JP2014069441A - ブロー成形装置及び容器の製造方法 - Google Patents

ブロー成形装置及び容器の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 本発明は加圧流体として最終的に製品に充填される液体を使用するブロー成形装置において、成形と同時に内容液が充填された容器のヘッドスペースを所定の量に調整することを技術的課題とするものである。
【解決手段】加圧液体供給部から液体を、ブローノズルを介してプリフォーム内に供給して金型のキャビティ面に沿って膨張状に容器を賦形する合成樹脂製容器の製造方法において、容器の賦形後に、加圧液体供給部からプリフォームの口筒部に至る液体の供給路の所定位置に配設されたサックバック機構により容器内の液体を加圧液体供給部側に引き戻し、サックバック機構の下流側に配設されるバルブ機構により供給路を閉状態とし、気体を容器内に導入して液体の引き戻しによる容器の減容変形を元の形状に復元させ、この減容変形に伴う容積変化量により容器内部のヘッドスペースを調整する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、加圧流体として液体を使用するブロー成形装置、及びこの装置を使用した合成樹脂製の容器の製造方法に関するものである。
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂製やポリプロピレン（ＰＰ）樹脂製の２軸延伸ブロー成形容器が、数多くの優れた特性を発揮することから多方面で使用されている。
この種の容器は、有底筒状に射出成形されたプリフォームを、延伸効果を発現させることのできる温度に加熱した状態で、膨張状に延伸変形させて成形されるのが一般的である。
すなわち、図１６（文献１の図１２に相当する。）に示すように、延伸効果が発現する温度に加熱されたプリフォーム３１を、口筒部３２を上方に突き出させ、プリフォーム３１の口筒部３２の外周面下端に一体周設したネックリング３３をネック支持鍔部１０３に係止させた状態でブロー金型１０１に装着し、ブローノズル１０４の先端部であるガイド筒部１１０をプリフォーム３１の口筒部３２に緩く嵌入した状態で、
ブローノズル１０４の中央に貫通形成された挿通孔１１１を通して挿通される延伸ロッド１０８により軸方向に延伸すると共に、挿通孔１１１を通して加圧流体であるブローエアにより径方向に延伸して、壜体４１への成形を達成する。
また、特許文献２には加圧流体としてブローエアの替わりに液体を使用してプリフォームをブロー成形する方法に係る発明が記載されている。
このような成形方法では、液体として、飲料、化粧品、洗剤、薬品等の最終的に製品に充填される内容液を使用すれば、充填工程を省略することができ生産ラインを簡略化することが可能となる。
特開２００３−２５１６８５号公報 特開２０００−４３１２９号公報
ここで、特許文献２に記載されるようにブロー成形において加圧液体を使用する場合には、容器の成形後に容器中に液体が充満し、ブローノズルを口筒部から脱嵌入する際、液体が口筒部から周辺外部に散乱し、内容液のヘッドスペースを一定量に調整することが難しく、製品ごとにヘッドスペースがまちまちになり、商品性に係る問題が生じる。
そこで、本発明は加圧流体として飲料、化粧品、薬品等の、最終的に製品に充填される液体を使用するブロー成形装置において、成形と同時に内容液が充填された容器のヘッドスペースを所定の量に高い精度と生産性で調整することを技術的課題とするものである。
本発明は、加圧流体として液体を使用するブロー成形装置と、この装置を使用した合成樹脂製の容器の製造方法に関するものであるが、以下、まず容器の製造方法について説明し、次にブロー成形装置について説明する。
上記課題を解決するための本発明の容器の製造方法に係る主たる構成は、
有底筒状のプリフォームをブロー成形用の金型に装着した状態でこのプリフォームの口筒部にブローノズルを密に嵌合し、加圧液体供給部から液体を、ブローノズルを介してプリフォーム内に供給して金型のキャビティ面に沿って膨張状に容器を賦形する合成樹脂製容器の製造方法において、
容器の賦形後に、加圧液体供給部からプリフォームの口筒部に至る液体の供給路の所定位置に配設されたサックバック機構により容器内の液体を加圧液体供給部側に引き戻し、
サックバック機構の下流側に配設されるバルブ機構により供給路を閉状態とし、
気体を容器内に導入して液体の引き戻しによる容器の減容変形を元の形状に復元させ、
この減容変形に伴う容積変化量により容器内部のヘッドスペースを調整する、と云うものである。
上記製造方法によれば、
賦形後の容器内に内溶液が充満した状態であるが、このような状態からサックバック機構により、容器内に充満した液体の一部を加圧液体供給部側に引き戻す（以降、サックバックと記載する。）と、このサックバックにより容器内が減圧状態となり周壁が減容変形する。
次に、容器が減容変形した状態でバルブ機構により供給路を閉状態とし、ブローノズルのバブル機構の下流側に配設した通気孔等から気体を容器内に導入することにより容器内が常圧に戻り、減容変形が解消して元の形状に復元する。
そして、容器が減容変形状態から元の形状に復元した分、すなわちサックバックによる減容変形に伴う容積変化量により容器内のヘッドスペースを調整することが可能となる。
なお、上記構成における「加圧液体供給部からプリフォームの口筒部に至る供給路」と云う供給路には加圧液体供給部自体を含む。
本発明の容器の製造方法に係る他の構成は、上記主たる構成において、加圧液体供給部にプランジャーポンプを使用し、このプランジャーポンプに、プランジャーポンプを構成するプランジャーの引き戻し動作によるサックバック機構を配設する、と云うものである。
上記構成は、サックバック機構の配設態様に係る一例であり、加圧液体供給部にプランジャーポンプを使用し、このプランジャーポンプを構成するプランジャーを液体の供給方向とは逆の方向に、すなわち引き戻し方向にも動作可能に構成することにより、サックバック機構を配設することができる。
ここで、プランジャーの動作を、サーボモータを使用したサーボ機構により制御することにより、サックバックのタイミングやサックバック量を高い精度で制御することができ、高い精度と生産性で容器におけるヘッドスペースを調整することが可能となる。
勿論、サックバック機構の配設態様は上記態様に限定されるものではなく、生産性やヘッドスペースの制御性等を考慮して、加圧液体供給部からブローノズルに至る液体の供給路の所定位置に、加圧液体供給部とは別に配設することもできる。
本発明の容器の製造方法に係るさらに他の構成は、上記主たる構成において、バルブ機構をブローノズル内の液体の供給路であるノズル内供給路に配設すると云うものである。
バルブ機構は加圧液体供給部からブローノズルに至る液体の供給路の、サックバック機構の下流側の適宜の位置に配設することできるものでるが、
ブローノズル内の液体の供給路であるノズル内供給路に配設する、さらに好ましくはノズル内供給路の下流側端部、すなわち成形装置に装着されたプリフォームの口筒部の上端の直上近傍の位置に配設することにより、最終的に容器内に充填される液体の量を高い精度で調整することが可能となる。
本発明の容器の製造方法に係るさらに他の構成は、上記主たる構成において、バルブ機構により供給路を閉状態とした後に、加圧気体を前記容器内に導入し容器の減容変形を元の形状に復元させる、と云うものである。
上記製造方法によれば、加圧気体を容器内に導入することにより減容変形の元の形状への復元を短時間に確実に達成することができる。
また、たとえ容器の周壁が減容変形時に多少歪に陥没変形していたとしても、加圧気体により確実に元の形状に復元させることが可能となる。
本発明の容器の製造方法に係るさらに他の構成は、上記主たる構成において、ブローノズルに、このブローノズルの軸方向に移動可能に棒状のロッドを挿通、配設し、このロッドの容器内への挿通と容器内からの脱挿入操作により、サックバック機構によるヘッドスペースを調整する機能を補完する構成とする、と云うものである。
ヘッドスペースの量によっては、容器の減容変形後の復元性や、生産性を考慮すると、サックバック機構によるヘッドスペースを調整する機能だけでは限界がある場合があるが、上記のように、ロッドの容器内への挿入と脱挿入によるヘッドスペースを調整する機能により補完させることにより、ヘッドスペースをより広範囲で、高い生産性で調整することが可能となる。
本発明の容器の製造方法に係るさらに他の構成は、上記構成において、ロッドを延伸ロッドとして使用し、この延伸ロッドにより液体による膨張状の賦形工程の前、あるいは膨張状の賦形工程と同時にプリフォームを縦延伸する構成とする、と云うものである。
上記構成により、延伸ロッドによる縦延伸と、加圧した液体による膨張状の延伸を組み合せて、より多様に容器を製造することが可能となる。
本発明の容器の製造方法に係るさらに他の構成は、上記主たる構成において、容器を、胴部の平断面形状を偏平状としたパウチ状の薄肉容器とする、と云うものである。
本発明の容器の製造方法に係るさらに他の構成は、上記主たる構成において、容器を胴部の周壁に減圧吸収パネルを配設したものとする、と云うものである。
本発明の製造方法におけるヘッドスペースの調整方法は、サックバックによる容器の減容変形を利用するものであるが、ヘッドスペースの容量を大きくする必要がある場合や、生産性の観点からサックバックに係る動作を高速で実施する場合には、容器の周壁が局部的に陥没変形し、その後、容器内に気体を導入した際にも変形が復元しなかったり、復元したとしても塑性変形した箇所が白化して残ったりするような問題が生じる場合があるが、上記二つの構成はこのような減容変形に係る問題を解消しようとするものである。
パウチ容器は、基本的には２枚の柔軟性を有する合成樹脂製フィルムを熱シールによりその周縁部を張り合わせた小袋状の容器で、レトルト食品用として、また洗剤等の詰め替え用の容器等の用途で多用されているもので、その周壁の平断面形状は偏平状で、薄肉に構成されており、内容物の量や、スクイズ操作や、内部の圧力状態により自在に変形することができるのが特徴的である。
上記構成の容器はこのようなパウチ容器の特徴を有するブロー成形容器であり、この種の容器は、胴部の周壁の、偏平状に対向位置する前後の面の更なる偏平状の変形によりサックバックによる減容変形がスムーズに達成され、次に常圧の気体を導入することによりこの減容変形状態を容易に元の形状に復元させることができる。
減圧吸収パネルを配設した容器について言及すると、
従来から殺菌を必要とするたとえば果汁飲料やお茶等の、ペットボトル等の合成樹脂製壜体への充填方法として、所謂、高温充填と呼ばれる方法があり、９０℃前後の温度で内容液を壜体に充填し、キャップをして密封後、冷却するもので、冷却後には壜体内がかなりの減圧状態となるため、上記のような高温充填を伴う用途については、従来から胴部の周壁に平坦状の減圧吸収パネルを配設し、この減圧吸収パネルにより減圧吸収機能を発揮させるようにした壜体が一般的に使用されている。
上記構成の容器は、このような減圧吸収機能を有する減圧吸収パネルを利用してサックバック時における減容変形を局部的な陥没変形を避けながらスムーズに進行させようとするものである。
なお、減圧吸収機能を発揮させる手段としては、減圧吸収パネルの他にも、減圧時に底部の底壁を陥没変形可能とする、と云う手段も利用することができる。
次に、本発明のブロー成形装置に係る主たる構成は、
ブロー成形用の金型と、有底筒状のプリフォームを金型に装着した状態でこのプリフォームの口筒部に密に嵌合するブローノズルを有し、加圧液体供給部から液体を、ブローノズルを介してプリフォーム内に供給し、金型のキャビティ面に沿って膨張状に容器を賦形するブロー成形装置において、
加圧液体供給部からプリフォームの口筒部に至る前記液体の供給路の所定の位置に賦形後の容器内からの液体の加圧液体供給部側への引き戻しが可能にサックバック機構を配設し
このサックバック機構が配設される位置の下流側に前記供給路の開閉が可能にバルブ機構を配設する、と云うものである。
本発明のブロー成形装置に係る他の構成は、上記主たる構成において、加圧液体供給部にプランジャーポンプを使用し、このプランジャーポンプに、プランジャーポンプを構成するプランジャーの引き戻し動作によるサックバック機構を配設する構成とする、と云うものである。
本発明のブロー成形装置に係るさらに他の構成は、上記主たる構成において、バルブ機構をブローノズル内の液体の供給路であるノズル内供給路に配設する、と云うものである。
本発明のブロー成形装置に係るさらに他の構成は、上記構成において、ブローノズルに、このブローノズルの軸方向に移動可能に棒状のシール体を挿通、配設し、このシール体の先端部の、ブローノズルの内周面に配設したシール段部への当接により供給路を閉状態とすることが可能に構成し、このシール体の先端部のシール段部への当接と脱当接によりバルブ機構を構成する、と云うものである。
上記構成は、バルブ機構をブローノズル内の液体の供給路であるノズル内供給路に配設するための具体的な構成にかかるものであり、ブローノズルの軸方向に移動可能に挿通、配設した棒状のシール体の移動動作により、供給路を短時間に確実に開閉することができる。
本発明のブロー成形装置に係るさらに他の構成は、上記構成において、筒棒状の軸体に液密状に摺動可能にロッドを挿通してシール体とする、と云うものである。
上記構成によれば、棒筒状の軸体に液密状に摺動可能に挿通するロッドは、軸体の移動動作とは別のモードで移動動作させることができ、このロッドは成形された容器内のヘッドスペースを所定の量に制御するための部材として利用することができ、サックバックによるヘッドスペースの調整機能を補完して、より多様にヘッドスペースを調整することが可能となる。
また、このロッドをプリフォームを縦延伸するための延伸ロッドとしても利用することもできる。
本発明のブロー成形装置に係るさらに他の構成は、上記主たる構成においてバルブ機構の閉状態で、加圧気体を容器内に導入可能に構成する、と云うものである。
本発明のブロー成形装置及びこの装置を使用する容器の製造方法は、上記した構成となっており、
サックバック機構により容器内に充満した液体の一部を加圧液体供給部側にサックバックすることにより容器内が減圧状態となり周壁が減容変形するが、この状態で容器内に気体を導入することにより容器内が常圧に戻り、減容変形が解消して元の形状に復元し、このように容器が減容変形状態から元の状態に復元した分の容積変化量により容器内のヘッドスペースを高い精度と生産性で調整することができる。
本発明のブロー成形装置の全体的な構成の一例を示す概略説明図である。 図１の装置の主部の下半部を拡大した断面図である。 図１の装置による製造工程のうち、加圧した液体によりプリフォームを膨張状に延伸して容器を賦形した状態を示す断面図である。 図１の装置による製造工程のうち、図３の状態から液体をサックバックした状態を示す断面図である。 図１の装置による製造工程のうち、図４の状態からバルブ機構を閉状態とし、容器内に外気を導入した状態を示す断面図である。 本発明のブロー成形装置の他の例を示す概略説明図である。 図６の装置による製造工程のうち、図６の状態からロッドによりプリフォームを縦延伸後、加圧した液体によりプリフォームを膨張状に延伸して容器を賦形した状態を示す断面図である。 図６の装置による製造工程のうち、図７の状態から液体をサックバックした状態を示す断面図である。 図６の装置による製造工程のうち、図８の状態からバルブ機構を閉状態とし、ロッドを容器から脱挿入した状態を示す断面図である。 図６の装置による製造工程のうち、図９の状態から容器内に外気を導入した状態を示す断面図である。 シール体、プランジャー及びロッドの移動パターン例を示す概略説明図である。 容器の一例を示す正面図である。 プランジャーポンプにおけるプラグのサックバック量と成形後の容器におけるヘッドスペースの量の関係を示すグラフである。 容器の他の例を示す（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）中のＡ−Ａ線に沿って示す断面図である。 容器のさらに他の例を示す正面図である。 従来のブローエアによるブロー成形装置の一例の要部を示す断面図である。
以下、本発明の実施の形態を、実施例に沿って図面を参照しながら説明する。
図１〜５は本発明のブロー成形装置の一実施例、さらにはこの装置を使用した容器の製造方法（ブロー成形工程）を説明するためのものである。
まず、図１と図２を参照しながら装置の全体的な構成を説明するが、図１はブロー成形装置の全体的な構成を示す概略説明図であり、図２は図１中、縦断面で示される装置の主部の下半部を拡大した断面図で、主部の細かい構成部位については図２を参照する。
図１は、金型１にプリフォーム３１を装着し、ブローノズル４の先端をこのプリフォーム３１の口筒部３２に嵌入した状態を示している。
使用するプリフォーム３１の形状は有底円筒の試験管状で、上端部に口筒部３２を起立設し、この口筒部３２の下端部にはネックリング３３が配設されており、口筒部３２を外部に（図１、２中では上方に）突出させた状態で金型１内に装着されている。
この装置の主部は金型１、隔壁部材１１、ブローノズル４を有し、付属設備として加圧液体供給部２１、液体調整部２２を配置している。
隔壁部材１１は、図２に示されるように金型１の上方に突出したプリフォーム３１の口筒部３２の外周面を、空間Ｓを介して囲繞するように金型１の上方に配設されている。
また、隔壁部材１１には必要に応じて空間Ｓに加圧気体を供給するための通気孔１３が配設されている。
また隔壁部材１１の下端部に周設した支持鍔片１２をプリフォーム３１のネックリング３３に上方から密に当接させて、プリフォーム３１の装着姿勢を保持するようにしている。
ブローノズル４は全体として筒状で、シール部材７ｂにより密に連結される嵌入筒片５と供給筒部６から構成されている。
嵌入筒片５は、内部に円柱状の中空部を有し、図２に示されるように外周壁には先端に向かって縮径する周段部５ａが周設されており、円筒状の先端部がプリフォーム３１の口筒部３２に嵌入し、周段部５ａと口筒部３２の上端面のシール部材（Ｏリング）７ａを介した当接により、ブローノズル４と口筒部３２が密に連通状に連結するようにしている。
供給筒部６は全体として内部が円柱状の中空部を有する部材で、図１に示されるように、上端部に周壁を貫通して液体Ｌの導入路６ａが配設されている。
また、供給筒部６の下端部の内周面には下方に向かって縮径状に傾斜したシール段部６ｓが周設されている。
また、このシール段部６ｓの下には供給筒部６の外部と内部を連通するための通気孔６ｂが配設されており、この通気孔６ｂはバルブＶ３により開閉される。
また、上記のように嵌入筒片５と供給筒部６から構成されるブローノズル４の中には、軸方向（図１中では上下方向）に細長い棒状のシール体９が挿通、配設されている。
ここで、シール体９は、細長い円柱棒状の軸体９ａ１の先端部に有底短円筒状のシール筒片９ｔ１を同軸心状に嵌合組み付けしたものである。そして、このシール筒片９ｔ１の下端面の外周縁部は角取りしてテーパー縁部９ｔａとなっている。
また、ブローノズル４とこのシール体９によりブローノズル４内に、このブローノズル４の軸方向に沿って、プリフォーム３１内に連通する円筒状のノズル内供給路Ｆｓが形成され、
シール体９を下降させることにより図１、２に示されるようにシール筒片９ｔのテーパー縁部９ｔａが供給筒部６の下端部の内周面に周設されるシール段部６ｓに当接してノズル内供給路Ｆｓのプリフォーム内部への連通を閉状態とすることができ、またシール体９を図３に示されるように上昇させることにより開状態とすることができ、このテーパー縁部９ｔａのシール段部６ｓへの当接と、脱当接によりバルブ機構Ｖｍが構成される。
次に、付属設備についてみると加圧液体供給部２１と液体調整部２２が配設されている。
加圧液体供給部２１には、内部にプランジャーＰｕを挿入したプランジャーポンプ２１ｐを使用しており、プランジャーＰｕの動作を、サーボモータ（図示省略）を配設したサーボ機構Ｓｖで制御するようにしており、
プランジャーＰｕを図中、下向きに移動させることによりプリフォーム３１内に液体Ｌを供給し、上向きに移動させることにより賦形した容器４１内から液体Ｌをサックバックすることができる。
そして、加圧液体供給部２１であるプランジャーポンプ２１ｐからプリフォーム３１の口筒部３２に至る液体Ｌの供給路Ｆは、プランジャーポンプ２１ｐ、配管Ｐ１、ブローノズル４内のノズル内供給路Ｆｓにより構成されている。
また液体調整部２２は、液体Ｌを、配管Ｒ１から新たに補給しながら一定の温度に加温、調整して配管Ｒ２により加圧液体供給部２１に供給する機能を有する。そして、このブロー成形装置には、ブロー成形の工程に沿って、必要に応じて流路を開閉するバルブが多数配設されているが、図１中には３つの電磁式のバルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３を示している。
次に、図１〜５を参照しながら、上記説明したブロー成形装置を使用した合成樹脂製容器の製造方法、すなわちブロー成形工程について説明する。
ブロー成形は次の（１）〜（６）に記載した工程を順次、実施する。
（１）まず、口筒部３２を除く部分をブロー成形に適した温度に加熱したプリフォーム３１を、口筒部３２を上方に突出させた状態でブロー成形用の金型１に装着し、型締めする。
（２）次に、組付け固定した隔壁部材１１とブローノズル４を口筒部３１の上方から下降させ、嵌合筒片５の先端部を口筒部３２に嵌入し図１、２に示す状態とする。ここで、シール体９の先端部を構成するシール筒片９ｔ１のテーパー縁部９ｔａは供給筒部６のシール段部６ｓに当接させてバルブ機構Ｖｍを閉状態としている。また、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３はいずれも閉状態としている。
（３）次に、図１の状態から図３に示されるようにシール体９を上昇させてバルブ機構Ｖｍを開状態とし、バルブＶ２を開状態とし、プランジャーポンプ２１ｐのプランジャーＰｕを位置ｈｏから位置ｈ１まで矢印方向に移動させ、加圧した液体ＬをバルブＶ２、配管Ｐ２、ノズル内供給路Ｆｓを介して口筒部３２を経てプリフォーム３１の内部に供給し、プリフォーム３１を膨張状に延伸し、金型１のキャビティ面２に沿って容器４１を賦形する。
なお、この工程で、液体Ｌの圧力により口筒部３２が拡径変形するような場合には、配管Ｐ２を介して隔壁部材１１に配設した通気孔１３から加圧気体を隔壁部材１１内に導入し、口筒部３２の外周面を囲繞する空間Ｓを加圧することにより、このような拡径変形を効果的に抑制することができる。
（４）次に、上記のように容器４１が賦形され後に、図４に示されるようにプランジャーポンプ２１ｐのサックバック機構ＳＢを作動させて、すなわちプランジャーＰｕを位置ｈ１から位置ｈ２まで矢印方向にサックバックして、容器４１内から液体Ｌを所定量サックバックすると、容器４１内は減圧状態となり、容器４１の周壁が図中矢印で示したように減容変形する。
（５）次に、図５に示されるようバルブＶ２を閉状態とし、シール体９を下降させてバルブ機構Ｖｍを閉状態とし、バルブＶ３を開状態とし通気孔６ｂから気体を導入する。
この際、気体の導入に伴って容器４１の減容変形が解消し、元の形状に復元し、この形状の復元に伴ってバブル機構Ｖｍより下方のノズル内供給路Ｆｓに残存する液体Ｌは全て容器４１内に流入し、さらに容器４１内で液面Ｌｓが下降し、図５に示されるように予め設定した所定のヘッドスペースＨＳ量に調整することができる。
ここで、通気孔６ｂからは加圧気体を導入することもでき、加圧気体を容器４１内に導入することにより減容変形の元の形状への復元を短時間に確実に達成することができ、また、たとえ容器４１の周壁が減容変形時に多少歪に陥没変形していたとしても、加圧気体により確実に元の形状に復元させることができる。
（６）そして、図示は省略しているが、ブローノズル４と容器４１の口筒部３１を脱嵌合し、さらに金型１を型開きして液体Ｌが充填した容器４１を取り出し、口筒部３２をキャップでシールし、製品とする。
次に図６〜図１０は本発明のブロー成形装置の他の例、さらにはこの装置を使用した容器の製造方法（ブロー成形工程）を説明するためのものである。
図６を参照してこのブロー成形装置の全体的な構成を説明するが、この装置は全体的にはシール体９が中心軸に沿って細長い円柱状のロッド８を挿通する構成としている点を除いて図１に示すブロー成形装置と同様な構成を有する。
従って、以下の説明では図１〜５を参照して説明した先の実施例との共通部分に係る説明は割愛し、シール体９やロッド８に係る装置の構成や、このシール体９やロッド８を使用した工程等の特徴的な部分について説明する。
図６に示されるように、シール体９は細長い円筒棒状の軸体９ａ２に、液密状に、また摺動可能に細長い円柱状のロッド８を挿通したものであり、軸体９ａ２の先端部には、短円筒状のシール筒片９ｔ２が同軸心状に嵌合組み付けされており、軸体９ａ２とロッド８はそれぞれ独立にサーボ機構（図示省略）により下降および上昇が可能に構成されている。
そしてロッド８を後述するように延伸ロッドとして利用し、プリフォーム３１を縦延伸することができるし、あるいは前述したサックバックによる容器４１内のヘッドスペースＨＳを調整する機能を補完するような構成とすることもできる。
次に、図６〜１０を参照しながら、図６を参照して説明したブロー成形装置を使用した合成樹脂製容器の製造方法、すなわちブロー成形工程の他の例について説明するが、この例はロッド８を、延伸ロッドとしての機能とヘッドスペースＨＳを調整する機能の双方に利用しようとするものである。
ブロー成形は次の（１）〜（５）に記載した工程を順次、実施する。
（１）まず、図６に示すようにブロー成形装置及びプリフォーム３１をセットし、図中、二点鎖線で示されるように、ロッド８の先端の位置が、スタートの位置ｄ１から位置ｄ２になるまでロッド８を下降させてプリフォーム３１を縦延伸する。
（２）次に、図６の状態から図７に示されるように軸体９ａ２を上昇させてバルブ機構Ｖｍを開状態とし、バルブＶ２を開状態とし、プランジャーポンプ２１ｐのプランジャーＰｕを位置ｈｏから位置ｈ１まで矢印方向に移動させ、加圧した液体Ｌをプリフォーム３１の内部に供給し、縦延伸したプリフォーム３１を膨張状に延伸し、金型１のキャビティ面２に沿って容器４１を賦形する。
（３）次に、上記のように容器４１が賦形され後に、図８に示されるようにプランジャーポンプ２１ｐのサックバック機構ＳＢを作動させて、プランジャーＰｕを位置ｈ１から位置ｈ２まで矢印方向にサックバックして、容器４１内から液体Ｌを所定量サックバックすると、容器４１内は減圧状態となり、容器４１の周壁が図中矢印で示したように減容変形する。
（４）次に、図９に示されるようバルブＶ２を閉状態とし、軸体９ａ２を下降させてバルブ機構Ｖｍを閉状態とし、さらにロッド８を上昇させてその先端を口筒部３２の上端位置ｄｏよりも上の位置ｄ４にして容器４１内から脱挿入する。
この際、ロッド８の上昇に伴って容器４１の周壁は図８の状態からさらに減容変形する。
（５）次に、図１０に示されるようにバルブＶ３を開状態とし、通気孔６ｂから加圧気体を導入すると、気体の導入に伴って容器４１の減容変形が解消し、元の形状に復元し、この復元に伴ってバブル機構Ｖｍより下方のノズル内供給路Ｆｓに残存する液体Ｌは全て容器４１内に流入し、さらに容器４１内で液面Ｌｓが下降し、図中に示されるように予め設定した所定のヘッドスペースＨｓ量に調整することができる。
この例では、プランジャーポンプ２１ｐのサックバック機構ＳＢによるサックバック量に、ロッド８の、図６中に示される口筒部３２以下の部分（ｄｏ〜ｄ２の部分）の容積に相当する容積が加算して、最終的なヘッドスペースＨＳ量が調整される。
ここで、ロッド８を配設したブロー成形装置を使用する場合、図６〜１０を参照して説明した成形工程の例の他にも、容器の成形性や、生産性、必要なヘッドスペースＨＳ量等を考慮して、バブル機構Ｖｍの開閉のタイミング、プランジャーポンプ２１ｐおけるプラグＰｕの移動のタイミングとそのサックバック量、そしてロッド８の上下動のタイミングと容器内への挿入量等を組み合わせ、さまざまな態様で成形工程を構成することができる。
図１１はこのような図６に示した成形装置を使用した成形工程のバリエーションを説明するためのもので、軸体９ａ２、プランジャーポンプ２１ｐのプランジャーＰｕ、及びロッド８の上下方向の移動パターンを示す概略説明図である。
図１１中、横軸は時間軸で縦軸は位置に係る軸である。
そして、ここでは軸体９ａ２の移動パターンＳａとプランジャーＰｕの移動パターンＳｂは同一にして、ロッド８の移動パターンを４つの移動パターンＴ１、Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４としている。
図１１中、時間ｔｏは図７に示される軸体９ａ２を上昇させてバルブ機構Ｖｍを開状態とする時間、時間ｔｓは図９に示される軸体９ａ２を下降させてバルブ機構Ｖｍを閉状態とする時間に相当する。
また、プランジャーＰｕの移動パターンＳｂに係る位置ｈｏ、ｈ１、ｈ２はそれぞれ図８中に示されるプランジャーＰｕの位置ｈｏ、ｈ１、ｈ２に相当する。
また、ロッド８の移動パターンＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４に係る位置ｄｏ、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４は図６〜９中に示されるロッド８の先端の位置に相当する。
以下、ロッド８の４つの移動パターン（以下、単にパターンと記載する。）Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４について順次説明する。
パターンＴ１は前述の、図６〜１０を参照しながら説明した成形工程に相当するものである。
パターンＴ２は、パターン１に比較してロッド８による縦延伸と加圧した液体Ｌによる膨張状の延伸を同時に実施すると共に、バルブ機構Ｖｍが開状態にある時間内にロッド８を容器４１内から脱挿入しているのが特徴的で、ロッド８により延伸ロッドとしての機能だけを発揮させて、ヘッドスペースＨＳの調整に係る補完機能は発揮されないようにしたパターンである。
すなわち、ヘッドスペースＨＳはプランジャーポンプ２１ｐのサックバック機能ＳＢだけにより調整される。
なお、このパターンＴ２ではバルブ機構Ｖｍが開状態にある時間内にロッド８を容器４１内から脱挿入するので、ロッド８の容器４１内からの脱挿入に係る容器４１の減容変形は回避することができる。
パターンＴ３は、パターンＴ２同様にロッド８による縦延伸と加圧した液体Ｌによる膨張状の延伸を同時に実施し、バルブ機構Ｖｍが開状態にある時間内にロッド８の先端の位置を容器４１内の位置ｄ３まで上昇させ、バルブ機構Ｖｍを閉状態にした後に容器４１内からロッド８を脱挿入するパターンである。
このようにバルブ機構Ｖｍが開状態にある時間内にロッド８の先端の位置を容器４１内の位置ｄ３まで上昇させることにより、位置ｄｏ〜ｄ３に相当するロッド８の先端部の容積に相当する容積分、ロッド８によるヘッドスペースＨＳの調整に係る補完機能を発揮させることができる。
すなわち、位置ｄ３を適宜調整することにより、ロッド８によるヘッドスペースＨＳの調整に係る補完機能を適宜の量で発揮させることができる。
なお、このパターンＴ３において、ロッド８の先端の位置を容器４１内の位置ｄ３まで上昇させる工程ではバルブ機構Ｖｍが開状態にあるので容器４１の減容変形はない。
パターンＴ４は、最初からロッド８の先端の位置を容器４１内の位置ｄ３に位置させ、時間ｔｓでバルブ機構Ｖｍが閉状態となった後に、ロッド８を容器４１内から脱挿入するパターンであり、ロッド８による縦延伸がなく、ヘッドスペースＨＳの調整に係る補完機能だけを発揮させるためのパターンである。
次に、上記したパターンＴ２、すなわちロッド８により延伸ロッドとしての機能だけを発揮させて、ヘッドスペースＨＳの調整に係る補完機能は発揮されないようにしたパターンで、図８中および図１１中のｈ１からｈ２へのプランジャーＰｕのサックバック量による容器４１に形成されるヘッドスペースＨＳの調整機能について試験した結果を記載する。
試験の条件は次のようである。
１）ブロー成形容器について
図１２は本試験により成形した容器４１の正面図である。この容器４１は口筒部４２、肩部４３、円筒状の胴部４４、底部４５を有する壜体状の容器で、ポリプロピレン（ＰＰ）系樹脂であるＰＰランダムコポリマー樹脂製のプリフォーム３１を１００〜１３０℃に予熱し、図６の成形装置を使用し、液体Ｌとして常温の水を使用し、図１１中のパターンＴ２の工程でブロー成形したものである。
なお、この容器４１の満注容量は５５４ｍｌで、胴部４４の周壁の平均肉厚は０．４ｍｍである。
２）プランジャーＰｕの移動量について
容器４１を賦形するため移動量（図１１中のｈｏとｈ１の距離）は１３７ｍｍで、サックバック量（図１１中のｈ１とｈ２の距離）を０から１００ｍｍの間で変えて容器４１を成形し、成形後に容器内に形成されるヘッドスペースＨＳ量を測定した。またプランジャーＰｕの径は８０ｍｍ、プランジャーＰｕの移動速度は１００ｍｍ／ｓｅｃとした。
図１３はその測定結果を、横軸をサックバック量（ｍｍ）、縦軸をヘッドスペース量（ｍｌ）としてグラフ化したものである。
この測定結果から、サックバック量が２０ｍｍ程度まではヒステリシスが見られるが、２０ｍｍから１００ｍｍではサックバック量とヘッドスペースＨＳ量との間に直線関係があり、このサックバック機構ＳＢによりヘッドスペースＨＳの量を高精度に調整できることが分った。
なお、勿論ではあるが、プランジャーポンプ２１ｐに配設されるサックバック機構ＳＢの構成は、上記試験におけるプランジャーＰｕの、径、容器４１を賦形するため移動量、サックバック量、移動速度等に限定されるものではなく、容器４１の容量、容器４１の成形性、内容液の種類、ヘッドスペースＨＳ量、装置の配設構成も含めた全体的な生産性等を考慮し、さまざまなバリエーションの中から適宜選択することができるものである。
また、上記の試験では丸形壜体状の容器を使用したが、本発明のブロー成形装置や製造方法で成形可能な容器は、このような丸形壜体状のものに限定されるものではなく、角形壜体状とすることもできるし使用目的に応じてさまざまな形状の容器を成形することができる。
但し、ヘッドスペースＨＳ量を大きくしたり、生産性の観点からサックバックに係る動作を高速で実施したりすると、容器の周壁が局部的に陥没変形し、その後、容器内に気体を導入した際にも変形が復元しなかったり、復元したとしても塑性変形した箇所が白化して残ったりするような場合があるが、このような場合には、減容変形のし易さや減容変形状態からの元の形状への復元性を考慮して周壁の肉厚を含めた容器の形状を選定する必要がある。
図１４、図１５に、上記のような減容変形のし易さや、復元性を考慮した二つの容器の例を示す。
図１４の容器は、ＰＰランダムコポリマー樹脂製のプリフォームを１００〜１３０℃に予熱して、上記説明した図６〜１０に示すブロー成形方法により製造した容器４１で、図１４（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）中のＡ−Ａ線に沿って示す平断面図である。
この容器４１は口筒部４２、肩部４３、胴部４４、底部４５を有するパウチ状のもので、全高さは２００ｍｍ、最大径は９０ｍｍ、通称容量は５００ｍｌである。
また、胴部４４の平断面形状は図１４（ｃ）に示されるように全体として前後方向に偏平状であり、左右端部には柱部としての機能が発揮されるように縦突条４７が形成されている。
そして、胴部４４の周壁の平均肉厚は０．４ｍｍ程度と全体として薄肉で、図８のサックバック工程と図９のロッド８の脱挿入工程では、図１４（ｃ）中の二点鎖線で示されるように、前後の偏平状の周壁がより偏平になるようにして減容変形が黒矢印の方向にスムーズ進行し、その後、常圧の気体を導入すると、白抜き矢印の方向に、元の形状にスムーズに復元させることができる。
一方、図１５の容器４１は、図１２の容器４１と同様に口筒部４２、肩部４３、円筒状の胴部４４、底部４５を有するＰＰランダムコポリマー樹脂製の丸形壜体状で、全高さは２０２ｍｍ、胴部４４の径は６６ｍｍ、通称容量は５００ｍｌである。
また、胴部４４の上半分には４ケの周溝４８が配設されており、下半分には６ケの矩形状の減圧吸収パネル４９が陥没状に配設されている。
このように減圧吸収パネル４９を配設することにより、その減圧吸収機能によりサックバックによる減容変形における、周壁の局部的な陥没変形を避けることができ、減容変形と元の形状への復元をスムーズに進行させることができる。
以上、実施例に沿って本発明のブロー成形装置とこの装置を使用した容器の製造方法の実施形態について説明したが、勿論、これまでの説明のなかでも随時記載したように本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、さまざまなバリエーションのものとすることができる。
たとえば上記実施例ではＰＰランダムコポリマー樹脂製の容器を成形する例について説明したが、この他にもＰＥＴ系樹脂、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂等、２軸延伸性の良好な樹脂を使用することができる。
また、成形装置について見ると本発明のブロー成形装置の構成は、図１と図６に示した例に限定されるものではなく、容器の容量、容器の成形性、内容液の種類、全体的な生産性等を考慮しさまざまなバリエーションの中から適宜選択することができるものである。
たとえば、図１、６の例ではシール体９とシール段部６ｓへの当接を利用してバルブ機構Ｖｍを構成するようにしたが、シール性や、開閉に係る操作性等を考慮して、さまざまな態様のバルブ機構を採用することができる。
また、加圧液体供給装置２１をプランジャーポンプ２１ｐとして、このプランジャーポンプ２１ｐにサックバック機構ＳＢを配設する構成としたが、サックバック機構ＳＢは、生産性やヘッドスペースの制御性等を考慮して、加圧液体供給部２１からブローノズル４に至る液体Ｌの供給路Ｆの所定位置に、加圧供給部２１とは別に配設することもできる。
さらに、図１のようにバルブ機構Ｖｍが閉じられた状態で、ノズル内供給路Ｆｓ内に残留する液体Ｌを液体調整部２２との間で循環させて、容器４１の賦形のためにプリフォーム３１内に供給する液体Ｌの温度の変化を抑制して容器４１の成形性を安定させる構成とすることもできる。
以上説明したように、本発明の加圧液体を使用するブロー成形装置およびこの装置を使用した容器の製造方法は、サックバック機構を利用して成形された容器でのヘッドスペース量を、高い精度と生産性で調整できるものであり、成形される内容液を充填した容器の品質の向上、また生産性の向上の観点から加圧液体を使用するブロー成形の分野での幅広い利用展開が期待される。
１ ；金型
２ ；キャビティ面
４ ；ブローノズル
５ ；嵌入筒片
５ａ；周段部
６ ；供給筒部
６ａ；導入路
６ｂ；通気孔
６ｓ；シール段部
７ａ、７ｂ；シール部材
８ ；ロッド（延伸ロッド）
９ ；シール体
９ａ１、９ａ２；軸体
９ｔ１、９ｔ２；シール筒片
９ｔａ；テーパー縁部
１１；隔壁部材
１２；支持鍔片
１３；通気孔
２１；加圧液体供給部
２１ｐ；プランジャーポンプ
２２；液体調整部
Ｆ ；供給路
Ｆｓ；ノズル内供給路
ＨＳ；ヘッドスペース
Ｌ ；液体
Ｌｓ：液面
Ｐ１、Ｐ２；配管
Ｒ１、Ｒ２；配管
Ｐｕ；プランジャー
Ｓ ；空間
ＳＢ；サックバック機構
Ｓｖ；サーボ機構
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３；バルブ
Ｖｍ；バルブ機構
ｄｏ、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４；（ロッドの先端の）位置
ｈｏ、ｈ１、ｈ２；（プランジャーの）位置
３１；プリフォーム
３２；口筒部
３３；ネックリング
４１；容器
４２；口筒部
４３；肩部
４４；胴部
４５；底部
４７；縦突条
４８；周溝
４９；減圧吸収パネル
１０１；金型
１０３；ネック支持鍔部
１０４；ブローノズル
１０８；ロッド
１１０；ガイド筒部
１１１；挿通孔

Claims (14)

  1. 有底筒状のプリフォーム(31)をブロー成形用の金型(1)に装着した状態で該プリフォーム(31)の口筒部(32)にブローノズル(4)を密に嵌合し、加圧液体供給部(21)から液体(L)を、前記ブローノズル(4)を介してプリフォーム(31)内に供給して金型(1)のキャビティ面(2)に沿って膨張状に容器(41)を賦形する合成樹脂製の容器の製造方法であって、前記容器(41)の賦形後に、前記加圧液体供給部(21)からプリフォーム(31)の口筒部(32)に至る液体(L)の供給路(F)の所定位置に配設されたサックバック機構(SB)により容器(41)内の液体(L)を加圧液体供給部(21)側に引き戻し、前記サックバック機構(SB)の下流側に配設されるバルブ機構(Vm)により前記供給路(F)を閉状態とし、気体を前記容器(41)内に導入して前記液体(L)の引き戻しによる容器(41)の減容変形を元の形状に復元させ、前記減容変形に伴う容積変化量により容器(41)内部のヘッドスペース(HS)を調整することを特徴とする容器の製造方法。
  2. 加圧液体供給部(21)にプランジャーポンプ(21p)を使用し、該プランジャーポンプ(21p)に、該プランジャーポンプ(21p)を構成するプランジャー(Pu)の引き戻し動作によるサックバック機構(SB)を配設する構成とした請求項１記載の容器の製造方法。
  3. バルブ機構(Vm)をブローノズル(4)内の液体(L)の供給路(F)であるノズル内供給路(Fs)に配設した請求項１または２記載の容器の製造方法。
  4. バルブ機構(Vm)により前記供給路(F)を閉状態とした後に、加圧気体を前記容器(41)内に導入して容器(41)の減容変形を元の形状に復元させる構成とした請求項１、２または３記載の容器の製造方法。
  5. ブローノズル(4)に、該ブローノズル(4)の軸方向に移動可能に棒状のロッド(8)を挿通、配設し、該ロッド(8)の容器(41)内への挿通と容器(41)内からの脱挿入操作により、サックバック機構(SB)によるヘッドスペース(HS)を調整する機能を補完する構成とした請求項１、２、３または４記載の容器の製造方法。
  6. ロッド(8)を延伸ロッドとして使用し、該延伸ロッドにより液体(L)による膨張状の賦形工程の前、あるいは膨張状の賦形工程と同時にプリフォーム(31)を縦延伸する構成とした請求項５記載の容器の製造方法。
  7. 容器(41)を胴部(44)の平断面形状を偏平状にした、パウチ状の薄肉容器とした請求項１、２、３、４、５または６記載の容器の製造方法。
  8. 容器(41)を胴部(44)の周壁に減圧吸収パネル(49)を配設したものとした請求項１、２、３、４、５または６記載の容器の製造方法。
  9. ブロー成形用の金型(1)と、有底筒状のプリフォーム(31)を金型(1)に装着した状態で該プリフォーム(31)の口筒部(32)に密に嵌合するブローノズル(4)を有し、加圧液体供給部(22)から液体(L)を、前記ブローノズル(4)を介してプリフォーム(31)内に供給し、金型(1)のキャビティ面(2)に沿って膨張状に容器(41)を賦形するブロー成形装置であって、前記加圧液体供給部(21)からプリフォーム(31)の口筒部(32)に至る前記液体の供給路(F)の所定の位置に賦形後の容器(41)内からの液体(L)の加圧液体供給部(22)側への引き戻しが可能にサックバック機構(SB)を配設し、前記サックバック機構(SB)が配設される位置の下流側に前記供給路(F)の開閉が可能にバルブ機構(Vm)を配設したことを特徴とするブロー成形装置。
  10. 加圧液体供給部(21)にプランジャーポンプを使用し、
    該プランジャーポンプに、該プランジャーポンプを構成するプランジャー(Pu)の引き戻し動作によるサックバック機構(SB)を配設する構成とした請求項９記載のブロー成形装置。
  11. バルブ機構(Vm)をブローノズル(4)内の液体(L)の供給路(F)であるノズル内供給路(Fs)に配設した請求項９または１０記載のブロー成形装置。
  12. ブローノズル(4)に、該ブローノズル(4)の軸方向に移動可能に棒状のシール体(9)を挿通、配設し、該シール体(9)の先端部の、ブローノズル(4)の内周面に配設したシール段部(6s)への当接によりノズル内供給路(Fs)を閉状態とすることが可能に構成し、該シール体(9)の先端部のシール段部(6s)への当接と脱当接によりバルブ機構(Vm)を構成した請求項１１記載のブロー成形装置。
  13. 筒棒状の軸体(9a2)に液密状に摺動可能にロッド(8) を挿通してシール体(9)とした請求項１２記載のブロー成形装置。
  14. バルブ機構(Vm)の閉状態で、加圧気体を容器(41)内に導入可能に構成した請求項９、１０、１１、１２または１３記載のブロー成形装置。
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