JP5463716B2

JP5463716B2 - プリフォームの圧縮成形金型、合成樹脂製ブロー成形容器の製造方法及びプリフォーム

Info

Publication number: JP5463716B2
Application number: JP2009095940A
Authority: JP
Inventors: 恒夫今谷; 弘之橋本; 秀人門前; 穂高深堀; 裕幸近藤
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Priority date: 2009-04-10
Filing date: 2009-04-10
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2029-04-10
Also published as: JP2010247336A

Description

本発明は、プリフォームを連続的にブロー成形する際に、再加熱を軽減若しくは省略して好適な条件にてブロー成形するプリフォームの圧縮成形金型、合成樹脂製ブロー成形容器の製造方法、さらにはそのプリフォームに関する。

合成樹脂製容器は、軽量性や経済性或いは優れた物性などにより、飲料や食品用の容器として日常生活において汎用されている。特に、ポリエチレンテレフタレート（いわゆるＰＥＴ）から成形される容器（ペットボトル）は、優れた機械的性質や透明性などにより清涼飲料水や嗜好飲料及び食品用の容器として非常に需要が高く、消費者に重用されている。
このように、ポリエチレンテレフタレートに代表される合成樹脂容器は、一般に、プリフォーム（予備成形された有底円筒状成形材料）に成形金型内にて空気などの流体を吹き込み膨張成形する延伸ブロー成形法（単に、延伸成形或いはブロー成形ともいわれる）によって効率的に製造されている。

従来から、プリフォームの成形は、射出成形法が用いられていたが、射出成形装置に比べて低価格で、装置の小型化と低温成形が行える成形装置として圧縮成形機が提案されている。量産性を高めて製造効率を向上させるために、多数個の成形金型を回転円盤に取り付けたロータリー圧縮成形機（回転式可動型圧縮成形機）が開発され採用されるに至った。
圧縮成形の場合は、圧縮成形機によって合成樹脂からプリフォームが逐次連続成形され、成形されたプリフォームは搬送ラインによって直ちにブロー成形機へ逐次連続供給され、ブロー成形機において容器に逐次連続成形される。従って、圧縮成形機により成形されたプリフォームは高い温度を保ったまま、かつ、個々のプリフォームは温度のばらつきがほとんど無い状態でブロー成形まで連続的に進めることが可能であり、安定したボトル成形性が得られるばかりではなく、充填システムの無菌性を維持するといった観点からも好ましいと言える。

特開２００７−２７６４９３号公報

該特許文献１には、圧縮成形装置の成形金型からプリフォームを取り出す際に、ガスバーナや熱風などによる外部加熱処理を施すことがなく、プリフォームに歪みが形成されない好適な取り出し温度が開示されている。

圧縮成形機によって成形されたプリフォームの成形直後の各部位の温度は肉厚によって左右される。一方、プリフォーム成形とブロー成形を直結したシステムにおいて、プリフォーム成形後のコア（雄型）からのプリフォームの取り出しの際やブロー成形時の高圧エアーシールの際にノズル部（口部）にかかる応力による変形や圧縮エアー自体による口部変形を回避するためにはノズル部の温度は一定温度以下に制約される。反面、圧縮成形後のノズル部の温度を下げるために、圧縮成形金型内で長時間過剰に冷やしすぎると、プリフォームの胴部及び（又は）底部の温度も低くなるので、圧縮成形後のプリフォームを加熱工程を簡略にして直ちに延伸ブロー成形する際、十分な延伸成形ができなくなることがある。このためブロー成形するにあたって、プリフォーム温度の低い個所については部分加熱などによる温度調整を要し、温度が著しく低い場合は多大な熱エネルギーが必要となる。
本発明の１つの目的は、このような事情に鑑みてなされたもので、プリフォームのブロー成形時において、加熱装置による温度調整を軽減又は省略することができるプリフォームの圧縮成形金型、および、合成樹脂製ブロー成形容器の製造方法を提供することにある。

本発明の第１の態様による合成樹脂製ブロー成形容器の製造方法は、上記課題を解決するために、合成樹脂製ブロー成形容器を形成するための口部、胴部及び底部を有するプリフォームを圧縮成形するための空間を形成する雌型と雄型とを備えたプリフォーム圧縮成形金型であって、前記プリフォームの口部上端部の肉厚を形成する空間幅（ｔ１）に対し、プリフォームの胴部から底部までの肉厚を形成する空間幅のうちの少なくとも胴部の空間幅（ｔ２）が１．１８〜２．１１倍の範囲にあるとしたプリフォーム圧縮成形金型を用いた合成樹脂製ブロー成形容器製造方法において、溶融温度以上に加熱・溶融されたポリエチレンテレフタレートを前記圧縮成形金型によって、プリフォームへ圧縮成形する圧縮成形工程と、前記圧縮成形後の金型冷却の後、プリフォームを圧縮成形金型から取り出す金型取り出し工程と、金型取り出し工程後のプリフォームをブロー成形して容器を形成するブロー成形工程とを含み、前記圧縮成形工程において、型締め時間を３〜８秒の範囲で行うことによって、プリフォームの成形後の口部の最大到達表面温度を３０℃〜６０℃の範囲とし、圧縮成形が終わったプリフォームが逐次連続して取り出された後ブロー成形機に投入しブロー成形するようにした。
本発明の第２の態様による合成樹脂製ブロー成形容器の製造方法は、上記課題を解決するために、合成樹脂製ブロー成形容器を形成するための口部、胴部及び底部を有するプリフォームを圧縮成形するための空間を形成する雌型と雄型とを備えたプリフォーム圧縮成形金型であって、前記プリフォーム口部のカブラ部下方からネックリング部上方までの肉厚を形成する空間幅（ｔ３）に対し、プリフォームの胴部から底部までの肉厚を形成する空間幅のうちの少なくとも胴部の空間幅（ｔ２）が１．１８〜２．１１倍の範囲にあるとしたプリフォーム圧縮成形金型を用いたプリフォーム圧縮成形金型を用いた合成樹脂製ブロー成形容器製造方法において、溶融温度以上に加熱・溶融されたポリエチレンテレフタレートを前記圧縮成形金型によって、プリフォームへ圧縮成形する圧縮成形工程と、前記圧縮成形後の金型冷却の後、プリフォームを圧縮成形金型から取り出す金型取り出し工程と、金型取り出し工程後のプリフォームをブロー成形して容器を形成するブロー成形工程とを含み、前記圧縮成形工程において、型締め時間を３〜８秒の範囲で行うことによって、プリフォームの成形後の口部の最大到達表面温度を３０℃〜６０℃の範囲とし、圧縮成形が終わったプリフォームが逐次連続して取り出された後ブロー成形機に投入しブロー成形するようにした。

本発明のブロー成形容器の製造方法は、合成樹脂製ブロー成形容器を形成するための口部、胴部及び底部を有するプリフォームを圧縮成形するための空間を形成する雌型と雄型とを備えたプリフォーム圧縮成形金型であって、前記プリフォームの口部上端部の肉厚を形成する空間幅（ｔ１）又は下前記プリフォーム口部のカブラ部方からネックリング部上方までの肉厚を形成する空間幅（ｔ３）に対し、プリフォームの胴部から底部までの肉厚を形成する空間幅のうちの少なくとも胴部の空間幅（ｔ２）が１．１８〜２．１１倍の範囲にあるとしたプリフォーム圧縮成形金型を用いた合成樹脂製ブロー成形容器製造方法において、溶融温度以上に加熱・溶融されたポリエチレンテレフタレートを前記圧縮成形金型によって、プリフォームへ圧縮成形する圧縮成形工程と、前記圧縮成形後の金型冷却の後、プリフォームを圧縮成形金型から取り出す金型取り出し工程と、金型取り出し工程後のプリフォームをブロー成形して容器を形成するブロー成形工程とを含み、前記圧縮成形工程において、型締め時間を３〜８秒の範囲で行うことによって、プリフォームの成形後の口部の最大到達表面温度を３０℃〜６０℃の範囲とし、圧縮成形が終わったプリフォームが逐次連続して取り出された後ブロー成形機に投入しブロー成形するようにしたので、この金型を使って圧縮成形したプリフォームは金型冷却され取り出された後、口部のカブラ部下方からネックリング部上方までは好適に冷え、かつ、胴部は十分高い温度である状態を容易に得やすい。したがって、口部のカブラ部下方からネックリング部上方については、熱による変形を防止し、胴部についてはブロー成形処理時における加熱処理を軽減若しくは省略できるようになった。

本発明の実施形態によるプリフォーム圧縮成形金型を備えているＰＥＴボトル飲料無菌充填システムの概略図である。図１のＰＥＴボトル飲料無菌充填システムのボトル製造部を主体とした概略平面図である。図２の圧縮成形装置とその前工程における樹脂供給装置の概略拡大平面図である。本発明の実施形態におけるプリフォームを上下方向に切断した状態の断面図であり、Ａはプリフォームの全体の断面図、Ｂはプリフォームの口部上端部がシャープな形状である場合を示す拡大断面図、Ｃは口部上端部にテーパ面が形成されている形状である場合を示す拡大断面図である。図３に示す圧縮成形装置のプリフォームの圧縮成形金型の初期位置の断面図である。図３に示すプリフォームの圧縮成形金型の型締め状態における断面図である。プリフォームの圧縮成形金型の作業手順を示す工程図であり、Ａはプリフォームの圧縮成形金型の成形時における初期位置でキャビティ金型に把持部材が溶融樹脂を搬送した状態の断面図、Ｂはキャビティ金型に溶融樹脂が供給されてコア金型とスライドインサート金型が下降している状態の断面図、Ｃは型締め直前の断面図、ＤはＣから図６の型締めが終了した後、コア金型とスライドインサート金型から脱離した状態の断面図である。圧縮成形されるプリフォーム肉厚（に相当する金型空間幅）に対する、所望の最高温度まで到達させるのに必要な圧縮成形金型の型締め時間（型閉による金型冷却時間）の関係を示す線図で、所望の最高温度ごとに線図化している。

以下、本発明の実施例によるプリフォームの圧縮成形金型及びブロー成形容器の製造方法について、ＰＥＴボトル飲料無菌充填システムＡを用いて説明する。
図１に示すように、このＰＥＴボトル飲料無菌充填システムＡは、合成樹脂であるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からプリフォーム（以下、ＰＦと略す場合あり）を成形し容器製造部であるボトル製造部Ｃへ供給するＰＦ供給部Ｂと、プリフォームから二軸延伸ブローにより容器の本体となるＰＥＴボトルを製造する上述したボトル製造部Ｃと、ＰＥＴボトルに飲料または食料を充填して殺菌処理済みの封止部材である「殺菌処理済みキャップ」にて密封する充填密封部Ｄと、容器の封止部材であるキャップを殺菌し充填機に供給するキャップ殺菌部Ｅと、キャップを供給するキャップ供給部Ｆと、調合済み飲料を供給する飲料供給部Ｇと、調合済み飲料を加熱殺菌する飲料加熱殺菌機Ｈとを具備して構成されている。点線部は、クリーンボックスＩを示す。

ＰＦ供給部Ｂには図２に示すように樹脂供給装置１が設けられ、樹脂供給装置１はシリンダ状の溶融樹脂の押出機２とカッタホイール８を設けている。押出機２は、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂素材を加熱溶融及び混練して、溶融樹脂を安定に搬送するため内部のギヤポンプに搬送する。ギヤポンプは、導管を介して下向きの押出ノズル４に接続され、押出ノズル４はその下端部に押出開口を形成し、押出開口から略円柱形状に形成されて連続的に下方に押し出されて、カッタホイール８に供給される。カッタホイール８には、回転ターレット９に設けられたカッタで切断された溶融樹脂を把持する把持部材９ａ（図７のＡ）が設けられている。

ボトル製造部Ｃには、圧縮成形装置３１とブロー成形機５２が配設され、圧縮成形装置３１には、回転支持体３２及び回転支持体３２に配設された複数個のキャビティ金型３４が備えられている。回転支持体３２は、図３に示す場合では、カッタホイール８と反対方向の反時計方向に回転駆動させられる。キャビティ金型３４は、回転支持体３２の周方向に等間隔をおいて複数個配設されている。
カッタホイール８は、溶融樹脂把持部材の回転軌道とキャビティ金型３４の回転軌道の接線が同方向に接し、それらの周速が一致するようにしている。それらの回転軌道の位置または区間では、溶融樹脂の把持部材９ａ（図７のＡ）が圧縮成形装置３１における圧縮成形金型３３のキャビティ金型３４の直上方に位置するように同調回転される。こうして、溶融樹脂はキャビティ金型３４に配設される。

次に、プリフォームの圧縮成形金型とこの圧縮成形金型で成形されるプリフォームについて、詳細に説明する。
先ず、図４に示すプリフォーム５から説明する。
図４のＡに示すように、プリフォーム５は、上部から下部に向かって、口部５ａ、胴部５ｂ及び底部５ｃを備えている。口部５ａには、容器の成形時に飲料などの注入・注出口となる開口５ｄ、キャップの雌ネジが螺着する雄ネジ部５ｅ、該雄ネジ部５ｅの下部に配置される環状のカブラ部５ｆ、及びネックリング部５ｇとからなる。プリフォーム５の胴部５ｂは、ネックリング部５ｇの下方に形成されるが、本実施形態においては、口部５ａと胴部５ｂとを接続する、接続部５ｋが設けられている。本実施形態において、接続部５ｋはプリフォーム５の内壁が該ネックリング部５ｇの上端部〜下端部から、下方内側に減径し、円錐台の斜面に近い形状の傾斜部５ｈを経て、口部５ａの上部肉厚ｔ１’よりも厚い肉厚ｔ２’を備えた胴部５ｂへと接続されている。胴部５ｂは、接続部５ｋから連続する胴部上５ｍと、接続部５ｐを介して接続されている胴部下５ｎとを備えている。接続部５ｐはプリフォームの内壁が下方内周面側に減径し、円錐台の斜面に近い傾斜面５ｑを形成している。胴部上５ｍは、通常はネックリング下から２０ｍｍまでの範囲であり、胴部上５ｍの肉厚は胴部下５ｎの肉厚よりも薄く形成しているが、同じにして接続部５ｐを略してもよい。なお、本方式では少なくともネックリング部５ｇの下５ｍｍから下部に向かっては後述の肉厚条件を満足させることにより、好適のプリフォーム金型取り出し温度を具現化できる。

また、本実施形態において底部５ｃはほぼ半球形状を有しているが、底部５ｃの肉厚の少なくとも胴部５ｂに連続する部分も口部５ａの上部肉厚ｔ１’，ｔ３’よりも厚く形成されている。底部５ｃ自体の肉厚はこの部分を延伸若しくはブロー成形するかどうかにより、適宜肉厚を設定してよく、成形する場合はｔ１’，ｔ３’より厚く、成形しない場合は同等、若しくは薄くする。
後述の圧縮成形金型においては、図６に示すようにプリフォームの肉厚部分を形成する空間が形成され、空間幅ｔ１，ｔ２，ｔ３はそれぞれ、プリフォームの肉厚ｔ１’，ｔ２’，ｔ３’に近い値に設定されるが、圧縮成形する樹脂によっては、収縮率等を考慮して適宜ｔ１’，ｔ２’，ｔ３’に対し僅かに大きい値に設定する。

なお、口部５ａの上端は、図４のＢに示すように角隅がシャープエッジになっている場合でもよいし、図４のＣのように、多少、角落としのため面取りが行われるか、若しくは、丸められていてもよい。多少の角落しがされている場合、ｔ１を決めるのにあたり、図４のＣに示すように、口部５ａ外径部上端を形成する金型内径Ｄｏ（プリフォーム製品の外径ｄｏに対応する径）と内径部上端を形成する金型外径ｄｉ（プリフォーム製品での内径Ｄｉに対応する径）を決め、ｔ１＝（Ｄｏ−ｄｉ）／２とする。なお、内外径部の上端での外径または内径の検査測定が困難な場合は、内外径部の上端近傍で、内外径部の上端と径の値が大きく変わらず検査測定しやすい箇所、例えば口部５ａの天面から０．７ｍｍ下若しくは２．５ｍｍ下など、検査しやすい箇所の寸法を決めてｔ１を設定・製作してもよい。

図５及び図６は、圧縮成形金型を示し、図５は圧縮成形金型が開かれている状態の断面図、図６は圧縮成形金型が閉じられた状態の断面図である。
圧縮成形金型３３は、雌型であるキャビティ金型３４、雄型であるコア金型３５、分割型であるスライドインサート金型３６及びキャビティ金型３４の外周囲に配設されるガイドリング３７を備えている。そして、上下方向の上方にコア金型３５が配設され、コア金型３５の下部にスライドインサート金型３６が配設され、これらの下部にキャビティ金型３４が配設される。

キャビティ金型３４は、ほぼ円柱形状であって、中央部内側上方に円形の開口３４ａを有するキャビティ３８を形成し、キャビティ３８は開口３４ａからほぼ直下方に延びるようにして形成されている。キャビティ３８の内周面はプリフォームの外周面を形成する。
コア金型３５は上部に支持部３５ａを設け、支持部３５ａの下部には支持部３５ａの下面の中央から下方に延びる略円柱形状のコア本体３５ｂが設けられている。このコア本体３５ｂの外周面は、プリフォームの内面を形成する。そして、コア本体３５ｂが口部５ａと胴部５ｂの境界部である接続部５ｋの内壁を形成する部分には、下側に向かって半径方向内側へ縮径する縮径部３５ｄを形成し、上述したプリフォーム５の傾斜部５ｈの部位を形成する。
支持部３５ａの下面には、コア本体３５ｂと同心円上に配置されている環状凹部３５ｃが上向きに窪むようにして形成されている。
スライドインサート金型３６は左右に２分割され、垂直面に対して対称の半円環であり、両者が一体となって環状になる。スライドインサート金型３６は、分割型が組み付けられた状態で中央を上下に貫通するノズル形成孔３６ａが形成されている。ノズル形成孔３６ａはプリフォーム５の口部（ノズル部ともいう）５ａの外周面及び口部５ａの上側一部を形成し、雄ネジ５ｅやカブラ部５ｆ，ネックリング部５ｇなどを形成するノズル形成部となる。

円筒状のガイドリング３７は、キャビティ金型３４の外周面３４ｅに配置され、その外周面３４ｅを上下方向へ摺動することができる。ガイドリング３７の上端部には、上方に向かって半径方向外側に拡径するテーパ状の内円錐台面４１ａを形成している。プリフォーム圧縮成形金型３３の型締め時では、内側円錐台面４１ａが、スライドインサート金型３６の外円錐台面４１ｂを若干摺動した後、当接する初期嵌合部４１（図６）を形成する。
図６に示すように、プリフォームの圧縮成形金型３３の型締め時では、図４に示すプリフォーム５と同じ空間が形成され、コア本体３５ｂとインサート金型３６との間には、プリフォーム５の口部上部肉厚ｔ１’と同じ大きさの隙間ｔ１が形成され、コア本体３５ｂとキャビティ金型３４との間には、プリフォーム５のカブラ部５ｆ下からネックリング部５ｇ上までの肉厚ｔ３’、胴部肉厚ｔ２’及び底部肉厚を形成する、肉厚とほぼ同じ大きさの隙間が形成される。
また、説明は省略するが、コア金型３５及びスライドインサート金型３６には、これらを上下動させる移動手段、スライドインサート金型３６にはこれを左右に開閉するスライド機構を備えている。

圧縮成形装置３１の下流側には、回転式のプリフォームの取り出し機構５０（図２，３）が配設され、プリフォーム５を圧縮成形装置３１から、ブロー成形機５２に移送する。ブロー成形機５２は、プリフォームを高圧空気で延伸してＰＥＴボトルを成形する。
ボトル製造部Ｃと下流側連続ラインの充填密封部Ｄの間には、殺菌処理済み隔壁として、ＷＢＺ（Wet Blocking Zone）５４（図１）が設けられている。ＷＢＺ５４は、飲料の一部がボトル製造部Ｃへ飛散して、成形されるＰＥＴボトルの無菌性レベルを劣化させることを阻止する。

充填密封部Ｄは、所定量の飲料をＰＥＴボトルに充填する充填機５６と、キャップ殺菌部Ｅから供給されるＰＥＴボトルを密封する巻締機５８とを備えている。充填機５６には、飲料供給部Ｇで調合され、飲料加熱殺菌機６０によって殺菌された飲料などが供給される。
キャップ殺菌部Ｅは、キャップ供給部Ｆで供給されるネジ式キャップの殺菌処理を行うキャップ殺菌機５９を備えている
圧縮成形装置３１、ブロー成形機５２、充填機５６、巻締機５８及びキャップ殺菌機５９は、クリーンボックスＩに配設される。
クリーンボックスＩは、内部を一般環境とほぼ遮断し、清浄化された空気を内部に導入することにより内部を清浄かつ陽圧に保つ、機械設置環境の清浄化手段の一つである。この清浄化された空気は、一般環境からの空気をＨＥＰＡフィルタ或いはＵＬＰＡフィルタを通過させることにより生成される。

次に、プリフォームの圧縮成形金型３３によるプリフォームの成形手順について説明する。
図３と図７のＡを参照にして、キャビティ金型３４は回転支持体３２によって円軌道を移動する。一方、カッタホイール８に設けられている溶融樹脂４３を把持する把持部材９ａが、キャビティ金型３４とは別途の円軌道上を回転する。なお、図７のＡは、圧縮成形装置３１の複数ある圧縮成形金型３３の１つを示している。初期状態ではキャビティ金型３４、スライドインサート金型３６及びコア金型３５は上下に離間して配置されている。把持部材９ａとキャビティ金型３４の円軌道は上下方向に１接点（接線）を共通にして、キャビティ金型３４のキャビティ３８の底部に溶融樹脂４３（ドロップ）を供給するように構成されている。

把持部材９ａは、溶融樹脂４３をキャビティ金型３４に供給すると、キャビティ金型３４の軌道から離れ、図７のＢに示すように、コア金型３５及びスライドインサート金型３６が下降する。次に、左右に開状態であるスライドインサート金型３６をコア金型３５方向に向けて前進させて、スライドインサート金型３６を閉じて環状にする。コア金型３５のコア本体３５ｂが、ノズル形成孔３６ａを貫通した状態となる。
図７のＣに示すように、さらにコア金型３５が下降すると、コア本体３５ｂの先端部がキャビティ３８内に進入し、スライドインサート金型３６がガイドリング３７に当接する。すなわち、スライドインサート金型３６の下側外周部にある外側凸部３６ｄの外円錐台面４１ｂが、ガイドリング３７の上側内周面の内円錐台面４１ａに一時的に当接後、これらの面が互いに嵌合して摺動し、ガイドリング３７とスライドインサート金型３６とが芯出しされた状態で当接する。また、スライドインサート金型３６は、上部で環状突部３６ｂが環状凹部３５ｃと嵌合・当接して嵌合部４２を形成する。スライドインサート金型３６の下部では外側凸部３６ｄがガイドリング３７に嵌合・当接する。

図７のＣの状態から、さらにコア金型３５が下降すると、コア本体３５ｂが溶融樹脂４３を圧縮し始める。コア金型３５が下降することによって、スライドインサート金型３６とキャビティ金型３４とが嵌合部４０と嵌合部３９とで接触する。そして、コア金型３５が最下端位置に下降すると、図６に示すように、キャビティ金型３４、コア金型３５及びスライドインサート金型３６によって、溶融樹脂４３がプリフォーム形状の隙間が形成され、溶融樹脂４３がその隙間を充填し、型締めがなされる。
スライドインサート金型３６、コア金型３５、キャビティ金型３４は、図示しない冷却水の循環により１５℃に冷却されているので、型締め時には、図６に示す状態で溶融樹脂４３も冷却されていき、型締め時間が長ければ、口部５ａの表面温度が低くなる。本実施形態では、プリフォーム５の口部５ａの肉厚が薄いので口部５ａの表面だけでなく肉厚内部寄りも比較的すばやく冷却されるが、胴部５ｂと底部５ｃは口部５ａよりも肉厚が厚いので、表面はやや冷え始めても肉厚内部寄りはまだ温度が高い状態である。溶融樹脂４３が冷却されて成形金型からの取り出し温度に達すると、圧縮成形金型３３の開動作が行われ、コア金型３５とスライドインサート金型３６が共に上昇する。プリフォーム５は、ノズル形成部がコア金型３５によって挟まれているので、コア本体３５ｂと共に上昇する。

次いで、図７のＤに示すように、コア金型３５とスライドインサート金型３６との離型が行われ、コア本体３５ｂからプリフォーム５が引き抜かれる。そして、スライドインサート金型３６が左右に開かれることによって、プリフォーム５がスライドインサート金型３６から取り除かれる。
プリフォーム５は、圧縮成型金型３３から離型すると、プリフォーム５の内部温度が高温であるので、内部から外側へ熱が伝わって表面温度は上昇する。プリフォームの肉厚,金型冷却条件にもよるが、プリフォーム表面の温度は通常、プリフォーム５が金型から取り出されてから２秒〜１０秒でほぼ最高温度に近い温度に達し、プリフォーム内部との温度差がブロー成形の際の好適範囲まで少なくなる。

ところで、圧縮成形終了後の雄型（コア金型）からのプリフォームの取り出しやブロー成形における圧縮エアーのシール（ノズルシール）の際にプリフォーム５の口部５ａの変形を防止する観点から口部５ａの温度は低い方が好ましく、一方、ブロー成形するためには、胴部５ｂの温度が低いと近赤外などの赤外線ヒータや熱風、輻射熱などで熱を加える必要がある。胴部５ｂ及び底部５ｃのブロー成形を行うための表面温度条件は、例えばガラス転移温度が約７８℃のＰＥＴ樹脂の場合、好適な表面温度の下限はプリフォームのガラス転移温度を越えた８０℃であり、上限はブロー成形時に白化または偏肉を防ぎ、安定した成形性を得るため１２０℃に制約され、この温度範囲内でプリフォームの胴部５ｂに温度分布をつけてブロー成形することで、成形後のボトルの肉厚分布を調整するようにしてよい。なお、下限値を若干下回る表面温度（７０℃程度）であればプリフォームの肉厚内部寄りの温度は表面より高いので、加熱なしでもブロー成形が可能な場合もあり、プリフォームに温度分布をつける必要があれば該当部分を赤外線ヒータ等の加熱装置により短時間で加熱することにより、多大な加熱装置を用いないでもブロー成形が可能となる。また、プリフォームが上限値を超える表面温度（例えば１３０℃程度）の場合や、下げ方向でプリフォームに温度分布を付ける場合、圧縮成形からブロー成形までの間にプリフォーム表面の該当部分を僅かに空冷することにより良好なブロー成形性が得られる。

圧縮成形において型締め時間が長いとプリフォームの冷却時間が長くなり、口部５ａの変形のおそれは少なくなるが、ブロー成形に必要な温度にプリフォームを加熱する必要が生じる。型締め時間が短いと、ブロー成形に必要な温度には達するが、口部５ａの変形が生じる。したがって、口部５ａの冷却と、胴部５ｂをブロー成形するための温度を同時に制御するのが困難であり、口部５ａの変形を防止するため口部５ａの温度を低く調整すると、胴部５ｂの温度も低くなり、加熱装置などの多大な付帯設備を必要とした。
本実施形態では、プリフォームの口部５ａの上部肉厚ｔ１’，カブラ下乃至ネックリング上肉厚ｔ３’を薄くし、胴部５ｂの肉厚ｔ２’を大きく（；金型においては前述のｔ１，ｔ３を狭く、ｔ２を広く）しているので、口部５ａは速く冷却し、胴部５ｂ及び底部５ｃの温度が高く維持される。したがって、赤外線ヒータなどの加熱装置の使用を軽減、さらには不要にすることができる。

なお、口部５ａの上部はキャップとの嵌合による内容物の密封性を確保する上で、寸法安定性を確保することが重要であるため、口部５ａの上部肉厚ｔ１’を形成する金型の空間幅ｔ１を胴部５ｂの肉厚ｔ２’を形成する金型の空間幅ｔ２の基準とした。また、口部５ａのうち、口部５ａの先（上）端部の肉厚を問題としているのは、ブロー成形時には高圧エアーのシール（密封）のために口部先端に１０００Ｎ程度の荷重がかかるため、口部先端がその荷重に耐えうるようにするためである。
また、カブラ下の肉厚が胴部の肉厚に近いとブロー成形時にこの部分もブロー成形圧力（圧縮エアー圧力；約３ＭＰa）により変形してしまうため、カブラ下の肉厚ｔ３’を形成する金型の空間幅ｔ３もｔ２の基準とした。
また、殺菌に関する観点から、プリフォームの取り出し温度は、高ければ高いほどプリフォームの「加熱殺菌状態」にとって好ましい。本実施形態では、プリフォーム５の表面の最低温度箇所は少なくとも６０℃以上とすることにより、プリフォーム５の殺菌状態が維持される。

図１に示すように、圧縮成形装置３１の回転方向の下流側には、キャビティ金型３４から成形されたプリフォーム５を取り出す取り出し機構５０を配設し、図７のＤに示すように、スライドインサート金型３６から取り除かれたプリフォーム５は、図示しない取り出し機構５０によって下流側のブロー成形機に回転搬送される。
成形されたプリフォーム５は、取り出し機構５０に受け渡される。この取り出し機構５０において、プリフォームの搬送中に温度が低い場合は、赤外線ヒータなどでプリフォーム５を加熱する必要があるが、本実施形態では胴部５ｂ及び底部５ｃの温度が高いので、赤外線ヒータによる加熱を省略、又は軽減することができる。
すなわち、圧縮成型金型３３より圧縮成形が終わったプリフォームが逐次連続して取り出されブロー成形機５２に投入されるため、ブロー成形機５２の成形速度が圧縮成形金型３３の成形速度以上であれば、圧縮成形されたプリフォームはブロー成形までの待機時間がなく、すぐさまブロー成形が可能となる。取り出し機構５０からブロー成形機に搬送されたプリフォーム５はブロー成形金型にセットされ、高圧空気が注入され縦、横方向に延伸して容器に成形される。なお、圧縮成形装置３１、取り出し機構５０およびブロー成形機５２を歯車等により機械的に連結させるか、若しくはサーボモータにより電気的に同期させ、圧縮成形されたプリフォームがブロー成形までの時間を一定とすると、ブロー成形直前の個々のプリフォーム温度のばらつきを抑えることができるので、安定したブロー成形が可能となる。

充填機５６は、予め高温無菌水によって加熱殺菌処理された充填ライン（送液ライン）を介して所定量の飲料をＰＥＴボトルに充填する。巻締機５８は、キャップ殺菌部Ｅから供給される殺菌処理済みのネジ式キャップを飲料充填済みＰＥＴボトルの口部に巻き締めて密封する。キャップ殺菌部Ｅでは、例えば、ＥＢ（電子線）照射装置、ＵＶ（紫外線）照射装置、または過酢酸リンサーなどを使用できる。
このように本実施形態では、各装置をクリーンボックスＩによって内部と外部とをほぼ遮断することによって、殺菌効果を高くして飲料をＰＥＴボトルに充填することができる。クリーンボックスＩの内部は、定期的に殺菌洗浄され、従って定期的に初期の無菌性レベルにリセットされる。

以下、本発明の実施例について説明する。
図８は、１５℃に設定された金型内で、ガラス転移温度が約７８℃であるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂製のプリフォームを金型取り出し後、プリフォーム肉厚（に相当する金型空間幅）に対する、所望の最高温度まで到達させるのに必要な圧縮成形金型の型締め時間（型閉による金型冷却時間）の関係を示す線図である。縦軸が金型冷却時間（秒）を示し、横軸にプリフォームの肉厚（に相当する金型空間幅）（ｍｍ）を示す。
図８から、所望の最高到達温度と金型冷却時間が決まっているときは、逆にプリフォームの肉厚も求めることができ、例えば所望の最高到達温度を６０℃として、冷却時間を４秒とした場合、プリフォーム肉厚（に相当する金型空間幅）は１．７０ｍｍ，冷却時間を５秒としたときは１．８２ｍｍである。（線図では読み取り難いため、正確な数値を示す。）なお、肉厚（に相当する金型空間幅）が１．４０ｍｍ未満では、プリフォームの圧縮成形が困難なため、線図を描いていない。

上述したように、ブロー成形を行うためのプリフォームの成形直後の好適な表面温度はプリフォームのガラス転移温度（；約７８℃）以上であり、概ね８０℃〜１２０℃である。この温度範囲内でプリフォームの胴部５ｂに温度分布をつけてブロー成形することで、成形後のボトルの肉厚分布を調整する。容器について殺菌効果を必要としない場合では、プリフォームの５の口部（ノズル部）５ａの変形を抑制するため、口部５ａの温度は低い方が好ましく、６０℃以下とすればよい。
一方、ブロー成形するための条件として胴部５ｂは上述したように、８０〜１２０℃の範囲にする必要があり口部５ａの温度と温度差がある。この温度差を解決するため、口部５ａの肉厚（に相当する金型空間幅）を胴部５ｂの肉厚（に相当する金型空間幅）よりも薄くして、口部５ａの冷却を速く行うようにした。
そこで、ブロー成形を行うための条件を、口部５ａの上部肉厚（に相当する金型空間幅）ｔ１またはカブラ下乃至ネックリング上の肉厚（に相当する金型空間幅）ｔ３と、胴部５ｂの肉厚（に相当する金型空間幅）ｔ２との比（ｔ２／ｔ１）または（ｔ２／ｔ３）を図８の線図を参照にして求めた。

表１は、左１列に圧縮成形金型の型締め時間と、左２列と左３列に型締め時間毎のプリフォームの成形後の最大到達表面温度を上限３０℃、６０℃とするための口部５ａの肉厚（に相当する金型空間幅）を図８から求めている。また、左４列と左５列にプリフォーム成形後のブロー成形条件の下限温度８０℃、上限温度１２０℃を満たすための胴部５ｂの肉厚（に相当する金型空間幅）を図８から求めている。
そして、左６列から左８列では、本実施例の目的である左２列および左３列で求めた口部５ａの上部肉厚（に相当する金型空間幅）ｔ１またはカブラ下乃至ネックリング上の肉厚ｔ３と、左４列および左５列で求めた各温度の胴部５ｂの肉厚（に相当する金型空間幅）ｔ２の肉厚（に相当する金型空間幅）比（ｔ２／ｔ１）または（ｔ２／ｔ３）を求めた。
その結果、ノズル温度を３０℃から６０℃までとすると、型締め時間が３〜８秒の範囲内では、肉厚（に相当する金型空間幅）比を１．１８〜２．１１倍の範囲内にすれば、ブロー成形の条件を満たす。また、ノズル温度を６０℃にする場合は、型締め時間が３〜８秒の範囲内では、肉厚（に相当する金型空間幅）比を１．１８〜１．５６倍の範囲内にすれば、ブロー成形の条件を満たす。

以上、本発明を実施形態に基づいて添付図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく、更に他の変形あるいは変更が可能である。
例えばプリフォーム胴部５ｂを形成する金型空間幅ｔ２が本発明の条件を満たしていれば、その条件範囲内で幅を変更してもよい。また、底部５ｃ，接続部５ｋの金型空間幅については本発明の条件を満たしていてもよいし、狭くなる方向であれば満たしていなくてもよい。それは、例えば底部を十分に延伸する必要のない容器であれば、プリフォーム底部中心近傍を比較的薄肉にして冷える条件に設定していても問題ないためである。接続部５ｋについても、同様である。
また、接続部５ｋまたは５ｐは、プリフォーム外面側を形成する金型の径を変更することによって設けてもよい。
さらに、円錐台形状の傾斜部５ｈを備えた接続部５ｋは省略して、口部５ａと胴部５ｂが内面側で階段状に（；５ｈの箇所が水平になるよう）接続してもよい。
また、圧縮成形金型はキャビティ（金型空間）さえ、本発明の条件を満たせば、分割組み付け位置，機構は問わず、公知のものを使ってよい。
また、圧縮成形装置、ブロー成形装置についても、プリフォームを圧縮成形後、（必要に応じて加えられた簡易な温度調整装置を通り、）速やかにブロー成形機にてブロー成形できる構成であれば、レイアウトは特に問わない。
さらに本発明は、無菌環境下におけるプリフォーム成形，ボトル成形，飲料充填システム上での運用に限らず、通常環境下で、プリフォーム圧縮成形からボトル成形まで連続成形する際に運用してもよい。

本発明は、圧縮成形後、金型から取り出されたプリフォームは高い温度を有しているため、無菌性の望まれる容器製造・内容液充填システムに好適に利用可能である。

２押出機
５プリフォーム
５ａ口部（ノズル）
５ｂ胴部
５ｃ底部
５ｆカブラ部
５ｇネックリング部
５ｈ傾斜部
８カッタホイール
３１圧縮成形装置
３３圧縮成形金型
３４キャビティ金型
３５コア金型
３６スライドインサート金型
５２ブロー成形機
ＡＰＥＴボトル無菌充填システム
Ｃボトル製造部

Claims

合成樹脂製ブロー成形容器を形成するための口部、胴部及び底部を有するプリフォームを圧縮成形するための空間を形成する雌型と雄型とを備えたプリフォーム圧縮成形金型であって、前記プリフォームの口部上端部の肉厚を形成する空間幅（ｔ１）に対し、プリフォームの胴部から底部までの肉厚を形成する空間幅のうちの少なくとも胴部の空間幅（ｔ２）が１．１８〜２．１１倍の範囲にあるとしたプリフォーム圧縮成形金型を用いた合成樹脂製ブロー成形容器製造方法において、
溶融温度以上に加熱・溶融されたポリエチレンテレフタレートを前記圧縮成形金型によって、プリフォームへ圧縮成形する圧縮成形工程と、
前記圧縮成形後の金型冷却の後、プリフォームを圧縮成形金型から取り出す金型取り出し工程と、
金型取り出し工程後のプリフォームをブロー成形して容器を形成するブロー成形工程とを含み、
前記圧縮成形工程において、型締め時間を３〜８秒の範囲で行うことによって、プリフォームの成形後の口部の最大到達表面温度を３０℃〜６０℃の範囲とし、圧縮成形が終わったプリフォームが逐次連続して取り出された後ブロー成形機に投入しブロー成形するようにしたことを特徴とする合成樹脂製ブロー成形容器の製造方法。
合成樹脂製ブロー成形容器を形成するための口部、胴部及び底部を有するプリフォームを圧縮成形するための空間を形成する雌型と雄型とを備えたプリフォーム圧縮成形金型であって、前記プリフォーム口部のカブラ部下方からネックリング部上方までの肉厚を形成する空間幅（ｔ３）に対し、プリフォームの胴部から底部までの肉厚を形成する空間幅のうちの少なくとも胴部の空間幅（ｔ２）が１．１８〜２．１１倍の範囲にあるとしたプリフォーム圧縮成形金型を用いたプリフォーム圧縮成形金型を用いた合成樹脂製ブロー成形容器製造方法において、
溶融温度以上に加熱・溶融されたポリエチレンテレフタレートを前記圧縮成形金型によって、プリフォームへ圧縮成形する圧縮成形工程と、
前記圧縮成形後の金型冷却の後、プリフォームを圧縮成形金型から取り出す金型取り出し工程と、
金型取り出し工程後のプリフォームをブロー成形して容器を形成するブロー成形工程とを含み、
前記圧縮成形工程において、型締め時間を３〜８秒の範囲で行うことによって、プリフォームの成形後の口部の最大到達表面温度を３０℃〜６０℃の範囲とし、圧縮成形が終わったプリフォームが逐次連続して取り出された後ブロー成形機に投入しブロー成形するようにしたことを特徴とする合成樹脂製ブロー成形容器の製造方法。