JP6037610B2

JP6037610B2 - プラスチックボトル

Info

Publication number: JP6037610B2
Application number: JP2011272967A
Authority: JP
Inventors: 松岡　建之; 建之松岡
Original assignee: Coca Cola Co
Current assignee: Coca Cola Co
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2031-12-14
Also published as: JP2013124115A

Description

本発明は、胴部がくびれ部を有するプラスチックボトルに関する。

飲料用のＰＥＴボトルとしてプラスチックボトルが広く用いられている。プラスチックボトルの製造には各種の成形法をとり得るが、主には、二軸延伸ブロー成形法を用いてプリフォームからボトル形状に成形することが行われている。ボトル形状を大別すると、胴部の横断面形状が円形の丸型ボトルと、胴部の横断面形状が方形の角型ボトルとがある。角型ボトルは、丸型ボトルと比べて積載効率・収納効率が良いというメリットがあるが、サイズが大きくなると、対角方向が持ちづらいというデメリットがある。実用化されている角型ボトルでは、胴部にくびれ部を形成し、持ち易さが改善されている。

例えば、特許文献１は、胴部に指スポット付きのくびれ部を形成した長方形の角型ボトルを開示している。この角型ボトルを把持する場合、消費者は、指スポットに指を入れ、くびれ部を中心にボトルを掴むことができる。

特開２００５−２４７３９３号公報

ところで、ボトルの持ち易さとは、くびれ部の有無だけで決まるものではなく、ボトル強度とも関連する。くびれ部があったとしても、ボトル強度が低いと、消費者にとっては、柔らかくて掴みにくいと感じてしまう。とりわけ、１リットルを超えるような大型サイズのボトルの場合、消費者はボトルを掴んで飲料をコップに注ぐため、持ち易さ・注ぎ易さを実感するようなボトル強度を確保することが重要である。

ところが、近年では、省資源化の観点から、ボトルの軽量化に伴う薄肉化が進められており、薄肉化によって全体的に低下するボトル強度を確保することが難しい。
この点、特許文献１の角型ボトルのように、胴部とくびれ部とが同様の横断面形状であるボトルについて、ある程度の肉厚とする場合には、把持したときにたわまないようにすることができる。しかし、このようなボトルについてより一層の薄肉化を図った場合、胴部に対するくびれ部の横断面形状の変化が小さいために、持ち易さ・注ぎ易さが実感されるような十分な強度をくびれ部に確保するのには限界がある。

もっとも、胴部に対するくびれ部の横断面形状の変化を大きくすれば、くびれ部の強度向上については期待することができるが、断面形状の変化が大きくなるため、プリフォームからの成形（例えば二軸延伸ブロー成形）が難しくなる。

本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的は、軽量化が図られた大型サイズの角型ボトルの場合にも、その成形性を損なうことなく、持ち易さ・注ぎ易さが実感されるような強度をくびれ部に確保することができるプラスチックボトルを提供することである。

上記目的を達成するべく、本発明のプラスチックボトルは、横断面形状が正多角形の胴部を備え、胴部の上下方向の途中にくびれ部を有するプラスチックボトルにおいて、くびれ部は、正多角形の内接円よりも小さい正円の横断面形状のピンチ部と、ピンチ部の上側及び下側にある正多角形の胴壁部分とピンチ部とをつなぐ傾斜部と、を有する。傾斜部と胴壁部分とをむすぶ稜線は、ピンチ部から遠い距離にある山部とピンチ部から近い距離にある谷部とが周方向に繰り返す湾曲した線で形成されており、山部は、正多角形の角に相当する位置にあり、谷部は、正多角形の角と角との間の部分に相当する位置にあるものである。

本発明によれば、全体としては角型ボトルであるが、くびれ部のピンチ部の横断面形状が正円であるため、くびれ部と胴壁部分との間で横断面形状の変化が大きくなる。これにより、くびれ部と胴壁部分とを同様の横断面形状にする場合と比べて、軽量化による強度低下を抑制することができる。このため、くびれ部を掴んだときの撓むような変形を抑制することができ、持ち易さ・注ぎ易さが実感されるような強度をくびれ部に確保することができる。

また、くびれ部の傾斜部と胴壁部分とをむすぶ綾線を上述の湾曲線としているため、対角方向ではくびれ部の高さが比較的高くなる。これにより、消費者がくびれ部を掴んだときに、例えば手の親指と人差し指との間の付け根が胴壁部分の角にあたらないかあるいはあたりにくくなるため、本来持ちづらい対角方向の部位によって邪魔されることが抑制される。よって、消費者にとっては、くびれ部に手がかけ易いと実感されるものとなり、くびれ部を中心とした持ち易さ・注ぎ易さを向上することができる。

加えて、くびれ部に傾斜部があるので、正多角形を基調とする胴壁部分に正円のピンチ部を形成するに際して、その成形性を向上することができる。とりわけ、傾斜部と胴壁部分とをむすぶ綾線を上述の湾曲線とすることで、傾斜部は、ピンチ部に近いところでは正円の横断面形状となる一方で、胴壁部分に近づいたあるところでは、胴壁部分の正多角形の角に相当する位置にのみ正円の一部（４つの角に対応して４つの円弧）が存在する横断面形状となる。よって、胴壁部分とくびれ部のピンチ部との間で横断面形状の変化を大きくしつつも、その変化を傾斜部でつなぐことができ、しかも対角方向が急な傾斜角度とならないようにすることができるため、成形のし易さを確保することができる。

好ましくは、胴壁部分には、谷部に沿って凹部が形成されているとよい。

この構成によれば、胴壁部分に変化した部位（凹部）が形成されるため、胴壁部分の面強度を向上することができる。特に、凹部が谷部に沿って形成されるため、胴壁部分の面強度が効果的に向上され、くびれ部を掴んだときの変形を抑制する上でも有用となる。

好ましくは、稜線は、傾斜部と胴壁部分とをむすぶつなぎ部分のＲが３以下であるとよい。

この構成によれば、綾線のＲが比較的小さいため、傾斜部と胴壁部分とのつなぎ部分が比較的硬くなる。それゆえ、消費者がくびれ部を掴んだとき、指がしっくりとかかるようになり、消費者の持ち易さ・注ぎ易さを向上することができる。

好ましくは、傾斜部の角度は、横断面に対し３０°〜６０°であるとよい。

この構成とは異なり、３０°未満であると、例えば二軸延伸ブロー成形を用いる際に傾斜部を急激に延伸することになるため、対角方向の部分が白化し易い。一方、６０°を超えると、傾斜部が胴壁部分とピンチ部とをなだらかにつなぐことになるため、十分な強度を確保し難い。よって、上記の範囲とすることで、成形性の確保と強度の確保とを両立し易い。

好ましくは、ピンチ部には、周方向に溝が形成されているとよい。

この構成によれば、溝がリブとして機能するため、ピンチ部の強度をより向上することができる。

好ましくは、溝は、断面視、横向きのＶ字状に形成されているとよい。

この構成によれば、ボトルに上下方向の力が作用した場合にも、その力をスプリングのように吸収することができる。これにより、ボトルの縦方向のつぶれを抑制することができる。なお、ボトルがスプリング効果で縮むと、内圧が上がるので、ボトルの強度が高くなる。

好ましくは、溝は、ピンチ部の上下部分にそれぞれ形成されているとよい。

この構成によれば、ピンチ部の強度及び上述のスプリング効果をより一層向上することができる。

好ましくは、ピンチ部には、溝と傾斜部との境界に段部が形成されているとよい。

こうすることで、段部という簡易な構成によって、くびれ部全体の強度を向上することができる。

図１（ａ）及び（ｂ）は、実施形態に係るプラスチックボトルをそれぞれ別の角度から見た斜視図である。図１のプラスチックボトルの正面図である。図２のプラスチックボトルを４５度ずらした角度から見た側面図である。図２のＩＶ−ＩＶ線で切断した縦断面図であり、ハッチングを省略して切断箇所の輪郭を示すものである。図３のＶ−Ｖ線で切断した縦断面図であり、ハッチングを省略して切断箇所の輪郭を示すものである。図２のＶＩ−ＶＩ線で切断した横断面形状の端面図である。図２のＶＩＩ−ＶＩＩ線で切断した横断面形状の端面図である。図２のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線で切断した横断面形状の端面図である。図９（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、他の実施形態に係るプラスチックボトルをそれぞれ別の角度から見た斜視図である。図９のプラスチックボトルの正面図である。図９のプラスチックボトルを４５度ずらした角度から見た側面図である。

添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態に係るプラスチックボトルを説明する。
以下の説明では、ボトル口部が存在する方を上側とし、ボトル底部が存在する方を下側とする。高さとは、ボトルの中心軸の方向（上下方向）に沿った長さを意味する。横断面形状とは、ボトルの中心軸に直交する平面（すなわち横断面）における断面形状を意味する。

図１〜３に示すように、プラスチックボトル１（以下、「ボトル１」という。）は、上側から順に、口部２、肩部３、胴部４及び底部５を有する。これらの部分（２，３，４及び５）は、一体に形成され、内部に飲料を貯留するための有底筒状のボトル壁を構成する。飲料としては、水、緑茶、ウーロン茶、ブレンド茶、スポーツドリンク又は果汁等の非炭酸飲料を貯留するのに適している。他の実施態様では、ゼリー飲料又はソース等の食品を貯留することもできる。

ボトル１は、例えば、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等の延伸成形法により成形される。
ボトル１の製造工程の一例を説明する。先ず、金型内に熱可塑性樹脂を射出し、プリフォームを射出成形する。プリフォームは、口部２と同形状の口部と、その下側に連なる有底の筒状部と、で構成される。射出成形後は、プリフォームをブロー成形機にセットして、プリフォームの筒状部を加熱する。そして、延伸ロッドによって筒状部を縦方向に延伸させると共に、圧縮空気を吹き込んで筒状部を横方向に延伸させる。延伸させた筒状部の部位を金型の内面に押し付け、その後固化させる。これにより、肩部３、胴部４及び底部５が成形され、ボトル１の一連の成形が完了する。

口部２は、上端が開口しており、飲料の注ぎ口として機能する。口部２の開口は、図示省略したキャップにより開閉される。肩部３は、横断面が下方にかけて徐々に拡大してなり、ボトル１において最小径の口部２を、ボトル１において最大幅を構成する胴部５の上端に連続させる。底部５は、底壁２１及び周壁２２で構成される。周壁２２は、下方にかけて僅かにすぼめられてなり、胴部４の下端を底壁２１に連続させる。口部２、肩部３及び底部５の形状は、特に限定されるものではなく、適宜設計することができる。

胴部４は、正方形の横断面形状を基調とする角筒状の部分である。詳細には、図６に示すように、胴部４の正方形の横断面形状は、正方形の計４つの角部３１が円弧からなり、隣り合う角部３１，３１の間に直線部３３を有する。直線部３３は、胴部４の平坦な外表面を構成する。なお、横断面形状として正方形を例にしたが、もちろん６角形、８角形、１０角形など他の正多角形を採用してもよい。また、正方形又は正多角形の横断面形状とは、角部３１を直角としていないように、角部にＲをつけることを排除するものではない。

胴部４は、その上下方向の途中にくびれ部４０を有している。図３に示すように、胴部４を上下方向に３つのエリアで区分けすると、胴部４は、くびれ部４０と、くびれ部４０の上側にある上側胴部４２と、くびれ部４０の下側にある下側胴部４４と、からなる。上側胴部４２及び下側胴部４４は、上述のように、横断面形状が正方形の胴壁部分を構成するものである。上側胴部４２及び下側胴部４４には、それぞれ、周方向に延びる複数の連続溝５０及び複数の断続溝５２が上下方向に交互に形成されている。

くびれ部４０は、胴部４において最もくびれているピンチ部６０と、ピンチ部６０を上側胴部４２につなぐ上側傾斜部６２と、ピンチ部６０を下側胴部４４につなぐ下側傾斜部６４と、を有している。くびれ部４０は、ピンチ部６０を中心に上下対称に形成されている。ただし、他の実施態様では、くびれ部４０は、ピンチ部６０を中心に上下非対称に形成されてもよい。すなわち、上側傾斜部６２と下側傾斜部６４とは、互いに、高さ、傾斜方向への長さ、傾斜角度及び厚みの少なくとも一つの性状が異なってもよい。

ピンチ部６０は、図７に示すように、正円の横断面形状で構成されている。ここで、横断面形状に関し、ピンチ部６０の正円は、上側胴部４２及び下側胴部４４の正方形の内接円６６（参照：図６に仮想線で示す。）よりも小さいものとなっている。一例を挙げると、ピンチ部６０の正円の直径は７５ｍｍであり、内接円６６の直径は８５ｍｍである。なお、内接円６６の直径は、胴部４の正方形の一辺の長さに相当するものであり、ボトル１の最大幅に等しい。

ピンチ部６０には、図３に示すように、上下一対の溝７０，７２が形成されている。このため、溝７０，７２の間にあるピンチ部６０の中央部分は、リング状の部位となっている。溝７０，７２は、ピンチ部６０の周方向に亘って形成されており、断面視、横向きのＶ字状に形成されている。また、ピンチ部６０には、溝７０と上側傾斜部６２との境界に段部７４が形成されていると共に、溝７２と下側傾斜部６４との境界に段部７６が形成されている。段部７４，７６は、ピンチ部６０の周方向に亘って形成されている（参照：図４及び図５）。

上側傾斜部６２及び下側傾斜部６４は、ピンチ部６０から遠ざかるにつれて徐々に径方向に拡大するように形成されている。上側傾斜部６２及び下側傾斜部６４の傾斜角度αは、互いに同じである（参照：図４）。また、この傾斜角度αは、上下方向の位置及び周方向の位置で異なるものではなく、一定の角度となっている。傾斜角度αは、成形性及び強度の観点によれば、横断面に対して３０°〜６０°の範囲にあることが好ましい。その理由は以下のとおりである。

二軸延伸ブロー成形の際、ピンチ部６０から延伸されるようにして上側傾斜部６２及び下側傾斜部６４が形成される。このとき、傾斜角度αが３０°未満であると、ピンチ部６０から急激な角度に延伸させることになる。その結果、上側傾斜部６２及び下側傾斜部６４の対角面（すなわち、胴部４の正方形横断面形状における角部３１に相当する面。）が白化し易い。一方、傾斜角度αが６０°を超えると、上側傾斜部６２及び下側傾斜部６４がピンチ部６０と胴壁部分（すなわち上側胴部４２及び下側胴部４４）とをなだらかにつなぐことになるため、十分な強度を確保し難い。したがって、傾斜角度αを上記の範囲とすることで、成形性と強度の両方を確保することができる。より好ましくは、傾斜角度αは４５°であるとよい。こうすることで、二軸延伸ブロー成形の際に延伸していく部位が金型の内面に追随し易い上、成形後の持ち易さにとっても有利となる。

図１〜３に示すように、上側傾斜部６２と上側胴部４２とをむすぶ綾線８０、並びに、下側傾斜部６４と下側胴部４４とをむすぶ綾線８１は、いずれも、山部８２と谷部８４とが周方向に交互に４回繰り返す湾曲した線で形成されている。山部８２は、谷部８４と比べてピンチ部６０から遠い距離にあり、しかも、胴部４の正方形横断面形状における角部３１に相当する位置にある。換言すると、谷部８４は、山部８２と比べてピンチ部６０から近い距離にあり、しかも、胴部４の正方形横断面形状における直線部３３に相当する位置にある。綾線８０は、全体として周方向に延びる正弦波状の曲線となっており、山部８２と谷部８４との境界点（正弦波における線の変曲点）が、胴部４の正方形横断面形状において、直線部３３から角部３１に変化する位置に相当する位置にある。

このように構成された上側傾斜部６２及び下側傾斜部６４は、図８に示すように、基本的には、ピンチ部６０と同様に正円の横断面形状からなり、ピンチ部６０から遠ざかるにつれて正円の半径が大きくなっている。ただし、正弦波状の綾線８０，８１から明らかなように、上側胴部４２及び下側胴部４４に近づいた谷部８４の位置からは、上側傾斜部６２及び下側傾斜部６４の横断面形状は、胴部４の正方形の４つの角部３１に相当する位置にのみ、円弧状の部位が存在することになる。この４つの円弧状の部位は、ある一つの正円の軌道上にあり、上側胴部４２及び下側胴部４４に向かうにつれて徐々に短くなっていき、最終的に上側胴部４２及び下側胴部４４に達すると存在しなくなる。

隣り合う山部８２と山部８２との間にある胴壁部分（上側胴部４２及び下側胴部４４の各部位）には、谷部８４に沿って弓状の凹部９０が形成されている。図２に示すように、弓状の凹部９０は、谷部８４の曲線に沿った円弧部９２と、円弧部９２の両端をつなぐ直線部９４と、で構成されている。円弧部９２は、谷部８４の曲線と平行に延びている一方、直線部９４は、連続溝５０と平行に延びている。また、直線部９４は、山部８２の頂部と同じ又は同程度の高さレベルに位置している。

綾線８０は、図４及び図５に示すように、上側傾斜部６２と上側胴部４２とをむすぶつなぎ部分のＲが周方向で一定となっている。同様に、綾線８１は、下側傾斜部６４と下側胴部４４とをむすぶつなぎ部分のＲが周方向で一定となっており、綾線８０のＲと同じ値となっている。ここで、綾線８０，８１のＲは、３以下とすることが好ましく、本実施形態では０．５となっている。Ｒが３を超えると、綾線８０，８１のＲが比較的大きくなり、綾線８０，８１が構成するつなぎ部分が柔らかくなる。これに対し、Ｒが３以下であれば、綾線８０，８１のＲが比較的小さいため、当該つなぎ部分が硬くなり、強度が向上する。それゆえ、消費者がくびれ部４０を掴んでボトル１を把持したときに、くびれ部４０に指がしっくりかかるようになる。

以上説明したボトル１のサイズ及び寸法の一例を挙げる。本実施形態のボトル１は、容量が１リットルを超えるような大型サイズのボトルに適したものであり、例えば、１．５リットル又は１．２５リットルのボトルとすることができる。１．５リットルのボトルの場合には高さを約３００ｍｍとし、１．２５リットルのボトルの場合には高さを約２５０ｍｍとし、両者の間ではくびれ部４０の高さ位置のみを変更すればよい。くびれ部４０の高さ位置は、ボトル１の持ち易さの観点からすれば、ボトル１に飲料を満充填させたときの重心の近傍又は重心の僅かに下側に設定するとよい。また、くびれ部４０の高さは、一般的な大人の指が少なくとも一本はくびれ部４０に挿入できる程度の高さを有すればよく、例えば、最大高さ（綾線８０の山部８２の頂部と綾線８１の山部８２の頂部との距離）を約４０ｍｍとすることができる。

以上説明した本実施形態のボトル１の作用効果を説明する。

１．持ち易さ・注ぎ易さ
ボトル１にくびれ部６０があるため、指をひっかけることができ、持ちやすくなる。また、ボトル１の胴部４の横断面形状が正方形と正円との組合せで構成されているため、持ったときに全体的に変形しにくい。

具体的に説明すると、胴部４の基本的な横断面形状は正方形であるのに対し、くびれ部４０のピンチ部６０の横断面形状は正円であるため、くびれ部４０と上側胴部４２との間及びくびれ部４０と下側胴部４４との間で横断面形状の変化が大きい。これにより、両者を同様の横断面形状にする場合に比べて、軽量化した場合の強度低下が抑制され、くびれ部４０を掴んだときの撓むような変形が抑制される。よって、角型ボトルを軽量化した場合であっても、持ち易さ・注ぎ易さが実感されるような強度をくびれ部４０に確保することができる。

また、くびれ部４０に関する綾線８０，８１を山部８２と谷部８４との組合せとし、対角方向ではくびれ部４０の高さを大きくしている。これにより、消費者がくびれ部４０を掴んだときに、対角方向の部位に邪魔されることが抑制される。よって、消費者にとっては、くびれ部４０に手がかけ易いと実感されるものとなる。すなわち、本来持ちにくい対角方向が持ち易くなり、くびれ部４０を中心とした持ち易さ・注ぎ易さを向上することができる。

さらに、くびれ部４０及びその周辺部位の強度も向上されている。具体的には、ピンチ部６０に形成された溝７０，７２はリブとして機能するため、ピンチ部６０の強度を向上することができる。また、ピンチ部６０に形成された段部７４，７６もリブのような効果を奏するため、ピンチ部６０と傾斜部７２、７４とのつなぎ部分の強度が向上され、くびれ部４０全体の強度を向上することができる。さらに、くびれ部４０の直近に形成された凹部９０もリブとして機能するため、くびれ部４０の直近の胴壁部分の面強度が向上する。しかも、凹部９０の態様を弓状に形成し、凹部９０の部位を谷部８４及び連続溝５０の両者と平行に延びるように凹部９０を形成しているため、胴壁部分の面強度が効果的に向上される。このようなくびれ部４０及びその周辺部位の強度の向上は、くびれ部４０を掴んだときの変形がより一層抑制される上で有用であり、ボトル１の持ち易さ・注ぎ易さの向上につながる。

２．成形性
くびれ部４０に、ピンチ部６０から延びる上側傾斜部６２及び下側傾斜部６４を形成しているので、正多角形を基調とする胴壁部分に正円のピンチ部６０を形成するに際して、その成形性を向上することができる。特に、くびれ部４０に関する綾線８０，８１を山部８２と谷部８４との組合せとした上述の態様とし、対角方向では対辺方向よりも上側傾斜部６２及び下側傾斜部６４の長さを長くして、傾斜角度αを一定にしている。これにより、プリフォームを二軸延伸ブロー成形する際に、くびれ部４０について対角方向の成形性を確保することができる。

次に、図９ないし図１１を参照して、他の実施形態に係るボトル１００について説明する。上記した実施形態のボトル１との相違点は、ピンチ部６０から溝７０，７２を除いた点と、上側胴部４２及び下側胴部４４から弓状の凹部９０を除いた点である。

このようなボトル１００によれば、ボトル１に比べてくびれ部４０及びその周辺部位の強度が劣るものの、ボトル１と同様に、軽量化が図られた大型サイズの場合にも、その成形性を損なうことなく、持ち易さ・注ぎ易さが実感されるような強度をくびれ部４０に確保することは可能である。

１：ボトル、４：胴部、４０：くびれ部、４２：上側胴部、４４：下側胴部、６０：ピンチ部、６２：上側傾斜部、６４：下側傾斜部、７０，７２：溝、７４，７６：段部、８０，８１：稜線、８２：山部、８４：谷部、９０：凹部

Claims

横断面形状が正多角形の胴部を備え、前記胴部の上下方向の途中にくびれ部を有するプラスチックボトルにおいて、
前記くびれ部は、
前記正多角形の内接円よりも小さい正円の横断面形状のピンチ部と、
前記ピンチ部の上側及び下側にある前記正多角形の胴壁部分と当該ピンチ部とをつなぐ傾斜部と、を有し、
前記傾斜部と前記胴壁部分とをむすぶ稜線は、前記ピンチ部から遠い距離にある山部と前記ピンチ部から近い距離にある谷部とが周方向に繰り返す湾曲した線で形成されており、
前記山部は、前記正多角形の角に相当する位置にあり、
前記谷部は、前記正多角形の角と角との間の部分に相当する位置にあり、
前記胴壁部分には、前記谷部に沿って凹部が形成されており、前記凹部は、前記谷部の曲線に沿った円弧部と、前記円弧部の両端を繋ぎ前記山部の頂部と略同一の高さレベルに位置する直線部と、で構成されている、プラスチックボトル。
前記ピンチ部は、
中央に周方向にわたって配置されたリング状部と、
前記リング状部の上側に周方向にわたって形成された、断面視、横向きのＶ字状の第１溝と、
前記リング状部の下側に周方向にわたって形成された、断面視、横向きのＶ字状の第２溝と、
前記第１溝と前記傾斜部との上側境界に周方向にわたって形成された第１段部と、
前記第２溝と前記傾斜部との下側境界に周方向にわたって形成された第２段部と、を備える請求項１に記載のプラスチックボトル。
前記稜線は、前記傾斜部と前記胴壁部分とをむすぶつなぎ部分のＲが３以下である、請求項１又は２に記載のプラスチックボトル。
前記傾斜部の角度は、横断面に対し３０°〜６０°である、請求項１ないし３のいずれか一項に記載のプラスチックボトル。