JP2019218134A - プラスチックボトル - Google Patents

Abstract

【課題】減圧により変形が生じた場合であっても、外観を損なわず、かつ、自立を維持するプラスチックボトルを実現する。【解決手段】本発明に係るプラスチックボトルは、接地部（１１）、周縁部（１２）、円形溝（１３）、および、複数の凹状リブ（１４）、を有する底部（４）と、胴部と、を備え、接地部（１１）は、下方に突出する形状を有し、周縁部（１２）は、曲率半径が１６ｍｍ以下の曲面として形成され、円形溝（１３）は、接地部（１１）に対して径方向内側に、ボトルの内側に突入する態様で設けられた部位であって、複数の凹状リブ（１４）は、円形溝（１３）から径方向外側に向かって放射状に設けられていることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、接地部、周縁部、円形溝、および、複数の凹状リブ、を有する底部を備えるプラスチックボトルに関する。

ペットボトルに代表されるプラスチックボトルは、清涼飲料水等の製品向けの容器として汎用されている。近年、省資源化、軽量化への要請を背景に、厚さが薄いプラスチックボトルが要請されている。

しかし、厚さを薄くしたボトルは、その分強度が低くなる問題がある。このため、たとえば、災害備蓄用の飲料水を、厚さを薄くしたボトルに充填した製品では、長期間にわたって保存する間に飲料水が蒸発することにより内圧が低下し、これによって生じたボトル内外の気圧差によりボトルが変形するおそれがある。かかる変形は、ボトルの破損をもたらす可能性がある。

このような減圧に起因する変形を防ぐための手段として、たとえば、ボトルの胴部に減圧吸収壁を設けておく方法（特許文献１）や、ボトルの底部に減圧吸収能力を付与する方法（特許文献２）などが採用されている。

特開２０１３−９５４２８号公報 国際公開第２０１４／１１３３７１号

ところで、特許文献１のような技術では、減圧の程度が大きくなった場合に、ボトルの胴部が大きく変形し、ボトルの外観を損なうおそれがあった。また、特許文献２のような技術では、ボトル内部の減圧によって底部が変形したときにボトルが自立できなくなるおそれがあった。これらのようなボトルの変形はいずれも、当該ボトルに充填した飲料水製品の円滑な流通を妨げるおそれがあった。

そこで、減圧により変形が生じた場合であっても、外観を損なわず、かつ、自立を維持するプラスチックボトルの実現が望まれる。

本発明に係るプラスチックボトルは、接地部、周縁部、円形溝、および、複数の凹状リブ、を有する底部と、前記底部に連設される胴部と、を備えるプラスチックボトルであって、前記接地部は、前記底部が設置面に対して接地する環状の部位であって、下方に突出する形状を有し、前記周縁部は、前記接地部に対して径方向外側に、前記胴部に連設された部位であって、曲率半径が１６ｍｍ以下の曲面として形成され、前記円形溝は、前記接地部に対して径方向内側に、前記プラスチックボトルの内側に突入する態様で設けられた部位であって、前記複数の凹状リブは、前記円形溝から径方向外側に向かって放射状に設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、周縁部に連設する接地部が上下方向に動きやすいため、プラスチックボトル内部に減圧が生じたときに、底部が胴部などの他の部位に優先して変形しやすい。そのため、減圧が生じたときであっても胴部が変形しにくく、プラスチックボトルの外観不良が起こりにくい。

また、円形溝を有することで、接地部の変形が底部中央部に波及しにくいため、プラスチックボトル内部に減圧が生じたときであっても底部中央部は局所的な変形を起こしにくい。そのため、底部の変形はプラスチックボトルの軸心に関して均等に発生しやすいので、プラスチックボトル自立を保ちやすい。

以下、本発明の好適な態様について説明する。ただし、以下に記載する好適な態様例によって、本発明の範囲が限定されるわけではない。

本発明に係るプラスチックボトルは、一態様として、前記複数の凹状リブは、前記円形溝から前記周縁部にわたって、前記接地部を横断する態様で設けられていることが好ましい。

この構成によれば、接地部が凹状リブによって周方向に複数に分断された状態になり、より上下に動きやすくなるため、減圧吸収機能がさらに優れる。

本発明に係るプラスチックボトルは、一態様として、前記底部は、前記円形溝に対して径方向内側に底部中央部を有し、前記底部中央部は、下方に突出する凸部を有することが好ましい。

この構成によれば、凸部が下方に弧状に突出する形状を有することで、圧力差に起因する荷重に対する耐力を獲得し、減圧時に底部が均等に変形する効果がより高まる。

本発明に係るプラスチックボトルは、一態様として、前記底部は、前記円形溝に対して径方向内側に底部中央部を有し、前記底部中央部は、前記円形溝と前記プラスチックボトルの軸心との間の領域に、径方向に沿って延在する複数の副凹状リブを有することが好ましい。

この構成によれば、凸部を横断するように副凹状リブが設けられていることで、凸部の強度がさらに高められており、減圧時に底部が均等に変形する効果がより高まる。

本発明に係るプラスチックボトルは、一態様として、満注容量（ｍＬ）に対する全体重量（ｇ）の比率が０．０４６ｇ／ｍＬ以下であることが好ましい。

満注容量に対する全体重量の比率が上記の範囲であると、接地部がより上下に動きやすくなるため、減圧吸収機能がさらに優れる。

本発明に係るプラスチックボトルは、一態様として、アセプティック充填用ボトルであることが好ましい。

この構成によれば、本発明に係るプラスチックボトルが、内容物である製品の充填工程において高温にさらされずに済む。このため、プラスチックボトルの耐熱性は必ずしも高くなくてもよく、厚さが薄く軽量なボトルとすることができる。

本発明のさらなる特徴と利点は、図面を参照して記述する以下の例示的かつ非限定的な実施形態の説明によってより明確になるであろう。

プラスチックボトルの正面図 プラスチックボトルにおける底部の底面図 プラスチックボトルにおける底部の斜視図

本発明に係るプラスチックボトルの実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態に係るプラスチックボトル（以下、単にボトルと称する。）１００は、図１に示すように、液体の注ぎ口としての口部１と、口部１と連続し底面方向に向かうにつれて徐々に拡径する肩部２と、肩部２と連続する円筒状の胴部３と、ボトル１００の底となる底部４と、から構成されている。なお、以下の説明において、ボトル１００の表面に設けられる各構造物の「深さ」は、ボトル１００の表面から内部へと突入する深さであるものと定義する。また、以下の説明における「上下」は、ボトル１００の口部１側を「上」、底部４側を「下」と定義するものとする。

ボトル１００は、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートなどの熱可塑性樹脂を主材料として、二軸延伸ブロー成形などの延伸成形法によって一体的に成形することができる。ボトル１００の容量は特に限定されず、一般的に流通している２８０ｍＬ、３５０ｍＬ、５００ｍＬなど、２００ｍＬ〜２Ｌ程度とすることができる。また、ボトル１００に充填する液体は特に限定されず、たとえば、飲料水、茶、果汁、コーヒー、ココア、清涼飲料水、アルコール飲料、乳飲料、スープなどの飲料や、ソースや醤油などの液体調味料、などが挙げられる。

なお、本実施形態に係るボトル１００はアセプティック充填用ボトルであって、無菌状態で液体をボトル内に充填するアセプティック（無菌）充填方法に用いることができる。アセプティック充填方法によれば、プラスチックボトルが高温にさらされずに済むため、ボトル１００は、耐熱性が低くてもよく、このため厚さが薄く軽量なボトルとしてある。具体的には、ボトル１００は満注容量５５０ｍＬ、全体重量２３ｇとして構成されており、満注容量に対する全体重量の比率は０．０４２ｇ／ｍＬである。

〔ボトル１００の基本構成〕
図１〜３に示すように、底部４は、机などの設置面に対して接地させる環状の接地部１１と、接地部１１に対して径方向外側の部位である周縁部１２と、接地部１１に対して径方向内側に設けられた円形溝１３と、円形溝１３から径方向外側に向かって放射状に設けられた８つの凹状リブ１４と、円形溝１３に対して径方向内側の部位である底部中央部１５と、を有する。

図２、３に示すように、接地部１１は、下方に突出する形状を有する。かかる突出形状の頂点にあたる接地面１１ａは、ボトル１００を机などの設置面に載置した際に当該設置面に直接接する部位である。

また、接地部１１は、接地面１１ａに対して径方向内側に、ボトル１００の内側に突入する突入部１１ｂを有する。突入部１１ｂに対して径方向内側に円形溝１３が設けられ、突入部１１ｂは接地面１１ａと円形溝１３との間にわたる斜面として形成されている。ここで、突入部１１ｂの突入の深さは、接地面１１ａを基準として３ｍｍである。換言すれば、接地面１１ａの下方への突出の大きさが、突入部１１ｂの径方向内側の端部を基準として３ｍｍである。

図１〜３に示すように、周縁部１２は、接地面１１ａに対して径方向外側に設けられ、胴部３に連設される。ここで、周縁部１２は、曲率半径が１４ｍｍの曲面として形成されている。

図２、３に示すように、円形溝１３は、突入部１１ｂの径方向内側の端部から、ボトル１００の内側にさらに突入する態様で設けられている。ここで、円形溝１３の径方向の幅は１ｍｍであり、円形溝１３のボトル１００の内側方向への突入の深さは突入部１１ｂの径方向内側の端部を基準として０．５ｍｍである。

図２、３に示すように、円形溝１３から周縁部１２にわたって延びる複数の（本実施形態では８本）の凹状リブ１４が、円形溝１３から放射状に等間隔に形成されている。この凹状リブ１４は接地部１１を横断して周縁部１２に至る態様で径方向に沿って設けられており、凹状リブ１４によって接地部１１および周縁部１２が周方向に複数に（本実施形態では８つに）分断された状態となる。ここで、凹状リブ１４の周方向の幅は７ｍｍであり、凹状リブ１４の突入の深さは接地面１１ａを基準として４．５ｍｍである。

図２、３に示すように、底部中央部１５は、下方に突出する環状の凸部１５ａと、凸部１５ａの環状形状の中央に設けられた底部中心部１５ｂと、凸部１５ａ上に設けられた複数の副凹状リブ１５ｃと、を有する。

凸部１５ａは、径方向外側の端部において円形溝１３と、径方向内側の端部において底部中心部１５ｂと、それぞれ連設されており、円形溝１３と底部中心部１５ｂとの間の領域が下方に弧状に突出する形状を有する。ここで、凸部１５ａの周方向の幅は２８ｍｍであり、凸部１５ａの下方への突出の大きさは円形溝１３の径方向内側の縁を基準として１．５ｍｍである。この突出の大きさは接地面１１ａの突出の大きさより小さいため、凸部１５ａの最下端は接地面１１ａより高い位置にある。したがって、凸部１５ａはボトル１００を机などの設置面に載置した際に、当該設置面に接しない。

底部中心部１５ｂはボトル１００の径方向中心に位置し、ボトル１００の軸心Ｘが底部中心部１５ｂを通る。

底部中心部１５ｂから円形溝１３にわたって延びる複数の（本実施形態では８本）副凹状リブ１５ｃが、底部中心部１５ｂから放射状に等間隔に形成されている。この副凹状リブ１５ｃは凸部１５ａを横断して円形溝１３に至る態様で径方向に沿って設けられており、副凹状リブ１５ｃによって凸部１５ａが周方向に複数に（本実施形態では８つに）分断された状態となる。ここで、副凹状リブ１５ｃの周方向の幅は３ｍｍであり、副凹状リブ１５ｃの突入の深さは円形溝１３の径方向内側の縁を基準として０．５ｍｍである。

〔ボトル１００の作用効果〕
次に、上記の基本構造を有するボトル１００の作用効果について説明する。

プラスチックボトルに飲料水を充填し、キャップを装着して密閉したものが、飲料水製品として市場に流通している。ここで、プラスチックボトルを形成するために使用される熱可塑性樹脂材料（たとえば、ポリエチレンテレフタレート）は、一定の水蒸気透過能を有する。したがって、プラスチックボトルに充填された飲料水から蒸発した水蒸気が、プラスチックボトルを透過してその外部に脱離するため、プラスチックボトルに充填された飲料水は保管される間にわたって漸減する。このとき、プラスチックボトルは密閉されているので、飲料水が減るとプラスチックボトルの内部の圧力が低下する。かかる圧力低下によって、プラスチックボトルの内外に気圧差が生じるため、プラスチックボトルを内側に押し込む荷重が働き、プラスチックボトルの胴部や底部が内側に凹む変形が起こりうる。かかる変形は飲料水製品の外観を損なうおそれがあり、また、かかる変形が、飲料水製品が自立できない程度に達する場合は当該製品の円滑な流通を妨げるおそれがある。

本実施形態に係るボトル１００は、周縁部１２が、曲率半径が１４ｍｍの曲面として形成されている。この曲率半径は、従来のプラスチックボトルの周縁部に比べて小さい。加えて、接地部１１は凹状リブ１４によって周方向に８つに分断された状態になっている。これらの構造によって、周縁部１２に連設する接地部１１が上下方向に動きやすい、という効果が得られる。ボトル１００は、この効果によって、内部に減圧が生じたときに、底部４が胴部３などの他の部位に優先して変形するという特徴を有する。この特徴によって、減圧が生じたときに胴部３の変形が起こりにくいので、ボトル１００が変形した場合であっても、ボトル１００の外観不良が起こりにくい。

また、底部４は、接地部１１と底部中央部１５との間に円形溝１３を有することで、減圧を吸収するべく接地部１１が変形する際に、この変形が底部中央部１５に波及しにくいという効果を実現している。この効果によって、ボトル１００の内部に減圧が生じたときであっても底部中央部１５は局所的な変形を起こしにくく、底部中央部１５全体が一体となってボトル１００の内側に引き込まれるように動く。したがって底部４は、ボトル１００の減圧に伴って変形する際に、その変形がボトル１００の軸心Ｘに関して均等に発生しやすい。そのため、ボトル１００が変形した場合であっても、ボトル１００の自立を保ちやすい。

上記の、底部４の変形がボトル１００の軸心Ｘに関して均等に発生しやすくなる機能は、本実施形態に係る底部中央部１５の他の特徴構成によって、より強化されている。具体的には、まず、凸部１５ａが下方に弧状に突出する形状を有することで、圧力差に起因する荷重に対する耐力を獲得している。また、凸部１５ａを横断するように副凹状リブ１５ｃが設けられていることで、凸部１５ａの強度がさらに高められている。

〔その他の実施形態〕
最後に、本発明に係るプラスチックボトルのその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。

上記の実施形態では、周縁部１２が、曲率半径が１４ｍｍの曲面として形成されている構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、本発明に係るプラスチックボトルについて、周縁部の曲率半径は１６ｍｍ以下であってよい。ただし、周縁部の曲率半径が１４ｍｍ以下であると、周縁部に連設する接地部が上下方向に動きやすくなる効果がより得られやすいため好ましく、１１ｍｍ以下であるとより好ましい。。また、周縁部の曲率半径が５ｍｍ未満であると、プラスチックボトル生産時の歩留まりが低下するおそれがあるので、周縁部の曲率半径が５ｍｍ以上であることが好ましい。

上記の実施形態では、底部４に８本の凹状リブ１４が設けられている構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、本発明に係るプラスチックボトルは、任意の複数個の凹状リブを有してよい。ただし、接地部の動きやすさおよび強度、ならびに、プラスチックボトルの生産性を良好にする観点より、凹状リブを４〜１２本有することが好ましく、６〜１０本有することがより好ましい。

上記の実施形態では、満注容量に対する全体重量の比率は０．０４２ｇ／ｍＬである構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、本発明に係るプラスチックボトルは、満注容量に対する全体重量の比率が０．０４６ｇ／ｍＬ以下であってよい。満注容量に対する全体重量の比率が上記の範囲であれば、接地部が十分に動きやすい薄肉プラスチックボトルとすることができる。満注容量に対する全体重量の比率は、０．０４４ｇ／ｍＬ以下であることが好ましく、０．０４２ｇ／ｍＬ以下であることがより好ましい。

上記の実施形態では、本実施形態に係るボトル１００が、アセプティック充填方法に用いることができるアセプティック充填用ボトルである構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、本発明に係るプラスチックボトルは、たとえば、ホットパックなどの公知の充填方法を適用できるものであってよい。

以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。

〔実施例１〕
図１に示す形状を有する満注容量５５０ｍＬのプラスチックボトルを作成した。ただし、周縁部の曲率半径は１４ｍｍとし、全体重量は２３ｇ（満注容量に対する全体重量の比率は０．０４２ｇ／ｍＬ）とした。

〔実施例２〕
周縁部の曲率半径は１６ｍｍとし、全体重量は２５ｇ（満注容量に対する全体重量の比率は０．０４６ｇ／ｍＬ）としたほかは、実施例１と同様のプラスチックボトルを作成した。

〔比較例１〕
周縁部の曲率半径は１７ｍｍとし、全体重量は２３ｇ（満注容量に対する全体重量の比率は０．０４２ｇ／ｍＬ）としたほかは、実施例１と同様のプラスチックボトルを作成した。

〔比較例２〕
周縁部の曲率半径は１４ｍｍとし、全体重量は２８ｇ（満注容量に対する全体重量の比率は０．０５１ｇ／ｍＬ）としたほかは、実施例１と同様のプラスチックボトルを作成した。

〔プラスチックボトルの評価〕
実施例１、２、および、比較例１、２のプラスチックボトルを作成し、それぞれに飲料水を５００ｍＬずつ充填した。これを常温環境下で飲用期間相当の保管をし、保管後のプラスチックボトルの外観を評価した。

〔試験結果〕
実施例１、２のプラスチックボトルは、保管期間経過後に、底部には変形が見られたが、胴部には変形が見られなかった。一方、比較例１、２のプラスチックボトルは、胴部に変形が見られた。

本発明は、たとえば長期保存用の飲料水の容器に利用することができる。

１００ ：プラスチックボトル
１ ：口部
２ ：肩部
３ ：胴部
４ ：底部
１１ ：接地部
１１ａ ：接地面
１１ｂ ：突入部
１２ ：周縁部
１３ ：円形溝
１４ ：凹状リブ
１５ ：底部中央部
１５ａ ：凸部
１５ｂ ：底部中心部
１５ｃ ：副凹状リブ
Ｘ ：プラスチックボトル１００の軸心

Claims (6)

1. 接地部、周縁部、円形溝、および、複数の凹状リブ、を有する底部と、前記底部に連設される胴部と、を備えるプラスチックボトルであって、
   前記接地部は、前記底部が設置面に対して接地する環状の部位であって、下方に突出する形状を有し、
   前記周縁部は、前記接地部に対して径方向外側に、前記胴部に連設された部位であって、曲率半径が１６ｍｍ以下の曲面として形成され、
   前記円形溝は、前記接地部に対して径方向内側に、前記プラスチックボトルの内側に突入する態様で設けられた部位であって、
   前記複数の凹状リブは、前記円形溝から径方向外側に向かって放射状に設けられているプラスチックボトル。
2. 前記複数の凹状リブは、前記円形溝から前記周縁部にわたって、前記接地部を横断する態様で設けられている請求項１に記載のプラスチックボトル。
3. 前記底部は、前記円形溝に対して径方向内側に底部中央部を有し、
   前記底部中央部は、下方に突出する凸部を有する請求項１または２に記載のプラスチックボトル。
4. 前記底部は、前記円形溝に対して径方向内側に底部中央部を有し、
   前記底部中央部は、前記円形溝と前記プラスチックボトルの軸心との間の領域に、径方向に沿って延在する複数の副凹状リブを有する請求項１〜３のいずれか１項に記載のプラスチックボトル。
5. 満注容量（ｍＬ）に対する全体重量（ｇ）の比率が０．０４６ｇ／ｍＬ以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載のプラスチックボトル。
6. アセプティック充填用ボトルである請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラスチックボトル。
   

Images