JP6060497B2 - プラスチックボトル - Google Patents

Description

本発明は、口部と、首部と、肩部と、胴部と、底部とを備えたプラスチックボトルに関する。

近年、ボトルに使用されるプラスチック材料の使用量を減らし、プラスチックボトルを軽量化することが望まれている。しかしながら、プラスチックボトルを軽量化していく際、その強度が不足することが懸念事項となっている。

特開２００９−１５４９５９号公報

これに対して、例えば特許文献１には、軽量化した場合でも強度の確保が図られたプラスチックボトルが開示されている。しかしながら、従来の軽量化ボトルにおいては、胴部が薄肉化されていることにより、例えば品質保管期限内であっても、ボトル内の水分が蒸散してしまい、ボトルが減圧変形してしまう現象が起きている。

このような、蒸散現象にともなう容器の（減圧）変形により、外観不良が生じ、商品陳列時に商品価値を低下させてしまうおそれがある。また、例えば倉庫内でケースに入れてボトルを保管する際に荷崩れを起こす等、深刻なトラブルの要因にもなりうる。また、こうした変形は、製品保管中における蒸散現象だけで生じるものではなく、充填温度と販売温度（冷却温度）との違いによる内容液の体積収縮や、ヘッドスペース中の気体の体積収縮によっても起こりうるものである。

一方、従来、胴部に減圧吸収パネルを設けたボトルも存在する。このようなボトルにおいては、各減圧吸収パネル間に、縦方向に延びる柱が配置されている。しかしながら、このようなボトルを薄肉化した場合、とりわけ柱の部分が横荷重に対して変形を起こしやすいため、自動販売機での販売に適さなくなるおそれがある。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、ボトルを軽量化した場合であってもその強度の確保を図ることができ、かつボトル内から水分が蒸散した場合にともなうボトルの減圧変形を抑制することが可能なプラスチックボトルを提供することを目的とする。

本発明は、口部と、首部と、肩部と、胴部と、底部とを備えたプラスチックボトルにおいて、胴部に複数の周方向溝を設けて周方向溝間に周方向凸部を形成し、胴部に、上下方向に延びる単位圧力吸収領域が周方向に沿って所定間隔を空けて複数設けられ、各単位圧力吸収領域は、周方向凸部から内方に引込むとともに上下方向に連続する複数の圧力吸収用のパネル形成部を有し、胴部に、上下方向に延びる単位補強領域が周方向に沿って所定間隔を空けて複数設けられ、各単位補強領域は、パネル形成部より外方へ突出するとともに上下方向に連続する複数の補強用の柱形成部を有し、各周方向凸部において、単位圧力吸収領域のパネル形成部と単位補強領域の柱形成部とが周方向に沿って交互に配置され、各単位圧力吸収領域において、胴部最表面から各パネル形成部の表面中央までの深さは、各単位圧力吸収領域の上部または下部の一方側に位置するパネル形成部から他方側に位置するパネル形成部に向けて徐々に深くなっており、各単位補強領域において、胴部最表面から各柱形成部の表面中央までの深さは、各単位補強領域の前記他方側に位置する柱形成部から前記一方側に位置する柱形成部に向けて徐々に深くなっていることを特徴とするプラスチックボトルである。

本発明は、各単位圧力吸収領域は、上方または下方へ向かって先細状の台形形状をもつことを特徴とするプラスチックボトルである。

本発明は、各単位圧力吸収領域において、各パネル形成部の周方向の長さは、各単位圧力吸収領域の上部または下部の一方側に位置するパネル形成部から他方側に位置するパネル形成部に向けて徐々に長くなっていることを特徴とするプラスチックボトルである。

本発明は、各単位圧力吸収領域のパネル形成部は、それぞれ周方向凸部に設けられていることを特徴とするプラスチックボトルである。

本発明は、各単位圧力吸収領域のパネル形成部は、複数の周方向凸部のうち一部の周方向凸部のみに設けられていることを特徴とするプラスチックボトルである。

本発明は、各単位補強領域は、上方または下方へ向かって先細状の台形形状をもつことを特徴とするプラスチックボトルである。

本発明は、各単位補強領域において、各柱形成部の周方向の長さは、各単位補強領域の上部または下部の一方側に位置する柱形成部から他方側に位置する柱形成部に向けて徐々に長くなっていることを特徴とするプラスチックボトルである。

本発明は、胴部の平均厚みが、５０μｍ〜２００μｍであることを特徴とするプラスチックボトルである。

本発明によれば、ボトルを軽量化した場合であってもその強度の確保を図ることができ、かつボトル内から水分が蒸散した場合にともなうボトルの減圧変形を抑制することができる。

図１は、本発明の一実施の形態によるプラスチックボトルを示す正面図。 図２は、本発明の一実施の形態によるプラスチックボトルを示す水平断面図（図１のＡ−Ａ線断面図）。 図３は、本発明の一実施の形態によるプラスチックボトルを示す水平断面図（図１のＢ−Ｂ線断面図）。 図４は、本発明の一実施の形態の変形例によるプラスチックボトルを示す正面図。 図５は、比較例によるプラスチックボトルを示す正面図。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１乃至図４は本発明の一実施の形態を示す図である。

まず、図１乃至図３により本実施の形態によるプラスチックボトルの概要について説明する。なお、本明細書中、「上部」、「下部」、「上方」、「下方」とは、それぞれプラスチックボトル１０を正立させた状態（図１）における上部、下部、上方、下方のことをいう。

図１に示すように、プラスチックボトル１０は、口部１１と、口部１１に連接する首部１２と、首部１２に連接する肩部１３と、肩部１３に連接する胴部２０と、胴部２０に連接する底部３０とを備えている。

このうち胴部２０は略円筒形状からなり、その表面には複数の周方向溝２１が設けられている。各周方向溝２１は、胴部２０の周方向全域に形成されており、その水平断面はそれぞれ円形状からなっている。また、これらの周方向溝２１は、上下方向に沿って等間隔に配置されている。さらに、各周方向溝２１間には、それぞれ周方向凸部２２ａ〜２２ｂが形成されている。なお図１および図２において、各周方向溝２１は水平なリブからなっているが、これに限らず波形状（例えば正弦波状）のリブからなっていても良い。

また、胴部２０には、上下方向に延びる単位圧力吸収領域２６が周方向に沿って複数（６個）設けられ、また、上下方向に延びる単位補強領域２７が周方向に沿って複数（６個）設けられている。これら単位圧力吸収領域２６および単位補強領域２７は、周方向に沿って交互に配置されている。

各単位圧力吸収領域２６は、それぞれ上方へ向かって先細状の台形形状をもつとともに、周方向に沿って所定間隔（等間隔）をおいて配置されている。また、各単位補強領域２７は、下方へ向かって先細状の台形形状をもつとともに、周方向に沿って所定間隔（等間隔）をおいて配置されている。なお、単位圧力吸収領域２６および単位補強領域２７の個数は互いに同一であり、それぞれ６個乃至１０個とすることが好ましい。

また、各単位圧力吸収領域２６は、上下方向に連続して配置された複数（３個）の圧力吸収用のパネル形成部２４を有している。各パネル形成部２４は、周方向凸部２２ｂから内方に引込んで形成されている。

図１に示すように、各パネル形成部２４は、それぞれ上方に向かって先細となる略台形形状を有している。また、各パネル形成部２４の周方向（横方向）の長さは、各単位圧力吸収領域２６の上部に位置するパネル形成部２４から各単位圧力吸収領域２６の下部に位置するパネル形成部２４に向けて徐々に長くなっている。なお、各パネル形成部２４の形状は、厳密に台形とする必要はなく、例えば台形を構成する上底および下底がそれぞれ上方および下方に向けて湾曲していても良い。本明細書において、このように上底および下底が湾曲した形状についても台形という。

一方、各単位補強領域２７は、上下方向に連続して配置されるとともにパネル形成部２４より外方へ突出して形成された、複数（３個）の補強用の柱形成部２５を有している。各柱形成部２５は、それぞれ下方に向かって先細となる略台形形状を有している。また、各柱形成部２５の周方向（横方向）の長さは、各単位補強領域２７の下部に位置する柱形成部２５から各単位補強領域２７の上部に位置する柱形成部２５に向けて徐々に長くなっている。

ところで、本実施の形態において、複数の周方向凸部２２ａ〜２２ｂは、ボトル上部に位置する３つの周方向凸部２２ａと、ボトル下部に位置する３つの周方向凸部２２ｂとから構成されている。このうちボトル上部に位置する３つの周方向凸部２２ａには、パネル形成部２４および柱形成部２５が設けられておらず、その水平断面はそれぞれ略円形状からなっている。一方、ボトル下部に位置する３つの周方向凸部２２ｂには、それぞれパネル形成部２４および柱形成部２５が設けられている。

図２および図３は、本実施の形態によるプラスチックボトル１０の水平断面図であり、それぞれ図１のＡ−Ａ線断面、Ｂ−Ｂ線断面を示している。

図２および図３に示すように、ボトル下部に位置する各周方向凸部２２ｂにおいて、単位圧力吸収領域２６のパネル形成部２４と、単位補強領域２７の柱形成部２５とが、周方向に沿って交互に配置されている。

この場合、各単位圧力吸収領域２６において、胴部最表面（本実施の形態においては周方向凸部２２ａの表面）から各パネル形成部２４の表面中央までの深さは、各単位圧力吸収領域２６の上部に位置するパネル形成部２４から各単位圧力吸収領域２６の下部に位置するパネル形成部２４に向けて徐々に深くなっている。例えば、図２に示す断面において各パネル形成部２４の表面中央までの深さをｄ_Ａ１とし、図３に示す断面において各パネル形成部２４の表面中央までの深さをｄ_Ａ２としたとき、ｄ_Ａ１＜ｄ_Ａ２という関係が成り立つ。なお、胴部最表面から各パネル形成部２４の表面中央までの深さは、例えば０．８ｍｍ〜２．０ｍｍとすることができる。

また、各単位補強領域２７において、胴部最表面から各柱形成部２５の表面中央までの深さは、各単位補強領域２７の下部に位置する柱形成部２５から各単位補強領域２７の上部に位置する柱形成部２５に向けて徐々に深くなっている。例えば、図２に示す断面において各柱形成部２５の表面中央までの深さをｄ_Ｂ１とし、図３に示す断面において各柱形成部２５の表面中央までの深さをｄ_Ｂ２としたとき、ｄ_Ｂ１＞ｄ_Ｂ２という関係が成り立つ。なお、胴部最表面から各柱形成部２５の表面中央までの深さは、例えば０．０ｍｍ〜１．６ｍｍとすることができる。

ところで、このようなプラスチックボトル１０のサイズは限定されるものではなく、どのようなサイズのボトルからなっていても良い。例えばプラスチックボトル１０の容量が約３５０ｍｌ、約５００ｍｌとなっていても良い。

また胴部２０におけるプラスチックボトル１０の平均厚みは、これに限定されるものではないが、例えば５０μｍ〜２００μｍとすることができる。さらに、プラスチックボトル１０の重量についても、これに限定されるものではないが、８ｇ〜１７ｇとすることができる。このようにプラスチックボトル１０の肉厚を薄くすることにより、プラスチックボトル１０の軽量化を図ることができる。

また、プラスチックボトル１０は、合成樹脂材料を射出成形して製作したプリフォームを二軸延伸ブロー成形することにより作製することができる。なおプリフォームすなわちプラスチックボトル１０の主材料としては熱可塑性樹脂、特にＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＬＡ（ポリ乳酸）等を使用することができる。

なお、図１乃至図３において、単位圧力吸収領域２６および単位補強領域２７は、胴部２０の下部に設けられているが、これに限られるものではない。

例えば、図４に示すように、単位圧力吸収領域２６および単位補強領域２７を胴部２０の上部に設けても良い。この場合、複数の周方向凸部２２ａ〜２２ｂは、ボトル上部に位置する３つの周方向凸部２２ｂと、ボトル下部に位置する３つの周方向凸部２２ａとから構成されている。このうち周方向凸部２２ｂには、図１乃至図３に示す形態と同様、パネル形成部２４および柱形成部２５が設けられている。一方、周方向凸部２２ａには、それぞれパネル形成部２４および柱形成部２５が設けられていない。また、図４において、図１乃至図３に示す構成と異なり、各単位圧力吸収領域２６は、それぞれ下方へ向かって先細状の台形形状をもち、各単位補強領域２７は、それぞれ上方へ向かって先細状の台形形状をもっている。なお、図４において、図１乃至図３に示す実施の形態と同一部分は同一符号を付して詳細な説明は省略する。

また、上述した各形態に限らず、単位圧力吸収領域２６および単位補強領域２７は、胴部２０の上下方向全域に設けられていても良い。さらにまた、単位圧力吸収領域２６および単位補強領域２７を胴部２０の下部に設け、各単位圧力吸収領域２６がそれぞれ下方へ向かって先細状の台形形状をもつようにするとともに、各単位補強領域２７が上方へ向かって先細状の台形形状をもつようにしても良い。あるいはまた、単位圧力吸収領域２６および単位補強領域２７を胴部２０の上部に設け、各単位圧力吸収領域２６がそれぞれ上方へ向かって先細状の台形形状をもつようにするとともに、各単位補強領域２７がそれぞれ下方へ向かって先細状の台形形状をもつようにしても良い。

次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。

まず、空のプラスチックボトル１０を準備し、このプラスチックボトル１０内に例えば飲料水等の内容液を充填する。続いて、口部１１を図示しないキャップにより閉栓する。このようにして閉栓されたプラスチックボトル１０は、複数個まとめて段ボール等に詰められ、その後、例えば倉庫内で段ボールを積載することにより保管される。

この状態で一定期間が経過すると、例えば品質保管期限内であっても、内容液がプラスチックボトル１０表面から蒸散する場合がある。この場合、プラスチックボトル１０内の圧力が減少し、プラスチックボトル１０が減圧変形する可能性がある。このように、蒸散現象にともなってプラスチックボトル１０が減圧変形した場合、外観不良が生じ、商品陳列時に商品価値を低下させてしまうおそれがある。また、プラスチックボトル１０を倉庫内で保管している間に荷崩れを起こす等、深刻なトラブルの要因にもなりうる。とりわけ、プラスチックボトル１０の肉厚を従来のプラスチックボトルより薄肉とし、小型化したものでは、蒸散量も相対的に多くなるため、このような問題が生じる可能性がより高まると考えられる。

これに対して本実施の形態によれば、各単位圧力吸収領域２６は、周方向凸部２２ｂから内方に引込む連続する複数の圧力吸収用のパネル形成部２４を有している。このことにより、一定期間の経過後、プラスチックボトル１０内から水分が蒸散した場合であっても、各パネル形成部２４が圧力を吸収し、プラスチックボトル１０の減圧変形を抑制することができる。この結果、プラスチックボトル１０を軽量化した場合でも、胴部２０がいびつ（例えば楕円状）に変形することが防止され、プラスチックボトル１０に外観不良が生じることを防止することができ、商品陳列時に商品価値が低下することを防止することができる。また、プラスチックボトル１０が保管中に荷崩れを起こすことを防止することができる。

また、本実施の形態によれば、各単位補強領域２７は、パネル形成部２４より外方へ突出する連続する複数の補強用の柱形成部２５を有している。このことにより、胴部２０の横荷重に対する補強機能が高められており、胴部２０に変形が生じにくくなっている。これにより、胴部２０に対して横方向から負荷荷重が加わった際、例えば自動販売機で販売する際や使用者によって胴部２０が把持された際、その荷重を分散することができる。この結果、自動販売機でプラスチックボトル１０を販売することが容易となり、また、プラスチックボトル１０のグリップ性を向上させることができる。

さらに、本実施の形態によれば、胴部２０に複数の周方向溝２１を設けて周方向溝２１間に周方向凸部２２ａ〜２２ｂを形成している（いわゆる蛇腹構造となっている）。これにより、プラスチックボトル１０にクッション性が付与されるので、プラスチックボトル１０に対して上下方向に積載荷重が加わった場合であっても、プラスチックボトル１０がつぶれることを防止することができる。また、このような蛇腹構造により、胴部２０の横方向荷重に対する強度も高められるので、プラスチックボトル１０のグリップ性を向上させることもできる。さらに、上述したようにプラスチックボトル１０内から水分が蒸散した際、この蛇腹構造による剛性により、プラスチックボトル１０の減圧変形を抑制することもできる。

さらにまた、本実施の形態によれば、各単位圧力吸収領域２６（各単位補強領域２７）において、胴部最表面から各パネル形成部２４（各柱形成部２５）の表面中央までの深さは、各単位圧力吸収領域２６（各単位補強領域２７）の上部または下部の一方側に位置するパネル形成部２４（柱形成部２５）から他方側に位置するパネル形成部２４（柱形成部２５）に向けて徐々に深くなっている。このように、パネル形成部２４（柱形成部２５）の深さを上下方向に異ならせたことにより、プラスチックボトル１０に荷重が加わった際、上下方向の各箇所で胴部２０の変形方向が分散し、胴部２０の変形を生じにくくする（変形の方向依存性を小さくする）ことができる。

さらにまた、本実施の形態によれば、各単位圧力吸収領域２６（各単位補強領域２７）は、それぞれ上方または下方へ向かって先細状の台形形状を有している。また、各パネル形成部２４（柱形成部２５）は台形形状からなるとともに、その周方向の長さは、各単位圧力吸収領域２６（各単位補強領域２７）の上部または下部の一方側に位置するパネル形成部２４（柱形成部２５）から他方側に位置するパネル形成部２４（柱形成部２５）に向けて徐々に長くなっている。このように、パネル形成部２４（柱形成部２５）の周方向の長さを上下方向に異ならせたことにより、プラスチックボトル１０に荷重が加わった際、上下方向の各箇所で胴部２０の変形方向が分散し、胴部２０の変形を生じにくくする（変形の方向依存性を小さくする）ことができる。

さらにまた、本実施の形態によれば、パネル形成部２４および柱形成部２５は、それぞれ周方向凸部２２ｂに設けられている。この場合、胴部２０の水平断面には大きな凹凸が存在せず、略円形状となるので（図２および図３参照）、胴部２０周囲に図示しない巻きラベルを装着した場合であっても、巻きラベルが浮き上がったり、剥離したりすることがない。

さらにまた、本実施の形態によれば、胴部２０には、従来のボトルに用いられているような減圧吸収パネルが設けられておらず、胴部２０の凹凸が従来のボトルより少ないので、プラスチックボトル１０のデザイン性を高めることができる。

次に、本実施の形態における具体的実施例について説明する。

以下に挙げる２種類のプラスチックボトル（実施例１および比較例１）について、それぞれ減圧吸収特性について評価した。

（実施例１）
図１乃至図３に示す構成からなる、３５０ｍｌ用のプラスチックボトル１０（実施例１）を作製した。この場合、９ｇのプリフォームを二軸延伸ブロー成形することにより、プラスチックボトル１０（実施例１）を作製した。このプラスチックボトル１０（実施例１）の胴部２０の平均厚みは１００μｍであり、従来一般に用いられるプラスチックボトルよりも薄肉化されたものである。

（比較例１）
図５に示す構成からなる、３５０ｍｌ用のプラスチックボトル１００（比較例１）を作製した。このプラスチックボトル１００には、実施例１のプラスチックボトル１０と異なり、単位圧力吸収領域２６と単位補強領域２７とが設けられていない。この場合、プラスチックボトル１００の重量は、実施例１と同様に９ｇとした。

これらのプラスチックボトル（実施例１および比較例１）内にそれぞれ２５℃の水を充填してキャップにより閉栓した。次にこれらのプラスチックボトルを８℃の冷蔵下におき、内部の水を冷却した。この結果、比較例１のプラスチックボトル１００は、充填時と冷却時との温度差により内部が減圧され（冷却減圧現象）、このため胴部の断面が楕円状に歪んでしまった。これに対して実施例１のプラスチックボトル１０は、パネル形成部２４が減圧を吸収したため、胴部の断面が歪むことが無く、その形状を維持していた。

次に、各プラスチックボトル（実施例１および比較例１）を正立した状態で常温で一定期間（１２０日間）放置した。

この結果、実施例１のプラスチックボトル１０は、内部の水が蒸散したが、パネル形成部２４が減圧を吸収したため、その形状を維持していた。一方、比較例１のプラスチックボトル１００は、内部の水が蒸散したことにより、胴部の断面が楕円状に歪んでしまった。

１０ プラスチックボトル
１１ 口部
１２ 首部
１３ 肩部
２０ 胴部
２１ 周方向溝
２２ａ〜２２ｂ 周方向凸部
２４ パネル形成部
２５ 柱形成部
２６ 単位圧力吸収領域
２７ 単位補強領域
３０ 底部

Claims (8)

1. 口部と、首部と、肩部と、胴部と、底部とを備えたプラスチックボトルにおいて、
   胴部に複数の周方向溝を設けて周方向溝間に周方向凸部を形成し、
   胴部に、上下方向に延びる単位圧力吸収領域が周方向に沿って所定間隔を空けて複数設けられ、
   各単位圧力吸収領域は、周方向凸部から内方に引込むとともに上下方向に連続する複数の圧力吸収用のパネル形成部を有し、
   胴部に、上下方向に延びる単位補強領域が周方向に沿って所定間隔を空けて複数設けられ、
   各単位補強領域は、パネル形成部より外方へ突出するとともに上下方向に連続する複数の補強用の柱形成部を有し、
   各周方向凸部において、単位圧力吸収領域のパネル形成部と単位補強領域の柱形成部とが周方向に沿って交互に配置され、
   各単位圧力吸収領域において、胴部最表面から各パネル形成部の表面中央までの深さは、各単位圧力吸収領域の上部または下部の一方側に位置するパネル形成部から他方側に位置するパネル形成部に向けて徐々に深くなっており、
   各単位補強領域において、胴部最表面から各柱形成部の表面中央までの深さは、各単位補強領域の前記他方側に位置する柱形成部から前記一方側に位置する柱形成部に向けて徐々に深くなっていることを特徴とするプラスチックボトル。
2. 各単位圧力吸収領域は、上方または下方へ向かって先細状の台形形状をもつ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. 各単位圧力吸収領域において、各パネル形成部の周方向の長さは、各単位圧力吸収領域の上部または下部の一方側に位置するパネル形成部から他方側に位置するパネル形成部に向けて徐々に長くなっていることを特徴とする請求項１または２記載のプラスチックボトル。
4. 各単位圧力吸収領域のパネル形成部は、それぞれ周方向凸部に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載のプラスチックボトル。
5. 各単位圧力吸収領域のパネル形成部は、複数の周方向凸部のうち一部の周方向凸部のみに設けられていることを特徴とする請求項４記載のプラスチックボトル。
6. 各単位補強領域は、上方または下方へ向かって先細状の台形形状をもつことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載のプラスチックボトル。
7. 各単位補強領域において、各柱形成部の周方向の長さは、各単位補強領域の上部または下部の一方側に位置する柱形成部から他方側に位置する柱形成部に向けて徐々に長くなっていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項記載のプラスチックボトル。
8. 胴部の平均厚みが、５０μｍ〜２００μｍであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項記載のプラスチックボトル。

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