JP3259271B2 - 多層プリフォーム、プリフォームの成形方法、およびこのプリフォームから成形された容器 - Google Patents

多層プリフォーム、プリフォームの成形方法、およびこのプリフォームから成形された容器

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は一般にブロー成形によってプラスチック容器
を成形し得る新規かつ有用なプラスチックプリフォーム
に関し、特に積層構造を有するプラスチックプリフォー
ムに関する。
〔従来の技術〕
ポリエチレンテレフタレート（PET）のプリフォーム
（予備成形体）ならびにこのようなプリフォームからブ
ロー成形した容器が広く知られている。しかしながら、
PETそのものとしては、容器として要求される必要な物
性のすべてを有しているわけではない。したがって、ま
ずPET内層、外層、内および外層中間バリアー層ならび
にPETあるいは他のプラスチックによって形成されるコ
アとからなる５層構造の積層プリフォームが開発されて
いる。クリシュナクマーら（米国特許第4,609,516号、1
986年９月２日）およびベック（米国特許第4,550,043
号、1985年10月29日）の特許は、積層プリフォームおよ
びそれからブロー成形した容器に関して許可された最近
の特許の典型である。
４ PETのようなプラスチックプリフォームからブロー
成形した容器は、その本体中に高度の２軸配向を有して
いるが、このような容器の基底部分における２軸配向
は、２軸配向がほとんどないかあるいはまったくない基
底部分の最中央部において大きく減少している。このよ
うな底部分における２軸配向の欠如は、当該容器の底部
分におけるプリフォームの延伸状態が最小になるという
事実に起因するものである。したがって、プリフォーム
および得られる容器の底部分は、本体部分とは必ずしも
同じ構造ではない。
内層および外層がPETからなり、そして中間層がバリ
アー物質を含むまったく異なる材料からなる３層構造の
プリフォームならびにこれから得られるブロー成形容器
もまた周知である。しかしながら、このようなプリフォ
ームならびに結果物たる容器においては、中間層が最後
に射出された場合、連結されたノズル中に、次に射出さ
れるプリフォームおよびこれから得られる容器の内層部
分を形成すべきではない中間層材料が一定量残存してし
まうという欠点がある。
本発明によれば、内側および外側PET層ならびにPET以
外の他のプラスチック材料からなる中間層を含むプリフ
ォームが提供される。そして、このプリフォームにおい
ては、その基底部あるいは底形成部分において、射出ノ
ズルに残存する最後のプラスチック材料がPETになるよ
うに、中間層はPETコア層によって置換されている。
さらに、中間層の射出温度よりも実質的に高い温度で
PETコア層を射出することによって、このPETコア層が最
後に射出された中間層を侵食し、それを貫通することに
よって、５層構造に画定された部分が得られる。
上記ならびに他の目的は、以下において明らかとな
り、本発明の本質は、詳細な説明、特許請求の範囲およ
び添付図面に例示されたいくつかの図を参照することに
よってさらに明確に理解されるであろう。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するために、本発明は、ブロー成形
によってプラスチック容器を形成するための射出成形プ
ラスチックプリフォームであって、該プリフォームは、
開口端形成部、本体形成部、および閉口基底形成部を有
し、前記プリフォームは、内層および外層とこの内層お
よび外層とは異なるプラスチックからなる少なくとも１
つの中間層とを含み前記中間層は通常前記基底部で終了
する本体形成部において積層構造を有し、かつ、該基底
部の少なくとも底部分において前記中間層が置換されて
コア層が形成されていることを特徴とする。
また、本発明は上記のプリフォームによって成形され
た容器である。
さらに、本発明は射出成形型および組み込みコアを用
いるプリフォームの成形方法であって、前記射出成形型
を、複数の入口通路のその各々が分離された流動プラス
チック原料に通じたノズルに密閉状態で接続し、第１の
所定容量の第１プラスチックを、前記第１プラスチック
の内層および外層が実質的に所望のプリフォームの全体
に形成されるに十分な前記第１所定容量で前記成形型の
コアの周囲に射出し、第２の所定容量の第２プラスチッ
クを前記成形型の前記第１プラスチックの中に射出する
ことにより前記第１および第２層を画定し、そして第３
プラスチックを前記成形型に射出することにより前記第
２プラスチックを前記成形型内に移動させるとともに該
成形型を前記第３プラスチックで充填して、前記ノズル
から前記第２プラスチックを除去するとともに次回のプ
リフォーム形成のためのノズルの準備を行うことを特徴
とする。
〔作用〕
第１プラスチックが射出され、次に第２プラスチック
が射出され、さらに第３のプラスチックを射出すること
によりプリフォームが形成され、このプリフォームをブ
ロー成形し容器が成形される。このため、射出成形が終
了した後のノズル内には第２プラスチックよりも融点の
高い第３プラスチックが残留し、次回の射出の準備がな
される。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図においては、多重キャビティ射出成形型10の一
つのキャビティが断面に示されている。各々のキャビテ
ィは、符号12で固定され、これは成形型本体14およびコ
ア16によって部分的に形成されている。各々のキャビテ
ィ12の部分は、ネックリング18によっても形成されてい
る。
キャビティ12には、閉鎖可能のゲートを具備するノズ
ルが連結されている。必要なプラスチック材料が該キャ
ビティ12に射出された後、このゲートは閉じられる。射
出されたプラスチック材料が充分硬化した後、コア16は
射出成形されたプリフォーム20およびネックリング18と
ともに本体14に対して引込められて、その後、ネックリ
ング18が分離されプリフォーム20がコア16から脱着され
る。コア16およびネックリング18は、次いで本体14なら
びにキャビティと再び組み合わされて、ノズルからの流
動性プラスチック材料を受け入れる準備が整う。
本発明によれば、通常、符号22で同定される特殊なノ
ズルが利用される。ノズル22自体は、本発明の部分では
ない。ノズル22は成形型本体14の凹部24に、キャビティ
12の底部で密閉されるように配置される。ノズル22はキ
ャビティ底部の開口28を介してキャビティ12に開放した
ゲート26を有している。
ノズル22は、ゲート26を通じて３種の異なるプラスチ
ック材料の分離流をもたらすような構造を有している。
通路は、集中的に配置され、外通路30、中間通路32およ
び中央通路34を含む。さらに、ゲート26は、通路34を閉
鎖するための最内部ゲート面36、通路32を閉鎖するため
の中間ゲート面38、ならびに通路30を閉鎖するための最
外部ゲート面40を含む。ゲート面36,38および40は、引
込み可能ピン42によって封止関係で順番に係合されてい
る。
次に、プリフォーム20は、ネックリング18によって外
部的に限定されているネック仕上部42、中間部44ならび
に底形成部46を含む。ネック終端部42は開口を有してお
り、一方、底形成部46は閉じている。
計量された量の第１材料をキャビティ12へ射出する第
１の射出を行い、その後ただちに第２材料によって最終
的にキャビティ12へ充填を行うことによって、２種類の
みの材料からなるプリフォーム20を形成することが可能
であることが理解される。実際は、ネック終端部42がま
ず最初に第１材料で形成され（もし単独でなければ）、
そして一方本体44および底形成部42が第１プラスチック
材料の内層48および外層50ならびに第２材料の中間層52
を含む積層構造に形成される結果となるであろう。
第１図から明らかであるように、もし２種類の流動プ
ラスチック材料のみがプリフォーム20の形成に使用され
る場合は、最後に射出される材料は、中間層52の材料で
あろう。実際は、いくらかの最終射出された第２プラス
チック材料がノズル22内に残留し、そして、それが次に
続くプリフォーム20の形成によってキャビティ12に最初
に射出される結果となるであろう。しかしながら、この
ことは、中間層52の形成に用いられるプラスチック材料
がプラフォーム20からブロー成形して得られる容器の内
部表面に連接する製品の形成用材料としては認められな
い材料である場合においては、許されることではない。
この場合、次のことを指摘することができる。つま
り、本発明によれば、２種類の材料の積層プリフォーム
に対する上記の問題は、まず最初に所定量の第１プラス
チック材料を射出し、次いで所定量の第２プラスチック
材料を射出し、さらに続いて第１の材料によってキャビ
ティ12を充填することによって解決することが可能であ
る。このようにすることによって、ノズル22中に残って
いる残留プラスチック材料は結果的に第１プラスチック
材料になるであろう。
上述したプリフォームは、好ましくはPETからなる第
１材料およびMXD−６ナイロンのようなバリアー材料か
らなる第２材料によって形成されるが、この第２材料は
バリアー材料以外のもの、たとえば着色プラスチック、
高いTg（ガラス転移点）を有するプラスチックなどであ
ってもよい。
本発明による更なる改良点は、ノズル22のようなノズ
ルを用い、第２プラスチック材料とは別の第３のプラス
チック材料をキャビティ12内に射出してプリフォーム形
成を停止することである。この場合の第３プラスチック
材料はPETであってもよいが、第１材料のPETよりも高い
温度のものであることが好ましい。
この場合、射出されたPETの温度が高すぎると、アセ
トアルデヒド（A/A）がPET溶融副生物として生じ、これ
がある種のソフトドリンク、特にコーラの味に悪影響を
与えることに留意されるべきである。適切なプリフォー
ム20は、通路30を通じてキャビティ12内に射出されるプ
ラスチック材料が、271℃（520゜F）のオーダーの温度
を有するPETの場合に、形成することができる。
第１プラスチック材料は、ゲート面40および通路30の
出口を解除するに充分なだけピン42を引き下げることに
よって、キャビティ12内に射出される。この第１材料
は、典型的なプリフォームでは当該プリフォームの容積
の50〜60％を構成する、予め計量された投入量だけキャ
ビティ12内に放出される。
この第１投入量がキャビティ12に向かうとすぐに、ゲ
ート面38と通路32の出口が解除されるようにピン42をさ
らに引き下げる。このとき、予め決められた量の第２材
料がキャビティ12に向かい、前述したクリシュナクマー
等およびベックの特許にしたがって３層構造の中央もし
くは中間層が形成されるように、既にキャビティ12に射
出されているプラスチック材料の第１の投入物の中に貫
入していくであろう。典型的なプリフォームの形成にお
いては、その第２材料の予め計量された量は、当該プリ
フォーム20の容量の30〜40％をなし、その材料が有する
通常の溶融温度においてキャビティ12内に射出される。
最後に、本発明にしたがって、ピン42が、第１図に示
す位置まで完全に引き下げられる。この位置では、ゲー
ト面36が解除されるのみならず、第３プラスチック材料
が通路34からノズルを通じて流動するのを許す。通路34
はPETの押出し機に直接接続されていることが、通路34
を介して来るプラスチック材料の投入を完全にノズル22
を通過させる上で好ましい。
第１図に示すような、通常のプリフォーム構造におい
ては、キャビティ12に最後に射出されるプラスチック材
料の容量は、当該キャビティの容量の10％程度であろ
う。この射出される第３プラスチック材料は、第２プラ
スチック材料の温度より10〜38℃（50〜100゜F）程度高
いことが好ましい。たとえば、第１図および第３図に示
されているように、第２プラスチック材料の最後に射出
された部分への侵出が起こるように、この第３プラスチ
ック材料は、第２プラスチック材料よりも10℃（50゜
F）程度高い温度を有していてもよい。
第１図および第３図を参照すると、第３プラスチック
材料が、プリフォームの底形成部46において、中間層52
を実際に置換しているコア層54を形成していることがわ
かるであろう。更に、相対的に熱い第３プラスチック材
料が中間層52の最後に射出された部分に侵入することに
よって、コア層54が中間層52中に貫入して短い間隔に亘
って５層構造を与えている。
最後に射出されるプラスチック材料がキャビティ12の
底を介して展開するとともにプリフォーム20の露出され
た外部を形成することにより、プリフォーム20の最中央
部は２層構造のみのものになる。
ここで第２図を参照すると、この場合はプリフォーム
20からブロー成形されたビンの形態の容器60が例示され
ている。この容器60は、プリフォームのネック終端部42
にちょうど対応するネック終端部を有している。一方、
容器60は、当該プリフォームよりもはるかに大きな径と
高さを有している。容器60は、通常筒状体62および実質
的に硬質な底64を含む。底64は、中央部に向かって厚さ
が増大し、実質的に非延伸あるいは配向しているであろ
う相対的に厚い中央部66を含む。
このビンの底部の形状は、製品ならびに底のタイプに
大きく依存していてもよい。更に、もし望むならば、底
は、チャイム68とみなされる部分において本体66に隣接
する部分で終了していてもよい。いずれにしても、通
常、第２図中の円で囲った部分においては、第３図の拡
大部分に適格に示されているように、コア層54と中間層
52とが合体した状態になっているということが理解され
るべきである。
〔発明の効果〕
上述した本発明によれば、第１プラスチックがが射出
され、次に第２プラスチックが射出され、その後第３プ
ラスチックが射出されてプリフォームが形成されるの
で、次に射出されるプリフォームの内層部分を形成すべ
きでない中間層材料である第２プラスチックが射出ノズ
ル中に残存することなく、第３プラスチックが残留する
ために、１回の射出の完了とともに次回の射出の準備が
完了するとともに、このように成形されたプリフォーム
がブロー成形して成形された本発明の容器は、積層構造
を有して良好な特性を備えているという効果が奏され
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例に係るプリフォームを、成形す
るための射出成形の状態を示す半断面図、第２図は第１
図に示すプリフォームからブロー成形され中間部分が省
略された容器の半断面図、第３図は第２図において円で
囲まれた領域の部分拡大断面図である。 12……キャビティ、22……ノズル、26……ゲート、52…
…中間層、54……コア層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウェイン エヌ．コレッティ アメリカ合衆国 ニューハンプシャー州 メリマック フレンチ コート 19 (72)発明者 サパヤン エム．クリシュナクマー アメリカ合衆国 ニューハンプシャー州 ナッシュア オールド コーチレーン 32 (72)発明者 トーマス イー．ナヒル アメリカ合衆国 ニューハンプシャー州 アムハレスト リンチ ファーム ロ ード（番地なし) (56)参考文献 特開 昭61−173924（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−268434（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−203540（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−214422（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−214423（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29B 11/14 B65D 1/00 B29C 49/06

Claims (27)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ブロー成形によってプラスチック容器を形
    成するための射出成形プラスチックプリフォームにおい
    て、 開口端形成部と、本体形成部と、閉口底形成部と、を有
    し、 前記プリフォームは、前記本体形成部及び前記底形成部
    が、内層及び外層、並びに、前記内層及び前記外層のプ
    ラスチックとは異なるプラスチックからなる少なくとも
    １つの中間層を備えるところの積層構造からなってお
    り、前記中間層は、前記底形成部付近で終了しており、
    そして、 前記底形成部の少なくとも底部において前記中間層と入
    れ替わるコア層が設けられており、そして、前記コア層
    が前記底形成部の底部において、前記外層を通って外部
    に延びている ことを特徴とするプリフォーム。
  2. 【請求項２】ブロー成形によってプラスチック容器を形
    成するための射出成形プラスチックプリフォームにおい
    て、 開口端形成部と、本体形成部と、閉口底形成部と、を有
    し、 前記プリフォームは、前記本体形成部及び前記底形成部
    が、内層及び外層、並びに、前記内層及び前記外層のプ
    リスチックとは異なるプラスチックからなる少なくとも
    １つの中間層を備えるところの積層構造からなってお
    り、前記中間層は、前記底形成部付近で終了しており、
    そして、 前記底形成部の少なくとも底部において前記中間層と入
    れ替わるコア層が設けられており、そして、前記コア層
    が前記中間層内に延びて、５層構造を形成している ことを特徴とするプリフォーム。
  3. 【請求項３】前記コア層は、前記中間層内へ延びて、前
    記中間層の下部のみにおいて５層構造を形成している請
    求項１に記載のプリフォーム。
  4. 【請求項４】前記コア層は、前記中間層内へ延びて、前
    記中間層の長さの大半の部分において５層構造を形成す
    る請求項１に記載のプリフォーム。
  5. 【請求項５】前記コア層は、前記中間層内へ延びて、前
    記中間層の長さの大半の部分において５層構造を形成し
    て、前記中間層を内側中間層及び外側中間層に分割する
    請求項１に記載のプリフォーム。
  6. 【請求項６】前記コア層は、前記中間層の下部内へ延び
    て、前記本体形成部の３層構造と、前記内層及び外層間
    における前記コア層から形成された前記底形成部におけ
    る３層構造との間の中間部において、５層構造を形成す
    る請求項１に記載のプリフォーム。
  7. 【請求項７】前記中間層は、バリアー層、着色層又は高
    Tg層のいずれかである請求項１に記載のプリフォーム。
  8. 【請求項８】前記基底形成部と、前記本体形成部の下部
    とが、容器底形成部を画定し、前記コア層は前記容器底
    形成部を越えて上方へ延びている請求項１に記載のプリ
    フォーム。
  9. 【請求項９】前記内層及び前記外層は同一のプラスチッ
    ク材料により作られる請求項１に記載のプリフォーム。
  10. 【請求項１０】前記内層及び前記外層は同一のプラスチ
    ック材料により作られるが、異なる温度で射出成形され
    る請求項１に記載のプリフォーム。
  11. 【請求項１１】前記中間層の溶融温度に比べて前記コア
    層の射出温度が高温であることに起因して、前記コア層
    が接触する前記中間層の一部分は前記コア層により変形
    している請求項１に記載のプリフォーム。
  12. 【請求項１２】前記コア層の容積は、前記プリフォーム
    の10％程度である請求項１に記載のプリフォーム。
  13. 【請求項１３】前記プリフォームの容積に対して、前記
    内層及び前記外層の容積は50〜60％程度であり、前記中
    間層の容積は30〜40％程度であり、そして、前記コア層
    の容積は10％程度である請求項１に記載のプリフォー
    ム。
  14. 【請求項１４】前記プリフォームの容積に対して、前記
    内層及び前記外層の容積は50〜60％程度であり、そし
    て、前記中間層の容積は30〜40％程度である請求項１に
    記載のプリフォーム。
  15. 【請求項１５】前記中間層は、前記内層及び前記外層の
    プラスチック材料と異なるプラスチック材料から形成さ
    れている請求項１に記載のプリフォーム。
  16. 【請求項１６】請求項１のプリフォームから形成された
    容器。
  17. 【請求項１７】前記容器は底を有しており、そして、前
    記コア層が前記底を超えて延びている請求項16に記載の
    容器。
  18. 【請求項１８】前記容器は、底、本体及び終端部を有
    し、前記本体は３層構造を有し、前記底は、前記本体の
    ３層構造とは異なる３層構造を有し、そして、５層構造
    のうちの前記２つの３層構造間に中間部が設けられてい
    る請求項16に記載の容器。
  19. 【請求項１９】前記容器は、底、本体及び終端部を有
    し、前記本体は、前記第１の材料からなる内層及び外
    層、並びに、前記第２の材料からなる中間層を含む３層
    構造を有し、前記底の少なくとも中央部は、前記コア層
    が前記中間層と入れ替わっているところの、前記プリフ
    ォームの底形成部の底部から形成されており、そして、
    前記内層及び前記外層、並びに、前記コア層を含む、前
    記本体の３層構造とは異なる３層構造を有している請求
    項16に記載の容器。
  20. 【請求項２０】前記内層及び前記外層、前記中間層、並
    びに、前記コア層からなる５層構造のうちの前記２つの
    ３層構造間に配置された中間部を更に有する請求項16に
    記載の容器。
  21. 【請求項２１】射出成形型及びこれと協働するコアを使
    用してプラスチックプリフォームを形成するための方法
    であって、 各々が別個の流動性プラスチック材料源に接続された複
    数の入口通路を有するノズルに、前記射出成形型を密閉
    状態で接続する工程と、 第１の事前計量した容量の第１のプラスチック材料を前
    記射出成形型内の前記コアの周囲に射出する工程であっ
    て、前記第１の事前計量した容量は、前記第１のプラス
    チック材料からなる内層及び外層を実質的にプリフォー
    ム全体に形成するに十分な容積であるところの工程と、 第２の事前計量した容量の第２のプラスチック材料を前
    記射出成形型内でかつ前記第１のプラスチック材料の内
    部に射出して、第１層及び第２層を形成する工程と、 第３のプラスチック材料を前記射出成形型内に射出し
    て、前記第２のプラスチック材料を前記射出成形型内に
    押し出し、そして、前記射出成形型内に前記第３のプラ
    スチック材料を充填する工程であって、前記第３のプラ
    スチック材料が、前記第２のプラスチック材料をの前記
    ノズルから除去すると共に、次のプリフォーム形成のた
    めに前記ノズルの準備を行うところの工程と からなることを特徴とする方法。
  22. 【請求項２２】前記第３のプラスチック材料を、前記第
    ２のプラスチック材料の溶融温度よりも高い温度で、か
    つ、より高温の第３のプラスチック材料が、この第３の
    プラスチック材料が接触している第２のプラスチック材
    料と入れ替わる温度差をもって射出する請求項21に記載
    の方法。
  23. 【請求項２３】前記第３のプラスチック材料を、前記第
    １のプラスチック材料の射出温度よりも高温で前記成形
    型内へ射出する請求項21に記載の方法。
  24. 【請求項２４】前記第１及び第３のプラスチック材料
    は、いずれもPETである請求項21に記載の方法。
  25. 【請求項２５】前記第２のプラスチック材料は、バリア
    材料、着色材料、又は高Tg材料のいずれかである請求項
    21に記載の方法。
  26. 【請求項２６】前記温度差が、摂氏10〜38度（華氏50〜
    100度）程度である請求項21に記載の方法。
  27. 【請求項２７】前記第１のプラスチック材料を、摂氏27
    1度（華氏520度）程度の温度で射出し、前記第２のプラ
    スチック材料を、その材料の好適な溶融温度で射出する
    請求項21に記載の方法。
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