JP6555915B2 - 液体ブロー成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂製のプリフォームを所定形状の容器に液体ブロー成形する液体ブロー成形装置に関する。

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、シャンプー等のトイレタリーなど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、樹脂材料により有底筒状に形成されたプリフォームを二軸延伸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。

プリフォームを二軸延伸ブロー成形するブロー成形装置としては、プリフォームを延伸ロッドにより軸方向に延伸させつつ、加圧した液体をプリフォームの内部に供給して当該プリフォームを液体ブロー成形するようにした液体ブロー成形装置が知られている（例えば特許文献１参照）。このような液体ブロー成形装置によれば、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、容器への内容液の充填工程を省略して、その生産工程やブロー成形装置の構成を簡略化することができる。

特開２０１４−１２８９１１号公報

しかしながら、従来の液体ブロー成形装置では、延伸ロッドによりプリフォームを軸方向へ延伸している間に、加圧した液体を急激にプリフォーム内に供給して当該プリフォームを径方向へ延伸させるようにしているので、プリフォームが急激に延伸されることになってブロー成形中にプリフォームが破裂するおそれがある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、プリフォームを破裂させることなく確実に二軸延伸ブロー成形することができる液体ブロー成形装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本出願人は、樹脂製のプリフォームを、延伸ロッドにより軸方向に延伸させつつ加圧した液体を供給して液体ブロー成形することにより所定形状の容器に成形する場合において、延伸ロッドによるプリフォームの延伸が完了するまでに加圧液体供給部からプリフォームの内部に供給される液体の量を種々に変更して、その成形性についての評価を行った。そして、その結果から、延伸ロッドによるプリフォームの延伸が完了するまでに加圧液体供給部からプリフォームの内部に供給される液体の量を、液体ブロー成形の完了後において容器の内部に充填されることとなる液体の量の５０％以下とすれば、プリフォームを破裂させることなく確実に二軸延伸ブロー成形することができるとの知見を見出した。

すなわち、本発明の液体ブロー成形装置は、樹脂製のプリフォームを所定形状の容器に液体ブロー成形する液体ブロー成形装置であって、前記プリフォームが配置されるブロー成形用の金型と、前記金型に配置された前記プリフォームを軸方向に延伸する延伸ロッドと、前記金型に配置された前記プリフォームに加圧した液体を供給する加圧液体供給部とを有し、前記金型に配置された前記プリフォームを、前記延伸ロッドによって軸方向に延伸させつつ前記プリフォームの内部に前記加圧液体供給部から加圧した液体を供給して二軸延伸ブロー成形を行うとともに、前記延伸ロッドによる前記プリフォームの延伸が完了するまでに前記加圧液体供給部から前記プリフォームの内部に供給される液体の量が、液体ブロー成形の完了後において前記容器の内部に充填されることとなる液体の量の５０％以下となるように作動するように構成されていることを特徴とする。

本発明の液体ブロー成形装置は、上記構成において、前記延伸ロッドによる前記プリフォームの延伸が完了するまでに前記加圧液体供給部から前記プリフォームの内部に供給される液体の量が、液体ブロー成形の完了後において前記容器の内部に充填されることとなる液体の量の４０％以下となるように作動するように構成されているのが好ましい。

本発明の液体ブロー成形装置は、上記構成において、前記プリフォームがポリプロピレン製であり、前記延伸ロッドによる前記プリフォームの延伸が完了するまでに前記加圧液体供給部から前記プリフォームの内部に供給される液体の量が、液体ブロー成形の完了後において前記容器の内部に充填されることとなる液体の量の３７％以下となるように作動するように構成されているのが好ましい。

本発明の液体ブロー成形装置は、上記構成において、前記プリフォームがポリエチレンテレフタレート製であり、前記延伸ロッドによる前記プリフォームの延伸が完了するまでに前記加圧液体供給部から前記プリフォームの内部に供給される液体の量が、液体ブロー成形の完了後において前記容器の内部に充填されることとなる液体の量の２３％以下となるように作動するように構成されているのが好ましい。

本発明の液体ブロー成形装置は、上記構成において、前記加圧液体供給部から前記プリフォームの内部への液体の供給が開始される前に、前記延伸ロッドによる前記プリフォームの延伸が開始されるように構成されているのが好ましい。

本発明によれば、延伸ロッドによるプリフォームの延伸が完了するまでに加圧液体供給部からプリフォームの内部に供給される液体の量を種々に変更して、その成形性についての評価を行った結果に基づき、延伸ロッドによるプリフォームの延伸が完了するまでに加圧液体供給部からプリフォームの内部に供給される液体の量を、ブロー成形の完了後において容器の内部に充填されることとなる液体の量の５０％以下とするようにしたので、プリフォームを加圧した液体と延伸ロッドの両方により無理なく確実に延伸させて、液体ブロー成形中にプリフォームが破裂することを防止することができる。

したがって、プリフォームを破裂させることなく確実に二軸延伸ブロー成形することができる液体ブロー成形装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態である液体ブロー成形装置の、ブロー成形前の状態を拡大して示す断面図である。 図１に示す液体ブロー成形装置の、延伸ロッドによるプリフォームの延伸が完了した状態における断面図である。 ポリプロピレン製のプリフォームから内容量が３６０ｍｌのボトル形状の容器を液体ブロー成形する際における、延伸ロッドと開閉体の作動タイミングをプリフォーム内における液圧とともに示すタイミングチャート図である。

以下、図面を参照して、本発明をより具体的に例示説明する。

本発明の一実施の形態である液体ブロー成形装置１は、樹脂製のプリフォーム１０を所定形状の容器に液体ブロー成形するものであり、ブロー成形用の金型１１を有している。図１においては一部のみを示すが、この金型１１のキャビティ１２はボトル形状となっており、金型１１の上面において上方に向けて開口している。詳細は図示しないが、金型１１は左右に型開きすることができるようになっており、金型１１を開くことで成形後の製品を金型１１から取り出すことができる。

プリフォーム１０は金型１１に配置され、この液体ブロー成形装置１により液体ブロー成形されて容器に形成される。

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）等の加熱により延伸性が発現する樹脂材料を、射出成形、圧縮成形、押出成形等の手段により、口部１０ａと本体部１０ｂとを備えた略試験管状に形成したものを用いることができる。このようなプリフォーム１０は、口部１０ａをキャビティ１２から上方に突出させた起立姿勢で金型１１に配置される。

なお、プリフォーム１０は、１種類の樹脂材料のみで形成された単層構造に限らず、外側層と内側層とを異材質で形成して、お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帯状に設けた積層構造のものとすることもできる。プリフォーム１０を積層構造とした場合には、当該プリフォーム１０を液体ブロー成形装置１により、所定形状の積層剥離容器に形成することができる。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、外側層の内側に内側層が剥離可能に積層された積層剥離容器を構成する事が出来るものであれば、どのような層構成としてもよい。

金型１１の上側には、金型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とノズル１５とを有している。

ノズル１５は、プリフォーム１０の口部１０ａの内径よりも小径の円筒状に形成されたノズル本体１５ａとこのノズル本体１５ａと一体に形成された大径の挟持部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、挟持部１５ｂが本体ブロック１４の内面に固定されることにより本体ブロック１４に固定されている。

ノズル本体１５ａは、金型１１のキャビティ１２と同軸に配置されており、ノズルユニット１３が所定位置にまで下降すると、ノズル本体１５ａは金型１１に装着されたプリフォーム１０の口部１０ａに挿入される。なお、符号１６はノズル本体１５ａと口部１０ａの内面との間を密封するシール部材である。

本体ブロック１４の内部には上下方向に延びる供給路１７が設けられ、この供給路１７の下端がノズル１５に接続されている。

また、供給路１７には配管１８を介して加圧液体供給部１９が接続されている。加圧液体供給部１９は、配管１８、供給路１７およびノズル１５を介して金型１１に配置されたプリフォーム１０の内部に所定の圧力に加圧した液体を供給することができる。

加圧液体供給部１９としては、例えば加圧源としてプランジャーポンプを用いた構成のものを用いるのが好ましいが、プリフォーム１０の内部に所定の圧力に加圧した液体を供給することができるものであれば、他の構成のものを用いることもできる。

供給路１７の内部にはノズル１５を開閉するための開閉体２０が配置されている。開閉体２０は、供給路１７の軸心に沿って延びる円筒棒状に形成され、供給路１７の内部で上下方向に移動自在となっている。一方、ノズル１５の挟持部１５ｂの上面はテーパ状の閉塞面１５ｃとなっており、開閉体２０が下方のストローク端にまで移動して開閉体２０の先端に設けられたテーパ面２０ａが閉塞面１５ｃに当接すると、供給路１７とノズル本体１５ａとの連通が開閉体２０によって遮断されてノズル１５が閉塞されるようになっている。

つまり、ノズル本体１５ａがプリフォーム１０の口部１０ａに挿入され、加圧液体供給部１９が作動した状態で開閉体２０によってノズル１５を開くことで、加圧液体供給部１９からノズル１５を通してプリフォーム１０内に加圧した液体を供給し、当該プリフォーム１０を液体ブロー成形することができる。

開閉体２０の内側には延伸ロッド２２が摺動自在に装着されている。延伸ロッド２２は開閉体２０に対して上下方向（軸方向）に相対移動可能となっており、延伸ロッド２２を開閉体２０に対して下方（キャビティ１２の底部）に向けて移動させることにより、金型１１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２２により下方に向けて押して、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、この液体ブロー成形装置１は、金型１１に配置されたプリフォーム１０を、その内部に加圧した液体を供給するとともに延伸ロッド２２を用いて縦方向に延伸させることで二軸延伸ブロー成形するようになっている。

延伸ロッド２２によるプリフォーム１０の延伸は、延伸ロッド２２が図２に示す下端側ストローク端に達したときに完了する。延伸ロッド２２の下端側ストローク端は、当該延伸ロッド２２に延伸されたプリフォーム１０の本体部１０ｂの下端が金型１１のキャビティ１２の底部に当接する位置または当該底部に近接する位置に設定されるのが好ましい。

なお、延伸ロッド２２、加圧液体供給部１９および開閉体２０は、図示しない制御装置によりその作動ないし作動タイミング等が統合制御されるようになっている。

上述のように、この液体ブロー成形装置１では、金型１１に装着されたプリフォーム１０を、延伸ロッド２２によって軸方向に延伸させつつ当該プリフォーム１０の内部に加圧液体供給部１９から加圧した液体を供給して二軸延伸ブロー成形を行うようになっているが、本出願人は、このような二軸延伸ブロー成形においては、延伸ロッドによるプリフォームの延伸が完了するまでに加圧液体供給部からプリフォームの内部に供給される液体の量がプリフォーム１０の成形性に影響を与えることを見出した。そして、延伸ロッドによるプリフォームの延伸が完了するまでに加圧液体供給部からプリフォームの内部に供給される液体の量を種々に変更して、その成形性についての評価を行った結果、延伸ロッドによるプリフォームの延伸が完了するまでに加圧液体供給部からプリフォームの内部に供給される液体の量を、液体ブロー成形の完了後において容器の内部に充填されることとなる液体の量の５０％以下とすれば、プリフォームを破裂させることなく確実に二軸延伸ブロー成形することができるとの結論に達した。

そこで、本発明の液体ブロー成形装置１では、延伸ロッド２２によるプリフォーム１０の延伸が完了した時点において、加圧液体供給部１９からプリフォーム１０の内部に供給される液体の量が、液体ブロー成形の完了後において成形後の容器の内部に充填されることとなる液体の量の５０％以下となるように、延伸ロッド２２、加圧液体供給部１９および開閉体２０の作動を制御するようにしている。つまり、この液体ブロー成形装置１では、延伸ロッド２２によるプリフォーム１０の延伸が完了するまでは、プリフォーム１０の内部に成形後の容器の内部に充填されることとなる液体の量の５０％より多くの液体を供給しないようにしている。これにより、延伸ロッド２２によりプリフォーム１０の軸方向への延伸が完了するまでは、加圧した液体を供給することによるプリフォーム１０の径方向への延伸を適度な延伸量に控えて、プリフォーム１０が急激に延伸されることによって破裂することを防止することができる。

上記のように、プリフォーム１０の破裂を防止するために、延伸ロッド２２によるプリフォーム１０の延伸が完了した時点において、加圧液体供給部１９からプリフォーム１０の内部に供給される液体の量を、液体ブロー成形の完了後において成形後の容器の内部に充填されることとなる液体の量の５０％以下となるようにすればよいが、当該液体の量は、液体ブロー成形の完了後において成形後の容器の内部に充填されることとなる液体の量の４０％以下とするのがより好ましい。

特に、プリフォーム１０としてポリプロピレン製のものを用いる場合には、延伸ロッド２２によるプリフォーム１０の延伸が完了した時点において加圧液体供給部１９からプリフォーム１０の内部に供給される液体の量を、液体ブロー成形の完了後において成形後の容器の内部に充填されることとなる液体の量の３７％以下とするのが好ましい。これにより、プリフォーム１０としてポリプロピレン製のものを用いた場合に、当該プリフォーム１０を破裂させることなく確実に二軸延伸ブロー成形することができる。

また、プリフォーム１０としてポリエチレンテレフタレート製のものを用いる場合には、延伸ロッド２２によるプリフォーム１０の延伸が完了した時点において加圧液体供給部１９からプリフォーム１０の内部に供給される液体の量を、液体ブロー成形の完了後において成形後の容器の内部に充填されることとなる液体の量の２３％以下とするのが好ましい。これにより、プリフォーム１０としてポリエチレンテレフタレート製のものを用いた場合に、当該プリフォーム１０を破裂させることなく確実に二軸延伸ブロー成形することができる。

延伸ロッド２２によるプリフォーム１０の延伸が完了した時点において加圧液体供給部１９からプリフォーム１０の内部に供給される液体の量を、液体ブロー成形の完了後において成形後の容器の内部に充填されることとなる液体の量の５０％以下とするために、プリフォーム１０の内部への液体の供給が開始される前に、当該延伸ロッド２２によるプリフォーム１０の延伸を開始させるのが好ましい。すなわち、開閉体２０によりノズル１５が開かれる前に、延伸ロッド２２の作動を開始するようにするのが好ましい。

このような構成により、延伸ロッド２２によってプリフォーム１０をある程度だけ軸方向に延伸させてから当該プリフォーム１０の内部に加圧液体供給部１９から加圧した液体が供給されることになるので、液体ブロー成形に適した高い圧力および流量でプリフォーム１０の内部に液体を供給するようにしても、延伸ロッド２２によるプリフォーム１０の延伸が完了した時点において加圧液体供給部１９からプリフォーム１０の内部に供給される液体の量を、液体ブロー成形の完了後において成形後の容器の内部に充填されることとなる液体の量の５０％以下に抑制することができる。したがって、プリフォーム１０が急激に延伸されることによって破裂することを確実に防止しつつ、液体ブロー成形に適した高い圧力および流量の液体によってプリフォーム１０を効率良く且つ精度良く液体ブロー成形することができる。

次に、本発明の効果を確認するために、重量９ｇのポリプロピレン（プライムポリマー社のＪ２４６Ｍ）製のプリフォームから内容量が３６０ｍｌ、全高が１７２ｍｍのボトル形状の容器を液体ブロー成形する場合、重量が２０ｇのポリプロピレン（プライムポリマー社のＪ２４６Ｍ）製のプリフォームから内容量が６６０ｍｌ、全高が２０５ｍｍのボトル形状の容器を液体ブロー成形する場合、重量が２０ｇのポリエチレンテレフタレート（三井化学株式会社のＳＡ１３５）製のプリフォームから内容量が６６０ｍｌ、全高が２０５ｍｍのボトル形状の容器を液体ブロー成形する場合のそれぞれについて、延伸ロッドによるプリフォームの延伸が完了するまでに加圧液体供給部からプリフォームの内部に供給される液体の量を種々に変更して液体ブロー成形を行い、その成形性についての評価を行った。なお、液体ブロー成形時におけるプリフォームの温度は、ポリプロピレン製のプリフォームについては１３５℃、ポリエチレンテレフタレート製のプリフォームについては１２０℃とした。

延伸ロッドによるプリフォームの延伸が完了するまでに加圧液体供給部からプリフォームの内部に供給される液体の量の変更は、開閉体を開くタイミングつまり液体ブローを開始するときを基準とした延伸ロッドの稼働（作動）開始のタイミングを種々変更することにより行った。すなわち、例えばポリプロピレン製のプリフォームから内容量が３６０ｍｌのボトル形状の容器を液体ブロー成形する場合では、図３に示すように、延伸ロッドの稼働タイミングを、液体ブローが開始される０．２０秒前、０．１２秒前、０．０８秒前、０．０５秒前、０．０３秒前に変更することにより、延伸ロッドによるプリフォームの延伸が完了するまでに加圧液体供給部からプリフォームの内部に供給される液体の量を変更するようにした。同様に、ポリプロピレン製のプリフォームから内容量が６６０ｍｌのボトル形状の容器を液体ブロー成形する場合では、延伸ロッドの稼働タイミングを、液体ブローが開始される０．２０秒前、０．１５秒前、０．１０秒前、０．０８秒前、０．０５秒前に変更し、ポリエチレンテレフタレート製のプリフォームから内容量が６６０ｍｌのボトル形状の容器を液体ブロー成形する場合では、延伸ロッドの稼働タイミングを、液体ブローが開始される０．２０秒前、０．１５秒前、０．１０秒前、０．０８秒前、０．０５秒前に変更することにより、延伸ロッドによるプリフォームの延伸が完了するまでに加圧液体供給部からプリフォームの内部に供給される液体の量を変更するようにした。

ポリプロピレン製のプリフォームから内容量が３６０ｍｌのボトル形状の容器を液体ブロー成形する場合についての評価結果を表１に、ポリプロピレン製のプリフォームから内容量が６６０ｍｌのボトル形状の容器を液体ブロー成形する場合についての評価結果を表２に、ポリエチレンテレフタレート製のプリフォームから内容量が６６０ｍｌのボトル形状の容器を液体ブロー成形する場合についての評価結果を表３に示す。

表１〜３の評価結果から、延伸ロッドによるプリフォームの延伸が完了するまでに加圧液体供給部からプリフォームの内部に供給される液体の量つまり延伸完了時の液量Ｖ２を、液体ブロー成形の完了後において容器の内部に充填されることとなる液体の量つまり成形後の液量Ｖ１の５０％以下となるようにすれば、プリフォームを破裂させることなく液体ブロー成形を行うことができることが確認できた。また、延伸完了時の液量Ｖ２を成形後の液量Ｖ１の４０％以下とするのがより好ましいことが確認できた。

また、表１、表２の評価結果から、プリフォームをポリプロピレン製とした場合では、延伸完了時の液量Ｖ２を成形後の液量Ｖ１の３７％以下となるようにすれば、プリフォームを破裂させることなく液体ブロー成形を行うことができることが確認できた。

さらに、表３の評価結果から、プリフォームをポリエチレンテレフタレート製とした場合では、延伸完了時の液量Ｖ２を成形後の液量Ｖ１の２３％以下となるようにすれば、プリフォームを破裂させることなく液体ブロー成形を行うことができることが確認できた。

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、プリフォームとしては、ポリプロピレン製、ポリエチレンテレフタレート製に限らず、他の材質のものを用いることもできる。

１ 液体ブロー成形装置
１０ プリフォーム
１０ａ 口部
１０ｂ 本体部
１１ 金型
１２ キャビティ
１３ ノズルユニット
１４ 本体ブロック
１５ ノズル
１５ａ ノズル本体
１５ｂ 挟持部
１５ｃ 閉塞面
１６ シール部材
１７ 供給路
１８ 配管
１９ 加圧液体供給部
２０ 開閉体
２０ａ テーパ面
２２ 延伸ロッド

Claims (5)

1. 樹脂製のプリフォームを所定形状の容器に液体ブロー成形する液体ブロー成形装置であって、
   前記プリフォームが配置されるブロー成形用の金型と、
   前記金型に配置された前記プリフォームを軸方向に延伸する延伸ロッドと、
   前記金型に配置された前記プリフォームに加圧した液体を供給する加圧液体供給部とを有し、
   前記金型に配置された前記プリフォームを、前記延伸ロッドによって軸方向に延伸させつつ前記プリフォームの内部に前記加圧液体供給部から加圧した液体を供給して二軸延伸ブロー成形を行うとともに、
   前記延伸ロッドによる前記プリフォームの延伸が完了するまでに前記加圧液体供給部から前記プリフォームの内部に供給される液体の量が、液体ブロー成形の完了後において前記容器の内部に充填されることとなる液体の量の５０％以下となるように作動するように構成されていることを特徴とする液体ブロー成形装置。
2. 前記延伸ロッドによる前記プリフォームの延伸が完了するまでに前記加圧液体供給部から前記プリフォームの内部に供給される液体の量が、液体ブロー成形後において前記容器の内部に充填されることとなる液体の量の４０％以下となるように作動するように構成されている、請求項１に記載の液体ブロー成形装置。
3. 前記プリフォームがポリプロピレン製であり、
   前記延伸ロッドによる前記プリフォームの延伸が完了するまでに前記加圧液体供給部から前記プリフォームの内部に供給される液体の量が、液体ブロー成形後において前記容器の内部に充填されることとなる液体の量の３７％以下となるように作動するように構成されている、請求項１に記載の液体ブロー成形装置。
4. 前記プリフォームがポリエチレンテレフタレート製であり、
   前記延伸ロッドによる前記プリフォームの延伸が完了するまでに前記加圧液体供給部から前記プリフォームの内部に供給される液体の量が、液体ブロー成形後において前記容器の内部に充填されることとなる液体の量の２３％以下となるように作動するように構成されている、請求項１に記載の液体ブロー成形装置。
5. 前記加圧液体供給部から前記プリフォームの内部への液体の供給が開始される前に、前記延伸ロッドによる前記プリフォームの延伸が開始されるように構成されている、請求項１〜４の何れか１項に記載の液体ブロー成形装置。

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