JP2010036940A - プラスチックボトル - Google Patents

Abstract

【課題】胴部側面の形状およびデザインによる制約を受けることなく、高い座屈強度を持たせることが可能なプラスチックボトルを提供する。
【解決手段】プラスチックボトル１０の底部２０は、環状の第１接地面２１と、第１接地面２１内側の底部内側面２２と、第１接地面２１外側の底部外側面２３とを有している。このうち第１接地面２１に、第１接地面２１から外方へ延びる複数の第２接地面２４が形成されている。プラスチックボトル１０に鉛直方向下向きの外力が加わらない状態では、第１接地面２１のみが水平テーブルＴに接地され、第２接地面２４は水平テーブルＴに接地されない。他方、鉛直方向下向きの外力が加わった際には、底部２０の変形に伴って第１接地面２１とともに第２接地面２４が水平テーブルＴに接地し、この外力を受け止める。
【選択図】図２

Description

本発明は、飲料が充填される例えばポリエチレンテレフタレート製のプラスチックボトルに係り、とりわけ胴部側面の形状およびデザインに制約を加えることなく、高い座屈強度を持たせることが可能なプラスチックボトルに関する。

一般に、ポリエチレンテレフタレート製等からなるプラスチックボトルは、飲料を充填した後、互いに上下に積み重ねられた状態で保管または輸送される。このため、鉛直下方の荷重に対する強度(座屈強度)を高くすることが要求されている。

しかしながらその一方、近年プラスチックボトルに使用するプラスチック材料を減らすことが望まれている。このことにより、プラスチックボトルの肉厚が薄くなるとともに、プラスチックボトルの座屈強度は弱くなる傾向にある。これに対して、座屈強度を高めたプラスチックボトルとして、例えば特開２００７−３０９７４に示すものが知られている。
特開２００７−３０９７４号公報

上述した特開２００７−３０９７４に示す技術は、横断面が略円形であるボトルを前提としている。したがって、例えば底部および胴部の水平断面が略矩形形状のボトルには対応していない。またこの技術はボトル側面の形状によって座屈強度を高めようとするものであるため、とりわけボトル胴部側面のデザインを自由に設計することが難しい。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、胴部側面の形状およびデザインによる制約を受けることなく、高い座屈強度を持たせることが可能なプラスチックボトルを提供することを目的とする。

本発明は、水平テーブルに支持されるプラスチックボトルにおいて、首部と、首部下方に設けられた胴部と、胴部下方に設けられた底部とを備え、底部は、環状の第１接地面と、第１接地面内側に設けられた底部内側面と、第１接地面外側に設けられた底部外側面とを有し、第１接地面に、第１接地面から外方へ延びる複数の第２接地面を形成し、ボトルに鉛直方向下向きの外力が加わらない状態で第１接地面のみが水平テーブルに接地され、第２接地面は水平テーブルに接地されることなく、ボトルに鉛直方向下向きの外力が加わった際、底部の変形に伴って第１接地面とともに第２接地面が水平テーブルに接地することを特徴とするプラスチックボトルである。

本発明は、各第２接地面は、ボトルに鉛直方向下向きの外力が加わらない状態で、第１接地面に対して５°乃至１５°の角度をなすことを特徴とするプラスチックボトルである。

本発明は、各第２接地面と底部外側面との間にコーナー部が形成され、ボトルに鉛直方向下向きの外力が加わらない状態で、このコーナー部の水平テーブルからの高さは、０．５ｍｍ乃至３ｍｍであることを特徴とするプラスチックボトルである。

本発明は、各第２接地面は、ボトルに鉛直方向下向きの外力が加わった際、第１接地面と同一平面上に位置することを特徴とするプラスチックボトルである。

本発明は、底部は矩形形状を有し、第２接地面は、矩形形状の各角部に対応する４箇所に設けられていることを特徴とするプラスチックボトルである。

本発明は、底部は矩形形状を有し、第２接地面は、矩形形状の向い合う一対の辺に対応する２箇所に設けられていることを特徴とするプラスチックボトルである。

本発明は、底部は円形形状を有し、第２接地面は、円周方向に等間隔を空けて３乃至５箇所に設けられていることを特徴とするプラスチックボトルである。

本発明は、第２接地面は、平面台形形状を有することを特徴とするプラスチックボトルである。

本発明は、２軸延伸ブロー成形されたポリエチレンテレフタレート製ボトルからなることを特徴とするプラスチックボトルである。

以上のように本発明によれば、第１接地面に、第１接地面から外方へ延びる複数の第２接地面を形成したので、ボトルに鉛直方向下向きの外力が加わった際、まず第２接地面がたわんで外力を受け止め、その後更に荷重が加わると、第２接地面が水平テーブルに接地して外力を受ける。このことにより、プラスチックボトルの座屈強度を高めることができる。この場合、底部の構造のみによってプラスチックボトルの座屈強度を高めているので、胴部側面の形状やデザインに関して制約を受けることがない。

第１の実施の形態
以下、図面を参照して本発明の第１の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態によるプラスチックボトルを示す部分断面図であり、図２は、本実施の形態によるプラスチックボトルの底面図である。図３は、図２のIII−III線断面図であり、図４は、変位一荷重曲線を示すグラフである。また図９は、比較例としてのプラスチックボトルを示す底面図であり、図１０は、図９のＶ−Ｖ線断面図である。

まず、図１乃至図３により本実施の形態によるプラスチックボトルの概要について説明する。

図１に示すように、水平テーブルＴに支持されたプラスチックボトル１０は、キャップ１５が取付けられる首部１１と、この首部１１下方に設けられた胴部１２と、胴部１２下方に設けられた底部２０とを備えている。このうち底部２０は、図２に示すように、長方形の角部を切り取った略矩形形状を有している。

このプラスチックボトル１０は、２軸延伸ブロー成形されたポリエチレンテレフタレート製ボトルからなっている。なおプラスチックボトル１０の材料としては、ポリエチレンテレフタレートの他、ポリプロピレン、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、または他の様々な熱可塑性樹脂を用いることも可能である。

図１乃至図３に示すように、底部２０は、環状の第１接地面２１と、第１接地面２１内側に設けられ、内方へ窪んだ底部内側面２２と、第１接地面２１外側に設けられた底部外側面２３とを有している。

このうち第１接地面２１に、図２および図３に示すように、第１接地面２１から外方へ延びる複数の第２接地面２４が形成されている。各第２接地面２４は、底部２０の矩形形状の各角部に対応する４箇所に設けられ、それぞれ底部内側面２２側から外方に向けて細くなる平面略台形形状を有している。

ところで、図３において、プラスチックボトル１０には上方から鉛直方向下向きの外力が加わっていない（以下、このような状態を通常時ともいう）。通常時、底部２０のうち第１接地面２１のみが水平テーブルＴに接地し、第２接地面２４は水平テーブルＴに接地しない。

この場合、各第２接地面２４と第１接地面２１とのなす角α₁（すなわち第２接地面２４と水平テーブルＴとのなす角）は、α₁＝５°乃至２０°であり、好ましくはα₁＝１０°である。角α₁が５°未満の場合、プラスチックボトル１０の座屈強度を十分高めることができない。他方、角α₁が２０°を上回る場合、プラスチックボトル１０の座屈強度を十分高めることができないばかりか、むしろ座屈強度が弱くなるおそれがある。

一方、各第２接地面２４と底部外側面２３との間にコーナー部２４ａが形成され、このコーナー部２４ａの、水平テーブルＴからの高さｈ₁は、ｈ₁＝０．５ｍｍ乃至３ｍｍであり、好ましくはｈ₁＝１ｍｍである。

次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。

まずプラスチックボトル１０内に飲料等の内容物を充填し、キャップ１５によって閉栓する。次に、プラスチックボトル１０上方から鉛直方向下向きの荷重を負荷していく。

このようにプラスチックボトル１０に鉛直方向下方への荷重が加わる場合、第２接地面２４は、第１接地面２１に対して徐々にたわんでいく。この際、第２接地面２４が第１接地面２１に対してたわむことにより、第２接地面２４はバネのように柔らかく荷重を受け止める（バネ効果）。これにより、プラスチックボトル１０に加わった荷重を分散させることができ、プラスチックボトル１０の特定の箇所に応力が集中しにくくすることができる。

プラスチックボトル１０に更に鉛直方向下向きの荷重が加わると、底部２０の変形に伴って、第１接地面２１とともに第２接地面２４も水平テーブルＴに接地する。この際、各第２接地面２４は、第１接地面２１と同一平面上に位置している。この状態において、第２接地面２４による上述したバネ効果は失われている。しかしながら、鉛直方向下方への荷重によってプラスチックボトル１０が圧縮され、プラスチックボトル１０の内圧が高まっている。これにより、プラスチックボトル１０全体の剛性が高められる。

このように上述した２つの作用が働くことにより、プラスチックボトル１０は、上方から鉛直方向下向きの荷重に対してしなやかで強い構造となっており、これによりプラスチックボトル１０の座屈強度が高められる。

（実施例）
次に、本実施の形態における具体的実施例を説明する。
図４は、上述のように、プラスチックボトル１０に対して鉛直方向下向きの荷重を負荷した場合における、変位一荷重曲線を示している。また、比較例として、第２接地面２４が設けられていない一般的なプラスチックボトル１００（図９および図１０参照）に対して荷重を加えた場合における、変位一荷重曲線を図４に併せて示す。なお図４において、横軸はプラスチックボトルの鉛直方向の変位（ｍｍ）を示し、縦軸はプラスチックボトルに加えられた荷重（ｋｇｆ）を示す。

この結果、本実施の形態によるプラスチックボトル１０の座屈強度（すなわち荷重を負荷していく過程で荷重が急激に減少した点Ｐ₁における荷重）は、６１ｋｇｆ（５９８Ｎ）となった。なお図４中、点Ｐ₃は第２接地面２４が水平テーブルＴに接地する点を示している。

これに対して、図９および図１０に示す比較例としてのプラスチックボトル１００の座屈強度（すなわち点Ｐ₂における荷重）は、５５ｋｇｆ（５３９Ｎ）であった。

このように、本実施の形態によるプラスチックボトル１０は、比較例としてのプラスチックボトル１００より高い座屈強度を有していた。

このように本実施の形態によれば、第１接地面２１に、第１接地面２１から外方へ延びる複数の第２接地面２４を形成したので、プラスチックボトル１０に鉛直方向下向きの外力が加わった際、まず第２接地面２４がたわんで外力を受け止める。その後更に荷重が加わると、第２接地面２４が水平テーブルＴに接地して外力を受ける。この際プラスチックボトル１０の内圧によりプラスチックボトル１０全体の剛性が高められる。このようにして、プラスチックボトル１０の座屈強度を高めることができる。

また本実施の形態によれば、底部２０の構造のみによってプラスチックボトル１０の座屈強度を高めることができるので、胴部１２側面の形状や胴部１２側面のデザインに関して制約を受けることがなく、胴部１２側面の構造を自由に設計することができる。

第２の実施の形態
次に、図５および図６により本発明によるプラスチックボトルの第２の実施の形態について説明する。
図５は、本実施の形態によるプラスチックボトルの底面図であり、図６は、図５のVI−VI線断面図である。図５および図６による第２の実施の形態は、第２接地面２４の構成が異なるものであり、他の構成および作用は図１乃至図４に示す第１の実施の形態と略同一である。図５および図６において、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

図５において、底部２０は、向い合う一対の長辺２０ｌと、向い合う一対の短辺２０ｓとを有する略矩形形状を有している。

また図５および図６において、第１接地面２１に、第１接地面２１から外方へ延びる複数の第２接地面２４が形成されている。各第２接地面２４は、前記矩形形状の向い合う一対の短辺２０ｓに対応する２箇所に設けられている。さらに図５に示すように、各第２接地面２４は、それぞれ底部内側面２２側から外方に向けて細くなる平面略台形形状を有している。また各第２接地面２４と底部外側面２３との間にコーナー部２４ａが形成されている。

ところで、図６に示すように、通常時における各第２接地面２４と第１接地面２１とのなす角α₂（すなわち第２接地面２４と水平テーブルＴとのなす角）は、α₂＝５°乃至２０°であり、好ましくはα₂＝１０°である。角α₂が５°未満の場合、プラスチックボトル１０の座屈強度を十分高めることができない。他方、角α₂が２０°を上回る場合、プラスチックボトル１０の座屈強度を十分高めることができないばかりか、むしろ座屈強度が弱くなるおそれがある。

また図６において、各第２接地面２４と底部外側面２３との間のコーナー部２４ａの、水平テーブルＴからの高さｈ₂は、ｈ₂＝０．５ｍｍ乃至３ｍｍであり、好ましくはｈ₂＝１ｍｍである。

本実施の形態によれば、第１接地面２１に、第１接地面２１から外方へ延びる２つの第２接地面２４を形成した。このような構成により、プラスチックボトル１０に鉛直方向下向きの外力が加わった際、まず第２接地面２４がたわんで外力を受け止める。その後更に荷重が加わると、第２接地面２４が水平テーブルＴに接地して外力を受ける。この際プラスチックボトル１０の内圧によりプラスチックボトル１０全体の剛性が高められる。これにより、プラスチックボトル１０の座屈強度を高めることができる。

第３の実施の形態
次に、図７および図８により本発明によるプラスチックボトルの第３の実施の形態について説明する。
図７は、本実施の形態によるプラスチックボトルの底面図であり、図８は、図７のVIII−VIII線断面図である。図７および図８による第３の実施の形態は、第２接地面２４の構成が異なるものであり、他の構成および作用は図１乃至図６に示す各実施の形態と略同一である。図７乃至図８において、図１乃至図６に示す各実施の形態と同一部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

図７に示すように、底部２０は円形形状を有している。また図７および図８において、第１接地面２１に、第１接地面２１から外方へ延びる複数の第２接地面２４が形成されている。各第２接地面２４は、それぞれ平面Ｄ形形状を有し、第１接地面２１の外周に沿って円周方向に等間隔を空けて３箇所設けられている。なお第２接地面２４は、３箇所に限らず、第１接地面２１に４箇所または５箇所設けられていても良い。

本実施の形態によれば、第１接地面２１に、第１接地面２１から外方へ延びる複数の第２接地面２４を形成した。このような構成により、プラスチックボトル１０に鉛直方向下向きの外力が加わった際、まず第２接地面２４がたわんで外力を受け止める。その後更に荷重が加わると、第２接地面２４が水平テーブルＴに接地して外力を受ける。この際プラスチックボトル１０の内圧によりプラスチックボトル１０全体の剛性が高められる。これにより、プラスチックボトル１０の座屈強度を高めることができる。

なお、上述した各実施の形態において、第２接地面２４と水平テーブルＴとのなす角（α₁、α₂）および第２接地面２４のコーナー部２４ａの高さ（ｈ₁、ｈ₂）は、プラスチックボトル１０に求められる座屈強度や、鉛直方向下向きの荷重が加わった際にプラスチックボトル１０に許容される変位量等によって適宜設定することができる。例えば鉛直方向下方に荷重を受けた際にプラスチックボトル１０が大きく変位しても良い場合、第２接地面２４のコーナー部２４ａの高さ（ｈ₁、ｈ₂）を更に高くしても良い。

また上述した各実施の形態において、各第２接地面２４はそれぞれ１つの平面から構成されている。しかしながら、これに限らず、各第２接地面２４が曲面から構成されていたり、複数の平面から構成されていたり、あるいは平面と曲面との組合せから構成されていても、上述したのと同様の効果を得ることができる。

また上述した各実施の形態において、環状の第１接地面２１の平面形状は、完全に１周つながった環状形状に限らず、部分的に分断された環状形状であっても良い。

さらに、各実施の形態によるプラスチックボトル１０は飲料等の液体内容物が充填されるものに限定されない。例えば顆粒状のインスタントコーヒーを充填するための容器であっても良い。このような容器に本発明を適用した場合、容器の内圧が高まることにより容器全体の剛性が高くなる効果は少なくなるが、容器の座屈強度を向上させる効果は得ることができる。

本発明の第１の実施の形態によるプラスチックボトルを示す部分断面図。 本発明の第１の実施の形態によるプラスチックボトルを示す底面図。 本発明の第１の実施の形態によるプラスチックボトルの底部を示す断面図（図２のIII−III線断面図）。 プラスチックボトルに鉛直方向下方に荷重を加えた場合における変位一荷重曲線を示すグラフ。 本発明の第２の実施の形態によるプラスチックボトルを示す底面図。 本発明の第２の実施の形態によるプラスチックボトルの底部を示す断面図（図５のVI−VI線断面図）。 本発明の第３の実施の形態によるプラスチックボトルを示す底面図。 本発明の第３の実施の形態によるプラスチックボトルを示す断面図（図７のVIII−VIII線断面図）。 比較例としてのプラスチックボトルを示す底面図。 比較例としてのプラスチックボトルを示す断面図（図９のＶ−Ｖ線断面図）。

符号の説明

１０ プラスチックボトル
１１ 首部
１２ 胴部
１５ キャップ
２０ 底部
２１ 第１接地面
２２ 底部内側面
２３ 底部外側面
２４ 第２接地面

Claims (9)

1. 水平テーブルに支持されるプラスチックボトルにおいて、
   首部と、
   首部下方に設けられた胴部と、
   胴部下方に設けられた底部とを備え、
   底部は、環状の第１接地面と、第１接地面内側に設けられた底部内側面と、第１接地面外側に設けられた底部外側面とを有し、
   第１接地面に、第１接地面から外方へ延びる複数の第２接地面を形成し、
   ボトルに鉛直方向下向きの外力が加わらない状態で第１接地面のみが水平テーブルに接地され、第２接地面は水平テーブルに接地されることなく、ボトルに鉛直方向下向きの外力が加わった際、底部の変形に伴って第１接地面とともに第２接地面が水平テーブルに接地することを特徴とするプラスチックボトル。
2. 各第２接地面は、ボトルに鉛直方向下向きの外力が加わらない状態で、第１接地面に対して５°乃至１５°の角度をなすことを特徴とする請求項１記載のプラスチックボトル。
3. 各第２接地面と底部外側面との間にコーナー部が形成され、ボトルに鉛直方向下向きの外力が加わらない状態で、このコーナー部の水平テーブルからの高さは、０．５ｍｍ乃至３ｍｍであることを特徴とする請求項１または２記載のプラスチックボトル。
4. 各第２接地面は、ボトルに鉛直方向下向きの外力が加わった際、第１接地面と同一平面上に位置することを特徴とする請求項２または３記載のプラスチックボトル。
5. 底部は矩形形状を有し、第２接地面は、矩形形状の各角部に対応する４箇所に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載のプラスチックボトル。
6. 底部は矩形形状を有し、第２接地面は、矩形形状の向い合う一対の辺に対応する２箇所に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載のプラスチックボトル。
7. 底部は円形形状を有し、第２接地面は、円周方向に等間隔を空けて３乃至５箇所に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載のプラスチックボトル。
8. 第２接地面は、平面台形形状を有することを特徴とする請求項５または６記載のプラスチックボトル。
9. ２軸延伸ブロー成形されたポリエチレンテレフタレート製ボトルからなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項記載のプラスチックボトル。

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