WO2015152408A1 - プリフォームコーティング装置、プリフォームの製造方法及びプラスチックボトルの製造方法 - Google Patents

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outer peripheral
peripheral surface
transfer roller
coating liquid
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友彦 杉森
亮 山根
一朗 泊
鈴木　秀幸
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サントリーホールディングス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a preform coating apparatus, a preform manufacturing method, and a plastic bottle manufacturing method for coating a preform for a plastic bottle with a coating liquid.
  • plastic bottles such as polyethylene terephthalate plastic containers (pet bottles) are widely used to contain beverages or food.
  • the plastic bottle is formed by inflating a test tubular preform by stretch blow molding.
  • a barrier coating is formed on the outer peripheral surface of a preform in order to reduce the permeation of gases such as oxygen and carbon dioxide into and out of the plastic bottle. It has been.
  • the barrier coating is formed by applying a coating solution to the outer peripheral surface of the preform and drying the outer peripheral surface of the preform.
  • the coating liquid is typically applied by immersing the preform in the vertical direction in the coating liquid as shown in FIG.
  • the film thickness of the coating liquid gradually increases in the vertical direction due to gravity.
  • the barrier performance for reducing gas permeation becomes uneven on the outer surface of the preform and thus the plastic bottle.
  • the coating solution is to be completely dried in a state where the film thickness is not uniform, a portion having a small film thickness may be excessively heated and whitened.
  • the coating solution is also applied to the bottom of the preform, so that the drying time of the coating solution becomes long. For this reason, if it is going to dry the coating liquid of the bottom part with a thick film thickness, the cylindrical trunk
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and the preform or plastic is obtained by making the film thickness of the coating liquid applied to the outer peripheral surface of the preform for plastic bottle thin and uniform.
  • the purpose is to reduce the occurrence of defective bottles.
  • a cylindrical transfer roller that rotates about a central axis, and a coating device that applies a coating liquid from a slot to the outer peripheral surface of the transfer roller with a predetermined thickness are provided.
  • a preform coating apparatus is provided in which the coating liquid is transferred from the outer peripheral surface of the transfer roller to the outer peripheral surface of the preform by rotationally contacting the outer peripheral surface of the preform.
  • the coating device is a die coater in which a slot is formed and a coating liquid is discharged from the slot to the outer peripheral surface of the transfer roller.
  • the preform coating apparatus further includes a transport device that transports the preform, and the preform transport path includes a substantially arc-shaped path along the outer peripheral surface of the transfer roller. preferable.
  • the coating liquid is preferably transferred only from the outer peripheral surface of the transfer roller to the cylindrical body of the preform.
  • the preform coating apparatus further includes a scraper configured to scrape the coating liquid that has not been transferred to the outer peripheral surface of the preform from the outer peripheral surface of the transfer roller.
  • the preform coating apparatus preferably further includes a liquid recovery tank that recovers the coating liquid scraped by the scraper, and a defoaming apparatus that degass the recovered coating liquid.
  • the coating liquid is applied to the outer peripheral surface of the cylindrical transfer roller rotating about the central axis with a coating device at a predetermined thickness, and the preform is conveyed onto the outer peripheral surface of the transfer roller.
  • a method for manufacturing a preform including the steps of transferring a coating liquid from the outer peripheral surface of the transfer roller to the outer peripheral surface of the preform, and drying the outer peripheral surface of the preform.
  • the coating liquid is preferably transferred only from the outer peripheral surface of the transfer roller to the cylindrical body of the preform.
  • the preform is continuously conveyed on the outer peripheral surface of the transfer roller.
  • the coating liquid that has not been transferred to the outer peripheral surface of the preform is collected, defoamed, and applied again to the outer peripheral surface of the transfer roller with a coating device.
  • the coating liquid preferably has a viscosity of 100 mPa ⁇ s or more.
  • the film thickness of the coating liquid applied to the outer peripheral surface of the preform for plastic bottles can be made thin and uniform, and as a result, the occurrence of defective products of the preforms or plastic bottles can be reduced. .
  • FIG. 1 shows a preform for a plastic bottle.
  • 2A to 2D show a stretch blow molding method for molding a plastic bottle from a preform.
  • FIG. 3 shows a plastic bottle molded from a preform.
  • FIG. 4 is a schematic view of a preform coating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view of the die coater.
  • FIG. 6 shows a conventional method for applying a coating solution to a preform.
  • FIG. 7 shows another method of supplying the coating liquid to the outer peripheral surface of the transfer roller.
  • FIG. 8 shows a state in which excess coating liquid is dropped onto a liquid immersion tank with a blade in the preform coating apparatus of FIG.
  • the plastic bottle means a bottle made of plastic such as polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), and polyethylene (PE), and is not limited to a PET bottle.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • FIG. 1 shows a preform 1 for a plastic bottle.
  • the preform 1 is molded from a resin by an injection (injection) molding method or a PCM (preform compression molding) molding method.
  • the preform 1 includes a mouth portion 1a that fits into a cap of a plastic bottle, a cylindrical body portion 1b adjacent to the mouth portion 1a, and a bottom portion 1c that closes one end of the cylindrical body portion 1b. It has a shape like a test tube.
  • a male screw that is screwed with the female screw of the cap is formed on the outer peripheral surface of the mouth portion 1a.
  • the end of the preform 1 on the mouth 1a side is open.
  • a barrier coating is formed on the outer peripheral surface of the preform 1.
  • the barrier coating is formed by applying a coating liquid to the outer peripheral surface of the preform 1 and drying the outer peripheral surface of the preform 1.
  • gas such as oxygen and carbon dioxide can be prevented from permeating into and out of the plastic bottle molded from the preform 1, and the shelf life of the contained beverage or the like can be extended.
  • the scratch resistance and moisture resistance of the plastic bottle can be improved.
  • Plastic bottles are molded from preform 1 by stretch blow molding.
  • 2A to 2D show a stretch blow molding method for molding the plastic bottle 3 from the preform 1.
  • FIG. 2A the preform 1 is heated by the heater 40.
  • FIG. 2B the preform 1 is inserted into the mold 2 and the mold 2 is closed.
  • FIG. 2 (c) the preform 1 is stretched in the longitudinal direction by a stretching rod (not shown) and stretched in the transverse direction by pressurized air.
  • FIG. 2D when the preform 1 swells to a desired shape, the inner surface of the plastic bottle 3 is cooled with cooling air, and finally the plastic bottle 3 is taken out from the mold 2. .
  • FIG. 3 shows a plastic bottle 3 molded from the preform 1.
  • FIG. 4 is a schematic view of the preform coating apparatus 10 according to the embodiment of the present invention.
  • the preform coating apparatus 10 applies a coating liquid to the outer peripheral surface of the preform 1.
  • the preform coating apparatus 10 includes a transfer roller 11, a transport device 12 that transports the preform 1 onto the outer peripheral surface of the transfer roller 11, a die coater 13 that discharges a coating liquid onto the outer peripheral surface of the transfer roller 11, and a die coater 13.
  • a liquid storage tank 14 for storing the coating liquid to be supplied and a pump 15 for supplying the coating liquid from the liquid storage tank 14 to the die coater 13 are provided.
  • the transfer roller 11 has a cylindrical shape and rotates around its central axis 111.
  • the transfer roller 11 is rotated by manually turning a handle connected to the central shaft 111 or by rotating the transfer roller 11 around the central shaft 111 with a motor or the like.
  • the conveyance path of the preform 1 is indicated by an arrow in FIG.
  • the conveyance path of the preform 1 by the conveyance device 12 includes a substantially arc-shaped path along the outer peripheral surface of the transfer roller 11.
  • the outer peripheral surface of the preform 1 is moved along the substantially arc-shaped path along the outer peripheral surface of the transfer roller 11. It continuously rotates in contact with the outer peripheral surface of the applied transfer roller 11. Accordingly, the coating liquid can be transferred from the outer peripheral surface of the transfer roller 11 to the outer peripheral surface of the preform 1 while moving the preform 1.
  • the circumferential length of the transfer roller 11 at the portion in contact with the preform 1 is equal to or greater than the circumferential length of the preform 1 so that the coating liquid is transferred over the entire circumference of the preform 1.
  • the outer peripheral surface of the preform 1 is in rotational contact with the outer peripheral surface of the transfer roller 11 over almost a half of the transfer roller 11.
  • the conveyance path of the preform 1 on the transfer roller 11 is a path other than a substantially arc shape along the outer peripheral surface of the transfer roller 11 as long as the preform 1 can continuously rotate and contact the transfer roller 11. May be.
  • the conveying device 12 can fix the preform 1 rotatably. As shown by the arrows in FIG. 4, the preforms 1 are conveyed one by one on the outer peripheral surface of the transfer roller 11 by the conveying device 12. Alternatively, the plurality of preforms 1 may be rotatably fixed to the conveying device 12 at regular intervals and may be continuously conveyed on the outer peripheral surface of the transfer roller 11 by the conveying device 12. Further, the preforms 1 may be rotated and moved along the outer peripheral surface of the transfer roller 11 one by one.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view of the die coater 13. As shown in FIG. 5, an elongated slot 131 is formed in the die coater 13, and the coating liquid is discharged in a planar shape from the elongated slot 131 onto the outer peripheral surface of the transfer roller 11.
  • the preform coating apparatus 10 may include another coating apparatus configured to apply the coding liquid to the outer peripheral surface of the transfer roller 11 with a predetermined thickness instead of the die coater 13.
  • a liquid immersion tank 31 into which a coating liquid has been injected may be disposed under the transfer roller 11 so that the transfer roller 11 is directly immersed in the coating liquid.
  • the coating liquid adheres to the outer peripheral surface of the transfer roller 11, and thereafter, when the outer peripheral surface of the transfer roller 11 rotates and contacts the outer peripheral surface of the preform 1, Is transferred from the outer peripheral surface of the transfer roller 11 to the outer peripheral surface of the preform 1.
  • the coating liquid supplied to the outer peripheral surface of the transfer roller 11 is made constant, the excess coating liquid is dropped into the liquid immersion tank 31 by the blade 33.
  • the coating liquid may entrain air and foam in the liquid immersion tank 31.
  • the coating liquid in which the bubbles 50 are mixed is supplied from the liquid immersion tank 31 to the outer peripheral surface of the transfer roller 11 and transferred to the outer peripheral surface of the preform 1, the film thickness of the coating liquid on the outer peripheral surface of the preform 1. Becomes uneven. This problem is particularly likely to occur when using a highly viscous coating solution because the foam is difficult to remove from the coating solution.
  • the minimum coating liquid is always discharged directly from the elongated slot 131 of the die coater 13 to the outer peripheral surface of the transfer roller 11 so as to have a predetermined film thickness, foaming of the coating liquid hardly occurs. . Therefore, the film thickness of the coating liquid applied to the outer peripheral surface of the preform 1 can be made thin and uniform, and as a result, the occurrence of defective products of the preform 1 or the plastic bottle can be reduced.
  • the die coater 13 is connected to the pump 15 via the first hose 16, and the pump 15 is connected to the liquid storage tank 14 via the second hose 17.
  • the pump 15 is preferably a non-pulsating pump.
  • a desired coating liquid is injected into the liquid storage tank 14 before the start of the coating process. Further, as will be described later, the coating liquid that has not been transferred to the outer peripheral surface of the preform 1 is returned to the liquid storage tank 14 and reused.
  • the coating liquid in the liquid storage tank 14 becomes smaller than a predetermined amount, the coating liquid is replenished to the liquid storage tank 14.
  • the mouth 1a and the bottom 1c of the preform 1 have sufficiently low gas permeability even without coating.
  • the bottom part 1c is easy to rub compared with another part, when a coating is formed in the bottom part 1c, there exists a possibility that a crack may arise in the coating of the bottom part 1c.
  • a coating liquid for example, a polyvinyl alcohol (PVA) solution having gas barrier properties and a water-insoluble coating agent that protects the same are used, and a PVA coating is first formed on the outer peripheral surface of the preform 1, and then Often a protective coating covers the PVA coating.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • a protective coating covers the PVA coating.
  • PVA is hydrophilic, if a crack occurs in the protective coating on the bottom 1c, a problem may occur that the exposed PVA coating is redissolved in water.
  • the coating liquid is transferred from the outer peripheral surface of the transfer roller 11 only to the cylindrical body 1 b of the preform 1.
  • the drying time of the coating liquid applied to the preform 1 can be shortened.
  • the cylindrical body portion 1b has a simple cylindrical shape, it is easier to apply the coating liquid by the transfer roller 11 than other portions.
  • the preform coating apparatus 10 further includes a liquid receiving tank 18 that receives the coating liquid falling from the transfer roller 11, and a coating liquid that has not been transferred to the outer peripheral surface of the preform 1.
  • the scraper 19 is scraped off from the outer peripheral surface, and a liquid recovery tank 20 that recovers the coating liquid scraped off by the scraper 19 is provided.
  • the scraper 19 contacts the transfer roller 11 over the entire axial direction of the transfer roller 11. As a result, most of the coating liquid that has not been transferred to the outer peripheral surface of the preform 1 can be recovered.
  • the scraper 19 extends obliquely downward from the outer peripheral surface of the transfer roller 11 toward the liquid recovery tank 20. As a result, the coating liquid scraped off by the scraper 19 flows into the liquid recovery tank 20 by gravity. At this time, the coating liquid may entrain air and foam in the liquid recovery tank 20.
  • the preform coating apparatus 10 further includes a defoaming device 21 for defoaming the collected coating liquid.
  • the defoamer 21 is connected to the liquid recovery tank 20 via the first pipe 22 and is connected to the liquid storage tank 14 via the second pipe 23.
  • the bubbles 50 generated in the liquid recovery tank 20 are removed by the defoaming device 21.
  • the defoamed coating liquid is returned to the liquid storage tank 14 and supplied again to the die coater 13 by the pump 15.
  • the preform 1 is molded from resin by the injection molding method or the PCM molding method.
  • a coating liquid is applied to the outer peripheral surface of the molded preform 1.
  • the outer peripheral surface of the preform 1 may be surface-treated before applying the coating liquid.
  • the surface treatment is, for example, plasma treatment, corona treatment, or electron beam treatment.
  • the coating liquid is applied by discharging the coating liquid from the slot 131 of the die coater 13 onto the outer peripheral surface of the cylindrical transfer roller 11 rotating around the central axis 111 and conveying the preform 1 onto the outer peripheral surface of the transfer roller 11. Then, the coating liquid is transferred from the outer peripheral surface of the transfer roller 11 to the outer peripheral surface of the preform 1. The coating liquid that has not been transferred to the outer peripheral surface of the preform 1 is collected by the scraper 19. Thereafter, the recovered coating liquid is defoamed by the defoaming device 21 and is again discharged from the slot 131 of the die coater 13 onto the outer peripheral surface of the transfer roller 11.
  • the coating liquid is supplied onto the outer peripheral surface of the transfer roller 11 by another coating apparatus configured to apply the coding liquid to the outer peripheral surface of the transfer roller 11 with a predetermined thickness instead of the die coater 13. It may be broken.
  • the coating liquid is preferably transferred from the outer peripheral surface of the transfer roller 11 only to the cylindrical body 1 b of the preform 1.
  • the circumferential length of the transfer roller 11 at a portion in contact with the preform 1 is equal to or longer than the circumferential length of the preform 1, and the preform 1 is continuously conveyed on the outer circumferential surface of the transfer roller 11 by the conveying device 12. Can be transported.
  • the coating liquid can be efficiently applied in a short time to the entire circumference of the outer peripheral surface of a large number of preforms 1.
  • the outer peripheral surface of the preform 1 is dried on the transport device 12. Drying takes place in two stages. In the first stage, the preform 1 is rapidly heated with a carbon heater. In the second stage, the preform 1 is hot-air dried by a far-infrared heater to maintain the temperature. As a result, a coating is formed on the outer peripheral surface of the preform 1.
  • the coating liquid for example, a PVA solution having gas barrier properties and a water-insoluble coating agent that protects the PVA solution are used.
  • the PVA coating is first formed on the outer peripheral surface of the preform 1, and then the PVA coating is covered with a protective coating so that the PVA coating is not exposed.
  • the formation of the two-layer coating may use one preform coating apparatus 10 by exchanging the coating solution, or may use two preform coating apparatuses 10.
  • the water-insoluble coating agent that protects PVA is, for example, a polyolefin dispersion solution, various modified polyolefin dispersion solutions, a polyvinyl butyral (PVB) solution, or the like.
  • a water-insoluble coating agent that protects PVA typically has a low viscosity and is applied thinner than a PVA solution, so that its drying time is shorter than that of a PVA solution. For this reason, the preform 1 is less likely to be whitened by excessive heating. Therefore, the application of the water-insoluble coating agent that protects PVA may be performed by immersing the preform 1 in the vertical direction as in the prior art. In this case, a protective coating can also be formed on the bottom 1c of the preform 1. However, if the PVA coating is not formed on the bottom 1c, the hydrophilic PVA is water-soluble even if the protective coating cracks on the bottom 1c. There is no problem of redissolving.
  • coating solutions include water-soluble polyamides, water-soluble polyesters, polyvinylidene chloride (PVDC), polyacrylonitrile, ethylene / vinyl alcohol copolymer resins (EVOH), solutions of barrier resins such as polyglycolic acid, and the like. Solutions mixed with inorganic substances, oxidative absorbers, thermosetting adhesives such as epoxy, urethane or phenolic, thermoplastic adhesives such as hot melt resins, and water-based or solvent-based inks With paint.
  • PVDC polyvinylidene chloride
  • EVOH ethylene / vinyl alcohol copolymer resins
  • barrier resins such as polyglycolic acid, and the like.
  • the viscosity of the coating liquid used in the present embodiment is preferably 1 mPa ⁇ s or more, and more preferably 100 mPa ⁇ s or more.
  • the plastic bottle 3 is manufactured by stretch blow molding the preform 1 manufactured by the above manufacturing method.

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Abstract

　本発明は、中心軸（１１１）回りに回転する円柱形状の転写ローラ（１１）と、転写ローラ（１１）の外周面にコーティング液を所定の厚みで塗布する塗布装置とを備え、転写ローラ（１１）の外周面がプリフォーム（１）の外周面に回転接触することによって、コーティング液が転写ローラ（１１）の外周面からプリフォーム（１）の外周面に転写される、プリフォームコーティング装置（１０）を提供する。

Description

プリフォームコーティング装置、プリフォームの製造方法及びプラスチックボトルの製造方法
　本発明は、プラスチックボトル用のプリフォームをコーティング液でコーティングするためのプリフォームコーティング装置、プリフォームの製造方法、及びプラスチックボトルの製造方法に関する。
　今日、ポリエチレンテレフタレート製のプラスチック容器（ペットボトル）等のプラスチックボトルが飲料又は食料を収容するのに広く使用されている。プラスチックボトルは、試験管状のプリフォームを延伸ブロー成形で膨らませることによって成形される。
　特開２０１２－２５０７７１号公報に開示されるように、酸素及び二酸化炭素のようなガスがプラスチックボトルの内外に透過することを低減すべく、プリフォームの外周面にバリアコーティングを形成することが知られている。バリアコーティングの形成は、コーティング液をプリフォームの外周面に塗布し、プリフォームの外周面を乾燥させることによって行われる。
　しかしながら、コーティング液の塗布は、典型的には、図６に示されるように、プリフォームをコーティング液に鉛直方向に浸漬することによって行われる。この場合、プリフォームの外周面において、重力によってコーティング液の膜厚が鉛直方向下向きに向かって次第に厚くなる。
　このため、ガスの透過を低減するバリア性能がプリフォームひいてはプラスチックボトルの外周面において不均一になる。また、膜厚が不均一な状態でコーティング液を完全に乾燥させようとすると、膜厚が薄い部分が過剰に加熱されて白化することがある。特に、プリフォームをコーティング液に鉛直方向に浸漬すると、プリフォームの底部にもコーティング液が塗布されるので、コーティング液の乾燥時間が長くなる。このため、膜厚が厚い底部のコーティング液を乾燥させようとすると、膜厚が薄いプリフォームの円筒状胴部が、過剰に加熱されることになり、白化する傾向にある。これらの白化したプリフォーム又はプラスチックボトルは、最終的な検査工程において不良品と見なされて使用不可能であることが多い。また、プラスチックボトルをブロー成型する際、プリフォームが白化していると、ブロー工程において延伸不良となり、所定の大きさのプラスチックボトルができなかったり、割れてしまったりすることがある。
　そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、プラスチックボトル用のプリフォームの外周面に塗布されるコーティング液の膜厚を薄く均一にすることで、プリフォーム又はプラスチックボトルの不良品の発生を低減することを目的とする。
　本発明の第１態様では、中心軸回りに回転する円柱形状の転写ローラと、転写ローラの外周面にスロットからコーティング液を所定の厚みで塗布する塗布装置と、を備え、転写ローラの外周面がプリフォームの外周面に回転接触することによって、コーティング液が転写ローラの外周面からプリフォームの外周面に転写される、プリフォームコーティング装置が提供される。
　本発明の第１態様では、塗布装置が、スロットが形成され且つ転写ローラの外周面にスロットからコーティング液を吐出するように構成されたダイコータであることが好ましい。
　本発明の第１態様では、プリフォームコーティング装置が、さらに、プリフォームを搬送する搬送装置を備え、プリフォームの搬送経路が、転写ローラの外周面に沿った略円弧状の経路を含むことが好ましい。
　本発明の第１態様では、コーティング液が転写ローラの外周面からプリフォームの円筒状胴部のみに転写されることが好ましい。
　本発明の第１態様では、プリフォームコーティング装置が、さらに、プリフォームの外周面に転写されなかったコーティング液を転写ローラの外周面から掻き取るように構成されたスクレーパを備えることが好ましい。
　本発明の第１態様では、プリフォームコーティング装置が、さらに、スクレーパで掻き取られたコーティング液を回収する液回収タンクと、回収されたコーティング液を脱泡する脱泡装置とを備えることが好ましい。
　本発明の第２態様では、中心軸回りに回転する円柱形状の転写ローラの外周面に塗布装置でコーティング液を所定の厚みで塗布するステップと、プリフォームを転写ローラの外周面上に搬送し、転写ローラの外周面からプリフォームの外周面にコーティング液を転写するステップと、プリフォームの外周面を乾燥させるステップとを含む、プリフォームの製造方法が提供される。
　本発明の第２態様では、コーティング液が転写ローラの外周面からプリフォームの円筒状胴部のみに転写されることが好ましい。
　本発明の第２態様では、プリフォームが転写ローラの外周面上に連続的に搬送されることが好ましい。
　本発明の第２態様では、プリフォームの外周面に転写されなかったコーティング液が、回収され、脱泡されて、再び転写ローラの外周面に塗布装置で塗布されることが好ましい。
　本発明の第２態様では、コーティング液がの粘度が１００ｍＰａ・ｓ以上であることが好ましい。
　本発明の第３態様では、本発明の第２態様によって製造されたプリフォームを延伸ブロー成形することを含む、プラスチックボトルの製造方法が提供される。
　本発明によれば、プラスチックボトル用のプリフォームの外周面に塗布されるコーティング液の膜厚を薄く均一にすることができ、ひいてはプリフォーム又はプラスチックボトルの不良品の発生を低減することができる。
図１は、プラスチックボトル用のプリフォームを示す。 図２（ａ）～（ｄ）は、プリフォームからプラスチックボトルを成形するための延伸ブロー成形法を示す。 図３は、プリフォームから成形されたプラスチックボトルを示す。 図４は、本発明の実施形態に係るプリフォームコーティング装置の概略図である。 図５は、ダイコータの概略斜視図である。 図６は、プリフォームにコーティング液を塗布する従来の方法を示す。 図７は、転写ローラの外周面にコーティング液を供給する別の方法を示す。 図８は、図７のプリフォームコーティング装置において、余分なコーティング液をブレードで液浸漬タンクに落としている状態を示す。
　以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、これら実施形態は、本発明を限定するものではない。また、上記実施形態の構成要素には、当業者が置換可能且つ置換容易なもの、及び実質的に同一のものが含まれる。
　最初に、図１～図３を参照して、プラスチックボトルを成形する方法について説明する。なお、本明細書において、プラスチックボトルとは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）及びポリエチレン（ＰＥ）のようなプラスチックから成るボトルを意味し、ＰＥＴボトルに限定されない。
　図１は、プラスチックボトル用のプリフォーム１を示す。プリフォーム１はインジェクション（射出）成形法又はＰＣＭ（プリフォームコンプレッションモールディング）成形法によって樹脂から成形される。プリフォーム１は、プラスチックボトルのキャップと嵌合する口部１ａと、口部１ａと隣接する円筒状胴部１ｂと、円筒状胴部１ｂの一方の端部を閉塞する底部１ｃとから成り、試験管のような形状を有する。口部１ａの外周面には、キャップの雌ネジと螺合する雄ネジが形成される。プリフォーム１の口部１ａ側の端部は開いている。
　プリフォーム１の成形後、プリフォーム１の外周面にはバリアコーティングが形成される。バリアコーティングの形成は、コーティング液をプリフォーム１の外周面に塗布し、プリフォーム１の外周面を乾燥させることによって行われる。このことによって、酸素及び二酸化炭素のようなガスが、プリフォーム１から成形されたプラスチックボトルの内外に透過することを低減し、収容された飲料等の保存寿命を延ばすことができる。また、プラスチックボトルの引掻耐性、防湿性等も向上させることができる。
　プラスチックボトルは延伸ブロー成形によってプリフォーム１から成形される。図２（ａ）～（ｄ）は、プリフォーム１からプラスチックボトル３を成形するための延伸ブロー成形法を示す。
　最初に、図２（ａ）に示されるように、プリフォーム１がヒータ４０で加熱される。次いで、図２（ｂ）に示されるように、プリフォーム１が金型２に挿入され、金型２が閉じられる。次いで、図２（ｃ）に示されるように、プリフォーム１が延伸ロッド（図示せず）で縦方向に延伸され且つ加圧空気で横方向に延伸される。次いで、図２（ｄ）に示されるように、プリフォーム１が所望の形状まで膨らむと、冷却空気でプラスチックボトル３の内面が冷却され、最終的に、プラスチックボトル３が金型２から取り出される。図３は、プリフォーム１から成形されたプラスチックボトル３を示す。
　以下、図４及び図５を参照して、本発明の実施形態に係るプリフォームコーティング装置について説明する。
　図４は、本発明の実施形態に係るプリフォームコーティング装置１０の概略図である。プリフォームコーティング装置１０はプリフォーム１の外周面にコーティング液を塗布する。プリフォームコーティング装置１０は、転写ローラ１１と、転写ローラ１１の外周面上にプリフォーム１を搬送する搬送装置１２と、転写ローラ１１の外周面にコーティング液を吐出するダイコータ１３と、ダイコータ１３に供給するコーティング液を収容する液収容タンク１４と、液収容タンク１４からダイコータ１３にコーティング液を供給するポンプ１５とを備える。
　転写ローラ１１は、円柱形状を有し、その中心軸１１１回りに回転する。転写ローラ１１の回転は、中心軸１１１に連結されたハンドルを手で回すことによって、又はモータ等で転写ローラ１１を中心軸１１１回りに回転させることによって行われる。
　プリフォーム１の搬送経路が図４において矢印で示される。搬送装置１２によるプリフォーム１の搬送経路は、転写ローラ１１の外周面に沿った略円弧状の経路を含む。プリフォーム１が搬送装置１２によって転写ローラ１１の外周面上に搬送されると、プリフォーム１の外周面は、転写ローラ１１の外周面に沿った略円弧状の経路に沿って、コーティング液が塗布された転写ローラ１１の外周面に連続的に回転接触する。このことによって、プリフォーム１を移動させながらコーティング液を転写ローラ１１の外周面からプリフォーム１の外周面に転写することができる。コーティング液がプリフォーム１の全周に亘って転写されるように、プリフォーム１に接触する部分の転写ローラ１１の周方向長さはプリフォーム１の周方向長さ以上である。この例では、プリフォーム１の外周面は転写ローラ１１の略半周に亘って転写ローラ１１の外周面に回転接触する。なお、転写ローラ１１上のプリフォーム１の搬送経路は、プリフォーム１が転写ローラ１１に連続的に回転接触することができれば、転写ローラ１１の外周面に沿った略円弧状以外の経路であってもよい。
　搬送装置１２はプリフォーム１を回転自在に固定することができる。図４の矢印で示されるように、プリフォーム１は搬送装置１２によって一つずつ転写ローラ１１の外周面上に搬送される。また、複数のプリフォーム１が、一定の間隔で搬送装置１２に回転自在に固定され、搬送装置１２によって転写ローラ１１の外周面上に連続的に搬送されてもよい。さらに、プリフォーム１を一つずつ手作業で転写ローラ１１の外周面に沿って回転移動させてもよい。
　ダイコータ１３は、その先端が転写ローラ１１の外周面に隣接し又は近接するように配設される。図５は、ダイコータ１３の概略斜視図である。図５に示されるように、ダイコータ１３には細長のスロット１３１が形成され、細長のスロット１３１から転写ローラ１１の外周面にコーティング液が面状に吐出される。なお、プリフォームコーティング装置１０は、ダイコータ１３の代わりに、転写ローラ１１の外周面にコーディング液を所定の厚みで塗布するように構成された他の塗布装置を備えてもよい。
　転写ローラ１１の外周面にコーティング液を供給する方法として、別の方法も考えられる。例えば、図７に示されるように、コーティング液が注入された液浸漬タンク３１を転写ローラ１１の下に配設して、転写ローラ１１をコーティング液に直接浸漬させてもよい。この場合、ハンドル３２等によって転写ローラ１１を回転させると、転写ローラ１１の外周面にコーティング液が付着し、その後、転写ローラ１１の外周面がプリフォーム１の外周面に回転接触すると、コーティング液が転写ローラ１１の外周面からプリフォーム１の外周面に転写される。
　しかしながら、この方法では、図８に示されるように、転写ローラ１１の外周面に供給されたコーティング液の膜厚を一定にするために余分なコーティング液をブレード３３で液浸漬タンク３１に落とすとき、コーティング液が、空気を巻き込み、液浸漬タンク３１内で泡立つことがある。この場合、泡５０が混入したコーティング液が液浸漬タンク３１から転写ローラ１１の外周面に供給されてプリフォーム１の外周面に転写されるので、プリフォーム１の外周面においてコーティング液の膜厚が不均一になる。この問題は、特に高粘度のコーティング液を使用するとき、泡がコーティング液から除去されにくいので、発生しやすい。
　一方、本実施形態では、常にダイコータ１３の細長のスロット１３１から最小限のコーティング液が所定の膜厚になるように直接転写ローラ１１の外周面に吐出されるので、コーティング液の泡立ちが生じにくい。したがって、プリフォーム１の外周面に塗布されるコーティング液の膜厚を薄く均一にすることができ、ひいてはプリフォーム１又はプラスチックボトルの不良品の発生を低減することができる。
　図４に示されるように、ダイコータ１３は第１ホース１６を介してポンプ１５に連結され、ポンプ１５は第２ホース１７を介して液収容タンク１４に連結される。コーティング液の泡立ちをより一層低減するために、ポンプ１５は無脈動ポンプであることが好ましい。液収容タンク１４には、コーティング処理の開始前に所望のコーティング液が注入される。また、後述するように、プリフォーム１の外周面に転写されなかったコーティング液が液収容タンク１４に戻されて再利用される。液収容タンク１４内のコーティング液の量が所定の量よりも少なくなると、コーティング液が液収容タンク１４に補充される。
　一般的に、プリフォーム１の口部１ａ及び底部１ｃはコーティング無しでもガスの透過性が十分に低い。また、底部１ｃは他の部分に比べて擦れやすいので、底部１ｃにコーティングが形成されると、底部１ｃのコーティングにクラックが生じるおそれがある。
　コーティング液として、例えば、ガスバリア性を有するポリビニルアルコール（ＰＶＡ）溶液と、それを保護する非水溶性のコーティング剤とを使用し、プリフォーム１の外周面に最初にＰＶＡコーティングを形成し、その後、保護コーティングでＰＶＡコーティングを覆うことが多い。この場合、ＰＶＡが親水性であるため、底部１ｃの保護コーティングにクラックが生じると、露出したＰＶＡコーティングが水に再溶解してしまうという問題が起こりうる。
　したがって、コーティング液は転写ローラ１１の外周面からプリフォーム１の円筒状胴部１ｂのみに転写されることが好ましい。このことによって、プリフォーム１に塗布されたコーティング液の乾燥時間を短くすることもできる。また、円筒状胴部１ｂは、単純な円筒形状を有するので、転写ローラ１１によるコーティング液の塗布が他の部分よりも容易である。
　図４に示されるように、プリフォームコーティング装置１０は、さらに、転写ローラ１１から落下するコーティング液を受け取る液受けタンク１８と、プリフォーム１の外周面に転写されなかったコーティング液を転写ローラ１１の外周面から掻き取るスクレーパ１９と、スクレーパ１９で掻き取られたコーティング液を回収する液回収タンク２０とを備える。
　スクレーパ１９は転写ローラ１１の軸線方向全体に亘って転写ローラ１１と接触する。このことによって、プリフォーム１の外周面に転写されなかったコーティング液の大部分を回収することができる。また、スクレーパ１９は転写ローラ１１の外周面から液回収タンク２０に向かって斜め下方に延在する。このことによって、スクレーパ１９によって掻き取られたコーティング液は重力によって液回収タンク２０に流れ込む。このとき、コーティング液が、空気を巻き込んで、液回収タンク２０内で泡立つことがある。
　図４に示されるように、プリフォームコーティング装置１０は、さらに、回収されたコーティング液を脱泡する脱泡装置２１を備える。脱泡装置２１は第１配管２２を介して液回収タンク２０に連結され且つ第２配管２３を介して液収容タンク１４に連結される。脱泡装置２１によって、液回収タンク２０内で生じた泡５０が除去される。脱泡されたコーティング液は、液収容タンク１４に戻され、ポンプ１５によってダイコータ１３に再び供給される。
　以下、プリフォーム１及びプラスチックボトル３の製造方法について説明する。
　最初に、インジェクション成形法又はＰＣＭ成形法によって樹脂からプリフォーム１を成形する。次いで、成形されたプリフォーム１の外周面にコーティング液を塗布する。なお、プリフォーム１へのコーティング液の接着性を高めるために、コーティング液の塗布の前にプリフォーム１の外周面を表面処理してもよい。表面処理は、例えばプラズマ処理、コロナ処理又は電子線処理である。
　コーティング液の塗布は、中心軸１１１回りに回転する円柱形状の転写ローラ１１の外周面にコーティング液をダイコータ１３のスロット１３１から吐出することと、プリフォーム１を転写ローラ１１の外周面上に搬送し、転写ローラ１１の外周面からプリフォーム１の外周面にコーティング液を転写することと、によって行われる。プリフォーム１の外周面に転写されなかったコーティング液はスクレーパ１９で回収される。その後、回収されたコーティング液は、脱泡装置２１で脱泡されて、再び転写ローラ１１の外周面にダイコータ１３のスロット１３１から吐出される。なお、転写ローラ１１の外周面上へのコーティング液の供給は、ダイコータ１３の代わりに、転写ローラ１１の外周面にコーディング液を所定の厚みで塗布するように構成された他の塗布装置によって行われてもよい。
　前述したように、コーティング液は転写ローラ１１の外周面からプリフォーム１の円筒状胴部１ｂのみに転写されることが好ましい。また、プリフォーム１に接触する部分の転写ローラ１１の周方向長さはプリフォーム１の周方向長さ以上であり、プリフォーム１は搬送装置１２によって転写ローラ１１の外周面上に連続的に搬送されることができる。このことによって、多数のプリフォーム１の外周面の全周にコーティング液を短時間で効率的に塗布することができる。
　コーティング液の塗布後、プリフォーム１の外周面を搬送装置１２上で乾燥させる。乾燥は二段階で行われる。第１段階では、プリフォーム１はカーボンヒータで急速に加熱される。第２段階では、プリフォーム１は遠赤外線ヒータで熱風乾燥されて温度が保持される。この結果、プリフォーム１の外周面にはコーティングが形成される。
　コーティング液として、例えば、ガスバリア性を有するＰＶＡ溶液と、それを保護する非水溶性のコーティング剤とが使用される。この場合、プリフォーム１の外周面に最初にＰＶＡコーティングを形成し、その後、ＰＶＡコーティングが露出しないように、保護コーティングでＰＶＡコーティングを覆う。二層のコーティングの形成は、コーティング液を交換することで一つのプリフォームコーティング装置１０を使用し、又は二つのプリフォームコーティング装置１０を使用してもよい。なお、ＰＶＡを保護する非水溶性のコーティング剤は、例えば、ポリオレフィン分散溶液、各種変性ポリオレフィン分散溶液、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）溶液等である。
　また、ＰＶＡを保護する非水溶性のコーティング剤は、典型的には、粘性が低く、ＰＶＡ溶液よりも薄く塗布されるので、その乾燥時間はＰＶＡ溶液よりも短い。このため、過剰な加熱によってプリフォーム１が白化することが少ない。したがって、ＰＶＡを保護する非水溶性のコーティング剤の塗布は、従来のようにプリフォーム１を鉛直方向に浸漬すること等によって行われてもよい。この場合、プリフォーム１の底部１ｃにも保護コーティングが形成されうるが、ＰＶＡコーティングが底部１ｃに形成されていなければ、底部１ｃの保護コーティングのクラックが生じても、親水性であるＰＶＡが水に再溶解するという問題は発生しない。
　コーティング液の他の例は、水溶性ポリアミド、水溶性ポリエステル、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリアクリロニトリル、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂（ＥＶＯＨ）、ポリグリコール酸等のバリア樹脂の溶液、及びこれらに無機物、酸化吸収剤等を混合した溶液と、エポキシ系、ウレタン系又はフェノール系のような熱硬化性接着剤と、ホットメルト樹脂等の熱可塑性接着剤と、水性インキ又は溶剤系インキのような塗料とである。
　上述したように、プリフォーム１の外周面においてコーティング液の膜厚が不均一になるという問題は、特に高粘度のコーティング液を使用するときに発生しやすい。このため、高粘度のコーティング液を使用するときに本実施形態を適用することで、より顕著な作用効果を奏することができる。例えば、本実施形態に用いられるコーティング液の粘度は、好ましくは１ｍＰａ・ｓ以上であり、より好ましくは１００ｍＰａ・ｓ以上である。
　プラスチックボトル３は、上記の製造方法によって製造されたプリフォーム１を延伸ブロー成形することによって製造される。
　１　　プリフォーム
　１ａ　　口部
　１ｂ　　円筒状胴部
　１ｃ　　底部
　２　　金型
　３　　プラスチックボトル
　１０　　プリフォームコーティング装置
　１１　　転写ローラ
　１１１　　中心軸
　１２　　搬送装置
　１３　　ダイコータ
　１３１　　スロット
　１４　　液収容タンク
　１５　　ポンプ
　１６　　第１ホース
　１７　　第２ホース
　１８　　液受けタンク
　１９　　スクレーパ
　２０　　液回収タンク
　２１　　脱泡装置
　２２　　第１配管
　２３　　第２配管
　３１　　液浸漬タンク
　３２　　ハンドル
　３３　　ブレード
　４０　　ヒータ
　５０　　泡

Claims (12)

  1. 　中心軸回りに回転する円柱形状の転写ローラと、
    　前記転写ローラの外周面にコーティング液を所定の厚みで塗布する塗布装置と、
    を備え、
    　前記転写ローラの外周面がプリフォームの外周面に回転接触することによって、前記コーティング液が該転写ローラの外周面から該プリフォームの外周面に転写される、プリフォームコーティング装置。
  2. 　前記塗布装置が、スロットが形成され且つ前記転写ローラの外周面に該スロットからコーティング液を吐出するように構成されたダイコータである、請求項１に記載のプリフォームコーティング装置。
  3. 　さらに、前記プリフォームを搬送する搬送装置を備え、
    　前記プリフォームの搬送経路が、前記転写ローラの外周面に沿った略円弧状の経路を含む、請求項１に記載のプリフォームコーティング装置。
  4. 　前記コーティング液が前記転写ローラの外周面から前記プリフォームの円筒状胴部のみに転写される、請求項１～３のいずれか１項に記載のプリフォームコーティング装置。
  5. 　さらに、前記プリフォームの外周面に転写されなかったコーティング液を前記転写ローラの外周面から掻き取るように構成されたスクレーパを備えた、請求項１～４のいずれか１項に記載のプリフォームコーティング装置。
  6. 　さらに、前記スクレーパで掻き取られたコーティング液を回収する液回収タンクと、該回収されたコーティング液を脱泡する脱泡装置とを備えた、請求項５に記載のプリフォームコーティング装置。
  7. 　中心軸回りに回転する円柱形状の転写ローラの外周面に塗布装置でコーティング液を所定の厚みで塗布するステップと、
    　プリフォームを前記転写ローラの外周面上に搬送し、該転写ローラの外周面から該プリフォームの外周面に前記コーティング液を転写するステップと、
    　前記プリフォームの外周面を乾燥させるステップと
    を含む、プリフォームの製造方法。
  8. 　前記コーティング液が前記転写ローラの外周面から前記プリフォームの円筒状胴部のみに転写される、請求項７に記載のプリフォームの製造方法。
  9. 　前記プリフォームが前記転写ローラの外周面上に連続的に搬送される、請求項７又は８に記載のプリフォームの製造方法。
  10. 　前記プリフォームの外周面に転写されなかったコーティング液が、回収され、脱泡されて、再び前記転写ローラの外周面に前記塗布装置で塗布される、請求項７～９のいずれか１項に記載のプリフォームの製造方法。
  11. 　前記コーティング液の粘度が１００ｍＰａ・ｓ以上である、請求項７～１０のいずれか１項に記載のプリフォームの製造方法。
  12. 　請求項７～１１のいずれか１項に記載のプリフォームの製造方法によって製造されたプリフォームを延伸ブロー成形することを含む、プラスチックボトルの製造方法。
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