JP4474420B2 - 射出中空成型法によるボディ部位に摘み部が形成されたpetボトルの製造装置、製造方法及びこれにより製造されたpetボトル - Google Patents
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Description
熱可塑性プラスチックを利用してボトルを製作する方法には中空成型法が適用されるが、この中空成型法はボトルのように中が空いた製品を製作する成型方法であって、ブロー成型(Blow Molding)とも呼ばれる。前記中空成型法の基本はパリソン(parison)またはプレフォーム(preform)と呼ばれる適当な温度の樹脂パイプ(試験管形状)を押出法や射出法により予め成型し、これを金型内に挿入した後その中に圧縮空気を吹き込み膨張させることである。このような中空成型法は一般に熱可塑性樹脂に対し適用され、大凡押出式中空成型(extrusion or direct blow molding)、射出式中空成型(injection blow molding)、延伸中空成型(stretch blow molding)等の方法がある。PETボトル製作には、射出延伸中空成型法(injection stretch blow molding)が広く用いられる。
前記押出式中空成型法は、大型容器とハンドルのある容器の成型が可能であり、PE、PP、PVCのような殆どのプラスチック全て成型が可能な長所があるが、低い溶融強度の特性を有するPET材料に対しては成型が不可能であるとの問題点がある。
このようなPETに対し押出式中空成型が可能になるようにするため変形PETを用いる場合もあるが、変形PETは通常のPETに比べ原料費が高価であり、活用度が延伸PETより落ちる。
前述のように、溶融張力が低いPET樹脂のような場合はパリソンのドローダウン(draw down)現象のため、押出式中空成型法を適用することが困難なので、ドローダウンが問題にならない射出式中空成型法を適用している実情である。特に、PETはブロー用金型で延伸ロードによりパリソンを長手方向に伸ばしながらブローして2軸延伸する射出延伸中空成型法が主に用いられている。
これに比べ、射出式中空成型では良好な材料の分布、重量、体積、厚さ等が均一な成型品を得ることができ、精密性の高いネック部のデザイン成型が可能な点等の長所がある。しかし、射出式中空成型法は金型製作と成型方法に高度の技術が必要であり、2種類のモールドを必ず設置しなければならず、押出式中空成型工程でのようにボディにハンドルが形成された容器の成型をすることができない等の短所があった。
さらに、本発明のボディ部位に摘みが成型されたPETボトルは、前記の製造装置または製造方法で成型されたことを特徴とする。
図1〜図3は、射出成型によりプレフォームを形成する工程を示した断面図である。
前記で説明したように、射出中空成型法(より好ましくは射出延伸中空成型法)によりボディに摘みが形成されたPETボトル成型するためには、先ず試験管状のプレフォーム10を形成しなければならない。前記プレフォーム10は、前記図面に示されたように射出成型モールドであるキャビティモールド3によりコアモールド5の周囲に樹脂を射出して試験管形状に成型される。このとき前記射出成型器において、コアモールド5とキャビティモールド3の間には試験管形状のプレフォーム10を形成するための間隙が形成され、この間隙内にキャビティモールドの注入溝3aを介し樹脂が充填されることによりプレフォーム10の形状をなすことになる。前記コアモールド5の上部には二つのパーツ4a、4bに区分されたネックモールド4が形成され、容器の入口を成型することになる。成型されたプレフォーム10はコアモールド5と共にキャビティモールド3から離隔させる。コアモールド5から離隔されたプレフォーム10は図3に示された通りである。
前記図4と図5に示された本発明の射出中空成型法によりPETボトル製造装置100は、プレフォーム10を多数個収容して加熱するプレフォームヒーティングボックス21と、前記ヒーティングボックス21から加熱されたプレフォーム10を移送させるロボットアーム23と、前記ロボットアーム23からプレフォーム10を移送されてPETボトル製造のための各工程段階別にプレフォーム10を移送させる移送装置である回転円板20と、前記回転円板20の下部に位置して回転円板20の回転により連続的な工程が進行されるよう一定間隔で支持台25の上部に配列されたプレフォームブローモールド40、摘み形成部が備えられたブローモールド50、カッティング装置としてパンチが備えられたカッティングモールド60、及び接着装置としてのインサート射出モールド70等で構成される。さらに、前記各モールド金型が設けられた支持台25の側面部には、射出器72、完成されたPETボトル19を移送するためのコンベヤ80等の一連の補助装置等が設けられる。特に、カッティングモールド60の側面にはモールド金型パンチ(図14の61)が挿入されるホール62が形成されており、インサート射出モールド70の側面には射出器72が位置している。図4及び図5に示された実施例構成は2ステージ方式によるブロー成型に基づいたものであるが、本発明は1ステージ方式によるブロー成型にも当然適用可能である。
図6〜図10は、本発明の実施例1における摘み部が形成されたPETボトル射出中空成型製造過程における各工程段階別に得られる製品を順次示した図で、前記各図面の(a)は得られる製品の斜視図であり、各図面の(b)は前記各図面(a)に示された製品の中間部位を切開して現れる下側部位を示した斜視図である。
図11〜図15は、本発明の実施例1における摘み部が形成されたPETボトル射出中空成型製造過程における各工程段階別に用いられる装置を概略的に示した図である。
図4及び図5を参照すれば、プレフォーム10を内部に多数個収容したプレフォームヒーティングボックス21で加熱した後、加熱された状態のプレフォーム10をロボットアーム23が把持して回転円板20の底部所定位置に装着させる。回転円板20は一定角度回転して取り付けられたプレフォーム10をプレフォームブローモールド40に装着させ本発明の第1工程を行う。即ち、プレフォームブローモールド40(図11参照)では前記プレフォーム10が延伸されるようプレフォーム10を把持しているプレフォームホルダー24から延伸ロード(図示省略)でプレフォーム10を延伸させながら圧縮空気を吹き込む。これは射出延伸中空成型法式としてPETボトルの製造に主に用いられる方式であるが、本発明がこの方式に限定されるものではなく、射出中空成型にも適用可能であることは明らかである。
次に、前記1次ブローイング成型された楕円形の第1PET容器13を内側に摘み形成部が備えられたブローモールド50に取り付けた後、2次ブローイングを実施して、図8に示された第2PET容器15を形成する第2工程を行う。前記2次ブローイング工程を介しては、1次ブローイング工程により成型された楕円形の第1PET容器13のボディ一部分が摘み孔を明けるための摘み形成部である成型モールド部51に押圧されることになり、第1PET容器13ボディの残り部分はブローイングにより2次延伸される。図13は、2次ブローイング作業後、出てくる第2PETボトル15を示す。この2次ブローイング作業はボディ部位が完全なPETボトルデザインに成型されるようにする。
次に、2次ブローイング成型工程により形成された第2PET容器15は容器15の一側に摘みで活用される部分が凸凹形態の空間に形成されているが、完全に貫通された状態ではなく、摘み部の押圧された部分(図8の15b)が連結されている状態なので、この部分をカッティングして除去しなければならない。このため、前記第2PET容器15をカッティング装置である図14に示されたカッティングモールド60に移送させ取り付けた後、本発明の第3工程を行う。参考に、前記図14において図(a)はカッティングモールド60装置の全体斜視図であり、図(b)は図(a)に示された装置の平断面図であり、図(c)は図(a)に示された装置の縦断面図である。
ヒーター61aにより加熱されたパンチ61でカッティングすれば、熱によりカッティングされた部位が多少溶け出し先がちびりながら、非結晶化状態をなし得る(図15の17c参照)。このように、非結晶化された部位は後述するインサート射出時に新しく流入されるPET材質との接着効率をより高める効果が得られる。
前記パンチ61によるカッティング後、摘み部に残留する製品部分を加熱して、圧縮力を加えれば一見接着が可能であるように見られるが、ブロー工程により延伸されたPET材質は分子配向がなされ、加熱圧縮による接着が難しいとの問題がある。さらに、このような方法で接着がなされても内容物を充填するほどの程度に至るのは難しい。従って、確実な接着のためには第3工程によるカッティングと共に圧縮による接着をするよりは、第3工程でカッティングを行い第4工程でカッティング後の残留部分に対する接着工程を実施するのが好ましい。
カッティング後の摘み部に残留した製品部分に対する接着工程として、前記摘み部の押圧された部分15bが除去された図9の第3PET容器17は、図15に示された接着装置であるインサート射出モールド70に移送、取り付けられて本発明の第4工程を行う。
図示したように、本発明の第4工程ではインサート射出モールド70の側面に別途の射出器72を位置させ、前記第3PET容器17の摘み部に残留した製品部分の端部(図9の17c)のカッティングラインに沿って射出器72による射出成型を行う。
インサート射出モールド70に取り付けられた前記第3PET容器17の摘み部のカッティングされた内側部分17dは、インサート射出モールド70の一側部位(圧縮部材)(図15(c)の71)により押圧され射出成型時にその内側に原料が漏洩して入ることを防ぐようにする。これと同時に、第3PET容器17のカッティングされた摘み部の端部17cはインサート射出成型により密封される。即ち、図15の(c)のaとb空間が原料で充填され、摘み部19dの内側面周囲がボリューム感があり、滑らかで柔らかい形状をなし、容器使用者が摘みを摘むとき手触りのよいグリップ感を有することになるのである。このとき、前記インサート射出成型部19cの規格は摘み部の強度補助役割のためボトルの厚さと大きさ及び形態に応じて一定の強度を維持する形状にする。
一方、カッティング後の残留する製品部分に対するさらに他の接着工程としての第4工程は、前記のインサート射出法の代わりに超音波接着によることもある。超音波接着は超音波振動によりプラスチックの重なった部分を発熱融着させる方法で、薄い材料だけでなく厚いプラスチック材料の接着にも利用可能である。特にPET材質の場合は熱板接着やインパルス接着、高周波接着が不可能であるか、または難しい反面、超音波接着は高周波発振器と振動子、工具ホーン等を利用すれば接着可能である。
前記実施例1の製造方法は、プレフォーム10をプレフォームブローモールド40で1次ブローイング作業を行い、中空型の第1PET容器13を製作し(第1工程)、この第1PET容器13を摘み形成部の成型モールド部51が備えられたブローモールド50で2次ブローイング作業を行い、第2PET容器15を製作した後(第2工程)、この第2PET容器15の摘み部の押圧された部分15bをカッティングして、第3PET容器17を製作し(第3工程)、この第3PET容器17の摘み部に残留した製品部分17cを接着して第4PET容器(インサートモールディングにより接着したのは図10に図示、超音波接着によりシーリングしたのは図17に示された容器と類似する)を製作すること(第4工程)を要旨とする。
実施例2は、図16及び図17を参照して説明すれば、前記実施例1の第1工程及び第2工程はそのまま実施し、前記実施例1の第3工程と第4工程(より具体的には超音波接着)はその順序を変更することを要旨とする。即ち、実施例2の第3工程は図8の第2PET容器15の摘み部に残留した製品部分15bを超音波接着して図16の第3′PET容器16を成型することによりなり、第4工程は超音波接着された第3′PET容器16の摘み部に残留した製品部分16bをカッティングして図17の第4′PET容器18を成型することによりなる。
図18は、本発明の実施例3における第5工程で得られる製品を示した斜視図である。実施例3は五つの工程からなる。
実施例3の第1工程は、実施例1または実施例2の第1工程と同一に実施する。即ち、プレフォーム10をプレフォームブローモールド40に取付け、1次ブローイング作業を行う。
実施例3の第2工程は、実施例1及び実施例2の第2工程とは異なり、第1PET容器13のボディを完全に吹き込まない。実施例3では完全な製品形状への延伸のためのブロー工程を別途の第5工程で実施する。
実施例3の第2工程による第2′′PET容器(図8に示された容器と類似する)は、完全なPETボトルデザインの60%〜80%程度でのみブローされた第1PET容器13を押圧し、摘み部の押圧された部分15bが生じるようにするが、第1PET容器13と類似に完全なPETボトルデザインの70%〜90%程度でのみブローされた状態を維持する。
実施例4は、摘み形成部が備えられたブローモールド50により2次ブローイング作業を行う前記実施例2の第2工程、及び押圧された部分15bを超音波接着する第3工程を変形し、端部に超音波接着装置が設けられた摘み形成部を備える摘み成型装置で摘み部の押圧された部分15bの形成と接着を同時に行うことが特徴である。
実施例4の第1工程は、実施例1〜実施例3の第1工程と同一である。即ち、プレフォーム10をプレフォームブローモールド40に取り付け、1次ブローイング作業を行う。
実施例4の第3工程は、超音波接着され押圧された部分16bをカッティングすることである。
前述した実施例等はPET樹脂を中心に説明したが、PET以外のプラスチックボトルの製作にも適用可能であるのは自明である。
Claims (8)
- 摘み部を押圧することができるようプレフォームを完成形状に比べられる所定比率で吹き込むプレフォームブローモールドと、
摘み部が形成されるようボトルの両側を押圧するよう内側に摘み形成部が備えられたブローモールドと、
摘み形成部により押圧された摘み部の押圧された部分をカッティングするパンチを含むカッティング装置と、
前記カッティング装置による摘み部に残留した製品部分を密封固定する装置と、
前記プレフォーム及び成型されたPETボトルのネック部を把持して移送する移送装置と
を含み、
前記密封固定する装置は、カッティング装置によりカッティングされた後の摘み部に残留した製品部分の内側を押圧し、前記摘み部に残留した製品部分の端部をインサート射出して密封固定するインサート射出モールドであることを特徴とする射出中空成型法によるボディ部位に摘み部が成型されたPETボトルの製造装置。 - 請求項1において、
前記PETボトルの製造装置は、ボディ部位を貫通する摘み部を備えるボトル状のブローモールドをさらに含むことを特徴とする射出中空成型法によるボディ部位に摘み部が成型されたPETボトルの製造装置。 - 射出成型により製造されたプレフォームをプレフォームブローモールドに取り付け、圧縮空気を吹き込む1次ブローイング作業で中央に中空部が形成された第1PET容器を成型する第1工程と、
前記第1PET容器を摘み形成部が備えられたブローモールドに取り付けた後、圧縮空気で2次ブローイングして、ボディ部位に摘み部が形成された第2PET容器を成型する第2工程と、
前記第2PET容器の摘み部の押圧された部分をカッティングして第3PET容器を成型する第3工程と、
前記第3PET容器の摘み部に残留した製品部分を密封固定し第4PET容器を成型する第4工程と
を含み、
前記第4工程は、前記第3PET容器の摘み部に残留した製品部分の内側を押圧し、前記摘み部に残留した製品部分の端部をインサート射出して密封固定することにより第4PET容器を成型する工程であることを特徴とする射出中空成型法によるボディ部位に摘み部が成型されたPETボトルの製造方法。 - 請求項3において、
前記第4PET容器を、ボディ部位を貫通する摘み部を備えるボトル状のブローモールドに取り付け、圧縮空気を吹き込み第5PET容器を成型する第5工程を含むことを特徴とする射出中空成型法によるボディ部位に摘み部が成型されたPETボトルの製造方法。 - 射出成型により製造されたプレフォームをプレフォームブローモールドに取り付け、圧縮空気を吹き込む1次ブローイング作業で中央に中空部が形成された第1PET容器を成型する第1工程と、
前記第1PET容器を摘み形成部が備えられたブローモールドに取り付け、ボディ部位に摘み部が形成された第2PET容器を成型する第2工程と、
前記第2PET容器の摘み部の押圧された部分の端部をインサート射出し、カッティングして第3PET容器を成型する第3工程と、
前記第3PET容器の摘み部に残留した製品部分を密封固定して第4PET容器を成型する第4工程と
を含み、
前記第4PET容器を、ボディ部位を貫通する摘み部を備えるボトル状のブローモールドに取り付け、圧縮空気を吹き込み第5PET容器を成型する第5工程を含むことを特徴とする射出中空成型法によるボディ部位に摘み部が成型されたPETボトルの製造方法。 - ボディ部位に摘み部が成型されたPETボトルの製造装置においてカッティング装置による摘み部に残留した製品部分を密封固定する装置であって、
カッティング装置によりカッティングされた後の摘み部に残留した製品部分の内側を押圧し、前記摘み部に残留した製品部分の端部をインサート射出して密封固定するインサート射出モールドであることを特徴とする密封固定装置。 - ボディ部位に摘み部が成型されたPETボトルの製造時にカッティング装置による摘み部に残留した製品部分を密封固定する方法であって、
カッティング装置によりカッティングされた後の摘み部に残留した製品部分の内側を押圧し、前記摘み部に残留した製品部分の端部をインサート射出して密封固定することを特徴とする密封固定方法。 - ボディ部位に摘み部が成型されたPETボトルの製造時に、カッティング装置により摘み部に残留した製品を密封固定した部分が容器内部に埋められた形になるよう成型する方法であって、
PET容器の摘み部に残留した製品を密封固定するときまでは完成形状に及ばない所定比率で成型された状態に製品を成型し、
PET容器の摘み部に残留した製品をインサート射出し、密封固定したあと、
前記密封固定部分が形成されたPET容器を、ボディ部位を貫通する摘み部を備えるボトル状のブローモールドに取り付け、完成形状になるよう圧縮空気を吹き込んで密封固定部分が容器内部に埋められるようにすることを特徴とする、ボディ部位に摘み部が成型されたPETボトルの製造方法。
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