(57)【要約】  プラスチックボトルを含む加圧式ディスペンスシステム、及び加圧式ディスペンスシステムの一部であるプラスチックボトルにおける応力亀裂の形成を最小化する方法。加圧式ディスペンスシステムを製造する方法では、プラスチックボトルに液体を充填し、バルブをプラスチックボトルに圧着し、プラスチックボトルにガスを充填して、プラスチックボトルを加圧する。プラスチックボトルは、液体充填、バルブ圧着、及びガス充填のステップ全般を通じて縁部領域だけで支持される。充填及び加圧されたプラスチックボトルには、実質的に応力亀裂がない。【選択図】図１
2021505484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧式ディスペンスシステムであって、
プラスチックボトルは、
（ａ）前記プラスチックボトルの下端部にあるベースと、
（ｂ）前記プラスチックボトルの軸を中心に前記ベースから前記プラスチックボトルの上端部に向かって延びる本体部と、
（ｃ）前記本体部から前記プラスチックボトルの前記上端部まで前記プラスチックボトルの前記軸を中心に延びる縁部領域と、
（ｄ）前記プラスチックボトルに含まれた組成物と、
を含み、
前記プラスチックボトルが約８０ｐｓｉｇ以上に加圧され、
前記プラスチックボトルに前記組成物を充填して加圧したとき、前記プラスチックボトルは、前記縁部領域だけで支持される、
加圧式ディスペンスシステム。
【請求項２】
前記プラスチックボトルは、約１１０ｐｓｉｇ〜約１４０ｐｓｉｇに加圧されている、請求項１に記載の加圧式ディスペンスシステム。
【請求項３】
前記縁部領域に圧着されたバルブをさらに含む、請求項１に記載の加圧式ディスペンスシステム。
【請求項４】
前記プラスチックボトルは、前記バルブが前記縁部領域に圧着されるとき、前記縁部領域だけで支持される、請求項３に記載の加圧式ディスペンスシステム。
【請求項５】
前記組成物は、空気清浄組成物である、請求項１に記載の加圧式ディスペンスシステム。
【請求項６】
前記プラスチックボトルは、実質的に応力亀裂がない、請求項１に記載の加圧式ディスペンスシステム。
【請求項７】
前記プラスチックボトルは、前記組成物で充填されて加圧されたとき、前記縁部領域で前記プラスチックボトルがリングに配置されたホルダによって支持される、請求項１に記載の加圧式ディスペンスシステム。
【請求項８】
加圧式ディスペンスシステムの一部であるプラスチックボトルにおける応力亀裂の形成を最小化する方法であって、
前記プラスチックボトルに液体を充填するステップと、
前記プラスチックボトルにバルブを圧着するステップと、
前記プラスチックボトルを加圧するために前記プラスチックボトルにガスを充填するステップと、
を含み、
前記プラスチックボトルは、前記の液体充填ステップ、バルブ圧着ステップ、及びガス充填ステップ全体を通じて縁部領域だけで支持される、方法。
【請求項９】
前記プラスチックボトルは、前記ガス充填ステップで約８０ｐｓｉｇ以上に加圧される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記プラスチックボトルは、前記ガス充填ステップで約１１０ｐｓｉｇ〜約１４０ｐｓｉｇに加圧される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記圧着及びガス充填ステップにおいて、前記プラスチックボトルが、前記プラスチックボトルの前記縁部領域の移送リングの下に配置されたホルダによって支持される、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記プラスチックボトルの内部圧力を検査するステップをさらに含み、
前記プラスチックボトルは、前記内部圧力検査ステップ全体を通して、前記縁部領域だけで支持される、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
（ｉ）前記プラスチックボトルに液体を充填するステップ、（ｉｉ）前記プラスチックボトルに前記バルブを圧着するステップ、（ｉｉｉ）前記プラスチックボトルにガスを充填するステップ、及び（ｉｖ）前記プラスチックボトルの内部圧力を検査するステップは、製造ラインの異なるステーションで実行される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記液体充填、バルブ圧着及びガス充填ステップの１ヶ月後、前記プラスチックボトルには実質的に応力亀裂がない、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
プラスチックボトルを含む加圧式ディスペンスシステムを製造するための製造システムにおいて、それぞれの前記プラスチックボトルは、縁部領域、本体部領域、及びベース領域を含み、
前記プラスチックボトルに少なくとも１つの液体を提供するように構成された液体充填ステーションと、
前記プラスチックボトルにバルブを圧着するように構成されたバルブ圧着ステーションと、
前記プラスチックボトルをガスで約８０ｐｓｉｇ以上に加圧するように構成された圧力充填ステーションと、
前記ボトルの前記縁部領域だけを支持するように構成されるボトルホルダを含むボトル搬送ラインと、
を含む、
製造システム。
【請求項１６】
前記圧力充填ステーションは、前記プラスチックボトルをガスで約１１０ｐｓｉｇ〜約１４０ｐｓｉｇに加圧するように構成される、請求項１５に記載の製造システム。
【請求項１７】
前記加圧されたプラスチックボトルの内部圧力を検査するように構成された圧力検査ステーションをさらに含む、請求項１５に記載の製造システム。
【請求項１８】
前記液体充填ステーション、前記バルブ圧着ステーション、及び前記圧力充填ステーションは、単一の作動構造として結合され、前記ボトル搬送ラインは、前記ボトルを前記単一の作動構造へ、及び前記単一の作動構造から移動させる、請求項１５に記載の製造システム。
【請求項１９】
前記液体充填ステーション、前記バルブ圧着ステーション、及び前記圧力充填ステーションは分離し、前記ボトルは複数のボトル搬送ラインによって前記ステーションの間で運送される、請求項１５に記載の製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧式ディスペンスシステム、及びプラスチックボトルにおける応力亀裂の形成を最小化する工程に関する。より具体的には、本発明は、放出される製品を含むプラスチックボトル、及びそのようなプラスチックボトルにおける応力亀裂の形成を最小化する方法を含む加圧式ディスペンスシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エアゾール製品を放出するために使用されるシステムのような加圧式ディスペンスシステムは、一般にシステムから放出される前に加圧下で製品を収容するための金属（例えば、スチール又はアルミニウム）容器を含む。このようなシステムで放出される製品の例は、空気清浄剤、布地清涼剤、昆虫忌避剤、塗料、ボディスプレー、ヘアスプレー、靴又は履物スプレー製品、ホイップクリーム及びプロセスチーズが含まれる。近年、プラスチックボトルはいくつかの潜在的利点を有するため、加圧式ディスペンスシステムにおける金属容器の代替物としてプラスチックボトルを使用することへの関心が高まっている。例えば、プラスチックボトルは、金属容器よりも製造が容易で安価であり、プラスチックボトルは、金属容器よりも多様な興味深い形状に製造することができる。別の例として、プラスチックボトルは、一般に金属容器よりリサイクルが容易である。
【０００３】
しかし、プラスチックボトルを使用して製品を加圧式ディスペンスシステムに収容する場合の１つ問題点は、プラスチックボトルの環境応力亀裂である。環境応力亀裂は、様々な要因によって時間の経過とともにプラスチックに亀裂が形成される傾向である。このような応力亀裂は、プラスチックの応力要因及び化学物質の存在によって発生する可能性がある。例えば、加圧プラスチックボトルの場合、ボトルが加圧されたときにプラスチックに応力が発生する可能性がある。また、ボトルの領域は、コーナー部及び厚い部分から薄い部分へ移行する部分に応力が集中する可能性があり、従ってこのような領域は、ボトルが加圧されたときに局所的な環境応力亀裂を起こしやすくなる。また、応力がかかった領域に化学薬剤が接触すると、亀裂が発生することがよくある。
【０００４】
プラスチックボトルを加圧式ディスペンスシステムで加工する工程の側面の結果として、プラスチックボトルで環境応力亀裂が発生する可能性があることを発見した。特に、プラスチックボトルの上端部に加えられた荷重が環境応力亀裂の主な原因となり得ることを発見した。例えば、バルブがボトルに圧着されたとき、及びボトルが高圧ガスで加圧されたときに、ボトルの上端部に大きな荷重が加えられる。従来の工程では、加圧式ディスペンスシステム用のボトルのベースは、バルブ圧着及び加圧作業中に表面で支持されていた。プラスチックボトルの場合、ボトルの上端部に加えられる荷重は、ボトルの本体部領域及びベース領域を含んでボトル全体に分散される。一部のボトルデザインでは、プラスチックボトルのベース領域に分散した荷重によってボトルがベース領域で曲がると考えられる。プラスチックを構成するポリマーの粘弾性特性は、屈曲部から応力が導入されると、一部の分子が平衡状態から再配列されるようになることにある。荷重が取り除かれると誘導応力による一部のエネルギーが解放される。しかし、分子の一部は、再配列によってストレスを受けた状態のままになる。ストレスを受けた状態のこれら分子の一部は、その後平衡に戻り、ストレスを緩和する可能性があり、化学薬剤（例えば、ボトルに含まれた製品）は、このようなストレス緩和を促進する可能性がある。そして応力が緩和されると、環境応力亀裂が発生する可能性がある。
【０００５】
従って、プラスチックボトルの本体部領域及びベース領域を介して上端の荷重を分散させないプラスチックボトルを含む加圧式ディスペンスシステムを作成するための工程及びシステムを有することが好ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様によれば、本発明は、プラスチックボトルを含む加圧式ディスペンスシステムを提供する。プラスチックボトルは、プラスチックボトルの下端部にあるベースと、プラスチックボトルの軸を中心にベースからプラスチックボトルの上端部に向かって延びる本体部と、本体部からプラスチックボトルの上端部までプラスチックボトルの軸を中心に延びる縁部領域、及びプラスチックボトルに含まれた組成物を含む。プラスチックボトルは、約８０ｐｓｉｇ以上に加圧される。
【０００７】
プラスチックボトルに組成物を充填して加圧したとき、プラスチックボトルは、縁部領域だけで支持される。
【０００８】
別の態様によれば、本発明は、加圧式ディスペンスシステムの一部であるプラスチックボトルにおける応力亀裂の形成を最小化する工程を提供する。その方法は、プラスチックボトルに液体を充填するステップと、プラスチックボトルにバルブを圧着するステップと、プラスチックボトルを加圧するためにプラスチックボトルにガスを充填するステップとを含む。プラスチックボトルは、液体充填、バルブ圧着、及びガス充填のステップ全体を通じて縁部領域だけで支持される。
【０００９】
別の態様によれば、本発明は、プラスチックボトルを含むディスペンスシステムを製造するためのシステムを提供し、それぞれのプラスチックボトルは、縁部領域、本体部領域、及びベース領域を含む。前記システムは、プラスチックボトルに少なくとも１つの液体を提供するように構成された液体充填ステーションと、プラスチックボトルにバルブを圧着するように構成されたバルブ圧着ステーションと、プラスチックボトルをガスで約８０ｐｓｉｇ以上に加圧するように構成された圧力充填ステーションと、及びボトルの縁部領域だけを支持するように構成されるボトルホルダを含むボトル搬送ラインを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態で使用することができるプラスチックボトルの側面図である。
【図２】図１に示したようなプラスチックボトルを含むディスペンスシステムの側面図である。
【図３】本発明の実施形態によるディスペンスシステムを製造するための製造ラインの一部における処理ステーションの概略図である。
【図４】本発明の他の実施形態によるディスペンスシステムを作るための製造ラインの一部における処理ステーションの概略図である。
【図５Ａ】本発明の実施形態によるボトルホルダの斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示したボトルホルダの正面図である。
【図５Ｃ】図５Ａに示したボトルホルダの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、一般にプラスチックボトルを含む加圧式ディスペンスシステムを製造するための工程及びシステムに関する。
【００１２】
「加圧」とは、ディスペンスシステムのプラスチックボトル内の圧力が大気圧より顕著に高く、ディスペンスシステムが作動するとき、ボトル内の圧力が製品をプラスチックボトルから押し出すように作用することを意味する。本発明の実施形態において、プラスチックボトルは、約８０ｐｓｉｇ〜約１６０ｐｓｉｇに加圧されてもよい。本発明の特定の実施形態では、プラスチックボトルは、約１１０〜約１４０ｐｓｉｇに加圧されてもよい。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態による加圧式ディスペンスシステムに使用するためのボトル１００を示す。ボトル１００は、プラスチック材料から作られる。ボトル１００は、例えば、当技術分野において周知の射出成形、圧縮成形、及び／又はブロー成形技術を用いて形成されてもよい。射出成形及びブロー成形の工程では、プラスチックプリフォーム（ｐｒｅｆｏｒｍ）は、まず射出成形を使用して形成される。その後、プラスチックプリフォームは加熱されてボトル１００の最終形状に延伸ブロー成形する。このような工程の射出及びブロー成形ステップは、１つの金型を使用して単一のステージで行ってもよく、又は射出及びブロー成形ステップを複数の金型を使用して別々のステージに分離してもよい。ボトル１００を形成するために使用できるそのようなプラスチックのいくつかの例には、分岐型又は線状ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ナイロン、ポリエチレンフラノエート（ＰＥＦ）、ポリオレフィン（ＰＯ）、例えばポリエチレン（ＰＥ）、及びポリプロピレン（ＰＰ）及びその他のポリエステル、及びそれらの混合物を含む。
【００１４】
図１に示されるボトル１００の形状、サイズ、及び割合は、単なる例示であることに留意されたい。実際に、ボトル１００を形成するためにプラスチックを使用する利点の１つは、プラスチックが多種多様な形状及びサイズに成形され得る点である。これに関し、ボトル１００は、丸みを帯びたベース１１６を有し、ここにベースカップを取付けて（以下で論じるように）、ボトル１００の底部に平坦な表面を提供するが、代替の実施形態では、ボトル１００のベース１１６は、ボトル１００がベースカップを追加することなく置くことができる平坦な表面を形成する形状などの異なる形状を有してもよい。
【００１５】
ボトル１００は、上端部１０２、ベース領域１１６、及び本体部領域１０４を含み、上端部１０２とベース領域１１６との間に側壁１０５がある。この実施形態では、ボトル１００の本体部領域１０４は、丸みを帯びて軸Ａの周りに延びる。上端部１０２は、ボトル１００の開口部１１２を囲む圧着リング１１０を有する縁部領域１０８を含む。以下で説明するように、バルブ（図示せず）は、バルブを圧着リング１１０に圧着して、ボトル１００にしっかりと取り付けることができる。これにより、ボトル１００に含まれる製品は、バルブを介して放出されることができる。縁部領域１０８はまた、圧着リング１１０の下に配置された移送リング１１４を含む。特に、本発明の実施形態では、縁部領域は、ボトルの本体部及びベースよりも実質的に厚くてもよい。また、以下で詳細に説明するように、ボトル１００を使用して加圧式ディスペンスシステムを生成する工程中に、ボトル１００は、ボトル１００を処理ステーションの間で移送されるために、移送リング１１４で又はそのすぐ下で把持されてもよい。
【００１６】
プラスチックボトル１００を使用する加圧式ディスペンスシステム５００の例が図２に示されている。システム５００において、ベースカップ６００は、ボトル１００の丸みを帯びたベース１１６に取り付けられる。ベースカップ６００は、丸みを帯びたベース１１６にもかかわらず、システム５００が平坦な表面上に直立することを可能にする。システム５００の上端部には、バルブを含むスプレー機構５０２がある。ボトル１００内に収容されている加圧製品は、スプレー機構５０２を介して放出される。図示されてはいないが、キャップがスプレー機構５０２を覆って設けられてもよい。当業者は、本明細書に記述されたタイプの加圧式ディスペンスシステムで使用できる多種多様なバルブ、スプレー機構、及びキャップを認識できるであろう。
【００１７】
本発明の特定の例示的な実施形態において、システム５００は、空気清浄組成物を放出するのに使用される。空気清浄組成物の配合物の例は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる同一出願人による米国特許出願公開公報第２０１６／０２６４３４４  Ａ１号に見出すことができる。
【００１８】
プラスチックボトル１００が、例えば、射出成形及びブロー成形を使用して最初に形成された後、プラスチックボトル１００は、さらに、加圧式ディスペンスシステム５００に加工される。しかし、プラスチックボトル１００は、最初の生成時と場所にて加圧式ディスペンスシステムに直ちに転換される必要はないことに留意されたい。むしろ、プラスチックボトル１００は、ある時間と場所で生成されてもよく、後述する追加処理のために他の場所に移動されてもよい。また、ベースカップ６００をボトル１００に追加するなど、さらなる処理ステップを、最初のボトル形成と後述する後続処理との間に実行することができる。
【００１９】
図３及び図４は、本発明の実施形態による製造工程ラインの一部に対する２つの代替例を示す。製造工程ライン３００，４００の示されたセクションでは、（上記の）加圧式ディスペンスシステムのプラスチックボトルに液体製品が充填され、バルブはボトルの上端部で圧着され、ボトルはディスペンスシステムの最終圧力までガスで加圧される。以下で詳細に説明するように、工程ライン３００のセクションは、液体充填、バルブ配置及び圧着、加圧、及び圧力検査ステップが行われる１つの作動構造３０４を含む。工程ライン４００の示されたセクションは、工程ライン３００の示されたセクションの代替である。以下に説明するように、工程ライン４００のセクションは、液体の充填、バルブの配置及び圧着、加圧、及び圧力検査作業が実行される別のユニット４１０，４１２，４１４，４１８，４２０を含む。
【００２０】
図３を参照すると、ボトル搬送ライン３０２は、作動構造３０４を介してプラスチックボトルを移動させるために提供される。本発明の一態様によれば、ボトル搬送ライン３０２は、ボトルの縁部領域でプラスチックボトルだけを支持するように構成される。即ち、ボトル搬送ライン３０２は、縁部領域でボトルを保持する構造を含むが、ボトル搬送ライン３０２は、例えば、ボトルのベースを支持する構造を含まない。図５Ａ、図５Ｂ、及び図５Ｃは、ボトル搬送ライン３０２と共に使用され得るボトルホルダ７００の例を示す。ボトルホルダ７００は、ボトル１００の移送リング１１４が支持される支持モジュール構造７０２を含む。ボトルホルダ支持構造７０２は、移動移送構造７０６に接続され、それにより、本明細書で説明した製造工程の一部の間にボトル１００を移動させるボトル搬送ライン３０２の一部を形成する。当業者は、図５Ａ、図５Ｂ、及び図５Ｃに示されるボトルホルダ及び移送構造に対する複数の代替構成を認識するであろう。例えば、移送機構は、ボトルを締結及び解除するためにばね式、空圧式、又は油圧式で作動するグリップを備えたホルダを含むことができる。別の例として、移送機構は、ボトルの縁部領域まで配置される上昇するパック（ｅｌｅｖａｔｅｄ  ｐｕｃｋｓ）を含んでもよい。本発明のこの態様で重要なことは、ボトルがボトルの他の領域ではなく、縁部領域で支持されることである。
【００２１】
製造ライン３００のセクションにおける作動構造３０４の第１部分は、液体充填ユニット３１０である。このユニットでは、ボトルは、加圧式ディスペンスシステムから放出される製品の液体成分で満たされる。液体充填ユニット３１０は、ボトルに液体を提供するためのノズルをそれぞれが有する複数のステーションを含むことができる。例えば、エアゾールディスペンスシステムの場合、ボトルは、液体充填ユニット３１０の１つのステーションの１つのノズルを介して芳香中間組成物で満たされてもよく、液体充填ユニット３１０の第２ステーションの第２ノズルを介して水で満たされてもよい。ボトルにさらに液体を追加するために、液体充填ユニット３１０に追加のステーションを提供することもできる。
【００２２】
液体充填ユニット３１０は、加圧式ディスペンスシステム製造工程中にボトルの汚染を防止するように具体的に構成してもよい。例えば、液体充填ユニット３１０は、液体がボトルの外側に接触することを排除できないにしても、最小化するように設計することもできる。以下に説明されるように、製造工程中にボトルの外面に接触する少量の液体でさえも、ボトルの一部が環境応力亀裂の影響を非常に受けやすくなる可能性があることを発見した。これは、多くの場合、エアゾールスプレーの一部である芳香剤組成物の場合に該当する。ボトルの汚染を最小化する液体充填ユニット３１０の構成の一例は、滴下又はメニスカスの形成を最小化又は排除して、液体がボトル内部の中心に向かうコンパクトな流れで放出されるようにノズルが設計される。例えば、ノズルは、液体をボトルの中心に向かって具体的に方向付ける、開口部、孔、スクリーンなどを有してもよい。このようなノズルの設計は、ボトルの中心から外側に広く噴射して液体を放出する、即ち、時々ボトルの外側に液体が噴射されることのある従来のボトル充填ノズル設計とは異なる。
【００２３】
また、上記のボトルホルダのようなボトルの縁部領域を支持するボトル保持構造を使用することにより、ボトルは、ボトルがベースで支持される従来のボトル充填システムよりも、液体充填ユニット３１０のノズルに対してより密接かつ正確に支持され得ることを当業者は理解するであろう。従って、その縁部領域でボトルを支持することにより、本発明は、液体がボトルの外側に接触する可能性、及びそのような汚染から生じる可能性のある潜在的な環境応力亀裂を低減する。
【００２４】
作動構造３０４の液体充填ユニット３１０の後、ボトルはバルブ取付けユニット３１２に移動する。バルブ取付けユニット３１２では、ボトルの上端部にバルブが配置されて挿入される。バルブ取付けユニット３１２は、バルブを一度にボトルに配置及び挿入するように構成されてもよく、又はバルブ取付けユニット３１２は、多段階の配置及び挿入工程、例えばバルブ取付けユニット３１２内の１つの装置がバルブをボトルに挿入する工程を行うように構成されてもよく、そしてバルブ取付けユニット３１２の他の装置は、バルブをボトルに設置するのを助ける。これに関して、上記のようにボトルを縁部領域で支持することによって、ボトルは、ベース支持されたボトルに比べて、バルブ取付けユニット３１２内により正確に配置され得ることに留意されたい。従って、ボトルを縁部領域で支持することにより、ボトルへのバルブの配置の精度が保証される。バルブ取付けユニット３１２の終わりに、バルブはボトルに圧着される準備ができている。
【００２５】
バルブ自体は、製造される特定のタイプのディスペンスシステムに応じて、異なる形態を取ることができる。例えば、バルブは外部圧着タイプであってもよく、ここで、バルブはボトルの外側に圧着される（以下で説明する）。しかし、他の実施形態では、バルブは内部圧着タイプであってもよく、バルブの一部はボトルの縁部領域の内側に設定され、その後、バルブはボトルの内側に圧着される。また、バルブは、バルブ取付けユニット３１２でボトルに設定され得るガスケットのような追加構造と共に使用されてもよい。本発明の実施形態において、プラスチックボトルと共に使用され得るバルブの詳細は、その全体が参照として組み込まれる米国特許出願第１５／３６７，６５１号に見ることができる。
【００２６】
ボトルは、ボトル搬送ライン３０２によって、バルブ取付けユニット３１２からバルブ圧着ユニット３１４に移動される。バルブ圧着ユニット３１４では、バルブはボトルの上端部に圧着され、バルブがボトルに固定される。ボトルとバルブが外部圧着のために構成されている場合、バルブには、圧着作業中に圧着リングを覆うスカートを含んでもよい。プラスチックボトルに圧着されるバルブの詳細は、全体が参照として組み込まれている、共通に譲渡された米国特許出願第２０１５／００３４５８４  Ａ１号に見つけることができる。
【００２７】
当業者は、バルブ圧着ステーション３１４で使用され得る様々な構成を認識するであろう。実際に、圧着圧力、圧着深さ、圧着直径、ボトルの縁部設計、シール面、バルブ設計、ボトルで使用するガスケット設計などを含み、複数の要因がバルブ圧着作業に影響を与えることを理解するであろう。このような要素を考慮して、バルブ圧着ユニット３１４の構成は、所望する圧着作業を達成するように調整することができる。本発明の実施形態では、バルブ圧着ユニット３１４は、圧着工程中に圧着直径に近い複数のコレットと、圧着工程中に圧着深さまで下方に移動する圧着プレートとを含む。本発明の他の実施形態において、バルブ圧着ユニット３１４は、複数のセグメント化されたセクションを含む一体型構造を含み、これにより複数のコレットと同様に機能する。コレットは、ボトルの縁部領域の上部にある圧着リングの周りでバルブの一部（スカートなど）を曲げるが、内部圧着プレートは、バルブの上面を押し下げる。特定のプラスチックボトル及びバルブに対して圧着直径及び圧着深さが適切に調整されると、バルブは、圧着ユニット３１４でボトルの上端部に効果的に圧着される。当業者は、内部圧着されたバルブが使用される本発明の他の実施形態において、バルブ圧着ユニット３１４のコレットがボトルの内部を開放して、ボトル内部の縁部領域を圧着するように構成されることを認識するであろう。
【００２８】
圧着作業中に、プラスチックボトルの上端部に大きな力が加えられ、特に装備の重量と適切な圧着を実現するために適用される圧着圧力の組み合わせから生じる大きな力が加えられることに注目すべきである。本明細書で説明するように、バルブの圧着作業中にボトルを縁部領域に支持することにより、本発明は、この上端部力によって生じるプラスチックボトルの応力亀裂を緩和させる。
【００２９】
バルブ圧着作業が完了した後、ボトルは、ボトル搬送ライン３０２によって、バルブ圧着ユニット３１４から圧力充填ユニット３１８に移動する。圧力充填ユニット３１８は、プラスチックボトルにガスを供給して、ボトルが所望の圧力に加圧されるようにする。例えば、プラスチックボトルがエアゾールディスペンスシステムに使用される場合、圧力充填ユニット３１８は、少なくとも約８０ｐｓｉｇ及び最大約１６０ｐｓｉｇの圧力に達するまで、高圧（プロペラント）ガスをプラスチックボトルに加えることができる。特定の実施形態において、プラスチックボトルは、約１１０ｐｓｉｇ〜約１４０ｐｓｉｇに加圧される。本発明のいくつかの実施形態では、エアゾールディスペンスシステムのボトルは、例えば、圧力充填ユニット３１８でガスが第１の作動で体積的に充填され、次いでボトルが圧力充填ユニット３１８での第２の作動で平衡圧力に加圧される２ステップ手順など、複数のステップで加圧される。
【００３０】
本発明の実施形態で使用される高圧ガスの例には、窒素、空気、アルゴン、亜酸化窒素、不活性ガス、及び二酸化炭素などの圧縮ガスが含まれる。本発明の実施形態で使用できる高圧ガスの他の例には、炭化水素及びハイドロフルオロカーボンなどの液化石油ガスタイプの高圧ガスが含まれる。当業者は、プラスチックボトルをこのようなガスで充填するために、圧力充填ステーション３１８で使用され得る様々な構成及び技術を理解するであろう。例えば、本発明の実施形態において、ガスは、バルブを介する技術、又はバルブを介する及びバルブの周辺の技術を用いてプラスチックボトルに提供される。バルブを通過する工程の場合、高圧ガスは、バルブの上にフィットする充填装置によってバルブのステムを介してボトルの内側に押し込まれ、装置は、ガスが圧力下でバルブステム内及びその周囲にガスが流入するようにバルブを押し下げる。ボトルに高圧ガスを提供するために、当技術分野で周知の他の技術が使用されてもよい。
【００３１】
圧力充填ユニット３１８の後、ボトルは、ボトル搬送ライン３０２によって圧力検査ユニット３２０に移動してもよい。圧力検査ユニット３２０では、プラスチックボトルは、それぞれのボトルが所望のディスペンスシステムに適切な圧力を有するかを検査される。加圧されたボトルの圧力を検査する技術は、当技術分野でよく知られている。しかし、圧力検査ユニットは、本発明の全ての実施形態において必要とされるわけではないことにも留意されたい。例えば、いくつかの実施形態では、圧力検査ユニットの代わりにウォーターバスを使用して、加圧されたボトルが漏れていないことを確認することができる。また、本発明の他の実施形態では、圧力検査ユニットを作動構造３０４から分離してもよい。
【００３２】
図４は、本発明の実施形態による製造工程ライン４００のセクションの代替例を示す。工程ライン４００は、単一の作動構造３０４を有する代わりに、工程ライン４００の作動ステーションがそれぞれから分離されているという点で工程ライン３００と異なる。従って、複数のボトル搬送４０２，４０３，４０４，４０５，４０６，４０７（それぞれが上記のボトル搬送ライン３０２と同じ構成を有し得る）は、工程ライン４００のステーション間でボトルを移送し、ボトルは、標準ボトル移送技術を用いてステーションの内外に移動する。これに関して、ボトルのグループは、キャリアとステーションとの間で一緒にインデックスを付けることができる。
【００３３】
工程ライン４００の示された部分は、液体充填ステーション４１０と、バルブ取付けステーション４１２と、バルブ圧着ステーション４１４と、圧力充填ステーション４１６と、圧力検査ステーション４１８とを含む。ステーションは、工程ライン４００で分離されているが、ステーション自体は、上述した動作構造３０４の対応するユニットと実質的に同様の構成を有することができる。また、工程ライン３００と同様に、ボトルは、工程ライン４００のキャリア４０２，４０３，４０４，４０５，４０６，４０７、及びステーション４１０，４１２，４１４，４１６，４１８の両方において、縁部領域だけで支持される。
【００３４】
また、上記で説明及び図示した製造ラインのセクションにおける特定の処理ユニット及びステーションは、単なる例示であって、本発明の実施形態では、処理ユニット及びステーションの異なる構成を使用し得ることに留意されたい。例えば、上述したバルブ通過及びバルブ通過技術に対して構成されたバルブ圧着ステーション及び圧力充填ステーションの代わりに、圧着ステーション及び加圧ステーションは、カップ下の加圧工程を行う単一のステーションとして結合してもよい。当業者は、カップ下工程において、バルブがボトルに圧着される直前に、高圧ガスがバルブカップの下及びボトル内に加圧されることを認識するであろう。代替的なステーション構成の他の例として、圧力フィラ及び圧力検査ステーションは、単一のステーションとして結合することができ、ステーションは、ステーションの一部で加圧され、次にボトルの圧力を別のステーションで検査することができる。別の圧力フィラ及び圧力検査ステーションと同様に、圧力フィラ及び圧力検査ステーションを結合した場合、ボトルは、縁部領域のボトルホルダによって支持されるが、ボトルの他の領域では支持されない。従って、ボトル内の最高荷重分布の減少に起因する応力亀裂の減少は、圧力フィラ及び圧力検査ステーションの結合によって達成してもよい。
【００３５】
上述したように、本明細書で説明する製造工程の一部の間、プラスチックボトルを縁部領域で連続的に保持することによって、プラスチックボトルを含む加圧式ディスペンスシステムの結果として生じる応力亀裂の発生が減少すると考えられる。説明したように、縁部領域でプラスチックボトルを支持することで、工程ライン３００，４００の部分の間に加えられる力をより適切に管理できるようになり、ボトルの応力亀裂を低減することができる。また、縁部領域でプラスチックボトルを支持することで、例えば、製品がボトルの外側に不注意に接触して応力亀裂を起こし得る汚染の可能性が減少する。さらに、プラスチックボトルを縁部領域で持続的に保持することで、上述したようにバルブの配置と挿入の精度など、他の利点も得られる。
【００３６】
本発明に係る技術による環境応力亀裂の減少を実証するために、一連の試験を行った。これらの試験では、図１に一般的に示すような構成のプラスチックボトルが生成し、このボトルは、図２に一般的に示すようなディスペンスシステムを生成するために使用した。ボトルは、射出成形及びブロー成形を使用してＰＥＴ樹脂で作られ、ボトルには空気清浄剤が充填されており、ボトルがバルブを介して約１５５ｐｓｉｇの目標圧力に到達するように、バルブを介したバルブ技術を使用してボトルを窒素で加圧した。圧着及び圧力充填作業中に、２５本のボトルが縁部領域で支持され、特にボトルの移送リングがボトルホルダで支持された。比較のために、２５本のボトルが（従来の工程のように）ボトルのベースにあるベースカップに対向する表面で支持された。製造から１ヶ月後、縁部支持されたボトル及びベース支持されたボトルに対して環境応力亀裂の量を評価した。具体的には、ベース及びネック領域（移送リングとボトルの本体部の部分の間の領域）での応力亀裂の量を各ボトルで評価し、応力亀裂に０〜５の等級を割り当てた。顕微鏡を使用しても亀裂が観察されなかった場合、ボトルに等級０を付与した。等級１は、低濃度で浅い微細亀裂が観察されたことを示す（このような亀裂は、目視検査だけでは明らかではない）。等級２は、中程度の浅い微細亀裂が観察されたことを示す（このような亀裂は、目視検査だけでは明らかではない）。高濃度の微細亀裂がある、あるいは１つ又は２つの深い亀裂が存在した場合、ボトルは等級３である（このような亀裂は、目視検査を補助しなくても明らかである）。等級４は、いくつかのより深い亀裂を示し、等級５は、ボトルの壁の厚さ全体に及ぶ亀裂が存在する、より高濃度のより深い亀裂があることを示している。試験の結果を、以下の表１及び２に示す。
【表１】
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【表２】
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【００３７】
試験結果は、バルブ圧着及び加圧工程中にボトルが縁部領域で支持される場合、特にボトルのベース領域における応力亀裂が大きく減少することを示している。さらに、ボトルがベースで支持されていたのとは対照的に、ボトルが縁部領域で支持されていた場合、ネック領域の応力亀裂は大きく増加しなかった。議論したように、このような応力亀裂の減少は、バルブ圧着及び加圧工程中にボトルがベースで支持される場合にボトルの本体部及びベース領域を介して放出される荷重と反対に、ボトルが縁部領域で支持される場合に最高荷重が縁部領域にだけ分散するためであると考えられる。
【００３８】
上述したように、ボトルに充填された液体の一部がボトルの外側に接触すると、ボトルの汚染された領域は、環境応力亀裂の影響を受けやすくなる可能性があることを発見した。汚染と環境応力亀裂の問題を示す一連の試験を実施した。これらの試験では、空気清浄組成物を上記の構成を有するプラスチックボトルの外側に接触させた。空気清浄組成物は、組成物がボトルに充填されると中間（濃縮）形態であり、中間組成物は、ボトル内で水によって希釈された。中間の空気清浄組成物は、つまようじ、小さな綿棒、及びスポンジを使用して、ボトルの外側縁部及びベースにも塗布された。ボトルを１３０ｐｓｉｇに加圧した。対照ボトルも充填及び加圧されたが、組成物を対照ボトルの外側に塗布しなかった。各条件と制御について、１０本のボトルを試験した。次に、試験ボトルの環境応力亀裂を上記の応力亀裂試験と同じ方式で１ヶ月後に評価した。試験結果は、表３及び表４に示した。
【表３】
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【表４】
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【００３９】
試験結果が示すように、プラスチックボトルの外側の少量の汚染（例えば、つまようじの点に相当する量）でも、ボトルのネックとベースの両方に高レベルの応力亀裂を引き起こすことがある。従って、ボトルの応力亀裂を最小化するために、プラスチックボトルを使用した加圧式ディスペンスシステムの製造工程中のプラスチックボトルの外側の汚染量を最小限に抑える必要がある。上述したように、液体充填ステップ中にボトルを縁部領域で支持することによって、ボトルは、液体を放出するノズルに対してより近くかつ正確に配置することができ、従ってボトルの外側への液体の潜在的な汚染が少ない。それにより、本発明は、加圧式ディスペンスシステムのプラスチックボトルにおける応力亀裂の発生を低減することができる。
【００４０】
本発明は、特定の具体的な実施形態として説明されているが、本開示に照らして、多くの追加の改変及び変形が当業者には明らかであろう。従って、本発明は、具体的に記載した以外の方法で実施することができることを理解されたい。従って、本発明の例示的な実施形態は、全ての点で例示的であって制限的でないとみなされるべきであり、本発明の範囲は、上記の説明ではなく、本出願及びその均等物によって支持される任意の請求項によって決定されるべきである。
【産業上利用の可能性】
【００４１】
本明細書に記載される本発明は、加圧式ディスペンスシステムの商業的生産において使用され得る。そのような加圧式ディスペンスシステムは、例えば、エアゾール製品の市場において、広範な用途を有する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【国際調査報告】
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