(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6095688
(24)【登録日】2017年2月24日
(45)【発行日】2017年3月15日
(54)【発明の名称】成型した容器に陽圧を加えるための、成型装置および方法
(51)【国際特許分類】
B29C 49/18 20060101AFI20170306BHJP
【FI】
B29C49/18
【請求項の数】16
【全頁数】8
(21)【出願番号】特願2014-551334(P2014-551334)
(86)(22)【出願日】2013年1月4日
(65)【公表番号】特表2015-506294(P2015-506294A)
(43)【公表日】2015年3月2日
(86)【国際出願番号】US2013020260
(87)【国際公開番号】WO2013103798
(87)【国際公開日】20130711
【審査請求日】2015年12月16日
(31)【優先権主張番号】61/583,336
(32)【優先日】2012年1月5日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】510156594
【氏名又は名称】アムコー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000338
【氏名又は名称】特許業務法人HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
(72)【発明者】
【氏名】マスト,ルーク エー.
(72)【発明者】
【氏名】ベイツ,ピーター
(72)【発明者】
【氏名】ウィルソン,ブラッドリー
【審査官】
内藤 康彰
(56)【参考文献】
【文献】
特開昭59−020628(JP,A)
【文献】
特開平02−059318(JP,A)
【文献】
特開平06−270235(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B29C49/00−51/46
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
容器を形成する方法であって、
第1金型の内部において、前記容器の第1形状(primary form)をブロー成型する工程であって、前記第1形状は外面を有している工程と;
前記第1形状を収縮させるため、および前記容器の収縮形状を形成するために、前記第1形状の前記外面に流体を加える工程と;
第2金型の内部において、前記収縮形状から前記容器の第2形状(secondary form)をブロー成型する工程と:
を包含し、
前記第1形状の前記外面に前記流体を加える工程の間に、前記第1形状中に内部流体を供給する工程をさらに包含する、容器を形成する方法。
【請求項2】
前記流体を加える工程は、加熱した流体を供給する工程を包含し、且つ、前記流体を加える工程は、前記第1形状の前記外面に前記加熱した流体を加える工程を包含する、請求項1に記載の容器を形成する方法。
【請求項3】
前記加熱した流体は、およそ華氏40度〜華氏1000度の温度を有する、請求項2に記載の容器を形成する方法。
【請求項4】
前記第2形状をブロー成型する前に前記第1形状を再加熱する工程をさらに包含する、請求項1に記載の方法。
【請求項5】
前記流体を加える工程は、前記第1形状が前記第1金型の内部にある間に生じる、請求項1に記載の方法。
【請求項6】
前記流体を加える工程は、前記第1金型において規定されている流路を介して前記流体を加える工程を包含する、請求項5に記載の方法。
【請求項7】
前記第1金型は、固定部を含んでおり、前記流路は前記固定部を貫通して規定されている、請求項6に記載の方法。
【請求項8】
前記第1金型は、固定部と、前記固定部に対して相対的に移動する可動部とを含んでおり、前記流路は前記固定部と前記可動部との間に規定されている、請求項6に記載の方法。
【請求項9】
前記第1金型は、固定部と、前記固定部に対して相対的に移動する可動部とを含んでおり、前記流路は前記可動部を貫通して規定されている、請求項6に記載の方法。
【請求項10】
前記可動部は、押し上げ部材および逆延伸棒(counter stretch rod)のうちの少なくとも1つを含む、請求項9に記載の方法。
【請求項11】
前記流体は気体である、請求項1に記載の方法。
【請求項12】
前記流体を加える工程は、既定の外部圧力で前記流体を加える工程を包含しており、前記既定の外部圧力は、およそ10〜300psiである、請求項1に記載の方法。
【請求項13】
前記容器は、高分子材料製の容器である、請求項1に記載の方法。
【請求項14】
前記流体を前記外面に加える工程は、既定の外部圧力で前記外面に前記流体を加える工程を包含しており、
前記第1形状中に前記内部流体を供給する工程は、既定の内部圧力で、前記第1形状中に前記内部流体を供給する工程を包含しており、
前記外部圧力は常に前記内部圧力よりも高い、請求項1に記載の方法。
【請求項15】
前記第1形状中に内部流体を供給する工程は、最大で200psiまでの内部圧力で前記内部流体を供給する工程を包含する、請求項1に記載の方法。
【請求項16】
前記第1形状中に内部流体を供給する工程は、およそ華氏40度〜華氏1000度の温度で前記内部流体を供給する工程を包含する、請求項1に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
(関連出願の相互参照)
本出願は、米国仮出願第61/583,336号(2012年1月5日出願)の優先権を主張する。上記仮出願の全ての開示内容は参照によって本願明細書に組み込まれる。
【0002】
本開示は成型装置に関し、より詳細には、成型した容器に陽圧を加えるための、成型装置、および対応する方法に関する。
【背景技術】
【0003】
この節では、本開示に関連する背景技術の情報を示しているが、それらは必ずしも先行技術ではない。
【0004】
環境問題およびその他の懸念の結果として、従来ではガラス容器中に供給されていた数多くの商品を包装するために、プラスチック容器(より詳細にはポリエステル容器、およびさらにより詳細にはポリエチレンテレフタレート(PET)容器)が、今日では、かつてより多く用いられている。製造業者および充填業者(fillers)ならびに消費者は、PET容器が軽量であり、安価であり、再生利用可能であり、大量に生産可能であることを認識している。
【0005】
ブロー成型されたプラスチック容器は、数多くの商品の包装においてありふれたものになった。PETは結晶性重合体であり、このことは非晶質または半結晶性の形態において入手可能であることを意味している。材料の完全性を維持するためのPET容器の機能は、PET容器の“結晶化度”としても知られている、結晶形態におけるPET容器のパーセンテージに関連する。以下の数式は、結晶化度のパーセンテージを体積含有率として定義している:
【0006】
【数1】
【0007】
ここで、ρはPET材料の密度であり、ρ
aは純粋な非晶質のPET材料の密度(1.333g/cc)であり、ρ
cは純粋な結晶材料の密度(1.455g/cc)である。容器がブローされると、当該容器中に商品が充填され得る。
【0008】
いくつかの場合において、容器は複数のブロー成型工程において形成される。例えば、第1金型の内部において容器の第1形状(primary form)が最初にブロー成型され、続いて、容器の第2形状(secondary form)が第2金型の内部においてブロー成型される。第1金型および第2金型の大きさは、容器の第1形状が第2金型の内部に適合させられるように、制御される。例えば、第1金型内部の空洞は、第2金型が容器の第1形状を収容することができるように、第2金型の空洞としばしばほぼ同等である。
【0009】
また、容器の第1形状は、第1金型の内部において成型された後、しばしばわずかに縮む。したがって、第1金型と第2金型の大きさは、容器の第1形状のこの収縮を考慮して、さらに制御される。また、いくつかの実施形態では、第1形状の収縮を促進し、制御するために、第1金型の内部において第1形状が形成された後に、第1形状の内部において吸引が行われる。同様に、いくつかの実施形態において、第1形状の収縮量を増加させ、制御するために、第1金型の内部において第1形状はブロー形成された後、再加熱される。
【発明の概要】
【0010】
この節では、本開示の概要を示しているが、包括的な本開示の全ての範囲または全ての特徴を示すものではない。
【0011】
容器を形成するための方法が開示されている。当該方法は、第1金型の内部において容器の第1形状をブロー成型する工程を包含している。第1形状は外面を備える。また、当該方法は、第1形状を収縮させるため、および容器の収縮形状を形成するために、第1形状の外面に流体を加える工程を包含している。さらに、当該方法は、第2金型の内部において、前記収縮形状から、前記容器の第2形状をブロー成型する工程を包含している。
【0012】
適用可能性のさらなる分野は、本明細書に示した記載から明らかである。この概要における記載および特定の実施例は、例証の目的を意図するものであり、本開示内容の範囲を限定することを意図するものではない。
【0013】
本明細書に記載された図面は、選択された実施形態の例証的な目的のみのためのものであり、可能な全ての態様のためのものではなく、本開示の範囲を限定することを意図していない。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【
図1】
図1は、本開示の教示に係る成型装置の実施形態の概略図である。
【
図2】
図2は、
図1に係る成型装置の第1金型の概略的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
対応する符号は、複数の図面間で対応する構成要素を示している。
【0016】
次に、添付されている図面を参照しながら、実施形態についてさらに詳しく説明する。
【0017】
まず、
図1を参照すると、本教示の典型的な実施形態によって、成型装置10が概略的に説明されている。説明する通り、装置10は、複数の別個のブロー金型12およびブロー金型24中で容器をブロー成型するために使用することができる。
【0018】
一般的に、成型装置10は第1金型12を含んでいてもよく、当該第1金型12中で、容器の第1形状14を形成することができる。詳細には、第1金型12は、内面18を有する空洞16を含んでいてもよく、空洞16の内部において第1形状14をブロー成型することができる。例えば、(仮想線で示されている)予備成型品(preform)20を空洞16の内部に配置することができ、ブローピン19によって、既定の圧力(例えば、およそ400〜600psi)で、予備成型品20中に空気または他の流体を導入して、内面18に対して予備成型品20を膨張させて容器の第1形状14を形成することができる。第1形状14は外面32(すなわち、第1金型12の内面18に直接接触している表面)を含んでいてもよい。
【0019】
説明する通り、第1形状14をブロー成型した後、この第1形状14を制御された様式で収縮させ、第1形状14から(仮想線で示された)収縮形状22を形成する。したがって、説明する通り、より効率的な方法で容器を形成することができる。
【0020】
装置10は、内面28を有する内部空洞26を備える、第2金型24をさらに含んでいてもよい。説明する通り、内部空洞26中に、収縮形状22(仮想線で示されている)を配置することができ、既定の圧力(例えば、およそ400〜600psi)で、収縮形状22中に空気または他の流体を導入して収縮形状22を内面28に対して膨張させ、容器の第2形状30を作成してもよい。
【0021】
いくつかの実施形態において、第2形状30は、所望の容器の最終的な外形の寸法およびその他の特徴を有していてもよい。しかし、当該装置10は、第2形状30から所望の容器をブロー成型するために、第2金型24の後で使用されるさらなる金型を含んでいてもよいことが理解される。
【0022】
また、前述した実施形態では、容器の第1形状14は予備成型品20からブロー成型されるが、容器の第1形状14は、任意の好適な方法において(例えば、押出ブロー成型、射出ブロー成型、および延伸ブロー成型等を介して)作成され得ることが理解される。
【0023】
次に、
図1と
図2を参照して、第1金型12およびその使用方法について、さらに詳細に説明する。第1金型12の内面18は複数の固定部34(すなわち、第1形状14の形成の間に固定したままの表面)を含んでいてもよい。例証されている実施形態において、固定部34は、主に第1形状14の側壁35を形成するために用いられる。内面18は、1つ以上の可動部36(すなわち、第1形状14の形成の間に移動する面)をさらに含んでいてもよい。例えば、可動部36は、押し上げ部材38および/または逆延伸棒(counter stretch rod)40を含んでいてもよい。この逆延伸棒40は、空洞16の長手方向の軸Xと実質的に並列されていてもよく、押し上げ部材38に包囲されていてもよい。また、押し上げ部材38は軸Xに中心をおいてもよく、金型12の周辺部44に包囲されていてもよい。
【0024】
例証された実施形態において、押し上げ部材38および逆延伸棒40は、容器の第1形状14の底42を形成するために用いることができる。詳細には、押し上げ部材38は、金型12の周辺部44に対して、軸Xに沿って鉛直方向に移動し、外面32を押し上げて底42の部分を形成することができる。同様に、逆延伸棒40は、押し上げ部材38に対して、軸Xに沿って鉛直方向に移動し、外面32を押し上げて底42の別の部分を形成することができる。押し上げ部材38および逆延伸棒40は、容器の第1形状14の形成の間、任意の好適な時間に、独立して作動するか、共に作動することができる。第1形状14の底42は、押し上げ部材38のみを用いて、逆延伸棒40のみを用いて、押し上げ部材38と逆延伸棒40との両方を用いて、または他の好適な方法によって作成することも可能である。
【0025】
いくつかの実施形態において、1つ以上の第1流路52を、第1金型12の固定部34を貫通して規定してもよい。また、固定部34と押し上げ部材38との間に、1つ以上の第2流路46を規定してもよい。さらに、1つ以上の第3流路48を押し上げ部材38内のみに規定してもよい。さらに、1つ以上の第4流路50を逆延伸棒40内のみに規定してもよい。第1流路、第2流路、第3流路および第4流路(流路46、流路48、流路50、および流路52)のうちの1つ、または、第1流路、第2流路、第3流路および第4流路(流路46、流路48、流路50および流路52)のうちの任意の数/組み合わせが本開示の範囲から逸脱することなく存在し得ることが理解される。また、流路46、流路48、流路50および流路52を、金型12内の任意の好適な様式および任意の好適な位置に定めてもよい。さらに、流路46、流路48、流路50、および流路52は、流路46、流路48、流路50、および流路52から出ていく流体の、流量、温度、分布を、制御および最適化するための、任意の好適な、形状、サイズ、直径、横断面積などを有する。したがって、説明する通り、流路46、流路48、流路50および流路52から出る流体は、第1形状14の外面32のほぼ全体にわたって、ほぼ均一に陽圧を分布させることができる。
【0026】
流路46、流路48、流路50および流路52を、流体源54に流体連結してもよい。流体源54は、任意の流体(気体(例えば空気)など)を供給することができる。同様に、流体を既定の温度(例えば、およそ華氏40度〜華氏1000度)まで加熱することもできる。したがって、説明する通り、流路46、流路48、流路50および流路52を通じて、流体(加熱した空気など)を、第1形状14の外面32に供給し、これにより第1形状14を、金型12の内面18から離して収縮させ、収縮形状22(仮想で示されている)を作成することができる。このことにより、容器を作成する工程の効率を向上させることができる。
【0027】
流体源54または他の流体源を、ブローピン19に作動可能に連結させることもできる。よって、ブローピン19は、第1形状14を形成するために、予備成型品20中に流体を導入することができる。また、説明する通り、ブローピン19が既定の圧力(例えば最大200psiまで)で第1形状14中に流体を導入している間に、流路46、流路48、流路50および流路52が同時に容器の第1形状14の外面32に流体を供給し、これにより、第1形状14の収縮量を制御することができる。
【0028】
成型装置10は、再加熱装置56をさらに含んでいてもよい。再加熱装置56は、任意の好適な種類のものであればよい。例えば、再加熱装置56は、第1金型12と第2金型24とから分離されている加熱したオーブンであってもよい。したがって、説明する通り、収縮形状22を、第2金型24に導入する前に、再加熱装置56によって再度加熱してもよい。また、いくつかの実施形態において、再加熱装置56は、収縮形状22が第1金型12の内部に留まっている間に第1金型12を加熱する加熱素子であってもよい。
【0029】
次に、成型装置10を使用する方法について説明する。まず、予備成型品20を準備する。予備成型品20は、高分子材料などの任意の好適な材料(例えばPET)で作成すればよい。また、予備成型品20を(例えばオーブン内で)加熱してもよい。さらに、予備成型品20を第1金型12の中に配置し、ブローピン19によって、予備成型品20中に流体を導入して第1形状14をブロー成型することができる。第1形状14をブロー成型するために予備成型品20の中に導入される流体の圧力は、任意の好適な圧力(例えば、およそ400〜600psi)であればよい。
【0030】
次に、流路46、流路48、流路50および流路52のうちの1つ以上を通じて、流体源54によって、空気または他の流体を第1形状14の外面32に供給することができる。これにより、第1形状14を、第1金型12の内面18から離して、縮小および収縮させ、収縮形状22を形成させることができる。いくつかの実施形態において、陽圧は、外面32の全体にわたって、ほぼ均一に分布する。流路46、流路48、流路50および流路52から出る流体は、任意の好適な圧力(例えばおよそ10〜300psi)で供給すればよい。流路46、流路48、流路50および流路52によって供給される流体は、任意の好適な温度(例えば、およそ華氏40度〜華氏1000度)で供給すればよい。流体の温度を調整して、収縮量および結晶化度に影響を及ぼし、収縮量および結晶化度を制御することができる。
【0031】
さらに、いくつかの実施形態において、ブローピン19によって第1形状14中に流体を供給している間に、同時に、流路46、流路48、流路50および流路52によって外面32に流体を供給し、これにより収縮を制御することができる。ブローピン19によって、外面32に加えられている圧力よりも低い任意の好適な圧力(例えば最大200psiまでの)で流体を供給することができる。また、このブローピン19によって、任意の好適な温度(例えば、およそ華氏40度〜華氏1000度)で流体を供給することができる。
【0032】
続いて、いくつかの実施形態において、収縮形状22を冷却し、保存することができる。その後、当該収縮形状22を再加熱装置56中で再加熱してもよく、後のブロー成型のために、当該収縮形状22を第2金型24の内部に配置してもよい。また、いくつかの実施形態では、次のブロー成型のために、収縮形状22をまだ温かいうちに(すなわち、十分に冷却することなく)第1金型12から取り除き、第2金型の内部に配置してもよい。
【0033】
このように、第1形状14の外面32と第1金型12との間に陽圧を加えることによって、容器の第1形状14を、制御された方法において収縮させることができる。したがって、結果として得られる収縮形状22を、ほぼすぐに第2金型24に移すことができる。または、収縮形状22を第2金型24の中に入れる前の再加熱装置56の内部における再加熱時間がより短くて済むようになり得る。そして、第2金型24の内部の空洞26は、第1金型12の内部の空洞16よりも大幅に小さく形成しても、収縮品22は第2金型24の内部に適合させることができるため、このことにより金型の設計等が容易になる。したがって、装置10およびその使用方法であれば、ブロー成型容器の作成効率を向上させることができる。
【0034】
上述した実施形態においては、まだ第1金型12内にある間の第1形状14に陽圧を加える。しかし、本開示の他の実施形態においては、陽圧を外面32に加える前に、第1形状14を第1金型12から取り除いて、第1形状14を収縮形状22へと収縮させる。
【0035】
さらに、流体源54は、容器の第1形状14の外面32に、気体または他の流体を、制御された様式(例えば既定の圧力および温度等)において供給することができることが理解される。このようにして、収縮量および/または収縮率を制御することができる。
【0036】
上記の実施形態の記述は、例証および説明のために示されている。上記の説明は、本開示を網羅することまたは限定することを意図しているものではない。特定の実施形態の個別の要素または特徴点は、概してその特定の実施形態に限定されず、適用可能な場合には、明確に示すか記載されていなくとも、選択した実施形態において互換性があり、用いられ得る。同特定の実施形態の個別の要素または特徴点は、多くの方法において変更してもよい。このような変更は、本開示から逸脱するものとして解釈されるべきではなく、このような変更の全ては、本開示の範囲内に包含されることが意図されている。