JP7568902B2 - 成形体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、成形体の製造方法に関する。

特許文献１には、圧縮成形によってプリフォームを製造する技術が開示されている。

特開２００８－１７３９３１号公報

特許文献１では、バリがでないように圧縮成形することによってプリフォームを形成している。しかし、バリがでないように圧縮成形しようとすると、メス型に投入する樹脂量が何らかの原因でわずかに少なくなってしまったり、環境温度が下がって溶融樹脂の流動性が低下したりするような場合に、樹脂がプリフォームの口部の開口端にまで到達せずに製造不良になってしまう虞がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、成形体を安定して製造可能な、成形体の製造方法を提供するものである。

本発明によれば、成形体の製造方法であって、投入工程と、圧縮工程と、バリ除去工程を備え、前記投入工程では、メス型のキャビティ内に溶融樹脂を投入し、前記圧縮工程では、前記キャビティ内にオス型のコアを挿入し、前記メス型と前記オス型で前記溶融樹脂を挟んで、前記キャビティと前記コアの間の成形空間から前記溶融樹脂が溢れるように前記溶融樹脂を圧縮して、バリ付きの成形体を形成し、前記バリ除去工程では、前記成形体から前記バリを除去する、方法が提供される。

本発明の方法では、メス型とオス型の間の成形空間から溶融樹脂が溢れてバリが形成されるように圧縮成形を行う。このような方法では、溶融樹脂が溢れるように圧縮成形の条件が設定されるので、溶融樹脂の投入量がわずかに少なくなったり、環境温度が下がって溶融樹脂の流動性が低下したりするような場合でも成形空間は溶融樹脂で満たされることになるので、製造不良の発生が抑制され、成形体を安定して製造することができる。成形体にはバリが形成されるが、このバリは、バリ除去工程で除去することができる。

以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記溶融樹脂は、溶融状態の多層樹脂シートである、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記多層樹脂シートは、下層、中間層、及び上層をこの順に備える、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記多層樹脂シートは、前記中間層が前記キャビティの底面に平行になるように配置される、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記成形体は、吐出部材を装着可能な係合部が設けられた口部と、前記口部から連なる胴部を備え、前記キャビティの内面には、前記口部の外面形状を規定する部位と、前記胴部の外面形状を規定する部位が設けられる、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記オス型は、前記コアよりも径方向に突出するフランジ部を備え、前記フランジ部が前記メス型に押し付けられることによって前記バリと前記成形体の間に、前記バリよりも薄い薄肉部が形成される、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記メス型には、前記キャビティの開口縁に連なる傾斜面が設けられ、前記フランジ部の縁が、前記傾斜面に押し付けられる、方法である。

メス型１のキャビティ１ａ内に溶融樹脂２を投入した後の状態の断面図である。 図１の状態から、オス型５のコア５ａを溶融樹脂２に押し付けた後の状態の断面図である。 図２の状態から、コア５ａを溶融樹脂２にさらに押し付けて中間層３ｂに折り返し部３ｂ２が形成された後の状態の断面図である。 図３の状態から、コア５ａを溶融樹脂２にさらに押し付けて、メス型１のキャビティ１ａの開口縁１ｄにまで溶融樹脂２が到達した後の状態の断面図である。 図４の状態から、コア５ａを溶融樹脂２にさらに押し付けて、フランジ部５ｃを傾斜面１ｅに押し付けてバリ７と成形体８の間に薄肉部１０を形成した後の状態の断面図である。 バリ７付き成形体８からメス型１及びオス型５を取り外した後の状態の断面図である。 バリ７付き成形体８からバリ７を除去した後の状態の断面図である。 バリ７付き成形体８からメス型１及びオス型５を取り外さずに、バリ７付き成形体８からバリ７を除去した後の状態の断面図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。

１．成形体の製造方法
図１～図６を用いて、本発明の一実施形態の成形体の製造方法について説明する。

図７に示すように、この方法で製造する対象の成形体８は、有底筒状である。成形体８は、図１に示すように、メス型１とオス型５を用いた圧縮成形によって形成される。メス型１は、キャビティ１ａを有する。キャビティ１ａは、製造対象の成形体８の外面形状を規定する内面形状を有する。オス型５は、コア５ａを有する。コア５ａは、成形時にメス型１のキャビティ１ａ内に挿入される。コア５ａは、成形体８の内面形状を規定する外面形状を有する。コア５ａがキャビティ１ａ内に挿入されると、成形体８の形状に対応する形状の成形空間６（図５に図示）がコア５ａの外面とキャビティ１ａの内面の間に形成される。

図１に示すように、オス型５では、ベース５ｂから突出するようにコア５ａが設けられており、ベース５ｂには、コア５ａよりも径方向に突出するフランジ部５ｃが設けられている。メス型１には、キャビティ１ａの開口縁１ｄに連なる傾斜面１ｅが設けられている。傾斜面１ｅは、キャビティ１ａの開口縁１ｄから離れる方向に向かって径方向外側に広がるように傾斜する。

成形体８は、一例では、容器等のブロー成形に用いるプリフォームであり、この場合、図７に示すように、成形体８は、一例では、吐出部材（キャップ、ポンプ等の内容物の吐出に用いる部材）を装着可能な係合部８ａが設けられた口部８ｂと、口部８ｂから連なる胴部８ｃを備える。この場合、キャビティ１ａの内面には、口部８ｂの外面形状を規定する部位１ｆと、胴部８ｃの外面形状を規定する部位１ｇが設けられる。

本実施形態の方法は、投入工程と、圧縮工程と、バリ除去工程を備える。以下、各工程について説明する。

１－１．投入工程
投入工程では、図１に示すように、メス型１のキャビティ１ａ内に溶融樹脂２を投入する。

溶融樹脂２は、溶融状態の熱可塑性樹脂である。溶融樹脂２は、塊状であってもシート状であってもよい。また、溶融樹脂２は、単層構造であっても多層構造であってもよい。溶融樹脂２は、キャビティ１ａの底面１ｂに配置される。

本実施形態では、溶融樹脂２は、溶融状態の多層樹脂シート３である。多層樹脂シート３は、下層３ａ、中間層３ｂ、及び上層３ｃをこの順に備える、下層３ａ、中間層３ｂ、及び上層３ｃは、それぞれ、製造される成形体８の外層８ｆ、中間層８ｇ、及び内層８ｈとなる（図７を参照）。下層３ａ及び上層３ｃは、例えば、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、ポリエステルなどで構成される。中間層３ｂは、好ましくは、下層３ａ及び上層３ｃよりもガスバリア性が優れたバリア層であり、例えば、ＥＶＯＨや芳香族ポリアミドなどのガスバリア性に優れた樹脂で構成される。多層樹脂シート３は、中間層３ｂが底面１ｂに平行になるように配置することが好ましい。多層樹脂シート３の層数は、２であっても、４以上であってもよい。

多層樹脂シート３の幅（図１での左右方向の長さ）をＷとし、厚さ（図１での上下方向の長さ）をＴとすると、Ｔ／Ｗの値は、例えば、０．１～０．９５（図１では０．５６）であり、好ましくは、０．３～０．８である。この値は、具体的には例えば、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、０．９５であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。多層樹脂シート３の奥行き（図１の紙面垂直方向の長さ）をＤとすると、Ｄ／Ｗは、例えば０．５～１．５であり、０．８～１．２が好ましい。この値は、具体的には例えば、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

本実施形態の方法で製造する成形体８は、一例では、容器等のブロー成形に用いるプリフォームである。プリフォームを用いたブロー成形をするためには、肉厚の大きいプリフォームを製造する必要がある。Ｔ／Ｗの値が大きい多層樹脂シート３を用いることによって、肉厚の大きい多層プリフォームを製造することが可能になる。

１－２．圧縮工程
圧縮工程では、図２～図５に示すように、キャビティ１ａ内にオス型５のコア５ａを挿入し、メス型１とオス型５で溶融樹脂２を挟んで、キャビティ１ａとコア５ａの間の成形空間６から溶融樹脂２が溢れるように溶融樹脂２を圧縮して、バリ７付きの成形体８を形成する。この工程の詳細は、以下の通りである。溶融樹脂２が多層樹脂シート３である場合を例に挙げて説明を進める。

まず、図２に示すように、コア５ａの先端５ａ１を多層樹脂シート３に押し付ける。すると、多層樹脂シート３は、先端５ａ１が押し付けられた領域３ｄが凹んで、その分の溶融樹脂２が領域３ｄの外側に押し出される。この際に、多層樹脂シート３は、層状構造を維持したまま広がり、多層樹脂シート３の端３ｅがキャビティ１ａの側面１ｃに接触して、図２の状態になる。

この状態でコア５ａをさらに押し込むと、多層樹脂シート３の溶融樹脂２が領域３ｄからさらに押し出される。そして、押し出された溶融樹脂２は、図３に示すように、コア５ａの側面５ａ２とキャビティ１ａの側面１ｃの間の隙間９に押し込まれてキャビティ１ａの開口縁１ｄに向かって移動する。溶融樹脂２は、側面１ｃに接触している部分が移動しにくいので、中間層３ｂには、図３に示すように、中間層３ｂが折り目３ｂ１で折り返された折り返し部３ｂ２が形成されやすい。

この状態でコア５ａをさらに押し込むと、多層樹脂シート３の溶融樹脂２が領域３ｄからさらに押し出され、押し出された溶融樹脂２が、キャビティ１ａの開口縁１ｄに向かって移動し、溶融樹脂２がキャビティ１ａの開口縁１ｄに到達して、図４の状態になる。従来技術では、この状態でコア５ａの押し込みが完了し、バリが形成されていない成形体が取り出される。

一方、本実施形態では、図４の状態からコア５ａをさらに押し込む。そうすると、図５に示すように、溶融樹脂２が成形空間６から溢れ出し、溢れた部分がバリ７となり、成形空間６内には成形体８が形成されるので、バリ７付きの成形体８が形成される。

従来技術では、メス型に投入する樹脂量が何らかの原因でわずかに少なくなってしまったり、環境温度が下がって樹脂の流動性が低下したりするような場合に、製造不良になりやすかったが、本実施形態では、溶融樹脂２が溢れるように圧縮成形の条件が設定されるので、溶融樹脂２の投入量がわずかに少なくなったり、環境温度が下がって溶融樹脂２の流動性が低下したりするような場合でも成形空間６は溶融樹脂２で満たされることになるので、製造不良の発生が抑制される。

また、中間層３ｂに折り返し部３ｂ２が形成されている場合、図４の状態でコア５ａの押し込みを完了させると、中間層３ｂが開口縁１ｄにまで到達せず、その結果、成形体８の開口端８ｅ（図７に図示）まで中間層８ｇが形成されない場合があり、この場合、開口端８ｅの近傍では中間層８ｇの機能（例えば、ガスバリア機能）が発揮されないという問題がある。一方、本実施形態では、図４の状態からコア５ａをさらに押し込むので、この際に中間層３ｂが成形体８の開口端８ｅに向かって移動するので、成形体８の開口端８ｅにまで中間層８ｇが形成されないという問題の発生が抑制される。

コア５ａは、図５に示すように、フランジ部５ｃがメス型１に押し付けられるまで押し込まれ、フランジ部５ｃがメス型１に押し付けられることによってバリ７と成形体８の間に、バリ７よりも薄い薄肉部１０が形成される。バリ７は、薄肉部１０を引き裂くことによって、成形体８から分離可能になっている。

好ましくは、フランジ部５ｃの縁５ｃ１が傾斜面１ｅに押し付けられる。縁５ｃ１を傾斜面１ｅに押し付ける場合、当接面の面積が小さいので、溶融樹脂２に加わる圧力が大きくなるので、薄肉部１０の厚さを薄くしやすくなる。

１－３．バリ除去工程
バリ除去工程では、図６～図８に示すように、バリ７付きの成形体８からバリ７を除去する。除去したバリ７は、再生樹脂の製造等に利用可能である。

この工程は、図６～図７に示すように、バリ７付きの成形体８からメス型１及びオス型５を取り外した後に行ってもよく、図８に示すように、バリ７付き成形体８からメス型１及びオス型５を取り外さずに行ってもよい。

さらに、バリ７の除去は、成形体８に対して後工程を行う前に行ってもよく、後工程を行った後に行ってもよい。例えば、成形体８がブロー成形に用いるプリフォームである場合、後工程の例としては、ブロー成形が挙げられる。このブロー成形は、成形体８を再加熱せずに行ってもよく、成形体８を再加熱して行ってもよい。

一例では、成形体８からメス型１を取り外し、成形体８がオス型５に装着された状態で、成形体８を容器用の分割金型のキャビティ内に収容し、その状態で、オス型５に内蔵されたエアー流路を通じて成形体８内にエアーを吹き込んでブロー成形を行うことができる。このような方法であれば、ブロー成形体を効率的に製造することができる。この場合、バリの除去は、メス型１を取り外す前に行ってもよく、メス型１を取り外した後に行ってもよい。

なお、成形体８がオス型５に装着された状態では係合部８ａがメス型１に引っかかってメス型１を取り外すことができない場合には、口部８ｂの外面形状を規定する部位１ｆを含む部分と、胴部８ｃの外面形状を規定する部位１ｇを含む部分が互いに分離可能なようにメス型１を構成し、部位１ｇを成形体８から取り外し且つ部位１ｆを成形体８に装着した状態でブロー成形を行うようにしてもよい。部位１ｆは、一体構成であっても、分割金型であってもよい。部位１ｆが一体構成である場合、ブロー成形後にオス型５を成形体８から取り外し、その後に、部位１ｆを成形体８から取り外すことができる。部位１ｆが分割金型である場合、ブロー成形後にオス型５を成形体８から取り外す前に、部位１ｆを成形体８から取り外すことができる。

以上の工程によって、バリ７が除去された成形体８を得ることができる。成形体８を構成する樹脂の体積Ｖ１は、バリ７の分だけ、メス型１に投入された溶融樹脂２の体積Ｖ２よりも小さくなる。従って、Ｖ２／Ｖ１＞１となる。また、バリ７があまりにも多量だと製造コストの増大につながるので、Ｖ２／Ｖ１＜２であることが好ましい。Ｖ２／Ｖ１は、好ましくは、１．０５～１．５であり、具体的には例えば、１．０５、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、１．９５であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

２．その他の実施形態
・上記方法は、コーヒーポーションのように圧縮成形のみで形成可能な容器の製造にも利用可能である。また、キャップのような容器以外の有底筒状体の製造にも利用可能である。

１ ：メス型
１ａ ：キャビティ
１ｂ ：底面
１ｃ ：側面
１ｄ ：開口縁
１ｅ ：傾斜面
１ｆ ：部位
１ｇ ：部位
２ ：溶融樹脂
３ ：多層樹脂シート
３ａ ：下層
３ｂ ：中間層
３ｂ１ ：折り目
３ｂ２ ：折り返し部
３ｃ ：上層
３ｄ ：領域
３ｅ ：端
５ ：オス型
５ａ ：コア
５ａ１ ：先端
５ａ２ ：側面
５ｂ ：ベース
５ｃ ：フランジ部
５ｃ１ ：縁
６ ：成形空間
７ ：バリ
８ ：成形体
８ａ ：係合部
８ｂ ：口部
８ｃ ：胴部
８ｄ ：底部
８ｅ ：開口端
８ｆ ：下層
８ｇ ：中間層
８ｈ ：上層
９ ：隙間
１０ ：薄肉部

Claims (6)

1. 成形体の製造方法であって、
   投入工程と、圧縮工程と、バリ除去工程を備え、
   前記投入工程では、メス型のキャビティ内に溶融樹脂を投入し、
   前記圧縮工程では、前記キャビティ内にオス型のコアを挿入し、前記メス型と前記オス型で前記溶融樹脂を挟んで、前記キャビティと前記コアの間の成形空間から前記溶融樹脂が溢れるように前記溶融樹脂を圧縮して、バリ付きの成形体を形成し、
   前記オス型は、前記コアよりも径方向に突出するフランジ部を備え、
   前記フランジ部が前記メス型に押し付けられることによって前記バリと前記成形体の間に、前記バリよりも薄い薄肉部が形成され、
   前記バリ除去工程では、前記成形体から前記バリを除去する、方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   前記溶融樹脂は、溶融状態の多層樹脂シートである、方法。
3. 請求項２に記載の方法であって、
   前記多層樹脂シートは、下層、中間層、及び上層をこの順に備える、方法。
4. 請求項３に記載の方法であって、
   前記多層樹脂シートは、前記中間層が前記キャビティの底面に平行になるように配置される、方法。
5. 請求項１～請求項４の何れか１つに記載の方法であって、
   前記成形体は、吐出部材を装着可能な係合部が設けられた口部と、前記口部から連なる胴部を備え、
   前記キャビティの内面には、前記口部の外面形状を規定する部位と、前記胴部の外面形状を規定する部位が設けられる、方法。
6. 請求項１～請求項５の何れか１つに記載の方法であって、
   前記メス型には、前記キャビティの開口縁に連なる傾斜面が設けられ、
   前記フランジ部の縁が、前記傾斜面に押し付けられる、方法。