JP2005522353A - プリフォームを処理する方法および装置 - Google Patents

Abstract

プリフォームを処理する方法および装置を開示する。プリフォームは、熱可塑性プラスチック材料で作成され、容器内にブロー成形される。第１の作成プロセスで、プリフォームを射出成形工具の領域内で射出成形によって作成する。プリフォームの少なくとも一部の領域に冷却装置を当てる。冷却装置は少なくとも一部が多孔性材料で作成されているため、負圧を加えることによってプリフォームを変形させる。

Description

本発明は、熱可塑性プラスチックから作成され、容器内にブロー成形されることが意図され、射出成形工具内への射出成形によって製作され、射出成形工具から取り出した後に変形させる、プリフォームを処理する方法に関する。

本発明はさらに、熱可塑性プラスチックから作成され、容器内にブロー成形され、射出成形工具内への射出成形によって製作され、プレフォームに少なくとも１つの冷却装置が当てられる、プリフォームを処理する装置に関する。

プリフォームを処理する方法は、たとえばＰＣＴ−ＷＯ９７／３９８７４に記載されている。この方法では、プリフォームを射出工具から取り出した後に冷却スリーブ内に移動させ、内圧を加えることによって冷却スリーブの壁に対して押し付ける。こうすると、冷却から生じるプリフォームの収縮がプリフォーム上に作用する内圧によって補償されるため、プリフォームと冷却スリーブの壁との接触が冷却処置全体にわたって維持される。

プリフォームをブロー成形型内の容器内にブロー成形によって変形させる方法は、ＤＥ ４１ ２８ ４３８ Ａｌに開示されている。この場合、ブロー成形型には、圧力源に連結されたポーラスプラグが設けられている。圧縮空気が圧縮空気クッションを提供するポーラスプラグに与えられる。それによって、ブロー容器の表面へのブロー成形型の内面上を滑る材料からの損傷が防止される。
ＰＣＴ−ＷＯ９７／３９８７４ ＤＥ ４１ ２８ ４３８ Ａｌ

本発明の目的は、始めに記載した方法を改善し、短時間かつ簡単な物理的設計でプリフォームの製作をサポートすることである。

この目的は、本発明によれば、プリフォームを負圧の作用で変形させることで達成される。
本発明のさらなる目的は、簡単な機械的設計によって、装置の作成コストを低減して、プリフォームを処理しやすくする、最初に記載した装置を構築することである。

この目的は、本発明によれば、冷却装置の領域の少なくとも一部を多孔性材料から作成することによって達成される。
プリフォームを射出成形によって製作し、次いで負圧の作用でプリフォームを変形させることによって、一連の利点が得られる。一利点は、負の外圧によってプリフォームを冷却スリーブの壁に対して引き寄せることができ、それによってプリフォームと冷却スリーブの壁との接触が冷却プロセス全体にわたって維持されることである。

さらなる利点は、負圧を加えて、プリフォームの変形が長手方向に半径方向に、かつ／またはプリフォームの長手方向の軸に対して円周方向に生じるようにさせ、プリフォームに射出成形工具の空洞部の形状とは異なる形を与えることができることである。具体的には、負圧を加えることにより、その後のブロー成形による楕円形のボトルの製作に有益であるように、プリフォームの壁内での材料の分配が行われるようにすることが可能である。この方法で、プリフォームの円周方向で壁の厚さを変化させることができる。

他の利点は、意図されない変形が生じ、または射出成形工具によって十分に成形されなかったプリフォームを再成形することができることである。こうすると、ねじれたプリフォームを修正し、またはプリフォームの変形を補償することができる。具体的には、本発明による方法および／または本発明による装置を使用する場合、射出成形工具の領域での成形時間によって、射出成形工具の工具形状で規定された交差を意図的に増減することができると考えられる。こうした意図的な十分でないプリフォームの変形では、熱すぎるうちに取り出したプリフォームのねじれ、または収縮形成のしるしを許容することができる。こうしたプリフォームの欠点は、負圧を加えて再成形する間に補償されるからである。こうすると、非常に高コストの射出工具でも生産性を向上させて操作することができる。

通常の変形プロセスでは、負圧がプリフォームの外側に作用するように行われる。
負圧がプリフォームの内側に作用するようにすることも可能である。
好ましい実施形態では、プリフォームが冷却装置内で負圧を受ける。
負圧をプリフォームに多孔性材料を通して加えることによって、負圧の供給を低コストで行うことができる。
負圧を一様に分配するには、負圧を多孔性材料に負圧チャネルを介して加えることを提案する。

プリフォームが加圧媒体により局所的に作用を受けることによって、プリフォームの処理を容易にすることができる。
プリフォームが加圧媒体によって一時的に作用を受けることから、プロセスの順序に追加の衝撃を生じさせることができる。
したがって、改良型制御手段を提供して、負圧をプリフォームに局所の多孔性インサートを介して加える。

部分的に圧力源および負圧源に制御弁で制御可能に連結された局所多孔性インサートによって、局所的に変化する圧力状態を、プリフォームを受ける空洞の内側境界に沿ってもたらすことができる。

プリフォームの内側から外側に向けての変形は、多孔性（内部）マンドリルを使用して行うことができる。
材料の局所的に限定された変形は、局所的負圧をマンドリルからプリフォームに加えることによって支持される。

通常の応用例は、単一段階の射出ブロー・プロセスの中間工程としてプリフォームを変形させることである。
プリフォームの変形を、２段階の射出ブローのプロセスを実行する際に中間工程として行うことも可能である。

本発明の有利な一実施形態は、多孔性材料を冷却スリーブの領域内に配置することによって実施することができる。
十分な機械的安定性を提供するには、フレームによって定位置に保持されたインサートとして多孔性材料を構成することを提案する。

少なくとも１つの負圧チャネルをインサートの領域内に配置することによって、低い流れ抵抗で多孔性材料の内部に負圧を加えることができる。
さらなる設計の実施形態では、少なくとも１つの冷却チャネルがフレームの領域内に配置される。

インサートの領域の少なくとも一部をシールで覆うことによって、圧力を外部環境から遮ることができる。
多孔性材料のインサートに対してプリフォームを圧力で支えて移動させることができるようにするには、負圧チャネルをインサート内の空洞内に延長することを提案する。
マンドレルの領域の少なくとも一部をシールで覆うことによって、圧力比の作用を目標の局所に与えることができる。

プリフォームの単に一部を再成形するには、円形端部の領域内でマンドレルをシールで覆うことが考えられる。
プリフォームの再成形のさらなる変形形態は、分配室を画定する少なくとも１つの膜が設けられたマンドレルを有する。

材料の通常の選択では、多孔性金属から多孔性材料を形成する。
特に良好な熱伝導性は、アルミニウムを多孔性金属として使用することによって得られる。
さらなる実施形態は、多孔性材料として焼結金属を有する。

数μｍ以上の多様な孔のサイズを持つこうした材料を使用することができる。孔のサイズが小さいほど、プリフォームの表面品質が良好になる。孔のサイズが小さすぎると、圧力／真空要件が高くなりすぎる。さらに、小さい孔は粉塵が詰まりやすい。

以下の通常の多孔性（通気性）材料が市販されている。
ＭＥＴＡＰＯＲ（登録商標）ＰＯＲＴＥＣ ＡＧ、
「ｕｌｔｒａｐｏｒｅｘ（登録商標）」ｕｌｔａｒｆｉｌｔｅｒ （ｓｉｃ） ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＡＧ、
「ＰｏｒｃｅｒａｘＩＩ（登録商標）」Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｌｄ Ｓｔｅｅｌ Ｉｎｃ．、
「ＫｕｐｏｒｅＸ（商標）」ＫＵＢＯＴＡ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ。
図面は本発明の典型的な実施形態を概略的に示すものである。

図１は、プリフォーム（１）を処理するための装置の断面図を示しており、この装置は、フレーム（２）および多孔性材料のインサート（３）を有する。本明細書で使用する用語「多孔性材料」には、開口気孔の発泡様構成と焼結材料の両方、または他の等価の材料構成が含まれる。たとえばアルミニウムなど開口気孔のメタルフォームは、熱伝導率が高いのでとりわけ有用である。

プリフォーム（１）は、熱可塑性材料、通常はＰＥＴ（ポリエチレン・フタラート）からなり、側壁（４）、支持リング（５）、および開口部切欠き（６）が設けられている。プリフォームの内部空間（７）は、プリフォームの長手方向軸（８）に沿って延びる。

負圧チャネル（９）は、フレーム（２）を通って延在し、インサート（３）内の負圧チャネル（１０）に連結されている。冷却チャネル（１１）もインサート（３）の領域内に配置され、冷却チャネル（１１）を通って冷却媒体を循環させることができる。インサート（３）の面は、フレーム（２）の面（１２）の領域内で、シール（１３）によって閉鎖されて、負圧が加えられた場合に周囲空気が吸入されるのが阻止されている。

プリフォーム（１）は、インサート（３）の空洞（１４）内に導入されて、支持リング（５）がインサート（３）の面の領域と衝合するようになされている。負圧がインサート（３）に加えられると、プリフォーム（１）と空洞（１４）の間に存在する空気が抽出され、プリフォーム（１）の内部空間（７）内の周囲気圧によってプリフォーム（１）の側壁（４）が空洞（１４）の密閉表面（１５）に対して押し付けられる。こうして生じた材料の接触により、プリフォーム（１）の冷却が向上し、プリフォーム（１）が密閉表面（１５）の形状をとる助けになる。

図２の実施形態では、負圧チャネル（１０）はインサート（３）の空洞（１４）まで延長されている。さらに、冷却チャネル（１１）がフレーム（２）の領域内に配置されている。負圧チャネル（９）に加えて、圧力媒体チャネル（１６）がフレーム（２）の領域内に配置され、インサート（３）の加圧媒体連結部（１７）内に排出するようになされている。加圧媒体管路をシール（１３）から短距離のところに配置することが好ましい。こうすると、空気の流れが空洞（１４）内に負圧チャネル（９）の方向に誘導され、プリフォーム（１）を空洞（１４）内に導入しやすくなり、プリフォーム（１）が密閉表面（１５）と接触してかき傷を付けるのが阻止される。したがって、プリフォーム（１）とインサート（３）の接触にムラが生じて、プリフォーム（１）が一様でなく冷却される可能性が防止される。

図３の実施形態では、空洞（１４）がフレーム（２）の領域内に形成され、いくつかの多孔性インサート（３）が空洞（１４）の密閉表面（１５）の領域内に配置されている。この図では、多孔性インサート（３）は互いに間隔を置いて配置されている。さらに、インサート（３）はそれぞれ供給チャネル（１８）に連結され、供給チャネル（１８）は制御弁（１９）によって圧力源（２０）または負圧源（２１）に制御可能に連結されている。この実施形態でも、負圧チャネル（９）は空洞（１４）の領域内に延在する。プリフォーム（１）を空洞（１４）内に導入しやすくするには、先ず、負圧チャネル（９）だけに真空を加える。プリフォーム（１）が空洞（１４）内に完全に位置付けられるとすぐに、負圧源（２１）が高い負圧を送出して、プリフォーム（１）を密閉表面（１５）に対して押し付ける。

互いに間隔を置いて配置されたインサート（３）はノズル型の構成を形成し、それによってプリフォーム（１）の局地の変形を生じさせ、またはプリフォーム（１）に対して圧縮空気クッションを生成することができる。具体的には、高温の圧縮空気をインサート（３）を介して制御可能に導入して、プリフォーム（１）を局所的に加熱し、特定の変形を行うことが可能である。

図４の実施形態では、プリフォーム（１）は、多孔性材料から形成されたマンドレル（２２）によって作用を受ける。マンドレル（２２）には、加圧媒体用チャネル（２３）が設けられている。加圧媒体用チャネル（２３）は、制御設定に従って超過圧力および負圧を提供することができる。圧力損失を防ぐため、マンドレル（２２）は、マンドリルの領域の一部用のシール（２４）が外部に設けられている。図４の実施形態では、マンドレル（２２）は、開口部切欠き（６）および開口部切欠き（６）に向けて方向付けられた側壁（４）の一部の領域でプリフォーム（１）を局所のみ再成形するように構成されている。したがって、円形端部（２５）の領域では、マンドレル（２２）はシール（２６）も支持する。

図５の実施形態では、マンドレル（２２）は、プリフォームの長手方向軸（８）の全長に沿ってプリフォーム（１）を再成形するように構成されている。したがって、マンドレル（２２）は、図４で示した実施形態に関して変更を加えた形状を持つ。円形端部（２５）の領域内のシール（２６）は、この実施形態では必要ではない。また、プリフォーム（１）がマンドレル（２２）による作用を受けた場合、図５の実施形態によれば、プリフォーム（１）をプリフォーム（１）の外部に作用する冷却空気（２７）によって冷却することができる。

図６の実施形態では、加圧媒体チャネル（２３）は、膜（２９）で閉鎖された分配室（２８）に連結されている。圧力を加圧媒体チャネル（２３）に加えた場合、膜（２９）はプリフォーム（１）の側壁（４）に押し付けられ、プリフォーム（１）を変形させる。また、膜（２９）によって生じた力でプリフォーム（１）を冷却スリーブの内側壁に接触させて、または別の方法で指定されたように変形させることができる。

図７は、プリフォーム（１）が空洞（１４）内に保持された状態のインサート（３）の断面図を示す。インサート（３）は、フレーム（２）によって定位置に保持される。
負圧を加えた後、図１のプリフォーム（１）を図８で示したプリフォームに成形する。具体的には、図８で理解されるように、周囲方向に変形させることによって壁の厚さを変化させることができる。図８のプリフォーム構成は、楕円形のボトルの製作に特に適している。

図９は、楕円形の断面を持つ容器の容器形状（３０）のための、図８のプリフォーム（１）の位置付けを示す。プリフォーム（１）の材料の分配を選択して、その後のブロー成形で比較的わずかに延長される領域が、ブロー成形でより強く延長される領域よりも薄く形成されるようにする。適切な材料の分配によって、ブロー成形された形状に非常に均一な壁の厚さが与えられ、したがって、均一な材料特性が与えられる。
負圧と超過圧力をインサート（３）に交互に負荷する組合せで、材料の清掃を簡単に行うことができ、プリフォーム（１）が定位置になくても、加圧媒体を与えて不純物を吹き払うことができる。マンドレル（２２）を加圧することによって、プリフォーム（１）をマンドレル（２２）から分離させることもできる。マンドレル（２２）と多孔性材料のインサート（３）を組合せて使用する際に、負圧を外部に加えることによって、プリフォーム（１）をマンドレル（２２）から簡単に分離させることができる。

冷却スリーブが多孔性要素から形成されている冷却装置を示す断面図である。 多孔性要素を通してプリフォームに超過圧力および負圧を加えることができる、図１に関して変更を加えた実施形態を示す図である。 互いに間隔を置いて配置したいくつかの多孔性インサートを使用し、超過圧力および／または負圧に制御可能に連結された実施形態を示す断面図である。 多孔性材料で作成された、プリフォーム用マンドレルを使用して、プリフォームの長手軸方向で部分的に再成形する装置の垂直の断面を示す図である。 マンドレルがプリフォームの完全な再成形用に構成された、図４に関して変更を加えた実施形態を示す図である。 成形力が、マンドレルに取付けた膜を通してプリフォームに加えられる、図５に関して修正を加えた実施形態を示す図である。 多孔性材料のインサート内に配置されたプリフォームを示す断面図である。 負圧の作用によってプリフォームを成形する、図７の実施形態を示す断面図である。 図８の成形プリフォーム、およびプリフォームのブロー成形後の対応する楕円形容器の形状を示す概略断面図である。

Claims (33)

1. 熱可塑性プラスチックから作成され、容器内にブロー成形されるプリフォームを処理するプロセスであって、前記プリフォームが射出成形技術を使用して射出成形工具内で製作され、前記射出成形工具から取り出した後に変形され、プリフォーム（１）が負圧の作用によって変形されることを特徴とするプロセス。
2. 前記負圧が前記プリフォーム（１）の外部に作用することを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
3. 前記負圧が前記プリフォーム（１）の内部に作用することを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
4. 負圧が、冷却装置の内部で前記プリフォーム（１）に加えられることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプロセス。
5. 負圧が、多孔性材料を介して前記プリフォーム（１）に加えられることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプロセス。
6. 前記負圧が、負圧チャネル（１０）を介して前記多孔性材料に加えられることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプロセス。
7. 前記プリフォーム（１）に、加圧媒体が局所的に当てられることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプロセス。
8. 前記プリフォーム（１）が、加圧媒体によって熱を加えられることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプロセス。
9. 前記プリフォーム（１）への負の加圧が、局所の多孔性インサート（３）を介して生じることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のプロセス。
10. 局所多孔性インサート（３）が、制御弁（１９）によって圧力源（２０）および１つまたは複数の負圧源（２１）に一時的にかつ制御可能に連結されることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のプロセス。
11. 前記プリフォーム（１）の変形が、多孔性マンドレル（２２）を使用して行われることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のプロセス。
12. 局所の負圧が、前記マンドレル（２２）から前記プリフォーム（１）に加えられることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のプロセス。
13. 前記プリフォーム（１）の前記変形が、単一段階の射出ブロー・プロセスの中間工程として行われることを特徴とする、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のプロセス。
14. 前記プリフォーム（１）の前記変形が、２段階の射出ブロー・プロセスの中間工程として行われることを特徴とする、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のプロセス。
15. 熱可塑性プラスチックからの、容器内にブロー成形され、射出成形技術を使用して射出成形工具内で製作されたプリフォームを処理する装置であって、前記プリフォームは、その領域の少なくとも一部が冷却装置によって作用を受け、前記冷却装置は、その領域の少なくとも一部が多孔性材料であることを特徴とする装置。
16. 前記多孔性材料が、冷却スリーブの領域内に配置されることを特徴とする、請求項１５に記載の装置。
17. 前記多孔性材料が、フレーム（２）によって定位置に保持されるインサート（３）として形成されることを特徴とする、請求項１５または１６に記載の装置。
18. 少なくとも１つの負圧チャネル（１０）が、前記インサート（３）の領域内に配置されることを特徴とする、請求項１５乃至１７のいずれか１項に記載の装置。
19. 少なくとも１つの冷却チャネル（１１）が、前記インサート（３）の領域内に配置されることを特徴とする、請求項１５乃至１８のいずれか１項に記載の装置。
20. 少なくとも１つの冷却チャネル（１１）が、前記フレーム（２）の領域内に配置されることを特徴とする、請求項１５乃至１８のいずれか１項に記載の装置。
21. 前記インサート（３）は、その領域の少なくとも一部がシール（１３）によって覆われることを特徴とする、請求項１５乃至２０のいずれか１項に記載の装置。
22. 前記負圧チャネル（１０）が、前記インサート（３）の空洞（１４）の領域内に延在することを特徴とする、請求項１５乃至２１のいずれか１項に記載の装置。
23. 前記インサート（３）に加圧媒体連結部（１７）が設けられていることを特徴とする、請求項１５乃至２２のいずれか１項に記載の装置。
24. 前記フレーム（２）が、多孔性材料で作成され互いに間隔を置いて配置された少なくとも２つのインサート（３）を有することを特徴とする、請求項１５乃至２３のいずれか１項に記載の装置。
25. 前記別々の多孔性インサート（３）を圧力源（２０）および１つまたは複数の負圧源（２１）に制御可能に連結することができることを特徴とする、請求項１５乃至２４のいずれか１項に記載の装置。
26. 前記インサート（３）を前記圧力源（２０）および１つまたは複数の負圧源（２１）に少なくとも１つの制御弁（１９）によって連結することができることを特徴とする、請求項２５に記載の装置。
27. 前記マンドレル（２２）は、その領域の少なくとも一部が多孔性材料で形成されることを特徴とする、請求項１５乃至２６のいずれか１項に記載の装置。
28. 前記マンドレル（２２）は、その領域の少なくとも一部がシール（２４）によって覆われることを特徴とする、請求項１５乃至２７のいずれか１項に記載の装置。
29. 前記マンドレル（２２）は、その円形端部（２５）の領域でシール（２６）によって覆われることを特徴とする、請求項２７または２８に記載の装置。
30. 前記マンドレル（２２）に、分配室（２８）を画定する少なくとも１つの膜（２９）が設けられていることを特徴とする、請求項１５乃至２９のいずれか１項に記載の装置。
31. 前記多孔性材料が熱伝導性材料から作成されることを特徴とする、請求項１５乃至３０のいずれか１項に記載の装置。
32. 前記多孔性材料が、アルミニウム、鋼、または銅合金など多孔性金属であることを特徴とする、請求項３１に記載の装置。
33. 前記多孔性材料が焼成金属であることを特徴とする、請求項１５乃至３０のいずれか１項に記載の装置。
    

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