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WO2012057090A1 - 中空容器の製造方法 - Google Patents

中空容器の製造方法 Download PDF

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Publication number
WO2012057090A1
WO2012057090A1 PCT/JP2011/074453 JP2011074453W WO2012057090A1 WO 2012057090 A1 WO2012057090 A1 WO 2012057090A1 JP 2011074453 W JP2011074453 W JP 2011074453W WO 2012057090 A1 WO2012057090 A1 WO 2012057090A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
blow
molded product
hollow container
primary blow
heat treatment
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/074453
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
裕之 塚本
Original Assignee
日精エー・エス・ビー機械株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日精エー・エス・ビー機械株式会社 filed Critical 日精エー・エス・ビー機械株式会社
Priority to CN201180051524.8A priority Critical patent/CN103189179B/zh
Priority to JP2012540849A priority patent/JP5783180B2/ja
Priority to EP11836223.5A priority patent/EP2633977B1/en
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    • B29C49/08Biaxial stretching during blow-moulding
    • B29C49/10Biaxial stretching during blow-moulding using mechanical means for prestretching
    • B29C49/12Stretching rods

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a hollow container made of a resin material such as polyethylene terephthalate (hereinafter also referred to as PET) resin.
  • a resin material such as polyethylene terephthalate (hereinafter also referred to as PET) resin.
  • a hollow container made of a resin material such as a plastic container generally has a cylindrical parison or a bottomed cylindrical preform placed in a blow mold of a blow molding apparatus, and the preform or the like is placed in a high pressure in the blow mold. It is obtained by blow molding with blow air.
  • a hollow container made of resin a stretched blow molded polyethylene terephthalate (hereinafter also referred to as PET) resin is often used.
  • PET resin hollow containers have the disadvantage of poor heat resistance. In order to improve the heat resistance etc.
  • a primary blow molded product larger than the final molded product is formed by primary blow molding of the preform, and the primary blow molded product is heat treated with a heating device and contracted. Then, a manufacturing method for producing a final molded product by secondary blow molding has been proposed (see Patent Document 1).
  • a primary molding step in which a preform is blow-molded in a primary blow molding die to form a primary molded product
  • a heat treatment step in which the primary molded product is heat-treated in a heat treatment mold
  • an intermediate molded product that has undergone the heat treatment step.
  • Patent Document 2 a manufacturing method having a final molding step of molding a final molded product by blow molding in a final blow molding die
  • the uneven pattern here includes, for example, a mark representing a product name, a company name, or a model number in addition to a texture pattern or a stripe pattern formed on the surface layer of the hollow container.
  • a mark representing a product name, a company name, or a model number in addition to a texture pattern or a stripe pattern formed on the surface layer of the hollow container.
  • a secondary blow molding final blow molding
  • the concavo-convex pattern formed in this way has a problem that it does not follow the shape and lacks clarity.
  • the method for forming a concavo-convex pattern described in Patent Document 3 is for forming a concavo-convex pattern particularly in the ridge line portion, and it is not certain whether a clear concavo-convex pattern can be formed in the plane portion.
  • This method also uses a primary mold to form a primary intermediate molded product by primary biaxial stretch blow molding, and then heat shrinks the primary intermediate formed product removed from the primary mold to obtain a secondary intermediate It is suitable for forming a molded product and secondary blowing the secondary intermediate molded product using a secondary mold to form a container (hollow container) (corresponding to the manufacturing method of Patent Document 1), The effect is not necessarily obtained in other manufacturing methods such as the latter method (Patent Document 2).
  • This invention is made
  • a first aspect of the present invention that solves the above problems is a method for producing a hollow container made of a resin material and having a concavo-convex pattern on the surface, wherein the preform made of the resin material is blow-molded in a primary blow mold.
  • a primary blow molding process for forming a primary blow molded article, and an intermediate molding process for forming the intermediate molded article by heating the primary blow molded article while blowing it in a heat treatment mold heated to a predetermined temperature and then shrinking it to a predetermined size.
  • the inversion unevenness to be formed is formed, and the intermediate molded product having the uneven pattern is formed in the intermediate forming step.
  • a second aspect of the present invention is the method for manufacturing a hollow container according to the first aspect, wherein the primary blow mold serves also as the heat treatment mold.
  • the intermediate molded product seals an opening neck, a cylindrical body, and one end of the body.
  • a bottom portion, a shoulder portion connecting the neck portion and the body portion, and a heel portion connecting the body portion and the bottom portion, and in the intermediate molding step, the shoulder portion and the heel portion are formed as the uneven pattern.
  • a wrinkle pattern is formed.
  • the primary blow mold in the primary blow molding step, is held at room temperature or below room temperature.
  • a method for producing a hollow container is characterized by blow-molding a preform.
  • the primary mold in the intermediate forming step, is a heat treatment mold including a panel member on which the uneven pattern is formed.
  • the present invention resides in a method for producing a hollow container, characterized by heating a blow molded product.
  • the present invention it is possible to clearly form a concavo-convex pattern such as a textured pattern or a stamp on the hollow container. That is, it is possible to form a bright concavo-convex pattern in the hollow container that can clearly distinguish the concave portion from the convex portion.
  • a relatively fine uneven pattern such as a texture pattern is formed on the surface of the hollow container, the releasability of the primary blow-molded product is improved, and the quality of the hollow container can be improved.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a hollow container according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
  • the hollow container 10 shown in FIG. 1 is a large container that is formed of a resin material, for example, a thermoplastic synthetic resin such as polyethylene terephthalate resin, and is used as a refillable bottle for mineral water having a capacity of about 5 gallons (about 20 liters). is there.
  • the hollow container 10 has a mouth portion 11 at an upper end, for example, a neck portion 12 having an outer diameter of about 55 mm, a cylindrical body portion 13 having a maximum diameter of about 270 mm, a neck portion 12 and a body portion. 13, a shoulder portion 14 that gradually expands from the neck portion 12 side, a bottom portion 15 that seals one end of the body portion 13, and a heel portion 16 that connects the body portion 13 and the bottom portion 15.
  • the body portion 13 is formed with a reinforcing portion 18 composed of a plurality of annular inclined portions 17.
  • An upper bottom portion 19 is formed on the bottom portion 15 so as to protrude inward of the container.
  • the rigidity (buckling strength) of the hollow container 10 is enhanced by the reinforcing part 18 and the upper bottom part 19, and when the contents such as mineral water are put into the hollow container 10, the body part 13 or the bottom part 15 is deformed. Is prevented.
  • the shoulder 14 of the hollow container 10 is formed to be thicker than the thickness of the body 13, and this also increases the rigidity of the hollow container 10.
  • the thickness of the shoulder portion 14 is increased, whitening of the PET resin is likely to occur in the manufacturing process, but in the present invention, the transparency of the shoulder portion 14 can be ensured satisfactorily as described later.
  • the hollow container 10 is provided with a concavo-convex pattern at a predetermined portion.
  • a marking 51 as an uneven pattern is formed on the body portion 13 of the hollow container 10.
  • This inscription 51 represents, for example, a product name, a company name, or a model number.
  • a character composed of “ABC” which is an example of the marking 51 is formed on the body portion 13 of the hollow container 10.
  • the engraving 51 is constituted by a recess 52A formed by deforming the body 13 of the hollow container 10 and projecting it toward the inside of the container.
  • the thickness of the body portion 13 of the hollow container 10 is substantially uniform including the portion of the marking 51.
  • the stamp 51 is a recess 52B in which a part of the body portion 13 of the hollow container 10 in the thickness direction is cut. It may be constituted by.
  • the engraving 51 may be one in which the periphery of the character string is recessed to make the character string portion convex, or conversely, the character string periphery is made convex to make the character string portion concave. May be.
  • a textured pattern 53 as a concavo-convex pattern is formed on the surface of the shoulder portion 14 and the heel portion 16 of the hollow container 10 as shown by hatching in FIG.
  • the uneven pattern such as the embossed pattern 53 and the engraved mark 51 may be formed in any part of the hollow container 10.
  • the embossed pattern 53 may also be formed on the reinforcing portion 18 provided so as to protrude in the middle of the body portion 13.
  • the hollow container 10 is molded via the preform 20, the primary blow molded product 30 and the intermediate molded product 40.
  • the preform 20 is formed by injection molding by the injection molding part 100 (injection process).
  • the preform 20 is a cylindrical body including a neck portion 21 and a bottomed cylindrical body portion 22 and is formed, for example, to have a thickness of about 6 mm to 9 mm.
  • the vertical axis length L1 may be longer or shorter than the vertical axis length L2 of the hollow container 10 that is the final molded product.
  • the preform 20 shown in FIG. 3 is an example in which the vertical axis length L1 is shorter than the vertical axis length L2 of the hollow container 10.
  • the vertical length L2 in the hollow container 10 is the length at the center of the hollow container 10, and is the length from the mouth 11 to the upper bottom 19 of the hollow container 10 as shown in FIG.
  • the injection molding part 100 that molds the preform 20 includes, for example, a neck mold 101 that is a split mold that can be opened and closed in a horizontal direction that defines the outer wall surface of the neck part 21, and an injection cavity mold that defines the outer wall surface of the body part 22. 102 and a core mold 103 that defines the inner wall surface of the preform 20.
  • the PET resin is filled from the gate 104 below the center of the injection cavity mold 102, and the preform 20 is injection molded.
  • the preform 20 thus formed is conveyed to a heating unit (not shown) and heated to a predetermined suitable stretching temperature, and then placed in the primary blow molding unit 110 as shown in FIG.
  • a primary blow-molded product 30 having the same size as or larger than the hollow container 10 that is the final molded product is formed (primary blow-molding step).
  • the primary blow molding part 110 includes, for example, a primary blow molding mold (split mold) 111 that can be opened and closed, a blow core mold 112 into which the neck portion 21 of the preform 20 is inserted, and an extension that can be moved up and down through the blow core mold 112.
  • a rod 113 and a primary blow bottom mold 114 are provided.
  • the primary blow molding part 110 has an inner wall surface along the outer shape of the primary blow molded product 30.
  • the preform 20 is stretched in the vertical axis direction by the stretching rod 113 and stretched in the horizontal axis direction by high-pressure air. Thereby, the preform 20 is pressed against the inner wall surface of the primary blow molding part 110, and the primary blow molded product 30 is molded. At this time, the primary blow molded part 110 is maintained at room temperature (room temperature) or below the room temperature without being heated, so that the primary blow molded product 30 taken out from the primary blow molded part 110 is contained in the primary blow molded part 110.
  • the shape is along the wall.
  • the primary blow-molded product 30 is formed by blow-molding the preform 20 in the primary blow-molding step, but the preform 20 is slightly stretched in the radial direction before the primary blow-molding step. You may make it implement what is called a preliminary
  • the primary blow-molded product 30 molded in this way includes a neck portion 31 (21) molded in the injection process, a cylindrical body portion 32, a shoulder portion 33 that connects the body portion 32 and the neck portion 31, and The bottom portion 34 that closes one end of the body portion 32 and the heel portion 35 that connects the body portion 32 and the bottom portion 34, have a size larger than the hollow container 10 that is the final molded product. Further, it is desirable that the vertical length L3 including the neck portion 31 is longer than the vertical length L2 of the hollow container 10 (see FIG. 3).
  • the stretching temperature of the preform 20 is adjusted as appropriate so that the thickness of the shoulder portion 33 of the primary blow molded product 30 is thicker than the thickness of the trunk portion 32. It is preferable to do so. Thereby, the draw ratio of the shoulder portion 33 can be kept small, and the whitening associated with the stretched crystallization of the PET resin in the shoulder portion 33 can be further reliably suppressed. Further, since the thickness of the shoulder portion 33 is ensured to be relatively thick, the rigidity of the hollow container 10 as the final molded product can be increased.
  • the primary blow-molded product 30 cooled to room temperature (room temperature) is placed in a heat treatment blow-molded part (heat treatment mold) 120 and heat-treated, the primary blow-molded product 30 is placed in the hollow container 10.
  • the intermediate molded product 40 is contracted to a smaller size (heat treatment step).
  • a heat treatment process is performed on the plurality of primary blow-molded products 30. ing.
  • a heat treatment mold (split mold) 121 that accommodates the primary blow-molded product 30 and a neck portion 31 of the primary blow-molded product 30 are inserted therein.
  • the molding space of the heat treatment mold 121 is formed in substantially the same shape as the outer shape of the primary blow-molded product 30.
  • a reverse concavo-convex pattern corresponding to the concavo-convex pattern formed in the hollow container 10 is formed on the inner surface of the heat treatment mold 121 at a portion corresponding to the body portion 32 of the primary blow-molded product 30. That is, a protruding portion 121 a made of a reverse character of “ABC” protruding toward the inner side of the heat treatment mold 121 is formed on a portion of the inner surface of the heat treatment mold 121 facing the body portion 32, and is formed on the shoulder 33 and the heel portion 35. In the corresponding portion, as shown by hatching in FIG. 6A, an inverted texture pattern 121b in which the unevenness is reversed from the texture pattern 53 is formed.
  • the inverted concavo-convex pattern may be formed directly on the heat treatment mold 121, or may be formed on a panel separate from the heat treatment mold 121 fixed on the surface of the heat treatment mold 121.
  • the uneven pattern can be changed by simply replacing the panel without replacing the heat treatment mold 121. Therefore, maintenance becomes easy and cost is reduced.
  • the heat treatment mold 121 is provided with a plurality of, for example, twelve rod-shaped heaters 124 at a portion corresponding to the body portion 32 of the primary blow-molded product 30. These heaters 124 are built around the molding space of the heat treatment mold 121 at substantially equal intervals, and the body portion 32 of the primary blow molded product 30 is heated to a predetermined temperature by these heaters 124. Yes.
  • a supply path 125 for supplying a temperature control medium such as heated oil may be formed in a portion corresponding to the shoulder portion 33 of the primary blow-molded product 30. Accordingly, the body portion 32 and the shoulder portion 33 of the primary blow-molded product 30 can be heated to different temperatures by the heat treatment mold 121.
  • the blow-core mold 122 for heat treatment can supply and exhaust air from the tip.
  • the heat treatment blow molding part 120 may be provided with a rod-like member similar to the stretching rod 113 of the primary blow molding part 110. Using this rod-shaped member, the bottom 34 is held at an appropriate position on the upper bottom heating mold 123. Thereby, the position shift and the unexpected shape deformation
  • the heat treatment blow molding part 120 is heated to a predetermined temperature in advance.
  • high-pressure air is fed into the primary blow-molded product 30, and primary blow-molding is performed on the inner wall surface in the heat-treatment mold 121 in which the protruding portions 121a and the reverse texture patterns 121b are formed.
  • the product 30 is brought into contact for a predetermined time and subjected to heat treatment (heat setting treatment).
  • heat treatment heat setting treatment
  • the gas in the primary blow-molded product 30 is exhausted and the primary blow-molded product 30 is taken out from the heat treatment mold 121, whereby the intermediate molded product 40 is formed. That is, when the gas in the primary blow-molded product 30 is exhausted and the primary blow-molded product 30 is taken out from the heat treatment mold 121, the primary blow-molded product 30 contracts and the vertical length L3 is the final molded product.
  • the intermediate molded product 40 is shorter than the vertical axis length L2 of 10.
  • the intermediate molded product 40 formed in this way is formed in a size smaller than the hollow container 10 that is the final molded product, and includes a neck portion 41, a cylindrical body portion 42, a body portion 42, and a neck portion 41.
  • a shoulder portion 43 that connects the body portion 42
  • a bottom portion 44 that closes one end of the body portion 42
  • a heel portion 45 that connects the body portion 42 and the bottom portion 44.
  • the longitudinal length L4 including the neck portion 41 is also shorter than the longitudinal length L2 of the hollow container 10 (see FIG. 3).
  • the body portion 42 of the intermediate molded product 40 that has undergone the heat treatment process is formed with an inscription 51 made of the letters “ABC”, and a shoulder pattern 43 and a heel portion 45 are formed with a textured pattern 53. (See FIG. 3).
  • the engraved pattern 51 and the embossed pattern 53 are formed extremely clearly. be able to. It is desirable to determine the depth and size of the unevenness of the stamp 51 in consideration of the degree of shrinkage after heat treatment and the desired size of the final molded product.
  • the body portion 32 of the primary blow-molded product 30 is preferably heated at a temperature higher than the heating temperature in the final molding step described later, for example, about 140 ° C. to 180 ° C. .
  • the heating temperature of the heat treatment mold 121 by the plurality of heaters 124 is set to about 140 ° C. to 180 ° C.
  • the heat treatment (heat set) time is preferably set between 8 s and 16 s.
  • the heating temperature of the primary blow-molded product 30 in the heat treatment step is higher.
  • the heating temperature of the primary blow-molded product 30 in the heat treatment step is preferably in the range of 140 ° C. to 180 ° C. as described above, and particularly preferably in the range of 160 ° C. to 170 ° C.
  • the shoulder portion 33 of the primary blow-molded product 30 is formed thicker than the trunk portion 32 (particularly in the case of a large container), when the shoulder portion 33 is heated at the same temperature as the trunk portion 32 in the heat treatment step, There is a possibility that whitening occurs due to the crystallization of the PET resin during cooling. For this reason, it is preferable to heat the shoulder portion 33 at a temperature lower than the temperature of the body portion 32.
  • the temperature of the shoulder 33 is adjusted by supplying a temperature control medium into the supply path 125 of the heat treatment mold 121. Thereby, the whitening by the spherical crystallization of PET resin in the comparatively thick shoulder part 33 can be suppressed.
  • the bottom 34 of the primary blow-molded product 30 is also heated to a relatively low temperature with a temperature control medium.
  • the releasability of the shoulder 33 and the heel 35 and the like is greatly improved. Due to the improved releasability, a heat treatment process at a higher temperature becomes possible. As a result, the heat resistance and shape quality of the hollow container 10 as the final molded product can be improved, and the production efficiency can be increased.
  • the intermediate molded product 40 is placed in the final blow molded part 130 heated to a predetermined temperature.
  • the hollow container 10 as the final molded product is obtained (see FIG. 3).
  • the hollow container 10 provided with the clear marking 51 and the texture pattern 53 is formed without substantially changing the shape of the marking 51 and the texture pattern 53 formed on the intermediate molded product 40.
  • the final blow molding portion 130 is for final processing in which the intermediate blow product (split die) 131 in which the intermediate molded product 40 is accommodated and divided into two in the vertical direction and the neck portion 41 of the intermediate molded product 40 are inserted therein.
  • a blow core mold 132 and an upper bottom mold 133 corresponding to the bottom 44 of the intermediate molded product 40 are provided.
  • a plurality of supply paths 134 for supplying the temperature control medium are provided along the vertical axis direction.
  • the intermediate molded product 40 in the molding space is heated to a predetermined temperature by the temperature control medium circulating in the plurality of supply paths 134.
  • the final blow molding part 130 may also include a stretching rod, like the primary blow molding part 110.
  • the intermediate molded product 40 arranged in the final blow mold 131 is stretched in the vertical axis direction and the horizontal axis direction by the high-pressure air supplied to the inside, and pressed against the inner wall surface of the final blow mold 131.
  • the hollow container 10 as the final molded product is molded (see FIG. 1).
  • the final blow mold 131 is preheated to a predetermined temperature, for example, 80 ° C. to 110 ° C., and the intermediate molded product 40 is heat set at this temperature for a predetermined time, for example, 15 s to 30 s.
  • the hollow container 10 is formed.
  • the uneven pattern such as the engraved mark 51 and the texture pattern 53 formed on the hollow container 10 is used. It was made to form simultaneously. Thereby, the hollow container 10 with which uneven
  • the quality of the hollow container 10 such as heat resistance and transparency can be improved.
  • crystallization of the PET resin is promoted by heating the primary blow-molded product 30 in the primary blow molding process, and residual strain is generated when the primary blow-molded product 30 is contracted by the heat treatment process to form the intermediate molded product 40. Since it is removed, the heat resistance of the hollow container 10 which is the final molded product can be increased.
  • the primary blow-molded product molded in the primary blow-molded part is heat-treated in the heat-treated blow-molded part, but the primary blow-molded part may also serve as the heat-treated blow-molded part.
  • the primary blow molding die may be provided with a heating source such as a heater so that the primary blow molding process and the heat treatment process are performed substantially simultaneously.
  • a primary blow mold that also functions as a heat treatment mold
  • a preliminary blow mold of a temperature control section in an injection stretch blow molding machine one stage machine may be used.
  • a concavo-convex pattern may be provided to the intermediate molded product in the final molding step. That is, the shape of the concavo-convex pattern provided in the heat treatment step may be further adjusted in the final forming step. Thereby, it is possible to form a sharper concavo-convex pattern that could not be realized by the conventional method in which the concavo-convex pattern was given only in the final molding step.
  • a heat-resistant hollow container with improved design properties can be produced.
  • the present invention has been described mainly by exemplifying a large container having a capacity of about 5 gallons (about 20 liters) as a hollow container.
  • the present invention has all sizes, for example, a capacity of 0.5 It can also be applied to a method for producing small to medium sized containers of about 2 liters.

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Abstract

プリフォームを一次ブロー成形型内でブロー成形して一次ブロー成形品を形成する一次ブロー成形工程と、一次ブロー成形品を熱処理型内でブローしながら加熱した後に収縮させて中間成形品を形成する中間成形工程と、中間成形品を所定温度に加熱した最終ブロー成形型内でブロー成形して中空容器を形成する最終成形工程と、を備え、熱処理型の内壁面に凹凸模様に対応する反転凹凸を形成しておき、中間成形工程において凹凸模様を有する中間成形品を形成するようにする。

Description

中空容器の製造方法
 本発明は、ポリエチレンテレフタレート(以下、PETとも称する)樹脂等の樹脂材料からなる中空容器の製造方法に関する。
 例えば、プラスチック容器等の樹脂材料からなる中空容器は、一般に筒状のパリソンもしくは有底円筒状のプリフォームをブロー成形装置のブロー型内に配置し、このブロー型内でプリフォーム等を高圧のブローエアによってブロー成形することで得られる。また近年、樹脂製の中空容器として、延伸ブロー成形されたポリエチレンテレフタレート(以下、PETとも称する)樹脂製のものが多く用いられている。ただしPET樹脂製の中空容器は耐熱性に劣るという欠点がある。中空容器の耐熱性等を向上させるために、例えば、プリフォームを一次ブロー成形することで最終成形品よりも大きい一次ブロー成形品を形成し、この一次ブロー成形品を加熱装置で熱処理して収縮させた後、二次ブロー成形により最終成形品とする製造方法が提案されている(特許文献1参照)。
 また例えば、プリフォームを一次ブロー成形型内でブロー成形して一次成形品を形成する一次成形工程と、一次成形品を、熱処理型内で熱処理する熱処理工程と、熱処理工程を経た中間成形品を、最終ブロー成形型内でブロー成形して最終成形品を成形する最終成形工程と、を有する製造方法も提案されている(特許文献2参照)。
 ところで、樹脂製の中空容器の表面には、各種の凹凸模様が形成されているものがある。ここでいう凹凸模様には、中空容器の表層に形成されるシボ模様や縞模様等の他、例えば、商品名や企業名、或いは型番等を表す刻印が含まれる。従来、このような凹凸模様は、二次ブロー成形(最終ブロー成形)工程で形成されていた。しかしながら、このように形成された凹凸模様は、型通りにはならず、鮮明さに欠けるという問題があった。
 例えば、壜体容器(中空容器)の肩部に設けられた稜線部に微細凹凸(凹凸模様)を形成するために、プリフォーム形成用金型の内面又は一次金型の内面の少なくとも一方に反転凹凸を形成しておき、これによって、中間品に微細凹凸(凹凸模様)を形成するようにした方法がある(例えば、特許文献3参照)。
特開平3-205124号公報 特開平08-187768号公報 特許第4111822号公報
 しかしながら、上記特許文献3に記載の凹凸模様の形成方法は、特に稜線部分に凹凸模様を形成するためのものであり、平面部分に鮮明な凹凸模様を形成できるかどうかは定かでない。またこの方法は、一次金型を用いてプリフォームを一次2軸延伸ブロー成形して一次中間成形品を形成し、一次金型から脱型させた一次中間形成品を熱収縮させて二次中間成形品を形成し、二次金型を用いて二次中間成形品を二次ブローして容器(中空容器)を形成する場合(特許文献1の製造方法に相当)に好適なものであり、後者の方法(特許文献2)等の他の製造方法において必ずしも効果が得られるとは限らない。
 本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、中空容器に鮮明な凹凸模様を形成することができる中空容器の製造方法を提供することを目的とする。特に、プリフォームを一次ブロー成形型内でブロー成形して一次ブロー成形品を形成する工程と、一次ブロー成形品を熱処理型内で加熱した後に収縮させて中間成形品を形成する中間成形工程と、中間成形品を最終ブロー成形型内でブロー成形して中空容器を形成する最終成形工程と、を備える中空容器の製造方法において、中空容器に鮮明な凹凸模様を形成する方法を提供することを目的とする。
 上記課題を解決する本発明の第1の態様は、樹脂材料からなり表面に凹凸模様を有する中空容器の製造方法であって、樹脂材料からなるプリフォームを一次ブロー成形型内でブロー成形して一次ブロー成形品を形成する一次ブロー成形工程と、該一次ブロー成形品を所定温度に加熱した熱処理型内でブローしながら加熱した後に所定サイズまで収縮させて中間成形品を形成する中間成形工程と、前記中間成形品を所定温度に加熱した最終ブロー成形型内でブロー成形して所定形状の前記中空容器を形成する最終成形工程と、を備え、前記熱処理型の内壁面に前記凹凸模様に対応する反転凹凸を形成しておき、前記中間成形工程において前記凹凸模様を有する前記中間成形品を形成することを特徴とする中空容器の製造方法にある。
 本発明の第2の態様は、第1の態様の中空容器の製造方法において、前記一次ブロー成形型が、前記熱処理型を兼ねていることを特徴とする中空容器の製造方法にある。
 本発明の第3の態様は、第1又は2の態様の中空容器の製造方法において、前記中間成形品は、開口するネック部と、筒状の胴部と、該胴部の一端を密封する底部と、前記ネック部と前記胴部とを繋ぐ肩部と、前記胴部と底部とを繋ぐヒール部とを有し、前記中間成形工程では、前記肩部と前記ヒール部に前記凹凸模様としてのシボ模様を形成することを特徴とする中空容器の製造方法にある。
 本発明の第4の態様は、第1~3の何れか一つの態様の中空容器の製造方法において、前記一次ブロー成形工程では、前記一次ブロー成形型を室温もしくは室温以下に保持した状態で前記プリフォームをブロー成形することを特徴とする中空容器の製造方法にある。
 本発明の第5の態様は、第1~4の何れか一つの態様の中空容器の製造方法において、前記中間成形工程では、前記凹凸模様が形成されたパネル部材を備えた熱処理型で前記一次ブロー成形品を加熱することを特徴とする中空容器の製造方法にある。
 かかる本発明では、中空容器に、シボ模様、刻印等の凹凸模様を鮮明に形成することができる。すなわち凹部と凸部とをはっきりと区別することができる鮮やかな凹凸模様を中空容器に形成することができる。また中空容器の表面に、例えばシボ模様等の比較的微細の凹凸模様を形成した場合、一次ブロー成形品の離型性が改善され、中空容器の品質向上を図ることもできる。
本発明の一実施形態の中空容器の一部断面図である。 本発明の一実施形態に係る中空容器の要部を示す断面図である。 本発明の一実施形態の中空容器の製造方法の各工程において得られる成形品を示す概略説明図である。 本発明の一実施形態の射出工程を説明する概略断面図である。 本発明の一実施形態の一次ブロー成形工程を説明する概略断面図である。 本発明の一実施形態の熱処理工程を説明する概略断面図である。 本発明の一実施形態の最終成形工程を説明する概略断面図である。
 以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る中空容器を示す一部断面図であり、図2は、図1のA-A´線断面図である。
 図1に示す中空容器10は、樹脂材料、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂等の熱可塑性合成樹脂で形成され、容量が5ガロン(約20リットル)程度のミネラルウォータ用リフィラブルボトルとして使用される大型容器である。この中空容器10は、上端に口部11を有し、例えば、外径がΦ55mm程度のネック部12と、例えば、最大径が270mm程度の筒状の胴部13と、ネック部12と胴部13とを繋ぎネック部12側から徐々に拡開する肩部14と、胴部13の一端を密封する底部15と、胴部13と底部15とを繋ぐヒール部16とで構成されている。
 胴部13には、複数の環状の傾斜部17から構成される補強部18が形成されている。底部15には、容器内方に突出する上底部19が形成されている。これら補強部18及び上底部19によって中空容器10の剛性(座屈強度)が高められ、中空容器10内にミネラルウォータ等の内容物を入れた際に、胴部13或いは底部15が変形してしまうことを防止している。
 中空容器10の肩部14は、本実施形態では、胴部13の肉厚よりも厚く形成されており、このことによっても中空容器10の剛性が高められている。なお肩部14の肉厚を厚くすると製造過程においてPET樹脂の白化が起こりやすいが、本発明では、後述するように肩部14の透明性を良好に確保することができる。
 また中空容器10には、所定の部分に凹凸模様が形成されている。本実施形態では、中空容器10の胴部13に、凹凸模様としての刻印51が形成されている。この刻印51は、例えば、商品名や企業名、或いは型番等を表すものである。本実施形態では、刻印51の一例である「ABC」からなる文字が、中空容器10の胴部13に形成されている。
 なお刻印51は、例えば、図2(a)に示すように、中空容器10の胴部13を変形させて容器の内側に向かって突出させることによって形成された凹部52Aで構成されている。これにより、中空容器10の胴部13の肉厚は、刻印51の部分を含んで略均一な厚さとなっている。中空容器10の胴部13の肉厚が比較的厚い場合、刻印51は、図2(b)に示すように、中空容器10の胴部13の厚さ方向の一部が削られた凹部52Bによって構成されていてもよい。また刻印51は、文字列周辺を凹部化して文字列部分を凸部化させたものであってもよいし、逆に文字列周辺を凸部化して文字列部分を凹部化させたものであってもよい。
 中空容器10の肩部14、ヒール部16の表面は粗面となっており、微細な多数の凹凸が形成されている。本実施形態では、中空容器10の肩部14及びヒール部16の表面には、図1中に斜線で表すように、凹凸模様としてのシボ模様53が形成されている。なおシボ模様53や刻印51等の凹凸模様は、中空容器10の何れの部分に形成されていてもよい。例えば、胴部13の中間に突出して設けられている補強部18にも、シボ模様53が形成されていてもよい。
 以下、このような本発明に係る中空容器10の製造方法について説明する。
 図3に示すように、中空容器10は、プリフォーム20、一次ブロー成形品30及び中間成形品40を経由して成形される。
 まずは図4に示すように、射出成形部100によりプリフォーム20を射出成形によって形成する(射出工程)。プリフォーム20は、ネック部21と有底筒状の胴部22とからなる筒状体であり、例えば、その肉厚が6mm~9mm程度となるように形成される。縦軸長さL1は、最終成形品である中空容器10の縦軸長さL2よりも長くても短くても構わない。図3に示すプリフォーム20は、縦軸長さL1が中空容器10の縦軸長さL2よりも短い例である。なお中空容器10における縦軸長さL2とは、中空容器10の中心部における長さであり、図3に示すように中空容器10の口部11から上底部19までの長さである。
 プリフォーム20を成形する射出成形部100は、例えば、ネック部21の外壁面を規定する水平方向に開閉可能な割型からなるネック型101と、胴部22の外壁面を規定する射出キャビティ型102と、プリフォーム20の内壁面を規定するコア型103とから構成されている。PET樹脂は射出キャビティ型102の中心部下側のゲート104より充填され、プリフォーム20が射出成形される。
 成形されたプリフォーム20は、図示しない加熱部に搬送されて、所定の延伸適温に加熱された後、図5に示すように、一次ブロー成形部110内に配置される。一次ブロー成形部110内でプリフォーム20をブロー成形することにより、最終成形品である中空容器10と同程度若しくはそれよりも大きいサイズの一次ブロー成形品30が形成される(一次ブロー成形工程)。
 一次ブロー成形部110は、例えば、開閉可能な一次ブロー成形型(割型)111と、プリフォーム20のネック部21が内部に挿入されるブローコア型112と、ブローコア型112を通して上下移動可能な延伸ロッド113と、一次ブロー底型114とを備える。そして一次ブロー成形部110は、一次ブロー成形品30の外形形状に沿った内壁面を有している。
 一次ブロー成形工程では、プリフォーム20が延伸ロッド113により縦軸方向に延伸されると共に高圧エアにより横軸方向に延伸される。これにより、プリフォーム20が一次ブロー成形部110の内壁面に押圧され、一次ブロー成形品30が成形される。このとき一次ブロー成形部110は加熱されることなく室温(常温)もしくは室温以下に維持されているため、一次ブロー成形部110から取り出された一次ブロー成形品30は、一次ブロー成形部110の内壁面に沿った形状となる。
 なお、ここでは一次ブロー成形工程でプリフォーム20をブロー成形することで一次ブロー成形品30を形成しているが、一次ブロー成形工程の前に、プリフォーム20をその径方向に若干延伸させる、いわゆる予備ブロー工程を実施するようにしてもよい。これにより、一次ブロー成形工程におけるプリフォーム20の延伸倍率が低く抑えられるため、一次ブロー成形品30をさらに良好に形成することができる。
 このように成形された一次ブロー成形品30は、射出工程で成形されたネック部31(21)と、筒状の胴部32と、胴部32とネック部31とを繋ぐ肩部33と、胴部32の一端を塞ぐ底部34と、胴部32と底部34とを繋ぐヒール部35とで構成され、最終成形品である中空容器10よりも大きいサイズを有する。またネック部31を含む縦軸長さL3は、中空容器10の縦軸長さL2よりも長くなっている方が望ましい(図3参照)。
 なお大型容器である中空容器10を一次ブロー成形するにあたっては、プリフォーム20の延伸温度を適宜調整して、一次ブロー成形品30の肩部33の肉厚が胴部32の肉厚よりも厚くなるようにすることが好ましい。これにより肩部33の延伸倍率が小さく抑えられ、肩部33におけるPET樹脂の延伸結晶化に伴う白化をさらに確実に抑制することができる。また肩部33の肉厚が比較的厚く確保されていることで、最終成形品である中空容器10の剛性を高めることもできる。
 次に図6に示すように、室温(常温)に冷却された一次ブロー成形品30を熱処理ブロー成形部(熱処理型)120内に配置して熱処理した後、一次ブロー成形品30を中空容器10よりも小さいサイズまで収縮させて中間成形品40とする(熱処理工程)。なお一次ブロー成形品30を室温(常温)に冷却した後、すぐに一次ブロー成形品30に対して熱処理工程を実施してもよい。しかしながら、実際には、上述した射出工程と一次ブロー成形工程とを繰り返すことで一度に複数の一次ブロー成形品30を作製した後、これら複数の一次ブロー成形品30に対して熱処理工程を実施している。
 図6(a)に示すように、熱処理ブロー成形部120は、一次ブロー成形品30が収容される熱処理型(割型)121と、一次ブロー成形品30のネック部31が内部に挿入される熱処理用ブローコア型122と、一次ブロー成形品30の底部34に対応する上底加熱型123と、で構成されている。熱処理型121の成形空間は、一次ブロー成形品30の外形とほぼ同一形状に形成されている。
 熱処理型121の内面には、一次ブロー成形品30の胴部32に対応する部分に、中空容器10に形成される凹凸模様に対応して、反転凹凸模様が形成されている。すなわち熱処理型121の内面の胴部32に対向する部分には、熱処理型121の内側に向かって突出する「ABC」の反転文字からなる突出部121aが形成され、肩部33及びヒール部35に対応する部分には、図6(a)中に斜線で表すように、シボ模様53とは凹凸が反転した反転シボ模様121bが形成されている。なお反転凹凸模様は、熱処理型121上に直接形成されていてもよいが、熱処理型121表面に固定された熱処理型121とは別体であるパネルに形成されていてもよい。これにより、熱処理型121を交換することなくパネルを交換するだけで、凹凸模様を変更することができる。したがって、メンテナンスが容易となり、またコストが低減される。
 さらに熱処理型121には、一次ブロー成形品30の胴部32に対応する部分に、複数、例えば12本の棒状のヒータ124が設けられている。これらのヒータ124は、熱処理型121の成形空間の周囲に略均等な間隔で内蔵されており、これらのヒータ124によって一次ブロー成形品30の胴部32が所定温度に加熱されるようになっている。
 熱処理型121には、一次ブロー成形品30の肩部33に対応する部分に、例えば、加熱されたオイル等の温調媒体が供給される供給路125が形成されていてもよい。これにより、熱処理型121によって、一次ブロー成形品30の胴部32と肩部33とを異なる温度に加熱することができる。熱処理用ブローコア型122は、先端からエアを供給及び排気できるようになっている。なお熱処理ブロー成形部120には、一次ブロー成形部110の延伸ロッド113と同様の棒状部材が備えられていてもよい。この棒状部材を利用して底部34を上底加熱型123上の適切な位置に保持する。これにより、熱処理工程における一次ブロー成形品30の位置ずれや予期しない形状変形を防止することができる。
 熱処理ブロー成形部120は予め所定温度に加熱されている。熱処理工程では、図6(b)に示すように、一次ブロー成形品30の内部に高圧エアを送り込み、突出部121a及び反転シボ模様121bが形成された熱処理型121内の内壁面に一次ブロー成形品30を所定時間接触させて加熱処理(ヒートセット処理)する。これにより、一次ブロー成形品30の胴部32には、「ABC」の文字からなる刻印51が形成されると共に、肩部33及びヒール部35の表面にはシボ模様53が形成される(図3参照)。
 その後一次ブロー成形品30内の気体を排気すると共に一次ブロー成形品30を熱処理型121から取り出すことで中間成形品40が形成される。すなわち、一次ブロー成形品30内の気体を排気すると共に熱処理型121から一次ブロー成形品30を取り出す際に、一次ブロー成形品30が収縮して縦軸長さL3が最終成形品である中空容器10の縦軸長さL2よりも短い中間成形品40となる。
 このように形成された中間成形品40は、最終成形品である中空容器10よりも小さいサイズに形成されており、ネック部41と、筒状の胴部42と、胴部42とネック部41とを繋ぐ肩部43と、胴部42の一端を塞ぐ底部44と、胴部42と底部44とを繋ぐヒール部45とで構成されている。ネック部41を含む縦軸長さL4も中空容器10の縦軸長さL2よりも短くなっている(図3参照)。
 またこのように熱処理工程を経た中間成形品40の胴部42には、「ABC」の文字からなる刻印51が形成されていると共に、肩部43及びヒール部45にはシボ模様53が形成されている(図3参照)。
 そして、このような刻印51やシボ模様53等の凹凸模様を、熱処理工程において一次ブロー成形品30(中間成形品40)に形成することで、これら刻印51及びシボ模様53を極めて鮮明に形成することができる。刻印51の凹凸の深さや大きさは、熱処理後の収縮の程度および最終成形品における望ましいサイズなどを考慮して決定することが望ましい。
 熱処理工程においては、一次ブロー成形品30の少なくとも胴部32が、後述する最終成形工程における加熱温度よりも高い温度、例えば、140℃~180℃程度で加熱されるようになっていることが好ましい。例えば、本実施形態では、複数のヒータ124による熱処理型121の加熱温度が140℃~180℃程度に設定されている。この場合の加熱処理(ヒートセット)時間は、8s~16sの間で設定されていることが好ましい。これにより、一次ブロー成形品30の残留応力が除去され、最終成形品である中空容器10の耐熱性が向上する。
 ここで、鮮明な凹凸模様を一次ブロー成形品30に形成するには、熱処理工程における一次ブロー成形品30の加熱温度は高い方が好ましい。ただし、加熱温度が高すぎるとPET樹脂の結晶化による白化現象が生じ、一次ブロー成形品30の透明性が失われてしまう。このため、熱処理工程における一次ブロー成形品30の加熱温度は、上述のように140℃~180℃の範囲であることが好ましいが、特に、160℃~170℃の範囲であることが望ましい。
 さらに一次ブロー成形品30の肩部33が胴部32よりも肉厚に形成されている場合(特に大型容器の場合)、熱処理工程において肩部33を胴部32と同等の温度で加熱すると、冷却時にPET樹脂の球結晶化に伴う白化が生じる虞がある。このため、肩部33は、胴部32の温度よりも低い温度で加熱することが好ましい。本実施形態では、熱処理型121の供給路125内に温調媒体を供給することで肩部33の温度が調整されている。これにより、比較的肉厚の肩部33におけるPET樹脂の球結晶化による白化を抑制することができる。なお同様の理由により、熱処理工程においては、一次ブロー成形品30の底部34も温調媒体により比較的低い温度に加熱することが好ましい。
 また熱処理工程では、一次ブロー成形品30の肩部33及びヒール部35、さらには胴部13の中間の補強部18など離型しづらい部分が存在する。上述のように比較的高い温度で一次ブロー成形品30を加熱処理する場合には、特に離型性が低下する。そしてこの離型性の低下に伴って、最終成形品である中空容器10に要求されている透明性や寸法精度等の品質が低下する虞がある。
 しかしながら熱処理工程において一次ブロー成形品30の肩部33及びヒール部35などにシボ模様53を形成することで、肩部33及びヒール部35などの離型性が大幅に向上する。離型性の向上により、より高温での熱処理工程が可能になる。これにより最終成形品である中空容器10の耐熱性や形状面での品質を向上できると共に、製造効率を高めることもできる。
 その後、中間成形品40は、図7に示すように、所定温度に加熱された最終ブロー成形部130に配置される。最終ブロー成形部130で中間成形品40をブロー成形することにより、最終成形品である中空容器10が得られる(図3参照)。このとき中間成形品40に形成されている刻印51及びシボ模様53は実質的に形状が変化することなく、鮮明な刻印51及びシボ模様53を備えた中空容器10が形成される。
 最終ブロー成形部130は、中間成形品40が収容され上下方向で二つに分割された最終ブロー型(割型)131と、中間成形品40のネック部41が内部に挿入される最終処理用ブローコア型132と、中間成形品40の底部44に対応する上底型133と、を備える。最終ブロー型131の成形空間の周囲には、温調媒体が供給される供給路134が縦軸方向に沿って複数設けられている。これら複数の供給路134内を循環する温調媒体によって成形空間内の中間成形品40が所定温度に加熱されるようになっている。なお図示しないが、最終ブロー成形部130も、一次ブロー成形部110と同様に、延伸ロッドを備えていてもよい。
 最終成形工程では、最終ブロー型131内に配置された中間成形品40が、その内部に供給される高圧エアにより縦軸方向及び横軸方向に延伸され、最終ブロー型131の内壁面に押圧されて熱処理され、最終成形品である中空容器10が成形される(図1参照)。具体的には、最終ブロー型131は、所定温度、例えば、80℃~110℃に予め加熱されており、この温度で中間成形品40を所定時間、例えば、15s~30sの間ヒートセットすることで、中空容器10が形成される。
 以上説明したように、本発明では、中空容器10に形成される刻印51やシボ模様53等の凹凸模様を、一次ブロー成形品30を熱処理ブロー成形部120で加熱処理(ヒートセット)する際に同時に形成するようにした。これにより、刻印51及びシボ模様53等の凹凸模様が鮮明に形成された中空容器10を得ることができる。
 また以上のような方法でPET樹脂からなる中空容器10を製造することにより、中空容器10の耐熱性や透明性等の品質を高めることができる。特に、一次ブロー成形工程において一次ブロー成形品30を加熱することでPET樹脂の結晶化が促進され、また熱処理工程によって一次ブロー成形品30を収縮させて中間成形品40とする際に残留歪みが除去されるため、最終成形品である中空容器10の耐熱性を高めることができる。
 以上本発明の一実施形態について説明したが、勿論、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変更が可能である。
 例えば、上述の実施形態では、一次ブロー成形部で成形した一次ブロー成形品を、熱処理ブロー成形部で熱処理するようにしたが、一次ブロー成形部が、熱処理ブロー成形部を兼ねるようにしてもよい。すなわち一次ブロー成形型にヒータなどの加熱源を設けておき、一次ブロー成形工程と熱処理工程とを実質的に同時に行うようにしてもよい。
 また熱処理型の機能を兼ねる一次ブロー成形型として、射出延伸ブロー成形機(1ステージ機)における温調部の予備ブロー型を利用してもよい。
 また熱処理工程で一次ブロー成形品に対して凹凸模様を付与した後、さらに最終成形工程においても中間成形品に対して凹凸模様を付与するようにしてもよい。つまり熱処理工程で付与した凹凸模様の形状を、最終成形工程でさらに整えるようにしてもよい。これにより、最終成形工程のみで凹凸模様を付与していた従来の方法では実現できなかったより鮮明な凹凸模様を形成することができる。また、意匠性が向上した耐熱中空容器を製造することができる。
 また上述の実施形態では、主として中空容器として容量が5ガロン(約20リットル)程度の大型容器を例示して本発明を説明したが、本発明は、あらゆる大きさ、例えば、容量が0.5~2リットル程度の小~中型容器の製造方法にも適用することができる。
 10 中空容器
 13 胴部
 14 肩部
 16 ヒール部
 20 プリフォーム
 30 一次ブロー成形品
 32 胴部
 33 肩部
 34 底部
 35 ヒール部
 40 中間成形品
 42 胴部
 43 肩部
 44 底部
 45 ヒール部
 51 刻印
 52 凹部
 53 シボ模様
 100 射出成形部
 110 一次ブロー成形部
 120 熱処理ブロー成形部
 121 熱処理型
 121a 突出部
 121b 反転シボ模様
 122 熱処理用ブローコア型
 130 最終ブロー成形部

Claims (5)

  1.  樹脂材料からなり表面に凹凸模様を有する中空容器の製造方法であって、
     樹脂材料からなるプリフォームを一次ブロー成形型内でブロー成形して一次ブロー成形品を形成する一次ブロー成形工程と、
     該一次ブロー成形品を所定温度に加熱した熱処理型内でブローしながら加熱した後に所定サイズまで収縮させて中間成形品を形成する中間成形工程と、
     前記中間成形品を所定温度に加熱した最終ブロー成形型内でブロー成形して所定形状の前記中空容器を形成する最終成形工程と、を備え、
     前記熱処理型の内壁面に前記凹凸模様に対応する反転凹凸を形成しておき、前記中間成形工程において前記凹凸模様を有する前記中間成形品を形成することを特徴とする中空容器の製造方法。
  2.  請求項1に記載の中空容器の製造方法において、
     前記一次ブロー成形型が、前記熱処理型を兼ねていることを特徴とする中空容器の製造方法。
  3.  請求項1又は2に記載の中空容器の製造方法において、
     前記中間成形品は、開口するネック部と、筒状の胴部と、該胴部の一端を密封する底部と、前記ネック部と前記胴部とを繋ぐ肩部と、前記胴部と底部とを繋ぐヒール部とを有し、
     前記中間成形工程では、前記肩部と前記ヒール部に前記凹凸模様としてのシボ模様を形成することを特徴とする中空容器の製造方法。
  4.  請求項1~3の何れか一項に記載の中空容器の製造方法において、
     前記一次ブロー成形工程では、前記一次ブロー成形型を室温もしくは室温以下に保持した状態で前記プリフォームをブロー成形することを特徴とする中空容器の製造方法。
  5.  請求項1~4の何れか一項に記載の中空容器の製造方法において、
    前記中間成形工程では、前記凹凸模様が形成されたパネル部材を備えた熱処理型で前記一次ブロー成形品を加熱することを特徴とする中空容器の製造方法。
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