JP5344118B2

JP5344118B2 - プラスチックボトル

Info

Publication number: JP5344118B2
Application number: JP2008053118A
Authority: JP
Inventors: 美穂福田; 高規岡部; 正樹三浦; 裕夫池上; 淳脇島
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Priority date: 2008-03-04
Filing date: 2008-03-04
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2028-03-04
Also published as: JP2009208813A

Description

本発明は、上げ底構造となり、その上げ底部分に外方に突出する補強リブが放射状に形成されたＰＥＴボトル（ポリエチレンテレフタレート製ボトル）等のプラスチックボトルに関する。

キャップ付きのプラスチックボトル、例えば、ポリエチレンテレフタレート製ボトルであるＰＥＴボトルの底部は、一般に、接地周辺部から内方に凹んだ上げ底部分を有している。このように上げ底構造となるＰＥＴボトルでは、飲料充填時の耐圧確保（例えば、０．０１ＭＰａ程度の微圧に対する反転防止または形状保持）のため、また、飲料の高温充填（例えば、８７℃程度）時に上げ底部分が熱変形により傾いたり、低下して接地部を越えて下方に突出してしまうことを防止するために、前記上げ底部分に外方に突出する複数の補強リブを放射状に形成している（例えば、特許文献１、２、３参照）。このようなＰＥＴボトルでは、飲料充填時に微圧がその内部にかけられても、また、飲料が高温充填されても、その上げ底部分の形状は維持され、ＰＥＴボトルの自立性が損なわれることはない。
特開２００５−１１２３６１号公報特開２００５−５９９３７号公報特開２００４−２５６１２８号公報

ところで、ＰＥＴボトルは、飲料を内部に残した状態でキャップを止めて再封止される場合がある。このような場合、ＰＥＴボトル内に残っている飲料が二次発酵し得る飲料（野菜ジュース等）であると、その二次発酵によってＰＥＴボトルの内圧が上昇してしまう。特に上げ底部分がある程度大きいものになると、当該上げ底部分は、この内圧を受け、面積に比例した強大な力が加わることになり、反転して外方（下方）に突出し得る。このような場合、前述したように補強リブによって上げ底部分の形状が強力に維持されていると、前記内容飲料の二次発酵に起因した内圧上昇によって、上げ底部分が反転中、あるいは反転後に、応力が集中する部位にて破損するおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、通常の圧力上昇や飲料の高温充填時には、上げ底部分の形状が確実に維持することができるとともに、二次発酵時の通常想定され得ない圧力上昇時には、上げ底部分が反転して上げ底部分の破損を防止することができるようにしたプラスチックボトルを提供するものである。

本発明に係るプラスチックボトルは、底部が接地周縁部から内方に凹んだ上げ底部分を有し、該上げ底部分に外方に突出する複数の補強リブが当該上げ底部分の中央部領域の周縁から前記接地周縁部に向かって放射状に形成されたプラスチックボトルであって、前記上げ底部分の外径（Ａ）と、前記中央部領域の外径（Ｂ）との比（Ｂ／Ａ）が４１パーセントから４６パーセントの範囲にあるように構成される。

このような構成により、放射状に形成される複数の補強リブが臨む中央部領域（その周縁長）の上げ底部分における割合が、従来の代表的なプラスチックボトルの場合に比べて大きくなる。そのため、複数の補強リブの中央部領域への集中度合いが緩和されることになって、内圧上昇に伴う中央部領域と各補強リブとの境界部分への応力の集中度合いが緩和され得る。

また、本発明に係るプラスチックボトルにおいて、前記上げ底部分の前記接地周縁部との隣接部分は環状の傾斜部分となり、前記複数の補強リブが環状の前記傾斜部分と前記中央部領域との間に形成されている構成とすることができる。

また、より好ましくは、前記上げ底部分の前記接地周縁部との隣接部分は環状の傾斜部分となり、環状の該傾斜部分との隣接部分は環状の段部であって、前記複数の補強リブが環状の前記段部と前記中央部領域との間に形成されている構成とすることができる。

このような構成により、上げ底部分の接地周縁部との隣接部分が環状の傾斜部分となっているので、前記上げ底部分に形成された複数の補強リブが前記環状の傾斜部分、あるいは環状の傾斜部分及び段部にて支えられた構造となる。従って、飲料の高温充填時においても、上げ底部分における前記複数の補強リブの形成された部位が低下して接地周縁部を越えてしまうことをより確実に防止することができる。

本発明に係るプラスチックボトルによれば、複数の補強リブによって、通常の圧力上昇や飲料の高温充填時には、上げ底部分の形状が確実に維持でき、また、内圧上昇に伴う上げ底部分の中央部領域と各補強リブとの境界部分への応力の集中度合いが緩和され得るので、二次発酵時の通常想定され得ない圧力上昇時には、上げ底部分が反転しても上げ底部分の破損を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

本発明の実施の一形態に係るプラスチックボトルは、図１乃至図３に示すように構成される。なお、図１は、本発明の実施の一形態に係るプラスチックボトルの底部の断面を一部に含む正面図であり、図２は、プラスチックボトルの底部の下面図（ｂ）、及び該底部のＸ−Ｘ断面図（ａ）であり、図３は、上げ底部分に形成された補強リブを示す下面図（ａ）、及び補強リブのＹ−Ｙ断面図（ｂ）である。

図１において、プラスチックボトル（例えば、ポリエチレンテレフタレート製ボトル；ＰＥＴボトル：以下、ＰＥＴボトルとして説明する）１０は、口部１１から口部ネックリング部１６、首部１２及び肩部１７を通って徐々に太くなって胴部１３に至り、更に、胴部１３から底部１５に至る構造となっている。口部１１は、キャップにて封止され得るようになっている。なお、このＰＥＴボトル１０は、例えば、公知の二軸延伸ブロー成形によって形成される。

底部１５は、載置面に環状に当接する接地周縁部１５１から内方に凹んだ上げ底部分１５０を有している。この上げ底部分１５０は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように構成されている。図２（ａ）、（ｂ）において、上げ底部分１５０の中央部に略平坦な部分である中央部領域Ｅ_INが形成され、上げ底部分１５０は、中央部領域Ｅ_INから環状の接地周縁部１５１まで概ね広がるように形成されている。上げ底部分１５０の接地周縁部１５１との隣接部分には外方に向かって広がるように傾斜する環状の傾斜部分１５２が形成され、その傾斜部分１５２に隣接してほぼ垂直に切り立つ環状の段部１５３が形成されている。

また、上げ底部分１５０には、環状の傾斜部分１５２の内側で段部１５３と中央部領域Ｅ_INとの間に、複数（８個）の補強リブ１５５ａ〜１５５ｈと、複数（８個）の谷部１５４ａ〜１５４ｈとが放射状に、かつ、交互に配列されるように形成されている。各谷部（例えば、１５４ａ）は、図３（ａ）、（ｂ）示すように、２つの補強リブ（例えば、１５５ａ、１５５ｈ）の間で内方に突出するように形成され、それに伴って、各補強リブは、２つの谷部の間で外方に突出している。

各ＰＥＴボトルの寸法は図４及び図３に示すように定義される。具体的には、
Ａ：上げ底部分の外径（ｍｍ）
Ｂ：中央部領域Ｅ_INの外径（ｍｍ）
ｈ：上げ底部分の高さ（ｍｍ）
Ｅ：補強リブ間の幅；谷部の幅（ｍｍ）
Ｒ１：補強リブの外側下角湾曲半径（ｍｍ）
Ｒ２：補強リブの外側上角湾曲半径（ｍｍ）
となっている。

ここで、上げ底部分１５０の外径Ａと中央部領域Ｅ_INの外径Ｂとの比（Ｂ／Ａ）には好適範囲があり、４１〜４６％の範囲が適している。また、上げ底部分１５０の高さｈは容器（ＰＥＴボトル１０）の大きさ（外径）にもよるが、１０ｍｍ以上が好ましく、１２〜１７ｍｍがより好適である。補強リブ間の幅、即ち谷部の幅Ｅは、比較的広いほうが好ましく、具体的には、４〜５ｍｍが好ましい。更に、補強リブの外側下角湾曲半径Ｒ１及び外側上角湾曲半径Ｒ２も比較的大きいほうが好ましく、具体的には、２〜４ｍｍが好ましい。

［実験例］
前述した構造のＰＥＴボトルについて、加圧試験と耐熱試験を行った。

加圧試験では、ＰＥＴボトル内での飲料の二次発酵に伴う内圧上昇を想定して、ＰＥＴボトルに対して０．８ＭＰａの圧力を印加して底部１５の状態を観察した。また、耐熱試験では、８７℃の熱水を充填して底部１５の変形等を観察した。その結果を図５に示す。

実施例１、実施例２と、比較例１、比較例２に係る各ＰＥＴボトル１０本について試験を行った。

なお、各試験に供されたＰＥＴボトルの壁厚は、部位によって異なるが、口部１１から首部１２、肩部１７にかけては概ね０．３ｍｍ〜３．７ｍｍの範囲（口部ネックリング部１６は除く）、胴部１３では概ね０．３ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲であった。また、底部１５の壁厚については、上げ底部分１５０の底中央から半径５ｍｍ以内の域で１．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲、半径５ｍｍ以上の接地周縁部１５１までの域では、補強リブ１５５の存在域であるかどうかや補強リブ１５５か谷部１５４かによって差はあるが概ね０．４ｍｍ〜３ｍｍの範囲（補強リブ１５５部分の半径１０ｍｍ〜１５ｍｍ域内に厚さ３ｍｍに近い肉厚部がある）、接地周縁部１５１より外方の域では、０．３ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲であった。

試験の結果（図５参照）は、以下の通りである。
実施例１（Ａ＝６０ｍｍ、Ｂ＝２５ｍｍ、Ｂ／Ａ＝４１．７％）の全て（１０本）のＰＥＴボトルについて、加圧試験おいて上げ底部分１５０は破損することなく反転して突出し、また、加熱試験において上げ底部分１５０の変形も無かった。
実施例２（Ａ＝４８ｍｍ、Ｂ＝２２ｍｍ、Ｂ／Ａ＝４５．８％）の全て（１０本）の全て（１０本）のＰＥＴボトルついても、加圧試験において上げ底部分１５０は破損することなく反転して突出し、また、加熱試験において上げ底部分１５０の変形も無かった。
比較例１（Ａ＝６０ｍｍ、Ｂ＝１０ｍｍ、Ｂ／Ａ＝１６．７％）の１０本のＰＥＴボトルのうち６本については、加圧試験において上げ底部分１５０が破損した（底割れ）。
比較例２（Ａ＝６０ｍｍ、Ｂ＝３５ｍｍ、Ｂ／Ａ＝５８．３％）の１０本のＰＥＴボトルのうち２本については、加熱試験において上げ底部分１５０が傾いて異常変形したり、上げ底高さｈ自体が３ｍｍ以下にまで低下する等の変形（耐熱不良）が確認された。

以上の実験の結果から、上げ底部分１５０の外径Ａと各補強リブ１５５ａ〜１５５ｈが臨む中央部領域Ｅ_INの外径Ｂとの比（Ｂ／Ａ）が小さい（例えば、比較例１の場合１６．７％）の場合、上げ底部分１５０は、複数の補強リブ１５５ａ〜１５５ｈによってその形状が強固に維持され得る一方、複数の補強リブ１５５ａ〜１５５ｈの中央部領域Ｅ_INへの集中度合いが高まって、内圧上昇に伴う中央部領域Ｅ_INと各補強リブ１５５ａ〜１５５ｈとの境界部分への応力の集中度合いが高まることから、破損に至る場合が多いものと推察される。また、特に、延伸配向により結晶化し易いプラスチックであるＰＥＴで作られたプリフォーム（略試験管状の予備成形体）を二軸延伸ブローにより成形したボトルにおいては、プリフォーム底の中央近傍は、延伸が不十分のままボトル底型へ賦型されるので、延伸配向による結晶化が不十分となり、そのため、応力集中下の変形に対して脆く、このように破損に至る場合が多いものと推察される。逆に、上げ底部分１５０の外径Ａと各補強リブ１５５ａ〜１５５ｈが臨む中央部領域Ｅ_INの外径Ｂとの比（Ｂ／Ａ）が大きすぎると（例えば、比較例２の場合５８．３％）、上げ底部分１５０における補強リブ１５５ａ〜１５５ｈの占める割合が低下しすぎ、複数の補強リブ１５５ａ〜１５５ｈによる上げ底部分１５０に対する形状維持作用が低下し、耐熱不良が発生してしまうものと推察される。

実施例１及び実施例２では、上げ底部分１５０の外径Ａと中央部領域Ｅ_INの外径Ｂとの比（Ｂ／Ａ）が４０％台で、前記比較例１に比べて大きく、前記比較例２に比べて小さいものとなっている。これらの場合、各補強リブ１５５ａ〜１５５ｈによる上げ底部分１５０に対する形状維持作用はある程度確保されつつ、複数の補強リブ１５５ａ〜１５５ｈの中央部領域Ｅ_INへの集中度合いがある程度緩和されて、内圧上昇に伴う中央部領域Ｅ_INと各補強リブ１５５ａ〜１５５ｈとの境界部分への応力の集中度合いが緩和されることから、加圧試験における上げ底部分１５０の破損、及び加熱試験において上げ底部分１５０の変形が無かったものと推察される。

前記試験の結果から、上げ底部分１５０の外径Ａと中央部領域Ｅ_INの外径Ｂとの比（Ｂ／Ａ）は、４１％〜４６％の範囲が適していると判断できる。

なお、本実施の形態に係るＰＥＴボトル１０（図１〜図３参照）では、上げ底部分１５０の接地周縁部１５１との隣接部分が環状の傾斜部分１５２となっているため、さらには、環状の傾斜部分１５２との隣接部分が段部１５３となっているため、上げ底部分１５０に形成された複数の補強リブ１５５ａ〜１５５ｈが環状の傾斜部分１５２にて支えられた構造、さらには、傾斜部分１５２に加えて段部１５３にも支えられた構造となる。従って、飲料の高温充填時においても、上げ底部分１５０における複数の補強リブ１５５ａ〜１５５ｈの形成された部位が低下して接地周縁部１５１を越えてしまうことをより確実に防止することができるようになる。

また、前述した実施の形態においては、複数の補強リブ１５５ａ〜１５５ｈが臨む上げ底部分１５０の中央部領域Ｅ_INは、略平坦な形状となっていたが、この中央領域Ｅ_INの形状はこれに限られず、例えば、ドーム形状であってもよい。更に、補強リブ１５５の個数も８個に限らず、３個以上あればよい。また、更に、ボトル胴部１３の形状も丸型（円筒状）に限らず、角型（長方角、正方角）、楕円型であってもよい。

なお、前述した実施の形態においては、プラスチックボトルとしてＰＥＴボトルについて説明したが、これに限られず、ボトルのプラスチック素材として他の熱可塑性樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂のうち、ＰＥＴをはじめとする、例えば、ポリエステル（ポリ乳酸、ＰＥＮ、ＰＢＴ）やポリエチレン、ポリプロピレン等の結晶性樹脂がより好ましい。

以上、説明したように、本発明に係るプラスチックボトルは、通常の圧力上昇や飲料の高温充填時には、上げ底部分の形状が確実に維持することができるとともに、二次発酵時の通常想定され得ない圧力上昇時には、上げ底部分が反転して上げ底部分の破損を防止することができるという効果を有し、二次発酵し得る飲料用のプラスチックボトルとして有用である。

本発明の実施の一形態に係るプラスチックボトルの底部の断面を一部に含む正面図である。プラスチックボトルの底部の平面図（ｂ）、及び該底部のＸ−Ｘ断面図（ａ）である。上げ底部分に形成された補強リブを示す平面図（ａ）、及び補強リブのＹ−Ｙ断面図（ｂ）である。プラスチックボトルの上げ底部分の寸法関係を示す図である。本発明の実施例についての実験結果を比較例とともに表す図である。

符号の説明

１０プラスチックボトル（ＰＥＴボトル）
１１口部
１２首部
１３胴部
１５底部
１６口部ネックリング
１７肩部
１５０上げ底部分
１５１接地周縁部
１５２傾斜部分
１５３段部
１５４、１５４ａ〜１５４ｈ谷部
１５５、１５５ａ〜１５５ｈ補強リブ

Claims

底部が接地周縁部から内方に凹んだ上げ底部分を有し、該上げ底部分に外方に突出する複数の補強リブが当該上げ底部分の中央部領域の周縁から前記接地周縁部に向かって放射状に形成されたプラスチックボトルであって、
前記上げ底部分の外径（Ａ）と、前記中央部領域の外径（Ｂ）との比（Ｂ／Ａ）が４１パーセントから４６パーセントの範囲にあり、
前記上げ底部分の前記接地周縁部との隣接部分は環状の傾斜部分となり、更に、環状の前記傾斜部分との隣接部分は環状の段部であって、前記複数の補強リブが環状の前記段部と前記中央部領域との間に形成されている、プラスチックボトル。
ポリエチレンテレフタレートにて形成され、
前記上げ底部の壁厚は、０．４ｍｍ〜３ｍｍの範囲にある請求項１記載のプラスチックボトル。