JP2017510483A - 容器内にヘッドスペースを形成し、設定する方法 - Google Patents

Abstract

金型（１８）内に位置するプリフォーム（１０）から形成される容器（１２）を、液体を用いて形成および充填するための方法であって、この方法は、ブロー成形媒体（１６）として用いられる液体のソース（１５）に連結された流体圧ブロー成形装置（１４）を利用し、流体圧ブロー成形装置（１４）は、ブローノズル（４４）と部材とを有し、この方法は、部材を後退位置からプリフォーム（１０）内の位置まで伸長させ、ブローノズル（４４）とプリフォーム（１０）とを封止係合するために、ブローノズル（４４）をプリフォーム（１０）の開放端と流体密な連通状態で係合し、ブローノズル（４４）とプリフォーム（１０）との封止係合後に容器（１２）が形成されるように、液体ブロー媒体（１６）をプリフォーム（１０）の中に射出することを含み、ブローノズル（４４）とプリフォーム（１０）との封止結合の時点よりも前に、部材がプリフォーム（１０）の中への前進を開始している、方法。

Description

本発明は、広義には最終製品すなわち液体をブロー成形媒体として用いる、プリフォームからの容器の流体圧ブロー成形に関する。特に、本発明は、プリフォームから容器を成形し、この容器に液体を充填し、得られる容器内で液体のヘッドスペースを設定する方法に関する。

液体製品用のプラスチック容器は、さまざまな異なる方法で製造される。いくつかの方法では、プラスチックのプリフォームが成形に適した温度まで加熱され、金型内に配置された後、軸方向かつ半径方向に膨張されて容器となる。特定のプロセスでは、プリフォームを軸方向かつ半径方向に膨張させて容器を形成するためのブロー媒体として、空気が用いられる。このプロセスは通常、ブロー成形と呼ばれる。空気で容器が形成された後、別の現場またはブロー成形ラインと一体化された充填ラインにおいて、この容器に液体製品が充填される。より新しいプロセスでは、容器を形成するためのブロー媒体として、液体製品が実際に用いられている。この液体ブロー媒体を用いる後者のプロセスを、本明細書では流体圧ブロー成形という。

最終製品が果汁などの外からの影響を受けやすい製品の場合、液体に含まれる酸素の量を減らすことが重要である。昔からの充填プロセスでは、充填ノズルと形成された容器のネックとの間に触れることなく、形成された容器の中に液体が滴下されていく。容器の内側の空間は、外側の大気とつながっていることが多い。このため、液体が容器を満たしていくにつれて、それまで容器の中にあった空気が追い出される。一方、流体圧ブロー成形プロセスでは、加熱されたプリフォームに圧力下で液体が入る際に、容器が形成される。このため、液体がこぼれないよう、プリフォームの内側の空間はしっかりと閉じられている。加熱されたプリフォームに液体が入り始めると、プリフォーム内の空気はプリフォームから外に出ることができず、液体と混ざってしまう。特に外からの影響を受けやすい最終製品を用いた容器の成形と充填であるが、これに限定されるものではない状況で、こうして液体に混ざる酸素の量または空気の量を減らしたい場合がある。

流体圧ブロー成形プロセスに対するもうひとつの重要な考慮事項として、容器内でのヘッドスペースと所望の充填液面をいかにして効果的に設定するかということがある。現行の一手法では、ヘッドスペース／充填液面の設定にストレッチロッドが用いられている。このようなプロセスは、米国特許第８，０１７，０６４号に概説されている。この手法では、ストレッチロッドが完全伸長位置からヘッドスペース設定位置まで後退され、形成された容器内の圧力を含む系が減圧される。ストレッチロッドがヘッドスペース設定位置に達して系が減圧されると、液体がそれ以上容器内に入らないように、シールピンが閉じられる。その後、ノズルが容器から外れたときに容器内の液面が瞬時に下がるように、ストレッチロッドがさらに後退され、これによって液体がこぼれるのが防止される。このようなプロセスの欠点として、シールピンを閉じる前に、圧力源、射出ノズル、形成された容器を含む系全体を、減圧が必要になる場合がある点があげられる。このような減圧には時間がかかり、この時間は容器の形成には用いられない。流体圧ブロー成形プロセスのいくつかの用途では、サイクルタイムを削減し、機械のスループットを向上させることが望まれる場合がある。

もうひとつの欠点は、ストレッチロッドをさらに後退させると、容器の内容積が減少し、これによって容器内に負圧が引き起こされることの場合がある。この負圧は、容器の側壁を内側に変形させる。この変形が十分に激しいすなわち、容積が約７％を超えて減少すると、容器の変形が永久的なものとなり、審美的に望ましくなく一般に最終消費者に購入されない容器となり得る。

上記に鑑みて、上記の欠点のうち少なくとも１つを軽減するための方法が提供される。本発明の一態様の実施形態によれば、液体を用いて容器を形成および充填するための方法は、金型内に位置するプリフォームから形成される容器を使用し、ブロー成形媒体として用いられる液体のソースに連結されてブローノズルと部材とを有する流体圧ブロー成形装置を利用する。この方法は、上記の部材を後退位置からプリフォーム内の位置まで伸長させ、ブローノズルとプリフォームとを封止係合するために、ブローノズルをプリフォームの開放端と流体密な連通状態で係合し、ブローノズルとプリフォームとの封止係合後に容器が形成されるように、液体ブロー媒体をプリフォームの中に射出することを含み、ブローノズルとプリフォームとの封止結合の時点よりも前に、部材がプリフォームの中への前進を開始している。

ブローノズルとプリフォームとの封止係合前に部材が前進してプリフォームに入ると、プリフォームに入る部材の体積と等しい容積の空気を、プリフォームの中から脱気できる。このような脱気後、前記封止係合によって、プリフォームの内側の空間を閉じ、圧力下で液体がプリフォームに入れるようにする。これによって、空気が形成された容器内の液体と混ざることが低減されるか、ほぼ回避される。

好都合なことに、この方法は、部材を、後退位置から、この部材がプリフォームの閉じた端と係合する係合位置まで伸長させることを含む。

好都合なことに、ブローノズルとプリフォームとの封止係合時にプリフォームの中に入る部材の体積は、プリフォームの内容積の４０％を超え、好ましくはプリフォームの内容積の６０％を超え、より好ましくはプリフォーム（１０）の内容積の８０％を超える。

前記態様に続くもうひとつの実施形態によれば、部材はストレッチロッドであり、上記の方法は、ストレッチロッドを伸長させてプリフォームを軸方向に延伸する工程をさらに含む。

特に、この方法の上記の実施形態は、ストレッチロッドを、後退位置から、ブローノズルとプリフォームとの封止係合時より前にストレッチロッドがプリフォームを延伸させる位置まで伸長させることを含む。

前記態様に続くもうひとつの実施形態によれば、この方法に用いられる流体圧ブロー成形装置は、シールピンを含む。この方法は、容器を形成するためのプリフォームに対する液体ブロー媒体の前記射出の開始時に、シールピンを開き、および／または容器を形成するためのプリフォームに対する液体ブロー媒体の前記射出の終了時に、シールピンを閉じることをさらに含む。

この方法の上記の実施形態では、ヘッドスペース設定部材である部材を使用してもよい。この方法は、シールピンを閉じた後に、ヘッドスペース設定部材を、第１のヘッドスペース設定位置から、第１のヘッドスペース設定位置よりもフィニッシュに近い第２のヘッドスペース設定位置まで後退させることをさらに含む、

本発明のもうひとつの態様によれば、この方法の実施形態は、金型内に位置するプリフォームから形成される容器を、液体を用いて形成および充填し、容器内に液体のヘッドスペースを設定し、この方法は、加圧液体ブロー媒体のソースに連結された流体圧ブロー成形装置を利用し、流体圧ブロー成形装置は、射出ノズルと、ヘッドスペース設定部材と、を有し、この方法は、射出ノズルをプリフォームの開放端と流体密な係合で係合させ、ヘッドスペース設定部材を後退位置からプリフォーム内の位置まで伸長させ、容器を形成するために、加圧液体ブロー媒体をプリフォーム内に射出し、ヘッドスペース設定部材を、容器内の第１のヘッドスペース位置に位置決めし、加圧液体ブロー媒体のソースの圧力とは独立した、形成された容器内における液体ブロー媒体の閉圧を確立し、容器内の圧力が加圧液体ブロー媒体のソースの圧力から独立したままである間に、射出ノズルをプリフォームから係合解除して流体密な係合を解除し、これによって、容器内を液体のあらかじめ定められた最終充填液面とすることを含み、閉圧は、周囲圧力とは異なり、かつ周囲圧力を上回り、この方法は、容器内で閉圧を確立した後かつ流体密な係合を解除する前に、ヘッドスペース設定部材に力を加えて、容器内の液体ブロー媒体の圧力を、閉圧から、周囲圧力よりも低い圧力または周囲圧力と等しい圧力のうちの一方の圧力である係合解除圧まで下げることをさらに含む。

好都合なことに、流体圧ブロー成形装置は、シールピンをさらに有し、加圧液体ソースの圧力とは独立した液体ブロー媒体の閉圧を形成された容器の中に確立することは、液体ブロー媒体が閉圧にある間および／またはシールピンが閉じたままである場合、容器内の圧力が加圧液体ソースの圧力から独立したままである間に、シールピン（６０）を閉じることによって行われる。

本発明の第２の態様のもうひとつの実施形態によれば、この方法の実施形態は、金型内に位置するプリフォームから形成される容器を、液体を用いて形成および充填し、容器内に液体のヘッドスペースを設定し、この方法は、加圧液体ブロー媒体のソースに連結された流体圧ブロー成形装置を利用し、流体圧ブロー成形装置は、射出ノズルと、加圧液体ソースと、を有し、この方法は、射出ノズルをプリフォームの開放端と流体密な係合で係合させ、容器を形成するために、液体ブロー媒体をプリフォーム内に射出し、加圧液体ブロー媒体のソースの圧力とは独立した、形成された容器内における液体ブロー媒体の閉圧を確立し、容器内の圧力が加圧液体ブロー媒体のソースの圧力から独立したままである間に、射出ノズルをプリフォームから係合解除して前記流体密な係合を解除し、これによって、容器内を液体のあらかじめ定められた最終充填液面とすることを含み、閉圧は、周囲圧力とは異なり、かつ周囲圧力を上回り、この方法は、容器内で閉圧を確立した後かつ流体密な係合を解除する前に、形成された容器内の液体ブロー媒体の圧力を、閉圧から、周囲圧力よりも低い圧力または周囲圧力と等しい圧力のうちの一方の圧力である係合解除圧まで下げることをさらに含み、圧力の減圧は、形成された容器内の液体ブロー媒体の圧力が加圧液体ブロー媒体のソースの圧力から独立したままである間に行われる、方法である。

好都合なことに、流体圧ブロー成形装置は、ヘッドスペース設定部材をさらに有し、形成された容器内での液体ブロー媒体の圧力の減圧は、ヘッドスペース設定部材に力を加えることによって行われる。好ましくは、形成された容器内での液体ブロー媒体の圧力の前記減圧は、加圧液体ソースの圧力とは独立した、形成された容器内の液体ブロー媒体の閉圧の前記確立前に、ヘッドスペース設定部材を容器内の第１のヘッドスペース位置に位置決めすること、および、容器内の圧力が加圧液体ソースの圧力から独立したままである間に、ヘッドスペース設定部材を、後退位置から、プリフォーム内の位置まで伸長させることによって行われる。

好都合なことに、流体圧ブロー成形装置は、シールピンをさらに有し、加圧液体ブロー媒体のソースの圧力とは独立した、形成された容器内の液体ブロー媒体の閉圧の前記確立は、液体ブロー媒体が閉圧にある間および／またはシールピンが閉じたままである場合は、容器内の圧力が加圧液体ブロー媒体のソースの圧力から独立したままである間に、シールピンを閉じることによって行われる。

本発明の第２の態様のもうひとつの実施形態によれば、液体を用いて容器を形成および充填し、容器内で液体のヘッドスペースを設定する方法は、金型内に位置するプリフォームを使用し、液体ブロー媒体のソースに連結された流体圧ブロー成形装置を利用し、流体圧ブロー成形装置は、射出ノズルと、ヘッドスペース設定部材と、シーリングピンと、を有する。この方法は、射出ノズルをプリフォームの開放端と流体密な係合で係合させ、ヘッドスペース設定部材を後退位置からプリフォーム内の位置まで伸長させ、容器を形成するために、液体ブロー媒体をプリフォーム内に射出し、ヘッドスペース設定部材を、容器内の第１のヘッドスペース位置に位置決めし、液体ブロー媒体が閉圧にある間に、シールピンを閉じ、シールピンが閉じたままである間に、射出ノズルをプリフォームから係合解除して流体密な係合を解除し、これによって、容器内を液体のあらかじめ定められた最終充填液面とすることを含み、閉圧は、周囲圧力を上回るすなわちこれを超え、この方法は、シールピンを閉じた後かつ流体密な係合を解除する前に、ヘッドスペース設定部材に力を加えて、容器内の液体ブロー媒体の圧力を、閉圧から、負である係合解除圧まで下げることをさらに含むことを特徴とする。容器および射出ノズルの圧力が周囲圧力よりも高い圧力のままであるときにシールピンを閉じると、射出ノズルの圧力と容器の圧力を別々に制御できるようになる。これによってさらに、系全体の減圧よりも早く、容器内のヘッドスペース設定部材によって提供される圧力を係合解除圧まで下げることができる。

本発明の第２の態様の他の実施形態によれば、この方法は、以下の特徴のうち少なくとも１つを含む。
−力をヘッドスペース設定部材に加えることは、ヘッドスペース設定部材を第１のヘッドスペース設定位置から第２のヘッドスペース設定位置まで後退させることを含み、第２のヘッドスペース設定位置は、第１のヘッドスペース設定位置よりもフィニッシュに近い。好ましくは、第１のヘッドスペース設定位置から第２のヘッドスペース設定位置に移動しているヘッドスペース設定部材によって占められる体積は、容器内の圧力が周囲圧力と等しい平衡位置を通り、平衡位置と第２のヘッドスペース設定位置におけるヘッドスペース設定部材によって占められる体積の差は、閉じたシールピンとプリフォームフィニッシュの一番下との間に存在する液体の体積以上である。これは、射出ノズルがプリフォームから係合解除されたときに一般に閉じたシールピンとフィニッシュとの間に位置するであろう射出ノズルの底における液滴がすべて、射出ノズルがプリフォームから係合解除されるときに、確実に下に引っ張られてプリフォームの中に入るようにする。
−流体密な係合の解除は、係合解除圧の発生直後に行われる。この方法のこの実施形態は、容器のヘッドスペースおよび最終充填液面も設定しつつ、流体圧ブロー成形容器の考えられる永久的な変形を軽減するために提供できよう。これは、容器とノズルとの間の流体密な封止の解除と、容器内での負圧の早い段階での発生とを同期させることで達成される。具体的な実施形態をここに図示し、説明するが、特定の実施形態のさまざまな特徴および要素は、厳密にその実施形態を限定することを意図したものではないことは、注意されたい。よって、ひとつの実施形態の特徴または要素は、そうでないことが明示的に示されないかぎり、個々に適用可能かつ他のすべての実施形態にも当てはまるものとみなされる。
−流体密な係合の解除は、係合解除圧の発生後０．５秒未満、好ましくは係合解除圧の発生後０．２秒未満、特に係合解除圧の発生後０．１秒未満、さらには係合解除圧の発生後０．０５秒未満に起こる。
−閉圧は、周囲圧力よりも０．３ｂａｒを超えて高い。
−液体ブロー媒体を射出する工程は、流体圧ブロー成形装置内の圧力をピーク圧まで上昇させた後、この圧力を、係合解除圧よりも高い閉圧まで減圧することを含む。
−液体ブロー媒体を射出する工程は、容器内の圧力をピーク圧まで上昇させた後、この圧力を、正の圧力または周囲圧力よりも高い保持圧まで減圧することを含む。
−ヘッドスペース設定部材を第１のヘッドスペース設定位置で位置決めする工程は、容器が保持圧にある間に行われるか、容器がピーク圧から保持圧に遷移している間に行われる。
−閉圧は、保持圧と等しい。
−液体ブロー媒体をプリフォームに射出する工程は、シールピンを開くことによって開始される。好ましくは、ヘッドスペース設定部材を、後退位置から、プリフォーム内の位置まで伸長させる工程は、シールピンを開く前に行われ、プリフォーム内の位置は、ヘッドスペース設定部材が、プリフォームの閉じた端と係合する係合位置である。
−この方法は、ヘッドスペース設定部材を伸長させることによって、プリフォームを軸方向に延伸する工程をさらに含む。
−ヘッドスペース設定部材は、ストレッチロッドである。
−液体ブロー媒体をプリフォームに射出する工程は、シールピンを開くことによって開始される。好ましくは、ヘッドスペース設定部材を、後退位置から、プリフォーム内の位置まで伸長させる工程は、シールピンを開く前に行われ、プリフォーム内の位置は、ヘッドスペース設定部材が、プリフォームの閉じた端と係合する係合位置である。ヘッドスペース設定部材を伸長させることでプリフォームを軸方向に延伸する工程、ここで、プリフォームを軸方向に延伸する工程は、プリフォームを、係合位置から、容器の底面に対応する完全伸長位置まで伸長させることを含む。好ましくは、第１のヘッドスペース設定位置は、容器の底面より容器の開口に近い。
−液体ブロー媒体をプリフォームに射出する工程は、シールピンを開くことによって開始される。好ましくは、ヘッドスペース設定部材を、後退位置から、プリフォーム内の位置まで伸長させる工程は、シールピンを開く前に行われ、プリフォーム内の位置は、ヘッドスペース設定部材が、プリフォームの閉じた端と係合する係合位置であり、第１のヘッドスペース設定位置は、係合位置よりも容器の開口に近い。
−ヘッドスペース設定部材を第１のヘッドスペース設定位置に位置決めする工程は、シールピンを閉じる前に行われる。
−流体密な係合状態での射出ノズルの前記係合は、シールピンが閉じている間に行われる。

本発明の一実施形態では、液体を用いて容器を形成および充填し、容器内で液体のヘッドスペースを設定するための方法が提供される。容器は、金型内に位置するプリフォームから形成され、この方法は、液体ブロー媒体のソースと連結された流体圧ブロー成形装置を利用する。流体圧ブロー成形装置は、射出ノズルと、ヘッドスペース設定部材と、シールピンとを含む。この方法は、射出ノズルをプリフォームの開放端と流体密な係合で係合させる工程と、ヘッドスペース設定部材を後退位置からプリフォーム内の位置まで伸長させる工程と、容器を形成するために、液体ブロー媒体をプリフォーム内に射出する工程と、ヘッドスペース設定部材を、容器内の第１のヘッドスペース位置に位置決めする工程と、液体ブロー媒体が閉圧にある間に、シールピンを閉じる工程と、シールピンが閉じたままである間に、射出ノズルをプリフォームから係合解除して流体密な係合を解除し、これによって、容器内を液体のあらかじめ定められた最終充填液面とする工程と、を含み、この方法は、シールピンを閉じた後かつ流体密な係合を解除する前に、ヘッドスペース設定部材に力を加えて、容器内の液体ブロー媒体の圧力を、閉圧から、負である係合解除圧まで下げることをさらに含み、流体密な係合が、係合解除圧の発生直後に起こることを特徴とする。

本発明を用いると、射出ノズルと容器との流体密な係合が解除される負圧の大きさが小さくなる。これは、シールピンが閉じているときに、形成された容器内で保持される圧力を高めることで低減される。これによって、容器に対する永久的な変形の可能性が低減され、また、サイクルタイムの短縮が可能になる。後者は、シールピンを早めに閉じ、射出のズルを早めに係合解除することによるものである。

もうひとつの実施形態では、ヘッドスペース設定部材に力を加えることは、ヘッドスペース設定部材を第１のヘッドスペース設定位置から第２のヘッドスペース設定位置まで後退させることを含み、第２のヘッドスペース設定位置は、第１のヘッドスペース設定位置よりもフィニッシュに近い。ヘッドスペース設定部材に力を加えると、瞬時に容器での圧力の減少に転換される。

別の実施形態では、係合解除圧は、周囲圧力未満であるか負圧である。周囲圧力未満であるか負圧であることで、射出ノズルが容器から係合解除されたときに、液体ブロー媒体が容器から押し出されるのが回避される。

追加の実施形態では、液体ブロー媒体の圧力を最大でピーク圧まで上昇させた後、保持圧まで下げる。後者は、係合解除圧より高い。さらにもうひとつの態様では、液体ブロー媒体を射出する工程は、容器内の圧力を最大でピーク圧まで上昇させた後、この圧力を係合解除圧よりも高い保持圧まで下げることを含む。圧力をピーク圧まで高めることで、容器が確実に完全成形され、閉圧または保持圧まで下げることで、シールピンをその閉位置に維持するのに必要な力が小さくてすむ。

さらに別の実施形態では、ヘッドスペース設定部材を第１のヘッドスペース設定位置に位置決めすることは、容器が保持圧にある間に行われる。さらに別の態様では、ヘッドスペース設定部材を第１のヘッドスペース設定位置に位置決めすることは、容器がピーク圧から保持圧に遷移する間に行われる。ヘッドスペース設定部材を低めの圧力で位置決めすることで、シールピンをその閉位置に維持するのに必要な力が小さくてすむ。

追加の実施形態では、ヘッドスペース設定部材を後退位置からプリフォーム内の位置まで伸長させることが、シールピンを開く前に行われ、このプリフォーム内の位置は、ヘッドスペース設定部材がプリフォームの閉じた端と係合する係合位置である。ヘッドスペース設定部材のこうした位置決めによって、プリフォームが軸方向の延伸時に金型のキャビティ内で効果的にセンタリングされる。

もうひとつの実施形態では、この方法は、ヘッドスペース設定部材を伸長させることで、プリフォームを軸方向に延伸する工程を含む。よって、ヘッドスペース設定部材は、ストレッチロッドであってもよい。よって、ヘッドスペース設定部材は、プリフォームの延伸とヘッドスペースの設定という２つの役割を果たす。

追加の実施形態では、プリフォームを軸方向に延伸する工程は、プリフォームを、係合位置から、容器の底に対応する完全伸長位置まで伸長させることを含む。プリフォームを完全に延伸することで、このプリフォームが金型の底面と衝突し、成形プロセスの最初から最後まで真ん中に維持される。

さらに別の実施形態では、第１のヘッドスペース設定位置は、底位置よりも容器の開口に近い。ヘッドスペース設定部材を第１のヘッドスペース設定位置まで動かすことで、ヘッドスペース設定部材によって占められる体積が小さくなり、容器内でヘッドスペースの適切な体積が設定される。

さらに別の実施形態では、第１のヘッドスペース設定位置は、係合位置よりも容器の開口に近い。第１のヘッドスペース設定位置は、ヘッドスペース設定部材によって変位される液体ブロー媒体の体積を減少させ、得られる容器で適切な体積のヘッドスペースを設定する。

追加の実施形態では、ストレッチロッドを第１のヘッドスペース設定位置に位置決めする工程は、シールピンを閉じる前に行われる。ヘッドスペース部材が位置決めされた後にシールピンを閉じることで、ヘッドスペースの体積を適切に設定できるようになる。

本発明のさらなる目的、特徴、利点については、図面を参照して以下の説明を読み、本明細書の一部を形成する添付の特許請求の範囲を読むことで、当業者には容易に理解できるようになろう。

本発明の第１の態様による方法に用いられる流体圧ブロー成形装置、金型、金型内に保持されるプリフォームの概略図である。 本発明の第１の態様による方法に用いられる流体圧ブロー成形装置、金型、金型内に保持されるプリフォームの概略図である。 本発明の第１の態様による方法に用いられる流体圧ブロー成形装置、金型、金型内に保持されるプリフォームの概略図である。 本発明の第２の態様による方法に用いられる流体圧ブロー成形装置、金型、金型内に保持されるプリフォームの概略図である。 プリフォームの成形および容器の充填時のさまざまな段階における流体圧ブロー成形装置および金型の、図４と同様の概略図である。 プリフォームの成形および容器の充填時のさまざまな段階における流体圧ブロー成形装置および金型の、図４と同様の概略図である。 プリフォームの成形および容器の充填時のさまざまな段階における流体圧ブロー成形装置および金型の、図４と同様の概略図である。 プリフォームの成形および容器の充填時のさまざまな段階における流体圧ブロー成形装置および金型の、図４と同様の概略図である。 プリフォームの成形および容器の充填時のさまざまな段階における流体圧ブロー成形装置および金型の、図４と同様の概略図である。 プリフォームの成形および容器の充填時のさまざまな段階における流体圧ブロー成形装置および金型の、図４と同様の概略図である。 プリフォームの成形および容器の充填時のさまざまな段階における流体圧ブロー成形装置および金型の、図４と同様の概略図である。 プリフォームの成形および容器の充填時のさまざまな段階における流体圧ブロー成形装置および金型の、図４と同様の概略図である。 プリフォームの成形および容器の充填時のさまざまな段階における流体圧ブロー成形装置および金型の、図４と同様の概略図である。 ストレッチロッドの動き、プリフォームに印加される圧力、シールピンの開閉の関係を示す図である。 本発明の第２の態様を取り入れた容器を成形して充填する方法の工程を示すフローチャートである。

本発明は、プリフォーム１０を容器１２に流体圧ブロー成形するためのプロセスに関する。流体圧ブロー成形プロセスは、ブロー成形媒体１６のソース１５に接続された流体圧ブロー成形装置１４によって行われる。流体圧ブロー成形では、ブロー成形媒体１６は液体であり、充填された容器１２に入れられる最終製品でもある。

本明細書で使用する場合、「液体」という用語には、気体ではない流動性の媒体を包含することを意図している。したがって、液体は、（水またはアルコールのように）低粘度であってもよいし、（食用油または石鹸のように）中程度の粘度または（ケチャップまたはヨーグルトのように）高粘度であってもよい。また、この液体は均質であっても非均質であってもよく、食料品に限定することは意図していない。本発明とともに使用できる液体の非限定的な例として、洗浄製品（身体用、家屋用または自動車の手入れ用）、医療用流体、工業用流体、自動車用流体、農業用流体があげられる。よって、以下、ブロー成形媒体１６を「液体ブロー媒体１６」という。

プリフォーム１０は、開放されたネックすなわちフィニッシュ２２から、ほぼ中心軸Ａに沿って閉じた端２４まで延在する中空の本体２０を有する。結果として、プリフォーム１０は、試験管に似た形状を有するものとして説明できる。プリフォーム１０の本体２０は細長く、容器１２の形成時に膨張されるが、フィニッシュ２２はその最終形態で提供され、クロージャーキャップ（図示せず）の対応するネジと係合するためのネジ（同じく図示せず）を含んでもよい。プリフォーム１０は一般に、射出成形プロセスによって形成され、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）およびポリエチレンイミン（ＰＥＩ）をはじめとするポリエステル、低密度ポリエチレンおよび高密度ポリエチレン（それぞれＬＤＰＥおよびＨＤＰＥ）およびポリプロピレン（ＰＰ）をはじめとするポリオレフィン、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）をはじめとするスチレンベースの材料あるいは、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）をはじめとする他のポリマーなどの好適な任意のプラスチック材料で作製できる。上記の材料リストは例示目的のものにすぎず、本発明の範囲またはこの方法を実施するのに使用できる材料を限定することを意図したものではない。

プリフォーム１０は、金型１８のキャビティ２６内に挿入される。キャビティ２６は、金型半体２８，３０などの少なくとも２つの金型部品の内面によって協働的に画定される。底部金型３２の内面も、特に、容器１２の底部が上方向にドーム状の形状を有すると望ましい場合に、キャビティ２６を協働的に画定してもよい。金型半体２８，３０は、一緒にヒンジ結合され、プリフォーム１０によって画定される軸Ａに対して実質的に平行な軸を中心に、互いに回動可能である。このように、金型２８，３０が互いに離れる方向に回転して開くと、プロセスがどの段階にあるかに応じて、プリフォーム１０をキャビティ２６の中に挿入するおよび／または容器１２をキャビティ２６から取り出すことができる。底部金型３２は、容器１２の成形時に前進してキャビティ３２に入り、容器１２の取り出しができるようにキャビティ３２から後退する形で、軸Ａに沿って軸方向に移動する。図中、金型半体２８，３０は、閉じた位置で示されており、底部金型３２は、前進した位置で示されている。図示の位置は、これらの構成要素の成形位置を表す。

上記に示唆したように、キャビティ２６は、実質的に容器１２の最終形状を画定する。この点について、キャビティ２６は、円筒形の側壁３４，３６と、ドーム状の底面３７とを含む。キャビティ２６の上部は、フィニッシュ２２の支持リング４０の真下に位置するプリフォーム１０の一部と形状が一致している。このように、金型半体２８，３０は、プリフォーム１０をフィニッシュ２２の支持リング４０の真下に保持する。

流体圧ブロー成形（ＨＢＭ）装置１４は、中央孔４３を有するハウジング４２を含む。ハウジング４２内に収容され、中央孔４３の中で軸方向に移動可能なのは、射出ノズル４４である。射出ノズル４４の動きは、図４および図１３に見られる後退位置と、図５〜図１２に見られる伸長位置との間である。射出ノズル４４の移動を実現するために、射出ノズル４４は、アクチュエータ４６に連結されている。アクチュエータ４６は、プラスチック容器の成形に関連して利用される周知の多岐にわたるアクチュエータのいずれでも構わない。このようなアクチュエータは、空気によって駆動されることが多いが、電気モーター、サーボモーター、磁気などの手段を含むがこれらに限定されるものではない他の手段で駆動されてもよい。

射出ノズル４４は、その内部に画定された中央通路４８を有し、この中央通路は、入口５０と、出口５２と、チャンバ５４とで構成され、このうち後者は、入口５２を出口５２とを流体連通状態でつないでいる。入口５０は、導管５６によって、液体ブロー媒体１６のソース１５とさらに連結されている。液体ブロー媒体１６をＨＢＭ装置１４に提供するために、導管５６に沿って、加圧装置５８が設けられていてもよい。加圧装置５８は、好ましくは、容器の成形および充填時に加圧流体を提供するのに用いられる周知の装置のうちの１つである。このような装置としては、圧力ポンプ、ピストン、サーボモーター、他の適当な装置があげられるが、これらに限定されるものではない。

ＨＢＭ装置１４は、射出ノズル４４の一端においてチャンバ５４内で孔５９を通って延在するシールピン６０をさらに含む。シールピン６０は、チャンバ５４内で上述した軸（Ａ）にほぼ沿う形で移動可能である。射出ノズル４４の移動と同様に、シールピン６０の移動も、上述した多様なもののうちの１つのアクチュエータ６２によって実現される。シールピン６０の遠位端は、シーリングリング６４を画定している表面を有するヘッド６３を含む。シーリングリング６４は、射出ノズル４４上に設けられて出口５２と隣接して位置するシーリングシート６６と係合する。図面から明らかなように、シーリングリング６４とシーリングシート６６は、互いに形状が一致する錐形であり、係合すると、チャンバ５４を封止して、液体ブロー媒体１６が出口５２を通って流れるのを防ぐ。シーリングリング６４およびシーリングシート６６の形状は、これら２つの構成要素が係合することで、液体ブロー媒体１６が出口５２を通って流れないようになるかぎり、錐形以外の形状であってもよい。

シールピン６０は、部材７０が位置する中央通路６８を画定している部分をさらに含む。部材７０は、（上述したアクチュエータ４６、４２と同様の）アクチュエータ７２によって伸長可能である。部材７０は、射出ノズル４４の出口５２を通ってシールピン６０の外に出て、プリフォーム１０の本体２０の中まで延在できる。部材７０は、当該部材の中間の軸部分に沿って１本以上の溝７１が軸方向に刻まれた棒状である。シールピン６０の中央通路６８は、遠位シールリング６７と近位シールリング６９とを含み、これらが通路６８と部材７０との間を液密状態にしている。部材７０が図１に示される後退位置にあるとき、すなわち部材７０がノズル４４の外に突出していないという意味であるが、この状態のときに溝７１は、近位シールリング６７と遠位シールリング６９との間で軸方向に延在している。

図２に示されるように、流体圧ブロー成形装置１４は、空気をパージする構成になっている。すなわち、アクチュエータ７２は、部材７０の遠位端がプリフォーム１０の閉じた端２４に到達するように当該部材を下に移動させており、アクチュエータ４６は、ノズル４４がプリフォーム１０と封止係合するまでノズル４４を下に移動させておらず、アクチュエータ６２は、シールピン６０のヘッド６３がノズル４４のシーリングリング６４をしっかりと封止する閉じた状態にシールピン６０を維持しているという意味である。この空気をパージする構成では、プリフォーム１０の内側の空間が外側の大気とつながって、液体がプリフォーム１０の中に落ちないようになっている。ブローノズル４４とプリフォーム１０とが封止係合する時点よりも前に、部材７０がプリフォームの中まで前進を始めると、矢印７６によって示されるように、プリフォームの内側の空間から空気が移動して外に出る。プリフォーム１０から追い出される空気の体積は、プリフォーム１０の中に入った部材７０の体積と等しい。

図２に示されるように、空気をパージする構成には、アクチュエータ４６が、プリフォーム１０の開放端７４に達することなくノズル４４をプリフォーム１０の方に向かって移動しはじめることを含むと都合がよいが、必須ではない。この方法によって、プリフォームから外に空気を追い出すことが、ノズル４４とプリフォーム１０との接続移動の前段階と同時に生じる。これによって、流体圧ブロー成形プロセスのサイクルタイムを増すことなく、プリフォーム内の空気が減少する。

図示しない変形例では、プリフォーム１０の閉じた端２４に接触しない、プリフォーム１０内の部材７０の１箇所に、空気をパージする構成が設けられていてもよい。

もうひとつの図示しない変形例では、部材７０は、ストレッチロッド７０であり、空気をパージする構成は、プリフォーム１０をすでに軸方向に延伸しはじめているストレッチロッド７０の１箇所を含む。ストレッチロッド７０による機械的な延伸の開始時に、プリフォームの壁はストレッチロッド７０に向かって半径方向内側に後退するため、この変形例は、プリフォーム１０から追い出される空気の割合を増す。好都合なことに、流体圧ブロー成形装置１４は、プリフォーム１０の壁がストレッチロッドに接触する前に、図３に示される射出構成まで移動する。

図３に示される流体圧ブロー成形装置１４は、射出構成になっている。すなわち、アクチュエータ４６がブローノズル４４を液密連通状態でプリフォームの開放端７４と係合させた後、ノズル４４に対してシールピン６０を開放して、液体がシーリングリング６４とヘッド６３との間を流れ、続いて矢印７７で示すように溝７１を流れることができるようにするアクチュエータ６２の動作が続くという意味である。

図示しない変形例では、部材７０の中間の軸部分は、実質的に溝のない円筒形であってもよい。液体は、部材７０の外周とプリフォーム１０の内周との間を流れる。図４〜図１５に図示されているのは、本発明の別の態様である。図４に示されるように、シールピン６０は、ヘッドスペース設定部材７０が配置される中央通路６８を画定する部分をさらに含む。ヘッドスペース設定部材７０は、（上述したアクチュエータ４６、４２と同様の）アクチュエータ７２によって、シールピン６０の外で射出ノズル４４の出口５２を通り、プリフォーム１０の本体２０の中まで伸長可能である。完全に伸びた状態になると、ヘッドスペース設定部材７０は、プリフォーム１０の閉じた端２４と係合し、さらに後述するように、プリフォーム１０を軸方向に延伸させる。

図面には示していないが、ヘッドスペース設定部材７０をシールピン６０内に設け、同様に、シールピン６０を射出ノズル４４内に設けることには、さまざまな構成要素間の適切な封止が含まれることは、容易に理解できよう。この封止は多岐にわたるものであり、液体ブロー媒体１６がヘッドスペース設定部材７０とシールピン６０の間のみならず、シールピン６０と射出ノズル４４の間も流れるのを防ぐ構成である。

ＨＢＭ装置１４を用いてプリフォーム１０から容器１２を製造するにあたり、プリフォーム１０は、金型１８内の第１の位置にあり、金型１８はプリフォーム１０を図４に示されるような位置に保持すべく閉じている。この時点で、ＨＢＭ装置１４は、プリフォーム１０および金型１８から離れており、射出ノズル４４およびヘッドスペース設定部材７０はそれぞれの後退位置にあり、シールピン６０はその閉位置にある。プリフォーム１０を金型１８に導入する前、プリフォーム１０は、プリフォーム１０を変形させて容器１２に成形するのに適した温度まで、オーブン（図示せず）で熱的に調整すなわち予加熱される。プリフォーム１０およびオーブンの熱的調整は、いずれも従来のものであり、よって詳細には説明しない。加圧装置５８は、前成形サイクルの間にソース１５から液体ブロー媒体１６を供給しているため、射出ノズル４４を通る中央通路４８には、液体ブロー媒体１６が充填されている。図１４の図に示されるように、太線すなわち濃い線で表示されたヘッドスペース設定部材７０は、８０で完全に後退した位置にあり、太くないすなわち普通の濃さの線で表示されたプリフォーム１０内の圧力は、周囲圧力すなわちベース圧力８２である。

金型１８が閉じ、プリフォーム１０がＨＢＭ装置１４の下の適切な位置におかれると、射出ノズル４４は、プリフォーム１０と封止係合するために（図１５の８５で）そのアクチュエータ４６によって伸長される。図５に示されるように、射出ノズル４４の端７３は、プリフォーム１０の上面７４と係合して、封止係合状態になる。図示の実施形態では、上面７４は射出ノズル４４の端７３と係合するが、代わりに射出ノズル４４の一部がプリフォーム１０の支持リング４０および／または金型１８の上側の面７５と係合することも可能である。

それ自体は図５に図示はないが、ヘッドスペース設定部材７０は、射出ノズル４４とプリフォーム１０との封止係合前または封止係合時に、プリフォーム１０の中への前進を開始していてもよい。前記封止係合の前にストレッチロッド７０がプリフォーム１０の中に入ると、プリフォームの内側の空間は外側の大気とつながったままであるため、それまでプリフォーム１０の中にあった空気がいくらかプリフォームから押し出され、プリフォーム内の圧力は上昇しない。ブローノズル４４とプリフォーム１０とが係合すると、プリフォーム１０の内側が閉じ、プリフォーム内の容積が画定される。その後、アクチュエータ７２は、ストレッチロッド７０を下にさらに移動して、プリフォーム７０を軸方向に延伸できるおよび／またはアクチュエータ６２がシールピン６３を開くことができる。両方の動きは、一方が他方よりも先に開始するかその逆で、図７に示される構成まで独立にすることができる。ストレッチロッドまたは他の任意の部材がプリフォーム１０の中に入る前進を、ノズルとプリフォーム１０とが封止係合されるよりも前に開始することの利点は、液体をプリフォームに導入する前に、プリフォームの中にある空気の量を減らすあるいはほぼ抑えられることにある。これによって、プリフォームを液圧によって膨張させて容器にする際に液体に溶ける酸素が減る。これは、果汁飲料など外からの影響を受けやすい製品での容器の形成および充填に有益な場合がある。あるいは、ストレッチロッドは、ブローノズル４４とプリフォーム１０との封止係合時に、プリフォーム１０の中への前進を開始していてもよい。図６から明らかなように、ヘッドスペース設定部材７０は、そのアクチュエータ７２によって、ヘッドスペース設定部材７０の遠位端７６がプリフォーム１０の閉じた端２４と係合するように若干前進している。ストレッチロッドの最初の前進を図１４に８４で示し、プリフォーム１０の閉じた端２４とストレッチロッドとの係合を８６で示す。射出ノズル４４がプリフォーム１０と封止係合されると、プリフォームの内側には閉じた空間が画定されるため、ヘッドスペース設定部材７０の最初の前進時、プリフォーム１０内に閉じ込められた空気が圧縮される。８８でプリフォーム１０内の圧力が上昇し、ヘッドスペース設定部材７０が８６で示すように前進を停止すると、この圧力は９０で安定する。

ヘッドスペース設定部材７０がプリフォーム１０の閉じた端２４と係合した後、ヘッドスペース設定部材７０は、プリフォーム１０を軸方向に延伸すべくさらに前進する。この点について、ヘッドスペース設定部材７０がストレッチロッドであってもよいことは、自明であろう。

図７から明らかなように、ヘッドスペース設定部材７０は、プリフォーム１０の閉じた端２４が底部金型３２によって画定されるようなキャビティ２６の底面３８に衝突するまで、プリフォーム１０を軸方向に延伸して変形させてもよい。９６で示すこの完全伸長位置は、いったん形成されると容器１２の底に対応する。

ヘッドスペース設定部材７０が前進すると、シールピン６０が開くすなわち、その後退位置に移動する。シールピン６０の開口は、図１４に９４で示すが、これは液体ブロー媒体１６が最初にプリフォーム１０に入ることができるようにして、プリフォーム１０の延伸された本体２０をヘッドスペース設定部材７０から離れた関係に維持するように作用する。この時点で、液体ブロー媒体１６は、最初にプリフォーム１０の本体２０を半径方向に膨張させはじめてもよい。しかしながら、プリフォーム１０の半径方向の膨張は、図７には図示されていない。プリフォーム１０の内圧を急上昇後に降下させ、結果として、軸方向の延伸によって内容積を増してもよい。あるいは、ヘッドスペース設定部材７０が完全伸長位置９６にくるまで、シールピン６０を閉じたままにしておいてもよい。

ヘッドスペース設定部材７０が完全に伸長し、プリフォーム１０が軸方向に完全に延伸された後、加圧装置５８は、系の圧力を高め（９８で示す）、プリフォーム１０の半径方向の膨張が減るような形で、液体ブロー媒体１６をプリフォーム１０に注入させる。しかしながら、容器１２の下側の隅７７と上側のショルダー部７８は、図８に示されるように完全に形成されていなくてもよい。系の総圧が、好ましくは４０ｂａｒを超えて最大約８０ｂａｒまで（約５８０から１１６０ｐｓｉ）のピーク圧９９に達するまで、液体ブロー媒体１６の射出によって系の圧力が大幅に上昇しつづける。ピーク圧９９は、プリフォーム１０の本体２０を半径方向に膨張させて、実質的に、キャビティ２６を画定している表面３４、３６、３８と一致させることで、図９に示されるように容器１２を完全に形成する。ピーク圧９９では、容器１２に閉じ込められた空気が冷却されて液体ブロー媒体１６によって加圧されており、液体ブロー媒体１６に完全に溶解していることもある。

ピーク圧９９を印加し、プリフォーム１０が容器１２の最終的な形状を取った後、系が１００で減圧しはじめる。高温充填プロセスの間（すなわち、液体ブロー媒体１６の温度が約８５℃〜９５℃（約１８５°Ｆ〜１９５°Ｆ））などの高温時に液体ブロー媒体１６がプリフォーム１０に射出された場合、容器の材料が、すみやかに金型１８から取り出さなければその形状を保てないほど高温になることがある。このような場合、容器１２を金型１８内においたまま、容器１２の材料が十分に冷めて容器を金型１８から取り出せるようになるまで、保持圧１０１を容器１２に印加してもよい。保持圧（図１４に示される）は、ピーク圧９９から低下し、好ましくは約４０〜１０ｂａｒ（約５８０〜１４５ｐｓｉ）の範囲である。容器１２を形成している材料の温度と容器１２内の液体ブロー媒体１６の温度の両方が下がる際に、保持圧１０１が、時間の経過とともにわずかに低下する場合がある点にも注意されたい。

図１４は、図に保持圧１０１を取り入れた現在の方法を示す。液体ブロー媒体１６が約０℃〜３２℃（３２°Ｆ〜９０°Ｆ）の範囲である非高温充填用途では、容器および系の減圧を示すラインは通常、線１１０のレベル前後まで低下しつづけ、保持圧１０１で安定することはない。

容器１２内の圧力が低下しているか、容器１２が保持圧１００にある状態で、ヘッドスペース設定部材７０は、（図１４の１０２で）容器１２内の第１のヘッドスペース設定位置１０４まで後退する。第１のヘッドスペース設定位置１０４は、図１０に示されており、図１４でも１０４で表示されている。ヘッドスペース設定部材７０をこの位置まで後退させることで、液体ブロー媒体１６中でヘッドスペース設定部材７０によって占められる体積分を用いて、容器１２内のヘッドスペースまたは最終的な液体充填液面１１４を設定することができる。これは、成形プロセスの最後でヘッドスペース設定部材７０を完全に取り出す際に、ヘッドスペース設定部材７０で占められる体積分に比例して容器１２内の液面が下がるがゆえに成り立つのである。

ヘッドスペース設定部材７０が第１のヘッドスペース設定位置１０４まで後退しており、かつ約４０〜１０ｂａｒ（約５８０〜１４５ｐｓｉ）の範囲で系と容器の圧力が上昇したままである間に、シールピン６０が、図１１で示されるような閉位置（図１４において１０６で図示）まで移動される。この閉位置１０６は、シーリングリング６４が射出ノズル４４のシーリングシート６６と係合するようにシールピン６０を前進させるアクチュエータ６２によって達成される。これによって、容器１２の中への液体ブロー媒体１６の流れが止まり、容器圧（図１４において実線１０３で図示）が系の圧力（図１４の点線１０８、１１０）から切り離される。シールピン６０が閉じているときの圧力を、以下、閉圧と呼ぶ。高圧範囲の高めの端でシールピン６０を閉じることは、線１０６で示されている。高圧範囲の低めの端でシールピン６０を閉じることは、点線１０６で示されている。シールピン６０が閉じる際に容器１２が保持圧１００に保持されていると、容器１２の保持された空間内の圧力が、保持圧１００と同一になる。

シールピン６０が閉じた状態で、系の圧力を、周囲圧力または系のベース圧１１０までさらに減圧してもよい（これは、図１４において１０８で示される）。従来、系／容器圧が周囲圧力またはベース圧１１０に減圧されるまで、シールピン６０は閉じられることがない。シールピン６０の従来の閉じ方を、図１４の点線１１１で大まかに図示する。

シールピン６０がその閉位置１０６にあり、容器圧１０３が周囲圧力または系のベース圧１１０よりも高く、好ましくは４０〜１０ｂａｒ（約５８０〜１４５ｐｓｉ）の範囲の圧力にあるときに、ヘッドスペース設定部材７０に後退力が印加されてヘッドスペース設定部材７０を後退させる（図１４において１１２で図示）。容器１２内の空間は密閉されているため、ヘッドスペース設定部材７０が後退すると、容器１２の内容積が減少し、容器１２内の圧力がこれに応じて低下する（図１４において１１４で図示）。

ヘッドスペース設定部材７０の後退時のいずれかの時点で、容器１２内の圧力が負に転じる（周囲圧力未満になる）ことになる。あるレベルで、負圧は、容器１２の側壁１１６をわずかに内側に変形させるのに十分なことがある。この側壁１１６の内側への変形は、図１２に概略的に示されている。内側への変形が、７％を超える容積減少による結果である場合、この容器１２は永久に変形したままになる場合がある。この７％の容積減少は通常、容積減少の安全限界であると考えられているが、これよりも高いレベルまたは低いレベルの容積減少でも、永久的な変形が生じることがある。

永久的な変形を回避するために、図１４において１１８で示される容器１２内での負圧（周囲圧力未満の圧力）の発生時、ヘッドスペース設定部材７０は、第１のヘッドスペース設定位置１０４よりも容器１２のフィニッシュ２２に近い第２のヘッドスペース設定位置１２０にすでに達している。これと同期して、射出ノズル４４が、そのアクチュエータ４６によって後退することで、ノズルの遠位端７３と容器１２の上面７４との間の流体密な係合が解除される。この流体密な係合の解除は、図１４において点線１２２で大まかに示されており、これが起こる時点の圧力を、係合解除圧と総称する。好ましくは、係合解除圧は、周囲圧力未満かつ負圧発生の直後であり、より好ましくは、−０．１〜−０．５ｂａｒの範囲である。

射出ノズル４４と容器１２の上面７４との間の流体密な係合が解除されると、容器１２の圧力が瞬時に上昇し、側壁１１６が変形前の位置まで戻ることで、容器１２の容積が増える。この容積の増加には、液体ブロー媒体１６の液面を瞬時に下げて、液体ブロー媒体１６が容器１２から押し出されるのを防ぐ効果がある。容器１２内の液体ブロー媒体１６の液面は、シールピン６０が閉じた時点の液面であった上面７４から瞬時に下がることになる。ヘッドスペース設定部材７０が、図１３に示されるように容器１２から完全に取り出されると、液体ブロー媒体１６の液面が、所望のヘッドスペース１２６を画定する最終液体面１２４まで下がる。一般に、最終液面１２４は、支持リング４０の位置またはこれに隣接する位置である。

もうひとつの実施形態では、ヘッドスペース設定部材（７０）が第１のヘッドスペース設定位置（１０４）から第２のヘッドスペース設定位置（１２０）に移動する際、容器（１２）内の圧力が周囲圧力と等しい平衡位置を通る。平衡位置にあるヘッドスペース設定部材（７０）が第２のヘッドスペース設定位置（１２０）まで動く際の容積変化に対応する液体の体積は、閉じたシールピン（６０）とプリフォームフィニッシュ（２２）の最下端との間に存在する液体の体積以上である。この体積変化によって、射出ノズルが容器（１２）から係合解除される際に通常は閉じたシールピン（６０）とフィニッシュ（２２）との間に位置すると思われる射出ノズル（４４）の底の液滴がすべて、射出ノズル（４４）が容器（１２）から係合解除されると容器（１２）の中に引き込まれることになる。このため、本実施形態では、第２のヘッドスペース設定位置における係合解除圧（１２２）は、周囲圧力よりも低い圧力である。

さらに別の実施形態では、ヘッドスペース設定部材（７０）に加わる力は、係合解除圧（１２２）が周囲圧力と等しくなるような力である。ヘッドスペース設定部材（７０）に印加される力によって、ヘッドスペース設定部材（７０）は、第１のヘッドスペース設定位置（１０４）から平衡位置まで移動する。液体の非圧縮性と成形キャビティの高い剛性がゆえに、ヘッドスペース設定部材（７０）の移動距離が非常に小さくなることはあるが、金型係止機構を含むがこれに限定されるものではない金型キャビティの残留弾性がゆえに、ゼロにはならない。しかしながら、この実施形態に対する、平衡位置でのヘッドスペース設定部材（７０）の停止を制御するための好都合なひとつの方法に、容器（２２）内の圧力またはヘッドスペース設定部材（７０）に加わる力を測定するための応力センサーまたは圧力センサーを有するヘッドスペース設定部材（７０）を用いることがある。したがって、この実施形態では、平衡位置での係合解除圧（１２２）は、周囲圧力に等しい圧力である。

当業者であれば容易に理解できるように、上記の説明は本発明の原理の実施を例示するためのものである。この説明は、以下の特許請求の範囲に規定された本発明の主旨を逸脱することなく、本発明に改変や変更、修正をほどこすことができるという点で、本発明の範囲または用途を限定することを意図したものではない。

Claims (33)

1. 金型（１８）内に位置するプリフォーム（１０）から形成される容器（１２）を、液体を用いて形成および充填するための方法であって、前記方法は、ブロー成形媒体（１６）として用いられる前記液体のソース（１５）に連結された流体圧ブロー成形装置（１４）を利用し、前記流体圧ブロー成形装置（１４）は、ブローノズル（４４）と部材とを有し、前記方法は、
   前記部材を後退位置から前記プリフォーム（１０）内の位置まで伸長させ、
   前記ブローノズル（４４）と前記プリフォーム（１０）とを封止係合するために、前記ブローノズル（４４）を前記プリフォーム（１０）の開放端と流体密な連通状態で係合し、
   前記ブローノズル（４４）と前記プリフォーム（１０）との前記封止係合後に前記容器（１２）が形成されるように、前記液体ブロー媒体（１６）を前記プリフォーム（１０）の中に射出することを含み、
   前記ブローノズル（４４）と前記プリフォーム（１０）との前記封止結合の時点よりも前に、前記部材が前記プリフォーム（１０）の中への前進を開始していることを特徴とする、方法。
2. 前記部材を、前記後退位置から、前記部材が前記プリフォーム（１０）の閉じた端（２４）と係合する係合位置まで伸長させることを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記ブローノズル（４４）と前記プリフォーム（１０）との封止係合時に前記プリフォーム（１０）の中に入る前記部材の体積は、前記プリフォーム（１０）の内容積の４０％を超え、好ましくは前記プリフォーム（１０）の内容積の６０％を超え、より好ましくは前記プリフォーム（１０）の内容積の８０％を超える、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記部材はストレッチロッドであり、前記方法は、前記ストレッチロッド（７０）を伸長させて前記プリフォーム（１０）を軸方向に延伸する工程をさらに含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記ストレッチロッド（７０）を、前記後退位置から、前記ブローノズル４４と前記プリフォーム１０との封止係合時より前に前記ストレッチロッドが前記プリフォームを伸ばす位置まで伸長させることを含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記流体圧ブロー成形装置（１４）は、シールピン（６０）を含み、前記方法は、
   前記容器（１２）を形成するための前記プリフォーム（１０）に対する前記液体ブロー媒体（１６）の前記射出の開始時に、前記シールピン（６０）を開き、
   および／または前記容器（１２）を形成するための前記プリフォーム（１０）に対する前記液体ブロー媒体（１６）の前記射出の終了時に、前記シールピン（６０）を閉じることをさらに含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記部材は、ヘッドスペース設定部材であり、前記方法は、前記シールピン（６０）を閉じた後に、
   前記ヘッドスペース設定部材（７０）を、第１のヘッドスペース設定位置（１０４）から、前記第１のヘッドスペース設定位置（１０４）よりも前記フィニッシュ（２２）に近い第２のヘッドスペース設定位置（１２０）まで後退させることをさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. 金型（１８）内に位置するプリフォーム（１０）から形成される容器（１２）を、液体を用いて形成および充填し、前記容器（１２）内で前記液体のヘッドスペースを設定する方法であって、前記方法は、液体ブロー媒体（１６）のソース（１５）に連結された流体圧ブロー成形装置（１４）を利用し、前記流体圧ブロー成形装置（１４）は、射出ノズル（４４）と、加圧液体ソースと、ヘッドスペース設定部材（７０）と、を有し、前記方法は、
   前記射出ノズル（４４）を前記プリフォーム（１０）の開放端と流体密な係合で係合させ、
   前記ヘッドスペース設定部材（７０）を後退位置から前記プリフォーム（１０）内の位置まで伸長させ、
   前記容器（１２）を形成するために、前記加圧液体ソースの圧力下で前記液体ブロー媒体（１６）を前記プリフォーム（１０）内に射出し、
   前記ヘッドスペース設定部材（１６）を、前記容器（１２）内の第１のヘッドスペース位置に位置決めし、
   前記加圧液体ソースの前記圧力とは独立した、形成された容器内における前記液体ブロー媒体（１６）の閉圧を確立し、
   前記容器内の圧力が前記加圧液体ソースの前記圧力から独立したままである間に、前記射出ノズル（４４）を前記プリフォーム（１０）から係合解除して前記流体密な係合を解除し、これによって、前記容器（１２）内を前記液体のあらかじめ定められた最終充填液面（１１４）とすることを含み、
   前記閉圧は、前記周囲圧力とは異なり、かつ前記周囲圧力を上回り、前記方法は、前記容器内で前記閉圧を確立した後かつ前記流体密な係合を解除する前に、前記ヘッドスペース設定部材（７０）に力を加えて、前記容器（１２）内の前記液体ブロー媒体（１６）の前記圧力を、前記閉圧（１００）から、周囲圧力よりも低い圧力または周囲圧力と等しい圧力のうちの一方の圧力である係合解除圧まで下げることをさらに含むことを特徴とする、方法。
9. 前記流体圧ブロー成形装置（１４）は、シールピン（６０）をさらに有し、前記加圧液体ソースの前記圧力とは独立した前記液体ブロー媒体（１６）の閉圧を前記形成された容器の中に確立することは、前記液体ブロー媒体（１６）が前記閉圧（１００）にある間および／または前記シールピン（６０）が閉じたままである場合、前記容器内の前記圧力が前記加圧液体ソースの前記圧力から独立したままである間に、前記シールピン（６０）を閉じることによって行われる、請求項８に記載の方法。
10. 金型（１８）内に位置するプリフォーム（１０）から形成される容器（１２）を、液体を用いて形成および充填し、前記容器（１２）内で前記液体のヘッドスペースを設定する方法であって、前記方法は、液体ブロー媒体（１６）のソース（１５）に連結された流体圧ブロー成形装置（１４）を利用し、射出ノズル（４４）と、前記流体圧ブロー成形装置（１４）は、加圧液体ソースと、を有し、前記方法は、
    前記射出ノズル（４４）を前記プリフォーム（１０）の開放端と流体密な係合で係合させ、
    前記容器（１２）を形成するために、前記加圧液体ソースの圧力下で前記液体ブロー媒体（１６）を前記プリフォーム（１０）内に射出し、
    前記加圧液体ソースの前記圧力とは独立した、形成された容器内における前記液体ブロー媒体（１６）の閉圧を確立し、
    前記容器内の圧力が前記加圧液体ソースの前記圧力から独立したままである間に、前記射出ノズル（４４）を前記プリフォーム（１０）から係合解除して前記流体密な係合を解除し、これによって、前記容器（１２）内を前記液体のあらかじめ定められた最終充填液面（１１４）とすることを含み、
    前記閉圧は、前記周囲圧力とは異なり、かつ前記周囲圧力を上回り、前記方法は、前記容器内で前記閉圧を確立した後かつ前記流体密な係合を解除する前に、前記形成された容器内の前記液体ブロー媒体（１６）の前記圧力を、前記閉圧（１００）から、周囲圧力よりも低い圧力または周囲圧力と等しい圧力のうちの一方の圧力である係合解除圧まで下げることをさらに含み、前記圧力の減圧は、前記形成された容器内の前記液体ブロー媒体（１６）の前記圧力が前記加圧液体ソースの前記圧力から独立したままである間に行われる、方法。
11. 前記流体圧ブロー成形装置（１４）は、ヘッドスペース設定部材（７０）をさらに有し、前記形成された容器内での前記液体ブロー媒体（１６）の前記圧力の減圧は、前記ヘッドスペース設定部材（７０）に力を加えることによって行われる、請求項１０に記載の方法。
12. 前記流体圧ブロー成形装置（１４）は、シールピン（６０）をさらに有し、前記加圧液体ソースの前記圧力とは独立した、前記形成された容器内の前記液体ブロー媒体（１６）の閉圧の前記確立は、前記液体ブロー媒体（１６）が前記閉圧（１００）にある間および／または前記シールピン（６０）が閉じたままである場合は、前記容器内の前記圧力が前記加圧液体ソースの前記圧力から独立したままである間に、前記シールピン（６０）を閉じることによって行われる、請求項１１に記載の方法。
13. 前記形成された容器内での前記液体ブロー媒体（１６）の前記圧力の前記減圧は、前記加圧液体ソースの前記圧力とは独立した、前記形成された容器内の前記液体ブロー媒体（１６）の閉圧の前記確立前に、前記ヘッドスペース設定部材（１６）を前記容器（１２）内の第１のヘッドスペース位置に位置決めすること、および、前記容器内の前記圧力が前記加圧液体ソースの前記圧力から独立したままである間に、前記ヘッドスペース設定部材（７０）を、後退位置から、前記プリフォーム（１０）内の位置まで伸長させることによって行われる、請求項１１または１２に記載の方法。
14. 金型（１８）内に位置するプリフォーム（１０）から形成される容器（１２）を、液体を用いて形成および充填し、前記容器（１２）内で前記液体のヘッドスペースを設定する方法であって、前記方法は、液体ブロー媒体（１６）のソース（１５）に連結された流体圧ブロー成形装置（１４）を利用し、前記流体圧ブロー成形装置（１４）は、射出ノズル（４４）と、ヘッドスペース設定部材（７０）と、シーリングピン（６０）と、を有し、
    前記射出ノズル（４４）を前記プリフォーム（１０）の開放端と流体密な係合で係合させ、
    前記ヘッドスペース設定部材（７０）を後退位置から前記プリフォーム（１０）内の位置まで伸長させ、
    前記容器（１２）を形成するために、前記液体ブロー媒体（１６）を前記プリフォーム（１０）内に射出し、
    前記ヘッドスペース設定部材（１６）を、前記容器（１２）内の第１のヘッドスペース位置に位置決めし、
    前記液体ブロー媒体（１６）が閉圧（１００）にある間に、前記シールピン（６０）を閉じ、
    前記シールピン（６０）が閉じたままである間に、前記射出ノズル（４４）を前記プリフォーム（１０）から係合解除して前記流体密な係合を解除し、これによって、前記容器（１２）内を前記液体のあらかじめ定められた最終充填液面（１１４）とすることを含み、
    前記閉圧は、前記周囲圧力とは異なり、かつ前記周囲圧力を上回り、前記方法は、前記シールピン（６０）を閉じた後かつ前記流体密な係合を解除する前に、前記ヘッドスペース設定部材（７０）に力を加えて、前記容器（１２）内の前記液体ブロー媒体（１６）の前記圧力を、前記閉圧（１００）から、周囲圧力よりも低い圧力または周囲圧力と等しい圧力のうちの一方の圧力である係合解除圧まで下げることをさらに含むことを特徴とする、方法。
15. 力を前記ヘッドスペース設定部材（７０）に加えることは、前記ヘッドスペース設定部材（７０）を第１のヘッドスペース設定位置（１０４）から第２のヘッドスペース設定位置（１２０）まで後退させることを含み、前記第２のヘッドスペース設定位置（１２０）は、前記第１のヘッドスペース設定位置（１０４）よりも前記フィニッシュ（２２）に近い、請求項９、１２または１４に記載の方法。
16. 前記第１のヘッドスペース設定位置から前記第２のヘッドスペース設定位置に移動している前記ヘッドスペース設定部材の体積は、前記容器内の前記圧力が前記周囲圧力と等しい平衡位置を通り、前記平衡位置から前記第２のヘッドスペース設定位置への前記ヘッドスペース設定部材の前記後退に対応する前記液体の体積は、閉じたシールピンと前記プリフォームフィニッシュの最下端との間に存在する液体の体積以上である、請求項１５に記載の方法。
17. 前記流体密な係合の解除は、前記係合解除圧の発生直後に行われる、請求項９または１２あるいは、請求項１４〜１５のいずれか１項に記載の方法。
18. 前記流体密な係合の解除は、前記係合解除圧の発生後０．５秒未満、好ましくは前記係合解除圧の発生後０．２秒未満、特に前記係合解除圧の発生後０．１秒未満、さらには前記係合解除圧の発生後０．０５秒未満に起こる、請求項９または１２あるいは、請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の方法。
19. 前記閉圧は、周囲圧力よりも０．３ｂａｒを超えて高い、請求項９または１２あるいは、請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の方法。
20. 前記液体ブロー媒体（１６）を射出する前記工程は、前記流体圧ブロー成形装置内の圧力をピーク圧（９９）まで上昇させた後、前記圧力を、前記係合解除圧（１１８）よりも高い前記閉圧まで減圧することを含む、請求項９または１２あるいは、請求項１４〜１９のいずれか１項に記載の方法。
21. 前記液体ブロー媒体（１６）を射出する前記工程は、前記容器（１２）内の圧力をピーク圧（９９）まで上昇させた後、前記圧力を、正の圧力または周囲圧力よりも高い保持圧（１０１）まで減圧することを含む、請求項９または１２あるいは、請求項１４〜２０のいずれか１項に記載の方法。
22. 前記ヘッドスペース設定部材（７０）を前記第１のヘッドスペース設定位置（１０４）で位置決めする前記工程は、前記容器（１２）が前記保持圧（１０１）にある間に行われる、請求項２１に記載の方法。
23. 前記ヘッドスペース設定部材（７０）を前記第１のヘッドスペース設定位置（１０４）で位置決めする前記工程は、前記容器（１２）が前記ピーク圧（９８）から前記保持圧（１００）に遷移（１００）している間に行われる、請求項２１に記載の方法。
24. 前記閉圧は、前記保持圧（１００）と等しい、請求項９または１２あるいは、請求項１４〜２３のいずれか１項に記載の方法。
25. 前記液体ブロー媒体（１６）を前記プリフォーム（１０）に射出する前記工程は、前記シールピン（６０）を開くことによって開始される、請求項９または１２あるいは、請求項１４〜２４のいずれか１項に記載の方法。
26. 前記ヘッドスペース設定部材（７０）を、後退位置（８０）から、前記プリフォーム（１０）内の位置まで伸長させる前記工程は、前記シールピン（６０）を開く前に行われ、前記プリフォーム（１０）内の前記位置は、前記ヘッドスペース設定部材（７０）が、前記プリフォーム（１０）の閉じた端（２４）と係合する係合位置（８６）である、請求項２５に記載の方法。
27. 前記ヘッドスペース設定部材（７０）を伸長させることによって、前記プリフォーム（１０）を軸方向に延伸する工程をさらに含む、請求項９または１２あるいは、請求項１４〜２６のいずれか１項に記載の方法。
28. 前記ヘッドスペース設定部材（７０）は、ストレッチロッドである、請求項９または１２あるいは、請求項１４〜２７のいずれか１項に記載の方法。
29. 前記プリフォーム（１０）を軸方向に延伸する前記工程は、前記プリフォーム（１０）を、前記係合位置（８６）から、前記容器（１２）の底面に対応する完全伸長位置（９６）まで伸長させることを含む、請求項２６および２７に一緒に記載の方法。
30. 前記第１のヘッドスペース設定位置（１０４）は、前記容器の前記底面よりも前記容器（１２）の前記開口に近い、請求項２９に記載の方法。
31. 前記第１のヘッドスペース設定位置（１０４）は、前記係合位置よりも前記容器（１２）の前記開口に近い、請求項２６に記載の方法。
32. 前記ヘッドスペース設定部材（７０）を前記第１のヘッドスペース設定位置（１０４）に位置決めする前記工程は、前記シールピン（６０）を閉じる前に行われる、請求項９または１２あるいは、請求項１４〜３１のいずれか１項に記載の方法。
33. 前記射出ノズル（４４）の流体密な係合状態での係合は、前記シールピンが閉じている間に行われる、請求項９または１２あるいは、請求項１４〜３２のいずれか１項に記載の方法。
    
    
    

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