JP2022032349A - ブロー成形機及び合成樹脂製容器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パーティングラインの形成を抑制する。【解決手段】ブロー成形機１は、容器の胴部を形成するように構成された胴型１２と、容器の底部を形成するように構成された底型２１と、容器にブロー成形されるプリフォーム１０１にブローエアーを吹き込むように構成されたブローノズル６０と、底型２１を支持するように構成された底型支持部材としての台座部３１と、型閉時に胴型１２と底型２１との間の隙間９１をなくすように、ブローエアーの空気圧を用いて底型支持部材としての台座部３１を胴型１２の方向へ移動させるように構成された移動機構３９とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ブロー成形機及び合成樹脂製容器の製造方法に関する。

ブロー成形によって容器を製造する方法が知られている。このようなブロー成形においては、複数に分割された金型が用いられる。例えば特許文献１には、胴部を形成する左右一対の分割型と、胴部のパネルを成形するパネル型と、底部を支持する底金型とを備えるブロー成形金型について開示されている。一般に、分割された金型を用いたブロー成形によれば、金型と金型との隙間に由来して、パーティングラインが形成される。

特開２００５－３５１８４号公報

本発明は、パーティングラインの形成を抑制することを目的とする。

本発明の一態様によれば、ブロー成形機は、容器の胴部を形成するように構成された胴型と、前記容器の底部を形成するように構成された底型と、前記容器にブロー成形されるプリフォームにブローエアーを吹き込むように構成されたブローノズルと、前記底型を支持するように構成された底型支持部材と、型閉時に前記胴型と前記底型との間の隙間をなくすように、前記ブローエアーの空気圧を用いて前記底型支持部材を前記胴型の方向へ移動させるように構成された移動機構とを備える。

本発明によれば、パーティングラインの形成を抑制できる。

図１は、一実施形態に係るブロー成形機の構成例の概略を模式的に示す図である。 図２は、加熱されたプリフォームが搬入されて底型が所定位置に配置された状態を模式的に示す図である。 図３は、型閉した状態を模式的に示す図である。 図４は、底型がせり上がり底型と胴型との間の隙間がふさがれた状態を模式的に示す図である。 図５は、容器がブロー成形された状態を模式的に示す図である。 図６は、底型が下がり底型と胴型との間の隙間が広がった状態を模式的に示す図である。 図７は、胴型が開いた型開状態を模式的に示す図である。 図８は、底型が下降して容器が取り出される状態を模式的に示す図である。

本実施形態は、ブロー成形機に関する。本実施形態のブロー成形機は、例えばポリエチレンテレフタレートなどの熱可塑性樹脂を用いて形成されたプリフォームを用いて、二軸延伸ブロー成形によって容器を製造するために用いられる。一実施形態について図面を参照して説明する。

［ブロー成形機の構成］
図１は、本実施形態に係るブロー成形機１の一構成例の概略を模式的に示す図である。図１等に示す例において、容器は、飲料等を収容するための縦長有底口細のボトルである。ブロー成形機１は、容器の口側を鉛直上側にし、底側を鉛直下側にし、容器を成形するように構成されている。本実施形態の説明においても、この方向に上下左右を規定して説明を行う。

ブロー成形機１において、プリフォームは、変形しないネック部分で、ネックインサート１３によって保持される。ブロー成形機１には、容器の胴部の形状を成形する胴型１２と、容器の底部の形状を成形する底型２１とが設けられている。ブロー成形機１は、製造する容器の形状に応じて、ネックインサート１３と胴型１２と底型２１とを交換できるように構成されている。

胴型１２は、左右２つに分割された分割型となっている。すなわち、胴型１２は、第１の胴型１２ａと第２の胴型１２ｂとを有する。同様に、ネックインサートも左右２つに分割されている。すなわち、ネックインサート１３は、第１のネックインサート１３ａと第２のネックインサート１３ｂとを有する。ブロー成形機１において、第１のネックインサート１３ａ及び第１の胴型１２ａと、第２のネックインサート１３ｂ及び第２の胴型１２ｂとは、互いに左右方向に動いて開閉するように構成されている。

ブロー成形機１は、第１のネックインサート１３ａと第１の胴型１２ａとを支持する、第１の上部支持部材１１ａを備える。ブロー成形機１は、第２のネックインサート１３ｂと第２の胴型１２ｂとを支持する、第２の上部支持部材１１ｂを備える。本実施形態の説明では、胴型支持部材として機能する第１の上部支持部材１１ａと第２の上部支持部材１１ｂとを合わせて上部支持部材１１と称することにする。

上部支持部材１１には、さらにロック部材として機能するロックリング１４が支持されている。ロックリング１４も、左右２つに分割されている。すなわち、ロックリング１４は、第１のロックリング１４ａと第２のロックリング１４ｂとを有する。ロックリング１４の機能については後述する。

上部支持部材１１と、それに固定された胴型１２と、ネックインサート１３と、ロックリング１４とを合わせて上部ユニット１０と称することにする。また、第１の上部支持部材１１ａと、第１の胴型１２ａと、第１のネックインサート１３ａと、第１のロックリング１４ａとを合わせて第１の上部ユニット１０ａと称することにする。第２の上部支持部材１１ｂと、第２の胴型１２ｂと、第２のネックインサート１３ｂと、第２のロックリング１４ｂとを合わせて第２の上部ユニット１０ｂと称することにする。

ブロー成形機１において、底型２１は、第１の下部支持部材３０によって下方から支持されている。第１の下部支持部材３０は、第２の下部支持部材４０に支持されている。底型２１と、第１の下部支持部材３０と、第２の下部支持部材４０とを合わせて、下部ユニット２０と称することにする。

本実施形態では、型閉時に、第１の下部支持部材３０が第２の下部支持部材４０に対してわずかに上下方向に動くように構成されている。より具体的には、型閉時及び型開時には、胴型１２と底型２１との間にわずかな隙間ができるように、ブロー成形時にはこの隙間が押しつぶされるように、底型２１が移動する。第２の下部支持部材４０に対する第１の下部支持部材３０の動きは、ブローエアーの空気圧を用いて実現されている。このように、下部ユニット２０は、ブローエアーの空気圧を用いて底型２１を胴型１２の方向へ移動させるように構成された移動機構３９を備える。

第２の下部支持部材４０は、略円筒形状を有している。第２の下部支持部材４０の下側の底面を構成する底部４１は、閉じている。第２の下部支持部材４０の側面を構成する筒部４２は、後述する第１の下部支持部材３０のピストン部３６を収容する空間を形成する。第２の下部支持部材４０の上側の底面を構成する上部４３は、第１の下部支持部材３０が貫通するように構成されている。

第１の下部支持部材３０は、台座部３１と、ピストン部３６と、接続部３４とを有する。接続部３４は、台座部３１とピストン部３６とを接続する。台座部３１の上面３２に底型２１が固定されている。このように台座部３１は、底型支持部材として機能する。台座部３１の下面３３は、第２の下部支持部材４０の上部４３の上面である支持面４４に支持されるように構成されている。台座部３１には、型閉時に上部ユニット１０のロックリング１４が挿入される、ロックリング受部３８が設けられている。

なお、図示する例において、第１の下部支持部材３０は、台座部３１と、ピストン部３６と、接続部３４とが一体に示されているが、通常は、これらを別体として組み付けることによって、第１の下部支持部材３０が構成される。例えば、特に図示しないが、台座部３１が上面３２を含む部材と下面３３を含む部材とに分けられて、これらをピストン部３６から鉛直に延びる接続部３４に組み付けるようにしてもよい。

第１の下部支持部材３０の接続部３４は、第２の下部支持部材４０の上部４３を貫通するように構成されており、第１の下部支持部材３０のピストン部３６は、第２の下部支持部材４０の内部に配置されている。ピストン部３６の側面は、第２の下部支持部材４０の筒部４２の内壁に密着している。このようにして、ピストン部３６の下面である受圧面３７と、第２の下部支持部材４０の筒部４２の内壁及び底部４１の上面とによって囲まれる加圧空間４９が形成されている。加圧空間４９内に高圧空気が送り込まれたとき、第１の下部支持部材３０は、ピストン部３６の受圧面３７で受けた圧力によって上側に移動する。このとき、第１の下部支持部材３０のピストン部３６の上面３５が、第２の下部支持部材４０の上部４３の下面４５に接触し、第１の下部支持部材３０の上昇は制限される。このような機構が、移動機構３９として機能する。

ブロー成形機１は、さらにブローノズル６０を備える。ブローノズル６０は、プリフォームの口から内部に挿入されて、ブローエアーとしての高圧空気をプリフォームに吹き込むように構成されている。

ブロー成形機１は、ブローノズル６０及び下部ユニット２０の加圧空間４９に高圧空気を送る空気圧源７１を備える。高圧空気は、空気圧源７１から第１の送気路７２を介してブローノズル６０に送られる。また、高圧空気は、空気圧源７１から第２の送気路７３を介して加圧空間４９に送られる。第１の送気路７２には、第１の弁７４が設けられている。第２の送気路７３には、第２の弁７５が設けられている。図１に示されている送気路等の構成は一例であり、同等の機能を有していれば具体的な態様はどのようなものであってもよいことはもちろんである。ブロー成形機１は、第１の弁７４及び第２の弁７５の開閉を制御する制御装置７６を備える。

［ブロー成形機の動作］
容器の製造時のブロー成形機１の動作について説明する。

図２に示すように、容器の材料としての加熱されたプリフォーム１０１がブロー成形機１に持ち込まれる。まず、底型２１を含む下部ユニット２０が上側に移動し、所定位置に配置される。この所定位置については後述する。

続いて、図３に示すように、上部ユニット１０の第１の上部ユニット１０ａと第２の上部ユニット１０ｂとが閉じて、型閉される。プリフォーム１０１は、ネックインサート１３によって保持される。上部ユニット１０のロックリング１４は、下部ユニット２０のロックリング受部３８に嵌まり、上部ユニット１０と下部ユニット２０とが固定される。ただし、ロックリング１４の下側とロックリング受部３８との間には、わずかな隙間が存在する。

図３に示す型閉時には、胴型１２と底型２１との間にわずかな隙間９１が設けられている。この隙間９１は例えば１ｍｍ以下である。図２を参照して説明した下部ユニット２０の上昇は、下部ユニット２０がこのような位置に配置されるように行われる。胴型１２と底型２１との間に隙間９１が設けられることで、胴型１２の移動時に、胴型１２と底型２１とが擦れることにより胴型１２及び底型２１が摩耗することが防止される。

続いて、制御装置７６は、第２の弁７５を開く。その結果、第２の送気路７３を介して、下部ユニット２０に形成された加圧空間４９に圧縮空気が送られる。図４に示すように、この圧縮空気によって第１の下部支持部材３０が上側に持ち上げられる。その結果、底型２１が胴型１２に接触するまで上昇し、上述の隙間９１が押しつぶされる。このとき、第１の下部支持部材３０のピストン部３６の上面３５が、第２の下部支持部材４０の上部４３の下面４５に接触する。

この状態で、制御装置７６が第１の弁７４を開いて、第１の送気路７２を介して供給された高圧空気をブローノズル６０からプリフォーム１０１内に吹き込む。このようにして、図５に示すように、プリフォーム１０１が延伸されてキャビティ面に密着して、容器１０２がブロー成形される。ブロー成形に際しては、必要に応じて、図示しない延伸ロッドを併用することができる。この場合、プリフォーム１０１は、ブローノズル６０の内部を通って下降する延伸ロッドにより、軸方向（縦方向）に延伸されつつ、ブローノズル６０から吹き込まれた高圧空気により軸方向及び周方向（横方向）に延伸される。ブローノズル６０は、ブローエアーの漏洩を防ぐためのシール機構を備えることもでき、図示する例では、ブローノズル６０を模式的に示していることを重ねて述べておく。

容器がブロー成形されたら、制御装置７６は、第１の弁７４及び第２の弁７５を閉じる。図６に示すように、下部ユニット２０に形成された加圧空間４９への送気が止まることで、底型２１及び第１の下部支持部材３０は下降する。第１の下部支持部材３０の台座部３１の下面３３は、第２の下部支持部材４０の上部４３の支持面４４で支持される。その結果、胴型１２と底型２１との間に、再び隙間９１が形成される。

その後、クーリング工程などの後工程を経てから、図７に示すように、ブローノズル６０は容器外まで上昇し、上部ユニット１０は型開する。このとき、胴型１２は左右に移動するが、隙間９１が存在するので、胴型１２と底型２１とは擦れない。したがって、胴型１２と底型２１とは摩耗しない。

その後、図８に示すように、下部ユニット２０は下降し、成形された容器１０２が取り出される。

以上の動作が繰り返されることで、容器１０２が次々と成形される。

［ブロー成形機の説明］
本実施形態のブロー成形機１によれば、ブロー成形時に胴型１２と底型２１との間に隙間がない。胴型と底型との間に隙間があると、容器を形成する合成樹脂が当該隙間に侵入し、結果として容器にバリが形成されることになる。本実施形態のブロー成形機１によれば、容器１０２の胴部と底部との境目のバリの形成が抑制される。

本実施形態に係るブロー成形機１は、これに限らないが、特に容器本体の周囲を被覆層で覆った複合容器の形成に好適である。複合容器は、例えば、エチレンテレフタレート系熱可塑性ポリエステル樹脂を用いて形成された容器本体が、ポリオレフィン系樹脂等の被覆層で覆われた構成を有する。容器本体に用いられるエチレンテレフタレート系熱可塑性ポリエステル樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、非晶ポリアリレート、ポリ乳酸、ポリエチレンフラノエート又はこれらの共重合体などが用いられ得る。また、これらの樹脂の混合物、あるいは、これらの樹脂と他の樹脂との混合物などが用いられてもよい。被覆層には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、エチレン－ビニルアルコール共重合体、ポリメタキシリレンアジパミド（ＭＸＤ６）等のポリアミド系樹脂などが用いられ得る。容器本体を形成する樹脂と、被覆層を形成する樹脂とは、非相溶性であることが好ましい。非相溶性の熱可塑性樹脂を用いることで、被覆層は容器本体から容易に剥がされ得る。このことは、容器のリサイクルを容易にする。

被覆層は、着色されたり、加飾されたり、種々の機能が持たされたりする。例えば着色のため、顔料又は着色剤などが添加されてもよい。被覆層は、例えば遮光性を有していてもよい。容器本体と被覆層とを容易に分離できることで、着色された被覆層にかかわらず、無色透明の容器本体のリサイクル性が維持される。

このような複合容器の形成には、容器本体となる樹脂と被覆層となる樹脂との２層の樹脂を有するプリフォームが用いられる。このようなプリフォームは、例えば、いわゆる、ダブルモールド成形（二色成形）法によって作製され得る。２層の樹脂を有するプリフォームが、二軸延伸ブロー成形などによって、一体として延伸される。

容器本体を形成するエチレンテレフタレート系熱可塑性ポリエステル樹脂に対して、被覆層を形成するポリオレフィン系樹脂の融点は低い。このため、エチレンテレフタレート系熱可塑性ポリエステル樹脂を延伸できる温度において、被覆層を形成するポリオレフィン系樹脂が極めて軟らかくなることがある。このような場合、胴型と底型との間の隙間にポリオレフィン系樹脂が流れ込みやすく、結果としてバリが形成されやすい。胴型１２と底型２１との間の隙間９１が押しつぶされる本実施形態に係るブロー成形機１は、このような複合容器の製造において特に効を奏する。

本実施形態に係るブロー成形機１では、ブロー成形時には、胴型１２と底型２１との間の隙間が押し潰されているが、胴型１２の型閉時及び型開時には、胴型１２と底型２１との間にわずかな隙間が形成される。このため、胴型１２が底型２１との接触面と平行な方向に移動しても、胴型１２と底型２１とが擦れることが無い。したがって、胴型１２と底型２１との摩耗が防止される。

また、型閉及び型開の繰り返しによって、ロックリング１４とロックリング受部３８との接触面が摩耗することが考えられる。仮に、ロックリング１４とロックリング受部３８との嵌合によって底型２１の位置決めを行うとすると、摩耗によって、胴型１２と底型２１との間の隙間の大きさが変化することが考えられる。本実施形態に係るブロー成形機１では、摩耗等によってロックリング１４とロックリング受部３８との間の嵌合の状態が変化しても、空気圧によって底型２１を胴型１２に押し付けることで、胴型１２と底型２１との間の隙間は常に抑制されている。

本実施形態に係るブロー成形機１では、ピストン部３６の受圧面３７の面積を大きくすることで、ブローノズル６０へ送るブローエアーと同じ系統の高圧エアで、底型２１の押上げを実現できる。このため、他の機構を用いて底型２１を上下させる場合と比較して、ブロー成形機１の構成を単純化することができる。

以上、本発明について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、前述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることはいうまでもない。

例えば、ブロー成形機は、どのような形状の容器を成形するものであっても、容器以外の何を成形するものであってもよい。成形型は、いくつにどのように分割されていてもよい。ブロー成形機は、上述の実施形態の場合と上下が逆さに構成されていてもよい。この場合、例えば、胴型と底型との隙間を形成するようにバネが設けられており、ブロー成形時にはブローエアーの圧力でこのバネに抗して底型が胴型に押し付けられてもよい。上述の実施形態の技術は、二軸延伸ブロー成形に限らず、他のブロー成形機にも用いられ得る。

１ ブロー成形機
１０ 上部ユニット
１０ａ 第１の上部ユニット
１０ｂ 第２の上部ユニット
１１ 上部支持部材
１１ａ 第１の上部支持部材
１１ｂ 第２の上部支持部材
１２ 胴型
１２ａ 第１の胴型
１２ｂ 第２の胴型
１３ ネックインサート
１３ａ 第１のネックインサート
１３ｂ 第２のネックインサート
１４ ロックリング
１４ａ 第１のロックリング
１４ｂ 第２のロックリング
２０ 下部ユニット
２１ 底型
３０ 第１の下部支持部材
３１ 台座部
３２ 上面
３３ 下面
３４ 接続部
３５ 上面
３６ ピストン部
３７ 受圧面
３８ ロックリング受部
３９ 移動機構
４０ 第２の下部支持部材
４１ 底部
４２ 筒部
４３ 上部
４４ 支持面
４５ 下面
４９ 加圧空間
６０ ブローノズル
７１ 空気圧源
７２ 第１の送気路
７３ 第２の送気路
７４ 第１の弁
７５ 第２の弁
７６ 制御装置
９１ 隙間

Claims (4)

1. 容器の胴部を形成するように構成された胴型と、
   前記容器の底部を形成するように構成された底型と、
   前記容器にブロー成形されるプリフォームにブローエアーを吹き込むように構成されたブローノズルと、
   前記底型を支持するように構成された底型支持部材と、
   型閉時に前記胴型と前記底型との間の隙間をなくすように、前記ブローエアーの空気圧を用いて前記底型支持部材を前記胴型の方向へ移動させるように構成された移動機構と
   を備えるブロー成形機。
2. 前記胴型は、割型であり、
   型閉時及び型開時に、前記胴型を構成する割型の各々は、前記底型との接触面と平行な方向に移動する、
   請求項１に記載のブロー成形機。
3. 前記胴型を支持するように構成された胴型支持部材と、
   前記胴型支持部材に支持されたロック部材と、
   前記底型支持部材に設けられ、前記型閉時に前記ロック部材と嵌合する受け部と
   を更に備える、請求項１又は２に記載のブロー成形機。
4. 請求項１～３のいずれか一項に記載のブロー成形機を用いて、前記プリフォームをブロー成形することを特徴とする合成樹脂製容器の製造方法。

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