JP5714501B2 - 深い差込み基部を有するプラスチック容器の作成方法 - Google Patents

Description

本発明は、概略的には、プラスチック容器の設計及び製造に関し、詳細には、再加熱延伸ブローモールディング工程により製造されるプラスチック容器に関する。

飲料を包装するためのプラスチック容器は、一般的に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステルから製造される。ＰＥＴ容器は、軽量、低価格、かつ再利用可能であり、経済的に大量生産することができる。

ＰＥＴ容器は、典型的には再加熱延伸ブローモールディング工程により製造される。この工程では、予備成形品の使用、すなわち、容器の所望の最終形状への予備成形品内における材料の分配を促すような形状への射出を含む。予備成形品は、まず、加熱され、次に、長手方向に延伸され、その後、所望の容器の最終形状を呈するように成型キャビティ内で膨張させられる。予備成型品が膨張させられる際に、この予備成型品は成型キャビティの形状を呈する。ポリマーは、冷たい金型の表面に接触した後、固化し、そして、完成した中空容器は金型から排出される。

ＰＥＴ容器は、業界では加熱充填工程として知られている方法を用いて、ジュースなどの飲料を包装するのに一般的に利用される。これは、充填時に容器内を減菌するために、液体製品を典型的には摂氏６８℃〜９６℃（華氏１５５度〜２０５度）、通常は摂氏約８５℃（華氏１８５度）の高温としながら、容器に収容する作業を含む。この工程に耐えうるように設計された容器は、「加熱充填」型容器として知られている。充填後、容器は、密封容器内の製品の冷却により体積が大きく減少する。従って、加熱充填型容器は、このような体積減少に適応する性能を有するように設計する必要がある。典型的には、これは、容器の側壁に、冷却により容器内の製品の体積が減少する際に、内側に撓むように設計された一又は二以上の減圧パネルを組み込むことにより行われる。近年は、容器の底部に可動減圧パネルを設けることにより、このような体積減少に適応することが提案されている。

ある例では、望ましくは、プラスチック容器が、深い差込み基部、すなわち、比較的に高く狭い直立リングを有するように形成された基部を伴って形成される。深い差込み基部は、多数の理由のいかなるものに対しても望ましく、これら理由は容器の底部への可動減圧パネルの配置を含むが、これに限定されない。例えば、製造業者は、容器底部により画成される空間内に品物を配置することを望むだろうし、深い差込み基部は、互いに容器を積み上げ可能とするために望ましいだろう。

不幸にも、再加熱延伸ブローモールディング工程により深い差込み基部を有する容器を製造することは問題を含んでいた。このような容器を製造する労力は、しばしば、望まれない容器の基部の直立リングの領域の容器壁部の極端な伸びや薄くなることや、直立リングのうねりや折れや、容器底部の他の望まない変形を生じる結果となる。これらの問題は、実際、深い差込み基部を有する容器が有効であることを不可能にしている。深い差込み基部を有する改良された容器、及び改良されたこのような容器の製造方法の要求が存在する。

したがって、深い差込み基部を有する改良された容器、及び改良されたこのような容器の製造方法を提供することが本発明の目的である。

本発明の上記の目的及び他の目的を達成するため、本発明の第１の側面による、平坦面の容器を支持するための直立リングと、溝状の基礎部分とを有するプラスチック容器の形成方法は、直立リングと、直立リングの下方に形成された基礎突出部分とを有する容器半加工品を成型するステップと、基礎突出部分が直立リングの上方に位置するまで、直立リングに対して上方に基礎突出部分を相対変位するステップとを含む。

本発明の第２の側面による、平坦面の容器を支持するための直立リングと、溝状の基礎部分とを有するプラスチック容器の形成方法は、予備成型品から直立リングと、直立リングの下方に形成された基礎突出部分とを有する容器半加工品を成型するために、金型組立体内に配置されたプラスチック予備成形品に圧力を加えるステップと、基礎突出部分が直立リングの上方に位置するまで、直立リングに対して上方に基礎突出部分を相対配置するステップとを含み、基礎突出部分を相対配置するステップは、容器半加工品が加圧されたまま開始されることを特徴とする。

本発明を特徴付ける、これら及び他の様々な利点や新規な特徴は、本明細書に添付された特許請求の範囲に特に記載されており、本明細書の一部を形成する。しかしながら、本発明、その利点、及びこれを利用することにより達成される目的をよりよく理解するため、さらに本発明の一部を形成する図面及び、本発明の好適な実施形態が示され記載された添付の記載事項を参照する。

本発明の第１の好ましい実施形態の容器を示す縦断面図である。 本発明の他の好ましい実施形態の中間物である容器半加工品を示す側面図である。 図２に示す物品の一部の拡大図である。 図１に示す物品の一部の拡大図である。 本発明の一実施形態による容器底部の分解斜視図である。 本発明の好適な実施形態による容器を形成するために使用される金型組立体の分解図である。 本発明の好適な実施形態により実行される方法を示すフローチャートである。

同じ参照番号は各図において対応する構造を示す図面、特に図１を参照すると、本発明の第１の好適な実施形態により構成されたプラスチック容器１０は、好ましくは、ＰＥＴ等の材料から周知の再加熱延伸ブローモールディング工程により製造されている。
プラスチック容器１０は、慣用されている様式の蓋が取り付けられることになる、ネジ付きの端部部分１２と、好ましくは、垂直軸１６を中心として実質的に対称な主本体部１４と、容器１０を支持するための直立リング１８を比較的に平坦な下方に位置する面に画成するように形成された容器底部１７と、を備えている。好適な実施形態では、直立リング１８は、連続した環状面として構築されているが、代わりに、それぞれが下方に位置する面に容器１０を支持するための底面を有する複数の下方に向く独立した脚部として構築することもできる。

図４に最も良く示されているように、容器底部１７は、直立リング１８の直上に比較的に高く狭い輪郭を有する深い差込み溝基礎部分を形成するように、直立リング１８の軸方向内側に位置する中央押上領域２０を含む。

中央押上領域２０は直立容器底部側壁部分２２により一部が画成され、この直立容器底部側壁部分２２は好適な実施形態では連続した内側を向いた環状リングにより画成されている。直立容器底部側壁部分２２は、必ずしもではないが、実質的に平坦であるのが好ましく、長手方向断面視において実質的に直線的な部分を備えるのが好ましい。直立容器底部側壁部分２２は、好ましくは長手方向、即ち上下方向に向いた間隔をあけて設けられた複数のリブ又は溝を有してもよく、これらは、ブローモールディングキャビティ壁からの取り外しを容易にする。

また、中央押上領域２０は一部が中央部分２４により画成されており、中央部分２４は複数の既知の形態の何れか一つによる良く知られた形状に形成されてもよいが、その詳細は本発明を完全に理解するのに本質的ではない。

好ましくは、直立容器底部側壁部分２２は、容器の長手方向軸１６に平行に測定した高さＨ_Sが約０．３５インチよりも大きく、より好ましくは、約０．３５インチから約１．２インチの範囲内である。実質的に平坦な直立容器底部側壁部分２２は、図４に示す縦断面図で、頂部２８と底部３０との間の表面距離として定義される長さＬ_Sを有する。好ましくは、長さＬ_Sは、高さＨ_Sの約１００％から１１５％の範囲内である。

好ましくは、直立容器底部側壁部分２２は、容器１０の直立リング１８に直に隣接する。好ましい実施形態では、直立容器底部側壁部分２２は、最下端において、容器１０の直立リング１８を画成する表面と一体である。本実施形態の直立リングは、容器が下方に位置する平坦な水平面上に置かれたときに、この水平面に接触する容器１０の最下端面により画成される。

再び図４を参照すると、直立容器底部側壁部分２２は、容器１０の垂直軸１６に平行な垂直面に対して角度Θ_Sの実質直線部分２６を有し、角度Θ_Sは好ましくは約０°から約１５°の範囲内である。図４の実施形態では、角度Θ_Sは約０°として示している。
また、実質直線部分２６は、好ましくは、容器底部１７の他の側壁の実質直線部分２７に平行であり、これにより、比較的に高く狭い直立リングを有する深い差込み基部の形成を容易にする。この特徴の意図として、「実質的に平行」とは、約０°から約２０°の範囲内として定義する。

好ましくは、実質的に平坦な直立容器底部側壁部分２２は、平均壁厚Ｔ_Sを有し、この壁厚Ｔ_Sは、約０．０１８インチから約０．０１１インチの範囲内であり、最も好ましくは約０．０１４インチである。

図５は、本発明の一実施形態により形成された容器底部５０を示し、深い差込み基部を示す。容器底部５０は比較的に高く、狭い直立リング５２と、実質的に平坦な直立容器底部側壁部分５６とを含む。

本発明の好適な実施形態によるプラスチック容器を形成する方法は、直立リングを有する容器半加工品を成型するステップと、基礎突出部分が直立リングの上方に位置するまで、基礎突出部分を直立リングに対して上方に変位させるステップとを含む。本発明の好ましい実施形態による容器半加工品３２を、図２及び３に示す。

容器半加工品３２は、ネジ付き端部部分３４と、主本体部分３６と、直立リング４０及び直立リング４０の下方に形成された下方に垂下した基礎突出部分４２と、を画成する容器半加工品底部３８と、を含む。

図３に最もよく示されているように、基礎突出部分４２は、好適な実施形態において、直立リング４０に対して相対的に変位され、反転された後に、図１及び図４に示す直立容器底部側壁部分２２を形成する直立側壁部分４３を備えている。直立側壁部分４３は、好ましくは、必ずしも必須ではないが実質的に平坦で、成型後に延伸成型壁から基礎突出部分４２を離脱させるのに役立つ、間隔をあけて配置された垂直又は長手方向に配向された複数のリブ又は溝を有するとよい。

実質直線直立側壁部分４３は好ましくは、平均壁厚Ｔ_Bを有し、この平均壁厚Ｔ_Bは好ましくは約０．０１８インチから約０．０１１インチの範囲内であり、最も好ましくは約０．０１４インチである。

好ましくは、図４に示す実施形態により形成されたプラスチック容器１０は、第１の最大直径Ｄ_Cを有し、基礎突出部分４２は第２の最大直径Ｄ_Bを有し、第２の最大直径Ｄ_Bは、第１の最大直径Ｄ_Cの約１１０％から約８０％の範囲内である。最も好ましくは、第２の最大直径Ｄ_Bは、第１の最大直径Ｄ_Cの約９５％である。

実施直線直立側壁部分４３は、好適な実施形態では、図３に示す垂直又は長手方向断面に示されるように、垂直面に対して下方かつ外方に傾斜している。実質直線部分４５は、好ましくは、実質的に直線環状壁面を画成するように、基礎突出部分４２の外周周りに対称に成形されている。実質直線部分は、好ましくは、垂直又は長手方向断面視において、容器半加工品の長手方向軸４４に実質的に平行である。この場合、実質的に平行とは、垂直面に対して、０°から１５°の範囲内の角度Θ_Bで傾斜している。

実質直線部分４５は、容器半完成品の長手方向軸４４に平行に測定した高さＨ_Bを有し、この高さＨ_Bは、好ましくは約０．３インチ以上である。図３に最も良く示されているように、基礎突出部分４２の実質直線直立側壁部分４３は、第１の上方位置４８と第２の下方位置４９との間の曲面に沿って測定した長さＬ_Bを有する。好ましくは、長さＬ_Bは、高さＨ_Bの約１００％から約１１５％の範囲内である。
好ましくは、長さＬ_Bは、また、直立容器底部側壁部分２２の高さＨ_Bの約７５％から約１１５％の範囲内である。

好ましくは、図４に示す容器底部への図３に示す基礎突出部分の反転又は相対変位は、プラスチック材料が形成可能であり延伸可能である際に行われる。従って、本発明の実施形態によれば、反転工程は、容器底部の高さＨ_Sが基礎突出部分の高さＨ_Bよりも大きくなるように、基礎突出部分の長さを延伸するように行われる。これにより、そうではない場合に可能なよりも深い、深い差込み基部を形成することができ、これにより、容器基部内でより好適な材料の分散が成し遂げられる。従って、材料費を最小にするための容器の軽量化が可能となる。

図６は、容器半完成品３２を成型し、容器１０を完全に形成するために基礎突出部分４２が直立リング４０の上方に位置するまで、直立リング４０に対して容器半完成品３２の基礎突出部分４２を相対配置又は反転させるために、本発明の好適な実施形態により形成された金型組立体７０を示す。

金型組立体７０は、容器半完成品３２の主本体部３６の上部を画成するように形成された第１の金型部分７２を含む。第２の金型部分７４は、主本体部３６の残りを画成するように形成され、第３の金型部分７６は、基礎突出部分４２を含む容器半完成底部３８の一部を形作るように形成されている。アクチュエータ８０は、金型ハウジング８２内で受けられる架台により支持されている。

図７は、本発明の一側面による容器を形成する好適な方法を示すフローチャートである。
容器半完成品３２を製造するため、加熱済みプラスチック予備成型品が、金型組立体７０内に配置され、金型組立体がロックされる。そして、予備成型品は、予備成型品が自然に崩壊するのを防止するために予備吹込工程が行われ、そして、周知の再加熱延伸ブローモールディング工程を開始するために、延伸ロッドを用いて、あるいは他の方法によって、長手方向延伸される。

そして、予備成型品からなるプラスチック材料が様々な上記の金型部分７２、７４、７６、７８により画成される金型表面に延伸して適合するために、金型表面７８の下方位置とともに予備成型品の内部に高圧（典型的には、５２０−６００ｐｓｉのオーダー）が加えられる。これにより、容器半完成品３２が形成される。

容器半完成品３２が形成された後、アクチュエータ８０が、容器の直立リングの上方の最終位置に上方配置又は傾斜させるために、上方に向かって移動可能な第４の金型部分７８を金型部分７２、７４、７６に対して配置するように指示される。基礎突出部分４２を、図１、４又は５に示される容器の深い差込み基部を形成するため、反転される。このステップは、有利には、高圧が容器半完成品３２に依然として保たれており、高圧ガスが金型組立体から排出される前に開始される。

好ましくは、移動可能な第４の金型部分７８が上方に移動する際に生じる大気圧に対する容器半完成品内の圧力レベルは、容器半完成品３２の成型の間に金型内に生じる最大圧力の少なくとも５０％である。

移動可能な第４の金型部分７８が上方に移動する際の大気圧に対する容器半完成品内の圧力レベルは、好ましくは、外部大気圧対して、少なくとも２６０ｐｓｉである。これにより、移動可能な第４の金型部分７８の上方移動の間に容器側壁が破砕するのを防止する。

加えて、第４の移動可能な金型部分７８の上方移動は、好ましくは、基礎突出部分の実質的な冷却が起こる前、かつ、プラスチック材料が十分な延伸性及び可撓性を保持している間に行われる。好ましくは、第４の移動可能な金型部分７８の上方移動は、容器半完成品３２が形成された後、約１０秒以内に行われる。

図７が示すように、第４の移動可能な金型部分７８が上方部分に存在する間に、延伸ロッドが退行し、排気工程が開始される。そして、第４の移動可能な金型部分７８が、引き下げられ、金型が開かれ、容器１０が金型から取り出される。

しかしながら、本発明の構成及び機能の詳細とともに、上記記載において本発明の多数の特徴及び利点が記載されたが、この開示は単に例示であって、添付の特許請求の範囲が表現されている用語の広範な包括的意味により示される全程度にわたって本発明の原理内で、詳細、特に、形、大きさ、構成における変更がなされる。

Claims (20)

1. プラスチック容器を平面上に支持するための直立リングと、凹状底部部分とを有するプラスチック容器の製造方法であって、
   直立リングと、前記直立リングの下方に形成された基礎突出部分とを有する容器半加工品を成型するステップと、
   前記基礎突出部分が前記直立リングの上方に位置するまで、直立リングに対して上方に向かって前記基礎突出部分を相対的に変位するステップと、を含み、前記基礎突出部分は鉛直面に対して下方外向きに傾斜している実質直線部分を含む直立側壁部分を有することを特徴とする方法。
2. 前記基礎突出部分を前記直立リングに対して相対的に変位した後に、前記直立側壁部分が、直立容器底部側壁部分を形成する請求項１に記載のプラスチック容器の製造方法。
3. 前記直立容器底部側壁部分は、約０．３５インチから約１．２インチの範囲内の高さを有する請求項２に記載のプラスチック容器の製造方法。
4. 前記直立容器底部側壁部分は、環状側壁を画成する請求項２に記載のプラスチック容器の製造方法。
5. 前記直立側壁部分は、約０．０１８インチから約０．０１１インチの範囲内の平均壁厚を有する請求項２に記載のプラスチック容器の製造方法。
6. 前記平均壁厚は、約０．０１４インチである請求項５に記載のプラスチック容器の製造方法。
7. 前記容器は、第１の最大直径を有し、前記基礎突出部分は第２の最大直径を有し、前記第２の最大直径は、前記第１の最大直径の約１１０％から約８０％の範囲内である請求項１に記載のプラスチック容器の製造方法。
8. 前記第２の最大直径は、前記第１の最大直径の約９５％である請求項７に記載のプラスチック容器の製造方法。
9. 前記実質直線部分は、実質直線環状壁を画成するようにその周方向に対称に形成されている請求項１に記載のプラスチック容器の製造方法。
10. 前記直立容器底部側壁部分は、実質直線部分を含み、前記実質直線部分は鉛直面に対して傾斜している請求項２に記載のプラスチック容器の製造方法。
11. 前記実質直線部分は、鉛直面に対して約０°から約１５°の範囲内で傾斜している請求項１０に記載のプラスチック容器の製造方法。
12. 前記実質直線部分は高さを有し、前記基礎突出部分の実質直線直立側壁部分は、鉛直断面で測定された長さを有し、前記長さは、前記高さの約７５％から約１１５％の範囲内である請求項１０に記載のプラスチック容器の製造方法。
13. 前記基礎突出部分が前記直立リングの上方に位置するまで、直立リングに対して上方に向かって前記基礎突出部分を相対的に変位するステップは、前記基礎突出部分内に含まれるプラスチック材料を延伸するように行われる請求項１に記載のプラスチック容器の製造方法。
14. 平面上に支持するための直立リングと、凹状底部部分とを有するプラスチック容器の製造方法であって、
    金型組立体内に配置されたプラスチック予備成型品を加圧して、前記予備成型品から、直立リングと、前記直立リングの下方に形成された基礎突出部分とを有する容器半加工品を成型するステップと、
    前記基礎突出部分が前記直立リングの上方に位置するまで、前記基礎突出部分を前記直立リングに対して上方に相対変位し、前記基礎突出部分に含まれるプラスチック材料を延伸するステップと、を含み、
    前記基礎突出部分を相対変位するステップは、前記容器半加工品に圧力が残った状態で開始されることを特徴とする方法。
15. 平面上に支持するための直立リングと、凹状底部部分とを有するプラスチック容器の製造方法であって、
    金型組立体内に配置されたプラスチック予備成型品を加圧して、前記予備成型品から、直立リングと、前記直立リングの下方に形成された基礎突出部分とを有する容器半加工品を成型するステップと、
    前記基礎突出部分が前記直立リングの上方に位置するまで、前記基礎突出部分を前記直立リングに対して上方に相対変位するステップと、を含み、
    前記基礎突出部分を相対変位するステップは、前記容器半加工品に圧力が残った状態で開始され、
    前記基礎突出部分を相対変位するステップは、前記容器半加工品を形成する間に金型内に生じる最大圧力の少なくとも５０％の圧力で前記容器半加工品が加圧されている間に開始される、プラスチック容器の製造方法。
16. 平面上に支持するための直立リングと、凹状底部部分とを有するプラスチック容器の製造方法であって、
    金型組立体内に配置されたプラスチック予備成型品を加圧して、前記予備成型品から、直立リングと、前記直立リングの下方に形成された基礎突出部分とを有する容器半加工品を成型するステップと、
    前記基礎突出部分が前記直立リングの上方に位置するまで、前記基礎突出部分を前記直立リングに対して上方に相対変位するステップと、を含み、
    前記基礎突出部分を相対変位するステップは、前記容器半加工品に圧力が残った状態で開始され、
    前記基礎突出部分を相対配置するステップは、前記容器半加工品が少なくとも２６０ｐｓｉで加圧されている間に開始される、プラスチック容器の製造方法。
17. 前記基礎突出部分は最下端部を有し、当該最下端部はその反対側の端部よりも幅が広く、前記反対側の端部は、前記容器半加工品の長手方向軸に対して前記最下端部に向かって外方に傾斜している実質的直線側壁を有する前記直立リングに対して近接している、請求項１記載のプラスチック容器の製造方法。
18. 前記基礎突出部分の最大直径は、前記容器半加工品の残りの部分の最大直径の約８０％から約１１０％の範囲内である、請求項１７記載のプラスチック容器の製造方法。
19. 直立リングに対して上方に向かって前記基礎突出部分を相対的に変位するステップは、前記基礎突出部分を前記直立リングの内側に位置する中央押上領域へと変更し、これにより、前記基礎突出部分の実質的直線部分が、長手方向軸に対して約０度の角度の直立容器底部側壁部分を形成する、請求項１記載のプラスチック容器の製造方法。
20. 前記成型するステップは、成形組立体内の予備成形品を加圧することを含み、前記相対的に変位するステップは、前記容器半加工品が大気圧に比べて加圧された状態にある間に開始される、請求項１記載のプラスチック容器の製造方法。

Images