JP2012140154A - プラスチックボトル - Google Patents

Abstract

【課題】内容液をアセプティック充填し、内部を陽圧とした場合であっても、底部の反転（バックリング）を防止することが可能な、プラスチックボトルを提供する。
【解決手段】プラスチックボトル１０は、口部１１と、首部１２と、胴部２０と、底部３０とを備えている。底部３０は、中央に位置する中央部３１と、中央部３１から周縁部３０ｂに放射状に延びる複数のペタロイド脚３２とを有するペタロイド形状をもっている。中央部３１は、環状面３４と、環状面３４から内方に引っ込む凹部３５とを有し、プラスチックボトル１０の内部に内容液１５がアセプティック充填され、液化ガスが添加されている。これにより、プラスチックボトル１０の内部を陽圧とした際、底部３０の反転を防止することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、口部と、首部と、胴部と、底部とを備えたプラスチックボトルに関する。

従来、プラスチックボトルの充填方法としては、アセプティック充填方法（常温無菌充填方法）とホット充填方法（高温充填方法）とが存在する。

このうちアセプティック充填方法は、無菌環境下でプラスチックボトル内を薬剤で滅菌し、次に滅菌されたプラスチックボトル内に常温で清涼飲料を充填する手法である。このようなアセプティック充填方法を用いる場合、プラスチックボトルはその製造工程で高温に晒されることがないため、一般に耐熱性が低いものを用いる事も可能である。

特開２００９−２９８４８３号公報

ところで近年、ボトルに使用されるプラスチック材料の使用量を減らし、プラスチックボトルを更に軽量化することが望まれている。しかしながら、軽量化したプラスチックボトル内に常温で清涼飲料を充填し、液体窒素（ＬＮ２）を滴下した場合、充填直後の内圧上昇により、ボトルの底部が反転してしまうおそれがある（バックリングという）。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、内容液をアセプティック充填し、充填直後にボトル内圧が上昇した場合であっても、底部の反転（バックリング）を防止することが可能な、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、口部と、首部と、胴部と、底部とを備えたプラスチックボトルにおいて、底部は、中央に位置する中央部と、中央部から周縁部に放射状に延びる複数のペタロイド脚とを有するペタロイド形状をもち、中央部は、環状面と、環状面から内方に引っ込む凹部とを有し、ボトル内部に内容液がアセプティック充填され、液化ガスが添加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、底部は、５本〜９本のペタロイド脚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、凹部は、底面から見て円形状から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、凹部は、垂直端面から見てドーム形状から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、凹部の底部とペタロイド脚の接地部との距離をｔ１、凹部の底部と環状面との距離をｔ２、凹部の直径をｔ３、胴部の最大直径をｔ４とした場合、０．１０＜ｔ２／ｔ１＜０．５０かつ０．１５＜ｔ３／ｔ４＜０．３５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、ペタロイド脚の接地部における厚みが、０．０３ｍｍ〜０．２５ｍｍであ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、内容液の充填温度が１０℃〜４０℃であることを特徴とするプラスチックボトルである。

本発明によれば、底部は、中央に位置する中央部と、中央部から周縁部に放射状に延びる複数のペタロイド脚とを有するペタロイド形状をもち、中央部は、環状面と、環状面から内方に引っ込む凹部とを有する。このことにより、ボトル内部を陽圧とした場合であっても、底部の変形を少なくすることができ、底部の反転（バックリング）を防止することができる。

また、ボトルの軽量化を進めていった場合、ペタロイド底は、丸底より凹凸が激しい為、脚先が薄肉化し、荷重が掛かった際にペタロイド脚の脚先が潰れやすくなってしまう。この場合、ボトルが水平状態を保てなくなり、荷崩れを引き起こしてしまう。本発明によれば、底部の中央部に凹部を設けたことにより、底中心部の未延伸部を減らし応力を緩和させる他、底中心部に樹脂が溜まらなくなるので、その分ペタロイド脚の脚先に樹脂が溜まるようになる。これにより、ペタロイド脚の脚先が潰れる不具合を防止することができる。

図１は、本発明の一実施の形態による充填した状態でのプラスチックボトルを示す正面図。 図２は、本発明の一実施の形態による空の状態でのプラスチックボトルを示す垂直端面図（図１のＡ−Ａ線断面図）。 図３は、本発明の一実施の形態による空の状態でのプラスチックボトルを示す上面図。 図４は、本発明の一実施の形態による空の状態でのプラスチックボトルを示す底面図。 図５は、本発明の一実施の形態による空の状態でのプラスチックボトルの底部を示す拡大端面図。 図６（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施の形態による充填した状態でのプラスチックボトルの底部を示す拡大端面図。 図７は、比較例による空の状態でのプラスチックボトルを示す垂直端面図。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１乃至図６は本発明の一実施の形態を示す図である。

まず、図１乃至図６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。なお、本明細書中、「上方」、「下方」とは、それぞれプラスチックボトル１０を正立させた状態（図１および図２）における上方、下方のことをいう。

図１乃至図４に示すように、プラスチックボトル１０は、口部１１と、口部１１に連接する首部１２と、首部１２に連接する肩部１３と、肩部１３に連接する胴部２０と、胴部２０に連接する底部３０とを備えている。

このうち胴部２０は略円筒形状からなり、その表面は略平坦に構成されている。また、図１に示すように、プラスチックボトル１０内部には、内容液１５がアセプティック充填（常温無菌充填）され、内容液１５上のヘッドスペース１６内には、液化ガスが添加されている。さらに、口部１１にはキャップ１７が装着されている。

図２および図４に示すように、底部３０はペタロイド形状をもっている。すなわち底部３０は、中央に位置する中央部３１と、中央部３１から底部３０の周縁部３０ｂに向けて放射状に延びる複数（この場合は５本）のペタロイド脚３２とを有している。

図４に示すように、５本のペタロイド脚３２は、底部３０の周縁部３０ｂに沿って周方向に等間隔に配置されている。ペタロイド脚３２は、プラスチックボトル１０を安定して正立させるためには５本以上設けることが好ましいが、成形性の観点等から、その上限は９本程度とすることが好ましい。また、バックリングを効果的に防止するために、ペタロイド脚３２の本数を奇数本とすることが好ましく、とりわけ５本とすることが更に好ましい。

また図２および図４に示すように、各ペタロイド脚３２は、各々円周状に延びる接地部３２ａと、接地部３２ａから中央部３１側に向けて上方に延びる内側傾斜面３２ｂと、接地部３２ａから周縁部３０ｂ側に向けて上方に延びる外側傾斜面３２ｃとを有している。

一方、隣接する各ペタロイド脚３２間には、谷部３３が形成されている。各谷部３３は、中央部３１から周縁部３０ｂに向かって上方へ延びる湾曲面からなっている。各谷部３３は、中央部３１から周縁部３０ｂに向かう断面において、下方へ向けて湾曲する球面の一部を構成している（図２参照）。この場合、各谷部３３は、ドーム状曲面の一部からなっていても良い。

本実施の形態において、中央部３１は、円形の環状面３４と、この環状面３４から内方（上方）に引っ込む凹部３５とを有している。凹部３５の形状は、底部３０の耐圧性を高めるという観点から、底面から見て円形状であることが好ましい。更に、成形性を高めるという観点からは、凹部３５の垂直端面形状（図２）がドーム形状であることが好ましい。

図２および図５に示すように、凹部３５は、全体的に滑らかな曲面からなっており、凹部３５内にて底中心部の中心に凸部を設けず、滑らかな曲面になっている。このことにより、ボトル内部を陽圧とした場合に、凹部３５が反転し難い構造となっている。

このほか、凹部３５の形状としては、円筒形状であっても良く、あるいは円筒に半球を連結した形状からなっていても良い。

このようなプラスチックボトル１０のサイズは限定されるものではなく、どのようなサイズのボトルからなっていても良い。例えばプラスチックボトル１０の容量が５００ｍｌである場合、胴部２０の直径ｔ４（図４および図５参照）を６０ｍｍ乃至７０ｍｍとすることができる。また、プラスチックボトル１０の容量が１０００ｍｌの場合は、胴部２０の直径ｔ４を７０ｍｍ乃至９０ｍｍとし、１５００ｍｌの場合は、胴部２０の直径ｔ４を８０ｍｍ乃至１００ｍｍとすることができる。

図５において、凹部３５の底部３５ａとペタロイド脚３２の接地部３２ａとの距離をｔ１とし、凹部３５の底部３５ａと環状面３４との距離をｔ２とした場合、０．１０＜ｔ２／ｔ１＜０．５０となることが好ましい。なお、ｔ２／ｔ１≧０．５０となる場合、底部３０の凹凸が大きくなるため、ブロー成形時にペタロイド脚３２の接地部３２ａに、過延伸による白化（薄肉化）が発生するおそれがある。他方、ｔ２／ｔ１≦０．１０となる場合、凹部３５の深さが浅いため、底部３０のバックリングを防止する効果が得られにくい。

また図５において、凹部３５の直径をｔ３とし、胴部２０の最大直径をｔ４とした場合、０．１５＜ｔ３／ｔ４＜０．３５となることが好ましい（図６（ａ）参照）。なお、ｔ３／ｔ４≧０．３５となる場合、凹部３５の曲率半径Ｒ１が大きくなる為底部３０のバックリングを防止する効果が得られにくい（図６（ｂ）参照）。更にペタロイド脚３２の内側傾斜面３２ｂが急になる為、ペタロイド脚３２で成形不良による過延伸により白化（薄肉化）が発生するおそれがある。他方、ｔ３／ｔ４≦０．１５となる場合、凹部の直径ｔ３が短い為、底部３０のバックリングを防止する効果が得られにくい（図６（ｃ）参照）。このため、０．１０＜ｔ２／ｔ１＜０．５０かつ０．１５＜ｔ３／ｔ４＜０．３５とすることが好ましい。

なおプラスチックボトル１０のペタロイド脚３２の接地部３２ａの肉厚は、０．０３ｍｍ〜０．２５ｍｍとすることが可能である。このようにプラスチックボトル１０の肉厚を薄くすることにより、プラスチックボトル１０の軽量化を図ることができる。

プラスチックボトル１０は、合成樹脂材料を射出成形して製作した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することができる。なおプリフォームすなわちプラスチックボトル１０の主材料としては熱可塑性樹脂、特にＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＬＡ（ポリ乳酸）等を使用する事が好ましい。

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説明する。

まず、空のプラスチックボトル１０の内部に薬剤（殺菌液）が投入され、その後薬剤を洗浄液により洗浄し、さらに乾燥気体により乾燥してプラスチックボトル１０内を無菌に保持する。薬剤としては、過酸化水素や過酢酸、洗浄液として水、乾燥気体としては、空気を使用する事が好ましい。また、プラスチックボトル１０内を無菌にする方法としては、薬剤による方法だけではなく電子線（ＥＢ）照射による方法を用いても良い。次いで、プラスチックボトル１０には、図示しない無菌充填機内で滅菌された内容液１５が、例えば１０℃〜４０℃の温度で充填される。なお内容液１５としては、例えばミネラルウォーターや緑茶、混合茶等の茶飲料や、コーヒー等のミルク入り飲料を挙げることができる。

続いて、液体窒素等の液化不活性ガス（液化ガス）を無菌化させ、この無菌化した液化不活性ガス（液化ガス）を内容液１５上のヘッドスペース１６内に充填し、キャップ１７により閉栓する。液化不活性ガス（液化ガス）を無菌化させる方法としては、目の細かいフィルターを通過させる方法が好ましい。フィルターの材質としては、樹脂製及び金属製のものを用いることが好ましく、特に樹脂としてはポリオレフィン製やポリイミド製ものを用いることが好ましく、金属としてはステンレス製のものを用いることが好ましい。また、フィルターの目の細かさとしては０．０１μｍ〜１μｍのものを採用することが好ましい。この間、各工程は無菌雰囲気下で行われる。閉栓直後、充填された不活性ガスまたは内容液１５により、プラスチックボトル１０の内部は陽圧となる。

このようにプラスチックボトル１０内部が陽圧となることにより、プラスチックボトル１０の内方（上方）から外方（下方）へ力が作用し、底部３０においては、概ね内方から外方へ向けて圧力が加わる。この場合、底部３０の中央部３１が外方へ向けて膨らむように作用する。

本実施の形態においては、底部３０の中央部３１に、環状面３４から内方に引っ込む凹部３５を設けている。このことにより、閉栓したプラスチックボトル１０の内部が陽圧となり、プラスチックボトル１０の内方から外方へ力が作用した場合であっても、底部３０の変形を抑えることができ、底部３０のバックリングを防止することができる。

このように本実施の形態によれば、底部３０の中央部３１に、環状面３４から内方に引っ込む凹部３５を設けたので、アセプティック充填後に液体窒素（ＬＮ２）を滴下することにより、閉栓したプラスチックボトル１０の内部が陽圧となった際、底部３０の変形を少なくすることができ、底部３０のバックリングを防止することができる。

また本実施の形態によれば、底部３０のバックリングを防止することができるので、プラスチックボトル１０を薄肉に形成することが可能となり、プラスチックボトル１０を軽量化することができ、プラスチック材料の使用量を減らすことができる。

次に、本実施の形態における具体的実施例について説明する。

（ブロー成形性および耐圧性の評価）
以下に挙げる６種類のプラスチックボトル（実施例１および比較例１〜５）について、それぞれブロー成形性および耐圧性について評価した。

（実施例１）
図１乃至図５に示す構成からなる、５００ｍｌ用のプラスチックボトル１０（実施例１）を作製した。この場合、１８ｇのプリフォームを二軸延伸ブロー成形することにより、プラスチックボトル１０（実施例１）を作製した。実施例１において、凹部３５の底部３５ａと環状面３４との距離ｔ２の、凹部３５の底部３５ａとペタロイド脚３２の接地部３２ａとの距離ｔ１に対する比（ｔ２／ｔ１）は、０．３０であった。また凹部３５の直径ｔ３の、胴部２０の最大直径ｔ４に対する比（ｔ３／ｔ４）は、０．２５であった。このプラスチックボトル１０（実施例１）は、従来一般に用いられるプラスチックボトルよりも薄肉化されたものである。

（比較例１）
距離ｔ２の距離ｔ１に対する比（ｔ２／ｔ１）を０．１０としたこと、以外は、実施例１と同様にして、実施例１と同じ重量および肉厚を有する５００ｍｌ用のプラスチックボトル１０（比較例１）を作製した。

（比較例２）
距離ｔ２の距離ｔ１に対する比（ｔ２／ｔ１）を０．５０としたこと、以外は、実施例１と同様にして、実施例１と同じ重量および肉厚を有する５００ｍｌ用のプラスチックボトル１０（比較例２）を作製した。

（比較例３）
距離ｔ３の距離ｔ４に対する比（ｔ３／ｔ４）を０．１５としたこと、以外は、実施例１と同様にして、実施例１と同じ重量および肉厚を有する５００ｍｌ用のプラスチックボトル１０（比較例３）を作製した。

（比較例４）
距離ｔ３の距離ｔ４に対する比（ｔ３／ｔ４）を０．３５としたこと、以外は、実施例１と同様にして、実施例１と同じ重量および肉厚を有する５００ｍｌ用のプラスチックボトル１０（比較例４）を作製した。

（比較例５）
図７に示す構成からなる、５００ｍｌ用のプラスチックボトル５０（比較例５）を作製した。この場合、２８ｇのプリフォームを二軸延伸ブロー成形することにより、プラスチックボトル５０（比較例５）を作製した。

これら６種類のプラスチックボトル（実施例１および比較例１〜５）のうち、比較例２、４に係るプラスチックボトルは、ブロー成形時にペタロイド脚先の成形不良（過延伸による白化）が発生した。それ以外の実施例１、比較例１、３、５に係るプラスチックボトルは、良好なブロー成形性を有していた。

次に、比較例２、４を除いた４種類のプラスチックボトル（実施例１および比較例１、３、５）に薬剤（殺菌液）を投入し無菌状態にした後、無菌雰囲気下で緑茶を充填した。この際、緑茶の温度は３０℃であった。次いで、各プラスチックボトル内へ無菌化した液体窒素（ＬＮ２）を滴下した。その後、各プラスチックボトルの口部にキャップを装着することにより、閉栓したプラスチックボトルを得た。

次に、各プラスチックボトルについて、中央部の深さ（距離ｔ１´）及びボトル内圧を測定した（表１参照）。

この結果、実施例１のプラスチックボトル１０は、正立し（ｔ１´＞０ｍｍ）、かつブロー成形性は良好であり、２８ｇの重量を有するプラスチックボトル５０（比較例５）と同等程度の性能を有していた。一方、比較例１、３のプラスチックボトルは、転倒しやすくなってしまった（ｔ１´＜０ｍｍ）。

結果として、０．１０＜ｔ２／ｔ１＜０．５０、かつ０．１５＜ｔ３／ｔ４＜０．３５とすることが好ましいといえる。

１０ プラスチックボトル
１１ 口部
１２ 首部
１３ 肩部
１５ 内容液
１６ ヘッドスペース
１７ キャップ
２０ 胴部
３０ 底部
３１ 中央部
３２ ペタロイド脚
３３ 谷部
３４ 環状面
３５ 凹部

Claims (7)

1. 口部と、首部と、胴部と、底部とを備えたプラスチックボトルにおいて、
   底部は、中央に位置する中央部と、中央部から周縁部に放射状に延びる複数のペタロイド脚とを有するペタロイド形状をもち、
   中央部は、環状面と、環状面から内方に引っ込む凹部とを有し、
   ボトル内部に内容液がアセプティック充填され、液化ガスが添加されていることを特徴とするプラスチックボトル。
2. 底部は、５本〜９本のペタロイド脚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。
3. 凹部は、底面から見て円形状からなることを特徴とする請求項１または２記載のプラスチックボトル。
4. 凹部は、垂直端面から見てドーム形状からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載のプラスチックボトル。
5. 凹部の底部とペタロイド脚の接地部との距離をｔ１、凹部の底部と環状面との距離をｔ２、凹部の直径をｔ３、胴部の最大直径をｔ４とした場合、０．１０＜ｔ２／ｔ１＜０．５０かつ０．１５＜ｔ３／ｔ４＜０．３５となることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載のプラスチックボトル。
6. ペタロイド脚の接地部における厚みが、０．０３ｍｍ〜０．２５ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載のプラスチックボトル。
7. 内容液の充填温度が１０℃〜４０℃であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項記載のプラスチックボトル。

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