JP5810161B2 - パリソンを殺菌する方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱可塑性材料から成り、ブロー成形される容器を製造するために設けられているパリソンを殺菌する方法であって、殺菌剤を前記パリソンの領域に供給し、前記パリソンをブロー成形する前に該パリソンを加熱するようにした前記方法に関するものである。
また本発明は、パリソンの少なくとも一部に殺菌剤を作用させるために、殺菌剤供給機構と、位置固定して配置されている殺菌機構とを有している、パリソンを成形することにより少なくとも部分的に殺菌した容器をブロー成形するための装置に関する。
さらに本発明は、ブロー成形される容器を製造するために設けられる、熱可塑性材料から成るパリソンを殺菌するための装置に関する。本発明には、少なくとも一部を殺菌した容器を熱可塑性材料から製造するための装置も含まれている。
また本発明は、熱可塑性パリソンを容器に成形するために担持構造部上に配置される少なくとも１つのブローステーションを有する、容器をブロー成形するための装置にも関わる。

ブロー成形される殺菌した容器の製造は、典型的には、容器をブロー成形した後にして充填を行なう前に過酸化水素または他の化学物質を使用して容器を殺菌するように行われる。また、容器をブロー成形する際に初期生産物として使用されるパリソンを殺菌すること、特にその内側表面の領域を殺菌することも知られている。

ブロー圧の作用によるブロー成形の場合、熱可塑性材料量から成るパリソンは、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、成形機内部の種々の加工ステーションに供給される。典型的には、この種の成形機は加熱機構とブロー成形機構とを有し、ブロー成形機の領域において、予め温度調整したパリソンを双軸配向によって膨張させて容器を形成させる。膨張は、膨張すべきパリソンの中へ導入される加圧空気を用いて行われる。パリソンをこのように膨張させる際の方法ステップ上の工程に関しては、特許文献１に説明されている。

ブロー成形用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に説明されている。

ブロー成形するための装置の内部では、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、パリソンを嵌合させる搬送心棒を使用するのが望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、および、保持のためにパリソンの口部分に挿入可能な拡開心棒の使用も、使用可能な構成の一部である。

受け渡しホイールを使用した容器の操作は、たとえば、ブローホイールと搬出区間との間に受け渡しホイールを配置した特許文献４に記載されている。

すでに述べ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、すなわちパリソンをまず射出成形方式で製造し、次に中間蓄積し、その後で温度に関してコンディショニングを行い、ブロー成形することで容器を形成させる。他方、いわゆる１段階方式で行われ、すなわちパリソンの射出成形直後にして十分固化した後にパリソンを適宜温度調整し、次にブロー成形を行う。

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。回転する搬送ホイール上に配置してブローステーションの場合には、型担持体を本のように開閉可能に構成することが多い。他方、互いに相対的に変位可能な型担持体または他の態様で案内される型担持体を使用することも可能である。容器成形のための複数個のキャビティを受容するのに特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板体が型担持体として使用される。

パリソンの殺菌に関しては、技術水準から種々の方法および装置が知られているが、これらはすべて、パリソンの確実な殺菌と同時に高スループットを達成できないという方法特有の欠点を有している。

たとえば、特許文献５には、熱いパリソンの殺菌を熱いガス状殺菌剤を用いて行うことが記載されている。互いに直列に配置される別々の操作ステーションが使用され、すなわち第１の加熱モジュールと、殺菌モジュールと、第２の加熱モジュールとが使用される。この場合の欠点は、殺菌工程中のパリソンの温度挙動と、加熱中にパリソンから殺菌剤が流出して制御不能になることである。

特許文献６には、加熱の前にガス状殺菌剤を冷えたパリソン内へ導入し、ここで凝縮させるようにした方法が記載されている。この場合の問題は、凝縮形成物すべてをパリソンの内面全体で確保することである。というのは、流入する熱い殺菌剤がパリソンの内壁温度を上昇させるからである。さらに、この場合も、殺菌剤が加熱領域で蒸発した後に加熱中にパリソンから流出して制御不能になる。

特許文献７には、使用するブローモジュールの前方にも後方にも殺菌機構を配置して慎重を期した装置が記載されている。このため、多大な機械的コストが生じる。

特許文献８には、加熱部とブローモジュールとの間に殺菌機構を配置することが記載されている。この方法の場合、ブローモジュールの領域への殺菌剤の装入量を予測するのが困難である。さらに、周囲への殺菌剤の放出量をコントロールできず、それによる汚染を防止することができない。

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 欧州特許出願公開第１０８６０１９号明細書 欧州特許出願公開第１８９６２４５号明細書 欧州特許出願公開第２１３８２９８号明細書 国際公開第２０１０／０２０５３０号パンフレット

本発明の課題は、冒頭で述べた種類の方法を、確実な殺菌を簡単に実施できるように改善することである。

本発明の他の課題は、冒頭で述べた種類の装置を、効果的な殺菌を低コストで実施可能であるように構成することである。

さらに本発明の課題は、冒頭で述べた種類の容器ブロー成形装置を、殺菌した容器の製造が補助されるように構成することである。

前記課題は、方法においては、殺菌剤の少なくとも一部を、少なくとも１つのノズルによってパリソンの方向へ放出し、ノズルからの殺菌剤の中央出口方向に、パリソンの長手軸線に対する傾斜角を備えさせ、殺菌工程を実施している間、前記パリソンをして、位置固定して配置されている殺菌機構のそばを通過させ、殺菌を実施している間の内側表面領域における前記パリソンの温度が少なくとも８０℃であることを特徴とするものである。

前記課題は、装置においては、殺菌工程を実施している間、前記パリソンをして、位置固定して配置されている殺菌機構のそばを通過させ、殺菌を実施している間の内側表面領域における前記パリソンの温度が少なくとも８０℃であること、殺菌剤を放出させるための少なくとも１つのノズルが殺菌剤の中央出口方向を有し、該中央出口方向がパリソンの長手軸線に対し傾斜角を有していることを特徴とするものである。

容器ブロー成形装置に関わる課題も、殺菌剤を放出させるための少なくとも１つのノズルが殺菌剤の中央出口方向を有し、該中央出口方向がパリソンの長手軸線に対し傾斜角を有していること、殺菌工程を実施している間、前記パリソンをして、位置固定して配置されている殺菌機構のそばを通過させ、殺菌を実施している間の内側表面領域における前記パリソンの温度が少なくとも８０℃であることによって解決される。

パリソンの長手軸線に対し殺菌剤の中央出口方向を傾斜させることによって、パリソン内部での乱流の形成が支援されるとともに、殺菌剤とパリソンの内側表面との間の集中的な接触が支援される。殺菌剤の中央出口方向に関しては、典型的には殺菌剤がノズルから層状に出るのではなく、ノズルを起点として流動の拡幅または拡散が行われるように考慮される。典型的には、この拡幅または拡散は少なくともノズルの付近で円錐状に行われる。

流動の有利な制御は、傾斜角が１０゜ないし８０゜の範囲にあることによって行なわれる。

特に、傾斜角が２０゜ないし６０゜の範囲（インターバル）にあることが考えられる。

傾斜角が３０゜ないし３５゜の範囲にあるのが特に有利であることが明らかになった。

殺菌剤とパリソンの内壁との集中的な接触は、殺菌剤をノズルからパリソンの口部分内へ流入させることによって支援される。

同様に、ノズルの出口穴を、前記長手軸線に対してよりも口部分のエッジにより近い位置に位置決めすることも、有利な流動案内に寄与する。

殺菌を実施している間の連続的な運動経過は、ノズルの出口領域を、口部分のエッジに対し間隔をもって位置決めすることによって支援される。

活性化のためには、温度が１００℃ないし１３０℃の範囲内にあるのが特に有利であることが明らかになった。

図面には、本発明のいくつか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ブロー成形型の縦断面図である。 容器ブロー成形装置の基本構成を説明するための概略図である。 加熱容量を拡大した加熱区間の変形実施形態を示す図である。 加熱モジュールの領域に殺菌機構を配置した、ブロー成形機の加熱モジュールの図である。 図５の変形実施形態を示す図である。 殺菌剤を放出するノズルを付設したパリソンの縦断面図である。

殺菌剤を使用することによりパリソン（１）を殺菌するための装置の詳細な構成を説明する前に、および、この装置をブロー成形機に組み込む具体的態様を説明する前に、まずブロー成形機の基本構成を説明しておく。

容器（２）を成形するための装置は、実質的に、パリソン（１）を取り付け可能なブロー成形型（４）を備えたブローステーション（３）から成っている。パリソン（１）はポリエチレンテレフタラートから成る射出成形部品であってよい。ブロー成形型（４）へのパリソン（１）の取り付けを可能にするため、および、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）と、型半部分（５，６）と、昇降機構（８）によって位置決め可能な底部部分（７）とから成っている。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（９）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。パリソン（１）をやっとこまたは他の操作手段を介してブロー成形型（４）にダイレクトに取り付けるようにしてもよい。

加圧空気の供給を可能にするため、搬送心棒（９）の下方に接続ピストン（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、それと同時に搬送心棒（９）に対する密封を行う。しかし、変形実施形態では、位置固定の加圧空気供給管を使用することも基本的には可能である。

パリソン（１）の延伸は、シリンダ（１２）によって位置決め可能な延伸棒（１１）を用いて行う。しかし、基本的には、ピックオフローラの作用を受けるカムセグメントを介して延伸棒（１１）の機械的位置決めを行うことも考えられる。カムセグメントの使用は、特に、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合目的である。ブローステーション（３）が位置固定して設けられている場合には、複数個のシリンダ（１２）を使用するのが合目的である。

図１に図示した実施形態では、２つのシリンダ（１２）のタンデム配置が提供されるように延伸システムが構成されている。一次シリンダ（１３）により延伸棒（１１）をまず本来の延伸工程の開始前に、パリソン（１）の底部（１４）の領域まで走行させる。本来の延伸工程を行なっている間に、延伸棒を走出させた状態で一次シリンダ（１３）を、該一次シリンダ（１３）を担持している往復台（１５）とともに二次シリンダ（１６）により、または、カム制御部を介して、位置決めする。特に、延伸工程を実施している間にカム軌道に沿って滑動するガイドローラ（１７）によって実際の延伸位置が設定されるように、二次シリンダ（１６）をカム制御して使用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、ロック機構（４０）を用いて担持体（１９，２０）相互のロックを行う。

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）の領域に別個のスクリューインサート（２２）が設けられている。

図２は、ブロー成形される容器（２）に加えて、パリソン（１）および成長している容器ブロー（２３）をも破線で示した図である。

図３は、加熱区間（２４）と回転ブローホイール（２５）とを備えたブロー成形機の基本構成を示している。パリソン（１）はパリソン装入部（２６）から出発して、受け渡しホイール（２７，２８，２９）によって加熱区間（２４）の領域へ搬送される。パリソン（１）を温度調整するため、加熱区間（２４）に沿って放射加熱器（３０）と層合う機（３１）とが配置されている。パリソン（１）を十分に温度調整した後、パリソンはブローステーション（３）が配置されているブローホイール（２５）に受け渡される。ブロー成形を終了した容器（２）は他の受け渡しホイールによって搬出区間（３２）へ供給される。

容器（２）の内部に充填される食料品、特に飲料水の長期使用を保証する材料特性を容器（２）が有するようにパリソン（１）を容器（２）に成形できるようにするには、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。さらに、特殊なサイズ規定を維持することによって有利な効果を得ることができる。

熱可塑性材料として種々のプラスチックを使用することができる。たとえばＰＥＴ，ＰＥＮまたはＰＰを使用できる。

配向工程を実施している間のパリソン（１）の膨張は、加圧空気を供給することによって行う。加圧空気の供給は、ガス（たとえば圧縮空気）を低い圧力レベルで供給する予ブロー成形段階と、これに続く、ガスをより高い圧力レベルで供給する主ブロー成形段階とに分割されている。予ブロー成形段階の間は、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もった加圧空気を使用し、主予ブロー成形の間は、２５バールないし４０バールのインターバルの圧力をもった加圧空気を使用する。

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、これらの搬送要素（３３）は互いにチェーン状に列設されているとともに、転向ホイール（３４）に沿って案内されている。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が張られ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）側の膨出部に、相対的に大きなサイズの単独の転向ホイール（３４）と、これに隣接する領域に配置される、比較的小さなサイズの２つの転向ホイール（３６）とが使用される。基本的には、他の任意のガイドも考えられる。

受け渡しホイール（２９）と装入ホイール（３５）とを互いに可能な限り密に配置することを可能にするには、図示した配置が特に合目的であることが明らかになった。というのは、加熱区間（２４）の膨出部の領域に３つの転向ホイール（３４，３６）が配置され、すなわち加熱区間（２４）の直線延在部への移行領域に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）と装入ホイール（３５）とに直接接続している受け渡し領域により大きな転向ホイール（３４）が配置されているからである。チェーン状の搬送要素（３３）を使用する代わりに、たとえば回転加熱ホイールを使用することも可能である。

容器（２）のブロー成形が終了した後、容器（２）は取り出しホイール（３７）によってブローステーション（３）の領域から取り出されて、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）へ搬送される。

図４に図示した加熱区間（２４）の変形実施形態では、より多数の放射加熱器（２４）によって、単位時間当たりより多量のパリソン（１）を温度調整することができる。ここでは、送風器（３１）は冷却空気を冷却空気ダクト（３９）の領域へ導入する。冷却空気ダクト（３９）は付設の放射加熱器（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。排流方向の配置により、冷却空気の流動方向は実質的にパリソン（１）の搬送方向に対し横方向に実現される。冷却空気ダクト（３９）は、放射加熱器（３０）に対向している表面の領域で、放射加熱用のリフレクタを提供することができる。放出された冷却空気を介して放射加熱器（３０）の冷却を実現することも可能である。

図５は、たとえば加熱区間（２４）の領域に殺菌機構（４１）を付加的に配置した、図３の図示と同様の概略配置図である。図５に図示した実施形態の場合、殺菌機構（４１）の領域に、周回駆動される保持要素（４３）用搬送機構（４２）が配置されている。保持要素（４３）は、少なくとも殺菌工程の時間の一部分の間、パリソン（１）の固定および／または位置決めを可能にする。

図６は変形実施形態を示すもので、この実施形態では、殺菌機構（４１）の領域に付加的な保持要素（４２）は使用されていない。加熱区間（２４）の保持要素（３３）が図示されている。

図７の実施形態によれば、殺菌機構（４１）は、殺菌剤を放出させるためのノズル（４４）を有している。ノズル（４４）は殺菌剤の中央出口方向（４５）を決定している。出口方向（４５）はパリソン（１）の長手軸線（４７）に対し傾斜角（４６）を有する。鉛直方向に配向された長手軸線（４７）をもつパリソン（１）の図示した配置では、傾斜角（４６）は出口方向（４５）と鉛直方向との間の角度にも対応している。

図７に図示したように殺菌工程を実施している間、ノズル（４４）を位置固定して配置し、パリソン（１）をしてノズル（４４）のそばを通過させることが考えられる。パリソン（１）をその口部分でもって上向きに配向した図示した実施形態において、ノズル（４４）が口部分（２１）の上方にわずかな間隔（４８）をもって位置決めされていれば、特に合目的である。ノズル（４４）から出る殺菌剤は、典型的には、ノズル（４４）を起点として開き角度（４９）で拡幅する。

基本的には、ノズルをパリソン（１）の内部空間（５０）内へ挿入すること、或いは、ノズル（４４）の出口領域をパリソン（１）のエッジと面一に配置することも可能である。パリソン（１）をその口部分でもって鉛直方向下向きに配置する場合には、図７の配置を１８０゜回転させることができる。

図示した実施形態では、殺菌工程を継続している間、パリソン（１）は保持要素（５１）によって位置決めされる。保持要素（５１）はやっとこ状に形成されていてよい。殺菌工程を実施する前または後に、口部分（２１）に挿入され、或いは、口部分（２１）を釣鐘状に取り囲む保持要素（５２）によっても位置決めしてよい。保持要素（５２）は好ましくは口部分（２１）に締め付け固定される。保持要素（５２）は好ましくは長手軸線（４７）方向に高さ位置決め可能に配置されている。

殺菌剤は好ましくはガス状状態で内部空間（４８）内へ導入される。特に、１００℃以上の殺菌剤の温度が考えられる。好ましくは、パリソン（１）は殺菌工程を実施している際に、殺菌すべき内側表面領域で８０℃以上の温度を有している。殺菌剤に関しては、特に過酸化水素が考えられる。

典型的なプロセス条件によれば、殺菌を実施している間、殺菌剤は１００℃ないし１３０℃の範囲の温度を有している。パリソン（１）は、殺菌を実施している間、少なくともその内側表面の領域で１００℃ないし１３０℃の温度を有している。典型的な殺菌時間はほぼ０．１ないし０．５秒である。殺菌剤としては、有利には、熱空気と混合させ蒸発させた過酸化水素を使用する。過酸化水素の濃度はほぼ１５ないし３５重量パーセントである。

図７の実施形態によれば、ノズル（４４）は３．９ミリメートルの内径を有し、出口方向（４５）に関しては５６ミリメートルの長さを有している。図示した実施形態では、前記間隔（４８）は１０ミリメートルである。

殺菌剤は、典型的には、１５０℃の蒸発温度でガス状状態に移行する。過酸化水素の前述の濃度は、ほぼ０．０５ないし０．５キログラムの含有量Ｈ２０２／Ｎｍ^３に相当している。

殺菌機構（４１）を位置固定して配置し、パリソン（１）をして殺菌装置（４１）のそばを通過させる場合、特に、殺菌剤を連続的に放出させることが考えられる。過剰の殺菌剤またはパリソン（１）から再び出る殺菌剤は、拡散がコントロール不能になるのを回避するため、吸引することができる。

Claims (12)

1. 熱可塑性材料から成り、ブロー成形される容器を製造するために設けられているパリソンを殺菌する方法であって、殺菌剤を前記パリソンの領域に供給し、前記パリソンをブロー成形する前に該パリソンを加熱するようにした前記方法において、
   殺菌剤の少なくとも一部を、少なくとも１つのノズル（４４）によって前記パリソン（１）の方向へ放出し、前記ノズル（４４）からの殺菌剤の中央出口方向（４５）に、前記パリソン（１）の長手軸線（４７）に対する傾斜角（４６）を備えさせ、殺菌工程を実施している間、前記パリソン（１）をして、位置固定して配置されている殺菌機構（４１）のそばを通過させ、殺菌を実施している間の内側表面領域における前記パリソン（１）の温度が少なくとも８０℃であること、
   を特徴とする方法。
2. 前記温度が１００℃ないし１３０℃の範囲にあることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記傾斜角（４６）が１０゜ないし８０゜の範囲にあることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記傾斜角が２０゜ないし６０゜の範囲にあることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
5. 前記傾斜角（４６）が３０゜ないし３５゜の範囲にあることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
6. 殺菌剤を前記ノズル（４４）から前記パリソン（１）の口部分（２１）内へ流入させ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方法。
7. 前記ノズル（４４）の出口穴を、前記長手軸線（４７）に対してよりも前記口部分（２１）のエッジにより近い位置に位置決めすることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 前記ノズル（４４）の出口領域を、前記口部分（２１）の前記エッジに対し間隔（４８）をもって位置決めすることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. ブロー成形される容器を製造するために設けられる、熱可塑性材料から成るパリソンを殺菌するための装置であって、前記パリソンの少なくとも一部に殺菌剤を作用させるために、殺菌剤供給機構と、位置固定して配置されている殺菌機構（４１）とを有している前記装置において、
   殺菌工程を実施している間、前記パリソン（１）をして、位置固定して配置されている前記殺菌機構（４１）のそばを通過させ、殺菌を実施している間の内側表面領域における前記パリソン（１）の温度が少なくとも８０℃であること、
   殺菌剤を放出させるための少なくとも１つのノズル（４４）が殺菌剤の中央出口方向（４５）を有し、該中央出口方向（４５）が前記パリソン（１）の長手軸線（４７）に対し傾斜角（４６）を有していること、
   を特徴とする装置。
10. 前記傾斜角（４６）が１０゜ないし８０゜の範囲にあることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
11. 前記ノズル（４４）の出口穴が前記長手軸線（４７）に対するよりも前記パリソンの口部分（２１）のエッジにより近い位置に位置決めされることを特徴とする、請求項９または１０に記載の装置。
12. 前記ノズル（４４）の出口領域を前記口部分（２１）の前記エッジに対し間隔（４８）をもって位置決めすることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。

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