JP2014166872A - 合成樹脂製ボトル - Google Patents
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Abstract
【課題】底部を内部方向に変位させて減圧吸収機能を発揮する合成樹脂製ボトルに関し、底部をより変位しやすくすることができる新たな合成樹脂製ボトルを提案する。
【解決手段】本発明における合成樹脂製ボトル１は、底部５を、環状となる周縁部１０と、周縁部１０より径方向内側に設けられ周縁部１０より下方に突出してボトル１の接地部として機能する一方、減圧変形時にボトル１の内部（上方）に向けて変位して周縁部１０を接地部として機能させる突条１３と、突条１３より径方向内側に位置しボトル１の内部に向けて陥没させた陥没凹部１４とを備えるものとし、周縁部１０は、放射状に延びる複数の溝部１５を有することを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】本発明における合成樹脂製ボトル１は、底部５を、環状となる周縁部１０と、周縁部１０より径方向内側に設けられ周縁部１０より下方に突出してボトル１の接地部として機能する一方、減圧変形時にボトル１の内部（上方）に向けて変位して周縁部１０を接地部として機能させる突条１３と、突条１３より径方向内側に位置しボトル１の内部に向けて陥没させた陥没凹部１４とを備えるものとし、周縁部１０は、放射状に延びる複数の溝部１５を有することを特徴とする。
【選択図】図１
Description
本発明は、合成樹脂製ボトルに関するものであり、特に、高い形状保形性を持つ胴部を有し、内部が減圧状態になると底部を内部方向に変位させてこの減圧を吸収するようにした合成樹脂製ボトルに関する。
従来、合成樹脂（例えばポリエチレンテレフタレート）製のボトルに果汁飲料やお茶等の内容物を充填するに当たっては、内容物やボトルの殺菌を目的として、例えば９０℃前後の温度で内容物をボトルに充填し、すぐにキャップを装着して密封を行う、いわゆる高温充填と呼ばれる方法が用いられている。この高温充填においては、ボトルを密封した後に冷却を行うことから、ボトル内がかなりの減圧状態となるため、胴部に変形が容易な領域（いわゆる減圧吸収パネル）を設けることや、底部がボトルの内部方向に変位できるようにする（例えば特許文献１参照）ことで、ボトルの外観に不体裁な変形が表れないようにしている。ここで、特許文献１のように底部に減圧吸収機能を持たせる場合は、ボトルの外観として目立つ胴部に減圧吸収パネルを設ける必要がないことからデザインの自由度が高く、また、変形しやすい減圧吸収パネルが不要となるので胴部の面剛性が維持されて高い保形性を付与することができるという利点がある。
ところで、所謂ペットボトルに代表されるような食品用等に使用されるボトルにおいては、環境に配慮した省資源化やコスト削減のためにボトルの肉厚を薄くして軽量化する取り組みが行われており、特許文献１に記載のような底部に減圧吸収機能を持たせたボトルについても例外ではない。しかし、ボトル胴部の薄肉化が進むと胴部の面剛性も低下してしまうことから、ボトルの内部が減圧状態になった際に、胴部に不正な変形が生じる可能性が高まる。このため、胴部の外観を良好に保ちつつ、ボトルの軽量化を進めるために、底部をより変位しやすくする改善が求められている。
本発明は、このような点を解決することを課題とするものであり、その目的は、底部をボトルの内部方向に変位させて減圧吸収機能を発揮する合成樹脂製ボトルに関し、底部をより変位しやすくすることができるので、外観に不体裁な変形を生じさせることなく軽量化を図ることが可能となる、新たな合成樹脂製ボトルを提案するところにある。
本発明は、内容物を注出する口部を有し、この口部から順に肩部、胴部及び底部を一体に形成するとともに内部の減圧に伴い底部をボトル内部方向に変位させて減圧吸収機能を発揮する合成樹脂製ボトルであって、
前記底部は、環状となる周縁部と、周縁部より径方向内側に設けられ該周縁部より下方に突出してボトルの接地部として機能する一方、減圧変形時にボトルの内部に向けて変位して該周縁部を接地部として機能させる突条と、該突条より径方向内側に位置しボトルの内部に向けて陥没させた陥没凹部とを備え、
該周縁部は、放射状に延びる複数の溝部を有する合成樹脂製ボトルである。
前記底部は、環状となる周縁部と、周縁部より径方向内側に設けられ該周縁部より下方に突出してボトルの接地部として機能する一方、減圧変形時にボトルの内部に向けて変位して該周縁部を接地部として機能させる突条と、該突条より径方向内側に位置しボトルの内部に向けて陥没させた陥没凹部とを備え、
該周縁部は、放射状に延びる複数の溝部を有する合成樹脂製ボトルである。
前記溝部は、径方向内側に向けて先細り形状であることが好ましい。
前記溝部は、周方向に等間隔で配置されることが好ましい。
ボトルの底部を、環状となる周縁部と、周縁部より下方に突出してボトルの接地部として機能する一方、減圧変形時にボトルの内部に向けて変位して該周縁部を接地部として機能させる突条と、突条より径方向内側に位置しボトルの内部に向けて陥没させた陥没凹部とを備えるものとし、周縁部に、放射状に延びる複数の溝部を設ける場合は、ボトル内部に減圧が生じた際、この溝部に応力が集中して、底部がボトルの内部方向へ変位しやすくなる。これにより、ボトルの内部が減圧状態になった際、他の部位（胴部等）に優先して底部が変位するので、ボトルの軽量化（薄肉化）を進めても、外観に不体裁な変形が生じにくくなる。また、底部の変位を誘発しやすくなる結果、周縁部に溝部を設けていない場合と比較して、減圧吸収可能な容量をより増加させることができる。
溝部を、径方向内側に向けて先細り形状とする場合は、溝部への応力集中がより効果的となり、底部が更に変位しやすくなる。
溝部の配置が周方向において偏っていると、ボトルの内部へ変位しやすい部位と変位し難い部位が偏ることになるため、底部が内部へ変位した際、水平方向に対して傾いた状態となって、接地安定性や外観などに影響が現れるおそれがある。一方、溝部を周方向に等間隔で配置する場合は、溝部に集中する応力が周方向全体に亘って均一化され、変位しやすい部位と変位し難い部位の偏りがなくなるので、接地安定性が高まって不体裁な変形がより生じにくくなる。
以下、図面を参照して、本発明をより具体的に説明する。
図１は、本発明に従う合成樹脂製ボトルの実施形態を示す側面図であって、図２は、図１に示すボトルの下面図であって、図３は、図１に示すボトルの底部近傍につき、図２のＡ−Ａに沿う要部拡大断面図であって、図４は、図１に示すボトル及びこのボトルに対して溝部の数を変更したボトルにつき、減圧強度と吸収容量との関係を示したグラフである。なお、図３に示した二点鎖線は、減圧吸収時において底部が上方へ変位する状況の一例である。
図１は、本発明に従う合成樹脂製ボトルの実施形態を示す側面図であって、図２は、図１に示すボトルの下面図であって、図３は、図１に示すボトルの底部近傍につき、図２のＡ−Ａに沿う要部拡大断面図であって、図４は、図１に示すボトル及びこのボトルに対して溝部の数を変更したボトルにつき、減圧強度と吸収容量との関係を示したグラフである。なお、図３に示した二点鎖線は、減圧吸収時において底部が上方へ変位する状況の一例である。
図中、符号１は、本発明に従う合成樹脂製ボトル（以下、単に「ボトル」と称す）の一実施形態を示す。ボトル１は、上方を開口させた円筒状の口部２を有し、この口部２に肩部３、円筒状の胴部４、及び底部５を一体に連結したものであり、ボトル１の内側は、内容物を収容する内部空間となっている。
胴部４は、周方向に環状に延在する周溝６を備えていて（本実施形態では総計５個）、これにより胴部４の面剛性を高めて良好な保形性を発揮させている。なお胴部４の剛性（面剛性や座屈強度など）を高めるには、他にも胴部４に補強用の縦リブを設ける等、適宜変更することができる。
底部５は、その径方向最外部に位置する環状の周縁部１０を備えている。周縁部１０は、胴部４の下端縁に対して連結する湾曲状のヒール壁部１１と、このヒール壁部１１より径方向内側に設けられ環状となる平坦部１２とを備えるものである。また、周縁部１０より径方向内側には、周縁部１０より下方に突出する突条１３を備えている。突条１３は、ボトル１の接地部として機能するものであるが、減圧変形（減圧吸収）時にはボトルの内部空間へ向けて周縁部１０の下端よりも上方へ変位して、接地部としての機能を周縁部１０に付与するものである。また、突条１３より径方向内側には、ボトルの内部空間に向けて陥没した形状をなす陥没凹部１４を設けている。また、周縁部１０には、内部空間に向けて凹ませた溝部１５を設けている。
本実施形態において平坦部１２は、図３に詳細に示すように、ヒール壁部１１の内周端縁１１ａから連続して形成され、径方向内側に向けて上方に傾斜するものである。ここで、高温充填においては、内容物の温度によって合成樹脂が軟化しやすくなる上、充填圧力によってボトル内が加圧状態となるため、底壁に対して下方に向けた応力が作用することで当該底壁が下方に膨出変形するおそれがあるが、水平方向に対して平坦部１２の傾斜角度を大きくすることで、この膨出変形を有効に防止することができる。一方、平坦部１２の傾斜角度が大きくなりすぎると、底部５が上方へ変位し難くなるため、平坦部１２の傾斜角度は、底部における膨出変形の防止効果と減圧吸収機能とのバランスを考慮して適宜選択される。なお、内容物の種類や加熱充填の条件によっては、平坦部１２を傾斜させずに水平方向に向けて延在させてもよい。
突条１３は、本実施形態では、外周側部１３ａと内周側部１３ｂとの間に平坦状の先端部１３ｃを有し断面形状が略台形状となるものである。なお、先端部を湾曲させてＵ字状としてもよい。本実施形態において、先端部１３ｃは、径方向内側に向けて上方に僅かに傾斜しているが、水平方向に延在させてもよい。
また、本実施形態では、平坦部１２の内周端縁１２ａと突条１３の外周端縁１３ｄとの間に溝状凹部１６を設けている。これにより、底部５が変位しやすくなって、上方への変位がスムーズに進展することになる。また、底部５の肉厚は必ずしも均一ではないことから、底部５が上方へ変位する際には、変形しやすい部位から優先して変位することになるため、底部５の上方への変位は、周方向に凹凸状に変形しつつ放射状に伸延する折れ目を形成しながら進展していくことになる。このため、折れ目が径方向外側へ進行すると、接地部として機能する周縁部１０にまで変形が及ぶおそれがある。一方、溝状凹部１６を設ける場合は、折れ目の進行をこの溝状凹部１６で妨げることができるので、周縁部１０の変形を有効に防止でき、ボトル１の接地部としての機能を安定して発揮させることができる。なお、内容物の種類や加熱充填の条件によっては、溝状凹部１６を省いて平坦部１２と突条１３とを直接連結させてもよい。
陥没凹部１４は、本実施形態では、内部空間に向けて膨出するように湾曲する側部と、水平方向に平坦状に延在する頂部とを備える断面形状となるものである。また陥没凹部１４は、ボトル１の外側へ向けて膨出するとともに放射状に延在する補強リブ１７（本実施形態では、図２に示すように周方向に等間隔で総計４個）を備えている。なお、陥没凹部１４や補強リブ１７の断面形状、また、補強リブ１７の本数等は、適宜変更することができる。
溝部１５は、図２に示すように、周縁部１０に放射状に設けられるものであり、本実施形態においては、周方向に等間隔で配置されている（本実施形態では総計６個）。また溝部１５は、下面視において径方向内側に向けて先細り形状をなし、概略三角形状となっている。また、溝部１５の中央部における断面形状は、図３に示すように、内周端縁１５ａが平坦部１２の内周端縁１２ａよりも径方向外側に位置し、外周端縁１５ｂがヒール壁部１１の外周端縁１１ｂ（外周端縁１１ｂは、円筒状となる胴部４の下端縁と接続する部位をいう）よりも径方向内側に位置するものであって、径方向外側に向けて上方に傾斜するように延在している。なお、本実施形態では溝部１５は溝状凹部１６に接続しないものであるが、両者を接続させてもよい。溝部１５の形状は前記の概略三角形状に限定されず、概略円形状、楕円、長円形状、矩形状、台形状、など、適宜選択することができる。
上記のような構成となるボトル１に内容物を高温で充填し、口部２にキャップを装着した後、冷却すると、ボトル１の内部は減圧状態となって、底部５は、図３に二点鎖線で例示すように、ボトル１の内部空間に向かって上方へ変位する。
本発明者が、図１〜図３に示す実施形態に基づいてモデリングしたボトルにて、底部を所定の減圧強度によって変形（させた変位）状態での応力分布について調査したところ、溝部１５には他の部位よりも応力が集中し、溝部１５を起点として底部５が内部空間に向けて変位しやすくなることを見出した。特に、本実施形態の溝部１５のように、径方向内側に向けて先細り形状とする場合は、外周端縁１５ｂに集中する応力が周方向に分散され、周縁部１０の外縁が下面視で多角形状となることを抑制でき、接地安定性や外観を良好に保つことができる。
図４は、本実施形態に基づいてモデリングしたボトル（内容量１６８０ｍｌ）の底部について、減圧強度とその際の減圧吸収可能な吸収容量との関係を、シミュレーションにて導いたグラフである。図４を参照して明らかなように、溝部を設けていないボトルに対し、溝部を設けたボトルは何れも吸収容量が増加することが分かる。具体的には、減圧強度が１５ｋＰａ以上の領域において、前記吸収容量の増加が見られた。また、溝部の本数を増やしていくと、これに応じて吸収容量も増加することが分かる。つまり、吸収容量が増大するということは、低い減圧強度で底部が変位し易いことを意味している。
溝部１５の配置が周方向において偏っていると、上方へ変位しやすい部位と変位し難い部位が偏ることになるため、上方へ変位した底部５の姿勢は水平方向に対して傾いた状態となって、接地安定性や外観などに影響が現れるおそれがある。これに対し、本実施形態のように溝部１５を周方向に等間隔で配置する場合は、溝部１５に集中する応力が周方向全体に亘って均一化されるので、底部５の姿勢は、水平方向に対して略平行となる。これにより、接地安定性が高まって不体裁な変形がより生じにくくなる。
本発明によれば、底部を内部方向へ変位し易くできるので、外観に不体裁な変形を生じさせることなく薄肉化を図ることができる、新たな合成樹脂製ボトルを提供できる。
１ ボトル
２ 口部
３ 肩部
４ 胴部
５ 底部
６ 周溝
１０ 周縁部
１１ ヒール壁部
１１ａ ヒール壁部の内周端縁
１１ｂ ヒール壁部の外周端縁
１２ 平坦部
１２ａ 平坦部の内周端縁
１３ 突条
１３ａ 外周側部
１３ｂ 内周側部
１３ｃ 先端部
１３ｄ 突条の外周端縁
１４ 陥没凹部
１５ 溝部
１５ａ 溝部の内周端縁
１５ｂ 溝部の外周端縁
１６ 溝状凹部
１７ 補強リブ
２ 口部
３ 肩部
４ 胴部
５ 底部
６ 周溝
１０ 周縁部
１１ ヒール壁部
１１ａ ヒール壁部の内周端縁
１１ｂ ヒール壁部の外周端縁
１２ 平坦部
１２ａ 平坦部の内周端縁
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Claims (3)
- 内容物を注出する口部を有し、この口部から順に肩部、胴部及び底部を一体に形成するとともに内部の減圧に伴い底部をボトル内部方向に変位させて減圧吸収機能を発揮する合成樹脂製ボトルであって、
前記底部は、環状となる周縁部と、周縁部より径方向内側に設けられ該周縁部より下方に突出してボトルの接地部として機能する一方、減圧変形時にボトルの内側に向けて変位して該周縁部を接地部として機能させる突条と、該突条より径方向内側に位置しボトルの内側に向けて陥没させた陥没凹部とを備え、
該周縁部は、放射状に延びる複数の溝部を有する合成樹脂製ボトル。 - 前記溝部は、径方向内側に向けて先細り形状である請求項１に記載の合成樹脂製ボトル。
- 前記溝部は、周方向に等間隔で配置される請求項１又は２に記載の合成樹脂製ボトル。
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