JP2014083813A - ブロー成形装置及びブロー成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ブロー成形時において、ストレッチロッドとプリフォームの内周面との接触を防止する。
【解決手段】ブロー成形型と、プリフォームの開口に気密に装着されるシール機構と、プリフォームを延伸させるストレッチロッドと、ストレッチロッドによるプリフォームの延伸開始に伴ってプリフォームに第１のガスを供給する第１のエアー供給手段と、前記ストレッチロッドのプリフォームの延伸完了に前後して、前記第１のガスよりも高圧の第２のガスをプリフォームに供給する第２のガス供給手段と、前記ストレッチロッドによるプリフォームの延伸前で、且つ前記第１のガスの供給前に、前記プリフォーム内に前記第１のガスよりも小さなガス圧力によって補助ガスを供給する補助ガス供給手段を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、合成樹脂による生産性の高い二軸延伸ブロー成形によって形成されるボトルのブロー成形装置及びブロー成形方法に関する。

近年のペットボトルの形状は、胴部が細く背の高いスリムな製品が増加傾向にある。また、経済性や環境問題対応の観点から軽量化が進み、プリフォーム自体の肉厚が薄く、または小さくなる（小径化、短小化）傾向にある。
これらのプリフォームをブロー成形する場合、特に耐熱用途ではストレッチロッドのクーリングエアの効率の観点から、細いロッド径を利用することは生産速度が遅くなるためコスト高に影響する。また耐熱用途以外でも、鶴首形状のボトルにおいては同様の問題を内在している。

ペットボトルなどの二軸延伸ブロー成形においては、ストレッチロッドによるプリフォームの延伸開始に引き続いて低圧エアーによるプレブロー（第１のガス供給）を行い、ストレッチロッドによる延伸完了に前後して高圧エアーによるメインブロー（第２のガス供給）を行っている。
プレブローの導入のタイミングはボトル肉厚分布の制御に重要であるが、導入タイミングが遅いと、ストレッチロッドによって、プリフォームを軸方向に延伸させる際に、プリフォーム内に減圧が生じ、プリフォームの内周面が縮径し、ストレッチロッドの外周面に抱き付きが生じることがある。抱き付きが生じると、プリフォームの内面がロッドに触れた部分に、傷付き、白化、延伸不足による胴部だぶり（厚肉部分の残留）などの問題が生じ、成形不良やバーストの原因となる。
近年のボトル形状、プリフォーム形状の変化に伴って、プリフォーム内径とストレッチロッド外径のクリアランスが小さくなったり、縦延伸の比率が大きくなってくると、上記問題はこれまで以上に起こりやすくなっている。
これらの問題に関し、特許文献１では、ストレッチロッドによる延伸のごく初期段階からプレブローのエアーをプリフォームに流入し、ストレッチロッドの先端以外の表面やブロー成形金型に触れないように、ブローエアの流量を制御し、上記問題を解決している。

ＷＯ ２００７／０８３３９６

しかしながら、上記特許文献１の技術はボトルを均一に薄肉化するのに適した手法であって、底部を厚肉に残したい場合などには適用困難で、またストレッチロッドの延伸速度は遅い方が好ましいとされており、高速生産性には未だ改良の余地があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、高速生産性に優れ、また所望の肉厚分布を得るのにも優れると共に、ブロー成形時において、ストレッチロッドとプリフォームの内周面との接触を防止するブロー成形装置及びブロー成形方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のブロー成形装置は、プリフォームが配設されるブロー成形型と、プリフォームの開口部へのガス供給路の気密を形成するシール機構と、プリフォームを軸方向に延伸させるストレッチロッドと、該ストレッチロッドによるプリフォームの延伸開始に伴ってプリフォームに第１のガスを供給する第１のガス供給手段と、
前記ストレッチロッドのプリフォームの延伸完了に前後して、前記第１のガスよりも高圧の第２のガスをプリフォームに供給する第２のガス供給手段とを備え、前記プリフォームを二軸延伸させるブロー成形によって容器を形成するブロー成形装置において、前記ストレッチロッドによるプリフォームの延伸前で、且つ前記第１のガスの供給前に、前記プリフォーム内に前記第１のガスよりも小さなガス圧力によって補助ガスを供給する補助ガス供給手段を備えている。
上記ブロー成形装置の前記シール機構は、前記ガス供給路をシールさせるためのシール部材を進退させるためのシールピストンを有し、前記補助ガスが、前記シールピストンを作動させるシールピストン配管から引き出すことができる。
上記ブロー成形装置の前記ストレッチロッドには、該ストレッチロッドの進退位置を検出するセンサーを設け、該ストレッチロードが所定位置まで前進したときに、前記センサーに検出させて、前記プリフォーム内に前記補助ガスを供給することが好ましい。
上記ブロー成形装置は、前記ストレッチロッドの外径がプリフォームの胴部内径よりも大きいストレッチロッドを用い、前記補助ガスによって、プリフォームの胴部内径をストレッチロッドの外径よりも大きく膨張させた状態で、プリフォームをブロー成形することができる。
また、上記目的を達成するために、本発明のブロー成形方法は、ブロー成形型にプリフォームを配設させる配設工程と、ストレッチロッドによってプリフォームを延伸させるストレッチ工程と、前記ストレッチロッドのプリフォームの延伸開始に伴ってプリフォームに第１のガスを供給する第１のガス供給工程と、前記ストレッチロッドのプリフォームの延伸完了に前後して、前記第１のガスよりも高圧の第２のガスを供給する第２のガス供給工程とを含む、ブロー成形方法において、前記ストレッチ工程及び第１のガス供給工程が開始される前に前記プリフォームに前記第１のガスよりも低圧の補助ガスを供給する補助ガス供給工程を有している。
該補助ガスの圧力は０．０５〜０．１５ＭＰａの範囲として、前記ストレッチ工程中に前記プリフォームの内面がストレッチロッドの外周面に接触せず、前記第1のガスの供給前には実質的にプリフォームが周方向に延伸されないようにするのが好ましい。
上記ブロー成形方法は、前記プリフォームを配設させる配設工程では、シール部材を進退させて前記プリフォームの開口部へのガス供給路をシールさせるシール工程を含み、前記補助ガスを、前記シール部材を前記シール工程の駆動ガスで兼用することができる。
上記ブロー成形方法は、前記ストレッチロッドの外径がプリフォームの胴部内径よりも大きいストレッチロッドを用い、前記補助エアーによって、プリフォームの胴部内径をストレッチロッドの外径よりも大きく膨張させた状態で、プリフォームをブロー成形することができる。

プリフォームをブロー成形するにあたり、ストレッチロッドがプリフォームの延伸を開始する前にプリフォームに補助エアーを供給するので、プリフォームの延伸中にプリフォームの内面がストレッチロッドに接触することを防止できる。
特に、プリフォームが抱き付かない程度の最小限の補助エアーをプリフォームに供給することで、低圧エアーを供給するタイミングをより遅くして、ブロー成形する容器の肉厚を調整したり、底厚を調整することができる。
延伸速度を速くすればするほど抱き付きによる不良率が高くなるが、高速生産の場合でも抱き付き防止することができる。詳しくは、ストレッチロッドの延伸速度が１２００ｍｍ／ｓｅｃでも、補助エアーの圧力を調整することによって、プリフォームのストレッチロッドへの抱き付きが防止できるので、ブロー成形の時間を短縮することができる。

ロータリ式のブロー成形装置の概略平面図である、 本発明の第１の実施形態によるブロー成形装置を正面方向から見た概略断面図である。 本発明の第１の実施形態によるブロー成形装置がブロー成形をしている状態を示し、（Ａ）はブロー金型にプリフォームがセットされた状態の断面図、（Ｂ）はプリフォームにストレッチロッドが挿入され補助エアーが供給されている状態の断面図、（Ｃ）はストレッチロッドがプリフォームの延伸を始め低圧エアーを供給している状態の断面図、（Ｄ）はストレッチロッドの延伸が停止され、高圧エアー供給している状態の断面図である、 本発明の第２の実施形態によるブロー成形装置を正面方向から見た概略断面図である。 本発明の第３の実施形態によるブロー成形装置であって、（Ａ）はプリフォームを射出成形している状態を正面方向から見た概略断面図、（Ｂ）はブロー金型を装着した状態を正面方向から見た断面図、（Ｃ）はプリフォームを延伸している状態を正面方向から見た概略断面図である。 ブロー成形装置の補助エアーをピストンシリンダ配管から引き出している状態の概略断面図である。 本発明の実施形態によって、ストレッチロッドの外径が太いものを使用してブロー成形されるプリフォームの正面図である。

以下、本発明の実施形態によるブロー成形装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、ロータリ式のブロー成形装置の概略平面図であり、図２は本発明の第１の実施形態によるブロー成形装置であり、図1のロータリ式成形装置に複数設けられているうちの１つのブロー成形装置の概略図である。
ロータリ式成形装置１は複数のブロー成形装置２を備え、該ブロー成形装置２は回転円軌道を一定の周期で回転するようにしている。前工程で加熱されたプリフォーム８は、供給ホイール３によってロータリ式成形装置１に搬入され、ブロー成形装置２によってブロー成形された後に、取出ホイール４によって成形されたボトルが取り出される。
図１には、ブロー成形装置２が回転円軌道上を移動する間の、ブロー成形工程におけるノズルシール、アシスト供給、プレブロー供給、メインブロー供給、ブローエア排気、シールダウン、の各タイミングが例示されている。

図２に示すように、ロータリ式成形装置１のブロー成形装置２はブロー成形金型２０及びシール機構１０を有し、ブロー成形金型２０内にプリフォーム８が配設されている。
シール機構１０には空圧系統１１が接続され、空圧系統１１のメイン配管１２には、３つのサブ配管１４ａ〜１４ｃを介して、ピストンバルブ１５が接続されている。ピストンバルブ１５には、第１〜第３バルブ１５ａ〜１５ｃの３つのバルブが設けられ、それらのうちの第１バルブ１５ａの一端が上述したサブ配管１４ａ、他端が第２のガスとしての高圧エアー（メインブローエア）の供給源に接続された高圧管１６ａに連結されている。また、第２バルブ１５ｂの一端がサブ配管１４ｂ、他端が第１のガスとしての低圧エアー（プレブローエア）の供給源に接続された低圧管１６ｂに連結され、第３バルブ１５ｃの一端が上述したサブ配管１４ｃ、他端が補助ガスとしての低圧エアーよりも圧力の低い補助エアー（アシストエアー）の供給源に接続された補助配管１６ｃに連結されている。メイン配管１２には、ブロー成形後のエアー抜きをする排気管が図示しない排気バルブを介して接続されている。

シール機構１０は、空圧系統１１から供給される各種ガス（エアー）をプリフォームの開口部へ導入するためのガス供給路の気密を形成し、供給されたプリフォーム８がブロー成形金型２０内に配設され、ブロー成形の準備が完了した段階でガス供給路の気密を確立（ノズルシール）し、ブロー成形が終了するブローエアの排気後、あるいは排気の開始と同時に気密を開放（シールダウン）する。
そのためシール機構１０は、空圧系統１１が接続されガス供給路のシールを行うブローノズルと、ブローノズルをシール位置と開放位置に進退させるシールピストンを備え、シールピストンを作動させるための駆動ガス（駆動エアー）が供給されるシールピストン配管が接続されている。
ブローノズルの具体的形態は特に図示しないが、プリフォーム８の開口部に対して（開口部に挿入されたマンドレルを介して）シールする形態、ブロー成形金型２０内に配設されたプリフォーム８の開口部を覆ってブロー成形金型２０の端面に対してシールする形態（いわゆるベルノズル）など、公知の各種形態から採用できる。

シール機構１０には、シール機構１０を貫通するストレッチロッド１７が設けられ、プリフォーム８内へ供給される各種エアは、通常、プリフォーム８の開口部とストレッチロッド１７の間から供給される。
ストレッチロッド１７は、エアシリンダ、サーボモータ、カムなどによるロッド進退機構１８と連結されており、昇降が可能である。また、ストレッチロッド１７には、位置検出センサー１９が併設されている。
位置検出センサー１９はストレッチロッド１７の進退位置を検出するものであり、例えば、位置検出センサー１９を構成する４つの第１〜第４センサー１９ａ〜１９ｄは、光センサーで、ストレッチロッド１７の後端部１７ａに反射板を取付けたものが使用できるが、方式は問わない。
詳しくは、ストレッチロッド１７が最も上方に位置する前進位置を検出する第１センサー１９ａ、低圧エアーの供給位置を検出する第２センサー１９ｂ、補助エアーの供給位置を検出する第３センサー１９ｃ、ストレッチロッド１７が最も下方に位置する後退位置を検出する第４センサー１９ｄを、適宜の間隔を空けて備えている。

そして、第１〜第４センサー１９ａ〜１９ｄは、ロッド進退機構１８の図示しない制御回路や空圧回路と接続され、本実施形態では、ストレッチロッド１７が後退位置に戻ったときに、第４センサー１９ｄが検出し、ストレッチロッド１７の作動を停止し、再度ストレッチロッド１７を前進させるタイミングを図る。このタイミングとしては、例えば図１に示したロータリ式成形装置１の回転円軌道のノズルシールのタイミングから取り込むことができる。また、第３センサー１９ｃは、ストレッチロッド１７が所定位置まで前進したのを検出すると、第３バルブ１５ｃを開き、補助配管１６ｃを介してプリフォーム８に補助エアーを供給する。ただし第３センサー１９ｃは、ストレッチロッド１７の先端がプリフォーム８の底部内面に到達しない位置に設定する。さらにストレッチロッド１７が前進すると、第２センサー１９ｂがストレッチロッド１７の後端位置を検出し、第２バルブ１５ｂを開いて低圧エアーを低圧管１６ｂを介してプリフォーム８に供給する。
ストレッチロッド１７が最前進位置に達したときは、第１センサー１９ａがストレッチロッド１７の後端部１７ａを検出し、（所定時間経過後に、）第１バルブ１５ａを開いて高圧エアーを高圧配管１６ａを介してプリフォーム８に供給する。

本発明に用いるプリフォームの材質は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）など、二軸延伸ブロー成形が可能な熱可塑性樹脂全般に適用することができ、従来公知の製法、例えば射出成形或いは圧縮成形等により成形されたプリフォームは、単層構造のものであってもよいし、中間層として、例えばガスバリア性、酸素吸収性等の機能を有する他の熱可塑性樹脂を配した多層構造であってもよい。また、ホットパリソン法（プリフォームの成形後直ちにブロー成形に付される製造形態）、コールドパリソン法（プリフォーム成形とブロー成形とが時間的に独立した製造形態）のいずれにも適用が可能である。
プリフォームの形状は、胴部、底部、注口部の形状、フランジの有無や頸部のネジの有無に関係なく適用が可能である。

（プリフォームの加熱工程）
成形されたプリフォーム８は、延伸ブロー成形に付される前に、延伸温度に加熱される。例えばＰＥＴであれば、プリフォームの外面の温度が１００乃至１３０℃の範囲にあり、且つプリフォーム外面と内面の温度差が２℃以内にあるように、プリフォームを加熱することが好ましい。
プリフォームの加熱方法は、従来公知の方法によって行うことができ、一般的には、常温のプリフォームを赤外線ヒータや内面加熱ヒータなどにより本加熱を行い、プリフォームの搬送に伴う冷却を考慮してブロー成形時に上記温度範囲となるように加熱する。

（二軸延伸ブロー成形工程）
次に延伸ブロー成形について、図３に示す工程図にしたがってその概略を説明する。
なお、図３は、見易くするため図２のプリフォームの上下を逆にし、また、プリフォームのシール構造は省略し、プリフォーム８、ストレッチロッド１７、ブロー成形金型２０のみ示す。
図３（Ａ）に示すように、上述した加熱条件により加熱されたプリフォーム８がブロー成形金型２０内の所定位置に配設、固定され、図示しないシール機構１０はガス供給路の気密を確立している。この状態では、ストレッチロッド１７は、図２に示すように後退位置にあり、その先端はプリフォーム８に達していない。この状態からストレッチロッド１７の作動をオンしてストレッチロッド１７を前進させる。この状態では、補助エアー、低圧エアー、高圧エアーのいずれも作動していない。そして、ストレッチロッド１７の後端が第３センサー１９ｃの位置まで到達すると、第３センサー１９ｃがそれを検知し、第３バルブ１５ｃが開き、補助配管１６ｃを介して補助エアーが供給される。

補助エアーの圧力は、ストレッチロッドの延伸速度、縦延伸量、プリフォームの温度、胴部肉厚で変化するが、大凡０．０５〜０．１５ＭＰａの範囲で選択される。このとき、ストレッチロッド１７の先端は、プリフォーム８の底部には達していない。また、プリフォーム８も延伸されていない状態であり減圧減縮も生じないので、プリフォーム８がストレッチロッド１７に接触するおそれはない。
なお、本実施形態では、補助エアーのプリフォーム８内への供給位置について、ストレッチロッド１７を前進中に設定したが、第４センサー１９ｄがストレッチロッド１７の移動を検出したときに供給してもよいし、ノズルシール時、あるいは、第３バルブ１５ｃを常時開放し、連続供給してもよい。ただし、少なくとも、ストレッチロッド１７の先端がプリフォーム８の底部に到達して延伸する前に、補助エアーを供給する必要がある。

ストレッチロッド１７がさらに前進し、その先端部が図３（Ｂ）に示すように、プリフォーム８の底部に接触する。すると、そこからプリフォーム８のストレッチロッド１７による延伸が開始する。ストレッチロッド１７によるプリフォーム８の延伸では、エアーの供給がなければ延伸による減圧減縮が生じるが、補助エアーの供給によりプリフォーム８の内面が半径方向外側への圧力を受け、プリフォーム８がストレッチロッド１７の先端部以外に接触することを防止する。補助エアーは、好ましくは、プリフォーム８がストレッチロッド１７に接触しない圧力で、プリフォームが加圧膨張しない程度の圧力が好ましい。
そして、ストレッチロッド１７が延伸を始めた後に第２センサー１９ｂが、ストレッチロッド１７の後端部１７ａを検知すると第２バルブ１５ｂが開き、低圧配管１６ｂを介してプリフォーム８内に低圧エアーが供給される。低圧エアーの圧力は、大凡０．５〜１．７ＭＰａである。この低圧エアーの圧力は、先に供給している補助エアーの圧力より大きくする。このように、低圧エアーをプリフォーム８の内部に流入してプレブローをしながら、ストレッチロッド１７によってプリフォーム８をその軸方向に延伸するとともに周方向への延伸が開始される（図３（Ｃ）参照）。さらには、低圧エアーを供給するタイミングを変更することによって、ボトルの肉厚分布を調整することも可能である。低圧エアーも、プリフォーム８がストレッチロッド１７の先端以外の部分及びブロー成形金型２０の表面（キャビティ表面）と接触することのない流量に調整するのが好ましい。

図３（Ｄ）に示すように、ストレッチロッドによる延伸を終了した時点で、すなわち、ストレッチロッド１７の後端を第４センサー１９ｄで検出した時に、第１バルブ１５ａが開き、高圧配管１６ａを介して高圧エアーがプリフォーム８に供給され、低圧エアーの圧力よりも大きい圧力でメインブローが行われ、これにより周方向への延伸の大部分が行われ、プリフォーム８は金型表面に接触して最終成形品の形状に形成される。このタイミングは一例であり、ストレッチロッドによる延伸終了の直前から高圧エアーを供給したり、延伸終了の所定時間後に、低圧エアーによる周方向の延伸がある程度進行してから供給してもよい。
上述したストレッチロッド１７による延伸では、最終成形品の肩部に相当する部分が延伸されると共に、これに続く胴部２３の上部に相当する部分が延伸される。
なお、低圧エアーの供給タイミングを早くして、ストレッチロッド１７とプリフォーム８の接触を防止することも考えられる。しかしながらこの方法では、プリフォーム（容器）の肉厚分布について、上側が厚くなり、下側が薄くなってしまい、肉厚分布を調整できない結果となった。本実施形態では、補助エアーと低圧エアーに切り分け、低圧エアーの供給タイミングを任意に選択できるようにしたことによって、肉厚分布についても殆ど影響を及ぼさない。

なお、本実施形態の補助エアーの効果として、プリフォームの内径よりも大きなストレッチロッドであっても、補助エアーを供給することによってプリフォームの接触を防止できることが確認できている。
なお、この場合は、図７に示すように、プリフォーム８の口頸部２１の内径Ｄ１は、ストレッチロッド１７が挿入できるように、ストレッチロッド１７の外径Ｄ２よりも大きく、胴部２３の内径が徐々に絞り込まれて、底部寄りの部分ではストレッチロッドの外径Ｄ２よりも小さい内径Ｄ３となっている。ここでは、半径差０．２ｍｍほど、ストレッチロッドの外径が大きいものを使用した。そして、補助エアーの圧力によってプリフォームの胴部２３をわずかに膨張させてストレッチロッドの外周が触れないようにする。この場合の補助圧力は、ストレッチロッドがプリフォームの内周に触れない程度に膨張するが、延伸には到らない程度の圧力にすることが好ましく、供給タイミングはノズルシールと同時か、ストレッチロッド１７の先端が胴部２３の絞り込み部分に達しない時期とする。
ストレッチロッドの径の大きなものを使用することによって、プリフォーム内径の大きいプリフォームとストレッチロッドを共用でき、金型交換作業の一部を簡略化できる。また耐熱用途の場合は、ストレッチロッドを介して冷却エアーが供給されるため、太いストレッチロッドを採用するとエアーの流量が増えて冷却効率が高まり、冷却時間を短縮することができる。
ストレッチロッド１７による高圧エアーによる延伸が終了、すなわち容器が成形された後は、第１〜第３のバルブ１５ａ〜１５ｃが閉じられ、排気バルブが開放されてメイン配管１２の排気管からエアーが排出される。

補助エアーの供給源は専用に用意してもよく、低圧エアー供給源あるいは高圧エアー供給源からの配管を分岐、補助圧力まで減圧して使用してもよい。
より好適な例として、図６に示すように、シール機構のシールピストンを作動させるための駆動エアーが供給されるシールピストン配管から引き出すことができる。
シールピストン配管５５は、駆動エアー供給源から図示しない制御弁を介して、シール機構６０のシールピストンに接続されている。シールピストン配管５５から分岐した補助配管５６は、低圧レギュレータ５７により補助圧力まで減圧される。
この補助配管５６を、空圧系統１１の補助配管１６ｃとして接続することもできるが、図６の形態では、補助配管５６は、駆動エア供給源側に向かう流れを閉止する逆止弁５８を介して、空圧系統１１のメイン配管１２に直接接続され、すなわちシール機構６０内のガス供給路に直接接続されている。

この形態では、ノズルシールのために制御弁が開かれると、同時に補助エアーの供給も開始され、シールダウンのために制御弁が閉じられると、同時に補助エアーの供給も止まる。
補助エアーの開／閉のための専用の制御系やバルブが不要となるため、装置を簡略化することができる。プレブロー、メインブローがメイン配管１２に供給されても、逆止弁５８によりシールピストン配管５５側に影響することはない。
図６では、後述する試験例のために、逆止弁５８の下流にレバーバルブ５９を接続してある。レバーバルブ５９を開放すれば本発明のブロー成形方法を実施でき、閉じると補助エアーは供給されなくなるので、従来と同様のブロー成形方法を行うことができる。

次に、本発明のブロー成形装置による第２の実施形態について図４を参照にして説明する。なお第２の実施形態においても、第1の実施形態と同様に、図1のようなロータリ式成形装置に複数設けることができる。
図４に示すブロー成形装置３０は、ピストンバルブ３１と上下方向に昇降可能なシール機構３２を備え、これらのピストンバルブ３１及びシール機構３２には、ストレッチロッド３３が上下方向に貫通している。ピストンバルブ３１には、高圧エアーの供給源に接続された高圧管３４、低圧エアーの供給源に接続された低圧管３５、低圧エアーよりも圧力の低い補助エアーの供給源に接続された補助配管３６が連結されている。ピストンバルブ３１には、高圧エアー、低圧エアー、補助エアーを遮蔽する図示しないバルブが設けられている（図２のピストンバルブ１５を参照）。
また、ピストンバルブ３１には、ブロー成形で使用されたエアーを排気する排気管３７が連結されている。本実施形態では、ストレッチロッド３３の進退方向である上下方向の位置を検出する位置検出センサー３８が上下に間隔を空けて２箇所に設けられ、上方のセンサー３８ａは、ストレッチロッド３３の上端（基端）の位置を検出し、下方のセンサー３８ｂはシール機構３２の所定の高さ位置を検出する。

このようなブロー成形装置３０は、プリフォーム８がブロー成形金型に配設されると、シール機構３２がプリフォーム８と接触し、シールがされる。この時、センサー３８ｂはシール機構３２の所定高さ、詳しくはシール機構３２がプリフォーム８のシールを完了する高さになった時を検出し、補助配管３６からプリフォーム８の内部に補助エアーを供給する。シール完了を検出するセンサー３８ｂの形式は位置検出に限らず、接触式や感圧式でもよい。
補助エアーは、プリフォーム８がストレッチロッド３３に接触しないように、また、ブロー成形金型のキャビティの内周面に接触せず、プリフォーム８が実質的に延伸されない程度の圧力で供給される。
そして、さらにストレッチロッド３３が下降し、ストレッチロッド３３の下方に位置する先端部がプリフォーム８の底面に接触した後、低圧管３５から低圧エアーを供給し、ストレッチロッド３３が最先端位置に前進すると、高圧管３４から高圧エアーを供給し、プリフォーム８のブロー成形が行われる。これらの供給タイミングは第１の実施形態と同様に、ストレッチロッド３３の位置を検出して取得することができる。

ストレッチロッド３３の先端位置から後退位置に戻されると、センサー３８ａがストレッチロッド３３の後退位置を検出して、ストレッチロッド３３の後退が停止される。
このように、本実施形態では、シール機構３２がプリフォーム８をシールした時点のタイミングを図って、補助エアーをプリフォーム８内に供給している。
本実施形態では、上記第１の実施形態と同様の効果を奏する。
各種エアーの供給タイミングについては、上述した各実施形態に限らず、図１に示したようなロータリ式成形装置上の回転円軌道位置から取得したり、タイマーにより制御することもできる。

次に、本発明のブロー成形装置による第３の実施形態について図５を参照にして説明する。
本実施形態では射出成形によって、プリフォームを形成し、その余熱でブロー成形を行うタイプで、いわゆる射出ブロー成形機である。
射出成形工程では、図５の（Ａ）に示すように、主としてプリフォーム８の胴部の外周面を形成する雌金型４２、プリフォーム８の内周面を形成するコア金型４３、プリフォーム８のネック部を形成する左右の分割型であるインサートスライド金型４４、ストレッチロッド４５を用いてプリフォーム８の成形がなされる。
このタイプの射出成形では、ストレッチロッド４５がコアの一部として用いられ、ストレッチロッド４５は、コア金型４３の中心部に形成された孔を上下動できるように構成されている。
成形時においては、雌金型４２に形成された溶融樹脂の噴出口４２ａから溶融樹脂が供給され、プリフォーム８が形成される。

図５（Ｂ）に示すように、形成されたプリフォーム８は、取り出し可能な程度に冷却されると雌金型４２が外され、コア金型４３及びインサートスライド金型４４にピストンバルブ組立体４６が連結される。本形態のピストンバルブ組立体４６はシール機構の機能も有していて、連結と同時にシールが確立される。
ピストンバルブ組立体４６には、高圧エアーの供給源に接続された高圧管４８、低圧エアーの供給源に接続された低圧管４９、低圧エアーよりも圧力の低い補助エアーの供給源に接続された補助配管５０が連結されている。ピストンバルブ組立体４６には、高圧エアー、低圧エアー、補助エアーを遮蔽する図示しないバルブが設けられている（図２のピストンバルブ１５を参照）。また、ピストンバルブ組立体４６には、ブロー成形で使用されたエアーを排気する排気管５１が連結されている。
また、インサートスライド金型４４の下部及びコア金型４３の下端部の周囲には、ブロー成形金型４７が連結されている。
各種エアーは、プリフォーム８の開口部とコア型４３の間から、あるいは、コア型４３とストレッチロッド４５の間から、プリフォーム８内へ供給される。
なお、図５（Ａ）の射出成形工程から（Ｂ）のブロー成形工程に移行する間に、プリフォーム８の温度を制御するための加熱・冷却工程を加えてもよい。

このような構成によりブロー成形時においては、補助配管５０から補助エアーの供給が可能になり、プリフォームがシールされた状態から補助エアーをプリフォーム８内に供給する。すなわち、ストレッチロッド４５を下方へ前進させる前に補助エアーを供給する。補助エアーは、プリフォーム８がブロー成形金型のキャビティの内周面に接触しない程度の圧力で供給される。ただし、補助エアーは、ブロー成形時において、エアーの排気時を除いて、常時、連続的に流し続けても良い。エアーを常時流し続ける無駄はあるが、補助エアーの共給時におけるタイミングの取り方を考慮する必要がないので、装置を簡易とする利点がある（これについては、上記第１及び第２の実施形態についても同様である）。
そして、図５（Ｃ）に示すように、ストレッチロッド４５を前進させた後に、低圧管４９から低圧ガスをプリフォーム８に供給しながらストレッチロッド４５を前進させる。そして、ストレッチロッド４５が最前進位置に達したとき若しくは後に、高圧管４８から高圧エアーをプリフォーム８内に供給し、プリフォーム８のブロー成形がなされる。
このように、本実施形態では、プリフォーム８をシールした時点のタイミングを図って、プリフォーム８内に補助エアーを供給している。

［試験例１］
図６に示すように、既存のブロー成形機に補助エアーの配管系を接続し、実施例においてはレバーバルブ５９を開放して補助配管５６を介して、ブロー成形機のプリフォーム８内に補助ガスを供給し、次の条件で補助エアーをプリフォーム８に供給して試験を行った。比較例においてはレバーバルブ５９を閉じて補助エアーが供給されないようにし、従来どおりのブロー成形機として試験を行った。

［プリフォームの種類］
条件は、５００ｍｌ容器用で延伸倍率が異なる５種類のプリフォームを用意した。プリフォームの重量は２２〜２４ｇの範囲である。なお、一般にプリフォームの形状が細いほどストレッチロッドに接触し易く、短いほどストレッチロッドに接触し易い。
［ストレッチロッドの延伸速度］
ストレッチロッドの縦延伸速度は、４００〜１２００mm/secまで変化させた。なお、一般に縦延伸速度が早いほどストレッチロッドに接触し易い。
［プリフォームの成形温度］
プリフォームのブロー成形時の成形温度ＰＦ温度は、９５〜１２５℃まで変化させた。
なお、プリフォームの成形温度が高いほどロッドに抱き付き易い。
［補助エアーの圧力］
補助エアーの空気圧は、０．０１〜０．２０ＭＰａまで変化させた。
［第１のエアー供給（プレブロー）のタイミング］
ストレッチロッドの抱き付き、首下ダブり条件を再現しやすくするため、プレブローのタイミングはプリフォームの底部の重量分布で測定し、底部重量２〜５ｇになるように１ｇ刻みでタイミングを設定した。
なお、一般に、プレブロータイミングが早い（ストレッチロッドによる縦延伸の初期寄り）と、プリフォームが膨らみ始めることにより比較的均一に延伸されて、底部重量は軽くなる傾向にあり、タイミングが遅い（縦延伸の終末寄り）と、底部重量は重くなる傾向にある。底部が重くなると、ストレッチロッドに抱き付きが生じ易くなる。
なお、底部を重くしたい状況としては、例えば、ボトルの容器安定性を高めたい場合や落下強度を高めたい場合などがある。

［比較例１の試験結果］
［ストレッチロッドの延伸速度］
ストレッチロッドの延伸速度が遅い場合は不良率が低いが、ストレッチ速度が速い場合では８００mm/s以上で不良率が増加した。
［プリフォームの成形温度］
プリフォームのブロー成形時の成形温度ＰＦ温度は、９５〜１２５℃の範囲では、肉厚分布に影響するが、成形は可能であった。
［第１のエアー供給（プレブロー）のタイミング］
底部重量が２ｇ条件ではほとんどのプリフォームで問題なかったが、底部重量が３ｇ条件では成形条件幅が狭くなり始め、ブロー成形を行った容器の１０％に不良が発生した。底部重量が４ｇ以上では、容器の５０％以上に不良が発生した。
［実施例１の試験結果］
補助装置を取り付け同様の条件にてプリフォームのブロー成形試験を行った結果、補助装置の圧力は、プリフォームの温度が１１０℃近辺では０．１±０．０５ＭＰａの範囲で不良率は０％であり、補助エアーの供給が有効であることが確認できた。

以下の試験例では、補助圧力の設定に影響する種々の成形条件を検討するため、延伸状態を外部から観察できるように、ブロー成形金型を使用することなくプリフォームをシールし、プリフォームには補助エアーのみ供給し、第１のエアーは供給しないで、ストレッチロッドへの抱き付きをビデオカメラで観察した。
これらの試験では第1のエアー（プレブロー、低圧エアー）及び第２のエアー（メインブロー、高圧エアー）を供給しないので、試験結果が不良であっても容器の成形ができないことを指すのではなく、第1のエアーの供給タイミングの設定幅が制限されることを意味するだけである。その場合でも、補助エアーなしに第1のエアーのみで供給タイミングを設定する場合よりは、設定幅が広がることは理解されるべきである。
［試験例２］
プリフォームのブロー成形における補助圧力とストレッチロッドの縦延伸量との関係で試験を試みた。
ブロー成形の条件は以下の通りである。
ブロー成形されるプリフォームは容量５００ｍｌの容器用である。
プリフォームの温度１１０℃
プリフォームの重さ：２３ｇ
プリフォームの胴部厚み：３．８４ｍｍ
延伸速度：７００ｍｍ／ｓｅｃ
ストレッチロッドの縦延伸量：２．０倍、２．３倍、２．５倍
これらの条件によって、プリフォームのストレッチロッドの抱き付きを観察した。
結果を表１に示す

この表１の結果から、補助エアーが０．０７〜０．１ＭＰａの範囲内では、全く抱き付きが発生せず、ほぼ任意のタイミングで第1のエアーを供給できることが分かる。
試験結果から補助圧力が０．０５ＭＰａ以下では、抱き付きが生じるが、ストレッチロッドの縦延伸量が２倍よりも小さい範囲から第1のエアーの供給を開始する場合には、抱き付きの生じない条件を設定しうる。
なお、縦延伸量が２倍では、補助エアーの圧力が０．１３ＭＰａ以上であると、必要以上にプリフォームが膨張し、周方向への延伸が始まるのが観察され、縦延伸量が２．３倍及び２．５倍では、補助エアーの圧力が０．１５ＭＰａ以上であると、プリフォームが必要以上に膨張するのが観察された。これらの場合も、膨張が始まるよりも第1のエアーの供給タイミングが先であれば、問題とはならない。

［試験例３］
次に縦延伸量を２．８倍と大きくし、プリフォームのブロー成形における補助圧力と延伸速度との関係で試験を試みた。なお、縦延伸量の２．８倍は、高延伸のため、全体的にストレッチロッドに抱き付きやすく、非常に厳しい条件である。
ブロー成形の条件は以下の通りである。
ブロー成形されるプリフォームは容量５００ｍｌの容器用である。
プリフォームの温度１１０℃
プリフォームの重さ：２４ｇ
プリフォームの胴部厚み：３ｍｍ
縦延伸量：２．８倍
ストレッチロッドの縦延伸速度：４００、７００、９００、１０００ｍｍ／ｓｅｃ
これらの条件によって、プリフォームのストレッチロッドの抱き付きを観察した。
結果を表２に示す

試験結果から、延伸速度が４００〜９００ｍｍ／ｓｅｃでは、補助圧力が０．０７ＭＰａ以上であれば、ストレッチロッドへの抱き付きが生じないことが分かった。また、延伸速度が１２００ｍｍ／ｓｅｃでは、０．１ＭＰａ以上で抱き付きが生じないことが分かり、延伸速度が速くなると、補助エアーの圧力を大きくすることによって抱き付きを防止できることが確認できた。言い換えれば、９００〜１２００ｍｍ／ｓｅｃでは、０．１ＭＰａ以上で抱き付きを防止できる。
なお、延伸速度が４００〜９００ｍｍ／ｓｅｃでは、補助エアーの圧力が０．１３ＭＰａ以上であると、プリフォームが必要以上に膨張し、延伸速度が１２００ｍｍ／ｓｅｃでは、補助エアーの圧力が０．１５ＭＰａ以上であると、プリフォームが必要以上に膨張するのが観察された。

［試験例４］
次に、厚さが４．５ｍｍの大型プリフォームにおけるブロー成形による試験を試みた。
ブロー成形の条件は以下の通りである。
ブロー成形されるプリフォームは容量２０００ｍｌの容器用である。
プリフォームの温度１１０℃
プリフォームの重さ：５９ｇ
プリフォームの胴部厚み：４．５ｍｍ
縦延伸量：２．３倍
ストレッチロッドの縦延伸速度：７００ｍｍ／ｓｅｃ
これらの条件によって、プリフォームのストレッチロッドの抱き付きを観察した。
結果を表３に示す

試験結果から、延伸速度が７００ｍｍ／ｓｅｃでは、補助圧力が０．０７ＭＰａ以上であれば、ストレッチロッドへの抱き付きが生じないことが分かった。このような大型のペットボトルで肉厚の厚いものにも、補助エアーが適用できることが確認された。
なお、補助エアーの圧力が０．２ＭＰａ以上であると、プリフォームが必要以上に膨張するのが観察された。

［試験例５］
次に、厚さが２．４ｍｍの小型プリフォームにおけるブロー成形による試験を試みた。
ブロー成形の条件は以下の通りである。
ブロー成形されるプリフォームは容量５００ｍｌの容器用である。
プリフォームの温度１１０℃
プリフォームの重さ：２２ｇ
プリフォームの胴部厚み：２．４ｍｍ
縦延伸量：２．８倍
ストレッチロッドの縦延伸速度：７００ｍｍ／ｓｅｃ
これらの条件によって、プリフォームのストレッチロッドの抱き付きを観察した。
結果を表４に示す

試験結果から、延伸速度が７００ｍｍ／ｓｅｃでは、補助圧力が０．０５ＭＰａ以上であれば、ストレッチロッドへの抱き付きが生じないことが分かった。このようなプリフォームの肉厚が薄いものでも、補助エアーの圧力が０．０５ＭＰａでも、抱き付きが防止されることが確認できた。

以上の結果から、延伸速度４００〜９００ｍｍ／ｓｅｃの範囲内では、補助圧力が０．０７〜０．１ＭＰａであれば、抱き付き、膨張とも不良率０であり、ほぼ任意のタイミングで第1のエアーを供給できることが分かった。
また、延伸速度が９００ｍｍ／ｓｅｃを越えて１２００ｍｍ／ｓｅｃ（現行で使用されているものでは最高速の部類）であっても、補助圧力が０．１〜０．１３ＭＰａであれば、ストレッチロッドへの抱き付きがなくなり、ほぼ任意のタイミングで第1のエアーを供給できることが分かった。
プリフォームの胴部厚みが薄く、プリフォームの重さが小さなものについて、補助圧力が０．０５ＭＰａでも有効であり、胴部厚みが厚いものについては、０．１７ＭＰａでも必要以上の膨張が生じなかった。
なお前述のとおり、補助圧力が上記範囲外であっても、第1のエアーの供給タイミングの設定幅は制限されるものの、補助エアーなしに第1のエアーのみで供給タイミングを設定する場合よりも設定の自由度を高めることは可能である。

以上、本発明を実施形態に基づいて添付図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく、更に他の変形あるいは変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、補助エアー、低圧エアー、高圧エアーを用いたが、エアーの代わりに不活性ガスなどの他のガスを用いても良い。

１ ロータリ式成形装置
２，３０ ブロー成形装置
８ プリフォーム
１０、３２、６０ シール機構
１５，３１ ピストンバルブ
１６ａ，３４，４８ 高圧管（第２のガス供給手段）
１６ｂ，３５，４９ 低圧管（第１のガス供給手段）
１６ｃ，４９，５０，５６ 補助配管（補助ガス供給手段）
１７、３３、４５ ストレッチロッド
１９、３８ 位置検出センサー
２０，４７ ブロー成形金型
４６ ピストンバルブ組立体
５５ シールピストン配管

Claims (8)

1. プリフォームが配設されるブロー成形型と、
   プリフォームの開口部へのガス供給路の気密を形成するシール機構と、
   プリフォームを軸方向に延伸させるストレッチロッドと、
   該ストレッチロッドによるプリフォームの延伸開始に伴ってプリフォームに第１のガスを供給する第１のガス供給手段と、
   前記ストレッチロッドのプリフォームの延伸完了に前後して、前記第１のガスよりも高圧の第２のガスをプリフォームに供給する第２のガス供給手段とを備え、
   前記プリフォームを二軸延伸させるブロー成形によって容器を形成するブロー成形装置において、
   前記ストレッチロッドによるプリフォームの延伸前で、且つ前記第１のガスの供給前に、前記プリフォーム内に前記第１のガスよりも小さなガス圧力によって補助ガスを供給する補助ガス供給手段を備えたことを特徴とするブロー成形装置。
2. 前記シール機構は、前記ガス供給路をシールするシール部材を進退させるためのシールピストンを有し、前記補助ガスが、前記シールピストンを作動させるシールピストン配管から引き出されるようした請求項１に記載のブロー成形装置。
3. 前記ストレッチロッドには、該ストレッチロッドの進退位置を検出するセンサーを設け、該ストレッチロッドが所定位置まで前進したときに、前記センサーに検出させて、前記プリフォーム内に前記補助ガスを供給するようにした請求項１又は２に記載のブロー成形装置。
4. 前記ストレッチロッドの外径がプリフォームの胴部内径よりも大きいものを用い、前記補助ガスによって、プリフォームの胴部内径をストレッチロッドの外径よりも大きく膨張させた後に、プリフォームをブロー成形するようにした請求項１〜３のいずれかに記載のブロー成形装置。
5. ブロー成形型にプリフォームを配設させる配設工程と、
   ストレッチロッドによってプリフォームを延伸させるストレッチ工程と、
   前記ストレッチロッドのプリフォームの延伸開始に伴ってプリフォームに第１のガスを供給する第１のガス供給工程と、
   前記ストレッチロッドのプリフォームの延伸完了に前後して、前記第１のガスよりも高圧の第２のガスを供給する第２のガス供給工程とを含む、ブロー成形方法において、
   前記ストレッチ工程及び第１のガス供給工程が開始される前に前記プリフォームに前記第１のガスよりも低圧の補助ガスを供給する補助ガス供給工程を有することを特徴とするブロー成形方法。
6. 前記補助ガスの圧力を０．０５〜０．１５ＭＰａの範囲として、前記ストレッチ工程中に前記プリフォームの内面がストレッチロッドの外周面に接触せず、前記第1のガスの供給前には実質的にプリフォームが周方向に延伸されないことを特徴とする請求項５に記載のブロー成形方法。
7. 前記プリフォームを配設させる配設工程では、シール部材を進退させて前記プリフォームの開口部へのガス供給路をシールさせるシール工程を含み、前記補助ガスを、前記シール工程の駆動ガスで兼用した請求項５または６に記載のブロー成形方法。
8. 前記ストレッチロッドの外径がプリフォームの胴部内径よりも大きいものを用い、前記補助ガスによって、プリフォームの胴部内径をストレッチロッドの外径よりも大きく膨張させた後に、プリフォームをブロー成形するようにした請求項５〜７のいずれかに記載のブロー成形方法。

Images