JP2011522722A - 熱可塑性材料から中空本体を生産する方法、および熱可塑性材料から中空本体を生産するための装置 - Google Patents

熱可塑性材料から中空本体を生産する方法、および熱可塑性材料から中空本体を生産するための装置 Download PDF

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Abstract

【構成】本発明は、プラスチック材料の巻き取り若しくは細片型のプリフォームは多部品型装置の中で成形され、前記多部品型装置は互いに開閉動作を行う２つの外側型および１つの中央型を有する金型入れ子を形成し、熱可塑性材料から中空本体を生産する方法に関する。前記中央型は材料及び／又は形状に適合した接続部によって中空本体内に固定される受け取り及び操作するための少なくとも１つの装置を有する。生産される中空本体の内壁への部品の固定に先立って、部品は放射加熱装置によって加熱される。前記放射加熱装置は型装置の中央型に有利に統合される。
【選択図】図３

Description

本発明は、プラスチック材料の巻き取り若しくは細片型のプリフォームは多部品型装置の中で成形され、前記多部品型装置は互いに開閉動作を行う２つの外側型および１つの中央型を有する金型入れ子を形成し、前記中央型は材料及び／又は形状に適合した接続部によって中空本体内に固定される受け取り及び操作するための少なくとも１つの装置を有し、前記プリフォームは最初供給され型装置内で金型入れ子の一部を制限する前記外側型の輪郭に対して異なる圧力を加えることで成形され、前記中空本体内に固定される部品は続く生産工程で前記金型入れ子に向かって配された中間生成物の壁に固定され、次いで前記中空本体の各部分を形成する前記中間生成物が接続されて完成品を形成する熱可塑性材料から中空本体を生産する方法に関する。
本発明は、さらに、前記方法を特に実行するための熱可塑性材料から中空本体を生産するための装置に関する。
プラスチック製品の押し出しブロー成形では、互いに相補的に構成され、共同で金型入れ子を画定する２つの型部材を有した成型用の型装置が通常使用される。熱可塑性の押し出し成形品は、型装置の開いた型の間で通常チューブの形で配置される。型装置は、プリフォームの周りで閉じられ、完成品が成形型装置の内側の輪郭に相当した外郭を有するように、該プリフォームは、型装置によって形成された空隙の内壁に対して型装置の内部で当てられる。型装置の空隙の内側のプリフォームの形作りは、ガス圧力によるプリフォームの拡張により、あるいは型の内壁中のチャンネル経由で与えられる負圧より、型装置の内壁に対してプリフォームを押し当てることで達成される。
部品がこのように生産される製品の内部に置かれることになっている場合、その周りでブロー成形が行われる部品をチューブ形状の押し出し物が囲むように、開いた型部分間で保持具を用いて当該部品が配置される。その後、型部分はチューブとそこに受け取られた部品のまわりで閉じられる。生産される容器の内部の部品の留め具のタイプに依存して、さらなるスライド、部品の保持具、ダイなどが必要となる。
中空本体の押し出しブロー成形のための別の既知の方法では、巻き取り状あるいは細片状の押し出し物が、開いた型装置へ連続的に上から押し出され、或いはまだプラスチック状態にいる間に操作装置によって押し出し成形機から取り除かれて、型装置の開いた部品間に導入される。そのような方法は、生産される容器へ備え付け部品を導入することに関して長所を持つ。
そのような方法は、例えばＤＥ １０ ２００６ ０３１ ９０２（２００６年０７月０７日にドイツ特許商標庁で申請された）より、知られる。その全体としての、この開示の内容について参照がここでなされる。ＤＥ １０ ２００６ ０３１ ９０２により知られた方法では、プラスチック材料の巻き取り若しくは細片型のプリフォームは、金型入れ子の内部の輪郭に対するプリフォームの膨張および適用によって、金型入れ子を形成する多部品型装置の中で形成される。シェル形状をする相互に補足的な２つの中間生成物が最初に形成される。その後、備え付け部品はシェルの内側の面に固定され、それは設置位置で互いの方を向くようになされる。シェルはその後ともに連結され、完成した中空本体を形成するためにフランジのような端である該シェルの周辺によって互いに溶着される。
上述された方法を使用して得られた中間生成物の内壁への備え付けの部品の取り付けも知られており、例えば２００７年３月７日に米国特許商標庁に出願された米国２００８／００６６２５ Ａ１から、その参照が全体としてここで内容に対してなされる。
最後に、そのような方法は、その参照が全体としてここで同様に内容に対してなされる、例えば２００６年９月６日のドイツの特許商標庁に申請されたＤＥ １０ ２００６ ０２７ ２５６ Ａ１により知られる。このドキュメントは、上記形式の押し出しブロー成型された製品を生産するための型装置に関連する。この型装置は２つの外側型および１つの中央型を有する。外側型および中央型は、型装置の開閉動作として他方から離間し及び向かって移動することが可能である。中央型は操作装置としての部品保持具を備え、該部品保持具は、中央型によって画定された型面内及び面外に移動させることができる。部品保持具はキャリア上に配設され、該キャリアはさらに中央型に関して移動可能である。
すべての前述の方法は、生産される容器の中への備え付けの部品の導入が比較的単純であるという利点で特に特徴的である。さらに、生産される容器の内壁上での他の操作も容易に考えられ、実行することは比較的簡単である。
しかしながら、実用化したものでは、中空本体の内部の備え付け部品の固定は困難であると判明した。容器を生産するための熱可塑性の材料は、通常１つ若しくはそれ以上のバリヤー層、接着剤層、およびポリエチレンの外側層および内側層を備えた押し出し物からなる。中間生成物の壁に部品を固定することは、形状に沿った方法で、ロックにより、あるいは例えばＤＥ １０ ２００６ ００６ ４６９から知られているように一種のリベット打ちにより、あるいは溶接によって可能である。リベット打ちの場合には、補足するリベット打ちのダイ等なしで、中間生成物の暖かいプラスチック材料は備え付け部品のアーチ形の開口部を介して押圧される。ここで暖かいプラスチック材料はリベットヘッドの方法で開口部の裏側に流れて、冷却により形状に適合する接続を形成する。これは、部品は必ずしも溶着可能の点から互換性があるプラスチック材料からなる必要はないという長所を持つ。対照的に、溶着の場合には、備え付け部品および中間生成物の両方に使用されるプラスチック材料が、互いに互換性を有するものとされる。いずれの場合も、備え付け部品のこの種の導入では、備え付け部品と中間生成物のまだ暖かいプラスチックあるいは熱いプラスチックの壁の間の接触は問題とされる。最初の接触に際して、中間生成物の突然の局所的な冷却が発生し、それは溶着された接続部の生産の場合には、溶着された接続部の質に有害となる。さらに、中間生成物の壁での異なる冷却によって、沈んでいる領域が完成品上の異なる位置で形成され、それらは不適当でもある。
したがって、本発明は、上記タイプの方法をこの点に関して改善することを目的とする。本発明は、そのような方法を実現するための改善された装置を提供することをもう一つの目的とする。
前記目的は、まず、プラスチック材料の巻き取り若しくは細片型のプリフォームは多部品型装置の中で成形され、前記多部品型装置は互いに開閉動作を行う２つの外側型および１つの中央型を有する金型入れ子を形成し、前記中央型は材料及び／又は形状に適合した接続部によって中空本体内に固定される受け取り及び操作するための少なくとも１つの装置を有し、前記プリフォームは最初供給され型装置内で金型入れ子の一部を制限する前記外側型の輪郭に対して異なる圧力を加えることで成形され、前記中空本体内に固定される部品は続く生産工程で前記金型入れ子に向かって配された中間生成物の壁に固定され、次いで前記中空本体の各部分を形成する前記中間生成物が接続されて完成品を形成する熱可塑性材料から中空本体を生産する方法であって、少なくとも１つの前記中空本体内に固定される部品は少なくとも１つの加熱装置により予め加熱され、予め加熱された状態で前記中間生成物の壁に固定されることを特徴とする熱可塑性材料から中空本体を生産する方法により、達成される。
本発明は、生産される中空本体の中で固定される部品の加熱が生産工程に統合されるということ、特に一体の加熱装置の使用と共に、溶着される部品との接触上の最適の接合温度以下に容器壁が冷えないことが保証されることに要約できる。まだ冷たい部品が熱いプラスチックあるいは暖かいプラスチックの容器壁と接触する場合、そのような許容できない冷却がある場合に生じることがある。この場合、部品と容器壁の間で、永久に耐性のある材料接続部は、得られていなかった。該当する部品の本発明の加熱を通じて、接続される部品は、溶接用の最適温度を有することが保証され、溶着に必要な温度より下の許容できない冷却は起こらない。それらの十分な領域一帯に、容器壁への部品の該当する接合面で溶着を達成することができるように、部品の加熱を実効させることができる。
本発明による方法の変形例では、型装置に一体に配設された加熱装置の使用が特徴的であって、そのような加熱装置によって、固定される部品の自動加熱が起こることになる。
固定される部品は、材料および／または形状に適合する接続部によって中間生成物の壁に固定されてもよい。容器壁への部品の形状に適合させるだけの接続の場合には、部品の加熱がさらに、導入部分に既に記載されているように有利である。
その加熱は、接触伝熱によって有利に達成される。この目的のために、該当する部品の接合面と接触させられる抵抗加熱素子は、例えば提供されてもよい。あるいは、その加熱は放射熱によって、例えば赤外放射によって達成されてもよい。
本発明による方法の好ましい変形例は、自動車のための燃料容器の生産のための方法であって、少なくとも１台の通気装置は、燃料容器へ導入される部品として提供され、容器中の少なくとも１つの接続点と、また容器壁の少なくとも１つの開口部を有する。
通気装置として、少なくとも１つのタンクに充填される通気弁を備えたタンクに充填される通気装置と、タンクに充填される通気路および接続取り付け具は、例えば、提供されてもよい。
燃料容器の中に配設されるすべての他の備え付けの部品を本発明による方法で固定することができることは、発明の範囲内のこととされる。
本発明による方法の変形例は、１つの部品は操作移動によって材料および／または形状に合った接続部によって容器壁に固定され、および少なくとも１つの部品はさらなる操作移動によって最初に述べた部品とある角度を以て容器壁に固定され、互いにある角度をなした２つの空間軸の操作装置によって通気装置の固定がなされるという特徴を有する。例えば、加熱装置によってあらかじめ加熱され、次に容器を通り抜ける間に容器壁に接続される接続取り付け具は、第２の部品として提供されてもよい。
発明の目的は、熱可塑性材料から中空本体を生産する装置、特に上述の方法を実行するための装置によってさらに達成され、金型入れ子を形成する少なくとも２つの外側型と、および前記外側型の間で置くことができる少なくとも１つの中央型を有し、外側型は開閉動作として互いに向かって及び離間しての移動が可能とされ、中央型は外側型の開閉動作のために横に移動可能であって、前記中空本体の中に配設される部品を受け取り且つ操作する手段を有し、少なくとも１つの加熱装置が中央型に統合されてなることを特徴とする。
加熱装置は、接触加熱装置として有利に構成されてもよい。この目的のために、接触伝熱によって該当部分の加熱を達成する抵抗加熱素子は、例えば操作装置上で、あるいはその操作装置で提供されてもよい。
本発明は、図面で表わされた実施形態を参照しながら下記に説明される。
本発明による装置の部分的に断面の概略上面図である。 図１に対応する図であり、図１、図２は本発明による方法を説明する。 本発明による操作装置についての拡大概略図である。
本発明による方法は、図１、２を参照して最初に説明される。本方法は、型装置２上に配設された１つまたはそれ以上の押し出し成形機（図示せず）からの熱可塑性材料の２つのウェブ（巻き取り）形状あるいはシート形状のプリフォーム１を押し出す工程を有する。プリフォームは、チューブ形状のプリフォームを開く切断により得ることができ、或いは、広いスロットのノズルから押し出すことにより得られてもよい。プリフォーム１は、実質的にポリエチレン、再生材(regrind)若しくは廃材(scrap)、接着剤層、炭化水素のためのEVOHバリヤー層の６層の共押し出し構造からなる。記述された実施形態では、本発明の方法によって生産される製品は熱可塑性材料からなる燃料容器である。
プリフォーム１は、重力方向に型装置２上に直接押し出されてもよい。あるいは、それらは操作装置によって押し出しヘッドから取り除かれ、型装置２へ転送されてもよい。図１及び２において、型装置２は部分断面の上面図で示される。型装置２は、２つの外側型３ａ、３ｂおよび中間フレームの形で中央型３ｃを有する。外側型３ａ、３ｂは開閉動作として互いに近づくことができ、そして互いに離間することができる。中央型３ｃは、横にそれに移動させることができる。外側型３ａ、３ｂそして中央型３ｃの移動可能な自由度は、図１に印された座標系を参照して下記に説明される。外側型の開閉動作はＸ軸で生ずる。しかし、中央型３ｃの移動動作はＺ軸で生ずる。ここに記述された方法における型装置２の力学は、先行技術から原則としては知られたものである。導入部分で言及された先行技術がこの点に関して言及される。
中央型３ｃの内部に配設されるのは、空圧的に移動可能な部品キャリアー４であり、空圧シリンダによってＸ軸およびＺ軸において移動可能とされる。図３では、部品キャリアー４は、後の燃料容器のタンクに充填される通気装置５を受ける。部品キャリアーは、記述された実施形態中の空気のシリンダによって移動可能であるが、電気機械的に作動する操作要素をそのような空気のシリンダの代わりに提供してもよい。あるいは、液圧で作動する操作手段の使用はさらに可能である。本発明によれば、部品キャリアー４は、燃料容器、現在の場合にタンクに充填される通気装置５の内部に置かれるべき操作装置として構成される。タンクに充填される通気装置５は、他に燃料容器の中で整えられるすべての部品を表わすこととしてここで言及される。
タンクに充填される通気装置５は、燃料レベルリミッティングバルブであるタンクに充填される通気弁５ａと、通気ライン５ｂと、接続取り付け具５ｃとを有し。これらは互いに接続される。明瞭さの理由で、タンクに充填される通気装置５は、高度に単純化された形式で示される。実際には、自動車のための燃料容器には通気ラインによって相互に連結する様々な通気位置がある。通気点は、ロールオーバー機能を備えた燃料レベル制限バルブの形あるいは単純な作動をする通気弁の形式のいずれかをしており、１つ若しくはそれ以上の導管の連続によって互いに接続される。
例示的に説明される実施形態においては、タンクに充填される通気装置５の部品の各々は、第１と第２の空圧シリンダ１２ａ、１２ｂによる空間軸において移動可能である。
図１は、型装置がちょうど閉まっているところの燃料容器の生産工程での時間を示す。外側型３ａ、３ｂは、コンテナーの輪郭を決定する金型入れ子を画定する。
最初の工程の中で、外側型３ａ、３ｂは、中央型３ｃに対して、Ｘ軸の方向に移動されるか閉じられる。まだ暖かいプラスチックの押し出し品、あるいはまだ暖かいプラスチックプリフォーム１は、例えば、図１にその位置が印されるように、外側型３ａ、３ｂによって画定された金型入れ子の内側、あるいは外側型３ａ、３ｂによって形成された空洞部の内側の圧力差の押圧を通じて拡張され成形されて型壁に適用される。このような方法で２つのシェル形の中間生成物６ａ、６ｂが得られる。
その後、タンクに充填される通気装置５は、部品キャリアー４によって中間生成物６ａの内側壁７ａに対して置かれる。これが起こるとともに、タンクに充填される通気弁５ａはまだ暖かいプラスチック内側壁７ａに対して最初に押される。この目的のためにタンクに充填される通気弁５ａは、開口部１４を各々備えている固定足１３がその周囲に提供される。タンクに充填される通気弁５ａが中間生成物６ａのまだ暖かいプラスチック内壁７ａに対して適合されるとともに、熱可塑性の押し出し物は、タンクに充填される通気弁５ａの固定用足の開口部を通っておよび後ろに流れ、その結果、形状に適合した接続、或いは、材料接続がタンクに充填される通気弁５ａと内壁７ａの間で形成される。
図３に拡大して示された部品キャリアー４は、上述のように、少なくとも第１および第２の空圧のシリンダ１２ａ、１２ｂを有し、それらに取り付けられた保持装置と一緒に、互いに垂直に延長するそれぞれの空間軸での動作を行なうことができる。
本発明による部品キャリアー４は、さらに円筒状の熱遮蔽部１６を含んでいる加熱装置１５を備えている。記述された実施形態では、加熱装置１５は、接触する加熱リングの形状を有する。それは抵抗加熱の環状素子として、カラー１１が接触伝熱によって加熱されるように、接続取り付け具５ｃの周辺のカラー１１に隣接して配置される。
最初の操作移動では、図３に印されたｚ軸の方向に、空圧シリンダ１２ａの動作によって引き付けられて、接続取り付け具５ｃは加熱装置１５へ移動する。その後、接続取り付け具５ｃは、加熱装置１５で加熱される。さらなる操作移動を通じて、接続取り付け具５ｃは、加熱装置１５から解放される。次いで、タンクに充填される通気装置５全体、あるいは全体の配置は、Ｘ軸方向に空圧シリンダ１２ｂの動作によって移動され、タンクに充填される通気弁５ａはその接触面１７経由で中間生成物６ａの内壁７ａに接続される。タンクに充填される通気弁５ａに使用された材料によって、後者は中間生成物６ａの内壁７ａにその十分な領域が溶着されてもよい。例えば、通常のように、タンクに充填される通気弁５ａがＰＯＭ（ポリオキシメチレン）の場合では、溶接は起こらない。代わりに、形状に合った接続は、固定足１３の開口部１４を通って、およびその開口部１４の後ろに中間生成物６ａの内壁７ａの暖かいプラスチック材料が流れるとことで達成される。
通気弁５ａの固定は、Ｚ軸の方向のさらなる操作移動に直接続くものとされ、予熱された接続取り付け具５ｃによって中間生成物６の壁が透過される。
本発明による方法では、接続取り付け具５ｃを予熱すること、および接続取り付け具５ｃによる中間生成物６の壁の貫通が、即時の一時的な連続で発生し、その結果、接続取り付け具５ｃの重大な冷却は生じない。
この目的のために、接続取り付け具５ｃの貫通先端部９の受け部８は、外側型３ａに配設される。接続取り付け具５ｃと中間生成物６の間で材料での接続は、中間生成物６ａの内壁７ａに接続取り付け具５ｃの周辺カラー１１を溶接することで達成される。
空気のシリンダ１２ａ、１２ｂ、および随意選択的に更なる空気のシリンダによって、引き起こされる操作動作の順序が、本発明にとって特に決定的ではないように、本発明は理解されるべきである。
同様に、当該方法は、接続取り付け具５ｃの加熱に関してのみ記述された。おのずと明らかなように、対応する加熱装置を備えた通気弁５ａを予熱することが有利で望ましいように本方法は理解されるべきである。
さらに、本発明はタンクに充填する通気装置の例を使用して、より単純化された方法で述べられている。実際には、複雑な導管および機能部品構造の導入が想定される。更に、前記方法は、互いに垂直に配された２つの操作動作に関してのみ先に記述されている。部品キャリアーの構造および配置、および生産される容器の複雑さに依存して、どのような所望の異なる角度でも、および所望の順序で操作動作が行なわれてもよいことは自明である。
１ プリフォーム
２ 型装置
３ａ、３ｂの外側型
３ｃ 中央型
４ 部品キャリアー
５ タンクに充填される通気装置
５ａ タンクに充填される通気弁
５ｂ 通気ライン
５ｃ 接続取り付け具
６ａ、６ｂ 中間生成物
７ａ 内壁
８ 受け部
９ 貫通先端部
１１ カラー
１２ａ、１２ｂ 空圧シリンダ
１３ 固定足
１４ 開口部
１５ 加熱装置
１６ 熱遮蔽
１７ 接触面

Claims (10)

  1. プラスチック材料の巻き取り若しくは細片型のプリフォームは多部品型装置の中で成形され、前記多部品型装置は互いに開閉動作を行う２つの外側型および１つの中央型を有する金型入れ子を形成し、前記中央型は材料及び／又は形状に適合した接続部によって中空本体内に固定される受け取り及び操作するための少なくとも１つの装置を有し、前記プリフォームは最初供給され型装置内で金型入れ子の一部を制限する前記外側型の輪郭に対して異なる圧力を加えることで成形され、前記中空本体内に固定される部品は続く生産工程で前記金型入れ子に向かって配された中間生成物の壁に固定され、次いで前記中空本体の各部分を形成する前記中間生成物が接続されて完成品を形成する熱可塑性材料から中空本体を生産する方法であって、少なくとも１つの前記中空本体内に固定される部品は少なくとも１つの加熱装置により予め加熱され、予め加熱された状態で前記中間生成物の壁に固定されることを特徴とする熱可塑性材料から中空本体を生産する方法。
  2. 請求項１に記載の方法であって、前記型装置と一体とされた加熱装置の使用によって、該型装置によって前記部品の固定のための加熱をする自動の加熱装置が効果的であることを特徴とする熱可塑性材料から中空本体を生産する方法。
  3. 請求項１または請求項２のいずれか記載の方法であって、固定される前記部品は、材料接続部及び／又は形状に適合する接続部によって前記中間生成物の壁に固定されることを特徴とする熱可塑性材料から中空本体を生産する方法。
  4. 請求項１乃至３のうちのいずれか１つに記載される方法であって、接触伝熱によって加熱されることを特徴とする熱可塑性材料から中空本体を生産する方法。
  5. 請求項１乃至４のうちのいずれか１つに記載される方法であって、自動車用の燃料容器の生産により、容器中に少なくとも１つの接続部と容器壁を介した少なくとも１つの開口部とを備えた少なくとも１つの通気装置は当該燃料容器へ導入される部品として配設されることを特徴とする熱可塑性材料から中空本体を生産する方法。
  6. 請求項５に記載される方法であって、前記通気装置の固定は、互いに角度を以て配設された２つの空間軸の操作装置によって達成され、第１の部品は第１の操作移動により材料接続部及び／又は形状に適合する接続部によって前記容器壁に固定され、第２の部品は少なくともは前記第１の操作移動とは角度を有する第２の操作移動により前記容器壁に固定されることを特徴とする熱可塑性材料から中空本体を生産する方法。
  7. 請求項６に記載される方法であって、接続取り付け具は第２の部品として使用され、該接続取り付け具は加熱装置によって予め加熱され、次いで容器壁を通過する間に該容器壁に接続されることを特徴とする熱可塑性材料から中空本体を生産する方法。
  8. 熱可塑性材料から中空本体を生産する装置であり特に請求項１乃至７のうちのいずれか１つの方法を実行するための装置であって、金型入れ子を形成する少なくとも２つの外側型と、該外側型の間に配設され得る少なくとも１つの中央型とを有し、外側型は開閉動作として互いに向かって及び離間しての移動が可能とされ、中央型は外側型の開閉動作のために横に移動可能であって、前記中空本体の中に配設される部品を受け取り且つ操作する手段を有し、少なくとも１つの加熱装置が中央型に統合されてなることを特徴とする熱可塑性材料から中空本体を生産する装置。
  9. 請求項８に記載の装置であって、抵抗加熱素子が前記加熱装置として配されることを特徴とする熱可塑性材料から中空本体を生産する装置。
  10. 請求項８と請求項９のどちらかに記載の装置であって、接触加熱環部が加熱装置として配されることを特徴とする熱可塑性材料から中空本体を生産する装置。
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