JP2000515082A - 押出装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 押出し装置は、筆記具の三角形状のバレルをつくるために同時押出方法でつくられる。材料の内層（５６）は、ほぼ円形の断面を備えた管状に押し出される。互いに等間隔の配置された３つのストリップのコーティング層（５８）は、内層（５４）の外周の周りに同時に押し出される。この方法の間に形成された力の組み合わせは、内層を変形し、ほぼ三角形の形状を有する製品を形成するために有効である。

Description

【発明の詳細な説明】 押出装置および方法 発明の背景 本発明は、細長い管状部品の押出しに係り、特に、筆記具のバレルとして使用 される細長い管状部品の製造に関する。 中空の細長い用具の製造において、溶融した熱可塑性材料の流れを押し出して 中空の輪郭を形成することはよく知られている。この形式の押出方法は、多数の よく知られた材料を使用し、筆記具のバレルを含む種々の品物を製造する際に有 効である。 また、製造している品物の内外面に異なる層が必要になるとき、複数の層の材 料を同時に押し出してこのような品物を形成することはよく知られている。 筆記具のバレルを製造する際に、特に、さらに確実に、ユーザによい感じを与 える把持面を提供する試みにおいて、種々の形状の外側のバレル面が使用される 。このような表面は、三角形、四角形、六角形等のような直線に囲まれた断面に 形成される。多くの場合、筆記具用のバレルの外面としてユーザに柔らかい感じ を有する材料を提供することが望ましい。 したがって、この方法において複数の材料を使用することによって、選択され た形状のほぼ直線で囲まれた断面を有する筆記具のバレルのような中空の細長い 品物を製造する、簡単な動作の、または製造方法を開発する必要がある。 本発明の目的は、実行するのに経済的で簡単で、ほぼ直線によって囲まれた形 状の非円形の断面を有する管状部品を製造する中空の細長い部品の製造方法を提 供することである。 本発明の他の目的は、第１の材料を押出して断面が円形の細長い部品をつくり 、 その結果生じる製品が、必要な別個の壁の数に応じて、第１の材料の上に第２の 材料を押し出すことによって管状部品に形成された複数の明確な壁を含む同時押 出し方法を提供することである。 発明の概要 説明が進むにつれて明らかになる上述した目的および他の目的は、第１の材料 を押出し円形の断面を有する細長い管状部品を提供し、細長い管状部品の周縁の 周りに１つまたは複数の選択された点、または２つまたはそれ以上の等間隔に細 長い管状部品の外面上に第２の材料を有するストリップを同時に押し出すことに よって達成される。この部品は冷却され、最初に押し出された第１の材料の断面 となかなり異なる非円形の断面を有する管状の製品を形成する。 この方法は、ポリプロピレンの第１の材料と、熱可塑性エラストマーの第２の 材料とを使用する。 通常、第１の材料が２１８．３℃（４２５°Ｆ）の溶融温度で押し出され、第 ２の材料は、３８０°Ｆ（１７５．５℃）の溶融温度で押し出される方法が実施 される。 この方法は、円形の断面を有する管状部品をつくるために使用される第１の材 料が、部品の外面に押し出される第２の材料の収縮率以下である収縮率を有する 円形の断面を有するタイプの材料を含む。 異なる収縮率によって、冷却中に、異なる力が管状部品の外面と内面との間に 生じ、完成した製品は管状部品に形成されるとともに各々が第２の材料の分離し たストリップを含む複数の明確に別個となった複数の壁を含む。 図面の簡単な説明 新しい特徴および利点が明らかになる本発明の図示した実施例が示される添付 図面を参照する。 図１は、筆記具のバレルの製造に関して開示される方法に使用される装置の一 部を示す側断面図である。 図２は、図１の構造の部品の詳細を示す後面図である。 図３は、図２のラインIII-IIIに沿って切った側断面図である。 図４は、図２および図３の部品の正面図である。 図５は、図１の構造の他の部品の詳細を示す後面図である。 図６は、図５の線ＶＩ−ＶＩに沿った断面図である。 図７は、図１の構造の他の部品を示す正面図である。 図８は、図１の構造の他の部品を示す後面図である。 図９は、図８の部品の正面図である。 図１０は、図９の線Ｘ−Ｘに沿った断面図である。 図１１は、製造方法の間に装置の部分を示す図１と同様の側断面図である。 図１２ないし図１５は、製造方法の間、装置の部品を明らかにするために断面 Ａ−Ａ，Ｂ−Ｂ，Ｃ−ＣおよびＤ−Ｄの沿った図１ないし図１１の装置によって 製造された部品の拡大断面図である。 図１６は、筆記具バレルを製造する製造方法に示された種々の部品を示すブロ ック図である。 図１７は、図１６に示された装置を使用する製造装置で実行される動作工程を 示すフローチャートである。 図１８は、本発明の他の実施例を示す断面図である。 好ましい実施例の説明 図面、特に図１ないし図１０を参照する。図面には、ベースダイ１１およびマ ンドレル１２を有する押出装置が示されている。ベースダイの内面は、円錐形状 を備え、マンドレル１２の対面する外面は、同じ角度の円錐形状を有する。さら に、ダイ組立体１０は、コーティング取付ベース１４と、コーティング取付流れ コンントローラ１５と、コーティング取付キャップ１６とを有する。押出装置１ ０の部品の各々は、押出装置を通る材料の流れが押出装置に保持され、その内部 を流れるように一方が他方に密封するように取り付けられる。種々の取り付けボ ルト、または押出装置の部品を一緒に保持する他の構成は、押出方法で使用する 装置の部分をさらに適当に示すために、図１および他のいくつかの図面から省略 される。 図２ないし図４を参照すると、マンドレル１２を受ける中央開口部１７と、小 径の出口ポート１９に連続する入口ポート１８とを有するようにベース１４が示 されている。出口ポート１９は、流れ溝２０を形成する環状溝に開放し、互いに 押出装置１０の種々の部品を接続する取付部材（図示せず）の挿入のためにベー ス１４の周縁に隣接して４つの孔２１が設けられている。さらに、装置１５の流 れ溝２０および関連する部品を適当に整列して維持するように、整列ピン２３を 受けるために一対の緊密な公差の開口部２２が設けられている。 図５，６および７を参照すると、ベース１４と対面する関係に配置された流れ コントローラ１５は、３つの別個の円筒形流れ溝２４，２５および２６を備え、 各溝２４，２５および２６はベース１４の流れ溝２０に開放して流れコントロー ラ１５を通って伸びている。 図７にもっともよく示すように、流れ制御弁ステム２８が処理弁孔２９，３０ および３１の各々に１つづつ受けられ、各回転毎に流れ溝２４，２５または２６ を通って材料の流れを増減するように作用する。ベース１４に関しては、流れコ ントローラ１５がマンドレル１２の前端を受ける中央開口部３２と、４つのファ スナ受容孔３３，３４，３５および３６を備えており、一対の整列開口部３７お よび３８はベース１４とかみあう関係で流れコントローラ１４の周縁に配置され ている。 図８，９および１０に最もよく示すようにキャップ１６は、押出装置の組み立 てを完全なものにし、流れコントローラ１５に接触する対向面４０および外面４ １を備えており、この外面４１を通って、押出製品が次の製品ステーションに通 過する。これは、説明が進むにつれて理解できるであろう。 対向面４０は、流れコントローラ１５の円筒形開口部２７に伸びており、キャ ップ１６の中心線から半径方向外側に伸びる３つの流れ溝４３，４４および４５ を有する。流れ溝４３，４４および４５は、形状がほぼ三角形であり、各々が、 流れコントローラ１５の各流れ溝２４，２５または２６に接触する最外端領域を 備えている。再びベース１４および流れコントローラ１５に関すると、キャップ １６は、押出装置１０が設けられている流れ溝と適当に整列するようにしっかり と組み立てることができるように中央の開口部４７と、４つの固定具受容孔４８ ，４９，５０および５１および一対の整列開口部５２および５３を備えている。 押出装置１０を製造する方法は、図１１に最もよく示されており、参照符号５ ６ｍで指定された内側材料は、溶融した形態で、押出装置１０に導入され、ベー スダイ１１の内面とマンドレル１２の外面との間を流れる。材料５６ｍは、コー ティング取付ベース１４の中央開口部１７を通って、流れコントローラ１５の中 央開口部３２、キャップ１６の中央開口部４７を通って流れ、その間に材料は内 側の円筒形部材５６に形成される。 また、コーティング材料５８ｍは、溶融された形態でベース１４の入口ポート １８に導入され、出口ポート１９を通って円形の流れ溝２０に流れる。次に材料 ５８ｍは、流れコントローラ１５に配置された３つの流れ溝２４，２５および２ ６を通過し、弁ステム２８は、各溝２４，２５および２６の各々を通る流れを制 御するように調整される。材料５８ｍは、キャップ１６に形成された溝４３，４ ４および４５によって円筒形部材の外面に流され、ここで３つの明確に別個のス トリップ材料が内側の部材５６の外面に形成される。 本構成は円筒形部材５６の外面に３つの明確に別個なストリップを提供するが 、この明細書に示された装置１０の変形によって、いかなる数のストリップ材料 も 本発明の範囲から逸脱することなく内側の円筒形部材の外面に形成することがで きる。 本発明は、筆記具材料のバレルとして使用する構造に関し、選択される他の材 料５８ｍは、ＡＳＴＭＤ１２３８によって測定された１９２のＭＦＩと、インチ 毎に０．５ｍｍ（０．０２０インチ）の収縮と、２４００Ｊ／Ｋｇ／℃の特定の 熱とを有するＤＳＭ熱可塑性プラスティックエラストマーによって製造されたＳ ａｒｌｉｎｋ２１８０（熱可塑性ゴム）であった。外側の円筒形部材に使用する 材料は、シェル社およびモンサント社によってそれぞれ製造されるKratonまたは Santopreneのような熱可塑性材料である。 内側材料５６ｍは、インチ当たり０．３５６ｍｍ（０．０１４インチ）の収縮 および２８００Ｊ／Ｋｇ／℃の特定の熱を有するＡＳＴＭＤ１２３８法によって 測定された、１．２のＭＦＩを備えたAmocoによって製造される押出グレードポ リプロピレンAmoco１０１２として製造される。また、内側の層は、ポリエチレ ンのような半結晶材料から選択することができる。 図１２ないし図１６、特に図１６を参照すると、完成した製品の３角形状を形 成する方法全体は、詳細に説明したダイ構造に加えて、市場で容易に得ることが でき、押出技術においてよく知られた、出願人にクレームによる結果を提供する ように独特に組み立てられた部品を含むように示されている。 図１６に示すように、製造方法に含まれる部品は、真空冷却タンクであり、こ のタンクの中の水の温度は、１８．３３℃（６５°Ｆ）の範囲に維持され、また 、水の温度が４８．８８℃（１２０°Ｆ）の範囲に維持される第２の冷却タンク がある。第２の冷却タンクから製造品が直径測定ゲージを通ってある装置に搬送 され、この装置は、冷却タンクを通って製品を引き、測定し、それをカッタに搬 送するように作用し、このカッタで、製品の寸法は連続した製品から切断される 。最後に、切断された部品は、部品コンベヤまで搬送され、この部品コンベヤに おいて、 本実施例の場合、ペンのバレル、または他のこのような製造品が他の組み立てス テーションに搬送される。 図１１に関連して図１２ないし図１５に戻って参照すると、図１２において、 図１１の断面Ａ−Ａの円筒形部品５６の断面が示されている。明らかになるよう に、ベースダイ１１およびマンドレル１２の組み合わせは、組み合わされて円筒 形製品をつくり、この製品は、コーティング取付キャップ１６で断面Ｂ−Ｂがと られる位置まで転送される。この点で、細長いストリップ５８は、内側の円筒形 部品５６に当たり、図１３に示すように部品５８に溶接される。キャップ１６の 最外面を出た直後、衝突力によって、材料が冷却すると、製品は、図１４に示す ように、所定の形状に形成され、この形状は、図１６に最もよく示す装置１０の 出口点と真空冷却タンクへの入口との間の断面線Ｃ−Ｃに沿ってとられる。タブ ５６は、それが真空タンクに入るとき、水によって固体になるまで冷却され、タ ンクの真空によって所定の寸法にされる。 また、空気がダイマンドレル１２を通って管に送られ、これら全体が管の適当 な寸法および形状を維持する助けとなることに留意しなければならない。 図１５に最もよく示すように、冷却が続き、最終的に製品が真空冷却タンクを 出るとき、製品は、三角形状をとり、外側ストリップ５８が広がり、ストリップ の側部の各々でフェザー縁部を形成する。 図１７を参照すると、所望の数の明確な面のほぼ矩形の形状を有する非円形の 断面の製品をつくるために使用される方法のブロックダイヤグラムである。図１ ２ないし図１５に示す製品の製造において、５．０８ｃｍ（２インチ）の押出機 はほぼ５０ｒｐｍで作動し、押出機の圧力は、１２７５ｐｓｉの範囲であり、溶 融温度は２１８．３℃（４２５°Ｆ）である。３．１７５ｃｍ（１．２５インチ ）の押出機において、ねじは、ほぼ３５ｒｐｍで作動し、押出機の圧力は、約１ ２００ｐｓｉで測定され、溶融温度は、１９３．３℃（３８０°Ｆ）の範囲で ある。ダイの圧力は、８４０ｐｓｉで測定され、ダイの温度は、１９８．８−２ ０７．２℃（３９０−４０５°Ｆ）の範囲である。 高温の押出し管は、真空寸法および冷却ユニットに入り、冷却ユニットは、ほ ぼ１８．３℃（６５°Ｆ）に維持され、その後、管は冷却タンクを通過し、この タンクは、ほぼ３７．７℃（１００°Ｆ）に維持される。 プーラは、６０ｆｐｍで作動するように構成されるが、ライン速度は、管の形 状に実質的に影響を与えることなく増大される。 図１３を参照すると、ダイから出る直前に円筒形部材５６は、０．７３７ｃｍ （０．２９０インチ）の内径および１．１４ｃｍ（０．４５０インチ）の外径を 有する。細長いストリップ５８を形成する材料は、０．２５ｍｍ（０．０１０イ ンチ）の厚さの円筒形部材に適用される。 柔らかい円筒形部材５６がダイを出た後、部材の寸法は、収縮とドローダウン の組み合わせによって減少する。真空室のドローダウンを変化することによって 、最終的な寸法の範囲が達成される。 外側コーティングのストリップの数を変化することに加えて、調量弁ステムを 調整して流れコントローラ１５の材料の量を制御することによって、製品の種々 の別の側を所望のように交換できることは理解すべきである。よって、この明細 書に示した３角形の最終形状は、例えば、二等辺三角形を形成するために交換す ることができる。 したがって、本発明は、多角形、または所望ならば、非円形の形状の１つ、２ つ、３つまたはそれ以上の側面を有する他の形状である断面を有する材料を押し 出す押出装置を使用する方法を提供する。溶融形態の内側材料は、ダイを通って 、ダイマンドレルの周りを通って、最終的にコーティング付着部分を通って、ダ イベースに送られ、ここで、もし、２つまたはそれ以上の層が付加される場合に は、内側の溶融材料の外面に堆積される場合には、複数の流れに送られることが 好ま しい。外側の溶融材料の各流れの流速は、流れ制御弁によって制御され、各溶融 流れは、溝を通って流れ内側溶融物に当たる。溶融材の双方が、押出装置を出る とき、コーティング材料は、内側の環状材料の３つのストリップの形態であり、 その長さに沿って連続していることが分かる。 管状の押出し部材が三角形または他の選択された多角形の断面に変化する方法 は、１）管状の断面を三角形の断面に変形する内側溶融物の周囲の周りに等間隔 の場所での柔らかい内側材料のコーティング材料の衝突の力および／または２） その円周の周りで同時押出された量の差によって、溶融材料の冷却方法を固体管 の処理の間、生じる断面の形状の変化の一方または組み合わせである。コーティ ング材料は、内側材料とは異なる収縮率を有する。なぜならば、コーティング材 料は、周縁に沿って、所望の数の場所（本明細書では３つ）でのみ内側材料をコ ートするからであり、組み合わせられた材料は、内側材料が露出される場所以外 のこれらの場所の異なる量によって収縮される。収縮の差は断面の形状をゆがめ る。さらに、管の全体の壁圧は、コーティング材料が存在する場所でより厚い。 厚い壁は、プラスティック材料における薄い壁よりさらに収縮する傾向があり、 これは、２つの材料のために選択される異なる収縮率を完結するように作用する 。 また、別個のストリップ５８が図１３，図１４および図１５に示されるのに対 して、一方のストリップのストリップの縁部は、双方のストリップが、それらの 組み合わされた外面を見るとき、１つのストリップまたは連続した表面として見 えるように隣接したストリップ縁部とともに「溶融」または溶融する。例えば、 図１８参照。これらの組み合わされたストリップが連続した外面を形成するとき でも、それらは本発明の説明を目的のために別のストリップであってもよい。 変更と改造が本発明の範囲で行われることは明らかでらあるが、しかしながら 、本発明は請求の範囲によってのみ制限されるべきものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ミングチン、エム．ツェング アメリカ合衆国マサチューセッツ州、ヒン ガム、パートリッジ、ドライブ、４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 第１の材料を押出して第１の断面を備えた細長い部品をつくる工程と、 １つまたは複数の選択された点で前記細長い部品の外面に第２の材料を有する ストリップを同時に押し出す工程と、 前記部品を冷却して前記第１の断面を変形し、前記第１の断面とは異なる断面 を有する部品を形成する工程とを有する中空の細長い部品の製造方法。 ２． 前記第１の材料は、ポリプロピレン材料であることを特徴とする請求項 １に記載の中空の細長い部品の製造方法。 ３． 前記第２の材料は熱可塑性エラストマーであることを特徴とする請求項 １に記載の中空の細長い部品の製造方法。 ４． 前記第１の材料は、２１８．３℃（４２５°Ｆ)の範囲の溶融温度で押 し出されることを特徴とする請求項１に記載の中空の細長い部品の製造方法。 ５． 前記第２の材料は、１９３．３℃（３８０°Ｆ）の範囲の溶融温度で押 し出されることを特徴とする請求項１に記載の中空の細長い部品の製造方法。 ６． 前記第１の材料の収縮率は、前記第２の材料の収縮率以下であることを 特徴とする請求項１に記載の中空の細長い部品の製造方法。 ７． 前記冷却工程は、冷却中に、管状部品の外側と内側との間の差の力を生 じることを特徴とする請求項１に記載の中空の細長い部品の製造方法。 ８． 複数の明確な壁は、前記管状部品に形成され、各壁は、第２の材料の分 離したストリップを含むことを特徴とする請求項１に記載の中空の細長い部品の 製造方法。 ９． 前記第１の材料は、押出されて細長い管状部品をつくることを特徴とす る請求項１に記載の中空の細長い部品の製造方法。 １０． 前記第１の断面は円形であることを特徴とする請求項９に記載の 中空の細長い部品の製造方法。 １１． 前記第２の材料は３つの選択された点で押出されることを特徴とする 請求項１０に記載の中空の細長い部品の製造方法。 １２． 第１の材料を押出して円形の断面を有する細長い管状部品を形成する 第１のワークステーションを準備する工程と、前記細長い管状部品の周縁の１つ または複数の選択された点で前記細長い管状部品の外面に第２の材料を有するス トリップを同時に押出す工程であって、前記細長い管状部品の前記円形断面は、 前記第２の材料の衝突力によって直線で囲まれた中間の断面に押される押出し工 程と、前記細長い管状部品を、冷却する手段を備えた第２のワークステーション を通過させる工程と、を有し、前記管状部材の外側と内側との間の異なる収縮力 は、ほぼ直線で囲まれた形状の非円形の断面を有する管を形成するように作用す るほぼ直線の断面を備えた中空の筆記具バレルの製造方法。 １３． 前記第１の材料の収縮率は、前記第２の材料の収縮率以下であること を特徴とする請求項１２に記載の中空の筆記具バレルの製造方法。 １４． 前記第１の材料は、２１８．３℃（４２５°Ｆ）の温度で押出される ことを特徴とする請求項13に記載の中空の筆記具バレルの製造方法。 １５． 前記第２の材料は、１９３．３℃（３８０°Ｆ）の範囲の溶融温度で 押し出されることを特徴とする請求項１４に記載の中空の筆記具バレルの製造方 法。 １６． 前記複数の明確な壁は、前記管状部品に形成され、各々の壁は、第２ の材料の別個のストリップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の中空の筆 記具バレルの製造方法。 １７． 前記第１の材料は、ポリプロピレン材料であることを特徴とする請求 項１６に記載の中空の筆記具バレルの製造方法。 １８． 前記第２の材料は熱可塑性エラストマーであることを特徴とする請求 項１７に記載の中空の筆記具バレルの製造方法。