JP6782705B2 - 熱可塑性材料製容器の製造用ブロー型 - Google Patents

Description

本発明は、熱可塑性材料製（例えばＰＥＴ製）容器の製造用ブロー型に関する。

多数の熱可塑性容器（特にボトル）の製造は、原材料‐ほとんどの場合ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）‐から始まり、より適切に言えば特に複雑形状の完成した容器を得ることができるようにする工程であり、その特に複雑形状の完成した容器は、市場の非常に多様なニーズに適し、特に軽量であり、周囲温度で強い圧力を受けるときでさえ耐性がある。

製造工程は、ブローマシンで延伸‐ブローステップによってプリフォームを最終プラスチック容器に変形する移行を含み、ブローマシンには、完成した容器の最終形状を決定するいくつかのブロー型が通常設けられている。

ブロー成形は、非常に薄い本体壁ではあるが、頑丈さを高める、容器の特定の領域を補強する構造要素を作ることができるようにするのに加えて、市場の美的ニーズに対応するために、複雑形状を有し、いくつかのアンダーカットが付いた、中空本体を作るのに特に適していることからも、今日好まれている。ブローイングは、ボトルおよびフラスコなどの、口に対して非常に大きな本体の容器の製造も可能にする、大きな利点を有する。ブローイングは、特に迅速で効率的な製造工程であり、それは、市場が特に多い製造数を要求する、熱可塑性樹脂製の、および特にＰＥＴ製の、今日の飲料用ボトルなどの、容器の大量生産に適している。減少したサイクルタイムは、プラントのコストがいくつかの部分の間で分けられることにつながり、従って、製造が、より大きいブローイングプラントでの１時間当たり数万の容器の範囲内にも達することを可能にする。

これらの増加した製造範囲は、かなりの複雑形状を有する容器の最適実現を確かにする必要がある、ブロー型を最適化することも要求する。この種の場合の危険は、熱可塑性材料が、ブローイング中に特定の領域で型の内壁に（例えば型の内壁上の全空洞に）十分に従わず、結果として最終容器の本体に欠陥を残すという事実にある。材料が、空気を吹き込むことによって引き起こされる、型の内側での膨張中に、全領域で適切に付着することを確かにするために、一連の通気孔が通常設けられ、それは、型の外部と連通し、容器が膨張している間に、空の型の中の空気が放出されることができるようにし、その結果、内表面に従い、型の内側の空間全体を占める。所定の寸法の穴が作られ、それは、型の内側を占める空気の量の放出を確かにするように設計される。穴が非常に小さい直径を有するならば、適切な排気機能を保証するように多くの穴を設ける必要があり、一方、穴がその数を減少させるようにより大きい直径を有して設けられるならば、完成した容器の外観を損なう変形が最終容器の表面に残るという恐れがある。

しかしながら、そのような穴の使用にもかかわらず、型の内壁と膨張する容器の外壁との間に、小寸法であっても気泡の形成の問題が残る。気泡を取り除くために、高圧のブローイングエアを用いて容器をブローする必要がある。しかしながら、高ブロー圧の使用は、製造プラントの操業コストの観点から不利である。それは、より多くのエネルギーの使用を必要とするからである。

それ故に、製造範囲を大きく、およびブロー圧を低く保ちながら、ブロー容器の欠陥を生じさせないようにするために、ブロー型を改良する必要性が感じられる。

本発明の目的は、上記の問題を解決する、熱可塑性材料製容器（特にＰＥＴボトル）の製造用ブロー型を提供することである。

これらの問題は、請求項１に従って、閉位置でブロー型を形成する、少なくとも２つの半型と、底部型と、を備える、所定の壁厚を有する熱可塑性容器の製造用ブロー型によって解決され、
型は、容器の外表面を型で作るように形作られた内表面を有し、
型の前記の内表面は、
１つ以上のキャビティおよび／または突出部であって、容器の外表面の対応する各突出部および／またはキャビティを形成するように形作られた、１つ以上のキャビティおよび／または突出部、を備え、
型は、型の外部と連通する１つ以上の通気溝をさらに備え、その通気溝は、内表面の凹部として形成され、前記のキャビティまたは突出部を画定する縁に沿って配置され、それぞれの通気溝は、所定の幅および深さを有し、それぞれの通気溝について、前記の所定の壁厚との以下の関係が満たされるようになっている：
容器の壁厚／Ｌ ≧ １／１０ および
容器の壁厚／Ｈ ≧ １／１０

顕著な利点を有するブロー型は、発明の特徴に起因して得られる。

前述の深さおよび幅を有するそれぞれの通気溝または通路の寸法および適切な配置は、製造およびブロー工程中に迅速でより効果的な排気を保証し、従って熱可塑性容器を作るのに使用される標準サイクルに必要である圧力の低下を保証する。

それぞれの通気溝は、溝に沿って配置された通気孔によって、型の外部と連通することができる。通気孔に加えてまたは代わって、それぞれの溝は、型の外部と流体連通するように開く少なくとも１つの開口端部を有するので、外部と連通する。例えば、溝は、半型および／または底部型の当たり面、当業者によく知られた、型のいわゆる「分割線」、に開くことができる。ブローされる容器の寸法は背景技術の解決策に等しいが、発明の型でのブローサイクルに必要である低下した圧力は、力が弱まった空気を圧縮するコンプレッサ装置の使用を示唆し、それは、エネルギー節約および従って経済的節約にも対応する。

重要であるのは、より正確に容器の模様を複製する、より輪郭が明確な詳細および複雑な形状を得るのに成功することの利点である。

発明による型は、顧客のニーズに従って容器の外形で容易にカスタマイズされることができる。

通気孔も場合により沿って配置されることができる通路は、ブロー中に型の内壁とブローＰＥＴ壁との間に「気泡」が形成されることがある領域に応じて、容器本体および底部型の任意の領域に作られることができる。通気溝が作られる必要がある領域およびその形状は、そのような通路が、より良く美的に「カモフラージュ」されることができ、型の内表面に対する容器の壁の変形の際に目に見える跡を残さないようにしながら、容器の外観を損なわないように、選択される。特に、限定されるわけではないが、通気溝を、通路の少なくとも特定のストレッチで型の内表面の凹面の変化がある通路に沿って作ることが好ましい。例えば、型の内表面の突出部または凹部の縁に沿って、通気溝を作ることが好ましい。１つ以上の通気溝を作ることが望ましい型の内表面の別の領域は、ラベルが付けられるボトルの領域を形作るように設計されたところである。溝が、型の内表面の凹部および／または突出部と異なることは、注目に値する。底部型および半型は、容器の外表面を形作るように構成されたそれぞれの内表面を有することも、明らかである。

気泡またはブローポケットが形成される領域は、ブロー作業の過程において容器の膨張の動態を予測するコンピューターシステムのおかげで、型の設計ステップ中に典型的に特定され、それは、材料、プリフォームおよび最終容器の壁厚、作られる容器の本体の、突出部または突起およびキャビティまたは凹部などの、変化するものによって決まる。これは、現在何十年も知られたこの技術分野での一般的な設計実践である。

通気溝だけを有する、または場合によりそのような溝に配置された通気孔も含む、または通気孔の直径に対して大きい寸法を有する型表面の領域にのみ配置された通気孔（背景技術から知られているように）も含む、発明による型は、通気孔自体の数を減らすことを可能にし、従って、外観が消費者によく受け入れられず加工の難しい、容器の壁に「穴」または点が付く作用を回避する。さらに、そのような点在は、完成した容器の耐性に悪い結果をもたらすこともある。

特定のニーズの場合、発明による型は、従来技術で使用される型表面の他の領域に通気孔を追加的に設けることができ、それによって発明による解決策を背景技術から知られたものと融合する。

発明によると、１つ以上の通気溝が、底部型の内表面だけに、半型の内表面だけに、または底部型の内表面および半型の内表面に、存在することができる。

従属請求項は、発明の好ましい実施形態を記載し、従って本明細書の一体部分を形成する。

発明のさらなる特徴および利点は、含まれる図を用いて、非限定的例として開示される、ブロー型の好ましいが排他的でない実施形態の詳細な説明を踏まえると、より明らかになる。

発明による型の構成部品の不等角図を示す。 発明の型の別の部品の不等角図を示す。 発明の型の別の部品の変形の平面図を示す。 図３の部品の詳細の拡大断面図を示す。 図３の型の部品の別の拡大詳細の断面図を示す。 図５の断面の拡大詳細を示す。 発明の型の部品のさらなる変形の不等角図を示す。 図７の発明の型の部品の変形の拡大詳細を示す。

図の同じ数字および同じ参照文字は、同様の要素または部品を特定する。

熱可塑性材料製容器用ブロー型のさらに好ましい実施形態は、上記の図に特に言及してこれから記載される。発明の型は、熱可塑性材料製プリフォームの主に長手方向で延伸作業と共にブロー作業を行うのに特に適している。さらに、型は、熱可塑性材料製（好ましくはＰＥＴ製）飲料用容器を製造するのに特に適している。容器は、好ましくはボトルである。

図１は、半型１を示す。半型１は、第２の半型（図示せず）と、図２および３に２つの実施形態が示されている、一般に型底部とも称される、ボトルの底に対応する部分を作る底部型と共に、当業者によく知られている方法によって、ボトル用の完全な型を形成するように設計されている。型の内表面は、ブローされる容器の外表面と接触するように設計され、それを最終容器の形状に形作るようになっている。特に、半型１の内表面２８は、容器の本体およびネックを形作るのに用いられ、底部型の内表面２９は、容器の底部を形作るのに用いられる。

ボトルについて言及したが、発明は、より一般的に様々な種類の容器にも適用される。図２および図３〜６は、様々な模様のボトル用の型の底部型２，３の２つの変形をそれぞれ示し、どちらも発明に準拠している。外観および構造的能力を向上させるようにボトルに設けられる突出部およびキャビティを突出させるように、延伸‐ブローで容器の壁を変形させるために、型の全ての３つの部品（すなわち、２つの半型と、底部型）は、ボトルのものと相補的な形状のキャビティおよび突出部を有する。ブロー型の設計技術については、これは、当業者に知られている技術を含むので、さらに詳しく述べないが、型の内表面の突出部または突起は、完成したボトルのキャビティ１１または凹部に対応し、型の内表面の突出部１０または突起は、ブローボトルのキャビティまたは凹部に対応する。

突出部１０およびキャビティ１１に加えて、ブロー容器の壁に最終形状を与えるように設計された型の内表面２８，２９は、１つ以上の通気溝４または通路も提供し、それらは、空気を導くように設計され、それを型から放出させるが、好ましくは、それは、最終ボトルの壁に突出跡を残さず、特にＰＥＴが処理され、それは、非常に変形しやすい熱可塑性物質であり、型の小さな突出部または凹部にも適応できる。

発明のさらなる変形では、型の内表面（すなわち、２つの側の半型のおよび底部型の内表面）に、少なくとも１つの通気溝４または作業ニーズに応じてより多くの数が設けられ、その通気溝４に沿って、図８に示されている型の変形に示されるように、場合により通気孔５もある。型の外部と連通するこれらの通気孔５は、形成される容器の壁と、型の内壁と、の間に気泡が閉じ込められたままにならないように、ボトル壁の膨張中に型から空気が放出されることができるように既知の技術のこれらの型に一般に作られるものと同様である。

好ましくは、それぞれの通気孔５の直径は、通気溝４の深さＨおよび／または幅Ｌ（図４）と同様であるが、必ずしも等しいわけではない。好ましくは、通気孔５の直径は、通気溝４の幅Ｌ以下である。これは、最終ブロー容器に目に見える跡が残る危険性を取り除く。

上記の通り、通気溝４は、熱可塑性材料のフィルムがブロー作業中に変形するときに容器の本体を作り出す型の内表面に作られる。そのような通気溝４は、ボトルの特定の形状に適応する。その形状は、外周または閉路に従うことができる、または連続開または断続および／または型の他の部分で得られる他の溝との連通路に従うことができる。

言い換えれば、１つ以上の通気溝４があるとき、溝は互いに異なることができる、または、それらは互いに連通することができ、このようにして空気の出口を形成する、または、互いに分離するいくつかの溝および互いに連通するいくつかの溝が設けられることができる。

それぞれの溝４は、延伸‐ブロー中に膨張するプリフォームの壁の変形動態におよび底部の模様に応じて、底部型２，３または半型１の最も適した領域に配置されることができる。

特に、限定されるわけではないが、通気溝４を、通路の少なくとも特定のストレッチで型の内表面の凹面の変化がある通路に沿って作ることが好ましい。例えば、型の内表面の突出部１０または凹部１１の縁に沿って、通気溝を作ることが好ましい。１つ以上の通気溝を作ることが望ましい型の内壁の別の領域は、ラベルが付けられるボトルの領域を形作るように設計されたところである。

好ましい位置の特定の非限定的例は、底の外形、底の上縁、ペタル、支持台に得られる模様、に沿ってである。

溝４は、花弁状のボトル底部に、または平らな、丸い、または四角い底部に、あらゆる種類の用途および形状に、好ましくはそのような装飾または構造形状の外周または縁をたどることによって、適用されることができる。本明細書を踏まえて、当業者は、溝が、可能な限り効果的であるように、すなわち効果的な通気を提供するように、作られる領域を選択することができ、ボトルがこの技術分野の周知の原理に従って型の形状を正確に複製するようになっている。

例えば、溝４は、ボトルの本体の領域適用されることができ、例えば、ショルダー、サイドパネル、コーナーラウンディング、把持柄、インスイープ、テキスト／ロゴ等、およびまた特別な「装飾」の近くなどである。

１つ以上の通気溝４は、型の設計の際に決定される明確に定義された位置に配置され、それらは、ボトルのあらゆる特定の形状に適用されることができる。図は、ほんの一例として、通気溝が得られることができる特定の領域を説明するが、容器の表面の他の領域も、ブロー型を設計する過程において、膨張および変形して最終容器になるプリフォームの壁の膨張動態に従って出口を作る当業者の知識に応じて選択されることができる。

例えば、図２に示されるように、型の底部型２には、キャビティ１１および突起１０が設けられ、突起１０はリブのように形作られている。主リブ２０または第１リブ、副リブ２２または第２リブ、および第３リブ２４または第３溝が、設けられる。リブ２０，２２，２４は、底部型２の部分的に側部に延び、部分的に底部に延びる。リブ２０，２２は、好ましくは型の内表面の凹面の変化がある外縁によって画定される。溝４は、主リブ２０のおよび副リブ２２の縁の部分に沿って配置され、例えば底部型の側部にある縁の部分である。さらに、溝４は、第３の溝２４を横に横断するストレッチ４５も備える。さらに、溝４は、同じ外周の弧に実質的に沿って延びるストレッチ４７も備える。

発明によると、ストレッチ４３および／またはストレッチ４５および／またはストレッチ４７は、通常リブの特定の形状から独立して設けられることができる。３種類のストレッチが存在するとき（図２のように）、それらは、好ましくは、交互になる。

溝４には、通気孔５を設けることができる。溝の少なくとも１つの端部は、例えば図３に示されるように、通気孔５に加えてまたは代わって、底部型の分割線４９に通じる。

ほんの一例として、図１の半型１は、複数の溝４を提供する。それぞれの溝は、分割線３０に通じる２つの端部４１を有し、それぞれの溝が型の外部と連通するようになっており、特に溝４に向けられる空気が放出されることができるようになっている。半型１の１つ以上の溝には、上記の通気孔５を設けることができる。通気孔５は、溝が分割線に通じるということに代わってまたは加えて、設けられることができる。さらに、半型１は、好ましくは、半型の長手方向軸Ｘに平行である各方向に実質的に沿って延びる溝も有する。

一般に、発明によると、それぞれの溝４は、特に長さである寸法を有し、それは、特に幅Ｌおよび深さＨについての他の２つの寸法よりもはるかに大きい。深さＨは、実質的に型の内壁の内側の溝の広がりである。長さおよび幅Ｌは、互いにおよび深さＨに対して直角である。好ましくは、溝の長さは、その幅Ｌおよびその深さＨより少なくとも５倍大きい。さらにより好ましくは、溝の長さは、その幅Ｌおよびその深さＨより少なくとも１０倍大きい。ほんの一例として、幅Ｌは、０．１〜２ｍｍ、好ましくは０．３〜０．５ｍｍ、の範囲にある。ほんの一例として、深さＨは、０．１〜２ｍｍ、好ましくは０．３〜０．５ｍｍ、の範囲にある。

幅Ｌおよび深さＨは、等しいまたは互いに異なる広がりを有することができる。好ましくは、限定されるわけではないが、それぞれの溝４の幅Ｌおよび／または深さは、溝４の長さの広がりに沿って一定のままである。

溝４は、好ましくは、最終容器の（すなわち、ブロー容器の）壁厚との比に配慮するような寸法である、深さＨおよび幅Ｌを有する：
容器の壁厚／Ｌ ≧ １／１０ および
容器の壁厚／Ｈ ≧ １／１０

有利には、通気孔５を有する通気溝４は、ブロー作業の初めに型に存在する全ての空気を抜くことを保証する。

それによって、プリフォームの壁は、延伸‐ブローの際に通気溝を複製することができ、ブローイングエアの圧力下で壁の曲がりがなく、壁が溝４にその内側部分に付着しながら完全に挿入されることがなく、従って空気が溝４の底部と容器の壁との間に向けられることができる。通常、前述の関係を満たす寸法を使用することによって、目に見える変形が、延伸‐ブロー作業の終わりに容器に残ることが避けられる。典型的に、そのような寸法比を選択することによって、膨張するプラスチック表面が、溝を貫通することが物理的に不可能であり、当業者に知られている値以上の曲率半径で曲がり得る壁の立体障害を引き起こすには、その溝の幅および深さは小さすぎる。従って、溝４の減少した寸法に起因して、それらは、容器の壁の変形、または、溝、図およびブローボトルのリブの中で肉眼で「見えない」または「カモフラージュされた」小さい寸法の跡、を残さない。

延伸‐ブローで作られた熱可塑性容器の壁の厚さは、通常１０分の数ミクロン〜数ミリメートルの範囲にある。ほんの一例として、最終容器の壁厚は、０．１〜２ｍｍの範囲にある。典型的に、この厚さは、設計ステップで予め定められる。

通気溝の位置決めは、従って、実施上の配慮点に応じて（すなわち、通気能力を生み出すまたは増加させる必要がある領域を選択することによって）、および外観に基づく配慮点に応じて（すなわち、溝の跡がブローボトルの外壁上に見えないようにすることによって、および容器デザインが肉眼で見えなくならないようにすることによって）、上記のボトルの領域で行われる。そのような選択は、予想される欠陥または目に見える傷がブローボトル上に目に見える試験にも応じて、設計者によってなされる。是正措置が、それによって溝４および通気孔５の位置決めに導入される。通気孔５の直径は、典型的に１ｍｍ未満であり、有利には０．３ｍｍの数値まで減らすことができる。好ましくは、通気孔５の直径は、０．３〜０．５ｍｍの範囲にある。

本発明による底部型１３の別の例を示す図７に示されるように、他の孔６を、溝４の内側でなく、それらが延伸‐ブロー作業の良好な作業により効果的である位置に、作ることも可能である。

発明の型のさらなる変形では、通気溝４に沿わない、型の外表面の他の領域にある通気孔６と組み合わせられた、溝４に沿って作られた通気孔５がある型を作ることが可能である。

発明のブロー型は、アルミニウム、鋼鉄、銅、この技術で使用される他の金属または合金で作られることができる。

発明の器具の様々な好ましい実施形態に開示された要素および特徴は、組み合わせられることができるが、しかしながら本出願の保護範囲から逸脱しない。

Claims (12)

1. 所定の壁厚を有する熱可塑性容器をブローするためのブロー型であって、
   ブロー型は、閉位置でブロー型を形成する、少なくとも２つの半型（１）と、底部型（２，３）と、を備え、
   ブロー型は、熱可塑性容器の外表面を型で作るように形作られた内表面（２８，２９）を有し、
   ブロー型の前記内表面（２８，２９）は、
   １つ以上のキャビティ（１１）および／または突出部（１０）であって、熱可塑性容器の外表面の対応する各突出部および／またはキャビティを形成するように形作られた、１つ以上のキャビティおよび／または突出部、を備え、
   ブロー型は、前記キャビティまたは突出部を画定する縁に沿って配置された、内表面（２８，２９）の凹部のような形をした、ブロー型の外部と連通する１つ以上の通気溝（４）をさらに備え、
   それぞれの通気溝（４）は、それぞれの通気溝（４）について、前記所定の壁厚との以下の関係：
   熱可塑性容器の壁厚／Ｌ ≧ １／１０ および
   熱可塑性容器の壁厚／Ｈ ≧ １／１０
   が満たされるような所定の幅（Ｌ）および所定の深さ（Ｈ）を有する、ブロー型。
2. 請求項１に記載のブロー型であって、前記１つ以上の溝（４）の少なくとも１つの溝に沿って配置された複数の第１通気孔（５）が設けられ、ブロー型の外部と連通するようになっている、ブロー型。
3. 請求項２に記載のブロー型であって、それぞれの第１通気孔（５）は、少なくとも１つの溝（４）の所定の幅（Ｌ）以下である直径を有する、ブロー型。
4. 請求項３に記載のブロー型であって、前記１つ以上の溝（４）と異なる型の領域に１つ以上の第２通気孔（６）を備える、ブロー型。
5. 請求項４に記載のブロー型であって、第１通気孔（５）および第２通気孔（６）は、型壁の厚さ全体を通る、ブロー型。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のブロー型であって、熱可塑性材料製プリフォームの主に長手方向で延伸作業と共にブロー作業を行いやすい、ブロー型。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のブロー型であって、それぞれの溝（４）は、所定の幅（Ｌ）および所定の深さ（Ｈ）よりもはるかに大きい長さを有する、ブロー型。
8. 請求項７に記載のブロー型であって、前記長さは、前記所定の幅（Ｌ）より少なくとも５倍大きく、前記長さは、前記所定の深さ（Ｈ）より少なくとも５倍大きい、ブロー型。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のブロー型であって、前記幅（Ｌ）は、０．１〜２ｍｍの範囲にある、ブロー型。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のブロー型であって、前記深さ（Ｈ）は、０．１〜２ｍｍの範囲にある、ブロー型。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載のブロー型であって、前記１つ以上の溝の少なくとも１つの溝（４）は、型の分割線に通じ、ブロー型の外部と連通するようになっている、ブロー型。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載のブロー型であって、前記縁は、ブロー型の内表面（２８，２９）の凹面の変化がある領域であり、溝によって残される跡をカモフラージュするようになっている、ブロー型。

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