JP2008062955A - 薄肉樹脂製飲料ボトル製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホットパリソン方式で製造され、しかも自立や形状の維持が困難なほど薄肉軽量の樹脂製飲料ボトルを製造することの可能な装置を提供する。
【解決手段】薄肉樹脂製ボトル２の射出延伸ブロー成形機構１０と、成形されたボトル２を取り出すためのボトル取出機構２０と、取り出されたボトル２を一定の間隔をあけて懸吊しながら搬送するためのボトル吊下コンベア３１を有するボトル搬送機構３０とを備え、前記ボトル取出機構２０が、一定間隔をあけた複数本のボトル２の列を懸吊しながら同時に前記ボトル吊下コンベア３１へ移載することを特徴とする薄肉樹脂製飲料ボトル製造装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は、PET、ＰＥ、ＰＰ等の樹脂製飲料ボトルを成形し、飲料充填し、封止し、ラベル印刷するまで一貫製造する装置に関し、より詳細には、ホットパリソン方式で作製され、かつ自立や形状維持が困難なほど薄肉化した樹脂製のボトルを扱うのに好適な上記製造装置に関する。

世界の原油埋蔵量は有限であり、その枯渇が常に危惧されている。また、様々な要因による原油や石油製品の価格上昇が、石油消費国、特に開発途上国の負担となっている。このような状況下で、石油資源を有効利用する施策として、PET樹脂ボトルをはじめとする石油製品のリサイクルがある。

石油製品、例えばPET樹脂ボトルのリサイクルは、使用済み品の回収率が高くなければ功を奏さない。また、リサイクル施設を設立して運転するための費用が高くつき、特に開発途上国にとって負担となる。

石油資源を有効利用する別の方法として、樹脂製品の樹脂使用量を極力減らすことが考えられる。例えば、極めて薄肉軽量のPET樹脂ボトルを安価に製造することができれば、原料の石油資源を従来の数分の一しか必要としないことから、省資源対策になる。従来比で数分の一のプラスチック容器の廃棄物しか排出しないことは、CO₂排出規制対策や環境汚染防止にもなる。

ところで、原料樹脂のプリフォームからブロー延伸までを1台の装置で行うホットパリソン方式の製造では、同時に複数本（例えば５〜２０本）のボトルをバッチ生産し、それに基づいてタクト運転されるのが一般である。

ホットパリソン方式のボトル製造装置の下流に飲料充填機構やキャップ封止機構を設けて、飲料入りの樹脂ボトルを一貫生産する際には、飲料充填機構や封止機構は、通常、タクト運転ではなく、連続運転される。封止機構の後に設けられる印刷装置は、再び、タクト運転される。

上記のタクト運転と連続運転とのスムースな連携のためには、ボトル製造工程、飲料充填・封止機構、および印刷機構の間で、ボトルの供給量を調整する機構が必要になる。

従来の飲料ボトルは、厚肉で構造が頑強なため、上記付加機構として、ボトル成形機構と後段の充填機構等との間に無端チェーンコンベアを設け、該チェーンコンベア上にボトルの待ち行列からなるバッファ部分を作らせれば、ボトル供給量を調整することが容易であった。

しかし、従来の製造装置で薄肉の樹脂製ボトルを作ろうとすると、ボトル同士がコンベア上で接触しただけでボトルがへこみ、商品価値を失ってしまう。また、次工程でのタクト位置が不正確になるため、自動運転も困難となり易い。しかも、従来装置の上記バッファ部分は、冗長な機構になり易く、この部分が装置を肥大化し、コストを上げる要因となっている。

特開平１１−０１１５８９号公報（特許文献１）には、従来の製造装置を用いながら、プラスチック製薄肉容器を変形させることなく飲料を充填する方法が記載されている。それは、図５に示すように、プラスチック製薄肉容器７０を縦二つ割り形の保持具７１へ挿入し、薄肉容器の口部周辺のみを保持具より露出させて、他の大部分は保持具に収納された状態とするものである。これによって保持具が必要な強度をカバーし、薄肉容器の飲料充填・封止・搬送時の変形や歪みの発生を防いでいる。

しかし、上記方法は、ボトル毎に保持具を用意するためにコストが高くなり、保持具へのボトルの出し入れも非常に煩雑である。収納されるプラスチック製薄肉容器は、厚みが５０〜１００ミクロン程度必要であり、それよりも薄くて保持具内で自立できず、また少しの衝撃でも変形されてしまうような薄さのボトルには、対処不可能である。
特開平１１−０１１５８９

そこで、本発明の目的は、ホットパリソン方式を採用した飲料入りボトルの一貫製造システムにおいて、自立や形状の維持が困難なほど薄肉軽量の樹脂製飲料ボトルを扱うことの可能な一貫製造システムを提供することにある。

本発明の別の目的は、バッチ生産から連続生産への変換部分にバッファ部分を設けなくても、生産効率を最大限確保できるような一貫製造システムを提供することにある。

本発明のさらに別の目的は、薄肉樹脂製ボトルを人の手を介さずに連続生産でき、しかも安価な一貫製造システムを提供することにある。

本発明者は、上記課題を鋭意検討した結果、ホットパリソン方式によるブロー延伸成形機構で作製されたボトルの取出および搬送に改良を加えることにより、上記課題を解決できることを見出した。すなわち、本発明は、薄肉樹脂製ボトルの射出延伸ブロー成形機構１０と、成形されたボトル２を取り出すためのボトル取出機構２０と、取り出されたボトル２を一定の間隔をあけて懸吊しながら搬送するためのボトル吊下コンベア３１を有するボトル搬送機構３０とを備え、前記ボトル取出機構３０が、一定間隔をあけた複数本のボトル２の列を懸吊しながら同時に前記ボトル吊下コンベア３１へ移載することを特徴とする薄肉樹脂製飲料ボトル製造装置を提供する。

前記ボトル吊下コンベア３１は、前記ボトル取出機構２０から同時に取り出される複数本のボトル２のピッチと同じピッチでタクト搬送されることが好ましい。

本発明のボトル製造装置は、さらに、ボトル搬送機構３０の下流に、ボトル２を係留しながら連続回転するスターホイール４１を有する飲料充填機構４０と、飲料の充填されたボトル２へキャップを取り付けるためのボトル封止機構５０とを備え、前記ボトル吊下コンベア３１から前記スターホイール４１へはエアーコンベア３５を介してボトル２を受け渡すことが好ましい。

本発明の製造装置は、好ましくはボトル封止機構５０の下流に、タクトコンベア６２および印刷機構６０を備える。

本発明の製造装置は、ブロー射出成形機構１０で成形された薄肉樹脂製ボトル２を、その形状と品質を保った状態で飲料充填機構、封止機構およびラベル印刷機構へ搬送する。すなわち、従来装置ではボトル成形、飲料充填、封止、印刷に至る間に形状を保つことが不可能なほど薄肉のボトルを、その形状と品質を維持しつつハンドリング可能である。しかも、飲料ボトルを滞留させることなく連続的に生産するため、設備の小型化および生産速度の最大化が図られる。

本発明の製造装置は、また、連続生産によって人の介入する機会を減らし、必要充分な無菌状態を容易に維持する。特に、樹脂原料をホットパリソン方式で射出成形してから飲料の充填・封止するまでの工程を一貫して無菌状態に維持することが可能である。製造工程中の飲料ボトルの衛生状態を常に確保することで、洗浄設備、排水処理設備等の付帯設備が要らなくなり、設備製造コストやランニングコストを抑えられる。製造およびメンテナンスにかかる労力も、著しく軽減される。

以下に、本発明の製造装置の一実施形態を、添付の図面を用いて説明する。図１は、本発明の飲料ボトル製造装置１の概略平面図である。本発明の製造装置１は、主として射出延伸ブロー成形機構１０、ボトル取出機構２０、ボトル搬送機構３０、飲料充填機構４０、ボトル封止機構５０および印刷機構６０から構成される。射出延伸ブロー成形機構１０からボトル封止機構５０までの各機構は、通常、クリーンルーム内に設置され、無菌環境下で運転される。以下に、本発明の製造装置の主要機構を、製造工程の上流から順に説明する。

図１および２に示す射出延伸ブロー成形機構１０は、プラスチック（例えばPET樹脂）製で極めて薄肉（例えば厚み０．０１〜０．１ｍｍ）軽量のボトル２を成形する装置である。この機構は、従来のホットパリソン方式の製造装置と同様のものを使用できる。具体的には、原料樹脂の射出成形により同時に複数本のパリソン３（図２）を成形する射出成形部と、パリソンを金型に装着した後、加圧ガスを吹き込み延伸ブローしてボトル２の形状を作るブロー成形部とからなる。

本発明の製造装置１は、射出成形部で作製したパリソン３を長時間放置しないでブロー成形部に引き渡す。したがって、コールドパリソン方式で必須であったブロー成形部前段の洗浄・乾燥手段が必要でない。

ボトル取出機構２０は、射出延伸ブロー成形機構１０で成形された複数本のボトル２の列（図２では６本）を、懸吊しながら同時に取り出し、ボトル搬送機構３０へ移載する機能を有する。そのために、図２に示すように、ボトル取出機構２０には、開口部を上向きにして正立した状態のボトル２のネック（頸部）を凹状のブラケットで支持する構造のネックガイド２１が、複数本、並列に付設されている。ネックガイド２１は、アーム２２に固定され、アーム２２とともに支柱２３に対して上下および前後方向へ摺動可能である。ネックガイド２１により支持されたボトル２は、ボトル搬送機構３０へと誘導される（図３の矢印の方向）。

ボトル取出機構２０によって取り出されたボトル２は、無端チェーンコンベアからなるボトル吊下コンベア３１へ移管される。移管のために、ボトル吊下コンベア３１上には、ボトル２のネックを凹状のブラケットで支持する構造のネックガイド３２が、隣接するボトル２同士を一定の距離に保って互いに接触しないように設置されており、ボトル取出機構２０の凹状のネックガイド２１からボトル吊下コンベア３１上の凹状のネックガイド３２へボトル２が橋渡しされるようにして移管される。

本製造装置１が扱う樹脂製飲料ボトル２は、極めて薄肉であり、自立できず、互いに接触しただけでも変形してしまうが、ボトル搬送機構３０が、ボトルを互いに一定間隔を保持しながら懸吊状態で搬送することで、ボトル２の変形を防止する（図３）。

無端チェーンコンベアからなるボトル吊下コンベア３１は、その上流で複数本のボトル２を同時に受け入れた後、下流に位置する飲料充填機構装４０の導入部まで、ボトル２を１本ずつ懸吊しながら搬送する（図２および３）。ボトル吊下コンベア３１は、前記ボトル取出機構２０から同時に取り出される複数本のボトル２のピッチと同じピッチでタクト搬送される。すなわち、ボトル吊下コンベア３１は、ボトル取出機構２０の動作と連動して停止および再スタートするようタクト運転制御される。ボトル取出機構２０が複数本のボトル２を取り出したタイミングで、ボトル吊下コンベア３１が停止し、ボトル取出機構２０からボトル吊下コンベア３１へ複数本のボトル２が一度に移管される。ボトル２の移管が完了したタイミングで、ボトル吊下コンベア３１が再スタートし、懸吊された複数本のボトル２が搬送される。

ボトル吊下コンベア３１のスピードは、適宜調整されるが、（射出延伸ブロー成形機構１０のステージ数（図では４）×１ステージ当たりのボトル成形本数）／１サイクルの所用時間と同期すると、ボトル吊下コンベア３１上にボトル２の列が切れ目なく連続する。

ボトル取出機構２０とボトル搬送機構３０の一連のタクト動作は、後述するターンコンベア３４およびスターホイール４１と組み合わさることで、ボトル２を飲料充填機構４０へ向けて連続供給するのにも好都合である。

ボトル吊下コンベア３１で搬送されたボトル２は、その終端で飲料充填機構４０のスターホイール４１へ受け渡される（図２）。ボトル２は、まず、第一のアクチュエータ３３によって、コンベア搬送方向に対して直角方向へ押し出され、ターンコンベア３４のネックガイド３８に移管される。ネックガイド３８の形状は、ネックガイド３２と同様である。

次いで、ターンコンベア３４が、図２の矢印の方向へ９０°回転すると、第二のアクチュエータ３６が、ボトル２をエアーコンベア３５側へ押し出して、ボトル２をエアーコンベア３５へ移管する（図２）。

エアーコンベア３５は、ボトル２のネックをその両側から摺動可能に係合して案内する構造のネックガイド３９が設けられている。ネックガイド３９の対向縁部には、ダクトが設けられ、ダクトの相対する側壁にスリットが多数形成されている。スリットにブロワからエアーが供給されることにより、コンベア３５上のボトル２が前進する。

エアーコンベア３５は、ボトル２のネックがスターホイール４１の陥入部に入り込むまで、エアーで押し続けることになるが、コンベア３５内でボトル同士が接触しないように、エアーコンベア３５内にはボトル２が常に１本しか入っていないように制御される。こうして、エアーコンベア導入部に1本ずつ連続的に供給されたボトル２は、1本ずつスターホイール４１まで搬送される。

ボトル搬送機構３０およびそれと連動するアクチュエータ３３，３６は、タクト動作（不連続動作）するのに対し、スターホイール４１は連続動作する。ターンコンベア３４およびエアーコンベア３５が、受け取り側のスターホイール４１の連続回転している間合いをはかることで、スターホイール４１側の受入時間調整を行う。

スターホイール４１の陥入部に係留されたボトル２は、懸吊された状態で、ホイールの回転とともに連続的に飲料充填機構４０に移管される。飲料充填機構４０は、市販の飲料用液体充填機からなる。

飲料充填機構４０により飲料の充填されたボトル２は、懸吊された状態でスターホイール４２を経て、ボトル封止機構５０に移管される。

ボトル封止機構５０は、汎用のものを採用でき、例えばアルミサーマルシール機で容器口を封止するか、充填後の容器口に装着されるキャップを巻き締め機で巻き締める。

ボトル封止機構５０によりキャッピングされたボトル２は、印刷機構６０へ搬送されるが、印刷機構６０は、パッド印刷を用いることが好ましい。そのために、封止機構５０より連続的に搬送されてきたボトル２は、タクト動作への再変換が必要となる。そこで、ボトル２は、スターホイールなどの移載装置６１によって、ボトル封止機構５０から、タクトコンベア６２へ移載される。タクトコンベア６２は、汎用のバケットコンベアやトッププレートコンベアで構成される。移載後、適宜、ボトル２の位置および姿勢が修正される。

タクトコンベア６２上には、薄肉のボトルに印刷しても位置がずれたり変形したりしないように、ボトル２の印刷部分を露出する状態でボトル２を保持するカップが、ボトル毎に備えられている。ボトル２は、カップに収納された状態で搬送される。

タクトコンベア６２は、カップ内のボトルが１または複数のパッド印刷機によりパッド印刷される時だけ停止し、印刷後、再スタートする一連の動作を繰り返す。印刷時には、ボトル２の印刷面とは反対側を臨時にバックアップするような機構を設けることが好ましい。こうしてパッド印刷されたボトル２は、タクトコンベア６２の末端で、適宜、カップに収納された状態で、出荷され、または出荷のために貯蔵される。

本発明の薄肉樹脂製飲料ボトル製造装置の一実施態様を示す概略平面図である。 図１の装置の射出成形機構の一部、ボトル取出機構、ボトル搬送機構、および飲料充填機構の一部を拡大した平面図である。 図２のボトル取出機構の側面図である。 図２のボトル取出機構によってボトルをボトル搬送機構へ移管する動作を示す正面図である。 従来技術によりプラスチック製薄肉ボトルに保持具を装填した正面図である。

符号の説明

１ ボトル製造装置
２ 薄肉樹脂製ボトル
３ パリソン
１０ 射出延伸ブロー成形機構
２０ ボトル取出機構
２１ ネックガイド
２２ アーム
２３ 支柱
３０ ボトル搬送機構
３１ ボトル吊下コンベア
３２ ネックガイド
３３ 第一のアクチュエータ
３４ ターンコンベア
３５ エアーコンベア
３６ 第二のアクチュエータ
３７ エアーノズル
３８ ネックガイド
３９ ネックガイド
４０ 飲料充填機構
４１ スターホイール
４２ スターホイール
５０ ボトル封止機構
５１ スターホイール
６０ 印刷機構
６１ 移載装置
６２ タクトコンベア
７０ プラスチック製薄肉容器
７１ 保持具

Claims (4)

1. 薄肉樹脂製ボトル（２）の射出延伸ブロー成形機構（１０）と、
   成形されたボトル（２）を取り出すためのボトル取出機構（２０）と、
   取り出されたボトル（２）を一定の間隔をあけて懸吊しながら搬送するためのボトル吊下コンベア（３１）を有するボトル搬送機構（３０）とを備え、
   前記ボトル取出機構（２０）が、一定間隔をあけた複数本のボトルの列を懸吊しながら同時に前記ボトル吊下コンベア（３１）へ移載することを特徴とする薄肉樹脂製飲料ボトル製造装置。
2. 前記ボトル吊下コンベア（３１）は、前記ボトル取出機構（２０）から同時に取り出される複数本のボトル（２）のピッチと同じピッチでタクト搬送されることを特徴とする、請求項１に記載の薄肉樹脂製飲料ボトル製造装置。
3. 前記ボトル搬送機構（３０）の下流に、ボトル（２）を係留しながら連続回転するスターホイール（４１）を有する飲料充填機構（４０）と、
   飲料の充填されたボトル（２）へキャップを取り付けるためのボトル封止機構（５０）とを備え、
   前記ボトル吊下コンベア（３１）から前記スターホイール（４１）へはエアーコンベア（３５）を介してボトル（２）を移管することを特徴とする、請求項１または２に記載の薄肉樹脂製飲料ボトル製造装置。
4. 前記ボトル封止機構（５０）の下流に、タクトコンベア（６２）および印刷機構（６０）を備えた、請求項３に記載の薄肉樹脂製飲料ボトル製造装置。