JP6230926B2 - ブロー成形装置およびブロー成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、有底筒状のプリフォームを壜体にブロー成形するブロー成形装置およびブロー成形方法に関し、特に、ブロー成形を行うための加圧流体として液体を使用するものに関する。

延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）製の壜体やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の壜体（ペットボトル）に代表されるような樹脂製の壜体は、飲料用、食品用、化粧料用等の様々な用途に使用されている。このような壜体は、射出成形等により有底筒状に形成された樹脂製のプリフォームを、延伸効果を発現させることのできる温度にまで加熱し、この状態でブロー成形装置を用いて２軸延伸ブロー成形することで所定の形状に形成されるのが一般的である。

ブロー成形装置としては、プリフォーム内に供給される加圧流体として、加圧エアに替えて加圧した液体を使用するようにしたものが知られている。この場合、液体として飲料、化粧品、薬品等の最終的に製品として壜体に充填される内容液を使用することにより、壜体への内容液の充填工程を省略して、その生産工程やブロー成形装置の構成を簡略化することができる。

例えば特許文献１には、延伸可能な温度にまで加熱されたプリフォームが装着されるブロー成形用の金型と、金型に装着されたプリフォームの口筒部に嵌合するブローノズルと、ブローノズルを通してプリフォームに加圧された液体を供給する加圧液体供給部と、上下方向に移動自在の延伸ロッドとを備え、延伸ロッドによりプリフォームを縦方向（軸方向）に延伸させつつ、プリフォーム内に加圧された液体を供給してプリフォームを横方向（径方向）に延伸させて、プリフォームを金型のキャビティに沿った形状の壜体に成形するようにしたブロー成形装置が記載されている。

特開２０１３−２０８８３４号公報

プリフォーム内に供給される加圧流体として最終的に製品として壜体に充填される内容液を用いるようにしたブロー成形装置では、内容液を加圧供給するための加圧液体供給部として、電動モータにより駆動されるサーボプランジャータイプのプランジャーポンプを用いることができる。加圧液体供給部としてプランジャーポンプを用いることにより、製品となる壜体へ精度良く一定量の内容液を充填することができる。

しかしながら、プリフォームの賦形性を高めるためには、プリフォームに供給する液体を規定の圧力にまで短時間で昇圧する必要があるので、プランジャーポンプの作動速度は大きくなり、その反動で、プリフォーム内への加圧した液体の供給中にウォーターハンマー現象（水撃作用）が生じるおそれがある。ウォーターハンマー現象が生じると、プリフォーム内に供給される液体のピーク圧力が、例えば１０ＭＰａ程度と、規定圧力よりも大幅に高くなって、プリフォームの賦形性やブロー成形の安定性を低下させる要因となっていた。

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、プリフォームに供給する液体の昇圧を早くしつつ、その反動によるウォーターハンマー現象を抑えて、プリフォームの賦形性とブロー成形の安定性とを高めることができるブロー成形装置およびブロー成形方法を提供することにある。

本発明のブロー成形装置は、ブロー成形用の金型に装着された有底筒状のプリフォームに加圧した液体を供給して該プリフォームを前記金型のキャビティに沿った形状に成形するブロー成形装置であって、前記プリフォームの口筒部に嵌合するブローノズルと、前記ブローノズルを通して前記プリフォームに加圧した液体を供給するプランジャーポンプと、前記プリフォーム内への加圧した液体の供給中に、前記プランジャーポンプの作動速度および作動力を変更して、前記プリフォーム内に供給される液体のピーク圧を３．５ＭＰａ〜５．０ＭＰａの間に制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記プリフォーム内への加圧した液体の供給開始から所定時間経過後に、前記プランジャーポンプの作動速度および作動力を、当該時間の経過前よりも低い値に変更することを特徴とする。

本発明のブロー成形装置では、前記プランジャーポンプは電動モータを駆動源としたサーボプランジャータイプであり、前記制御部は、前記電動モータの回転速度およびトルクを変更することで、前記プランジャーポンプの作動速度および作動力を変更するのが好ましい。

本発明のブロー成形装置では、前記ブローノズルを開閉するシール体を備え、該シール体の開動作が開始されたときに、前記プランジャーポンプから前記プリフォーム内への加圧した液体の供給を開始するのが好ましい。

本発明のブロー成形方法は、ブロー成形用の金型に装着された有底筒状のプリフォームに加圧した液体を供給して該プリフォームを前記金型のキャビティに沿った形状に成形するブロー成形方法であって、プランジャーポンプにより、前記プリフォームの口筒部に嵌合するブローノズルを通して該プリフォームに加圧した液体を供給する液体供給工程と、前記プリフォーム内への加圧した液体の供給中に、前記プランジャーポンプの作動速度および作動力を変更して、前記プリフォーム内に供給される液体のピーク圧を３．５ＭＰａ〜５．０ＭＰａの間に制御するピーク圧制御工程と、を有し、前記ピーク圧制御工程においては、前記プリフォーム内への加圧した液体の供給開始から所定時間経過後に、前記プランジャーポンプの作動速度および作動力を、当該時間の経過前よりも低い値に変更することを特徴とする。

本発明によれば、プリフォーム内への加圧した液体の供給中に、プランジャーポンプの作動速度および作動力を変更することで、ウォーターハンマー現象による液体の圧力の上昇を抑制して、プリフォーム内に供給される液体のピーク圧を３．５ＭＰａ〜５．０ＭＰａの間に制御するようにしたので、プリフォームに供給する液体の昇圧を早くしつつ、その反動によるウォーターハンマー現象を抑えてプリフォームの賦形性やブロー成形の安定性を高めることができる。

本発明の一実施の形態であるブロー成形装置を概略で示す説明図である。 図１に示す充填ヘッド部を拡大して示す拡大断面図である。 図１に示すブロー成形装置によりプリフォームをブロー成形している状態を示す図である。 図１に示すブロー成形装置のブロー成形が完了した状態の図である。 図１に示すブロー成形装置によるブロー成形の処理手順を示すタイムチャート図である。 図１に示すブロー成形装置のタイムチャート図と比較例のブロー成形装置のタイムチャート図とを比較して示す図である。 図５に示すブロー成形の処理手順の変形例であって保持時間を短縮した場合のタイムチャート図である。 実施例１〜３と比較例１〜５の比較結果を示す図である。 ブロー成形時における液体のピーク圧とブロー成形後のボトル容量および当該ボトル容量の収縮率との関係を示す特性線図である。

図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態であるブロー成形装置は、ブロー成形用の金型１を有している。この金型１のキャビティ２は壜形状となっており、金型１の上面において上方に向けて開口している。詳細は図示しないが、金型１は左右に型開きすることができるようになっており、金型１を開くことで成形後の製品を金型１から取り出すことができる。

金型１には、このブロー成形装置によりブロー成形されて壜体を形成するプリフォームＰＦを装着することができる。図１、図２においては、金型１にプリフォームＰＦを装着した状態を示す。図２に示すように、プリフォームＰＦとしては、例えばポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂材料により全体として有底円筒状に形成され、その試験管形状となる本体部ＰＦａの上端に円筒状の口筒部ＰＦｂが一体に設けられるとともに、口筒部ＰＦｂの下端部にネックリングＰＦｃが一体に設けられた形状のものを用いることができる。このプリフォームＰＦは、その本体部ＰＦａが金型１のキャビティ２内にその軸心に沿って配置されるとともに、ネックリングＰＦｃが金型１の上面に当接して口筒部ＰＦｂが金型１の外部（図１中では上方）に突出した状態となって金型１に装着される。

図１に示すように、金型１の上側には、金型１に対して上下方向に相対移動自在にノズルユニット１０が設けられている。このノズルユニット１０は全体として筒状で、充填ヘッド部１１と、この充填ヘッド部１１がカートリッジ式に着脱自在にねじ結合される支持部２１とを備えている。

充填ヘッド部１１は、保持部材１２、ブローノズル１３および供給筒部１４を備えている。

保持部材１２は、その中心に上下方向に貫通する貫通孔を備えたブロック状に形成され、この貫通孔の内側に筒状のブローノズル１３が装着されている。ノズルユニット１０が下端にまで下げられると、金型１に装着されたプリフォームＰＦの口筒部ＰＦｂが貫通孔の内部に配置されてブローノズル１３が当該口筒部ＰＦｂの内側に嵌合するとともに、ネックリングＰＦｃが保持部材１２の下端と金型１の上面との間に挟み込まれて、プリフォームＰＦは金型１に対して垂直な装着姿勢に保持される。

なお、金型１に装着されたプリフォームＰＦの口筒部ＰＦｂの外周面と保持部材１２の内周面との間にはこれを囲繞する空間Ｓが区画形成されている。

図２に示すように、供給筒部１４は、その内部に上下方向に延びる供給路Ｆｓを備えた円筒状の部材に構成され、保持部材１２の上端に固定されて保持部材１２とともに金型１に対して上下に相対移動可能となっている。供給筒部１４の上端側には供給路Ｆｓに連なる導入ポート１４ａが設けられ、下端側には供給路Ｆｓに連なる排出ポート１４ｂが設けられている。また、供給筒部１４の供給路Ｆｓを形成する内面の下端には、下方に向けて縮径状に傾斜する円錐面状のシール面１４ｃが設けられ、このシール面１４ｃの軸心には供給路Ｆｓを下方に向けて開口させてブローノズル１３に連通させる供給孔１４ｄが設けられている。

供給路Ｆｓの内部には供給孔１４ｄつまりブローノズル１３を開閉するためのシール体１５が配置されている。シール体１５は短円柱状に形成され、その下端面の外周縁部にはテーパー状の当接面１５ａが設けられている。この当接面１５ａは、シール面１４ｃと同一の傾斜角度を有し、シール面１４ｃと密着することができる。供給路Ｆｓの内部には供給路Ｆｓの軸心に沿って細長い円筒棒状の軸体１６が配置されており、この軸体１６は供給筒部１４の上端を液密に貫通し、支持部２１により充填ヘッド部１１および支持部２１に対して上下方向に移動自在に支持されている。シール体１５は、軸体１６の下端に同軸に固定され、この軸体１６とともに供給路Ｆｓの内部で上下に移動自在となっている。軸体１６が下方のストローク端にまで移動するとシール体１５の当接面１５ａが供給筒部１４の下端部のシール面１４ｃに当接し、供給孔１４ｄつまりブローノズル１３がシール体１５により閉じられる。一方、軸体１６とともにシール体１５が上方に移動すると、シール体１５の当接面１５ａが供給筒部１４のシール面１４ｃから離れて、供給孔１４ｄつまりブローノズル１３が開かれる。

軸体１６は中空となっており、その内側には延伸ロッド１７が摺動自在に装着されている。延伸ロッド１７は軸体１６に対して軸方向に相対移動可能となっており、その下端はシール体１５の下端から突出している。図２に二点鎖線で示すように、延伸ロッド１７は、下方に向けて移動することにより、プリフォームＰＦを縦方向（軸方向）に延伸することができる。

なお、シール体１５の下端には、延伸ロッド１７をガイドするために、短円筒状でポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂製のガイド体１８が固定されている。

図１に示すように、ノズルユニット１０にはプランジャーポンプ３１および液体循環部３２が接続されている。

プランジャーポンプ３１は、シリンダ３１ａとこのシリンダ３１ａ内に軸方向に沿って移動自在に装着されたプランジャー３１ｂとを備えており、プランジャー３１ｂが作動することにより配管Ｐ１を介して供給筒部１４の導入ポート１４ａから供給路Ｆｓ内に加圧した液体Ｌを供給することができる。図示する場合では、プランジャーポンプ３１は、駆動源として電動モータ３１ｃを備えたサーボプランジャータイプとなっており、プランジャー３１ｂは電動モータ３１ｃにより駆動されてシリンダ３１ａ内で軸方向に作動するようになっている。

電動モータ３１ｃには制御部としての制御装置３３が接続され、この制御装置３３により電動モータ３１ｃの作動が制御されるようになっている。制御装置３３は、電動モータ３１ｃを作動させるとともに電動モータ３１ｃの回転速度（単位時間当たりの回転数）およびトルクを種々の値に変更することができる。つまり、制御装置３３は、電動モータ３１ｃの回転速度およびトルクを制御することにより、プランジャー３１ｂを任意の作動速度および作動力で駆動することができる。また、この制御装置３３は、このブロー成形装置のシール体１５や延伸ロッド１７等の作動を制御するための制御システムと連動して制御動作を行う構成とすることができ、または当該制御システムの一部として構成されることもできる。

液体循環部３２は、液体Ｌを配管Ｒ１から新たに補給しながら所定の温度に調整して配管Ｒ２を通してプランジャーポンプ３１に供給するとともに、液体Ｌを所定の温度に調整しながらプランジャーポンプ３１と供給路Ｆｓとの間を循環させる機能を有する。すなわち、液体Ｌを必要に応じて、供給路Ｆｓ→排出ポート１４ｂ→配管Ｒ３→液体循環部３２→配管Ｒ２→プランジャーポンプ３１→配管Ｐ１→導入ポート１４ａ→供給路Ｆｓと云うように構成される循環路ＣＲを循環させることができる。

循環路ＣＲには２つの電磁式のバルブＶ１，Ｖ２が設けられ、ブロー成形の各工程に対応して所定の流路が対応するバルブＶ１，Ｖ２により開閉される。

供給筒部１４には供給孔１４ｄを介してブローノズル１３に連通する接続ポート１４ｅが設けられている。この接続ポート１４ｅには、例えば、ブロー成形に先立ってプリフォームＰＦ内の空気を吸い出す脱気機構や、この接続ポート１４ｅ内の液体をフラッシュするパフブロー機構等を接続することができる。

プランジャーポンプ３１が作動した状態でシール体１５が上方に移動して供給孔１４ｄつまりブローノズル１３が開かれると、プランジャーポンプ３１から供給路Ｆｓを介してブローノズル１３に加圧された液体Ｌが供給される。このように、ブローノズル１３を通して加圧された液体ＬをプリフォームＰＦ内に供給（充填）することで、プリフォームＰＦを金型１のキャビティ２に沿った形状にブロー成形することができる。

本発明では、制御装置３３は、シール体１５が上方に移動してその開動作を開始したときに、電動モータ３１ｃを予め定められた回転速度およびトルクで作動させ、プランジャーポンプ３１からプリフォームＰＦ内への加圧した液体Ｌの供給を開始させる。

また、制御装置３３は、プリフォームＰＦ内への加圧した液体Ｌの供給を開始してから所定時間経過後に、電動モータ３１ｃの回転速度およびトルクを、当該時間の経過前よりも低い値に変更する。つまり、制御装置３３は、プリフォームＰＦ内への加圧した液体Ｌの供給を開始してから所定時間が経過するまでは、電動モータ３１ｃを一定の回転速度およびトルクで作動するように制御し、プリフォームＰＦ内への加圧した液体Ｌの供給を開始してから所定時間経過後に、電動モータ３１ｃの回転速度およびトルクをそれまでよりも低い値に変更する。このように、制御装置３３は、プリフォームＰＦ内への加圧した液体Ｌの供給を開始してから所定時間経過後に、電動モータ３１ｃの回転速度およびトルクをそれまでよりも低い値に変更することで、プリフォームＰＦ内に供給される液体Ｌのピーク圧を３．５Ｍｐａ〜５．０ＭＰａの間に制御する。

なお、プリフォームＰＦ内に供給される液体Ｌの圧力は、例えば、ブローノズル１３や供給孔１４ｄに設けた圧力計により計測する構成とすることができる。

図３は図１に示すブロー成形装置によりプリフォームをブロー成形している状態を示す図であり、図４は図１に示すブロー成形装置によるブロー成形が完了した状態を示す図である。また、図５は、図１に示すブロー成形装置によるブロー成形の処理手順を示すタイムチャート図である。

次に、このようなブロー成形装置を用いてプリフォームＰＦをブロー成形して壜体を形成する処理手順つまり本発明のブロー成形方法について図１〜図５を適宜参照しつつ説明する。

まず、口筒部ＰＦｂを除く部分をブロー成形に適した温度に加熱したプリフォームＰＦを、口筒部ＰＦｂを上方に突出させた状態でブロー成形用の金型１に装着し、型締めする。

次に、ノズルユニット１０を下降させ（図５において三点鎖線で示す）、保持部材１２と金型１の上面との間にネックリングＰＦｃを挟み込んでプリフォームＰＦを金型１に保持させる。このとき、シール体１５により供給孔１４ｄが閉じた状態とされるとともに循環路ＣＲのバルブＶ１、Ｖ２がいずれも開状態とされ、液体Ｌは液体循環部３２により所定の温度に調整されながら循環路ＣＲを循環している。図１がこの状態を示す。

次に、図２に二点鎖線で示すように、延伸ロッド１７を下方に向けて移動させ（図５において二点鎖線で示す）、この延伸ロッド１７によりプリフォームＰＦを縦方向（軸方向）に延伸する。

そして、延伸ロッド１７によるプリフォームＰＦの縦方向（軸方向）への延伸中に、バルブＶ１、Ｖ２を閉じて循環路ＣＲに沿った液体Ｌの循環を停止させるとともに、図３に示すように、軸体１６とともにシール体１５を上方に移動させて供給孔１４ｄつまりブローノズル１３を開く（図５において一点鎖線で示す）。また、シール体１５が開動作を開始すると、制御装置３３により電動モータ３１ｃの作動が開始されてプランジャー３１ｂが作動を開始する（図５において破線で示す）。これにより、プランジャーポンプ３１から圧送されてきた加圧された液体Ｌが、供給孔１４ｄおよびブローノズル１３を通してプリフォームＰＦの内部に供給され（液体供給工程）、ブロー成形が行われる。

このとき、図５から解るように、制御装置３３は、プリフォームＰＦ内への加圧した液体Ｌの供給を開始してから所定時間（図５に示す場合では、約０．５秒）が経過するまでは、電動モータ３１ｃを一定の回転速度およびトルクで作動させることにより、プランジャー３１ｂを一定の作動速度および作動力で作動させる。なお、シール体１５は、当該所定時間が経過するよりも前に全開状態となる。

また、制御装置３３は、プリフォームＰＦ内への加圧した液体Ｌの供給を開始してから所定時間経過後に、電動モータ３１ｃの回転速度およびトルクをそれまでよりも低い値に変更する。この変更は、プリフォームＰＦ内への液体Ｌの供給の完了前に行われる。このような制御により、制御装置３３は、プランジャー３１ｂの作動速度および作動力を低減させ、プリフォームＰＦに供給される液体Ｌの供給圧Ｐを制御する（ピーク圧制御工程）。つまり、制御装置３３は、プリフォームＰＦ内への加圧した液体Ｌの供給を開始してから所定時間経過後には、プランジャー３１ｂの作動速度および作動力が低減させることで、液体Ｌを供給初期よりも低い供給圧ＰでプリフォームＰＦ内に供給する。プリフォームＰＦ内への加圧した液体Ｌの供給を開始してから所定時間経過後にプランジャー３１ｂの作動速度および作動力が低減されることは、図５において、当該時間の経過後にプランジャー３１ｂの位置を示す破線の傾斜角度が変化していることで示される。

このように、プリフォームＰＦ内へ加圧した液体Ｌを供給するにあたり、液体Ｌの供給初期において、プランジャーポンプ３１つまりプランジャー３１ｂの作動速度および作動力を大きくすることで、プリフォームＰＦ内に供給する液体Ｌを規定の供給圧Ｐにまで短時間で昇圧して、プリフォームＰＦの賦形性を高めることができる。また、加圧した液体Ｌの供給を開始してから所定時間経過後に、プランジャー３１ｂの作動速度および作動力を低減させて、供給初期よりも低い供給圧Ｐで液体ＬをプリフォームＰＦ内に供給することにより、プリフォームＰＦに供給する液体Ｌの昇圧を早くしつつ、プリフォームＰＦ内への加圧した液体Ｌの供給中にウォーターハンマー（水撃作用）が生じるのを抑制して、プリフォームＰＦ内に供給される液体Ｌのピーク圧を、３．５Ｍｐａ〜５．０ＭＰａの間に制御することができる。

加圧した液体Ｌの供給を開始してから所定時間経過後に、供給初期よりも低い供給圧Ｐで液体ＬがプリフォームＰＦ内に供給され、規定量の液体ＬがプリフォームＰＦに供給されると、プランジャー３１ｂの作動が停止し、シール体１５が開いたままで所定の保持時間が経過するまでこの状態が保持される。

なお、保持時間中において、延伸ロッド１７は上方に向けて移動してプリフォームＰＦの外部に取り出され、延伸ロッド１７が取り出されて減量した分の液体Ｌがプランジャーポンプ３１の作動によりプリフォームＰＦ内に供給される。

また、必要に応じて、プランジャーポンプ３１のプランジャー３１ｂを戻り方向に作動させて供給孔１４ｄから液体Ｌを吸い込むサックバック工程を行ない、液体Ｌの充填量を調整することができる。図５に示す場合では、ブロー成形の処理手順が開始されて４．４秒後にプランジャー３１ｂが戻り動作されてサックバック工程が開始されている。

このようなブロー成形により、プリフォームＰＦを、プランジャーポンプ３１から供給される液体Ｌの圧力により横方向（径方向）に膨張状に延伸して、金型１のキャビティ２に沿った形状の壜体とすることができる。

なお、ブロー成形において、液体Ｌの圧力によりプリフォームＰＦの口筒部ＰＦｂが拡径変形するような場合には、図示しない加圧流路を介して保持部材１２と口筒部ＰＦｂとの間の空間Ｓに加圧エアを供給することにより、このような拡径変形を効果的に抑制することができる。

ブロー成形が完了すると、次に、図４に示すように、軸体１６とともにシール体１５を下降させて供給孔１４ｄつまりブローノズル１３を閉じ、バルブＶ１、Ｖ２を開状態として液体Ｌを再び循環路ＣＲに沿って循環させる。図５に示す場合では、サックバック工程が終了した処理手順開始５．５秒後にシール体１５が閉じられている。また、処理手順開始６．４秒後にはノズルユニット１０が上昇し、プリフォームＰＦをブロー成形して形成された壜体の口筒部がブローノズル１３から取り外される。そして、金型１が型開きされて液体Ｌが充填された壜体が取り出され、その口筒部がキャップ等でシールされて液体Ｌを内容液として壜体（ボトル）に収容した製品が完成する。

図６は図１に示すブロー成形装置のタイムチャート図と比較例のブロー成形装置のタイムチャート図とを比較して示す図である。

図６の下側のタイムチャート図に示されるように、プリフォームＰＦに加圧した液体Ｌの供給を開始してからその液体Ｌの供給の完了まで、プランジャー３１ｂの作動速度および作動力を一定としてプリフォームＰＦに加圧した液体Ｌを供給するようにした比較例のブロー成形装置（ブロー成形方法）では、ウォーターハンマーによる液体Ｌの供給圧Ｐのピーク圧の過度の上昇を抑えるために、図６の上側のタイムチャート図に示される本発明のブロー成形装置（ブロー成形方法）の場合よりも、プランジャー３１ｂの作動速度を約３分の１の作動速度にまで遅くされている。そのため、ブロー成形のサイクルが長くなり、製品の製造コストが高められることになる。

これに対して本発明では、上記のように、プリフォームＰＦに加圧した液体Ｌの供給を開始してから所定時間経過後に、プランジャー３１ｂの作動速度および作動力を低減させて、供給初期よりも低い供給圧Ｐで液体ＬをプリフォームＰＦ内に供給することにより、プリフォームＰＦに加圧した液体Ｌの供給初期におけるプランジャー３１ｂの作動速度および作動力を高くしてプリフォームＰＦに供給する液体Ｌの昇圧を早くしつつ、プリフォームＰＦ内への加圧した液体Ｌの供給中にウォーターハンマー（水撃作用）が生じるのを抑制して、プリフォームＰＦ内に供給される液体Ｌのピーク圧を、３．５Ｍｐａ〜５．０ＭＰａの間に制御することができる。これにより、ブロー成形のサイクルを短くして、製品の製造コストを低減させつつ、プリフォームＰＦの賦形性を高めて精度良く安定して所定の形状にプリフォームＰＦをブロー成形することができる。

また、本発明では、プリフォームＰＦ内への加圧した液体Ｌの供給中に、プランジャーポンプ３１の作動速度および作動力を変更することで、ウォーターハンマー現象により液体Ｌのピーク圧が過度に上昇するのを抑制して、プリフォームＰＦ内に供給される液体Ｌのピーク圧を３．５ＭＰａ〜５．０ＭＰａの間に制御することができる。したがって、プリフォームＰＦに供給する液体Ｌの昇圧を早くしつつ、その反動によるウォーターハンマー現象を抑えてプリフォームＰＦの賦形性やブロー成形の安定性を高めることができる。

さらに、本発明では、上記のようにウォーターハンマー現象を抑制することにより、液体Ｌのピーク圧をブロー成形装置の耐圧の範囲内に抑えて、ブロー成形中にノズルユニット１０と金型１との間に隙間が生じて液漏れ等が発生することを防止することができる。

図７は図５に示すブロー成形の処理手順の変形例であって保持時間を短縮した場合のタイムチャート図である。

本発明では、プリフォームＰＦ内への加圧した液体Ｌの供給中にウォーターハンマー現象が生じるのを抑制しつつ、プリフォームＰＦに供給する液体Ｌの昇圧を早くすることでプリフォームの賦形性を高めることができるので、図５に示すブロー成形のタイムチャート図に示す場合に比べて、保持時間を短縮することもできる。これにより、ブロー成形のサイクルをさらに短くして、製品の製造コストをさらに高めることができる。

以下に、本発明のブロー成形装置（ブロー成形方法）の実施例について説明する。なお、本発明は以下に記載の実施例の内容に限定されるものではない。

実施例として、プリフォームに加圧した液体の供給を開始してからサーボモータ（電動モータ）の回転速度およびトルク（プランジャートルク）を変更するまでの時間（可変までの時間）を互いに相違させた３つの実施例１〜３を用意した。実施例１では当該時間は０．２２８秒に設定され、実施例２では当該時間は０．２２２秒に設定され、実施例３では当該時間は０．２４１秒に設定されている。

全ての実施例１〜３において、プリフォームに加圧した液体の供給を開始してから所定時間経過までのサーボモータの速度は３０００ｒｐｍで同一であり、プランジャートルクも４５Ｎｍで同一である。また、全ての実施例１〜３において、プリフォームに加圧した液体の供給を開始してから所定時間経過後におけるサーボモータの速度は１２５０ｒｐｍで同一であり、プランジャートルクも３６．９Ｎｍで同一である。

実施例１〜３に対する比較例として、比較例１〜５を用意した。比較例１〜３は、実施例１〜３に対して、プリフォームに加圧した液体の供給を開始してからサーボモータの回転速度およびプランジャートルクを変更するまでの時間を短く設定したものであり、比較例１では当該時間は０．２０５秒に設定され、比較例２では当該時間は０．１８０秒に設定され、比較例３では当該時間は０．１７０秒に設定されている。それ以外の条件、つまりプリフォームに加圧した液体の供給を開始してから所定時間経過までのサーボモータの速度とプランジャートルク、プリフォームに加圧した液体の供給を開始してから所定時間経過後におけるサーボモータの速度とプランジャートルク、および、液体の昇圧時間は全て実施例１〜３の場合と同一である。

一方、比較例４、５は、プリフォームに加圧した液体の供給を開始してからその液体の供給の完了まで、サーボモータの速度とプランジャートルクを変更させずに一定にしたものである。比較例４では、サーボモータの速度は１２５０ｒｐｍ、サーボモータのトルク（プランジャートルク）は３６．９Ｎｍとされており、比較例５では、サーボモータの速度は３０００ｒｐｍ、サーボモータのトルク（プランジャートルク）は４５Ｎｍとされている。

これらの実施例１〜３および比較例１〜５の条件でプリフォームをブロー成形し、そのときの液体のピーク圧力（ＭＰａ）、ブロー成形直後のボトル容量（ｍｌ）、ブロー成形から１日経過後のボトル容量（ｍｌ）およびブロー成形直後と１日後でのボトル容量の収縮率（％）を比較した。その比較結果を図８に示す。

図８に示す比較結果から明らかなように、実施例１〜３の条件でプリフォームのブロー成形を行った場合は、液体のピーク圧力を３．５ＭＰａ〜５．０ＭＰａと過度に高くすることなく、０．２７秒という短い昇圧時間で液体の供給圧を適度な圧力にまで高めてプリフォームのブロー成形を迅速に行うことができる。したがって、実施例１〜３では、ブロー成形のサイクルを短くして、製品の製造コストを低減させることが可能であることが解る。

また、図８に示す比較結果から明らかなように、実施例１〜３の条件でプリフォームのブロー成形を行った場合は、何れの場合でも、ブロー成形直後のボトル容量に対するブロー成形から１日経過後のボトル容量への収縮率は２．３％と小さくなっている。つまり、図９に示すように、ブロー成形に際してプリフォームに供給される液体のピーク圧力が３．５ＭＰａ〜５．０ＭＰａの範囲では、それ以下のピーク圧力の範囲に比べてブロー成形直後におけるボトル容量が大きくなり、これによりブロー成形直後のボトル容量に対するブロー成形から１日経過後のボトル容量への収縮率は２．３％と小さくなっている。このように、実施例１〜３では、ブロー成形時における液体のピーク圧力を３．５ＭＰａ〜５．０ＭＰａの範囲に制御することにより、液体の昇圧の初期段階におけるプリフォームの賦形性を高めて、プリフォームを安定して所定形状にブロー成形できていることが解る。

これに対して、比較例１〜３では、プリフォームに加圧した液体の供給を開始してからサーボモータの回転速度およびプランジャートルクを変更するまでの時間を実施例１〜３よりも短くしたので、ブロー成形時における液体のピーク圧力は２．２ＭＰａ〜３．０ＭＰａと実施例１〜３に比較して小さくなっている。その結果、比較例１〜３では、その収縮率は２．４％〜２．６％と、実施例１〜３に比べて大きくなっているのが解る。図９に示すように、比較例１〜３のように２．２ＭＰａ〜３．０ＭＰａのピーク圧力の範囲では、それ以上のピーク圧力の場合に比べてブロー成形直後におけるボトル容量が小さくなる。このことから、比較例１〜３では、液体の昇圧の初期段階におけるプリフォームの賦形性が十分に高められず、プリフォームのブロー成形が不安定となっていることが解る。

一方、比較例４では、ブロー成形時における液体のピーク圧力は４．０ＭＰａと実施例１〜３と同等となるが、液体の昇圧時間は１．０秒と実施例１〜３の４倍程度に長くなる。そのため、比較例４では、実施例１〜３と比較して、ブロー成形直後におけるボトル容量が大幅に小さくなる。これにより、比較例４では、ボトル容量の収縮率も実施例１〜３の２．３％に対して６．１％と大幅に大きくなる。このことから、比較例４では、液体の昇圧が遅いために、昇圧の初期段階におけるプリフォームの賦形性が十分に高められず、プリフォームのブロー成形が不安定となっていることが解る。

また、比較例５では、比較例４に比べてサーボモータの速度およびプランジャートルクが高められていることから、液体の昇圧時間が０．２５秒と、実施例１〜３の場合と同等になるが、ブロー成形時における液体のピーク圧力は１０．０ＭＰａ以上と高くなる。そのため、比較例５では、ブロー成形時に金型が機械的に開き、またはプリフォームが破損するなどして、ブロー成形を完了することができず、直後ボトル容量、１日後ボトル容量および収縮率を得ることができなかった。このことから、比較例５のように、プリフォームに加圧した液体の供給を開始してからその液体の供給の完了まで、サーボモータの速度とプランジャートルクを変更させずに一定にしつつ、当該サーボモータの速度とプランジャートルクを高く設定して液体の昇圧時間を短くしようとすると、ウォーターハンマー現象により液体のピーク圧力が過度に高くなって、安定してプリフォームのブロー成形を行うことができないことが解る。

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、制御装置３３は、プリフォームＰＦ内への加圧した液体Ｌの供給開始から所定時間経過後に、プランジャーポンプ３１（プランジャー３１ｂ）の作動速度および作動力を、当該時間の経過前よりも低い値に変更するようにしているが、これに限らず、プリフォームＰＦ内への加圧した液体Ｌの供給中にプランジャーポンプ３１の作動速度および作動力を変更してプリフォームＰＦ内に供給される液体Ｌのピーク圧を３．５ＭＰａ〜５．０ＭＰａの間に制御することができれば、例えば、プリフォームＰＦ内への加圧した液体Ｌの供給中にプランジャーポンプ３１の作動速度および作動力を多段階に変化させたり、連続的に徐々に変化させたりするなど、種々のパターンでプランジャーポンプ３１の作動速度および作動力を変更することもできる。

また、前記実施の形態では、プランジャーポンプ３１はプランジャー３１ｂが電動モータ３１ｃにより駆動されるサーボプランジャータイプとされているが、これに限らず、プランジャー３１ｂの作動速度および作動力を任意に変更可能なものであれば、例えば油圧シリンダやエアシリンダ等の他の駆動機構で駆動される構成のものとすることもできる。

さらに、前記実施の形態では、液体Ｌを循環路ＣＲで循環させる構成とされているが、これに限らず、プランジャーポンプ３１からブローノズル１３を通してプリフォームＰＦ内に加圧された液体Ｌを供給することができる構成であれば、液体Ｌを循環させない構成とすることもできる。

さらに、前記実施の形態では、延伸ロッド１７による縦延伸の途中でシール体１５を開いて加圧した液体ＬをプリフォームＰＦ内に供給するようにしているが、延伸ロッド１７による縦延伸の開始とともに加圧した液体ＬのプリフォームＰＦ内への供給を開始し、または延伸ロッド１７による縦延伸が完了してから加圧した液体ＬのプリフォームＰＦ内への供給を開始するようにすることもできる。

なお、延伸ロッド１７を用いることなく、プランジャーポンプ３１から供給される液体Ｌの圧力のみで、プリフォームＰＦを縦方向（軸方向）と横方向（径方向）の両方に膨張状に延伸させて金型１のキャビティ２に沿った形状の壜体とする構成とすることもできる。

さらに、プリフォームＰＦとして、本体部ＰＦａと口筒部ＰＦｂとを有するがネックリングＰＦｃを備えない形状のものを用いることもできる。また、プリフォームＰＦの材質はポリプロピレンに限らず、他の樹脂材料とすることもできる。

１ 金型
２ キャビティ
１０ ノズルユニット
１１ 充填ヘッド部
１２ 保持部材
１３ ブローノズル
１４ 供給筒部
１４ａ 導入ポート
１４ｂ 排出ポート
１４ｃ シール面
１４ｄ 供給孔
１４ｅ 接続ポート
１５ シール体
１５ａ 当接面
１６ 軸体
１７ 延伸ロッド
１８ ガイド体
２１ 支持部
３１ プランジャーポンプ
３１ａ シリンダ
３１ｂ プランジャー
３１ｃ 電動モータ
３２ 液体循環部
３３ 制御装置（制御部）
ＰＦ プリフォーム
ＰＦａ 本体部
ＰＦｂ 口筒部
ＰＦｃ ネックリング
Ｓ 空間
Ｆｓ 供給路
Ｐ１ 配管
Ｌ 液体
Ｒ１ 配管
Ｒ２ 配管
Ｒ３ 配管
ＣＲ 循環路
Ｖ１，Ｖ２ バルブ

Claims (4)

1. ブロー成形用の金型に装着された有底筒状のプリフォームに加圧した液体を供給して該プリフォームを前記金型のキャビティに沿った形状に成形するブロー成形装置であって、
   前記プリフォームの口筒部に嵌合するブローノズルと、
   前記ブローノズルを通して前記プリフォームに加圧した液体を供給するプランジャーポンプと、
   前記プリフォーム内への加圧した液体の供給中に、前記プランジャーポンプの作動速度および作動力を変更して、前記プリフォーム内に供給される液体のピーク圧を３．５ＭＰａ〜５．０ＭＰａの間に制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記プリフォーム内への加圧した液体の供給開始から所定時間経過後に、前記プランジャーポンプの作動速度および作動力を、当該時間の経過前よりも低い値に変更することを特徴とするブロー成形装置。
2. 前記プランジャーポンプは電動モータを駆動源としたサーボプランジャータイプであり、前記制御部は、前記電動モータの回転速度およびトルクを変更することで、前記プランジャーポンプの作動速度および作動力を変更する、請求項１に記載のブロー成形装置。
3. 前記ブローノズルを開閉するシール体を備え、該シール体の開動作が開始されたときに、前記プランジャーポンプから前記プリフォーム内への加圧した液体の供給を開始する、請求項１または２に記載のブロー成形装置。
4. ブロー成形用の金型に装着された有底筒状のプリフォームに加圧した液体を供給して該プリフォームを前記金型のキャビティに沿った形状に成形するブロー成形方法であって、
   プランジャーポンプにより、前記プリフォームの口筒部に嵌合するブローノズルを通して該プリフォームに加圧した液体を供給する液体供給工程と、
   前記プリフォーム内への加圧した液体の供給中に、前記プランジャーポンプの作動速度および作動力を変更して、前記プリフォーム内に供給される液体のピーク圧を３．５ＭＰａ〜５．０ＭＰａの間に制御するピーク圧制御工程と、を有し、
   前記ピーク圧制御工程においては、前記プリフォーム内への加圧した液体の供給開始から所定時間経過後に、前記プランジャーポンプの作動速度および作動力を、当該時間の経過前よりも低い値に変更することを特徴とするブロー成形方法。

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