JP3820104B2 - ライナおよびプリフォーム - Google Patents
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Description
(発明の技術分野)
この発明は、改良したプリフォーム・ライナに関するものであり、いっそ詳しくは、改良した機能的特性を有するライナを有する多層プリフォームに関するものである。
【0002】
(背景技術)
プラスチック中空物品の伝統的な2段階吹込み成形では、代表的には、プリフォームまたはパリソンの製造、分割式雌型金型内へのプリフォームの設置、プリフォームの金型形状への加圧成形を行う。プリフォームまたはパリソンは、多種多様な方法で製造することができるが、これらの方法はすべて周知である。普通のプリフォーム製造方法のいくつかの例としては、限定するつもりはないが、押出し成形、射出成形、圧縮形成、熱成形、または、これらの技術の種々の組み合わせ、派生技術がある。
【0003】
近年、多層容器が普及してきており、中空プラスチック容器の分野では広く使われるようになった。多層プリフォームおよび容器は、普通、特定の層において異なった材料を使用できるように製作されるが、その場合、各材料は所望の機能を果たせるようになった特別な特性を有する。種々のプラスチック材料成分をより良好にかつより経済的に利用するには、一般的により高価である第1の重合体の比較的薄い内層と、あまり高価でもなく、および/または、あまり望ましくもない重合体の比較的厚い外層とを有するプリフォームを製造することが望ましいことが多い。
【0004】
いくつかの用途において、比較的薄い内層は、最終物品の意図した内容物が容器の外壁面と直接接触するのを防ぐために用いられ得る。他の場合には、或る種の材料層の目的が、容器の壁を通る浸透量または浸透率を低減するための付加的なガス・バリアあるいは酸素バリアを提供することにあることもある。使用される層状形態は、多数の目的を満たし、種々の機能的必要性を満たすように工夫される。
【0005】
種々の技術がこのような多層プリフォームを製造するのに適用され得るが、本発明は、特に、一般的にほぼ閉じた底部および開いたネック部を有する比較的薄肉の円筒形インナー・ライナすなわち「スリーブ」の使用を含むプロセスに良く適している。このようなライナおよびプリフォームは、以下に述べる装置および方法に代表されるものを含めて、多種多様なプロセスによって製造することができる。
【0006】
たとえば、米国特許第4,109,813号が、多層プリフォームの製造法であって、パリソン金型内のコア上に予形成したスリーブを設置し、金型内でコアおよびスリーブまわりにパリソンを射出成形する製造法を開示している。この開示は、ひとたびコアをスリーブ内に挿入したならば、真空を使用してパリソンを最終形状に吹込み成形することができ、スリーブがコアに対して押し付けられてそこに取り付いたままとなることを教示している。
【0007】
米国特許第5,464,106号は、外層に加えて、可変厚さの内層を有する多層プリフォームおよび容器を開示している。多層プリフォームを形成する1つの指定された方法では、ライナの押出成形し(または、共押出成形し)、吹込み成形を経てライナを最終形状に形成し、次いで、ライナを射出成形機に移動させて外層を形成する。
【0008】
上記のような多層の用途においては、外層の成形前にライナが対応するコア・ロッド上に正しく着座していることが重要であり、しばしば必須である。このことは、外層を射出成形、圧縮形成その他の製造技術のどれで製造する場合にも当てはまる。したがって、ライナの物理的な構造に設計強化を導入することよって、ライナの着座性を改善することができ、その結果できた物品は、ばらつきなしの点で改善され、より良い効率で製造されることになる。
【0009】
(発明の開示)
したがって、本発明の目的は、改良した取り扱い特性を有するプリフォーム・ライナを提供することにある。
本発明の別の目的は、多層プリフォームおよびその結果できる容器の処理および形成を改善するプリフォーム・ライナを提供することにある。
本発明のさらに別の目的は、ライナの対応するコアへの物理的な取り付けを改善し、それによって、さらに後の処理にともなう圧縮抵抗を減らすプリフォーム・ライナを提供することにある。
本発明のさらにまた別の目的は、改良した寸法特性を呈する多層プリフォームおよび容器を提供することにある。
【0010】
上記の目的を実行する際において、本発明は、閉じた底部と、該底部と一体であり、かつ、前記底部から上方に延びる下方部と、該下方部と一体であり、かつ、前記下方部から上方に延びる円筒形の上方部とを有し、該上方部は、開いたネック部および上方リムを有する上方部分を含むプラスチック・プリフォームを製造するための改良したインナー・ライナであって、前記インナー・ライナは、内面及び外面を有しており、前記インナー・ライナは、さらに、前記インナー・ライナと金型コア・ピンの係合を容易にするための、前記内面から内方へ突出する環状のリングを含む一体のマウント手段を有しており、前記インナー・ライナを前記金型コア・ピン上に嵌めたときに、前記インナー・ライナの内面からのガスの漏出を可能にするための、前記マウント手段の前記環状のリングに設けられた複数の溝を含むベント手段を有することを特徴としている。さらに、本発明は、ブロー成形容器を製造するためのプラスチックの多層のプリフォームにおいて、閉じた底部と、該底部と一体であり、かつ、前記底部から上方に延びる下方部と、該下方部と一体であり、かつ、前記下方部から上方に延びる円筒形の上方部とを有し、該上方部は、開いたネック部および上方リムを有する上方部分を含むインナー・ライナを有しており、前記インナー・ライナは、内面及び外面を有しており、前記インナー・ライナは、さらに、前記インナー・ライナと金型コア・ピンの係合を容易にするための、前記内面から内方へ突出する環状のリングを含むマウント手段を有しており、前記プリフォームは、さらに、前記インナー・ライナを前記金型コア・ピン上に嵌めたときに、前記インナー・ライナの内面からのガスの漏出を可能にするための、前記マウント手段の前記環状のリングに設けられた複数の溝を含むベント手段と、プラスチックのインナー・ライナに隣接する成形外層と、を有することを特徴としている。
本発明の目的、特徴および利点は、当業者であれば、類似した参照符号が類似した要素を示している添付図面に関連した、本発明を実施する最良形態についての詳細な説明および添付の特許請求の範囲から容易に明らかとなろう。
【0011】
(発明の最良の実施態様)
ここで、類似した参照符号は類似した要素を示している図面を詳細に参照して、図1の立面図においては、単層ライナ(プリフォーム・スリーブとも呼ばれる)が全体的に10で示してある。ライナ10は、さらに、上方部12、下方部14および閉じた底部分16を含む。ライナ10の厚さは、その全長に変化してもよい。上下の部分を区別する寸法上の差異があってもよいし、或いは、上下の部分を区別する寸法上の差異はなくてもよい。また、各部分の長さを調節して所与の用途の機能的な必要性に合わせてもよい。ねじ付きプリフォームを用いる用途においては、ライナ10の上方部12の長さは、通常、少なくとも成形外層のねじ付き部分の長さとなろう。
【0012】
ライナ10それ自体は、種々のプラスチック材料から形成することができる。普通のプラスチックのいくつかとしては、限定するつもりはないが、ポリエチレン・テレフタレート(PET)、ポリエチレン・ナフタレート(PEN)、エチル・ビニルアルコール(EVOH)、ポリプロピレンおよび/または前記あるいは他の熱可塑性材料の種々の組み合わせまたは混合物がある。しかしながら、大多数の場合、特に、完成物品が人間の消費に適った内容物を保持することになる場合、ライナ10の最内層は、ヴァージンPET、または、他のいくつかのFDAが認可した樹脂から形成することになる。
【0013】
ライナ10は、米国特許第5,464,106号に開示されているような押出成形プロセス、米国特許第5,443,766号に教示されているような熱成形プロセス、射出成形プロセス、圧縮成形プロセスあるいは薄肉異形プラスチック物品を形成するのに普通に使用される任意の他のプロセスによって形成することができる。たいていの薄肉物品、特に、その全長にわたって制御した壁厚を有することが望ましい場合には、押出成形が薄肉ライナ10を形成するための好ましい処理技術である。
【0014】
図2〜図5は、ライナおよびその結果できるプリフォームを形成するのに使用することができるいくつかのタイプのプロセスのうちの1つを、特に詳しく示している。図2は、押出成形装置20および押出成形機24を示している。溶融物は、ほぼ円筒形の押出物30を形成するように押出ダイに送り込まれる。所望に応じて、溶融物厚さ調整装置(図示せず)を使用して全長にわたって被押出部材30の厚さを変えてもよい。押出成形機の部品設計および能力に依存して、所望に応じて、付加的な層を共押出成形してもよい。多層からなる可能性に加えて、ライナ10は、種々の部品において2種類以上の材料で作ってもよい。たとえば、所望ならば、ライナ側壁は、ライナの底における材料と異なった材料で作ってもよい。
【0015】
押出物30は、代表的に、ほぼ円筒形状あるいはチューブ形状が最も普通である一体の連続物として押出成形機20を出る。図2に示すように、熱いパリソンまたは押出物30は、開いた吹込み成形金型42の開いた金型セクション41の間に押し出される。図示実施例に示すように、金型キャビティ43は一対のライナ10の形を構成しており、これらのライナは、後により詳しく説明するように、射出成形後にその結果できたプリフォームの開口端に隣接する端部で相互に連結している。金型セクション41の1つは、ブロー・ニードル44を含む。図3に示したように、ブロー・ニードルは、密閉金型キャビティ45の形状に押出物30を吹込み成形すべく閉じている金型と関連して押出物30に挿入される。より高い製造出力が要求される場合には、一連の金型を使うことができる。このような方法の1例が、米国特許第5,698,241号の回転吹込み成形機と関連して説明されている。
【0016】
(図示実施例と同様に)ライナ10の押出吹込み成形後、金型42はライナ10を取り出すために開かれる。多数のライナを互いと関連して製造する場合には、ライナ10は、任意適当な方法、たとえば、図4に概略的に示すナイフ46よって切断して分離することができる。
【0017】
図5を参照して、射出成形装置60は、図示の閉位置において金型キャビティ65を協働して構成する金型キャビティ・セクション64を構成する一対の金型セクション63を有する金型62を含む。ライナ10は、射出成形装置60のコア・ピン66上に設置され、閉じた金型62のキャビティ64内に受け入れられて射出成形処理を始める。射出機67が、キャビティ64内のライナ10まわりに樹脂を射出し、外層68を形成し、プリフォーム70を形成する。
【0018】
こうしてできた許容できるライナおよびプリフォームの製造は、上記した方法に限らない。ライナ10、および、その結果できるプリフォームを製造する他の方法も考えられる。たとえば、図6は、1枚の重合体材料シート76から熱成形した複数の広口ライナ10aを示している。このようなライナ10aは、任意の適当な方法でシートから切り離すことができる。広口ライナ10aは、一般的に、図1のライナ10の構造よりも、プリフォームおよび完成物品の側壁直径に対してより大きな口径すなわち開口直径を有する。このような寸法の場合、広口ライナ10aは、押出成形プロセスによるよりも、熱成形、射出成形、圧縮成形の諸プロセスで形成するのがより普通である。
【0019】
次に図7を参照して、ここには、多層ライナ10bの好ましい実施例が示してある。多層ライナ10bは、閉じた下方部50、側壁部52、テーパ付きの円筒壁形状の肩部54、および肩部54上方に位置する上方部56を有する多数の層を含む。ライナ10bがコア・ピンまたは他の取り扱い手段上を適切に運ばれ、取り扱われ得る限り、肩部54の精密な形状、テーパは重要ではない。多層ライナ10bは、さらに、内層30および外層40で構成される。人間の消費に適った内容物を保持するように設計されている容器を製造するときには、内層30は、このような目的のために受け入れられるポリエステル材料で構成される。外層は、一般に内容物と接触することはなく、一般的に、より安価なポリエステル樹脂で作ることができる。実際には、多層ライナ10bは、内外層だけに限られるべきではなく、全長あるいは部分的な長さにわたる横断面に沿って獲得される任意数の多層からなるものであってもよい。
【0020】
薄い内層および/またはバリア層を利用することが望ましいことが多い。したがって、機能的ならびに営業的な理由のために、ライナ10bは、好ましくは、押出成形プロセスまたは共押出成形プロセスによって形成されることになる。しかしながら、この技術分野では知られている熱成形、射出成形、圧縮成形その他のプロセスを種々組み合わせて使用し、類似の多層構造を製造することができる。
【0021】
真空技術または他の機械的な作業によるかどうかに応じて、後に、ライナをコア・ロッド上へ位置させ、その後に金型内に設置することになる。次に、重合体の外層をライナまわりに射出成形または圧縮成形してプリフォームを形成する。ライナをコア上により安定して位置させるために、またさらに、ライナがピンから意図せずに早期に分離してしまうのを防ぐために、ライナ10はマウント手段を含むように形成する。このマウント手段は、代表的には、少なくとも1つの内方に突出する突起からなり、具体的には、ライナをコア・ピン上へよりぴったりと嵌めるように設計してある。図8は、環状のリングまたはバンド78の形をとるマウント手段を示しており、このリングまたはバンドは、ライナ10の内面80から内方へ延びている。マウント手段は、その形成中にライナそれ自体の一部として形成してもよいし、または、射出成形金型コア・ピン上にライナの位置させる前に実施される許容できる処理技術によって後に形成してもよい。
【0022】
図9は、図8の環状のリングまたはバンド78の一部を示す拡大断面図である。リングまたはバンド78のくぼみ(文字tで示す)の寸法は、代表的には、5〜15/1,000インチの範囲内にあり、ライナのピンとの意図した圧力接触を助けるのに充分で十分でなければならない。同時に、くぼみの量tは、ライナのコア・ロッド上への正しい設置を妨げるほど大きくてはならない。実際には、突起の設計および寸法は、それぞれの接触長にわたる材料の相互作用、特に摩擦効果、ライナの内径およびロッドの外径に合わせる。
【0023】
本発明の実施例において、ライナ10は、さらに、ライナ10の上方部56の内面80にくぼませて設けた少なくとも1つのベント手段を含む。ベント手段の主要な目的は、ライナをコア・ロッド上に位置させたときにライナの内部からの空気および任意他のガスが排出するのを助けることにある。充分な「ガス抜き」なしでは、ライナの内部に捕らえられ、圧縮されるガスの内圧が、ロッド上へのライナの適切な設置を妨げる可能性がある。ロッドから発生する真空効果とライナにおける機能的に充分に機能的なガス抜き手段の設計とが相まって、コア・ロッド上へのライナの位置決めを最適化することができる。コア・ロッド上へのライナの一貫した良好な設置により、本質的に、より一貫した寸法的な特徴をもってプリフォームを製造することができる。
【0024】
図10は、環状バンド78と、ベント手段として役立つ複数の流路または溝82との両方を有するライナ10の立面横断面図を示している。図11は、図10に示すライナの頂面図である。図10、図11に全体的に示すように、ベント手段は、ライナ10の内面80に設けた1つ以上の流路または溝82の形を採ることができる。ベント手段の数、寸法および形状は、ライナ10が着座したときに内部のガスを望み通りに逃がすことができるように設計、調整することができる。
好ましい実施例において、4つの流路または溝82が、ライナ10の上方部56の内周に沿って同じ長手方向の高さのところで互いに等間隔に隔たっている。各個々の溝82は、中心軸線Aの方向に対してほぼ平行な方向にライナ10の内面80に沿って長手方向に延びている。
【0025】
図12は、ライナ10の内面80上の指定部位に位置してベント手段としての流路または溝を創設するボールミル88を示している。ボールミル88はほぼ半円形の流路または溝82を創設するが、ベント手段を含む通路の特定の形状それ自体は重大ではない。実際には、ベント手段は、ほとんど無限の数の形状、パターンを採るように寸法決め、設計することができる。さらに、ベント手段は、この技術分野では知られている任意適当な製造技術によって形成することができる。たとえば、ボールミル(図示のようなもの)を使用するよりは、むしろ、ベント手段は、指定位置で、刃または他の切断手段によってライナの内面に切り込んだ長手方向の切欠きの形を採り得る。所与のベント手段に対応する漏出通路域は、個々のライナ設計と関連付けた所望の排出率を与えるように寸法決めして、形成することができる。
【0026】
図13は、圧力成形した外層92および直壁式の単層ライナ10cを有する多層複合プリフォーム90を示している。特に、このプリフォームは、また、ライナ10cの開放端の上方部12にほぼ隣接して位置させたねじ付きネック部94と、普通の保持用フランジ96とを含む。成形外層(単数または複数)は、好ましくは、射出成形されるが、他の公知の製造技術、たとえば、圧縮形成も使用し得る。
【0027】
ライナ10は、一般的に、成形外層92に接着することになるが、ときには、後に材料を成形するために通常使用される温度で外層に直接接合してもよい。このような接合を容易にするために、ライナ10の外部表面は、この技術分野では知られている作業によって処理して、プラスチック表面の接着性を高めるようにしてもよい。いくつかの例では、成形外層92を成形する前に、さらに付加的なプラスチック材料(たとえば、バリア)でライナ10の外面を被覆すると望ましいかも知れない。たとえば、このような付加的な層またはコーティングを、ライナの外面に直接吹き付けてもよいし、ライナを所望材料を含有している溶液内に浸漬してもよい。
図13は直壁式ライナ10cを示しているが、ここで、本発明の意図したライナおよびプリフォームが、先に特に開示したのに加えて、任意数の形状、厚さ寸法、層構造を持ち得ることを強調しなければならない。実際には、多層プリフォームの設計は、通常、必要な、または、所望の機能的特徴およびプリフォームおよび最終物品と関連した経済的な効能を最適化するように選ばれる。
【0028】
次に図14を参照して、以下、その結果できる容器100を形成するプロセスを説明する。容器100を形成するためのプロセスは、プリフォーム80を形成する上記のプロセスを含む。外層92をライナ10に加え。所望のプリフォーム80を成形機60から取り出した後、プリフォーム90は図14に示す吹込み成形金型110内に設置する。プリフォーム90を吹込み成形金型110に設置する前に、プリフォームを再加熱することが必要かも知れない。プリフォームを射出成形機60から直ちに取り出し、図14に点線で示す吹込み成形機112内に設置した場合、プリフォーム90はすでに充分に加熱されている可能性がある。さもなければ、プリフォーム90は、吹込み成形機112内に設置する前にヒーター(図示せず)内に配置しなければならない。
【0029】
図14に続けて参照して、プリフォーム90は、吹込み成形金型110内に配置され、プリフォーム90のねじ付きネック部94に金型を係合させることによって、吹込み成形金型110内にしっかりと保持される。プリフォーム90を適正に設置したならば、吹込み成形機112を用いてプリフォーム90を容器100の形に吹込み成形する。プリフォーム90を意図した物品に形成した後、ブロー金型110は開き、完成した容器100を取り出す。
【0030】
上記の説明は多くの特別な情報について詳細に言及しているが、これらの言及は、発明の範囲を限定するようなものではなく、発明の現在のところ好ましい実施例のいくつかを単に説明しているにすぎない。明らかなように、本発明の多数の修正、変更態様が上記の教示を考慮して可能である。したがって、発明は、ここに具体的に説明したもの以外で実施可能であり、発明の範囲が、実施例よりもむしろ、添付の特許請求の範囲およびそれらの法的均等物によって決定されるべきであるということは了解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、単層プラスチック・ライナの立面図である。
【図2】 図2は、金型の開いた金型セクション間で押出物を押し出すための押出吹込み成形装置を通る断面図である。
【図3】 図3は、図1と同様の図であるが、金型を閉じて押出物を吹込み成形して一対のライナを得た後の装置を示す図である。
【図4】 図4は、図3に示すライナ対が互いから分離する方法を示す図である。
【図5】 図5は、ライナまわりに外層を射出成形して多層プリフォームを得る射出成形装置を示す図である。
【図6】 図6は、切断する前の、複数の熱成形ライナを有するシートの一部を示す斜視図である。
【図7】 図7は、テーパ付きの肩部を有する多層プラスチック・ライナの立面横断面図である。
【図8】 図8は、環状バンドの形をしたマウント手段を示すライナの立面横断面図である。
【図9】 図9は、図8に示すライナの側壁の上方部の拡大横断面図である。
【図10】 図10は、マウント手段およびベントくぼみの両方を有するライナの一実施例の立面横断面図である。
【図11】 図11は、図10に示すライナの頂面図である。
【図12】 図12は、ライナの上方部の部分頂面図であり、ライナの内面にくぼみあるいはベントを形成するための1つの手段を示す図である。
【図13】 図13は、直壁式の円筒形の上下部分を有するプラスチック・ライナ上に成形したプリフォームの立面横断面図である。
【図14】 図14は、プリフォームを容器に吹込み成形するプロセスを示す立面図である。
Claims (11)
- 閉じた底部と、該底部と一体であり、かつ、前記底部から上方に延びる下方部と、該下方部と一体であり、かつ、前記下方部から上方に延びる円筒形の上方部とを有し、該上方部は、開いたネック部および上方リムを有する上方部分を含むプラスチック・プリフォームを製造するための改良したインナー・ライナであって、前記インナー・ライナは、内面及び外面を有しており、前記インナー・ライナは、さらに、前記インナー・ライナと金型コア・ピンの係合を容易にするための、前記内面から内方へ突出する環状のリングを含む一体のマウント手段を有しており、前記インナー・ライナを前記金型コア・ピン上に嵌めたときに、前記インナー・ライナの内面からのガスの漏出を可能にするための、前記マウント手段の前記環状のリングに設けられた複数の溝を含むベント手段を有することを特徴とするインナー・ライナ。
- ブロー成形容器を製造するためのプラスチックの多層のプリフォームにおいて、
閉じた底部と、該底部と一体であり、かつ、前記底部から上方に延びる下方部と、該下方部と一体であり、かつ、前記下方部から上方に延びる円筒形の上方部とを有し、該上方部は、開いたネック部および上方リムを有する上方部分を含むインナー・ライナを有しており、前記インナー・ライナは、内面及び外面を有しており、前記インナー・ライナは、さらに、前記インナー・ライナと金型コア・ピンの係合を容易にするための、前記内面から内方へ突出する環状のリングを含むマウント手段を有しており、
前記プリフォームは、さらに、前記インナー・ライナを前記金型コア・ピン上に嵌めたときに、前記インナー・ライナの内面からのガスの漏出を可能にするための、前記マウント手段の前記環状のリングに設けられた複数の溝を含むベント手段と、
プラスチックのインナー・ライナに隣接する成形外層と、
を有することを特徴とするプリフォーム。 - 請求項2に記載のプリフォームにおいて、前記マウント手段は、前記インナー・ライナの前記上方部分に配置されることを特徴とするプリフォーム。
- 請求項3に記載のプリフォームにおいて、前記マウント手段は、前記インナー・ライナの前記上方リムの下方に配置されることを特徴とするプリフォーム。
- 請求項2に記載のプリフォームにおいて、前記インナー・ライナは、長手方向の中心軸線を含み、前記ベント手段は、前記長手方向の中心軸線の方向に延びることを特徴とするプリフォーム。
- 請求項2に記載のプリフォームにおいて、前記プラスチックのインナー・ライナは、押出吹込み成形、射出成形、熱成形、圧縮成形のうちの少なくとも1つの方法によって成形されることを特徴とするプリフォーム。
- 請求項6に記載のプリフォームにおいて、前記インナー・ライナが、プラスチックのバリア材料を含むことを特徴とするプリフォーム。
- 請求項7に記載のプリフォームにおいて、前記成形外層は、前記インナー・ライナの前記上方部分に対応し、かつ、前記インナー・ライナの前記上方部分に隣接する上方部を有し、前記成形外層の前記上方部は、蓋を受け入れるための手段を含むことを特徴とするプリフォーム。
- 請求項8に記載のプリフォームにおいて、蓋を受け入れるための前記手段は、ねじ付きの部分を含むことを特徴とするプリフォーム。
- 請求項3に記載のプリフォームにおいて、前記プラスチックのインナー・ライナは、多層であることを特徴とするプリフォーム。
- 改良した多層プリフォームを製造する方法であって、
(a)内面及び外面を有し、かつ、前記内面から内方へ突出する環状のリングを含む一体のマウント手段を有するライナを形成する段階を含み、前記環状のリングは、複数のガス・ベント溝を有しており、さらに、前記方法は、
(b)前記環状のリングが金型コア・ピンに接触し、同時に、前記環状のリングの前記ガス・ベント溝によりガスの排出を可能にするようにして、前記ライナを金型コア・ピンに取付ける段階と、
(c)熱可塑性材料の少なくとも1つの外層を成形する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
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