(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予備成形物（５）から、液状の充填物で充填された容器を製造するための方法であって、予備成形物（５）が成形段階兼充填段階の間に成形され、成形される容器が充填物によりほぼ完全に充填される方法において、
ヘッド空間を形成するために、充填物にガス圧の圧力を作用させながら、容器内に挿入される取出し導管（２４）を通って容器から所定の充填量が取出されること、
少なくとも一時的にガスをヘッド空間内に導入することにより、圧力の作用をガス圧により達成すること、そして
充填物の取出しが、取り出し導管（２４）と接続される供給導管（２３）を介して行なわれることを特徴とする方法。
【請求項２】
ガスとして、不活性ガスあるいはガス混合物が使用され、又は二酸化炭素あるいは窒素ガスを含むかあるいは二酸化炭素あるいは窒素ガスから成る不活性ガスが使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
充填物量が流量計（２２）又は電磁誘導式流量計（ＭＩＤ）により測定され、この流量計又は電磁誘導式流量計（ＭＩＤ）により、容器に流れ込む充填物量も、ヘッド空間から押しのけられ、かつ容器から流出する充填物量も測定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
取出し導管が開口部を備えており、この開口部の先端点が、ヘッド空間の形成後の容器内の充填物のレベルに相当することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
容器内の充填物のレベル、又は所定のレベルに達することが、電気プローブにより測定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
ガスを用いてヘッド空間を形成するために圧力が作用する前に、充填物の少なくとも一部が、成形圧および充填圧から解放されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
少なくとも一つの成形ステーション（１）を用いて、予備成形物（５）から、液状の充填物で充填された容器を製造するための装置であって、
前記成形ステーションが成形空間（３）を形成する少なくとも一つの金型（２）ならびに少なくとも一つの成形ヘッド（４）を備えており、
この成形ヘッドを介して一つの容器（４）へ各予備成形物（５）を変形させるために、その開口部（６）でもって、成形ヘッド（４）に対して封止状態で密着している予備成形物（５）の内部空間内に、液状の圧力媒体が充填物として供給導管（２３）を通って導入されることができる装置において、
装置が成形後に容器内にある液状の充填物の所定の量を取出すための、その一方の端部が容器の内部空間にある取出し導管と、充填物に対してガス圧を発生させるための手段とを備えていること、そして
取出し導管として、供給導管（２３）が使用されることを特徴とする装置。
【請求項８】
圧力を発生させるための手段が、不活性ガス貯蔵器（２５）を備えることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
取出し導管が流量計（２２）を備えていることを特徴とする請求項７または８に記載の装置。
【請求項１０】
取出し導管の第二の端部が充填物貯蔵器（２０）内で終わることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１１】
取出し導管が開口部を備えており、この開口部の先端点がヘッド空間の形成後の容器内の充填物のレベルに相当することを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１２】
少なくとも一組の成形ヘッド（４）がガス圧を発生させるための共通の手段と接続していること、及び成形ヘッド（４）が全て、ガス圧を発生させるための唯一の手段と導管を介して接続されていることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１３】
ガス圧を発生させるための手段として、一つのあるいは複数のリングボイラ、あるいは環状管が形成されていることを特徴とする請求項７〜１２のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１４】
装置が容器内の充填物レベルを測定するための手段、及び／又は所定のレベルに達しているかどうかを測定するための手段を備えていることを特徴とする請求項７〜１３のいずれか一つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予備成形物から容器を製造するための方法ならびにそのための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１からは、熱可塑性の材料から成る予備成形物から、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）から成る予備成形物から、ガス状のおよび／または蒸気状の圧力媒体を用いてブロー成形により容器を製造することが知られており、予備成形物はブロー成形機の内部で異なる処理ステーションに供給される。ブロー成形機は予備成形物を温度調節するかあるいは予加熱（熱的な調節）するための加熱装置ならびに少なくとも一つのブローステーションを備えたブロー装置を備えており、その領域には、各々の場合において、予め温度調節された予備成形物が容器に対して二軸方向にあるいは多軸方向に膨張される。膨張は、金型圧力により膨張されるべき予備成形物内に導入される圧力媒体としての高圧ガスにより、例えば圧縮空気により行われる。予備成形物のこのように膨張する際の方法技術的な工程は、特許文献１に説明されている。
【０００３】
ブローステーションの基本的な工程は、特許文献２に記載されている。予備成形物の温度調節が可能であることは特許文献３に説明されている。
【０００４】
典型的なその他の処理方法によれば、ブロー成形により製造された容器は後続する充填装置に供給され、ここでは所定の製品あるいは充填物で充填される。従って、独立したブロー成形機と独立した充填機が使用される。その際に、独立したブロー成形機と独立した充填機を一つの機械ブロックに、すなわちブロックにまとめられたブロー充填装置に統合することも知られており、さらにブロー成形と充填は別個の機械構成要素においてかつ時間的に相前後して行われる。
【０００５】
さらに、温度調節されたか、あるいは予熱された予備成形物から、特に瓶の形式の容器を製造し、その際に同時に液状の充填物で容器を充填し、成形圧力と充填圧力でもって、予備成形物を膨張させることにより、あるいは予備成形物を半径方向あるいは軸方向に伸展させるかあるいは伸ばすことにより容器を成形するための液圧の圧力媒体としてこの充填物が供給され、従って充填と同時に各予備成形物が容器に変形されることはすでに提案されていた。
【０００６】
作業工程で予備成形物から容器を液圧で成形しかつ充填する際に、完全に成形されるように、容器は必然的に完全に充填される必要がある。その目的で、容器を閉鎖する前に、充填物が入ってないヘッド空間が形成される必要がある。容器を成形する際に、予備成形物の内部から底部に作用するストレッチロッドがサポートとして使用され、このストレッチロッドが成形および充填後に充填された容器から取出されると、ストレッチロッドにより排除される量は、ストレッチロッドを取出した後にヘッド空間を形成することができる。
【０００７】
ストレッチロッドを使用せずに別の方法で成形時に予備成形物を案内するために、幾つかの方法が開発されてきており、これによりヘッド空間の形成は同様に別の方法で行う必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】独国特許第４３４０２９１号明細書
【特許文献２】独国特許第４２１２５８３号明細書
【特許文献３】独国特許第２３５２９２６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、容器が充填される際のヘッド空間の形成が可能になる、液状の充填物で充填される容器を製造するための方法および装置を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題を解決するために、予備成形物から、充填物で充填された容器を製造するための方法であって、予備成形物が成形段階兼充填段階の間に成形され、成形される容器が充填物でほぼ完全に充填され、ヘッド空間を形成するために、充填物に圧力を作用させながら、容器内に挿入される取出し導管を通って容器から所定の充填量が取出されることを特徴とする方法が提案される。
【００１１】
さらに、少なくとも一つの成形ステーションを用いて、予備成形物から、液状の充填物で充填された容器を製造するための装置であって、前記成形ステーションが成形空間を形成する少なくとも一つの金型ならびに少なくとも一つの成形ヘッドを備えており、この成形ヘッドを介して一つの容器へ各予備成形物を変形させるために、その開口部でもって、成形ヘッドに対して封止状態で密着している予備成形物の内部空間に、液状の圧力媒体が充填物として供給導管を介して導入され得る装置が提案される。装置は本発明によれば、装置が成形後に容器内にある液状の所定の充填物量を取出すための取出し導管を備えており、この取出し導管の一方の端部が容器の内部空間にあることを特徴とする。これ以外に、装置は充填物に圧力、特にガス圧を発生させるための手段を備えている。
【００１２】
本発明による方法の場合、従来技術において詳細に記載された公知の方法で、容器は一つの予備成形物から一つの作業工程において成形されかつ充填される。さらに充填工程後に縁まで一杯にあるいはほぼ縁まで一杯に充填された容器は、閉鎖前に所定の量だけ空にされる必要があり、それにより閉鎖の下でヘッド空間が生じる。
【００１３】
本発明によれば、ヘッド空間を作るために所定の充填物量を取出すために、圧力が充填物に加えられる。さらに取出すべき液体の量は、取出し導管を通って容器から取出されてもよい。圧力により、充填物はその一方の端部が容器の内部にある導管を通って、容器から押出される。
【００１４】
圧力の作用はガス圧により達成されるのが好ましい。この目的で、特に不活性ガスあるいはガス混合物、例えば、二酸化炭素あるいは窒素ガスを含むかあるいは二酸化炭素あるいは窒素ガスから成る不活性ガスが使用されてもよい。
【００１５】
変形された容器から一定の充填物量を取出すために、取出される充填物量は特に電磁誘導式流量計（ＭＩＤ）により測定することができる。同じ電磁誘導式流量計を用いて、容器に流れ込む充填物量も、ヘッド空間から排除され、容器から流出する充填物量も測定することができるのが好ましい。この目的には特にＭＩＤが適している。
【００１６】
充填物の取出しは供給導管を介して行われるのが有利である。一般に、予備成形物から容器を成形しかつ充填するための充填物の供給は、予備成形物の内部で終わる供給導管を介して行われる。供給導管の外側で充填物に圧力を作用させることにより過圧が生じ、この過圧により充填物は導管内に押されて戻され、かつこの方法で容器から取出すことができる。容器から取出された充填物が充填物タンク内に導き戻され、かつ次の充填兼成形工程においてすぐに再度使用できるこの実施例は特に有利である。
【００１７】
一定のヘッド空間を作るために、取出し導管は、その開口部の最高点が実質的にヘッド空間を形成した後の容器内の所望の充填物のレベルに相当するように容器内に配置できる。ヘッド空間の充填物量が充填物の供給導管を通って取出される場合、充填物用の供給導管でもって、予備成形物と成形される容器は複数の開口部を介して充填される。その際に、この意味での開口部は、例えば充填物用の供給導管の最も高い位置にある開口部であってよい。さらに、ヘッド空間を形成した後の、所望の充填物レベルまで容器内に挿入される取出し導管の下側端部も開口部であってよい。
【００１８】
充填物に圧力が作用する際に、容器内の充填物のレベルが取出し導管の開口部の上縁部に達するまで、充填物は取出し導管を通って排出されることが、このようにして達せられる。これ以外の圧力が作用する際に、圧力はもはや取出し導管内には伝わらず、それ以上の充填物は容器から取出されない。ガス圧を使用する場合、開口部のレベルに達すると高圧ガスは取出し導管を通って流れる。所望の充填物量を取出し導管を通して取出すためには、丁度十分である時間に圧力の作用が制限されるのが有効である。従ってガスの消費量は効果的に制限される。液体またはガスが排出されるかどうかを検出する手段も取出し導管内に設けられてもよく、かつこの手段はガスが排出されるとすぐに工程を終わらせることができる。
【００１９】
代替え的に、戻されるべき所定の液体量は、例えば流量計（例えばＭＩＤ）により検出されてもよく、ガスの消費量を調節あるいは制御するために、この流量計は対応する制御信号をガス源あるいはガス搬送連結機械に伝える。その際に、最終圧力を除去する際に、滴下することあるいは取出し導管が空になることを阻止するために、ヘッド空間の形成工程の最後に、ヘッド空間から離れる確実なガスの搬送が行われてもよい。
【００２０】
従ってこの方法の改善された形式において、例えば充填物の部分量がこの導管を通って予備成形物内にあるいは成形されるべき容器内に案内されることにより、充填兼成形工程の前あるいは充填兼成形工程中に取出し導管は適切に充填される。従って、取囲まれないガス量は、取出し導管内の戻されるべき液体量により運び去られ、従って流量計の測定値が誤った値にはされないことが保証される。
【００２１】
容器内の充填物量は、例えば電気プローブにより測定することができ、この電気プローブは金型内で一体化できるのが有利である。特に、所定のレベルに達したかどうかが測定されてもよい。このレベルに達したらすぐに、ヘッド空間の形成の工程が終了されてもよい。
【００２２】
ある充填物量を容器から排除するためには、ヘッド空間を形成するために、過圧を充填物に加えねばならない。例えば１６バールまでの金型圧力を直に受ける場合、充填物に及ぼされる圧力はそれに応じて高いはずである。その際に、さらに圧力が高くなると、排除のために導入されたガスの一部が充填物の中で溶けるという問題が生じる。従って有利な方法の変形は、容器を成形及び充填した後に、かつヘッド空間の形成の前に、例えば４〜１０バールまで、好ましくは７バール未満の圧力範囲まで、普通は４〜７バールの範囲内で、特に充填物内の充填温度と充填物内の所望の二酸化炭素濃度に依存して、充填物の差当り負荷の一部を減らすことにある。このように小さい圧力により、僅かなガスが充填物内で溶かされ、ヘッド空間からの充填物の排除の工程をコスト的に有利に行うことができる。
【００２３】
本発明による装置において、圧力を発生させるための手段は不活性ガス貯蔵器を備えているのが好ましく、特にこの不活性ガス貯蔵器は二酸化炭素あるいは窒素ガスを含む不活性ガスか、あるいは二酸化炭素あるいは窒素ガスから成る不活性ガスで充填される。これにより高圧ガスは充填物の耐久性への悪影響を有する恐れはない。特に充填物としての炭酸飲料の場合、二酸化炭素は圧力ガスとして適しており、それにより圧力が作用している中で、充填物とは異質の（ｆｒｅｍｄｅｎ）充填物内のガスに溶けない。
【００２４】
ヘッド空間を形成するための成形された容器から取出される液体量が測定されることができ、かつ所定の量が容器から正確に取出されることができるように、本発明による装置の取出し導管は、流量計、特に電磁誘導式流量計（ＭＩＤ）を備えているのが有利である。
【００２５】
取出し導管の第二の端部は充填物貯蔵器内で終わるのが有利である。容器から取出される充填物は、このようにして集め、かつ充填物に再度戻すことができる。
【００２６】
本発明による装置の特に好ましい実施例によれば、取出し導管として供給導管が使用される。このようにして、成形された容器から排出される充填物は、充填物貯蔵器内に直接戻され、かつ後に続く成形兼充填工程においては直接再使用されてもよい。
【００２７】
取出し導管は開口部を一つ備えており、この開口部の最高点はヘッド空間を形成した後の容器内の充填物のレベルに相当している。ヘッド空間の充填物量が充填物の供給導管を通って取出される場合、充填物用の供給導管でもって、予備成形物と成形される容器は複数の開口部を介して充填される。その際に、この意味での開口部は、例えば充填物用の供給導管の最も高い位置にある開口部であってよい。しかし、開口部はヘッド空間形成後、所望の充填物レベルまで容器内に案内される取出し導管の下側端部であってもよい。
【００２８】
本発明の一実施例によれば、装置は、容器内の充填物のレベルを測定するための手段、特に所定のレベルに達したかどうかを測定するための手段、好ましくは金型に一体化されることができる電気プローブを備えていてもよい。このようにして、いつ容器内で所望の充填物レベルに達し、ヘッド空間が作られたのかを確認することができる。それから工程が終了し、容器は閉鎖されてもよい。
【００２９】
個々の成形ステーションに基づいて説明した成形兼充填工程は、実際には、複数の機械で行われており、これらの機械では、密な時間サイクルで、多数の成形ステーションが多数の容器を成形し、かつ充填する。この目的で、少なくとも一組の成形ヘッドが、ガス圧を発生させるための共通の手段と共通に接続している場合に、そして特に前記成形ヘッドが、導管を介して、ガス圧を発生させるための一つだけの手段と接続されている場合には有利である。ガス圧を発生させるための手段は、特に一つのあるいは複数のリングボイラとして、あるいは環状管として形成されていてもよい。
【００３０】
本発明を以下に添付した図面を基にして実施例に沿って詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】液状の充填物で充填された、予備成形物から成る容器を製造するための本発明による設備の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１に示した設備は、少なくとも一つの成形空間３を形成する金型２を有する少なくとも一つの成形兼充填ステーション１を備えている。金型２は成形ヘッド４により上向きに閉鎖される。図中、破線を引いて示した予備成形物５は、金型に挿入され、かつその開口部６でもって封止位置で成形ヘッド４に対して当接してもよい。
【００３３】
成形ヘッド４は、導管２３を介して液状の充填物のための貯蔵器２０と接続されており、この貯蔵器内において、充填物は高圧ポンプ２１により高圧下にあり、かつ予備成形物５に弁１０を介して供給されることができる。導管は予備成形物５の内部空間に達する充填物供給部２４で終わる。その際に、供給される充填物量は電磁誘導式流量計（ＭＩＤ）２２を介して測定されることができる。図示した実施例では二酸化炭素から成る不活性ガス環境２５下において、充填物は貯蔵器２０内にある。
【００３４】
本発明による方法に従って、液状の充填物で充填された容器を製造することは、以下の方法で行われる。まず第一に、予備成形物５は開放された金型２に挿入され、そして成形ヘッド４は閉鎖され、従って予備成形物５の開口部６は封止されて成形ヘッド４と当接状態になる。その際に、予備成形物は熱で調整されており、このことは例えば予備成形物が金型に挿入される前に、図では示していない加熱区間を通り抜けることにより達せられる。
【００３５】
予備成形物は要求に応じて、まず適切な方法で、例えば殺菌、不燃性ガスを用いた洗浄、真空状態を作ることなどにより、その後の成形および充填に備えることができる。
【００３６】
成形および充填段階は、弁１０を開放することにより開始され、これにより充填物貯蔵器２０からの充填物は、高圧ポンプ２１により生じる高圧の下で予備成形物５内に挿入される。予備成形物は流入する充填物により金型内部で変形されて容器を形成し、かつ同時に充填される。真空ポンプ３０により生じる負圧を成形空間３にかけることにより、変形をサポートすることができ、この目的で弁１１が開放される。
【００３７】
形を整えられた容器は充填過程の終了後に縁までいっぱいに充填されている。閉鎖の前に、頭部空間はある量の充填物を取出すことにより作られる必要がある。この目的で、図示された例においては弁１３を開放することにより、連通が充填物貯蔵器２０と変形された容器の開口部６の間で行なわれることができるように、充填物貯蔵器２０は、その不活性ガス雰囲気の領域内で、導管２６を介して成形ヘッド４と接続されている。導管２６には、充填圧力としての高圧を作る第二の高圧ポンプ２７が配置されている。それにより、弁１３を開放することにより、充填圧力としての高圧を充填物に与えることができる。容器内にある充填物は、導管２３を通って充填物貯蔵器２０内に押戻される。
【００３８】
容器から押出された充填物量は、流量計２２により測定される。弁１０と１３は、ヘッド空間の形成に必要な量の達成の際に相応して閉鎖され、容器は公知の方法で荷重を軽減されかつ閉鎖されてもよい。特に電磁誘導流量計（ＭＩＤ）により、容器に流れ込む充填物量も、ヘッド空間から押しのけられる充填物量も、すなわち容器から流出する充填物量も測定されることが特に有利であると判明した。この目的で、同じＭＩＤを使用することができる。
【００３９】
所定のレベルまで充填物を取出すことは、充填物供給部２４にあるいは充填物の供給に適した別の導管に、開口部が配置されており、この開口部の上縁部がヘッド空間を作った後の容器内の所望な充填物の高さに相当することにより達せられる。開口部が充填物の完全に内側にある限り、充填物は導管２３を通って容器から取出される。
充填物のレベルが開口部の上縁部まで下降すると、圧縮ガスだけでなく、それ以上の充填物ももはや導管内には押圧されない。所望の充填物のレベルは達せられており、容器の圧力は公知の方法で軽減され、そして容器は閉鎖されてよい。
【００４０】
ここで概略的に図示した設備は、複数の成形兼充填ステーション１を備えていてもよく、これら成形兼充填ステーションでは同時にあるいは時間的にほんの少しだけずれた状態で多数の容器を同時に成形することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１      成形兼充填ステーション
２      金型
３      成形空間
４      成形ヘッド
５      予備成形物
６      予備成形物の開口部
１０    充填物を供給するための弁
１１    真空ポンプのための弁
１３    不燃性ガス貯蔵器のための弁
２０    充填物のための貯蔵器
２１    高圧ポンプ
２２    電磁誘導式流量計（ＭＩＤ）
２３    充填物のための導管
２４    充填物供給部
２５    不燃性ガスのガス体
２６    導管
２７    高圧ポンプ
３０    真空ポンプ
【図１】
0006412019.tif 000002