WO2017033390A1 - 容器成形装置および容器成形方法 - Google Patents

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WO2017033390A1
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container
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negative pressure
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雄一 奥山
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株式会社吉野工業所
雄一 奥山
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    • B29L2031/712Containers; Packaging elements or accessories, Packages
    • B29L2031/7158Bottles

Definitions

  • the present invention relates to a container forming apparatus and a container forming method for forming a preform formed of a thermoplastic resin into a container having a predetermined shape.
  • Resin containers such as polypropylene (PP) bottles and polyethylene terephthalate (PET) bottles are used to contain various liquids such as beverages, cosmetics, chemicals, detergents, and shampoos. Yes.
  • PP polypropylene
  • PET polyethylene terephthalate
  • Such a container is generally manufactured by molding a preform formed into a bottomed cylindrical shape from a thermoplastic resin into a predetermined shape by blow molding.
  • blow molding for forming a preform into a container liquid blow molding in which pressurized liquid is used instead of pressurized air as a pressurized medium (pressurized fluid) supplied to the preform is known. .
  • Patent Document 1 discloses a blow mold having a cavity in which a preform is disposed, a blow nozzle that engages with a mouth portion of the preform disposed in the blow mold, and a supply path connected to the blow nozzle.
  • a liquid blow molding apparatus having a pressurized liquid supply unit that supplies pressurized liquid to the nozzle and a seal member that opens and closes the supply path with respect to the blow nozzle, and the pressurized liquid supply unit is opened with the seal member open.
  • a technique is described in which a pressurized liquid is supplied into a preform through a supply path and a blow nozzle, and the preform is liquid blow molded into a container having a predetermined shape.
  • the step of filling the container with the content liquid after molding is performed. Omitted, the production process and the configuration of the liquid blow molding apparatus can be simplified.
  • This invention is made
  • the objective is low which can abbreviate
  • the object is to provide a container forming apparatus and a container forming method at low cost.
  • a container molding apparatus is a container molding apparatus that molds a preform formed of a thermoplastic resin into a container having a predetermined shape, and includes a cavity in which the preform heated to a predetermined temperature is disposed.
  • a molding nozzle, a filling nozzle connected to a content liquid containing portion for containing the content liquid, and engaging with a mouth portion of the preform disposed in the cavity, and between the content liquid containing portion and the filling nozzle A seal member that is provided in the flow path and that can open and close the flow path; and a vacuum pump that is connected to the cavity and that can reduce the inside of the cavity to a negative pressure, with the seal member open.
  • the inside of the cavity in which the preform is disposed is made negative pressure by the vacuum pump, so that the preform is stretched by the negative pressure and along the inner surface of the cavity. And introducing the inside liquid contents of the preform through the filling nozzle from the liquid content containing portion by the negative pressure generated inside the preform during the stretching while forming a predetermined shape.
  • the container forming apparatus of the present invention may further include a stretching rod that extends the preform in the axial direction.
  • the container molding method of the present invention is a container molding method for molding a preform formed of a thermoplastic resin into a container having a predetermined shape, and the preform heated to a predetermined temperature is disposed in a cavity of a mold.
  • a step a step of engaging a filling nozzle connected to a content liquid containing portion containing the content liquid with a mouth portion of the preform disposed in the cavity, and between the content liquid containing portion and the filling nozzle
  • the seal member capable of opening and closing the flow path open With the seal member capable of opening and closing the flow path open, the inside of the cavity in which the preform is disposed is made negative pressure so that the preform is stretched by the negative pressure along the inner surface of the cavity.
  • the preform is formed into a predetermined shape and the inside of the preform is passed through the filling nozzle from the content liquid container by the negative pressure generated in the preform during stretching. Characterized in that it and a step of introducing the liquid content to.
  • the container molding method of the present invention may further include a step of stretching the preform in the axial direction with a stretching rod.
  • the container is filled with the content liquid while the preform is formed into a container having a predetermined shape with a device simply configured without using a filling plunger or a high-pressure air compressor provided with a servo motor as a drive source. be able to. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a low-cost container forming apparatus and a container forming method capable of omitting the filling process of the content liquid into the container after forming while forming the preform into a container having a predetermined shape. Can do.
  • FIG. 1 It is a figure which shows typically the structure of the container shaping
  • (A) is a figure for demonstrating the procedure which arrange
  • (A) is a figure which shows the state which made the inside of the cavity where the preform was arrange
  • FIG. 1 It is a figure which shows a mode that a content liquid is introduce
  • (A) is a figure which shows the state which closed the sealing member and stopped introduction
  • (b) is a figure which shows the state which stopped the action
  • (A) is a figure for demonstrating the procedure which arrange
  • (b) engaged the filling nozzle with the opening part of the preform arrange
  • (A) is a figure which shows the state which extended
  • (b) after extending a preform to an axial direction with an extending
  • (A) is a figure which shows a mode that a preform is extended
  • (b) is a figure which closes a sealing member and performs preform It is a figure which shows the state which stopped introduction of the content liquid to the inside.
  • (A) is a figure which shows the state which stopped the vacuum pump and retracted the extending
  • (b) is a figure for demonstrating the procedure which takes out the container after shaping
  • a container molding apparatus 1 according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 introduces a content liquid L into a preform 10 while molding the preform 10 formed of a thermoplastic resin into a container having a predetermined shape. Thus, a container filled with the content liquid L is manufactured.
  • the container molding method according to an embodiment of the present invention can be performed using, for example, the container molding apparatus 1.
  • the container molding apparatus 1 has a mold 11 configured as a mold, for example.
  • the mold 11 includes a cavity 12 having a shape corresponding to the shape of the molded container.
  • the cavity 12 has a bottle shape and opens upward on the upper surface of the mold 11.
  • the molding die 11 can have a structure that has a pair of split mold pieces 11a and 11b and can be opened from side to side. In this case, by opening the mold 11, the preform 10 can be placed in the cavity 12 and the molded container can be taken out from the mold 11.
  • the molding die 11 is not limited to the one having the above-described configuration.
  • the molding die 11 has a cavity 12 in which the preform 10 is disposed and the preform 10 can be disposed in the cavity 12, for example, the shape of the cavity 12
  • it is possible to adopt various configurations such as a shape other than the bottle shape and a shape that can be divided into three or more.
  • the preform 10 for example, one formed of a thermoplastic resin that develops stretchability when heated to a predetermined temperature, such as polypropylene (PP) or polyethylene terephthalate (PET), is used.
  • the preform 10 is formed by, for example, forming a cylindrical mouth portion 10a and a bottomed cylindrical main body portion 10b into a substantially test tube by means of injection molding, compression molding, extrusion molding, extrusion blow molding, or the like. It can be formed.
  • the preform 10 can also be configured to include a neck ring 10c between the mouth portion 10a and the main body portion 10b as shown in the figure.
  • the preform 10 is not limited to the shape described above, and various shapes can be used according to the shape of the molded container.
  • the mouth portion 10a is not limited to a cylindrical shape as long as it has a cylindrical shape, and may have other shapes such as a rectangular tube shape. You can also.
  • seat material etc. can also be used.
  • the preform 10 is not limited to a single-layer structure formed of one type of thermoplastic resin layer, but can also be a layered structure in which a plurality of types of thermoplastic resin layers are stacked.
  • a plurality of resin layers can be bonded to each other, but besides that, a laminated structure in which the outer layer and the inner layer are formed of different materials and stacked so as not to adhere to each other,
  • a laminated structure in which an adhesive layer is provided in the shape of a band facing the axial direction between the outer layer and the inner layer may be used.
  • the said preform 10 when it is set as the laminated structure which does not mutually adhere the preform 10, the said preform 10 can be shape
  • the preform 10 having a laminated structure is not limited to the above, and any layer structure may be used.
  • the preform 10 is heated in advance to a predetermined temperature that exhibits stretchability by a heating device such as a heater and is placed in the cavity 12 of the mold 11 in that state.
  • a heating device such as a heater
  • the preform 10 is placed in the cavity 12 of the mold 11 in an upright posture in which the neck ring 10c is brought into contact with the upper surface of the mold 11 and the mouth portion 10a is protruded upward from the mold 11. Be placed.
  • a nozzle unit 13 is provided above the mold 11 so as to be movable relative to the mold 11 in the vertical direction.
  • the nozzle unit 13 has a main body block 14 and a filling nozzle 15.
  • the filling nozzle 15 has a configuration in which a nozzle main body 15a and a large-diameter fixing portion 15b formed integrally with the nozzle main body 15a are integrally formed of, for example, a steel material or a resin material. Are fixed to the lower end of the main body block 14 by fastening means (not shown).
  • the nozzle body 15a is formed in a shape that can be engaged with the mouth portion 10a of the preform 10. In the illustrated case, the nozzle body 15 a can be engaged with the inside of the mouth portion 10 a of the preform 10. The nozzle body 15 a is disposed coaxially with the cavity 12 of the mold 11.
  • a supply path 16 extending in the vertical direction is provided inside the main body block 14, and the supply path 16 is connected to the filling nozzle 15 at the lower end thereof.
  • the supply path 16 is connected to the content liquid storage unit 18 via a pipe 17.
  • the content liquid storage unit 18 stores the content liquid L filled in the preform 10, and can be configured as a tank that stores (stores) the content liquid L, for example.
  • the filling nozzle 15 is connected to the content liquid storage unit 18 via the supply path 16 and the pipe 17, and the content liquid L is supplied from the content liquid storage unit 18.
  • the nozzle body 15 a When the nozzle unit 13 is lowered to a predetermined position, as shown in FIG. 1, the nozzle body 15 a is engaged with the inside of the mouth portion 10 a of the preform 10 disposed in the cavity 12, and the filling nozzle 15 is moved to the preform 10. Connected to the mouth 10a.
  • it can also be set as the structure which provided the sealing body which seals between these between the filling nozzle 15 and the opening
  • a seal member 20 that can open and close the supply path 16 with respect to the filling nozzle 15 is disposed.
  • the seal member 20 is formed in a columnar shape extending along the axis of the supply path 16, and is movable relative to the main body block 14 in the vertical direction inside the supply path 16.
  • a tapered blocking surface 14a is provided inside the main body block 14, and the sealing member 20 moves to the lower stroke end so that the tapered surface 20a provided at the lower end of the sealing member 20 contacts the closing surface 14a.
  • the sealing member 20 moves upward and the tapered surface 20 a provided at the lower end of the sealing member 20 is separated from the closing surface 14 a, the content liquid storage portion 18 is communicated with the filling nozzle 15 through the supply path 16. . Therefore, when the seal member 20 is opened in a state where the nozzle body 15 a is engaged with the mouth portion 10 a of the preform 10, the content liquid L stored in the content liquid storage portion 18 is introduced into the preform 10 through the filling nozzle 15. It can be supplied.
  • a vacuum pump 21 is connected to the cavity 12 of the mold 11.
  • the vacuum pump 21 can reduce the inside of the cavity 12 to a negative pressure.
  • the negative pressure is a pressure lower than the atmospheric pressure.
  • various types of structures such as a rotary type vacuum pump and an oscillating piston type vacuum pump can be used as long as the cavity 12 can be depressurized to a predetermined negative pressure. .
  • a pair of suction passages 22a and 22b are connected to the vacuum pump 21, and one suction passage 22a is connected to one split mold piece 11a of the mold 11 to connect the cavity 12 of the split mold piece 11a.
  • the other suction path 22b is connected to the other split mold piece 11b of the mold 11 and opens to the inner face that defines the cavity 12 of the split mold piece 11b.
  • the negative pressure inside the cavity 12 is extended along the inner surface of the cavity 12 by extending the body portion 10 b of the preform 10 disposed in the cavity 12 in the axial direction and the radial direction by the negative pressure. What can be set to such an extent that the shape can be obtained is used. Further, in order to make the inside of the cavity 12 a sealed space, the opening portion facing the cavity 12 and the preform 10 are configured to be in airtight contact with a seal body or the like.
  • the container molding apparatus 1 having such a configuration causes the inside of the cavity 12 in which the preform 10 is disposed to be a negative pressure by the vacuum pump 21 in a state where the seal member 20 is opened.
  • the preform 10 is formed into a predetermined shape along the inner surface of the cavity 12 by extending in the axial direction and the radial direction, and the inside of the preform 10 is passed through the filling nozzle 15 from the content liquid container 18 by the negative pressure generated inside the preform 10 during the stretching.
  • the container filled with the content liquid L can be manufactured by introducing the content liquid L into the container.
  • the preform 10 is heated to a predetermined temperature that exhibits stretchability by a heating device such as a heater. Then, the preform 10 heated to a predetermined temperature is placed in the cavity 12 of the mold 11 using a conveying device or the like. At this time, as shown in FIG. 2A, the mold 11 is left open and the nozzle unit 13 is spaced upward from the mold 11 so that a pair of split mold pieces 11a are formed. , 11b between the molds 11 and 11b, and the mold 11 is closed to place the preform 10 in the cavity 12 of the mold 11 in an upright posture with the mouth 10a protruding upward from the mold 11. To do.
  • a heating device such as a heater.
  • the nozzle unit 13 is lowered to a predetermined position, and the nozzle body 15 a of the filling nozzle 15 is engaged with the mouth portion 10 a of the preform 10 disposed in the cavity 12 as shown in FIG.
  • the content liquid L is supplied to the supply path 16 from the content liquid storage unit 18, but the content liquid L is not supplied to the preform 10 because the seal member 20 is closed.
  • the vacuum pump 21 is operated, and a space between the inside of the cavity 12 in which the preform 10 is arranged, that is, the inner surface of the cavity 12 and the outer surface of the preform 10 is set to a predetermined value. Depressurize to negative pressure. Accordingly, the preform 10 is stretched in the axial direction and the radial direction by the negative pressure, and is formed into a container having a predetermined shape along the inner surface of the cavity 12.
  • the vacuum pump 21 is operated to make the cavity 12 have a negative pressure and at the same time the seal member 20 is opened, and the inside of the preform 10 is caused by the negative pressure generated inside the preform 10 during stretching.
  • the content liquid L supplied from the content liquid storage unit 18 through the filling nozzle 15 is introduced (sucked).
  • the vacuum pump 21 is operated to make the cavity 12 have a negative pressure, and at the same time the seal member 20 is opened to introduce the content liquid L into the preform 10.
  • the seal member 20 may be opened immediately before the cavity 21 is operated to make the cavity 12 have a negative pressure, or the seal member 20 is opened immediately after the vacuum pump 21 is operated to make the cavity 12 have a negative pressure. Also good.
  • the preform 10 is molded into a container 30 having a predetermined shape filled with the content liquid L as shown in FIG.
  • the sealing member 20 is closed to stop the supply of the content liquid L to the container 30, and at the same time or immediately before or after that.
  • the operation of the vacuum pump 21 is stopped and the inside of the cavity 12 is returned to the atmospheric pressure.
  • the seal member 20 was closed and then remained inside the filling nozzle 15. It is preferable to perform a process such as returning the content liquid L to the content liquid storage unit 18 or discharging the content liquid L remaining inside the filling nozzle 15 to the outside.
  • a process such as returning the content liquid L to the content liquid storage unit 18 or discharging the content liquid L remaining inside the filling nozzle 15 to the outside.
  • the process by removing the content liquid L from the inside of the filling nozzle 15 by the process, it is possible to prevent the content liquid L from being scattered from the filling nozzle 15 to the outside when the container 30 is taken out of the mold 11. it can.
  • the amount of the content liquid L remaining inside the filling nozzle 15 when the seal member 20 is closed is possible by forming the shape reaching the tip of the nozzle body 15a when the seal member 20 is closed. It is also possible to reduce the amount of the content liquid L from the filling nozzle 15 to the outside and further reliably suppress the scattering.
  • occludes the said opening part to the opening part of the container 30 can also be added.
  • the preform 10 can be formed into the container 30 having a predetermined shape by using an apparatus configured simply without using a filling plunger or a high-pressure air compressor provided with a servo motor as a drive source.
  • the simple liquid can be used to introduce the content liquid L into the preform 10 by using the negative pressure generated inside the preform 10 while the preform 10 is being formed into the container 30. Therefore, according to the present invention, the low-cost container molding apparatus 1 and the container that can omit the filling process of the content liquid L into the container 30 after molding while forming the preform 10 into the container 30 having a predetermined shape.
  • a molding method can be provided.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing a configuration of a modified example of the container forming apparatus shown in FIG.
  • members corresponding to those described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the container forming apparatus 1 may further include a stretching rod 40 that extends the preform 10 in the axial direction.
  • the extending rod 40 is attached to an insertion hole formed in the axial center of the seal member 20 so as to be slidable with respect to the inner surface of the insertion hole, and is movable relative to the seal member 20 in the vertical direction (axial direction). It has become. And the extending
  • the preform 10 disposed in the cavity 12 is stretched in the axial direction by using the stretching rod 40 and is caused by the negative pressure inside the cavity 12. Stretched in the radial direction.
  • a modification of the method will be described.
  • the mold 11 is opened to the left and right and the nozzle unit 13 is spaced upward from the mold 11 and stretched by a heating device such as a heater.
  • the preform 10 heated to a predetermined temperature that exhibits the properties is placed in the cavity 12 of the mold 11 using a conveying device or the like.
  • the nozzle unit 13 is lowered to a predetermined position, and the nozzle body 15a of the filling nozzle 15 is engaged with the mouth 10a of the preform 10 disposed in the cavity 12, as shown in FIG.
  • the stretching rod 40 is moved downward, and the bottom portion of the main body portion 10 b of the preform 10 disposed in the cavity 12 is pushed downward by the stretching rod 40.
  • the main body 10 b is extended in the axial direction inside the cavity 12.
  • the vacuum pump 21 When the main body portion 10b of the preform 10 is extended to the bottom of the cavity 12, next, as shown in FIG. 8 (b), the vacuum pump 21 is operated, and the inside of the cavity 12 in which the preform 10 is disposed. Is reduced to a predetermined negative pressure, and the preform 10 is stretched in the radial direction by the negative pressure.
  • the seal member 20 is opened at the same time as the preform 10 is stretched, immediately before or after it, and the negative pressure generated inside the preform 10 during stretching causes the preform 10 to
  • the content liquid L supplied from the content liquid storage unit 18 is introduced (sucked) into the inside through the filling nozzle 15.
  • the seal member 20 may be opened after the preform 10 is stretched in the axial direction by the stretching rod 40 and at the same time, or just before or after the cavity 12 is made negative pressure by the vacuum pump 21. Alternatively, it may be opened when the preform 10 is stretched by the stretching rod 40 before the vacuum pump 21 is operated.
  • the preform 10 is molded into a container 30 having a predetermined shape with the content liquid L filled therein, as shown in FIG.
  • the sealing member 20 is closed to stop the supply of the content liquid L to the container 30, and at the same time or immediately before or after that.
  • the stretching rod 40 is moved upward to be detached from the container 30, and the operation of the vacuum pump 21 is stopped to return the inside of the cavity 12 to atmospheric pressure.
  • the stretching rod 40 is detached from the container 30, the liquid surface of the content liquid L accommodated in the container 30 is lowered by the volume of the stretching rod 40, and a predetermined head space is generated. Is done.
  • the nozzle unit 13 is moved upward, the molding die 11 is opened left and right, and the molded container 30 filled with the content liquid L is taken out from the molding die 11. The manufacturing process of the container 30 is completed.
  • the preform 10 is stretched in the radial direction by the negative pressure of the cavity 12 while being stretched in the axial direction by the stretching rod 40.
  • the stretching rod 40 from the container 30 after the container 30 is formed, the position of the liquid surface of the content liquid L accommodated in the container 30, that is, the amount of the content liquid L accommodated in the container 30 is appropriately set. Can be set to any amount.
  • the inside of the cavity 12 is made negative pressure to stretch the preform 10 in the radial direction.
  • it may be configured such that the preform 10 is stretched in the radial direction by negative pressure while being stretched in the axial direction by the stretch rod 40 by making the inside of the cavity 12 have a negative pressure while moving the stretch rod 40 downward.
  • the vacuum pump 21 may be actuated to make the inside of the cavity 12 have a negative pressure before the downward movement of the stretching rod 40 is started.
  • the content liquid L accommodated in the content liquid storage unit 18 is introduced into the preform 10 only by the negative pressure generated in the preform 10 that extends.
  • the content liquid container 18 is arranged at a high position with respect to the filling nozzle 15 so that the content liquid L can flow into the preform 10 at a predetermined pressure by utilizing the difference in height, or a simple configuration.
  • the content liquid L stored in the content liquid storage unit 18 may be pumped toward the filling nozzle 15 by a pump or the like.
  • seal member 20 is not limited to the above-described configuration, and various configurations may be adopted as long as the seal member 20 is provided in the supply passage 16 and can open and close between the supply passage 16 and the filling nozzle 15. Can do.

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Abstract

容器成形装置(1)および容器成形方法について、成形型(11)のキャビティ(12)に所定温度にまで加熱されたプリフォーム(10)を配置し、当該プリフォーム(10)の口部(10a)に内容液収容部(18)に接続された充填ノズル(15)を係合させ、内容液収容部(18)と充填ノズル(15)との間の流路(16)を開閉可能なシール部材(20)を開いた状態でキャビティ(12)内を負圧にすることにより、該負圧によってプリフォーム(10)を延伸させてキャビティ(12)の内面に沿った所定形状の容器(30)に成形するとともに延伸時にプリフォーム(10)の内部に生じる負圧によって内容液収容部(18)から充填ノズル(15)を通してプリフォーム(10)の内部に内容液(L)を導入する構成とする。

Description

容器成形装置および容器成形方法
 本発明は、熱可塑性樹脂で形成されたプリフォームを所定形状の容器に成形する容器成形装置および容器成形方法に関する。
 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樹脂製の容器は、飲料、化粧品、薬品、洗剤、シャンプー等の様々な液体を収容する用途に使用されている。このような容器は、熱可塑性樹脂により有底筒状に形成されたプリフォームをブロー成形によって所定形状に成形して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、プリフォームに供給する加圧媒体(加圧流体)として加圧した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、プリフォームが配置されるキャビティを備えたブロー成形型と、ブロー成形型に配置されたプリフォームの口部に係合するブローノズルと、ブローノズルに接続される供給路に加圧した液体を供給する加圧液体供給部と、供給路をブローノズルに対して開閉するシール部材とを有する液体ブロー成形装置を用い、シール部材を開いた状態で加圧液体供給部を作動させることで、供給路およびブローノズルを介してプリフォームの内部に加圧した液体を供給して当該プリフォームを所定形状の容器に液体ブロー成形するようにした技術が記載されている。このような液体ブロー成形によれば、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、成形後の容器への内容液の充填工程を省略して、その生産工程や液体ブロー成形装置の構成を簡略化することができる。
特開2013-154617号公報
 しかしながら、プリフォームを液体ブロー成形するためには、プリフォームを延伸させることできる程度の高い圧力にまで液体を加圧し、当該液体を所定量だけプリフォームに供給する必要があるので、加圧液体供給部としてサーボモータを駆動源として備える充填プランジャーなどの大型で高価な装置が必要となる。また、加圧した液体が供給されることによりプリフォームの口部が拡径変形することを防止するために、例えば、口部の外側に設けられた空間に加圧エアーを供給する高圧エアコンプレッサー等も必要となる。そのため、液体ブロー成形を行うための装置は高価なものとなり、その結果、装置の製造コストが高くなってしまうという問題点があった。
 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、プリフォームを所定形状の容器に成形しつつ成形後の容器への内容液の充填工程を省略することができる低コストの容器成形装置および容器成形方法を提供することにある。
 本発明の容器成形装置は、熱可塑性樹脂で形成されたプリフォームを所定形状の容器に成形する容器成形装置であって、所定温度にまで加熱された前記プリフォームが配置されるキャビティを備えた成形型と、内容液を収容する内容液収容部に接続され、前記キャビティに配置された前記プリフォームの口部に係合する充填ノズルと、前記内容液収容部と前記充填ノズルとの間の流路に設けられ、該流路を開閉可能なシール部材と、前記キャビティに接続され、該キャビティの内部を負圧にまで減圧可能な真空ポンプとを有し、前記シール部材を開いた状態で前記プリフォームが配置された前記キャビティの内部を前記真空ポンプによって負圧にすることにより、該負圧によって前記プリフォームを延伸させて前記キャビティの内面に沿った所定形状に成形するとともに延伸時に前記プリフォームの内部に生じる負圧によって前記内容液収容部から前記充填ノズルを通して該プリフォームの内部に内容液を導入することを特徴とする。
 本発明の容器成形装置は、前記プリフォームを軸方向に延伸する延伸ロッドをさらに有する構成とすることができる。
 本発明の容器成形方法は、熱可塑性樹脂で形成されたプリフォームを所定形状の容器に成形する容器成形方法であって、所定温度にまで加熱された前記プリフォームを成形型のキャビティに配置する工程と、内容液を収容する内容液収容部に接続された充填ノズルを前記キャビティに配置された前記プリフォームの口部に係合させる工程と、前記内容液収容部と前記充填ノズルとの間の流路を開閉可能なシール部材を開いた状態で前記プリフォームが配置された前記キャビティの内部を負圧にすることにより、該負圧によって前記プリフォームを延伸させて前記キャビティの内面に沿った所定形状に成形するとともに延伸時に前記プリフォームの内部に生じる負圧によって前記内容液収容部から前記充填ノズルを通して該プリフォームの内部に内容液を導入する工程と、を有することを特徴とする。
 本発明の容器成形方法は、延伸ロッドにより前記プリフォームを軸方向に延伸する工程をさらに有する構成とすることができる。
 本発明によれば、サーボモータを駆動源として備える充填プランジャーや高圧エアコンプレッサーを用いることなく簡素に構成された装置でプリフォームを所定形状の容器に成形しつつ当該容器に内容液を充填することができる。したがって、本発明によれば、プリフォームを所定形状の容器に成形しつつ成形後の容器への内容液の充填工程を省略することができる低コストの容器成形装置および容器成形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容器成形装置の構成を模式的に示す図である。 (a)は図1に示す成形型のキャビティにプリフォームを配置する手順を説明するための図であり、(b)はキャビティに配置されたプリフォームの口部に充填ノズルを係合させた状態を示す図である。 (a)は真空ポンプを作動させてプリフォームが配置されたキャビティの内部を負圧にした状態を示す図であり、(b)は負圧によりプリフォームを延伸させて所定形状の容器に成形しつつプリフォームの内部に内容液を導入する様子を示す図である。 (a)はシール部材を閉じてプリフォームの内部への内容液の導入を停止させた状態を示す図であり、(b)は真空ポンプの作動を停止した状態を示す図である。 成形後の容器を成形型から取り出す手順を説明するための図である。 図1に示す容器成形装置の変形例の構成を模式的に示す図である。 (a)は図6に示す成形型のキャビティにプリフォームを配置する手順を説明するための図であり、(b)はキャビティに配置されたプリフォームの口部に充填ノズルを係合させた状態を示す図である。 (a)は延伸ロッドによりプリフォームを軸方向に延伸した状態を示す図であり、(b)は延伸ロッドによりプリフォームを軸方向に延伸した後、真空ポンプを作動させてプリフォームが配置されたキャビティの内部を負圧にした状態を示す図である。 (a)は負圧によりプリフォームを延伸させて所定形状の容器に成形しつつプリフォームの内部に内容液を導入する様子を示す図であり、(b)はシール部材を閉じてプリフォームの内部への内容液の導入を停止させた状態を示す図である。 (a)は真空ポンプを停止するとともに延伸ロッドを後退させた状態を示す図であり、(b)は成形後の容器を成形型から取り出す手順を説明するための図である。
 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。
 図1に示す本発明の一実施の形態である容器成形装置1は、熱可塑性樹脂で形成されたプリフォーム10を所定形状の容器に成形しつつ当該プリフォーム10の内部に内容液Lを導入して、内容液Lが充填された容器を製造するものである。本発明の一実施の形態である容器成形方法は、例えばこの容器成形装置1を用いて行うことができる。
 容器成形装置1は、例えば金型として構成される成形型11を有している。この成形型11は成形後の容器の形状に対応した形状のキャビティ12を備えている。図示する場合では、キャビティ12はボトル形状とされ、成形型11の上面において上方に向けて開口している。
 成形型11は、一対の分割型片11a、11bを有して左右に型開き可能な構成のものとすることができる。この場合、成形型11を開くことで、プリフォーム10をキャビティ12に配置することができるとともに成形後の容器を成形型11から取り出すことができる。
 なお、成形型11としては、上記構成のものに限らず、プリフォーム10が配置されるキャビティ12を有するとともにキャビティ12にプリフォーム10を配置可能な構成のものであれば、例えばキャビティ12の形状がボトル形状以外の他の形状のものや、3分割以上に分割可能なものなど、種々の構成のものを採用することができる。
 プリフォーム10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)等の所定温度に加熱されることにより延伸性が発現する熱可塑性樹脂で形成されたものが用いられる。このプリフォーム10は、例えば熱可塑性樹脂を、射出成形、圧縮成形、押出成形、押出ブロー成形等の手段により、円筒状の口部10aと有底円筒状の本体部10bとを略試験管状に形成したものとすることができる。また、プリフォーム10は、図示するように、口部10aと本体部10bとの間にネックリング10cを備えた構成とすることもできる。
 なお、プリフォーム10としては、上記形状のものに限らず、成形後の容器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。例えば、口部10aは筒状であれば円筒状に限らず角筒状等の他の形状とすることもでき、また本体部10bも有底筒状であれば他の断面形状のものとすることもできる。また、シート材等で形成された平板状のプリフォームを使用することもできる。
 また、プリフォーム10としては、1種類の熱可塑性樹脂層により形成された単層構造のものに限らず、複数種類の熱可塑性樹脂層を積層した積層構造のものを採用することもできる。この場合、複数の樹脂層が互いに接着された構成とすることができるが、それ以外にも、外側層と内側層とを異材質で形成して互いが接着しないように積層した積層構造や、当該積層構造において外側層と内側層との間に接着層を軸方向に向く帯状に設けた積層構造のものとすることもできる。このようにプリフォーム10を互いに接着させない積層構造とした場合には、当該プリフォーム10を容器成形装置1により所定形状の積層剥離容器に成形することができる。なお、積層構造のプリフォーム10としては、上記のものに限らず、どのような層構成としてもよい。
 プリフォーム10は、別工程において、予めヒーター等の加熱装置によって延伸性を発現する所定温度にまで加熱され、その状態で成形型11のキャビティ12に配置される。このとき、図示するように、プリフォーム10は、ネックリング10cを成形型11の上面に当接させ、口部10aを成形型11から上方に突出させた起立姿勢で成形型11のキャビティ12に配置される。
 成形型11の上方には、成形型11に対して上下方向に相対移動自在にノズルユニット13が設けられている。ノズルユニット13は本体ブロック14と充填ノズル15とを有している。
 充填ノズル15は、ノズル本体15aと、このノズル本体15aと一体に形成された大径の固定部15bとが、例えば鋼材や樹脂材料等により一体に形成された構成となっており、固定部15bにおいて図示しない締結手段により本体ブロック14の下端に固定されている。
 ノズル本体15aは、プリフォーム10の口部10aに係合可能な形状に形成される。図示する場合では、ノズル本体15aはプリフォーム10の口部10aの内側に係合することができるようになっている。なお、ノズル本体15aは、成形型11のキャビティ12と同軸に配置されている。
 本体ブロック14の内部には上下方向に延びる供給路16が設けられており、この供給路16はその下端において充填ノズル15に接続されている。また、供給路16は配管17を介して内容液収容部18に接続されている。内容液収容部18はプリフォーム10に充填される内容液Lを収容するものであり、例えば内容液Lを収容(貯留)するタンクとして構成することができる。このように、充填ノズル15は、供給路16と配管17とを介して内容液収容部18に接続され、当該内容液収容部18から内容液Lが供給されるようになっている。
 ノズルユニット13が所定位置にまで下降すると、図1に示すように、ノズル本体15aがキャビティ12に配置されたプリフォーム10の口部10aの内側に係合して充填ノズル15がプリフォーム10の口部10aに接続される。なお、充填ノズル15と口部10aとの間に、これらの間を密封するシール体を設けた構成とすることもできる。
 内容液収容部18と充填ノズル15との間の流路である供給路16には、この供給路16を充填ノズル15に対して開閉可能なシール部材20が配置されている。シール部材20は、供給路16の軸心に沿って延びる円柱状に形成されており、供給路16の内部で本体ブロック14に対して上下方向に相対移動自在となっている。本体ブロック14の内部にはテーパ状の閉塞面14aが設けられており、シール部材20が下方のストローク端にまで移動してシール部材20の下端に設けられたテーパ面20aが閉塞面14aに当接することにより、供給路16が充填ノズル15に対して閉じられ、内容液収容部18と充填ノズル15との連通がシール部材20によって遮断されるようになっている。一方、シール部材20が上方に移動してシール部材20の下端に設けられたテーパ面20aが閉塞面14aから離間すると、内容液収容部18が供給路16を介して充填ノズル15に連通される。したがって、ノズル本体15aがプリフォーム10の口部10aに係合した状態でシール部材20が開かれると、内容液収容部18に収容された内容液Lが充填ノズル15を通してプリフォーム10の内部に供給可能な状態とされる。
 成形型11のキャビティ12には真空ポンプ21が接続されている。この真空ポンプ21はキャビティ12の内部を負圧にまで減圧することができる。なお、負圧とは大気圧よりも低い圧力である。この真空ポンプ21としては、キャビティ12を所定の負圧にまで減圧することができるものであれば、例えばロータリー型真空ポンプや揺動ピストン型真空ポンプなどの種々の構成のものを用いることができる。
 図示する場合では、真空ポンプ21には一対の吸引路22a、22bが接続され、一方の吸引路22aは成形型11の一方の分割型片11aに接続されて当該分割型片11aのキャビティ12を区画する内面に開口し、他方の吸引路22bは成形型11の他方の分割型片11bに接続されて当該分割型片11bのキャビティ12を区画する内面に開口している。
 真空ポンプ21としては、キャビティ12の内部の負圧を、キャビティ12に配置されたプリフォーム10の本体部10bを当該負圧によって軸方向と径方向とに延伸させてキャビティ12の内面に沿った形状とすることができる程度に設定可能なものが用いられる。また、キャビティ12の内部を密閉空間とするために、キャビティ12の上方に向けた開口部分とプリフォーム10との間はシール体等によって気密に接触した構成とされる。
 このような構成の容器成形装置1は、シール部材20を開いた状態でプリフォーム10が配置されたキャビティ12の内部を真空ポンプ21によって負圧にすることにより、該負圧によってプリフォーム10を軸方向および径方向に延伸させてキャビティ12の内面に沿った所定形状に成形するとともに、延伸時にプリフォーム10の内部に生じる負圧によって内容液収容部18から充填ノズル15を通してプリフォーム10の内部に内容液Lを導入して、内容液Lが充填された容器を製造することができる。
 以下に、図2~図5に基づいて、容器成形装置1を用いてプリフォーム10を所定形状の容器に成形する手順つまり本発明の一実施の形態である容器成形方法について説明する。
 まず、プリフォーム10を、ヒーター等の加熱装置によって延伸性を発現する所定温度にまで加熱する。そして、所定温度にまで加熱したプリフォーム10を、搬送装置等を用いて成形型11のキャビティ12に配置する。このとき、図2(a)に示すように、成形型11を左右に型開きした状態とするとともにノズルユニット13を成形型11に対して上方に離間させた状態とし、一対の分割型片11a、11bの間にプリフォーム10を配置して当該成形型11を閉じることで、プリフォーム10を、口部10aを成形型11から上方に突出させた起立姿勢で成形型11のキャビティ12に配置する。
 次に、ノズルユニット13を所定位置にまで下降させ、図2(b)に示すように、充填ノズル15のノズル本体15aをキャビティ12に配置されたプリフォーム10の口部10aに係合させる。このとき、供給路16には内容液収容部18から内容液Lが供給されているが、シール部材20が閉じているため、プリフォーム10には内容液Lは供給されない。
 次に、図3(a)に示すように、真空ポンプ21を作動させ、プリフォーム10が配置されたキャビティ12の内部つまりキャビティ12の内面とプリフォーム10の外面との間の空間を所定の負圧にまで減圧する。これにより、プリフォーム10は当該負圧によって軸方向および径方向へ延伸され、キャビティ12の内面に沿った所定形状の容器に成形される。
 また、図3(b)に示すように、真空ポンプ21を作動させてキャビティ12を負圧にすると同時にシール部材20を開き、延伸時にプリフォーム10の内部に生じる負圧によってプリフォーム10の内部に充填ノズル15を通して内容液収容部18から供給される内容液Lを導入(吸引)する。
 なお、本実施の形態においては、真空ポンプ21を作動させてキャビティ12を負圧にすると同時にシール部材20を開いてプリフォーム10の内部に内容液Lを導入させるようにしているが、真空ポンプ21を作動させてキャビティ12を負圧にする直前にシール部材20を開くようにしてもよく、あるいは真空ポンプ21を作動させてキャビティ12を負圧にした直後にシール部材20を開くようにしてもよい。
 プリフォーム10の成形および内容液Lの導入が完了すると、図3(b)に示すように、プリフォーム10は、その内部に内容液Lが充填された所定形状の容器30に成形される。
 プリフォーム10の容器30への成形が完了すると、図4(a)に示すように、シール部材20を閉じて内容液Lの容器30への供給を停止させ、それと同時あるいはその直前または直後に、図4(b)に示すように、真空ポンプ21の作動を停止してキャビティ12の内部を大気圧に戻す。
 内容液Lが充填された容器30の内部にヘッドスペース(内容液Lの液面よりも上側の空間部分)を形成するために、シール部材20を閉じた後に、充填ノズル15の内部に残存した内容液Lを内容液収容部18に戻す、または充填ノズル15の内部に残存した内容液Lを外部に排出する等の工程を実施することが好ましい。このように容器30の内部にヘッドスペースを形成することにより、容器30を成形型11から取り出す際に容器30の口部から内容液Lが外部に飛散することを防止することができる。また、当該工程により充填ノズル15の内部から内容液Lが除去されることによって、容器30を成形型11から取り出す際等において充填ノズル15から外部に内容液Lが飛散することも防止することができる。この場合、シール部材20を閉じた状態においてノズル本体15aの先端にまで達する形状とすることにより、当該シール部材20を閉じたときに充填ノズル15の内部に残留する内容液Lの量を可能な限り少なくして、当該充填ノズル15から外部への内容液Lの飛散をさらに確実に抑制する構成とすることもできる。
 そして、図5に示すように、ノズルユニット13を上方に移動させ、成形型11を左右に型開きすることにより、成形型11から内容液Lが充填された成形後の容器30を取り出し、当該容器30の製造工程が完了する。
 なお、成形後の容器30を成形型11から取り出す前に、容器30の口部に当該口部を閉塞するキャップを取り付ける工程を加えることもできる。
 以上の通り、本発明によれば、サーボモータを駆動源として備える充填プランジャーや高圧エアコンプレッサーを用いることなく簡素に構成された装置でプリフォーム10を所定形状の容器30に成形することができる。また、当該簡素な装置により、プリフォーム10を容器30に成形しつつ当該プリフォーム10の内部に生じる負圧を利用して内容液Lを当該プリフォーム10の内部に導入することができる。したがって、本発明によれば、プリフォーム10を所定形状の容器30に成形しつつ、成形後の容器30への内容液Lの充填工程を省略することができる低コストの容器成形装置1および容器成形方法を提供することができる。
 図6は、図1に示す容器成形装置の変形例の構成を模式的に示す図である。なお、図6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、再度の説明は省略する。
 図6に示すように、本発明の一実施の形態である容器成形装置1は、プリフォーム10を軸方向に延伸する延伸ロッド40をさらに備える構成とすることもできる。
 延伸ロッド40は、シール部材20の軸心に形成された挿通孔に当該挿通孔の内面に対して摺動自在に装着され、シール部材20に対して上下方向(軸方向)に相対移動可能となっている。そして、延伸ロッド40は、シール部材20に対して下方(キャビティ12の底部)に向けて移動することにより、キャビティ12に配置されたプリフォーム10の本体部10bの底部分を下方に向けて押し下げて当該本体部10bをキャビティ12の内部において軸方向(縦方向)に延伸させることができる。つまり、延伸ロッド40が設けられた変形例の容器成形装置1では、キャビティ12に配置されたプリフォーム10は、延伸ロッド40を用いて軸方向に延伸されるとともにキャビティ12の内部の負圧によって径方向に延伸される。
 以下に、図7~図10に基づいて、図6に示す変形例の容器成形装置1を用いてプリフォーム10を所定形状の容器に成形する手順つまり本発明の一実施の形態である容器成形方法の変形例について説明する。
 まず、図7(a)に示すように、成形型11を左右に型開きした状態とするとともにノズルユニット13を成形型11に対して上方に離間させた状態として、ヒーター等の加熱装置によって延伸性を発現する所定温度にまで加熱したプリフォーム10を、搬送装置等を用いて成形型11のキャビティ12に配置する。
 次に、ノズルユニット13を所定位置にまで下降させ、図7(b)に示すように、充填ノズル15のノズル本体15aをキャビティ12に配置されたプリフォーム10の口部10aに係合させる。
 次に、図8(a)に示すように、延伸ロッド40を下方に向けて移動させ、キャビティ12に配置されたプリフォーム10の本体部10bの底部分を延伸ロッド40によって下方に向けて押し下げ、当該本体部10bをキャビティ12の内部において軸方向に延伸させる。
 プリフォーム10の本体部10bがキャビティ12の底部にまで延伸されると、次に、図8(b)に示すように、真空ポンプ21を作動させ、プリフォーム10が配置されたキャビティ12の内部を所定の負圧にまで減圧し、プリフォーム10を当該負圧によって径方向に延伸させる。
 次いで、図9(a)に示すように、プリフォーム10が延伸されるのと同時あるいはその直前または直後にシール部材20を開き、延伸時にプリフォーム10の内部に生じる負圧によってプリフォーム10の内部に充填ノズル15を通して内容液収容部18から供給される内容液Lを導入(吸引)する。
 なお、シール部材20は、延伸ロッド40によりプリフォーム10を軸方向に延伸させた後であって真空ポンプ21によりキャビティ12を負圧にすると同時あるいはその直前または直後に開くようにしてもよく、または、真空ポンプ21を作動させる前であって延伸ロッド40によりプリフォーム10を延伸させる際に開くようにしてもよい。
 そして、プリフォーム10の成形および内容液Lの導入が完了すると、図9(a)に示すように、プリフォーム10は、その内部に内容液Lが充填された所定形状の容器30に成形される。
 プリフォーム10の容器30への成形が完了すると、図9(b)に示すように、シール部材20を閉じて内容液Lの容器30への供給を停止させ、それと同時あるいはその直前または直後に、図10(a)に示すように、延伸ロッド40を上方に移動させて容器30から離脱させるとともに真空ポンプ21の作動を停止してキャビティ12の内部を大気圧に戻す。このとき、延伸ロッド40が容器30から離脱されることにより、容器30の内部に収容された内容液Lの液面が延伸ロッド40の体積の分だけ下がって所定のヘッドスペースを生じた状態とされる。
 そして、図10(b)に示すように、ノズルユニット13を上方に移動させ、成形型11を左右に型開きして成形型11から内容液Lが充填された成形後の容器30を取り出し、当該容器30の製造工程が完了する。
 このように、変形例の容器成形装置1および容器成形方法では、プリフォーム10を延伸ロッド40により軸方向に延伸させつつキャビティ12の負圧により径方向に延伸させるようにしたので、プリフォーム10をより精度よく所定形状の容器30に成形することができる。また、容器30の成形後に延伸ロッド40を容器30から離脱させることにより、当該容器30の内部に収容される内容液Lの液面の位置つまり容器30に収容される内容液Lの量を適切な量に設定することができる。
 なお、上記変形例においては、プリフォーム10を延伸ロッド40により軸方向に延伸させた後に、キャビティ12の内部を負圧にして当該プリフォーム10を径方向に延伸させるようにしているが、これに限らず、延伸ロッド40を下方に移動させつつキャビティ12の内部を負圧にすることによりプリフォーム10を延伸ロッド40により軸方向に延伸させつつ負圧によって径方向に延伸させる構成としてもよく、または、延伸ロッド40の下方に向けた移動を開始する前に真空ポンプ21を作動させてキャビティ12の内部を負圧にする構成とすることもできる。
 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、前記実施の形態においては、内容液収容部18に収容された内容液Lを延伸するプリフォーム10の内部に生じる負圧のみによって当該プリフォーム10の内部に導入するようにしているが、例えば内容液収容部18を充填ノズル15に対して高い位置に配置することにより内容液Lをその高低差を利用してプリフォーム10の内部に所定の圧力で流れ込むようにしたり、あるいは簡易な構成のポンプ等により内容液収容部18に収容された内容液Lを充填ノズル15に向けて圧送したりするようにしてもよい。
 また、シール部材20は上記した構成に限らず、供給路16に設けられて当該供給路16と充填ノズル15との間を開閉することができるものであれば種々の構成のものを採用することができる。
 1  容器成形装置
10  プリフォーム
10a 口部
10b 本体部
10c ネックリング
11  成形型
11a 分割型片
11b 分割型片
12  キャビティ
13  ノズルユニット
14  本体ブロック
14a 閉塞面
15  充填ノズル
15a ノズル本体
15b 固定部
16  供給路
17  配管
18  内容液収容部
20  シール部材
20a テーパ面
21  真空ポンプ
22a 吸引路
22b 吸引路
30  容器
40  延伸ロッド
 L  内容液

Claims (4)

  1.  熱可塑性樹脂で形成されたプリフォームを所定形状の容器に成形する容器成形装置であって、
     所定温度にまで加熱された前記プリフォームが配置されるキャビティを備えた成形型と、
     内容液を収容する内容液収容部に接続され、前記キャビティに配置された前記プリフォームの口部に係合する充填ノズルと、
     前記内容液収容部と前記充填ノズルとの間の流路に設けられ、該流路を開閉可能なシール部材と、
     前記キャビティに接続され、該キャビティの内部を負圧にまで減圧可能な真空ポンプとを有し、
     前記シール部材を開いた状態で前記プリフォームが配置された前記キャビティの内部を前記真空ポンプによって負圧にすることにより、該負圧によって前記プリフォームを延伸させて前記キャビティの内面に沿った所定形状に成形するとともに延伸時に前記プリフォームの内部に生じる負圧によって前記内容液収容部から前記充填ノズルを通して該プリフォームの内部に内容液を導入することを特徴とする容器成形装置。
  2.  前記プリフォームを軸方向に延伸する延伸ロッドをさらに有する、請求項1に記載の容器成形装置。
  3.  熱可塑性樹脂で形成されたプリフォームを所定形状の容器に成形する容器成形方法であって、
     所定温度にまで加熱された前記プリフォームを成形型のキャビティに配置する工程と、
     内容液を収容する内容液収容部に接続された充填ノズルを前記キャビティに配置された前記プリフォームの口部に係合させる工程と、
     前記内容液収容部と前記充填ノズルとの間の流路を開閉可能なシール部材を開いた状態で前記プリフォームが配置された前記キャビティの内部を負圧にすることにより、該負圧によって前記プリフォームを延伸させて前記キャビティの内面に沿った所定形状に成形するとともに延伸時に前記プリフォームの内部に生じる負圧によって前記内容液収容部から前記充填ノズルを通して該プリフォームの内部に内容液を導入する工程と、を有することを特徴とする容器成形方法。
  4.  延伸ロッドにより前記プリフォームを軸方向に延伸する工程をさらに有する、請求項3に記載の容器成形方法。
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