JP2003513820A - 多層プレフォーム、およびこれを製造する方法 - Google Patents

多層プレフォーム、およびこれを製造する方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、内部層（ＳＢ）が設けられた多層プレフォーム（１）に関するものであり、当該内部層は底面領域で剥離されている。当該プレフォームは、さらに移行領域において分裂、外套領域では分裂していない部分層（ＴＳＢ）を備えている。当該分裂した部分層は、好ましくは不規則な形状、とりわけ羽毛立のような波形の形状を有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 ［技術分野］ 本発明は、請求項１の前提部分に基づく多層プレフォームに関する。さらに本
発明は、請求項８の前提部分に基づく、多層プレフォームを製造する方法に関す
る。
【０００２】 多層プレフォームは、ＰＥＴその他の熱可塑的に成形可能な材料、たとえばＰ
ＥＮ、ポリアミド、ポリカーボネートなどでできており、一般に公知なものであ
り、とくに飲料ビンなどの容器を製造するのに用いられており、この場合、プレ
フォームは延伸ブロー成形によって所望の形状にされる。このような種類の方法
は、たとえば国際公開第ＷＯ９９／２２９２６号公報から公知である。この公知
の方法は、比較的薄い層、とくに薄い表皮層および／または薄い遮蔽層をもつ多
層プレフォームの製造を可能にする。薄い表皮層は、低コストのリサイクル材料
からなる中核層または内部層の割合をできるだけ増やせるようにするために、実
現が求められている。薄い遮蔽層の実現が求められる理由は、これに利用される
プラスチック、たとえばＰＥＮ、ナイロン、ＥＶＯＨなどが比較的高価だからで
ある。前述の方法で製造されたプレフォームの欠点は、内部層の厚さを、とくに
底面の領域で変えることができないという事実にある。プレフォームを延伸ブロ
ー成形して、たとえば飲料ビンなどの最終的な容器形状にするときに、側壁は特
徴的なニ軸延伸を受けるのに対して、飲料ビンの底面領域を形成しているプレフ
ォームの区域ないしは部分（Bodenbereich）は、延伸ブロー成形中にこれよりも
少ない延伸しか受けず、したがって層厚の減少度も少ないために、底面領域の個
々の層は比較的厚いままである。
【０００３】 ヨーロッパ特許出願公開第０５９６８７２Ａ２号より、いわゆる３・５層プレ
フォームが公知であり、この場合、飲料ビンの底面領域を形成する区域に追加の
材料が供給され、遮蔽層を形成する材料が、底面領域でこの追加の材料で満たさ
れるようになっている。このプレフォームの欠点は、底面領域にまだ比較的多量
の内部材料が常に存在しており、この内部材料は、すでに述べたように比較的高
価であるという事実にある。つまり、内部層材料または遮蔽層材料の消費量を低
減することが、コスト削減のために必要である。公知のプレフォームでは、さら
に、内部層ないし遮蔽層へ追加材料を注入することで、製造プロセスがいっそう
長くなり、コスト高になり、高価になるという事実が欠点である。
【０００４】 前記に加えて、個々の層のあいだには付着性がないか、または不充分な付着性
しかないのが通例であることが明らかとなっている。それぞれのプラスチックが
混ざり合わず、もしくはきわめて混ざりにくく、そのために相互の材料接合的な
結合が生じないのは、使用するプラスチックの本質に属することである。個々の
層のあいだでのこのような付着性の欠如は、延伸ブロー成形をするときに欠陥個
所ないし弱点個所が生じることにつながり、このような個所は、中身を詰めたプ
ラスチックビンを普通に日常で使用したときに、破損や事故につながる惧れがあ
る。
【０００５】 本発明の課題は、経済的に有利なプレフォーム、およびこのようなプレフォー
ムを製造する経済的に有利な方法を提供することである。
【０００６】 さらに本発明の課題は、有利には底面領域における個々の層のあいだの付着性
が改善されたプレフォームを提供することである。
【０００７】 本発明の課題は、とくに、底面領域で、遮蔽層とＡ成分のあいだの改善された
定着性／付着性につながる方法を提供することである。
【０００８】 前述の課題は、請求項１の構成要件を備える多層プレフォームによって解決さ
れる。従属請求項２から７は、有利に構成されたその他のプレフォームを記載し
ている。さらに前述の課題は、請求項８に記載の多層プレフォームを製造する方
法によって解決される。
【０００９】 前述の課題は、とくに、少なくとも２つの成分、つまりＡ成分とＢ成分からな
る多層プレフォームによって解決され、この場合、プレフォームの底面領域にお
ける層の少なくとも１つは、その区域に沿って層の一部が剥離されている区域を
有しており、移行領域では、層の一部が部分層を構成するように分裂している。
外套領域では、この層は分裂していない。
【００１０】 有利な実施形態では、Ｂ成分は内部層材料ないし遮蔽層材料からなっており、
このとき有利には、飲料ビンの底面領域をほぼ形成するプレフォームの区域は、
分離された層／分裂した層を有しており、すなわち離れた部分層を示している。
このように構成されたプレフォームは、非常に薄い内部材料層ないし遮蔽材料層
を底面領域に有している。しかも、離れた部分層は非常に薄くてよく、すなわち
たとえば５０μｍから５００μｍの厚さを有していてよい。本発明によればこの
部分層は不規則に成形されており、とくに、この部分層は毛羽立ちのような波形
の形状（krausartig gewellte Form）を示している。このように不規則な部分層
の幾何学形状の結果、この薄い部分層と隣接して位置する層とのあいだに比較的
広い接触面が生じ、それによって個々の層のあいだの付着力が高まる。しかも、
この部分層の不規則な形状は、個々の層のあいだの機械的な定着性、すなわち形
状接合的な結合につながる。
【００１１】 本発明の実施形態では底面領域の内部層が剥離されるので、底面領域にはごく
わずかな遮蔽材料しか存在していない。
【００１２】 考えられる実施形態では、Ａ成分は新素材ＰＥＴからなっているのに対し、Ｂ
成分はナイロンなどの遮蔽材料からなっている。しかしながらこれ以外の成分、
たとえばプレフォームの追加層としての、前処理されたリサイクル材料からなる
Ｃ成分を注入することもできる。
【００１３】 多層プレフォームを製造する本発明の方法は、予備段階で、Ａ成分からなる材
料を、プレフォームの形状を仕切っている成形キャビティに部分充填されるまで
材料流方向で注入し、これに続く本段階で、限定量のＡ成分とＢ成分を注入する
ように行うことができる。つまり、遮蔽層用として意図されるＢ成分の注入は、
並行プロセスで行われる。このときＢ成分は、注入工程のあいだ、Ａ成分の１つ
の層によって両側から包囲されていてよい。Ｂ成分はＡ成分とともに、材料流方
向で見て前方へ、射出成形金型の成形キャビティに流れ込む。最終段階では、Ｂ
成分の一部が底面領域から剥離され、移行領域で別個の部分層を構成しながら分
裂し、すなわち分離され、ないしは削ぎとられるという条件の下で、限定量のＡ
成分が成形キャビティに注入される。このことは、とくに、Ｂ成分が硬化する前
にＡ成分が供給されることによって達成される。このことはＢ成分の剥離、削ぎ
とりを引き起こす。たとえばナイロンなどのＢ成分を、短時間で注入する。つい
で、Ａ成分が後から流入してきたときにＢ成分がまだ可塑性であるようにするた
めに、Ａ成分をきわめて迅速に追加供給する。
【００１４】 したがって移行領域には、Ｂ成分からなる分裂した層と層のあいだに、Ａ成分
からなる層が存在することになる。したがってこのプレフォームは、他の部分で
は３層構造であるが、この移行領域では５層構造を有している。当然ながら、５
層を上回る構造も可能である。
【００１５】 最終段階で、第３の成分を注入することもできるのはいうまでもない。
【００１６】 ５層構造をもつプレフォームの移行領域は一種の定着区域を形成しており、分
裂したＢ成分の部分層はプレフォームを延伸する際に定着作用を発揮し、すなわ
ち、形状が不規則であるために高い付着性を生成して、形状接合的な結合をつく
り出す。
【００１７】 このようにして製造されたプレフォームは、さらに、外套領域のほうが密度が
大きい内部層を有しており、このことがひいてはブロー延伸成形されたビンの強
度に好ましい影響を及ぼす。
【００１８】 このような相互の定着効果は、底面がごく薄いにもかかわらず、ナイロンから
なる連続した遮蔽層を有している飲料ビンをつくることも可能であるという利点
を有している。
【００１９】 つぎに、複数の実施例を参照しながら本発明を詳しく説明する。図面はつぎの
とおりである。
【００２０】 図１は、ヨーロッパ特許出願公開第０５９６８７２Ａ２号に開示されている射
出成形金型２を示す縦断面図であり、コア３と外側体６とで構成される成形キャ
ビティ４の中にプレフォーム１が配置されている。前述した熱可塑性プラスチッ
クは、射出成形装置７から開口部５に供給される。図示されているプレフォーム
１は、このプレフォーム１はネック領域ではＢ成分の１層を両側からＡ成分のそ
れぞれ１層が包囲する３層を有しているので、いわゆる３・５層プレフォームで
ある。それに対して、プレフォーム１は底面領域では５層を有しており、このと
きもっとも内側の層はＣ成分からなっており、この層が両側でＢ成分で包囲され
、さらにこれらがＡ成分で包囲されている。
【００２１】 図２は、射出成形ノズル１６を備える射出成形装置７を示しており、開口部５
に後続して射出成形金型２が配置されている。有利な実施の形態では、４８個ま
たは９６個の射出成形金型２が並んで配置され、それによって、１回の作業工程
ごとに４８個または９６個のプレフォーム１が同時に製造される。
【００２２】 射出成形ノズル１６は、第１の容器からは熱可塑性プラスチックのＡ成分が、
また第２の容器からはＢ成分が、それぞれ開口部５を通って成形キャビティ４に
注入されるように構成されている。そのために、射出成形ノズル１６はノズル体
１３に第１のランナー１１を有しており、このランナーには供給路１４を介して
Ａ成分が供給される。ランナー１１は、供給路１５を介してＢ成分が供給される
別のランナー１２を同軸に包囲している。
【００２３】 ランナー１２は、流れ方向Ｆで見てランナー１１の合流部８よりも後に配置さ
れた前側の合流部９を有している。長手方向にスライド可能なニードル１０が、
合流部８および９を通って突出し、図示した位置で開口部５を閉止している。ニ
ードルは、開口部５ならびに合流部８および９を開放するために、制御下で引き
戻すことが可能である。
【００２４】 供給路１４を介して、Ａ成分、すなわち熱可塑性プラスチック、とくにＰＥＴ
が供給される。供給路１５を介して、Ｂ成分、すなわち遮蔽層を形成するのに適
した熱可塑性プラスチックが供給される。このプラスチックは、たとえばＰＥＴ
、ナイロン、ＥＶＯＨ、またはポリアミドであってよい。供給路１４および１５
の材料は、前記と逆であっても構わない。
【００２５】 １つの方法工程で、Ａ成分が限定量だけランナー１１を通って成形キャビティ
４に注入されることによって、プレフォーム１が形成される。このときニードル
１０は、部分的に引き込まれた位置にいる。このとき成形キャビティ４は、スプ
ルー領域でのみ、Ａ成分で充填されている。本段階で、図３ａに示すように、限
定量のＢ材料が成形キャビティ４に注入され、この注入は、つぎの量のＡ成分の
注入と並行して行うことができる。このときニードル１０は、ランナー１１もラ
ンナー１２も同時に成形キャビティ４に対して開くように引き戻されている。Ａ
成分とＢ成分は同じように材料流方向Ｆに流れながら成形キャビティ４に入り、
このとき、Ａ成分からなる層ＳＡとＢ成分からなる層ＳＢとが形成される。
【００２６】 中間段階では、図３ｂに示すように、ランナー１２はニードル１０で閉止され
、成分Ａがさらに供給路１４を介して成形キャビティ４に注入される。このＡ成
分は、図３ｂに示すように層ＳＢの一部が剥離されるように、または削ぎとられ
るように、成形キャビティ４に注入される。この剥離は、Ａ成分を成形キャビテ
ィ４に注入しているあいだに行われるので、プレフォームは最終的に図３ｃに示
す構造を有することになる。このプレフォーム１は、材料流方向Ｆに延びる区域
Ｅを有しており、この区域に沿って、層ＳＢの厚さの一部が、部分層ＴＳＢを構
成しながら分裂している。層ＳＢと部分層ＴＳＢのあいだには、成分Ａからなる
層がある。プレフォーム１は、この領域で５層構造を有している。
【００２７】 図３ｄは、最終段階でＡ成分の代わりに新たな成分Ｃが供給される、プレフォ
ーム１の別の実施例を示している。
【００２８】 部分層ＴＳＢの分裂を引き起こすためには、Ａ成分またはＣ成分の供給中にＢ
成分がまだ可塑性である程度に、Ａ成分またはＣ成分が迅速に供給されなくては
ならない。分裂した部分層を生成するためには、射出工程全体が比較的短時間で
進行しなければならず、たとえば３〜４秒の充填時間内で進行しなければならず
、とくに、注入の時点と時間、ニードル１０の迅速な閉止、注入される熱可塑性
材料の圧力と温度などが格別に重要である。
【００２９】 当業者であれば、ここに開示した技術的行為に関する教示を参照して、層の一
部が剥離ないし削ぎとられるという技術的な効果を得るために、ニードル１０を
開閉する別の適当な時点を見出すことができる。さらに当業者であれば、温度、
流れ速度、圧力といった前記以外の射出技術上のパラメータを、要求事項に応じ
て選択することができる。上に挙げた技術的効果につながるこのような調整パラ
メータは、すべて本明細書の開示内容に含まれる。
【００３０】 図６は、図３ｃに部分的にのみ図示しているプレフォーム１の全体を示す側面
図である。このプレフォーム１は３・５層プレフォームとして構成されており、
Ｂ成分からなる層ＳＢを有しており、この層は、Ａ成分からなる層ＳＡによって
両側で包囲されている。プレフォーム１の移行領域に配置された部分層も、同様
に見ることができる。
【００３１】 図５に示すプラスチックビン３０は、ビン底面３１と、側壁３２と、そのあい
だに配置された移行領域３３とを有している。側壁３２は、拡大図で示している
ように、ＳＡ，ＳＢ，ＳＡの層順序からなる３層構造を有している。部分層ＴＳ
Ｂは、有利には、プレフォームを延伸ブロー成形したのち、この部分層ＴＳＢが
プラスチックビン３０の移行領域３３に位置し、そこで図７に拡大図で示すよう
に、ＳＡ，ＳＢ，ＳＡ，ＳＢ，ＳＡの層列をもつ５層構造を構成するようにプレ
フォーム１に配置される。このように分裂した部分層ＴＳＢは、通例、部分層Ｔ
ＳＢが分裂するもとになった層ＳＢよりもはるかに薄い。この点については図７
に図示していない。
【００３２】 本発明に基づいて構成されたプレフォームの利点は、当業者にはすぐに理解す
ることができ、とくに、射出サイクルのパラメータを適当に調整することで、底
面領域における遮蔽層の厚さを変えることができるという点にある。主要な利点
は、とくに付着力の向上と形状接合的な結合によって、隣接する層と層の付着性
が改善されることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、射出成形金型の成形キャビティの中に配置された公知の多層プレフォ
ームを示す縦断面図である。
【図２】 図２は、ニードル閉止部を備えるホットランナーを示す縦断面図である。
【図３ａ】 図３ａは、射出工程中の本発明によるプレフォームを示す部分縦断面図である
。
【図３ｂ】 図３ｂは、部分層の剥離が始まっている射出工程中のプレフォームを示す部分
縦断面図である。
【図３ｃ】 図３ｃは、製作が完了したプレフォームを示す部分縦断面図である。
【図３ｄ】 図３ｄは、製作が完了した、追加のＣ成分を備える別のプレフォームを示す部
分縦断面図である。
【図５】 図５は、延伸ブロー成形によって製造された飲料ビンを示す部分断面側面図で
ある。
【図６】 図６は、プレフォームを示す部分断面側面図である。
【図７】 図７は、図５の飲料ビンの５層構造を示す図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年１月１９日（２００１．１．１９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】 このようにして製造されたプレフォームは、さらに、外套領域のほうが厚さが
大きい内部層を有しており、このことがひいてはブロー延伸成形されたビンの強
度に好ましい影響を及ぼす。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２９Ｌ 22:00 Ｂ２９Ｌ 22:00 Ｆターム(参考） 4F201 AA04E AA19E AA24 AA29 AG03 AG07 AH55 BA03 BC01 BC02 BC12 BC37 BD06 BM05 BM13 4F206 AG03 AG07 AH55 JA06 JB22 JL02 JM04 JN12 JN13 JQ81 JW41

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プラスチック容器、とくにプラスチックビンを製造するため
    の多層プレフォーム（１）であって、底面領域（Ｂ）と、外套領域（Ｍ）と、底
    面領域（Ｂ）と外套領域（Ｂ）のあいだに位置する移行領域（Ｇ）とを備えてお
    り、当該プレフォーム（１）が分裂した内部層（ＳＢ）を有しており、当該内部
    層が底面領域（Ｂ）で剥離されており、移行領域（Ｇ）では分裂した部分層（Ｔ
    ＳＢ）を有しており、外套領域（Ｍ）では分裂していないことを特徴とするプレ
    フォーム。
  2. 【請求項２】 底面領域では３層であり、移行領域では５層であり、外套領
    域では３層である請求項１記載のプレフォーム。
  3. 【請求項３】 移行領域における分裂した部分層が不規則な形状を有してい
    る請求項１記載のプレフォーム。
  4. 【請求項４】 移行領域における分裂した部分層が毛羽立ちのような波形の
    形状を有している請求項３記載のプレフォーム。
  5. 【請求項５】 部分層（ＴＳＢ）が５０μｍから５００μｍの厚さを有して
    いる請求項１記載のプレフォーム。
  6. 【請求項６】 内部層が、遮蔽層を形成するために、ＰＥＮ、ナイロン、Ｅ
    ＶＯＨ、またはポリアミドでできている請求項１、２、３、４または５記載のプ
    レフォーム。
  7. 【請求項７】 内部層が、移行領域および／または底面領域よりも大きな厚
    さを外套領域で有している請求項１記載のプレフォーム。
  8. 【請求項８】 射出成形装置を用いて多層プレフォームを製造する方法であ
    って、 コア（３）と、このコアを包囲する成形キャビティ（４）と、射出成形ノズル（
    ５）とを備える射出成形金型（２）を準備する工程、 プレフォーム（１）の外側の層（ＳＡ）を形成するために、熱可塑性材料からな
    るＡ成分を準備する工程、 プレフォーム（１）の内側層（ＳＢ）を形成するために、熱可塑性材料からなる
    Ｂ成分を準備する工程、 Ａ成分を部分充填されるまで成形キャビティ（４）の中へ注入し、および／また
    はＡ成分とＢ成分とを成形キャビティ（４）の中へ注入する工程 とを含んでなる方法において、 つぎの工程で、底面領域で内部層（ＳＢ）の一部が剥離されるように、かつ移行
    領域で内部層が部分層を形成しながら分裂するように、Ａ成分を再度注入するこ
    とを特徴とする方法。
  9. 【請求項９】 個々の層のあいだに形状接合的な結合を形成するために、部
    分層の不規則な構成が生成されるようにＡ成分を注入する請求項８記載の方法。
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