JP5385303B2 - 熱可塑性樹脂製容器の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

本発明は熱可塑性樹脂製容器の製造方法に関する。この方法では、金型開放位置に可動金型部を移動させた金型に、押し出し成形されたプラスチックチューブを挿入し、容器の本体部からの移行部及び容器の底部を成形する金型部を閉じて、容器の底部を溶着し、チューブに作用する圧力勾配によってチューブを膨らませて金型部の内壁にチューブを押し付けることによって容器成形品を成形し、成形した容器を金型から取り出すために金型開放位置に金型部を移動させる。さらに、本発明は、当該方法を実施する装置並びに当該方法及び当該装置で製造された容器に関する。

ボッテルパック（bottelpack：登録商標）システムといった方法は、様々な形状やサイズの容器、及び、色々な用途のための容器の製造に広く用いられる。特に、容器は、透明で可撓性を有するポリエチレン又はポリプロピレンの容器であり得る。しばしば、一工程で、容器の製造と同時に容器に薬などの無菌内容物が充填され、無菌処理で容器が密閉される。特に、ある種の薬の場合にあり得るように内容物が非常に高価である場合、当該容器の性能特性にとって、適切な態様で内容物を排出できることが最も重要である。より正確には、可撓性を有する容器が圧搾されることによって非常に高価な媒体が搾り出される際に、当該媒体が容器から残らず外側に押し出され得ること、及び／又は、特に薬の場合に必須である正確な投薬量が供給されることが保証されなければならない。

これらの要求に関連して、本発明の目的は、内容物の排出に関して最適化された性能特性を有する容器の製造工程を考案することである。

本発明によれば、この目的は、全体として請求項１の特徴を有する工程によって達成される。

従って、本発明の１つの重要な特徴は、ボッテルパック（bottelpack：登録商標）システム形式に係る工程の特徴にあり、ブロー成形用金型又は真空成形用金型内で、軸方向に容器の本体部を延長させるカップ状底部が成形された後、容器の内部にこの底部が裏返される結果、カップ状底部は、容器の底部で外部に開放したカップのように容器の内部に延びる底部隆起部を形成する。こうした容器の内容物が、底部から容器を押し潰すように排出されれば、この底部隆起部は排除体として作用し、この排除体は、容器の頭部領域を完全に空にするために頭部領域に進入することが可能で、かつ、頭部領域を占有する容積の内容物を押し出すことによって残存容積を最小化する。

こうしたことは、その容器の本体部が、内容物の排出のために蛇腹の折り目が相互に接触するように押し潰される蛇腹で作られた容器において特に重要である。搾り出しの途中でこの状態に到達すると、蛇腹は、さらなる押し潰しによっても縮めることができないある一定の使用不可長さを、折り目の数に依存して有する。その結果、蛇腹の押し潰し工程後にかなりの残存容積が残ってしまう。本発明によって形成された底部隆起部が、任意選択的に先細にされた容器の頭部領域の残存容積に形状及び寸法で一致する場合、蛇腹を有する容器では、蛇腹が押し潰された状態で残る残存容積は最小化され得る。

好適には、金型から最終的に容器を取り出す前にカップ状底部は容器の内部に裏返される。この場合、容器は依然として金型内に取り付けられていることから、正確に調整された所望の方法で裏返し処理が容易に実行され得る。さらに、この場合、裏返し工程は、永続する底部隆起部を形成するために適切な方法でなおプラスチック材料が塑性変形することができる温度レベルにおいて制御された方法で実行され得る。従って、内容物で容器を充填する前に、すなわち、内容物によって冷却が引き起こされる前に、底部を裏返すことが好都合であり得る。

有利な実施形態の工程ではカップ状底部は底部金型部で成形される。前記底部金型部は、容器の本体部を成形する本体金型部に対して相対的に移動することができ、閉鎖位置で底部を溶着し、底部を裏返すために金型を部分的に開放する位置に移動する。こうして、裏返しは、必要に応じて相互に離れる底部金型部の間の機械的な係合によって実行され得る。

有利な実施形態では、手順は、容器の軸線に同軸で移動するように駆動される成形用ダイを底部に当てがうことによって機械的に裏返されるようなものであり得る。

これに関連して、好適には、手順は、底部の裏返しに先立って、その溶着部にある屑材料がトリミング要素によって切り取られるようなものである。

請求項６に係る本発明の主題はまた、工程を実行する装置である。前記装置は、ブロー成形用金型を形成する可動金型部を有することが好ましい。容器の本体部を成形する対の金型部は、その金型部に対して独立して移動することができる対の底部金型部に隣接する。閉鎖位置の底部金型部は、軸方向に容器の本体部を延長させるカップ状底部成形用のカップ状金型キャビティを形成する。

ここでの構成は好適には、底部金型部が、カップ状底部を溶着するための溶着あごを備えるようなものである。

容器の内部に底部を裏返すために、往復軸方向運動で駆動されることが可能であり、且つ、容器の縦軸線に整列されることが可能なプランジャがあることが好ましく、しかるべく底部金型部が開放された際にプランジャによって容器の本体部内にカップ状底部が裏返される。

プランジャの接触のための凹凸のない接触面を確立するために、好適な実施形態では機械的に移動可能なトリミング要素があり、前記トリミング要素は、カップ状底部の溶着部に生じる底部屑を除去するため、しかるべく底部金型部が開放された際に容器の縦軸線に整列されることが可能である。

さらに、本発明の主題は請求項１０で特定される容器である。この容器は、本発明に係る装置によって本発明で特許請求の範囲に記載される工程によって製造されるものであって、該容器の本体部の内部に突き出る底部隆起部を備える。

開放されたブロー成形用金型と、可塑化プラスチック材料のチューブを成形するためにブロー成形用金型の上方に配置される押出成形ヘッドとを概略的に示す簡略図である。 容器成形品を成形するためにエアブラストによって、底部側で溶着されたチューブを膨らませた動作状態における、図１から部分的に閉じたブロー金型を示す。 容器に内容物を充填する動作状態を示す。 底部側の溶着部の底部屑を露出させるために底部金型部が相互に部分的に離れた動作状態を示す。 底部屑の除去後に底部金型部がさらに遠くに離れ、移動可能なトリミング要素が軸方向の整列位置に位置決めされるように示された動作状態を示す。 移動可能なプランジャが軸方向の整列位置に位置決めされるように示された動作状態を示す。 プランジャによって底部が裏返されて、図６に比べて充填レベルが上昇した動作状態を示す。 充填レベルが上昇し、頭部金型部の閉鎖によって容器の頭部密閉部が形成された後の動作状態を示す。 軸方向に押し潰すことが可能な蛇腹形態の本発明によって製造された容器の一実施形態の側面図である。 頭部領域に向かって円錐形状に先細る蛇腹を有する容器の他の実施形態の斜視図である。

本発明は図面を用いて以下に詳述される。

図１〜図８は、ブロー成形工程においてプラスチック容器を製造する既知のボッテルパック（bottelpack：登録商標）システムの範囲内で使用される装置の一部を示す。押出成形装置１によって、図１に開放状態で示すブロー成形用金型の可動金型部の間に、溶融したプラスチック材料のチューブ３が押し出し成形される。ブロー成形用金型は、対の頭部金型部５、容器の対の本体金型部７及び対の底部金型部９を有する。開放した金型内にチューブ３を押し出し成形した後、押出成形装置１のノズル出口と頭部金型部５の上端との間でチューブ３は切断される。図１では、切断線が点線で示されて符号８で示される。

図２は、本体金型部７及び底部金型部９を一緒に移動させることによって金型が部分的に閉鎖される作動状態を示しており、前記作動状態では、エアブラストでチューブ３を膨らませて本体金型部７の金型内壁及び底部金型部９の金型内壁にチューブ３を押し付けるために、押出成形手段１に代えてブローマンドレル１１がチューブ３の上端に挿入され、またこうして容器１３の形が形成される。閉鎖された底部金型部９は、エアブラストの吹き付けに先立って底部側でチューブ３を溶着するために溶着あご（図示せず）を備える。これに関連して、溶着部で形成される底部屑は図２において符号１５で示される。図１において符号１６で示されて、内側に先細にされ、頭部金型部５に隣接する頭部領域を除いて、本体金型部７は、その軸方向長さの大部分にわたって環状でシリンダ状の金型内壁を有する。その一方で、底部金型部９の金型内壁は、閉鎖位置において半球状の金型を形成する部分シェルを形成し、その結果、エアブラストによって膨らんだチューブ３は容器１３に成形されて、前記容器１３は、底部金型部９によって成形されて軸方向の延長部分として容器の本体部１８に接続されるカップ状底部１９を有する。図１〜図６の底部金型部９は平滑な金型内壁を有する部分シェルで示されるが、成形された底部１９が蛇腹形状の折り目を有するように底部金型部９には段差が交互に配置されてもよい。

図３は、既定量の流動性充填材料を導入するためにブローマンドレル１１が充填マンドレル１７に置き換えられた状態を示す。ここでの金型部は、図２に示す位置と同じ位置に示される。ブロー成形及び充填のために別個のマンドレル１１、１７を使用する代わりに、複合したブロー充填マンドレルが使用されてもよい。

図４は、頭部金型部５及び本体金型部７の位置が変化しない一方で、底部屑１５にトリミング要素２１（図５及び図６のみに示す）を接近可能にするために十分な距離まで閉鎖位置から底部金型部９が離れた状態を示す。このトリミング要素２１によって底部屑１５は底部１９から除去される。

図５は底部屑１５の除去後の状態を示す。トリミング工程が完了した後、折り取りピン又は折り取りマンドレルであり得るトリミング要素２１は、底部金型部９の領域から外側に移動する。図４に比べて、底部金型部９はさらに大きな距離で離れる。その結果、矢印２３で示すようにトリミング要素２１が水平方向に離れた後、別の矢印２７で示すように、プランジャ２５は、底部１９に対して軸方向に整列された後に（この位置を図６に示す）、開放された底部金型部９の間に進入することができる。この時点で、図６において矢印２９で示す押し上げ動作によって、カップ状底部１９が容器の本体部１８内に裏返されることが可能である。図７に示すように、こうして、カップ状底部１９によって形成された容器の本体部１８の軸方向の延長部分は、容器の内部に突き出る底部隆起部３１に変化する。こうして、充填レベルは、図６の符号３３で示すレベルから、図７の符号３５で示すレベルまで上昇する。充填工程では、こうしたレベルの上昇は充填量の計算に関連して考慮に入れられる。

図８は、頭部金型部５が閉鎖位置に移行することによって頭部密閉部３６の形が形成される点のみで図７と異なり、前記頭部密閉部３６の形の形成は、溶着によって生じる密閉工程に関連して例えば真空に支援されて実行される。

図１〜図８では、本体金型部７の内壁は、平滑な表面を有するように図示され説明される一方で、図９を参照すると、容器の本体が蛇腹３７を形成するように従来の態様でブロー成形用金型が構築されることが可能である。図９は、そうして成形された容器１３の実施形態を示す。蛇腹状に形成されるそのような容器１３は、軸方向に蛇腹３７を押し潰すことによって内容物を排出することに好適に使用される。搾り出し時にかなりの残存容積が残ってしまうという問題は蛇腹の場合に悪化する、というのも、折り目が閉じられるまでしか蛇腹３７が軸方向に短くならないことから、容器の壁厚の少なくとも２倍の厚さに折り目の数だけ掛けた厚さに対応した使用不可長さが残るためである。本発明によって提供される底部隆起部３１は排除体を形成し、蛇腹３７が押し潰されたときに、前記排除体はそれがなければ生じるかなりの残存容積を占める。

こうしたことは、図１０に示す具体例の場合のように、蛇腹３７が頭部密閉部３６に向かって円錐形に先細る形状を有する容器１３に特に有利である。成形工程中にカップ状底部１９の適切な造形によって、底部隆起部３１の形状および寸法は、底部隆起部３１が、頭部領域内にできる限りぴったりと納まるように押し潰された蛇腹３７の内側に一致するように形成されることが可能であり、その結果、蛇腹３７が完全に押し潰された時に残る残存容積は最小化される。

頭部領域に先細ったネック部分を有する容器の場合、底部金型部９の金型内壁の適切な形状により、底部隆起部を形成する底部１９は、裏返された底部隆起部３１が、容器のネック部分にぴったりはまる端部を有し、その結果、容器の外側に内容物を完全に搾り出せるように中央領域で先細るように成形されることが可能である。

Claims (7)

1. 熱可塑性樹脂製容器（１３）の製造方法であって、金型開放位置に可動金型部（５、７、９）を移動させた金型に、押し出し成形されたプラスチックチューブ（３）を挿入し、前記容器の本体部（１８）からの移行部及び前記容器の底部を成形する金型部（７）を閉じ、前記容器の前記底部を溶着し、前記チューブ（３）に作用する圧力勾配によって前記チューブ（３）を膨らませて前記金型部（５、７、９）の内壁に前記チューブを押し付けることによって容器成形品を成形し、成形した前記容器（１３）を前記金型から取り出すために前記金型開放位置に前記金型部を移動させる熱可塑性樹脂製容器（１３）の製造方法において、
   前記容器（１３）の前記本体部（１８）を軸方向に延長させるカップ状底部（１９）の形状に前記容器の前記底部を形成し、
   前記容器（１３）の内部に前記底部を裏返して、前記容器の前記本体部（１８）内に延びる底部隆起部（３１）を形成し、
   前記容器の底部を形成する工程においては、
   前記カップ状底部（１９）を、前記容器の前記本体部（１８）を成形する本体金型部（７）に対して相対的に移動可能な底部金型部（９）によって成形し、前記底部金型部は、閉鎖位置で前記底部（１９）を溶着し、
   前記底部隆起部（３１）を形成する工程においては、
   前記底部金型部（９）を、前記底部（１９）を裏返すために前記金型を部分的に開放する位置に移動させ、前記カップ状底部（１９）を、前記容器（１３）が前記金型から最終的に取り出される前に前記容器（１３）の内部に裏返すことを特徴とする、熱可塑性樹脂製容器の製造方法。
2. 前記底部（１９）は、前記容器の軸線に同軸に移動可能に駆動される成形用ダイ（２５）を前記底部（１９）に当てがうことによって機械的に裏返されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記底部（１９）の裏返しに先立って、その溶着部にある屑材料（１５）がトリミング要素（２１）によって切り取られることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法を実施し、ブロー成形用金型を形成する可動金型部（５、７、９）を好適に有する装置であって、前記容器の前記本体部（１８）を形成する対の前記本体金型部（７）は、該本体金型部（７）に対して独立して移動可能で、軸方向に前記容器の前記本体部（１８）を延長させる前記カップ状底部（１９）の形成用のカップ状金型キャビティを閉鎖位置で形成する対の前記底部金型部（９）に隣接していることを特徴とする装置。
5. 前記底部金型部（９）は、前記カップ状底部（１９）を溶着する溶着あごを備えることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 往復軸方向移動で駆動されることが可能で前記容器の縦軸線に整列されることが可能なプランジャを備え、前記カップ状底部（１９）は、しかるべく前記底部金型部（９）が開放された際に前記プランジャによって前記容器の前記本体部（１８）内に裏返されることが可能であることを特徴とする請求項４または５に記載の装置。
7. 前記カップ状底部（１９）の溶着部に生じた底部屑（１５）を除去するためにしかるべく前記底部金型部（９）が開放されたときに、前記容器の縦軸線に整列されることが可能な機械的に移動可能なトリミング要素（２１）を備えることを特徴とする請求項６に記載の装置。

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