JP5432181B2 - 熱可塑性容器を製造する型についての型の底部、及びこのような底部が設けられた少なくとも１つの型を備える成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、概してブローまたは延伸ブロー成形によって、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のような熱可塑性材料で形成された容器、特にボトルを製造する分野に関する。

容器のうち最も製造が困難な部分は、底部である。実際には、容器の底部が容器内に収容されている液体柱の重量を支持しており、底部が十分な機械的強度を有していない場合、底部がその形状を失って容器がもはや支持部上で安定した方法で置かれなくなる。

そのため、底部は、容器の部分であって、十分に大きな材料の厚さによって延伸を遅くすることと形成を困難とすることとが生じるというまさにその事実により、ブロー成形または延伸ブロー成形工程による正確な形成の実行が最も困難である部分である。

容器底部の中央部分が潰れることは、壁部の位置及び／または傾斜を変更する。容器は、平坦な支持部上ではもはや安定して置かれない。

底部の機械的強度を改善するため、底部は、複数の凹状及び凸状の起伏部を有する実に複雑な形状を有し、起伏部を正確に形成することは、所望の機械的強度をもたらす。

底部の任意の場所において、液体の重量及び内圧の下で底部が潰れることを防止するため、機械的強度が十分である必要がある（このタイプの容器は、しばしば炭酸飲料を収容する）。

さらに、底部の複雑な形状は、容器底部を正確に形成することを可能とするため、ブロー成形条件、特にブロー圧の十分な制御を必要とする。

底部領域における材料の正確な変形は、これまで高圧（主として４０×１０^５Ｐａのオーダー）下でのブロー成形工程を実行することによって達成されており、ブロー成形工程は、材料の正確な変形を可能とし、毎時数千の容器の高速な製造を実行することに活用される。

しかしながら、このような高圧下で吹込流体（一般に空気）を形成することは、消費される材料及び電気エネルギーの点から非常にコストが掛かり、そうすると、製造者は、節約することを望む。さらに、製造速度の増大は、現在の製造条件下ではもはや想定されない。

また、我々は、非常に角張った経路を重要視しており、材料は、半球状をなす初期プリフォームの底部を結果として生じる変形中において、（ほぼ円錐状の表面に基づいて）反転した幾何配置を有する壁部に向けてこの経路にしたがっており、材料は、位置に応じて、９０°またはそれ以上に達しうる角張った経路にしたがう。

これは、この領域における材料の著しい厚さと組み合わされ、成形キャビティの壁部を材料で十分に被覆することができず、かつ型に接している材料の冷却不足を招く、すなわち、これにより、容器の底部または容器の底部の特底部分における品質欠陥がもたらされる。さらに、材料におけるこの大きな角張った経路は、所定時間を要する。

熱可塑性材料の容器の製造者は、常に、経済的な製造条件を改善することに努めている一方、可能ならば（型に接するように材料を十分に被覆できないこととなる）十分に低いブロー圧の下で、特に製造速度をさらに増大させた（成形中に材料がより迅速に取り扱われなければならない）状態で、必要な熱可塑性材料が少ない容器を製造しようと努めている。

吹き込みが最も困難な部分は、型底部のうち型底部の中心軸から最も離れている部分である。

プリフォームを構成する吹き込まれた材料が堆積して上記材料が型底部全体にわたって自由に吹き込まれることを防止する可能性がある領域がある場合に、困難性はさらに著しくなる。

図１は、従来技術におけるそのような型底部を示す図である。

図１に示すように、型底部１は、ブロー成形または延伸ブロー成形によってＰＥＴのような熱可塑性材料で形成されたプリフォームから容器、特にボトルを製造する型を対象としており、容器は、本体部と、王冠形状をなす周辺座部であって内側が中央領域に接続された周辺座部を有する容器底部と、を有し、中央領域は、複数の径方向突出部と交互に配置された複数の径方向押印部であって容器底部の上記中心軸回りで等距離に周方向で配置された複数の径方向押印部からなる丸天井部を形成する。型底部１は、上記容器底部の上記中央領域を成形するため、
− 型底部１の軸Ｘ回りに周方向で等距離に配置されかつ軸Ｘについてほぼ径方向に延在する複数の径方向突出枝部２と、
− 枝部２が接続される側方壁部４を有する中央幹部３と、
− 上記枝部２を互いに一定に離間させる角張った領域の一部を形成する中間部５と、
を有する。

型底部１は、より具体的には、充填が高温で実行されること、すなわち高温液体が充填される容器の成形を可能とすることを目的としている。これら容器は、「ＨＲ」（耐熱）と一般的に称される。

しかしながら、従来技術において、各径方向突出枝部２は、２つのほぼ直線的なサブ部分７、８であって互いに凹状の接続領域９によって接続されたサブ部分７、８を形成する平面状の上側部分６を有し、第１サブ部分７は、ほぼ直線的でありかつ中央幹部３の側方壁部に接続されており、第２サブ部分は、軸Ｘに対してほぼ傾斜している。

さらに、角張った境界部１１は、幹部３の側方壁部４と底部支持部１０との間にある各中間部５に形成されている。

このため、図１における型底部１に基づいて、幹部３の上端部１２とは反対側の底部からの高温の非晶質材料は、突出枝部２の第１サブ部分７に堆積して部分的にのみ広がって流動し、高温材料を型底部の周辺部に供給し、これにより容器の座部を形成することができる。さらに、中間部５の角張った境界部１１は、高温の吹き込まれた材料によって実現されることが困難である。

したがって、プリフォームの底部から高温非晶質材料を拡散させることを容易とし、型底部の周辺部に供給しかつより厚く硬い容器座部を形成することが可能とすることができる型底部を製造することは、特に有用である。また、突出枝部間の中間部のレベルを含む型底部のどの点においても高温材料を被覆することを容易とする型底部を得ることは、特に有用である。

従来技術に関連する問題を解決するため、本発明は、第１の形態において、ブロー成形または延伸ブロー成形によってＰＥＴのような熱可塑性材料で形成されたプリフォームから容器、特にボトルを製造する型についての型底部に関し、容器は、本体部と、王冠形状をなす周辺座部であって内側が中央領域に接続された周辺座部を有する容器底部と、を有し、中央領域は、複数の径方向突出部と交互に配置された複数の径方向押印部であって容器底部の中心軸回りで等距離に周方向で配置された複数の径方向押印部からなる丸天井部を形成し、当該型底部は、上記容器底部の上記中央領域を成形するため、型底部の軸について周方向で等距離に配置されかつ軸についてほぼ径方向に延在する複数の径方向突出枝部と、枝部が接続される側方壁部を有する中央幹部と、複数の枝部を互いに一定に離間させる角張った部分の一部を形成する中間部と、を有し、当該型底部は、径方向突出枝部それぞれが、中央から周辺に向けて下方に傾斜する傾斜面の形態をなす上側部分であって湾曲部の少なくとも２つの曲点を有する上側部分を有し、これにより、ブロー成形または延伸ブロー成形中において、吹き込まれたプリフォームの底部から吹き込まれた材料が、枝部の上側部分を覆うように流動することがより容易になり、このため、吹き込まれた底部から非晶質材料が広がること及び下方に流動運動することを改善することが可能であることを特徴とする。

プリフォームから吹き込まれた材料が広がること及び下方に流動運動を改善して最適にすることを可能とするため、上側部分は、凸状部分そして第２凹状部分に続かれる第１凹状部分を有する。

同様に枝部間の中間部において吹き込まれた材料が広がること及び下方に流動運動を容易にするため、枝部と枝部とは、同一の底部支持部上に形成されており、中間部それぞれは、幹部の側方壁部を部分的に覆ってかつ底部支持部を部分的に覆って延在し、凹状移行領域は、幹部の側方壁部と底部支持部との間に設けられている。

吹き込まれた容器底部の内部強度を増大させるため、及び、２つの直接隣接した枝部間の平滑な平面の変形を防止するため、少なくとも中間部は、２つの直接隣接する枝部間で周方向に等距離で位置する凸状尾根を有する棒状部を有する。

有利な形態において、棒状部は、幹部の側方壁部を部分的に覆ってかつ底部支持部を部分的に覆って延在する。

有利には、底部支持部上に形成された中間部の部分の傾斜は、０°と３０°との間、好ましくは１０°と１５°との間である。

有利には、枝部それぞれによって形成される角張った領域は、１０°と５５°との間、好ましくは２０°と２５°との間である。

同様に有利には、幹部の上面と枝部との間の軸方向距離は、０ｍｍと１０ｍｍとの間、好ましくは３ｍｍと４ｍｍとの間である。

第２の形態において、本発明は、ブロー成形または延伸ブロー成形によって容器、特にボトルをＰＥＴのような熱可塑性材料を用いて製造する成形装置に関し、容器は、本体部と、王冠形状をなす周辺座部であって内側が中央領域に接続された周辺座部を有する底部と、を有し、中央領域は、複数の径方向突出部と交互に配置された複数の径方向押印部であって底部の上記中心軸回りで等距離に周方向で配置された複数の径方向押印部からなる丸天井部を形成し、当該成形装置は、少なくとも３つの部分からなる少なくとも１つの型を備え、部分の型底部は、容器の底部における上記中央領域を形成するため、型底部の軸に対して周方向で等距離に配置されかつ軸に対してほぼ径方向に延在する複数の径方向突出枝部と、上記枝部が接続される側方壁部を有する中央幹部と、複数の枝部を互いに一定間隔とする角張った部分の一部を形成する中間部と、を有し、当該成形装置は、型底部が上述のように構成されている。

本発明は、例示目的であって本発明の範囲を制限するものではなく設けられかつ添付の図面に基づいた実施例を用いて説明される。

従来技術における型底部を示す頂部斜視図である。 本発明における型底部から得られた容器底部を示すスリークォーター斜視図である。 本発明における型底部を示すスリークォーター斜視図である。 型底部から径方向に突出する枝部を示す断面図である。 本発明における型底部を示す部分軸方向断面図である。 本発明における型底部の実施形態を示す頂部斜視図である。

本発明における型底部１３は、図３から図６に示すように、より具体的にはＰＥＴのような熱可塑性材料で形成されたプリフォームからブロー成形または延伸ブロー成形によって容器、特にボトルを製造する型を対象としており、容器は、本体部と、図２においてスリークォータビュー（３／４ほど見えている）ように、容器底部１４と、を有し、容器底部１４は、王冠形状をなす周辺座部１５であって丸天井部を形成する中央領域１６に内側が接続された周辺座部１５を有し、丸天井部は、複数の径方向突出部１８と交互に配置された複数の径方向押印部１７からなり、複数の径方向押印部１７は、容器底部４の中心軸Ｙ回りで等距離に配置されている。

型底部１３は、容器底部１４の中央領域を成形するため、
− 複数の径方向突出枝部１９であって、軸回りで等距離に配置され、型底部１３の軸Ｘに対してほぼ垂直に延在する径方向突出枝部１９と、
− 上記枝部１９が接続される側方壁部２１を有する中央幹部２０と、
− 枝部１９を互いに周方向で分離する角張った部分の一部を形成する中間部２２と、
を有する。

本発明において、各径方向突出枝部１９は、中央から周縁に向けて（すなわち、型底部１３の中心軸Ｘから外方に向かう径方向において）下方向に傾斜する傾斜面の形態にある上側部分２３（すなわち、各枝部１９から最も突出した領域または面）を有し、上側部分２３は、湾曲部における少なくとも２つの曲点２４、２５を有し（突出枝部１９を示す断面図である図４参照）、上側部分２３のため、ブロー成形または延伸ブロー成形中において、吹き込まれたプリフォームの底部から吹き込まれた材料は、径方向突出枝部１９の上側部分２３を覆うようにより容易に流動し、これにより、プリフォームの底部からの非晶質材料が広がることと下方向に向けて流動する運動とを改善することが可能となる。「湾曲部の曲点」の記載は、湾曲部が凸状であると湾曲部が凹状になり始める点及びその逆、すなわち湾曲部が凹状であると湾曲部が凸状になり始める点を意味することが理解される。

具体的には、本発明の好ましい実施形態において、各枝部１９の上側部分２３は、第１凸状部分２６を有し、第１凸状部分２６には、凹状部分２７、そして第２凸状部分２８が続く（図４及び図５参照）。より具体的にかつ図４において明確に示されるように、各突出枝部１９は、点Ａから点Ｂに向かう断面に対応する第１凸状部分２６を有し、点Ｂは、突出枝部１９の上側部分２３における湾曲部の第１曲点２４に対応する。凹状部分２７は、断面において点Ｂと点Ｃとの間に形成されており、点Ｃは、突出枝部１９の上側部分２３における湾曲部の第２曲点２５に対応する。そして、第２凹状部分２８は、断面において点Ｃと点Ｄとの間に形成されており、点Ｄは、突出枝部１９が底部支持部２９に再結合する点に対応する。

枝部１９及び幹部２０は、同一の底部支持部２９上に形成されている。図示された本発明の実施形態において、枝部１９の各上側部分２３は、２つの凸状部分２６、２８によって両側を囲まれた凹状部分２７を有する湾曲部の２つの曲点のみを有することに留意すべきである。それにもかかわらず、湾曲部の２を越える曲点を有することは可能であり、プリフォームの底部から吹き込まれた非晶質材料が突出枝部１９の上側部分２３へ流動することを容易としかつ改善する。

さらに、角張った部分を形成する中間部２２それぞれは、幹部２０の側方壁部２１を部分的に覆ってかつ底部支持部２９を部分的に覆って延在し、凹状移行（または接続）領域３０は、幹部２０の側方壁部２１と底部支持部２９との間に設けられており（図３参照）、これにより、この中間部２２に吹き込まれた熱可塑性材料の流動を容易とし、幹部２０の側方壁部２１と底部支持部２９との間の角張った境界を有さず、角張った境界は、材料の流動を阻害し、また、吹き込まれた熱可塑性材料で完全に被覆させることを困難とする。

本発明における型底部によって形成された丸天井部の強度を改善し、図４に示すように２つの直接隣接した枝部１９間の滑らかな平面の変形を防止するため、少なくとも１つの中間部２２は、２つの直接隣接した枝部１９間に等距離に周方向で配置された凸状尾根を有する棒状部３１を有し、棒状部３１は、幹部２０の側方壁部２１を部分的に覆ってかつ底部支持部２９を部分的に覆って延在する。好ましくは、凸状尾根を有する棒状部３１は、４つの突出枝部１９を有する型底部のために、かつ／または、吹き込まれ／成形される大容量の（すなわち、０．５Ｌ以上の容量を有する）容器を可能とするために設けられている。

一例としてかつ図５で明確に示されるように、底部支持部２９上に形成された中間部２２部分の傾斜角度α、すなわち軸Ｘを横断する平面と底部支持部２９上に形成された中間部２２部分により形成され平面との間の角度は、０°と３０°との間、好ましくは１０°と１５°との間である。

図６に示すような５つの枝部１９を有する型底部１３について、各突出枝部１９によって形成された角張った部分θは、１０°と５５°との間、好ましくは２０°と２５°との間である。突出枝部１９の角張った部分θは、中心Ｏ（Ｏは、軸Ｘの通過点に対応する型底部１３の中心点である）が軸Ｘを横断する平面内に形成され、かつ軸Ｘと突出枝部１９の上側部分２３における側端点Ｑ、Ｑ’とを通過する２平面Ｐ及びＰ’によって形成され、点Ｑ及びＱ’は、互いに対して間隔が最大になるように、軸Ｘを横断するほぼ同一平面に位置する上側部分２３の側点であることを意味することが理解される。

中央幹部２０の上面と突出枝部１９との間の軸方向距離ｈは、０ｍｍと１０ｍｍとの間であり、好ましくは３ｍｍと４ｍｍとの間である。すなわち、距離ｈは、幹部２０の最高面を通過して軸Ｘを横断する平面と点Ａ、すなわち突出枝部１９の上側部分２３の最高点を通過して軸Ｘを横断する他の平面との間の距離に対応する。高さＨは、図５に示すように、型底部１３の全体の最大高さに対応しており、成形される容器の寸法特性に応じて可変である。

さらに、図５に示すように枝部１９の軸断面において頂点Ｅ及びＦであって点Ｅが第１凹状部分２６の頂点に対応し、点Ｆが第２凹状部分２８の頂点に対応する頂点Ｅ及びＦを通過する線を考慮すると、線（ＥＦ）と凹状部分の頂点Ｇであって線（ＥＦ）に垂直な線にしたがって測定した頂点Ｇとの間の最大距離をｆと称する場合、距離ｆは、０ｍｍと６ｍｍとの間、好ましくは０．２ｍｍと２ｍｍとの間である。

さらに、第１凹状部分２６の曲率半径は、第２凹状部分２８の曲率半径の０．３倍と２倍との間、好ましくは第２凹状部分２８のこの曲率半径の０．５倍と１倍との間であることに留意すべきである。

その上、各突出枝部１９について、枝部の上側部分２３と枝部の側方部分３３、３４と型底部１３の残りの部分とを接続する領域３２があることに留意すべきである。より具体的には、この接続領域３２は、一方において、中央幹部２０の側方壁部２１と底部支持部２９との間に延在し、他方において、枝部１９の側方部分３３、３４と上側部分２３との間に延在し、点Ａ、Ｑ及びＱ’は、枝部１９の上側部分２３とこの接続領域３２との間の接合部の高さに位置する。

本発明における型底部１３は、４つ、５つ（図３に示すように）または６つの突出枝部１９を有してもよいことに留意すべきである。一般的には、型底部１３は、吹き込まれた容器の寸法特性（例えば容量）及び容器の重量に適した複数の突出枝部１９を備える。好ましくは、４つの枝部１９を有する型底部１３は、具体的には矩形の容器をブロー成形することを対象としており、型底部１３の各枝部１９は、吹き込まれた矩形の容器における角張った角部に向けられている。

他の実施形態において、本発明は、同様にブロー成形または延伸ブロー成形によって容器を製造する成形装置に関し、成形装置は、上述したような構成の型底部を有する少なくとも３つの部分からなる少なくとも１つの型を備える。

１３ 型底部、１４ 容器底部、１５ 周辺座部、１６ 中央領域、１７ 径方向押印部、１８ 径方向突出部、１９ 径方向突出枝部，突出枝部，枝部、２０ 中央幹部，幹部、２１ 側方壁部、２２ 中間部、２３ 上側部分、２４，２５ 曲点、２６ 第１凹状部分、２７ 凸状部分、２８ 第２凹状部分、２９ 底部支持部、３０ 凹状移行領域、３１ 棒状部、ｈ 軸方向距離、Ｘ 軸，中心軸、Ｙ 中心軸、α 傾斜、θ 角張った領域

Claims (9)

1. ブロー成形または延伸ブロー成形によって容器、特にボトルをＰＥＴのような熱可塑性材料で形成されたプリフォームから製造する型についての型底部（１３）であって、
   前記容器は、本体部と、周辺座部（１５）を有する容器底部（１４）と、を有し、
   前記周辺座部（１５）は、王冠形状をなし、丸天井部を形成する中央領域（１６）に内側が接続され、
   前記丸天井部は、複数の径方向突出部（１８）と交互に配置された複数の径方向押印部（１７）からなり、
   前記径方向突出部（１８）は、前記容器底部（１４）の中心軸（Ｙ）回りで等距離に周方向で配置され、
   当該型底部（１３）は、前記容器底部（１４）の前記中央領域（１６）を成形するために、
   − 当該型底部の軸（Ｘ）について周方向で等距離に配置されかつ前記軸（Ｘ）についてほぼ径方向に延在する複数の径方向突出枝部（１９）と、
   − 前記径方向突出枝部（１９）が接続される側方壁部（２１）を有する中央幹部（２０）と、
   − 複数の前記径方向突出枝部（１９）を互いに一定に離間させる角度方向部分（θ）の一部を形成する中間部（２２）と、
   を有し、
   当該型底部（１３）は、
   前記径方向突出枝部（１９）それぞれが、湾曲部を示しかつ中央から周辺に向けて下方に傾斜する傾斜面の形態をなし、前記湾曲部における少なくとも２つの変曲点（２４、２５）を有する上側部分（２３）を有し、
   これにより、ブロー成形または延伸ブロー成形中において、吹き込まれたプリフォームの底部から吹き込まれた材料が、前記径方向突出枝部（１９）の前記上側部分（２３）を覆うように流動することがより容易になり、このため、吹き込まれたプリフォームの底部から非晶質材料が広がること及び下方に流動運動することを改善することが可能であることを特徴とする型底部。
2. 前記上側部分（２３）は、凹状部分（２７）そして第２凸状部分（２８）に続かれる第１凸状部分（２６）を有することを特徴とする請求項１に記載の型底部。
3. 前記径方向突出枝部（１９）と前記中央幹部（２０）とは、同一の底部支持部（２９）上に形成されており、
   前記中間部（２２）それぞれは、前記中央幹部（２０）の前記側方壁部（２１）を部分的に覆ってかつ前記底部支持部（２９）を部分的に覆って延在し、
   凹状移行領域（３０）は、前記中央幹部（２０）の前記側方壁部（２１）と前記底部支持部（２９）との間に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の型底部。
4. 少なくとも前記中間部（２２）は、２つの直接隣接する前記径方向突出枝部（１９）間で周方向に等距離で位置する凸状尾根を有する棒状部（３１）を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の型底部。
5. 前記棒状部（３１）は、前記中央幹部（２０）の前記側方壁部（２１）を部分的に覆ってかつ前記底部支持部（２９）を部分的に覆って延在することを特徴とする請求項４に記載の型底部。
6. 前記中間部（２２）のうち前記底部支持部（２９）上に形成された部分の傾斜（α）は、０°と３０°との間、好ましくは１０°と１５°との間であることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の型底部。
7. 前記径方向突出枝部（１９）それぞれによって形成される角度方向部分（θ）は、１０°と５５°との間、好ましくは２０°と２５°との間であり、
   前記角度方向部分（θ）は、型底部の軸（Ｘ）の通過点に対応する型底部（１３）の中心点の角度が型底部（１３）の軸（Ｘ）を横断する平面に形成され、型底部（１３）の軸（Ｘ）及び径方向突出枝部（１９）の上側部分（２３）の側端点（Ｑ、Ｑ’）を通過する２平面（Ｐ、Ｐ’）によって形成され、
   前記側端点（Ｑ、Ｑ’）は、互いに対して間隔が最大となるように、前記軸（Ｘ）を横断する同一平面に位置する前記上側部分（２３）の側点であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の型底部。
8. 前記中央幹部（２０）の上面と前記径方向突出枝部（１９）との間の軸方向距離（ｈ）は、０ｍｍと１０ｍｍとの間、好ましくは３ｍｍと４ｍｍとの間であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の型底部。
9. ブロー成形または延伸ブロー成形によって容器、特にボトルをＰＥＴのような熱可塑性材料を用いて製造する成形装置であって、
   前記容器は、本体部と、周辺座部（１５）を有する底部（１４）と、を有し、
   前記周辺座部（１５）は、王冠形状をなし、丸天井部を形成する中央領域（１６）に内側が接続され、
   前記丸天井部は、複数の径方向突出部（１８）と交互に配置された複数の径方向押印部（１７）からなり、
   前記径方向突出部（１８）は、前記底部（１４）の中心軸（Ｙ）回りで等距離に周方向で配置され、
   当該成形装置は、少なくとも３つの部分からなる少なくとも１つの型を備え、
   前記部分の型底部（１３）は、前記容器の前記底部（１４）における前記中央領域（１６）を成形するため、
   − 前記型底部の軸（Ｘ）に対して周方向で等距離に配置されかつ前記軸（Ｘ）に対してほぼ径方向に延在する複数の径方向突出枝部（１９）と、
   − 前記径方向突出部（１９）が接続される側方壁部（２１）を有する中央幹部（２０）と、
   − 複数の前記径方向突出部（１９）を互いに一定に離間させる角度方向部分（θ）の一部を形成する中間部（２２）と、
   を有し、
   当該成形装置は、前記型底部（１３）が請求項１から８のいずれか１項に記載の型底部にしたがって構成されていることを特徴とする成形装置。

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