JP7355537B2 - 合成樹脂製ボトルをブロー成形するための成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、胴部、この胴部の上方に位置する口部、胴部と口部との間に介在する首部、及び胴部の下方に位置する底部を有する合成樹脂製ボトルをブロー成形するための成形装置に関する。

飲料用ボトルとして、ポリエチレンテレフタレートの如き適宜の合成樹脂から成形された合成樹脂製ボトルが広く実用に供されている。かような合成樹脂製ボトルは、当業者には周知のとおり、口部及び首部と共にブロー成形されて胴部及び底部にせしめられる有底円筒形状のブロー成形部とから構成されたプリフォーム（前成形体）を射出成形或いは圧縮成形によって形成し、次いでプリフォームのブロー成形部をブロー成形して胴部及び底部を成形することによって形成される。プリフォームのブロー成形部をブロー成形するための成形装置は、下記特許文献１に開示されているとおり、横方向に開閉動自在である２個の胴部金型部材を含み、閉状態において胴部の外形を規定する胴部金型と、底部の外形を規定する底部金型と共に、横方向に開閉動自在である２個の首部金型部材を含み、閉状態において首部の外形に合致する空間を規定する首部金型とを備えている。首部金型部材を閉じてプリフォームの首部を固定し、そして胴部金型部材を閉じ胴部金型と底部金型によってブロー成形空間を規定してプリフォームのブロー成形部をブロー成形する。

下記特許文献１に開示されている成形装置は、更に、横方向に開閉動自在な２個の胴部金型支持部材を備え、胴部金型部材の各々は、夫々、胴部金型支持部材の各々に着脱自在に装着されている。

特開２０１４－２０８４３４号公報

上述したとおりの従来の成形装置においては、ブロー成形するボトルの胴部の形状を変更する場合には、首部金型及び底部金型を変更する必要なく、胴部金型支持部材に着脱自在に装着されている胴部金型部材を離脱し、変更後の胴部の形状に対応した別個の胴部金型部材を新たに胴部金型支持部材に着脱自在に装着することによって対処することができる。しかしながら、首部の形状が異なったプリフォームを使用してボトルをブロー成形することが必要な場合には、これに適切に対処することができない。この点について更に詳述すると、特に耐熱性に優れた合成樹脂製ボトルを形成する場合には、プリフォームのプリフォーム成形部は加熱することが必要であるが、プリフォームの首部はかかる部位の変形を防止する観点から適切に冷却することが重要である。然るに、従来の成形装置においては、プリフォームの首部の適切な冷却のための比較的高価な冷却手段の主要部が首部金型部材に配設されており、それ故に首部金型部材の交換に要する費用が相当高価になってしまう。

本発明は、上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、首部の形状が異なったプリフォームを使用してボトルをブロー成形することが必要な場合にも、必要な費用を充分に抑制してこれに対処することができる、新規且つ改良された成形装置を提供することである。

本発明者等は、鋭意検討の結果、首部金型に関連して横方向に開閉動自在である少なくとも２個の首部金型支持部材を配設し、横方向に開閉動自在な少なくとも２個の首部金型部材の各々を、夫々、首部金型支持部材の各々に着脱自在に装着することによって、上記主たる技術的課題を達成することを見出した。

即ち、本発明によれば、上記主たる技術的課題を達成する成形装置として、
胴部、該胴部の上方に位置する口部、該胴部と該口部との間に介在する首部、及び該胴部の下方に位置する底部を有する合成樹脂製ボトルをブロー成形するための成形装置であって、
横方向に開閉動自在である少なくとも２個の胴部金型部材を含み、閉状態において該胴部の外形を規定する胴部金型と、
該底部の外形を規定する底部金型と、
横方向に開閉動自在な少なくとも２個の首部金型部材を含み、閉状態において該首部の外形に合致する空間を規定する首部金型と、
を備えた成形装置にして、
横方向に開閉動自在な少なくとも２個の首部金型支持部材を備え、該首部金型部材の各々は、夫々、該首部金型支持部材の各々に着脱自在に装着されていて、
該首部金型支持部材の各々には冷却手段が配設されているが、該首部金型には冷却手段は配設されていない、
ことを特徴とする成形装置が提供される。

該冷却手段は該首部金型支持部材に形成された冷却液流路を含むのが好適である。該首部金型部材と該胴部金型部材との間には断熱手段が配設されているのが好適であり、該断熱手段は該首部金型部材と該胴部金型部材との間に形成された空間を含むのが好都合である。好ましくは、胴部金型部材には温度調節手段が配設されていない。横方向に開閉動自在な少なくとも２個の胴部金型支持部材を備え、該胴部金型部材の各々は、夫々、該胴部金型支持部材の各々に着脱自在に装着されているのが好都合である。該首部金型支持部材と該胴部金型支持部材との間には断熱手段が配設されているのが好適であり、該断熱手段は相互に当接する該首部金型支持部材の下面と該胴部金型支持部材の上面との少なくとも一方に形成された凹部によって規定された空間を含む、或いは該断熱手段は該首部金型支持部材と該胴部金型支持部材との間に介在された断熱部材を含むのが望ましい。該胴部金型支持部材には温度調節手段が配設されているのが好都合である。底部金型支持部材を備え、該底部金型は該底部金型支持部材に装着されており、該底部金型支持部材には温度調節手段が配設されているのが好都合である。好適には、該首部金型部材の各々、該首部金型支持部材の各々、該胴部金型部材の各々、及び胴部金型支持部材の各々は何れも横方向に相互に対向して配置され、該首部金型部材の各々、該首部金型支持部材の各々、該胴部金型部材の各々、及び胴部金型支持部材の各々は何れも相互に離隔する方向に移動自在である。

本発明に従って構成された成形装置において、首部の形状が異なったプリフォームを使用してボトルを成形することが必要になった場合には、首部金型支持部材に装着されている首部金型部材を離脱し、首部の形状が異なったプリフォームに対応して首部金型部材を首部金型支持部材に装着することによって、必要費用を充分に抑制して適切に対処することができる。首部の冷却は、冷却手段の少なくとも主要部を首部金型ではなく首部金型支持部材に配設し、そしてまた首部金型と胴部金型との間に適宜の断熱手段を配設することによって、所要とおりに遂行することができる。

本発明の成形装置によって成形されるボトルの典型例の正面図。 本発明に従って構成された成形装置の好適実施形態の閉状態の平面図。 図２に示す成形装置のＡ－Ａ断面図。 図３に示す成形装置のＢ－Ｂ断面図。 図２に示す成形装置の胴部金型部材を単体で示す図。 図２に示す成形装置の胴部金型支持部材を単体で示す図。 図２に示す成形装置の首部金型部材を単体で示す図。 図２に示す成形装置の首部金型支持部材を単体で示す図。 図３においてＣで示される部分の部分拡大図。 図２に示す成形装置の開状態を示す図。

以下、添付図面を参照して、本発明に従って構成された成形装置の好適実施形態について、更に詳述する。

図１は、本発明の成形装置によって、成形されるボトルの典型例を示している。全体を符号１０２で示すボトルは、ポリエチレンテレフタレートの如き適宜の合成樹脂からなるプリフォームをブロー成形することによって形成され、胴部１０４、この胴部１０４の上方に位置する口部１０６、胴部１０４と口部１０６との間に介在する首部１０８、及び胴部１０４の下方に位置する底部１１０を有する。胴部１０４の主部は円筒形状であるが、上端部は円錐台形状にせしめられている。口部１０６は円筒形状であって、その外周面には雄螺条１１２が形成されている。底部１１０の縦断面は上方に向かって膨出した形状であり、底部１１０の下面１１４も上方に膨出している。

図２乃至図４は、本発明の成形装置の好適実施形態を示し、全体を符号２で示す成形装置は、閉状態においてボトル１０２の胴部１０４の外形を規定する胴部金型４と、ボトル１０２の底部１１０の外形を規定する底部金型６と、閉状態においてボトル１０２の首部１０８の外形に合致する空間を規定する首部金型８とを備えている。

図３を参照して説明すると、胴部金型４は横方向に相互に対向する２個の胴部金型部材１０を含んでいる。図３と共に図５を参照して説明すると、胴部金型部材１０は上下方向に長くその横断面は周方向に１８０度の角度範囲に亘って延在する円弧形状である。胴部金型部材１０の内周面には、ボトル１０２の胴部１０４を成形するための所要形状を備えた胴部成形内面１８が設けられている。胴部金型部材１０の上端部には実質上水平な肩面２０が形成されており、胴部金型部材１０は、肩面２０より下方に位置し実質上垂直に上下方向に延びる円筒形状部２２と、肩面２０よりも上方に位置する円錐台形状部２４とを含んでいる。円筒形状部２２の外周面の上端部には、実質上水平に周方向に延在する係合溝２６が形成されている。係合溝２６の断面は矩形である。なお、胴部金型４には、何らの温度調節手段も配設されていない。

図３を参照して説明すると、成形装置２は２個の胴部金型部材１０の各々が装着される２個の胴部金型支持部材２８を備えている。２個の胴部金型支持部材２８の各々も横方向に相互に対向する。図３と共に図６を参照して説明すると、胴部金型支持部材２８は上下方向に長く、その横断面は周方向に１８０度の角度範囲に亘って延在する円弧形状であって、内周面の曲率は胴部金型部材１０の外周面の曲率と対応する（図４も参照されたい）。胴部金型支持部材２８の内周面の上端部には、径方向内方に突出する係合突条３０が実質上水平に周方向に延在している。係合突条３０の断面は矩形であって、これは胴部金型部材１０に形成された係合溝２６の断面と対応する。胴部金型支持部材２８には、上下方
向に実質上垂直に延びて上下方向に貫通する断面円形の貫通穴３８が、周方向に等角度間隔をおいて４個形成されている。夫々の貫通穴３８には温度調節手段４０が配設される（図３を参照されたい）。図示の実施形態においては、温度調節手段４０は電熱式ヒーターである。所望ならば、温度調節手段４０は、温度調節された液体を循環させるようにしてもよい。明確に理解できるよう、図３では温度調節手段４０に薄墨を付している。

図３を参照して説明すると、詳細な図面は省略するが、底部金型６は上方に向かって突出した略円錐台形状であって、ボトル１０２の下面１１４と対応した形状の底部成形上面４６を備えている。

成形装置２は底部金型６が装着される底部金型支持部材４８を備えている。底部金型支持部材４８は上下方向に長い柱状であって、底部金型６は底部金型支持部材４８の上面において適宜の固定手段によって固定されている。底部金型支持部材４８には温度調節手段が配設されている。温度調節手段は底部金型支持部材４８の内部に設けられた液流路５０を含んでいる。

図２及び図３を参照して説明すると、首部金型８は横方向に相互に対向する２個の首部金型部材５２を含んでいる。首部金型部材５２は熱伝導性の良好な部材から形成されるのが好ましい。図２及び図３と共に図７を参照して説明すると、首部金型部材５２は周方向に１８０度の角度範囲に亘って延在する円弧形状である。首部金型部材５２の径方向中央の上側部分には、ボトル１０２の首部１０８の外径に合致するための所要形状を備えた首部支持内面５４が設けられている。首部金型部材５２の下面には、半円形状の空間部５６が設けられている。首部金型部材５２の外周面の下端部には、径方向外方に突出する係止突条５８が周方向に延在している。

本発明の成形装置にあっては、少なくとも２個の首部金型支持部材６２を備え、首部金型部材５２の各々は、夫々、首部金型支持部材６２の各々に着脱自在に装着されていることが重要である。図２及び図３に示すとおり、図示の実施形態においては、首部金型支持部材６２は横方向に相互に対向して２個設けられている。図２及び図３と共に図８を参照して説明すると、首部金型支持部材６２は周方向に１８０度の角度範囲に亘って延在する円弧形状であって、内周面の曲率は首部金型部材５２の外周面の曲率と対応する（図２を参照されたい）。首部金型支持部材６２の上端部の径方向内周面には、実質上水平に周方向に延在する係止溝６４が形成されている。係止溝６４は首部金型部材５２の外周面の形状と対応する。首部金型支持部材６２の下面の中央部分には、空間部６６が設けられている。空間部６６は下方に位置する半円形状部分６６ａとこの部分の上方に位置する円錐台形状部分６６ｂとからなる。首部金型支持部材６２の下面の外周縁部には、円弧状の凹部６８が３個形成されている。図８の（ａ）平面図を参照することによって理解されるとおり、首部金型支持部材６２には、冷却液流路７０を含む冷却手段が配設されている。首部金型支持部材６２の外周面には周方向に隣接して入口７２及び出口７４が設けられており（図８（ｄ）背面図を参照されたい）、冷却液流路７０は、入口７２から直径方向反対側に向かって係止溝６４に近接して進んだ後に反転し、直径方向片側に向かって係止溝６４から離隔して進んで出口７４に到達する。

図２乃至図４を参照して、上述した各構成部品の組み立てについて説明する。胴部金型支持部材２８と胴部金型部材１０とは、胴部金型支持部材２８の係合突条３０が胴部金型４の係合溝２６に嵌り込むことで位置合わせされ、図示しない固定手段により着脱自在に装着される。胴部金型支持部材２８に胴部金型部材１０が装着されると、胴部金型支持部材２８の内周面は胴部金型部材１０の外周面と密着する。一方、首部金型支持部材６２と首部金型部材５２とは、首部金型支持部材６２の係止溝６４と首部金型部材５２の係止突条５８との係合によって位置合わせされ、図示しない固定手段により着脱自在に装着され
る。首部金型支持部材６２に首部金型部材５２が装着されると、首部金型部材５２の外周面が首部金型支持部材６２の内周面と密着する。そして、首部金型８及び首部金型支持部材６２は胴部金型部材１０及び胴部金型支持部材２８の上面に載置され、胴部金型支持部材２８と首部金型支持部材６２とがボルトの如き図示しない締結手段により締結される。かくすると、２個の胴部金型部材１０の各々の胴部成形内面１８が対向すると共に、２個の首部金型部材５２の各々の首部支持内面５４が対向し、底部金型６は相互に対向する２個の胴部金型部材１０の間に配置される。

図９を参照して更に説明を続ける。上述したとおりに各構成部品が組み立てられると、首部金型部材５２と胴部金型部材１０との間には空間７６が形成される。つまり、首部金型部材５２と胴部金型部材１０とは離隔し（胴部金型部材１０の円錐台形状部２４の上端面と首部金型部材５２の下面との間にも僅かな隙間が存在する）、空間７６は首部金型部材５２と胴部金型部材１０との間の断熱手段を構成する。空間７６は胴部金型部材１０と首部金型支持部材６２との間にも延出している。従って、胴部金型部材１０と首部金型支持部材６２とは離隔し、空間７６は胴部金型部材１０と首部金型支持部材６２との間の断熱手段をも構成している。図示の実施形態においてはさらに、相互に当接する首部金型支持部材６２（さらに詳しくはその外周縁部）の下面及び胴部金型支持部材２８の上面には凹部６８が形成されていることに起因して、首部金型支持部材６２と胴部金型支持部材２８との間にも番号７８で示される空間が形成されている。かかる空間７８は首部金型支持部材６２と胴部金型支持部材２８との間の断熱手段を構成する。

上述したとおりに組み合わされた各構成部品は、胴部金型部材１０、胴部金型支持部材２８、首部金型部材５２、及び首部金型支持部材６２が一体となって、図２乃至図４に示す閉状態と、図１０に示す開状態との間を図示しない駆動手段によって横方向に開閉動自在となる。つまり、胴部金型部材１０、胴部金型支持部材２８、首部金型部材５２、及び首部金型支持部材６２は何れも横方向に開閉動自在である。図示の実施形態においては、胴部金型部材１０の各々、胴部金型支持部材２８の各々、首部金型部材５２の各々、及び首部金型支持部材６２の各々は何れも相互に離隔する方向に移動するが、所望ならば、共通の旋回軸の周りを相互に反対方向に旋回するようにしてもよい。

図３に戻って説明を続けると、首部金型支持部材６２に配設された冷却液流路７０には入口７２及び出口７４を介して循環式冷却液供給装置８０に接続され、冷却液流路７０には冷却液が供給される。これにより、首部金型部材５２が首部金型支持部材６２を介して冷却液流路７０によって冷却される。一方、底部金型支持部材４８に配設された液流路５０は循環式温度調整液供給装置８２に接続され、液流路５０には温度調節された液体が供給される。これにより、底部金型６が底部金型支持部材４８を介して液流路５０によって温度調節される。更に、胴部金型支持部材２８の貫通穴３８に配設された温度調節手段４０（図示の実施形態においては電熱式ヒーター）は電源８４に接続されて温度調節される。これにより、胴部金型部材１０は胴部金型支持部材２８を介して温度調節手段４０によって温度調節される。図示の実施形態においては、首部金型部材５２と胴部金型部材１０との間には断熱手段（空間７６）が存在すると共に、首部金型支持部材６２と胴部金型支持部材２８との間にも断熱手段（空間７８）が存在することに起因して、胴部金型支持部材２８に配設された温度調節手段４０（及び底部金型支持部材４８に配設された液流路５０）から首部金型支持部材６２への熱の伝達は充分抑制され、首部金型支持部材６２が温度調節手段４０（及び液流路５０）によって加熱されてしまうことが防止される。

次に、図示の実施形態の成形装置を用いて耐熱ボトルを成形する工程について説明する。
先ず、成形するボトルの外形に応じて適当な胴部成形内面を備えた胴部金型部材１０を準備し、かかる胴部金型部材１０を胴部金型支持部材２８に装着する。同様に、成形するボトルの首部の形状に応じて適当な首部支持内面を備えた首部金型部材５２を準備し、かかる首部金型部材５２を首部金型支持部材６２に装着する。そして、各構成部品を上述したとおりに組み合わせて成形装置２を構成する。次いで、成形装置２を開状態にしてブロー成形部が加熱されたプリフォームをセットした後に閉状態にしてプリフォームの首部を固定する。その後に、胴部金型４と底部金型６によって規定されるブロー成形空間（つまり胴部成形内面１８及び底部成形上面４６によって規定される空間）においてプリフォームのブロー成形部をブロー成形することで、ボトル１０２が成形される。このとき、胴部成形内面１８及び底部成形上面４６が加熱されていることに起因してプリフォームの成形部（つまり成形されたボトル１０２の胴部１０４の外面及び底部１１０の下面１１４）は加熱される。これにより、耐熱性に優れたボトルが形成されることとなる。一方、首部支持内面５４が冷却されていることに起因してプリフォームの首部は冷却される。これにより、成形されたボトルの首部１０８及びその周辺が変形してしまうことが防止される。上述したとおり、図示の実施形態においては、首部金型部材５２と胴部金型部材１０との間には断熱手段（空間７６）が存在すると共に、首部金型支持部材６２と胴部金型支持部材２８との間にも断熱手段（空間７８）が存在することに起因して、温度調節手段４０（及び液流路５０）から首部金型支持部材６２への熱の伝達は充分抑制され、首部金型支持部材６２が温度調節手段４０（及び液流路５０）によって加熱されてしまうことは防止される。かくして成形されたボトル１０２は、成形装置２を閉状態から開状態にすることで成形装置２から取り出される。

本発明に従って構成された成形装置において、首部の形状が異なったプリフォームを使用してボトルを成形することが必要になった場合には、首部金型支持部材６２に装着されている首部金型部材５２を離脱し、首部の形状が異なったプリフォームに対応して首部金型部材を首部金型支持部材６２に装着することによって、必要費用を充分に抑制して適切に対処することができる。首部の冷却は、冷却手段の少なくとも主要部を首部金型８ではなく首部金型支持部材６２に配設し、そしてまた首部金型８と胴部金型４との間に適宜の断熱手段（空間７６）を配設することによって、所要とおりに遂行することができる。

以上、本発明の成形装置について添付した図面を参照して詳述したが、本発明の成形装置は上述した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しない範囲で種々の変形例が考えられる。例えば、図示の実施形態においては、首部金型支持部材６２と胴部金型支持部材２８との間の断熱手段は、相互に当接する首部金型支持部材６２の下面に形成された凹部６８により規定される空間７８によって構成されていたが、これに替えて、首部金型支持部材６２と胴部金型支持部材２８の間に適宜の断熱部材を介在させるようにしてもよい。また、上記凹部６８は首部金型支持部材６２の下面に設けられていたが、これに替えて、又はこれと共に胴部金型支持部材２８の上面に設けるようにしてもよい。さらに、図示の実施形態においては、ボトル及び成形装置の外形は共に断面円形であったが、所望ならばこれらは角形であってもよい。

２：成形装置
４：胴部金型
６：底部金型
８：首部金型
１０：胴部金型部材
２８：胴部金型支持部材
４８：底部金型支持部材
５２：首部金型部材
６２：首部金型支持部材
７６：断熱手段（空間）
７８：断熱手段（空間）

Claims (12)

1. 胴部、該胴部の上方に位置する口部、該胴部と該口部との間に介在する首部、及び該胴部の下方に位置する底部を有する合成樹脂製ボトルをブロー成形するための成形装置であって、
   横方向に開閉動自在である少なくとも２個の胴部金型部材を含み、閉状態において該胴部の外形を規定する胴部金型と、
   該底部の外形を規定する底部金型と、
   横方向に開閉動自在な少なくとも２個の首部金型部材を含み、閉状態において該首部の外形に合致する空間を規定する首部金型と、
   を備えた成形装置にして、
   横方向に開閉動自在な少なくとも２個の首部金型支持部材を備え、該首部金型部材の各々は、夫々、該首部金型支持部材の各々に着脱自在に装着されていて、
   該首部金型支持部材の各々には冷却手段が配設されているが、該首部金型には冷却手段は配設されていない、
   ことを特徴とする成形装置。
2. 該冷却手段は該首部金型支持部材に形成された冷却液流路を含む、請求項１記載の成形装置。
3. 該胴部金型部材には温度調節手段が配設されていない、請求項１又は２に記載の成形装置。
4. 該首部金型部材と該胴部金型部材との間には断熱手段が配設されている、請求項１から３までのいずれかに記載の成形装置。
5. 該断熱手段は該首部金型部材と該胴部金型部材との間に形成された空間を含む、請求項４記載の成形装置。
6. 横方向に開閉動自在な少なくとも２個の胴部金型支持部材を備え、該胴部金型部材の各々は、夫々、該胴部金型支持部材の各々に着脱自在に装着されている、請求項１から５までのいずれかに記載の成形装置。
7. 該首部金型支持部材と該胴部金型支持部材との間には断熱手段が配設されている、請求項６記載の成形装置。
8. 該断熱手段は相互に当接する該首部金型支持部材の下面と該胴部金型支持部材の上面との少なくとも一方に形成された凹部によって規定された空間を含む、請求項７記載の成形装置。
9. 該断熱手段は該首部金型支持部材と該胴部金型支持部材との間に介在された断熱部材を含む、請求項７記載の成形装置。
10. 該胴部金型支持部材には温度調節手段が配設されている、請求項６から９までのいずれかに記載の成形装置。
11. 底部金型支持部材を備え、該底部金型は該底部金型支持部材に装着されており、該底部金型支持部材には温度調節手段が配設されている、請求項１から１０までのいずれかに記載の成形装置。
12. 該首部金型部材の各々、該首部金型支持部材の各々、該胴部金型部材の各々、及び該胴部金型支持部材の各々は何れも横方向に相互に対向して配置され、該首部金型部材の各々、該首部金型支持部材の各々、該胴部金型部材の各々、及び該胴部金型支持部材の各々は何れも相互に離隔する方向に移動自在である、請求項６から１０までのいずれかに記載の成形装置。