JP6095679B2 - 複数回のブロー成形における、逆延伸ロッドおよび／または底部押上部材の利用 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

（関連出願のクロスリファレンス）
本出願は、２０１１年１１月１５日に出願した米国仮出願第６１／５６０，１２２号の利益を主張するものである。本願には上記出願の開示内容の全体が参照により含まれる。

（技術分野）
本開示は一般的にプラスチック容器の形成および充填に関する。より具体的には、本開示は、逆延伸ロッドおよび／または底部押上部材を用いて、複数回のブロー成形が行われる容器を形成する工程に関する。

（背景技術）
本節は本開示に関する背景情報を提供するものであるが、それが必ずしも先行技術であるとは限らない。

環境またはその他に対する関心の表れとして、以前はガラス容器にて供給されてきた多くの製品の包装には、プラスチック容器（より具体的にはポリエステル、さらに具体的にはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）容器）が、かつてないほど使用されている。消費者と同様、容器メーカーや製品メーカーも、ＰＥＴ容器は軽量であること、安価であること、再生可能であること、大量生産が可能であるということを認識している。

多くの製品の包装に、ブロー成形されたプラスチック容器を用いることが一般的になった。ＰＥＴは結晶化が可能な高分子である。このことは、ＰＥＴは非結晶または半結晶化の状態で入手できることを意味する。ＰＥＴ容器の材料がその結合性を維持することが出来る能力は、ＰＥＴ容器の結晶化された割合、すなわちＰＥＴ容器の「結晶化度」に関連する。結晶化度の割合は、ρをＰＥＴ材料の密度、ρ_ａを純粋な非結晶ＰＥＴ材料の密度（１．３３３ｇ／ｃｃ）、ρ_ｃを純粋な結晶性材料の密度（１．４５５ｇ／ｃｃ）としたとき、以下の公式で体積分率として定義される。
％結晶化度＝（ρ−ρ_ａ／ρ_ｃ−ρ_ａ）×１００
容器がブロー成形されると、上記容器に製品が充填される。

（発明の概要）
本節は開示内容の全体概要を提供するものであり、開示内容の全ての範囲または全ての特徴を包括的に開示したものではない。

容器を形成する方法が開示されている。上記方法は、上記容器の第１フォームをブロー成形する工程と、上記第１フォームのブロー成形後に上記容器の第２フォームをブロー成形する工程と、を含む。上記方法はまた、上記容器の上記第２フォームをブロー成形する前に上記容器の上記第１フォームの高さを減少させる工程も含む。

容器を成形するための成形システムもまた開示されている。上記システムは、上記容器の第１フォームをブロー成形可能な、第１のブロー成形用型と、上記容器の第２フォームをブロー成形可能な、第２のブロー成形用型と、を備える。上記システムは、上記容器の上記第２フォームをブロー成形する前に上記容器の上記第１フォームの高さを減少させるための、操作可能な逆延伸ロッドおよび／または底部押上部材をさらに備える。

さらなる適用範囲は本明細書において提供される説明から明らかになるであろう。本概要の説明および具体例は例示の目的のみに提供するものであり、本開示の範囲を限定するものではない。

（図面の簡単な説明）
本明細書に記載されている図面は、選択した実施形態を図示する目的でのみ使用されるものであって、実行し得る全ての実施形態を示すものではなく、本開示の範囲を限定するものでもない。

図１は、本開示の例示的な実施形態に係る、容器を成形するための成形システムの概略図である。

図２は、図１の成形システムを用いて形成された容器の第１の形状、図１の成形システムの逆延伸ロッド、および図１の成形システムを用いて形成された上記容器の第２の形状の概略図である。

図３Ａは、図１の成形システムを用いて形成された上記容器の上記第２の形状の底面図である。

図３Ｂは、図２の成形システムを用いて形成された上記容器の上記第２の形状の側面図である。

図面中、複数の図において同一の部材番号が示されている場合は、同一の部材を指す。

（発明を実施するための形態）
例示的な実施形態について、添付する図面を参照してより詳細に説明する。

まず図１について説明する。本開示の例示的な実施形態に係る成形システム１０が、概略的に図示されている。後に説明するが、上記システム１０は、複数のブロー形成工程を介した、容器１１の形成に用いることができる。容器１１はＰＥＴまたは別の適切な材料から作製することができる。図示された実施形態においては、ブロー形成の工程は２つであってもよいが、（すなわちダブルブロー成形）、本開示の範囲から逸脱することなく、ブロー形成の工程数はいくつであってもよい。

容器１１の大きさと形状は、適切であればどのようなものであってもよい（例えば容量約２４オンスなど）。また容器１１は高温充填、殺菌、および／またはレトルト処理が行えるものであってよい。上記複数の成形作業は、容器１１の結晶化度が十分であること、
容器１０が十分に構造上の結合性を有すること、などが可能となるように、容器１１の材料を所望の通りに確実に分布させるよう設計することができる。

図示されているように、成形システム１０は一般的に、ブロー成形と容器１１の第１の形状１４（第１フォーム、一次形成品）の形成のための第１の型１２（金型）を備えることができる。上記システム１０はまた、ブロー成形と容器１１の第２の形状１８（第２フォーム、二次形成品）の形成のための第２の型１６（金型）を備えることができる。図示された実施形態において、第２の形状１８は容器１１の最終的な形状である（つまり、これ以上のブロー成形は行われない）。しかし、他の実施形態においては、第２の形状１８にさらなるブロー成形を行って、容器１１を形成することができる。

第１の型１２および第２の型１６は、個別の四角形として、図１で概略的に示されている。上記型１２および１６は以下で説明する目的のために、重ねて示してある。

第１の型１２および第２の型１６はそれぞれ内側キャビティ２０および内側キャビティ２２を画定することができる。より具体的には、上記型１２および１６それぞれの内表面２４および２６が、それぞれ上記キャビティ２０および２２を画定することができる。上記キャビティ２０および２２は、第１の形状１４および第２の形状１８を所望の通りにブロー成形できるものであれば、どのような形状であってもよい。

上記システム１０は１つまたはそれ以上のブローノズル２８をさらに含んでもよい。
ブローノズル１８は、流体（空気）を第１の型１２に導入して第１の形状１４を形成する従来の様式であってよい。ブローノズル２８はまた、続いて第２の型１６に流体を導入し、第２の形状１８を形成してもよい。幾つかの実施形態においては、同一のブローノズル２８が第１の形状１４と第２の形状１８を形成するが、他の実施形態においては、第１の形状１４と第２の形状１８をそれぞれ形成する個別のブローノズルが用いられる。

上記システム１０は延伸ロッド３０を追加的に含んでもよい。延伸ロッド３０は従来型のものでよく、ブローノズル２８に移動可能に取り付けることができる。具体的には、延伸ロッド３０は、第１の形状１４および／または第２の形状１８の形成中（詳細は後に説明する）、ブローノズル２８へ向かうもしくは離れるように、直線的に移動する。

さらに、上記システムは、逆延伸ロッド３１を備えることができる。逆延伸ロッド３１は、拡大ヘッド３４と、上記ヘッド３４から離れるように延びるシャフト３６とを有した、従来型のものでよい。上記ヘッド３４は、シャフト３６とは逆方向に面する終端面３８を有してもよい。逆延伸ロッド３１は、第１の型１２または第２の型１６の内部を移動することができる（図１は、第１の型１２および第２の型１６を表すそれぞれの枠が重なった領域にて逆延伸ロッド３１を示し、逆延伸ロッド３１が第１の型１２または第２の型１６のいずれかの内部で移動できることを図示している）。具体的には、逆延伸ロッド３１は、それぞれ上記型１２および１６の内側キャビティ２０および２２の内部で直線的に（上下に）移動することができる。他の実施形態においては、逆延伸ロッド３１は第１の型１２および第２の型１６の外側に配置することができる。

後に説明するが、逆延伸ロッド３１は第１の形状１４の第１の高さＨ_１を減少させるために使うことができる。具体的には、逆延伸ロッド３１は第１の形状１４の底部４２を第１の形状１４の上端部４４に向かって押し上げ第１の高さＨ_１を減少させ、中間高さＨ_Ｉを有する中間形状４０を形成することができる。その後、中間形状４０を第２の型１６に装填し、第２の高さＨ_２を有する第２の形状１８を形成することができる。図１に示すように、第２の高さＨ_２は第１の高さＨ_１よりも低く、中間高さＨ_Ｉは第２の高さＨ_２よりも低くてもよい。

追加的な実施形態において、上記システムは底部押上部材を備えることができる。上記底部押上部材は、第１の形状１４の第１の高さＨ_１を減少させるために、逆延伸ロッド３１の代替として、または逆延伸ロッド３１に加えて用いることができる。以下の説明は逆延伸ロッド３１に関する。ただし、第１の形状１４の第１の高さＨ_１を減少させる機能は上記底部押上部材のみの使用によって達成されること、または上記底部押上部材と逆延伸ロッド３１とを組み合わせて使用し、第１の形状１４の第１の高さＨ_１を減少させることができるということが理解されるべきである。

ここで容器１１の製造について詳しく説明する。容器１１を形成するために、プリフォーム３２（予備成形物、図１では仮想線で示す）を第１の型１２の中に配置し、従来の方法で加熱する。それから、ブローノズル２８をプリフォーム３２および／または第１の型１２に操作可能に接続すると、延伸ロッド３０がプリフォーム３２の内部に向かって作動し、プリフォーム３２を延伸する。延伸ロッド３０は、プリフォーム３２を、適切であればどのような長さに延伸してもよい。幾つかの実施形態においては、延伸ロッド３０はプリフォーム３２の長さを、最終容器の高さＨ_２より短く、おおよそ同等に、または長くなるよう延伸することができる。次に、ブローノズル２８は、プリフォーム３２に流体を吹き込んで（ブロー）、プリフォーム３２の材料を第１の型１２の内表面２４に押し当て、第１の形状１４を形成する。このように、第１の形状１４はプリフォーム３２から延伸ブロー成形されるということが理解されるであろう。ただし、第１の形状１４は、押出ブロー成形、射出ブロー成形、もしくは本開示の範囲から逸脱することなくその他のあらゆる方法を使って作製されてもよい。また、第１の形状１４において好ましい結晶化度を確実にするために、第１の形状１４への熱伝達、および／または第１の形状１４を第１の型１２の内部で一定時間保持すること、ができることが理解されるべきである。

次に、逆延伸ロッド３１が第１の形状１４の底部４２を上端部４４に向かって押し上げ、上記高さＨ_１を中間高さＨ_Ｉにまで減少させる。上記で説明したように、逆延伸ロッド３１は第１の型１２の内部で使うことができる。したがって、逆延伸ロッド３１は中間形状４０が第２の型１６に適合するよう中間形状４０の高さを短くすることができる。また、上記で説明したように、逆延伸ロッド３１は第２の型１６の内部で使うこともできる。これらの実施形態においては、第２の型１６が閉じたときに中間形状４０が第２の型１６の内部に確実に適合するよう、第２の型１６が完全に閉じる前に逆延伸ロッド３１を使うことができる。

続いて、中間形状４０が第２の型１６に配置されていると仮定した場合、ブローノズル２８を使って、第２の形状１８が第２の高さＨ_２を有するようブロー成形を行うことができる。第２の形状１８において結晶化度が適切であることを確実にするために、第２の形状１８への熱伝達、および／または、第２の形状１８を第２の型１６の内部で一定時間保持すること、ができる。その後、第２の形状１８を第２の型１６から取り除き、第２の形状１８に、容器１１の完成に向けてさらなる加工（例えばラベルを貼る、しるしをつけるなど）を行うことができる。その後、容器１１に製品（図示せず）を充填することができる。上記製品を容器１１の中に密封するために、キャップ（図示せず）またはその他の栓類も容器１１に取り付けることができる。

幾つかの実施形態においては、第２の高さＨ_２は、第１の高さＨ_１よりも約１パーセントから３０パーセント（１％〜３０％）低い。また、幾つかの実施形態においては、中間高さＨ_Ｉは第２の高さＨ_２よりも少なくとも２ミリメートル低くてもよい。上記高さＨ_１、Ｈ_２、Ｈ_Ｉの数値は、容器１１の材料の過剰延伸の許容、および容器１１の材料の高度な結晶成長の促進に適切なものであれば、どのような数値であってもよいことは理解されるべきである。また、第１の形状１４、中間形状４０、および／または第２の形状１８には形成後にスプリングバック（すなわちサイズの縮小）が発生することがあり、上記サイズの変更を考慮するための様々な工程パラメータを設計してもよいことも理解されるべきである。

さらに、幾つかの実施形態においては、例えば底部４２を保持するために、逆延伸ロッド３１と、延伸ロッド３０とを協調させて用いることができる。例えば、逆延伸ロッド３１と、延伸ロッド３０とを、それぞれが対向する底部４２の面に同時に当接するよう配置し、第２の型１６の内部において、実質的に固定された位置で中間形状４０を保持することができる。したがって、例え中間形状４０が第２の型１６の内側キャビティ２２より大きくても、第２の型１６の内部において中間形状４０の動きを制限することができる。また、第２の型１６内部において中間形状４０の動きを制限するために、他の手段も同様に用いてよいことが理解されるべきである。

ここで図２を参照して、システム１０’の追加的詳細を説明する。例示的な実施形態に係る第１の形状１４’、第２の形状１８’、および逆延伸ロッド３１’が図示されている。

図示されている通り、逆延伸ロッド３１に直接熱を伝達するために、ヒーター４６’を備えてもよい。ヒーター４６’は適切であればどのような種類のものでもよく、電気抵抗式発熱体などであってよい。また、ヒーター４６’は、幾つかの実施形態において、華氏１８５〜２１０度の間で、逆延伸ロッド３１’を加熱することができる。したがって、逆延伸ロッド３１’は、例えば底部４２’の結晶化度を増加させるために、底部４２’に直接熱を伝えることができる。

また、図示された実施形態において、逆延伸ロッド３１’は底部４２’の幅とほぼ同等の幅を有することができる。逆延伸ロッド３１’の幅および形状は、底部４２’を所望の通り形成するものを選択してもよいことが理解されるべきである。

さらに、第２の形状１８’は、第１の形状１４’には含まれていない幾つかの特徴を有するように形成することができる。例えば、第２の形状１８’は本体部４８’と調整部５０’を有することができる。調整部５０’は、形成後本体部４８’から切り取ることができる。また、本体部４８’は、第２の形状１８’のブロー成形時に形成される、ねじ切りされた口部５２’を有することができる。さらに、第２の形状１８’は、半径方向（ラジアル方向）に１つまたはそれ以上の溝５４’、上記溝５４’と上記溝５４’との間のランド５６’、およびその他の表面の特徴を有することができる。

ここで図３Ａおよび図３Ｂを参照する。様々な例示的実施形態に係るシステム１０”の追加的特徴が図示されている。第２の形状１８”および逆延伸ロッド３１”が示されている。

逆延伸ロッド３１”の終端面３８”は、第２の形状１８”の底部４２”の少なくとも一部を形成するように、パターンもしくは輪郭を有してもよく、または底部４２”の少なくとも一部の形状を有していてもよい。図示された実施形態においては、底部４２”はおおよそ星形の底部４２”を有しており、上記星形の底部４２”は主に底部４２”を押し上げる逆延伸ロッド３１”によって形成される。

また、逆延伸ロッド３１”からの熱を底部４２”の一定の領域に集中させ、その領域の結晶化度を増加させることができる。図３Ａに図示されている実施形態においては、底部４２”上のおおよそ六角形の境界線５８”の内側に熱を集中させている。境界線５８”は、容器１１”の軸方向で見て容器１１”の中央に配置することができる。

このように、システム１０およびその使用方法によって非常に丈夫な容器１１、１１’、１１”を生産することができる。逆延伸ロッド３１、３１’、３１”は、最終的なブロー成形を行う前に容器１１、１１’１１”のサイズを縮小させることによって高い結晶化度を促進することができる。

前述した実施形態の説明は、例示と説明の目的でなされたものであり、本開示の全体を意味したり、本開示を限定したりするものではない。特定の実施形態における個別の要素または特徴は、一般的には該特定の実施形態に限定されるものではないが、適切な場合は、具体的な提示または説明がなくても交換することができ、選択した実施形態において用いることができる。同様の変更が多くの点に適用されてもよい。このような変更は、開示内容から逸脱しているとみなされるべきではなく、この種の修正はすべて開示内容の範囲内に含まれるものとする。

本開示の例示的な実施形態に係る、容器を成形するための成形システムの概略図である。 図１の成形システムを用いて形成された容器の第１の形状、図１の成形システムの逆延伸ロッド、および図１の成形システムを用いて形成された上記容器の第２の形状の概略図である。 図１の成形システムを用いて形成された上記容器の上記第２の形状の底面図である。 図２の成形システムを用いて形成された上記容器の上記第２の形状の側面図である。

Claims (10)

1. 容器の形成方法であって、
   上記容器の第１の高さを有する第１フォームをブロー成形する工程と、
   上記第１フォームのブロー成形後に上記容器の第２の高さを有する第２フォームをブロー成形する工程と、
   上記容器の上記第２フォームをブロー成形する前に上記容器の上記第１フォームの高さを、上記第１の高さから、上記第１の高さおよび上記第２の高さよりも低い中間高さにまで減少させる工程と、を含み、
   上記第１フォームの上記高さを減少させる工程は、上記第１フォームの底部を上記第１フォームの上端部に向かって押し上げる、逆延伸ロッドを用いて上記高さを減少させる工程を含み、
   上記第１フォームをブロー形成する工程は、上記第１フォームが第１の高さを有するよう、第１の型の中でブロー成形する工程を含み、
   上記第２フォームをブロー成形する工程は、上記第２フォームが第２の高さを有するよう、第２の型の中でブロー成形する工程を含み、
   上記第１フォームの上記高さを減少させる工程は、上記第２フォームをブロー成形する前に、上記第２の型の中で行われることを特徴とする方法。
2. 上記逆延伸ロッドを加熱する工程をさらに含み、上記第１フォームの上記高さを減少させる工程は、加熱された上記逆延伸ロッドを用いて上記高さを減少させる工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 上記第１フォームの上記高さを減少させる工程は、上記第２フォームの底部の表面を形成するために、上記逆延伸ロッドを用いて上記高さを減少させる工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 上記第２の高さは、上記第１の高さよりも１パーセントから３０パーセント（１％〜３０％）低いことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. 延伸ロッドと、逆延伸ロッドとの間で上記容器の底部を協調して保持する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
6. 容器を成形するための成形システムであって、
   上記容器の第１フォームをブロー成形可能な、第１のブロー成形用型と、
   上記容器の第２フォームをブロー成形可能な、第２のブロー成形用型と、
   上記容器の上記第２フォームをブロー成形する前に上記容器の上記第１フォームの高さを、上記第１フォームの底部を上記第１フォームの上端部に向かって押し上げることにより減少可能な、逆延伸ロッドと、を備え、
   上記第１のブロー成形用型は、上記第１フォームが第１の高さを有するよう成形するために上記第１の高さを有し、
   上記第２のブロー成形用型は、上記第２フォームが第２の高さを有するよう成形するために上記第２の高さを有し、
   上記逆延伸ロッドが、上記第１フォームの高さを、上記第１の高さから、上記第１の高さおよび上記第２の高さよりも低い中間高さに、上記第１フォームが第２の型の中に配置されている間に減少可能であることを特徴とする、成形システム。
7. 上記容器の上記第１フォームの上記高さを減少させながら上記容器の上記第１フォームを加熱するために、上記逆延伸ロッドを加熱するヒーターをさらに備えることを特徴とする、請求項６に記載の成形システム。
8. 上記逆延伸ロッドが、上記第２フォームの底部表面を形成可能であることを特徴とする、請求項６に記載の成形システム。
9. 上記逆延伸ロッドが、上記第１フォームが第１の型の中に配置されている間に上記第１フォームの上記高さを減少可能であることを特徴とする、請求項６に記載の成形システム。
10. 延伸ロッドをさらに備え、上記延伸ロッドおよび上記逆延伸ロッドは、上記延伸ロッドおよび上記逆延伸ロッドの間で上記容器の底部を協調して保持可能であることを特徴とする、請求項６に記載の成形システム。

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