JP6957978B2 - プラスチック容器 - Google Patents

Description

本発明は、プラスチック容器に関し、より詳細には、形状に特徴を有するプラスチック容器に関する。

飲料等が充填される容器として、プラスチック容器、中でも、ＰＥＴ（PolyEthylene Terephthalate）ボトルが多く用いられる。ＰＥＴボトルは、その適用範囲が拡大している。

特許文献１には、熱可塑性樹脂よりなり、胴部の水平断面の形状が中心に向かって凹状の部分を有し、胴部の断面形状が曲率半径２ ｍｍ以上の曲線または曲線と直線より形成されていることを特徴とするプラスチック容器が開示されている。更に、特許文献１のプラスチック容器の肩部における垂直断面の形状は曲率半径３３ ｍｍの曲線で形成されている。

特開昭５８−０７３５３６号公報

特許文献１のプラスチック容器は、耐減圧変形性、耐熱変形性に優れ、かつ優れた外観を有するとされている。しかしながら、特許文献１では、プラスチック容器の上下方向の荷重に耐える強度である垂直座屈強度（座屈強度）や、水平方向の荷重に耐える強度である側壁強度については一切触れられていない。

ところで、プラスチック容器に中身が詰められた商品は自動販売機や、売店の商品棚等に収容される。このとき、自動販売機や商品棚の収容空間よりも大きな寸法で製造された商品は収容できなかったり、詰まったり、取り出せなかったりして不適格なものとなってしまう。これは、プラスチック容器や商品が製造される際の搬送装置においても同じことが言える。したがって、プラスチック容器の寸法にはある程度の制限がある。

一方で、このような決められた制限の寸法の中でも消費者の要求に応えて中身の容量を少しでも増やす必要性が生じる場合も多々ある。そして、このような制限の中で容量を増やすには肩部の形状を変更する方法が考えられる。すなわち、口部から胴部に向けて広がる肩部を鉛直に近い状態から、水平方向に張る形状に設計変更することでプラスチック容器の容積を確保することができる。

ところが、このように、肩部を張らせていくほどプラスチック容器の座屈強度は低下してしまう。

そこで本発明の目的は、既定の寸法の中で内容積が確保されていながら特に座屈強度に優れるプラスチック容器を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、口部、肩部、胴部、及び底部を軸方向に順次有し、前記肩部は、前記軸方向に垂直な径方向の中心を通って前記軸方向に平行な垂直断面の形状が直線である直線部を有するプラスチック容器において、前記肩部は、前記口部に連なり前記径方向の外側に凸の曲線部を設け、前記凸の曲線部に前記直線部が滑らかに連なり、前記直線部に前記径方向の外側に凸の小径曲線部が連なり、前記凸の小径曲線部は、前記凸の曲線部の曲率半径よりも小の曲率半径を有することを特徴とする。

更に、前記凸の小径曲線部は、前記胴部に滑らかに連なることを特徴とする。

更に、前記口部の側における前記肩部の端において、対向する前記端における接線の成す開き角度が１００ °以上、１６０ °以下であることを特徴とする。

更に、前記胴部は、前記肩部に連なる寸胴の接続部を有し、前記接続部の胴径に対する前記凸の曲線部の前記曲率半径の比は０．１以上、０．２６以下であることを特徴とする。

更に、前記凸の曲線部の前記曲率半径は６ｍｍ以上、３２ｍｍ以下であることを特徴とする。

本発明によれば、口部、肩部、胴部、及び底部を軸方向に順次有し、肩部は、軸方向に垂直な径方向の中心を通って軸方向に平行な垂直断面の形状が直線である直線部を有するプラスチック容器において、肩部は、口部に連なり径方向の外側に凸の曲線部を設け、凸の曲線部に直線部が滑らかに連なり、直線部に径方向の外側に凸の小径曲線部が連なり、凸の小径曲線部は、凸の曲線部の曲率半径よりも小の曲率半径を有するので、既定の寸法の中で内容積が確保されていながら特に座屈強度に優れるプラスチック容器を提供することができる。

更に、凸の小径曲線部は、胴部に滑らかに連なる構成によれば、既定の寸法の中で内容積が確保されていながら特に座屈強度がより高められたプラスチック容器を提供することができる。

更に、口部の側における肩部の端において、対向する端における接線の成す開き角度が１００ °以上、１６０ °以下である構成によれば、既定の寸法の中で内容積が確保されていながら特に座屈強度がより高められたプラスチック容器を提供することができる。

更に、胴部は、肩部に連なる寸胴の接続部を有し、接続部の胴径に対する凸の曲線部の曲率半径の比は０．１以上、０．２６以下である構成によれば、既定の寸法の中で内容積が確保されていながら特に座屈強度がより高められたプラスチック容器を提供することができる。

更に、凸の曲線部の曲率半径は６ｍｍ以上、３２ｍｍ以下である構成によれば、既定の寸法の中で内容積が確保されていながら特に座屈強度がより高められたプラスチック容器を提供することができる。

本実施形態に係るプラスチック容器の一例としてのＰＥＴボトルが示された正面図である。 肩部が拡大された正面図である。 別の実施形態に係るプラスチック容器の一例としてのＰＥＴボトルが示された正面図である。 肩部が拡大された正面図である。 比較例１のＰＥＴボトルの正面図である。 比較例１の肩部が拡大された正面図である。 比較例２のＰＥＴボトルの正面図である。 比較例２の肩部が拡大された正面図である。

以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施形態の詳細を説明する。まず、本実施形態に係るプラスチック容器の構成を詳細に説明する。本実施形態に係るプラスチック容器は、その原型であるプリフォーム（予備成形体）からブロー成形によって加工されるブロー成形容器である。図１は、本実施形態に係るプラスチック容器の一例としてのＰＥＴボトル１が示された正面図である。以下では、説明の便宜上、ＰＥＴボトル１が正立されてその軸方向が上下に延びる図１の状態において中身が出し入れされる口部１０を上とする。ＰＥＴボトル１は、口部１０、肩部２０、胴部３０、及び底部４０を軸方向に順次有する。

口部１０は、ＰＥＴボトル１の軸方向に筒状に延びている。そして、口部１０は、軸方向に垂直な断面が円環状である。口部１０において、軸方向に垂直な径方向の内方が開口１１となっている。開口１１は中身の充填口及び注出口である。

口部１０は、軸方向の中心よりも下側に、径方向の外側に向かって突出する環状のサポートリング１２を有している。サポートリング１２は、ＰＥＴボトル１を成形したり搬送したりする際の支持に用いられている。

口部１０は、その外周に、図示せぬ蓋を取り付けるためのおねじ１３を有している。ＰＥＴボトル１は、口部１０に蓋を取り付けることによって密閉される。ＰＥＴボトル１は密閉できる構成であれば良く、例えば打栓式の蓋が用いられる場合には、おねじ１３に替えて突起や溝が口部１０の外周や内周に形成されていれば良い。更に、ＰＥＴボトル１は、開栓された後に、再密閉される必要がない場合には口部１０の上端に、剥離可能な密封シールが取り付けられる構成であっても構わない。

サポートリング１２とおねじ１３との間には、口部１０の外周から径方向の外側に向かって突出する環状のカブラ１４が形成されていても良い。ＰＥＴボトル１が搬送される際に搬送設備のグリッパが、カブラ１４と、サポートリング１２との間の凹部を挟んでＰＥＴボトル１を把持することができる。サポートリング１２は、カブラ１４よりも径方向の外側まで突出している。

口部１０の特にサポートリング１２から軸方向の上側は、高温での中身の充填に必要な耐熱性を有するようにいわゆる結晶化装置での加熱によって白くなるまで結晶化されていても良い。

口部１０は、軸方向の下端に、首部１５を有している。首部１５は、軸方向の上端でサポートリング１２と接続している。首部１５は、その外径及び肉厚が軸方向の上下でほとんど変化しない真円筒状に形成されている。首部１５はサポートリング１２よりも外径が小である。したがって、サポートリング１２の下面は、首部１５の外周面を付け根として径方向の外側に向かって延びている。ＰＥＴボトル１が搬送される際に搬送設備のグリッパは、サポートリング１２の下面や、首部１５の外周面を用いてＰＥＴボトル１を把持することができる。

胴部３０は、軸方向の上端の接続部３１で肩部２０に連なる一方で、軸方向の下端で底部４０に連なる。胴部３０は、ＰＥＴボトル１の最大外径を有する部位である。図１に例示される胴部３０は軸方向に筒状に延びて略寸胴に形成されている。そして、胴部３０は、軸方向に垂直な断面が円環状である。すなわち、ＰＥＴボトル１はいわゆる丸ボトルである。

本実施形態に係るプラスチック容器は例示された略寸胴の胴部３０に限らず軸方向の上下で径の異なる構成であっても構わない。更に、本実施形態に係るプラスチック容器は例示された丸ボトルに限らず、複数のパネルが周方向に連接されて構成される胴部を有するいわゆる角ボトルであっても構わない。

接続部３１は寸胴であることが好ましい。これによって、接続部３１の断面積が一定であるため、肩部２０の形状によらずにＰＥＴボトル１の内容積を調整しやすくすることができるとともに、胴部３０の形状によらずに、ＰＥＴボトル１が横向きに載置された際の安定性を向上させることができる。特に、寸胴な接続部３１を有するＰＥＴボトル１は自動販売機の内部に積載された際に横向きにされた状態を安定して維持することができるためＰＥＴボトル１が、自動販売機から正常に排出されるという特性であるベンダー適性を優れたものとすることができる。

図１に例示されるように胴部３０は、圧力吸収パネル３２を有している。圧力吸収パネル３２は胴部３０の周方向に等間隔で複数設けられている。これによって、隣り合う圧力吸収パネル３２、３２の間の領域には軸方向に延びる柱状部３３が形作られている。これらは、周方向に、圧力吸収パネル３２が広い幅で形成され、柱状部３３が狭い幅で形成されている。これによって、圧力吸収パネル３２は径方向の内外に変形可能に構成されているのに対し、柱状部３３は、剛性が高められてほとんど変形しないように構成されている。柱状部３３は、軸方向の上下に延びるいわゆる縦リブ（縦溝）と同様の機能を有しており胴部３０の座屈強度を向上させている。

圧力吸収パネル３２は、ＰＥＴボトル１の内部の圧力（内圧）が変化した際に径方向の内外へと変形してＰＥＴボトル１の内容積を変化させるように構成されている。このように構成される圧力吸収パネル３２は内圧の変化を吸収してＰＥＴボトル１が全体でいびつに変形してしまうことを防ぐ機能を有している。一方で、ＰＥＴボトル１の内圧が変化した際にも、柱状部３３を骨格として、胴部３０の構造自体は維持される。したがって、胴部３０が、圧力吸収パネル３２と柱状部３３とを有する構成によって、ＰＥＴボトル１の内圧の変化を吸収し、ＰＥＴボトル１のいびつな変形を防止することができる。

図１に例示される圧力吸収パネル３２は、軸方向に沿った平行な２辺を有しかつ長軸が軸方向に延びる角丸長方形状である。図１に例示される胴部３０は、６つの圧力吸収パネル３２を有している。圧力吸収パネル３２の各々は、段壁面３４と、接続面３５と、凸状リブ３６とを有している。

段壁面３４は、周囲の胴部３０の外表面から径方向の内側に向かって１段くぼんでいる。段壁面３４はすべての角が丸められた長方形状であり、軸方向に垂直な断面（水平断面）が、径方向の内側に向かって湾曲している。接続面３５は段壁面３４を取り囲んでいる。接続面３５は、軸方向に平行にそれぞれ延びる２つの長方形状の辺と、軸方向の上下端で、それぞれ軸方向の外側が円弧状の２つの弓形（きゅうけい）状の辺とからなる４辺で構成されている。接続面３５の４辺はいずれも、段壁面３４が延びる方向に対して傾斜している。凸状リブ３６は、段壁面３４から径方向の外側に向かって突出して軸方向に直線状に延びている。凸状リブ３６は、段壁面３４の軸方向の上端から下端までの領域に延びている。凸状リブ３６は複数形成されており周方向に等間隔に並んでいる。

ＰＥＴボトル１の内部が減圧されて径方向の内側に向かって胴部３０が引っ張られた際に段壁面３４と凸状リブ３６とによる凹凸面が引き伸ばされることによって圧力吸収パネル３２は径方向の内側に向かって容易に変形するように構成されている。更に、１段くぼみ、かつ径方向の内側に向かって周方向で湾曲する段壁面３４は、ＰＥＴボトル１の内圧の変化、特に減圧変化に対応して湾曲が反転せずに変形するように構成されている。更に、接続面３５は、圧力吸収パネル３２の変形が周囲の胴部３０に波及することを防ぐことができる。したがって、圧力吸収パネル３２は、ＰＥＴボトル１の内圧の変化、特に減圧変化を効果的に吸収し、ＰＥＴボトル１のいびつな変形を防止することができる。

凸状リブ３６によって、圧力吸収パネル３２延いては胴部３０の剛性が高まる。これによって、段壁面３４の過度な変形を防いだり、胴部３０に適度な硬さを持たせてＰＥＴボトル１を持ちやすくしたり、ＰＥＴボトル１の座屈強度を高めたりすることができる。一方で、凸状リブ３６が多くなりすぎると、圧力吸収パネル３２が変形しにくくなって圧力吸収の機能が低下してしまう。したがって、凸状リブ３６の本数及び寸法が適切となるように設計される。図１には、１つの圧力吸収パネル３２に対して凸状リブ３６が９本形成されている例が示されている。

圧力吸収パネル３２は、図１に例示された構成には限らず、内圧変化を効果的に吸収してＰＥＴボトル１の変形を防止し、かつ賦形性を良好とする範囲で形状、個数、寸法、角度等が設計されれば良い。例えば、圧力吸収パネル３２に替えて長方形状のパネルであっても良く、パネルが、軸方向の上下で周方向にねじれていても構わない。凸状リブ３６についても、図１に例示された構成には限らず、凹状のリブであっても良く、これらのリブが任意の方向に延びていても良く、リブ同士が交差していても良く、更に、圧力吸収パネル３２はリブを有していなくても構わない。

胴部３０は、圧力吸収パネル３２の上方と下方とにそれぞれ、周溝３７と周溝３８とを有している。周溝３７及び周溝３８は双方とも、いわゆる横リブ（横溝）と同様の機能を有しており、胴部３０の側壁強度を向上させる。更に、周溝３７及び周溝３８はいずれも、軸方向の上下の荷重に対する弾性限界を大きくすることでクッションとして機能する。これによって、ＰＥＴボトル１は、軸方向の上下の荷重に対して変位が大きくなるものの座屈が生じにくくなる。

図１に例示される周溝３７及び周溝３８のそれぞれは、胴部３０の外表面から径方向の内側に向かってくぼんでおり胴部３０を周回して延びている。周溝３７及び周溝３８の断面はいずれも、溝の両側が、ＰＥＴボトル１の径方向の外側に向かって湾曲し、溝の底が平坦に形成されている。周溝３７や周溝３８は、溝の両側が直線状に形成されていても良く、平坦な底を有さずに全体として断面がＵ字状に形成されていても良い。

胴部３０は、図１に例示された構成には限らず、圧力吸収パネル３２や、周溝３７、周溝３８の形状、数、位置が任意に設計されていても良い。更に、胴部３０は、圧力吸収パネル３２や、周溝３７、周溝３８を有さなくても構わない。

底部４０は、軸方向の上端で胴部３０に連なる。底部４０は、コーナー部４１と、底壁４２と、ドーム４３とを有している。コーナー部４１は、ＰＥＴボトル１の軸方向の下側、及び径方向の外側に向かって湾曲している。平板環状の底壁４２は胴部３０に対して垂直方向に延びておりＰＥＴボトル１の接地面となっている。

図１において、隠れ線によって例示されるドーム４３は、ＰＥＴボトル１の内側（軸方向の上側）に向けて湾曲する円錐台状に形成されている。ドーム４３は、ＰＥＴボトル１の中身の熱や、内圧の変化による変形を防ぐ機能を有している。ドーム４３は、内圧等を効果的に分散してＰＥＴボトル１の変形を防止し、かつ賦形性を良好とする範囲で接地面に対する傾斜の角度が設計されれば良い。更に、ドーム４３は、径方向の内側において軸方向の上側に向けて複数段で突出するように構成されていても良い。更に、底部４０には、ドーム４３を補強する機能を有するリブ、例えば放射状リブが形成されていても良い。

底部４０は、図１に例示された構成には限らず、中身の充填時のような熱によって変形しやすい状態でＰＥＴボトル１の内部が陽圧化しても軸方向の下側に向かって変形しにくい構成であると良い。特に、ドーム４３は、熱によって仮に変形したとしても、少なくともＰＥＴボトル１の接地面よりも高く維持されるように設計されると良い。これによって、底部４０が、底壁４２より外側（軸方向の下側）に突出することが防止され、ＰＥＴボトル１の寸法、特に全高が設計値よりも大となってしまったり、ＰＥＴボトル１の接地面に凹凸が生じて座屈強度が低下してしまったりすることを防ぐことができる。

図２は、肩部２０が拡大された正面図である。肩部２０は、軸方向の上端で口部１０に連なり、軸方向の下端で胴部３０に連なる。肩部２０の上端には面取りがされていても良い。肩部２０は、径方向の中心を軸とした回転体の形状を有し、その水平断面が真円状の円環である。肩部２０は、軸方向の上側から下側に向かってＰＥＴボトル１の径方向の外側に広がる略円錐台筒状に構成される。

肩部２０は、径方向の中心を通って軸方向に平行な断面（垂直断面）の形状が直線である直線部２１を有する。肩部２０は、その水平断面が真円状の円環であるため、垂直断面の形状が図２における左右両側に、径方向に対向する２つの直線部２１、２１として表れる。図２等に例示されるＰＥＴボトル１の肩部２０はその軸方向の上端を起点として大部分が、直線部２１によって構成されている。これによって、肩部２０の設計が容易となるとともにその賦形性が良好となる。更に、肩部２０の大部分が直線部２１によって構成されることでＰＥＴボトル１をすっきりとした外観とすることができる。

肩部２０は、直線部２１に滑らかに連なり、径方向の外側に凸の曲線部２２を有する。曲線部２２は、肩部２０の正面視で上下からの荷重に対する応力を効果的に分散させる。その上で、直線部２１と曲線部２２との接続箇所は、滑らかに連なることによって、肩部２０の正面視で上下からの荷重を受けた際に座屈が生じる際の起点である屈曲点になりにくくされている。したがって、肩部２０は、直線部２１に加えて曲線部２２を有する構成によって、ＰＥＴボトル１の軸方向及び径方向の荷重に対する強度、すなわち座屈強度及び側壁強度が高められる。直線部２１が長くなるほど、軸方向の上下の荷重に対して屈曲しやすくなってしまう。しかしながら、屈曲しやすい箇所に曲線部２２が配置されることでＰＥＴボトル１の座屈強度を高めることができる。

曲線部２２は、単一な曲率半径ｒ１を有していることが好ましい。これによって、肩部２０の設計が容易となるとともにその賦形性が良好となる。更に、曲線部２２が、単一な曲率半径ｒ１を有して構成されると、軸方向の荷重に対する応力が効果的に分散されるとともに、屈曲点になりやすい箇所が形成されないためＰＥＴボトル１の座屈強度が高められる。

図２に例示されるように肩部２０は、曲線部２２の曲率半径ｒ１よりも小の曲率半径ｒ２を有する別の曲線部である小径曲線部２３を有している。そして、肩部２０は、小径曲線部２３を介して胴部３０に滑らかに連なることが好ましい。これによって、軸方向の荷重を受けた際に屈曲点になりやすい肩部２０と胴部３０との接続箇所に応力が集中することを防ぎ、ＰＥＴボトル１の座屈強度が高められる。

図２に例示されるように曲線部２２は小径曲線部２３と滑らかに連なっていても良い。これによって、曲線部２２と胴部３０との接続箇所が屈曲点になりにくくなる。更に、曲線部２２と小径曲線部２３とが連なることによって、胴部３０が延びる鉛直方向に対する曲線部２２の角度の違いを小径曲線部２３が吸収するため、肩部２０の設計の自由度を上げることができる。

プラスチック容器が二軸延伸ブロー成形される際には、軸方向の長さがより短く成形されているプリフォームがプラスチック容器の軸（縦）方向に伸ばされており、延伸された部分の上側が薄肉になりやすく、下側が厚肉になりやすい傾向がある。このため、延伸された部分の上側、例えば肩部２０と胴部３０との付け根付近の強度が確保されにくい。しかしながら、ＰＥＴボトル１は、肩部２０の下端付近に曲線部２２を有しており、これが、軸方向の荷重に対する応力を効果的に分散してＰＥＴボトル１の特に座屈強度を向上させる。

曲線部２２の曲率半径ｒ１が小さすぎると、直線部２１との接続箇所が屈曲点となりやすくなってしまう。一方で、曲線部２２の曲率半径ｒ１が大きすぎると、小径曲線部２３との接続箇所が屈曲点となりやすくなってしまう。したがって、曲線部２２の曲率半径ｒ１は６ ｍｍ以上、３２ ｍｍ以下であることが好ましい。

プラスチック容器の胴径が小である場合には寸法に余裕がない場合が多く曲率半径ｒ１が小となりやすい。一方で、プラスチック容器の胴径が大である場合には曲率半径ｒ１が過小であると座屈強度が確保されにくくなる。したがって、接続部３１の胴径Ｄに対する曲線部２２の曲率半径ｒ１の比は０．１以上、０．２６以下であることが好ましい。

小径曲線部２３の曲率半径ｒ２が小さすぎると、胴部３０との接続箇所が屈曲点となりやすくなってしまう。一方で、小径曲線部２３の曲率半径ｒ２が大きすぎると、肩部２０の設計の自由度が下がってしまう。したがって、小径曲線部２３の曲率半径ｒ２は２ ｍｍ以上、曲率半径ｒ１の６５ ％以下であることが好ましい。

径方向に対向する直線部２１、２１の成す角度が肩部２０の開き角度θとされる。ここでの直線部２１、２１、及び開き角度θは上述された曲率半径ｒ１等と同様に垂直断面の形状である。肩部２０の垂直断面の形状と、正面視における肩部２０の左右両端の形状とは同一であるものとしても差し支えはない。したがって、図２における直線部２１、２１は径方向に対向している。

開き角度θが小さすぎると、内容積が確保しにくくなる。一方で、開き角度θが大きすぎると、肩部２０の上側で口部１０が落ち込むように座屈しやすくなってしまい座屈強度が低下してしまう。したがって、開き角度θは１００ °以上、１３５ °以下であることが好ましい。

肩部２０に直線部２１と曲線部２２とを有するＰＥＴボトル１は直線のみの肩形状の構成と比べて開き角度θが大であっても座屈強度を高めることができる。したがって、ＰＥＴボトル１では内容積を確保するために開き角度θを大としても座屈強度の低下が抑えられ、内容積と座屈強度との双方とも犠牲にすることがない

次に、別の実施形態に係るプラスチック容器の構成を詳細に説明する。ここでは、上述されたＰＥＴボトル１と相違する点を詳細に説明し、同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を適宜割愛する。図３は、別の実施形態に係るプラスチック容器の一例としてのＰＥＴボトル２が示された正面図である。ＰＥＴボトル２は、口部１０、肩部２２０、胴部３０、及び底部４０を軸方向に順次有する。ＰＥＴボトル２の肩部２２０の構成はＰＥＴボトル１の肩部２０とは異なっている。

図４は、肩部２２０が拡大された正面図である。ＰＥＴボトル２は、肩部２２０に、直線部２２１と、曲率半径ｒ１の曲線部２２２とを有している。しかしながら、ＰＥＴボトル２では、軸方向の上端から、直線部２２１ではなく曲線部２２２が延びている。そして、ＰＥＴボトル１の曲線部２２とは異なり、ＰＥＴボトル２の曲線部２２２は小径曲線部２３と連なっていない。

このように、プラスチック容器は、ＰＥＴボトル２のように肩部２２０が、曲線部２２２、直線部２２１、小径曲線部２３を軸方向に順次有するように構成されていても良い。プラスチック容器は、このような構成であっても、既定の寸法の中でその内容積を確保しながら特にその座屈強度を高めることができる。

ここで、ＰＥＴボトル２の直線部２２１は、口部１０の側における肩部２２０の端と接していない。そこで、口部１０の側における肩部２２０の端において、対向する曲線部２２２、２２２それぞれについての接線２２４、２２４の成す角度が肩部２２０の開き角度θとされる。

ＰＥＴボトル２では、直線部２２１が、小径曲線部２３に連なるように構成されることによって、直線部２２１の向きを軸方向に垂直な方向から平行な方向に近づけることができ、直線部２２１の領域に、軸方向の荷重に対する屈曲点が生じにくくすることができる。一方で、曲線部２２２が、肩部２２０の軸方向の上端から延びるように構成されることによって軸方向の荷重に対する応力が効果的に分散されるとともにＰＥＴボトル２の内容積の確保が容易となる。

なお、接線２２４、２２４による開き角度θは、ＰＥＴボトル１における直線部２１、２１による開き角度θと同様に１００ °以上、１６０ °以下であることが好ましい。

そして、肩部２２０に直線部２２１と曲線部２２２とを有するＰＥＴボトル２も直線のみの肩形状の構成と比べて開き角度θが大であっても座屈強度を高めることができる。したがって、ＰＥＴボトル２でも内容積を確保するために開き角度θを大としても座屈強度の低下が抑えられ、内容積と座屈強度との双方とも犠牲にすることがない。

ＰＥＴボトル１の肩部２０、及びＰＥＴボトル２の肩部２２０以外の形状は図１等の例示に限らずどのような形状であっても良い。例えば、本実施形態においては、図１に示された寸胴の丸ボトルに好適に用いることができる。しかしながら、本実施形態が適用されるプラスチック容器は寸胴の丸ボトルには限定されず、胴径が絞られたくびれ部を有するボトルであっても良い。そして、胴部３０に設けられる圧力吸収用のパネルや、横溝、縦溝の形状についても自由に設計することができる。

本実施形態に係るＰＥＴボトル１やＰＥＴボトル２（以下ではまとめて、ＰＥＴボトル１と称される）にはサイズによる限定はなく、種々のサイズに対して適用することができる。例えば、ＰＥＴボトル１の内容積が８０ ｍｌ以上、２０００ ｍｌ以下であることが好ましく、２００ ｍｌから１０００ ｍｌであることがより好ましい。ＰＥＴボトル１の軸方向の全長は９０ ｍｍ以上、３１０ ｍｍ以下であっても良く、胴部３０の胴径Ｄは４０ ｍｍ以上、１０５ ｍｍ以下であっても良い。

更に、本実施形態に係るＰＥＴボトル１は軽量化ボトルを対象として好適に用いることもできる。そして、特に、軽量性を有しながら、ＰＥＴボトル１の座屈強度を保つ観点から、内容積が例えば３２０ ｍｌの場合には、材料の質量が１２ ｇ以上、２２ ｇ以下であると良い。

ＰＥＴボトル１が例示されたプラスチック容器の材料としては、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンや、エチレン−ビニルアルコール共重合体、植物等を原料としたポリ乳酸等のブロー成形が可能な種々のプラスチックを用いることができる。しかしながら、プラスチック容器は、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、特に、ポリエチレンテレフタレートが主成分とされることが好ましい。なお、上述された樹脂には、成形品の品質を損なわない範囲で種々の添加剤、例えば着色剤、紫外線吸収剤、離型剤、滑剤、核剤、酸化防止剤、帯電防止剤を配合することができる。

ＰＥＴボトル１を構成するエチレンテレフタレート系熱可塑性樹脂としては、エステル反復部分の大部分、一般に７０ ｍｏｌ％以上をエチレンテレフタレート単位が占めるものであり、ガラス転移点（Ｔｇ）が５０ ℃以上、９０ ℃以下であり、融点（Ｔｍ）が２００ ℃以上、２７５ ℃以下の範囲にあるものが好適である。エチレンテレフタレート系熱可塑性ポリエステルとして、ポリエチレンテレフタレートが耐圧性等の点で特に優れているものの、エチレンテレフタレート単位以外に、イソフタル酸や、ナフタレンジカルボン酸等の二塩基酸と、プロピレングリコール等のジオールからなるエステル単位を少量含む共重合ポリエステルも使用することができる。

ポリエチレンテレフタレートは熱可塑性の合成樹脂の中では生産量が最も多い。そして、ポリエチレンテレフタレート樹脂は、耐熱性、耐寒性や、耐薬品性、耐摩耗性に優れる等の種々の特性を有する。更に、ポリエチレンテレフタレート樹脂はその原料に占める石油の割合が他のプラスチックと比べて低く、リサイクルも可能である。このように、ポリエチレンテレフタレートを主成分とする構成によれば、生産量の多い材料を用いることができ、その優れた種々の特性を活用することができる。

ポリエチレンテレフタレートは、エチレングリコール（エタン−１，２−ジオール）と、精製テレフタル酸との縮合重合によって得られる。ポリエチレンテレフタレートの重合触媒として、ゲルマニウム化合物、チタン化合物、及びアルミニウム化合物の少なくとも一つが用いられることが好ましい。これらの触媒が用いられることによって、アンチモン化合物が用いられるよりも、高い透明性を有し、耐熱性に優れた容器を形成することができる。

上述された材料が成形されることによって本実施形態に係るプラスチック容器を作製することができる。プラスチック容器は、射出成形によるプリフォームの作製と、二軸延伸ブロー成形によるプリフォームからプラスチック容器への加工とを組み合わせた成形法であることが好ましい。二軸延伸ブロー成形が用いられたプラスチック容器は延伸効果が高く強度に優れる。

プリフォームは、成形された後に箱入れされて倉庫等でいったん保管されても良く、そのまま、引き続き、次の工程へと進められても良い。すなわち、プリフォームの成形と、二軸延伸ブロー成形とが別の場所や装置で行われる、いわゆるコールドパリソン方式（２ステージ方式）であっても良く、双方が、同じ場所や装置で行われる、いわゆるホットパリソン方式（１ステージ方式）であっても良い。更に、プリフォームの成形から中身の充填等に至るまでの製造工程がインラインで連続的なものであっても良い。

ＰＥＴボトル１への中身の充填方法についても限定されない。したがって、ＰＥＴボトル１は、ホット充填に用いられても、アセプティック充填に用いられても良い。

以上のように、ＰＥＴボトル１（ＰＥＴボトル２）は、口部１０、肩部２０（肩部２２０）、胴部３０、及び底部４０を軸方向に順次有し、肩部２０は、軸方向に垂直な径方向の中心を通って軸方向に平行な断面（垂直断面）の形状が直線である直線部２１（直線部２２１）と、直線部２１に滑らかに連なり、径方向の外側に凸の曲線部２２（曲線部２２２）とを有する。

このように構成されるＰＥＴボトル１やＰＥＴボトル２は、既定の寸法の中で内容積が確保されていながら特に座屈強度に優れるものとすることができる。

以下に、実施例を示して、本開示を更に詳細、かつ具体的に説明する。しかしながら、本開示は、以下の実施例に限定されるものではない。

＜材料、及び製造方法＞
［実施例１］
２１．８ ｇのポリエチレンテレフタレート製のプリフォームが二軸延伸ブロー成形され、図３等に示されるＰＥＴボトル２の通常ボトルが作製された。ＰＥＴボトル２は、図４に示されるように肩部２２０が、曲線部２２２、直線部２２１、小径曲線部２３を軸方向に順次有するように構成されていた。ＰＥＴボトル２は、曲線部２２２の曲率半径ｒ１が２１．２ｍｍ、小径曲線部２３の曲率半径ｒ２が４ ｍｍとされ、接線２２４、２２４の開き角度θが１５７．０ °とされた。このとき、直線部２２１、２２１の成す角度は７９．１ °であった。口部１０と肩部２２０との間には４ ｍｍの半径で丸み面取りがされた。

すべての実施例及び比較例のボトルは、全高が１３８ｍｍ、胴径Ｄが６８ｍｍ、満注容量が３３６ｍｌに統一することとされた。そして、各例のボトルには、３２０ｍｌの水が充填された上で図示せぬ蓋で閉栓されて充填体が作製された。

肩形状が各例で異なるボトルの全高を変えることなく満注容量をそろえるために胴部３０の上端、すなわち接続部３１の軸方向の長さを変える対応がとられた。そして、実施例１に係るＰＥＴボトル２では、底壁４２から接続部３１の上端までの軸方向の長さ（胴部高さ）が９２．５８ ｍｍとされた。

更に、同様にして、１８．３ ｇのポリエチレンテレフタレート製のプリフォームが二軸延伸ブロー成形され図３等に示されるＰＥＴボトル２の軽量化ボトルによる充填体が作製された。これらの実施例１に係るＰＥＴボトル２は、肩部２２０が、軸方向に垂直な径方向の中心を通る垂直断面の形状が直線である直線部２２１と、直線部２２１に滑らかに連なり、径方向の外側に凸の曲線部２２２とを有する等といった本実施形態に係る特徴を有していた。

［比較例１］
図５は、比較例１のＰＥＴボトル３００の正面図である。ＰＥＴボトル３００は、口部１０、肩部３２０、胴部３０、及び底部４０を軸方向に順次有し、肩部３２０が、単一な曲率半径ｒ１を有する曲線部３２２によって構成されていた。そして、ＰＥＴボトル３００は、実施例１の直線部２２１に相当する構成を有していなかった。したがって、比較例１に係る充填体は、本実施形態に係る特徴を有していなかった。

図６は、比較例１の肩部３２０が拡大された正面図である。ＰＥＴボトル３００は、曲線部３２２の曲率半径ｒが２３．０ ｍｍとされ、接線３２４、３２４の開き角度θが１５７．２ °とされ、胴部高さが８９．６３ ｍｍとされた。したがって、比較例１のＰＥＴボトル３００は、実施例１に係るＰＥＴボトル２と接線３２４、３２４の開き角度θが略同様の形状であった。

［実施例２］
実施例２のＰＥＴボトル１は、図２に示されるように肩部２０が、直線部２１、曲線部２２、小径曲線部２３を軸方向に順次有するように構成されている点で実施例１のＰＥＴボトル２とは異なっていた。しかしながら、実施例２に係るＰＥＴボトル１も肩部２０が、軸方向に垂直な径方向の中心を通る垂直断面の形状が直線である直線部２１と、直線部２１に滑らかに連なり、径方向の外側に凸の曲線部２２とを有する等といった本実施形態に係る特徴を有していた。

図２に示されるようにＰＥＴボトル１は、曲線部２２の曲率半径ｒ１が１２．２ ｍｍ、小径曲線部２３の曲率半径ｒ２が４ ｍｍとされ、直線部２１の開き角度θが１２１．５ °とされ、胴部高さが９３．４３ ｍｍとされた。

［比較例２］
図７は、比較例２のＰＥＴボトル４００の正面図である。ＰＥＴボトル４００は、口部１０、肩部４２０、胴部３０、及び底部４０を軸方向に順次有し、肩部４２０が、直線部４２１と、小径曲線部４２３とによって構成されていた。そして、ＰＥＴボトル４００は、実施例２の曲線部２２に相当する構成を有していなかった。したがって、比較例２に係る充填体は、本実施形態に係る特徴を有していなかった。

図８は、比較例２の肩部４２０が拡大された正面図である。ＰＥＴボトル４００は、小径曲線部４２３の曲率半径ｒ２が４ ｍｍとされ、直線部４２１、４２１の開き角度θが１１８．６ °とされ、胴部高さが９５．２９ ｍｍとされた。したがって、比較例２のＰＥＴボトル４００は、実施例２に係るＰＥＴボトル１と開き角度θが略同様の形状であった。

＜評価方法＞
（座屈強度試験）
実施例１、実施例２、比較例１、及び比較例２の各充填体の正立した状態での座屈強度試験が行われた。座屈強度の測定には、Ａｇｒ Ｔｏｐ Ｗａｖｅ社製のテスター、ＴＯＰ ＬＯＡＤ ＴＥＳＴＥＲ ＭＯＤＥＬ ＮＯ．Ｃ５０６−０２−０００１が用いられた。口部１０の上から一定速度で荷重が加えられ、いわゆる降伏の状態となる最大荷重が座屈強度の指標の座屈荷重［Ｎ］とされ、その時点での変位が座屈変位［ｍｍ］とされた。表１及び表２には、座屈強度試験の結果が示されている。

上述された実施例１と比較例１との結果から以下の点が導き出された。実施例１と比較例１とではその開き角度θが略同じ値であって、実施例１の肩部２２０が直線部２２１を有して構成され、比較例１の肩部３２０が曲線部３２２によって構成されていた。

一般的に、プラスチック容器の強度、特に座屈強度を高めるには直線よりも曲線による形状の方が良いとされている。しかしながら、実施例１のＰＥＴボトル２では直線部２２１が付加されたもののこれに更に、曲線部２２２が付加されることで、曲線の形状からなる比較例１のＰＥＴボトル３００をやや上回る座屈強度が得られていた。すなわち、直線部２２１を有して構成される肩部２２０の一部に付加された曲線部２２２が軸方向の荷重に対する応力を効果的に分散してＰＥＴボトル２の特に座屈強度を高めることが示された。この傾向は、通常ボトル及び軽量化ボトルの双方で同様であった。

実施例２と、比較例２との結果から以下の点が導き出された。実施例２と比較例２とではその開き角度θが略同じ値であって、比較例２の肩部４２０が直線部４２１によって構成されていたのに対し、実施例２の肩部２０は、直線部２１に滑らかに連なり、径方向の外側に凸の曲線部２２を有して構成されていた。実施例２では、軸方向の荷重を受けた際に屈曲点になりやすい部位の１つである肩部２０と胴部３０との接続箇所の近くに付加された曲線部２２がＰＥＴボトル１の座屈強度を有意に高めることが示された。

実施例２と、比較例２とでは特に、軽量化ボトルにおいて、座屈変位がやや大となるものの座屈強度がより高められていた。そして、軽量化ボトルにおいて、比較例２と略同じ値の開き角度θを有する実施例２では、材料の質量が３．５ ｇ大である比較例２の通常ボトルを上回るほどに座屈強度が高められていた。

以上のような実施例の結果から本実施形態では、既定の寸法の中で内容積が確保されていながら特に座屈強度に優れるＰＥＴボトル１やＰＥＴボトル２を提供することができることが示された。

本開示は、中身として液体が充填される種々のプラスチック容器に好適に利用することができる。しかしながら、本開示は、上述された実施形態や実施例に限定されるものではない。本開示のプラスチック容器は、例えば、水、緑茶、ウーロン茶、紅茶、コーヒー、果汁、清涼飲料等の各種非炭酸飲料や炭酸飲料、あるいはしょうゆ、ソース、みりん等の調味料、食用油、日本酒や焼酎等の酒類を含む食品等、洗剤、化粧品、医薬品、その他のあらゆる中身の収容に有用である。特に、本開示のプラスチック容器は、既定の寸法の中で内容積が確保されていながら特に座屈強度に優れるため、収納空間の狭い領域での販売や、自動販売機での使用に適している。更に、本開示のプラスチック容器は、軽量化されても強度、特に座屈強度に優れるため、軽量化を必要とするプラスチック容器にも適している。

１、２ ＰＥＴボトル（プラスチック容器）
１０ 口部
２０、２２０ 肩部
２１、２２１ 直線部
２２、２２２ 曲線部
２３ 小径曲線部
３０ 胴部
３１ 接続部
４０ 底部
Ｄ 接続部の胴径
ｒ１ 曲線部の曲率半径
ｒ２ 小径曲線部の曲率半径
θ 肩部の開き角度

Claims (5)

1. 口部、肩部、胴部、及び底部を軸方向に順次有し、
   前記肩部は、前記軸方向に垂直な径方向の中心を通って前記軸方向に平行な垂直断面の形状が直線である直線部を有するプラスチック容器において、
   前記肩部は、前記口部に連なり前記径方向の外側に凸の曲線部を設け、前記凸の曲線部に前記直線部が滑らかに連なり、前記直線部に前記径方向の外側に凸の小径曲線部が連なり、
   前記凸の小径曲線部は、前記凸の曲線部の曲率半径よりも小の曲率半径を有することを特徴とする
   プラスチック容器。
2. 前記凸の小径曲線部は、前記胴部に滑らかに連なることを特徴とする
   請求項１に記載のプラスチック容器。
3. 前記口部の側における前記肩部の端において、対向する前記端における接線の成す開き角度が１００°以上、１６０°以下であることを特徴とする
   請求項１に記載のプラスチック容器。
4. 前記胴部は、前記肩部に連なる寸胴の接続部を有し、
   前記接続部の胴径に対する前記凸の曲線部の前記曲率半径の比は０．１以上、０．２６以下であることを特徴とする
   請求項１に記載のプラスチック容器。
5. 前記凸の曲線部の前記曲率半径は６ｍｍ以上、３２ｍｍ以下であることを特徴とする
   請求項１に記載のプラスチック容器。
   

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