JP5778111B2

JP5778111B2 - 耐圧用ボトル

Info

Publication number: JP5778111B2
Application number: JP2012227305A
Authority: JP
Inventors: 瀬量哉広
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2015-09-16
Anticipated expiration: 2028-03-24
Also published as: JP2013006630A

Description

本発明は、内部を陽圧とした状態で使用される例えばポリエチレンテレフタレート製の耐圧用ボトルに係り、とりわけボトルの肉厚を薄くしても高い強度を有し、生産効率が良く、かつ美観的に優れた耐圧用ボトルに関する。

プラスチックボトル飲料を製造する際、まずボトルに内容液を充填し、その後窒素等の不活性ガスをボトル内に充填してボトルを閉栓する技術がある。これにより、ボトルに充填された内容液（たとえば緑茶）が酸化することを防止し、またボトルの減圧変形を防止している。この際、充填された不活性ガスによりボトル内部は陽圧（たとえば２０〜４０ｋＰａ）に保持される。

また、天然発泡水（スパークリングウォーター）や酸素水等をプラスチックボトルに充填した場合、ボトル内はわずかに陽圧となる。あるいはコーヒー等の内容液をボトルに充填し、このボトルを加温すると、内容液や内部の空気の熱膨張により、ボトル内が陽圧となる。

このように、ボトル内部が陽圧となる場合、図２２に示すような一般的な形状の底部１０１を有するボトル１００を用いると、ボトル１００内が陽圧になることにより底部１０１が膨らんでボトル１００の全高が高くなってしまう。あるいは、底部１０１の凹凸が反転（バックリング）することにより、ボトル１００が正立しなくなってしまう。

また近年、プラスチックボトルに使用されるプラスチック材料を減らすことにより、ボトルを軽量化することが望まれており、ボトルの肉厚は次第に薄くなる傾向にある。ボトルの肉厚が薄くなることにより、ボトル底部の強度が低下し、ぶつけた際に底部が凹みやすいという問題もある。

このような問題に対して、例えば図２３に示すように、溝１０２が形成された底部１０１を有するボトル１００も存在する。図２３において、溝１０２は底部外側面１０３側へ延びている。また特公平３−３９８９７および特開２００４−１２３１０３に示すボトルは、ボトルの底部から胴部下方にかけて溝（リブ）を設けることを特徴としている。
特公平３−３９８９７号公報特開２００４−１２３１０３号公報

図２２に示すボトル１００を製造する金型１２０を図２４に示す。図２４において、金型１２０は、底型１２１と、ボトル１００の胴部を成形する一対の胴部型１２２ａ、１２２ｂとから構成されている。この場合、底部外側面１０３に溝が形成されていないため、底部内側面１０４を底型１２１によって成形するとともに、底部外側面１０３を一対の胴部型１２２ａ、１２２ｂによって成形するようになっている。したがって、胴部のデザインが異なるボトルを成形する場合には、一対の胴部型１２２ａ、１２２ｂを交換するだけで良く、底型１２１は共通のものを使用することができる。

他方、図２３に示すような、底部外側面１０３に溝１０２が形成されたボトル１００を成形する場合、図２５に示す金型１２０が用いられる。図２５において、底部内側面１０４および底部外側面１０３は、ともに底型１２１によって成形される。この場合、胴部のデザイン（例えば断面形状）が異なるボトルを成形する場合には、胴部型１２２ａ、１２２ｂのみならず、底型１２１も交換する必要がある。このため金型の投資額が大きくなり、またブロー成形工場で金型を交換する際の時間が長くなるため、工場の稼動効率が悪化するという問題がある。

また図２３に示すボトル１００は、ボトル１００を立てた状態で胴部の側面方向から溝１０２が見えてしまうため、ボトル１００のデザインが制約され、美観に劣るという問題もある。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、底部の強度を高めることにより内部を陽圧にした際の変形を少なくすることができ、生産効率が良く、かつ美観的に優れた耐圧用ボトルを提供することを目的とする。

本発明は、耐圧用ボトルにおいて、首部と、首部下方に設けられた胴部と、胴部下方に設けられた底部とを備え、底部は、環状の接地部と、接地部内側に設けられた底部内側面と、接地部外側に設けられた底部外側面とを有し、底部内側面に、内方へ引込む複数の補強溝が底部外側面側へ延びることなく形成されていることを特徴とする耐圧用ボトルである。

本発明は、底部の補強溝は、底部内側面に放射状に配置されていることを特徴とする耐圧用ボトルである。

本発明は、底部内側面の中央に円筒状凹部が設けられていることを特徴とする耐圧用ボトルである。

本発明は、底部の補強溝は平面略台形形状からなることを特徴とする耐圧用ボトルである。

本発明は、円筒状凹部と各補強溝とは互いに離間していることを特徴とする耐圧用ボトルである。

本発明は、円筒状凹部と各補強溝とは互いに連接していることを特徴とする耐圧用ボトルである。

本発明は、複数の補強溝は、相対的に短い短溝と、相対的に長い長溝とから構成され、このうち各短溝と円筒状凹部とは互いに離間し、各長溝と円筒状凹部とは互いに連接していることを特徴とする耐圧用ボトルである。

本発明は、底部内側面の中央に球面状凹部が設けられ、この球面状凹部と各補強溝とが互いに連接していることを特徴とする耐圧用ボトルである。

本発明は、複数の補強溝は、相対的に短い短溝と、相対的に長い長溝とから構成され、このうち長溝は底部内側面に接地部の一側から他側へ延びて配置され、各短溝は底部内側面の外周に沿って配置されていることを特徴とする耐圧用ボトルである。

本発明は、胴部は、円形状、多角形形状、または角丸長方形形状の断面を有することを特徴とする耐圧用ボトルである。

本発明は、２軸延伸ブロー成形されたポリエチレンテレフタレート製ボトルからなることを特徴とする耐圧用ボトルである。

以上のように本発明によれば、底部内側面に、内方へ引込む複数の補強溝が底部外側面側へ延びることなく形成されているので、底部の強度を高めることができる。したがって耐圧用ボトル内部を陽圧とした際に底部が変形することを抑制することができる。また底部に外方から圧力が加わった場合であっても、底部の変形を抑えることができる。

また本発明によれば、補強溝は底部外側面側へ延びることがないので、胴部側方から補強溝が見えることがなく、耐圧用ボトルの美観が損なわれることがない。また胴部のデザインが異なるボトルを成形する場合であっても、胴部型を交換するのみで良く、底型を交換する必要がない。

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耐圧用ボトルを示す正面図であり、図２は、耐圧用ボトルの底部を示す斜視図である。図３は、図２のIII方向矢視図であり、図４は、図３のIV−IV線断面図である。図５は、耐圧用ボトルを成形するブロー成形金型を示す図である。図６（ａ）は、底部のバックリングを説明する概念図（内部が陽圧となる前）であり、図６（ｂ）は、底部のバックリングを説明する概念図（内部が陽圧となった後）である。

まず、図１乃至図４により本実施の形態による耐圧用ボトルの概要について説明する。

図１に示すように耐圧用ボトル１０は、外周にねじ部１３が形成された首部１１と、首部１１下方に設けられた胴部１２と、胴部１２下方に設けられた底部２０とを備えている。

この耐圧用ボトル１０は、２軸延伸ブロー成形されたポリエチレンテレフタレート製ボトルからなっている。なお耐圧用ボトル１０の材料としては、ポリエチレンテレフタレートの他、ポリプロピレン、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、または他の様々な熱可塑性樹脂を用いることも可能である。

図１乃至図４に示すように、底部２０は、環状の接地部２１と、接地部２１内側に設けられ、内方へ窪んだ底部内側面２２と、接地部２１外側に設けられた底部外側面２３とを有している。

このうち底部内側面２２に、内方へ引込む複数（９個）の補強溝２４が底部外側面２３側へ延びることなく形成されている。また底部内側面２２の中央には円筒状凹部２５が設けられ、この円筒状凹部２５と各補強溝２４とは互いに離間している。

各補強溝２４は、接地部２１と底部内側面２２との境界部（コーナー部）３１から中央の円筒状凹部２５方向に向けて形成されており、底部外側面２３には形成されていない。また各補強溝２４は、各々底部内側面２２の中央から底部外側面２３側に行くに従って広くなる平面略台形形状からなり、底部内側面２２の外周に沿って底部内側面２２内で放射状に配置されている。

なお、図１乃至図４において、胴部１２は、円形状の断面を有しているが、これに限らず、多角形形状または角丸長方形形状の断面を有していても良い。

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。

まず図５に示すように、ブロー成形用金型４０を用いて２軸延伸ブロー成形により耐圧用ボトル１０を作製する。このブロー成形用金型４０は、底型４１と、胴部１２を成形する一対の胴部型４２ａ、４２ｂとからなっている。また底型４１と各胴部型４２ａ、４２ｂとの境界４３は、底部２０の接地部２１付近に位置している。したがって、底部２０のうち底部内側面２２および補強溝２４は底型４１によって成形され、底部外側面２３は一対の胴部型４２ａ、４２ｂによって成形される。

次に、このようにして成形された耐圧用ボトル１０内に内容液を充填し、その後窒素等の不活性ガスを耐圧用ボトル１０内に充填して閉栓する。あるいは天然発泡水（スパークリングウォーター）または酸素水等の内容液を耐圧用ボトル１０内に充填して閉栓する。この際、充填された不活性ガスまたは内容液により、耐圧用ボトル１０内部は陽圧（たとえば２０〜４０ｋＰａ）となる。

耐圧用ボトル１０内部が陽圧となることにより、底部２０に対して耐圧用ボトル１０の内方から外方へ向けて圧力が加わる。本実施の形態において、接地部２１と底部内側面２２との間の境界部３１から底部内側面２２に向けて補強溝２４が形成されているため、この境界部３１が折れ曲がって変形することを防止することができる。

次に、図６（ａ）（ｂ）により、底部２０が変形（バックリング）する際の作用を説明する。図６（ａ）（ｂ）に示すように、底部２０が変形する際、接地部２１および底部内側面２２間に位置するコーナー部Ｃ₁（上述した境界部３１）の角度α₁と、接地部２１および底部外側面２３間に位置するコーナー部Ｃ₂の角度α₂とがそれぞれ大きくなる方向に変形する（図６（ｂ））。これらコーナー部Ｃ₁、Ｃ₂のうちいずれか一方（または両方）の角度α₁、α₂が変わらないように固定することにより底部２０の変形を防止することができる。本実施の形態において、補強溝２４が設けられていることにより、接地部２１および底部内側面２２間に位置するコーナー部Ｃ₁の角度が略一定に保持されるので、底部２０の変形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、底部内側面２２に、内方へ引込む複数の補強溝２４が形成されているので、底部２０の強度を高めることができる。したがって耐圧用ボトル１０内部を陽圧とした際に底部２０が変形することを抑制することができる。また底部２０に外方から圧力が加わった場合であっても、底部２０の変形を抑えることができる。

また本実施の形態によれば、補強溝２４は底部外側面２３側へ延びることがないので、胴部１２側方から補強溝２４が見えることがなく、耐圧用ボトル１０の美観が損なわれることがない。また胴部１２のデザインが異なるボトルを成形する場合であっても、胴部型４２ａ、４２ｂを交換するのみで良く、底型４１を交換する必要がない。

（実施例）
次に、本実施の形態における具体的実施例を説明する。
まず図１に示す耐圧用ボトル１０（実施例）を作製した。また比較例として、図２２に示すボトル１００（比較例１）と、図２３に示すボトル１００（比較例２）とを作製した。なお、これら３種類のボトルの相違点は底部形状のみであり、他の部分（首部、胴部等）の形状は同一であった。

次に各ボトル内を陽圧（２０ｋＰａ、４０ｋＰａ）とし、このときの各ボトルの全高変化量を測定した。

この結果、図２２に示すボトル１００（比較例１）が最も全高変化量が大きく、図２３に示すボトル１００（比較例２）が最も全高変化量が小さかった。図１に示す本実施の形態による耐圧用ボトル１０（実施例）の全高変化量は、図２３に示すボトル１００（比較例２）とほぼ同程度に抑制することができた。

第２の実施の形態
次に、図７乃至図１２により本発明による耐圧用ボトルの第２の実施の形態について説明する。
図７は、本実施の形態による耐圧用ボトルの底部を示す斜視図であり、図８は、図７のVIII方向矢視図であり、図９は、図８のIX−IX線断面図である。図１０は、本実施の形態の変形例による耐圧用ボトルの底部を示す斜視図であり、図１１は、図１０のXI方向矢視図であり、図１２は、図１１のXII−XII線断面図である。図７乃至図１２による第２の実施の形態は、底部の構成が異なるものであり、他の構成は図１乃至図６に示す第１の実施の形態と略同一である。図７乃至図１２において、図１乃至図６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７乃至図９において、底部２０の底部内側面２２に、内方へ引込む複数（６個）の補強溝２６が底部外側面２３側へ延びることなく形成されている。また底部内側面２２の中央には円筒状凹部２５が設けられ、円筒状凹部２５と各補強溝２６とは互いに連接している。

各補強溝２６は、接地部２１および底部内側面２２の境界部（コーナー部）３１と、中央の円筒状凹部２５との間に形成されており、底部外側面２３には形成されていない。また各補強溝２６は、各々平面長方形状からなり、底部内側面２２中央の円筒状凹部２５から放射状に配置されている。

次に図１０乃至図１２により本実施の形態の変形例について説明する。
図１０乃至図１２において、胴部１２は略矩形形状（角丸長方形形状）の断面を有している。他方、底部２０の構成は図７乃至図１２に示す構成と同一である。このように胴部１２の形状が異なっても、耐圧用ボトル１０を成形する際、胴部型のみを交換すれば良く、底型は共通のものを用いることができる。

このように本実施の形態によれば、底部内側面２２に、内方へ引込む複数の補強溝２６が形成されているので、底部２０の強度を高めることができる。したがって耐圧用ボトル１０内部を陽圧とした際に底部２０が変形することを抑制することができる。また補強溝２６は底部外側面２３側へ延びることがないので、胴部１２側方から補強溝２６が見えることがなく、耐圧用ボトル１０の美観が損なわれることがない。

また本実施の形態によれば、円筒状凹部２５と各補強溝２６とは互いに連接しているので、円筒状凹部２５の強度を増加することもできる。

第３の実施の形態
次に、図１３乃至図１５により本発明による耐圧用ボトルの第３の実施の形態について説明する。
図１３は、本実施の形態による耐圧用ボトルの底部を示す斜視図であり、図１４は、図１３のXIV方向矢視図であり、図１５は、図１４のXV−XV線断面図である。図１３乃至図１５による第３の実施の形態は、底部の構成が異なるものであり、他の構成は図１乃至図１２に示す各実施の形態と略同一である。図１３乃至図１５において、図１乃至図１２に示す各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１３乃至図１５において、底部２０の底部内側面２２に、内方へ引込む複数（６個）の補強溝２７ａ、２７ｂが、底部外側面２３側へ延びることなく形成されている。この補強溝２７ａ、２７ｂは、相対的に短い平面長方形状の短溝２７ａと、相対的に長い平面長方形状の長溝２７ｂとから構成されている。このうち各短溝２７ａと円筒状凹部２５とは互いに離間し、各長溝２７ｂと円筒状凹部２５とは互いに連接している。

本実施の形態によれば、上述した各実施の形態と同様、底部内側面２２に内方へ引込む複数の補強溝２７ａ、２７ｂにより、底部２０の強度を高めることができる。

第４の実施の形態
次に、図１６乃至図１８により本発明による耐圧用ボトルの第４の実施の形態について説明する。
図１６は、本実施の形態による耐圧用ボトルの底部を示す斜視図であり、図１７は、図１６のXVII方向矢視図であり、図１８は、図１７のXVIII−XVIII線断面図である。図１６乃至図１８による第４の実施の形態は、底部の構成が異なるものであり、他の構成は図１乃至図１５に示す各実施の形態と略同一である。図１６乃至図１８において、図１乃至図１５に示す各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１６乃至図１８において、底部２０の底部内側面２２に、内方へ引込む複数（５個）の補強溝２８が底部外側面２３側へ延びることなく形成されている。また底部内側面２２の中央に球面状（ドーム状）凹部２９が設けられ、この球面状凹部２９と各補強溝２８とが互いに連接している。

各補強溝２８は、接地部２１および底部内側面２２の境界部（コーナー部）３１と、中央の球面状凹部２９との間に形成されており、底部外側面２３には形成されていない。また各補強溝２８は平面略長方形状からなり、底部内側面２２の外周に沿って放射状に配置されている。

このように本実施の形態によれば、底部内側面２２に、内方へ引込む複数の補強溝２８が形成されているので、底部２０の強度を高めることができる。

また本実施の形態によれば、底部内側面２２の中央に球面状凹部２９が設けられているので、耐圧用ボトル１０内部を陽圧とした際、補強溝２８が底部内側面２２の中央付近まで達していなくても底部２０の変形を防止することができる。

さらに本実施の形態によれば、補強溝２８が底部内側面２２の中央付近まで達していないので、底部２０をブロー成形することが容易である。すなわち、一般にブロー成形の際、底部内側面２２（球面状凹部２９）の中央付近に位置するプリフォームは延びにくいため、底部内側面２２の中央付近に細かい形状を賦形することは難しい。したがって、補強溝２８を底部内側面２２の中央付近に設ける場合、ブロー成形時の成形条件が制限されてしまう。これに対して本実施の形態によれば、底部内側面２２の中央付近に補強溝２８が設けられていないので、ブロー成形時の成形条件を広く設定することができる。

第５の実施の形態
次に、図１９乃至図２１により本発明による耐圧用ボトルの第５の実施の形態について説明する。
図１９は、本実施の形態による耐圧用ボトルの底部を示す斜視図であり、図２０は、図１９のXIV方向矢視図であり、図２１は、図２０のXV−XV線断面図である。図１９乃至図２１による第５の実施の形態は、底部の構成が異なるものであり、他の構成は図１乃至図１８に示す各実施の形態と略同一である。図１９乃至図２１において、図１乃至図１８に示す各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１９乃至図２１において、胴部１２は横長八角形形状の断面を有している。また底部２０の底部内側面２２に、内方へ引込む複数（７個）の補強溝３０ａ、３０ｂが、底部外側面２３側へ延びることなく形成されている。この補強溝３０ａ、３０ｂは、相対的に短い平面長方形状の短溝３０ａと、相対的に長い平面長方形状の長溝３０ｂとから構成されている。このうち長溝３０ｂは、底部内側面２２に接地部２１の一側２１ａから他側２１ｂへ延び、底部内側面２２を横切るように配置されている。他方、各短溝３０ａは底部内側面２２外周に沿ってそれぞれ配置されている。

本実施の形態によれば、上述した各実施の形態と同様、底部内側面２２に内方へ引込む複数の補強溝３０ａ、３０ｂにより、底部２０の強度を高めることができる。

本発明の第１の実施の形態による耐圧用ボトルを示す正面図。本発明の第１の実施の形態による耐圧用ボトルの底部を示す斜視図。本発明の第１の実施の形態による耐圧用ボトルの底部を示す底面図（図２のIII方向矢視図）。本発明の第１の実施の形態による耐圧用ボトルの底部を示す断面図（図３のIV−IV線断面図）。耐圧用ボトルを成形するブロー成形金型を示す図。底部のバックリングを説明する概念図。本発明の第２の実施の形態による耐圧用ボトルの底部を示す斜視図。本発明の第２の実施の形態による耐圧用ボトルの底部を示す底面図（図７のVIII方向矢視図）。本発明の第２の実施の形態による耐圧用ボトルの底部を示す断面図（図８のIX−IX線断面図）。本発明の第２の実施の形態の変形例による耐圧用ボトルの底部を示す斜視図。本発明の第２の実施の形態の変形例による耐圧用ボトルの底部を示す底面図（図１０のXI方向矢視図）。本発明の第２の実施の形態の変形例による耐圧用ボトルの底部を示す断面図（図１１のXII−XII線断面図）。本発明の第３の実施の形態による耐圧用ボトルの底部を示す斜視図。本発明の第３の実施の形態による耐圧用ボトルの底部を示す底面図（図１３のXIV方向矢視図）。本発明の第３の実施の形態による耐圧用ボトルの底部を示す断面図（図１４のXV−XV線断面図）。本発明の第４の実施の形態による耐圧用ボトルの底部を示す斜視図。本発明の第４の実施の形態による耐圧用ボトルの底部を示す底面図（図１６のXVII方向矢視図）。本発明の第４の実施の形態による耐圧用ボトルの底部を示す断面図（図１７のXVIII−XVIII線断面図）。本発明の第５の実施の形態による耐圧用ボトルの底部を示す斜視図。本発明の第５の実施の形態による耐圧用ボトルの底部を示す底面図（図１９のXIV方向矢視図）。本発明の第５の実施の形態による耐圧用ボトルの底部を示す断面図（図２０のXV−XV線断面図）。従来のボトルの底部を示す斜視図。従来のボトルの底部を示す斜視図。従来のボトルを成形するブロー成形金型を示す図。従来のボトルを成形するブロー成形金型を示す図。

１０耐圧用ボトル
１１首部
１２胴部
１３ねじ部
２０底部
２１接地部
２２底部内側面
２３底部外側面
２４、２６、２７ａ、２７ｂ、２８、３０ａ、３０ｂ補強溝
２５円筒状凹部
２９球面状凹部
４０ブロー成形用金型

Claims

２軸延伸ブロー成形されたポリエチレンテレフタレート製ボトルからなる耐圧用ボトル（１０）において、
首部（１１）と、
前記首部（１１）下方に設けられた胴部（１２）と、
前記胴部（１２）下方に設けられた底部（２０）とを備え、
前記底部（２０）は、環状の接地部（２１）と、前記接地部（２１）内側に設けられた底部内側面（２２）と、前記接地部（２１）外側に設けられた底部外側面（２３）とを有し、
前記底部内側面（２２）には、内方へ引込む複数の補強溝（２８）が、前記接地部（２１）と前記底部内側面（２２）とのコーナー部（３１）から前記底部内側面（２２）の中央方向に向けて形成され、
前記複数の補強溝（２８）は、前記底部内側面（２２）に放射状に配置され、
前記底部内側面（２２）の中央に球面状凹部（２９）が設けられ、
前記複数の補強溝（２８）と前記球面状凹部（２９）とは互いに連接するとともに、前記複数の補強溝（２８）の底面と前記球面状凹部（２９）の底面とは、同一の球面上に位置しており、
前記複数の補強溝（２８）により、前記耐圧用ボトル（１０）の内部が陽圧となった際、前記接地部（２１）と前記底部内側面（２２）との前記コ−ナー部（３１）の角度が変わらないように固定することにより、当該コーナー部（３１）が折れ曲がって変形することを防止することを特徴とする耐圧用ボトル。