JP6739863B2 - 液体ブロー成形による容器製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、樹脂製のプリフォームの内部に加圧した液体を供給してプリフォームをブロー成形型のキャビティの内面に沿った形状の容器に成形する液体ブロー成形による容器製造方法に関する。
ポリプロピレン（ＰＰ）製のボトルやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製のボトルに代表されるような樹脂製の容器は、飲料、化粧品、薬品、洗剤、シャンプー等のトイレタリーなどの様々な液体を内容液として収容する用途に使用されている。このような容器は、前記したような熱可塑性を有する樹脂材料によって形成されたプリフォームをブロー成形することにより製造されるのが一般的である。
樹脂製のプリフォームの内部に加圧媒体を供給してプリフォームをブロー成形型のキャビティの内面に沿った形状の容器に成形するブロー成形としては、加圧媒体として液体を用いる液体ブロー成形が知られている。
また、空気を加圧媒体とするブロー成形としては、ブロー成形型として、そのキャビティの内面の一部を形成する本体型部と、キャビティの内面の他の一部を形成する可動型部とを備えるものを用い、本体型部の内部に配置したプリフォームの内部に加圧した空気を供給してプリフォームを膨張変形させ、本体型部に対して可動型部を膨張変形したプリフォームに向かう方向に相対移動することで、プリフォームを可動型部によって押圧して容器に成形する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１１−２１８７２２号公報
しかしながら、液体を加圧媒体とする液体ブロー成形によって容器を製造する場合に、特許文献１に記載されるようにブロー成形型の可動型部でプリフォームを押圧して容器を成形しようとすると、可動型部でプリフォームを押圧する際に、プリフォームの内部や液体の流路に過度の圧力が作用し、容器を安定して成形することができなかった。
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、ブロー成形型の可動型部で膨張変形したプリフォームを押圧して容器を成形する場合に容器を安定して成形することができる液体ブロー成形による容器製造方法を提案することにある。
本発明の液体ブロー成形による容器製造方法は、樹脂製のプリフォームの内部に加圧した液体を供給してプリフォームをブロー成形型のキャビティの内面に沿った形状の容器に成形する液体ブロー成形による容器製造方法であって、前記ブロー成形型として、前記キャビティの内面の一部を形成する本体型部と、前記キャビティの内面の他の一部を形成する可動型部とを備えるものを用い、前記本体型部の内部に配置した前記プリフォームの内部に加圧した液体を供給して前記プリフォームを膨張変形させる膨張変形工程と、前記本体型部に対して前記可動型部を膨張変形した前記プリフォームに向かう方向に相対移動することで前記プリフォームを前記可動型部によって押圧して前記容器に成形する押圧工程と、を有し、前記押圧工程において、前記可動型部による押圧によって前記プリフォームの内部の圧力が上昇し始めるタイミングで前記プリフォームの内部から液体を回収することで、その圧力の上昇を抑制又は阻止することを特徴とする。
また、本発明の液体ブロー成形による容器製造方法は、前記膨張変形工程において、プランジャーを加圧方向に動かすことにより、前記プリフォームの内部に加圧した液体を供給し、前記押圧工程において、前記プランジャーを減圧方向に動かすことにより、前記プリフォームの内部から液体を回収するのが好ましい。
さらに、本発明の液体ブロー成形による容器製造方法は、前記可動型部によって前記容器の底部又は把手部を成形するのが好ましい。
本発明によれば、ブロー成形型の可動型部による膨張変形したプリフォームの押圧によりプリフォームの内部の圧力が上昇し始めるタイミングでプリフォームの内部から液体を回収して、その圧力の上昇を抑制又は阻止することで、容器を安定して成形することが可能になる。
したがって、本発明の液体ブロー成形による容器製造方法によれば、ブロー成形型の可動型部で膨張変形したプリフォームを押圧して容器を成形する場合に容器を安定して成形することができる。
本発明の一実施の形態である液体ブロー成形による容器製造方法で用いられる液体ブロー成形装置の一例を示す説明図であり、プリフォームをセットした状態を示す。 本発明の一実施の形態である液体ブロー成形による容器製造方法における膨張変形工程の様子を示す説明図である。 本発明の一実施の形態である液体ブロー成形による容器製造方法における押圧工程の様子を示す説明図である。
以下、図面を参照して本発明をより具体的に例示説明する。
本発明の液体ブロー成形による容器製造方法（以下、単に「容器製造方法」ともいう）は、樹脂製のプリフォームの内部に加圧した液体を供給してプリフォームをブロー成形型のキャビティの内面に沿った形状の容器に成形する液体ブロー成形による容器製造方法であり、ブロー成形型として、前記キャビティの内面の一部を形成する本体型部と、前記キャビティの内面の他の一部を形成する可動型部とを備えるものを用いるものである。
そして、本発明の容器製造方法は、本体型部の内部に配置したプリフォームの内部に加圧した液体を供給してプリフォームを膨張変形させる膨張変形工程と、本体型部に対して可動型部を膨張変形したプリフォームに向かう方向に相対移動することでプリフォームを可動型部によって押圧すると共に、該押圧によってプリフォームの内部の圧力が上昇し始めるタイミングでプリフォームの内部から液体を回収することで、その圧力の上昇を抑制又は阻止する押圧工程と、を有するものである。
本発明の容器製造方法は、例えば図１〜図３に示すような液体ブロー成形装置１を用いて実施することができる。
図１〜図３に示す液体ブロー成形装置１は、樹脂製のプリフォームＰＦを液体ブロー成形することにより、液体Ｌを収容した容器Ｃを製造するものである。なお、液体ブロー成形とは、プリフォームＰＦの内部に加圧した液体Ｌを供給してプリフォームＰＦをブロー成形型１１のキャビティ１２の内面に沿った形状の容器Ｃに成形するブロー成形のことである。
液体Ｌとしては、容器Ｃに収納すべき内容液となる液体を用いることができる。そのような液体としては、例えば、飲料、化粧品、薬品、洗剤、シャンプー等のトイレタリーなどの液体が挙げられる。
プリフォームＰＦは、例えばポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の熱可塑性の樹脂を原材料として、射出成形やダイレクトブロー成形、押出し成形等を行うことによって得ることができる。プリフォームＰＦの形状は、例えば図１に示すように、円筒状の口部ＰＦａと、該口部ＰＦａに連なる円筒状の胴部ＰＦｂと、該胴部ＰＦｂに連なる半球状の底部ＰＦｃと、を備える略試験管状とすることができる。
なお、プリフォームＰＦの形状は、該プリフォームＰＦを液体ブロー成形して容器Ｃを製造することができれば、種々変更可能である。
また、口部ＰＦａの外壁面には、成形後の内容液を収容した容器Ｃの口部Ｃａに閉鎖キャップを螺着するための雄ねじが設けられている。なお、口部ＰＦａの外壁面に雄ねじに代えて嵌合用の係合部（アンダーカット部）を設け、打栓によって装着する構成としてもよい。また、容器Ｃの口部Ｃａには、このような閉鎖キャップの他、ポンプ付き吐出装置の装着キャップや、注出栓の装着筒部などを装着するようにしてもよい。
プリフォームＰＦは、ヒーター等を用いて延伸性を発現する所定の温度にまで予め加熱した後、図１に示すように、口部ＰＦａがキャビティ１２から上方に突出する起立姿勢でブロー成形型１１に配置することができる。
液体ブロー成形装置１は、キャビティ１２を有するブロー成形型１１を備えている。図示する場合では、キャビティ１２はボトル形状に形成されており、ブロー成形型１１の上面において上方に向けて開口している。
また、ブロー成形型１１は、キャビティ１２の内面の一部を形成する本体型部１１ａと、キャビティ１２の内面の他の一部を形成する可動型部１１ｂとを備えている。本体型部１１ａが形成するキャビティ１２の内面の一部は、図示するように、容器Ｃの胴部Ｃｂに対応したものとすることができる。また、可動型部１１ｂが形成するキャビティ１２の内面の他の一部は、図示するように、容器Ｃの底部Ｃｃに対応したものとすることができる。なお、本体型部１１ａは、詳細は図示しないが、左右に型開きすることができるようになっており、本体型部１１ａを開くことで液体Ｌ入りの容器Ｃをブロー成形型１１から取り出すことができる。
可動型部１１ｂは、図示するように、可動型部本体１１ｂ１に対してキャビティ１２の軸心に沿って上下動可能な迎えピン１１ｂ２を備える構成とすることもできる。
また、可動型部１１ｂは、図示する場合では、中央が上方へ膨出するドーム状の内面を形成すると共に、本体型部１１ａに対して上下方向に相対移動可能となっている。そして、可動型部１１ｂは、図２〜図３に示すように、本体型部１１ａが形成するキャビティ１２の内面の一部と可動型部１１ｂが形成するキャビティ１２の内面の他の一部とが連続する押圧後位置（図３に示す位置）と、この押圧後位置から可動型部１１ｂが本体型部１１ａに対して下方に向けて移動した押圧前位置（図２に示す位置）との間で移動するようになっている。
ブロー成形型１１の上側には、ブロー成形型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とブローノズル１５とを有している。
ブローノズル１５は、プリフォームＰＦの口部ＰＦａに挿入される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の内面に嵌め込ま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、ブロー成形型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ブロー成形型１１に装着されたプリフォームＰＦの口部ＰＦａに係合するようになっている。
本体ブロック１４の内部にはノズル本体１５ａと同軸となって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ブローノズル１５に接続されている。
供給路１６には、第１の配管１７ａと該第１の配管１７ａを開閉可能な第１の開閉弁１８ａと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、第２の配管１７ｂと該第２の配管１７ｂを開閉可能な第２の開閉弁１８ｂとを介して液体Ｌの供給源（図示省略）に接続されている。加圧液体供給部１９は、第１の配管１７ａを介して供給路１６に所定の圧力にまで加圧した液体Ｌを供給することができる。
加圧液体供給部１９は、例えばサーボモータなどの駆動源に接続されたプランジャーで構成することができる。この場合、プランジャーを図２に示すように加圧方向に動かすことで、プリフォームＰＦの内部に加圧した液体Ｌを供給することができる。また、その逆に、プランジャーを図３に示すように減圧方向に動かすことで、プリフォームＰＦの内部から液体Ｌをプランジャーに向けて回収することができる。なお、第１の開閉弁１８ａ及び第２の開閉弁１８ｂは、図示しない制御装置によって開閉を制御される電磁弁で構成することができる。
加圧液体供給部１９から供給路１６に加圧した液体Ｌが供給されると、図２に示すように、液体Ｌは供給路１６からブローノズル１５を介してブロー成形型１１に配置されたプリフォームＰＦの内部に供給される。これにより、プリフォームＰＦが加圧した液体Ｌによってブロー成形型１１のキャビティ１２の内部で膨張変形させられる。
供給路１６の内部には、この供給路１６をブローノズル１５に対して開閉するためのシールピン２０が配置されている。シールピン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。これに対して、ブローノズル１５の挟持部１５ｂの上面にはテーパー状の閉塞面１５ｃが設けられている。シールピン２０が下方のストローク端にまで移動してシールピン２０の下端に設けられたテーパー面２０ａが閉塞面１５ｃに当接すると、供給路１６とノズル本体１５ａとの連通がシールピン２０によって遮断され、供給路１６はブローノズル１５に対して閉塞された状態とされる。一方、シールピン２０が上方に移動してシールピン２０の下端に設けられたテーパー面２０ａが閉塞面１５ｃから離間すると、供給路１６とノズル本体１５ａとが連通され、供給路１６はブローノズル１５に対して開かれた状態つまり開放状態とされる。
したがって、図２に示すように、ノズル本体１５ａをプリフォームＰＦの口部ＰＦａに係合させ、シールピン２０を開いて供給路１６をブローノズル１５に連通させ、第２の開閉弁１８ｂを閉じ、第１の開閉弁１８ａを開いた状態で、加圧液体供給部１９を加圧方向に作動させることで、加圧液体供給部１９から第１の配管１７ａ、供給路１６及びブローノズル１５を介してプリフォームＰＦ内に加圧した液体Ｌを供給してプリフォームＰＦを膨張変形させることができる。
またこのとき、可動型部１１ｂは、前記した図２の押圧前位置から、膨張変形したプリフォームＰＦの底部ＰＦｃを押圧して変形させながら、やはり前記した図３の押圧後位置まで移動する。そして、液体ブロー成形装置１は、この可動型部１１ｂによる押圧によってプリフォームＰＦの内部の圧力が上昇し始めるタイミングでプリフォームＰＦの内部から液体Ｌを回収することで、その圧力の上昇を抑制又は阻止するように構成されている。
ここで、「プリフォームＰＦの内部の圧力が上昇し始めるタイミング」とは、プリフォームＰＦの内部から液体Ｌを回収しない場合にプリフォームＰＦの内部の圧力が所定値上昇するタイミングを意味し、ここでいう「所定値」とは、その圧力の上昇によって容器Ｃの成形不良を生じるおそれが或る程度大きくなるときの値である。この所定値は、量産前の試験等によって適宜設定することができる。液体ブロー成形装置１は、「プリフォームＰＦの内部の圧力」を、例えば第１の配管１７ａ等に設けた圧力検知装置によって検出し、その検出値と前記の「所定値」とを比較することで前記の「タイミング」になったことを決定する構成とすることができる。また、このように実際の圧力を検出するのではなく、プリフォームＰＦの内部の圧力が前記の「所定値」上昇するタイミング（時間等）を量産前の試験等によって予め決定しておき、この予め決定したタイミングでプリフォームＰＦの内部から液体Ｌを回収する構成としてもよい。
また、液体ブロー成形装置１は、第１の開閉弁１７ａを開き、第２の開閉弁１７ｂを閉じた状態で、プランジャーで構成された加圧液体供給部１９を減圧方向に作動させることで、プリフォームＰＦの内部から液体Ｌを加圧液体供給部１９に向けて回収する構成とすることができる。なお、加圧液体供給部１９とは別に例えば回収用のプランジャー等の液体回収装置を設け、プリフォームＰＦの内部から液体Ｌをこの液体回収装置に向けて回収する構成としてもよい。
ここで、プリフォームＰＦの内部からの液体Ｌの「回収」は、プリフォームＰＦの外部にプランジャー等によって負圧を生じさせて吸引することによって行うこともできるし、そのような負圧は生じさせずにプリフォームＰＦの内部から押出される液体を受け入れることによって行うこともできる。
このように、液体ブロー成形装置１は、ブロー成形型１１の可動型部１１ｂによる膨張変形したプリフォームＰＦの底部ＰＦｃの押圧によりプリフォームＰＦの内部の圧力が上昇し始めるタイミングでプリフォームＰＦの内部から液体Ｌを回収して、その圧力の上昇を抑制又は阻止することで、ブロー成形型１１のキャビティ１２の内面に沿った形状の容器Ｃを安定して成形することができる。
液体ブロー成形装置１は、シールピン２０の中央部に形成された挿通孔に延伸ロッド２１が摺動自在に装着された構成とすることもできる。この場合、延伸ロッド２１は、図１〜図２に示すように、シールピン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、ブロー成形型１１に配置されたプリフォームＰＦの底部ＰＦｃを下方に向けて押下げて、プリフォームＰＦの胴部ＰＦｂ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。つまり、延伸ロッド２１が設けられた構成の液体ブロー成形装置１を用いることにより、ブロー成形型１１に配置されたプリフォームＰＦを、延伸ロッド２１を用いて縦方向に延伸させつつ加圧した液体Ｌで径方向に延伸させる二軸延伸ブロー成形によって容器Ｃを製造することができる。
また、延伸ロッド２１が設けられた構成の液体ブロー成形装置１を用いる場合、可動型部１１ｂに迎えピン１１ｂ２を設け、図２に示すように、プリフォームＰＦの底部ＰＦｃを延伸ロッド２１の先端部と迎えピン１１ｂ２の先端部で挟持した状態で軸方向に延伸させる構成としてもよい。なお、延伸ロッド２１が設けられた構成の液体ブロー成形装置１を用いる場合、延伸ロッド２１は、可動型部１１ｂがプリフォームＰＦの底部ＰＦｃを押圧するとき、適宜設定された位置まで上昇させられる。
次に、このような構成の液体ブロー成形装置１を用いて本発明の液体ブロー成形による容器製造方法を行う場合の容器Ｃの製造方法について説明する。
まず、予めヒーター等を用いて延伸性を発現する程度の所定の温度（例えば８０℃〜１５０℃）にまで加熱しておいたプリフォームＰＦをブロー成形型１１に装着し、型締めする。そして、ノズルユニット１３を下降させ、ブローノズル１５をプリフォームＰＦの口部ＰＦａに係合させる。
次に、膨張変形工程が行われる。膨張変形工程においては、図１〜図２に示すように、シールピン２０を開いて、ブロー成形型１１の本体型部１１ａの内部に配置したプリフォームＰＦの内部に加圧した液体Ｌを供給し、プリフォームＰＦを膨張変形させる。
このとき、延伸ロッド２１を用いる二軸延伸ブロー成形によって容器Ｃを成形する構成とすることもできる。このような二軸延伸ブロー成形によれば、成形中における芯ずれを抑制することができる。
また、この場合、可動型部１１ｂに設けた迎えピン１１ｂ２を用いて、プリフォームＰＦの底部ＰＦｃを延伸ロッド２１の先端部と迎えピン１１ｂ２の先端部で挟持した状態で軸方向に延伸させる構成としてもよく、このような構成とすることで、成形中における芯ずれをより抑制することができる。
膨張変形工程の完了間際に、膨張変形工程と並行して押圧工程が行われる。押圧工程においては、図３に示すように、シールピン２０を開いた状態で、本体型部１１ａに対して可動型部１１ｂを膨張変形したプリフォームＰＦに向かう方向に相対移動することでプリフォームＰＦの底部ＰＦｃを可動型部１１ｂによって押圧する。また、この押圧によってプリフォームＰＦの内部の圧力が上昇し始めるタイミングでプリフォームＰＦの内部から液体Ｌを回収することで、その圧力の上昇を抑制又は阻止する。なお、膨張変形工程の完了後に、膨張変形工程に続けて押圧工程が行われる構成としてもよい。
このように、本発明は、ブロー成形型１１の可動型部１１ｂによる膨張変形したプリフォームＰＦの押圧によりプリフォームＰＦの内部の圧力が上昇し始めるタイミングでプリフォームＰＦの内部から液体Ｌを回収して、その圧力の上昇を抑制又は阻止することができる。したがって、本発明によれば、ブロー成形型１１の可動型部１１ｂで膨張変形したプリフォームＰＦを押圧して容器Ｃを成形する場合に容器を安定して成形することができる。
また、本発明では、膨張変形工程において、プランジャーを加圧方向に動かすことにより、プリフォームＰＦの内部に加圧した液体Ｌを供給し、押圧工程において、前記プランジャーを減圧方向に動かすことにより、プリフォームＰＦの内部から液体を回収することができるので、容器製造方法に用いる液体ブロー成形装置１の構成を簡素化することができる。
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、プリフォームＰＦを液体ブロー成形するブロー成形装置としては、図１〜図３に示す構成の液体ブロー成形装置１に限らず、種々の構成のものを用いることができる。また、ブロー成形型の可動型部は、容器の底部を成形するためのものに限らず、例えば、容器の把手部（把持用の凹部）を成形するためのものとしてもよい。この場合、可動型部を、例えば、互いに対向して配置されると共に互いに接近及び離間する方向に相対移動可能な一対の対向型部として構成することができる。
１ 液体ブロー成形装置
１１ ブロー成形型
１１ａ 本体型部
１１ｂ 可動型部
１１ｂ１ 可動型部本体
１１ｂ２ 迎えピン
１２ キャビティ
１３ ノズルユニット
１４ 本体ブロック
１５ ブローノズル
１５ａ ノズル本体
１５ｂ 挟持部
１５ｃ 閉塞面
１６ 供給路
１７ａ 第１の配管
１７ｂ 第２の配管
１８ａ 第１の開閉弁
１８ｂ 第２の開閉弁
１９ 加圧液体供給部
２０ シールピン
２０ａ テーパー面
２１ 延伸ロッド
ＰＦ プリフォーム
ＰＦａ プリフォームの口部
ＰＦｂ プリフォームの胴部
ＰＦｃ プリフォームの底部
Ｌ 液体
Ｃ 容器
Ｃａ 容器の口部
Ｃｂ 容器の胴部
Ｃｃ 容器の底部

Claims (3)

  1. 樹脂製のプリフォームの内部に加圧した液体を供給してプリフォームをブロー成形型のキャビティの内面に沿った形状の容器に成形する液体ブロー成形による容器製造方法であって、
    前記ブロー成形型として、前記キャビティの内面の一部を形成する本体型部と、前記キャビティの内面の他の一部を形成する可動型部とを備えるものを用い、
    前記本体型部の内部に配置した前記プリフォームの内部に加圧した液体を供給して前記プリフォームを膨張変形させる膨張変形工程と、
    前記本体型部に対して前記可動型部を膨張変形した前記プリフォームに向かう方向に相対移動することで前記プリフォームを前記可動型部によって押圧して前記容器に成形する押圧工程と、を有し、
    前記押圧工程において、前記可動型部による押圧によって前記プリフォームの内部の圧力が上昇し始めるタイミングで前記プリフォームの内部から液体を回収することで、その圧力の上昇を抑制又は阻止することを特徴とする液体ブロー成形による容器製造方法。
  2. 前記膨張変形工程において、プランジャーを加圧方向に動かすことにより、前記プリフォームの内部に加圧した液体を供給し、
    前記押圧工程において、前記プランジャーを減圧方向に動かすことにより、前記プリフォームの内部から液体を回収する、請求項１に記載の液体ブロー成形による容器製造方法。
  3. 前記可動型部によって前記容器の底部又は把手部を成形する、請求項１又は２に記載の液体ブロー成形による容器製造方法。
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