JP4917911B2 - 内容物充填ボトルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、内容物充填ボトルの製造方法に関し、詳しくは、底部の一部が胴部の軸線方向に外側に突出して形成されており、この突出する部分が胴部内方に反転して凹入自在とされている合成樹脂製ボトルの内部に液状内容物を充填して充填ボトルを製造する方法に関する。

従来、飲料等の液状内容物を充填したボトルとして、例えば、底部が凹入した形状のポリエチレンテレフタレート製のブロー成形ボトル（ＰＥＴボトル）が知られている。また、この種ボトルに液状内容物を充填する方法としては、高温（例えば８５℃）の液状内容物をボトルに充填するホット充填と、常温（例えば２５℃）の液状内容物を充填するアセプティック充填が一般的に用いられている。

ここで、ホット充填では、液状内容物の温度が高いうちに充填乃至キャップによる封止が行われ、その後、加熱殺菌、冷却水による冷却洗浄が行われる。この冷却洗浄の際には、液状内容物の体積が減少し、ボトル内部が減圧状態となる。また、アセプティック充填の場合、常温の液状内容物を充填し、キャップによる封止が行われるため、ホット充填ボトルほどの冷却による減圧は生じないが、充填された液状内容物の上方に形成される口部側の空間部（ヘッドスペース）の気体が液状内溶液へ溶解（酸素であれば酸化で消化）することによりヘッドスペースが減少し、或いは、液状内容物中の水分透過により体積が減少した場合等には、アセプティック充填の場合でも減圧変形が発生するという問題がある。このため、この種のボトルにおいては、例えば、内圧の変化を吸収するパネルを胴部に設けたり、胴部の肉厚を増加させて強度を向上させる等の対策が必要となり、ボトルのデザインや軽量化に種々な制約があった。

更に、アセプティック充填の場合、キャップ封止後のボトルは常温に近いので、通常、後工程にホット充填のような冷却洗浄工程を必須としないため、充填時に口部から液状内容物がこぼれることは極力避ける必要がある。そのため、アセプティック充填においては、充填時の液状内容物の液面（入り味位置）は、液状内容物がこぼれても洗浄工程において洗浄できるホット充填を採用した場合に比べ低い位置（口部の下方に離れた位置）に設定されることが多い。しかし、ボトル内部において液状内容物の液面（入り味位置）が低い場合には、ヘッドスペースが増大し、液状内容物に対する酸化等の劣化の影響が増したり、消費者に対して中味が少ない印象を与えてしまい好ましくない。

そこで、充填時においては、液状内容物の液面（入り味位置）を低い位置に設定し、充填終了後、ボトルの一部を復元可能な範囲で押圧変形させ、ボトルの容積を減少させて入り味位置を押し上げた状態でキャップ封止し、押圧を解除する方法が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

しかし、この方法は、押圧を解除した時点で、ボトルの容積減少分に相当する減圧が発生する。これによって、本来ホット充填に比べ減圧変形について配慮する必要がなかったアセプティック充填においても、充填直後からボトル内部に減圧が生じてしまうため、ボトルに対して前述したような減圧対策が必要となり、強度を得るために樹脂材料の増加を招いてボトルの軽量化が望めないといった不都合がある。

ところで、ホット充填に適したボトルとして、底部の一部を凹凸反転自在とし、その反転部を底部の外側に突出させた状態で液状内容物を充填し、ボトル口部をキャップによって封止した後に反転部をボトル胴部の内方に凹入させるようにしたものが知られている（特許文献３参照）。

しかし、前記反転部を外側に突出させたボトルをアセプティック充填に用いることは、常温に近い液状内容部を充填してキャップにより封止し、その後、反転部を胴部の内側方向に反転凹入させることになり、ボトル内部の圧力が過剰に高い状態となって、ボトル胴部の膨張変形やキャップ開栓時の内圧開放に伴う内容物の噴出し等が生じるおそれがあるため実用的でない。
特開２００１−１０６９８号公報 特開２００３−２１２２９８号公報 特表２００６−５０１１０９

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ボトル内部の液状内容物の液面を適正に高く保持し、充填時にボトル口部からの液状内容物のこぼれや飛散によるボトル外面への付着が防止でき、しかも、アセプティック充填ボトル内部の減圧を抑えることができる内容物充填ボトルの製造方法を提供することを目的とするものである。

かかる目的を達成するために、本発明は、合成樹脂製ボトルの内部に液状内容物が密封されてなる内容物充填ボトルの製造方法において、前記ボトルは、中空の胴部の上端部にキャップが嵌着可能な口部を備えると共に、該胴部の下端部を閉塞する底部を備え、該底部の一部には、胴部外部に向かって胴部の軸線方向に突出形成されていて胴部の軸線方向内方に反転して凹入自在の反転突出部が設けられており、前記反転突出部が胴部外部に突出状態とされた液状内容物が未充填の空ボトルの内部に常温の液状内容物を充填する内容物充填工程と、該内容物充填工程により内部に液状内容物が充填された充填ボトルの少なくとも一部を押圧し変形させて充填ボトルの容量を所定量減少させるボトル押圧工程と、該ボトル押圧工程による充填ボトルの押圧変形状態を維持して該充填ボトルの口部にキャップを嵌着して封止する封止工程と、該封止工程によりキャップが嵌着され、ボトル押圧工程による押圧が解除された充填ボトルの底部の前記反転突出部を上方に押圧してボトル内方に反転凹入させる底部凹入工程とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、前記内容物充填工程により、空ボトルの内部に常温の液状内容物を充填する。このとき、空ボトルは、前記反転突出部が胴部外部に突出状態とされている。ここで、充填直後の液状内容物の液面がボトル内部において口部より下方に位置するように液状内容物を充填する。これにより、ボトルに充填された液状内容物のボトル口部からのこぼれや飛散を抑えることができ、充填時にボトルの外面に液状内容物が付着して汚染されることを防止することができる。

次いで、前記ボトル押圧工程により、液状内容物が充填された充填ボトルの少なくとも一部を押圧し変形させ、充填ボトルの容量を所定量減少させる。これにより、液状内容物の液面はボトル内部において口部に向かって上昇し、ボトル内部における液状内容物の液面の上方空間が減少する。この状態を維持して続いて、前記封止工程により、充填ボトルの口部にキャップを嵌着し封止する。これにより、充填ボトルの内部においては、液状内容物の液面が比較的高い位置とされ、液状内容物の上部の空間が比較的小さな状態で封止される。

次いで、ボトル押圧工程による押圧が解除され、ボトル押圧工程によって押圧変形されていた分、充填ボトルの内部が減圧状態となる。続いて、前記底部凹入工程により、充填ボトルの底部の前記反転突出部を上方に押圧してボトル内方に反転凹入させる。このとき、ボトル押圧工程の押圧解除によって予め充填ボトルの内部が減圧状態とされているので、反転突出部の凹入に伴う充填ボトルの内部の圧力増加が相殺される。これによって、充填ボトルに内部の減圧に伴う不用意な変形もなく、液状内容物の液面（入り味位置）が比較的高い位置に維持された充填ボトルを形成することができる。

このように、本発明によれば、液状内容物の液面を高く保持し、充填時にボトル口部からの液状内容物のこぼれや飛散によるボトル外面への付着を防止することができるだけでなく、押圧の解除に伴って発生する減圧を、底部の胴部内方への反転凹入によって抑えることができるので、特に、常温の液状内容物を充填するアセプティック充填に好適な内容物充填ボトルの製造方法を提供することができる。

また、本発明のボトル押圧工程においては、ボトルの胴部或いは底部をその外側から押圧することが挙げられる。このうち、ボトルの胴部を変形させて容量を所定量減少させる場合には、胴部に部分的に凹みや折れが残余することのないよう、ボトルの形状を設計することが望ましい。

また、ボトル押圧工程において底部を押圧する場合には、前記充填ボトルの反転突出部が胴部外部に向かって胴部の軸線方向に突出した状態を維持して該充填ボトルの底部を全周にわたって胴部の軸線方向内方に押圧変形させることが好ましい。これによれば、底部を全周にわたって均等に押圧して部分的な凹みや折れを防止することができる。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は合成樹脂製ボトルの断面説明図であり、図１（ａ）は本実施形態において採用する空のボトル（空ボトル）の断面説明図、図１（ｂ）は本実施形態において製造する液状内容物が充填されたボトル（充填ボトル）の断面説明図である。図２は本実施形態の充填ボトルの製造方法の各工程を模式的に示す説明図である。

本実施形態において採用するボトル１について図１（ａ）及び図１（ｂ）を参照して説明する。ボトル１は、ブロー成形されたポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）製であって、上方に開口する口部２と、口部２の下端部から拡径する肩部３を介して連なる中空の胴部４と、胴部４の下端部を閉塞する底部５とからなり、口部２には、キャップ６を螺着する螺着部７が形成されている。また口部２の下部側には鍔状に張り出すサポートリング８が形成されている。

底部５には、その外周側に環状の接地部９が形成され、接地部９の内方には胴部４の軸線に沿って外側（下方）に突出する反転突出部１０が形成されている。反転突出部１０は胴部４の内方と外方とに向かって対称形状に凹凸反転自在の傾斜部１１と、傾斜部１１に包囲された領域（底部５の中央部）に胴部４の内方に突出形成された内方突出部１２とを備えている。傾斜部１１の外周縁には第１ヒンジ部１３が環状に設けられ、傾斜部１１の内周縁（内方突出部１２との境界部）には第２ヒンジ部１４が環状に設けられている。傾斜部１１は第１ヒンジ部１３と第２ヒンジ部１４との屈曲により凹凸反転されるようになっている。なお、内方突出部１２は反転するものではなく、傾斜部１１の反転に伴う上下位置の移動が生じるだけで、その形状は維持される。

内部に飲料等の液状内容物Ｗが充填され口部２がキャップ６により封止されたボトル１（充填ボトル）は、図１（ｂ）に示すように、反転突出部１０が胴部４の軸線方向内方に反転して凹入された状態で、商品として展示或いは販売される。ボトル１は、反転突出部１０が胴部４の軸線方向内方に凹入した状態での容量が、液状内容物Ｗの充填量に対応する設定容量であり、本実施形態では２８０ミリリットルの液状内容物Ｗを収容するように設定されている。具体的には、ボトル１は反転突出部１０が胴部４の軸線方向内方に凹入した状態で満容量２９６ミリリットルとなる形状に形成されており、２８０ミリリットルの液状内容物Ｗを収容したとき、液状内容物Ｗの上部に形成される口部２側の空間の容量（ヘッドスペース１５）が１６ミリリットルとなるように設定されている。なお、充填ボトル１における液状内容物Ｗの液面Ｘ（入り味位置）は、比較的低い位置（例えば肩部３）にあると外観上中味が少なく見えるので、図１（ｂ）に示すように高い位置（サポートリング８の近傍）にあるのが好ましい。

そして、図１（ａ）に示すように、反転突出部１０が胴部４の軸線方向外方に突出した状態では、図１（ｂ）示の反転突出部１０が胴部４の軸線方向内方に凹入された状態よりもボトル１の容量が大となる。このときの容量変化は、本実施形態においては１０ミリリットルとなっている。

本実施形態は、図１（ａ）に示す空ボトル１に飲料等の液状内容物を充填して図１（ｂ）に示す充填ボトル１を製造するものである。また、本実施形態においては、加熱殺菌後に常温（約２５℃）となった液状内容物を、内外面が予め洗浄され殺菌された空ボトル１に無菌状態で充填するアセプティック充填を行う。

先ず、図示しないフィラーにより、図２（ａ）に示すように、反転突出部１０が下方（胴部４の軸線方向外方）に突出する空ボトル１の内部に常温の液状内容物Ｗを充填する（内容物充填工程）。このとき、ボトル１には所定量（本実施形態では２８０ミリリットル）の液状内容物Ｗが充填されるが、ボトル１の反転突出部１０が下方に突出していることにより、液状内容物Ｗの液面Ｘは口部２よりも下方（本実施形態ではサポートリング８からおよそ１３mm下方）に位置する。これにより、例えば、内容物充填工程によって充填された後の充填ボトル１に機械的な振動が付与されても、ボトル１の内部に収容された液状内容物Ｗが口部２から外部にこぼれ出ることはない。

次いで、図２（ｂ）に示すように、充填ボトル１の底部５を下方から第１の押し上げ部材１６により押圧して変形させる（ボトル押圧工程）。第１の押し上げ部材１６は、筒状に形成されており、充填ボトル１の底部５の第１ヒンジ部１３とその近傍の面を全周にわたって胴部４の軸線方向内方に押圧変形させる。このとき、具体的には、充填ボトル１の容量が所定量（７．５ミリリットル）減少し、液状内容物Ｗの液面Ｘが上昇する。そして、この状態を維持して、ボトル１の口部２にキャップ６を螺着し、ボトル１を封止する（封止工程）。

続いて、第１の押し上げ部材１６を下降させると、図２（ｃ）に示すように、胴部４の軸線方向内方に押圧変形されていた底部５が元の形状に復元する。このとき、充填ボトル１は封止工程においてキャップ６により封止されているので、液状内容物Ｗの液面Ｘ（入り味位置）は殆ど低下せず、第１の押し上げ部材１６の押圧解除に伴うボトル１の底部５の復元によりボトル１の内部が減圧状態となる。

次いで、図２（ｄ）に示すように、第２の押し上げ部材１７を上昇させ、充填ボトル１の突出状態の反転突出部１０を第２の押し上げ部材１７の先端により押し上げて反転凹入させる（底部凹入工程）。これにより、ボトル１の容量が減少し、ボトル１に設定されている本来の容量になって、図１（ｂ）に示す充填ボトル１が形成される。このとき、キャップ６により封止された状態での反転突出部１０の凹入により、液状内容物Ｗの液面Ｘ（入り味位置）は僅かに上昇するが殆ど変わらず、ボトル１の内部が加圧され、第１の押し上げ部材１６の押圧解除による減圧状態が解消される。本実施形態においては、第１の押し上げ部材１６の押圧によるボトル１の容量減少が７．５ミリリットルであるのに対して、反転突出部１０の凹入によるボトル１の容量減少が１０ミリリットルであるので、２．５ミリリットルの容量変化分の圧力がボトル１内部に残留する。これにより、図１（ｂ）に示す充填ボトル１の状態で内部が適度に加圧された状態となるので、ボトル１に対する外部からの衝撃等による不用意な変形を防止することができ、更には、例えば、ヘッドスペース１５に封止されている気体が液状内容物に溶解したり、液状内容物中の水分透過による体積減少などによりボトル１内部が減圧状態となる状況が生じても、その減圧を相殺してボトル１の不用意な変形を防止することができる。そして、液状内容物Ｗの液面Ｘ（入り味位置）は比較的高い位置（サポートリング８の近傍）に維持されているので、外観上中味が少なく感じられることもない。

なお、本実施形態のボトル押圧工程においては、ボトル１の底部５を下方から押し上げる方法を採用したが、それに限るものではなく、例えば、ボトル押圧工程においてボトル１の胴部４を押圧しても同様の効果を得ることができる。

ボトルの断面説明図。 本発明の一実施形態の各工程を模式的に示す説明図。

符号の説明

１…ボトル、２…口部、４…胴部、５…底部、６…キャップ、１０…反転突出部、Ｗ…液状内容物。

Claims (2)

1. 合成樹脂製ボトルの内部に液状内容物が密封されてなる内容物充填ボトルの製造方法において、
   前記ボトルは、中空の胴部の上端部にキャップが嵌着可能な口部を備えると共に、該胴部の下端部を閉塞する底部を備え、該底部の一部には、胴部外部に向かって胴部の軸線方向に突出形成されていて胴部の軸線方向内方に反転して凹入自在の反転突出部が設けられており、
   前記反転突出部が胴部外部に突出状態とされた液状内容物が未充填の空ボトルの内部に常温の液状内容物を充填する内容物充填工程と、
   該内容物充填工程により内部に液状内容物が充填された充填ボトルの少なくとも一部を押圧し変形させて充填ボトルの容量を所定量減少させるボトル押圧工程と、
   該ボトル押圧工程による充填ボトルの押圧変形状態を維持して該充填ボトルの口部にキャップを嵌着して封止する封止工程と、
   該封止工程によりキャップが嵌着され、ボトル押圧工程による押圧が解除された充填ボトルの底部の前記反転突出部を上方に押圧してボトル内方に反転凹入させる底部凹入工程とを備えることを特徴とする内容物充填ボトルの製造方法。
2. 前記ボトル押圧工程は、前記充填ボトルの反転突出部が胴部外部に向かって胴部の軸線方向に突出した状態を維持して該充填ボトルの底部を全周にわたって胴部の軸線方向内方に押圧変形させることを特徴とする請求項１記載の内容物充填ボトルの製造方法。

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