JP6654110B2 - 液体ブロー成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体ブロー成形装置に関する。

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（加圧液体）を使用するようにした液体ブロー成形装置が知られている。液体ブロー成形装置では、その加圧流体として、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、その生産工程や生産装置の構成を簡略化することができる。

例えば特許文献１〜３には、プリフォームの胴部が配置されるキャビティを有する金型と、プリフォームの口部に接続されるノズルと、ノズルの内面に当接して該ノズルを閉塞する閉位置とノズルの内面から離れて該ノズルを開放する開位置との間で移動可能なシール体と、シール体に対して相対的に上下動可能な延伸ロッドと、を備え、シール体が閉位置から開位置に移動することによって、加圧液体をノズルからプリフォームの内部に導入してプリフォームを少なくとも径方向に延伸させるとともに、延伸ロッドによってプリフォームを軸方向に延伸させることにより、プリフォームをキャビティに沿った形状の胴部を備える容器に成形する液体ブロー成形装置が記載されている。

また、特許文献１に記載される液体ブロー成形装置は、シール体と延伸ロッドとの間に介在することにより、シール体に対する延伸ロッドの径方向の位置ずれを抑制するとともにシール体と延伸ロッドとの隙間を液密に封止するロッドガイドを備えている。

特開２０１３−２４８７４８号公報 特表２０１４−５０６８４３号公報 国際公開第２０１４／１８０８０５号

しかしながら、特許文献１に記載されるような従来の液体ブロー成形装置では、ロッドガイドはシール体の下端面に対してアンダーカット状に強固に結合されており、ロッドガイドが摩耗した場合などにおける補修（交換）が困難であった。

本発明は、このような問題を解決するために開発されたもので、ロッドガイドの交換等の補修が容易な液体ブロー成形装置を提供することを目的とする。

本発明の液体ブロー成形装置は、
プリフォームが配置されるキャビティを有する金型と、
前記プリフォームの口部に接続されるノズルと、
前記ノズルの内面に当接して該ノズルを閉塞する閉位置と前記ノズルの内面から離れて該ノズルを開放する開位置との間で移動可能なシール体と、
前記シール体に対して相対的に上下動可能な延伸ロッドと、を備え、
前記シール体が前記閉位置から前記開位置に移動することによって、加圧液体を前記ノズルから前記プリフォームの内部に導入して前記プリフォームを少なくとも径方向に延伸させるとともに、前記延伸ロッドによって前記プリフォームを軸方向に延伸させることにより、前記プリフォームを前記キャビティに沿った形状の部分を有する容器に成形する液体ブロー成形装置であって、
前記シール体と前記延伸ロッドとの間に介在することにより、前記シール体に対する前記延伸ロッドの径方向の位置ずれを抑制するとともに前記シール体と前記延伸ロッドとの隙間を液密に封止するロッドガイドを備え、
前記シール体は、該シール体の本体部に着脱可能に装着されることによって、前記本体部との間に前記ロッドガイドを保持する着脱部を有する
ことを特徴とする。

また、本発明の液体ブロー成形装置では、前記着脱部は、外周面又は内周面にねじ部が形成された係合筒部を備え、該係合筒部をねじ込むことによって前記本体部に螺着可能であることが好ましい。

さらに、本発明の液体ブロー成形装置では、前記着脱部は、前記シール体が前記閉位置にあるときに前記ノズルの吐出口の内周面に当接または近接して配置される環状の外周面を有することが好ましい。

本発明によれば、ロッドガイドの交換等の補修が容易な液体ブロー成形装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る液体ブロー成形装置を概略的に示す縦断面図である。 図１の液体ブロー成形装置の変形例を概略的に示す縦断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る液体ブロー成形装置について、詳細に例示説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る液体ブロー成形装置１００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、この液体ブロー成形装置１００によりブロー成形されて壜体形状（ボトル形状）の容器となるプリフォームＰＦを装着することができる。プリフォームＰＦ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）等の樹脂材料により形成され、全体として試験管形状をなすものを用いることができる。なお、プリフォームＰＦは、単層構造のものでもよいし、例えばバリア性を付与するためや、積層剥離容器を成形するために多層構造としたものでもよい。

図１に示すプリフォームＰＦは、有底円筒状をなす胴部ＰＦａと、該胴部ＰＦａに連なる円筒状の口部ＰＦｂと、を備え、さらに、口部ＰＦｂの下端に一体に形成された円環状のネックリングＰＦｃを備えている。そして、このプリフォームＰＦは、その胴部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。なお、ネックリングＰＦｃは、必ずしも設ける必要はない。

金型１の上側には、金型１に対して上下方向に相対移動可能にノズルユニット３が設けられている。このノズルユニット３は、ノズル４と、シール体５と、延伸ロッド６と、加圧液体供給部７と、を備えている。

ノズル４は、全体として筒状をなしており、内側に加圧液体供給部７から供給される加圧液体の通路となる供給路８を区画している。図示する場合では、ノズル４は、上部部材９と、上部部材９に取り付けられた下部部材１０と、これら部材間に保持され、加圧液体の吐出口を形成する吐出口部材１１と、を備えている。吐出口部材１１は、プリフォームＰＦの口部ＰＦｂに液密に接続されるようになっている。なお、吐出口部材１１は、必ずしも、図示する場合のようにプリフォームＰＦの口部ＰＦｂに挿入される挿入部を有していなくてもよい。

図示する場合では、ノズルユニット３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の口部ＰＦｂが下部部材１０の内部に配置されて吐出口部材１１が当該口部ＰＦｂに液密に接続されるとともに、ネックリングＰＦｃが下部部材１０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。

上部部材９の供給路８を形成する内面の下部には、下方に向けて縮径状に傾斜する円錐面状のシール面１２が設けられ、このシール面１２の軸心には供給路８を下方に向けて開口させて吐出口部材１１に連通させる連通孔１３が設けられている。

ノズル４の内部には供給路８を開閉するためのシール体５が配置されている。シール体５は、中空の円筒状をなす本体部１４を備えている。本体部１４の下端部には、上方に向けて凹むとともに、中央部に延伸ロッド６の挿通孔が設けられた円柱状の収容凹部１５が形成されている。収容凹部１５は、上側に小径部、下側に大径部が配置された２段の円柱状をなしており、小径部には、ロッドガイド１６が配置されている。なお、収容凹部１５はこのような２段の円柱状の構成に限られず、３段以上の円柱状に構成してもよいし、１段の円柱状に構成してもよい。また、その形状も円柱状に限られない。また、シール体５は、その本体部１４に着脱可能に装着されることによって、本体部１４との間にロッドガイド１６を保持する着脱部１７を備えている。

着脱部１７は、その装着状態において収容凹部１５の大径部内に配置される円筒状の係合筒部１８と、係合筒部１８から本体部１４の下方へ突出する円筒状の突出部１９と、を備えている。係合筒部１８の上端面は、円環平面状をなしている。突出部１９は、係合筒部１８より大径に構成されており、その上面は、円環平面状をなしている。そして、着脱部１７が本体部１４に装着されたときに、突出部１９の上面が本体部１４における円環平面状をなす下端面（収容凹部１５の外周縁部）に当接することで、本体部１４に対する着脱部１７の上下方向の位置が定まるようになっている。この構成に代えて、あるいは加えて、着脱部１７が本体部１４に装着されたときに、係合筒部１８の上端面が、収容凹部１５における大径部と小径部との間で円環平面状をなす段部に当接することで、本体部１４に対する着脱部１７の上下方向の位置が定まるように構成してもよい。なお、突出部１９は、係合筒部１８と同径又は係合筒部１８より小径に構成してもよい。また、突出部１９の形状は、筒状であればよく、円筒状に限られない。

また、着脱部１７は、例えば、係合筒部１８の外周面にねじ部を形成するとともに、収容凹部１５に該ねじ部に螺合するねじ部を形成し、係合筒部１８をねじ込むことによって本体部１４に螺着可能とすることができる。なお、このような螺合に代えて、アンダーカット形状を介した嵌合等を用いた構成としてもよい。また、係合筒部１８の形状は、前述したような円筒状に限られず、筒状であればよい。

シール体５の本体部１４の下端部には、テーパー状の当接面２０が設けられている。この当接面２０は、シール面１２と同一の傾斜角度を有し、シール面１２と密着することができる。シール体５は、ノズル４に対して、相対的に上下動可能に構成されている。シール体５が下方のストローク端にまで移動するとシール体５の当接面２０がノズル４の下部のシール面１２に当接し、供給路８つまりノズル４がシール体５により閉塞される。一方、シール体５が上方に移動すると、シール体５の当接面２０がノズル４のシール面１２から離れて、供給路８つまりノズル４が開放される。

シール体５は中空となっており、その内側には延伸ロッド６が配置されている。延伸ロッド６はシール体５に対して相対的に上下動可能となっており、その下端はシール体５の下端から突出可能となっている。延伸ロッド６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、延伸ロッド６は、図示するように下端部が縮径した形状を有していてもよいし、その他の形状であってもよい。また、延伸ロッド６は、その下端がシール体５の下端から常時突出している必要はない。

シール体５と延伸ロッド６との間には、前述したようにシール体５の内部に配置された円環状のロッドガイド１６が介在している。このロッドガイド１６の介在により、シール体５に対する延伸ロッド６の径方向の位置ずれ（ガタつき）が抑制されるとともにシール体５と延伸ロッド６との隙間が液密に封止されている。

ロッドガイド１６は、それぞれが円環平面状をなす上面及び下面と、それぞれが円柱面状をなす外周面及び内周面とを有している。そして、着脱部１７が本体部１４に装着され状態において、収容凹部１５の頂面にロッドガイド１６の上面が当接し、着脱部１７の係合筒部１８の上端面にロッドガイド１６の下面が当接し、収容凹部１５の小径部の周面にロッドガイド１６の外周面が当接し、延伸ロッド６の周面にロッドガイド１６の内周面が当接するようになっている。ただし、シール体５に対する延伸ロッド６の径方向の位置ずれを抑制でき、シール体５と延伸ロッド６との隙間を液密に封止できる限り、ロッドガイド１６と、その周囲の部材との間に隙間が形成されていてもよい（例えば、ロッドガイド１６の外周面に上下方向に延在する複数の縦溝を形成し、収容凹部１５の小径部における円柱面状の周面に嵌め込む場合など）。

なお、ロッドガイド１６は、耐熱性、耐久性、滑り性等を考慮してその材料を適宜選択することができる。ロッドガイド１６に適した材料としては、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂等の樹脂が挙げられる。なお、シール体５（本体部１４及び着脱部１７）及び延伸ロッド６を形成するための材料は金属に限られず、樹脂材料を用いてもよい。

加圧液体供給部７としては、例えば加圧源としてプランジャーポンプを用いた構成のものを用いるのが好ましいが、供給路８に所定の圧力にまで加圧した液体を供給することができるものであれば、他の構成のものを用いることもできる。

かかる構成の液体ブロー成形装置１００によれば、プリフォームＰＦの胴部ＰＦａを金型１のキャビティ２に配置し、プリフォームＰＦの口部ＰＦｂにノズル４を接続した状態で、シール体５を閉位置から開位置に移動することによって、加圧液体をノズル４からプリフォームＰＦの内部に導入してプリフォームＰＦを少なくとも径方向に延伸させるとともに、延伸ロッド６によってプリフォームＰＦを軸方向に延伸させることにより、プリフォームＰＦをキャビティ２に沿った形状の部分を有する容器に成形することができる。

なお、この場合、延伸ロッド６によるプリフォームＰＦの軸方向の延伸を行うタイミングは、適宜設定することができる。例えば、延伸ロッド６による延伸の開始は、プリフォームＰＦ内への加圧液体の導入の開始前でも開始後でもよいし、延伸ロッド６による延伸の終了は、プリフォームＰＦ内への加圧液体の導入の開始前でも開始後でもよい。

ここで、本実施形態の液体ブロー成形装置１００では、シール体５が、該シール体５の本体部１４に着脱可能に装着されることによって、本体部１４との間にロッドガイド１６を保持する着脱部１７を有しているので、ロッドガイド１６の摩耗や破損等の発生時、または定期的なメンテナンス等におけるロッドガイド１６の交換等の補修を容易に行うことができる。すなわち、シール体５の本体部１４から着脱部１７を取り外すことにより、ロッドガイド１６を簡単にシール体５から取り出し、例えば、新品のロッドガイド１６と交換することができる。しかも、ロッドガイド１６の交換等の補修後には、着脱部１７を本体部１４に装着することにより、シール体５からのロッドガイド１６の脱落の発生を確実に防止することができる。また、ロッドガイド１６の露出を回避できるため、延伸ロッド６以外の部分（ノズル４の内面など）との摺動や衝突などによる損耗や破損の発生を防止することができる。さらに、突出部１９の少なくとも一部は本体部１４から露出しており、当該露出部分を操作することで、本体部１４と着脱部１７との着脱が容易となる。

また、係合筒部１８を収容凹部１５にねじ込むことによって本体部１４に螺着可能に構成した場合には、簡単な構成によってそのような効果を得ることができる。

また、前述した液体ブロー成形装置１００は、図２に示す変形例のように構成してもよい。本変形例の液体ブロー成形装置１０１では、収容凹部１５’が円環状の外壁部２１と円環状の内壁部２２との間に形成されている。すなわち、収容凹部１５’は、円環平面状の上面と、内壁部２２の円柱面状の外周面と、外壁部２１の円柱面状の内周面と、を有している。

収容凹部１５’には、着脱部１７’の係合筒部１８’における上側部分が配置されるようになっている。また、係合筒部１８’における下側部分の下端から径方向内側へ延在する円環平面状の段部２３と、内壁部２２の円環平面状をなす下端面との間には、ロッドガイド１６’が配置されるようになっている。

着脱部１７’は、例えば、外壁部２１の内周面にねじ部を形成するとともに、係合筒部１８’の外周面に該ねじ部に螺合するねじ部を形成し、係合筒部１８’をねじ込むことによって本体部１４’に螺着可能とすることができる。また、このような構成に代えて、内壁部２２の外周面にねじ部を形成するとともに、係合筒部１８’の内周面に該ねじ部に螺合するねじ部を形成し、係合筒部１８’をねじ込むことによって本体部１４’に螺着可能とすることもできる。なお、このような螺合に代えて、アンダーカット形状を介した嵌合等を用いた構成としてもよい。

また、図１に示した例では、シール体５に設けられ、下方に向けて縮径状に傾斜する円錐面状をなす当接面２０は、本体部１４によって形成されていたが、図２に示す変形例では、そのような当接面２０’は、着脱部１７’と本体部１４’との双方によって形成されている。なお、このような構成に代えて、当接面２０’を着脱部１７’のみによって形成する構成としてもよい。

また、本変形例では、加圧液体の吐出口を形成する吐出口部材１１’にシール面１２’を設けている。このような構成によれば、シール体５’によってノズル４’を閉塞する際の封止部を吐出口に近づけることができるため、プリフォームＰＦの内部への加圧液体の導入量（容器に収容すべき内容液を加圧液体とする場合、内容液の入味量）をより容易に制御することができる。

さらに、本変形例では、着脱部１７’の突出部１９’は、シール体５’が閉位置にあるときにノズル４’の吐出口２４の内周面に当接または近接して配置される円柱面状の外周面を有している。したがって、シール体５’が閉位置に移動する際に、吐出口２４の内周面に付着する液体を突出部１９’によって落下させておくことができるので、成形した容器の口部からノズル４’を離脱させる際に、吐出口２４からの液体の液切れを向上させ、金型１や容器への液体の付着の発生を抑制することができる。なお、突出部１９’の外周面を吐出口２４に近接して配置する場合に設ける隙間は、用いる加圧液体の粘度に応じて適宜設定することができる。また、突出部１９’の外周面の形状は、円柱面状に限られない。

なお、図１に示した実施形態では、シール体５の本体部１４は、細長い円筒状の軸部の下端に段差面２５を介して拡径する拡径部を有する構成とされていた。このような構成によれば、シール体５によってノズル４が閉塞された状態では段差面２５に液体からの圧力が作用するため、その閉塞状態が良好に保持される反面、その圧力がシール体５を開位置に移動させる際には抵抗となり、シール体５の移動動作を意図せずに遅らせてしまう可能性も考えられる。その点、本変形例では、シール体５’の本体部１４’は、そのような液体からの圧力がシール体５’の移動動作にほとんど影響しない形状となっている。

前述した各実施形態において、シール体５、５’によるノズル４、４’の閉塞は、シール体５、５’の当接面２０、２０’とノズル４、４’のシール面１２、１２’との当接に加え、突出部１９、１９’の円柱面状の外周面とノズル４、４’の内面との当接により行う構成としてもよい。また、着脱部１７、１７’は、その突出部１９、１９’の形状が異なる他の着脱部を用意しておき、必要に応じて交換することで、シール体５、５’の先端部となる突出部１９、１９’の形状を変更して、異なる機能（ノズル４、４’の閉塞機能や、液切れ向上機能など）を選択的に付加することができる。

前述したところは本発明の一実施形態を示したにすぎず、特許請求の範囲において、種々の変更を加えてもよいことは言うまでもない。

１ 金型
２ キャビティ
３、３’ ノズルユニット
４、４’ ノズル
５、５’ シール体
６、６’ 延伸ロッド
７ 加圧液体供給部
８、８’ 供給路
９、９’ 上部部材
１０、１０’ 下部部材
１１、１１’ 吐出口部材
１２、１２’ シール面
１３ 連通孔
１４、１４’ 本体部
１５、１５’ 収容凹部
１６、１６’ ロッドガイド
１７、１７’ 着脱部
１８、１８’ 係合筒部
１９、１９’ 突出部
２０ 当接面
２１ 外壁部
２２ 内壁部
２３ 段部
２４ 吐出口
２５ 段差面
１００、１０１ 液体ブロー成形装置
ＰＦ プリフォーム
ＰＦａ 胴部
ＰＦｂ 口部
ＰＦｃ ネックリング

Claims (3)

1. プリフォームが配置されるキャビティを有する金型と、
   前記プリフォームの口部に接続されるノズルと、
   前記ノズルの内面に当接して該ノズルを閉塞する閉位置と前記ノズルの内面から離れて該ノズルを開放する開位置との間で移動可能なシール体と、
   前記シール体に対して相対的に上下動可能な延伸ロッドと、を備え、
   前記シール体が前記閉位置から前記開位置に移動することによって、加圧液体を前記ノズルから前記プリフォームの内部に導入して前記プリフォームを少なくとも径方向に延伸させるとともに、前記延伸ロッドによって前記プリフォームを軸方向に延伸させることにより、前記プリフォームを前記キャビティに沿った形状の部分を有する容器に成形する液体ブロー成形装置であって、
   前記シール体と前記延伸ロッドとの間に介在することにより、前記シール体に対する前記延伸ロッドの径方向の位置ずれを抑制するとともに前記シール体と前記延伸ロッドとの隙間を液密に封止するロッドガイドを備え、
   前記シール体は、該シール体の本体部に着脱可能に装着されることによって、前記本体部との間に前記ロッドガイドを保持する着脱部を有することを特徴とする液体ブロー成形装置。
2. 前記着脱部は、外周面又は内周面にねじ部が形成された係合筒部を備え、該係合筒部をねじ込むことによって前記本体部に螺着可能である、請求項１に記載の液体ブロー成形装置。
3. 前記着脱部は、前記シール体が前記閉位置にあるときに前記ノズルの吐出口の内周面に当接または近接して配置される環状の外周面を有する、請求項１又は２に記載の液体ブロー成形装置。

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