JPH091639A - 延伸ブロー成形用プリフォーム及びそれを用いる成形法 - Google Patents
延伸ブロー成形用プリフォーム及びそれを用いる成形法Info
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Abstract
て、原料樹脂の使用量を低減でき、製品であるプラスチ
ックボトルの重量を減量でき、さらに底部の延伸薄肉化
が良好なプラスチックボトルを製造し得る延伸ブロー成
形用プリフォーム及び該プリフォームを使用するプラス
チックボトルの成形法を提供する。 【構成】 プリフォームの胴部と底部との接続部近傍に
特定寸法の厚み縮小テーパー部を設け、プリフォームの
厚み縮小テーパ部からボトルの接地部を形成し、プリフ
ォームの薄肉化された半球状底部から十分に延伸された
上底を形成した。 【効果】 底部の強度を十分に高く維持し且つ容器の自
立安定性を保持しながら、底部の重量を低減し、素材コ
ストを低くし、容器を軽量化することができる。
Description
フォーム及びそれを用いる成形法に関するもので、より
詳細には、二軸延伸プラスチックボトルの製造に際して
原料樹脂の使用量を低減でき、製品となるプラスチック
ボトルの重量を減量でき、さらに底部の均一延伸薄肉化
が可能な延伸ブロー成形用プリフォーム及びこれを用い
る成形法に関する。
にポリエステルボトルは今日では一般化しており、その
優れた透明性と適度なガスバリヤー性とにより、液体洗
剤、シャンプー、化粧品、醤油、ソース等の液体商品の
外に、ビール、コーラ、サイダー等の炭酸飲料や、果
汁、ミネラルウオータ等の他の飲料容器に広く使用され
ている。
リエステルの射出成形により、最終容器より寸法のかな
り小さい且つポリエステルが非晶質である有底プリフォ
ームをその延伸温度においてブロー金型中で軸方向に引
張延伸すると共に、周方向にブロー延伸する方法が採用
されている。
トルの口頸部、例えば密封用開口端、蓋係合用ネジ及び
支持リング等からなる口頸部を有し且つ全体としての形
状が試験管状のものが一般的である。しかし、一方で
は、製品の強度、延伸度等を向上させるために、この有
底プリフォームの形状を改良することが試みられてきて
いる。
は、瓶胴部相当部の肉厚に対して、瓶底部相当部と瓶肩
部相当部との各肉厚を約80%程度乃至80%以下とし
た中間素材を該底部及び該肩部の延伸率が該胴部に比べ
てより大きくなるように二軸延伸することを特徴とする
合成樹脂二軸延伸瓶の成形方法が記載されている。この
方法により、底部及び肩部が十分に延伸された合成樹脂
二軸延伸瓶が得られることも記載されている。
は、内壁面を特定の形状としてなる有底のプラスチック
プリフォームが記載されており、このプリフォームを使
用してブロー成形することにより、安定性や強度に優れ
たプラスチックボトルが得られることが記載されてい
る。
口部、胴部及び底部を有する円筒状の二軸延伸ブロー成
形用予備成形体であって、該胴部に少なくとも薄肉の帯
状部分を有するものが記載されている。この予備成形体
を加熱すると薄肉の帯状部が厚肉の他の部分に比べ急速
に温度低下が起こるので、このことを利用して製品の特
定の部分を薄肉化することが可能となる旨が記載されて
いる。
には、瓶体底部相当部と瓶体胴部相当部との間に環状の
段差部を設けることにより、該瓶体底部相当部を厚肉に
し若しくは薄肉にし又は胴部よりも細径に絞り込んだこ
とを特徴とする合成樹脂瓶体ブロー成形用予備成形体が
記載されている。このように底部相当部を厚肉にし若し
くは薄肉にし又は胴部よりも細径に絞り込んだ予備成形
体を条件に応じてブロー成形することにより、瓶体底部
の極端な偏肉及び局部薄肉化を防止できることが記載さ
れている。
テルボトルの分野でも、特に、省資源化、コストダウ
ン、製品重量の減量及び減容等を目的として、新規成形
方法、新規ボトル形状等の開発、特に新規プリフォーム
形状が各容器製造メーカーにより試みられている。
ムの胴部肉厚を薄くすることが考えられるが、このアプ
ローチは、ボトル性能(例えば強度)、成形性、充填ラ
イン、搬送時の取り扱い等の観点から限界があり、かか
る限界を越えない範囲内で薄肉化を行わなければならな
い。また、プリフォームの口頸部、特にノズル部につい
ては規格があるため、プリフォームの口頸部の形状の変
更により原料樹脂及び製品の重量の減量を行うことは困
難である。
チックボトルの製造に際して、原料樹脂の使用量を低減
でき、製品であるプラスチックボトルの重量を減量で
き、さらに底部の延伸薄肉化が良好なプラスチックボト
ルを製造し得る延伸ブロー成形用プリフォーム及び該プ
リフォームを使用するプラスチックボトルの成形法を提
供することにある。
した結果、プラスチックボトルの底部、特に上底部の薄
肉化を行うことにより、即ちプリフォームの底部相当
部、特に上底部相当部の薄肉化を行うことにより、製品
のボトル性能等に影響を与えることなく上記目的を達成
できると考え、有底プリフォームの形状を種々検討し
た。その結果、前述した従来技術では到底実現できない
程の原料樹脂の減量をもたらすプリフォームの形状の開
発に成功し、本発明を完成するに至った。。
に設けられた口頸部と胴部の他端に設けられた閉塞底部
とを備えた延伸ブロー成形用プリフォームにおいて、前
記胴部は筒状乃至テーパー状であり且つ前記底部は実質
上半球状であって、内面側にあっては滑らかに接続され
ていると共に外面側にあっては底に向けて外径の縮小す
るテーパー部を介して接続され、胴部の厚み(d1)と
底部の厚み(d2)との比(d1/d2)は1.0乃至
1.5の範囲にあり、且つテーパー部のテーパー角度は
2乃至12度の範囲にあることを特徴とする延伸ブロー
成形用プリフォームが提供される。
延伸温度に加熱し、このプリフォームを、前記半球部が
底中央及び外径縮小テーパー部が底外周となるように、
軸方向に引っ張り延伸すると共に周方向にブロー延伸
し、ついで底中央を底打ちして、前記外径縮小テーパー
部を接地部及びそれより外周の底部分とすると共に、半
球部を接地部よりも内側の上底に成形することを特徴と
するプラスチック延伸ボトルの成形法が提供される。
部接続部近傍の胴部に、特定形状のテーパー状部分を設
けたことが特徴である。即ち、本発明のプリフォーム
は、前記実質上半球状の閉塞底部と円筒状の胴部とが、
内面側にあっては滑らかに接続されていると共に外面側
にあっては底に向けて外径の縮小するテーパー部を介し
て接続され、胴部の厚み(d1 )と底部の厚み(d2 )
との比は(d1 /d 2 )は1.0乃至1.5、特に1.
1乃至1.4の範囲にあり、且つテーパー部のテーパー
角度は2乃至12度、特に3乃至10の範囲にあること
を顕著な特徴とするものである。
伸温度に加熱し、このプリフォームを、前記半球部が底
中央及び外径縮小テーパー部が底外周となるように、軸
方向に引っ張り延伸すると共に周方向にブロー延伸し、
ついで底中央を底打ちして、前記外径縮小テーパー部を
接地部及びそれより外周の底部分とすると共に、半球部
を接地部よりも内側の上底に成形する。
前記胴部と前記底部との接続部を胴部から底部にかけて
次第に厚みが上記テーパー角度で減少するテーパー状と
したので、これを延伸したとき、単位断面積あたりの応
力が胴部から底部にかけて次第に大きくなる。このた
め、延伸の困難である底部中央部の十分且つ均一な延伸
及び薄肉化が可能となり、耐座屈強度等を低下させるこ
となく、上底部の均一な薄肉化がもたらされ、上底部の
重量目付を従来のそれの半分或いはそれ以下に減少させ
ることが可能となる。
に接続されていると共に外面側にあっては底に向けて外
径の縮小する形状としたことは、プリフォームの成形性
の点でも、また、プリフォームの延伸成形性の点でも利
点をもたらす。即ち、樹脂の射出成形に際しては、テー
パー部を介して胴部、さらには口部への樹脂の流入が円
滑に行われるので、射出成形性が良好であり、また射出
型からの型抜きも良好である。また、テーパー部によ
り、延伸開始点が徐々に胴部に移行するので、延伸操作
も円滑に行うことができる。更に、射出型の外型は、一
般にスライドインサート、キャビティ、ゲートパッドの
3個の部品で構成されるが、本発明では、ゲートパッド
を上記のテーパー部を設けたものに変更するのみで、所
定形状のプリフォームを形成することができる。
底の外周に接地部を設け、底の中央に接地部よりも上方
に位置する上底を設ける理由は、底中央が多少変形して
もボトルの自立性が損なわれないようにするためである
が、接地部が変形すると自立性が損なわれることは自明
である。また、接地部があまりに薄肉化すると、この部
分がブロー成形時に破損したり、熱殺菌中に変形したり
する恐れがある。更に、設置部等の底外周部では、周方
向のブロー延伸倍率が大きくなるので、薄肉化傾向が大
きい。本発明では、外径縮小テーパー部を接地部及びそ
れより外周の底部分とすることにより、これらの部分の
過度の薄肉化を防止することができ、ボトルの自立安定
性を高めることができる。
み(d1 )と底部の厚み(d2 )との比は(d1 /d
2 )が上記範囲にあることも重要であり、この比が上記
範囲よりも小さいと、上底の高度の延伸や薄肉化による
目付の低減が不満足となり、一方上記範囲よりも大きい
と、上底の膨出変形が大きくなり、強度も低下するよう
になる。また、テーパー部のテーパー角度が、上記範囲
よりも小さいと、上記の厚み比を達成することが困難と
なって、上底の高度の延伸や薄肉化による目付の低減が
不満足となり、一方上記範囲よりも大きいと、テーパ部
における応力集中が過大となって、円滑な延伸操作が困
難となる。
に接続する半球状底部を薄肉化したことにより原料樹脂
の使用量を減らすことが可能となると共に、底部が高延
伸且つ均一薄肉化されるので強度等のボトル性能が良好
なプラスチックボトルが得られる。
づいて以下詳細に説明する。本発明のプリフォームの例
を示す図1及び図2において、このプリフォームは熱可
塑性樹脂の射出成形で製造される。例えば、ポリエチレ
ンテレフタレートの射出成形及び過冷却により実質上非
晶質の状態で製造される。このプリフォームは、大別し
て口頸部1、胴部2、閉塞底部3及び胴部と閉塞底部と
を接続するテーパー部4からなっている。
6及び支持リング7を備えている。口頸部1は、非晶質
の状態で存在しても、或いは、その剛性や耐熱性を付与
するために、熱処理により結晶化(白化)されていても
よい。
径の縮小するテーパー状であり、一般に型抜けの良好な
ように、0.3乃至2度程度の小さいテーパー角を有し
ていることが望ましい。胴部3は、口頸部の下端部8に
滑らかに接続され、次第に厚み(外径)が増大してほぼ
一定の厚みd1 となっている。この厚みd1 は、プラス
チックボトルの容積や形状及び用途によっても相違する
が、一般に2.5乃至6mm、特に3乃至4.5mmの
範囲にある。胴部2の長さは、容器の大きさによるのは
当然であるが、テーパー部をも含めて、一般に60乃至
200mm、特に90乃至140mmの範囲にある。
の厚みd2 は半球の全体にわたってほぼ一定であり、プ
ラスチックボトルの容積や形状及び用途によっても相違
するが、一般に2.5乃至4.5mm、特に3乃至4m
mの範囲にある。閉塞底部3の内径Rは、胴部2と滑ら
かに接続するものであり、胴部2の内径によっても相違
するが、一般に6乃至16mm、特に7乃至10mmの
範囲が適当である。
内面9にあっては滑らかに接続されていると共に、プリ
フォームの外面にあっては底に向けて外径の縮小するテ
ーパー部4を介して接続されている。ここで、胴部2の
厚み(d1)と閉塞底部の厚み(d2)との比(d1/
d2)は一般に1.0乃至1.5の範囲、特に1.1乃
至1.4の範囲にあるのがよく、且つテーパー部のテー
パー角度(θ)は一般に2乃至12度の範囲、特に3乃
至10度の範囲である。
ート(直線)であるのが一般的であるが、上に凸或いは
上に凹の曲線状であってもよい。後者の場合、テーパー
部の角度(θ)は、テーパー部とストレートな胴部との
大径の接続部10と、テーパー部と閉塞底部との小径の
接続部11とを結ぶ線がなすテーパー角を意味する。ま
た、前者の場合、接続部10及び接続部11には一定の
曲率半径(R1)の曲率部を設けてもよい。この曲率半
径(R1)は10mm以下が適当である。
図1に示すとおり、直接接続されていても、また図2に
示すとおり、両者の間には、厚みが一定で長さの短いス
トレート部分12が設けられていてもよい。このストレ
ート部分12の長さは、底部厚みd2 の1倍以下、特に
0.5倍以下であるのが好ましい。
としては、成形可能な熱可塑性樹脂であれば任意のもの
を用いることができる。このような樹脂として、ポリエ
チレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフ
タレート(PBT)、ポリエチレンナフタレート等の熱
可塑性ポリエステル;ポリカーボネート類;アクリル−
ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂);ポリア
セタール樹脂;ナイロン6、ナイロン66、それらの共
重合ナイロン等のナイロン類;ポリメチルメタクリレー
ト等のアクリル樹脂;アイソタクチック・ポリプロピレ
ン;ポリスチレン等の他、低−、中−、或いは高−密度
ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレ
ン−ブテン−1共重合体、スチレン−ブタジエン熱可塑
性エラストマー等を挙げることができる。これらのプラ
スチックには、製品の品質を損なわない範囲内で種々の
添加剤、例えば着色剤、紫外線吸収剤、離型剤、滑剤、
核剤等を配合することができる。
使用するのが好ましく、この場合、そのポリエステルの
固有粘度(η)はボトル成形用グレードでよく、0.6
5dl/g以上、特に0.70乃至0.90dl/gの
範囲にあり、且つジエチレングリコール単位の含有量が
1.60重量%以下、特に1.50重量%以下の範囲内
にあるものが好適に使用される。
により製造される。この射出成形に用いる金型を示す図
3において、この金型は、プリフォームの内面を規定す
るコア金型20並びにプリフォームの外面を規定するス
ライドインサート金型21、キャビティ金型22及びゲ
ートパッド23から成る。スライドインサート金型21
は、主としてプリフォームの口頸部を成形するものであ
ると共に、これを通してコア金型20をキャビティ内に
スライドさせながら挿入し且つ引き出すものである。キ
ャビティ金型22は、プリフォームの胴部を形成させる
ものであり、スライドインサート金型21及びキャビテ
ィ金型22の形状はそれ自体公知のものである。
パー部及び閉塞底部を形成すると共に、樹脂をキャビテ
ィ内に射出させるためのゲート24を備えているもので
ある。
を図3に示す形状のものに変更するのみで、上底重量を
顕著に減少させたボトル製造用のプリフォームを製造す
ることが可能となる。
性を与えるため、プリフォームの段階で口頸部を熱処理
により結晶化させ、白化させてもよく、また後述の二軸
延伸ブロー成形によりプリフォームをボトルに成形後、
得られたプラスチックボトルの口頸部を結晶化させ、白
化させてもよい。
のプリフォームを、前記半球部が底中央及び外径縮小テ
ーパー部が底外周となるように、軸方向に引っ張り延伸
すると共に周方向にブロー延伸し、ついで底中央を底打
ちして、前記外径縮小テーパー部を接地部及びそれより
外周の底部分とすると共に、半球部を接地部よりも内側
の上底に成形する。
を、熱風、赤外線ヒーター、高周波誘導加熱等の手段で
延伸適性温度まで予備加熱する。その温度範囲は、85
乃至120℃、特に95乃至110℃の範囲にあるのが
よい。
ブロー成形機中に供給し、金型内にセットして、延伸棒
の押し込みにより軸方向に引張延伸すると共に、流体の
吹き込みにより周方向へブロー延伸し、最後に底部を底
打ち金型で底打ちして上底を形成する。この際、前述し
た作用により、上底になる部分を軽量化させつつ、十分
に延伸させて、所望の強度を得ることができる。
8乃至12倍が適当であり、この内でも、軸方向延伸倍
率を1.8乃至2.7倍とし、周方向延伸倍率を3.0
乃至4.5倍とするのがよい。また、接地部からの上底
中心部の高さは、10乃至18mmが適当である。
示す図4(正面図)、図5(側面図)、図6(平面
図)、図7(底面図)、図8(A−A断面図)、図9
(B−B断面図)、図10(C−C断面図)、図11
(D−D断面図)において、このボトルは、口頸部3
0、台錐状の肩部31、上胴部32、下胴部33及び底
部34から成る。
盛り上がった上底36とから形成されており、プリフォ
ームの径縮小テーパ部(4)が接地部35となり、プリ
フォームの薄肉化された半球状底部(3)が上底36と
なっている。この上底36には、底の補強の目的でリブ
37が放射状に設けられていることが理解されるべきで
ある。
部(1)と同じ形状及び寸法であり、肩部31はプリフ
ォームの口頸部下部(8)或いは更に肉厚の増大部(8
a)から形成されている。
減圧変形吸収用のパネル部(ミラー部)38がリブ39
を介して形成されている。また、上胴部32と下胴部3
3との間には、補強用の周状凹ビード40が形成されて
いる。
を示す図12(正面図)、図13(側面図)、図14
(平面図)、図15(底面図)、図16(A−A断面
図)、図17(B−B断面図)において、このボトル
は、口頸部30、台錐状の肩部31、上胴部32、下胴
部33及び底部34から成ることは、図4乃至11の場
合と同様であるが、この例では上底36はドーム状に膨
出して形成されている。
ード41が小間隔をおいて多数配置され、下胴部33に
はパネル部38がリブ39を介して設けられているが、
このパネル部38にも細かな凹凸ビード42が形成され
ている。
小テーパ部(4)から接地部35を形成し、プリフォー
ムの薄肉化された半球状底部(3)から十分に延伸され
た上底36を形成したため、底部の強度を十分に高く維
持し且つ容器の自立安定性を保持しながら、底部の重量
を低減し、素材コストを低くし、容器を軽量化すること
ができる。
テレフタレートの射出成形により、図1に示す形状で、
下記の寸法を有するプリフォームを製造した。 全長 152mm 口頸部開口内径 20mm 胴部テーパー角 1゜ 胴部厚み 4.5mm 底部厚み 3.6mm 底部内面曲率半径 9mm 開口部から厚み縮小テーパー部の開始端までの距離 128mm 厚み縮小テーパー部のテーパー角 8゜ プリフォーム重量 57g
加熱し、公知の二軸延伸ブロー成形機により、縦延伸倍
率2.1倍及び横延伸倍率4.4倍で延伸ブロー成形
し、図12乃至17に示す形状のボトルに成形した。
ず、底部厚みが胴部厚みと同一の4.5mmであるプリ
フォームを使用して、同様のボトルを成形した。
し、その重量を測定したところ、比較ボトルの上底は1
0.2gであるのに対して、本実施例のボトルのそれは
5.5gであった。また、耐熱性ボトルに必要な45k
g以上の圧縮強度が得られ、自立性も極めて満足のいく
ものであった。
テレフタレートの射出成形により、図2に示す形状で、
下記の寸法を有するプリフォームを製造した。 全長 158mm 口頸部開口内径 21mm 胴部テーパー角 1.1゜ 胴部厚み 4.5mm 底部厚み 3.6mm 底部内面曲率半径 9mm 開口部から厚み縮小テーパー部の開始端までの距離 137mm 厚み縮小テーパー部のテーパー角 10゜ テーパー部下ストレート部分の長さ 2mm プリフォーム重量 65g
て、口部結晶化を行った。このプリフォームを105℃
の温度に予備加熱し、公知の二軸延伸ブロー成形機によ
り、縦延伸倍率2.1倍及び横延伸倍率4.4倍で延伸
ブロー成形し、図4乃至11に示す形状のボトルに成形
した。
ず、底部厚みが胴部厚みと同一の4.5mmであるプリ
フォームを使用して、同様のボトルを成形した。
し、その重量を測定したところ、比較ボトルの上底は1
0.2gであるのに対して、本実施例のボトルのそれは
5.5gであった。また、ウーロン茶を85℃で熱間充
填し、密封したところ、容器底部の膨出変形がなく、自
立性も極めて満足のいくものであった。
底部との接続部近傍に特定寸法の厚み縮小テーパー部を
設け、プリフォームの厚み縮小テーパ部からボトルの接
地部を形成し、プリフォームの薄肉化された半球状底部
から十分に延伸された上底を形成したため、底部の強度
を十分に高く維持し且つ容器の自立安定性を保持しなが
ら、底部の重量を低減し、素材コストを低くし、容器を
軽量化することができる。
る。
ある。
部断面図である。
正面図である。
示す正面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 胴部と胴部の一端に設けられた口頸部と
胴部の他端に設けられた閉塞底部とを備えた延伸ブロー
成形用プリフォームにおいて、 前記胴部は筒状乃至テーパー状であり且つ前記底部は実
質上半球状であって、内面側にあっては滑らかに接続さ
れていると共に外面側にあっては底に向けて外径の縮小
するテーパー部を介して接続され、胴部の厚み(d1)
と底部の厚み(d2)との比(d1/d2)は1.0乃至
1.5の範囲にあり、且つテーパー部のテーパー角度は
2乃至12度の範囲にあることを特徴とする延伸ブロー
成形用プリフォーム。 - 【請求項2】 請求項1記載のプリフォームを延伸温度
に加熱し、このプリフォームを、前記半球部が底中央及
び外径縮小テーパー部が底外周となるように、軸方向に
引っ張り延伸すると共に周方向にブロー延伸し、ついで
底中央を底打ちして、前記外径縮小テーパー部を接地部
及びそれより外周の底部分とすると共に、半球部を接地
部よりも内側の上底に成形することを特徴とするプラス
チック延伸ボトルの成形法。
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