JP2015221682A - プラスチックボトル - Google Patents

Abstract

【課題】 肉厚を過度に増加させることなく、内圧変化に伴う変形を抑制する効果の高いプラスチックボトルを提案する。
【解決手段】 胴部側壁の所定領域に形成される凹部に、前記胴部の上端側に設けられる上端側三角形状パネル部と、前記胴部の下端側に設けられる下端側三角形状パネル部とを備え、前記上端側三角形状パネル部は、下方向に向かって前記胴部内側に傾斜しており、前記下端側三角形状パネル部は、上方向に向かって前記胴部内側に傾斜しており、水平面を基準としたときに前記下端側三角形状パネル部の傾斜角度は、前記上端側三角形状パネル部の傾斜角度よりも小さくする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、飲料、食品、医薬品、洗剤、工業用薬品等を内容液とするプラスチックボトルに関するものであり、詳しくは、加熱滅菌時のボトル内の圧力変化に伴う変形を、胴部側壁に形成される凹部により抑制することのできる耐圧性に優れたプラスチックボトルに関するものである。

従来より、飲料、食品、医薬品、洗剤、工業用薬品等の内容液を入れる容器として、ポリプロピレン等を用いたプラスチックボトルが知られている。このプラスチックボトルは、雑菌の繁殖を抑制するために、内容液を充填した後に滅菌処理を行う。滅菌処理としては、適当な温度および圧力の飽和水蒸気中で加熱することによって微生物を殺滅する高圧蒸気滅菌処理が知られている。

高圧蒸気滅菌処理では、加熱後にボトル内が減圧状態となり、これに伴ってボトルが変形し、外観が損なわれやすい。このため、ボトルの胴部側壁を内圧変化に耐えうる形状とすることで、耐圧性を付与することが行われている。例えば、特許文献１には、側壁の所定領域を凹状の圧力吸収用パネル壁とした合成樹脂製壜体が開示されている。

特許第２５９００８４号公報

ところで、近年は、落下衝撃対策等、プラスチックボトルに対する要求が細分化しており、様々な改良が求められている。これに対して、ボトル材料の変更は解決策の一つであることから、材料選択の自由度は高い方が好ましい。ところが、材料によっては、要求は達成されるものの、材料剛性の低下等を招く場合がある。このため、特に内容液の自重による影響を受けやすいボトルの下端側については、従来の凹状の圧力吸収用パネル壁によっても内圧変化に伴う変形を防げないケースが発生している。

一方で、ボトルの肉厚を増加させることにより変形を防止することは、近年の薄肉化の要望に反することとなり好ましくない。

そこで、本発明の目的は、肉厚を過度に増加させることなく、内圧変化に伴う変形を抑制する効果の高いプラスチックボトルを提案することにある。

上記問題を改善するため、本発明のプラスチックボトルは、胴部側壁の所定領域に凹部を有するプラスチックボトルにおいて、前記凹部は、前記胴部の上端側に設けられる上端側三角形状パネル部と、前記胴部の下端側に設けられる下端側三角形状パネル部とを備え、 前記上端側三角形状パネル部は、下方向に向かって前記胴部内側に傾斜しており、前記下端側三角形状パネル部は、上方向に向かって前記胴部内側に傾斜しており、水平面を基準としたときに前記下端側三角形状パネル部の傾斜角度は、前記上端側三角形状パネル部の傾斜角度よりも小さいことを特徴とする。

この発明では、下端側三角形状パネル部の傾斜角度が上端側三角形状パネル部の傾斜角度よりも小さく、下端側三角形状パネル部がボトル内側に急峻に傾斜しているため、内容液の自重の影響を受けやすい胴部下端側の剛性を高めることができ、内圧変化に伴う変形を抑制することが可能となる。

本発明によれば、肉厚を過度に増加させることなく、内圧変化に伴う変形を抑制する効果の高いプラスチックボトルを提案することが可能である。従来の凹状の圧力吸収用パネル壁によっても抑制できなかった変形にも高い効果を発揮する。

本実施形態のプラスチックボトルの斜視図である。 上記実施形態のプラスチックボトルの正面図である。 上記実施形態のプラスチックボトルの右側面図である。 上記実施形態のプラスチックボトルの左側面図である。 上記実施形態のプラスチックボトルの背面図である。 上記実施形態のプラスチックボトルの上面図である。 上記実施形態のプラスチックボトルの下面図である。 上記実施形態の胴部側壁に形成される凹部を説明する説明図である。 上記実施形態のプラスチックボトルのＡ−Ａ断面図である。 上記実施形態のプラスチックボトルのＢ−Ｂ断面図である。 他の実施形態の湾曲形状部を有するプラスチックボトルの断面図である。 他の実施形態のリブを有するプラスチックボトルの正面図である。 上記実施形態のプラスチックボトルのＣ−Ｃ断面図である。 上記実施形態のプラスチックボトルのＤ−Ｄ断面図である。 上記実施形態におけるシュリンクラベルを装着した状態のプラスチックボトルの断面図である。 上記実施形態の図１５におけるリブ付近の領域Ｅの拡大図である。

図面を参照しながら、本実施の形態のプラスチックボトル１０について説明する。図１は、プラスチックボトル１０の斜視図であり、図２は正面図であり、図３は右側面図であり、図４は左側面図であり、図５は背面図であり、図６は上面図であり、図７は下面図であり、図９は垂直方向におけるＡ−Ａ断面図、図１０は水平方向におけるＢ−Ｂ断面図である。なお、以下の説明では、図２における上を上方向、下を下方向、右を右方向、左を左方向として説明する。

本発明のプラスチックボトル１０は、医薬品や飲料等を内容液とする容器であり、口部１、肩部２、胴部３を備える。

口部１は、円筒形状を呈し、外周には蓋体（図示せず）を取り付けるためのネジ山が形成されている。肩部２は、口部１と胴部３との間に位置し、胴部３から口部１に連続するように形成された略角錐台形状の部位である。

胴部３は、縦長の略角筒状に形成された部位であり、側壁部と底部とを備える。側壁部は、角部を面取りした形状を呈しており、これにより、四つの側面部３１と、各側面部３１の間に形成される四つの面取り部３２とが形成されている。各側面部３１は、略長方形状を呈しており、周端に所定幅の細枠を残した中央領域が、胴部内側に陥没した凹部３３となっている。

図８は、凹部３３を説明する説明図である。実線で示す部分が凹部３３である。凹部３３は、外周が略長方形状を呈し、胴部３の上端側に位置する上端側三角形状パネル部３４と、下端側に位置する下端側三角形状パネル部３５と、上端側三角形状パネル部３４と下端側三角形状パネル部３５の間に位置する左右の台形状パネル部３６，３７を有する。

また、図９は、凹部の断面形状を示す図であり、上端側三角形状パネル部３４と下端側三角形状パネル部３５の間の領域は、断面で見た時に、４面に形成される前記凹部３３は、いずれも内方に向かって断面三角形状に窪んだ形状となっている。各凹部３３の深さＤは、任意に設定することができるが、胴部３の外径寸法の１０％程度とすることが好ましく、例えば胴部３の一辺７ｃｍの角形ボトルの場合、凹部３３の深さＤは、７ｍｍ程度に設定することが好ましい。凹部３３の深さＤが大きくなり過ぎると、容量の減少が著しくなり、容器としての性能が低下するおそれがある。逆に、凹部３３の深さＤが小さ過ぎると、凹部３３を形成することによる強度向上が不十分になるおそれがある。

前記凹部３３において、上端側三角形状パネル部３４は、凹部３３の四周辺のうちの上辺を底辺３４ａとし、他の二つの辺を等辺とする二等辺三角形を呈し、二つの等辺の交点である対頂点３４ｂが底辺３４ａに対して下方に位置する逆三角形の姿勢となっている。また、下端側三角形状パネル部３５は、凹部３３の四周辺のうちの下辺を底辺３５ａとし、他の二つの辺を等辺とする二等辺三角形を呈し、二つの等辺の交点である対頂点３５ｂが、底辺３５ａに対して上方に位置する姿勢となっている。

そして、図１０に示すように、上端側三角形状パネル部３４は、下方向に向かって胴部内側に傾斜しており、下端側三角形状パネル部３５は、上方向に向かって胴部内側に傾斜している。各傾斜角度について説明すると、水平面を基準としたときに、下端側三角形状パネル部３５の傾斜角度βは、上端側三角形状パネル部３４の傾斜角度αよりも小さく、下端側三角形状パネル部３５のほうが急峻な傾斜となっている。これにより、内容液の自重の影響を受けやすい胴部下端側の剛性を高めることができ、プラスチックボトル１０の下端側における変形を抑制することが可能となる。

このとき、下端側三角形状パネル部３５の水平面を基準とする傾斜角度βは、３０度以上５０度以下であることが好ましい。傾斜角度βが３０度より小さいと、プラスチックボトル１０の底部コーナー部のブロー比が高くなり薄肉が発生し、５０度より大きいと、変形防止効果が低くなるためである。最適値は、本実施の形態に例示するように、上端側三角形状パネル部３４の傾斜角度αが７０度、下端側三角形状パネル部３５の傾斜角度βが４０度である。

さらに好ましくは、下端側三角形状パネル部３５は、胴部内側に凹状に湾曲したＲ形状部３５Ａを有する形態とすることである。下端側三角形状パネル部３５に湾曲面を付加することにより、下端側三角形状パネル部３５に加わる圧力を分散させることができ、減圧変形の防止効果が更に高められる。なお、下端側三角形状パネル部３５がＲ形状部３５Ａを有するときの傾斜角度βも、図１１に示すように、三角形状パネル部３５と水平面とがなす角度とする。

なお、本実施の形態では、下端側三角形状パネル部３５の底辺３５ａと上端側三角形状パネル部３４の底辺３４ａは長さが同一であるが、下端側三角形状パネル部３５の対頂点３５ｂから底辺３５ａまでの垂線の長さは、上端側三角形状パネル部３４の対頂点３４ｂから底辺３４ａまでの垂線の長さよりも短い。ただし、各三角形状パネル部３４，３５の大きさは、これに限らず、必要に応じて適宜調整すれば良い。

また、ここで、上端側三角形状パネル部３４と下端側三角形状パネル部３５は、略三角形状であれば良く、例えば、本実施の形態のように外周を構成する辺が曲線を呈していても良い。

また、本実施の形態では、上端側三角形状パネル部３４と下端側三角形状パネル部３５との間には、対頂点３４ｂと対頂点３５ｂとを結ぶ垂直な谷線３８か形成されており、谷線３８の左側には左側台形状パネル部３６が形成され、右側には右側台形パネル部３７が形成されている。左側台形状パネル部３６は、谷線３８及び凹部３３の四周辺のうちの左辺を一対の底辺とし、上端側三角形状パネル部３４の左側の等辺及び下端側三角形状パネル部３５の左側の等辺を脚とする台形状を呈する。また、右側台形状パネル部３７は、谷線３８及び凹部３３の四周辺のうちの右辺を一対の底辺とし、上端側三角形状パネル部３４の右側の等辺及び下端側三角形状パネル部３５の右側の等辺を脚とする台形状を呈する。

このプラスチックボトル１０は、雑菌の繁殖を抑制するために、内容液充填時に加熱滅菌処理が行われる。加熱滅菌処理としては様々な手法が挙げられるが、例えば消毒等の薬液を内容液とする場合は、薬液をプラスチックボトル１０に充填後、高圧蒸気滅菌処理が行われる。プラスチックボトルは高圧蒸気滅菌処理後に内部が減圧状態となり、特に内容液の自重の影響を受けやすい胴部３の下端側が変形しやすい状況となるが、本実施の形態のプラスチックボトル１０は下端側三角形状パネル部３５が設けられているため、変形を抑制することができ、従来技術では抑制できなかった変形にも高い効果を発揮する。

次に、本発明の他の実施形態として、プラスチックボトル１０に凸状のリブ３９を設けたものを説明する。図１２は、リブ３９を設けたプラスチックボトル１０の正面図であり、図１３は、その垂直方向におけるＣ−Ｃ断面図であり、図１４は、その水平方向におけるＤ−Ｄ断面図である。

このプラスチックボトル１０には、商品に関する情報を表示したり、商品同士の衝突による傷を防いだりするために、胴部を含む領域にシュリンクラベルＬが装着されることがある。シュリンクラベルＬは熱収縮性を有するフィルムを加熱収縮させることによりプラスチックボトルにフィットさせている。図１５は、シュリンクラベルＬを装着した状態のプラスチックボトル１０の断面図であり、図１６は図１５中のＥで示す部分の一部拡大断面図である。シュリンクラベルＬはフラットな状態で凹部を覆い、シュリンクラベルＬと凹部３３の間に空間Ｓが生じることとなる。

一方、プラスチックボトル１０は、内容液を適温に調節するために温水や冷水に浸すなど、液体に浸漬されることがある。リブ３９が無い場合、シュリンクラベルＬとプラスチックボトル１０とは、凹部３３の周辺領域の平坦面３１ａとが面接触するため十分に密着せず、プラスチックボトル１０を液体に浸漬したときに空間Ｓに液体が侵入する恐れがある。すると、プラスチックボトル１０を浸漬用の液体から引き揚げたときに、空間Ｓから液体が垂れ落ち、使い勝手が悪いばかりでなく、内容液の液漏れと誤認される事態を招く。

そこで、本実施形態では、この空間Ｓへの液体の侵入を防ぐために、凹部３３の周辺に凸状のリブ３９を設け、シュリンクラベルＬとリブ３９とを線接触させる。リブ３９は、胴部３の外面においてボトル外方に突出する細幅のライン状を呈しており、凹部３３と若干の間隔を設けて、略長方形状の凹部３３の外周の各辺に沿った位置に形成されている。すなわち、凹部３３の左右側においては台形状パネル部３６，３７の左右の辺に沿って垂直なライン状に形成されており、上下側においては上下端側三角形状パネル部３４，３５の底辺３４ａ，３５ａに沿って湾曲したライン状に形成されている。

これにより、シュリンクラベルＬとリブ３９とが線接触して密着度が高くなり、プラスチックボトル１０を液体に浸漬しても、シュリンクラベルＬと凹部３３のとの間に生じる空間Ｓへの液体の侵入が防止される。なお、図１６に示すように、リブ３９が有する高さにより、リブ３９の外周に沿って、シュリンクラベルＬとプラスチックボトル１０との間に僅かな空間が生じるが、非常に微小であるため問題はない。

ここで、リブ３９は、凹部３３の全周に沿って設けると、全方向からの液体の侵入を防止できるため高い効果が得られる。ただし、凹部３３の周辺の一部領域にのみ設けることもでも効果は得られる。たとえば、凹部３３の上方及び／又は上方のみに設けることでも十分に効果的である。凹部３３の上方と下方は、シュリンクラベルＬの端部が位置しており、液体が侵入しやすいためである。具体的には、上端側三角形状パネル部３４の底辺３４ａ、及び／又は、下端側三角形状パネル部３５の底辺３５ａに沿ってそれぞれリブを設ける。これにより液体が侵入しやすい凹部３３の上下辺でシワなくシュリンクラベルＬを装着することが可能になり、この部分での液体の侵入を抑制することができる。さらには、液体が最も侵入しやすい凹部３３の下方の辺にのみリブを設けることも可能である。

リブ３９は必ずしも凹部３３の外周に沿わせる必要はなく、凹部３３の周辺に形成されていれば効果が得られる。ただし、シュリンクラベルＬを装着したときに、シュリンクラベルＬの端部がリブ３９よりも外側に位置するようにリブ３９を形成する必要がある。

また、リブ３９の高さは、０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下が好ましい。０．５ｍｍより低いと十分な密着状態が得られず、エアーが溜まりやすい個所であるため、未成形となるおそれもある。又、１ｍｍよりも高いとリブ３９の外周に沿って形成される微小空間が大きくなり、プラスチックボトル１０を液体に浸漬したときに液体が溜まる恐れが生じ、滅菌時にリブ３９を起点に変形する懸念もある。なお、リブ３９の幅は任意であるが、１ｍｍ程度とすることが好ましい。

また、リブ３９の先端は、図１６に示すように、外側に凸状に湾曲した曲面部３９ａとすることが好ましい。先端を曲面とすることで、接触箇所におけるシュリンクラベルＬの破損を防ぐことができる。また、先端の曲面３９ａに続く両側面は、平坦領域３１ａに対して垂直に立設し、基端側では平坦領域３１ａとの接続箇所に内側に湾曲した曲面部３９ｂを有することが好ましい。

このように、リブ３９を設けることで、プラスチックボトル１０を液体に浸漬しても、シュリンクラベルＬと凹部３３との間の空間Ｓに液体が侵入するのを防止することができる。これにより、プラスチックボトル１０を液体から引き揚げても、空間Ｓから液体が垂れ落ちることがなく、使い勝手が改善され、内容液の液漏れと誤認される問題も解消される。

なお、リブ３９は、上記実施例に限られず、高さ、幅、形状において適宜変更可能である。

本実施形態のプラスチックボトル１０によれば、シュリンクラベルＬとリブ３９との密着状態が高くなり、プラスチックボトル１０を液体に浸漬しても、シュリンクラベルＬと凹部３３との間の空間Ｓに液体が侵入することがない。これにより、プラスチックボトル１０を液体から引き揚げたときに、その空間から液体が垂れ落ちることがなく、使い勝手が向上するとともに、内容液の液漏れとの誤認が生じることもない。なお、シュリンクラベルに代えてストレッチラベルとしても同様の効果が得られる。

以上、本発明を適用したプラスチックボトルの実施形態について説明したが、本発明が前述の実施形態に限定されるものでないことは言うまでもない。例えば、本実施の形態では、四つの側面部３１を有するプラスチックボトルを例に説明したが、５以上の側面部を有する角筒形状のものや円筒形状のものでも良い。また、上端側三角形状パネル部と下端側三角形状パネル部はすべての側面部に設けずとも、対向する二側面のみに設けたりしても良く、少なくとも一つの側面部に形成されていれば良い。また、上端側三角形状パネル部と下端側三角形状パネル部の形状についても、二等辺三角形に限らず略三角形であれば良く、その大きさについても、適宜調整すれば良い。また、両三角形状パネル以外の領域についても上記実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じた形状に設計すれば良い。

以下、本発明の具体的な実施例について、実験結果に基づいて説明する。

実施例１
比較的硬度の低い結晶性エチレン−プロピレンブロック共重合体を用い、図１〜図１０に示すようなプラスチックボトルを作製した。作製したボトルの胴部の各辺の寸法は６９．５ｍｍ、厚みは５５．５μｍである。また、凹部の最大深さＤは７ｍｍである。

さらに、胴部の各側壁に形成される凹部において、上端側三角形状パネル部の水平面に対する傾斜角度αは７０度、下端側三角形状パネル部の水平面に対する傾斜角度βは４０度とした。

比較例１
胴部の各側壁に形成される凹部において、上端側三角形状パネル部の水平面に対する傾斜角度αを７０度、下端側三角形状パネル部の水平面に対する傾斜角度βを７０度とし、他は実施例と同様のプラスチックボトルを作製した。凹部の最大深さは４ｍｍである。

比較例２
実施例や比較例１で使用した材料よりも硬いポリプロピレンを用い、比較例１と同様のプラスチックボトルを作製した。

評価
実施例及び比較例のプラスチックボトルについて、落下強度及び高圧蒸気滅菌による変形を調べた。落下強度は、常温で高さ１ｍから落下（落下強度１）、及び５℃で高さ１ｍから落下させ（落下強度２）、われの発生を調べた。結果を表１に示す。表１において、○は割れや変形がほとんど認められなかった場合、△は若干の変形等が認められた場合、×は割れや変形が発生した場合である。

比較的軟質の材料を用いた比較例１では、常温、５℃のいずれにおいても落下による割れは発生しなかった。ただし、下端側三角形状パネル部の傾斜角度βが上端側三角形状パネル部の傾斜角度αと同じであり、大きいため（傾斜が緩やかであるため）、高圧滅菌を行った際に変形が発生した。

一方、これよりも硬い材料を用いた比較例２では、高圧滅菌時の変形は、比較例１よりも抑えることができたが、落下強度が低く、常温、５℃のいずれの場合にも割れが発生した。

これに対して、下端側三角形状パネル部の水平面に対する傾斜角度βを４０度とした実施例では、高圧滅菌後の変形もほとんど認められず、落下による割れも発生しなかった。

１ 口部
２ 肩部
３ 胴部
３１ 側面部
３２ 面取り部
３３ 凹部
３４ 上端側三角形状パネル部
３５ 下端側三角形状パネル部
３６ 左側台形パネル部
３７ 右側三角形状パネル部
３８ 谷線
３９ リブ
１０ プラスチックボトル

Claims (4)

1. 胴部側壁の所定領域に凹部を有するプラスチックボトルにおいて、
   前記凹部は、前記胴部の上端側に設けられる上端側三角形状パネル部と、前記胴部の下端側に設けられる下端側三角形状パネル部とを有し、
   前記上端側三角形状パネル部は、下方向に向かって前記胴部内側に傾斜しており、
   前記下端側三角形状パネル部は、上方向に向かって前記胴部内側に傾斜しており、
   水平面を基準としたときに前記下端側三角形状パネル部の傾斜角度は、前記上端側三角形状パネル部の傾斜角度よりも小さいことを特徴とするプラスチックボトル。
2. 前記下端側三角形状パネル部の水平面を基準とする傾斜角度は、３０度以上５０度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。
3. 前記下端側三角形状パネル部は、前記胴部内側に凹状に湾曲した湾曲形状部を有す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。
4. 前記下端側三角形状パネル部において、前記湾曲形状部の湾曲開始位置における接線方向と水平面とのなす角度が、３０度以上５０度以下であることを特徴とする請求項３記載のプラスチックボトル。
   

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