JP6864570B2

JP6864570B2 - 液体入り容器の製造方法

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Publication number: JP6864570B2
Application number: JP2017127253A
Authority: JP
Inventors: 星野　英明; 英明星野; 真一田端; 雄一奥山; 茂樹森上
Original assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Current assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Priority date: 2017-04-27
Filing date: 2017-06-29
Publication date: 2021-04-28
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Description

本発明は、合成樹脂製のプリフォームから内容液を収容した液体入り容器を製造する液体入り容器の製造方法に関する。

ポリプロピレン（ＰＰ）製のボトルやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製のボトルに代表されるような合成樹脂製の容器は、飲料、化粧品、薬品、洗剤、シャンプー等のトイレタリーなどの様々な液体を内容液として収容する用途に使用されている。このような容器は、上記したような熱可塑性を有する合成樹脂材料によって形成されたプリフォームをブロー成形することにより製造されるのが一般的である。

プリフォームを容器に成形するブロー成形としては、プリフォームの内部に供給する加圧媒体として、加圧エアに替えて加圧した液体を用いるようにした液体ブロー成形が知られている。

例えば特許文献１には、予め延伸性を発現する温度にまで加熱しておいた合成樹脂製のプリフォームをブロー成形用金型にセットし、このプリフォームの内部にブローノズルを通してポンプにより所定圧力にまで加圧した液体を供給することにより、当該プリフォームをブロー成形用金型のキャビティに沿った所定形状の容器に成形するようにした液体ブロー成形方法が記載されている。

上記のような液体ブロー成形方法では、プリフォームに供給する液体として飲料等の最終的に製品として容器に収容される内容液を使用することにより、容器の成形と当該容器への内容液の充填とを同時に行って、内容液を収容した液体入り容器を製造することができる。したがって、このように液体ブロー成形を利用した液体入り容器の製造方法によれば、成形後の容器への内容液の充填工程を省略して、液体入り容器を低コストで製造することができる。

特許第５８０６９２９号公報

液体ブロー成形においては、加圧媒体である液体はプリフォームの内部に存在する空気を巻き込みながらプリフォームの内部に供給されるので、当該液体の泡立ち等により、成形条件の安定性や容器の成形性等が低下するという問題点が生じる虞があった。

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、液体入り容器を所定の内容量及び形状を有するように精度よく且つ低コストで製造することができる液体入り容器の製造方法を提供することにある。

本発明の液体入り容器の製造方法は、合成樹脂製のプリフォームから内容液を収容した液体入り容器を製造する液体入り容器の製造方法であって、ブロー成形用金型に装着した前記プリフォームの口部にブローノズルを係合させるノズル係合工程と、前記ブローノズルに設けられた排出口を開いた状態で、前記ブローノズルに前記排出口とは別に設けられた液体供給口から前記プリフォームの内部に所定量の液体を供給して前記プリフォームの内部の空気を液体に置換する液体置換工程と、前記排出口を閉じた後、前記液体供給口から前記プリフォームの内部に加圧した液体を供給して、前記プリフォームを前記ブロー成形用金型の内面に沿った形状の液体入り容器に成形する液体ブロー成形工程と、を有し、前記ブローノズルとして、前記液体供給口を閉じるシール体が当接する部分よりも下流側において前記排出口が開口するものを用い、前記液体置換工程において、前記液体ブロー成形工程よりも低い圧力で前記プリフォームの内部に所定量の液体を供給することを特徴とする。

本発明の液体入り容器の製造方法は、上記構成において、前記液体ブロー成形工程の前または前記液体ブロー成形工程の最中に、延伸ロッドにより前記プリフォームを軸方向に延伸させるロッド延伸工程を有するとともに、前記液体ブロー成形工程の後に、前記延伸ロッドを前記液体入り容器から離脱させるロッド引抜き工程を有するのが好ましい。

本発明の液体入り容器の製造方法は、上記構成において、前記液体ブロー成形工程の後、前記液体供給口を通して成形後の前記液体入り容器の内部から所定量の液体を排出させる液体排出工程と、所定量の液体を排出した状態の前記液体入り容器の口部から前記ブローノズルを離脱させて前記液体入り容器の内部に所定量のヘッドスペースを生じさせるヘッドスペース形成工程と、をさらに有するのが好ましい。

本発明の液体入り容器の製造方法は、上記構成において、前記液体排出工程が、前記液体供給口を通して成形後の前記液体入り容器の内部から所定量の液体を吸い戻すサックバックにより行われるのが好ましい。

本発明の液体入り容器の製造方法は、上記構成において、前記液体置換工程の前に、前記プリフォームの内部にロッド部材を挿入するロッド挿入工程を有し、前記ロッド挿入工程により前記ロッド部材が挿入された状態の前記プリフォームに対して前記液体置換工程を行うのが好ましい。

本発明の液体入り容器の製造方法は、上記構成において、前記ロッド挿入工程において、前記ロッド部材を、前記プリフォームの内容積の３０％〜７０％を占める位置まで挿入するのが好ましい。

本発明の液体入り容器の製造方法は、上記構成において、前記ロッド部材が、前記プリフォームを軸方向に延伸させる延伸ロッドであるのが好ましい。

本発明の液体入り容器の製造方法は、上記構成において、前記液体供給口を開閉するシール体の開度を調整することにより、前記液体置換工程において前記プリフォームの内部に液体を供給する際の前記液体供給口の有効断面積を、前記液体ブロー成形工程において前記プリフォームの内部に加圧した液体を供給する際の前記液体供給口の有効断面積の１０％以下とするのが好ましい。

本発明によれば、液体入り容器を所定の内容量及び形状を有するように精度よく且つ低コストで製造することができる液体入り容器の製造方法を提供することができる。

本発明の一実施の形態である液体ブロー成形方法に用いられる液体入り容器の製造装置の一例を示す説明図である。図１におけるノズルユニットの要部の詳細構造を示す断面図である。液体置換工程を行っている状態の液体入り容器の製造装置を示す説明図である。ロッド延伸工程と液体ブロー成形工程とを行っている状態の液体入り容器の製造装置を示す説明図である。液体排出工程を行っている状態の液体入り容器の製造装置を示す説明図である。ロッド引抜き工程を行った後、ヘッドスペース形成工程を行った状態の液体入り容器の製造装置を示す説明図である。液体置換工程の前にロッド挿入工程を行っている状態の液体入り容器の製造装置を示す説明図である。ロッド挿入工程を行った後、延伸ロッドが挿入された状態のプリフォームに対して液体置換工程を行っている状態の液体入り容器の製造装置を示す説明図である。変形例のノズルユニットの要部を、液体置換工程を行っている状態で示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明をより具体的に例示説明する。

本発明の一実施の形態である液体入り容器の製造方法は、合成樹脂製のプリフォームから内容液を収容した液体入り容器を製造する液体入り容器の製造方法であって、ブロー成形用金型に装着したプリフォームの口部にブローノズルを係合させるノズル係合工程と、ブローノズルに設けられた排出口を開いた状態で、ブローノズルに排出口とは別に設けられた液体供給口からプリフォームの内部に所定量の液体を供給してプリフォームの内部の空気を液体に置換する液体置換工程と、排出口を閉じた後、液体供給口からプリフォームの内部に加圧した液体を供給して、プリフォームをブロー成形用金型の内面に沿った形状の液体入り容器に成形する液体ブロー成形工程と、を有することを特徴とする液体入り容器の製造方法である。

本実施の形態の液体入り容器の製造方法は、液体置換工程において、液体ブロー成形工程よりも低い圧力でプリフォームの内部に所定量の液体を供給するようにしている。

また、本実施の形態の液体入り容器の製造方法は、液体ブロー成形工程の最中に、延伸ロッドによりプリフォームを軸方向に延伸させるロッド延伸工程を有するとともに、液体ブロー成形工程の後に、延伸ロッドを液体入り容器から離脱させるロッド引抜き工程を有している。

本実施の形態の液体入り容器の製造方法は、液体ブロー成形工程の後、液体供給口を通して成形後の液体入り容器の内部から所定量の液体を排出させる液体排出工程と、所定量の液体を排出した状態の液体入り容器の口部からブローノズルを離脱させて液体入り容器の内部に所定量のヘッドスペースを生じさせるヘッドスペース形成工程とをさらに有している。

本実施の形態の液体入り容器の製造方法は、液体排出工程は、液体供給口を通して成形後の液体入り容器の内部から所定量の液体を吸い戻すサックバックにより行われる。

このような本発明の液体入り容器の製造方法は、例えば図１に示す構成の液体入り容器の製造装置１を用いて実施することができる。

図１に示す液体入り容器の製造装置１は、合成樹脂製のプリフォーム２から内容液を収容した液体入り容器Ｃを製造するものである。液体入り容器Ｃに収容される液体（内容液）Ｌとしては、例えば飲料、化粧品、薬品、洗剤、シャンプー等のトイレタリーなどの様々な液体Ｌを採用することができる。

プリフォーム２としては、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）等の熱可塑性を有する合成樹脂材料によって、開口端となる円筒状の口部２ａと、口部２ａに連なるとともに下端が閉塞された円筒状の胴部２ｂとを有する有底筒状に形成されたものを用いることができる。

詳細は図示しないが、口部２ａの外壁面には、成形後の液体入り容器Ｃの口部２ａに閉塞キャップ（不図示）を打栓（アンダーカット係合）によって装着するための係合突起が設けられている。なお、口部２ａの外壁面に係合突起に替えて雄ネジを設けて閉塞キャップを口部２ａにねじ結合により装着する構成とすることもできる。

液体入り容器の製造装置１は、ブロー成形用金型１０を有している。ブロー成形用金型１０は、例えばボトル形状などの液体入り容器Ｃの最終形状に対応した形状のキャビティ１１を有している。キャビティ１１はブロー成形用金型１０の上面において上方に向けて開口している。プリフォーム２は、胴部２ｂがブロー成形用金型１０のキャビティ１１の内部に配置されるとともに口部２ａがブロー成形用金型１０から上方に突出した状態となってブロー成形用金型１０に装着される。

ブロー成形用金型１０は左右に型開きすることができるようになっており、プリフォーム２を液体入り容器Ｃに成形した後にブロー成形用金型１０を左右に開くことで、当該液体入り容器Ｃをブロー成形用金型１０から取り出すことができるようになっている。

ブロー成形用金型１０の上方には、プリフォーム２の内部に加圧した液体Ｌを供給するためのノズルユニット２０が設けられている。ノズルユニット２０は本体ブロック２１を有し、この本体ブロック２１はブロー成形用金型１０に対して上下方向に相対移動自在となっている。

図２に示すように、本体ブロック２１の下端には支持ブロック２２が設けられ、この支持ブロック２２により支持されて本体ブロック２１の下端にはブローノズル２３が装着されている。ブローノズル２３は略円筒状に形成されており、本体ブロック２１が下方側のストローク端にまで下降したときにブロー成形用金型１０に装着されたプリフォーム２の口部２ａに上方側から密封状態で係合する。

ブローノズル２３の円筒状部分の内側部分は液体供給口２３ａとなっている。また、ブローノズル２３の液体供給口２３ａを構成する円筒状部分には、当該円筒状部分の下端に開口する排出口２３ｂが設けられている。なお、排出口２３ｂは、後述する延伸ロッド２８等の他の部位に設けてもよい。本実施の形態においては、ブローノズル２３の当該円筒状部分には８つの排出口２３ｂが周方向に等間隔に並べて設けられているが、その数は種々変更可能である。

本体ブロック２１の内部には上下方向に延びる供給路２４が設けられている。この供給路２４はブローノズル２３の液体供給口２３ａに液体Ｌを供給するための流路であり、その下端においてブローノズル２３の液体供給口２３ａに連通している。

さらに、図１に示すように、本体ブロック２１には、供給路２４の上端に連通する供給ポート２５が設けられている。

供給路２４の内部にはブローノズル２３の液体供給口２３ａを開閉するためのシール体２６が配置されている。シール体２６はノズルユニット２０に上下方向に移動自在に設けられた軸体２７の下端に固定され、供給路２４の内部で上下方向に移動自在となっている。なお、シール体２６は、軸体２７と一体に形成するようにしてもよい。シール体２６は円柱状に形成されており、下方側のストローク端位置である閉位置にまで移動したときに下端面においてブローノズル２３の上面に当接してブローノズル２３の液体供給口２３ａを閉塞する。一方、シール体２６が閉位置から上方に向けて移動すると、ブローノズル２３の液体供給口２３ａは開かれて供給路２４と連通される。

図示するように、液体入り容器の製造装置１は延伸ロッド２８を備えた構成とすることができる。延伸ロッド２８は、軸体２７の軸心に該軸体２７に対して上下方向に相対移動自在に挿入されており、シール体２６の軸心を貫通してシール体２６の下端から出没可能に設けられている。延伸ロッド２８は図示しない駆動源により駆動されて下方に向けて移動することにより、プリフォーム２を軸方向に延伸させることができる。

供給ポート２５には、配管Ｐ１により加圧液体供給源３０が接続されている。加圧液体供給源３０は、例えばシリンダ３０ａとピストン（プランジャー）３０ｂとを備えたプランジャーポンプで構成することができる。

加圧液体供給源３０には供給タンク３１が接続されている。供給タンク３１は、液体Ｌを収容するとともに当該液体Ｌを所定温度にまで加熱して当該温度に保持する構成とすることができる。加圧液体供給源３０と供給タンク３１との間の流路には開閉弁Ｖ１が設けられ、この開閉弁Ｖ１により当該流路を開閉することができる。なお、符号３２は配管Ｐ１に設けられた圧力計である。

ブローノズル２３に設けられた複数の排出口２３ｂは、それぞれ上方に延びるとともに径方向外側に曲がる流路２３ｃによってブローノズル２３の外周面に環状に設けられた連結路２３ｄに連通されている。連結路２３ｄは、支持ブロック２２の側面の接続ポート２２ａに接続された配管Ｐ２を介して排出タンク（不図示）が接続されている。すなわち、ブローノズル２３に設けられた複数の排出口２３ｂは、それぞれ排出タンクに接続されている。なお、配管Ｐ２は、排出タンクに替えて排出用の吸引ポンプに接続することもできる。配管Ｐ２には開閉弁Ｖ２が設けられている。

加圧液体供給源３０は、シール体２６が上方に移動して液体供給口２３ａが開かれた状態において正方向（加圧方向）に作動することにより、配管Ｐ１、供給ポート２５、供給路２４及びブローノズル２３の液体供給口２３ａを介してプリフォーム２の内部に所定圧力にまで加圧した液体Ｌを供給することができる。また、加圧液体供給源３０は、シール体２６により液体供給口２３ａが閉じられ、開閉弁Ｖ２が閉じられるとともに開閉弁Ｖ１が開かれた状態において逆方向に作動することにより、供給タンク３１に収容されている液体Ｌをシリンダ３０ａの内部に吸引し、次の液体ブロー成形に備えることができる。なお、加圧液体供給源３０は、シール体２６により液体供給口２３ａが開かれるとともに開閉弁Ｖ１、Ｖ２が閉じられた状態において逆方向（吸引方向）に作動することにより、成形後の液体入り容器Ｃの内部に収容されている液体Ｌを供給路２４に吸い戻して、当該液体入り容器Ｃの外部に排出させる構成を備えてもよい。

ノズルユニット２０、シール体２６、延伸ロッド２８、加圧液体供給源３０及び開閉弁Ｖ１、Ｖ２等の作動は、図示しない制御装置によって統合的に制御される。この制御は、圧力計３２の値等を参照して行うことができる。なお、開閉弁Ｖ１、Ｖ２は、制御装置によって制御可能な電磁弁により構成されるのが好ましい。

次に、このような構成の液体入り容器の製造装置１を用いて、合成樹脂製のプリフォーム２から所定形状の容器の内部に液体（内容液）Ｌが収容されてなる液体入り容器Ｃを成形する方法（本実施の形態に係る液体入り容器の製造方法）について説明する。

まず、予めヒーター等の加熱手段（不図示）を用いて延伸性を発現する程度の所定の温度（例えば８０℃〜１５０℃）にまで加熱しておいたプリフォーム２をブロー成形用金型１０に装着し、型締めする。

次に、ノズル係合工程が行われる。ノズル係合工程においては、ノズルユニット２０をブロー成形用金型１０に向けて下降させてブローノズル２３をプリフォーム２の口部２ａに密封状態で係合させる。図１、図２は、ブローノズル２３がプリフォーム２の口部２ａに係合した状態を示す。この状態においては、シール体２６と開閉弁Ｖ１は閉じており、開閉弁Ｖ２は開かれている。また、延伸ロッド２８はブローノズル２３から下方に突出しない原位置に保持されている。

次に、図３に示すように、液体置換工程が行われる。液体置換工程においては、開閉弁Ｖ２すなわち排出口２３ｂを開いた状態としたまま、シール体２６を上方に移動させて液体供給口２３ａを開き、その状態で加圧液体供給源３０を正方向（加圧方向）に作動させる。加圧液体供給源３０が作動すると、配管Ｐ１、供給ポート２５、供給路２４及びブローノズル２３の液体供給口２３ａを介してプリフォーム２の内部に液体Ｌが供給される。このとき、ブローノズル２３に設けられた排出口２３ｂが開かれて排出タンクに連通されているので、プリフォーム２の内部に液体Ｌが供給されると、プリフォーム２の内部の空気が排出口２３ｂから外部に向けて排出され、プリフォーム２の内部は空気から液体Ｌに置換される。すなわち、液体置換工程を行うことにより、プリフォーム２の内部の空気を液体Ｌに置換して当該プリフォーム２の内部を液体Ｌで満ちた状態とすることができる。

なお、液体置換工程においては、液体ブロー成形工程よりも低い圧力でプリフォーム２の内部に所定量の液体Ｌを供給するのが好ましい。すなわち、液体置換工程においては、プリフォーム２が液体ブロー成形されない、または若干液体ブロー成形される程度のゆっくりとした作動速度で加圧液体供給源３０を作動させるのがよい。

また、液体置換工程においては、液体供給口２３ａを開閉するシール体２６の開度を調整することにより、液体置換工程においてプリフォーム２の内部に液体Ｌを供給する際の液体供給口２３ａの有効断面積（液体Ｌが流れる環状の流路の断面積）を、後述する液体ブロー成形工程においてプリフォーム２の内部に加圧した液体Ｌを供給する際の液体供給口２３ａの有効断面積の１０％以下とするのが好ましい。

これにより、液体置換工程において液体供給口２３ａを通してプリフォーム２の内部に液体Ｌを供給する際に、プリフォーム２の内部の空気が液体供給口２３ａを通して供給路２４の内部に逆流することを防止することができる。これにより、その後に行われる液体ブロー成形工程において空気が混入した液体Ｌがプリフォーム２の内部に供給されることを防止して、液体ブロー成形工程において、より精度よくプリフォーム２を液体入り容器Ｃに成形させることができる。

液体置換工程が完了すると、開閉弁Ｖ２が閉じられた後に、図４に示すように、液体ブロー成形工程が行われる。液体ブロー成形工程においては、開閉弁Ｖ１、Ｖ２が閉じ、シール体２６が上昇して液体供給口２３ａが開いた状態のまま、加圧液体供給源３０を正方向にさらに作動させる。このとき、加圧液体供給源３０は、プリフォーム２に供給する液体Ｌの圧力が当該プリフォーム２を液体ブロー成形することができる所定圧力となるような速度で作動する。このように、液体Ｌで満たされたプリフォーム２の内部に、さらに加圧した液体Ｌを供給して、プリフォーム２を液体Ｌの圧力により、ブロー成形用金型１０のキャビティ１１の内面に沿った所定形状の液体入り容器Ｃに成形する。

また、液体ブロー成形工程の最中には、ロッド延伸工程も行われる。ロッド延伸工程においては、延伸ロッド２８が下方に向けて進出移動し、当該延伸ロッド２８によりプリフォーム２の胴部２ｂが軸方向（縦方向）に延伸される。液体ブロー成形工程の最中にロッド延伸工程を行うことにより、プリフォーム２を延伸ロッド２８により軸方向に延伸させつつ液体ブロー成形を行う二軸延伸ブロー成形を行うことができるので、プリフォーム２をより精度よく所定形状の液体入り容器Ｃに成形することができる。

本実施の形態においては、液体ブロー成形工程により液体入り容器Ｃが成形された後に、図５に示すように、液体排出工程を行うようにしている。液体排出工程においては、シール体２６を上昇させて液体供給口２３ａを開き、開閉弁Ｖ１、Ｖ２を閉じたまま加圧液体供給源３０を所定の作動量だけ逆方向（吸引方向）に作動させて、成形後の液体入り容器Ｃの内部から所定量の液体を供給路２４に吸い戻すサックバックを行う。このようなサックバックを行うことで、成形後の液体入り容器Ｃの内部から所定量の液体Ｌを、当該液体入り容器Ｃの外部に排出させることができる。このとき、液体置換工程においてプリフォーム２の内部は全て液体Ｌで満たされ、液体Ｌへの空気の混入が抑制されているため、サックバックにより液体入り容器Ｃから供給路２４の内部に液体Ｌを引き戻すようにしても、次に行う液体ブロー成形工程において成形性の悪化等は生じない。液体排出工程において液体入り容器Ｃから外部に排出する液体Ｌの量は、完成後の液体入り容器Ｃに設けるヘッドスペースＨＳを考慮して設定される。

所定量の液体Ｌが外部に排出されることで、液体入り容器Ｃは、その胴部が凹んだ状態となる。

なお、液体排出工程においては、上記したサックバックに限らず、例えばブロー成形用金型１０の内面から突出する押圧部材により液体入り容器Ｃの胴部を凹ませるようにスクイズして当該液体入り容器Ｃの内部の液体Ｌを外部に排出させる構成とすることもできる。

本実施の形態においては、液体排出工程が完了し、延伸ロッド２８を上方に移動させて液体入り容器Ｃから離脱させるロッド引抜き工程を行った後に、図６に示すように、ヘッドスペース形成工程を行うようにしている。ヘッドスペース形成工程においては、シール体２６により液体供給口２３ａが閉塞された後、ノズルユニット２０をブロー成形用金型１０に対して上方に移動させることで、所定量の液体Ｌを排出した状態の液体入り容器Ｃの口部２ａからブローノズル２３を離脱させる。これにより、液体入り容器Ｃの内部の負圧が開放され、液体入り容器Ｃの内部に所定量のヘッドスペースが生じることになる。

なお、ロッド引抜き工程において、液体入り容器Ｃから延伸ロッド２８が引き抜かれて離脱されることにより、当該延伸ロッド２８が引き抜かれた分の容量だけ、液体入り容器Ｃの内部のヘッドスペースＨＳが増加することになる。したがって、ロッド延伸工程及びロッド引抜き工程を行う場合には、延伸ロッド２８の引き抜きにより生じるヘッドスペースＨＳの量を考慮して、液体排出工程において液体入り容器Ｃから外部に排出させる液体Ｌの量を設定することで、完成した液体入り容器Ｃに所望量のヘッドスペースＨＳを生じさせるようにする。

以上の工程で液体入り容器Ｃの製造が完了する。完成した液体入り容器Ｃは、ブロー成形用金型１０が開かれてブロー成形用金型１０から取り出された後、口部２ａに閉塞キャップが装着されて製品とされる。このとき、加圧液体供給源３０が逆方向に作動して、供給タンク３１に収容されている液体Ｌがシリンダ３０ａの内部に吸引される。なお、口部２ａに閉塞キャップを装着した後に、ブロー成形用金型１０を開いてブロー成形用金型１０から液体入り容器Ｃを取り出すようにしてもよい。

なお、本実施の形態においては、液体ブロー成形工程により液体入り容器Ｃが成形された後に、液体排出工程及びヘッドスペース形成工程を行ってから、ブロー成形用金型１０を開いてブロー成形用金型１０から完成した液体入り容器Ｃを取り出すようにしているが、液体排出工程及びヘッドスペース形成工程を行わずに、液体ブロー成形工程を完了した後に、そのまま成形後の液体入り容器Ｃを取り出して、液体入り容器Ｃの製造を完了するようにしてもよい。この場合、液体入り容器Ｃの内部には、延伸ロッド２８を引き抜いた分のヘッドスペースＨＳが設けられるが、ロッド延伸工程及びロッド引抜き工程をも行わない場合には、液体入り容器Ｃの内部にヘッドスペースＨＳが設けられなくてもよい。

以上の通り、本実施の形態における液体入り容器の製造方法では、液体置換工程においてプリフォーム２の内部の空気を排出口２３ｂから外部に排出し、当該プリフォーム２の内部を液体Ｌに置換してから液体ブロー成形工程を行うようにしたので、液体ブロー成形工程においてプリフォーム２の内部に加圧した液体Ｌが供給されても、当該液体Ｌに空気が混入することはない。したがって、液体ブロー成形時に、液体Ｌの泡立ち等により、成形条件の安定性や容器の成形性等が低下することを防止して、液体入り容器Ｃを所定の内容量及び形状を有するように精度よく且つ低コストで製造することができる。

また、本実施の形態における液体入り容器の製造方法では、液体置換工程においては、液体ブロー成形工程よりも低い圧力でプリフォーム２の内部に所定量の液体Ｌを供給するようにしたので、液体Ｌに泡立ち等を生じさせることなくプリフォーム２の内部の空気を液体Ｌに置換することができる。

さらに、本実施の形態における液体入り容器の製造方法では、液体ブロー成形工程の後に液体排出工程を行うことで、成形後の液体入り容器Ｃに所定量のヘッドスペースＨＳを設ける構成としても、ノズルユニット２０の供給路２４の内部の液体Ｌに気泡を生じさせることなく、当該液体入り容器Ｃの内部にヘッドスペースＨＳを生じさせることができる。よって、気泡を多く含んだ液体Ｌが供給路２４の内部に取り込まれることにより、液体入り容器Ｃの内部への液体Ｌの充填量が不足したり、液体ブロー成形時における充填圧力が不安定になって容器の成形性が低下したりするという問題を生じさせることなく、また、気泡が混入した液体Ｌを供給路２４から外部に排出するという無駄な液体Ｌや工程を生じさせることなく、液体入り容器Ｃを所定の内容量及び形状を有するように精度よく且つ低コストで製造することができる。

さらに、本実施の形態における液体入り容器の製造方法では、加圧液体供給源３０を逆方向に作動させて液体入り容器Ｃの内部から所定量の液体Ｌを吸い戻すサックバックにより液体排出工程を行うようにしたので、液体Ｌを排出するための機構を別途設けることなく、液体排出工程を行うことができる。これにより、液体入り容器の製造装置１の構成を簡素化して、液体入り容器Ｃの製造コストを低減することができる。

図７は、液体置換工程の前にロッド挿入工程を行っている状態の液体入り容器の製造装置を示す説明図であり、図８は、ロッド挿入工程を行った後、延伸ロッドが挿入された状態のプリフォームに対して液体置換工程を行っている状態の液体入り容器の製造装置を示す説明図である。なお、図７、図８においては、前述した部材に対応する部材には同一の符号を付してある。

本実施の形態に係る液体入り容器の製造方法は、液体置換工程の前に、プリフォーム２の内部にロッド部材を挿入するロッド挿入工程を行うとともに、ロッド挿入工程によりロッド部材が挿入された状態のプリフォーム２に対して液体置換工程を行う構成とすることもできる。

ロッド挿入工程においてプリフォーム２の内部に挿入するロッド部材としては、ロッド延伸工程においてプリフォーム２を軸方向に延伸させる延伸ロッド２８を用いることができる。図７、図８においては、ロッド部材として延伸ロッド２８を用いた場合を示す。なお、例えばロッド延伸工程を行わない構成の場合等においては、ロッド挿入工程においてプリフォーム２の内部に挿入するロッド部材として、延伸ロッド２８以外の他のロッド部材を用いることができる。

図７に示すように、ロッド挿入工程においては、ノズル係合工程が行われた後、液体置換工程が行われる前に、延伸ロッド２８を下方に向けて進出移動させて当該延伸ロッド２８をプリフォーム２の内部に挿入する。このとき、延伸ロッド２８の下端がプリフォーム２の底部内面に当接しないようにするのが好ましいが、プリフォーム２を延伸させない程度に延伸ロッド２８の下端をプリフォーム２の底部内面に当接させるようにしてもよい。延伸ロッド２８が挿入されることにより、プリフォーム２の内容積すなわち液体Ｌを収容可能な容積は、延伸ロッド２８のプリフォーム２の内部に挿入された部分の体積の分だけ減少する。

なお、ロッド挿入工程は、ノズル係合工程を行う前に予め延伸ロッド２８を下方に向けて進出移動させておき、ノズル係合工程を行うことで、延伸ロッド２８がプリフォーム２の内部に挿入される構成とすることもできる。

次に、図８に示すように、延伸ロッド２８が挿入された状態のままのプリフォーム２に対して液体置換工程を行う。このとき、延伸ロッド２８のプリフォーム２の内部に挿入された部分の体積の分だけプリフォーム２の内容積が減少しているので、ロッド挿入工程を行わない場合に比べて、プリフォーム２の内部の空気を全て液体Ｌに置換するのに必要な液体Ｌの供給量及びプリフォーム２の内部の空気を全て液体Ｌに置換するのに必要な時間を減らすことができる。

したがって、ブロー成形用金型１０に装着される際に延伸性を発現する程度の所定の温度（例えば８０℃〜１５０℃）にまで予め加熱されているプリフォーム２が、液体置換工程において冷却されてしまう度合いを低減して、液体ブロー成形工程において、より精度よくプリフォーム２を液体入り容器Ｃに成形することができる。

ロッド挿入工程においては、延伸ロッド２８を、プリフォーム２の内容積の３０％〜７０％を占める位置まで挿入するのが好ましい。延伸ロッド２８を、プリフォーム２の内容積の３０％未満を占める位置までしか挿入しない場合には、プリフォーム２の内部の空気を全て液体に置換するのに必要な液体Ｌの供給量ないし時間を十分に低減することができず、上記した効果を十分に得ることができない。一方、延伸ロッド２８を、プリフォーム２の内容積の７０％よりも多くを占める位置まで挿入するようにすると、例えばロッド延伸工程等において延伸ロッド２８がプリフォーム２の内面に接触して、プリフォーム２の破損等が生じる虞がある。また、延伸ロッド２８を、プリフォーム２の内容積の７０％よりも多くを占める位置まで挿入するようにすると、プリフォーム２の内面と延伸ロッド２８の外周面との間隔が狭くなり、液体Ｌとして例えばシャンプーやリンス、液体石鹸等の、粘度が比較的高いものを用いた場合にプリフォーム２の内部の空気が外部に抜けづらくなって、プリフォーム２の内部の空気を十分に液体Ｌと置換することができなくなる虞がある。

本発明者が液体置換工程においてプリフォーム２の内部に供給する液体Ｌとして常温の水を用いて行った実験では、延伸ロッド２８を、プリフォーム２の内容積の１９％を占める位置まで挿入した場合には、プリフォーム２が冷却され、上記した効果を十分に得ることができず、延伸ロッド２８を、プリフォーム２の内容積の３４％を占める位置まで挿入した場合及びプリフォーム２の内容積の６０％を占める位置まで挿入した場合には、上記した効果を十分に得ることができ、プリフォーム２の内容積の７０．５％を占める位置まで挿入した場合には、ロッド延伸工程において延伸ロッド２８がプリフォーム２の内面に接触してプリフォーム２の内面に傷が付く場合があることが確認された。

このように、ロッド挿入工程において、延伸ロッド２８を、プリフォーム２の内容積の３０％〜７０％を占める位置まで挿入することにより、液体置換工程において、プリフォーム２の内面に傷を付けることなく、また、プリフォーム２を過度に冷却させることなく確実にプリフォーム２の内部の空気を液体Ｌに置換させて、液体ブロー成形工程において、より精度よくプリフォーム２を液体入り容器Ｃに成形させることができる。

図７、図８に示す場合では、ロッド挿入工程を行う前においては延伸ロッド２８をブローノズル２３の内側に格納した状態としておき、この状態から延伸ロッド２８を下方に進出移動させることでプリフォーム２の内部に延伸ロッド２８を挿入するようにしているが、これに限らず、延伸ロッド２８を、原位置（ノズル係合工程の前）にある状態において既にブローノズル２３よりも下方側に向けて突出する長さのものとしておき、ノズル係合工程が完了すると、延伸ロッド２８のブローノズル２３よりも下方側に突出している部分がプリフォーム２の内部に挿入される構成としてもよい。この場合、延伸ロッド２８のブローノズル２３よりも下方側に突出している部分を、それよりも上側の部分よりも大径の形状とするなどして、プリフォーム２の内容積に対して延伸ロッド２８が占める割合を適宜変更することができる。

図９は、変形例のノズルユニットの要部を、液体置換工程を行っている状態で示す断面図である。なお、図９においては、前述した部材に対応する部材には同一の符号を付してある。

図１、図２に示す液体入り容器の製造装置１では、液体置換工程を行う際に排出口２３ｂを排出タンクに連通させるための開閉弁Ｖ２を、支持ブロック２２の接続ポート２２ａに接続した配管Ｐ２に設けるようにしているが、図９に示す変形例のノズルユニット２０のように、ブローノズル２３の内部に開閉弁Ｖ２を内蔵した構成とすることもできる。

図９に示す変形例においては、排出口２３ｂはブローノズル２３の内周面に開口するように設けられ、ブローノズル２３と支持ブロック２２とに亘って形成された直線状の流路４０と、流路４０に当該流路４０に対して直交する方向に連通する接続ポート４１と、接続ポート４１に接続された配管Ｐ２とを介して排出タンク（不図示）に接続されている。なお、排出口２３ｂは排出タンクに接続することなく外部に開放してもよい。

流路４０のブローノズル２３の内部に形成された部分には、排出口２３ｂから離れるに連れて拡径するテーパ状のシール面４２が設けられている。また、流路４０の内部には、シール面４２に対応したテーパ状の先端部を有するとともに流路４０よりも小径のシールピン４３が、支持ブロック２２に支持されて流路４０の軸心に沿うとともに軸方向に沿って進退移動自在に配置されている。そして、シール面４２とシールピン４３のテーパ状の先端部とにより開閉弁Ｖ２が構成されている。

シールピン４３には当該シールピン４３よりも大径のピストン４４が一体に設けられている。ピストン４４は支持ブロック２２に設けられたシリンダ室４５の内部に配置されており、当該シリンダ室４５の内部で軸方向に沿って移動自在となっている。また、支持ブロック２２には、シリンダ室４５において出口２３ｂから離れた後端側に連通する閉側ポート４６と、シリンダ室４５において排出口２３ｂに近い前端側に連通する開側ポート４７とが設けられている。

閉側ポート４６からシリンダ室４５の内部に圧縮エア等の加圧媒体を供給することにより、ピストン４４を排出口２３ｂの側に向けて進出移動させてシールピン４３の先端部をシール面４２に当接させ、開閉弁Ｖ２を閉状態とすることができる。反対に、開側ポート４７からシリンダ室４５の内部に圧縮エア等の加圧媒体を供給することにより、ピストン４４を排出口２３ｂから離れる方向に向けて後退移動させてシールピン４３の先端をシール面４２から離間させ、開閉弁Ｖ２を開状態とすることができる。なお、シールピン４３は、例えば電磁ソレノイド等の機械的（電気的）な他の駆動装置を用いて開閉駆動される構成とすることもできる。

液体置換工程が行われない通常時には、閉側ポート４６に加圧媒体が供給されて開閉弁Ｖ２は閉状態とされ、これにより、排出口２３ｂは排出タンクに対して連通が遮断された閉じた状態とされている。

一方、液体置換工程を行う際には、図９に示すように、開側ポート４７に加圧媒体が供給されて開閉弁Ｖ２が開状態とされ、排出口２３ｂは排出タンクに連通された開いた状態とされる。そして、排出口２３ｂが開いた状態でシール体２６を上方に移動させて液体供給口２３ａを開き、その状態で加圧液体供給源３０を正方向に作動させることで、プリフォーム２の内部に液体Ｌを供給しつつ、プリフォーム２の内部の空気を排出口２３ｂから外部に向けて排出させ、プリフォーム２の内部を空気から液体Ｌに置換することができる。

このように、開閉弁Ｖ２をブローノズル２３の内部に設けた構成とすることにより、開閉弁Ｖ２をノズルユニット２０の外に接続した配管Ｐ２に設けた場合に比べて、排出口２３ｂと開閉弁Ｖ２との間における流路の長さを短くすることができる。したがって、液体置換工程や液体ブロー成形工程において流路４０の内部に侵入する液体Ｌの量を低減することができる。

図９に示すように、この変形例においては、シール体２６の下端に、ブローノズル２３の内周面よりも小径の円筒状の突起部２６ａを設けた構成とするのが好ましい。突起部２６ａを設けることにより、液体置換工程において液体供給口２３ａを開いて液体Ｌをプリフォーム２の内部に供給する際に、当該液体Ｌがシール体２６の外周面から突起部２６ａに沿って流れて液体供給口２３ａの軸心側に案内されるようにして、排出口２３ｂに液体Ｌが入り込み難くすることができる。

図９に示す変形例においては、ブローノズル２３の内周面に、排出口２３ｂからブローノズル２３の下端にまで延びる縦溝を設けることもできる。また、ブローノズル２３の内周面に、前記した縦溝とは別の複数本の縦溝を周方向に間隔を空けて並べて設けることもできる。この場合、ブローノズル２３の内周面に、排出口２３ｂに連なるとともに複数本の縦溝の上端を互いに連ねる周方向溝を設けるようにすることもできる。

なお、図１、図２に示す構成のノズルユニット２０に、図９に示す構成の開閉弁Ｖ２を設けることもできる。

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、図１に示す構成の液体入り容器の製造装置１を用いて本発明の液体入り容器の製造方法を行う場合を示したが、他の構成の液体入り容器の製造装置等を用いて本発明の液体入り容器の製造方法を行うこともできる。

また、前記実施の形態では、延伸ロッド２８を備えた液体入り容器の製造装置１を用いることで、ロッド延伸工程とロッド引抜き工程とを行うようにしているが、これらの工程を行わない構成とすることもできる。この場合、液体入り容器の製造装置１として、延伸ロッド２８を備えない構成のものを用いることができる。

さらに、前記実施の形態においては、加圧液体供給源３０はプランジャーポンプとされているが、これに限らず、液体Ｌを所定の圧力にまで加圧してプリフォーム２に供給することができるものであれば他種類のポンプなどの種々の構成のものを用いることができる。

さらに、プリフォーム２として、成形後の液体入り容器Ｃの形状等に応じて種々の形状のものを用いることができる。

さらに、前記実施の形態においては、ロッド延伸工程を液体ブロー成形工程の最中に行うようにしているが、液体ブロー成形工程の前に行う構成とすることもできる。

１液体入り容器の製造装置
２プリフォーム
２ａ口部
２ｂ胴部
１０ブロー成形用金型
１１キャビティ
２０ノズルユニット
２１本体ブロック
２２支持ブロック
２２ａ接続ポート
２３ブローノズル
２３ａ液体供給口
２３ｂ排出口
２３ｃ流路
２３ｄ連結路
２４供給路
２５供給ポート
２６シール体
２６ａ突起部
２７軸体
２８延伸ロッド（ロッド部材）
３０加圧液体供給源
３０ａシリンダ
３０ｂピストン
３１供給タンク
３２圧力計
４０流路
４１接続ポート
４２シール面
４３シールピン
４４ピストン
４５シリンダ室
４６閉側ポート
４７開側ポート
Ｌ液体
Ｐ１配管
Ｖ１開閉弁
Ｐ２配管
Ｖ２開閉弁
Ｃ液体入り容器

Claims

合成樹脂製のプリフォームから内容液を収容した液体入り容器を製造する液体入り容器の製造方法であって、
ブロー成形用金型に装着した前記プリフォームの口部にブローノズルを係合させるノズル係合工程と、
前記ブローノズルに設けられた排出口を開いた状態で、前記ブローノズルに前記排出口とは別に設けられた液体供給口から前記プリフォームの内部に所定量の液体を供給して前記プリフォームの内部の空気を液体に置換する液体置換工程と、
前記排出口を閉じた後、前記液体供給口から前記プリフォームの内部に加圧した液体を供給して、前記プリフォームを前記ブロー成形用金型の内面に沿った形状の液体入り容器に成形する液体ブロー成形工程と、を有し、
前記ブローノズルとして、前記液体供給口を閉じるシール体が当接する部分よりも下流側において前記排出口が開口するものを用い、
前記液体置換工程において、前記液体ブロー成形工程よりも低い圧力で前記プリフォームの内部に所定量の液体を供給することを特徴とする液体入り容器の製造方法。
前記液体ブロー成形工程の前または前記液体ブロー成形工程の最中に、延伸ロッドにより前記プリフォームを軸方向に延伸させるロッド延伸工程を有するとともに、
前記液体ブロー成形工程の後に、前記延伸ロッドを前記液体入り容器から離脱させるロッド引抜き工程を有する、請求項１に記載の液体入り容器の製造方法。
前記液体ブロー成形工程の後、前記液体供給口を通して成形後の前記液体入り容器の内部から所定量の液体を排出させる液体排出工程と、
所定量の液体を排出した状態の前記液体入り容器の口部から前記ブローノズルを離脱させて前記液体入り容器の内部に所定量のヘッドスペースを生じさせるヘッドスペース形成工程と、をさらに有する、請求項１または２に記載の液体入り容器の製造方法。
前記液体排出工程が、前記液体供給口を通して成形後の前記液体入り容器の内部から所定量の液体を吸い戻すサックバックにより行われる、請求項３に記載の液体入り容器の製造方法。
前記液体置換工程の前に、前記プリフォームの内部にロッド部材を挿入するロッド挿入工程を有し、
前記ロッド挿入工程により前記ロッド部材が挿入された状態の前記プリフォームに対して前記液体置換工程を行う、請求項１〜４の何れか１項に記載の液体入り容器の製造方法。
前記ロッド挿入工程において、前記ロッド部材を、前記プリフォームの内容積の３０％〜７０％を占める位置まで挿入する、請求項５に記載の液体入り容器の製造方法。
前記ロッド部材が、前記プリフォームを軸方向に延伸させる延伸ロッドである、請求項５または６に記載の液体入り容器の製造方法。
前記液体供給口を開閉するシール体の開度を調整することにより、前記液体置換工程において前記プリフォームの内部に液体を供給する際の前記液体供給口の有効断面積を、前記液体ブロー成形工程において前記プリフォームの内部に加圧した液体を供給する際の前記液体供給口の有効断面積の１０％以下とする、請求項１〜７の何れか１項に記載の液体入り容器の製造方法。