(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
延伸ブロー成形方法に適した温度に加熱され、成形される容器に対応した凹部空隙を備えた型（２）内に予備成形品（１）をセットし、予備成形品（１）内に延伸圧力（ｐ．１）を発生させ、予備成形品（１）を延伸ロッド（１３）によって軸方向に延伸させ、延伸後に、延伸された予備成形品（１）内に延伸圧力（ｐ．１）より高いブロー圧力（ｐ．２）を発生させ、予備成形品（１）の壁を型（２）の内周面に押し付けて容器を形成する、延伸ブロー成形による容器の製造方法において、予備成形品（１）内に爆発性混合気体を圧縮して供給することによって延伸圧力（ｐ．１）を発生させ、爆発性混合気体を爆発させることによってブロー圧力（ｐ．２）を発生させることを特徴とする延伸ブロー成形による容器の製造方法。
【請求項２】
爆発性混合気体を爆発させた後に、爆発後の容器の収縮を防止するために、容器内の圧力が延伸圧力（ｐ．１）に維持される請求項１に記載の延伸ブロー成形による容器の製造方法。
【請求項３】
延伸圧力（ｐ．１）を維持するために、成形された容器内に空気が供給される請求項２に記載の延伸ブロー成形による容器の製造方法。
【請求項４】
爆発性混合気体が、予備成形品内に配設された火花発生器（１５）によって点火される請求項１〜３のいずれか１項に記載の延伸ブロー成形による容器の製造方法。
【請求項５】
爆発性混合気体は、オキシダントとしての酸素、並びに酸化する成分としての水素、塩素、メタン、メタノール、エタン、エチレン、プロパン及びプロピレンのうちのいずれかを含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の延伸ブロー成形による容器の製造方法。
【請求項６】
爆発性混合気体の成分が、成分ごとに、予備成形品内に順次圧入される請求項１〜５のいずれか１項に記載の延伸ブロー成形による容器の製造方法。
【請求項７】
爆発性混合気体は、酸素・水素混合物であり、爆発の直前に、水の電気分解によって酸素・水素発生器（２０）内で製造される請求項１〜５のいずれか１項に記載の延伸ブロー成形による容器の製造方法。
【請求項８】
温度及び圧力の上昇を制御するために不活性ガスが爆発性混合気体に添加される請求項１〜６のいずれか１項に記載の延伸ブロー成形による容器の製造方法。
【請求項９】
予備成形品はポリエチレンテレフタレートから成り、爆発性混合気体は酸素・水素混合物であり、該酸素・水素混合物が少なくとも２〔ｂａｒ〕の延伸圧力（ｐ．１）で予備成形品内に供給される請求項１〜７のいずれか１項に記載の延伸ブロー成形による容器の製造方法。
【請求項１０】
不活性ガスとしてアルゴンが酸素・水素混合物に添加される請求項９に記載の延伸ブロー成形による容器の製造方法。
【請求項１１】
予備成形品（１）から製造された容器（４）が、殺菌された状態で、内容物が充填される内容物充填工程に供給される請求項９〜１０のいずれか１項に記載の延伸ブロー成形による容器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、プラスチック加工の分野におけるものであり、独立請求項の前提部分に対応する方法に関するものである。該方法においては、延伸ブロー成形方法によってプラスチック容器が製造される。該プラスチック容器は、延伸ブロー成形に適したプラスチック材料から成り、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の瓶（びん）である。
ポリエチレンテレフタレート製の容器、特に、瓶は、通常、延伸ブロー成形によって製造される。この場合、瓶は射出成形された予備成形品から作られる。該予備成形品は、通常、製造される瓶の径より小さい径を有し、製造される瓶の軸方向長さより短い軸方向長さを有し、かつ、製造される瓶の開口部と同じ形状を備える開口部（例えば、ねじ部及び首部を備える。）を有する。そして、予備成形品は、延伸ブロー成形のプロセスに適した温度に加熱され、製造される容器の形状に対応する型内に配設される。該型内において、予備成形品は、型内に軸方向に挿入された延伸ロッドによって延伸させられるとともに、径を大きくするために、約５〜１０〔ｂａｒ〕（延伸圧力）の内部圧力が発生させられ予備成形品に加えられる。該予備形成品が十分に延伸され、延伸ロッドがあらかじめ設定された最終位置に到達すると、内部圧力は、通常、４０〜５０〔ｂａｒ〕（ブロー圧力）まで高くされ、これにより、予備成形品は、吹込み膨張させられて、壁部分が型に完全に押し付けられ、製造される瓶の形状になる。
必要な予備的圧力（延伸圧力）は、通常、予備成形品の内部と圧縮空気系とを連通させることによって発生させられる。一方、ブロー圧力を発生させるために、圧縮空気が収容され、かつ、ポンプを備えた特別な容器が提供されている。ところが、この種の容器は、増大する安全規則に適合させる必要があるので、コストが高くなってしまう。
延伸ブロー成形によって製造された瓶又は容器が、食品又は薬品を収容するために使用される場合、前記瓶又は容器は、内容物を充填（てん）する前に殺菌されなければならない。すなわち、瓶又は容器を、生きている微生物又は菌が実質的に無い状態にする必要がある。そこで、瓶又は容器は、殺菌作用を備えた（除去されるべき微生物にとって有毒な）液体又は気体の化学物質（ほとんどの場合、強いオキシダント（酸化物））によって処理されるか、微生物が生存することができない温度に加熱されるか、又は紫外線等の放射線によって照射される。また、瓶又は容器を殺菌するためにプラズマ処理が適用される殺菌方法も知られている。
酸化エチレン、酸化プロピレン、二酸化塩素、過酸化水素、酸化窒素、二酸化硫黄等の殺菌用の気体又は液体を使用する殺菌方法の主な欠点は、前記各物質が人間にとっても有毒であるので、これらの物質と接触することがないように特別な手段を採る必要があることである。さらに、前記物質のうちのあるものは、好ましくない臭（にお）いを有するので、殺菌工程の後に注意深く臭いを取り去る必要がある。また、前記物質のうちのいくつかは所定の条件下で爆発性を有し、この点も従来の技術における欠点である。
加熱手段による殺菌方法の主な欠点は、多量のエネルギーを消費し、かつ、長い時間（処理時間のほかに冷却時間）を必要とすることである。この欠点は、例えば、特許出願ＤＥ−２９１５６５９号に記載されているような熱衝撃殺菌方法の場合、それほど重大ではない。熱衝撃殺菌方法において、殺菌される対象物は、５００〔℃〕以上の湿った空気の速い流れに晒（さら）され、約２〔秒〕以内で殺菌される。この場合、殺菌される対象物の表面だけが加熱されるので、従来の加熱方法と比べると、冷却時間は非常に短い。ところが、殺菌される対象物の表面の実質的にすべての箇所が、殺菌のための十分に高い温度に到達するようにすることは困難であると考えられる。
本発明は、従来の技術における同様の方法より簡単で、かつ、製造された容器の内面を殺菌することができる延伸ブロー成形によるプラスチック容器の製造方法を提供することを目的とする。
この目的は、請求の範囲において定義されたプラスチック容器の製造方法によって達成される。
本発明の方法によれば、従来の技術と同様に、予備成形品が、型内にセットされ、延伸ロッドによって軸方向に延伸される。ところが、従来の技術ように、圧縮空気を利用して延伸圧力及びブロー圧力を発生させるのではなく、延伸圧力を発生させるために爆発性混合気体が予備成形品内に圧縮されて供給される。そして、予備成形品が必要なだけ延伸されて、延伸ロッドがあらかじめ設定された最終位置に到達すると、直ちに、爆発性混合気体が所定の手段によって点火される。その結果、爆発性混合気体が爆発し、圧力衝撃及び熱衝撃が発生させられ、ブローに十分な圧力、及び予備成形品の内面の殺菌に十分な温度が達成される。この場合、前記圧力衝撃は短時間だけ持続するのに対して、容器の体積はかなり大きくなるので、爆発後の容器内の圧力が十分高くないと、容器が収縮するのを防止することができない。そこで、爆発後、ブロー成形された壁画の容器材料が全体的に安定するまで、容器内に加圧用の気体を供給し続け、容器内の圧力が延伸圧力の範囲内に収まるように維持される。
本発明においては、従来の技術の方法と異なり、容器外において高いブロー圧力を発生させたり、延伸ブロー成形が行われた後に容器を殺菌したりする必要はない。したがって、本発明の方法によって製造された容器は、内容物充填工程に直接供給され、同じ装置内で、かつ、殺菌された条件下で内容物が充填され密封される。
爆発において生じる温度は、発生させられるエネルギーからみて極めて高い。したがって、実質的にプラスチック容器の内面だけが加熱され殺菌されるので、比較的温度感応性を有する材料から成る容器であっても、この方法であれば損傷は受けない。熱衝撃だけでなく、圧力衝撃、又は爆発中に形成される毒性のある不安定な粒子が、爆発に晒された表面の殺菌効果に寄与する可能性もある。
使用される爆発性混合気体は、実質的に、気体状のオキシダント、及び容易に酸化する気体又は蒸気の成分から成る。ほとんどの場合、前記オキシダントは、純粋な酸素又は空気中の酸素であり、容易に酸化する成分は、例えば、水素、メタン、メタノール、エタン、プロパン、エチレン、プロピレン、塩素等である。
圧力衝撃の力、すなわち、予測される最高の圧力は、混合気体の組成を変更することによって制御され、その結果、ブロー成形工程によって決定される条件に適合させられる。混合気体が互いに反応し合う成分だけを含有し、かつ、これらの成分が化学量論関係にあれば、衝撃の圧力を１０倍以上増加することができる。また、圧力の増加を抑える場合、爆発性混合気体に不活性ガスが加えられる。
爆発において得られる温度は、実質的に酸化反応によって発生するエネルギー（すなわち、反応し合う成分の種類）に依存し、かつ、爆発性混合気体の熱容量に依存する。そして、混合気体が、酸化反応に最適な化学量論関係にあり、互いに反応し合う成分だけで構成されるときに、前記温度は最高になる。例えば、標準温度及び標準圧力下において化学量論関係にある酸素・水素混合物が爆発したときの酸素・水素爆発においては、１〔ｍ3〕当たり２〔ｋＷ〕、すなわち、７．２〔ＭＪ〕のエネルギーが発生し、温度は３０００〔℃〕になる。発生した熱量、及び爆発によって得られた温度は、爆発に寄与する気体を適当に選択し、及び／又は爆発に寄与する気体の混合気体中における分圧を選択することによって制御される。
閉鎖された予備成形品の内部の爆発後の圧力条件は、爆発前の圧力条件、爆発前後の温度条件、爆発によって得られるブローによる体積の増加、並びに、混合気体の成分及び化学反応し合う成分の特性に依存する。
互いに反応し合う成分の影響は、爆発前後において温度及び体積が等しい場合、次のとおりである。すなわち、混合気体中の粒子の数が化学反応によって増加すると、温度及び体積が等しい場合、圧力は高くなる。また、混合気体中の粒子の数が化学反応によって減少すると、圧力は低くなる。例えば、酸素・水素混合物（Ｈ2とＯ2との混合物）が爆発性混合気体として使用されると、酸化反応は２Ｈ2＋Ｏ2→２Ｈ2Ｏになるので、三つの粒子から二つの粒子が形成されて、爆発後の圧力は爆発前の圧力より低くなる。例えば、メタン及び酸素が爆発性混合気体として使用されると、反応はＣＨ4＋２Ｏ2→ＣＯ2＋２Ｈ2Ｏになり、粒子の数は維持され、爆発後の圧力と爆発前の圧力とは実質的に等しい。仮に、メタノール及び酸素が爆発性混合気体として使用されると、反応は２ＣＨ3ＯＨ＋３Ｏ2→２ＣＯ2＋４Ｈ2Ｏになり、粒子の数は５から６に増加し、爆発後の圧力は爆発前の圧力より高くなる。
本発明の方法に使用される型は、爆発によって発生する圧力を考慮して設計されなければならない。従来の技術による方法においても同様の高い圧力が発生するので、これによって余分な費用がかかることはない。爆発性混合気体は危険要因であるのて、製造する容器のできる限り近くで混合気体を混合及び／又は製造する（図２における酸素・水素発生器２０）ことが有利である。さらに、危険を防止するためには、毒性のない気体、例えば、水素及び酸素を爆発性混合気体として使用し、毒性のない氷を酸化生成物として生成するのが有利である。
爆発を起こすために、例えば、容器内に配設された火花発生器が作動させられることによって、混合気体中に必要な爆発連鎖反応を引き起こすために十分な局所的な温度（酸素・水素混合物のためには少なくとも４０００〔℃〕）が形成される。ある種の爆発性混合気体は、適切な透過性を有する容器の壁を通して光を照射することによって爆発する。例えば、塩素ガス（Ｃｌ2＋Ｏ2）は紫外線を照射することによって爆発する。
以下、本発明の延伸ブロー成形によるプラスチック容器の製造方法の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
第１図は、ポリエチレンテレフタレート製瓶を製造する本発明の方法の連続する工程を、予備成形品から完成した容器までの形状の変化によって説明する図（予備成形品又はそれから成形された容器の軸に平行な断面図）である。
第２図及び第３図は、第１図による方法を実施するための二つの具体的な装置の例を示す（断面）図である。
第１図〜第３図は、本発明の方法の好ましい具体例、及び本発明の方法を実施するための二つの具体的な装置の例を示す図である。前記具体例は、酸素・水素爆発を利用して、最適な予備成形品を延伸ブロー成形することによって、瓶を製造するものである。
第１図において、１は本発明の方法の一次製品である予備成形品であり、該予備成形品１は、所定の形状を有するポリエチレンテレフタレート製の瓶を製造するための既知の延伸ブロー成形において使用される予備成形品と全く同じである。予備成形品１は、１００〜１２０〔℃〕の温度に予備加熱されて型２内にセットされる。この場合、型２は、約２０〔℃〕の温度にされ、予備成形品１の開口部を把持する。そして、予備成形品１は酸素・水素混合物で満たされ、予備成形品１内の圧力は、大気圧ｐ．０から、延伸工程Ｓにおいて必要な少なくとも２〔ｂａｒ〕（通常、５〜１０〔ｂａｒ〕）の延伸圧力ｐ．１まで上昇させられる。同時に、予備成形品１は、図示されない延伸ロッドによって延伸成形品３に延伸させられる。２〔ｂａｒ〕の延伸圧力を発生させるために使用された酸素・水素混合物の成分は、分圧が約１．１〔ｂａｒ〕の化学量論関係にある水素、並びに酸素及び分圧が約０．９〔ｂａｒ〕のアルゴンである。
延伸ロッドがあらかじめ設定された最終位置（従来の技術による方法と実質的に同じである。）に到達すると、直ちに、爆発牲混合気体は、予備成形品１内に配設された火花発生器によって点火される。爆発は、容器をブロー形成するのに必要な４０〔ｂａｒ〕の範囲のブロー圧力ｐ．２以上の対応する圧力で圧力衝撃を発生させる。また、温度衝撃によって、６００〔℃〕前後の温度（容器の内周面上で測定される。）が得られる。延伸成形品３の壁は、型２の内壁に完全に押し付けられ、その結果、既知のブロー成形による場合と同様の瓶４が成形される。
そして、本発明の方法によって製造された瓶４は、従来の技術による方法で製造された瓶と同じ性質を有するだけでなく、瓶の内周面は、食品及び飲料を収容するための殺菌性に関する要求を問題なく満たしている。また、爆発によって、圧力が極めて速く上昇しても、得られる温度が高くても、瓶の壁に対して悪い影響は与えられない。このように、本発明の方法は、従来の技術による方法より相当簡単であるにもかかわらず、従来の技術と同様の品質を得ることができる。
第２図は、第１図において説明された本発明の方法の具体例を実施するための装置の要部概念図である。瓶を成形するために延伸ブロー成形される予備成形品１は、型２内にセットされ、接続部材１４によって密封される。該接続部材１４は、予備成形品１内に突出させられた火花発生器１５、圧力プローブ１６、爆発性混合気体を充填するための気体導入路１７、及び気体をフラッシュによって排出するための気体排出路１８を備える。さらに、接続部材１４は、延伸ロッド１３を導入するための開口を備える。延伸のために、延伸ロッド１３は、図示されない所定の駆動手段によって作動させられる。
爆発性混合気体を製造し、供給するために、水の電気分解によって化学量論比の水素及び酸素を製造する酸素・水素発生器２０が配設される。酸素・水素混合物は、予備成形品１内に供給され、供給シリンダ２１によって加圧される。さらに、気体（例えば、メタノール、アセトン蒸気又は不活性ガス）を酸素・水素混合物に添加するために、供給シリンダ２１と貯蔵容器２２とが供給連絡路を介して接続される。
第３図は、第２図の装置と類似する装置を示す図である。同じ構成要素には同じ符号が付与される。第２図の装置とは反対に、爆発牲混合気体は、酸素・水素発生器によって供給されるのでなく、三つの貯蔵容器から供給される。各貯蔵容器は、水素（Ｈ2）、酸素（Ｏ2）及びアルゴン（Ａｒ）を貯蔵する。混合気体の三つの成分は、供給シリンダ２１によって連続して予備成形品１内に供給される。さらに、他の貯蔵容器及び他の供給シリンダが、気体Ｇ、例えば、殺菌用の空気を供給するために配設される。この場合、爆発後に延伸ブロー成形された瓶内に前記気体Ｇを供給することによって、延伸圧力が維持され、爆発後に容器が収縮するのを防止することができる。
第３図の装置においては、不活性ガスを選択的に添加して他の爆発性混合気体を使用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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