JP2016523743A - 液体噴射にかかる径制御 - Google Patents

Abstract

プラスチック製プリフォームを容器へと液圧ブロー成形するためのシステム及び方法に関する。システムは、貫通するボアと、型内に位置付けられたプリフォームに成形媒体を噴出するための出口を有するノズル本体とを備えたノズルを有する。開端と閉端との間の対向面に画定されたプリフォームの本体内には最小内径が規定されている。容器を形成するために、液体細流がプリフォームに射出される。液体細流は、プリフォームの最小内径よりも小さな外径を有するように出口により規定され、それにより、細流は、プリフォームの最小内径が口部の径よりも縮径されているプリフォームの移行部に衝突することなく、プリフォームの閉端に衝突する。【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は概して、プリフォームからのプラスチック容器の成形に関する。特に、本発明は、液圧ブロー成形においてプリフォーム内に射出される液体細流（ｓｔｒｅａｍ）の制御に関する。

プラスチック容器は、一般的に、（粘性のものを含む）液体製品等の様々な製品のパッケージに使用されている。プラスチック容器の一般的な種類として、しばしばポリエステル材料、より具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から形成されるブロー成形プラスチック容器が挙げられる。ブロー成形容器は、通常、加熱したプリフォームをブロー型内に置いてから、プリフォームが所望の容器の最終的な形状を規定する型キャビティの内面に接触するまでプリフォームを空気によりブロー及び膨張させることにより形成される。膨張後のプリフォームが、プラスチックを「凝固」するのに十分な時間の間、ブロー空気の圧力により型キャビティの内面に対して保持された後、ブロー成形容器が型から取り出される。

従来のブロー成形では、加熱されたプリフォームを型キャビティに導入後、ブローエアーを導入してプリフォームを有意に径方向に膨張させる前に、延伸ロッドをプリフォーム内に前進させてプリフォームの縦延伸を開始させることが多い。延伸ロッドは、通常、径方向の膨張時にはプリフォーム内に保持され、容器を成形装置から取り出す前に後退される。

それから、ブロー成形容器は、容器に目的とする製品を充填する場所まで搬送される。これには、容器のパッケージ及び遠隔地への出荷が含まれ、時には、小売店又はエンドユーザに出荷される前のそうした最終ステップが行われる地域施設への容器の移送を伴う。

上記の方法では、製品が充填された容器の製造工程において、ブロー成形及び充填は異なる別個のステップである。より新規な方法では、容器の成形において最終製品を使用する。ブロー媒体として空気を使用する替わりに、この新規な方法は、液体、より具体的には、容器にパッケージされエンドユーザに販売されることになる実際の最終製品を容器の成形媒体として使用する。本明細書中で用いられるとき、こうした種類の成形は液圧ブロー成形と呼称される。

先述した必要性を満たし、関連技術の上記問題点及びその他の制限を解決するために、本発明の１つの側面は、プリフォームから容器を液圧ブロー成形するための方法及びシステムを提供する。

別の側面では、本発明は、プラスチック製プリフォームから容器を形成するための方法であって、前記容器の形状のキャビティを規定する内面を有する型内に、閉端及び開端により画定され前記プリフォームの最小径を規定する本体を有する前記プリフォームを位置付ける位置付けステップと、成形媒体を前記プリフォーム内に射出する射出ステップと、前記型内で前記プリフォームを軸方向に延伸する延伸ステップと、射出された前記成形媒体により、前記容器の形状を規定する前記キャビティの内面に沿って前記プリフォームを径方向に膨張させる膨張ステップとを含み、前記射出ステップはさらに、前記成形媒体を前記プリフォームの前記最小径未満の外径を有する細流に形成するステップと、前記細流が前記プリフォームの前記閉端に最初に衝突するように前記細流を前記プリフォーム内に方向付けて、前記プリフォームの前記閉端以外の部分に最初に衝突することを防止するステップとを含む方法を提供する。

本発明の別の側面では、前記プリフォームは、前記プリフォームの口部と本体との間に延設された移行部を有し、前記移行部は、前記プリフォームの前記口部から前記本体に至るまで縮径しており、前記成形媒体の前記射出ステップはさらに、前記細流を形成し、前記細流が前記移行部に衝突しないように前記細流を射出するステップを含む。

本発明のさらに別の側面では、前記成形媒体の前記射出ステップはさらに、前記細流を形成し、前記細流が前記プリフォームの前記本体に衝突しないように前記細流を射出するステップを含む。

本発明のさらに別の側面では、前記プリフォームを軸方向に延伸する前記延伸ステップは、延伸ロッドを、前記延伸ロッドが前記プリフォーム内に延長される延長位置まで移動させ、前記プリフォームに接触させるステップを含む。

本発明のさらに別の側面では、液体の前記射出ステップは、前記延伸ロッドを前記プリフォーム内で延長しながら行われる。

本発明のさらに別の側面では、液体の前記射出ステップは、前記プリフォームを軸方向に延伸する前記延伸ステップの後に行われる。

本発明のさらに別の側面では、前記プリフォームを軸方向に延伸する前記延伸ステップは、前記プリフォーム内に射出された前記成形媒体が前記プリフォームに加える力により、前記プリフォームを軸方向に延伸するステップを含む。

本発明のさらに別の側面では、前記成形媒体の前記射出ステップはさらに、前記プリフォームの前記本体の前記最小径よりも２ｍｍ以上小さい径を有する前記細流を形成するステップを含む。

本発明のさらに別の側面では、本発明はさらに、センタリングロッドを前記キャビティ内に延長するステップと、前記プリフォームの前記閉端の外面を前記センタリングロッドと係合させるステップと、前記プリフォームの軸方向の延伸において、前記センタリングロッドを後退させるステップとを含む。

別の側面では、本発明は、プラスチック製プリフォームを容器へと液圧ブロー成形するための成形システムであって、前記容器の形状の型キャビティを規定する内面を有すると共に、閉端と開端との間に延設され前記プリフォームの最小内径を規定する本体を有するプリフォームを内部に収容するように構成された型と、貫通する主ボア、並びに、前記主ボアへの入口及び出口径を規定する前記主ボアからの出口を有するノズル本体を有するノズルと、前記ノズルに対して閉位置と開位置との間を移動可能な密封ピンであり、前記閉位置では前記出口を前記主ボアから塞止し、前記開位置では前記出口を塞止しない密封ピンと、前記ノズルに連結された、前記容器中に貯留される液体である成形媒体の供給源とを有し、前記出口径は、前記プリフォームの前記最小内径未満であり、それにより、成形中に前記成形媒体は前記出口から前記プリフォーム内へ細流として射出され、前記細流は前記プリフォームの前記本体に衝突しない成形システムを提供する。

本発明のさらに別の側面では、前記プリフォームの前記本体は、前記開端から前記閉端に向かって延設された移行部を有し、前記移行部は、前記口部から前記閉端に向かって縮径している。

本発明のさらに別の側面では、前記出口径は、前記プリフォームの前記最小内径よりも２ｍｍ以上小さい径を有する。

本発明のさらに別の側面では、本発明は、前記密封ピンの中央ボアに設けられ、後退位置と延長位置との間を移動可能な延伸ロッドを有し、前記延長位置において前記延伸ロッドは前記プリフォーム内に延長される。

本発明のさらに別の側面では、前記延伸ロッドは前記出口の中央に延長される。

本発明のさらに別の側面では、本発明は、後退位置と延長位置との間を移動可能なセンタリングロッドを有し、前記延長位置において前記センタリングロッドは、前記プリフォームの前記閉端の外面に接触する。

本発明のさらに別の側面では、本発明は、後退位置と延長位置との間を移動可能なセンタリングロッドを有し、前記延長位置において前記センタリングロッドは、前記プリフォームの軸方向の延伸時に前記プリフォームの前記閉端の外面に接触する。

本発明のさらに別の側面では、前記出口は噴出角度を規定する末端部を有する。

本発明のさらに別の側面では、前記噴霧角度は、前記出口を貫通する中心縦軸に対して規定され、０度〜５度の範囲である。

本発明のさらに別の側面では、前記噴霧角度は、前記出口を貫通する中心縦軸に対して規定され、約０度である。

本発明のさらに別の側面では、前記プリフォームの前記最小内径は、前記プリフォームの移行部により規定される。

本発明のさらなる目的、特徴及び効果は、本明細書に添付されその一部を成す図面及び特許請求の範囲を参照しながら以下の説明を読めば、当業者には容易に明らかになるだろう。

図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の原理が組み込まれた液圧ブロー成形システムの概略図である。 図２Ａ及び図２Ｂは、図１Ａ及び図１Ｂに示されている実施形態においてセンタリングロッドの使用がさらに取り入れられた実施形態の概略図である。 図３Ａ及び図３Ｂは、本発明の原理が組み込まれた液圧ブロー成形システムの別の実施形態の概略図である。 図４Ａ及び図４Ｂは、図３Ａ及び図３Ｂに示されている実施形態においてセンタリングロッドの使用がさらに取り入れられた実施形態の概略図である。

先述したように、液圧ブロー成形においては、成形媒体が空気ではなく液体である。本明細書中で用いられるとき、液体との用語は、水に近い粘性を有する液体（例えば、水、スポーツドリンク及び茶等の飲料として消費される液体）のみではなく、水よりも実質的に高い粘性を有し、粘性液体と一般的に呼称される液体（例えば、ケチャップ及び食器用洗剤等の調味料又は家庭用製品として使用される粘性液体）をも包含することを意図するものである。

液体である最終製品を成形媒体として使用する液圧ブロー成形では、従来の延伸ロッドを使用することができる。こうした場合、延伸ロッドは製品汚染源になり得るため、確実に製品汚染が生じないようにするためには、定置洗浄（Ｃｌｅａｎ−Ｉｎ−Ｐｌａｃｅ）システム／工程の利用が必要であり得る。

本発明は、延伸ロッドを使用して又は使用せずに実施される液圧ブロー成形に適用可能である。本発明の１つの側面によれば、従来の延伸ロッドが使用されるが、本発明の別の側面によれば、本明細書中で液体ベクトルと呼称されるものが優先され、液体延伸ロッドは省略される。液体ベクトルを利用することにより、新たに形成される容器に貯蔵されるべき最終製品を利用してプリフォームの最初の又は完全な延伸を行うことができる。

ここで、図面を参照すると、図１Ａ及び図１Ｂには、全体として参照符号１０が付された液圧ブロー成形システムが概略的に示されている。成形システム１０は、その主要な部品として、ノズル１２と（図面では１つのみが示されている）少なくとも１個の型１４とを有する。

型１４は、一対の型半部１６から成り、それぞれが、協働して所望の容器の形状である型キャビティ２０を規定する内面１８を有する。型半部１６は、開閉可能にヒンジ留め又はそうでなければ接続されており、それにより、型半部１６の型キャビティ２０内には、プリフォーム２４を収容し、プリフォーム２４の本体２６を位置付けることができる。

型１４の上側部分はプリフォーム２４を収容及び保持するように構成されている。プリフォーム２４を保持するための手段として、プリフォーム２４のねじ山が形成された口部２２が型１４の上部まで延びた状態で、型１４の頂部の対応する形状の凹部にプリフォーム２４の支持体又は操作リングを嵌合させる方法が挙げられる。様々なその他の代替的な方法、例えば、型１４の対応部分の内部に支持リングを入れ込む又は引っ掛ける方法を利用してプリフォーム２４を保持及び型１４内に係合させることができる。

プリフォーム２を型キャビティ２０内に配する前に、プリフォーム２４の本体２６は、容器の形成及び充填に適した温度まで加熱される。プリフォーム２４は、当該プリフォーム２４を、一連の放射、赤外線又はその他の種類のヒータを通り過ぎるように加熱炉（図示せず）を通過させるといった様々な手段により加熱することができる。プリフォーム及び容器の設計の特性に応じて、加熱炉は、プリフォーム２４の本体２６の縦方向長さに沿って、口部２２から閉端２８に至るまで様々な温度プロフィールを生じさせるように構成することができる。

また、プリフォーム２４は、様々な材料から形成することができる。ポリエチレンテフタレート（ＰＥＴ）は好適な材料であるが、容器を形成することができるその他の材料として、以下に限定されるわけではないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）及び熱可塑性混合物、並びに、こうした材料の多層構造等が挙げられる。本発明は、特定の材料に何ら限定されることを意図するものではない。

型１４内に加熱後のプリフォーム２４が位置付けられた状態で、図１Ａに示されているように、プリフォーム２４の本体２６を型キャビティ２０の空き空間に延長させる。その後、アクチュエータ３０により、ノズル１２がプリフォームの口部２２の頂部又は密封面と密封された形で係合する位置までノズル１２を移動させる。アクチュエータ３０は、電動駆動式、空気圧駆動式又はその他の駆動式のアクチュエータである。

ノズル１２は、２個の主要部品、すなわち、ノズル本体３２及び密封ピン３４を有する。密封ピン３４は、ノズル本体３２のボア３８内に設けられている。以下、このボア３８を主ボア３８と呼称する。密封ピン３４は、第２アクチュエータ３６により、後述する閉位置と開位置との間で主ボア３８内を軸方向に並進可能である。第１アクチュエータ３０と同様に、第２アクチュエータ３６は、公知の種類のアクチュエータの１つとすることができる。代替的には、単一のアクチュエータを使用して、ノズル本体３２及び密封ピン３４両方の移動を実現及び制御することもできる。ノズル本体３２はさらに、成形媒体を主ボア３８に導入するための入口４０と、成形媒体を射出するための出口４２とを有する。

入口４０により、主ボア３８には成形媒体４５の供給源４４が接続されている。成形媒体４５は、主ボア３８に収容されると加圧状態となる。加圧は、供給源４４で生じさせる若しくは既に行われているか、又は、ノズル１２の途中で行うことができる。加圧は、ノズル１２に装着された様々な手段、例えば、高圧ポンプ又は充填チャンバ及びピストンの使用等によっても行うことができる。図示を目的として、供給源４４として示されているものは、成形媒体４５の供給源及びその加圧手段の両方を示すものである。成形媒体４５の主ボア３８内への供給のために、（図１Ａでは図示されているが、図１Ｂでは省略されている）入口弁４６を任意選択的に設けることができる。システムの特定の設計に応じて、加圧されていない成形媒体４５の供給源と加圧手段との間に入口弁４６を設けることができる。

出口４２に直ぐ隣接して、弁シート４８を規定する内面を備えた主ボア３８が設けられている。この表面は、好適には円錐台形状で設けられているが、形状が密封ピン３４の対応する密封面５０と係合する際に弁シートとして機能するのであればその他の形状であってもよい。図示されている実施形態のノズル１２では、密封ピンの密封面５０は、対応する円錐台形状の外面により規定されている。通常は図１Ａで示されている最下位置又は延長位置において、密封ピン３４は、密封面５０が主ボア３８の弁シート４８と密封された形で係合し、密封ピン３４の末端５２が出口４２内に延びるようにして位置付けられる。

ノズル１２の最初の動作中、密封ピン３４は、アクチュエータ３６により延長され、密封面５０が弁シート４８と係合する。それにより、主ボア３８はプリフォーム２４の内部から密封され、成形媒体４５は入口４０を通じて主ボア３８に供給される。密封面５０と弁シート４８との間の係合の性質については、成形媒体４５が主ボア３８から出口４２に流出しないものとする。

密封ピン３４の中央ボア６６内には延伸ロッド５６が配されている。延伸ロッド５６は円筒形状で、プリフォーム２４の閉端２８の内面と係合するように形状付けられた末端５８を有する。延伸ロッド５６は中央ボア５４内で、後退位置から延長位置までを軸方向にスライド可能である。後退位置では、延伸ロッド５６の末端５８は密封ピン３４の末端５２に戻るか、又は、隣接する。延長位置では、延伸ロッド５６の末端５８はプリフォーム２４の閉端２８と係合する。延伸ロッド５６の前進及び後退のために、延伸ロッド５６はアクチュエータ６０に連結されており、また、ピストンを有して機械、空気圧、液圧、サーボ又はその他の手段により駆動され得る。

図１Ａに示されているように、密封面５０が弁シート４８に係合した状態で、延伸ロッド５６は延長されて最初にプリフォーム２４の閉端２８に係合する。その後、延伸ロッド５６はアクチュエータ６０によりさらに前進されて、図１Ａの細線で示されているように、プリフォーム２４を軸方向に延伸させる。プリフォーム２４内に誘導される軸方向の延伸量は、プリフォーム２４の部分的又は全体的な軸方向の延伸とすることができる。図１Ａ及び図１Ｂでは、プリフォーム２４は部分的に軸方向に延伸されている様子が示されているが、理解されるように、プリフォーム２４の閉端２８が型キャビティ２０を規定する内面１８の底壁と係合するように延伸ロッド５６を前進させてプリフォーム２４を全体的に軸方向に延伸してもよい。この段階の操作中に行われる延伸の量は、プリフォーム２４、容器及びその他の処理要素の特定の設計に応じて決定される。

プリフォーム２４が十分に軸方向に延伸された後、延伸ロッド５６を密封ピン３４の中央ボア５４内に後退させることができる。あるいは、図１Ｂに示されているように、延伸ロッド５６をその延長位置で保持してもよい。同時に、密封ピン３４も後退され、それにより、図１Ｂに示されているように密封面５０が弁シート４８から隔離する。密封面５０が弁シート４８から後退すると、ノズル本体３２の主ボア３８はプリフォーム２４内部と液通し、加圧された成形媒体４５が出口４２から噴出し、プリフォーム２４内に射出される。

成形媒体４５の出口開口４２からの噴出は、プリフォーム２４内及び延伸ロッド５６の周囲に液体の噴射又は細流（以下、細流６２と呼称する）を形成するようにして行われる。細流６２は、具体的には図１Ｂに示されているように最初にプリフォーム２４の閉端２８に衝突する。その後、結果として生じた成形媒体４５の流れは、キャビティ２０を規定する面１８に沿ってプリフォーム２４を径方向に膨張させ、さらに必要に応じてプリフォーム２４を軸方向に延伸させるように働き、それにより、成形媒体４５を用いて（細線で示されている）容器６４を形成すると共に充填する。

いくつかの場合には、プリフォーム２４には、プリフォーム２４の口部２２と全体的に円筒形の本体２６の部分との間に移行部９０が設けられている。移行部６６は、口部２２から本体２６の円筒形部分に至るまで徐々に縮径かつ肉厚となっている。その結果、本体２６の円筒形部分に隣接するプリフォーム２４の移行部６６の端部における内径は、ノズル５２に隣接する口部２２の内径よりも非常に小さい。また、プリフォーム２４が延伸ロッド５６により延伸されると、プリフォーム２４の内径は閉端２８に向かってさらに減少する。

最初にプリフォーム２４に射出される細流６２の温度は、プリフォーム２４のガラス転移温度よりも低く、細流６２と移行部６６の材料との接触作用により、移行部６６の材料が尚早に容器６４の形成に不利な温度まで凍結又は冷却されることがある。また、細流６２を形成する成形媒体４５の液性により、成形媒体が空気である場合と比べて、熱が移行部６６の材料から一層伝導しやすくなる。成形媒体４５との接触による尚早な移行部６６材料の凍結／冷却は、結果として得られる容器６４の形成にむらを生じさせるか、又は、容器６４の形成中にプリフォーム２４を裂傷又は破裂させる可能性もある。

生じ得るこれらの問題を防止するために、本発明の１つの側面によれば、密封ピンの主ボア３８の出口４２の径（出口径）は、プリフォーム２４の内径（Ｄｐ）よりも小さく寸法付けられている。なお、プリフォーム２４の内径（Ｄｐ）は、移行部６６がプリフォーム２４の本体２６に合流する箇所、又は、延伸後のプリフォーム２４の本体２６の別の箇所の径であり得る。明瞭化のために、留意すべき点として、プリフォーム２４の閉端２８の内半径は、プリフォーム２４の最小内径の判定に用いられるものではない。出口開口６０のこうした寸法付けにより、細流６２の外径（Ｄｓ）もプリフォーム２４の内径（Ｄｐ）より小さくなる。好適には、細流６２の外径（Ｄｓ）は、プリフォーム２４の最小内径よりも２ｍｍ以上小さい。このように細流６２をプリフォーム２４の内壁からさらに隔離することにより、細流６２に存在し得る乱流を許容すると共に、最大径の細流６２をプリフォーム２４の閉端２８と係合させることができる。プリフォーム２４の径方向の膨張時に、細流６２が最初に移行部６６に接触するのを防止することができる。一方で、プリフォーム２４内への成形媒体４５の高い流速により、細流６２はプリフォーム２４の本体２６を充填し、容器６４を径方向に膨張及び形成することができる。

理解されるように、細流６２の外径（Ｄｓ）の制御は、幅狭の移行部６６を有さないプリフォーム２４を用いて行うこともできる。こうした場合であっても、細流６２の外径（Ｄｓ）は、プリフォーム２４の最小寸法の内径（Ｄｐ）よりも小さく寸法付けられるだろう。

また、細流６２の温度は、適正な径方向の膨張、及び、さらには所望の軸方向の延伸を許可するような温度でなければならない。したがって、細流６２の温度は、プリフォーム２４がそのガラス転移温度未満に冷却され、それにより容器６４の効果的かつ完全な形成機能が損なわれることがない約１０℃乃至１００℃の範囲である。この点に関して、成形媒体４５を、主ボア３８への流入前又は流入後に、供給源４４の温度より高い温度まで加熱することができる。こうした加熱は、加熱部品（図示せず）を主ボア３８の少なくとも一部に隣接してノズル本体３２内に配することにより実現できる。

プリフォーム２４の延伸及び容器６４の形成を補助するために、センタリングロッド６８を使用することができる。図２Ａ及び図２Ｂに示されているように、センタリングロッド６８は液圧ブロー成形システム１０と接続して設けられる。センタリングロッド６８を有する点を除けば、図２Ａ及び図２Ｂに示されているシステム１０は図１Ａ及び図１Ｂに示されているシステム１０と同一である。そのため、共通の部品及び特徴は同一の参照符号を付けて、これら共通の部品及び特徴についての説明は図２Ａ及び図２Ｂに関して省略する。先の説明を参照によりここで組み込むものとする。

図２Ａ及び図２Ｂに示されているように、センタリングロッド６８は、型アセンブリ１４の概して型半部１６同士の間に延びており、接触端７０がプリフォーム２４の閉端２８と係合するように位置付けられている。接触端７０の端面は、プリフォーム２４の閉端２８の形状に沿った形状を有する。本例では、接触端７０の端面は、凹形又は皿形である。接触端７０の凹形はさらに、その内部に形成された中央凹みを有し、プリフォーム２４の射出成形の始めに使用されるゲートの痕跡を収容するように設計されている。

図２Ａに示されているように、延伸ロッド５６によるプリフォーム２４の最初の延伸に先立って、延長されたセンタリングロッド６８はプリフォーム２４の閉端２８に係合する。延伸ロッド５６が延長されると、センタリングロッド６８は、プリフォーム２４の延伸速度と略等しい速度で後退する。センタリングロッド６８の後退は、プリフォーム２４の延伸に直接的に対応し得る。すなわち、センタリングロッド６８は、延伸ロッド５６及び延伸されたプリフォーム２４が加える力の影響を受けて後退され得る。代替的には、センタリングロッド６８の後退は、センタリングロッド６８を最初に延長しプリフォーム２４に係合させるために用いるアクチュエータ７２により制御することができる。後者の場合、センタリングロッド６８の後退の制御には、細流が接触端７０又はセンタリングロッド６８に加える圧力を測定するためのセンサ７４を用いたフィードバックループを利用することができる。フィードバックループの利用により、プリフォーム２４の延伸速度を、例えば、一定又は可変の速度といった所望の速度に維持又は制御することができる。

ここで、図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、これらの図に示されている実施形態は、延伸ロッド５６が使用されていない点を除いて図１Ａ及び図１Ｂの実施形態と同様である。延伸ロッド５６が含まれていない点を除いて、図３Ａ及び図３Ｂに示されているシステム１０は、図１Ａ及び図１Ｂに示されているシステム１０と同一である。そのため、共通の部品及び特徴は同一の参照符号を付けて、これら共通の部品及び特徴についての説明は図１Ａ及び図１Ｂに関連付けて省略する。先の説明を参照によりここで組み込むものとする。

延伸ロッド５６を使用する代わりに、図３Ａ及び図３Ｂのシステム１０では、細流６２を利用してプリフォーム２４の延伸を行う。したがって、細流６２は、細流６２が液体ベクトル７８として機能可能な力で射出され、プリフォーム２４を軸方向に延伸させ、その後、プリフォーム２４を容器６４の形状を規定するキャビティ２０の面１８に沿って径方向に膨張させる。その他の全ての側面については、図３Ａ及び図３Ｂの実施形態は図１Ａ及び図１Ｂと同様である。

同様に、図４Ａ及び図４Ｂの実施形態は図３Ａ及び図３Ｂに示されている実施形態と同様であるが、センタリングロッド６８がベクトル７８と共に使用される点で異なっている。この後者の意味において、図４Ａ及び図４Ｂは、図２Ａ及び図２Ｂと同様でもある。図２Ａ及び図２Ｂに示されているように、延伸ロッド６８は、プリフォーム２４の最初の延伸に先立ってプリフォーム２４の閉端２８と係合する。液体ベクトル７８が生じると、センタリングロッド６８は、プリフォーム２４の延伸速度と略等しい速度で後退する。センタリングロッド６８の後退は、プリフォーム２４の延伸に直接的に対応し得る。すなわち、センタリングロッド６８は、延伸されたプリフォーム２４の影響を受けて後退され得る。代替的には、センタリングロッド６８の後退は、センタリングロッド６８を最初に延長しプリフォーム２４に係合させるために用いるアクチュエータ７２により制御することができる。センタリングロッド６８の後退の制御にも、細流６２が接触端７０又はセンタリングロッド６８に加える圧力を測定するためのセンサ７４を用いたフィードバックループを利用することができる。フィードバックループの利用により、プリフォーム２４の延伸速度を、所望の一定又は可変の速度に維持又は制御することができる。

それぞれの実施形態において、上記の細流６２及び液体ベクトル７８を確実に強固に形成され方向付けられた細流として形成するために、出口４２は、噴霧角度７６を規定する末端部を有する。いずれの図でも示されているように、出口４２はその長さ全体にわたって一定の内径を有する。噴霧角度７６により規定される径は、出口４２の径と等しいか、又は、それより僅かに大きい。好適には、噴霧角度は５度未満である。さらに好適には、噴霧角度７６の径は、密封ピンボア５６と等しく、したがって、０度又は約０度である。

当業者には容易に理解されるように、ここまでの説明は本発明の原理の実施例を示すためのものにすぎない。この説明は、本発明の範囲又は適用を限定することを意図するものではなく、本発明には、以下の特許請求の範囲に規定されているような本発明の精神を逸脱することなく変更、変形及び変化を加えることができる。

本発明のさらに別の側面では、前記噴出角度は、前記出口を貫通する中心縦軸に対して規定され、０度〜５度の範囲である。

本発明のさらに別の側面では、前記噴出角度は、前記出口を貫通する中心縦軸に対して規定され、約０度である。

本発明は、延伸ロッドを使用して又は使用せずに実施される液圧ブロー成形に適用可能である。本発明の１つの側面によれば、従来の延伸ロッドが使用されるが、本発明の別の側面によれば、本明細書中で液体ベクトルと呼称されるものが優先され、延伸ロッドは省略される。液体ベクトルを利用することにより、新たに形成される容器に貯蔵されるべき最終製品を利用してプリフォームの最初の又は完全な延伸を行うことができる。

型１４は、一対の型半部１６から成り、それぞれが、協働して所望の容器の形状である型キャビティ２０を規定する内面１８を有する。型半部１６は、ヒンジ留め又はそうでなければ開閉可能に接続されており、それにより、型半部１６の型キャビティ２０内には、プリフォーム２４を収容し、プリフォーム２４の本体２６を位置付けることができる。

出口４２に直ぐ隣接して、弁シート４８を規定する内面を備えた主ボア３８が設けられている。この表面は、好適には円錐台形状で設けられているが、形状が密封ピン３４の対応する密封面５０と係合する際に弁シートとして機能するのであればその他の形状であってもよい。図示されている実施形態のノズル１２では、密封ピンの密封面５０は、対応する円錐台形状の外面により規定されている。通常は図１Ａで示されている最下位置又は延長位置において、密封ピン３４は、密封面５０が主ボア３８の弁シート４８と密封された形で係合し、密封ピン３４の末端５２が出口４２に向けて延びるようにして位置付けられる。

ノズル１２の最初の動作中、密封ピン３４は、アクチュエータ３６により前進され、密封面５０が弁シート４８と係合する。それにより、主ボア３８はプリフォーム２４の内部から密封され、成形媒体４５は入口４０を通じて主ボア３８に供給される。密封面５０と弁シート４８との間の係合の性質については、成形媒体４５が主ボア３８から出口４２に流出しないものとする。

密封ピン３４の中央ボア６６内には延伸ロッド５６が配されている。延伸ロッド５６は円筒形状で、プリフォーム２４の閉端２８の内面と係合するように形状付けられた末端５８を有する。延伸ロッド５６は中央ボア６６内で、後退位置から延長位置までを軸方向にスライド可能である。後退位置では、延伸ロッド５６の末端５８は密封ピン３４の末端５２に戻るか、又は、隣接する。延長位置では、延伸ロッド５６の末端５８はプリフォーム２４の閉端２８と係合する。延伸ロッド５６の前進及び後退のために、延伸ロッド５６はアクチュエータ６０に連結されており、また、ピストンを有して機械、空気圧、液圧、サーボ又はその他の手段により駆動され得る。

図１Ａに示されているように、密封面５０が弁シート４８に係合した状態で、延伸ロッド５６は延長されて最初にプリフォーム２４の閉端２８に係合する。その後、延伸ロッド５６はアクチュエータ６０によりさらに前進されて、図１Ｂに示されているように、プリフォーム２４を軸方向に延伸させる。プリフォーム２４内に誘導される軸方向の延伸量は、プリフォーム２４の部分的又は全体的な軸方向の延伸とすることができる。図１Ａ及び図１Ｂでは、プリフォーム２４は部分的に軸方向に延伸されている様子が示されているが、理解されるように、プリフォーム２４の閉端２８が型キャビティ２０を規定する内面１８の底壁と係合するように延伸ロッド５６を前進させてプリフォーム２４を全体的に軸方向に延伸してもよい。この段階の操作中に行われる延伸の量は、プリフォーム２４、容器及びその他の処理要素の特定の設計に応じて決定される。

プリフォーム２４が十分に軸方向に延伸された後、延伸ロッド５６を密封ピン３４の中央ボア６６内に後退させることができる。あるいは、図１Ｂに示されているように、延伸ロッド５６をその延長位置で保持してもよい。同時に、密封ピン３４も後退され、それにより、図１Ｂに示されているように密封面５０が弁シート４８から隔離する。密封面５０が弁シート４８から後退すると、ノズル本体３２の主ボア３８はプリフォーム２４内部と液通し、加圧された成形媒体４５が出口４２から噴出し、プリフォーム２４内に射出される。

成形媒体４５の出口開口４２からの噴出は、プリフォーム２４内及び延伸ロッド５６の周囲に液体の噴射又は細流（以下、細流６２と呼称する）を形成するようにして行われる。細流６２は、具体的には図１Ｂに示されているように最初にプリフォーム２４の閉端２８に衝突する。その後、結果として生じた成形媒体４５の流れは、キャビティ２０を規定する面１８に沿ってプリフォーム２４を径方向に膨張させ、さらに必要に応じてプリフォーム２４を軸方向に延伸させるように働き、それにより、成形媒体４５を用いて容器６４を形成すると共に充填する。

いくつかの場合には、プリフォーム２４には、プリフォーム２４の口部２２と全体的に円筒形の本体２６の部分との間に移行部９０が設けられている。移行部９０は、口部２２から本体２６の円筒形部分に至るまで徐々に縮径かつ肉厚となっている。その結果、本体２６の円筒形部分に隣接するプリフォーム２４の移行部９０の端部における内径は、ノズル１２に隣接する口部２２の内径よりも非常に小さい。また、プリフォーム２４が延伸ロッド５６により延伸されると、プリフォーム２４の内径は閉端２８に向かってさらに減少する。

最初にプリフォーム２４に射出される細流６２の温度は、プリフォーム２４のガラス転移温度よりも低く、細流６２と移行部９０の材料との接触作用により、移行部９０の材料が尚早に容器の形成に不利な温度まで凍結又は冷却されることがある。また、細流６２を形成する成形媒体４５の液性により、成形媒体が空気である場合と比べて、熱が移行部９０の材料から一層伝導しやすくなる。成形媒体４５との接触による尚早な移行部９０の材料の凍結／冷却は、結果として得られる容器の形成にむらを生じさせるか、又は、容器の形成中にプリフォーム２４を裂傷又は破裂させる可能性もある。

生じ得るこれらの問題を防止するために、本発明の１つの側面によれば、ノズル１２の主ボア３８の出口４２の径（出口径）は、プリフォーム２４の内径（Ｄｐ）よりも小さく寸法付けられている。なお、プリフォーム２４の内径（Ｄｐ）は、移行部９０がプリフォーム２４の本体２６に合流する箇所、又は、延伸後のプリフォーム２４の本体２６の別の箇所の径であり得る。明瞭化のために、留意すべき点として、プリフォーム２４の閉端２８の内半径は、プリフォーム２４の最小内径の判定に用いられるものではない。出口開口のこうした寸法付けにより、細流６２の外径（Ｄｓ）もプリフォーム２４の内径（Ｄｐ）より小さくなる。好適には、細流６２の外径（Ｄｓ）は、プリフォーム２４の最小内径よりも２ｍｍ以上小さい。このように細流６２をプリフォーム２４の内壁からさらに隔離することにより、細流６２に存在し得る乱流を許容すると共に、最大径の細流６２をプリフォーム２４の閉端２８と係合させることができる。プリフォーム２４の径方向の膨張時に、細流６２が最初に移行部９０に接触するのを防止することができる。一方で、プリフォーム２４内への成形媒体４５の高い流速により、細流６２はプリフォーム２４の本体２６を充填し、容器を径方向に膨張及び形成することができる。

理解されるように、細流６２の外径（Ｄｓ）の制御は、幅狭の移行部９０を有さないプリフォーム２４を用いて行うこともできる。こうした場合であっても、細流６２の外径（Ｄｓ）は、プリフォーム２４の最小寸法の内径（Ｄｐ）よりも小さく寸法付けられるだろう。

また、細流６２の温度は、適正な径方向の膨張、及び、さらには所望の軸方向の延伸を許可するような温度でなければならない。したがって、細流６２の温度は、プリフォーム２４がそのガラス転移温度未満に冷却され、それにより容器の効果的かつ完全な形成機能が損なわれることがない約１０℃乃至１００℃の範囲である。この点に関して、成形媒体４５を、主ボア３８への流入前又は流入後に、供給源４４の温度より高い温度まで加熱することができる。こうした加熱は、加熱部品（図示せず）を主ボア３８の少なくとも一部に隣接してノズル本体３２内に配することにより実現できる。

プリフォーム２４の延伸及び容器の形成を補助するために、センタリングロッド６８を使用することができる。図２Ａ及び図２Ｂに示されているように、センタリングロッド６８は液圧ブロー成形システム１０と接続して設けられる。センタリングロッド６８を有する点を除けば、図２Ａ及び図２Ｂに示されているシステム１０は図１Ａ及び図１Ｂに示されているシステム１０と同一である。そのため、共通の部品及び特徴は同一の参照符号を付けて、これら共通の部品及び特徴についての説明は図２Ａ及び図２Ｂに関して省略する。先の説明を参照によりここで組み込むものとする。

図２Ａ及び図２Ｂに示されているように、センタリングロッド６８は、型１４の概して型半部１６同士の間に延びており、接触端７０がプリフォーム２４の閉端２８と係合するように位置付けられている。接触端７０の端面は、プリフォーム２４の閉端２８の形状に沿った形状を有する。本例では、接触端７０の端面は、凹形又は皿形である。接触端７０の凹形はさらに、その内部に形成された中央凹みを有し、プリフォーム２４の射出成形の始めに使用されるゲートの痕跡を収容するように設計されている。

ここで、図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、これらの図に示されている実施形態は、延伸ロッド５６が使用されていない点を除いて図１Ａ及び図１Ｂの実施形態と同様である。延伸ロッド５６が含まれていない点を除いて、図３Ａ及び図３Ｂに示されているシステムは、図１Ａ及び図１Ｂに示されているシステム１０と同一である。そのため、共通の部品及び特徴は同一の参照符号を付けて、これら共通の部品及び特徴についての説明は図１Ａ及び図１Ｂに関連付けて省略する。先の説明を参照によりここで組み込むものとする。

延伸ロッド５６を使用する代わりに、図３Ａ及び図３Ｂのシステムでは、細流６２を利用してプリフォーム２４の延伸を行う。したがって、細流６２は、細流６２が液体ベクトルとして機能可能な力で射出され、プリフォーム２４を軸方向に延伸させ、その後、プリフォーム２４を容器の形状を規定するキャビティ２０の面１８に沿って径方向に膨張させる。その他の全ての側面については、図３Ａ及び図３Ｂの実施形態は図１Ａ及び図１Ｂと同様である。

同様に、図４Ａ及び図４Ｂの実施形態は図３Ａ及び図３Ｂに示されている実施形態と同様であるが、センタリングロッド６８が液体ベクトルと共に使用される点で異なっている。この後者の意味において、図４Ａ及び図４Ｂは、図２Ａ及び図２Ｂと同様でもある。図２Ａ及び図２Ｂに示されているように、延伸ロッド６８は、プリフォーム２４の最初の延伸に先立ってプリフォーム２４の閉端２８と係合する。液体ベクトルが生じると、センタリングロッド６８は、プリフォーム２４の延伸速度と略等しい速度で後退する。センタリングロッド６８の後退は、プリフォーム２４の延伸に直接的に対応し得る。すなわち、センタリングロッド６８は、延伸されたプリフォーム２４の影響を受けて後退され得る。代替的には、センタリングロッド６８の後退は、センタリングロッド６８を最初に延長しプリフォーム２４に係合させるために用いるアクチュエータ７２により制御することができる。センタリングロッド６８の後退の制御にも、細流６２が接触端７０又はセンタリングロッド６８に加える圧力を測定するためのセンサ７４を用いたフィードバックループを利用することができる。フィードバックループの利用により、プリフォーム２４の延伸速度を、所望の一定又は可変の速度に維持又は制御することができる。

それぞれの実施形態において、上記の細流６２及び液体ベクトルを確実に強固に形成され方向付けられた細流として形成するために、出口４２は、噴出角度を規定する末端部を有する。いずれの図でも示されているように、出口４２はその長さ全体にわたって一定の内径を有する。噴出角度により規定される径は、出口４２の径と等しいか、又は、それより僅かに大きい。好適には、噴出角度は５度未満である。さらに好適には、噴出角度の径は、密封ピンボアと等しく、したがって、０度又は約０度である。

Claims (20)

1. プラスチック製プリフォームから容器を形成するための方法であって、前記容器の形状のキャビティを規定する内面を有する型内に、閉端及び開端により画定され前記プリフォームの最小径を規定する本体を有する前記プリフォームを位置付ける位置付けステップと、成形媒体を前記プリフォーム内に射出する射出ステップと、前記型内で前記プリフォームを軸方向に延伸する延伸ステップと、射出された前記成形媒体により、前記容器の形状を規定する前記キャビティの内面に沿って前記プリフォームを径方向に膨張させる膨張ステップとを含み、
   前記射出ステップはさらに、前記成形媒体を前記プリフォームの前記最小径未満の外径を有する細流に形成するステップと、前記細流が前記プリフォームの前記閉端に最初に衝突するように前記細流を前記プリフォーム内に方向付けて、前記プリフォームの前記閉端以外の部分に最初に衝突することを防止するステップとを含むことを特徴とする方法。
2. 請求項１記載の方法において、前記プリフォームは、前記プリフォームの口部と本体との間に延設された移行部を有し、前記移行部は、前記プリフォームの前記口部から前記本体に至るまで縮径しており、前記成形媒体の前記射出ステップはさらに、前記細流を形成し、前記細流が前記移行部に衝突しないように前記細流を射出するステップを含むことを特徴とする方法。
3. 請求項２記載の方法において、前記成形媒体の前記射出ステップはさらに、前記細流を形成し、前記細流が前記プリフォームの前記本体に衝突しないように前記細流を射出するステップを含むことを特徴とする方法。
4. 請求項１記載の方法において、前記プリフォームを軸方向に延伸する前記延伸ステップは、延伸ロッドを、前記延伸ロッドが前記プリフォーム内に延長される延長位置まで移動させ、前記プリフォームに接触させるステップを含むことを特徴とする方法。
5. 請求項３記載の方法において、液体の前記射出ステップは、前記延伸ロッドを前記プリフォーム内で延長しながら行われることを特徴とする方法。
6. 請求項１記載の方法において、液体の前記射出ステップは、前記プリフォームを軸方向に延伸する前記延伸ステップの後に行われることを特徴とする方法。
7. 請求項１記載の方法において、前記プリフォームを軸方向に延伸する前記延伸ステップは、前記プリフォーム内に射出された前記成形媒体が前記プリフォームに加える力により、前記プリフォームを軸方向に延伸するステップを含むことを特徴とする方法。
8. 請求項１記載の方法において、前記成形媒体の前記射出ステップはさらに、前記プリフォームの前記本体の前記最小径よりも２ｍｍ以上小さい径を有する前記細流を形成するステップを含むことを特徴とする方法。
9. 請求項１記載の方法において、当該方法はさらに、センタリングロッドを前記キャビティ内に延長するステップと、前記プリフォームの前記閉端の外面を前記センタリングロッドと係合させるステップと、前記プリフォームの軸方向の延伸において、前記センタリングロッドを後退させるステップとを含むことを特徴とする方法。
10. プラスチック製プリフォームを容器へと液圧ブロー成形するための成形システムであって、
    前記容器の形状の型キャビティを規定する内面を有すると共に、閉端と開端との間に延設され前記プリフォームの最小内径を規定する本体を有するプリフォームを内部に収容するように構成された型と、
    貫通する主ボア、並びに、前記主ボアへの入口及び出口径を規定する前記主ボアからの出口を有するノズル本体を有するノズルと、
    前記ノズルに対して閉位置と開位置との間を移動可能な密封ピンであり、前記閉位置では前記出口を前記主ボアから塞止し、前記開位置では前記出口を塞止しない密封ピンと、
    前記ノズルに連結された、前記容器中に貯留される液体である成形媒体の供給源とを有し、
    前記出口径は、前記プリフォームの前記最小内径未満であり、それにより、成形中に前記成形媒体は前記出口から前記プリフォーム内へ細流として射出され、前記細流は前記プリフォームの前記本体に衝突しないことを特徴とする成形システム。
11. 請求項１０記載の成形システムにおいて、前記プリフォームの前記本体は、前記開端から前記閉端に向かって延設された移行部を有し、前記移行部は、前記口部から前記閉端に向かって縮径していることを特徴とする成形システム。
12. 請求項１１記載の成形システムにおいて、前記出口径は、前記プリフォームの前記最小内径よりも２ｍｍ以上小さい径を有することを特徴とする成形システム。
13. 請求項１０記載の成形システムにおいて、当該成形システムはさらに、前記密封ピンの中央ボアに設けられ、後退位置と延長位置との間を移動可能な延伸ロッドを有し、前記延長位置において前記延伸ロッドは前記プリフォーム内に延長されることを特徴とする成形システム。
14. 請求項１３記載の成形システムにおいて、前記延伸ロッドは前記出口の中央に延長されることを特徴とする成形システム。
15. 請求項１３記載の成形システムにおいて、当該成形システムはさらに、後退位置と延長位置との間を移動可能なセンタリングロッドを有し、前記延長位置において前記センタリングロッドは、前記プリフォームの前記閉端の外面に接触することを特徴とする成形システム。
16. 請求項１０記載の成形システムにおいて、当該成形システムはさらに、後退位置と延長位置との間を移動可能なセンタリングロッドを有し、前記延長位置において前記センタリングロッドは、前記プリフォームの軸方向の延伸時に前記プリフォームの前記閉端の外面に接触することを特徴とする成形システム。
17. 請求項１０記載の成形システムにおいて、前記出口は噴霧角度を規定する末端部を有することを特徴とする成形システム。
18. 請求項１７記載の成形システムにおいて、前記噴霧角度は、前記出口を貫通する中心縦軸に対して規定され、０度〜５度の範囲であることを特徴とする成形システム。
19. 請求項１７記載の成形システムにおいて、前記噴霧角度は、前記出口を貫通する中心縦軸に対して規定され、約０度であることを特徴とする成形システム。
20. 請求項１０記載の成形システムにおいて、前記プリフォームの前記最小内径は、前記プリフォームの移行部により規定されることを特徴とする成形システム。

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