JP7145419B2 - プラスチックボトル製造装置及びプラスチックボトル製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、プラスチックボトル製造装置及びプラスチックボトル製造方法に関する。

従来より、プリフォームをブロー成形することによりプラスチックボトル（ＰＥＴボトル）を製造するプラスチックボトル製造装置が知られている。このようなプラスチックボトル製造装置においては、繰り返し同一の形状や物性値をもつプラスチックボトルを成形するために、同一の温度及び湿度で管理されたプリフォームを使用し、予め設定された条件になるようにプリフォーム加熱用のヒーターを制御することが行われている。

特開２００７－５０３３４３号公報

しかしながら、実際には、プリフォームの保管条件や、ブロー成形機の設置された場所の環境温度、及びヒーターの状態等にばらつきがあるため、同一の形状や物性値をもつプラスチックボトルを成形することは難しい。具体的には、プリフォームの保管温度及び湿度や、ブロー成形機の設置場所の環境温度が変化するため、ヒーターによるプリフォームの温度が変化する。この場合、プリフォームの延伸状態が変化し、得られるプラスチックボトルの外形寸法や物性値が変わってしまう。

また、従来、プラスチックボトルの肉厚を１本ずつ測定機にて計測し、そのデータをヒーターの１つずつにフィードバックする手法も存在する（特許文献１参照）。しかしながら、このような方法を用いた場合、データを取得するために予め大量のプラスチックボトルを廃棄することを前提としてブロー成形する必要がある。このため、プラスチックボトルを大量に廃棄したり、データを取得するための時間をロスしたりすることから、多品種を製造するラインには向いていない。

本開示は、プリフォームの温度のばらつきによってプラスチックボトルの物性にばらつきが生じることを抑えることが可能な、プラスチックボトル製造装置及びプラスチックボトル製造方法を提供する。

本実施の形態によるプラスチックボトル製造装置は、プリフォームを加熱するとともに、前記プリフォームの長手方向に沿って配置された複数の加熱体を有するプリフォーム加熱部と、前記プリフォーム加熱部によって加熱された前記プリフォームをブロー成形することによりプラスチックボトルを成形するブロー成形部と、前記プリフォーム加熱部と前記ブロー成形部との間に設けられ、前記プリフォームの長手方向に沿って複数の測定点における前記プリフォームの温度を測定するプリフォーム温度測定部と、前記プリフォーム温度測定部に接続されるとともに、前記プリフォーム加熱部を制御する制御部とを備え、前記複数の測定点は、前記複数の加熱体にそれぞれ対応して設けられ、前記制御部は、予め定められた前記プリフォームの各測定点における最適温度分布と、前記プリフォーム温度測定部で測定された前記プリフォームの各測定点における実測温度分布とに基づいて、前記プリフォーム加熱部の各加熱体の出力を制御する。

本実施の形態によるプラスチックボトル製造装置において、前記プリフォーム温度測定部は、サーモグラフィーであってもよい。

本実施の形態によるプラスチックボトル製造装置において、前記制御部は、前記プリフォームの１つの測定点における実測温度が、前記１つの測定点における最適温度と一定値以上異なっている場合、前記１つの測定点に対応する１つの加熱体の出力を制御してもよい。

本実施の形態によるプラスチックボトル製造装置において、前記制御部は、前記プリフォームの１つの測定点における実測温度が、前記１つの測定点における最適温度と一定値以上異なっている場合、前記１つの測定点に対応する１つの加熱体の出力と、前記１つの加熱体と異なる他の加熱体の出力とを制御してもよい。

本実施の形態によるプラスチックボトル製造装置において、前記制御部は、前記プリフォームの幅方向中心に各測定点を設定してもよい。

本実施の形態によるプラスチックボトル製造装置において、前記制御部は、前記プリフォームを長手方向に沿って複数のゾーンに分割し、各ゾーンの内部で最も高い温度となる箇所に各測定点を設定してもよい。

本実施の形態によるプラスチックボトル製造方法は、プリフォームの長手方向に沿って配置された複数の加熱体を有するプリフォーム加熱部によって前記プリフォームを加熱するプリフォーム加熱工程と、加熱された前記プリフォームをブロー成形することによりプラスチックボトルを成形するブロー成形工程と、前記プリフォーム加熱工程と前記ブロー成形工程との間に設けられ、前記プリフォームの長手方向に沿って複数の測定点における前記プリフォームの温度を測定するプリフォーム温度測定工程とを備え、前記複数の測定点は、前記複数の加熱体にそれぞれ対応して設けられ、前記プリフォーム加熱部の各加熱体の出力は、予め定められた前記プリフォームの各測定点における最適温度分布と、前記プリフォームの各測定点における実測温度分布とに基づいて制御される。

本実施の形態によれば、プリフォームの温度のばらつきによってプラスチックボトルの物性にばらつきが生じることを抑えることができる。

図１は、プリフォームを示す正面図である。 図２は、プラスチックボトルを示す正面図である。 図３は、一実施の形態によるプラスチックボトル製造装置を示す概略平面図である。 図４は、プラスチックボトル製造装置のプリフォーム加熱部をプリフォームの進行方向から見た概略図である。 図５は、プリフォーム加熱部のヒーターボックスを示す概略斜視図である。 図６は、プリフォームに設けられた複数の測定点を示す図である。 図７（ａ）－（ｅ）は、一実施の形態によるプラスチックボトル製造方法を示す図である。 図８（ａ）（ｂ）は、プリフォームに設けられた複数の測定点における温度分布を示す図である。 図９（ａ）（ｂ）は、プリフォームの複数の測定点を設定する方法示す図である。

以下、一実施の形態について、図１乃至図９を参照して説明する。図１乃至図９は一実施の形態を示す図である。

（プリフォームの構成）
まず、図１によりプリフォームの概要について説明する。

図１に示すように、プリフォーム１０は、口部１１と、口部１１に連結された胴部１２と、胴部１２に連結された底部１３とを備えている。このうち口部１１は、ねじ部１４と、ねじ部１４の下方に設けられたフランジ部１５とを有している。なお、口部１１は、後述するプラスチックボトル２０の口部２１に対応するものであり、プラスチックボトル２０の口部２１と略同一の形状を有している。また、胴部１２は、後述するプラスチックボトル２０の首部２６、肩部２７、及び胴部２２に対応するものであり、略円筒形状を有している。底部１３は、後述するプラスチックボトル２０の底部２３に対応するものであり、略半球形状を有している。

このプリフォーム１０は、合成樹脂製ペレットを射出成形することにより作製されたものである。このような合成樹脂材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等を用いることができる。また、プリフォーム１０は、２層以上の多層成形プリフォームとして形成することもできる。例えば、中間層をＭＸＤ６、ＭＸＤ６＋脂肪酸塩、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、エチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）又はポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のガスバリア性を有する樹脂（中間層）として３層以上からなるプリフォーム１０を作製しても良い。なお、中間層としては、上述した各種樹脂をブレンドした樹脂を用いても良い。

なお、本実施の形態において、プリフォーム１０の「長手方向」とは、プリフォーム１０の口部１１と底部１３とを結ぶ方向であって、プリフォーム１０の中心軸線Ａに平行な方向をいう。また、プリフォーム１０の「幅方向」とは、プリフォーム１０の中心軸線Ａに対して垂直な方向をいう。

（プラスチックボトルの構成）
次に、図２により上述したプリフォームを用いて作製されるプラスチックボトルの構成について説明する。

図２に示すプラスチックボトル２０は、上述したプリフォーム１０を二軸延伸ブロー成形することにより得られるものである。このプラスチックボトル２０は、口部２１と、口部２１の下方に設けられた首部２６と、首部２６の下方に設けられた肩部２７と、肩部２７の下方に設けられた胴部２２と、胴部２２の下方に設けられた底部２３とを備えている。

このうち口部２１は、図示しないキャップに螺着されるねじ部２４と、ねじ部２４の下方に設けられたフランジ部２５とを有している。なお、口部２１の形状は、従来公知の形状であっても良い。

首部２６は、フランジ部２５と肩部２７との間に位置しており、略均一な径をもつ略円筒形状を有している。肩部２７は、首部２６と胴部２２との間に位置しており、首部２６から胴部２２に向けて徐々に径が拡大する形状を有している。

胴部２２は、全体として略均一な径をもつ円筒形状を有している。しかしながら、これに限られるものではなく、胴部２２が四角形筒形状や八角形筒形状等の多角形筒形状を有していても良い。あるいは、胴部２２が上方から下方に向けて均一でない水平断面をもつ筒形状を有していても良い。また、本実施の形態において、胴部２２は、凹凸が形成されておらず、略平坦な表面を有しているが、これに限られるものではない。例えば、胴部２２にパネル又は溝等の凹凸が形成されていても良い。

底部２３は、中央に位置する凹部２８と、凹部２８の周囲に設けられた接地部２９とを有している。なお、底部２３の形状についても特に限定されるものではなく、従来公知の底部形状（例えばペタロイド底形状や丸底形状等）を有していても良い。

また胴部２２におけるプラスチックボトル２０の厚みは、これに限定されるものではないが、例えば５０μｍ以上２５０μｍ以下程度とすることができる。さらに、プラスチックボトル２０の重量についても、これに限定されるものではないが、１０ｇ以上２０ｇ以下とすることができる。このようにプラスチックボトル２０の肉厚を薄くした場合、プラスチックボトル２０の軽量化を図ることができる。

なおプラスチックボトル２０の形状は、プリフォーム１０を二軸延伸ブロー成形することにより形成されるものであればどのような形状であっても良く、図２に示す形状に限定されるものではない。

（プラスチックボトル製造装置）
次に、図３乃至図６を用いてプラスチックボトル製造装置５０の構成について説明する。

図３に示すように、プラスチックボトル製造装置５０は、プリフォーム１０からプラスチックボトル２０を製造する装置である。このようなプラスチックボトル製造装置５０は、プリフォーム供給部５１と、プリフォーム加熱部５２と、プリフォーム温度測定部５３と、ブロー成形部５４と、ボトル排出部５５とを備えている。これらプリフォーム供給部５１、プリフォーム加熱部５２、プリフォーム温度測定部５３、ブロー成形部５４、及びボトル排出部５５は、プリフォーム１０及びプラスチックボトル２０の搬送方向に沿ってこの順番に配置されている。

このうちプリフォーム供給部５１は、プラスチックボトル製造装置５０の外部からプリフォーム１０が供給される部分である。またプリフォーム供給部５１に隣接して、プリフォーム１０を回転搬送するロータリー状の第１搬送ロータリー５６が配置されている。プリフォーム供給部５１から供給されたプリフォーム１０は、第１搬送ロータリー５６を介して、プリフォーム加熱部５２に送られる。

プリフォーム加熱部５２は、搬送機構６１と、搬送機構６１の周囲に設けられたヒーターボックス６２を有している。このうち搬送機構６１は、平面視で略レーストラック形状を有しており、多数のプリフォーム１０を連続して一定方向（図３では平面視で時計回り方向）に搬送可能となっている。

図４に示すように、搬送機構６１は、移動する基部６３と、各基部６３から上方に突出する搬送マンドレル６４とを有している。搬送マンドレル６４は、それぞれプリフォーム１０に対応しており、各プリフォーム１０は、その口部１１を下方に向けた状態で、対応する搬送マンドレル６４により支持される。そして、プリフォーム１０は、搬送マンドレル６４によって一定方向に回転（自転）しながら、図３の矢印方向に搬送される。

プラスチックボトル製造装置５０におけるプラスチックボトル２０（プリフォーム１０）の生産（搬送）速度は、４００ｂｐｍ以上１２００ｂｐｍ以下とすることが好ましく、適宜設定することができる。ここでｂｐｍ（bottle per minute）とは、特定の箇所を１分間に通過するプラスチックボトル２０（プリフォーム１０）の個数をいう。なお、プラスチックボトル２０（プリフォーム１０）の搬送速度は、プラスチックボトル製造装置５０を用いてプラスチックボトル２０の生産を開始してから、所定数のプラスチックボトル２０の生産が完了するまで、一定速度に維持することが好ましい。これにより、プラスチックボトル２０（プリフォーム１０）の搬送速度が変化することに起因して、各工程の装置に設定された様々な設定値のバランスが崩れることを抑え、プラスチックボトル２０を安定して生産することが可能となる。

図３に示すように、ヒーターボックス６２は、搬送機構６１の周囲に設けられている。ヒーターボックス６２は、搬送機構６１によって搬送されているプリフォーム１０を周囲から加熱するものである。ヒーターボックス６２は、搬送機構６１の進行方向に沿って複数（１６個）配置されている。この場合、複数のヒーターボックス６２は互いに同一の構成を有している。しかしながら、複数のヒーターボックス６２の構成が互いに異なっていても良い。また、ヒーターボックス６２の個数は、限定されるものではなく、１つ以上であれば良い。

図４及び図５に示すように、ヒーターボックス６２は、プリフォーム１０を加熱する複数（この場合は６つ）の加熱体（電気ヒーター）６５を有する。各加熱体６５は、それぞれ細長い棒状であり、プリフォーム１０の搬送方向（水平方向）に略平行に延びている。また、複数の加熱体６５は、プリフォーム１０の長手方向に沿って、上下に互いに間隔を空けて配置されている。

各ヒーターボックス６２は、ヒーター取付部６６と、ヒーター取付部６６に取り付けられ、上下方向に並んで配置された複数の加熱体６５とを有している。そして各加熱体６５からの熱により、搬送中のプリフォーム１０を加熱するようになっている。複数の加熱体６５は、上方（底部１３側）から下方（フランジ部１５側）に向けて順に、第１加熱体６５ａ、第２加熱体６５ｂ、第３加熱体６５ｃ、第４加熱体６５ｄ、第５加熱体６５ｅ及び第６加熱体６５ｆを含む。このうち最も上方の第１加熱体６５ａは、主としてプリフォーム１０の底部１３を加熱し、最も下方の第６加熱体６５ｆは、主としてプリフォーム１０の胴部１２のうちフランジ部１５近傍を加熱する。第２加熱体６５ｂ乃至第５加熱体６５ｅは、主としてプリフォーム１０の胴部１２の中間部分を加熱する。しかしながら、プリフォーム１０の長さが短い場合には、例えば第２加熱体６５ｂ乃至第５加熱体６５ｅのいずれかがプリフォーム１０の底部１３を加熱しても良い。なお、本実施の形態において、第１加熱体６５ａ乃至第６加熱体６５ｆを総称して、単に加熱体６５ともいう。

プリフォーム加熱部５２は、制御部７０（図３参照）に接続されており、制御部７０によって制御される。すなわちプリフォーム加熱部５２の複数の加熱体６５は、それぞれ制御部７０によって互いに独立して制御され、強度を調整可能となっている。具体的には、加熱体６５は、出力０％（停止）から出力１００％（最大出力）まで任意の出力に制御可能となっている。この場合、加熱体６５の出力が大きいほど加熱体６５が高温になり、当該加熱体６５に近接するプリフォーム１０の部分が高温になる。反対に、加熱体６５の出力が低いほど加熱体６５が低温になり、当該加熱体６５に近接するプリフォーム１０の部分が低温になる。したがって、複数の加熱体６５の出力を適宜制御することにより、プリフォーム１０の長手方向に沿って温度分布を生成することができる。

さらに図３に示すように、プリフォーム加熱部５２の搬送機構６１の出口側近傍に、第２搬送ロータリー５７が配置されている。第２搬送ロータリー５７は、プリフォーム加熱部５２によって加熱されたプリフォーム１０をブロー成形部５４に搬送するための装置である。第２搬送ロータリー５７からのプリフォーム１０はブロー成形部５４に送られる。

本実施の形態において、第２搬送ロータリー５７の周囲に、プリフォーム温度測定部５３が設けられている。プリフォーム温度測定部５３は、第２搬送ロータリー５７によって搬送されるプリフォーム１０の表面温度を順次測定する。すなわち、図６に示すように、プリフォーム１０には、その長手方向に沿って複数の測定点Ｐが設けられている。プリフォーム温度測定部５３は、プリフォーム１０の複数の測定点Ｐにおけるプリフォーム１０の実際の温度を測定するものである。

例えば、図６において、プリフォーム１０には、長手方向に沿って６つの測定点Ｐが配置されている。具体的には、６つの測定点Ｐは、底部１３側からフランジ部１５側に向けて順に、第１測定点Ｐ１、第２測定点Ｐ２、第３測定点Ｐ３、第４測定点Ｐ４、第５測定点Ｐ５、及び第６測定点Ｐ６からなる。この第１測定点Ｐ１乃至第６測定点Ｐ６は、それぞれ第１加熱体６５ａ乃至第６加熱体６５ｆの加熱位置に対応する。すなわち測定点Ｐの数は、加熱体６５の数に一致する。例えば、第３加熱体６５ｃの出力を上げた場合、第３測定点Ｐ３における測定温度が上昇し、第５加熱体６５ｅの出力を下げた場合、第５測定点Ｐ５における測定温度が下降する。なお、本実施の形態において、第１測定点Ｐ１乃至第６測定点Ｐ６を総称して、単に測定点Ｐともいう。

また、プリフォーム温度測定部５３は、制御部７０に接続されている。プリフォーム温度測定部５３は、これら６つの測定点Ｐで測定されたプリフォーム１０の実際の表面温度を、第２搬送ロータリー５７によって搬送される全てのプリフォーム１０について測定し、制御部７０に送信する。

プリフォーム温度測定部５３としては、例えばサーモグラフィーを用いることができる。サーモグラフィーからなるプリフォーム温度測定部５３は、プリフォーム１０の各測定点Ｐから放射される赤外線を分析し、各測定点Ｐにおけるプリフォーム１０の温度を数値化して制御部７０に送信する。なお、プリフォーム温度測定部５３は、プリフォーム１０の搬送方向においてプリフォーム加熱部５２とブロー成形部５４との間に設けられていれば良く、必ずしも第２搬送ロータリー５７の周囲に設けられていなくても良い。

プリフォーム温度測定部５３がサーモグラフィーからなる場合、プリフォーム温度測定部５３として冷却型サーモグラフィーを用いることが好ましい。冷却型サーモグラフィーを用いることにより、プリフォーム１０の搬送速度を高速（例えば４００ｂｐｍ以上１２００ｂｐｍ以下）にした場合にも、高速で移動するプリフォーム１０の温度分布の画像を鮮明かつ確実に捕捉することができ、プリフォーム１０の温度を正確に測定することができる。

ブロー成形部５４は、プリフォーム加熱部５２によって加熱されたプリフォーム１０をブロー成形することによりプラスチックボトル２０を成形する装置である。このブロー成形部５４においては、ブロー成形金型７１（後述）を用いてプリフォーム１０を二軸延伸ブロー成形することにより、プラスチックボトル２０が作製される。

ブロー成形部５４の下流側には、第３搬送ロータリー５８、第４搬送ロータリー５９及びボトル排出部５５が設けられている。このうち、第３搬送ロータリー５８及び第４搬送ロータリー５９は、プラスチックボトル２０を回転搬送する装置である。またボトル排出部５５は、プラスチックボトル製造装置５０からのプラスチックボトル２０をプラスチックボトル製造装置５０の外部へ排出する部分である。ブロー成形部５４からのプラスチックボトル２０は、第３搬送ロータリー５８、第４搬送ロータリー５９及びボトル排出部５５を順次介して無菌充填機６７に送られる。無菌充填機６７は、プラスチックボトル２０内に、滅菌された飲料（内容物）を充填する装置である。

また、制御部７０は、少なくともプリフォーム温度測定部５３及びプリフォーム加熱部５２に接続されている。この制御部７０は、プリフォーム温度測定部５３で測定されたプリフォーム１０の温度の実測値に基づき、プリフォーム加熱部５２におけるプリフォーム１０の加熱を制御する。なお、制御部７０は、プリフォーム加熱部５２だけでなく、ブロー成形部５４及び／又は無菌充填機６７を制御しても良い。

さらに、プラスチックボトル製造装置５０は、チャンバ６８を有している。チャンバ６８の内部に、上述した第１搬送ロータリー５６、プリフォーム加熱部５２、第２搬送ロータリー５７、プリフォーム温度測定部５３、ブロー成形部５４、第３搬送ロータリー５８及び第４搬送ロータリー５９が収容されている。このようなチャンバ６８は、内部が無菌状態に保持された無菌チャンバであっても良い。

（プラスチックボトル製造方法）
次に、本実施の形態によるプラスチックボトル製造装置５０を用いたプラスチックボトル製造方法について、図３、図７乃至図９を用いて説明する。

まず、図１に示すプリフォーム１０を準備する（プリフォーム準備工程：図７（ａ）参照）。このプリフォーム１０は、図３に示すように、プリフォーム供給部５１からプラスチックボトル製造装置５０へ供給される。次いでプリフォーム１０は、プリフォーム供給部５１から第１搬送ロータリー５６を介して、プリフォーム加熱部５２に搬送される。

続いて、プリフォーム１０は、プリフォーム加熱部５２の搬送マンドレル６４により支持された状態で搬送機構６１によって搬送されながら、複数のヒーターボックス６２によって加熱される（プリフォーム加熱工程：図７（ｂ）参照）。この間、プリフォーム１０は、その中心軸線Ａに沿って回転（自転）しつつ、各ヒーターボックス６２の複数の加熱体６５によって周方向に均等に加熱される。また、複数の加熱体６５は、上方（底部１３側）から下方（フランジ部１５側）に向けて互いに間隔を空けて配置されており、それぞれプリフォーム１０の長手方向に異なる箇所を加熱する。すなわち、最も上方の第１加熱体６５ａは、主としてプリフォーム１０の底部１３を加熱し、最も下方の第６加熱体６５ｆは、主としてプリフォーム１０の胴部１２のうちフランジ部１５近傍を加熱する。第２加熱体６５ｂ乃至第５加熱体６５ｅは、主としてプリフォーム１０の胴部１２の中間部分を加熱する。

加熱工程の後、加熱されたプリフォーム１０は、プリフォーム加熱部５２から第２搬送ロータリー５７を介してブロー成形部５４に送られる（図３参照）。この間、プリフォーム温度測定部５３は、プリフォーム１０の長さ方向に沿う複数の測定点Ｐにおけるプリフォーム１０の温度を測定する（プリフォーム温度測定工程：図７（ｃ）参照）。

例えば、図８（ａ）に示すように、プリフォーム温度測定部５３は、プリフォーム１０の複数の測定点Ｐにおけるプリフォーム１０の実際の温度を測定する。プリフォーム温度測定部５３がサーモグラフィーである場合、プリフォーム温度測定部５３は、プリフォーム１０の各測定点Ｐから放射される赤外線を分析し、各測定点Ｐにおけるプリフォーム１０の温度を数値化しても良い。図８（ａ）において、プリフォーム温度測定部５３によって測定された第１測定点Ｐ１の実測温度は１００℃であり、第２測定点Ｐ２の実測温度は１０３℃であり、第３測定点Ｐ３の実測温度は１０５℃であり、第４測定点Ｐ４の実測温度は１１６℃であり、第５測定点Ｐ５の実測温度は１１０℃であり、第６測定点Ｐ６の実測温度は１２０℃である。このような各測定点Ｐにおけるプリフォーム１０の温度分布（実測温度分布）は、プリフォーム温度測定部５３から制御部７０に送信される。この場合、プリフォーム温度測定部５３は、プリフォーム温度測定部５３の視野を高速で通過する複数のプリフォーム１０の画像を連続的に撮影し、撮影した画像を制御部７０に送信しても良い。

図９（ａ）に示すように、制御部７０は、プリフォーム１０の幅方向（図９（ａ）の横方向）の中心に各測定点Ｐを設定しても良い。例えばプリフォーム温度測定部５３がサーモグラフィーである場合、制御部７０は、各プリフォーム１０全体の温度分布の画像に基づき、画像処理によりプリフォーム１０の長手方向両端Ｌｅ及び幅方向両端Ｗｅの位置を求める。そして、長手方向両端Ｌｅから所定の割合の位置を通過する横方向線Ｌｗと、幅方向両端Ｗｅの中心を通過する縦方向線Ｌｃとの交点に各測定点Ｐを設定する。なお、プリフォーム１０の温度をサーモグラフィーで測定する場合、プリフォーム１０の幅方向両端Ｗｅに近いほど、測定値が実際の温度よりも低くなりやすい傾向がある。このため、各測定点Ｐをプリフォーム１０の幅方向の中心に配置することにより、プリフォーム１０の表面温度をより正確に測定することができる。

あるいは、図９（ｂ）に示すように、制御部７０は、プリフォーム１０を長手方向に沿って複数のゾーンＺに分割し、各ゾーンＺの内部で最も高い温度となる箇所に各測定点Ｐを設定しても良い。なお、ゾーンＺの数と測定点Ｐの数とは互いに同一である。例えばプリフォーム温度測定部５３がサーモグラフィーである場合、制御部７０は、各プリフォーム１０全体の温度分布の画像に基づき、画像処理によりプリフォーム１０の長手方向両端Ｌｅの位置を求める。そして、長手方向両端Ｌｅから所定の割合の位置を通過する横方向線Ｌｚによって区切られた複数のゾーンＺを設定する。そして、各ゾーンＺの内部で最も測定値が高い箇所を測定点Ｐとする。上述したように、プリフォーム１０の温度をサーモグラフィーで測定する場合、プリフォーム１０の幅方向両端Ｗｅに近いほど、測定値が実際の温度よりも低くなりやすい傾向がある。このため、各ゾーンＺのうち最も測定値が高い箇所を測定点Ｐとすることにより、プリフォーム１０の表面温度をより正確に測定することができる。

制御部７０には、予め定められたプリフォーム１０の各測定点Ｐにおける最適温度分布（目標温度分布）が記憶されている。例えば、図８（ｂ）に示すように、第１測定点Ｐ１の最適温度は１００℃であり、第２測定点Ｐ２の最適温度は１０３℃であり、第３測定点Ｐ３の最適温度は１０５℃であり、第４測定点Ｐ４の最適温度は１１６℃であり、第５測定点Ｐ５の最適温度は１１０℃であり、第６測定点Ｐ６の最適温度は１２０℃である。このような最適温度分布は、通常のプラスチックボトル２０の製造時に予め測定しておいても良く、あるいは、経験的に把握されているデータを用いても良い。また、最適温度分布は、用いられるプリフォーム１０や、製造するプラスチックボトル２０に応じて異なる複数種類のものを用意しておいても良い。

次に、制御部７０は、プリフォーム温度測定部５３で測定されたプリフォーム１０の各測定点Ｐにおける実測温度分布（図８（ａ））と、予め記憶された最適温度分布（図８（ｂ））とに基づいて、プリフォーム加熱部５２の各加熱体６５の出力を制御する。すなわち、制御部７０は、プリフォーム１０の各測定点Ｐにおける実測温度が、各測定点Ｐにおける最適温度と一定値（例えば１℃乃至３℃）以上異なっている場合、当該測定点Ｐにおける実測温度が最適温度に近づくように、当該測定点Ｐに対応する加熱体６５を制御する。例えば、図８（ａ）に示すプリフォーム１０の実測温度分布と図８（ｂ）に示すプリフォーム１０の最適温度分布とを比較すると、第４測定点Ｐ４の実測温度は１１３℃であり、第４測定点Ｐ４の最適温度（１１６℃）よりも低いことが分かる。この場合、制御部７０は、プリフォーム１０の第４測定点Ｐ４の温度を上昇させるよう、第４測定点Ｐ４に対応する第４加熱体６５ｄの出力を上昇させる。なお、特定の加熱体６５（例えば第４加熱体６５ｄ）を制御する場合、全てのヒーターボックス６２の特定の加熱体６５（例えば第４加熱体６５ｄ）をまとめて制御しても良い。あるいは、いくつかのヒーターボックス６２の特定の加熱体６５（例えば第４加熱体６５ｄ）のみを制御しても良い。

なお、プリフォーム１０の各測定点Ｐにおける最適温度は、９５℃以上１３０℃以下の範囲となることが好ましい。プリフォーム１０の温度を９５℃以上とすることにより、ブロー成形工程でプラスチックボトル２０を成形しやすくすることができる。また、プリフォーム１０の温度が１３０℃以下となることにより、プラスチックボトル２０に白化（結晶化）が生じにくくすることができる。

また制御部７０は、プリフォーム温度測定部５３からのデータに基づいて、プリフォーム加熱部５２の各加熱体６５の出力のみを制御することが好ましい。すなわち制御部７０は、プリフォーム温度測定部５３からのデータに基づいて、他の装置（ブロー成形部５４等）の設定値等を調整しないことが好ましい。これにより、プリフォーム１０の各測定点Ｐにおける実測温度分布と他の装置とが直接リンクしないので、他の装置の設定値等のバランスが崩れたり、他の装置の制御が過度に複雑になったりすることを抑制することができる。

次に、第２搬送ロータリー５７を介してブロー成形部５４に送られたプリフォーム１０は、ブロー成形部５４において、ブロー成形用の成形型であるブロー成形金型７１内に挿入される。このブロー成形金型７１は、プリフォーム１０の走行速度と同じ速度で連続的に走行しつつ、型締め状態とされる。ブロー成形金型７１は、その内部でプリフォーム１０に対するブロー成形が行われた後に型開き状態とされ、ブロー成形金型７１からプラスチックボトル２０が取り出される（ブロー成形工程：図７（ｄ）参照）。

この間、プリフォーム１０は、第２搬送ロータリー５７からブロー成形部５４へ搬送され、ブロー成形部５４のブロー成形金型７１内に装着される。また、延伸ロッド７２（図７（ｄ）参照）がプリフォーム１０の口部１１に位置するブローノズル７３を貫通してプリフォーム１０内に挿入される。ブロー成形金型７１が走行する間に、例えば一次ブロー用エアや二次ブロー用エアが延伸ロッド７２を介してプリフォーム１０内に順次吹き込まれることによって、ブロー成形金型７１のキャビティ内でプリフォーム１０が最終成形品のプラスチックボトル２０となるまで膨張する。このようにブロー成形金型７１内でプラスチックボトル２０が成形された後、ブロー成形金型７１が走行しつつ型開きし、プラスチックボトル２０の完成品がブロー成形金型７１外へ取り出される（図７（ｅ）参照）。

次にプラスチックボトル２０は、第３搬送ロータリー５８、第４搬送ロータリー５９及びボトル排出部５５により、ブロー成形部５４（ブロー成形工程）から無菌充填機６７内（充填工程）に搬送される。その後、プラスチックボトル２０は、無菌充填機６７内において、その内部に殺菌剤が投入され、プラスチックボトル２０内が無菌に保たれる。プラスチックボトル２０内にはその後、無菌充填機６７内で滅菌された飲料（内容物）が充填される（充填工程）。さらにプラスチックボトル２０は滅菌されたキャップによって密閉され、ラベル等が付される。その後、このようにして製造されたプラスチックボトル製品は、小売店等に向けて出荷される。このように、プラスチックボトル２０を製造する製造工程（図７（ａ）－（ｅ））と、プラスチックボトル２０内に内容物を充填する充填工程とは連続して行われても良い。

このように本実施の形態によれば、制御部７０は、予め定められたプリフォーム１０の各測定点Ｐにおける最適温度分布と、プリフォーム温度測定部５３で測定されたプリフォーム１０の各測定点Ｐにおける実測温度分布とに基づいて、プリフォーム加熱部５２の各加熱体６５の出力を制御する。これにより、プリフォーム１０の温度のばらつきによってプラスチックボトル２０の物性にばらつきが生じることを抑えることができる。一般に、ブロー成形時にプリフォーム１０の温度が高い箇所は延伸しやすいため、プラスチックボトル２０の厚みが薄くなりやすい。反対に、プリフォーム１０の温度が低い箇所は延伸しにくいため、プラスチックボトル２０の厚みが厚くなりやすい。これに対して本実施の形態によれば、プリフォーム１０の温度分布を最適温度分布に近づけることができるので、プラスチックボトル２０の厚みの分布を最適な値に維持することができる。

また本実施の形態によれば、プラスチックボトル製造装置５０を設置した場所の環境温度が変化したり、複数の加熱体６５の状態に劣化等のばらつき等が存在したりする場合でも、プリフォーム１０の実際の温度分布を最適温度分布に近づけるように制御することができる。これにより、繰り返し製造されるプラスチックボトル２０の品質を一定に保つことができる。

また本実施の形態によれば、温度が測定されるプリフォーム１０の複数の測定点Ｐは、複数の加熱体６５にそれぞれ対応している。このため、制御部７０は、特定の測定点Ｐの実測温度が最適温度からずれている場合に、特定の加熱体６５だけを制御することができる。このため、プリフォーム１０の１つの代表点だけを測定する場合と比較して、プリフォーム１０の温度をより精密に制御することができる。

また、例えばプラスチックボトルの肉厚を１本ずつ測定機で計測し、そのデータを１つずつの加熱体にフィードバックして制御する場合と異なり、プラスチックボトルの肉厚のデータを取得するために予め大量のプラスチックボトルを成形する必要が生じない。このため、プラスチックボトルを大量に廃棄したり、プラスチックボトルの肉厚のデータを取得するために長い時間を費やしたりすることも生じない。

また本実施の形態によれば、制御部７０は、プリフォーム１０の１つの測定点Ｐにおける実測温度が当該１つの測定点Ｐにおける最適温度と一定値以上異なっている場合、当該１つの測定点Ｐに対応する１つの加熱体６５を制御する。これにより、他の加熱体６５に影響を及ぼすことなく、対象となる加熱体６５のみを選択的に制御することができる。

なお、上記実施の形態においては、制御部７０は、１つの測定点Ｐに対応する１つの加熱体６５のみを制御する場合を例にとって説明した。しかしながらこれに限らず、制御部７０は、プリフォーム１０の１つの測定点Ｐにおける実測温度が当該１つの測定点Ｐにおける最適温度と一定値以上異なっている場合、当該１つの測定点Ｐに対応する１つの加熱体６５だけでなく、他の加熱体６５も併せて制御しても良い。

例えば、第４測定点Ｐ４における実測温度がその最適温度と一定値以上異なっている場合を想定する。この場合、第４測定点Ｐ４に対応する第４加熱体６５ｄの出力を上昇（下降）させると、第４測定点Ｐ４に隣接する第３測定点Ｐ３及び第５測定点Ｐ５の温度も上昇（下降）することが考えられる。このため、第４加熱体６５ｄの出力を上昇（下降）するとともに、第３加熱体６５ｃ及び第５加熱体６５ｅの出力を低下（増大）し、第３測定点Ｐ３及び第５測定点Ｐ５の温度上昇（下降）を抑制しても良い。あるいは、第４加熱体６５ｄの出力上昇（下降）幅を少なめに抑え、第４加熱体６５ｄに隣接する第３加熱体６５ｃ及び第５加熱体６５ｅの出力も併せて上昇（下降）させても良い。

上記実施の形態及び変形例に開示されている複数の構成要素を必要に応じて適宜組合せることも可能である。あるいは、上記実施の形態及び変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

Claims (5)

1. プリフォームを加熱するとともに、前記プリフォームの長手方向に沿って配置された複数の加熱体を有するプリフォーム加熱部と、
   前記プリフォーム加熱部によって加熱された前記プリフォームをブロー成形することによりプラスチックボトルを成形するブロー成形部と、
   前記プリフォーム加熱部と前記ブロー成形部との間に設けられ、前記プリフォームの長手方向に沿って複数の測定点における前記プリフォームの温度を測定するプリフォーム温度測定部と、
   前記プリフォーム温度測定部に接続されるとともに、前記プリフォーム加熱部を制御する制御部とを備え、
   前記複数の測定点は、前記複数の加熱体にそれぞれ対応して設けられ、
   前記制御部は、予め定められた前記プリフォームの各測定点における最適温度分布と、前記プリフォーム温度測定部で測定された前記プリフォームの各測定点における実測温度分布とに基づいて、前記プリフォーム加熱部の各加熱体の出力を制御し、
   前記制御部は、前記プリフォームを長手方向に沿って複数のゾーンに分割し、各ゾーンの内部で最も高い温度となる箇所に各測定点を設定する、プラスチックボトル製造装置。
2. 前記プリフォーム温度測定部は、サーモグラフィーである、請求項１記載のプラスチックボトル製造装置。
3. 前記制御部は、前記プリフォームの１つの測定点における実測温度が、前記１つの測定点における最適温度と一定値以上異なっている場合、前記１つの測定点に対応する１つの加熱体の出力を制御する、請求項１記載のプラスチックボトル製造装置。
4. 前記制御部は、前記プリフォームの１つの測定点における実測温度が、前記１つの測定点における最適温度と一定値以上異なっている場合、前記１つの測定点に対応する１つの加熱体の出力と、前記１つの加熱体と異なる他の加熱体の出力とを制御する、請求項３記載のプラスチックボトル製造装置。
5. プリフォームの長手方向に沿って配置された複数の加熱体を有するプリフォーム加熱部によって前記プリフォームを加熱するプリフォーム加熱工程と、
   加熱された前記プリフォームをブロー成形することによりプラスチックボトルを成形するブロー成形工程と、
   前記プリフォーム加熱工程と前記ブロー成形工程との間に設けられ、前記プリフォームの長手方向に沿って複数の測定点における前記プリフォームの温度を測定するプリフォーム温度測定工程とを備え、
   前記複数の測定点は、前記複数の加熱体にそれぞれ対応して設けられ、
   前記プリフォーム加熱部の各加熱体の出力は、予め定められた前記プリフォームの各測定点における最適温度分布と、前記プリフォームの各測定点における実測温度分布とに基づいて制御され、
   前記プリフォームは、長手方向に沿って複数のゾーンに分割され、各ゾーンの内部で最も高い温度となる箇所に各測定点が設定される、プラスチックボトル製造方法。
   

Images