JP2017065149A - プリフォームコーティング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プリフォームの外周面におけるコーティング層の膜厚のバラツキを低減する。
【解決手段】本発明は、プリフォーム１を水平方向に保持すると共に、プリフォーム１をプリフォーム１の軸線回りに回転させる回転保持部９と、回転保持部９を移動させることによってプリフォーム１を搬送する搬送部８と、プリフォーム１に向かってコーティング液を吐出するディスペンサー６と、ディスペンサー６から離間されて配置されると共に、プリフォーム１に塗布されたコーティング液を乾燥させる乾燥機７とを備え、搬送部８は、プリフォーム１を水平方向に保持した状態で搬送する、プリフォームコーティング装置５を提供する。
【選択図】図４

Description

本発明は、プラスチックボトル用のプリフォームをコーティング液でコーティングするためのプリフォームコーティング装置に関する。

今日、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製のプラスチック容器（ペットボトル）等のプラスチックボトルが飲料又は食料を収容するのに広く使用されている。プラスチックボトルは、試験管状のプリフォームを延伸ブロー成形で膨らませることによって成形される。

特許文献１に開示されるように、酸素及び二酸化炭素のようなガスがプラスチックボトルの内外に透過することを低減すべく、プリフォームの外周面にバリアコーティングを形成することが知られている。バリアコーティングは、コーティング液をプリフォームの外周面に塗布し、塗布されたコーティング液を乾燥させることによって形成される。

特開２０１２−２５０７７１号公報

コーティング液の塗布は、典型的には、特許文献１の図３に示されるように、プリフォームをコーティング液に鉛直方向に浸漬することによって行われる。この場合、プリフォームに塗布されたコーティング液が重力によってプリフォームの底部に向かって移動する。この結果、プリフォームの外周面に形成されるコーティング層の膜厚がプリフォームの底部に向かって厚くなる。

このため、ガスの透過を低減するバリア性能がプリフォームひいてはプラスチックボトルの外周面において不均一になる。また、膜厚が不均一な状態でコーティング液を完全に乾燥させようとすると、膜厚が薄い部分が過剰に加熱されて白化することがある。特に、プリフォームをコーティング液に鉛直方向に浸漬すると、プリフォームの底部にもコーティング液が塗布されるので、コーティング液の乾燥時間が長くなる。このため、膜厚が厚い底部のコーティング液を乾燥させようとすると、膜厚が薄いプリフォームの円筒状胴部が過剰に加熱されて白化する。

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、プリフォームの外周面におけるコーティング層の膜厚のバラツキを低減することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１の発明では、プリフォームを水平方向に保持すると共に、プリフォームをプリフォームの軸線回りに回転させる回転保持部と、回転保持部を移動させることによってプリフォームを搬送する搬送部と、プリフォームに向かってコーティング液を吐出するディスペンサーと、ディスペンサーから離間されて配置されると共に、プリフォームに塗布されたコーティング液を乾燥させる乾燥機とを備え、搬送部は、プリフォームを水平方向に保持した状態で搬送する、プリフォームコーティング装置が提供される。

第２の発明では、第１の発明において、回転保持部は、プリフォームの口部を把持し、ディスペンサーがコーティング液を吐出している間、プリフォームを回転させ、プリフォームコーティング装置はプリフォーム支持部を更に備え、プリフォーム支持部は、ディスペンサーがコーティング液を吐出している間、プリフォームの円筒状胴部の底部側端部を支持する。

第３の発明では、第２の発明において、プリフォーム支持部の少なくともプリフォームとの接触部分がポリオキシメチレンから構成される。

第４の発明では、第１から第３のいずれか一つの発明において、回転保持部は、乾燥機がコーティング液を乾燥させている間、プリフォームを回転させる。

第５の発明では、第１から第４のいずれか一つの発明において、プリフォームコーティング装置は複数の回転保持部を備え、搬送部は複数のプリフォームを連続的に搬送する。

本発明によれば、プリフォームの外周面におけるコーティング層の膜厚のバラツキを低減することができる。

図１は、プラスチックボトル用のプリフォームを示す。 図２（ａ）〜（ｄ）は、プリフォームからプラスチックボトルを成形するための延伸ブロー成形法を示す。 図３は、プリフォームから成形されたプラスチックボトルを示す。 図４は、本発明の実施形態に係るプリフォームコーティング装置の主要部分の概略正面図である。 図５は、コーティング液を塗布しているときのプリフォームコーティング装置の概略部分側面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

＜プラスチックボトルの成形方法＞
最初に、図１〜図３を参照して、プリフォームからプラスチックボトルを成形する方法について簡単に説明する。なお、本明細書において、プラスチックボトルとは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）及びポリエチレン（ＰＥ）のようなプラスチックから構成されるボトルを意味し、ペットボトルに限定されない。

図１は、プラスチックボトル用のプリフォーム１を示す。プリフォーム１はインジェクション（射出）成形法又はＰＣＭ（プリフォームコンプレッションモールディング）成形法によって樹脂から成形される。プリフォーム１は、プラスチックボトルのキャップと嵌合する口部１ａと、口部１ａと隣接する円筒状胴部１ｂと、円筒状胴部１ｂの一方の端部を閉塞する底部１ｃとから成り、試験管のような形状を有する。口部１ａの外周面には、プラスチックボトルのキャップの雌ネジと螺合する雄ネジが形成される。プリフォーム１の口部１ａ側の端部は開いている。

プリフォーム１の成形後、プリフォーム１の外周面にはバリアコーティングが形成される。バリアコーティングは、コーティング液をプリフォーム１の外周面に塗布し、塗布されたコーティング液を乾燥させることによって形成される。バリアコーティングは、酸素及び二酸化炭素のようなガスが、プリフォーム１から成形されたプラスチックボトルの内外に透過することを低減し、プラスチックボトルに収容される飲料等の保存寿命を延ばすことができる。また、バリアコーティングは、プラスチックボトルの引掻耐性、防湿性等も向上させることができる。

プラスチックボトルは延伸ブロー成形によってプリフォーム１から成形される。図２（ａ）〜（ｄ）は、プリフォーム１からプラスチックボトル３を成形するための延伸ブロー成形法を示す。最初に、図２（ａ）に示されるように、プリフォーム１がプリフォーム加熱装置４０で加熱される。次いで、図２（ｂ）に示されるように、プリフォーム１が金型２に挿入され、金型２が閉じられる。次いで、図２（ｃ）に示されるように、プリフォーム１が延伸ロッド（図示せず）で縦方向に延伸され且つ加圧空気で横方向に延伸される。次いで、図２（ｄ）に示されるように、プリフォーム１が所望の形状まで膨らむと、冷却空気でプラスチックボトル３の内面が冷却され、最終的に、プラスチックボトル３が金型２から取り出される。図３は、プリフォーム１から成形されたプラスチックボトル３を示す。

＜プリフォームコーティング装置＞
以下、図４及び図５を参照して、本発明の実施形態に係るプリフォームコーティング装置について詳細に説明する。図４は、本発明の実施形態に係るプリフォームコーティング装置５の主要部分の概略正面図である。

プリフォームコーティング装置５は、プリフォーム１にコーティング液を塗布し、塗布されたコーティング液を乾燥させることによってプリフォーム１の外周面にバリアコーティングを形成するように構成される。このため、プリフォームコーティング装置５は、プリフォーム１にコーティング液を塗布するディスペンサー６と、塗布されたコーティング液を乾燥させる乾燥機７とを備える。乾燥機７はディスペンサー６から離間されて配置される。本実施形態では、乾燥機７はディスペンサー６から水平方向に離間されて配置される。

プリフォームコーティング装置５は、プリフォーム１を搬送する搬送部８を更に備える。搬送部８はプリフォーム１をディスペンサー６の位置から乾燥機７の位置に向かって移動させる。本実施形態では、搬送部８はベルトコンベアである。搬送部８は、二つのプーリー８１ａ、８１ｂと、プーリー８１ａ、８１ｂに掛けられたベルト８２とを有する。プーリー８１ａ、８１ｂは、水平方向に延在するプーリー支持板２０に回転可能に固定されている。プーリー支持板２０は、鉛直方向に延在する二つの支柱２１ａ、２１ｂによって支持されている。プーリー８１ａ、８１ｂのいずれか一方はモータ（図示せず）によって駆動される。プーリー８１ａ、８１ｂのいずれか一方を図４における時計回りに回転させることによって、ベルト８２が図４における時計回りに駆動される。このことによって、搬送部８はプリフォーム１を搬送することができる。なお、プーリーの数は３つ以上であってもよい。また、搬送部８は、プリフォーム１を搬送することができれば、チェーンコンベア等の他の機構であってもよい。

図５は、コーティング液を塗布しているときのプリフォームコーティング装置５の概略部分側面図である。プリフォームコーティング装置５は、プリフォーム１を水平方向に保持すると共に、プリフォーム１をプリフォーム１の軸線Ａ回りに回転させる回転保持部９を更に備える。回転保持部９は、プリフォーム１の口部１ａを把持するチャック９１と、チャック９１に連結された回転軸９２とを有する。

回転保持部９は、チャック９１でプリフォーム１の口部１ａを把持することによってプリフォーム１を水平方向に保持する。したがって、プリフォーム１は回転保持部９によって片持ちされる。チャック９１は、例えば、エアーでプリフォーム１を吸着する真空チャック又はプリフォーム１を機械的に把持するメカチャックである。なお、本実施形態においてチャック９１はプリフォーム１の口部１ａの内側を把持しているが、チャック９１はプリフォーム１の口部１ａの外側を把持してもよい。

回転軸９２はモータ（図示せず）によって駆動されてチャック９１と共に回転する。回転軸９２の軸線はプリフォーム１の軸線Ａと同軸である。したがって、回転保持部９を回転させることによってプリフォーム１をプリフォーム１の軸線Ａ回りに回転させることができる。回転保持部９は、図４に示されるように、ベルト８２に連結される。このため、搬送部８は回転保持部９を移動させることによってプリフォーム１を搬送することができる。

ディスペンサー６はプリフォーム１の円筒状胴部１ｂの上部に配置される。ディスペンサー６は、コーティング液を収容すると共に、プリフォーム１に向かってコーティング液を吐出する。コーティング液はポンプ等によってディスペンサー６に供給される。

ディスペンサー６は、プリフォーム１の円筒状胴部１ｂに向かってコーティング液を吐出するノズル６１を有する。ノズル６１の先端にはスロットが形成されている。ディスペンサー６はプリフォーム１に向かってスロットからコーティング液を面状に吐出する。スロットの横幅（プリフォーム１の軸線方向における長さ）は、調整可能であり、例えば１５ｍｍ〜４０ｍｍである。また、スロットの縦幅（プリフォーム１の軸線方向と垂直な方向における長さ）は、調整可能であり、例えば０．１ｍｍ〜１．０ｍｍである。また、ディスペンサー６は鉛直方向に移動可能である。このため、ノズル６１のスロットとプリフォーム１の円筒状胴部１ｂとの間の距離を調整することができる。なお、本実施形態ではプリフォーム１の上部からコーティング液が吐出されているが、他の方向、例えばプリフォーム１の下部からコーティング液が吐出されてもよい。この場合も、ディスペンサー６は、ノズル６１のスロットとプリフォーム１の円筒状胴部１ｂとの間の距離を調整することができるように構成される。

搬送部８は、ディスペンサー６がコーティング液を吐出している間、回転保持部９を移動させない。一方、回転保持部９は、ディスペンサー６がコーティング液を吐出している間、プリフォーム１を回転させる。ディスペンサー６は、プリフォーム１がほぼ一回転する間、コーティング液を吐出し続ける。吐出されたコーティング液はプリフォーム１の円筒状胴部１ｂの外周面によって巻き取られる。このことによって、プリフォーム１の円筒状胴部１ｂの外周面全体にコーティング液が塗布される。このとき、プリフォーム１が水平方向に保持されているため、重力によってコーティング液の膜厚がプリフォーム１の底部１ｃに向かって次第に厚くなることが防止される。

しかしながら、本実施形態では、プリフォーム１が回転保持部９によって片持ちされているため、プリフォーム１の回転によってプリフォーム１の底部１ｃ側の外周面がプリフォーム１の軸線Ａから離れようとする。言い換えれば、プリフォーム１の回転によってプリフォーム１が偏心する。この結果、プリフォーム１に塗布されるコーティング液の膜厚が不均一になる場合がある。

そこで、本実施形態では、プリフォーム１の偏心を抑制すべく、プリフォームコーティング装置５はプリフォーム支持部１０を更に備える。プリフォーム支持部１０は支柱２１ｃによって支持されている。プリフォーム支持部１０は、少なくともディスペンサー６がコーティング液を吐出している間、プリフォーム１を回転可能に支持する。プリフォーム支持部１０は、塗布されたコーティング液に接触しないように、プリフォーム１の円筒状胴部１ｂの底部１ｃ側端部を支持する。プリフォーム支持部１０の少なくともプリフォーム１との接触部分は、樹脂から構成され、好ましくはポリオキシメチレン（ＰＯＭ）から構成される。このことによって、プリフォーム１の偏心を効果的に抑制しつつ、プリフォーム支持部１０とプリフォーム１との接触によってプリフォーム１が傷つくことを抑制することができる。

プリフォーム１は、コーティング液が塗布された後、搬送部８によって乾燥機７の位置まで搬送される。搬送部８は、プリフォーム１を水平方向に保持した状態で搬送する。このことによって、プリフォーム１の搬送中にコーティング液が重力によってプリフォーム１の底部１ｃに向かって移動することが抑制される。したがって、本実施形態によれば、プリフォーム１の外周面におけるコーティング層の膜厚のバラツキを低減することができる。

乾燥機７は例えばカーボンヒータ又は遠赤外線ヒータである。なお、カーボンヒータ及び遠赤外線ヒータの両方が乾燥機７として用いられてもよい。また、乾燥機７は光又は風によってコーティング液を乾燥させるように構成されてもよい。回転保持部９は、乾燥機７がコーティング液を乾燥させている間、プリフォーム１を回転させる。このことによって、プリフォーム１に塗布されたコーティング液を均一に乾燥させることができる。

コーティング液を乾燥させた後、搬送部８はプリフォーム１を乾燥機７の下流側に搬送する。その後、回転保持部９はプリフォーム１を解放し、プリフォーム１はプリフォームコーティング装置５から取り出される。したがって、プリフォームコーティング装置５によれば、プリフォーム１の外周面におけるバリアコーティングの形成を自動化することができる。

本実施形態において用いられるコーティング液は、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）溶液のようなガスバリア性を有するバリアコーティング液である。なお、コーティング液は、水溶性ポリアミド、水溶性ポリエステル、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリアクリロニトリル、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂（ＥＶＯＨ）、ポリグリコール酸のようなバリア樹脂の溶液等であってもよい。また、コーティング液は、上記いずれかの溶液に無機材料が添加されたものであってもよい。バリアコーティング液の粘度は例えば２５ｍＰａ・ｓ以上１００００ｍＰａ・ｓ以下である。

なお、プリフォーム１に塗布されたバリアコーティング液を乾燥させた後、バリアコーティング液を保護する保護コーティング液をバリアコーティング液の上に更に塗布してもよい。保護コーティング液は、例えば、ポリオレフィン分散溶液、各種変性ポリオレフィン分散溶液、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）のような非水溶性のコーティング剤である。保護コーティング液の粘度は例えば０．５ｍＰａ・ｓ以上１００ｍＰａ・ｓ以下である。保護コーティング液もバリアコーティング液と同様にプリフォームコーティング装置５を使用してプリフォーム１にコーティングすることができる。

以上、本発明に係る好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。例えば、プリフォームコーティング装置５は複数の回転保持部９を備えてもよい。この場合、複数の回転保持部９は搬送部８のベルト８２に沿って所定の間隔で離間されて配置され、搬送部８は複数のプリフォーム１を連続的に搬送することができる。この構成によって、複数のプリフォーム１を連続的にコーティングすることができ、ひいてはプリフォーム１の生産性を向上させることができる。

１ プリフォーム
１ａ 口部
１ｂ 円筒状胴部
１ｃ 底部
２ 金型
３ プラスチックボトル
５ プリフォームコーティング装置
６ ディスペンサー
７ 乾燥機
８ 搬送部
９ 回転保持部
１０ プリフォーム支持部

Claims (5)

1. プリフォームを水平方向に保持すると共に、該プリフォームを該プリフォームの軸線回りに回転させる回転保持部と、
   前記回転保持部を移動させることによって前記プリフォームを搬送する搬送部と、
   前記プリフォームに向かってコーティング液を吐出するディスペンサーと、
   前記ディスペンサーから離間されて配置されると共に、前記プリフォームに塗布されたコーティング液を乾燥させる乾燥機とを備え、
   前記搬送部は、前記プリフォームを水平方向に保持した状態で搬送する、プリフォームコーティング装置。
2. 前記回転保持部は、前記プリフォームの口部を把持し、前記ディスペンサーがコーティング液を吐出している間、前記プリフォームを回転させ、
   当該プリフォームコーティング装置はプリフォーム支持部を更に備え、該プリフォーム支持部は、前記ディスペンサーがコーティング液を吐出している間、前記プリフォームの円筒状胴部の底部側端部を支持する、請求項１に記載のプリフォームコーティング装置。
3. 前記プリフォーム支持部の少なくとも前記プリフォームとの接触部分がポリオキシメチレンから構成される、請求項２に記載のプリフォームコーティング装置。
4. 前記回転保持部は、前記乾燥機がコーティング液を乾燥させている間、前記プリフォームを回転させる、請求項１から３のいずれか１項に記載のプリフォームコーティング装置。
5. 当該プリフォームコーティング装置は複数の前記回転保持部を備え、前記搬送部は複数のプリフォームを連続的に搬送する、請求項１から４のいずれか１項に記載のプリフォームコーティング装置。

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