乳飲料容器の品質を維持しつつ、樹脂使用量を削減できます。

樹脂コストの増加に対応して容器を軽量化する場合、Uniloyでは、頭部加工(ダイとマンドレル)の設計を改善してボトルの品質と強度を維持、改善します。 パリソン形状を改善し、ボトルを最適化します。

ヘッド内を流れる溶融プラスチックは、ダイとマンドレルに入り、そこでパリソンの最終形状に成形されます。 この開口径で、パリソンの直径と肉厚が決まります。 このエリアでは、全体の圧力低下が大きいため、この2つの部品の形状は極めて重要です。 ダイまたはマンドレルにわずかな変更を加えることで、パリソンが劇的に変化する場合もあります。

ダイとマンドレルの設計で考慮される事項の例:

  • 容器重量
  • 容器の幅と深さ
  • 首の仕上げの種類

乳製品容器の頭部加工設計の変遷の略説

乳製品容器の頭部加工は、もとは丸型で、主として重量の大きい容器(1ガロンあたり65 g以上、1/2ガロンで43 g以上)向けに設計されていました。 当時は加工機器の設計にあたり、ダイとマンドレルの寸法を使用樹脂の種類に従って調整していました。 例えば、Union Carbide HDPEでは、同じ用途でもSolvayやPhillipsより小さい頭部加工が必要でした。

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丸型ダイ

その後、マンドレルの形状は変更せず、ダイには丸みを帯びた加工を施すことで、樹脂の種類が変わっても、同じダイ寸法に加工できるようになりました。 頭部加工設計、樹脂コスト削減のために容器を軽量化したいとのお客様の要望によって開発が進められました。 その一方で、次のようなボトル性能基準が満たされることも非常に重要でした。

  • 天井荷重強度
  • 落下衝撃強度
  • 最小肉厚
  • 首部寸法
  • その他

乳製品用1/2ガロン容器

ダイ部品に追加の楕円形を戦略的に配置することで、コーナー半径の肉厚を最大化し、パーティングラインに対し90°にすることに成功しました。 乳製品用1/2ガロン容器では、お客様の既存のマンドレル寸法に対応し、「楕円形を配置した」ダイをまず開発しました。 その後も乳製品用1/2ガロン容器において楕円形配置スキームの改良を続け、小さめのダイ寸法が最適であることを突きとめました。 この「最適な」設計には、小さめのマンドレルも必要です。

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楕円形を配置したダイ

 

乳製品用ガロン容器

「3か所に楕円を配した」設計の導入は、Uniloyの開発努力の大きな節目となりました。 この改良型の最重要部分は、ダイ円周を4等分した円弧3つに楕円を配した点にあります。 この変更と一緒に、Uniloyはダイの内径部分に流れを調整する「連続円弧パターン」を追加しました。 この連続円弧パターンでダイの内圧が解放され、パリソンがより均一に垂れるようになりました。 Uniloyは、こうしたダイ変更により、容器に従来と同じかそれ以上の強度を持たせつつ、平均的な容器重量を60 gにまで絞ることに成功しました。

良好な容器品質を維持しつつ容器を軽量化するUniloyの取り組みにおいて、最新の成果が「3か所に楕円を配した」ダイ設計です。 この開発にあたっては、「3か所に楕円を配置する」設計から得た知識をベースにし、さらにダイ出口の角度を改良しました。 この変更により、ダイ直径を小さくしながら、十分な「ダイの膨張」を維持することに成功しました。 この一見軽微な変更で、Uniloyは乳製品用ガロン容器を56 gにまで軽量化できました。

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3か所に楕円を配し、縁に連続円弧パターンを配したダイ

 

乳製品容器の頭部加工用の機器一式

「丸型」加工を次のいずれかにアップグレードすると、容器全体の重量を削減できます。

  • 楕円を配した加工機器の第1世代(1/2ガロン容器への「楕円配置」とガロン容器への「3か所への楕円配置」)

または

  • 楕円を配した加工機器の第2世代(1/2ガロン容器の「最適化」またはガロン容器の「3か所への楕円配置の最適化」)

 

乳製品

ボトル重量目標

望ましいダイ

ダイ部品番号

ダイの公称寸法

望ましいマンドレル

1/2ガロン

最小で43 g

丸型

898382

46.025 mm(1.812インチ)

898383

1/2ガロン

40~42 g

楕円配置

70219-633

46.025 mm(1.812インチ)

898383

1/2ガロン

40~42 g

最適化

70800-32

44.45 mm(1.750インチ)

70800-33

ガロン

最小で62 g

丸型

80005-50

69.418 mm(2.733インチ)

80005-51

ガロン

60~62 g

3か所に楕円配置

80552-16

69.266 mm(2.727インチ)

80522-215

ガロン

56~60 g

3か所に楕円配置

950543

66.675 mm(2.625インチ)

950594

 

注記: お客様の既存のマンドレルと新しいダイ設計が適合する場合もありますが、適合しなかった場合、新しいマンドレル一式が必要となります。

軽量化に関する最終的な考え

頭部加工機器の開発については、この投稿で詳しく説明されているように、軽量化というお客様の目的に向けて確実に前進していきます。 さらなる軽量化を進めるには、お客様の容器を最適化する方法があります。 当社の製品および金型設計の技術担当者が、お客様を出来る限りお手伝いします。 Uniloyでは、初期設計基準の開発から、生産に値する改良型ボトル設計の実現に至るまで、お客様をサポートします。 Uniloyなら、長年にわたる経験と専門技術、3D印刷能力、ユニットのキャビティおよびラボ内製作施設、充実したボトル検査ラボや設備を活用して、効率的かつ効果的にお客様の目標を達成できます。

納期、販売、サービス

上述の頭部加工機器は、通常すぐ出荷できる形で用意しています。 一時的に在庫が切れている場合でも、3~4週間で出荷できます。

あるいは、Uniloyの加工機器の在庫が切れている場合は、硬化ステンレス鋼で迅速に部品自体を製造することもできます。 このアプローチの課題は、材料硬度が一般的な硬化工具鋼より低く、摩耗が早い点です。 このオプションを選択された場合は、一時的対処法とご理解ください。

この製品または他の装置のアップグレードに関する詳細は、お近くのUniloy部品営業担当者にお問い合わせください。 十分なトレーニングを受けたUniloyのサービス担当者がお客様の施設まで伺い、これらの部品の設置をお手伝いいたします。