JP5958709B2

JP5958709B2 - ブロー成形用金型及びブロー成形容器

Info

Publication number: JP5958709B2
Application number: JP2013006681A
Authority: JP
Inventors: 澄雄長井; 山下　巧; 巧山下
Original assignee: Kyoraku Co Ltd
Current assignee: Kyoraku Co Ltd
Priority date: 2013-01-17
Filing date: 2013-01-17
Publication date: 2016-08-02
Anticipated expiration: 2033-01-17
Also published as: JP2014136391A

Description

本発明は、立体表記部を微小凸部として形成し得るブロー成形用金型及びそれを用いて成形されたブロー成形容器に関するものであり、特に、鮮明な立体表記部を形成し得るブロー成形金型及びブロー成形容器に関する。

ポリオレフィン系樹脂等よりなるプラスチック容器は、耐湿性が高く、比較的軟質で透明性や成形性に優れることから、各種食品や飲料、薬液等の容器として広く用いられている。そして、その成形方法としては、効率的に容器を成形することができ製造コストの点でも有利なことから、ブロー成形が主流となっている。

ところで、この種のブロー成形容器では、微小凸部の形成により文字や図形等の立体表記を行うことがある。この時、成形に用いるブロー成形金型には、前記微小凸部に対応して微小凹部を設け、成形時にこの凹部内に樹脂材料が入り込むことで微小凸部が形成され、前記立体表記が実現される。

この場合、如何にして立体表記を鮮明に形成するかが大きな課題となる。例えば、前述のブロー成形では、成形時にパリソンと金型の間に空気が残留することがあり、特に前記立体表記部のような微小凹部には空気が残留し易い。パリソンと金型の間に空気が残留すると、金型の微小凹部の容器表面への転写が不十分になり、立体表記部が鮮明にならない。

そこで、このような不都合を解消することを目的に、エアベントを金型に形成し、立体表記部を鮮明なものとすることが、本件出願人によって提案されている（特許文献１を参照）。特許文献１に記載されるブロー成形用金型は、分割金型とパリソンとの間の空気を除去するためのエアベントを設けることで、前記空気の残留を解消しようというものである。

特開２０１１−７３３６５号公報

しかしながら、特許文献１記載のブロー成形用金型を用いても、立体表記の鮮明化や容器の薄肉化への対応において、必ずしも十分とは言えないのが実情である。例えば、エアベントを設けることで、ある程度はパリソンと金型の間の空気を抜くことはできるが、凹部の角部等に空気が残存することを完全に防ぐことができず、形成される立体表記部は鮮明さに欠けるものとなるおそれがある。立体表記部を鮮明に転写するためには、金型に形成される凹部の深さを深くすれば良いものと考えられるが、凹部を深くすると、樹脂が引き伸ばされて局所的に薄くなり、得られる容器の衝撃強度が大きく低下するという問題が生ずるおそれがある。

また、エアベントの設置は、微小凹部の数カ所に限られ、あまり多く形成することは金型構成上現実的ではない。したがって、空気を排除することができるのは、エアベント近傍位置に限られ、図形や文字等の立体表記部全体を鮮明化することは難しい。

本発明は、このような従来技術の有する課題を解決することを目的として提案されたものであり、立体表記部全体を鮮明化することができ、容器を薄肉化した場合にも衝撃強度を低下することのないブロー成形用金型を提供することを目的とし、さらには、ブロー成形容器を提供することを目的とする。

前述の目的を達成するために、本発明のブロー成形用金型は、立体表記部を形成するための微小凹部が形成されるブロー成形用金型であって、少なくとも前記微小凹部が形成される領域が多孔質金属により形成され、当該多孔質金属の表面に前記微小凹部が形成されており、微小凹部の開口縁に角部を有することを特徴とする。また、本発明のブロー成形容器は、前記ブロー成形用金型により成形されたブロー成形容器であり、所定の箇所に微小凸部として形成された立体表記部を有することを特徴とする。

ブロー成形用金型において、立体表記部を形成するための微小凹部が形成される領域を多孔質金属により形成すれば、立体表記部全体で微小凹部内に残存する空気が排除される。また、結果的に、微小凹部の深さが浅くても立体表記部が鮮明化されることになり、微小凹部を深くする必要がないので、樹脂が引き伸ばされて局所的に薄くなることもない。

本発明によれば、立体表記部全体を鮮明化することができ、樹脂が局所的に薄くなることによる衝撃強度の低下を解消し得るブロー成形用金型を提供することが可能である。また、本発明によれば、鮮明な立体表記部を有し、衝撃強度に優れたブロー成形容器を提供することが可能である。

ブロー成形の一態様を示す概略断面図である。図１のＡ−Ａ線位置におけるブロー成形用金型の概略断面図である。微小凹部の形状を説明する図であり、（ａ）は鮮明な立体表記部の形成が可能な微小凹部の形状例を示し、（ｂ）は鮮明な立体表記部の形成が難しい微小凹部の形状例を示す。成形されるブロー成形容器の一例を示す正面図である。（ａ）は図４のＸ−Ｘ線における断面図であり、（ｂ）は図４のＹ−Ｙ線における断面図である。

以下、本発明を適用したブロー成形用金型、及びそれを用いて成形されるブロー成形容器の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、ブロー成形の一態様を示すものである。ブロー成形では、ヘッド１から筒状に形成されたパリソン２を供給し、これを一対のブロー成形用金型３，４内に挟み込み、その内側に吹き込んだ気体の圧力でブロー成形用金型３，４の内面にパリソン２を押しつけて中空の容器を形成する。

ここで、成形される容器の表面に微小凸部からなる立体表記部を設ける場合、例えば立体表記部に対応するブロー成形用金型３の内面に微小凹部６を設けておく必要がある。本実施形態においては、図１及び図２に示すように、ブロー成形用金型３の微小凹部形成領域に凹部を形成し、ここに多孔質金属からなる入れ駒５を嵌め合わせている。これにより、ブロー成形用金型３の立体表記部形成面は、多孔質金属により形成されることになる。

前述のように、ブロー成形用金型３の立体表記部形成面を多孔質金属により形成することで、鮮明な立体表記部の形成が可能である。

例えば、立体表記部に対応してブロー成形用金型３には微小凹部６を形成し、この微小凹部６内にパリソン２が入り込むことにより、立体表記部が微小凸部として形成されるが、微小凹部形成領域が孔の無い緻密な金属材料で形成されていると、エア抜きが不十分となって、微小凹部６内に残留エアが滞留する。残存エアは熱によって膨張し、パリソン２を引き伸ばし、パリソン２に薄肉部が形成されてしまう。また、パリソン２の微小凹部６への入り込みが不十分で、転写不良となり、立体表記部は不鮮明なものとなる。

これに対して、微小凹部形成領域を多孔質金属で形成すると、微小凹部６の形成面に多孔質金属の微小な孔が臨む形となり、これらの微小な孔からエアが速やかに引き抜かれる。その結果、微小凹部６内にパリソン２が入り込み、微小凹部６の内面に密着することで微小凹部６の形状がパリソン２に確実に転写される。これにより、鮮明な立体表記部の形成が可能となる。

なお、前記微小凹部６内のエア抜きは、エアベントの設置によっても実現可能であるが、エアが排除されるのはエアベントの近傍のみであり、エアベントから離れた位置では十分なエア抜きを行うことは難しい。また、エアベントを設置した場合、エアベント形状が立体表記部に転写されてしまうおそれもある。

ブロー成形用金型に用いる多孔質金属としては、微細な連続気泡を有する多孔質の金属材料であれば、金属の種類等は問わないが、熱伝導性等、様々な特性の点で多孔質アルミニウム（いわゆるポーラスアルミ）が最適である。また、多孔質金属の微細孔のサイズも任意であるが、平均径が２０μｍ以下である微孔構造を有することが好ましい。孔のサイズが微細であると、より鮮明に立体表記部を形成することができ、成形中の金型の割れを抑制することもできる。多孔質金属の気孔率も任意であるが、前記作用効果に鑑みると、５％〜２０％であることが好ましく、１５％〜１６％であることがより好ましい。

さらに、図１や図２に示す実施形態では、多孔質金属を入れ駒５の形態でブロー成形用金型３に嵌め込んでいるが、ブロー成形用金型３全体を多孔質金属により形成することも可能である。ただし、多孔質アルミニウム等の多孔質金属は、強度が低いという問題があるので、入れ駒５の形態で設置する方が好ましい。

エア抜きを確実にするために、例えば多孔質金属からなる入れ駒５の背面にエアベント等を設置しても良いが、前記微小凹部６の内容積が非常に小さいため、エアベント等を設置しなくとも、多孔質金属自体が有する空間により十分に吸収可能である。

微小凹部形成領域を多孔質金属で形成することで、鮮明な立体表記部の形成が可能になり、特に、微小凹部６の深さが浅くても、鮮明な立体表記部の形成が可能である。微小凹部６の深さが深いと、微小凹部６内にパリソン２が入り込む際に、パリソン２が大きく引き延ばされることになり、耐衝撃性が大きく低下し、成形された容器に割れが発生するおそれがある。したがって、微小凹部６の深さは０．２ｍｍ以下とする必要がある。微小凹部６は、ある程度の深さは必要であり、したがって微小凹部６の深さの最適値は、０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍである。

以上のように、ブロー成形用金型の微小凹凸形成領域を多孔質金属で形成し、微小凹部の深さを０．２ｍｍ以下とすることで、鮮明な立体表記部の形成が可能で、しかも耐衝撃性に優れた容器の成形が可能である。

この時、微小凹部６の形状も転写性に影響を与え、立体表記部の鮮明さに影響を与える。微小凹部６の形状としては、角部を有する形状であることが好ましく、これにより立体表記部の鮮明さが増す。以下、微小凹部６の形状について説明する。

図３は、微小凹部６を模式的に示すものである。本発明のブロー成形用金型においては、図３（ａ）に示すように、微小凹部６の開口縁に角部を有することが好ましい。一般に、金型に微小凹部を形成する際には、エンドミルと称される切削工具を使用する。エンドミルの先端は、球面形状となっており、これを用いて形成される溝（凹部）の形状は断面円弧状となる。この断面円弧状の微小凹部６において、図３（ａ）に示すように、円弧の接線を引いた時に、接線ｓと金型表面ｈとが０°を越える所定の角度αをなせば、前記角部を有すると言える。

図３（ｂ）に示すように、微小凹部６の開口縁が角部を有さず、なだらかな形状となっていると、接線ｓと金型表面ｈとが一致（前記角度αが０°）する。このような形状であると、成形される微小凸部の輪郭が不明瞭となり、鮮明な立体表記部の形成は望めない。好ましくは、前記接線ｓと金型表面ｈとがなす角度αが３０°以上である。より鮮明な立体表記を求めるのであれば、角度αは５０°以上であることが更に好ましい。尚、角度αが大きいほどパリソンに剪断力が大きく働くため、割れ防止の観点からは角度αを小さくすることが好ましく、８５°以下とすることが好ましい。所定の角度αの微小凹部によって微小凸部を形成した場合、成形される微小凸部は、対応する角度で立ち上がる。ただし、立ち上がる起点は、金型の角が完全に転写されるとは限らず、微小なＲ形状（円弧形状）が形成される場合もある。

前述のブロー成形用金型を用いて成形される容器の一例を図４に示す。本例の容器１１は、容器胴部１２の上端に口部を有するものであり、マヨネーズやケチャップ等が充填される可撓性容器である。この容器１１の胴部１２には、容器１１の外縁形状より内側に陥没面１３を有し、この陥没面１３にメーカー名やロゴマーク等の立体表記部が形成されている。

前記容器胴部１２（立体表記部が形成されていない部分）の平均厚さは、０．４ｍｍ〜０．５ｍｍ程度であり、軽量化する場合には、厚さ０．４ｍｍ以下とすることもある。立体表記部の厚さは、立体表記部が形成されていない前記容器胴部１２の厚さよりも薄くなる傾向にある。特に、立体表記部の微小凸部を形成するための金型の微小凹部の幅が、容器胴部の平均厚さよりも小さい場合（例えば、０．４ｍｍ以下）の場合、微小凸部にて肉厚が薄くなりやすい傾向にある。

本例の容器１１の場合、前記陥没面１３に幾何学的な模様が立体表記部として形成されており、また、当該立体表記部は、図５（ａ）に示すような断面形状を有し線状の微小凸部１４により輪郭が形成される幾何学模様と、図５（ｂ）に示すような断面形状を有し所定の面積の凸部１５として形成される幾何学模様とから構成されている。

特に、前記微小凸部１４の形成の際に、微小凹部６の形成領域が多孔質金属で形成されたブロー成形用金型を用いれば、良好な転写性で鮮明な幾何学模様が立体表記部として形成される。また、微小凸部１４の形成によって容器１１に薄肉部が形成されることもなく、厚さの薄い立体表記部で割れが発生することもない。

以上、本発明を適用した実施形態についてを説明してきたが、本発明が前述の実施形態に限られるものでないことは言うまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、多様な変更または改良を加えることが可能である。

以下、本発明を具体的な実験結果に基づいて説明する。

ブロー成形用金型による相違
ポリエチレン系樹脂を内層及び外層に用い、ブロー成形により多層プラスチック容器を成形した。成形した多層プラスチック容器は、容量が５００ｍｌであり、容器胴部における平均厚さが０．４ｍｍ以下である。

前記多層プラスチック容器を、立体表記部の形成面を多孔質アルミニウムで形成した金型（微小凹部の深さ０．１５ｍｍ）（実施例１）、通常のアルミニウムで形成した金型（微小凹部の深さ０．１５ｍｍ）（比較例１）、通常のアルミニウムで形成した金型（微小凹部の深さ０．３ｍｍ）（比較例２）、通常のアルミニウムで形成しエアベントを設けた金型（微小凹部の深さ０．１５ｍｍ）（比較例３）を用いて成形し、得られた容器の立体表記部の鮮明さ、耐落下強度を評価した。なお、微小凹部の幅は０．４ｍｍ以下とした。結果を表１に示す。

この表からも明らかな通り、実施例１のように、立体表記部の形成面を多孔質アルミニウムで形成することで、鮮明な立体表記が可能となり、十分な強度も確保されている。これに対して、通常のアルミニウムを用いた比較例１では、立体表記の鮮明さに欠けるものであった。立体表記を鮮明なものとするために微小凹部の深さを深くした比較例２では、耐落下強度が不足し、立体表記部において割れが発生した。エアベントを設けた比較例３では、ある程度の鮮明さは確保できたが、エアベントから離れた位置の立体表記部において、輪郭が若干不明瞭となっていた。

微小凹部の深さに関する検討
立体表記部の形成面を多孔質アルミニウムで形成した金型の微小凹部の深さを０．０５ｍｍ〜０．４ｍｍとし、容器胴部における平均厚さが０．４ｍｍ以下の多層プラスチック容器の成形を行った。得られた容器の立体表記部の鮮明さ、耐落下強度を表２に示す。

微小凹部の深さが０．２ｍｍを越えると、耐落下強度の低下が見られた。

１ヘッド
２パリソン
３，４ブロー成形用金型
５入れ駒
６微小凹部
１１容器
１２胴部
１３陥没部
１４微小凸部
１５凸部

Claims

立体表記部を形成するための微小凹部が形成されるブロー成形用金型であって、
少なくとも前記微小凹部が形成される領域が多孔質金属により形成され、当該多孔質金属の表面に前記微小凹部が形成されており、微小凹部の開口縁に角部を有することを特徴とするブロー成形用金型。
前記微小凹部の深さが０．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のブロー成形用金型。
前記微小凹部が断面円弧状であり、円弧の接線と金型表面とがなす角度が３０°以上、８５°以下であることを特徴とする請求項１または２記載のブロー成形用金型。
前記多孔質金属が多孔質アルミニウムであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のブロー成形用金型。
前記多孔質金属は、平均径が２０μｍ以下の微孔構造を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のブロー成形用金型。