JP2021133668A - 液体入り容器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】容器の形状不良を招かずに効率良く製造することができる液体入り容器の製造方法を提供する。【解決手段】ノズルユニット２０は、加圧方向と吸引方向との両方に作動可能な加圧液体供給源３３と、加圧液体供給源３３に接続されるとともにブローノズル２３で終端する液体供給路と、液体供給路内のシール面２３ｂに対する進退動作により液体供給路を開閉するシール体２６と、を有し、ブローノズル２３からプリフォーム２の内部に加圧液体供給源３３によって加圧した液体Ｌを供給することにより、プリフォーム２を金型１０の内面に沿った形状の液体入り容器Ｃに成形する液体ブロー成形工程と、シール体２６で液体供給路を閉じるためにシール体２６を前進動作させながら、加圧液体供給源３３を吸引方向に作動させることによって液体入り容器Ｃの内部の圧力を低下させる脱圧工程と、を有することを特徴とする液体入り容器の製造方法。【選択図】図５

Description

本発明は、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液体入り容器の製造方法に関する。

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合成樹脂製の容器は、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、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。

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。

また、例えば特許文献１に記載されるように、プリフォームに供給する液体として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、容器の成形と当該容器への内容液の充填とを同時に行って、内容液を収容した液体入り容器を製造する方法が知られている。このような液体入り容器の製造方法によれば、成形後の容器への内容液の充填工程を省略して、液体入り容器を低コストで製造することができる。

特開２０１９−１８８７９６号公報

上記従来の液体ブロー成形方法では、プリフォームの内部に加圧した液体を供給する加圧液体供給源が加圧方向と吸引方向との両方に作動可能であり、加圧液体供給源に接続されブローノズルを終端とする液体供給路が、液体供給路内のシール面に対するシール体の進退動作によって開閉される。また、上記従来の液体ブロー成形方法は、成形後の容器に効率的にヘッドスペースを形成するために、シール体で液体供給路を開いた状態で加圧液体供給源を吸引方向に作動させることによって成形後の容器の内部の圧力を低下させる脱圧工程を有している。

上記のように液体供給路内のシール面に対して進退動作するシール体を用いる場合、シール体の進退動作により液体供給路内のシール体の体積は増減し、これに伴い液体供給路内の圧力も増減する。これにより、特に軽量薄肉又は小型の容器を成形する場合において、容器の形状不良を生じる場合があった。例えば、脱圧工程を行った後にヘッドスペースを形成するためシール体を前進動作させてシール面に密接させ、液体供給路を閉じる際には、液体供給路内のシール体の体積が増加し、これに伴い液体供給路内の圧力、ひいては容器内の圧力も増加する。この圧力の増加分を加味して脱圧工程で容器の内部の圧力を多めに低下させるようにした場合には、容器が潰れ変形し、形状不良を招く場合があった。

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、容器の形状不良を招かずに効率良く製造することができる液体入り容器の製造方法を提供することにある。

本発明の液体入り容器の製造方法は、ノズルユニットと金型とを用いて有底筒状の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液体入り容器の製造方法であって、前記ノズルユニットは、加圧方向と吸引方向との両方に作動可能な加圧液体供給源と、前記加圧液体供給源に接続されるとともにブローノズルで終端する液体供給路と、前記液体供給路内のシール面に対する進退動作により前記液体供給路を開閉するシール体と、を有し、前記ブローノズルから前記プリフォームの内部に前記加圧液体供給源によって加圧した液体を供給することにより、前記プリフォームを前記金型の内面に沿った形状の前記液体入り容器に成形する液体ブロー成形工程と、前記シール体で前記液体供給路を閉じるために前記シール体を前進動作させながら、前記加圧液体供給源を前記吸引方向に作動させることによって前記液体入り容器の内部の圧力を低下させる脱圧工程と、を有することを特徴とするものである。

本発明の液体入り容器の製造方法は、上記構成において、前記ノズルユニットが、液体吸引源に排出経路によって接続された排出口を有する排出ロッドを有し、前記脱圧工程によって前記液体供給路を閉じた状態で、前記ブローノズルより下方に位置する前記排出口を通して、前記液体吸引源による吸引によって前記液体入り容器の内部から液体を排出することにより、前記液体入り容器にヘッドスペースを形成するヘッドスペース形成工程を有するのが好ましい。

本発明の液体入り容器の製造方法は、上記構成において、前記液体ブロー成形工程を開始するために前記シール体を後退動作させながら、前記加圧液体供給源を前記加圧方向に作動させるのが好ましい。

本発明の液体入り容器の製造方法は、上記構成において、前記液体ブロー成形工程を開始するための前記シール体の後退動作による前記液体供給路の内部圧力の減少を略相殺するように、前記加圧液体供給源を前記加圧方向に作動させるのが好ましい。

本発明の液体入り容器の製造方法は、上記構成において、前記液体ブロー成形工程より前に前記プリフォームの内部に液体を供給することにより、前記プリフォームの内部の空気を外部に排出させる空気排出工程を有するのが好ましい。

本発明の液体入り容器の製造方法は、上記構成において、前記脱圧工程において、前記液体供給路を閉じるための前記シール体の前進動作による前記液体供給路の内部圧力の増加を略相殺するように、前記加圧液体供給源を前記吸引方向に作動させるのが好ましい。

本発明によれば、容器の形状不良を招かずに効率良く製造することができる液体入り容器の製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態である液体入り容器の製造方法に用いられる液体入り容器の製造装置の一例を、待機工程を行っている状態で示す説明図である。 空気排出工程を行っている状態の液体入り容器の製造装置を示す説明図である。 空気排出工程が完了した後に、液体ブロー成形工程を開始するためにシール体を後退動作させている状態の液体入り容器の製造装置を示す説明図である。 液体ブロー成形工程及びロッド延伸工程を行っている状態の液体入り容器の製造装置を示す説明図である。 脱圧工程を行っている状態の液体入り容器の製造装置を示す説明図である。 ヘッドスペース形成工程を行っている状態の液体入り容器の製造装置を示す説明図である。 ノズル上昇工程を行っている状態の液体入り容器の製造装置を示す説明図である。 本発明の一実施形態である液体入り容器の製造方法を示すフローチャートである。

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。

本発明の一実施形態である液体入り容器の製造方法は、例えば図１に示す構成の液体入り容器の製造装置１を用いて実施することができる。

図１に示す液体入り容器の製造装置１は、合成樹脂製のプリフォーム２から内容液を収容した液体入り容器Ｃ（図７参照）を製造するものである。液体入り容器Ｃに収容される液体（内容液）Ｌとしては、例えば飲料、化粧品、薬品、洗剤、シャンプー等のトイレタリーなどの様々な液体Ｌを採用することができる。

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に連なる円筒状の胴部２ｂと、胴部２ｂの下端を閉塞する底部２ｃと、を有する有底筒状に形成された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、成形後の液体入り容器Ｃ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。

液体入り容器の製造装置１は、ブロー成形用の金型１０を有している。金型１０は、例えばボトル形状などの液体入り容器Ｃ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及び底部２ｃ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を液体入り容器Ｃに成形した後に金型１０を左右に開くことで、当該液体入り容器Ｃを金型１０から取り出すことができるようになっている。

金型１０の上方には、プリフォーム２の内部に加圧した液体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、その下端部は液体供給口２３ａとなっている。本体ブロック２１、支持ブロック２２及びブローノズル２３によって、ノズルユニット本体２０ａが構成されている。ノズルユニット本体２０ａ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。ノズルユニット本体２０ａが下方側のストローク端にまで下降すると、ノズルユニット本体２０ａ（より具体的には、ブローノズル２３）は、金型１０に装着されたプリフォーム２の口部２ａに上方側から密封状態で係合する。

ノズルユニット本体２０ａ（より具体的には、本体ブロック２１及びブローノズル２３）の内部には、ブローノズル２３の液体供給口２３ａで終端する縦流路２４が設けられている。この縦流路２４は上下方向に延びている。本実施形態では、液体供給口２３ａで終端する液体供給路は、当該縦流路２４と、後述する液体供給ポート２５、第３液体配管ＰＬ３及び第２液体配管ＰＬ２とで構成されている。すなわち、当該液体供給路の終端と縦流路２４の終端とは、共に液体供給口２３ａである。

ノズルユニット本体２０ａ（より具体的には、本体ブロック２１）には、縦流路２４の上端に連通する液体供給ポート２５が設けられている。

ブローノズル２３の上面には、下向き円錐状のシール面２３ｂが設けられている。なお、シール面２３ｂの形状は適宜変更が可能である。シール面２３ｂは、ブローノズル２３の内周面によって構成してもよいし、ブローノズル２３の上面及び内周面によって構成してもよい。縦流路２４の内部には、シール面２３ｂに着座可能なシール体本体２６ａが配置されている。シール体本体２６ａは円筒状に形成されており、シール体本体２６ａの下端には、下向き円錐状のテーパ面２７が設けられている。なお、テーパ面２７の配置及び形状は、適宜変更が可能である。シール体本体２６ａは、下方側のストローク端位置である閉塞位置まで移動したときに、テーパ面２７においてシール面２３ｂに密着して縦流路２４を閉じる。一方、シール体本体２６ａが閉塞位置から上方に向けて移動すると、シール体本体２６ａのテーパ面２７がシール面２３ｂから離脱して縦流路２４が開かれる。

図１に示すように、シール体本体２６ａはノズルユニット本体２０ａに対して相対的に上下方向に移動自在に設けられた軸体２６ｂの下端に固定され、縦流路２４の内部で上下方向に移動自在となっている。シール体本体２６ａは軸体２６ｂよりも大径に形成されているが、これに限らず例えば、軸体２６ｂと同径に形成してもよい。また、シール体本体２６ａは軸体２６ｂと一体に形成してもよい。シール体本体２６ａと軸体２６ｂとで、シール面２３ｂに対する進退動作により縦流路２４を開閉するシール体２６が構成されている。

ノズルユニット２０は、液体Ｌの排出口２８ａを有する排出ロッド２８を有している。排出ロッド２８は、排出口２８ａを開閉可能な開閉体２８ｂを有している。本実施形態では、排出ロッド２８は、排出口２８ａを下端に形成する円筒状の外筒２９と、外筒２９に対して上下方向に相対移動自在な開閉体２８ｂとを有している。開閉体２８ｂは、外筒２９の径方向内側で外筒２９の軸心に沿って延びる円柱状の開閉ロッド３０と、開閉ロッド３０より拡径するとともに排出口２８ａに対して上下方向に当接、離脱が可能な拡径部３１とを有している。外筒２９と開閉体２８ｂとの間には、筒内流路２８ｃが形成されている。外筒２９は円筒状以外の筒状（楕円筒状又は多角形筒状等）をなしていてもよい。また、開閉ロッド３０は、円柱状以外の柱状（楕円柱状又は多角柱状等）をなしていてもよい。外筒２９及び開閉ロッド３０は、例えば鋼材等によって形成することができる。本実施形態では、排出口２８ａは外筒２９の下端に設けられているが、下端に代えて又は加えて、外筒２９の外周面に設けてもよい。また、排出ロッド２８に設ける排出口２８ａの数及び形状は適宜変更が可能である。本実施形態では排出ロッド２８は排出口２８ａを開閉可能に構成されているが、排出ロッド２８は、常時開放された排出口２８ａを有するように構成してもよい。

排出ロッド２８は、シール体２６の内部に配置されるとともにシール体２６の軸心に沿って延びている。排出ロッド２８は、シール体２６に対して相対的に上下方向に移動することができる。外筒２９及び開閉体２８ｂは、図示しない駆動源により個々に又は互いに連携して駆動される。

排出ロッド２８は、下方に向けて移動することによってプリフォーム２を軸方向に延伸させる延伸ロッドとして用いられる。しかし、排出ロッド２８を延伸ロッドとして用いない構成としてもよい。また、開閉体２８ｂのみを延伸ロッドとして用いてもよい。

排出口２８ａは、排出ロッド２８の中空部によって形成された筒内流路２８ｃを介して第１液体配管ＰＬ１の一端に接続されている。第１液体配管ＰＬ１には、第１液体配管弁ＶＬ１が設けられ、この第１液体配管弁ＶＬ１により第１液体配管ＰＬ１を開閉することができる。この第１液体配管弁ＶＬ１は、電磁弁により構成され、図示しない制御手段によって開閉制御される。第１液体配管ＰＬ１の他端は、第２液体配管ＰＬ２を介して液体吸引源３２に接続されている。このように、本実施形態では、排出口２８ａは、筒内流路２８ｃ、第１液体配管ＰＬ１及び第２液体配管ＰＬ２で構成される排出経路によって、液体吸引源３２に接続されている。

本実施形態では、液体吸引源３２及び後述する加圧液体供給源３３は、加圧方向（正方向）と吸引方向（逆方向）との両方に作動可能な共通のポンプ３４によって構成されている。ポンプ３４は、本実施形態ではシリンダ３４ａとピストン（プランジャー）３４ｂとを備えたプランジャーポンプとして構成されているが、他の形式のポンプであってもよい。

第１液体配管ＰＬ１の他端は、第３液体配管ＰＬ３を介して液体供給ポート２５にも接続されている。第３液体配管ＰＬ３には第３液体配管圧力計３５が設けられ、この第３液体配管圧力計３５の計測データは、前記の制御手段に入力されるようになっている。このように、加圧液体供給源３３は、液体供給口２３ａで終端する縦流路２４、液体供給ポート２５、第３液体配管ＰＬ３及び第２液体配管ＰＬ２で構成される液体供給路に接続されている。

本実施形態では、液体吸引源３２と加圧液体供給源３３とは共通のポンプ３４によって構成されているが、液体吸引源３２と加圧液体供給源３３とは別々のポンプによって構成されてもよい。この場合、液体吸引源３２を排出口２８ａに接続する排出経路と、加圧液体供給源３３に接続する液体供給路とは、互いに独立した経路を構成することが好ましい。

加圧液体供給源３３は、第４液体配管ＰＬ４を介してタンク３６に接続されている。タンク３６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。第４液体配管ＰＬ４には、第４液体配管弁ＶＬ４が設けられ、この第４液体配管弁ＶＬ４により第４液体配管ＰＬ４を開閉することができる。この第４液体配管弁ＶＬ４は、電磁弁により構成され、前記の制御手段によって開閉制御される。

ブローノズル２３におけるシール面２３ｂより下流側の部分には、図示しない加圧気体供給源に接続された気体供給口２３ｃが設けられている。本実施形態では、気体供給口２３ｃはブローノズル２３の内周面に設けられているが、気体供給口２３ｃはブローノズル２３の内周面以外の部分（例えばブローノズル２３の下端面）に設けられてもよい。ブローノズル２３及び支持ブロック２２の内部には、気体供給路３７が設けられており、気体供給路３７の一端は気体供給口２３ｃで終端している。

本実施形態では、気体供給路３７は、前記加圧気体供給源から加圧された気体が気体供給路３７に供給される加圧状態と、気体供給路３７が大気に開放される大気開放状態と、気体供給路３７から図示しない吸引源に気体及び液体Ｌが吸引される吸引状態との間でその状態を切替えることができる。

図２に示すように、金型１０に装着されたプリフォーム２の口部２ａにブローノズル２３が密封状態で係合するとともにシール体２６が縦流路２４を閉塞した状態において、排出ロッド２８の排出口２８ａをプリフォーム２の底部２ｃで開き、ポンプ３４（加圧液体供給源３３）を加圧方向に作動させる（図２中の太線矢印参照）ことにより、加圧液体供給源３３から第２液体配管ＰＬ２、第１液体配管ＰＬ１、筒内流路２８ｃ及び排出口２８ａを介してプリフォーム２の内部に液体Ｌを供給することができる（図２中の破線矢印等参照）。このとき、第４液体配管弁ＶＬ４は閉じられ、第１液体配管弁ＶＬ１は開かれ、気体供給路３７は大気開放状態とされる。気体供給路３７を大気開放状態とすることにより、プリフォーム２の内部への液体Ｌの供給に伴って、プリフォーム２の内部から空気が気体供給路３７を介して大気へと排出される。なお、このように空気の排出のために気体供給路３７を大気開放状態とする構成に代えて、気体供給路３７を吸引状態とする構成としてもよい。

図３〜図４に示すように、金型１０に装着されたプリフォーム２の口部２ａにブローノズル２３が密封状態で係合するとともにシール体２６が縦流路２４を閉じた状態からシール体２６を後退動作させるとともにポンプ３４（加圧液体供給源３３）を加圧方向に作動させる（図４中の太線矢印参照）ことにより、第２液体配管ＰＬ２、第３液体配管ＰＬ３、液体供給ポート２５及び縦流路２４を介してプリフォーム２の内部に加圧した液体Ｌを供給することができる（図４中の破線矢印等参照）。このとき、第４液体配管弁ＶＬ４は閉じられ、第１液体配管弁ＶＬ１は閉じられ、排出口２８ａは閉じられ、気体供給路３７は閉塞状態とされる。このような加圧した液体Ｌの供給により、プリフォーム２を金型１０のキャビティ１１に沿った形状の液体入り容器Ｃに成形することができる。

また、シール体２６を後退動作させる際には、シール体２６の後退動作に伴って縦流路２４内のシール体２６の体積が減少することにより、液体供給路内の圧力、ひいてはプリフォーム２内の圧力が低下すると、プリフォーム２が潰れ変形し、それにより成形される液体入り容器Ｃの形状不良を招く虞がある。このようなプリフォーム２の潰れ変形は、プリフォーム２の内部に予め液体Ｌを供給しておく場合に特に発生し易い。

このような不具合を防止するために、本実施形態の液体入り容器の製造装置１は、シール体２６の後退動作（図３中の白抜き矢印参照）による液体供給路の内部圧力の減少を略相殺するように、ポンプ３４（加圧液体供給源３３）を加圧方向に作動させる（図３中の太線矢印参照）ことができる。つまり、ポンプ３４（加圧液体供給源３３）を加圧方向に作動させることにより、ポンプ３４から第２液体配管ＰＬ２、第３液体配管ＰＬ３及び液体供給ポート２５を介して縦流路２４内に液体Ｌを供給し（図３中の破線矢印等参照）、それにより、シール体２６の後退動作による縦流路２４内のシール体２６の体積の減少を補うことができる。なお、このとき、第１液体配管弁ＶＬ１と排出口２８ａを開いた状態にして、排出口２８ａからも液体Ｌを供給するようにしてもよい。

上記の「液体供給路の内部圧力の減少を略相殺」するとの表現は、シール体２６の後退動作による縦流路２４内のシール体２６の体積の単位時間当たりの減少量をＡとし、ポンプ３４を加圧方向に作動させることによる液体供給路内の液体Ｌの体積の単位時間当たりの増加量をＢとする場合に、ＢがＡの±５％以内であること（つまりＡの９５〜１０５％であること）を意味している。

このように液体供給路の内部圧力の減少を略相殺しながら縦流路２４をシール体２６で十分に開き、その後にポンプ３４（加圧液体供給源３３）を液体ブロー成形に適した所定速度で加圧方向に作動させることにより、液体入り容器Ｃを精度良く成形することができる。

図５に示すように、液体入り容器Ｃが成形され、シール体２６が縦流路２４を開いた状態から、シール体２６で縦流路２４を閉じるためにシール体２６を前進動作（図５中の白抜き矢印参照）させながら、ポンプ３４（加圧液体供給源３３）を吸引方向に作動させる（図５中の太線矢印参照）ことにより、液体入り容器Ｃの内部の液体Ｌを液体供給口２３ａから加圧液体供給源３３に向けて排出し（図５中の破線矢印等参照）、液体入り容器Ｃの内部及び液体供給路の内部の高圧状態を速やかに解消することができる。この液体入り容器Ｃの内部及び液体供給路の内部の脱圧時には、第４液体配管弁ＶＬ４は閉じられ、第１液体配管弁ＶＬ１は閉じられる。なお、このとき、第１液体配管弁ＶＬ１と排出口２８ａを開いた状態にして、排出口２８ａからも液体Ｌを排出するようにしてもよい。また、気体供給路３７は、このような脱圧が完了するまでは閉塞状態とされ、気体供給路３７への液体Ｌの侵入が抑制される。

上記の脱圧は例えば、縦流路２４が十分に開かれた状態でポンプ３４（加圧液体供給源３３）を吸引方向に速やかに作動させることで液体入り容器Ｃの内部の高圧状態を速やかに解消した後に、シール体２６の前進動作による液体供給路の内部圧力の増加を略相殺するようにポンプ３４を吸引方向に作動させながらシール体２６を前進動作させ、縦流路２４を閉じることにより行うことができる。

上記の「液体供給路の内部圧力の増加を略相殺」するとの表現は、シール体２６の前進動作による縦流路２４内のシール体２６の体積の単位時間当たりの増加量をＣとし、ポンプ３４を吸引方向に作動させることによる液体供給路内の液体Ｌの体積の単位時間当たりの減少量をＤとする場合に、ＤがＣの±５％以内であること（つまりＣの９５〜１０５％であること）を意味している。

図６に示すように、液体入り容器Ｃの口部Ｃａにブローノズル２３が密封状態で係合するとともにシール体２６が縦流路２４を閉じた状態において、排出ロッド２８の排出口２８ａを液体入り容器Ｃの底部Ｃｃで開き、ポンプ３４（液体吸引源３２）を吸引方向に作動させる（図６中の太線矢印参照）ことにより、液体入り容器Ｃの内部の液体Ｌを排出口２８ａから液体吸引源３２に向けて排出することができる（図６中の破線矢印等参照）。このとき、第４液体配管弁ＶＬ４は閉じられ、第１液体配管弁ＶＬ１は開かれる。また、気体供給路３７を加圧状態とし、気体供給口２３ｃから液体入り容器Ｃの内部に加圧した気体（加圧気体）を供給することにより、排出口２８ａを介した液体Ｌの排出を促進又は支援し、ヘッドスペースＨの形成に要する時間を短縮することができる。このような加圧気体による支援は、内容液としての液体Ｌの粘度が高い場合に特に有効である。

ノズルユニット本体２０ａ、シール体２６、排出ロッド２８、ポンプ３４（プランジャー３４ｂ）、第１液体配管弁ＶＬ１、第４液体配管弁ＶＬ４等の作動は、前記の図示しない制御装置によって統合的に制御される。

次に、このような構成の液体入り容器の製造装置１を用いて、合成樹脂製のプリフォーム２から所定形状の容器の内部に液体（内容液）Ｌが収容されてなる液体入り容器Ｃを成形する方法（本実施形態に係る液体入り容器の製造方法）について説明する。

図８に示すように、本実施形態では、待機工程Ｓ１、空気排出工程Ｓ２、液体ブロー成形工程Ｓ３、脱圧工程Ｓ４、ヘッドスペース形成工程Ｓ５及びノズル上昇工程Ｓ６がこの順に行われる。

まず、待機工程Ｓ１が行われる。待機工程Ｓ１においては、ノズルユニット２０は、図１に示すように、金型１０に対して上方に離れた位置にあり、シール体２６は縦流路２４を閉じ、排出ロッド２８の排出口２８ａは閉じた状態となっている。また、気体供給路３７は吸引状態となっている。気体供給路３７を吸引状態とすることで、ブローノズル２３におけるシール面２３ｂよりも下方の部分に残留している液体Ｌの液だれを防止することができる。

この待機工程Ｓ１では、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を金型１０に装着し、型締めする。このとき、プリフォーム２の口部２ａは開放されているので、プリフォーム２は、その内部に空気が充満した状態である。

次に、本実施形態では、空気排出工程Ｓ２が行われる。空気排出工程Ｓ２においては、図２に示すように、ノズルユニット２０を下降させてプリフォーム２の口部２ａにブローノズル２３を係合させ、気体供給路３７を大気開放状態とし、シール体２６で縦流路２４を閉じたままで排出ロッド２８を下降させてプリフォーム２の底部２ｃにおいて排出口２８ａを開いた状態で、プランジャー３４ｂを加圧方向に作動させ、排出口２８ａからプリフォーム２の内部に液体Ｌを供給することにより、プリフォーム２の内部の空気を、気体供給路３７を通して大気（外部）に排出させる。すなわち、プリフォーム２の内部に液体Ｌを供給することで、プリフォーム２の内部に充満している空気の大部分を液体Ｌによって外部に押し出して排出させる。排出口２８ａの開放は、具体的には、開閉体２８ｂの下端が底部２ｃに当接又は近接した状態で、外筒２９が開閉体２８ｂに対して上昇することによって行われる。この空気の排出が完了すると、排出口２８ａを閉じ、気体供給路３７を閉塞状態とする。なお、気体供給路３７を通して空気を排出する代わりに、プリフォーム２の口部２ａにブローノズル２３を係合させないことによって空気の排出経路を確保するようにしてもよい。空気排出工程Ｓ２におけるプランジャー３４ｂの作動速度は、プリフォームを実質的に延伸（膨張）させない程度に設定することが好ましい。

このように、空気排出工程Ｓ２において、シール体２６で縦流路２４を開いて液体Ｌを供給するのではなく、排出ロッド２８の排出口２８ａから液体Ｌを供給することにより、ブローノズル２３の内周面に設けられた気体供給口２３ｃへの液体Ｌの侵入を抑制し、プリフォーム２の内部から気体供給路３７を通じて空気をスムーズに排出することができる。また、空気排出工程Ｓ２において、排出口２８ａをプリフォーム２の底部２ｃに位置させた状態で液体Ｌを供給することにより、排出口２８ａを液体Ｌの供給後直ぐに液中に浸して、液中から液体Ｌを供給できるため、プリフォーム２の内部に充填された液体Ｌにおける泡立ち等の原因となる空気の巻き込みを効果的に抑制することができる。この巻き込み抑制により、液体ブロー成形工程Ｓ３によって形成される液体入り容器Ｃの内部の液体Ｌへの空気の混入が抑制されるため、ヘッドスペース形成工程Ｓ５において所望の大きさのヘッドスペースＨを安定して形成することができる。また、この巻き込み抑制により、ヘッドスペース形成工程Ｓ５においてノズルユニット２０の内部に戻される液体Ｌに含まれる気泡の量が低減するため、液体供給路への空気の混入も抑制され、成形条件の安定性や容器の成形性等を向上することができる。

しかし、空気排出工程Ｓ２は、このように排出ロッド２８の排出口２８ａから液体Ｌを供給することによって行う代わりに、シール体２６で縦流路２４を開いて液体Ｌを供給することによって行ってもよい。また、空気排出工程Ｓ２を行わないようにしてもよい。

空気排出工程Ｓ２が完了すると、次に、液体ブロー成形工程Ｓ３が行われる。液体ブロー成形工程Ｓ３においては、まず、図３に示すように、ブローノズル２３をプリフォーム２の口部２ａに係合させた状態で、シール体２６を後退動作させることで縦流路２４を開く。このとき、シール体２６の後退動作による液体供給路の内部圧力の減少を略相殺するように、ポンプ３４（加圧液体供給源３３）を加圧方向に作動させる。これにより、プリフォーム２が潰れ変形することを防止し、容器の形状不良が発生することを防止することができる。なお、このときのポンプ３４の作動速度は、液体ブロー成形工程Ｓ３でのポンプ３４の作動速度よりも小さい。

また、液体ブロー成形工程Ｓ３においては、縦流路２４を開いた後に、図４に示すように、液体供給口２３ａからプリフォーム２の内部に加圧液体供給源３３によって加圧した液体Ｌを供給し、それにより、プリフォーム２を金型１０のキャビティ１１に沿った形状の液体入り容器Ｃに成形する。なお、本実施形態では、液体ブロー成形工程Ｓ３においては排出口２８ａを閉じた状態としているが、開放状態として排出口２８ａからも液体Ｌを充填することが可能である。このように液体入り容器Ｃを成形した後は、後述する脱圧工程Ｓ４が行われる。

本実施形態では、図４に示すように、液体ブロー成形工程Ｓ３の最中又は液体ブロー成形工程Ｓ３より前に、ロッド延伸工程が行われる。ロッド延伸工程においては、下方に向けて進出移動する排出ロッド２８（延伸ロッド）により、プリフォーム２の胴部２ｂを軸方向（縦方向）に延伸させる。本実施形態では、排出ロッド２８は、排出口２８ａを閉じた状態で下降する。ロッド延伸工程の後又は最中に液体ブロー成形工程Ｓ３を行う（液体ブロー成形工程Ｓ３の開始後にロッド延伸工程を開始してもよい）ことにより、プリフォーム２を延伸ロッドにより軸方向に延伸させつつブロー成形を行う二軸延伸ブロー成形を行うことができるので、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。しかし、ロッド延伸工程を行わずに液体ブロー成形工程Ｓ３を行うようにしてもよい。図１には、排出ロッド２８が原位置にある状態が示されている。排出ロッド２８の下端は、原位置において、図１に示された高さに位置する必要はなく、当該高さより上方又は下方に位置してもよい。

液体ブロー成形工程Ｓ３は、空気排出工程Ｓ２においてプリフォーム２の内部の空気の大部分が外部に排出された状態で行われるので、プリフォーム２の内部に加圧した液体Ｌを供給したときに当該液体Ｌが空気を巻き込むことがなく、これにより、液体入り容器Ｃの内部の液体Ｌへの空気の混入が抑制される。

液体ブロー成形工程Ｓ３が完了すると、次に、脱圧工程Ｓ４が行われる。図５に示すように、本実施形態では、脱圧工程Ｓ４においては、シール体２６で縦流路２４を開いた状態から、シール体２６で縦流路２４を閉じるためにシール体２６を前進動作させながら、ポンプ３４（加圧液体供給源３３）を吸引方向に作動させることによって液体入り容器Ｃの内部の圧力を低下させる。

このような脱圧工程Ｓ４は、例えば、まず、シール体２６で縦流路２４を開いた状態のままでポンプ３４を吸引方向に作動させ、それにより液体入り容器Ｃの内部の高圧状態を解消し、次に、シール体２６の前進動作による液体供給路の内部圧力の増加を略相殺するようにポンプ３４を吸引方向に作動させながら、シール体２６を前進動作させて縦流路２４を閉じることにより、行うことができる。このように、脱圧工程Ｓ４は、液体供給路を閉じるためのシール体２６の前進動作による液体供給路の内部圧力の増加を略相殺するように、ポンプ３４（加圧液体供給源３３）を吸引方向に作動させることによって行うことができる。なお、縦流路２４を閉じるためのシール体２６の前進動作に伴って、液体入り容器Ｃの内部の高圧状態を徐々に解消するように、ポンプ３４を吸引方向に作動させるようにしてもよい。

本実施形態では、脱圧工程Ｓ４は、液体入り容器Ｃの内部の高圧状態が解消されるように行われる。しかしこれに限らず、脱圧工程Ｓ４は、少なくとも、容器成形時（つまり液体ブロー成形工程Ｓ３の完了時）の液体入り容器Ｃの内部の圧力が低下するように行えばよい。なお、脱圧工程Ｓ４においては、気体供給路３７は閉塞状態に維持される。

この脱圧工程Ｓ４によって液体入り容器Ｃの内部の圧力を低下させることで、その後のヘッドスペース形成工程Ｓ５において液体入り容器Ｃの内部から排出すべき液体Ｌの総量を低減し、ヘッドスペースＨの形成効率を高めることができる。また、ヘッドスペース形成工程Ｓ５において液体入り容器Ｃの内部に加圧された気体をスムーズに導入することができ、この点でもヘッドスペースＨの形成効率を高めることができる。

例えば、液体ブロー成形工程Ｓ３の完了時点での液体入り容器Ｃの内部の圧力は、＋３ＭＰａ（ゲージ圧）とすることができる。また、このような高圧状態を、脱圧工程Ｓ４によって、液体供給路に設けられた第３液体配管圧力計３５の検出値が−０．５ＭＰａ〜＋０．５ＭＰａ（より好ましくは、−０．１ＭＰａ〜＋０．１ＭＰａ）となるまで液体入り容器Ｃの内部の圧力を低下させることにより、解消することができる。

脱圧工程Ｓ４が完了すると、次に、ヘッドスペース形成工程Ｓ５が行われる。図６に示すように、本実施形態では、ヘッドスペース形成工程Ｓ５においては、排出ロッド２８の排出口２８ａ及び第１液体配管弁ＶＬ１を開き、ポンプ３４（加圧液体供給源３３）を吸引方向に作動させることによって、液体入り容器Ｃの内部から液体Ｌを排出口２８ａを通して排出するサックバックにより、液体入り容器Ｃの内部に所望の大きさのヘッドスペースＨが形成される。このサックバックは、本実施形態では、排出口２８ａが液体入り容器Ｃの底部Ｃｃに位置する状態で行われる。これにより、排出経路への空気の混入を抑制し、もって、液体供給路への空気の混入を抑制することができる。しかし、排出口２８ａを液体入り容器Ｃの底部Ｃｃより上方に位置させた状態で、排出口２８ａから液体Ｌを吸い出すようにしても構わない。この場合でも、液体供給口２３ａより下方に位置する排出口２８ａを通して液中から液体Ｌを吸い出すことにより、液体供給口２３ａを通して液体Ｌを吸い出す場合よりも、液体供給路への空気の混入を抑制することができる。

また、本実施形態では、このポンプ３４の吸引方向への作動による排出口２８ａを通したサックバックに要する時間を短縮するために、加圧気体による支援を行う。すなわち、ヘッドスペース形成工程Ｓ５においては、気体供給路３７が閉塞状態から加圧状態に切替えられる。本実施形態では、前述した脱圧工程Ｓ４によって液体入り容器Ｃの内部の高圧状態が解消していることにより、気体供給路３７を速やかに加圧状態に切替えて加圧気体を速やかに気体供給口２３ｃから液体入り容器Ｃの内部に導入することができる。したがって、サックバックによる排出口２８ａからの液体Ｌの排出を速やかに支援し、ヘッドスペース形成工程Ｓ５の所要時間を効果的に短縮することができる。ポンプ３４の吸引方向への作動と気体供給路３７の加圧状態への切替えとは、どちらを先に行ってもよいし、同時に行ってもよい。

本実施形態では、ヘッドスペース形成工程Ｓ５が完了すると、ノズル上昇工程Ｓ６が行われる。ノズル上昇工程Ｓ６においては、図７に示すように、排出口２８ａ及び第１液体配管弁ＶＬ１を閉じて排出ロッド２８を上昇させ、原位置に戻す。また、気体供給路３７を吸引状態とし、ブローノズル２３からの液垂れを抑制し、ノズルユニット２０を上昇させる（図７中の白抜き矢印等参照）。このとき、ノズルユニット２０は、液体入り容器Ｃの内部が減圧されすぎないタイミングで上昇させることが好ましい。ノズルユニット２０を上昇させてから気体供給路３７を吸引状態にしてもよい。次いで、第４液体配管弁ＶＬ４を開き、ポンプ３４（加圧液体供給源３３）のプランジャー３４ｂを吸引方向に作動させて（図７中の太線矢印参照）加圧液体供給源３３を充填する（図７中の破線矢印参照）。そして、液体入り容器Ｃを金型１０から取出し、図１に示す待機工程Ｓ１へと移行する。

本発明は前記の実施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、前記の実施形態の液体入り容器の製造方法で用いるノズルユニット２０は、加圧方向と吸引方向との両方に作動可能な加圧液体供給源３３と、加圧液体供給源３３に接続されるとともにブローノズル２３で終端する液体供給路と、液体供給路内のシール面２３ｂに対する進退動作により液体供給路を開閉するシール体２６と、を有するものであればよい。例えば、ノズルユニット２０は、液体吸引源３２に排出経路によって接続された排出口２８ａを有する排出ロッド２８を有するものに限らない。

また、前記の実施形態の液体入り容器の製造方法は、ノズルユニット２０と金型１０とを用いて有底筒状のプリフォーム２から内容液を収容した液体入り容器を製造する液体入り容器の製造方法であって、ブローノズル２３からプリフォーム２の内部に加圧液体供給源３３によって加圧した液体Ｌを供給することにより、プリフォーム２を金型１０の内面に沿った形状の液体入り容器Ｃに成形する液体ブロー成形工程と、シール体２６で液体供給路を閉じるためにシール体２６を前進動作させながら、加圧液体供給源３３を吸引方向に作動させることによって液体入り容器Ｃの内部の圧力を低下させる脱圧工程と、を有するものであればよい。

例えば、前記の実施形態の液体入り容器の製造方法は、脱圧工程によって液体供給路を閉じた状態で、ブローノズル２３より下方に位置する排出口２８ａを通して、液体吸引源３２による吸引によって液体入り容器Ｃの内部から液体Ｌを排出することにより、液体入り容器ＣにヘッドスペースＨを形成するヘッドスペース形成工程を有するものに限らない。また、前記の実施形態の液体入り容器の製造方法は、液体ブロー成形工程を開始するためにシール体２６を後退動作させながら、加圧液体供給源３３を加圧方向に作動させるものに限らない。また、前記の実施形態の液体入り容器の製造方法は、液体ブロー成形工程を開始するためのシール体２６の後退動作による液体供給路の内部圧力の減少を略相殺するように、加圧液体供給源３３を加圧方向に作動させるものに限らない。また、前記の実施形態の液体入り容器の製造方法は、液体ブロー成形工程より前にプリフォーム２の内部に液体Ｌを供給することにより、プリフォーム２の内部の空気を外部に排出させる空気排出工程を有するものに限らない。また、前記の実施形態の液体入り容器の製造方法は、脱圧工程において、液体供給路を閉じるためのシール体２６の前進動作による液体供給路の内部圧力の増加を略相殺するように、加圧液体供給源３３を吸引方向に作動させるものに限らない。

１ 液体入り容器の製造装置
２ プリフォーム
２ａ 口部
２ｂ 胴部
２ｃ 底部
１０ 金型
１１ キャビティ
２０ ノズルユニット
２０ａ ノズルユニット本体
２１ 本体ブロック
２２ 支持ブロック
２３ ブローノズル
２３ａ 液体供給口
２３ｂ シール面
２３ｃ 気体供給口
２４ 縦流路（液体供給路）
２５ 液体供給ポート（液体供給路）
２６ シール体
２６ａ シール体本体
２６ｂ 軸体
２７ テーパ面
２８ 排出ロッド
２８ａ 排出口
２８ｂ 開閉体
２８ｃ 筒内流路（排出経路）
２９ 外筒
３０ 開閉ロッド
３１ 拡径部
３２ 液体吸引源
３３ 加圧液体供給源
３４ ポンプ
３４ａ シリンダ
３４ｂ ピストン
３５ 第３液体配管圧力計
３６ タンク
３７ 気体供給路
Ｃ 液体入り容器
Ｃａ 口部
Ｃｃ 底部
Ｌ 液体（内容液）
ＰＬ１ 第１液体配管（排出経路）
ＰＬ２ 第２液体配管（排出経路、液体供給路）
ＰＬ３ 第３液体配管（液体供給路）
ＰＬ４ 第４液体配管
ＶＬ１ 第１液体配管弁
ＶＬ４ 第４液体配管弁
Ｈ ヘッドスペース

Claims (6)

1. ノズルユニットと金型とを用いて有底筒状の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液体入り容器の製造方法であって、
   前記ノズルユニットは、
   加圧方向と吸引方向との両方に作動可能な加圧液体供給源と、
   前記加圧液体供給源に接続されるとともにブローノズルで終端する液体供給路と、
   前記液体供給路内のシール面に対する進退動作により前記液体供給路を開閉するシール体と、を有し、
   前記ブローノズルから前記プリフォームの内部に前記加圧液体供給源によって加圧した液体を供給することにより、前記プリフォームを前記金型の内面に沿った形状の前記液体入り容器に成形する液体ブロー成形工程と、
   前記シール体で前記液体供給路を閉じるために前記シール体を前進動作させながら、前記加圧液体供給源を前記吸引方向に作動させることによって前記液体入り容器の内部の圧力を低下させる脱圧工程と、を有することを特徴とする液体入り容器の製造方法。
2. 前記ノズルユニットが、液体吸引源に排出経路によって接続された排出口を有する排出ロッドを有し、
   前記脱圧工程によって前記液体供給路を閉じた状態で、前記ブローノズルより下方に位置する前記排出口を通して、前記液体吸引源による吸引によって前記液体入り容器の内部から液体を排出することにより、前記液体入り容器にヘッドスペースを形成するヘッドスペース形成工程を有する、請求項１に記載の液体入り容器の製造方法。
3. 前記液体ブロー成形工程を開始するために前記シール体を後退動作させながら、前記加圧液体供給源を前記加圧方向に作動させる、請求項１又は２に記載の液体入り容器の製造方法。
4. 前記液体ブロー成形工程を開始するための前記シール体の後退動作による前記液体供給路の内部圧力の減少を略相殺するように、前記加圧液体供給源を前記加圧方向に作動させる、請求項３に記載の液体入り容器の製造方法。
5. 前記液体ブロー成形工程より前に前記プリフォームの内部に液体を供給することにより、前記プリフォームの内部の空気を外部に排出させる空気排出工程を有する、請求項１〜４の何れか１項に記載の液体入り容器の製造方法。
6. 前記脱圧工程において、前記液体供給路を閉じるための前記シール体の前進動作による前記液体供給路の内部圧力の増加を略相殺するように、前記加圧液体供給源を前記吸引方向に作動させる、請求項１〜５の何れか１項に記載の液体入り容器の製造方法。

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