专利名称：用于压缩成形预成型体的金属模具、预成型体、使用预成型体无菌填充饮料和食品的系统 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在连续地吹塑成形预成型体时在减轻再加热程度或省略再加热的有利条件下压缩成形预成型体的金属模具，一种制造吹塑成形的容器的制造方法， 以及一种利用饮料和食品无菌填充容器的系统，特别地，本发明涉及一种用于无菌填充食品的系统，其在省略或简化“容器灭菌机”的同时实现预定的“容器无菌水平”。
背景技术：
由于由合成树脂制成的容器的轻质化、经济性和优异特性，日常生活中已经广泛地使用这种容器来收容饮料和食品。特别地，由于优异的机械特性和透明性，非常需要由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)制成的容器(PET瓶)作为收容软饮料、花式饮料(fancy drink) 和食品用的容器，并且这些容器受到消费者的重用。通常借助拉伸吹塑成形法(或通常简称为拉伸成形或吹塑成形)通过吹送如空气等流体而使预成型体(预先形成的带底的筒状形成材料)在金属模具中膨胀成形而有效地制造以上述聚对苯二甲酸乙二酯为代表的合成树脂制容器。迄今，已经通过注射成形方法形成预成型体。然而，当前提案了比注射成形机的成本低的压缩成形机，其特征在于小型化并且能够在低温下进行成形。为了增大批量生产率， 提高制造效率，已经开发和采用了在转盘上安装有多个金属模具的转动式压缩成形机(转动式可动型压缩成形机)。在压缩成形的情况下，由压缩成形机连续地成形合成树脂的预成型体，成形后的预成型体通过输送线被容易且连续地供给到吹塑成形机，由吹塑成形机将该预成型体连续地成形成容器(专利文献1)。因此，可以将由压缩成形机成形后的预成型体在保持高温且各预成型体的温度几乎没有任何波动的状态下连续地推进到吹塑成形，从不仅保持瓶的成形稳定性而且保持填充系统的无菌性的角度看，这是有利的。专利文献1公开了在从压缩成形机的金属模具中取出预成型体时不用进行如气体燃烧器或热空气等外部热处理，并且取出的预成型体不产生应变的优选取出温度。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2005-119208号公报专利文献2 日本特开2007-276493号公报
发明内容
发明要解决的问题由压缩成形机刚成形之后的预成型体的各部位的温度根据厚度而变化。一方面， 在预成型体成形和吹塑成形直接联接在一起的系统中，口部的温度被限制成不高于预定温度，以避免由于在预成型体成形之后将预成型体从芯部(阳模)取出时或在吹塑成形过程中高压空气密封时施加在嘴部(口部)的应力而变形，并且避免口部被压缩空气自身变形。 另一方面，如果用于压缩成形的金属模具的内部由于在压缩成形之后试图使口部的温度降低而被冷却过长的时间，则预成型体的主体和(或)底部的温度也变低，常常使得在压缩成形之后在简化加热预成型体的步骤的状态下进行拉伸吹塑成形时难以将拉伸成形实施到足够的程度。因此，吹塑成形需要如局部地加热预成型体的低温部等温度调整，当温度过低时这会消耗大量的热能。鉴于上述情况完成了本发明，本发明的目的是提供一种能够减少或省略在吹塑成形预成型体时由加热装置进行的温度调整的用于压缩成形预成型体的金属模具和一种吹塑成形的合成树脂制容器的制造方法。如上所述，当预成型体成形机是注射成形机时，可以同时成形大量的预成型体，但是会产生吹塑成形等待时间。因此，吹塑成形之前的预成型体的温度波动，其中的一些预成型体的温度低于能够灭菌的温度。因此，需要通过在吹塑成形机的下游配置容器灭菌机来对吹塑成形后的容器灭菌。此外，一般地，无菌填充系统必须保持不高于10_6[cfu/容器] 的“容器无菌水平”。为此，容器灭菌机必须具有“高的灭菌效果”。然而，具有“高的灭菌效果”的灭菌机非常贵，这就产生了推高无菌填充系统的制造成本的问题。鉴于现有技术的上述固有问题，因此，本发明的第二个目的是提供利用饮料和食品无菌填充容器的系统，其在省略或简化“容器灭菌机”的同时实现预定的“容器无菌水平”。用于解决问题的方案为了实现上述目的，第一实施方式涉及一种利用饮料或食品无菌填充容器的系统，其包括预成型体供给单元，其用于将合成树脂成形为预成型体；容器制造单元，其用于将所述预成型体成形为容器；填充/密封单元，其用于利用饮料或食品填充所述容器并且利用密封构件密封所述容器；以及密封构件灭菌单元，其用于在所述密封之前对所述密封构件进行灭菌；其中，从在所述预成型体供给单元中通过压缩成形而将所述合成树脂成形为所述预成型体、由用于压缩成形的金属模具中取出所述预成型体直到即将在所述容器制造单元中将所述预成型体成形为容器的过程中，所述预成型体被保持在所述预成型体的整个表面的最低温度为60°C以上的高温状态。根据利用饮料或食品无菌填充容器的系统，在预成型体供给单元中通过压缩成形而成形预成型体。因此，成形后的预成型体可以全部从金属模具(压缩成形机)中连续地取出。此外，如后面说明的那样，在取出的预成型体被输送到容器制造单元期间，(厚度中央部中的)保有热由于热传导而显现在内外表面上。结果，内外表面上的温度比取出时的温度高。也就是，在从金属模具中取出上述高温状态下的预成型体时，预成型体可以被置于所谓的“加热灭菌状态”。也就是，所制造的预成型体能够全部在保持“加热灭菌状态”的状态下被输送到作为下一步骤的容器制造单元。因此，如后面将说明的那样，当容器制造单元被灭菌并且还被置于高度无菌的环境中时，从预成型体成形的容器保持非常高的无菌水平，这使得可以从无菌填充系统省略之前被安装在容器制造单元的下游的容器灭菌机或简化容器灭菌机。本发明的第二实施方式涉及第一实施方式的利用饮料或食品无菌填充容器的系统，其中，用于成形的所述金属模具的阴模和阳模形成用于压缩成形所述预成型体的口部、 主体部和底部的空间，用于形成所述预成型体的从所述主体部到所述底部的厚度的空间宽度中的至少用于形成所述主体部的空间宽度(t2)被设定成在用于形成所述预成型体的口部的上端部的厚度的空间宽度(tl)的1.18 2. 11倍的范围内。本发明的第三实施方式涉及第一或第二实施方式的利用饮料或食品无菌填充容器的系统，其中，用于成形的所述金属模具的阴模和阳模形成用于压缩成形所述预成型体的口部、主体部和底部的空间，用于形成所述预成型体的从所述主体部到所述底部的厚度的空间宽度中的至少用于形成所述主体部的空间宽度(t2)被设定成在用于形成所述预成型体的口部的从芜菁状部(napiformed portion)(环形肋部)的下侧到颈圈部的上侧的部分的厚度的空间宽度(t3)的1.18 2. 11倍的范围内。本发明的第四实施方式涉及第一至第三实施方式中的任一实施方式的利用饮料或食品无菌填充容器的系统，其中，通过调节“从用于成形的所述金属模具被闭合直到被打开的预成型体成形时间”、“将所述合成树脂投入到用于成形的所述金属模具时的温度”和 “用于成形的所述金属模具的冷却温度”中的至少一个，使取出时所述预成型体的表面温度被控制成处于所述高温状态。根据利用饮料或食品无菌填充容器的系统，调节上述参数中的一个或多个参数， 使得“取出时所述预成型体的温度”可以被设定成预定值。因此，预成型体能够由于自身的保有热而有利地保持“加热灭菌状态”，一直到预成型体被供给到下一步骤的容器制造单兀。本发明的第五实施方式涉及第一至第四实施方式中的任一实施方式的利用饮料或食品无菌填充容器的系统，其中，所述预成型体供给单元中的用于压缩成形所述预成型体的压缩成形机、所述容器制造单元、所述填充/密封单元和所述密封构件灭菌单元被安装在洁净箱中，连接上述各单元的输送路径也被安装在所述洁净箱(clean box)中。根据利用饮料或食品无菌填充容器的系统，主要部分和主要部分之间的部分被安装在洁净箱中，使得可以通过利用保持高无菌水平的饮料或食品填充保持较高“加热灭菌状态”的容器而提供填充在容器中的保持高灭菌水平的饮料和食品。本发明的第六实施方式涉及第一至第五实施方式中的任一实施方式的利用饮料或食品无菌填充容器的系统，其中，所述容器制造单元和所述填充/密封单元直接联接在一起并且被安装在同一洁净箱中。根据上述构造的利用饮料或食品无菌填充容器的系统，可以无时间延迟地利用灭菌过的饮料或食品填充保持灭菌状态的容器。本发明的第七实施方式涉及第六实施方式的利用饮料或食品无菌填充容器的系统，其中，所述容器制造单元和所述填充/密封单元之间通过灭菌过的分隔区分隔，防止饮料或食品侵入所述容器制造单元。根据上述构造的利用饮料或食品无菌填充容器的系统，可以有利地防止填充容器的饮料或食品部分地飞散到瓶制造部而劣化“容器无菌水平”。本发明的第八实施方式涉及第五至第七实施方式中的任一实施方式的利用饮料或食品无菌填充容器的系统，其中，所述洁净箱的内部被控制成保持级别10，000以上的洁净度水平。根据上述利用饮料或食品无菌填充容器的系统，除了将容器置于“加热灭菌状态” 之外，还将洁净箱的内部控制成保持上述洁净度水平，这有助于有利地提高利用饮料或食品无菌填充容器的系统中的“容器无菌水平”。本发明的第九实施方式涉及第五至第八实施方式中的任一实施方式的利用饮料或食品无菌填充容器的系统，其中，所述洁净箱的内表面和安装在所述洁净箱中的各单元的外表面被灭菌。根据上述利用饮料或食品无菌填充容器的系统，除了将容器置于“加热灭菌状态” 和保持上述洁净度之外，洁净箱的内表面和各单元的外表面还被灭菌，这有助于有利地提高利用饮料或食品无菌填充容器的系统中的“容器无菌水平”。本发明的第十实施方式涉及第五至第九实施方式中的任一实施方式的利用饮料或食品无菌填充容器的系统，其中，利用过滤后的洁净空气使所述洁净箱的内部保持正压环境。根据上述利用饮料或食品无菌填充容器的系统，除了将容器置于“加热灭菌状态” 和保持上述洁净度以及灭菌之外，洁净箱的内部还保持正压环境，这有利地防止了细菌从外界侵入并且有助于提高利用饮料或食品无菌填充容器的系统中的“容器无菌水平”。本发明的第十一实施方式涉及第一至第十实施方式中的任一实施方式的利用饮料或食品无菌填充容器的系统，其中，所述合成树脂是聚对苯二甲酸乙二酯，所述容器是通过对压缩成形后的预成型体进行吹塑成形而成形的瓶，所述密封构件是螺纹式盖，通过旋拧所述螺纹式盖来密封填充有加热灭菌饮料的所述瓶。根据上述利用饮料或食品无菌填充容器的系统，具有通用性和优异的适用性的聚对苯二甲酸乙二酯被用作容器的材料，采用适于将预成型体成形为瓶式容器的吹塑成形， 使用密封和再密封性能优异的螺纹式盖来密封填充在瓶式容器中的加热灭菌饮料。因此， 本系统适于在大量投放市场的PET瓶中填充饮料。为了解决上述问题，本发明的第十二实施方式涉及一种用于压缩成形预成型体的金属模具，其包括阴模和阳模，所述阴模和阳模用于形成压缩成形所述预成型体的空间，所述预成型体用于形成吹塑成形的合成树脂制容器并且具有口部、主体部和底部，其中，用于形成所述预成型体的从所述主体部到所述底部的厚度的空间宽度中的至少用于形成所述主体部的空间宽度(t2)被设定成在用于形成所述预成型体的口部的上端部的厚度的空间宽度(tl)的1. 18 2. 11倍的范围内。为了解决上述问题，本发明的第十三实施方式涉及一种用于压缩成形预成型体的金属模具，其包括阴模和阳模，所述阴模和阳模用于形成压缩成形所述预成型体的空间，所述预成型体用于形成吹塑成形的合成树脂制容器并且具有口部、主体部和底部，其中，用于形成所述预成型体的从所述主体部到所述底部的厚度的空间宽度中的至少用于形成所述主体部的空间宽度(^)被设定成在用于形成所述预成型体的口部的从芜菁状部的下侧到颈圈部的上侧的部分的厚度的空间宽度(t3)的1. 18 2. 11倍的范围内。本发明的第十四实施方式涉及一种制造吹塑成形的合成树脂制容器的制造方法， 其包括
压缩成形步骤，通过使用上述第十二或第十三实施方式的用于压缩成形预成型体的金属模具而将加热到高于熔融温度的温度且熔融的合成树脂压缩成形为吹塑成形容器的预成型体；从金属模具中取出的步骤，用于在已经完成所述压缩成形之后并且所述金属模具已经冷却所述预成型体之后，从用于压缩成形的所述金属模具中取出所述预成型体；以及吹塑成形步骤，用于在所述从金属模具中取出的步骤之后，通过吹塑成形所述预成型体而成形容器。本发明的第十五实施方式涉及一种用于成形吹塑成形的合成树脂制容器的预成型体，所述预成型体是正好通过上述第十二实施方式的用于压缩成形预成型体的金属模具压缩成形后的，并且所述预成型体被从冷却的金属模具中取出，其中，所述预成型体的从主体部到底部的厚度中的至少所述主体部的厚度(t2’ )与所述预成型体的口部的上端部的厚度(tl’)的比被设定成在1.18 2. 11的范围内。本发明的第十六实施方式涉及一种用于成形吹塑成形的合成树脂制容器的预成型体，所述预成型体是正好通过上述第十三实施方式的用于压缩成形预成型体的金属模具压缩成形的，并且所述预成型体被从冷却的金属模具中取出，其中，所述预成型体的从主体部到底部的厚度中的至少所述主体部的厚度(t2’ )与所述预成型体的口部的从芜菁状部的下侧到颈圈部的上侧的厚度(t3’ )的比被设定成在1. 18 2. 11的范围内。发明的效果根据本发明的利用饮料和食品无菌填充容器的系统，可以通过压缩成形由熔融树脂成形预成型体，所述预成型体可以在保持高温的状态下从金属模具中取出并且可以在高温状态下被连续地供给到下一步骤的容器制造单元。也就是，所制造的预成型体由于自身的保有热而全部在保持“加热灭菌状态”的状态下被输送到下一步骤的容器制造单元。因此，当用于成形容器的容器制造单元被灭菌且放置容器制造单元的环境(洁净箱)保持高无菌水平(例如，洁净箱的内部被灭菌并且利用过滤后的洁净空气使内部相对于一般环境保持正压)时，可以显著地提高“容器无菌水平”。结果，允许从无菌填充系统省略之前被安装在容器制造单元的下游的容器灭菌机或简化容器灭菌机。此外，根据本发明的利用饮料和食品无菌填充容器的系统，容器制造单元和填充/ 密封单元被布置成彼此相邻并且直接联接在一起，这使得可以利用灭菌过的饮料或食品通过无菌填充线无时间延迟地填充保持在无无菌状态下并且具有高“无菌水平”的容器，并且可以密封容器。在将容器制造单元和填充/密封单元布置成彼此相邻并且直接联接在一起时，饮料或食品可能飞散到容器制造单元，导致细菌在容器制造单元中滋生的可能性。然而，通过在容器制造单元和填充/密封单元之间设置分隔壁区(WBZ 湿阻断区)，防止了“容器无菌水平”被饮料或食品劣化。因此，本发明的利用饮料和食品无菌填充容器的系统能够制造高无菌水平的容器并且制造保持高无菌水平的容器包装的饮料和食品。根据本发明，用于压缩成形预成型体的金属模具、用于制造吹塑成形的合成树脂制容器的制造方法和预成型体是如下这样的用于压缩成形预成型体的金属模具包括阴模和阳模，所述阴模和阳模用于形成压缩成形所述预成型体的空间，所述预成型体用于形成吹塑成形的合成树脂制容器并且具有口部、主体部和底部，其中，用于形成所述预成型体的从主体部到底部的厚度的空间宽度中的至少用于形成主体部的厚度(t2’)的空间宽度 (t2)与用于形成所述预成型体的口部的上端部的厚度(tl’)的空间宽度(tl)的比被设定成在1. 18 2. 11的范围内。因此，通过使用金属模具而压缩成形后的预成型体与金属模具一起冷却并且从金属模具中取出，预成型体被容易地置于如下状态口部的上端被有利地冷却而主体部保持足够的高温。因此，防止预成型体的口部的上端被热变形，而在吹塑成形过程中对主体部减轻实施热处理或者不实施热处理。根据本发明的第十一实施方式，用于压缩成形预成型体的金属模具、用于制造吹塑成形的合成树脂制容器的制造方法和预成型体是如下这样的用于压缩成形预成型体的金属模具包括阴模和阳模，所述阴模和阳模用于形成压缩成形所述预成型体的空间，所述预成型体用于形成吹塑成形的合成树脂制容器并且具有口部、主体部和底部，其中，用于形成所述预成型体的从主体部到底部的厚度的空间宽度中的至少用于形成主体部的厚度 (t2’ )的空间宽度(t2)与用于形成所述预成型体的口部的从芜菁状部的下侧到颈圈部的上侧的厚度(t3’)的空间宽度(t3)的比被设定成在1.18 2. 11的范围内。因此，通过使用金属模具而压缩成形后的预成型体与金属模具一起冷却并且从金属模具中取出，预成型体被容易地置于如下状态口部的芜菁状部的下侧到颈圈部的上侧被有利地冷却而主体部保持足够的高温。因此，防止口部的芜菁状部的下侧到颈圈部的上侧被热变形，而在吹塑成形过程中对主体部减轻实施热处理或者不实施热处理。
图1是示出利用饮料无菌填充PET瓶的系统的构造的说明图(对于第二实施方式相同)，该系统配备有根据本发明的第一实施方式的用于压缩成形预成型体的金属模具。图2是简要示出图1中的利用饮料无菌填充PET瓶的系统中的瓶制造单元的示意性平面图(对于第二实施方式相同)。图3是示出用于成形根据本发明的第一实施方式的预成型体的滴体(drop)和用于成形的金属模具的图。图4是示出预成型体的在从滴体被投入一直到预成型体被输送的各个阶段的温度特性的图。图5是示出根据第一实施方式的压缩成形机和吹塑成形机的构造的图。图6是以放大的方式示意性示出图2的压缩成形机和前一步骤中的树脂供给机的平面图。图7是根据本发明的第二实施方式的预成型体在沿上下方向被切开的状态下的截面图，其中，A是整个预成型体的截面图，B是以放大的方式示出预成型体的口部的上端具有尖锐形状的情况的截面图，C是以放大的方式示出在口部的上端部形成锥面的情况的截面图。图8是预成型体在图6所示的压缩成形机中的用于压缩成形的金属模具中的初始位置的截面图。图9是图6所示的用于压缩成形预成型体的金属模具的合模状态的截面图。图10是示出根据本发明的第二实施方式的用于压缩成形预成型体的金属模具的操作顺序的步骤图，其中，A是在由用于压缩成形的金属模具来成形预成型体的初始位置、由夹取构件将熔融树脂输送到腔体金属模具的状态的截面图，B是将熔融树脂供给到腔体金属模具中、并且芯金属模具和滑动插入金属模具正在下降的状态的截面图，C是金属模具马上就要合模的状态的截面图，D是在图9的金属模具已经从状态C合模之后、预成型体从芯金属模具和滑动插入金属模具脱离的状态的截面图。图11是示出对于压缩成形后的预成型体的厚度(金属模具的与之对应的空间宽度)，达到所期望的最大温度所需的用于压缩成形的金属模具的合模时间(通过闭合金属模具而冷却金属模具的时间)的关系的线图。
具体实施例方式将通过附图中示出的实施方式进一步详细地说明本发明。图1是示出利用饮料无菌填充PET瓶的系统A的构造的图，该系统是本发明的利用饮料和食品无菌填充容器的系统。利用饮料无菌填充PET瓶的系统A包括预成型体(下文往往简称为PF)供给单元B，其将是合成树脂的聚对苯二甲酸乙二酯(PET树脂)成形为预成型体并且将预成型体供给到作为容器制造单元的瓶制造单元C ；瓶制造单元C，其通过双轴拉伸吹塑而将预成型体制造成作为容器主体的PET瓶；填充/密封单元D，其利用饮料和食品中的饮料填充PET 瓶，并且用作为灭菌过的密封构件的“已经被灭菌过的盖”来密封PET瓶；盖灭菌单元E，其用于对作为容器的密封构件的盖进行灭菌并且用于将盖供给到填充机；盖供给单元F，其用于供给盖；饮料供给单元G，其用于供给已经制备好的饮料；以及饮料加热灭菌机H，其用于加热和灭菌制备好的饮料。虚线表示洁净箱。此外，如稍后将详细说明的那样，利用饮料无菌填充PET瓶的系统A使用压缩成形机31作为PF成形机。因此，所制造的预成型体可以全部在高温状态下被连续地取出。因此，预成型体由于自身的保有热而保持“加热灭菌状态”直到马上要被输送到瓶制造单元C 并且成形为PET瓶，由此可以被成形为PET瓶，各PET瓶均保持大致相等的热履历(thermal hysteresis)0利用化学液体对洁净箱I的内表面和各单元(压缩成形机31、吹塑成形机52、填充机56、旋拧机58)的外表面进行灭菌处理。此外，除了将预成型体置于“加热灭菌状态” 之外，利用过滤后的洁净空气使洁净箱I的内部保持正压环境，这有助于大幅提高所制造的PET瓶的无菌水平。这里，期望地，洁净箱I的内部被控制成保持级别10，000以上的洁净度水平。这使得可以从填充系统省略之前被配置在瓶制造单元C的下游的瓶灭菌机或简化该瓶灭菌机。PF供给单元B包括树脂供给单元30，其用于供给作为预成型体的材料的熔融树脂块体(下文常称为滴体)；压缩成形机31，其用于将熔融树脂块体成形为预成型体。压缩成形机31是转动式压缩成形机，其沿着圆周具有用于成形的多个金属模具。此外，如上所述，压缩成形机31的外表面已经利用化学药剂灭菌过或者已经利用高温无菌水加热灭菌过。利用化学药剂进行灭菌处理可以利用例如过乙酸型化学药剂、过氧化氢、臭氧型化学药剂或含有次氯酸的氯型杀菌剂进行灭菌，然后利用无菌水进行清洗，或者利用酒精， 或优选60% 95%的乙醇进行灭菌(根据需要，然后用无菌水进行清洗)。在利用化学药剂进行灭菌处理之后或者利用高温无菌水进行加热灭菌处理之后，期望地利用过滤的洁净空气进行干燥。或者，可以使用过氧化氢气体进行干灭菌处理(dry sterilization treatment) 0考虑灭菌处理的频率和细菌污染的程度，上述处理可以适当地组合。根据需要，可以对压缩成形机31的后述的金属模具的用于成形预成型体的制品面(芯金属模具的外表面、腔体金属模具的内表面、滑动插入金属模具36的内表面)实施灭菌和清洗处理。瓶制造单元C包括吹塑成形机52，其将从PF供给单元B (压缩成形机31)连续输送的处于“加热灭菌状态”的预成型体通过双轴拉伸吹塑连续地成形为PET瓶。此外，如上所述，吹塑成形机52的外表面已经利用化学药剂灭菌过和已经利用无菌水清洗过，或已经利用热无菌水高温灭菌过，或已经被两者灭菌过，优选已经利用过滤后的洁净空气干燥过， 或者已经利用过氧化氢气体干灭菌过。此外，根据需要，可以对吹塑成形机52中的用于吹塑成形的金属模具的用于成形容器的制品面(金属模具的内表面)实施灭菌和清洗处理。期望地，吹塑成形机52中的用于吹塑成形的金属模具被保持在60°C以上，优选高于聚对苯二甲酸乙二酯的玻璃化转变温度，更优选地比聚对苯二甲酸乙二酯的玻璃化转变温度+40°C高，从而吹塑成形的PET瓶能够在不发生热收缩的情况下被热定型，此外，PET瓶在保持高温和高无菌水平的状态下被输送到填充机56。此外，待吹送的空气是具有高压的过滤后的洁净空气，更优选地，过滤后的洁净空气被加热到60°C以上并且具有高压。填充/密封单元D包括填充机56，其通过填充线(液体供给线)用已经利用高温无菌水加热灭菌过的预定量的饮料填充PET瓶；和旋拧机58，其用从盖灭菌单元E供给的“灭菌过的螺纹式盖”密封已经填充饮料的PET瓶。瓶制造单元C和填充/密封单元D经由输送装置(输送路径)直接联接在一起， 而不设置用于存储大量瓶的存储设备，从而减小被细菌污染的可能性。此外，WBZ (湿阻断区，wet blocking zone) M被设置在瓶制造单元C和填充/密封单元D之间作为灭菌过的分隔壁。WBZ M防止饮料局部地飞入瓶制造单元C，并且防止成形后的PET瓶的无菌水平被劣化。WBZ M可以简单地是不允许液体、气体或固体通过的灭菌过的壁，或者可以是气体能透过但是细微到防止可能从填充机56溅射的液体通过的细网状体。此外，期望地，WBZ 由使瓶制造单元C和填充/密封单元D能够彼此看到的透明玻璃或透明的塑料材料制成。 此外，期望地，WBZ涂布或混合有抗菌剂，或者利用抗菌剂处理过。当WBZ M是上述壁或网状体时，用于输送瓶的路径部适当地保持打开。此外，WBZ M可以简单地是灭菌过的空间，其距离足够大以使可能从填充/密封单元D飞散的液体不能到达吹塑成形机52。这里，如果该距离被限制成使得吹塑成形的PET 瓶在从吹塑成形机52输送到填充机56的期间不被冷却到能够灭菌的温度以下，则可以期望，PET瓶在保持高灭菌水平的状态下被输送到填充机56。或者，WBZ M可以是利用过滤后的洁净空气而设置在灭菌过的空间中的空气帘， 可以以如下方式产生空气流、优选是过滤后的洁净空气流可能溅射的液体的飞散方向指向远离吹塑成形机52的方向。这种情况下，期望地，在空气流动的空间设置可更换的液体回收盘，并且在确认液体在上面沉积之后容易地更换该回收盘。此外，WBZ 54可以是上述WBZ的适当组合。盖灭菌单元E包括盖灭菌机59，其对从盖供给单元F供给的螺纹式盖进行灭菌。盖灭菌机59例如是EB (电子束)照射机、UV (紫外线)照射机或过乙酸冲洗器。当盖灭菌机59是例如过乙酸冲洗器等喷射化学药剂类型时，必须单独设置盖清洗机，以利用无菌水清洗附着到盖上的化学药剂。这里，还期望地，设置利用过滤后的洁净空气干燥盖的设备。洁净箱I是通过如下方式净化安装有机器的环境的部件通过将安装有机器的环境的内部与一般环境遮断并且通过引入洁净空气而保持内部洁净和处于正压。通过使来自一般环境的空气通过HEPA过滤器或ULPA过滤器而产生洁净空气。内部被定期灭菌和清洗， 因此，定期被重设为初始的无菌水平。重设方法可以是喷射化学药剂类型的方法、喷射化学气体类型的方法或利用酒精实施清洁的方法。使用的化学药剂可以是过乙酸水溶液、过氧化氢水溶液或臭氧水溶液。利用无菌水进行清洗，期望地，接着利用过滤后的洁净空气进行干燥。或者，可以利用过氧化氢气体实施干灭菌。可以适当地为各单元和连接各单元的各输送路径设置洁净箱。然而，如图1所示， 从控制和操控洁净箱的角度考虑，期望地，将压缩成形机31、吹塑成形机52、WBZ 54、填充机56和旋拧机58全部配置成一组而位于洁净箱I中。这里，盖灭菌机59可以配置在洁净箱I中或者如图1所示地位于单独的洁净箱中。此外，尽管未示出，树脂供给单元30也可以配置在单独的洁净箱中或者可以与后述的切割轮8 —起配置在洁净箱I中。盖供给单元F将用于密封PET瓶中的饮料的螺纹式盖供给到盖灭菌单元E。螺纹式盖优选是由如聚丙烯或聚乙烯等聚烯烃树脂制成的塑料盖，但是可以是如铝制盖等的金
jS ^^ O图2是示出根据本发明的PF供给单元B和瓶制造单元C的平面图。树脂供给单元30包括挤出机2和挤出喷嘴4。将树脂供给单元30连接到压缩成形机31的切割轮8，通过使用切割工具以固定的时间间隔切割由挤出机2熔融混炼并且从挤出喷嘴4的开口以恒定速度挤出的熔融树脂，以形成预定量的熔融树脂块体。熔融树脂块体被保持/输送机构保持，并且被输送(投)到洁净箱I中的压缩成形机31的用于成形的金属模具(腔体金属模具34)中。尽管未示出，切割轮8也可以配置在独立的洁净箱中或配置在洁净箱I中。压缩成形机31具有沿转盘的圆周配置的用于压缩成形的多个金属模具33。参照图3，用于成形的金属模具33包括芯金属模具(阳模)35、滑动插入金属模具(从动式)36 和腔体金属模具(阴模)34。芯金属模具35、滑动插入金属模具36和腔体金属模具34彼此相对移动，从而组装或拆分。在芯金属模具35、滑动插入金属模具36和腔体金属模具34 拆分之后，滑动插入金属模具36还可以沿左右方向移动并且分离。金属模具一般具有腔体金属模具34，其被固定到转盘并且具有用于形成预成型体的主体部和底部的外部形状的腔体；芯金属模具35，其具有用于主要形成预成型体的内部形状(从口部到主体部的内表面和底部的内表面)的芯并且允许在液压机构、伺服机构或凸轮机构的作用下上下移动；滑动插入金属模具36，其形成预成型体的口部的外表面 (与PET瓶的口部的外表面对应的部位)。滑动插入金属模具36设置有螺旋槽，以在预成型体的口部的外表面上形成与螺纹式盖配合的螺纹，并且包括可拆模具，以从已经成型的预成型体移除。滑动插入金属模具36可以在液压机构、伺服机构或凸轮机构的作用下上下移动。滑动插入金属模具36在与芯金属模具35和腔体金属模具34分离之后，可以在气动机构、液压机构、伺服机构或凸轮机构的作用下沿左右方向移动且分离，从而可以取出压缩成形后的预成型体。预成型体的顶部(顶面)可以由芯金属模具35或可拆模具形成，或者通过两者组合形成。由切割轮8输送到压缩成形机31的熔融树脂块体(滴体)在腔体金属模具34的上方从装配在保持/输送机构的保持件上释放之后下落到腔体金属模具34的模腔中。接着，芯金属模具35和滑动插入金属模具36向下移动以压缩滴体。压缩后的滴体填充由腔体金属模具34、芯金属模具35和滑动插入金属模具36限定的用于形成预成型体的空间。 在压缩预定时间之后，成形预成型体。在金属模具冷却之后，芯金属模具35和滑动插入金属模具36向上移动。此后，滑动插入金属模具36朝向左右移动且分离，由此，从用于成形的金属模具中取出预成型体，预成型体在从用于成形的金属模具移除时由PF取出装置接收并且被供给到吹塑成形机52。这里，由用于压缩成形的金属模具33压缩成形后的预成型体被连续地取出并且投入吹塑成形机。因此，如果吹塑成形机52的成形速度不低于用于压缩成形的金属模具33的成形速度，则压缩成形后的预成型体能够容易地经受吹塑成形，而没有任何吹塑成形的等待时间。稍后将在第二实施方式中说明用于压缩成形的金属模具33。这里，还可以使用与第二实施方式中描述的图8至图10所示的用于压缩成形的金属模具相同的金属模具。图4是示出预成型体在从滴体被投入一直到其被输送的各个阶段的温度特性的图。该图是如下各阶段的温度特性的仿真滴体被投入腔体金属模具34中；芯金属模具35和滑动插入金属模具36向下移动以压缩滴体；压缩后的滴体填充由腔体金属模具 34、芯金属模具35和滑动插入金属模具36限定的用于形成预成型体的空间；在压缩预定时间之后成形预成型体以及此后由PF取出装置取出的预成型体被输送到吹塑成形机52。在预成型体的主体部的高度方向的中央(与腔体金属模具34的预成型体成形面的高度方向的中央对应的位置)的如下部位测量温度在厚度T = 3. 5mm的预成型体的主体部的侧壁的外表面(t = 1.0T)、内表面(t = 0.0T)和作为中间位置的厚度中央部(t = 0.5T)。金属模具被冷却到12°C，而环境温度为25°C。从图中可以看出，在预成型体被从压缩成形机31(用于成形的金属模具)中取出之后，其中的保有热从厚度中央部(t = 0. 5T)传导到外表面(t = 1.0T)和内表面(t = 0.0T)。因此，外表面(t = 1.0T)和内表面(t = 0. 0T)上的温度Τ。、 \升高(相反，厚度中央部的温度T。下降)。例如，当滴体投入时的温度为T。= 275°C, T0 = 2000C5Ti = 150°C，并且预成型体的成形时间(从金属模具闭合到打开的时间)是6秒(预成型体的取出时的温度为大约 600C )时，预成型体的外表面的温度T。最高达到106. 4°C，预成型体的内表面的温度Ti最高超过100°C。因此，可以理解，在预成型体被输送到吹塑成形机52时，预成型体由于其自身的保有热而建立并保持“加热灭菌状态”。此外，如上所述，洁净箱I的内表面、压缩成形机31的外表面和吹塑成形机52的外表面已经利用化学药剂灭菌过，而且，洁净箱I的内部利用过滤后的洁净空气保持正压状态。预成型体在保持“加热灭菌状态”的状态下被输送到卫生的吹塑成形机52，由卫生的吹塑成形机52进行双轴拉伸吹塑成形。结果，形成具有很高无菌水平的PET瓶。
所述图示出了与预成型体的成形时间(秒)对应的预成型体的取出时的温度的波动。也就是，当用于成形预成型体的时间是6秒时，预成型体的取出时的温度为约60°C。然而，当用于成形预成型体的时间短于6秒时，在取出预成型体时内表面温度Ti和外表面温
度T。变高。此外，从图中可以理解，除了预成型体的成形时间(秒)之外，预成型体的取出时的温度还与滴体的投入时的温度和金属模具的冷却温度对应地变化。因此，优选可以通过改变这些参数(预成型体的成形时间(秒)、滴体的投入温度、金属模具的冷却温度)中的任意一个或改变这些参数中的多个来控制预成型体的取出时的温度。也就是，优选使得可以控制预成型体的“加热灭菌状态”。预成型体的取出时的温度越高，越优选地将预成型体置于“加热灭菌状态”。然而，相反，如果预成型体的主体部的表面在取出时的温度超过合成树脂的“玻璃化转变温度 +8”(°C)，在从金属模具的芯金属模具(芯)35移除预成型体时，主体部可能变形。此外，如果口部的表面的温度超过合成树脂的“玻璃化转变温度+2” (°C )，则口部可能变形。因此， 例如，当使用玻璃化转变温度为77°C 78°C的合成树脂，S卩，使用聚对苯二甲酸乙二酯时， 期望地，预成型体取出时在预成型体的主体部的表面上的温度不高于86°C，并且在预成型体的口部的表面上的温度不高于80°C。此外，为了使预成型体保持“加热灭菌状态”，考虑到预成型体包括温度不能充分地被自身的保有热升高的薄部的情况，需要使预成型体取出时在所有表面上的最低温度部的温度至少为60°C以上，考虑到安全性，为65°C以上。从前述内容，预成型体取出时在预成型体的所有表面上的最低温度部的温度期望地为60°C以上， 更优选，为65°C以上。此外，优选地，当预成型体由玻璃化转变温度为77°C 78°C的合成树脂制成，例如由具有上述玻璃化转变温度的聚对苯二甲酸乙二酯制成时，期望地，预成型体的口部的表面上的温度不高于80°C，且预成型体的主体部的表面上的温度不高于86°C。实施例1这里，在双轴拉伸吹塑成形中，在预成型体的前表面和内部之间存在温度差(即， 图4中，Τ。-Τ。>0)。如果温度差大，则由于热应变常常不能获得预定质量的PET瓶。因此， 如果在预成型体的前表面和内部之间存在温度差，期望地将温度差设定成热应变不产生影响并且有效地通过双轴拉伸获得定向。因此，如图5所示，可以在压缩成形机31和吹塑成形机52之间设置输送线，并且强制加热/冷却设备可以作为均热部件沿着输送线安装。均热部件还可以用于均衡与预成型体的厚度分布有关的温度分布的差异。此外，可以安装局部加热/冷却设备，其通过施加局部加热或冷却预成型体的附加热处理而用于根据拉伸吹塑条件校正(微调)预成型体的热条件(热属性)。由输送线输送预成型体的系统优选地是颈部输送系统，其通过使用如夹具等夹取机构(未示出)而夹住预成型体的口部下方的颈部。在由颈部输送系统输送预成型体时， 可以均一地加热和冷却预成型体，以精确控制预成型体的温度。可以使用常见的红外线加热器或通风装置作为加热/冷却设备。根据本发明的利用饮料无菌填充PET瓶的系统Α，通过压缩成形将熔融树脂成形为预成型体。因此，可以在高温状态下从压缩成形机31的用于成形的金属模具中取出制造好的全部预成型体，并且可以将取出的预成型体在保持高温的状态下供给到下一步骤的吹塑成形机52。也就是，由于制造好的预成型体的自身的保有热而使制造好的全部预成型体在保持“加热灭菌状态”的状态下被输送到下一步骤的吹塑成形机52，并且被容易地吹塑成形，而不会由于过度的等待时间而过度留置冷却。此外，洁净箱I的内表面和各单元(压缩成形机31、吹塑成形机52、填充机56、旋拧机58)的外表面利用化学药剂灭菌过，而且，洁净箱I的内部利用过滤后的洁净空气保持正压状态。结果，除了预成型体被置于“加热灭菌状态”之外，还在非常卫生和洁净的环境下成形(制造)PET瓶。因此，可以大幅提高所制造的 "PET瓶的无菌水平”。这使得可以从填充系统省略之前已经被配置在瓶制造单元C的下游的瓶灭菌机或简化瓶灭菌机。根据本发明的利用饮料无菌填充PET瓶的系统A，利用高温无菌水灭菌液体供给线，因此，从饮料加热灭菌机H供给到填充机56的饮料也保持高的无菌水平。此外，在将吹塑成形机52和填充机56彼此相邻地配置并且彼此直接联接时，可以通过无菌填充线利用灭菌过的饮料没有时间延迟地填充保持在灭菌状态下的高“无菌水平”的PET瓶并且密封 PET 瓶。此外，在将吹塑成形机52和填充机56彼此相邻地配置并且彼此直接联接时，存在饮料可能局部地附着在吹塑成形机52的外表面上从而引起细菌滋生的可能性。然而，通过在瓶制造单元C和填充/密封单元D之间设置WBZ 54，防止饮料劣化“PET瓶的无菌水平”。 因此，本发明的利用饮料无菌填充PET瓶的系统A能够制造保持高无菌水平的PET瓶，而不需要设置瓶灭菌机，并且有利地制造保持高无菌水平的PET瓶装饮料。尽管实施方式涉及利用饮料无菌填充PET瓶的系统A，但是本发明不仅仅限于此， 而是可以适于各种应用例。例如，如果在从压缩成形机31中取出预成型体到PET瓶被旋拧机58密封(成形瓶且填充饮料之后)之间存在预成型体或PET瓶保持灭菌所需要的高温状态的区间 (section)，则在该区间可以省略或简化洁净箱。此外，当在填充机56的前方和吹塑成形机之间存在WBZ 54时，在填充机56和 WBZ M之间可以设置用于在吹塑成形之后利用无菌水清洗瓶的冲洗机或使用除电空气 (charge-removed air)的清洗机。或者，当期望进一步提高瓶的无菌水平时，可以设置能够进行简易灭菌的瓶灭菌机。作为容器的合成树脂材料，可以使用如聚邻苯二甲酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚乳酸等聚酯树脂，或者如聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃树脂，而不限于聚对苯二甲酸乙二酯。此外，根据需要，可以使用具有阻气性或氧气吸收性的多层树脂或混合树脂(例如，日本特开2005-342904号公报中公开的聚酰胺树脂)。此外，容器不限于瓶(具有窄口的瓶式容器)，还可以是宽口容器、杯式容器等。此外，密封构件不限于盖，还可以是膜(单层树脂层或多层树脂层，包括铝箔层的多层树脂层)。密封方法不限于使用螺纹式盖的旋拧(旋拧机58)，还可以是通过将盖嵌入容器的废除螺纹的口部的塞(塞式盖和塞瓶机)，利用膜接着和热融着，或者如日本特开 2006-290369号公报公开的利用盖的螺纹密封和利用膜的热密封的组合。尽管瓶制造单元(吹塑成形机52 —级吹塑成形机)被说明为容器制造单元，但是可以采用如日本特开 2003-103609号公报公开的基于两级吹塑成形的吹塑成形机或如日本特开2004-291621号公报公开的基于吹塑成形之后缩回而由金属模具实施成形的杯成形机。此外，可以取代饮料供给单元G和饮料加热灭菌机H而安装食品供给单元和食品加热灭菌机，填充机可以用处理食品的机器替换，并且可以无菌填充食品。现在将通过利用饮料无菌填充PET瓶的系统A来说明根据本发明的第二实施方式的用于压缩成形预成型体的金属模具和制造吹塑成形的容器的制造方法。该实施方式与图1和图2所示的上述第一实施方式的不同之处仅在于利用饮料无菌填充PET瓶的系统A中的用于压缩成形的金属模具和预成型体。因此，下面不对图1和图2的利用饮料无菌填充PET瓶的系统A的构造进行说明。因此，下面详细说明的是用于压缩成形预成型体的金属模具和使用用于压缩成形的金属模具而成形的预成型体。首先，将说明图7所示的预成型体5。参照图7A，预成型体5从上部向下部包括口部fe、主体部恥和底部5c。口部fe 包括开口部5d，在容器成型时饮料等通过该开口部注入或流出；外螺纹部k，盖的内螺纹将配合在该外螺纹部上；环形芜菁状部(环形肋部)5f，其配置在外螺纹部k的下部；以及颈圈部5g。预成型体5的主体部恥形成在颈圈部5g的下方。在该实施方式中，设置连接部证以将口部fe和主体部恥连接在一起。在该实施方式的连接部证中，预成型体5具有直径从颈圈部5g的上端到下端部向下且向内减小的内壁，连接部证经由倾斜部证与主体部恥连接，主体部恥的厚度t2，比口部fe的上部的厚度tl，大，倾斜部证的形状近似圆锥台的倾斜面。主体部恥包括从连接部证连续的上主体部5m和经由连接部5p连接的下主体部5η。在连接部5ρ中，预成型体的内壁的直径向下且向内减小，并且形成有倾斜面 5q，倾斜面5q近似圆锥台的倾斜面。上主体部5m—般在从颈圈部的下方起达20mm的范围内，厚度比下主体部5η的厚度小。然而，可以保持厚度相同，以省略连接部5ρ。根据该系统，在颈圈部5g的下方至少5mm起朝向下侧满足后述的厚度条件，从而实现从金属模具中取出预成型体的优选温度。此外，在如图7所示的该实施方式中，预成型体5的底部5c具有大致半球形的形状，底部5c的至少与主体部恥连续的部分的厚度比口部fe的上部的厚度tl’、t3’大。底部5c的厚度可以根据该部位是否拉伸或吹塑成形而适当地设定。如果底部5c将被拉伸或吹塑成形，则厚度被设定成比tl’、t3’大。如果底部5c不将被拉伸或吹塑成形，则厚度可以被设定成比厚度tl，、t3，小或与厚度tl，、t3，相等。在稍后说明的用于压缩成形的金属模具中，形成如图9所示的用于形成预成型体的厚部的空间，空间宽度tl、t2和t3被设定成接近预成型体的厚度tl’、t2’和t3’。然而，根据将被压缩成形的树脂，考虑收缩因素等，空间宽度被设定成略大于tl’、t2’和t3’ 的值。口部fe的上端可具有如图7B所示的尖锐的角部，或者可以一定程度地斜切或倒角，以形成如图7C所示的斜角。当角部被一定程度地斜切时，如图7所示，通过确定金属模具的用于形成口部如的外径部的上端的内径Do(与成形后的预成型体的外径do对应的直径)以及通过确定用于形成内径部的上端的外径di (与成形后的预成型体的内径Di对应的直径)而确定tl，即tl = (Do-di)/2。当难以检测或测量外径部和内径部的上端的外径或内径时，可以通过确定在可以易于检测并且尺寸值与外径部和内径部的上端的外径和内径偏差不大的部位的尺寸而设定和制造tl，例如在口部5a的顶板下方0. 7mm或2. 5mm的部位。
图8和图9示出用于压缩成形的金属模具，其中，图8是用于压缩成形的金属模具打开状态的截面图，图9是用于压缩成形的金属模具闭合状态的截面图。用于压缩成形的金属模具33包括作为阴模的腔体金属模具34 ；作为阳模的芯金属模具35 ；作为可拆模具的滑动插入金属模具36 ；以及围绕腔体金属模具34配置的引导圈37。芯金属模具35配置在上下方向上的上侧，滑动插入金属模具36配置在芯金属模具 35的下部，而腔体金属模具34配置在二者的下方。腔体金属模具34是形成有腔体38的大致圆筒状，腔体38在中央部的内侧上方具有圆形开口部Ma，腔体38形成为从开口部3 大致竖直地向下延伸。腔体38的内周面形成预成型体的外周面。芯金属模具35在其上部具有支撑部35a，大致圆柱状的芯主体35b以从支撑部 35a的下表面的中心向下延伸的方式被设置在支撑部35a的下部。芯主体35b的外周面形成预成型体的内表面。直径朝下且沿径向朝内减小的缩径部35d形成在芯主体35b的形成作为口部fe和主体部恥之间的边界部的连接部证的内壁的部分上，由此用于形成预成型体的倾斜部证。在支撑部35a的下表面形成环形凹部35c，其与芯主体35b同心地向上凹进。滑动插入金属模具36左右分离成相对于竖直面对称并且一起形成环状的两个半圆。滑动插入金属模具36在可拆模具组装在一起的状态下形成上下贯通中心的嘴形成孔 36a。嘴形成孔36a形成预成型体的口部(也称为嘴部)5a的外周面和口部fe的上侧的部分，此外，作为用于形成外螺纹k、芜菁状部5f和颈圈部5g的嘴形成部。圆筒状的引导圈37沿着腔体金属模具34的外周面3 配置，并且可以在上下方向上沿着外周面;Me滑动。引导圈37在其上端部形成锥状的内圆台面41a，该内圆台面的直径向上且沿径向向外膨胀。在用于压缩成形预成型体的金属模具33将合模时，内圆台面 41a在滑动插入金属模具36的外圆台面41b上滑动一定程度，并且与其接触，以形成初始嵌合部41 (图9)。参照图9，当用于压缩成形预成型体的金属模具33合模时，形成与如图7A所示的预成型体5用空间相同的空间，在芯主体3 和插入金属模具36之间形成与预成型体5的口部的上部的厚度tl’相同尺寸的间隙tl。此外，在芯主体3 和腔体金属模具34之间形成与预成型体5的从芜菁状部5f的下方起直到颈圈部5g上方的的厚度t3’、主体部的厚度 t2’和底部的厚度几乎相同尺寸的间隙。此外，尽管未示出，芯金属模具35和滑动插入金属模具36设置有用于使它们上下移动的移动部件，此外，滑动插入金属模具36设置有用于使其左右开闭的滑动机构。转动式预成型体取出机构50配置在压缩成形机31的下游(图2和图6)，用于将预成型体5从压缩成形机31转移到吹塑成形机52。吹塑成形机52利用高压空气拉伸预成型体，以成形PET瓶。WBZ 54(图1)被设置在瓶制造单元C和连续线的下游侧的填充/密封单元D之间，作为灭菌过的分隔壁。WBZ M防止饮料局部地飞散到瓶制造单元C，以劣化成形后的 PET瓶的无菌水平。填充/密封单元D包括利用预定量的饮料填充PET瓶的填充机56和利用从盖灭菌单元E供给的盖密封PET瓶的旋拧机58。将由饮料供给单元G制备好并且由饮料加热灭菌机H灭菌过的饮料供给到填充机56。盖灭菌单元E具有用于对从盖供给单元F供给的螺纹式盖进行灭菌的盖灭菌机 59。压缩成形机31、吹塑成形机52、填充机56、旋拧机58和盖灭菌机59被配置在洁净箱I中。洁净箱I是通过如下方式净化安装有机器的环境的部件通过几乎将安装有机器的环境与一般环境遮断并且通过引入洁净空气而保持内部洁净和处于正压。通过使来自一般环境的空气通过HEPA过滤器或ULPA过滤器而获得洁净空气。接着，下面对使用用于压缩成形预成型体的金属模具33来成形预成型体的过程进行说明。参照图6和图10A，腔体金属模具34在转动支撑体32作用下而沿着圆形轨道移动。另一方面，用于夹取设置在切割轮8上的熔融树脂43的夹取构件9a在与腔体金属模具34分开的圆形轨道上转动。图IOA示出了压缩成形机31中的多个压缩成形金属模具33 中的一个。在初始状态下，腔体金属模具34、滑动插入金属模具36和芯金属模具35被配置成上下分开。夹取构件9a的圆形轨道和腔体金属模具34的圆形轨道具有上下方向上的公共接触点(切点)，并且被构造成将熔融树脂(滴体)43供给到腔体金属模具34的腔体38 的底部。在将熔融树脂43供给到腔体金属模具34之后，夹取构件9a从腔体金属模具34 的轨道分离，芯金属模具35和滑动插入金属模具36如图IOB所示地下降。接着，使朝左右打开的滑动插入金属模具36朝向芯金属模具35移动，并且闭合成环状。在该状态下，芯金属模具35的芯主体3 贯通嘴形成孔36a。参照图10C，随着芯金属模具35进一步向下移动，芯主体3 的顶部进入腔体38， 滑动插入金属模具36与引导圈37接触。也就是，滑动插入金属模具36的下侧外周部的外凸部36d的外圆台面41b与引导圈37的上侧内周面的内圆台面41a暂时接触，此后，这些面互相嵌合地滑动，引导圈37和滑动插入金属模具36彼此同心地接触。此外，滑动插入金属模具36在其上部具有环形突出部36b，该环形突出部36b嵌入并且接触环形凹部35c，以形成嵌合部42。在滑动插入金属模具36的下部，外凸部36d嵌合并且接触引导圈37。随着芯金属模具35从图IOC的状态进一步向下移动，芯主体3 开始压缩熔融树脂43。由于已经向下移动的芯金属模具35的作用，滑动插入金属模具36和腔体金属模具 34在嵌合部40和嵌合部39处彼此接触。在芯金属模具35已经向下移动到如图9所示的最下端位置之后，由腔体金属模具34、芯金属模具35和滑动插入金属模具36形成预成型体的形状的间隙，并且该间隙被熔融树脂43填充，并且合模金属模具。通过未示出的冷却水的循环，滑动插入金属模具36、芯金属模具35和腔体金属模具34被冷却到15°C。因此，当合模金属模具时，熔融树脂43也在图9所示的状态冷却，口部如的表面温度随着保持金属模具合模的时间的增长而下降。在该实施方式中，预成型体 5的口部的厚度小。因此，不仅口部fe的表面而且其厚度的内部也冷却地较快。然而， 主体部恥和底部5c比口部fe厚。因此，即使表面开始冷却，厚度的内部仍处于高温状态。 随着熔融树脂43冷却并且达到将从用于成形的金属模具中取出的温度，用于压缩成形的金属模具33经历打开操作，芯金属模具35和滑动插入金属模具36都向上移动。预成型体5的嘴形成部被芯金属模具35保持并且与芯主体3 —起向上移动。接着，参照图10D，芯金属模具35和滑动插入金属模具36分离，预成型体5被从芯主体35b中拉出。此后，滑动插入金属模具36朝左右打开，从滑动插入金属模具36中移除预成型体。在与用于压缩成形的金属模具33分离之后，预成型体5的内部具有高温。因此， 热从内部传导到外侧，表面的温度升高。尽管与预成型体的厚度和金属模具的冷却条件有关，但是预成型体的表面温度一般在从金属模具取出之后约2秒 10秒的时间内达到几乎最大温度，并且与预成型体的内部的温度差下降到适合于吹塑成形的范围。这里，从防止预成型体5的口部fe变形的角度，在压缩成形完成之后从阳模(芯金属模具)中取出预成型体时或者在利用压缩空气密封(密封嘴)时，口部如的温度低是较好的。另一方面，如果主体部恥的温度低，必须使用如近红外射线等的红外线加热器、热空气和辐射热等来增加热，以实施吹塑成形。在例如玻璃化转变温度为77°C 78°C的PET 树脂的情况下，用于吹塑成形主体部恥和底部5c的表面温度条件构成如下表面温度的下限优选是超过预成型体的玻璃化转变温度的80°C，表面温度的上限优选是120°C，以防止吹塑成形时的白化和厚度不均以获得稳定的成形性。通过在使预成型体的主体部恥的温度分布位于上述温度范围的状态下进行吹塑成形，调整瓶成形后的厚度分布。如果表面温度(约70°C)略低于下限值，由于预成型体的厚度内部的温度比表面温度高，因此常常可以进行吹塑成形而不用加热。因此，如果必须将该温度分布赋予预成型体，则可以通过如红外线加热器等加热装置短时间地加热该部位，以实施吹塑成形，而不使用全覆盖(full fledged)的加热装置。此外，当预成型体的表面温度(例如，约130°C )超过上限值或当将赋予预成型体在下降方向上的温度分布时，可以通过在从压缩成形到吹塑成形的途中利用空气略微冷却预成型体的部分表面而获得有利的吹塑成形性。在进行压缩成形时，如果金属模具被合模的时间长，则预成型体被冷却的时间长， 口部fe变形的可能较小。但是，预成型体必须被加热到进行吹塑成形所需的温度。如果金属模具被合模的时间短，则容易达到进行吹塑成形所需的温度，但是口部fe变形。也就是， 难以同时控制用于冷却口部如的温度和用于吹塑成形主体部恥的温度。如果口部fe的温度被调整为低以防止口部fe变形，则主体部恥的温度变低，需要如加热装置等许多附加设施。根据该实施方式，预成型体的口部fe的上部的厚度tl’和从芜菁状部的下方直到颈圈部的上方的厚度t3’被保持成小，且主体部恥的厚度t2’被保持成大(在金属模具中， tl和t3被选择成小，而t2被选择成大)。因此，口部快速冷却，而主体部恥和底部5c 中的温度保持成高。因此，很少需要或可以省略使用如红外线加热器等加热设备。从通过与盖嵌合而保持内容物的密封的角度考虑，口部fe的上部保持尺寸稳定性是重要的。因此，金属模具的用于形成口部fe的上部的厚度tl’的空间宽度tl基于金属模具的用于形成主体部恥的厚度t2’的空间宽度t2。此外，对于口部如，重要的是重视口部fe的端(上)部的厚度。这是因为，在吹塑成形时，由于利用高压空气密封而在口部施加大约1000N的负荷，因此口部的端部必须能够耐负荷。此外，如果芜菁状部下方的厚度接近主体部的厚度，则该部分在吹塑成形时也由于吹塑成形的压力(压缩空气的压力大约3MPa)而变形。因此，金属模具的用于形成芜菁状部下方的厚度t3’的空间宽度t3也基于t2。此外，从灭菌的角度考虑，取出预成型体时的温度高是较好的，以将预成型体置于 “加热灭菌状态”。在该实施方式中，在预成型体5的表面上的最低温度部位的温度至少是 60°，以将预成型体5保持在灭菌状态。参照图1，用于从腔体金属模具34中取出成形后的预成型体5的取出机构50被配置在压缩成形机31的转动方向上的下游，并且如图IOD所示，通过使用未示出的取出机构50，将从滑动插入金属模具36中取出的预成型体5转动地输送到位于其下游的吹塑成形机。成形后的预成型体5被移交给取出机构50。当在取出机构50中输送的预成型体的温度低时，必须使用红外线加热器等加热预成型体5。在该实施方式中，主体部恥和底部 5c具有高温，可以省略或者可以较少地使用通过红外线加热器等的加热。也就是，从压缩成形金属模具33中连续地取出压缩成形后的预成型体，并且将预成型体投入吹塑成形机52。因此，如果吹塑成形机52的成形速度比压缩成形金属模具33 的成形速度大，则可以容易地对压缩成形后的预成型体进行吹塑成形，而不需要在吹塑成形之前的等待时间。从取出机构50输送到吹塑成形机的预成型体5被设定到吹塑成形金属模具中，在该处，高压空气被注射到预成型体5中，将预成型体成形为沿纵向和横向被拉伸的容器。由于通过齿轮使压缩成形机31、取出机构50和吹塑成形机52机械地联接在一起，或者使用伺服电机通过电气方式使压缩成形机31、取出机构50和吹塑成形机52彼此同步，以使压缩成形后的预成型体保持恒定的时间进行吹塑成形，所以允许抑制即将进行吹塑成形的各预成型体的温度散失。因此，可以以保持稳定性的方式进行吹塑成形。填充机56经由已经利用高温无菌水加热灭菌过的填充线(液体供给线)利用预定量的饮料填充PET瓶。旋拧机58利用从盖灭菌单元E供给的灭菌过的螺纹式盖来密封填充有饮料的PET瓶的口部。该盖灭菌单元E可以使用例如EB (电子束)照射装置、UV(紫外线)照射装置或过乙酸冲洗器。在上述实施方式中，利用洁净箱I使机器与外部几乎隔绝，在保持高灭菌效果的状态下利用饮料填充PET瓶。洁净箱I的内部被定期灭菌和清洗，因此，被定期地重设为初始无菌水平。实施例2下面将说明本发明的第二实施方式。图11是示出在从设定为15°C的金属模具中取出玻璃化转变温度为77°C 78V 的PET (聚对苯二甲酸乙二酯)树脂的预成型体之后，对于预成型体的厚度(金属模具的与之对应的空间宽度)，达到所期望的最大温度所需的用于压缩成形的金属模具的合模时间 (通过闭合金属模具而冷却金属模具的时间)的关系的线图。纵轴表示金属模具的冷却时间(秒)，横轴表示预成型体的厚度(金属模具的与之对应的空间宽度)。当已经确定期望可以达到的最大温度和金属模具的冷却时间时，反过来可以从图 11中找到预成型体的厚度。例如，如果期望达到的最大温度为60°c且冷却时间是4秒，则预成型体的厚度(金属模具的与之对应的空间宽度)是1. 70mm，如果冷却时间是5秒，则预成型体的厚度为1.82mm(由于不能从图中读出，因此在这里示出准确数值)。如果厚度 (金属模具的与之对应的空间宽度)小于1.40mm，则不能压缩成形预成型体。因此，图中未4-Λψ FZJ UJ ο如上所述，刚成型后的用于实施吹塑成形的预成型体的优选表面温度不低于其玻璃化转变温度(约77°C 78°C )，并且为大致80°C 120°C。通过将主体部5b的温度分布赋予上述温度范围而对预成型体进行吹塑成形，调整成型后的瓶的厚度分布。当容器不需要灭菌效果时，口部如的温度低是较好的，期望地为60°C以下，以抑制预成型体5的口部 (嘴部) 变形。另一方面，为了实施吹塑成形，主体部恥必须保持在80°C 120°C的温度范围中， 这与口部fe的温度产生温度差。为了消除该温度差，口部fe的厚度(金属模具的与之对应的空间宽度)被设定成比主体部恥的厚度(金属模具的与之对应的空间宽度)小，从而可以使口部fe快速冷却。因此，参照图11的线图，可以发现实施吹塑成形的条件，即，发现口部如的上部的厚度tl (金属模具的与之对应的空间宽度)或从芜菁状部的下方直到颈圈部的上方的厚度 t3 (金属模具的与之对应的空间宽度)与主体部恥的厚度t2 (金属模具的与之对应的空间宽度)的比(t2/tl)或(t2/t3)。表 1
保持压缩成形金属模具合模的时间(秒)金属模具的与预成型体厚度对应的空间宽度(mm) T温度(0C)空间宽庋比(主体部/口部)T 30T 60T 80T 120T 80/T 60T 120/T 60T 120/T 304■1.701.992.671.171.57■5-1.822.132.871.171.58-61.401.942.283.081.181.592.2071.522.102.453.301.171.572.1781.672.252.633.521.171.562.11在表1中，从左侧数第一列示出了保持压缩成形金属模具合模的时间，从左侧数第二列和第三列示出了当预成型体成形之后可以达到的最大表面温度上限为30°C和60°C 时从图11找到的与各模具合模时间对应的的口部fe的厚度(金属模具的与之对应的空间宽度)。从左侧数第四列和第五列示出了在预成型体已经成形之后满足吹塑成形条件的下限温度80°C和上限温度120°C时从图11找到的与各模具合模时间对应的主体部恥的厚度 (金属模具的与之对应的空间宽度)。从左侧数第六列至第八列示出了从左侧数第二列和第三列找到的作为该实施方式的目标的口部fe的上部的厚度tl (金属模具的与之对应的空间宽度)和从芜菁状部的下方直到颈圈部的上方的厚度t3与从左侧数第四列和第五列找到的各温度处的主体部恥的厚度t2(金属模具的与之对应的空间宽度)的比(t2/tl)或(t2/t3)。结果，如果嘴部温度被设定在30°C 60°C，则在保持金属模具合模的时间在3 秒 8秒的范围的条件下，通过选择厚度(金属模具的与之对应的空间宽度)比位于 1. 18 2. 11的范围，可以满足吹塑成形条件。此外，如果嘴部温度被设定为60°C，则在保持金属模具合模的时间在3秒 8秒的范围的条件下，通过选择厚度(金属模具的与之对应的空间宽度)比位于1. 18 1. 56的范围，可以省略图5所示的强制加热装置或减少对这些装置的依赖。此外，可以在适于获得无菌条件的环境中满足吹塑成形条件。尽管上面参照附图详细说明了本发明的实施方式，应当注意本发明无论如何都不仅仅局限于上述实施方式，而是可以进行修改和变更，而不背离本发明的范围。例如，如果金属模具的用于形成预成型体的主体部恥的空间宽度t2满足本发明的条件，则宽度可以在条件范围内变化。关于金属模具的用于形成底部5c和连接部证的空间宽度，如果它们的宽度在底部5c和连接部证变窄的方向上，则可以满足也可以不满足本发明的条件。这是因为，如果容器的底部不是必须拉伸到足够的程度，则尽管预成型体的底部的中心附近被设定成具有较小的厚度从而易于冷却，也不会出现问题。对于连接部证同样适用。此外，可以通过改变形成预成型体的外表面侧的金属模具的直径而形成连接部证或5p。具有圆台形状的倾斜部证的连接部证可以省略，取而代之，口部fe和主体部恥可以在内表面侧以台阶的方式连接(部位证变为水平)。用于压缩成形的金属模具可以是已知的金属模具，只要腔体(金属模具的空间) 满足本发明的条件，对分离或组装金属模具的位置或金属模具的机构没有限制。关于压缩成形机和吹塑成形机，只要能在压缩成形预成型体之后快速地通过吹塑成形机进行吹塑成形(根据需要，预成型体所添加的简易温度调节装置)，对压缩成形机和吹塑成形机的布局没有限制。本发明不仅可以运用于在无菌条件下成形预成型体、成形瓶或运行用于填充饮料的系统，还可以运用于在通常环境下连续压缩成形预成型体直到成形瓶。产业上的可利用性本发明的利用饮料和食品无菌填充容器的系统可以有利地适用于在满足高“无菌水平”的要求的同时，利用饮料填充PET瓶并且密封PET瓶，以及利用食品填充宽口容器并且密封宽口容器。根据本发明，压缩成形后并且从金属模具中取出的预成型体的温度高，并且可以有利地用于制造容器和用于期望无菌地填充内容液体的系统。附图标记说明A利用饮料无菌填充PET瓶的系统B PF供给单元C瓶制造单元D填充/密封单元E盖灭菌单元F盖供给单元
G饮料供给单元
H饮料热灭菌机
I洁净箱
2挤出机
5预成型体
5a 口部(嘴)
5b主体部
5c底部
5f芜菁状部
5g颈圈部
5h倾斜部
8切割轮
31压缩成形机
33压缩成形金属模具
34腔体金属模具
35芯金属模具
36滑动插入金属模具
52吹塑成形机
54 WBZ
权利要求
1.一种利用饮料或食品无菌填充容器的系统，其包括预成型体供给单元，其用于将合成树脂成形为预成型体；容器制造单元，其用于将所述预成型体成形为容器；填充/密封单元，其用于利用饮料或食品填充所述容器并且利用密封构件密封所述容器；以及密封构件灭菌单元，其用于在所述密封之前对所述密封构件进行灭菌；其中，从在所述预成型体供给单元中通过压缩成形而将所述合成树脂成形为所述预成型体、由用于压缩成形的金属模具中取出所述预成型体直到即将在所述容器制造单元中将所述预成型体成形为容器的过程中，所述预成型体被保持在所述预成型体的整个表面的最低温度为60°C以上的高温状态。
2.根据权利要求1所述的利用饮料或食品无菌填充容器的系统，其特征在于，用于成形的所述金属模具的阴模和阳模形成用于压缩成形所述预成型体的口部、主体部和底部的空间，用于形成所述预成型体的从所述主体部到所述底部的厚度的空间宽度中的至少用于形成所述主体部的空间宽度(^)被设定成在用于形成所述预成型体的口部的上端部的厚度的空间宽度(tl)的1.18 2. 11倍的范围内。
3.根据权利要求1所述的利用饮料或食品无菌填充容器的系统，其特征在于，用于成形的所述金属模具的阴模和阳模形成用于压缩成形所述预成型体的口部、主体部和底部的空间，用于形成所述预成型体的从所述主体部到所述底部的厚度的空间宽度中的至少用于形成所述主体部的空间宽度(^)被设定成在用于形成所述预成型体的口部的从芜菁状部的下侧到颈圈部的上侧的部分的厚度的空间宽度(t3)的1. 18 2. 11倍的范围内。
4.根据权利要求1所述的利用饮料或食品无菌填充容器的系统，其特征在于，通过调节“从用于成形的所述金属模具被闭合直到被打开的预成型体成形时间”、“将所述合成树脂投入到用于成形的所述金属模具时的温度”和“用于成形的所述金属模具的冷却温度”中的至少一个，使取出时所述预成型体的表面温度被控制成处于所述高温状态。
5.根据权利要求1所述的利用饮料或食品无菌填充容器的系统，其特征在于，所述预成型体供给单元中的用于压缩成形所述预成型体的压缩成形机、所述容器制造单元、所述填充/密封单元和所述密封构件灭菌单元被安装在洁净箱中，连接上述各单元的输送路径也被安装在所述洁净箱中。
6.根据权利要求1所述的利用饮料或食品无菌填充容器的系统，其特征在于，所述容器制造单元和所述填充/密封单元直接联接在一起并且被安装在同一洁净箱中。
7.根据权利要求6所述的利用饮料或食品无菌填充容器的系统，其特征在于，所述容器制造单元和所述填充/密封单元之间通过灭菌过的分隔区分隔，防止饮料或食品侵入所述容器制造单元。
8.根据权利要求5所述的利用饮料或食品无菌填充容器的系统，其特征在于，所述洁净箱的内部被控制成保持级别10，000以上的洁净度水平。
9.根据权利要求5所述的利用饮料或食品无菌填充容器的系统，其特征在于，所述洁净箱的内表面和安装在所述洁净箱中的各单元的外表面被灭菌。
10.根据权利要求5所述的利用饮料或食品无菌填充容器的系统，其特征在于，利用过滤后的洁净空气使所述洁净箱的内部保持正压环境。
11.根据权利要求1所述的利用饮料或食品无菌填充容器的系统，其特征在于，所述合成树脂是聚对苯二甲酸乙二酯，所述容器是通过对压缩成形后的预成型体进行吹塑成形而成形的瓶，所述密封构件是螺纹式盖，通过旋拧所述螺纹式盖来密封填充有加热灭菌饮料的所述瓶。
12.一种用于压缩成形预成型体的金属模具，其包括阴模和阳模，所述阴模和阳模用于形成压缩成形所述预成型体的空间，所述预成型体用于形成吹塑成形的合成树脂制容器并且具有口部、主体部和底部，其中，用于形成所述预成型体的从所述主体部到所述底部的厚度的空间宽度中的至少用于形成所述主体部的空间宽度(t2)被设定成在用于形成所述预成型体的口部的上端部的厚度的空间宽度(tl)的1. 18 2. 11倍的范围内。
13.一种用于压缩成形预成型体的金属模具，其包括阴模和阳模，所述阴模和阳模用于形成压缩成形所述预成型体的空间，所述预成型体用于形成吹塑成形的合成树脂制容器并且具有口部、主体部和底部，其中，用于形成所述预成型体的从所述主体部到所述底部的厚度的空间宽度中的至少用于形成所述主体部的空间宽度(t2)被设定成在用于形成所述预成型体的口部的从芜菁状部的下侧到颈圈部的上侧的部分的厚度的空间宽度(t3)的 1. 18 2. 11倍的范围内。
14.一种制造吹塑成形的合成树脂制容器的制造方法，其包括压缩成形步骤，通过使用权利要求12的用于压缩成形的所述金属模具而将加热到高于熔融温度的温度且熔融的合成树脂压缩成形为吹塑成形容器的预成型体；从金属模具中取出的步骤，用于在已经完成所述压缩成形之后并且所述金属模具已经冷却所述预成型体之后，从用于压缩成形的所述金属模具中取出所述预成型体；以及吹塑成形步骤，用于在所述从金属模具中取出的步骤之后，通过吹塑成形所述预成型体而成形容器。
15.一种用于成形吹塑成形的合成树脂制容器的预成型体，所述预成型体是通过权利要求12的用于压缩成形的所述金属模具压缩成形的，并且所述预成型体被从冷却的所述金属模具中取出，其中，所述预成型体的从主体部到底部的厚度中的至少所述主体部的厚度(t2’ )被设定成在所述预成型体的口部的上端部的厚度(tl’ )的1. 18 2. 11倍的范围内。
16.一种用于成形吹塑成形的合成树脂制容器的预成型体，所述预成型体是通过权利要求13的用于压缩成形的所述金属模具压缩成形的，并且所述预成型体被从冷却的所述金属模具中取出，其中，所述预成型体的从主体部到底部的厚度中的至少所述主体部的厚度(t2’ )被设定成在所述预成型体的口部的从芜菁状部的下侧到颈圈部的上侧的部分的厚度(t3’)的1.18 2. 11倍的范围内。
全文摘要
本发明的目的是为了实现预定的“容器无菌水平”而不引入“容器灭菌机”，并且减小调节预成型体的温度的负担。一种用于成形的金属模具，其中，用于形成预成型体的从主体部到底部的厚度的空间宽度中的至少用于形成主体部的空间宽度(t2)与用于形成预成型体的口部的上端部的厚度的空间宽度(t1)的比被设定成在1.18～2.11的范围内。在压缩成形时，从压缩成形机(31)取出高温状态的预成型体，并且在保持高温的状态下将预成型体供给到瓶制造单元(C)。此外，放置所述单元的洁净箱(I)的内表面和各单元的外表面被灭菌，洁净箱(I)的内部利用过滤后的洁净空气保持正压状态。瓶制造单元(C)和填充/密封单元(D)在同一洁净箱内相邻并且直接连接，并且被WBZ(54)分隔。
文档编号B29C49/02GK102196889SQ200980142668
公开日2011年9月21日 申请日期2009年8月19日 优先权日2008年8月28日
发明者今谷恒夫, 岩下健, 桥本弘之, 深堀穗高, 近藤裕幸, 门前秀人 申请人:东洋制罐株式会社