JP6911380B2 - 合成樹脂製容器の製造方法、及びブロー成形金型 - Google Patents

Description

本発明は、合成樹脂製容器の製造方法、及びブロー成形金型に関する。

従来、ポリエチレンテレフタレートなどの熱可塑性樹脂を用いて、射出成形や圧縮成形などによって有底筒状のプリフォームを作製し、このプリフォームを二軸延伸ブロー成形によってボトル状に成形してなる合成樹脂製の容器が、各種飲料品、各種調味料等を内容液とする容器として広い分野で利用されている。

また、この種の容器に内容液を充填する方法としては、内容液を常温のまま充填する常温充填法や、加熱滅菌された内容液を高温のまま充填する高温充填法などが知られている。常温充填法に用いる容器に対して、高温充填法に用いられる容器にあっては、充填時の高温に耐えられるように耐熱性が要求されるが、例えば、二軸延伸ブロー成形によって容器を成形するに際し、ブロー成形金型をヒートセット温度に加熱して、成形後の容器をブロー成形金型内でヒートセットすることによって、成形ひずみを緩和するとともに、熱結晶化により結晶化度を高めることで、耐熱性を付与することが知られている（特許文献１参照）。

また、容器に内容液を充填した後には、容器口部に蓋体を装着して容器内を密封するが、かかる蓋体としては、用途に応じて種々の形態のものが知られている。例えば、主に調味料容器に用いられる蓋体として、有頂筒状のキャップ本体にヒンジ部を介して上蓋が連結されているとともに、プルリングを引き上げて、キャップ本体の頂板に形成された薄肉の易切断部（スコア）を引き裂いて開口することによって、内容液の注出が可能となるようにされた、いわゆる、プルヒンジキャップが挙げられる（特許文献２参照）。

このようなプルヒンジキャップを蓋体に用いた場合には、必要に応じて、プルヒンジキャップの周囲にシュリンクフィルムを装着することによって、開封の有無が容易に判別できるようにすることがある。シュリンクフィルムの装着は、通常、筒状のシュリンクフィルムを被せた容器を正立状態で搬送しながら、高温のスチームを吹き付けてシュリンクフィルムを加熱収縮させることによってなされるところ、特許文献２では、キャップ本体の上面周縁部と上蓋の周壁下面周縁部の一方に嵌合凸部を突設するとともに、他方に当該嵌合凸部と嵌合する嵌合凹部を凹設することで、スチームによる蓋体の変形を防止するようにしている。

特開２００６−２９７８７３号公報 特開２０１３−１５４９２４号公報

ところで、特許文献２では、その段落［００２８］の記載からも読み取れるように、高温充填法により内容液を充填しており、耐熱性が付与された耐熱容器を用いていることから、シュリンクフィルムを装着する際のスチームの熱が容器に及ぼす影響を考慮していない。

また、容器内が内容液で満たされていれば、スチームの熱は内容液に吸収されるため、容器への影響は無視できる程度に低減されるが、容器内に内容液を充填、密封するに際しては、多くの場合、容器を正立させた状態で、その内容液の液面上に一定の空間（ヘッドスペース）が形成されるように、内容液の充填量が定められる。特に、プルヒンジキャップを蓋体として用いた場合には、流通、保管に際して高温環境下におかれるなどして、密封された容器内の圧力が高まったときに、キャップ本体のスコアから内容液が滲み出てしまうことがあるため、ヘッドスペースをより大きく確保することが求められる。

したがって、常温充填法によって内容液を充填する場合に、プルヒンジキャップを蓋体に用いて、その周囲にシュリンクフィルムを装着しようとすると、耐熱性が付与されることなく成形された容器が用いられることから、ヘッドスペースが形成された容器肩部が、スチームの熱によって熱収縮して変形してしまい、外観を損ねてしまう虞があった。

特許文献２のように耐熱容器を用いれば、スチームの熱が容器に及ぼす影響を考慮する必要もないが、耐熱容器は、加熱による熱結晶化によって結晶化度を高めることで耐熱性を付与していることから透明性に劣ってしまうため、容器の透明性が求められる用途では常温充填法が好まれている。

また、前述したようにして、ブロー成形金型をヒートセット温度に加熱して、ヒートセットにより耐熱性を付与しようとすると、容器胴部の樹脂が熔融して金型への貼り付きが起こり易くなり、離型不良による表層剥離が発生してしまう虞があることから、そのための対策が必要となる。
しかしながら、常温充填法に用いる容器には、本来、耐熱性が要求されないことから、そのような対策を講じるのは、生産性を損ねる原因にもなってしまうため好ましくない。

このような事情に鑑みて、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、二軸延伸ブロー成形によって所定の容器形状に成形された合成樹脂製容器を製造するに際し、成形された容器の任意の部位に耐熱性を付与できるようにすれば、例えば、開封の有無が容易に判別できるようにキャップの周囲にシュリンクフィルムを装着するに際し、常温充填法に用いる容器でありながらも、シュリンクフィルムを加熱収縮させるスチームの熱によって容器が変形しないようにすることができると考えて、本発明を完成するに至った。

本発明に係るブロー成形金型は、二軸延伸ブロー成形によって、有底筒状のプリフォームを所定の容器形状に成形するブロー成形金型であって、開閉可能に構成された一対の分割型からなる側部型と、前記側部型の底部側に組み入れられる底部型とを備え、前記側部型が、プリフォーム支持型、肩部型、及び胴部型を含み、前記プリフォーム支持型に形成された温調媒体流路と、前記胴部型に形成された温調媒体流路とが、前記肩部型を貫通して設けられたバイパス流路を介して接続されて第一の温調回路を構成するとともに、前記第一の温調回路には、低温の温調媒体を供給する低温温調器が接続されており、前記肩部型に形成された温調媒体流路が、前記プリフォーム支持型と前記胴部型に形成された温調媒体流路と別系統に形成されて第二の温調回路を構成するとともに、前記第二の温調回路には、高温の温調媒体を供給する高温温調器が接続されており、二軸延伸ブロー成形によって、成形対象の容器の肩部、胴部及び底部が、それぞれ前記肩部型、前記胴部型及び前記底部型によって成形されるに際し、前記第一の温調回路によって、前記プリフォーム支持型と前記胴部型が冷却されつつ、前記第二の温調回路によって、前記肩部型が加熱される構成としてある。

また、本発明に係る合成樹脂製容器の製造方法は、このようなブロー成形金型を用いて、前記ブロー成形金型にセットされた前記プリフォームを二軸延伸ブロー成形するに際し、前記肩部型を加熱して、成形対象の容器の肩部の少なくとも一部を選択的にヒートセットする方法としてある。

本発明によれば、二軸延伸ブロー成形によって所定の容器形状に成形された合成樹脂製容器を製造するに際し、側部型を構成する型部材のそれぞれを所定の温度に調整することによって、成形された容器の任意の部位に耐熱性を付与することができる。

本発明の実施形態に係るブロー成形型の概略を示す断面図である。 図１に示すブロー成形金型の要部を分解して示す断面図である。 図１に示すブロー成形金型のプリフォーム支持型の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はパーティング面をみた正面図である。 図１に示すブロー成形金型の肩部型の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はパーティング面をみた正面図である。 本発明の実施形態に係る合成樹脂製容器の製造方法によって製造される容器の一例を示す説明図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

［ブロー成形金型］
本発明に係るブロー成形金型の一実施形態として、その概略を図１及び図２に示す。これらの図に示すブロー成形金型１は、二軸延伸ブロー成形によって、有底筒状のプリフォームＰを所定の容器形状に成形するためのものであり、開閉可能に構成された一対の分割型からなる側部型２と、かかる側部型２の底部側に組み入れられる底部型３とを備えている。このようなブロー成形金型１は、通常、ステンレス鋼、アルミニウム合金などを用い形成される。

また、ブロー成形金型１が備える側部型２は、複数の型部材を組み合わせてなり、本実施形態では、プリフォーム支持型２１、肩部型２２、及び胴部型２３の三つの型部材を含んで側部型２が構成されている。これにより、ブロー成形金型１を型閉じすると、図５に示すような成形対象の容器Ｃ１の形状に対応するキャビティが、ブロー成形金型１内に形成されて、当該容器Ｃ１の肩部Ｃ３、胴部Ｃ４及び底部Ｃ５が、それぞれ肩部型２２、胴部型２３及び底部型３によって成形されるようになっている。

なお、図１は、側部型２のパーティング面を含む面でブロー成形金型１を切り取った断面を示す断面図であり、ブロー成形金型１にセットされたプリフォームＰを一点鎖線で示している。また、図２は、図１に示すブロー成形金型１の要部を分解して示す断面図である。

また、側部型２を構成するプリフォーム支持型２１、肩部型２２、及び胴部型２３には、これらの型部材の内部に温調媒体を循環させるための温調媒体流路２１ｃ，２２ｃ，２３ｃが形成されており、それぞれの型部材を所定の温度に調整する温調回路が設けられている。

なお、図面には、温調媒体流路２１ｃ，２２ｃ，２３ｃの概略のみを透視して示しており、温調媒体流路を形成する際に一般に用いられるスクリュープラグなどの図示は省略している。また、特に図示しないが、底部型３を所定の温度に調整できるように、底部型３にも温調回路を設けることができる。

本実施形態において、プリフォーム支持型２１に設けた温調媒体流路２１ｃと、胴部型２３に形成された温調媒体流路２３ｃとは、肩部型２２を貫通して設けられたバイパス流路２ｂを介して接続されて第一の温調回路２ｆを構成している。そして、かかる第一の温調回路２ｆには、低温の温調媒体（例えば、冷却水）を供給する低温温調器ＬＴＣが接続されており（図３参照）、第一の温調回路２ｆを循環する低温の温調媒体によって、プリフォーム支持型２１と胴部型２３が冷却されるようにしている。

プリフォーム支持型２１に形成された温調媒体流路２１ｃと、胴部型２３に形成された温調媒体流路２３ｃとを接続するバイパス流路２ｂは、例えば、パイプ状の部材２ｐを、肩部型２２に穿設された挿通孔２２ｈに非接触の状態で挿通し、プリフォーム支持型２１と胴部型２３のそれぞれに形成された温調媒体流路２１ｃ，２３ｃと連通するように、一端側をプリフォーム支持型２１に取り付けるとともに、他端側を胴部型２３に取り付けることによって形成することができる。このようにしてバイパス流路２ｂを形成するにあたり、当該パイプ状の部材２ｐが、肩部型２２に穿設された挿通孔２２ｈに非接触の状態で挿通されることで、肩部型２２との間での熱交換を有効に抑制することができる。

一方、肩部型２２に形成された温調媒体流路２２ｃは、プリフォーム支持型２１と胴部型２３に形成された温調媒体流路２１ｃ，２３ｃとは別系統に形成されて第二の温調回路２ｓを構成している。そして、かかる第二の温調回路２ｓには、高温の温調媒体（例えば、温調オイル）を供給する高温温調器ＨＴＣが接続されており（図４参照）、第二の温調回路２ｓを循環する高温の温調媒体によって、肩部型２２が加熱されるようにしている。

このようにすることで、二系統の温調回路２ｆ，２ｓによって、プリフォーム支持型２１と胴部型２３を冷却しつつ、これらの型部材の間に位置する肩部型２２を加熱できるようにしている。その結果、本実施形態によれば、側部型２の特定の部位のみを加熱するとともに、他の部位が冷却されるようにして、側部型２の温度分布を好適に制御することが可能になる。

また、側部型２の温度分布をより好適に制御するために、プリフォーム支持型２１、肩部型２２、及び胴部型２３のそれぞれの接合部には、型部材間での熱交換が抑制されるように、断熱材２０ａ，２０ｂを配設するのが好ましい。
断熱材２０ａ，２０ｂとしては、例えば、エポキシ樹脂などからなるシート状又は板状の部材を用いることができる。かかる断熱材２０ａ，２０ｂは、型部材どうしの接合部の全面に配設するようにしてもよいが、型部材間での熱交換を効果的に抑制できる範囲に部分的に配設するようにしてもよい。断熱材２０ａ，２０ｂを配設するのに加えて、又は断熱材２０ａ，２０ｂを配設するのに代えて、型部材間に空隙が形成されるようにして、空気層によって断熱することで熱交換が抑制されるようにすることもできる。

［合成樹脂製容器の製造方法］
本発明に係る合成樹脂製容器の製造方法は、上記したようなブロー成形金型１を用いて実施することができ、その一実施形態について説明する。

本実施形態では、まず、プリフォーム支持型２１に、加熱、軟化させてブロー成形が可能な状態とされたプリフォームＰを支持させて、ブロー成形金型１を型閉じすることによって、ブロー成形金型１にプリフォームＰをセットする（図１参照）。

プリフォームＰは、熱可塑性樹脂を使用して射出成形や圧縮成形などにより、一端側が開口する有底筒状に成形されおり、その開口部近傍は、そのまま容器Ｃ１の口部Ｃ２となるように成形される。使用する熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート，ポリブチレンテレフタレート，ポリエチレンナフタレート，ポリ乳酸，又はこれらの共重合体などの熱可塑性ポリエステル，これらの樹脂あるいは他の樹脂とブレンドされたものなどが挙げられ、特に、ポリエチレンテレフタレート等のエチレンテレフタレート系熱可塑性ポリエステルが好適であるが、これらに限定されない。

ブロー成形金型１にセットされたプリフォームＰは、そのネックリングＮＲよりも下側の部位が、図示しない延伸ロッドにより軸方向（高さ方向）に延伸されつつ、高圧流体ブローにより軸方向及び周方向（幅方向）に延伸される。このとき、延伸された部位にブロー成形金型１のキャビティ形状が転写されることによって、図５に示すように、口部Ｃ２、肩部Ｃ３、胴部Ｃ４、及び底部Ｃ５を備えた所定の容器形状に成形される。

なお、図５は、本実施形態によって製造された容器Ｃ１に常温充填法により内容液を充填した後に、口部Ｃ２にプルヒンジキャップＣａｐを装着するとともに、その周囲にシュリンクフィルムＦを装着した例を示している。

このようにしてプリフォームＰを二軸延伸ブロー成形するに際し、本実施形態にあっては、前述したようにして、プリフォーム支持型２１と胴部型２３を冷却しつつ、肩部型２２を加熱する。このとき、例えば、プリフォーム支持型２１が８０℃以下、胴部型２３が７０℃以下となるように冷却しつつ、肩部型２２が８５℃以上に加熱されるように、それぞれの型部材の温度を好適な条件に制御することによって、容器Ｃ１の肩部Ｃ３の少なくとも一部を選択的にヒートセットして、肩部Ｃ３の耐熱性を部分的に高めることができる。

したがって、本実施形態によって製造された容器Ｃ１は、例えば、その口部Ｃ２にプルヒンジキャップＣａｐなどの蓋体を装着して、その周囲に被せたシュリンクフィルムに高温のスチームを吹き付けて、かかるシュリンクフィルムを加熱収縮させて装着するに際し、常温充填法に用いる容器でありながらも、肩部Ｃ３が熱収縮して変形することがないように、必要最小限の耐熱性が部分的に付与されたものとすることができる。このとき、肩部Ｃ３は、内容液の充填量に応じて、少なくとも内容液による熱の吸収が期待できない部位（すなわち、ヘッドスペースが形成される部位）が選択的にヒートセットされて、当該部位に耐熱性が付与されていれば、シュリンクフィルムを加熱収縮させるスチームの熱による肩部Ｃ３の変形を有効に抑止することができる。

以上、本発明について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、前述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることはいうまでもない。

例えば、前述した実施形態では、側部型２が、プリフォーム支持型２１、肩部型２２、及び胴部型２３を含み、二軸延伸ブロー成形によって、成形対象の容器Ｃ１の肩部Ｃ３、胴部Ｃ４及び底部Ｃ５が、それぞれ肩部型２２、胴部型２３及び底部型３によって成形されるに際し、温調回路２ｆ，２ｓによって、プリフォーム支持型２１と胴部型２３が冷却されつつ、肩部型２２が加熱される例を挙げて説明したが、これに限定されない。本発明にあっては、側部型２が、複数の型部材を組み合わせてなり、型部材のそれぞれに温調媒体流路が形成されて、型部材のそれぞれを所定の温度に調整する温調回路を設けることで、二軸延伸ブロー成形によって所定の容器形状に成形された合成樹脂製容器を製造するに際し、成形された容器の任意の部位を選択的にヒートセットすることにより、当該部位に耐熱性を付与することができるようになっていればよい。

１ ブロー成形金型
２ 側部型
２１ プリフォーム支持型
２２ 肩部型
２３ 胴部型
２１ｃ，２２，２３ｃ 温調媒体流路
２ｂ バイパス流路
２ｆ 第一の温調回路
２ｓ 第二の温調回路
３ 底部型
ＬＴＣ 低温温調器
ＨＴＣ 高温温調器
Ｃ１ 容器
Ｃ３ 肩部
Ｃ４ 胴部
Ｃ５ 底部

Claims (2)

1. 二軸延伸ブロー成形によって、有底筒状のプリフォームを所定の容器形状に成形するブロー成形金型であって、
   開閉可能に構成された一対の分割型からなる側部型と、
   前記側部型の底部側に組み入れられる底部型と
   を備え、
   前記側部型が、プリフォーム支持型、肩部型、及び胴部型を含み、
   前記プリフォーム支持型に形成された温調媒体流路と、前記胴部型に形成された温調媒体流路とが、前記肩部型を貫通して設けられたバイパス流路を介して接続されて第一の温調回路を構成するとともに、前記第一の温調回路には、低温の温調媒体を供給する低温温調器が接続されており、
   前記肩部型に形成された温調媒体流路が、前記プリフォーム支持型と前記胴部型に形成された温調媒体流路と別系統に形成されて第二の温調回路を構成するとともに、前記第二の温調回路には、高温の温調媒体を供給する高温温調器が接続されており、
   二軸延伸ブロー成形によって、成形対象の容器の肩部、胴部及び底部が、それぞれ前記肩部型、前記胴部型及び前記底部型によって成形されるに際し、
   前記第一の温調回路によって、前記プリフォーム支持型と前記胴部型が冷却されつつ、前記第二の温調回路によって、前記肩部型が加熱されることを特徴とするブロー成形金型。
2. 請求項１に記載のブロー成形金型を用いた合成樹脂製容器の製造方法であって、
   前記ブロー成形金型にセットされた前記プリフォームを二軸延伸ブロー成形するに際し、
   前記肩部型を加熱して、成形対象の容器の肩部の少なくとも一部を選択的にヒートセットすることを特徴とする合成樹脂製容器の製造方法。

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