JP2016216094A - アセプティック充填用ボトル、及び、充填ボトル - Google Patents

Abstract

【課題】アセプティック充填用ボトルにおいて、冷凍保存によっても底部のバックリングを抑制する。【解決手段】口部と肩部と胴部と底部とを備えるアセプティック充填用ボトルであって、全体重量に対する前記底部の重量比率が０．１２以上である。【選択図】なし

Description

本発明は、口部と肩部と胴部と底部とを備えるアセプティック充填用ボトルに関する。

プラスチックボトルに対する液体の充填方法として、無菌状態で液体をボトル内に充填するアセプティック（無菌）充填方法がある。このアセプティック充填方法によれば、プラスチックボトルが高温にさらされずに済む。このため、アセプティック充填方法で充填するプラスチックボトル（以下、アセプティック充填用ボトルと称する）は、耐熱性が低くてもよく、このため厚みが薄く軽量なボトルとすることができる。

しかし、厚みを薄くし軽量なボトルとすると、その分強度が低下する問題がある。このため、例えば内部に炭酸飲料水を充填した場合、内部で炭酸が抜けることにより内圧が上昇して、底部が反転（バックリング）が生じるおそれがある。バックリングが生じるとボトルを自立させることができなくなるため、商品として流通させることができない。そして、この問題に対し、特開２０１２−１４０１５６号公報（特許文献１）には、底部における中央部の中心に内側に引っ込むドーム状の凹部を設けることで、底部のバックリングを抑制するボトルが提案されている。

特開２０１２−１４０１５６号公報

内容物を充填したプラスチックボトルは常温又は冷蔵して保存されるのみならず、内容物を凍結させて保存するべく、冷凍保存される場合がある。しかし、冷凍保存する場合、凍結により内容物が膨張するため、これにより底部のバックリングが生じてしまう問題がある。そして、この問題は内容液や内部の空気の膨張や収縮を設計上考慮していないアセプティック充填用ボトルにおいて顕著であり、最悪の場合、バックリングのみならずボトルが破裂することも考えられる。

内容物の膨張により底部に加わる力は一般に炭酸抜けによる内圧の上昇により底部に加わる力よりも大きく、特許文献１のボトルでは、炭酸飲料水を充填した場合のバックリングを抑制し得る程度の強度に達していても、冷凍保存する場合の内容物の膨張によるバックリングを抑制し得る程度の強度までは達していなかった。また、特許文献１のような構造を採用した場合、デザイン性や軽量化が難しい問題もあった。このように、強度上の問題からアセプティック充填用ボトルは冷凍保存には積極的には利用されていなかった。

そこで、冷凍保存によっても、底部のバックリングを抑制できるアセプティック充填用ボトルの実現が望まれる。

本発明に係るアセプティック充填用ボトルは、
口部と肩部と胴部と底部とを備えるアセプティック充填用ボトルであって、
全体重量に対する前記底部の重量比率が０．１２以上である。

発明者は、鋭意検討した結果、全体重量に対する底部の重量比率を０．１２以上とすることにより、底部の強度を、冷凍保存における底部のバックリングを抑制し得る程度まで高められることを見出した。即ち、底部の重量比率を上げることにより底部の肉厚が重点的に増すことになり、ボトル全体において底部について重点的にその強度を強化することができる。その結果として、底部の強度を、冷凍保存における底部のバックリングを抑制し得る程度まで高めることができる。

そして、この構成によれば、発明者の見出した全体重量に対する底部の重量比率を採用しているから、底部の強度を冷凍保存における底部のバックリングを抑制し得る程度まで高めることができる。

以下、本発明に係るアセプティック充填用ボトルの好適な態様について説明する。但し、以下に記載する好適な態様例によって、本発明の範囲が限定される訳ではない。

１つの態様として、前記胴部の上部と下部とにそれぞれ周面を周回する少なくとも一つの凹状リブが形成され、前記胴部の上部には、複数の前記凹状リブが形成されていると好適である。

この構成によれば、冷凍保存における内容物の体積膨張を、胴部に設けた複数の凹状リブによりある程度吸収することができるから、体積膨張により適部に加わる力を低減することができて、冷凍保存における底部のバックリングを効果的に抑制できる。また、胴部の上部はラベルが巻回される箇所であり、ラベルにより凹状リブが覆われることとなるから、胴部の上部に凹状リブを重点的に形成することにより、外観を損ねることなく底部のバックリング抑制の効果を得ることができる。

１つの態様として、満注容量（ｍｌ）に対する前記全体重量（ｇ）の比率が０．０１７〜０．０４０（ｇ／ｍｌ）であると好適である。

厚みが薄く軽量なボトルほど冷凍保存における底部のバックリングが生じ易く、底部の強度を強化する本発明に係るアセプティック充填用ボトルを好適に用いることができる。そして、アセプティック充填用ボトルにおいて満注容量（口部いっぱいまで液体を充填させるときの容量）に対する全体重量の比率が０．０４０（ｇ／ｍｌ）を上回ると、厚みが薄く軽量なボトルとはいえず、全体重量に対する底部の重量比率を０．１２以上にすることによる底部の強度強化の必要性は薄まる。一方、満注容量に対する全体重量の比率が０．０１７（ｇ／ｍｌ）を下回ると、全体重量に対する底部の重量比率を０．１２以上にしたとしても、底部以外の胴部などの部位の肉厚が薄くなりすぎ、体積膨張による破裂を防止できる程度の強度が確保できなくなる。つまり、この構成に示すように、満注容量に対する全体重量の比率を０．０１７〜０．０４０（ｇ／ｍｌ）とすることにより、本発明を好適に用いることができる厚みが薄く軽量なボトルを得ることができる。

本発明に係る充填ボトルは、
本発明に係るアセプティック充填用ボトルに内容液を充填した充填ボトルであって、
前記内容液が液体の状態であるときにおける、満注容量に対する前記内容液で充填されていない空間の容積比率が０．１２以下である。

つまり、プラスチックボトルは通常その満注容量まで内容液を充填させるのでなく、ある程度の空間を残して内容液を充填させる。そして、冷凍保存を予定している場合には、内容液の体積膨張を考慮して、内容液で充填されていない空間を大きくして、体積膨張分を吸収するようにして、底部のバックリングを抑制することが行われている。これに対し、底部の強度が高められた本発明に係るアセプティック充填用ボトルに内容液を充填する場合は、底部のバックリングを抑制するために内容液で充填されていない空間を大きくする必要がなくなるため、本発明に係るアセプティック充填用ボトルは満注容量に対して内容液を十分満たす場合に好適である。そして、この構成によれば、満注容量に対する内容液で充填されていない空間の容積比率が０．１２以下とするから、満注容量に対して内容液が十分満たされている充填ボトルとすることができ、本発明に係るアセプティック充填用ボトルを好適に使用できる。

アセプティック充填用ボトルの正面図 アセプティック充填用ボトルにおける底部の底面図 アセプティック充填用ボトルにおける底部の斜視図 図２におけるＩＶ−ＩＶ断面図 図２におけるＶ−Ｖ断面図

本発明に係るアセプティック充填用ボトル、及び、充填ボトルの実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態に係るアセプティック充填用ボトル１は、口部２と肩部４と胴部５と底部６とを備え、全体重量に対する前記底部の重量比率が０．１２以上である。これにより、冷凍保存における底部のバックリングを効果的に抑制できる。以下、本実施形態に係るアセプティック充填用ボトル１について詳細に説明する。

本実施形態に係るアセプティック充填用ボトル（以下、単にボトルと称する）１は、図１に示すように、液体の注ぎ口としての口部２と、液体を充填するボトル本体部３とを備える。ボトル本体部３は、肩部４と胴部５と底部６とを備えて構成される。肩部４は口部２と連続する底面方向に向かうにつれて徐々に拡径する部位であり、様々な形状の多角形のパネルを組み合わせた形状をしている。胴部４は肩部３と連続する筒状の部位である。底部５は、ボトル本体部３のうち、ボトル本体部３の周面が底面にかけて徐々に縮径する部位である。つまり、本実施形態では、胴部５と底部６との境界の位置は、ボトル本体部３が底面にかけて縮径し始める高さ方向の位置となる。

ここで、本実施形態に係るボトル１は、無菌状態で液体をボトル内に充填するアセプティック（無菌）充填方法に用いるボトルである。アセプティック充填方法によれば、プラスチックボトルが高温にさらされずに済むため、ボトル１は、耐熱性が低くてもよく、このため厚みが薄く軽量なボトルとしてある。ボトル１は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂を主材料として、二軸延伸ブロー成型等の延伸成形法によって一体的に成型することができる。

本実施形態に係るボトル１は、後述するように、充填された液体を冷凍した場合の充填物膨張に耐えうるように構成したものであるため、ボトル１に充填させる内容物としては、例えばミネラルウォータ、茶、清涼飲料水、又は果汁等、冷凍して保存することのある非炭酸飲料が特に好適である。ただし、その他にも、例えば、炭酸飲料やソース等の食品にも好適に使用することができる。

胴部５は、胴部上部としての直胴部５ａ、胴部下部としてのくびれ部５ｂ及びクッション部５ｃとから構成される。直胴部５にはその周面を周回する凹状リブ７が複数形成されている。凹状リブ７は径方向（ボトル１の中心軸Ｘに向かう方向であって、水平方向に沿う方向）内側に凹の形状であり、各凹状リブ７のそれぞれの幅及び深さは全周にわたって略一定に形成されている。これら凹状リブ７はボトル１の側面強度を補強する補強リブとして機能するとともに、冷凍保存時における内容液の体積膨張をボトル１の垂直上方向への延伸によりにより吸収する部位としても機能する。

くびれ部５ｂは消費者がボトル１を把持し易いように構成された部分である。くびれ部５ｂは、正面視において、様々な形状の多角形のパネルを組み合わせた形状を備えており、くびれ部５ｂにおける上下方向の中央位置に向かって徐々に縮径している。

クッション部５ｃは、それぞれ凹状リブ７としてのＶ字凹部８及び２つの小凹部９ａ，９ｂを有し、３段バネ構造となっている。これにより上下方向に弾性変形することができる。そのため、ボトル１に対して上下方向から荷重が加えられても、クッション部５ｃが弾性変形してその荷重を吸収することができ、ボトル１の座屈を防止することができる。また、Ｖ字凹部８及び小凹部９ａ，９ｂは、冷凍保存時における内容液の体積膨張を変形により吸収する部位としても機能する。また、下側の小凹部９ｂは胴部５と底部６との境界にもなっている。

胴部５は以上のような構成であり、胴部５において、凹状リブ７は、胴部上部（直胴部５ａ）と下部（くびれ部５ｂ及びクッション部５ｃ）とにそれぞれ形成された状態となっている。凹状リブ７は、少なくとも胴部５のいずれかの位置に１本形成していればよく、好ましくは、胴部５に２本以上形成していればよい。より好ましくは、胴部下部には少なくとも１本形成され、胴部上部には複数形成されているとよく、本実施形態では、胴部上部としての直胴部５ａに計６本の凹状リブ７が形成されている。なお、胴部下部と胴部上部にそれぞれ少なくとも１本形成されていれば、冷凍保存時における内溶液の体積膨張をボトル１の垂直上方向に延伸しやすくなるので、ボトル１は傾きなくまっすぐ自立でき、かつ、ボトルの変形や破裂もない。また、図１に示すように、凹状リブ７は径方向の内側に凹の形状で、凹の形状が全周にわたって形成されていればよい。直胴部５ａ（胴部上部）は商品名等が記載された図示しないラベルが巻回される箇所であり、ラベルにより凹状リブ７が覆われることとなるから、直胴部５ａに凹状リブ７を重点的に形成することにより、外観を損ねることがない。

図１〜３に示すように、底部６は、机などの設置面に対して接地させる環状の接地部１０を有し、さらに、接地部１０に対して径方向外側の部位である周縁部１１と、接地部１０に対して径方向内側の部位である中央部１２と、中央部１２における中心部に設けられた、中央部１２よりさらにボトル内側に突入するドーム部１３を有する。中央部１２は、接地部１０から径方向内側に向かうにつれてボトル１の内側（図１における上方）に突入する形状に形成されており、接地部１０からドーム部１３にかけて弧状に形成されている。さらに、図４に示すように、中央部１２は、中央部１２のドーム部側周縁部１２ａにおけるボトル内側への突入高さＤ１が、接地部１０から胴部５と底部６との境界６ａまでの高さの半分Ｄ２より高くなる状態で形成されている。また、ドーム部１３は、縦断面視において台形状となる形状で形成されている。

底部６には、ドーム部１３から周縁部１１まで延びる複数の（本実施形態では８本）の凹状溝部１４がドーム部１３から放射状に等間隔で形成されている。この凹状溝部１４により底部６の強度を補強してある。この凹状溝部１４により接地部１０、周縁部１１、及び中央部１２が周方向（ボトル１の中心軸Ｘを周回する方向）に複数に（本実施形態では８つに）分断された状態となる。図５に示すように、各凹状溝部１４の周縁部１１側の端部１４ａの高さ位置はドーム部１３の頂部１３ｂの高さ位置と略同一となっている。また、凹状溝部１４は、その接地部１０における深さが２．５ｍｍ〜５．０ｍｍであると好適である。２．５ｍｍ以下であると、十分な補強強度は得がたく、５．０ｍｍ以上であると、深くなりすぎてボトル１の外観を損ねたり、他の部位の設計変更の必要が生じる虞がある。

このようにボトル１において、底部６の中心部にドーム部１３を形成するだけでなく、ドーム部１３から接地部１０にかけての中央部１２の全体についても径方向内側に向かうにつれてボトル内側に突入する構成にすること、ドーム部側周縁部１３ａにおけるボトル内側への突入高さを、底部６の高さの半分よりも高くなるようにすること、接地部１０からドーム部側周縁部１３にかけて弧状に形成することで、底部６の強度を効果的に高めてある。さらに、ドーム部１３から周縁部１１まで延ばしてある凹状溝部１４により底部６の強度を補強してある。これにより、冷凍保存による内容物の体積膨張による底部６のバックリングを抑制できる強度を確保してある。

次に、ボトル１の重量及び容積について説明する。まず、底部６は、ボトル全体重量に対する底部６の重量比率が０．１２以上となるように形成されている。つまり、底部６の重量比率を高くすることにより底部６の肉厚が重点的に増すことになり、ボトル全体において底部６について重点的にその強度を強化することができる。その結果として、底部６の強度を、冷凍保存における底部６のバックリングを抑制し得る程度まで高めることができる。下記の表１に、ボトル全体重量に対する底部の重量比率（表１中、底部／全体）と、冷凍保存における破裂・変形の有無（有が×、無が○）との関係を示す。

表１から明らかなように、ボトル全体重量に対する底部の重量比率が０．１２以上、より好ましくは０．１４以上のボトルについては、冷凍保存における破裂・変形が無く、その重量比率を下回るボトルについては、冷凍保存における破裂・変形が生じることとなっている。ただし、ボトル全体重量に対する底部の重量比率が０．２０以上となると、底部以外の胴部などの部位の肉厚が薄くなり、ブロー成形時や冷凍保存時等における破裂・変形が生じることになる。

ボトル１の容積は特に限定されず、一般的に流通している２００ｍｌ（ミリリットル）〜２ｌ（リットル）程度とすることができる。本実施形態ではボトル１は、５５０ｍｌの液体を充填するための容積に形成してあり、具体的にはその満注容量（口部２いっぱいまで液体を充填させるときの容量）は５７７ｍｌとしてある。

ボトル１の重量と容積との関係については、ボトル１の満注容量に対するボトル１の重量（ｇ）の比率が０．０１７〜０．０４０（ｇ／ｍｌ）となるように形成されていると好適であり、本実施形態では、重量を１４．９ｇとしてあり、満注容量に対する重量の比率はおよそ０．２６としてある。つまり、アセプティック充填用ボトル１において満注容量（口部いっぱいまで液体を充填させるときの容量）に対する全体重量の比率が０．０４０（ｇ／ｍｌ）を上回ると、厚みが薄く軽量なボトルとはいえず、全体重量に対する底部の重量比率を０．１２以上にすることによる底部６の強度強化の必要性は薄まる。一方、満注容量に対する全体重量の比率が０．０１７（ｇ／ｍｌ）を下回ると、全体重量に対する底部の重量比率を０．１２以上にしたとしても、底部以外の胴部などの部位の肉厚が薄くなりすぎ、体積膨張による破裂を防止できる程度の強度が確保できなくなる。

また、ボトル１に内容液を充填して充填ボトルとするとき、満注容量に対する内容液で充填されていない空間（つまり内容物を充填させない余裕部分）の容積比率が０．１２以下であると好ましく、本実施形態では、液体で充填されない空間の容積を２７ｍｌ（＝満注容量５７７ｍｌ−５５０ｍｌ）と想定してあり、満注容量に対する液体で充填されていない空間の容積比率をおよそ０．０５としてある。つまり、冷凍保存を予定している場合には、内容液の体積膨張を考慮して、内容液で充填されていない空間を大きくして、体積膨張分を吸収するようにされている。これに対し、底部６の強度が高められた本実施形態に係るボトル１に内容液を充填する場合は、底部６のバックリングを抑制するために内容液で充填されていない空間を大きくする必要がなくなるため、本実施形態に係るボトル１は満注容量に対して内容液を十分満たす場合に好適である。このため、満注容量に対する内容液で充填されていない空間の容積比率が０．１２以下として、満注容量に対して内容液が十分満たされている充填ボトルとすると、本実施形態に係るボトル１を好適に使用できる。

〔その他の実施形態〕
最後に、本発明に係るアセプティック充填用ボトルのその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）上記の実施形態では、胴部５が直胴部５ａ、くびれ部５ｂ、及びクッション部５ｃから構成された例を説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、胴部５が直胴部５ａのみから形成された構成としても良く、胴部５が直胴部５ａとくびれ部５ｂ又はクッション部５ｃから形成された構成としても良い。

（２）上記の実施形態において、各凹状溝部１４の間に、さらに、接地部１０から周縁部１１にかけて、凹状溝部１４より小さい凹状小溝部を形成してもよい。これにより、さらに底部の強度を補強できる。

（３）その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の範囲はそれらによって限定されることはないと理解されるべきである。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜改変が可能であることを容易に理解できるであろう。従って、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された別の実施形態も、当然、本発明の範囲に含まれる。

本発明は、例えばアセプティック充填方法で内容液を充填するプラスチックボトルに利用することができる。

１ アセプティック充填用ボトル
２ 口部
４ 肩部
５ 胴部
６ 底部
７ 凹状リブ
８ Ｖ字凹部（凹状リブ）
９ 小凹部（凹状リブ）

Claims (4)

1. 口部と肩部と胴部と底部とを備えるアセプティック充填用ボトルであって、
   全体重量に対する前記底部の重量比率が０．１２以上であるアセプティック充填用ボトル。
2. 前記胴部の上部と下部とにそれぞれ周面を周回する少なくとも一つの凹状リブが形成され、
   前記胴部の上部には、複数の前記凹状リブが形成されている請求項１に記載のアセプティック充填用ボトル。
3. 満注容量（ｍｌ）に対する前記全体重量（ｇ）の比率が０．０１７〜０．０４０（ｇ／ｍｌ）である請求項１又は２に記載のアセプティック充填用ボトル。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のアセプティック充填用ボトルに内容液を充填した充填ボトルであって、
   前記内容液が液体の状態であるときにおける、満注容量に対する前記内容液で充填されていない空間の容積比率が０．１２以下である充填ボトル。

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