JP2018519200A - プラスチック材料のブロー成形によるフランジ付き大容量容器の製造方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、プラスチック材料から大容量の容器シェル（１０，１２）を製造する方法および装置を開示する。管状のプリフォーム（３６）を、２つのブロー金型（２６，２８）が対面する型枠（３２）上まで移動させる。ブロー金型（２６，２８）を型締めして、容器シェル（１０，１２）の外側端縁に周縁フランジ（１４，１６）を形成する。ブロー成形後、容器シェル（１０，１２）を、型枠（２３）から該型枠に沿って切り離す。【選択図】図３

Description

本発明は、プラスチック材料から大容量の容器シェルを製造するための方法に関するものであり、この方法では、熱可塑化状態にあるプラスチック材料の管状のプリフォームまたはパリソンが、型開き状態にある少なくとも１つのブロー金型に供給される。更に、本発明は、プラスチック材料からそのような大容量の容器シェルを製造するための装置に関する。

１００００リットルまでの容量を有する大容量の密閉容器は、飲料水タンク、廃水タンク、排泄物容器、雨水タンク、消火用貯水槽等として使用する。そのような密閉容器は、典型的に、ブロー成形によって製造される。特に、大容量容器の場合には、輸送コストおよび取扱いコストが高額となる。

本出願人に係る特許文献１：ドイツ国特許出願公開第１０２０１０００４５８６号明細書により、プラスチック材料から大容量の中空体を製造するための装置および方法は既知である。ブロー金型およびプリフォームを完全に包囲する真空チャンバは、気密封止されている。プリフォームは、真空下で発泡するプラスチック発泡層を含む。

更に、特許文献２：ドイツ国特許出願公開第１０２０１３１０２３２５号明細書により、熱可塑性材料から大表面積の中空体を製造するための方法および装置が既知である。この場合、相互に隣接して配置されるプリフォームを、別々に、１つのブロー金型において同時にブロー成形する。少なくとも２つの押出しヘッドが相互に離間しており、プリフォームを同時に押し出す。

ドイツ国特許出願公開第１０２０１０００４５８６号明細書 ドイツ国特許出願公開第１０２０１３１０２３２５号明細書

本発明の課題は、大容量の容器シェルを経済的に製造し、かつ、輸送コストおよび取扱いコストを削減することにある。

この課題は、請求項１に記載の特徴を組み合わせた方法によって解決される。有利な実施形態は、従属項において特定する。

本発明によれば、ブロー成形機によって、熱可塑化状態にあるプラスチック材料の管状のプリフォームまたはパリソンを提供する。このまだ成形可能なプリフォームは、型開き状態において、少なくとも１つのブロー金型に対面する型枠上まで移動させられる。ブロー金型を型締めすると、型枠が、ブロー金型の端縁との相互作用により、容器シェルの外側端縁に周縁フランジを形成する。ブロー金型において容器シェルを形成後、容器シェルは、この型枠に沿って、型枠から切り離される。この方法において、端縁に沿って平面フランジを有する大容量の開放ハーフシェルよりなるプラスチック容器が製造される。複数のそのような、または同様の開放容器シェルは、相互に積み重ねて目的地まで輸送することができる。噛み合いフランジを有する２つの容器シェルは、２つのフランジに沿って相互に接続され、例えば、封止するために相互にネジ結合されることにより、目的地にて大容量の密閉容器を形成する。２つのフランジ間に、安定した接続を確立することができるよう、フランジは、十分な厚みのフランジを有する、周辺を取り巻く平行な平面の接続面を提供することが好ましい。単一の輸送で、複数の容器シェルを製造現場から、時には極めて遠隔の目的地まで輸送することができるため、輸送コストを削減できる。フランジの存在により、目的地における大容量の密閉容器を完成させるための取扱いは簡素であり、その結果、対応するコストを低く保つことができる。

ブロー成形を使用すれば、容器シェルおよび密閉容器を、経済的かつコスト効率よく製造することができる。熱成形（深絞り）等の別の製造方法は、コストに関する理由およびフランジを製造する可能性を欠くため、得策とは言えない。また、回転焼結も、経済的な観点から得策ではない。なぜなら、ポリエチレン等の高分子材料の加工は不可能であり、また、冷却時間が長いため生産性も低いからである。射出成形もツールコストが非常に高く、必要なサイズに対応する射出成形機は、技術的および経済的に入手不可能であるため比較にならない。

上述した方法において、単一の容器ハーフシェルのみを製造することは可能であるが、このシェルを型枠から切り離した後、余剰のプラスチック材料が大量に残り、これは経済的に最適とは言えない。従って、本発明の一実施形態によれば、上述したブロー金型に対面する更なるブロー金型を使用する。この場合、型枠は、２つのブロー金型の間に配置し、また管状のプリフォームまたはパリソンは、この型枠上まで移動させる。ブロー成形の間、両方のブロー金型において、１つの容器ハーフシェルのパーツが同時に形成される。その後、２つの開放容器シェルは、この型枠に沿って型枠から切り離される。この実施形態において、ブロー成形機は、２つのブロー金型を有することで効率的に使用され、また製造された容器ハーフシェルおよびそれらのフランジは、高精度で適合するように相互に整列されることにより、それらが目的地において接続されるとき、可能な限り最適な方法で、大容量の密閉容器を形成する。

プリフォームの管の横方向から見た際、プリフォームを設置したときに、型枠がプリフォームの内径よりも小さな寸法サイズを有するように、型枠を複数の引込み・展開可能な型要素で構成するのが有利である。この場合、プラスチックのブロー成形中、型枠は、型枠の外側端縁が少なくとも各ブロー金型の外側端縁まで延在することで、この端縁との相互作用により周縁フランジを形成する、展開拡張状態をとる。この方法において、ブロー成形機の溶融材料ヘッドから排出され、また比較的小さな管径を有する管状プリフォームは、何ら問題なく型枠上まで移動させ、この型枠を包囲することができる。圧縮空気を型枠に吹き込んで型枠を広げることにより、プリフォームも対応して拡張する。それ故、型締めしたブロー金型の場合、フランジがブロー金型の端縁と型枠との間に形成され、プリフォームは各ブロー金型内に押圧される。各ブロー金型内において冷却後、容器シェルは、型枠から切り離された後に取り出される。

更に、フランジの形成中、ネジ孔および／または、シール要素を受容するための円周溝も形成することが有利である。これにより、流体密に閉鎖された大容量容器を形成するために、目的地において、２つの容器ハーフシェルを相互に接続することが容易になる。

本発明の更なる態様によれば、プラスチック材料から大容量の容器シェルを製造するための装置が提供される。この装置によって達成できる技術的利点は、前述した方法によって達成される技術的利点にほぼ対応している。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

各周縁フランジを有する開放容器シェルの断面図である。 容器シェルの斜視図である。 型枠を挟んで配置した２つのブロー金型の配置の概略図である。 展開状態の型枠の説明図である。 型締め状態のブロー金型の説明図である。 プラスチック成形材料と、型開きされたブロー金型を冷却した後の状態を示す説明図である。 型締め状態および型開き状態にある型枠の説明図である。 引込み状態および展開状態にある型枠の側面図である。 型締め後の展開状態にある型枠の頂面図である。 ブロー成形プロセスの異なる段階における側面図である。 部分的に開放され、また完全に開放したブロー金型の側面図である。

図１は、ブロー成形機において製造された開放容器シェル１０，１２の断面図であり、各容器シェルは、周縁フランジ１４，１６を有する。各フランジ１４，１６に貫通孔１８を形成し、フランジ１６には円周溝２４を形成する。容器シェル１０，１２は、開放状態にて製造場所から目的地まで輸送され、そこで、相互にフランジ１４，１６に沿って、ネジ接続によって気密的に接続される。この方法により形成された大容量の密閉容器は、目的地において、飲料水タンク、排水タンク、排泄物容器、雨水タンク、消火用貯水槽等として使用される。上側容器シェル１０には、アクセス開口部２０を形成する。

図２は、容器シェル１０，１２の斜視図であり、各容器シェルは、補強要素２２を有する。フランジ１６は、円周溝２４を含み、円周溝２４内には、フランジ１４，１６を気密的に接続するためのシーリング要素２６が挿入されている。

図３は、容器シェル１０，１２を形成するための、それぞれに対応するキャビティ３０を有する２つのブロー金型２６，２８の配置を概略的に示す。同図では、ブロー金型２６，２８は、相互に離間した型開き状態にて示す。また、型枠３２をそれらの間に配置する。ブロー成形機の溶融材料ヘッド３４から、まだ熱可塑化状態にある管状のプリフォーム３６が排出される。好ましくは、高分子ポリエチレンがプラスチック材料として使用される。その内径Ｄは、引込み状態にある型枠３２全体の幅ｄよりも大きいことで、プリフォーム３６は、型枠３２を超えて下方まで移動させ、従って型枠３２を完全に包囲することができる。型枠３２は、横方向に展開・引込み可能な型要素３５を備える。

図４において、プリフォーム３６は、その下側端部が、少なくとも、対面するブロー金型２６，２８の下側寸法まで延在するよう、下方まで移動させる。型枠３２は、その型要素３５と共に横方向に延在し、その間に型要素３５を包囲するプリフォーム３６を拡張させる。この展開状態の型枠３２において、型要素３５の外的部分は、４つの全側面において、ブロー金型２６，２８のフレーム部分４０に対面する。

図５において、ブロー金型２６，２８は型締めされており、型枠３２の型要素３５は、各ブロー金型２６，２８の端縁に、即ち、容器シェル１０，１２の外側端縁にフランジ１４，１６を、ブロー金型２６，２８間でのプレス成形によって、ブロー金型２６，２８の各側に形成する。また、型枠３２内に空気を吹き込むことによって、各容器シェル１０，１２をブロー金型２６，２８のキャビティ３０に形成する。

図６は、ブロー金型２６，２８におけるプラスチック成形材料を冷却した後の状態を示す。２つの容器シェル１０，１２は、ライン４１に沿って、プラスチック材料によって包囲された型枠３２から切り離され、各周縁フランジ１４，１６を有する容器１０，１２は、ブロー成形機から取り出される。

図７は、２つの状態にある型枠３２の説明図を示す。中心軸線４４の右側には、引込み状態にある、関連する型要素３５を有する型枠３２を示す。ここでは、プリフォーム３６は、型枠３２を包囲するように下方まで移動させる。中心軸線４４の左側においては、型枠３２は展開状態にあり、管状プリフォーム３６を外方に拡げる。型枠３２内において、型枠３２の型要素３５を展開状態または引込み状態に変動させる４つの液圧駆動装置または電動式リニア駆動装置４６を配置する。型枠３２の下側端部において、ブロー給気路５０を設け、これを介して、ブロー成形用のブロー用空気を送気することができる。図示のとおりに、プリフォーム３６は、周縁フランジ１４，１６を形成するに十分なプラスチック材料が型締め状態のブロー金型２６，２８内に存在するように、型枠３２の下側端縁を超えて延在する。

図８は、型枠３２の側面図である。中心軸線４４の右側に、型締め要素４８がブロー金型２６を型開き状態に維持している状態を示す。プリフォーム３６は、引き込まれた型枠３２上まで移動させる。中心軸線４４の左側には、更なる型締め要素４９が関連するブロー金型２６を、破線によって示される型開き位置から型締め位置まで変動させた状態を示す。型枠３２は、展開状態にあり、その型要素３５は、フランジ１６を形成するために、プリフォーム３６をブロー金型２６の端縁部分４０に対して押圧する。ブロー給気路５０を介してブロー用空気を吹き込み、プリフォーム３６の壁部をブロー金型２６のキャビティ３０の内側に対して密着させる。その結果、関連する容器シェル１０が形成される。型枠３２は、取付け具３３によって下方から保持される。

図９は、型枠３２の頂面図を示す。型枠３２の２つの状態を示す。一方の状態においては、型枠３２は、引込み状態にあり、その型要素３５は、溶融材料ヘッド３４によって排出されるプリフォーム３６の管内に配置される。この状態において、プリフォーム３６は、型枠３２上を下方まで移動させる。更に、型枠３２の展開状態を示すが、ここでは、型要素３５は、リニア駆動装置４６によって外方に移動される。これにより、型要素３５もプリフォーム３６の壁部を移動し、プリフォームを拡張させる。容器シェル１０，１２を形成後、ブロー金型２６，２８において、かつ型要素３５の外側部分上へのフランジ１４，１６の形成において、容器シェル１０，１２は、型枠３２から切り離されるが、そのために回転式ナイフを有する切断装置５４を配置する。

図１０は、中心線５７の上方および下方からの２つの状態の頂面図である。ブロー金型２６，２８は、それぞれ、型締め位置にあり、中心に型枠３２を配置する。上側の部分においては、ブロー給気路５０を介して供給されたブロー用空気がプリフォームを拡張させることにより、ブロー金型２６，２８のキャビティ３０内に押し込まれる。この実施形態においては、同時に、ブロー金型２６，２８のキャビティ３０に真空を作用させ、この真空によりプリフォーム３６の拡張を助け、プリフォーム３６をキャビティ３０の内壁に対して押圧する。この実施例において、プリフォーム３６は、多層プリフォームであって、中間層として発泡構造を含む。この発泡構造を形成するため、低減されたブロー圧力が必要であり、これは、真空を作用させることにより可能となる。この場合、プリフォーム３６を、型枠３２の型要素３５の外側部分に対して周方向に緊密に押圧することにより、ブロー金型２６，２８とプリフォーム３６との間に真空状態を生成することができる。

図示のとおり、ブロー金型２６，２８は、型要素３５の外側部分にバリ５８が形成されるように設計されている。このバリ５８は、切断装置５４および関連するナイフ５６によって周方向に切り離され、廃棄物とされる。ブロー金型２６，２８は、それらの端縁部分において、貫通孔１８を有する平坦な周縁フランジ１４，１６を形成するように形成する。

図１１は、２つの状態の側面図を示す。中心軸線４４の左側において、部分的に開放したブロー金型２６の状態を示す。容器シェル１０は、型枠３２から切り離される。右側の部分において、ブロー金型２８は、最終的な型開き位置にあり、容器シェル１２は取り出すことができ、バリ５８の一部は廃棄することができる。枠型３２の周縁溝成形要素６０によって、後にシールを受容するための周縁溝２４をフランジ１４に形成する。フランジ１４，１６は、型枠３２の外側部分とブロー金型２６，２８の端縁部分４０との間でのプレス成形によって形成する。ブロー金型２６，２８におけるフランジ寸法Ｆは、プリフォーム３６の厚さよりも少なくとも２０％薄い。

上述した方法および装置は、多くの態様で修正可能である。型要素３５は、駆動装置によって折り畳み可能に、または移動可能に設計することができる。展開状態において、型要素が平面を形成するのが有利である。また、１台のブロー成形機において複数のブロー金型が配置され、各中空体の型が異なるように設計される場合に有利である。更に、容器シェルを枠型から切り離した後に、容器シェルを取り出す前に、この枠型をブロー金型から下方または上方に引き離すのが有利である。共押出機を利用する場合、管状のプリフォームは、複数の異なるプラスチック層も含むことができる。

１０，１２ 容器シェル
１４，１６ フランジ
１８ 貫通孔
２０ アクセス開口部
２２ 補強要素
２４ 溝
２６，２８ ブロー金型
３０ キャビティ
３２ 型枠
３４ 溶融材料ヘッド
３６ プリフォーム
Ｄ プリフォーム内径
ｄ 型容積の幅
３５ 型要素
４１ ライン
４４ 中心軸線
４６ リニア駆動装置
５０ ブロー給気路
４８ 型締め要素
４９ 更なる型締め要素
５４ 切断装置
５６ ナイフ
５７ 中心線
５８ バリ
６０ 溝成形要素
Ｆ フランジ寸法

Claims (15)

1. プラスチック材料から大容量の容器シェル（１０，１２）を製造するための方法であって、
   熱可塑化状態にあるプラスチック材料の管状のプリフォーム（３６）を、型開き状態にある少なくとも１つのブロー金型（２６，２８）と対面する型枠（３２）上まで移動させ、
   前記ブロー金型（２６，２８）を型締めし、前記型枠（３２）により、前記ブロー金型（２６，２８）の端縁、即ち前記容器シェル（１０，１２）の外側端縁に周縁フランジ（１４，１６）を形成し、
   前記容器シェル（１０，１２）をプラスチックブロー成形により前記ブロー金型（２６，２８）内にて成形し、
   その後、前記容器シェル（１０，１２）を、前記型枠（３２）から該型枠に沿って切り離す、方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、前記ブロー金型（２６）を更なるブロー金型（２８）に対面させ、
   前記型枠（３２）を２つの前記ブロー金型（２６，２８）の間に配置し、
   ブロー成形の間、２つの前記ブロー金型（２６，２８）内にて各１つの容器シェル（１０，１２）を同時に成形し、
   その後、前記容器シェル（１０，１２）を、前記型枠（３２）から該型枠に沿って切り離す、方法。
3. 請求項１または２に記載の方法であって、前記周縁フランジ（１４，１６）は、熱可塑化状態にある前記プリフォーム（３６）を、前記ブロー金型（２６，２８）と前記型枠（３２）との間でプレス成形によって形成することを特徴とする、方法。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法であって、前記型枠（３２）を、引込み・展開可能な複数の型要素（３５）で構成することにより、前記プリフォーム（３６）の管の横方向から見た場合、管状の前記プリフォーム（３６）の案内時に前記型枠（３２）を前記プリフォーム（３６）の内径（Ｄ）よりも小さな寸法サイズとし、プラスチックのブロー成形中に前記型枠（３２）は展開状態とすることを特徴とする、方法。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法であって、プラスチック材料として高分子ポリエチレンを使用することを特徴とする、方法。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法であって、前記プリフォーム（３６）は、多層プリフォームであり、その少なくとも１層は発泡構造であることを特徴とする、方法。
7. 請求項６に記載の方法であって、前記発泡構造を形成するために、前記各ブロー金型（２６，２８）を、前記プリフォーム（３６）に真空を作用させる構成とすることを特徴とする、方法。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法であって、前記周縁フランジ（１４，１６）の形成中に、ネジ孔（１８）および／または周縁溝（２４）および／または周縁突出部も形成する、方法。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法であって、前記各容器シェル（１０，１２）は、容量が２５０〜５０００Ｌ、特に１０００〜４０００Ｌである、方法。
10. プラスチック材料から大容量の容器シェル（１０，１２）を製造するための装置であって、
    押出し機により、溶融材料ヘッド（３４）からプラスチック材料の管状のプリフォーム（３６）を押出し、該プリフォーム（３６）を熱可塑化状態にて、型開き状態にある少なくとも１つのブロー金型（２６，２８）に対面する型枠（３２）上まで移動させ、
    前記ブロー金型（２６，２８）を型締めし、前記型枠（３２）により、前記ブロー金型（２６，２８）の端縁、従って前記容器シェル（１０，１２）の外側端縁に周縁フランジ（１４，１６）を形成し、
    プラスチックブロー成形によって、前記ブロー金型（２６，２８）内で前記容器シェル（１０，１２）を成形し、
    その後、切断装置（５４）によって、前記容器シェル（１０，１２）を前記型枠（３２）から該型枠に沿って切り離す、装置。
11. 請求項１０に記載の装置であって、前記ブロー金型（２６）を更なるブロー金型（２８）に対面させ、
    前記型枠（３２）を２つの前記ブロー金型（２６，２８）の間に配置し、
    ブロー成形の間、２つの前記ブロー金型（１０，１２）内にて各１つの容器シェル（１０，１２）を同時に成形し、
    その後、前記容器シェル（１０，１２）を前記型枠（３２）から該型枠に沿って切り離す、装置。
12. 請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の装置であって、前記型枠（３２）は、複数の引込み・展開可能な型要素（３５）から構成されることにより、前記プリフォーム（３６）の管の横方向から見た場合、管状の前記プリフォーム（３６）の案内時に前記型枠（３２）を前記プリフォーム（３６）の内径（Ｄ）よりも小さな寸法サイズとし、プラスチックのブロー成形中に前記型枠（３２）を拡張状態とすることを特徴とする、装置。
13. 請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の装置であって、前記発泡構造を形成するために、前記各ブロー金型（２６，２８）は、前記プリフォーム（３６）に真空を作用させる構成とすることを特徴とする、装置。
14. 請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の装置であって、前記周縁フランジ（１４，１６）の形成中に、ネジ孔（１８）および／または周縁溝（２４）および／または周縁突出部も形成する、装置。
15. 請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の装置であって、前記各容器シェル（１０，１２）は、容量が２５０〜５０００Ｌ、特に１０００〜４０００Ｌである、装置。

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