JP6537426B2 - プリフォームコーティング装置及びプリフォームコーティング方法 - Google Patents

Description

本発明は、プラスチックボトル用のプリフォームをコーティング液でコーティングするためのプリフォームコーティング装置及びプリフォームコーティング方法に関する。

今日、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製のプラスチック容器（ペットボトル）等のプラスチックボトルが飲料又は食料を収容するのに広く使用されている。プラスチックボトルは、試験管状のプリフォームを延伸ブロー成形で膨らませることによって成形される。

特許文献１に開示されるように、酸素及び二酸化炭素のようなガスがプラスチックボトルの内外に透過することを低減すべく、プリフォームの外周面にバリアコーティングを形成することが知られている。バリアコーティングは、コーティング液をプリフォームの外周面に塗布し、塗布されたコーティング液を乾燥させることによって形成される。コーティング液の塗布方法として、例えば特許文献２の図２に記載されるようないくつかの方法が知られている。

特開２０１２−２５０７７１号公報 特開２０１４−１５１６３２号公報

しかしながら、鉛直状態に保持されたプリフォームにコーティング液が塗布されるディッピング（浸漬）方式及びブロー方式では、プリフォームに形成されるコーティング層の膜厚がプリフォームの底部に向かって厚くなる。また、コーター方式及び転写方式では、プリフォームに塗布されたコーティング液に気泡が発生することを抑制することが困難であった。

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、プリフォームに形成されるコーティング層の膜厚のバラツキを低減すると共に、プリフォームに塗布されたコーティング液に気泡が発生することを抑制することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１の発明では、プリフォームを水平方向に保持すると共に、プリフォームをプリフォームの軸線回りに回転させる回転保持部と、スロットを有し、プリフォームに向かってスロットからコーティング液を面状に吐出するディスペンサーとを備え、コーディング液の吐出方向がプリフォームの外周面の法線方向である、プリフォームコーティング装置が提供される。

第２の発明では、第１の発明において、ディスペンサーは、コーティング液の吐出を停止するときにコーティング液をディスペンサー内に引き込む。

第３の発明では、第１又は第２の発明において、ディスペンサーは、プリフォームが０．５回転以上１回転未満回転するまでコーティング液を吐出する。

第４の発明では、第１から第３のいずれか一つの発明において、スロットの縦幅が調整可能であり、回転保持部は、スロットの縦幅が相対的に狭い場合にスロットの縦幅が相対的に広い場合に比べてプリフォームの回転速度を遅くする。

第５の発明では、第４の発明において、スロットの縦幅は０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。

第６の発明では、第１から第５のいずれか一つの発明において、プリフォームコーティング装置は、ディスペンサーに供給されるコーティング液を脱気する脱気モジュールを更に備え、脱気モジュールは中空糸膜を有する。

第７の発明では、第１から第６のいずれか一つの発明において、コーティング液は、ガスバリア性を有するバリアコーティング液、又はバリアコーティング液を保護する保護コーティング液である。

第８の発明では、プリフォームを水平方向に保持し且つプリフォームをプリフォームの軸線回りに回転させる工程と、回転しているプリフォームに向かってディスペンサーのスロットからコーティング液を面状に吐出させる工程とを含み、コーディング液の吐出方向がプリフォームの外周面の法線方向である、プリフォームコーティング方法が提供される。

第９の発明では、第８の発明において、コーティング液の吐出を停止するときにコーティング液をディスペンサー内に引き込む。

第１０の発明では、第８又は第９の発明においてプリフォームが０．５回転以上１回転未満回転するまでコーティング液を吐出させる。

第１１の発明では、第８から第１０のいずれか一つの発明において、スロットの縦幅が相対的に狭い場合にスロットの縦幅が相対的に広い場合に比べて、プリフォームの回転速度を遅くする。

第１２の発明では、第１１の発明において、スロットの縦幅は０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。

第１３の発明では、第８から第１２のいずれか一つの発明において、プリフォームコーティング方法は、中空糸膜を有する脱気モジュールを用いて、ディスペンサーに供給されるコーティング液を脱気する工程を更に含む。

第１４の発明では、第８から第１３のいずれか一つの発明において、コーティング液は、ガスバリア性を有するバリアコーティング液、又はバリアコーティング液を保護する保護コーティング液である。

図１は、プラスチックボトル用のプリフォームを示す。 図２（ａ）〜（ｄ）は、プリフォームからプラスチックボトルを成形するための延伸ブロー成形法を示す。 図３は、プリフォームから成形されたプラスチックボトルを示す。 図４は、本発明の実施形態に係るプリフォームコーティング装置の主要部分の概略正面図である。 図５は、コーティング液を塗布しているときのプリフォームコーティング装置の概略部分側面図である。 図６は、脱気モジュールの概略的な断面図である。 図７は、ディスペンサーのノズルの底面図である。 図８は、ディスペンサーの部分的な正面断面図である。 図９は、本発明の実施形態に係るプリフォームコーティング方法を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

＜プラスチックボトルの成形方法＞
最初に、図１〜図３を参照して、プリフォームからプラスチックボトルを成形する方法について簡単に説明する。なお、本明細書において、プラスチックボトルとは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）及びポリエチレン（ＰＥ）のようなプラスチックから構成されるボトルを意味し、ペットボトルに限定されない。

図１は、プラスチックボトル用のプリフォーム１を示す。プリフォーム１はインジェクション（射出）成形法又はＰＣＭ（プリフォームコンプレッションモールディング）成形法によって樹脂から成形される。プリフォーム１は、プラスチックボトルのキャップと嵌合する口部１ａと、口部１ａと隣接する円筒状胴部１ｂと、円筒状胴部１ｂの一方の端部を閉塞する底部１ｃとから成り、試験管のような形状を有する。口部１ａの外周面には、プラスチックボトルのキャップの雌ネジと螺合する雄ネジが形成される。プリフォーム１の口部１ａ側の端部は開いている。

プリフォーム１の成形後、プリフォーム１の外周面にはバリアコーティングが形成される。バリアコーティングは、コーティング液をプリフォーム１の外周面に塗布し、塗布されたコーティング液を乾燥させることによって形成される。バリアコーティングは、酸素及び二酸化炭素のようなガスが、プリフォーム１から成形されたプラスチックボトルの内外に透過することを低減し、プラスチックボトルに収容される飲料等の保存寿命を延ばすことができる。また、バリアコーティングは、プラスチックボトルの引掻耐性、防湿性等も向上させることができる。

プラスチックボトルは延伸ブロー成形によってプリフォーム１から成形される。図２（ａ）〜（ｄ）は、プリフォーム１からプラスチックボトル３を成形するための延伸ブロー成形法を示す。最初に、図２（ａ）に示されるように、プリフォーム１がプリフォーム加熱装置４０で加熱される。次いで、図２（ｂ）に示されるように、プリフォーム１が金型２に挿入され、金型２が閉じられる。次いで、図２（ｃ）に示されるように、プリフォーム１が延伸ロッド（図示せず）で縦方向に延伸され且つ加圧空気で横方向に延伸される。次いで、図２（ｄ）に示されるように、プリフォーム１が所望の形状まで膨らむと、冷却空気でプラスチックボトル３の内面が冷却され、最終的に、プラスチックボトル３が金型２から取り出される。図３は、プリフォーム１から成形されたプラスチックボトル３を示す。

＜プリフォームコーティング装置＞
以下、図４〜図８を参照して、本発明の実施形態に係るプリフォームコーティング装置について詳細に説明する。図４は、本発明の実施形態に係るプリフォームコーティング装置５の主要部分の概略正面図である。

プリフォームコーティング装置５は、プリフォーム１にコーティング液を塗布し、塗布されたコーティング液を乾燥させることによってプリフォーム１の外周面にバリアコーティングを形成するように構成される。このため、プリフォームコーティング装置５は、プリフォーム１にコーティング液を塗布するディスペンサー６と、塗布されたコーティング液を乾燥させる乾燥機７とを備える。乾燥機７はディスペンサー６から離間されて配置される。本実施形態では、乾燥機７はディスペンサー６から水平方向に離間されて配置される。

プリフォームコーティング装置５は、プリフォーム１を搬送する搬送部８を更に備える。搬送部８はプリフォーム１をディスペンサー６の位置から乾燥機７の位置に向かって移動させる。本実施形態では、搬送部８はベルトコンベアである。搬送部８は、二つのプーリー８１ａ、８１ｂと、プーリー８１ａ、８１ｂに掛けられたベルト８２とを有する。プーリー８１ａ、８１ｂは、水平方向に延在するプーリー支持板２０に回転可能に固定されている。プーリー支持板２０は、鉛直方向に延在する二つの支柱２１ａ、２１ｂによって支持されている。プーリー８１ａ、８１ｂのいずれか一方はモータ（図示せず）によって駆動される。プーリー８１ａ、８１ｂのいずれか一方を図４における時計回りに回転させることによって、ベルト８２が図４における時計回りに駆動される。このことによって、搬送部８はプリフォーム１を搬送することができる。なお、プーリーの数は３つ以上であってもよい。また、搬送部８は、プリフォーム１を搬送することができれば、チェーンコンベア等の他の機構であってもよい。

図５は、コーティング液を塗布しているときのプリフォームコーティング装置５の概略部分側面図である。プリフォームコーティング装置５は、プリフォーム１を水平方向に保持すると共に、プリフォーム１をプリフォーム１の軸線Ａ回りに回転させる回転保持部９を更に備える。回転保持部９は、プリフォーム１の口部１ａを把持するチャック９１と、チャック９１に連結された回転軸９２とを有する。

回転保持部９は、チャック９１でプリフォーム１の口部１ａを把持することによってプリフォーム１を水平方向に保持する。したがって、プリフォーム１は回転保持部９によって片持ちされる。チャック９１は、例えば、エアーでプリフォーム１を吸着する真空チャック又はプリフォーム１を機械的に把持するメカチャックである。なお、本実施形態においてチャック９１はプリフォーム１の口部１ａの内側を把持しているが、チャック９１はプリフォーム１の口部１ａの外側を把持してもよい。

回転軸９２はモータ（図示せず）によって駆動されてチャック９１と共に回転する。回転軸９２の軸線はプリフォーム１の軸線Ａと同軸である。したがって、回転保持部９を回転させることによってプリフォーム１をプリフォーム１の軸線Ａ回りに回転させることができる。また、回転保持部９はモータの回転速度を制御することによってプリフォーム１の回転速度を制御することができる。プリフォーム１の回転速度は例えば３０ｒｐｍ〜２４０ｒｐｍである。回転保持部９は、図４に示されるように、ベルト８２に連結される。このため、搬送部８は回転保持部９を移動させることによってプリフォーム１を搬送することができる。

プリフォームコーティング装置５は、ディスペンサー６に供給されるコーティング液を脱気する脱気モジュール５０を更に備える。図６は、脱気モジュール５０の概略的な断面図である。脱気モジュール５０は、細いパイプ状の中空糸膜５１を複数有する。中空糸膜５１は、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、フッ素系樹脂（ＰＦＡ、ＰＴＦＥ）等から構成される。中空糸膜５１は酸素及び窒素のような気体に対して高い透過性を有する。一方、中空糸膜５１は液体をほとんど通さない。

中空糸膜５１の両端の外側には減圧室５２が形成されている。減圧室５２は中空糸膜５１の内部と連通している。減圧室５２の圧力は脱気のために大気圧未満（例えば真空）にされる。減圧室５２の減圧は、脱気モジュール５０の外部に配置された真空ポンプ７０によって行われる。

脱気前のコーティング液は第１供給ポンプ７１によってコーティング液貯蔵タンク（図示せず）から第１送液管７２を介して脱気モジュール５０に供給される。脱気モジュール５０の内部に流入したコーティング液は中空糸膜５１の外側を通って液流出口５３から脱気モジュール５０の外部に送り出される。コーティング液が中空糸膜５１の外側を通るとき、コーティング液に含まれた気体（酸素及び窒素）が中空糸膜５１の内部に透過する。透過した気体は中空糸膜５１の外側と減圧室５２との間の圧力差によって中空糸膜５１の内部を通って減圧室５２に到達する。減圧室５２に到達した気体は気体流出口５４から排気管７３を通って脱気モジュール５０の外部に排出される。

したがって、コーティング液を脱気モジュール５０の内部を通過させることによってコーティング液を脱気することができ、ひいてはプリフォーム１に塗布されるコーティング液に気泡が発生することを抑制することができる。また、中空糸膜５１を用いた脱気処理では、脱気のために羽根車のような回転体が用いられないため、コーティング液にせん断力が適用されない。このため、コーティング液の白濁化といったコーティング液の特性変化を防止することができる。

上述したように、本実施形態の脱気モジュール５０では、液体が中空糸膜５１の外側を通り、気体が中空糸膜５１の内部を通る。したがって、本実施形態の脱気モジュール５０はいわゆる外部還流方式の脱気モジュールである。なお、脱気モジュール５０は、液体が中空糸膜５１の内部を通り、気体が中空糸膜５１の外側を通る内部還流方式の脱気モジュールであってもよい。また、コーティング液の脱気は、コーティング液を脱気モジュール５０の内部を複数回通過させることによって行われてもよい。脱気された脱気液は第２供給ポンプ７４によって脱気モジュール５０から第２送液管７５を介してディスペンサー６に供給される。なお、第２供給ポンプ７４を用いることなく、第１供給ポンプ７１のみを用いて、コーティング液を脱気モジュール５０に供給し、脱気されたコーティング液をディスペンサー６に供給してもよい。

ディスペンサー６は、脱気モジュール５０から供給されたコーティング液を収容すると共に、プリフォーム１に向かってコーティング液を吐出する。ディスペンサー６は、コーティング液を収容する液収容タンク６６と、コーティング液を吐出するノズル６１とを有する。

図７は、ディスペンサー６のノズル６１の底面図である。図７に示されるように、ノズル６１の先端にはスロット６２がコーティング液の吐出口として形成されている。図７には、スロット６２とプリフォーム１との位置関係を示すために、プリフォーム１の軸線Ａが示されている。スロット６２の横幅Ｗ（プリフォーム１の軸線方向における長さ）は、調整可能であり、例えば１５ｍｍ〜４０ｍｍである。また、スロット６２の縦幅Ｌ（プリフォーム１の軸線方向と垂直な方向における長さ）は、調整可能であり、例えば０．１ｍｍ〜１．０ｍｍである。ディスペンサー６は、スロット６２の縦幅Ｌの中心を通る直線とプリフォーム１の軸線Ａとがほぼ同軸となるように配置される。

ディスペンサー６はプリフォーム１に向かってスロット６２からコーティング液を面状に吐出する。また、図４及び図５に示されるように、ディスペンサー６はプリフォーム１の円筒状胴部１ｂの上部に配置される。このため、ディスペンサー６のノズル６１はプリフォーム１の円筒状胴部１ｂに向かって鉛直方向にコーティング液を吐出する。本実施形態では、スロット６２の横幅Ｗはプリフォーム１の円筒状胴部１ｂの長さとほぼ同じである。また、コーティング液の吐出方向はプリフォーム１の外周面の法線方向である。本実施形態では、スロット６２からプリフォーム１の外周面の法線方向にコーティング液を面状に吐出することによって、プリフォーム１に形成されるコーティング層の膜厚のバラツキを低減すると共に、プリフォーム１に塗布されたコーティング液に気泡が発生することを抑制することができる。

また、ディスペンサー６は鉛直方向に移動可能である。このため、スロット６２とプリフォーム１の円筒状胴部１ｂとの間の距離を調整することができる。コーティング液の吐出中におけるスロット６２とプリフォーム１の円筒状胴部１ｂとの間の距離は例えば０．１ｍｍ〜２．０ｍｍである。なお、本実施形態ではプリフォーム１の上部からコーティング液が吐出されているが、他の方向、例えばプリフォーム１の下部からコーティング液が吐出されてもよい。この場合も、ディスペンサー６は、コーティング液の吐出方向がプリフォーム１の外周面の法線方向となるように配置され、スロット６２とプリフォーム１の円筒状胴部１ｂとの間の距離を調整することができるように構成される。

搬送部８は、ディスペンサー６がコーティング液を吐出している間、回転保持部９を移動させない。一方、回転保持部９は、ディスペンサー６がコーティング液を吐出している間、プリフォーム１を回転させる。ディスペンサー６は、プリフォーム１がほぼ一回転する間、コーティング液を吐出する。吐出されたコーティング液はプリフォーム１の円筒状胴部１ｂの外周面によって巻き取られる。このことによって、プリフォーム１の円筒状胴部１ｂの外周面にコーティング液が塗布される。このとき、プリフォーム１が水平方向に保持されているため、重力によってコーティング液の膜厚がプリフォーム１の底部１ｃに向かって次第に厚くなることが防止される。

ディスペンサー６がコーティング液の吐出を開始してから停止するまでの間のプリフォーム１の回転数は例えば０．５回転以上１回転未満である。言い換えれば、ディスペンサー６は、プリフォーム１が０．５回転以上１回転未満回転するまで、コーティング液を吐出する。この場合、ディスペンサー６がコーティング液の吐出を停止したときには、コーティング液は円筒状胴部１ｂの周方向においてつながっていない。しかしながら、回転保持部９はコーティング液の吐出の停止後もプリフォーム１を回転させ続ける。このため、コーティング液は、コーティング液の吐出の停止後、コーティング液の表面張力及びプリフォーム１の回転による遠心力によって円筒状胴部１ｂの周方向においてつながり、円筒状胴部１ｂの全周に塗布される。このことによって、コーティング液がプリフォーム１の一部に二重に塗布されることが防止され、プリフォーム１に形成されるコーティング層の膜厚のバラツキを低減することができる。なお、コーティング液を円筒状胴部１ｂの全周に確実に塗布すべく、ディスペンサー６がコーティング液の吐出を開始してから停止するまでの間のプリフォーム１の回転数は好ましくは０．８回転以上１回転未満である。

また、ディスペンサー６は、コーティング液の吐出を停止するときにコーティング液をディスペンサー６内に引き込む。このことによって、吐出の停止時にコーティング液がスロット６２から垂れることを抑制することができる。この結果、プリフォーム１に形成されるコーティング層の膜厚のバラツキを低減すると共に、プリフォーム１に塗布されたコーティング液に気泡が発生することを抑制することができる。

図８は、ディスペンサー６の部分的な概略断面図である。ディスペンサー６は、いわゆる一軸偏心ネジポンプであり、ステータ６３と、ステータ６３内に回転可能に収容されたロータ６４とを有する。ステータ６３の内面には雌ネジが切られている、ロータ６４の外面には雄ネジが切られている。ロータ６４は、駆動装置、例えばモータによって回転駆動される。ロータ６４がステータ６３内で回転すると、コーティング液が液収容タンク６６からステータ６３内に吸引される。また、ロータ６４の回転によって、ステータ６３及びロータ６４によって画定されるキャビティ６５の位置がステータ６３の長手方向においてスロット６２側に連続的に移動する。この結果、ディスペンサー６の液収容タンク６６から吸引されたコーティング液がキャビティ６５内を進んでスロット６２から連続的に吐出される。単位時間当たりの吐出量がロータ６４の回転速度に比例するため、ロータ６４の回転速度を制御することによって単位時間当たりの吐出量を制御することができる。

また、ロータ６４を吐出時とは反対方向に回転させることによってコーティング液をスロット６２側から液収容タンク６６に向かって移動させることができる。したがって、ディスペンサー６は、コーティング液の吐出を停止するとき、ロータ６４を吐出時とは反対方向に回転させることによってコーティング液をディスペンサー６内に引き込むことができる。

なお、ディスペンサー６は、一軸偏心ネジポンプ以外の構成によってコーティング液を吐出してもよい。ディスペンサー６は、例えば、圧縮空気の力でコーティング液を吐出するエアー式ディスペンサーであってもよい。この場合、コーティング液の吐出を停止するとき、例えば真空ポンプによってディスペンサー内の圧力を減圧することによってコーティング液をディスペンサー内に引き込むことができる。

また、上述したように、本実施形態では、プリフォーム１が回転保持部９によって片持ちされている。このため、プリフォーム１の回転によってプリフォーム１の底部１ｃ側の外周面がプリフォーム１の軸線Ａから離れようとする。言い換えれば、プリフォーム１の回転によってプリフォーム１が偏心する。この結果、プリフォーム１に塗布されるコーティング液の膜厚が不均一になる場合がある。

そこで、本実施形態では、プリフォーム１の偏心を抑制すべく、プリフォームコーティング装置５はプリフォーム支持部１０を更に備える。プリフォーム支持部１０は支柱２１ｃによって支持されている。プリフォーム支持部１０は、少なくともディスペンサー６がコーティング液を吐出している間、プリフォーム１を回転可能に支持する。プリフォーム支持部１０は、塗布されたコーティング液に接触しないように、プリフォーム１の円筒状胴部１ｂの底部１ｃ側端部を支持する。プリフォーム支持部１０の少なくともプリフォーム１との接触部分は、樹脂から構成され、好ましくはポリオキシメチレン（ＰＯＭ）から構成される。このことによって、プリフォーム１の偏心を効果的に抑制しつつ、プリフォーム支持部１０とプリフォーム１との接触によってプリフォーム１が傷つくことを抑制することができる。

上述したように、ディスペンサー６のスロット６２の縦幅は調整可能である。本願の発明者らは、スロット６２の縦幅が広いほど、プリフォーム１に塗布されたコーティング液に気泡が発生しにくいことを見出した。しかしながら、スロット６２の縦幅を広くすると、コーティング液の吐出量を少量に制御することが困難になる。このため、プリフォーム１に形成されるコーティング層の所望の膜厚が薄い場合、コーティング液の吐出量を少なくすべく、スロット６２の縦幅を狭くする必要がある。したがって、この場合には、他の手段によって気泡の発生を抑制する必要がある。

本願の発明者らは、プリフォーム１の回転速度が遅いほど、プリフォーム１に塗布されたコーティング液に気泡が発生しにくいことも見出した。そこで、本実施形態では、回転保持部９は、スロット６２の縦幅Ｌが相対的に狭い場合にスロット６２の縦幅Ｌが相対的に広い場合に比べてプリフォーム１の回転速度を遅くする。このことによって、スロット６２の縦幅Ｌが狭い場合、例えばコーティング層の所望の膜厚が薄い場合にも気泡の発生を効果的に抑制することができる。一方、スロット６２の縦幅Ｌを広くできる場合には、プリフォーム１の回転速度を速くすることで、コーティング液の塗布に要する時間を短くすることができ、プリフォーム１の生産性を向上させることができる。

プリフォーム１は、コーティング液が塗布された後、搬送部８によって乾燥機７の位置まで搬送される。搬送部８は、プリフォーム１を水平方向に保持した状態で搬送する。このことによって、プリフォーム１の搬送中にコーティング液が重力によってプリフォーム１の底部１ｃに向かって移動することが抑制される。したがって、プリフォーム１の外周面におけるコーティング層の膜厚のバラツキを低減することができる。

乾燥機７は例えばカーボンヒータ又は遠赤外線ヒータのようなヒータである。なお、カーボンヒータ及び遠赤外線ヒータの両方が乾燥機７として用いられてもよい。また、乾燥機７は光又は風によってコーティング液を乾燥させるように構成されてもよい。回転保持部９は、乾燥機７がコーティング液を乾燥させている間、プリフォーム１を回転させる。このことによって、プリフォーム１に塗布されたコーティング液を均一に乾燥させることができる。

コーティング液を乾燥させた後、搬送部８はプリフォーム１を乾燥機７の下流側に搬送する。その後、回転保持部９はプリフォーム１を解放し、プリフォーム１はプリフォームコーティング装置５から取り出される。したがって、プリフォームコーティング装置５によれば、プリフォーム１の外周面におけるバリアコーティングの形成を自動化することができる。

＜プリフォームコーティング方法＞
次に、図９を参照して、本発明の実施形態に係るプリフォームコーティング方法について説明する。図９は、本発明の実施形態に係るプリフォームコーティング方法を示すフローチャートである。コーティング層はプリフォームコーティング装置５によってプリフォーム１に形成される。

最初に、ステップＳ１において、コーティング液を準備する。コーティング液はコーティング液貯蔵タンクに貯蔵される。コーティング液は、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）溶液のようなガスバリア性を有するバリアコーティング液である。なお、コーティング液は、水溶性ポリアミド、水溶性ポリエステル、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリアクリロニトリル、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂（ＥＶＯＨ）、ポリグリコール酸のようなバリア樹脂の溶液等であってもよい。また、コーティング液は、上記いずれかの溶液に無機材料が添加されたものであってもよい。コーティング液の粘度は例えば２５ｍＰａ・ｓ以上１００００ｍＰａ・ｓ以下である。なお、水よりも高い粘度のコーティング液を使用するとき、プリフォーム１に塗布されたコーティング液に気泡が発生しやすい。このため、水よりも高い粘度のコーティング液を使用するときに本発明を適用することで、より顕著な作用効果を奏することができる。したがって、本実施形態に用いられるコーティング液の粘度は、より高い方が好ましく、好ましくは５０ｍＰａ・ｓ以上１００００ｍＰａ・ｓ以下、より好ましくは１００ｍＰａ・ｓ以上１００００ｍＰａ・ｓ以下である。

次いで、ステップＳ２では、ステップＳ１において準備されたコーティング液を脱気する。本実施形態では、中空糸膜５１を有する脱気モジュール５０を用いてコーティング液を脱気する。なお、本実施形態では、脱気されるコーティング液は前処理されていない。前処理とは、例えば、コーティング液にせん断力を適用する脱泡処理を含む。また、コーティング液の脱気は、コーティング液を脱気モジュール５０の内部を複数回通過させることによって行われてもよい。脱気されたコーティング液はディスペンサー６に供給される。

次いで、ステップＳ３では、ステップＳ２において脱気されたコーティング液をプリフォーム１に塗布する。具体的には、回転保持部９によってプリフォーム１を水平方向に保持し且つプリフォーム１をプリフォーム１の軸線Ａ回りに回転させ、回転しているプリフォーム１に向かってディスペンサー６のスロット６２からコーティング液を面状に吐出させる。このとき、コーディング液の吐出方向はプリフォーム１の外周面の法線方向である。本実施形態では、スロット６２からプリフォーム１の外周面の法線方向にコーティング液を面状に吐出することによって、プリフォーム１に形成されるコーティング層の膜厚のバラツキを低減すると共に、プリフォーム１に塗布されたコーティング液に気泡が発生することを抑制することができる。

また、ステップＳ３では、プリフォーム１が０．５回転以上１回転未満回転するまでディスペンサー６からコーティング液を吐出させる。この場合、コーティング液は、コーティング液の吐出の停止後、コーティング液の表面張力及びプリフォーム１の回転による遠心力によってプリフォーム１の円筒状胴部１ｂの全周に塗布される。このことによって、コーティング液がプリフォーム１の一部に二重に塗布されることが防止され、プリフォーム１に形成されるコーティング層の膜厚のバラツキを低減することができる。なお、コーティング液を円筒状胴部１ｂの全周に確実に塗布すべく、好ましくは、プリフォーム１が０．８回転以上１回転未満回転するまでディスペンサー６からコーティング液を吐出させる。

また、本実施形態では、コーティング液の吐出を停止するときにコーティング液をディスペンサー６内に引き込む。このことによって、吐出の停止時にコーティング液がディスペンサー６のスロット６２から垂れることを抑制することができる。この結果、プリフォーム１に形成されるコーティング層の膜厚のバラツキを低減すると共に、プリフォーム１に塗布されたコーティング液に気泡が発生することを抑制することができる。また、本実施形態では、プリフォーム１の偏心を抑制すべく、コーティング液の吐出中にプリフォーム支持部１０でプリフォーム１の円筒状胴部１ｂの底部１ｃ側端部を回転可能に支持する。

さらに、本実施形態では、ディスペンサー６のスロット６２（吐出口）の縦幅Ｌ（プリフォーム１の軸線方向と垂直な方向における長さ）が相対的に狭い場合にスロット６２の縦幅Ｌが相対的に広い場合に比べて、プリフォーム１の回転速度を遅くする。このことによって、スロット６２の縦幅Ｌが狭い場合、例えばコーティング層の所望の膜厚が薄い場合にも気泡の発生を効果的に抑制することができる。一方、スロット６２の縦幅Ｌを広くできる場合には、プリフォーム１の回転速度を速くすることで、コーティング液の塗布に要する時間を短くすることができ、プリフォーム１の生産性を向上させることができる。なお、プリフォーム１の回転速度は、スロット６２の縦幅Ｌが狭くなるにつれて、ステップ状に遅くされてもリニアに遅くされてもよい。コーティング液が塗布されたプリフォーム１は搬送部８によってディスペンサー６の位置から乾燥機７の位置まで搬送される。

次いで、ステップＳ４では、ステップＳ３においてプリフォーム１に塗布されたコーティング液を乾燥機７で乾燥させる。コーティング液を乾燥させることによって、プリフォーム１の外周面にバリアコーティングが形成される。

なお、ガスバリア性を有するバリアコーティング液をプリフォーム１に塗布した後、バリアコーティング液を保護する保護コーティング液をバリアコーティング液の上に更に塗布してもよい。保護コーティング液は、例えば、ポリオレフィン分散溶液、各種変性ポリオレフィン分散溶液、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）のような非水溶性のコーティング剤である。保護コーティング液の粘度は例えば０．５ｍＰａ・ｓ以上１００ｍＰａ・ｓ以下である。保護コーティング液は、上述したステップＳ１〜ステップＳ４と同様の方法でプリフォームコーティング装置５によってプリフォーム１にコーティングされる。

ディスペンサー６のスロット６２の縦幅Ｌ及びプリフォーム１の回転速度を変化させて、プリフォームコーティング装置５でプリフォーム１にコーティング液を塗布した。コーティング液は粘度９００ｍＰａ・ｓのＰＶＡ溶液とした。また、吐出中におけるスロット６２とプリフォーム１の円筒状胴部１ｂとの距離を０．２ｍｍとし、スロット６２の横幅Ｗを３０ｍｍとし、一回当たりの吐出量を４００ｍｇとした。上記の条件において、プリフォーム１に塗布されたコーティング液に気泡が発生したか否かを評価した。なお、気泡の発生の有無は目視検査によって行った。これらの結果を表１に示す。

表１において、丸印（○）は気泡が発生しなかったことを示し、バツ印（×）は気泡が発生したことを示す。表１によれば、スロット６２の縦幅が広いほど、プリフォーム１に塗布されたコーティング液に気泡が発生しにくいことが判る。また、プリフォーム１の回転速度が遅いほど、プリフォーム１に塗布されたコーティング液に気泡が発生しにくいことが判る。さらに、スロット６２の縦幅が狭い場合であっても、プリフォーム１の回転速度を遅くすることで気泡の発生が抑制されることが判る。

以上、本発明に係る好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。例えば、プリフォームコーティング装置５は複数の回転保持部９を備えてもよい。この場合、複数の回転保持部９は搬送部８のベルト８２に沿って所定の間隔で離間されて配置され、搬送部８は複数のプリフォーム１を連続的に搬送することができる。この構成によって、複数のプリフォーム１を連続的にコーティングすることができ、ひいてはプリフォーム１の生産性を向上させることができる。

１ プリフォーム
１ａ 口部
１ｂ 円筒状胴部
１ｃ 底部
２ 金型
３ プラスチックボトル
５ プリフォームコーティング装置
６ ディスペンサー
６１ ノズル
６２ スロット
７ 乾燥機
８ 搬送部
９ 回転保持部
１０ プリフォーム支持部
５０ 脱気モジュール
５１ 中空糸膜
Ｌ スロット６２の縦幅
Ｗ スロット６２の横幅

Claims (14)

1. プリフォームを水平方向に保持すると共に、該プリフォームを該プリフォームの軸線回りに回転させる回転保持部と、
   スロットを有し、前記プリフォームに向かって前記スロットからコーティング液を面状に吐出するディスペンサーと
   を備え、
   コーディング液の吐出方向が前記プリフォームの外周面の法線方向である、プリフォームコーティング装置。
2. 前記ディスペンサーは、コーティング液の吐出を停止するときにコーティング液を該ディスペンサー内に引き込む、請求項１に記載のプリフォームコーティング装置。
3. 前記ディスペンサーは、前記プリフォームが０．５回転以上１回転未満回転するまでコーティング液を吐出する、請求項１又は２に記載のプリフォームコーティング装置。
4. 前記スロットの縦幅が調整可能であり、前記回転保持部は、前記スロットの縦幅が相対的に狭い場合に該スロットの縦幅が相対的に広い場合に比べて前記プリフォームの回転速度を遅くする、請求項１から３のいずれか１項に記載のプリフォームコーティング装置。
5. 前記スロットの縦幅は０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である、請求項４に記載のプリフォームコーティング装置。
6. 前記ディスペンサーに供給されるコーティング液を脱気する脱気モジュールを更に備え、該脱気モジュールは中空糸膜を有する、請求項１から５のいずれか１項に記載のプリフォームコーティング装置。
7. 前記コーティング液が、ガスバリア性を有するバリアコーティング液、又はバリアコーティング液を保護する保護コーティング液である、請求項１から６のいずれか１項に記載のプリフォームコーティング装置。
8. プリフォームを水平方向に保持し且つ該プリフォームを該プリフォームの軸線回りに回転させる工程と、
   回転しているプリフォームに向かってディスペンサーのスロットからコーティング液を面状に吐出させる工程と
   を含み、
   コーディング液の吐出方向が前記プリフォームの外周面の法線方向である、プリフォームコーティング方法。
9. コーティング液の吐出を停止するときにコーティング液を前記ディスペンサー内に引き込む、請求項８に記載のプリフォームコーティング方法。
10. 前記プリフォームが０．５回転以上１回転未満回転するまでコーティング液を吐出させる、請求項８又は９に記載のプリフォームコーティング方法。
11. 前記スロットの縦幅が相対的に狭い場合に該スロットの縦幅が相対的に広い場合に比べて、前記プリフォームの回転速度を遅くする、請求項８から１０のいずれか１項に記載のプリフォームコーティング方法。
12. 前記スロットの縦幅は０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である、請求項１１に記載のプリフォームコーティング方法。
13. 中空糸膜を有する脱気モジュールを用いて、前記ディスペンサーに供給されるコーティング液を脱気する工程を更に含む、請求項８から１２のいずれか１項に記載のプリフォームコーティング方法。
14. 前記コーティング液が、ガスバリア性を有するバリアコーティング液、又はバリアコーティング液を保護する保護コーティング液である、請求項８から１３のいずれか１項に記載のプリフォームコーティング方法。

Images