JP4878934B2 - プラスチックボトル - Google Patents

Description

本発明は、ポリエチレンテレフタレート樹脂等を２軸延伸ブロー成形して形成されるプラスチックボトルに関し、詳しくは、ボトル内に内容物を充填する際や、内容物充填後に打栓する際にボトルに加わる垂直荷重（ボトル軸方向天面からの荷重）や衝撃により座屈変形するのを防止する座屈補強部を備え、また、充填密封した内容物が冷却してボトル内が減圧状態となったときに異常変形するのを防止する減圧吸収部を備えたプラスチックボトルに関する。

ポリエチレンテレフタレート樹脂を２軸延伸したプラスチックボトルは、肉薄で軽量であることから各種飲料やタレ等の調味料の容器として広く使用されている。このようなプラスチックボトル内に内容物を充填する際や、内容物充填後にボトル口部にキャップを打栓する際に、口部にかかる垂直荷重や衝撃によってボトル胴部が座屈変形することがある。このため、従来のプラスチックボトルには、胴部の適所に周方向に連続する複数条の環状凹溝を有する座屈補強部が設けられている。また、高温の内容物を充填密栓した後、内容物が冷却するとボトル内が減圧状態となってボトルが変形することがあるため、ボトル胴部に減圧吸収パネルを設けてボトルの異常変形を防止することが行われている（例えば、特許文献１及び２参照）。
実開昭５６−１１８８０６号公報 特開２００５−７５４０８号公報

従来のプラスチックボトルは、座屈補強部に深い環状凹溝を設けることにより、上方から口部に加わる垂直荷重や衝撃をこの環状凹溝で吸収緩和していたが、環状凹溝が深すぎると、この部分がネックとなってボトル胴部が座屈変形し易いということがあった。逆に、環状凹溝が浅すぎる場合には、環状凹溝のリブ効果がなくなることから、胴部壁面の剛性が低下し、手で握ったときに偏平状に変形したり、ボトル胴部に外力を加えなくても、充填密封した後の内容物の温度低下によりボトル内が減圧状態となった際に、偏平状に変形することがあった。

また、高温の内容物を充填密封した直後には、ボトル内が高熱で陽圧状態となり、ボトルに形成した減圧吸収パネルが、ボトル胴部の表面より突出変形し、その後、内容物の温度低下に伴う密度変化によりボトル内が減圧状態となるため、突出した前記減圧吸収パネルは、ボトル胴部の表面より凹んだ状態となる。この減圧吸収パネルは、突出した状態から凹んだ状態への可動量が大きい程、減圧吸収能力が高くなり、ボトル内へ高温の内容物を充填したときの陽圧と冷却後の減圧とを吸収緩和することができる。しかしながら、この可動量が大きすぎると、減圧時に全てのパネルが凹んだ状態に戻らないことがある。すなわち、陽圧時にボトル胴部の表面より突出していたパネルの一部がそのままの状態で保持されてしまうため、製品は外観不良となる。

そこで、従来は、この減圧吸収パネルの突出を発生させないように、減圧吸収パネルを略平面乃至は凹面、あるいは減圧吸収パネル中央に凹面を設けていたが、この方法では減圧吸収パネルの可動量が減少し、減圧吸収能力が低下するため、減圧吸収パネルだけでは十分な減圧吸収量を確保できず、ボトルが変形してボトル強度が低下することがあった。

そこで本発明は、ボトル内へ高温の内容物を充填して打栓する際に、上方から口部に加わる垂直荷重や衝撃を、環状凹溝で効果的に吸収緩和して座屈変形を防止するとともに、充填密封した高温の内容物が冷却してボトル内が減圧状態となったときに、この圧力変化を吸収してボトルの異常変形を防止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目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は、第１の構成では、口部（１１）、円筒状の胴部（１２）及び底部（１３）からなる２軸延伸ブロー成形によるプラスチックボトルであって、前記胴部（１２）の略中央に、該胴部より小径のくびれ部（２）を設け、該くびれ部（２）より上方に周方向に連続する複数条の環状凹溝（１５）を備えた座屈補強部（３）形成し、該座屈補強部（３）の外径を７４〜７６ｍｍ、肉厚を０．２０〜０．３５ｍｍにそれぞれ形成し、前記環状凹溝（１５）を深さが１．０〜１．５ｍｍの断面略く字状に形成し、その上下を滑らかな曲面で胴部外面と連続させるとともに、前記くびれ部（２）より下方に複数の減圧吸収パネル（２０）を備えた減圧吸収部（４）を形成し、前記減圧吸収パネル（２０）は、胴部外面から傾斜してボトル内側に陥没する周縁部（２１）と、該周縁部（２１）に囲まれてボトル外側に円弧状に膨出するパネル部（２２）とを有していることを特徴としている。

第２の構成では、前記パネル部（２２）は、周方向に対してボトル外側に円弧状に膨出する凸状曲面（２２ａ）と、該凸状曲面（２２ａ）の上部及び下部に位置して縦方向に対しては前記周縁部からボトル内側に傾斜して前記凸状曲面（２２ａ）に接続するとともに、周方向に対してはボトル外側に円弧状に膨出する凸状復元面（２２ｂ）を有していることを特徴としている。

本発明のプラスチックボトルは、座屈補強部の外径を７４〜７６ｍｍ、肉厚を０．２０〜０．３５ｍｍに設定すると共に、環状凹溝の深さを１．０〜１．５ｍｍとする断面略く字状に形成してその開口側の上下を滑らかな曲面で胴部外面に連続させたので、ボトル内に高温の内容物、例えば殺菌加熱された５０〜８５℃前後のタレ等の調味料を充填して打栓する際に、上方から口部に加わる垂直荷重や衝撃が前記環状凹溝によって効果的に吸収緩和されるため、胴部が座屈変形することがない。また、胴部に環状凹溝が存在することによるリブ効果によって胴部の剛性が高まり、胴部を手で握った際にも胴部が偏平状に変形するという不具合が発生することもない。

さらに、ボトルの下部に設けた複数の減圧吸収パネルは、ボトル内側に傾斜する周縁部と、該周縁部に囲まれてボトル外側に円弧状に膨出するパネル部とで形成され、さらに、パネル部に凸状曲面と凸状復元面とを設けることにより、ボトル内に高温の内容物を充填密封し、ボトル内が陽圧状態となったときには、凸状曲面と凸状復元面とからなるパネル部が、周縁部を支点として弾性変形しながらボトル胴部の表面より突出し、ボトル内の陽圧が吸収緩和される。また、このとき、凸状曲面と凸状復元面との境界線が変曲点となって、過剰なパネル部の突出を抑制できる。高温充填した内容物が冷却することによる密度変化に対しては、凸状曲面の上下に位置する凸状復元面の復元作用によって、凸状復元面がボトル内側に凹むと共に、凸状曲面がボトル内側に凹むことにより、全てのパネル部が初期の状態に復元する。さらに、内容物の温度が低下して常温となったとき、ボトル内は負圧となるが、周方向に対して円弧状に膨出した形状を有するパネル部全体がボトルの内側に引き込まれて平坦乃至は凹曲面に変形し、ボトル内の減圧が吸収緩和される。

このため、従来のプラスチックボトルで発生していたような減圧吸収パネルの突出変形やボトル全体の偏平化が防止され、良好な外観形状が維持される。

図１は本発明の一形態例を示すプラスチックボトルの部分断面正面図、図２は座屈補強部の拡大断面図、図３は図１のIII ―III線断面図、図４は図１のIV−IV線断面図である。

このプラスチックボトル１は、ポリエチレンテレフタレート樹脂からなるパリソンを２軸延伸ブロー成形した、いわゆるＰＥＴボトルであって、口部１１、円筒状の胴部１２及び底部１３からなっている。胴部１２のほぼ中央には、胴部１２より小径のくびれ部２が設けられており、該くびれ部２を境にしてその上部に座屈補強部３と、その下部に減圧吸収部４とが設けられている。胴部１２の底部近傍には、補強用の底部環状凹溝１４が設けられている。

座屈補強部３は、手の握り部になると共に、内容物やメーカ名等のラベルが貼着される箇所となっており、この座屈補強部３を手で握ってボトル１を傾けることにより内容物の抽出が行われる。この座屈補強部３には、上下方向に略等間隔で複数条の環状凹溝１５が設けられている。環状凹溝１５の上下の間隔Ｐは、ボトルの高さや胴部の外径に応じて適宜設定できるが、通常は１２〜１７ｍｍの範囲で設定するとよい。

図２において、環状凹溝１５は、その溝深さＨを１．０〜１．５ｍｍ、好ましくは１．２〜１．４ｍｍとする断面く字状に形成されており、該溝１５の奥部の曲率半径Ｒ１は０．５〜１．０ｍｍに設定されている。環状凹溝１５の上下は曲率半径Ｒ２を２．０〜４．０ｍｍとする滑らかな曲面で円筒状の胴部外面と接続することが好ましい。このような条件を満たす環状凹溝１５は、座屈補強部３の外径Ｄを７４〜７６ｍｍとして、その肉厚Ｔを０．２０〜０．３５ｍｍまで肉薄としたボトルに対して好適に作用し、上方から口部に加わる垂直荷重や衝撃が環状凹溝１５によって効果的に吸収緩和されるとともに、胴部１２に環状凹溝１５が存在することによるリブ効果によって胴部１２の剛性が高まり、胴部１２を手で握った際にも胴部が偏平状に変形するという不具合が発生することもない。なお、座屈補強部３の肉厚が０．２０ｍｍ未満となると、充填密封時に上方から口部１１に加わる垂直荷重や衝撃によって胴部が座屈変形を起こし、逆に０．３５ｍｍを超える場合は、できり限りボトルを肉薄かつ軽量化しようとする技術の流れに反することになり、製品コストがアップすることになる。

内容物を充填密封する際に発生する胴部１２の座屈変形は、胴部１２の肉厚が薄くなるほど起こり易く、また充填する内容物の温度か高くなるほど顕著に現れる。通常、この座屈変形は、くびれ状となった環状凹溝１５がネックとなって発生し、環状凹溝１５の溝を深くすると垂直荷重や衝撃を吸収できず、座屈変形することが実験的に確認されている。この結果、環状凹溝１５の溝を浅くすれば圧縮強度は高まるが、浅くしすぎると環状凹溝１５によるリブ効果が低下することによって胴部１２の剛性が低下し、胴部１２が偏平状に変形し易くなる。この二律背反する課題に対し、本発明では、座屈補強部３の外径Ｄを７４〜７６ｍｍに限定したボトルにおいて、その肉厚Ｔを０．２０〜０．３５ｍｍまで肉薄化したとき、実験等から環状凹溝１５の溝の深さの最適値を見い出すことができた。以下に、環状凹溝の溝深さと、圧縮強度を比較した実験例を示す。

ポリエチレンテレフタレート樹脂製のパリソン（重量３５ｇ）を２軸延伸ブローして容量が１０７０ｍｌ、高さ２６０ｍｍ、胴部外径が７５ｍｍの本発明に基づく２種類のボトル（実施例１，実施例２）を製造し、従来のプラスチックボトル（比較例１）と比較した。下記の表から明らかな如く、環状凹溝の溝の深さが小さくなるに従って圧縮強度が高まることが確認できた。

環状凹溝の溝深さ（ｍｍ） 圧縮強度（Ｎ）
比較例１ １．８０ ２００．３
実施例１ １．５０ ２５７．３
実施例２ １．３０ ２９５．７

減圧吸収部４は、ボトルの周方向に等間隔に設けられた６つの減圧吸収パネル２０から構成されている。減圧吸収パネル２０は、胴部外面から傾斜してボトル内側に陥没する周縁部２１と、該周縁部２１に囲まれてボトル外側に円弧状に膨出するパネル部２２とを有し、該パネル部２２は、周方向に対してボトル外側に円弧状に膨出する凸状曲面２２ａと、該凸状曲面２２ａの上部及び下部に位置して縦方向に対しては前記周縁部からボトル内側に傾斜して前記凸状曲面２２ａに接続するとともに、周方向に対してはボトル外側に円弧状に膨出する凸状復元面２２ｂとを備えている。

減圧吸収部４の肉厚は、前記座屈補強部３の肉厚と同様に、０．２０〜０．３５ｍｍまで肉薄にすることができる。本形態例のプラスチックボトルは、減圧吸収部４を前記肉厚に設定すると共に、周縁部２１の内側に弾性復元機能を備えたパネル部２２を設けたものであって、凸状曲面２２ａ及び凸状復元面２２ｂの周方向の曲率は、ボトル胴部表面の曲率以下であれば任意に設定でき、周縁部２１によるボトル内側へのパネル部２２の凹み（深さ）は１ｍｍ乃至数ｍｍに設定することができる。

このような減圧吸収パネル２０を有するボトル１内に高温の内容物を充填密封すると、ボトル内が高熱で陽圧状態となるため、パネル部２２がボトル胴部の表面から突出する状態になる。すなわち、凸状曲面２２ａと凸状復元面２２ｂとからなるパネル部２２が周縁部２１を支点とし、弾性変形しながらボトル胴部の表面より突出し、ボトル内の陽圧が吸収緩和される。このとき、凸状曲面２２ａと凸状復元面２２ｂとの境界線２２ｃが変曲点となって過剰なパネル部２２の突出を抑制する。

そして、高温充填した内容物が冷却することによる密度変化に対しては、凸状曲面２２ａの上下に位置する凸状復元面２２ｂの復元作用で該凸状復元面２２ｂがボトル内側に凹むと共に、凸状曲面２２ａがボトル内側に凹むことにより、全てのパネル部２２が元の状態に復元する。内容物の温度がさらに低下して常温となったとき、ボトル内は負圧となるが、周方向に対して円弧状に膨出した形状を有するパネル部２２の全体がボトル内側に引き込まれて平坦乃至凹曲面に変形することにより、ボトル内の減圧が吸収緩和される。

これにより、内容物を高温充填して密封したときのボトル内の陽圧による減圧吸収パネル２０の突出変形や、冷却されてボトル内が負圧となることによるプラスチックボトル１の減圧変形が確実に防止できる。

なお、減圧吸収パネル２０の設置数や大きさは任意であり、ボトル１の容量や、高温充填した内容物の冷却による密度変化の状況等に応じて適宜選択することができが、減圧吸収パネル２０の総表面積がボトルの表面積全体の１／３程度となるように設定すると共に、上下それぞれの凸状復元面２２ｂの縦方向の長さＢが、凸状曲面２２ａの縦方向の長さＡの１／３程度となるように設定するとよい。

本発明の一形態例を示すプラスチックボトルの部分断面正面図である。 座屈補強部の拡大断面図である。 図１のIII ―III線断面図である。 図１のIV−IV線断面図である。

符号の説明

１…ボトル、２…くびれ部、３…座屈補強部、４…減圧吸収部、１１…口部、１２…胴部、１３…底部、１５…環状凹溝、２０…減圧吸収パネル、２１…周縁部、２２…パネル部、２２ａ…凸状曲面、２２ｂ…凸状復元面、２２ｃ…境界面

Claims (2)

1. 口部（１１）、円筒状の胴部（１２）及び底部（１３）からなる２軸延伸ブロー成形によるプラスチックボトルであって、前記胴部（１２）の略中央に、該胴部より小径のくびれ部（２）を設け、該くびれ部（２）より上方に周方向に連続する複数条の環状凹溝（１５）を備えた座屈補強部（３）形成し、該座屈補強部（３）の外径を７４〜７６ｍｍ、肉厚を０．２０〜０．３５ｍｍにそれぞれ形成し、前記環状凹溝（１５）を深さが１．０〜１．５ｍｍの断面略く字状に形成し、その上下を滑らかな曲面で胴部外面と連続させるとともに、前記くびれ部（２）より下方に複数の減圧吸収パネル（２０）を備えた減圧吸収部（４）を形成し、前記減圧吸収パネル（２０）は、胴部外面から傾斜してボトル内側に陥没する周縁部（２１）と、該周縁部（２１）に囲まれてボトル外側に円弧状に膨出するパネル部（２２）とを有していることを特徴とするプラスチックボトル。
2. 前記パネル部（２２）は、周方向に対してボトル外側に円弧状に膨出する凸状曲面（２２ａ）と、該凸状曲面（２２ａ）の上部及び下部に位置して縦方向に対しては前記周縁部からボトル内側に傾斜して前記凸状曲面（２２ａ）に接続するとともに、周方向に対してはボトル外側に円弧状に膨出する凸状復元面（２２ｂ）を有していることを特徴とする請求項１記載のプラスチックボトル。

Images