JP6549694B2 - プラスチック材料からなる容器の成形及び殺菌方法、プラスチック材料からなる容器の成形及び殺菌装置、並びに成形及び殺菌機構 - Google Patents

Description

本発明の目的は、プラスチック材料からなる容器の成形及び殺菌方法、プラスチック材料からなる容器の成形及び殺菌装置、並びに成形及び殺菌機構である。

参考分野（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｅｃｔｏｒ）は、いわゆる「敏感な（ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ）」食品の瓶詰の部門であり、敏感な食品とは、スポーツドリンク、ジュース、ネクター、ソフトドリンク、お茶、乳性飲料、コーヒー飲料等の、細菌学的汚染や酸化に特に敏感な製品である。これらの食品に関しては、全ての梱包段階を通じて起こり得る微生物汚染を防止することが根本的に重要である。

無菌技術を用いた梱包ラインが既に知られており、制御された汚染環境において様々な作業が行われる。瓶詰された製品は、長期間保存が可能であって、常温でも化学的／物理的及び官能的な安定性を有する。

設計上の差異は別として、「従来の」無菌瓶詰ラインには、
− プラスチック材料からなるパリソンから始まる容器を成形する工程、
− 成形した容器の化学的殺菌をする工程、
− 殺菌した環境で行われる、洗浄、充填、充填済みの容器に蓋を付ける工程、が想定される。

従来のラインの主な欠点は、成形をした後に容器を殺菌し、充填及び蓋付け作業等の以降の全ての作業においてその殺菌された状態を維持する必要があることに関する。

一方、無菌瓶詰ラインの最近の考え方としては、
− 化学薬品又は放射線殺菌を用いたパリソンの殺菌工程、
− 熱可塑性材料からなるパリソンから始まる容器を「無菌」成形する工程、
− 殺菌した環境で行われる、洗浄、充填済みの容器に蓋を付ける工程、が想定される。

これに関して、本出願人は、無菌条件下での成形を行うための成形機を開発したが、この装置において、成形用回転コンベヤ（ｒｏｔａｒｙ ｃａｒｏｕｓｅｌ）は、制御された汚染環境を形成するのに適した隔離装置によって保護されるが、コンベヤや型を移動させるための移動手段は、この隔離装置の外に位置する（欧州特許ＥＰ２２４６１７６を参照）。

予備殺菌段階は、ブローや延伸によって成形されるパリソンと接する全ての装置と関係し、例えば、把持部材、延伸ロッド、ブロー用エア回路等の装置が含まれる。そこで本出願人は、延伸ロッド用（欧州特許ＥＰ２３４０１５７を参照）及びブロー用エア回路用（欧州特許ＥＰ２６４３１４２を参照）の特別な解決法を開発した。

このように本出願人は、構造的に複雑であることが明らかな、完全無菌のブロー成形機を開発するに至った。

なお、（障害物の除去等の）作業中に必要な全ての手作業が、取扱い用手袋を使用して行われるわけではない。場合によっては、隔離装置の点検窓を開ける必要があることもあり、殺菌条件が損なわれることになる。処置が終了したら、その環境の殺菌条件を回復せねばならず、ラインの稼働停止時間によって明らかな時間のロスとなる。

化学薬品や放射線殺菌を用いた殺菌とは別に、例えば医療分野では、対象物の殺菌にプラズマを使用することが数十年間行われてきた。

プラズマは、２つの電極間に気体又は気体混合物（例えば空気又は酸素）を通過させ、電極間で放電を発生させることで、イオン化した粒子を形成することによって得られる。真空チャンバを備えた最初のプラズマ発生装置以降、大気圧でのプラズマ発生に向けて技術は進化を続けている。例えば、特許ＷＯ２００７／０７１７２０は、大気圧で発生したプラズマによって対象物を殺菌するための方法及び装置に言及している。

殺菌用にプラズマを使用することに関連する主な利点は、
− 任意の形状及び材料の対象物の処理、
− 処理の迅速、
− 低温であることや化学薬品を用いないことによるプロセスの安全、である。

従って、プラズマ殺菌は、様々な工業分野に浸透しており、瓶詰部門も同様である。

例えば、特許ＷＯ２００９／１０１１５６によれば、プラズマを使用して容器やＨＥＰＡフィルタを処理することが提案される。

特許ＷＯ９９／１７３３４によれば、瓶の内部を殺菌するのにプラズマが使用されることが開示される。

特許ＥＰ２１８２９９１によれば、プラスチック材料からなるパリソンをプラズマを用いて殺菌するための装置及び方法が開示される。第一の実施形態において、殺菌処理に大気圧でのプラズマを使用することが記載され、第二の実施形態において、大気圧より高い圧力でプラズマ処理を行うことが記載されている。記載された全ての実施形態において、ブロー装置の上流側のパリソンの輸送経路に沿ってプラズマ発生装置が配置されており、ブロー段階の前に殺菌が行われることになる。

特許ＷＯ ２０１２／１３０１９７にも、プラスチック材料からなるパリソンを殺菌するためのプラズマの使用が記載されている。この解決策では、ブローステーションにプラズマ発生装置が配置される。特に、パリソン外部の大気圧でプラズマが発生し、延伸ロッド内に配置されたノズルによってプラズマをパリソンに挿入する。

無菌瓶詰ライン上でパリソン又は容器を消毒するためにプラズマを使用したいと思う場合、制御された汚染環境と、汚染された外部環境とを分離するインタフェースを管理しなければならないという問題に常に直面することになる。

これに関して、本発明の基本技術課題は、上述の従来技術の欠点を克服できる、プラスチック材料からなる容器を成形及び殺菌するための方法、プラスチック材料からなる容器を成形及び殺菌するための装置、並びに成形及び殺菌機構を提供することである。

特に、本発明の目的は、（障害物の除去等の）手作業、調整、及び設定変更（ｆｏｒｍａｔ ｃｈａｎｇｅ）の間の汚染の危険性を低減又は無くすことができる、プラスチック材料からなる容器を成形及び殺菌するための方法を利用可能とすることである。

本発明の更なる目的は、プラスチック材料からなる容器を成形及び殺菌するための装置であって、小型で、所望のレベル以下の環境汚染を維持することが容易である装置を提供することである。

本発明の更なる目的は、プラスチック材料からなる容器を成形及び殺菌するための機構であって、従来の解決策と比較してより構造的に簡易である機構を利用可能とすることである。

記載の技術的課題及び目的は、一以上の添付の請求項に記載した技術的特徴を含む、プラスチック材料からなる容器を成形及び殺菌するための方法、プラスチック材料からなる容器を成形及び殺菌するための装置、並びに成形及び殺菌機構によって実質的に達成される。

本発明のさらなる特徴と利点は、図１に例示されているような、プラスチック材料からなる容器を成形及び殺菌するための方法、プラスチック材料からなる容器を成形及び殺菌するための装置、並びに成形及び殺菌機構に関する、好ましいが限定的でない実施形態の記載によってより明らかになる。図１は、本発明に係る、プラスチック材料からなる容器を成形及び殺菌するための装置の断面図である。

図面を参照すると、参照符号１により、ＰＥＴ等のプラスチック材料においてパリソン３から始まる容器を成形及び殺菌するための装置を示す。

パリソン３は、管状の本体部３ａと成形プロセスを経ない首部３ｂとを有する。

成形及び殺菌装置１は、その一部又は全体が金属材料からなる型４を備える。型４は、
− 開構造であって、後続の作業を経るパリソン３を型４が受け入れる構造と、
− 閉構造であって、型４によって、パリソン３の収容空洞部５又は成形後の容器を少なくとも形成する構造とに少なくとも設定可能である。

型４は、容器の本体部の形を規定するのに適した２つの型半部４ａ、４ｂと、容器の底部を形成するのに適した底板（図示せず）とを備えることが好ましい。

２つの型半部４ａ、４ｂは、以下のように互いに相対的に移動可能である。
− 型４が閉構造にある時には、２つの型半部４ａ、４ｂを近づけて、収容空洞部５を形成する。
− 型４が開構造にある時には、２つの型半部４ａ、４ｂを互いに離反させて、パリソン３の挿入が可能となるようにする、又は成形後の容器を外す。

成形及び殺菌装置１は更に、ブローノズル６（又はシール）と延伸ロッド２３とを備える。

ブローノズル６は、パリソン３の首部３ｂに適用可能であって、空気等のブロー流体をその内部に吹き込むためのものである。

本明細書に記載及び例示する実施形態において、周知の種類の供給手段によって流体が供給される。

図１からわかるように、パリソン３の首部３ｂの（この分野では環状成形部（ｂａｇｕｅ）という技術用語で知られる）横方向の突起部３ｃ上に突き合わせて密閉状態とするように、ブローノズル６をパリソン３の首部３ｂに適用する。

延伸ロッド２３は、少なくとも部分的に金属材料からなり、パリソン３又は成形後の容器内部に挿入可能である。延伸ロッド２３は、全体的に金属材料からなることが好ましい。

成形及び殺菌装置１は更に、成形後の容器からブロー流体を排気するための回路を備える。

新たに（Ｏｒｉｇｉｎａｌｌｙ）、成形後の容器内部に残留する大気圧の流体をプラズマに変化させるように、延伸ロッド２３と型４との間に電圧差を加えるような手段が提供される。

即ち、閉構造において、延伸ロッド２３と型４とが、プラズマ発生装置の電極と対向電極とをそれぞれ構成する。

シール６が２つの型半部４ａ、４ｂと同じ電位にあるならば、プラズマはパリソン３の首部３ｂの外部領域でも発生する。

閉構造において延伸ロッド２３と型４とに加わる電圧差は、約３０ｋＶの値であることが好ましい。

本明細書で提案する（図示しない）成形及び殺菌機構は、上述の成形及び殺菌装置１を複数備える。

成形及び殺菌機構は、回転コンベヤ型であることが好ましい。或いは、成形及び殺菌機構は、線形型であってもよい。

プラスチック材料からなる容器を成形及び殺菌する方法について以下に説明する。

まず、型４を開構造に配置する必要がある。

このために、２つの型半部４ａ、４ｂを互いに離反させて、パリソン３の挿入を可能とする。

パリソン３を挿入したら、２つの型半部４ａ、４ｂを互いに近づけて、パリソン３のための収容空洞部５を形成する。このようにして、型４を閉構造にする。

環状成形部６ｃと密閉状態を形成し、パリソン３の開口部を密閉状態に閉じるように、ブローノズル６をパリソン３の首部３ｂに適用する。延伸ロッド２３をパリソン３内部に挿入する。特に、延伸ロッド２３は、ブローノズル６を通過して、徐々にパリソン３に貫通する。

同時に、ブロー流体をパリソン３内部に吹き込む。

特に、この吹き込み工程は、２つの別々のサブ工程を備える。一つは予備ブロー工程であって、もう一つは本ブロー工程である。

予備ブロー工程の間、パリソン３に吹き込まれた流体は、約１６ｂａｒの最大圧力を有する。

予備ブロー工程の間、延伸ロッド２３は、徐々にパリソン３を貫通していきパリソンの底部に到達する。底部に届いた後、延伸ロッド２３は、得るべき容器の所望の長さに実質的に到達するまで、パリソン３の管状本体部３ａを延伸するよう、直線状の進路を取り続ける。

予備ブロー工程の間、パリソン３に吹き込まれる流体は、約４０ｂａｒの最大圧力を有する。

吹き込み及び延伸工程が完了すると、容器内部に残留する加圧された流体を、排気回路（ｅｖａｃｕａｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ）により外部へと排気する。排気回路は、公知の種類のものであり、ここでは説明しない。

その間、延伸ロッド２３は、成形後の容器内部に留まっている。延伸ロッド２３は、最大２秒持続可能な期間、成形後の容器内に留まっていることが好ましい。

この段階で、延伸ロッド２３とまだ閉構造にある型４との間に電圧差を加えるが、この電圧差は、排気後に容器内部に残留する大気圧の流体をプラズマに変えるようなものとする。

例えば、２０〜３０ｋＶの範囲の電圧差を加えて放電を引き起こし、プラズマの発生に至らせる。

本発明に係る、プラスチック材料からなる容器の成形及び殺菌方法、プラスチック材料からなる容器の成形及び殺菌装置、並びに成形及び殺菌機構の特徴及び利点は、明細書においてはっきりと示されることがわかる。

特に、本明細書で提案した成形装置によれば、吹き込み及び延伸工程の最後に型の中にある状態で容器内部に直接プラズマを発生させることにより、成形後の容器を殺菌することも可能となる。

ブロー流体の排気後に行われる、即ち大気圧であるので、プラズマを活性化させるのに特別な技術手段は必要ではない。実際、流体の圧力が増加すると、プラズマを活性化させるのがより困難となることは周知の事実であり、これは（誘電体として機能する）放電に対する流体の抵抗が増すためである。従って、ここで提案した発明のように流体が大気圧にあれば、活性化は明らかにより簡単となる。

成形及び殺菌装置は、小型であって、金属製の延伸ロッドと閉じた型との間に電圧差を加えるだけでよい点で構造的に簡易である。

成形プロセスに続いて収容空洞部内でパリソンの殺菌が行われるので、「従来のブロワー」を使用可能である。即ち、この「従来の」ブロワーがブロワー／殺菌装置となる。

従って、（例えば、殺菌領域と外部環境との間のシールシステム、延伸ロッドの閉じ込め、ブロー用エア回路の殺菌システム等の）ブロワーのインタフェースとして動作する全ての部材と共に、隔離装置を備えた「無菌」ブロワーの構造的複雑さを考えずに済むことになる。

製造前に環境や吹き込みエアを殺菌するための殺菌サイクルも必要ではなくなる。

従って、ブロワーの上流でパリソンを殺菌するための殺菌装置も無くすことが可能となる。

要するに、プラズマを使用することで、殺菌時間が減少し、化学薬品の使用や容器内の過酸化物の堆積をなくし、実質上均一的な方法でパリソンの内表面及び外部首部と容器とを殺菌することが可能となる。

欧州特許第２２４６１７６号 欧州特許第２３４０１５７号 欧州特許第２６４３１４２号 国際公開第２００７／０７１７２０号 国際公開第２００９／１０１１５６号 国際公開第９９／１７３３４号 欧州特許第２１８２９９１号 国際公開第２０１２／１３０１９７号

Claims (7)

1. プラスチック材料からなる容器を成形及び殺菌する方法であって、
   少なくとも部分的に金属材料からなる型（４）を開構造の状態で準備する工程と、
   前記型（４）内にプラスチック材料のパリソン（３）を挿入する工程と、
   前記型（４）を閉構造にする工程と、
   少なくとも部分的に金属材料からなる延伸ロッド（２３）を前記パリソン（３）内部に挿入する工程と、
   前記型（４）内に配置した前記パリソン（３）内部にブロー流体を吹き込むと同時に、前記容器を得るように前記延伸ロッド（２３）を用いて前記パリソン（３）を延伸する工程と、を備え、
   前記吹き込み延伸工程の最後に前記流体を排気する工程と、
   前記延伸ロッド（２３）と前記閉構造にある前記型（４）との間に電圧差を加えて、成形後の容器内部に残留する大気圧の前記流体をプラズマに変化させる工程と、を備える方法。
2. 電圧差を加える前記工程が、前記流体を排気する前記工程の完了後に行われる、請求項１に記載の方法。
3. 前記パリソン（３）内部に前記ブロー流体を吹き込む前記工程が、
   約１６ｂａｒの最大圧力を有する流体を予備的に吹き込む工程と、
   約４０ｂａｒの最大圧力を有する流体を吹き込んで前記容器を得る工程と、のサブ工程を備える、請求項１又は２に記載の方法。
4. プラスチック材料からなる容器を成形及び殺菌する装置（１）であって、
   少なくとも部分的に金属材料からなる型（４）であって、プラスチック材料のパリソン（３）を受け入れるための開構造と、前記パリソン（３）の収容空洞部（５）又は前記成形後の容器を少なくとも形成する閉構造とに少なくとも設定可能である型と、
   前記成形後のパリソン（３）の首部（３ｂ）に適用可能であって、ブロー流体をその内部に吹き込むためブローノズル（６）と、
   少なくとも部分的に金属材料からなり、前記パリソン（３）又は前記容器の内部に挿入可能である延伸ロッド（２３）と、
   前記成形後の容器から前記ブロー流体を排気するための回路と、を備え、
   前記延伸ロッド（２３）と前記型（４）との間に電圧差を加えて、前記成形後の容器内部に残留する大気圧の前記流体をプラズマに変化させる手段を備える、装置。
5. 前記型（４）は、前記容器の本体部の形を規定するのに適した２つの型半部（４ａ、４ｂ）と、前記容器の底部を形成するのに適した底板とを備える、請求項４に記載の成形及び殺菌装置（１）。
6. 前記延伸ロッド（２３）と前記型（４）との間に加える前記電圧差は、約３０ｋＶの値を有する、請求項４又は５に記載の成形及び殺菌装置（１）。
7. プラスチック材料からなる容器を成形及び殺菌するための機構であって、請求項４から６のいずれかに記載の成形及び殺菌装置（１）を複数備える、機構。

Images