JP5335028B2 - 樹脂製ボトルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、原型となるプリフォームからブロー成形工程によって形成される樹脂製ボトルの製造方法に関する。

飲料等の液状内容物を収容する容器には様々な材質のものがある。その一種として、合成樹脂製ボトル、例えばポリエチレンテレフタレート製のブロー成形ボトル（ＰＥＴボトル）が知られている。特許文献１には、ブロー成形工程によって、原型となるプリフォームからＰＥＴボトルを形成する方法が開示されている。具体的には、一端に開口を有し、他端が閉塞した有底円筒状のプリフォームを加熱し、このプリフォームにおける開口側の首部を把持した状態でプリフォームの胴部をＰＥＴボトルの外形と同じ形状に形成された金型の内部に挿入する。そして、プリフォームの開口から高圧空気を導入することによって、プリフォームを金型の内部に密着するように膨張させてＰＥＴボトルを形成する。このＰＥＴボトルは、品質検査において、検査部位毎に輪切り状に切断されて複数のカット片に分割される。

図７は、ＰＥＴボトルを検査部位毎に切断したときの状態図である。図７の例では、ＰＥＴボトル１０を４つのカット片１０ａ〜１０ｄに分割している。品質検査では、各カット片１０ａ〜１０ｄの重量、肉厚、座屈強度などを計測し、計測結果を予め設定された設定値と比較することによって品質を検査する。計測結果と、設定値との差異が大きい場合には、品質検査の結果をブロー成形工程にフィードバックし、プリフォームの温度などのブロー成形の条件を調整する。これによって、ＰＥＴボトルの良品率を向上させている。例えば、肉厚が設定値よりも薄くなっていた部位は、プリフォームにおいても他の部位と比較して肉厚が薄かった部位であると考えられる。これは、プリフォームにおける肉厚の薄い部位には熱が伝わりやすいので、ブロー成形工程において、他の部位に対して相対的に温度が高くなり、高圧空気の導入によって他の部位よりも大きく膨張したと考えられるからである。したがって、この部位の温度を低く設定することによって、肉厚を設定値に近づけることができる。

特開平１１−１７９７９４号公報

しかしながら、このような品質検査では、ブロー成形工程の後でなければプリフォームの温度などのブロー成形の条件を調整することができないので、ブロー成形の条件が適切に調整されていない状態で一旦はＰＥＴボトルを成形することになる。したがって、ブロー成形の条件を最適化するのにＰＥＴボトルの成形を繰り返す必要があるので、ＰＥＴボトルの製造効率が低下するという問題がある。

本発明の目的は、樹脂製ボトルの成形を繰り返すことなくブロー成形の条件を最適化することによって、樹脂製ボトルの製造効率を向上させることである。

かかる課題を解決すべく、本発明は、第１のステップと、第２のステップと、第３のステップとを有し、原型となるプリフォームからブロー成形工程によって形成される樹脂製ボトルの製造方法を提供する。第１のステップでは、プリフォームの胴部に設定された複数の検査部位のそれぞれの重量または肉厚を計測する。第２のステップでは、第１のステップにて計測された重量または肉厚のそれぞれを予め設定された設定値と比較することによって、第１のステップにて計測された重量または肉厚と、設定値との差異を検査部位毎に検査する。第３のステップでは、検査部位毎の検査結果に応じて、ブロー成形工程におけるブロー成形の条件を調整する。

ここで、本発明において、第３のステップでは、検査部位毎の温度を調整することによって、ブロー成形工程におけるブロー成形の条件を調整することが好ましい。また、第３のステップでは、プリフォームに導入する空気の圧力を調整することによって、ブロー成形工程におけるブロー成形の条件を調整することが好ましい。また、第３のステップでは、プリフォームに空気を導入するタイミングを調整することによって、ブロー成形工程におけるブロー成形の条件を調整することが好ましい。さらに、第１のステップでは、プリフォームの胴部を検査部位毎に切断した後、検査部位毎に重量または肉厚を計測することが好ましい。

本発明によれば、プリフォームの胴部に設定された複数の検査部位のそれぞれの重量または肉厚を計測し、計測された重量または肉厚のそれぞれを予め設定された設定値と比較することによって、計測された重量または肉厚と、設定値との差異を検査部位毎に検査する。そして、検査部位毎の検査結果に応じて、ブロー成形工程におけるブロー成形の条件を調整する。したがって、樹脂製ボトルの成形を繰り返すことなく、すなわちブロー成形工程を経ることなくブロー成形の条件を最適化することができるので、樹脂製ボトルの製造効率を向上させることができる。

本実施形態に係るプリフォームおよびその切断装置の模式図 本実施形態に係るチャックの拡大斜視図 本実施形態に係るプリフォームを検査部位毎に切断したときの状態図 本実施形態に係るブロー成形機の全体模式図 本実施形態に係るブロー成形の工程説明図 本実施形態に係るプリフォームおよびＰＥＴボトルの対応関係図 ＰＥＴボトルを検査部位毎に切断したときの状態図

図１は、本実施形態に係るプリフォームおよびその切断装置の模式図である。ＰＥＴボトル（樹脂製ボトル）の原型となるプリフォーム１は、一端に開口を有し、他端を閉塞した有底円筒状に形成されている。このプリフォーム１は、ＰＥＴボトルの蓋を取り付けるためのネジ部が形成された開口側の首部１１と、その他の部分である胴部１２とを有している。

切断装置２は、プリフォーム１を切断する装置である。この切断装置２は、旋盤における切削工具をカッターに代えたものであり、基礎２１と、主軸台２２と、スライダ２３とを主体に構成されている。主軸台２２は、回転軸（主軸）周りに回転可能なチャック２２Ａと、チャック２２Ａを回転させるモータ（図示略）とを有する。チャック２２Ａの中心軸は、回転軸と一致している。スライダ２３は、ハンドル２３Ａを回転させることによって、基礎２１上を図１の紙面左右方向に沿って進退可能に構成されている（図１（ａ），（ｂ）参照）。このスライダ２３は、刃物台２４を備える。刃物台２４は、ハンドル２４Ａを回転させることによって、スライダ２３上を図１の紙面垂直方向に沿って進退可能に構成されている。また、刃物台２４には、刃の向きが主軸台２２の回転軸と直交するようにカッター２５が固定されている。

図２は、チャック２２Ａの拡大斜視図である。チャック２２Ａは、三つ爪のチャックである。このチャック２２Ａは、円筒状のナイロンチャック３を介してプリフォーム１の首部１１を把持する。チャック２２Ａにて首部１１を直に把持すると、首部１１の外周に形成された凹凸状のネジ部を三つ爪で把持することになるので、首部１１を安定して固定することができない。したがって、プリフォーム１の中心軸と、チャック２２Ａの中心軸とを一致させにくい。これに対して、ナイロンチャック３を介して首部１１を把持すると、ナイロンチャック３の表面には凹凸がないので、首部１１を安定して把持することができる。したがって、プリフォーム１の中心軸と、チャック２２Ａの中心軸、すなわち主軸台２２の回転軸とを容易に一致させることができる（図１参照）。また、ナイロンチャック３には、中心軸の方向に沿ってスリット３Ａが形成されている。これによれば、ナイロンチャック３の径を拡縮させることができるので、首部１１に対してナイロンチャック３を着脱しやすい。

次に、プリフォーム１を検査する方法について説明する。プリフォーム１の胴部１２には、予め複数の検査部位が設定されている。そして、切断装置２を用いてプリフォーム１を切断することによって、胴部１２を各検査部位に分割する。具体的には、まず、プリフォーム１の中心軸と、主軸台２２の回転軸とを一致させるように、チャック２２Ａにプリフォーム１の首部１１を把持させる。次に、ハンドル２３Ａを回転させることによって、スライダ２３を進退させて所定の位置、すなわち各検査部位の切断位置までカッター２５の刃を移動させる。次に、主軸台２２のモータを駆動してプリフォーム１を回転軸周りに回転させる。そして、ハンドル２４Ａを回転させることによって、刃物台２４を移動させてカッター２５の刃をプリフォーム１の胴部１２に押し込む。これにより、プリフォーム１を回転軸と直交する方向に沿って検査部位ごとに輪切り状に切断する。この切断に際しては、首部１１から離れた検査部位から順番にプリフォーム１を切断していく。

図３は、プリフォーム１を検査部位毎に切断したときの状態図である。図３の例では、プリフォーム１の首部１１を除いた胴部１２は、３つの検査部位１２ａ〜１２ｃに分割されている。プリフォーム１の品質検査では、胴部１２を検査部位毎に切断した後、各検査部位１２ａ〜１２ｃのそれぞれの肉厚を計測する（第１のステップ）。そして、各検査部位１２ａ〜１２ｃの肉厚のそれぞれを予め設定された設定値と比較することによって、各検査部位１２ａ〜１２ｃの肉厚と、設定値との差異を検査部位毎に検査する（第２のステップ）。なお、各検査部位１２ａ〜１２ｃの肉厚は、各検査部位１２ａ〜１２ｃの重量を計測することによって推定してもよい。

図４は、ブロー成形機の全体模式図である。ＰＥＴボトル４は、プリフォーム１をブロー成形機５に投入し、ブロー成形工程を実行することで形成される。以下、ＰＥＴボトル４の製造方法について説明する。

図５は、ブロー成形の工程説明図である。このブロー成形工程は、５つの工程を有している。第１の工程では、ブロー成形機５内に設けられたブロー成形用ヒータ５１にてプリフォーム１を加熱して温度を調整する。ブロー成形用ヒータ５１は、プリフォーム１の外周に沿った形状のヒータをプリフォーム１の中心軸に沿って複数配設した構成とされている。換言すれば、ブロー成形用ヒータ５１は、プリフォーム１の検査部位のそれぞれに対応して設けられている。第２の工程では、ＰＥＴボトル４の外形と同じ形状に形成された金型５２の内部にプリフォーム１の胴部１２を挿入する。第３の工程では、首部１１の開口から延伸棒５３を挿入してプリフォーム１を中心軸に沿って押圧することによって押し延ばす。第４の工程では、首部１１の開口から高圧空気を導入することで金型５２の内部に密着するようにプリフォーム１を膨張させてＰＥＴボトル４を成形する。第５の工程では、ＰＥＴボトル４を冷却した後、金型５２を開いて取り出す。

図６は、プリフォームおよびＰＥＴボトルの対応関係図である。第２の工程において、ブロー成形用ヒータ５１の温度（ブロー成形の条件）は、プリフォーム１の検査部位毎の検査結果に応じて調整される（第３のステップ）。ここで、ブロー成形工程において、他の部位よりも相対的に温度の低い部位は膨張しにくく、他の部位よりも相対的に温度の高い部位は膨張しやすい。したがって、肉厚が設定値よりも薄い検査部位の温度は他の検査部位よりも相対的に低く調整される。また、肉厚が設定値よりも厚い検査部位の温度は他の検査部位よりも相対的に高く調整される。例えば、検査部位１２ａの肉厚が設定値よりも薄い場合、この検査部位に関するブロー成形用ヒータ５１の温度を他の検査部位１２ｂ，１２ｃよりも相対的に低くする。これにより、検査部位１２ａは、ブロー成形工程において、他の検査部位１２ｂ，１２ｃよりも膨張しにくくなる。したがって、ＰＥＴボトル４における検査部位１２ａの肉厚を設定値に近づけることができる。

このように、本実施形態によれば、プリフォーム１の胴部１２に設定された複数の検査部位１２ａ〜１２ｃのそれぞれの肉厚を計測し、計測された肉厚のそれぞれを予め設定された設定値と比較することによって、計測された肉厚と、設定値との差異を検査部位毎に検査する。そして、検査部位毎の検査結果に応じて、ブロー成形用ヒータ５１の温度を調整する。したがって、ＰＥＴボトル４の成形を繰り返すことなくブロー成形用ヒータ５１の温度を最適化することができるので、ＰＥＴボトル４の製造効率を向上させることができる。

なお、上述した実施形態では、プリフォーム１を切断装置２にて切断した後、各検査部位１２ａ〜１２ｃの肉厚を計測していた。これに対して、例えば、プリフォームの形状を計測する装置などを用いることによって、プリフォームを切断することなく各検査部位の肉厚を計測してもよい。また、各検査部位の肉厚に代えて重量を計測してもよい。要するに、第１のステップでは、プリフォームの胴部に設定された複数の検査部位のそれぞれの重量または肉厚を計測すればよい。

また、上述した実施形態では、プリフォーム１の検査部位毎の検査結果に応じて、ブロー成形用ヒータ５１の温度を調整していた。これに対して、検査結果に応じて調整するブロー成形の条件は、他の条件であってもよい。例えば、プリフォームに導入する高圧空気の圧力を調整してもよい。この場合、圧力を低くすることによって、肉厚を厚くすることができる。これに対して、圧力を高くすることによって、肉厚を薄くすることができる。また、例えば、プリフォームに高圧空気を導入するタイミングを調整してもよい。この場合、タイミングを遅くすることによって、高圧空気を導入する際のプリフォームの温度は低くなるので、肉厚を厚くすることができる。これに対して、タイミングを早くすることによって、高圧空気を導入する際のプリフォームの温度は高くなるので、肉厚を薄くすることができる。

さらに、上述した実施形態において、プリフォーム１の検査部位毎の検査は、ブロー成形をする全部のプリフォーム１に対して行う必要はなく、ブロー成形機５に投入するプリフォームの一部について検査するだけであってもよい。例えば、同一の製造ロットのプリフォーム１の内１個又は数個を抽出して検査すればよい。この場合、１個又は数個のプリフォーム１の検査結果に応じて調整したブロー成形の条件で、ブロー成形をする全てのプリフォーム１についてブロー成形を行い、ＰＥＴボトルを製造することができる。

以上のように、本発明は、原型となるプリフォームからブロー成形工程によって形成される樹脂製ボトルの製造方法に広く適用できる。

１ プリフォーム
２ 切断装置
３ ナイロンチャック
３Ａ スリット
４ ＰＥＴボトル（樹脂製ボトル）
５ ブロー成形機
１１ 首部
１２ 胴部
１２ａ−１２ｃ 検査部位
２１ 基礎
２２ 主軸台
２２Ａ チャック
２３ スライダ
２３Ａ ハンドル
２４ 刃物台
２４Ａ ハンドル
２５ カッター
５１ ブロー成形用ヒータ
５２ 金型
５３ 延伸棒

Claims (5)

1. 原型となるプリフォームからブロー成形工程によって形成される樹脂製ボトルの製造方法において、
   前記プリフォームの胴部に設定された複数の検査部位のそれぞれの重量または肉厚を計測する第１のステップと、
   前記第１のステップにて計測された重量または肉厚のそれぞれを予め設定された設定値と比較することによって、前記第１のステップにて計測された重量または肉厚と、前記設定値との差異を前記検査部位毎に検査する第２のステップと、
   前記検査部位毎の検査結果に応じて、前記ブロー成形工程におけるブロー成形の条件を調整する第３のステップと
   を有することを特徴とする樹脂製ボトルの製造方法。
2. 前記第３のステップでは、前記検査部位毎の温度を調整することによって、前記ブロー成形工程におけるブロー成形の条件を調整することを特徴とする請求項１に記載された樹脂製ボトルの製造方法。
3. 前記第３のステップでは、前記プリフォームに導入する空気の圧力を調整することによって、前記ブロー成形工程におけるブロー成形の条件を調整することを特徴とする請求項１に記載された樹脂製ボトルの製造方法。
4. 前記第３のステップでは、前記プリフォームに空気を導入するタイミングを調整することによって、前記ブロー成形工程におけるブロー成形の条件を調整することを特徴とする請求項１に記載された樹脂製ボトルの製造方法。
5. 前記第１のステップでは、前記プリフォームの胴部を前記検査部位毎に切断した後、前記検査部位毎に重量または肉厚を計測することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載された樹脂製ボトルの製造方法。

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