JP2009166482A - 樹脂製容器の製造方法、及びブロー成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有底筒状に形成されたプリフォームに、ブローエアーを供給してブロー成形することによって所定の容器形状の樹脂製容器を製造するにあたり、ブローエアーが供給される開口端となるプリフォームの口部が、ブローエアーの熱や圧力などによって変形してしまうのを有効に回避することができる樹脂製容器の製造方法、及びブロー成形装置を提供する。
【解決手段】ブロー成形ノズル１のブローエアー供給口１５をプリフォーム２の口部２１に気密下に連通させて、プリフォーム２内にブローエアーを供給するとともに、プリフォーム２の口部２１の外周面側に冷却媒体を供給する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、有底筒状に形成されたプリフォームを所定の容器形状にブロー成形することによって樹脂製容器を製造する樹脂製容器の製造方法、及びそのような方法に好適なブロー成形装置に関する。

近年、ポリエチレンテレフタレートなどの合成樹脂をボトル状に成形してなる樹脂製容器が、各種飲料品などを内容物とする容器として急速に普及している。このような樹脂製容器の多くは、有底筒状に形成されたプリフォームを用意し、これをブロー成形することによって、所定の容器形状に成形されている。

ブロー成形される有底筒状のプリフォームは、通常、容器の飲み口に対応する口部と、この口部から垂下する胴部とを有している。そして、ブロー成形に際しては、胴部が延伸可能な軟化状態となるように加熱されて、ブロー成形型に収容される。次いで、プリフォームの開口端となる口部から高圧のブローエアーを供給することによって、又は、必要に応じて延伸ロッドを併用して、所定の容器形状となるようにブロー成形型内で胴部を膨らませるが、このとき、ブローエアーのリークを防止して、プリフォーム内の気密性を確保する必要がある。

このため、例えば、特許文献１では、図６（ａ）に示すように、ブロー成形型Ｍの上部に露出させたプリフォーム２の口部２１の周りを囲むように、ブロー成形ノズル１０を形成するとともに、そのノズル先端をブロー成形型Ｍの上面に密着させることによってブローエアーのリークを防いでいる。
また、特許文献２には、プリフォーム２の口部２１の開口端縁にブロー成形ノズル１０を密着させたもの（図６（ｂ）参照）や、プリフォーム２のネックリング２２にブロー成形ノズル１０の先端を密着させたもの（図６（ｃ）参照）が示されている。
なお、図６は、ブロー成形に際して、プリフォーム２内の気密性を確保するためのブロー成形ノズル１０の従来例を概念的に示す説明図であり、図中矢印で示すように、ブローエアー供給口１０５からブローエアーが供給される。
特表２０００−５１２９４４号公報 特開平７−２９０５６２号公報

ところで、ブロー成形に際しては、ブローエアーを所定の温度に加熱して供給することによって胴部の温度低下を防止し、その軟化状態を維持することで、成形された容器に延伸歪みが残留してしまわないようにすることが可能となり、その結果、熱収縮が生じにくく、耐熱性に優れた樹脂製容器を製造できることが知られている。

しかしながら、このような場合に、特許文献１のように、図６（ａ）に示すようにして、プリフォーム２の口部２１の周りをブロー成形ノズル１０で囲んでブローエアーを供給したのでは、プリフォーム２の口部２１が、ブローエアーの熱に曝されて変形してしまうという問題がある。特に、プリフォーム２の口部２１が結晶化されていない場合、そのような口部２１はブローエアーの熱によって軟化、或いは、収縮してしまう傾向が強く、その変形の程度が大きい。
プリフォーム２の口部２１は、通常、そのままの形態を保持して容器の口部となる部位であり、とりわけ、封止キャップを螺着するためのネジ山が形成されている場合には、口部２１が変形してしまうと封止キャップの螺着が不可能となるなどして、商品価値を著しく損ねてしまうことになる。

また、特許文献２が示す従来例では、図６（ｂ）に示すようにプリフォーム２の口部２１の開口端縁にブロー成形ノズル１０を密着させているが、このような態様とすると、口部２１の内外面に圧力差が生じ、その圧力差によって、ブローエアーの熱に曝されて軟化した口部２１が、拡径するように変形してしまう。特許文献２は、このようなブローエアーの圧力による口部２１の拡径を防止しようとするものであり、このため、図６（ｃ）に示すようにネックリング２１にノズル先端を密着させているが、この場合も、特許文献１の図６（ａ）に示す例と同様に、プリフォーム２の口部２１が、ブローエアーの熱に曝されて変形してしまうという問題を依然として有している。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、有底筒状に形成されたプリフォームに、ブローエアーを供給してブロー成形することによって所定の容器形状の樹脂製容器を製造するにあたり、ブローエアーが供給される開口端となるプリフォームの口部が、ブローエアーの熱や圧力などによって変形してしまうのを有効に回避することができる樹脂製容器の製造方法、及びブロー成形装置の提供を目的とする。

本発明に係る樹脂製容器の製造方法は、有底筒状に形成されたプリフォームの開口端となる口部が外部に配置されるように、前記プリフォームをブロー成形型に収容し、前記口部からブローエアーを供給して、前記プリフォームの胴部を膨らませて所定の容器形状にブロー成形するにあたり、前記ブローエアーの吹き出し口となるブロー成形ノズルの開口部を前記口部に気密下に連通させて、前記プリフォーム内に前記ブローエアーを供給するとともに、前記口部の外周面側に冷却媒体を供給する方法としてある。

また、本発明に係るブロー成形装置は、有底筒状に形成されたプリフォームを所定の容器形状にブロー成形するためのブロー成形型であって、前記プリフォームの開口端となる口部が外部に配置されるように、前記プリフォームを収容するブロー成形型と、ブローエアーの吹き出し口となるブロー成形ノズルであって、ブローエアーが吹き出す開口部を前記口部に気密下に連通させて、前記プリフォーム内に前記ブローエアーを供給するブロー成形ノズルと、前記口部の外周面側に冷却媒体を供給する冷却機構とを備えた構成としてある。

以上のような本発明によれば、プリフォームの口部からブローエアーを供給する際に、口部の外周面側に冷却媒体を供給して冷却し、プリフォームの口部の熱による軟化、又は熱収縮状態を防ぐことで、口部が変形してしまうのを有効に回避することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明に係るブロー成形装置の実施形態を概念的に示す説明図である。本発明に係る樹脂製容器の製造方法は、このようなブロー成形装置を好適に用いて実施することができ、本実施形態にあっては、ブロー成形型Ｍに収容されたプリフォーム２に高温高圧のブローエアーを供給して、ブロー成形により所定の容器形状の樹脂製容器を製造する。

図示する例において、プリフォーム２は有底筒状に形成されており、ブローエアーが供給される開口端となる口部２１と、この口部２１から垂下する胴部２３とを有している。また、口部２１と胴部２３との間には、環状に張り出すネックリング２２が形成されている。

このようなプリフォーム２は、ブロー成形型Ｍの上部にネックリング２２を支持して、ブロー成形型Ｍの外部に口部２１が配置されるとともに、ブロー成形型Ｍの空洞部３内に胴部２３が配置されるようにしてブロー成形型Ｍに収容される。このとき、プリフォーム２の胴部２３は、プリフォーム２をブロー成形型Ｍに収容するに先だって、ブロー成形、又は延伸ブロー成形が可能な軟化状態となるように加熱される。

ブロー成形型Ｍの内部に形成される空洞部３は、製造しようとする樹脂製容器の胴部外形に応じて形成される容器形成部である。これにより、プリフォーム２内に供給されるブローエアーによって、プリフォーム２の胴部２３を膨らませ、空洞部３の周面に密着させることで、所定の容器形状とされた樹脂製容器を製造することができる。
なお、特に図示しないが、ブロー成形型Ｍは割型構造とすることができ、例えば、左右に分割することで樹脂製容器の取り出しがなされるようにすることができる。また、プリフォーム２の胴部２３を膨らませるにあたっては、必要に応じて、この種のブロー成形に利用可能な延伸ロッドを併用し、プリフォームを高さ方向に延伸させた後に、又は、延伸しながら膨らませてもよい。

ブロー成形ノズル１は、ブローエアーの吹き出し口となる部材であり、図示しないブローエアー供給源に接続されている。そして、その基部１１に形成された開口部としてのブローエアー供給口１５から、高温高圧のブローエアーが吹き出すようになっている。また、ブロー成形に際しては、ブローエアー供給口１５周縁のシール面１１１が、プリフォーム２の口部２１の開口端縁に密着するように、ブロー成形型Ｍに対してブロー成形ノズル１を配置する。これにより、ブローエアー供給口１５をプリフォーム２の口部２１に気密下に連通させて、その状態で、図中矢印で示すように、プリフォーム２内にブローエアーを供給する。

また、ブロー成形ノズル１には、基部１１の周縁部から筒状に突出する隔壁部１２が設けられている。そして、上記のようにしてブロー成形ノズル１を配置したときに、隔壁部１２の先端がブロー成形型Ｍの上面に密着して、プリフォーム２の口部２１の外周面側を囲繞する空間が形成されるようにしてある。

さらに、隔壁部１２によって形成される上記空間には、冷却媒体としての冷却エアーが、図示しない冷却エアー供給源に接続された冷却エアー供給口１６から、加圧下に供給されるようになっている。図中矢印で示すように、冷却エアー供給口１６から供給された冷却エアーは、上記空間内が一定の圧力に維持されるようにしつつ、冷却エアー排出口１７から排出される。
なお、冷却媒体としては、冷却エアー（空気）以外にも、適宜、窒素、酸素、二酸化炭素などの気体を用いてもよいし、これらの気体を無菌化して用いてもよい。

このように、本実施形態にあっては、プリフォーム２の口部２１から高温高圧のブローエアーを供給する際に、口部２１の外周面側に冷却エアーを供給する冷却機構を備え、このような冷却機構によって口部２１の外周面側が冷却されるようにしている。このようにすることで、プリフォーム２の口部２１が、ブローエアーの熱に曝されて変形してしまうのを有効に回避することができる。
また、プリフォーム２をブロー成形型Ｍに収容するに先だって、プリフォーム２の胴部２３を加熱するに際し、プリフォーム２の口部２１が不必要に加熱されて軟化してしまうこともある。このような場合でも、口部２１を冷却固化させて、口部２１の変形を防止することができる。このように、プリフォーム２の口部２１が不必要に加熱されて軟化した状態でブロー成形に供されたときには、ブローエアーとして常温で高圧のエアーを用いる場合であっても、口部２１を外方からも冷却固化できるので、口部２１の変形防止に効果的である。

冷却エアーの温度は、ブローエアーの温度に応じて、ブローエアーの熱によって口部２１が変形してしまうのを防止できるように適宜設定することができる。ブローエアーの設定温度は、必要に応じて常温とすることも可能であるが、例えば、ブロー成形による延伸歪みが残留しないようにして、熱収縮が生じにくい、耐熱性に優れた樹脂製容器を得るためには、プリフォーム２を形成する材料のガラス転移点よりも高い温度でブローエアーを供給するのが好ましい。本実施形態にあっては、このような温度でブローエアーを供給しても、冷却エアーの温度を適宜設定することで、ブローエアーの熱による口部２１の変形を防止することができる。
また、ブローエアーの圧力は、通常、２〜４ＭＰａの範囲で設定されるが、状況に応じてこの範囲外で設定してもよい。

なお、プリフォーム２を形成する材料としては、ブロー成形が可能であれば、任意の熱可塑性樹脂を用いることができる。具体的には、ポリエチレンテレフタレート，ポリブチレンテレフタレート，ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂，ポリプロピレン，ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂，ポリカーボネート，ポリアリレート，ポリ乳酸，又はこれらの共重合体などを用いることができる。

また、本実施形態では、口部２１の外周面側に冷却エアーを供給するにあたり、口部２１の外周面側を囲繞する空間を形成し、この空間内に冷却エアーを加圧下に供給するようにしている。このようにすることで、口部２１の内周面側と外周面側とで圧力差が生じてしまわないようにすることができ、このような圧力差によって口部２１が拡径するように変形してしまうのを防止することできる。このためには、ブローエアーと同じか、又はほぼ同じ圧力で、冷却エアーを供給するのが好ましい。

以上、本発明について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で種々の変更実施が可能である。

例えば、上述した実施形態では、隔壁部１２の先端がブロー成形型Ｍの上面に密着して、プリフォーム２の口部２１の外周面側を囲繞する空間が形成されるようにしてあるが、例えば、図２に示すように、隔壁部１２の先端は、プリフォーム２のネックリング２２に密着させるようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、ブロー成形ノズル１に隔壁部１２を設けて、プリフォーム２の口部２１の外周面側を囲繞する空間が形成されるようにしてあるが、同様の隔壁部をブロー成形型Ｍ側に設けてもよい。ただし、上記空間内に加圧下に供給される冷却エアーのリークを防いで、一定の圧力を維持するためには、ブロー成形ノズル１と一体に形成されるように隔壁部１２を設けるのが好ましい。
また、プリフォーム２の口部２１の外周面側を囲繞する空間を形成する隔壁部１２は、図３に示すように、ブロー成形ノズル１とは別体に設けることもできる。

また、上述した実施形態では、プリフォーム２の口部２１の外周面側を囲繞する空間に冷却エアーを供給するにあたり、冷却エアーが、冷却エアー供給口１６から供給され、冷却エアー排出口１７から排出されるようにしているが、冷却エアー供給口１６と冷却エアー排出口１７は、その個数，口径，設置位置を適宜設定することができる。例えば、上記空間内の圧力を高めるためには、冷却エアー供給口１６の開口総面積が、冷却エアー排出口１７の開口総面積より大きい方が好ましい。また、プリフォーム２の口部２１が均一に冷却されるように、冷却エアーを口部２１へ均一に指向させたり、冷却エアーを上記空間内で循環させたりすることが可能となるように、冷却エアー供給口１６と冷却エアー排出口１７とを離れた位置に設置するのが好ましい。例えば、冷却エアー供給口１６は、冷却エアーがプリフォーム口部２１に直接向かうように指向してもよいし、口部２１の全周を取り囲むように複数設けてよい。また、冷却エアー排出口１７も複数設けてもよいし、冷却エアー排出口１７を設ける代わりに、適量の冷却エアーを意図的にリークさせるような構造としてもよい。例えば、図１に示す例では、ブロー成形ノズル１に設けた隔壁部１２の先端と、ブロー成形金型Ｍとの接触面から、図２に示す例では、ブロー成形ノズル１に設けた隔壁部１２の先端と、ネックリング２２との接触面から、適量の冷却エアーがリークするようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、隔壁部１２により、プリフォーム２の口部２１の外周面側を囲繞する空間が形成されるようにし、この空間に冷却エアーを供給するようにしたが、図４に示すように隔壁部を省略してもよい。

また、上述した実施形態では、ブローエアー供給口１５をプリフォーム２の口部２１に気密下に連通させるために、ブローエアー供給口１５周縁のシール面１１１をプリフォーム２の口部２１の開口端縁に密着させているが、これに限定されない。プリフォーム２の口部２１の内周面側と外周面側のいずれか一方、又は両方に密着する部位をブロー成形ノズル１に設けて、ブローエアー供給口１５をプリフォーム２の口部２１に気密下に連通させてもよい。

具体的には、例えば、図５に示すように、ブローエアー供給口１５の周縁から筒状に垂下させた筒状突部１１２を口部２１の内周面側に密着させたり、口部２１の開口部端縁の外径とほぼ一致する内径の環状突起１１３を形成して、これを口部２１の外周面側に密着させたりするなどして、ブローエアー供給口１５をプリフォーム２の口部２１に気密下に連通させることも可能である。

なお、図５に示す例では、筒状突部１１２と環状突起１１３の両方を設けているが、ブローエアー供給口１５をプリフォーム２の口部２１に気密下に連通させることができれば、いずれか一方が設けられていればよい。また、この場合において、上述した実施形態のように、ブローエアー供給口１５周縁のシール面１１１をプリフォーム２の口部２１の開口端縁に密着させるもの（図１，２）と併用してもよい。また、図５に示す例では、筒状突部１１２と環状突起１１３のそれぞれにＯリングなどのシール部材１１２ａ，１１３ａを設けて気密性を高めているが、十分な気密性が確保できれば、これらのシール部材１１２ａ，１１３ａは適宜省略してもよい。

本発明は、各種飲料品などを内容物とするボトル状の樹脂製容器の製造に利用することができる。

本発明に係るブロー成形装置の実施形態を示す説明図である。 本発明に係るブロー成形装置の他の実施形態を示す説明図である。 本発明に係るブロー成形装置の他の実施形態を示す説明図である。 本発明に係るブロー成形装置の他の実施形態を示す説明図である。 本発明に係るブロー成形装置の他の実施形態を示す説明図である。 従来技術を示す説明図である。

符号の説明

１ ブロー成形ノズル
１１ 基部
１１１ シール面
１２ 側壁部
１５ ブローエアー供給口
１６ 冷却エアー供給口
１７ 冷却エアー排出
２ プリフォーム
２１ 口部
２２ ネックリング
２３ 胴部
Ｍ ブロー成形型

Claims (10)

1. 有底筒状に形成されたプリフォームの開口端となる口部が外部に配置されるように、前記プリフォームをブロー成形型に収容し、
   前記口部からブローエアーを供給して、前記プリフォームの胴部を膨らませて所定の容器形状にブロー成形するにあたり、
   前記ブローエアーの吹き出し口となるブロー成形ノズルの開口部を前記口部に気密下に連通させて、前記プリフォーム内に前記ブローエアーを供給するとともに、
   前記口部の外周面側に冷却媒体を供給することを特徴とする樹脂製容器の製造方法。
2. 前記口部の外周面側を囲繞する空間を形成して、前記空間内に前記冷却媒体を加圧下に供給する請求項１に記載の樹脂製容器の製造方法。
3. 前記口部の外周面側を囲繞する空間を形成する隔壁部を前記ブロー成形ノズルに設けておく請求項２に記載の樹脂製容器の製造方法。
4. 前記ブローエアーと同じ又はほぼ同じ圧力で、前記冷却媒体を供給する請求項２又は３のいずれか１項に記載の樹脂製容器の製造方法。
5. 前記プリフォームを形成する材料のガラス転移点よりも高い温度で、前記ブローエアーを供給する請求項１〜４のいずれか１項に記載の樹脂製容器の製造方法。
6. 前記ブロー成形ノズルの開口部周縁を前記口部の開口端縁に密着させて、前記ブロー成形ノズルの開口部を前記口部に気密下に連通させた請求項１〜５のいずれか１項に記載の樹脂製容器の製造方法。
7. 前記口部の外周面側と内周面側のいずれか一方、又は両方に密着する部位を前記ブロー成形ノズルに設けて、前記ブロー成形ノズルの開口部を前記口部に気密下に連通させた請求項１〜５のいずれか１項に記載の樹脂製容器の製造方法。
8. 有底筒状に形成されたプリフォームを所定の容器形状にブロー成形するためのブロー成形型であって、前記プリフォームの開口端となる口部が外部に配置されるように、前記プリフォームを収容するブロー成形型と、
   ブローエアーの吹き出し口となるブロー成形ノズルであって、ブローエアーが吹き出す開口部を前記口部に気密下に連通させて、前記プリフォーム内に前記ブローエアーを供給するブロー成形ノズルと、
   前記口部の外周面側に冷却媒体を供給する冷却機構とを備えたことを特徴とするブロー成形装置。
9. 前記冷却機構が、前記ブロー成形ノズルの開口部を前記口部に気密下に連通させたときに、前記口部の外周面側を囲繞する空間を形成し、前記空間内に前記冷却媒体を加圧下に供給するものである請求項８に記載のブロー成形装置。
10. 前記ブロー成形ノズルに、前記口部の外周面側を囲繞する空間を形成する隔壁部を設けた請求項９に記載のブロー成形装置。

Images