JP7422042B2 - 二重容器の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、外層体と内層体とを備える二重容器の製造方法に関する。

化粧水などの化粧料や各種の薬剤、食品調味料、飲料などを収容するための容器として、二重容器（デラミ容器、積層剥離容器ともいう）が使用されている。この種の二重容器は、筒状の口部を有してボトル状をなす外層体と、外層体の内側に設けられる減容変形可能な内層体とを備えていて、内層体の内部に収容した内容物を外部に吐出させると、外層体に設けた外気導入口から外層体と内層体との間に外気が導入されて、内層体を減容させたまま外層体が復元される。このため、内容物が少なくなっても外層体を自立させることが可能であり、また内層体に残った内容物が外気と触れづらくなるため、内容物の品質劣化や変質を抑制することができる。

このような二重容器は、例えば特許文献１に記載されているように、ポリエチレン等の外層体用樹脂材と、ナイロン（ポリアミド）のように外層体用樹脂材に対して相溶性が低い内層体用樹脂材とを共押出して筒状の積層パリソンを形成し、この積層パリソンの一端部を金型で喰い切ることによって閉塞する一方、他端部からガスを供給してボトル状に成形する押出ブロー成形により製造することができる。

また特許文献２、特許文献３に記載されているように、外層体用樹脂材を使用した外層部（外層プリフォーム）と内層体用樹脂材を使用した内層部（内層プリフォーム）とを個別に成形し、これらが組み付けられ積層された試験管状の積層プリフォームを準備し、このプリフォームを金型に設置した後にプリフォーム内にブローガスを供給してボトル状に賦形させて二重容器を製造する方法も知られている。

このようにして製造される二重容器は、内層体に収容した内容物を外部に吐出しただけでは、外層体から内層体が完全に剥離しないことがある。このため、二重容器の製造工程においては、特許文献１～３に記載されているように、ブローガスを供給して外層体をボトル状に賦形させる工程を実施した後、外層体から内層体を予め剥離させておく初期剥離処理を行うことが一般的である。

特開平８－３１０５３４号公報 特開２０２０－５９２２５号公報 特開２０２０－１２８８２２６号公報

しかし、このような初期剥離処理を実施することによって二重容器完成までの工程数が増えることになるため、製造コストと製造時間の増加につながることになる。

本発明は、このような問題点を解決することを課題とするものであり、初期剥離処理に伴う工程数の増加を抑制し、これにより製造コストと製造時間の低減につなげることが可能な二重容器の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、外層部と内層部を有するプリフォームをブロー成形する工程を含み、筒状の口部を有してボトル状をなし該外層部により形成される外層体と、減容変形可能であって該内層部により形成される内層体と、該口部に設けられて該外層体と該内層体との間に連通する外気導入口とを備える合成樹脂製の二重容器を製造する方法であって、
前記ブロー成形する工程において、
前記外気導入口に、前記プリフォームの内側に供給されるブローガスの圧力以上の加圧ガスを供給して前記内層部を前記外層部から剥離させる工程と、
前記ブローガスの供給を停止する前に前記加圧ガスの供給を停止して、剥離させた前記内層部を前記外層部に近づける工程と、を含む二重容器の製造方法である。

前記加圧ガスは、前記ブローガスの供給を開始した後に供給されることが好ましい。

前記ブローガスは、前記プリフォームの内側に、第一圧力で供給した後に該第一圧力よりも大きい第二圧力で供給され、
前記加圧ガスは、前記ブローガスが前記第二圧力で供給される際に供給されることが好ましい。

前記加圧ガスは、前記外気導入口に挿入されるノズルにより供給されることが好ましい。

前記ノズルは、前記内層部を押し込む位置まで前記外気導入口に挿入されることが好ましい。

本発明による外層部と内層部を有するプリフォームをブロー成形する工程を含む二重容器を製造する方法にあっては、ブロー成形する工程において、プリフォームの内側に供給されるブローガスの圧力以上の加圧ガスを外気導入口に供給して内層部を外層部から剥離させる工程と、ブローガスの供給を停止する前に加圧ガスの供給を停止して剥離させた内層部を外層部に近づける工程と、を含むことにより、従来の初期剥離処理を行った二重容器と同等のものを得ることができる。すなわち、ブロー成形を行う工程で初期剥離処理を行うことができるため、初期剥離処理をブロー成形後に行っていた従来の製造方法に比して、工程数の増加が抑制され、これにより製造コストと製造時間の低減につなげることができる。

本発明に係る製造方法で製造される二重容器のプリフォームの一実施形態に関し、（ａ）はプリフォームの口部周辺を倒立姿勢で示す側面図であり、（ｂ）はＡ－Ａに沿う断面図（中心軸線に対して片側のみ示す）である。 外気導入口に加圧ガスを供給する状況を示す図（中心軸線に対して片側のみ示す）であって、（ａ）はノズルを外気導入口に挿入する直前の状態であり、（ｂ）は内層部を押し込む位置までノズルを挿入した状態であり、（ｃ）はノズルから加圧ガスを供給する状態である。

以下、図面を参照しながら本発明に従う二重容器の製造方法の一実施形態について説明する。

図１は、本発明に係る製造方法で製造される二重容器のプリフォームの一実施形態を示した図である。本実施形態のプリフォーム１は、中心軸線Ｏに沿って円筒状に延在していて、一端部が閉じられて他端部は開放した試験管状になるものである。なお本明細書において上下方向とは、図１に示したプリフォームの中心軸線Ｏに沿う方向を意味し、図１においては、閉じられた一端部（不図示）が上方に位置し、開放した他端部が下方に位置する状態で示している。また径方向とは、中心軸線Ｏに対して垂直な面内で中心軸線Ｏと直交する方向であり、周方向とは、この面内で中心軸線Ｏを中心として周回する方向である。

本実施形態のプリフォーム１は、図１（ａ）に示すように、円筒状になる口部２を備えている。なお口部２は、上述したプリフォーム１の他端部に相当する部位である。口部２の外周面には、二重容器として成形された際にキャップ等が取り付けられる雄ねじ部３と、雄ねじ部３に対して間隔をあけて周方向に延在するネックリング４と、雄ねじ部３とネックリング４との間に位置する円形の穴（外気導入口５）と、外気導入口５の直上に位置し、ネックリング４の上方で開口するとともにネックリング４の径方向内側に向けて延在してネックリング４の内側に潜り込む凹溝部６とを備えている。

プリフォーム１は、図１（ｂ）に示すように積層構造となるものであって、径方向外側に位置する外層部７と、径方向内側に位置する内層部８と、外層部７と内層部８との間に位置する中間層部９とを備えている。外層部７、内層部８、中間層部９はそれぞれ、プリフォーム１を成形して二重容器とした際に、ボトル状になる外層体と、減容変形可能な内層体と、内層体の表面に設けられる中間層体になるものである。外層部７、内層部８、中間層部９を形成する樹脂材の一例としては、外層部７と内層部８をともにポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂で形成し、中間層部９をナイロン（ポリアミド）やＥＶＯＨ等のようなポリエステル系樹脂とは相溶性が低い樹脂で形成することが挙げられる。なお樹脂材はこれらに限られず、例えば外層部７と内層部８を形成する樹脂材としては、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂材でもよい。また外層部７と内層部８は同一の樹脂材に限られず、互いに種類が異なるものでもよい。また中間層部９を削除して２層構造としてもよいし、層構造が４層以上になるようにしてもよい。

また本実施形態のプリフォーム１は、外層部７と内層部８を形成する樹脂材と中間層部９を形成する樹脂材を、プリフォーム１を形成する金型に共射出することによって形成しているが、これに限られず、例えば外層部７を形成する樹脂材を射出成形して単独の外層部７からなる外層プリフォームを成形し、また内層部８と中間層部９を形成する樹脂材を共射出して積層された内層部８と中間層部９からなる内層プリフォームを成形し、外層プリフォームの内側に内層プリフォームを挿入してプリフォーム組立体としたものでもよい。なお、この場合、中間層部９を設けず、内層部８のみからなる内層プリフォームとしてもよく、外層部７と中間層部９とからなる積層の外層プリフォームを用いてもよい。

またプリフォーム１における外気導入口５は、図１（ｂ）に示すように、口部２の外周面から中間層部９まで延在して外層部７を貫通するものである。本実施形態の外気導入口５は、プリフォーム１を成形する金型に、外気導入口５を形成するための円柱状になる部位が設けられていて、射出成形によってプリフォーム１を成形した時点で形作られているものであるが、この方法以外で外気導入口５を設けてもよい。例えば、プリフォーム１を射出成形した直後の温かいうちにポンチカッターによって形成してもよいし、ドリル等を使用して設けてもよい。

なお凹溝部６は、ネックリング４を設けた口部２における外気導入口５の周辺の肉厚を減じることによって、内層部８の厚みを薄くして、外気導入口５の周辺において内層部８と中間層部９を変形しやすくするものである。なお内層部８と中間層部９を変形しやすくした場合の効果は後述するが、凹溝部６は、この効果の必要性に応じて任意に設ければよい。また凹溝部６を設ける数も変更可能であり、例えば外気導入口５の両側に一対設けてもよい。

このようにしてプリフォーム１を準備する工程を実施した後は、プリフォーム１をブロー成形する工程を実施する。本実施形態におけるブロー成形を実施するための装置は、図示は省略するが、プリフォーム１の閉じられた一端部を押圧する延伸ロッドと、開放したプリフォーム１の口部２から気体（ブローガス）を供給するブローガス供給部を備えている。そして、延伸ロッドでプリフォーム１の一端部を押圧することによって主に上下方向に延伸させ、またブローガス供給部からプリフォーム１（内層部８）の内側に加圧されたブローガスを供給することによって主に径方向に延伸させる二軸延伸ブロー成形を行って、プリフォーム１から二重容器を製造する。

本実施形態の二軸延伸ブロー成形について更に詳細に説明すると、まず試験管状になるプリフォーム１を、図１に示すように、閉じられた一端部（不図示）が上方に位置し、口部２が下方に位置する姿勢（倒立姿勢）で装置にセットする。本実施形態の装置は、プリフォーム１を所定温度で所定時間加熱する予備加熱手段を備えていて、これによりプリフォーム１を予め加熱しておく。

予備加熱されたプリフォーム１は、二重容器を形成するための金型にセットされる。また金型の附帯設備には、図２（ａ）に示すように、外気導入口５に挿入されるノズルＮが設けられている。なお図示したノズルＮは、先端部に設けた開口が径方向を指向しているが、開口の向きは上方（プリフォーム１の一端部を向く方向）でもよい。

そして金型を閉じると、それに伴いノズルＮもプリフォーム１に向けて移動して、図２（ｂ）に示すように外気導入口５にノズルＮが挿入される。図示したように本実施形態のノズルＮは、金型が完全に閉じた状態において、その先端部が中間層部９を介して内層部８を径方向内側に押し込む位置まで挿入される。これにより、中間層部９と内層部８を径方向内側に向けて撓ませることができるため、外気導入口５の周辺において外層部７と中間層部９との密着を抑制し、二重容器として形成した際に、外気を外気導入口５からスムーズに取り込むことができる。本実施形態においては、上述したように凹溝部６によって内層部８の厚みが薄くなっているため、中間層部９と内層部８がより撓みやすくなっている。なお、ノズルＮを径方向内側へ過度に押し込むと、中間層部９が傷付いたり、中間層部９や内層部８が破れたりする可能性があるため、ノズルＮの押し込み量は、このような不具合が生じない程度とする。

また金型が完全に閉じた状態においては、上述した不図示のブローガス供給部が口部２に対して下方から当て付けられる。

次いで不図示の延伸ロッドを下方から上方に向けて突き出して、延伸ロッドの先端部でプリフォーム１の閉じられた一端部を押圧して、プリフォーム１を主に上下方向に延伸させる。なお延伸ロッドを稼動させる時間は、一例として、ブローガス供給部が口部２に対して当て付けられてから約０．１秒後に突き出しを開始し、突き出し開始から約０．５秒後には延伸が終了している程度に設定する。

そして延伸ロッドによる延伸に続いて、ブローガス供給部からプリフォーム１の内側に加圧されたブローガスを供給し、プリフォーム１を主に径方向に延伸させる。なお本実施形態のブローガスは空気であるが、他の気体（例えば窒素ガス等）を用いてもよい。

ここで本実施形態のブローガス供給部は、供給するブローガスの圧力を変化させることができる。具体的には、第一圧力と、第一圧力よりも大きい第二圧力の少なくとも２段階の圧力でブローガスを供給することができる。一例を挙げると、第一圧力は０．８ＭＰａ程度であり、第二圧力は３．０ＭＰａ程度である。本実施形態においては、延伸ロッドによる延伸が終了した直後からプリフォーム１の内側にブローガスを第一圧力で供給し、その後、第二圧力で更にブローガスを供給するようにしている。なお、第一圧力でブローガスが供給される時間は一例として０．３秒程度であり、第二圧力でブローガスが供給される時間は、一例として４．２秒程度である。

ここで、ブローガスを第二圧力で供給している状態において、図２（ｃ）に示すように、ノズルＮから外気導入口５へ加圧ガスを供給する。本実施形態の加圧ガスは、所定の圧力で加圧された空気であるが、加圧された他の気体（例えば窒素ガス等）を用いてもよい。また加圧ガスの圧力は、供給されているブローガスの圧力（第二圧力）以上に設定する。一例を挙げると、ブローガスを３．０ＭＰａで供給する際において、これと同じ圧力で加圧ガスを供給する。外気導入口５へ加圧ガスを供給することにより、外層部７と中間層部９との剥離を進行させることができる。

所定時間ノズルＮから加圧ガスを供給した後は、ブローガスの供給を停止する前に加圧ガスの供給を停止する。なお、ブローガスの供給は、プリフォーム１が延伸されて外層部７の外面が金型の内面と同形状になる時点で停止してもよいし、外層部７の外面が金型の内面に押し付けられた状態でしばらく保圧してから停止してもよい。すなわち、加圧ガスの供給を停止するタイミングは、延伸された外層部７の外面が金型の内面と同形状になる直前でもよいし、ブローガスによってプリフォーム１が保圧されている状態でもよい。

そして加圧ガスの供給を停止した後は、ブローガスによる圧力によって、外層部７から剥離させた中間層部９と内層部８を、外層部７に隣接させるように近づけることができる。

その後はプリフォーム１に供給したブローガスを排気する。そして排気が完了して金型を開くと、外層体に対して表面に中間層体を有する内層体の処理剥離処理が完了していて、また剥離した内層体等が外層体に隣接した状態になる二重容器を得ることができる。なお、剥離した内層体等が外層体から離隔した状態になっていると、内層体の容積が小さくなるため、内容物を内層体の内部に意図した量で収容できないおそれがあるが、このように剥離した内層体等を外層体に近づけることによって、充填工程で内容物の収容量がばらつく不具合を防止することができる。

このように本実施形態に係る二重容器の製造方法は、ブロー成形を行う工程で初期剥離処理を行うことができるため、初期剥離処理をブロー成形後に行っていた従来の製造方法に比して、工程数の増加が抑制され、これにより製造コストと製造時間の低減につなげることができる。

ところで本発明者が検討を重ねた所、加圧ガスの圧力が、これを供給する時点でのブローガスの圧力よりも小さい場合は、ブローガスが第一圧力で供給される場合でも第二圧力で供給される場合でも、中間層部９と内層部８が外層部７から十分に剥離できない現象が生じることがあった。このため外気導入口５へ供給する加圧ガスの圧力は、その時点でのブローガスの圧力以上とする。

なお、ブローガスが第一圧力で供給される場合において、第一圧力よりも大きな圧力で加圧ガスを供給すると、剥離した中間層部９と内層部８が破断してしまう現象が生じることがあった。これは、ブローガスの圧力が比較的低いためにプリフォーム１の延伸が十分に進んでいない状態であるのに、中間層部９と内層部８に加圧ガスによる高い圧力が加わったことが要因であると推察される。このためブローガスを、第一圧力で供給した後にこの圧力よりも大きな第二圧力で供給する場合には、ブローガスを第一圧力で供給している状態ではなく、第二圧力で供給している状態で加圧ガスを供給することが好ましい。

また加圧ガスの供給がブローガスの供給よりも早く開始されると、外層部７から剥離させた中間層部９と内層部８が延伸ロッドに絡まって破断してしまう現象が生じることがあった。このため加圧ガスは、上記のようにブローガスの供給を開始した後に供給することが好ましい。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、上記の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。また、上記の実施形態における効果は、本発明から生じる効果を例示したに過ぎず、本発明による効果が上記の効果に限定されることを意味するものではない。

例えば上述した製造方法では、延伸ロッドでプリフォーム１を上下方向に延伸させてからブローガスを供給するようにしたが、延伸ロッドによる延伸は省略してもよい。またプリフォーム１をブロー成形するにあたっては、プリフォーム１の向きを上記の実施形態とは上下を逆にしてこれを正立姿勢にした状態で行ってもよい。また外気導入口５に加圧ガスを供給するにあたっては、ノズルＮを中間層部９に押し当てず、中間層部９からノズルＮの先端を離隔させた状態で行ってもよいし、ノズルＮを使用せずに、加圧ガスの吐出口を口部２の外周面に押し当てるようにして行ってもよい。

また上述したプリフォーム１は、外層部７と中間層部９との間で剥離させたが、中間層部９と内層部８との間で剥離させてもよい。例えば外気導入口５を、外層部７と中間層部９を貫通するように設けておき、中間層部９と内層部８との間に加圧ガスを供給することによって、中間層部９と内層部８との間での剥離が実現される。

１：プリフォーム
２：口部
３：雄ねじ部
４：ネックリング
５：外気導入口
６：凹溝部
７：外層部
８：内層部
９：中間層部
Ｎ：ノズル
Ｏ：中心軸線

Claims (5)

1. 外層部と内層部を有するプリフォームをブロー成形する工程を含み、筒状の口部を有してボトル状をなし該外層部により形成される外層体と、減容変形可能であって該内層部により形成される内層体と、該口部に設けられて該外層体と該内層体との間に連通する外気導入口とを備える合成樹脂製の二重容器を製造する方法であって、
   前記ブロー成形する工程において、
   前記外気導入口に、前記プリフォームの内側に供給されるブローガスの圧力以上の加圧ガスを供給して前記内層部を前記外層部から剥離させる工程と、
   前記ブローガスの供給を停止する前に前記加圧ガスの供給を停止して、剥離させた前記内層部を前記外層部に近づける工程と、を含む二重容器の製造方法。
2. 前記加圧ガスは、前記ブローガスの供給を開始した後に供給される、請求項１に記載の二重容器の製造方法。
3. 前記ブローガスは、前記プリフォームの内側に、第一圧力で供給した後に該第一圧力よりも大きい第二圧力で供給され、
   前記加圧ガスは、前記ブローガスが前記第二圧力で供給される際に供給される、請求項２に記載の二重容器の製造方法。
4. 前記加圧ガスは、前記外気導入口に挿入されるノズルにより供給される、請求項１～３の何れか一項に記載の二重容器の製造方法。
5. 前記ノズルは、前記内層部を押し込む位置まで前記外気導入口に挿入される、請求項４に記載の二重容器の製造方法。

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