JP4418369B2 - 金型から成形物品を取り出す装置及び方法 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、プレフォームを射出成形する方法及び装置であって、それらのプレフォームの、後続の、再加熱及び容器への吹込成形を簡単にするものに関する。特に、本発明は、射出成形用金型の、改良されたネックリング即ちネックスプリット部品を提供する方法及び装置に関しており、その改良されたネックリング即ちネックスプリット部品は、射出成形用金型からのプレフォームの早い突出し又は取出しを可能にし、これにより、プレフォームを製造するのに必要な時間が、短縮される。本発明の方法及び装置は、ポリエチレンテレフタレートのような熱可塑性ポリエステルポリマ材料に特に良く適している。

発明の背景
プレフォームは、通常は中空の円形断面形状を備えているチューブであって、本体部と、通常は半球状の形状を備えている閉塞端部と、開放端部とを有しているものである、ということは、当業者によって良く知られている。開放端部の周囲には且つ開放端部と本体部との間には、通常は円形のネックフィニッシュが、置かれている。最終的な容器ニーズが、プレフォームのサイズ及び形状の具体的な詳細を指定しよう。より小さい及びより大きいサイズも実現可能ではあるが、典型的に２５０ｍｌ〜４リットルの容量を備えている特定の容器形状に対し、専門家は、特定のプレフォーム形状を作っている。

クロージャ（即ち蓋）を受容するために、ネックフィニッシュは、開放端部に隣接している封止面部と、吹込成形容器の製造を容易にするのに役立つ、本体部に隣接している取扱いリング部（押縁部）と、封止面と取扱いリングとの間の蓋取付け機構（クロージャ取着用螺子部）とを一般的に有している構成を有している。正しいクロージャの取着と封止とを保証するために、ネックフィニッシュは、十分にばらつきなく且つ正確な寸法特性であって、全体的に歪又は変形のないものを要求する。螺子山が通常の形ではあるが、蓋取付け機構（螺子部）は、ラグ、スナップリング、又はクロージャを取着するための他の従属物（それに限定されないが、例えば、標準的な王冠ネックフィニッシュ）の形であってもよい。

また、射出成形プロセスも、当業者によって良く知られている。そのプロセスは、高い溶融温度にある熱可塑性ポリマ又は他のプラスチック材料を、小さい開口又はノズルを通して、射出成形用金型内へ射出することを含んでいる。射出成形用金型は、種々の部品から成る組立体であり、この組立体は、閉じられた且つ封止されたキャビティであって、溶融ポリマが部品間から漏れることなくプレフォームを形成するのを可能にするものを生成する。射出されたポリマ材料が十分に冷却して凝固すると、プレフォームの突出し又は取出しを可能にすべく、射出成形用金型の選択された部品が、分離する。

一般的に使用されている、容器を吹込成形するプロセスにおいては、吹込成形機の炉は、プレフォームの本体部のポリマ材料を加熱し且つ軟化させるが、ネックフィニッシュのポリマ材料を加熱し且つ軟化させることはない。プレフォームのネックフィニッシュの取扱いリング部（押縁部）によってそのプレフォームを保持している吹込成形機は、加熱されたプレフォームを吹込成形キャビティ内へ置き、次いで、その吹込成形キャビティ内において、加圧空気が、プレフォームを吹込成形キャビティと一致させるべく、膨張・拡張させ、これにより、容器が、形成される。吹込成形された容器のネックフィニッシュの形状は、通常、不変のままであると共に、プレフォームとして最初に射出成形されたときに要求された形状を維持する。

プレフォームを射出成形するのに必要な時間は、通常、変形又は歪を引き起こすことなく成形品を金型から取り出すのを可能にするに十分に、射出されたポリマ材料を冷却し且つ凝固させるのに必要な時間によって限定される。通常、より厚い壁断面寸法を有しているプレフォームのセグメントが、必要とされる冷却時間を決定する。より厚い壁断面セグメント内のプラスチックは、通常、十分に冷却し且つ凝固するのにより多くの時間を必要とし、そして、ネックフィニッシュは、しばしば、より厚い壁断面セグメントのうちの１つのセグメントを有している。

プレフォームの開放端部・中空円形断面形状を形成すべく、射出成形用金型組立体は、通常、コア部品を使用しており、このコア部品は、縦軸を備えている、ほぼ真っ直ぐな側面のロッドである。ネックリング即ちネックスプリット部品が、コア部品に隣接しており且つそのコア部品を取り囲んでいる。ネックリングは、ネックフィニッシュの寸法特性を正確に賦形する１対の半円形ピースであり、そして、プレフォームをコア部品から取り出すのを助ける。

プレフォームの取出しの間、射出成形用金型内の装置が、最初に、コアロッドの縦軸に平行な方向にネックリング部品を調和した状態で移動させる。ネックフィニッシュの蓋取付け機構（螺子部）及び取扱いリング部（押縁部）に対して働きかけているネックリング部品が、プレフォームをコア部品から縦方向に摺動させる。

高温の溶融熱可塑性ポリマ材料は、通常、それが冷却し且つ凝固する際に、収縮する。従って、製造時において、プレフォームは、通常、材料が冷却する際に、コア部品に向かって収縮する。コア部品が収縮を制止するので、プレフォームがコアの側面をグリップするのを引き起こすところの分子力が、発生する。コアに対するプレフォームのグリップによって生成される摩擦抵抗に打ち克つべく、取出しの間にネックフィニッシュの蓋取付け機構（螺子部）及び取扱いリング部（押縁部）に作用する力が、プレフォームの壁を通して伝達しなければならない。換言すると、ネックフィニッシュの蓋取付け機構（螺子部）及び取扱いリング部（押縁部）に加えられる力は、コアに対するプレフォームのグリップの抵抗との剪断状態にある。

ポリマ材料は、同時には凝固しない。通常、金型成形面と直接接触している材料は、直接接触していない材料よりも速く凝固する。ネックフィニッシュの壁の断面全体を通してポリマ材料が十分に凝固していないならば、ネックフィニッシュは、力を伝達するに十分な強度を有しておらず、このため、ネックフィニッシュは、取出しの間に変形及び歪を引き起こし、これらの変形及び歪は、封止面部を不規則にさせて、封止面部がクロージャとの正しい封止を維持するのを不可能にさせる。この結果、成形専門家は、ネックフィニッシュのポリマの凝固を確実にし、これにより、歪を防止すべく、冷却時間を延ばしている。熱可塑性ポリエステルポリマ材料の場合、ポリマを射出・冷却し且つプレフォームを取り出すのに必要な時間は、通常、約２１〜２６秒である。

従って、大部分のプレフォームデザインにおいて、より早い抜取り時間を制限している部分は、ネックフィニッシュ部である。図１は、プレフォーム金型組立体１０の断面図であり、そのプレフォーム金型組立体１０は、コア冷却チャンネル１２と、コア冷却チューブ１４と、ネックリング冷却チャンネル１６と、ネックリング即ちネックスプリット部品１８ａ及び１８と、軸２１を有しているコア部品２０と、キャビティ面２３を備えている金型キャビティブロック２２と、金型キャビティブロック２２の周りを円周方向に延びている金型冷却チャンネル２４とを有している。図１は、また、プレフォーム２６と、金型ゲートインサート２８と、射出ノズル３０とを示している。プレフォーム金型組立体１０は、閉じられており且つ封止されているキャビティを生成している、種々の部品から成っている組立体であり、そのキャビティは、このキャビティ内へ射出された溶融ポリマが、部品間の実質的な漏れを生じることなく、プレフォーム２６を形成することを可能にする。図１において、プレフォーム２６は、閉じたキャビティとほぼ同一である形状を有している。

コア冷却チャンネル１２は、冷却入口３２と、冷却出口３４とを備えている。ネックリング部品１８ａ及び１８ｂは、突出しバー３６ａ及び３６ｂに載っていると共に、カム及びジブ（図示せず）によって摩耗パッド３８上をそれぞれ摺動する。摩耗パッド３８は、抜取り板４０へ固定している。コアホルダ４１が、コア部品２０を保持している。プレフォーム２６は、開放端部５０と、閉塞端部５２と、本体部５４と、ネックフィニッシュ４４とを有している。ネックフィニッシュ４４は、封止面部４５と、蓋取付け機構（螺子部４６）と、取扱いリング部（押縁部）４８とを有している。ネックリング部品１８ａ及び１８ｂは、ネックフィニッシュ４４の寸法特性を正確に賦形する１対の半円形ピースであり、そして、プレフォーム２６をコア部品２０から取り出すのを助ける。

プレフォーム２６の取出し又は突出しの間、プレフォーム金型組立体１０が、最初に、分割線４２に沿って分離し、これにより、コア部品２０、コアホルダ４１、ネックリング部品１８ａ及び１８ｂ、プレフォーム２６、及びこれらと結び付いている他の部品が、調和した状態で軸２１に平行な方向に移動して、金型キャビティブロック２２、金型ゲートインサート２８及びノズル３０から離れるようにプレフォーム２６を引っ張り、もって、キャビティ面２３からプレフォーム２６を分離することが、可能になる。次いで、抜取り板４０の作動が、最初に、突出しバー３６ａ，３６ｂ及びネックリング１８ａ，１８ｂを調和した状態で軸２１に平行な方向に移動させ、これにより、プレフォーム２６が、コア部品２０から取り出される。最後に、ネックリング部品１８ａ及び突出しバー３６ａが、摩耗パッド３８上を、軸２１に垂直な方向の且つその軸２１から離れる方向の第１の方向に移動し、同時に、ネックリング部品１８ｂ及び突出しバー３６ｂが、摩耗パッド３８上を、軸２１に垂直な方向の且つその軸２１から離れる方向の第２の且つ（ネックリング部品１８ａ及び突出しバー３６ａによって取られる方向とは）反対の方向に移動し、プレフォーム２６は、プレフォーム金型組立体１０から完全に離れた状態に置かれる。

上述の歪の問題に加えての、既知の金型デザインに伴う別の問題は、ネックリングの半体が閉じられ（組み立てられ）、次いで、金型が閉じられ且つクランプされたときに、それらの半体がコアと接触しない、ということにある。金型が開けられ、そして、成形品が取り出された後、抜取り板４０によって前方に運ばれているネックリング半体１８ａ及び１８ｂは、互いに他方から分離されている。次の成形材料が開始し得る前に、取出し機構は、ネックリングと抜取り板とをそれらの成形位置（図１に示されている）へ復帰させるべく、逆転されなければならない。この逆転手順は、ネックリングを、抜取り板の後方行程の間にそれらが接触するまで、互いに他方に向けて移動させることを含んでおり、もって、抜取り板が（図１に示している位置に）十分に戻る時点までに、ネックリングは、それらの分割面が相互に接触した状態で、完全に閉じられる。ネックリングを完全に閉じることは、抜取り板の復帰行程の間のいずれの時点においても実行され得る。何故ならば、ネックリングは、どのような時点においてもコアと接触する危険がないからである。

閉型位置においてネックリングがコアと接触することになるところのデザインにおいては、それらのネックリングが最終的にコアと接触するときに、組み立てられた対としてそれらのネックリングが接触するよう、それら自身が最初に閉じられる、ということが、好ましい。初期のＨｕｓｋｙデザインの場合においては、ネックリングは、円筒状「遮断」面であって、コアの縦軸に平行であり且つコアの直径と接触しているものを有していた。しかしながら、このデザインは、最適ではない。何故ならば、それらの２つの円筒状面の間に約０．００５インチ超の間隙が存在するならば、射出の間にその間隙を通してプラスチックが漏れる危険が、大きいからである。この結果、このタイプのデザインは、組み立てられた間隙がより小さいということを保証すべく、それらの面の精密許容差製造を必要とする。不幸なことに、金型は、それらが使用されるにつれて、摩耗し、結局、そのようなデザインは、漏れを生じる。別の初期Ｈｕｓｋｙデザインは、テーパ面（即ち円錐状遮断面）であって、コアにおける対応テーパ合せ面と接触するものを有していた。これらの２つの面は、成形の間、プラスチックの漏れを防止する確実な封止を引き起こしつつ、一体となるように加圧された。しかしながら、このデザインは、最適ではなかった。何故ならば、プレフォームが、それがコアから抜き出されたときに、ネックリングの歪を依然として有していたからである。

図２は、図１に示されている選択された部品の部分断面図であり、この部分断面図は、肉厚部５６を有しているプレフォーム２６と、コア面５８を有しているコア部品２０と
を更に示している。金型キャビティブロック２２（図２には示されていない）は、分割線４２に沿って、ネックリング１８ｂから分離されている。

図３は、図２と同様な部分断面図である。コア部品２０からのプレフォーム２６の取出しを開始すべく、ネックリング１８ｂは、最初に、軸２１に平行な方向「Ａ」に移動させられている。ネックリング１８ｂ（及び図３には示されていない１８ａ）は、副分割線６４に沿って、コアホルダ４１から分離されている。更に、プレフォーム２６は、コア面５８から部分的に分離されている。副分割線６４は、封止面部４５と蓋取付け機構（螺子部４６）（図２参照）とに隣接しており且つ封止面部４５と蓋取付け機構（螺子部４６）との間のネックフィニッシュ４４において終端している。

高温の溶融熱可塑性ポリマ材料は、通常、それが冷却し且つ凝固する際に、収縮する。従って、製造時において、プレフォーム２６は、通常、材料が冷却する際に、コア部品２０に向かって収縮する。コア部品２０は収縮を制止するので、プレフォーム２６がコア面５８をグリップするのを引き起こすところの分子力が、発生する。コア面５８に対するプレフォーム２６のグリップによって生成される摩擦に打ち克つべく、取出しの間にネックリング１８ｂ（及び図３には示されていない１８ａ）を通して作用する力であって、ネックフィニッシュ４４の蓋取付け機構（螺子部４６）及び取扱いリング部（押縁部）４８に最終的に働きかけるものが、プレフォーム２６の肉厚部５６を通して伝達しなければならない。ネックフィニッシュの肉厚部５６全体を通してポリマ材料が十分に凝固していないならば、コア面５８の箇所６０付近においてコア部品２０の周囲にくっついているプレフォームの摩擦に力の伝達が打ち克つのを可能にするに十分な強度を、そのポリマ材料は、有していないであろう。これは、順次、ネックリング１８ｂ（及び図３には示されていない１８ａ）が方向「Ａ」に移動する際に、ネックフィニッシュの歪６２を生じさせよう。歪６２は、封止面４５が不規則になる（図示せず）のを引き起こし、これにより、後にネックフィニッシュ４４へ取着されるクロージャ（図示せず）は、正しく封止しないであろう。

ネックリング１８ａ及び１８ｂによって加えられる力を、取出しの間にネックフィニッシュの歪を生じさせることなく、伝達するに十分に肉厚部５６内のポリマが堅く且つ硬い、ということを確実にすべく、成形専門家は、プレフォーム２６を製造するための時間を延ばすかもしれない。熱可塑性ポリエステル材料のプレフォーム２６を製造するのに必要な通常の成形時間は、約２１〜２６秒である。この問題を軽減するための試みが、別の初期Ｈｕｓｋｅｙデザインにおいてなされており、そのデザインにおいては、ネックリングの小さい部分（５０％未満）が、プレフォームの封止面の外側円周方向部と接触すべくなされていた。しかしながら、このデザインは、２つの不利を招いていた。第１に、ネックリングと封止面との間の小さい接触面積が、依然として、ネックリングの歪を防止するのに相当の冷却時間を必要としていた。第２に、このデザインは、円筒状ネックリング合せ面を有しており、その円筒状ネックリング合せ面は、溶融プラスチックの漏れを許容していた。

米国特許第４，５２１，１７７号、同第６，１７６，７００号、同第６，２２０，８５０号及び同第６，４１３，０７５号は、成形プレフォーム用のインサート組立体装置を示している。米国特許第４，０２５，０２２号、同第４，１２５，２４６号、同第４，１７９，２５４号、同第４，６３２，３５７号、同第４，６４８，８３４号及び同第５，１３７，４４２号は、種々の抜取り装置を利用している、他の射出成形機を示している。

従って、ネックフィニッシュ部冷却方法及び装置であって、急速な且つ効率の良いネック冷却をもたらすと共に、成形プラスチックプレフォームの製造コストを更に低減させるべく、成形サイクル時間を更に短縮させるものに対するニーズが、存在する。

発明の概要
成形プラスチックプレフォームを効率良く冷却する冷却方法及び装置を提供することが、本発明の利点である。

本発明の第１の側面によると、成形プラスチックプレフォームを成形構造体から取り出す構造体及び／又は工程が、提供される。持上げ部が、（ｉ）持上げ方向にほぼ平行な線に沿って成形プラスチック物品と接触すべく構成されている第１部分と、（ｉｉ）持上げ方向にほぼ垂直な線に沿って成形プラスチック物品の端部と接触すべく構成されている第２部分とを設けられている。プレフォームはそれの端部によって持ち上げられるので、プレフォームは、それの内部において凝固させられている必要はなく、従って、サイクル時間が、短縮する。持上げ部は、更に、（ｉｉｉ）第２部分の、第１部分とは反対側に配置されている第３部分であって、第２部分に対して９０度未満の角度を有しているテーパ面を有しているものを設けられている。

本発明の第２の側面によると、成形プレフォームを金型装置から取り出す構造体及び／又は工程が、提供される。持上げ部が、成形プレフォームの端部のほぼ半分以上と接触すべく配置されていると共に、その成形プレフォームへ押圧力を加える。ネックリング封止部が、設けられており、そして、このネックリング封止部は、ネックリング持上げ構造体の下方に配置されているテーパ面を有しており、このテーパ面は、ネックリング持上げ構造体に対して９０度未満の角度で配置されている。成形プレフォームを金型装置から取り出すための運動装置が、持上げ部と金型装置との間の相対運動を引き起こすべく配置されている。

本発明の第３の側面によると、射出成形機用の構造体及び／又は工程が、提供され、その射出成形機は、溶融材料を受容し且つそれを成形プレフォームへと形成すべく構成されている金型キャビティと、成形プレフォームと係合すべく構成されている金型コアとを有している。押圧力を成形プレフォームの端部へ加えることによって成形プレフォームを金型コアから取り出すための取出し構造体が、設けられている。前記ネックリング構造体は、型開き行程の大半を通して、成形プレフォームのネック部の外側円周方向部の少なくとも半分と接触すべく構成されている。ネックリング持上げ構造体は、（ｉ）持上げ方向にほぼ垂直な持上げ部と、（ii）持上げ方向に対して鋭角に配置されているテーパ封止面とを有している。

本発明の第４の側面によると、プレフォームを射出成形用金型から取り出す装置用の構造体及び／又は工程が、提供され、この場合、プレフォームは、取扱いリング部（押縁部）、蓋取付け機構（螺子部）、及び封止面部を備えているネックフィニッシュを有している。装置は、ネックリングであって、（ｉ）前記取扱いリング部（押縁部）のセグメントに対して、（ii）前記蓋取付け機構（螺子部）のセグメントに対して、(iii）前記プレフォームの前記射出成形用金型からの前記取出しの間、前記封止面部の少なくとも半分に対して、且つ（iv）プレフォームを保持している金型コア部品のテーパ部に対して働きかけるものを備えている。

本発明の第５の側面によると、プレフォームを射出成形用金型のコア部品から取り出す装置用の構造体及び／又は工程が、提供され、この場合、プレフォームは、取扱いリング部、蓋取付け機構（螺子部）、及び封止面部を備えているネックフィニッシュを有している。装置は、ネックリングを有しており、このネックリングは、取扱いリング部（押縁部）のセグメント、蓋取付け機構（螺子部）、及び封止面部の第１セグメントを備えているネックフィニッシュを、ネックリングが前記取扱いリング部（押縁部）、前記蓋取付け機構（螺子部）、及び前記封止面部の前記第１セグメントに働きかけて前記プレフォームを前記コア部品から取り出す前の、プレフォームを射出成形用金型内で射出成形するプロセスの間に、形成する。第１セグメントは、封止面部の少なくとも半分と接触すると共に、第１セグメントの下方に配置されているテーパセグメントに対して鋭角で配置されている。

本発明の第６の側面によると、射出成形用金型のコア部品から熱可塑性プレフォームを取り出す装置用の構造体及び／又は工程が、提供され、この場合、プレフォームは、取扱いリング部（押縁部）、蓋取付け機構（螺子部）、及び封止面部を備えている熱可塑性ネックフィニッシュを有している。装置は、ネックリングを備えており、このネックリングは、取扱いリング部（押縁部）のセグメント、蓋取付け機構（螺子部）、及び封止面部の第１セグメントを備えている熱可塑性ネックフィニッシュを形成する。熱可塑性ポリマの熱可塑性プレフォームを射出成形用金型内で射出成形するプロセスの間に、コア部品は、封止面部の第２セグメントを形成する。熱可塑性プレフォームは、コア部品をグリップしており、熱可塑性ネックフィニッシュ内の熱可塑性ポリマを一時的に圧縮状態に置くことにより、熱可塑性プレフォームのグリップと結び付いている摩擦力に打ち克つべく、ネックリングは、取扱いリング部（押縁部）のセグメント、蓋取付け機構（螺子部）、及び封止面部の第１セグメントに対して働きかけて、前記熱可塑性プレフォームをコア部品から取り外す。第１セグメントは、封止面部の少なくとも半分と接触していると共に、第１セグメントの下方に配置されているテーパ面に対して９０度未満の角度で配置されている。

本発明による有利な構造及び／又は機能は、以下の好適な実施形態の詳細な記載と添付図面とから、より容易に理解されよう。

好適な実施形態の詳細な記載
１．序
ここで、本発明が、幾つかの実施形態に関して記載され、それらの実施形態においては、ネックリングが、射出成形されたプラスチックプレフォームの開放円形端部へ、そのプレフォームが完全に凝固させられる前に、押圧力を加え、これにより、サイクル時間が、短縮され、且つ、円錐状のネックリング合せ面が、漏れを防止すべく用いられている。しかしながら、本発明は、射出成形プラスチックプレフォーム以外の多くの成形技術（例えば、容器、バケツ、トレー、ペンキ缶、運搬箱、及び同様な製品、又はことによると非円形断面形状を備えている他の成形製品等の成形）に用途を見出すであろう。

手短に言えば、本発明の好適な実施形態は、プレフォームの取出しの間にネックフィニッシュに作用する力の分布区域を広げる。取扱いリング部（押縁部）と蓋取付け機構（螺子部）とに対してだけでなく、封止面部に対しても働きかけるべく、ネックリング即ちネックスプリット部品を再構成することにより、好適な実施形態は、広い面積に亘って力を分布させることが可能になり、これにより、プレフォームの取出しの間のネックフィニッシュの変形の危険が、低減される。今や封止面部に対して働きかけている力は、ネックフィニッシュ内のポリマを圧縮状態に置いている。更に、金型部品との直接接触状態にあるので、圧縮状態になる材料は、最初に凝固するであろうし、これにより、コア部品に対するプレフォームのグリップによって生成される抵抗に打ち克つことが、より良く用意される。従って、再構成されたネックリング部品は、ポリマ全体の凝固が完了する前に、プレフォームの取出しを可能にする。試行においては、ネックフィニッシュの歪の危険なしに、プレフォーム製造時間における５秒までの短縮が、達成されている。

通常、好適な実施形態は、プレフォームを射出成形用金型から取り出す装置を利用しており、この場合、プレフォームは、ネックフィニッシュであって、取扱いリング部（押縁部）と蓋取付け機構（螺子部）と封止面部とを具備しているものを有している。装置は、ネックリングを具備しており、このネックリングは、射出成形用金型からのプレフォームの取出しの間、前記取扱いリング部（押縁部）のセグメントと前記蓋取付け機構（螺子部）のセグメントと封止面部のかなりのセグメントとに対して働きかける。ネックリングは、射出成形用金型のコア部品から前記プレフォームを取り出す。ネックリングによるプレフォームの取出しの前の、プレフォームを射出成形用金型内で射出成形するプロセスの間に、ネックリングは、取扱いリング部（押縁部）のセグメントと蓋取付け機構（螺子部）と封止面部の第１セグメントとを備えているネックフィニッシュを形成する。コア部品は、封止面部の第２セグメントを形成する一方、ネックリングは、第１セグメントを形成する。ネックリングは、また、円錐状テーパ部をも備えており、この円錐状テーパ部は、コア面と接触すると共に、ネックリング半体を一体となるようにぴったりと封止する。

プレフォームの封止面部は、ネックリングによって形成された円周方向段部を備えており、この円周方向段部は、ネックリングによって形成された副封止面部としての第１セグメントと、コア部品によって形成された主封止面部としての第２セグメントとを確立している。好適な実施形態による、コア部品によって形成された主封止面部及びネックリングによって形成された副封止面部は、高さにおいて、０．００１〜０．００５インチ（０．０２５〜０．１２５ｍｍ）の差異を有している。ネックリングは、熱可塑性ポリエステルのような熱可塑性ポリマで作られているプレフォームを取り出す。

２．構造
図４は、本発明の好適な実施形態のプレフォーム金型組立体１００であって、成形プレフォーム２６を取り出す前のものの断面図である。組立体１００は、ネックリング部品即ちネックスプリット部品１１８ａ及び１１８ｂと、軸２１を有しているコア部品１２０と、コアホルダ１４１とを有している。ネックリング部品１１８ａ及び１１８ｂ、コアホルダ１４１並びにコア部品１２０は、終端点を備えている副分割線１６４を形成しており、この副分割線１６４は、プレフォーム２６の封止面部４５上に、円周方向の態様で終端している。再構成されたプレフォーム金型組立体１００の他の部品は、プレフォーム金型組立体１０に関して上述したものと同様である。

図４は、本発明による２つの注目すべき特徴を示している。第１に、外側スキン層が幾分凝固した後にプレフォームをコアから持ち上げるべく、持上げ部２０１が、封止面の外側円周方向部の５０％以上と接触しており、これにより、ネックリングの歪が、低減させられる。第２に、ネックリング半体１１８ａ，１１８ｂが、各々、テーパを付されている円錐面２６３を有しており、その円錐面２６３は、持上げ部２０１の下方に配置されていると共に、持上げ部２０１に対して鋭角を形成しており、これにより、円錐面２６３は、コアの外面とぴったりと係合して、漏れを防止する。

図４は、分割線１６４及び４２におけるネックリング１１８ａ，１１８ｂ上の外部テーパ部２６３が、金型が閉じられて型締力を受けている間、ネックリングが一体になるように閉じられ且つ加圧されたままであることを引き起こす、ということを示している。この作用は、ネックリング組立体のテーパ封止面が、図５におけるコアのテーパ合せ面１６４に対して押圧されたままである、ということを保証する。

プレフォーム金型組立体１００は、プレフォーム金型組立体１０と同様の作業シーケンスに従う。即ち、溶融プラスチックが、ゲートインサート２８を通っている射出ノズル３０を介して、金型キャビティ内へ射出される。射出成形用金型１００の冷却チャンネルとコア１２０の冷却チャンネルとが、溶融プラスチックを冷却して、射出成形用金型１００内にプレフォーム２６を形成する。

図５〜図９は、改良されたネックリングデザインを詳細に示しており、これらの改良されたネックリングデザインは、与えられたプレフォームデザインに対して、別のネックリングデザインの場合に起こり得るよりも早く、プレフォームの取出し作用が起こることを可能にする。図５を参照するに、ネックリング１１８ｂは、長さ（高さ）において伸ばされており、もって、それの成形面は、持上げ部２０１を備えており、この持上げ部２０１は、矢印ＡＡの取出し方向にネックリングが移動させられるときに、プレフォームの頂面の対応円形封止面（係合部）と係合し且つそれを持ち上げる。図示されているように、持上げ部２０１は、プレフォームの頂面の封止面の全部よりは少ないが、少なくとも半分とは接触している。勿論、デザインは、持上げ部２０１が封止面全体と接触するよう、変更されてもよい。

本発明におけるネックリングの成形面の一部としての、平坦な持上げ部２０１は、成形サイクルにおいて以前のデザインにおけるよりも早く成形品が取り出されるのを可能にすべく使用される。上述のように、射出樹脂は、冷却された成形面との接触により、外側から内部へ冷えていく。この結果、ネックリングによって形成されつつある封止面の部分も、同様に、外面から内部へ冷えていく。変形することなく突出し力に抵抗し得る充実スキン層の形成が、取出しプロセスが開始し得る時点を決定する。ネックリング上に平坦な部分２０１を備えることにより、プレフォームの凝固した部分が、成形品を取り出すときに、ネックリングによる作用を受ける。突出し力は、平坦な持上げ部２０１の面に垂直である、コアの中心線に平行な線に沿って作用する。これは、最適な条件である。この拡大された平坦な部分を有していなかった以前のデザインにおいては、ネックリングによる取出し運動は、封止面のかどの丸みに作用することから開始する。力をその半径方向の面に加えると、成形品を内方に押そうとするベクトルが、誘発され、ことによると、成形品のネックフィニッシュの寸法が、減少させられ、これにより、成形品がそれの寸法仕様内では成形されないという危険が、生じる。この結果、早期取出しの利益は、よりずっと危険であり、このため、そのようなデザインでは実現されそうにない。

ネックリング半体１１８ａ，１１８ｂは、また、テーパ面２６３を有しており、これらのテーパ面２６３は、ネックリングが閉じられ且つコアが金型内へ挿入されるときの、コアの外面用の円錐状封止面を形成している。これらのテーパ面は、持上げ部２０１に対して、９０度未満の鋭角を成している。テーパ面２６３と重要な持上げ部２０１との組合せが、最少の漏れでの早期プレフォーム取出しを可能にするネックリングデザインを提供する。テーパ面２６３と持上げ部２０１との間の鋭角が封止面４５の中心の近傍に（即ち、その中に）置かれている、ということが、分割線１６４を介しての漏れを防止する一方、封止面の既に凝固しているスキン部へ直線圧縮持上げ力を供給する。

ネックリングは、また、平坦面２０６を有しており、この平坦面２０６は、持上げ方向にほぼ平行な線に沿ってプレフォームと接触している。更に、ネックリングは、また、蓋取付け機構（螺子部２０８）を有しており、この蓋取付け機構（螺子部２０８）は、プレフォームの蓋取付け機構（螺子部）と接触している。図５は、また、肉厚部５６を有しているプレフォーム２６と、コア面５８を有しているコア部品１２０とを示している。金型キャビティブロック２２（図５には示されていない）は、分割線４２に沿って、ネックリング１１８ｂから分離させられている。図示されているように、持上げ部２０１は、成形プラスチックプレフォームの頂面の内側円周方向部と接触しないように構成されている。

図６は、図５と同様の部分断面図である。コア部品１２０からのプレフォーム２６の取出しを開始すべく、ネックリング１１８ｂは、最初に、軸２１に平行な矢印ＡＡの方向に移動させられている。ネックリング１１８ｂ（及び図６には示されていない１１８ａ）は、再構成された副分割線１６４に沿って、コアホルダ１４１から分離している。更に、プレフォーム２６は、コア面５８から部分的に分離させられている。

持上げ部２０１を備えていることの利益は、図６に示されているような抜取り作用が行われているときに、明瞭に示される。ネックリングの持上げ部２０１は、コアに最も近接している、プレフォームの部分を直接的に押す。なお、そのプレフォームの部分においては、収縮が、プレフォームが抜取りに抵抗することを引き起こしている。

持上げ部２０１によってプレフォームのネックフィニッシュ上に発揮される突出し力は、（封止面、蓋取付け機構（螺子部）、及び支持押縁面に由来する）剪断力と（頂面２１に由来する）押圧力との組合せである。この後者の力は、２１におけるプレフォームの凝固したスキン部を通して加えられ、従って、そのスキン部が十分に凝固するや否やプレフォームの抜取りを引き起こすべく、それの作用を伝達し得る。その凝固は、成形サイクルにおいて、芯部１８の凝固よりも速く起こる。何故ならば、封止面が、それぞれの冷えた金型部品、コア１０、及びネックリング２０との直接接触状態にあるからである。対照的に、芯部１８は、凝固が生じる前に、取り囲んでいるプラスチックを通しての、それの熱の伝導が冷えた成形面に到達するのを待たなければならない。この結果、プレフォームの無欠陥抜取りが、成形サイクルにおいて、より早く開始させられ得る。プレフォーム金型デザイン構成に依存して、サイクル時間における２〜５秒の節約が、達成され得る。

持上げ部２０１の相対的な寸法は、冷却されつつある具体的なプレフォームの寸法、プレフォーム成形温度、金型冷却装置等に依存しよう。更に、持上げ部２０１は、平坦な表面であってよく、又は、表面であって、この表面に、プレフォームを冷却し／持ち上げるのを助けるべく構成されている溝、パッド若しくは他のパターンを有しているものであってもよい。持上げ部２０１は、ネックリングと同じ金属、異なる金属、又はプラスチックであって、プレフォームの封止面を急速に冷却し且つしっかりと持ち上げるべく設計されているもので作られ得る。

従って、再構成されたネックリング１１８ｂ（及び図６には示されていない１１８ａ）を通して作用する、プレフォーム２６取出し力又は突出し力は、ネックフィニッシュ４４の蓋取付け機構（螺子部４６）及び取扱いリング部（押縁部）４８にだけでなく、ネックフィニッシュ４４の封止面部４５にも働きかける。今や封止面部４５に対して働きかけている力は、ネックフィニッシュ４４におけるポリマを圧縮状態に置く。更に、金型部品との直接接触状態にあるので、圧縮状態になる材料は、最初に凝固するであろうし、これにより、再構成されたコア部品１２０に対するプレフォーム２６のグリップによって生成される抵抗に打ち克つことが、より良く用意される。

封止面部４５に力が働きかけるのを可能にすることにより、ポリマが完全には凝固していないかもしれないところの肉厚部５６全体に取出し力が伝達する必要性が、低減する。この結果、肉厚部５６は、最早、コア面５８に対するプレフォーム２６のグリップによって生成される摩擦に打ち克つほど堅固である必要はなく、これにより、再構成された金型組立体１００からの、プレフォーム２６のより早い取出しが、歪又は変形の危険を有することなく、可能になる。試行は、プレフォーム２６の全製造時間の５秒までの短縮を示している。

当業者は、通常、図５に示されているネックリング構成をコア−ロック構成と呼んでいる。図７は、代替のキャビティ−ロック・ネックリング構成又は本発明の実施形態であって、代替ネックリング部品２１８ｂ（代替ネックリング部品２１８ａは示されていない）と、代替コア部品２２０と、代替副分割線２６４を備えている代替コアホルダ２４１とを示しているものを、図示している。

図８は、図７と同様の部分断面図である。代替コア部品２２０からのプレフォーム２６の取出しを開始すべく、代替ネックリング２１８ｂは、最初に、軸２１に平行な矢印“ＡＡＡ”の方向に移動させられている。代替ネックリング２１８ｂ（及び図８には示されていない２１８ａ）は、代替副分割線２６４に沿って、代替コアホルダ２４１と代替コア部品２２０とから分離している。代替副分割線２６４は、再構成された副分割線１６４と同様の円周方向の態様で、封止面部４５上に終端している。

代替ネックリング２１８ｂ（及び図８には示されていない２１８ａ）を通して作用する、プレフォーム２６取出し力又は突出し力は、コア−ロック構成と同様の態様で、ネックフィニッシュ４４の蓋取付け機構（螺子部４６）及び取扱いリング部（押縁部）４８にだけでなく、ネックフィニッシュ４４の封止面部４５にも働きかける。

図９は、僅かな改変されたネックフィニッシュ１４４をプレフォーム２６にもたらす別の実施形態を示している部分断面図であり、そのプレフォーム２６は、断面における封止面段部６５であって、改変されたネックフィニッシュ１４４の円周方向のものを有しており、その封止面段部６５は、再構成された分割線１６４の端部と対応している。周囲の封止面段部６５は、主封止面１４５ａ及び副封止面１４５ｂの２つの高さを備えている、僅かに改変された封止面を確立しており、それらの主封止面１４５ａ及び副封止面１４５ｂは、ほぼ０．００１〜０．００５インチの、より好ましくは０．００１〜０．００２インチ（０．０２５〜０．０５０ｍｍ）の、軸２１に平行な方向での高さにおける差異を有している。主封止面１４５ａが、クロージャを取着する間に、最初にクロージャとの接触状態になる。

３．プロセス
作動時において、溶融プラスチックが、金型内へ射出され、そして、プレフォームが、コアとキャビティ壁との間に形成される。この後、プレフォームをコアから取り出すために、ネックリングが、矢印ＡＡの方向に持ち上げられる。図５〜図８において明瞭であるように、持上げ部２０１が、封止面と接触して、プレフォームをコアから持ち上げる。好適に、この時点において、プレフォームの頂面のスキン層は好適に固体であるが、プレフォームの内部は、未だ凝固させられていない。

本実施形態は、（連続リングのような）閉じたままである多側面作用インサート（ネックリング）であって、成形品の端部（封止面）を押すことによって成形品をコアから取り出す（抜き取る）ためのものを本実施形態が有している、という点において有利である。しかし、突出し行程の後半において、突出し行程の終了近くで外部凸状構造物（螺子及び支持押縁）を通過させるべく、ネックリングは、横へ移動する。この側方運動は、突出しバー（図示せず）の端部に装着されているローラに作用するカムによって引き起こされ、ネックリングは、その突出しバー上に装着されている。従って、本実施形態は、突出し行程の大半（５０〜９０％）の間、成形品の端部を押している。

コアから分離されると、プレフォームは、後続の金型冷却ステーションへ移動させられ得、又は、プレフォームは、輸送コンテナ内へ放出され得る。螺子の代わりに主に頂部に作用する力によってプレフォームはコアから抜き取られるので、プレフォームの内部部分は、完全には凝固させられる必要がなく、これは、より早い抜き取りと、２秒〜５秒のサイクル時間における短縮とを可能にする。

４．有利な特徴
好適な実施形態による有利な特徴は、以下のものを含む。
・プレフォーム金型ネックリング成形面構成体であって、プレフォーム成形面の頂面の部分を含むもの。
・プレフォーム金型ネックリング構成体であって、抜取り作用力を、前記抜取り作用力の方向に垂直であるプレフォーム表面へ与え得るもの。

５．結論
以上のように、記載されてきたものは、成形プラスチックプレフォームをコアから効率的に取り出す方法及び装置であって、短縮されたサイクル時間及び低減されたコストを達成するものである。

本発明は、吹込成形容器プレフォームであって、通常、それの軸に垂直な円形断面を有しているものの製造時間を短縮する一方、ことによると非円形断面形状を備えている他の成形製品（例えば、バケツ、ペンキ缶、運搬箱、及び他の同様な製品であって、プレフォーム射出成形によるものと同様な全体構成及び金型設計特性を必要とするもの）にも本発明は等しく適用可能である、ということを、当業者は、理解しよう。

添付図面において輪郭で示されている又はブロックによって指示されている個々の部品は、全て、射出成形技術においては良く知られており、そして、それらの特定の構成及び作用は、本発明を実行するための動作又は最良のモードには重要ではない。

好適な実施形態であると現時点では見なされているものに関して本発明が記載されてきたが、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。反対に、本発明は、請求項の精神及び範囲内に含まれる種々の変更及び均等な構成を包含すべく意図されている。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全て包含するよう、最も広い解釈と一致させられるべきである。

上で議論された米国及び外国の全ての特許文献は、それらを引用することにより、「好適な実施形態の詳細な記載」へ組み入れられている。

ネックフィニッシュ及び封止面を有している成形プレフォームの射出前の、既知のプレフォーム射出成形組立体の断面図である。 プレフォームの取出しを完了させるべくネックリングが移動する前の、図１に示されている組立体の選択された部品と、プレフォームのネックフィニッシュとの部分断面図である。 プレフォームが部分的に移動させられている状態での、図２に示されている部品の部分断面図であって、典型的なネックフィニッシュ歪を示しているものである。 成形プレフォームの取出しの前の、本発明の好適な実施形態によるプレフォーム射出成形組立体の断面図である。 プレフォームの取出しを完了させるべく再構成ネックリングが移動する前の、図４に示されている組立体の選択された部品と、プレフォームのネックフィニッシュとの部分断面図であって、コア−ロック・ネックリング構成を更に示しているものである。 典型的なネックフィニッシュ歪を有することなく、プレフォームが部分的に移動させられている状態での、図５に示されている部品の部分断面図である。 図５と同様の部分断面図であって、キャビティ−ロック・ネックリング構成を有している本発明の代替実施形態を示しているものである。 図６と同様の部分断面図であって、キャビティ−ロック・ネックリング構成を備えている本発明の代替実施形態と、典型的なネックフィニッシュ歪を有することなく、プレフォームが部分的に移動させられている状態とを示しているものである。 図５と同様の部分断面図であって、プレフォームの封止面に沿う段部構成を備えている代替実施形態を示しているものである。

Claims (27)

1. 射出成形機であって、
   溶融材料を受容し且つそれを成形プレフォームへと形成すべく構成されている金型キャビティと、
   該成形プレフォームと係合すべく構成されている金型コアと、
   押圧力を該成形プレフォームの端部へ加えることによって該成形プレフォームを該コアから取り出すべく構成されているネックリング持上げ構造体と、
   を具備しており、
   該ネックリング持上げ構造体は、（ｉ）該成形プレフォームのネック部の蓋取付け機構を把持し、（ｉｉ）型開き行程の大半を通して、該成形プレフォームの封止部の外側円周方向部の半分と接触すべく構成されており、
   該ネックリング持上げ構造体が、(ｉ)持上げ方向に垂直な持上げ部と、(ｉｉ)該持上げ方向に平行に配置されている封止面とを有し、該ネックリング持上げ部と該金型コアが、該持上げ方向に対して互いに段をなしているプレフォーム主封止面とプレフォーム副封止面とを備えるよう構成されている、
   射出成形機。
2. 成形プラスチックプレフォームを成形構造体から取り出す方法であって、
   該成形プラスチックプレフォームの円形ネック部に螺子部分を係合する工程と、
   該成形プラスチックプレフォームの円形ネック部の端部の５０％を、該取出し方向に垂直に配置されている持上げ部と接触させ、該プレフォームの開放端部上に段差のある封止面を形成する工程と、
   該成形プラスチックプレフォームを該成形構造体から取り出すべく、型開き行程の大半を通して、該成形プラスチックプレフォームの該ネック部の該端部へ押圧力を加える工程と、
   を具備している方法。
3. 前記接触させる工程と前記押圧力を加える工程とが、ネックリングによって実行される、請求項２に記載の方法。
4. ネックリングが、前記押圧力を加える工程の間、前記成形プラスチックプレフォームへ剪断力をも加える、請求項３に記載の方法。
5. 前記接触させる工程が、金型コアのテーパ部を、前記持上げ部に対して鋭角を形成すテーパ面と接触させる工程からなる、請求項２に記載の方法。
6. 前記押圧力を加える工程が、前記成形プラスチックプレフォームの内部が非固体である間に押圧力を加える工程からなる、請求項２に記載の方法。
7. 前記少なくとも５０％と接触させる工程が、該プレフォームの該開放端部の円形部分の少なくとも５０％の外側円周方向部を接触させる工程からなる、請求項２に記載の方法。
8. 成形プラスチックプレフォームであって、
   閉塞端部、開放端部、縦軸を備えた管状体と
   該開放端部に隣接した蓋取付け機構と、
   該開放端部に設置され、該縦軸に垂直である封止面と、
   を具備し、
   該封止面は、該縦軸に平行な方向に互いにずれて並置されている主封止面と副封止面とを備える、
   成形プラスチックプレフォーム。
9. 前記封止面は円形であり、前記副封止面は前記主封止面の外側に配置されている、請求項８に記載の成形プレフォーム。
10. 前記封止面は円形であり、前記副封止面は前記主封止面よりも前記蓋取付け機構に近く配置されている、請求項８に記載の成形プレフォーム。
11. 前記主封止面と前記副封止面を接続する、角度をなす面をさらに具備し、該角度をなす面は前記縦軸に対して鋭角をなしている、請求項８に記載の成形プレフォーム。
12. 前記主封止面と前記副封止面は、改変封止面を形成するよう構成されている、請求項８に記載の成形プレフォーム。
13. 前記主封止面と前記副封止面は、０.００１乃至０.００５インチ互いにずれている、請求項８に記載の成形プレフォーム。
14. 成形物品であって、
    縦軸と開放端部を具備する本体と、
    該開放端部に隣接する該本体の表面に形成された蓋取付け機構と、
    該開口端部上の、該縦軸に垂直な方向に配置された封止面と、
    を具備し、
    該封止面は、互いに軸方向にずれている内側封止面と外側封止面を持ち、該外側封止面は、該縦軸に垂直な方向において該内側封止面よりも該蓋取付け機構に近く配置されている、
    成形物品。
15. 前記内側封止面は、前記開口端部を通して外側に延出する方向において、前記外側封止面よりもさらに延出している、請求項１４に記載の成形物品。
16. 前記本体は、半球閉塞端部とその反対側に開放端部を持つ、管状ワンピースプラスチックプレフォームからなる、請求項１４に記載の成形物品。
17. 前記内側封止面と前記外側封止面は、０.００１乃至０.００５インチ互いにずれている、請求項１４に記載の成形物品。
18. 前記内側封止面と前記外側封止面を接続する段差面を更に備える、請求項１４に記載の成形物品。
19. 前記段差面は、前記縦軸に対して鋭角をなして形成されている、請求項１８に記載の成形物品。
20. 前記蓋取付け機構は、前記本体に形成された螺旋螺子を含む、請求項１４に記載の成形物品。
21. 前記本体と、前記蓋取付け機構と、前記封止面は、一体型ワンピースプラスチック物品を構成する、請求項１４に記載の成形物品。
22. 前記外側封止面は、前記縦軸に平行な方向において、前記内側封止面よりも前記蓋取付け機構に近く配置されている、請求項１４に記載の成形物品。
23. ワンピース一体型の成形プラスチックプレフォームであって、
    縦軸と半球閉塞端部と開放端部を有する管状体と、
    該開放端部に隣接した該管状体の外側表面に配置された蓋取付け機構と、
    該螺旋螺子部と該閉塞端部の間の該管状体の外側表面に配置された押縁部と
    該縦軸に垂直な面内の該開放端部に配置された円形封止面と
    を有し、
    該封止面は、該縦軸に平行な方向に互いに離れている、主封止面と副封止面を持つ、
    成形プラスチックプレフォーム。
24. 前記主封止面は、前記縦軸に垂直な方向で前記副封止面の外側に配置される、請求項２３に記載の成形プラスチックプレフォーム。
25. 前記主封止面と前記副封止面は、互いに０．００１乃至０．００５インチずれている、請求項２３に記載の成形プラスチックプレフォーム。
26. 前記主封止面と前記副封止面を接続する段差面を更に有する、請求項２３に記載の成形プラスチックプレフォーム。
27. 前記段差面は、前記縦軸に対して鋭角をなして形成される、請求項１８に記載の成形物品。

Images