JP6661366B2 - 容器製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、少なくとも内面がポリエステルで形成される透過性を有するプリフォームを液体ブロー成形して、内部に内容液を収容した所定形状の容器を製造する容器製造方法に関する。
ポリエチレンテレフタレート製のボトル（ペットボトル）やポリエチレンナフタレート製の容器に代表されるような透過性を有する（透明な）ポリエステル製の容器は、飲料、化粧品、薬品、液体洗剤、シャンプー等のトイレタリーなどの様々な液体を収容する用途に使用されている。
このような容器は、略試験管状に形成されたポリエステル製で透過性を有するプリフォームをブロー成形して製造されるのが一般的である。また、プリフォームを容器に成形するブロー成形としては、プリフォームに供給する加圧媒体として加圧空気に替えて加圧した液体（加圧液体）を用いるようにした液体ブロー成形が知られている。
例えば特許文献１には、ポリエステルの一種であるポリエチレンテレフタレート製のプリフォームに加圧した液体を供給することにより当該プリフォームを液体ブロー成形して所定形状の容器を製造する方法が記載されている。このような液体ブロー成形を用いた容器製造方法では、プリフォームに供給する液体として最終的に製品として容器に収容される内容液を用いることにより、成形後の容器への内容液の充填工程を省略して、その製造工程や成形及び充填ラインの構成を簡略化することができる。
特表２００５−５２９００２号公報
液体洗剤や柔軟剤のような界面活性剤を含んだ液体やアルコール飲料のようにエタノール等のアルコールを含んだアルコール含有液体を内容液として収容する容器を製造する場合には、ポリエステル製のプリフォームに当該液体を加圧媒体として供給して液体ブロー成形が行なわれることになる。
しかしながら、ポリエステル製のプリフォームに界面活性剤を含んだ液体やアルコール含有液体を供給して液体ブロー成形を行うと、当該成形時にプリフォームの内面が界面活性剤やアルコールにより侵され、成形後の容器の内面に細かい凹凸が形成されることになる。そのため、容器の内面に白濁（曇り）が生じ、当該容器の透過性が損なわれてしまうという問題点があった。このことは、ポリエステルのみで形成される単層のプリフォームを液体ブロー成形する場合だけでなく、例えば最内側層がポリエステル層で形成され、その外側に異なるポリエステル層や他の樹脂層が積層された積層構造のプリフォームなどのように、少なくとも内面がポリエステルで形成されているプリフォームを液体ブロー成形する場合においても同様であった。
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、少なくとも内面がポリエステルで形成される透過性を有するプリフォームを、界面活性剤を含んだ液体やアルコール含有液体により液体ブロー成形するようにしても、当該液体を収容する成形後の容器の透過性を確保することができる容器製造方法を提供することにある。
本発明の容器製造方法は、少なくとも内面がポリエステルで形成される透過性を有するプリフォームを成形するプリフォーム成形工程と、前記プリフォームの内面を延性と非水溶性とを有する被覆層で被覆する被覆工程と、前記被覆層により内面が被覆された前記プリフォームの内部に加圧液体を供給して該プリフォームを所定形状の容器に成形する液体ブロー成形工程と、を有し、前記加圧液体として、アルカリ成分、界面活性剤、及びエタノール等のアルコール成分のうちの少なくとも１種類を所定の重量濃度以上の割合で含み、ポリエステルを浸食して該ポリエステルの表面を白濁化させる浸食液体を用いることを特徴とする。
本発明の容器製造方法は、上記構成において、前記プリフォームがポリエチレンテレフタレートで形成されるのが好ましい。
本発明の容器製造方法は、上記構成において、前記被覆層がポリビニルブチラールで形成されるのが好ましい。
本発明の容器製造方法は、上記構成において、前記被覆層がポリ塩化ビニリデンで形成されるのが好ましい。
本発明によれば、少なくとも内面がポリエステルで形成される透過性を有するプリフォームの内面を延性と非水溶性とを有する被覆層で被覆するようにしたので、液体ブロー成形において界面活性剤を含んだ液体やアルコール含有液体をプリフォームの内部に供給するようにしても、被覆層により当該液体からプリフォームの内面を保護することができる。また、被覆層として延性と非水溶性とを有するものを採用することにより、液体ブロー成形の際に被覆層をプリフォームとともに延伸させて常にプリフォームないし容器の内面を被覆層で上記液体から保護することができる。したがって、液体ブロー成形の際にポリエステルで形成されたプリフォームないし容器の内面が界面活性剤を含んだ液体やアルコール含有液体により侵されることを抑制し、これにより成形後の容器に白濁（曇り）が生じることを防止して、成形後の容器の透過性を確保することができる。
このように、本発明によれば、少なくとも内面がポリエステルで形成される透過性を有するプリフォームを、界面活性剤を含んだ液体やアルコール含有液体により液体ブロー成形するようにしても、当該液体を収容する成形後の容器の透過性を確保することができる容器製造方法を提供することができる。
本発明の一実施の形態である容器製造方法に用いられる液体ブロー成形装置を示す説明図である。 プリフォームを液体ブロー成形している様子を示す説明図である。
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。
本発明の容器製造方法は、少なくとも内面がポリエステルで形成される透過性を有するプリフォームを成形するプリフォーム成形工程と、プリフォームの内面を延性と非水溶性とを有する被覆層で被覆する被覆工程と、被覆層により内面が被覆されたプリフォームの内部に加圧液体を供給して該プリフォームを所定形状の容器に成形する液体ブロー成形工程と、を有することを特徴とするものである。
なお、本発明における「透過性を有する」とは、外界からプリフォームや容器の内部に収容された液体（内容液）を視認できることを意味し、無色または有色、透明または半透明などの種々のものを含む。
本発明の容器製造方法では、まずプリフォーム成形工程が行われる。プリフォーム成形工程においては、少なくとも内面がポリエステルで形成される透過性を有するプリフォームＰＦが成形される。
プリフォーム成形工程は、ポリエステル（樹脂）を原材料として、射出成形やダイレクトブロー成形、押出し成形等を行うことにより、所定形状のプリフォームＰＦを成形する構成とすることができる。この場合、プリフォームＰＦの形状は、例えば図１に示すように、円筒状の口部ＰＦａと当該口部ＰＦａに連なる有底筒状の胴部ＰＦｂとを備える略試験管状とすることができる。
なお、プリフォームＰＦの形状は、当該プリフォームＰＦを液体ブロー成形して内容液を収容する容器を製造することができれば、種々変更可能である。
プリフォーム成形工程において成形されるプリフォームＰＦは、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）で形成された単層構造のものとすることができる。この場合、当該プリフォームＰＦを液体ブロー成形することにより、内容液を収容する容器を所謂ペットボトルに構成することができる。
なお、プリフォームＰＦの材質としては、ポリエチレンテレフタレートに限らず、透過性を有するポリエステルであれば、例えばポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などの他の材質のものを用いることもできる。
また、プリフォームＰＦは、少なくとも内面がポリエステルで形成された透過性を有するものであれば、単層構造のものに限らず、例えばポリエステルを最内側層とし、その外側に異なるポリエステルや他の樹脂層を積層した積層構造のものとすることもできる。
プリフォーム成形工程においてプリフォームＰＦが成形されると、次に、被覆工程が行われる。被覆工程においては、プリフォーム成形工程で成形されたプリフォームＰＦの内面に被覆層Ｓを設け、当該内面の全体を被覆層Ｓで被覆する。
被覆層Ｓとしては、非水溶性すなわち水に溶けづらい性質を有するとともに、プリフォームＰＦが液体ブロー成形によって容器に成形される際に当該プリフォームＰＦとともに所定の延伸倍率で軸方向と径方向とに延伸可能な延性を有するものが用いられる。
例えば、被覆層Ｓは、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）により形成されたものとすることができる。この場合、被覆層Ｓは、薄膜状のポリビニルブチラールがプリフォームＰＦの内面の全体に密着した状態で積層配置された構成とされるのが好ましい。
このような被覆層Ｓは、例えば、プリフォームＰＦの内面の全面に液状のポリビニルブチラールをスプレー噴霧により塗布し、あるいはプリフォームＰＦ内に液状のポリビニルブチラールを注入した後に排出したり、プリフォームＰＦを液状のポリビニルブチラール内に浸漬したりして当該プリフォームＰＦの内面の全面にポリビニルブチラールを塗布し、その後にポリビニルブチラールを乾燥させることにより形成することができる。なお、前記ポリビニルブチラールとしては、希釈液を使用してもよい。
なお、被覆層Ｓは、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）に限らず、延性と非水溶性とを有するものであれば、例えば、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）やポリウレタンなどの種々の材質で形成されたものを採用することもできる。
被覆層Ｓは透過性を有するものとするのが好ましいが、プリフォームＰＦが容器に成形されたときに当該プリフォームＰＦとともに延伸されて厚みが薄くなることにより透過性を有することになるものであれば、プリフォームＰＦの内面に設けられた状態においては透過性を有していないものであってもよい。
このように、プリフォーム成形工程と被覆工程とにより、内面が被覆層Ｓによって被覆されたプリフォームＰＦが製造される。
内面が被覆層Ｓによって被覆されたプリフォームＰＦが製造されると、次に、液体ブロー成形工程が行われる。液体ブロー成形工程においては、図２に示すように、上記プリフォームＰＦの内部に所定の圧力にまで加圧した液体つまり加圧液体Ｌを供給して該プリフォームＰＦを所定形状の容器Ｃに成形する。成形後の容器Ｃの内面は、その全体がプリフォームＰＦとともに延伸した被覆層Ｓにより被覆される。
液体ブロー成形工程においては、加圧液体Ｌとして、例えばアルカリ成分、界面活性剤、エタノール等のアルコール成分など、所定の重量濃度以上の割合で加圧液体Ｌに含まれる場合にポリエステルを浸食してその表面を白濁化させる成分を含んだ液体（以下、浸食液体という。）を用いることができる。この場合、浸食液体は、上記したような成分を任意の組合せで複数種類含んだものとすることができ、また、防腐剤、着色剤、酵素、香料等の他の成分をさらに含んだものとすることもできる。このような浸食液体としては、例えば、液体洗剤や柔軟剤、アルコール飲料等の種々の液体が挙げられる。以下の実施形態においては、加圧液体Ｌとして、上記した浸食液体を用いた場合について説明する。
液体ブロー成形工程は、例えば図１、図２に示すような液体ブロー成形装置１を用いて行うことができる。この液体ブロー成形装置１は、内面が被覆層Ｓによって被覆されたプリフォームＰＦを、上記した浸食液体からなる加圧液体Ｌを用いて液体ブロー成形することにより、その内部に浸食液体を収容した所定形状の容器Ｃを製造することができる。
この液体ブロー成形装置１はブロー成形型１１を有している。ブロー成形型１１は容器Ｃの形状に対応した形状のキャビティ１２を有している。図示する場合では、キャビティ１２はボトル形状に形成されており、ブロー成形型１１の上面において上方に向けて開口している。詳細は図示しないが、ブロー成形型１１は左右に型開きすることができるようになっており、ブロー成形型１１を開くことで成形後の容器Ｃをブロー成形型１１から取り出すことができる。
内面が被覆層Ｓによって被覆されたプリフォームＰＦは、図示しないヒーター等を用いて延伸性を発現する所定の温度にまで予め加熱された後、口部ＰＦａがキャビティ１２から上方に突出する起立姿勢でブロー成形型１１に配置される。
ブロー成形型１１の上側には、ブロー成形型１１に対して上下方向に相対移動自在にノズルユニット１３が設けられている。ノズルユニット１３は本体ブロック１４とブローノズル１５とを有している。
ブローノズル１５は、プリフォームＰＦの口部ＰＦａの内径よりも小径の円筒状に形成されたノズル本体１５ａとこのノズル本体１５ａと一体に形成された大径の挟持部１５ｂとが、例えば鋼材や樹脂材料等により一体に形成された構成となっており、挟持部１５ｂが本体ブロック１４の内面に嵌め込まれることにより本体ブロック１４に固定されている。
ノズル本体１５ａは、ブロー成形型１１のキャビティ１２と同軸に配置されており、ノズルユニット１３が所定位置にまで下降するとブロー成形型１１に装着されたプリフォームＰＦの口部ＰＦａに係合するようになっている。なお、符号１６はノズル本体１５ａと口部ＰＦａとの間を密封するシール体である。
本体ブロック１４の内部にはノズル本体１５ａと同軸となって上下方向に延びる供給路１７が設けられており、この供給路１７はその下端においてブローノズル１５に接続されている。
供給路１７には配管１８を介して加圧液体供給部１９が接続されている。加圧液体供給部１９は、配管１８を介して供給路１７に所定の圧力にまで加圧した加圧液体Ｌを供給することができる。
加圧液体供給部１９から供給路１７に加圧液体Ｌが供給されると、当該加圧液体Ｌは供給路１７からブローノズル１５を介してブロー成形型１１に配置されたプリフォームＰＦの内部に供給される。これにより、プリフォームＰＦが加圧液体Ｌによってブロー成形型１１のキャビティ１２に沿った形状の容器Ｃに液体ブロー成形される。
加圧液体供給部１９としては、例えば加圧源としてプランジャーポンプを用いた構成のものが用いられる。
供給路１７の内部には、この供給路１７をブローノズル１５に対して開閉するためのシールピン２０が配置されている。シールピン２０は、供給路１７の軸心に沿って延びる円柱状に形成されており、供給路１７の内部で本体ブロック１４に対して上下方向に相対移動自在となっている。これに対して、ブローノズル１５の挟持部１５ｂの上面にはテーパー状の閉塞面１５ｃが設けられている。シールピン２０が下方のストローク端にまで移動してシールピン２０の下端に設けられたテーパー面２０ａが閉塞面１５ｃに当接すると、供給路１７とノズル本体１５ａとの連通がシールピン２０によって遮断され、供給路１７はブローノズル１５に対して閉塞された状態とされる。一方、シールピン２０が上方に移動してシールピン２０の下端に設けられたテーパー面２０ａが閉塞面１５ｃから離間すると、供給路１７とノズル本体１５ａとが連通され、供給路１７はブローノズル１５に対して開かれた状態つまり開放状態とされる。
したがって、図２に示すように、ノズル本体１５ａをプリフォームＰＦの口部ＰＦａに係合させ、シールピン２０を開いて供給路１７をブローノズル１５に連通させた状態で加圧液体供給部１９を作動させることで、加圧液体供給部１９から供給路１７及びブローノズル１５を介してプリフォームＰＦ内に加圧液体Ｌを供給してプリフォームＰＦを液体ブロー成形することができる。そして当該液体ブロー成形により、加圧液体Ｌつまり浸食液体を内部に収容した容器Ｃが製造される。
液体ブロー成形装置１は、シールピン２０の中央部に形成された挿通孔に延伸ロッド２１が摺動自在に装着された構成とすることもできる。この場合、延伸ロッド２１はシールピン２０に対して上下方向（軸方向）に相対移動可能となっており、図２に示すように、シールピン２０に対して下方（キャビティ１２の底部）に向けて移動することにより、ブロー成形型１１に配置されたプリフォームＰＦの胴部ＰＦｂの底部分を下方に向けて押し下げて、当該胴部ＰＦｂをキャビティ１２の内部において軸方向（縦方向）に延伸させる。つまり、延伸ロッド２１が設けられた構成の液体ブロー成形装置１を用いることにより、ブロー成形型１１に配置されたプリフォームＰＦを、延伸ロッド２１を用いて縦方向に延伸させつつ加圧液体Ｌで径方向に延伸させる二軸延伸ブロー成形によって容器Ｃを製造することができる。
このように、本発明では、内面が被覆層Ｓによって被覆されたプリフォームＰＦを液体ブロー成形工程において液体ブロー成形することにより、内部に内容液として浸食液体を収容した所定形状の容器Ｃに成形することができる。このとき、プリフォームＰＦの内面は被覆層Ｓにより被覆されているので、プリフォームＰＦの内部に供給される加圧液体Ｌがポリエチレンテレフタレートで形成されたプリフォームＰＦの内面に接触することがない。また、被覆層Ｓは延性と非水溶性とを有しているので、液体ブロー成形の際には、被覆層Ｓは加圧液体Ｌに溶かされることなく、プリフォームＰＦとともに延伸して常にプリフォームＰＦないし容器Ｃの内面の全体を被覆する。したがって、液体ブロー成形の際にポリエチレンテレフタレートで形成されたプリフォームＰＦないし容器Ｃの内面を常に被覆層Ｓによって保護することができ、これにより、当該内面が浸食液体である加圧液体Ｌにより侵されることを防止することができる。よって、成形後の容器Ｃに白濁（曇り）が生じることを防止して、成形後の容器Ｃの透過性を確保することができる。
例えば、水溶性を有する被膜を被覆層として採用した場合には、液体ブロー成形の際にプリフォーム内に供給される加圧液体により被覆層が溶かされることになるので、加圧液体Ｌとして浸食液体を用いた場合に、当該浸食液体からプリフォームの内面を十分に保護することができない。また、例えばダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）のように硬く十分な延性を有していない被膜を被覆層として採用した場合には、液体ブロー成形の際に被覆層がプリフォームとともに延伸することができず、プリフォームないし容器の内面に被覆層が設けられない部分が多く生じることになるので、加圧液体Ｌとして浸食液体を用いた場合に、当該浸食液体からプリフォームの内面を十分に保護することができない。そのため、容器の内面に白濁が生じて当該容器の透過性が損なわれてしまうことになる。
これに対して、本願発明では、プリフォームＰＦの内面を延性と非水溶性を有する被覆層Ｓで被覆するようにしたので、加圧液体Ｌとして浸食液体を用いた場合であっても、当該浸食液体からポリエチレンテレフタレートで形成されたプリフォームＰＦの内面を確実に保護して、成形後の容器Ｃの内面に白濁が生じて当該容器Ｃの透過性が損なわれることを防止することができる。
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、前記実施の形態においては、プリフォームＰＦ及び容器Ｃを透明なものとするのが好ましいが、透過性を有していれば、プリフォームＰＦ及び容器Ｃを所定の色に着色したものとすることもできる。この場合においても、プリフォームＰＦに供給する加圧液体Ｌとして上記した浸食液体を用いるようにしても、容器Ｃの内面に細かい凹凸が形成されることによる白濁（曇り）が発生することを抑制して当該色付きの容器Ｃの透過性を確保することができる。
また、プリフォームＰＦを液体ブロー成形するブロー成形装置としては、図１、図２に示す構成の液体ブロー成形装置１に限らず、種々の構成のものを用いることができる。
さらに、前記実施の形態においては、被覆層Ｓは、透過性を有するもの、またはプリフォームＰＦの内面に設けられた状態においては透過性を有していないが当該プリフォームＰＦが容器に成形されたときにプリフォームＰＦとともに延伸されて透過性を有することになるものが好ましいとしているが、これに限らず、被覆層Ｓとして、プリフォームＰＦとともに延伸された後つまり容器Ｃが成形された後においても透過性を有さないものを用いることもできる。
さらに、本実施の形態においては、プリフォームＰＦの内面の全体を被覆層Ｓで被覆するようにしているが、少なくともプリフォームＰＦの胴部ＰＦｂに対応する部分の内面のみを被覆層Ｓで被覆する構成とすることもできる。
１ 液体ブロー成形装置
１１ ブロー成形型
１２ キャビティ
１３ ノズルユニット
１４ 本体ブロック
１５ ブローノズル
１５ａ ノズル本体
１５ｂ 挟持部
１５ｃ 閉塞面
１６ シール体
１７ 供給路
１８ 配管
１９ 加圧液体供給部
２０ シールピン
２０ａ テーパー面
２１ 延伸ロッド
ＰＦ プリフォーム
ＰＦａ 口部
ＰＦｂ 胴部
Ｓ 被覆層
Ｌ 加圧液体（浸食液体）
Ｃ 容器

Claims (4)

  1. 少なくとも内面がポリエステルで形成される透過性を有するプリフォームを成形するプリフォーム成形工程と、
    前記プリフォームの内面を延性と非水溶性とを有する被覆層で被覆する被覆工程と、
    前記被覆層により内面が被覆された前記プリフォームの内部に加圧液体を供給して該プリフォームを所定形状の容器に成形する液体ブロー成形工程と、を有し、
    前記加圧液体として、アルカリ成分、界面活性剤、及びエタノール等のアルコール成分のうちの少なくとも１種類を所定の重量濃度以上の割合で含み、ポリエステルを浸食して該ポリエステルの表面を白濁化させる浸食液体を用いることを特徴とする容器製造方法。
  2. 前記プリフォームがポリエチレンテレフタレートで形成される、請求項１に記載の容器製造方法。
  3. 前記被覆層がポリビニルブチラールで形成される、請求項１または２に記載の容器製造方法。
  4. 前記被覆層がポリ塩化ビニリデンで形成される、請求項１または２に記載の容器製造方法。
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