JP6909170B2

JP6909170B2 - ブロー成形装置

Info

Publication number: JP6909170B2
Application number: JP2018015187A
Authority: JP
Inventors: 満塩川; 星野　英明; 英明星野; 雄一奥山
Original assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Current assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Priority date: 2018-01-31
Filing date: 2018-01-31
Publication date: 2021-07-28
Anticipated expiration: 2038-01-31
Also published as: EP3747622B1; EP3747622A4; JP2019130799A; EP3747622A1; WO2019150754A1; US20200353666A1; CN111655445A; US11407163B2

Description

本発明は、ブロー成形装置に関する。

ポリプロピレン（ＰＰ）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内容物を収容するものとして使用されている。このような容器は、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等の非圧縮性流体を使用するようにしたものが知られている。この場合、加圧用の流体として最終的に製品として容器に充填される内容物を使用することにより、容器への内容物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、プリフォームを配置可能な金型と、プリフォームの口部に係合可能なノズルと、ノズルに加圧した液体を供給可能な加圧流体供給源と、上下方向に移動可能な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、当該プリフォームを金型のキャビティに沿った形状の容器に成形するブロー成形装置が記載されている。

特開２０１３−２０８８３４号公報

特許文献１に示されるような従来のブロー成形装置では、ブロー成形後にノズルを上昇させ、当該ノズルを容器の口部から離脱させると、ノズルの表面や延伸ロッドの表面に付着している液体（非圧縮性流体）が下方に垂れ落ちることがある。特に、ブロー成形を行う非圧縮性流体としてシャンプーや液体洗剤等の比較的粘度の高い液体を用いた場合には、ブロー成形後にノズル等から液体が垂れ落ちるまでの時間が長く、また、当該液体が糸を引くように暫く垂れ続けることから、成形後の容器や容器が取り出された後の金型に液体が垂れ落ち易く、これらに当該液体が付着するおそれがあった。

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、ブロー成形後にノズルを口部から離脱させたときにノズルから非圧縮性流体が垂れ落ちることを抑制でき、もって、当該流体が成形後の容器や金型に付着することを抑制できるブロー成形装置を提供することにある。

本発明のブロー成形装置は、筒状のノズルと、前記ノズルに加圧した非圧縮性流体を供給可能な加圧流体供給源と、前記ノズルを閉塞する閉位置と前記ノズルを開放する開位置との間で上下方向に移動可能な筒状のシール体と、前記シール体に包囲されるとともに上下方向に移動可能な延伸ロッドとを備え、前記シール体は、該シール体が前記閉位置にあるときに前記ノズルと対向する外周面を有する筒壁を備え、前記筒壁には、該筒壁の下端に開口する一端から前記筒壁の前記外周面に開口する他端まで延在する吸引穴が設けられており、前記ノズルには、前記シール体が前記閉位置にあるときに前記吸引穴の前記他端と連通する吸引路が設けられており、前記吸引路から前記非圧縮性流体を吸引可能な流体吸引源をさらに備える。

本発明のブロー成形装置は、上記構成において、前記筒壁には、周方向に間隔を空けて複数の前記吸引穴が設けられており、前記筒壁の前記外周面には、前記複数の吸引穴の各々の前記他端が開口する周溝が設けられているのが好ましい。

本発明のブロー成形装置は、上記構成において、前記筒壁の前記下端は、前記筒壁の全周に亘って径方向内側に向けて上方へ傾斜する環状傾斜面を有するのが好ましい。

本発明のブロー成形装置は、上記構成において、前記ノズルは、筒状のノズル先端を有し、前記筒壁の前記下端は、前記シール体が前記閉位置にあるときに前記ノズル先端の下端と面一に配置されるのが好ましい。

本発明によれば、ブロー成形後にノズルを口部から離脱させたときにノズルから非圧縮性流体が垂れ落ちることを抑制でき、もって、当該流体が成形後の容器や金型に付着することを抑制できる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ブロー成形装置を待機状態で示す縦断面図である。図１に示すブロー成形装置をブロー成形時の状態で示す縦断面図である。図１に示すブロー成形装置をブロー成形後の容器からノズルを離脱させた状態で示す縦断面図である。図１に示すブロー成形装置におけるシール体の先端部材を示す縦断面図である。図４Ａに示す先端部材の底面図である。図１に示すブロー成形装置の変形例を示す縦断面図である。図５Ａに示すブロー成形装置の一部を示す底面図である。

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。

なお、本明細書において、上下方向とは、鉛直方向を意味する。また、以下に説明する本発明の実施形態では、ノズル７、シール体１１及び延伸ロッド１６は、上下方向に沿う共通の中心軸線Ｏを有している。本実施形態において縦断面とは、中心軸線Ｏを含む平面による断面を意味し、横断面とは、中心軸線Ｏと垂直な平面による断面を意味する。

図１に示すように、本発明の実施形態に係るブロー成形装置１は、口部２ａを有する有底筒状のプリフォーム２を容器Ｃ（図２参照）にブロー成形する装置である。ブロー成形装置１は、プリフォーム２を配置可能な金型３を有している。図中においては一部のみを示すが、この金型３のキャビティ４は壜形状となっており、金型３の上面において開口している。プリフォーム２は、その口部２ａを上側とした起立姿勢で金型３に配置される。プリフォーム２が金型３に配置されたとき、口部２ａはキャビティ４から上方に突出する。詳細は図示しないが、金型３は左右に型開きすることができ、金型３を開くことで成形後の容器Ｃを金型３から取り出すことができる。

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）、ポリエチレン（ＰＥ）等の、加熱によって延伸性が発現する熱可塑性樹脂材料を、射出成形、圧縮成形、押出成形等によって有底筒状に形成したものを用いることができる。

金型３の上方には、金型３に対して上下方向に相対移動可能にノズルユニット５が設けられている。ノズルユニット５は本体ブロック６を有している。本体ブロック６は複数の部材を組み合わせて構成されているが、その詳細についての図示及び説明は省略する。

ノズルユニット５には、プリフォーム２の口部２ａに係合可能な筒状のノズル７が設けられている。ノズル７は、その外径がプリフォーム２の口部２ａの内径よりも小径の円筒状に形成されたノズル先端７ａを有しており、ノズル先端７ａの下端面がプリフォーム２の口部２ａの内面に形成された段部に当接される。なお、ノズル先端７ａの外径をプリフォーム２の口部２ａの内径と同等とし、ノズル先端７ａの外周面が口部２ａの内周面に当接するようにしてもよい。ノズル７は、このノズル先端７ａをプリフォーム２の口部２ａに挿入することで、口部２ａに係合することができる。また、ノズル７は、このノズル先端７ａの上側に一体に設けられた挟持部７ｂを有しており、挟持部７ｂにおいて本体ブロック６の内面に挟持固定されている。なお、ノズル７は、例えば鋼材や樹脂材料等により形成することができる。

ノズル７は、金型３のキャビティ４と同軸に配置されている。したがって、ノズルユニット５が所定位置にまで下降することで、ノズル先端７ａを金型３に配置されたプリフォーム２の口部２ａに挿入することができる。

本体ブロック６の内部には上下方向に延在する供給路８が設けられ、この供給路８がノズル７に上方から接続されている。また、供給路８には配管９を介して加圧流体供給源１０が接続されている。加圧流体供給源１０は、所定の圧力に加圧した非圧縮性流体を、配管９及び供給路８を通してノズル７に供給することができる。つまり、加圧流体供給源１０は、ブロー成形時に、配管９、供給路８及びノズル７を介してプリフォーム２に加圧した非圧縮性流体を供給することができる。

加圧流体供給源１０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非圧縮性流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。

加圧流体供給源１０がノズル７つまりプリフォーム２に供給する非圧縮性流体としては、例えばシャンプーや液体洗剤等の比較的粘性の高い液体を用いることができる。この場合、非圧縮性流体は、プリフォーム２への供給時における粘度が、１００００ｍＰａ・ｓ以下のものであるのが好ましい。

供給路８の内部にはノズル７を開閉するための筒状のシール体１１が配置されている。シール体１１は、ノズル７に上方から当接して該ノズル７を閉塞する閉位置とノズル７から離れて該ノズル７を開放する開位置との間で上下方向に移動可能に構成されている。また、シール体１１は、円筒状の軸体１１ａと、この軸体１１ａの下端に連結するとともに軸体１１ａより拡大した外径を有する円筒状の大径部１１ｂと、この大径部１１ｂの下端に連結するとともに大径部１１ｂより縮小した外径を有する円筒状の筒壁１１ｃとを一体に備えている。大径部１１ｂの下端には、下向き円錐状の傾斜面１２が設けられている。

大径部１１ｂの一部と筒壁１１ｃとは、先端部材１３によって構成されている。なお、先端部材１３は、例えば鋼材や樹脂材料等により形成することができる。大径部１１ｂの残りの一部と軸体１１ａとは、複数の部材からなるシール体基部１４によって構成されている。なお、シール体基部１４の詳細についての図示及び説明は省略する。先端部材１３は、シール体基部１４に螺着されるねじ部１３ａを有している。なお、シール体基部１４を単一の部材で構成してもよい。また、シール体１１を単一の部材で構成してもよい。

ノズル７の上面つまりノズル７の挟持部７ｂの上面は、下向き円錐状の閉塞面１５を有している。シール体１１が下方のストローク端となる閉位置にまで移動して、大径部１１ｂの下端に設けられた傾斜面１２が上方から閉塞面１５に当接することにより、供給路８とノズル先端７ａとの連通をシール体１１によって遮断してノズル７を閉塞することができる。また、シール体１１が閉位置から上方に向けて開位置にまで移動して、傾斜面１２がノズル７の閉塞面１５から上方へ離れることにより、供給路８とノズル先端７ａとが連通してノズル７を開放することができる。なお、傾斜面１２及び閉塞面１５の形状は適宜変更が可能である。また、筒壁１１ｃの外周面とノズル７の内周面との当接及び離脱によってノズル７を開閉するように構成してもよい。

ノズル先端７ａが金型３に配置されたプリフォーム２の口部２ａに挿入され、加圧流体供給源１０が作動した状態でシール体１１によってノズル７を開放することで、加圧流体供給源１０からノズル７を通してプリフォーム２の内部に加圧された非圧縮性流体を供給して、当該プリフォーム２をブロー成形することができる。また、ブロー成形後にシール体１１によってノズル７を閉塞することで成形後の容器Ｃへの非圧縮性流体の供給を停止させることができる。

ブロー成形装置１は、シール体１１に包囲されるとともに上下方向に移動可能な延伸ロッド１６を備えている。延伸ロッド１６は、シール体１１の軸心に設けられた孔に摺動可能に装着され、シール体１１に対して軸方向つまり上下方向に相対移動可能となっている。ブロー成形の際に、延伸ロッド１６をシール体１１に対して下方に向けて移動させることにより、金型３に配置されたプリフォーム２をキャビティ４の内部において延伸ロッド１６によって軸方向（縦方向）に延伸させることができる。つまり、ブロー成形装置１はプリフォーム２を二軸延伸ブロー成形することができる。延伸ロッド１６は、中実の円柱状をなしている。

ノズル７（ノズル先端７ａ及び挟持部７ｂ）の内周面は、円柱面状をなしており、挟持部７ｂの内周面には、周方向に延在する円環状の溝１７が設けられている。シール体１１の筒壁１１ｃは、ノズル７の内周面と摺接可能な外周面を有しており、この外周面には、周方向に延在する円環状の溝１８（周溝）が設けられている。この溝１８は、シール体１１が閉位置にあるときに、溝１７と対向するように構成されている。なお、筒壁１１ｃの外周面とノズル７の内周面との間には、これらの間の摺動抵抗を低減するために僅かな隙間を設けてもよい。筒壁１１ｃは、シール体１１が閉位置にあるときに、筒壁１１ｃの外周面がノズル７の内周面と対向するように構成されている。また、筒壁１１ｃは、シール体１１が閉位置にあるときに筒壁１１ｃの下端がノズル先端７ａの下端と面一に配置されるように構成されている。

シール体１１の先端部材１３は、延伸ロッド１６の外周面と摺接可能な内周面を有している。なお、先端部材１３の内周面と延伸ロッド１６の外周面との間には、これらの間の摺動抵抗を低減するために僅かな隙間を設けてもよい。

このブロー成形装置１には、ブロー成形後に非圧縮性流体が延伸ロッド１６、シール体１１及びノズル７から垂れ落ちるのを防止するために吸引機構が設けられている。この吸引機構は、筒壁１１ｃに設けられた複数の吸引穴１９と、ノズル７に設けられた吸引路２０と、この吸引路２０に開閉弁２１を介して接続された流体吸引源２２とを備えている。

吸引穴１９は、図４Ｂに示すように、周方向に等間隔で２０個設けられている。しかし、その個数は適宜変更が可能であり、吸引穴１９を１個だけ設ける構成としてもよい。また、複数の吸引穴１９は、周方向に等間隔で設けられていなくてもよい。図４Ａに示すように、複数の吸引穴１９の各々は、筒壁１１ｃの下端に開口する一端１９ａから筒壁１１ｃの外周面に開口する他端１９ｂまで延在している。また、複数の吸引穴１９の各々は、上下方向に直線状に延在している。しかし、複数の吸引穴１９の各々は、例えば、上下方向に対して傾斜した直線状に延在してもよいし、曲線状に延在してもよい。また、複数の吸引穴１９の各々の横断面形状は、円形である。しかし、複数の吸引穴１９の各々の横断面形状は、円形に限られず、例えば、多角形であってもよい。複数の吸引穴１９の各々の他端１９ｂは、筒壁１１ｃの外周面に設けられた前述した円環状の溝１８に開口している。

図１に示すように、吸引路２０は、前述した円環状の溝１７と、この溝１７から径方向外側に延在する横穴２３とを有し、シール体１１が閉位置にあるときに複数の吸引穴１９の他端１９ｂと連通するように構成されている。横穴２３には、開閉弁２１を介して流体吸引源２２が接続されている。開閉弁２１は、ノズルユニット５の内部に設けることが好ましいが、ノズルユニット５の外部に設けてもよい。また、開閉弁２１は、電動式の調節弁により構成されており、図示しない制御手段によって開閉制御可能である。しかし、開閉弁２１は、例えば空気圧式又は油圧式の調節弁等によって構成されてもよい。

流体吸引源２２は、例えば真空ポンプによって構成され、開閉弁２１が開かれたときに吸引路２０から非圧縮性流体を吸引することができる。したがって、流体吸引源２２は、シール体１１が閉位置にあり、延伸ロッド１６の下端がノズル先端７ａ及び筒壁１１ｃと略面一の位置にあるときに、これらの下端に付着した非圧縮性流体を複数の吸引穴１９及び吸引路２０を介して吸引し、非圧縮性流体が垂れ落ちることを抑制することができる。

次に、このようなブロー成形装置１によりプリフォーム２をブロー成形する手順の一例を示す。

まず、図１に示すように、シール体１１が閉位置にありノズル７が閉じられた状態で、プリフォーム２が金型３に配置される。次いで、ノズルユニット５が下降してノズル先端７ａがプリフォーム２の口部２ａに挿入される。このとき、延伸ロッド１６は、その下端がシール体１１の筒壁１１ｃの下端と面一に配置された原点位置にある。

次に、シール体１１が開位置にまで移動することでノズル７が開かれる。ノズル７が開放されると、加圧流体供給源１０から供給路８とノズル７とを介してプリフォーム２の内部に加圧された非圧縮性流体が供給され、プリフォーム２が当該非圧縮性流体によってブロー成形（液体ブロー成形）される。また、ブロー成形の際には、延伸ロッド１６が下降することで、プリフォーム２は延伸ロッド１６によって軸方向（縦方向）に延伸される。このような２軸延伸ブロー成形により、プリフォーム２は、図２に示すように、金型３のキャビティ４に沿った壜形状の容器Ｃに成形される。

ブロー成形が完了すると、シール体１１が下降して閉位置となり、ノズル７が閉塞されて非圧縮性流体の供給が停止され、延伸ロッド１６が、その下端がシール体１１の筒壁１１ｃの下端と面一に配置される位置、つまり原点位置にまで上昇する。そして、図３に示すように、ノズルユニット５が上昇してノズル先端７ａが容器Ｃの口部Ｃａから上方へ離脱する。このとき、延伸ロッド１６が上昇して容器Ｃの内部の非圧縮性流体から引き抜かれることにより、容器Ｃの内部に引き抜かれた延伸ロッド体積分のヘッドスペースが形成される。しかし、他の方法でヘッドスペースを形成してもよい。なお、延伸ロッド１６を２軸延伸用のロッドとしてではなく、ヘッドスペース形成用のロッドとして用いてもよい。

また、ブロー成形の完了後には、開閉弁２１が開かれ、流体吸引源２２が作動を開始し、ノズル先端７ａ、筒壁１１ｃ及び延伸ロッド１６の下端に付着した非圧縮性流体が、図３に破線矢印で示すように、複数の吸引穴１９及び吸引路２０から吸引される。ブロー成形後に延伸ロッド１６が上昇する際には、延伸ロッド１６が筒壁１１ｃに扱かれることによって延伸ロッド１６の外周面に付着した非圧縮性流体が延伸ロッド１６の下端に溜まるが、本実施形態では、この延伸ロッド１６の下端に隣接して配置される筒壁１１ｃの下端に複数の吸引穴１９の一端１９ａを設けているので、効果的に非圧縮性流体を吸引することができる。

このように、このブロー成形装置１では、筒壁１１ｃの下端に複数の吸引穴１９の一端１９ａを設けているので、ノズル先端７ａ、筒壁１１ｃ及び延伸ロッド１６の下端に付着した非圧縮性流体を複数の吸引穴１９によって効果的に吸引してノズル７からの非圧縮性流体の垂れ落ちを抑制することができ、もって、成形後の容器Ｃや金型３への非圧縮性流体の付着を抑制することができる。特に、このブロー成形装置１によれば、非圧縮性流体として、シャンプーや液体洗剤などの比較的粘度の高い液体を用いた場合であっても、当該液体の垂れ落ちを抑制し、且つ、サイクルタイムの増加を抑制して効率良くブロー成形を行うことができる。

次に、ブロー成形装置１の変形例について説明する。

図５Ａ〜図５Ｂに示すように、本変形例のブロー成形装置１’は、筒壁１１ｃ’の下端における径方向内側部分が、円錐状をなす環状傾斜面２４となっており、筒壁１１ｃ’の下端における径方向外側部分が、円環状をなす環状水平面２５となっている。筒壁１１ｃ’は、シール体１１’が閉位置にあるときに筒壁１１ｃ’の下端がノズル先端７ａの下端と面一に配置されるように構成されている。複数の吸引穴１９’の各々の一端１９ａ’は、環状傾斜面２４と環状水平面２５との両方に開口している。

このような構成によれば、延伸ロッド１６の原点位置を、図５Ａに示すように、その下端が環状傾斜面２４の内周縁と略一致する位置とすることで、ブロー成形後に延伸ロッド１６の下端に溜まる非圧縮性流体を複数の吸引穴１９’から特に効果的に吸引することができる。

本発明は前記の実施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、前記の実施形態では、ノズル先端７ａ及び筒壁１１ｃは円筒状をなしているが、ノズル先端７ａ及び筒壁１１ｃは、例えば多角形又は楕円等の断面形状を有する筒状をなしていてもよい。しかし、プリフォーム２の口部２ａが円筒状をなしている場合は、ノズル先端７ａの外周面は円筒状をなしていることが好ましい。また、筒壁１１ｃの下端は、その外周縁から内周縁まで径方向内側に向けて上方へ傾斜する環状傾斜面を有していてもよい。

また、前記の実施形態では、延伸ロッド１６は、中実の円柱状をなしている。しかし、延伸ロッド１６は、例えば、その内部に、加圧流体供給源１０に接続される流路を有していてもよい。この場合、延伸ロッド１６は、例えば、円筒状の外筒と、この外筒の下端を開閉可能なポペット弁状の開閉ロッドとで構成されてもよい。また、そのような延伸ロッド１６の内部の流路を通じて、ブロー成形前にプリフォーム２の内部に予め非圧縮性流体を充填するプレフィル工程を設けてもよい。また、ブロー成形後の容器Ｃの内部から、この延伸ロッド１６の内部の流路を通じて、非圧縮性流体を加圧流体供給源１０に向けて吸い戻すサックバック工程を設けてもよい。また、プレフィル工程において吸引穴１９及び吸引路２０を通じてプリフォーム２の内部の空気を外部へ排出できるように、吸引路２０に開閉可能な空気の排出経路を設けてもよい。

また、前記の実施形態では、筒壁１１ｃは、シール体１１が閉位置にあるときに筒壁１１ｃの下端がノズル先端７ａの下端と面一に配置されるように構成されている。しかし、筒壁１１ｃは、シール体１１が閉位置にあるときに筒壁１１ｃの下端がノズル先端７ａの下端より上方又は下方に配置されるように構成されてもよい。

１ブロー成形装置
２プリフォーム
２ａ口部
３金型
４キャビティ
５ノズルユニット
６本体ブロック
７ノズル
７ａノズル先端
７ｂ挟持部
８供給路
９配管
１０加圧流体供給源
１１シール体
１１ａ軸体
１１ｂ大径部
１１ｃ筒壁
１２傾斜面
１３先端部材
１３ａねじ部
１４シール体基部
１５閉塞面
１６延伸ロッド
１７溝
１８溝（周溝）
１９吸引穴
１９ａ一端
１９ｂ他端
２０吸引路
２１開閉弁
２２流体吸引源
２３横穴
２４環状傾斜面
２５環状水平面
Ｏ中心軸線
Ｃ容器
Ｃａ口部

Claims

筒状のノズルと、
前記ノズルに加圧した非圧縮性流体を供給可能な加圧流体供給源と、
前記ノズルを閉塞する閉位置と前記ノズルを開放する開位置との間で上下方向に移動可能な筒状のシール体と、
前記シール体に包囲されるとともに上下方向に移動可能な延伸ロッドとを備え、
前記シール体は、該シール体が前記閉位置にあるときに前記ノズルと対向する外周面を有する筒壁を備え、
前記筒壁には、該筒壁の下端に開口する一端から前記筒壁の前記外周面に開口する他端まで延在する吸引穴が設けられており、
前記ノズルには、前記シール体が前記閉位置にあるときに前記吸引穴の前記他端と連通する吸引路が設けられており、
前記吸引路から前記非圧縮性流体を吸引可能な流体吸引源をさらに備える、
ブロー成形装置。
前記筒壁には、周方向に間隔を空けて複数の前記吸引穴が設けられており、
前記筒壁の前記外周面には、前記複数の吸引穴の各々の前記他端が開口する周溝が設けられている、請求項１に記載のブロー成形装置。
前記筒壁の前記下端は、前記筒壁の全周に亘って径方向内側に向けて上方へ傾斜する環状傾斜面を有する、請求項１又は２に記載のブロー成形装置。
前記ノズルは、筒状のノズル先端を有し、
前記筒壁の前記下端は、前記シール体が前記閉位置にあるときに前記ノズル先端の下端と面一に配置される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のブロー成形装置。