JP6809846B2 - 液体ブロー成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、加圧供給源からブローノズルを通して有底筒状のプリフォームの内部に加圧した液体を供給して該プリフォームから所定形状の容器の内部に内容液が収容されてなる液体入り容器を成形する液体ブロー成形方法に関する。

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合成樹脂製の容器は、飲料、化粧品、薬品、洗剤、シャンプー、リンス等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、上記したような熱可塑性を有する合成樹脂材料によって有底筒状に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。また、プリフォームを容器に成形するブロー成形としては、プリフォームの内部に供給する加圧媒体として、加圧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及び２には、予め延伸性を発現する温度にまで加熱しておいたプリフォームをブロー成形用の金型にセットし、このプリフォームを延伸ロッドにより縦方向に延伸させつつ当該プリフォームの内部に加圧供給源からブローノズルを通して所定の圧力にまで加圧した液体を供給することにより、プリフォームを金型のキャビティに沿った所定形状の容器にブロー成形するようにした液体ブロー成形方法が記載されている。このような液体ブロー成形方法によれば、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、プリフォームから所定形状の容器の内部に内容液が収容されてなる液体入り容器を成形することができる。これにより、成形後の容器への内容液の充填工程を省略して、その生産工程や生産ライン（装置）の構成を簡略化することができる。

特開２０１３−２０８８３４号公報 特開２０１４−０６９４４１号公報

液体ブロー成形はプリフォームの内部に供給する液体の圧力によって当該プリフォームを膨張状に成形するものであるので、成形後の容器の内部は液体が満量に充填された状態となる。そこで、例えば特許文献２のように、液体ブロー成形の後に、加圧供給源を逆方向に作動させて当該容器の内部からブローノズル内に向けて所定量の液体を吸い戻すサックバックを行なうことで、成形後の容器の内部に所定量のヘッドスペース（液体が充填されない空間）を設ける場合がある。

しかしながら、液体ブロー成形において、液体はプリフォーム内に存在する空気を巻き込みながら当該プリフォームの内部に供給されることになるため、成形後の容器の内部から液体のサックバックを行うと、気泡を多く含んだ液体がブローノズルの内部に取り込まれることになる。特に、加圧媒体としてシャンプーやリンス等の比較的粘度の高い液体を用いた場合には液体に混入した空気の抜けが悪くなり、液体ブロー成形が繰り返し行なわれることによって多くの気泡がブローノズルの内部に溜まることになる。そのため、所定量の液体を吸い戻すサックバックにおいて、ノズル内に存在する気泡の量によって、吸い戻される量がばらついてしまうという問題があった。

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、液体に混入している気泡の量に拘わらず成形後の容器の内部に収容される液体の量を一定にすることができる液体ブロー成形方法を提供することにある。

本発明の液体ブロー成形方法は、加圧供給源からブローノズルを通して有底筒状のプリフォームの内部に加圧した液体を供給して該プリフォームから所定形状の容器の内部に内容液が収容されてなる液体入り容器を成形する液体ブロー成形方法であって、前記ブローノズルをシール体で閉塞した状態で前記加圧供給源を作動させて該加圧供給源と前記ブローノズルとの間の液体を予備加圧する予備加圧工程と、前記予備加圧工程により得られたデータに基づいて前記加圧供給源の作動条件を設定する作動条件設定工程と、前記ブローノズルを開放した状態で前記加圧供給源を作動させて前記プリフォームを所定形状の容器に液体ブロー成形するブロー成形工程と、前記ブローノズルを開放した状態のままで前記作動条件設定工程により設定された作動条件で前記加圧供給源を逆方向に作動させて前記ブロー成形工程において所定形状に成形された前記容器の内部から前記ブローノズル内に向けて液体を吸い戻すサックバック工程と、を有し、前記加圧供給源は、シリンダと該シリンダの内部で軸方向に移動自在のプランジャーとを備えたプランジャーポンプであり、前記作動条件設定工程において設定される前記加圧供給源の作動条件は、前記プランジャーの作動ストロークであり、前記作動条件設定工程においては、前記予備加圧工程における前記プランジャーポンプと前記ブローノズルとの間の液体の圧力が所定圧力に達するまでの前記プランジャーのストロークと基準ストロークとの差に基づいて前記加圧供給源の作動条件を設定することを特徴とする。

本発明の液体ブロー成形方法は、上記構成において、前記ブロー成形工程において、前記作動条件設定工程により設定された作動条件で前記加圧供給源を作動させて前記プリフォームを所定形状の容器に液体ブロー成形するのが好ましい。

本発明によれば、液体に混入している気泡の量に拘わらず成形後の容器の内部に収容される液体の量を一定にすることができる液体ブロー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液体ブロー成形方法に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る。 プランジャーポンプに液体を補給した状態の液体ブロー成形装置を示す説明図である。 予備加圧工程を行っている状態の液体ブロー成形装置を示す説明図である。 予備加圧工程におけるプランジャーの作動ストロークと基準ストロークとの関係の一例を示す特性線図である。 ブロー成形工程によりプリフォームを容器に成形した状態の液体ブロー成形装置を示す説明図である。 サックバック工程を行っている状態の液体ブロー成形装置を示す説明図である。 サックバック工程が完了した状態の液体ブロー成形装置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方法により成形された液体入り容器の断面図である。 ブロー成形工程における充填圧と時間の関係を示す特性線図である。 図９における成形区間を拡大して示す特性線図である。

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方法は、加圧供給源からブローノズルを通して有底筒状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から所定形状の容器の内部に内容液が収容されてなる液体入り容器を成形する液体ブロー成形方法であって、ブローノズルをシール体で閉塞した状態で加圧供給源を作動させて加圧供給源とブローノズルとの間の液体を予備加圧する予備加圧工程と、予備加圧工程により得られたデータに基づいて加圧供給源の作動条件を設定する作動条件設定工程と、ブローノズルを開放した状態で加圧供給源を作動させてプリフォームを所定形状の容器に液体ブロー成形するブロー成形工程と、ブローノズルを開放した状態のままで作動条件設定工程により設定された作動条件で加圧供給源を逆方向に作動させてブロー成形工程において所定形状に成形された容器の内部からブローノズル内に向けて液体を吸い戻すサックバック工程と、を有することを特徴とする液体ブロー成形方法である。このような本発明の液体ブロー成形方法は、プリフォームから内容液を収容した液体入り容器を製造する方法とも言えるものであり、例えば、図１に示す構成の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に示す液体ブロー成形装置１は、プリフォーム２を液体ブロー成形することにより、当該プリフォーム２から、所定形状の容器の内部に内容液が収容されてなる液体入り容器を成形するものである。

ここで、液体ブロー成形とは、プリフォーム２に供給する加圧媒体（加圧流体）として、エアブロー成形の際に用いられる加圧エアーに替えて、加圧した液体Ｌを用いて行うブロー成形のことである。

プリフォーム２に供給される液体（成形後の容器に収容される内容液）Ｌとしては、例えば飲料、化粧品、薬品、洗剤、シャンプー、リンス等の様々な液体を用いることができる。

プリフォーム２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）等の熱可塑性を有する合成樹脂材料によって、開口端となる円筒状の口部２ａと、口部２ａに連なるとともに下端が閉塞された円筒状の胴部２ｂとを有する有底筒状に形成されたものが用いられる。なお、プリフォーム２としては、上記形状のものに限らず、有底筒状であれば、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。

詳細は図示しないが、口部２ａの外壁面には、成形後の容器の口部２ａに閉塞キャップ（不図示）を打栓（アンダーカット係合）によって装着するための係合突起が設けられている。なお、口部２ａの外壁面に係合突起に替えて雄ネジを設けて閉塞キャップを口部２ａにねじ結合により装着する構成とすることもできる。

液体ブロー成形装置１は、ブロー成形用の金型１０を有している。この金型１０は、例えばボトル形状などの容器の最終形状に対応した形状のキャビティ１１を有している。キャビティ１１は金型１０の上面において上方に向けて開口している。プリフォーム２は、胴部２ｂが金型１０のキャビティ１１の内部に配置されるとともに口部２ａが金型１０から上方に突出した状態となって金型１０に装着される。

金型１０は左右に型開きすることができるようになっており、プリフォーム２を容器に成形した後に金型１０を左右に開くことで、当該容器を金型１０から取り出すことができる。

金型１０の上方には、プリフォーム２の内部に液体Ｌを供給するためのノズルユニット２０が設けられている。ノズルユニット２０は本体ブロック２１を有し、この本体ブロック２１は金型１０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２１の下端には支持ブロック２２が設けられ、この支持ブロック２２により支持されて本体ブロック２１の下端にはブローノズル２３が装着されている。ブローノズル２３は略円筒状に形成されており、本体ブロック２１が下方側のストローク端にまで下降したときに金型１０に装着されたプリフォーム２の口部２ａに上方側から係合する。

本体ブロック２１の内部には上下方向に延びる供給路２４が設けられている。この供給路２４はブローノズル２３に液体Ｌを供給するための流路であり、その下端においてブローノズル２３に連通している。また、本体ブロック２１には、供給路２４の上端に連通する供給ポート２５及び供給路２４の中間部分に連通する排出ポート２６が設けられている。

供給路２４の内部にはブローノズル２３を開閉するためのシール体２７が配置されている。シール体２７はノズルユニット２０に上下方向に移動自在に設けられた軸体２８の下端に設けられ、供給路２４の内部で上下方向に移動自在となっている。シール体２７は円柱状に形成されており、下方側のストローク端位置である閉位置にまで移動したときに下端面においてブローノズル２３の上面に当接してブローノズル２３を閉塞する。一方、シール体２７が閉位置からノズルユニット２０に対して上方に向けて移動した開位置となると、ブローノズル２３は開放されて供給路２４と連通される。なお、シール体２７は、ブローノズル２３を開閉することができるものであれば、その構成は種々変更可能である。

図示するように、液体ブロー成形装置１は延伸ロッド２９を備えた構成とすることもできる。延伸ロッド２９は、軸体２８の軸心に該軸体２８に対して上下方向に相対移動自在に挿入されており、シール体２７の軸心を貫通してシール体２７の下端から出没可能に設けられている。延伸ロッド２９は図示しない駆動源により駆動されて下方に向けて移動することにより、プリフォーム２を軸方向に延伸させることができる。このように、延伸ロッド２９を設けた構成とした場合には、液体ブロー成形装置１は、プリフォーム２を延伸ロッド２９により軸方向に延伸させつつ口部２ａから供給される加圧した液体Ｌにより径方向に延伸させる二軸延伸ブロー成形を行うことができる。なお、液体ブロー成形装置１は、延伸ロッド２９を備えない構成とすることもできる。

供給ポート２５には、接続路Ｐ１により加圧供給源としてのプランジャーポンプ３０が接続されている。このプランジャーポンプ３０は、シリンダ３０ａとシリンダ３０ａの内部で軸方向に移動自在のプランジャー３０ｂとを備えている。詳細は図示しないが、プランジャー３０ｂはサーボモータ等の駆動源により駆動され、シリンダ３０ａの内部でシリンダ３０ａの軸方向に沿って移動することができる。プランジャーポンプ３０つまりプランジャー３０ｂの作動は、プランジャー３０ｂを所定速度で原位置と最終位置との間で移動させる位置制御によって制御される。

プランジャーポンプ３０には供給タンク３１が接続されている。供給タンク３１は、液体Ｌを収容するとともに当該液体Ｌを所定温度にまで加熱して当該温度に保持する構成とすることができる。プランジャーポンプ３０と供給タンク３１とを接続する接続路Ｐ２には開閉弁Ｖ１が設けられ、この開閉弁Ｖ１により当該接続路Ｐ２を開閉することができるようになっている。

接続路Ｐ１には圧力計３２が設けられている。この圧力計３２は、ブローノズル２３とプランジャーポンプ３０との間の液体Ｌの圧力を測定することができる。すなわち、圧力計３２は、液体ブロー成形時においては、プランジャーポンプ３０からプリフォーム２へ供給される液体Ｌの充填圧を測定することができる。

排出ポート２６は、接続路Ｐ３により供給タンク３１に接続されている。すなわち、供給路２４は、排出ポート２６及び接続路Ｐ３を介して供給タンク３１に連通可能となっている。接続路Ｐ３には開閉弁Ｖ２が設けられ、この開閉弁Ｖ２により接続路Ｐ３を開閉することができるようになっている。

プランジャーポンプ３０は、シール体２７が開位置となってブローノズル２３が開放されるとともに、開閉弁Ｖ１、Ｖ２が閉じられた状態において正方向（加圧方向）に作動することにより、所定圧力にまで加圧した液体Ｌを、接続路Ｐ１、供給ポート２５、供給路２４及びブローノズル２３を介してプリフォーム２の内部に供給することができる。また、プランジャーポンプ３０は、シール体２７が開位置となってブローノズル２３が開放されるとともに開閉弁Ｖ１、Ｖ２が閉じられた状態のまま逆方向（吸引方向）に作動することにより、成形後の容器の内部から液体Ｌを吸い戻すことができる。さらに、プランジャーポンプ３０は、シール体２７によってブローノズル２３が閉塞され、開閉弁Ｖ２が閉じられるとともに開閉弁Ｖ１が開かれた状態において逆方向（吸引方向）に作動することにより、供給タンク３１に収容されている液体Ｌをシリンダ３０ａの内部に吸引してプランジャーポンプ３０の内部に液体Ｌを補充することができる。さらに、プランジャーポンプ３０は、シール体２７によってブローノズル２３が閉塞され、開閉弁Ｖ１及び開閉弁Ｖ２が共に閉じられた状態において正方向に作動することにより、ブローノズル２３とプランジャーポンプ３０との間の液体Ｌを予備加圧することができる。

ノズルユニット２０、シール体２７、延伸ロッド２９、プランジャーポンプ３０、開閉弁Ｖ１、開閉弁Ｖ２等の作動は図示しない制御装置によって統合的に制御される。この制御は、圧力計３２の測定値を参照して行うことができる。なお、開閉弁Ｖ１、開閉弁Ｖ２は、制御装置によって制御可能な電磁弁として構成されるのが好ましい。

次に、このような構成の液体ブロー成形装置１を用いて、有底筒状のプリフォーム２から所定形状の容器の内部に内容液が収容されてなる液体入り容器Ｃを成形する方法（本発明の液体ブロー成形方法）について説明する。

まず、予めヒーター等の加熱手段（不図示）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２をブロー成形用の金型１０に装着し、型締めする。

プリフォーム２が金型１０に装着されると、次に、ノズルユニット２０を金型１０に向けて下降させ、供給路２４を介してプランジャーポンプ３０に接続されたブローノズル２３をプリフォーム２の口部２ａに係合させる。図１は、ブローノズル２３をプリフォーム２の口部２ａに係合させた状態を示す。なお、ブローノズル２３をプリフォーム２の口部２ａに係合させた状態においては、シール体２７、開閉弁Ｖ１、開閉弁Ｖ２は何れも閉じており、また、延伸ロッド２９はブローノズル２３から下方に突出しない原位置に保持されている。

次に、図２に示すように、シール体２７と開閉弁Ｖ２を閉じたまま開閉弁Ｖ１を開き、その状態でプランジャーポンプ３０を逆方向（吸引方向）に作動させて、供給タンク３１に収容されている液体Ｌをプランジャーポンプ３０のシリンダ３０ａの内部に吸引させる。プランジャーポンプ３０が吸引する液体Ｌの量は、成形後の液体入り容器Ｃの容量に合わせて適宜設定される。

プランジャーポンプ３０のシリンダ３０ａに所定量の液体Ｌが吸引されると、次に予備加圧工程が行われる。予備加圧工程においては、図３に示すように、シール体２７、開閉弁Ｖ１及び開閉弁Ｖ２を全て閉じた状態とし、その状態でプランジャーポンプ３０を正方向（加圧方向）に作動させ、プランジャーポンプ３０とブローノズル２３との間の液体Ｌつまり供給路２４、供給ポート２５及び接続路Ｐ１の内部の液体Ｌを予備加圧する。すなわち、ブローノズル２３をシール体２７で閉塞した状態でプランジャーポンプ３０を正方向に作動させてプランジャーポンプ３０とブローノズル２３との間（供給路２４及び接続路Ｐ１の内部）の液体Ｌを予備加圧する。

予備加圧工程において、プランジャーポンプ３０とブローノズル２３との間の液体Ｌに気泡が僅かしか混入していない場合には、プランジャー３０ｂは僅かしか移動することができないが、当該液体Ｌにある程度の気泡が混入している場合には、当該気泡が圧縮する分だけプランジャー３０ｂがより大きく移動し、また、圧力計３２により検出される液体Ｌの圧力が規定の圧力よりも低い圧力となる。したがって、予備加圧工程を行うことにより得られるプランジャー３０ｂの移動量、プランジャーポンプ３０とブローノズル２３との間の液体Ｌの圧力変化等のデータから、プランジャーポンプ３０とブローノズル２３との間の液体Ｌに混入している気泡の量を推定することができる。

本実施の形態においては、後述するように、プランジャーポンプ３０とブローノズル２３との間の液体Ｌの圧力が所定圧力に達するまでのプランジャー３０ｂのストロークと基準ストロークとの差に基づいてプランジャーポンプ３０とブローノズル２３との間の液体Ｌに混入している気泡の量を推定するようにしている。

ここで、基準ストロークは、例えば、液体ブロー成形装置１を、供給路２４等に液体Ｌを充填させるとともに当該液体Ｌからのエアー抜き作業等を完了させて使用可能状態とした後、最初（１回目）に行った予備加圧工程におけるプランジャー３０ｂのストロークとして設定することができる。ここで、上記した液体ブロー成形装置１の「使用可能状態」とは、作動条件設定工程による作動条件の微調整を行うことなく、ブロー成形工程とサックバック工程とを行って液体入り容器Ｃを成形した場合に、その液体入り容器Ｃを規格値に対して許容範囲内の容量に成形することができる状態のことである。液体ブロー成形装置１がこのような使用可能状態とされて未だブロー成形工程が行われていない状態では、プランジャーポンプ３０とブローノズル２３との間の液体Ｌには僅かな気泡しか混入していないので、基準ストロークは０（ゼロ）に近い値となる。なお、基準ストロークは、液体ブロー成形装置１を使用可能状態とした後、最初に行った予備加圧工程におけるプランジャー３０ｂのストロークとして設定するに限らず、２回目以降に行った予備加圧工程におけるプランジャー３０ｂのストロークとして設定することも、予備実験等により予め設定されたプランジャー３０ｂのストロークとして設定することもできる。

図４に、２回目以降のブロー成形工程を行う際の予備加圧工程におけるプランジャー３０ｂの作動ストロークと基準ストロークとの関係の一例を示す。図４に示すように、プランジャーポンプ３０とブローノズル２３との間の液体Ｌに僅かしか気泡が混入していない状態で液体Ｌの圧力が所定圧力に達するまでプランジャー３０ｂを作動させた場合には、プランジャー３０ｂの作動ストロークつまり基準ストロークは０（ゼロ）に近い小さな値となる。これに対して、ブロー成形工程が行われてプランジャーポンプ３０とブローノズル２３との間の液体Ｌにある程度の気泡が混入した状態の場合では、当該液体Ｌの圧力が所定圧力に達するまでプランジャー３０ｂを作動させると、プランジャー３０ｂの作動ストロークは基準ストロークよりも大きくなる。したがって、２回目以降のブロー成形工程を行う際の予備加圧工程において、液体Ｌの圧力が所定圧力に達するまでプランジャー３０ｂを作動させ、その作動ストロークの基準ストロークに対する差に基づいて、プランジャーポンプ３０とブローノズル２３との間の液体Ｌに混入している気泡の量を推定することができる。

なお、後述するブロー成形工程において、プランジャーポンプ３０とブローノズル２３との間の液体Ｌの圧力が高められたままシール体２７が開かれると、圧力を高められた液体Ｌがプリフォーム２内に一気に供給され、プリフォーム２内への液体Ｌの供給初期において当該プリフォーム２内における液体Ｌの挙動が乱れて、成形後の液体入り容器Ｃに芯ずれや破裂、肉厚の偏り等を生じるなど、その成形性が低下する虞がある。そのため、図４に示すように、予備加圧工程を行った後には、プランジャー３０ｂを原位置にまで後退させて、プランジャーポンプ３０による液体Ｌの加圧を一旦解除するようにしている。これにより、ブロー成形工程においてシール体２７を開放してプリフォーム２内への液体Ｌの供給を開始した初期におけるプリフォーム２内における液体Ｌの挙動の乱れを抑制して、液体入り容器Ｃの成形性を高めることができる。

予備加圧工程が完了すると、次に、作動条件設定工程が行われる。作動条件設定工程においては、予備加圧工程により得られたデータに基づいてプランジャーポンプ３０の作動条件を設定する。ここで、作動条件設定工程において設定されるプランジャーポンプ３０の作動条件は、プリフォーム２をブロー成形工程により所定形状の液体入り容器Ｃに成形した後に、当該成形後の液体入り容器Ｃの内部からブローノズル２３内に向けて液体Ｌを吸い戻すサックバック工程を行う際のプランジャー３０ｂの逆方向（吸引方向）に向けた作動ストロークである。

本実施の形態では、作動条件設定工程において、サックバック工程を行う際のプランジャーポンプ３０の作動条件を、以下の手順で設定するようにしている。

まず、予備加圧工程において、シール体２７によりブローノズル２３を閉じるとともに開閉弁Ｖ１及び開閉弁Ｖ２を全て閉じた状態で、プランジャーポンプ３０とブローノズル２３との間の液体Ｌの圧力が所定圧力に達するまでプランジャーポンプ３０を正方向に作動させる。そして、プランジャーポンプ３０とブローノズル２３との間の液体Ｌの圧力が所定圧力に達したときのプランジャー３０ｂの作動ストロークを基準ストロークと比較し、当該作動ストロークと基準ストロークとの差に基づいてサックバック工程を行う際のプランジャー３０ｂの逆方向（吸引方向）に向けた作動ストロークを設定する。この場合、例えば、予備加圧工程においてプランジャーポンプ３０とブローノズル２３との間の液体Ｌの圧力が所定圧力に達したときのプランジャー３０ｂの作動ストロークから基準ストロークを差し引いた値に係数αを掛けたストローク量を、サックバック工程を行う際のプランジャー３０ｂの逆方向に向けた規定の作動ストロークに加え、これを次回のサックバック工程におけるプランジャー３０ｂの逆方向に向けた作動ストロークに設定することができる。このとき、液体Ｌの圧力が所定圧力に達したときのプランジャー３０ｂの作動ストロークが基準ストロークよりも大きければ、次回のサックバック工程におけるプランジャー３０ｂの逆方向に向けた作動ストロークは規定の作動ストロークよりも大きくなり、液体Ｌの圧力が所定圧力に達したときのプランジャー３０ｂの作動ストロークが基準ストロークよりも小さければ、次回のサックバック工程におけるプランジャー３０ｂの逆方向に向けた作動ストロークは規定の作動ストロークよりも小さくなる。なお、上記したプランジャー３０ｂの逆方向に向けた「規定の作動ストローク」とは、上記した使用可能状態の液体ブロー成形装置１により、作動条件設定工程による作動条件の微調整を行うことなく最初のブロー成形工程を行った後、当該規定の作動ストロークで成形後の液体入り容器Ｃから所定量の液体を吸い戻した場合に、当該サックバック工程後の液体入り容器Ｃに収容される液体Ｌの量を規格量に対して許容範囲内にすることができる作動ストロークのことである。

このように、本発明では、予備加圧工程で得られたプランジャーポンプ３０とブローノズル２３との間の液体Ｌの圧力が所定圧力に達するまでのプランジャー３０ｂのストロークを基準ストロークと比較することで、プランジャーポンプ３０とブローノズル２３との間の液体Ｌに混入している気泡の量を推定し、液体Ｌに混入する気泡の量に応じてサックバック工程におけるプランジャー３０ｂの作動ストロークを微調整するようにしている。

なお、上記した係数αは、後述するように、ブロー成形工程におけるプランジャーポンプ３０の作動条件の設定の有無等の種々の条件に応じて設定される係数である。この係数αは、予め行う実験等により定めることができる。

また、最初の液体ブロー成形以降、繰り返し液体ブロー成形が行われると、その度にプランジャーポンプ３０とブローノズル２３との間の液体Ｌに含まれる気泡の量が増加することになるが、その度にサックバック工程におけるプランジャー３０ｂの作動ストロークが微調整されることになる。

作動条件設定工程においては、上記したサックバック工程におけるプランジャーポンプ３０の作動条件に加えて、ブロー成形工程におけるプランジャーポンプ３０の作動条件を設定する構成とすることもできる。

この場合、ブロー成形工程におけるプランジャーポンプ３０の作動条件を、例えば、予備加圧工程により得られたデータから推定される液体Ｌへの気泡の混入量に基づき、プリフォーム２に供給される液体Ｌの量が一定となるように、位置制御により制御されるプランジャー３０ｂの終点位置を原位置に対してより離れた位置に変更するように設定することができる。より具体的には、予備加圧工程においてプランジャーポンプ３０とブローノズル２３との間の液体Ｌの圧力が所定圧力に達したときのプランジャー３０ｂの作動ストロークと基準ストロークとの差に係数βを掛けた値に相当するストローク量を、ブロー成形工程を行う際のプランジャー３０ｂの正方向に向けた規定の作動ストロークに加えて、これを次回のブロー成形工程におけるプランジャー３０ｂの正方向に向けた作動ストロークに設定することができる。

なお、上記した係数βは、液体ブロー成形を実施する際の種々の条件に応じて設定される係数である。この係数βは、予め行う実験等により定めることができる。

ブロー成形工程におけるプランジャーポンプ３０の作動条件は、上記したプランジャー３０ｂの終点位置の変更に加えて、液体Ｌへの気泡の混入量に応じてプランジャー３０ｂの移動速度を変更するように設定することもできる。

作動条件設定工程が完了すると、次に、ブロー成形工程が行われる。ブロー成形工程においては、ブローノズル２３を開放し、開閉弁Ｖ１及び開閉弁Ｖ２を閉じた状態とし、作動条件設定工程により設定された作動条件でプランジャーポンプ３０を正方向に作動させる。これにより、プランジャーポンプ３０からブローノズル２３を通してプリフォーム２の内部に所定の圧力にまで加圧した液体Ｌを供給して、プリフォーム２を所定形状の容器に成形（液体ブロー成形）することができる。このブロー成形工程においては、図５に示すように、プリフォーム２はキャビティ１１に沿った所定形状の液体入り容器Ｃとなるまで成形される。プリフォーム２が図５に示す液体入り容器Ｃにまで成形されると、ブロー成形工程が完了する。

ここで、ブロー成形工程におけるプランジャーポンプ３０の作動条件は、作動条件設定工程において、液体Ｌに混入する気泡の量に応じてプランジャー３０ｂの終点位置が微調整されたものとなっているので、プランジャーポンプ３０とブローノズル２３との間の液体Ｌに混入する気泡の量に拘わらず、ブロー成形工程においてプリフォーム２に供給される液体Ｌ（気泡を含む液体Ｌ）の充填圧を一定にすることができる。また、この場合、成形サイクル等の諸条件を考慮して、プランジャー３０ｂの移動速度を微調整することもできる。

このように、作動条件設定工程において、サックバック工程におけるプランジャーポンプ３０の作動条件に加えて、ブロー成形工程におけるプランジャーポンプ３０の作動条件を設定する構成とした場合には、液体ブロー成形の加圧媒体としてシャンプーやリンス等の比較的粘度が高く、気泡を含み易い液体Ｌを用いたとしても、プランジャーポンプ３０とブローノズル２３との間の液体Ｌに含まれる気泡の量に拘わらず、当該液体Ｌによりプリフォーム２を所定形状の容器に確実に成形することができる。したがって、成形後の液体入り容器Ｃの内容積のばらつきを抑制することができる。また、液体Ｌとして、気泡の抜け方が相違する種々の粘度の液体Ｌを用いるようにしても、その液体ブロー成形の度に、当該液体Ｌが含む気泡の量に応じた作動条件でプランジャーポンプ３０を作動させてプリフォーム２を所定形状の容器に確実に成形することができる。

液体ブロー成形装置１に延伸ロッド２９を設けた場合には、ブロー成形工程において延伸ロッド２９を下方に向けて進出移動させ、当該延伸ロッド２９によりプリフォーム２を軸方向（縦方向）へ延伸させることができる。これにより、プリフォーム２を液体Ｌの圧力と延伸ロッド２９とで二軸方向に成形する二軸延伸ブロー成形を行うことができる。二軸延伸ブロー成形によれば、プリフォーム２をより精度よく所定形状の液体入り容器Ｃに成形することができる。

ブロー成形工程が完了すると、次にサックバック工程が行われる。サックバック工程においては、図６に示すように、ブローノズル２３を開放し、開閉弁Ｖ１及び開閉弁Ｖ２を閉じた状態としたまま、作動条件設定工程により設定された作動条件でプランジャーポンプ３０を逆方向に作動させる。これにより、ブロー成形工程において所定形状に成形された液体入り容器Ｃの内部からブローノズル２３内に向けて設定量の液体Ｌを吸い戻すサックバックが行なわれる。サックバック工程が行われると、液体入り容器Ｃは吸い戻された液体Ｌの量だけ内容量が減少し、キャビティ１１との間に隙間を生じた減容変形状態となり、その内部は大気よりも低い圧力となる。

ここで、サックバック工程においては、プランジャー３０ｂは、作動条件設定工程により設定された作動ストロークつまり液体Ｌに混入する気泡の量に応じて微調整された作動ストロークで作動するので、液体Ｌに混入する気泡の量に拘わらず、サックバック工程の完了後に液体入り容器Ｃの内部に残る液体Ｌの量が規定の量となる設定量の液体Ｌのみが液体入り容器Ｃから吸い戻されることになる。したがって、液体ブロー成形の加圧媒体としてシャンプーやリンス等の比較的粘度が高く、気泡を含み易い液体Ｌを用いた場合であっても、プランジャーポンプ３０とブローノズル２３との間の液体Ｌに混入する気泡の量に拘わらず、サックバック工程完了後の液体入り容器Ｃの内部に残る液体Ｌの量を規定量にすることができる。また、繰り返しブロー成形工程が行われることにより、プランジャーポンプ３０とブローノズル２３との間の液体Ｌに含まれる気泡の量が増加しても、その都度、サックバック工程におけるプランジャー３０ｂの作動ストロークが当該気泡の量に対応した値に微調整されるので、常にサックバック工程完了後の液体入り容器Ｃの内部に残る液体Ｌの量を規定量にすることができる。

このように、本発明では、予備加圧工程により得られたデータに基づいてサックバック工程におけるプランジャーポンプ３０の作動ストロークを微調整するようにしたので、プランジャーポンプ３０とブローノズル２３との間の液体Ｌに含まれる気泡の量に拘わらず、サックバック工程の完了後に液体入り容器Ｃの内部に残る液体Ｌの量が規定の量となるように液体Ｌを液体入り容器Ｃから吸い戻して、サックバック工程完了後の液体入り容器Ｃの内部に残る液体Ｌの量を確実に規定量に設定することができる。

液体入り容器Ｃから設定量の液体Ｌを吸い戻すと、サックバック工程が完了し、図７に示すようにシール体２７によりブローノズル２３を閉塞し、プランジャーポンプ３０の作動を停止させる。次いで、ノズルユニット２０を上方に移動させてブローノズル２３を液体入り容器Ｃの口部２ａから離脱させるとともに、金型１０を型開きして液体入り容器Ｃを金型１０から取り出す。金型１０から取り出された液体入り容器Ｃを図８に示す。

図８に示すように、金型１０から取り出された液体入り容器Ｃには規定の量の内容液Ｌが充填され、その内部には液体Ｌが収容されない所定量のヘッドスペースＨＳが形成される。

なお、液体ブロー成形装置１に延伸ロッド２９を設けた場合には、サックバック工程における液体Ｌの吸い戻しに加えて、成形後の液体入り容器Ｃから延伸ロッド２９を引き抜くことにより、延伸ロッド２９の体積分だけ液体入り容器Ｃの内容量を減少させて液体入り容器ＣにヘッドスペースＨＳを生じさせることができる。この場合、サックバック工程において液体入り容器Ｃの内部から吸い戻す液体Ｌの量は、延伸ロッド２９を液体入り容器Ｃの内部から引き抜くことにより生じる内容量の減少を勘案して設定する。

ブロー成形工程においては、プリフォーム２の内部へ供給される液体Ｌの充填圧を監視し、この充填圧の基準値に対する差に基づいてプランジャーポンプ３０の作動条件を補正する構成とすることもできる。この場合、プランジャーポンプ３０の作動条件の補正は、プリフォーム２の内部へ供給される液体Ｌの充填圧の、圧力上昇傾き、１次ピーク圧、２次ピーク圧への上昇ポイント及び２次ピーク圧のうちの少なくとも１つの基準値に対する差に基づいて行う構成とすることができる。

図９に示すように、ブロー成形工程においては、プランジャーポンプ３０が作動することによりプリフォーム２の内部へ供給される液体Ｌの充填圧は、プリフォーム２をキャビティ１１に沿った形状にまで成形する成形区間と、成形区間の後に、成形後の容器内を所定圧に保持する保持区間とを有するプロセスチャートに従って変化する設定とされる。当該プロセスチャートの成形区間においては、図１０に示すように、Ａ点において液体Ｌのプリフォーム２への充填がスタートし、Ａ点から所定の圧力上昇傾きＢで充填圧が上昇し、Ａ点からＣｔ秒経過後にＣ点において１次ピーク圧Ｃｐとなる。１次ピーク圧Ｃｐとなった後に充填圧は略一定となり、Ａ点からＤｔ秒経過したＤ点において充填圧はＤｐとなり、そこから２次ピークへの上昇が開始され、Ａ点からＥｔ秒経過したＥ点において２次ピーク圧Ｅｐとなる。

上記プロセスチャートにおける圧力上昇傾きＢ、Ｃ点における１次ピーク圧Ｃｐ、２次ピークへの上昇ポイントとなるＤ点及びＥ点における２次ピーク圧Ｅｐに対しては、それぞれ予め実験等により基準値が設定されている。これらの基準値は、液体ブロー成形によって、プリフォーム２を所定形状の容器に精度よく成形するとともに成形後の容器の内部に充填される液体Ｌの量を規定量とすることができる基準となる値である。

ブロー成形工程において、プリフォーム２の内部へ供給される液体Ｌの充填圧の、圧力上昇傾きＢ、Ｃ点における１次ピーク圧Ｃｐ、２次ピークへの上昇ポイントＤ点及びＥ点における２次ピーク圧Ｅｐを監視し、これらの値がそれぞれ基準値に対して差を生じたときに、フィードバック制御により、当該差を無くすようにプランジャーポンプ３０の作動条件を補正する。これにより、ブロー成形工程における液体Ｌの充填プロセスを最適化して、さらに精度よく、プリフォーム２を所定形状の容器に成形することが可能となる。

なお、プランジャーポンプ３０の作動条件の補正は、プリフォーム２の内部へ供給される液体Ｌの充填圧の、圧力上昇傾きＢ、Ｃ点における１次ピーク圧Ｃｐ、２次ピークへの上昇ポイントＤ点及びＥ点における２次ピーク圧Ｅｐのうちの少なくとも１つに基づいて行うようにすることができるが、液体Ｌの充填圧の、圧力上昇傾きＢ、Ｃ点における１次ピーク圧Ｃｐ、２次ピークへの上昇ポイントＤ点及びＥ点における２次ピーク圧Ｅｐの任意の複数ないし全てに基づいて行うこともできる。また、プランジャーポンプ３０の作動条件の補正は、プロセスチャートにおけるプリフォーム２の内部へ供給される液体Ｌの充填圧の、上記以外の点ないし部分に基づいて行うこともできる。例えば、プランジャーポンプ３０の作動条件の補正は、図９に示す保圧区間における液体Ｌの充填圧に基づいて行うこともできる。また、ブロー成形工程においてプリフォーム２の内部へ供給される液体Ｌの充填圧の、圧力上昇傾きＢ、Ｃ点における１次ピーク圧Ｃｐ、２次ピークへの上昇ポイントＤ点及びＥ点における２次ピーク圧Ｅｐのうちの少なくとも１つに基づいて、サックバック工程におけるプランジャーポンプ３０の作動条件を補正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、前記実施の形態では、図１に示す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方法を行う場合を示したが、他の構成の液体ブロー成形装置等を用いて本発明の液体ブロー成形方法を行うこともできる。

また、前記実施の形態では、加圧供給源としてプランジャーポンプ３０を用いているが、液体Ｌを加圧してプリフォーム２に供給することができるものであれば、プランジャーポンプ３０以外のものを加圧供給源として用いることもできる。

さらに、前記実施の形態では、作動条件設定工程において、予備加圧工程におけるプランジャーポンプ３０とブローノズル２３との間の液体Ｌの圧力が所定圧力に達するまでのプランジャー３０ｂのストロークと基準ストロークとの差に基づいてプランジャーポンプ３０の作動条件を設定するようにしているが、予備加圧工程においてプランジャー３０ｂを所定のストロークだけ移動させたときに生じるプランジャーポンプ３０とブローノズル２３との間の液体Ｌの圧力の変化に基づき、サックバック工程におけるプランジャー３０ｂの作動ストロークを設定する構成とすることもできる。

さらに、前記実施の形態では、ブロー成形工程の前に、サックバック工程におけるプランジャー３０ｂの作動ストロークを設定する作動条件設定工程を行うようにしているが、これに限らず、当該作動条件設定工程をブロー成形工程の後であってサックバック工程の前に行うこともできる。

さらに、前記実施の形態では、作動条件設定工程において、サックバック工程におけるプランジャーポンプ３０の作動条件に加えてブロー成形工程におけるプランジャーポンプ３０の作動条件をも設定するようにしているが、ブロー成形工程におけるプランジャーポンプ３０の作動条件を設定しない構成とすることもできる。

１ 液体ブロー成形装置
２ プリフォーム
２ａ 口部
２ｂ 胴部
１０ 金型
１１ キャビティ
２０ ノズルユニット
２１ 本体ブロック
２２ 支持ブロック
２３ ブローノズル
２４ 供給路
２５ 供給ポート
２６ 排出ポート
２７ シール体
２８ 軸体
２９ 延伸ロッド
３０ プランジャーポンプ（加圧供給源）
３０ａ シリンダ
３０ｂ プランジャー
３１ 供給タンク
３２ 圧力計
Ｌ 液体（内容液）
Ｐ１ 接続路
Ｖ１ 開閉弁
Ｐ２ 接続路
Ｐ３ 接続路
Ｖ２ 開閉弁
Ｃ 液体入り容器
ＨＳ ヘッドスペース

Claims (2)

1. 加圧供給源からブローノズルを通して有底筒状のプリフォームの内部に加圧した液体を供給して該プリフォームから所定形状の容器の内部に内容液が収容されてなる液体入り容器を成形する液体ブロー成形方法であって、
   前記ブローノズルをシール体で閉塞した状態で前記加圧供給源を作動させて該加圧供給源と前記ブローノズルとの間の液体を予備加圧する予備加圧工程と、
   前記予備加圧工程により得られたデータに基づいて前記加圧供給源の作動条件を設定する作動条件設定工程と、
   前記ブローノズルを開放した状態で前記加圧供給源を作動させて前記プリフォームを所定形状の容器に液体ブロー成形するブロー成形工程と、
   前記ブローノズルを開放した状態のままで前記作動条件設定工程により設定された作動条件で前記加圧供給源を逆方向に作動させて前記ブロー成形工程において所定形状に成形された前記容器の内部から前記ブローノズル内に向けて液体を吸い戻すサックバック工程と、を有し、
   前記加圧供給源は、シリンダと該シリンダの内部で軸方向に移動自在のプランジャーとを備えたプランジャーポンプであり、
   前記作動条件設定工程において設定される前記加圧供給源の作動条件は、前記プランジャーの作動ストロークであり、
   前記作動条件設定工程においては、前記予備加圧工程における前記プランジャーポンプと前記ブローノズルとの間の液体の圧力が所定圧力に達するまでの前記プランジャーのストロークと基準ストロークとの差に基づいて前記加圧供給源の作動条件を設定することを特徴とする液体ブロー成形方法。
2. 前記ブロー成形工程において、前記作動条件設定工程により設定された作動条件で前記加圧供給源を作動させて前記プリフォームを所定形状の容器に液体ブロー成形する、請求項１に記載の液体ブロー成形方法。

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