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1. WO2020116358 - PLASTIC BOTTLE MANUFACTURING DEVICE AND PLASTIC BOTTLE MANUFACTURING METHOD

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明 細 書

発明の名称 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

技術分野

0001  

背景技術

0002  

先行技術文献

特許文献

0003   0004   0005   0006  

発明の開示

0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014  

図面の簡単な説明

0015  

発明を実施するための形態

0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9  

明 細 書

発明の名称 : 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

技術分野

[0001]
 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。

背景技術

[0002]
 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。

先行技術文献

特許文献

[0003]
特許文献1 : 特開2007-503343号公報
[0004]
 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。
[0005]
 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。
[0006]
 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。

発明の開示

[0007]
 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。
[0008]
 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。
[0009]
 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。
[0010]
 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。
[0011]
 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。
[0012]
 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。
[0013]
 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。
[0014]
 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。

図面の簡単な説明

[0015]
[図1] 図1は、プリフォームを示す正面図である。
[図2] 図2は、プラスチックボトルを示す正面図である。
[図3] 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] 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] 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] 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] 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] 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] 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。

発明を実施するための形態

[0016]
 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。
[0017]
 (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。
[0018]
 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。
[0019]
 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。
[0020]
 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。
[0021]
 (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。
[0022]
 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。
[0023]
 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。
[0024]
 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。
[0025]
 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。
[0026]
 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。
[0027]
 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。
[0028]
 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。
[0029]
 (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。
[0030]
 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。
[0031]
 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。
[0032]
 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。
[0033]
 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。
[0034]
 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。
[0035]
 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。
[0036]
 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。
[0037]
 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。
[0038]
 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。
[0039]
 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。
[0040]
 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。
[0041]
 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。
[0042]
 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。
[0043]
 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。
[0044]
 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。
[0045]
 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。
[0046]
 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。
[0047]
 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。
[0048]
 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。
[0049]
 (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。
[0050]
 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。
[0051]
 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。
[0052]
 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)。
[0053]
 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。
[0054]
 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。
[0055]
 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。
[0056]
 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。
[0057]
 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。
[0058]
 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。
[0059]
 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。
[0060]
 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)。
[0061]
 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)。
[0062]
 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。
[0063]
 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。
[0064]
 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。
[0065]
 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。
[0066]
 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。
[0067]
 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。
[0068]
 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。
[0069]
 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。
[0070]
 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。
 

請求の範囲

[請求項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する、プラスチックボトル製造装置。
[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。
[請求項5]
 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する、請求項1記載のプラスチックボトル製造装置。
[請求項6]
 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、請求項1記載のプラスチックボトル製造装置。
[請求項7]
 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、プラスチックボトル製造方法。
 

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]