JP2011020685A - 耐圧用ボトル - Google Patents

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Abstract

【課題】内部を陽圧にした際の底部の変形を少なくすることができ、かつ外観形状が一般的なボトルの外観形状に近いため、消費者が内容物を誤解しないようになっている、耐圧用ボトルを提供する。
【解決手段】耐圧用ボトル10は、口部11と、胴部12と、底部20とを備えている。底部20は、中央部20aから周縁部20bに延びるとともに下方へ突出する複数の脚部21を有し、各脚部21間に中央部20aから周縁部20bに向かって上方へ延びる平坦面22が形成されている。各脚部21の周縁部21dは、胴部12から半径方向内方に引っ込んで各平坦面22の周縁部22aとともに周縁段部26を形成し、かつ脚部21に、中央部20a側から接地面21aを通り周縁部20b側に向かう溝51を形成している。これにより、耐圧用ボトル10の内部を陽圧にした際、底部20の変形を抑制することができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、内部を陽圧とした状態で使用される例えばポリエチレンテレフタレート製の耐圧用ボトルに係り、とりわけボトル内部を陽圧とした際に高い強度を有する耐圧用ボトルに関する。
近年、プラスチックボトルに使用されるプラスチック材料の使用量を減らすことにより、プラスチックボトルを軽量化することが望まれている。しかしながら、ボトルを軽量化した場合、ボトルの強度が弱くなってしまう。このため、ボトルを段ボール箱内に梱包し、段ボール箱を積載して倉庫内に保存する際に、段ボール箱の段積み数を減らす必要が生じる。
また、ボトルを自動販売機で販売するときに、自動販売機から正常に排出できなかったり、自動販売機内での保存中や排出時にボトルが凹む問題が生じやすい。これを解決するために、ボトル飲料を製造する工程において、ボトルに内容液を充填した直後に窒素等の不活性ガスをボトル内に充填してボトルを閉栓する技術がある。これにより、ボトル内部は陽圧となり、ボトルの強度を高くすることが可能である。なお、このようにボトル内部を窒素等の不活性ガスで満たすことは、内容液(例えば緑茶)の酸化を防止する効果もある。
また、天然発泡水(スパークリングウォーター)や酸素水等をボトルに充填した場合、ボトル内はわずかに陽圧となる。あるいは緑茶またはコーヒー等の内容液をボトルに充填し、このボトルを加温すると、内容液や内部の空気の熱膨張により、ボトル内が陽圧となる。
このように、ボトル内部が陽圧となる場合、図8に示すような一般的な形状の底部101を有するボトル100を用いると、ボトル100内が陽圧になることにより底部101が膨らんでボトル100の全高が高くなってしまう。あるいは、底部101の凹凸が反転(バックリング)することにより、ボトル100が正立しなくなってしまう。
このため、ボトルに耐圧性を持たせるために底部をペタロイド形状とすることが一般的に行われている。また、底部をペタロイド形状とする技術のほか、図9に示すように底部101へ補強溝102を設けたり、底部を特公平3−39897(特許文献1)に示す形状とする技術が存在する。
特公平3−39897号公報
ペタロイド形状の底部を有するプラスチックボトルは耐圧性に優れているため、その多くは炭酸飲料を充填して販売するために使用されている。このため消費者には、ペタロイド形状の底部を有するプラスチックボトルには炭酸飲料が充填されている、というイメージが強い。したがって、消費者が内容物を誤解することを避けるため、このようなペタロイド形状の底部を有するプラスチックボトルを緑茶またはコーヒー等の容器として用いることは事実上困難となっている。またぺタロイド形状の底部は、複数の脚部が突出した形状であるため、外力により凹み等の変形が生じやすいという問題もある。
また、図9および特公平3−39897(特許文献1)に示すボトルは、耐圧性能に劣るため、ボトル内の圧力をあまり高くすることができない。
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、ボトル内部を陽圧にした際の変形を少なくすることができ、更に外力によっても変形しにくく、かつ消費者が内容物を誤解しないように、外観を一般的なボトルの外観に近くした耐圧用ボトルを提供することを目的とする。
本発明は、耐圧用ボトルにおいて、口部と、胴部と、底部とを備え、底部は、中央部から周縁部に延びるとともに下方へ突出し、かつ各々接地面を含む複数の脚部を有し、各脚部間に中央部から周縁部に向かって上方へ延びる平坦面が形成され、各脚部の周縁部は、胴部から半径方向内方に引っ込んで各平坦面の周縁部とともに周縁段部を形成し、少なくとも1つの脚部に、中央部側から接地面を通り周縁部側に向かう溝を形成したことを特徴とする耐圧用ボトルである。
本発明は、各脚部に形成された溝の本数は、1本乃至6本であることを特徴とする耐圧用ボトルである。
本発明は、各溝の深さは、0.05mm乃至3mmであることを特徴とする耐圧用ボトルである。
本発明は、各脚部に少なくとも2本の溝が形成され、各溝同士の間隔は各溝の幅以上であることを特徴とする耐圧用ボトルである。
本発明は、各溝の長さは、接地面最下点から周縁部側へ向かう長さをL1とし、接地面最下点から中央部側へ向かう長さをL2とした場合、1mm≦L1≦10mmかつ0.5mm≦L2≦7mmとなることを特徴とする耐圧用ボトルである。
本発明は、各平坦面は、中央部から周縁部に向かう断面において下方へ向けて湾曲するドーム状曲面の一部を構成することを特徴とする耐圧用ボトルである。
本発明は、底部は、奇数個の脚部を有することを特徴とする耐圧用ボトルである。
本発明は、各脚部の突出高さが胴部の径の10%〜20%であることを特徴とする耐圧用ボトルである。
本発明は、底部の中央部に上方へ引っ込む凹部が形成されていることを特徴とする耐圧用ボトルである。
本発明によれば、底部は、中央部から周縁部に延びるとともに下方へ突出する複数の脚部を有し、各脚部間に中央部から周縁部に向かって上方へ延びる平坦面が形成され、少なくとも1つの脚部に、中央部側から接地面を通り周縁部側に向かう溝を形成している。このことにより、耐圧用ボトル内部を陽圧にした際の変形を少なくすることができる。また、耐圧用ボトルを薄肉とした場合であっても、底部の強度を高くすることができる。このため、ボトルの底部に外力が加わっても凹み等の変形が生じにくい。
また本発明によれば、各脚部の周縁部は、胴部から半径方向内方に引っ込んで各平坦面の周縁部とともに周縁段部を形成している。このことにより、耐圧用ボトル外方から見て底部の脚部が目立たないため、外観が一般的なボトルの外観に似ており、消費者が耐圧用ボトルの内容物を誤解するおそれがない。
図1は、本発明の一実施の形態による耐圧用ボトルを示す正面図。 図2は、本発明の一実施の形態による耐圧用ボトルの底部を示す斜視図。 図3は、本発明の一実施の形態による耐圧用ボトルの底部を示す底面図(図1のIII方向矢視図)。 図4は、本発明の一実施の形態による耐圧用ボトルの底部を示す垂直断面図(図3のIV−IV線断面図)。 図5は、本発明の一実施の形態による耐圧用ボトルの脚部を示す部分断面図(図3のV−V線断面図)。 図6は、本発明の一実施の形態による耐圧用ボトルの脚部を示す拡大側面図(図3のVI方向矢視図)。 図7は、本発明の一実施の形態の変形例による耐圧用ボトルの底部を示す斜視図(図2に対応する図)。 図8は、従来のボトルの底部を示す図。 図9は、従来のボトルの底部を示す図。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1乃至図7は本発明の一実施の形態を示す図である。
まず、図1乃至図6により本実施の形態による耐圧用ボトルの概要について説明する。なお、本明細書中、「平坦面」とは、表面に凹凸を有していない滑らかな面という意味で用いている。ただしシボ等の微細な凹凸を有していても、「平坦面」とみなす。また本明細書中、「上方」、「下方」とは、それぞれ耐圧用ボトル10を正立させた状態(図1)における上方、下方のことをいう。
図1に示すように耐圧用ボトル10は、口部11と、口部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。
この耐圧用ボトル10は、ポリエチレンテレフタレート(以下、PETと略記する)を射出成形して製作したプリフォームを二軸延伸ブロー成形したものである。なおプリフォームすなわち耐圧用ボトル10の材料としては、PETの他、ポリプロピレン(PP)、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。
また、プリフォームを多層構造とし、そのうちの少なくとも1つの層をガスバリヤー層としても良い。ガスバリヤー層としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物(以下、EVOHと略記する)やMXD6(ポリメタキシリレンアジパミド)などのガスバリヤー性樹脂層を積層した構成を採ることができる。二種以上の合成樹脂のブレンド成形の場合は、例えば、PETにMXD6などのガスバリヤー性樹脂をブレンドしてプリフォームを射出成形することにより、ガスバリヤー性を向上させることができる。また、合成樹脂のほかに酸素吸収剤をPETにブレンドすることによっても、酸素バリヤー性を向上させることができる。
さらに、ボトル容器内壁にシリカ、アルミナなどの無機酸化物や非晶性カーボンを蒸着することにより、透明性を維持しながらガスバリヤー性を向上させることができる。コーティング手段を用いる場合は、メタキシレンジアミンとエピクロルヒドリンを反応させた芳香族系多価エポキシ化合物と多価アミンとの熱硬化型架橋塗膜や、EVOHなどをコーティングすることにより、ガスバリヤー性を向上させることができる。EVOHをコーティングした場合は、吸湿によりガスバリヤー性が低下するため、その上にポリオレフィン系樹脂などの防湿性樹脂をコーティングすることが好ましい。このようなガスバリヤー性向上手段は、いずれか一種を用いてもよいが、二種以上の手段を組み合わせて用いることにより、一層ガスバリヤー性を向上させることができる。
図1乃至図6に示すように、底部20は、中央部20aから周縁部20bに延びるとともに下方へ突出する7個(複数個)の脚部21を有している。
この脚部21は、耐圧用ボトル10を安定して正立させるためには3個以上設けることが好ましいが、成形性の観点から、その上限は15個程度となる。また、バックリングを効果的に防止するために、脚部21の個数を奇数個とすることが好ましく、7個または9個とすることが更に好ましい。
図2および図3に示すように、7個の脚部21は、底部20の周縁部20bに沿って等間隔に配置されている。
また図3および図4に示すように、各脚部21は、接地面21aと、接地面21aから中央部20a側に向けて上方に延びる内側傾斜面21bと、接地面21aから周縁部20b側に向けて上方に延びる外側傾斜面21cとを有している。このうち内側傾斜面21bは、底面方向から見て略三角形形状を有している(図3参照)。
一方、各脚部21間には、中央部20aから周縁部20bに向かって上方へ延びる平坦面22が形成されている。各平坦面22は、中央部20aから周縁部20bに向かう断面において、下方へ向けて湾曲するドーム状曲面の一部を構成する(図4参照)。この場合、各平坦面22は、球面の一部からなることが好ましい。
さらに各脚部21に、中央部20a側(内側傾斜面21b)から接地面21aを通り周縁部20b側(外側傾斜面21c)に向かう溝51が形成されている。本実施の形態において、全ての脚部21に2本ずつ溝51が形成されているが、これに限らず、特定の(1または複数の)脚部21にのみ溝51を設けても良い。
溝51の本数は限定しないが、1つの脚部21に対して1本乃至6本とすることが好ましい。但し、各脚部21に形成された溝51が1本であると、後述する本実施の形態の効果が薄くなり、5本以上とすると、脚部21の成形性がやや悪くなるおそれがある。このため、各脚部21に形成される溝51の数を2本乃至4本とすることが更に望ましい。
さらに、各脚部21の周縁部21dは、胴部12から半径方向内方に引っ込んで各平坦面22の周縁部22aとともに周縁段部26を形成している。すなわち周縁段部26は、底部20の全周にわたって円環状に設けられており(図3参照)、また周縁段部26の垂直断面は、下方に突出する円弧形状を有している(図4参照)。
このような耐圧用ボトル10のサイズは限定されるものではなく、どのようなサイズのボトルからなっていても良い。例えば図4において、耐圧用ボトル10の容量が500mlである場合、胴部12の径φを60mm乃至70mmとし、底部20の底深さ(すなわち各脚部21の接地面21aと底部20の中央部20aとの距離)h1を2mm乃至6mmとすることが好ましい。また、各脚部21を目立たなくするため、各脚部21の突出高さh2は、底部20の強度を損なわない限度で低くすることが好ましい。具体的には、各脚部21の突出高さh2を胴部の径の10%〜20%とすることが好ましい。
なお例えば耐圧用ボトル10の容量が350ml以下である場合は、胴部12の径φが50mm乃至68mm、1000mlの場合は胴部12の径φが70mm乃至90mm、1500mlの場合は胴部12の径φが80mm乃至100mmであり、脚部21の突出高さh2はそれぞれの胴部12の径φの10%から20%とすることが好ましい。
また、中央部20aから周縁部20bに向かう断面において、各脚部21の接地面21aの曲率半径R1を3mm乃至7mmとし、周縁段部26の曲率半径R2を1mm乃至3mmとすることが好ましい。さらに、胴部12の肉厚t1を0.1mm乃至0.5mmとし、周縁段部26の水平方向の幅wを1mm乃至2mmとすることが好ましい。
図5において、各溝51の深さdは、0.05mm乃至3mmとすることが好ましく、0.8mm乃至1.2mmとすることが更に好ましい。溝51の深さdが浅すぎる場合、溝51を設けることによる効果が薄れ、溝51の深さdが深すぎる場合、脚部21の成形性がやや悪くなるおそれがある。
また図5において、各溝51の長さは、接地面21aの最下点21eから周縁部20b側(外側傾斜面21c側)へ向かう長さをL1とし、接地面21aの最下点21eから中央部20a側(内側傾斜面21b側)へ向かう長さをL2とした場合、1mm≦L1≦10mmかつ0.5mm≦L2≦7mmとすることが好ましい。溝51の長さが短すぎると、溝51を設けることによる効果が薄れる。他方、溝51の長さが長すぎると、脚部21の成形性がやや悪くなるおそれがある。
図6において、各溝51の幅bは、0.2mm乃至5mmとすることが好ましい。また本実施の形態のように各脚部21に2本以上の溝51が形成されている場合、各溝51同士の間隔aを、各溝51の幅b以上とすることが望ましい(b≦a)。これは、仮に各溝51同士の間隔aを、各溝51の幅bより小さくした場合(b>a)、成形性が悪くなるおそれがあり、また接地面21aの面積が少なくなって、耐圧用ボトル10の自立性に悪影響を与えるおそれがあるからである。
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。
まず耐圧用ボトル10内に、例えば緑茶等の内容液を充填し、その後、窒素等の不活性ガスをヘッドスペース内に充填して閉栓する。この際、充填された不活性ガスまたは内容液により、耐圧用ボトル10内部は陽圧(たとえば20〜90kPa)となる。
耐圧用ボトル10内部が陽圧となることにより、耐圧用ボトル10の内側から外側への力が作用し、底部20においては、およそ上方から下方へ向けて圧力が加わる。
これに対して本実施の形態において、底部20は、中央部20aから周縁部20bに延びるとともに下方へ突出する7個の脚部21を有し、各脚部21間に中央部20aから周縁部20bに向かって上方へ延びる平坦面22が形成されている。この各平坦面22は、中央部20aから周縁部20bに向かう断面において下方へ向けて湾曲するドーム状曲面の一部を構成する。したがって、耐圧用ボトル10内が陽圧になり底部20に下方向の力が加わっても、底部20に応力が集中しにくい形状となっているため、底部20が変形しにくい。さらに、隣り合う脚部21と、各脚部21間に位置する平坦面22とがリブ構造を形成するため、これによっても底部20の変形を防止するように作用する。
さらに、耐圧用ボトル10内が陽圧になったとき、脚部21の接地面21aの曲率半径R1が大きくなるように変形させようとする力が働くが、脚部21に設けた溝51により曲率半径R1の変形を抑えることができる。その結果、耐圧用ボトル10の全高変化量はより小さく抑えられる。また耐圧用ボトル10の全高の変化を抑えるだけでなく、陽圧になることによって脚部21が変形してしわが生じることを防止することもできる。
すなわち、平坦面22が下方へ突出するドーム形状からなっているため、耐圧用ボトル10内の圧力が増加することにより底部20の平坦面22が下方に変形しはじめても、底部20全体が反転することがない(すなわちバックリング現象が生じない)。また耐圧用ボトル10内の圧力が高まった場合、胴部12が半径方向に広がるように作用するが、周縁段部26が形成されていることにより、胴部12が半径方向へ広がりにくい。
ところで、この耐圧用ボトル10を小売店の販売棚に置いた場合、またはテーブルの上に置いた場合を考える。この場合、底部20と胴部12との間に周縁段部26が形成されており、各脚部21の周縁部21dが、胴部12から半径方向内方に引っ込んでいる。このことにより、外観上脚部21が見えにくく、目立たない。すなわち、耐圧用ボトル10の底部20は、一般的なペタロイド形状の底部と同様に、下方へ突出した脚部21を有しているが、この脚部21が目立たないようになっている。この結果、底部20は、外観上あたかも図8または図9に示すような通常の底部であるかのように見える。
さらに本実施の形態においては、図4に示すように、胴径φが60mm乃至70mmであるのに対し、脚部21の突出高さh2を8mm乃至12mmと短くしていることも、脚部21を目立たなくすることに寄与している。
このように本実施の形態によれば、底部20は、中央部20aから周縁部20bに延びるとともに下方へ突出する複数の脚部21を有し、各脚部21間に中央部20aから周縁部20bに向かって上方へ延びる平坦面22が形成されている。また各平坦面22は、中央部20aから周縁部20bに向かう断面において下方へ向けて湾曲するドーム状曲面の一部を構成する。さらに、各脚部21の周縁部21dは、胴部12から半径方向内方に引っ込んで各平坦面22の周縁部22aとともに周縁段部26を形成している。また脚部21に、中央部20a側から接地面21aを通り周縁部20b側に向かう溝51が形成されている。このことにより、底部20の強度が高められ、耐圧用ボトル10の内部を陽圧にした際、底部20の変形(バックリング等)を防止することができる。
さらに、各脚部21に設けた溝51によって、ボトル内部を陽圧にしたとき脚部21が変形してしわが生じることを防止することができる。また、内容液を充填した耐圧用ボトル10を輸送するときの振動や、耐圧用ボトル10を誤って落下させたり、自動販売機で販売するときの落下衝撃等により、脚部21に凹み等の変形が生じる事があるが、溝51によって脚部21が補強されるため、このような変形を防止することができる。仮に脚部21に変形が生じた場合であっても、溝51があるため変形が目立ちにくいという効果もある。
また本実施の形態によれば、耐圧用ボトル10外方から見て底部20の脚部21が目立ちにくいため、耐圧用ボトル10の外観形状が一般的なボトルの外観形状に近く、消費者が耐圧用ボトル10の内容物を誤解するおそれがない。
なお耐圧用ボトル10は外観形状が一般的なボトルの外観形状に近いため、耐圧用ボトル10内部を非陽圧として用いる事も可能である。たとえば、ある時は緑茶を充填した後に窒素を充填して耐圧用ボトル10内を陽圧にして自動販売機用の商品とし、別のときは同じ耐圧用ボトル10に緑茶のみを充填し非自動販売機用の商品とする事も可能である。そのためボトル用の金型を2種類用意する必要が無く、したがってボトルの生産工場においては金型を交換する必要も無いため、金型投資費用や交換時間を節約できる、という副次効果もある。
(変形例)
なお、図7に示すように、底部20の中央部20aに、上方へ引っ込む凹部24を形成しても良い。この場合、図1乃至図4に示す耐圧用ボトル10と同様の効果を得ることができる。さらに、凹部24が設けられていることにより、底部20の強度が更に増加し、耐圧用ボトル10内の圧力によって底部20が変形することをより効果的に防止することができる。
また、耐圧用ボトル10は、プリフォーム(図示しない)を二軸延伸ブロー成形することにより成形され、プリフォームは射出成形法により製造される。このプリフォームの底部(耐圧用ボトル10の底部20に相当する部分)には、射出成形装置の注入ゲートに対応するゲート部が形成される。図7に示す変形例において、耐圧用ボトル10の底部20に凹部24を形成したことにより、このゲート部を目立ちにくくする効果もある。
10 耐圧用ボトル
11 口部
12 胴部
20 底部
20a 中央部
20b 周縁部
21 脚部
21a 接地面
21b 内側傾斜面
21c 外側傾斜面
21d 周縁部
22 平坦面
22a 周縁部
24 凹部
26 周縁段部
51 溝

Claims (9)

  1. 耐圧用ボトルにおいて、
    口部と、
    胴部と、
    底部とを備え、
    底部は、中央部から周縁部に延びるとともに下方へ突出し、かつ各々接地面を含む複数の脚部を有し、各脚部間に中央部から周縁部に向かって上方へ延びる平坦面が形成され、
    各脚部の周縁部は、胴部から半径方向内方に引っ込んで各平坦面の周縁部とともに周縁段部を形成し、
    少なくとも1つの脚部に、中央部側から接地面を通り周縁部側に向かう溝を形成したことを特徴とする耐圧用ボトル。
  2. 各脚部に形成された溝の本数は、1本乃至6本であることを特徴とする請求項1記載の耐圧用ボトル。
  3. 各溝の深さは、0.05mm乃至3mmであることを特徴とする請求項1または2記載の耐圧用ボトル。
  4. 各脚部に少なくとも2本の溝が形成され、各溝同士の間隔は各溝の幅以上であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項記載の耐圧用ボトル。
  5. 各溝の長さは、接地面最下点から周縁部側へ向かう長さをL1とし、接地面最下点から中央部側へ向かう長さをL2とした場合、1mm≦L1≦10mmかつ0.5mm≦L2≦7mmとな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耐圧用ボトル。
  6. 各平坦面は、中央部から周縁部に向かう断面において下方へ向けて湾曲するドーム状曲面の一部を構成することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項記載の耐圧用ボトル。
  7. 底部は、奇数個の脚部を有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項記載の耐圧用ボトル。
  8. 各脚部の突出高さが胴部の径の10%〜20%であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項記載の耐圧用ボトル。
  9. 底部の中央部に上方へ引っ込む凹部が形成されてい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耐圧用ボトル。
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