JP2014151932A - プラスチックボトル - Google Patents

Abstract

【課題】高温の内容液を充填した後、内容液を降温させた場合に外形が変形しない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は口部１１と、胴部１２と、円筒状の胴部２０と、底部３０とを備えている。ボトル１０内に７０℃の内容液を充填した後、内容液を２０℃まで降温させた場合、ボトル１０の容量は２〜５％熱収縮する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内容液が高温で充填されるプラスチックボトルに係り、とりわけ高温の内容液が低温まで降温した場合でも外形が変形することのないプラスチックボトルに関する。

近時、飲料用等のボトルとして、プラスチック製のものが一般化してきており、このようなプラスチック製ボトルには高温の内容液が充填され、内容液はその後室温まで降温する。

このようにボトル内に高温の内容液を充填し、その後、内容液を室温まで降温した場合、内容液の熱収縮によりボトル内が減圧され、ボトルの外形が変形することがある。

とりわけ円筒状の胴部を有し、減圧吸収パネルをもたない薄肉のプラスチックボトルの場合、ボトル内の減圧によりボトルの外形が大きく変形してしまう。

特開２００６−２６４７２１号公報

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、飲料用のボトルとして円筒状の胴部を有し、かつ減圧吸収パネルをもたない薄肉のプラスチックボトルを用い、このプラスチックボトル内に高温で内容液を充填し、その後内容液を室温まで降温させても、外形が変形することのない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、二軸延伸ブロー成形により製造されたプラスチックボトルにおいて、口部と、円筒状の胴部と、口部と胴部との間に位置する肩部と、胴部下部に位置する底部とを備え、ボトル内に７０℃の内容液を充填した後、内容液を２０℃まで降温した場合に、ボトルの容量が２〜５％熱収縮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、円筒状の胴部は減圧吸収パネルをもたないことを特徴とするプラスチックボトルである。

本発明は、ボトル内に７０℃の内容液をボトルの上部に空寸部が形成されるよう充填した後、内容液を２０℃まで降温した場合にボトルの容量が２〜５％収縮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、ボトル内に７０℃の内容液を充填した際、および内容液を２０℃まで降温した際、胴部は任意の水平断面において円形形状を維持することを特徴とするプラスチックボトルである。

本発明によれば、プラスチックボトル内に７０℃の内容液を充填し、その後内容液を２０℃まで降温した場合に、プラスチックボトルの容量が２〜５％収縮する。このため、内容液が降温することにより内容液が熱収縮しても、プラスチックボトルが大きく減圧されることはなく、プラスチックボトルはその外形が大きく変形することはなく、プラスチックボトル外観を良好に維持することができる。

図１は、本発明の一実施の形態によるプラスチック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プラスチックボトルを示す底面図。 図３（ａ）（ｂ）は、非耐熱成形ボトルと耐熱成形ボトルの製造工程を示す図。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。図１乃至図３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乃至図３に示すプラスチックボトル１０は、無菌充填方式で用いられている非耐熱成形ボトルからなっている。ここで非耐熱成形ボトルとは、後述する口部１１が非結晶の透明体からなり、口部１１が薬剤により殺菌されるため高温下に晒されることはなく、耐熱性を有しないものである（図３（ａ）参照）。

非耐熱成形ボトルを作製する場合、まず金型が加熱されて、１次ブロー成形および２次ブロー成形が順次行なわれる。次に冷却ブローを施すことなく、その後金型内が排気される。

非耐熱成形ボトルの作製にあたって、金型温度は９０℃未満に設定され、冷却ブロー工程がない分だけ生産効率が高くなっている。

一方、耐熱成形ボトルとは、口部１１が結晶化された白色体からなり、高温の内容液により口部１１を殺菌するため耐熱性が必要となる（図３（ｂ）参照）。

耐熱成形ボトルを作製する場合、まず金型が加熱されて、１次ブロー成形および２次ブロー成形が順次行なわれる。次に離型後に収縮しないよう、２次ブロー成形の直後に金型内を排気しながら冷却ブローが施される。

耐熱成形ボトルの作製にあたって、金型温度は９０℃以上に設定され、冷却ブロー工程をもつため生産時間は長くなる。

このような加温用の非耐熱成形プラスチックボトル１０は、二軸延伸ブロー成形により製造される。このようなプラスチックボトル１０は口部１１と、円筒状の胴部２０と、口部１１と胴部２０との間に位置する肩部１２と、胴部２０下部に設けられた底部３０とを備えている。

このうち胴部２０は、円筒状形状をもち、その外面に複数の円周溝２０ａが形成されるとともに、胴部２０は減圧吸収パネルをもっていない。

さらにまた、底部３０は中央部３１と、中央部３１から周縁部に向って放射状に形成された補強溝３２とを有している。

このようなプラスチックボトル１０は、非耐熱成形ボトルからなり、合成樹脂材料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することにより作製することができる。なおプリフォームすなわちプラスチックボトル１０の材料としては熱可塑性樹脂、特にＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）を使用する事が好ましい。

また、プラスチックボトル１０は、２層以上の多層成形ボトルとして形成することもできる。即ち押し出し成形または射出成形により、例えば、中間層をＭＸＤ６、ＭＸＤ６＋脂肪酸塩、ＰＧＡ（ポリグリコール酸）、ＥＶＯＨ（エチレンビニルアルコール共重合体）又はＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）等のガスバリア性及び遮光性を有する樹脂（中間層）として３層以上からなるプリフォームを押出成形後、吹込成形することによりガスバリア性及び遮光性を有する多層ボトルを形成しても良い。なお、このような中間層は、プラスチックボトル１０のうち少なくとも胴部２０内に設けることが好ましい。また底部３０において、底部３０の中央部を除く領域に中間層を設けることが好ましい。ケース落下等の衝撃を受けた際この部分がデラミ（層間剥離）を起こすおそれがあるからである。ガスバリア性及び遮光性を有する為に、多層にするだけでなく熱可塑性樹脂同士をブレンドしたブレンドボトルを形成しても良い。

ところで、このような構成からなるプラスチックボトル１０には高温の内容液（例えば７０℃の水）が充填され、その後内容液は室温（例えば２０℃）まで降温される。

このように７０℃の内容液をプラスチックボトル１０内に充填し、その後内容液を２０℃まで降温した場合、プラスチックボトル１０の容量は２〜５％熱収縮する（容量の減少）。

また７０℃の内容液をプラスチックボトル１０内に充填し、その後内容液を２０℃まで降温した場合、内容液の熱収縮によってプラスチックボトル１０内が減圧される。この場合、プラスチックボトル１０の容量も２〜５％熱収縮するため、プラスチックボトル１０内の減圧を緩和することができ、このことにより、プラスチックボトル１０の外形が大きく変形することはない。

ここで、内容液を７０℃から２０℃まで降温させた場合、プラスチックボトル１０の熱収縮率が２％以下のときは、プラスチックボトル１０の熱収縮が小さいため、プラスチックボトル１０内に大きな減圧が生じてしまう。

一方、プラスチックボトル１０の熱収縮率が５％以上のときはプラスチックボトル１０の熱収縮が大きすぎ、内容液の降温時にプラスチックボトル１０の外形が大きく変形する。

このため内容液を７０℃から２０℃まで降温させた場合、プラスチックボトル１０の熱収縮率は２〜５％となることが好ましい。

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（６００ｍＬ）内に、例えば緑茶、コーヒー等の内容液を高温、例えば７０℃で充填し、その後キャップ１５により口部１１を密栓する。

このようにしてプラスチックボトル１０内に内容液を充填しその後、キャップ１５により密栓することにより、プラスチックボトル１０内に高温（７０℃）の内容液を充填することができる。このとき、プラスチックボトル１０内上部に１０ｍＬの空寸部が形成される。

次にプラスチックボトル１０内の内容液が室温、例えば２０℃まで降温する。

この際、内容液の熱収縮によりプラスチックボトル１０内が減圧されるが、プラスチックボトル１０の容量も２〜５％熱収縮するためプラスチックボトル１０内が大きく減圧されることはなく、かつプラスチックボトル１０の外形が大きく変形することはない。

この場合、胴部２０の任意の水平断面において、胴部２０はその円形形状を維持している。

次にプラスチックボトル１０に対して高温充填した場合のプラスチックボトル１０の内圧の変動について述べる。

空の状態のプラスチックボトル１０内に高温（７０℃）の水を充填すると、水に触れた部分からボトル１０の熱収縮が始まる。

次に口部１１にキャップ１５により密栓すると、ボトル１０の熱収縮が始まっているため、その直後からボトル１０内は陽圧から負圧へと変化する。このとき、ボトル１０の熱収縮も並存するため、ボトル１０の熱収縮によりボトル１０内の負圧は軽減される。なお、ボトル１０内が陽圧から負圧へ変化するタイミングは、ボトル１０の形状、ボトル１０の重量、ボトル１０内の空寸部の容量により変化する。

その後ボトル１０内の内容液は室温（２０℃）まで降温し、ボトル１０および内容液の熱収縮は終了して、ボトル１０内は負圧となって安定する（式（１））。
（内容液の熱収縮）−（密栓後のボトルの熱収縮）＝負圧が生じる要因となる体積変化
・・・式（１）

上記のプラスチックボトル１０内の内圧の変動を表１に示す。

実施例
次に本発明の具体的な実施例について述べる。

ボトル重量が１８．３ｇ及び２８ｇとなる減圧吸収パネルを持たない丸形ボトルを得るため、射出成形により１８．３ｇ及び２８ｇのＰＥＴ単層プリフォームを製作し、二軸延伸ブロー成形により非耐熱成形の丸形ボトルを得た。得られた丸形ボトルに対し７０℃の水を空寸部が１０ｍＬとなるように充填し、密栓後２０℃の環境下に放置し冷却を行った。充填後のボトルに対し内圧の測定を行い、充填前後の満注容量差の測定を実施した。

比較例１
実施例と同様のボトル重量が１８．３ｇ及び２８ｇとなるＰＥＴ単層プリフォームを製作し、二軸延伸ブロー成形により耐熱成形の減圧吸収パネルを持たない丸形ボトルを得た。得られた丸形ボトルに７０℃の水を空寸部が１０ｍＬとなるように充填し、２０℃の環境下に放置し冷却を行った。充填後のボトルに対し、内圧の測定を行い、充填前後の満注容量差の測定を実施した。

比較例２
実施例と同様にして１８．３ｇ及び２８ｇのＰＥＴ単層プリフォームを用い非耐熱成形の丸形ボトルを得た。実施例と同様にして７０℃の水を空寸部が１０ｍＬとなるよう充填し、密栓後２０℃の環境下に放置し冷却を行なった。充填後のボトルに対し内圧の測定を行い、充填前後の満注容量差の測定を実施した。実施例に比べて、大きな容積減少率が確認された。

評価結果
上記のサンプルについて測定結果を表に示す。

ここでボトル重量が１８．３ｇのボトルの測定結果を表２に示し、ボトル重量が２８ｇのボトルの測定結果を表３に示す。

上記のようにボトル重量が１８．３ｇの測定結果を表２に示し、ボトル重量が２８ｇの測定結果を表３に示す。表２および表３に示すように、非耐熱成形ボトルからなる実施例は耐熱成形ボトルからなる比較例１に比べて、ボトルの容積減少率が大きくなっている。このため実施例のボトル内の負圧は小さくなっている。また実施例のボトルは、比較例１に比べて外観も相似形を維持している。

一方、比較例２のボトルはボトルの熱収縮が大きくなるため、容積減少率もそれぞれ５．９％（ボトル重量１８．３ｇ）、５．４％（ボトル重量２８ｇ）ときわめて大きくなる。このため内容液を７０℃から２０℃まで降温させた場合、ボトルはその外形を維持することができず大きく変形する。

１０ プラスチックボトル
１１ 口部
１２ 肩部
２０ 胴部
３０ 底部
３１ 中央部
３２ 補強溝

Claims (4)

1. 二軸延伸ブロー成形により製造されたプラスチックボトルにおいて、
   口部と、
   円筒状の胴部と、
   口部と胴部との間に位置する肩部と、
   胴部下部に位置する底部とを備え、
   ボトル内に７０℃の内容液を充填した後、内容液を２０℃まで降温した場合に、ボトルの容量が２〜５％熱収縮することを特徴とするプラスチックボトル。
2. 円筒状の胴部は減圧吸収パネルをもたない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. ボトル内に７０℃の内容液をボトルの上部に空寸部が形成されるよう充填した後、内容液を２０℃まで降温した場合にボトルの容量が２〜５％収縮す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. ボトル内に７０℃の内容液を充填した際、および内容液を２０℃まで降温した際、胴部は任意の水平断面において円形形状を維持することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のプラスチックボトル。

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