TW201501907A - 合成樹脂製容器的製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明之合成樹脂製容器的製造方法，係為了能夠更均一地控制容器底部附近的厚壁分布，且優異地成形吹製成形模具之內面形狀，並有效率地量產成形性佳且成形為預定之容器形狀的合成樹脂製容器，而將預形體(10)固定於在開模狀態下待機的吹製成形模具(1)之閉模位置，且在藉由自由吹製成形將預形體(10)作為第一成形中間體(11)之後，解除第一成形中間體(11)內的吹製用空氣壓力，並且使基模(4)一邊按壓於第一成形中間體(11)之底部同時一邊移動至閉模位置，來形成收縮至可容納於吹製成形模具(1)內之大小的第二成形中間體(12)，進而閉合腔模以吹製成形第二成形中間體(12)。

Description

合成樹脂製容器的製造方法

本發明係關於一種合成樹脂製容器的製造方法，該方法係在成形合成樹脂製容器時，能夠更均一地控制容器底部附近之壁厚分布，且可改善其成形性，該合成樹脂製容器係成形吹製成形模具之內面形狀並形成為預定之容器形狀所得。

以往，使用聚對苯二甲酸二乙酯(polyethylene terephthalate)等之合成樹脂來形成有底筒狀之預形體(preform)，接著，將該預形體藉由吹製成形等成形為瓶子(bottle)狀所得的合成樹脂製之容器，一般是在較廣泛之領域中作為以各種飲料品為首將醬油、食用油、液體洗滌劑等的液狀物作為內容物的容器來利用。而且，近年來此種合成樹脂製容器之利用在較廣泛之領域中已開始變成為更加一般的容器，在此狀況下，從與其他商品之差別化、可用性(usability)之提高等的觀點來看已被期望有各種形狀的容器。

為了對應如此的容器形狀之多樣化，本申請 人先前已有提出一種合成樹脂製容器的製造方法，其將預形體藉由吹製成形而形成為第一成形中間體，且解除該第一成形中間體內的吹製用空氣壓力，並將收縮至可容納於最終製品用的吹製成形模具之腔模空間內之大小的第二成形中間體吹製成形為最終製品，藉此來優異地成形吹製成形模具之內面形狀，並有效率地量產成形性佳且成形為預定之容器形狀的合成樹脂製容器(參照專利文獻1及2)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開2003-103612號公報

專利文獻2：國際公開第2010/070846號公報

然而，針對專利文獻1及2所提出的方法，本申請人更進一步重複專心檢討，以至獲得以下的知識見解：為了使容器底部附近之壁厚分布均一，特別是為了在橫剖面矩形狀或橢圓狀之扁平容器中，減小長徑側與短徑側之壁厚差異，尚有應改善之餘地。

本發明係有鑑於上述之知識見解而開發完成者，其目的在於提供一種合成樹脂製容器的製造方法，該方法係可以更均一地控制容器底部附近的壁厚分布，亦能夠減輕因厚壁所引起的縮孔、或因薄壁所引起的白化及強 度不足等，且可以優異地成形吹製成形模具之內面形狀，並有效率地量產成形性佳且成形為預定之容器形狀的合成樹脂製容器。

本發明之合成樹脂製容器的製造方法，係將由熱塑性樹脂所構成的有底筒狀之預形體，固定於在開模狀態下待機的吹製成形模具之閉模位置，且在將前述預形體藉由自由吹製(free blow)成形作為第一成形中間體之後，解除前述第一成形中間體內的吹製用空氣壓力，並且使前述吹製成形模具所具備的基模(base mold)一邊按壓於前述第一成形中間體之底部同時一邊移動至閉模位置，來形成收縮至可容納於前述吹製成形模具內之大小的第二成形中間體，進而閉合前述吹製成形模具所具備的腔模(cavity mold)以吹製成形前述第二成形中間體。

依據本發明之合成樹脂製容器的製造方法，則可以更均一地控制容器底部附近的壁厚分布，亦能夠減輕因厚壁所引起的縮孔、或因薄壁所引起的白化及強度不足等，且可以優異地成形吹製成形模具之內面形狀，並有效率地量產成形性佳且成形為預定之容器形狀的合成樹脂製容器。

1‧‧‧吹製成形模具

2a、2b‧‧‧固定模

3a、3b‧‧‧腔模

4‧‧‧基模

5‧‧‧芯模

6‧‧‧壓合桿

7‧‧‧延伸桿

7a‧‧‧伸縮構件

7b‧‧‧彈性構件

10‧‧‧預形體

11‧‧‧第一成形中間體

12‧‧‧第二成形中間體

30‧‧‧突狀部

M‧‧‧容器

第1圖係顯示用以較佳地實施本發明實施形態之合成樹脂製容器的製造方法之吹製成形裝置之一例的說明圖。

第2圖係顯示本發明實施形態之合成樹脂製容器的製造方法中的一次吹製工序及收縮工序的工序圖。

第3圖係顯示伴隨基模之移動而能夠朝向長邊方向縮短的延伸桿(stretching rod)之一例的說明圖。

第4圖係顯示本發明實施形態之合成樹脂製容器的製造方法中的二次吹製工序之一例的工序圖。

以下，一邊參照圖式同時一邊就本發明之較佳的實施形態加以說明。

第1圖所示的吹製成形裝置，係具備：吹製成形模具1，其係具備腔模3a、3b和基模4；及芯模(mandrel)5，其係支撐預形體10，並且發揮作為用以將吹製用空氣吹入所支撐的預形體10之內部的吹製噴嘴(blow nozzle)之功能；及固定模2a、2b，其係用以將由該芯模5所支撐的預形體10固定於吹製成形模具1之閉模位置；及壓合桿(pressing rod)6，其係導引於預形體10之延伸方向；以及延伸桿7，其係將預形體10朝向縱向延伸。

在本實施形態中，係將如此的吹製成形裝置設置於成形站(forming station)，而被供應來到成形站的預 形體10，是固定於閉模位置(將吹製成形模具1予以閉模時應存在的位置)。

在此，預形體10，係使用熱塑性樹脂並藉由射出成形或壓縮成形等，成形為如圖示之有底筒狀。作為熱塑性樹脂，只要能夠進行吹製成形，則可以使用任意的樹脂。具體而言，較佳為聚對苯二甲酸二乙酯(polyethylene terephthalate)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(polybutylene terephthalate)、聚對萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚芳脂(polyalylate)、聚乳酸或此等共聚物等之熱塑性聚酯(polyester)、與此等的樹脂或是其他樹脂混合所得等。尤其是，可較佳地使用聚對苯二甲酸二乙酯等之聚酯系樹脂。又，亦可以使用丙烯腈(acrylic nitrile)樹脂、聚丙烯(polypropylene)、丙烯-乙烯(propylene-ethylene)共聚物、聚乙烯(polyethylene)等。在此等的樹脂材料中，亦可適當添加公知的成核劑(nucleating agent)、氧吸收劑等的功能性材料。

在將預形體10供應至成形站時，通常，欲藉由吹製成形使其延伸的部位，是以成為能夠延伸玻璃轉移點以上之溫度的方式來事先加熱預形體10。預形體10，只要是處於剛藉由射出成形或壓縮成形所成形後的狀態，亦有利用成形時的餘熱來達到上述溫度，且在此情況下，亦可不加熱預形體10，而在保持其原來狀態下供應至成形站。

然後，在本實施形態中，係對供應至成形站且固定於閉模位置的預形體10，依如下說明的一次吹製工序、收縮工序、二次吹製工序在1站中進行各工序。

藉此，可以製造如2模造成形般地省略在各工序間搬運成形途中之成形中間體的時間，並且一邊謀求裝置之簡化、省空間化等，同時一邊成形為預定之容器形狀的合成樹脂製容器。

[一次吹製工序]

在一次吹製工序中，係不進行吹製成形模具1之成形而是藉由進行吹製成形的所謂自由吹製成形，使預形體10朝向縱向及橫向延伸以形成第一成形中間體11。

在第2圖所示之例中，首先，在自由吹製成形之前，先將預形體10，以其開口部側位在下方之方式支撐於芯模5，且配置於處在開模狀態的腔模3a、3b之間(參照第2圖(a))。

其次，配置於腔模3a、3b之間的預形體10，係藉由固定模2a、2b來挾持其開口部側，並固定於閉模位置(參照第2圖(b))。與此同時，或與此前後，使貫通基模4之內部並設置成能夠上下移動的壓合桿6，往下移動至其前端與預形體10接近或抵接的位置(參照第2圖(c))。

另外，在本實施形態中，雖然固定模2a、2b，係用以將預形體10固定於吹製成形模具1之閉模位 置，但是除了將預形體10固定於閉模位置以外，亦可與腔模3a、3b一起形成最終製品之腔模空間。在此情況下，第一成形中間體11之一部分亦可藉由固定模2a、2b來成形。

然後，使腔模3a、3b及基模4在開模之狀態下待機，在此狀態下直接從與未圖示之吹製用空氣供應源連接的芯模5，將吹製用空氣吹入預形體10之內部並開始自由吹製成形。

此時，如第2圖(d)所示，可以使貫通芯模5之內部並設置成能夠上下移動的延伸桿7往上移動，以促進預形體10之縱向延伸。與此同時，亦可利用壓合桿6和延伸桿7來挾持被延伸的預形體10之前端側，並以導引於該延伸方向之方式，使其與延伸桿7同步以使壓合桿6往上移動。藉此，可以限制預形體10之延伸方向，並抑止延伸方向傾斜。

從不在第一成形中間體11發生厚度偏差(thickness deviation)的觀點來看，第一成形中間體11之大小，係將第一成形中間體11之縱向的延伸倍率設為1.6倍至5.0倍，較佳為2.4倍至3.0倍，將橫向之延伸倍率設為1.6倍至5.0倍，較佳為2.0倍至4.5倍，藉此成形為可充分延伸的大小。

尤其是，在本實施形態中，使基模4待機在比閉模位置還更靠上方，並藉由自由吹製成形使預形體10延伸，僅該部分就可以加長預形體10之縱向的延伸長 度，且能夠進行高延伸。因此，預形體10之底部側亦充分地延伸，可以形成更均一壁厚分布的第一成形中間體11。更且，能夠進行縱向之高延伸的部分亦可以按照需要來降低橫向之延伸倍率，且能夠在更廣之範圍設定較佳的成形條件。

考慮此等，使預形體10延伸時的延伸倍率，較佳是適當調整第一成形中間體11之縱向的延伸倍率與橫向的延伸倍率之積為3倍至25倍，較佳為5倍至13倍。

又，在本實施形態中，如第2圖(e)所示，以比腔模3a、3b之製品姿勢部還更在縱向及橫向變大的方式使預形體10延伸，以形成第一成形中間體11。雖然第一成形中間體11之延伸倍率，係可以藉由吹入預形體10之內部的吹製用空氣之壓力、及延伸速度等來調整，但是縱向之延伸倍率，亦可藉由待機在比閉模位置還更靠上方的基模4之位置來調整。

[收縮工序]

在收縮工序中，係解除第一成形中間體11內的吹製用空氣壓力，並且使基座4按壓於第一成形中間體11之底部同時一邊移動至閉模位置。藉此，可藉由基模4來成形容器之底部形狀，且形成已收縮至可容納於腔模3a、3b(吹製成形模具1)之製品姿勢部的大小之第二成形中間體12。

剛在一次吹製工序中形成後的第一成形中間 體11，通常，在吹製成形時藉由預形體10所具有的熱、和藉由延伸速度等之條件而由延伸所產生的樹脂之剪斷發熱，來暫時保持作為材料使用的樹脂之玻璃轉移點以上的溫度。然後，在如此的溫度下，能與因使預形體10延伸時產生之殘留應力所引起的收縮力平衡並足以保持形狀的壓力，會殘留在第一成形中間體11內。

在本實施形態中，由於是藉由解除殘留在如此之第一成形中間體11內的壓力，使第一成形中間體11在高溫之狀態下收縮，所以第一成形中間體會不勉強地自然收縮。因此，能夠藉由吹製成形來減低第一成形中間體11上產生的殘留應變(residual strain)，且不使如此的殘留應變直接轉移至第二成形中間體12。

為了解除第一成形中間體11內的壓力，雖然較佳是將剛一次吹製工序後成為正壓狀態的第一成形中間體11之內部，透過未圖示之閥機構進行大氣解放，但是亦可按照需要，將第一成形中間體11內進行強制性排氣。

又，在本實施形態中，係在使第一成形中間體11，收縮至可容納於腔模3a、3b之製品姿勢部的大小時，使基模4一邊按壓於第一成形中間體11之底部同時一邊移動至閉模位置。此時，第一成形中間體11，係以比腔模3a、3b之製品姿勢部還更在縱向及橫向變大的方式所形成，而其縱向之大小，係除了因解除壓力所引起的收縮之外，還以底部側由基模4所壓扁之方式變形並形成 為可容納於該製品姿勢部的大小。在如此地形成第二成形中間體12時，較佳為：成形為朝向外方成為凸狀的圓頂(dome)狀之形狀的第一成形中間體11之底部，是由基模4所壓扁並反轉朝向內方，並以其底部形狀成為與最終製品同樣朝向內方成為凸狀的凸起底狀之形狀的方式來成形第二成形中間體12。

在如此的收縮工序中，雖然是以不妨礙第一成形中間體11之收縮的方式使延伸桿7退避，但是為了簡化延伸桿7之位置控制，延伸桿7，係可以構成為隨著基模4之移動而能夠朝向長邊方向縮短。為了使延伸桿7能夠朝向長邊方向縮短，例如，如第3圖(a)所示，雖然延伸桿7發揮足以抵抗促進預形體10之延伸時的應力之彈性力，但是只要將可藉由隨著基模4之移動被壓縮的彈性構件7b而彈壓的伸縮構件7a設置於延伸桿7之前端部等即可。又，如第3圖(b)所示，亦可事先將藉由彈性構件7b朝向縮短方向彈壓的伸縮構件7a設置於延伸桿7之前端側，且在使預形體10延伸時將空氣導入於延伸桿7內以維持伸縮構件7a伸展的狀態，而在進行基模4之移動時藉由解除空氣使伸縮構件7a成為縮短的狀態。雖然未特別圖示，但是亦可以利用氣缸(air cylinder)等，將延伸桿7構成能夠縮短。

如此，在本實施形態中，係在以使基模4待機在比閉模位置還更靠上方，且變得比腔模3a、3b之製品姿勢部還更大的方式形成第一成形中間體11之後，使 該第一成形中間體11收縮。然後，使基模4移動至閉模位置並成為容器底部之形狀，藉此與在收縮工序中形成的第二成形中間體12之容器底部相當的部位，係以成為與最終製品大致相同形狀的方式成形，且可以確實地容納在腔模3a、3b之製品姿勢部內。

藉此，在後述的二次吹製工序中，可以減少與吹製成形第二成形中間體12時之容器底部相當的部位附近之加工量(參照第4圖(a)及(b))，亦可以抑制二次吹製工序結束後的容器底部及其附近的縮孔之發生。尤其是，藉由使第二成形中間體12之底部反轉成與最終製品之底部形狀同樣朝向內方成為凸狀的形狀，就可以更進一步減少二次吹製工序中的底部之加工量。

更且，依據本實施形態，則可以提高容器底部之成形性，並加寬可以藉由基模4來成形優異之形狀的範圍。結果，可以更均一地控制底部附近之壁厚分布，以使容器底部及其附近的壁厚成為更均一，且亦能夠減輕因厚壁所引起的縮孔、或因薄壁所引起的白化及強度不足等，尤其是，即便是在橫剖面矩形狀或橢圓狀之扁平容器中，亦可以減小其長徑側與短徑側之壁厚差異。

又，藉由減少二次吹製工序中的第二成形中間體12之加工量，就可以抑止產生新的殘留應變。因此，第二成形中間體12之橫向的大小，較佳是使第二成形中間體12之最大周長部的周長，些微小於腔模3a、3b之製品姿勢部的最大周長。更具體而言，第二成形中間體 12之最大周長部的周長，較佳是設為與此對應的腔模3a、3b之製品姿勢部的最大周長之85%至99%。

另外，在腔模3a、3b之製品姿勢部包含珠粒(bead)或浮凸(emboss)的情況，亦考慮此等而決定第二成形中間體12之橫向的大小。

又，在解除第一成形中間體11之內部壓力時，當使壓力太過急遽降低時，有時會在第二成形中間體12之表面產生皺紋。因此，在解除第一成形中間體11之內部壓力時，要適當調整使壓力降低的速度(每一單位時間使壓力減低的比例)。一般而言，由於是在吹製用空氣之排氣出口具備有消音用消音器(muffler)來降低排氣速度，所以沒有必要追加特別的調整閥等，但是例如，為了防止在第二成形中間體12之表面產生皺紋，亦可調整為：在不使成形時間超過容許範圍而變長等不對其他動作、工序造成妨礙之範圍內放慢壓力降低之速度。如此的速度調整，即便是在使殘留應變減低方面亦為佳。

又，在收縮工序中，使第一成形中間體11收縮時，並不從外部對第一成形中間體11施加熱，較佳是僅解除第一成形中間體11之內部壓力，使第一成形中間體11收縮而形成為第二成形中間體12。當藉由來自外部之加熱使其收縮時，第二成形中間體12之結晶化度就會變高，且第二成形中間體12會變硬。藉由不從外部施加熱而使其收縮就可防止此問題，並可在下一個工序之二次吹製工序中，改善成形吹製成形模具1之內面形狀時之對 成形面的追蹤性，且藉由省略來自外部之加熱，對於能源而言亦是有效的。

[二次吹製工序]

在二次吹製工序中，係將腔模3a、3b予以閉模，藉此將第二成形中間體12容納於吹製成形模具1內，並在該狀態下重新吹製成形，藉此來成形吹製成形模具1之內面形狀以成形為預定之容器形狀。

在第4圖所示之例中，藉由腔模3a、3b朝向相互地接近的方向移動就可閉模。由於基模4係已移動至閉模位置，所以可藉此完成吹製成形模具1之閉模動作，並使第二成形中間體12可容納於吹製成形模具1內。

又，在腔模3a、3b之內面，例如，係為了在容器軀幹部形成如深凹之握持用凹部等、在容器軀幹部形成深凹的形狀，而形成有朝向腔模空間內突出的突狀物30。然後，該突狀物30，係在完成閉模動作時抵接於第二成形中間體12，以使第二成形中間體12按壓變形。

如前述般，在收縮工序中，藉由不從外部對第一成形中間體11施加熱，就可以改善成形吹製成形模具1之內面形狀時之對成形面的追蹤性。因而，在完成吹製成形模具1之閉模動作時，亦可更加改善形成於吹製成形模具1之內面的突狀部30所抵接而使第二成形中間體12按壓變形時的追蹤性。

另外，突狀部30，亦可作為可動嵌入模(movable insert mold)而更加改善使第二成形中間體12按壓變形時的追蹤性。

又，在完成吹製成形模具1之閉模動作時，較佳是密閉第二成形中間體12之內部。若如此，則在第二成形中間體12按壓變形時，由於第二成形中間體12內會適度被加壓，所以該加壓和腔模3a、3b之移動會相乘地奏功，且第二成形中間體12之壁亦會合適地繞進突狀部30以外的部位，可更加改善對成形面之追蹤性。

當閉模動作完成時，就從與未圖示之吹製用空氣供應源連接的芯模5將吹製用空氣吹入第二成形中間體12之內部，使第二成形中間體12密接於吹製成形模具1之內面，並成形吹製成形模具1之內面形狀以作為容器M(參照第4圖(b))。

使延伸桿7退避，並經過冷卻吹製(cooling blow)等的後處理之後將容器M內進行排氣(參照第4圖(c))，但是在進行冷卻吹製時，亦可以透過延伸桿7來導入冷卻用空氣。之後，在將固定模2a、2b、腔模3a、3b、基模4分別移動至開模位置並進行吹製成形模具1的開模之後，取出已成形的容器M(參照第4圖(d))。

依據本實施形態，則如上述般，藉由經過一次吹製工序、收縮工序、二次吹製工序之各工序，尤其是，在收縮工序中，事先使基模4待機在比閉模位置還更靠上方，且使以變得比腔模3a、3b之製品姿勢部還更大之方式所形成的第一成形中間體11，收縮成可容納於腔 模3a、3b之製品姿勢部的大小時，使基模4一邊按壓於第一成形中間體11之底部同時一邊移動至閉模位置，藉此第一成形中間體11之底部側是以由基模4所壓扁之方式而變形並形成為可容納於該製品姿勢部的大小。因此，第二成形中間體12，係可以一邊使其底部側充分地延伸一邊無障礙地容納於吹製成形模具1內，且能夠更均一地控制底部附近的壁厚分布，以便容器底部及其附近之壁厚成為更均一。

以上，雖然已就本發明顯示較佳實施形態加以說明，但是本發明並非僅被限定於前述之實施形態，在本發明之範圍內當然能夠進行各種的變更實施。

例如，在前述之實施形態中，雖然已顯示在容器軀幹部形成有深凹之形狀的合成樹脂製容器M之例，但是本發明並不限於如此的容器形狀，即便是在製造各種容器形狀之合成樹脂製容器的情況，亦能夠更均一地製造容器底部附近的壁厚分布，且可以優異地成形吹製成形模具1之內面形狀，並成形性佳地成形為預定之容器形狀。在此情況下，沒有因形成凹漥用的腔模3a、3b之突狀部30所引起的按壓，因此能減低加工量，故而能夠更進一步減低殘留應變且形成耐熱性更優異的合成樹脂製容器。

[產業上之可利用性]

本發明係可以作為用以製造合成樹脂製容器 的方法，而廣泛地利用於各種之製品領域中該合成樹脂製容器係成形吹製成形模具之內面形狀並形成為預定之容器形狀所得。

2a、2b‧‧‧固定模

3a、3b‧‧‧腔模

4‧‧‧基模

5‧‧‧芯模

6‧‧‧壓合桿

7‧‧‧延伸桿

10‧‧‧預形體

11‧‧‧第一成形中間體

12‧‧‧第二成形中間體

30‧‧‧突狀部

Claims (4)

1. 一種合成樹脂製容器的製造方法，其特徵為：將由熱塑性樹脂所構成的有底筒狀之預形體，固定於在開模狀態下待機的吹製成形模具之閉模位置，且在藉由自由吹製成形將前述預形體作為第一成形中間體之後，解除前述第一成形中間體內的吹製用空氣壓力，並且使前述吹製成形模具所具備的基模一邊按壓於前述第一成形中間體之底部同時一邊移動至閉模位置，來形成收縮至可容納於前述吹製成形模具內之大小的第二成形中間體，進而閉合前述吹製成形模具所具備的腔模以吹製成形前述第二成形中間體。
2. 如申請專利範圍第1項所述的合成樹脂製容器的製造方法，其中，將前述第一成形中間體之底部成形為朝向外方成為凸狀的形狀，藉由使前述基模按壓於前述第一成形中間體之底部，來使該底部反轉朝向內方，而將前述第二成形中間體之底部成形為朝向內方成為凸狀的形狀。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述的合成樹脂製容器的製造方法，其中，將前述第一成形中間體之縱向的延伸倍率與橫向的延伸倍率之積設為3倍至25倍。
4. 如申請專利範圍第1、2或3項所述的合成樹脂製容器的製造方法，其中，在藉由自由吹製成形將前述預形體作為前述第一成形中間體時，藉由使同步的延伸桿和壓合桿來導引前述預形體之延伸方向， 並且能夠使前述延伸桿隨著前述基模之移動而朝向長邊方向縮短。