JP2017530880A - 繊維異形成形品をラミネート加工するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

繊維異形成形品（７）を熱可塑性フィルム（１）でラミネート加工する方法および装置が例示され説明されている。ここでフィルム（１）は、被覆される繊維成形品（７）の表面上に熱および差圧によってラミネート加工される。より薄いフィルムを使用することで材料の低減が可能となるおかげで繊維成形品（７）のラミネート加工を全体として改善するように、繊維成形品（７）全体にわたって特に均一なラミネート加工厚みを達成するよう、以下のステップが提供される。− 基板（２）へ供給されたフィルム（１）の少なくともエッジを固定するステップ、− フィルム（１）を加熱するステップ、− 成形ツール（５）によってフィルム（１）を塑性変形するステップ、− 繊維成形品（７）を供給するステップ、− 繊維成形品（７）の予備形成されたフィルム（１）に接合するステップ、および− ラミネート加工された繊維成形品（７’）を取り外すステップ。【選択図】 図１Ｃ

Description

本発明は、特に液体包装用の、包装要素のための繊維異形成形品を、熱可塑性フィルムでラミネート加工するための方法および装置に関する。ここで、該フィルムは、被覆される繊維成形品の表面上に熱および差圧によってラミネート加工される。

繊維成形品およびフィルムを互いにラミネート加工することによって、難しい形状の繊維異形成形品でも熱可塑性フィルムで被覆することが、以前から知られている。繊維成形品が飲料または食料などの液体のための容器用包装要素として用いられることになる場合、例えば気密性または液密性被覆が望ましい。

薄い熱可塑性フィルムを熱および真空の影響下で繊維成形品と合体させて、それをそこにラミネート加工することによって、繊維異形成形品をフィルムで被覆することが、特許文献１で知られている。この方法自体は、古くからある噴霧法または浸漬方法に比べ認められている。該フィルムは、プロセスにおいて、外側エッジで動かないよう固定されるべく２つの成形部品の間に固定される。この既知のラミネート加工方法の構築のための努力は相当なものであり、ラミネート加工フィルムの均一な厚みは単純な形状でしか得ることができない。

繊維異形成形品を熱可塑性フィルムでラミネート加工するさらなる熱成形方法は、特許文献２および特許文献３で個別に知られている。

特許文献２は、熱可塑性フィルムを熱成形するステーションに空気を誘導する装置および方法を記載している。それは特に、ラミネート加工中の空気の誘導および異なる温度を扱っている。及ぼされた真空による加熱されたフィルムの冷却を避けるために、加熱されたフィルムを、被覆される繊維成形品の表面の方向にスタンプによって湾曲させることが提案されている。

特許文献３は、紙コップ内に熱成形されることになるプラスチック材料のフィルムで、紙コップをライニングする機械を記載している。ここでは密閉金型はもはや使用されず、代わりに個々のフィルム片が円周フレームに機械的に固定される。しかしながら、上記の両文献は、使用されるプラスチック材料のフィルムの最終変形のための単なる熱成形方法を開示している。

米国特許第３ ６５７ ０４４（Ａ）号 独国特許出願公開第２５ ４７ ４７７（Ａ１）号 独国特許出願公開第２５ ４７ ８１４（Ａ１）号

これを出発点として、本発明の目的は、冒頭で触れ、上記でより詳細に説明された、繊維異形成形品を熱可塑性フィルムでラミネート加工させるための方法および装置をさらに設計および開発することである。その結果、より薄いフィルムを使用することで材料低減が可能となるので、繊維成形品のラミネート加工が全体として改善され、特にラミネート加工の均一な厚みが全繊維成形品にわたって達成できる。

本方法によれば、本目的の解決は、次のステップによってなされる。
− 基板へ供給されたフィルムの少なくともエッジを固定するステップ、
− フィルムを加熱するステップ、
− 成形ツールの端の異形形状に適合するように、ただ１つの凸型成形ツールによってフィルムを塑性変形するステップ、
− 凸型成形ツールを取り外すステップ、
− 繊維成形品を供給するステップ、
− 繊維成形品を予備形成されたフィルムに接合するステップ、および
− ラミネート加工された繊維成形品を取り外すステップ。

対応する装置は、フィルムの少なくともエッジを固定するための開口を有する基板、フィルムを加熱するための加熱装置、フィルムが成形ツールの端の異形形状に従って変形され得るように、フィルムの塑性変形のために凸型形状として設計されたただ１つの成形ツール、繊維成形品を供給しラミネート加工された繊維成形品を取り外すための金型、および差圧ユニットによって前記の目的を達成する。

本発明は、被覆される繊維成形品の表面上に、単に過度の加圧または真空によってプレスまたは吸引されなければ、フィルムのより良い且つより均一な変形が生じ得ると認めるものである。代わりに「金型スタンプ」と既知の熱成形方法との組合せは、使用されるフィルムの厚みを減少させることさえも可能にするとともに、より良い結果をもたらし、これによって、特に大量生産品に対して、材料の顕著な低減を可能にする。使用されるフィルムの厚みは、対象とする用途によって主に決定される。一方、繊維成形品の被覆が十分な気密および液密に至っているならば、より厚みのあるフィルムにしても品質はそれ以上向上しない。逆に、これは、材料の節約のためにフィルムの厚みを減少させることが、使用される本技術への重大な課題を提示していることを意味する。

本発明のさらなる教示は、真空によってフィルムが基板に固定されることをもたらす。一方、その代わりに、フィルムの少なくともエッジの純粋な機械的固定もまた可能である。

本発明のさらなる一実施形態では、フィルムは、赤外線放射または熱風によって加熱できることが好ましい。

さらなる好ましい一実施形態では、フィルムは成形ツール中で加熱器によって加熱することも、または追加的に加熱することも出来る。熱可塑性フィルムと繊維の表面との間で最適な架橋を達成するために、および繊維成形品と接触しているフィルムの早すぎる冷却を防ぐために、繊維成形品を予熱することも得策である。

本発明のさらなる教示によれば、繊維成形品の特に均一な厚みを得るために、真空が成形ツールに適用され得ることがもたらされる。

本発明のさらなる一実施形態では、成形ツールが凸型形状として設計されていること、および成形ツールの異形端が繊維成形品の内形に対応する幾何形状を有することがもたらされる。ここで成形ツールは、いわば「スタンプ機」として機能し、そのため変形フィルムは、繊維成形品と接合する前であっても、その後の形状に事前に予備的に形作られる。成形ツールは、この目的のために加熱装置も有することが好ましい。フィルム／繊維成形品の接合プロセスのために、金型も加熱されることが好ましい。

本発明のさらなる一実施形態によると、成形ツールは、異形端に少なくとも１つの真空開口を有する。成形ツールの異形端は、少なくとも部分的に発泡アルミニウムから作ることが出来る。本発明のさらなる教示によれば、基板も、フィルムを固定するためにフィルムのエッジ領域に少なくとも１つの真空開口を有するか、またはこの部分が発泡アルミニウムから作られる。したがって、最適な塑性変形を達成するために、フィルムを成形ツール近くに案内することが出来る。

加熱方法について既に触れた通り、赤外線または熱風装置は、加熱装置として提供されることが好ましい。

さらなる一実施形態では、金型が差圧ユニットに取付けることの出来る経路システムを形成する複数の穴を有する。差圧ユニットは、真空ユニットとして設計されていることが好ましく、したがって、繊維成形品が真空によって金型のキャビティ中に保持されるので、成形ツールの異形端上で予備変形されたフィルムの上から繊維成形品を供給する能力もある。

好ましい一実施形態だけを例示している図面を参照して、以下で詳細に本発明を説明する。

概略図で製造方法の個別のステップを示す。 概略図で製造方法の個別のステップを示す。 概略図で製造方法の個別のステップを示す。 ラミネート加工した繊維成形品を示す。

図１Ａは、本発明による方法を実施するために、中心に開口３を有する基板２の上にフィルム１が置かれることを示す。

次にフィルム１が、加熱装置４によって上から加熱される。フィルム１は、滑らないように適切な手段によって、少なくともそのエッジで保持板２に固定される。この種の固定は、適用された真空によって、または機械的に行うことが出来る。

次に、加熱された、したがって弾性のあるフィルム１が、開口３を通して成形ツール５を上昇させることによって予備変形される。この目的のために、成形ツール５の異形端６は、繊維成形品７の内形の幾何形状に対応する凸型形状を有する。

図１Ｂでは、成形ツールがその終端位置に到達して、熱可塑性フィルムが成形ツール５の端６の異形形状に適合していることがはっきりと見られる。そこで、これを参照付号１’でここに示す。まだ下ろされていない繊維成形品７が、フィルム１’の上に既に見ることが出来、これが繊維成形品７の外側幾何形状と一致する凹型形状を有する金型８に保持されている。この凹型形状の表面上に分布して見えるのは、幅広い種類の穴９の経路システムである。これを通じて凹型形状と、それとともにそこに位置する繊維成形品７とにポート１０経由で真空をもたらすことが出来る。

図１Ｃは、金型８が予備的に形作られたフィルム１’の上に下ろされ、それによってこの位置でフィルムと繊維成形品７との間で実際のラミネート加工が行われることを最終的に示す。ラミネート加工プロセスの前、その間、またはその後に、成形ツールが繊維成形品７’から下方へ取り外される。冷却して金型を開けた後、両方の部品は、図２で再度別途示されるラミネート加工繊維成形品７’を形成する。

当然のことながら、本発明の方法の例示された概略図は、該方法のステップを説明するためだけに役立つものであり、使用されるツールおよび／または金型にいかなる種類の制限も示してはならない。

一般に、接合するプロセスは以前からある一般的な従来技術であった。たとえば、例として特許文献４は、２つの比較的硬い層から作られる成形品の成形および接合プロセスを示す。これらのプロセスでは、外表面が可能な限り無傷に保たれ、よって例えば家庭用品および家具の損傷のない表側を提供する。この目的のため、１つの固定された片方の型と１つの可動式の片方の型によって、外層が最初に熱で加熱され、機械的に予備形成され、後の形状に近づける。２つの層は次いで結合され、成形品を最終形状に至らせる。
さらに、繊維成形品およびフィルムを互いにラミネート加工することによって、難しい形状の繊維異形成形品でも熱可塑性フィルムで被覆することが、以前から知られている。繊維成形品が飲料または食料などの液体のための容器用包装要素として用いられることになる場合、例えば気密性または液密性被覆が望ましい。

米国特許第３ ６５７ ０４４（Ａ）号 独国特許出願公開第２５ ４７ ４７７（Ａ１）号 独国特許出願公開第２５ ４７ ８１４（Ａ１）号 米国特許第２ ７９６ ６３４（Ａ）号

Claims (20)

1. 繊維異形成形品を熱可塑性フィルムでラミネート加工する方法であって、前記フィルムが、被覆される前記繊維成形品の表面上に熱および差圧によってラミネート加工され、
   以下のステップ、
   − 基板へ供給された前記フィルムの少なくともエッジを固定するステップ、
   − 前記フィルムを加熱するステップ、
   − 成形ツールの端の異形形状に適合するよう、ただ１つの凸型成形ツールによって前記フィルムを塑性変形するステップ、
   − 前記凸型成形ツールを取り外すステップ、
   − 前記繊維成形品を供給するステップ、
   − 前記繊維成形品を予備形成された前記フィルムに接合するステップ、および
   − ラミネート加工された前記繊維成形品を取り外すステップ、
   を特徴とする方法。
2. 前記フィルムが真空によって前記基板に固定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記フィルムが機械的に前記基板に固定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 前記フィルムが赤外線放射によって加熱されることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
5. 前記フィルムが熱風によって加熱されることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
6. 前記フィルムが前記成形ツール中で加熱器によって加熱されることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
7. 前記繊維成形品がラミネート加工前に加熱されることを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
8. 前記成形ツールに真空が適用出来ることを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
9. 繊維異形成形品（７）を熱可塑性フィルム（１）でラミネート加工する装置であって、前記フィルム（１）が、被覆される前記繊維成形品（７）の表面上に熱および差圧によってラミネート加工され、
   − 前記フィルム（１）の少なくともエッジを固定するための開口（３）を有する基板（２）、
   − 前記フィルム（１）を加熱するための加熱装置（４）、
   − 前記フィルム（１）がただ１つの成形ツールの端の異形形状に従って変形され得るように、前記フィルム（１）の塑性変形のために凸型形状として設計された前記成形ツール（５）、
   − 前記繊維成形品（７）を供給しラミネート加工された前記繊維成形品（７’）を取り外すための金型（８）、および
   − 差圧ユニット、
   で特徴付けられる装置。
10. 前記成形ツール（５）が凸型形状として設計されていること、および前記成形ツール（５）の前記異形端（６）が前記繊維成形品（７）の内形に対応する幾何形状を有すること
    を特徴とする、請求項９に記載の装置。
11. 前記成形ツール（５）および／または前記金型（８）が加熱装置を有することを特徴とする、請求項９または１０に記載の装置。
12. 前記成形ツールが前記異形端に少なくとも１つの真空開口を有することを特徴とする、請求項９〜１１の何れか一項に記載の装置。
13. 前記成形ツールが少なくとも部分的に発泡アルミニウムから作られていることを特徴とする、請求項９〜１２の何れか一項に記載の装置。
14. 前記基板が前記フィルムを固定するために少なくとも１つの真空開口を有することを特徴とする、請求項９〜１３の何れか一項に記載の装置。
15. 前記基板が少なくとも部分的に発泡アルミニウムから作られていることを特徴とする、請求項９〜１４の何れか一項に記載の装置。
16. 前記加熱装置が赤外線加熱装置であることを特徴とする、請求項９〜１５の何れか一項に記載の装置。
17. 前記加熱装置が熱風加熱装置であることを特徴とする、請求項９〜１６の何れか一項に記載の装置。
18. 前記金型（８）が前記差圧ユニットに取り付けられ得る経路システム（９）を形成する複数の穴を有することを特徴とする、請求項９〜１７の何れか一項に記載の装置。
19. 前記差圧ユニットが真空ユニットであることを特徴とする、請求項９〜１８の何れか一項に記載の装置。
20. 請求項１〜８の何れか一項に記載の方法によって製造される繊維成形品であって、特に飲料包装容器のための頭部または基部要素。

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