JP4765361B2 - ２軸延伸ブロー成形法によりボトル容器を製造するための金型 - Google Patents

Description

本発明は、２軸延伸ブロー成形法によりボトル容器を製造するための金型に関し、特に飲料を充填し加温するのに用いられるＰＥＴボトル容器等のプラスチックボトル容器を製造するための金型に関する。

２軸延伸ブロー成形法によるボトル容器の製造は、現在広く普及しているＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製ボトル容器等の製造において一般的な製造方法である。この２軸延伸ブロー成形法に用いられる金型は、一般にボトル容器の胴部を形成する２個の胴型と、ボトル容器の底部を形成する１つの底型から少なくともなり、胴型と底型の型割位置が、ボトル容器を直立させた時の接地部分に設けられるのが通常である（特開平２−７４３１９号公報（特許文献１）第３図、特開２００４−４２２７５号公報（特許文献２）図１参照）。これは、この位置に型割位置を設けることで、成型時の型内エアーの排気経路が確保できるからである。このような金型構造を有する金型で成形されたボトル容器には、しばしばこの型割位置に対応する接地部分に、円周状の突起が発生することがある。

かつては、ＰＥＴボトル容器は冷たい飲料の流通にのみ用いられていたが、近時はＰＥＴボトル容器に飲料を充填し加温して販売することが一般化している。このような加温販売においては、ボトル容器入り飲料を店頭で温熱プレート（一般にホットウォーマーという）上で加熱して販売することが多い。この加温販売においては、ボトル容器の接地部分に円周状の突起が存在すると突起により熱伝導が妨げられ、ホットウォーマー加温時に液温上昇がばらつくという不具合が生じていた。
特開平２−７４３１９号公報 特開２００４−４２２７５号公報

本発明の目的は、加温飲料の流通に適したボトル容器を、２軸延伸ブロー成形法により製造するための金型を提供すること、特に、ボトル容器の接地部分に円周状の突起が発生しないための金型を提供することにある。

本発明者らは、ボトル容器の接地部分に円周状の突起が発生する原因を検討したところ、以下の２つの原因を見出した。第１に成型時に胴型と底型を組み合わせたときに高さのずれが生じ、型割部分であるボトル容器の接地部分に段差が生じること。第２に成型時に胴型と底型を組み合わせたときに、胴型と底型が干渉しないように間隔を０．５〜１．０ｍｍ程度確保する必要があるため、成形条件によってはその空間に樹脂が流れ込みボトル容器の接地部分に円周状の突起が発生することである。

本発明者らは、胴型と底型の型割位置をボトル容器接地部分以外とすることを考慮して、胴型と底型の型割位置を胴下部に設けたリブに対応する位置とすることにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。

したがって、本発明の2軸延伸ブロー成形用金型は、２軸延伸ブロー成形法によりプラスチックボトル容器を製造するための金型であって、前記金型が、前記ボトル容器の胴部を形成する２個の胴型と、前記ボトル容器の底部を形成する１つの底型から少なくともなり、前記胴型と前記底型の型割位置が、ボトル容器の胴下部に設けたリブに対応する位置にあることを特徴とするものである。

２軸延伸ブロー成形法
本発明の金型は、２軸延伸ブロー成形法によりボトル容器を製造するためのものである。この２軸延伸ブロー成形法は、試験管状の予備成形体を金型内に配置し、予備成形体の中央部をロッドで押し広げながら、予備成形体内にガスを吹き込みブロー成形することにより、金型内部の形状のボトル容器を製造するものである。

金型構成
図１を用いて、本発明の金型の構造を説明する。本発明の２軸延伸ブロー成形法によりボトル容器を製造するための金型は、ボトル容器の胴部を形成する２個の胴型１と、ボトル容器の底部を形成する１つの底型２から少なくともなり、胴型１と底型２の型割位置３が、ボトル容器の胴下部に設けたリブに対応する位置にあるものである。ここにいう「リブ」とは、ボトル容器の横方向からの圧迫に対する強度確保のためボトル容器の胴の下部などに通常設けられるリング状の部分である。型割位置をリブより上とすると、ボトル容器の成形後、底型を抜くことができなくなる。胴型と底型の型割位置をこのような位置にすることにより、ボトル容器の接地部分の突起が無くなり、ホットウォーマーによる加熱時に内容物の温度を安定して上昇させることができる。

次に、図２を用いて、従来の金型の構造を説明する。従来の金型は、ボトル容器の胴部を形成する２個の胴型１と、ボトル容器の底部を形成する１つの底型２から少なくともなり、胴型１と底型２の型割位置３が、ボトル容器を直立させた時の接地部分対応する位置に設けられるものである。

底型の分別
本発明においては、底型がヒール部分と底山部分に分別されてなることが好ましい。ここにいう「ヒール部分」とは、ボトル容器の下部の接地部分からボトル容器壁面が垂直となるところまでとその周辺部分である。

図３を用いて、底型がヒール部分と底山部分に分別された本発明の金型の構造を説明する。本発明の好適態様の金型は、ボトル容器の胴部を形成する２個の胴型１と、ボトル容器の底部を形成する１つの底型２から少なくともなり、胴型１と底型２の型割位置３が、ボトル容器の胴下部に設けたリブに対応する位置にあることに加え、底型２がヒール部分４と底山部分５に分別されている。ヒール部分４と底山部分５は予め固定され、成型時には一体の底型２として機能する。ヒール部分４と底山部分５の間に隙間６を設ける。

この隙間は、金型内のエアーの排気が可能であるが、プラスチックのはみ出しが生じない程度の間隔に保持する。この間隔としては、好ましくは０．３〜０．７ｍｍ、より好ましい間隔は約０．５ｍｍである。そして、この隙間６、すなわち底型の分別位置は、ボトル容器を直立させた場合の接地部分に対応する位置にあることが好ましい。さらに、この分別位置は、底型の中心から胴径の５０〜７５％の位置にあることが成形性および耐熱性の観点から好ましい。

金型寸法
本発明の金型内部の寸法は、ボトル容器の寸法に対応するものであるが、特に限定されるものではない。例えば、胴径は５５〜７０ｍｍ（好ましくは、６０〜７０ｍｍ）、全高１３０〜１７０ｍｍ、接地部分の内径は胴径に対して５０〜７５％（好ましくは、５５〜７０％）
であることができる。

しかしながら、自動販売機での販売を考慮すると、通常使用されている自動販売機のボトル容器用コラム寸法によって制約を受け、使用可能なボトル容器のサイズ（ボトル容器の全高）は１３０〜１３８ｍｍ程度に限定される。したがって、ボトル容器成形時のバラツキ誤差を考慮すると、金型寸法は、高さの中心値が１３２〜１３６ｍｍ±２ｍｍであることが好ましい。また、胴部の外径は、容器成形時のバラツキ誤差を考慮すると、６６．０ｍｍ±０．５ｍｍであることが好ましい。胴部の外径が６７ｍｍ以上であると、自動販売機のコラム内や排出口付近で詰まるという問題が生じ、また６５ｍｍ以下であると、排出口からボトル容器が２〜３本まとめて排出されてしまうといった問題が生じ得る。このような観点から、本発明の金型の寸法は、好ましくは容器の全高が１３２〜１３６ｍｍ±２ｍｍであり、容器胴部の外径が６６．０ｍｍ±０．５ｍｍとする。

底山
本発明の金型においては、好ましくは底型の中央部に凸形状の底山を有するものとする。このようにすることで、ボトル容器の接地部分が成型時に十分延伸されることとなり、強度、耐熱性が向上し、加えてボトル容器の直立安定性が増加する。

本発明の金型においては、底山の接地部分からの高さが、前記胴径の２５〜４０％（好ましくは、２５〜３５％）であることが好ましく、また、胴型と底型の型割位置より高い位置に、底山の頂点があることが好ましい。このような態様の底型は、横から見ると底山の頂点が飛び出ているものとなる。

液温上昇のバラツキ測定
以下の条件で予備成形体を作成した。
ＰＥＴ樹脂：遠東紡ＣＢ６５１Ｇ
成形機：ＦＥ１６０（日精樹脂工業）：成形時樹脂温度設定２８５℃

得られた予備成形体は、以下の通りであった。
全長８５ｍｍ、口内径２１．７ｍｍ、胴径２２ｍｍ、底部厚み３ｍｍ、重量２３ｇ、口部結晶化処理済み。

得られた予備成形体を以下の条件でブロー成形し、ボトル容器を得た。
ブロー成形機：ＫＲＵＰＰ ＣＯＲＰＯＰＬＡＳＴ社製ＬＢ−０１
金型温度：胴部６０℃、底部１０℃
エアー圧：３０ｋｇ／ｃｍ^２

全高１３６ｍｍ、胴径６６．０ｍｍ、接地径４５ｍｍ、底山高さ１６．５ｍｍの金型につき、接地部分で分割した従来の金型（比較例）と、胴部横リブで分割しさらにヒール部分と底山部分を分別（間隔０．５ｍｍ）した本発明の金型（実施例）を作製し、これらの金型を用い、全高１３６ｍｍ、胴径６６ｍｍ、満注３００ｍｌのＰＥＴボトル容器を成形した。

それぞれ、３２本のボトル容器に２８０ｍｌの水を充填し、キャップにＫ熱伝対を取り付け、ボトル容器中央部分の液温上昇を測定した。プレート温度を１００℃に設定し、液温が室温２３℃から５５℃に到達するまでの時間を測定した。本発明例の胴部分割の金型を用いて製造されたボトル容器を用いた場合は、比較例の底部分割の金型を用いて製造されたボトル容器に比べ全般的に加温時間が短くて済むうえに最長時間と最短時間の幅が２７分と比較例に比べ約１／２と狭かった。

成形性の確認
全高１３６ｍｍ、胴径６６．０ｍｍの金型につき、底山高さを１２〜２８ｍｍの範囲で変化させ、また接地径（ボトル容器の接地部分の内側の径）を３５〜５３ｍｍの範囲で変化させ、ＰＥＴボトル容器を成形し、成形性の確認をした。金型はいずれも型割位置がリブ部にあるものを用い、ヒール部分別のないもの（底型一体）とヒール部分別があるものをそれぞれ確認した。結果を次表に示す。表中の記号は以下の意味である。
○：ボトル容器の形状が金型通りに成形できている。
△：ヒール部分（接地部分）が波打っている。
×：ヒール部分が金型通りに成形できていない（１ｍｍ以上の寸法不足）または成形不能。

金型のヒール部を分別することにより、底山が高いものであっても、良好に成形することができた。

耐熱性評価
全高１３６ｍｍ、胴径６６ｍｍの金型（２８０ｍｌボトル容器用）を作製した。底山高さを１２〜２８ｍｍの範囲で変化させ、また接地径を３０〜５３ｍｍの範囲で変化させた。

これらの金型を用いて成形されたＰＥＴボトル容器につき、恒温槽（各温度７５，７８，８０℃）に１０時間入れておき、底がバックリングしないかどうかの確認を行った。このバックリングとは、ボトル容器の接地部分より下に底がはみ出ることをいう。表中の記号は以下の意味である。結果を次表に示す。表中の記号は以下の意味である。
表中の温度：その温度まで問題が生じなかった。
成形性
成形○：ボトル容器の形状が金型通りに成形できている。
成形△：ヒール部分（接地部分）が波打っている。
成形×：ヒール部分が金型通りに成形できていない（１ｍｍ以上の寸法不足）または成形不能。
耐熱性（５個の試料にて評価）
耐熱○：接地よりはみ出ていない。（バックリングなし）
耐熱×：接地よりはみ出ている。（バックリングあり）
転倒
１０度の傾斜ステンレス版に２８０ｍｌの水を入れたボトル容器を置いて少し揺らした時に転倒するか否かを確認。転倒した場合に「転倒」と記載。

側壁強度
全高１３６ｍｍ、胴径６６．０ｍｍの金型を用いＰＥＴボトル容器を成形した。

横リブありのものは、リブの下側が接地部分から高さ１０ｍｍとなる位置に幅５ｍｍ深さ片側１ｍｍの円弧リブを設けた。

空のボトル容器（キャップ無し）を横向きにし、パネルを上にして、その上に１０ｍｍ四方・長さ２０ｍｍのステンレス棒を置いて、Ａｇｒ−ＴｏｐＷａｖｅ社製、トップロードテスターによりボトル容器の上から６ｋｇｆ荷重をかけ、変位量（ｍｍ）を測定した。

横リブ有りのボトル容器は、横リブ無しのボトル容器より変位量が小さく、強度が高いことが確認できた。

本発明の金型の一例の断面図である。 従来の金型の一例の断面図である。 本発明の好適態様の金型の一例の断面図である。

符号の説明

１． 胴型
２． 底型
３． 胴型と底型の型割位置
４． 底型のヒール部分
５． 底型の底山部分
６． 底型のヒール部分と底山部分の隙間

Claims (8)

1. ２軸延伸ブロー成形法によって、ボトル容器の胴下部の側面に凹状のリング状のリブを有するプラスチックボトル容器を製造するための金型であって、
   前記金型が、前記ボトル容器の胴部を形成する２個の胴型と、前記ボトル容器の底部を形成する１つの底型から少なくともなり、
   前記胴型と前記底型の型割位置が、前記金型の、前記リブの成形を行う部分であって前記リブに対応する位置にあることを特徴とする、２軸延伸ブロー成形用金型。
2. 前記底型の中央部に凸形状の底山を有する、請求項１に記載の金型。
3. 前記底型が、ヒール部分と前記底山部分に分別されてなる、請求項２に記載の金型。
4. 前記底型の前記ヒール部分と前記底山部分との分別位置が、ボトル容器を直立させた場合の接地部分に対応する位置にある、請求項３に記載の金型。
5. 前記胴型と前記底型の型割位置より高い位置に、前記底型の底山の頂点がある、請求項２〜４のいずれか１項に記載の金型。
6. 前記底型における、前記ヒール部分と前記底山との分別位置が、前記底型の中心から胴径の５０〜７５％の位置にある、請求項３または４に記載の金型。
7. 前記接地部分からの前記底山の高さが、前記胴径の２５〜４０％である、請求項２〜６のいずれか１項に記載の金型。
8. 前記胴型の内径が、５５〜７０ｍｍである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の金型。

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