JPS61268427A - 高度に配向した熱可塑性製品の成型方法 - 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】 技術背部 本発明はシート状物質から高度に配向した熱可塑性製品
を成型する方法、さらに特にシート物質内にその後の延
伸およびブローモールティング操作を正確に制御するた
めの少くとも１個所の差別的（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａ
ｌｌｙ　）に加熱せられた部分を確立する手段を含む方
法に関する。

背景技術 多くの仕事が中空プラスチック製品を成型しその中へプ
ラスチック材料を均一に分布するための改良方法を案出
するのに向けられてきた。例えば、エッチ、ジー、ジョ
ンソｙ　（Ｈ，Ｇ１．Ｔｏｈｎｓｏｎ　）　ヘの１９７
３年９月１１日付の米国特許第３．７１）７，７１８号
明細書はソリッド作用強化（Ｗｏｒｋ　−Ｓｔｒｅｎｇ
ｔｈｅｎａ’ｂｌｅ　）プラスチック材料から中空品を
作る方法、即ち、プラスチックの円いプラｙり（ｂｌａ
ｎｋ　）が上からの成型プランシアーと下からの共軸プ
ランジャーとしてより円筒型の雌型中に延伸される方法
を開示する。成型プランジャー開にあるプラスチックは
それに依って上方のプランシアーの下端の下から延伸さ
れて、プランジャーが雌型中へ進むにつれてコンテナー
の側脚ができる。協同する下部プランジャーはプラスチ
ックブランクの底面に対して作用し上部成型プランジャ
ーの外縁近（の材料のオーバーフローを制御する。

ビー、エドワーズ（Ｂ、　Ｋｉｗａｒｉｓ　）　ヘの１
９７０年５月１２日付の米国特許第３，５１０，９１３
号明細誉は薄壁の熱可塑性コンテナーを製作する方法で
コンテナー全体に改幽されたと称される材料分布を持つ
ものに関する。エトワーズの方法には熱可塑性の材料ウ
ェッブをその成型温度に加熱し、成型マンドレルと雌牛
型装置との間にウェッブをクランプし、成型マンドレル
を軸線−Ｈに進行させることに依って細長い（ｅｌｏｎ
ｇａｔｅｄ　）　　中間製品を＃型し、次に＃型の内側
壁用に向かって部分的に成型■７た物品を拡げることを
開示している。軸線に進むマンドレル内の真空は加熱さ
れたプラスチックを雌型の壁に＃脹段凹迄接触させるこ
とを防ぎ、それが細長いプリホームに延伸されるにつれ
てプラスチックの望ましからざる薄肉化を防ぐ。

差別的にプラスチックを加熱し延伸する方法はジー、レ
ビー（Ｊ、　Ｌｅｖｅｙ）らへの１９６６年４月５日付
の米国特許第３，２４４，７８０号明細書に開示されて
６゛ いる。レベーらの装置は残部よりも熱伝導率の極めて低
く構成された中央部に位置するディスク部を持つ上部モ
ールドヘッドプラトン（ｐｌａｔｅｎ　）を含む。この
モールドヘッドプラトンは所定温度に熱せられて、モー
ルドヘッドプラトンの中央ディスクと同軸的に整合した
雌型キャビティを含むベースプラトンとのクランプ関係
で低められている。

熱可塑性シート材料は２個のプラトン間にクランプされ
モールドヘッドプラトンは熱可塑性シートを望ましい成
型温度に加熱するように働く中央部ディスクと接触して
いる熱可塑性材料の部分は周囲のシート材料程強くは熱
せられていないで冷たい中部飴域を形成する。中央部デ
ィスクがモールティングヘッドプラトン内に半径方向に
収縮されるＫつれて液圧が熱可塑性シートを中空モジュ
ールを形成させ、次に液圧がベースプラトンの雌キャビ
ティの内部表面に対し加熱されたプラスチック材料を膨
脹させるために逆転される。ベースプラトンは低部に保
たれ、加熱熱可塑性材料が雌キャビティの表面に接触さ
せられ、更に、延伸が材料の急性な冷却で禁止され熱可
塑性シートの冷い内１１１１部分が巖終的に延伸される
。

熱可塑性シートからプラスチック製品を形成すル他の方
法はアール、エフ、ムルバニージュニア−（Ｒ，Ｆ、　
Ｍｕｌｖａｎｅｙ、　Ｊｒ）　ヘの１９７８年５月９日
付の米国特許第４，０８８，７１８号明細書に示されて
いる。

ムルバニージュニアーは熱可塑性シート材料ディスクを
差別的に加熱し同心温度細切を確立し熱成形操作の間に
選定された領域の膨脹を制御することを考えた。円形の
シート材料が加熱され、その結果、その外縁領域が中央
領域より熱くなる。加熱ディスクは成型プラグと雌型ユ
ニットの間の対向した位置におかれた一対のプラトン間
に置かれる。成型プラグは次に加熱プラスチックシート
中に押し入れられ、それを雌型ユニット中へ延伸する。

対向クランププラトンにはクランピング力を砕節する手
段が賦与され、それによってプラスチックシートを、成
型プラグがプラスチック材料を雌型中へ押し入れるにつ
れてプラスチックシートを半径方向に内側へ向って引伸
ばす。クランピング手段が順次その圧力をプラスチック
シート上で増加させ、その結果円形プラスチックディス
クの外側周縁のいかなる部分も雌型ユニットの開口中に
１ｌｈ）伸されない、フォーミングプラグはプラスチツ
ク材料を雌型ユニットの低部内側表面にほぼ近接した深
さまで延伸し、次に圧縮空気が導入され熱可塑性材料を
雌型の内表面に対してＦ眼させる。

プラスチックディスクのより加熱された部分が最初に膨
脹し％最゛初に雌型の冷たい締に接触し、このような冷
い禮がプラスチックの更なる延伸を防ぎ、それによって
結果的な壁厚の制御を賦与する。

レピーらの方法におけるように、冷い中央領域が最終的
に延伸される。

カワグチら（Ｋａｗａｇｕｃｈｉ　ｅｔ　ａｌ　）　ヘ
の１９８３年１２月１３日付の米国特許第４，４２０，
４５４号明細書は上記のジョンソンの方法に対して極め
て類似したプラスチック中空物品を作る方法を開示する
。カワグチらはそのプラスチック材料物質が分子量的に
はｄ均一な厚さに配向されることを必要とし、その物質
がプラスチック材料の分子量的に配向可能な温度の上限
以下の温度に熱せられることを必要とする。更に、・カ
ワグチらは上部と下部の成型プランジャーが、それらが
成型操作の初期に下向きに動きプラスチックを半径方向
に外側に押した時にプラスチック材料製品上に比較的高
い圧縮力を働かせ、次に圧縮力を低減しプラスチック材
料を軸線力向に引伸ばすことを考えた。しかしながら、
エドワーズと同じくカワグチらはこれまでに知られた総
べてのソリッド相圧縮成型法におけるが如く、コンテナ
ーの側鴎な形成するほぼ総べてのプラスチックがプラス
チックスドック材料から成型プランジャー下部で得られ
ねばならぬことを示した。

成型プラスチック物品の飴峻でなされた先行朴術の総べ
てにも拘らず、依然として問題と、それから形成し伯る
プラスチック製品の寸法と形状に関する伝統的な制限が
残る。これらの以前より行われた成型方法では、成型物
品の全体の寸法と形状がプランジャー直下のプラスチッ
クのみが成型操作のためには有効であったという事実に
よって制約されていた。更に、以前の周知方法では、プ
ラスチック利用の効果がしばしば、より均一な壁厚と製
品の特定個所における不当な薄さの防止とのために喪失
されていた。複線な操作の使用とこみ入ったクランプ／
成型装置でもこれらの問題の総べてをこれ迄Ｍ決するこ
とができなかった。

発明の開示 −上述の問題を低減するのが本発明の目的である。

′ＩＩＩ壁プラスチック製品を作るための簡単で効率的
な方法を提供するのが本発明の別な目的である。

俄コストで高品質の薄壁プラスチック製品を作るための
方法と装置を提供するのが本発明の目的でもある。

良い強度と性能特性を発揮する低コストのプラスチック
製品を作るための目的と装置を経済的に提供するのが本
発明のさらに別な目的である。

広範なプラスチック形状とサイズを比較的薄いプラスチ
ックシートから製造すること許す簡単化した方法と装置
を提供するのが本発明の更なる目的である。

高速度で成型する機械に向く高質、低コスト、薄壁プラ
スチックコンテナーを成型する改良法を提供するのもま
た本発明の目的である。

本発明の一つの局面に従って、少くとも部分的に結晶化
した熱可塑性樹脂材料のシートを平面的に支持し、少く
とも１つの差別的に加熱されて領域をシート内に確立す
る段階を含む配向性熱可塑性樹脂成型方法が与えられる
。前記の差別的に加熱された釦域とは、熱可塑性材料の
結晶融点下の温度節回を持つ外側冷却域（ｏｕｔｅｒ　
ｃｏｏｌ　ａｒｅａ　）、その外側冷却域内に半径方向
に配置さね、一般に結晶ＭＡ以上ではあるが熱可塑性材
料の完全な融点以下である儒％ｊｅ囲を持つホット域と
、ホット域の中央に位置し熱可塑性樹脂材料の結晶融点
よりも低い温度範囲を持つ内側の冷却域を含むものであ
る。加熱されたシートは、その内側１冷却域が軸方向に
成型マンドレルと整合するように雌型ユニットと成型マ
ンドレル間に置かれる。成型マンドレルは加熱した熱可
塑性樹脂材料シートを駆動して雌型ユニットへ押し入れ
、それによってシート材料をその内側冷却域に向かって
内側に半径方向に延伸し、中央キャビティを持つ先細の
辿常円筒形プリホームを形成する。成型マンドレルは長
手方向に加熱した熱可塑性材料を充分な間隔に引成型方
法全体を通しシート材料の張力の制御を維持するもので
ある。円筒形プリホームの中央キャピテイは次にプリホ
ームの壁を雌型の内側表面に向かって半径方向へ膨脹さ
せる増大した内部液圧に曝される。内部液圧は熱可塑性
樹脂材料を冷却し硬化させるのに十分な時間維持される
。

発明の詳細な記述 図面に詳細に基づき、かつ同様な数字が図全体を通じて
同一の要素を示す図面において、差別的に加熱されたか
または温度で輪郭されたプラスチックシート２０が高度
に配向した薄壁プラスチック製品を形成するために本発
明の方法に用いられることができる少くとも部分的に結
晶化プラスチックシートの例として第１図に示されてい
る。

ここに包含される方法は、出来た製品またはコンテナー
に強度を賦与するための成型時プラスチックの結晶構造
の配向に依存する。結晶構造の配向から起る強度が薄壁
コンテナーをして岸壁を持つ非配向コンテナーのものと
同等な強度と性能性状を％機付けることが観察された。

ここで用いられたが如く、用語１性能性状１とは成型プ
ラスチック製品の物理特性、例えば強度比率に対する物
資、耐衝撃性、落下破壊抵抗などである。配向を達成す
るために、結晶性プラスチック材料はこれらの結晶が存
在する温度で１作業され１成型されねばならない。本発
明の方法に臨界的である特定な結晶化ポリマー材料への
２つの温＃特性がある。

最初の臨界的な温度−ここでは“結晶化融廣“とじて参
照されている−はポリマーをその結晶化状態から加熱し
ポリマー結晶のい（らかが最初に融解を惹こす温度であ
る。特定なポリマー材料への結晶化融点は業界で通常用
いられる示差走査熱量計を用いて測定できる。第２の臨
界温度−ここでは１完全な融点１として参照されている
−はポリマーをその結晶化状態から加熱しポリマー結晶
の総べてか融ける温度である。配向はポリマー結晶の総
べてか溶融状態にある時には起こらない。完全な粕漬以
下に温度を保つことによって成型プロセスの間ポリマー
材料の配向が保証される。

熱可塑性樹脂材料がそれらの完全なる融点以下の温度で
延伸されるにつれて、いかなる特定な点においてもかよ
うな材料の断面断が材料がその自然絞り比（ｎａｔｕｒ
ａｌ　ｄｒａｗ　ｒａｔｉｏ　）に到達する迄引張応力
（ｂネツキング１と呼ばれる現象）に対トして減少する
だろう。絞り比（ｄｒａｗ　ｒａｔｉｏ　）なる用語は
通常延伸後の材料の最終線状ディメンションの初期線状
ディメンションに対する比として定義される（即ち、延
伸ストロークの長さと延伸されるプラスチックシートの
直径または平均長さの間の比、一般には、延伸ストロー
クの深さとプラスチックが延伸されるモールドキャビテ
ィのオリフィスの直径との間の比）。１自然絞り比６は
とんなポリマー材料と対しても材料が特定の温度で延伸
されるときにネッキングがいずれか特定の点で除かれる
絞り比である。各特定の材料はそれ自身の自然絞り比を
持つ。約２００乃至約ａＯＯ％の伸びが達せられるとき
には、１引張り硬化１３ｓｔｒａｉｎ　ｈａｒｄｅｎｉ
ｎｇ　）と呼ばれる現象が熱可塑性樹脂材料のネッキン
グ傾向を妨けるように起こり始める。材料が一度その自
然絞り北限に延伸されると、各方向における更なる伸び
引張りが、引張り硬化の結果として材料中に均一に分布
する傾向がある。本発明の方法はこの特性を材料の配向
を最大にするために利用し、プラスチックをプロー成型
操作前にその自然絞り北限以上に平坦に帷伸することに
よりこれまで可能であった以上にモールド延伸比を向上
させるものである。特に第１図はきわ立った同心域にお
いて差別的に熱せられたポリマー材料シートの部分を示
す。熱可塑性樹脂シー）２０は、熱可塑性樹脂材料の結
晶化融点以下の温冷範囲を有する外側冷却域２１、夕１
側冷却域２１内に配置され、通常は結晶化融点以上で熱
可塑性樹脂材料の完全な融点より下である温冷範囲を持
つホット域２２、およびホット域の中央に位置し結晶化
融点よりも低い温度域を持つ内側ホット域２３を含む。

追加の領域（図示されず）が望まれるように包含するこ
とができる（このような追加切は以下により詐細に散切
する）。

館２〜５図はどんな熱可塑性シート内にも形成でき四角
、卵形および他の形を持つ熱可塑性樹脂物品の形成を容
易にする差別的加熱謔の欅々な代りの模様を示す（この
ような代替物は後に詳しく説明する）。

第６〜１３図は差別的加熱プラスチックシートが高度に
配向された薄壁プラスチック物品またはコンテナーに成
型される本発明の方法を詳しく説明する。第６図に示さ
れるように、プラスチック材料のシート２０が装填場所
Ａでシャトル支持装ｆ＃３０に装填される。材料は少く
とも部分的に結晶化した熱可塑性樹脂のポリマー材料例
えばポリプロピレンその他であり得る。好ましい材料は
ホモポリマー熱可塑性樹脂［ジェネラルタイヤ、ケミカ
ルオンド　プラスチック　ディビジｌン、ニューコンマ
ースタウン、オハイオ（Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｔｉｒｅ。

Ｃ，、、ｅｍｌｃａｌ　＆　Ｐｌａｓｔｉｃ　Ｄｉｖｉ
ｓｉｏｎ、　Ｎｅｗｃｏｍｅｒｓｔｏｗｎ。

０ｈｉｏ　）でボルタロン（Ｂｏｌｔａｒｏｎ　）の名
で売られている〕約１６３℃と約１６５℃の間（約３２
５下と約３２９″Ｆの間）の結晶化融点と約６２％と約
７０％の間の結晶化度を持つものである。ボルタロン材
料の完全な融点は約１７６℃（約３５０″Ｆ）である。

結晶化樹脂材料シートは好ましくは約１．６乃至約４．
８ｒｒｌＴＩ（約０．０６２５乃至約０．１８７５イン
チ）の厚さで、しかし、特定の淳さは望まれる特殊なコ
ンテナー品質によって異なる。適切に確立されほぼ均一
な温度を差別化域中に維持する上の問題が好ましい範囲
外の厚さを持つプラスデックシートに遭遇される。

プラスチック材料シート２０はシャトル３ｏ内に一対の
支持板３５と３６間にそれぞれ支持される。

支持板３５と３６とは好ましくはヒートシールドを含み
、それを通してプラスチックシートに形成さるべきホッ
ト域２２の外側周辺に対応する開口を持つ。支持板３５
は追加的にプラスチックシートが所要の温度に熱せられ
た時に起こる下向きのだれ（ｓａｇｇＩｎｇ　）を最少
にするように作用する。シャトル３０は好ましくは形成
装置を通して熱可塑性樹脂シートを動かすようにされた
シャトル装置系３１上に載っている。シャトル３ｏのシ
ャトル系３１を通す運動は中央制御装置ユニット３３に
よって時間付けられ順次起灯る。このような制御ユニッ
トの例はテキサス　インスッルメント（Ｔｅｘａｓ　Ｉ
ｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）ノ５ＴＩ　ＭＯＤ”１０２−１
制御器である。一度プラスチックシート材料２０とその
支持板３５および３６で装填されるとシャトル３０は少
くとも１つの差別的加熱域が熱可塑性樹脂シート２０内
に形絞される加熱ステージロンＢへ移ｓする。

第１図に示す如く、差別的加熱域は熱可塑性樹脂材料の
結晶化融点以下（即ちボルタロン材料について約１６３
℃以下）の温度を持つ外側冷却域２１、外側冷却域内に
配置され一般に結晶化融点より高いが熱可塑性樹脂材料
の完全な融点よりも低い（即ち、ボルタロン材料につい
て約１６３乃至約１７６℃）温度をホット域２２、およ
び中央部で差し向かいにホット域２１に配置され、一般
的には結晶化融点以下の範囲の温度を持つ内側冷却域２
３とを含む。

１一般的“なる用語は温度域に関して用いられる。

何故ならば出来ないか経済的に可能に制御されない権々
の理由のために起こる個々の領域内のある局在化した温
度のバラツキがあるからである。

プラスチックシート内に差別的加熱領域を確立する手段
は臨界的ではなく業界で広く用いられる多くの加熱方式
によって達成される。本発明で有利に用いられる加熱装
置の例は第７図中に示すごとく一対の対向的に配置され
た多領域サンドイッチ式（ｍｕｌｔｉ　−）ｏｎｅ　ｓ
ａｎｄｗｉｃｈ−ｔｙｐｅ　）のセラミックヒータ−バ
ンク４１と４２でパーセントタイマーで制御されるもの
を含む。同様な加熱ユニットは患サーモフォーミング　
カンパ＝　−（ＡＡＡ　Ｔｈｓｒｍｏ−ｔｏｒｍ＋ｎｇ
　ｃａｍｐａｎｙ　）及び他社から通常入手できる。

追加的に、ヒーターバンク４１と４２の間に適肖に配置
され、プラスチックシー）２０の特定部分に達するエネ
ルギー４５の量を正確に制御するワイヤースクリーンま
たはフォイルリフレクタ−（ｆｏｉｌｒｅｆｌｅｃｔｏ
ｒ　）　４４があり、それによって所定の領域内の温度
を輪郭付ける。このようにして、プラスチックシート２
０の特定斌は差別的に意のままに熱せられる。シ岑トル
３０は十分な長さの時間に対して加熱ステージロンＢ内
にその位置で留り、プラスチックシート２０内の望まし
い差別的温度を得る、差別的に加熱された温度域がシー
）２０内に確立された時、シャトル３０は温度モニター
ステージロンＣに移動する。この点で加熱域の各々内の
正確な温度が注童深くチェックされ適切な温度とほぼ均
−な温度とが確立されるのを保証する。この段階は業界
で広く入手できる数多くの熱モニター装置方式、例えば
マル）　−（Ｍａｒｔｏｗ）バンドフィルター付のイン
フラメトリックス（Ｉｎｆｒａｍｅｔｒｉｃｓ　）モデ
ル５２５サーマルイメジアー（ｔｈｅｒｍａｌ　ｉｍａ
ｇｅｒ　）で達成される。シャトル３０は温度モニター
ステーションＣに記録されるべき温度輪郭の間だけ長く
止まる必要があり、次に成型ステーションＣに移動する
。このモニタ一段階は省かれるか、または他の段階と幾
分結合されるが、方法中に均一さおよび品質管理を維持
する手段として好まれる。

成型ステージ日ンＤでは、差別的に加熱された熱５Ｊ塑
性樹脂シート２０が雌型ユニット８０と成型マンドレル
７０との間で索引化されその内側冷却域２３は通常その
中実軸と整合している。

第６図と第８図に示されているが如く、成型ステージ璽
ンＤに位置しているのは往復マンドレル７０とその下に
ある雌型キャビティ８０である。マンドレル７０は熱可
塑性シート２０をプロー成型操作に先立ち雌型キャビテ
ィ８０中に軸方向延伸するように設計されている。マン
ドレル７０は種々のプラスチック例えばポリプロピレン
、金属、木材その他で作られる。特に、マンドレル７０
はほぼ円筒形シャフト７１、ブローホール７２、および
ボトルネックトリム斌７４を含む。マンドレル７０の外
径は臨界的ではないが、成型操作中雌型キャビティ８０
中にはまり込むように設計され十分な間隙がその間にあ
り熱可塑性樹脂シート２０を不必要な干渉なくモールド
キャビティ８０中に延伸させる。

雌型キャビティーは業界で広く入手できる実質的に標準
のスプリットモールドキャビティであり得る。モールド
８０はモールドハーフ（ｍｏｌｄ　ｈａｌｆ）８１、往
復モールドボトム８５、ネックトリムインサート（ｎ１
ｃｋ　ｔｒｉｍ　１ｎｓｅｒｔ　）　８４　、とオリフ
ィスリング８２とを含むと図示される。モールドハーフ
８１はボトム成型表面８６とボトル仕上成型表面８７と
で作られる。ボトル仕上成型表面８７は密閉附属成型手
段、例えば図面のい（つかに示される未成型溝８８を含
む。第６図に示されるごとく、モールドボトム８５は引
締可能で仕上がったボトルがモールド系特にシャトル系
３１から除かれる方法の一例を訝明する。以下に説明す
るように、ネックトリムインサート８４は成型操作中マ
ンドレル７０のトリム部分７４と互に作用し合いボトル
９０の上部を完成するように設計されている。オリフィ
スリング８２はマンドレル７０がモールドキャビティ８
０中に駆動されるにつれて雌型キャビティ８０中に熱可
塑性樹脂材料を案内する助けとなるよう設計へれている
。本発明の方法には臨界的ではないが、オリフィスリン
グ８２が作られる材料と斜面８３が作られる角はシート
２０の熱可塑性樹脂材料がモールドキャビティ８０中に
半径方向に延伸される比較的容易さに影響することが発
見された。例えば、ナイロン材料で成型され水平面と４
５°の角度で傾く斜面８３を持つオリフィスリング邦は
本発明の方法で良く作用することが見出された。

−たびシャトル３０がモールドキャビティ８０とマンド
レル７０の間に差別的に加熱されたシー）２０を索引化
（ｂｎｄｅｘ　）すると、マンドレル７０はシート２０
の内側冷却域２３に対して雌型キャビティ８０中に駆動
されそれによって熱可塑性樹脂材料シートがモールドキ
ャビティ８０中に延伸されるに従い熱可塑性材料を半径
方向の内側に延伸する。この延伸方法の間、内側冷却域
２１はこれまで広く必要とされるクランピング装置への
必要がなく熱可塑性樹脂材料の引張り制御を維持するよ
うに作用する。ホット域２２は熱可塑性樹脂材料のほぼ
均一な延伸を許容し完全な融点以下のシート２２中の総
べ【の完全な融点以下の温度の維持が、マンドレル７０
がモールドキャビティ８０中に延伸されるにつれて少く
ともシート２０の部分内に引張・硬化を起こさせるので
ある。引張硬化が加熱域２２内で起こるにつれて、追加
的な延伸が均一に加熱域２２と内側冷却域２３内でプラ
スチックを延伸し、細長い通常円筒形状のプリホームが
モールドキャピテイ８０内に形成される。

マンドレル７０が長手方向の熱可塑性樹脂シート２０を
垂直間隔に十分引伸ばし、追加の延伸が上述のごとく均
一に分布されるようにするために出来たプリホームの壁
の少くとも一部分が引張硬化を受けさせるようにするこ
とが重要である。マンドレルがプラスチックを十分な距
離延伸し、プリホームの壁の実質的な部分または実質的
に総べてかこのような引張硬化を受けることが好ましい
。内側冷却域２３の均一延伸を保証することによって、
通常は最も遠い距離に延伸される結果として起こる冷却
域２３中の普通局在化された極端な薄さが避けられる。

引張硬化のため全く細長いプリホームが伝統的絞り比率
限界以上に、局在化された薄肉および／または材料破損
なしで十分に延伸され熱可塑性樹脂シート２０のｔまぼ
全体が延伸され配向されることが保証される。特に、マ
ンドレル７０が加熱プラスチックシート２０を雌型キャ
ピテイ８０中に押し入れるにつれて、プラスチックは延
伸され外側域２０から引き入れられる。追加のプラスチ
ックが除かれてコンテナーが成型されも早絞り比が達成
されなくなるのが本方法においてである。上述のように
、約２００乃至３００チの伸び以上のプラスチックの深
絞りが引張り硬化を起こさせる。

全熱可塑性樹脂シート２０がその完全融点以下に維持さ
れているが故に、プラスチックは、それが延伸されその
温い部分で始めてネックダウンし、始めるにつれて配向
する。プラスチックの自然絞り比が特定領域で到達され
るに従い、引張硬化が更なるネッキングを防ぎ、内側の
冷却域２３が最後に薄くされて残る部分をネックダウン
させる。引張硬化はマンドレル作用によってｉｔぼ全体
のプリホームをネックダウンさせ、引続くブロー成型圧
がプラスチックプリホームを均一に延伸させ高度に配向
し均一な厚さのコンテナーを作る。起こった更に有効な
プラスチックの分布と配向により、プラスチックが成型
マンドレル直下の領域からのみならずモールドオリフィ
スの外側が引張られて得られるので、本拠明の方法はモ
ールド絞り比４：ｌ乃至５：１を達成で針、高い時でも
、これまで知られた成型装置と操作で形成された類似の
物品よりも少いプラスチックで、同等またはより大きな
強度と性能性状を発揮する深絞り品ができる。

追加的にクランピング装置に対する必要性を減じ、プラ
スチック材料の一枚以内で多キヤビテイ成型操作が可能
である。

プラスチックシート２０内に夫々差別的に加熱された領
域の実際の相対的ディメンションが変数、例えば所望の
壁厚、必要な絞りの深さ、コンテナー寸法などによって
異なる。シート材料の従来の同相成型で遭遇する制約は
モールドされる物品に対するプラスチックのほぼ全体が
モールド開口域によって初期的に制限されたプラスチッ
クビレ（ｂｉｌｌｅｔ）から来るに違いないということ
である。

幾伺学は直線状壁コンテナーに対してさえ材料がモール
ド深さのモールド開口直径に対する比が約２乃至ｌであ
る時その自然伸長限界（即ち、物理的材質に対するマイ
ナスの影譬がなく断面積低減の最大量が得られる）に達
するようなことである。

モールド比が約２乃至ｌでは、引続（回旋状（ｃｏｎｖ
ｏｌｕｔｅｄ）ボトルモ古への膨脹に対して可能な十分
なプラスチックがない。中央域２３をモールド開口より
大きくするように設計することによって、プラスチック
はモールドオリフィス外のホット域２２から半径方向に
内側に向けて初期に延伸され、プラスチックシートのよ
り多くの量が使用でき、それ故に、更に多くのプラスチ
ックがボトル成型のブロー相に利用でき、均一な壁厚、
良好な強度と性能性状を発揮する最少３：１の絞り比を
持つボトルが得られる。しかしながら冷却域２３の外側
半径方向ディメンションが雌型ユニッ）８０の上部オリ
フィスの半径方向ディメンションの２倍よりも大きくな
いことが好ましい。この点で、もしも冷却域２３の外側
直径が雌型オリフィスの直径の２倍よりも大きいならば
、プラスチック材料をモールドキャビティ８０中に取り
入れる問題が遭遇されることが発見された。冷却域をモ
ールドオリフィスよりも大きくすることによって、プラ
スチック材料は、゛シート２０の温い部分が最初に延伸
されるのでホット域２２からモールドキャビティ８ｏ中
に半径方向に内側に引張られる。モールドオリフィスの
外側からプラスチックの半径方向の延伸はコンテナー壁
が成型される追加の材料を賦与する。

マンドレル７０がその十分に駆動された位ｆｆ（第１１
図に示される）に達する時、雌型キャビティ８０の上部
部分がブロー成型操作に対してシールされる。この上部
シールの確立が種々の方法で達せられるが、マンドレル
７０の上部部分が適当な構造を含みモールド８０の上部
部分と作用しこのようなシールを作るのが好ましい。第
９．１０図はモールドキャビティ８０へのマンドレル７
０の下方軸方向への運動の初期部分の間のマンドレル７
０を説明する。

図示のごとく、マンドレル７０は熱可塑性樹脂シート２
０をオリフィスリング８２を越えてモールドキャビティ
８０の上方部分中へ延伸する。第１１図はモールドキャ
ビティ８０内の十分に駆動された位置でのマンドレル７
０を説明し、プラスチックシート２０とオリフィスリン
グ８２に対してマンドレル７０の上部シール部分７５の
シール作用を説明する。第１２図は延伸熱可塑性樹脂プ
リホームが、ブロー桁ルア２を通して導入されるブロー
威型圧によってモールドキャビティ８０の内側壁に対し
て膨脹されるブロー成型相を説明する。

第９．１０図に図示されるごとく、熱可塑性シート２０
は好ましくはオリフィスリング８２の上方に成る間隔を
保ちシート２０の周辺領域からプラスチック材料の半径
方向内側への延伸を容易にする。

既述のように、傾面８３の角とオリフィスリング７２が
作られる材料は成型操作の間、雌型キャビティ８０中へ
延伸されるプラスチックの１・に影響する。

約２インチ（約５１ｃｍ）の垂直距１［１ｆＩ　（Ｘ）
　、約４５゜のオリアイス角度、オリフィスリング８２
に対する材料としてのナイロンの利用はモールドキャビ
ティ８０中への加熱されたプラスチックの内向きの延伸
を可能にすることが発明された。通常のブロー成型圧力
（例えば８０ｐ１つまり５．６２　ｋｇ　／　ａｍ”　
）がブロー成型操作を完成させるのに十分である。

ブロー成型圧力は膨脹した熱可塑性樹脂材料を冷却させ
硬化させるのに十分な時間維持されねばならない。−た
びブロー成型操作が完成されれば、最終のボトルネック
トリミング操作が着手される。

第１３図はこのようなボトルネックトリミング操作を完
成する方法の一例を説明する。特に、マンドレル７０の
トリム装ｆ７４は、ネックトリムインサート８４のトリ
ムカットオフリッチ（ｔｒｉｍ　ｃｕｔ−ｏｆｆｒｉｄ
ｇｅ　）　８４ａに対して押し付けられた時に過剰の熱
可塑性樹脂材料を切断するように設計されたトリムカッ
トオフ表面７４ａを含む。この操作は成型操作が完成し
て成型済コンテナーを残余の熱可塑成される。このトリ
ミング操作に続いて雌型８ｏが引き離され仕上済コンテ
ナーがそれから取除かれる。第６図に示す如く、収縮可
能なモールドボトム８５は仕上済コンテナーを引続くコ
ンテナ取扱装置９５へ移送させるのを容易にするように
有利に働く。コンテナー９０が、このような操作の順序
が臨界的ではないが、引続くネックトリミング操作に先
立ち雌型８０から取除くことができるのが理解されるべ
きである。トリム操作に引続き、シャトル３０が、スク
ラッププラスチックが除かれシャトルが他の成型順序の
準備をするステージ日ンＥＩＣ移動される。シャトル３
０はその稜そのプロセスが上で説明されたようにステー
シロンｈＫ戻る。次に成型操作のためにシャトル３０を
準備する態様は本発明には必須ではなく種々なファクタ
ー、例えばシャトルシステム３１が連続的か往復運動的
か、および他の類似の変数および趣好であるかによって
異なることが理解されよう。

例 約２．２８　ｍｍ　（０，０９インチ）の厚さを持つポ
ルトランＰＲＯ−５５００シートがシャトル装置内に平
面的に支えられ上述の差別的に熱する装置中で１分４７
秒間加熱された。約２０３ｍｍ（約８インチ）の外を持
つホット塘が約１６８℃（３３５″Ｆ）の温度に加熱さ
れ、一方約１０１ｍｍ（約４インチ）の外径を持つ冷却
内側線が約１５５℃（約３１１″Ｆ″）の温度に熱せら
れた。１５５℃以下の温度の冷却列側城が冷却域の周辺
を囲°んだ。約５７．１５　ｍｍ　（約２．２５インチ
）の外径を持つマンドレルは差別的に熱せられたプラス
チックシートに対抗して雌型キャビティ中に駆動された
。モールドキャビティは約２７９ｍｍ　（約１１インチ
）の探さ、約１１４ｍｍ（約４．５インチ）の内径、お
よび約８２．５　ｍｍ　（約３．２５泡チ）の上部オリ
フィス径を有していた。加熱プラスチックシ−トが、中
空の中央キャビティを持つ細長いプリホームを形成する
モールドキャビティ中に延伸され、その後、約５．６２
　ｋｇ／　ｃｍ２（８０ｐｓｉ　）　（ｂ）ブロー成型
圧力がプリホームを雌型の内表面に向けて半径方向に膨
脹させた。この方法からできたボトルは約３．１４乃至
１　の絞り比を有し、９乃至１２ξル間の範囲のほぼ均
一な壁厚を示し、優れた強度および性能性状を発揮した
。

上記の例は、第１図に示されるように同心的に熱せられ
た領域を持つ熱可塑性樹脂シートを用いて行われ円ｗｌ
状マンドレルを使用した。しかし、他の形のコンテナー
は熱可塑性樹脂シート内に夫夫の差別的に加熱された領
域に対する代りの形を必要とし、相当する異なった形を
持つマンドレルをも必要とする。例えば、第２図は長方
形のコンテナーを形成するために用いられる熱可塑性樹
脂シート２００を説明する。第３．４図は望ましい代り
の形に２つの他側を説明する。差別的に加熱された領域
についての特殊な設計はコンテナーの１要な領域に付加
的なプラスチックを賦与する必要の結果である。第５図
は特定なプラスチック分布を収容するために用いられる
差別的に熱せられるシート５００の例である。異なる温
間の１１加的領域（図示せず）が特に差別的に加熱され
た４１）のホット域内で用いられ更に成型済コンテナー
内にプラスチックを機紐に分布させることも考えられる
。

例えば、前記ホット謔中のより冷い１点“または細線が
追加プラスチックをコンテナーの重要な部分にこのよう
な冷い点が最後に延伸されることを確保することによっ
て賦与できた。

熱可塑性樹脂シート２０（第２〜５図のシート２００．
３００．４００および５００と同様）は却−の物品を成
型するためにただ一つの差別的に加熱された領域を含む
として記述された。しかし、本発明の方法が、複数のそ
の中に形成された差別的に熱せられる領域を持っただ一
つの熱可塑性樹脂材料シートから複数のコンテナーの多
キヤビテイ成型を可能にするために有利に利用できる。

このような場合、伊々の差別的に熱せられた頓替の外側
冷却域（即ち、冷却域２１　）はクランピング装置を必
要とせず近接した差別的に加熱された領域を他のものか
ら引離すに役立ったろう。ｈｅの異なった形式のコンテ
ナーが所定の差別的に熱せられた模様の種々な部分を加
熱し夫々の領域をモールディングのための相当成型ステ
ーションと整合させることによってのみ、ただ一枚の熱
可塑性樹脂材料から同時に作られることも考え付（。

本発明の好ましい具体例を示し記述したが、本方法の更
なる適用が本発明の範囲から背離することなく通常の技
術を有する当業者の誰れによっても適当な修正によって
行うことができる。数多のこのような適用が上記に論じ
られた、従って、本発明の範囲は以下のクレームによっ
て考慮され、示された構造と操作の詳細さに制限されず
に理解され、明細■と図面とに記述される。

【図面の簡単な説明】

図面において、第１図は本発明に記述されたように差別
的に加熱された熱可塑性樹脂材料シートの一部の平面図
。 第２図乃至第５図は差別的加熱の代替的模様を特徴化す
る本発明中に記述される如き差別的に加熱された熱可塑
性樹脂シートの一部分の平面図。 第６図は本発明の方法と装置の略図である。 第７図は第６図に示された加熱ステーションＢの僅かに
拡大された垂直断面図。 第８図は第６図に示されたモールディングステーション
Ｄの僅かに拡大された垂直断面図。 第９図は差別的に加熱されたプラスチックシートに対抗
して成型マンドレルが駆動し始めた時に本発明の成型方
法の初期段階を説明する拡大された断面図。 第１０図は館９図に示された点に引続く点で本発明の成
型方法を説明し差別的に加熱されたプラスチックシート
を雌型ユニットへ駆動する成型マンドレルを示す拡大Ｗ
Ｔ面図。 第１１図は第１θ図に示された点に引続く点で本発明の
成型方法を説明し雌型内にその十分に駆動された位置で
成型マンドレルを説明する断面図。 第１２図は第１１図に示された点に引続く点での本発明
の成型方法と半径方向に膨脹後雌型の内面に対する熱可
塑性樹脂材料を説明する断面図。 第１３図はそのトリムカットオフ位置で示された成型マ
ンドレルの上部位置の拡大断面図でモールドキャビティ
をシールし成型済プラスチック製品の上面をトリムする
ことができるマンドレル構造の細部を示すものである。 ２０・°・プラスチックシート、２２・・・ホット域、
３０・・・シャトル、３１・・・シャトル系、３３・・
・中央制御装置ユニット、３５．３６・・・支持板、４
１．４２・・・ヒーターバンク、７０・・・マンドレル
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、以下の工程を含む深絞り配向熱可塑性製品を成型す
   る方法。 （ａ）少くとも部分的に結晶化した熱可塑性重合体材料
   を平面的に支持し、 （ｂ）熱可塑性材料の結晶化融点よりも通常低い温度範
   囲を持つ外側冷却域、上記外側冷却域内に位置し前記結
   晶化融点よりも通常高く熱可塑性材料の完全なる融点よ
   りも低い温度範囲を持つホット域、および前記ホット域
   の中央部に位置し通常熱可塑性材料の結晶化融点よりも
   低い温度範囲を持つ内側冷却域を含んでなる少くとも一
   つの差別的に加熱された領域を前記シート内に確立し、 （ｃ）加熱された前記シートを雌型ユニットと成型マン
   ドレルの間に置き、前記内側冷却域が通常軸方向にそれ
   と整合しており、 （ｄ）前記材料が雌型中へ延伸されるにつれて前記内側
   冷却域に向って半径方向内側に前記マンドレルの廻りに
   延伸され、それによって中央部キャビティを有する細長
   い通常円筒形プリホームを成型するように前記成型マン
   ドレルを前記シートの加熱部分の内側冷却域に対向させ
   、前記雌型ユニット中へ駆動させ前記成型マンドレルが
   長手方向に前記材料を前記プリホームの壁の少くとも一
   部分に引張硬化を起こさせるに十分な距離を延伸し、前
   記外側冷却域が成型過程の間中前記シートの張力管理を
   維持し、 （ｅ）前記細長いプリホームの中央部キャビティを増加
   した内部液圧に曝らし前記プリホームの壁を半径方向に
   膨脹させ、前記雌型の内面に対して押し付け、 （ｆ）前記内部液圧を膨脹した材料が冷却し硬化するに
   十分な時間の間維持する。 ２、前記外側冷却域と前記ホット域が円形内側冷却域の
   周りに同心的に配置された所定の幅の円形バンドを含む
   特許請求の範囲第１項記載の配向熱可塑性製品を成型す
   る方法。 ３、前記外側冷却域と前記ホット域が、ほぼ長方形の内
   側冷却域の周りに同心的に配置されている所定の幅のほ
   ぼ長方形のバンドを含み、前記内側冷却域と前記ホット
   域がほぼ平行な外部境界を持つ特許請求の範囲第１項記
   載の配向熱可塑性製品を成型する方法。 ４、下記の工程を含む熱可塑性材料シートから薄壁の高
   度に配向した熱可塑性製品を成型する方法。 （ａ）少くとも部分的に結晶化した熱可塑性重合体材料
   を平面的に支持し、 （ｂ）熱可塑性材料の結晶化融点よりも通常低い温度範
   囲を持つ外側冷却域、上記外側冷却域内に半径方向に位
   置し前記結晶化融点よりも通常高く熱可塑性材料の完全
   なる融点よりも低い温度範囲を持つホット域、および前
   記ホット域の中央部に位置し通常熱可塑性材料の結晶化
   融点よりも低い温度範囲を持つ内側冷却域を含んでなる
   少くとも一つの差別的に加熱された領域を前記シート内
   に確立し、 （ｃ）加熱された前記シートを雌型ユニットと成型マン
   ドレルの間に置き、前記内側冷却域が通常軸方向にそれ
   と整合しており、 （ｄ）前記材料が雌型中へ延伸されるにつれて前記内側
   冷却域に向って半径方向内側に前記マンドレルの廻りに
   延伸され、それによって中央部キャビティを有する細長
   い通常円筒形プリホームを成型するように前記成型マン
   ドレルを前記シートの加熱部分の内側冷却域に対向させ
   、前記雌型ユニット中へ駆動させ前記成型マンドレルが
   長手方向に前記材料を前記プリホームの壁を形成する前
   記材料のほぼ総べてに引張硬化を起こさせるに十分な距
   離を延伸し、前記外側冷却域が成型過程の間中前記シー
   トの張力管理を維持し、 （ｅ）前記細長いプリホームの中央部キャビティを増加
   した内部液圧に曝らし前記プリホームの壁を半径方向に
   膨脹させ、前記雌型の内面に対して押し付け、 （ｆ）前記内部液圧を膨脹した材料が冷却し硬化するに
   十分な時間の間維持し、 （ｇ）前記熱過疎性材料の残りからモールドされた熱可
   塑性製品を切断し、 （ｈ）前記雌型から前記熱可塑性製品を取除く。 ５、前記外側冷却域と前記冷却域が、ほぼ長方形の内側
   冷却域の周りに同心的に配置された所定の幅のほぼ長方
   形のバンドを含むことから成る特許請求の範囲第４項の
   薄壁で高度に配向した熱可塑性製品を成型する方法。 ６、前記外側冷却域と前記ホット域がほぼ長方形の内側
   冷却域の周りに同心的に配置されたほぼ長方形の所定幅
   を有するバンドを含み前記内側冷却域と前記ホット域と
   の境界が互にほぼ平行である特許請求の範囲第４項の薄
   壁で高度に配向した熱可塑性製品を成型する方法。 ７、前記熱可塑性材料のシートがホモポリマーである特
   許請求の範囲第５項または第６項の方法。 ８、前記ポリプロピレンシートが約１．６乃至約４．８
   ｍｍの範囲の厚さを持つ特許請求の範囲第７項の方法。 ９、前記外側冷却域が約１６３℃以下の温度を有し、前
   記ホット域が約１６３乃至約１７６℃の範囲の温度を有
   し、前記内側冷却域が約１６３℃以下の温度を有する特
   許請求の範囲第８項の方法。 １０、下記工程を含む薄帯で高度に配向した熱可塑性ボ
   トルを熱可塑性材料シートから成型する方法。 （ａ）移動自在の支持構造上に、少くとも部分的に結晶
   性で約１．６乃至約４．８ｍｍの範囲の厚さを有する熱
   可塑性重合体材料のシートを平面的に支持し、 （ｂ）熱可塑性材料の結晶化融点よりも通常低い温度範
   囲を持つ外側冷却域、上記外側冷却域内に半径方向に位
   置し前記結晶化融点よりも通常高く熱可塑性材料の完全
   なる融点よりも低い温度範囲を持つホット域、および前
   記ホット域の中央部に位置し通常熱可塑性材料の結晶化
   融点よりも低い温度範囲を持つ内側冷却域を含んでなる
   少くとも一つの差別的に加熱された領域を前記シート内
   に確立し、 （ｃ）前記差別的に加熱された熱可塑性材料シートを雌
   型ユニットの上部オリフィスと成型マンドレル下方の間
   に置き、前記内側冷却域は通常それと軸線上で整合され
   ており、雌型モールドユニットの前記上部オリフィスの
   最大半径ディメンションよりも大きな外方半径ディメン
   ションを持つ、 （ｄ）前記材料が雌型中へ延伸されるにつれて前記内側
   冷却域に向って半径方向内側に前記マンドレルの廻りに
   延伸されるように、前記成型マンドレルを前記シートの
   加熱部分の内側冷却域に対向させ、前記雌型ユニット中
   へ駆動させ前記シートは前記モールドオリフィスに近い
   成型リングを越して雌型中に絞られて、中央キャビティ
   を持つ細長い通常円筒形のプリホームを形成し、前記成
   型マンドレルが長手方向に前記材料を前記プリホームの
   壁を形成する前記シート材料のほぼ総べてに引張硬化を
   起こさせるに十分な距離を延伸し、前記外側冷却域が成
   型過程の間中前記シートの張力管理を維持し、 （ｅ）前記細長いプリホームの中央部キャビティを増加
   した内部液圧に曝らし前記プリホームの壁を半径方向に
   膨脹させ、前記雌型の内面に対して押し付け、 （ｆ）前記内部液圧を膨脹した材料が冷却し硬化するに
   十分な時間の間維持し、 （ｇ）前記熱可塑性材料の残りからモールドされた熱可
   塑性製品を切断し、 （ｈ）前記雌型から前記熱可塑性製品を取除く。 １１、前記外側冷却域と前記ホット域が円形の内側ホッ
   ト域の周りに同心的に配置された所定の幅の円形バンド
   を含む特許請求の範囲第１０項の薄壁で高度に配向した
   熱可塑性製品を成型する方法。 １２、前記外側の冷却域と前記ホット域がほぼ長方形の
   内側冷却域の周りに同心的に配置された所定の幅のほぼ
   長方形のバンドを含んで成り、前記内側冷却域と前記ホ
   ット域の境界が互にほぼ平行である特許請求の範囲第１
   ０項の薄壁で高度に配向した熱可塑性製品を成型する方
   法。 １３、前記熱可塑性材料シートがポリプロピレンである
   特許請求の範囲第１１項または第１２項の方法。 １４、絞り比が少くとも３乃至１を有し、特許請求の範
   囲第１項、第４項または第１０項の方法に従う材料シー
   トから成型される深絞り高度に配向した樹脂コンテナー
   。 １５、前記コンテナーがボトルである特許請求の範囲第
   １４項のプラスチックコンテナー。