JP5579376B2 - プラスチックボトル - Google Patents

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Description

本発明は、底部と、胴部と、口部と、口部と胴部との間に設けられた肩部とを備えたプラスチックボトルに係り、とりわけ座屈強度および側壁強度がともに優れたプラスチックボトルに関する。
従来より、図10に示すような形状のプラスチックボトル101が知られている。このプラスチックボトル101は、口部と、上方から下方に向けて漸次径が太くなる肩部と、肩部に連続する胴部と、胴部に連続する底部とを有している。このうち胴部は、それぞれ全周にわたり形成された複数の環状溝102を有している。また胴部には、周方向に所定間隔を空けて複数の減圧パネル103が設けられている。
近年、このようなプラスチックボトルに用いるプラスチック材料を減らし、プラスチックボトルを軽量化することが求められている。
特開2006−327638号公報
しかしながら、プラスチックボトルを軽量化しようとすると、必然的にプラスチックボトルの各部の肉厚が薄くなるため、プラスチックボトルの強度が劣化してしまう。具体的には以下のような問題が生じる。
一般に、内容液を充填したプラスチックボトルは、複数個まとめて段ボール箱に収容され、この段ボール箱は倉庫内で互いに積み上げられて保管される。この際、プラスチックボトルには鉛直方向下方に荷重が加わる。しかしながら、上述したように軽量化を図るためにプラスチックボトルの肉厚を薄くした場合、鉛直方向の荷重に対するプラスチックボトルの強度(以下、座屈強度ともいう)が弱くなってしまう。
図10に示す従来形状のプラスチックボトル101においては、鉛直方向の荷重を加えたときに環状溝102部分へ応力が集中しやすく、この環状溝102からプラスチックボトルが破壊される(座屈するという)ことが多い。このように座屈強度が弱いプラスチックボトルを保管する場合、例えばプラスチックボトルを収容した段ボール箱の段積み数を減らす等の対策が必要となるため、保管効率が悪くなる。
また別の問題として、プラスチックボトルに内容液が充填された状態の商品ボトルを自動販売機で販売する場合、プラスチックボトルには横方向の荷重が加わる。横方向の荷重に対するプラスチックボトルの強度(以下、側壁強度ともいう)が弱いと、自動販売機内でプラスチックボトルが潰れて変形してしまう。この場合、自動販売機内でプラスチックボトルが詰まるおそれがある。
これに対して、図10に示す従来のプラスチックボトル101には、側壁強度を高めて横方向の荷重に耐えられるように複数の環状溝102を設けている。しかしながら、上述したように環状溝102によって、プラスチックボトル101の座屈強度はむしろ弱められることになる。このように、プラスチックボトル101の座屈強度を高めることと、プラスチックボトル101の側壁強度を高めることとを両立させることは難しい。
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、軽量化するために肉厚を薄くした場合であっても、座屈強度および側壁強度を両方とも高め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する。
本発明は、プラスチックボトルにおいて、底部と、円筒形の胴部と、口部と、口部と胴部との間に設けられた肩部とを備え、胴部全周に縦方向に延びる複数の凹部列が形成され、各凹部列は縦方向に連続して配置された複数の六角状凹部を含み、ある凹部列に含まれる六角状凹部は、隣接する凹部列に含まれる六角状凹部に対して互い違いに配置され、各六角状凹部は、正六角形状の底面と、この底面を取り囲む6つの側壁とを有し、各六角状凹部は、互いに離間して配置されており、各六角状凹部間には、それぞれ直線状であるとともに所定の幅を持つ凸条が形成され、胴部のどの垂直断面においても六角状凹部と所定の幅を持つ凸条とが配置され、胴部のどの水平断面においても六角状凹部と所定の幅を持つ凸条とが配置さ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、肩部外縁の傾斜角は、ボトルの軸線に対して20°乃至40°とな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、各六角状凹部の底面は、ボトル中心側から外方へ突出する曲面形状を有す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、各六角状凹部の底面は、平坦面形状を有す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、各六角状凹部の底面に、ボトル中心側から外方へ向けて突出する凸状部が形成さ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、各六角状凹部の底面を構成する正六角形は、ボトルの軸線に対して直交する方向を向く対角線を有す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、各六角状凹部の底面を構成する正六角形は、ボトルの軸線に対して平行な方向を向く対角線を有す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、プラスチックボトルにおいて、底部と、円筒形の胴部と、口部と、口部と胴部との間に設けられた肩部とを備え、胴部全周に縦方向に延びる複数の凸部列が形成され、各凸部列は縦方向に連続して配置された複数の六角状凸部を含み、ある凸部列に含まれる六角状凸部は、隣接する凸部列に含まれる六角状凸部に対して互い違いに配置され、各六角状凸部は、正六角形状の面と、この面を取り囲む6つの側壁とを有し、各六角状凸部は、互いに離間して配置されており、各六角状凸部間には、それぞれ直線状であるとともに所定の幅を持つ凹条が形成され、胴部のどの垂直断面においても六角状凸部と所定の幅を持つ凹条とが配置され、胴部のどの水平断面においても六角状凸部と所定の幅を持つ凹条とが配置されていることを特徴とするプラスチックボトルである。
以上のように本発明によれば、胴部全周に縦方向に延びる複数の凹部列が形成され、各凹部列は縦方向に連続して配置された複数の六角状凹部を含み、ある凹部列に含まれる六角状凹部は、隣接する凹部列に含まれる六角状凹部に対して互い違いに配置されている。あるいは、胴部全周に縦方向に延びる複数の凸部列が形成され、各凸部列は縦方向に連続して配置された複数の六角状凸部を含み、ある凸部列に含まれる六角状凸部は、隣接する凸部列に含まれる六角状凸部に対して互い違いに配置されている。すなわち胴部のどの垂直断面または水平断面をとっても、縦方向全体または横方向全体に凹部または凸部が設けられることがないので、プラスチックボトルの縦方向および横方向から荷重が加わった際、特定の箇所に応力が集中することがなく、破壊が伝播することがない。これによりプラスチックボトルの座屈強度および側壁強度をいずれも向上させることができる。
また本発明によれば、肩部外縁の傾斜角は、ボトルの軸線に対して20°乃至40°となっているので、プラスチックボトルの座屈強度を更に向上させることができる。
第1の実施の形態
以下、図面を参照して本発明の第1の実施の形態について説明する。
図1は、本実施の形態によるプラスチックボトルを示す正面図であり、図2は、本実施の形態によるプラスチックボトルを示す上面図(図1のII方向矢視図)である。図3は、本実施の形態によるプラスチックボトルの六角状凹部を示す拡大正面図であり、図4は、本実施の形態によるプラスチックボトルの六角状凹部を示す垂直断面図(図3のIV−IV線断面図)である。図5は、本実施の形態によるプラスチックボトルの六角状凹部を示す水平断面図(図3のV−V線断面図)であり、図6は、本実施の形態によるプラスチックボトルの六角状凹部の変形例1を示す水平断面図である。図7は、本実施の形態によるプラスチックボトルの六角状凹部の変形例2を示す拡大正面図であり、図8は、本実施の形態によるプラスチックボトルの六角状凹部の変形例2を示す水平断面図(図7のVIII−VIII線断面図)である。
まず、図1乃至図2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。
図1乃至図2に示すプラスチックボトル10は、例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)からなる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されるものである。このプラスチックボトル10は、底部13と、底部13に連続する胴部12と、外周にねじ部16が設けられた口部11と、口部11と胴部12との間に設けられ、口部11側から胴部12側へ径が徐々に太くなる肩部14とを備えている。また口部11のうちねじ部16下方には、環状のフランジ部17が設けられている。
図1において、肩部14はなで肩形状を有している。すなわち肩部14外縁の傾斜角θは比較的小さくなっており、図1においては、傾斜角θは鉛直方向に延びるボトルの軸線Zに対して30°となっている。
この肩部14外縁の傾斜角θは、20°乃至40°とすることが好ましい。肩部14外縁の傾斜角θを40°以下とすることにより、プラスチックボトル10に対して加わる荷重を肩部14に沿って下方へ逃がすことができるので、肩部14の変形が防止され、プラスチックボトル10の座屈強度が高められる。他方、肩部14外縁の傾斜角θを20°以下とすると、プラスチックボトル10の容量が減少してしまうため、好ましくない。
なお、肩部14のうち、肩部14と口部11との接続部分に肩部上端14aが形成されている。すなわち、この肩部上端14aは、そこから下方に向けて漸次肩部14の直径が太くなる位置である。そして、上述した肩部14外縁の傾斜角θとは、この肩部上端14aにおける肩部14の接線Lと、上述したボトルの軸線Zとがなす角度と定義される。
ところで、図1に示すように、胴部12全周にわたり、多数の六角状凹部15が稠密に形成されている。これら各六角状凹部15間には、それぞれ凸条20が形成されている。
すなわち図1に示すように、胴部12全周に縦方向に延びる複数の凹部列R1〜R5が形成され、各凹部列R1〜R5は縦方向に連続して配置された複数の六角状凹部15を含んでいる。すなわち各凹部列R1〜R5は、それぞれ縦方向に連続して配置された4つの六角状凹部15(凹部列R1、R3、R5)、または3つの六角状凹部15(凹部列R2、R4)を有している。このうち3つの六角状凹部15を有する凹部列R2、R4には、縦方向に連続して配置された3つの六角状凹部15の上方および下方に、それぞれ台形状の凹部18が設けられている。
また図1に示すように、ある凹部列R1〜R5に含まれる六角状凹部15は、いずれも隣接する凹部列R1〜R5に含まれる六角状凹部15に対して互い違いに配置されている。例えば、凹部列R3に含まれる4つの六角状凹部15と、凹部列R2に含まれる3つの六角状凹部15とがそれぞれ互い違いに配置されている。同様に、凹部列R3に含まれる4つの六角状凹部15と、凹部列R4に含まれる3つの六角状凹部15とがそれぞれ互い違いに配置されている。
なお図1において、5列の凹部列R1〜R5を示しているが、実際には胴部12の全周にわたり8列の凹部列が、上述した凹部列R1〜R5と同様にして設けられている。
次に図3乃至図5により、各六角状凹部15の構成について説明する。
図3に示すように、各六角状凹部15は、正六角形状の底面15aと、この底面15aを取り囲む6つの側壁15b〜15b6とを有している。このうち底面15aは、プラスチックボトル10の中心側から外方へ突出する曲面形状を有している。すなわち底面15aは、直線状の垂直断面(縦方向断面)を有するとともに(図4参照)、円弧状の水平断面(横方向断面)を有している(図5参照)。
また、各六角状凹部15の底面を構成する正六角形は、ボトルの軸線Zに対して直交する方向を向く対角線d1を有している(図1参照)。なお前記正六角形の対角線のうち他の2本の対角線は、それぞれボトルの軸線Zに対して30°または150°の角度をなす。
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述べる。
まずPET(ポリエチレンテレフタレート)からなるプリフォームを二軸延伸ブロー成形することにより、図1に示すプラスチックボトル10を作製する。次に、プラスチックボトル10内に内容液を充填し、その後図示しないキャップによりプラスチックボトル10の口部11を密栓する。
次に、図1に示すプラスチックボトル10に対して上方から鉛直方向の荷重を付加する場合を想定する。このような状況としては、例えば、複数のプラスチックボトル10が段ボール箱に収容され、この段ボール箱が互いに積み重ねられている場合等が挙げられる。
この場合、プラスチックボトル10に対する鉛直方向の荷重は、口部11から肩部14へ伝達される。本実施の形態において、上述したように、肩部14外縁の傾斜角θが20°乃至40°となっており、従来のプラスチックボトルより小さくなっている。このことにより、鉛直方向の荷重による応力が肩部14に集中することがなく、鉛直方向の荷重を肩部14に沿って下方へ逃がすことができる。したがって、肩部14の変形が防止され、プラスチックボトル10の座屈強度を高めることができる。
次に、プラスチックボトル10に対する鉛直方向の荷重は、胴部12に伝達する。上述したように、胴部12に六角状凹部15が稠密に形成され、ある凹部列R1〜R5に含まれる六角状凹部15は、隣接する凹部列R1〜R5に含まれる六角状凹部15に対して互い違いに配置されている。すなわち胴部12のどの水平断面をとっても、全周にわたり凹部となる箇所、あるいは全周にわたり凸部となる箇所が存在せず、胴部12のどの水平断面においても凹部と凸部とが配置されている。したがって、胴部12に鉛直方向の荷重が加わった場合、胴部12の特定の箇所に応力が集中しない。これにより、プラスチックボトル10の座屈強度が高められ、胴部12の変形が防止される。
次に、図1に示すプラスチックボトル10に対して側方から水平方向の荷重を付加する場合を想定する。このような状況としては、例えば、多数のプラスチックボトル10が自動販売機内に収容されている場合等が挙げられる。
この場合、プラスチックボトル10に対する水平方向の荷重は、主に胴部12に付加される。本実施の形態において、上述したように、胴部12に六角状凹部15が稠密に形成され、ある凹部列R1〜R5に含まれる六角状凹部15は、隣接する凹部列R1〜R5に含まれる六角状凹部15に対して互い違いに配置されている。すなわち胴部12のどの垂直断面をとっても、縦方向全体にわたり凹部となる箇所、あるいは縦方向全体にわたり凸部となる箇所が存在せず、胴部12のどの垂直断面においても凹部と凸部とが配置されている。したがって、胴部12に水平方向の荷重が加わった場合、胴部12の特定の箇所に応力が集中しない。このことにより、プラスチックボトル10の側壁強度が高められ、胴部12の変形が防止される。
(変形例1)
次に図6により、六角状凹部の変形例1について説明する。図6は、本実施の形態の変形例1による六角状凹部15を示す水平断面図(上述した図5に対応する図)である。図6に示す変形例1は、各六角状凹部15の底面15aの形状が異なるものであり、他の構成は図1乃至図5に示す構成と同一である。
図6において、各六角状凹部15の底面15aは、平坦面形状を有している。すなわち底面15aは、直線状の垂直断面(縦方向断面)を有するとともに(上述した図4と同様)、直線状の水平断面(横方向断面)を有している(図6参照)。
この場合であっても、図1乃至図5に示す実施の形態と同様の効果が得られる。
(変形例2)
次に図7乃至図8により、六角状凹部の変形例2について説明する。図7は、本実施の形態の変形例2による六角状凹部15を示す拡大正面図(上述した図3に対応する図)であり、図8は、本実施の形態の変形例2による六角状凹部を示す水平断面図(上述した図5に対応する図)である。図7乃至図8に示す変形例2は、各六角状凹部15の底面15aに、凸状部19が形成されている点が異なるものであり、他の構成は図1乃至図5に示す構成と同一である。
図7乃至図8において、各六角状凹部15の底面15aに、ボトル中心側から外方へ向けて突出するとともに、正面側から見て円形状を有する凸状部19が形成されている。
この場合であっても、図1乃至図5に示す実施の形態と同様の効果が得られる。さらに図7乃至図8において、凸状部19がボトルの軸線Zに直交する方向に動きやすいため、各六角状凹部15は優れた減圧吸収機能を有している。
このように本実施の形態によれば、胴部12全周に縦方向に延びる複数の凹部列R1〜R5が形成され、各凹部列R1〜R5は縦方向に連続して配置された複数の六角状凹部15を含み、ある凹部列R1〜R5に含まれる六角状凹部15は、隣接する凹部列R1〜R5に含まれる六角状凹部15に対して互い違いに配置されている。すなわち胴部12のどの垂直断面または水平断面をとっても、縦方向全体または横方向全体に凹部または凸部が設けられることがないので、プラスチックボトル10の縦方向および横方向から荷重が加わった際、胴部12の特定の箇所に応力が集中することがなく、破壊が伝播することがない。これによりプラスチックボトル10の座屈強度および側壁強度をいずれも向上させることができる。
また本実施の形態によれば、肩部14外縁の傾斜角θは、ボトルの軸線Zに対して20°乃至40°となっているので、プラスチックボトル10の座屈強度を更に向上させることができる。
さらに本実施の形態によれば、六角状凹部15に減圧吸収機能をもたせることができる。すなわち、プラスチックボトル10に内容液を充填して閉栓した後、プラスチックボトル10が冷却された場合、あるいは、内容液がプラスチックボトル10中の酸素を吸収する場合、閉栓したプラスチックボトル10の内部が減圧される。この際、六角状凹部15がプラスチックボトル10の内方へ変形することにより、プラスチックボトル10内の減圧分を吸収することができる。
(実施例)
次に、本発明の具体的実施例を説明する。
全体重量18gのPET製プリフォームを用い、図1に示すプラスチックボトル10(本実施例)と図10に示すプラスチックボトル101(比較例)をそれぞれ2軸延伸ブロー成形法により作製した。
プラスチックボトル10およびプラスチックボトル101の最大径はいずれも68mmであり、全高はいずれも207mmであった。
次に各プラスチックボトル10、101に内容液(水)を充填した。この場合、各プラスチックボトル10、101内の内容液の上方にそれぞれ20mlの空間が残るようにした。次に各プラスチックボトル10、101の口部にキャップを嵌めて閉栓した。その後、各プラスチックボトル10、101の座屈強度および側壁強度を測定した。
座屈強度の測定については、各プラスチックボトル10、101にそれぞれ鉛直方向(縦方向)に荷重を加え、各プラスチックボトル10、101が破壊したときの荷重、およびそのときの各プラスチックボトル10、101の鉛直方向の変形量を求めた。
また側壁強度の測定については、各プラスチックボトル10、101にそれぞれ水平方向(横方向)に一定の荷重(58.8N)を加え、そのときの各プラスチックボトル10、101の水平方向の変形量を求めた。
Figure 0005579376
このように、本実施例によるプラスチックボトル10は、比較例によるプラスチックボトル101と比較して、座屈強度および側壁強度のいずれも高いという結果が得られた。
第2の実施の形態
次に、本発明の第2の実施の形態について図9を参照して説明する。
図9は、本実施の形態によるプラスチックボトルを示す正面図である。図9に示す第2の実施の形態は、各六角状凹部15の向きが異なるものであり、他の構成は上述した第1の実施の形態と略同一である。図9において、図1乃至図8に示す第1の実施の形態と同一部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
図9において、胴部12全周にわたり、多数の六角状凹部15が稠密に形成されている。これら各六角状凹部15間には、それぞれ凸条20が形成されている。
また胴部12全周に縦方向に延びる複数の凹部列R1〜R5が形成され、各凹部列R1〜R5は縦方向に連続して配置された複数の六角状凹部15を含んでいる。さらに、ある凹部列R1〜R5に含まれる六角状凹部15は、隣接する凹部列R1〜R5に含まれる六角状凹部15に対して互い違いに配置されている。
本実施の形態において、各六角状凹部15の底面15aを構成する正六角形は、ボトルの軸線Zに対して平行な方向を向く対角線d2を有している(図9参照)。なお前記正六角形の対角線のうち他の2本の対角線は、それぞれボトルの軸線Zに対して60°または120°の角度をなす。
本実施の形態においても、図1乃至図8に示す第1の実施の形態と同様、プラスチックボトル10の座屈強度および側壁強度をいずれも向上させることができる。
なお、上述した各実施の形態において、六角状凹部15に代えて、胴部12から外方に向けて突出する六角状凸部を用いても良い。この場合、プラスチックボトル10の胴部12全周に縦方向に延びる複数の凸部列が形成され、各凸部列は縦方向に連続して配置された複数の六角状凸部を含む。また、ある凸部列に含まれる六角状凸部は、隣接する凸部列に含まれる六角状凸部に対して互い違いに配置される。さらに、各六角状凸部間には、それぞれ凹条が形成される。
本発明の第1の実施の形態によるプラスチックボトルを示す正面図。 本発明の第1の実施の形態によるプラスチックボトルを示す上面図。 本発明の第1の実施の形態によるプラスチックボトルの六角状凹部を示す拡大正面図。 本発明の第1の実施の形態によるプラスチックボトルの六角状凹部を示す垂直断面図。 本実施の形態によるプラスチックボトルの六角状凹部を示す水平断面図。 本実施の形態によるプラスチックボトルの六角状凹部の変形例1を示す水平断面図。 本実施の形態によるプラスチックボトルの六角状凹部の変形例2を示す拡大正面図。 本実施の形態によるプラスチックボトルの六角状凹部の変形例2を示す水平断面図。 本発明の第2の実施の形態によるプラスチックボトルを示す正面図。 従来の一般的なプラスチックボトルを示す正面図。
符号の説明
10 プラスチックボトル
11 口部
12 胴部
13 底部
14 肩部
15 六角状凹部
15a 底面
15b〜15b6 側壁
19 凸状部
20 凸条
1〜R5 凹部列

Claims (8)

  1. プラスチックボトルにおいて、
    底部と、円筒形の胴部と、口部と、口部と胴部との間に設けられた肩部とを備え、
    胴部全周に縦方向に延びる複数の凹部列が形成され、各凹部列は縦方向に連続して配置された複数の六角状凹部を含み、
    ある凹部列に含まれる六角状凹部は、隣接する凹部列に含まれる六角状凹部に対して互い違いに配置され、
    各六角状凹部は、正六角形状の底面と、この底面を取り囲む6つの側壁とを有し、
    各六角状凹部は、互いに離間して配置されており、各六角状凹部間には、それぞれ直線状であるとともに所定の幅を持つ凸条が形成され、
    胴部のどの垂直断面においても六角状凹部と所定の幅を持つ凸条とが配置され、胴部のどの水平断面においても六角状凹部と所定の幅を持つ凸条とが配置されていることを特徴とするプラスチックボトル。
  2. 肩部外縁の傾斜角は、ボトルの軸線に対して20°乃至40°とな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。
  3. 各六角状凹部の底面は、ボトル中心側から外方へ突出する曲面形状を有す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。
  4. 各六角状凹部の底面は、平坦面形状を有す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。
  5. 各六角状凹部の底面に、ボトル中心側から外方へ向けて突出する凸状部が形成され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。
  6. 各六角状凹部の底面を構成する正六角形は、ボトルの軸線に対して直交する方向を向く対角線を有す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。
  7. 各六角状凹部の底面を構成する正六角形は、ボトルの軸線に対して平行な方向を向く対角線を有す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。
  8. プラスチックボトルにおいて、
    底部と、円筒形の胴部と、口部と、口部と胴部との間に設けられた肩部とを備え、
    胴部全周に縦方向に延びる複数の凸部列が形成され、各凸部列は縦方向に連続して配置された複数の六角状凸部を含み、
    ある凸部列に含まれる六角状凸部は、隣接する凸部列に含まれる六角状凸部に対して互い違いに配置され、
    各六角状凸部は、正六角形状の面と、この面を取り囲む6つの側壁とを有し、
    各六角状凸部は、互いに離間して配置されており、各六角状凸部間には、それぞれ直線状であるとともに所定の幅を持つ凹条が形成され、
    胴部のどの垂直断面においても六角状凸部と所定の幅を持つ凹条とが配置され、胴部のどの水平断面においても六角状凸部と所定の幅を持つ凹条とが配置されていることを特徴とするプラスチックボトル。
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