水は液体から固体（氷）へと状態変化する際、分子構造の隙間が広がることで体積が約9％膨張します。この物理現象こそが、ペットボトル破裂の理由の根底にあります。
近年流通している清涼飲料水のペットボトルは、省資源化や軽量化を目的として極限まで薄肉化されています。中身が満たされた状態で凍結が進むと、膨張した氷が内側から容器を強烈に圧迫。その結果、底面が丸く押し出されて自立しなくなったり、キャップの密閉部分が浮いて隙間から内容物が漏れ出したりします。
さらに恐ろしいのが、凍ったボトルを落とした衝撃や、解凍時に急激な圧力がかかった瞬間に起きるペットボトル膨張と破損事故です。凍結によって柔軟性を失ったプラスチックは衝撃に弱く、室温との温度差でパキッと亀裂が入り、周囲に中身を撒き散らすケースが後を絶ちません。
中でも炭酸ペットボトル凍結の危険性は極めて高く、絶対に避けるべき行為です。水が凍る過程で溶け込んでいた炭酸ガス（二酸化炭素）が急速に気体として追い出され、ボトル内の内圧が異常に上昇します。最悪の場合、冷凍庫の扉を開けた瞬間やキャップを回した瞬間に爆発し、破片で大怪我を負う危険性すらあります。
