JP6814402B2 - 複合プリフォーム、複合容器および複合プリフォームの製造方法 - Google Patents
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Description
この複合プリフォームが備えるプラスチック製部材は、熱収縮性のものであることが、プリフォーム、ひいては容器本体への密着性という観点からは好ましいが、プリフォーム(容器本体)の底部を完全に覆うことが難しく、底部の遮光性を高めたり等、様々な機能を付与することが困難であった。
また、この複合プリフォームをブロー成形することにより製造することのできる複合容器を提供することができる。
本発明の複合プリフォーム70は、口部11aと、口部11aに連結された胴部20aと、胴部20aに連結された底部30aを備えるプリフォーム10aと、プリフォーム10aの外側を取り囲むように設けられたプラスチック製部材40aとを備え、図1の斜線で示すように、プリフォーム10aの底部側のプラスチック製部材40aの一端が、プリフォーム10aの底部11aの形状に沿って圧着され、底部を形成していることを特徴とする。
プリフォーム10aは、図1に示すように、口部11aと、口部11aに連結された胴部20aと、胴部20aに連結された底部30aとを備えている。
このうち口部11aは、上述した容器本体10の口部11に対応するものであり、口部11と略同一の形状を有している。
また、胴部20aは、上述した容器本体10の首部13、肩部12および胴部20に対応するものであり、略円筒形状を有している。
底部30aは、上述した容器本体10の底部30に対応するものであり、略半球形状を有している。
また、プリフォーム10aは、赤色、青色、黄色、緑色、茶色、黒色、白色等の着色剤を含んでいても良いが、リサイクルのしやすさを考慮した場合、これら着色剤を含まず、無色透明であることが好ましい。
図1に示すように、熱収縮性プラスチック製部材40aは、プリフォーム10aに接着されることなく、その外側を取り囲むように設けられ、プリフォーム10aに対して移動又は回転しないほどに密着されているか、又は自重で落下しない程度に密着されている。
また、熱収縮性プラスチック製部材40aは、プリフォーム10aを取り囲むようにその周方向全域にわたって設けられており、図1に示すように、プリフォーム10aの底部11a側の熱収縮性プラスチック製部材40aの一端が、プリフォーム10aの底部11aの形状に沿って熱圧着され、底部を形成している。
このように、プリフォーム10aの底部11aの形状に沿って、熱収縮性プラスチック製部材40aの一端を熱圧着することにより、容器本体10の底部11がプラスチック製部材40により覆われた複合容器10Aを得ることができると共に、ブロー成形の際に気泡が発生せず、容器本体10に対するプラスチック製部材40の密着性を向上させることができる。また、気泡が存在しないため、複合容器10Aの外観も向上させることができる。
これらの中でも、複合容器10A製造におけるブロー成形の際に、熱圧着した部分等から破損をより防止することができるため、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリスチレンが好ましい。
また、樹脂材料は、上記した樹脂を構成する2以上のモノマー単位が重合した共重合体を含んでいても良い。さらに、樹脂材料は上記した樹脂を2種以上を含んでなるものであってよい。
この場合、プリフォーム10aとして多層プリフォームやブレンド材料を含むプリフォーム等を用いることなく、複合容器10Aのガスバリア性を高め、容器内への酸素の侵入を防ぎ、内容液が劣化することを防止し、また、容器内から外部への水蒸気の蒸散を防ぎ、内容量が減少することを防止することができる。
このような材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、MXD−6、PGA、EVOH、ポリエチレンナフタレートまたはこれらの材料に脂肪酸塩等の酸素吸収材を混ぜることも考えられる。
なお、熱収縮性プラスチック製部材40aが多層からなる場合は、ガスバリア性を有する材料からなる層を備えていてもよい。
この場合、プリフォーム10aとして多層プリフォームやブレンド材料を含むプリフォーム等を用いることなく、複合容器10Aの光線バリア性を高め、紫外線等により内容液が劣化することを防止することができる。
このような材料としては、上記した樹脂を2種類以上含んでなる樹脂材料、またはポリエチレンテレフタレートやポリエチレン、ポリプロピレンに遮光性樹脂を添加した材料が考えられる。また、熱可塑性樹脂の溶融物に不活性ガス(窒素ガス、アルゴンガス)を混ぜることにより作製された、0.5〜100μmの発泡セル径を持つ発泡部材を使用しても良い。
なお、熱収縮性プラスチック製部材40aが多層からなる場合は、光線バリア性を有する材料からなる層を備えていてもよい。
この場合、容器本体10そのものの厚みを厚くすることなく、内容液の温度が複合容器10Aの表面まで伝達しにくくすることが可能となる。これにより、複合容器10Aの保温性又は保冷性が高められる。
このような材料としては、発泡化したポリウレタン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、フェノール樹脂、ポリ塩化ビニル、ユリア樹脂、シリコーン、ポリイミド、メラミン樹脂などが考えられる。
なお、熱収縮性プラスチック製部材40aが多層からなる場合は、保温性又は保冷性の高い材料(熱伝導性の低い材料)からなる層を備えていてもよい。
また、これら樹脂を含んでなる樹脂材料に、中空粒子を混合することが好ましい。中空粒子の平均粒子径は、1〜200μmであることが好ましく、5〜80μmであることがより好ましい。また、中空粒子としては、樹脂などから構成される有機系中空粒子であってもよく、ガラスなどから構成される無機系中空粒子であってもよいが、分散性が優れるという理由から、有機系中空粒子が好ましい。有機系中空粒子を構成する樹脂としては、例えば、架橋スチレン−アクリル樹脂などのスチレン系樹脂、アクリロニトリル−アクリル樹脂などの(メタ)アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエーテル系樹脂などを挙げることができる。また、ローペイクHP−1055、ローペイクHP−91、ローペイクOP−84J、ローペイクウルトラ、ローペイクSE、ローペイクST(ロームアンドハース(株)製)、ニポールMH−5055(日本ゼオン(株)製)、SX8782、SX866(JSR(株)製)などの市販される中空粒子を用いることも出来る。
中空粒子の含有量としては、熱収縮性プラスチック製部材40aが単層からなる場合、熱収縮性プラスチック製部材40aに含有される樹脂材料100質量部に対して、0.01〜50質量部であることが好ましく、1〜20質量部であることがより好ましい。また、熱収縮性プラスチック製部材40aが多層からなる場合、中空粒子が含まれる熱収縮性プラスチック製部材40aの層に含有される樹脂材料100質量部に対して、0.01〜50質量部であることが好ましく、1〜20質量部であることがより好ましい。
この場合、容器本体10の材料を変更することなく、使用者が複合容器10Aを把持しやすくすることができる
なお、熱収縮性プラスチック製部材40aが多層からなる場合は、プリフォーム10aを構成するプラスチック材料よりも滑りにくい材料からなる層を備えていてもよい。この場合、該層は、熱収縮性プラスチック製部材40aの最外の層であることが好ましい。
本発明に係る複合プリフォーム70の製造方法は、
口部11aと、口部11aに連結された胴部20aと、胴部20aに連結された底部30aを備えるプリフォーム10aを準備する工程と、
プリフォーム10aよりも長いチューブ状の熱収縮性プラスチック製部材40aを準備する工程と、
プリフォーム10aをプラスチック製部材40aの一端から嵌め込む工程と、
プリフォーム10aおよびプラスチック製部材40aを加熱し、プラスチック製部材40aを熱収縮させる工程と、
プリフォーム10aの底部11a側のプラスチック製部材40aの他端を、プリフォーム10aの底部11aの形状に沿って熱圧着する工程と、を含む。
プリフォーム10aは、上記したポリエチレンなどの樹脂材料を、従来公知の装置を使用して射出成形することにより製造することができる。
例えば、中間層をMXD6、MXD6+脂肪酸塩、PGA、EVOH又はポリエチレンナフタレート等のガスバリア性及び遮光性を有する樹脂(中間層)を含んでなる層として、3層以上からなるプリフォーム10aを成形後、ブロー成形することによりガスバリア性及び遮光性などを有する多層成形ボトルを得ることができる。なお、中間層としては、上述した各種樹脂をブレンドした樹脂などを用いても良い。
一実施形態において、チューブ状の熱収縮性プラスチック製部材40aは、押出成形工程を含んでなる方法により作製することができる。
より詳細には、まず、上記した樹脂材料等を、押出装置内で加熱溶融し、溶融した樹脂材料等をリングダイより連続的に押し出し、冷却することにより、未延伸の押出チューブ1に成形する(図4(a)参照)。なお、多層からなるプラスチック製部材40aは、2以上の樹脂材料を共押し出しすることにより、作製することができる。
次いで、この未延伸の押出チューブの一端を溶着または接着することによって、押出チューブの一端を閉鎖する。
さらに、この一端が閉鎖された押出チューブ1を、押出チューブ1の外径よりも大きい内径を有する金型2内に配置する(図4(b)参照)。
次いで、押出チューブ1の他端にブロー装置3を配置(装着)する(図4(c)参照)。このとき、ブロー装置3は、押出チューブ1と、これらの間からエアが漏れないよう密着させることが好ましい。
続いて、押出チューブ1、金型2およびブロー装置3を、この配置のまま加熱炉4に送り込み、加熱炉4の内部で70〜150℃に加熱する(図4(d)参照)。加熱炉4としては、その内部を均一な温度にするために、熱風循環式加熱炉を用いても良い。あるいは押出チューブ1、金型2およびブロー装置3を、加熱した液体中を通過させることにより、これらを加熱しても良い。
次に、押出チューブ1、金型2およびブロー装置3を、加熱炉4から取り出し、ブロー装置3から押出チューブ1内にエアを噴出することにより、押出チューブ1の内面を加圧延伸する。これにより、押出チューブ1は、膨張し、金型2の内面形状に沿って拡径される(図4(e)参照)。
その後、ブロー装置3からエアを噴出した状態のまま、押出チューブ1を冷水中で冷却し、押出チューブを金型2から取り出す(図4(f)参照)。これを所望の大きさにカットすることによりチューブ状の熱収縮性プラスチック製部材40aが得られる(図4(g)参照)。
なお、市販されるチューブ状の熱収縮性プラスチック製部材40aを使用してもよい。
なお、本発明において、熱収縮性プラスチック製部材40aの長さとは、図6に示されるように、熱収縮前の長さXをいう。また、プリフォーム10aの胴部20aおよび底部30aの長さの和とは、図7に示される長さYをいう。
印刷は、例えばインクジェット法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、フレキソ印刷法等の印刷法により行うことができる。例えば、インクジェット法を用いる場合、熱収縮性プラスチック製部材40a(40)にUV硬化型インクを塗布し、これにUV照射を行い、硬化することにより印刷層を形成させることができる。
この印刷は、プリフォーム10aに嵌め込む前の熱収縮性プラスチック製部材40aに対して施されても良く、プリフォーム10aの外側に熱収縮性プラスチック製部材40aを設けた状態で施されても良い。さらに、ブロー成形後の複合容器10Aの熱収縮性プラスチック製部材40に印刷が施されても良い。
本発明の方法は、図5に示すように、熱収縮性プラスチック製部材40aの一端からプリフォーム10aを嵌め込む工程を含んでなる。
本発明の方法は、プリフォーム10aおよび熱収縮性プラスチック製部材40aを加熱し、熱収縮性プラスチック製部材40aを熱収縮させる工程を含む。
プラスチック製部材40aの、プリフォーム10aの嵌め込みを行った端とは反対の端(他端)の熱圧着は、赤外線や、温風等により圧着部を加熱した後、図8に示さすような一対の圧着器具90A、Bにより挟み込むことにより行うことができる。この圧着器具の材質は特に限定されず、金属製や耐熱性の樹脂製のものを使用することができる。
図8に示すような圧着器具によれば、プラスチック製部材40aの端を、プリフォーム10aの底部30aに沿って熱圧着することができる。
なお、圧着器具の形状も特に限定されるものではなく、プリフォーム10aの底部30aに沿ってプラスチック製部材40aを熱圧着可能なものであればよい。
圧着器具の表面は、平坦なものであってもよく、一部または全体に凹凸形状を有するものであっても良い。
また、圧着器具は、その表面に加熱機構を有していてもよい。これにより、圧着強度をより高めることができる。圧着器具表面の加熱温度は、例えば、100℃以上、250℃以下とすることが好ましい。
具体的には、プリフォーム10aの底部30aの頂点から、圧着したプラスチック製部材40aの端部までの長さZが、0.5mm以上、5mm以下となるようにカットすることが好ましい。
圧着部のカットは、図1に示すように、直線状に行ってもよく、プリフォーム10aの底部の形状に沿った形状に行ってもよい(図示せず)。
また、図1に示すように、プラスチック製部材40aは、有底円筒形状からなり、円筒状の胴部41と、胴部41に連結された底部42とを有している。この場合、プラスチック製部材40aの底部42がプリフォーム10aの底部30aを覆うので、複合容器10Aの胴部20に加え、底部30に対しても様々な機能や特性を付与することができる。
複合容器10Aは、上記複合プリフォーム70のブロー成形品であり、図2に示すように、内側に位置する容器本体10と、容器本体10の外側に密着して設けられたプラスチック製部材40とを備えている。
このうち容器本体10は、口部11と、口部11下方に設けられた首部13と、首部13下方に設けられた肩部12と、肩部12下方に設けられた胴部20と、胴部20下方に設けられた底部30とを備えている。なお、本明細書中、「上」および「下」とは、それぞれ複合容器10Aを正立させた状態(図2)における上方および下方のことをいう。
熱収縮性プラスチック製部材40は、容器本体10の外面に薄く延ばされた状態で密着されており、容器本体10に対して容易に移動又は回転しない状態で取付けられている。
また、図3に示すように、熱収縮性プラスチック製部材40は、容器本体10を取り囲むようにその周方向全域にわたって設けられており、略円形状の水平断面を有しており、容器本体の底部30側の一端が、圧着され、底部を形成している。
熱収縮性プラスチック製部材40の容器本体10からの分離(剥離)の方法としては、例えば刃物等を用いて熱収縮性プラスチック製部材40を切除したり、熱収縮性プラスチック製部材40に予め切断線を設け、この切断線に沿って熱収縮性プラスチック製部材40を剥離したりすることができる。上記のような方法により、熱収縮性プラスチック製部材40を容器本体10から分離除去することができるので、従来と同様に無色透明な容器本体10をリサイクルすることができる。
本発明に係る複合容器の製造方法は、
本発明の複合プリフォーム70を加熱するとともにブロー成形金型内に挿入する工程と、
加熱後の複合プリフォーム70に対してブロー成形を施すことにより、プリフォーム10aおよび熱収縮性プラスチック製部材40aを一体として膨張させる工程とを含んでなる。
射出成形機を使用して、図7に示すPET製のプリフォーム10aを作製した。このプリフォーム10aの重量は、23.8gであり、その胴部20aおよび底部30aの長さの和Yは、90mmであった。
ポリオレフィン樹脂を溶融し、リング状のダイから押出した。次いで、押出されたチューブ内面を加圧、またはチューブ外面を内面より陰圧とし拡径を行い、熱収縮性プラスチック製部材40a作製した。
作製した熱収縮性プラスチック製部材40aの長さXは、100mmであった。
次いで、手作業により、プリフォーム10aを、熱収縮性プラスチック製部材40aの一端から嵌め込みを行った。
嵌め込み後、赤外線ヒーターを用いて、プリフォーム10aおよび熱収縮性プラスチック製部材40aを100℃まで加熱し、熱収縮性プラスチック製部材40aを熱収縮させた。
次いで、100℃に加熱した図8に示す一対の圧着器具90A、Bを用いて、プラスチック製部材40aの一端を300N/cm2の圧力で挟み込むことにより、プリフォーム10aの底部11aの形状に沿って熱圧着し、複合プリフォーム70を得た。
上記のようにして得られた複合プリフォーム70を赤外線ヒーターを用いて、100℃まで加熱し、図9bに表されるブロー成形金型に搬送した。このブロー成形金型内において、複合プリフォーム70をブロー成形し、満注容量が500mLの複合容器10Aを得た。この複合容器10Aが備えるプラスチック製部材40は、容器本体10の底部まで覆っており、また、圧着部の剥がれや破損は見られず、気泡の存在も確認できなかった。
Claims (5)
- 口部と、前記口部に連結された胴部と、前記胴部に連結された底部を備えるプリフォームと、
前記プリフォームの外側を取り囲むように設けられた熱収縮性プラスチック製部材とを備え、
前記熱収縮性プラスチック製部材は、前記プリフォームとは別体として構成され、前記熱収縮性プラスチック製部材を前記プリフォームに嵌め込むことにより設けられたものであり、
前記プリフォームの底部側の前記熱収縮性プラスチック製部材の一端が、前記プリフォームの底部の形状に沿って圧着された状態で、底部を形成しており、
前記熱収縮性プラスチック製部材は、前記プリフォームに対して溶着ないし接着されていないことを特徴とする、複合プリフォーム。 - 請求項1に記載の複合プリフォームのブロー成形品である複合容器であって、
口部と、前記口部下方に設けられた首部と、前記首部下方に設けられた肩部と、前記肩部の下方に設けられた胴部と、前記胴部下方に設けられた底部と、を備える容器本体と、
前記容器本体の外側に密着して設けられた熱収縮性プラスチック製部材とを備え、
前記容器本体の底部側の前記熱収縮性プラスチック製部材の一端が、圧着された状態で、底部を形成しており、
前記熱収縮性プラスチック製部材は、前記容器本体に対して溶着ないし接着されていないことを特徴とする、複合容器。 - 口部と、前記口部に連結された胴部と、前記胴部に連結された底部を備えるプリフォームを準備する工程と、
前記プリフォームよりも長いチューブ状の熱収縮性プラスチック製部材を準備する工程と、
前記プリフォームを前記熱収縮性プラスチック製部材の一端から嵌め込む工程と、
前記プリフォームおよび前記熱収縮性プラスチック製部材を加熱し、前記熱収縮性プラスチック製部材を熱収縮させる工程と、
前記プリフォームの底部側の前記熱収縮性プラスチック製部材の他端を、前記プリフォームの底部の形状に沿って熱圧着する工程と、を含み、
熱収縮後の前記熱収縮性プラスチック製部材は、前記プリフォームに対して溶着ないし接着されていないことを特徴とする、複合プリフォームの製造方法。 - 前記プリフォームの底部の頂点から、前記熱収縮性プラスチック製部材の端部までの長さが、0.5mm以上、5mm以下となるようにカットする工程をさらに含む、請求項3に記載の方法。
- 前記熱収縮性プラスチック製部材の長さが、前記プリフォームの胴部および底部の長さの和より、3mm以上、25mm以下長い、請求項3または4に記載の方法。
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