JPS6112318A - プラスチツク樹脂からの薄壁容器の製造方法 - 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】 発明の背景 本発明は一般に熱可塑性樹脂の薄板から薄壁容器を製造
するための方法に関するものである。更に詳細には、し
かし限定のためではなく、本発明は熱可塑性樹脂の薄板
から薄壁容器を吹込成形するための方法に関するもので
ある。

従来から、熱可塑性樹脂から容器などを成形するために
種々の方法及び装置が用いられている。

これらの方法の多くがプリフォーム部材を使用しており
、それを型中に入れ、次いで加熱し且つ通常はそれが型
・の内部によって決まる形状となるまで圧力によって拡
大させる。場合によっては、プリフォーム部材を膨張さ
せるための装置は、プリフォームの適当な伸びを確保す
るために軸方向に移動するロッド又はピストンを包含す
る。この方法で成形した容器は、温度が適切であったな
らば、二軸配向している、すなわち、分子が軸方向及び
横方向で配列しており、それによって最終製品は非配向
温度で吹込成形した同一形態の容器よりも実質的に強い
ものとなる。このような装置及び方法は１９７５年８月
１９日公告のトーマス　Ｆ。

シンコックによる米国特許第３．９００．１２０号中に
記されている。

ウィリアム　Ｄ、ウオルフによる１９７４年７月４日公
告の米国特許第３．８１４．７８４号は、プラグ補助吹
込成形方法を記しているが、この方法においては、熱可
塑性材料の薄板を型の面を横切って置き、−薄板の一方
の側に低い圧力を加えることによって薄板を半円球状に
膨らませる。次いでプラグを薄板とかみ合わせて、薄板
を製品型中に押し込む。その後に型内に圧力を加えて最
終的な容器の形状へのプラスチックの成形を生じさせる
。薄板の膨張は最初に樹脂が可塑化状態にある温度にお
いて上から圧力を加えることによって達成される。次い
でプラスチックを冷却し且つプラグをプラスチックとの
かみ合いに持ち来たす。プラグによって上方に押される
とき及び最終製品形態へと膨張させるときの樹脂の温度
は、当該樹脂の配向温度範囲にある。かくして、ウオル
フの特許の方法は、比較的薄い壁を有する形態の二輪配
向した深い容器である製品を与える。

１９７３年７月５日公告のもう一つのウオルフの特許第
３．７３７．４９４号は薄壁の製品を製造するための、
きわめて類似する方法及び装置を記している。ウオルフ
の記している装置及び彼の特許において用いる方法は、
本質的に開放型配置のものであることに注目すべきであ
る。プランジャーを製品型中にずっと押し込むとき、プ
ランジャーを支持する型の周囲を上方の型部分の締めリ
ングとの密封的なかみ合いに持ち込んで型を閉じる。

明らかに、薄板から容器を成形することは、高い耐熱性
、低温特性を有する製品を提供する材料を包含する多数
の材料の層を用いて薄板を形成させることができ且つ最
終容器内に含有させる製品中への酸素の進入又は、たと
えば炭酸飲料からのＣＯｔのような気体の容器からの逸
出の何れをも防止する気体バリヤーを提供することが可
能である故に、きわめて望ましいことである。容器を密
閉型配置で製造することもまた、型の温度をより注意深
く制御することができ且つ製品の成形及び配向のために
必要な圧力がより容易に得られるために、きわめて望ま
しいことである。

か（して、本発明の目的は、比較的薄い壁のものであり
、強度の向上のために二軸的に配向させてあり且つ望ま
しい温度と圧力を達成し且゛つ制御することができる閉
じた型中で成形させたｌものである製品を与えることが
できる、熱可塑性樹脂薄板からの製品の熟成形のための
改良装置を提供することにある。

本発明の概要 本発明は：熱可塑性樹脂の薄板を加熱し：該薄板をプリ
フォーム型及び該プリフォーム型と整列させた製品型の
間に位置させ；該両方の型を薄板上で閉じ：該製品型中
に気体圧力を導入して！ｌｉＷｊ板を該プリフォーム型
中に移動させ；且つ気体を該プリフォーム型中に導入し
て該薄板を移動させ且つ圧力に応答するピストンを該製
品型中に移動させることによって該製品を成形すると同
時に該樹脂を二軸的に配向し且つ該製品における薄い壁
を維持する段階から成る、熱可塑性樹脂薄板からのＩ！
容器の製造のための改良方法に関するものである。

本発明の上記及びその他の目的並びに利点は図面を参照
する以下の詳細な説明によっていっそう明白となるであ
ろう。これらの図面を通じて、同様な部分は同一の参照
番号によって示している。

好適実施態様の詳細な説明 図面、特に第１図を参照すると、図中で全体的に参照番
号１０によって示したものは、本発明の方法に従って熱
可塑性樹脂の薄板から容器を製造するための装置である
。装置１０はその一端に薄板状の熱可塑性樹脂１４のロ
ールを保持し且つ薄板樹脂１４を基部１２に沿って移動
させるためのコンベヤ１６を包含する基部１２を包含す
る。コンベヤ１６上に加熱器１８があり且つコンベヤ１
６の下に、点線で示した。第二の加熱器２０がある。加
熱器１８及び２０は、熱可塑性樹脂薄板が金型アセンブ
リー２２に達する前に、薄板の湿度を熱成形のために望
ましい湿度に上げるために使用する。

金型アセンブリー２２は、プリフォーム型プラテン２４
及び製品型プラテン２６を包含する。製品型プラテン２
６は、後記の目的のためにプリフォームギブラテンに向
、って且つそれから遠ざかるように移動させることがで
きる。第１図中に示すように、金型アセンブリー２２の
右側にトリミング装置２８があり、これは金型アセンブ
リー２２中で成形されたのちの薄板１６を受は入れて、
樹脂薄板１４から金型アセンブリー２２中で成形した容
器を切り取る。

第２図に示すように、樹脂薄板１４を製品型プラテン２
６とプリフォーム型プラテン２４の間の位置に移動させ
る。第２図においては、プラテン２４と２６は既に閉じ
られている、すなわち、それらがかみ合い且つその門に
樹脂薄板１４を保持するように相互に向って移動させで
ある。あらかじめ加熱器１８と２０によって加熱しであ
る薄板１４は、両プラテンを閉じるとき製品型プラテン
２６中に上方に突き出るピストンヘッド３０によって変
形される。

第２図に示すように、製品型プラテン２６はキャビティ
ー３２を有しており、その中には所望の形状を有する最
終製品を生じさせるような形が与えである内ｍ３ｅを有
する製品型３４が位置している。製品型３４は適当な種
類の固定リング３８によってキャビティー中に保持され
る。

製品型３４はキャビティー３２の壁と製品型３４の外側
の間に空間４０が存在するように形成せしめる。多数の
穴４２が型３４の壁を通じてのび、空間４０と型３４の
内側の間の連絡を提供する。製品型プラテン２６は、そ
れ自体及び製品型３４の湿度を制御するための熱水、空
気又はその他の適当な媒体の流れを提供する多数の通路
４４を備えている。

プラテン２６は、成形工程において必要とするときに型
３４の加圧又は排気を提供するために、空間４０と連絡
する適当な気流通路４６をも備えている。通路４６は制
御器４８と接続してあり、それは適切な時点において型
に圧力を加え又は排気を行なう適当な方式のものとする
ことができる。

制御器４８は、いうまでもなく、圧力下の気体源（図中
には示してない）に接続してあり且つ必要時に気体を排
出させることができるように排気管を備えている。

制御器は、円筒インサート５６を囲んでいる環状の空間
５４に通じる通路５２とも接続している。

インサート５６は、プリフォーム型プラテン２４中に形
成された型のキャビティー５８中に配置しである。多数
の穴６０がインサート５６の壁を通してのびて環状の空
間５４との連絡を提供し、それによってキャビティー５
８中への加圧気体の進入又はキャビティー５８の排気の
間のそれからの気体の排出を提供する。

プリフォーム型プラテン２４は多数の通路６２をも備え
ており、それらはキャビティー５８中に位置しているプ
リフォーム型６４の加熱を提供するように適切に配置し
である。プリフォーム型６４の下端は、円筒インサート
５６の上端中に形成させた複数の放射的にのびるみぞ６
６に隣接して円筒インサート５６に接している。プリフ
ォーム型６４は適当な固定リング６８によってプラテン
２４中に保持されている。

プリフォーム型６４は、前記のピストンヘッド３０から
インサート５８内に設けであるバルブアセンブリー７４
へとのびている接続ロッド７２を滑動的に受は入れる軸
の穴７０を有している。バルブアセンブリー７４は第３
図の説明に結び付けて更に完全に説明する。

プリフォーム型６４は、断面が文字“Ｗ′′にいくらか
類似している形状を有している内面壁７６を包含してい
る。複数の穴７８がプリフォーム型６４のＭ！１７６を
通してのびて環状の空間８０と連絡しており、後者はま
た製品型６４の下端中に形成させたみぞ８２を通じ且つ
円筒インサート５６中のみぞ６６を通じてキャビティー
５８と連絡している。複数の穴８４もまたプリフォーム
型６４の内部とキャビティー５８の間の直接的な連絡を
提供する。

第３図を参照すると、ピストンロッド７２の下端に取り
付けであるバルブアセンブリー７４を更に詳細に見るこ
とができる。この図中に示すように、バルブアセンブリ
ー７４は貫通する多数の穴８８を有する円盤８６を包含
する。円盤８６はねじを切ったナツト９０によってピス
トンロッド７２上に保持しである。円盤８６を囲んで環
状のシール９２があり、これは円筒インサート５６の内
面との滑動的で且つ密封的なかみ合いの状態で配置され
ている。

バルブの穴８８の開閉を提供するために、ロッド７２上
にバルブ部材９４が設けてあり、これはバルブの穴８８
を通じる流れを妨げるために点線で示した位置へとロン
ド上を滑ることができる。

バルブ部材９４は、バルブ円盤８６中にねじ込まれる多
数のねじを切った留め具９６によってその移動が制限さ
れる。バルブ板９４を閉じる位置に向って（点線で示す
ように）、すなわち、六８８を通じる気流が生じること
のできない位置に向って一様に押し進めるために、第二
のねじ付きのナツト９８がロット７２上に位置させてあ
り、且つナツト９８とバルブ板９４の間に且つそれらと
かみ合わせて、圧縮ばね１００が位置させである。

操　　作 装置１０の操作と薄壁の、深絞り容器製品の製造に当っ
ては、樹脂薄板１４をコンベヤ１６によって加熱器１８
及び２０の間に運び、そこで樹脂の温度を使用する当該
プラスチックの結晶の融点の直下にあるが、ガラス転移
点よりは高い温度まで上げる。樹脂薄板１４が金型アセ
ンブリー２２に達したとき、コンベヤ１６を停止し且つ
プラテン２４及び２６を第２図に示すように組み合わせ
る。第２図中に示すように、ピストンヘッド３０は薄板
１４とかみ合った状態にあって、それを製品型プラテン
２６のキャビティー３２中に押し上げる。この時点にお
いては、製品型プラテン２６のキャビティー３２又はプ
リフォーム型プラテン２４のキャビティー５８中の何れ
においても圧力は存在しない。

制御器４８は圧力下の気体を導管４６を通じてプラテン
２６の空間４０中に向ける。空間４０中の気体は製品型
３４の内部へ穴４２を通じて入り、薄板１４を第４図に
示す形態へとキャビティー３２内に押し込む。図示のよ
うに、薄板１４はプリフォーム型６４の内部側壁７６と
のかみ合いへと変形するときに僅かに薄くなる。

薄板１４がプリフォーム型６４に押し込まれるときに、
その中にトラップされた気体は穴７８及び８４を通じて
外側に向けられる。穴７８中を流れる気体はプリフォー
ム型６４の外部上の空間８０に入り、その中のみぞ６６
を通じて円筒インサート５６中に送られる。穴８４を通
じて外側に押される気体は直接に円筒インサート４５中
に進み、みぞ５６を通じて入ってくる気体と一緒になっ
たときにバルブ板９４が円盤８６から下方に離れる動き
を生じさせ、穴６０及び通路５２を通じて多少の気体が
排気管へと排出できるようになる。

使用することができる熱可塑性材料の広い範囲の種類及
び厚さにより、製品型キャビティー内の圧力は３０ｐｓ
ｉから高くは４５０　ｐｓｉ程度までの範囲とすること
ができる。

工程のこの段階の間に、水またはその他の適当な媒体を
製品型プラテン２６中の通路４４を通じ且つプリフォー
ム型プラテン２４中の通路６２を通じて流すことによっ
て、樹脂温度を調節する。

樹脂が冷却し過ぎ・るのを防止するために一般には熱を
加えなければならない。通常の実施においては、一般に
は空気である気体を、型のキャビティーに導入する前に
加熱する。通常は型を約７５℃乃至約１１５℃に加熱す
る。

金型アセンブリー２２内の薄板１４の温度を使用する特
定の樹脂に対する適当な配向温度に調節すると共に、制
御器４８が通路４６を開いて、キャビティー３２及び製
品型３４の内部を、その中の穴４２を通じて大気圧へと
抜く。また制御器４８は圧力下の気体を通路５２、円筒
インサート５６中の環状の空間５４を通じ、且つ穴６０
を通じて、バルブアセンブリー７４の比較的下方でキャ
ビティー５８に向ける。かくして、バルブアセンブリー
７４の下方ではその上方よりも高い圧力が存在し、それ
がばね１００の力と合わさってバルブ７４を閉じる。バ
ルブアセンブリー７４の上下の圧力差は、第５図に示す
ように、接続ロッド７２とピストンヘッド３０を上方に
駆動させるために十分である。やはり、樹脂の種類、樹
脂の厚さなどに応じて、圧力を１８０〜３００　ｐｓｉ
に変化させることができる。

一般に用いられるいくつかの熱可塑性樹脂の配向温度範
囲は、ポリエチレンテレフタレートに対して約９０〜１
００℃、ポリプロピレンに対して約１００〜１６０℃、
ポリエチレンに対して約５０〜１３０℃である。各樹脂
は配向が可能なそれ自体の温度範囲を有している。

ピストンヘッド３０が上方に移動するにつれて、バルブ
アセンブリー７４上で室５８中に含有される気体もまた
それによってプリフォーム型６４の内部中に移動し、そ
れによって薄板１４が第５図に示す形態をとり始める。

ピストンヘッド３ｏを上方に駆動するにつれて、樹脂薄
板１４は軸方向に力を受け、且つプリフォーム型６４の
内側の圧力によって、薄板１４は放射的にも力を受ける
。

かくして、樹脂薄板１４は軸方向及び放射方向の両方の
配向を受け、それが、前記のように、最終製品の強度を
実質的に増大させる。

上記の移動は、バルブアセンブリー７４、すなわち、そ
の上のシールリング９２が円筒インサート５６中のみぞ
、６６の下方の縁を通り越すまで継続する。それが生じ
たとき、ピストンヘッド３４の上方への移動が停止し且
つキャビティー３８中の加圧気体が穴８４及び７６を通
じてプリフォーム型６４及び製品型３４の内部に入る。

それが生じたとき、薄板１４は型３４の内面壁３６に向
って押されて、製造すべき製品の最終的な形態を取るに
至る。いうまでもなく、このとき薄板１４は型３４によ
って許される最大のひずみを受けており、かくして製造
する製品中に゛おいて可能である最大量の分子的二軸配
向が生じる。

薄板１４が第６図に示す形態に達し且つ圧力がキャビテ
ィー５８と３８において等しくなると、ピストンヘッド
３０、接続ロッド３２及びバルブアセンブリー７４が、
みぞ６６の下方の縁を通り過ぎて下方に下がる。これが
生じるときに、製品型３４中で成形された製品の内部の
圧力をバルブアセンブリー７４の穴を通じて抜くために
通路５２を通じてキャビティー５８を排気し、それによ
ってプラテン２４及び２６を分離して製品を取り出すと
きの加圧気体の急激な逸出を防止することが必要である
。プラテンを分離したとき、薄板１４を、そのうちに形
成せしめたｌ壁製品と共に、トリミング装Ｗ１２８へと
運び、そこで製品を薄板１４から切り取る。

上記の説明から、本発明の装置及び方法は、強度を増大
させるために二輪配向させである、たとえば容器のよう
な、深絞りの薄壁製品を与えるということは明白であろ
う。この装置及び方法は密閉した型の配置において望ま
しい機能を果すために必要な温度と圧力を維持しながら
、効率的且つ正確に製品を製造することを可能とする。

上記は例証のために示したものであるに過ぎず、特許請
求の精神及び範囲から逸脱することなく、それに対する
多くの修飾と変更を行なうことができるということを了
解すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を遂行するための装置を示す概念
的な立面図である。 第２図は本発明に従って構成した製品型及びプリフォー
ム型の構造の詳細を示す拡大した部分的断面図である。 第３図は第２図の装置において使用する一方面バルブの
構造を示す拡大した部分図である。 第４図は操作の別の段階における装置を示している第２
図と同様な図である。 第５図は操作の更に他の段階を示しているほかは、やは
り第２図と同様な図である。 第６図は薄壁容器の製造の最終段階における装置を示し
ている、第２図と同様な図である。 １４：薄板、２２：金型アセンブリ、２４ニブリフオー
ム型プラテン、２６：製品型プラテン、３０：ピストン
ヘッド、３４：製品型、４８二制御器、６４ニブリフオ
ーム型、７４：バルプアセンブリー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱可塑性樹脂の薄板を加熱し； 該薄板をプリフォーム型及び該プリフォーム型と整列さ
   せた製品型の間に配置し； 該両型を該薄板上で閉じ； 該製品型中に気体を導入して該薄板を該プリフォーム型
   中に移動させ；且つ 該プリフォーム型中に気体を導入して薄板を移動させ且
   つ圧力に応答するピストンを該製品型中に移動させて該
   製品を成形し同時に該樹脂を二軸的に延伸し且つ薄壁の
   製品を保持する 段階から成る、熱可塑性樹脂薄板からの薄壁容器の改良
   製造方法。 ２、該薄板を該樹脂の結晶の融点よりも低く且つガラス
   転移点よりも高い温度に加熱する、特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ３、該薄板はプリフォーム型中に気体を導入する前にガ
   ラス転移点よりも低い温度にあり且つ樹脂の分子及び結
   晶構造は樹脂の製品型中への変形によって配向させるこ
   とができるものである、特許請求の範囲第２項記載の方
   法。 ４、該薄板が望ましい温度よりも低い温度まで冷却する
   ことを防ぐために該型を加熱する段階を包含する、特許
   請求の範囲第３項記載の方法。 ５、該気体温度は約２１５℃乃至約２８０℃である、特
   許請求の範囲第４項記載の方法。 ６、該型を約７５℃乃至約１１５℃に加熱する、特許請
   求の範囲第４項記載の方法。 ７、該製品を成形したのち該型中の圧力を解放しそれに
   よって型を分離することができる段階をも包含する、特
   許請求の範囲第４項記載の方法。 ８、成形した製品を該製品型から取り出す段階をも包含
   する、特許請求の範囲第７項記載の方法。