JP7174057B2 - 液体入り容器の製造方法 - Google Patents

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、加圧エアー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装着し、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等の加圧手段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

上記従来の液体ブロー成形方法では、通常、成形後の容器に所望の大きさのヘッドスペースを形成することが求められる。ヘッドスペースを形成する方法としては、例えば、液体入り容器の成形直後にポンプによりブローノズルを介して容器の内部の液体を吸引し、容器の内部を負圧化した後に容器の内部を大気開放して、容器の内部に空気を導入することでヘッドスペースを形成することが考えられる。しかし、成形直後の容器の内部に存在する液体は、プリフォームの内部に存在していた空気を巻き込んで泡立った状態になっている。したがって、上記のような方法では、この泡立った液体をブローノズルに通じる液体の供給路に導入することになるので、当該供給路に空気が混入し、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が生じる虞がある。

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、ノズルユニットとブロー成形用金型とを用いて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、前記ノズルユニットは、前記プリフォームの口部に密封状態で係合するブローノズルと、前記ブローノズルまで延びる液体の供給路と、排出ロッドに設けられた排出口まで延びる液体の排出経路と、前記ブローノズルから前記プリフォームの内部の気体を流出させる気体流出路と、前記気体流出路とは別に設けられ前記ブローノズルに気体を流入させる気体流入路とを有し、前記ブローノズルを前記プリフォームの前記口部に係合させた状態で前記供給路から前記プリフォームの内部に加圧液体供給源によって加圧した液体を供給することにより、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前記液体入り容器に成形する液体ブロー成形工程と、前記供給路を閉塞した状態で前記気体流入路から前記液体入り容器の内部に加圧した気体を導入することで、前記ブローノズルを通して前記液体入り容器の内部まで延びた前記排出ロッドに設けられた前記排出口を通して、前記液体入り容器の内部から液体を排出することにより、前記液体入り容器にヘッドスペースを形成するヘッドスペース形成工程とを有するものである。

本発明の液体入り容器の製造方法は、上記構成において、前記ノズルユニットが前記加圧液体供給源から分岐部まで延びる液体の共通経路を有し、前記供給路が前記分岐部から前記ブローノズルまで延び、前記排出経路が前記分岐部から排出ロッドに設けられた排出口まで延びるのが好ましい。

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より前に前記プリフォームの内部に液体を供給することにより、前記プリフォームの内部の空気を前記気体流出路から外部に排出させる空気排出工程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、前記ヘッドスペース形成工程において、前記加圧液体供給源を吸引方向に作動させることにより、前記排出ロッドの前記排出口を通して前記液体入り容器の内部から液体を排出するのが好ましい。

本発明の液体入り容器の製造方法は、上記構成において、前記ヘッドスペース形成工程において、前記排出ロッドの前記排出口を通して前記液体入り容器の内部から液体を排出する前に、前記加圧液体供給源を吸引方向に作動させることによって前記供給路を通して前記液体入り容器の内部から液体を排出するのが好ましい。

本発明の液体入り容器の製造方法は、上記構成において、前記液体入り容器への成形前及び／又は成形途中の前記プリフォームの内部で、前記排出ロッドの前記排出口から液体を吐出するロッドパージ工程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、前記ロッドパージ工程において、前回行った前記ヘッドスペース形成工程において前記排出口を通して前記液体入り容器の内部から排出した液体の全量を前記排出口から吐出するのが好ましい。

本発明の液体入り容器の製造方法は、上記構成において、前記ロッドパージ工程において、液体中で、前記排出ロッドの前記排出口から液体を吐出するのが好ましい。

本発明の液体入り容器の製造方法は、上記構成において、前記ヘッドスペース形成工程において前記排出口を通して前記液体入り容器の内部から排出する液体の量は、前記排出経路の内部体積以下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、前記液体ブロー成形工程の最中又は前記液体ブロー成形工程より前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さらに有し、前記排出ロッドは前記延伸ロッドであるのが好ましい。

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。

本発明の一実施形態である液体入り容器の製造方法に用いられる液体入り容器の製造装置の一例を、待機工程を行っている状態で示す説明図である。 空気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。 ロッドパージ工程及び液体ブロー成形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。 液体ブロー成形工程完了時の液体入り容器の製造装置を示す説明図である。 ヘッドスペース形成工程において、１段目のサックバック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。 ヘッドスペース形成工程において、図５の状態から供給路を閉塞した時の液体入り容器の製造装置を示す説明図である。 ヘッドスペース形成工程において、図６の状態から２段目のサックバックを開始し、ヘッドスペースを形成し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。 ロッド上昇・脱圧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。

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。

本発明の一実施形態である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（図４参照）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を有している。

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、その下端部の内側は液体供給口２３ａとなっている。本体ブロック２１、支持ブロック２２及びブローノズル２３によって、ノズルユニット本体２０ａが構成されている。ノズルユニット本体２０ａ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。ノズルユニット本体２０ａが下方側のストローク端にまで下降すると、ノズルユニット本体２０ａ（より具体的には、ブローノズル２３）は、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。

ノズルユニット本体２０ａ（より具体的には、本体ブロック２１及びブローノズル２３）の内部には、ブローノズル２３の液体供給口２３ａまで延びる縦流路２４が設けられている。この縦流路２４は上下方向に延びている。

ノズルユニット本体２０ａ（より具体的には、本体ブロック２１）には、縦流路２４の上端に連通する供給ポート２５が設けられている。

ノズルユニット本体２０ａ（より具体的には、ブローノズル２３）は、縦流路２４に設けられた環状（円環状）の座部２４ａを有している。環状の座部２４ａは、ブローノズル２３の上面によって構成されている。環状の座部２４ａは、ブローノズル２３の内周面によって構成してもよいし、ブローノズル２３の上面及び内周面によって構成してもよい。環状の座部２４ａは、下向き円錐状のテーパ面からなっている。しかし、環状の座部２４ａの形状は適宜変更が可能である。縦流路２４の内部には、縦流路２４（の座部２４ａ）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は円筒状に形成されており、シール体２６の下端には、下向き円錐状のテーパ面２６ａが設けられている。シール体２６は、下方側のストローク端位置である閉塞位置にまで移動したときに、テーパ面２６ａにおいてブローノズル２３の上面（座部２４ａ）に当接して縦流路２４（の座部２４ａ）を閉塞する。テーパ面２６ａはシール体２６の下端に設けられているが、その配置は適宜変更が可能である。また、テーパ面２６ａは下向き円錐状をなしているが、その形状は適宜変更が可能である。一方、シール体２６が閉塞位置から上方に向けて移動すると、シール体２６の下端面がブローノズル２３の上面（座部２４ａ）から離脱して縦流路２４（の座部２４ａ）が開放される。

シール体２６は、縦流路２４（の座部２４ａ）を閉塞する閉塞位置と、縦流路２４（の座部２４ａ）を、液体ブロー成形工程内で最大となる開度である最大開度で開放する開放位置との間で移動可能である。より具体的には、シール体２６は、閉塞位置（図１参照）と、予備開放位置（図２参照）と、開放位置（図４参照）との間で移動可能となっている。予備開放位置では、縦流路２４（の座部２４ａ）を開閉するシール体２６の開度は、開放位置での開度よりも小さくなっている。好ましくは、予備開放位置での縦流路２４の有効断面積は、開放位置での縦流路２４の有効断面積の１０％以下とする。なお、ここでいう有効断面積とは、シール体２６とブローノズル２３との間に形成される流路の有効断面積である。図１に示すように、シール体２６はノズルユニット本体２０ａに対して相対的に上下方向に移動自在に設けられた軸体２７に固定され、縦流路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と一体に形成してもよい。

ノズルユニット２０は、排出口２８ａが設けられた排出ロッド２８を有している。鋼材等によって略円柱状に形成された排出ロッド２８は、軸体２７及びシール体２６の軸心に沿って延びている。排出ロッド２８は、図示しない駆動源により駆動されて軸体２７及びシール体２６に対して相対的に上下方向に移動することができる。排出口２８ａは、排出ロッド２８の中空部（図示省略）を介して第１配管Ｐ１に連通している。より具体的には、排出ロッド２８の中空部の下端部が排出口２８ａに連通し、排出ロッド２８の中空部の上端部が第１配管Ｐ１に連通している。第１配管Ｐ１には、ロッドバルブＶ１が設けられ、このロッドバルブＶ１により第１配管Ｐ１を開閉することができる。なお、ロッドバルブＶ１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。本実施形態では、排出ロッド２８の下端が閉塞されており、排出口２８ａは排出ロッド２８の周壁に設けられている。したがって、容器ＣのヘッドスペースＨＳ（図７参照）の形成後に排出ロッド２８を原位置に引き戻す際に、液垂れが生じ難い。しかし、このような構成に限定されず、排出口２８ａは、排出ロッド２８の下端面に設けても、下端面と周壁との両方に設けてもよい。

排出ロッド２８は、本実施形態のように、延伸ロッドとして用いてもよい。排出ロッド２８は、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。

ノズルユニット２０（のノズルユニット本体２０ａ）の内部には、ブローノズル２３から気体（本実施形態では空気）を流出させる気体流出路２９が設けられている。気体流出路２９は、後述する供給路（供給路は、第３配管Ｐ３、供給ポート２５及び縦流路２４で構成される）における座部２４ａより下流側の部分（本実施形態ではブローノズル２３の内周面）に設けられた流出開口３１に接続されている。前記気体流出路２９は、流出開口３１を吸引源３２に接続した吸引状態と、流出開口３１を大気に接続した大気開放状態と、流出開口３１を吸引源３２及び大気のいずれに対しても遮断した閉状態とを択一的に選択可能に構成されている。図１及び図８に示すように、気体流出路２９を吸引状態とすることで、ブローノズル２３に付着または残存した内容液を吸引し、ブローノズル２３からの液だれを防止することができる。内容物が液だれを生じ難い液体である場合や液だれを生じても構わない場合などにおいては、気体流出路２９を吸引状態にする必要はない（第３経路２９ｃ及び吸引源３２を設けない構成としてもよい）。図２に示すように、気体流出路２９を大気開放状態とすることで、空気排出工程において、プリフォーム２の内部から空気を気体流出路２９を通して大気（外部）に排出することができる。条件によっては、空気排出工程において、経路２９を大気開放状態とする代わりに吸引状態とし、プリフォーム２の内部から空気を排出してもよい。図３及び図４に示すように、気体流出路２９を閉状態とすることで、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を安定して供給することができる。吸引源３２は、例えば吸引ポンプ等で構成することができる。気体流出路２９は、その一部又は全体をノズルユニット２０（のノズルユニット本体２０ａ）の内部に設けることができる。

本実施形態では、気体流出路２９は、図１に示すように、第１バルブＶａが設けられた第１経路２９ａと、第２バルブＶｂが設けられた第２経路２９ｂと、第３バルブＶｃが設けられた第３経路２９ｃとを有している。第１経路２９ａの一端は流出開口３１に接続し、他端は排出分岐部３５に接続している。第２経路２９ｂの一端は排出分岐部３５に接続し、他端は大気に開放されている。第３経路２９ｃの一端は排出分岐部３５に接続し、他端は吸引源３２に接続している。第１～第３バルブＶａ～Ｖｃは、電磁弁により構成されるのが好ましい。第１バルブＶａは、流出開口３１のできるだけ近くに配置するのが好ましく、このような配置により、流出開口３１と第１バルブＶａとの間の経路の容積を低減し、当該経路に浸入して残された液体Ｌの逆流による、泡立ちの発生やヘッドスペースＨＳへの影響、液垂れの発生による口部２ａへの液体Ｌの付着などを抑制することができる。

ノズルユニット２０（のノズルユニット本体２０ａ）の内部には、加圧した気体（以下、加圧気体ともいう。本実施形態では、加圧した空気）をブローノズル２３に流入させて液体入り容器Ｃの内部に導入する気体流入路３４が気体流出路２９とは別に設けられている。気体流入路３４は、供給路における座部２４ａより下流側の部分（本実施形態ではブローノズル２３の内周面）に流出開口３１とは別に設けられた流入開口３６に接続されている。気体流入路３４は、加圧気体を供給可能な加圧気体供給源３３に接続した加圧状態と、流入開口３６を加圧気体供給源３３から遮断した閉状態とを択一的に選択可能に構成されている。本実施形態では、気体流入路３４には、図１に示すように、第４バルブＶｄが設けられており、気体流入路３４の一端は流入開口３６に接続し、他端は加圧気体供給源３３に接続している。第４バルブＶｄは、電磁弁により構成されるのが好ましい。第４バルブＶｄは、流入開口３６のできるだけ近くに配置するのが好ましく、このような配置により、流入開口３６と第４バルブＶｄとの間の経路の容積を低減し、当該経路に浸入して残された液体Ｌの逆流による、泡立ちの発生やヘッドスペースＨＳへの影響、液垂れの発生による口部２ａへの液体Ｌの付着などを抑制することができる。

供給ポート２５には、第２配管Ｐ２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は、図３及び図４に示すように、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にブローノズル２３が密封状態で係合するとともにシール体２６が縦流路２４を開放した状態において、正方向（加圧方向）に作動することにより、第２配管Ｐ２、第３配管Ｐ３、供給ポート２５、縦流路２４（の座部２４ａ）及び液体供給口２３ａを介してプリフォーム２の内部に加圧した液体Ｌを供給することができる。第２配管Ｐ２は、分岐部Ｓで第１配管Ｐ１と第３配管Ｐ３とに分岐している。ノズルユニット２０は、加圧液体供給源３０から分岐部Ｓまで延びる第２配管Ｐ２で構成される共通経路と、分岐部Ｓから供給ポート２５まで延びる第３配管Ｐ３、供給ポート２５及び縦流路２４で構成される供給路と、分岐部Ｓから排出ロッド２８に設けられた排出口２８ａまで延びる排出経路（第１配管Ｐ１を含む）とを有している。

加圧液体供給源３０は、図７に示すように、シール体２６が縦流路２４を閉塞し、ロッドバルブＶ１が開いた状態において逆方向に作動することにより、排出ロッド２８の排出口２８ａを通して、液体入り容器Ｃの内部から液体Ｌを排出口２８ａから分岐部Ｓまでの排出経路内に排出することができる。

加圧液体供給源３０は、シール体２６が縦流路２４を閉塞し、ロッドバルブＶ１が閉じた状態において逆方向に作動することにより、図示しない供給タンク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。

ノズルユニット本体２０ａ、シール体２６、排出ロッド（延伸ロッド）２８、加圧液体供給源３０（プランジャー３０ｂ）、ロッドバルブＶ１、第１～第４バルブＶａ～Ｖｄ、吸引源３２及び加圧気体供給源３３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。

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、待機工程が行われる。待機工程においては、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。

このとき、ノズルユニット２０は、図１に示すように、ブロー成形用金型１０に対して上方に離れた位置にあり、シール体２６は座部２４ａを閉塞した状態となっている。また、気体流入路３４は閉状態とされ、気体流出路２９は吸引状態となっている。より具体的には、第１バルブＶａは開き、第２バルブＶｂは閉じ、第３バルブＶｃは開き、第４バルブＶｄは閉じている。このとき、プリフォーム２の口部２ａは開放されているので、プリフォーム２は、その内部に空気が充満した状態である。

次に、本実施形態では、空気排出工程が行われる。空気排出工程においては、図２に示すように、ノズルユニット２０を下降させてプリフォーム２の口部２ａにブローノズル２３を係合させ、気体流入路３４は閉状態のままで気体流出路２９を大気開放状態とし、シール体２６を予備開放位置に移動させ、プランジャー３０ｂを第１速度で（すなわち、第１圧力で）正方向に作動させ、縦流路２４（供給路）からプリフォーム２の内部に液体Ｌを供給することにより、プリフォーム２の内部の空気を、気体流出路２９を通して大気（外部）に排出させる。すなわち、プリフォーム２の内部に液体Ｌを供給することで、プリフォーム２の内部に充満している空気の大部分を液体Ｌによって外部に押し出して排出させる。このとき、第１バルブＶａは開き、第２バルブＶｂは開き、第３バルブＶｃは閉じ、第４バルブＶｄは閉じている。なお、空気排出工程における第１速度は、プリフォームを実質的に延伸（膨張）させない程度に設定することが好ましい。

空気排出工程が完了すると、次に、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、ブローノズル２３をプリフォーム２の口部２ａに係合させた状態で、縦流路２４（供給路）からプリフォーム２の内部に加圧液体供給源３０によって加圧した液体Ｌを供給することにより、プリフォーム２がブロー成形用金型１０のキャビティ１１に沿った形状の液体入り容器Ｃに成形される。

本実施形態では、図３に示すように、この液体ブロー成形工程の始めに、まず、ロッドパージ工程が行われる。ロッドパージ工程においては、まず、気体流入路３４は閉状態のままで気体流出路２９を閉状態とし、ロッドバルブＶ１を開き、次いで、シール体２６を予備開放位置に保持したままでプランジャー３０ｂを第１速度より大きい第２速度で（すなわち、第１圧力より大きい第２圧力で）正方向に作動させ、液体入り容器Ｃへの成形前及び／又は成形途中のプリフォーム２の内部の液体Ｌ中で、排出ロッド２８の排出口２８ａから液体Ｌを吐出する。本実施形態では、ロッドパージ工程及び液体ブロー成形工程において、第１～第４バルブＶａ～Ｖｄはいずれも閉じられる。しかし、第３バルブＶｃはロッド上昇・脱圧工程に備え、事前に開いておいてもよい。

前回のヘッドスペース形成工程において排出ロッド２８の排出口２８ａから排出した液体Ｌには、排出ロッド２８の上下動の過程等により若干の空気が混入する場合があり、この空気が縦流路２４（供給路）に戻され、容器Ｃを成形する毎に蓄積していくと、成形条件（液体ブロー成形時の液体Ｌの加圧の圧力等）の安定性や容器の成形性等の低下を招く虞がある。上記のロッドパージ工程によって、前回のヘッドスペース形成工程において排出ロッド２８の排出口２８ａから排出した液体Ｌ（の好ましくは全量）をプリフォーム２の内部に吐出すれば、このように空気が蓄積するのを防止することができる。また上記のロッドパージ工程において、プリフォーム２の内部に供給される空気の量は僅かであるため、成形性に及ぼす影響は無視できる。ロッドパージ工程では排出口２８ａからの液体Ｌの吐出がプリフォーム２の内部の液体Ｌ中で行われる。したがって、プリフォーム２の内部での泡立ちの発生を抑制することができる。

本実施形態では、シール体２６を予備開放位置に保持したままでプランジャー３０ｂを第２速度で正方向に作動させることでロッドパージ工程を行っているが、シール体２６を開放位置に移動させながら又は開放位置に移動させてから、プランジャー３０ｂを第２速度で正方向に作動させるようにしてもよい。また、ロッドパージ工程においてより安定して排出口２８ａからの吐出を実現するためには、シール体２６を閉塞位置に移動させてからロッドバルブＶ１を開いてプランジャー３０ｂを正方向に作動（例えば、第２速度）させるようにすることが好ましい。或いは、第３配管Ｐ３に開閉バルブを設けて、当該開閉バルブを閉じるとともにロッドバルブＶ１を開いて（このときシール体２６は予備開放位置に保持したままでもよいし、開放位置に移動させてもよい）、プランジャー３０ｂを正方向に作動（例えば、第２速度）させるようにしてもよい。

液体ブロー成形工程においては、ロッドパージ工程が完了すると、次に、プランジャー３０ｂを第２速度で正方向に作動させたままでシール体２６を予備開放位置から開放位置に向けて上昇させ、縦流路２４（供給路）から座部２４ａを通して第２圧力に加圧した液体Ｌをプリフォーム２の内部に供給する。その結果、プリフォーム２は、図４に示すように、ブロー成形用金型１０のキャビティ１１に沿った形状の液体入り容器Ｃに成形される。

ここで、液体ブロー成形工程は、空気排出工程においてプリフォーム２の内部の空気の大部分が外部に排出された状態で行われるので、プリフォーム２の内部に加圧した液体Ｌを供給したときに当該液体Ｌが空気を巻き込むことがなく、これにより、液体入り容器Ｃの内部の液体Ｌへの空気の混入が抑制される。

本実施形態では、図３及び図４に示すように、液体ブロー成形工程の最中にロッド延伸工程が行われる。ロッド延伸工程においては、下方に向けて進出移動する延伸ロッド２８により、プリフォーム２の胴部２ｂを軸方向（縦方向）に延伸させる。液体ブロー成形工程より前にロッド延伸工程を行う構成とすることもできる。ロッド延伸工程の後又は最中に液体ブロー成形工程を行う（液体ブロー成形工程の開始後にロッド延伸工程を開始してもよい）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。しかし、ロッド延伸工程を行わずに液体ブロー成形工程を行うようにしてもよい。図１には、延伸ロッド２８が原位置にある状態が示されている。延伸ロッド２８の下端面は、原位置において、図１に示された高さのようにシール体２６の下端面に位置する必要はなく、当該高さより上方又は下方に位置してもよい。

液体ブロー成形工程が完了すると、次に、ヘッドスペース形成工程が行われる。図５に示すように、本実施形態では、ヘッドスペース形成工程においては、まず、１段目のサックバックを行う（すなわち、加圧液体供給源３０を吸引方向に作動させることによって供給路を通して液体入り容器Ｃの内部から液体Ｌを排出する）。１段目のサックバックにおいては、図５に示すようにシール体２６が開放位置にあり、気体流入路３４と気体流出路２９とがともに閉状態であり、ロッドバルブＶ１が開いたままで（ロッドバルブＶ１を閉じてもよい）、プランジャー３０ｂ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Ｌを縦流路２４（供給路）に吸い戻す。この１段目のサックバックによって、容器Ｃの内部の正圧状態を解消し（負圧状態にしてもよい）、その後に気体流入路３４を加圧状態とする際に容器Ｃの内部から液体Ｌが気体流入路３４内に侵入するのを抑制できる。また、この１段目のサックバックを縦流路２４（供給路）を通して行うことにより、排出ロッド２８の排出口２８ａのみを通して行う場合よりも速やかな液体Ｌの排出を実現し、容器Ｃの内部の正圧状態を速やかに解消することができる。この１段目のサックバックによる吸い戻しの量は、成形後の容器Ｃの内部の液体Ｌに混入した若干の空気ができるだけ縦流路２４（供給路）に戻されない程度の僅かな量に留めることが好ましい。しかし、この１段目のサックバックを行わないようにしてもよい。

本実施形態のヘッドスペース形成工程においては、１段目のサックバックが完了すると、シール体２６を閉塞位置に移動させ（図６参照）、気体流出路２９は閉状態のままで気体流入路３４を加圧状態とし、２段目のサックバックを行う（図７参照）。このとき、図７に示すように、第１～第３バルブＶａ～Ｖｃは閉じ、第４バルブＶｄは開いている。しかし、第３バルブＶｃはロッド上昇・脱圧工程に備え、事前に開いておいてもよい。２段目のサックバックにおいては、ロッドバルブＶ１を開いて、縦流路２４（供給路）をシール体２６により閉塞した状態で加圧液体供給源３０（のプランジャー３０ｂ）を吸引方向に作動させることにより、ブローノズル２３を通して液体入り容器Ｃの内部まで延びた排出ロッド２８に設けられた排出口２８ａを通して、液体入り容器Ｃの内部から液体Ｌを排出し、液体入り容器ＣにヘッドスペースＨＳを形成する。本実施形態では、この２段目のサックバックは、プリフォーム２の内部に気体流入路３４から加圧気体を供給しながら行われるため、排出口２８ａを通した液体Ｌの排出が促進される。この加圧気体による支援は、特に、内容液とする液体Ｌの粘度が大きい場合に有効である。また、この２段目のサックバックに際しては、加圧液体供給源３０を吸引方向に作動させることで生じる排出ロッド２８内部の負圧を監視して、当該負圧が気体流入路３４からの加圧気体によって正圧に転ずるタイミングで加圧気体の支援を停止してもよい。これにより、ヘッドスペースＨＳの形成後に排出ロッド２８を上昇させて排出口２８ａがヘッドスペースＨＳを通過する際の、排出口２８ａへの空気の混入を抑制することができる。しかし、気体流入路３４からの加圧気体のみにより、排出口２８ａを通して液体Ｌを排出し（すなわち、供給路を閉塞した状態で、加圧液体供給源３０を吸引方向に作動させずに液体入り容器Ｃの内部に加圧気体を導入することにより、排出ロッド２８の排出口２８ａを通して液体入り容器Ｃの内部から液体Ｌを排出し）、ヘッドスペースＨＳを形成するようにしてもよい。

本実施形態のように排出口２８ａを通した液体Ｌの排出によれば、縦流路２４（の座部２４ａ）を通した液体Ｌの排出を行う場合と比べ、空気の混入が少ないより下方の部分から液体Ｌを排出することができる。このため、ロッドパージ工程を行う場合に、排出口２８ａを通して排出した液体Ｌの全量をロッドパージ工程で戻すことは必須ではない（空気の混入が予想される量を戻せばよい）。特に、本実施形態では、図７に示すように、空気の混入が少ない液体入り容器Ｃの下半部ＬＰ（高さを上下に２等分したときの下側部分）に位置する排出口２８ａを通して、液体入り容器Ｃの内部から液体Ｌを排出するようにしている。なお、これに代えて、液体入り容器Ｃの上半部に位置する排出口２８ａを通して、液体入り容器Ｃの内部から液体Ｌを排出するようにしてもよい。排出ロッド２８に複数の排出口２８ａを軸方向及び／又は周方向に沿って設けてもよい。排出口２８ａの配置位置、数、形状等は液体Ｌの種類、性質などに合わせて適宜設定することができる。また、排出口２８ａの開閉状態を切替えられるように排出ロッド２８を構成し、適宜のタイミングで排出口２８ａの開閉状態を切替えるようにしてもよい。

また、ヘッドスペース形成工程においては、排出口２８ａを通して液体入り容器Ｃの内部から排出する液体Ｌの量を、排出経路の内部体積以下としている。したがって、排出した液体Ｌが空気とともに供給路（縦流路２４、供給ポート２５及び第３配管Ｐ３）に混入することを防止することができる。この観点から、ヘッドスペース形成工程において排出口２８ａを通して液体入り容器Ｃの内部から排出する液体Ｌの量は、排出経路における排出口２８ａからロッドバルブＶ１までの内部体積以下とすることが好ましい。また、本実施形態によれば、供給路を加圧するための加圧液体供給源３０を、この排出のためにも兼用して、ノズルユニット２０の構成を簡素化することができる。しかし、ヘッドスペース形成工程において排出口２８ａを通して液体入り容器Ｃの内部から排出する液体Ｌの量を、排出経路の内部体積より多くしてもよい。

本実施形態では、ヘッドスペース形成工程が完了すると、ロッド上昇・脱圧工程が行われる。ロッド上昇・脱圧工程においては、図８に示すように、排出ロッド（延伸ロッド）２８を上昇させ、原位置に戻す。また、気体流入路３４を閉状態とするとともに、気体流出路２９を吸引状態とし、ロッドバルブＶ１を閉じる。次いで、ノズルユニット２０を上昇させ、液体入り容器Ｃをブロー成形用金型１０から取出す。そして、加圧液体供給源３０を充填し、図１に示す待機工程へと移行する。

以上説明したように、本実施形態では、気体流入路３４が気体流出路２９とは別に設けられている。したがって、気体流入路３４から加圧気体を供給する際の、気体流入路３４からの液体Ｌの吹き戻しを抑制することができる。つまり、気体流入路３４を気体流出路２９と独立させ、ブローノズル２３からの排出経路として用いないようにしているので、このような吹き戻しの発生を抑制することができる。また、このように気体流入路３４を気体流出路２９と独立させることで、気体流入路３４及び気体流出路２９全体の回路構成を簡略化し、流路の制御も容易化することもできる。また、このように気体流出路２９を気体流入路３４と独立させ、ブローノズル２３への供給経路として用いないようにしているので、空気排出工程において気体流出路２９内に液体Ｌが流入しても液体Ｌの吹き戻しの発生を抑制することができるため、空気排出工程の設定条件の余裕度を向上することもできる。

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、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。前記の実施形態では、加圧液体供給源３０から分岐部Ｓまで延びる液体の共通経路と、分岐部Ｓからブローノズル２３まで延びる液体の供給路と、分岐部Ｓから排出ロッド２８に設けられた排出口２８ａまで延びる液体の排出経路とを有する装置を用いているが、このような装置に代えて、例えば、加圧液体供給源３０からブローノズル２３まで延びる液体の供給路と、加圧液体供給源３０とは別に設けられたプランジャーポンプなどの液体吸引・加圧装置から排出ロッド２８に設けられた排出口２８ａまで延びる液体の排出経路とを有する装置を用いてもよい。このような装置を用いる場合、必要に応じてロッドパージ工程及び２段目のサックバックを上記の液体吸引・加圧装置によって行うことができる。

前記の実施形態においては、空気排出工程においてブローノズル２３をプリフォーム２の口部２ａに係合させた状態で気体流出路２９を大気開放状態とすることによってプリフォーム２の内部を大気開放するようにしているが、これに限られない。例えば、空気排出工程においてブローノズル２３をプリフォーム２の口部２ａに係合させないようにしてプリフォーム２の内部から外部への空気の排出通路を確保するようにしてもよい。

前記の実施形態においては、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、液体Ｌのサックバックのための負圧を生じさせ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。

前記の実施形態においては、ロッドパージ工程では、液体入り容器Ｃへの成形前及び／又は成形途中のプリフォーム２の内部の液体Ｌ中で、排出ロッド２８の排出口２８ａから液体Ｌを吐出するようにしていたが、これに限らない。例えば、ロッドパージ工程における排出ロッド２８の排出口２８ａからの液体Ｌの吐出は、空気中で行われてもよい。また、前記の実施形態においては、ロッドパージ工程では、排出口２８ａからの液体Ｌの吐出が常にプリフォーム２の内部の液体Ｌ中で行われるようにしていたが、例えば、吐出の初期は空気中で行い、その後は液体Ｌ中で行うようにしてもよい。また、ロッドパージ工程より前（例えば、待機工程より前）に、ブローノズル２３以外の手段によって、予めプリフォーム２の内部に液体Ｌを供給する工程を設けてもよい。また、前記の実施形態においては、ロッドパージ工程は、液体ブロー成形工程の最中に行われていたが、これに限らない。例えば、ロッドパージ工程は液体ブロー成形工程より前（例えば空気排出工程の前若しくは最中、又は空気排出工程と液体ブロー成形工程との間）に行ってもよい。また、ロッドパージ工程において、排出ロッド２８の排出口２８ａからの液体Ｌの吐出は、条件によっては、成形直後（１段目のサックバックより前）の液体入り容器Ｃの内部の液体Ｌ中で行ってもよい。ロッドパージ工程を行わないようにしてもよい。

前記の実施形態においては、空気排出工程を行っていたが、空気排出工程を行わないようにしてもよい。

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。

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
２０ａ ノズルユニット本体
２１ 本体ブロック
２２ 支持ブロック
２３ ブローノズル
２３ａ 液体供給口
２４ 縦流路
２４ａ 座部
２５ 供給ポート
２６ シール体
２６ａ テーパ面
２７ 軸体
２８ 排出ロッド（延伸ロッド）
２８ａ 排出口
２９ 気体流出路
２９ａ～２９ｃ 第１～第３経路
３０ 加圧液体供給源
３０ａ シリンダ
３０ｂ ピストン（プランジャー）
３１ 流出開口
３２ 吸引源
３３ 加圧気体供給源
３４ 気体流入路
３５ 排出分岐部
３６ 流入開口
Ｃ 液体入り容器
Ｌ 液体
Ｐ１ 第１配管
Ｐ２ 第２配管
Ｐ３ 第３配管
Ｓ 分岐部
Ｖ１ ロッドバルブ
Ｖａ～Ｖｄ 第１～第４バルブ
ＨＳ ヘッドスペース
ＬＰ 下半部

Claims (10)

1. ノズルユニットとブロー成形用金型とを用いて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、
   前記ノズルユニットは、前記プリフォームの口部に密封状態で係合するブローノズルと、前記ブローノズルまで延びる液体の供給路と、排出ロッドに設けられた排出口まで延びる液体の排出経路と、前記ブローノズルから前記プリフォームの内部の気体を流出させる気体流出路と、前記気体流出路とは別に設けられ前記ブローノズルに気体を流入させる気体流入路とを有し、
   前記ブローノズルを前記プリフォームの前記口部に係合させた状態で前記供給路から前記プリフォームの内部に加圧液体供給源によって加圧した液体を供給することにより、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前記液体入り容器に成形する液体ブロー成形工程と、
   前記供給路を閉塞した状態で前記気体流入路から前記液体入り容器の内部に加圧した気体を導入することで、前記ブローノズルを通して前記液体入り容器の内部まで延びた前記排出ロッドに設けられた前記排出口を通して、前記液体入り容器の内部から液体を排出することにより、前記液体入り容器にヘッドスペースを形成するヘッドスペース形成工程とを有する、液体入り容器の製造方法。
2. 前記ノズルユニットが前記加圧液体供給源から分岐部まで延びる液体の共通経路を有し、前記供給路が前記分岐部から前記ブローノズルまで延び、前記排出経路が前記分岐部から排出ロッドに設けられた排出口まで延びる、請求項１に記載の液体入り容器の製造方法。
3. 前記液体ブロー成形工程より前に前記プリフォームの内部に液体を供給することにより、前記プリフォームの内部の空気を前記気体流出路から外部に排出させる空気排出工程をさらに有する、請求項１又は２に記載の液体入り容器の製造方法。
4. 前記ヘッドスペース形成工程において、前記加圧液体供給源を吸引方向に作動させることにより、前記排出ロッドの前記排出口を通して前記液体入り容器の内部から液体を排出する、請求項１～３のいずれか一項に記載の液体入り容器の製造方法。
5. 前記ヘッドスペース形成工程において、前記排出ロッドの前記排出口を通して前記液体入り容器の内部から液体を排出する前に、前記加圧液体供給源を吸引方向に作動させることによって前記供給路を通して前記液体入り容器の内部から液体を排出する、請求項１～４のいずれか一項に記載の液体入り容器の製造方法。
6. 前記液体入り容器への成形前及び／又は成形途中の前記プリフォームの内部で、前記排出ロッドの前記排出口から液体を吐出するロッドパージ工程をさらに有する、請求項１～５のいずれか一項に記載の液体入り容器の製造方法。
7. 前記ロッドパージ工程において、前回行った前記ヘッドスペース形成工程において前記排出口を通して前記液体入り容器の内部から排出した液体の全量を前記排出口から吐出する、請求項６に記載の液体入り容器の製造方法。
8. 前記ロッドパージ工程において、液体中で、前記排出ロッドの前記排出口から液体を吐出する、請求項６又は７に記載の液体入り容器の製造方法。
9. 前記ヘッドスペース形成工程において前記排出口を通して前記液体入り容器の内部から排出する液体の量は、前記排出経路の内部体積以下である、請求項１～８のいずれか一項に記載の液体入り容器の製造方法。
10. 前記液体ブロー成形工程の最中又は前記液体ブロー成形工程より前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さらに有し、
    前記排出ロッドは前記延伸ロッドである、請求項１～９のいずれか一項に記載の液体入り容器の製造方法。

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