JP6216874B2 - 容器成形の二段階装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、主に液体や粘性物質の容器の成形に関する。より詳細には、本発明は、予備成形物から液圧ブロー成形により容器を成形する装置および方法に関する。

プラスチック容器は液体や粘性物質を含む様々な製品の容器として広く用いられている。最も一般的なプラスチック容器の形態の一つは、ブロー成形プラスチック容器であり、ポリエステル物質、特にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から成形されることがよくある。一般的に、ブロー成形プラスチック容器はブロー型に熱した予備成形物を設置し、希望する容器の最終的な形を規定する型の空洞の内側表面に予備成形物が接触するまで、予備成形物を空気で膨張させることで成形される。一度膨張させられた予備成形物は、プラスチックが“凝固する”ために十分な時間、噴出気体の圧力により型の空洞の内側表面に保持され、成形容器は型から取り外される。

成形容器は、容器に意図された製品を充填する場所へ運ばれる。これには、容器の包装をして離れた場所へ容器を輸送する、あるいは小売業者や末端消費者に運送する最終的な製品の前の最終段階の工程を行うための局所的な施設へ容器を移動させる、等が含まれ得る。

以上の方法において、ブロー成形と充填は明確であり、容器に充填された製品を製造する工程で段階が分けられる。新しい工程は容器の成形をする製品の有用性を含む。噴出する媒体として空気を利用する代わりに、本工程では成形の媒体として液体を利用し、特に、容器に包装され最終消費者に販売される実際の製品を利用する。これを用いると、本工程の成形の種類は液圧ブロー成形に関連する。

従来のブロー成形では、型の空洞に導入された予備成形物を熱した後、予備形成物の重要な半径方向の拡張が、空気噴出の導入によって行われる前に、予備成形物の軸方向の伸長を開始するために、伸長ロッドが予備成形物の中に前進させられることがよくある。伸長ロッドは、一般的に半径方向の拡張の間中、予備成形物の中に残り続け、成形機械から結果として製造される容器が取り外される前に収縮させられる。

上記の要求を達成するために、同様に、列挙した欠点や他の関連する技術の制限を克服するために、本発明の一態様は、予備成形物から容器を成形する方法と装置を規定する。

一態様によれば、本発明は、容器の形状における空洞の表面を規定する型の中に予備成形物を配置する工程と、第一成形段階の間予備成形物に成形媒体を射出し、成形媒体は、液体であり、第一の流出率で射出され、特に予備成形物の閉端の方向に向けられる工程と、第一成形段階の間の成形媒体によって予備成形物の閉端に働く力に応じて、予備成形物を軸方向に拡張させる工程と、第二成形段階の間予備成形物に成形媒体を射出し、成形媒体は第二成形段階の間、第二の流出率で射出される工程と、第二成形段階の間、容器の形状に予備成形物を半径方向に拡張する工程と、を有する。

本発明の他の態様によれば、第二の流出率は第一の流出率よりも大きい。

本発明の他の態様によれば、第一成形段階において、成形媒体は第二成形段階で成形媒体が射出される際の流出口の直径よりも小さい径を持つ出口孔から射出される。

本発明の他の態様によれば、予備成形物の軸方向の拡張工程は、第一成形段階の間の成形媒体によって予備成形物に作用する力のみによって開始される。

本発明の他の態様によれば、第一成形段階および第二成形段階の間の成形媒体の射出は連続している。

本発明の他の態様によれば、第二成形段階の間の成形媒体の射出は、第一成形段階の間の成形媒体の射出への累積である。

本発明の他の態様によれば、成形媒体は、第一成形段階で予備成形物に射出される前に、整流器を通る。

本発明の他の態様によれば、予備成形物を軸方向に伸長する工程は、予備成形物にロッドを導入し、ロッドを経由して予備成形物に成形媒体を射出する工程を含む。

他の態様によれば、本発明は、予備成形物を軸方向に伸長する工程で、予備成形物にロッドを前進させる工程と、ロッドを前進させながら予備成形物に成形媒体を射出し続ける工程とを含む。

本発明の他の態様によれば、ロッドを前進させる工程の間、ロッドは予備成形物との接触を防がれている。

他の態様によれば、本発明は、予備成形物を半径方向に拡張する工程の前にロッドを収縮させる工程を含む。

他の態様によれば、本発明は、予備成形物を半径方向に拡張する工程の間にロッドを収縮させる工程を含む。

他の態様によれば、本発明は、センタリングロッドを型の空洞に延長し、センタリングロッドと予備成形物の閉端とを係合させる工程を含む。

他の態様によれば、本発明は、センタリングロッドを型の空洞に延長し、センタリングロッドと予備成形物の閉端とを係合させる工程を含む。

本発明の他の態様によれば、センタリングロッドは、軸方向の伸長工程の前に予備成形物の閉端と連動する。

本発明の他の態様によれば、予備成形物の軸方向の伸長の間、本願の方法はさらに、センタリングロッドが予備成形物の閉端との連動を維持したままセンタリングロッドを収縮させる工程を含む。

本発明の他の態様によれば、成形媒体は、第一成形段階で予備成形物に射出される前に整流器を通る。

本発明の他の態様によれば、第二の流出率は第二の速度を規定し、第一の流出率は第一の速度を規定し、第一の速度は第二の速度よりも大きい。

他の態様によれば、本発明は、予備成形物から容器を成形する液圧ブロー成形の成形装置を規定し、成形装置は、ノズルと、アクチュエータと、成形媒体の供給源とを有し、ノズルは流入口から流出口までを通して延伸する主要内腔を有するノズルの本体を含み、主要内腔の一部は弁座を規定し、ノズルは主要内腔で支えられると共に、閉塞位置と開放位置との間で移動可能な密閉栓を含み、密封栓は、封止表面を含み、入口孔から前記出口孔までを通して広がる中心内腔をさらに有し、アクチュエータは密封栓と対になると共に、密封栓を閉塞位置と開放位置との間で動かすように設計されており、閉塞位置では、封止表面は弁座と係合し流出口から主要内腔を隔離し、開放位置では封止表面は弁座から離れ、成形媒体の供給源は、容器に保持されうる液体製品であり、供給源はノズルと対になり、成形媒体は加圧状態でノズルに供給され、それにより、第一成形段階において、密封栓が閉塞位置にあり、形成媒体は中心内腔と出口孔を通って供給源から液体ベクトルとして予備成形物内に射出され、その後、密封栓は開放位置に動かされ、第二成形段階において、形成媒体は主要内腔と流出口を通って供給源から予備成形物内に射出され、出口孔は流出口の範囲内で中央に位置している。

本発明の他の態様によれば、出口孔は、流出口の直径よりも小さい径を有する。

本発明の他の態様によれば、出口孔は、流出口と同軸である。

本発明の他の態様によれば、出口孔は、密封栓の末端にある突起に形成され、密封栓が閉塞位置にあるとき、突起は流出口に伸びている。

本発明の他の態様によれば、密封栓が閉塞位置にあるとき、突起は封止するように流出口と係合する。

本発明の他の態様によれば、突起は封止表面と隣接している。

本発明の他の態様によれば、出口孔は５°より小さい噴射角度を規定する。

本発明の他の態様によれば、出口孔は０°付近の噴射角度を規定する。

他の態様によれば、本発明は、中心内腔の内側に位置する整流器を含む。

本発明の他の態様によれば、整流器は、出口孔から隔離される。

本発明の他の態様によれば、整流器は、中心内腔の内側で複数の副通路を規定する。

本発明の他の態様によれば、副通路は、中心内腔の内側に長軸方向に向きを定められた複数の羽根と、通路を通るような配列を有するバッフル板と、中心内腔の内部で軸方向に伸びる複数の管との内の少なくとも一つによって規定される。

他の態様によれば、本発明はさらに、中心内腔内部に位置し収縮位置と延長位置との間を移動可能なロッドを含み、収縮位置において、ロッドはおおよそ中心内腔の内側に位置し、延長位置において、ロッドの一部分は出口孔を通り外に出て、ロッドは成形媒体供給源と接続し、第一成形段階において供給される成形媒体が通る内側内腔を有する。

本発明の他の態様によれば、密封栓が開放位置にあるとき、ロッドは収縮位置にある。

本発明の他の態様によれば、密封栓が閉塞位置にあるとき、ロッドは延長位置にある。

他の態様によれば、本発明は、センタリングロッドを含み、センタリングロッドは延長位置と収縮位置の間を移動可能であり、延長位置において、センタリングロッドは型の空洞の内部に伸びており、収縮位置において、センタリングロッドは型の空洞から収縮している。

本発明の他の態様によれば、センタリングロッドの末端は、予備成形物の閉端と連動するように適合される。

本発明の他の態様によれば、センタリングロッドの末端は、皿状の形状を有する。

他の態様によれば、本発明は、中心内腔の内部に位置する整流器を含み、整流器は出口孔から隔離され、中心内腔の内側で複数の流動通路を規定する。

加えて、本発明の特徴と利点は、本明細書と別に添付した図面および特許請求の範囲を参照にして、後述の解説を吟味することで、技術を有する人物に難なく明確に理解できるようになる。

本発明の原理を導入した二段階ノズルの実施形態を組み込む液圧ブロー成形装置の概略図である。

本発明の第二の実施形態に係る二段階ノズルの実施形態を組み込む液圧ブロー成形装置の概略図である。

本発明の第三の実施形態に係る二段階ノズルの実施形態を組み込む液圧ブロー成形装置の概略図である。

図１（ａ）−（ｃ）にみられるものにさらにセンタリングロッドの使用を組み込んだ実施形態を示す概略図である。

出口孔に成形される密封栓の封止内腔の噴射角度を、上流側に位置する整流器と共に示した概略図である。

３Ａ−３Ｂにみられる一般的な形式のノズル内部に組み込まれる整流器を示す概略図である。

様々な実施形態の密封栓の栓内腔内部に規定され得る様々な種類の整流器の図である。

上述のように、液圧ブロー成形において、空気の代替として、成形媒体は液体である。ここで用いられるように、液体という用語は、水に近い粘性を有するこれらの液体（例えば、水に限らず、スポーツドリンク、お茶などの、飲料として消費される液体）に限られず、水よりもおおよそ大きい粘性を有し、粘性液体として知られるこれらの液体（例えば、これに限られないが、ケチャップのような調味料や食器洗い洗剤のような日用品として用いられる粘性液体）も含むように解釈される。

従来の伸長ロッドは最終製品を成形媒体として用いる液圧ブロー成形に用いられるように設計されていない場合がある。たとえば、伸長ロッドは製品供給源の汚染の可能性があり、結果として、製品の汚染を発生させないことを保証するために、複雑な洗浄装置と洗浄工程を要求する。本発明の一様態によれば、従来の伸長ロッドは、液体ベクトルとしてここで解釈されるものの方を選択するために除外されている。

液体のベクトルを利用することで、予備成形物の軸方向の伸長の開始または完了は、新たに形作られた容器に保持されるとみなされる最終製品を活用することで達成される。この予備成形物の初めの伸長を実現するために、本発明のさらなる特徴として、その後の軸方向の成形と容器の充填の完了と同様に、充填された容器の成形に対する二段階ノズルとその利用法が規定される。
（二段階ノズル）

図面を参照すると、液圧ブロー成形装置は図１Ａ−１Ｃに概略図として描かれ、通常、部材番号として１０が振られている。成形装置１０は、主たる構成要素としてノズル１２と少なくとも一つの型１４を含む。図には型１４は一つしか描かれていない。成形装置１０はさらに、ノズルと対になったアクチュエータ１１を有し、アクチュエータ１１はそれぞれの実施形態や特徴に関連する、下記で議論する様々な操作や成形段階のすべてを制御するように設計されている。

型１４は通常、型の片方１６の対によって形作られている。型の半分１６はそれぞれ内側表面１８を有し、希望する容器の形状を有する型の空洞２０を規定するために互いが組み合わさる。型の半分１６は、開いたり閉じたりするためにもう片方と蝶番式に取り付けられているかまたは接続されており、それにより型の半分１６は予備成形物２４と係合し、予備成形物２４の胴２６を型の空洞内に位置付けることを可能にしている。

型１４の上側部分は予備成形物２４を受け入れ保持するように設計される。保持され得る予備成形物２４の保持の手法の一つとして、予備成形物２４のねじ筋がつけられた末端２２が延長し型１４の上方に位置することで、型１４の頂部のへこんだ形に一致して収まるように予備成形物２４の支持すなわち制御リングが受け入れられることが挙げられる。型１４の対応した部分に収まるように支持リングが囲われ保持される等、型１４と予備成形物２４を保持し係合させるための様々な代替の手法が採用され得る。

型の空洞２０内部に予備成形物２４を設置する前に、予備成形物２４の胴２６は容器２５を成形し充填するために適した温度まで加熱される。予備成形物２４は様々な手法で加熱され、その手法には、放射加熱器や赤外線加熱器など従来技術の加熱器（図示せず）を通して予備成形物２４を加熱する手法が含まれる。予備成形物と容器の設計の特性によって、予備成形物２４の終端２２から閉端２８までの、胴２６の長さに沿って変則的な温度を誘導するように設計されても良い。

予備成形物２４は、様々な材料で作られ得る。好ましい材料の一つはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）である。容器を形作る他の材料として、これに限られないが、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）、混合熱可塑性樹脂およびこのような材料を組み合わせたものが含まれる。しかし、本発明においては、いかなる特定の材料の制限を想定していない。

型１４内部に設置され加熱された予備成形物２４とともに、予備成形物２４の胴２６は、図１Ａに図示される型の空洞２０の空いた空間に拡張する。その後、ノズル１２は、電動機駆動、空気圧駆動、または水圧駆動のアクチュエータ３０によって、予備成形物の末端２２の頂部または封止表面とノズル１２が係合するように動かされる。

ノズル１２は、ノズル胴３２と密封栓３４の二つの主要な構成要素を有し、密封栓３４はノズル胴３２の内腔３８の内部に位置している。以後、この内腔３８は主要内腔３８とみなされる。密封栓３４は、第二アクチュエータ３６によって、後述する主要内腔３８内部の延長位置と収縮位置の間を軸方向に移動可能である。第一アクチュエータ３０のように、第二アクチュエータ３６もまた電動機駆動、空気圧駆動、または水圧駆動であっても良い。代替として、一つのアクチュエータがノズル胴３２と密封栓３４両方の動きを実現し制御するように用いられても良い。

ノズル胴３２の主要内腔３８は、主要内腔３８に成形媒体を導入するための流入口４０と、成形媒体を射出するための流出口４２を有する。成形媒体の供給源４４は、流入口４０を経由して、主要内腔３８につながっている。主要内腔３８に受け入れられているとき、成形媒体は加圧状態であり、加圧は供給源４４そのもの、もしくはピストンやその他の手法による高圧ポンプの手法によって、ノズル１２の通路に発揮されるものから発生されても良いし、もしくはそれらに存在しても良い。主要内腔３８への成形媒体の供給を制御するために、弁座４６（図１Ａに図示し、１Ｂおよび１Ｃでは省略されている）が付属的に規定されても良い。

ふつう図１Ａおよび図１Ｂに描かれるような、密封栓３４のもっとも低い位置、すなわち拡張位置において、密封栓３４の末端６２の突起５２が、密封栓３４とノズル胴３２との間を流体的に密封するよう形作るように流出口４２に互いに係合するように伸びる位置に密封栓３４が置かれている。流出口４２に近接して、弁座４８を規定する円錐台形の内側表面を有する主要内腔３８が規定される。この表面は円錐台形の形状が好ましいが、それらが密封栓３４の封止表面５０と一致するように係合されるときの弁座のような操作が可能な形状である限り、他の形状でもよい。実施形態で描写されるノズル１２において、突起５２と隣接する密封栓３４の封止表面５０は、外側円錐台形表面の形状に一致するように規定される。拡張時、密封栓３４の封止表面５２は主要内腔３８の弁座４８を封止するように係合する。この突起５２と流出口４２を規定する表面との表面同士の間での封止係合は、主要内腔３８と予備成形物２４の内部との間の流体的連絡を封鎖する。

内腔も同様に密封栓３４を通じて規定され、後述する中心内腔５６とみなされる。中心内腔５６は入口孔５８から出口孔６０に延び、出口孔６０は密封栓３４の終端５４上の突起５２の内側に規定される。このように、中心内腔５６の出口孔６０は主要内腔３８の流出口４２と同軸、すなわちその内部の中心に位置し、主要内腔３８の流出口４２の直径よりも小さい。

主要内腔３８と同様の規則で、中心内腔５６もまた容器２５の成形と充填に用いられる成形媒体の供給源４４とつながっている。弁６４もしくは他の機構が、密封栓３４への成形媒体の加圧の供給を制御する。

ノズル１２の操作の第一段階において、密封栓３４が、封止表面５０が弁座４８と係合するようにアクチュエータ３６によって延長され、それによって予備成形物２４の内側から主要内腔３８が封止される。弁要素５０と弁座４８の間の係合の本質は、主要内腔３８からの成形媒体の流れが無いようにすることである。しかし、この第一段階において、中心内腔５６と結合された弁６４は開けられ、成形媒体の加圧された流れ６６は、出口孔６０から外へ射出されるように中心内腔５６に供給される。

出口孔６０からの成形媒体の射出は、予備成形物２４の内部での液体の流れ、液体ベクトル６８を規定するように実行される。図１Ｂにみられるように、向きと大きさをもつ液体ベクトル６８は、予備成形物２４の拡張を開始するために十分に高い速さと力をもって予備成形物２４の閉端２８に突き当たるように明確に定められる。拡張の開始を得るために必要な特有の速さと力は、予備成形物２４の設計や他の要因など様々な設計上の特徴に依存するだろう。液体ベクトル６８は、おおよそ１ｍｍから２０ｍｍの直径を有するのが好ましく、１ｍｍから６ｍｍの直径を有する方がより好ましい。加えて、液体ベクトル６８の温度は予備成形物２４が凝固したり冷えすぎたりしない温度でなければならない。むしろ、液体ベクトル６８の温度は、軸方向の拡張、続く半径方向の拡張、そして他のさらに必要な軸方向の拡張の適切な開始が許される温度である必要がある。このため、液体ベクトル６８の温度は、おおよそ１０℃から９０℃の間であることが好ましい。液体ベクトル６８の温度は、後述のガラスの転移温度よりも冷え、その結果、ノズル１２と装置１０の操作の第二段階における容器の成形を効率的にかつ十分に行うための能力に障害が発生しないように、予備成形物２４の半径方向の拡張に用いられる、続く流れ（第二段階の流れ）の温度よりも高い方が好ましい。これを考慮して、密封栓３４の中心内腔５６に侵入する前も、中心内腔５６を通っている間も、供給源４４の温度よりも高くなるように、成形媒体の流れ６６は加熱されても良い。このような加熱は、密封栓３４の内部や中心内腔５６の少なくとも一部分に近接する加熱要素（図示せず）の規定によって達成されても良い。

上記と同様に、ノズル１２の操作の第一段階の間、予備成形物２４は部分的に拡張されても良い（図１Ｂにみられるように、予備成形物２４の閉端２８は型の空洞２０の基礎表面１８から離れている）し、予備成形物２４は完全に拡張されても良い（予備成形物２４の閉端２８は型の空洞２０の基礎表面１８に接触している（図示せず））。この操作の第一段階の間に行われる拡張の大きさもまた、予備成形物２４、容器２５および他の加工上の要因の特徴的な設計に依存する。

予備成形物２４の初めの拡張が希望する大きさを実現すると、密封栓３４はノズル胴３２内部で収縮し、その結果弁座４８から封止表面５０が離れノズル流出口４２から突起５２が引き抜かれる。これにより、主要内腔３８に流出口４２を経由して予備成形物２４の内部との流体的な連絡がもたらされる。これがノズル１２の操作の第二段階であり、図１Ｃに概略が描かれる。

密封栓３４が収縮すると同時に、あるいはその前に、（もし規定されているなら）主要内腔３８と接続される弁４６は開かれ、加圧された成形媒体が主要内腔３８を通って流出される。様々な封止表面が離れるとともに、成形媒体はノズル流出口４２から予備成形物２４の中へ注がれる。ノズル流出口４２の開放とともに、液体ベクトル６８単体によって射出されるより大きな成形媒体の流出率（単位時間当たりの成形媒体の量）が確立され、予備成形物２４の内部に射出される。（第二段階における）第二の流出率は（第一段階における）第一の流出率よりも大きいが、（第二段階における）第二の流出率の速度は（第一段階における）第一の流出率の速度よりも遅い。主要内腔３８からの流れ６６’は、中心内腔５６からの流れ６６の補遺もしくは累積であることが望ましい。しかし、二つの流れ６６、６６’は、第二段階の間で主要内腔３８からの流れ６６’の開始が続く中で中心内腔５６からの流れ６６と共に連続したものであっても良い。

結果として、図１Ｃに描かれる成形媒体の流れ６６’’は、空洞２０を規定する表面１８と完全に一致するように予備成形物２４を軸方向と半径方向に拡張するよう機能し、これにより、容器２５に分配された商品もしくは最終製品となる容器２５の成形と充填の両方が成形媒体とともに行われる。
（ベクトルロッド）

図２Ａ−２Ｃを参照すると、図１Ａ−１Ｃにある装置１０に関する変形が描かれている。装置１０’は、ロッド、すなわちより明確にはベクトルロッド７０としてもみなされる空洞を有するロッドと関連する構成要素を含むこれらを除けば、前図にみられる装置１０と一致している。よって、図２Ａ−２Ｃにおいて共通する構成については再度議論をしない。これらの構成の完全な議論ついては、上記が参照となる。また、図２Ａと図２Ｃは前図に描かれる様々な動作部や弁が図示されないが、前述のアクチュエータや弁は個別に、もしくは選択的に本図に適用され得ることが理解される。

上記で簡単に説明したように、装置１０’は密封栓３４の一部として軸方向に可動のベクトルロッド７０を含む。より詳細には、ベクトルロッド７０は密封栓３４の中心内腔５６の内部に位置している。中心内腔５６にあるベクトルロッド７０により、成形媒体は中心内腔５６を直接流れることができない。この理由は、ベクトルロッド７０は成形媒体の供給源４４につなげられ、成形媒体は中心内腔５６の内部を通る代わりにベクトルロッド７０の内側内腔７２を通って供給されるからである。

図２Ｂにみられるように、ノズル１２の操作の第一段階の間、ベクトルロッド７０の終端にある出口孔７４から液体ベクトル６８が射出されると同時に、ベクトルロッド７０はアクチュエータ７４によって延長され、液体ベクトル６８は予備成形物２４の閉端２８に衝突するように向きを向けられ、その結果、液体ベクトル６８の力によって拡張が始まる。従来の伸長ロッドとは逆に、予備成形物２４の閉端２８やその他のいずれの部分にもベクトルロッド７０が実際に接触する時間は一切ない。むしろ、ベクトルロッド７０の終端はいつでも予備成形物２４の閉端から離れている。

予備成形物２４の拡張が完了すると、ベクトルロッド７０は密封栓３４の中心内腔５６に引き抜かれる。ベクトルロッド７０中心内腔５６への引き抜きは、ノズル１２の第二段階の開始の前に行われるのが好ましい。換言すれば、ベクトルロッド７０は密封栓３４の収縮と弁座４８と弁要素５０との離脱のまえに密封栓３４の中心内腔５６から引き抜かれる。引き抜きとして、ベクトルロッド７０は、ノズル胴３２の流出口４２からの成形媒体の流出の前に密封栓３４の内部に取り込まれる。主要内腔３８からの第二段階の流出の導入の前にベクトルロッド７０が収縮することにより、ベクトルロッド７０の外側と成形媒体の間の接触は最小限になる。

ノズル１２の第二段階の開始の前に収縮するベクトルロッド７０で議論されたようなベクトルロッド７０の収縮は付属的であって、ベクトルロッド７０が延長されたままで第二段階が開始されても良い。

操作の第二段階の間、ベクトルロッド７０が伸びたまま残り続ける例では、ベクトルロッド７０は完全に延長した位置では残り続けない。むしろ、ベクトルロッド７０は、容器２５の内部の成形媒体の最終充填量の調整を補助する位置まで部分的に収縮する。仮にベクトルロッド７０が操作の第二段階中完全に延長した位置に残り続けたとすると、ベクトルロッド７０の引き抜きによって成形媒体の水準がベクトルロッド７０によって排除されていた成形媒体の量に一致する量だけ減少することになる。ベクトルロッド７０を完全に延長することにより、結果として後述される容器を満杯にした時の希望する水準である成形媒体の最終充填水準をもたらし得る充填水準が減少する。ベクトルロッド７０によるいかなる余分な排除をも解消するために、ベクトルロッド７０は操作の第二段階の間、完全に拡張した位置から部分的に収縮される。このようにベクトルロッド７０が収縮して、成形媒体の充填水準が前もって定めた水準に達したとき、密封栓３４は主要内腔３８を閉じるように前進させられて、ベクトルロッド７０を通る成形媒体のいかなる流れも止められる。そして、さらなる成形媒体が容器２５への分配から防がれる。前もって定めた水準は、ベクトルロッド７０によって引き起こされる成形媒体の排除を計上した充填水準である。その後、ベクトルロッド７０は成形媒体から引き抜かれ密封栓３４に戻る。ベクトルロッド７０の引き抜きは、排除された前もって定めた水準から、希望する容器２５の最終充填水準まで成形媒体の充填水準の減少を引き起こす。

その後、成形され充填された容器２５は、型の組立品１４から取り外され、栓をされる。
（密封栓を通る流れとプラグロッド）

密封栓の代替の構成が図３Ａ−３Ｃに描かれる。３４’の部材番号とともに描写される本実施形態の密封栓は、密封栓３４’の栓の仕方と、どのようにして成形媒体を中心内腔５６にそして中心内腔５６を通して供給するようにみなされるかに違いがある。他のすべての構成と操作において、図３Ａ−３Ｃの実施形態は、図１Ａ−１Ｃおよび図２Ａ−２Ｃに描かれ関連して議論されたことと同様である。よって、図３Ａ−３Ｃに描かれ同じ部材番号が振られるこれより前の実施形態の構成の共通の要素に関して、明確性と利便性のため他の要素は省略されるが、図３Ａ−３Ｃに全て描かれ記述されているように適応できることが理解される。

図３Ａ−３Ｃに描かれるように、密封栓３４’は成形媒体が流れ出口孔６０から射出される中心内腔５６を含む。しかし、前実施形態と異なり、弁すなわちプラグロッド７６が中心内腔５６の内部に位置し、延長位置と伸縮位置の間を軸方向に移動できる。延長位置では、プラグロッド７６は中心内腔５６を塞ぎ密封栓３４’を通って成形媒体が流れ出すのを防ぐように機能する。収縮位置において、プラグロッド７６はノズル１２の操作の第一段階の間、密封栓３４’内部を成形媒体が流れ、予備成形物２４に射出されることを許す。

プラグロッド７６は中心内腔５６の中心の一部分に位置するため、成形媒体は中心内腔５６の全長を通して中心を流れることができない。これは中心内腔５６に向けて密封栓３４’の側面から延びる、密封栓３４’の側面通路７８の一続きを構築することによって解決される。側面通路７８は密封栓３４’の外側表面すなわち側面８０から中心内腔５６に向かって、普通密封栓３４’の終端５４の突起５２へ収束する方向に（斜めに）伸びるのが好ましい。代替として、側面通路７８は中心内腔５６に対して垂直に向けられても良い。

延長位置において、プラグロッド７６は、プラグロッド７６の一部分が側面通路７８の開口すなわち接続部８１を超えて延びるように位置し、それによって、中心内腔５６と側面通路７８との間の流体的連絡を閉じる。流体的封止を容易にするため、Ｏリングのような封止８４に関連付けられた環状溝８２が中心内腔５６の内部に接続部８１に対して軸方向に逆側の位置に規定されても良い。プラグロッド７６の終端８６が突起５２に最も近い封止８４と係合することを許すような距離だけ、プラグロッド７６は延長する必要があると同時に、終端８６が突起５２と完全に一致する、もしくは少しだけ突起５２からはみ出すような距離だけ延長しても良い。この法則に従った終端８６の位置決めは、出口孔６０に近接する中心内腔５６内の残りの型の要素６６の量を制限する。プラグロッド７６の延長位置は図３Ａにみられる。

側面通路７８も通常、密封栓３４’の終端５４に向かって配置される方が好ましい。側面通路７８が密封栓３４’の終端５４に向かって規定されることによって、プラグロッド７６の、延長位置（中心内腔５６を閉じる位置）と収縮位置（中心内腔５６を開ける位置）との間の往復運動を最小限にできる。

収縮位置において、プラグロッド７６はアクチュエータ８８によって中心内腔５６内を、プラグロッド７６が側面通路７８の接続部８１を通り過ぎて、接続部８１の蓋が開かれ通路７８と中心内腔５６との間の流体的連絡を許すように引き抜かれる位置まで動かされる。図３Ｂにみられるように、側面通路７８と中心内腔５６との間の妨げの無い連絡を許すように、終端８６が接続部８１を完全に、もしくは部分的に塞がないようにプラグロッド７６が引き抜かれる。

装置１０の操作の間、加熱された予備成形物２４が型の組立品１４に設置された後、ノズル１２は予備成形物２４の終端２２の封止もしくは上側表面に対して封止するようにアクチュエータ３０によって動かされる。この初めの位置において、密封栓３４’の封止表面５０はノズル胴３２の弁座４８と係合し、突起５２が流出開口４２内に設置され、これにより、主要内腔３８を閉じ、中心内腔５６を通る成形媒体の流れを防ぐ。

ノズル１２の第一操作段階を開始するために、プラグロッド７６は関連付けられたアクチュエータ８８によって収縮位置まで動かされる。プラグロッド７６が中心内腔５６を側面通路７８の接続部８１を超えるように収縮させられると、中心内腔５６は主要内腔３８との間に流体的連絡ができ、成形媒体が、主要内腔３８から側面通路７８を通じて中心内腔５６へ、出口孔６０を通じて予備成形物２４の内部に射出されるように流れる。前実施形態と同様に、成形媒体は液体ベクトル６８の形で出口孔６０から、予備成形物２４の閉端２８に向かう方向に、ノズル１２の操作の第一段階の間予備成形物２４の拡張の開始に十分な力を持って射出される。

予備成形物２４の十分な軸方向の拡張が保障されると、ノズル１２の第二操作段階が開始される。この操作の第二段階は密封栓３４’が収縮し、弁座４８から封止表面５０が離れるとともに始まる。それから成形媒体が密封栓３４’の周囲を流れ、流出口４２を通って拡張された予備成形物２４に流れる。プラグロッド７６は操作の第二段階の間引き抜かれた位置で維持され、それにより、成形媒体が側面通路７８と中心内腔５６を通って流れることも許しても良い。代替として、プラグロッド７６は密封栓３４’の周囲の成形媒体の流れの全てを押し込むために延長されても良い。

前実施形態と同様に、操作の第二段階の間の流れは、第一段階の間の液体ベクトル６８単体の流出率よりも大きい。この第二段階の流れにおける流出量の増加は型の空洞２０を規定する表面１８に符合する予備成形物２４の半径方向、（必要ならば）およびさらなる軸方向の拡張を引き起こし、これにより、図３Ｃのように容器２５を成形する。

容器２５が完全に成形及び充填されると、もしこれが完了していない場合、プラグロッド７６は中心内腔５６内部を、側面通路７８と中心内腔５６との間の接続部８１をもう一度封止するまで前進させられる。普通、これと同じくして、密封栓３４は、封止表面５０がノズル胴３２の弁座４８を封止し、主要内腔３８を閉じるように拡張される。

望むなら、主要内腔３８を閉じる前に、プラグロッド７６は中心内腔５６の側面通路７８を閉じるように延びるだけでなく、ノズル１２の終端を超えて容器２５と成形媒体まで伸びるように前進させられても良い。成形媒体まで延長されることで、プラグロッド７６は成形媒体の一致する量だけ排除するために使用され、これにより、前述したように、容器２５の成形媒体の最終水準の規定を補助しても良い。

その後、成形および充填された容器２５は型の組立品１４から取り出される。
（センタリングロッド）

予備成形物２４の拡張と容器２５の成形を容易にするために、上述の実施形態それぞれにセンタリングロッドが用いられても良い。センタリングロッド９２は図４Ａ−４Ｃに描かれている。

ここにみられるように、センタリングロッド９２は型１４、普通型の半分１６の間を通って延び、末端すなわち接触チップ９４が予備成形物２４の閉端２８と係合するように位置付けられる。接触チップ９４はその末端表面が予備成形物２４の閉端２０の形状に一致するような形状を規定されていても良い。今回の例において、接触チップ９４の末端表面はくぼんだ形状、すなわち皿状の形状を規定されても良い。さらに、接触チップ９４のくぼんだ形状は、それに成形され、予備成形物２４の成形が始まった時に用いられるゲートのいかなる形跡も受け入れられるように設計された、中央のへこみを有するものを含む。

図４Ａにみられるように、延長したセンタリングロッド９２は液体ベクトル６８による予備成形物２４の拡張が始まる前に予備成形物２４の閉端２８に係合する。液体ベクトルが発生し始めると、センタリングロッド９２は通常、予備成形物２４が拡張する速さに合わせて収縮する。センタリングロッド９２の収縮は予備成形物２４の拡張にあわせて直接行われても良い。例えば、センタリングロッド９２は予備成形物２４の拡張に基づいて、あるいは強いられて収縮されても良い。代替として、センタリングロッド９２の収縮は、予備成形物２４と係合するためのセンタリングロッド９２の延長の開始のために用いられるアクチュエータ９６によって制御されても良い。後者の具体例において、センタリングロッド９２の収縮の制御には、液体ベクトル６８によって接触チップ９４やセンタリングロッド９２に働く圧力を測定するセンサ９８を用いる帰還路を用いても良い。帰還路の使用を通して、予備成形物２４の拡張の速さは、希望する一貫した速さに保持され、もしくは制御されても良い。
（流れの直線化と調節）

上述した、液体ベクトル６８がきっちりと形づくられ向きを定められた流れを形成されることを確実にするため、出口孔６０は噴霧角９９を規定する終端部を有する。これは通常図５に示され、明瞭性のため、噴霧角９９は実際の大きさよりも誇張して描かれる。全ての図にみられるように、中心内腔５６はその全長にわたって一定の内部の直径を規定されている。対して、噴霧角９９により規定された直径は、中心内腔５６の直径と同じかそれ以上に大きい。噴霧角９９は５°より小さい方が好ましく、中心内腔５６と同じ、ゆえに０°に等しいもしくは０°付近である方がより好ましい。

さらに、中心内腔５６を通る成形要素６６の流れの性質は、層流であり乱流でないことが好ましいことが周知である。導管内での層流の獲得は、導管の直径の少なくとも８倍から１２倍の距離のまっすぐな水流導管を規定することによって達成される。しかし一般に、密封栓３４に関連する大きさや空間の束縛条件から本願において記述されるノズルにこれは適していない。

出口孔６０から放出される前に成形媒体の流れにおいて層流を獲得し乱流を減らすために、整流器、すなわち直線器１００が中心内腔５６内部に規定される。これは５Ａおよび５Ｂに概略図として示される。これを用いるときは、整流器１００は中心内腔５６の最後の曲がりまたは肘状の屈曲を超えるように、普通出口孔６０の手前に配置される。整流器は、出口孔６０よりも最後の曲がりまたは肘状の屈曲により近い位置に配置される方が好ましい。

様々な整流器１００が図６Ａ−６Ｅに描写される。図６Ａおよび図６Ｂにみられるように、整流器１００は中心内腔５６内部にねじ筋が付けられるように配置され、接続され半径方向に延び、中心ハブ１０６から広がる羽根１０４の一続きを含み、その間に水流通路１０７が規定される、挿入物１０２として規定されても良い。代替として、挿入物は軸方向に通って延びる通路１１０の配列を有するバッフル板１０８の形で規定されても良い。通路１１０は、中心内腔５６の断面の位置に対応するバッフル板１０７の終端位置上に規定され、バッフル１０８の厚みに対応する長さを有するのが好ましい。代替として、通路１１０は、通路１１０それぞれに対応する、まっすぐな導管すなわち筒状の形状を有する延長１１２を規定するように、バッフル１０８の厚み長さを超えて延長してもよい。

本発明の教えから、最終製品、すなわち成形媒体は、酸素との接触が低減され、その結果好ましくない反応の経験が低減される。加えて、より小さい径で初めの流れが規定されることで、初めの流れはより軸方向に向けられ、その結果、広く指向性が小さい流れと比較してより良く軸方向の拡張の開始を促進する。これらの実施形態において、一度成形媒体が分配されれば、さらなる成形媒体との接触は発生せず、結果として成形装置の汚染の可能性が低減される。

技術を有する人物であれば難なく評価ができるように、上記は、本発明の原理の実施を描写していると理解される。この記述は、下記の請求項に規定されるように、本発明の意図から分離されることなく、発明が変形や変化、変更を許すように、本発明の範囲や適用を制限しないと解釈される。

Claims (36)

1. 予備成形物から液圧ブロー成形により容器を成形する方法であって、
   前記容器の形状における空洞の表面を規定する型の中に前記予備成形物を配置する工程と、
   第一成形段階の間前記予備成形物に成形媒体を射出し、前記成形媒体は、液体であり、第一の流出率で射出され、特に前記予備成形物の閉端の方向に向けられる工程と、
   前記第一成形段階の間の前記成形媒体によって前記予備成形物の前記閉端に働く力に応じて、前記予備成形物を軸方向に拡張させる工程と、
   第二成形段階の間前記予備成形物に前記成形媒体を射出し、前記成形媒体は前記第二成形段階の間、第二の流出率で射出される工程と、
   前記第二成形段階の間、前記容器の形状に前記予備成形物を半径方向に拡張する工程と、
   を有し、
   前記第一成形段階において、前記成形媒体は前記第二成形段階で前記成形媒体が射出される際の流出口の直径よりも小さい径を持つ出口孔から射出されることを特徴とする方法。
2. 前記第二の流出率は前記第一の流出率よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記予備成形物の軸方向の拡張工程は、前記第一成形段階の間の前記成形媒体によって前記予備成形物に作用する力のみによって開始されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記第一成形段階および前記第二成形段階の間の前記成形媒体の射出は連続していることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記第二成形段階の間の前記成形媒体の射出は、前記第一成形段階の間の前記成形媒体の射出への累積であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記成形媒体は、前記第一成形段階で前記予備成形物に射出される前に、整流器を通ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記予備成形物を軸方向に伸長する工程は、前記予備成形物にロッドを導入し、前記ロッドを経由して前記予備成形物に前記成形媒体を射出する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記予備成形物を軸方向に伸長する工程で、前記予備成形物に前記ロッドを前進させる工程と、前記ロッドを前進させながら前記予備成形物に前記成形媒体を射出し続ける工程とを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記ロッドを前進させる工程の間、前記ロッドは前記予備成形物との接触を防がれていることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記予備成形物を半径方向に拡張する工程の前に前記ロッドを収縮させる工程を含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
11. 前記予備成形物を半径方向に拡張する工程の間に前記ロッドを収縮させる工程を含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
12. センタリングロッドを前記型の空洞に延長し、前記センタリングロッドと前記予備成形物の前記閉端とを係合させる工程を含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
13. センタリングロッドを前記型の空洞に延長し、前記センタリングロッドと前記予備成形物の前記閉端とを係合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。
14. 前記センタリングロッドは、軸方向の伸長工程の前に前記予備成形物の前記閉端と連動することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記予備成形物の軸方向の伸長の間、前記センタリングロッドが前記予備成形物の前記閉端との連動を維持したまま前記センタリングロッドを収縮させる工程を含むことを特徴とする請求項１３
    に記載の方法。
16. 前記成形媒体は、前記第一成形段階で前記予備成形物に射出される前に整流器を通ることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
17. 前記第二の流出率は第二の速度を規定し、前記第一の流出率は第一の速度を規定し、前記第一の速度は前記第二の速度よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
18. 予備成形物を容器に液圧ブロー成形により成形する成形装置であって、
    前記成形装置は、ノズルと、アクチュエータと、成形媒体の供給源とを有し、
    前記ノズルは流入口から流出口までを通して延伸する主要内腔を有する前記ノズルの本体を含み、前記主要内腔の一部は弁座を規定し、前記ノズルは前記主要内腔で支えられると共に、閉塞位置と開放位置との間で移動可能な密封栓を含み、前記密封栓は、封止表面を含み、入口孔から出口孔までを通して広がる中心内腔をさらに有し、
    前記アクチュエータは前記密封栓に接続され、前記密封栓を前記閉塞位置と前記開放位置との間で動かすように設計されており、前記閉塞位置では、前記封止表面は前記弁座と係合し前記流出口から前記主要内腔を隔離し、前記開放位置では前記封止表面は前記弁座から離れ、
    前記供給源における前記成形媒体は、前記容器に保持されうる液体製品であり、前記供給源は前記ノズルと対になり、前記成形媒体は加圧状態で前記ノズルに供給され、
    それにより、第一成形段階において、前記密封栓が前記閉塞位置にあり、前記成形媒体は前記中心内腔と前記出口孔を通って前記供給源から液体ベクトルとして前記予備成形物内に射出され、その後、前記密封栓は前記開放位置に動かされ、第二成形段階において、前記成形媒体は前記主要内腔と前記流出口を通って前記供給源から前記予備成形物内に射出され、前記出口孔は前記流出口の範囲内で中央に位置し、
    前記出口孔は、前記流出口の直径よりも小さい径を有することを特徴とする成形装置。
19. 前記出口孔は、前記流出口と同軸であることを特徴とする請求項１８に記載の成形装置。
20. 前記出口孔は、前記密封栓の末端にある突起に形成され、前記密封栓が前記閉塞位置にあるとき、前記突起は前記流出口に伸びていることを特徴とする請求項１８に記載の成形装置。
21. 前記密封栓が前記閉塞位置にあるとき、前記突起は封止するように前記流出口と係合することを特徴とする請求項２０に記載の成形装置。
22. 前記突起は前記封止表面と隣接していることを特徴とする請求項２０に記載の成形装置。
23. 前記出口孔は、前記中心内腔の長軸方向に対して、５°より小さい噴射角度を規定することを特徴とする請求項１８に記載の成形装置。
24. 前記出口孔は、前記中心内腔の長軸方向に対して、０°付近の噴射角度を規定することを特徴とする請求項１８に記載の成形装置。
25. 前記中心内腔の内側に位置する整流器を含むことを特徴とする請求項１８に記載の成形装置。
26. 前記整流器は、前記出口孔から隔離されることを特徴とする請求項２５に記載の成形装置。
27. 前記整流器は、前記中心内腔の内側で複数の副通路を規定することを特徴とする請求項２５に記載の成形装置。
28. 前記副通路は、前記中心内腔の内側に長軸方向に向きを定められた複数の羽根と、通路を通るような配列を有するバッフル板と、前記中心内腔の内部で軸方向に伸びる複数の管との内の少なくとも一つによって規定されることを特徴とする請求項２７に記載の成形装置。
29. 前記中心内腔内部に位置し収縮位置と延長位置との間を移動可能なロッドを含み、前記収縮位置において、前記ロッドはおおよそ前記中心内腔の内側に位置し、前記延長位置において、前記ロッドの一部分は前記出口孔を通り外に出て、前記ロッドは前記成形媒体の前記供給源と接続し、前記第一成形段階において供給される前記成形媒体が通る内側内腔を有することを特徴とする請求項１８に記載の成形装置。
30. 前記密封栓が前記開放位置にあるとき、前記ロッドは前記収縮位置にあることを特徴とする請求項２９に記載の成形装置。
31. 前記密封栓が前記閉塞位置にあるとき、前記ロッドは前記延長位置にあることを特徴とする請求項２９に記載の成形装置。
32. センタリングロッドを含み、前記センタリングロッドは延長位置と収縮位置の間を移動可能であり、前記延長位置において、前記センタリングロッドは型の空洞の内部に伸びており、前記収縮位置において、前記センタリングロッドは前記型の空洞から収縮していることを特徴とする請求項１８に記載の成形装置。
33. 前記センタリングロッドの末端は、前記予備成形物の閉端と連動するように適合されることを特徴とする請求項３２に記載の成形装置。
34. 前記センタリングロッドの末端は、皿状の形状を有することを特徴とする請求項３２に記載の成形装置。
35. 前記中心内腔の内部に位置する整流器を含み、前記整流器は前記出口孔から隔離され、前記中心内腔の内側で複数の流動通路を規定することを特徴とする請求項３２に記載の成形装置。
36. 前記出口孔は１ｍｍから２０ｍｍの直径を有することを特徴とする請求項１８に記載の成形装置。

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