JP5831784B2 - プラスチックボトル - Google Patents

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、ボトル内部に内容液をアセプティック充填し、液化ガスを添加し、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５本のペタロイド脚と、下方へ向けて湾曲する球面の一部を構成する谷部とを有するペタロイド形状をもち、各ペタロイド脚は接地部を有し、各谷部のうち接地部に対応する幅をｔ１とし、各ペタロイド脚のうち接地部に対応する幅をｔ２とし、各ペタロイド脚の長さをｔ３とし、胴部の最大直径をｔ４とした場合、０．４０＜ｔ１／ｔ２＜１．４０かつ０．１０＜ｔ３／ｔ４＜０．３２となる構造を有し、ペタロイド脚の接地部における厚みが、０．０３ｍｍ〜０．１５ｍｍ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、各谷部のうち接地部に対応する幅をｔ１とし、各ペタロイド脚のうち接地部に対応する幅をｔ２とし、各ペタロイド脚の長さをｔ３とし、胴部の最大直径をｔ４とした場合、０．３０＜ｔ１／ｔ２＜１．６０かつ０．０５＜ｔ３／ｔ４＜０．３５となっている。このように、谷部の幅を従来のボトルより大きくするとともに、ペタロイド脚の長さを従来のボトルより長くしている。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、ボトル内部の圧力を谷部によって受け止めることができ、底部の変形や反転（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、谷部の幅およびペタロイド脚の長さを上述した範囲に規定したことにより、ブロー成形性と耐圧性との両方を満足することができる。

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底面図。

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５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５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。

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。

また図４において、各谷部３３のうち接地部３２ａに対応する幅をｔ１とし、各ペタロイド脚３２のうち接地部３２ａに対応する幅をｔ２とした場合、０．３０＜ｔ１／ｔ２＜１．６０となっている。また、ペタロイド脚３２の接地部３２ａにおける厚みが０．０３ｍｍ〜０．１５ｍｍとなる際には、ボトル安定性や耐圧性の観点から０．４０＜ｔ１／ｔ２＜１．４０とすることが更に好ましい。本実施の形態において、「谷部３３のうち接地部３２ａに対応する幅」とは、図４に示すように、互いに隣接するペタロイド脚３２の接地部３２ａ同士の間における、谷部３３の幅をいう。なお、ｔ１／ｔ２≦０．３０とした場合、谷部３３の幅が狭くなるため、ボトル内部を陽圧とした際に底部３０のバックリングを防止する効果が得られにくい。他方、ｔ１／ｔ２≧１．６０とした場合、ペタロイド脚３２の幅が狭くなり、ボトルの安定性が損なわれる。又、ペタロイド脚３２の幅が狭くなることにより底部３０の凹凸が大きくなる為、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。

さらに、図５において、各ペタロイド脚３２の長さをｔ３とした場合、ペタロイド脚３２の長さｔ３の、胴部２０の最大直径ｔ４に対する比（ｔ３／ｔ４）は、０．０５＜ｔ３／ｔ４＜０．３５となっている。また、ペタロイド脚３２の接地部３２ａにおける厚みが０．０３ｍｍ〜０．１５ｍｍとなる際にはボトル安定性や耐圧性の観点から０．１０＜ｔ３／ｔ４＜０．３２とすることが更に好ましい。本実施の形態において、「ペタロイド脚３２の長さ」とは、ペタロイド脚３２の接地部３２ａからペタロイド脚３２の上端３２ｄ（あるいは谷部３３の上端３３ａ）までの垂直方向距離をいう。なお、ｔ３／ｔ４≦０．０５となる場合、ペタロイド脚３２および谷部３３の長さが短いため、ボトル内部を陽圧とした際に底部３０のバックリングを防止する効果が得られにくい。他方、ｔ３／ｔ４≧０．３５となる場合、ペタロイド脚３２の長さが長くなり、重心が高くなるためボトルの安定性が損なわれる。又、ペタロイド脚３２の長さが長くなることにより底部３０の凹凸が大きくなる為、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。

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の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、谷部３３の幅ｔ１の、ペタロイド脚３２の幅ｔ２に対する比（ｔ１／ｔ２）を０．３０＜ｔ１／ｔ２＜１．６０としている。すなわち、従来のペタロイドボトルと比較して、谷部３３の幅を広くするとともにペタロイド脚３２の幅を狭くしている。また本実施の形態においては、ペタロイド脚３２の長さｔ３の、胴部２０の最大直径ｔ４に対する比（ｔ３／ｔ４）を０．０５＜ｔ３／ｔ４＜０．３５としている。すなわち、従来のペタロイドボトルと比較して、谷部３３の長さを長くしている。これにより、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、谷部３３がこの力を受け止めることができる。この結果、底部３０の変形（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、谷部３３の幅ｔ１の、ペタロイド脚３２の幅ｔ２に対する比（ｔ１／ｔ２）を０．３０＜ｔ１／ｔ２＜１．６０とし、かつペタロイド脚３２の長さｔ３の、胴部２０の最大直径ｔ４に対する比（ｔ３／ｔ４）を０．０５＜ｔ３／ｔ４＜０．３５としたので、従来のペタロイドボトルと比較して、底部３０の形状がより球に近い形状となっている。このことにより、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。谷部３３の幅ｔ１の、ペタロイド脚３２の幅ｔ２に対する比（ｔ１／ｔ２）は、０．６０であった。またペタロイド脚３２の長さｔ３の、胴部２０の最大直径ｔ４に対する比（ｔ３／ｔ４）は、０．２０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）
谷部３３の幅ｔ１の、ペタロイド脚３２の幅ｔ２に対する比（ｔ１／ｔ２）を０．３０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（比較例１）を作製した。

（比較例２）
谷部３３の幅ｔ１の、ペタロイド脚３２の幅ｔ２に対する比（ｔ１／ｔ２）を１．６０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（比較例２）を作製した。

（比較例３）
ペタロイド脚３２の長さｔ３の、胴部２０の最大直径ｔ４に対する比（ｔ３／ｔ４）を０．０５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（比較例３）を作製した。

（比較例４）
ペタロイド脚３２の長さｔ３の、胴部２０の最大直径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（比較例４）を作製した。

（比較例５）
図６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。このプラスチックボトル５０（比較例５）において、谷部３３の幅ｔ１の、ペタロイド脚３２の幅ｔ２に対する比（ｔ１／ｔ２）は、０．２０であった。またペタロイド脚３２の長さｔ３の、胴部２０の最大直径ｔ４に対する比（ｔ３／ｔ４）は、０．４０であった。このプラスチックボトル５０（比較例５）は、従来一般に用いられるプラスチックボトルと同等の肉厚を有するものである。

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った。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、０．３０＜ｔ１／ｔ２＜１．６０、かつ０．０５＜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

Claims (2)

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、
   ボトル内部に内容液をアセプティック充填し、液化ガスを添加し、
   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５本のペタロイド脚と、下方へ向けて湾曲する球面の一部を構成する谷部とを有するペタロイド形状をもち、
   各ペタロイド脚は接地部を有し、
   各谷部のうち接地部に対応する幅をｔ１とし、各ペタロイド脚のうち接地部に対応する幅をｔ２とし、各ペタロイド脚の長さをｔ３とし、胴部の最大直径をｔ４とした場合、０．４０＜ｔ１／ｔ２＜１．４０かつ０．１０＜ｔ３／ｔ４＜０．３２となる構造を有し、
   ペタロイド脚の接地部における厚みが、０．０３ｍｍ〜０．１５ｍｍであることを特徴とするプラスチックボトル。
2. 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記載のプラスチックボトル。

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