JP3745897B2 - 積層プリフォームとその成形方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願の発明は、少なくとも内側層と外側層の２層構造をした積層容器を製造するのに適したプリフォームに係わり、特に、容器の胴壁を外側層から内側層が容易に剥離可能な積層構造にして、容器の内部が減圧状態になった場合に、内側層のみが収縮変形して、容器の外観の形状が変形しない積層容器を製造するための積層プリフォームとその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から使用されている合成樹脂製容器として、可塑剤等の添加剤を含まない樹脂層、あるいは、内容物の蒸散や酸化を防ぐための気体遮蔽性に優れた樹脂層からなる内側層に、機械的あるいは物理的な強度等に優れた樹脂からなる外側層を積層した構造の積層容器が知られている。
そして、このような積層容器を成形するには、内外層を構成する上記のような性質に優れた樹脂の中から相互の溶融性もしくは接着性を有する樹脂を選択して、同時に共押し出し成形するか、または、接着層を介して同軸押し出し成形するかして、内側層に外側層を密着せしめて一体に成形した積層パリソンを、ブロー成形等により中空容器に成形する方法が一般に採用されている。
【０００３】
しかし、上記のような同時押出し成形法により成形した積層パリソンを用いて中空容器を成形して、容器内に外気が侵入しないようにした密封積層容器に於いては、容器内に充填された内容物が、蒸散あるいは使用に伴って減少して、容器の内部が減圧状態になった場合に、大気圧により容器の胴部が圧縮されて、容器の外形が変形するので、容器の外観が損なわれたり、内容物を最後まで注出するのが困難になったりする等の欠点があった。
【０００４】
そこで、このような欠点を改善した積層容器として、内側層と外側層とを剥離可能な樹脂から形成してなる積層パリソンをブロー成形して積層中空容器を成形することにより、容器内が減圧状態になった場合に、外側層から内側層が剥離して内側層のみが収縮変形して、容器の外形は変形しないようにした容器を、既に出願人は提案している（特開平４−３３９７５９号公報参照）。
しかし、このような容器は、容器の口頸部または胴部に於いて、内側層と外側層が接する一部分を接着せしめたものであるから、内圧の減少により内側層が剥離して収縮する際に外側層も一部が引っ張られて変形する場合があるので、外側層がそれに耐え得るような構造にしておかなければならない。
【０００５】
また、上記のように接着層を設けて内外層を積層する代わりに、曲げ弾性率の高い合成樹脂材料を用いて内側層を形成すると共に、容器の口頸端部にフランジ状係合部を形成しておいて、該フランジ部で内外層を係合溶着せしめて積層容器を形成して、内側層を剥離自在としたものがある。（特開平６−３４５０６９号公報参照）
しかし、このような容器を成形するには、ブロー成形用の金型及びブロー装置のマンドレル部の形状を口頸部の形状に合わせた特別な構造をしたものでなければならないので、容器の種類や大きさごとにその係合部の形状に合わせたマンドレル等を準備しなければならず、通常の押し出しブロー成形機では間に合わないので、成形コストが高くなることは避けられない。
【０００６】
更に、上記したいずれの積層中空容器も、内側層と外側層とを同時に押し出して一体に成形する共押し出し成形法により成形したパリソンを用いて中空容器をブロー成形するものであり（所謂、ダイレクトブロー法）、また、ブロー成形した後で容器の口部を仕上げ加工するものであるから、容器の内側層を構成する材質と外側層を構成する材質とを組み合わせてなる積層体を構成するには、共押し出し成形するための条件により種々の制限を受けるので、材質の選択の自由度が狭いものとなる。
また、このような積層プリフォームを用いたダイレクトブロー法による中空容器の成形に於いては、容器の円周方向の延伸加工は容易に行うことができるが、軸方向の延伸加工は非常に困難であり、そして、あまり期待するような効果は得ることはできなかった。
特に、ダイレクトブロー法は、パリソン方式であるために、延伸配向して物性を向上させることが非常に難しい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明は、外側層から内側層が容易に剥離することができるような構造をした積層容器を製造するためのプリフォームを成形するのに、容器の外側層及び内側層となる合成樹脂の材質を選択する際に、内外層の材質を組み合わせる自由度を大きくするために、従来の共押し出し成形によりパリソンを成形する場合のものよりも広い選択度を備えた成形方法により積層プリフォームを成形すると共に、多種多様な積層中空容器を２軸延伸ブロー成形により成形可能な構造をした積層プリフォームを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
成形しようとする積層容器に於いて、外側層となるプリフォーム片と内側層となるプリフォーム片とを、それぞれの目的に合った性質を備えた熱可塑性樹脂を選んでから該樹脂を射出成形することにより別々に成形すると共に、両プリフォーム片は重ね合わせができるような形状に成形した後、両プリフォーム片を重ね合わせて嵌合するか、または、かしめるかして一体化せしめてブロー成形が可能な積層プリフォーム体を成形する。
然して、前記プリフォーム体はブロー成形が可能な温度に加熱してから２軸延伸ブロー成形を行って中空容器にブロー成形する、所謂コールドパリソン法による２軸延伸ブロー成形に適した積層プリフォームを形成する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
積層容器の外側層となる所定形状をしたプリフォーム片を、透明性や耐衝撃性、物理的強度を備えた熱可塑性樹脂を用いて射出成形により成形すると同時に、該プリフォーム片の適当な位置に通気用の小孔を形成する。
他方、積層容器の内側層となる所定形状をしたプリフォーム片を、前記外側プリフォーム片に対して接着力が弱くて剥離性を有すると共に、透明性やガス遮断性、無毒性等を有する熱可塑性樹脂を用いて射出成形により外側層プリフォーム片に重畳して嵌合可能な形状に成形する。
【００１０】
続いて、前記外側層プリフォーム片をプリフォーム成形装置の成形型に固定してから、該外側層プリフォーム片に前記内側層プリフォーム片を重ね合わせて嵌合した後、成形型により両プリフォーム片を圧着して一体になるように積層して、２軸延伸ブロー成形が可能な積層プリフォームを成形する。
【００１１】
【実施例】
以下、本願の発明を、最適な実施例に基づいて図面を参照しつつ説明する。
図１に示すものは、本願発明の第１の実施例である筒形をした積層プリフォームとその成形工程を示す図あり、図２に示すものは、この積層プリフォームを用いてブロー成形した壜形状の積層中空容器１を例示したものである。
該中空容器１の胴壁部は、外形を保持する外側層２と剥離可能な内側層３とから構成されており、容器の底部にあたる部分の外側層２には大気導入孔４が設けられていて、中空容器内に収容されている内容物が、蒸散したり、使用に供されたりして減少して、容器の内部が減圧状態になった場合には、外側層２から内側層３が簡単に剥離するような層構成に形成されている。
【００１２】
前記した本願発明の積層状プリフォーム１Ａを成形するには、図１（ａ）に示すように、最終製品に合わせて所定形状をした内側層となるプリフォーム片３ａを、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）を射出成形して試験管状をした筒形に成形して、また、別途外側層となるプリフォーム片２ａを、ポリアクリレート樹脂（Ｕポリマー）を射出成形して前記内側層プリフォーム片３ａを包み込むように嵌合可能な形状に成形すると同時に、外側層プリフォーム片２ａの底部その他の適当な部分に、積層中空容器１を成形した場合に、大気導入孔４を形成するための小孔２ｂを形成しておく。
【００１３】
次に、プリフォーム成形装置その他の成形型に前記外側層プリフォーム片２ａを嵌合可能に固定した後、該外側層プリフォーム片２ａに前記内側層プリフォーム片３ａを重ねるように供給して、成形型その他の押圧具により矢印で示すように内側層プリフォーム片３ａを外側層プリフォーム片２ａに圧着せしめて、図１（ｂ）に示すように、両プリフォーム片が一体に積層されてなる筒形状の積層プリフォーム１Ａを成形する。
【００１４】
尚、図２に示した積層中空容器１には、容器の口頸部にネジ蓋を螺合して密閉するためのネジ山５が形成されているが、このように中空容器の口頸部にねじ部を形成するには、図１の（ａ）（ｂ）に示すように、積層プリフォーム１Ａの内側層３ａの口頸部にねじ部３ｂを成形しておくことが必要である。
それには、積層プリフォーム１Ａを成形する過程で、内側層となるプリフォーム片３ａを射出成形する際に、同時に口頸部となる部分にねじ部３ｂ及びネックリング部３ｃを同時に形成する。
また、外側層となるプリフォーム片２ａを射出形成する際に、その端部には前記ネックリング部３ｃと嵌合する嵌合片２ｃにアンダーカット部を設けて成形すると同時に、その底部には小孔２ｂを成形しておくのがよい。
【００１５】
容器を密閉するのにネジ蓋体を用いずに、開口端部にフィルム等の密封体を密着して密閉したり、あるいは、口頸部に蓋体を嵌合して溶着して密閉する形式の容器を成形する場合には、図７（ａ）に示すように、口頸端部に係合段部３ｄを形成した内側層プリフォーム片３ａと、これに相似形状に成形した外側層プリフォーム片２ａとを、嵌合せしめて口頸端部の係合段部２ｄで係合して積層するか、図７（ｂ）に示すように、内側層プリフォーム片３ａを外側層プリフォーム片２ａに嵌合して、内側層プリフォーム片３ａの口頸段部の係合突起部３ｅに、外側層プリフォーム片２ａの係合端部２ｅを係合せしめて積層した積層プリフォーム１Ａを２軸延伸ブロー成形して中空容器に成形する。
【００１６】
図３に示したものは、本願発明の第２の実施例を示した積層プリフォームであり、このようなお碗形状をした積層プリフォーム２１Ａは、図４に示すような広口壜の形状をした積層中空容器２１をブロー成形するのに適したものである。
このような積層プリフォーム２１Ａを成形するには、最終製品の形状に合わせて所定の大きさや厚さをした内側層となるプリフォーム片２３ａを射出成形によりお碗形状に成形して、その縁部に平坦なフランジ部２３ｃを形成する。
また、外側層となるプリフォーム片２２ａを前記内側層プリフォーム片２３ａの外面に嵌合可能な形状に別途射出成形により成形すると共に、縁部に形成するフランジ部２２ｃの端部が前記内側層プリフォーム片２３ａのフランジ部２３ｃの平面と同一面となるように成形して、同時に、該外側層プリフォーム片２２ａの底部もしくは適当な部分に大気導入孔２４となる小孔２２ｂを形成する。
【００１７】
そして、前記外側層プリフォーム片２２ａをプリフォーム成形装置その他の成形型等にセットしてから、該外側層プリフォーム片２２ａに内側層プリフォーム片２３ａを重ねるように供給した後、押圧具により圧着して両プリフォーム片を一体に積層せしめてお碗形状をした積層プリフォーム２１Ａに成形する。
【００１８】
尚、図３に示した積層プリフォーム２１Ａには、外側層プリフォーム片２２ａと内側層プリフォーム片２３ａとの間に中間層２５ａが設けられているが、このように中間層を設ける場合には、外側層とは接着性が良くて、内側層とは剥離性が良い熱可塑性樹脂を用いて中間層を形成するのが一般的であるが、逆に、内側層との接着性が良くて、外側層との剥離性が良い熱可塑性樹脂を用いて中間層を形成してもよい。
【００１９】
図５に示すプリフォームは、本願発明の第３の実施例を示した積層プリフォームであり、このようにお皿形状をした積層プリフォーム３１Ａは、図６に示したようなコップ形状をした積層中空容器３１をブロー成形するのに適している。
【００２０】
このような積層状プリフォーム３１Ａを成形するは、最終製品の形状に合わせた所定形状をした内側層となるプリフォーム片３３ａを射出成形により皿形状に成形すると共に、縁部に平坦なフランジ部３３ｃを形成し、また、別途射出成形により外側層となるプリフォーム片３２ａを前記内側層プリフォーム片３３ａの外形面に合わせて嵌合可能な形状に成形すると共に、縁部のフランジ部３２ｃは内側層プリフォーム片３３ａのフランジ部３３ｃを囲むように端部を起立させて、内側層のフランジ部３３ｃと同一平面となるように成形するが、同時に、外側層プリフォーム片３２ａの適当な部分に大気導入孔３４となる小孔３２ｂを形成しておく。
【００２１】
続いて、上記のように成形した外側層プリフォーム片３２ａをプリフォーム成形装置の成形型にセットしてから、該外側層プリフォーム片３２ａに前記内側層プリフォーム片２３ａが重なるように供給した後、両プリフォーム片を成形型により押圧して圧着することにより積層プリフォーム３１Ａに成形する。
【００２２】
本願発明の積層プリフォーム１Ａから成形した剥離可能な積層中空容器１は、図１０に示すように容器内に内容液を充填したものに、注出ポンプ７をセットして開口部にネジ蓋６を螺合して固定することにより密封して製品となして、該容器の注出ポンプ７の注出ヘッド７ａを操作して使用に供すると、内容液は吸い上げ管７ｂを介して注出され、次第に減少して容器の内部が減圧状態になるので、外側層２から内側層３が簡単に剥離すると大気導入孔４から空気が流入して、内側層３は収縮するが外側層２は収縮しないので、従って、容器の外形は変形することがないので見栄えを損なうことはない。
【００２３】
尚、上記した積層プリフォームの成形に於いては、積層容器に成形した場合に大気導入孔となる小孔を積層プリフォームに設けるのに、射出成形により外側層プリフォーム片を成形する際に、同時に外側層プリフォーム片の適当な部分に小孔を形成する方法をとったが、このような方法に限ることなく、外側層プリフォーム片を成形した後で、外側層プリフォーム片の適当な部分に小孔を形成しても良いし、また、積層プリフォームを成形した後で、プリフォームの外側層の適当な部分に小孔を形成する方法をとっても良いが、外側層プリフォーム片の成形と同時の方が、容易に、且つ、安定して形成することができる。
【００２４】
尚、図３に示すお椀形をしたプリフォーム、及び、図５に示すお皿形をしたプリフォームには、いずれにも縁部の周面にはねじ部が設けられていないが、これらのプリフォームにも図１に示した第１実施例のプリフォームと同様に成形して、図８及び図９に示すように縁部外周面にもねじ部２３ｂ，３３ｂを設けることも可能である。
【００２５】
そして、このように開口端の外周面にねじ部を形成したプリフォーム２１Ａ，３１Ａを用いて、図４や図６に示すような形状あるいはその他の形状にブロー成形した容器は、ネジ蓋体を螺合して密閉することができるので、加熱充填や熱処理を伴う容器として使用することが可能である。
また、容器の大気導入孔４となる小孔２ｂ等は、必ず外側層プリフォームの底部に設ける必要はなくて、側壁部分に設けておいてもよいし、また、内側層と外側層とが係合している接触面に細い溝を適当に設けておいてもよい。
【００２６】
以上説明したように、本願の発明は、内側層を形成するプリフォーム片と外側層を形成するプリフォーム片とを別々に射出成形して積層プリフォームを成形するので、押し出し成形により積層プリフォームを成形する場合のように、共押し出しのための種々の制約条件を受けることもないので、内側層と外側層とを構成する材料の選択度が大きくて、同類の合成樹脂で構成することも可能であり、また、成形温度差が少ない色々な合成樹脂を組み合わせて用いることもできる。
【００２７】
【発明の効果】
本願発明の積層プリフォームは、内側層を形成するプリフォーム片と外側層を形成するプリフォーム片とを別々に射出成形したものを、重ね合わせて嵌合して積層して、プリフォーム片端部で係合、固定したものであるから、接着層を設けたり、共押し出し成形をする必要がないので、プリフォームの成形が容易であり、また、材料の合成樹脂を選択できる幅が広いので、生産コストを低く抑えて、且つ、生産性も高めることができる。
【００２８】
本願発明の積層プリフォームは、内側層と外側層との間に接着層を用いる必要もないので、使用後に廃棄する容器を回収して再使用する場合に、内側層と外側層とを容易に分離することができて、分離した原料に異なる材質のものが混入することがないので、資源の再利用を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本願発明の積層プリフォームの成形工程を示す断面図であり、（ｂ）は成形された筒状の積層プリフォームを示す断面図である。
【図２】図２に示す積層プリフォームから成形した積層容器の断面図である。
【図３】本願発明のお碗状をした積層プリフォームの断面図である。
【図４】図３に示す積層プリフォームから成形した積層容器の断面図である。
【図５】本願発明のお皿状をした積層プリフォームの断面図である。
【図６】図５に示す積層プリフォームから成形した積層容器の断面図である。
【図７】（ａ）は図１に示したプリフォームの変形例を示す断面図であり、（ｂ）は図１に示したプリフォームの別の変形例を示す断面図である。
【図８】図３に示したプリフォームの別の変形例を示す断面図である。
【図９】図５に示したプリフォームの別の変形例を示す断面図である。
【図１０】図２に示した積層容器の使用形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 積層中空容器
２ 外側層
３ 内側層
４ 大気導入孔
５ ネジ山
６ ネジ蓋
７ 注出ポンプ
１Ａ 積層プリフォーム
２ａ 外側層プリフォーム片
２ｂ 小孔
２ｃ 嵌合片
３ａ 内側層プリフォーム片
３ｂ ねじ部
３ｃ ネックリング部
７ａ ヘッド
７ｂ 吸い上げ管

Claims (13)

1. 熱可塑性樹脂を射出成形して所定形状に成形してなる内側層を形成するプリフォーム片と、該プリフォーム片が嵌合可能な形状に熱可塑性樹脂を射出成形してなる外側層を形成するプリフォーム片とが、重畳、圧着されて剥離可能に一体化されていて、容器内の減圧に伴い内側層が剥離可能な積層中空容器に於ける大気導入孔を形成するための小孔が前記外側層を形成するプリフォーム片に設けられていることを特徴とする積層中空容器を２軸延伸ブロー成形するための積層プリフォーム。
2. 前記した内側層を形成するプリフォーム片及び外側層を形成するプリフォーム片は、有底の円筒状に形成されてなることを特徴とする請求項１に記載する積層中空容器を２軸延伸ブロー成形するための積層プリフォーム。
3. 前記した内側層を形成するプリフォーム片及び外側層を形成するプリフォーム片は、有底のお碗状に形成されてなることを特徴とする請求項１に記載する積層中空容器を２軸延伸ブロー成形するための積層プリフォーム。
4. 前記した内側層を形成するプリフォーム片及び外側層を形成するプリフォーム片は、有底のお皿状に形成されてなることを特徴とする請求項１に記載する積層中空容器を２軸延伸ブロー成形するための積層プリフォーム。
5. 前記した外側層を形成するプリフォーム片は、その端部に形成された係合片が内側層を形成するプリフォーム片の端部外周面に係合して一体化していることを特徴とする請求項１乃至４に記載する積層中空容器を２軸延伸ブロー成形するための積層プリフォーム。
6. 前記した内側層を形成するプリフォーム片は、その上端部の外周面に蓋体を螺合するためのねじ部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４に記載する積層中空容器を２軸延伸ブロー成形するための積層プリフォーム。
7. 前記した外側層を形成するプリフォーム片には、その底部に積層中空容器に於ける大気導入孔を形成するための小孔が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４に記載する積層中空容器を２軸延伸ブロー成形するための積層プリフォーム。
8. 熱可塑性樹脂を射出成形して、積層プリフォームの内側層となるプリフォーム片を容器の形状に適した所定形状に成形する一方で、前記内側層となるプリフォーム片に嵌合可能な形状をした外側層となるプリフォーム片を成形して、前記内側層プリフォーム片に前記外側層プリフォーム片を嵌合せしめてから圧着して積層プリフォームを形成すると共に、容器内の減圧に伴い内側層が剥離可能な積層中空容器に於ける大気導入孔を形成するための小孔を前記外側層を形成するプリフォーム片に形成することを特徴とした積層中空容器を２軸延伸ブロー成形するための積層プリフォームの成形方法。
9. 前記内側層となるプリフォーム片及び外側層となるプリフォーム片を、有底の円筒状に成形することを特徴とした請求項８に記載する積層中空容器を２軸延伸ブロー成形するための積層プリフォームの成形方法。
10. 前記内側層となるプリフォーム片及び外側層となるプリフォーム片を、有底のお碗状に成形することを特徴とした請求項８に記載する積層中空容器を２軸延伸ブロー成形するための積層プリフォームの成形方法。
11. 前記内側層となるプリフォーム片及び外側層となるプリフォーム片を、有底のお皿状に成形することを特徴とした請求項８に記載する積層中空容器を２軸延伸ブロー成形するための積層プリフォームの成形方法。
12. 前記内側層となるプリフォーム片の上端部の容器の口頸部となる部分にはねじ部とネックリング部を形成して、また、前記外側層となるプリフォーム片の上端部には前記ネックリング部に係合する係合片を形成すると共に、該係合片にアンダーカット部を形成することを特徴とした請求項８に記載する積層中空容器を２軸延伸ブロー成形するための積層プリフォームの成形方法。
13. 前記外側層となるプリフォーム片の胴壁部に容器の大気導入孔を形成するための小孔を形成することを特徴とした請求項８乃至１２に記載する積層中空容器を２軸延伸ブロー成形するための積層プリフォームの成形方法。

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