JP2016210030A - 液体ブロー成形装置及び液体ブロー成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体ブロー成形時にプリフォームの口部が拡径変形することにより生じる液漏れを確実に防止することができる液体ブロー成形装置及び液体ブロー成形方法を提供する。
【解決手段】液体ブロー成形装置１を、プリフォーム３をその開口端となる口部３ａを残して収容するブロー成形型８と、プリフォーム３内に加圧した液体を供給するブローノズル１０と、プリフォーム３の口部３ａの外壁面の周りを密に囲繞し、該外壁面との間に口外加圧用空間２０を形成する隔壁部材２２と、液体ブロー成形時に、プリフォーム３内の圧力よりも口外加圧用空間２０内の圧力の方が高くなるように口外加圧用空間２０内に加圧流体を供給する加圧流体供給手段２４と、を備えた構成とする。
【選択図】図１

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液体によりブロー成形する液体ブロー成形装置及び液体ブロー成形方法に関する。

ポリプロピレン（ＰＰ）製のボトルやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製のボトルに代表されるような樹脂製の容器は、飲料、化粧品、薬品、洗剤、シャンプー等のトイレタリーなどの様々な液体を収容する用途に使用されている。このような容器は、熱可塑性を有する樹脂材料によって有底筒状に形成されたプリフォームをブロー成形することにより製造されるのが一般的である。

プリフォームをブロー成形する装置としては、プリフォームをその口部を残して収容するブロー成形型と、プリフォームの口部に係合するブローノズルとを有し、ブローノズルからプリフォームの内部にその口部を通じて加圧した液体を供給することで当該プリフォームを所定形状の容器に液体ブロー成形するようにした液体ブロー成形装置が知られている。このような液体ブロー成形装置によれば、プリフォームに供給する液体として飲料等の最終的に製品として容器に収容される内容液を使用することにより、成形後の容器への内容液の充填工程を省略して、その生産工程や液体ブロー成形装置の構成を簡略化することができる。

上記のような液体ブロー成形装置では、通常、ブローノズルはプリフォームに対してその口部の天面においてシールされる構成となっている。そのため、液体ブロー成形時に加圧した液体がプリフォームに供給されて当該液体の圧力が口部の内面に加わると、その圧力により口部が拡径変形してブローノズルと口部との間に隙間が生じ、当該隙間から液漏れが生じるおそれがあった。

そこで、例えば特許文献１に示される液体ブロー成形装置では、プリフォームの口部の外壁面の周りを密に囲繞する隔壁部材によって当該口部の外壁面の外側に口外加圧用空間を形成し、液体ブロー成形時に、この口外加圧用空間に加圧エアー等の加圧流体を供給することにより口部の外壁面側に内側と同程度の圧力を加えて口部の拡径変形を抑制するようにしている。

特開２０１３−１３２８８４号公報

しかしながら、上記従来の液体ブロー成形装置においても、プリフォームの内部が加圧した液体で満杯になったときに水撃作用によってプリフォーム内にピーク圧（水撃圧）が発生するため口部の拡径変形を充分に抑制することができず、口部から口外加圧用空間に向けて液漏れが生じ、液体ブロー成形後にブローノズルを口部から離脱させると、口外加圧用空間に侵入していた液体が垂れ落ちて装置を汚す虞があった。

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、液体ブロー成形時にプリフォームの口部が拡径変形することにより生じる液漏れを確実に防止することができる液体ブロー成形装置及び液体ブロー成形方法を提供することにある。

本発明の液体ブロー成形装置は、有底筒状に形成されたプリフォームを所定形状の容器に液体ブロー成形する液体ブロー成形装置であって、内側にキャビティを区画し、該キャビティ内に前記プリフォームをその開口端となる口部を残して収容するブロー成形型と、前記プリフォームの口部を通じて該プリフォーム内に加圧した液体を供給するブローノズルと、前記プリフォームの口部の外壁面の周りを密に囲繞し、該外壁面との間に口外加圧用空間を形成する隔壁部材と、液体ブロー成形時に、前記プリフォーム内の圧力よりも前記口外加圧用空間内の圧力の方が高くなるように該口外加圧用空間内に加圧流体を供給する加圧流体供給手段と、を備えることを特徴とする。

本発明の液体ブロー成形装置は、上記構成において、前記加圧流体供給手段が前記口外加圧用空間内に一定の圧力で加圧流体を供給する構成とされるのが好ましい。

本発明の液体ブロー成形装置は、上記構成において、前記ブローノズルが前記口部の内部に挿入されるガイド筒部を有する構成とされるのが好ましい。

本発明の液体ブロー成形装置は、上記構成において、前記ブローノズルと前記プリフォームの口部との間をシールするシール部材を備えるのが好ましい。

本発明の液体ブロー成形装置は、上記構成において、前記プリフォームが口部の下端に環状のネックリングを有し、前記隔壁部材が前記ネックリングに全周に亘って密に当接する構成とされるのが好ましい。

本発明の液体ブロー成形装置は、上記構成において、前記加圧流体供給手段が前記口外加圧用空間に加圧エアーを供給する構成とされるのが好ましい。

本発明の液体ブロー成形装置は、上記構成において、前記ブローノズルおよび前記隔壁部材を共に、前記ブロー成形型に対して近接、離間移動させる駆動機構を備えるのが好ましい。

本発明の液体ブロー成形方法は、有底筒状に形成されたプリフォームをその口部を残してブロー成形型内に収容し、ブローノズルから前記口部を通じて前記プリフォーム内に加圧した液体を供給してプリフォームを所定形状の容器に成形する液体ブロー成形方法であって、液体ブロー成形時に、前記口部の外壁面側に加圧流体を供給して該外壁面を前記プリフォーム内の圧力よりも高い圧力で径方向内側に向けて加圧すること特徴とする。

本発明の液体ブロー成形方法は、上記構成において、前記口部の外壁面側に一定の圧力で加圧流体を供給する構成とされるのが好ましい。

本発明の液体ブロー成形方法は、上記構成において、前記口部の外壁面側に加圧エアーを供給する構成とされるのが好ましい。

本発明によれば、液体ブロー成形時にプリフォーム内の圧力よりも口部の外壁面側の圧力を高くするようにしたので、プリフォーム内に水撃作用によるピーク圧が発生しても口部の拡径変形を確実に防止して、ブローノズルと口部との間からの液漏れを確実に防止することができる。

このように、本発明によれば、液体ブロー成形時にプリフォームの口部が拡径変形することにより生じる液漏れを確実に防止することができる液体ブロー成形装置及び液体ブロー成形方法を提供することができる。

本発明の一実施の形態である液体ブロー成形装置の要部を示す断面図である。 液体ブロー成形時におけるプリフォーム内の圧力と口外加圧用空間の圧力とを示す線図である。

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に示す液体ブロー成形装置１は、熱可塑性を有する樹脂材料によって有底筒状に形成されたプリフォーム３を所定形状の容器に液体ブロー成形するものである。なお、液体ブロー成形とは、プリフォーム３に供給する加圧流体として加圧エアーに替えて加圧した液体を用いたブロー成形のことである。

本実施の形態では、プリフォーム３として、その開口端となる円筒状の口部３ａと、口部３ａに連なるとともに下端が閉塞する円筒状の胴部３ｂと、口部３ａの下端に径方向外側に突出して設けられる環状（フランジ状）のネックリング３ｃとを有する形状のものが用いられている。なお、プリフォーム３の形状は有底筒状であれば上記形状に限定されることなく他の形状とすることもできる。また、図示する場合では、口部３ａの径方向外側を向く面つまり外壁面にキャップ（不図示）を装着するための雄ネジが設けられているが、口部３ａの外壁面に雄ネジに替えてキャップをアンダーカット係合させる係合突起を設けた構成としてもよい。

液体ブロー成形装置１は、例えばボトルなどの容器の最終形状に対応した形状の型面５によって内側にキャビティ７を区画する合わせタイプ（割型タイプ）のブロー成形型８を備えている。このブロー成形型８は、熱可塑性を発現する所定の温度にまで加熱されて軟化したプリフォーム３を、その口部３ａを残して、つまり口部３ａをブロー成形型８の上面から上方に突出させた状態としてキャビティ７内に収容することができる。

液体ブロー成形装置１はブローノズル１０を備えている。ブローノズル１０は略円筒状に形成され、その軸方向を上下方向に向けて支持ブロック１２の下端に取り付けられている。このブローノズル１０は、ブロー成形型８に配置されたプリフォーム３の口部３ａに上方側から係合し、口部３ａを通じて液体供給部１４から供給される加圧した液体をプリフォーム３内に供給することができる。

図示する場合では、ブローノズル１０はその下端側にガイド筒部１０ａを有し、このガイド筒部１０ａがプリフォーム３の口部３ａの内部に挿入された状態となって口部３ａに係合するようになっている。この場合、ガイド筒部１０ａは、その外径が口部３ａの内径よりも僅かに小さくされるのが好ましい。これにより、ガイド筒部１０ａの外壁面と口部３ａの内壁面との間には僅かに隙間が形成され、ガイド筒部１０ａをプリフォーム３の口部３ａの内部に挿入する際にガイド筒部１０ａの外壁面と口部３ａの内壁面とが擦れて口部３ａの内壁面に傷が付くのを防止することができる。また、種々の口径の口部３ａを備えるプリフォーム３に１つのブローノズル１０を対応させて、この液体ブロー成形装置１の簡素化を図ることもできる。また、ガイド筒部１０ａは、その下端が下方に向けて縮径するテーパー状面を有する形状に形成されるのが好ましい。これにより、ガイド筒部１０ａの口部３ａへの挿入を確実に行うことができる。

ブローノズル１０の内側は当該ブローノズル１０の上下端に開口する流路１６となっており、この流路１６は支持ブロック１２の内側に設けられた流路を介して液体供給部１４に接続されている。液体供給部１４はブローノズル１０の流路１６に所定の圧力にまで加圧した液体を供給することができる。このような構成により、ブロー成形型８に配置されたプリフォーム３の口部３ａに、液体供給部１４から供給される液体をブローノズル１０から当該口部３ａを通じてプリフォーム３内に供給することができる。

液体供給部１４としては、例えば加圧源としてプランジャーポンプを用いた構成のものを用いることができるが、プリフォーム３に所定の圧力にまで加圧した液体を供給することができるものであれば他の構成のものを用いることもできる。なお、液体供給部１４が供給する加圧した液体としては、飲料等の最終的に製品として成形後の容器に収容される内容液を使用するのが好ましい。

図示するように、液体ブロー成形装置１は延伸ロッド１８を備えた構成とすることもできる。この場合、プリフォーム３を延伸ロッド１８により軸方向に延伸させつつ口部３ａから供給される加圧した液体により径方向に延伸させる二軸延伸ブロー成形を行うことができる。なお、液体ブロー成形装置１は、延伸ロッド１８を備えない構成とすることもできる。この場合、流路１６の有効開口面積（加圧した液体が通ることができる開口面積）を増大させてプリフォーム３内への単位時間当たりの液体供給量つまりプリフォーム３内の昇圧スピードを上げることができるので、プリフォーム３の容器への成形時間を短縮して成形サイクルを高めることができる。

液体ブロー成形装置１は、液体ブロー成形時における口部３ａの拡径変形を防止するために、口部３ａの外壁面との間に口外加圧用空間２０を形成する隔壁部材２２と、口外加圧用空間２０に加圧流体を供給する加圧流体供給手段２４とを備えている。

隔壁部材２２は、ブローノズル１０と共に支持ブロック１２に支持されており、プリフォーム３の口部３ａの外壁面の周りを密に囲繞して、当該口部３ａの外壁面との間に口外加圧用空間２０を区画形成している。隔壁部材２２には連通路２２ａが設けられ、この連通路２２ａにより口外加圧用空間２０が加圧流体供給手段２４に連通されている。図示する場合では、隔壁部材２２の下端部には環状リブ２２ｂが一体に設けられ、この環状リブ２２ｂがプリフォーム３のブロー成形型８の上面に支持されたネックリング３ｃの上面に全周に亘って密に当接することにより、隔壁部材２２の下端側において口外加圧用空間２０が密閉されている。なお、隔壁部材２２の下端をブロー成形型８の上面に密着させることにより、当該隔壁部材２２の下端側において口外加圧用空間２０が密閉する構成とすることもできる。

加圧流体供給手段２４は、液体供給部１４からプリフォーム３内に加圧した液体が供給されたとき、つまり液体ブロー成形時に、液体が供給されたプリフォーム３内の圧力よりも口外加圧用空間２０内の圧力の方が高くなるような圧力で口外加圧用空間２０内に加圧流体を供給する。このとき、加圧流体供給手段２４は、口外加圧用空間２０内に一定の圧力で加圧流体を供給するのが好ましい。

図２に示すように、加圧流体供給手段２４が口外加圧用空間２０に供給する加圧流体の圧力は、液体ブロー成形時にプリフォーム３内に生じる最大圧力よりも高い圧力に設定される。例えば、液体ブロー成形時には、プリフォーム３内が加圧した液体で満杯になったときに水撃作用によりピーク圧が生じるが、加圧流体供給手段２４が口外加圧用空間２０に供給する加圧流体の圧力はこのピーク圧よりも高い圧力に設定される。このような圧力の設定は、予め実験等を行うことにより得られたプリフォーム３内の圧力データに基づいて行うことができる。

加圧流体供給手段２４が口外加圧用空間２０内に供給する加圧流体は、加圧エアーであるのが好ましい。加圧流体供給手段２４によって供給する流体を液体とした場合には、ブロー成形終了後に口外加圧用空間２０内の液体を回収する手段を別途設けることが必要となるが、加圧流体供給手段２４によって供給する流体を加圧エアーとした場合には、このような手段を設ける必要がなく、液体ブロー成形終了後に口外加圧用空間２０内のエアーを外部に排出させるだけでよいので、この液体ブロー成形装置１の構成の簡略化を図ることができる。

なお、加圧流体供給手段２４が口外加圧用空間２０に供給する加圧流体は、加圧エアーに限らず、他の気体や液体等とすることもできる。

このような加圧流体供給手段２４としては、例えば加圧ポンプやエアコンプレッサ、液体供給部１４の液圧を利用したアキュムレータなど、口部３ａの外壁面と隔壁部材２２との間の口外加圧用空間２０に所望の圧力で加圧流体を供給できるものであれば種々の構成のものを用いることができる。

ブローノズル１０には、ガイド筒部１０ａの基端から径方向外側に延びて口部３ａの上端に対向する平坦面１０ｂが設けられ、口部３ａの開口端（上端面）とブローノズル１０の平坦面１０ｂとの間にはプリフォーム３の内部と口外加圧用空間２０との間をシールするシール部材２６が設けられている。この場合、シール部材２６として例えばＯリングを用いることができる。

また、支持ブロック１２には駆動機構２８が設けられている。駆動機構２８は、ブローノズル１０および隔壁部材２２を支持ブロック１２と共にブロー成形型８に対して軸方向に近接、離間させる方向（上下方向）に駆動して、ブローノズル１０を口部３ａに係合、離脱させることができる。なお、駆動機構２８としては、電動モータや油圧シリンダなどのアクチュエータを用いた種々の構成のものを用いることができる。

次に、このような構成の液体ブロー成形装置１を用いてプリフォーム３を所定形状の容器に液体ブロー成形する方法（本発明の液体ブロー成形方法）について説明する。

まず、予め所定の温度にまで加熱されて軟化したプリフォーム３を、その口部３ａを残してブロー成形型８内に配置し、型締めする。

次に、駆動機構２８によりブローノズル１０および隔壁部材２２を共にブロー成形型８に近接する方向に移動させて、ブローノズル１０のガイド筒部１０ａをプリフォーム３の口部３ａ内に挿入する。このとき、プリフォーム３の口部３ａの外壁面側に隔壁部材２２が配置され、その環状リブ２２ｂがネックリング３ｃの上面に全周に亘って液密に当接して、口部３ａの外壁面と隔壁部材２２との間に密閉された口外加圧用空間２０が形成される。

この状態において、液体供給部１４からブローノズル１０に液体を供給することでプリフォーム３内にその口部３ａを通じて加圧した液体を供給して液体ブロー成形を行う。このとき、加圧流体供給手段２４により、口外加圧用空間２０には加圧流体供給手段２４から加圧流体（加圧エアー）が供給され、口外加圧用空間２０は液体が供給されたプリフォーム３内の圧力よりも高い圧力とされる。

このように、プリフォーム３内に加圧した液体が供給されて液体ブロー成形が行われているときには、加圧流体が供給されることにより口外加圧用空間２０内の圧力はプリフォーム３内の圧力よりも高くなり、これにより口部３ａの外壁面にはその内壁面よりも高い圧力が加えられる。つまり、液体ブロー成形時には、プリフォーム３の口部３ａの外壁面は口外加圧用空間２０内の圧力によってプリフォーム３内の圧力よりも高い圧力で径方向内側に向けて加圧される。これにより、口部３ａが拡径変形することが防止される。例えば、図２に示すように、プリフォーム３内に供給される液体の水撃作用によりプリフォーム３内にピーク圧が生じた場合であっても、口外加圧用空間２０内の圧力はこのピーク圧よりも高い圧力とされているので、プリフォーム３内に水撃作用によるピーク圧が発生しても口部３ａの拡径変形を防止して、ブローノズル１０と口部３ａとの間からの液漏れを確実に防止することができる。

なお、図１に示すように、口部３ａの内側にはブローノズル１０のガイド筒部１０ａが挿入されているので、口部３ａの径方向内側へ向けた縮径変形は、当該口部３ａの内壁面がガイド筒部１０ａに当接することによって防止される。

図２に示すように、液体ブロー成形が終了すると、ブローノズル１０からプリフォーム３内への液体の供給が停止され、その後、図２に示されないが加圧流体供給手段２４から口外加圧用空間２０への加圧流体の供給が停止される。次いで、駆動機構２８によりブローノズル１０および隔壁部材２２が共にブロー成形型８から離間する方向に上昇移動されて、成形後の容器の口部３ａからブローノズル１０が離脱する。そして、成形後の容器の口部３ａにキャップを取り付けた後、ブロー成形型８を型開きし、完成した容器がブロー成形型８から取り出される。なお、キャップは成形後の容器をブロー成形型８から取り出した後に当該容器の口部３ａに取り付けるようにしてもよい。

このように、本発明の液体ブロー成形装置１によれば、プリフォーム３の口部３ａの外壁面側に密閉された口外加圧用空間２０を形成し、液体ブロー成形時に、この口外加圧用空間２０に加圧流体を供給して当該口外加圧用空間２０の圧力をプリフォーム３内の圧力よりも高くするようにしたので、プリフォーム３内に水撃作用によるピーク圧が発生しても口部３ａの拡径変形を確実に防止して、ブローノズル１０と口部３ａとの間からの液漏れを防止することができる。

また、本発明の液体ブロー成形装置１では、ブローノズル１０に、口部３ａの開口端に対向する平坦面１０ｂを設け、口部３ａの開口端と平坦面１０ｂとの間にプリフォーム３の内部と口外加圧用空間２０との間をシールするシール部材２６を設けるようにしたので、共通のシール部材２６をもってプリフォーム３の内部と口部３ａの外壁面側の口外加圧用空間２０とをシールすることができ、この液体ブロー成形装置１の構造を簡素化することができる。

さらに、本発明の液体ブロー成形装置１では、ブローノズル１０に、口部３ａ内に挿入されるガイド筒部１０ａを設けるようにしたので、ブローノズル１０および隔壁部材２２をプリフォーム３の口部３ａに対して容易かつ確実にセットすることができる。また、ブローノズル１０にガイド筒部１０ａを設けたことにより、ブローノズル１０からプリフォーム３内により胴部３ｂに近い位置から液体を供給することができるので、液体の口部３ａからの漏れ出しをさらに効果的に抑制することができる。

さらに、本発明の液体ブロー成形装置１では、隔壁部材２２の下端をプリフォーム３のネックリング３ｃに全周に亘って密に当接させるようにしたので、液体ブロー成形時におけるプリフォーム３の姿勢を安定させ、より高品質の容器を成形することができる。

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、前記実施の形態では、プリフォーム３として口部３ａが円筒状に形成されたものが用いられているが、これに限らず、プリフォーム３として口部３ａがその開口端側が胴部３ｂの側よりも大径となるテーパー形状となったものを用いることもできる。この場合、プリフォーム３の口部３ａへのブローノズル１０（ガイド筒部１０ａ）の挿入を容易にすることができる。なお、液体ブロー成形時に、口部３ａの外壁面側に内壁面側よりも高い圧力が加えられることにより、液体ブロー成形後の口部３ａを円筒状に成形させることができる。

また、前記実施の形態においては、ブローノズル１０のガイド筒部１０ａを、その外径がプリフォーム３の口部３ａの内径よりも僅かに小さい形状としているが、これに限らず、ガイド筒部１０ａを、その外径がプリフォーム３の口部３ａの内径と略同径となる形状とし、ガイド筒部１０ａを口部３ａに嵌合させることにより、ブローノズル１０と口部３ａとの間がシールされる構成とすることもできる。

さらに、ブローノズル１０はガイド筒部１０ａを備えていない構成とすることもできる。

１ 液体ブロー成形装置
３ プリフォーム
３ａ 口部
３ｂ 胴部
３ｃ ネックリング
５ 型面
７ キャビティ
８ ブロー成形型
１０ ブローノズル
１０ａ ガイド筒部
１０ｂ 平坦面
１２ 支持ブロック
１４ 液体供給部
１６ 流路
１８ 延伸ロッド
２０ 口外加圧用空間
２２ 隔壁部材
２２ａ 連通路
２２ｂ 環状リブ
２４ 加圧流体供給手段
２６ シール部材
２８ 駆動機構

Claims (10)

1. 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液体ブロー成形する液体ブロー成形装置であって、
   内側にキャビティを区画し、該キャビティ内に前記プリフォームをその開口端となる口部を残して収容するブロー成形型と、
   前記プリフォームの口部を通じて該プリフォーム内に加圧した液体を供給するブローノズルと、
   前記プリフォームの口部の外壁面の周りを密に囲繞し、該外壁面との間に口外加圧用空間を形成する隔壁部材と、
   液体ブロー成形時に、前記プリフォーム内の圧力よりも前記口外加圧用空間内の圧力の方が高くなるように該口外加圧用空間内に加圧流体を供給する加圧流体供給手段と、を備えることを特徴とする液体ブロー成形装置。
2. 前記加圧流体供給手段は前記口外加圧用空間内に一定の圧力で加圧流体を供給する、請求項１に記載の液体ブロー成形装置。
3. 前記ブローノズルは前記口部の内部に挿入されるガイド筒部を有する、請求項１または２に記載の液体ブロー成形装置。
4. 前記ブローノズルと前記プリフォームの口部との間をシールするシール部材を備える、請求項１〜３の何れか１項に記載の液体ブロー成形装置。
5. 前記プリフォームは口部の下端に環状のネックリングを有し、前記隔壁部材が前記ネックリングに全周に亘って密に当接する、請求項１〜４の何れか１項に記載の液体ブロー成形装置。
6. 前記加圧流体供給手段は前記口外加圧用空間に加圧エアーを供給する、請求項１〜５の何れか１項に記載の液体ブロー成形装置。
7. 前記ブローノズルおよび前記隔壁部材を共に、前記ブロー成形型に対して近接、離間移動させる駆動機構を備える、請求項１〜６の何れか１項に記載の液体ブロー成形装置。
8. 有底筒状に形成されたプリフォームをその口部を残してブロー成形型内に収容し、ブローノズルから前記口部を通じて前記プリフォーム内に加圧した液体を供給してプリフォームを所定形状の容器に成形する液体ブロー成形方法であって、
   液体ブロー成形時に、前記口部の外壁面側に加圧流体を供給して該外壁面を前記プリフォーム内の圧力よりも高い圧力で径方向内側に向けて加圧すること特徴とする液体ブロー成形方法。
9. 前記口部の外壁面側に一定の圧力で加圧流体を供給する、請求項８に記載の液体ブロー成形方法。
10. 前記口部の外壁面側に加圧エアーを供給する、請求項８または９に記載の液体ブロー成形方法。

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