JP5744924B2 - 容器をブロー成形するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、ブロー成形型を備えた少なくとも１つのブローステーションを有し、前記ブロー成形型が前記ブローステーションの担持体によって保持され、加圧領域がパッキンによって周囲に対し密封されている、容器をブロー成形するための装置に関するものである。

ブロー圧を作用させることによって容器を成形する場合、熱可塑性材料から成るパリソン（たとえばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）から成るパリソン）は、ブロー成形機内部で種々の処理ステーションに供給される。この種のブロー成形機は、典型的には、加熱装置とブロー装置とを有し、ブロー装置の領域で、前もって温度調整したパリソンを双軸配向により膨張させて容器を形成させる。膨張は加圧空気を用いて行われ、加圧空気は膨張すべきパリソン内へ導入される。このようなパリソン膨張時の方法技術上の工程は、特許文献１に記載されている。冒頭で述べられている、加圧状態にあるガスの導入には、成長している容器ブローホール内への気圧ガスの導入と、ブロー成形工程開始時のパリソン内への加圧ガスの導入とが含まれている。

容器を成型するためのブローステーションの基本構成は特許文献２に記載されている。パリソンを温度調整するための可能な実施態様は特許文献３に記載されている。

ブロー成形装置の内部では、パリソンとブロー成形された容器とを異なる操作機構を用いて搬送することができる。特に、パリソンを差し込むことができる搬送心棒を使用するのが好ましいことが明らかになった。しかし、パリソンを他の担持機構を用いて操作することもできる。パリソンを操作するための把持やっとこの使用、保持のためにパリソンの口領域に挿入可能な拡開心棒の使用も、適用可能な構成である。

受け渡しホイールを使用して容器を操作することは、たとえば受け渡しホイールをブローホイールと搬出区間との間に配置した特許文献４に記載されている。

上述したパリソンの操作は、一方では、いわゆる２段階方式で行われる。２段階方式では、まずパリソンを射出成形法で製造し、次に中間蓄積し、その後で初めてその温度に関してコンディショニングし、ブロー成形することで容器が製造される。他方では、いわゆる１段階方式で行われる。１段階方式では、パリソンを射出成形で製造して十分固化させた直後に適当に温度調整し、次にブロー成形される。

使用するブローステーションに関しては種々の実施態様が知られている。ブローステーションが回転する搬送ホイール上に配置されている場合、型担持体を本のように開閉することが行われることが多い。しかし、型担持体を互いに相対的に変位させること、或いは、他の態様で案内することも可能である。複数の容器成形用キャビティを受容するために適している定置のブローステーションの場合には、典型的には、互いに平行に配置される複数個の板が型担持体として使用される。

技術水準によれば、カム制御部を使用して接続要素を空気圧でも機械的にも位置決めすることが知られている。カム制御部は特に回転するブローホイールを備えたブロー成形機で優れている。というのは、ブローホイールの回転運動に依存してその都度の位置決めをカム制御部によって行うことができるからである。この種のカム制御部の適用は付加的な加圧空気消費量を回避させる。

典型的には、ブローステーションの領域で、使用されるブロー成形型が型担持体によって保持される。ブロー成形型は通常は２つの側方のブロー成形型半部分と底型とに分割されている。型担持体は典型的には互いに機械的にロックされ、または、互いに機械的に固定される。これは、ブロー圧を作用させることでパリソンを容器に成形する場合に容器に影響する型亀裂の発生を防ぐためである。

それ故、ブロー成形型の少なくとも１つを空気圧で付設の型担持体に対し固定することで、型亀裂の発生を防ぐことが知られている。このため、たとえば、ブローステーションに誘導されるブロー圧を同時に空気圧式固定機構にも供給し、これによってブロー成形すべき容器内の内部圧力の上昇に伴って、従ってブロー成形型内部の内部圧力の上昇に伴ってクランプ力を増大させる。

典型的には、ブローステーションの領域に配置されている空圧式固定機構が接続ホースを介して付設の制御弁と結合されている。容器製造を行った後にしてブロー成形型を開口させる前に、ブロー成形された容器の内部圧力と空気圧式固定機構からの圧力との双方が抜き取られる。これは、典型的には、発生する排流騒音を緩和するために消音器を使用して行われる。

空気圧式固定機構の領域には、周囲に対して密封される少なくとも１つの中空空間が設けられている。この種の密封は、典型的には、周回するように延在する部品として実現されているエラストマー材を使用して行われる。この種のパッキンの一例は特許文献５に記載されている。

最近のブロー成形機は高生産能力で作動する。通常は、１つのブローステーションで単位時間あたり２０００本の瓶を生産する能力がある。この生産能力をさらに高める努力がはらわれている。いかなる容器をも製造するため、ブロー成形型を空気圧で固定するとともに、周回するように延在しているパッキンの領域に適当な負荷交番が生成される。この多数回の負荷交番を継続すると、パッキン材が損傷し、特にその表面のプロファイル部の領域に亀裂が発生する。しかしこのような表面プロファイル部は、密封作用を改善させるために重要である。

独国特許出願公開第４３４０２９１号明細書 独国特許出願公開第４２１２５８３号明細書 独国特許出願公開第２３５２９２６号明細書 独国特許出願公開第１９９０６４３８号明細書 独国特許出願公開第１９９２９０３３．４号明細書

本発明の課題は、冒頭で述べた種類の装置を、パッキンの寿命が長くなるように構成することである。

この課題は、本発明によれば、パッキンが少なくとも２つの領域から形成され、そのうち第１の領域が第２の領域よりも硬い材料から成っていること、両領域が互いに相対的に不動に結合されていることによって解決される。

より硬い材料から成る第１の領域と、より柔らかい材料から成る第２の領域とを組み合わせることにより、より柔らかい材料の領域で望ましい表面プロファイル部を提供し、それにもかかわらず、より硬い材料により安定性を向上させて、特に表面プロファイル部の凹部の領域におけるより柔らかい材料の亀裂を回避すること、或いは、少なくともかなり減少させることが可能である。

第１の領域がプラスチックから成っていることによって安価な製造が支援される。

第２の領域がエラストマー材から成っていることによって継続的な密封作用が支援される。

加圧領域の簡単な境界づけは、パッキンが周回するように延在して閉じているパッキンプロファイルを形成していることによって達成される。

典型的な実施態様によれば、パッキンはブローステーションの型固定部の一部として形成されている。

合目的な配置構成は、パッキンが型担持体とブロー成形型との間に配置されていることによって定義される。

圧力作用時のパッキンの変形を支援するため、パッキンはリップパッキンとして形成されている。

加圧時の十分な機械的支持は、パッキンが少なくとも部分的に凹部によって受容されていることによって達成される。

十分な強度と優れた変形性との好適な折衷案は、第１の領域がパッキンの体積のほぼ１０％ないし７０％を充填していることによって達成される。

作用する力を吸収するための有利な構成は、領域の間の仕切り面が凹部の基面に対し垂直な拡がり成分を持つように延在していることによって達成される。

図面には、本発明の実施形態が図示されている。
パリソンから容器を製造するためのブローステーションの斜視図である。 パリソンを延伸し膨張させるためのブロー成形型の縦断面図である。 容器をブロー成形するための装置の基本構成を説明する簡略図である。 加熱容量を大きくした加熱区間の変形実施形態を示す図である。 保持凹部内に挿入されたパッキンの縦断面図である。 図５の部分ＶＩの拡大図である。 パッキンプロファイル部の変形実施形態の、図５に対応する図である。

容器（２）を成形するための装置は実質的にブローステーション（３）から成り、該ブローステーション（３）はパリソン（１）を挿入可能なブロー成形型（４）を備えている。パリソン（１）はポリエチレンテレフタラートから射出成形された部材であってよい。ブロー成形型（４）内へのパリソン（１）の挿入を可能にし、且つ完成した容器（２）の取り出しを可能にするため、ブロー成形型（４）は型半部分（５，６）と底部部分（７）とから成り、底部部分（７）は昇降装置（８）によって位置決め可能である。パリソン（１）はブローステーション（３）の領域で搬送心棒（９）によって保持されていてよく、搬送心棒（４）はパリソン（１）とともに装置内部の複数の処理ステーションを通過する。しかし、パリソン（１）をたとえばやっとこまたは他の操作手段を介してダイレクトにブロー成形型（４）に挿入してもよい。

加圧空気の供給を可能にするため、搬送心棒（９）の内部には接続ピストン（１０）が配置され、該接続ピストン（１０）はパリソン（１）に加圧空気を供給するとともに、搬送心棒（９）に対する密封を行う。しかし、変形実施形態では、基本的には、固定加圧空気管を使用することも考えられる。

この実施形態の場合、パリソン（１）の延伸は延伸棒（１１）を用いて行う。延伸棒（１１）はシリンダ（１２）によって位置決めされる。他の実施形態によれば、ピックオフローラによって付勢されているカムセグメントを介して延伸棒（１１）の機械的な位置決めが行われる。カムセグメントの使用は、複数のブローステーション（３）が１つの回転ブローホイール上に配置されている場合に特に合目的である。

図１に図示した実施形態では、延伸システムは、２つのシリンダ（１２）のタンデム配置が行われるように構成されている。まず、本来の延伸工程を開始する前に延伸棒（１１）を一次シリンダ（１３）によりパリソン（１）の底部（１４）の領域まで移動させる。本来の延伸工程を実施している間に、一次シリンダ（１３）を、走出した延伸棒とともに、一次シリンダ（１３）を担持している往復台（１５）を用いて、二次シリンダ（１６）により、または、カム制御部を介して位置決めする。特に、二次シリンダ（１６）を、延伸工程を実施している間にカム軌道部に沿って滑動するガイドローラ（１７）により実際の延伸位置が設定されるようにカム制御することが考えられる。ガイドローラ（１７）は二次シリンダ（１６）によって案内軌道に対して押圧される。往復台（１５）は２つの案内要素（１８）に沿って滑動する。

担持体（１９，２０）の領域に配置されている型半部分（５，６）を閉じた後、ロック装置（２０）を用いて担持体（１９，２０）を互いにロックさせる。

パリソン（１）の口部分（２１）の種々の形状に適合させるため、図２によれば、ブロー成形型（４）の領域で別個のスクリューインサート（２２）が使用される。

図２は、ブロー成形された容器（２）に加えて、破線で示したパリソン（１）と、成長している容器ブローホール（２３）を示している。

図３はブロー成形機の基本構成図である。ブロー成形機は加熱区間（２４）と回転するブローホイール（２５）とを備えている。パリソン（１）はパリソン装入部（２６）を起点として受け渡しホイール（２７，２８，２９）によって加熱区間（２４）へ搬送される。加熱区間（２４）に沿って輻射加熱器（３０）とファン（３１）とが配置され、パリソン（１）を温度調整するようになっている。パリソン（１）は、十分に温度調整した後、ブローホイール（２５）に受け渡し、該ブローホイール（２５）の領域にはブローステーション（３）が配置されている。ブロー成形し終えた容器（２）は他の受け渡しホイールによって搬出区間（３２）に供給される。

容器（２）が該容器（２）の内部に充填される食料品、特に飲料水の長期間にわたる利用性を保証する材料特性を有するようにパリソン（１）を容器（２）に変形できるようにするためには、パリソン（１）の加熱時および配向時に特殊な方法ステップを維持しなければならない。また、特別なサイズ規定を維持することによって有利な作用を維持することができる。

熱可塑性材料として種々のプラスチックを使用できる。たとえばＰＥＴ，ＰＥＮまたはＰＰが使用可能である。

配向工程中のパリソン（１）の膨張は、加圧空気の供給によって行う。加圧空気の供給は、ガス（たとえば圧縮空気）を低圧力レベルで供給するプレブロー段階と、ガスをより高圧レベルで供給する次のメインブロー段階とに分割されている。プレブロー段階では、典型的には、１０バールないし２５バールのインターバルの圧力を持った加圧空気を使用し、メインブロー段階では、２５バールないし４０バールのインターバルの圧力を持った加圧空気を供給する。

同様に図３からわかるように、図示した実施形態の場合、加熱区間（２４）は周回する多数の搬送要素（３３）から形成されている。搬送要素（３３）は互いにチェーン状に列設されて転向ホイール（３４）に沿って誘導される。特に、チェーン状の配置により、実質的に長方形の基本輪郭を張ることが考えられる。図示した実施形態では、加熱区間（２４）の、受け渡しホイール（２９）および装入ホイール（３５）側の膨出部の領域に、比較的大きなサイズの単一の転向ホイール（３４）が使用され、隣接する転向部の領域には、比較的小さなサイズの２つの転向ホイール（３６）が使用されている。しかし、基本的には任意の他のガイドが考えられる。

受け渡しホイール（２９）と装入ホイール（３５）とを互いに相対的にできるだけ密に配置することを可能にするため、図示した配置が特に有利なことが明らかになった。これは、加熱区間（２４）の膨出部の領域に３つの転向ホイール（３４，３６）が位置決めされ、すなわち加熱区間（２４）の直線部への移行領域にそれぞれより小さな転向ホイール（３６）が配置され、受け渡しホイール（２９）および装入ホイール（３５）へ直接受け渡す領域により大きな転向ホイール（２９）が配置されているためである。チェーン状の搬送要素（３３）を使用する代わりに、たとえば回転する加熱ホイールを使用してもよい。

容器（２）のブロー成形を完了した後、容器を取り出しホイール（３７）によってブローステーション（３）の領域から取り出して、受け渡しホイール（２８）と搬出ホイール（３８）とを介して搬出区間（３２）へ搬送する。

図４に図示した加熱区間（２４）の変形実施形態では、より多数の輻射加熱器（３０）を設けることにより、短時間当たりより多数のパリソン（１）を温度調整することができる。ここではファン（３１）は冷却空気を冷却空気通路（３９）の領域に誘導し、冷却空気通路（３９）は付設の輻射加熱器（３０）にそれぞれ対向し、排流穴を介して冷却空気を放出する。複数の排流方向を設けることにより、冷却空気の流動方向はパリソン（１）の搬送方向に対し実質的に横方向に実現される。冷却空気通路（３９）は、輻射加熱器（３０）に対向している表面の領域に、加熱輻射用のリフレクタを有していてよく、放出される冷却空気を介して輻射加熱器（３０）の冷却をも実現することが可能である。

図５は、ブローステーション（３）の横断面の部分図である。ブロー成形型（４）の一部分と型担持体（１９）との間にはパッキン（４１）が配置されている。このパッキンは凹部（４２）の中に位置決めされ、周回するように延在して閉じて、圧力領域（４３）を取り囲んでいる。図示した実施形態の場合、パッキン（４１）は、該パッキンにＶ字状輪郭を提供する表面プロファイル部（４４）を有している。Ｖ字状プロファイル部の凹部は圧力領域（４３）側に配置されている。圧力領域（４３）内の圧力が増大するに伴って、これにより型担持体（１９）に対するパッキン（４１）の押圧力が集中的に増大し、その結果圧力の増大に伴い密封作用も高くなる。

パッキン（４１）は第１の領域（４５）と第２の領域（４６）とから成り、第１の領域（４５）は第２の領域（４６）よりも硬い材料から成る。表面プロファイル部（４４）は、より柔らかい材料から成る第２の領域（４６）に配置されている。

両領域（４５，４６）の間の仕切り面（４７）は１つの方向成分でもって凹部（４２）の基面（４８）に対し垂直に延在している。しかし、基本的には、基面（４８）に対し傾斜した配置も可能である。他の実施形態によれば、仕切り面（４７）は実質的に平坦に形成されておらず、非平面延在プロファイル部を有している。図５は、仕切り面（４７）が基面（４８）に対し実質的に垂直に配置されている実施形態を示している。

図５は、さらに、領域（４５，４６）がそれらの互いに向き合ってる面の領域において実質的に同じ空間的拡がりでもって延在していることを示している。しかし、基本的には、領域（４５，４６）の互いに向き合っている面を異なる大きさで設けることも考えられる。

同様に図５からわかるように、より柔らかい材料から成っている第１の領域（４５）は凹部（４２）から隆起して、型担持体（１９）まで延在している。この種の実施形態の利点は、圧力が作用しても、その結果生じる隙間に柔らかい領域（４６）が押し込まれないことである。これにより、パッキン（４１）の、圧力が作用する側とは逆の側の領域での、いわゆる隙間押し出しを回避できる。

第１の領域（４５）の材料としては、たとえばＰＵＲを使用できる。第２の領域（４６）の材料としてはＨＮＢＲを使用できる。基本的には、第１の領域（４５）に対しては固形のプラスチック材または金属が適しており、第２の領域（４６）に対しては特にエラストマー材が適している。

図６は図５の部分ＶＩの詳細図である。特に、第１の領域（４５）が凹部（４２）からいかに突出して型担持体（１９）に境を接しているかが見て取れる。

凹部（４２）からの第１の領域（４５）の突出は、図５および図６において突出部（４９）によって表わした。

図７はパッキン（４１）の変形実施形態を示している。ここでは、表面プロファイル部（４４）の集中性は図５の実施形態の場合よりも少なく、その代わり、ほぼ正方形の基面を備えたパッキン（４１）の４つのすべての側面の領域に延在している。図７の実施形態によれば、領域（４５，４６）はほぼ同じ大きさに形成されている。

図５の実施形態の場合も、図７の実施形態の場合も、より硬い材料から成っている第１の領域（４５）は加圧領域（４３）とは反対側に配置され、より柔らかい材料から成っている第２の領域（４６）は加圧領域（４３）側に配置されている。これにより、圧力が作用すると、より柔らかい材料はより硬い材料に対し押圧され、これによって一方では十分な安定性が達成され、他方では密封作用が向上する。

周回するように延在して閉じているパッキン（４１）は、ほぼ任意の輪郭を有していてよい。しかし有利には、連続的に延在しているのがよい。というのは、これにより不均一な力分布を回避できるからである。たとえば、パッキン（４１）を円形の輪郭を備えたＯリングのように延在させることが可能である。しかし、楕円形または長方形の延在態様も考えられる。コーナーのある基本輪郭を備えた延在態様は、コーナー領域に丸い移行部を有するのが好ましい。

図５の実施形態の場合も、図７の実施形態の場合も、加圧領域（４３）に圧力が作用すると、基面（４８）と型担持体（１９）の対応する輪郭面との間に表面プロファイル部（４４）が設けられているためにパッキン（４１）は拡開する。この拡開は密封性を支援し、圧力が増大するに伴って同様に増大する。

典型的な実施形態によれば、ブロー成形型は内側シェルと外側シェルとから成っている。内側シェルは製造すべき容器（２）の固有の輪郭を有している。外側シェルは、必要な場合には、温度調整手段通路または他の温度調整要素を有し、必要な機械的安定性の用を成す。パッキン（４１）は、典型的には、外側シェルから型担持体（１９，２０）への移行領域に配置されている。

前記領域（４５，４６）を互いに結合させるため、種々の方法を使用できる。たとえば、領域（４５，４６）をまず互いに独立に生産した後に、該領域（４５，４６）を互いに接着させることが可能である。しかし、いわゆる吹き付け成形を介して領域（４５，４６）を１つの共通の生産ステップで製造することも可能である。

Claims (10)

1. ブロー成形型を備えた少なくとも１つのブローステーションを有し、前記ブロー成形型が前記ブローステーションの担持体によって保持され、加圧領域（４３）がパッキン（４１）によって周囲に対し密封されている、容器をブロー成形するための装置において、
   前記パッキン（４１）が少なくとも２つの領域（４５，４６）から形成され、そのうち第１の領域（４５）が第２の領域（４６）よりも硬い材料から成っていること、
   両領域（４５，４６）が互いに相対的に不動に結合されていること、
   を特徴とする装置。
2. 前記第１の領域がプラスチックから成っていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記第２の領域がエラストマー材から成っていることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記パッキン（４１）が周回するように延在して閉じているパッキンプロファイルを形成していることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の装置。
5. 前記パッキン（４１）が前記ブローステーション（３）の型固定部の一部として形成されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の装置。
6. 前記パッキン（４１）が型担持体（１９，２０）と前記ブロー成形型（４）との間に配置されていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の装置。
7. 前記パッキン（４１）がリップパッキンとして形成されていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一つに記載の装置。
8. 前記パッキン（４１）が少なくとも部分的に凹部（４２）によって受容されていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一つに記載の装置。
9. 前記第１の領域（４５）が前記パッキン（４１）の体積のほぼ１０％ないし７０％を充填していることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一つに記載の装置。
10. 前記領域（４５，４６）の間の仕切り面（４７）が前記凹部（４２）の基面（４８）に対し垂直な拡がり成分を持つように延在していることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一つに記載の装置。

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