JP7481111B2

JP7481111B2 - プラスチックボトル

Info

Publication number: JP7481111B2
Application number: JP2019236493A
Authority: JP
Inventors: 陽平山口; 貴史浅倉; 明子永谷
Original assignee: Kirin Holdings Co Ltd
Current assignee: Kirin Holdings Co Ltd
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2024-05-10
Anticipated expiration: 2039-12-26
Also published as: JP2021104829A

Description

本発明は、飲料等の包装容器等として用いられるプラスチックボトルに関する。

近年、コスト低減、省資源化等を目的として、飲料等の包装容器等として用いられるプラスチックボトルの軽量化が求められている。プラスチックボトルを軽量化するために、プラスチックボトルの肉厚、特に胴部の肉厚を薄くする方向での開発が進められているが、プラスチックボトルの肉厚を薄くすると剛性、強度が低下してしまう。

一般に、このようなプラスチックボトルは、飲料が充填された後、段ボール製等の包装箱に梱包されて輸送されるが、保管時や輸送時に当該包装箱は複数段に積み重ねられる。このとき、包装箱内のプラスチックボトルには、その積重方向（プラスチックボトルの鉛直方向）の荷重が加わるが、プラスチックボトルの肉厚が薄く、剛性が低いことで、積重方向の荷重によりプラスチックボトルが座屈してしまうという問題がある。特に、プラスチックボトルの胴部にくびれ部が設けられることがあるが、くびれ部を有することで座屈強度がより低下してしまうため、積重方向の荷重により座屈してしまうという問題が顕著に現われる。

このような問題を解決すべく、従来、プラスチックボトルの胴部などに複数のリブを設けた合成樹脂製ブローボトル（プラスチックボトル）が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１１－１０５３２４号公報

上記特許文献１のように、合成樹脂製ブローボトル（プラスチックボトル）の胴部などに複数のリブを設けることで、当該ボトルの座屈強度を向上させている。このように複数のリブを工夫して設けることで、プラスチックボトルの座屈強度を向上させ、かつプラスチックボトルの軽量化を図ることができるものの、さらなる軽量化及び座屈強度の向上が求められている。

一方で、内容量を２Ｌとするプラスチックボトルにおいては、冷蔵庫の扉の内側に設けられている収納棚（ドアポケット）に収納可能なサイズであることが求められる。そのため、プラスチックボトルの座屈強度を維持又は向上させつつ、さらなる軽量化に向けて開発をする中で、プラスチックボトルの高さや、胴部の径及び周長などのボトル寸法に制約がある。すなわち、プラスチックボトルのボトル寸法を大きく変更することができない。

上記課題に鑑みて、本発明は、内容量を２Ｌとするプラスチックボトルであって、ボトル寸法を大きく変更することなく軽量化を図ることができ、かつ十分な強度を有するプラスチックボトルを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、口部、前記口部に連続する肩部、前記肩部に連続する胴部、及び前記胴部に連続する底部を備えるプラスチックボトルであって、前記胴部の周方向に沿った断面形状が、角を丸めた四角形状であり、前記胴部の最大周長Ｌ_ＭＡＸと、前記プラスチックボトルの質量Ｍと、前記プラスチックボトルの満注容量Ｃ_ＭＡＸとが、下記式（１）及び下記式（２）に示す関係を有し、前記胴部の前記断面形状における前記角の曲率半径が３０ｍｍ以上であり、前記胴部の長手方向の最大径が１０３～１０６ｍｍであり、前記胴部の短手方向の最大径が８９～９１ｍｍであり、前記プラスチックボトルの前記満注容量Ｃ _ＭＡＸが、２０４０～２０７０ｍＬであることを特徴とするプラスチックボトルを提供する。
Ｌ_ＭＡＸ／Ｃ_ＭＡＸ≦０．１６２（ｍｍ／ｍＬ）・・・（１）
Ｃ_ＭＡＸ／Ｍ≧５２（ｍＬ／ｇ）・・・（２）
前記胴部の前記断面形状における前記角の曲率半径が３０～３６．５ｍｍであればよい。

本発明は、口部、前記口部に連続する肩部、前記肩部に連続する胴部、及び前記胴部に連続する底部を備えるプラスチックボトルであって、前記胴部の周方向に沿った断面形状が、角を丸めた四角形状であり、前記胴部の最大周長Ｌ _ＭＡＸと、前記プラスチックボトルの質量Ｍと、前記プラスチックボトルの満注容量Ｃ _ＭＡＸとが、下記式（１）及び下記式（２）に示す関係を有し、前記胴部の前記断面形状における前記角の曲率半径が３０ｍｍ以上であり、前記胴部の長手方向の最大径が１０３～１０６ｍｍであり、前記胴部の短手方向の最大径が８９～９１ｍｍであり、前記プラスチックボトルの前記質量Ｍが、４０ｇ以下であることを特徴とするプラスチックボトルを提供する。
Ｌ _ＭＡＸ／Ｃ _ＭＡＸ ≦０．１６２（ｍｍ／ｍＬ）・・・（１）
Ｃ _ＭＡＸ／Ｍ≧５２（ｍＬ／ｇ）・・・（２）

前記胴部には、複数のリブが設けられているのが好ましい。前記胴部は、前記肩部に連続する上胴部と、前記底部に連続する下胴部と、前記上胴部及び前記下胴部の間に位置し、前記上胴部及び前記下胴部よりも胴径の小さいくびれ部とを含み、前記上胴部及び前記下胴部のそれぞれに、前記複数のリブが設けられており、前記上胴部に設けられている前記複数のリブの形状と、前記下胴部に設けられている前記複数のリブの形状とが、互いに異なるのが好ましい。

本発明によれば、内容量を２Ｌとするプラスチックボトルであって、ボトル寸法を大きく変更することなく軽量化を図ることができ、かつ十分な強度を有するプラスチックボトルを提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るプラスチックボトルの概略構成を示す正面図である。図２は、本発明の一実施形態に係るプラスチックボトルの胴部の概略構成を示す、図１におけるＡ－Ａ線切断端面図である。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るプラスチックボトルの概略構成を示す正面図であり、図２は、本実施形態に係るプラスチックボトルの胴部の概略構成を示す、図１におけるＡ－Ａ線切断端面図である。

本実施形態に係るプラスチックボトル１は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリトリメチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアクリレート樹脂等の樹脂材料を用い、ブロー成形によって製造され得るものである。プラスチックボトル１は、ミネラルウォーター、緑茶、紅茶等の無炭酸飲料を内容物とする包装容器であって、その内容量Ｃは、例えば２０００ｍＬであり、満注容量Ｃ_ＭＡＸは、例えば２０４０～２０７０ｍＬの範囲内である。

プラスチックボトル１は、内容物である無炭酸飲料の注ぎ口及び／又は飲み口として機能する口部２と、口部２に連続する肩部３と、肩部３の下端に連続する胴部４と、胴部４の下端に連続する底部５とを備える。

口部２は、略円筒状であり、口部２の開口端側の側面には、キャップ（図示せず）を取り付けるためのねじ山２１が形成されている。これにより、プラスチックボトル１に飲料を充填した後に、口部２にキャップを取り付けることで、プラスチックボトル１を密封することができる。

胴部４は、肩部３の下端に連続する上胴部４１と、上胴部４１の下端に連続し、上胴部４１よりも縮径されているくびれ部４２と、くびれ部４２に連続し、くびれ部４２よりも拡径されている下胴部４３とを含む。

上胴部４１、くびれ部４２及び下胴部４３の肉厚は、例えば０．１９～０．３５ｍｍの範囲内である。上胴部４１、くびれ部４２及び下胴部４３の肉厚が上記範囲内であったとしても、後述する条件を満たすことで、プラスチックボトル１の軽量化を図ることができるとともに、所望とする座屈強度を示すことができる。

上胴部４１、くびれ部４２及び下胴部４３の水平方向（底部５を水平面に設置させた状態における水平方向）に沿った断面形状は、角を丸めた四角形状であり、好ましくは、角を丸めた長方形状である。胴部４（上胴部４１、くびれ部４２及び下胴部４３）の上記断面形状が、角を丸めた長方形状である場合において、胴部４の上記水平方向における長手方向の最大径Ｌ_Ｌ４は、１０３～１０６ｍｍの範囲内であればよく、胴部４の上記水平方向における短手方向の最大径Ｌ_Ｓ４は、８９～９１ｍｍの範囲内であればよい。これらの最大径Ｌ_Ｌ４，Ｌ_Ｓ４が上記範囲内であれば、冷蔵庫の扉の内側に設けられている収納棚（ドアポケット）に収納可能であり、後述する条件を満たすことで、プラスチックボトル１の軽量化を図ることができるとともに、所望とする座屈強度を示すことができる。

胴部４の上記断面形状における丸められた角の曲率半径Ｒは、３０～３６．５ｍｍの範囲内であるのが好ましく、３０～３３ｍｍの範囲内であるのが特に好ましい。上記曲率半径Ｒを上記範囲内とすることで、プラスチックボトル１の軽量化を図り、かつ所望とする座屈強度を示すために必要な後述の条件を満たすことができる。

上胴部４１及び下胴部４３は、それぞれ、プラスチックボトル１の鉛直方向ＶＬ（プラスチックボトル１の底部５を水平面に接地させたときにおける当該水平面に対する垂直方向（プラスチックボトル１の軸線方向））に亘り略同径である。

くびれ部４２は、上胴部４１の下端４１ｅと下胴部４３の上端４３ｅとの間に位置する最小径部４２１と、上胴部４１の下端４１ｅから最小径部４２１に向かうに従い漸次縮径する縮径部４２２と、最小径部４２１から下胴部の上端４３ｅに向かうに従い漸次拡径する拡径部４２３とを含む。くびれ部４２は、上胴部４１及び下胴部４３の間に位置し、それらよりも径の小さい部分として定義される。最小径部４２１は、胴部４の中で最小径を有する部分である。

本実施形態において、プラスチックボトル１の軽量化を図り、かつ所望とする座屈強度を示すために、胴部４の最大周長Ｌ_ＭＡＸ（ｍｍ）とプラスチックボトル１の満注容量Ｃ_ＭＡＸ（ｍＬ）とが、下記式（１）に示す関係を有し、かつプラスチックボトル１の満注容量Ｃ_ＭＡＸ（ｍＬ）とプラスチックボトル１の質量Ｍ（ｇ）とが、下記式（２）に示す関係を有する。
Ｌ_ＭＡＸ／Ｃ_ＭＡＸ≦０．１６２（ｍｍ／ｍＬ）・・・（１）
Ｃ_ＭＡＸ／Ｍ≧５２（ｍＬ／ｇ）・・・（２）
上記式（１）及び式（２）に示される条件を満たすことで、後述する試験例からも明らかなように、プラスチックボトル１の軽量化を図ることができ、かつ所望とする座屈強度を示すことができる。

好ましくは、胴部４の最大周長Ｌ_ＭＡＸ（ｍｍ）とプラスチックボトル１の満注容量Ｃ_ＭＡＸ（ｍＬ）とが、下記式（３）に示す関係を有し、かつプラスチックボトル１の満注容量Ｃ_ＭＡＸ（ｍＬ）とプラスチックボトル１の質量Ｍ（ｇ）とが、下記式（４）に示す関係を有する。
Ｌ_ＭＡＸ／Ｃ_ＭＡＸ≦０．１６０（ｍｍ／ｍＬ）・・・（３）
Ｃ_ＭＡＸ／Ｍ≧６０（ｍＬ／ｇ）・・・（４）

プラスチックボトル１の質量Ｍは、特に限定されるものではないが、例えば、４０ｇ以下であるのが好ましく、２８～３８ｇの範囲であるのがより好ましい。プラスチックボトル１の質量Ｍが４０ｇを超えると、従来公知のプラスチックボトルの質量と変わらず、プラスチックボトル１の軽量化によるメリット（例えば、プラスチックボトル１の作製に必要な樹脂量の低減、輸送コストの低減等）を享受することができなくなるおそれがある。なお、本実施形態に係るプラスチックボトル１の胴部４の最大周長Ｌ_ＭＡＸは、例えば、３２５～３３５ｍｍ程度であればよい。

後述する実施例からも明らかなように、本実施形態に係るプラスチックボトル１のように、胴部４の最大周長Ｌ_ＭＡＸ、満注容量Ｃ_ＭＡＸ及び質量Ｍが上記式（１）及び式（２）に示す関係を有することで、鉛直方向に荷重を加えたときの当該プラスチックボトル１の高さの鉛直方向における変位量（ｍｍ）に対する反力（Ｎ）の比（傾き，Ｎ／ｍｍ）は、上記式（１）及び式（２）に示す関係を有しないプラスチックボトルにおける当該比（傾き）の１．３～２．２倍程度である。したがって、本実施形態に係るプラスチックボトル１によれば、複数のプラスチックボトル１を収納した段ボール製の包装箱を複数段に積み重ねた際にも、プラスチックボトル１が積重方向の荷重により座屈してしまうのを効果的に抑制することができるということができる。

本実施形態における上胴部４１及びくびれ部４２には、それぞれ、上胴部４１及びくびれ部４２の周方向（水平方向）に伸びる（プラスチックボトル１の鉛直方向ＶＬに対して直交する）、複数の略線状の溝状のリブ６が設けられている。一方、下胴部４３には、下胴部４３の周方向（水平方向）に対して傾斜する（プラスチックボトル１の鉛直方向ＶＬに対して傾斜する、複数の溝状のリブ７が設けられている。リブ７は、底部５に向かって凸状に湾曲する形状を有する。すなわち、上胴部４１に設けられているリブ６と、下胴部４３に設けられているリブ７とは、互いに異なる形状を有する。このように、上胴部４１に設けられているリブ６と下胴部４３に設けられているリブ７とが互いに異なる形状を有することで、上述した式（１）及び式（２）に示す条件を満たすこととの相乗効果として、プラスチックボトル１の強度（座屈強度）をより向上させることができる。

本実施形態において、胴部４に設けられる各リブ６，７の深さや長さ等は特に限定されるものではなく、プラスチックボトル１の座屈強度等を考慮して適宜設定され得る。また、リブ６，７の溝角度についても同様である。なお、リブ６，７は、径方向内側に向かう凹形状であってもよいし、径方向外側に向かう凸形状であってもよい。

上述した構成を有する本実施形態に係るプラスチックボトル１においては、上記式（１）及び式（２）に示される条件を満たすことで、プラスチックボトル１の軽量化を図ることができ、かつ所望とする強度（座屈強度）を示すことができる。よって、本実施形態によれば、プラスチックボトル１を収容した包装箱を複数段に積み重ねても、プラスチックボトル１が座屈変形してしまうのを防止することができるという効果が奏される。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

上記実施形態において、上胴部４１、くびれ部４２及び下胴部４３のそれぞれにリブ６，７が設けられているが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、例えば、上胴部４１、くびれ部４２及び下胴部４３の少なくとも一つにリブが設けられていなくてもよい。

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、下記の実施例等に何ら限定されるものではない。

［試験例１］座屈強度評価試験
ポリエチレンテレフタレート製のプラスチックボトルを準備し（Sample 1～7）、各ボトルについて、鉛直方向に加える荷重を増大させながら鉛直方向における各ボトルの高さを変位させ、鉛直方向に荷重を加えたときの反力（Ｎ）と鉛直方向における各ボトルの高さの変位量（ｍｍ）とを、座屈・容量測定器（製品名：COMBI Tester C506-Combi，AGR Top Wave社製）を用いて測定し、反力（Ｎ）に対する変位量（ｍｍ）の比（傾き，Ｎ／ｍｍ）を算出した。結果を表１に示す。なお、Sample 1～7のプラスチックボトルの内容量Ｃ（ｍＬ）、胴部の長手方向の最大径Ｌ_Ｌ４（ｍｍ）、胴部の短手方向の最大径Ｌ_Ｓ４（ｍｍ）、満注容量Ｃ_ＭＡＸ（ｍＬ）、ボトル質量Ｍ（ｇ）及び胴部最大周長Ｌ_ＭＡＸ（ｍｍ）は、表１に示す通りであった。

表１に示すように、ボトル質量Ｍ（ｇ）に対する満注容量Ｃ_ＭＡＸ（ｍＬ）の比（Ｃ_ＭＡＸ／Ｍ）が５２ｍＬ／ｇ以上であって、満注容量Ｃ_ＭＡＸ（ｍＬ）に対する最大周長Ｌ_ＭＡＸ（ｍｍ）の比（Ｌ_ＭＡＸ／Ｃ_ＭＡＸ）が０．１６２ｍｍ／ｍＬ以下であるSample 1～4のプラスチックボトルによれば、ボトル質量Ｍを４０ｇ以下にしつつも、変位量に対する反力を向上させることができ、プラスチックボトルの軽量化と強度の向上とを達成可能であることが確認された。

特に、ボトル質量Ｍ（ｇ）に対する満注容量Ｃ_ＭＡＸ（ｍＬ）の比（Ｃ_ＭＡＸ／Ｍ）が６０ｍＬ／ｇ以上であって、満注容量Ｃ_ＭＡＸ（ｍＬ）に対する最大周長Ｌ_ＭＡＸ（ｍｍ）の比（Ｌ_ＭＡＸ／Ｃ_ＭＡＸ）が０．１６０ｍｍ／ｍＬ以下であるSample 1のプラスチックボトルにおいては、ボトル質量ＭがSample 2よりも軽いにもかかわらず、変位量に対する反力が同等であり、ボトル質量Ｍが同等のSample 3～4、Sample 6～7よりも高い強度を示すことが確認された。

この結果から、プラスチックボトルのボトル質量Ｍ（ｇ）、満注容量Ｃ_ＭＡＸ（ｍＬ）及び最大周長Ｌ_ＭＡＸ（ｍｍ）が下記式（１）及び式（２）に示す関係を有することで、ボトル寸法を大きく変更することなく軽量化を図ることができ、かつ十分な強度を示すと考えられる。
Ｌ_ＭＡＸ／Ｃ_ＭＡＸ≦０．１６２（ｍｍ／ｍＬ）・・・（１）
Ｃ_ＭＡＸ／Ｍ≧５２（ｍＬ／ｇ）・・・（２）

１…プラスチックボトル
２…口部
３…肩部
４…胴部
４１…上胴部
４２…くびれ部
４３…下胴部
５…底部

Claims

口部、前記口部に連続する肩部、前記肩部に連続する胴部、及び前記胴部に連続する底部を備えるプラスチックボトルであって、
前記胴部の周方向に沿った断面形状が、角を丸めた四角形状であり、
前記胴部の最大周長Ｌ_ＭＡＸと、前記プラスチックボトルの質量Ｍと、前記プラスチックボトルの満注容量Ｃ_ＭＡＸとが、下記式（１）及び下記式（２）に示す関係を有し、
前記胴部の前記断面形状における前記角の曲率半径が３０ｍｍ以上であり、
前記胴部の長手方向の最大径が１０３～１０６ｍｍであり、前記胴部の短手方向の最大径が８９～９１ｍｍであり、
前記プラスチックボトルの前記満注容量Ｃ _ＭＡＸが、２０４０～２０７０ｍＬであることを特徴とするプラスチックボトル。
Ｌ_ＭＡＸ／Ｃ_ＭＡＸ≦０．１６２（ｍｍ／ｍＬ）・・・（１）
Ｃ_ＭＡＸ／Ｍ≧５２（ｍＬ／ｇ）・・・（２）
口部、前記口部に連続する肩部、前記肩部に連続する胴部、及び前記胴部に連続する底部を備えるプラスチックボトルであって、
前記胴部の周方向に沿った断面形状が、角を丸めた四角形状であり、
前記胴部の最大周長Ｌ _ＭＡＸと、前記プラスチックボトルの質量Ｍと、前記プラスチックボトルの満注容量Ｃ _ＭＡＸとが、下記式（１）及び下記式（２）に示す関係を有し、
前記胴部の前記断面形状における前記角の曲率半径が３０ｍｍ以上であり、
前記胴部の長手方向の最大径が１０３～１０６ｍｍであり、前記胴部の短手方向の最大径が８９～９１ｍｍであり、
前記プラスチックボトルの前記質量Ｍが、４０ｇ以下であることを特徴とするプラスチックボトル。
Ｌ _ＭＡＸ／Ｃ _ＭＡＸ ≦０．１６２（ｍｍ／ｍＬ）・・・（１）
Ｃ _ＭＡＸ／Ｍ≧５２（ｍＬ／ｇ）・・・（２）
前記胴部の前記断面形状における前記角の曲率半径が３０～３６．５ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラスチックボトル。
前記胴部には、複数のリブが設けられていることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のプラスチックボトル。
前記胴部は、前記肩部に連続する上胴部と、前記底部に連続する下胴部と、前記上胴部及び前記下胴部の間に位置し、前記上胴部及び前記下胴部よりも胴径の小さいくびれ部とを含み、
前記上胴部及び前記下胴部のそれぞれに、前記複数のリブが設けられており、
前記上胴部に設けられている前記複数のリブの形状と、前記下胴部に設けられている前記複数のリブの形状とが、互いに異なることを特徴とする請求項４に記載のプラスチックボトル。