JP5098535B2 - 溶融樹脂供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、押出機から吐出する溶融樹脂の所定量を圧縮成形機の雌型へ落とし込むようにした溶融樹脂供給装置に関する。

飲料等のための容器として、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のような合成樹脂から形成された合成樹脂製容器が広く実用に供されている。ブロー成形することによって合成樹脂製容器にされる前成形体（プリフォーム）は、圧縮成形機を用いた圧縮成形によって一体成形が可能である。このような圧縮成形の遂行に際し、押出機のダイヘッドの吐出口から押し出された溶融状態の合成樹脂は、樹脂供給装置によって圧縮成形機に供給される。

押出機は、樹脂材料を加熱溶融させ、ダイヘッドから溶融樹脂を連続的に押し出している。この溶融樹脂は、加熱温度に応じてアセトアルデヒドやオリゴマーなどが発生する。ペットボトルにアセトアルデヒドやオリゴマーが付着していると、風味に悪影響を及ぼすため、押出機は、低温で溶融樹脂を押し出し、アセトアルデヒドやオリゴマーの発生を抑制している。
ただし、低温で溶融樹脂を押し出しても、微量の蒸気状のアセトアルデヒドやオリゴマーが発生しており、保持ユニットに触れ堆積する。また、溶融樹脂そのもの（たとえば、樹脂力スなど）が付着・堆積する場合もある。
ＷＯ２００５／１０２６４１

それらのアセトアルデヒド、オリゴマー、樹脂力スなど（以下、単にオリゴマーなどという）が所定量に達すると、保持ユニットの内面と溶融樹脂の摩擦抵抗となり、圧縮成形機の雌型に落とし込む際の滑り性が低下し、あるいは熱伝導率の低下にともない冷却不良となり、高温のままの溶融樹脂が保持ユニットに付着しやすくなってしまうことによって、保持手段を開放しても溶融樹脂が落下しなくなり、溶融樹脂を圧縮成形機の金型に供給できなくなる。このような不具合を回避するため、作業者が数時間ごとに保持ユニットを清掃しているが、保持ユニットへの付着物の清掃回数が多いと、作業時間を短縮するのにも限界があり、生産性を向上させることができないといった問題があった。
また、清掃作業時間中も、ダイヘッドから溶融樹脂を連続的に押し出しており、清掃作業時間が長いと樹脂材料の損失が増大するといった問題があった。

なお、付着物が保持ユニット（保持具）に付着するのを防止するための対処として、上記特許文献１に開示された技術があるが、当該技術では、多孔質材を用い、この多孔質材を通して外部から加圧気体を溶融樹脂に当てている。そして、必要に応じて加圧気体でさらに溶融樹脂表面又は溶融樹脂保持部の内表面を冷却することで溶融樹脂保持部の内表面を冷却し、保持ユニットの溶融樹脂保持部の内表面を冷却することで粘着を抑制させるようにしているが、密閉された保持ユニットでの処理のため、保持ユニットへのオリゴマーなどの付着を十分に回避することは困難であった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、溶融樹脂を保持する保持ユニットにオリゴマーなどの付着物が付着することを防止し、保持ユニットの清掃サイクルを短縮することができる溶融樹脂供給装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様の溶融樹脂供給装置は上記目的を達成するために、軌道上を移動しながら、押出機の吐出口から排出されてカッターによって切断された溶融樹脂を保持する開閉自在の保持部を有する保持ユニットを備え、該保持部を開放させて溶融樹脂を圧縮成形機の雌型に投下するようにした溶融樹脂供給装置において、前記溶融樹脂を保持する保持部の内周面に上下方向に延びる複数の凹溝を形成し、前記溶融樹脂と保持部の内周面との間に前記凹溝によって隙間を形成するようにした。
また、本発明第２の態様の溶融樹脂供給装置は、上記目的を達成するために、軌道上を移動しながら、押出機の吐出口から排出されてカッターによって切断された溶融樹脂を保持する開閉自在の保持部を有する保持ユニットを備え、該保持部を開放させて溶融樹脂を圧縮成形機の雌型に投下するようにした溶融樹脂供給装置において、前記溶融樹脂を保持する保持部の内周面に上下方向に延びる複数の溝を形成し、前記保持部に該保持部の内周面及び／又は前記溶融樹脂の表面に気体を吹き付ける気体吹付手段を設けた。
上記第１の態様の溶融樹脂供給装置は、前記保持部に該保持部の内周面及び／又は前記溶融樹脂の表面に気体を吹き付ける吹付手段を設けることができる。
上記溶融樹脂供給装置は、前記保持部の内周面に形成した前記溝の断面形状が波形状である。
上記溶融樹脂供給装置は、前記保持部が溶融樹脂を保持した状態で、溶融樹脂と前記保持部の内周面に前記吹付手段が気体を流すことができる。
上記溶融樹脂供給装置は、保持部の内周面に表面処理が施されている。

本発明によれば、押出機から排出されてカッターによって切断された溶融樹脂を保持する開閉自在の保持部を有する保持ユニットを備え、該保持部を開放させて溶融樹脂を圧縮成形機の雌型に投下するようにした溶融樹脂供給装置において、前記溶融樹脂を保持する保持部の内周面に上下方向に延びる複数の溝を形成するようにしたので、溶融樹脂を圧縮成形機の雌型内に投入する際、溶融樹脂保持面と溶融樹脂の接触面積を低減することで滑り性が向上する。また、保持ユニットに摩擦抵抗となるオリゴマーが残りにくいため、円滑に雌型内に溶融樹脂を落とし入れることができる。また、保持ユニットの溶融樹脂保持面へのオリゴマー付着、堆積を防ぐことが可能となり、清掃頻度を少なくすることができる。

以下、本発明の実施形態による樹脂供給装置について、図面を参照しながら説明する。
図１は、プリフォームと呼ばれるＰＥＴボトルなどの前成形体を形成する圧縮成形装置の概略平面図である。
圧縮成形装置１は、押出機２、樹脂供給装置３、圧縮成形機４、出口ホイール６及び取出しコンベア７を備えている。
押出機２は、ほぼ筒状の外形を有しており、ＰＥＴ等の合成樹脂素材を加熱溶融及び混練して、溶融樹脂をギヤポンプ８に搬送する。ギヤポンプ８は、歯車の噛み合いによって、溶融樹脂を安定した状態で吐出する。ギヤポンプ８の吐出口は、導管２ａを介して下向きのダイヘッド１０と接続されている。ダイヘッド１０は円筒断面を有しており、溶融状態の合成樹脂は、ダイヘッド１０からほぼ円柱形状の状態で連続的に下方に押し出される。

図２は、本発明の一実施形態にかかる樹脂供給装置の平面図、図３は樹脂供給装置の主要部分の拡大側面図である。
樹脂供給装置３は、カッターホイール１１を備え、カッターホイール１１は、回転板１２、揺動カム１４、揺動ユニット１５、伸縮ユニット１６及び保持ユニット１７を備えている。
回転板１２は、円板状部材であり、周縁部に等角度間隔で、図では６個の揺動ユニット１５が回転板１２とともに回動自在に配設されている。この回転板１２は、駆動手段をモータ(図示せず)として、上方から見て時計回り方向に回転する。
揺動ユニット１５は、下部にカムフォロワー１５ａが設けられており、回転板１２が回転すると、カムフォロワー１５ａが揺動カム１４に形成された溝１８に沿って移動することにより、揺動する。

伸縮ユニット１６は、ほぼ回転板１２の径方向に延びた棒状部材であり、外周側先端部に、保持ユニット１７が設けられている。伸縮ユニット１６は、リニアベアリングなどを介して、揺動ユニット１５の上部に、揺動ユニット１５の長手方向に往復移動自在に設けられており、例えばエアシリンダ、カム、スプリング、モータまたはこれらの組合わせ(図示せず)などによって、ほぼ回転板１２の径方向に往復移動する。
保持ユニット１７は、揺動ユニット１５の揺動運動と伸縮ユニット１６の往復移動とによって、運転時の軌跡１９に沿って回転し、圧縮成形機４の金型５１に溶融樹脂を受け渡しする前後においては、金型５１の回転軌跡２０に沿って移動する。これにより、高速運転した場合であっても、溶融樹脂の受け渡しを確実に行なうことができる。

図４は、保持ユニットの要部を示し、Ａは保持ユニットの閉状態の平面図、Ｂは右側面図、Ｃは背面図、Ｄは保持ユニットの開状態平面図である。
保持ユニット１７は、基部２１、一対のホルダー２２，２３、カッター２８を備えている。詳しくは基部２１には、半円柱状の収納凹部２４が形成され、上部に回転方向斜め上方へ向かって突出したカッター２８が形成されている。さらに、基部２１には、回動自在に取付けられた、開閉自在のホルダー２２，２３が取付けられている。ホルダー２２，２３は、例えばロータリアクチュエータあるいはカム機構などの回動手段によって、ダイヘッド１０の上流側で開き、ダイヘッド１０を通過した直後に閉じる。ホルダー２２，２３は閉じた状態で、収納凹部２５を形成し、収納凹部２５はカッター２８によって切断された溶融樹脂を基部２１の収納凹部２４とともに保持する。保持ユニット１７は、切断した溶融樹脂を、ホルダー２２，２３に閉じた状態で搬送し、金型５１の上方に達すると、ホルダー２２，２３を開き溶融樹脂を下方の金型５１に落とし込む。

図５は、基部２１と一対のホルダー２２，２３の溝部３１についての水平方向の断面図である。
図に示すように、基部２１の内周面である収納凹部２４及びホルダー２２，２３の内周面である収納凹部２５には、横断面形状が波状の凹凸部３１ａ，３１ｂで構成されている縦溝３１を有している。
ここで、溶融樹脂９を把持するための収納凹部２４，２５の大きさを図５に示す基本円３０とすると、凹凸部３１ａ，３１ｂのうち各凸部３１ｂは、図５のＣに示すように、基本円３０に対して先端部を基本円３０に沿うように位置させ、凸部３１ｂのうち、凸部３１ｂが溶融樹脂９と接するであろうとする１つの幅（周長）Ｌ１は０．１〜３ｍｍが好ましい。また、この凸部３１ｂは、収納凹部２４の周長、または収納凹部２５の周長の１０〜５０％設けるのが好ましく、より好適には１０〜３０％設けることが好ましい。
また、凹部３１ａは基本円３０からの最大深さｄが０．３〜３ｍｍが好ましく、凹凸部３１ａ，３１ｂのうち溶融樹脂９と接しないであろうとする部分の幅（区間の周長幅）Ｌ２は１〜５ｍｍが好ましい。
さらに、凹部３１ａから凹部３１ａまで（または凸部３１ｂから凸部３１ｂまで）の配置のピッチＰは１〜１５ｍｍが好ましい。
凹凸部３１ａ，３１ｂの断面形状は、本実施形態では曲線形状である波形状にしたが、矩形あるいは山形に形成することもできる。また、凹凸部３１ａ，３１ｂは周方向へ等角度間隔で設けているが、必ずしも等角度間隔で形成する必要はなく、基部２１における凹凸部３１ａ，３１ｂとホルダー２２，２３における凹凸部３１ａ，３１ｂの間隔を異なるようにしてもよい。
このような、収納凹部２４，２５の溶融樹脂９の保持面は、表面にオリゴマーなどが付着しにくように表面処理がなされていることが好ましい。本実施形態では、イエプコ処理やフッ素コート等がなされている。

図６のＡ〜Ｃは、縦溝３１を形成する位置の形態を示している。図６のＡ〜Ｃでは、基部２１の収納凹部２４を示しているが、一対のホルダー２２，２３については縦溝３１を形成する位置は基部２１と同様、または下に記すような別形態の縦溝配置例との組合せで形成している。
図６のＡでは、基部２１の収納凹部２４の上部乃至中部に縦溝３１を形成せず、収納凹部２４の下部に縦溝３１を形成している。図６のＢでは、収納凹部２４の下部に縦溝３１を形成せず、収納凹部２４の上端から中部乃至下部にかけて縦溝３１を形成している。図６のＣは、収納凹部２４の上端から下端の全体にわたって、縦溝３１を形成した例である。その他、図示しないが収納凹部２４の上下方向中間位置にのみ縦溝３１を形成してもよい。その際は溶融樹脂９の全高より長く設定すると、オリゴマーが縦溝３１の下方（溶融樹脂９の保持位置の状態によっては上方）を通じて保持ユニット１７の外へ抜けやすくなるので好ましい。また、縦溝３１は収納凹部２４の中部を除いて上部及び下部に縦溝３１を設けてもよい。
なお、図６のＡ等で、縦溝３１を設けない範囲を溶融樹脂９の全高＋１０％の高さ範囲で設定すると、溶融樹脂供給装置１を高速運転し、ダイヘッド１０から押し出された樹脂をカッター２８で切断後、溶融樹脂９を基部２１で支える際、縦溝３１の押圧接触によって溶融樹脂９に溝痕が残る虞がなく好ましい。

図６のＤに示す縦溝３１は、上述の図６のＡで示した縦溝３１と同じ位置に縦溝３１を形成している。そして、収納凹部２４の上部乃至中部の縦溝３１を形成していない部分では、気体の噴出孔３４が設けられている。噴出孔３４は、基部２１の内壁部を通る流通路３６に連通し、流通路３６は図示しない気体噴出手段３７に管路３８を介して接続されている（図５のＡ参照）。気体噴出手段３７は、窒素などの不活性ガスや空気などの気体または圧縮気体を使用することができる。
なお、噴出孔３４の向き（気体噴出方向）は、収納凹部２４に対して、垂直または所定の角度など、様々な向きに設定可能であるが、図５のＡのように溶融樹脂９の周方向に気体が流れるようにすると溶融樹脂９の全周に気体が廻りやすくなるので好ましい。
図６のＥに示す縦溝３１は、上述の図６のＣで示した縦溝３１と同じ位置に縦溝３１を形成している。気体の噴出孔３４は、縦溝３１を形成した部分にも形成することができる。その際、噴出口３４は収納凹部２４の凸部３１ｂ側に設けてもよいが、図５のＡのように凹部３１ａに設けた方が気体の流れが溶融樹脂９に妨げられにくくなり、基部２１の上下方向に流れやすくなるので好ましい。その他、縦溝３１は、基部２１の上部に噴出ノズルを配設したり、基部２１の下部に噴出ノズルを配設してもよいし、孔数を適宜増やしてもよい。また、ホルダー２２，２３に噴出ノズルを設けてもよい。

図７のＡは、保持ユニット１７がキャビティー型５２の直上方へ搬送された状態を示す。
圧縮成形機４は、複数のキャビティー型５２が連続して円軌道上を移動するように回転可能に設けられている（図１参照）。キャビティー型５２は上方が開放し、キャビティー型５２の上部には図７の各図に示すように、上型となるネックハーフ５３が、キャビティー型５２に対して昇降可能に設けられている。
溶融樹脂９の受け渡し位置では、保持ユニット１７がネックハーフ５３とキャビティー型５２との間に配設され、ホルダー２２，２３を開放することによって、溶融樹脂９をキャビティー型５２の内孔５４に供給する。図７のＢに示すように、保持ユニット１７は、溶融樹脂９をキャビティー型５２に供給した後は、圧縮成形機４の回転軌道２０から離れる（図２参照）。

ネックハーフ５３は水平方向に開閉する左右一対の型によって形成され、キャビティー型５２の上部には、上下動が可能なコア５５が配設され、コア５５がネックハーフ５３の貫通孔５３ａ及びキャビティー型５２の内孔５４に押し込まれることによって、溶融樹脂９を圧縮成形してプリフォームを成形することができる。
図１に示すように、圧縮成形機４の下流側には、プリフォームを取り出す出口ホイール６が設置され、出口ホイール６には、プリフォームを次工程に搬送する取り出しコンベア７が設置されている。

次に、本発明の実施形態における樹脂供給装置の作用について説明する。
押出機２は、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂素材を加熱溶融及び混練して、溶融樹脂９をギヤポンプ８に搬送する。ギヤポンプ８では、溶融樹脂９の供給を安定させるために、歯車の噛み合いによって、溶融樹脂９の吐出を行うよう構成されている。ギヤポンプ８は、導管２ａを介して図２に示す下向きのダイヘッド１０に搬送され、ダイヘッド１０は、その下端部に形成した押出口から略円柱形状に形成された溶融樹脂９を連続的に下方に押し出している。

押し出された溶融樹脂９は、カッター２８によって切断され、押出口から切り離される。切り離された溶融樹脂９は、保持ユニット１７のホルダー２２，２３を閉じることによって収納凹部２４，２５内に溶融樹脂９が保持される。溶融樹脂９は、ダイヘッド１０から吐出される時に、蒸気状のアセトアルデヒドやオリゴマーが発生しており、ホルダー２２，２３を閉じる前に、噴出孔３４から気体を噴出する。気体を噴出することによって、オリゴマーを保持ユニット１７の外に吹き飛ばすことができ、併せて溶融樹脂９の保持部となる収納凹部２４，２５を冷却するとともに、溶融樹脂９の表面を冷却することができる。
このように、収納凹部２４，２５の内面と溶融樹脂の表面を冷却することによって、溶融樹脂９が、収納凹部２４，２５の内面に付着しにくくなる。

保持ユニット１７に保持された溶融樹脂９は、溶融樹脂９と収納凹部２４，２５との間に凹凸部３１ａ，３１ｂによって隙間が形成されるので、隙間の上端又は下端からオリゴマーを逃がすことができる。さらには、凹部３１ａに噴出孔３４を形成することによって、噴出孔３４から噴出された気体が縦溝３１と溶融樹脂９との隙間を流通することによって、保持ユニット１７における溶融樹脂９の搬送中に発生するオリゴマーなどを外部に排出することができる。
保持ユニット１７は、溶融樹脂９を保持しながら回転軌道を移動し、保持ユニット１７が圧縮成形機４のキャビティー型５２の上に移動したときに、図７のＡに示すように、保持ユニット１７は、キャビティー型５２とネックハーフ５３との間に入り込む。すなわち、互いの軌道が同一軌道３２（図２参照）上に移動したときに、保持ユニット１７のホルダー２２，２３を開状態にして、保持ユニット１７からキャビティー型５２の内孔５４に溶融樹脂９が供給される。

この際、保持ユニット１７の収納凹部２４，２５に縦溝３１を形成したので、収納凹部２４，２５の内面と溶融樹脂との接触面積が小さくなるので、溶融樹脂９の滑り性が向上し内孔５４に溶融樹脂９を効率よく落とし入れることができる。蒸気状のオリゴマーは、収納凹部２４，２５の内面に付着しようとするが、縦溝３１の隙間から外部に排出され、収納凹部２４，２５への付着が軽減される。
このように、オリゴマー等の付着を防止するようにしたので、保持グリップ１７を開放しても溶融樹脂が落下しなくなり、溶融樹脂を圧縮成形機の金型に供給できなくなるような不具合を回避することができる。また、オリゴマーなどが付着しても、付着量が少なくなるため、清掃に至るまでの時間を長くすることができ、樹脂材料の損失が軽減する効果がある。

溶融樹脂は、図７のＣに示すように、ネックハーフ５３が下降してキャビティー型５２の上に配設され、その後コア５５が下降して、ネックハーフ５３の貫通孔５３ａと内孔５４内に差し込まれる。
こうして、図７のＤに示すように、成形されるプリフォーム２７と同じ形状の隙間が形成され、溶融樹脂９が内孔５４及びネックハーフ５３側の隙間を充填し、溶融樹脂９がコア５５に圧縮されてプリフォーム２７が形成される。
プリフォーム２７が成形されると、プリフォーム２７は冷却されながら、図１に示すように、キャビティー型５２の移動により。出口ホイール６のグリップ３５の円軌道に接近する。そして、ネックハーフ５３とコア５５がプリフォーム２７を支持したまま上昇し、キャビティー型５２からプリフォーム２７を抜き出して、取り出しコンベア７へ移送し、プリフォーム２７は次工程のブロー成形の成形ラインなどに搬送される。
このようなプリフォーム２７は、ブロー成形によって容器にされたような場合は、アセトアルデヒドやオリゴマーが付着していないので、飲料の風味に悪影響を及ぼすことがない。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術的思想に基づいて、勿論、本発明は種々の変形又は変更が可能である。
例えば、縦溝３１は、溶融樹脂９の落下を妨げない程度に傾斜した螺旋状の溝でもよい。
また、カッター２８は保持ユニット１７に備えなくとも、例えば押出機２のダイヘッド１０の下方側に別途設けられていてもよい。
さらには、本装置は、保持ユニット１７や金型が多数、連続回転するものに限らず、１個取りでもよいし、直線搬送形式でも適用可能である。

本発明の実施形態による樹脂供給装置を備えた圧縮成形装置の全体の概略平面図である。 図１の樹脂供給装置周辺の拡大平面図である。 図１の圧縮成形機の保持ユニットを支持する構造部材の側面図である。 図１の樹脂供給装置の保持ユニットの構造を説明するための概略図であって、Ａは保持ユニットの平面図、Ｂは右側面図、Ｃは背面図、Ｄは保持ユニットが開いた状態の平面図である。 Ａは、図１の保持ユニットの基部の水平方向の断面図、Ｂは、保持ユニットのホルダーの水平方向の断面図、ＣはＢの円Ｘ内の縦溝の拡大断面図である。 図５の保持ユニットの基部に形成した縦溝を示し、Ａでは、基部の収納凹部に中間位置の上部から下端にわたって縦溝を形成した状態の正面図、Ｂは収納凹部の中間位置の下部から上端にわたって縦溝を形成した状態の正面図、Ｃは、収納凹部の上端から下端の全体にわたって、縦溝を形成した状態の正面図、Ｄは上記Ａと縦溝が同じであり、気体の噴出口を形成した例の正面図、Ｅは上記Ｃと縦溝が同じであり、気体の噴出口を縦溝に形成した例の正面図である。 図１に示す圧縮成形機のプリフォームの圧縮工程を示す図であって、Ａは、保持ユニットからキャビティー型に溶融樹脂を供給する直前の状態の断面図、Ｂはキャビティー型に溶融樹脂を供給した状態の断面図、Ｃはネックハーフがキャビティー型上に連結され、コアがそれらの貫通孔及び内孔に差し込まれている状態の断面図、Ｄは溶融樹脂を圧縮してプリフォームを成形している状態の断面図である。

符号の説明

１ 溶融樹脂供給装置
２ 押出機
３ 樹脂供給装置
４ 圧縮成形機
９ 溶融樹脂
１７ 保持ユニット
２１ 基部
２２，２３ ホルダー
２４，２５ 収納凹部
２７ プリフォーム
３１ 縦溝
３１ａ 凹部
３１ｂ 凸部
３４ 噴出孔

Claims (6)

1. 軌道上を移動しながら、押出機の吐出口から排出されてカッターによって切断された溶融樹脂を保持する開閉自在の保持部を有する保持ユニットを備え、該保持部を開放させて溶融樹脂を圧縮成形機の雌型に投下するようにした溶融樹脂供給装置において、
   前記溶融樹脂を保持する保持部の内周面に上下方向に延びる複数の凹溝を形成し、
   前記溶融樹脂と保持部の内周面との間に前記凹溝によって隙間を形成するようにしたことを特徴とする、溶融樹脂供給装置。
2. 軌道上を移動しながら、押出機の吐出口から排出されてカッターによって切断された溶融樹脂を保持する開閉自在の保持部を有する保持ユニットを備え、該保持部を開放させて溶融樹脂を圧縮成形機の雌型に投下するようにした溶融樹脂供給装置において、
   前記溶融樹脂を保持する保持部の内周面に上下方向に延びる複数の溝を形成し、
   前記保持部に該保持部の内周面及び／又は前記溶融樹脂の表面に気体を吹き付ける気体吹付手段を設けたことを特徴とする、溶融樹脂供給装置。
3. 前記保持部に該保持部の内周面及び／又は前記溶融樹脂の表面に気体を吹き付ける気体吹付手段を設けたことを特徴とする、請求項１に記載の溶融樹脂供給装置。
4. 前記保持部の内周面に形成した前記溝の断面形状が波形状であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の溶融樹脂供給装置。
5. 前記保持部が溶融樹脂を保持した状態で、溶融樹脂と前記保持部の内周面に前記気体吹付手段が気体を流すようにしたことを特徴とする、請求項２又は３に記載の溶融樹脂供給装置。
6. 前記保持部の内周面に表面処理が施されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の溶融樹脂供給装置

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