JP4827067B2 - プラスチックの物体を調整するための装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、プレス部又は成形部の生産性を高めることを目的として、金型の外部でプラスチック材料からなる物体を部分的に調整するために設計された、プラスチック材料からなる物体を成形するための装置に関する。プラスチック材料からなるそのような物体は、特には「予備成形品」と呼ばれ、それは吹き込み工程によってプラスチック容器、特にはボトルやジャーへと連続的に変形される。

容器、特には液状の食べ物や液体を入れるための容器を製造するために、プラスチック材料、特にはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）が利用されている。容器には様々な型があるが（例えば、ボトル、ジャー、フラゴン（ｆｌａｇｏｎｓ））、一般的に最も使用されているのはボトルであり、そういった容器についてこれより述べる。

プラスチックボトルを製造するための過程には２つの基本的なタイプが存在し、それらは「単段工程」と「二段工程」と呼ばれており、両者とも中間製品、所謂パリソンや予備成形品と呼ばれているものを製造するための過程のなかにある。予備成形品は、例えば加熱成形操作等と連結している射出成形や押出し成形といった、様々な過程を通して得られる。

２つの工程において、多数の成形キャビティを通常備えている金型を用いた、例えば射出成形により得られる予備成形品は、冷却され、そして室温に保たれた中間保管場所に保持される。吹き込み操作は、予備成形品を十分に柔らかくするための加熱操作を予備成形品が受けた後に、連続して実行される。

一般的に、射出成形過程の大部分を占める最も長い段階というのは、金型自体の内部で成形された物体を冷却する段階であり、それは成形された物体が十分に硬くなり、取り扱うことが出来るようになるまで続く。従って、成形部の生産性を向上させるために、射出金型の外部で予備成形品の冷却を実行するための様々な装置が開発されてきた。そのような装置の例が、特許文献１及び特許文献２に記載されている。

図１において参照番号１によって全体を示されている、そのような現在の技術による装置には、射出金型の２つに開いた半分の間に挿入された、平行に進む第１の滑動プレート２が設けられている。予備成形品ＰのＮ個の集まり、そこでＮというのは金型における成形キャビティの数を示しているが、それは滑動プレート２のスロット１０のなかに落ちる。平行に進む滑動プレートは金型から取り出され、カップ状の冷却キャビティ、又は例えば特許文献３に記載されているような単なるＮ個のカップが配置されている、２つの側部上にある、第２の回転プレートへ垂直に位置決めされる。Ｎ個の予備成形品Ｐは、第２の回転プレート３の２つの側部のどちらかにある冷却キャビティのなかへと落ち、望ましい温度に到達するまで射出金型の外部で冷却される。
欧州特許第１２５２００７号明細書 伊国特許出願公開第ＲＭ２００３Ａ００４５９号明細書 国際公開第０２／０７４５１８号パンフレット 伊国特許第Ｂ１２８９３６７号明細書

本発明の重要な目的は、押出し金型の外部において、成形された物体を冷却することによって成形部の時間サイクルを増加させるための、プラスチックの物体の成形装置及び関連する成形方法を提供することであり、それは既知の装置や方法以上の、特に特許文献１に記載されているもの以上の改善を為す。

本発明のもう１つの目的は、より簡単かつ経済的な構成を有し、既存のプラントにおいても用いることが可能な、モジュール式の特徴を持つ別様の装置を提供する。

また、更なる本発明の目的は、予備成形品がまだ熱く、表面の耐久性が減少しており、ダメージを非常に受けやすい状態のときの製造段階において、その扱いをより簡単かつ合理的にすることで、製造される予備成形品の品質を向上させることである。

上記の目的は、請求項１に記載の特徴を有する、プラスチックの物体を調整するための回転装置である本発明の１つの側面によって、及び、請求項８に記載の特徴を有する、プラスチックの物体のための成形装置である本発明の第２の側面によって達成される。

請求項１０に記載の特徴を有する、プラスチック材料からなる物体を調整する方法である本発明の第３の側面から、上述した目的は達成される。

本発明の装置の特徴を有する新しい装置によって生じる重要な利点は、それが運動学的により単純であるために、生産コストを減少させることである。更に、装置を構成する諸要素の部材の単純化及び数の減少により、予備成形品が受ける操作の数が減り、従って把持要素や低温時における他の物体との接触によって引き起こされる、衝撃やひっかき傷等のリスクが減少する。

本発明による他の利点は、これより後に続く、特に制限されることのない実施例の詳細な記載から、図を参照しつつ、当業者に対して明らかになるであろう。

図２は、本発明の好ましい実施様態に従う、基本的にプラスチック材料からなる長楕円形をしたプラスチック体、特にＰＥＴからなる予備成形品を調整する装置に関し、更に続く吹き込み成形操作により、ボトル、ジャー、フラゴン又は他の型の容器が製造される。この調整装置は、回転タレットとしても記載され、及び全体を参照番号２０で示されているのであるが、それはハウジング部２１の集まりからなり、実際にはチューブ状の形で中空であり、現在では「冷却カップ」とも記載される。

冷却カップ２１は適切なフレーム又は支持ケーシングに固定されており、そのフレーム又は支持ケーシングは、図２を参照するとわかるが、２つの空間方向、即ち水平と垂直で並んでおり、四角形のメッシュ状格子を形成するために、行及び列をなすように配置されている。それぞれのチューブ状チャンバー（図３）の内部に予備成形品を収納するためのシート２２があり、冷却される１つの予備成形品が挿入開口部２３（図４）のなかへと挿入される。明確には、特許文献４に記載されている「予備成形品」による例がある。

図２及び４の実施例では、様々な冷却カップ２１が、そのなかに挿入される予備成形品に合わせて並んで配置されており、カップ２１の集まりは、組になって互いが面している一連の側部を形成するようにほぼ並列した形を構成している。特に、図２及び４の実施例に関し、並列している大きな側部Ａ及びＢに対応して、冷却カップ２１の２つの集まりの挿入開口部２３は定位を向いて配置されている、即ち、カップ２１の第２の集まりの挿入開口部２３が回転タレットの第２の側部Ｂに面している一方（図４参照、及びそれは上部を向いている）、カップ２１の第１の集まりの挿入開口部２３は回転タレットの第１の側部Ａ（図４参照）に面しており、及び底部の方を向いている。

本発明の第１の側面に従って、冷却シート２２は次のように配置されている。つまり、それら冷却シート２２により冷却するために２つもしくはそれ以上の予備成形品を挿入する際に、挿入開口部２３を通って一方は第１の側部Ａ上に配置され、挿入開口部２３を通って他方は第２の側部Ｂ上に配置され、一度それら各々の冷却シートのなかに挿入されたら、それら２つの予備成形品は少なくともそれらの長さの一部分に従って並ぶように冷却シートは配置されている。既存の装置における冷却カップの位置と比較すると、そのような方法にすることによって、予備成形品を成形するためのプレスに取り付けられた金型の２つに開いた部分の中央にカップを直接挿入することが出来るので、回転台の厚さを減少させることが可能であり、それは金型の２つに開いた部分の間に挿入することが可能なほど十分に薄い中間滑動台を使用することよりもよい。従って、中間台から冷却タレットへと移送する操作を避けることができ、そして予備成形品が冷却されていない中間台上に一定の時間留まることを防げるので、冷却サイクルの時間を減少することが可能となる。

更に、そういった方法にすることで、既存の型の冷却部と比べるとより簡単な機械的構造、及び適切な電気的／電子的又は空気的回路を有する、プラスチックの物体のための冷却部を製造することが可能となる。

必ずしも必要ではないが、好ましくは、冷却シート２２は次のようなやり方で配置される。つまり、冷却される２つ又はそれ以上の予備成形品が冷却シート２２のなかに挿入され、挿入開口部２３を通って一方が第１の側部Ａ上に配置され、及び挿入開口部２３を通って他方が第２の側部Ｂ上に配置され、一度各々の冷却シートのなかに挿入されると、２つの予備成形品は少なくとも実質的なそれぞれの長さ（図４、４Ａ）に従って並ぶようなやり方である。

有利なことに、回転タレット２０の幅及び長さの寸法を減少させることで、冷却シート２２は比較的単純な構造のハウジング部２１、例えばシェルがない構造、中空又は内部冷却通路、の間に機械加工されるのであり、全てのハウジング部２１は、本実施例（図４）においては、ケーソン（ｃａｉｓｓｏｎ）を形成するよう１つに溶接される、又はねじでとめられている、２つの前部金属プレート２４、２５及び２つの後部プレート２６から形成される容器のシース（ｓｈｅａｔｈ）に囲まれている。そして、そのようなケーソンから、挿入開口部２３が機械加工されているカップ２１の先端部が突出している。

外部の壁面２４、２５、２６及び冷却カップの間にあるケーソン内部空間は、様々な冷却シート２２のなかに挿入される予備成形品を冷却するために設計された冷却液によって満たされている、又はとにかくそのなかを冷却液が通過している。一群の内部の隔壁２７は、適切に穴を空けられている、又は排出口を設けられており、望ましいやり方で様々なチューブ状容器を濡らす及び冷却するために、ケーソン内部に冷却液を適切に流すことが出来る。

付随の図にある回転支持操作の記載から後に明らかになるが、単に重力を用いて射出金型からシート２２へと予備成形品を移送するためには、図２のように配列された冷却シート２２で、回転支持台２０が傾けられるとき、傾斜軸と平行なシート２２の列は金型に付いている予備成形品の対応する列と垂直の位置にあることが必要とされる。もし冷却シートの列が回転支持部の２つの側部において特定の形状を取っている場合、例えばひし形状であるとすれば、軸ＡＲの周囲を回転支持部が回転する際、ハウジングシートの位置が反対側にあるハウジングシートの位置と合わなくなる。こういったシートのひし形状の配列は図１０に大まかに示されている。そのような場合、各々のカップの開口部を有するそれぞれの側を適切な位置に据えるために、それぞれの回転する回転タレットを必要とされる距離ほど移動させる手段が設けられる。この方法において、回転支持部が傾くごとに、カップの列は、射出金型の、又は冷却部１００から冷却された予備成形品を引き抜く装置の、対応する列と垂直の位置へと自動的に配置される。

回転タレット２０にはまた、予備成形品を制御する便利な保持手段が設けられており、冷却シート２２が下方を向くときに、それは予備成形品を遮り、冷却シート２２のなかに予備成形品を保持する。

図４の実施例において、そのような予備成形品を保持するシステムは、空気圧回路に連結された通路２９、３０を有することで達成されている。つまり、冷却シート２２のなかに予備成形品を維持するために、通路２９、３０における空気圧の低下が生み出されるのであり、その一方、予備成形品を制御する又は容易に取り除くために、回転支持部２０には、例えば機械的遮断システムといった異なるタイプの抜き取りシステムが設けられている。本発明の範囲から逸脱しなければ、機械的抜き取り手段を、必要ならば、逆の操作が行われる、即ち圧縮空気を通路２９、３０のなかへと吹き込む空気圧手段へ結合することが可能である。

これより上述された回転タレット２０の第１の好ましい例の記載と、更には冷却部、又はタレットが取り付けられている、全体を参照番号１００で指示されている、より一般的な調整部の更なる構造的及び機能的特性を説明する。

図２の回転タレットは、水平に動き、回転軸ＡＲの周囲を約１８０°回転することを可能とする適切な金属フレーム（図５−７）上に取り付けられており、それは傾いて上方又は下方へ（又は、実施例の他のタイプでは、他の予め決められた方向へ）第１又は第２の側部Ａ、Ｂへとそれぞれ向くことが出来るように水平位置にある。

図５は冷却部１００の操作手順の第１の例に関し、そこにおいて回転タレット２０は第１の荷降ろし位置にあり、そしてそれは金型の開かれた半分の間に挿入されており、及び上半分の金型の下部５に位置するように、射出成形プレスに取り付けられている。半分の金型５から支持部２０のＮ個の冷却シート２２へと落とされるという１つの成形過程から生じる、Ｎ個の予備成形品があり、明らかに支持部２０及び金型は、金型の中央に適切に位置している支持部のシート２２がある金型の射出シェルと、垂直の位置関係になるように、設計されている。

好ましい本発明の実施様態に従うと、Ｎ個の予備成形品は、シート２２の幾つかのライン（１つのラインが回転軸ＡＲに対して垂直であるシート２２の列を意味している）だけ、例えば奇数のライン１、３、５、７・・・だけ、又は偶数のライン２、４、６、８・・・だけを満たし、傾けられたラインを空のラインの間へと入れることで回転タレット２０のシート２２のなかに落下するのであり、前記偶数のライン２、４、６、８・・・又は奇数のライン１、３、５、７・・・の各々は、シート２２の満ちた及び空のラインの規則的な連続を形成している。本発明の範囲から逸脱しなければ、他のラインを連続的に満たすことも可能である。

金型自体を閉じ、Ｎ個の予備成形品の別の射出過程を生じさせるために、図５に示されているように左側に移送することによって、連続的にタレットが金型５から取り出される。それから、タレット２０は再び半分の金型５の下部の２つに開いた金型の中央に挿入され、そして新たに成形されたＮ個の予備成形品の第２の集まりが、空のままであるシート２２のライン（各々が偶数のライン２、４、６、８・・・又は奇数のライン１、３、５、７・・・）を満たすように、支持部２０の上へ落とされる。

別法においては、タレット２０の回転軸ＡＲに直交する動作を行わせることが可能である。

Ｎ個の予備成形品の第２の集まりがタレット２０の上に移送されたとき、回転タレット２０の２つの側部の１つ、例えばＡ側にある全ての冷却シート２２は、予備成形品によって占められる。つまり、回転タレット２０は再び金型５の開いた半分から取り出されて、新しい射出過程が進行している間に、ＡＲ軸の周囲を約１８０°回転するように傾けられる。

第２の側部Ｂは今上方を向いており、Ｎ個の予備成形品の他の２つの集まりによって、上述の記載と同じ一連の操作によって満たされる。

側部Ｂの全ての冷却シート２２がまた予備成形品で満たされたとき、回転タレット２０は開いた半分の金型から取り出され、荷降ろし位置（図７）へと運ばれるのであり、その荷降ろし位置というのは、Ｎ個の予備成形品の第１の集まり、つまり最初に積まれて、今は温度が下がった予備成形品の集まりが、上記の予備成形品保持システムである通路２９、３０から、機械的取り出し手段の助けを借りて、例えばコンベヤベルトや冷却された予備成形品のための集積箱といった他の排出支持部上に単純に落下させるという方法によって、回転タレット２０から放出される位置である。その取り出し手段はよく知られているものであるから、ここでその詳細に関する記載はしない。こういった方法によって、４成形サイクルと同等の時間だけ冷却部１００のプレス操作から作られるＮ個の予備成形品の集まりを維持することが可能となる。

それから、冷却部１００は上述された操作サイクルを繰り返すのであり、それは即ち、回転タレット２０が開いた金型から取り出されるたびに４成形サイクルと等しい時間で冷却されたＮ個の予備成形品の集まりを荷降ろしし、そしてそれはタレット２０の上で冷却され、また射出金型（図８）から落とされるＮ個の予備成形品の新たな集まりがタレットに積み込まれるということである。

同様に、本発明の別の側面に従う、回転タレット２０の操作及び冷却部１００の第２の好ましい実施様態では、これより記載されるように、冷却部１００にかかる時間を６射出サイクルと同等にするために、プレス操作から作られるＮ個の予備成形品を維持することが可能である。

この操作の第２モードでは、成形プレス上に設置された第１の積み込み位置において、回転支持部２０は金型の開いた半分の間に挿入され、プレス操作から作られるＮ個の予備成形品の第１の集まりはシート２２の第１のライン（例えばライン番号１）を満たすように、タレット２０のＮ個の冷却シート２２のなかへ半分の金型から落とされ、シート２２の２つの連続するライン（ライン番号２、３）を空にし、それから第２のライン（即ち、ライン番号４）を満たし、２つの連続する隣接するライン（即ち、ライン番号５、６）を空にする等が行われ、満たされた及び空の両方のシート２２のラインの規則正しい連続が形成される（図９）。

４成形サイクルと同等の充填手順と同じように、１つのプレス操作から作られるＮ個の予備成形品のまた別の５つの集まりが回転支持部上に積まれ、それは冷却されるＮ個の予備成形品の６つの集まりの全てを回転タレット２０上に維持するためになされ、そして回転支持部２０が開いた金型から取り出されるごとに６成形サイクルと同等の時間だけＮ個の予備成形品の集まりは冷却され、それから荷降ろしされる。

本発明の別の側面に従う、回転タレット２０及び冷却部１００の更に好ましい操作例では、これより記載されるが、１つのプレス操作から作られるＮ個の予備成形品の集まりが２成形サイクルと同等の時間だけ冷却部１００上に留まることが可能となる。

この操作モードにおいては、射出成形プレス上に決められた第１の荷降ろし位置において、回転タレット２０が金型の２つの開いた半分の間に挿入され、そしてタレット２０自体の側部、例えば側部Ａの全ての冷却シート２２を満たすように、プレス操作から作られるＮ個の予備成形品の第１の集まりが半分の金型からタレット２０の冷却シートへと落ちる。それから、タレットは回転軸ＡＲの周囲を１８０°回転し、開いた半分の金型の中央にある再導入支持部２０によって、Ｎ個の予備成形品の第２の集まりが上部の半分の金型５から落とされ、それによってタレット２０の第２の側部Ｂの全ての冷却シート２２が満たされる。

冷却部に、及び上記の関連する操作手順に関する回転タレット２０の実施例は、本発明の範囲から逸脱しなければ、多くの修正及び変形が可能である。

例えば、タレットは、ケーソンを形成するように１つに溶接された、又はねじで留められた、一組の金属のプレートだけでなく、より一般的には、基本的にチューブ状の本体が冷却液を保持するように設置及び設計される、幾つかの内部キャビティを作るケーシングとして作られることが可能である。つまり、冷却カップがまた内部冷却通路を特徴付けるのである。冷却シート２２はまた、垂直の回転タレットの２つの側部Ａ、Ｂの間のプレートの２つの方向だけでなく、ただ単に並行でない２つの方向に並べられた回転タレットの２つの側部Ａ、Ｂにおいても、又はより不規則なやり方においてさえも、位置決めされることが出来る。また、正方形のメッシュ状格子に従うだけでなく、例えば長方形又はひし形のメッシュ状格子といった他の配列も可能である。

請求項と等しい意味及び分野にある全ての修正及び変形は、本発明に含まれるものと理解されるべきである。

既知のタイプの押出し部及び冷却部の概略的な斜視図を示す。 本発明の好ましい実施様態に従う、プラスチック材料からなる予備成形品を押出し及び冷却するための装置の概略的な上面図を示す。 図２の装置の細部の概略的な斜視図を示す。 図２の回転調整装置の区間における、概略的な側面図の細部を示す。 装置２の回転調整装置における予備成形品の概略的な配置を示す。 予備成形品が回転している段階における、予備成形品の射出成形のための金型の２つの開いた部分の間に挿入された、図２の回転調整装置の概略的な側面図を示す。 傾く段階における、図５の回転調整装置の概略的な正面図を示す。 予備成形品を降ろす段階における、図５の回転調整装置の概略的な正面図を示す。 それぞれの調整サイクルに対して４回加圧を行う成形過程における、調整装置における予備成形品の配列の概略図を示す。 それぞれの調整サイクルに対して６回加圧を行う成形過程における、調整装置における予備成形品の配列の概略図を示す。 別様の配置をした予備成形品の配列を示す。

符号の説明

１ 先行技術の装置
２ 滑動プレート
３ 回転プレート
５ 金型
２０ 調整装置（回転タレット）
２１ ハウジング部（冷却カップ）
２２ シート
２３ 挿入開口部
２４、２５ 前面の金属プレート
２６ 背面のプレート
２７ 隔壁
２９、３０ 通路
１００ 冷却部

Claims (11)

1. プラスチック材料からなる物体の温度と硬度を調整するための装置であり、前記プラスチック材料からなる物体は長さ（Ｌ１）を有し、
   ―回転タレット（２０）と、
   ―第１及び第２の調整キャビティを規定する、前記物体を挿入するための各々の開口部が設けられた、一群の調整キャビティと、
   ―前記第１の調整キャビティの各々の挿入開口部が位置している、前記回転タレット（２０）の第１の側部（Ａ）と、
   ―前記第２の調整キャビティの各々の挿入開口部が位置している、前記第１の側部（Ａ）と対向している前記回転タレット（２０）の第２の側部（Ｂ）と、
   からなり、前記第１の調整キャビティは、該キャビティの深さ方向の長さの少なくとも一部分の間に渡り前記第２の調整キャビティと並列するように位置決めされていることを特徴とする、前記プラスチック材料からなる物体の温度と硬度を調整するための装置。
2. 前記回転タレット（２０）は外部ケーシングとそれぞれの調整キャビティとを含むボックス状の構造からなり、前記外部ケーシングと前記それぞれの調整キャビティはボックス状の構造の内部に順に含まれる各々の個別のケーシング（２１）に囲まれていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記個別のケーシング（２１）は、前記プラスチック材料からなる物体の温度と硬度を調整する、調整キャビティのための調整液を含むよう設計されていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記ボックス状の構造は、前記回転タレット（２０）の内部で働く、前記プラスチック材料からなる物体の温度と硬度を調整する調整液の循環回路を少なくとも含むことを特徴とする請求項２に記載の装置。
5. 前記第１の調整キャビティは、行及び列の方向に従って、前記第２の調整キャビティの１つと、行方向の面及び列方向の面で隣接していることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 少なくとも回転軸（ＡＲ）の周囲を回転するように設計された前記回転タレットの操作手段が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の装置。
7. 調整キャビティの配列を変更させるために移送するように設計された前記回転タレット（２０）の操作手段が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 請求項１に記載の装置を含む、プラスチック体を成形するための設備。
9. 前記第１（Ａ）又は前記第２の側部（Ｂ）の上方又は下方へ毎回向くよう、前記回転タレット（２０）を傾斜させるように設計された操作手段が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の設備。
10. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の装置又は請求項８に記載の設備を用いて、プラスチック材料からなる複数の成形された物体の温度と硬度を調整する方法において、
    ―前記回転タレット（２０）の前記第１の側部（Ａ）を上方に向ける操作と、
    ―加熱した形成金型の２つに開いた半分の金型（５）２つの間に、前記回転タレット（２０）を導入する操作と、
    ―プレス操作から作られた少なくとも１つの群の成形された物体を、前記第１の側部（Ａ）の前記調整キャビティの少なくとも一部分を満たすように、前記物体が形成された前記金型から前記回転タレット（２０）へと移送する操作と、
    ―金型の前記開いた半分の金型（５）２つの間から前記回転タレット（２０）を抜き取る操作と、
    ―前記第２の側部（Ｂ）が上方を向くように、前記回転タレット（２０）を傾ける操作と、
    を含むことを特徴とする、前記プラスチック材料よりなる複数の成形された物体の温度と硬度を調整する方法。
11. ―前記回転タレット（２０）を前記金型の２つに開いた半分の金型（５）２つの間に、少なくとも２回は再導入する操作と、
    ―続くプレスサイクルから作られた、少なくとも１つの群の第２の成形された物体を、タレットの前記第２の側部（Ｂ）の調整キャビティの少なくとも一部分を満たすように、前記物体が成形された前記金型から前記回転タレット（２０）へと移送する操作と、
    を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。

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