JP2016210142A - 中空容器の製造方法及びブロー成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加圧液体によるブロー成形を行っても肉厚分布の均一化を図ることができる中空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】プリフォーム１０を加圧気体によりブロー成形して中間成形品３０を形成する中間成形工程と、中間成形品３０を加圧液体によりブロー成形して最終成形品である中空容器４０を形成する最終成形工程と、を備えるようにする。【選択図】図３

Description

本発明は、飲料等の液体が充填される中空容器の製造方法及びブロー成形装置に関する。

従来、飲料等の各種液体が充填される中空容器（ボトル）として、例えば、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと称する）等の樹脂材料で形成された中空容器が採用されている。

樹脂材料からなる中空容器の製造方法としては、例えば、有底筒状に射出成形したプリフォームを、延伸効果を発現でさせることのできる温度に加熱した状態で、延伸ロッドにより軸方向に延伸させると共に、加圧気体（ブローエア）によりブロー成形して径方向に延伸変形させる方法が一般的である。

また近年は、加圧気体に替えて加圧液体によりプリフォームをブロー成形する方法が様々提案されている（例えば、特許文献１等参照）。

特開２０１３−１３２８６１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法のように、加圧液体によるブロー成形によって中空容器を形成した場合、中空容器の肉厚分布にばらつきが生じてしまう虞がある。例えば、液体は気体に比べて熱容量が大きく、また液体は気体に比べて流速が遅いこともあり、加圧液体によるブロー成形では、加圧気体によるブロー成形の場合に比べて、中空容器の肉厚分布が不均一になり易い。また、特許文献１の方法では、プリフォームをブローする過程でボトルが破裂してしまうと、ブロー媒体である加圧液体がブロー成形装置の内外に飛散してしまうことになる。これは、復旧作業の長時間化を招き、装置の稼働率低減といった原因にもなる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、加圧液体によるブロー成形を行っても肉厚分布の均一化を図ることができる中空容器の製造方法及びブロー成形装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、プリフォームを加圧気体によりブロー成形して中間成形品を形成する中間成形工程と、前記中間成形品を加圧液体によりブロー成形して最終成形品である中空容器を形成する最終成形工程と、を備えることを特徴とする中空容器の製造方法にある。

本発明の第２の態様は、第１の態様の中空容器の製造方法において、前記最終成形工程では、第１のブロー型内で前記中間成形品を加圧液体によりブロー成形し、前記中間成形工程では、前記第１のブロー型とは別の第２のブロー型内で前記プリフォームを加圧気体によりブロー成形することを特徴とする中空容器の製造方法にある。

本発明の第３の態様は、第１の態様の中空容器の製造方法において、前記最終成形工程では、第１のブロー型内で前記中間成形品を加圧液体によりブロー成形し、前記中間成形工程でも、前記第１のブロー型内で前記プリフォームを加圧気体によりブロー成形することを特徴とする中空容器の製造方法にある。

本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか一つの態様の中空容器の製造方法において、前記中間成形工程では、前記プリフォームを加圧気体によりブロー成形して前記中空容器よりも大きいサイズの一次ブロー成形品を形成した後、該一次ブロー成形品を前記中空容器よりも小さいサイズまで収縮させることで前記中間成形品を形成することを特徴とする中空容器の製造方法にある。

本発明の第５の態様は、プリフォームを加圧気体でブロー成形して中間成形品を形成する中間成形部と、前記中間成形品を加圧液体でブロー成形して最終成形品である中空容器を形成する最終成形部と、を有することを特徴とする中空容器の成形装置にある。

本発明の第６の態様は、第５の態様の中空容器の成形装置において、前記最終成形部は、前記中間成形品を加圧液体により成形する第１のブロー型を備え、前記中間成形部は、前記プリフォームを加圧気体により成形する前記第１のブロー型とは別の第２のブロー型を備えていることを特徴とする中空容器の成形装置にある。

かかる本発明では、加圧気体（ブローエア）によってプリフォームをブロー成形して中間成形品を形成した後、この中間成形品を加圧液体によりブロー成形するようにしたので、最終成形品である中空容器の肉厚の均一化を図ることができる。すなわち加圧気体によってブロー成形された中間成形品の肉厚分布は略均一になっているため、この中間成形品を加圧液体によってブロー成形することで、肉厚分布が均一な中空容器を製造することができる。

本発明の実施形態１に係る中空容器の製造方法の各工程において得られる成形品を示す概略説明図である。 実施形態１に係るブロー成形装置の概略構成を示すブロック図である。 実施形態１に係る中空容器の製造方法を説明する概略図である。 実施形態２に係るブロー成形装置の概略構成を示すブロック図である。 実施形態２に係る中空容器の製造方法を説明する概略図である。

本発明は、いわゆる２段ブロー方式による中空容器の製造方法及びブロー成形装置に関し、加圧した気体（加圧気体）によるブロー成形と、加圧した液体（加圧液体）によるブロー成形と、によって中空容器を成形するようにした点に特徴を有するものである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施形態１）
本実施形態に係る中空容器の製造方法では、図１に示すように、射出成形により形成したプリフォーム１０から、一次ブロー成形品２０、中間成形品３０を経て、最終成形品である中空容器４０を成形する。

中空容器４０は、例えば、飲料等の液体が充填される耐熱性を有する壜体であり、ＰＥＴ等の樹脂材料で形成される。本実施形態では、中空容器４０の胴部４１には周方向に亘って凹部４２が形成され、底部４３には、容器内方に突出する上底部４４が形成されている。

このような中空容器４０を成形するためのブロー成形装置１００は、図２に示すように、成形品（プリフォーム１０、一次ブロー成形品２０、中間成形品３０及び中空容器４０）を直線的に搬送するリニア搬送型の装置であり、射出装置１１０が接続される射出成形部１２０、温調部（加熱部）１３０、中間成形部１４０、最終成形部１５０及び取出し部１６０の５つのステーション（工程）を備えている。なお、射出成形部１２０と温調部１３０との間でステーションを分け、それぞれを独立化させた装置構成にしても構わない。また、必要に応じ、射出成形部１２０と温調部１３０の間にプリフォーム１０のネック部を結晶化させるステーションを設置しても良い。

射出成形部１２０は、射出装置１１０から射出される樹脂材料によってプリフォーム１０を成形する（射出工程）。射出成形部１２０は、図３（ａ）に示すように、射出装置１１０に接続される射出成形型１２１を備える。射出成形型１２１は、プリフォーム１０の胴部の外面を規定する射出キャビティ型１２２と、プリフォーム１０の内面を規定するコア型１２３とを備えている。また射出成形型１２１の上部には、成形品のネック部の外壁面を規定する水平方向に開閉可能な割型からなるネック型１２４が設けられている。そして、原材料である樹脂材料（例えば、ＰＥＴ樹脂）を、射出キャビティ型１２２の底部中央に設けられたゲート１２５を介して射出キャビティ型１２２内に充填することで、プリフォーム１０が形成される。このように射出成形されたプリフォーム１０は、ネック型１２４に保持された状態で温調部１３０に搬送される。

温調部１３０では、中間成形部１４０におけるブロー成形前にプリフォーム１０の温度を調整する（温調工程）。温調部１３０は、図３（ｂ）に示すように、例えば、プリフォーム１０の軸方向に所定間隔で配置される複数本の棒状ヒータ１３１を備え、これらの棒状ヒータ１３１により、樹脂材料（ＰＥＴ樹脂）の延伸適正温度以上（１００℃から１２０℃程度）になるように温度調整を行う。所定の延伸適温に加熱されたプリフォーム１０は、その後、中間成形部１４０に搬送される。

中間成形部１４０では、プリフォーム１０から一次ブロー成形品２０を介して中間成形品３０を形成する（中間成形工程）。中間成形部１４０は、図３（ｃ）に示すように、一次ブロー成形型（第２のブロー型）１４１を備える。一次ブロー成形型１４１は、開閉可能な一次ブロー成形割型１４２と、ブローコア型（図示は省略）を通して上下移動可能な延伸ロッド１４３と、一次ブロー底型１４４と、を備える。また図示は省略するが、中間成形部１４０は、ブローコア型を介して加圧気体を供給する供給部を備えている。

そして中間成形部１４０では、一次ブロー成形型１４１内に配置されたプリフォーム１０を延伸ロッド１４３により縦軸方向に延伸させると共に、供給部から供給される加圧気体（高圧エアー）により、結晶化温度以上の所定温度、例えば１４０℃から１８０℃に加熱された一次ブロー成形型１４１の内壁面に接触するまで径方向に延伸させることで、縦軸方向及び径方向の長さが最終成形品である中空容器４０よりも大きい一次ブロー成形品２０を形成する。このとき、樹脂材料（ＰＥＴ樹脂）の残留応力が緩和され、また、結晶化密度が向上する（ヒートセット処理による耐熱性の向上）。このように加圧気体によるブロー成形によって形成された一次ブロー成形品２０は、肉厚分布が略均一となる。

その後、一次ブロー成形品２０は、加圧気体が排気されると共に一次ブロー成形型１４１から取り出されて温度が低下する際（主に排気時）に収縮し、最終成形品である中空容器４０よりも若干小さい中間成形品３０となる（図３（ｄ））。

上述のように一次ブロー成形品２０の肉厚分布は略均一であるため、一次ブロー成形品２０が若干収縮した中間成形品３０の肉厚分布も大きくばらつくことはない。そして中間成形品３０は、ネック型１２４に保持された状態で最終成形部１５０に搬送される。

最終成形部１５０では、中間成形品３０を加圧液体によりブロー成形することにより最終成形品である中空容器４０を形成する（最終成形工程）。最終成形部１５０は、図３（ｅ）に示すように、最終ブロー成形型（第１のブロー型）１５１を備える。最終ブロー成形型１５１は、開閉可能な最終ブロー成形割型１５２と、最終ブロー底型１５３とを備える。最終ブロー成形割型１５２は、中空容器４０の外形形状に沿った内壁面を有している。すなわち最終ブロー成形割型１５２の内壁面には、中空容器４０の凹部４２に対応する位置に内側に突出する凸部１５４が設けられている。また図示は省略するが、最終成形部１５０は、ブローコア型を介して加圧液体を供給する供給部を備えている。

そして、最終ブロー成形型１５１内に配置された中間成形品３０の内部に、図示は省略するが供給部からブローコア型を介して加圧液体を供給し、所定温度（例えば、１１５℃程度）に加熱された最終ブロー成形割型１５２の内壁面に接触するまで中間成形品３０を縦軸方向及び横軸方向に延伸させる。これにより、最終成形品である中空容器４０が成形される。

中空容器４０は、その後、取出し部１６０に搬送され、取出し部１６０から装置外に取り出される。

このように本実施形態では、いわゆる２段ブロー方式でプリフォーム１０から中空容器４０を製造している。このため、１段ブロー方式で製造する場合に比べて、中空容器４０の賦形性が向上する。例えば、中空容器４０の胴部４１に凹部４２を良好に形成することができる。また耐熱性に優れた中空容器４０を実現することができる。

さらに本実施形態では、中間成形品３０を加圧液体によりブロー成形することで中空容器４０を形成しているが、中間成形品３０（一次ブロー成形品２０）は、プリフォーム１０を加圧気体によりブロー成形することで形成している。このため、中空容器４０の肉厚分布の均一化を図ることができる。

すなわち加圧液体によってブロー成形する中間成形品３０は、加圧気体によるブロー成形によって形成されており、その肉厚分布が略均一となっている。また中間成形品３０は、最終成形品である中空容器４０に近い大きさであり、加圧液体によるブロー成形時の延伸倍率は低い。したがって、本実施形態の製造方法によれば、加圧液体によるブロー成形によっても中空容器４０の肉厚分布を均一化することができる。また、本実施形態では、ボトルの破裂が生じうる部位は、ブロー媒体が加圧気体である中間成形部１４０に限定される。そのため、加圧気体の圧力低減等によりボトルの破裂を検出した場合、続く最終成形部１５０の動作を事前に停止させることができ、特許文献１で発生しうる装置内外への液体の飛散といった欠点も解消される。

なお最終成形工程（ブロー成形）に用いる液体は、特に限定されないが、中空容器４０に最終的に充填される内容液（例えば、飲料等）を使用することが好ましい。これにより、中空容器４０の最終成形工程と、内容液の充填工程とを同時に行うことができ、生産ラインの簡略化を図ることができる。

（実施形態２）
図４は、実施形態２に係るブロー成形装置の概略構成を示すブロック図であり、図５は、実施形態２に係る中空容器の製造方法を示す概略図である。

図４に示すように、本実施形態に係るブロー成形装置１００Ａは、いわゆる回転搬送式の装置であり、射出成形部１２０、温調部１３０、ブロー成形部１７０及び取出し部１６０が、図示は省略する回転搬送装置の周囲に、搬送方向に沿ってそれぞれ配置されている。

なお射出成形部１２０、温調部１３０及び取出し部１６０は、実施形態１と同様であるため、ここでの説明は省略する。

ブロー成形部１７０は、実施形態１で説明した中間成形部１４０及び最終成形部１５０を兼ねるステーションである。つまりブロー成形部１７０では、プリフォーム１０を加圧気体によりブロー成形することにより一次ブロー成形品２０（中間成形品３０）を形成し、さらに中間成形品３０を加圧液体によりブロー成形することで最終成形品である中空容器４０を形成する。

ブロー成形部１７０は、図５に示すように、ブロー成形型（第１のブロー型）１７１を備える。ブロー成形型１７１は、開閉可能なブロー成形割型１７２と、ブローコア型（図示は省略）を通して上下移動可能な延伸ロッド１７３と、ブロー底型１７４と、を備える。なおブロー成形割型１７２は、上述した最終ブロー成形割型１５２と同様、中空容器４０の外形形状に沿った内壁面を有している。また図示は省略するが、ブローコア型を介して加圧気体及び加圧液体のそれぞれを供給する供給部を備えている。

そして本実施形態に係る中空容器の製造方法では、射出成形部１２０でプリフォーム１０を射出成形し（図３（ａ）参照）、温調部１３０でプリフォーム１０が加熱されると（図３（ｂ）参照）、プリフォーム１０は、ブロー成形部１７０に搬送されて、ブロー成形型１７１内に配置される。

ブロー成形部１７０では、図５（ａ）に示すように、まずブロー成形型１７１内に配置されたプリフォーム１０を延伸ロッド１７３により縦軸方向に延伸させると共に、供給部から供給される加圧気体（高圧エアー）により、所定温度に加熱されたブロー成形型１７１の内壁面に接触するまで径方向に延伸させることで、中空容器４０と同一の外形形状を有する一次ブロー成形品２０を形成する。

その後、図５（ｂ）に示すように、一次ブロー成形品２０内から加圧気体を排気し、その際、一次ブロー成形品２０は若干収縮し、最終成形品である中空容器４０よりも若干小さいサイズの中間成形品３０が形成される。

そして、このブロー成形型１７１内で中間成形品３０をさらにブロー成形することによって最終成形品である中空容器４０を形成する。具体的には、図５（ｃ）に示すように、中間成形品３０内に延伸ロッド１７３が挿入された状態で、中間成形品３０の内部に、供給部からブローコア型（図示は省略）を介して加圧液体を供給し、所定温度（例えば、１１５℃程度）に加熱されたブロー成形割型１７２及びブロー底型１７４の内壁面に接触するまで中間成形品３０を延伸させる。これにより、最終成形品である中空容器４０が成形される。

その後は、実施形態１と同様に、中空容器４０は、取出し部１６０に搬送され、この取出し部１６０から装置外に取り出される。

このように本実施形態では、一つのブロー成形型１７１内で、加圧気体によるブロー成形と、加圧液体によるブロー成形とを実施するようにしたので、中空容器４０の製造に用いるブロー成形装置の簡略化を図ることができる。また本実施形態に係る製造方法も、いわゆる２段ブロー方式であるため、耐熱性に優れた中空容器４０を実現することができる。また中空容器４０の賦形性を向上することもできる。

なお、本実施形態では、中間成形品３０内に加圧液体を供給する際に、中間成形品３０内に延伸ロッド１７３が挿入された状態を保持しているが、延伸ロッド１７３は抜き取られた状態であってもよい。

以上本発明の一実施形態について説明したが、勿論、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変更が可能である。

例えば、上述の実施形態では、ブロー成形装置が、射出成形部を備える構成を例示したが、射出成形部は必ずしも備えていなくてもよい。例えば、予め射出形成されたプリフォームを温調部に供給し、温調部で所定温度に調整するようにしてもよい。

１０ プリフォーム
２０ 一次ブロー成形品
３０ 中間成形品
４０ 中空容器
４１ 胴部
４２ 凹部
４３ 底部
４４ 上底部
１００，１００Ａ ブロー成形装置
１１０ 射出装置
１２０ 射出成形部
１２１ 射出成形型
１２２ 射出キャビティ型
１２３ コア型
１２４ ネック型
１２５ ゲート
１３０ 温調部
１３１ 棒状ヒータ
１４０ 中間成形部
１４１ 一次ブロー成形型
１４２ 一次ブロー成形割型
１４３ 延伸ロッド
１４４ 一次ブロー底型
１５０ 最終成形部
１５１ 最終ブロー成形型
１５２ 最終ブロー成形割型
１５３ 最終ブロー底型
１５４ 凸部
１６０ 取出し部
１７０ ブロー成形部
１７１ ブロー成形型
１７２ ブロー成形割型
１７３ 延伸ロッド
１７４ ブロー底型

Claims (6)

1. プリフォームを加圧気体によりブロー成形して中間成形品を形成する中間成形工程と、
   前記中間成形品を加圧液体によりブロー成形して最終成形品である中空容器を形成する最終成形工程と、を備える
   ことを特徴とする中空容器の製造方法。
2. 請求項１に記載の中空容器の製造方法において、
   前記最終成形工程では、第１のブロー型内で前記中間成形品を加圧液体によりブロー成形し、
   前記中間成形工程では、前記第１のブロー型とは別の第２のブロー型内で前記プリフォームを加圧気体によりブロー成形する
   ことを特徴とする中空容器の製造方法。
3. 請求項１に記載の中空容器の製造方法において、
   前記最終成形工程では、第１のブロー型内で前記中間成形品を加圧液体によりブロー成形し、
   前記中間成形工程でも、前記第１のブロー型内で前記プリフォームを加圧気体によりブロー成形する
   ことを特徴とする中空容器の製造方法。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の中空容器の製造方法において、
   前記中間成形工程では、前記プリフォームを加圧気体によりブロー成形して前記中空容器よりも大きいサイズの一次ブロー成形品を形成した後、該一次ブロー成形品を前記中空容器よりも小さいサイズまで収縮させることで前記中間成形品を形成する
   ことを特徴とする中空容器の製造方法。
5. プリフォームを加圧気体でブロー成形して中間成形品を形成する中間成形部と、
   前記中間成形品を加圧液体でブロー成形して最終成形品である中空容器を形成する最終成形部と、を有する
   ことを特徴とする中空容器の成形装置。
6. 請求項５に記載の中空容器の成形装置において、
   前記最終成形部は、前記中間成形品を加圧液体により成形する第１のブロー型を備え、
   前記中間成形部は、前記プリフォームを加圧気体により成形する前記第１のブロー型とは別の第２のブロー型を備えている
   ことを特徴とする中空容器の成形装置。

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