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JPH0380090B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0380090B2
JPH0380090B2 JP57206846A JP20684682A JPH0380090B2 JP H0380090 B2 JPH0380090 B2 JP H0380090B2 JP 57206846 A JP57206846 A JP 57206846A JP 20684682 A JP20684682 A JP 20684682A JP H0380090 B2 JPH0380090 B2 JP H0380090B2
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JP
Japan
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temperature
blank
container
stretched
forming
Prior art date
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Application number
JP57206846A
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English (en)
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JPS5941233A (ja
Inventor
Niruson Toosuten
Musuburu Yakobusen Cheru
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Rexam AB
Original Assignee
PLM AB
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Filing date
Publication date
Application filed by PLM AB filed Critical PLM AB
Publication of JPS5941233A publication Critical patent/JPS5941233A/ja
Publication of JPH0380090B2 publication Critical patent/JPH0380090B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱可塑性材料好ましくはポリエチレ
ンテレフタレートからなる容器を得るための方
法、又は実質的に非晶質材料からなる管状ブラン
クから容器を得るための方法に関する。更に詳細
に述べると、本発明による方法は、管状ブランク
の材料を流動延伸し（stretched to flow）、延伸
段階中に材料内に生じた内部応力を解放すると共
に同時に延伸方向における材料の長さを減少すべ
く、延伸され且つ配向された材料を延伸直前の材
料温度より高い温度に加熱し、容器成形の各段階
が直前の成形段階の温度よりも低温で行われるこ
とを特徴とする。
包装の分野においては、熱可塑性プラスチツク
からなる容器は、炭酸飲料例えばビール又はソフ
トドリンクス等の貯蔵のため、少なくとも約７Kg
ｆ／cm2の内圧に絶えることが要求されている。現
在まで、好ましくない状態、例えば高温時にこの
ような内圧に耐える容器は穏当な価格では得られ
ていない。通常、見苦しく変形してしまう。
公知の技術によれば、一軸配向した材料からな
る口部と、二軸配向した材料からなる通常円筒状
と容器ボデイと、非晶質又は熱結晶化材料からな
る底部を有する瓶を製造することが可能である。
このような容器は、材料の二軸延伸が次のような
工程で得られるボデイを有している。即ち、ブラ
ンクが容器の形状に吹き込まれて内圧に曝される
ときに、容器ボデイの軸方向及び容器ボデイの周
方向における材料の延伸の程度が、材料それ自体
の伸長性能によつて主に決定される工程である。
一般的に、いくつかの適用例においては、ブラン
クの容器の形状に吹き込む初期段階としてその軸
に沿つてブランクに延長するマンドレル型の機械
装置によつてこの延伸を改良する試みがなされて
いるが、容器の軸に沿つた材料の満足すべき延伸
は得られていない。この技術の例は英国特許第
1536194号及び英国特許第2052367号に開示されて
いる。
各軸の方向に約３回単軸延伸又は２軸延伸され
たポリエチレンテレフタレート（PET）は、極
めて良好な材料特性を有していることは公知であ
る。（例えば米国特許第4152667号参照）。このよ
うな延伸を得るための極めて確実で有効な技術的
方法は、流動（flow）が生じるまで材料を延伸
することである。このような延伸が生起する技術
例は英国特許第2052365号及び英国特許第2052367
号に開示されている。
上記のように延伸されて流動を生じたPETは、
伸長性はあまりないが、極めて高度の引張強度を
有している。このような材料を含むブランクを成
形する際、所望形状の容器を得るべく、初期の延
伸方向に材料を更に延伸することは不可能であ
る。
更に、延伸されて配向されたPETを加熱する
と、材料は延伸方向に収縮する。単軸延伸又は多
軸例えば二軸延伸に関わりなく、材料の延伸がか
なり進行して流動が生じた場合及びわずかの延伸
の場合の双方において収縮は生起する。この特性
は、ブランクから容器への成形に関連して問題を
生じる。
上記の物理的特性は、PETに全体的に適用さ
れるのみならず他の多くの熱可塑性材料に少なか
らず該当する。この材料の例としては、ポリヘキ
サメチレン−アジパミド、ポリカプロラクタム、
ポリヘキサメチレン−セバカミド、ポリエチレン
−２，６−ナフタレート、ポリエチレン−１，５
−ナフタレート、ポリテトラメチレン−１，２−
ジオキシベンゾエート及びエチレンテトラフタレ
ートとエチレンイソフタレートとの共重合体、及
び類似の可塑性ポリマーが掲げられる。
本発明によれば、実質的に非晶質材料からなる
管状ブランクが用いられており、その一端は閉鎖
されており、この円筒形部位は完全に又は部分的
に材料流動が生起するように延伸される。好まし
い具体例においては、延伸は機械的成形部材
（mechanical forming element）からなる手段
によつて実施される。この手段は、流動延伸され
た材料と非晶質材料（延伸されていない材料）の
間のトランジシヨン領域を移動させ、同時にトラ
ンジシヨン領域の移動方向にブランクを伸長させ
る。このようにして、ブランクの円筒部分におけ
る全ての材料は好ましくは延伸される。流動延伸
により材料はブランクの軸に沿つて主として配向
され、ブランクの底面閉鎖部は主として非晶質材
料のままである。
ここで形成されたプレフオームは、その軸に沿
つた付加的延伸には不適当であるが、その周方向
における延伸は可能である。
容器成形の第二の段階は、本発明容器の口部及
びある具体例においては底部を含めた部分を成形
することである。特に瓶の生産においては、 ねじ山、“ピルフアープルーフリング
（pilferproof ring）”及び可能ならばプルリング
を有する口部が提供される。缶状容器の生産の場
合にも、一般に容器の底部が形成される。
後続する生産段階において、実際の容器は吹き
込み過程（blowing process）を介して得られ
る。
口部、底部及び容器ボデイの成形は、熱可塑化
温度の範囲において、即ち材料のガラス転移点
（TG）範囲より高い温度で実施される。
材料を成形温度に加熱すると、材料は延伸方向
に収縮してプレフオームの軸方向長さが減少す
る。これに関連して驚くべきことに、ある温度に
加熱して引き続き冷却したならば、再び同じ温度
に加熱しても材料はもはや付加的な収縮を生起し
ないことが判明した。一方、前の温度より高温に
加熱すると、材料は付加的に収縮する。
上記の如く、本発明は公知の成形技術範囲にお
いても応用され、この技術によれば容器は各段階
において成形温度にまで加熱される材料を用いた
多数の連続的操作によつて製造される。各操作は
一般的には別々の装置で実施される。容器の製造
との関連において、射出成型又は押出されたブラ
ンクが用いられ、第一の成形操作において容器の
口部を成形すべく成形が実施される。本発明によ
るある具体例においては、缶型容器の製造との関
連において、本発明による容器の底部は予じめ成
形してもよいし、最終的に別の成形操作において
成形してもよい。
容器が最終的に成形される成形操作において、
最終的に成形された口部は剛性部分からなり、こ
の部分によりブランクは吹き込みモールド中に配
置され且つ固定される。ブランク内部を与圧し且
つ吹込み温度におけるブランク材を用いると、ブ
ランクは容器に成形される。
上記の如く、本発明は口部、容器ボデイ及び／
又は可能な場合には頚部は、流動が生起するまで
延伸された材料に生起する配向に対応して容器軸
に沿つて配向した材料からなつている。ある種の
具体例においては、容器ボデイの一部分のみがこ
のような配向材料からなつていてもよい。材料の
流動延伸を制御するために、既にブランク中で材
料を部分的に流動延伸している機械的成形部材を
用いて延伸が実施される。既に述べたように、材
料のこのような部分は、連続的な成形操作との関
連において問題を生じる物理的特性を有してい
る。このような問題点の一つは材料の収縮性であ
り、他は材料に対する付加的な延伸の困難性であ
る。
材料の収縮性に起因する問題点は、本発明によ
れば、流動延伸された材料を、後続する各成形段
階において材料が加熱される各温度以上に、延伸
後に加熱することによつて解消される。その結
果、各成形段階の操作の間、材料の付加的な収縮
は生じない。
材料を付加的に延伸する際の困難性に関する問
題点は、本発明によれば、流動延伸され且つ引続
き収縮した材料の部分が、各成形操作中収縮の結
果得られる長さを保持していることで解消され
る。
本発明によれば、収縮がはじまつた温度より低
い温度に再び加熱してもそれ以上収縮しないとい
う材料特性により、本発明による容器の既に成形
され部分は、容器を最終的に導く各成形操作中、
その形状保持を確保する。第一の成形操作におけ
る最高温度の適用により、材料のそれ以上の収縮
は排除されており、後続する各成形操作において
より低い温度の使用により、既に成形された材料
部分は後続する成形操作中その形状を失うことは
ない。
本発明によれば、ブランクの延伸且つ収縮した
材料の軸方向長さは、本発明による容器の対応す
る部分の軸方向長さに合致する。これは、非晶質
ブランクの軸方向長さと延伸材料の軸方向長さの
収縮が生じる温度の選択を介して達成することが
できる。延伸はされているが未収縮の材料の軸方
向のある長さに対して、収縮された材料の所定の
軸方向長さは、収縮された材料の軸方向の所望の
長さを与える収縮温度の選択によつて得られる。
故に容器の最終的成形において材料の収縮した軸
方向長さは保持されるが、他方ではこれに対して
直角方向における材料の部分の長さの変化は、容
器の吹き込み即ち最終段階に生起される。
流動を生じるべく機械的部材により材料を変形
させる際、材料はそのガラス転移点（TG）又は
それよりも僅かに高い温度範囲を有している。
PETの場合、材料は少くとも70℃の温度、好ま
しくは70〜105℃の範囲内の温度を有している。
ブランクから容器に形成される際のPETが加
熱される最高温度即ち収縮温度は、もつとも高く
て約160℃に達し、後続する各成形段階において
材料は直前の成形操作の温度よりも約５℃だけ低
い温度を有している。
以下、添付図面を参照して、本発明を更に詳細
に説明する。
第１図は、円筒部分１２と、一端の閉鎖部１４
を有する主として非晶質材料からなる管状ブラン
ク１０を示している。
第２図及び第２ａ図は、ドローリングセグメン
ト４，５，６を有しており、液体通路１２４，１
２５，１２６を配置したドローリング３を示して
いる。各ドローリングセグメントは互いに隣接し
て配置されており、後続リング７によつて一体に
保持されている。第２図及び第２ａ図には内部マ
ンドレル８も図示されており、ブランク１０の流
動延伸された材料は符号２で、未だ流動延伸され
ていない材料は符号１で示した。
第３図は、ブランク１０の円筒部分１２を流動
延伸して得られるプレフオーム２０を示してい
る。このプレフオームは、円筒部分２２と底部２
４を有している。流動延伸された材料（符号２
２）とブランクの閉鎖部１４（底部２４）との間
のトランジシヨン部を符号２５で示す。
第４図及び第４ａ図は、底部２４ａを成形した
第３図と同様のプレフオームを示している。ブラ
ンクの円筒部分２２と閉鎖部２４との間のトラン
ジシヨン部は、ここでは符号２５ａで示す。この
具体例では、底部２４は材料の熱可塑化温度以下
（TG範囲以下）の温度で成形した。この成形に
より底部２４に生じるプロフイルの長さの増加
は、流動延伸された材料のリング状領域２５ａ
が、ドローリングの通過によりある程度の延伸は
付与されてはいるが流動延伸されていない材料を
含んでいることを示している。リング状のトラン
ジシヨン部２５ａの材料は、円筒部分２２の材料
より小さい初期半径を有している。上記図面中に
は、接地面２６ａと口部分２７ａも図示されてい
る。
第５図は、第３図のプレフオーム２０を第４図
のプレフオーム２０ａに成形する装置を示してい
る。同図面には、プレフオーム２０の外径に対応
する径を有する円筒キヤビテイ４１とともに配置
ボデイ（locating body）４０が示されている。
プレフオーム２０の内径に合致する径を有するマ
ンドレルは、キヤビテイの軸に沿つて移動可能な
第一成形部材４２からなり、これは他の成形部材
（第二成形部材）４３に対して相対的に移動する
ようになつている。第一成形部材はプレフオーム
２０の内側に位置し、第二成形部材はプレフオー
ムの底部２４の外側に位置している。第一成形部
材は底部２４に凹状成形面４４を具備し、第二成
形部材は底部に凸状成形面４５を具備する。簡略
化のために成形部材を移動させる駆動部材は図面
中には省略されているが、駆動部材は公知技術に
基づいて配置することができる。成形部材の相互
の動きは、最終的成形位置において成形部材の成
形面間の距離が底部２４ａの厚さに対応するよう
に抑制されている。また、図示されているストツ
プ４６は、第一成形部材の配置ボデイ４０方向に
おける移動を制御している。
第一及び第二成形部材の移動の方向は夫々矢印
Ａ，Ｂで示されている。
第６図は、第３図及び第４図のプレフオームの
最終成形装置を示している。図面には加熱によつ
て収縮が生じたプレフオーム３０ｂが示されてい
るが、この装置は未収縮のプレフオーム２０又は
２０ａの成形にも適している。
第６図は、吹き込みモールド５０を示し、更
に、モールド半割体５１ａ，５１ｂ及びその下方
部のキヤビテイ中の垂直方向に移動可能な底部５
３を示している。底部５３は、第５図の第二成形
部材に対応しており、凸状成形面５５を有してい
る。プレフオーム３０ｂの内径とほゞ一致した径
を有する主として円筒形のマンドレル５６は、第
５図の第一成形部材に対応しており、凹状成形面
５４を有している。マンドレルは上部に径の大き
い部分５７を有している。マンドレル５６は、可
動底部５３と相互作用をすべく垂直方向に可動で
ある。吹込みモールド半割体５１ａ，５１ｂは、
その上部６１ａ，６１ｂにおいて、大きい径のマ
ンドレル部分５７の形状に対応する形状を有して
いる。このマンドレル部分５７と吸込みモールド
半割体の上部部分との間に、容器の口部の形状に
適合する成形空間が形成される。図面の簡略化の
ため、モールド半割体５１、底部５３及びマンド
レル５６を動かす全ての駆動手段及び圧力媒体の
通路は省略した。
第７図は、第６図と同様な吹き込みモールドで
成形した缶型容器を示している。容器の口部３
７、容器の円筒部分３２、リング状トランジシヨ
ン領域３５の流動延伸された材料の輪郭長さは、
プレフオーム２０ａが加熱され収縮した後の口部
２７ａ、円筒部分２２ａ、リング状トランジシヨ
ン領域２５ａの対応する輪郭長さに一致する。容
器の中央部と接地面は、夫々符号３４と３６で示
している。
第８ａ図〜第８ｃ図は、例えば、ねじ山、ピル
フアープルーフリングすなわちプルリングを形成
するための成形部材の一部分を示している。流動
延伸した材料の領域は、符号２２で示している。
図面には、第一可動モールドの壁部分７１と第二
可動モールドの壁部分７３が示されている。モー
ルドの壁部分をスプリング７４，７５で離間させ
る。
成形溝（forming groove）７６と７７がモー
ルドの壁部分の間に形成され、これらはモールド
の壁部分が相互に近づいて移動する際にその幅が
減少する。
第９図は、口部９２、頚部９５、ねじ山９６、
ピルフアープルーフリング９７、容器ボデイ９４
及び中央底部９３を有する瓶型容器９０を示して
いる。
ブランク１０から容器３０又は９０への成形
は、ドローリング３を第２図の位置からブランク
軸に沿つて移動させることにより始まる。ドロー
リング３の移動に伴つて、流動延伸された材料２
と非晶質材料１との間にトランジシヨン領域１１
３が成形される。材料が流動化されるに伴つて加
熱しないし冷却による材料の熱的調節をするた
め、通路１２４〜１２６に液体を通す。
材料は、そのガラス転移点（TG）の範囲又は
これよりも僅かに高い温度に調節される。例えば
PETの場合には、材料は少なくとも70℃、好ま
しくは70〜105℃の温度に調節する。図面にはマ
ンドレル８中の液体通路を示していないが、延伸
段階において材料の温度をより高度に調節すべ
く、このような通路を設けることも勿論本発明の
枠内において可能である。
一つの具体例において、ブランクの管状部分の
材料を全て流動延伸するとき、主として第３図の
プレフオームに一致するプレフオームが得られ
る。
本発明の一具体例において、底部３４，９３の
成形は別個の成形操作でなされ、プレフオーム３
を配置ボデイのキヤビテイ４１に配置する。次い
で第一成形部材４２と第二成形部材４３を相互に
近づけ、底部２４を成形する。上に述べた温度調
節が満たされる場合には、即ち材料の温度がその
TG以下である場合には、材料の付加的延伸が流
動延伸された材料と底部２４との間で生じる。こ
のようにして材料のリング状領域２５ａが得られ
る。
プレフオーム２０ａはその後TG以上に加熱さ
れ、材料が収縮するのと同時に材料中の内部応力
が除去される。熱処理の結果としてプレフオーム
３０ｂが得られ、吹き込みモールド５０中に配置
される。一般に、熱処理は別個の処理操作で実施
されるので、プレフオーム３０ｂは実際の吹き込
み操作前に再加熱されなければならない。再加熱
は、材料の収縮が起こる温度よりも低い温度で行
われる。更に第６図に示されるように、ブランク
の口部の成形は、モールド半割体の上部５１ａ，
５１ｂ及び主として円筒マンドレル５６の径の大
きい部分５７による。ある具体例においては、口
部のこの成形は、材料の収縮温度よりも低温で別
個の成形操作で実施される。
次いで、容器を成形するためのプレフオーム３
０ｂの吹き込み又は膨張が、口部成形温度よりも
低温で実施される。
容器を整形するためのプレフオーム３０ｂの吹
き込みの間、吹き込みモールドの可動自在な底部
５３は容器の口部方向に移動する。これにより、
流動延伸された材料のプロフイル長さを保持し
つゝ吹き込みが可能となる。
第８ａ図〜第８ｃ図には、例えばねじ山９６と
ピルフアープルーフリング９７を形成すべく、い
かにして口部が成形されるかが示されている。材
料のプロフイル長さを保持する成形がここでも行
われる。第８ｂ図はプレフオームの内側がどのよ
うに与圧されているかを示している。ここでは材
料のある程度の延伸が生起している。このように
して、モールドの壁部分７１，７２，７３に対す
る材料の接触が確保されている。次いで、モール
ドの壁部分７２がモールドの壁部分７１方向に動
き、折り曲げ的にねじ山９６が形成され、引き続
きモールドの壁部分７２，７１が互いに接触した
まま固定されたモールドの壁部分７３に向かつて
動き、ピルフオープルーフリング９７が形成され
る。この成形操作も比較的高温で実施されるが、
材料の収縮が生起する温度よりは低温でなされ
る。瓶型容器９０を成形するための次に続くブラ
ンクの吹き込み段階では、材料はねじ山とピルフ
アープルーフリングが形成された温度よりも低温
に加熱される。これにより、口部は付与された形
状を保持し、吹き込みモールドに固定するための
ブランクの剛性部分を構成する。次いで瓶型容器
を成形するためのプレフオームの吹き込みが、ブ
ランクの軸方向プロフイル長さを保持しながら、
即ち第６図を参照して既に述べた技術を用いて実
施される。
上記で述べた図面と方法は本発明の具体例であ
る。これらは、非晶質材料が流動延伸且つ収縮の
ための加熱された後の軸方向長さが、成形された
容器の長さ（材料の対応するプロフイル長さ）に
対応させる方法を開示している。
これらの説明から、管状ブランクのもとの長さ
さの選択ないしは延伸により蓄積される応力を除
去する温度の選択により、長さ調整の可能性が具
現されることが判る。同様に、これらの説明か
ら、各操作において直前の操作よりも低温の材料
を用いた容器の成形の可能性が明らかになり、各
成形操作において得られる形状は次の操作中その
ままゝ保持される。
本発明は、段階的に製造することが可能な容器
の製法を示している。ある段階においては最終容
器における材料の部分に対応する形状に一致した
形状を有する材料の部分を含む中間生成物が形成
される。
【図面の簡単な説明】
第１図は主として非晶質材料からなる管状ブラ
ンクの説明図、第２図及び第２ａ図は管状ブラン
ク及び同ブランク材料を延伸するためのドローリ
ングの説明図、第３図は管状部が「流動した」材
料からなるブランクの具体例の説明図、第４図及
び第４ａ図は底部を成形した第３図のブランクの
説明図、第５図は底部を成形するための装置の説
明図、第６図は吹き込みモールド中のブランクの
説明図、第７図は第６図の吹き込みモールドで成
形された缶型容器の説明図、第８ａ〜第８ｃ図は
ねじ山、ピルフアープルーフリング即ちプルリン
グを形成するための装置の部分説明図、第９図は
第８ａ〜第８ｃ図の装置で形成された口部を有す
る瓶の説明図である。 １０……ブランク、２０……プレフオーム、３
０，９０……容器、３２，９４……容器ボデイ、
３７，９２……口部分、９５……頚部分、１１３
……トランジシヨン領域。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 実質的に非晶質材料の管状ブランクからポリ
    エチレンテレフタレート又は類似の熱可塑性材料
    の、容器ボデイ及び口部を有する容器の製造方法
    であつて、 (a) 管状ブランクに機械的成形部材を係合させる
    ことにより、配向可能な温度で該ブランクの厚
    さを減少させると共に同時に該ブランクの長さ
    を伸長させ、延伸されたブランク材料を配向さ
    せて、非晶質でより厚い材料と配向したより薄
    い材料との間にトランジシヨン領域を形成し、 (b) 該ブランクと機械的成形部材を相対的に移動
    させることにより、ブランクの軸方向に前記ト
    ランジシヨン領域を移動させると共に同時に該
    ブランクを伸長させ、 (c) このようにして延伸したブランクを、延伸直
    前のブランク温度よりも高い温度に加熱するこ
    とにより、延伸中にブランク材料中に生じた内
    部応力を除去し、 (d) 各成形段階の温度を直前の成形段階の温度よ
    りも低い値に維持しながら、連続的な成形段階
    を通じて延伸したブランクを容器に成形するこ
    とを特徴とする前記容器の製造方法。 ２ 前記連続的な成形段階の最後における材料の
    温度が、成形容器の使用最高温度よりも高いこと
    を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方
    法。 ３ 前記材料がポリエチレンテレフタレート
    （PET）であり、前記ブランクの容器への成形段
    階中の該材料の最高温度が、第一の成形段階で最
    高約160℃であり、続く各成形段階における材料
    の温度が、直前の成形段階における温度よりも約
    ５℃低いことを特徴とする特許請求の範囲第１項
    に記載の方法。 ４ 流動のため機械的成形部材により延伸される
    材料の温度が、その材料のガラス転移点（TG）
    範囲又はこれより僅かに高い温度であることを特
    徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ５ 前記材料がポリエチレンテレフタレート
    （PET）であり、流動のため機械的成形部材によ
    り延伸される際の温度が少なくとも70℃であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の方
    法。 ６ 機械的成形部材により延伸される材料温度が
    70〜105℃であることを特徴とする特許請求の範
    囲第５項に記載の方法。
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