JPH0234307B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、成形法による薄い壁の、一般に凹形
の中空製品、例えばバター、マーガリンなどの容
器の製造法に関する。更に特に本発明は、熱可塑
性シート材料からの成形製品の熱成形に使用する
ためのプラグ又は道具に関する。本発明はいずれ
か特別な製品の成形に決して制限されることはな
い。

一般的な術語において、熱成形法は加熱された
熱可塑性シート材料、例えばポリエチレン又はポ
リプロピレンを、空気差圧の適用によつて型内へ
延伸することにより成形製品を成形する方法に関
するものである。その方法の１つにおいて、熱成
形とは真空及び／又は加圧下の空気を用いて延伸
し、結果として予加熱した熱可塑性のシート物質
を型の成形中空内へ圧入することによつて比較的
浅い製品を製造することを意味する。前述の比較
的浅い製品よりも非常に深い成形製品が必要な場
合には、プラグ又は道具を用いて、加熱された熱
可塑性シート材料を延伸し、それが型の成形中空
内へ入り込むように補助してきた。次いで真空及
び／又は加圧下の空気を適用し、熱可塑性シート
材料を型の成形中空の表面と密着させることによ
つて製品の製造を完結する。用いるプラグの実際
の寸法及び形は製造すべき製品の寸法及び形に依
存する。そのようなプラグを用いることの１つの
目的は、シート材料の一貫した薄層化が起こり、
最終成形品、即ち生成物ができるだけ一貫した且
つ均一の壁の断面又は厚さを有するように、熱可
塑性シート物質を均一に延伸することである。

熱成形プラグを用いることにより成形された容
器を製造するいくつかの公知の方法において、プ
ラグの幾何的デザイン及びプラグの下方へのスト
ロークの、成形空気の導入及び／又は真空の適用
に対するタイミングは、容器の壁の断面の均一度
を制御する、従つて製造された容器又は他の製品
の最終用途及び物理的又は構造的性能を制御する
試みにおいて使用されてきた。過去において使用
されたプラグは、一般に固体形の構造のものであ
り、単一の材料から製造される。使用されてきた
プラグ材料の例は、木材、フエルト、アルミニウ
ム、ナイロン、ポリアセチル（Delrin）及び充填
剤を含むエポキシである。悪いことに、現在知ら
れている熱成形プラグのデザインは、加熱された
熱可塑性シート材料の延伸の一貫性、即ち生成物
の壁の断面の厚さの一貫性を制御する程度に限り
があつた。即ち、容器又は他の製品の構造的性能
を、かなりの重量化なしに、従つて費用の付加な
しに改良するプラグの能力には限度があつた。簡
単に言えば、存在するプラグのデザインは、選択
的に壁の厚さを増大させ、そして製品の他の区域
の厚さを増大させないで、容器又は他の製品の重
要な性能の区域を選択的に強化する能力に限界が
あつた。従つて過去においては、多くの容器が重
要でない区域において必要以上に厚く且つ重く、
それ故に重要な性能域において満足しうる厚さ、
強度、硬度又は他の構造上の性能特性を付与する
必要性に基づいて過度に多量の原料が使用されて
きた。例示するだけのことであるが、存在するプ
ラグのデザインを用いることによつて製造される
１つの公知のプラスチツク容器の重量分布は、
蓋／蓋の突出部20％、側面部分58％及び底22％で
ある。底に対する22％の数字は高すぎ、容器の満
足しうる性能に対しては８〜10％の数字が適当で
あるけれど、そのような分布は存在するプラグの
デザインを用いてもある程度までしか達成されな
い。

上述した種類のプラグ又は道具の使用はより一
貫した延伸、即ち全成形製品に亘る熱可塑性シー
ト材料の一貫した分布をある程度まで達成される
けれど、上述の理由から壁の厚さ及び分布の一貫
性のないことはそのままである。この製品のある
重要な区域に対する熱可塑性材料の分布及び熱可
塑性材料の一貫性についての制御の欠如は、熱可
塑性原材料の価格が他の製造費よりも急速に上昇
し、今や原材料費が軽量の普通１回きりの使いす
てプラスチツク容器の主要費用となつてきたこと
から、近年益々重要になつてきた。従つてより効
率よい費用基準に基づいてこの種の容器を製造す
るための改良された方法及び装置を発見するとい
うたゆまぬ研究が試みられてきた。この研究は同
業者によつて多くの道すじで行なわれた。例え
ば、１つの方法はTignerらの米国特許第3901640
号に例示されている。これは製品の製造中にプラ
グの膨張を制御して中空製品の壁の厚さを可変的
に制御しうる膨張可能な成形プラグを提供する。
他の方法はRowe、Jr.の米国特許第2990581号に
例示されている。この方法は、プラグ内の通路を
通して気体差圧を適用して、プラグと気体差圧で
の延伸とを組合せることにより製品を同時的機構
で製造する方法を含む。他の方法は、新規なプラ
グの形態の使用を、気体差圧のプラグを通しての
適用と組合せている。この方法はHndsonらの米
国特許第4039271号に例示されている。

本発明の１つの目的は、熱可塑性シート材料か
ら成形製品を熱成形する際に使用され、且つ熱で
軟化した熱可塑性材料の、製品の与えられた区域
への選択的延伸及び分布により、壁の断面又は厚
さ、従つて成形製品のいろいろな区域の強度を独
立に制御しうる道具又はプラグを提供することで
ある。

本発明の更なる目的は、容器及び他の成形品が
製品の全構造的性能を損なわずに製品の部分的な
重量を減ずることによつて、より費用的に効率よ
い方法で熱成形しうる手段を提供することであ
る。

本発明の他の目的は、熱可塑性シートを含んで
なる材料が製造される製品のある区域に選択的に
延伸でき、薄くでき且つ分布できる手段を提供す
ることである。

本発明の他の目的は、本体部分と、本体部分の
熱伝導性と異なる熱伝導性を有する挿入部分とを
含んでなる熱成形プラグ又は道具を提供すること
である。

本発明の他の目的は、熱可塑性シート材料を大
程度の制御及び一貫性を有して延伸し、薄くし、
分布させる、熱可塑性シート材料を延伸及び熱成
形する方法を提供することである。

本発明の更なる目的及び広い適用範囲は、以下
の詳細な記述から同業者にとつて明らかになるで
あろう。しかしながら、以下の詳細な記述及び特
別な実施例は、本発明の現在の好適な具体例を示
し、単なる例示の意味で与えられることを理解す
べきである。その理由は、この詳細な記述から
種々の、本発明の精神及び範囲内の変化及び改変
が当業者にとつて明らかになるであろうからであ
る。

本発明によれば、熱可塑性シート材料から成形
品を熱成形する際に使用され、そして予じめ決め
られた本体部分を含んでなり且つ該本体部分が、
本体部分の残りの部分の熱伝導性と異なる熱伝導
性を有する材料の少くとも１つのプラグ挿入部分
又はプラグ成分を中に挿入して含んでなる、プラ
グ又は道具が提供される。

本発明の１つの具体例において、プラグの本体
部分は多孔性材料からなり、中空内部室を備えて
いる。この具体例では、成形空気は中空内部室に
入り、次いで本体部分の多孔性材料を通して拡散
しうる。このような作用は、熱で軟化させた熱可
塑性シート材料の延伸、薄層化及び分布を制御す
るのに役立つばかりでなく、更にプラグ又は道具
からの熱の移動を促進する。

第１図は本発明による熱成形プラグの１つの具
体例の横観図である。

第２図は第１図の線Ａ−Ａに沿つて取つた第１
図のプラグの断面図である。

第３図は本発明による熱成形プラグの第２の、
より好適な具体例の断面図である。

第４図は本発明による熱成形プラグの他の具体
例の断面図である。

第５図は本発明の方法を示す断面図である。

今や同様の参照番号が同等の構造を指示する図
面、特に第１図を参照すると、この具体例ではバ
ター、マーガリンなどに対する一般に円錐台形の
容器の製造に用いるための形をしている本体部分
２を含む成形プラグ１が示してある。本体部分２
は、プラグ１が支持軸（図示してない）上に位置
しうるように、軸的に位置した内側にねじ山をも
つ金属製フエルール３を備えている。本発明のプ
ラグ１の本体部分２の構造に使用しうる代表的な
材料は、現存するプラグの場合と同様に、木、フ
エルト、ガラス、ステンレス鋼、アルミニウム、
エポキシ樹脂、ナイロン、ポリアセチル及び真ち
ゆうを含む。

本発明の１つの重要な特徴は、プラグ１の本体
部分２が本体部分２の熱伝導性と異なる熱伝導性
を有する１つ又はそれ以上の挿入物又はプラグ成
分４と一体化していることである。好ましくは、
挿入物又はプラグ成分４はプラグ１の本体部分２
よりも高い熱伝導性を有する。本発明に従つて本
体部分２と異なる熱伝導性を有する挿入物又はプ
ラグ成分４を使用すれば、プラグ１と接触せしめ
られる加熱された熱可塑性シート材料の延伸の程
度及び一貫性が制御できるばかりでなく、与えら
れた熱可塑性シートの異なる部分間で変化させう
る手段が提供される。従つて熱可塑性材料の、型
（図示してない）の空間へのいろいろな場所への
分布は独立に調節し、制御することができる。こ
の制御され且つ一貫した分布は、高熱伝導性を有
するプラグ１の部分と接触する加熱された熱可塑
性シート材料のその部分が、熱伝導性がより低い
プラグ１の部分と接触するようになる熱可塑性シ
ート材料部分よりも容易に冷却されるであろうと
いう事実に基づくものである。延伸の程度及び従
つて熱可塑性シート材料を薄くする程度は高温に
おいて大きいということが一般に公知であるか
ら、本発明は熱可塑性シート材料の延伸の程度が
与えられた熱可塑性シートのある部分又は区域か
ら他の部分へと選択的に変化させうる手段及び方
法を提供することが理解できる。当業者は、熱可
塑性材料の異なる区域の延伸及び薄層化の程度を
選択的に変えることによつて、材料を所望に応じ
て型の空間の好適な区域へ選択的に分布せしめる
ことができる。言いかえれば、本発明は熱で軟化
させた熱可塑性シート材料に対するプラグ１のい
ろいろな部分の冷却効果が所望に応じて熱可塑性
材料のある区域から他の区域へ変化させうるとい
う手段を提供することができる。そのような手段
は熱可塑性シート材料の延伸及び薄層化の程度に
直接影響する。この場合、容器又は他の製品の壁
部分の厚さは従来可能であつたよりも正確に制御
でき、熱可塑性シート材料を必要に応じて多かれ
少なかれ容器又は製品のある区域に向わせること
ができる。

挿入物又はプラグ成分４の製造しうる材料は、
挿入物４に対して選択される材料がプラグ１の本
体部分２に対して選択される材料と異なる、好ま
しくはそれよりも高熱伝導性を有さねばならない
という条件下に、プラグの本体部分２に関して上
述した材料から選択することができる。使用しう
る材料の例は、木、フエルト、ガラス、ステンレ
ス鋼、アルミニウム、エポキシ樹脂、ナイロン、
ポリアセチル又は真ちゆうを含む。

プラグ挿入物又は成分４の正確な数及び形及び
そのプラグ本体部分２内の位置は、所望により容
器又は他の製品の製造中に、熱可塑性シート材料
のいろいろの区域の延伸、薄層化及び分布の程度
に望ましいように影響し且つこれを制御するよう
に選択できる。

第２図は線Ａ−Ａに沿つて取つた第１図のプラ
グの断面図である。本発明のこの具体例におい
て、プラグ１の本体部分２は、僅かに凹形の丸い
誘導面を狭い方の端に有する固体形の、一般に円
錐台である。プラグ挿入物４は本体部分２の僅か
に凹形の丸い誘導面内に位置し、環状域５を含
む。

本発明によるデザインのプラグの好適な具体例
の断面図である第３図を参照すると、プラグ１の
本体部分２は圧縮したフエルトからなり、従つて
この具体例の本体部分２は多孔性である。プラグ
１は、プラグ１の本体部分２より高熱伝導性であ
り且つ十分公知の手段によつて主本体部分２に結
合されているエポキシ樹脂からなる挿入物４も備
えている。挿入物４はプラグ１の誘導面又は下方
部分に環状域５を有している。更に第３図は、こ
の具体例においてプラグ１の本体部分２が中空内
部室６を備え、内側にねじ山のついた金属フエル
ール３が加圧下の、例えば80psiの空気を中空支
持軸８から中空内部室６へ導入する入口手段７を
提供するということを開示している。中空内部室
６は、加圧下に内部中空室６に入る空気が挿入物
４に極めて近い区域９のプラグ１の本体部分２の
多孔性側壁に向うような形状又は大きさになつて
いる。更に、本体部分２の側壁は、区域９におい
て最も薄くなるように作られている。加圧空気を
本体部分２の最も薄い部分９へ向かわさせると、
区域９において本体部分２を通る空気が好適に拡
散する。プラグ１の誘導端付近における区域９で
の加圧空気の拡散は、拡散した空気が熱可塑性シ
ートの延伸及び成形を補助するのに役立つ。

第４図は本発明の他の可能な具体例を開示す
る。プラグ１の本体部分２は中空内部室６を備
え、内側にねじ山のついた金属フエルール３の部
分は加圧空気を中空支持軸８から内部室へ導入さ
せる入口手段７を提供する。本発明のこの具体例
において、プラグの本体部分２は必ずしも多孔性
材料から作られている必要がない、従つて出口手
段１０及び出口ベント１１は支持軸８に装備する
ことができ、内部室６に入る加圧空気はそれから
容易に又は簡単に流出する。他に出口手段１０ａ
及び出口ベント１１ａを金属フエルール３に装備
してもよい。内部室６は第４図において矢印で示
される如く加圧下に導入される空気が円形風に循
環するような大きさ又は形であつてよい。この具
体例では、加圧空気は挿入物４からの熱伝導を増
加させるための容易で経済的な手段を与えること
により、挿入物４の高熱伝導性を維持するという
機能を果す。

本発明の方法は、本発明の好適な具体例に従う
熱成形の実際の工程断面図である第５図を参照す
れば、当業者が良好に想起することができる。第
５図において、プラグ１は空気又は他の選択され
た成形気体に対して多孔性である材料から製造さ
れる本体部分２を含んでなる。この種の例示しう
る材料は圧縮したフエルトである。更に、加圧空
気を供給する手段、例えば圧縮機（図示してな
い）は中空支持軸８及び入口手段７により加圧空
気を中空室６へ供給するのに役立つ。挿入物４は
中空室６に入る加圧空気を本体部分２の最も薄い
部分９に向わさせるような形をしている。従つて
入口手段７によつて中空室６に入る加圧空気は、
凡そ第５図の矢印ａで示すように流れ、区域９に
おいて本体部分２を通り好適に拡散するであろ
う。

本発明のプラグは、型１４の成型空洞１３と共
働して及び技術的にすでに十分公知の種類の他の
標準的な成形装置と組合せて使用される。

この想定しうる事実及び第５図を参照すれば、
本発明の方法は、熱可塑性材料のシート１２を、
型の装置１４の成形空洞１３の開口上に配置さ
せ； 該シート１２を、該熱可塑性材料の軟化点以上
の温度まで（図示してない手段によつて）加熱し
て軟化し；及び この軟化したシート１２を機械的成形に供し、
矢印ｂで示すように該空洞１３と共働するのに適
した本体部分２を含んでなり且つ本体部分２の熱
伝導性と異なる熱伝導性の材料の挿入物４少なく
とも１つを合体させたプラグ１の挿入によつて該
シート１２を該成形空洞１３中へ延伸させる、 工程を含んでなることは明らかである。

好ましくは本発明の方法は、該成形工程と同時
に又はそれに続いて、該軟化したシート材料の両
面間に空気圧の差を適用する工程も含む。空気差
圧の適用工程は、好ましくはプラグ１を通流し、
次いで軟化したシート１２に適用される加圧下の
成形空気を使用することを含む。更に所望によ
り、技術的に十分公知な真空装置（図示してな
い）に連結された真空部分１５を用いることによ
り、型１４の壁を通して軟化したシート１２に真
空を適用してもよい。上述の如き空気差圧の適用
は、軟化した熱可塑性シート１２及び型１４の空
洞１３の壁間のぴつたりした適合を得る補助とな
る。

当業者は、本発明のいくつかの具体例が上述し
た通りであり且つ添付した図面に示したようであ
るけれど、これらの具体例及び他の具体例に対す
る多くの改変及び／又は変化は本明細書に開始さ
れた広い教示及び概念から離れずして可能である
ことを理解しよう。例示しただけである挿入物４
の形及び／又は位置は変えることができる。更に
他の挿入物も使用することができるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による熱成形プラグの１つの具
体例の横観図であり；第２図は第１図の線Ａ−Ａ
に沿つて取つた第１図のプラグの断面図であり；
第３図は本発明により熱成形プラグの第２の、よ
り好適な具体例の断面図であり；第４図は本発明
による熱成形プラグの他の具体例の断面図であ
り；及び第５図は本発明の方法を示す断面図であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１の熱伝導性を有する多孔性材料を含んで
   なる本体部分及び該第１の熱伝導性と異なる第２
   の熱伝導性を有する少くとも１つの挿入部分、を
   含んでなり、該本体部分が中空の内部室及び、加
   圧成形空気を該内部室に導入し該成形空気を該多
   孔性本体部分中へ拡散させるのに適した導入手段
   を含んでなる、加熱された熱可塑性シート材料を
   選択的に分布させ及び延伸するのに適した熱成形
   具。 ２ 該本体部分が支持軸上に位置する特許請求の
   範囲第１項記載の熱成形具。 ３ 該第２の熱伝導性が該第１の熱伝導性より大
   きい特許請求の範囲第１項記載の熱成形具。 ４ 該本体部分が木材、フエルト、ガラス、ステ
   ンレス鋼、アルミニウム、エポキシ樹脂、ナイロ
   ン、ポリアセチル又は真ちゆうからなる群から選
   択される材料を含んでなる特許請求の範囲第１項
   記載の熱成形具。 ５ 該多孔性材料がフエルトを含んでなる特許請
   求の範囲第１項記載の熱成形具。 ６ 支持軸を更に含んでなり、該導入手段が該支
   持軸内の中空導管からなる特許請求の範囲第１項
   記載の熱成形具。 ７ 該中空の内部室が該本体部分の選ばれた区域
   を通して該成形空気を拡散するのに適した特許請
   求の範囲第１項記載の熱成形具。 ８ 該選ばれた区域が少くとも１つの挿入部分に
   極めて近接している特許請求の範囲第７項記載の
   熱成形具。 ９ 熱可塑性シートを該シートの軟化点以上の温
   度まで加熱することによつて軟化させ；そして 該軟化したシートをプラグと接触させ、延伸す
   ることによつて機械的に成形し、さらに 空気差圧を該機械的成形工程と同時に該熱可塑
   性シートに適用するか、又は 空気差圧を該機械的成形工程に続いて該熱可塑
   性シートに適用する、 但し該プラグが第１の熱伝導性を有する本体部
   分及び該第１の熱電導性と異なる第２の熱伝導性
   を有する少くとも１つの挿入部分を含んでなる、
   工程を含んでなる熱可塑性シートの熱成形法。 １０ 該プラグを通過した圧力の成形空気を該シ
   ートに適用する特許請求の範囲第９項記載の方
   法。 １１ 真空を該シートに適用する特許請求の範囲
   第９項記載の方法。 １２ 真空を該シートに適用する特許請求の範囲
   第１０項記載の方法。