JP6537773B2 - プラスチックボトル - Google Patents

Description

本発明は、プラスチックボトル（以下、単に「ボトル」ともいう。）の底部構造に関するものである。

炭酸飲料を充填するプラスチックボトルは、耐圧性が求められるため、一般には、円筒形の容器の底部をペタロイド形状としたものが使用されている（例えば特許文献１，２参照）。

また、近年では、環境への配慮の観点から、ボトル素材資源である樹脂の使用量をできるだけ少なくし、それによりボトルを軽量化することが進められている。

特開平７−１６５２２４号公報 特開平７−３００１２１号公報

炭酸飲料系ボトルとして、１Ｌを超える大型サイズ、５００ｍｌの中型サイズが主流であるが、より容量の少ない小型サイズ（例えば２８０ｍｌ）を提供できれば、他社商品との差別化等を図ることができる。しかし、現状の炭酸飲料系ボトルをそのまま小型にすると、ベンダビリティ（自販機適応性）を欠いてしまう。これは、ペタロイド形状のボトルは、ボトル全高に占める底部高さの割合が大きいため、胴部のストレート長（胴部の上側の最大径部と下側の最大径部との間の長さ）を十分に確保することができないからである。

このような事情に鑑み、本発明者が、耐圧性の小型ボトルの底部構造として、底部中央部を略半球殻状に底上げした所謂シャンパンベースの形状を検討したところ、内部のガス圧によってボトル（底部）が縦方向に伸び、また、ストレスクラックが発生することが確認された。このような現象への対策として、ボトルを肉厚にする方法をとり得るが、これではボトルの軽量化につながらない。それゆえ、更なる改善が求められた。

本発明は、小型軽量化した場合であっても、ベンダビリティを確保することができると共に、底部の変形及びストレスクラックの発生を抑制することができるプラスチックボトルを提供することをその目的としている。

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、胴部の接続部につながる底部を有するプラスチックボトルにおいて、接続部は、上下方向にストレートな側面を有すると共に、プラスチックボトルにおける最大径を有し、底部は、当該底部の中央部を上方に向かって略半球状に窪ませてなる中央窪み部と、傾斜又は湾曲した面で形成され、胴部の接続部にボトル周方向においてつながるヒール部と、中央窪み部とヒール部との間に形成された環状の接地部と、を備え、接続部のストレートな側面とヒール部の傾斜又は湾曲した面との境界を縦断するように形成された凹状リブをボトル周方向に複数備えたものである。

本発明によれば、所謂シャンパンベースの底部構造で形成されるため、ペタロイド形状のものと比べて、ボトル全高に占める底部高さの割合を小さくできる。したがって、胴部のストレート長を大きくできるので、ベンダビリティを確保することができる。加えて、複数の凹状リブによって、シャンパンベースの底部構造の強度を補強することができる。具体的には、傾斜又は湾曲したヒール部と胴部の下部との境界位置にこれを縦断するように複数の凹状リブを形成しているので、この凹状リブの方向に内圧を逃がすことができる。これにより、内圧によるボトル（底部）の縦方向への伸びを抑制することができる。と同時に、ストレスクラックの発生を抑制することができる。よって、炭酸飲料を充填するのに適したベンダビリティのある小型の軽量化ボトルを提供することができる。

本発明の好ましい一態様によれば、複数の凹状リブのそれぞれのリブ底面は、上記境界を面取りするように延在するとよい。

こうすることで、ヒール部と胴部の下部の各形状に沿ったリブ底面とする場合に比べて、凹状リブによる補強効果を一段と高めることができる。とりわけ、シャンパンベースにおける凹状リブが、ペタロイド形状における脚部間の谷部のように機能し得るため、ペタロイド形状と同様の原理に基づく内圧の分散を図ることができる。

本発明の好ましい一態様によれば、複数の凹状リブのそれぞれの下端は、ヒール部に存在し、接地部及び中央窪み部には達していないとよい。

上述のとおり、凹状リブはストレスクラックの発生を抑制するものではあるものの、長すぎる凹状リブは、却ってストレスクラックを発生させる原因ともなり得る。この点、上記構成の如く、接地部を含むこれ以降の内側領域に凹状リブを延在させないようにすることで、ボトル変形の抑制とストレスクラックの発生の抑制とをバランスよく両立することができる。

本発明の好ましい一態様によれば、複数の凹状リブは、ボトル周方向に均等間隔で形成されているとよい。

こうすることで、シャンパンベースの底部構造をボトル周方向に均等に補強することができるので、より一層、内圧によるボトル（底部）の縦方向への伸びの抑制とストレスクラックの発生の抑制とを図ることができる。

本発明の好ましい一態様によれば、当該プラスチックボトルの内容量は２００〜３００ｍｌの範囲内であり、複数の凹状リブは６〜１０個であるとよい。

本発明者の解析結果によれば、凹状リブの数が６個未満であると、内圧によるボトル（底部）の縦方向への伸びを吸収できる量が減り易いとの知見が得られた。また、凹状リブの数が１０個を超えると、ストレスクラックに悪影響が出やすいとの知見が得られた。このストレスクラックへの悪影響は、プリフォームからボトルへと延伸ブロー成形した際に、単位面積当たりの肉厚が減ることが原因であると考えられる。この点、上記構成の如く、小型サイズのボトルにおける凹状リブの数を適正化することで、内圧によるボトル（底部）の縦方向への伸びの抑制とストレスクラックの発生の抑制とをバランスよく両立することができる。

（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。 （ａ）は図１のプラスチックボトルの正面図であり、（ｂ）は（ａ）から２２．５度ずらした角度から見た側面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、図２（ａ）のＩＩＩａ−ＩＩＩａ線及びＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線で切断した縦断面図である。 図３（ａ）のＩＶ−ＩＶ線で切断した横断面図である。

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、ボトル底部が存在する方を下側とし、ボトル口部が存在する方を上側とする。横断面とは、ボトルの中心軸に直交する平面における断面形状を意味し、縦断面とは、ボトルの中心軸を含む平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（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、内部に炭酸飲料を貯留するための有底筒状のボトル壁を構成する。ボトル１は小型サイズのボトルであり、ここでは、ボトル１の内容量が約２８０ｍｌとなっている。また、ボトル１の樹脂量は２３．１ｇである。

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。まず、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、その下側につながる有底の筒状部と、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、円形横断面が下方にかけて徐々に拡大してなり、口部２の下端を胴部４の上端につなげる。胴部４は、側面ストレートの円形横断面からなる部分であり、ラベル取付け部１０、上側の最大外径部１２、下側の最大外径部１４及び接続部１６を有している。ラベル取付け部１０は、胴部４の上下方向の中間部をボトル周方向に沿って僅かに凹ませてなり、ここにボトル１の中身を明示するためのラベルが貼付される。最大外径部１２，１４は、ボトル１において最大径を有する部分であり、互いに同程度の高さを有している。上側の最大外径部１２は、ラベル取付け部１０の上端を肩部３の下端につなげている。下側の最大外径部１４は、ラベル取付け部１０の下端を接続部１６の上端につなげている。接続部１６は、底部５の上端につながる部分であり、後述の凹状リブ３０の一部が形成されている。

ここで、接続部１６は最大外径部１４よりも僅かに小さい直径で形成することもできるが、本実施形態のように、接続部１６と最大外径部１４とを同じ直径で形成し、両者を面一でつなげてもよい。この場合、接続部１６を最大外径部１４の一部と把握することができるが、ここでは、凹状リブ３０の一部が形成されている部分を接続部１６と定義することにする。

図１〜４に示すように、底部５は、いわゆるシャンパンベースの形状となっている。具体的には、底部５は、中央窪み部２０、接地部２２及びヒール部２４で構成されている。中央窪み部２０は、底部５の中央部を上方に向かって略半球状に窪ませてなる部分であり、その曲率中心はボトル外方に位置しかつボトル１の中心軸線上に位置している。中央窪み部２０の中心部の高さ位置は、ヒール部２４の上端よりも上方の位置にある。接地部２２は、中央窪み部２０の外側部分につながる環状の部位であり、ボトル１を設置面に自立させた場合に、ボトル１が接触する唯一の部分が接地部２２である。接地部２２の縦断面は、ここでは、ボトル内方に曲率中心を有する円弧となっている。ヒール部２４は、接地部２２の外側部分から上方に拡開するように延びており、接地部２２の外側部分を接続部１６の下端にボトル周方向においてつないでいる。ヒール部２４は、接続部１６の下端から下方にかけて徐々に縮径するように形成されており、その形状は、傾斜した面（直線的な面）、湾曲した面又はその組み合わせで形成することができる。

複数の凹状リブ３０は、ボトル周方向に均等間隔に全部で８個形成され、シャンパンベースである底部５を補強している。凹状リブ３０は、ヒール部２４と接続部１６との境界４０を縦断するように形成されている。具体的には、凹状リブ３０は、その下端３０ａがヒール部２４の下部に、その上端３０ｂが接続部１６の上端に、且つ、その中間部３０ｃが境界４０に存在するように縦方向に延在し、ヒール部２４及び接続部１６に形成されている（参照：図２（ａ））。また、凹状リブ３０は、リブ底面３２と、リブ底面３０のボトル周方向の一方側及び他方側に形成された一対のリブ側面３４，３６と、で構成されている（参照：図２（ｂ））。リブ底面３２は、境界４０を面取りするように、ヒール部２４よりも急角度の傾斜で上方に向かって外側に延びている（参照：図３（ａ）、（ｂ））。換言すると、リブ底面３２は、ヒール部２４及び接続部１６を構成する各面に沿って延びているのではなく、当該各面とは異なる角度で延びるようにヒール部２４及び接続部１６に形成されている。リブ底面３２は、正面視、略長方形であり、上端及び下端（上記の上端３０ｂ、下端３０ａに相当する。）が接続部１６及びヒール部２４の他の面に段差無くつながっている。

以上説明したボトル１によれば、底部５をいわゆるシャンパンベースの形状としているため、ペタロイド形状の底部構造と比べて、ボトル全高Ｌに占める底部高さＬ１の割合を小さくすることができる（参照：図２）。これにより、小型サイズのボトル１において、胴部４のストレート長Ｌ２を大きくできるので、ボトル１のベンダビリティを確保することができる。

加えて、複数の凹状リブ３０を底部５のヒール部２４と胴部４の下部との境界４０を縦断するように形成しているので、凹状リブ３０の延在方向に内圧を逃がすことができる。これにより、炭酸飲料のガス圧によるボトル１（底部５）の縦方向への伸びを抑制することができると共に、ストレスクラックの発生を抑制することができる。とりわけ、凹状リブ３０のリブ底面３２を、上記の境界４０を面取りするように延在させているので、凹状リブ３０による補強効果を一段と高めることができている。

また、凹状リブ３０の長さを底部５の全領域に亘るほど長くは形成していないので、ストレスクラックとの関係上有利となる。すなわち、凹状リブは本来ストレスクラックの発生を抑制するものではあるものの、長すぎる凹状リブは、却ってストレスクラックを発生させる原因ともなり得る。この点、本実施形態では、凹状リブ３０の下端３０ａが接地部２２及び中央窪み部２０には達しないようにしているので、ストレスクラックの発生の抑制とボトル変形の抑制とを適切に両立することができる。

したがって、本実施形態によれば、厚肉化せずにボトル１の強度を確保することができるので、炭酸飲料を充填するのに適したベンダビリティのある小型ボトル１の軽量化を図ることができる。

本実施形態のボトル１は、密封時におけるボトル内圧が陽圧の場合に好適に用いることができる耐圧ボトルであるが、充填される飲料の対象は炭酸飲料に限らず、発泡性の飲料であってもよい。また、緑茶、ウーロン茶、紅茶、コーヒー、果汁等の各種の非炭酸飲料であっても、これらを充填してから密封する前に、ボトル１内に液体窒素を添加することで密封後のボトル内圧を陽圧にすることもできる。要するに、ボトル１には、炭酸飲料であっても非炭酸飲料であっても、密封時の内圧が０〜０．８ＭＰａの範囲の飲料を好適に充填できるように構成されている。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

例えば、凹状リブ３０の数、長さ、幅、深さ、角度及び形状は、適宜設計することができる。上記実施形態では、１７．２５ｍｍの下部高さ（Ｌ−Ｌ２。図２（ｂ）参照）に対して、８個の凹状リブ３０の長さ及び深さがそれぞれ１６．７５ｍｍ及び２．０６ｍｍに設定されている。また、リブ底面３２は直線的でもよいし、湾曲面であってもよい。凹状リブ３０の数は、ボトル１の内容量が２００〜３００ｍｌの範囲内である場合には、６〜１０個であることが好ましい。本発明者の知見によれば、６個未満であると、内圧によるボトル１の縦方向への伸びを吸収できる量が減り易く、また、１０個を超えると、ストレスクラックに悪影響が出やすいからである。

また、胴部４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。例えば、胴部４には、持ち易さ向上のためのくびれを形成したり、強度向上のための溝を形成することができる。

１：ボトル、 ４：胴部、 ５：底部、 １６：接続部（胴部の下部）、２０：中央窪み部、 ２２：接地部、 ２４：ヒール部、 ３０：凹状リブ、 ３０ａ：下端、 ３０ｂ：上端、 ３０ｃ:中間部、 ３２：リブ底面、 ４０：境界

Claims (5)

1. 胴部の接続部につながる底部を有するプラスチックボトルにおいて、
   前記接続部は、上下方向にストレートな側面を有すると共に、当該プラスチックボトルにおける最大径を有し、
   前記底部は、
   当該底部の中央部を上方に向かって略半球状に窪ませてなる中央窪み部と、
   傾斜又は湾曲した面で形成され、前記胴部の前記接続部にボトル周方向においてつながるヒール部と、
   前記中央窪み部と前記ヒール部との間に形成された環状の接地部と、
   を備え、
   前記接続部の前記ストレートな側面と前記ヒール部の前記傾斜又は湾曲した面との境界を縦断するように形成された凹状リブをボトル周方向に複数備えた、プラスチックボトル。
2. 前記複数の凹状リブのそれぞれのリブ底面は、前記境界を面取りするように延在する、請求項１に記載のプラスチックボトル。
3. 前記複数の凹状リブのそれぞれの下端は、前記ヒール部に存在し、前記接地部及び前記中央窪み部には達していない、請求項１又は２に記載のプラスチックボトル。
4. 前記複数の凹状リブは、ボトル周方向に均等間隔で形成されている、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。
5. 当該プラスチックボトルの内容量は、２００〜３００ｍｌの範囲内であり、
   前記複数の凹状リブは、６〜１０個である、請求項４に記載のプラスチックボトル。
   

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