形状は外接する円の中心を軸として０．４度／ｍｍの割合で均一に回転されており、総回転角度は６０度である。肩部形状に関しても、角を円弧で結んだ正６角形状からなり、断面形状は回転していない。
上記ボトルのデザインの受容性は高く、ハンドリング性も良いものであった。また、ホットパック充填を行い冷却したが、ライン適性も問題なく、ボトル形状は不恰好にならず、該ボトルを輸送テストしたところ、ラベル剥がれも見られず、積載による座屈も見られなかった。
１ プラスチックボトル
２ ネック部
３ 肩部
４ 胴部
５ 底部
６ キャップ
７ 胴部断面形状
８ 円弧８
９ ボトル胴部下端
１０ ボトル胴部上端
１１ 胴部断面形状外接円
１２ 中心
１３ 軸
１４ 半径
１５ 半径
２ ネック部
３ 肩部
４ 胴部
５ 底部
６ キャップ
７ 胴部断面形状
８ 円弧８
９ ボトル胴部下端
１０ ボトル胴部上端
１１ 胴部断面形状外接円
１２ 中心
１３ 軸
１４ 半径
１５ 半径
Claims (5)
- ネック部、肩部、胴部、底部から構成され、胴部断面形状が、角数が４以上３２以下の偶数角からなる正多角形状からなり、正多角形状の角が、円弧の半径が胴部断面形状に外接する外接円の半径の１／２以下である円弧で結ばれ、胴部断面形状がいずれの部位においても同一であり、かつ断面形状に外接する円が同一であり、外接円の中心が胴部の中心縦軸上にあり、該中心縦軸に沿った高さに比例して、胴部断面形状が該中心縦軸を中心に回転していることを特徴とするプラスチックボトル。
- 上記プラスチックボトルにおいて、胴部断面形状が回転され、回転角度と高さの関係が１度／ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のプラスチックボトル。
- 上記プラスチックボトルにおいて、胴部断面形状が回転され、回転角度が３６０度／角数であることを特徴とする請求項１及至２記載のプラスチックボトル。
- 上記プラスチックボトルにおいて、肩部断面形状も角を円弧で結んだ多角形状からなり、断面形状が回転していないことを特徴とする請求項１及至３記載のプラスチックボトル。
- 上記プラスチックボトルにおいて、該プラスチックボトルが、ポリエチレンテレフタレートからなり、２軸延伸ブロー成形によって成形されたことを特徴とする請求項１及至４記載のプラスチックボトル。
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