(57)【要約】本発明は、たとえばＰＥＴボトル等のポリエステル樹脂容器をプリフォーム（１０）から製造する方法を目的とし、この方法は、ガラス転移温度よりも高い温度で上記プリフォーム（１０）を加熱する工程と、型穴（１０１）の内部で実施される延伸成形工程とを含む。本発明によれば、上記延伸成形工程の際に、ガス流体ではなく非圧縮性の流体が、上記プリフォームの開口部（１０’）を介して射出される。
2005529002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部（１０’）を、好ましくは首部（１１）のレベルに備える、ほぼ円筒管の形状を呈するプリフォーム（１０）から、ポリエステル樹脂容器を製造する方法であって、前記ポリエステルのガラス転移温度よりも高い温度で前記プリフォーム（１０）を加熱する工程と、型穴（１０１）の内部で実施される膨張工程とを含み、前記膨張工程の際に、非圧縮性の流体が前記プリフォーム（１０）の開口部（１０’）を介して射出されて前記容器を形成することを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記非圧縮性の流体が、速度および圧力の制御下で加圧して射出される液体であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
射出される液体が、容器に詰められる液体であることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
形成される前記容器がＰＥＴボトルであり、前記プリフォーム（１０）が、前記加熱工程の際に、前記ＰＥＴのガラス転移温度よりも高い温度、通常は約７５℃から８５℃に加熱され、前記非圧縮性の流体の温度は、前記膨張工程の際に１０℃から９０℃であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記非圧縮性の流体の温度が約１５℃であることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記非圧縮性の流体の射出時間が、１秒よりも明らかに短く、好ましくは０．０２秒から０．５秒であり、さらに好ましくは０．１秒から０．２秒であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
ガス流体による従来の膨張式の延伸ブロー成形プラントのノズル（１０２）に接続されるように構成された、液体射出手段を主として含むことを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法を実施するための装置（１）。
【請求項８】
前記液体射出手段の制御手段（２０３、２０４）が、前記従来型の延伸ブロー成形プラントのガス流体供給線（１１０）から送られる加圧ガスにより作動されることを特徴とする、請求項７に記載の装置（１）。
【請求項９】
前記液体射出手段が、好ましくは形成される容器の充填液の、供給線の取入口（３００）に接続されることを特徴とする、請求項７または８に記載の装置（１）。
【請求項１０】
射出手段が、シリンダおよびピストンのアセンブリからなり、往復移動制御手段をなすピストン（２０３、２０４）が、前記シリンダ内で、加圧空気の供給線（１１０）に接続される制御室（２００’）と、液体供給線の取入口（３００）に接続されてノズル（１０２）に結合される液体射出室（２００”）とを画定することを特徴とする、請求項７から９のいずれか一項に記載の装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリマー材料、特にポリエステルからなる容器製造の分野に関する。本発明は、特に、液体、好適には水、なかでもミネラルウォーターを収容するポリエステルボトル、好適にはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）ボトルの製造の分野に関する。
【０００２】
本発明は、プリフォーム内への液体の射出によるポリエステル容器の製造方法を目的とする。本発明は、また、この方法を実施するための装置を目的とする。
【背景技術】
【０００３】
一般に市販されているＰＥＴボトルは、多年にわたって、圧縮空気によるＰＥＴのプリフォームのブロー成形または延伸ブロー成形により製造されている。
【０００４】
プリフォームは、一般に、一端が閉じていて対向端が開いている円筒管の形状を呈する。プリフォームの頭部は開いており、容器の首部に対応する。プリフォームから容器を製造する従来の方法では、プリフォームは、連続コンベヤベルトの円筒部材にさかさまに通され、コンベヤベルトにより炉に搬送される。炉は、放射加熱手段が片側に並んだ直線区間から主に構成されて、後続の延伸ブロー成形工程のためにプラスチック材料の温度を調節する。
【０００５】
その後、高温のプリフォームを取り出してブロー成形機の金型に搬送する。たとえば搬送アームにより実施される搬送運動は、ブロー成形機の運動と連携して実施される。ブロー成形機は、一般に、鉛直軸を中心として連続回転する回転カルーセルとして構成され、その周囲部で一連の同じ金型を支持する。そのため、プリフォームは、金型が開いて前に形成された容器が排出された後直ぐにこの金型に配置される。
【０００６】
プリフォームは、延伸ブロー成形を可能にするように、金型内でガラス転移温度よりも高い温度（約１００℃）になるように予め加熱される。加熱工程の終わりにおけるプリフォームの温度は、ブロー成形装置の金型の内部で必要な温度よりもやや高くし、これは、加熱地点（位置）とブロー地点との間に存在する間隔で冷却が行われることを考慮したためである。回転運動と、複数の金型が同時に存在することとにより、このようなブロー成形装置は、毎時約数万個の容器、すなわち１個の金型あたり毎時約１０００から２０００本のボトルを、非常な高速で生産することができる。
【０００７】
延伸ブロー成形は、金属ロッドを用いた延伸により行われ、空気の射出が、３から４０バール（３×１０５Ｐａから４×１０６Ｐａ）の圧力で行われる。空気はノズルを介して射出され、ノズル端がプリフォームの頭部の開口部に導入される。
【０００８】
加圧空気の射出により製造されるボトルは、所定の重量および所定の材料タイプに対して比較的満足のいく寿命を有する。しかしながら、ＰＥＴ固有の特徴や属性から、容器の製造方法を修正してさらに良好な結果を得るよう検討することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明の目的は、プリフォームからポリエステル容器を製造する改良された製造方法を提案することにある。
【００１０】
別の目的は、場合によっては容器の製造プロセスに容器の充填プロセスを統合できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このため、本発明は、好適には首部に開口部を含む、ほぼ円筒管の形状を呈するプリフォームからポリエステル樹脂容器を製造する方法を提案し、上記方法が、上記ポリエステルのガラス転移温度よりも高い温度で上記プリフォームを加熱する工程と、型穴または金型の内部で実施される膨張工程とを含み、上記膨張工程の際に、非圧縮性の流体が上記プリフォームの開口部を介して射出されて上記容器を形成することを特徴とする。
【００１２】
この方法によって得られる容器の特徴は、ガス流体によって膨らませる従来型の延伸ブロー成形方法によって得られる特徴よりもずっと優れている。特に、所定の重量および所定の材料タイプに対して寿命が長いことが確認されている。また、本発明による方法で得られる容器の結晶化率、すなわち結晶相の質量とポリマーの全体質量との割合は、これまでよりもずっと高くすることができる。
【００１３】
たとえば、ＰＥＴボトルの場合、本発明による方法で得られたボトルの結晶化度を３０％から５０％とすることができ、これにより、同じ重量で同じタイプのＰＥＴに対して現在得られるような、結晶化度２５％から３０％のボトルよりもボトル寿命を延ばすことができる。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、上記非圧縮性の流体が、速度および圧力を制御（量を制御）して加圧射出される液体であり、好適には、形成される上記最終容器に詰めるための液体である。
【００１５】
かくして、容器製造に使用される液体は、たとえば水、特にミネラルウォーターなどの、中に詰められる液体とすることができ、これにより、後段の充填工程をなくすことができる。そのため、容器の製造工程と、これらの容器の充填工程とが、同一工程に統合される。この解決方法では、著しい経済的な長所が得られるのはもちろんのこと、特に細菌による空容器の汚染危険性が制限される。
【００１６】
有利には、形成される上記容器がＰＥＴボトルである場合、上記プリフォームは、上記加熱工程の際に上記ＰＥＴのガラス転移温度よりも高い温度、一般には約７５℃から８５℃に加熱され、上記非圧縮性の流体の温度は、上記膨張工程の際に１０℃から９０℃である。
【００１７】
本発明の好適な実施形態によれば、上記非圧縮性の流体の温度が約１５℃である。
【００１８】
本発明の別の態様によれば、上記の方法を実施する装置が同様に提案されており、この装置は、好適には従来のガス流体による膨張式で公知のブロー成形プラントまたは延伸ブロー成形プラントのノズルに接続されるように構成された、液体射出手段を主に含むことを特徴とする。
【００１９】
かくして、本発明による方法は、特に、既存の容器製造プラント、たとえば従来型のＰＥＴボトル製造装置から実施可能である。その場合、従来のブロー成形装置の様々な金型に結合されるブロー成形ノズルが、ガス流体の取入口ではなく本発明による液体射出手段に接続されるように、プラントを修正するだけでよい。
【００２０】
しかし、本発明による方法は、また、このために特別に構成されて上記の様々なエレメントを備えたプラントでも同様に実施可能である。
【００２１】
有利には、上記液体射出手段の制御手段が、上記従来型のブロー成形プラントまたは延伸ブロー成形プラントのガス流体供給線から送られる加圧ガスにより作動される。
【００２２】
これは、たとえばピストンとすることができ、液体を充填したジャッキ内でのピストンの移動は、従来型のブロー成形プラントまたは延伸ブロー成形プラントの加圧ガス流体により制御される。従って、本発明によりもたらされる流体射出手段を制御するために、既存の容器製造プラント、たとえば従来型のＰＥＴボトル製造ユニットの、ガス流体取入口が用いられる。そのため、従来のブロープラントにはごくわずかな修正を行うだけでよい。
【００２３】
有利には、上記液体射出手段が、また、液体供給線、好適には、形成される容器の充填液の供給線の取入口に接続される。
【００２４】
従って、先に述べたように、容器製造に用いられる液体は、中に詰められる液体であるので、追加充填装置なしですませることができる。そのため、これらの容器の製造装置および充填装置が単一の装置に統合される。
【００２５】
かくして、好適な実施形態によれば、射出手段が、シリンダ／ピストンのアセンブリからなり、往復移動制御手段をなすピストンが、上記シリンダ内で、加圧空気の供給線に接続される制御室と、液体供給線の取入口に接続されてノズルに結合される液体射出室とを画定する。
【００２６】
本発明は、限定的ではなく例として挙げられた、好適な実施形態に関する以下の説明から、いっそう理解されるであろう。この実施形態は、本発明による型あるいは金型（ｍｏｕｌｅ）または空洞すなわち型穴（ｃａｖｉｔｅ）に設置されるプリフォームへの液体射出装置１を示す添付図面に関して説明されたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
ここで例として挙げられた実施形態は、加熱プリフォームからの水のＰＥＴボトルの製造方法に関する。添付の図面から分かるように、プリフォーム１０は、下端で閉じられた円筒管の形状を有する。プリフォームの開いた頭部１１は、ボトルの首部に対応し、すなわち、この場合、栓がねじ込まれる細長い首に対応する。
【００２８】
この方法は、本発明の導入部で説明したように、ミネラルウォーターのＰＥＴボトルの従来型の製造プラントに幾つかの修正を行って実施される。
【００２９】
本発明によれば、膨張工程の際に、プリフォーム１０の開口部１０’を介して射出されるのが加圧空気ではなく、非圧縮性の流体である。有利には、ボトルを成形可能にする非圧縮性の流体として、このボトルに詰める液体を使用することにより、後段の充填工程を省略する。
【００３０】
本発明を実施するために、添付図面に示したように、従来型のＰＥＴボトル製造プラントに幾つかの修正を行う。
【００３１】
一般に、ブロー成形装置の金型に、これらの金型に結合されるノズル１０２に接続されるように構成された、液体射出装置１を取り付ける（一個の金型につき一個の装置１）。
【００３２】
単一図は、プリフォーム１０の本体が内部に収容される金型１０１を概略的に示している。プリフォームの首部１１は、金型の外側に出ている。金型に結合されるブロー成形ノズル１０２は、プリフォーム１０の首部１１の開口部１０’を介して挿入されている。
【００３３】
ブロー成形ノズル１０２は、一般に、空気の取入口１１０に接続されている。本発明によれば、空気の取入口１１０とノズル１０２との直接接続部が分解されている。それに対して、主にジャッキ２００からなる液体射出装置１は、金型１０１に結合されている。
【００３４】
シリンダ／ピストンからなるアセンブリまたはジャッキ２００は、液体と気体とを封入するように構成された円筒体と、ジャッキ２００の本体で長手方向に摺動するように構成されたピストン２０３、２０４とを含む。ピストンの頭部２０４は、ジャッキ２００の本体を、互いに気密に分離された２個の区画（またはチャンバ）２００’、２００”に分離し、上の区画２００’は、空気を受容し、下の区画２００”は、水を受容するように構成される。ジャッキの上部２０５は、空気の入口２０６を含み、ジャッキの下部２０１は、空気の入口２０２と水の出口２１０とを含む。
【００３５】
空気の入口２０６は、バルブ１１１を介して空気の取入口１１０に接続される。水の入口２０２は、水の供給システムに接続され、このシステムは、バルブ３０１を介して水の入口２０２に接続される水の取入口３００を含み、バルブ３０２により制御される排水管が同様にこの位置に配置されている。有利には、本発明によれば、水の供給システムが、ボトルに詰めるためのミネラルウォーターを搬送する。水の出口２１０はノズル１０２に接続されて、このノズルが水の射出装置１（２００）の供給をうけるようにしている。
【００３６】
磁気検知器２０７、２０８（位置検知器またはレベル検知器を形成する）は、ジャッキ２００の異なる高さのところに設置され、検知器２０７は、ジャッキの下部２０１に配置され、検知器２０８は、ジャッキの上部２０５に配置されている。
【００３７】
バルブ１１１、２０９、３０１、３０２は、ボトル製造プラントのサーボ制御中央処理装置または自動制御中央処理装置（図示せず）により制御されるサーボ制御機構により制御されており、それによって、水の射出装置１の動作が、（ブロー）成形装置の動作と連携し、より一般的には、ボトル製造プラントのアセンブリの動作と連携して行われるようにする。
【００３８】
加工成形装置またはブロー成形装置の動作と連携する水の噴射装置１の動作は、加工成形装置の軸を中心とする金型の回転サイクルよりも持続時間が短い噴射サイクルに従って行われる。
【００３９】
噴射サイクルの第一工程では、バルブ３０１が開いて、ピストン頭部２０４が磁気検知器２０８の位置にくるまでジャッキの下部に水を充填する。磁気検知器２０８がピストンの頭部２０４を検出すると、バルブ３０１を閉じることからなる第二の工程が実行される。噴射サイクルの第三工程では、バルブ１１１が開いて、ジャッキの上部を加圧する。この工程は、タイミング手段により決定される所定の時間中、実施される。この工程の終わりに第四の工程が実行され、その間、バルブ２０９が開く。その場合、ジャッキの上部２０５に存在する加圧空気により作動されるピストン２０３、２０４は下降して、バルブ２０９を介してノズル１０２に水を射出し、その結果、プリフォーム１０内に水を射出し、プリフォームは、射出された水により延伸されて金型１０１の壁１０３に達するまで膨らまされる。このようにして形成されたボトルは、さらに、既に水を充填されている。磁気検知器２０７がピストン２０３の頭部の存在を検出すると、この工程は遮断される。タイミング手段により決定された所定の時間後、バルブ２０９、１１１は閉じる。ブロー成形装置の軸を中心とする金型の回転サイクルの終わりに、この金型が自動的に開き、ボトル搬送アームは、成形されて既に充填済みのボトルを放出する。
【００４０】
所定の延伸率でこの方法を最適化するには、使用されるポリエステルのガラス転移温度よりもプリフォームの温度を高くし、使用される材料の冷却速度よりも射出速度を早くする。かくして、もう一つの別の長所は、サイクル時間が非常に短いことにあり、非圧縮性の流体の射出時間は、１秒よりもずっと短く、好適には０．０２秒から０．５秒であり、さらに好適には０．１秒から０．２秒である。
【００４１】
場合によっては循環路内に含まれる気泡を除去するために、排出サイクルを同様に設ける。サイクルの起点は、自動制御中央処理装置を介して決定される。
【００４２】
排出サイクルの第一工程では、バルブ３０１が開いて、ピストンの頭部２０４が磁気検知器２０８の位置にくるまでジャッキの下部２０１に水を充填する。磁気検知器２０８がピストンの頭部２０４を検知すると、バルブ３０１を閉じることからなる第二の工程が実行される。射出サイクルの第三工程では、バルブ１１１が開いてジャッキの上部を加圧する。この工程は、タイミング手段により決定される所定の時間中、実施される。この工程の終わりに第四の工程が実行され、その間、排出バルブ３０２が開く。その場合、ジャッキの上部２０５に存在する加圧空気により作動されるピストン２０３、２０４は下降して、バルブ３０２を介して水を射出する。磁気検知器２０７がピストン２０３の頭部の存在を検出すると、この工程は遮断される。タイミング手段により決定された所定の時間の経過後、バルブ３０２、１１１は閉じる。
【００４３】
水温は、生産しようとするボトルにより課される技術的な制約に従って１０℃から９０℃とすることができる。特に、プリフォームを変形させるために圧力をかなり高くすることが必要であり、低い温度の場合は圧力をいっそう高くしなければならない。しかし、技術的な制約により可能であれば、液体の温度は、有利には１５℃である。
【００４４】
有利には、プリフォーム１０の首部１１が膨張サイクル中に変形するおそれがないように、気密部品および／または冷却部品により首部を液体から隔離する。
【００４５】
この方法によって得られる容器は、従来型のガス流体によるブロー成形を用いる膨張方法で得られる容器よりもずっと優れた特徴を有する。特に、これらの容器は、所定の重量および所定の材料タイプに対して寿命が長い。本発明による方法で得られる容器の結晶化率、すなわち結晶相の質量とポリマーの全体質量との割合については、特にずっと高くすることができる。高速の膨張速度を用いることにより、延伸率をかなり大きくし、また、結晶作用を高めることができる。
【００４６】
たとえば、水温８５℃から９５℃、圧力２バールから３バール（２×１０５Ｐａから３×１０５Ｐａ）の水を用いて試験した場合、ＰＥＴ容器では、本発明による方法で得られる容器の結晶化率が５０％にものぼった。このような結晶化率を得るために、全ての非アモルファス相、すなわち結晶相と中間相とを統合した。
【００４７】
もちろん、本発明は、記載し、添付図面に示した実施形態に制限されるものではない。特に各種のエレメントの構成の観点から、あるいは技術的な等価物による代替によって、本発明の保護範囲を逸脱することなく様々な修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】プリフォーム本体を内部に収容する金型を概略的に示す図である。
【図１】
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【国際調査報告】
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