JPS5938092B2 - 重層プラスチツク中空製品を形成する方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱可塑材シートから中空プラスチツク製品を成
形する方法及び装置に係わり、特に、重層中空プラスチ
ツク製品を成形する新規の方法及び装置に係わる。

多層から成る中空プラスチツク製品を製造することによ
り、この製品に所期の性質のプラスチツク材から成る内
壁と他の所期性質を呈するプラスチツク材から成る外壁
とを具備させる方法は数多く開発されている。

例えば米国特許第３，１２２，５９８号（Ｂｅｒｇｅｒ
）明細書には射出成形性を利用して装飾的なプラスチツ
ク製品を成形する方法が開示されている。また米国特許
第２，７１０，９８７号（Ｓｈｅｒｍａｎ）明細書には
押出し吹込み成形法を利用して重層プラチツク製品を成
形する方法及び装置が開示されている。さらに、米国特
許第３，７１？，７３５号（Ａｌｙｌ）明細書には、予
備成形された内壁上に熱可塑材を射出して得た重層から
障壁容器を吹込み成形する方法が開示されている。これ
らの公知製法は必要な性質を備えた適正な中空製品を提
供しているが、これらの製法を実施するのに必要な設備
が高価であり、操作コストが高くつき、時間もかかるの
で商業的には目ざましい成功を収めるに至つていない。
プラスチツク材の単層または重層から成るシートを利用
して中空製品を成形するのに従来も熱成形法が採用され
ているが、例えば耐酸素透過性、耐炭酸ガス拡散性、常
圧下の長期製品貯蔵を可能にする性質など、容器として
の性質を具えた中空製品を成形する目的で商業的に採用
されたことはない。

従来、重層シートからの中空製品成形に熱成形が利用さ
れたことはあるが、熱成形後、個々の熱可塑材を任意に
回収して再使用する上で欠点がある。本発明は特に熱可
塑材シートを先ず加熱して軟化させてから、流体圧着の
作用下にこの可塑状態の熱可塑材シートを吸引または与
圧で型に当接させて成形するようにした熱成形法に係わ
る。

吸引方式では例えば圧搾空気などで発生させた圧力箱内
の圧力を利用しながら雄型内に低圧を発生させて軟化状
態のシートを雄型に圧接させる。与圧方式では例えば雄
型内を真空にしながら大気圧（または与圧流体）によつ
て軟化状態の熱可塑材シートを雄型に圧接させる。この
二つの方式を組合わせると多様な用途に適応でき且つ制
御もし易くなるから、多くの場合この組合わせ方式を採
用するのが好ましい。本発明の目的は公知技術の欠点を
克服するように改良を加えた重層中空プラスチツク製品
の熱成形法及び装置を提供することにある。

本発明のその他の目的及び利点は本発明の実施例に関す
る後述の説明から明らかとなるであろう。本発明は可塑
状態まで加熱した熱可塑材を熱可塑材シートに局所塗着
するようにした、複数の処理部を含む重層中空製品を熱
成形する方法及び装置を提供せんとするものである。

熱可塑材の重層部分を雌型及びこれと連携の雄型に近接
させ、これに熱成形法で公知の適当な圧力差を作用させ
ることにより重層中空製品を形成する。以下添付図面に
従つて本発明の実施例を詳述する。

尚、図中同じ参照符号は同じ部分を示す。本発明の方法
にいかなる種類の熱可塑材または熱変形材を採用するか
は経済性及び製造される中空製品の用途によつて決定さ
れる。種々の用途に適し且つ熱成形に好適な熱可塑性樹
脂としては、衝撃抵抗の高いポリスチレン、ポリプタジ
エン、スチレン、ブタジエン混合物または共重合体、塩
化ポリビニール及び関連のビニール重合体、ポリアロマ
一、ナイロン、ホルムアルデヒド重合体、ポリエチレン
、ポリプロピレン、ニトロセルロース、セルロース、ア
セテート、セルロース・プロプリオネート、アセテート
・プチレート、ポリメチメタクリレート、エチル・セル
ロース、ベンジル●セルロース、セルロース・エステル
などかある。第１図及び２，図には本発明の原理を実施
した新規の熱成形アセンブリ１０か示してあり、ここに
は予備成形部１２及び成形部１４を含む。

当業者には周知のように、熱成形アセンブリ１０には通
常のモータのほか、熱成形アセンブリを自動的且つ連続
的に動作させるための、計器、時定回路、安全装置など
のような時定アセンブリを設けてあるが、煩雑化を避け
るため、これらのアセンブリは図示してない。予備成形
部１２は供給ローラ・アセンブリ１６、加熱部１８、処
理部Ａ（または２０）、Ｂ（または２２）及びＣ（また
は２４）を含む。成形部１４は詳しくは後述する成形部
Ｄ（または２６）及び冷却部Ｅ（または２８）を含む。
供給ローラ・アセンブリ１６は基礎Ｆ上に設置した支持
部材３２で回転自在に支持されたシヤフト３０を含む。

このシヤフト３０には製品の一層の壁に付与したい特定
の性質に応じて選択した熱可塑材のシートまたは細片が
巻着してある。加熱部１８には予備成形部１２以後の各
部へ割出す前に熱可塑材シートを軟化させる手段として
、例えば赤外線ランプ３６のような活性電磁放射線源を
設ける。場合によつてはこの加熱部１８が必要であるが
、大抵の熱成形作業では熱可塑材シートに塗着する融解
熱可塑剤の潜熱だけで下層である熱可塑材シートを熱成
形可能となる温度まで局部的加熱することができ、従つ
て加熱部を別設する必要がなくなる。支持部材４２で回
転自在に支持されたシヤフト４０に取付けたドラム３８
を含むシート支持アセンブリを基礎Ｇ上に設置する。ド
ラフ″０ ム３８にエンドレス方式にチエーン・ベルト４４を掛け
て予備成形工程を通過する熱可塑材シートを支持し、チ
エーン・ベルト４４を形成するリンクに保持部材４６を
設けて、熱成形アセンブリ１０の予備成形部１２をシー
ト３４が確実に通過できるようにする。

第３図で、処理部Ａ（第１図の位置から９０通回転して
いる）は押出しアセンブリ５０、位置ぎめアセンブリ５
２及び支持アセンブリ５４を含む。

押出しアセンブリ５０は当業者には周知のようにプラス
チツク材を押出す押出しスクリユ一６０を中央に配置し
てある円筒状の室５８を有する円筒体５６から成る。押
出しアセンブリ５０は円筒体５６内に適当に螺着されて
熱可塑材シート３４に向けて下方にて広がるＬ字形押出
しノズル６２を含む。

このノズル６２の端部はシート３４に局部的に塗布され
る加熱された熱可塑材の量を制御するオリフイス６６を
有するゲート板６４と咬合するように研削してある。ゲ
ート板６４は往復運動自在にロツド部材７２を介して流
体シリンダ７０に取付けてある。位置ぎめアセンブリ５
２は流体シリンダ７８と連携させたシリンダ・ロツド７
６に取付けた囲い枠７４を含む。

囲い枠７４は第２熱可塑材６８が可塑状態で塗着される
熱可塑材シート３４の任意の局部部分を限定するために
設けるものである。囲い枠７４には中間熱伝達流体を循
環させるための通路８０が設けてあり、この中間熱伝達
流体の循環によつて囲い枠７４の温度を制御し、熱可塑
材シート３４が次の処理部へ割出されるまでに前記第２
熱可塑材６８の外側面がこの第２熱可塑杓６８のやや固
定された外側境界となるようにする。支持アセンブリ５
４は局所塗着の過程でシート３４にできるだけ歪みが生
じないように中間熱伝達媒を循環させる流体通路８４を
含む支持片８２から成る。この支持片８２は往復運動自
在にシリンダ・ロツド８８を介して流体シリンダ８６に
取付けてある。第４図（処理部Ｂ）にはガイド・アセン
ブリ９０、形削りアセンブリ９２及び支持アセンブリ９
４が示してある。

ガイド・アセンブリ９０は処理部Ａの位置ぎめアセンブ
リ５２と類似しており、中間熱伝達流体を循環させるた
めの通路９８を含む囲い枠９６から成る。囲い枠９０は
往復運動自在にシリンダ・ロツド１０２を介して流体シ
リンダ１００に取付けてある。形削りアセンブリ９２は
中間熱伝達通路１０６を有するスタンパ一基部１０４を
含み、往復運動自在に−ロツド１１０を介して流体シリ
ンダ１０８に取付けてある。スタンパ一基部１０４の周
縁形状を囲い枠９６の内側形状とできるだけ一致させて
、両者の間から第２熱可塑材６８がこぼれるのを極力防
止する。さらに、最終的な熱可塑材配分と製品形状との
関係によつては任意の（不均一な）態様で第２熱可塑材
６８が配分されるようにスタンパ一基部１０４の接触面
を特殊な形に構成してもよい。支持アセンブリ９４は中
間熱伝達流体を循環させるための通路１１４を有する支
持片１１２を含む。

支持片１１２は往復運動自在にシリンダ・ロツド１１８
を介して流体シリンダ１１６に取付けてある。第５図で
、処理部Ｃには成形型・アセンブリ１２２及び成形板ア
センブリ１２４から成る初期成形アセンブリ１２０を設
ける。

成形型・アセンブリ１２２は往復運動自在にシリンダ・
ロツド１３０を介して流体シリンダ１２８に取付けた成
形型１２６を含む。成形板γセンブＩ月２４は往復運動
自在にシリンダ・ロツド１３６を介して流体シリンダ１
３４に取付けた成形板１３２から成る。成形型１２６及
び成形板１３２には中間熱伝達媒を循環させるための通
路１３８及び１４０をそれぞれ設ける。第１図に図示し
た本発明のアセンブリ１０の成形部１４は回転テーブル
１５２を含む回転テーブル・アセンブＩ月５０に配置し
た成形部２６（処理部Ｄ）及び冷却部２８（処理部Ｅ）
から成る。

第６図に示すように、成形部２６は当業者には周知の態
様で水平運動自在に上下動プラテン１５６に取付けた吹
込み型半体１５４を含む。型半体１５４の下にはシリン
ダ・ロツド１６２を介して流体シリンダ１６０に取付け
たねじ付き板１５８を配置する。回転テーブル１５２に
配置さわた個々の処理部は回転テーブル１５２の室１６
６内に配置されて板１６８によつて上下動自在に保持さ
れるピストン１６４を含む。

回転テーブル１５２にはピストン１６４のどちらか一方
の側で室１６６と連通する通路１７０及び１７２を形成
してある。ピストン１６４の中心には円筒状通路１７４
を形成し、その内部に往復運動自在に伸張性のコア・ピ
ン１７６を配置する。コア・ピン１７６には詳しくは後
述するように、膨脹媒を予備成形型へ導入するための通
路１７８及びオリフイス１８０を設ける。コア・ピン１
７６の端には円錐形支持部材１８２を設ける。ピストン
１６４の上面に円筒状スリープ１９０を固定し、これに
頂板１９２を取付ける。

切断刃１９５を含み、円筒形弾性材を固定してある板１
９４を板１６８の螺条部と螺合できるように取付ける。
非作動状態で弾性材１９６はほぼ円筒形となるが、圧縮
された状態では外方へ熱可塑材に圧接させられ、その結
果、熱可塑材をねじ付き板１５８に圧接させて、詳しく
は後述する成形容器２００のねじ付き部分１９８を成形
する。第７図に於いて、冷却部即ち処理部２８は第６図
に関連して述べた成形部即ち処理部２６と類似している
が、中空製品成形装置の型成分は成形部即ち処理部２６
に残る。

個々の冷却部即ち処理部２８には円錐形端部支持部材２
０６を具備して流体シリンダ２０８と連動する保持ロツ
ド２０４を設ける。第２図から明らかなように、回転テ
ーブル・アセンブリ１５０には４つの処理部２８を設け
る。成形された容器または製品２００を検査、充填包装
などの工程へ送るため（図示しｂい）コンベア・アセン
ブリへ取出す処理部Ｆを設ける。

本発明装置の操作に際しては、特に成形すべき製品の大
きさ及び壁厚、熱可塑材の種類などによつて決定される
装置の動作サイクルに応じたチエーン・ベルト４４の運
動と呼応してロールからシート状の熱可塑材３４が繰出
される。熱可塑材シート３４は活性電磁放射線源である
赤外線ランプ３６の下を通過しながら加熱されて可塑状
態となる。シート３４が処理部Ａへ割出される一方、囲
い枠７４が流体シリンダ７８の作用で下降してシート３
４と接触する。これと同時に（または前後に）流体シリ
ンダ８６の作用で支持片８２がシート３４の下側と接触
する位置まで上昇する。ゲート板６４のオリフイス６６
を押出しノズル６２と共軸整列させて第２熱可塑材６８
の押出しを開始すると、押出しアセンブリ５０のスクリ
ユ一６０が当業者に周知の態様で前進する。適量の第２
熱可塑材６８が塗着されたら、流体シリンダ７０の作用
に呼応してゲート板６４が移動して可塑材の流れを阻止
する。囲い枠７４及び支持片８２が当初位置へ復帰し、
第２熱可塑材６８を含む熱可塑材シート３４が処理部Ｂ
へ割出される。第４図に図示の処理部Ｂでは、支持片１
１２が流体シリンダ１１６の作用で熱可塑材シート３４
の下側と接触する位置まで上昇している。

囲い枠９６は流体シリンダ１００の作用に呼応して下降
してシート３４と接触し、これと同時にスタンパ一基部
１０４は流体シリンダ１０８の作用で、第２熱可塑材６
８がシート３４の一定部分に亘つて配分される位置まで
下降する。一定時間後、流体シリンダ１０８，１１６及
び１００が順次作動するのに呼応して、スタンパ一基部
１０４が上昇し、支持片１１２が下降し、囲い枠９６が
当初位置まで垂直に上昇する。次いで熱可塑材シート３
４は処理部Ｃへ割出される。第５図図示の処理部Ｃに於
いて、流体シリンダ１２８の作用で成形型１２６が垂直
に下降し、これとほぼ同時に流体シリンダ１３４の作用
で成形板１３２が上昇して予備成形体２１０を成形する
。

一定時間後、成形型１２６及び成形板１３２がそれぞれ
流体シリンダ１２８及び１３４の作用で当初位置に復帰
し、熱可塑材シート３４が処理部Ｄへ割出される。本発
明装置１０の成形部の処理部Ｅを示す第６図では、予備
成形体２１０が割出された後、型半体１５４及びねじ付
き板１５８が駆動されて作動連携の位置に来ている。

与圧流体が通路１７０から室１６６のピストン１６４上
方の部分に導入されてスリーブ１９０及び板１９２と共
にピストン１６４を下降させ、その結果、弾性材１９６
を外方にむかつて可塑材に圧接させ、予備成形体２１０
の一部をねじ型１５８に圧接させる。次いで、本発明と
同じ譲受人に譲渡された本発明者の出願（米国特許出願
番号第２５５６号）に開示されているように吹込みピン
１７６を上昇させ、この吹込みピン１７６に形成された
通路１７８及びオリフイス１８０を通して与圧流体媒を
導入する。与圧操作を一定時間持続した後、型半体１５
４及びねじ型１５８を分離し、取外しても吹込み成形製
品２００がつぶれたり、あるいは逆に膨脹したりしない
程度まで与圧を弱める。吹込み後、通路１７２に圧搾流
体を導入する一方、通路１７０を大気と連通させてピス
トン１６４を当初位置へ復帰させ、弾性材１９６を非圧
縮状態に戻してほぼ円筒形の状態を回復させる。シリン
ダ１６０の作用でねじ型１５８を後退させ、成形板１３
２を分離させて当初位置へ復帰させたら、回転テーブル
１５２を６０置だけ割出す。尚、シート３４は処理部Ｄ
での処理中に（図示しない）アセンプリによつて第２図
の線２１８で表わす角度に切断されるから、製品の最終
トリミング及び取外しが行われるまでシート３４の部分
がテーブル１５２上を回転することができ、トリミング
と取外しが終ると残留材料が除去され、（図示しないが
）熱可塑材再生工程へ送られる。処理部Ｅでは円錐形保
持部材２０４がシリンダ２０８の作用で下降して製品２
００の底と接触しており、この接触関係が以後の３サイ
クルに亘つて維持される。

最後の処理部Ｆでは、通路１７２内の圧力を増大させて
ピストン１６４をその上部が、第７図に示すようにトリ
ミング型２１２がシリンダ・ロツド２１６と連動する流
体シリンダ２１４の作用下に互いに衝合する回転テーブ
ル高さよりも上方に来るまで上昇させることにより、交
互に中空製品２００から残留材料をトリムすればよい。
上記の方法及び手段以外の方法及び手段を利用して上記
工程の一部で、あるいは製品取外し部のシリンダ２０８
で製品をトリミングしてもよいことは当業者なら容易に
理解できるであろう。

同じく当業者に自明のことであるが、処理部Ｃに於いて
予備成形体を成形する前に２種類以上の熱可塑材の重層
を形成したければ複数の処理部Ａ及びＢを順次設置すれ
ばよい。中空製品のタイプによつては処理部Ｃを省いて
もよい。また、前記中空製品を雌型で成形する場合につ
いて述べたが、雄型を芯にして成形してもよいことは云
うまでもない。加熱された熱可塑材シートから単層中空
製品を成形するには回転式成形アセンブリを使用すれは
よい。

既に述べたように、融解した熱可塑材の潜熱だけで下層
の熱可塑材シートを（この部分が成形部に達するまでに
）熱成形温度まで上昇させることができるから、局所塗
着に先立つてシートを特別に加熱する必要はない。以上
の開示に照らして本発明に種々の変更を加えることが可
能であるから、本発明は上記実施例以外の形でも実施で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の主要部分を一部断面で示す側面図
であり、第２図は第１図の装置を簡略化した平面図であ
り、第３図は加熱された熱可塑材シートに加熱された第
２熱可塑材を局所塗着する本発明装置第１処理部の一部
縦断面図であり、第４図は熱可塑材シートへの前記局所
塗着を制御する本発明装置第２処理部の一部縦断面図で
あり、第５図は熱可塑材の前記塗着部分を予備成形する
本発明装置第３処理部の一部縦断面図であり、第６図は
前記塗着部分から中空製品を成形する本発明装置の第４
処理部の一部縦断面図であり、第７図は本発明装置から
取外す前に成形製品を冷却する本発明装置第５処理部の
一部縦断面図である。 １０・・・・・熱成形アセンブｌ八 １２・・・・・・
予備成形部、１４・・・・・・成形部、１６・・・・・
・供給ローラ・アセンブリ、１８・・・・・・加熱部、
２０・・・・・・処理部、２２・・・・・・処理部、２
４・・・・・・処理部、２６・・・・・・成形部、２８
・・・・・・冷却部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱可塑材シートから中空製品を熱成形する方法に於
   いて、前記熱可塑材シートに成形可能状態の熱可塑材を
   局部的に塗着して重層を形成することと、前記熱可塑材
   重層から前記製品を形成することと、からなる方法。 ２ 前記中空製品を成形する前に前記成形可能状態の熱
   可塑材の量を制御する工程をも含む特許請求の範囲第１
   項に記載の方法。 ３ 前記中空製品を成形する前に前記重層を予備成形す
   る工程をも含む特許請求の範囲第２項に記載の方法。 ４ 前記中空製品を成形する前に前記重層上に第２の成
   形可能状態可塑材を局部的に塗着する工程をも含む特許
   請求の範囲第１項に記載の方法。 ５ 局部的塗着の前に前記熱可塑材シートを加熱する特
   許請求の範囲第１項に記載の方法。 ６ 熱可塑材シートを供給する部材と、前記熱可塑材シ
   ートに流動状態の熱可塑材を局部的に塗着する部材と、
   前記塗布する熱可塑材を前記熱可塑材シート上に配分す
   る部材と、流体媒を利用して５ 中空製品を成形する吹
   込み型部材と、成形された中空製品を取出す部材とから
   成ることを特徴とする複数層を有する中空製品を製造す
   る装置。 ７ 前記局部的塗着部材が前記流動状態熱可塑材を塗布
   するための押出し部材を含む特許請求の範囲第６項に記
   載の装置。 ８ 前記局部的塗着部材が前記流動状態熱可塑材の流れ
   を阻止する囲い枠を含む特許請求の範囲第６項に記載の
   装置。 ９ 前記成形部材で前記中空製品を成形する前に前記材
   料から予備成形体を成形する型部材をも含む特許請求の
   範囲第６項に記載の装置。 １０ 局部的塗着及び配分の過程で前記熱可塑材シート
   を支持する部材をも含む特許請求の範囲第６項に記載の
   装置。 １１ 他の熱可塑材を局部的に塗着する第２部材及び前
   記第２流動状態熱可塑材を配分する第２部材をも含む特
   許請求の範囲第６項に記載の装置。 １２ 前記型部材を回転テーブルに配置した特許請求の
   範囲第６項に記載の装置。 １３ 局部的塗着に先立つて前記シートの温度を高める
   加熱部材を設けた特許請求の範囲第６項に記載の装置。 １４前記型部材が伸張性吹込みピンを含む特許請求の範
   囲第６項に記載の装置。 １５ 前記型部材が成形された中空製品を冷却する間前
   記中空製品の底部を前記伸張性吹込みピンと共に緊締す
   る支持部材を含む特許請求の範囲第１４項に記載の装置
   。 １６ 加熱された熱可塑材が局部的に塗着された熱可塑
   材シートから中空製品を成形する改良された成形アセン
   ブリであつて、それぞれが前記アセンブリの作動部を構
   成する複数の室を内部に成形してあるテーブル部材と、
   内部にオリフィスを形成し、前記室のそれぞれに往復運
   動自在に配置したピストンと、前記オリフィス内に伸張
   運動自在に配置した流体媒を通過させるためのコア・ピ
   ンと、前記処理部の一つの周りに配置してこれと連動さ
   せ、前記中空製品の形状と一致する空洞を内部に設けた
   型部材と、前記熱可塑材シートを前記空洞と合致させる
   ため前記コア・ピンを通して流体媒を導入する部材と、
   からなる成形アセンブリ。 １７ 前記型部材が配置してある処理部に後続する処理
   部の少なくとも一つに、成形された製品を前記伸張自在
   なコア・ピンと共に保持する支持部材を設けた特許請求
   の範囲第１６項に記載のアセンブリ。 １８ 前記ピストンに保持部材を取付けて両者間に円筒
   型弾性材を保持するようにした特許請求の範囲第１６項
   に記載のアセンブリ。 １９ 前記型部材に別個に操作されるねじ形成部材を設
   けた特許請求の範囲第１８項に記載のアセンブリ。 ２０ 前記中空製品を成形した後この中空製品へ冷却用
   流体媒を導入する部材を設けた特許請求の範囲第１６項
   に記載の装置。 ２１ トリミング型部材が残留熱可塑材から前記中空製
   品を分離させることができるように前記室から前記ピス
   トンを後退させる部材を設けた特許請求の範囲第１６項
   に記載の装置。