耐圧用ボトル
【課題】内部を陽圧にした際の底部の変形を少なくすることができ、かつ外観形状が一般的なボトルの外観形状に近いため、消費者が内容物を誤解しないようになっている、耐圧用ボトルを提供する。
【解決手段】耐圧用ボトル１０は、口部１１と、胴部１２と、底部２０とを備えている。底部２０は、中央部２０ａから周縁部２０ｂに延びるとともに下方へ突出する複数の脚部２１を有し、各脚部２１間に中央部２０ａから周縁部２０ｂに向かって下方へ延びる平坦面２２が形成されている。各脚部２１の接地面２１ａは、中央部２０ａから周縁部２０ｂに向かう断面において曲面状に形成されている。これにより、耐圧用ボトル１０の内部を陽圧にした際、底部２０の変形を抑制することができる。
【解決手段】耐圧用ボトル１０は、口部１１と、胴部１２と、底部２０とを備えている。底部２０は、中央部２０ａから周縁部２０ｂに延びるとともに下方へ突出する複数の脚部２１を有し、各脚部２１間に中央部２０ａから周縁部２０ｂに向かって下方へ延びる平坦面２２が形成されている。各脚部２１の接地面２１ａは、中央部２０ａから周縁部２０ｂに向かう断面において曲面状に形成されている。これにより、耐圧用ボトル１０の内部を陽圧にした際、底部２０の変形を抑制することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、とりわけボトル内部を陽圧とした際に高い強度を有する耐圧用ボトルに関する。
【背景技術】
【０００２】
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の使用量を減らすことにより、プラスチックボトルを軽量化することが望まれている。しかしながら、ボトルを軽量化した場合、ボトルの強度が弱くなってしまう。このため、ボトルを段ボール箱内に梱包し、段ボール箱を積載して倉庫内に保存する際に、段ボール箱の段積み数を減らす必要が生じる。
【０００３】
また、ボトルを自動販売機で販売するときに、自動販売機から正常に排出できなかったり、自動販売機内での保存中や排出時にボトルが凹む問題が生じやすい。これを解決するために、ボトル飲料を製造する工程において、ボトルに内容液を充填した直後に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、ボトル内部は陽圧となり、ボトルの強度を高くすることが可能である。なお、このようにボトル内部を窒素等の不活性ガスで満たすことは、内容液（例えば緑茶）の酸化を防止する効果もある。
【０００４】
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。あるいは緑茶また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。
【０００５】
このように、ボトル内部が陽圧となる場合、図９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。
【０００６】
このため、ボトルに耐圧性を持たせるために底部をペタロイド形状とすることが一般的に行われている。また、底部をペタロイド形状とする技術のほか、図１０に示すように底部１０１へ補強溝１０２を設けたり、底部を特公平３−３９８９７（特許文献１）に示す形状とする技術が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公平３−３９８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ペタロイド形状の底部を有するプラスチックボトルは耐圧性に優れているため、その多くは炭酸飲料を充填して販売するために使用されている。このため消費者には、ペタロイド形状の底部を有するプラスチックボトルには炭酸飲料が充填されている、というイメージが強い。したがって、消費者が内容物を誤解することを避けるため、このようなペタロイド形状の底部を有するプラスチックボトルを緑茶またはコーヒー等の容器として用いることは事実上困難となっている。
【０００９】
また、図１０および特公平３−３９８９７（特許文献１）に示すボトルは、耐圧性能に劣るため、ボトル内の圧力をあまり高くすることができない。
【００１０】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、ボトル内部を陽圧にした際の変形を少なくすることができ、かつ消費者が内容物を誤解しないように、外観を一般的なボトルの外観に近くした耐圧用ボトルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、耐圧用ボトルにおいて、口部と、胴部と、底部とを備え、底部は、中央部から周縁部に延びるとともに下方へ突出する複数の脚部を有し、各脚部間に中央部から周縁部に向かって下方へ延びる平坦面が形成され、各脚部の接地面は、中央部から周縁部に向かう断面において曲面状に形成されていることを特徴とする耐圧用ボトルである。
【００１２】
本発明は、各平坦面に、中央部側から周縁部側に延びかつ上方へ引っ込む補強溝が形成されていることを特徴とする耐圧用ボトルである。
【００１３】
本発明は、底部の中央部に上方へ引っ込む凹部が形成されていることを特徴とする耐圧用ボトルである。
【００１４】
本発明は、底部の中央部に上方へ引っ込む凹部が形成され、凹部の底面と補強溝の底面とが同一面をなすことを特徴とする耐圧用ボトルである。
【００１５】
本発明は、各平坦面は、中央部から周縁部に向かう断面において上方へ向けて湾曲する凹状曲面の一部を構成することを特徴とする耐圧用ボトルである。
【００１６】
本発明は、各脚部の接地面における平坦面からの突出高さが１ｍｍ乃至３ｍｍであることを特徴とする耐圧用ボトルである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、底部は、中央部から周縁部に延びるとともに下方へ突出する複数の脚部を有し、各脚部間に中央部から周縁部に向かって下方へ延びる平坦面が形成され、各脚部の接地面は、中央部から周縁部に向かう断面において曲面状に形成されている。このことにより、耐圧用ボトル内部を陽圧にした際の変形を少なくすることができる。また、耐圧用ボトルを薄肉とした場合であっても、底部の強度を高くすることができる。
【００１８】
また本発明によれば、耐圧用ボトル外方から見て底部の脚部が目立たないため、外観が一般的なボトルの外観に似ており、消費者が耐圧用ボトルの内容物を誤解するおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態による耐圧用ボトルを示す正面図。
【図２】図２は、本発明の一実施の形態による耐圧用ボトルの底部を示す斜視図。
【図３】図３は、本発明の一実施の形態による耐圧用ボトルの底部を示す底面図（図１のIII方向矢視図）。
【図４】図４は、本発明の一実施の形態による耐圧用ボトルの底部を示す垂直断面図（図３のIV−IV線断面図）。
【図５】図５は、比較例としてのボトルに内圧を加えた際における、底部形状の変化を示す概略断面図。
【図６】図６は、本発明の一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（図２に対応する図）。
【図７】図７は、本発明の一実施例における、耐圧用ボトルの底深さの変化量を示すグラフ。
【図８】図８は、本発明の一実施例における、耐圧用ボトルの全高変化量を示すグラフ。
【図９】図９は、従来のボトルの底部を示す図。
【図１０】図１０は、従来のボトルの底部を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
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。なお、本明細書中、「平坦面」とは、表面に凹凸を有していない滑らかな面という意味で用いている。ただしシボ等の微細な凹凸を有していても、「平坦面」とみなす。また本明細書中、「上方」、「下方」とは、それぞれ耐圧用ボトル１０を正立させた状態（図１）における上方、下方のことをいう。
【００２２】
図１に示すように耐圧用ボトル１０は、口部１１と、口部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。
【００２３】
この耐圧用ボトル１０は、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記する）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したものである。なおプリフォームすなわち耐圧用ボトル１０の材料としては、ＰＥＴの他、ポリプロピレン（ＰＰ）、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。
【００２４】
また、プリフォームを多層構造とし、中間層に酸素吸収層を設けても良い。中間層としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物（以下、ＥＶＯＨと略記する）やＭＸＤ６（ポリメタキシリレンアジパミド）などのガスバリヤー性樹脂層を積層した構成を採ることができる。二種以上の合成樹脂のブレンド成形の場合は、例えば、ＰＥＴにＭＸＤ６などのガスバリヤー性樹脂をブレンドしてプリフォームを射出成形することにより、ガスバリヤー性を向上させることができる。また、合成樹脂のほかに酸素吸収剤をＰＥＴにブレンドすることによっても、酸素バリヤー性を向上させることができる。
【００２５】
さらに、ボトル容器内壁にシリカ、アルミナなどの無機酸化物や非晶性カーボンを蒸着することにより、透明性を維持しながらガスバリヤー性を向上させることができる。コーティング手段を用いる場合は、メタキシレンジアミンとエピクロルヒドリンを反応させた芳香族系多価エポキシ化合物と多価アミンとの熱硬化型架橋塗膜や、ＥＶＯＨなどをコーティングすることにより、ガスバリヤー性を向上させることができる。ＥＶＯＨをコーティングした場合は、吸湿によりガスバリヤー性が低下するため、その上にポリオレフィン系樹脂などの防湿性樹脂をコーティングすることが好ましい。このようなガスバリヤー性向上手段は、いずれか一種を用いてもよいが、二種以上の手段を組み合わせて用いることにより、一層ガスバリヤー性を向上させることができる。
【００２６】
図１乃至図４に示すように、底部２０は、中央部２０ａから周縁部２０ｂに延びるとともに下方へ突出する９個（複数個）の脚部２１を有している。
【００２７】
この脚部２１は、耐圧用ボトル１０を安定して正立させるためには３個以上設けることが好ましいが、成形性の観点から、その上限は１５個程度となる。また、バックリングを効果的に防止するために、脚部２１の個数を奇数個とすることが好ましい。
【００２８】
図２および図３に示すように、９個の脚部２１は、底部２０の周縁部２０ｂに沿って等間隔に配置されている。
【００２９】
また図３および図４に示すように、各脚部２１は、接地面２１ａと、接地面２１ａから中央部２０ａ側に向けて上方に延びる内側傾斜面２１ｂと、接地面２１ａから周縁部２０ｂ側に向けて上方に延びる外側傾斜面２１ｃとを有している。このうち接地面２１ａは、中央部２０ａから周縁部２０ｂに向かう断面において曲面状に形成されている（図４の垂直断面図参照）。また内側傾斜面２１ｂは、底面方向から見て略三角形形状を有している（図３参照）。
【００３０】
一方、各脚部２１間には、中央部２０ａから周縁部２０ｂに向かって下方へ延びる平坦面２２が形成されている。各平坦面２２は、中央部２０ａから周縁部２０ｂに向かう断面において、上方へ向けて湾曲する凹状曲面の一部を構成する（図４参照）。
【００３１】
また各平坦面２２に、それぞれ中央部２０ａ側から周縁部２０ｂ側に延び、かつ上方へ引っ込む細長状の補強溝２３が形成されている。すなわち底部２０は、中央部２０ａから放射状に等間隔に配置された９本の補強溝２３を有している。
【００３２】
さらに各平坦面２２の中央に、上方へ引っ込むとともに、底面方向から見て円形状を有する凹部２４が形成されている。この凹部２４は、補強溝２３と連続して形成されており、凹部２４の底面２４ａと補強溝２３の底面２３ａとが同一面をなしている（図４参照）。
【００３３】
さらにまた、各脚部２１と、補強溝２３と、凹部２４とに囲まれた平面領域に、底部内側面２５が形成されている。底部内側面２５は、平坦面２２と連続して形成され、平坦面２２と同一面をなしている。
【００３４】
このような耐圧用ボトル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。例えば図４において、耐圧用ボトル１０の容量が５００ｍｌである場合、胴部１２の径φを６０ｍｍ乃至７０ｍｍとし、各脚部２１の接地面２１ａにおける平坦面２２からの突出高さｈ1を１ｍｍ乃至３ｍｍとすることが好ましい。また、底部２０の底深さ（すなわち各脚部２１の接地面２１ａと凹部２４の底面２４ａとの距離）ｈ2を７ｍｍ乃至２２ｍｍとすることが好ましい。
【００３５】
なお例えば耐圧用ボトル１０の容量が３５０ｍｌ以下である場合は、胴部１２の径φが５０ｍｍ乃至６８ｍｍ、１０００ｍｌの場合は胴部１２の径φが７０ｍｍ乃至９０ｍｍ、１５００ｍｌの場合は胴部１２の径φが８０ｍｍ乃至１００ｍｍであり、各脚部２１の接地面２１ａにおける平坦面２２からの突出高さｈ1を１ｍｍ乃至３ｍｍ、底部２０の底深さｈ2を７ｍｍ乃至２２ｍｍとすることが好ましい。
【００３６】
また、中央部２０ａから周縁部２０ｂに向かう断面において、各脚部２１の接地面２１ａの曲率半径Ｒを３ｍｍ乃至８ｍｍとすることが好ましい。さらに、胴部１２の肉厚ｔ1を０．１ｍｍ乃至０．５ｍｍとすることが好ましい。
【００３７】
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。
【００３８】
まず耐圧用ボトル１０内に、例えば緑茶等の内容液を充填し、その後、窒素等の不活性ガスをヘッドスペース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。
【００３９】
耐圧用ボトル１０内部が陽圧となることにより、耐圧用ボトル１０の内側から外側への力が作用し、底部２０においては、およそ上方から下方へ向けて圧力が加わる。
【００４０】
これに対して本実施の形態において、底部２０は、中央部２０ａから周縁部２０ｂに延びるとともに下方へ突出する９個の脚部２１を有し、各脚部２１間に中央部２０ａから周縁部２０ｂに向かって下方へ延びる平坦面２２が形成されている。この各平坦面２２は、中央部２０ａから周縁部２０ｂに向かう断面において上方へ向けて湾曲する凹状曲面の一部を構成する。したがって、耐圧用ボトル１０内が陽圧になり底部２０に下方向の力が加わっても、底部２０に応力が集中しにくい形状となっているため、底部２０が変形しにくい。さらに、隣り合う脚部２１と、各脚部２１間に位置する平坦面２２とがリブ構造を形成するため、これによっても底部２０の変形を防止するように作用する。底部２０の補強溝２３および凹部２４も、同様の作用により、底部２０の変形を防止する役割を果たす。
【００４１】
また、耐圧用ボトル１０が接地する面である接地面２１ａは、中央部２０ａから周縁部２０ｂに向かう断面において曲面状に形成されている。このことにより、耐圧用ボトル１０内の圧力が高まり、平坦面２２および底部内側面２５が下方に変形した場合であっても、耐圧用ボトル１０の全高変化量が小さく抑えられる。
【００４２】
すなわち、比較例として図５に示すように、仮にボトルの底部の接地面３１が平らな水平面からなっている場合、ボトル内部の圧力が高まってボトルの底部が変形する際、接地面３１の外縁部３１ａの角度α1と、接地面３１の内縁部３１ｂの角度α2とが、それぞれ大きくなる方向に変形する（図５の仮想線（二点鎖線））。このため、接地面３１は、その内縁部３１ｂが下方に向かうように変形してしまうため、ボトルの全高変化量が大きくなってしまう。
【００４３】
これに対して本実施の形態において、上述したように、接地面２１ａは、中央部２０ａから周縁部２０ｂに向かう断面において曲面状に形成されているので、耐圧用ボトル１０内部の圧力が高まった際、各脚部２１の接地面２１ａの曲率半径Ｒが大きくなるに過ぎない。これにより、耐圧用ボトル１０の全高変化量を小さく抑制することができる。
【００４４】
このように本実施の形態によれば、底部２０は、中央部２０ａから周縁部２０ｂに延びるとともに下方へ突出する複数の脚部２１を有し、各脚部２１間に中央部２０ａから周縁部２０ｂに向かって下方へ延びる平坦面２２が形成されている。また各平坦面２２は、中央部２０ａから周縁部２０ｂに向かう断面において上方へ向けて湾曲する凹状曲面の一部を構成する。このことにより、底部２０の強度が高められ、耐圧用ボトル１０の内部を陽圧にした際、底部２０の変形（バックリング等）を防止することができる。
【００４５】
また本実施の形態によれば、各平坦面２２に、中央部２０ａから周縁部２０ｂに延びかつ上方へ引っ込む補強溝２３が形成され、底部２０の中央部２０ａに上方へ引っ込む凹部２４が形成されている。このことにより、底部２０の強度が高められ、底部２０の変形を更に抑えることができる。
【００４６】
また本実施の形態によれば、各脚部２１の接地面２１ａは、中央部２０ａから周縁部２０ｂに向かう断面において曲面状に形成されているので、耐圧用ボトル１０内部を陽圧にした際、耐圧用ボトル１０の全高変化量を小さくすることができる。
【００４７】
さらに本実施の形態によれば、耐圧用ボトル１０外方から見て底部２０の脚部２１が目立ちにくいため、耐圧用ボトル１０の外観形状が一般的なボトルの外観形状に近く、消費者が耐圧用ボトル１０の内容物を誤解するおそれがない。
【００４８】
なお耐圧用ボトル１０は外観形状が一般的なボトルの外観形状に近いため、耐圧用ボトル１０内部を非陽圧として用いる事も可能である。たとえば、ある時は緑茶を充填した後に窒素を充填して耐圧用ボトル１０内を陽圧にして自動販売機用の商品とし、別のときは同じ耐圧用ボトル１０に緑茶のみを充填し非自動販売機用の商品とする事も可能である。そのためボトル用の金型を２種類用意する必要が無く、したがってボトルの生産工場においては金型を交換する必要も無いため、金型投資費用や交換時間を節約できる、という副次効果もある。
【００４９】
（変形例）
なお、耐圧用ボトル１０に対して要求される強度が低い場合は、図６に示す変形例のように、底部２０に補強溝２３を設けなくても良い。さらに、図示していないが、底部２０に補強溝２３を設け、凹部２４を設けなくても良い。あるいは、底部２０に補強溝２３および凹部２４のいずれも設けなくても良い。
【実施例】
【００５０】
次に、本実施の形態における具体的実施例を説明する。
【００５１】
まず図１に示す耐圧用ボトル１０（実施例）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、耐圧用ボトル１０（実施例）を作製した。
【００５２】
次に、耐圧用ボトル１０（実施例）内を陽圧とし、徐々にその内圧を高めていき、この際の耐圧用ボトル１０の全高変化量と、底部２０の底深さ（すなわち各脚部２１の接地面２１ａと凹部２４の底面２４ａとの間の距離）の変化量とを測定した。ここで、全高変化量とは、内圧が０ｋＰａのときの耐圧用ボトル１０の全高に対する、耐圧用ボトル１０の全高の変化量をいう。また、底深さの変化量とは、内圧が０ｋＰａのときの底部２０の底深さに対する、底部２０の底深さの変化量をいう。この結果を図７および図８に示す。
【００５３】
この結果、本実施例による耐圧用ボトル１０は、内圧が増加するに従って、その全高が増加していき（図８）、かつ底部２０の底深さが減少していったが（図７）、内圧が約７０〜８０ｋＰａとなるまでバックリングすることなく耐えることができた。
【００５４】
一方、比較例として、図９に示すボトル１００（比較例１）と、図１０に示すボトル１００（比較例２）とをそれぞれ作製した。この場合、上述した耐圧用ボトル１０（実施例）の場合と同様に、それぞれ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、ボトル１００（比較例１）およびボトル１００（比較例２）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（口部、胴部等）の形状は同一であった。
【００５５】
次に、これら３種類のボトル内を陽圧とし、徐々にその内圧を高めていき、このときの各ボトルの全高変化量を測定した。
【表１】
【００５６】
この結果、ボトル内圧を４０ｋＰａとした場合、図９に示すボトル１００（比較例１）の全高変化量が最も大きくなり（１．８ｍｍ）、図１０に示すボトル１００（比較例２）の全高変化量がその次に大きくなった（１．１ｍｍ）。他方、図１に示す耐圧用ボトル１０（実施例）の全高変化量は、これら３種類のボトルのうち、最も小さく抑えられた（０．７ｍｍ）。
【００５７】
次に、ボトル内圧を６０ｋＰａとした場合、図９に示すボトル１００（比較例１）および図１０に示すボトル１００（比較例２）は、それぞれの底部にバックリングが生じてしまった。他方、図１に示す耐圧用ボトル１０（実施例）は、その底部にバックリングが生じることがなく、耐えることができた。この場合、耐圧用ボトル１０（実施例）の全高変化量は１．１ｍｍであった。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 耐圧用ボトル
１１ 口部
１２ 胴部
２０ 底部
２０ａ 中央部
２０ｂ 周縁部
２１ 脚部
２１ａ 接地面
２１ｂ 内側傾斜面
２１ｃ 外側傾斜面
２２ 平坦面
２３ 補強溝
２４ 凹部
２５ 底部内側面
【技術分野】
【０００１】
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、とりわけボトル内部を陽圧とした際に高い強度を有する耐圧用ボトルに関する。
【背景技術】
【０００２】
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の使用量を減らすことにより、プラスチックボトルを軽量化することが望まれている。しかしながら、ボトルを軽量化した場合、ボトルの強度が弱くなってしまう。このため、ボトルを段ボール箱内に梱包し、段ボール箱を積載して倉庫内に保存する際に、段ボール箱の段積み数を減らす必要が生じる。
【０００３】
また、ボトルを自動販売機で販売するときに、自動販売機から正常に排出できなかったり、自動販売機内での保存中や排出時にボトルが凹む問題が生じやすい。これを解決するために、ボトル飲料を製造する工程において、ボトルに内容液を充填した直後に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、ボトル内部は陽圧となり、ボトルの強度を高くすることが可能である。なお、このようにボトル内部を窒素等の不活性ガスで満たすことは、内容液（例えば緑茶）の酸化を防止する効果もある。
【０００４】
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。あるいは緑茶また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。
【０００５】
このように、ボトル内部が陽圧となる場合、図９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。
【０００６】
このため、ボトルに耐圧性を持たせるために底部をペタロイド形状とすることが一般的に行われている。また、底部をペタロイド形状とする技術のほか、図１０に示すように底部１０１へ補強溝１０２を設けたり、底部を特公平３−３９８９７（特許文献１）に示す形状とする技術が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公平３−３９８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ペタロイド形状の底部を有するプラスチックボトルは耐圧性に優れているため、その多くは炭酸飲料を充填して販売するために使用されている。このため消費者には、ペタロイド形状の底部を有するプラスチックボトルには炭酸飲料が充填されている、というイメージが強い。したがって、消費者が内容物を誤解することを避けるため、このようなペタロイド形状の底部を有するプラスチックボトルを緑茶またはコーヒー等の容器として用いることは事実上困難となっている。
【０００９】
また、図１０および特公平３−３９８９７（特許文献１）に示すボトルは、耐圧性能に劣るため、ボトル内の圧力をあまり高くすることができない。
【００１０】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、ボトル内部を陽圧にした際の変形を少なくすることができ、かつ消費者が内容物を誤解しないように、外観を一般的なボトルの外観に近くした耐圧用ボトルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、耐圧用ボトルにおいて、口部と、胴部と、底部とを備え、底部は、中央部から周縁部に延びるとともに下方へ突出する複数の脚部を有し、各脚部間に中央部から周縁部に向かって下方へ延びる平坦面が形成され、各脚部の接地面は、中央部から周縁部に向かう断面において曲面状に形成されていることを特徴とする耐圧用ボトルである。
【００１２】
本発明は、各平坦面に、中央部側から周縁部側に延びかつ上方へ引っ込む補強溝が形成されていることを特徴とする耐圧用ボトルである。
【００１３】
本発明は、底部の中央部に上方へ引っ込む凹部が形成されていることを特徴とする耐圧用ボトルである。
【００１４】
本発明は、底部の中央部に上方へ引っ込む凹部が形成され、凹部の底面と補強溝の底面とが同一面をなすことを特徴とする耐圧用ボトルである。
【００１５】
本発明は、各平坦面は、中央部から周縁部に向かう断面において上方へ向けて湾曲する凹状曲面の一部を構成することを特徴とする耐圧用ボトルである。
【００１６】
本発明は、各脚部の接地面における平坦面からの突出高さが１ｍｍ乃至３ｍｍであることを特徴とする耐圧用ボトルである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、底部は、中央部から周縁部に延びるとともに下方へ突出する複数の脚部を有し、各脚部間に中央部から周縁部に向かって下方へ延びる平坦面が形成され、各脚部の接地面は、中央部から周縁部に向かう断面において曲面状に形成されている。このことにより、耐圧用ボトル内部を陽圧にした際の変形を少なくすることができる。また、耐圧用ボトルを薄肉とした場合であっても、底部の強度を高くすることができる。
【００１８】
また本発明によれば、耐圧用ボトル外方から見て底部の脚部が目立たないため、外観が一般的なボトルの外観に似ており、消費者が耐圧用ボトルの内容物を誤解するおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態による耐圧用ボトルを示す正面図。
【図２】図２は、本発明の一実施の形態による耐圧用ボトルの底部を示す斜視図。
【図３】図３は、本発明の一実施の形態による耐圧用ボトルの底部を示す底面図（図１のIII方向矢視図）。
【図４】図４は、本発明の一実施の形態による耐圧用ボトルの底部を示す垂直断面図（図３のIV−IV線断面図）。
【図５】図５は、比較例としてのボトルに内圧を加えた際における、底部形状の変化を示す概略断面図。
【図６】図６は、本発明の一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（図２に対応する図）。
【図７】図７は、本発明の一実施例における、耐圧用ボトルの底深さの変化量を示すグラフ。
【図８】図８は、本発明の一実施例における、耐圧用ボトルの全高変化量を示すグラフ。
【図９】図９は、従来のボトルの底部を示す図。
【図１０】図１０は、従来のボトルの底部を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
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。なお、本明細書中、「平坦面」とは、表面に凹凸を有していない滑らかな面という意味で用いている。ただしシボ等の微細な凹凸を有していても、「平坦面」とみなす。また本明細書中、「上方」、「下方」とは、それぞれ耐圧用ボトル１０を正立させた状態（図１）における上方、下方のことをいう。
【００２２】
図１に示すように耐圧用ボトル１０は、口部１１と、口部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。
【００２３】
この耐圧用ボトル１０は、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記する）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したものである。なおプリフォームすなわち耐圧用ボトル１０の材料としては、ＰＥＴの他、ポリプロピレン（ＰＰ）、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。
【００２４】
また、プリフォームを多層構造とし、中間層に酸素吸収層を設けても良い。中間層としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物（以下、ＥＶＯＨと略記する）やＭＸＤ６（ポリメタキシリレンアジパミド）などのガスバリヤー性樹脂層を積層した構成を採ることができる。二種以上の合成樹脂のブレンド成形の場合は、例えば、ＰＥＴにＭＸＤ６などのガスバリヤー性樹脂をブレンドしてプリフォームを射出成形することにより、ガスバリヤー性を向上させることができる。また、合成樹脂のほかに酸素吸収剤をＰＥＴにブレンドすることによっても、酸素バリヤー性を向上させることができる。
【００２５】
さらに、ボトル容器内壁にシリカ、アルミナなどの無機酸化物や非晶性カーボンを蒸着することにより、透明性を維持しながらガスバリヤー性を向上させることができる。コーティング手段を用いる場合は、メタキシレンジアミンとエピクロルヒドリンを反応させた芳香族系多価エポキシ化合物と多価アミンとの熱硬化型架橋塗膜や、ＥＶＯＨなどをコーティングすることにより、ガスバリヤー性を向上させることができる。ＥＶＯＨをコーティングした場合は、吸湿によりガスバリヤー性が低下するため、その上にポリオレフィン系樹脂などの防湿性樹脂をコーティングすることが好ましい。このようなガスバリヤー性向上手段は、いずれか一種を用いてもよいが、二種以上の手段を組み合わせて用いることにより、一層ガスバリヤー性を向上させることができる。
【００２６】
図１乃至図４に示すように、底部２０は、中央部２０ａから周縁部２０ｂに延びるとともに下方へ突出する９個（複数個）の脚部２１を有している。
【００２７】
この脚部２１は、耐圧用ボトル１０を安定して正立させるためには３個以上設けることが好ましいが、成形性の観点から、その上限は１５個程度となる。また、バックリングを効果的に防止するために、脚部２１の個数を奇数個とすることが好ましい。
【００２８】
図２および図３に示すように、９個の脚部２１は、底部２０の周縁部２０ｂに沿って等間隔に配置されている。
【００２９】
また図３および図４に示すように、各脚部２１は、接地面２１ａと、接地面２１ａから中央部２０ａ側に向けて上方に延びる内側傾斜面２１ｂと、接地面２１ａから周縁部２０ｂ側に向けて上方に延びる外側傾斜面２１ｃとを有している。このうち接地面２１ａは、中央部２０ａから周縁部２０ｂに向かう断面において曲面状に形成されている（図４の垂直断面図参照）。また内側傾斜面２１ｂは、底面方向から見て略三角形形状を有している（図３参照）。
【００３０】
一方、各脚部２１間には、中央部２０ａから周縁部２０ｂに向かって下方へ延びる平坦面２２が形成されている。各平坦面２２は、中央部２０ａから周縁部２０ｂに向かう断面において、上方へ向けて湾曲する凹状曲面の一部を構成する（図４参照）。
【００３１】
また各平坦面２２に、それぞれ中央部２０ａ側から周縁部２０ｂ側に延び、かつ上方へ引っ込む細長状の補強溝２３が形成されている。すなわち底部２０は、中央部２０ａから放射状に等間隔に配置された９本の補強溝２３を有している。
【００３２】
さらに各平坦面２２の中央に、上方へ引っ込むとともに、底面方向から見て円形状を有する凹部２４が形成されている。この凹部２４は、補強溝２３と連続して形成されており、凹部２４の底面２４ａと補強溝２３の底面２３ａとが同一面をなしている（図４参照）。
【００３３】
さらにまた、各脚部２１と、補強溝２３と、凹部２４とに囲まれた平面領域に、底部内側面２５が形成されている。底部内側面２５は、平坦面２２と連続して形成され、平坦面２２と同一面をなしている。
【００３４】
このような耐圧用ボトル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。例えば図４において、耐圧用ボトル１０の容量が５００ｍｌである場合、胴部１２の径φを６０ｍｍ乃至７０ｍｍとし、各脚部２１の接地面２１ａにおける平坦面２２からの突出高さｈ1を１ｍｍ乃至３ｍｍとすることが好ましい。また、底部２０の底深さ（すなわち各脚部２１の接地面２１ａと凹部２４の底面２４ａとの距離）ｈ2を７ｍｍ乃至２２ｍｍとすることが好ましい。
【００３５】
なお例えば耐圧用ボトル１０の容量が３５０ｍｌ以下である場合は、胴部１２の径φが５０ｍｍ乃至６８ｍｍ、１０００ｍｌの場合は胴部１２の径φが７０ｍｍ乃至９０ｍｍ、１５００ｍｌの場合は胴部１２の径φが８０ｍｍ乃至１００ｍｍであり、各脚部２１の接地面２１ａにおける平坦面２２からの突出高さｈ1を１ｍｍ乃至３ｍｍ、底部２０の底深さｈ2を７ｍｍ乃至２２ｍｍとすることが好ましい。
【００３６】
また、中央部２０ａから周縁部２０ｂに向かう断面において、各脚部２１の接地面２１ａの曲率半径Ｒを３ｍｍ乃至８ｍｍとすることが好ましい。さらに、胴部１２の肉厚ｔ1を０．１ｍｍ乃至０．５ｍｍとすることが好ましい。
【００３７】
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。
【００３８】
まず耐圧用ボトル１０内に、例えば緑茶等の内容液を充填し、その後、窒素等の不活性ガスをヘッドスペース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。
【００３９】
耐圧用ボトル１０内部が陽圧となることにより、耐圧用ボトル１０の内側から外側への力が作用し、底部２０においては、およそ上方から下方へ向けて圧力が加わる。
【００４０】
これに対して本実施の形態において、底部２０は、中央部２０ａから周縁部２０ｂに延びるとともに下方へ突出する９個の脚部２１を有し、各脚部２１間に中央部２０ａから周縁部２０ｂに向かって下方へ延びる平坦面２２が形成されている。この各平坦面２２は、中央部２０ａから周縁部２０ｂに向かう断面において上方へ向けて湾曲する凹状曲面の一部を構成する。したがって、耐圧用ボトル１０内が陽圧になり底部２０に下方向の力が加わっても、底部２０に応力が集中しにくい形状となっているため、底部２０が変形しにくい。さらに、隣り合う脚部２１と、各脚部２１間に位置する平坦面２２とがリブ構造を形成するため、これによっても底部２０の変形を防止するように作用する。底部２０の補強溝２３および凹部２４も、同様の作用により、底部２０の変形を防止する役割を果たす。
【００４１】
また、耐圧用ボトル１０が接地する面である接地面２１ａは、中央部２０ａから周縁部２０ｂに向かう断面において曲面状に形成されている。このことにより、耐圧用ボトル１０内の圧力が高まり、平坦面２２および底部内側面２５が下方に変形した場合であっても、耐圧用ボトル１０の全高変化量が小さく抑えられる。
【００４２】
すなわち、比較例として図５に示すように、仮にボトルの底部の接地面３１が平らな水平面からなっている場合、ボトル内部の圧力が高まってボトルの底部が変形する際、接地面３１の外縁部３１ａの角度α1と、接地面３１の内縁部３１ｂの角度α2とが、それぞれ大きくなる方向に変形する（図５の仮想線（二点鎖線））。このため、接地面３１は、その内縁部３１ｂが下方に向かうように変形してしまうため、ボトルの全高変化量が大きくなってしまう。
【００４３】
これに対して本実施の形態において、上述したように、接地面２１ａは、中央部２０ａから周縁部２０ｂに向かう断面において曲面状に形成されているので、耐圧用ボトル１０内部の圧力が高まった際、各脚部２１の接地面２１ａの曲率半径Ｒが大きくなるに過ぎない。これにより、耐圧用ボトル１０の全高変化量を小さく抑制することができる。
【００４４】
このように本実施の形態によれば、底部２０は、中央部２０ａから周縁部２０ｂに延びるとともに下方へ突出する複数の脚部２１を有し、各脚部２１間に中央部２０ａから周縁部２０ｂに向かって下方へ延びる平坦面２２が形成されている。また各平坦面２２は、中央部２０ａから周縁部２０ｂに向かう断面において上方へ向けて湾曲する凹状曲面の一部を構成する。このことにより、底部２０の強度が高められ、耐圧用ボトル１０の内部を陽圧にした際、底部２０の変形（バックリング等）を防止することができる。
【００４５】
また本実施の形態によれば、各平坦面２２に、中央部２０ａから周縁部２０ｂに延びかつ上方へ引っ込む補強溝２３が形成され、底部２０の中央部２０ａに上方へ引っ込む凹部２４が形成されている。このことにより、底部２０の強度が高められ、底部２０の変形を更に抑えることができる。
【００４６】
また本実施の形態によれば、各脚部２１の接地面２１ａは、中央部２０ａから周縁部２０ｂに向かう断面において曲面状に形成されているので、耐圧用ボトル１０内部を陽圧にした際、耐圧用ボトル１０の全高変化量を小さくすることができる。
【００４７】
さらに本実施の形態によれば、耐圧用ボトル１０外方から見て底部２０の脚部２１が目立ちにくいため、耐圧用ボトル１０の外観形状が一般的なボトルの外観形状に近く、消費者が耐圧用ボトル１０の内容物を誤解するおそれがない。
【００４８】
なお耐圧用ボトル１０は外観形状が一般的なボトルの外観形状に近いため、耐圧用ボトル１０内部を非陽圧として用いる事も可能である。たとえば、ある時は緑茶を充填した後に窒素を充填して耐圧用ボトル１０内を陽圧にして自動販売機用の商品とし、別のときは同じ耐圧用ボトル１０に緑茶のみを充填し非自動販売機用の商品とする事も可能である。そのためボトル用の金型を２種類用意する必要が無く、したがってボトルの生産工場においては金型を交換する必要も無いため、金型投資費用や交換時間を節約できる、という副次効果もある。
【００４９】
（変形例）
なお、耐圧用ボトル１０に対して要求される強度が低い場合は、図６に示す変形例のように、底部２０に補強溝２３を設けなくても良い。さらに、図示していないが、底部２０に補強溝２３を設け、凹部２４を設けなくても良い。あるいは、底部２０に補強溝２３および凹部２４のいずれも設けなくても良い。
【実施例】
【００５０】
次に、本実施の形態における具体的実施例を説明する。
【００５１】
まず図１に示す耐圧用ボトル１０（実施例）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、耐圧用ボトル１０（実施例）を作製した。
【００５２】
次に、耐圧用ボトル１０（実施例）内を陽圧とし、徐々にその内圧を高めていき、この際の耐圧用ボトル１０の全高変化量と、底部２０の底深さ（すなわち各脚部２１の接地面２１ａと凹部２４の底面２４ａとの間の距離）の変化量とを測定した。ここで、全高変化量とは、内圧が０ｋＰａのときの耐圧用ボトル１０の全高に対する、耐圧用ボトル１０の全高の変化量をいう。また、底深さの変化量とは、内圧が０ｋＰａのときの底部２０の底深さに対する、底部２０の底深さの変化量をいう。この結果を図７および図８に示す。
【００５３】
この結果、本実施例による耐圧用ボトル１０は、内圧が増加するに従って、その全高が増加していき（図８）、かつ底部２０の底深さが減少していったが（図７）、内圧が約７０〜８０ｋＰａとなるまでバックリングすることなく耐えることができた。
【００５４】
一方、比較例として、図９に示すボトル１００（比較例１）と、図１０に示すボトル１００（比較例２）とをそれぞれ作製した。この場合、上述した耐圧用ボトル１０（実施例）の場合と同様に、それぞれ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、ボトル１００（比較例１）およびボトル１００（比較例２）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（口部、胴部等）の形状は同一であった。
【００５５】
次に、これら３種類のボトル内を陽圧とし、徐々にその内圧を高めていき、このときの各ボトルの全高変化量を測定した。
【表１】
【００５６】
この結果、ボトル内圧を４０ｋＰａとした場合、図９に示すボトル１００（比較例１）の全高変化量が最も大きくなり（１．８ｍｍ）、図１０に示すボトル１００（比較例２）の全高変化量がその次に大きくなった（１．１ｍｍ）。他方、図１に示す耐圧用ボトル１０（実施例）の全高変化量は、これら３種類のボトルのうち、最も小さく抑えられた（０．７ｍｍ）。
【００５７】
次に、ボトル内圧を６０ｋＰａとした場合、図９に示すボトル１００（比較例１）および図１０に示すボトル１００（比較例２）は、それぞれの底部にバックリングが生じてしまった。他方、図１に示す耐圧用ボトル１０（実施例）は、その底部にバックリングが生じることがなく、耐えることができた。この場合、耐圧用ボトル１０（実施例）の全高変化量は１．１ｍｍであった。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 耐圧用ボトル
１１ 口部
１２ 胴部
２０ 底部
２０ａ 中央部
２０ｂ 周縁部
２１ 脚部
２１ａ 接地面
２１ｂ 内側傾斜面
２１ｃ 外側傾斜面
２２ 平坦面
２３ 補強溝
２４ 凹部
２５ 底部内側面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐圧用ボトルにおいて、
口部と、
胴部と、
底部とを備え、
底部は、中央部から周縁部に延びるとともに下方へ突出する複数の脚部を有し、各脚部間に中央部から周縁部に向かって下方へ延びる平坦面が形成され、
各脚部の接地面は、中央部から周縁部に向かう断面において曲面状に形成されていることを特徴とする耐圧用ボトル。
【請求項２】
各平坦面に、中央部側から周縁部側に延びかつ上方へ引っ込む補強溝が形成されていることを特徴とする請求項１記載の耐圧用ボトル。
【請求項３】
底部の中央部に上方へ引っ込む凹部が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の耐圧用ボトル。
【請求項４】
底部の中央部に上方へ引っ込む凹部が形成され、凹部の底面と補強溝の底面とが同一面をなすことを特徴とする請求項２記載の耐圧用ボトル。
【請求項５】
各平坦面は、中央部から周縁部に向かう断面において上方へ向けて湾曲する凹状曲面の一部を構成す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耐圧用ボトル。
【請求項６】
各脚部の接地面における平坦面からの突出高さが１ｍｍ乃至３ｍｍ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耐圧用ボトル。
【請求項１】
耐圧用ボトルにおいて、
口部と、
胴部と、
底部とを備え、
底部は、中央部から周縁部に延びるとともに下方へ突出する複数の脚部を有し、各脚部間に中央部から周縁部に向かって下方へ延びる平坦面が形成され、
各脚部の接地面は、中央部から周縁部に向かう断面において曲面状に形成されていることを特徴とする耐圧用ボトル。
【請求項２】
各平坦面に、中央部側から周縁部側に延びかつ上方へ引っ込む補強溝が形成されていることを特徴とする請求項１記載の耐圧用ボトル。
【請求項３】
底部の中央部に上方へ引っ込む凹部が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の耐圧用ボトル。
【請求項４】
底部の中央部に上方へ引っ込む凹部が形成され、凹部の底面と補強溝の底面とが同一面をなすことを特徴とする請求項２記載の耐圧用ボトル。
【請求項５】
各平坦面は、中央部から周縁部に向かう断面において上方へ向けて湾曲する凹状曲面の一部を構成す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耐圧用ボトル。
【請求項６】
各脚部の接地面における平坦面からの突出高さが１ｍｍ乃至３ｍｍ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耐圧用ボトル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２４１４７６（Ｐ２０１０−２４１４７６Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９３７７５（Ｐ２００９−９３７７５）
【出願日】平成２１年４月８日（２００９．４．８）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月８日（２００９．４．８）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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