JP4368801B2 - 冷却チューブ及びその使用方法 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、一般的には、冷却チューブに関しており、具体的には、しかし排他的にではなく、プラスチック射出成形機において使用される冷却チューブであって、プラスチックのパリソン又はプレフォームのようなプラスチック製品を冷却するためのものへの適用が可能である。より具体的には、本発明は、それらの冷却チューブの構成に関しており、また、例えば、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)等から作られるプレフォームの製造プロセスに関連して、そのようなチューブを製造し且つ使用する方法にも関している。

発明の背景
サイクル時間を加速するために、成形機は、射出成形サイクルと同時に作動する成形後冷却システムを備えるべく進化させられてきた。より具体的には、一の射出サイクルが行われつつある間、成形後金型冷却システム(通常、ロボット製品取出装置との相補的な態様で作用する)が、それより以前に形成された１組の成形物品であって、依然として比較的熱いが限られた取扱いを可能にするに十分に堅くなっている時点において金型から取り出されたものに作用する。

成形後温度状態調節(又は冷却)金型、ネスト又はチューブは、当業界において良く知られている。通常、そのような装置は、アルミニウム又は良好な熱伝導性を有している他の材料で作られている。更に、成形プラスチック製品(例えば、プラスチックのパリソン又はプレフォーム)の成形後温度状態調節を行うために、流体冷却された冷却チューブを使用することも、知られている。通常、そのようなチューブは、在来の機械加工方法により、中実の素材から形成される。

冷却効率及びサイクル時間性能を向上させるために、ＥＰ特許第０ ２８３ ６４４号は、多位置取出プレートを記載しており、この多位置取出プレートは、２回以上の射出サイクルの間、多数の組のプレフォームを格納する能力を有している。換言すると、各組のプレフォームは、２回以上の射出サイクルの間、それらのプレフォームを冷却チューブ内に保持することにより、増加させられた期間に亘って、強調された伝導冷却にさらされる。増進させられた冷却により、プレフォームの品質が、高められる。適切な時点において、１組のプレフォームが、(通常は機械式の突出機構によって)取出プレートからコンベヤ上へ放出され、これにより、今や空になっている１組の冷却チューブ内へ新しい１組のプレフォームが挿入されることが、可能になる。

欧州特許ＥＰ ０ ２６６ ８０４号は、アーム端部成形用具(ＥＯＡＴ)と共に使用される密接嵌合冷却チューブを記載している。密接嵌合冷却チューブは、水で冷却されると共に、部分的に冷却されたプレフォームを受容すべく配設されている。より具体的には、閉じられている金型内でプレフォームが幾分かの冷却を受けた後に、金型が、開かれ、ＥＯＡＴが、金型のキャビティ側部とコアー側部との間に延ばされ、プレフォームが、コアーから冷却チューブ内へ移され、そして、冷却チューブが、熱伝導を通して、プレフォームの外面を冷却すべく作用する。プレフォームが冷却する際に、それは、収縮し、そして、チューブ内で更に摺動してチューブ内に嵌合する。

既知の冷却チューブ構成体に伴う問題は、(たとえ導入の時点でなくとも、或る時点において)プレフォームが冷却チューブの内側壁との接触を緩めるということであり、熱接触の減損は、冷却効率を低下させると共に、不均一な冷却を引き起こす。理解されるように、不均一な冷却は、製品の欠陥(全体形状の変形とプラスチックの結晶化(曇って見える領域を結果的にもたらす)とを含む)を誘発し得る。更に、接触の欠如は、プレフォームの円周を長円形にさせ得る一方、冷却作用の減損は、過度に高い温度においてプレフォームが冷却チューブから取り出されるということを意味し得る。表面の掻き傷と全体寸法に関する変形とを引き起こすのに加えて、過度に高い温度におけるプレフォームの早期取出しは、プレフォームの半溶融外面であって、チューブ又は別のプレフォームのいずれかに粘着するものをも結果的にもたらし得、これらの全ての作用は、明らかに望ましくないと共に、製品不良とコスト上昇とを製造者にもたらす。従って、プレフォームの外面と冷却チューブの内部側壁との間の接触を達成し及び/又は維持する手段を備えている冷却チューブを構成することは、望ましい。

米国特許第４,０４７,８７３号は、射出吹込金型を開示しており、この射出吹込金型においては、キャビティが、焼結多孔質側壁であって、冷却チューブの側壁との接触状態へと真空がパリソンを吸引するのを可能にするものを有している。

米国特許第４,０４７,８７３号は、二軸延伸吹込成形物品を製造する方法及び装置を開示しており、これらの方法及び装置においては、縦方向及び半径方向に膨張させる工程が、それぞれ、縦方向延伸用の金型及び半径方向延用の吹込成形用金型において逐次的に行われる。特に、縦方向延伸用金型内でパリソンを縦方向に延伸する方法が、記載されており、その縦方向延伸用金型は、多孔質構造体内に形成されているキャビティと、その多孔質構造体に沿って構成されている複数の圧力制御ゾーンとを具備している。

特開昭５６−１１３４３３号は、中空製品を製造する方法を開示しており、その方法は、多孔質構造体内に形成されているキャビティを具備している真空成形型内へフォームパリソンを押出成形し、続いて、そのパリソンを中空製品へと真空成形する工程を備えており、それにより、中空製品内の気泡は、つぶれることがない。

独国特許文献ＤＥ １９７ ０７ ２９２号は、無菌のボトルを製造する方法及び装置を記載しており、その方法は、パリソンを真空成形型内へ押出成形し、続いて、そのパリソンを真空吸引によって金型内で膨張させる工程を備えており、それにより、病原菌が、在来の吹込成形の場合のようには、ボトル内へ入らなくなる。

米国特許第４,２０８,１７７号は、多孔質エレメントを収容している射出金型キャビティを開示しており、その多孔質エレメントは、冷却流体通路と連通しており、この冷却流体通路は、多孔質プラグを通る流体の流量を変化させるべく、冷却流体を種々の圧力にさらす。

米国特許第４,２９５,８１１号及び米国特許第４,３０４,５４２号は、多孔質金属の壁部を有している射出吹込コアーを開示している。

Ｍｉｋｅｌｌ Ｋｎｉｇｈｔｓによる、“Ｐｏｒｏｕｓ Ｍｏｌｄ’Ｂｉｇ Ｄｒａｗ”と題されている、“Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｏｎｌｉｎｅ”の論文であって、２００２年７月２７日にインターネットから印刷されたものは、ＭＥＴＡＰＯＲ(登録商標)と呼ばれている多孔質成形用具複合材料を開示している。この論文は、孔を僅かに塞いで、表面仕上を向上させ且つ多孔度を低減させるべく、その材料を研磨する技法を開示している。

Ｓｃｏｔｔ Ｗ．Ｈｏｐｋｉｎｓによる、“Ｐｏｒｏｕｓ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｍｏｌｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ”と題されている、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｌｄ Ｓｔｅｅｌ，Ｉｎｃ．からの論文であって、２００２年７月２７日にインターネットから印刷されたものも、多孔質アルミニウム金型材料を開示している。上記の２つの論文に開示されている材料及び用途は、金型自体内でのプラスチックの真空熱成形に言及しており、その金型内において、予熱されたプラスチックのシートが、金型部分の多孔質構造体を通して引かれた真空により、単一の金型部分内へ吸引される。

既知の冷却チューブに伴う別の問題は、それらが、製作し且つ組み立てるのに、高価であり且つ時間を浪費するということである。更に、通常のロボット取出システムは１組又は２組以上のアレー状の冷却チューブを備え得る、ということを考慮すると、冷却チューブの作業質量(即ち、冷却水を含む)が、具体的な懸念材料となり、従って、ロボットによって支持される累積質量が、直ぐに、作業及び/又は設計に関する重要な検討課題(即ち、ロボットに関する慣性又は運動量の問題)となる。更に、ロボットは、通常、単一のサイクルで、何十個ものプレフォームを取り出すべく作動し(現存のＰＥＴシステムは、射出サイクル当り、最多で１４４個のプレフォームを製造する)、この結果、ロボットによって消費されるエネルギとロボットの技術的な仕様とが、不幸なことに、比較的高くなる。従って、高い仕様のロボットの準備及び操作は、かなりの金銭上のコスト不利益を最終使用者に課すことになる。このため、単純化された構造に従って冷却チューブを構成し且つ単純化された方法に従って冷却チューブを製造することは、望ましい。更に、冷却チューブの作業質量を低減させる努力において、冷却チャンネルを、比較的開放しているチャンネルとして構成することも、望ましい。

米国特許第４,１０２,６２６号及び米国特許第４,７２９,７３２号は、典型的な従来技術のシステムのものであり、それらは、チューブ本体の外面に機械加工された外部冷却チャンネルを形成されている冷却チューブを示しており、そして、スリーブが、本体へ組み込まれ、これにより、チャンネルが、閉じ込められると共に、本体の周りを冷却液が循環するための、閉じ込められた封止路が、提供される。

ＷＯ ９７/３９８７４号は、焼戻金型を開示しており、この焼戻金型は、それの本体内に設けられている円形冷却チャンネルを有している。

ＥＰ ０ ７００ ７７０号は、別の構成を開示しており、この別の構成は、内側チューブ組立体及び外側チューブ組立体であって、それらの間に冷却チャンネルを形成しているものを備えている。

米国特許第５,８７０,９２１号は、定められた内径を備えている空間を有している押出形材又はチューブのアルミニウム合金物品を製造するのに使用される押出ダイを開示している。

発明の概要
本発明の第１の側面によると、チューブ組立体に関する構造及び/又は工程が、提供され、そのチューブ組立体は、比較的熱い、従って、可鍛性の、成形プラスチック製品に、それが成形構造体によって成形された後に、作用する。チューブ組立体は、輪郭を付されている内面を有している多孔質部材であって、成形プラスチック製品の外面部を受容するものを備えている。内面は、好適に、冷却されるべき成形プラスチック製品の外面部と実質的に対応すべく輪郭を付されている。チューブ組立体は、また、多孔質部材と協働すべく構成されている真空構造体であって、内面の隣に減圧を供給するものをも備えている。作動時において、減圧は、チューブ組立体内に位置させられ得る、可鍛性の成形プラスチック製品の外面部のかなりの部分が、冷却する際に、内面の輪郭に実質的に対応している輪郭を獲得することを可能にすべく、チューブ組立体内に位置させられ得る可鍛性の成形プラスチック製品の外面部を多孔質部材の内面と接触させ、もって、少なくとも１つのプラスチック製品の外面部の形状の外観が損なわれるのが、実質的に防止される。

本発明の第２の側面によると、真空構造体と協働すべく構成されている多孔質冷却キャビティに関する構造及び/又は工程が、提供され、その多孔質冷却キャビティは、比較的熱い、従って、可鍛性の、成形プラスチック物品を、それが成形構造体によって成形された後に、受容し且つ冷却する。多孔質冷却キャビティは、多孔質材料で形成されている多孔質部材を備えている。多孔質部材は、(i)成形プラスチック物品の外面の部分の形状を実質的に反映すべく輪郭を付されている内面と、(ii)真空連結構造体とを備えている。 多孔質部材の真空連結構造体は、真空構造体と協働すべく構成されており、真空構造体は、可鍛性の成形プラスチック物品の外面部が、冷却する際に、内面の輪郭に実質的に対応している輪郭を維持することを可能にするために、可鍛性の成形プラスチック物品の外面の部分を多孔質部材の内面と接触させるべく、多孔質部材の内面の隣に減圧を供給し、もって、成形物品の外面部の形状の外観が損なわれるのが、実質的に防止される。

本発明の第３の側面によると、アーム端部成形用具に関する構造及び/又は工程が、提供され、そのアーム端部成形用具は、射出成形機におけるロボットアームによって運ばれるべく構成されている。アーム端部成形用具は、ロボットアームへ連結されるべく構成されているキャリアであって、少なくとも１つの成形物品冷却装置を搭載しているものを備えている。少なくとも１つの成形物品冷却装置は、多孔質内面を有しているいる多孔質部材を備えており、その多孔質内面は、比較的熱い、従って、可鍛性の、成形物品の外面の部分の形状を実質的に反映すべく輪郭を付されている。アーム端部成形用具は、更に、多孔質部材を通して空気を排気すべく構成されている排気構造体を備えている。作動時において、多孔質部材は、多孔質内面を通しての空気の排気であって、多孔質部材内の可鍛性の成形物品が膨張して多孔質内面と接触することを引き起こすものを支え、もって、少なくとも１つのプラスチック製品の外面部の形状の外観が損なわれるのが、実質的に防止される。

本発明の第４の側面によると、射出成形ロボットに関する構造及び/又は工程が、提供される。射出成形ロボットは、射出成形機に隣接して配置されるべく構成されているアーム部材と、アーム部材へ連結されるべく構成されているキャリアであって、少なくとも１つの成形物品冷却装置を搭載しているものとを備えている。少なくとも１つの成形物品冷却装置は、多孔質内面を有している、取外し可能な多孔質部材を備えており、その多孔質内面は、比較的熱い、従って、可鍛性の、成形物品の外面の部分の形状を実質的に反映すべく輪郭を付されている。射出成形ロボットは、更に、少なくとも１つの多孔質部材を通して空気を排気すべく構成されている排気構造体を備えている。作動時において、多孔質部材は、多孔質内面を通しての空気の排気であって、少なくとも１つの多孔質部材内の可鍛性の成形物品が膨張して多孔質内面と接触することを引き起こすものを支え、もって、少なくとも１つのプラスチック製品の外面部の形状の外観が損なわれるのが、実質的に防止される。

本発明の第５の側面によると、射出成形機に関する構造及び/又は工程が、提供される。射出成形機は、少なくとも１つの、比較的熱い、従って、可鍛性の、プラスチック製品を成形する成形構造体を備えている。射出成形機は、更に、輪郭を付されている内面を有している、少なくとも１つの多孔質冷却キャビティであって、少なくとも１つのプラスチック製品を、それが成形構造体によって成形された後に、保持し且つ冷却すべく構成されているものを備えている。内面は、冷却されるべき少なくとも１つのプラスチック製品の外面部と実質的に対応すべく輪郭を付されている。射出成形機は、また、少なくとも１つの真空チャンネルであって、周囲圧力よりも低い圧力を内面へ供給すべく構成されているものをも備えている。作動時において、内面の隣の、周囲圧力よりも低い圧力は、少なくとも１つのプラスチック製品の外面部を少なくとも１つの多孔質キャビティの内面と接触させ、もって、少なくとも１つのプラスチック製品の外面部の形状の外観が損なわれるのが、実質的に防止される。

本発明の第６の側面によると、比較的熱い、従って、可鍛性の、成形プラスチック製品を冷却する方法に関する構造及び/又は工程が、提供され、もって、少なくとも１つのプラスチック製品の外面部の形状の外観が損なわれるのが、実質的に防止される。その方法は、(i)冷却されるべき成形プラスチック製品の外面部と実質的に対応すべく輪郭を付されている被輪郭付与内面を備えている多孔質冷却キャビティ内へ、成形プラスチック製品を受容する工程と、(ii)多孔質冷却キャビティの被輪郭付与内面の隣に減圧を供給して、成形プラスチック製品の外面部を被輪郭付与内面との接触状態へと移動させ、これにより、実質的に対応している形状を成形プラスチック製品の外面部に獲得させる工程と、(iii)熱放散路を通して成形プラスチック製品から熱を奪って、外面の形状が維持される程度にまで成形プラスチック製品を凝固させる工程と、(iv)成形プラスチック物品を取り出す工程とを備えている。

本発明の第７の側面によると、成形プラスチック物品を形成する構造体及び工程が、提供される。その成形プラスチック物品は、この成形プラスチック物品の外面の少なくとも部分の形状であって、多孔質冷却キャビティの被輪郭付与内面によって定められているものを有しており、その被輪郭付与内面は、比較的熱い、従って、可鍛性の、冷却されるべき成形物品の外面の部分の形状を実質的に反映すべく輪郭を付されている。成形プラスチック物品は、(i)可鍛性の成形プラスチック物品を多孔質冷却キャビティ内へ受容するプロセスと、(ii)多孔質冷却キャビティの被輪郭付与内面に沿って構成されている複数の細隙空間を通して、成形プラスチック物品を取り囲んでいる空気を排気して、成形プラスチック物品の外面の部分を被輪郭付与内面との接触状態へと移動させ、これにより、被輪郭付与内面に実質的に対応している形状を成形プラスチック物品の外面の部分に獲得させるプロセスと、(iii)成形プラスチック物品の外側形状が維持されるように、熱放散路を通して成形プラスチック物品から熱を奪って、成形プラスチック物品を十分に凝固させるプロセスとにより、形成され、もって、冷却した成形プラスチック物品の外面の部分は、多孔質冷却キャビティの細隙空間に実質的に対応している表面仕上を有している。

本発明の第８の側面によると、冷却チューブであって、この冷却チューブ内に受容される射出成形物品の部分を冷却するものに関する構造及び/又は工程が、提供される。好適な実施形態によると、冷却チューブは、押出チューブ本体であって、内面及び外面と、それらの間に配置されている複数の冷却チャンネルとを有しているものを備えており、複数の冷却チャンネルは、前記押出チューブ本体の縦方向に配設されている。冷却チューブは、更に、前記冷却チャンネルの間に構成されている接続チャンネルであって、前記冷却チャンネルを少なくとも１つの冷却回路へと相互接続しているものと、押出チューブ本体の各端部において構成されているシールであって、冷却チャンネルを塞ぐものと、前記押出チューブ本体内の、前記少なくとも１つの冷却チャンネル用の入口及び出口とを備えている。冷却チューブは、また、前記押出チューブ本体の遠位端部に配置されているプラグをも備えている。前記押出チューブ本体の内面と、前記プラグ上に構成されている内面とが、前記成形物品の前記部分の外面の輪郭と実質的に一致している被輪郭付与キャビティをもたらすべく機械加工されている。

本発明の第９の側面による、冷却チューブを押し出す方法は、(i)チューブ本体を押し出す工程であって、チューブ本体は、内面と、外面と、それらの間に配置されており且つ前記チューブ本体の縦方向に配設されている複数の冷却チャンネルとを有している、ものと、(ii)チューブ本体の内面を、成形物品の外面と実質的に一致させるべく、機械加工する工程と、(iii)冷却チャンネルの間に接続チャンネルを構成する工程と、(iv)プラグを形成する工程とを備えている。

本発明は、冷却チューブ構造体を好都合に提供し、その冷却チューブ構造体は、冷却チューブ内に位置させられている、成形されたばかりのプラスチック製品を急速に且つ能率的に冷却すべく機能し、これにより、プレフォームの強靭さが、向上すると共に、概して、サイクル時間が、高められる。更に、ＰＥＴを冷却することに関連して、また、比較的高い温度にプレフォームを長時間さらすことから生じる、アセトアルデヒドの好ましくない生成に関連して、本発明によって与えられる急速冷却は、飲料容器のような完成プラスチック製品における、受け入れることのできない高レベルのアセトアルデヒドの存在の危険を、有利に減少させる。有利に、本発明は、プレフォームのような成形製品の、要求されており且つ定められている形状を維持することを追及している。

加えるに、本発明は、押出冷却チューブを好都合に提供し、その押出冷却チューブは、より容易に製造されると共に、軽量構造のものであり、この軽量構造は、有利に、ロボットの仕様に関する要求を引き下げさせ及び/又はロボットのサイクル時間を向上させる。更に、冷却チューブは、改良され且つ一体に形成されているチャンネルの結果として、高められた冷却能力を有している。

加えるに、本発明の代替実施形態は、成形物品を真空成形することのできるチューブ組立体を提供する。

ここで、本発明の例示的な実施形態が、添付図面を参照して、記載されよう。

好適な実施形態の詳細な記載
ここで、本発明が、実施形態に関して記載され、その実施形態においては、多孔質冷却チューブが、プラスチック射出成形機において使用されている。但し、製品の成形に続いて、その製品を冷却することが冷却チューブ等によって企てられているところの如何なる技術に対しても、本発明は、等しく適用可能である。例えば、本発明は、射出成形機及び吹込成形機からの製品移送機構において、用途を見出し得る。

図１は、典型的な射出成形機１０であって、本発明の冷却チューブを支持する装置と協働することのできるものを示している。各射出サイクルの間、成形機１０は、この成形機１０内に位置させられている相補的な金型部分１２,１４によって画成されている金型キャビティの数に対応している、多数のプラスチックのプレフォーム(又はパリソン)を製造する。

射出成形機１０は、特別な制限なしに、固定盤１６及び可動盤１８のような成形構造体を備えている。動作時において、可動盤１８は、ストロークシリンダ(図示せず)等により、固定盤１６に対して移動させられる。型締力が、容易に認識されるように、タイバー２０,２２と成形機型締機構３５との使用を通して、成形機内に発揮させられ、その成形機型部分１２,１４は、一緒になって、１つ以上の金型キャビティ２２,２４を通常は有して型締機構は、通常、液圧システムを用いて金型型締力(即ち、型締トン数)を発生する。金いる金型を構成し、この場合、金型部分１２,１４は、各々、可動盤１４及び固定盤１６のうちの一方に位置させられている。取出プレートのようなアーム端部成形用具(ＥＯＡＴ)２８を運搬すべく、ロボット２６が、固定盤１６及び可動盤１４に隣接して設けられている。取出プレート２８は、各射出サイクルにおいて製造されるプレフォーム３２の数に少なくとも対応している、多数のプレフォーム冷却チューブ３０を収容しており、また、その数の倍数であってもよい。使用時、型開き位置(図１に示されている)において、ロボット２６は、取出プレートを、通常、金型のコアー側部との整合状態へと移動させ、その後、このロボット２６は、ストリッパープレート３３の作動によってそれぞれのコアーからそれぞれ整合した冷却チューブ３０内へと成形物品(例えば、プレフォーム３２)が抜き取られるまで、待つ。

冷却チューブ３０は、通常、成形物品(例えば、プレフォーム３２)の外側輪郭を反映すべく賦形されており、そこで、ＰＥＴプレフォームとの関連においては、冷却チューブ３０は、好適に、円筒状に賦形されており且つ端部が開放させられている、中空のチューブであり、各チューブは、それの底面にチャンネルを有しており、このチャンネルは、真空装置又は吸引装置３４であって、プレフォーム３２をチューブ３０内に吸い込むべく及び/又は単純に保持すべく作動するものに接続されている。

理解されるであろうように、通常、取出プレート２８は、適切なヒートシンクへの接続により及び/又は複数の技法(内部水チャンネルを含む)の組合せにより、冷却されよう。

図２は、内側多孔質インサート５２を具備している冷却チューブ組立体５０を示しており、その内側多孔質インサート５２は、好適に、約３〜２０ミクロンの範囲内の多孔度を有している多孔質アルミニウムのような材料で作られている。基材の多孔質は、通常、それの材料配置により又は化学除去(若しくは調節)処理プロセスにより、達成され、その化学除去(若しくは調節)処理プロセスにおいては、細隙空間が、基材内へ誘発され、これにより、ハネカム又は硬化スポンジに幾分似ている内部構造が、生成される。ＭＥＴＡＰＯＲ(登録商標)及びＰＯＲＣＥＲＡＸ(登録商標)(共にＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｌｄ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ によって製造されている)のような、容易に商業的に入手可能な材料が、本明細書に記載されている好適な実施形態に関して議論されているが、本発明は、基材の材料を貫通する連通チャンネルであって、３〜２０ミクロンの範囲以外のサイズを有しているものを利用することもできる。いずれにしても、多孔度は、表面仕上の関数であり、そして、理解されるであろうように、表面の加工の機械加工が、材料を貫通する多孔度に影響を及ぼし得る。好適な実施形態においては、内側多孔質インサート５２は、一定の強度と機械的な弾性とを有している構造体から作られている。ただし、内側多孔質インサートは、グラファイトのような物質からでも作られ得る。好適に、内側多孔質インサート５２は、熱伝導体(例えば、金属ベース複合材料又は焼結複合材料)であり、この場合、特に好適に、熱伝導性が、良好である。

理解されるであろうように、ＭＥＴＡＰＯＲ(登録商標)は、アルミニウムとエポキシ樹脂との組合せであって、約６５〜９０％のアルミニウム粉と３５〜１０％のエポキシ樹脂との混合比を有しているものである。

典型的な冷却チューブ組立体５０は、約１００ミリメートル(ｍｍ)の内部長さ寸法、約２５ｍｍの内径及び約４０ｍｍの外径を有し得、これらの寸法は、成形物品のサイズを反映している。勿論、チューブは、冷却されつつある具体的なプレフォームの形状に適合させるべく、異なる寸法及び長さで作られ得る。

実用的な大局観から、多孔質インサート５２は、チューブ本体５４内に好適に位置させられており、そのチューブ本体５４は、スリーブ５６によって囲まれている。冷却チャンネル(又は通路)５８が、チューブ本体５４に隣接して、任意に切削加工され又は他の方法で形成されていると共に、冷却流体(例えば、空気、気体又は液体)を本体５４とインサート５２とへ運搬し、これにより、熱が、多孔質インサート５２内の成形プラスチック製品から取り出される。各冷却チャンネルは、複数の、弧状の、細長いスロットから成る断面を有すべく好適に構成されており、それらのスロットは、それぞれの冷却キャビティの内径の円周の５０％超に亘って延びている。あるいは、単位時間内にプレフォームから十分な熱をヒートシンクが取り出すことができるならば、チューブ本体５４は、単純に、ヒートシンクへ直接的に且つ熱的に連結され得、これにより、チューブとアーム端部成形用具との総合全体重量が、低減させられる。

スリーブ５６とチューブ本体５４との間のシール６０〜６２が、冷却流体を溝５８内に収容している。チャンネル６６が、多孔質インサート５２の外面に、切削加工され又は他の方法で形成されていると共に、多孔質インサート５２の多孔質構造を通して真空を適用する手段を提供している。

チャンネル６６以外の、多孔質インサート５２の外面は、インサート５２とチューブ本体５４との間に良好な面接触が維持されるように、構成されており、これにより、多孔質インサートから成形プラスチック製品への熱伝達が、最適化される。新しく装填された成形プラスチック製品３２(図３に示されている)が、図４に示されているように、サイズにおいて膨張させられて、多孔質インサートの内面８２に接触するように、真空が、多孔質インサートを通して適用される。従って、熱は、成形プラスチック製品３２から多孔質インサート１へ、そして、多孔質インサート１を通り、冷却されたチューブ本体５４へ伝導させられる。プレフォーム３２のドーム部８０の位置は図３において誇張されているということと、図３は冷却チューブ組立体５０内へプレフォームが導入されつつある段階を表しているということとが、留意される。

吸引又は真空の適用下で、周囲圧力よりも低い圧力が、インサート５２の外側に存在し、これにより、空気が、多孔質インサート５２を通って、それの内面８２からチャンネル６６内へ流れる。この吸引は、順次、周囲よりも低い圧力を、成形プラスチック製品の外面において生じさせ、その成形プラスチック製品は、多孔質インサート５２の内面８２との接触状態へと移動させられる。

３〜２０ミクロンの細隙空間を有しているＭＥＴＡＰＯＲ(登録商標)インサートとのＰＥＴ環境においては、このシステム用の作業真空圧は、約２５４〜７６２水銀柱ミリメートル(１０〜３０水銀柱インチ)(Ｕ３.６ｓ Ｂｅｃｋｅｒ 排気ポンプを用いて)の範囲内で達成可能である。しかしながら、適用される真空圧は、プラスチック材料の機械特性によって最終的に決定される(且つプラスチック材料の機械特性の関数である)。

また、正圧が、冷却チューブの内面の少なくとも部分とプレフォームが接触するのを引き起こすべく、プレフォームの内側へ(流体インゼクタとリップシールとにより)適用され得る(但し、これは、封止されたシステムを必要とする)。従って、あらゆる適切な差圧が、製品の形状と、冷却することを含んでいるサイクル時間とに依存して、冷却チューブの内面とプラスチック製品の外面との間に適用され得る。プレフォームの外面全体(円筒状外面及び遠位先端部における球状外面即ちドーム８０)が多孔質インサート冷却チューブと接触する、ということが、望ましい。但し、実際には、プレフォームの外側輪郭は、例えば、プレフォーム３２の頸部加工部に隣接する内方テーパー部８４に沿って、そのことを妨げ得る。しかしながら、冷却チューブ及び真空構造体は、プラスチック製品のデザインと、プラスチック製品の冷却を必要としている部分とに依存して、プレフォームの任意の部分を冷却チューブと接触させるべく設計され得る。更に、プラスチック製品の種々の冷却分布をもたらすべく、真空(又は正圧)は、１段階で、２段階で、３段階で又は４段階以上で適用され得る。例えば、プレフォームの厚い部分は、冷却チューブと即座に接触させられ得る一方、プレフォームの薄い部分は、もっと後に冷却チューブと接触させられ得る。一般的に、プレフォームは、損傷が生じる恐れを抱くことなく、プレフォームを乱暴に取り扱うことを許容するに十分な時間だけ、冷却チューブ５０との接触状態にあり、この場合、それは、プレフォームの材料、サイズ及び断面輪郭に依存する。

成形プラスチック製品と接触する、多孔質インサート５２の表面仕上(即ち内面８２)を向上させ、これにより、成形製品の表面の斑点を最少にすべく、多孔質インサート５２の多孔度は、低下させられ得る。しかしながら、インサート５２の多孔度の低減は、また、それを通過する空気の流量をも減少させる。適度の流量減少は、許容され得る。何故ならば、それは、生成される真空の効果を大きくは妨害せず又はそれの強度を減少させないからであり、特に、成形製品の表面が一旦インサートと接触すると、全ての気流が、止むからである。気流の速度は、成形製品３２がチューブ５２へ最初に入ったときに真空が生成されるところの速度に、影響を与えるだけである。多孔度の低減は、切削処理及び研削処理によって達成されるのに対し、油砥研磨又は電気放電の追加のプロセス工程は、表面の細隙空間から屑を取り除いて、多孔度を高め得る。いずれにしても、容易に理解されるであろうように、材料を通過する流量は、加えられる圧力及び多孔度の両方の関数である。

冷却チューブ５０の内側では、成形プラスチック製品への入口にある成形製品の、部分的に冷却された(しかし、依然として可鍛性の)状態のために、真空は、直径において且つ多分長さにおいても成形プラスチック製品が膨張することを引き起こす。成形製品は、それの外面の大部分に適用される真空にさらされる一方、それの内面は、周囲圧力にさらされる。

図５において、成形製品３２の支持押縁１００が、製品が冷却して収縮する際に、製品がチューブ内へ更に入るのを防止する。この場合、真空が、製品の閉塞端部をチューブ内へ吸い込む一方、支持押縁は、反対側の端部が追従するのを防止する。全ての実施形態において、真空は、製品が形状を変化させることを引き起こし、これにより、製品の外面と多孔質インサート５２の対応内面との間に最初に存在しているクリアランスは、実質的に排除される。

直径に関する特徴部(例えば、内方テーパー部８４)を有している成形プラスチック製品の場合、それらの特徴部は、膨張段階の間、実質的に変形させられない。多孔質インサート５２の内部寸法の構成及びサイズは、その寸法が冷却されつつある製品の対応寸法と調和し又はその対応寸法よりも僅かに大きくなるように、作られており、これにより、プラスチック製品の形状の美観を損なうことが、実質的に防止される。

冷却チューブ５０の開放端部における端部シール１０４(図３)が、組立体内に真空を最初に確立する(且つ必然的に維持する)ための手段を提供する。多孔質インサート５２のセクションであって、支持押縁１００の下方の、図４に示されている領域１０６のような、プレフォームの部分と係合しないものが存在する場合には、内壁８２との接触状態を成形製品が維持することを保証して、製品が冷却する際の製品の収縮作用に抵抗するために、端部シール１０４が、必要とされ、そうでない場合には、端部シール１０４は、省略され得る。真空が存在しないならば、製品の収縮は、この製品の外壁とインサート５２の内部冷却壁との間の分離(及び、この故に、結果として生じる吸引の減少)を引き起こし、これにより、製品からインサートへの且つ冷却チューブ内への熱の伝達が、妨げられる。従って、真空の連続的な供給は、成形製品の外面とインサートの内壁８２との間の密接な接触が維持されることを保証し、これにより、冷却性能が、最大にされる。

図３を参照するに、チューブ組立体５０は、螺子１１２により、キャリアプレート又は取出プレート１１０へ好適に締着されている。インサート５２は、カラー１１４により、組立体内に維持されており、そのカラー１１４は、チューブ本体５４の端部上へ螺着され、又は締着され、さもなければ、他の在来の手段によって連結されている。冷却流体チャンネル入口１１６と冷却流体チャンネル出口１１８とが、キャリアプレート１１０に設けられている。真空チャンネル(又は通路)１２０も、キャリアプレート１１０に設けられている。十分な冷却時間が経過した後、真空が、加圧された気流(真空ポンプの機能の逆転による)で置き換えられ、そして、製品が、その圧力により、チューブ組立体５０から取り出される。

図５及び図６は、冷却チューブの代替実施形態１５０を示しており、この冷却チューブにおいては、チューブ本体５４とスリーブ５６とが、一体化冷却チャンネルを収容している押出チューブで置き換えられている。アルミニウム押出品１５２が、チューブ本体を形成していると共に、一体化冷却チャンネル１５４を収容しており、これらの一体化冷却チャンネル１５４は、チューブの各端部における溝１５６により、互いに他方と互い違いに接続されている。封止リング１５８が、チューブの端部を塞いでおり、これにより、冷却回路の完全な状態が、完成させられる。多孔質アルミニウムインサート１６０であって、真空用のチャンネルとして作用する外部溝１６２を有しているものが、スペーサ１６４及びカラー１６６であって、螺子又は他の在来の締結機構によってチューブへ取着されているものにより、位置させられている。チューブ組立体は、ボルト１６８及びクランプ８００のような、適切な外部締付手段により、キャリアプレート１１０へ締着されている。この代替実施形態は、より低い製造コストと、それの押出本体構成要素による、向上した冷却効率とを有している。

図７は、異なる形状を有している成形製品を冷却するための第２代替実施形態を示している。この構成においては、冷却チューブの頂部と支持押縁１００の下側部との間の端部シール(図３の参照数字１０４)は、必要ない。多孔質インサート２００は、カラー２０１により、押出チューブ１５２内に保持されており、そのカラー２０１は、冷却チューブ(この場合においては、押出チューブ１５２)の頂部上へ螺子２０２によって螺着され又は適切な手段によって締着されている。通常はアルミニウム等で作られている、カラー２０１は、インサート２００の開放端部の内側輪郭形状２０４に従うべく、内方に延びており、その内側輪郭形状２０４は、冷却されつつある製品の輪郭と調和し又はその輪郭よりも僅かに大きい。カラー２０１は、十分な効力のシールを提供し、これにより、多孔質インサートへ適用される真空は、製品を、インサートの内面に対して密接に当接させて冷却させるべく、サイズにおいて膨張させることが可能になる。この場合において、図８は、必要な最初の封止をリップシール２１０が如何にして提供し得るかを示している。なお、その最初の封止は、緩く嵌る製品の装填後に、真空が有効になるのを可能にするためのものである。

本発明の(作業環境における)冷却チューブを構成し且つ使用する方法であって、冷却及び製品成形を強調するためのものが、上述された。簡潔に言えば、本発明の実施形態のうちの一の実施形態に従って構成された多孔質冷却チューブは、多孔質冷却チューブインサートと、任意ではあるが好ましい、冷却流体チャンネルとを有している冷却チューブ組立体を切削加工し又は押出加工することにより、製造される。多孔質インサートは、多孔度を低減させるべく且つより微細な仕上を成形製品の外面に提供すべく、研磨され、塗装され、又は他の方法で処理され得る。冷却流体チャンネルは、チューブ内部に完全に閉じ込められていてもよく、又は多孔質インサートの外面に形成されている開放チャンネル上にスリーブを置くことによって形成されていてもよい。真空チャンネルは、多孔質インサートの外面に切削加工又は押出加工されていてもよく、又は多孔質インサートの外面に隣接して別体の構造体を設けられていてもよい。冷却チューブの閉塞端部は、チューブ内への機械加工によって形成されていてもよく、又は冷却シリンダの一方の開放端部内へ嵌入するプラグを具備していてもよい。そして、要求されている圧力管理をもたらすべく、上述のように、適切なシールが、冷却チューブの両端部に嵌められる。

動作時において、成形されたばかりのプラスチック製品が、金型キャビティから抜き出され、そして、冷却チューブ内へ挿入され且つその中に好適に封止される。次いで、真空(又は部分真空)が、多孔質インサートを通して、それの外面からそれの内面へ適用され、これにより、プラスチック製品は、長さ及び直径において膨張させられて多孔質インサートの内面と接触する。冷却流体が、多孔質インサートから熱を奪いつつ、冷却チャンネルを通って循環し、その多孔質インサートは、成形製品から熱を奪う。十分な冷却が完了すると(成形製品の外面が凝固して十分な剛性を獲得すると)、真空が、解放され、そして、成形製品は、例えば、輸送用のビンの中へ放出される。所望されるならば、成形製品を冷却チューブから押し出すべく、正圧が、真空チャンネルを通して適用され得る。

以上のように、記載されてきたものは、部分的に冷却された成形製品の冷却を向上させる、新規な冷却チューブ組立体であり、この新規な冷却チューブ組立体は、製品の外面と冷却されたチューブの内面との間の密接な面接触を、冷却サイクルの間、維持する手段を提供する。開示された成形後冷却装置は、製品を僅かに膨張させて冷却面と接触させるべく且つ製品が冷却する際に接触を維持すべく、真空を好適に使用しており、これにより、製品を冷却面から引き離す傾向にある収縮が、妨害される。

本発明は、また、冷却チューブが押出チューブを備えているところの実施形態についても記載され得る。押出冷却チューブは、プラスチック射出成形機において具体的な用途を有している。但し、本発明は、製品の成形に続いて、その製品の冷却が冷却チューブ等によって企てられているところの如何なる技術に対しても、等しく適用可能である。例えば、本発明は、射出成形機及び吹込成形機からの製品移送機構において、用途を見出すことができる。

図９は、本発明の実施形態の冷却チューブ３５０の断面図を示している。冷却チューブ３５０は、ワンピースの押出チューブ３５２であって、外面３８４とプレフォーム３２上で作用する内面３８２とを備えているものを、好適に具備している。冷却チューブ３５０は、内面３８２を冷却するための冷却回路を備えており、この冷却回路は、縦方向に向けられている冷却チャンネル３５４であって、チューブ３５２の内面３８２及び外面３８４の間に押出によって形成されているものを備えている。冷却チャンネル３５４は、任意の数の接続チャンネル３５６により、所望されている流れ構成で、一体となるように接続されており、そして、冷却回路は、入口チャンネル３９０及び出口チャンネル３９２を介して、冷却液の源及び流しへ接続される。接続チャンネル３５６は、外面３８４と内面３８２との間において、チューブ３５２の頂部及び底部に位置させられていると共に、２つ又は３つ以上の冷却チャンネル３５４の間を延びている。接続チャンネル３５６は、封止リング３５８により、一方の側部において塞がれている。シール３５９を備えている、封止リング３５８は、スナップリング３６６又は他の既知の締結手段により、冷却チューブ３５０の頂部及び底部における溝の中に保持されている。冷却チューブ３５０は、更に、それの底部内へ挿入されており且つ肩部３６７によって保持されている中央プラグ３６４を備えており、この中央プラグ３６４は、輪郭を付されている内面３０３であって、プレフォーム３２の底部を支持し、さもなければ、その底部上で作用するためのものを備えている。中央プラグ３６４は、また、プレフォーム３２の冷却チューブ３５０内への移送を助けるために、真空源への接続用の圧力チャンネル３９４をも備えている。冷却回路の冷却液入口チャンネル３９０及び冷却液出口チャンネル３９２は、中央プラグ３６４に設けられている。

チューブ３５２は、好適に、縦方向の冷却チャンネル３５４を備えている、ワンピースの押出チューブから成っており、その冷却チャンネル３５４は、広範囲の形状から選択される断面輪郭を有し得る。図１０に示されている形状を備えているチャンネル３５４を機械加工するのに、在来の機械加工技術(例えば、切削)を用いるのは、一般的に、使用されつつある刃物の直径の約４倍の長さを超えると、実際的ではなくなり、これにより、この方法によって作られる冷却チューブの長さは、不適切に狭い範囲に制限される。従って、押出チューブは、冷却チャンネル３５４の短径の４倍よりも通常は大きい長さを有している一体化冷却チャンネルを有しているものとして、又は実質的に均一の非円筒状冷却チャンネル３５４形状を有しているものとして、見なされ得る。

押出プロセスにおいて形成される冷却チャンネル３５４は、冷却流体用のチャンネルを提供し、その冷却流体は、チューブの内面３８２を通してプレフォーム３２から熱を奪いつつ、チューブ内を循環する。冷却チューブは、(図１０に示されているように)４つの冷却チャンネル３５４を備えていてもよい。チャンネル３５４の形状は、好適に弧状に賦形されている、細長いスロットであって、穿設される孔よりも大きい冷却表面積を提供するものである。好適に、全ての細長いスロットの角度的な広がりの累積量は、１８０度よりも大きく、各細長いスロットの角度的な広がりの量は、冷却チューブと同心の弧の内角の測度であり、この場合、それの終端地点が、細長いスロットを通る最大弧長を定めている。そのような形状は、プレフォーム３２と接触する内面３８２のかなりの部分の周りに且つその内面３８２の近傍位置に延在している冷却液の分布のために、また、冷却液チャンネル５３の大きい断面輪郭によって支持されている、冷却液の大きい体積流量のために、プレフォーム３２からの熱伝達を最適化すべく作用する。更に、好適な冷却液チャンネル３５４の断面輪郭は、比較的軽量の冷却チューブ３５０を提供し、幾つかのキャリアプレート組立体は４３２本以上のチューブを備えている(即ち、１４４本の冷却チューブを３組備えているキャリアプレート組立体)、ということを仮定すると、それは、かなりのものになり得る、キャリアプレート組立体１１における全体質量の減量を結果的にもたらし、これにより、より軽い使用の、従って、より低いコストのロボットが、使用され得、及び/又は、プレートが、より速く移動し得、これにより、サイクル時間が、節約されると共に、エネルギー消費が、低減される。

本発明の代替実施形態においては、図１０に示されている４つの弧の形状のチャンネルが、２つだけの、より大きい弧の形状(図示せず)へ変更させられ得、もって、一方のチャンネルは、入力に相当すると共に、他方は、出力に相当し、これにより、接続チャンネル３５６が、単純化される。

中央プラグ３６４は、輪郭を付されている内面３０３であって、冷却されつつある製品の表面に実質的に調和すべく賦形されているものを好適に備えている。中央プラグ３６４は、好適に、アルミニウムで作られていると共に、プレフォームのゲート領域を冷却すべく、真空用のチャンネルを画成すべく且つ必要な場合には冷却チャンネルのキャリアプレート１１への連結を容易にすべく、機能する。圧力チャンネル３９４は、好適に、プラグの中央に設けられている。一の実施形態においては、中央プラグ３６４は、冷却チューブの肩部３６７と取出プレート２８との間に保持されている。螺子又はボルトのような、チューブ締結具３６８が、冷却チューブ３５０を取出プレート２８へ連結すべく設けられている。プラグ３６４を組み立て且つ冷却チューブを取出プレート２８へ締着する代替手段も、使用され得る。

本発明による、任意のプレフォーム３２用の冷却チューブ３５０の例示的な物理的寸法は、約１００ｍｍ長の代表的な長さと、約２５ｍｍの内径と、約４１ｍｍの外径とを示唆している。そのような任意の冷却チューブの場合、冷却チャンネル３５４は、好適に、厚さが約１〜４ｍｍ、円周が約８０ｍｍ、そして、軸方向長さが約１００ｍｍ(好ましくはチューブと同じ長さ)である。勿論、異なる寸法及び長さのチューブが、プレフォーム３２の形状寸法に合わせられ得、従って、冷却液チャンネル３５４の寸法における広範囲の変更が、可能である。冷却チューブ３５０は、好適に、アルミニウムで作られている。

本発明によると、冷却チャンネルと孔とを備えているチューブ３５２を形成するのに、押出プロセスが、使用され、その孔は、好適に、そのチューブ内で冷却することになっているプラスチック製品よりも小さいサイズになされている。押出プロセスは、既知の技法と一致している。次いで、チューブ３５２は、所定の長さに切断され、その後、成形面及び他の所望されている構造物(例えば、接続チャンネル３５６、封止リング３５８溝、冷却液入口/出口チャンネル又は圧力チャンネル、連結構造体等)が、機械加工される。次いで、中央プラグ３６４が、追加の所望されている構造物(例えば、冷却液チャンネル３９０,３９２及び圧力チャンネル３９４)を備えつつ、機械加工される。次いで、全ての必要なシールを備えている中央プラグ３６４が、冷却チューブ３５０内へ組み込まれ、そして、シール３５９を備えている封止リング３５８が、冷却チューブ３５０の頂部及び底部における封止リング溝内へ組み込まれ、もって、組立体全体が、取出プレート２８上への設置の準備が整う。

好適な実施形態においては、チューブ３５２の頂端部における接続チャンネル３５６は、冷却チャンネルの１つ置きの分離壁(図示せず)を貫通するように機械加工することにより、設けられ得る。チューブ３５２の取出プレート２８端部(底端部)において、同様の１つ置きの分離壁(図示せず)が、冷却チャンネル３５４を接続すべく機械加工されると共に、冷却流体入口チャンネル３９０と冷却流体出口チャンネル３９２とへの接続部を提供する。あるいは、チューブの壁における冷却チャンネル３５４は、取出プレート２８における対応ポートへ直接的に接続され得る。

本発明の代替実施形態(図示せず)においては、冷却チューブは、円筒状に賦形されたチューブであって、内面と、外面と、チューブ３５２の外面に形成されている少なくとも１つの冷却チャンネル３５４とを備えているものを画成すべく、押し出される。チューブ状のスリーブが、チューブ３５２の周りに嵌合し、これにより、冷却チャンネル３５４は、閉じ込められる。水密な接続を提供するためのシールが、チューブ３５２とスリーブとの間に設けられる。冷却チャンネルは、本発明の好適な実施形態において前述されているようにして、接続され得る。

本発明の代替実施形態(図示せず)においては、冷却チューブは、円筒状に賦形されたチューブであって、内面と、外面と、チューブ状のスリーブの外面に形成されている少なくとも１つの冷却チャンネル３５４とを備えているものを画成すべく、押し出され、そのチューブ状のスリーブは、チューブ３５２の周りに嵌合し、これにより、冷却チャンネル３５４は、閉じ込められる。水密な接続を提供するためのシールが、チューブ３５２とスリーブとの間に設けられる。冷却チャンネルは、本発明の好適な実施形態において前述されているようにして、接続され得る。

動作時において、冷却チューブは、ＵＳ ４,７２９,７３２号に記載されている冷却チューブと同様に使用される。冷却されつつあるプレフォームの外寸よりも冷却チューブの内寸は僅かに小さい、ということが、好ましい。従って、プレフォームが収縮する際に、それの外寸は、減少し、そして、中央プラグを通して作用する真空が、製品を冷却チューブ内へ更に吸い込み、もって、プレフォームの外面の、冷却チューブの内面との密接な嵌合又は接触が、維持される。あるいは、真空によって空気の流れが製品の外面を通り過ぎて吸引されることを可能にすべく、冷却チューブの内寸は、冷却されつつあるプレフォームの外寸と同じ寸法になるよう又はその外寸よりも僅かに大きくなるよう、製造され得る。

より詳細には、プレフォームが射出成形機において成形された後、可動盤１８を固定盤１６から離れる方向に移動させることにより、金型が、開き、そして、ロボットアーム(キャリアプレート組立体１１を搭載している)が、金型部分１２及び１４の間に移動し、もって、冷却チューブ３０は、コアー２３から放出される１組のプレフォーム３２を受容することができる。適用される吸引が、コアー２３から冷却チューブ３０へのプレフォーム３２の移送を促進すべく及び/又はそれの中にプレフォームを保持すべく、使用され得る。次いで、キャリアプレート組立体１１が、金型部分１２,１４の間から移動させられ、そして、冷却ステーション、受容ステーション又はコンベヤに隣接してキャリアプレート組立体１１が逐次的又は選択的に置かれるように、キャリアプレート組立体１１は、位置を定められる。次いで、プレフォームが、それらへ移される。

冷却チューブの向上した冷却性能に加えて、低減された製造コストにおいて、かなりの利益が、存在する。かなり減少した機械加工要求条件のために、本発明による押出冷却チューブは、伝統的に製造されるチューブに対して、コスト低減の利益を得ることができる。

本発明の代替実施形態(図示せず)においては、図９の組立体３５０が、プレフォーム３２を真空成形すべく、図１１に示されているチューブ状多孔質インサート４５２を内面４８２に沿って備えるように、且つより良好な熱伝導界面(即ち、より大きい表面積での接触及びより密接な嵌合)によってプレフォーム３２の冷却効率を向上させるように、変更され得る。多孔質インサート４５２は、内面４８２及び外面４８３を備えており、内面４８２は、プレフォーム３２の所望されている最終成形面と実質的に対応すべく輪郭を付されており、外面４８３は、１組の縦方向圧力チャンネル４６６によって部分化され得る。圧力チャンネル４６６は、非常に低い真空圧の領域を確立するための導管を、内面４８２と外面４８３との間の、多孔質インサート４５２の部分の近傍位置に提供し、これにより、変形可能なプレフォーム３２を多孔質インサート４５２の被輪郭付与内面４８２との接触状態へと吸引する目的で、空気が、多孔質インサート４５０の多孔質構造を通して排気され、これにより、プレフォーム３２が、真空成形される。多孔質インサート４５２は、アルミニウムのような、高熱伝導性材料で好適に作られている。多孔質インサート用の材料の選択は、更に、好ましくは約３〜２０ミクロンの範囲内の多孔度を備えている多孔質構造という要求条件によって特徴付けられている。更に、多孔質インサート４５２は、押出工程を含んでいるプロセスにおいて有利に製造され得る。

本発明の更に別の実施形態が、図１２に示されており、この実施形態においては、プレフォーム３２を真空成形するための冷却チューブ組立体４５０が、提供される。冷却チューブ組立体４５０は、入手可能なチューブ素材から機械加工され得るチューブ４５４を備えているが、チューブ３５２(図９に例示されている)のような押出チューブも、使用され得る。チューブ４５４は、インサート内腔４５５であって、図１１に例示されているような多孔質インサート４５２を受容するものを備えている。多孔質インサート４５２は、中央プラグ４６４により、チューブ４５４内に保持されており、その中央プラグ４６４は、チューブ４５４の第１プラグ内腔４５７及び第２プラグ内腔４５８内に受容されている。中央プラグ４６４は、更に、それの肩部４６７によってチューブ４５４内に保持されており、その肩部４６７は、第１プラグ内腔４５７と第２プラグ内腔４５８との間の段部に当接している。中央プラグ４６４における肩部４６７は、中央プラグ４６４の直径における段部に対応しており、中央プラグ４６４の上端部は、小径部を備えており、その小径部は、中央プラグ４６４とチューブ４５４の第２プラグ内腔４５８との間に環状チャンネル４６５を提供している。環状チャンネル４６５は、多孔質インサート４５２の圧力チャンネル４６６を、中央プラグ４６４に形成されているチャンネル４２０と接続し、このチャンネル４２０は、順次、使用時において、取出プレート２８における第１真空チャンネルへ接続される。中央プラグ４６４は、輪郭を付されている内面４０３を備えており、この内面４０３は、プレフォーム３２のドーム部に実質的に対応しており、その領域を成形し且つ冷却するのに使用され得る。中央プラグ４６４は、更に、入口冷却液チャンネル４９０及び出口冷却液チャンネル４９２並びに圧力チャンネル４９４であって、それぞれ、取出プレート２８における、冷却液入口チャンネル１１６及び冷却液出口チャンネル１１８並びに第２圧力チャンネルへ接続するものを備えている。中央プラグ４６４の入口チャンネル４９０及び出口チャンネル４９２は、更に、チューブ４５４の外面に形成されている冷却溝４９３へ接続されており、これにより、冷却回路が、形成されている。冷却チューブ組立体４５４は、更に、スリーブ４５６を備えており、このスリーブ４５６は、チューブ４５４の外面上に保持されている。シール４５９も、スリーブ４５６とチューブ４５４との間に且つ中央プラグ４６４とチューブ４５４との間に設けられており、これにより、冷却チューブ組立体４５０を形成している構成要素間の気密且つ水密な接続が、もたらされる。チューブ４５４は、更に、それの開放端部に、端部シール４０４を受容するための溝を備えており、その端部シール４０４は、使用時において、プレフォーム支持押縁１００と冷却チューブ組立体４５０との間の気密シールであって、プレフォーム３２と冷却チューブ組立体４５０との間に形成されている容積を閉じ込めるものを提供し、これにより、要求されている低真空成形圧力の発生が、可能にされる。冷却チューブ組立体４５０の主要な構成要素は、アルミニウムのような高熱伝導性材料で好適に作られている。ここで、キャリアプレート組立体１１の取出プレート２８上に組み込まれている冷却チューブ組立体４５４の動作が、記載されよう。取出プレート２８は、冷却流体入口チャンネル及び冷却流体出口チャンネル並びに第１真空チャンネル及び第２真空チャンネルであって、中央プラグ４６４におけるポートと対応しているものを提供する。使用時において、プレフォーム３２が、圧力チャンネル４９４を通して作用する比較的高い流量の吸引により、冷却チューブ組立体４５０内へ吸い込まれ、その吸引は、プレフォーム支持押縁１００が端部シール４０４に対して封止されて気流が停止させられると、更に、プレフォームを保持する。その後、高真空が、中央プラグ４６４における真空チャンネル４２０を通して、次いで、環状チャンネル４６５及び圧力チャンネル４６６を通して、適用され、この結果、多孔質インサート４５２の多孔質の壁を通して、真空が、作用する。プレフォーム３２と多孔質インサート４５２の内面４８２との間の空気が、少なくとも部分的に排気され、これにより、多孔質インサート４５２との接触状態へのプレフォームの外面の吸引が、引き起こされる。多孔質インサート４５２との接触状態になると、プレフォーム３２は、伝導によって冷却され、それの熱は、プレフォーム外面から、多孔質インサート４５２へ、チューブ４５４へ、そして、循環している冷却液への経路を通って移動する。十分な熱がプレフォーム３２から除去されて、それがそれの形状を保持することが保証されると、真空チャンネル４６６を通して作用する高真空は、解放され、そして、プレフォーム３２の放出を助けるべく、正圧が、圧力チャンネル４９４を通して適用される。

以上のように、記載されてきたものは、プラスチック製品用の押出冷却チューブと、プレフォームを真空成形する冷却チューブ組立体と共に使用される多孔質インサートと、冷却チューブ組立体の種々の有利な実施形態と、上述したものを作る方法と、冷却チューブ組立体を使用する方法とであり、これらは、射出成形における上述のチューブのコストを著しく低減させ且つ/又は成形プレフォーム３２の質を向上させよう。

上で議論された、全ての米国及び外国の特許文献及び論文は、「好適な実施形態の詳細な記載」の中への引用により、本明細書に組み入れられている。

添付図面において略図で示されており又はブロックで指示されている個々の構成要素は、全て、射出成形技術では良く知られており、そして、それらの具体的な構成及び動作は、本発明を実施するための動作又は最良の態様にとって重要ではない。

本発明が、好適な実施形態であると現時点で判断されているものに関して記載されてきたが、開示された実施形態に本発明は限定されない、ということが、理解されるべきである。例えば、本発明の好適な実施形態は、多孔質インサートの見地から本発明を議論しているが、実際、インサートは、賦形されたハウジングへ塗布される、熱伝導性しかし多孔質の塗膜によっても実現され得る、ということが、認識されよう。但し、インサートは、製造及び組立ての容易さに役立つ。理解されるであろうように、冷却技術の適用は、サイズ又は重量(例えば、プレフォームの)に制限されず、この場合、明確な判定基準は、多孔質被輪郭付与基材の内面との成形物品の外面の接触を促進するための真空を確立する能力である。更に、本発明の冷却チューブ組立体は、プラスチック射出成形機との関連において記載されてきたが、それは、製品の成形に続いて、例えば、射出成形機と吹込成形機との間の製品移送機構において、製品の冷却が冷却チューブ等によって企てられるところの、あらゆる技術へ等しく適用可能である、ということが、認識されよう。請求項の範囲は、上記のような変更並びに均等な構造及び機能を包含するよう、最も広い解釈と一致させられるべきである。

典型的な射出成形機であって、ロボットとアーム端部成形用具とを備えているものの平面図である。 本発明の好適な実施形態による冷却チューブ組立体の断面図である。 図２の実施形態の冷却チューブ組立体であって、装填されたばかりの、新しく成形された製品を備えているものの、誇張された断面図である。 より遅い時点における、図２の冷却チューブ組立体の断面図である。 代替実施形態の冷却チューブ組立体の断面図である。 図５のＡ−Ａ断面図である。 第２代替実施形態の冷却チューブ組立体の断面図である。 第３代替実施形態の冷却チューブ組立体の断面図である。 本発明の好適な実施形態による冷却チューブの断面図である。 図９の冷却チューブの「Ａ−Ａ」断面図である。 冷却チューブ多孔質インサートの等角図である。 本発明の代替実施形態による冷却チューブの断面図である。

Claims (46)

1. 熱い状態で可鍛性を有する状態の成形プラスチック製品が型によって成形された後に、該成形プラスチック製品上に作用するチューブ組立体であって、
   輪郭を付されている内面を有している多孔質部材であって、成形プラスチック製品の外面部を受容する多孔質部材と、
   該多孔質部材と協働すべく構成されている構造体であって、前記可鍛性を有する状態の成形プラスチック製品の外面部が、冷却される際に、該多孔質部材の内面の輪郭と対応するような輪郭になるように該多孔質部材を介して前記多孔質部材の内面に隣接する圧力を減じて、チューブ組立体内に位置させられ得る前記可鍛性を有する状態の成形プラスチック製品の外面部を該多孔質部材の内面と接触させる構造体とを備え、
   該多孔質部材の内面には冷却されるべき成形プラスチック製品の外面部の形状と対応する輪郭形状が付されていて、これにより該プラスチック製品の外面部の形状の外観の変形を防ぐことを特徴とするチューブ組立体。
2. 該多孔質部材を熱放散路内へ接続すべく構成されている冷却構造体を更に具備している請求項１に記載のチューブ組立体。
3. 該構造体は、該多孔質部材を受容するチューブ本体と、多孔質部材を真空源へ接続すべく構成されている少なくとも１つの真空チャンネルとを具備している請求項２に記載のチューブ組立体。
4. 該冷却構造体が、チューブ本体に設けられている少なくとも１つの冷却チャンネルを具備している請求項３に記載のチューブ組立体。
5. 可鍛性のプラスチック製品と協働して多孔質部材の内面の隣に減圧を確立するのを助けるべく構成されている封止構造体を更に備えている請求項１に記載のチューブ組立体。
6. チューブ本体を更に具備しており、
   多孔質部材が、チューブ本体内に位置させられているチューブ状の多孔質インサートであり、多孔質インサートは、内面と外面とを備えており、
   該構造体が、多孔質インサートと流体連通している少なくとも１つのチャンネルであり、該チャンネルは、真空源と接続されて内面の隣に減圧を供給すべく構成されている、
   請求項１に記載のチューブ組立体。
7. 多孔質インサートを熱放散路内へ接続すべく構成されている冷却構造体を更に具備している請求項６に記載のチューブ組立体。
8. 多孔質インサートの内面が、可鍛性のプラスチック製品のドーム状部分に対応すべく賦形されている閉塞端部を備えている請求項７に記載のチューブ組立体。
9. チューブ組立体の底部にチャンネルを更に備えており、チャンネルは、成形プラスチック製品をチューブ組立体内へ吸い込むべく、真空ユニット又は吸引ユニットへ接続されている請求項８に記載のチューブ組立体。
10. チューブ本体内へ嵌入させられているプラグであって、チューブ本体の閉塞端部を提供するものを更に備えている請求項９に記載のチューブ組立体。
11. 多孔質インサートが、チューブ本体の内面へ塗布されている熱伝導性多孔質塗膜である請求項７に記載のチューブ組立体。
12. 多孔質インサートが、約３〜２０ミクロンの範囲内の多孔度を有している請求項７に記載のチューブ組立体。
13. 内部多孔質インサートが、多孔質アルミニウムで作られている請求項７に記載のチューブ組立体。
14. 冷却構造体が、チューブ本体に設けられている少なくとも１つの冷却チャンネルであって、冷却流体を運ぶべく構成されているものによってもたらされている請求項７に記載のチューブ組立体。
15. 冷却構造体が、チューブ本体をヒートシンクへ熱的に結合することによってもたらされている請求項７に記載のチューブ組立体。
16. 多孔質インサートをチューブ本体内に位置させるスペーサを更に備えている請求項７に記載のチューブ組立体。
17. 少なくとも１つの真空チャンネルが、多孔質インサートの外面に隣接して、チューブ本体に設けられている請求項７に記載のチューブ組立体。
18. 多孔質インサートが、少なくとも１つの真空チャンネルを備えている請求項７に記載のチューブ組立体。
19. 少なくとも１つの真空チャンネルが、多孔質インサートの外面に、複数のチャンネルとして設けられている請求項１８に記載のチューブ組立体。
20. チューブ組立体の開放端部に端部シールを更に備えており、端部シールは、多孔質インサートの内面の隣に減圧を確立するのを助ける請求項７に記載のチューブ組立体。
21. チューブ本体の頂部におけるカラーであって、多孔質インサートをチューブ本体内に保持するためのものを更に備えている請求項７に記載のチューブ組立体。
22. カラーが、多孔質インサートの内面と一致すべく、内方に延びている請求項２１に記載のチューブ組立体。
23. カラーが、リップシールを更に備えている請求項２１に記載のチューブ組立体。
24. チューブを更に具備しており、
    多孔質部材が、チューブ内に構成されている多孔質基材である、
    請求項１に記載のチューブ組立体。
25. 多孔質基材が、チューブの輪郭を付されている内面へ塗布されている多孔質塗膜である請求項２４に記載のチューブ組立体。
26. 熱い状態で可鍛性を有する状態の成形プラスチック製品が型によって成形された後に、該成形プラスチック製品を受容し且つ冷却する多孔質冷却キャビティであって、該多孔質冷却キャビティは、
    多孔質材料で形成されている多孔質部材であって、(i)冷却されるべき該成形プラスチック製品の外面の部分の形状と対応する輪郭形状が付されている内面と、(ii)真空連結構造体とを有する該多孔質部材とを備え、
    該多孔質部材の該真空連結構造体は、前記可鍛性を有する状態の成形プラスチック製品の外面部が、冷却される際に、該内面の輪郭に対応する輪郭となるように、該成形プラスチック製品の外面が該多孔質部材の内面に接触するように、該多孔質部材に隣接する圧力を減じ、これにより成形物品の外面部の形状の外観の変形を防ぐことを特徴とする多孔質冷却キャビティ。
27. 該真空連結構造体は、該多孔質部材の外面から成っている請求項２６に記載の多孔質冷却キャビティ。
28. 該真空連結構造体は、該多孔質部材の外面に形成されている少なくとも１つのチャンネルから成っている請求項２６に記載の多孔質冷却キャビティ。
29. 該多孔質部材が、多孔質インサートとして構成されており、多孔質インサートの外面の少なくとも部分は、冷却チューブの内面と接続されるべく構成されている装着面を具備している請求項２６に記載の多孔質冷却キャビティ。
30. 該多孔質部材が、多孔質インサートの内面の輪郭へ閉塞端部を提供するプラグと協働すべく構成されている請求項２６に記載の多孔質冷却キャビティ。
31. 該多孔質部材の外面に形成されている少なくとも１つのチャンネルへ連結されるべく構成されている少なくとも１つの真空チャンネルを更に具備している請求項２６に記載の多孔質冷却キャビティ。
32. 該多孔質部材の内面が、成形プラスチック物品のドーム状端部に対応すべく賦形されている閉塞端部を備えている請求項２６に記載の多孔質冷却キャビティ。
33. 該多孔質部材が、この多孔質部材の閉塞端部の基部において、この多孔質部材を貫通して延びているチャンネルを更に備えており、該チャンネルは、成形プラスチック物品をチューブ組立体内へ吸い込むべく、低圧源へ接続されるべく構成されている請求項３２に記載の多孔質冷却キャビティ。
34. 該多孔質部材が、約３〜２０ミクロンの範囲内の多孔度を有している請求項２６に記載の多孔質冷却キャビティ。
35. 該多孔質部材が、多孔質アルミニウムから成っている請求項２６に記載の多孔質冷却キャビティ。
36. 熱放散路と接続されるべく構成されている冷却構造体であって、該多孔質部材の内面と接触している成形プラスチック物品を冷却するものを更に備えている請求項２６に記載の多孔質冷却キャビティ。
37. 該多孔質部材が、成形後装置内に取り外し可能に組み込まれ得るチューブ状多孔質部材として構成されている請求項２６に記載の多孔質冷却キャビティ。
38. 射出成形機におけるロボットアームによって運ばれるべく構成されているアーム端部成形用具であって、
    該アーム端部成形用具は、該ロボットアームへ連結されるべく構成されるキャリアであって、請求項１から２５のいずれか一項に記載のチューブ組立体を運搬するキャリアを備えることを特徴とするアーム端部成形用具。
39. 熱い状態で可鍛性を有する状態の少なくとも１つの成形プラスチック製品を成形する型と、
    輪郭を付されている内面を有し、少なくとも１つの多孔質冷却キャビティであって、該少なくとも１つのプラスチック製品が該型によって成形された後に、該少なくとも１つのプラスチック製品を保持し且つ冷却するようになっている多孔質冷却キャビティと、
    少なくとも１つの真空チャンネルであって、前記少なくとも１つの多孔質キャビティを介して周囲圧力よりも低い圧力まで該多孔質キャビティの内面を減圧し、少なくとも１つのプラスチック製品の外面を少なくとも１つの多孔質キャビティの内面と接触させるべく構成されている真空チャンネルとを備え、
    該多孔質キャビティの内面には、冷却されるべき少なくとも１つのプラスチック製品の外面部と対応する輪郭形状が付されていて、これにより少なくとも１つのプラスチック製品の外面部の形状の外観の変形を防ぐことを特徴とする射出成形機。
40. 各冷却キャビティが、チューブ本体内に配置される多孔質インサートを具備している請求項３９に記載の射出成形機。
41. 冷却キャビティが、更に、熱放散路内へ接続されるべく構成されている冷却構造体を備えている請求項４０に記載の射出成形機。
42. 冷却キャビティが、更に、封止構造体であって、プラスチック製品と協働して周囲圧力よりも低い圧力を多孔質冷却キャビティの内面の隣に確立するのを助けるべく構成されているものを備えている請求項３９に記載の射出成形。
43. 多孔質冷却キャビティが、更に、封止構造体であって、成形プラスチック製品と協働して周囲圧力よりも低い圧力を多孔質冷却キャビティの内面の隣に確立するのを助けるべく構成されているものを備えている請求項３９に記載の射出成形。
44. 熱い状態で可鍛性を有する状態の成形プラスチック製品を冷却する方法であって、該方法は、
    (i) 冷却されるべき成形プラスチック製品の外面部と対応する輪郭形状が付されている被輪郭付与内面を備えている多孔質冷却キャビティ内に、成形プラスチック製品を受容する工程と、
    (ii) 該成形プラスチック製品を周囲圧力にさらすことによって、多孔質冷却キャビティの被輪郭付与内面に隣接する圧力を減じ、成形プラスチック製品の外面部を被輪郭付与内面との接触状態へと移動させ、これにより該輪郭形状を成形プラスチック製品の外面部に獲得させる工程と、
    (iii) 熱放散路を通して成形プラスチック製品から熱を奪って、外面の形状が維持される程度にまで成形プラスチック製品を凝固させる工程と、
    (iv) 成形プラスチック物品を取り出す工程と、
    を備え、
    これにより少なくとも１つのプラスチック製品の外面部の形状の外観の変形を避けることを特徴とする方法。
45. 成形プラスチック製品が冷却する際に、多孔質冷却キャビティの内面を通して減圧を維持する工程を更に備えている請求項４４に記載の方法。
46. 成形プラスチック物品を取り出す工程が、多孔質冷却キャビティの内面を通して正圧を加えることを備えている請求項４４に記載の方法。

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