JP5290298B2 - プラスチック容器を製造するための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱可塑性プラスチックからブロー成形される２層又は多層の容器を製造するための方法及び装置、並びにこれにより製造された、特に液体充填物を保管し、搬送するための、表示用ストリップを備えたプラスチック容器に関する。

このような形式のプラスチック容器は、通常、鉛直方向に延びる容器壁と、水平方向に延びる容器上面と容器底面とを有しており、少なくとも容器上面若しくは容器カバーに、ガス密及び液密に閉鎖可能な充填・排出開口が配置されている。プラスチック容器は例えば、キャニスタ、ファセット（Fassett、プラスチック容器）、栓付き樽、樽蓋及び緊締リングクロージャを有した蓋付き樽、又はパレットコンテナの大容量の内部容器として形成することができる。この場合、この容器は通常、下方の取り出し部を備えている。

背景技術
しばしば、プラスチック容器は、−多層容器の場合少なくとも外層は−着色されている。例えば青色の栓付き樽、又は、電気的にアースされている外層を備えた導電性カーボンブラックで着色された黒のプラスチック容器等である。

着色された外層を有するプラスチック容器では、いつの時点でも容器の充填状態若しくは排出状態が目視できるのが望ましい。このために着色されたプラスチック容器には通常、天然色の（バージン）プラスチックから成る、細い鉛直方向に延びる表示用ストリップが設けられていて、この表示用ストリップにより容器内の充填物のその都度の充填レベルが良好に見えるようになっている。しかしながら、ブロー成形法により表示用ストリップを備えたプラスチック容器を製造することは手間がかかり、押出ヘッドの相応に付加的な機械的な装備（継続的又は断続的）と、表示用ストリップ材料のために適当な別個の押出機とが必要である。

別の利用分野は、可燃液体の保管及び搬送に関する。例えばパレットコンテナの充填又は排出の際（ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６０５８９０号明細書；Sch １９．０２．９６）、又は一般的に、プラスチック容器内の液体を混合目的等でかき混ぜる際に、液体摩擦により内側の容器表面に生じる電荷は、導電的な接続部により、内部容器の導電的な外側コーティングと金属的な下方フレーム（鋼パレット）とを介してアースに導出される。これにより、閉じられた空間内での、パレットコンテナの燃焼の恐れのある充填物の発火や、ガスと蒸気の爆発の恐れのある混合物の発火につながる恐れのある、プラスチック内部容器と金属格子外壁との間のスパーク形成を伴う放電は阻止される。公知のパレットコンテナの欠点は、表示用ストリップを有していないことであり、プラスチック内部容器の黒色の着色により、視覚的な充填コントロールは不可能である。

ＤＥ３８４４６０５（Sch.１１．０６．８８）号特許明細書により公知のパレットコンテナでは、透明の若しくは透過性のプラスチック材料から成る少なくとも１つの表示用ストリップが公知であって、この表示用ストリップは、黒く着色されたプラスチック材料と共に１つのユニットを成している。表示用ストリップの他に、充填レベル表示も設けられている。組み込まれた表示用ストリップを備えたプラスチック容器を製造のために、通常手間のかかる機械的な装備が必要である。

ＤＥ４１３６７６６（Ro.０８．１１．９１）号特許明細書により、ストリップ状に成形された層破断領域を有した、外側が着色された容器外層を備えた多層の容器壁が公知である。ストリップ状の層破断領域は、材料接続的に、容器壁の着色されたプラスチック材料と結合されている。このために相応の、容器のブロー成形のためのホース状のプリフォームを断続的に製造するための装置がＤＥ−Ｕ９１０７８１２号明細書に記載されている。

多層の内部容器と、透明のプラスチック材料から成る少なくとも１つの組み込まれた表示用ストリップを有するカーボンブラックで着色された持続的な静電気防止外層とを備えた別のパレットコンテナがＤＥ２０２０６４３６（Pro. ２３．０４．０２）により公知である。押出貯え型ヘッドの構成において、表示用ストリップを有するプラスチック容器を製造するための装置は、例えばＥＰ０３３３９５６Ｂ１により公知である。

先行技術の欠点
全ての公知の多層構成は、内層の無色のプラスチック材料から成る一貫した表示用ストリップを有している。表示用ストリップのこのような製造は、装置的にも方法的にも極めて手間がかかる。即ち、表示用ストリップと容量スケールとを対応して配置させる際に、内部容器の表示用ストリップの周囲位置を、容量スケールの周囲位置に正確に適合させなければならない。内部容器に表示用ストリップを正確に鉛直方向に配置するのも、内部容器の製造の際にブロー成形時の延伸率が異なることにより、行うのは困難である。

そこで本発明の課題は、表示用ストリップを有する着色されたプラスチック容器を簡単かつ安価に製造することができ、表示用ストリップの材料のために、溶融プラスチックを案内する管路を備えた付加的な押出機が不要であるような装置及び方法を提供することである。さらに、本発明による装置は構造的に簡単であって、既存の多層押出ヘッドに後から組み込み可能であるのが望ましい。

この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴部により解決される。方法技術的にこの場合、無色のプラスチック材料を内層から、押出ヘッドのリングギャップにおいてリングノズルから材料が流出する直前に、適当な装置によって部分的に引き出し、半径方向に変向させ、案内し直し、分離された外層に挿入する（内層から外層への未使用材料の搬送）。

従属請求項には、本発明の有利な構成が記載されている。

装置としては本発明は、ブロー成形される多層のプラスチック中空体を製造するための押出ヘッドであって、ケーシングが設けられており、該ケーシングには、２つ又は複数の押出機のための２つの又は複数の接続部が設けられており、これらの接続部を介して異なる溶融プラスチック材料が供給され、該プラスチック材料は２つの又は複数の周方向分配器を介して、２層の又は多層のホース状の１つのプリフォームとなるように周方向で分配され、該ホース状のプリフォームは円筒状の貯え室を貫流し、表示ストリップを有しており、制御可能なリングノズルを介して排出可能である形式のものおいて、押出ヘッドのケーシングの側方に、周方向分配器の下方かつリングノズルの上方に別の接続部が設けられており、該接続部を介して中空管が円筒状の貯え室内に差し込まれていて、前記中空管は、貯え室内内側で上方に向けられた入口開口を、貯え室内外側で下方に向けられた出口開口を有しており、これらの開口を通ってプラスチック材料が、表示用ストリップを形成するために、ホース状のプリフォームの内層から出て着色された外層内に変向され、取り込むことができる。

本発明の構成では、中空管の内側に、プラスチック材料を送るために、駆動装置が設けられた螺旋状スクリュが設けられている。これにより、ホース状のプリフォームの内層から引き出されるプラスチック材料の量を簡単に制御し、変更することができる。螺旋状スクリュの駆動は例えば、液圧モータ又は電気モータによって行われる。

本発明の別の構成では、中空管がケーシングから取り外し可能であって、前記別の接続部は、載着されるカバー又はめくら栓によって閉鎖可能であるように形成されている。これにより、必要に応じて、本発明による押出ヘッドによって、表示用ストリップを有した、又は有していないプラスチック容器を製造することができる。

有利には、駆動される螺旋状スクリュを有する中空管が、極めて安価な後付けセットとして形成されており、あらゆる既存の押出ヘッドに組み込み可能である。この場合、押出ヘッドは、連続的なホースヘッド又は継続ヘッドとして、または押出ピストンを有した断続的な押出ヘッド（＝貯え型ヘッド、アキュムレータ型ヘッド）として形成することができる。従って、ブロー成形されるプラスチック中空体の製造メーカーは、簡単かつ安価に、保有している既存のブロー成形機を、必要に応じて、表示用ストリップを有する又は有さない、例えばプラスチック栓付き樽又は蓋付き樽のような種々様々なプラスチック容器を製造することができるように装備することができる。この場合、そのために、付加的な押出機を備えたコストのかかる装備は不要である。

本発明の別の構成では、螺旋状スクリュを有した中空管が半径方向で摺動可能であるように形成されていて、そのために有利には、螺旋状スクリュを有した中空管に、半径方向で摺動させるための駆動装置が設けられている。

本発明の方法では、押出ヘッドにおいて、円筒状の貯え室の内側で溶融プラスチック材料を、表示用ストリップを形成するために、内層から着色された外層内へと変向させ、取り込ませる。この場合、必要であれば、表示用ストリップを形成するために行う、溶融プラスチック材料の、内層から着色された外層内への変向及び取り込みを、表示用ストリップが完成されたブロー成形容器の上面や下面ではなく鉛直の壁にのみ配置されるように、逐次に（断続的に）行うこともできる。

さらなる利点
プリフォームのホース状壁の内側で、内側から外側へと材料が変向されることに基づき、最終的にブロー成形された製品の壁の内側にも、一貫した分離線（鉛直方向に延びる、容器壁内部の分離線）が生じず、従って、完成された容器の（例えば落下テスト、液圧的な内圧テスト等のような）性能データに不都合な影響は生じない。ホース若しくは完成された容器の内側表面は無傷に維持され、分割されていない。挿入された中空管及び駆動される螺旋状スクリュを有した本発明による押出ヘッドによれば、約６０〜１０００リットルの種々様々な容積サイズを有する容器、例えば、キャニスタ、樽、又は、パレットコンテナのための大容量のプラスチック内部容器を製造することができる。付加的な押出機又は（逐次運転形式のための）付加的な材料貯え器は不要である。

以下に図面につき本発明の実施例を詳しく説明する。

本発明による押出ヘッドを、概略的に示した溶融材料横方向送り装置と共に示した図である。 本発明による押出ヘッドの下方部分を、拡大して示した溶融材料横方向送り装置と共に示した図である。 表示用ストリップを有したプラスチック蓋付き容器を示した図である。 表示用ストリップを有した大容量プラスチック内部容器を示した図である。

図１には、ブロー成形される２層のプラスチック中空体を製造するための押出ヘッドが符号１０で示されている。この押出ヘッド１０は、ケーシング１２を有する貯え型ヘッド（アキュムレータ型ヘッド）の構成であって、このケーシング１２には、（部分図では示されていない）２つの押出機のための２つの接続部が設けられている。接続された押出機からは２つの周方向分配器１４，１６に溶融されたプラスチック材料が供給される。両周方向分配器１４，１６は同心的な円筒状スリーブとして形成されていて、それぞれ押出機から供給される内実ロッド状のプラスチック材料流を周方向で分配するために、加工成形された螺旋状通路を有している。周方向分配器１６は別の円筒状スリーブ４２によってさらにカバーされている。内側に位置する若しくはカバーされた螺旋状通路を有する３つの同心的な円筒状スリーブ１４，１６，４２は互いに位置固定されていて、一緒にいわゆるエジェクタピストンを形成している。エジェクタピストンは、中央のマンドレル４６を取り囲んでいて、ケーシング内に鉛直方向摺動可能に支承されていて、そのために適当なエジェクタ駆動装置を有している。円筒状スリーブ若しくはエジェクタピストンの下端部では、全周にわたって分配されたプラスチック材料が、２層のホース状のプリフォーム１８として出され、円筒状の貯え室２０を貫通する。この貯え室２０では、押出過程中に、表示用ストリップ２４が加工成形され、最終的に、制御可能なリングノズル２２を介して押出ヘッド１０から押し出される。アキュムレータ型ヘッドの断続的な運転形式で、ホース状のプリフォーム１８が、エジェクタピストンによって逐次、貯え室２０から制御可能なリングノズル２２を介して排出される。中心のマンドレル４６は同様に摺動可能にケーシング１２内に配置されている。円錐状のマンドレル先端が下方に移動することにより、リングノズル２２のノズルギャップは開かれ、拡大する。円錐状のマンドレル先端が上方に移動すると、ノズルギャップは狭まり、完全に閉じることもできる。押出ヘッド１０は勿論、連続的なホースの排出を行う連続的な押出ヘッドとして形成することもできる。

本発明によれば、貯え室２０の内側、周方向分配器１４，１６の下方、制御可能なリングノズル２２の上方に、材料再分配を行う特別な装置が配置されている。このような材料再分配は、中空管２８によって次のように行われる。即ち、半径方向で内側から外側に向かってプラスチック材料が、製造されたプリフォーム１８の、もともと天然材料から成る内層３４からまず引き出され、半径方向に変向され、外方へと案内され、次いで再び軸方向の流れ方向に変向され、プリフォーム１８の着色された外層３６内に透明な表示用ストリップ２４として接合される。部分的な材料再分配により、接合された表示用ストリップの周りの局所的な領域で、層厚さが僅かに変化する（内層が減少し、外層が増加する）が、このような変化は完成品においては全く問題なく、容器の機械的な性能（内圧テスト、落下強度、積み重ね耐性）には欠点となる影響はない。

例えば、型分離接合平面に対して９０°ずらされてブロー成形型半部内に配置されている領域で、ホース状のプリフォーム１８が高い延伸率を有している、閉じられた栓付きコンテナのような所定の容器構成では、特定の周方向位置に表示用ストリップを設けることができると有利である。このために、表示用ストリップ２４を設けるために中空管２８が配置されている下方のケーシング部分４８が回転可能に、押出ヘッド１０のケーシング１２に取り付けられているので、表示用ストリップ２４は押し出されたプリフォーム１８において正確に所望の位置に、例えば、型分離接合平面に位置決めすることができる。下方のケーシング部分４８には作動モータを設けることもでき、このモータによって、下方のケーシング部分４８の両回転方向への回転を調節することができ、ひいては、ブロー成形型に関して、若しくはブロー成形される容器における位置に関して、表示用ストリップ２４の位置を調節することができる。

平均的なサイズの組み付けられた構成では、下方のケーシング部分４８に挿入される中空管２８は、約４５ｍｍの外径を有していて、貯え室２０内に約５０ｍｍの深さで進入している。上方の開口３０は約３０ｍｍの幅と長さであって、下方の開口３２は約３５ｍｍの長さであるが幅は１０ｍｍしかない。螺旋状スクリュ３８は有利には二条ねじとして形成されていて、約５５ｍｍの長さを有している。外部に対して中空管２８は螺旋状スクリュ３８の後方でその駆動軸において、相応のシールリングを介して完全にシールされている。

２層又は３層の壁構造を有する着色された容器では、混合された顔料又は導電性カーボンブラックによって着色された外層は比較的薄く構成される。何故ならば顔料又は導電性カーボンブラックは比較的高価であるからである。従って、着色された外層が、容器壁の５〜２０％、有利には約１０％であるならば有利である。新材料（ＨＤ−ＰＥ 高密度ポリエチレン）から成る内層の厚さは、厚さの５０％を下回るべきではない。３層の壁構造では、中間層は、２０〜６０％の層厚さで、通常、高密度のポリエチレンから成っており、リサイクルされたペレット又は粉体が使用される（無色若しくは天然色のＨＤ−ＰＥ）。爆発の危険のある領域での使用若しくは可燃性の充填物の使用のために、プラスチック容器には、導電性カーボンブラックの添加により黒色の導電性の外層が設けられている。このような外層も、コスト削減的な理由からできるだけ薄く形成されるべきである。

本発明による方法で製造されたブロー成形された容器の実施例として、図３に２２０リットルのプラスチック蓋付き容器５０が示されていて、この容器の鉛直方向の容器壁には表示用ストリップ５２と測定スケール５４が設けられている。

図４には、別の実施例として大容量のプラスチック内部容器５６が示されていて、この容器には表示用ストリップ５８と、約１０００リットルの容量を有するパレットコンテナのための測定スケール６０が設けられている。

表示用ストリップは、周方向で見て、約１０ｍｍ〜２０ｍｍの幅を有しているので、液状の充填物のその都度の充填レベルはいつでも良好に検知可能である。

１０ 押出ヘッド、 １２ ケーシング、 １４ 内側の周方向分配器、 １６ 外側の周方向分配器、 １８ プリフォーム、 ２０ 貯え室、 ２２ リングノズル、 ２４ 表示用ストリップ、 ２６ 別の接続部、 ２８ 中空管、 ３０ 入口開口、 ３２ 出口開口、 ３４ 内層、 ３６ 外層、 ３８ 螺旋状スクリュ、 ４０ 回転駆動装置、 ４２ 円筒状スリーブ、 ４４ 駆動装置、 ４６ マンドレル、 ４８ 下方のケーシング部分、 ５０ プラスチック蓋付き容器、 ５２ 表示用ストリップ、 ５４ 測定スケール、 ５６ プラスチック内部容器、 ５８ 表示用ストリップ、 ６０ 測定スケール

Claims (7)

1. ブロー成形される多層のプラスチック中空体を製造するための押出ヘッド（１０）であって、ケーシング（１２）が設けられており、該ケーシング（１２）には、押出機のための２つの又は複数の接続部が設けられており、該接続部を介して溶融プラスチック材料が供給され、該プラスチック材料は２つの又は複数の周方向分配器（１４，１６）を介して、２層の又は多層のホース状の１つのプリフォーム（１８）となるように周方向で分配され、該プリフォーム（１８）は円筒状の貯え室（２０）を貫流し、制御可能なリングノズル（２２）を介して排出可能であって、排出されたホース状のプリフォーム（１８）には表示用ストリップ（２４）が設けられている形式のものにおいて、
   ケーシング（１２）の側方に、周方向分配器（１４，１６）の下方かつリングノズル（２２）の上方に別の接続部（２６）が設けられており、該接続部を介して中空管（２８）が円筒状の貯え室（２０）内に差し込まれていて、前記中空管（２８）は、貯え室（２０）内部内側で上方に向けられた入口開口（３０）と、貯え室（２０）内外側で下方に向けられた出口開口（３２）を有しており、これらの開口を通ってプラスチック材料は、表示用ストリップ（２４）を形成するために、内層（３４）から出て着色された外層（３６）内に変向され、該外層（３６）内に取り込まれることを特徴とする、プラスチック中空体を製造するための押出ヘッド。
2. 中空管（２８）の内側に、プラスチック材料を送るために、駆動装置（４０）が設けられた螺旋状スクリュ（３８）が設けられている、請求項１記載の押出ヘッド。
3. 螺旋状スクリュ（３８）と駆動装置（４０）とを有する中空管（２８）が、後付けセットとして形成されており、あらゆる既存の押出ヘッドに組み込み可能である、請求項２記載の押出ヘッド。
4. 螺旋状スクリュ（３８）を有した中空管（２８）が半径方向で摺動可能に形成されている、請求項２又は３記載の押出ヘッド。
5. 螺旋状スクリュ（３８）を有した挿入された中空管（２８）を備えた下方のケーシング部分（４８）が、両回転方向で回転可能にケーシング（１２）に取り付けられている、請求項２から４までのいずれか１項記載の押出ヘッド。
6. ブロー成形される多層のプラスチック中空体を製造するための方法であって、２つの又は複数の溶融プラスチック材料を相応の押出機から押出ヘッド（１０）へと供給し、前記プラスチック材料を、２つの又は複数の周方向分配器（１４，１６）を介して、２層の又は多層のホース状の１つのプリフォーム（１８）となるように周方向で分配し、次いで該多層のホース状のプリフォーム（１８）を円筒状の貯え室（２０）に貫流させ、前記プリフォーム（１８）に表示用ストリップ（２４）を設け、前記プリフォーム（１８）を制御可能なリングノズル（２２）を介して排出させる形式のものにおいて、
   請求項１から５までのいずれか１項記載の押出ヘッド（１０）を使用して、円筒状の貯え室（２０）の内側で溶融プラスチック材料を、表示用ストリップ（２４）を形成するために、内層（３４）から着色された外層（３６）内へと変向させ、取り込ませることを特徴とする、プラスチック中空体を製造するための方法。
7. 表示用ストリップ（２４）を形成するために行う、溶融プラスチック材料の、内層（３４）から着色された外層（３６）内への変向及び取り込みを、表示用ストリップ（２４）が完成されたブロー成形容器の鉛直の壁にのみ配置されるように、断続的に行う、請求項６記載の方法。

Images