WO2017170942A1 - ブロー成形装置 - Google Patents

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WO2017170942A1
WO2017170942A1 PCT/JP2017/013418 JP2017013418W WO2017170942A1 WO 2017170942 A1 WO2017170942 A1 WO 2017170942A1 JP 2017013418 W JP2017013418 W JP 2017013418W WO 2017170942 A1 WO2017170942 A1 WO 2017170942A1
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blow
blow molding
mold
heat treatment
final
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大三郎 竹花
雅樹 山口
知▲朗▼ 土屋
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日精エー・エス・ビー機械株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a blow molding apparatus, and more particularly to a blow molding apparatus for molding a heat-resistant container.
  • a heat-resistant hollow container (hereinafter also referred to as a heat-resistant container) using a resin material such as polyethylene terephthalate (PET) is known.
  • PET polyethylene terephthalate
  • Such a heat-resistant container is generally formed by blow-molding an injection-molded preform.
  • a blow molding method for a heat-resistant container there is a so-called two-step method or a cold parison method (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
  • JP 58-140225 A Japanese Patent Publication No. 04-039416 Japanese Patent No. 3907494 Japanese Patent No. 5033469
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and is capable of suppressing the initial cost, reducing the installation space of the equipment relatively small, and improving the production amount of the heat-resistant container.
  • the purpose is to provide.
  • a first aspect of the present invention that solves the above problems is an injection molding unit that injection-molds a plurality of preforms at a time, a cooling unit that cools the injection-molded preform, and the cooled preform.
  • a heating part that heats while continuously conveying along the conveying line, and a blow molding part that blow-molds the heated preform to form a hollow container, and the blow molding part comprises a heat treatment blow mold A primary blow molding section that blow-molds the preform moved from the transfer line into the heat treatment blow mold to form an intermediate molded product, and a final blow mold that moves from the heat treatment blow mold to the final blow mold.
  • a secondary blow molding part for forming a hollow container as a final molded product by blow molding the intermediate molded product.
  • the injection molding section performs injection molding of N preforms (N is an integer of 2 or more) at a time, and performs the primary blow molding.
  • the N preforms are divided into n (n is an integer of 2 or more) times, and M (N / n: M is a natural number) preforms are formed on the intermediate molded product at one time
  • M N / n: M is a natural number
  • the secondary blow molding unit there is provided a blow molding apparatus in which M pieces of intermediate molded products are formed in the hollow container at a timing at which M pieces of intermediate molded products are formed in the primary blow molding unit.
  • the injection molding section performs injection molding of the preform at a molding time T that satisfies the following formula (1). Located in blow molding equipment.
  • T heat treatment blow molding time t1 or final blow molding time t2, whichever is longer
  • transfer time of intermediate molded product from heat treatment blow mold to final blow mold
  • a fourth aspect of the present invention is the blow molding apparatus according to the first aspect, wherein the heat treatment blow mold and the final blow mold are disposed adjacent to each other.
  • the blow molding section includes a mold clamping device that moves the heat treatment blow mold and the final blow mold integrally to clamp the mold.
  • the blow molding apparatus characterized by this.
  • the initial cost can be reduced and the installation space for the equipment can be kept relatively small. Furthermore, since the heat-resistant container can be manufactured continuously, the production amount of the heat-resistant container can be improved.
  • a bottomed cylindrical preform 10 having a neck portion 11 is formed by injection molding.
  • this preform 10 is subjected to heat treatment blow molding (primary
  • the intermediate molded product 20 is formed by blow molding.
  • the hollow container 30 is formed by carrying out final blow molding (secondary blow molding) of the intermediate molded product 20.
  • FIG. The intermediate molded product 20 is once expanded to a size larger than the hollow container 30 in the heat treatment blow molding as indicated by a dotted line in the figure, and then before the final blow molding, the hollow container 30 as shown in FIG. Shrink to a smaller size.
  • the hollow container 30 is a heat-resistant housing filled with a liquid such as a beverage, and is formed of a resin material such as PET.
  • a concave portion 32 is formed in the body portion 31 in the circumferential direction, and an upper bottom portion 34 that protrudes inward of the container is formed in the bottom portion 33.
  • the shape of the hollow container 30 is an example, and the shape of the hollow container 30 is not particularly limited.
  • a blow molding apparatus 100 includes an injection molding part 110 for injection molding a bottomed cylindrical preform 10 and a preform 10 molded by the injection molding part 110.
  • the injection stretch blow molding apparatus 100 has an injection molding unit 110 and a blow molding unit 140 connected in-line, but a so-called 1.5 step system in which the number of simultaneous injection moldings and the number of simultaneous blow moldings do not match. It is a device called.
  • the injection stretch blow molding apparatus 100 includes a transport unit 150 including a loop-shaped transport line (transport path) 151 that circulates from the cooling unit 120 to the heating unit 130 and the blow molding unit 140.
  • the conveyance unit 150 conveys the preform 10 through the conveyance line 151 from the cooling unit 120 to the heating unit 130 and conveys the preform 10 heated by the heating unit 130 toward the blow molding unit 140.
  • the transport unit 150 includes a gripping mechanism transport unit 155 that grips the preform 10 transported along the transport line 151 and loads the preform 10 into the blow molding unit 140.
  • the gripping mechanism transport unit 155 carries the preform 10 into the blow molding unit 140 and grips and transports the intermediate molded product 20 in the blow molding unit 140 as will be described later, and is a hollow container that is a final molded product. 30 is grasped and carried out from the blow molding unit 140 to the take-out position.
  • the injection stretch blow molding apparatus 100 is characterized by the structure of the blow molding part 140.
  • Other configurations such as the injection molding unit 110, the cooling unit 120, and the heating unit 130 are well-known, and will be briefly described here (if necessary, the international publication WO2013 / 027692 by the applicant, etc. reference).
  • the injection molding unit 110 includes a mold clamping mechanism (clamping device) 111, and although not shown, the core mold disposed above and the cavity mold disposed below are clamped by the mold clamping mechanism 111.
  • a plurality of preforms 10 are injection-molded by filling a resin material (raw material) into an injection space defined by the core mold and the cavity mold by an injection device.
  • the mold release temperature of the preform 10 in the injection molding unit 110 is a temperature at which a skin layer cured to the extent that the appearance shape can be maintained when released from the cavity mold (skin layer).
  • the core layer on the inside of the core may be softened), and it is cooled to a temperature that does not cause a shape change at the time of mold release (temperature at which the skin layer and the core layer are cured) as in the two-step method. There is no need.
  • the injection molding part 110 is configured so that N (N is an integer of 2 or more) preforms 10 can be molded at a time.
  • the injection molding unit 110 is configured so that a maximum of 24 (3 rows ⁇ 8) preforms 10 can be molded simultaneously. In the present embodiment, 12 (3 rows ⁇ 4). ) Preform 10 is formed at a time.
  • the cooling unit 120 cools the preform 10 (forced cooling or post-cooling).
  • the preform 10 injection-molded by the injection-molding unit 110 and cooled to the mold release temperature as described above is transported from the injection-molding unit 110 to the cooling unit 120 by a transport device (not shown), and is cooled again in this cooling unit 120 ( Forced cooling or after cooling).
  • Each preform 10 whose surface temperature is cooled to a predetermined temperature (for example, 60 ° C. to 100 ° C.) by the cooling unit 120 is sent to a conveyance line 151 constituting the conveyance unit 150, and continuously along the conveyance line 151. It is conveyed to.
  • the processing of the cooling unit 120 eliminates uneven temperature distribution (thermal history) between the plurality of preforms 10 due to the difference in cooling rate generated in the injection molding unit 110. Therefore, the preform 10 cooled in this way is blow-molded by the blow-molding unit 140 as described later, so that a container with a more uniform quality can be manufactured.
  • each preform 10 is molded in an upright state with the neck portion 11 facing upward in the injection molding unit 110, and is conveyed from the injection molding unit 110 to the cooling unit 120 in this state.
  • the cooling unit 120 has a reversing mechanism (not shown) that reverses the preform 10 thus conveyed in an upright state into an inverted state with the neck portion 11 facing downward.
  • Each preform 10 is inverted in an inverted state by an inversion mechanism and is held on the conveying jig 152 in an inverted state while being cooled in the cooling unit 120.
  • each preform 10 is held by every other conveying jig 152 that is continuously conveyed. Will be.
  • the conveyance line 151 is configured such that a plurality of conveyance jigs 152 are sequentially and sequentially conveyed by the driving force of the sprocket 153 or the like.
  • the conveying jigs 152 are arranged in a plurality of rows below the cooling unit 120, and the conveying jigs 152 holding the preform 10 are sequentially carried out to the conveying line 151. Thereafter, the preform 10 held by the transport jig 152 is transported along the transport line 151 and is transported into the heating unit (heating device) 130.
  • the heating unit 130 heats the preform 10 held by the transport jig 152 to a proper stretching temperature (for example, 85 ° C. to 110 ° C.) while moving along the transport line 151.
  • the transport unit 150 is configured such that the transport jig 152 moves while rotating on the transport line 151. That is, in the heating unit 130, the preform 10 is heated while rotating. Thereby, in the heating part 130, the preform 10 can be heated to a substantially uniform temperature over the entire circumference.
  • the preform 10 is further conveyed along the conveying line 151 and is carried into the blow molding unit 140. Specifically, the preform 10 is transported along the transport line 151 to a reversing unit 156 having a reversing mechanism (not shown). Each preform 10 continuously conveyed along the conveyance line 151 is inverted by a predetermined number in the reversing unit 156 to be in an upright state. Then, each preform 10 in the upright state is gripped by the gripping mechanism transporting unit 155 and transported to the blow molding unit 140.
  • the gripping mechanism transport unit 155 may be configured to grip the neck portion 11 of the preform 10 and be able to move the preform 10 to the blow molding unit 140 in that state, and the structure is not particularly limited. Absent.
  • the blow molding part 140 includes an intermediate blow molding part (primary blow molding part) 143 including a heat treatment blow mold 141 and a bottom mold 142 composed of a pair of split molds, and a pair of It comprises a final blow mold 144 comprising a split mold and a final blow molding part (secondary blow molding part) 146 having a bottom mold 145.
  • the intermediate blow molding part 143 and the final blow molding part 146 are arranged adjacent to each other, and the heat treatment blow mold 141 and the final blow mold 144 are integrally moved and clamped. .
  • the heat treatment blow mold (one of the split molds) 141 and the final blow mold (one of the split molds) 144 are fixed to a single blow mold fixing plate 147.
  • a mold clamping device (mold clamping mechanism) 148 is connected. That is, by moving the pair of blow mold fixing plates 147 by one mold clamping device 148, each of the heat treatment blow mold 141 and the final blow mold 144 is simultaneously clamped or opened.
  • the predetermined number of preforms 10 gripped by the gripping mechanism transport unit 155 by the reversing unit 156 are carried into the heat treatment blow mold 141.
  • the gripping mechanism transport unit 155 appropriately adjusts the interval between the preforms 10 while the preforms 10 are slid.
  • the intermediate blow molded part 143 is an intermediate molded product having a slightly smaller size than the hollow container 30 that is the final molded product by performing heat treatment blow molding (primary blow molding) of each preform 10 disposed in the heat treatment blow mold 141. 20 is formed.
  • the preform 10 placed in the heat treatment blow mold 141 is blow-molded. That is, the stretching rod 149A is inserted into the preform 10 and driven to extend, and simultaneously, high-pressure blow air is supplied to stretch the preform 10 in the vertical axis direction and the horizontal axis direction.
  • the intermediate molded product 20 having a size slightly larger than or substantially the same as the hollow container 30 as the final molded product is formed.
  • 4A shows a state in which two preforms 10 conveyed to the heat treatment blow mold 141 are first molded into the intermediate molded product 20.
  • the heat treatment blow mold 141 is further heated to a predetermined temperature (for example, 140 ° C. to 200 ° C.) to heat the intermediate molded product 20.
  • a predetermined temperature for example, 140 ° C. to 200 ° C.
  • the heat treatment blow mold 141 is heated in a state where high-pressure blow air is supplied into the intermediate molded product 20, and the intermediate molded product 20 is brought into contact with the inner wall surface of the heat treatment blow mold 141 for a predetermined time to perform heat treatment (annealing). Processing and heat setting processing).
  • annealing Processing and heat setting processing
  • the residual stress of the intermediate molded product 20 made of PET resin is relaxed, and the crystallization density is improved. That is, the heat resistance is improved by the annealing process and the heat setting process.
  • the blow air in the intermediate molded product 20 is exhausted as exhaust air.
  • the intermediate molded product 20 contracts with the exhaust, and settles to a size slightly smaller than the hollow container 30 that is the final molded product.
  • the N preforms 10 formed at one time by the injection molding part 110 are divided into n (n is an integer of 2 or more) times, and M at a time (N / n: M is a natural number). )) A single preform 10 is formed on the intermediate molded product 20.
  • 12 preforms 10 formed at one time by the injection molding unit 110 are divided into six times, and two preforms 10 are formed on the intermediate molded product 20 at a time. That is, in the present embodiment, two preforms 10 are reversed by the reversing unit 156, and two preforms 10 are conveyed by the gripping mechanism conveying unit 155 to the heat treatment blow mold 141.
  • the intermediate molded product 20 formed in this way is sent to the final blow mold 144 of the final blow molding section 146 from the heat treatment blow mold 141 by the gripping mechanism transport section 155 at the timing when the next preform 10 is transported to the heat treatment blow mold 141. It is conveyed to.
  • the M intermediate molded products 20 are finally blow molded (secondary blow molding) at the timing when the next M preforms 10 are molded into the intermediate molded product 20 in the intermediate blow molding unit 143.
  • the hollow container 30 which is a final molded product is formed.
  • the two intermediate molded products 20 are final blow molded (two in the final blow mold 144).
  • Next blow molding) is performed to form the hollow container 30 as the final molded product.
  • each intermediate molded product 20 is heated in a state where the final blow mold 144 is heated to a predetermined temperature (for example, 80 ° C. to 120 ° C.) lower than the heat treatment blow mold 141.
  • the extension rod 149B is driven to extend at the same time as high-pressure blow air is supplied.
  • each intermediate molded product 20 is stretched in the vertical axis direction and the horizontal axis direction, pressed against the inner wall surface of the final blow mold 144 and heat-treated, and the hollow container 30 as the final molded product is molded into a desired shape.
  • the heat treatment blow mold 141 and the final blow mold 144 are arranged adjacent to each other, and are configured to move together and be clamped. Therefore, in the final blow mold 144, the hollow molded body 30 that is the final molded product is molded at the same time as the intermediate molded product 20 is molded by the heat treatment blow mold 141.
  • the hollow container 30 formed by the final blow mold 144 has a gripping mechanism at the timing when the next preform 10 is further conveyed after the blow air inside is exhausted as exhaust air. It is transported to the take-out position P1 outside the final blow mold 144 by the transport unit 155.
  • the heat-resistant hollow container 30 made of PET resin or the like can be continuously manufactured, and the production amount is higher than that of a conventional one-step apparatus. An increase can be aimed at.
  • the initial cost can be suppressed as compared with the conventional two-step type apparatus, and the installation space for the equipment can be suppressed relatively small.
  • the mold clamping mechanism 111 and the gripping mechanism transport unit 155 are shared by the intermediate blow molding unit 143 and the final blow molding unit 146, the cost of the entire apparatus and the installation space for the apparatus can be further reduced.
  • the injection-molded preform 10 is cooled to the mold release temperature and then reheated to perform heat treatment blow molding (primary blow molding) and final blow molding (secondary blow molding). Can be implemented continuously. Therefore, the thermal history of the preform 10 is optimized (uniformized).
  • the blow molding apparatus 100 is an apparatus that performs double blow molding by reheating the preform 10 that still has the retained heat during injection molding, and thus has a uniform thickness distribution and is heat resistant. An excellent hollow container 30 can be manufactured, and energy efficiency is higher than that of a two-step apparatus.
  • the heat treatment blow mold 141 and the final blow mold 144 constituting the blow molding unit 140 are disposed adjacent to each other and are configured to be integrally clamped.
  • the intermediate molded product 20 formed by the heat treatment blow mold 141 is moved to the final blow mold 144, the moving distance of the intermediate molded product 20 is short, and the temperature drop of the intermediate molded product 20 is also suppressed. Therefore, the intermediate molded product 20 can be satisfactorily formed in the hollow container 30 having a desired shape by the final blow mold 144, and energy efficiency can be improved.
  • the heat treatment blow mold 141 and the final blow mold 144 are configured to move integrally to be clamped and opened, but the intermediate molded product 20 is molded by the heat treatment blow mold 141.
  • the time (heat treatment blow molding time) t1 and the molding time (final blow molding time) t2 at which the heat treatment of the hollow container 30 is completed by the final blow mold 144 do not necessarily coincide.
  • the final blow molding time t2 is longer than the heat treatment blow molding time t1.
  • the heat treatment blow molding time t1 is specifically the time until the heat treatment of the intermediate molded product 20 is completed, and the final blow molding time t2 is the supply of high-pressure blow air into the intermediate molded product 20. It is time until.
  • the heat treatment blow mold 141 and the final blow mold 144 are closed and opened in accordance with the heat treatment blow molding time t1 or the final blow molding time t2, whichever is longer (in this embodiment, the final blow molding time t2).
  • a slight time lag occurs after the heat treatment of the intermediate molded product 20 is completed by the heat treatment blow mold 141 until the heat treatment blow mold 141 starts to open. Therefore, in the intermediate blow molding unit 143, exhaust of blow air is started after the heat treatment of the intermediate molded product 20 in the heat treatment blow mold 141 is completed and before the mold opening is started. Thereby, the intermediate molded product 20 when the heat treatment blow mold 141 is opened can be stably contracted. For this reason, it is possible to prevent the intermediate molded product 20 from being caught when the final blow mold 144 is closed. Of course, the blow air in the intermediate molded product 20 may be exhausted at the timing when the heat treatment blow mold 141 is opened.
  • the injection molding unit 110 can perform the injection molding of the preform 10 with a molding time T that satisfies the following formula (1). preferable.
  • N number of preforms formed at one time in the injection molding section
  • M number of intermediate molded articles formed at one time in the intermediate blow molding section
  • t any of heat treatment blow molding time t1 or final blow molding time t2 Or a long time
  • movement time of the intermediate molded product 20 from the heat treatment blow mold 141 to the final blow mold 144)
  • the hollow containers can be transported while each preform 10 is conveyed at a constant speed. 30 can be continuously formed, and the production efficiency is further improved.
  • the 12 preforms 10 formed at one time by the injection molding unit 110 are divided into six times, two preforms 10 are formed at a time on the intermediate molded product 20, and two at a time.
  • the intermediate molded product 20 is formed into a hollow container 30 which is a final molded product.
  • 16 preforms 10 are molded at a time
  • two preforms 10 are molded into an intermediate molded product 20 at a time
  • two intermediate molded products 20 may be molded into the hollow molded product 30 at a time.
  • the ratio of the number of preforms 10 molded by the injection molding unit 110 and the number of simultaneous moldings in the intermediate blow molding unit 143 and the final blow molding unit 146 constituting the blow molding unit 140 can be set as follows. preferable.
  • the injection molding unit 110 When a heat-resistant container having a relatively narrow opening of about 1 to 3 liters (the opening diameter of the neck portion is about 28 to 38 mm) is manufactured by double blow molding with a 1.5 step type apparatus, the injection molding unit 110 The ratio between the number of preforms 10 to be molded, the number of simultaneous moldings in the intermediate blow molding unit 143 and the final blow molding unit 146 constituting the blow molding unit 140, and the number of preforms 10 to be cooled at one time by the cooling unit 120 is It is desirable that any one of the following conditional expressions (2a) to (2f) is satisfied.
  • N number of preforms formed at one time in the injection molding section
  • Nc number of preforms cooled at one time in the cooling section
  • M number of intermediate molded articles formed at one time in the intermediate blow molding section
  • Mf number of hollow molded products formed at one time in the final blow molding part
  • the molding conditions satisfying the above conditional expression are most preferable.
  • the number of preforms 10 formed at one time by the injection molding unit 110, the number of preforms 10 cooled at the same time by the cooling unit 120, the blow molding unit 140 The numbers of the intermediate molded product 20 and the hollow container 30 formed at a time are not particularly limited.
  • the number of preforms 10 formed at one time by the injection molding unit 110 (N) is M (N / n) at a time by the intermediate blow molding unit 143. It is desirable that the reform 10 is formed on the intermediate molded product 20 and that the M intermediate molded products 20 are formed on the hollow container 30 in the final blow molding unit 146.
  • the injection molding unit 110 performs injection molding of the preform at a molding time T that satisfies the above-described expression (1). Is preferred.
  • T heat treatment blow molding time t1 or final blow molding time t2, whichever is longer
  • ⁇ 1 transfer time of the intermediate molded product from the heat treatment blow mold to the final blow mold
  • ⁇ 2 from the final blow mold to the removal position Travel time of hollow container
  • Time required for mold opening / closing of heat treatment blow mold or final blow mold by mold clamping device
  • the hollow container 30 having heat resistance can be continuously and satisfactorily formed, and the manufacturing efficiency of the hollow container 30 can be increased.
  • the heat treatment blow mold and the final blow mold are integrally moved and closed, but of course, the heat treatment blow mold and the final blow mold can be closed independently. It may be configured.

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Abstract

一度に複数個のプリフォーム10を射出成形する射出成形部110と、プリフォーム10を冷却する冷却部120と、プリフォーム10を搬送ライン151に沿って連続搬送しながら加熱する加熱部130と、プリフォーム10をブロー成形して中空容器30とするブロー成形部140と、を有し、ブロー成形部140は、熱処理ブロー型141を備え搬送ライン151から熱処理ブロー型141内に移動されたプリフォーム10をブロー成形して中間成形品20を形成する一次ブロー成形部143と、最終ブロー型144を備え熱処理ブロー型141から最終ブロー型144へ移動された中間成形品20をブロー成形して中空容器30を形成する二次ブロー成形部146と、を有する構成とする。

Description

ブロー成形装置
 本発明は、ブロー成形装置に関し、特に、耐熱容器を成形するためのブロー成形装置に関する。
 従来、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の樹脂材料を用いた耐熱性を有する中空容器(以下、耐熱容器ともいう)が知られている。このような耐熱容器は、一般的に、射出成形されたプリフォームをブロー成形することにより形成されている。詳しくは、耐熱容器のブロー成形方法としては、いわゆる2ステップ式あるいはコールドパリソン式と呼ばれる方法がある(例えば、特許文献1~3等参照)。
 また、いわゆる1ブロー方式あるいはホットパリソン式と呼ばれるブロー成形方法により形成した中空容器に耐熱性を付与する方法もある(例えば、特許文献4参照)。
特開昭58-140225号公報 特公平04-039416号公報 特許第3907494号公報 特許第5033469号公報
 上記のような2ステップ方式を採用する装置によれば、耐熱容器の大量生産が可能となる。しかしながら、初期コストが嵩むと共に、要求される設備用設置スペースも大きくなってしまうという問題がある。一方で、1ステップ方式を採用する装置は、初期コストは抑えられ設備設置スペースも比較的小さく抑えられるものの、生産量が極めて少なくなってしまうという問題がある。
 本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、初期コストを抑制できると共に設備設置スペースを比較的小さく抑えることができ、且つ耐熱容器の生産量向上を図ることができるブロー成形装置を提供することを目的とする。
 上記課題を解決する本発明の第1の態様は、一度に複数個のプリフォームを射出成形する射出成形部と、射出成形された前記プリフォームを冷却する冷却部と、冷却された前記プリフォームを搬送ラインに沿って連続搬送しながら加熱する加熱部と、加熱された前記プリフォームをブロー成形して中空容器とするブロー成形部と、を有し、前記ブロー成形部は、熱処理ブロー型を備え前記搬送ラインから前記熱処理ブロー型内に移動された前記プリフォームをブロー成形して中間成形品を形成する一次ブロー成形部と、最終ブロー型を備え前記熱処理ブロー型から前記最終ブロー型へ移動された前記中間成形品をブロー成形して最終成形品である中空容器を形成する二次ブロー成形部と、を有することを特徴とするブロー成形装置にある。
 本発明の第2の態様は、第1の態様のブロー成形装置において、前記射出成形部では、一度にN個(Nは2以上の整数)の前記プリフォームを射出成形し、前記一次ブロー成形部では、N個の前記プリフォームをn(nは2以上の整数)回に分け、一度にM(N/n:Mは自然数)個の前記プリフォームを前記中間成形品に形成し、前記二次ブロー成形部では、前記一次ブロー成形部でM個の前記中間成形品を形成するタイミングで、M個の前記中間成形品を前記中空容器に形成することを特徴とするブロー成形装置にある。
 本発明の第3の態様は、第2の態様のブロー成形装置において、前記射出成形部では、下記式(1)の条件を満たす成形時間Tで前記プリフォームを射出成形することを特徴とするブロー成形装置にある。
 T≧N/M(t+α)・・・(1)
 (t:熱処理ブロー成形時間t1又は最終ブロー成形時間t2の何れか長い時間、α:熱処理ブロー型から最終ブロー型への中間成形品の移動時間)
 本発明の第4の態様は、第1の態様のブロー成形装置において、前記熱処理ブロー型と前記最終ブロー型とが隣接して配置されていることを特徴とするブロー成形装置にある。
 本発明の第5の態様は、第4の態様のブロー成形装置において、前記ブロー成形部は、前記熱処理ブロー型と前記最終ブロー型とを一体的に移動させて型締めする型締め装置を備えることを特徴とするブロー成形装置にある。
 かかる本発明のブロー成形装置によれば、初期コストを抑制できると共に設備設置スペースを比較的小さく抑えることができる。さらには、耐熱容器を連続的に製造することができるため、耐熱容器の生産量向上を図ることができる。
本発明に係るブロー成形装置による中空容器の製造方法を説明する概略図である。 本発明に係るブロー成形装置の概略構成を示す図である。 本発明に係るブロー成形部の構成を説明する図であり、熱処理ブロー型及び最終ブロー型の断面図である。 本発明に係るブロー成形部による中空容器の成形手順を説明する図である。
 以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
 まずは、本発明に係るブロー成形装置による中空容器(耐熱容器)の製造方法を簡単に説明する。
 図1(a)に示すように、射出成形によりネック部11を備える有底筒状のプリフォーム10を形成し、図1(b)に示すように、このプリフォーム10を熱処理ブロー成形(一次ブロー成形)することにより中間成形品20を形成する。その後、図1(c)に示すように、中間成形品20を最終ブロー成形(二次ブロー成形)することで中空容器30を形成する。なお、中間成形品20は、図中点線で示すように熱処理ブロー成形において中空容器30より大きなサイズまで一旦膨張させられた後、最終ブロー成形の前に図1(b)のような中空容器30より小さなサイズへと収縮させられる。
 中空容器30は、例えば、飲料等の液体が充填される耐熱性を有する壜体であり、PET等の樹脂材料で形成される。本実施形態に係る中空容器30は、その胴部31に周方向に亘って凹部32が形成され、底部33には、容器内方に突出する上底部34が形成されている。勿論、この中空容器30の形状は一例であり、中空容器30の形状は特に限定されるものではない。
 以下、このような中空容器30を製造するブロー成形装置について説明する。図2に示すように、ブロー成形装置(射出延伸ブロー成形装置)100は、有底筒状のプリフォーム10を射出成形する射出成形部110と、射出成形部110で成形されたプリフォーム10を冷却する冷却部120と、プリフォーム10を加熱する加熱部(加熱装置)130と、加熱部130により加熱されたプリフォーム10をブロー成形して中空容器30を成形するブロー成形部140と、を備えている。
 なお射出延伸ブロー成形装置100は、射出成形部110とブロー成形部140とがインラインで接続されているが、同時射出成形個数と同時ブロー成形個数とを不一致とした、いわゆる1.5ステップ方式と呼ばれる装置である。
 また射出延伸ブロー成形装置100は、冷却部120から加熱部130及びブロー成形部140を循環するループ状の搬送ライン(搬送路)151を含む搬送部150を備えている。搬送部150は、搬送ライン151を、冷却部120から加熱部130にプリフォーム10を搬送すると共に、加熱部130で加熱されたプリフォーム10をブロー成形部140に向かって搬送する。さらに搬送部150は、搬送ライン151に沿って搬送されるプリフォーム10を把持してブロー成形部140に搬入する把持機構搬送部155を備えている。なお把持機構搬送部155は、プリフォーム10をブロー成形部140に搬入すると共に、後述するようにブロー成形部140内で中間成形品20を把持して搬送し、また最終成形品である中空容器30を把持してブロー成形部140から取り出し位置まで搬出する。
 本発明に係る射出延伸ブロー成形装置100は、ブロー成形部140の構成に特徴を有する。射出成形部110、冷却部120及び加熱部130等のその他の構成は、公知のものであるため、ここでは簡単に説明する(必要であれば、本件出願人による国際公開WO2013/027692号パンフレット等参照)。
 射出成形部110は、型締め機構(型締め装置)111を備え、図示は省略するが上方に配されたコア型と下方に配されたキャビティ型とをこの型締め機構111によって型締めする。そして射出成形部110では、これらコア型とキャビティ型とで画成される射出空間内に、射出装置によって樹脂材料(原材料)を充填することで複数個のプリフォーム10が射出成形される。
 なお、射出成形部110におけるプリフォーム10の離型温度は、キャビティ型から離型されるときに外観形状を維持できる程度に硬化したスキン層がプリフォーム10の表面に形成される温度(スキン層の内側のコア層は軟化状態になる温度)であればよく、2ステップ方式のように離型時に形状変化を起こさない程度の温度(スキン層及びコア層が硬化状態になる温度)まで冷却させる必要性はない。
 ところで、この射出成形部110は、一度にN個(Nは2以上の整数)のプリフォーム10を成形できるように構成されている。具体的には、射出成形部110は、最大で24個(3列×8個)のプリフォーム10を同時に成形できるように構成されており、本実施形態では、12個(3列×4個)のプリフォーム10を一度に成形するように設定されている。
 冷却部120は、プリフォーム10を冷却(強制冷却又は後冷却)する。射出成形部110で射出成形され、上述のように離型温度まで冷却されたプリフォーム10は、図示しない搬送装置によって射出成形部110から冷却部120に搬送され、この冷却部120において再び冷却(強制冷却または後冷却)される。冷却部120で表面温度が所定温度(例えば、60℃から100℃)まで冷却された各プリフォーム10は、搬送部150を構成する搬送ライン151に送出され、この搬送ライン151に沿って連続的に搬送される。
 この冷却部120の処理により、射出成形部110で生ずる冷却速度の差に起因する複数のプリフォーム10間の不均一な温度分布(熱履歴)が解消される。したがって、このように冷却したプリフォーム10を、後述するようにブロー成形部140にてブロー成形することで、品質がより均一に整った容器を製造することができる。
 なお各プリフォーム10は、射出成形部110にてネック部11を上向きとした正立状態に成形され、この状態で射出成形部110から冷却部120に搬送される。冷却部120は、このように正立状態で搬送されたプリフォーム10を、ネック部11を下向きとした倒立状態に反転させる反転機構(図示は省略)を有する。各プリフォーム10は、冷却部120での冷却中に、反転機構によって倒立状態に反転され、搬送治具152上に倒立状態で保持される。なお上述のように本実施形態では、射出成形部110において12個のプリフォーム10が形成されるため、各プリフォーム10は、連続して搬送される一つおきの搬送治具152にそれぞれ保持されることになる。
 搬送ライン151は、複数の搬送治具152が、スプロケット153等の駆動力によって連続して順次搬送されるように構成されている。搬送治具152は、冷却部120の下方に複数列に配置されており、プリフォーム10を保持した搬送治具152が搬送ライン151に順次搬出される。その後、搬送治具152に保持されたプリフォーム10は、この搬送ライン151に沿って搬送されて加熱部(加熱装置)130に搬入される。
 加熱部130では、搬送治具152に保持されたプリフォーム10を、搬送ライン151に沿って移動させながら、延伸適正温度(例えば、85℃から110℃)まで加熱する。なお搬送部150は、搬送治具152が搬送ライン151上で自転しながら移動するように構成されている。すなわち加熱部130内では、プリフォーム10が自転しながら加熱される。これにより、加熱部130において、プリフォーム10をその全周に亘って略均一な温度に加熱することができる。
 加熱部130によってプリフォーム10が加熱された後、プリフォーム10はさらに搬送ライン151に沿って搬送されてブロー成形部140に搬入される。詳しくは、プリフォーム10は搬送ライン151に沿って図示しない反転機構を備える反転部156に搬送される。搬送ライン151に沿って連続搬送されている各プリフォーム10は、この反転部156において所定個数ずつ反転されて正立状態となる。そして正立状態の各プリフォーム10が上述した把持機構搬送部155によって把持されてブロー成形部140まで搬送される。なお把持機構搬送部155は、プリフォーム10のネック部11を把持し、その状態でプリフォーム10をブロー成形部140まで移動可能に構成されていればよく、その構造は特に限定されるものではない。
 ここで、ブロー成形部140は、図2及び図3に示すように、一対の割型からなる熱処理ブロー型141及び底型142を備える中間ブロー成形部(一次ブロー成形部)143と、一対の割型からなる最終ブロー型144及び底型145を備える最終ブロー成形部(二次ブロー成形部)146とで構成されている。これら中間ブロー成形部143と最終ブロー成形部146とは、隣接して配置されており、熱処理ブロー型141と最終ブロー型144とは一体的に移動して型締めされるように構成されている。本実施形態では、これら熱処理ブロー型(割型の一方)141と最終ブロー型(割型の一方)144とが一枚のブロー型固定板147に固定されており、このブロー型固定板147に型締め装置(型締め機構)148が連結されている。すなわち、一つの型締め装置148によって一対のブロー型固定板147を移動させることで、熱処理ブロー型141及び最終ブロー型144のそれぞれが同時に型締め、或いは型開きされるようになっている。
 そして反転部156にて把持機構搬送部155によって把持された所定個数のプリフォーム10は、熱処理ブロー型141内に搬入される。なお把持機構搬送部155は、各プリフォーム10をスライドさせる間に、各プリフォーム10の間隔を適宜調整する。
 中間ブロー成形部143は、熱処理ブロー型141内に配置された各プリフォーム10を熱処理ブロー成形(一次ブロー成形)することにより、最終成形品である中空容器30よりも若干小さいサイズの中間成形品20を形成する。具体的には、図4(a)に示すように、熱処理ブロー型141内に配置されたプリフォーム10をブロー成形する。すなわちプリフォーム10内に延伸ロッド149Aを挿入して伸長駆動させるのと同時に高圧のブローエアを供給し、プリフォーム10を縦軸方向及び横軸方向に延伸させる。これにより最終成形品である中空容器30よりも若干大きいサイズかほぼ同じサイズの中間成形品20が形成される。なお図4(a)は、最初に、熱処理ブロー型141に搬送された2個のプリフォーム10が中間成形品20に成形された状態を示している。
 中間ブロー成形部143ではさらに、熱処理ブロー型141を所定温度(例えば、140℃から200℃)に加熱して中間成形品20に加熱処理が施される。具体的には、中間成形品20内に高圧のブローエアを供給した状態で熱処理ブロー型141を加熱し、熱処理ブロー型141内の内壁面に中間成形品20を所定時間接触させて加熱処理(アニーリング処理およびヒートセット処理)する。このとき、PET樹脂からなる中間成形品20の残留応力が緩和され、また、結晶化密度が向上する。すなわち、アニーリング処理およびヒートセット処理により耐熱性が向上する。その後、中間成形品20内のブローエアを排気エアとして排気する。中間成形品20は、この排気に伴って収縮し、最終成形品である中空容器30よりも若干小さいサイズに落ち着く。
 ところで、中間ブロー成形部143では、射出成形部110で一度に形成されたN個のプリフォーム10をn(nは2以上の整数)回に分け、一度にM(N/n:Mは自然数))個のプリフォーム10を中間成形品20に形成する。本実施形態では、射出成形部110で一度に形成された12個のプリフォーム10を6回に分け、一度に2個のプリフォーム10を中間成形品20に形成している。すなわち本実施形態では、反転部156にてプリフォーム10が2個ずつ反転され、把持機構搬送部155によってプリフォーム10が2個ずつ熱処理ブロー型141に搬送される。
 このように形成された中間成形品20は、次のプリフォーム10が熱処理ブロー型141に搬送されるタイミングで、把持機構搬送部155によって熱処理ブロー型141から最終ブロー成形部146の最終ブロー型144に搬送される。
 最終ブロー成形部146では、中間ブロー成形部143で次のM個のプリフォーム10が中間成形品20に成形されるタイミングで、M個の中間成形品20を最終ブロー成形(二次ブロー成形)することにより最終成形品である中空容器30を形成する。本実施形態では、中間ブロー成形部143で次の2個のプリフォーム10が中間成形品20に成形されるタイミングで、最終ブロー型144では、2個の中間成形品20が最終ブロー成形(二次ブロー成形)されて最終成形品である中空容器30が形成される。
 具体的には、図4(b)に示すように、最終ブロー型144を、熱処理ブロー型141よりも低い所定温度(例えば、80℃から120℃)に加熱した状態で、各中間成形品20内に高圧のブローエアを供給するのと同時に延伸ロッド149Bを伸長駆動させる。これにより各中間成形品20が縦軸方向及び横軸方向に延伸され、最終ブロー型144の内壁面に押圧されて熱処理され、最終成形品である中空容器30が所望の形状に成形される。
 上述のように熱処理ブロー型141と最終ブロー型144とは隣接して配置され、一体的に移動して型締めされるように構成されている。したがって、最終ブロー型144では、熱処理ブロー型141で中間成形品20が成形されるのと同時に、最終成形品である中空容器30が成形されることになる。
 最終ブロー型144で成形された中空容器30は、内部のブローエアが排気エアとして排気された後、さらに次のプリフォーム10が搬送されるタイミングで、図4(c)に示すように、把持機構搬送部155によって最終ブロー型144の外側の取り出し位置P1まで搬送される。
 このような構成の射出延伸ブロー成形装置100によれば、PET樹脂等からなる耐熱性を有する中空容器30を連続的に製造することができ、従来の1ステップ式の装置に比べて生産量の増加を図ることができる。またかかる射出延伸ブロー成形装置100によれば、従来の2ステップ式の装置に比べて初期コストを抑制することができ、設備設置スペースも比較的小さく抑えることができる。また、型締め機構111と把持機構搬送部155とが中間ブロー成形部143と最終ブロー成形部146とで兼用されているため、装置全体のコストや設備設置スペースを一層低減させることができる。
 さらに本実施形態に係るブロー成形装置100では、射出成形されたプリフォーム10を離型温度まで冷却した後、再加熱して熱処理ブロー成形(一次ブロー成形)と最終ブロー成形(二次ブロー成形)とを連続して実施可能にしている。そのため、プリフォーム10の熱履歴が適正化(均一化)される。またブロー成形装置100は、まだ射出成形時の保有熱を備えるプリフォーム10に対して再加熱してダブルブロー成形を行う方式の装置であるため、均一な肉厚分布を有して耐熱性に優れた中空容器30の製造が可能となり、また、2ステップ方式の装置と比べてエネルギー効率が高くなる。
 また本実施形態では、ブロー成形部140を構成する熱処理ブロー型141と最終ブロー型144とが隣接して配置されると共に、一体的に型締めされるように構成されている。これにより、熱処理ブロー型141で形成された中間成形品20を最終ブロー型144へ移動させる際、中間成形品20の移動距離が少なく、また中間成形品20の温度低下も抑えられる。したがって、最終ブロー型144で中間成形品20を良好に所望の形状の中空容器30に形成することができると共に、エネルギー効率の向上を図ることもできる。
 ところで、本実施形態では熱処理ブロー型141と最終ブロー型144とが一体的に移動して型締め及び型開きされるように構成されているが、熱処理ブロー型141での中間成形品20の成形時間(熱処理ブロー成形時間)t1と、最終ブロー型144で中空容器30の熱処理が終了する成形時間(最終ブロー成形時間)t2とは、必ずしも一致しない。本実施形態では、熱処理ブロー成形時間t1よりも最終ブロー成形時間t2の方が長い。なお熱処理ブロー成形時間t1とは、詳細には、中間成形品20の熱処理が終了するまでの時間であり、最終ブロー成形時間t2とは、中間成形品20内に高圧のブローエアの供給を停止するまでの時間である。
 このため、熱処理ブロー型141及び最終ブロー型144は、熱処理ブロー成形時間t1又は最終ブロー成形時間t2の何れか長い時間(本実施形態では最終ブロー成形時間t2)に合わせて型閉じ及び型開きされる。
 したがって本実施形態では、熱処理ブロー型141で中間成形品20の熱処理が終了してから熱処理ブロー型141が型開き開始されるまで若干のタイムラグが生じることになる。そこで中間ブロー成形部143では、熱処理ブロー型141での中間成形品20の熱処理終了後、型開き開始前に、ブローエアの排気を開始するようにしている。これにより、熱処理ブロー型141を型開きした際の中間成形品20を安定して収縮させることができる。このため、最終ブロー型144の型閉じ時に起こり得る中間成形品20の挟み込みが抑止される。勿論、中間成形品20内のブローエアは、熱処理ブロー型141の型開きを開始するタイミングで排気するようにしてもよい。
 また、射出延伸ブロー成形装置100によって多数の中空容器30を連続的に形成する場合、射出成形部110では、下記式(1)の条件を満たす成形時間Tでプリフォーム10を射出成形することが好ましい。
 T≧N/M(t+α)・・・(1)
 (N:射出成形部で一度に形成されるプリフォームの個数、M:中間ブロー成形部で一度に形成される中間成形品の個数、t:熱処理ブロー成形時間t1又は最終ブロー成形時間t2の何れか長い時間、α:熱処理ブロー型141から最終ブロー型144への中間成形品20の移動時間)
 このような条件を満たす成形時間Tで所定個数(例えば、12個)のプリフォーム10が射出成形部110で成形されるようにすることで、各プリフォーム10を一定速度で搬送させながら中空容器30を連続的に成形することができ、生産効率がさらに向上する。
 また本実施形態では、射出成形部110で一度に形成された12個のプリフォーム10を6回に分け、一度に2個のプリフォーム10を中間成形品20に形成し、また一度に2個の中間成形品20を最終成形品である中空容器30を形成するようにしている。所望されるボトルの仕様に応じて、同じブロー成形装置100にて、例えば、一度に16個のプリフォーム10を成形し、一度に2個のプリフォーム10を中間成形品20に成形し、更に、一度に2個の中間成形品20を中空成形品30に成形する場合もある。
 このように射出成形部110でプリフォーム10を成形する個数、ブロー成形部140を構成する中間ブロー成形部143及び最終ブロー成形部146における同時成形個数の比は、次のように設定することが好ましい。
 例えば、1~3リットル程度の比較的細口(ネック部の開口径が28から38mm程度)の耐熱性容器を、1.5ステップ式の装置でダブルブロー成形により製造する場合、射出成形部110でプリフォーム10を成形する個数、ブロー成形部140を構成する中間ブロー成形部143及び最終ブロー成形部146における同時成形個数、さらに冷却部120で一度に冷却するプリフォーム10の個数の間の比は、下記の条件式(2a)~(2f)の何れかを満たしていることが望ましい。
 N:M=6:1 or 8:1            ・・・(2a)
 N:(M+Mf)=3:1 or 4:1       ・・・(2b)
 N:M:Mf=6:1:1 or 8:1:1     ・・・(2c)
 N:Nc:M=6:6:1 or 8:8:1     ・・・(2d)
 N:Nc:(M+Mf)=3:3:1 or 4:4:1・・・(2e)
 N:Nc:M:Mf=6:6:1:1 or 8:8:1:1 
・・・(2f)
(N:射出成形部で一度に形成されるプリフォームの個数、Nc:冷却部で一度に冷却されるプリフォームの個数、M:中間ブロー成形部で一度に形成される中間成形品の個数、Mf:最終ブロー成形部で一度に形成される中空成形品の個数)
 なお、上記条件式を満たす成形条件が最も好ましいが、射出成形部110で一度に形成されるプリフォーム10の個数や、冷却部120で一度に冷却するプリフォーム10の個数、ブロー成形部140で一度に形成される中間成形品20及び中空容器30の個数は、特に限定されるものではない。
 ただし、何れの個数とするにしても、射出成形部110で一度に形成されるプリフォーム10の個数(N個)に対し、中間ブロー成形部143では一度にM(N/n)個のプリフォーム10が中間成形品20に形成され、また最終ブロー成形部146でもM個の中間成形品20が中空容器30に形成されるようにすることが望ましい。
 さらには、射出成形部110で一度に形成されるプリフォーム10の個数等に拘わらず、射出成形部110では、上述した式(1)の条件を満たす成形時間Tでプリフォームを射出成形することが好ましい。
 なお、条件式(1)は、より具体的には、下記のように記すこともできる。なお上述のように本実施形態の場合、M=Mf、α1=α2となる。
 T≧N/((M+Mf)/2)(t+(α1+α2)/2+β)
・・・(3)
(N:射出成形部で一度に形成されるプリフォームの個数、M:中間ブロー成形部で一度に形成される中間成形品の個数、Mf:最終ブロー成形部で一度に形成される中空成形品の個数、t:熱処理ブロー成形時間t1又は最終ブロー成形時間t2の何れか長い時間、α1:熱処理ブロー型から最終ブロー型への中間成形品の移動時間、α2:最終ブロー型から取出し位置への中空容器の移動時間、β:型締め装置による熱処理ブロー型又は最終ブロー型の型開閉にかかる時間)
 これにより、耐熱性を有する中空容器30を連続的に良好に形成することができ、また中空容器30の製造効率を高めることができる。
 また本実施形態では、熱処理ブロー型と最終ブロー型とが一体的に移動されて型閉じされるようにしたが、勿論、これら熱処理ブロー型と最終ブロー型とは、それぞれ独立して型閉じ可能に構成されていてもよい。
 以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能なものである。
 10 プリフォーム
 11 ネック部
 20 中間成形品
 30 中空容器
 31 胴部
 32 凹部
 33 底部
 34 上底部
 100 ブロー成形装置(射出延伸ブロー成形装置)
 110 射出成形部
 111 型締め機構
 120 冷却部
 130 加熱部
 140 ブロー成形部
 141 熱処理ブロー型
 142 底型
 143 中間ブロー成形部(一次ブロー成形部)
 144 最終ブロー型
 145 底型
 146 最終ブロー成形部(二次ブロー成形部)
 147 ブロー型固定板
 148 型締め装置
 149A,149B 延伸ロッド
 150 搬送部
 151 搬送ライン
 152 搬送治具
 153 スプロケット
 155 把持機構搬送部
 156 反転部

Claims (5)

  1.  一度に複数個のプリフォームを射出成形する射出成形部と、
     射出成形された前記プリフォームを冷却する冷却部と、
     冷却された前記プリフォームを搬送ラインに沿って連続搬送しながら加熱する加熱部と、
     加熱された前記プリフォームをブロー成形して中空容器とするブロー成形部と、を有し、
     前記ブロー成形部は、熱処理ブロー型を備え前記搬送ラインから前記熱処理ブロー型内に移動された前記プリフォームを一次ブロー成形して中間成形品を形成する一次ブロー成形部と、
     最終ブロー型を備え前記熱処理ブロー型から前記最終ブロー型へ移動された前記中間成形品を二次ブロー成形して最終成形品である中空容器を形成する二次ブロー成形部と、を有することを特徴とするブロー成形装置。
  2.  請求項1に記載のブロー成形装置において、
     前記射出成形部では、一度にN個(Nは2以上の整数)の前記プリフォームを射出成形し、
     前記一次ブロー成形部では、N個の前記プリフォームをn(nは2以上の整数)回に分け、一度にM(N/n:Mは自然数)個の前記プリフォームを前記中間成形品に形成し、
     前記二次ブロー成形部では、前記一次ブロー成形部でM個の前記中間成形品を形成するタイミングで、M個の前記中間成形品を前記中空容器に形成することを特徴とするブロー成形装置。
  3.  請求項2に記載のブロー成形装置において、
     前記射出成形部では、下記式(1)の条件を満たす成形時間Tで前記プリフォームを射出成形することを特徴とするブロー成形装置。
     T≧N/M(t+α)・・・(1)
     (t:熱処理ブロー成形時間t1又は最終ブロー成形時間t2の何れか長い時間、α:熱処理ブロー型から最終ブロー型への中間成形品の移動時間)
  4.  請求項1に記載のブロー成形装置において、
     前記熱処理ブロー型と前記最終ブロー型とが隣接して配置されていることを特徴とするブロー成形装置。
  5.  請求項4に記載のブロー成形装置において、
     前記ブロー成形部は、前記熱処理ブロー型と前記最終ブロー型とを一体的に移動させて型締めする型締め装置を備えることを特徴とするブロー成形装置。
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