JP7235682B2 - 容器を充填する方法 - Google Patents
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Description
本明細書で使用する場合、特許請求の範囲で使用される場合の冠詞「a」及び「an」は、特許請求又は記載されているもののうちの1つ以上を意味する、と理解される。本明細書で使用する場合、用語「含む(include)」、「含む(includes)」、及び「含んでいる(including)」は、非限定的であることを意味する。本開示の組成物は、本開示の成分を含み、それらから本質的になり、又はそれらからなることができる。
図1は、連続する充填周期を完了させるために製造工場にて使用され得る、容器充填操作4の一例を示す。充填操作4は、容器7、8、9が所望の容積の流体組成物60で充填されるプロセスであってよく、また容器充填組立体5、充填の種々の段階における容器7、8、9、及びコンベヤベルト6などの容器7、8、9を移動させる手段を提供することを含んでよい。図1は、充填周期の異なる段階で3つの容器を例示する。図1は、流体組成物60でまだ満たされていない空の容器7、流体組成物60による充填の最中における容器8、及び所望の量の流体組成物60で充填された完了した容器9を示す。各容器7、8、9は、流体組成物60が容器7、8、9内へと入る開口部10を有する。充填作業4の間、ノズル95が容器8の開口部10に隣接して位置し得るように、例えば、ボトルなどの空の容器7が、容器充填組立体5のノズル95に隣接して設けられ、位置する。ボトル7は、コンベヤベルト6などのコンベヤベルト手段、又は容器7を提供するために好適な任意のその他の手段を用いて、提供されてよい。完成した容器9は、コンベヤベルト6などのコンベヤベルト手段、又は容器9を移動させるのに好適な任意のその他の手段により提供されるコンベヤベルト手段により、組立体5から離れる方向に移動されてよい。
工程(1)は、流体組成物で充填される容器を提供する工程であって、容器開口部及び所望の容積V5を有し、
工程(2)は、容器充填組立体を提供する工程であって、容器充填組立体は、一時貯蔵チャンバハウジングにより封鎖された一時貯蔵チャンバと流体連通する混合チャンバ、並びに一時貯蔵チャンバ及び分配ノズルと流体連通する分配チャンバを備え、これは容器の開口部に隣接する分配ノズルであって、一時貯蔵チャンバは、可変容積であり、最大容積V2及び充填周期全体の、所望の容積の流体組成物に対応する調整容積V3を有し、単一の容器8又は複数の容器7、8、9へと分配され、
工程(3)は、一時貯蔵チャンバを調整容積V3に設定する工程であり、
工程(4)は、容器8をノズル95に隣接するように充填する工程であり、
工程(5)は、2つ以上の材料を混合チャンバ内へと導入し、材料を組み合わせて流体組成物を形成する工程であり、
工程(6)は、流体組成物を第1の流量にて一時貯蔵チャンバに移送する工程であって、工程(3)、(4)及び(5)の順序が互換可能である工程であり、
工程(7)は、一時貯蔵チャンバがもはや調整容積V3ではないようにするため、一時貯蔵チャンバから分配チャンバ内へと、流体組成物を第2の流量にて移送する工程であり、
工程(8)は、流体組成物を、分配ノズルを介し、容器の開口部を通して容器内へと分配する工程であり、
工程(9)は、ここで充填された容器9を、隣接しているノズル95から移動させる工程と、
工程(10)は、所望の容積の流体組成物60の全てが組立体5から分配されるまで、工程(2)~(9)を繰り返す。
図4は、組立体5の外側ハウジングを示す、工場又は製造現場で見られ得る、非限定的な組立体5の等角図を示す。図4は、図5A~図5Fが切断される軸線を特定する。
混合チャンバ25は、流体の流れが所定の時間にわたって混合チャンバ25内で低減、増加、又は停止され得る故に、流体を加えるための望ましい位置を提供し得る。この所定の時間により、成分の追加、材料が十分に混合若しくは相互に反応するための混合及び/又は滞留時間が可能となる。また、混合チャンバ25は、混合チャンバ25内の固有体積が固定可能であり、かつこれは、後期製品細分組立体など、従来の拘束容器充填組立体においてと同様である、流動中の流体流れよりも変化に対して影響を受けることが少ないが故に、流体へより正確な材料の追加を提供することができる。混合チャンバ25は、第1のバルブ101が閉鎖構成にある場合に、個々の材料40、55又は流体組成物60が残留するための空間を提供してよい。
一時貯蔵チャンバ65は、パイプ、中空、ライン、導管、チャネル、ダクト若しくはタンク、又は流体組成物60の保持を容易にして、調整機構を可能にするために当業者に周知の、任意のかかるチャンバであってよく、ピストンポンプ165のような圧力装置は、一時貯蔵チャンバ65に作用して、流体組成物60を第1の流量から第2の流量に変化させる。
分配チャンバ85は、パイプ、中空、ライン、導管、チャネル、ダクト若しくはタンク、又は当業者に周知の任意のこのようなチャンバであって、流体組成物60の流れが組立体5から流出するのを容易にし得る。分配チャンバ85は、充填ノズル85から分離したチャンバであってよい、あるいは、分配チャンバ85は、従来の充填ノズル95であってよい。
図8は、ノズル95の非限定的実施例を示す。ノズル95などの注ぎ口又はその他の流体方向付け若しくは制御構造により、流体組成物60が、最終的に容器充填組立体5から流出することができる。ノズル95は分配チャンバ85に隣接して位置し、また分配チャンバ85の一部、又はそこへと永久的若しくは一時的に固定される分離ピースであってよい。ノズル95は容器8の開口部10に隣接し得るが、充填プロセス中に、容器8から依然として完全に外側に位置する、又は開口部10を介して容器8内に全体又は部分的に位置付けられてよい。ノズル95は、任意の数のオリフィス96又は流体組成物60が流れ得るその他の開口部を備えてよい。オリフィス96は、流体組成物60が流れ得るノズル通路97、又はチャネルを形成するような長さであってよい。ノズルオリフィス96又はノズルオリフィス96のうちの任意の1つ以上は、断面が円形であってもよいが、その他の形状、オリフィスの数、及びサイズが企図される。ノズル95は、単一のノズルである必要はないが、分離した又は一緒に接合された1つ以上のノズルを含んでよい。ノズル95の形状及び/又は配向は、静的であってよい。また、容器充填組立体5及び/又はノズル95は、異なるノズルが容器充填組立体5と共に使用され得るように構成され、特定の充填操作に応じて、操作者が、異なるノズルの種類間で選択することを可能にすることが、想到される。ノズル95はまた、分配チャンバ85の一部として、製造されてもよい。これは、部品間で必要なシールの数を減少させることができ、特に、密閉完全性を低下させる又は損なう可能性がある香料などの成分を含む流体で、容器を充填する場合に、有用であり得る。このような構成は、また、細菌、堆積物、及び/又は固体が閉じ込められる可能性がある場所を減少させる又は排除することを促進することができる。
簡略化のために、図は、特定の代表的な種類のバルブのみを示す。しかし、任意の好適なバルブが容器充填組立体5内で使用可能である、と理解すべきである。例えば、第1のバルブ101及び第2のバルブ121は、ボールバルブ、スプールバルブ、回転バルブ、摺動バルブ、楔バルブ、バタフライバルブ、チョークバルブ、隔壁バルブ、仕切り型バルブ、ニードルピンチバルブ、ピストンバルブ、プラグバルブ、ポペットバルブ、及び容器充填組立体5のために意図される特定の使用に好適な、任意のその他の種類のバルブであってよい。更に、容器充填組立体5は任意の数のバルブを含んでよく、またバルブは、同じ種類、異なるもの、又はこれらの組み合わせであってよい。バルブは、任意の所望のサイズであってよく、同じサイズである必要はない。例えば、約300センチポイズの粘度を有する食器手洗い用石鹸及び約600センチポイズの粘度を有する液体洗濯用洗剤などの石鹸でボトルを充填するために、容器充填組立体5内での使用に好適であることが分かっているバルブの例としては、ピストンバルブ、スプールバルブ、及び回転バルブである。
組立体5は、流体組成物60が、組立体5における種々のチャンバを通って流れるように、流体組成物60の所望の流量を生成及び制御するための圧力装置を更に備えてよい。圧力装置は、組立体5全体にわたって流体を移動させるために、駆動力を提供することが可能な、任意の装置であってよい。
組立体5は、組立体5の種々のチャンバ及び部品を接続するための、1つ以上の移送チャネルを有してよい。組立体5は、混合チャンバ25及び一時貯蔵チャンバ65を操作可能に接続する、第1の移送チャネル181を備えてよい。組立体5は、一時貯蔵チャンバ65を分配チャンバ85と操作可能に接続する、第2の移送チャネル185を備えてよい。
本開示の材料40、55は、原材料又は純物質の形態であってよい。本開示の材料40、55は、組立体5の更に上流で既に生成された混合物の形態であってよい。材料は、収斂して混合流体組成物60を形成してよい。材料40、55のうちの少なくとも1つは、その他の材料40、55とは異なっていなければならない。
充填周期法
第1の副フィード、第2の副フィード、主要フィード、静的ミキサを有するチャンバ(「混合チャンバ」)、2リットルのサーボ駆動式ピストンポンプを介して統合された、混合チャンバの下流の別のチャンバ(「一時貯蔵チャンバ」)、及び流体が、それを通して一時貯蔵チャンバから容器内へと分配されるチャンバ又は通路(「分配チャンバ」)を有する、本開示に従った組立体が、提供される。分配チャンバは、ノズルに取り付けられてよい。三方バルブは、混合チャンバを一時貯蔵チャンバに接続し、また一時貯蔵チャンバを分配チャンバに接続する。組立体は、組立体の個々の構成要素の移動(即ち、主要フィード、副フィード、三方バルブの開閉、及びピストンポンプの移動)を制御する装置に信号を伝達することが可能なコントローラに接続される。
1)空の透明な容器(1.5Lの透明プラスチックボトルなど)を、分配チャンバの下に置く。
2)各副フィードを、適切な量の材料で充填し、主要フィードを、適切な量の白色ベース洗剤で充填する。
3)副フィードの選択、全混合物の容積、各副フィード(複数可)及び主要フィードの個々の容積、及びコントローラ内で電子的に流れる流量を設定する。
4)混合チャンバと一時貯蔵チャンバとを接続する三方バルブを開放する。
5)主要フィード及び副フィード(複数可)を(ピストンポンプが吸引ストロークを受けるまで、流れが誘導されないように、一方バルブを介して)開く。
6)吸引ストロークが一時貯蔵チャンバの容積を作り出し、また主要フィード及び副フィード(複数可)の流れを混合チャンバ内へと開始するように、サーボ制御型ピストンポンプの吸引ストロークを開始する。一時貯蔵チャンバ及び混合チャンバは、開放的に配置されたバルブを介して流体連通しているため、流れは、副フィード(複数可)及び主要フィードから、一時貯蔵チャンバへ向けて混合チャンバへと誘導される。主要フィード及び副フィードの輸送中、混合チャンバ内の静的ミキサは、副フィード(複数可)からの材料(複数可)を、主要フィードからの洗剤で十分にブレンドして最終製品にする役割を果たす。
7)吸引ストロークが、主要フィードから洗剤の流れを引き起こし続ける間、副フィードをオフにする。この工程は、後続の充填周期の繰り返しが副フィード(複数可)からの材料(複数可)の汚染なしであるように、混合チャンバからの副フィード(複数可)からの材料(複数可)を洗い流す役割を果たす。
8)流体連通が混合チャンバと一時貯蔵チャンバとの間で停止され、かつ流体連通が一時貯蔵チャンバと分配チャンバとの間で開放されるように、三方バルブを回転させる。
9)一時貯蔵チャンバの容積を圧縮し、これにより、一時貯蔵チャンバの流体を排出するように、吸引ストロークとは反対の方向におけるピストンポンプの移動を開始する。本工程は、流体を、一時貯蔵チャンバから分配チャンバ内へと流し、かつ容器内へと分配されるようにする役割を果たす。
10)容器を移動させて、もしあれば、その後の充填周期の繰り返しのために準備する。
デルタE(ΔE)色差試験法は、連続的に混合されかつ調製された一連の個々の試料のデルタE(ΔE)を測定して、各試料がどのように十分に混合されているか、及び以前の試料からの任意の汚染が存在するかどうか、を評価する。
本開示の組立体を使用して個別に混合された、引き続いて充填された試料間の汚染レベル及び混合の良好さを測定するために、5つの試料を、本明細書に記載のデルタE(ΔE)色差試験法及び充填周期法に従って調製した。組立体では、SMx(商標)静的ミキサ(Sulzer(Winterthur,Switzerland)により市販されている、直径3/4”、6個の要素)を使用した。副フィード1に、約20mLの赤色染料プレミックス(水で希釈した1%の赤色染料)を充填した。副フィード2に、約12mLの青色染料プレミックス(水で希釈した1%の青色染料)を充填した。主要フィードを、約7Lの白色ベース洗剤(The Procter & Gamble Company(Cincinnati,Ohio)により市販されているような、~400cpsの高剪断粘度を有する、任意の着色剤をも有さない、白色2X Ultra TIDE(登録商標)液体洗剤)で満たした。第1の充填周期の繰り返しのために、20mLの副フィード1の材料、及び730mLの主要フィードの材料が、2Lのピストンポンプの吸引ストロークにより混合チャンバを介して一時貯蔵チャンバ内へと移動されて、750mLの総容積に対して、約300mL/秒の流量を発生させた。次に、2Lのピストンポンプが、一時貯蔵チャンバから分配チャンバ内へと材料を移動させて、分配ストロークにより、組立体から容器内へと流出させて、約500mL/秒の流量を発生させた。次に、試料1を収容する容器を移動させて、次の充填周期の繰り返しのために、新しい容器を分配チャンバ及びノズルの真下に配置した。5回にわたる充填周期の第2の繰り返しのために、3mLの副フィード2の材料、及び1497mLの主要フィードの材料が、2Lのピストンポンプの吸引ストロークにより混合チャンバを介して一時貯蔵チャンバ内へと移動されて、約400mL/秒の流量を発生させた。次に、2Lのピストンポンプが、一時貯蔵チャンバから分配チャンバ内へと材料を移動させて、分配ストロークにより、組立体から容器内へと流出させて、約200mL/秒の流量を発生させた。連続した充填周期の繰り返しの間に組立体をすすぎ洗いせず、また各連続した充填周期の繰り返しの間の時間は、約15秒以下であった。デルタE(ΔE)色差試験法では、HunterLab(Reston,Virginia,U.S.A)により製造されたHunterLab UltraScan VIS分光光度計を使用した。
単一の容器内の最終製品全体にわたって混合の良好性を決定するために、本明細書に記載の充填周期法に従って、洗剤の最終生成物を調製し、構造化剤を有さない洗剤に副フィード材料として構造剤を添加した。最終生成物から採取した16個の試料の降伏応力を測定して、相対標準偏差パーセント(RSDの%)を計算した。降伏応力は、最終製品全体にわたって均質に分散されている構造化剤により生成されるマトリックスの完全性を示し、またRSDの%は、容器全体にわたるマトリックスの均質性を示す。R2値もまた、降伏応力測定値(以下に記載されるように、Herschel-Bulkleyモデルに適合されたレオロジーデータ)のそれぞれについて計算した。R2は、材料特性を特徴付ける観点から、構造剤が、洗剤内のその他の材料の懸濁に十分なマトリックスを生成するのに、どれくらい十分に分散したかを示す。
Claims (14)
- 容器8を充填する方法であって、
(1)流体組成物60で充填されるため、開口部10を有する容器を供給する工程と、
(2)一時貯蔵チャンバ65と流体連通している混合チャンバ25、及び前記一時貯蔵チャンバと流体連通し、前記容器の前記開口部に隣接する分配ノズル95と流体連通する分配チャンバ85を備える容器充填組立体5を供給する工程であって、前記一時貯蔵チャンバが、可変容積を有し、単一または複数の容器に分配される流体組成物の所望の容積に対応する最大容積V 2 および調整容積V 3 を有し、かつ、前記一時貯蔵チャンバの容積を調整するように構成された調整機構を有する、容器充填組立体5を供給する工程と、
(3)前記一時貯蔵チャンバを調整容積V 3 に設定する工程と、
(4)充填される前記容器8を前記ノズル95に隣接するように移動する工程と、
(5)2つ以上の材料40、55を前記混合チャンバ内へと導入し、前記材料を組み合わせて流体組成物を形成する工程と、
(6)第1の流量にて前記混合チャンバから前記一時貯蔵チャンバに前記流体組成物を移送する工程と、
(7)前記流体組成物を、前記一時貯蔵チャンバから前記分配チャンバ内へと移送し、かつ前記流体組成物を、前記分配ノズルを介して第2の流量にて分配する工程であって、前記第2の流量が、前記第1の流量とは独立して調節可能である、工程と、
(8)前記充填された容器8を前記ノズル95に隣接する位置から取り除く工程とを含み、
(9)前記所望の容積の流体組成物60の全てが前記容器充填組立体5から分配されるまで、前記工程(2)~(8)を繰り返す、方法。 - 前記容器充填組立体が、前記混合チャンバ内へと導入された前記流体組成物を流すため、1つ以上の圧力装置を備える、請求項1に記載の方法。
- 前記1つ以上の圧力装置のそれぞれが、ピストンポンプ165、エアポンプ144、圧力ポット、真空装置、及びこれらの組み合わせからなる群から独立して選択される、請求項2に記載の方法。
- 少なくとも1つの圧力装置がピストンポンプである、請求項2又は3のいずれかに記載の方法。
- 前記ピストンポンプが、前記一時貯蔵チャンバ内に少なくとも部分的に位置する、請求項4に記載の方法。
- 少なくとも1つの圧力装置がエアポンプである、請求項2又は3のいずれかに記載の方法。
- 少なくとも1つのエアポンプが、前記分配チャンバ内に少なくとも部分的に位置する真空装置である、請求項6に記載の方法。
- 少なくとも1つのエアポンプが、前記混合チャンバ内に少なくとも部分的に位置する圧力ポットである、請求項6に記載の方法。
- 前記第1の流量が、50mL/秒~10L/秒、の範囲の平均流量により特徴付けられる、請求項1~8のいずれかに記載の方法。
- 前記第2の流量が、50mL/秒~10L/秒、の範囲の平均流量により特徴付けられる、請求項1に記載の方法。
- 前記容器充填組立体が、少なくとも1つの静的ミキサ又は動的ミキサ190を更に備える、請求項1~10のいずれかに記載の方法。
- 前記一時貯蔵チャンバが、少なくとも1つの静的ミキサ又は動的ミキサを更に備える、請求項1~11のいずれかに記載の方法。
- 前記流体組成物が、布地ケア組成物、食器洗浄組成物、表面ケア組成物、空気ケア組成物、及びこれらの混合物からなる群から選択される組成物である、請求項1~12のいずれかに記載の方法。
- 前記混合チャンバ及び前記分配チャンバが、直接流体連通しない、請求項1~13のいずれかに記載の方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2021153122A JP7275222B2 (ja) | 2017-06-08 | 2021-09-21 | 容器を充填する方法 |
Applications Claiming Priority (3)
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