JPH01503130A - 熱成形方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ハＴＰＭ性ウェブ、献の　茅 本発明は一般に熱可塑性材料をシート形に押出し、この高温のプラスチックシー ト材料を送って食品容器の如き中空体に成形する技術に関する。

かかる方法は一般に熱可塑性材料をシート形を押出す手段と、シートウェブの厚 さを制御しその全体温度を所望の成形温度にまで低めるための一組の温度制御式 の焼戻しロールと、溶融した、しばしばたるんだウェブを成形機内へＲ送する手 段と、成形され安定化した後に完成部品をウェブからつまみ出す手段を必要とす る。

シート形に押出し可能で本発明の方法で使用できる材料の範囲は一般的に殆んど 公知の熱可塑性樹脂の範囲全体と、その組合せを包括し、単一のグイ内へ送られ る多段押出機により、配合されるか同時に押出される。

本発明の応用二二おいて、我々は専らというわけではないが特にゴム膜以上の粘 性流体の挙動を有するメルトを有する材料に関心をもっている。高密度ポリオレ フィンとポリオレフィンの如き結晶性のポリオレフィンは普通、粘性の高い流体 に僚だ鋭く規定される融点とメルトレオロジーを有している。かかる材料は完全 に支えられずにシートとして懸吊されたばあい主として粘度抵抗のために応力を 蒙りたるんだりクリープを生じたりする。溶融状態中にＰｖＣやポリエチレンの 如き材料が示す凝集弾性のため、それるは比較的熟成形装置内へ送りやすくなる ため、これらは熱成形にとってこれまで伝統的に望ましい材料となっできた。

然しなから、最近、エチレンビニールアルコール（ＥＶＯＨ）　、塩化ポリビニ リデン（ＰＶＤＣ）の如き、酸素ハイバリヤーポリマーの出現は新しい種類の食 品パッケージを生み出している。同パッケージの場合、食品はプラスチックパッ ケージ内へ包装シールされスチームレトルト内で４０℃までのレトルト温度で金 属缶とほぼ同様のやり方で殺菌される。ポリプロピレンはスチーム殺菌に耐える ために必要な比較的高温抵抗を備えた２、３の入手容易な樹脂の一つである。そ れは普通、同時押出により上記のハイバリヤープラスチックの層とよく組合わさ れてハイバリヤープラスチックパッケージのベース材料をつくりだすようになっ ている。

射出成形の如き他の製作形式は多層中空容器を経済的に製作するには向いておら ず、そのため比較的成熟した熱成形技術は現在ポリエチレンベースのレトルトハ イバリヤー容器を変形する経済的な手段を得ることに向けられた開発上の転形期 を経験しつつある。

我々は予備押出しされたポリプロピレンシートを再び加熱した後熟成形すること は困難することを知った。材料がその結晶融点を通過直後発生するメルトのたる みのため赤外線輻射の如き公知の手段によって懸吊シートの適当な大きさの領域 を加熱した後かかるたるんだ溶融材料シートを正規の市販サイズと能力の熱成形 機内へ送ることは困難になる。今日の熱成形プロセスの作業員の多くは結晶融点 の直ぐ下田る点でポリプロピレンを成形することによって相当な成果を得ること ができることが多いことを発見している。このいわゆる固相成形法は通常完成容 器壁内に残留応力を残すため殺菌中にこの応力が解除されたときに目に見えない 歪みが生ずることになる。固相成形法のもう一つの問題点は一般に使用されるＥ ＶＯＨとＰＶＤＣ樹脂の融点がポリプロピレンのそれよりも高く、この材料によ るハイバリヤ一層がポリプロピレンの固相成形温度で成形中に比較的容易に損傷 する虚れがある点である。

そのため、我々は此度ポリプロピレンをいわゆるメルト相で運搬でき成形可能と することのできる方法を開発した。メルトを直接成形プロセス内へ押出すことに よって予め作られたポリプロピレンシートを再び加熱する困難さの多くは克服さ れ、さもなければ予め作られたシートを再び加熱するさいに費消されるであろう エネルギーを節約する等その経済性は大きくなる。

かかる押出供給プロセスには２つのタイプの成形もしくは「熟成形」機を使用す ることができる。即ち連続熱成形機と間欠的熟成形機とがそれである。連続熱成 形機は米国特許４．２３５，５７９号（クルツ）にその典型が説明されているが 連続的に送られる溶融シートと適当に同期して動く成形工具により作業する。か かる機械では溶融ウェブを運搬する問題は溶融ウェブが焼戻しローラを退去する 速度よりも速い速度で運動する成形ツーリングを運転することによってウェブ内 に比較的一定の張力をつくりだすことによって解決されることが多い、かかる方 法は米国特許出願７６２．０６９号（フレックノー・ブラウン）中に説明されて おり、本文中に参考用に組込んである。

間欠的熟成形機の場合、ウェブを離散的な長さで供給することが必要である。直 接押出供給法を使用して、かかる機械に供給する場合にはウェブの連続押出と、 この連続発生したウェブの離散的な長さを成形機へ間欠的に送る作業との間にひ きおこされる遅れを補償するための手段を設ける必要がある。

チェール（米国特許４，１０５，３８５号）は焼戻しロールを使用して押出され たウェブ上に冷却した支持層を形成し、可動性の補償もしくは「ダンシング」ロ ーラを使用して移動させ間欠送り間の余分なウェブの長さを蓄積する方法につい て教示している。

その他にポリオレフィンに領た流体メルトを有する一連の熱可塑性材料がある。

これらはポリアルキレン、テレフタレート、ポリカーボネート、およびポリアミ ドを包含する。これらの材料は全て成形部品にとって望ましい性質を備えている が、たとえ不可能でなくともメルトの柔かいたるんだシートを支持する何らかの 手段なしに熱成形機内へ送り込むことは困難である。

過去においてかかる材料を支えて搬送し熱成形機内へ積込むために従動コンベヤ ベルトを使用する試みはこれらの流体メルト材料がベルト材料を湿らしてそれに 接着したままになる自然の傾向のために挫折してきた。溶融プラスチック押出品 を支えるためにベルトコンベアを使用することは原則的に新しいことではなく欧 州特許第０．２２６，７４８号（ルースン）と米国特許４．４５９．０９３号（ アサノ）中に記載されており、それらは参照用に本文中に組込んである。

この先行技術はしかしながら流体メルト材料のベルト付着を処理する問題に取組 んでいない。

熱しながら、従来技術で論じられた他の方法は側部チェーンと、溶融シートの側 部を保持してそれを成形ステーション内へ搬送するクランプとから成る同期延長 キャリヤを組合わされて押出機全体を成形ステーション（米国４，１５０．９３ ０号、アサノ）間に運動させる内容を含んでいる。比較的重量のある押出機を通 常１分あたり１０〜２０ストロークで動作する熱成形機に遅れないようについて ゆくだけの十分な速さで運動させるためには明らかな機械的困難がある。同様に して長手方向辺緑を支持するクランプ間だけに懸吊された時に流体メルトを有す るシートを横断方向に支持するには不十分である点で更に欠陥があることは明ら かである。

最後に、ドイツ連邦共和間第２，６３４．９７６号（カイファー）中にはもう一 つの方法が記載されているが、それによると２本の従動ローラ間に溶融ウェブの カテナリーが支持され、上記２本のローラは初めは広間隔に保持されているがそ の後共に接近することによって材料のフェスツーンが２本のローラ間に展開して 各送り作業どうしの間に余分な長さの材料を引取る一方、チルド材料域が下流ロ ーラと各送り工程間に固定保持された溶融シート間で不断に接触することによっ て大きくならないようになっている。更にこの方法は溶融ポリオレフィンの如き 柔らかい流体メルト材料のウェブに対して十分な支持を行うことができない欠点 がある。

本発明の目的は押出機から直接送られる流体メルト材料が支持され溶融シート形 で連続もしくは間欠的な作業手段の成形機内へ搬送できるような手段を提供する ことである。

本発明の目的は更に上述の流体メルトシート材料を成形ステーション内へ送られ る前にその最適な成形温度要件にまですることのできるような手段を提供するこ とである。

同様に、本発明の目的はかかる流体メルトウェブの温度調整と支持と搬送を実行 することによって流体メルト内に加えられる張力や応力を最小したり制御してか かるメルトから形成される部品の厚さと性質が成形中に送られたウェブの特定の 長さで各部品が占める位置もしくは配置にかかわらず、均一で一貫したものとな るようにすることである。

本発明の目的゛は更に搬送手段だけでなく温度調節手段が広範囲のシートメルト 材料と厚さを焼戻し送り焼戻されたシートメルトを連続もしくは間欠成形機の何 れかに送ることができるようにする方法を提供することである。

従って、本発明を一面から見ると、中空物体を熱成形する方法が提供される。同 方法は熱可塑性材料のウェブを直かに一組の温度制御焼戻しロール内へ押出し、 ウェブの上下面層を上記焼戻しロール内を通すことによって冷却させる一方つニ ブの内側を上記面層間で溶融状態に維持し、部分的に冷却されたウェブをコンベ ヤ上へ送り、ウェブを熱成形機の入口へ運ぶ段階より成るものであるが、コンベ ヤと接触したウェブの表面層がウェブの溶融した内側によりウェブがコンベヤに 付着する温度を下廻る熱成形可能温度にまで再び加熱され終わるまでコンベヤ上 に残ることが可能である点に特徴を有する。

本発明を別の面から見ると熱可塑性シートを押出機から熱成形機へ送る装置が提 供される。同装置は押出機”から溶融した熱可塑性材料のウェブを受取るための 一組の温度制御式焼戻しロールと、同ロールより焼戻されたウェブを受取り同ウ ェブを、熟成形機の入口へ運ぶためのコンベヤ手段と、から成るが、その特徴点 は、焼戻しロールとコンベヤ手段の相対位置と、ウェブと接触したコンベヤ手段 の長さとが調節可能であるためコンベヤ手段と接触したウェブ面の温度が制御で きウェブがコンベヤ手段に付着する温度を下廻る熱成形可能温度で熱成形機内へ 入ることができるようになっていることである。

さて図面を参照しながら本発明を簡単に説明する。

第１図は連続熱成形機に適用した本発明の一例を示すが、その場合、押出ダイか ら出された流体メルトシート１はシートを位置４にはさみその厚さを制御する焼 戻しロール２．３間を通過する。材料はその後調節可能な焼戻しロール６により 焼戻しロール３と接触状態に維持される。上記ロール６は処理される。

材料の種類と厚さおよび処理条件に応じて６′の如き一連の位置へ移動すること ができる。

今やその下側表皮が固体状態に凍結した形の材料シート７は同様に代替位置８′ に示されたオプションとしての回転ロール８を介して運動中のコンベヤベルト１ ０上へ導かれる。コンベヤベルト１０は上記ベルトの温度を制御する働きをする 温度制御式ロール９により駆動される。

その後実質上流体状のメルトのシートはその下部表皮がシートメルト内から残留 熱の流れにより再び溶融し終わる以前に位置１１でコンベヤを去る。このためベ ルト１０への付着が回避できる。

その後材料は連続成形機内へ入るが、その−例は成形機１５で対向しあう対の可 動雄金型１３と雌金型１２から成り、それらはその後メルトシートを完成部品１ ４へ成形する。

第２図は本発明のもう一つの例でウェブを支持するコンベヤがシートウェブの面 内に位置する可動ピボット点の周囲に旋回するよう構成されている。

第３図は第１図のロールの代替的配置を示す。

第４図は本発明の詳細を示す。押出機から連続して送られる流体メルトシートは 温度調節され支持され間欠的に動作する成形機内へ搬送される。

第５図は本発明の温度調節ならびに送りプロセスにおける種々の段階を通過する 時のシートメルト内の典型的な温度分布を示す。

第６図は本発明のもう一つの例でコンベヤが水平方向に運動する成形ツーリング を有する成形機に送られるようになったも、のを示す。

第７図は本発明のもう一つの例で成形ツーリングが開いて次の送り工程に対する 準備が整うまでコンベヤが材料をベルト上に保存するようになったものを示す。

第８図は本発明のもう一つの例で材料の保存がピンチロール２７を停止すること により発生させられるベルト内の懸吊ループ内で行われ“ダンシング保存ロール ２７が余分なベルトの長さを従動ロール９を介してコンベヤ頂部へ与えることが できるようになったものを示す。

以下、図面を参照しながら本発明を更に詳細に説明する。

第１図において、流体メルトシートもしくはウェブ１は連続的にグイから直接常 に回転中のロール２と３間のギャップ４内へ押出される。流体メルトの厚さは主 として押出ダイのリップどうしの間に設定されたギャップに依存する一方、メル トが押出される時の線速度に対するロール２．３の表面回転速度と共にそれらの 間のギャップ４にも依存する。一般的にいってギャップ４がメルトを僅かに満杯 にするようにロールの速度を設定することが望ましい、このことによって押出機 からの材料送出し速度に些細なサージが存するかどうかにかかわらず、一定のウ ェブ厚がロールギャップから出てくることになる。

シート厚と押出速度が一定の場合、かくして最適なロール走行速度が一つ存在す ることになる。それ故、ロール温度を変化させるかウェブがロールとの接触する 長さを変えることによってウェブの温度を制御する試みを行う必要がある。ロー ル温度の変化だけでは特に厚手のウェブに対しては十分な程度のウェブ温度の制 御を行うことができないことが判った。一定温度で下流成形工程へ送られるウェ ブの制御条件はシートを作るためにメルトをロールスタック内へ押出すさいに普 通遭遇するよりもずっと重要である。従って、我々はロール３に対して上昇もし くは旋回できる調節可能なロール６を組込み、両ロール３．６のまわりの抱き角 を制御するようにした。

ロール３の主な目的はシートの平均温度をその最良の熱成形温度まで低下させる のを補助することである。まづ、ウェブがロール３と接触することによってウェ ブ内の残留熱が頂面まで再び加熱されそこで凍結していたかもしれない材料を軟 化することができる十分な時間が存在することになる。

ポリプロピレンの如き結晶性ポリマは冷却直後結晶性固体を形成しもしなければ その結晶融点を超えて加熱された時でもその結晶性の全てを直ちに失うわけでは ないことに注意することが肝要である。それ故、固体に凍結され再び融解して液 体に復帰することについて語ることは厳密には正確ではなく、むしろ本発明の方 法はウェブの下部表皮をそれがコンベヤベルト材料を湿らすことによってそれに 付着するには堅すぎるか高い粘土を有することになるような温度に冷却するもの と理解すべきである。

ロール３．６の温度と共に抱き角度を制御するとプラスチック材料のウェブの厚 さ内の温度分布を制御することができる点で更に予期しない利点が得られる。プ ラスチック材料は普通、金属の１八。。の熱伝導性を存している。ローラに接触 するプラスチックシートの芯温はそれ故、表皮温度より相当高く、シートの厚さ が３ｍ以上の場合熱がシートの中心から外側へ流れるために−たんロール接触が 中断したらその温度差を均等化するために多くの秒数を要することが判った。

かくしてロール６は表面温度を実質的に低下させる一方つニブ内の平均温度をそ れよりずっと少ない程度に低下させることによってウェブの下側を冷却し凍結す るために使用される。かくしてウェブは全体として成形可能な状態にとどまる。

その後、ウェブはロール６からオプションとしての従動ウェブ方向付けもしくは 回転ロール８を介して従動コンベヤベルト１０上へと移行する。ロール８０表面 速度は普通、コンベヤのベルト速度と同様にロール６に同期化している。ロール ３より段階的に高速にロール６．８を走行させることによってウェブに対して若 干の延伸作用を付与することができる。

我々はシートのベルトと接触する長さがウェブの高温に溶融した内側からより冷 たいより固体形のウェブの下側面へ十分な熱が流れてこの下側面をそれがベルト 材料をぬらしそれに付着するに十分な流体状となるほど十分再加熱するために要 する時間よりも小さな時間に制限されるならば高温ウェブがベルトに付着するこ とができることを発見した。コンベヤベルト材料１０の平均温度は温度制御ロー ルＰにより調節することによって下側表皮が再び加熱される速度を更に減速した り加速したりすることができる。

我々はまたより冷たい下側表皮の再加熱は均一で応力のない成形が行われるよう に実質上材料が成形ステーション内に入る前に行われることが望ましいことを発 見した。

コンベヤベルトの構造の材料の範囲は厳しく制限されてはいない。ポリテトラフ ルオロエチレンでコーチングした織製ファイバグラスとポリウレタンエラストマ でコーチングした布の双方ともベルト材料として使用して首尾良くいった。

比較的薄い材料、特に厚さ０．５　ｔｒｍ未溝未満料より可撓性コンベヤベルト を構成することによってベル斗の熱保存容量が高くならないようにすることが望 ましい。

ベルト材料は連続シート、一連のテープ、開放織シートもしくはシートを組込ん だ穿孔の形を取ることができる。然しながら、ベルトはウェブ内に均一な温度を 維持するために高温ウニ。

プと均一に接触することが望ましい。

本例の場合、連続熱成形機１５は対向しあって運動する数組の雌金型１２と雄金 型１３を有しており、両者はウェブがローラ１６のコンベヤの出口端を去った後 若干距離高温ウェブ上に共にクランプする。成形作業中継続するコンベヤベルト 接触からのシート上のマーキングが通常内容により隠された容器の内側間へ向く ように雌金型１２を成形機１５の上部回路上に配置することが望ましい。

対向しあう金型の組の線速度はコンベヤベルト速度に対して同期関係に設定され 通常ベルト速度より若干高速である。

成形機内で作り出される最終部品１４の重量はラインの残部に対して成形機速度 を僅かに調整することによって微調整することができる。

広範囲の異なるタイプと厚さに対して本発明の方法が使用できる方法をより良く 説明するために第５図について説明する。

同図はグイから成形機へ処理される時の５■厚のポリプロピレンウェブの内部温 度分布の概略図である。

第５Ａ図は押出グイを丁度退去する時のウェブの頂面から底面へ至る厚さ全体に わたる温度分布を示す、第１図において、これは１と表わされる位置である。第 ５Ａ図より判るように同温はウェブ全体を通して均一な２３０°Ｃとして示しで ある。それはこの場合押出温度である。

第５Ｂ図に示したウェブの状態は第１図の点５における状態を表わす、ここでは ウェブの頂面が９０°のロール３表面温度に冷却され一方つニブの下側が２２０ °Ｃに冷却され終ったことが判る。

第５Ｃ図は第１」の位置７のウェブ状態を示す。この場合、ウェブの頂面は今押 出温度２３０°Ｃより低い温度２００°Ｃであるウェブの中心からの熱流によっ て再び加熱され終ったところである。

この場合、シートの底面は今や９０°Ｃのロール６表面温度の下にある。

第５Ｄ図は第１図の点１０における適当なウェブ状態を示す、この場合、頂部表 面温度はロール８の冷却効果のため１５５°ｃｌｌｌ近の結晶融点になる。底部 表面温度もまたウェブ中心からの熱流のために約１４０°Ｃに上昇したところで ある。

ウェブ表面材料をベルト上に支持したまま再加熱できるようにするとウェブ材料 は正確な成形用平均温度に復帰するが、ウェブは依然第５Ｅ図のそれと憤た温度 分布によって形成される。

はぼこれら表面温度では材料は実際にベルトをぬらしそれに付着するに十分流体 状となる。従ってベルトがウェブと接触する距離（従ってベルト定速における時 間）を調節することが肝要である。この調節方法は破線により示したオプション としての回転ロール８′の第２の位置により第１図に示されている。もし回転ロ ールが使用されない場合には、ウェブがロール６′から懸吊しコンベヤの出口端 のロール１６から等しい距離でベルトと接触するようにロール６′の位置をコン ベヤロール９に対して調節するだけで十分であろう。

一般的にいって、使用されるロール径の範囲は広くとることができるが処理され ろウェブの線速度に依存する。これは今度は押出量と成形機の大きさと冷却能力 と共に処理されるウェブの幅と厚さに依存する。

処理速度が所与の下でウェブ厚の範囲を広く、例えば普通１ｎ＋ｍ〜８−の厚さ にとるために工程を調節する便利さがあることは本発明の方法の更に重要な特徴 である。

更に第１図について見ると、５ＩＩＩＩ１１のウェブ厚にとって適当な位置に示 したロール６は２．５ｍｍ厚のシート用の位置６′へ移動させることができる。

ウェブがロール３．６′との接触する長さは今度は半分より若干小さくなってい る。更に、−ｉ的にいって２．５朧のシートは押出工程がほぼ一定の質量流速で 材料を送るから５■シートの線速の２倍で押出されることになろう、それ故、グ イからメルトが出るときの速度の増大は接触する長さの短縮と相俟って２．５鵬 シートのロール接触時間を５■シートの場合よりも約４分の１に少なくする。ロ ール接触時間のこの短縮は更に第５Ｂ図に示すような第１図の位置５′と第５Ｃ 図に示すような第１図の位置７′においてシート内の温度分布を等しくすること になろう。

同様にしてその場合、ベルト接触時間を等しく比例的に短縮するためにはロール 接触時間について行ったまうに２．５■厚ウエブがコンベヤと接触する長さを短 縮することが肝要である。

かくしてロール８は新たな位置「へ移動する。　２．５Ｂｍ以下の薄さの材料の 場合、調節可能なローラ６′は更に下部方向にロール５を廻ってロール２方向へ 移動するにすぎない、この場合、コンベヤローラ９もまた下降してローラ６の下 部位置を収納する必要がある。かくしてかかる調節手段によって広範囲なタイプ と厚さの材料を選択的に焼戻し送ることが可能となる。

「熱伝導」　（第６版、マグロ−ヒル社、４．３節）中でＪ、Ｐホルマンは半無 限固体について（即ち、大気に対する熱損失を無視して）非定常状態における熱 伝導方程を次の如く導き出している。

但し、Ｔ（ｔ）＝時刻ｔ（’Ｃ）におけるシートの中心点の温度Ｔ１−押出され たシートの温度（°Ｃ）Ｔ＋ｔ　＝ロールスタックの温度 Ｓ？　＝ウェブＮ　（ｍ） α　≠に／ρＣ 但し　ｋ＝熱伝導率（讐／門０°Ｃ） ρ＝密度（ｋｇ／ｒｒｒ） Ｃ＝比熱（ＫＪ／ｋｇ、”ｃ） ＝ポリプロピレンの場合Ｉ　Ｘｌ０−’ｒＩ？ＳｅＣだが温度に・依存する。

ｅｒｆ＝ガウス誤差関数 この方程式から広範囲の原料に対して必要とされるだいたいのロール接触残留時 間とコンベヤの長さを決定することができる。

一般的にいって、密度、熱伝導率、比熱といった諸性質は大抵のプラスチックの 場合温度により変化する。

上記第１図の２つのケースについて更に説明するために次の２例はそれぞれ５ａ ＋ｍ厚と２．５閤厚のポリプロピレンウェブについてロール３に対して必要とさ れるロール接触時間比をめている。

例１ はぼ５００ｍ径、ロール抱き角１８０°Ｃの場合、５イ／閣のウエブ速度で Ｔ（ｔ）−押出されたシートの中心点の温度（ロール３の接触が約２００℃であ る後の期待値） Ｔ＜Ｅ＞−押出されたシートの温度＝２３０℃Ｔ　（Ｒ）−ロール表面温度温度 −９０°Ｃ＝このロールと接触したウェブ材料表面の温度 Ｓ、−ウェブ厚−５ｍｍ−０，００５園α　−ＩＸＩＯ−’ ｔ　−ロール接触時間＝９．５秒（５００ロロール　６１８０’抱き角に対して ５　ｍ／ａ＋１ｎ） Ｓｔ　”　１００５ Ｔ　（ｔ）　−（２３０−９０）　、　９３　＋９０−２２０．２°Ｃ 例２゜ 約５００ｍ径、ロール抱き角１００°Ｃ％　１０ｓ／ｓｉｎのウェブ速度の２． ５ｍウェブの場合、 Ｔ（ｔ）−押出されたシートの中心点温度（ロール３の接触が約２２０°Ｃであ る後の期待値） ＴＥ−押出されたシートの温度＝２３０°Ｃ丁、＝ロール表面温度＝９０°Ｃ ３Ｔ−ウェブ層−２，５ｍ−０，００２５ｔａ＝　Ｉ　Ｘｌ０−’ ＳＴ　０．００２５ このことによって第１図で使用した例、即ちシート厚が半分の場合には第５Ｂ図 に示したものに近似した内部ウェブ温度分布を得るためのロール残留時間は３〜 ４倍だけ短縮したことが確認された０本発明の第２例は第２図に示されている０ 本例の場合、ウェブ１１は連続してコンベヤを去りウェブ送り方向には移動しな い一組の固定し向かいあった金型１７．１８間に垂直方向に送られる。金型１７ は成形製品１９が部分的に押出された位置にある状態で開いている状態が示され ている。シート２１のハツチング部分は以前に金型と接触することによって凍結 したシートを示す。

短時間経過後、金型はその完全に開放した位置１７′へ移動し、コンベヤ１６の 端はその下方位置１６′へ移動する。シート上の点１１は今や１１’にあり、金 型１７はその閉鎖クランプ運動を開始して溶融ウェブをクランプし次の部品を成 形する。

ロールの調節可能な焼戻作用とベルトの支持作用は第１図のそれから変化してい ないが、ベルトは回転ロール８を変った後、それが最初にベルト表面と接触する シート面内にほぼ位置するピボット点２０のまわりに旋回するよう構成されてい る。このようにして、コンベヤの旋回作用はコンベヤが回転する時と同一の角度 を経てそれをたわませる以外にウェブを大きく撹乱することはない。

ベルトがそれが支持するウェブと連続して移動する時、このたわみ作用は単一の 局部、ウェブ帯内では行われず、ウェブの通路の長さを大きく変化させたりウェ ブを撹乱したりしてその厚さ、温度分布、送り速度、成形性に悪影響を及ぼすこ とは全くないことが判った。

移動中のコンベヤはタイミングをとって間欠的に作業する熱成形金型１７．１８ 間に新しい材料を積載することができる。上記金型１７．１８は本例ではウェブ 走行方向には移動しない。

連続的に送られるウェブはかくしてウェブがコンベヤベルト上に送られるのと同 一速度でコンベヤ１６′の端を位置１６へ上昇させることによって成形工具のサ イクル間で蓄積されることになる。

第３図は第２図に似ているがロール６′、「の代替位置を示す。

上記ロール６′、「は接触時間が小さいように、従って高熱シートに対する冷却 時間が小さくなるように配列される。同様にピボット点２０はシート面内にとど まりながら更にコンベヤに沿って点２０′へ移動している。かくして、移動コン ベヤ上に支持される溶融シートの長さは短くなるが、位置１１のシートを位置１ １′内へ送るために要するコンベヤの旋回作用は維持されている。

本発明による方法がこの間欠的な熱成形工程に組込まれるかについて更によく理 解するために今度は第４図について述べよう。

第４Ａ図では雌金型１７はその完全に後退した位置にあり、エジェクタ２２は雌 金型の開放口とその延長位置にあり成形された容器１４が金型開口から完全に押 出されるようになっている。同様に、シートも金型１７の頂部に対して一体とな った状態にある。

先の成形サイクルから送られた冷たいシートは金型１７の底部下方に突出してい るが、２組の向かいあった対の従動ピンチローラ２６、もしくはその他の牽引手 段の間を通行する。上記手段はシートの外縁部を把持するが成形された製品１４ の続く移動通路を邪魔しない状態にとどまるように配置される。

ローラ２６はその時点で第４Ａ図に示すサイクル中移動しないように保持される ためそれらは金型１７の下部から金型１７の頂部へ押出す凍結シートの重量全体 を支える。その同じ時点でコンベヤはピボット点２０のまわりを旋回しているた め、コンベヤのローラ１６はウェブ１１がコンベヤ端から排出される時の速度と 同一の速度で上部方向へ走行する。かくして、シートの凍結部分とコンベヤロー ル１６間に垂直に懸吊された高熱の成形可能シートの部分は実質上延伸されるこ ともなければ圧縮されることもない。

更に、冷却ロールとコンベヤの配置はコンベヤヲ去るシートの状態がコンベヤ上 のより冷たい比較的剛性の下側層を第１図とそれに関する説明中に示したものと 同一程度に再び加熱することができないようになるように配置することによって この剛性の層がローラ１６と金型１７の頂部と水平方向に整合する点で開示され る固体シート間で依然再加熱されることになるようにすることを理解することが 重要である。

事実、この剛性層はそれがローラ１６のコンベヤ出口点を去った後冷却シートと の接合部に到達するまでずっと比例的に再加熱されることになろう、我々はこの 度この上記剛性層の剛性の段階的変化はコンベヤローラの出口点に最も近いウェ ブ領域で垂直方向にウェブが大きくたるもうとする自然の傾向を小さくする働き を行うという予期しない利点を発見した。この傾向はこの領域より下方に懸吊す るウェブの重さのために今や表皮厚の累進的な減少によって相当均衡をとられる ために懸吊するウェブは比較的均一な厚さにとどまることが判る。その場合、蓄 積されたたるみ全体は何れもローラ１６の垂直上昇速度をウェブがコンベヤ端を 去る速度よりも僅かに大きくすることによって調節することができる。

第４Ｂ図ではコンベヤはその後ウェブ送り速度よりも比較的高速でピボット点２ ０のまわりを下部方向へ旋回する。コンベヤローラ１６がこの旋回作用により下 降する速度は現在回転中のピンチローラ２６の表面速度とマツチするため、現在 金型１７．１８間を下降中のウェブ部分は実質上延びることもなければ圧縮され ることもない。また一対のピンチローラ２６は図の如く側部方向に移動してコン ベヤが旋回する時にコンベヤローラ１６の側部方向運動成分とマツチすることが できる。

かくして完成製品１４もまたそれを包囲する（しかし必ずしもそれに取付る必要 はない）ウェブの固体部分と同様に下方に移動する。またローラ１６の回転速度 はこれとそれに続く作業中一定に維持されることに注意されたい。

第４Ｃ図において、再びコンベヤが示されているが、同コンベヤはウェブがコン ベヤローラ１６を去る時の速度と同様の速度で上部方向に旋回している。金型は 閉鎖されクランプされた位置にあり、雄型の延伸工具２３は高熱ウェブ内へ挿入 され新製品を成形するための補助を行う。

典型的な熱成形法の場合、金型はサイクル時間全体の大部分、通常サイクル時間 の７０％以上にわたってこのクランプされた位置を占める。

第４Ｄ図には依然その最上部位置へ上部方向へ旋回中のコンベヤが描かれている 。金型はまさに開こうとしているところである。金型が開いた後、サイクルは完 了し同サイクルは第４Ａ図におけるように再び開始することになろう。

本発明の方法を簡単に調節して温度と材料と厚さとウェブを間欠熱成形機へ送る 走行速度が変化するウェブを収納するようにする方法を更に理解するために、第 ３図は新しい位置６′にある調節可能ロール６と新しい位置８′にある回転ロー ル８を示す。

また、ピボット点２０は今度は新しい位置２０′へ移行してシートが回転ロール ８′を去り初めにコンベヤベルト１０に接触するシート面内に配置される。

この形は２〜３ｍｍのポリプロピレンウェブを処理するために使用されるのが普 通であるが、第２図のロール６の位置は４〜５ｍのより大きなポリプロピレンに 対して使用されるのが普通である。

ロール６０角位置はそれが最上部位置にあるときのロール３との垂直方向整合位 置から約１３５°を経てロール６の表面がロール２の面と接触する附近まで任意 の位置へ調節できることが望ましい。

同様にして、シートがロール６を去り同様にピボット点２０の位置を確立するコ ンベヤベルト上へ送られる点はコンベヤロール９とコンベヤロール１６間の中心 距離により表わされるようにコンベヤの長さの約３分の２の距離にわたって調節 可能であることが望ましい、更に、ローラ６．８のこれら調節可能な位置とコン ベヤピボット点２０は全てそれらの間に所望の幾何学的関係を維持する機構によ りリンクすることが望ましいが必ずしもその必要はない。このことを実現するた めの適当な機構と装置の多くは当業者にとって明らかであろう、従ってそれをか かる機構の一例に限定することによって本発明を限定するつもりはない。

第３図よりコンベヤの回転度合をコンベヤ１６の出口端により移動した垂直距離 が不利に短縮されるような程度まで制限しないでピボット点２０の位置を調節で きることは明らかである。

本発明の範囲はより１いウェブを収納するためにピボット点２０〜２０′を変更 するために第２図と第３図に示した手段により限定されるものではない０例えば コンベヤロール１６をコンベヤロール９に近づけることによってコンベヤ上のウ ェブの接触距離を短縮する外に、コンベヤロール９を回転ロールごと共に維持す ることによって同一結果を得ることも等しく可能である。

第６図には更に本発明の方法の変種が示されているが同図によればコンベヤの長 さはウェブを２対の対向した可動金型１７．１８の間のギャップ内へ支持するよ うに延長可能になっている。

第６図ではウェブは先の第１〜４図について説明したものと同一の方法を用いて 調節可能なロール（図示せず）によって焼戻されオプションとしての回転ロール ８を介して移動中のコンベヤベルト１０上へ送られる。ベルトコンベヤは温度制 御式の定速駆動ロール９と、水平方向に可動のロール１６と垂直方向に可動の引 取りロール２５を有している。第６Ａ図は完全に開いた最下部位置にある下部ツ ーリング２８を示しているが、頂部ツーリング２７は高熱ウェブ上へ下降してそ れと係合したところである。その場合、真空を附与することによってウェブを上 部工具２７の面に保持するようになっている。頂部ツーリングをウェブ上へ下降 させ真空を附与する活動中、頂部工具とコンベヤロール１６は共に６ｍ／１１ｉ ｎの速度で材料の流れ方向へ移動し共に整合するはずである。

第６Ｂ図においては頂部と底部の工具は今や共にクランプされ、５ｍ／ｎｉｎの 速度で材料の流れ方向に運動している様子が示されている。コンベヤローラ１６ は金型が間から引き取られた後ウェブの真空クランプ部分を後に残してクロージ ャは上部金型へ取付けられる。ウェブをいためずにコンベヤベルトを撤去するた めにはベルトとウェブ間の接着が本発明のウェブ調節方法により回避されるよう にすることが肝要である。

ロール９．１６間に今や短縮した距離を収納しコンベヤベルト１０内に張力を維 持するために可動ローラ２５はローラ１６の後方運動と同時に下降した。比較的 高速で後方運動した後、直ちにローラ１６は５ｍ／Ｔｌ１ｉｎの速度でその前方 運動を開始してそれ自身の直上部でベルトの相対速度をゼロに維持する。その後 ベルト１６はクランプされた金型のすぐ背後を前方方向に移動し、既に金型どう しの間にクランプされたものは除き高熱ウェブのほとんど全てを支持する一方、 製品の成形冷却作用が行われる。

第６Ｃ図にはツーリングを分離することのできる手段と放出された成形部品が描 かれている。下部工具２８はそのクランプ位置から下降してそれが第６Ａ図で占 めていた初めての位置の背後の一点へ割出されるか逆移動したところである。そ の後完成部品は第６Ａ図に示すように上部金型がそのスタート位置へ復帰する前 にニジフタにより上部金型から押出される。

第７図には本発明の方法のもう一つの変形が示されているが、その場合、ウェブ は再び最初に上記方法に従って一組の調節可能な焼戻しロールのまわりに調節さ れ更に定速で回転ロール８により運動中のコンベヤベルト上へ送られる。温度制 御駆動ロール９はロール８と同一の表面速度で駆動されるが、ロール１６は可変 速度で駆動され材料を固定保持する一方、金型１７．１８は製品１９の成形中共 にクランプされる。（図示せず）金型１７．１８は材料の送り方向には運動を行 わない。成形サイクルが完了し金型１７．１８がその完全に開いた位置へ後退し 終ると、その後ロール１６がロール９のそれよりも比較的大きな表面速度で駆動 され新しい高熱材料１１を次の成形サイクルのために金型間に送る。

不断に送られる材料は成形サイクル中ロール１６が静止している間に不断に運動 するベルトの上面が材料がその上に送られるのと同一速度で長くなるようにリフ トロール２４によってベルトの上部を長くすることによって収納される。上記リ フトロール２４はベルトの上面を緊張状態に維持する可変速度で上部方向にひき 上げられる。

第４図について説明した方法につきより詳細に説明されているようにオプション としての従動ビンチロール２６が凍結材料と完成製品の重量を支持するために設 けられる。

上面上のベルトの周期的な延長と短縮は可動ローラ２５により収納される。

第８図は更にもう一つの変形を示す。同側では上面上でのベルトの長さは大きく して金型１７．１８の周期的動作量に一定に送られる材料を収納するようになっ ている。この場合、ローラ２７は金型１７．１８が完全に開放した位置にある場 合ベルトとそれによりローラ１６上に支えられたウェブ材料を駆動するために可 変速度で駆動される。この場合、ベルト上面の必要とされる長さ全体は、従動ロ ーラ２７が静止状態に維持される期間中ベルトをウェブ材料の重量と共に下部方 向にたるませることによって収納される。

その他の全ての点では第７図と第８図に示す方法は同一の働きを行う。

第７図と第８図に述べた方法は第４図に述べたものに比べて一定の利点と欠点が あることは当業者にとって明らかであろう。

利点の一つは開いた金型どうじの間に次のメルト部分を送る比較的短時間中は除 きウェブが完全に支えられる点である。そのことによって垂直方向に懸吊する第 ４図の方法による非支持ウェブが垂直方向たるみにより延びて経験する傾向は小 さくなる。

失点は第７図と第８図の方法の場合（第６図の方法と同様に）、材料が長期間ベ ルトと接触することが必要であってもしベルトに対するウェブの接着が回避さる べきであるとすればウェブの下側表皮をより冷却させることが必要となる点であ る。同様に第７図と第８図の方法においてコンベヤエンドローラ１６上に固定保 持されたウェブ材料部分はローラ１６の存在のために異なった熱環境を経験する ことになるであろうことは明らかである。

このためウェブの残りよりも異なった成形性を有する狭幅帯がウェブ内に生ずる ことになろう。これらの帯は完成製品の一部としては使用できないかもしれない が単に完成製品領域外の金型内クランプすることはできる。このため、成形業者 に公知の如く使用可能なウェブが減少しｒフレームスクラップ」が増加すること になる。フレームスクラップが増えると成形装置の生産能力は小さくなる。

浄書（内容に変更なし） 手続補正書（方力 １．事件の表示 ＰＣＴ／ＡＵ８８１０００７２ ２、発明の名称 熱可塑性ウェブ材料の成形 ３、補正をする者 ４、代理人 住　所　東京都千代田区大手町二丁目２番１号新大手町ビル　２０６区 ６、補正の対象 宝＠調査報告 Ｍ　’！Ｏ’！ＦＥ　ｍＷ　５ＥＡＲＯ！　Ｒ？ｌｌＰ？　ＧＪＤ江コα閣了α ＧＬＭ儒：、Ｙ（Ｍ’ＩＣ對勤、にコｌ賜　羽■０ｎＩＩｓ　４４５９０９３　 ＪＰ５７０９８４５９ＡＤ　３４９１！１／８４　ＥＰ　１６５２５５　ＧＢ　 ２１５０Ｂ７〕　ＰＴ　７９４６７ｕｓ　４７２２Ｂ２０　１り　８５０２１４ ２　ｚｘ　８４０８７０９

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. １．熱可塑性材料によるウエブを直接温度制御された一組の焼戻しロール内で押 出し、上記焼戻しロール間を通過させることによって上記ウエブの上下表面層を 冷却する一方向ウエブの内側を上記表面層間で溶融状態に維持し、ウエブを、熱 成形機の出口へ搬送する段階より成る中空物体を熱成形する方法において、コン ベヤと接触したウエブの表面層がウエブの溶融した内側によりウエブがコンベヤ に付着する温度を下廻る熱成形可能な温度にまで再加熱され終るまでウエブがコ ンベヤ上にとどまることが可能なことを特徴とする前記方法。
2. ２．ウエブが押出機から熱成形機へ連続した長さで送られる請求の範囲第１項の 方法。
3. ３．ウエブ表面層の再加熱が表面層が接触するコンベヤの長さを調節することに より制御される請求範囲第１項の方法。
4. ４．コンベヤの温度か表面層の再加熱の制御を補助するように制御される請求範 囲第３項の方法。
5. ５．ウエブと焼戻しロールの間の接触の長さがウエブ温度の制御を補助するよう に制御される請求範囲第３項もしくは第４項の方法。
6. ６．ウエブがコンベヤから垂直に向かい合った金型を有する熱成形機の入口内へ 水平方向へ送られる請求範囲第１項の方法。
7. ７．ウエブがコンベヤから水平方向に向かいあった金型を有する熱成形機の入口 内へ垂直方向へ送られる請求範囲第１項の方法。
8. ８．コンベヤと金型間のウエブの長さがそれ自身の構造以外によっては支持され ず金型を去った後に支持される請求範囲第７項の方法。
9. ９．押出機から溶融した熱可塑性材料のウエブを受取るための一組の温度制御焼 戻しロールと、同焼戻しロールから焼戻されたウエブを受取り同ウエブを熱成形 機の入口へ搬送するための搬送手段と、から成り押出機から熱成形機へ熱可塑性 シートを送る装置において、焼戻しロールとコンベヤ手段の相対位置と、ウエブ が接触するコンベヤ手段の長さが調節可能であるためにコンベヤ手段と接触した ウエブ表面の温度が制御できる結果、それがウエブがコンベヤ手段に付着する温 度を下廻る熱成形温度で熱成形機内へ入ることを特徴とする前記装置。
10. １０．コンベヤ手段が従動コンベヤベルトを含む請求範囲第９項の装置。
11. １１．コンベヤ手段がその出口端が熱成形機入口方向ならびにそれと逆方向に移 動することが可能なように旋回する請求範囲第９項もしくは第１０項の装置。
12. １２．コンベヤ手段がウエブがコンベヤ手段と接触するときに実質上ウエブ面内 の一点のまわりに旋回する請求範囲第１１項の装置。
13. １３．上記ピボット点の位置が調節可能な請求範囲第１２項の装置。
14. １４．ウエブが接触するコンベヤ手段が連続的に押出されたウエブの一部を保持 し保持された一部を間欠的に熱成形機内へ送るように調節可能な請求範囲第９項 の装置。
15. １５．コンベヤ手段が熱成形機の入口に対して配置されウエブを水平方向に熱成 形機内へ送り、熱成形機の金型がコンベヤ手段の進入と撤退を可能にするように 運動可能な請求範囲第９項の装置。
16. １６．コンベヤ手段が熱成形機の入口に対して配置されウエブを垂直方向に熱成 形機内へ送る請求範囲第９項の装置。
17. １７．支持手段が熱成形機を去る製品を支持するために設けられるが、ウエブを コンベヤ手段と熱成形機間に支持するためには支持手段が設けられない請求範囲 第１６項の装置。