JP2007296650A - 広口容器のダイレクトブロー成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バリ等の少ない良好な広口容器を形成するダイレクトブロー成形方法を提供すること。
【解決手段】ダイレクトブロー成形装置は、樹脂からチューブ状のパリソン３０を形成するパリソン形成ダイ１５を有するパリソン形成機と、容器型内のパリソン３０の一端部を封止して加圧気体を吹き込み容器形状に膨張させる容器形成部２０とを備えている。パリソン３０では、胴部形成用の第２の部分３２の肉厚が、口部形成用の第１の部分３１の肉厚および底部形成用の第３の部分３３の肉厚よりも厚くされている。容器形成部で形成される広口容器は、開口を有する筒状の口部と、この口部と肩部を介して連続する胴部と、この胴部の底を塞ぐ底部とを含み、口部の内径が４０ｍｍ以上であって、胴部の内径が口部の内径の１．１〜１．５の範囲にある。
【選択図】図３

Description

本発明は、広口容器のダイレクトブロー成形方法に関する。

ブロー成形方法を用いて容器を形成する場合において、パリソンの肉厚を一定に調整する技術が提案されている（特許文献１参照）。
特開平０６−２０６２５１号公報

広口容器を形成する際、パリソンの一端を閉じて形成される容器の底部において、その部分の樹脂が必要以上に余ってしまい、結果として、底バリや肉厚むらを過剰に生じてしまう。
また、形成される広口容器の口部の径に応じたブローピンを有する打ち込み装置が用いられる。ブローピンには、当該ブローピンを容器型から抜く方向に力が加わる。その力は、打ち込み装置の吹き込み圧と口部の断面積の積に比例する。したがって、広口容器のように口部の断面積が広い場合、ブローピンが過大な抜け力を受けることでブローピンと口部との接続が不安定となり、結果として、口バリや口内白化を生じてしまう。

本発明の目的は、バリ等の少ない良好な広口容器を形成することができる、広口容器のダイレクトブロー成形方法を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明は、開口を有する筒状の口部と、この口部と肩部を介して連続する胴部と、この胴部の底を塞ぐ底部とを含み、口部の内径が４０ｍｍ以上であって、胴部の内径が口部の内径の１．１〜１．５の範囲にある広口容器をダイレクトブロー成形により成形する、広口容器のダイレクトブロー成形方法であって、溶融状態の熱可塑性樹脂をチューブ状に押し出してパリソンを形成するパリソン形成工程と、容器型内に配置されたパリソンの一端部を封止した状態で、パリソン内に加圧気体を吹き込むことによりパリソンを容器形状に膨張させ、次いで冷却して容器を得る容器形成工程とを備え、上記パリソン形成工程において形成されたパリソンは、口部を形成するための第１の部分と、胴部を形成するための第２の部分と、底部を形成するための第３の部分とを含み、第２の部分の肉厚が、第１の部分の肉厚および第３の部分の肉厚よりも厚くされていることを特徴とする、広口容器のダイレクトブロー成形方法を提供する（請求項１）。

パリソン形成工程で形成されるパリソンでは、次の容器形成工程で最も高い伸長率で伸長される胴部形成用の第２の部分の肉厚が、口部形成用の第１の部分の肉厚および底部形成用の第３の部分の肉厚より厚く形成されている。このように、パリソンの各部分の厚みが樹脂の伸長率に合わせて形成されているため、形成された容器の各部分に生じる肉厚むらを防止することができる。

特に、パリソンの一端を閉じて形成される容器の底部において、樹脂が必要以上に余ることがないので、結果として、形成された容器において過剰な底バリや肉厚むらの発生を防止することができる。
また、本発明では、上述のように、パリソンの必要な部分のみが厚肉に形成され、残りの部分が薄肉に形成されている。このため、容器形成工程において容器型内のパリソン内に加圧気体を吹き込んでパリソンを容器形状に膨張させる際に、パリソン全体が厚肉に形成されたときに比べ、吹き込み圧を小さくすることができる。このように、吹き込み圧を小さくすることができるので、広口容器のように口部の断面積が広い場合でも、その口部の径に応じた断面積の大きいブローピンに働く抜け力を小さくすることができる。したがって、ブローピンと口部との接続を安定させることができ、結果として、口バリや口内白化の発生を防止することができる。このようにして、バリ等の少ない良好な広口容器を形成することができる。

たとえば、上記パリソン形成工程では、パリソン形成ダイを備えたパリソン形成機が用いられ、上記パリソン形成ダイからのパリソンの押し出し速度を調整することにより、押し出されるパリソンの肉厚が調整されるようにしてもよい（請求項２）。この場合、パリソンの押し出し速度を連続的または段階的に変化させることで、パリソン形成ダイから押し出されるパリソンの肉厚を広口容器の成形に適した所望の肉厚に容易に調整することができる。

なお、パリソン形成機は、溶融された樹脂をパリソン形成ダイに供給する樹脂材料供給部を含んでもよく、樹脂材料供給部からパリソン形成ダイへの樹脂の供給速度を連続的または段階的に変化させることにより、パリソン形成ダイからのパリソンの押し出し速度を連続的または段階的に変化させることができる。
また、上記パリソン形成工程では、パリソン形成ダイを備えたパリソン形成機が用いられ、パリソン形成ダイは、パリソンをチューブ状に押し出す際の軸型となる円柱状のマンドレルと、マンドレルの周囲を環状通路を設けて取り囲むパリソン形成ダイ本体とを含み、上記環状通路の出口の断面積を調整することにより、上記パリソン形成ダイから押し出されるパリソンの肉厚が調整されるようにしてある場合がある（請求項３）。この場合、マンドレルとパリソン形成ダイ本体とにより設けられた環状通路の出口の断面積を連続的または段階的に変化させることで、パリソン形成ダイから押し出されるパリソンの肉厚を広口容器の成形に適した所望の肉厚に容易に調整することができる。

たとえば、上記マンドレルの外周面およびこれに対向するパリソン形成ダイ本体の内周面は、パリソンの押し出し方向に沿う軸線を中心として互いに対向する円錐状テーパ面を含み、これら円錐状テーパ面の間に、上記環状通路の出口が形成され、パリソン形成ダイ本体に対して、マンドレルを上記軸線に沿って変位させることにより、上記環状通路の出口の断面積が調整されるようにしてもよい（請求項４）。この場合、パリソン形成ダイ本体に対して、マンドレルを軸線に沿って連続的または段階的に変位させることで、環状通路の出口の断面積を連続的または段階的に変化させることができる。

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかるダイレクトブロー成形方法を用いたダイレクトブロー成形装置の断面図である。
ダイレクトブロー成形装置１は、熱可塑性を有する樹脂６０を加熱し、チューブ状に押し出してパリソン３０を形成するパリソン形成機１０と、容器型５０内に配置されたパリソン３０を容器形状に膨張させ、冷却して容器４０を得る容器形成部２０とを備えている。熱可塑性を有する樹脂６０として、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）樹脂などを例示することができる。また、パリソン形成機１０は、溶融された樹脂６０をパリソン形成ダイ１５に供給する樹脂材料供給部１１と、樹脂材料供給部１１から供給された樹脂６０を所望の肉厚のパリソン３０に形成するパリソン形成ダイ１５とを有している。

樹脂材料供給部１１は、漏斗状をなす樹脂材料投入口１２と、樹脂材料投入口１２の下部に設置され円筒状をなす加熱筒１４と、加熱筒１４の内部に加熱筒１４と同軸に設置されて円柱状をなし、外周にらせん状の歯を備え、モータＭより動力を得て回転する押出しスクリュー１３とを備えている。
パリソン形成ダイ１５は、パリソン３０をチューブ状に押し出す際の軸型となる円柱状のマンドレル１７と、マンドレル１７の周囲に樹脂６０の流れる環状通路１８を設けて取り囲むパリソン形成ダイ本体１６とを備えている。

容器形成部２０は、内壁面が容器４０の外壁面の形状に形成されている容器型５０と、形成される広口容器４０の口部の径に応じたブローピン２２ｐを有する打ち込み装置２２とを備えている。
広口容器４０を形成するため、固形状態の樹脂６０は、樹脂材料投入口１２から加熱筒１４に投入される。加熱筒１４に投入された樹脂６０は、加熱筒１４の熱を受け、徐々に溶融しながら、加熱筒１４の内部で回転する押出しスクリュー１３の押し出し力により、パリソン形成ダイ１５に運ばれる。パリソン形成ダイ１５に運ばれた溶融状態の樹脂６０は、環状通路１８を通過し、パリソン形成ダイ１５の下部から押し出されてチューブ状のパリソン３０になる。パリソン３０は、容器形成部２０の一対の容器型５０間に挟み込まれて、その一端部が封止される。その一端部が封止されたパリソン３０内に加圧気体を吹き込むことによりパリソン３０を容器形状に膨張させ、次いで冷却することで、広口容器４０が得られる。

図２（ａ）〜（ｃ）は、パリソン形成ダイ１５において行われるパリソン形成工程を説明するための要部断面図である。図３（ａ）〜（ｃ）は、容器形成部２０で行われる容器形成工程において、ブローピン２２ｐが挿入される前の段階を説明するための要部断面図である。図４（ａ）〜（ｃ）は、容器形成部２０で行われる容器形成工程において、ブローピン２２ｐが挿入された後の段階を説明するための要部断面図である。

図２（ａ）を参照して、マンドレル１７の外周面１７ｓは、パリソン３０の押し出し方向Ｅに沿う軸線Ａを中心とする円錐状テーパ面１７ｔを含んでいる。円錐状テーパ面１７ｔの径は、パリソン形成ダイ１５の出口において、たとえば２２〜２４ｍｍの範囲の値を有する。また、パリソン形成ダイ本体１６の内周面１６ｓは、パリソン３０の押し出し方向Ｅに沿う軸線Ａを中心とする円錐状テーパ面１６ｔを含んでいる。円錐状テーパ面１６ｔの径は、パリソン形成ダイ１５の出口において、たとえば２５〜２８ｍｍの範囲の値を有する。マンドレル１７の円錐状テーパ面１７ｔとパリソン形成ダイ本体１６の円錐状テーパ面１６ｔとは、互いに対向している。これら円錐状テーパ面１７ｔおよび１６ｔの間に、環状通路１８の出口１８ａが形成されている。

このパリソン形成ダイ１５によるパリソン３０の肉厚の調整は、パリソン形成ダイ本体１６に対して、マンドレル１７を軸線Ａに沿って変位させて、環状通路１８の出口１８ａの断面積を調整することで行われる。
たとえば、環状通路１８の出口１８ａの断面積を小さくするためには、図２（ａ）および（ｃ）を参照して、パリソン形成ダイ本体１６に対して、マンドレル１７を軸線Ａに沿って上方に変位させる。これにより、パリソン形成ダイ１５から押し出されるパリソン３０の肉厚を薄くすることができる。

一方、環状通路１８の出口１８ａの断面積を大きくするためには、図２（ｂ）を参照して、パリソン形成ダイ本体１６に対して、マンドレル１７を軸線Ａに沿って下方に変位させる。これにより、パリソン形成ダイ１５から押し出されるパリソン３０の肉厚を厚くすることができる。
このようにして、パリソン形成ダイ１５から樹脂６０を押し出し、パリソン３０を形成する工程において、マンドレル１７とパリソン形成ダイ本体１６とにより区画された環状通路１８の出口１８ａの断面積を連続的または段階的に変化させることで、パリソン形成ダイ１５から押し出されるパリソン３０の肉厚を容器４０の成形に適した所望の肉厚に容易に調整することができる。

パリソン形成ダイ１５で形成されるパリソン３０では、図２（ｃ）および図４（ｃ）を参照して、容器形成部２０で行われる工程において最も高い伸長率で伸長される胴部４２形成用の第２の部分３２の肉厚が、口部４１形成用の第１の部分３１の肉厚および底部４３形成用の第３の部分３３の肉厚より厚く形成されている。
具体的には、図２（ａ）および図４（ｃ）を参照して、広口容器４０の底部４３に相当する部分を形成するとき、マンドレル１７を軸線Ａに沿って上方に変位させることで、パリソン３０の第３の部分３３が薄肉に形成される。次いで、図２（ｂ）および図４（ｃ）を参照して、広口容器４０の胴部４２に相当する部分を形成するとき、マンドレル１７を軸線Ａに沿って下方に変位させることで、パリソン３０の第２の部分３２が厚肉に形成される。次いで、図２（ｃ）および図４（ｃ）を参照して、広口容器４０の口部４１に相当する部分を形成するとき、マンドレル１７を軸線Ａに沿って上方に変位させることで、パリソン３０の第１の部分３１が薄肉に形成される。

このように図２（ａ）から図２（ｂ），図２（ｃ）へと示される工程を経て形成されたパリソン３０は、容器形成部２０に送られる。
次に、図３（ａ）〜（ｃ）および図４（ａ）〜（ｃ）を参照して、容器形成部２０において行われる、パリソン３０から容器４０を形成する方法を説明する。
容器形成部２０では、まず、図３（ａ）に示されるように、パリソン形成ダイ１５で形成されたパリソン３０の両側に、互いに離れた一対の容器型５０が配置される。

次いで、一対の容器型５０が互いに近づくことで、パリソン３０の一端は、容器型５０の底部面５５により挟み込まれる。そして、一対の容器型５０によりパリソン３０の一端が閉塞されることで、図３（ｂ）に示されるように、パリソン３０の第３の部分３３によって底部３４が形成される。
次いで、プリブローとして弱く加圧（たとえば、０．５〜１．０ｋｇ／ｃｍ²）された気体をパリソン３０内に吹き込むことにより、パリソン３０が膨らむ。そして、図３（ｃ）に示されるように、所望の大きさに膨らんだパリソン３０は、切断面Ｓでホットカッター（図示せず）により切断される。

ここで、プリブローでの気体の圧力が弱すぎる（たとえば０．５ｋｇ／ｃｍ²に満たない）場合、パリソン３０を充分膨らますことができない。この結果、パリソン３０を容器型５０の口部面５１に達する大きさになるまで膨らますことができないので、パリソン形成ダイ１５から切り離されたとき、パリソン３０は容器型５０の中に落ち込んでしまうおそれがある。

一方、プリブローでの気体の圧力が強すぎる（たとえば１．０ｋｇ／ｃｍ²を超える）場合、パリソン３０が必要以上に膨らみすぎてしまい、パリソン３０の弾性（こし）が低下してしまう。この結果、パリソン３０の第１の部分３１は変形しやすくなり、打ち込み装置２２による打ち込みの際に、ブローピン２２ｐと共に、容器型５０の中に巻き込まれてしまうおそれがある。

これに対して、プリブローでの気体の圧力を適切に設定（たとえば、０．５〜１．０ｋｇ／ｃｍ²）することにより、容器型５０の中に落ち込んでしまうことがなく、また、パリソン３０の弾性が必要以上に低下してしまうことがない。
また、ホットカッターによる切断のタイミングを早くすることで、膨張量の少ない状態で切り離されたパリソン３０を得ることができる。一方、ホットカッターによる切断のタイミングを遅くすることで、膨張量の多い状態で切り離されたパリソン３０を得ることができる。よって、パリソン３０のホットカッターによる切断のタイミングを適切に設定することで、パリソン形成ダイ１５から切り離されたときのパリソン３０の大きさをちょうど良い大きさに調整することができる。すなわち、第１の部分３１が容器型５０の口部面５１に達するまで膨らんだパリソン３０を得ることができる。

次いで、切断されたパリソン３０の入口には、図４（ａ）に示されるように、打ち込み装置２２に設けられたブローピン２２ｐが挿入される。このブローピン２２ｐと口部面５１とにより、パリソン３０の第１の部分３１に容器４０の口部４１となる部分が形成される。
次いで、挿入されたブローピン２２ｐの吹き出し口から、約４〜５ｋｇ／ｃｍ²の加圧空気が、底部３４が閉塞されたパリソン３０内に吹き込まれる。これにより、高温で半固形状態にあるパリソン３０は、その肉厚を薄くしながら容器型５０の内面（口部面５１、肩部面５４、胴部面５２および底部面５３）に沿うまで膨張する。その結果、図４（ｂ）に示されるように、容器型５０の内面を覆う形状の、所望の広口容器４０が、半固形状態で形成される。

次いで、容器型５０を冷却することにより、広口容器４０を固形化させる。そして、広口容器４０を一対の容器型５０から離型させることで、図４（ｃ）に示されるような所望の広口容器４０が完成する。
以上のように、パリソン形成工程で形成されるパリソン３０では、次の容器形成工程で最も高い伸長率で伸長される胴部４２形成用の第２の部分３２の肉厚が、口部４１形成用の第１の部分３１の肉厚および底部４３形成用の第３の部分３３の肉厚より厚く形成されている。このように、パリソン３０の各部分の厚みが樹脂の伸長率に合わせて形成されているため、形成された広口容器４０の各部分に生じる肉厚むらを防止することができる。

特に、パリソン３０において、底部４３形成用の第３の部分３３が薄肉に形成されているので、形成された容器４０の底部４３で樹脂が必要以上に余ることがない。この結果、形成された容器４０において過剰な底バリや肉厚むらの発生を防止することができる。
また、本発明では、上述のように、パリソン３０の必要な部分（本実施の形態では、第２の部分３２）のみが厚肉に形成され、残りの部分（本実施の形態では、第１の部分３１および第３の部分３３）が薄肉に形成されている。このため、容器形成部２０において容器型５０内のパリソン３０内に加圧気体を吹き込んでパリソン３０を容器形状に膨張させる際に、パリソン３０全体が厚肉に形成されたときに比べ、吹き込み圧を小さくすることができる。このように、吹き込み圧を小さくすることができるので、広口容器４０のように口部４１の断面積が広い場合でも、その口部４１の径に応じた断面積の大きいブローピン２２ｐに働く抜け力を小さくすることができる。したがって、ブローピン２２ｐと口部４１との接続を安定させることができ、結果として、口バリや口内白化の発生を防止することができる。このようにして、バリ等の少ない良好な広口容器４０を形成することができる。

このように、上述のダイレクトブロー成形方法により、口部４１の内径が４０ｍｍ以上であって、胴部４２の内径が口部４１の内径の１．１〜１．５の範囲にある広口容器４０を、バリ等の不良の少ない状態で形成することができる。本成形方法は、化粧品や医薬品などの分野に広く用いられている広口容器（いわゆる、クリームジャー）の成形に良好に用いることができる。

なお、パリソン形成機１０のスクリュー１３の回転速度を変化させて、パリソン形成ダイ１５からのパリソン３０の押し出し速度を調整することにより、押し出されるパリソン３０の肉厚が調整されるようにしてもよい。この場合、樹脂材料供給部１１からパリソン形成ダイ１５への樹脂６０の供給速度を連続的または段階的に変化させることにより、パリソン形成ダイ１５からのパリソン３０の押し出し速度を連続的または段階的に変化させることができる。これにより、パリソン形成ダイ１５から押し出されるパリソン３０の肉厚を広口容器４０の成形に適した所望の肉厚に容易に調整することができる。

また、上記のように、パリソン形成ダイ１５からのパリソン３０の押し出し速度を変化させる方式を用いる場合、パリソン形成ダイ１５からの出口は、上記実施の形態のように円錐状に拡がるものであってもよいし、ストレートなものであってもよい。
また、打ち込み装置２２により加圧される気体は空気を用いたが、この加圧気体は、パリソン３０を形成する樹脂６０と反応しなければよく、例えば不活性ガス等の気体でもよい。

以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

上記の実施の形態に示した成形方法を用いて、広口容器４０を形成した。
具体的には、パリソン３０の材料となる樹脂６０として、ＰＥＴ樹脂を用いた。また、パリソン形成ダイ１５の出口において、パリソン形成ダイ本体１６の内径を２８ｍｍとし、マンドレル１７の外径を２２ｍｍとした。プリブローで吹き込む気体の圧力を０．８ｋｇ／ｃｍ²とし、打ち込み装置２２のブローピン２２ｐから吹き込まれる空気の圧力を４．５ｋｇ／ｃｍ²とした。

その結果、得られた広口容器４０は、口部４１の内径が４３．７ｍｍであり、胴部４２の内径が５２ｍｍであり、底部４３の内壁から肩部４４の内壁までの高さが２２．５ｍｍであり、当該容器４０の肉厚が３ｍｍでほぼ均一であった。また、得られた広口容器４０は、底バリや口バリが非常に少ない状態で形成することができた。

本発明の一実施形態にかかるダイレクトブロー成形方法を用いたダイレクトブロー成形装置の断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、パリソン形成ダイで行われるパリソン形成工程を説明するための要部断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、容器形成部で行われる容器形成工程において、ブローピンが挿入される前の段階を説明するための要部断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、容器形成部で行われる容器形成工程において、ブローピンが挿入された後の段階を説明するための要部断面図である。

符号の説明

１０ パリソン形成機
１５ パリソン形成ダイ
１６ パリソン形成ダイ本体
１６ｓ パリソン形成ダイ本体の内周面
１６ｔ 円錐状テーパ面
１７ マンドレル
１７ｓ マンドレルの外周面
１７ｔ 円錐状テーパ面
１８ 環状通路
１８ａ 環状通路の出口
２０ 容器形成部
３０ パリソン
３１ 第１の部分
３２ 第２の部分
３３ 第３の部分
４０ 広口容器
４１ 口部
４２ 胴部
４３ 底部
４４ 肩部
５０ 容器型
６０ 樹脂
Ａ 軸線
Ｅ 押し出し方向

Claims (4)

1. 開口を有する筒状の口部と、この口部と肩部を介して連続する胴部と、この胴部の底を塞ぐ底部とを含み、口部の内径が４０ｍｍ以上であって、胴部の内径が、口部の内径の１．１〜１．５の範囲にある広口容器をダイレクトブロー成形により成形する、広口容器のダイレクトブロー成形方法であって、
   溶融状態の熱可塑性樹脂をチューブ状に押し出してパリソンを形成するパリソン形成工程と、
   容器型内に配置されたパリソンの一端部を封止した状態で、パリソン内に加圧気体を吹き込むことによりパリソンを容器形状に膨張させ、次いで冷却して容器を得る容器形成工程とを備え、
   上記パリソン形成工程において形成されたパリソンは、口部を形成するための第１の部分と、胴部を形成するための第２の部分と、底部を形成するための第３の部分とを含み、
   第２の部分の肉厚が、第１の部分の肉厚および第３の部分の肉厚よりも厚くされていることを特徴とする、広口容器のダイレクトブロー成形方法。
2. 請求項１において、上記パリソン形成工程では、パリソン形成ダイを備えたパリソン形成機が用いられ、上記パリソン形成ダイからのパリソンの押し出し速度を調整することにより、押し出されるパリソンの肉厚が調整されるようにしてあることを特徴とする、広口容器のダイレクトブロー成形方法。
3. 請求項１において、上記パリソン形成工程では、パリソン形成ダイを備えたパリソン形成機が用いられ、パリソン形成ダイは、パリソンをチューブ状に押し出す際の軸型となる円柱状のマンドレルと、マンドレルの周囲を環状通路を設けて取り囲むパリソン形成ダイ本体とを含み、上記環状通路の出口の断面積を調整することにより、上記パリソン形成ダイから押し出されるパリソンの肉厚が調整されるようにしてあることを特徴とする、広口容器のダイレクトブロー成形方法。
4. 請求項３において、上記マンドレルの外周面およびこれに対向するパリソン形成ダイ本体の内周面は、パリソンの押し出し方向に沿う軸線を中心として互いに対向する円錐状テーパ面を含み、これら円錐状テーパ面の間に、上記環状通路の出口が形成され、
   パリソン形成ダイ本体に対して、マンドレルを上記軸線に沿って変位させることにより、上記環状通路の出口の断面積が調整されるようにしてあることを特徴とする、広口容器のダイレクトブロー成形方法。

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