JP2023080730A - 液体入り容器の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数種類の液体入り容器を低コストで製造することが可能な液体入り容器の製造方法を提供することである。【解決手段】合成樹脂製のプリフォーム2の内部に加圧した液体L1を供給して、プリフォーム2から内容液L2を収納した液体入り容器Cを製造する液体入り容器の製造方法であって、プリフォーム2の内部に添加剤3を入れる添加剤投入工程と、添加剤3が入れられたプリフォーム2の内部に加圧した液体L1を供給して、プリフォーム2をブロー成形するブロー成形工程と、を有することを特徴とする液体入り容器の製造方法。【選択図】図1

Description

本発明は、合成樹脂製のプリフォームの内部に加圧した液体を供給して、プリフォームから内容液を収納した液体入り容器を製造する液体入り容器の製造方法に関する。
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合成樹脂製の容器は、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内容液として収容する用途に使用されている。このような容器は、上記したような熱可塑性を有する合成樹脂製の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。
プリフォームを容器に成形するブロー成形としては、プリフォームの内部に供給する加圧媒体として、加圧エアーに替えて加圧した液体を用いるようにした液体ブロー成形が知られている。
例えば特許文献1には、予め延伸性を発現する温度にまで加熱しておいた合成樹脂製のプリフォームをブロー成形用の金型にセットし、このプリフォームの内部にブローノズルを通して所定圧力にまで加圧した液体を供給することにより、当該プリフォームをブロー成形用の金型のキャビティに沿った所定形状の容器に成形するようにした液体ブロー成形方法が記載されている。
上記のような液体ブロー成形方法では、プリフォームに供給する液体として、例えば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、容器の成形と当該容器への内容液の充填とを同時に行って、内容液を収容した液体入り容器を製造することができる。このような液体入り容器の製造方法によれば、成形後の容器への内容液の充填工程を省略して、液体入り容器を低コストで製造することができる。
特開2018-183973号公報
しかし、上記従来の液液体入り容器の製造方法では、異なる種類の内容液を収納する複数種類の液体入り容器を製造する場合、液体の種類を変える度にブロー成形装置の内部を洗浄するか、それぞれの内容液に対応した複数のタンクと複数のブロー成形装置とを用意する必要があり、液体入り容器の種類が増すにつれて、製造に必要なコストが増加してしまう、という問題点があった。
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、複数種類の液体入り容器を低コストで製造することが可能な液体入り容器の製造方法を提供することにある。
本発明の液体入り容器の製造方法は、合成樹脂製のプリフォームの内部に加圧した液体を供給して、前記プリフォームから内容液を収納した液体入り容器を製造する液体入り容器の製造方法であって、前記プリフォームの内部に添加剤を入れる添加剤投入工程と、前記添加剤が入れられた前記プリフォームの内部に加圧した前記液体を供給して、前記プリフォームをブロー成形するブロー成形工程と、を有することを特徴とする。
本発明の液体入り容器の製造方法は、上記構成において、前記添加剤として、前記液体に混合される濃縮液を用いるのが好ましい。
本発明の液体入り容器の製造方法は、上記構成において、前記添加剤として、前記液体に対する可溶性を有するカプセルに添加成分を封入したものを用いるのが好ましい。
本発明の液体入り容器の製造方法は、上記構成において、前記添加剤として、添加成分を乾燥させて固めた固形物を用いるのが好ましい。
本発明の液体入り容器の製造方法は、上記構成において、前記ブロー成形工程において、延伸ロッドを用いた二軸延伸ブロー成形を行うとともに、前記延伸ロッドにより前記添加剤を押し潰すのが好ましい。
本発明によれば、複数種類の液体入り容器を低コストで製造することが可能な液体入り容器の製造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方法に用いられる液体入り容器の製造装置の一例を示す説明図である。 (a)、(b)、(c)は、それぞれ添加剤投入工程において添加剤が入れられたプリフォームの断面図である。 添加剤が入れられたプリフォームが金型にセットされるとともにブローノズルに係合された状態の液体入り容器の製造装置を示す説明図である。 ブロー成形工程を行っている状態の液体入り容器の製造装置を示す説明図である。 ブロー成形工程が完了し、シール体が閉じられた状態の液体入り容器の製造装置を示す説明図である。 ヘッドスペース形成工程を行った状態の液体入り容器の製造装置を示す説明図である。 液体入り容器が完成した状態の液体入り容器の製造装置を示す説明図である。
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。
本発明の一実施の形態である液体入り容器の製造方法は、合成樹脂製のプリフォームの内部に加圧した液体を供給して、プリフォームから内容液を収納した液体入り容器を製造する液体入り容器の製造方法であって、プリフォームの内部に添加剤を入れる添加剤投入工程と、添加剤が入れられたプリフォームの内部に加圧した液体を供給して、プリフォームをブロー成形するブロー成形工程と、を有することを特徴とする液体入り容器の製造方法である。
すなわち、本発明の一実施の形態である液体入り容器の製造方法では、プリフォームの内部に予め添加剤を入れておき、その状態でプリフォームの内部に加圧した液体を供給して液体ブロー成形を行うことで、容器内で添加剤を液体に拡散、混合ないし溶かして、成形後の容器に収納される内容液を、液体に添加剤が拡散され、混合され、または溶けた所望の種類の内容液とするようにしている。
本発明の液体入り容器の製造方法は、例えば図1に示す構成の液体入り容器の製造装置1を用いて実施することができる。
図1に示す液体入り容器の製造装置1は、合成樹脂製のプリフォーム2の内部に加圧した液体を供給してブロー成形を行うことで、プリフォーム2から内容液を収容した液体入り容器を製造するものである。
プリフォーム2としては、例えばポリプロピレン(PP)やポリエチレンテレフタレート(PET)等の熱可塑性を有する合成樹脂材料によって、ブロー成形によっては延伸されない円筒状の口部2aと、口部2aに連なるとともに下端が閉塞された円筒状の胴部2bとを有する有底筒状に形成されたものを用いることができる。また、プリフォーム2は、複数種類の合成樹脂材料の層を有する積層構造のものとすることもできる。
詳細は図示しないが、口部2aの外壁面には、成形後の液体入り容器の口部2aに閉塞キャップ(不図示)を打栓(アンダーカット係合)によって装着するための係合突起が設けられている。なお、口部2aの外壁面に、係合突起に替えて雄ネジを設けて閉塞キャップを口部2aにねじ結合により装着する構成とすることもできる。
液体入り容器の製造装置1は、ブロー成形用金型10を有している。ブロー成形用金型10は、例えばボトル形状などの、液体入り容器の最終形状に対応した形状のキャビティ11を有している。キャビティ11は、ブロー成形用金型10の上面において上方に向けて開口している。プリフォーム2は、胴部2bがブロー成形用金型10のキャビティ11の内部に配置されるとともに口部2aがブロー成形用金型10から上方に突出した状態となってブロー成形用金型10に装着される。
ブロー成形用金型10は左右に型開きすることができるようになっており、プリフォーム2を液体入り容器に成形した後にブロー成形用金型10を左右に開くことで、当該液体入り容器をブロー成形用金型10から取り出すことができるようになっている。
ブロー成形用金型10の上方には、プリフォーム2の内部に加圧した液体L1を供給するためのノズルユニット20が設けられている。ノズルユニット20は本体ブロック21を有し、この本体ブロック21はブロー成形用金型10に対して上下方向に相対移動自在となっている。
本体ブロック21の下端には支持ブロック22が設けられ、この支持ブロック22により支持されて本体ブロック21の下端にはブローノズル23が装着されている。ブローノズル23は略円筒状に形成されており、本体ブロック21が下方側のストローク端にまで下降したときにブロー成形用金型10に装着されたプリフォーム2の口部2aに上方側から密封状態で係合する。
本体ブロック21の内部には、上下方向に延びる供給路24が設けられている。この供給路24はブローノズル23に液体L1を供給するための流路であり、その下端においてブローノズル23に連通している。
さらに、本体ブロック21には、供給路24の上端に連通する供給ポート25が設けられている。
供給路24の内部にはブローノズル23を開閉するためのシール体26が配置されている。シール体26はノズルユニット20に上下方向に移動自在に設けられた軸体27の下端に固定され、供給路24の内部で上下方向に移動自在となっている。なお、シール体26は、軸体27と一体に形成するようにしてもよい。シール体26は円柱状に形成されており、下方側のストローク端位置である閉位置にまで移動したときに下端面においてブローノズル23の上面に当接してブローノズル23を閉塞する。一方、シール体26が閉位置から上方に向けて移動すると、ブローノズル23は開かれて供給路24と連通する。
液体入り容器の製造装置1は、延伸ロッド28を備えた構成とすることができる。延伸ロッド28は、軸体27の軸心に該軸体27に対して上下方向に相対移動自在に挿入されており、シール体26の軸心を貫通してシール体26の下端から出没可能に設けられている。延伸ロッド28は、図示しない駆動源により駆動されて下方に向けて移動することにより、プリフォーム2を軸方向に延伸させることができる。
供給ポート25には、配管P1により加圧液体供給源30が接続されている。加圧液体供給源30は、例えばシリンダ30aとプランジャー(ピストン)30bとを備えたプランジャーポンプで構成することができる。
加圧液体供給源30には供給タンク31が接続されている。供給タンク31は、液体L1を収容するとともに当該液体L1を所定温度にまで加熱して当該温度に保持する構成とすることができる。加圧液体供給源30と供給タンク31との間の流路には開閉弁V1が設けられ、この開閉弁V1により当該流路を開閉することができる。
加圧液体供給源30は、シール体26が上方に移動してブローノズル23が開かれた状態において正方向(加圧方向)に作動することにより、配管P1、供給ポート25、供給路24及びブローノズル23を介してプリフォーム2の内部に所定圧力にまで加圧した液体L1を供給することができる。また、加圧液体供給源30は、シール体26によりブローノズル23が閉じられるとともに開閉弁V1が開かれた状態において逆方向に作動することにより、供給タンク31に収容されている液体L1をシリンダ30aの内部に吸引し、次の液体ブロー成形に備えることができる。
ノズルユニット20、シール体26、延伸ロッド28、加圧液体供給源30及び開閉弁V1等の作動は、図示しない制御装置によって統合的に制御される。
次に、このような構成の液体入り容器の製造装置1を用いて、合成樹脂製のプリフォーム2の内部に加圧した液体L1を供給して、プリフォーム2から、所望の種類の内容液を収納した液体入り容器を製造する方法(本実施の形態に係る液体入り容器の製造方法)について説明する。
まず、図2に示すように、予めヒーター等の加熱手段(不図示)を用いて延伸性を発現する程度の所定の温度(例えば80℃~150℃)にまで加熱しておいたプリフォーム2や、射出成形され延伸可能な温度に保持されたプリフォーム2の内部に、添加剤3を入れる(添加剤投入工程)。上記の通り、添加剤3は、液体ブロー成形において加圧媒体として使用される液体L1に拡散され、混合され、または溶けることで、液体L1を所望の種類の内容液とするものである。
添加剤3は、例えば、図2(a)に示すように、濃縮液などの液体3aとすることができる。この場合、図示しない注入装置等を用いて、あるいは手作業で、所望の量の添加剤3(液体3a)を、プリフォーム2の内部に注入すればよい。添加剤3を、濃縮液などの液体3aのみで構成されたものとすることで、添加剤3を、液体L1に混合し易いものとすることができるとともに安価なものとすることができる。なお、液体3aは、濃縮液以外の液体であってもよい。
また、添加剤3は、例えば、図2(b)に示すように、所望の種類の液体状の添加成分3bを、液体L1に対する可溶性を有するカプセル3cに封入したものとすることができる。この場合、図示しない投入装置等を用いて、あるいは手作業で、所望の数の添加剤3を、プリフォーム2の内部に投入すればよい。添加剤3を、添加成分3bをカプセル3cに封入した構成とすることで、添加剤3の取り扱いを容易にしつつ添加剤3を液体L1に拡散、混合ないし溶け易いものとすることができる。なお、添加成分3bは、液体状のものに限らず、固体状(粉状を含む)のものであってもよい。
さらに、添加剤3は、例えば、図2(c)に示すように、所望の種類の添加成分を乾燥させたものを固めた錠剤状の固形物3dとすることもできる。この場合、図示しない投入装置等を用いて、あるいは手作業で、所望の数の固形物3dを、プリフォーム2の内部に投入すればよい。添加剤3を、固形物3dとすることで、添加剤3の取り扱いを容易にすることができる。
より具体的には、最終的に製品として液体入り容器に収容される内容液を果汁飲料とする場合には、添加剤3は、当該果汁を濃縮した液体(濃縮液)3a、当該液体3aを添加成分3bとして水溶性のカプセル3cに入れたもの、あるいは当該果汁を乾燥させて固めた固形物3dとすることができる。また、最終的に製品として液体入り容器に収容される内容液をお茶やコーヒーなどの他の飲料とする場合には、添加剤3は、これらの飲料を濃縮した液体(濃縮内容液)3a、当該液体3aを水溶性のカプセル3cに入れたもの、あるいは、お茶の場合は茶葉を粉砕し、固めた固形物3d、コーヒーの場合は抽出液を濃縮、乾燥させて固めた固形物3dとすることができる。
上記のように、最終的に製品として液体入り容器に収容される内容液を、果樹飲料、お茶、コーヒーなどの飲料とする場合には、ブロー成形の際に加圧媒体としてプリフォーム2に供給する液体L1としては水または熱水が用いられることになる。
なお、添加剤3は、上記のものに限らず、液体L1に拡散、混合ないし溶けることで当該液体L1を所望の種類の内容液とすることができるものであれば、濃縮液や固形のものに限らず、例えば粉末状のものなど、種々の形態のものを用いることができる。
また、最終的に製品として液体入り容器に収容される内容液は、飲料に限らず、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内容液とすることができる。これらの場合においても、ブロー成形の際に加圧媒体としてプリフォーム2に供給する液体L1としては水などの種々の液体を用いることができる。
なお、ブロー成形の際に加圧媒体としてプリフォーム2に供給する液体L1としては、水に限らず、添加剤3が拡散、混合ないし溶けることで所望の内容液となるものであれば、添加剤3の種類に応じて、水のような単独成分の液体に限らず、水以外の単一成分の液体や、複数の成分を含む混合成分からなる液体等の種々の液体を用いることもできる。すなわち、ブロー成形に加圧媒体として用いられる液体L1として共通成分からなる液体を使用し、添加剤3のみを他の種類のものに交換することで、異なる内容液を収納する複数種類の液体入り容器を容易に製造することができる。
次に、図1に示すように、添加剤3が入れられたプリフォーム2をブロー成形用金型10にセットし、次いで、図3に示すように、ノズルユニット20をブロー成形用金型10に向けて下降させてブローノズル23をプリフォーム2の口部2aに密封状態で係合させる。この状態においては、シール体26と開閉弁V1は閉じており、延伸ロッド28はブローノズル23から下方に突出しない原位置に保持されている。
なお、添加剤投入工程は、プリフォーム2をブロー成形用金型10にセットする前に行うに限らず、プリフォーム2をブロー成形用金型10にセットした後に行うようにしてもよい。本実施の形態のように、プリフォーム2をブロー成形用金型10にセットする前に添加剤投入工程を行う構成では、プリフォーム2に添加剤3を入れる作業スペースを確保し易いので、当該作業をより容器に行い得るようにすることができる。
次に、図4に示すように、ブロー成形工程を行う。ブロー成形工程においては、開閉弁V1を閉じ、シール体26を上昇させてブローノズル23を開いた状態で、加圧液体供給源30を正方向に作動させ、添加剤3が入れられたプリフォーム2の内部にブローノズル23を通して所定の圧力にまで加圧した液体L1を供給する。そして、加圧した液体L1の圧力により、プリフォーム2を延伸して、ブロー成形用金型10のキャビティ11の内面に沿った所定形状の液体入り容器Cに成形する。
このとき、プリフォーム2の内部に入れられた添加剤3が、プリフォーム2の内部に供給された液体L1に拡散し、混合し、または溶けることで、液体L1は添加剤3の種類に応じた所望の種類の内容液L2とされる。添加剤3は、プリフォーム2の内部に供給される液体L1の圧力によって液体L1に拡散、混合ないし溶けるものとしてもよく、液体L1の圧力に関係なく液体L1に拡散、混合ないし溶けるものとしてもよい。
ブロー成形工程においては、延伸ロッド28を下方に向けて進出移動させ、当該延伸ロッド28によりプリフォーム2の胴部2bを軸方向(縦方向)に延伸する。ブロー成形工程の最中に、プリフォーム2を延伸ロッド28により軸方向に延伸させることで、二軸延伸ブロー成形を行うことができる。これにより、プリフォーム2をより精度よく所定形状の液体入り容器Cに成形することができる。
このとき、添加剤3を、カプセル3cに封入したもの、または固形物3dとした場合には、プリフォーム2の底部の内面と延伸ロッド28の下端との間で添加剤3を押し潰して添加剤3を液体L1に拡散、混合ないし溶かすようにしてもよい。
ブロー成形工程が完了したならば、次に、図5に示すように、シール体26を下降させてブローノズル23を閉じて加圧液体供給源30の作動を停止させ、次いで、図6に示すように、ブローノズル23を閉じたまま延伸ロッド28を上方に移動させて液体入り容器Cから離脱させる。これにより、延伸ロッド28が引き抜かれた分の容量だけ液体入り容器Cが減容変形する。そして、図7に示すように、ノズルユニット20をブロー成形用金型10に対して上方に移動させ、液体入り容器Cの口部2aからブローノズル23を離脱させることにより、液体入り容器Cの内部の負圧が開放され、液体入り容器Cの内部に所定量のヘッドスペースHSが形成される。
以上により、所望の種類の内容液L2を収納した液体入り容器Cの製造が完了する。完成した液体入り容器Cは、ブロー成形用金型10が開かれてブロー成形用金型10から取り出された後、口部2aに閉塞キャップが装着されて製品とされる。このとき、加圧液体供給源30が逆方向に作動して、供給タンク31に収容されている液体L1がシリンダ30aの内部に吸引される。なお、口部2aに閉塞キャップを装着した後に、ブロー成形用金型10を開いてブロー成形用金型10から液体入り容器Cを取り出すようにしてもよい。
このように、本実施の形態の液体入り容器の製造方法によれば、添加剤投入工程においてプリフォーム2の内部に添加剤3を入れた後、ブロー成形工程において、添加剤3が入れられたプリフォーム2の内部に加圧した液体L1を供給して、プリフォーム2をブロー成形するようにしたので、同一の液体L1を用いつつ、添加剤3の種類を変更することで、互いに異なる種類の内容液L2を収納した複数種類の液体入り容器Cを、同一の液体入り容器の製造装置1及び供給タンク31を用いて製造することができる。このとき、液体L1として同一の液体を用いることができるので、液体入り容器Cに収納する内容液L2の種類を変えても、液体入り容器の製造装置1及び供給タンク31の清掃は不要であり、また、複数種類の液体入り容器の製造装置1及び供給タンク31も不要である。したがって、本実施の形態の液体入り容器の製造方法によれば、複数種類の液体入り容器Cを低コストで製造することができる。
本実施の形態の液体入り容器の製造方法は、添加剤3が入れられたプリフォーム2がブロー成形用金型10にセットされた後、ブロー成形工程の前に、液体置換工程を行う構成とすることもできる。
液体置換工程は、ブローノズル23をプリフォーム2の口部2aに係合させた後、シール体26を上方に移動させてブローノズル23を開き、その状態で加圧液体供給源30を、ブロー成形工程よりも低い作動速度で正方向(加圧方向)に作動させる。加圧液体供給源30が作動すると、ブローノズル23を通して添加剤3が入れられたプリフォーム2の内部に液体L1が供給される。液体L1の圧力は、プリフォーム2を延伸させない程度の小さな圧力である。このとき、ブローノズル23に、本体ブロック21の外部に開放された排出路を設けておき、この排出路を通してプリフォーム2の内部の空気が外部に排出させる。
このような液体置換工程により、プリフォーム2の内部の空気が液体L1に置換され、プリフォーム2の内部は液体L1で満たされた状態とされる。プリフォーム2に入れられた添加剤3は、液体置換工程においてプリフォーム2の内部に供給された液体L1に拡散され、混合され、あるいは溶けてもよい。液体置換工程において添加剤3が液体L1に拡散され、混合され、あるいは溶けることで、ブロー成形工程において、添加剤3をより確実に液体L1に拡散、混合ないし溶かすことができる。
本実施の形態の液体入り容器の製造方法は、ブロー成形工程の後に、液体入り容器Cの内部からヘッドスペースHSに相当する量の内容液L2を吸い出すサックバック工程を行うことで、ヘッドスペースHSを設ける構成とすることもできる。
この場合、ブローノズル23とは別にサックバック用の流路を設け、液体入り容器Cの内部の内容液L2を、このサックバック用の流路に吸い出す構成とする。サックバック用の流路に吸い戻した内容液L2は、そのまま廃棄してもよく、次のプリフォーム2の内部に供給する構成としてもよい。
ヘッドスペースHSは、ブロー成形工程において、プリフォーム2の内部に液体入り容器Cの満注容量よりも少ない所定量の液体L1を加圧した状態で供給して、プリフォーム2を途中形状にまで液体ブロー成形し、次いで、ブローノズル23とは別に設けられた気体供給口からプリフォーム2の内部に加圧エアを供給して、途中形状のプリフォーム2をブロー成形用金型10の内面に沿った最終形状にまで成形することで、成形後の液体入り容器Cの内部に、加圧エアの供給量に応じたヘッドスペースHSを形成するようにしてもよい。
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、図1に示す構成の液体入り容器の製造装置1を用いて本発明の液体入り容器の製造方法を行う場合を示したが、他の構成の液体入り容器の製造装置等を用いて本発明の液体入り容器の製造方法を行うこともできる。
また、前記実施の形態では、延伸ロッド28を備えた液体入り容器の製造装置1を用いることで、ブロー成形工程において二軸延伸ブロー成形を行うようにしているが、延伸ロッド28を用いずにブロー成形を行う構成としてもよい。この場合、液体入り容器の製造装置1として、延伸ロッド28を備えない構成のものを用いることができる。
さらに、プリフォーム2として、成形後の液体入り容器Cの形状等に応じて種々の形状のものを用いることができる。
1 液体入り容器の製造装置
2 プリフォーム
2a 口部
2b 胴部
3 添加剤
3a 液体
3b 添加成分
3c カプセル
3d 固形物
10 ブロー成形用金型
11 キャビティ
20 ノズルユニット
21 本体ブロック
22 支持ブロック
23 ブローノズル
24 供給路
25 供給ポート
26 シール体
27 軸体
28 延伸ロッド
30 加圧液体供給源
30a シリンダ
30b プランジャー
31 供給タンク
L1 液体
P1 配管
V1 開閉弁
L2 内容液
C 液体入り容器
HS ヘッドスペース

Claims (5)

  1. 合成樹脂製のプリフォームの内部に加圧した液体を供給して、前記プリフォームから内容液を収納した液体入り容器を製造する液体入り容器の製造方法であって、
    前記プリフォームの内部に添加剤を入れる添加剤投入工程と、
    前記添加剤が入れられた前記プリフォームの内部に加圧した前記液体を供給して、前記プリフォームをブロー成形するブロー成形工程と、を有することを特徴とする液体入り容器の製造方法。
  2. 前記添加剤として、前記液体に混合される濃縮液を用いる、請求項1に記載の液体入り容器の製造方法。
  3. 前記添加剤として、前記液体に対する可溶性を有するカプセルに添加成分を封入したものを用いる、請求項1に記載の液体入り容器の製造方法。
  4. 前記添加剤として、添加成分を乾燥させて固めた固形物を用いる、請求項1に記載の液体入り容器の製造方法。
  5. 前記ブロー成形工程において、延伸ロッドを用いた二軸延伸ブロー成形を行うとともに、前記延伸ロッドにより前記添加剤を押し潰す、請求項3または4に記載の液体入り容器の製造方法。
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