JP2010502485A - 圧縮成形法 - Google Patents
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Abstract
第一成形手段(7,20,22,107)および第二成形手段(9)を有する金型(6,106)内のプラスチック投与分(10,210)を圧縮成形する方法であって、−プラスチック投与分(10,210)から物体(1)を形成するために、プラスチックのストレスを小さくするように選択された予備設定プロファイルに従って変化する速度で第一成形手段(7,20,22,107)を第二成形手段(9)に向かって移動させ、−プラスチックのストレスを小さくするように選択された他の予備設定プロファイルに従って変化する圧力をプラスチックに付与しながら金型(6,106)内にその物体(1)を維持し、かつ−前記金型(6,106)から物体(1)を取出す、工程を含む方法。
Description
本発明は、試作品、キャップ、ワッシャまたは他の製品等の物体を形成するために一回のプラスチック投与分を圧縮成形する方法に関する。
本発明の方法により形成される試作品は、容器、特に、ボトルを製造する延伸ブロー成形を条件としてよい。本発明の方法により形成されるキャップは、他方で、他のタイプのボトル、レセプタクル等の既知容器を閉鎖するために使用できる。
所定量のプラスチックを圧縮成形するために、複数の金型を含み、その各々が成形される物体の内部形状を再現するパンチを有し、かつ外形を再現するダイを有する。ダイは、パンチを作動させるために、例えば油、等の駆動流体を充填した油圧アクチュエータのステム(stem)に固定される。選択的に、ダイは電気系または他のタイプの駆動装置により作動してよい。
初期に、金型は、所定量のプラスチックがダイ内に投与されると同時に成形された物体がパンチから除去されるように、パンチから離れた開放位置に設置される。この点で、油圧アクチュエータはダイをパンチへ向けて移動させ、かつダイ内に投与されたプラスチックはパンチと相互作用を開始して所望形状に成形される。所望の物体の形状に実質的に対応する形状をパンチとダイ間で形成する閉鎖位置へ金型が到達したときに、投与されたプラスチックは完全に成形される。
投与されたプラスチックが完全に成形されかつ所望物体の形状が形成された後に、金型は閉鎖位置に維持され、かつ所定圧力がプラスチックに付加される。
ダイおよびパンチ内の複数の導管内を循環する冷却流体が、形状を安定させるために成形されたばかりの物体を冷却する。
続いて、アクチュエータが、開放位置に達するまでダイをパンチから離隔させて金型からの物体の取出しを可能にする。
図1は、従来技術による方法において、ダイを移動させる油圧アクチュエータのステムの位置が時間との関係で如何に変化するかを示す。図1において、第一部T1は、高い勾配を描く直線に略対応すると認識可能であり、第二部T2は実質的水平であり、第三部T3は高い勾配を描く直線の外観を有する。第一部T1は、ダイが急速にパンチへ接近して閉鎖位置に達する工程に対応し、この工程は第二部T2で示された所定期間維持される。続いて、第三部T3により示されたように、ダイは迅速にパンチから離れて開放位置へ達する。
図2は、従来技術による方法において、プラスチックに付加される圧力が時間との関係で如何に変化するかを示す。金型の閉鎖時に、付加圧力が徐々に上昇して、閉鎖位置に達したときにPMで示された最高値に達する。
試作品が閉鎖位置に設置された金型内に維持される間、プラスチックに付加される圧力は定常でありPMに等しい。最後に、取出し工程が開始されるときに、プラスチックへ付加される圧力は急激に降下してゼロに達する。
既知方法の欠点は、成形時に技術的に低度の制御方法で成形されるプラスチックに大きな剪断応力および圧力が発生し、不均一に分配され、成形された物体に大きな張力を与え、それにより多くの欠点が生じる。
実際に、冷却時の不均一な圧力に起因して物体の場所により異なる収縮が生じ、結果的に成形された物体の変形が視認できる。
大きな圧力によって、成形室を充填しているプラスチックは、加熱現象に陥り(『ストレスオーバーヒーティング』(stress over-heating)と呼ばれる)、成形製品の属性を劣化させかつサイクル時間を増長する。
更に、大きなストレスは、印刷された物体の薄い領域を脆弱にする。
更に、成形された物体が、ボトルを形成するために延伸ブロー成形動作を連続的に受けた試作品である場合に、試作品に生じる大きな張力により、視認できる欠陥、例えば、引っかき傷がボトルに形成される。ボトルの機械的性能は劣化し、かつ最悪の場合にはブロー中に破損する。
更に、プラスチック成形時に発生する大きな張力により、いくつかの点でプラスチックの分子は、試作品でしばしば採用されるように成形された物体が透明である場合に、脆弱かつ容易に視認できる不透明結晶領域を形成するように配向されることになる。この現象は、『ストレスホワイトニング』(stress whitening)として知られている。
既知方法の他の欠点は、金型が閉鎖位置のときに、プラスチックに加える大きな力を長時間維持するために相当のエネルギ消費を必要とすることである。
更に、既知方法において、金型から最終物体を取出すことがしばしばし困難である。プラスチックは冷却時に収縮し、かつその物体はパンチの周りを締めつける。物体をパンチから取外すために、大きな力が必要となり、大きなエネルギを必要とし、物体を損傷しやすい。
本発明の課題は、特に従来法で使用されている金型の充填を改良することにより、投与分のプラスチックを圧縮成形により物体に形成する方法を改良することにある。
本発明の他の課題は、圧縮成形された物体の内部張力を減少することにある。
本発明の更に他の課題は、サイクル時間を短縮し、所定量のプラスチックを圧縮成形するために必要なエネルギ消費を減少することである。
更に他の課題は、圧縮成形された物体の金型からの取出しを改良することにある。
本発明の第一形態において、第一成形手段および第二成形手段を有する金型内の一回のプラスチック投与分を圧縮成形する方法が提供される。この方法は、
−プラスチック投与分から物体を形成するために、プラスチックのストレスを小さくするように選択された予備設定プロファイルに従って変化する速度で第一成形手段を第二成形手段に向かって移動させ、
−プラスチックのストレスを小さくするように選択された他の予備設定プロファイルに従って変化する圧力をプラスチックに付与しながら金型内にその物体を維持し、かつ
−前記金型から物体を取出す、各工程を含む。
−プラスチック投与分から物体を形成するために、プラスチックのストレスを小さくするように選択された予備設定プロファイルに従って変化する速度で第一成形手段を第二成形手段に向かって移動させ、
−プラスチックのストレスを小さくするように選択された他の予備設定プロファイルに従って変化する圧力をプラスチックに付与しながら金型内にその物体を維持し、かつ
−前記金型から物体を取出す、各工程を含む。
この方法によれば、プラスチック投与分を圧縮成形する方法を改善可能である。実際に、第一成形手段の速度およびプラスチックに加わる圧力は、プラスチックに生じるストレスを最小限にするように設定できる。
第一成形手段の速度プロファイルを適当に選択することにより、そして特に第一成形手段が第二成形手段へ向かって移動するときに第一成形手段の速度を低減することにより、既知方法と比較してプラスチックが受けるストレスは非常に小さい。従って、製造される物体におけるストレスおよび圧力は小さい。
このことは、成形された物体の質を相当に改善する。特に、『ストレスホワイトニング』および『ストレスオーバーヒーティング』の現象は実質的に解消され、かつ最終製品における脆弱領域は発生しにくい。
更に、プラスチックに加える圧力のプロファイルを適当に選択することにより、物体を閉鎖金型内に維持し、かつ特にその圧力を低下することによりプラスチックを完全に冷却する前に弛緩でき、これにより更に最終物体内の張力を減少する。プラスチックの張力が小さいので、最終物体は均質の寸法収縮を受け、このことが最終物体の金型からの取出しをより一層容易にする。
更に、成形された物体の低張力により、比較的短時間で成形した物体を閉鎖した金型内で安定化できる。従って、物体は金型から迅速に取出すことができ、サイクル時間は短縮する。
物体が金型内に維持されるときにそのプラスチックに加える圧力の低減により、既知方法と比較してエネルギ消費を削減できる。物体に対する高圧付加は非常に短時間であるからである。
本発明の第二形態において、次の工程を含む方法が提供される。
即ち、
−前記金型内側に形成された成形室内に投与された一回分のプラスチック投与分を圧縮成形して物体を形成し、
−形成した物体を前記成形室内で冷却し、かつ
−前記成形室から物体を取出す、各工程を含み、
前記冷却時に、プラスチックのストレスを小さくするために前記成形室の容積を増大することを特徴とする。
即ち、
−前記金型内側に形成された成形室内に投与された一回分のプラスチック投与分を圧縮成形して物体を形成し、
−形成した物体を前記成形室内で冷却し、かつ
−前記成形室から物体を取出す、各工程を含み、
前記冷却時に、プラスチックのストレスを小さくするために前記成形室の容積を増大することを特徴とする。
本発明のこの形態によれば、プラスチックのストレスを小さくすることが可能である。物体冷却時に成形室の容積を増大することにより、即ち、物体の表面肌が相対的に冷たくなるが中央コアが未だ温かく流体である時に、プラスチックは実際に低張力形態に簡単に戻る。この現象は『逆流』(reverse flow back)として知られる。
本発明の第三形態において、次の工程を含む方法が提供される。
即ち、
−金型内のプラスチックの一回の投与分を圧縮成形して物体を形成し、
−圧力を加えながら前記物体を前記金型内で維持し、かつ
−前記金型から前記物体を取出す、各工程を含み、
前記物体の前記金型内での維持時に、前記圧力がプラスチックへのストレスを小さくするために選択された予備設定プロファイルに従って降下することを特徴とする。
即ち、
−金型内のプラスチックの一回の投与分を圧縮成形して物体を形成し、
−圧力を加えながら前記物体を前記金型内で維持し、かつ
−前記金型から前記物体を取出す、各工程を含み、
前記物体の前記金型内での維持時に、前記圧力がプラスチックへのストレスを小さくするために選択された予備設定プロファイルに従って降下することを特徴とする。
成形された物体を閉鎖金型内に保持しているときにプラスチックに加える圧力の低減により、既知方法と比較してサイクル時間の短縮およびエネルギ消費の削減が可能である。更に、加える圧力の低減によりプラスチックのストレスは小さくなる。
本発明の理解を容易にするために、本発明の幾つかの実施形態を添付図面を参照して後述する。
図7は、本発明による方法によって形成された試作品1を示す。試作品1は、延伸ブロー成形法により、例えばボトル等、の容器を製造するために使用可能である。
試作品1はプラスチック、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン(PP)、ポリ塩化ビニル(PVC)、高密度ポリエチレン(HDPE)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリスチレン(PS)またはポリ乳酸(PLA)等で形成される。試作品1は、長軸Zを中心に延在する側壁5を有する中空体2を含む。中空体2は開放端を有し、開放端の近くに口3が形成され、試作品1かから製造される容器を閉鎖するためにキャップと係合するのに適した、例えばねじ切り部15、を含む固定手段を有する。口3は、環状縁域24により境界が画定されている。口3の反対端で、中空体2は、長軸Zを横切る端壁4により閉鎖されている。
図3から6は試作品1の圧縮成形に使用できる金型6を示す。金型6は試作品1の外部を成形するための第一成形手段、および試作品1の内部を成形する第二成形手段を含む。第一成形手段はダイ7を含み、ダイ7は、側壁5および端壁4の外部を成形するキャビティ8を有する。第一成形手段は、更に、口3の外部を成形するための一対の可動要素20を含む。スリーブ21が可動要素20と相互作用して相互に維持する。
第二成形手段は試作品1の内部を成形するためにパンチ9を含む。
管状要素22が第一成形手段内に含まれ、パンチ9を包囲し、かつパンチ9に対して移動可能であり、そのようにして試作品1の環状縁域24を成形する。
図3に示されたように、金型6は初期に開放位置にあり、この開放位置においてダイ7はパンチ9から離隔し、そのようにしてキャビティ8内にペースト状態のプラスチックの一回の投与分10が図示されていない移送装置によって投与される。
続いて、ダイ7は図示されていない駆動装置によりパンチ9へ向かって移動する。駆動装置は、ダイ7を取付ける上端を有する垂直ステムを有する油圧アクチュエータを含んでよい。駆動流体、例えば油が、ステムそしてダイ7を稼動するために油圧アクチュエータに供給される。ダイ7がパンチ9へ向かって移動し、ダイ7が図4に示された接触位置に到達し、そこでプラスチックの投与分10の上端がパンチ9の下端と接触する。接触位置に達した後に、ダイ7は連続的にパンチ9に接近し、パンチ9はプラスチックの投与分10との相互作用を開始する。プラスチックはそのようにして徐々に成形され、試作品1の形状に形成される。
ダイ7は連続して接触位置からパンチ9へ向かって移動し、ダイ7が可動要素20と当接する図示されていない第一中間位置に達する。この瞬間に、ダイ7は可動要素20およびスリーブ21と共にパンチ9へ移動する。
続いて、図5に示された第二中間位置において、可動要素20は管状要素22上に当接する。このようにして閉鎖容器(closed volume)23が第一成形手段と第二成形手段間に形成される。閉鎖容器23は、試作品1の体積よりも相当に大きく、そのためにプラスチックにより全体的には占領されない。
第二中間位置に達した後に、ダイ7はパンチ9に向かって連続的に移動し、可動要素20、スリーブ21および管状要素22を上方へ押す。閉鎖容器23は徐々に縮小し、図6に示された最終位置に到達し、第一成形手段と第二成形手段との間に、試作品1の形状に実質的に対応する形状を有する成形室11が形成される。成形室11は実質的に閉鎖しかつダイ7、可動要素20、管状要素22およびパンチ9により拘束される。ダイ7が最終位置に達したときに、試作品1は既に形成され、その後に試作品1は金型6内に維持され、冷却されて形状が安定する。
続いて、金型6は開放し、成形されたばかりの試作品1が取出され、そして新規成形サイクルの開始が可能になる。
ダイ7は予め設定されたプロファイルに従って変化する速度でパンチ9へ移動する。このプロファイルは、例えば図8のグラフに概略的に示されたタイプのものであり、図8は、ダイ7が固定されるアクチュエータのステムの位置が、先に開示された試作品1の成形サイクル時に如何に変化するかを示す。図3に示された開放位置と図4に示された接触位置間の経過時間における、アクチュエータの位置は第一線L1で示され、略直線であり、高勾配を有する。これは、アクチュエータがダイ7を比較的高速、例えば1m/sに等しい速度で、移動させることを意味する。このときに、プラスチック投与分10はパンチ9と相互作用しない。従って、ダイ7は非常に急速で移動するがプラスチックにストレスは発生しない。ダイ7の急速移動は試作品1を製造するために必要な時間を短縮する。
図4の接触位置と図6の最終位置間の経過時間に、アクチュエータの位置は第二線L2で示され、第一線L1よりも小勾配を有する。これは、プラスチックが成形される間の、ダイ7の速度が低下、即ち、ダイ7が接触り位置へ到達する前に駆動される速度よりも遅い速度でダイ7をパンチ9へ移動させることを意味する。プラスチックが成形される間のダイ7の速度は、プラスチックに過度のストレスが発生しないように選択される。例えば、上述工程時のダイ7の速度は、0.2m/sに等しくてよい。
図8の例示において、アクチュエータはそのストロークの略75%を使用してダイ内に収容されたプラスチックの投与分10をパンチ9と接触させる。プラスチックは残余の25%で成形される。このようにダイ7の速度はストロークの最後の略1/4のときに低減する。
一般的に、ダイ7がパンチ9へ移動してプラスチック投与分10が完全に成形されるまでの速度プロファイルは成形される物体のタイプ、形状、使用されるプラスチックの粘度および温度、第一成形手段および第二成形手段の温度に基づいて選択される。このようにして、各特定用途に応じて最適速度を選択でき、プラスチックに加わるストレスを減少し、良質な試作品1等の物体の形成を可能にする。
プラスチックに加わるストレスが許容できるかを評価するために、成形された物体を分析するための視覚分析法が使用可能、または金型のコンピュータ充填をシミュレート可能、または他のタイプの方法が使用可能である。
図8のグラフにおいて第三線L3で示されたように、試作品1が冷却のために成形室11内に保持されているときに、ダイ7はパンチ9に対して実質的静止する。
ダイ7が開放位置から最終位置へ移動するときに、ダイ7の速度を変更することによって、ダイ7のキャビティ8内でのプラスチックの正しくない位置を補正することが可能である。実際に、図9に示されたように、キャビティ8内のプラスチック投与分210は傾斜位置にある、即ち、プラスチック投与分210の軸はキャビティ8の軸に対して傾斜している。この場合に、プラスチック投与分210は、キャビティ8の底に達するまでスライドできず、不正確な位置状態で保持される。
この状態を補修するために、図12の第一セグメントS1により示されたように、ダイ7は、プラスチック投与分210の上端がパンチ9の下端と接触する図10に示された接触位置まで一定かつ比較的高速で移動する。この点で、図12の第二セグメントS2により示されたように、ダイ7の速度は相当に低下し、またはダイ7が一時的に停止したかのようになり、パンチ9により付勢されたプラスチック投与分210を正確な位置にして図11に示されたようにキャビティ8の底に到達させることができる。図12の第三セグメントS3によって示されたように、ダイ7の速度を再度高くすることが可能である。特に、第三セグメントS3により示された時期において、ダイ7は第一セグメントS1および第二セグメントS2に対応する速度間の速度で移動する。
このようにして、成形室11内での非対称充填に起因し、かつ結果としてプラスチックに不均等なストレスを発生させる、プラスチック投与分がキャビティ8内で非対称の位置で圧縮成形されることは回避される。プラスチック投与分がキャビティ8内で非対称の位置で圧縮成形される場合には、試作品1は不均質であり、例えば、接合線(『溶接ライン』(weld lines)と呼ばれる)等の外観的欠陥を伴う。
ダイ7は、プラスチック投与分210が処理され、キャビティ8に対して臨界的寸法を有する、即ち、キャビティ8内に不正確に位置決めされる危険の高い体積である場合に、図12に示されたように移動できる。
試作品以外の物体、例えばキャップ、が製造される場合にもプラスチック投与分の不正確な設置を克服するためにダイの速度を変更することは可能である。不正確な設置の場合、投与されるプラスチックは中心から離れた分散位置でダイの底上に載置される。このような状態が発生した場合には、成形工程中に、ダイの速度を落とすことによって、金型内でプラスチックを再設置する時間を与えて最終製品であるキャップに生じるかもしれない非対称の張力を減少することが可能である。
図13に示された他の実施形態において、第三セグメントS3の後に、第三セグメントS3よりも小さい勾配の第四セグメントを設けることができる。これは、プラスチック投与分10を完全に成形する直前にダイ7が更に遅くなることを意味する。このようにして、初期よりも更に臨界的である成形の最期にプラスチックに加わるストレスを減少する。
更に、十分な時間で成形室11内に試作品1を維持した後で、金型6から試作品1を決定的に取出す前に、ダイ7をパンチ9から僅かに離し、かつ短期間P1だけダイ7を停止させることが可能である。これは、試作品1を金型6から更にやさしく抽出させる。
期間P1中にダイ7を停止する代わりに、取出し工程の開始時に、ダイ7をパンチ9に対してゆっくり移動し、かつ後の瞬間、即ち、試作品2を損傷する危険が存在しなくなったときにのみダイ7の速度を上昇させることが可能である。
完全に成形された試作品1が成形室11内に維持され、冷却され、予備設定されたプロファイルに従って変化可能である圧力がプラスチックに付与される。予備設定プロファイルは図14から17に示されたタイプであってよい。
特に、図14は第一成形手段および第二成形手段により、時間との関係で試作品1を構成するプラスチックに加えられる圧力変化のプロファイルを示す。図14において、二つのカーブは視認可能であり、良質の最終物体を形成するために利用できる最高圧力および最低圧力のプロファイルにそれぞれ対応するpmaxおよびpminで示されている。
ダイ7は、ダイ7がプラスチック投与分10を完全に成形するまで投与プラスチックに接近し、この接近はx軸上Aで示されたインターバルに対応し、プラスチックの圧力は、図6で示された最終位置において最高成形圧力に達するまで全く漸次に上昇し、p1とp2間で可変である。一般的に、最高成形圧力は、金型6に加えられかつ図6に示された最終位置において維持するに十分な最高閉鎖力に対応する。例えば、図3から6に示されたタイプの金型6につき、p1は150バールに等しくかつp2は170バールに等しいことは実験的に実証されている。
成形後の試作品1は、成形室11内に維持され、これはx軸上のBにより示されたインターバルに対応し、初期にプラスチックに加えられた圧力は一定かつ最高成形圧力に等しい。続いて、試作品1の金型内の冷却相を完了する前に、プラスチックに加えられる圧力は直線状に降下し、寧ろ制限された勾配を有する境界線に続く。
プラスチックに加えられる圧力を低減するために、ダイ7の位置を変更することなく、パンチ9にダイ7を付勢する圧力を小さくすることが可能である。このようにして、プラスチックに加わる圧力は等積変化する、即ち、成形室11の容積を実質的に変化させることなく圧力を変化させる。
試作品1が十分に冷却されときに、図14のEで示されたように、試作品1を金型6から取出すためにプラスチックへの加圧は急速に降下する。プラスチックへの加圧は、pmaxまたはpminで示された法則に従うのみならず、pmaxとpmin間に含まれる他の破線に従って低下する。
あらゆる場合において、プラスチックへの加圧を低減することにより、プラスチック上のストレスを少なくとも部分的に減少することが可能であり、過剰ストレスでなくストレスを弛緩させることができる。試作品1の形状は、そのようにして、閉鎖金型内で迅速に安定化し、試作品1は既知方法により必要とされるよりも更に迅速に取出すことができる。
図15に示された第一の他の実施形態において、成形室11内で冷却され所定期間一定に維持された後に試作品1を構成するプラスチックへ加える圧力は、ゼロに達するまで徐々に降下する。プラスチックへの加圧は、図15にpminにより示されたように線状に降下するか、または中間値へ線状に降下しそして所定期間実質的一定を維持し最後にpmaxで示された線のように再度線状に降下してよい。図16は第二の他の実施形態を示し、この場合、試作品1は成形室11内で冷却され、そのプラスチックに加わる圧力は『階段状』(stepped)の線に従って降下する。図16の実施形態は、図15の実施形態から誘導されるが、成形サイクルの期間を短縮するために更に急速に降下する。
特に、試作品1が成形室11内で冷却される初期工程において一定維持された後に圧力は第一瞬間で非常に急速に降下し、次に比較的遅くなり、次に金型6が完全に開放するまで再度早くなる。
更に、図17に示された実施形態が採用可能であり、これは図15および16の実施形態を組み合わせることにより達成される。
全般的に、プラスチックへの加圧は変更可能であり、形成された物体が、成形される物体のタイプおよび形状等の種々のパラメタ、例えば、使用されるプラスチックおよび属性、特に粘度、温度および熱拡散率、サイクル時間、第一成形手段および第二成形手段の温度、最大設定可能圧力等に基づいて選択されるプロファイルに従って閉鎖金型の成形室内に維持される。かかる圧力は、プラスチック投与分が所望物体へ転換されるために必要なエネルギに依存する。プラスチックは予備設定された重量および粘度を有し、試作品は一定の形状、および上述したような固定プロセスパラメタを有するので、プラスチック投与分を試作品に変換するために供給されるエネルギは実質的に一定に維持されなければならない。従って、エネルギを一定に維持するために、プラスチックへ加える圧力を降下させる場合には、加圧時間を延長する必要がある。換言すれば、プラスチック投与分および形成されるべき物体のために、時間関数で変化するプラスチックに加えられる圧力を示すカーブ下の領域は略一定である。
図18は、図3から6に示された金型6の一バージョンを構成する金型106を示す。金型6に共通する金型106の部分は、金型6に使用した参照番号と同様番号で示され、詳細は再度説明されていない。
金型106は、試作品1の側壁5の外形を形成するのに適した管状要素12を含むダイ107を含む。管状要素12の内側で、内部要素8は試作品1の端壁4の外形を成形するのに好適なように移動可能である。図示されていない駆動装置が、パンチ9の軸Z1と平行に内部要素18を移動させる。駆動装置は、例えば、内部で油等の加圧流体が管状要素12を駆動する主アクチュエータと関係なく送るための補助アクチュエータを具備してよい。
閉鎖位置において、内部要素18は、管状要素12と共に可動要素20およびパンチ9により、形成しようとする試作品1の形状に実質的に対応する形状を有する成形室11を形成するように、管状要素12内でパンチ9へ付勢される。
試作品1の成形中に、内部要素18は、図14から17に示された圧力プロファイルのいずれか、または同様のプロファイルを作るように制御されてよい。
この目的のために、プラスチックに加わる圧力は、成形室11の容積を実質的に変更することなく、内部要素18をパンチ9へ付勢する圧力を低減させることにより降下させることができる。そのために、内部要素18を駆動する補助アクチュエータに供給する流体の圧力を低下すればよい。
他の実施形態において、プラスチックに加わる圧力は、成形室11の容積を拡大することにより降下させ、金型106を閉鎖位置にする。このために、試作品1に損傷を与えることなく成形室11から試作品1を取出す温度まで試作品1を冷却する前に、即ち、金型106が未だ閉鎖位置のときに、図18で点線により概略的に拡大して示されたように、予じめ設定された法則に従って、内部要素18を後退させる、即ち下方へ移動させる。内部要素18の移動は、試作品1の形状に視認可能な変化与えないように、非常に小さく、例えば数/10ミリを移動してよい。例えば、2mm厚の端壁4を有する試作品1を形成したい場合、内部要素18を成形工程の最後にパンチ9から1.8mmの間隔をおいて位置決め可能である。試作品1は金型106内で冷却され、次に内部要素18は、パンチ9から2mmの距離に達するまでが後退し、『逆流』により、所望厚の試作品1を形成する。
内部要素18が閉鎖金型内で試作品1の冷却の初期にパンチ9から離れる場合、プラスチックの張力は相当に減退する。実際に、この瞬間にプラスチックは未だ流体であり熱く、そのために張力は非常に簡単に弛緩する。あらゆる場合に、張力の一定の減退は、内部要素18が閉鎖金型内で試作品1を冷却する最期にパンチ9から離れる場合に発生する。
内部要素18の後退により、または図14から17に示されたものと同様にプラスチックに加わる圧力が低下することにより、金型1096から試作品1を除去するために試作品1に加えなければならない取出し力を小さくすることが可能である。特に、取出し力は、プラスチックに加えられる圧力を金型内での試作品1の冷却中一定に維持する場合に必要とされる取出し力の1/10またはそれよりも小さくてよい。取出し力の低減は、張力の弛緩により試作品1の内径の縮小が冷却時にほとんどないことによると考えられる。結果として、試作品1はパンチ9に向かって僅かに収縮し、そしてパンチ9から容易に除去され得る。このことは、取出し工程時の試作品1の損傷の危険を減少する。
更に、金型106から除去するために、試作品1は従来技術による方法で必要とされるよりも小さい取出し力を支持しなければならないので、試作品1が相当に熱いときでさえ、損傷することなく金型106から試作品1を取出すことが可能である。このことは、既知方法に必要とされる時間と比較して成形サイクル時間を短縮する。
試作品1が冷却されて成形室11の容積を拡大するときに、成形室11の容積は制御可能であり、試作品1の端壁4を形成する内部要素18を単に移動させ、または少なくとも制御するだけでなく、成形室の一部を画定(bounds)する金型のいずれかの可動要素を移動または制御することにより、プラスチック内の張力を低減することができる。
上述の例において、パンチが固定位置で維持されかつ他方でダイが開放位置と最終位置間で移動する金型について説明した。しかしながら、ダイを固定維持し、パンチを移動させ、またはダイおよびパンチの両方を移動させることが可能である。
更に、ダイおよび/またはパンチは、油圧アクチュエータのみならず異なる駆動手段、例えば、カム装置、または電気系、または電子機械系により作動可能である。
最後に、本発明による方法により作動する金型は、試作品を製造するのみならず、他の圧縮成形品、例えば、容器用のキャップ、ワッシャ、グラス、および種々のタイプの容器の製造に使用できる。
1 試作品
6 金型
7 でダイ
9 パンチ
11 成形室
6 金型
7 でダイ
9 パンチ
11 成形室
EP0458577は樹脂をヒートシールし、他方で、プランジャ静止時に所定期間中に金型部に取り付けたプランジャによりプランジャ静止時に所定期間中にもう一つの金型部の選択部と接触する。シールする樹脂は低粘度の溶融状態になるまで十分に加熱される。その後に、溶融樹脂は樹脂シールが行われるキャビティへ射出される。
US2003/0230821は、圧縮成形法、および合成樹脂および他の成形触成物の射出圧縮成形、射出プレス成形、および加圧プレス成形の使用に適した金型挟持装置を開示する。
US2004/0096539は、射出成形機を使用して溶融した熱可塑性樹脂材料から光学レンズを成形する装置を開示する。
US3692456は、溶融熱可塑性プラスチックをカップ形製品に変換する装置を開示し、金型が完全に閉鎖したときにカップ形の閉鎖キャビティを形成する対峙面を有する雄雌ダイを含む金型を使用している。
US2003/0230821は、圧縮成形法、および合成樹脂および他の成形触成物の射出圧縮成形、射出プレス成形、および加圧プレス成形の使用に適した金型挟持装置を開示する。
US2004/0096539は、射出成形機を使用して溶融した熱可塑性樹脂材料から光学レンズを成形する装置を開示する。
US3692456は、溶融熱可塑性プラスチックをカップ形製品に変換する装置を開示し、金型が完全に閉鎖したときにカップ形の閉鎖キャビティを形成する対峙面を有する雄雌ダイを含む金型を使用している。
Claims (56)
- 第一成形手段(7,20,22,107)および第二成形手段(9)を有する金型(6,106)内の一回のプラスチック投与分(10,210)を圧縮成形する方法であって、
−プラスチック投与分(10,210)から物体(1)を形成するために、プラスチックのストレスを小さくするように選択された予備設定プロファイルに従って変化する速度で第一成形手段(7,20,22,107)を第二成形手段(9)に向かって移動させ、
−プラスチックのストレスを小さくするように選択された他の予備設定プロファイルに従って変化する圧力をプラスチックに付与しながら金型(6,106)内にその物体(1)を維持し、かつ
−前記金型(6,106)から物体(1)を取出す、工程を含む方法。 - 予備設定プロファイルに従って、前記速度は移動時に低下する、請求項1の方法。
- 前記速度は、第一成形手段(7,20,22,107)の移動するストロークの残余部が少なくとも20%のときに、低下する、請求項2の方法。
- 前記移動は、プラスチック投与分(10,210)を圧縮することなく、第一成形手段(7,20,22,107)が第二成形手段(9)へ向かう移動、および第一成形手段と第二成形手段間でプラスチック投与分(10,210)を成形するために第一成形手段(7,20,22,107)が第二成形手段(9)へ向かう移動を含む、請求項1から3のいずれか一の方法。
- 前記速度は、成形が開始するときに予備設定プロファイルに従って低下する、請求項2または3の方法。
- 金型(6,106)のキャビティ(8)内でのプラスチック投与分(10,210)の実質的対称状態への位置決めを可能にするために、前記速度は成形の中間段階で更に低下する、請求項5の方法。
- 前記中間工程において、前記速度はゼロ値である、請求項4の方法。
- 予備設定プロファイルに従って、前記速度は成形工程の最終段階で更に低下する、請求項6または7の方法。
- 他の予備設定プロファイルに従って、前記圧力は閉鎖成形室(11)内での物体(1)の維持時に、降下する、請求項1から8のいずれか一の方法。
- 閉鎖成形室(11)内での物体(1)の維持は、圧力が実質的に一定である第一段階と、圧力が降下する第二段階を含む、請求項9の方法。
- 第二段階は、第一段階に続く、請求項10の方法。
- 第二段階時に、前記圧力は直線状に降下する、請求項10または11の方法。
- 第二段階は第二インターバルに続く第一インターバルを含み、第二インターバルにおいて圧力は第一インターバルよりも遅く降下する、請求項10から12のいずれか一の方法。
- 第二段階は第二インターバルに続く第一インターバルを含み、第二インターバルにおいて圧力は第一インターバルよりも急速に降下する、請求項10から12のいずれか一の方法。
- 第二段階は中間インターバルを含み、中間インターバルにおいて圧力は実質的一定に維持される、請求項10から14のいずれか一の方法。
- 閉鎖成形室(11)内での物体(1)の維持時に、物体(1)は、第一成形手段(7,20,22,107))と第二成形手段(9)との間に形成される成形室(11)内に維持され、前記成形室(11)は物体(1)に実質的に対応する形状を有する、請求項1から15のいずれか一の方法。
- 閉鎖成形室(11)内での物体(1)の維持時に、圧力は前記閉鎖成形室(11)の容積を実質的に変化させることなく降下する、請求項16の方法。
- 前記圧力は、第一成形手段(7,20,22,107))の少なくとも一部(18)を、閉鎖成形室(11)内での物体(1)の維持時に、第二成形手段(9)に対して付勢する力を小さくすることにより、降下する、請求項17の方法。
- 第一成形手段(7,20,22,107))の少なくとも一部(18)は、物体(1)の端壁(4)の外形を形成する可動部(18)である、請求項18の方法。
- 閉鎖成形室(11)内での物体(1)の維持時に、前記圧力は前記閉鎖成形室(11)の容積を増大することにより降下する、請求項9から15のいずれか一による請求項16の方法。
- 前記閉鎖成形室(11)の容積は、第一成形手段(7,20,22,107)を第二成形手段(9)へ向けて移動させることにより前記成形室(11)が閉鎖した後に増大する、請求項45の方法。
- 前記閉鎖成形室(11)の容積は、物体(1)を取出すために前記閉鎖成形室(11)を開放する前に増大する、請求項20または21の方法。
- 前記閉鎖成形室(11)の容積は、第一成形手段(7,20,22,107)の第一部(18)および第二部(12)を相互に対して移動させることにより増大する、請求項20から22のいずれか一の方法。
- 第一成形手段(7,20,22,107)の第一部(18)は、物体(1)の端壁(4)の外形を形成する可動部である、請求項23の方法。
- 予備設定された速度法則に従って、第一成形手段(7,20,22,107)は、前記取出しの時に第二成形手段(9)から離れる、請求項1から24のいずれか一の方法。
- 予備設定された速度法則に従って、第一成形手段(7,20,22,107)は、取出しの初期工程において所定期間(P1)停止する、請求項25の方法。
- 予備設定された速度法則に従って、第一成形手段(7,20,22,107)は、前記取出し時に、最初は遅く次に早く移動する、請求項25の方法。
- 第一成形手段(7,20,22,107)はダイ手段を含み、かつ第二成形手段(9)はパンチ手段(9)を含む、請求項1から27のいずれか一の方法。
- プラスチック投与分(10,210)は最初に第一成形手段(7,20,22,107)内に投与される、請求項1から28のいずれか一の方法。
- 圧縮成形は、延伸ブロー成形により容器を形成するための試作品(1)をプラスチック投与分(10,210)から形成することを含む、請求項1から29のいずれか一の方法。
- −前記金型(6,206)内側に形成された成形室(11)内に投与された一回分のプラスチック投与分(10,210)を圧縮成形して物体(1)を形成し、
−形成した物体(1)を成形室(11)内で冷却し、かつ
−成形室(11)から物体(1)を取出す、工程を含む方法において、
前記冷却時に、プラスチックのストレスを減少するために成形室(11)の容積を増大することを特徴とする、方法。 - 成形室(11)の容積は、金型(6,206)の第一成形手段(7,20,22,107)を金型(6,206)の第二成形手段(9)へ移動させることにより成形室(11)が閉鎖された後に、増大する、請求項31の方法。
- 成形室(11)の容積は、第一成形手段(7,20,22,107)の第一部(18)と第二部(12)との相互に対する移動により、増大する、請求項32の方法。
- 第一成形手段(7,20,22,107)の第一部(18)は、物体(1)の端壁(4)の外形を形成する可動部である、請求項33の方法。
- 第一成形手段(7,20,22,107)は、物体(1)の外面を形成し、かつ第二成形手段(9)は物体(1)の内面を形成する、請求項32から34のいずれか一の方法。
- 前記成形室(11)の容積は、物体(1)を取出すために前記成形室(11)を開放する前に増大する、請求項31から35のいずれか一の方法。
- 前記閉鎖成形室(11)の容積は、冷却の初期段階で増大する、請求項31から37のいずれか一の方法。
- 前記物体(1)は、延伸ブロー成形により容器を形成するための試作品である、請求項31から37のいずれか一の方法。
- −金型(6,206)内のプラスチックの一回の投与分(10,210)を圧縮成形して物体(1)を形成し、
−圧力を付与しながら形成した物体(1)を金型(6,206)内で維持し、かつ
−金型(6,206)から物体(1)を取出す、工程を含む方法において、
物体(1)の金型(6,206)内での維持時に、前記圧力がプラスチックへのストレスを小さくするために選択された予備設定プロファイルに従って降下することを特徴とする、方法。 - 金型(6,206)内での物体(1)の維持は、圧力が実質的に一定である第一段階と、圧力が降下する第二段階を含む、請求項39の方法。
- 第二段階は、第一段階に続く、請求項40の方法。
- 前記第二段階中に、圧力は直線状に降下する、請求項40または41の方法。
- 第二段階は第二インターバルに続く第一インターバルを含み、第二インターバルにおいて圧力は第一インターバルよりも遅く降下する、請求項40から42のいずれか一の方法。
- 第二段階は第二インターバルに続く第一インターバルを含み、第二インターバルにおいて圧力は第一インターバルよりも急速に降下する、請求項40から42のいずれか一の方法。
- 第二段階は中間インターバルを含み、中間インターバルにおいて圧力は実質的一定に維持される、請求項40から44のいずれか一の方法。
- 金型(6,206)内での物体(1)の維持時に、物体(1)は、金型(2,206)の第一成形手段(7,20,22,107)と第二成形手段(9)間に形成され、物体(1)に実質的に対応する形状を有する成形室(11)内に維持される請求項39から45のいずれか一の方法。
- 金型(6,206)内での物体(1)の維持時に、圧力は成形室(11)の容積を実質的に変化させることなく降下する、請求項46の方法。
- 圧力は、第一成形手段(7,20,22,107))の少なくとも一部(18)を、金型(6,206)内での物体(1)の維持時に、第二成形手段(9)に対して付勢する力を小さくすることにより、降下する、請求項47の方法。
- 第一成形手段(7,20,22,107))の少なくとも一部(18)は、物体(1)の端壁(4)の外形を形成する可動部(18)を含む、請求項48の方法。
- 金型(6,206)内での物体(1)の維持時に、圧力は前記成形室(11)の容積を増大することにより降下する、請求項46の方法。
- 前記成形室(11)の容積は、第一成形手段(7,20,22,107)を第二成形手段(9)へ向けて移動させることにより前記成形室(11)が閉鎖した後に増大する、請求項50の方法。
- 前記成形室(11)の容積は、物体(1)を取出すために成形室(11)を開放する前に増大する、請求項50または51の方法。
- 前記成形室(11)の容積は、第一成形手段(7,20,22,107)の第一部(18)および第二部(12)を相互に対して移動させることにより増大する、請求項50から52のいずれか一の方法。
- 第一成形手段(7,20,22,107)の第一部(18)は、物体(1)の端壁(4)の外形を形成する可動部である、請求項48の方法。
- 第一成形手段(7,20,22,107)は、物体(1)の外面を形成し、かつ第二成形手段(9)は物体(1)の内面を形成する、請求項46から54のいずれか一の方法。
- 前記物体(1)は、延伸ブロー成形により容器を形成するための試作品である、請求項39から55のいずれか一の方法。
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