JP2016030601A - プラスチックボトルの補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量化された角型のプラスチックボトルに対する、上下方向の荷重に対する座屈強度を強化させながら圧縮変形量を小さくして段ボール箱詰め状態での荷崩れが防止でき、賦形性が良好であるプラスチックボトルの補強構造を提供する。【解決手段】 口部１０と、肩部２０と、胴部３０と、底部４０とを有し、胴部３０は、複数の壁部３１と、壁部３１同士をつなぐコーナー部３２とからなるプラスチックボトル１の補強構造において、プラスチックボトル１に形成された、壁部３１、及びコーナー部３２を横切る環状の周溝５０であり、周溝５０の深さは、コーナー部３２での深さａ２より壁部３１での深さａ１が大である。【選択図】図６

Description

本発明は、プラスチックボトルに関し、より詳細には、軽量化されたプラスチックボトルの補強構造に関する。

例えば、飲料が充填される容器としてプラスチックボトルが用いられる。そして、プラスチックボトルの生産量は年々増加傾向にある。一方で、省資源化、ごみの減量化や、輸送時の環境負荷低減等による、エネルギー使用量、及び二酸化炭素排出量の低減の観点から原料の使用量を削減することによるプラスチックボトルの軽量化が取り組まれている。

プラスチックボトルを軽量化するとプラスチックボトルの容器の肉厚が薄くなる為、プラスチックボトルの強度が低下する傾向がある。プラスチックボトルは、複数本の容器の口が上を向いた状態で段ボール等に箱詰めにされたものを複数個積み上げ一つのパレットとして、保管、及び輸送される。その際に、プラスチックボトルが、その上下方向の荷重に耐える強度である座屈強度を充分に有していない場合には、座屈変形が生じ、荷崩れが発生するおそれがある。

更に、プラスチックボトルが、その水平方向の荷重に耐える強度である側壁強度を充分に有していない場合には、プラスチックボトルが横向きに積載される自動販売機内において下段にあるプラスチックボトルは側面に変形を生じやすくなり、自動販売機から正常に排出されなくなるおそれがある。なお、プラスチックボトルが、自動販売機から正常に排出されるか否かの特性はベンダー適性とも称される。

更に、プラスチックボトルは、樹脂製のプリフォームをブロー成形することによって作製されるが、プラスチックボトルの容器の肉厚を薄くすることによって、白化等の賦形不良が生じやすくなる傾向がある。そして、プラスチックボトルの賦形不良は、ブロー成形時におけるプリフォームからの延伸量が多く樹脂が到達しにくい部位、例えば、激しい凹凸を有する部位や底部などで発生しやすい。

ところで、プラスチックボトルの形状には大別して、容器の胴部の断面が円形の丸ボトルと、容器の胴部の断面が略四角形の角ボトルとがある。丸ボトルでは、容器の周囲に貼り付けられるラベルが容器の真正面からみづらい場合がある。一方で、角ボトルでは、上述のような問題が生じにくく、更に、積載効率や陳列効率が優れており、これらの長所を有する角ボトルの需要は多い。

しかしながら、上述のような強度、特に座屈強度は、丸ボトルの場合には上下方向の荷重が円形の胴部に効果的に分散されるのに対し、胴部が面と、コーナー部を形成する柱（ピラー）とで構成される角ボトルでは柱の部分に偏荷重がかかってしまうので弱くなる。したがって、角ボトルを軽量化する際には強度の対策が特に必要となる。

特許文献１に開示されている横断面形状が角型のプラスチックボトルでは、上下方向の荷重に耐える強度（縦圧縮強度）を向上するために、プラスチックボトルの胴部全周に形成される補強構造としての環状凹溝の深さを、各コーナー部を側辺部よりも深く形成している。

特許第４３３０６６７号

特許文献１の横断面形状が角型のプラスチックボトルによれば、プラスチックボトルの胴部全周に形成される補強構造としての環状凹溝の深さを、各コーナー部を側辺部よりも深く形成しているので、上下方向の荷重（縦圧縮力）に対して環状凹溝の底面全周が略円形状に変形することで胴部の形状が安定し、座屈強度が向上することができるとされている。しかしながら、特許文献１では、上下方向の荷重に耐える胴部の座屈強度は考えられているものの、上下方向の荷重に対する胴部の圧縮変形量やプラスチックボトルの賦形性については何ら考慮がなされていない。

ここで、上述したように、プラスチックボトルは、段ボール箱詰め状態で積み上げられて保管、及び輸送される。この際に、プラスチックボトルは作用する上下方向の荷重に応じて圧縮変形するが、段ボール箱も同様に圧縮変形する。なお、段ボール箱の圧縮変形量の限界値は、段ボールの材質、形状、大きさ等から決まっている。したがって、プラスチックボトルは、段ボール箱の圧縮変形が可能な範囲内（圧縮変形量）で、上下方向の荷重に対する座屈強度を向上させる必要がある。例えば、プラスチックボトルが上下方向の荷重に耐える十分な座屈強度を有していても、その際のプラスチックボトルの圧縮変形量が段ボールの圧縮変形が可能な範囲を超える場合、上下方向の荷重は段ボール箱に集中することになり、段ボール箱に座屈変形が生じて荷崩れが発生する恐れがある。

また、ブロー成形時におけるプリフォームは、丸ボトルの場合には胴部が円形であるので比較的均一に延伸される。しかし、角ボトルの場合には胴部の面とコーナー部とでは容器中心からの距離が異なり、プリフォームの延伸量が多くなるコーナー部に凹凸が激しい形状を形成すると、賦形不良が生じやすくなる。したがって、軽量化された角型のプラスチックボトルには、上下方向の荷重に耐える座屈強度を向上させながら圧縮変形量を小さくし、賦形性が良好であることが必要とされる。

そこで本発明の目的は、軽量化された角型のプラスチックボトルに対する、上下方向の荷重に対する座屈強度を強化させながら圧縮変形量を小さくして段ボール箱詰め状態での荷崩れが防止でき、賦形性が良好であるプラスチックボトルの補強構造を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明のプラスチックボトルの補強構造は、
口部と、肩部と、胴部と、底部とを有し、
前記胴部は、複数の壁部と、前記壁部同士をつなぐコーナー部とからなるプラスチックボトルの補強構造において、
前記プラスチックボトルに形成された、前記壁部、及び前記コーナー部を横切る環状の周溝であり、
前記周溝の深さは、前記コーナー部での深さより前記壁部での深さが大であることを特徴とする。

更に、前記周溝は、前記コーナー部の中央での深さが最も小であることを特徴とする。

更に、前記周溝の最大深さに対する、前記周溝の最小深さの比は、０．２０以上０．８５以下であることを特徴とする。

更に、前記周溝の幅は、前記コーナー部での幅より前記壁部での幅が大であることを特徴とする。

更に、前記周溝の最小幅に対する、前記周溝の最大幅の比は、１．１以上４．５以下であることを特徴とする。

本発明のプラスチックボトルの補強構造によれば、口部と、肩部と、胴部と、底部とを有し、前記胴部は、複数の壁部と、前記壁部同士をつなぐコーナー部とからなるプラスチックボトルの補強構造において、前記プラスチックボトルに形成された、前記壁部、及び前記コーナー部を横切る環状の周溝であり、前記周溝の深さは、前記コーナー部での深さより前記壁部での深さが大であるので、軽量化した容器において、上下方向の荷重に対する座屈強度を強化させながら圧縮変形量を小さくすることができる。そして、例えば、複数本のプラスチックボトルを段ボール箱に箱詰めした状態における荷崩れを防ぐことができ、取り扱い性に優れるプラスチックボトルを提供することが可能となる。また、プラスチックボトルのブロー成形時における賦形性を良好にすることができる。

更に、本発明のプラスチックボトルの補強構造によれば、前記周溝は、前記コーナー部の中央での深さが最も小であるので、プラスチックボトルの上下方向の荷重に対する座屈強度を強化させながら圧縮変形量をより小さくすることができる。また、プラスチックボトルのブロー成形時における賦形性をより良好にすることができる。

更に、本発明のプラスチックボトルの補強構造によれば、前記周溝の最大深さに対する、前記周溝の最小深さの比は、０．２０以上０．８５以下であるので、プラスチックボトルの上下方向の荷重に対する座屈強度を強化させながら圧縮変形量をより小さくすることができる。また、プラスチックボトルのブロー成形時における賦形性をより良好にすることができる。

更に、本発明のプラスチックボトルの補強構造によれば、前記周溝の幅は、前記コーナー部での幅より前記壁部での幅が大であるので、プラスチックボトルの上下方向の荷重に対する座屈強度をより強化させることができる。また、プラスチックボトルのブロー成形時における賦形性をより良好にすることができる。

更に、本発明のプラスチックボトルの補強構造によれば、前記周溝の最小幅に対する、前記周溝の最大幅の比は、１．１以上４．５以下であるので、プラスチックボトルの上下方向の荷重に対する座屈強度をより強化させることができる。また、プラスチックボトルのブロー成形時における賦形性をより良好にすることができる。

本実施形態に係るプラスチックボトルの補強構造を有するプラスチックボトルの一例が示された正面図である。 図１のプラスチックボトルの平面図である。 図１のプラスチックボトルの底面図である。 図２のＩＶ方向矢視図である。 図１の部分拡大図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 図１の部分拡大図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。 比較例の補強構造を有するプラスチックボトルの正面図である。 図９のプラスチックボトルの平面図である。 図９のプラスチックボトルの底面図である。 図９のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。 図９のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。 垂直座屈強度の測定結果を示す図である。

以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施形態の詳細を説明する。図１は本実施形態に係るプラスチックボトルの補強構造を有するプラスチックボトル１の一例が示された正面図である。図２は図１のプラスチックボトル１の平面図であり、図３は図１のプラスチックボトル１の底面図である。図４は図２のＩＶ方向矢視図、すなわち、図１のプラスチックボトル１を平面視で周方向に４５度回転させた方向からみたプラスチックボトル１の正面図である。なお、以下では、説明の便宜上、プラスチックボトル１を正立させた図１の状態において、容器内に内容物が充填されるプラスチックボトル１の口部１０を上とする。

図１〜図３に示されるように、プラスチックボトル１は、口部１０と、肩部２０と、胴部３０と、底部４０とを有する。胴部３０は、複数の壁部３１と、壁部３１同士をつなぐコーナー部３２とからなる。そして、プラスチックボトル１には、本実施形態に係るプラスチックボトルの補強構造として、壁部３１、及びコーナー部３２を横切る環状の周溝５０（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆ）が形成される。また、プラスチックボトル１には、別の補強構造として、環状の周溝である補強溝６０（６０ａ、６０ｂ、６０ｃ）が形成される。以下では、本願実施形態に係るプラスチックボトルの補強構造（周溝５０）を有するプラスチックボトル１の好適な態様として、水平方向の断面視が略正方形の角ボトルを例示し、詳細に説明する。

口部１０は、内容物の充填口、及び注出口、あるいは飲み口となり、口部１０に、図示せぬキャップが取り付けられることによってプラスチックボトル１が密閉される。

肩部２０は、その上側が口部１０に連なり、一方で、その下側が胴部３０に連なる。肩部２０は、上方から下方に向かって拡径する略四角錐台の形状を有する。図２に示されるように、プラスチックボトル１は角ボトルであるため、肩部２０は、互いに同一の形状からなる外方に湾曲した４つの壁部２１を有しており、更に、隣接する壁部２１同士の間には外方に湾曲するコーナー部２２が形成されている。なお、肩部２０は、外方に湾曲した形状であることが、強度や、設計された形状への追従性を示す賦形性等の観点から好ましいものの、内方に湾曲した形状であっても良く、その形状は特に限定されない。

胴部３０は、互いに同一の形状からなる４つの壁部３１を有しており、全体として略正四角筒の形状を有している（図２参照）。更に、隣接する壁部３１同士の間には外方に湾曲するコーナー部３２が形成されている（図２参照）。ここで、この外方に湾曲しているコーナー部３２を有することによって、胴部３０が円筒に近い形状となり、胴部３０の上下方向の座屈強度が向上している。なお、胴部３０は、正四角筒形状に限定されるものではなく、多面筒形状であれば良く、特に偶数の多面筒形状であれば、自動販売機に好適に利用可能であるため、より好ましい。更に、胴部３０は長四角筒形状であっても良い。

胴部３０は、壁部３１、及びコーナー部３２を横切る環状の周溝である、周溝５０（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆ）、及び補強溝６０（６０ａ、６０ｂ、６０ｃ）を有する。

環状の周溝である、周溝５０、及び補強溝６０は、胴部３０の水平方向の荷重に耐える強度である側壁強度を向上させる。また、周溝５０、及び補強溝６０は、上下方向の荷重に対して、クッションの役割を果たし、胴部３０の座屈を防止する。

次に、周溝５０の詳細について説明する。図５は図１の胴部３０の上部の部分拡大図であり、図６は図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。胴部３０の上部に位置する領域３３には、上方から下方に向けて３本の周溝５０ａ、５０ｂ、５０ｃが形成される（図１参照）。
また、胴部３０の下部に位置する領域３４には、上方から下方に向けて３本の周溝５０ｄ、５０ｅ、５０ｆが形成される（図１参照）。したがって、胴部３０には、６本の周溝５０が形成されている。なお、以下では、周溝５０ｃを取り上げて説明を行い、必要に応じて、それぞれの周溝５０に対し、符号ａ〜ｆを適宜付す。

周溝５０は、上側周面５１と、溝底面５２と、下側周面５３とから構成される。上側周面５１は、上方から下方に向けてプラスチックボトル１の内方へ傾斜する周面である。溝底面５２は、鉛直な周面である。下側周面５３は、上方から下方に向けてプラスチックボトル１の外方へ傾斜する周面である。そして、上側周面５１は溝底面５２の上縁と連なり、下側周面５３は溝底面５２の下縁と連なっている。

図６に示すように、周溝５０の深さは、壁部３１での深さａ１とコーナー部３２での深さａ２とで異なり、コーナー部３２での深さａ２より壁部３１での深さａ１が大である。壁部３１での深さａ１は、周方向に略一定であり、周溝５０における深さの最大部位である。コーナー部３２での深さａ２は、両端部から中央に向けて浅溝となるように形成され、中央が周溝５０における深さの最小部位である。

この構成によって、壁部３１では側壁強度を向上しつつ上下方向の荷重に対する座屈を防止し、コーナー部３２では上下方向の荷重に対する圧縮変形量を小さくすることができる。また、周溝５０は、プラスチックボトル１の中心からの距離があるコーナー部３２での深さａ２が小であるため、凹凸が激しい形状とはなりにくく、賦形性が良好である。

周溝５０の最大深さに対する、周溝５０の最小深さの比は、０．２０以上０．８５以下とすることが好ましい。この比が小であると、上下方向の荷重に対する圧縮変形量を小さくしにくくなる。一方で、この比が大であると、コーナー部３２に上下方向の荷重が集中しやすくなり、胴部３０の座屈強度が低下する。

周溝５０の壁部３１での深さａ１、つまり最大深さは、０．５〜４．０ｍｍ、好ましくは、０．８〜２．５ｍｍである。深さが小であると、胴部３０の側壁強度を向上しにくくなる。一方で、深さが大であると、プラスチックボトル１の成形時に、賦形不良や、過延伸による白化が発生しやすくなる。更に、上下方向の荷重に対する周溝５０の圧縮変形量が多くなる。

また、周溝５０の幅は、壁部３１での幅ｂ１とコーナー部３２での幅ｂ２とで異なり、コーナー部３２での幅ｂ２より壁部３１での幅ｂ１が大である。この構成によって、胴部３０の剛性を高めることができる。また、周溝５０は、深さが大である壁部３１での幅が大であるため、凹凸が激しい形状とはなりにくく、賦形性が良好である。

なお、周溝５０の幅は、周方向に一定に形成されても良いが、座屈強度、及び賦形性の観点から、壁部３１の中央での幅が広くなることが好ましい。例えば、壁部３１の両端部から中央に向け、幅広となるように形成されてもよい。

周溝５０の壁部３１での幅ｂ１は、２．０〜６．０ｍｍ、好ましくは、３．０〜４．０ｍｍである。周溝５０のコーナー部３２での幅ｂ２は、０．５〜０．９５ｍｍ、好ましくは、１．０〜２．０ｍｍである。但し、ｂ１／ｂ２＞１である。幅が小であると、プラスチックボトル１の成形時に、賦形不良が発生しやすくなる。また、幅が大であると、上下方向の荷重に対する強度が低下するとともに、その際の圧縮変形量が増大する。

ｂ１／ｂ２の比は１．１〜４．５であることが座屈強度、及び賦形性の観点から好ましい。ｂ１／ｂ２の比が１．１よりも小であると、応力の集中を防止する効果が発揮されにくくなる。一方で、ｂ１／ｂ２の比が４．５よりも大であると、上下方向の荷重に対して屈曲点になってしまう。

図示せぬ上側周面５１の傾斜角度θ１と図示せぬ下側周面５３の傾斜角度θ２については、５度≦θ１≦８０度、５度≦θ２≦８０度であることが好ましい。ブロー成形性や、成形後の離型性を考慮すると、１０度≦θ１≦８０度、１０度≦θ２≦８０度であることがより好ましい。なお、θ１と、θ２とは互いに同一の値であっても良く、互いに異なる値であっても良い。

なお、周溝５０の形状は上述の構成に限定されるものではなく、例えば、プラスチックボトル１の内方に窪む円弧状やＶ字状の周溝であってもよい。

ここで、周溝５０ａ〜５０ｆはそれぞれ周溝の深さや幅の寸法が異なるものであり、周溝５０ａは周溝５０ｆと、周溝５０ｂは周溝５０ｅと、周溝５０ｃは周溝５０ｄとそれぞれ同じである。周溝の深さは、周溝５０ｃ＞周溝５０ａ＞周溝５０ｂである。周溝の幅は、周溝５０ｃ＞周溝５０ａ＞周溝５０ｂである。

次に、補強溝６０の詳細について説明する。図７は図１の胴部３０の中央部の部分拡大図であり、図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。胴部３０の中央部に位置する領域３５には、上方から下方に向けて３本の補強溝６０ａ、６０ｂ、６０ｃが形成される（図１参照）。なお、以下では、補強溝６０ｂを取り上げて説明を行い、必要に応じて、それぞれの補強溝６０に対し、符号ａ〜ｃを適宜付す。

補強溝６０は、上側周面６１と、溝底面６２と、下側周面６３とから構成される。上側周面６１は、上方から下方に向けてプラスチックボトル１の内方へ傾斜する周面である。溝底面６２は、鉛直な周面である。下側周面６３は、上方から下方に向けてプラスチックボトル１の外方へ傾斜する周面である。そして、上側周面６１は溝底面６２の上縁と連なり、下側周面６３は溝底面６２の下縁と連なっている。

図８に示すように、補強溝６０の深さは、壁部３１での深さｃ１とコーナー部３２での深さｃ２とで異なり、壁部３１での深さｃ１よりコーナー部３２での深さｃ２が大である。壁部３１での深さｃ１は、周方向に略一定であり、補強溝６０における深さの最小部位である。コーナー部３２での深さｃ２は、両端部から中央に向けて深溝となるように形成され、中央が補強溝における深さの最大部位である。

この構成によって、上下方向の荷重に対して溝底面６２が略円形状に変形する。したがって、側壁強度を向上しつつ、上下方向の荷重に対して胴部３０の形状が安定し、胴部３０への荷重を効果的に分散することができ、座屈強度が向上する。

補強溝６０の最大深さに対する、補強溝６０の最小深さの比は、０．２５以上０．９５以下とすることが好ましい。この比が小であると、賦形不良や、過延伸による白化が発生しやすくなる。また、上下方向の荷重に対して上下方向の荷重を分散できず、座屈強度の向上が図れない。一方で、この比が大であると、コーナー部３２に上下方向の荷重が集中しやすくなり、座屈強度が低下する。

補強溝６０のコーナー部３２の中央での深さｃ２、つまり最大深さは、１．５〜６．５ｍｍ、好ましくは、２．０〜４．５ｍｍである。深さが小であると、胴部３０の側壁強度を向上しにくくなる。一方で、深さが大であると、プラスチックボトル１の成形時に、賦形不良や、過延伸による白化が発生しやすくなる。更に、上下方向の荷重に対する補強溝６０の圧縮変形量が多くなる。

また、補強溝６０の幅は、壁部３１での幅ｄ１とコーナー部３２での幅ｄ２とで異なり、壁部３１での幅ｄ１よりコーナー部３２での幅ｄ２が大である（図７参照）。この構成によって、胴部３０の剛性を高めることができる。また、補強溝６０は、深さが大であるコーナー部３２での幅が大であるため、凹凸が激しい形状とはなりにくく、賦形性が良好となる。

なお、補強溝６０の幅は、周方向に一定に形成されても良いが、座屈強度、及び賦形性の観点から、コーナー部３２の中央での幅が広くなることが好ましい。例えば、コーナー部３２の両端部から中央に向け、幅広となるように形成されてもよい。

補強溝６０の幅ｄ１、ｄ２は、１．０〜７．０ｍｍ、好ましくは、２．０〜５．０ｍｍである。幅が小であると、プラスチックボトル１の成形時に、賦形不良が発生しやすくなる。また、幅が大であると、上下方向の荷重に対する強度が低下するとともに、その際の圧縮変形量が増大する。

ｄ２／ｄ１の比は１．１〜４．５であることが座屈強度、及び賦形性の観点から好ましい。ｄ２／ｄ１の比が１．１よりも小であると、応力の集中を防止する効果が発揮されにくくなる。一方で、ｄ２／ｄ１の比が４．５よりも大であると、上下方向の荷重に対して屈曲点になってしまう。

図示せぬ上側周面６１の傾斜角度θ３と図示せぬ下側周面６３の傾斜角度θ４については、５度≦θ３≦８０度、５度≦θ４≦８０度であることが好ましい。ブロー成形性や、成形後の離型性を考慮すると、１０度≦θ３≦８０度、１０度≦θ４≦８０度であることがより好ましい。なお、θ３と、θ４とは互いに同一の値であっても良く、互いに異なる値であっても良い。

なお、補強溝６０の形状は上述の構成に限定されるものではなく、例えば、プラスチックボトル１の内方に窪む円弧状やＶ字状の周溝であってもよい。

ここで、補強溝６０ｂの深さや幅の寸法は、補強溝６０ａ及び補強溝６０ｃと異なるが、補強溝６０ａと補強溝６０ｃは同じである。補強溝の深さは、補強溝６０ｂ＞補強溝６０ａ＝補強溝６０ｃである。補強溝の幅は、補強溝６０ｂ＞補強溝６０ａ＝補強溝６０ｃである。

次に、周溝５０の位置について説明する。上述したように、胴部３０の上部に位置する領域３３には、３本の周溝５０ａ、５０ｂ、５０ｃが形成され、胴部３０の下部に位置する領域３４には、３本の周溝５０ｄ、５０ｅ、５０ｆが形成される（図１参照）。なお、胴部３０の中央部であって、領域３３と領域３４に挟まれた領域３５には、３本の補強溝６０ａ、６０ｂ、６０ｃが形成される。つまり、胴部３０には、上方から下方に向かって順次、周溝５０を有する領域３３（第１領域）、補強溝６０を有する領域３５（第２領域）、周溝５０を有する領域３４（別の第１領域）が配置される。

ここで、周溝５０の深さはコーナー部３２での深さａ２より壁部３１での深さａ１が大であり（図６参照）、補強溝６０の深さは壁部３１での深さｃ１よりコーナー部３２での深さｃ２が大である（図８参照）。つまり、周溝５０と補強溝６０とは、壁部３１とコーナー部３２とにおけるそれぞれの深さの関係が逆となる構成である。

したがって、周溝５０を有する第１領域（領域３３，３４）と、補強溝６０を有する第２領域（領域３５）とが上方から下方に向かって交互に配置される上述のプラスチックボトル１は、上下方向の荷重に対して胴部３０が全体としてバランスよく圧縮変形し、効果的に座屈強度を向上させることができ、さらに、その際の胴部３０の圧縮変形量を小さくすることができる。

また、胴部３０は、胴部３０の上部（領域３３）と下部（領域３４）に、水平方向の荷重に対する側壁強度を、特に壁部３１で向上させる周溝５０を有する第１領域が配置される構成である。したがって、プラスチックボトル１を横向きに載積する際、胴部３０に加わる荷重を上部（領域３３）と下部（領域３４）の第１領域にバランスよく分散することができ、安定して横向きに載積することができる。例えば、プラスチックボトルを横向きに載積する自動販売機内において、横向き載積状態でプラスチックボトル１の胴部３０は変形することがない。また、自動販売機のアームによって押し出される際、アームと当接する壁部３１は変形することがなく、プラスチックボトルは正常に排出される。

また、領域３３において、上側に位置する周溝５０ａと下側に位置する周溝５０ｃは、中央に位置する周溝５０ｂよりも深い。周溝５０ａと周溝５０ｃによって、それぞれの近傍における胴部３０の水平方向の剛性が高められ、さらに、周溝５０ａと周溝５０ｃとの間における胴部３０の水平方向の剛性も多少高められる。したがって、領域３３の上下方向の全域において、水平方向の剛性を同程度のものとする場合、周溝５０ａと周溝５０ｃと間に形成する周溝５０ｂの深さは、周溝５０ａと周溝５０ｃよりも浅くすることができる。もしくは、周溝５０ａと周溝５０ｂと周溝５０ｃの間隔を広げることができる。したがって、例えば、胴部３０にシュリンクラベルを形成する場合では、シュリンクラベル装着時の領域３３における周溝５０の凹凸による外観不良を防止し、シュリンクラベルによるディスプレイ効果（宣伝効果）を向上させることができる。なお、領域３４における周溝５０ｄと周溝５０ｅと周溝５０ｆについても同様である。

また、プラスチックボトル１は、胴部３０の中央部（領域３５）に、上下方向の荷重に対して効果的に圧縮変形して座屈を防止する補強溝６０を有する第２領域が配置される構成である。領域３５において、中央に位置する補強溝６０ｂは、上側に位置する補強溝６０ａと下側に位置する補強溝６０ｃよりも深い。また、補強溝６０ｂは、胴部３０の上下方向の略中央に形成される。したがって、プラスチックボトル１を保持する際、この溝が深い補強溝６０ｂに指がかかり、プラスチックボトル１を保持しやすい。

ここで、周溝５０の数や位置は上述の構成に限定されるものではない。周溝５０は、他の構成要素、ここでは補強溝６０と関連して、上下方向の荷重に対して胴部３０が全体としてバランスよく圧縮変形する構成であればよい。例えば、上述の第１領域と第２領域が入れ替わった構成であり、上方から下方に向かって順次、第２領域、第１領域、別の第２領域が配置される構成であってもよい。また、第１領域と第２領域は、それぞれ複数本の周溝５０と補強溝６０を備える必要はなく、例えば、周溝５０と補強溝６０が上方から下方に向かって交互に複数本配置される構成であってもよい。また、補強溝６０を備えない構成や、補強部６０とは異なる補強構造、例えば、周方向に同一の深さである周溝や、単なる溝構造（水平方向に延びる横溝や鉛直方向に延びる縦溝など）や、溝とは逆にプラスチックボトル１の外方に向けて突出するリブ等を備える構成であってもよい。

本実施形態に係るプラスチックボトルの補強構造としての周溝５０は、適用されるプラスチックボトル１のサイズによる限定はなく、種々のサイズに対して適用することができる。例えば、プラスチックボトル１の内容量が２００ｍｌ〜１０００ｍｌであっても良く、特に、内容量が４００ｍｌ〜６００ｍｌであるプラスチックボトル１に対して好適である。とりわけ、プラスチックボトル１の全高が１９０ｍｍ〜２２０ｍｍであり、胴部３０の最大幅が４０ｍｍ〜７５ｍｍであることが好ましく、本実施形態に係るプラスチックボトルの補強構造としての周溝５０の奏する効果を好適に得ることができる。

プラスチックボトル１を構成する熱可塑性樹脂として、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、又はこれらの共重合体等の熱可塑性ポリエステル、これらの樹脂、あるいは他の樹脂とのブレンド物が好適であり、特に、ポリエチレンテレフタレート等のエチレンテレフタレート系熱可塑性ポリエステルを好適に使用することができる。更に、アクリロニトリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、プロピレン−エチレン共重合体等も使用することができる。更に、植物由来のバイオマス系プラスチック、例えば、ポリ乳酸（ＰＬＡ）を用いることも可能である。上述された樹脂には、成形品の品質を損なわない範囲で、種々の添加剤、例えば、着色剤、紫外線吸収剤、離型剤、滑剤、核剤、酸化防止剤、帯電防止剤等を配合することができる。なお、プラスチックボトル１は、過酸化水素、過酢酸を添加して無菌化させることが好ましい。

プラスチックボトル１を構成するエチレンテレフタレート系熱可塑性樹脂として、エステル反復部分の大部分、一般に７０モル％以上をエチレンテレフタレート単位が占めるものであり、ガラス転移点（Ｔｇ）が５０〜９０℃であり、融点（Ｔｍ）が２００〜２７５℃の範囲にあるものが好適である。また、エチレンテレフタレート系熱可塑性ポリエステルとして、ポリエチレンテレフタレートが耐圧性等の点で特に優れているものの、エチレンテレフタレート単位以外に、イソフタル酸や、ナフタレンジカルボン酸等の二塩基酸と、プロピレングリコール等のジオールからなるエステル単位を少量含む共重合ポリエステルも使用することができる。

更に、プラスチックボトル１は、二層以上の熱可塑性ポリエステル層により構成することもできる。更に、プラスチックボトル１は、二層以上の熱可塑性ポリエステル層により構成する場合には、層間にバリア層や、酸素吸収層等の中間層を備えることができる。酸素吸収層としては、酸化可能有機成分、及び遷移金属触媒の組み合わせ、あるいは実質的に酸化しないガスバリア性樹脂等を含む層を使用することができる。

プラスチックボトル１は、上述の材料を射出成形して製作したプリフォームをブロー成形によって成形することにより作製することができる。

以上に説明がなされたように、本実施形態に係るプラスチックボトルの補強構造としての周溝５０は、胴部３０が、複数の壁部３１と、壁部３１同士をつなぐコーナー部３２とからなるプラスチックボトル１に形成され、壁部３１、及びコーナー部３２を横切る環状の周溝であり、周溝５０の深さは、コーナー部３２での深さａ２より壁部３１での深さａ１が大である。そして、本実施形態に係る構成によれば、軽量化された角型のプラスチックボトル１に対する、上下方向の荷重に対する座屈強度を強化させながら圧縮変形量を小さくし、例えば、段ボール箱詰め状態での荷崩れが防止でき、賦形性が良好であるプラスチックボトル１を提供することが可能となる。

以下に、実施例、及び比較例を示して、本発明を更に詳細、かつ具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

＜材料＞
［実施例１］
図１に示される本実施形態に係るプラスチックボトルの補強構造としての周溝５０を有するプラスチックボトル１が用いられた。すなわち、プラスチックボトル１は、周溝５０の深さはコーナー部３２での深さａ２より壁部３１での深さａ１が大である等といった特徴を有している。プラスチックボトル１は、ポリエチレンテレフタレート製であり、重量が１６ｇで、容量が５００ｍｌであった。プラスチックボトル１は、プリフォームをブロー成形することによって作製された。なお、ブロー成形時に賦形不良が発生することはなかった。

［比較例１］
図９〜図１２に示される、口部３１０と、肩部３２０と、胴部３３０と、底部３４０とを備えた構成であって、５００ｍｌ用のプラスチックボトル３００が比較例１として供試された。

ここで、図９はプラスチックボトル３００の正面図、図１０は図９のプラスチックボトル３００の平面図、図１１は図９のプラスチックボトル３００の底面図、図１２は図９のプラスチックボトル３００のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図、図１３は図９のプラスチックボトル３００のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。肩部３２０は、四つの壁部３２１を有しており、下方に向かって拡開する略四角錐台状に形成されている。肩部３２０の隣接する壁部３２１同士の間には外方に湾曲するコーナー部３２２が設けられる。胴部３３０は、４つの壁部３３１を有する略四角筒形状である。胴部３３０の隣接する壁部３３１同士の間には、コーナー部３３２が設けられる。

胴部３３０の上部に位置する領域３３３には、３本の補強溝３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃが形成される。胴部３３０の下部に位置する領域３３４には、３本の補強溝３５０ｄ、３５０ｅ、３５０ｆが形成される。６本の補強溝３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃ、３５０ｄ、３５０ｅ、３５０ｆは、４つの壁部３３１及び４つコーナー部３３２を横切る環状の周溝であり、いずれも同一形状である。また、図１２に示すように、補強溝３５０の深さａ３１は、周方向に一定であり、実施例１の深さａ２と同じである（図６参照）。また、補強溝３５０の幅ｂ３１は、周方向に一定であり、実施例１の幅ｂ２と同じである（図５参照）。

胴部３３０の中央部に位置する領域３３５には、３本の補強溝３６０ａ、３６０ｂ、３６０ｃが形成される。３本の補強溝３６０ａ、３６０ｂ、３６０ｃは、４つの壁部３３１及び４つコーナー部３３２を横切る環状の周溝であり、いずれも同一形状である。また、図１３に示すように、補強溝３６０の深さｃ３１は、周方向に一定であり、実施例１の深さｃ１と同じである（図８参照）。また、補強溝３６０の幅ｄ３１は、周方向に一定であり、実施例１の幅ｄ１と同じである（図５参照）。このような構成のプラスチックボトル３００は、１６ｇのプリフォームがブロー成形されることで作製された。なお、ブロー成形時に賦形不良が発生することはなかった。

［比較例２］
図示はしないが、上述の比較例１の補強溝３５０、及び補強溝３６０の深さのみが異なる構成の５００ｍｌ用のプラスチックボトル４００が比較例２として供試された。なお、比較例２における補強溝３５０の深さａ３１は、周方向に一定であり、実施例１の深さａ１と同じである（図６参照）。また、比較例２における補強溝３６０の深さｃ３１は、周方向に一定であり、実施例１の深さｃ２と同じである（図８参照）。このような構成のプラスチックボトル４００は、１６ｇのプリフォームがブロー成形されることで作製された。ここで、ブロー成形時に補強溝３５０に賦形不良が発生した。

＜方法＞
（ブロー成形評価）
実施例１、比較例１、及び比較例２のプラスチックボトルのブロー成形性の評価がなされた。表１には、ブロー成形によって作製されたプラスチックボトルの目視による成形評価の結果が示され、○：賦形不良なし、×：賦形不良発生、で表記されている。

（垂直座屈強度試験）
実施例１及び比較例１のプラスチックボトルにヘッドスペースが２０ｍｌになるように緑茶が充填され口部がキャップによって密封された。この内容物が充填されたプラスチックボトルの正立した状態でのそれぞれの１０ｍｍまでの変位に対する垂直座屈強度が測定された。この垂直座屈強度の測定は、ＡＧＲ社製のテスター、ＴＯＰ ＬＯＡＤが使用された。図１４には、試験の結果が示されている。ここで、実施例１の結果は実線で、比較例１の結果は点線で示し、縦軸は強度（Ｎ）、横軸は変位（ｍｍ）である。なお、賦形不良が発生した比較例２のプラスチックボトルについては、垂直座屈強度試験は実施していない。

（組付試験）
実施例１及び比較例１のプラスチックボトルにヘッドスペースが２０ｍｌになるように緑茶が充填され、口部がキャップによって密封された。この内容物が充填されたプラスチックボトルが、縦３本、横４本に配列されてダンボールに箱詰めされた。このプラスチックボトルが詰められたダンボールが段積みされ、３段積みの組付可否の組付試験がそれぞれ行われた。表１には、試験の結果が示されている。組付可否は、○：荷崩れなし、×：荷崩れ発生、で表記されている。なお、賦形不良が発生した比較例２のプラスチックボトルについては、組付試験は実施していない。

（総合評価）
垂直座屈強度試験と組付試験に基づいて、実施例１、比較例１、及び比較例２のプラスチックボトルの総合評価がなされた。表１には、総合評価の結果が示されている。○：良好、×：適性なし、で表記されている。

上述された実施例から以下の点が導き出された。表１に示すように、実施例１は、軽量化を図ることができ、組付性を満たすだけの座屈強度と変位量を有していた。比較例１は、高い垂直座屈強度を有するものの、その際の変位量が大きく、組付性を有していなかった。比較例２は、ブロー成形時に賦形不良が発生した。なお、実施例１及び比較例１は、ブロー成形時に賦形不良は発生しなかった。

上述された実施例から、本実施形態に係るプラスチックボトルの補強構造としての周溝５０は、その構成によって、軽量化された角型のプラスチックボトルに対する、上下方向の荷重に対する座屈強度を強化させながら圧縮変形量を小さくして段ボール箱詰め状態での荷崩れが防止でき、賦形性が良好であるプラスチックボトルの提供が可能あることが示された。

本開示は、無菌充填用、耐熱用等の種々のプラスチックボトルの補強構造に好適に利用することができる。しかしながら、本開示は、上述された実施形態、及び実施例に限定されるものではない。本開示のプラスチックボトルの補強構造は、内容物に、例えば、緑茶、ウーロン茶、紅茶、コーヒー、果汁、清涼飲料等の各種非炭酸飲料、あるいはしょうゆ、ソース、みりん等の調味料、食用油、酒類を含む食品等、洗剤、シャンプー、化粧品、医薬品、その他を収容した、あらゆる容器に有用であり、容器の横倒し積載が可能であるので自動販売機等による販売に用いられる容器にも適している。

１ プラスチックボトル
１０ 口部
２０ 肩部
３０ 胴部
３１ 壁部
３２ コーナー部
３３、３４ 領域（第１領域）
３５ 領域（第２領域）
５０ 周溝
５１ 上側周面
５２ 溝底面
５３ 下側周面
６０ 補強溝
６１ 上側周面
６２ 溝底面
６３ 下側周面
ａ１ 周溝の壁部での深さ
ａ２ 周溝のコーナー部での深さ
ｂ１ 周溝の壁部での幅
ｂ２ 周溝のコーナー部での幅

Claims (5)

1. 口部と、肩部と、胴部と、底部とを有し、
   前記胴部は、複数の壁部と、前記壁部同士をつなぐコーナー部とからなるプラスチックボトルの補強構造において、
   前記プラスチックボトルに形成された、前記壁部、及び前記コーナー部を横切る環状の周溝であり、
   前記周溝の深さは、前記コーナー部での深さより前記壁部での深さが大であることを特徴とする、プラスチックボトルの補強構造。
2. 前記周溝は、前記コーナー部の中央での深さが最も小であることを特徴とする、
   請求項１に記載のプラスチックボトルの補強構造。
3. 前記周溝の最大深さに対する、前記周溝の最小深さの比は、０．２０以上０．８５以下であることを特徴とする、
   請求項１または２に記載のプラスチックボトルの補強構造。
4. 前記周溝の幅は、前記コーナー部での幅より前記壁部での幅が大であることを特徴とする、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプラスチックボトルの補強構造。
5. 前記周溝の最小幅に対する、前記周溝の最大幅の比は、１．１以上４．５以下であることを特徴とする、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプラスチックボトルの補強構造。

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