JP4552547B2 - 中空容器の空気穴密封処理方法および空気穴密封処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、たとえばブロー成形時に生じるブロー穴等の空気穴を有する中空容器に関するもので、特に空気穴の開口部を加熱して密封する空気穴密封処理方法および空気穴密封処理装置に関する。

従来から中空容器をブロー成形する場合、円筒状に押し出したパリソンの両端を一対の金型の上下両端部で挟んで密閉すると共に、パリソンにブローノズルを刺し込み、ブローノズルからパリソンに空気を吹き込んで膨らませ、金型内周形状に倣った形状に成形している。ブローノズルが刺し込まれるノズル孔は、成形された容器本体の口頸部先端から突出する閉鎖された余剰部に設けられている。

このようなブロー成形によって成形される中空容器を食品等を収納する容器として使用する場合には、搬送中の空容器の形状維持や容器内部の衛生性確保を目的として、余剰部を切断せずに余剰部に開いたブロー穴を閉鎖して密閉容器とし、内容物を充填する際に余剰部を切断して口頸部を開口するようになっている。ブロー穴の密封作業は、ブロー穴の開口部を筒状に突出させ、凸状の開口部の先端に加熱したシールブロックを押し当てて素材樹脂を融かしながら圧潰して開口部を塞ぐようになっていた。このような技術は、たとえば特許文献１に記載されている。

密封作業時のシールブロックの温度は、容器を構成する素材樹脂の融点以上にする必要があるが、融点付近の温度では融点に達するまでに時間がかかるので、融点よりも相当高い温度に加熱する必要があった。現状では、素材樹脂の融点が１２０℃で、シールブロックを４００〜４５０℃に加熱し、３回に分けてシールブロックを押し当ててシールするようになっている。

しかし、シールブロックを４００〜４５０°という高温で加熱するために、シールブロックが容器の空気穴開口部に接した瞬間に焦げ臭が発生し、中空容器内部に焦げ臭が封入される可能性がある。そこで、この白煙をブロアにて回収することによりボトルへの侵入を防いでいるのが現状である。
シールブロックの温度を焦げ臭の発生しない温度まで低くすることも考えられるが、温度を低くするとシールブロックの接触時間を長くする必要があり、生産性が著しく低下してしまう。一方、接触時間を短くするとシール性が悪くなってしまうという問題がある。
特公平４−７１７００

本発明は、上記した従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、密封処理時の焦げ臭の発生を防止し、空気穴の密封作業に時間をかけることなく確実に密封し得る中空容器の空気穴密封処理方法および空気穴密封処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１ に係る発明は、樹脂製の中空容器に設けられた
空気穴の開口部に接触加熱手段を接触させて素材樹脂を溶融し空気穴を塞ぐ中空容器の空気穴密封処理方法において、
前記接触加熱手段による加熱の前に、非接触加熱手段によって空気穴の開口部の温度を素材樹脂の融点以下で軟化状態となる温度領域まで上昇させる予備加熱を行うもので、把持手段により前記中空容器を把持して前記非接触加熱手段および前記接触加熱手段に順番に送って密封処理をすることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、接触加熱手段の接触面の表面温度をほぼ２５０℃以下としたことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、中空容器の空気穴密封処理装置は、樹脂製の中空容器に設けられた空気穴の開口部の温度を素材樹脂の融点以下で軟化状態となる温度領域まで上昇させる予備加熱を行う非接触加熱手段と、前記空気穴の開口部に接触して素材樹脂を溶融し空気穴を塞ぐ接触加熱手段と、中空容器を把持して前記非接触加熱手段および接触加熱手段に順番に送って密封処理をする把持手段と、を備えていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、中空容器の空気穴の開口部以外の部分を遮蔽して断熱する遮蔽部材を備えていることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、接触加熱手段の前記空気穴の開口部との接触面は、開口部の空気穴位置に対応する谷部を隔てて左右に徐々に突出する傾斜面を備えた構成となっていることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、予め非接触加熱手段によって空気穴の開口部を軟化状態まで素材樹脂の温度を上昇させているので、接触加熱手段による接触加熱は、低い加熱温度でも短時間に融点まで上昇させることができる。したがって、接触加熱手段を焦げ臭が
発生するほどの高温にする必要がなく、ブロア等の焦げ臭についての特別の対策が不要となる。
また、把持手段によって容器を把持して非接触加熱手段および接触加熱手段に順番に送って密封処理をする構成としたので、容器を連続的にシール処理することができる。

請求項２に係る発明は、接触加熱手段の温度を２５０℃程度としたもので、この程度の温度以下にしておけば、焦げ臭が発生することなく、短時間に密封することができた。

請求項３に係る空気穴密封処理装置によれば、把持手段によって容器を把持して非接触加熱手段および接触加熱手段に順番に送って密封処理をする構成としたので、容器を連続的にシール処理することができる。

請求項４に係る発明によれば、遮蔽部材により非接触加熱手段による熱を遮蔽するように構成したので、容器の空気穴開口部以外の部分が軟化して剛性が低下することを防止でき、接触加熱手段による密封処理が確実になる。

請求項５に係る発明によれば、接触加熱手段の開口部との接触面を谷部を隔てて左右に傾斜面を備えた構成としたので、開口部は穴を閉じる方向に寄せられながら押し潰され、より確実に空気穴を密封することができる。

以下に本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る中空容器の空気穴密封処理装置を示している。
この空気穴密封処理装置は、図４に示すような樹脂製の中空容器１００に設けられた空気穴としてのブロー穴１０１の開口部１０２の温度を素材樹脂の融点以下で軟化状態となる温度領域まで上昇させる非接触加熱手段としての非接触加熱ユニット１０と、ブロー穴１０１の開口部１０２に接触して素材樹脂を溶融しブロー穴１０１を塞ぐ接触加熱手段としての２つの接触加熱ユニット２０，２０と、中空容器１００を把持して非接触加熱ユニット１０および接触加熱ユニット２０，２０に順番に送って密封処理をする把持手段としての把持装置３０と、を備えている。

把持装置３０は回転台などの不図示の回転搬送装置に取り付けられ、把持装置３０によって把持された中空容器１００は円形の搬送ラインＣ上を移動するようになっている。非接触加熱ユニット１０、２つの接触加熱ユニット２０，２０は、円形の搬送ラインＣに沿って配置されている。非接触加熱ユニット１０の上流側には中空容器１００が空気穴密封処理装置に挿入される挿入部６０が設けられ、接触加熱接触加熱ユニット２０，２０の下流側には、中空容器１００の検査をする検査部４０および検査された中空容器１００を排出する排出部５０が配置されている。

中空容器１００は、図４に示すように、胴部１１０と、口頸部１２０と、口頸部１２０から上方に延びる余剰部１３０とを備え、余剰部１３０にブロー成形の際のブローノズル（不図示）が差し込まれるブロー穴１０１が設けられている。また、余剰部１３０と口頸部１２０の間には、縮径されたネック部１４０が設けられ、このネック部１４０が把持装置３０によって把持される。中空容器１００の材質としては、ＰＰ等の軟質樹脂単層構成、バリア層を挟んでＰＰ等の軟質樹脂を積層した積層体、軟質樹脂と硬質樹脂を含む積層体等によって構成される。

未シールの中空容器１００は、非接触加熱ユニット１０の上流側の挿入位置６０にて把持装置３０によって把持される。図では中空容器１００は口頸部１２０が上向きの状態で把持するように記載しているが、口頸部１２０が下向きの状態に把持してもよい。この把持装置３０に対しては、余剰部１３０に開口するブロー穴１０１の開口部１０２が、搬送ラインＣの外側に向かう外向きの姿勢に保持される。ブロー穴１０１の開口部１０２の位置は、搬送ラインＣの中心Ｏを通る中心線Ｄ上に位置し、この姿勢のまま回転移動する。

把持装置３０はブロー穴１０１の開口部１０２を通る中心線Ｄを隔てて対向配置される一対の把持片３１，３１を備えており、円形の搬送ラインＣ上に複数等配され、所定速度Ｖで円周上を移動し、中空容器１００を連続的に非接触加熱ユニット１０，接触加熱ユニット２０，２０に移送するようになっている。

非接触加熱ユニット１０は、遠赤外線ヒータ１１と、この遠赤外線ヒータ１１を支持する支持具１２とを備えている。遠赤外線ヒータ１１は円周に沿って円弧状に延び、図２（Ｂ），（Ｃ）に示すように、把持装置３０によって把持された中空容器１００の余剰部１３０に設けられたブロー穴１０１の開口部１０２の高さに位置合わせされている。ヒータ支持具１２は、赤外線ヒータ１１と円形の搬送ラインＣとの間隔が一定となるように、不図示の取付台に対して位置調整可能に取り付けられている。この例では搬送ラインＣに沿って所定間隔離間して配置された一対のブラケット１３，１３を介して取り付けられるもので、ブラケット１３，１３の取付穴１４，１４が搬送ラインＣに対して直交する方向に長穴となっている。

中空容器１００が、遠赤外線ヒータ１１と対向する遠赤外線照射領域を通過する間、中空容器１００のブロー穴１０１の開口部１０２に遠赤外線が照射され、開口部１０２が加熱される。
この開口部１０２以外の部分が加熱されると開口部１０２が形成される余剰部１３０の剛性が保てず、接触加熱ユニット２０，２０による押し付けに耐えられない可能性があるので、開口部１０２との以外の部分を遮蔽する遮蔽部材としてのマスキング部材３２が設けられている。

マスキング部材３２は、中空容器１００の余剰部１３０の遠赤外線ヒータ１１に面する外側半面を覆うようになっており、開口部１０２に対応する部分に遠赤外線を透過する透過窓３３が設けられた構成となっている。マスキング部材３２は、たとえば、図２（Ｂ）に示すように半円筒面形状としてもよいし、その他の形状としてもよい。マスキング部材３２は、各把持装置３０と共に搬送ラインＣ上に複数等配されており、中空容器１００が把持装置３０によって把持された状態で、マスキング部材３２の透過窓３３が中空容器１００の開口部１０２と重なるようになっている。

接触加熱ユニット２０，２０は搬送方向に所定間隔を隔てて２台配置されており、中空容器１００の開口部１０２を２段階加熱するようになっている。２台の接触加熱ユニット２０，２０の間隔は、中空容器１００を保持する把持装置３０，３０の間隔と同一となっている。前後二つの接触加熱ユニット２０，２０は同一の構成なので、一方の接触加熱ユニット２０についてのみ説明するものとする。

接触加熱ユニット２０は、中空容器１００の開口部１０２に接離可能のシールブロック２１を有し、シールブロック２１を開口部１０２に対して進退させる駆動装置２５と、を備えている。
シールブロック２１は、図３に示すように、不図示のヒータが取り付けられるヒータ取付穴２２ａを備えたブロック本体部２２と、このブロック本体部２２の中空容器１００との対向面の中央部に突設される加熱ヘッド部２３とを備えている。ブロック本体部２２の下端部には取付片２２ｃが延びており、取付片２２ｃにボルト等の取付穴２２ｄが設けられている。

加熱ヘッド部２３は上下方向に延びており、上端部に中空容器１００の開口部と対向する段凸部２３ａが設けられ、この加熱ヘッド部２３の先端面がブロー穴１０１の開口部１０２に接触する接触面２４となっている。この接触面２４は開口部１０２の空気穴１０１位置に対応する谷部２４ａを隔てて左右に徐々に開口部１０２に向かって突出するＶ字形状の傾斜面２４ｂ，２４ｂによって構成されている。
一方、ブロック本体部２２には、熱電対等の温度センサが挿入されるセンサ取付穴２２ｂが設けられ、加熱ヘッド部２３の接触面２４の温度が一定となるように制御されている。また、ブロック本体部２２の背面には、ヒータ取付穴２２ａおよびセンサ取付穴２２ｂに挿入された不図示のヒータおよびセンサを固定するための固定ねじ穴２２ｅ，２２ｆが設けられている。

駆動装置２５は、回転モータやリニアモータ等によって電気的に駆動する構成でもよいし、空気圧等の流体圧で駆動する構成であってもよく、中空容器のブロー穴１０１の開口部１０２が加熱ヘッド部２３の対向位置に到達するタイミングに合わせてシールブロック２１を前進，後退させてシール処理するようになっている。

次に、上記空気穴密封処理装置を用いた空気穴の処理手順について説明する。
挿入位置において未シールの中空容器１００が把持装置３０に把持され、所定の速度で予備加熱される非接触加熱ユニット１０に送られる。この非接触加熱ユニット１０の遠赤外線ヒータ１１の照射領域を通過する間に赤外線ヒータ１１からの輻射熱によって開口部１０２が加熱される。
加熱温度は、素材樹脂の融点以下で軟化状態となる温度領域まで上昇させる。この例では、素材樹脂の融点が１２０℃で、予備加熱を８０℃まで加熱する。加熱する際に、マスキング部材３２により遠赤外線ヒータ１１からの遠赤外線が遮蔽されるので、開口部１０２以外の部分が軟化して剛性が低下することを可及的に防止することができる。

この照射領域を通過した後、前段の接触加熱ユニット２０位置に到達すると、駆動装置２５を駆動させてシールブロック２１を所定量前進させ、表面温度が２５０℃程度まで加熱された加熱ヘッド部２３の接触面２４を開口部１０２に所定時間押し付ける。加熱ヘッド部２３はブロック本体部２２の側面から所定高さ突出しているので、マスキング部材３２があっても、加熱ヘッド部２３はマスキング部材３２の透過窓３３から侵入し、ブロー穴１０１の開口部１０２に接触する。これにより、開口部１０２の素材樹脂が融けながら所定量押し潰され、溶融した樹脂によってブロー穴１０１が閉塞される。接触面２４がＶ字状の傾斜面２４ｂ，２４ｂとなっているので、谷部２４ａに向けて開口部１０２が寄せられながら押し潰され、開口部１０２のブロー穴１０１が封止される。
さらに、次段の接触加熱ユニット２０位置に到達すると、この次段の加熱ユニット２０の往復移動装置２５の可動部材２６が所定量前進し加熱ヘッド部２３の接触面２４が開口部１０２に所定時間押し付けられる。加熱ヘッド部２３は前段の加熱ヘッド部２３と同様に２５０℃まで加熱されており、未溶融の部分が溶融され、開口部１０４が確実に密封される。
後段の加熱ユニット２０を通過したシール処理済みの中空容器１００は、検査部４０でシール不良が検査され、排出部５０にて把持装置３０から外されて排出される。

接触加熱ヘッド部２０の接触面２４の温度が２５０℃以下まで下がったことにより、素材樹脂の気化を示す白煙が上がらなくなった。このことから、シール時に発生していた焦げ臭の発生を防いだと判断される。したがって、中空容器１００内に焦げ臭が侵入する可能性がなくなった。又、白煙が発生しなくなったため、回収ブロアを必要としなくなった。

なお、上記実施の形態では接触加熱ユニット２０を２段設けているが、１段だけでもよいし３段以上設けてもよい。
また、非接触加熱ユニット１０として円赤外線ヒータの輻射熱によって加熱しているが、高温ガスを吹き付けて加熱するようにしてもよく、要するに非接触で開口部１０２に熱エネルギーを供給し、開口部１０２を加熱できればよい。
さらに、中空容器の余剰部のブロー穴の開口部を閉塞する構成となっているが、ブロー穴に限らず、排気穴等の開口部を閉塞する場合にも適用できるし、要するに空気穴の開口部を閉塞するシール処理に広く適用可能である。

図１は本発明の実施の形態に係る中空容器の空気穴密封処理装置の装置構成を示す平面図である。 図２（Ａ）は図１の非接触の予備加熱工程の部分拡大図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）の側面図、同図（Ｃ）は同図（Ａ）のマスキング部材の正面図、同図（Ｄ）は図１の接触加熱工程の部分拡大図、同図（Ｅ）は同図（Ｄ）の正面図、同図（Ｆ）は接触状態の説明図である。 図３は図１の空気穴密封処理装置の接触加熱装置のシールブロックの構成を示すもので、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は一部を破断して示す側面図、同図（Ｃ）は正面図、同図（Ｄ）は加熱ヘッド部の接触面の拡大図である。 図４は中空容器の一例を示すもので、同図（Ａ）は正面図、同図（Ｂ）は側面図、同図（Ｃ）は平面図、同図（Ｄ）は余剰部を切断した状態の部分側面図である。

符号の説明

１０ 非接触加熱ユニット
１１ 遠赤外線ヒータ、１２ ヒータ支持具、
１３ ブラケット、１５ 取付穴
２０ 接触加熱ユニット
２１ シールブロック、
２２ ブロック本体部、
２２ａ ヒータ取付穴、２２ｂ センサ取付穴
２３ 加熱ヘッド部、２３ａ 段凸部、
２４ 接触面、２４ａ 谷部、２４ｂ 傾斜面
２５ 駆動装置
３０ 把持装置
３１ 把持片、３２ マスキング部材
４０ 検査部、５０ 排出部、６０ 挿入部
１００ 中空容器、１０１ ブロー穴、１０２ 開口部
１２０ 口頸部、１３０ 余剰部
Ｄ 中心線

Claims (5)

1. 樹脂製の中空容器に設けられた空気穴の開口部に接触加熱手段を接触させて素材樹脂を溶融し空気穴を塞ぐ中空容器の空気穴密封処理方法において、
   前記接触加熱手段による加熱の前に、非接触加熱手段によって空気穴の開口部の温度を素材樹脂の融点以下で軟化状態となる温度領域まで上昇させる予備加熱を行うもので、把持手段により前記中空容器を把持して前記非接触加熱手段および前記接触加熱手段に順番に送って密封処理をすることを特徴とする中空容器の空気穴密封処理方法。
   
2. 接触加熱手段の接触面の表面温度をほぼ２５０℃以下としたことを特徴とする請求項１に記載の中空容器の空気穴密封処理方法。
3. 中空容器の空気穴密封処理装置は、樹脂製の中空容器に設けられた空気穴の開口部の温度を素材樹脂の融点以下で軟化状態となる温度領域まで上昇させる予備加熱を行う非接触加熱手段と、前記空気穴の開口部に接触して素材樹脂を溶融し空気穴を塞ぐ接触加熱手段と、中空容器を把持して前記非接触加熱手段および接触加熱手段に順番に送って密封処理をする把持手段と、を備えていることを特徴とする中空容器の空気穴密封処理装置。
4. 中空容器の空気穴の開口部以外の部分を遮蔽して断熱する遮蔽部材を備えていることを特徴とする請求項３に記載の中空容器の空気穴密封処理装置。
5. 接触加熱手段の前記空気穴の開口部との接触面は、開口部の空気穴位置に対応する谷部を隔てて左右に徐々に突出する傾斜面を備えた構成となっていることを特徴とする請求項３または４に記載の中空容器の空気穴密封処理装置。
   

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