JP4901386B2 - ライナー射出成形装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、容器口部を密封するために、キャップ内面に形成される合成樹脂製の密封用ライナーを成形するための射出成形装置及び方法に関するものである。

従来から、容器口部を密封するためのキャップにおいて、キャップの天板部内面に合成樹脂製の密封用ライナーを成形したものが使用されている。このような密封用ライナーをキャップの内面に成形する方法として、特許文献１には、溶融された合成樹脂を射出成形する方法が記載されている。

特開２０００−２３８０７２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、合成樹脂が射出される射出成形装置のコアのゲート部を閉じる機構がないため、ライナーを射出成形した後に、ゲート部に残存する合成樹脂が、合成樹脂製ライナーに付着して美観を損なったり、射出成形工程以外の時にゲート部から合成樹脂が垂れてきて、成形不良の原因となったりするという問題がある。

この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、簡単な構成でゲートカット（ゲート部を自動的に切断する）及びゲートシャット（ゲート部を閉じる）を行うことができる射出成形装置及び射出成形方法を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、キャップシェルが載置されるキャビティ金型と、キャップシェルの内部に挿入され、ライナー形状に対応した成形面を有するコア金型とを有し、コア金型に形成されたゲート部から合成樹脂を射出してキャップシェルの内面に密封用ライナーを成形するためのライナー射出成形装置において、前記コア金型は、ライナーの密封部の密封面を成形する周辺部材と、ライナーの前記密封面よりも内側部分を成形する中央部材とを備え、前記中央部材と前記周辺部材とはそれぞれ独立して上下動し、且つ、中央部材の側面部と周辺部材の内側の側面部とは摺接するように構成されており、ライナー成形時に周辺部材の内側の側面部の下端よりも下方に位置する中央部材の側面部に、前記ゲート部が形成され、ライナー成形後に前記周辺部材に対して相対的に前記中央部材を上昇させ、中央部材の前記ゲート部を周辺部材の内側の側面部に摺接させることでゲートカット及びゲートシャットができるように構成されていることを特徴とするものである。

また、請求項２の発明は、キャップシェルが載置されるキャビティ金型と、キャップシェルの内部に挿入され、ライナー形状に対応した成形面を有するコア金型とを有し、コア金型に形成されたゲート部から合成樹脂をライナー用キャビティに射出してキャップシェルの内面に密封用ライナーを成形するためのライナー射出成形装置において、前記コア金型は、前記ライナーの密封部の密封面を成形する周辺部材と、ライナーの前記密封面よりも内側部分を成形する中央部材とを備え、前記中央部材と前記周辺部材とは相対移動し、且つ、中央部材の側面部と周辺部材の内側の側面部とは摺接するように構成され、前記ゲート部は、前記周辺部材の内側の側面部と前記中央部材の側面部とのいずれか一方に形成され、他方の前記側面部に摺接して閉じられ、ライナー成形後、前記キャップシェルの内部から前記コア金型を抜き始める時に前記周辺部材と前記中央部材とは相対移動し、前記キャビティに開かれている前記ゲート部が、前記他方の側面部によって摺り切られるようにして閉じられることを特徴とするものである。

一方、請求項３の発明は、キャビティ金型にキャップシェルを載置し、ライナー形状に対応した成形面を有するコア金型をキャップシェルの内部に挿入し、コア金型に形成されたゲート部から合成樹脂を射出し、キャップシェルの内面に密封用ライナーを成形するライナー射出成形方法において、キャップシェルをキャビティ金型に載置する載置工程と、キャップシェルの内部に、ライナーの密封部の密封面を成形する周辺部材とライナーの密封面よりも内側部分を成形する中央部材とを備えたコア金型を、中央部材の側面部に形成されたゲート部が、周辺部材の内側側面部の下端よりも下方に位置するように挿入する挿入工程と、ゲート部から溶融樹脂を射出成形する射出成形工程と、周辺部材に対して中央部材を相対的に上昇させて、ゲート部を周辺部材の内側側面部に摺接させて閉じるゲートカット・ゲートシャット工程と、コア金型をキャップシェルから排出する排出工程とを有することを特徴とする方法である。

請求項１の発明によれば、ライナーの射出成形後に、コア金型の周辺部材に対して相対的に中央部材を上昇させることにより、溶融された合成樹脂を射出するゲート部が、前記周辺部材の内側の側面部における下端部分との摺接によって閉じられ、成形されたライナーとゲート部内の溶融樹脂とを確実に分断し、ゲートカットすることができると共に、周辺部材における内側の側面部でゲート部を封止し、ゲートシャットすることができ、射出成形中以外においてゲート部から溶融樹脂が垂れることを確実に防止できる。

さらに、ゲートカット工程が、射出成形後にキャップシェルからコア金型を排出する動作の一部となっているため、動作に無駄がなく、短時間で効率よく、ゲートカット及びゲートシャットを行うことができる。

また、請求項２の発明によれば、射出成形状態では、いずれか一方の部材に形成されたゲート部がライナー用キャビティに対して開いている。射出成形後にそのコア金型をキャップシェルから抜く（排出する）方向に移動させると、周辺部材と中央部材との相対移動が生じ、それに伴ってゲート部がいずれか他方の部材によって閉じられる。したがって合成樹脂材料をゲート部において確実に分断でき、ライナーを所期通りの形状に成形することができ、また射出成形を行った後に合成樹脂材料が垂れるなどのことを回避できる。さらに、上記の請求項１の発明と同様に、動作に無駄がなく、短時間で効率よく、ゲートカット及びゲートシャットを行うことができる。さらに、周辺部材と中央部材との摺接により、合成樹脂材料を剪断することになるので、ライナーとゲート部内の合成樹脂とを確実にかつ綺麗に分断することができる。

一方、請求項３の発明によれば、ライナーの射出成形工程後に、コア金型の周辺部材に対して相対的に中央部材を上昇させて、ゲート部を周辺部材の内側の側面部に摺接させるゲートカット・ゲートシャット工程を有することにより、成形されたライナーとゲート部内の溶融樹脂とを確実に分断し、ゲートカットすることができるとともに、周辺部材の内側側面部でゲート部を封止するゲートシャットすることができ、射出成形中以外においてゲート部から溶融樹脂が垂れることを確実に防止できる。

さらに、ゲートカット・ゲートシャット工程が、射出成形工程後にキャップシェルからコア金型を排出する動作の一部となっているため、動作に無駄がなく、短時間で効率よく、ゲートカット及びゲートシャットを行うことができる。

本発明の射出成形装置は、金属製のキャップシェルの内側に合成樹脂製の密封用ライナーを形成するためのものである。そこで先ず、対象とするキャップシェル１について説明すると、その一例の断面形状が図１および図２に示されており、このキャップシェル１は純アルミニウム板、アルミニウム合金板、表面処理鋼板等の従来から知られたキャップ用の金属板に、塗膜や樹脂フィルム等による保護被膜を被覆した金属板材を素材としており、その金属板材にプレス等による絞り加工を施すことにより成形されている。具体的には、円盤形の天板部２と円筒形のスカート部３とを一体に備えたカップ状に成形されている。なお、絞り成形の後に、スカート部３に凹凸状のナール部やタンパーエビデンスバンド等の加工を行っても良い。

また、密封用ライナーに用いられる合成樹脂について説明すると、特に限定されるものではないが、オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂等の従来公知の熱可塑性樹脂や、ポリプロピレンとスチレン系エラストマーとのブレンド材のようにこれらの樹脂を適宜組み合わせたものを好適に使用することができる。さらに、これらの樹脂に、炭化水素油等の軟化剤、顔料、充填剤、潤滑剤等を適宜含有させることができる。

本発明の射出成形装置は、上述したキャップシェル１を対象とし、かつ前記合成樹脂を使用して、キャップシェル１の天板部２の内面に密封用ライナー４を形成するように構成されている。その全体的な構成を図１および図２に断面図として示してあり、キャップシェル１をその内面が外側を向くように、より具体的には上方を向くように載置もしくは収容するキャビティ金型５と、そのキャップシェル１の内部に挿入されるコア金型６とを有している。そのキャビティ金型５は、キャップシェル１を収容して保持するためのものであるから、キャップシェル１の外形形状に倣った形状の凹部すなわちキャビティ７を備えている。特にキャビティ７の図１および図２での底部の形状は、キャップシェル１の天板部２の外面の形状とほぼ一致している。

これに対してコア金型６は、合成樹脂をキャップシェル１の天板部２の内面に射出して所定のライナー４の形状に成形するためのものであり、周辺部材８と中央部材９とを備えている。周辺部材８は、その先端部分が、キャップシェル１の内径とほぼ等しい外径もしくは僅かに小さい外径の円筒状をなす部材であって、その先端形状は、ライナー４の密封部１０における密封面１１を成形する形状をなしている。ここで、密封部１０とは、容器口部（図示せず）の開口端に押し付けられる部分であり、密封面１１とは、密封部１０の表面であって容器口部の開口端に接触する面である。より具体的に説明すると、ライナー４は、容器口部の開口端における先端部もしくは頂部ないしその頂部から外周面に掛けて押し付けられる外リブ１２と、前記頂部から容器口部の開口端における内周面に掛けて押し付けられる内リブ１３とを備えており、密封部１０は、その外リブ１２と内リブ１３の内周部とからなる部分である。したがって、密封面１１は、その外リブ１２と内リブ１３との内面である。

また、中央部材９は、前記内リブ１３より内側（キャップシェル１の中心部側）の部分を成形するためのものであり、したがってその先端外周部の形状は、内リブ１３の内周面に倣う形状をなしている。この中央部材９は、前記周辺部材８の内部に挿入され、相対的に上下動してその外周面が周辺部材８の内周面に摺接するように配置されている。そのための構造を説明すると、中央部材９は上型１４の下面に固定されており、これに対して周辺部材８は、中央部材９の外周側に上下動自在に嵌合させられ、その上端部に形成されたフランジ部１５を貫通したガイドピン１６によって吊り下げられた状態に保持されている。そして、このフランジ部１５の上面側にスプリング１７などの弾性体が介在させられ、その弾性力によって図１および図２の下向きに押されており、したがってキャビティ金型５とコア金型６からなる成形型を開いた状態では周辺部材８が中央部材９に対して相対的に下がって位置し、周辺部材８と中央部材９との間に上下方向で所定の隙間があくようになっている。

さらに、上記のコア金型６をキャップシェル１の内部に挿入した場合にその天板部２の内面と周辺部材８および中央部材９とによって形成される成形用空間部（すなわちライナー４用のキャビティ）に溶融した合成樹脂材料を供給するための樹脂流路１８とゲート部１９と、断熱用間隙２０とが、中央部材９に設けられている。すなわち、中央部材９は、その全体の輪郭を形成する外殻部２１と、その中心部に設けられた芯部２２とを備えており、その芯部２２の先端部と外殻部２１の内面との間に、合成樹脂を流入させて樹脂断熱層を形成させる断熱用間隙２０が形成されている。そして、溶融した合成樹脂材料を供給するための樹脂流路１８が、芯部２２の中心部を貫通し、かつ断熱用間隙２０に開口するように設けられている。

樹脂流路１８が断熱用間隙２０に開口している位置は、図３に拡大して示すように、中央部材９の外周面のうち前記内リブ１３の内周面を成形する部分であってかつ周辺部材８の内周面に摺接する部分に近い位置である。これは、断熱用間隙２０の内部に充満した合成樹脂材料が、樹脂流路１８とゲート部１９との間を閉塞しないようにするためである。そして、中央部材９の外周面のうち前記内リブ１３の内周面を成形する部分であってかつ周辺部材８の内周面に摺接する部分（摺接可能な形状部分）に開口するようにゲート部１９が形成されている。したがって、このゲート部１９は、前記断熱用間隙２０を介して樹脂流路１８に連通し、断熱用間隙２０を通った溶融合成樹脂材料を前述したライナー用キャビティに射出するようになっている。さらに、前記周辺部材８と中央部材９とが軸線方向に相対移動可能であるから、中央部材９が周辺部材８に対して相対的に上昇した場合に、ゲート部１９がライナー４用のキャビティに開口している位置から周辺部材８の内周面に対向する位置に引き上げられ、その結果、周辺部材８の内周面によってゲート部１９を閉じるようになっている。その場合、ゲート部１９から合成樹脂材料が延び出ていれば、周辺部材８の内周面による剪断力が合成樹脂材料に作用して合成樹脂材料が切断（カット）される。

つぎに上述した射出成形装置の作用すなわちこの発明の方法について説明する。先ず、コア金型６を上型１４と共に上昇させた状態、すなわちキャビティ金型５とコア金型６とからなる成形型を開いた状態で、キャビティ金型５におけるキャビティ７の内部に、キャップシェル１をその内面が外側を向く（上を向く）ように載置する。この操作が本発明の載置工程に相当する。この状態を図１に示してあり、コア金型６を構成している周辺部材８は、スプリング１７によって押されて中央部材９に対して相対的に下がっている。そのため、ゲート部１９の外周側に周辺部材８の内周面が位置していてゲート部１９が周辺部材８の内周面によって閉じられている。

つぎに挿入工程が行われる。上型１４と共にコア金型６を下降させると、コア金型６の下端部（先端部）がキャップシェル１の内部に挿入され、相対的に下がっている周辺部材８の下端部（先端部）が、先ず、天板部２の内面に当接する。この状態では、周辺部材８と中央部材９との間には上下方向に所定の隙間（クリアランス）すなわち可動代があいているので、上型１４および中央部材９は、前記スプリング１７を圧縮しつつ更に下降する。そして、中央部材９の下端部（先端部）がキャップシェル１の天板部２の内面に当接すると、これがコア金型６の下限位置であり、周辺部材８の下端部と中央部材９の先端部と前記天板部２の内面との三者によってライナー４用の環状のキャビティが形成され、ゲート部１９が開かれる。図３の（Ａ）にその状態を部分図として示してある。

成形型をこのようにして完全に閉じた状態で、ゲート部１９から溶融した合成樹脂材料を射出する。成形型を閉じた状態では、上記のようにゲート部１９が開いているから、合成樹脂材料の供給経路のバルブを開き、もしくは合成樹脂材料の供給源（それぞれ図示せず）で加圧すると、溶融した合成樹脂材料が樹脂流路１８を経てゲート部１９からライナー４用のキャビティに射出される。なお、ライナー４の成形作業の開始当初に、前記ゲート部１９が周辺部材８の内周面で閉じられている状態で樹脂流路１８に溶融した合成樹脂材料を流入させることにより、合成樹脂材料が断熱用間隙２０に流入してここを満たし、その結果、樹脂断熱層が形成される。

この射出成形工程では、ゲート部１９から射出された合成樹脂材料が、上述したライナー４用のキャビティを満たし、それに伴い周辺部材８の下端部の形状および中央部材９の下端外周面の形状に倣って成形が行われ、外リブ１２および内リブ１３が形成される。

射出成形工程が完了して上型１４を上昇させると、上型１４と共に中央部材９が上昇するのに対して、周辺部材８はスプリング１７に押圧されて下限位置（射出成形を行っていた位置）に維持される。そのため、中央部材９が周辺部材８に対して相対的に上昇するので、周辺部材８の内周面がゲート部１９の開口端を摺り切るようにしてゲート部１９を次第に閉じる。その状態を図３の（Ｂ）に部分図として示してある。このようにして、ゲート部１９側の合成樹脂材料とライナー４用のキャビティ内の合成樹脂材料との接続部分に対して周辺部材８の内周面下端による剪断作用が生じ、これらの合成樹脂材料が分断されると共にゲート部１９が閉じられる。こうしてゲートカット・ゲートシャット工程が行われる。

したがって、ライナー４が所期の形状どおりに成形されるので、余分な合成樹脂がライナー４に付着したり、それが原因でライナー４に変形部分が生じるなど美観が損なわれる事態を未然に防止することができる。また、ゲート部１９は上記のように周辺部材８の内周面で閉じられるので、射出成形工程の開始前や終了後に、溶融した合成樹脂がゲート部１９から漏れ出て垂れ下がるなどの事態を回避することができる。

上型１４および中央部材９の上昇に伴って周辺部材８のフランジ部１５がガイドピン１６に係合すると、周辺部材８が中央部材９と共に上昇する。その場合、ゲート部１９は周辺部材８の内周面によって閉じられている。その状態で周辺部材８および中央部材９からなるコア金型６が更に上昇することにより、コア金型６がキャップシェル１から抜け出て上限位置に戻る。これが排出工程である。

したがって上述した射出成形装置および射出成形方法によれば、ライナー４の射出成形の後、コア金型６をキャップシェル１から抜き始めるとほぼ同時に、周辺部材８と中央部材９との摺接によってゲート部１９が閉じられるので、溶融した合成樹脂をゲート部１９の開口端において剪断し、ゲートカットすることができ、そのため、ライナー４を所期どおりの形状に成形することができる。また、ゲート部１９を閉じることができるので、射出成形を行っていない状態でコア金型６から合成樹脂材料が垂れるなどの事態を確実に回避することができる。そして、このようなゲートカットおよびゲートシャットの工程を、コア金型６をキャップシェル１から抜き取る一連の動作の一部として行わせることができるので、短時間で効率良くゲートカットおよびゲートシャットを行うことができる。

なお、上述した具体例の装置および方法で製造される金属製キャップは、口頸部にネジ部を有する金属製のリシール缶の口頸部に冠着してから、ロールオン式のキャッパーにより口頸部のネジ部に螺合するようにネジ加工を施すことによって、密封用ライナーにより容器口部を密封可能なキャップとして使用されることとなるが、本発明で対象とするキャップは、そのようなロールオンタイプのキャップに限らず、ラグタイプのキャップやクリンプタイプのキャップ等であっても良い。

また、上記の具体例では、周辺部材８と中央部材９との二つの部材の相対移動でゲートカットおよびゲートシャットを行うように構成したが、本発明は上記の具体例に限定されないのであって、要は、射出成形工程の後の排出工程で相対移動する部材をコア金型に設け、その相対移動するいずれか一方にゲート部を設けるとともに、その相対移動でゲート部が閉じられるように構成されていればよい。したがって、本発明におけるゲート部は、中央部材に形成されたものに限定されず、周辺部材の内周面であって中央部材の外周面に摺接する部分に開口するゲート部を形成し、ライナーの射出成形の後、コア金型をキャップシェルから抜き始めるとほぼ同時に、周辺部材と中央部材とが相対的に移動してゲート部が中央部材の外周面によって摺り切られるようにして閉じられるように構成しても良い。

本発明の一例を成形型を閉じた状態として示す縦断面図である。 その成形型が開いた状態を示す縦断面図である。 （Ａ）はゲート部の近傍の射出成形時の状態を示す部分断面図であり、（Ｂ）はゲート部の近傍をゲートカット・ゲートシャット状態で示す部分断面図である。

符号の説明

１…キャップシェル、 ２…天板部、 ３…スカート部、 ４…密封用ライナー、 ５…キャビティ金型、 ６…コア金型、 ７…キャビティ、 ８…周辺部材、 ９…中央部材、 １０…密封部、 １１…密封面、 １２…外リブ、 １３…内リブ、 １４…上型、 １５…フランジ部、 １６…ガイドピン、 １７…スプリング、 １８…樹脂流路、 １９…ゲート部、 ２０…断熱用間隙、 ２１…外殻部、 ２２…芯部。

Claims (3)

1. キャップシェルが載置されるキャビティ金型と、キャップシェルの内部に挿入され、ライナー形状に対応した成形面を有するコア金型とを有し、コア金型に形成されたゲート部から合成樹脂を射出してキャップシェルの内面に密封用ライナーを成形するためのライナー射出成形装置において、
   前記コア金型は、ライナーの密封部の密封面を成形する周辺部材と、ライナーの前記密封面よりも内側部分を成形する中央部材とを備え、
   前記中央部材と前記周辺部材とはそれぞれ独立して上下動し、且つ、中央部材の側面部と周辺部材の内側の側面部とは摺接するように構成されており、ライナー成形時に周辺部材の内側の側面部の下端よりも下方に位置する中央部材の側面部に、前記ゲート部が形成され、ライナー成形後に前記周辺部材に対して相対的に前記中央部材を上昇させ、中央部材の前記ゲート部を周辺部材の内側の側面部に摺接させることでゲートカット及びゲートシャットができるように構成されていることを特徴とするライナー射出成形装置。
2. キャップシェルが載置されるキャビティ金型と、キャップシェルの内部に挿入され、ライナー形状に対応した成形面を有するコア金型とを有し、コア金型に形成されたゲート部から合成樹脂をライナー用キャビティに射出してキャップシェルの内面に密封用ライナーを成形するためのライナー射出成形装置において、
   前記コア金型は、前記ライナーの密封部の密封面を成形する周辺部材と、ライナーの前記密封面よりも内側部分を成形する中央部材とを備え、
   前記中央部材と前記周辺部材とは相対移動し、且つ、中央部材の側面部と周辺部材の内側の側面部とは摺接するように構成され、
   前記ゲート部は、前記周辺部材の内側の側面部と前記中央部材の側面部とのいずれか一方に形成され、他方の前記側面部に摺接して閉じられ、
   ライナー成形後、前記キャップシェルの内部から前記コア金型を抜き始める時に前記周辺部材と前記中央部材とは相対移動し、前記キャビティに開かれている前記ゲート部が、前記他方の側面部によって摺り切られるようにして閉じられる
   ことを特徴とするライナー射出成形装置。
3. キャビティ金型にキャップシェルを載置し、ライナー形状に対応した成形面を有するコア金型をキャップシェルの内部に挿入し、コア金型に形成されたゲート部から合成樹脂を射出し、キャップシェルの内面に密封用ライナーを成形するライナー射出成形方法において、
   キャップシェルをキャビティ金型に載置する載置工程と、
   キャップシェルの内部に、ライナーの密封部の密封面を成形する周辺部材とライナーの密封面よりも内側部分を成形する中央部材とを備えたコア金型を、中央部材の側面部に形成されたゲート部が、周辺部材の内側側面部の下端よりも下方に位置するように挿入する挿入工程と、
   ゲート部から溶融樹脂を射出成形する射出成形工程と、
   周辺部材に対して中央部材を相対的に上昇させて、ゲート部を周辺部材の内側側面部に摺接させて閉じるゲートカット・ゲートシャット工程と、
   コア金型をキャップシェルから排出する排出工程と
   を有することを特徴とするライナー射出成形方法。

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