JP6313157B2 - ブロー成形装置 - Google Patents

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Description

本発明は、樹脂材料により有底筒状に形成されたプリフォームを所定形状の容器にブロー成形するブロー成形装置に関する。
延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）製の壜体やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の壜体（ペットボトル）に代表されるような樹脂製の容器は、飲料用、食品用、化粧料用等の様々な用途に使用されている。このような容器は、射出成形等により有底筒状に形成された樹脂製のプリフォームを、延伸効果を発現させることのできる温度にまで加熱し、この状態で延伸ロッドを用いつつプリフォーム内に加圧エアを供給して所定形状にブロー成形されるのが一般的である（例えば特許文献１参照）。
このような２軸延伸ブロー成形を行うブロー成形装置としては、複数のキャビティを備えたバッチ式の金型を備え、この金型を用いて複数のプリフォームを同時にブロー成形するようにしたものが知られている。この場合、プリフォームは直列に並べた状態で搬送されながら加熱炉で加熱され、当該加熱炉から１つずつ順に送り出されてきた複数のプリフォームが搬送機によってバッチ式の金型の各キャビティに配置される。そして、当該プリフォームの配置後、加圧エア供給用のノズルユニットから各キャビティ内のプリフォームに加圧したエアが供給されてブロー成形が行なわれるように構成される。
特開２００３−２５１６８５号公報
２軸延伸ブロー成形においては、加熱炉において加熱されたプリフォームが当該加熱炉から出て金型のキャビティに配置されて型締めされるまでの時間つまりプリフォームの搬送時間（トランスファータイム）は、ブロー成形により得られる容器の全高や容量等のスペックに影響を及ぼす重要な要素である。そのため、成形後の容器のスペックを一定にするためには各プリフォームの搬送時間を一定にすることが重要である。
しかしながら、上記従来のブロー成形装置では、加熱炉はプリフォームを直列に並べて搬送しながら加熱する構成とされ、当該加熱炉から順に送り出されてくるプリフォームが搬送機によってキャビティに配置される構成となっているので、金型の各キャビティに配置されるプリフォームの搬送時間は相違することになり、よって各キャビティでブロー成形される容器のスペックにばらつきが生じるという問題点があった。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、バッチ式の金型の各キャビティに異なる搬送時間でプリフォームが搬送される構成においても当該プリフォームをブロー成形して得られる容器のスペックを一定にすることができるブロー成形装置を提供することにある。
本発明のブロー成形装置は、樹脂材料により有底筒状に形成されたプリフォームを所定形状にブロー成形するブロー成形装置であって、複数のキャビティを備えたバッチ式の金型と、複数の前記プリフォームを直列に並べて搬送しながら加熱する加熱炉と、前記加熱炉から順に送り出される加熱後の前記プリフォームを前記金型のキャビティに搬送する搬送機と、全ての前記キャビティに前記プリフォームが配置されて前記金型が型締めされた後、それぞれの前記プリフォームに加圧した液体を供給する加圧液体供給部と、を有し、１つの前記加熱炉に対して前記金型を並列に２つ備え、前記搬送機による前記プリフォームの搬送に先立ち、２つの前記金型が前記加熱炉の側に向けてガイドレールに沿って交互に移動し、前記搬送機が前記加熱炉から送り出されて該加熱炉の出口外側で直列に整列する複数の前記プリフォームを一括保持するとともに前記ガイドレールに直交する側方に向けて移動してそれぞれの前記金型に振り分けて搬送することで、前記キャビティへの複数の前記プリフォームの配置と複数の前記プリフォームへの加圧した液体の供給とを、一方の前記金型と他方の前記金型とで交互に行うことを特徴とする。
本発明のブロー成形装置では、前記金型のキャビティに配置される最初の前記プリフォームが前記加熱炉から送り出されてから、全ての前記キャビティに加熱後の前記プリフォームが配置されて前記金型が型締めされるまでの時間が、５秒以上、１１秒以下であるのが好ましい。
本発明によれば、バッチ式の金型の各キャビティに配置されるプリフォームに加圧した液体を供給して液体ブロー成形を行うようにしたので、バッチ式の金型の各キャビティに異なる搬送時間でプリフォームが搬送される構成においても当該プリフォームをブロー成形して得られる容器のスペックを一定にすることができる。
本発明の一実施の形態であるブロー成形装置を概略で示す説明図である。 プリフォームの搬送時間に対するブロー成形された壜体の容量および当該容量のばらつきの関係を示す図である。
以下、図面を参照して、本発明をより具体的に例示説明する。
図１に示す本発明の一実施の形態であるブロー成形装置は、樹脂材料により有底筒状に形成されたプリフォームＰＦを所定形状の容器に成形するものである。本実施の形態においては、プリフォームＰＦを飲料等の液体が充填される壜体（ボトル）にブロー成形する場合を示す。
このブロー成形装置によりブロー成形されるプリフォームＰＦとしては、例えばポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂材料により形成されたものを用いることができる。
ブロー成形装置はブロー成形用の金型１を有している。金型１は複数のキャビティ２を備えたバッチ式となっており、各キャビティ２はそれぞれ壜形状に形成されている。本実施の形態では、金型１に一直線状に並べて６つのキャビティ２を設けた場合を示す。詳細は図示しないが、金型１は左右に型開きすることができるようになっており、金型１を開くことで各キャビティ２を一括で開放して成形後の製品を金型１から取り出すことができる。また、各キャビティ２にプリフォームＰＦを配置した状態で金型１を型締めすることにより、各キャビティ２にプリフォームＰＦを装着することができる。なお、金型１の上面は上方に向けて開口しており、プリフォームＰＦの口部はこの開口に配置される。
本実施の形態においては、ブロー成形装置は一対の金型１を備えたシャトルタイプに構成されている。一対の金型１は基本的の同一の構造となっており、キャビティ２の整列方向が互いに平行となるように並列に並べて配置され、それぞれガイドレール３に案内されて図中左右方向に直線的に往復移動可能となっている。
金型１の各キャビティ２に装着された複数のプリフォームＰＦに加圧された液体を供給するために、ブロー成形装置には加圧液体供給部４が設けられている。加圧液体供給部４は、例えばサーボモータにより駆動されるプランジャーポンプを備えた構成とすることができる。
各金型１の上部にはそれぞれノズルユニット５が設けられ、加圧液体供給部４はこれらのノズルユニット５に接続されている。ノズルユニット５は上下に移動自在となっており、各金型１の上面に当接することができる。また、ノズルユニット５は、金型１の上面に当接したときに当該金型１の各キャビティ２に装着されたプリフォームＰＦの口部に嵌合する複数（本実施の形態では６つ）のノズル（不図示）を備え、当該ノズルを介して加圧液体供給部４から供給される加圧された液体をプリフォームＰＦの内部に供給することができるようになっている。
なお、本実施の形態においては、一対の金型１に対して個別にノズルユニット５を設けるようにしているが、各金型１に対して１つのノズルユニット５を共用する構成としてもよい。また、ノズルユニット５に、ブロー成形時にプリフォームＰＦを軸方向に延伸させる延伸ロッドを設けた構成とすることもできる。さらに、加圧液体供給部４に、ノズルユニット５の内部で液体を循環させつつ当該液体の温度を一定に維持する液温調整装置を設けた構成とすることもできる。
加圧液体供給部４がプリフォームＰＦ内に供給する液体ブロー成形用の液体としては、飲料、化粧品、薬品等の最終的に製品として壜体に充填される内容液を用いることができる。これにより、壜体への内容液の充填工程を省略して、その生産工程やこのブロー成形装置の構成を簡略化することができる。
ブロー成形装置は、プリフォームＰＦを所定の温度にまで加熱するための加熱炉６を有している。加熱炉６は、環状に敷設されたコンベア７の周路の一部に沿って配置されるヒーター６ａを備えている。このヒーター６ａは例えば電熱線やセラミックヒーター等の種々の発熱体で構成することができる。
コンベア７は図１中で反時計回りに回転するようになっており、加熱炉６への入り口側部分においてプリフォームＰＦをセット可能に構成される。コンベア７は順次セットされる多数のプリフォームＰＦを直列に並べた状態でヒーター６ａに沿って搬送することができる。したがって、コンベア７によって直列に並べて搬送される複数のプリフォームＰＦは、加熱炉６により所定の温度にまで加熱され、加熱炉６の出口から順次送り出される。
また、コンベア７は、ピッチ変更機能を有しており、加熱炉６の出口から送り出された加熱後の複数（６個）のプリフォームＰＦを、金型１に設けられた複数のキャビティ２のピッチに対応するピッチで直列に整列させることができる。
ブロー成形装置はプリフォームＰＦの搬送機８を備えている。この搬送機８は、例えばプリフォームＰＦの口部を把持可能な把持部を複数備えた構成とすることができる。搬送機８は、加熱炉６から送り出されて所定ピッチで整列された加熱後の複数のプリフォームＰＦを金型１のキャビティ２に搬送することができる。本実施の形態においては、搬送機８によるプリフォームＰＦの搬送に先立ち、金型１が加熱炉６の側に向けてガイドレール３に沿って移動し、当該金型１の各キャビティ２は加熱炉６の出口外側で直列に整列するプリフォームＰＦに隣接するように配置される。搬送機８は、直列に整列した複数（６個）のプリフォームＰＦをその複数（６つ）の把持部により一括保持し、コンベア７の移動方向に対して直交する側方に向けて移動して当該プリフォームＰＦを対応するキャビティ２に配置する。
各キャビティ２に加熱されたプリフォームＰＦが配置された金型１は型締めされて当該プリフォームＰＦを各キャビティ２に装着させることができる。また、金型１は、各キャビティ２へのプリフォームＰＦの装着が完了すると、ガイドレール３に沿ってノズルユニット５の下方にまで移動することができる。
一対の金型１は、金型１に対する各キャビティ２へのプリフォームＰＦの配置と各キャビティ２に装着されたプリフォームＰＦに対する加圧された液体の供給（液体ブロー成形）とが交互に行われるように、各工程のサイクルを互いに１８０度ずらして当該工程を実行するように構成される。
次に、このようなブロー成形装置を用いてプリフォームＰＦを液体ブロー成形して壜体（容器）を形成する手順について説明する。
まず、コンベア７にプリフォームＰＦを順次セットし、複数のプリフォームＰＦを加熱炉６で加熱する。これらのプリフォームＰＦは、コンベア７により直列に並べて搬送されながら加熱炉６により順次加熱される。そして、複数のプリフォームＰＦが加熱炉６から順次送り出されて所定のピッチで直列に整列されると、これら複数のプリフォームＰＦが搬送機８により一括に搬送され、それぞれ開かれた状態とされた一方の金型１の対応するキャビティ２に配置される。このように全てのキャビティ２に加熱後のプリフォームＰＦが配置されると、金型１は型締めされ、各プリフォームＰＦは対応するキャビティ２に装着される。
次に、各キャビティ２にプリフォームＰＦが装着された状態とされた金型１はガイドレール３に沿ってノズルユニット５の下方にまで移動する。そして、金型１の上面に向けてノズルユニット５が下降してそのノズルが各プリフォームＰＦの口部に嵌合され、加圧液体供給部４からノズルユニット５を介して各プリフォームＰＦに加圧した液体が供給される。これにより、各プリフォームＰＦに対して液体ブロー成形が同時に行われる。液体ブロー成形においては、各プリフォームＰＦは、ノズルユニット５に設けられる延伸ロッド（不図示）により縦方向（軸方向）に延伸されつつ加圧流体供給部４から供給される液体の圧力により横方向（径方向）に延伸されて金型１のキャビティ２に沿った形状の壜体に成形される。
なお、液体ブロー成形の後、必要に応じて、加圧流体供給部４を吸引動作させてサックバック工程を行ない、成形後の壜体に充填される液体の量を調整するようにしてもよい。
液体ブロー成形が完了すると、金型１が開かれ、液体が内容液として充填された壜体が製品として取出し装置９により金型１から取り出される。
一方の金型１の各プリフォームＰＦに対する液体ブロー成形が行われているときには、他方の金型１は加熱炉６に隣接する位置にまで移動し、加熱炉６から順次送り出されて所定のピッチで直列に整列された複数のプリフォームＰＦが搬送機８により各キャビティ２に配置される。このように、プリフォームＰＦのキャビティ２への装着と液体ブロー成形とが、各金型１において交互に行なわれる。これにより、このブロー成形装置の製品の製造サイクルを高めることができる。
上記のブロー成形装置は、金型１の複数のキャビティ２に配置される複数のプリフォームＰＦが、コンベア７により直列に並べて搬送されながら加熱炉６により加熱されて加熱炉６から順次送り出され、所定のピッチで整列されてから対応するキャビティ２に一括で搬送される構成である。そのため、各キャビティ２に装着される複数のプリフォームＰＦの搬送時間（トランスファータイム）はそれぞれ相違することになる。しかしながら、このブロー成形装置では、金型１の各キャビティ２に装着されたプリフォームＰＦを、加圧エアではなく加圧した液体を用いてブロー成形するようにしているので、搬送時間が相違する複数のプリフォームＰＦであっても、これらを全高や容量等のスペックのばらつきが小さい一定スペックの壜体に成形することができる。つまり、搬送時間が相違する複数のプリフォームＰＦから、所望のスペックの壜体を安定して製造することができる。なお、プリフォームの搬送時間（トランスファータイム）とは、プリフォームＰＦが加熱炉６を出てから当該プリフォームＰＦが装着された金型１が型締めされるまでの時間を意味する。
特に、このブロー成形装置においては、金型１のキャビティ２に配置されることとなる最初のプリフォームＰＦが加熱炉６から送り出されてから、全てのキャビティ２に加熱後のプリフォームＰＦが配置されて金型１が型締めされるまでの時間を、５秒以上、１１秒以下とするのが好ましい。つまり、１つの金型１において同時に液体ブロー成形されることとなる複数のプリフォームＰＦの全の搬送時間を５秒以上、１１秒以下となるように設定するのが好ましい。このような設定とすることにより、液体ブロー成形後の壜体のスペックのばらつきをさらに低減することができる。
プリフォームＰＦの搬送時間の相違による液体ブロー成形後の壜体のスペックのばらつきを検証するために、プリフォームＰＦとしてポリプロピレン（ＰＰ）製のものを用い、このプリフォームＰＦを加熱炉６により１３５℃にまで加熱し、加圧液体供給部４がプリフォームＰＦに供給する液体の温度を２０℃として、上記ブロー成形装置と同一の成形条件において、プリフォームＰＦの搬送時間を５秒から１３秒にまで１秒刻みで変化させ、各搬送時間について５回ずつ液体ブロー成形して容量が３８５ｍｌの壜体（ボトル）を成形する実験を行った。その結果を表１に示す。なお、当該容量は成形された壜体の満注容量である。表１においては、各搬送時間における各回の成形後の壜体の容量（ｍｌ）、その平均値（Ａｖｇ．）および最大値と最小値の差つまりばらつき（Ｒ）を示す。
Figure 0006313157
また、図２に、表１に示す実験結果のうち、プリフォームの搬送時間に対するブロー成形された壜体の容量および当該容量のばらつきＲの関係を示す。
表１および図２に示すように、本発明のブロー成形装置を用いたプリフォームＰＦのブロー成形によれば、金型１の各キャビティ２に装着されたプリフォームＰＦを、加圧エアではなく加圧した液体を用いてブロー成形することにより、プリフォームＰＦの搬送時間が増加しても、当該プリフォームがブロー成形されて形成される壜体の容量の変化は小さく、当壜体を一定のスペックに形成できることが解る。
特に、図２に示すように、金型１のキャビティ２に配置されることとなる最初のプリフォームＰＦが加熱炉６から送り出されてから、全てのキャビティ２に加熱後のプリフォームＰＦが配置されて金型１が型締めされるまでの時間を、５秒以上、１１秒以下とすれば、壜体のスペックのばらつきをより効果的に低減できることが解る。これに対して、プリフォームＰＦの搬送時間が１１秒以上となると、搬送時間が同一の場合におけるブロー成形後の壜体のスペックのばらつきＲが大きくなる。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
例えば、前記実施の形態においては、各金型１には６つのキャビティ２が直列に並べて配置されているが、これに限らず、キャビティ２の個数やその配置は任意に設定することができる。
また、前記実施の形態では、加圧流体供給部４はサーボモータにより駆動されるプランジャーポンプとされているが、これに限らず、例えば油圧シリンダやエアシリンダ等の他の駆動機構で駆動される構成のものとすることもできる。
さらに、ノズルユニット５に延伸ロッドが設けられず、加圧流体供給部４から供給される液体の圧力のみでプリフォームＰＦを縦方向（軸方向）と横方向（径方向）の両方に膨張状に延伸させる構成とすることもできる。
１ 金型
２ キャビティ
３ ガイドレール
４ 加圧液体供給部
５ ノズルユニット
６ 加熱炉
６ａ ヒーター
７ コンベア
８ 搬送機
９ 取出し装置

Claims (2)

  1. 樹脂材料により有底筒状に形成されたプリフォームを所定形状にブロー成形するブロー成形装置であって、
    複数のキャビティを備えたバッチ式の金型と、
    複数の前記プリフォームを直列に並べて搬送しながら加熱する加熱炉と、
    前記加熱炉から順に送り出される加熱後の前記プリフォームを前記金型のキャビティに搬送する搬送機と、
    全ての前記キャビティに前記プリフォームが配置されて前記金型が型締めされた後、それぞれの前記プリフォームに加圧した液体を供給する加圧液体供給部と、を有し、
    １つの前記加熱炉に対して前記金型を並列に２つ備え、前記搬送機による前記プリフォームの搬送に先立ち、２つの前記金型が前記加熱炉の側に向けてガイドレールに沿って交互に移動し、前記搬送機が前記加熱炉から送り出されて該加熱炉の出口外側で直列に整列する複数の前記プリフォームを一括保持するとともに前記ガイドレールに直交する側方に向けて移動してそれぞれの前記金型に振り分けて搬送することで、前記キャビティへの複数の前記プリフォームの配置と複数の前記プリフォームへの加圧した液体の供給とを、一方の前記金型と他方の前記金型とで交互に行うことを特徴とするブロー成形装置。
  2. 前記金型のキャビティに配置される最初の前記プリフォームが前記加熱炉から送り出されてから、全ての前記キャビティに加熱後の前記プリフォームが配置されて前記金型が型締めされるまでの時間が、５秒以上、１１秒以下であることを特徴とする請求項１に記載のブロー成形装置。
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