WO2015182033A1 - 複合容器の製造方法及び成形金型並びに複合容器 - Google Patents

Abstract

　本発明の複合容器の製造方法は、紙ラベル（３）とプリフォーム（４）とを準備するとともに、有底筒状の下型（１１）と複数個の割型セグメント（１３、１４）からなる上型（１２）とを備える成形金型（１０）を準備し、次いで、下型（１１）内に紙ラベル（３）を配置するとともに、型開きした割型セグメント（１３、１４）の間に軸線（Ａ１）と交差する方向からプリフォーム（４）を配置し、しかる後、紙ラベル（３）を配置した下型（１１）とプリフォーム（４）を配置した上型（１２）の一方、又は両方を、相互に近づく向きに移動させ、その後、成形金型（１０）を型締めしてプリフォーム（４）に対してブロー成形を行い、次いで、成形金型（１０）を型開きして成形金型（１０）から複合容器を離型することを特徴とする。

Description

複合容器の製造方法及び成形金型並びに複合容器

　本発明は、内容物を収容する合成樹脂製の容器本体と、この容器本体の胴部に装着される紙ラベルとを備える複合容器に関するものであり、特に、複合容器の製造方法、及びこの複合容器の成形に用いる成形金型、並びにその製造方法や成形金型によって成形された複合容器に関する。

　環境保護やコストの削減を目的として、合成樹脂製となる容器本体の薄肉化を図る取り組みが行われている。このようなものとして特許文献１には、薄肉化によって低減することになる容器本体の剛性を、この容器本体の胴部を覆う円筒状の紙ラベルつまり紙筒で補うようにした複合容器が示されている。

　従来、このような複合容器は、容器本体を成形しておき、その後、別途作成しておいた紙筒をこの容器本体に被せて作られているので、両者を組み合わせるための工数が必要となるため、コスト削減に限界を来していた。

　ところでこのような容器本体は、特許文献２に示されるように、揺動によって型開き及び型締めを行う２つ割りのブロー成形型ＢＭに対し、プリフォームＰを横方向（水平方向）に移動させてブロー成形型ＢＭ内に配置し、型締め後、ブロー成形を行うことで形作られることが一般的である。

特開２０００－３１３４４３号公報 特開２０１１－１１６０８２号公報

　ここで、紙筒をブロー成形型ＢＭにセットした後にブロー成形を行うようにすれば、ブロー成形型ＢＭ内で容器本体と紙筒とを組み合わせることができる。しかし、プリフォームＰは紙筒の内側に配置する必要があるため、従来のように横方向に移動させる方法では、プリフォームＰをブロー成形型ＢＭ内に配置することができなくなってしまう。

　これに対し、高さの低い紙筒を用いることや、紙筒の一部に切り欠きを設けるとともにこの切り欠きがプリフォームＰの移動軌跡上に位置するようにブロー成形型ＢＭ内に配置することによって、横方向に移動させるプリフォームＰとの干渉を避けることが検討されたが、これらの方法では紙筒の高さが全体的又は部分的に低くなってしまうため、容器本体の剛性を補う効果が薄れてしまうことになる。

　一方、ブロー成形型ＢＭに対し、プリフォームＰを上方から移動させる方法も検討されたが、この場合はプリフォームＰとの干渉を避けるためにブロー成形型ＢＭを横方向に大きく開く必要があるため、型開きに要する金型の設置面積が大きくなってしまい、装置の大型化を招くことになる。

　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、その目的は、容器本体と紙ラベルとの組み立てを成形金型内で行うことによって、組み立てに要する手間を省くとともにコストを削減することができ、しかも十分な剛性が得られるとともに金型の設置面積も従来と同等に収めることができる、新たな複合容器の製造方法及び成形金型並びにこの製造方法や成形金型で成形される複合容器を提案するところにある。

　本発明は、胴部に紙ラベルを装着した複合容器を製造するにあたり、前記紙ラベルとプリフォームとを準備するとともに、有底筒状の下型と複数個の割型セグメントからなる上型とを備える成形金型を準備し、次いで、前記下型内に前記紙ラベルを配置するとともに、型開きした前記割型セグメントの間に該下型の軸線と交差する方向から前記プリフォームを配置し、しかる後、前記紙ラベルを配置した前記下型と前記プリフォームを配置した前記上型の一方、又は両方を、相互に近づく向きに移動させ、その後、前記成形金型を型締めして前記プリフォームに対してブロー成形を行い、次いで、前記成形金型を型開きして該成形金型から複合容器を離型する、複合容器の製造方法である。

　前記紙ラベルは紙筒に形成されているのが好ましい。

　前記上型は、前記割型セグメントを一対有し、該割型セグメントは、前記下型の軸線に沿う揺動軸を中心として型開き状態又は型締め状態に相対的に変位することが好ましい。

　前記下型は、前記紙ラベルを配置した状態で、前記プリフォームを配置した前記上型に対して該下型の軸線に沿って上昇することが好ましい。

　前記下型の内周面は、該下型の底面に向かって縮径するテーパ面であることが好ましい。

　前記ブロー成形に用いる加圧媒体は、前記複合容器に最終的に充填される内溶液であることが好ましい。

　また本発明は、胴部に紙ラベルを装着した複合容器の成形に用いる成形金型であって、有底筒状をなしその内側に前記紙ラベルを配置する下型と、複数個の割型セグメントからなり、型開きした該割型セグメントの間に該下型の軸線と交差する方向からプリフォームを配置する上型とを備える成形金型である。

　前記紙ラベルは紙筒に形成されているのが好ましい。

　また本発明は、前述の複合容器の製造方法又は前述の成形金型によって成形された複合容器である。

　本発明である複合容器の製造方法によれば、成形金型に配置した紙ラベルと、プリフォームをブロー成形することで形作られる容器本体とを、成形金型内で組み合わせることができるので、これまで組み立てに要していた手間を省くことができるとともにコストを削減することが可能になる。また、紙ラベルが紙筒に形成されている場合であっても、紙筒の高さを全体的に或いは部分的に低くする必要がなく、紙筒によって容器本体の胴部全体を覆うことができるので、薄肉化された容器本体の剛性を補う効果を維持することができる。またプリフォームを、型開きした割型セグメントの間に下型の軸線と交差する方向から配置するようにしていることから、型開きに要する金型の設置面積を従来と同等に収めることができる。

　上型を、一対の割型セグメントで構成し、これらの割型セグメントが、下型の軸線に沿う揺動軸を中心として型開き状態又は型締め状態に相対的に変位する場合には、上型の構造が簡素化されて成形金型の費用が抑えられるので、複合容器の製造コストを抑制することができる。

　下型を、紙ラベルを配置した状態で、プリフォームを配置した上型に対してその軸線に沿って上昇させる場合には、プリフォームの高さは上型とともに変わらないため、ブロー成形する際にプリフォーム内に圧力媒体を注入するブローノズルの位置を、紙ラベルの移動とともに変える必要がなくなるので、成形装置の構造が簡素化できる。

　下型の内周面を、下型の底面に向かって縮径するテーパ面にする場合は、成形金型から複合容器を容易に離型することができる。

　ブロー成形に用いる加圧媒体が、複合容器に最終的に充填される内溶液である場合は、容器本体の賦形と内容液の充填を同時に進めることができるので、内容液を充填した複合容器のコストをより削減することができる。

本発明に従う複合容器の一実施形態を示す斜視図である。 図１に示す複合容器の容器本体となるプリフォームを示す斜視図である。 図１に示す複合容器の紙筒を示す斜視図である。 図１に示す複合容器の成形に用いる成形金型を模式的に示す図である。 図４に示す成形金型の内面形状を示す断面図である。 図１に示す複合容器の製造方法を、（ａ）から（ｆ）の順で示す説明図である。 本発明に従う複合容器の他の実施形態を示す斜視図である。 図７に示す複合容器の紙筒を示す斜視図である。 本発明に従う複合容器のさらに他の実施形態を示す斜視図である。

　以下、図面を参照して、本発明の複合容器、成形金型、及びこの複合容器の製造方法について説明する。なお、本明細書、特許請求の範囲、及び要約書において、「上」とは複合容器の底部に対し口部が位置する側であり、「下」とはその逆側である。

　図１において符号１は、本発明に従う複合容器の一実施形態を示す。複合容器１は、合成樹脂製の容器本体２と、この容器本体２を覆う紙筒３とを組み合わせたものである。すなわち、本実施形態では紙ラベルは紙筒３に形成されている。容器本体２は、図２に示す、プリフォーム４（本実施形態では、試験管状になる本体部４ａと、本体部４ａの外周面から径方向外側に向けて突出する円板状のネックリング４ｂとを備えている）をブロー成形することによって得られるものであり、ブロー成形の際に、後述する成形金型１０内に配置された紙筒３と組み合わせている。

　また図１に示すように複合容器１は、本実施形態では円板状になる底部１ａと、底部１ａの外縁部に連結する円筒状の胴部１ｂと、胴部１ｂの上縁部に連結するとともに上方に向けて縮径する肩部１ｃと、肩部１ｃの上縁部に連結する円筒状の口部１ｄと、口部１ｄの外周面から径方向外側に向けて突出する円板状のネックリング１ｅとを備えている。また胴部１ｂは、上下方向に略同径であってもよいが、本実施形態では底部１ａに向かって僅かに縮径するように形成されている。

　また複合容器１に設けられた紙筒３は、胴部１ｂの下端部近傍から胴部１ｂの上端にまで延びていて、胴部１ｂの下端側の一部を除いたほぼ全体を覆っている。なお容器本体２は、特に胴部が薄肉になっていて、それ自身では剛性が低いものの、胴部１ｂのほぼ全体を覆う紙筒３によって、複合容器１としての剛性は、実用上十分に確保されている。なお、図示する場合では、紙筒３はその下端が胴部１ｂの下端よりも僅かに上側に位置して胴部１ｂの下端側の一部を覆わない構成となっているが、紙筒３の下端を胴部１ｂの下端と一致させて紙筒３により胴部１ｂの全体を覆う構成とすることもできる。

　また紙筒３は、図１、図３に示すように、胴部１ｂの上方に位置する部位に四角形の窓孔３ａを備えている。本実施形態では、周方向に等間隔で総計４個の窓孔３ａを設けている。これにより、窓孔３ａを通して複合容器１内の内容物を視認することができる。また容器本体２は、窓孔３ａにおいて、紙筒３の厚みに相当する量で径方向外側に突出しているので、紙筒３が複合容器１から簡単に脱落してしまうことはない。

　このような構成になる複合容器１は、図４に示す成形金型１０によって形作ることができる。成形金型１０は、有底筒状の下型１１と、複数個の割型セグメントからなる上型１２とを備えるものであり、下型１１で複合容器１の底部１ａと胴部１ｂの下部を形成し、上型１２で胴部１ｂの上部、肩部１ｃ、及び口部１ｄの一部を形成する。

　本実施形態の上型１２は、一対の割型セグメント１３、１４を有するものであり、これらの割型セグメント１３、１４は、下型１１の軸線Ａ１に沿う揺動軸Ａ２を中心として、型開き状態又は型締め状態に相対的に変位する（割型セグメント１３、１４の何れか一方のみが他方に向けて揺動するものであっても、両方が相手側に向けて揺動するものであってもよい）。なお、割型セグメント１３、１４を型開き状態又は型締め状態に変位させるには、本実施形態で説明した構造の他、例えば直線状の案内レールに割型セグメント１３、１４を取り付けることで、これらを直線状の軌跡で変位させる構造を採用することも可能である。また、３個以上の割型セグメントで構成することも可能である。

　また成形金型１０の内面は、図５に示すように複合容器１の外形に沿う形状で形作られている。本実施形態において下型１１の内周面は、下型１１の底面１１ａに向かって縮径するテーパ面１１ｂとして形成されている。また割型セグメント１３、１４の内周面には、紙筒３の窓孔３ａに対応する位置に、周方向に延在する複数の溝部１３ａ、１４ａを設けている。

　次に、図６を参照しつつ前述の成形金型１０を用いた複合容器１の製造方法について説明する。

　まず、図６（ａ）に示すように、下型１１内に紙筒３を上方から挿入する。更に、図６（ｂ）に示すように、下型１１の軸線Ａ１と交差する方向（横方向）に沿ってプリフォーム４を移動させ、型開きした割型セグメント１３、１４の間に配置する。なお、紙筒３及びプリフォーム４は、図視を省略する移載手段によって、下型１１及び割型セグメント１３、１４の所定の位置に自動的に移動されるようにしている。また、プリフォーム４は、ブロー成形に適した温度に予め加熱しておくことが好ましい。

　次いで、紙筒３を配置した下型１１と、プリフォーム４を配置した割型セグメント１３、１４の一方、又は両方を、相互に近づく向きに移動させる。本実施形態では、図６（ｃ）に示すように、紙筒３を配置した下型１１を、割型セグメント１３、１４の間に配置されたプリフォーム４に対して所定の高さまで上昇させ、紙筒３内にプリフォーム４を位置させている。なお、紙筒３を配置した下型１１に対し、プリフォーム４及び割型セグメント１３、１４を下降させることも可能であるが、この下降に併せて、以後説明するブローノズルも下降させる必要があるので、成形装置の構造が簡素化できる本実施形態の構成を採用することが好ましい。

　その後、図６（ｄ）に示すように、成形金型１０を型締めして（割型セグメント１３、１４を型締め状態に変位させつつ、下型１１と割型セグメント１３、１４とを密着させる）、図視を省略するブローノズルをプリフォーム４の上部開口に押し当てて、加圧した圧力媒体をブローノズルからプリフォーム４内に供給する。これによってプリフォーム４を延伸し、成形金型１０の内面に沿って容器本体２を賦形する。ここで加圧媒体は、気体であっても液体であってもよいが、本実施形態では、ポリプロピレン樹脂を使用した射出成形にてプリフォームを形成し、加圧媒体として複合容器１に充填する内容液を用いて二軸延伸ブロー成形を行っている。これにより、容器本体２の賦形と内容液の充填を同時に進めることができ、紙筒３によって補強されるため、二軸延伸ブロー成形によって形成されたポリプロピレン製容器は薄肉にすることができる。なお、加圧媒体として液体（内容液）を用いる場合は、この液体の充填を開始する際又は停止する際に生じるウォーターハンマーによって、特に容器本体２の底部と胴部には高い圧力が加わることになる。このため、底部から胴部、肩部及び口部に至る領域の全てを２つ割りにした成形金型では、ウォーターハンマーによってブロー成形中に型開きが生じるおそれがあるものの、本発明では有底筒状となる下型１１を用いているので、このような不具合が生じることがない。

　また図５に示すように割型セグメント１３、１４の内周面には、周方向に延在する複数の溝部１３ａ、１４ａを設けている。このため延伸するプリフォーム４は、特に溝部１３ａ、１４ａを設けた部位において紙筒３に局所的に押し当たり、図１に示すように成形後の容器本体２および紙筒３に溝部１３ａ、１４ａに沿った凸形状の横リブ１５（図中には便宜上１本の横リブにのみ符号を付してある）が形成されることになるので、プリフォーム４から形成される容器本体２と紙筒３との密着性を高めて紙筒３の容器本体２からの抜けを防止することができる。さらに、紙筒３には窓孔３ａを設けているので、延伸するプリフォーム４は、この窓孔３ａから径方向外側に突出することになる。このため、窓孔３ａにおいて紙筒３と容器本体２とを嵌合させることができる。よって接着剤等が必要なく、家庭でのごみの分別の際にも接着剤によって接着されていないため、プラスチックと紙の分別が容易である。

　なお、割型セグメント１３、１４は溝部１３ａ、１４ａを備えない構成のものとすることもできる。この場合、複合容器１は横リブ１５が設けられない構成となる。また、紙筒３は窓孔３ａを備えない構成のものとすることもできる。

　しかる後、図６（ｅ）に示すように、成形金型１０を型開きして（下型１１と割型セグメント１３、１４とを離反させつつ、割型セグメント１３、１４を型開き状態に変位させる）、図６（ｆ）に示すように、成形金型１０から複合容器１を離型する。ここで、図５に示すように下型１１には、底面１１ａに向かって縮径するテーパ面１１ｂが設けられているので、複合容器１の離型が容易になる。

　本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に従う範囲で種々の変更が可能である。例えば、図６を参照して説明した各工程の順番は一例であって、適宜複数の工程を同時に行ったり、入れ換えたりすることができる。また、複合容器１の外形は、円筒状のものに限られず、角筒状のものであってもよい。

　また、割型セグメント１３、１４の内周面に設けた溝部１３ａ、１４ａは、成形金型１０の種々の部位に設けてもよく、例えば紙筒３の下端部近傍に設けても、また紙筒３の上端部近傍（肩部１ｃの下縁部近傍）に設けてもよい。

　また、図７、図８に示すように、紙筒３に複数のスリット３ｂを設けてもよく、この場合は、ブロー成形時にスリット３ｂが広がることで紙筒３が成形金型１０の内面に追従しやすくなるので、複合容器１の形状にばらつきが生じにくくなるうえ、容器本体２と紙筒３との密着性をより高めることができる。

　さらに、紙筒３が容器本体２を覆う範囲は適宜選択可能であり、例えば図９に示すように、紙筒３が胴部１ｂの全体だけでなく肩部１ｃの下方側の一部をも覆う構成とすることもできる。この場合、紙筒３の肩部１ｃを覆う部分に、その上端から下方に向けて延びる切れ目を周方向に並べて複数箇所設けた構成とすることもできる。また、紙筒３が容器本体２の胴部１ｂの一部のみを覆う構成とすることもできる。

　さらに、上記実施形態では、紙ラベルが円筒形状の紙筒３に形成された場合について説明したが、紙ラベルの形状は特に限定されるものではなく、例えば断面円弧状（断面Ｃ字形状）などの他の形状のものを用いることもできる。

　本発明によれば、容器本体と紙筒との組み立てを成形金型内で行うことができるので、組み立てに要する手間を省くとともにコストを削減することができる、新たな複合容器の製造方法及び成形金型並びに複合容器を提供することができる。

　１　複合容器
　１ａ　底部
　１ｂ　胴部
　１ｃ　肩部
　１ｄ　口部
　１ｅ　ネックリング
　２　容器本体
　３　紙筒
　３ａ　窓孔
　３ｂ　スリット
　４　プリフォーム
　４ａ　本体部
　４ｂ　ネックリング
　１０　成形金型
　１１　下型
　１１ａ　底面
　１１ｂ　テーパ面
　１２　上型
　１３、１４　割型セグメント
　１３ａ、１４ａ　溝部
　１５　横リブ
　Ａ１　下型の軸線
　Ａ２　揺動軸

Claims (9)

1. 　胴部に紙ラベルを装着した複合容器を製造するにあたり、
   　前記紙ラベルとプリフォームとを準備するとともに、有底筒状の下型と複数個の割型セグメントからなる上型とを備える成形金型を準備し、
   　次いで、前記下型内に前記紙ラベルを配置するとともに、型開きした前記割型セグメントの間に該下型の軸線と交差する方向から前記プリフォームを配置し、
   　しかる後、前記紙ラベルを配置した前記下型と前記プリフォームを配置した前記上型の一方、又は両方を、相互に近づく向きに移動させ、
   　その後、前記成形金型を型締めして前記プリフォームに対してブロー成形を行い、
   　次いで、前記成形金型を型開きして該成形金型から複合容器を離型する、複合容器の製造方法。
2. 　前記紙ラベルは紙筒に形成されている、請求項１に記載の複合容器の製造方法。
3. 　前記上型は、前記割型セグメントを一対有し、該割型セグメントは、前記下型の軸線に沿う揺動軸を中心として型開き状態又は型締め状態に相対的に変位する請求項１または２に記載の複合容器の製造方法。
4. 　前記下型は、前記紙ラベルを配置した状態で、前記プリフォームを配置した前記上型に対して該下型の軸線に沿って上昇する請求項１～３の何れか一項に記載の複合容器の製造方法。
5. 　前記下型の内周面は、該下型の底面に向かって縮径するテーパ面である請求項１～４の何れか一項に記載の複合容器の製造方法。
6. 　前記ブロー成形に用いる加圧媒体は、前記複合容器に最終的に充填される内溶液である請求項１～５の何れか一項に記載の複合容器の製造方法。
7. 　胴部に紙ラベルを装着した複合容器の成形に用いる成形金型であって、
   　有底筒状をなしその内側に前記紙ラベルを配置する下型と、複数個の割型セグメントからなり、型開きした該割型セグメントの間に該下型の軸線と交差する方向からプリフォームを配置する上型とを備える成形金型。
8. 　前記紙ラベルは紙筒に形成されている、請求項７に記載の成形金型。
9. 　請求項１～６の何れか一項に記載の複合容器の製造方法又は請求項７または８に記載の成形金型によって成形された複合容器。

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