JP4146234B2 - 中心からずれた口を有するポリエチレンテレフタレート容器の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、通常のキャップをねじ込む円柱形の首部を備えるが、容器の前記首部の軸を通る全ての平面に関して非対称に形成された（当該容器の唯一の対称面を形成している一つの平面を除く。）本体を有する熱可塑性樹脂容器、特にＰＥＴ容器の特別な製造方法に関する。

この種の容器は普通、まずペレット成型された可塑性材料の溶融塊を適切な方法で押し出し成形することによりプリフォームを製造し、そのようなプリフォームをブロー成形し、所望の形状の完成容器とする。これらの容器は、通常慣習的にそう呼ばれているという理由で、本文においても「非対称」と呼ぶことにする。すなわち、これらの容器は一般的に、総有効体積を、その総体積中に含まれる所定数の容器の体積の合計に関して、大幅に減少させることが必要な、特別な用途や利用分野で使用される。容積効率が良いことを特徴とする容器が、できる限り平行六面体に近い形状をしていることは、広くよく知られていることである。

更にこのような形状の容器は掴みやすく、つまり特に把持するのに便利なようになっていなければならないが、それは、あまりよくフィットしない、つまりそれらの容器をつかむのに適した条件にない手によって取り扱われることが多いからである。実際これらの容器の典型的な利用分野は、潤滑油や洗剤を収容する場合である。

この種の容器は、たとえ複雑で、労力を要し、高価であることが考えられても、通常円筒形のプリフォームから製造される。それはそれらの容器が製造されるべきプリフォームが、ブロー成形を施した容器の最終形状を極力見越して造形されるからである。

しかしながらプリフォームをブロー成形する工程には、前記非対称容器を得ることを考慮すると、次の二つの重大な問題がある。

これらの問題の第一のものは、適当に予備加熱し、適宜の対応した吹き込み型中に封入するとすぐに、吹き込み型中のプリフォームが下方に及び放射状に伸張することにある。しかし、吹き込み型の非対称な構造とプリフォーム本体の概して均一な温度分布のため、プリフォーム側面が放射状に不均一に引き延ばされる。そのためプリフォーム側壁が不均一な厚さとなる。即ち、側壁の厚さにばらつきが生じてしまう。特に、最も大きく伸張する部分では、壁の厚さが許容できないほど薄くなってしまうという、容器やその中身の耐久性、保全性に好ましくない結果を生じる。

第二の主な問題は、プリフォームの下方への伸張に関するものである。
実際、ブロー成形工程は次の二つの工程を備える。第一の副工程は、突き合わされる部分に対してプリフォームの底部、すなわちブロー成形体を押して、その結果として、完成した容器の正確な高さを決定するために、適宜の延伸棒をプリフォーム内へ深く挿入する。次いで第二の副工程では、プリフォーム内へ圧搾空気を吹き込む。

上述した第二副工程の初期では、プリフォームの底部が部分的に膨張する。しかし、プリフォームの熱的な形態又は熱分布の非対称性と、型の幾何学的形態の非対称性はどちらも相当程度のものなので、プリフォームの底部が延伸棒端部と接触してはいるものの、そのプリフォームの底部は片側方向へ曲がり、それにより不均一な、ほとんどカールしたような形となり、特に型の非対称部の方向へ曲がる。

結果として、延伸棒端部はプリフォームの底部に接触することができず、代わりに多かれ少なかれ、側部の領域に接触するようになる。このような状況のため、ブロー成形効果がなおいっそう不均一で不確実なものになる。また得られた容器は、歪みや変形、亀裂さえも発生し、全く使えないものになってしまうこともしばしばである。

プリフォームの底部を正確に誘導することを考慮し、または単にブロー成形の際、プリフォーム底部を正確に形成する目的のため、非対称でない容器を製造する場合にさえ、多くの解決法が見いだされ、開示されてきた。これらの解決法の一つは、日本国特願昭５３−２２９６号に例示されている。これによると、成形される容器内に入り込むことができる、型の底部から突出した棒２１を備え、それにより非常に正確な方法で結晶化工程と容器の底部の厚さを決めることができる。

しかし、そのような操作はブロー成形工程においてのみ行われており、従って容器の形成に関わる工程は既に完了している。そのためブロー成形工程中に、容器の底の正確な位置を維持する方法に関する限り何の教示もない。

ＡＯＫＩに付与されたフランス国特許第２５０８００４号は、ブロー成形の際、容器底部の外側に隣接する、対照及び基準となる棒１２を利用した解決法を示している。しかしこの解決法では、前記棒の目的が容器底部の位置決めに関わる目的とは全く異なる。なぜなら、その底部は完全に引き延ばされ、プリフォーム底部は、圧縮空気を導入する工程開始に先だって延伸棒によって案内されているということが容易に判断できるからである。その結果、ブロー成形工程の初期の工程だが、延伸棒の押し出し動作開始より前に、底部の位置を正確に維持するという点を考慮すると、何も解決していないことになる。なぜならこの場合、前記延伸棒が完全にプリフォームの中へ移動して初めて吹き込みが開始されるからである。

アメリカ特許第３９４９０３３号から知られる解決法は、ブロー工程の後、容器の底の外側からある程度突出した凸状対向棒４７を使用している。しかし、この解決法は顕著なアーチ状の曲率を生じさせるという唯一の目的を有してはいるが、ブロー工程の際、どのようにプリフォームの底部を適正に保持するかについては何も示していない。

上述した考察に基づいて、プリフォームの円筒状の壁面に異なる加熱作用を与える方法と非対称容器に対するブロー工程を提供することが本発明の主な目的である。そのブロー工程において、プリフォーム底部、すなわち容器の位置は、ブロー工程の間を通じて確実な方法で正確に決定され保持される。

このような本発明の目的は、以下の記述に述べられた更なる特徴に加えて、特許請求の範囲に列挙されているような、方法と装置により達成される。

本発明は以下に詳細に記載され、図面を参照した限定を意図しない例により示された好ましい形態をとるが、唯一のものではない。

図１から図７を参照すると、本発明におけるプリフォーム本体を温度差が生じるように加熱する装置は、
外部円筒状本体１と、
前記外部円筒本体１の内側に配置された、扇状をした円筒の一部である加熱手段２（図２参照）と、
図３に更なる詳細を示すように、熱的な中和を目的としており、扇状をした円筒の一部であって、前記外部円筒状本体１の内側に配置されている、加熱されない非加熱部材３とを備える。

前記加熱手段２と前記非加熱部材３は、同じ円筒の扇状部を互いに補足し合うような形状をしている。結果として、図１に示すような方法で互いに結合することができる。即ち共同で正確に円筒状をした外側の体積を決定することができる。図に示すように、外側円筒表面は前記円筒状本体１の内側円筒表面５と正確に一致しており、前記構成部材、即ち円筒状本体１、加熱手段２と非加熱部材３とをともにしっかりと連結した、単一の剛性な装置を形成する。

特に非対称容器の場合、プリフォームのＸ軸すなわち対称軸に対して計測した前記加熱手段の開角ｇ゜は１８０度よりも大きくなければならない。

このような装置が動作することとなっているその態様は、この時点で容易に理解することができる。図４から図７に示すように、プリフォーム６は内部に前記要素２，３を備えた円筒状間隙７に挿入され、加熱手段２により加熱される。加熱手段２は、明らかに扇形円筒状の幾何学的形状をしているプリフォームに対向した表面のみを加熱することができる。一方、プリフォームの非加熱部分は逆に部材３と向き合っており、その部分はは加熱されず、冷却される可能性さえある。これにより、円筒状プリフォーム本体は、前記加熱部材と対向している扇形円筒状の幾何学形状をなす部分だけを加熱することができる。

本発明は、様々な型のプリフォームに対応させることができ、また様々なタイプの所望の熱分布や加熱パターン、熱伝達量を変える、即ち、異なる熱入力率にも対応でき、ゆえにそれぞれ温度を変化させることもできる。いずれにせよ、本発明におけるこれら全ての物理的、機能的に異なる構成は、単純な実験調査とテストルーチンに基づいて関連する最適なパラメーターを特定することができる当業者の能力の範囲内である。

本発明には、多くの有益な改良を容易に加えることができる。その第一の改良としては、前記熱中和部材３の温度調整に関する。この部材３は、直接的には加熱されないが、連続的に加熱された大量のプリフォームを取り扱うために行われる長時間の絶え間ない温度調整シーケンスの間に、熱伝導及び放射熱により徐々に加熱されるということが、実際に起こりうる。

実際、所望の目的で有効活用されうる温度分布を示すことができるプリフォームについては、そのプリフォームの種々の領域における表面温度差が２０℃以上であってはならないことが判明した。

上述した長時間の間接加熱の効果により、プリフォームの温度分布を著しく乱す結果となることが直ちにわかる。これにより所望の温度分布から、大きくずれることとなる。このような欠点を克服するために、多くの周知の手段や方法を用いて、前記外部円筒状本体１を強制冷却することにより、適宜に冷却することができる非加熱部材３を設けることが望ましいであろう。

第二の改良点は、複数の独立した部材２ａ、２ｂ、２ｃ等から形成することにより、前記加熱手段２を提供することにある。図１、図２に最もよく示されるように、それらの部材は。外側の寸法がほぼ類似しており、互いに平行である細長い個々の部材で構成される。

これら個々の部材は、それぞれ異なった定格を有する加熱電気抵抗を備えることができる。それによって、同一のプリフォームに次のブロー成形操作及び完成した容器の利用からの要求を考慮して最適化された温度分布を提供するように、精度良く調整及び改良された、プリフォームに施されるべき熱処理を与えることを可能にする。

図１０から図１３を参照すると、本発明は以下に示す工程を実行するようになっている特別な装置に備えられた、非対称ブロー成形型も提供している。言い換えると、ブロー成形型は、非対称空洞１０と延伸棒１１に加え、前記延伸棒１１に対して一直線に対向配置された対向棒１２も備える。

前記対向棒１２は、端部で終端領域１３により区切られ、ブロー成形型の内部、つまり延伸棒の方向を向いている。またもう一方の端部は反対側の終端領域１４により区切られている。対向棒１２は延伸棒の摺動軸Ｓがこの対向棒の摺動軸と同じになるように、適宜のハウジング内で滑動するように備えられている。

加えて、この対向棒の動きや位置は制御可能であり、空気の作用により駆動することができる。更にこの目的に加えて、実際外側終端領域１４には、前記ブロー成形型と結合されるか、一体形成される本体１７に設けられたチャンネル１６内で案内されるようになっているピストン１５が備えられる。。。このようなピストン１５は、制御された形でチャンネル１６内へ導入され、吹き込まれる気体の強制的な流れによって空圧的に駆動することができる。

前記対向棒１２は、終端領域１３にほぼ接触するまで、即ちプリフォームの底１８に接触するまで、前記ブロー成形型１０中へ押し込まれるようになっている。そして、チャンネル１６内へ流れ込む気体による圧力を遮ることにより、対向棒は延伸棒により同じ方向に押されるプリフォームの底から作用する押し戻す力により、前記ブロー成形型の外に排出することができる。

ここにおいて、本発明が実際にどのように動作するかは、完全に明らかになるだろう。すなわち、第一の副工程において（図１０）、プリフォーム１９はブロー成形型内に挿入される。一方対向棒１２は型の外側へ、前もって引き込まれている。次の副工程においては（図１１）、前記対向棒１２は空圧的に、終端領域１３がプリフォーム底部から接触しない最小距離にある位置まで押し込まれる。。

次の副工程において（図１２）、プリフォームは前記プリフォーム内への加圧された気体を進入させることによりブロー成形される。一方延伸棒は同時にプリフォーム自体の中へ完全に移動する。この副工程の間、プリフォーム１９の底部は対向棒の終端領域１３と接触するようになり、これにより対向棒は反対側の延伸棒の動きと完全に同期して外側へ押される。

従ってプリフォームの底壁は、制御可能な圧力をもって、このように延伸棒の反対側端点と対向棒間で拘束されるので、前記底壁は直線的にブロー成形型底部の適正な最終位置へ強制的に誘導され、前記プリフォーム底壁の反りや、制御されない歪みを防ぐという所望の結果を得ることができる。

このブロー成形副工程の結果、対向棒１２は前記チャンネル１６内の適宜の減圧処理または他の周知技術により最終位置に保持される。ブロー成形型が開けられると、ブロー成形された中空の容器は、やがて容器を取り除くのに使用されている従来の方法により取り除かれる（図１３）。

上述した工程は、最初に説明した副工程から繰り返される。プリフォーム内に延伸棒１１が挿入されるより先に、対向棒１２が成形型内に挿入され、対向棒１２をプリフォームの底部にかなり近い位置で停止することができれば、実際のブロー成形を開始する前に潜在的に起こりうる、プリフォームの底面が反ったり歪んだりする危険性を避けるという点からも、より一層有利であると考えられる。内に。いずれにせよ、このように延伸棒と対向棒の初期動作が逆であっても、順番及び次の副工程の実行方法に全く変更はない。

しかし、対向棒がプリフォーム１９の底部に押しつけられるため、プリフォームが対向棒の前記端部１３から離れなくなり、ブロー成形後の型から中空容器本体を剥がすのが困難になるという問題が生じることが分かった。

そのような欠点を克服するために、本発明における有利な改良は、前記対向棒１２に前記端部１３の外部と通じる縦方向の孔２１を備える。即ち、挿入された対向棒は、複数の貫通孔２２を通じてプリフォームと接触する（図１４）。

このような孔２１は気体源と結合されており、気体を供給するタイミングと気体供給圧力を制御することができる。したがって、このような対向棒１２の動作は、既に説明したブロー成形型中への摺動動作に加えて、ブロー成形副工程完了後、ブロー成形型を開ける前に行われる前記貫通孔２２から気体ジェットを噴出する動作を含む。このような手段により、気体ジェットでブロー成形した中空容器本体の底部から対向棒の前記端部１３を分離させるのを促進し、それによってブロー成形体がそれを型から適正に取り外すのに影響したりそれを遅延させるようないかなる制約からも解放する（図１５）。

本発明における第一の装置の外部斜視図である。 図１に示す装置の第一の構成部材の外部斜視図である。 図１に示す装置の第二の構成部材の外部斜視図である。 図１に示す装置の実施例における変形例を、図１中に示した平面Ｈに沿って示す断面図である。 図１に示す装置の実施例における変形例を、図１中に示した平面Ｈに沿って示す断面図である。 図１に示す装置の実施例における変形例を、図１中に示した平面Ｈに沿って示す断面図である。 図１に示す装置の実施例における変形例を、図１中に示した平面Ｈに沿って示す断面図である。 本発明による方法で製造することのできる非対称ボトルの上面図である。 図８に示したボトルをその主要な面から見た正面図である。 本発明におけるブロー成形法の各工程と関連装置の模式図である。 本発明におけるブロー成形法の各工程と関連装置の模式図である。 本発明におけるブロー成形法の各工程と関連装置の模式図である。 本発明におけるブロー成形法の各工程と関連装置の模式図である。 先の図に示した装置の分離された構成部材の正面図である。 本発明におけるブロー成形法の各工程と関連装置の模式図である。

Claims (2)

1. 熱可塑性樹脂からなる中空容器を連続して製造する方法であって、
   複数のそれぞれ概円筒形のプリフォームを得るために、溶融プラスチックを複数の成形型を有する複数の型に注入する副工程と、
   前記プリフォームをそれぞれの型から取り外して温度調節部へ運搬する副工程と、
   前記プリフォームを所定時間その温度調節部に留まらせる副工程と、
   前記プリフォームが各非対称なブロー成形型へ挿入されてブロー成形されるように、前記プリフォームをそれぞれのブロー成形型へ移送する副工程と、
   延伸棒（１１）を、それぞれの前記プリフォーム（１９）の内部へ、そのプリフォームの底（１８）にほとんど触れそうではあるが接触はしない位置まで挿入する副工程と、
   前記延伸棒と一直線上に配置されている延伸対向棒（１２）を、前記プリフォームにその外側から、前記対向棒の端部（１３）が前記延伸棒の反対側にある前記プリフォームの底部のごく近くに移動されているその位置まで接近させる副工程と、
   前記プリフォームを最終的にブロー成形し、それと同時に前記延伸棒を押し出すことにより、後者の前記延伸棒が前記プリフォームの底部に押し付けられることとなり、それによって前記対向棒の端部（１３）を前記ブロー成形型から排出する方向に押し出すことができる副工程と、
   前記成形型の底から中空容器を分離させやすくするために、前記対向棒の前記端部（１３）から、圧力が調整され、前記ブロー成形された中空容器の底部へ向けられた気体流を噴出させる副工程と、
   を含むことを特徴とする製造方法。
2. 連続的に熱可塑性樹脂プリフォームをブロー成形する装置であって、
   各プリフォーム（１３）の本体を挿入するための、少なくとも一つの非対称なブロー成形型（１０）と、前記プリフォームの口から圧縮気体を吹き込むための手段と、前記プリフォーム内へその口を通じて挿入され、前記プリフォームの底部を制御された様態で一定のストロークをもって押すように調整された延伸棒（１１）と、
   端部（１３）及び内部孔が設けられた対向棒（１２）と、を備え、
   前記対向棒（１２）には、制御された圧縮気体が前記内部孔の中へ吹き込まれるように調整された手段が配置され、
   前記端部（１３）は、前記プリフォームの底部の外部表面の一部と係合するとともに、前記底面部に制御された圧力を作用させるようになっており、
   前記端部（１３）には、前記外部表面と前記内部孔との間に複数の貫通孔（２２）が設けられ、前記複数の貫通孔を通じて前記気体が噴出可能とされていることを特徴とするブロー成形装置。

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