JP6553453B2

JP6553453B2 - 液体ブロー成形方法

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Publication number: JP6553453B2
Application number: JP2015170945A
Authority: JP
Inventors: 田中　敏正; 敏正田中; 雄一奥山; 真一田端
Original assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Current assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2015-08-31
Publication date: 2019-07-31
Anticipated expiration: 2035-08-31
Also published as: EP3213902A1; JP2016088087A; US20170312976A1; CN107148334A; EP3213902A4

Description

本発明は、ポリエチレンテレフタレートにより口部と胴部とを備えた有底筒状に形成され、液体ブロー成形により容器に成形される液体ブロー成形用のプリフォームに関する。

所謂ペットボトルに代表されるポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴという。）製の容器は、飲料用、食品用、化粧料用等の様々な用途に使用されている。

このような容器は、射出成形や圧縮成形等により円筒状の口部と試験管状の胴部とを一体に備えた有底筒状に形成されたＰＥＴ製のプリフォームを延伸効果が発現する温度にまで加熱し、この状態で延伸ロッドを用いつつプリフォーム内に加圧エアを供給して軸方向と径方向とに延伸させることで所定の形状に成形されるのが一般的である（例えば特許文献１参照）。そして、成形後の容器に、後工程において飲料等の液体が充填されて製品とされる。

特開２０１４−８８００４号公報

しかしながら、従来のＰＥＴ製のプリフォームは、これをエアブロー成形によって径方向への延伸倍率が低い形状の容器に成形しようとした場合には、金型形状へのトレース性が低くなり、成形後に生じる容器の収縮と相まって、所望の容量、高さの容器を得られないという問題を生じるものであった。

これに対して、ＰＥＴ製のプリフォームに、加圧エアに替えて加圧した液体を供給することによって当該プリフォームを所定の形状の容器に成形するようにした液体ブロー成形が知られているが、ＰＥＴ製のプリフォームを液体ブロー成形で容器に成形する場合に、どの程度の延伸倍率でプリフォームを延伸させると好適な容器が得られるのかは知られていない。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、液体ブロー成形によって所望の形状の容器に正確に成形可能なＰＥＴ製のプリフォームを提供することにある。

本発明の液体ブロー成形方法は、ポリエチレンテレフタレートにより口部と胴部とを備えた有底筒状に形成された液体ブロー成形用のプリフォームを、前記胴部を、軸方向に向けて１．５０以上、３．１０以下の延伸倍率で延伸するとともに径方向に向けて２．２６以上、３．７０以下の延伸倍率で延伸して容器に成形することを特徴とする。

本発明の液体ブロー成形方法は、上記構成において、前記胴部の径方向に向けた延伸倍率を２．２６以上、２．８８未満とするのが好ましい。

本発明の液体ブロー成形方法は、上記構成において、前記胴部の軸方向に向けた延伸倍率を１．５０以上、３．００未満とし、且つ、前記胴部の径方向に向けた延伸倍率を２．２６以上、３．１０以下とするのが好ましい。

本発明によれば、液体ブロー成形によって所望の形状の容器に正確に成形可能なＰＥＴ製のプリフォームを提供することができる。

本発明の一実施の形態であるプリフォームを側方から見た半断面図である。表１におけるＰＥＴ製のプリフォームを液体ブロー成形により容器に成形した場合の実験結果を示すプロット図である。表１におけるＰＥＴ製のプリフォームをエアブロー成形により容器に成形した場合の実験結果を示すプロット図である。表２における実験結果を示すプロット図である。

以下、図面を参照して、本発明をより具体的に例示説明する。

図１に示す本発明の一実施の形態であるプリフォーム１は、射出成形により成形されたＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製であり、口部２と胴部３とを備えた有底筒状に形成されている。このプリフォーム１は、ＰＥＴを射出成形して形成されたものに限らず、例えばＰＥＴを圧縮成形や押出しブロー成形により所定形状に成形して形成されたものとすることもできる。プリフォーム１の口部２は円筒状に形成され、その外周面には雄ねじ部４が一体に設けられている。胴部３は軸方向に沿って延びる断面円形の試験管状に形成され、口部２の下方に当該口部２と同軸かつ一体に設けられている。

このプリフォーム１は、液体ブロー成形に用いられるものであり、当該液体ブロー成形において口部２を通して胴部３に加圧した液体が供給されることにより、胴部３が、その軸方向と径方向とに延伸されて所定の形状の容器に成形される。つまり、プリフォーム１は、その胴部３が図示しないブロー成形用の金型のキャビティ内に装着され、口部２を通して供給される加圧した液体によって胴部３がその軸方向と径方向とに延伸されて金型のキャビティの内面に沿った所定の形状の容器に成形されるものである。

なお、液体ブロー成形においてプリフォーム１に供給される液体としては、飲料、化粧品、薬品、洗剤、ボディーソープ等の最終的に製品として容器に充填される液体を用いるのが好ましい。これにより、成形後の容器への液体の充填工程を省略して、その生産性を高めることができる。

上記液体ブロー成形に際しては、プリフォーム１の胴部３を予めヒーター等によって延伸効果が発現する温度にまで加熱させるのが好ましい。また、液体ブロー成形に際して、口部２を通して胴部３の内部に延伸ロッドを挿入し、当該延伸ロッドにより胴部３の軸方向への延伸を補助する構成とすることもできる。なお、プリフォーム１の加熱に際しては、生産性を考慮して、プリフォーム成形時の余熱を利用するなどの、所謂、ホットプリフォーム法による成形工程を採用することもできる。

本発明のプリフォーム１は、液体ブロー成形により、胴部３がその軸方向に向けて１．５０以上、３．１０以下の延伸倍率で延伸されるとともに径方向に向けて２．２６以上、３．７０以下の延伸倍率で延伸されて所定形状の容器に成形されるものである。本発明のプリフォーム１の胴部３の、液体ブロー成形による径方向に向けた延伸倍率のより好ましい範囲は、２．２６以上、２．８８未満である。

液体ブロー成形におけるプリフォーム１の軸方向および径方向の延伸倍率は、プリフォーム１の胴部３の軸方向寸法および径方向寸法（外径寸法）に対してブロー成形用の金型のキャビティの軸方向寸法および径方向寸法（内径寸法）の比を種々変更し、あるいはブロー成形用の金型のキャビティの軸方向寸法および径方向寸法（内径寸法）に対してプリフォーム１の胴部３の軸方向寸法および径方向寸法（外径寸法）を種々変更することにより、上記の範囲に設定することができる。

本発明のプリフォーム１は、液体ブロー成形によって上記範囲の延伸倍率で胴部３がその軸方向および径方向に延伸されることにより、金型のキャビティの内面を十分にトレースし、成形後に容器に不正な収縮を生じさせることなく、また、成形時に容器に破裂を生じさせることなく、所望の容積および高さ等を有する所望の形状の容器に正確に成形される。

また、本発明のプリフォーム１は、液体ブロー成形による胴部３の軸方向に向けた延伸倍率が１．５０以上、３．００未満であり、且つ、液体ブロー成形による胴部４の径方向に向けた延伸倍率が２．２６以上、３．１０以下であるのが好ましい。このような範囲の延伸倍率で胴部３をその軸方向および径方向に延伸することにより、容器を所望の容積および高さ等を有する所望の形状に正確に成形することができるとともに、成形後の容器にボイド（物体に含まれる微小な空洞：気孔）が発生してその透明度が低下することを防止して透明度が高く見栄えのよい容器に成形することができる。

ＰＥＴにより形成されたプリフォームを液体ブロー成形によって所望の形状の容器に正確に成形することが可能な当該プリフォームの胴部の軸方向および径方向への適切な延伸倍率を検証するために、胴部の形状が互いに相違する３種類のＰＥＴ製のプリフォーム（Ｎｏ１〜３）と、キャビティの軸方向寸法および径方向寸法が互いに相違する７種類のブロー成形用の金型とを用いて、その軸方向の延伸倍率（ＡＳＲ）および径方向の延伸倍率（ＨＳＲ）を種々変更しながら液体ブロー成形することにより、軸方向および径方向の延伸倍率がプリフォームを液体ブロー成形して得られる容器の成形性の良否に与える影響を調べる実験を行った。この実験結果を表１に示す。なお、表１には、比較として、プリフォームを同様の条件においてエアブロー成形によって容器に成形した場合の当該容器の成形性の良否の判定を合わせて示している。

この実験においいては、成形後の容器の、その成形から１日経過後（経時変化）における内容量の減少割合（成形後の容器の収縮割合）および容器の高さの減少割合に基づきブロー成形された容器の成形性の良否を判定した。なお、表１において、○は成形性が良い（初期の内容量に対する減少率が５％以内、且つ初期の容器高さに対する減少率が１％以内である）ことを示し、×は成形性が悪いことを示す。また、ブロー成形時にプリフォームが破裂して容器に成形されない場合は、その成形性の良否を×と判定した。表１には、プリフォームの軸方向の延伸倍率（ＡＳＲ）、径方向の延伸倍率（ＨＳＲ）に加えてプリフォームの胴部の表面積の延伸倍率（ＰＳＲ）を参考に記載している。

図２は、表１におけるＰＥＴ製のプリフォームを液体ブロー成形により容器に成形した場合の実験結果を示すプロット図であり、図３は、表１におけるＰＥＴ製のプリフォームをエアブロー成形により容器に成形した場合の実験結果を示すプロット図である。

表１および図２に示す実験結果から、ＰＥＴ製のプリフォームを液体ブロー成形によって所定の形状の容器に成形する場合には、その胴部の軸方向に向けた延伸倍率が１．５０以上、３．１０以下、胴部の径方向に向けた延伸倍率が２．２６以上、３．７０以下となるように当該軸方向および径方向の延伸倍率を設定することにより、プリフォームを液体ブロー成形によって成形性よく容器に成形可能であることが解る。

これに対して、表１および図３に示す実験結果から、ＰＥＴ製のプリフォームをエアブロー成形によって所定の形状の容器に成形する場合には、液体ブロー成形の場合に比べて、より径方向の延伸倍率が高い範囲においても容器の成形性を確保可能であることが解るが、その一方で、液体ブロー成形に比べて径方向の延伸倍率が２．８８未満となる低い範囲において容器の成形性が低下することが解る。つまり、ＰＥＴ製のプリフォームを液体ブロー成形によって所定の形状の容器に成形する場合においては、その胴部の軸方向に向けた延伸倍率を１．５０以上、３．１０以下にしつつ径方向に向けた延伸倍率を２．２６以上、２．８８未満となるように当該軸方向および径方向の延伸倍率を設定することにより、エアブロー成形では成形することができない径方向の延伸倍率が低い形状の容器であっても成形性よく成形可能であることが解る。

また、表１から、ＰＥＴ製のプリフォームをエアブロー成形によって所定の形状の容器に成形する場合には、その表面積の延伸倍率（ＰＳＲ）が小さい場合であっても、プリフォームを成形できない場合があるのに対して、ＰＥＴ製のプリフォームを液体ブロー成形によって所定の形状の容器に成形する場合には、その表面積の延伸倍率（ＰＳＲ）が８．９２以下となるようにプリフォームの軸方向および径方向の延伸倍率を設定することにより、プリフォームを確実に且つ成形性よく容器に成形可能であることが解る。

次に、ＰＥＴ製のプリフォームについて、キャビティの軸方向寸法および径方向寸法が互いに相違する２種類の金型（Ｎｏ１、２）と、１７種類のプリフォームとを用いて、表１に示すものとは異なるように、その軸方向の延伸倍率（ＡＳＲ）および径方向の延伸倍率（ＨＳＲ）を種々変更しながら液体ブロー成形することにより、表１に示す実験の場合と同様に軸方向および径方向の延伸倍率がプリフォームを液体ブロー成形して得られる容器の成形性の良否に与える影響を調べるとともに、成形性が良いとされた容器についてボイドによる透明度の低下の有無についての評価を行う実験を行った。この実験結果を表２に示す。なお、表２には、それぞれのプリフォームの胴部の重量（胴部重量）を参考に記載するとともに、プリフォームの軸方向の延伸倍率（ＡＳＲ）、径方向の延伸倍率（ＨＳＲ）に加えてプリフォームの胴部の表面積の延伸倍率（ＰＳＲ）を参考に記載している。

この実験においては、表１における実験と同様に、成形後の容器の、その成形から１日経過後における内容量の減少割合（成形後の容器の収縮割合）および容器の高さの減少割合に基づきブロー成形された容器の成形性の良否を判定した。なお、表２において、○は成形性が良いことを示し、×は成形性が悪いことを示す。また、ブロー成形時にプリフォームが破裂して容器に成形されない場合は、その成形性の良否を×と判定した。

一方、成形後の容器がボイドによる透明度の低下を生じているか否かの評価は目視による確認によって行い、ボイドによる透明度の低下が目視により生じていないと判断できる場合は○、ボイドによる透明度の低下が目視により生じていると判断できる場合は×と判定した。なお、成形性が×と判断された場合には、当該評価は行わなかった。

また、成形性の評価とボイドによる透明度の低下の評価とを合わせた総合評価を行った。総合評価においては、成形性の評価とボイドによる透明度の低下の評価とが共に○の場合には○と判定し、成形性の評価は○だがボイドによる透明度の低下の評価が×の場合には△と判定した。

図４は、表２における実験結果を示すプロット図である。なお、図４においては、表２における総合評価を実験結果としてプロットしている。

表２および図４に示す実験結果からも、表１および図２に示す実験結果と同様に、ＰＥＴ製のプリフォームを液体ブロー成形によって所定の形状の容器に成形する場合には、表２における総合評価が○または△となる範囲、つまり胴部の軸方向に向けた延伸倍率が１．５０以上、３．１０以下、胴部の径方向に向けた延伸倍率が２．２６以上、３．７０以下となるように当該軸方向および径方向の延伸倍率を設定することにより、プリフォームを液体ブロー成形によって成形性よく容器に成形可能であることが解る。

一方、プリフォームを液体ブロー成形によって成形性よく容器に成形可能である軸方向および径方向の延伸倍率の範囲内であっても、成形後の容器にボイドが発生する場合（図４において△がプロットされる範囲）があるが、胴部の軸方向に向けた延伸倍率が１．５０以上、３．００未満であり、且つ、胴部の径方向に向けた延伸倍率が２．２６以上、３．１０以下の範囲では、成形後の容器にボイドによる透明度の低下が発生しないことが解る。すなわち、ＰＥＴ製のプリフォームにおいて、液体ブロー成形による胴部の軸方向に向けた延伸倍率を１．５０以上、３．００未満とし、且つ、胴部の径方向に向けた延伸倍率を２．２６以上、３．１０以下の範囲に設定することにより、容器の成形性を確保しつつボイドによる透明度の低下を防止して、透明度が高く見栄えのよい容器に成形可能であることが解る。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、プリフォーム１は、図１に示す形状のものに限らず、ブロー成形用の金型のキャビティの軸方向寸法および径方向寸法との関係で、液体ブロー成形により胴部が軸方向に向けて１．５０以上、３．１０以下の延伸倍率で延伸されるとともに径方向に向けて２．２６以上、３．７０以下の延伸倍率で延伸されるものであれば、例えば、図１に示す形状に対して、胴部３の軸方向寸法が径方向寸法に対して比率が小さい寸胴形状のものなど、種々の形状のものとすることができる。

１プリフォーム
２口部
３胴部
４雄ねじ部

Claims

ポリエチレンテレフタレートにより口部と胴部とを備えた有底筒状に形成された液体ブロー成形用のプリフォームを、
前記胴部を、軸方向に向けて１．５０以上、３．１０以下の延伸倍率で延伸するとともに径方向に向けて２．２６以上、３．７０以下の延伸倍率で延伸して容器に成形することを特徴とする液体ブロー成形方法。
前記胴部の径方向に向けた延伸倍率を２．２６以上、２．８８未満とする請求項１に記載の液体ブロー成形方法。
前記胴部の軸方向に向けた延伸倍率を１．５０以上、３．００未満とし、且つ、前記胴部の径方向に向けた延伸倍率を２．２６以上、３．１０以下とする請求項１に記載の液体ブロー成形方法。