JP7321376B2 - 付加製造を使用して容器予備成形品を製造する方法 - Google Patents

Description

本発明は、ボトルの形態で生産される容器の分野に関する。

本発明は、化粧品、医薬品又は皮膚用医薬品を保存するための容器の製造に特に好適である。「化粧品」という用語は、特に本発明の意味の範囲内において、化粧品に関する２００９年１１月３０日の欧州議会及び理事会規則（ＥＣ）第１２２３／２００９に定義される製品を意味するものと理解される。

かかる容器は、特に、水性の形態において、オイル、ミルク、クリーム、ペースト、ゲル、ムース又は泡、エアロゾルの形態などで製品の包装のために使用される。

ボトリングの分野では、容器の横断面が細長い形状である容器の大規模な開発が行われており、この開発は、主にマーケティング、美観、嵩高性又は容器がどのように手に収まるかに関する理由によるものである。

通常、このような容器は、概して、例えば射出成形を使用して事前に製造された管状の未完成形態又は予備成形品をブロー成形することによって生産される。

押出成形による予備成形品の製造と比較して、ポンプ若しくは弁を含む吐出ヘッド又は閉鎖キャップの取り付けを可能にするねじ山又は他の何らかの手段を有する首部を備えた容器を製造する必要がある場合、射出成形が好ましい。

その場合、射出成形を使用して、この首部を備えた容器予備成形品が生産され、次いで首部の形状を変更しないようにブロー成形が実施され、首部は、例えば、この吹き込み動作中にブロー成形金型内に閉じ込められたままである。

容器が冷熱サイクル射出ブロー成形によって製造される場合、成形された予備成形品が冷却され、次いで場合により異なる製造現場でその後の吹き込み前に保管される。

容器を製造するために用いられる現在の射出ブロー成形法では、射出成形された予備成形品を離型できる必要性により、容器の最終形状の複雑さが制限され、特にアンダーカットを含む形状及び複雑な形状が防止される。更に、予備成形品の首部の内径は、成形できるように８ｍｍよりも大きくなければならない。

その上、金型は、製造コストが比較的高く、この高い製造コストにより、予備成形品の美的形態の多様化が妨げられ、製造しなければならない異なる金型の数が制限される。

本発明は、これらの欠点を改善することを目的とする。

より具体的には、本発明の目的は、簡単な方法且つ低コストで容器を生産することができる一方、同時に多様な形状、特に比較的複雑な形状を生成することを可能にすることである。

本発明は、容器の生産を意図された予備成形品を製造する方法であって、
－ 製造される予備成形品のデジタルモデルを付加製造機に転送するステップと、
－ 付加製造機を使用して、転送されたデジタルモデルから予備成形品を生産するステップと、
－ 製造された予備成形品を周囲温度で冷却するステップと
を含む方法に関する。

「周囲温度での冷却」が意味することは、予備成形品の温度を制御して調整するための具体的な手段を全く必要としない冷却である。周囲温度は、概して、５℃～３５℃、特に１５℃～２５℃に含まれる。

本発明の製造方法では、付加製造によって容器がその最終形態で直接生産されるのではなく、予備成形品が、３次元印刷としても知られる付加製造によって得られる。

したがって、付加製造によって得られた予備成形品から最終形態の容器を製造するために、以下の連続ステップ：
－ 製造された予備成形品を、予備成形品の材料のガラス転移温度と結晶化温度との間まで加熱するステップと、
－ ブロー成形金型の内部で予備成形品を径方向及び軸方向に二軸延伸するステップと、
－ ブロー成形金型から形成された容器を取り出すステップと
を提供することが可能である。

容器を直接作成するのではなく、付加製造を使用して予備成形品を作成することは、製造後に冷却された予備成形品を、最終容器が形作られる前に必ず加熱しなければならない限り、特に有利である。

冷却された予備成形品を加熱するこのステップは、この予備成形品がブロー成形金型の内部で変形される前に、予備成形品を構成し、且つ付加製造によって生成された固化層の積層体をより均一にすることを可能にする。

したがって、付加製造によって予備成形品を生成する中間ステップを経ることで、付加製造を使用して直接生産された最終容器と比較して、ブロー成形後に最終的に得られる容器の機械的強度が向上する。

更に、従来の射出ブロー成形法と比較して、本発明の方法は、金型を使用する必要がなく、これは、予備成形品の設計を容易且つ安価に多様化することが可能であることを意味する。

より一般的には、本発明の方法は、比較的複雑な形状の容器を得ることを可能にする。例えば、付加製造を使用して予備成形品を製造することにより、その後、ブロー成形された最終容器に見られるアンダーカットを有する形状を局所的に設けることが可能となり、このようなアンダーカット形状を不可能にする予備成形品離型ステップが存在しない。例えば、付加製造によって生産された予備成形品の内部には、予備成形品の本体の一体部分として形成される少なくとも１つの突出部及び／又は溝が設けられ得、突出部及び／又は溝の横断面は、アンダーカットを含む輪郭によって画定される。代替として又は組み合わせて、予備成形品は、内部に形成された凹部又は空洞も含み得る。

予備成形品は、何らかのアンダーカット形状が存在するかどうかに関係なく、多様な外形形状、特に複雑な形状も呈し得る。

更に、完成した容器にも存在する色彩効果、装飾などを使用して予備成形品を製造することも可能となる。

加えて、射出成形で不可能である、首部内径が８ｍｍ以下の予備成形品を生産することが付加製造で可能となる。

予備成形品を製造する方法は、製造される予備成形品のデジタルモデルを付加製造機に転送するステップ前に、前記デジタルモデルを作成するステップを更に含む。

予備成形品の３次元デジタルモデルを作成するこのステップは、付加製造によって予備成形品が製造される現場又は別の現場で実行され得る。

予備成形品を製造する方法は、製造される予備成形品のデジタルモデルを付加製造機に転送するステップ前に、このデジタルモデルを複数の連続層にスライスするステップも含み得る。

この方法の第１の実施形態では、付加製造によって予備成形品を生産するステップは、フィラメントの形態をとり得る溶融材料の堆積によって得られる。したがって、このような場合は、ＦＤＭ又はＦＦＦ（それぞれ溶融積層法及び溶融フィラメント製造）技術を使用するものとして説明される。

この方法の第２の実施形態では、付加製造によって予備成形品を生産するステップは、液滴形態の材料の噴射を用いて得られる。

この方法の第３の実施形態では、付加製造によって予備成形品を生産するステップは、少なくとも１つのエネルギービームを使用して材料を焼結することによって得られる。したがって、このステップは、ＳＬＳ（選択的レーザ焼結）技術を使用するものとして説明される。

この方法の第４の実施形態では、付加製造によって予備成形品を生産するステップは、光造形法を使用して得られる。したがって、このステップは、ＳＬＡ（光造形装置）技術を使用するものとして説明される。

先に示したように、容器を製造する方法中にブロー成形金型が使用される。付加製造機及びブロー成形金型は、同一の生産現場又はさもなければ２つの異なる現場に存在し得る、例えば２つの別個の製造ライン上に設置され得る。代替として、付加製造機及びブロー成形金型は、この場合、予備成形品を冷却するステップ、次いで上記で示したように予備成形品を加熱するステップも維持する同一の製造ライン上に設置され得る。

容器を製造する方法に関して、予備成形品を径方向及び軸方向に二軸延伸するステップは、それぞれ少なくとも１種の加圧流体を予備成形品に吹き込み、且つ延伸ロッドを予備成形品の底部に押し付けることによって得ることができる。

代替的な一実施形態では、予備成形品を径方向及び軸方向に二軸延伸するステップは、例えば、小容量の容器の場合、単に吹き込みによって得ることができる。

容器を製造する方法の特定の一実施形態では、予備成形品がブロー成形金型内に導入される前に、予備成形品の加熱が実施される。

本発明は、完全に非限定的な例として与えられ、添付図面によって示される実施形態の詳細な説明を検討することでよりよく理解されるであろう。

本発明の第１の例示的な実施形態による予備成形品の正面図である。 図１の線ＩＩ－ＩＩの断面図である。 本発明の例示的な一実施形態による、図１及び図２の予備成形品を製造する方法のフローチャートである。 本発明の例示的な一実施形態による、図１及び図２の予備成形品から容器を製造する方法のフローチャートである。 図１及び図２の予備成形品から図４の製造方法に従って得られた容器の正面図である。 図５の線ＶＩ－ＶＩの断面図である。 本発明の第２の例示的な実施形態による予備成形品から図４の製造方法に従って得られた容器の正面図である。

図１及び図２は、製品を保存するための容器のブロー成形による製造を意図されている、全体として参照番号１０で示す予備成形品を描いている。

後により詳細に説明するように、予備成形品１０は、付加製造によって生産される。

容器の予備成形品１０は、垂直であると推定される位置で描かれており、長手方向に伸長した軸線Ｘ－Ｘ’に沿って延びる。予備成形品１０は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）で作られる単一品として生産される。代替として、予備成形品１０は、他の材料、例えばポリカーボネート（ＰＣ）で生産することができる。

予備成形品１０は、軸線Ｘ－Ｘ’の本体１２を含む。本体１２は、首部１４を形成する開放端部と、底部１６を形成する反対側の閉鎖端部とを含む。本体１２は、首部１４と底部１６との間に略円筒形状の側壁１８を有する。

予備成形品の首部１４は、容器の仕上がり寸法に合わせて製造される。首部１４は、この例では、容器が予備成形品１０から製造された時点において、製品吐出部材又は閉鎖キャップの取り付けを可能にするための環状形状のスナップ固定式フック２０を外側に備える。変形形態として、環状フックの代わりに、周方向に互いに間隔をおいて配置された複数のフック又はそれ以外に他の種類の保持部材、例えばねじ山を設けることが可能である。

首部１４及び底部１６は、予備成形品の内容積２２を軸方向に画定している。この例での底部１６は、半球形である。変形形態では、底部１６は、他の形態を有し得、例えば平坦であり得る。

図示の例示的な実施形態では、予備成形品の側壁１８は、内容積２２内に径方向に延びる２つの環状リブ２４、２６を内部に備える。リブ２４、２６は、軸方向に間隔をおいて配置される。リブ２４、２６は、周方向に連続しているか又は不連続的であり得る。

図示の例示的な実施形態では、リブ２４は、三角形状の断面を有し、リブ２６は、丸みを帯びた形状を有する。変形形態では、１つ又は複数のリブ２４、２６は、他の形状、例えば多角形、特に正方形、矩形、六角形などを有し得る。

先に示したように、予備成形品１０は、付加製造によって生産される。ここで、予備成形品１０を得ることにつながる方法のステップについて、図３を参照して説明する。

符号３０で参照される第１のステップにおいて、製造される予備成形品の３次元デジタルモデルが作成される。デジタルモデルは、モデリングソフトウェア、例えばコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ソフトウェアから作成される。デジタルモデルは、ＳＴＬ（「光造形法」）形式などの標準ファイル形式で生成され得る。

次に、第２のステップ３２において、作成されたデジタルモデルは、スライサとしても知られるスライスソフトウェアによって複数の連続層にスライスされる。スライスソフトウェアは、予備成形品のデジタルモデルを作成するために使用されるＣＡＤソフトウェアと同じソフトウェアであり得るか、又はさもなければ別個のソフトウェアであり得る。

次いで、第３のステップ３４において、作成されてスライスされたデジタルモデルは、付加製造機に転送される。デジタルモデルは、付加製造機の制御ユニットに転送される。

付加製造機では、例えば、溶融材料堆積技術が用いられ得る。それ自体公知の方法では、その場合、付加製造機は、予備成形品が印刷されるように意図される印刷プラットフォームと、印刷材料としての役割を果たすフィラメントのスプールと、予備成形品を形成するためにフィラメントを溶融して搬送する押出ヘッドとを主に含む。

代替として、別の種類の付加製造機、例えば液滴形態の材料の噴射を用いる技術を用いた機械を使用することが可能である。その場合、液状樹脂は、機械の受け入れ部内で印刷に適した粘度まで加熱され、その後、プリントヘッドによって微小液滴の形態で印刷プラットフォーム上に噴霧され、予備成形品を得るために、プリントヘッドに組み込まれた光源を使用して光重合によって固化される。

変形形態として、他の種類の付加製造機、例えば光造形機又はそれ以外に少なくとも１つのエネルギービームを使用して粉末を焼結する付加製造機を代替として使用することが可能である。この最後の例では、機械は、粉末展延手段、例えばローラと、粉末が堆積されるプラットフォームと、予備成形品を形成するために粉末を焼結及び圧密化するための少なくとも１つのレーザビームとを含む。

焼結機によって用いられる技術の種類にかかわらず、予備成形品は、焼結機に転送されたデジタルモデルの連続層の固化によってステップ３６において製造される。

最終的に、第４のステップ３８において、付加製造によって得られた予備成形品が周囲温度で冷却される。

直前に説明した製造方法では、予備成形品を付加製造するステップは、予備成形品のデジタルモデルを作成するステップ及びこのモデルをスライスするステップの直後に行われる。別の実施形態では、製造方法は、デジタルモデル及びスライスが事前に達成されている場合、予備成形品の付加製造から開始し得る。

ここで、付加製造によって事前に得られた予備成形品から保存容器を製造する方法のステップについて、図４を参照して説明する。

上記で示したような予備成形品の製造後、容器を製造する方法は、固体状態にあるこの予備成形品を予備成形品の材料のガラス転移温度よりも高く且つ結晶化温度よりも低い温度に加熱するステップ４０を含む。

この加熱ステップ４０は、例えば、赤外線照射オーブン内で実施され得る。

次のステップ４２において、加熱された予備成形品がブロー成形金型内に導入される。

次に、ステップ４４において、延伸ロッドは、このロッドの自由端部が予備成形品の底部を軸方向に押圧するように予備成形品内に導入される。

次いで、ステップ４６において、予備成形品は、加圧ガス、例えば空気を予備成形品に吹き込むことによって径方向及び予備成形品の底部に軸方向圧力を及ぼす延伸ロッドによって軸方向に二軸延伸される。予備成形品１０は、所望の容器形状を有するブロー成形金型の内壁に予備成形品１０を一致させるために二軸延伸される。

予備成形品を二軸延伸するこのステップ４６中、予備成形品の首部は、その形状もその寸法も変更されないように、ブロー成形金型内に閉じ込められたままである。

最終的に、最後のステップ４８において、形成された容器がブロー成形金型から取り出される。

直前に説明した例では、予備成形品は、延伸ロッドによって軸方向に延伸される。代替として、２つの機能を果たす：押圧によって予備成形品の底部に軸方向圧力を及ぼすことと、予備成形品内にガスを導入して予備成形品を径方向に延伸することとを行うブロー成形ロッドにより、予備成形品を軸方向に延伸することができる。

上記で説明した方法による図１及び図２の予備成形品１０から製造された容器５０が図５及び図６に描かれている。

ブロー成形金型から出たとき、容器の首部１４は、軸方向上方を向いた環状肩部５２によって容器５０の周縁から離隔されている。

先に示したように、付加製造を使用して、容器５０の予備成形品が事前に得られている。連続層を固化させることによって予備成形品が生産されているため、予備成形品の形状は、アンダーカットを有する外形を呈し得、その後、このアンダーカットは、完成した容器においても再び見ることができる。

図示の例示的な実施形態では、容器５０は、予備成形品に形成されたリブ２４、２６を内部に含む。予備成形品の形状、したがって容器５０の最終形状は、単なる例示として与えられる、図に図示する形状に限定されるものではない。

付加製造を使用して予備成形品を作成することにより、局所的に複雑な形状を得ることと、また射出成形技術によって与えられる形状と完全に異なる美的形状を有する予備成形品を製造すること及び低い製造コストでそれを行うこととが可能となる。

例えば、同一の要素が同じ参照番号を有する図７に図示するように、整然とした又は無秩序な配置のパターンを予備成形品の外面に設けることも可能であり、したがって、これらのパターンは、容器５０上にも見られる。

付加製造では、対比効果をもたらす１つ又は複数のマークを予備成形品の外面に設けることも可能である。１つ又は複数のマークは、予備成形品の残り部分の明るさ及び／又は粗さと異なる明るさ及び／又は粗さを呈し得る。１つ又は複数のマークは、完成した容器に入れられるように意図された製品のブランドの文字、及び／又は記号、及び／又は図、及び／又は識別情報でもあり得る。

代替として、異なる材料を用いて予備成形品を作成すること、例えばユーザによって把持されるように意図された、グリップを向上させる軟質領域と、より硬質の領域とを完成した容器上に有することが可能である。

加えて、焼結による製造では、例えば同じ又は異なる材料を使用することにより、異なる色の領域を備えた予備成形品を想定することも可能である。合成材料又は金属材料を使用することが可能である。

更に、付加製造を使用して容器を直接生産することと比較して、付加製造により事前に得られた予備成形品をブロー成形することによって容器を生産することで、容器の用途に合わせた特性、特に機械的特性を有する容器を得ることが可能となる。

１０ 予備成形品
１２ 本体
１４ 首部
１６ 底部
１８ 側壁
２０ スナップ固定式フック
２２ 内容積
２４、２６ リブ（突出部）
５０ 容器
５２ 環状肩部

Claims (11)

1. 容器を製造する方法であって、
   前記方法は、
   － 予備成形品を製造するステップであって、
   － 製造されるべき前記予備成形品のデジタルモデルを付加製造機に転送するステップ（３４）と、
   － 前記付加製造機を使用して、転送された前記デジタルモデルから前記予備成形品を生産するステップ（３６）と、
   － 製造された前記予備成形品を周囲温度で冷却するステップ（３８）と
   を含む、ステップと、
   － 前記製造された予備成形品を、前記予備成形品の材料のガラス転移温度と結晶化温度との間まで加熱するステップ（４０）と、
   － ブロー成形金型の内部で前記予備成形品を径方向及び軸方向に二軸延伸して、容器を形成するステップ（４６）と、
   － 前記ブロー成形金型から形成された前記容器を取り出すステップ（４８）と
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記予備成形品を製造する前記ステップは、製造されるべき前記予備成形品の前記デジタルモデルを転送する前記ステップ（３４）の前に、前記デジタルモデルを作成するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
3. 付加製造によって前記予備成形品を生産する前記ステップ（３６）は、溶融材料を堆積させることによって得られる、請求項１又は２に記載の方法。
4. 付加製造によって前記予備成形品を生産する前記ステップ（３６）は、材料の噴射を用いて得られる、請求項１又は２に記載の方法。
5. 付加製造によって前記予備成形品を生産する前記ステップ（３６）は、少なくとも１つのエネルギービームを用いて材料を焼結することによって得られる、請求項１又は２に記載の方法。
6. 前記製造された予備成形品は、細長い全体形状の本体（１２）を含み、且つ、首部（１４）を形成する第１の開放端部と、底部（１６）を形成する第２の閉鎖端部とを備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記製造された予備成形品は、前記予備成形品の内部において、前記本体（１２）の一体部分として形成された少なくとも１つの突出部（２４、２６）及び／又は溝が設けられており、前記突出部（２４、２６）及び／又は前記溝の横断面は、アンダーカットを含む輪郭によって画定されている、請求項６に記載の方法。
8. 前記製造された予備成形品の前記本体の前記首部（１４）の内径は、８ｍｍ以下である、請求項６又は７に記載の方法。
9. 前記製造された予備成形品の前記本体（１２）の外面は、パターン及び／又はマークを含む、請求項６～８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記製造された予備成形品の前記本体（１２）は、いくつかの材料で形成される、請求項６～９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記製造された予備成形品の前記本体（１２）は、異なる色の領域を有する、請求項６～１０のいずれか一項に記載の方法。

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