JPS6316176B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内面塗膜が被覆されたプラスチツク中
空体の製造方法と装置に関し、さらに詳しくは水
エマルジヨン塗料をプラスチツク中空体に充填す
る工程と装置を夫々含む、内面塗膜が被覆された
プラスチツク中空体の製造方法と装置に関する。

有底プラスチツクパリソンより、延伸成形もし
くは延伸―吹込成形により形成されたボトル、例
えば二軸延伸―吹込成形ポリエチレンテレフタレ
ートボトルは、ガスバリヤー性、透明性、耐衝撃
性等の容器特性に優れており、最近各種の内容品
の収納用に実用化されつつある。しかしビールや
炭酸飲料等の加圧炭酸ガスを含有する内容物を充
填、密封した場合、経時につれて炭酸ガスが、若
干ではあるが壁部を透過して失われ、一方酸素
が、若干ではあるが壁部を透過して侵入して、内
容物のフレーバが損ぜられ易い。

その対策としてパリソン又はボトルの内面およ
び／または外面に炭酸ガスおよび酸素に対するバ
リヤー性の優れた塗膜、例えば塩化ビニリデン共
重合体よりなる塗膜を形成する方法が提案されて
いる。このような塗膜を形成する方法の一つとし
て、本発明者等は先きに特願昭57−182097号にお
いて、吹込成形もしくは延伸―吹込成形ボトルを
形成するための、塗膜が被覆されたプラスチツク
有底パリソンの製造方法であつて、有底パリソン
の口部を上向きにした状態で、乾燥塗膜がガスバ
リヤー性を有する水ベース塗料を、少なくとも支
持リングのレベルまでパリソン内に充填し、充填
された該塗料を吸上げた後、上記状態で加熱エア
をパリソン内に吹込んで、パリソン内面に附着残
留した塗料の膜を乾燥することを特徴とする、塗
膜が被覆されたパリソンの製造方法を提案した。
この方法は、従来の例えば口部が下向きになるよ
うにパリソンを倒立し、パリソン内部にノズルを
挿入して塗料を噴射した後、暫らく放置して内面
に附着した塗料を流下させて排出し、その後パリ
ソン内部に加熱エアを吹込んで内面に附着残留し
た塗料の膜を乾燥する方法等のように、流下した
塗料が口部近傍、特に口部端面に、波状に、すな
わち厚い部分と薄い部分を斑らに形成して残つ
て、乾燥後も口部近傍、特に口部端面に凹凸部を
生じ、そのためキヤツプを打栓した後の密封性が
損われるという問題が起り難いというメリツトを
有する。

しかしながら水エマルジヨン塗料をパリソンに
充填する場合に、従来の充填ノズル装置を使用す
ると次のような問題が起ることが判明した。

(イ)ノズルから落下する塗料が液面と衝突して発
泡し（乳化剤が塗料に含まれているため）、塗料
が所定量充填される前に泡が口部より溢れて、口
部を汚し、不均一な厚さの塗膜が口部に形成され
て、密封性が損われ易い。(ロ)食品衛生上の点か
ら、塗料に添加される乳化剤は食品安全性を有す
るもの（この種のものは一般に乳化効果が小さ
い）を、乳化可能の範囲内でなるべく少量用いる
ことが望ましいのであるが、この場合塗料が凝固
し易いので（特に空気に触れたり、シヤ力が作用
した場合）、通常の例えばロータリタイプのバル
ブを用いると、凝固した塗料によつてバルブが塗
料により詰つたり、バルブが回転し難くなり易
い。(ハ)バルブを閉じた後も、バルブの下方のノズ
ル部分に入つている塗料が落下し易いが、高速生
産の場合は、この落下する塗料が、充填が終つて
送出されるパリソンの口部、および充填のため送
入されるパリソンの口部、およびそれらのホルダ
ーに不均一に付着し易い。そのため密封性が損ね
られたり、あるいは塗料のPHが低い場合（PHが約
２の場合もある）は、ホルダーの金属部分を腐食
し易い。

本発明は以上に述べた問題の解消を図ることを
目的とする。

上記目的を達成するため、本発明はプラスチツ
ク中空体の口部を上向きにした状態で、乾燥塗膜
がガスバリヤー性を有する水エマルジヨン塗料
を、所定のレベルまで該プラスチツク中空体内に
充填し、充填された該塗料を上記状態で排出した
後、該プラスチツク中空体の内面に附着残留した
該塗料の膜を上記状態で乾燥する、内面塗膜が被
覆されたプラスチツク中空体の製造方法であつ
て、上記充填は、可撓性チユーブをピンチ・オフ
およびピンチ・オンすることによつて開閉が行な
われるバルブ機構と、該バルブ機構の下方にあつ
て垂下するノズルを備え、該ノズルの内径と長さ
が、ピンチ・オンの状態において、内部に残留し
た該塗料が自然落下しないように定められてお
り、かつ該ノズルの下端部が屈曲した充填装置
の、該下端部の先端を該プラスチツク中空体の内
面の該レベルの上部に当接させた状態において、
該バルブ機構をピンチ・オフして該塗料を流下
し、該塗料の上面が該レベルに達した時点で該バ
ルブ機構をピンチ・オンすることによつて行なわ
れることを特徴とする内面塗膜が形成されたプラ
スチツク中空体の製造方法を提供するものであ
る。

さらに本発明は、乾燥塗膜３３がガスバリヤー
性を有する水エマルジヨン塗料５を所定のレベル
まで、口部２２を上向きにしたプラスチツク中空
体２１内に充填する装置１、充填された該塗料を
排出する装置３０、および該プラスチツク中空体
の内面に附着残留した該塗料の膜５ａを乾燥する
装置３１を備えた、内面塗膜３３が被覆されたプ
ラスチツク中空体２１の製造装置であつて、該充
填装置１は、可撓性チユーブ２ａをピンチ・オフ
およびピンチ・オンすることによつて開閉が行な
われるバルブ機構２、該バルブ機構の下方に位置
して、その内径と長さが、ピンチ・オンの状態に
おいて、内部に残留した該塗料が自然落下しない
ように定められており、かつ下端部３ａが屈曲し
た垂下するノズル３、充填レベルの検知手段４、
および該塗料が所定レベルまで充填されたとき、
該検知手段の信号にもとづいて該バルブ機構をピ
ンチ・オンする手段１０を備えていることを特徴
とする内面塗膜３３が被覆されたプラスチツク中
空体の製造装置を提供するものである。

以下図面を参照しながら本発明について説明す
る。

第１図において、充填装置１は、可撓性チユー
ブ２ａを有するバルブ機構２、バルブ機構２の下
方に位置して垂下するノズル３、および投光器４
ａと受光器４ｂを有する光電式の充填レベル検知
装置４を備えている。

バルブ機構２の可撓性チユーブ２ａは、その中
を通過する水エマルジヨン塗料５（以下塗料とよ
ぶ）のPHが低い（例えばPH２）場合でも腐食され
ないように、プラスチツク又はエラストマー、好
ましくはシリコンゴム又はテフロン等よりなつて
おり、サポート６にホルダー７を介して垂直に延
びて固設されている。サポート６は図示されない
駆動機構により昇降可能に構成されている。

可撓性チユーブ２ａの上端部２a₁は、塗料５の
主導管８より垂下する支管８ａに外挿されてお
り、またその下端部２a₂はノズル３の上端部に外
挿されている。可撓性チユーブ２ａの中央部２a₃
の片側には、円筒状の固定体９が設けられてお
り、固定体９に対向して中央部２a₃をピンチ可能
に押え具１０が設けられている。押え具１０はエ
アシリンダー１１のピストンロツド１２に接続し
ており、エアシリンダー１１の動作により水平方
向にガイド１３に沿い往復動するように構成され
ている。

そして可撓性チユーブの中央部２a₃の対向する
内面同士が接触する（第１図の状態）まで、押え
具１０が右方へ移動したとき（本明細書において
は、この状態をピンチ・オンとよぶ）、バルブ機
構２は閉ぢ、逆に押え具１０が左方に移動して、
押え具１０と接触している中央部２a₃の部分がほ
ぼ真直になつたとき（本明細書においては、この
状態をピンチ・オフとよぶ）、バルブ機構２は全
開する。バルブ機構２は常時はピンチ・オンされ
ている。なお１４ａ，１４ｂはエアシリンダー１
１用のエア導管であり、図示されない部分におい
てサポート６に固設されている。

ノズル３は撓み難いプラスチツク又は不銹鋼等
のチユーブよりなり、その下端部３ａは屈曲し
て、下端部３ａの上側先端３a₁が、充填のさいパ
リソン（第２図の２１参照）の内面にほぼ接触す
るように構成されている。ノズル３および可撓性
チユーブ２の内径、ならびに中央部２a₃からノズ
ル３の下端部３ａの下側先端３a₂までの長さは、
ピンチ・オンの状態において、その内部にある塗
料５が自由落下しない（表面張力により）ように
定められている。従つて上記寸法は、塗料の比
重、粘度および表面張力等によつて支配される
が、通常は内径約６mm以下、長さ約300mm以下の
場合に上記条件は満される。充填速度を大にして
生産性を上げるため、内径は上記の条件を満す範
囲内で、できるだけ大きいこと（少なくとも１mm
以上）が望ましい。また長さは、バルブ機構２を
動作させ、パリソンの所定位置まで装入を可能に
するため、少なくとも100mmあることが望ましい。

光電式充填レベル検知装置４もサポート６に固
着されており、その光軸１４はノズルの屈曲部３
ａの下側先端３a₂より僅かに低いレベルに位置す
る。充填にさいし受光器が入光しているときは、
バルブ機構２はピンチ・オフの状態にあるが、受
光器４ｂが遮光されると、図示されない制御機構
により、エアシリンダー１１が作動して、押え具
１０が直ちに右方へ移行して、バルブ機構２がピ
ンチ・オンするように構成されている。

以上の充填装置１を用いて塗料をパリソン内に
充填する工程を含む、内面に塗膜が被覆されたパ
リソンの製造の例について次に説明する。第２図
において、２１は有底パリソンであつて、例えば
ポリエチレンテレフタレートのような飽和ポリエ
ステル、あるいはポリプロピレン等よりなり、通
常は射出成形法によつて形成される。２２は口
部、２３はねじ部、２４は支持リングであつて、
これらは吹込成形、あるいは延伸―吹込成形によ
つてボトル（図示されない）に形成された後も、
原形状と原厚を保持する。なお支持リング２４は
キヤツプをねじ部２３に打栓するさい、支持体
（図示されない）と係合して、打栓による軸方向
の力が強度の比較的小さいボトルの胴部および底
部に作用するのを防止するため、通常設けられる
ものである。

パリソン２１の支持リング２４の下方のほぼ垂
下する部分、すなわち胴部２５が主として、形成
されたボトルの比較的薄肉の肩部および胴部とな
る。またパリソン２１の底部２６が主として、形
成されたボトルの底部となる。従つて形成された
ボトルの耐ガスバリヤー性を向上させるために
は、パリソン２１の胴部２５および底部２６の内
面を（必要に応じ外面も）、ガスバリヤー性塗膜
で被覆すればよい。

支持リング２４より上方の部分は、ボトルに形
成された後も厚肉（例えば約１〜４mm）であるの
で、ガスバリヤー性塗膜の被覆は必ずしも必要と
しない。寧ろこの被覆作業のさい、口部２２の端
面２２ａに屡々塗料が不均一に附着して、前述の
如く密封不良を招き易いので、上記上方の部分の
被覆は行なわないことが望ましい。

第２図ａに示されるように、パリソン２１は口
部２２が上向きになつて、すなわち正立して、保
持体２７の透孔２７ｂに挿通され、支持リング２
４が保持体の上面２７ａに係合した状態で、充填
ステーシヨンの充填装置１の直下の、充填装置１
が下降したとき（第２図ａの状態）、ノズル３の
下端部３ａの上側先端３a₁が、パリソン２１の内
面２１ａにほぼ接触する位置まで移送される。な
お図示されないが、移送時は充填装置１は、移送
を妨げないように、上方に位置する。そしてパリ
ソン２１が停止すると直ちに、サポート６が降下
して充填装置１は、充填レベル検知装置４の光軸
１４が、塗料５の充填されるべき所定レベル（第
２図の場合は、ねじ部２３の最下端より若干低い
レベル）に達した時点で停止する。パリソン２１
は透明であるので、受光器４ｂは遮光されない。

その後直ちにバルブ機構２がピンチ・オフし
て、乾燥塗膜がガス（酸素、窒素、炭酸ガス等
の）バリヤー性を有する水エマルジヨン塗料５の
充填が行なわれる。この種の塗料としては、塩化
ビニリデン単量体およびアクリル系単量体又はメ
タクリル系単量体からなる共重合体、あるいは塩
化ビニリデン単量体、アクリル系又はメタクリル
系単量体、およびエチレン系不飽和単量体よりな
る共重合体の水性ラテツク等が好ましく用いられ
る。そして乳化剤としては食品衛生上の観点か
ら、食品衛生上安全なタイプのもの（このタイプ
のものは一般に乳化性に乏しい）を、乳化可能の
範囲で、できるだけ少量添加することが望まし
い。

充填中は、第２図ａに示すように、ノズルの上
側先端３a₁がパリソン２１の内面２１ａにほぼ接
触しているので、塗料５は内面２１ａを伝わつて
流下して、泡立ちは殆んど生じない。第２図ｂに
示すように、塗料５が所定レベルまで、つまり光
軸１４のレベルまで充填されると、塗料５が乳白
色であるため、受光器４ｂは遮光されて、バルブ
機構２はピンチ・オンされ、塗料５の流下は停止
する。そしてノズル３の内径と長さが前述のよう
に定められており、また開閉のさいバルブ機構２
のシヨツクがない（他のタイプのバルブ、例えば
ロータリバルブはシヨツクが起り易い）ので、ピ
ンチ・オン后に、ノズル３内の塗料５が落下する
おそれはない。

またノズルの下側先端３a₂は、光軸１４の僅か
上方、従つて充填レベルの上方にあるので、ノズ
ル３が充填された塗料中に浸漬されることがな
い。従つて上記浸漬された場合に起る、ノズル外
面に附着した塗料が、パリソン２１の移送中等に
落下して、パリソンの口部２２に付着して密封性
が損なわれるというトラブルは生じ難い。またノ
ズル３の先端が直接口部２２に接触して、口部２
２近傍を塗料によつて汚損するおそれもない。

引続いて充填装置１を原位置まで上昇させる。
次にパリソン２１を塗料排出ステーシヨンに移送
し、第３図に示すように正立のまま、吸上げパイ
プ３０を底部２６近傍までパリソン２１内に挿入
して、充填された塗料５を吸上げて、パリソン２
１から大部分の塗料５を除去する。一たん吸上げ
た後も、胴部２５の内面を伝わつて塗料が流下
し、若干の塗料が底部２６近傍に貯るので、第１
回目の吸上げ後、約15〜30秒経過してから、この
貯つた塗料５をほぼ全部、第４図に示すように、
再び吸上げパイプ３０によつて吸上げる。かくす
ることによつてパリソン２１の胴部２５と底部２
６を内面２１ａに沿つて比較的均一な厚さの塗料
膜５ａが形成される。

次に同じ正立状態のまま、パリソン２１を乾燥
ステーシヨンに移送し、第５図に示すように、エ
アノズル３１をパリソン２１内に挿入して、約
100℃の加熱エア３２をパリソン２１内に吹込ん
で塗料膜５ａを乾燥して、乾燥塗膜３３が内面２
１ａに形成されたパリソン２１を得る。１回の操
作で得られる塗膜３３の厚さは通常約10〜20μm
であるので、より厚い塗膜を得たい場合は、上記
操作を繰返せばよい。

吸上げパイプ３０によつて、吸上げられた塗料
は循環されて、次のパリソンの被覆に再使用され
る。

以上のようにして、ガスバリヤー性塗膜３３が
被覆されたパリソン２１を、所定温度に加熱した
後、吹込成形もしくは２軸延伸―吹込成形するこ
とによつて、ガスバリヤー性の改善されたボトル
を得ることができる。

本発明は以上の実施例によつて制約されるもの
でなく、例えば充填レベル検知手段は、充填量の
秤量計（パリソンと充填量の重量合計を計測す
る）であつてもよい。すなわち秤量値が所定レベ
ルに対応する充填量になつたとき、バルブ機構が
ピンチ・オンするように構成してもよい。

また充填塗料の排出手段は、パリソン内に挿入
されたパイプを通して、該塗料を加圧エアによつ
て押上げて排出するタイプのものであつてもよ
い。さらに充填装置を並列して２基設け、第１の
装置で所定充填量のほぼ半分を充填し、次いで第
２の装置で所定レベルまで充填してもよい。この
場合は生産性を上げることができるというメリツ
トを有する。

またパリソンの代りに、ボトルに直接塗料を充
填して、前記と同様にしてボトル内面にガスバリ
ヤー性塗膜を形成してもよい。

本発明によれば、摺動面のないバルブ機構を用
いるので、乳化剤の添加量が少ない水性エマルジ
ヨン塗料を充填する場合でも、バルブが詰つた
り、又は開閉不能になるおそれがないというメリ
ツトを有する。またプラスチツク中空体を正立し
た状態において、水エマルジヨン塗料の充填、排
出、残留塗料膜の乾燥を行つて乾燥塗膜を内面に
形成するので、この塗膜の形成されるレベルを自
由に定めることができ、従つて口部端面又はその
近傍に塗膜が被覆されない、密封性とガスバリヤ
ー性に優れたプラスチツク中空体を製造でき、さ
らに塗料を回収使用できるという効果を有する。

さらにノズルの内径と長さが、バルブ機構のピ
ンチ・オンの状態において、内部に残留した塗料
が自然落下しないように定められているので、自
然落下した塗料がプラスチツク中空体の移送時等
に、その口部端面に附着して、密封性が損なわれ
るというおそれがない。またノズルの先端部がプ
ラスチツク中空体の内面にほぼ接触した状態で充
填が行なわれるので、充填のさいの発泡がなく、
従つて所定量の塗料を口部端面等に附着すること
なく充填できるという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例である装置における
充填装置の１部切断正面図、第２図ａおよびｂ
は、夫々第１図の充填装置を用いて、パリソン中
に塗料を充填中、および充填終了後の状態を示す
要部縦断面図、第３図は充填された塗料を吸上げ
ている状態の例を示す縦断面図、第４図はパリソ
ンの底部に流下して貯つた塗料を吸上げている状
態の例を示す縦断面図、第５図はパリソン内面に
附着残留した塗料の膜を乾燥する状態の例を示す
縦断面図である。 １…充填装置、２…バルブ機構、２ａ…可撓性
チユーブ、３…ノズル、３ａ…下端部、４…充填
レベル検知装置、５…水エマルジヨン塗料、１０
…押え具（バルブ機構をピンチ・オンする手段）、
２１…有底パリソン（プラスチツク中空体）、２
２…口部、３０…吸上げパイプ（塗料排出装置）、
３１…エアノズル（塗料の膜の乾燥装置）、３３
…乾燥（内面）塗膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ プラスチツク中空体の口部を上向きにした状
   態で、乾燥塗膜がガスバリヤー性を有する水エマ
   ルジヨン塗料を、所定のレベルまで該プラスチツ
   ク中空体内に充填し、充填された該塗料を上記状
   態で排出した後、該プラスチツク中空体の内面に
   附着残留した該塗料の膜を上記状態で乾燥する、
   内面塗膜が被覆されたプラスチツク中空体の製造
   方法であつて、上記充填は、可撓性チユーブをピ
   ンチ・オフおよびピンチ・オンすることによつて
   開閉が行なわれるバルブ機構と、該バルブ機構の
   下方にあつて垂下するノズルを備え、該ノズルの
   内径と長さが、ピンチ・オンの状態において、内
   部に残留した該塗料が自然落下しないように定め
   られており、かつ該ノズルの下端部が屈曲した充
   填装置の、該下端部の先端を該プラスチツク中空
   体の内面の該レベルの上部に当接させた状態にお
   いて、該バルブ機構をピンチ・オフして該塗料を
   流下し、該塗料の上面が該レベルに達した時点
   で、該バルブ機構をピンチ・オンすることによつ
   て行なわれることを特徴とする内面塗膜が形成さ
   れたプラスチツク中空体の製造方法。 ２ 乾燥塗膜３３がガスバリヤー性を有する水エ
   マルジヨン塗料５を所定のレベルまで、口部２２
   を上向きにしたプラスチツク中空体２１内に充填
   する装置１、充填された該塗料を排出する装置３
   ０、および該プラスチツク中空体の内面に附着残
   留した該塗料の膜５ａを乾燥する装置３１を備え
   た、内面塗膜３３が被覆されたプラスチツク中空
   体２１の製造装置であつて、該充填装置１は、可
   撓性チユーブ２ａをピンチ・オフおよびピンチ・
   オンすることによつて開閉が行なわれるバルブ機
   構２、該バルブ機構の下方に位置して、その内径
   と長さが、ピンチ・オンの状態において、内部に
   残留した該塗料が自然落下しないように定められ
   ており、かつ下端部３ａが屈曲した垂下するノズ
   ル３、充填レベルの検知手段４、および該塗料が
   所定レベルまで充填されたとき、該検知手段の信
   号にもとづいて該バルブ機構をピンチ・オンする
   手段１０を備えていることを特徴とする内面塗膜
   ３３が被覆されたプラスチツク中空体の製造装
   置。