JP2007045119A

JP2007045119A - 筒状胴部を備えたプラスチック容器の製造方法

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Publication number: JP2007045119A
Application number: JP2005234709A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Uehara; 伸一上原; Hiroyuki Orimoto; 宏行折元
Original assignee: Frontier Co Ltd
Current assignee: Frontier Co Ltd
Priority date: 2005-08-12
Filing date: 2005-08-12
Publication date: 2007-02-22

Abstract

【課題】薄くて細長い円筒状胴部を備えた軽いプラスチック容器を製造するのに適した方法を提案すること。
【解決手段】円筒状胴部２、底部３および先端部４を備えたプラスチック容器の製造方法であって、円筒状胴部２より厚くて短い厚肉円筒状胴部１２の両端に、底部３および先端部４が既に形成されたプリフォーム１１を、射出成形により製造する（ステップＳＴ１）。プリフォーム１１の厚肉筒状胴部１２を延伸ブローに適した温度に加熱する（ステップＳＴ２）。プリフォーム１１の加熱部分を延伸ブローして、最終長さの薄い円筒状胴部２を備えたプラスチック容器１を成形する（ステップＳＴ３）。
【選択図】図３

Description

本発明は、プラスチック製の円筒容器などを効率良く廉価に製造することのできるプラスチック容器の製造方法に関するものである。

従来において、液体や粉体などの固体を収納するためのプラスチック製の細長い円筒状容器は、射出成形により製造されている。射出成形法により筒状のプラスチック容器を製造する場合には、筒状胴部が長くなる程、また、その肉厚が薄くなる程、生産効率が低下し、コスト高になる。

本発明の課題は、この点に鑑みて、薄くて軽い筒状胴部を備えたプラスチック容器を効率良く、しかも廉価に製造可能な方法を提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、第１端部と、第２端部と、これら第１端部および第２端部の間に形成された筒状胴部とを備えたプラスチック容器の製造方法において、前記第１端部と、前記第２端部と、前記筒状胴部より短い厚肉筒状胴部とを備えたプリフォームを射出成形により製造するプリフォーム製造工程と、このプリフォームの前記厚肉筒状胴部の少なくとも一部を延伸成形あるいは延伸ブロー成形に適した温度に加熱する加熱工程と、前記プリフォームの加熱部分に延伸成形あるいは延伸ブロー成形を施して、最終長さの前記筒状胴部を備えたプラスチック容器を形成する成形工程とを含むことを特徴としている。

本発明の方法では、筒状胴部を備えたプラスチック容器における第１端部および第２端部を射出成形により製造し、これらの間の筒状胴部については、少なくともその一部を延伸成形あるいは延伸ブロー成形により製造している。延伸成形あるいは延伸ブロー成形を採用することにより、従来に比べて薄肉で、しかも細長い筒状胴部を効率良く廉価に製造できる。

ここで、薄くて細長い筒状胴部を形成するために、本発明の前記成形工程では、前記厚肉筒状胴部をその軸線方向に延伸、または、延伸ブローすることを特徴としている。

また、所望の太さの薄い筒状胴部を形成するために、本発明の前記成形工程では、前記厚肉筒状胴部をその軸線方向および当該軸線方向に直交する方向に延伸ブローして、太さの異なる前記筒状胴部を成形することを特徴としている。

さらに、精度良く、所望の太さの薄い筒状胴部を形成するために、本発明の前記成形工程は、前段成形工程と後段成形工程とを含み、前記前段成形工程では、延伸ロッドで前記プリフォームの前記厚肉筒状胴部を軸線方向に延伸しながら、当該プリフォームが前記延伸ロッドに接触しないように前記厚肉筒状胴部内にエアーを吹き込み、前記後段成形工程では、型閉めしたブロー金型内において、延伸後のプリフォーム内にブローエアーを吹き込み、最終形状の前記筒状胴部を成形することを特徴としている。

さらには、プリフォームの厚肉筒状胴部と同一太さの筒状胴部、あるいは細い筒状胴部を精度良く形成するために、本発明の前記成形工程では、延伸ロッドを用いて前記プリフォームの前記筒状容器の前記厚肉筒状胴部を軸線方向に延伸しながら、当該厚肉筒状胴部が前記延伸ロッドの外周面に密着するように、当該厚肉筒状胴部の外側に高圧エアーを導入することを特徴としている。

次に、本発明の方法では、５０℃から１６０℃までの範囲内の温度に調整された前記延伸ロッドを用いることを特徴としている。

また、本発明の方法では、５０℃から１６０℃までの範囲内の温度に調整された前記ブロー金型を用いることを特徴としている。

本発明の方法によれば、前記成形工程において、前記プリフォームの前記厚肉筒状胴部を、その軸長が１．２倍から５倍までの範囲内の寸法となるように延伸することができる。

また、プラスチック素材としては、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＰおよびＰＣのいずれか一つを用いることができる。

この代わりに、ＰＥＴまたはＰＥＮに、ＰＥ、ＰＰ、ＰＣ、ナイロンおよびＥＶＯＨのうちの少なくとも一つを１〜２５重量％配合した混合樹脂を用いることもできる。

また、前記樹脂あるいは混合樹脂に、難燃剤、酸化防止剤、および紫外線防止剤のうちの少なくとも一つを混合して、プラスチック容器の難燃性、耐久性を改善することもできる。

次に、本発明の筒状胴部を備えたプラスチック容器は、上記の方法によって製造されたことを特徴としている。本発明の方法によれば、プリフォーム外径より細い外径の筒状胴部を備えたプラスチック容器を製造できる。また、第１端部および第２端部がほぼ同一外径のプラスチック容器を製造できる。さらに、第１端部、第２端部および筒状胴部の内径がほぼ同一のプラスチック容器を製造できる。

本発明の筒状胴部を備えたプラスチック容器の製造方法では、筒状胴部の両端部分を、予め射出成形によって成形しておき、これらの部分を備えたプリフォームの厚肉筒状胴部の一部あるいは全部を延伸あるいは延伸ブローして、所望の厚さ、太さ、および長さの筒状胴部を備えたプラスチック容器を製造している。したがって、射出成形では得ることが出来ない、あるいは得ることが困難な薄くて細長い筒状胴部を備えたプラスチック容器を効率良く、しかも廉価に製造できる。

以下に、図面を参照して本発明を適用した筒状胴部を備えたプラスチック容器の製造方法の一例を説明する。

(実施の形態１)
図１(ａ)、(ｂ)および(ｃ)は、本発明の方法によって製造されたプラスチック容器の一例を示す縦断面図、先端側の端面を示す端面図、および底側の端面を示す端面図である。プラスチック容器１は、全体として同一外径の円筒であり、細長い円筒状胴部２（筒状胴部）と、この円筒状胴部２の一端を封鎖している底部３(第１端部)と、円筒状胴部２の他端に形成されている先端部４(第２端部)とを備えている。底部３は円筒状胴部２に連続している厚肉円筒部分３ａと、この厚肉円筒部分３ａの端を封鎖している円形底板３ｂを備えている。先端部４は円筒状胴部２に連続している厚肉円筒部分４ａと、先端開口部４ｂとを備えており、これらの内径は、円筒状胴部２の内径に比べて肉厚の差だけ小径となっている。また、円筒状胴部２における底部３および先端部４に連続している部分は、これらの部分からテーパ状に肉厚が漸減しているテーパ状部分２ａ、２ｂとされ、これらの間の部分が薄肉円筒部分２ｃとされている。

図２は、プラスチック容器１の製造に用いるプリフォームを示す縦断面図である。プリフォーム１１はプラスチックの射出成形品であり、厚肉円筒状胴部１２(厚肉筒状胴部)と、この厚肉円筒状胴部１２の一端を封鎖している底部１３と、厚肉円筒状胴部１２の他端に形成されている先端部１４とを備えている。厚肉円筒状胴部１２は、最終成形品であるプラスチック容器１の円筒状胴部２と同一外径のものであるが、肉厚が厚く、軸長が約半分の寸法となっている。これに対して、底部１３および先端部１４は、プラスチック容器１の底部３および先端部４と同一形状および厚さのものであり、それぞれ、厚肉円筒部分３ａおよび円形底板３ｂに対応する部位１３ａ、１３ｂと、厚肉円筒部分４ａおよび先端開口部４ｂに対応する部位１４ａおよび１４ｂを備えている。

以下に述べるように、プリフォーム１１の底部１３および先端部１４は、延伸ブロー成形されることなく、そのままプラスチック容器１の底部３および先端部４となる。プリフォーム１１の厚肉筒状胴部１２のみが延伸ブローされて、プラスチック容器１の薄くて長い円筒状胴部２に成形される。

図３はプラスチック容器１の製造工程を示す概略フローチャートである。本例の製造方法では、まず、プラスチック素材からプリフォーム１１を射出成形により製造する（プリフォーム製造工程：ステップＳＴ１）。次に、プリフォーム１１の厚肉円筒状胴部１２を延伸ブローに適した温度に加熱する(加熱工程：ステップＳＴ２)。しかる後に、プリフォーム１１の加熱部分を延伸ブローして、最終長さの円筒状胴部２を備えたプラスチック容器１を製造する(部分延伸ブロー工程：ステップＳＴ３)。

プリフォーム１１を射出成形するために用いるプラスチック素材としては、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＰあるいはＰＣを用いることができる。この代わりに、ＰＥＴまたはＰＥＮに、ＰＥ、ＰＰ、ＰＣ、ナイロンおよびＥＶＯＨのうちの少なくとも一つを１〜２５重量％配合した混合樹脂を用いることもできる。また、難燃性、耐久性、耐候性などの付与、あるいは、内容物の劣化防止などのために、難燃剤、酸化防止剤、紫外線防止剤を混合したものを用いることもできる。

成形工程である部分延伸ブロー工程(ステップＳＴ３)は、延伸工程(ステップＳＴ３ａ)とブロー成形工程(ステップＳＴ３ｂ)の二工程が含まれている。延伸工程（ステップＳＴ３ａ）においては、延伸ブローに適した状態に加熱されたプリフォーム１１を型開き状態のブロー成形金型に入れ、当該プリフォーム１１の底部１３および先端部１４を部分割型で固定し、延伸ロッドをプリフォーム１１の先端部１４の先端開口部１４ｂから挿入して、プリフォーム１１の厚肉円筒状胴部１２を軸線方向に所定量だけ延伸する。延伸は、プリフォーム１１の厚肉円筒状胴部１２が延伸ロッドに接触しないように、所定圧力のエアーを先端開口部１４ｂからプリフォーム１１内に吹き込みながら行う。

延伸が完了した時点でブロー成形金型を閉じて、ブロー成形工程(ステップ３ｂ)を行う。この工程では、高圧ブローエアーをプリフォーム内に吹き込み、延伸部分をブロー成形金型の内周面に押し当てて、当該延伸部分に最終形状を付与する。以上の工程を経て、薄くて長い円筒状胴部２が備わったプラスチック容器１が得られる。なお、ブロー成形型の内周面部分は、５０℃から１６０℃までの範囲内の温度に加熱した状態で用いることが望ましい。

本発明者等は、本例の方法により、外径が６０mm、長さが３５０mmのプラスチック容器１を製造したところ、厚さが０．５mmの薄くて軽いものを得ることができた。従来における射出成形法により製造した同一寸法のプラスチック容器では、肉厚を１．５mm程度まで薄くすることが限界である。本例の方法によれば、従来に比べて、格段に薄肉で軽量な円筒状のプラスチック容器が得られることが確認できた。

また、プラスチック容器１の円筒状胴部２は、延伸されて結晶化度が上昇し、強度、耐熱性およびガスバリア性が共に改善されるという利点もある。

なお、本例では、プリフォーム１１の円筒状胴部１２の全体を加熱して延伸ブローしている。この代わりに、円筒状胴部１２の一部のみを加熱し、加熱部分のみを延伸ブローしてもよい。

(実施の形態２)
図４(ａ)および(ｂ)は、本発明の方法によって製造されたプラスチック容器の一例を示す半断面図、およびその一部を拡大して示す部分拡大断面図である。プラスチック容器２１は全体として円筒形状をしており、細長い円筒状胴部２２(筒状胴部)と、この円筒状胴部２２の一端を封鎖している底部２３(第１端部)と、円筒状胴部２２の他端に形成されている先端部２４(第２端部)とを備えている。

底部２３は、厚肉円筒部２３ａと、この内部を封鎖している円形底板２３ｂとを備えている。厚肉円筒部２３ａは円筒状胴部２２に連続している一定厚さの円筒部分２３ｃと、この部位２３ｃの後端に連続して僅かに先細りとなっている円筒部分２３ｄとを備えており、これらの境界部分に円形底板２３ｂが位置している。また、円形底板２３ｂの外側面には２枚の補強リブ２３ｅが垂直に起立しており、各補強リブ２３ｅの両端は円筒部分２３ｄに繋がっている。

先端部２４は、厚肉円筒部分２４ａと、その外周面から外方に突出している円筒状突起２４ｂとを備えており、厚肉円筒部分２４ａの先端が開口部２４ｃとなっている。

円筒状胴部２２は、両側の底部２３および先端部２４の内径と同一内径であり、これらに連続して肉厚が漸減しているテーパ状円筒部分２２ａ、２２ｂと、これらに連続している薄肉円筒部分２２ｃとを備えている。

図５は、プラスチック容器１の製造に用いるプリフォームを示す半断面図である。プリフォーム３１はプラスチックの射出成形品であり、厚肉円筒状胴部３２(厚肉筒状胴部)と、この厚肉円筒状胴部３２の一端を封鎖している底部３３と、厚肉円筒状胴部３２の他端に形成されている先端部３４とを備えている。厚肉円筒状胴部３２は、最終成形品であるプラスチック容器１の円筒状胴部２２と同一内径のものであるが、肉厚が厚く、軸長が約半分の寸法となっている。これに対して、底部３３および先端部３４は、プラスチック容器１の底部２３および先端部２４と同一形状および厚さのものである。

ここで、プリフォーム３１の底部３３および先端部３４は、延伸ブロー成形されることなく、そのままプラスチック容器２１の底部２３および先端部２４となる。これに対して、プリフォーム３１の厚肉筒状胴部３２は後述のように延伸ブローされて、両端部分にテーパ状に肉厚が漸減しているテーパ状円筒部分２２ａ、２２ｂと、これらの間に形成されている薄肉円筒部分２２ｃを備えたプラスチック容器２１の円筒状胴部２２となる。

プリフォーム３１からプラスチック容器２１の製造工程例を説明する。まず、プラスチック素材からプリフォーム３１を射出成形により製造する(プリフォーム製造工程)。次に、プリフォーム３１の厚肉円筒状胴部３２を延伸に適した温度に加熱する(加熱工程)。しかる後に、プリフォーム３１の加熱部分を延伸して、最終長さの円筒状胴部２２を備えたプラスチック容器２１を製造する(成形工程)。

プリフォーム３１を射出成形するために用いるプラスチック素材としては、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＰあるいはＰＣを用いることができる。この代わりに、ＰＥＴまたはＰＥＮに、ＰＥ、ＰＰ、ＰＣ、ナイロンおよびＥＶＯＨのうちの少なくとも一つを１〜２５重量％配合した混合樹脂を用いることもできる。また、難燃性、耐久性、耐候性などの付与、あるいは、内容物の劣化防止などのために、難燃剤、酸化防止剤、紫外線防止剤を混合したものを用いることもできる。

成形工程においては、例えば図６(ａ)に示すように、延伸に適した状態に加熱されたプリフォーム３１の先端部３４を両側から固定用割金型４１、４２で把持して移動しないように固定する。また、図６(ｂ)に示すように、プリフォーム３１の底部３３が変形しないように、当該底部３３が丁度はまり込む底型４４を当該底部３４に被せて固定する。この状態で、プリフォーム３１の内径とほぼ同一の外径の延伸ロッド４３をプリフォーム３１の先端部３４の先端開口部３４ｃから挿入し、当該延伸ロッド４３を押し上げてプリフォーム３１の厚肉円筒状胴部３２を軸線方向に所定量だけ延伸する。

この延伸時には、底部３３を覆っている底型４４も延伸ロッド４３と同期させて上昇させる。延伸ロッド４３の円形外周面４３ａは、厚肉円筒状胴部３２を延伸成形に適した温度状態に保持するために加熱しておくことが望ましく、例えば、５０℃から１６０℃までの範囲内の温度に加熱した状態としておく。図６(ｃ)は延伸終了時点の状態を示してある。

延伸成形が終了した後は、延伸ロッド２３を引き抜き、固定用割金型２１、２２を開き、成形後のプラスチック容器１を取り出す。延伸ロッド２３の引き抜きのために、延伸ロッド２３の円形外周面２３ａは、その先端側に向けて僅かに外径が細くなるように抜き勾配を付けておく。

ここで、プラスチック容器１の延伸成形部を精度良く成形するために、延伸ロッド４３による延伸を、高圧ブローエアーにより延伸中の厚肉円筒状胴部３２を外側から内側の延伸ロッド４３の円形外周面４３ａに押し当てながら行うようにしてもよい。この場合には、延伸ロッド４３の円形外周面４３ａの形状をプラスチック容器２１の円筒状胴部２２に付与することができるので、当該円筒状胴部２２を両側の底部２３、先端部２４よりも小径、あるいは大径にすることができ、また、部分的に異なる径とすることもできる。

(その他の実施の形態)
上記の例は、円筒状胴部を備えたプラスチック容器の製造に関するものである。本発明の方法は、多角形状など円形以外の断面形状をした筒状胴部を備えたプラスチック容器の製造にも適用できる。

また、最終成形品であるプラスチック容器の筒状胴部の形状によっては、最終成形品の筒状胴部よりも太い厚肉筒状胴部を備えたプリフォームを製造し、この厚肉筒状胴部を二軸延伸ブローして、細長い薄肉の筒状胴部を成形することもできる。

なお、筒状胴部の軸線方向の延伸倍率としては、一般に、１．２倍から５倍までの範囲とすることができる。

(ａ)、(ｂ)および(ｃ)は、それぞれ、本発明の製造方法により製造可能なプラスチック容器を示す縦断面図、先端部を示す端面図および底部を示す端面図である。図１のプラスチック容器の製造に用いるプリフォームの縦断面図である。図１のプラスチック容器の製造工程を示す概略フローチャートである。 (ａ)および(ｂ)は本発明の製造方法により製造可能なプラスチック容器を示す半断面図および部分拡大断面図である。図４のプラスチック容器の製造に用いるプリフォームの半断面図である。図５のプリフォームから図４のプラスチック容器を延伸成形する工程を示す説明図である。

符号の説明

１、２１プラスチック容器
２、２２円筒状胴部
３、２３底部
４、２４先端部
１１、３１プリフォーム
１２、３２厚肉円筒状胴部
１３、３３底部
１４、３４先端部
４１、４２固定用割金型
４３延伸ロッド
４４底型

Claims

第１端部と、第２端部と、これら第１端部および第２端部の間に形成された筒状胴部とを備えたプラスチック容器の製造方法であって、
前記第１端部と、前記第２端部と、前記筒状胴部より短い厚肉筒状胴部とを備えたプリフォームを射出成形により製造するプリフォーム製造工程と、
このプリフォームの前記厚肉筒状胴部の少なくとも一部を延伸成形、あるいは延伸ブロー成形に適した温度に加熱する加熱工程と、
前記プリフォームの加熱部分に延伸成形、あるいは延伸ブロー成形を施して、最終長さの前記筒状胴部を備えたプラスチック容器を形成する成形工程と
を含むことを特徴とするプラスチック容器の製造方法。
請求項１において、
前記成形工程では、前記厚肉筒状胴部をその軸線方向に延伸、または、延伸ブローすることを特徴とするプラスチック容器の製造方法。
請求項１において、
前記成形工程では、前記厚肉筒状胴部をその軸線方向および当該軸線方向に直交する方向に延伸ブローして、太さの異なる前記筒状胴部を成形することを特徴とするプラスチック容器の製造方法。
請求項３において、
前記成形工程は、前段成形工程と後段成形工程を含み、
前記前段成形工程では、延伸ロッドで前記プリフォームの前記厚肉筒状胴部を軸線方向に延伸しながら、当該プリフォームが前記延伸ロッドに接触しないように前記厚肉筒状胴部内にエアーを吹き込み、
前記後段成形工程では、型閉めしたブロー金型内において、延伸後のプリフォーム内にブローエアーを吹き込み、最終形状の前記筒状胴部を成形することを特徴とするプラスチック容器の製造方法。
請求項３において、
前記成形工程では、延伸ロッドを用いて前記プリフォームの前記筒状容器の前記厚肉筒状胴部を軸線方向に延伸しながら、当該厚肉筒状胴部が前記延伸ロッドの外周面に密着するように、当該厚肉筒状胴部の外側に高圧エアーを導入することを特徴とするプラスチック容器の製造方法。
請求項４または５において、
５０℃から１６０℃までの範囲内の温度に調整された前記延伸ロッドを用いることを特徴とするプラスチック容器の製造方法。
請求項４において、
５０℃から１６０℃までの範囲内の温度に調整された前記ブロー金型を用いることを特徴とするプラスチック容器の製造方法。
請求項１ないし７のうちのいずれかの項において、
前記成形工程では、前記プリフォームの前記厚肉筒状胴部を、その軸長が１．２倍から５倍までの範囲内の寸法となるように延伸することを特徴とするプラスチック容器の製造方法。
請求項１ないし８のうちのいずれかの項において、
前記プリフォームを、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＰおよびＰＣのいずれか一つの樹脂を用いて射出成形することを特徴とするプラスチック容器の製造方法。
請求項１ないし８のうちのいずれかの項において、
前記プリフォームを、ＰＥＴまたはＰＥＮに、ＰＥ、ＰＰ、ＰＣ、ナイロンおよびＥＶＯＨのうちの少なくとも一つを１〜２５重量％配合した混合樹脂を用いて射出成形することを特徴とするプラスチック容器の製造方法。
請求項９または１０において、
前記樹脂あるいは混合樹脂に、難燃剤、酸化防止剤、および紫外線防止剤のうちの少なくとも一つを混合することを特徴とするプラスチック容器の製造方法。
請求項１ないし１１のうちのいずれかの項に記載の製造方法によって製造されたことを特徴とする筒状胴部を備えたプラスチック容器。