JP6169171B2 - 飲料容器などの容器の製造のための、方法および装置 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

〔技術分野〕
本発明は容器の製造のための方法に関する。より具体的に、吹込み成形による、飲料の保管のための飲料容器の製造に関する。ここで、吹込み成形は非圧縮性の流体を注入することによって達成される。上述の方法によって製造される飲料容器と同様に、容器の製造方法を実行する装置にもまた関する。

〔背景技術〕
従来の延伸吹込成形工程は、「プレフォーム」と呼ばれる物の製造から始まる。プレフォームは、内部空洞を有する実質的に円筒状の本体を有する、試験管を連想させるような細長い形状であり、閉端および空洞に通じている開放端により規定される。プレフォームの開放端は、外部のねじ山、ショルダーまたはリムが備えられていたり、または一般にシーリング手段もしくは閉鎖手段と共同して作動する他の機構が備えられていたりする場合もある。

通常、プレフォームは、プラスチック成形の技術として知られる機器および技術を用いて、射出成形によって製造される。プレフォームの開放端の製造は、一般に射出成形ステップを根本的に完了するように構成されている。そのため、プレフォームの開放端は完成容器の開口部と本質的に同じ形状である。

プレフォームは、製造されるとすぐに、予熱されなければならない。予熱工程は一般にオーブン、放射放熱器、熱風噴射または他の同様な方法を使用することによって達成される。好ましくは、上述の開放端に配置されているねじ山等の形状および構造完全性を維持するように、プレフォームの開放端付近の部分は熱しない。プレフォームは、製造される特定種類のプラスチックに関するガラス転移温度に達するまで熱せられ、この温度において、柔らかくなり、装置的に製造可能になる。

この時点で、プレフォームは成形の準備が整っている。プレフォームは実質的に金型で囲まれている。金型は一般的にとても堅くロックされた３つのセグメント（１つの底面と２つの側面）によって構成される。金型アセンブリは一般的に、配置されるプレフォームの管状部が金型の中にあるように配置される一方、プレフォームの開放端（すなわち口部）が含まれずに配置されるように、開口部を備える。開口部は、プレフォームの残りがその工程の中の次のステップの間に変形している間に、変形または別な方法で作り変えることをしない。金型の内側は、最終的に生産されるプレフォームに基づいて容器の逆像となるように構成されている。

金型がプレフォームの周囲で閉じられるとすぐに、膨張ステップが開始する。空気は作動流体として使用され、開放端を通ってプレフォームへ高圧下で注入されており、柔らかいプレフォームは、金型の内面によって規定された表面と一致するまで膨張させられる。空気はプレフォームの変形を促進するように加熱される。プレフォームが、金型の空洞によって規定された形状へ十分に膨らませられるとすぐに、圧力を掛けられた内部の空気が開放され；容器が完成される。金型セグメントは容器から回収され、容器は装置から取り除かれる。ここで、装置は他のプレフォームで新たに成形サイクルをリスタートする。生産された容器は一般的に、流通のために洗浄、充鎮、シールおよびパッケージを実施される。

従来技術の工程はいくつかの点でデメリットである。他の全ての考察に加えて、従来技術の工程は実行するのに非常に大量のエネルギーが必要である。空気が作動流体として用いられるため、膨張ステップを適切に実行するためには、圧縮性を補うのにきわめて高い圧力を供給しなければならない。多くの作業において、このことは、空気がおおよそ２５バールの最低圧力まで圧縮されなければならないことを意味しており、大量のエネルギーが必要であり、多量の廃熱が生じている。通常、この熱の多くは周囲へ散逸する。要するに、従来技術で知られている技術によれば、首尾よくプラスチック容器を吹込成形するためには、大量のエネルギーの連続供給源が必要とされていることを意味する。

従来技術の工程は、使用される成形装置の構造によって制限されることがわかっており、生産量でもデメリットである。従来技術の工程は、いくつかのセグメントによって構成される金型を用いている。これらのセグメントは通常、アルミニウムの固体ブロックから機械製造されており、非常に重くて扱いにくい。

金型セグメントは、プレフォームの周りにまとめられたときは力強くきつく締められなければならず、次いで、膨張ステップが完了したとき解放され、容器が取り除かれ得るように移動させられ、そして、成形工程が繰り返される。これは、吹込成形機器の作業を減速させ、１つの成形サイクルが完了するための時間（サイクルタイム）を増加させており、用いられている各吹込成形機器の総生産を低減している。

さらに、上記工程は容器の外部表面の完成金型を必要とする点でデメリットである。そのような金型は一般的に、上述のように、吹込成形作業で使用するのに必要とされるある程度の物理的な頑強性が達成されるように、金属の立体ブロックから装置で仕上げられる。金型であるため、完成容器の全ての表面特徴も当然に含まれている必要があり、生産される容器の表面へ金型中の欠陥が移ることを防ぐために、とても高い度合の表面に仕上がるように装置で作られなければならない。金型セグメントはまた、金型セグメント間のプラスチックの漏れ（別名「フラッシング」）または膨張ステップにおける圧力の減少を防ぐようにきわめて密接に適合しなければならない。高圧力、厳しい許容差；および吹込成形作業に含まれる多数の生産工程は、容器の成形にもはや使用できないところまで金型アセンブリを使いつぶす可能性があり、再仕上げまたは取り換えが必要となる。

このように、適切に構成された金型はいくつかの大きな固体金属のブロックを必要とする。完成した容器の正確な形状はきわめて厳しい許容差であり、とても高い品質の完成となるように装置で仕上げられなければならない。このような細かい許容差まで目的物を装置で仕上げるためには、装置運転者における相当な量の時間および専門知識を必要とし、この製造方法を実行するコストが増加する、デメリットがある。

従来技術において、これらの問題を解決する試みがなされている。特にＵＳ出願２００６／００９７４１７は、プラスチックプレフォームが、液体か気体のいずれか１つの流体を高圧下で用いることによって膨張させている容器の製造のための方法が記述されている。プレフォームは、涙のしずくの形状の容器を生産するのに、自由に膨張させられる。

プレフォームの変形または生産される容器の制御だけが、プレフォームの不規則な予熱によって達成される点で、この工程はデメリットである。いくつかの制御が容器の広い形状に及ぼすことができる一方で、この方法により製造された容器は本質的に同じ涙のしずくの形状である。これを超えたいくつかの容器の形状は、容器を変形させるように工具が圧力を掛けられる追加のステップが必要とされる。追加のステップは膨張ステップの後で充填ステップの前に実行される。

従って、本発明の目的は、使用に適した容器を製造するように、大量のエネルギー、扱いにくくて高価な金型工具または時間のかかる追加のステップを必要としない、容器の製造方法を提供することである。

第１の態様によれば、本発明は、プレフォームの製造ステップから構成される容器の製造のための方法が対象となり、プレフォームを準備する工程であって、該プレフォームは実質的に管状の形状であり、閉端、空洞、および該空洞に通じている開放端を備えている、工程；少なくとも１つの制限領域を規定し、その中での上記プレフォームの膨張を制限するように、少なくとも１つの制限手段を上記プレフォームに対して位置決めする工程；所定の容量の非圧縮性の流体を上記開放端を通して上記プレフォームの上記空洞に注入する工程であって、上記プレフォームに膨張による可塑的に変形を引き起こさせ、上記プレフォームは上記少なくとも１つの制限領域の外側にある少なくとも１つの膨張領域において自由に膨張する工程、を含んでいる。

この方法は、実行するのに公知の方法より少ないエネルギーしか必要としないので、従来技術と比較すると有利である。第１に、吹込成形処理において、作動流体（圧縮性か非圧縮性か）はプレフォームの膨張をもたらすように十分な圧力としなければならない。従来技術では、作動流体は気体で、通常は空気である。プレフォーム金型への十分な圧力まで圧縮した空気は、多量のエネルギーを必要とし、多量の廃熱もまた発生する。本発明では、作動流体は非圧縮性の流体であり、圧縮性流体へ圧力を掛けるのに必要とされるエネルギーより少ないエネルギーを必要とする。これは、上記技術で周知であり、容易に入手でき、容易に高容量に適合し、連続的な供給をするポンプを用いることによって達成される。

さらに、本発明は、従来技術において製造される容器の最後の形状を規定する、マルチセグメント金型の完全アセンブリの実装を必要としない点で有利である。その代わりとして、容器の最後の形状は、プレフォームを膨張するためにプレフォーム内に注入される非圧縮性流体の容量、および少なくとも１つの制限手段によるプレフォームの膨張の局在的な制限によって規定される。

注入ステップの間、プレフォームは、開放端を通して流体が空洞へ注入されるに従って膨張するであろう。制限領域はこの膨張を局所的に制限する役割を果たす：プレフォームは、プレフォームの表面が制限手段に接触するまで一様に膨張するであろう。ここで、プレフォームの表面は制限手段によって規定された制限領域と一致し、膨張領域におけるプレフォームの膨張は補うように増加する。少なくとも１つの制限手段の戦略的配置によって、プレフォームは、完全な金型アセンブリを製造も使用もしないで、完成した飲料容器に膨張させられる。

マルチセグメント金型の完全アセンブリ、ならびにプレフォーム周囲でこれを閉じるためのステップおよび完成した容器を取り出すためにこれを開くステップの不存在により、本発明の方法を、従来技術で知られている方法よりも、より早くより経済的に実行させている。

完全な金型アセンブリの不存在は、製造および工程を実行するのに必要な適切な工具の維持の費用もまた削減する。金属の固体ブロックから金型セグメントを製造することよりはむしろ、制限手段を製造することだけが必要となる。これらの制限手段は、完全なマルチセグメント金型の完全アセンブリよりもはるかに小さくなるように、ことによるとブロックよりはむしろプレートから製造され、または安上がりの物質で製造され、構成される。そのような制限領域は製造するのにより速く、より安く、より容易であり、それゆえに製造し取り替えるのに少ない費用である。

他の特性によれば、プレフォームを準備するステップの後に、上記方法は上記プレフォームの長手軸に沿って上記プレフォームを引き伸ばすステップを含む。

これは、注入ステップの間におけるプレフォームの長手方向の変形を促進し、プレフォームの一様の変形を促進する。その結果として、結果物である飲料容器の表面に沿って、一貫した壁厚および物理的特性を実現している。このようにして、容器の一貫した構造完全性および均一性を維持する一方で、非常に多様な容器が製造され得る。

さらに他の特性によれば、注入するステップにおいて上記プレフォームへ注入される所定の容量の非圧縮性流体は、上記容器の中へ密封される。

この利点は、もし容器の膨張に用いられた作動流体が最終的に容器に含まれる流体であるならば、容器の製造および充填を同時にすることができる。膨張および充填のステップを組み合わせることにより、液体製品の梱包のための工程を省略し、工程を実行するのに必要な機器の総数を削減させ、それによってオペレーターが負うコストを低減している。

さらに他の特性によれば、少なくとも１つの制限手段はラベルである。

これは、容器を形成するステップおよび容器にラベルを張るステップが組み合わされている点で有利である。これは形成され充填された容器を製造するのに必要な多数のステップを削減し、本発明を用いている製造ラインは、従来技術によるものと比較し、より速く、より経済的な生産高をもたらしている。

さらに本発明の他の特性によれば、本発明は、所定の容量の非圧縮性流体を注入するステップの前に、上記プレフォームの少なくとも１つの部分を予熱する追加ステップを含むことを特徴とする。

これは、プレフォームが十分に予熱されている場合、プラスチックを変形するように配置するのがより容易になる点で有利である。これにより、このような予熱なしの場合になし得るものより、注入工程の間において、プレフォームをより良い度合で変形させることができる。このようにして、本発明の方法を用いることで、他の場合より、非常に多様な飲料容器が製造され得、それによって本発明の柔軟性が増加する。

さらに他の特性によれば、プレフォームは、複数の領域に分けられており、各々の領域の予熱は独立して制御されている。

これは、任意の一つの特定領域に求められる変形の度合いに応じて、より大きいまたは、より小さな度合いで予熱がなされる点で有利である。このようにして、予熱は、必要とされるところだけ実施されるため、また、間近の特定用途の要求を満たすのに必要な度合いだけ実施されるため、プレフォームの予熱に用いられる総エネルギー量は最小化される。このようにして、予熱ステップの追加で実現した柔軟性は、できるだけエネルギー効率およびコスト効率が良い方法で実現する。

第２の態様によれば、本発明は、所定の容量の非圧縮性流体を開放端を通してプレフォームの空洞へ注入するための手段であって、上記プレフォームは実質的に管状の形状をしており、上記プレフォームは閉端、上記空洞と通じている上記開放端を備えている手段；および少なくとも１つの制限手段であって、該少なくとも１つの制限手段は少なくとも１つの制限領域を規定している、少なくとも１つの制限手段；を備えており、所定の容量の非圧縮性流体を上記プレフォームの上記空洞へ注入する際に、上記プレフォームの膨張が、上記少なくとも１つの制限領域内に制限されており、上記少なくとも１つの制限領域の外側にある少なくとも１つの膨張領域内で自由であるように、上記少なくとも１つの制限手段は、上記プレフォームに対して配置されている、容器を製造するための装置を対象とする。

少なくとも１つの制限手段を用いることは、完全なマルチセグメント金型よりも、プレフォームを形成するための機器を準備するため必要な時間が削減する点において、容器の成形のために必要な時間が削減する。

加えて、容器を形成するための非圧縮性流体の使用は、適切な作動圧力とするのに必要なエネルギーが、空気または他の圧縮性流体より少なく、エネルギー消費が削減する。このように、相当量のエネルギー節減が実現され、加えて、従来技術で知られた装置と比較して、生産高を向上させ、ユニット当たりの製造された総コストの低減している。

有利な特徴によれば、装置は上記プレフォームの長手軸に沿って上記プレフォームを引き伸ばすための手段を備えている。

引き伸ばし手段の使用の不存在は、プレフォームの変形の自然傾向が全ての方向に同じ割合で外側へ膨張することを意味する。容器の幅が広くあるより長い容器において、プレフォームの膨張は、プレフォーム表面上の全ての位置が適切でないことを意味し、容器の壁厚が一様でない結果となる。

引き伸ばし手段の使用は、均一な壁厚および伸長による表面にわたり一貫した物理特性がある、背の高い容器へのプレフォームの均一な変形を促進する。このように、装置は広い範囲の容器を製造するように使用され、それによって作業における装置の柔軟性が増加する。

他の特性によれば、少なくとも１つの制限手段は、半径方向における上記プレフォームの膨張を制限するように、上述のプレフォームの長手軸に同軸に配置されている。

そのように構成された制限手段は、プレフォームの半径膨張を制限し、そこから制限領域を規定するその表面部分にわたって、容器の半径を成形する点で有利である。このように、完成した容器の半径は１つまたはいくつかの領域で規定されており、プレフォームの残りは自由に膨張する。それによって非常に多様な容器が製造し、寸法および特性をよりよく制御される。

他の特性によれば、少なくとも１つの制限手段はラベルである。

そのように構成された装置は、製造される容器を製造し、１ステップでラベル張りするという点で有利である。これは製造ステップおよびラベル張りステップの間の移動時間が取り除かれるので、瓶詰作業のスピードおよび生産高が増加する。製造工程はそれによってより速く、より効率的に、よりコスト効率よくなされる。

さらに本発明の他の特性によれば、上述の少なくとも１つの制限手段は、プレフォームの長手軸の周囲に同軸に配置されており、半径方向における上述のプレフォームの膨張を制限する管を備えている。

これは、実質的に円の断面を有し、飲料容器のために求められる形状である細長い容器を製造する点で有利である。いくつかの実施形態において、そのような管は、通常の管から製造される。これにより、用いられる装置において、完全なマルチセグメント金型の製造の費用が発生することがない。このように、本発明の具体化された装置の生産高は、より経済性を与える一方でさらに増加している。

さらに他の特性によれば、少なくとも１つの制限手段は、上述のプレフォームの長手軸に対し垂直に配置されており、それによって長手方向における上述のプレフォームの膨張が制限されている。

このことは、そのように構成された制限手段はプレフォームの長手方向の膨張を制限し、制限領域を規定している表面部分にわたり、これから形成される容器の長さを制限するという利点がある。このようにして、完成した容器の長さは、１つまたはいくつかの領域で規定されており、プレフォームの残りは自由に膨張する。このように、制限手段は、必要とする寸法特性を有する完成容器を生じさせる一方、その他の場所でさらに自由に膨張するように構成され得る。それによって非常に多様な容器を製造し、寸法や特性がよりよく制御される。

他の特性によれば、少なくとも１つの制限手段は容器の底端を規定するように配置されたベースプレートを備えている。

このことは、大きさおよび意図される用途に応じ、そのベース部で特定の規定された形状を持つ容器にとって望ましいかもしれない点が有利である。ベースプレートの形成において制限手段を利用することは、その形状がその他の点ではプレフォームへ注入される非圧縮性流体の容量で規定される容器を製造するが、ベース部はベースプレートによって規定される。多くの用途の中でメリットを実現させることは、より柔軟な方法を提供する。

さらに他の特徴によれば、手段は複数のベースピンを備えており、上述のベースピンは収縮可能に配置されており、上述の長手軸に垂直に配置されている。

このことは、プレフォームが、ベースピンの周りで膨張し、飲料容器の底部に形成される複数の花弁状の丸い突出部を形成する点で有利である。ピンは容器が完全に形成された後に除去さえ得るように収縮可能に置かれている。圧力への高い耐久性があり、容器にいい度合の構造的剛性および強度を与えるので、花弁状のような形状が、炭酸液または圧力下の他の物質を保管している容器の底部に用いられる。本発明のこの特徴を通して、花弁状のベースを持っている容器は、完全なマルチセグメント金型を使用することなく、またその製造に付随する費用が発生せずに形成される。このように、花弁状ベースの利点は、最低限のコストおよび適応性および、本発明の他の特徴ならびに態様が引き起こす効率ならびに工率の増加を実現する。

さらに他の特徴によれば、少なくとも１つの制限手段は上述プレフォームの長手軸に対して斜めに配置されている。

このことは、表面の１つの領域が開放端に対して斜めである容器を製造できる点で有利であり、上述の領域は制限手段で実質的に規定されている。このように、本発明は、より柔軟性があり、非常に多様な形状の容器の製造を可能とする。

第３の態様によれば、本発明は上述の方法により製造される飲料容器に関する。

このことは、そのような飲料容器が、これを製造する上記方法の利点を具体化する点で有利である。飲料容器は、従来技術によって製造された比較できる飲料容器より、意図される使用により適合し、費用がより少なくなる。

〔図面の簡単な説明〕
下記の記述より本発明の他の特性および利点は明らかになる。

添付する図面において、制限されない例として与えられる：
図１は、注入工程の前の、プレフォームおよび制限手段を含んだ、第１飲料容器の製造のための装置の断面図である；
図２は、注入工程の後の、第１飲料容器の製造のための装置の直交断面図である；
図３は、プレフォームの予熱のための第１工程の間における、第２飲料容器の製造のための装置の直交図である；
図４は、プレフォームの位置決めのための第２工程の間における、第２飲料容器の製造のための装置の直軸測図である；
図５は、非圧縮性流体を注入するための第３工程の間における、第２飲料容器の製造のための直軸測図である；
図６は、第２飲料容器の直軸測図である；
図７は、プレフォームの位置決めのための第１工程のために構成される、第３飲料容器の製造のための装置の部分的な断面図である；
図８は、非圧縮性流体を注入するための第２工程の間における、第３飲料容器の製造のための装置の部分的な断面図である；および
図９は、第３飲料容器の排出のための第３工程の間における、第３飲料容器の製造のための装置の部分的な断面図である。

〔実施形態の記述〕
第１に、第１飲料容器の製造のための方法および装置が図１および図２を参照に描かれている。

図１は、第１プレフォーム１００が膨張によって変形される、注入工程前の装置が描かれている。第１プレフォーム１００は、外表面１０２および内表面１０３がある壁１０１を有し、第１端１０４で閉じられ第２端１０５で開かれるように構成され、実質的に管状の形状をしている。第２端１０５には、上述の壁１０１および第１端１０４によって規定された第１プレフォーム１００における空洞１０７に通じる口部１０６が設けられている。第２端１０５には、フランジ１０８および第１ねじ山１０９もまた設けられている。理想的には、第１プレフォーム１００は長手軸１１０の周りに対照になるように製造される。

１つの実施形態において、第１プレフォーム１００はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から製造される。ＰＥＴは、強く、恒久的で、安価で、容易に製造される熱可塑性のポリマーであり、飲料容器の製造において一般に用いられる。ＰＥＴは、製造状況において、特性がよく理解され、予測される材料である。しかしながら、形成される飲料容器およびそれが使用される用途に応じて、他の種類のポリマーが用いられ得る。

ＰＥＴは、絶対的意味において、および飲料容器の製造に用いられ得る他の熱可塑性ポリマーに対しての両方において、高い結晶化度を達成する点で特に有利である。この結晶化は、わかっている対象物の強度および弾性を向上させる。

さらに、そのような対象物がＰＥＴのガラス転移温度（おおよそ８０℃）より下である場合、対象物の変形はＰＥＴにおける部分的な結晶化を誘導する。この工程は、対象物の中に、さらに変形を促進させる熱を発生させる。第１プレフォーム１００などのＰＥＴから製造されたプレフォームは、この方法に理想的に適している。

上記装置は、流体ポート１１２を備えるヘッド１１１を備えている。所定の容量の非圧縮性流体１１３は、チャンネル１１４を経由して流体ポート１１２を通して空洞１０７へ注入される。ヘッド１１１には第２ねじ山１１５が設けられている。第２ねじ山１１５は第１プレフォーム１００の第２端１０５にある第１ねじ山１０９とかみ合い、第１プレフォーム１００は流体ポート１１２で塞がれ空洞１０７へ通じる気密が維持されている。この実施形態ではねじ結合を用いている一方で、他の実施形態では気密伝導を異なった手段で維持してもよい；
同時に、所定の容量の非圧縮性流体１１３は、圧力１１６で注入され、引き伸ばしロッド１１７は、第１プレフォーム１００の内表面１０３上の第１端１０４に位置する、接触ポイント１２０に先端１１９が接触するまで、空洞１０７において方向１１８へ進められる。ここで、第１プレフォーム１００は変形を始め、第１プレフォーム１００が膨張するため、壁１０１は厚みが減少する。

この装置では第１プレフォーム１００の空洞１０７へ挿入されるロッドを用いるものの、プレフォームを引き伸ばすための他の手段が、本発明の他の実施形態において用いられてもよい。そのような手段は、非限定的に、把持部および吸引装置を含んでいてもよい。プレフォームを引き伸ばすための手段は、用いられる特定用途に対して最適結果が実現されるように選択され得る。

上記装置は制限手段１２１を備える。制限手段１２１は、第１プレフォーム１００の膨張が制限手段１２１の面１２２に接触するように配置される。制限手段１２１は、第１プレフォーム１００の膨張に抵抗し、それによって面１２２に沿って制限する。面１２２はこのように制限領域を規定する。

この実施形態において、プレート形状の制限手段１２１が用いられるが、用途に要求に応じてより複雑な形状が用いられる。形状、大きさ、表面パターン等の様相は用いられる特定用途により合うように作り変えられる。

図２は、注入ステップ後の装置を描く。第１プレフォーム１００（外形が参照のために描かれている）は第１飲料容器２００へ完全に膨張する。引き伸ばしロッド１１７は、第１飲料容器２００の完全な長さまで延ばされる。

第１飲料容器２００は、第２端１０５の付近においては、第１プレフォーム１００から本質的には変化しない。そのため、口部１０６、フランジ１０８、および第１ねじ山１０９は、第１プレフォーム１００上のものと実質的に同じ形状である。口部１０６、フランジ１０８、および第１ねじ山１０９は、蓋上のねじまたは類似した閉鎖の適用のために最適な状態が維持される。

しかしながら、第１プレフォーム１００の残りは膨張し、壁１０１が薄くなり、空洞１０７は注入された所定の容量の非圧縮性流体１１３で充填される。上述された第２端１０５付近の特徴を除いて、第１プレフォーム１００は注入ステップの間自由に変形し、注入された所定の容量の非圧縮性流体１１３に応じて異なるものであった。第１飲料容器２００の容量は、それゆえ、第１飲料容器２００を形成するのに用いられる所定の容量の非圧縮性流体１１３によって一般に規定される。

しかしながら、制限手段１２１の領域において、第１飲料容器２００の壁１０１は、面１２２が制限領域を規定しているために、その膨張が制限される。制限領域は、飲料容器２００の壁１０１が、制限手段１２１の面１２２に接触するところに、実質的に位置づけられている。

第１飲料容器２００の形状は２つの要素で規定されている：面１２２により規定された制限領域によって引き起こされる第１プレフォーム１００の膨張の制約、および所定の容量の非圧縮性流体１１３の注入の間における第１プレフォーム１００の自由な膨張。

第２に、図３〜図６を参照に、第２飲料容器の製造についての方法が描かれている。図３〜図６は、第２プレフォームの予熱、少なくとも１つの制限手段に対する上述の第２プレフォームの位置決め、および飲料容器への上述のプレフォームの膨張による、第２飲料容器の製造についての方法が描かれている。

図３は、この方法の第１ステップである第２プレフォームを予熱するためのステップを描いている。第２プレフォーム３００が準備され、この第２プレフォームは熱可塑性ポリマーから製造され、壁３０１と、閉鎖第１端３０２と、口部３０４、ねじ山３０５およびフランジ３０６が設けられている開口第２端３０３とを備えており、空洞３０７を囲んでいる。

第１ステップにおいて、第２プレフォーム３００は、ここで描かれた放射放熱器３０８などの加熱装置の近くに配置されている。放射放熱器３０８は第２プレフォーム３００で、壁３０１の温度を上昇させる赤外線波３０９を投射する。好ましくは、第２プレフォーム３００は、第２プレフォーム３００の壁３０１の全体の予熱が確実になされるように、長手軸３１０の周囲に回転する。この予熱は第２プレフォームを柔らかくさせ、展性になり、より変形を受けやすくする。

第２プレフォーム３００の壁３０１は３１１〜３１５の複数の領域に分けられている。５つの領域がこの実施形態において描かれている；他の実施形態では、製造される飲料容器の形状に応じて、より多いか、またはより少ない領域が用いられてもよい。放射放熱器３０８は丈に沿って出力が変化するように構成されており、それによって各々の領域３１１〜３１５の熱強度（ここでは記号ｉによって示される）を変化させる。領域３１１〜３１５のどれか１つにおいて、熱強度がより大きくなると、その領域３１１〜３１５において、第２プレフォーム３００の壁３０１がより柔らかくなり、その領域３１１〜３１５において、変形がより大きくなる。

各々の領域３１１〜３１５における強度ｉは、平均強度ｘの倍数として描かれている。平均強度ｘは次々に、プレフォーム３００の大きさおよび壁３０１の厚さ、それを製造する材料、および後のステップにおいてプレフォーム３００が膨張する度合に適合されている。例えば、この実施形態では、領域３１３におけるプレフォームの壁３０１上に投射する赤外線波３０８の強度ｉは平均強度ｘに等しく、一方、領域３１４における強度ｉは平均強度の２．５倍であり、領域３１１においては熱せられていない。プレフォーム３００の壁３０１はそれゆえに、いくつかの領域において他の領域より変形がよりしやすくなっている。

図４は、この方法の第２ステップである、注入工程の前の予熱された第２プレフォームの位置決めステップが描かれている。

第２プレフォーム３００は、ベースプレート４００およびラベル４０１に対して位置決めされる。ベースプレート４００およびラベル４０１の位置決め、ならびに第２プレフォーム３００の位置決めおよび形成は、自動化手段によって達成されてもよく、これは組立ラインを構築する従来技術において知られた技術を適合させてもよい。しかしながら、この図においては、そのような手段は明確に省略されている。

好ましくは、第２プレフォーム３００、ベースプレート４００、およびラベル４０１はすべて軸４０２の周囲に対照的であり、同軸である。これにより、結果として、軸方向に対照的で、後の工程、移送および保管が容易となる飲料容器が製造される。

ベースプレート４００は第２プレフォーム３００より下に位置決めされる。この実施形態において、ベースプレート４００は凹面４０３および複数の隆起４０４を備える；理想的には、ベースプレート４００の凹面４０３および隆起４０４は飲料容器の底を規定するように構成される。

ラベル４０１は理想的には、製品ロゴ４０５および他のそのような情報が前もってプリントされたプラスチックのリングである。ラベル４０１は、内表面４０６がプレフォーム３００に面して、第２プレフォーム３００について同軸に位置決めされている。理想的には、ラベル４０１は、その次の注入ステップの後で、結果として生じる飲料容器へ付着し残る。

図５は、この方法の第３ステップであり、予熱され、位置決めされた第２プレフォームを第２飲料容器へ膨張する、非圧縮性流体を注入するためのステップを描く。

所定の容量の非圧縮性流体５００は、圧力５０１下で口部３０４を経由して第２プレフォーム３００（ここで外形が参照として描かれる）へ注入される。第２プレフォーム３００へ非圧縮性流体を注入するための装置は明確に省かれている。

第２プレフォーム３００へ圧力５０１下で非圧縮性流体５００を注入することは、上述の第２プレフォーム３００が膨張によって可塑的に変形をすることを引き起こす。この変形は、図３に描かれ前出した、第２プレフォーム３００に柔らかさと展性を与える予熱ステップによって促進される。非圧縮性流体５００の注入は第２プレフォームを第２飲料容器５０２へ膨張させる。

第２プレフォーム３００の第２飲料容器５０２への膨張は、部分的には、上述され図３に描かれたように、第２プレフォーム３００へ与えられた予熱によって制御される。第１飲料容器５０２は、プレフォームの領域に各々対応する複数の部分に分けられている：首部分５０３、領域３１１に対応；上部５０４、領域３１２に対応；中間部５０５、領域３１３に対応；下位部５０６、領域３１４に対応；ベース部５０７、領域３１５に対応。膨張の度合、およびこのような各々の部分５０３〜５０７における飲料容器の形状は、プレフォーム３００の各々の領域３１１〜３１５における予熱の強度の結果である。

この実施形態において、上部５０４および下位部５０６における膨張は中間部５０５より度合いが大きい。これは制限領域を規定している内表面４０６を有するラベル４０１が制限手段として働いた事実によるものである。第２プレフォーム３００の膨張はこのようにラベル４０１によって制限されるが、他の部分は自由である。

この結果、上部５０４および下位部５０６の直径は、中間部５０５よりも大きい。結果として生じる第２飲料容器はこのように、審美的に感じが良く、人間工学の「砂時計」の形状をしている。第２飲料容器５０５の砂時計型の形状は、粘着または他の固定手段なしでラベル４０１の位置を維持し、飲料容器の製造の節約を向上している。

ベースプレート４００は、下方向における第２プレフォーム３００の膨張の制限をしている制限手段の役割を果たす。第２プレフォーム３００が膨張すると、隆起４０４を含むベースプレート４００の凹部４０３が充填され、その形状になり、それによって、結果として生じる第２飲料容器５０２のベース部５０７を成形する。凹部４０３はこのように制限領域を規定する。

図６は、完成した第２飲料容器が描かれている。キャップ６００は第２飲料容器５０２にねじで取り付けられており、それによって塞がれ、所定の容量の非圧縮性流体５００が上述の第２飲料容器５０２に囲まれる。飲料容器のベースには、複数の足部６０１が設けられている。上述の足部６０１は、上述され図４描かれているように、ベースプレート４００の形状を反映している。

第３に、第３飲料容器の製造のための方法および装置は、図７〜９を参照に描かれている。

図７は、第３プレフォームの位置決めのための第１ステップを構成する、第３飲料容器の製造のための装置を描く。図７の装置は管７００を備えており、それは断面が円形であり垂直方向に置かれている。管は、底端７０１が開かれている一方、上端７０２においては、１組のネックプレート７０３が管に設けられている。ネックプレート７０３は管の上端でスライド自在に配置され、２つのネックプレート７０３を共に引き出したとき、プレフォーム穴７０４がもたらされるように構成されている。

装置は第３プレフォーム７０５に適応するように構成されている。上述した第１プレフォーム１００および第２プレフォーム３００と同様、第３プレフォーム７０５は実質的に管状の形状であり、上述の第３プレフォーム７０５の内側の空洞７０７に通じる口部７０６、および上述の第３プレフォーム７０５の口部の付近にフランジ７０８を有する。プレフォーム７０５はそれゆえ閉鎖第１端７０９および開放第２端７１０を備えている。

第３プレフォーム７０５において、ネックプレート７０３上にフランジ７０８が位置する一方、第３プレフォーム７０５の大部分が管７００の内側７１１の中へ突き出るように、プレフォーム穴７０４は構成されている。ネックプレート７０３は、フランジ７０８が固定されるカウンタボアを必要に応じて備えていてもよい。理想的には、ネックプレート７０３、プレフォーム穴７０４およびカウンタボア７１２は、管７００および第３プレフォーム７０５が長手軸７１３にそって同軸になるように構成されている。これは管７００に対する第３プレフォーム７０５の一貫した位置決めを確実にする。

管７００は、内面７１１へ管７００の壁を通して放射状につき出る複数の引き込みピン７１４を備えている。引き込みピン７１４は、注入ステップの間における上記第３プレフォーム７０５が膨張する間の、制限手段としての役割を果たす。内面７１１および引き込みピン７１４はこのようにそれらの表面に沿って制限領域を規定する。用いられる引き込みピンの本数は、製造された飲料容器が用いられる特定用途に応じて、変化し得る；図７〜９の実施形態では３本用いられており、そのうち２本を可視化している。

図８は、非圧縮性流体を注入している第２ステップの間における装置を描く。非圧縮性流体８００は口部を通して第３プレフォーム７０５（ここでは破線で描かれている）へ圧力８０１で注入され、それによって第３飲料容器８０２へと膨張する。第３プレフォーム７０５は、第３プレフォーム７０５の放射膨張を制限する管７００の内表面８０３に接触するまで放射状に膨張する。そえゆえ、第３飲料容器８０２は管７００の内側とほぼ同じ直径を有する。

第３プレフォーム７０５は長手軸７１３に沿って、引き込みピン７１４を通り過ぎて自由に膨張する。長手軸７０５に沿った、引き込みピン７１４を通り過ぎる第３プレフォーム７０５の自由膨張は、複数の花弁状の丸い隆起８０４を結果として生じる。それらは自由膨張および第３飲料容器全体としての容量を伸長することによって形成されたので、花弁状の丸い隆起の大きさは、注入ステップの間において第３飲料容器８０２を形成するように用いられる非圧縮性流体の容量の作用であろう。

さらに、第３飲料容器８０２は、上述の花弁状の丸い隆起８０４の上に立ち得る。これは第３飲料容器８０２へ、カラーやトレイなどの追加の構造を用いず、また形成する第３飲料容器へ追加の構造を組み込む追加のステップを有しなくとも、垂直に立てるようにする。

図９は、第３飲料容器を排出するための、第３ステップの間における装置を描く。ここで、第３飲料容器８０２は完全に形成され、非圧縮性流体８００の全容量が注入されている。第３飲料容器８０２は次に装置から取り除かれる。

ネックプレート７０３は引き込まれ、カウンタボア７１２からフランジ７０８がはずれる。引き込みピン７１４も引き込まれ、完成した花弁状の丸い隆起８０４の間からそれらを引き揚げ、完成した第３飲料容器８０２を、管７００の開いた底端７０１を通して９００方向へ落とす。完成した第３飲料容器８０２は、例えばキャッピングまたはラべリングといった次の工程のために輸送され得る。

理想的には、上記装置は第３飲料容器８０２を重力によって管から自由に落とすように構成されている一方で、いくつかの実施例においてそれは、第３飲料容器８０２が９００方向へ管７００から落ちるのを引き起こす手段を設ける必要があり得る。

これは、第３飲料容器８０２の伸縮性により第３飲料容器８０２が管７００から自由に落ちるのに十分な接触をもたらすように、第３飲料容器８０２内の非圧縮性流体８００をわずかに減圧することによって達成され得る。第３飲料容器８０２の排出を引き起こすための他の手段は、非限定的に、機械的な押すものまたは把持部または吸引装置を含んでいてもよい。

もちろん、本発明は上述の実施形態および添付の図面に限定されない。特に種々の要素の構成または同等の技術の代用による修飾は依然として可能であり、それによって本発明の保護範囲から外れない。

特に、この開示は飲料容器の製造に関する一方で、前述の開示における方法および上記装置は飲料のための容器の製造に限定される必要はないことを理解するべきだ。むしろ、上述の方法および装置は、化粧品、薬品および化学品等を含む（それだけに制限されない）多くの種類の物質の容器の製造として適用できる。

本発明の正確な形態および作用は、本発明の原則が記述された点からはずれることなく前述の記述から変化し実行され得る。それゆえに、この開示の範囲は限定的なものよりも好ましくは代表的なものを意図しており、本発明の範囲は、少なくとも前述の開示の一部分に起因した任意の請求項によって規定される。

注入工程の前の、プレフォームおよび制限手段を含んだ、第１飲料容器の製造のための装置の断面図である。 注入工程の後の、第１飲料容器の製造のための装置の直交断面図である。 プレフォームの予熱のための第１工程の間における、第２飲料容器の製造のための装置の直交図である。 プレフォームの位置決めのための第２工程の間における、第２飲料容器の製造のための装置の直軸測図である。 非圧縮性流体を注入するための第３工程の間における、第２飲料容器の製造のための直軸測図である。 第２飲料容器の直軸測図である。 プレフォームの位置決めのための第１工程のために構成される、第３飲料容器の製造のための装置の部分的な断面図である。 非圧縮性流体を注入するための第２工程の間における、第３飲料容器の製造のための装置の部分的な断面図である。 第３飲料容器の排出のための第３工程の間における、第３飲料容器の製造のための装置の部分的な断面図である。

Claims (13)

1. プレフォーム（１００，３００，７０５）を準備する工程であって、該プレフォーム（１００，３００，７０５）は管状の形状をしており、閉端（１０４，３０２，７０９）、空洞（１０７，３０７，７０７）および該空洞（１０７，３０７，７０７）に通じている開放端（１０５，３０３，７１０）を備えている、工程；
   少なくとも１つの制限領域を規定し、その中の上記プレフォーム（１００，３００，７０５）の膨張を制限するように、少なくとも１つの制限手段（１２１，４００，４０１，７００，７１４）を上記プレフォーム（１００，３００，７０５）に対して位置決めする工程；および
   所定の容量の非圧縮性流体（１１３，５００，８００）を上記開放端（１０５，３０３，７１０）を通して上記プレフォーム（１００，３００，７０５）の上記空洞（１０７，３０７，７０７）へ注入する工程であって、上記プレフォーム（１００，３００，７０５）に膨張による可塑的な変形を引き起こさせ、上記プレフォーム（１００，３００，７０５）は上記少なくとも１つの制限領域の外側にある少なくとも１つの膨張領域において自由に膨張する、工程；
   を含み、
   上記少なくとも１つの制限手段にはラベル（４０１）が含まれていることを特徴とする容器を製造するための方法。
2. 上記プレフォーム（１００）を準備する工程の後に、上記プレフォーム（１００）の長手軸（１１０）に沿って上記プレフォーム（１００）を引き伸ばす工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 上記注入する工程において上記プレフォーム（３００）へ注入される上記所定の容量の非圧縮性流体（５００）は、上記容器（５０２）の中へ密封されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 所定の容量の非圧縮性流体（５００）を注入する工程の前に、上記プレフォーム（３００）の少なくとも１つの部分を予熱する追加の工程を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 上記プレフォーム（３００）は複数の領域（５０３〜５０７）に分けられており、各々の領域（５０３〜５０７）の予熱は独立して制御されている、請求項４に記載の方法。
6. 所定の容量の非圧縮性流体（１１３，５００，８００）を開放端（１０５，３０３，７１０）を通してプレフォーム（１００，３００．７０５）の空洞（１０７，３０７，７０７）へ注入するための手段であって、上記プレフォーム（１００，３００．７０５）は管状の形状をしており、上記プレフォーム（１００，３００．７０５）は閉端（１０４，３０２，７０９）、上記空洞（１０７，３０７，７０７）と通じている上記開放端（１０５，３０３，７１０）を備えている、手段；および
   少なくとも１つの制限手段（１２１，４００，４０１，７００，７１４）であって、該少なくとも１つの制限手段（１２１，４００，４０１，７００，７１４）は少なくとも１つの制限領域を規定している、少なくとも１つの制限手段（１２１，４００，４０１，７００，７１４）；を備えており、
   所定の容量の非圧縮性流体（１１３，５００，８００）を上記プレフォーム（１００，３００，７０５）の上記空洞（１０７，３０７，７０７）へ注入する際に、上記プレフォーム（１００，３００，７０５）の膨張が、上記少なくとも１つの制限領域内に制限されており、上記少なくとも１つの制限領域の外側にある少なくとも１つの膨張領域内で自由であるように、上記少なくとも１つの制限手段（１２１，４００，４０１，７００，７１４）は、上記プレフォーム（１００，３００，７０５）に対して配置されており、
   上記少なくとも１つの制限手段にはラベル（４０１）が含まれていることを特徴とする容器（２００，５０２，８０２）を製造するための装置。
7. 上記プレフォーム（１００）の長手軸（１１０）に沿って上記プレフォームを引き伸ばすための手段を備えていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 半径方向における上記プレフォーム（３００，７０５）の膨張を制限するように、上記プレフォーム（３００，７０５）の長手軸（４０２，７１３）に同軸に配置された少なくとも１つの制限手段（４０１，７００）を備えていることを特徴とする請求項６または７に記載の装置。
9. 上記少なくとも１つの制限手段が、上記プレフォーム（７０５）の長手軸（７１３）の周囲に同軸に配置されている管（７００）を備えていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 上記プレフォーム（３００、７０５）の長手軸（４０２，７１３）に垂直に配置されている少なくとも１つの制限手段（４００，７１４）を備えており、これによって長手方向における上記プレフォーム（３００、７０５）の膨張が制限されていることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の装置。
11. 上記少なくとも１つの制限手段が、上記容器（５０２）の底端を規定するように配置されたベースプレート（４００）を備えていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 上記少なくとも１つの制限手段は、複数のベースピン（７１４）を備えており、該ベースピン（７１４）は引き込み可能に配置されており、上記長手軸（７１３）に垂直に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
13. 上記プレフォーム（１００）の長手軸（１１０）に斜めに配置されている少なくとも１つの制限手段（１２１）を備えていることを請求項６〜１２のいずれか一項に記載の装置。

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