JP2005511347A - プラスチック物品の圧縮成形のための装置および方法 - Google Patents

Abstract

それぞれがプラスチック材料の成形１回分を滴下することにより充填されるコア型エレメントおよび型キャビティ（２）を含む複数の圧縮成形ユニット（９）を備えている、プラスチック物品の圧縮成形用装置であって、各成形ユニット（９）は、型を開放する操作と、型キャビティを充填する操作と、型を閉鎖する操作とを含む成形手順を実施するように設計されている。この装置は、型を開放する操作と型キャビティを充填する操作との間において、型キャビティをプラス型エレメントの垂直軸から離隔させるためのカム機構をさらに含む。さらに、本発明は、この圧縮成形装置によってプラスチック物品を製造するための方法に関する。

Description

本発明は、プラスチック材料からなる物品の圧縮成形のための装置および方法に関する。前記装置および方法は、ブロー成形によるビン、ジャーその他、容器一般の製造に使用されるパリソンを成形するのに特に有利に応用される。

従来、プラスチック材料からなる物品を圧縮成形する種々の装置および方法とくに連続サイクル型の圧縮成形プレスが知られている。このプレスにおいては、成形される少量の流動性プラスチック材料を、種々あるタイプのうちのいずれかのタイプの分注装置（ディスペンサー）で滴下させることによって、種々の型キャビティ（型空孔）内に充填する。

ブロー成形容器とくにＰＥＴからなる容器を製造するためのパリソンは、一般に、射出成形あるいは押出成形などによって製造される。射出成形機は、一般に、順次的な方法で作動せしめられる。すなわち、この方法では、同一の型の異なる型キャビティを流動性プラスチック材料で充填するステップ（工程）の後に、冷却するステップ、および型を開放しパリソンのバッチまたはロットの全体を取り出すステップが行われる。

一般に連続的機械と呼ばれる機械では、型の充填、冷却および成形品の取り出しの異なる各ステップが、連続サイクルに従って、プラントの異なる部分で同時に行われる。１つのタイプの連続的機械は「回転式」機械であり、この機械においては、充填、閉鎖および再開放のステップにわたる型の移動は、一般に垂直軸を有する１つまたは複数のターンテーブル上で行われる。

特にパリソンを製造するための前述の連続的圧縮成形装置の適用は、順次的射出成形プレスに対して以下の利点をもつ：
−成形の温度及び圧力が低く、したがって、完成ビン内の残留アセトアルデヒドの含有率が低い。アセトアルデヒドは、例えば、長時間にわたって高温の倉庫内に保管されたミネラルウォーターのビン内におけるリンゴの不快な味の原因である；
−完成パリソンにおいて、その後のブロー操作におけるビンの品質不良や破裂の原因である射出点の欠陥がない；
−使用されるＰＥＴの種類および品質に対する制限の少ないパリソンの成形が可能である；
−一般に、大部分について連続的に作動する機械を含むプラントの他の部分と成形ステーションとの接続が容易で、ユニットをストックしておくことが不要である；
−種々の型キャビティのより均一な量およびより均一な温度での充填が可能となり、また、パリソンの成形において必要とされる高い生産効率の要求を満足するために順次的プレスでしばしば導入されるような型の寸法の削減（多数の型キャビティを有する型では得るのが極めて困難である）が可能となる；
−「滴下による」型の充填のおかけで、機械の「高温部分」（成形される材料が可塑化される領域）と「低温部分」（型の冷却領域）との間での断熱が良好である。

これまでに建造された連続的圧縮成形機は、高い生産効率が不可能であり、かつ複雑な構造を示すため、不十分であることが分かった。また、ある場合においては、機械の「高温領域」と「低温領域」との間の断熱が不十分であることに由来する重大な熱の問題に対する十分な解決法を提供していない。

他のケースで生ずる問題と同様に、例えばＰＥＴなどのプラスチック材料の成形あるいはどちらかといえば小型のプラスチック物品の成形等で生ずる上記の問題は、「滴下による」型充填のために大型の装置を用いることをメーカーに強いる場合が多くなる。かかる装置は、迅速な充填速度及び注入におけるより高い精度を可能にし、また、接触面に粘着しストリングを形成する特定の傾向を有する例えばＰＥＴなどのプラスチック材料でも充填の実行を可能にする。

しかし、現在知られている圧縮成形カルーセルでは、小型の注入装置の使用が必要であるとされており、その結果としてプラントの性能が制限されている。

本発明の目的は、上述された従来技術の欠点を克服する圧縮成形用の型を充填するための装置および方法を提供することであり、特に、従来技術のものと比べ全体寸法に関して厳しい要件の少ない注入および充填のステーションの使用を可能にする圧縮成形装置を提供することである。

本発明の第１の態様によれば、上記の問題は、１つまたは複数の圧縮成形ユニットを含み、そのそれぞれが、プラス型エレメントと注入量のプラスチック材料を滴下することによって該プラスチック材料で充填されるよう構成されている型キャビティとを含むプラスチック物品の圧縮成形用の装置によって解決され、ここで、前記成形ユニットのそれぞれは、前記プラス型エレメントを上昇させる操作、前記型キャビティを充填する操作、および前記プラス型エレメントを降下させ且つ前記型を閉鎖する操作を含む成形手順を実行するように設計されており、更に、前記プラス型エレメントおよび／または前記型キャビティを固定および移動させるための手段が設けられており、前記固定および移動させるための手段が、前記型を開放する操作と前記型キャビティを充填する操作との間において前記型キャビティを前記プラス型エレメントの垂直軸の外側に移動させるように設計されている。

本発明の別の態様によれば、上述された問題は、上述された装置を用いる圧縮成形によってプラスチック物品を製造するための方法によって解決され、この方法は以下のステップを含むことを特徴とする：
−各成形ユニットを開放し、メス型またはマイナス半型およびそれぞれのプラス型エレメントを鉛直方向変位によって互いに離隔させるステップ；
−各マイナス半型の型キャビティを前記プラス型エレメントの垂直軸から離隔した位置に移動させるステップ；
−成形される注入量のプラスチック材料を各型キャビティに滴下するステップ；
−対応するプラスまたはオス型エレメントの下方にマイナス半型を戻すステップ；および
−プラス型要素とマイナス半型とをいっしょに閉鎖するステップ。

前述の型キャビティは、型を開放する操作と型キャビティを充填する操作との間で型のためのプラス半型として機能するプラス型エレメントの垂直軸の外側へと移動せしめられる。これにより、使用される寸法上の制約が少ない充填装置−特に、高さ方向更には直径方向の寸法がより大きい充填装置−が可能になる。また、マイナス半型のキャビティにプラスチック材料の注入量を装入するための２つの開放半型と重畳半型との間に機械的部材を導入する必要がなくなる。充填は、常に圧縮ステーション外にある充填ステーションにおいて、単に充填されるキャビティを有するマイナス半型を充填ステーションの下方に配置することによって、後者が所要注入量を滴下する点で、実行される。これにより、型の閉鎖及び開放のストロークの短縮ひいては成形サイクルの加速も可能になる。

一般に、大きな寸法の充填装置を用いることが可能になることで、上述された種々の利点、特に高速充填、正確な方法および実質的な量でのプラスチック材料の装入、および種々の理由から臨界的であるプラスチック材料（例えば、上述の理由のため、より複雑な充填ステーションの導入を含むＰＥＴ）の加工が可能になる。

成形ユニットが回転カルーセル上に取付けられ且つ移動せしめられる場合、固定手段および移動手段は、型キャビティをカルーセルの外側に向けて移動させてプラス型エレメントの垂直軸の外側に位置させるように設計されていることが有利である。これにより、カルーセル外にあり従って一層大きな寸法が可能である充填ステーションの使用が可能となる。

本発明により達成されうる別の利点は、添付の図面を参照して非限定的具体例として記載された以下の実施形態の詳細な説明から、当業者には明らかになるであろう。

図１〜図４は、本発明による圧縮成形で成形されるプラスチック物品を製造するための装置の実施形態の好ましい具体例の概略図である。本実施形態の装置は、番号１によって全体的に指示されている充填ステーションおよび番号４によって全体的に指示されている圧縮ステーションを含んでいる。充填ステーション１は、マイナス半型３の型キャビティ（型空孔）２の中へ成形される所定量のプラスチック材料を滴下する（流下する、または、注入する）ことが可能なように設計された装置である。図１および図２の充填装置１は、領域５において垂直軸Ａ−Ａの周りを回転する回転カルーセル（回転式コンベア）（即ち充填カルーセル）を含んでいる。該充填カルーセルは、可塑化スクリュー６から押し出されるプラスチック材料を注入すべき量ごとに例えば充填カルーセルの外側縁の近くに配置されている可変容積注入室７内へと連続的に取り込み、これら注入すべき量ごとのプラスチック材料を排出領域８へ運び、ここでそれらを各注入室７の開口部（図示せず）を介して取り出してマイナス即ちメス型の半型３の型キャビティ２（図３）の中へ滴下させるようにしている。図示された具体例において、可変容積注入室７の開口部は、円形の経路Ｃ’に沿って移動する。

好ましい実施形態による圧縮ステーション４は、圧縮カルーセルとも呼ばれる第２の回転カルーセルを含んでいる。該圧縮カルーセルは軸Ａ−Ａとは異なる第２の垂直軸Ｂ−Ｂの周りを回転することができ、該圧縮カルーセル上には多くの成形ユニット９が装着されている。該成形ユニット９のそれぞれは、コア型即ちオス型即ちプラス型のエレメント２０８（図示せず）を規定する１つまたは複数のエレメントおよびこれらに対応するマイナス半型３（図３および４を参照）を含んでいる。ここで、コア型即ちオス型即ちプラス型のエレメントは対応するマイナス半型３の上部上に取付けられている。

各成形ユニットは、型を開放する操作、少量の流動性プラスチック材料で型キャビティ２を充填する操作、および型を閉鎖し冷却する操作を含む成形サイクルを実施するように設計されている。適切な固定および移動のための手段により、垂直で直線的な運動またはストロークにて各マイナス半型上で対応するプラス型エレメントまたはプラス半型（図面に示されていない）を降下および上昇させることによって、各成形ユニットの開放および閉鎖が可能となる。

図１および図２に示されている具体例においては、操作中、圧縮カルーセル４は反時計方向に回転するが、充填カルーセル１は時計方向に回転する。これら２つの回転は、ギア系または電気的駆動軸系と結合され得る。

連続的操作によって、カルーセル１およびカルーセル４の回転中に、１つまたは複数の成形ユニット９が充填カルーセルによって充填される。即ち、充填カルーセルは、丸みをもった塊または小球の形で注入量の流動性プラスチック材料を対応する型キャビティに滴下する。同時に、すでに充填されている他の成形ユニット９では閉鎖された型でプラスチック材料が冷却され、さらに他の成形ユニット９は、既に十分な固化状態とされたプラスチック物品の取り出しのため、成形ステーション４からのその排出のため、かつそれらを下流に設定された加工ステーションに送るために、開放される。この特定の具体例では、成形される物品は、食料品用のビン、ジャム入れ、その他の種類の容器のブロー成形による製造に用いられる、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなるパリソンである。

本発明の１つの態様によれば、固定および移動のための手段は、成形サイクル内で型の開放の操作後および型キャビティの充填の操作前に、各マイナス半型の型キャビティ２をプラス型エレメントの垂直軸から離隔した位置に移動させるように設計されている。ここで、「プラス型エレメントの垂直軸から離隔した位置」なる表現によって、プラス型エレメント即ちコア型のどの位置での垂直線も型キャビティを通らない位置を意味する。前記位置の決定においては、プラス型エレメントに隣接した成形ステーションの部品の寸法、例えば、可能な型ホルダープレートの寸法、プラス型エレメントが固定されているスライドの寸法、可能な作動シリンダ等の寸法、および充填される型キャビティ２に最も接近する充填ステーション１の部品の寸法が考慮される。しかし、前記寸法が２つのステーションの特定の設計によって変動する場合でも、前記位置の決定においては、充填ステーション１が注入量のプラスチック材料を上述の位置に配置された型キャビティ２の中へ滴下するように考慮される。

好ましくは、各マイナス半型３を固定し及び移動させるための手段は、カム作動機構１３を含んでおり、その具体例が図３および図４に示されている。各マイナス半型３は、成形カルーセル４および回転軸Ｂ−Ｂに対して半径方向に水平にスライドするように設計されているスライド１０上に取付けられている。スライド１０は、スライディングロッド１２によって案内される圧縮ばね１１によってカルーセルの外側方向につねに押されている。図３は、２つの異なる位置Ｐ１およびＰ２におけるスライド１０を示す。位置Ｐ１（ここでスライド１０は軸Ｂ−Ｂに一層接近している）では、マイナス半型３は、オス型エレメントを低下させ型を閉鎖することを可能にするような位置にあるオス型エレメントの下方に配置されている。一方、位置Ｐ２（ここでスライド１０は軸Ｂ−Ｂから一層離隔している）では、マイナス半型は、ステーション１そのものから滴下される注入量の流動性プラスチック材料を受けることが可能なような位置にある充填および注入ステーション１の下方にある。

図４は、カム装置１３の三次元図である。可撓性ホース１４により、全成形サイクル中において半型を冷却回路に接続させておくことが可能とされている。

図２は、カムに沿ったマイナス半型の経路の概略平面図である。適切な機械的グリップが、圧縮カルーセル４に対するスライドを回転軸Ｂからの固定距離でブロックし、これを圧縮、冷却、型の再開放、およびパリソンの取り出しの各ステップ全体を通じて維持する。従って、これらのステップ中、各型は円形経路Ｃに沿って移動する。機械的グリップが解除されると、各圧縮ばね１１は車輪１５をカム１６の輪郭に当接する位置へと運ぶ。圧縮カルーセルは軸Ｂの周りの回転を続行するが、各マイナス半型３は円形経路Ｃから逸脱し、カム作動機構１３によって前記経路の外側へと押され、充填のために充填ステーション１の下に配置せしめられる。

カム１３の経路は、可変容積注入室の開口部からの注入量の放出点をまたぐ経路Ｃ’の十分に長いストレッチ（ほぼ直線状のコース）Ｔの後に、充填される各型キャビティ２及び可変容積注入室７の開口部が上下に配置されることが有利である。これにより、ディスペンサー１により滴下されるプラスチック材料を少ない誤差でキャビティ２へと落とし込むことが可能であり、その結果として２つのカルーセル１および４の迅速な回転速度が可能になる。カム１３の経路については、注入量のプラスチック材料の滴下経路にかかる遠心力の影響が考慮される。また、注入室の経路Ｃ’は、円形だけではなく、滴下による型キャビティ内での注入量の沈積を促進ために他の形態も考えられる。

次に、圧縮カルーセルが回転を続行する間に、充填済みのマイナス半型３は、カム１６の輪郭によって再びそれぞれのプラス半型の下方を通るようにされ、次いで圧縮カルーセル上の固定位置に機械的グリップによってクランプされ、円形経路Ｃに沿ったそれらの進行を再開する。

その後、各成形ユニット９は、型の閉鎖、プラスチック材料の冷却、型の開放、および固化成形体の取り出しの新しい手順を実行し、その後、本明細書中に記載されたステーションの下流に配置された加工ステーションの方へ成形体を排出する。

パリソンが圧縮ステーションから排出されると、それらは、例えば、連続的サイクル機械であることが有利であるブロー成形機などの製造工程における下流配置の一般的な加工ステーションへそれらを送る連続的チェーンコンベヤまたは同等の装置へ装着される。

直ちにブロー成形を受けることがなく、後日（例えば、数日または数か月後）ブロー成形を受けるまで保存されるパリソンの製造に関しては、パリソンは、適切な温度で図１および図２に示された圧縮ステーションから取外されることが有利であり、それらの冷却は、圧縮ステーションよりも低コストで製造され得る下流配置の冷却ステーションで完了されるのが有利である。このようにして、圧縮ステーションは、高い生産速度で作動され、換言すれば、圧縮ステーションと冷却ステーションとで構成された総体が、同等の出力速度を有する圧縮ステーション単独に対する費用よりも低い初期コストで提供される。

各マイナス半型３の外方への移動は、それらの高さに関して、および回転カルーセル充填ステーション１の場合には更にカルーセルそのものの直径に関して、いずれも大きな寸法の充填および注入ステーションの使用をも可能にする。このことは、注入ステーションの生産速度の増大も可能にするほか、例えば、それと接触する壁に粘着することによってストリングを形成する傾向があるＰＥＴなどの、取扱いが困難であるプラスチック材料を分注し、相当な量のプラスチック等で充填するために必要な装置の注入ステーションへの取付けをも可能にする。

種々の成形ユニットの型は、ただ１つの型キャビティ２を有し、かつ各成形ユニットは他の半型と関係なく、単一の型を作動し、移動させることが有利である。これにより、種々のマイナス半型は小さく軽いため、圧縮カルーセルの一定の回転が可能となり、カム装置１３の機械的寸法が低減される。さらに、半型３の半径方向の移動中に生じる衝撃による振動および応力の減少が認められ、この移動はより速い速度で実施され得る。

上述された実施形態の具体例は、種々に変更し得る。明らかに、プラスチック材料からなるビンのブロー成形のためにパリソンではない物品の成形に適用してもよい。充填ステーション１は、連続的操作のものではなく、順次操作のものであってもよい。マイナス半型３は、２つ以上の型キャビティ２を有してもよい。圧縮ステーション９における半型は、円形経路に沿ってターンテーブルによって移動されるだけではなく、より一般的には、例えば、パレット上の及び種々の幾何学的形状の閉鎖経路に沿った移動のためのラインなどの種々のタイプの移動のためのシステム上で移動されてもよい。型は、垂直方向以外のストロークで開放および閉鎖されてもよく、型キャビティ２は、型の開放および閉鎖のストロークに対して、直角方向だけではなく、より一般的には横切る方向の移動でプラス半型の垂直軸の外側に移動されてもよい。上述された工程は、ＰＥＴからなる物品だけではなく、他のプラスチック材料、中でも、例えば、ＰＳ、ＰＥ、ＰＰ、ＰＶＣ、ＰＥＮ、およびＰＢＴからなる物品の成形に適用され得る。

本発明による圧縮成形プラントの好ましい実施形態を示す概略平面図である。 図１のプラントの詳細を示す平面図である。 図１に示されたプラントのマイナス半型の固定および移動のための装置を示す部分断面概略側面図である。 図３の装置の概略三次元図である。

Claims (11)

1. １つまたは複数の圧縮成形ユニット（９）を含む、プラスチック物品の圧縮成形用の装置であって、
   前記圧縮成形ユニットのそれぞれが、プラス型エレメントと注入量のプラスチック材料を滴下することによって充填されるよう構成されている型キャビティ（２）とを含んでおり、
   前記成形ユニット（９）のそれぞれが、前記型を開放する操作と、型キャビティ（３）を充填する操作と、前記プラス型エレメントを降下させ且つ前記型を閉鎖する操作とを含む成形手順を実施するように構成されており、
   さらに、前記プラス型エレメントおよび／または前記型キャビティ（２）を固定および移動させるための手段が設けられており、
   前記固定および移動させるための手段が、前記型を開放する操作と前記型キャビティを充填する操作との間において前記型キャビティ（２）のそれぞれを前記プラス型エレメントの垂直軸の外側に移動させるように構成されていることを特徴とする、プラスチック物品の圧縮成形用装置。
2. 前記固定および移動させるための手段が、各型キャビティを、プラス型エレメントに対して、型の開放または閉鎖のストロークを横切る方向に移動させて、前記型キャビティ（２）のそれぞれを前記プラス型エレメントの垂直軸の外側に位置させるように構成されている、請求項１に記載の装置。
3. 前記複数の圧縮成形ユニットが、軸（Ｂ−Ｂ）の周りで回転するように構成されている回転カルーセル（４）上の軸（Ｂ−Ｂ）の周りに取付けられている、請求項２に記載の装置。
4. 前記固定および移動させるための手段が、前記型キャビティを前記回転カルーセル（４）の外側に向けて移動させて、前記型キャビティ（２）を前記プラス型エレメントの垂直軸の外側に位置させるように構成されている、請求項３に記載の装置。
5. 前記各マイナス半型（３）を固定および移動させるための手段が、カム作動機構（１３）を含む、前記各請求項のいずれか１つに記載の装置。
6. 前記固定および移動させるための各手段が、他の型キャビティ（２）と無関係である移動の手段によって前記プラス型エレメントの垂直軸の外側に各型キャビティ（２）を位置させるように構成されている、請求項５に記載の装置。
7. 少なくとも１つの開口部を含み、そこから個別注入量のプラスチック材料が滴下され、経路（Ｃ’）に沿って移動するように設計されている注入装置（１）を含んでおり、前記カム作動機構（１３）が、前記開口部からの注入量の放出点をまたぐ前記開口部の経路（Ｃ’）のストレッチ(Ｔ)の後に、充填される各型キャビティ(２)及び前記開口を上下に配置させるように構成されている、請求項６に記載の装置。
8. 前記各請求項のいずれか１つに記載の装置を用いる圧縮成形によりプラスチック物品を製造するための方法であって、以下のステップ、すなわち、
   −各成形ユニット（９）を開放し、マイナス半型（３）およびプラス型エレメントを鉛直方向変位によって互いに離隔させるステップと；
   −各マイナス半型（３）の型キャビティ（２）を前記プラス型エレメントの垂直軸から離隔した位置に移動させるステップと；
   −成形される注入量のプラスチック材料を各型キャビティ（２）に滴下するステップと；
   −対応するプラス型エレメントの下方にマイナス半型（３）を戻すステップと；
   −プラス型エレメントとマイナス半型（３）とをいっしょに閉鎖するステップと、
   を含むことを特徴とする、プラスチック物品の成形方法。
9. 第１の成形ユニット（９）の型キャビティ（２）は充填される間に、少なくとも第２の成形ユニットにおいては、プラスチック材料の冷却が行われ、かつ／または少なくとも１つの第３の成形ユニットが成形物品の取り出しのために開放される、請求項８に記載の方法。
10. 成形物品を構成する材料が、以下の材料、すなわち、ＰＥＴ、ＰＳ、ＰＥ、ＰＰ、ＰＶＣ、ＰＥＮ、ＰＢＴの少なくとも１つからなる、請求項８に記載の方法。
11. 成形物品が、ブロー成形による中空体または容器を製造するためのパリソンである、請求項８に記載の方法。

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