JPH0357622A - ブロー成形により形成された製品 - Google Patents

ブロー成形により形成された製品

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JPH0357622A
JPH0357622A JP2161146A JP16114690A JPH0357622A JP H0357622 A JPH0357622 A JP H0357622A JP 2161146 A JP2161146 A JP 2161146A JP 16114690 A JP16114690 A JP 16114690A JP H0357622 A JPH0357622 A JP H0357622A
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bottle
pressure
air
plastic
temperature
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JP2161146A
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Dennis L Dundas
デニス エル.ダンダス
Eugene L Moore
ユージン エル.ムーア
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Original Assignee
Graham Engineering Corp
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  • Blow-Moulding Or Thermoforming Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Containers Having Bodies Formed In One Piece (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はブロー戒形により形成ざれるシールざれた無菌
ボトルに係わり、シールされた無菌ボトルのブロー戒形
方法およびそのようなボトルをブロー成形する装置に関
する。
従来技術、および発明が解決しようとする課題シールさ
れたボトルがl!l造されているが、これらのボトルt
よ内容物を充填されて再シールが行われるようになされ
る迄、無菌状態を破られないように通常はキャップ或い
はその他の栓を取付けて保管されている。これらのボト
ルはミルクやジュース等のような食品、生理溶液や血汲
のような医学上の流体、或いは無菌状態であることが必
藍とされるその他の内容物を充填されている。
従来の概念によるボトルは、殺菌した空気を使川してバ
リソンからブロー或形し、排気し、しかる後に大気圧の
下でモールド型の半型の中でシールを行われている。
ボトルをブロー或形し、そのモールド型の中にある間に
このブロー成形された新しいボトルに内容物を充填し、
その後シールを施して、そのボトルおよび内容物の無菌
状態を保証する方法も従来行われていた。
発明の概聾 本発明は、ブロー或形後に変形されることがでぎるよう
な壁部を41してなるブロー成形されシールされた無菌
ボトルに関する。このボトルは連続即ち回転ブロー或形
工程を使用してバリソンから製造ざれる。この工程は素
甲く行われ、モールド型の中に停留する時間は非常に短
時間とされる。
ボトルの変形は、モールド空間内部に封じ込めたバリソ
ンを高圧無菌ブ0−エアーを使用してブロー成形し、モ
ールド型と接触するプラスチックの外側部分即ちプラス
チック外皮部分が冷却して硬化するのに十分な時間にわ
たってモールド型内のボトルの中のブローエアー圧力を
維持し、ボトルからそのブローエアーを排出してボトル
内部の残留エアーを膨張冷却さぜ、このボトル内部の冷
却された残沼ブローエアーの圧力を周IIl圧力より低
い圧力値に低下させ、そして周囲圧力より低い圧力の下
でそのボトルをシールする、ということによって訪止す
ることができる。シールが行われた後にモールド型を開
き、ボトルが取り出される。
そのプラスチック材料の余熱はプラスチックが周囲温度
に迄冷却ざれる間にゆっくりと発散され、そして安定化
ざれるのである。この余熱はボトルv9部に到入された
冷却された負圧のエアーを温めてその内部圧力を周囲圧
力即ちほぼ大気圧に近い圧力に迄高め、これにより安定
化が行われる間にボ]一ルを変形させるような大きな圧
力差がボトル壁部を横断して発生するのを防止するので
ある。
このような無菌ボトルのブロー成形および冷却に使川さ
れるモールド型は、ボトルがそのモールド型の中にある
間、ボトルのプラスチック外皮部分の急速冷却および硬
化を可能とする低温に1持されるように冷即される。こ
の急冷は、ボトルの中に封入されている膨張冷却された
残密ブ[1−エアーの圧力を低下させるとともに、ブロ
ー操作の後でモールド型の中に停留する時間を最少限と
して無菌ボトルの極めて素早く且つ効率的な製造を可能
とするのである。例えば無菌ボトルは、14個の円周方
向に間隔を隔てて配置されたモールド型を担持する。且
つ又、1分間当り釣6.5回転の速度で回転する垂直な
回転ブロー成形機によって製造される。このプロー成形
機は1分間当り約91似の非常に高い製造速度でボトル
を製造するのである。
本発明の他の目的および特徴は以下の説明から、特に本
発明を示す添付図面を関連させて以Fの説明を参照する
ことによって明白となろう。これらの図面は1つの実施
例を示している。
実施例 第1図および第2図に示されるように、シールされた無
菌ボトル10は押出成形されたバリソン12からモール
ド型の対をなす補完形の半型14および16を使用して
プロ一成形される。このボトル10は、パリソン12と
して押出或形された高密度のポリエチレン樹脂から作ら
れる。しかしその他の樹脂や、共有押出戒形された樹脂
でさえも、望まれるならば使川することができる。
これらのモールド型の半型は、ボトル凹部18と、ブロ
ードーム凹部20と、浅いシールネック凹部22を有し
ている。シールネック凹部22はボトル凹部18とブロ
ードーム凹部20とを連通している。このモールド型が
第2図に示されるように閉じられると、これらの四部は
ブロードーム、シールネックおよびボトル四部の連結ざ
れたキャビテイを形成する。押出戒形されたパリソン1
2の直径は図示パリソンの直径よりも大ぎくすることが
できる。又、モールド型の偵部に於ける四部の幅よりも
大きくすることができる。押出成形されるとき、その高
密度のポリエチレンバリソン12は約204〜232℃
(400〜450″ F)の温度範[111とされる。
モールド型の半型16はブロー二一ドル24を備えてい
る。このブロー二一ドル24はブO−ドーム凹部の内部
に延入されている。この二一ドルは適当なバルブ装霞を
介して無菌ブローエアニの供給源に接続される。駆動v
l置がこの二一ドルを第1図に示した収納位置と二一ド
ル先端がブロードーム凹部内部に位置されるような突出
位置との間で前後に移!71する。モールド型の半型1
4,16の各々はシールブレード26.28を担持して
いる。これらのシールブレード26.28は図示してい
ない駆vJ装置によってシールネック凹部22の中に移
動されて、第3図にホずようにブロー成形されたボトル
のシールネックを閉じることができるようになっている
。モールド型の゛r型14および16は水冷マニホール
ド(図示せず)を備えている。約4〜10℃(40〜5
0゜}:〉の温度範囲の水がマ二ホールドを通して循環
され、両半型を冷たい温度に保持している。
二一ドル24は図示したようにモールド型の半型16に
形成βれている穴27の中に嵌め込まれている。排気通
路50が隣接のブロードーム凹部20から外方へ向かっ
て僅かな距離の位1dで交差されている。引っ込められ
るときには、二一ドル24の先端はこの通路50を超え
て引っ込められ、加圧されたブローエアーが直接に二一
ドル穴27および通路50へ排気ざれるようになされる
、,ガス抜きの間、このニードルバルブ機構は閉じられ
て、排出エアーが二一ドルを通して流れるのを防止され
る。
通路50は大流量低圧ベンチュリー52の代圧通路部分
に接続されている。排気ライン54はそのベンチュリー
の排気側通路部分に接続され、外気へ排気されている。
ライン56はペンブユリーの人口側通路部分に接続ざれ
、バルブ60を通して加圧エアーの供給′IQ58に接
続されている。第1図j3よび第2図を参照されたい。
バルブ60が聞かれることで、ベンチュリーを通して大
1fflの加圧エアーが徘気ラインから外気へ放出され
るように流される。ベンチュリーに於ける低圧通路部分
および主通路部分は比較的大きな横断面積を有しており
、穴27および通路50を通るブローエアーの排気流れ
を抑制することはない。このベンチュリーはモールド型
の内部の圧力を−0.14Ng/cd(−2pSi)に
迄急激に低ドさせる。
プラスチックボトル10は大体四角形の本体30を有し
ている。この本体30は4つの薄い側壁32を有し、こ
れらの側壁32は底壁34と薄いショルダ一部分36と
の間を延在している。このボトルは高密度のポリエチレ
ンやその他の適当な樹脂、或いは樹脂を組み合わせて、
作ることができる。ショルダ一部分は側壁32から薄い
環状ど−ド38並びにボトル頂部の円筒形のボトルネッ
ク40へ向かって上方へ延在している。このボl〜ルネ
ックは、聞かれて内容物の充填が行われたときに、キャ
ップやその他の栓と係合してボトルを密封できるように
づるための螺条或いはその他の開栓構造を備えている。
溶接された余分なシール42がボトル頂部40とブロー
ドーム44との聞を延在している。ブロー二一ドル開口
46がブロードームの側壁を通して形成されている。
薄いボトル側壁は約0. 4061lIIl(0. 0
 1’6インチ〉の厚さとされ、又、約152.4#I
m(6インチ)の高さで101.6M(4インチ)の幅
とされている。平たい側壁は3. 1 75# (1/
8インチ〉の水平方向の波形(図示せず)を形成されて
おり、これはモールド型の雨半型に形成された水平方向
の波形に一致するものである(図示せず)。底部34は
比較的厚く、大体0.762m+(0.030インチ)
〜1. 0 1 6m (0. 040インチ〉もしく
はそれ以上の厚さとされている。
これは個々のボトルに関する要求条件に依って決まる。
厚いフラッシ−145がボトルに取り付いている。これ
はモールド型の半型14および16から1よみ出した部
分である。このフラッシュは第4図〜第6図では部分的
にトリミングされて除去されている。
バリソンは約204℃(400″F)〜232’C(4
50″F ) もの高温にて押出成形ざれる。
これに於いてプラスチック樹脂は流動容易な溶融らしく
は覧よぼ溶融された状態とされる。ボトルの製造の間、
バリソンのプラスチックは押出温度から約49゜ (1
20”F)〜60℃(140゜ 1:)の晩化温度を経
て最終的に周囲温度に迄冷IIされる。硬化温度に迄冷
即されると、プラスチックは快くなり、最早柔軟でも流
!II性でもなくなる。固く硬化されたプラスチックの
分子構造はその硬化温度から周囲渇度に迄冷u1される
際に安定化される。この安定化の間、モールド成形時の
形状からのボトルの物理的な変形が永久的に固定化され
て完全に安定化されたプラスチックとなるのであり、変
形した不合格のボトルとなる場合もある。安定化の間、
プラスブックは熱的に収縮し、応力解放して、結晶化さ
れるのである。
ボトルの製造に使用されるプラスチックは良好な断熱材
であり、周囲温度となる完全に冷却されるのに長い時間
がかかる。ボトルが冷却された七一ルド型から取り出さ
れるときに、プラスチックの外皮部分は硬化温度より低
い温度に迄冷即されて硬い状態となっている。その外皮
部分よりも内部のプラスチックは、プラスチック外皮部
分よりも温度が高い。又、厚い底部34は硬化温度より
も高くて柔らかい。ボトルを完全に冷却するために、周
囲温度よりも高いプラスチックの全ての余熱を除去する
ことが必要である。
取り出されたボトルのプラスチックの初19J冷却およ
び余熱の奪取は比較的急激に行われ、余熱のほぼ85〜
90%の熱量が取り出し後1時間でプラスチックから奪
われる。プラスチックから余熱の全てを取り去ってボト
ルのプラスチックの全てが周囲温度になって且つ安定化
されるようになすには、全体で約48時間が必要である
。ボトルの厚い底部から余熱を取り去るには、ボトルの
薄い部分から余熱を取り去るのに必聾な時問よりも良い
時間を必要とされる。
安定化は、シールされたボトルのプラスチックを硬化温
度より低い温度で冷即する間に生じる。
完全に冷却したときにモールド型と一致するボトル形状
を保証するために、冷即サイクルの全てにわIこって硬
いプラスチックの物理的な変形を阻止することが必藍と
される。平たい側壁(波形の有無に拘わらず)の膨れや
曲がりのような変形は、ボトル内に封入された空気の温
度がプラスチックからの余熱放出によって上昇したとき
に発生する。
熱せられた空気は膨張し、内部圧力を高めてボトルの壁
部を外方へ膨らませることになる。引き続いて行われる
この膨らみを生じた側壁に於けるプラスチックの安定化
が変形形状を固定化し、ボトルを不良品とするのである
。ボトルは無菌状態を維持するためにシールされねばな
らない。冷却の間にボトルに穴聞けしたりボトルを聞い
たりして圧力を等しくすることは不可能である。
モールド成形されシールされた無菌ボトルは、そのボト
ルがシールされるときにボトル内部の玲却された空気の
圧力を周囲圧力よりも低い圧力に迄低下させておくこと
によって、周囲温度となる迄一貫した完全な冷却を持続
さぜることができるのである。取り出ざれたボトルのプ
ラスチックの余熱はその冷却された周囲圧力よりも低い
圧力とされているボトル内部空気を温めて膨張させ、こ
れにより外側の周囲圧力と十分に等しい゛圧力となるよ
うに内部圧力を維持して、冷郎の間のボトルの膨張もし
くは膨らみを訪止しているのである。
ボトル10の内部では、そのボトル内部圧力を大気圧の
約0. 03 5 2K9/ai (1/2  l b
/ i n2)以内に抑え、ボトルの薄く平たい波形側
壁を膨らませる圧力の作用するのを防止させることが必
要である。
ボトルのプラスチックは冷fJIの間に収縮し、この結
果としてボトルの内容積は冷却の最初の5〜10時間に
減少する。モールド型の中でシールされるときのボトル
内の空気の負圧はこの容積の特徴的な減少を、そしてそ
の結果として生じるボトルの収縮による圧力上界を補償
するように調整される。この補償を行わなければ、収縮
だけの補償ではボトルの薄い側壁を外方へ膨らませるこ
とになり、その結東としてそれらの側壁は膨らb変形さ
れた形状で安定化ざれてしまい、ボトルを不合格品とし
てしまう。
ボトル10の段階的なモールド或形が以下に説明ざれる
熱い無菌のパリソン12が第1図に示されるようにモー
ルド型の開かれた半型の間に押出成形される。これらの
モールド型の半型が閉じられて、パリソンの一部がポト
ル凹部、シールネック凹部およびブ臼一ドーム凹部の中
に閉じ込められる。
これらのモールド型の半型を閉じることによって、四部
の縁部がバリソンと交わってフラッシュ45を形成する
。このフラッシュ4 5 $.t閉じ込められたバリソ
ンと一体のもので、モールド型のキャビティの外側に位
置している。ボトルの頂部および底部に於けるフラッシ
ュが第2図に示されている。
モールド型の半型が閉じられた後、引っ込められていた
ブロー二一ドル24が四部20によって形成されるブロ
ードーム凹部の中に突出され、中空形状の熱いバリソン
に穴を開ける。約5.6289/c4 (8 0 l 
b/ i n2) (7)IIJI(7)無菌’,l’
 D −エアーが二一ドルを通してバリソンの中に流し
込まれ、ブロードーム凹部、シールネツク凹部およびボ
トル凹部の壁而に対してパリソンを膨らませて、その加
圧された無菌ブ1コーエアーで充満された1つの内部空
間を有する本体を形成するようになす。このブローエア
ーはグラスチックをモールド型の半型の壁血に対して密
着させ、これによりプラスチックを冷却させるようにな
す。ボトルの外側部分即ち外皮部分の全てが硬化湿度よ
り低い温度に迄冷却ざれて固くなされる。外皮部分の或
る箇所は周囲温度よりも低くなる。外皮部分よりも内側
のプラスチック部分は外皮部分よりtよ熱い。
ボトルの厚い壁部の内側部分のプラスチックは硬化温度
よりも高温度に保持されて柔らかい状態にある。
モールド型の中でボトルのプラスチックを冷却する間、
ブローエアーは杓93℃〜121℃(200〜250″
F)の温度に迄加熱ざれている。ボトル外皮部分の冷却
および硬化に引き続いて、ブロー二一ドル24は引っ込
められ、封入ざれていた加EThn潟ブローエアーが比
較的大きな横断面積を有する穴27、排気通路50、ベ
ンチュリー52に於ける抵圧となる通路部分、そして排
気ライン54を通して大気中に素望く排出ざれるように
なされる。同時に、バルブ60tfi開かれ、大社の加
圧空気がベンチュリー52を通して流される。この空気
は約5.62Ky/ci (80 l b/in2)の
初期圧力とされる。この流れは加圧ブローエアーの排出
を拘束することはない。ボトル内部48からの加圧ブロ
ーエアーの急激な流出【よボトル内部の圧力を低下させ
、これによりボトル内部に残留しているブローエアーを
膨張させて冷却し、周囲温度よりも低いと信じられる低
温に迄低下させる。
ボトル内48の加圧ブ[1−エアーの排出に上つてボト
ル内部の圧力は周聞圧力に迄低下する。ボトル内部48
の圧力が周囲圧力に迄低下した直後に、ベンチュリー5
2が空気を内部空間48から穴27および通路50を通
してベンチュリーへ吸引し、ライン54から大気へ放出
し、これによりボトル内部の圧力を周囲圧力よりも低い
圧力に迄低下させる。ペンヂュリーはボトル内部空間4
8の圧力をほぼ一〇. ’1 4 1K9/cd (−
2 l b/in2)の圧力に迄@激に低下させる。
このベンチュリーはブローエアーの圧力による自由拮気
を可能にし、残留空気圧が周囲圧力に迄低下した直後に
ボトル内の圧力を更に低下させるのである。これは自動
的に行われ、複誰なill tit &置やセンサーも
しくはバルブを必要としないのである。望まれるならば
、供給N* 5 8からベンチュリーに供給される空気
圧力を変化させることによって圧力の低下輻を変化させ
ることができるのである。
ボトルの内部が所要の負圧に達すると、シールブレード
26および28の駆1’l装置が作i1Iされてそれら
のブレードを而22によって形成ざれているネックシー
ル四部の中に差し込むようになす。
これによりブレードはその凹部内に閉じ込められている
中空のプラスチックの反対両側と係合して、それぞれの
プラスチック側部を四部を横断させるように押圧し、反
対側の側部と@看させるようにしてプラスチック側部を
結合して、シール42を形成するのである。このシール
42は無菌で負圧のボトル内部48を封止するのである
。同時にバルブ60が閉じられて、ベンチュリーを通し
て流れる空気流を遮断する。
ブレード26および28を移動して所要のシールを形成
するのに必要とされる駆動力は比較的大きい。モールド
型の半型14および16は凹部22に断熱性のインサー
トを担持して、シールネック凹部内部のブラスヂックが
溶着温度よりも低下するのを防止するようになされるこ
とができる。
好ましくは、ブレード26および28の突き出しは、ブ
レード端部と凹部22の壁部との間にm1捉されたプラ
スチックの腑を互いに溶@するだけではなく、2つのブ
レードの先端の間に斜めに延在するブノスナックの層と
も溶着させて、有効な3重の余剰シールを形成してボト
ルの内部空間48を密封するようになされる。シールさ
れたボトル10の内部は無菌である。これは、押出或形
されdつ又モールド型の半型によって捕捉されるときの
パリソンの温度を高温となし、又、無菌のブ[1−エア
ーを使川することによって、保証ざれるのである。
このシールされた無菌ボトルの外皮部分が冷用されて硬
化した後、モールド型の半型14および16が開かれて
、ボトルがブロー或形装置から取り出される。ボトルが
取り出されるとき、厚い底壁34の内部は冷k1されて
はいるが依然として硬化温度よりは高温度であり、柔ら
かくて圧力により変形され得る状態にある。底壁のこの
部分の温度1よ約82℃(180”F)〜94℃(20
0F)である。ボトルの外皮部分は約16℃(60″F
)に迄冷却されており、このta度は密度型の温度にほ
ぼ等しい。生産性を最大限に高めるために、ボトルの外
皮部分が固くなってボトルが剛性状態になるや否や、モ
ールド型が開かれてボトルが取り出される。取り出され
るときに、ボトルの内部が周囲圧力よりも低いためにボ
トルは静い側壁が内方へ向かって湾曲される。これらの
壁部は閉じ込められている空気が温められることによっ
て、モールド成形された平たい形状に復元されるのであ
る。
取り出されたボトルが周囲温度に迄冷却され、プラスチ
ックの余熱が取り去られる間、外皮部分を含めたプラス
チックの外側部分は温められ、プラスチック内部の熱い
部分は冷IIされ、又、ボトル内部の冷却された空気は
温められて膨張し、これによりボ1・ル内部の圧力を実
質的に周囲圧力に等しく維持するのである。そしてプラ
スチック底部の内部が硬化される。ボトルの内部の圧力
を実質的な周囲圧力士約0. 03 5 2K9/cd
 (1/2psi)に維持することでボトルの膨れを防
止することができるのである。平たく且つ容易に膨れる
側壁32を含めてボトルの壁部は膨れ変形を生じること
はない。プラスチックの安定化の間にボトルの壁部を横
断して非常に大きな圧力差が生じると、ボトルを膨れさ
せることになる。これは先に説明したように永久的なボ
トルの変形を生じるのである。
最終的な冷却ボトルの形状は、モールド型の半型から取
り出ざれた後でプラスチックがゆっくりと冷N1される
間のボトルを取り巻く雰囲気の温度によって決まる。シ
ールされるときのボトル内部の負仕は、予め定めた周囲
温度、即ち21℃(70゜F)、の雰囲気の中でボトル
/%冷郎ざれるときに側壁の膨れを生じることなく適当
な幾何学形状を保証するように、調整される。これより
高温度、例えば38℃(100゜F)、の中でボトルが
冷却されるとするならば、内部圧力は約4%上昇して側
壁が膨れを生じることになる。完全な安定化が行われる
前の側壁の膨れは側壁に永久的な変形を生じて許容でき
ない膨れ形状を与えることになる。ボトルは、開かれた
ときに所要の平たいllIII壁形状に戻る。この問題
はボトルを制御された湿度環境の中で冷FJI 1るこ
とによって避けることができるのである。
本発明を好ましい実施例を示して説明してきたが、これ
は変化できることが理解できよう。それ故に上述した細
8bに正確に限定づ″ることを望んでいるわけではなく
、特許請求の範囲の欄の記載に合致づる変史および変形
を利用することを望んでいることは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はモールド型の対をなす半型を通る
横断面図であって、バリソンをブロー成形してシールさ
れた無菌ボトルを作ることを示している横断面図、 第3図はモールド成形されたボトルを密封するシールを
示す第2図の一部の拡大図、 第4図はモールド或形されシールされ、且つフラッシュ
を除去されたボトルの斜視図、第5図および第6図ば第
4図の[115−5および6−6に沿うボトルの断市図
である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)硬化湿度を有するプラスチック樹脂からブロー成
    形された本体(30)を有する中間製品であつて、該本
    体は中空のシールされた内部空間(48)と、圧力で変
    形可能とされた薄壁(32)と、厚壁(34)とを有し
    て構成され、前記本体の外皮部分は前記硬化温度よりも
    低い温度とされて硬く、前記厚壁の一部は前記硬化温度
    よりも高温度とされて柔らかく、又、シールされた本体
    の内部空間に封入されたガスは大気圧以下の圧力とされ
    ている、ことを特徴とするブロー成形により形成された
    製品。
  2. (2)請求項1に記載された中間製品であつて、前記本
    体は四角い形状で、圧力で変形可能とされた4つの薄い
    本質的に平面状の側壁(32)を有しており、又、厚壁
    (34)は側壁の一方の端部に配置されていて、側壁の
    少なくともほぼ2倍の厚さとされている、ことを特徴と
    するブロー成形により形成された製品。
  3. (3)請求項2に記載された中間製品であって、ガスお
    よび本体の内部空間が無菌とされていることを特徴とす
    るブロー成形により形成された製品。
  4. (4)請求項1から請求項3迄の何れか1項に記載され
    た中間製品から形成されるシールされた中空のプラスチ
    ック製品であって、その製品のプラスチックは安定して
    おり且つ周囲温度とされていて、その一度で安定なもの
    とされており、製品の内部空間に封入されたガスはほぼ
    大気圧とされており、又、製品の形状は中間製品のブロ
    ー成形された形状と同じとされている、ことを特徴とす
    るプラスチック製品。
JP2161146A 1989-07-19 1990-06-19 ブロー成形により形成された製品 Pending JPH0357622A (ja)

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