JPH06501212A - 容器を生産するための方法および装置 - 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】 容器を生産するための方法および装 本発明は、独立請求項の前文による方法および装置に関する。

非晶質の材料（厚い）の量を減少させ、且つ配向された（薄い）材料の量を増加 させて、機械的成形装置によって、はぼ非晶質の可塑材（厚い材料）と配向され たそのような材料（薄い材料）との間の遷移部を移動させることにより可塑材の ブランクの材料厚さを減少させることは、当該技術において既に知られている。

ブランクの変形の間および該ブランクに含まれる可塑材の配向の間に、上記の機 械的装置が、製品、概して容器に変形されるように意図されたブランクを成形す るために使用される実際の適用において、ある種の適用においては、少くともブ ランクの壁の一部分が、たとえば以後ブランクを囲む延伸リングと指定されるリ ングとブランク内に配置されたマンドレＪしとの間に形成されるギャップを通過 させられる。遷移部の移動は、マンドレルと延伸リングとの間の相対移動によっ て実現され、ブランク内の非晶質材料はギャップを通過して、遷移部の移動の方 向に配向される。概して、遷移部の領域内の材料は、材料移動に対応する状態に され、その結果ギャップを通過中の材料は、材料フローが起こるように同じ温度 で車軸方向に配向される場合には、その材料によって達成される配向に一致する ように配向される。そのような技術が、米国特許明細書第４，６３１．１．６３ 号に記載されている。

上記に記載の可塑材の変形、およびそれによる企図された配向（結晶化）が確実 に行われるためには、中でもギャップを通過中の可塑材が温度調整される必要が あり、それは、可塑材の規定表面が、材料がギャップ内に移動する直前には、概 して最大でも材料のガラス遷移温度（Ｔ　ｇ）の温度領域内の値に相当する温度 にあり、且つ好ましくはこの範囲内に設置されることを示す。ここで用語ｒＴｇ Ｊは、以後機してガラス遷移温度を示すために使われる。配向が、たとえばより 低い温度のような他の温度の可塑材でも実現されることは明らかであるが、低い 温度では低速度の遷移部の移動で作動することが必要である。

Ｔｇに近いかまたはその領域内の温度では、資本投下の点から見て使用される装 置用の許容サイクル時間を必要とする移動速度が使用される。

材料が破断することなく、且つ例えば材料！の不透明部分またはかき傷などの形 態の欠陥なしにギャップ内を通過するためには、温度調整することが必要である 。一般にそのようなかき傷は、可塑材ど゛ギャップの規定表面との間の過剰に高 くなる摩擦の結果として発生する。当接表面を研磨することによりかき傷を防止 しようとすることは当業者には明らかに好都合な手段であるが、実際には、研磨 だけでは摩擦問題は解決しないことが証明されている。この理由は、可塑材中の 過剰に高い温度で金属への当接摩擦のリーブフロッグ（ｌｅｌｐ−１＋ｏｇ　） 増加が発生するからである。例えばテレフタル酸ポリエチレン（以後ＰＥＴと略 記する）においては、ガラス遷移温度の領域内にある場合に材料温度が約１０℃ だけ上昇すれば、摩擦は１０倍に増大する。

厚さが減少されている間に材料が通過するギャップを使用する可塑材の配向／結 晶化における制限要素は、配向／結晶化の際にエネルギが放出されることである 。従って、ギャップを通過する前の上記に記載された材料の温度調整は、ギャッ プを通過するとき、即ち遷移部がブランクの材料中に移動されるときに、既知の 技術に従って、可塑材の温度制御（冷却）と組み合わされねばならない。既知の 技術によれば、可塑材とその周囲の機械的な材料との間の摩擦エネルギを含む放 出エネルギは、ギャップの壁に対する材料の当接表面が過剰に高い温度になる可 能性を伴う材料の加熱に導く。可塑材内に放出されるエネルギは、材料移動が発 生する領域内の材料の内部に材料の高温液を形成させる。エネルギがこの高温液 から可塑材の規定表面の方向に導かれる。高温の中心核は、ブランクの内側およ び外側に面する規定表面を形成する内部材料によってブランクの壁内で囲まれて いる。

高温の中心核の内部摩擦は周囲のより冷たい材料の内部摩擦より小さいので、表 面の内側に置かれた材料部分は、材料の規定表面に対して加えられる摩擦力の過 大な相違によって、互いに関して滑動し合い、その結果、とりわけ非晶質材料の もともと均質な階層が、ギャップを通過した後で互いに比較的ゆるく結合された 三つの材料層を形成する。特に材料表面の一つだけが約１０℃以上だけＴｇの温 度範囲を越える温度になる場合には、摩擦力に大きな違いが発生するので、上記 の階層形成が起こる。

例えばＰＥＴにおいて、さらに材料の膨れがその中心層内に形成される。上記に 開示された欠陥の結果、製造された製品は全く使用不能であるか、例えば使用し 得る容器に変形させることも不可能である。

上記に記載の米国特許明細書第４．６３１．１６３号は、上記に略記した問題が 発生しない技術について記載している。この特許明細書に開示されている解決法 は、非晶質材料と配向された材料との間の遷移部において、材料の企図された処 理に好適な温度である供給されたエネルギと除去されたエネルギとの間のエネル ギバランスが広く使用される概念に基づいている。該特許明細書に記載されてい る技術によれば、遷移部はその移動方向に関して斜めに傾斜した成形表面に当接 しながらギャップを通って移動する。この成形表面はギャップの規定壁の一つに 含まれている。斜めに傾斜した成形表面は、ギャップの開口領域をブランクの移 動方向に変化させる。ギャップ領域は、ブランク材料がギャップ内に移動する領 域において最大であり、ブランク材料がギャップから出る領域において最小であ る。斜めに傾斜した成形表面領域において、ギャップの規定壁は熱エネルギを取 り上げ、放出し且つ運ぶ媒体用のダクトを備えている。以後、略記表現「熱媒体 」は、全般的にこのような媒体用に使用される。可塑材は、ギャップを通過中に 斜めに傾斜した成形表面に当接するだけでなく、マンドレルの外部規定表面にも 当接する。

成形表面とマンドレルとへの当接は、熱伝導により、遷移部内の材料とギャップ の規定壁との間のエネルギ交換、即ち高温液の範囲が大きく減少するように可塑 材の冷却を実現するために使用される。これは、ギャップの当接表面に当接する 全材料に対して温度がほぼ同しであるようにギャップに関する材料の移動速度を 非常に低く保つことと、材料がギャップから出るときに核中の材料温度が材料の 溶解温度より低いこととによって達成される。上記に略記された問題はこれによ って防止される。

上記の特許明細書は、供給されるエネルギと除去されるエネルギとの間のエネル ギバランスを取るために、遷移部に放出されるエネルギの大部分がギャップの斜 めに傾斜した成形表面を介して除去される技術について記載している。上記に開 示された関係は、連続状態、即ち遷移部がブランクの縦方向に移動される際に適 用されるものである。記載された技術は、可塑材に対する斜めに傾斜した成形表 面の当接領域における非常に効率的なエネルギ輸送を必要とする。エネルギの大 部分は可塑材内に放出され、且つそのような場合に材料は比較的高温（溶解温度 程度）に達するので、材料がギャップの斜めに傾斜した成形表面に当接する領域 内の材料は、冷却能力が低すぎる場合には不要な摩擦のリープフロッグ増加が発 生するような高い温度に達する。

こうした意味で、材料が遷移部を通過するときに、ブランクが配向されることが さらに認められる筈である。これは、はぼ非晶質材料のブランクの壁厚さを適切 に減少させることにより決定される。この配向は、まだ配向されていない非晶質 材料を例えばブランクの底部から離れた方向に移動させる。この移動は、マンド レルに当接しながら行われる。従って摩擦力が可塑材とマンドレルとの間で発生 し、そのためにマンドレルに当接する材料の効率的な冷却が必要とされる。特に ７ｇ領域内の摩擦のり一プフロッグ増加を防止する必要がある。

上記の問題は上記に開示された特許明細書により解決され、該明細書において、 遷移部での材料の効率的な冷却と、それによって摩擦のリープフロッグ増加を起 こさないような低温材料とを可能にするために、遷移部が比較的低速で移動する 。この比較的低速の遷移部の移動がまた、はぼ非晶質の材料内で消散する結晶化 の際のエネルギを放出させ、そのために非晶質材料は変形される前に既に上昇温 度になっている。これがまた遷移部でのエネルギ除去をさらに強く必要とするこ とになる。しかし、遷移部の低速移動の結果、材料の成形／結晶化と関連して放 出されるエネルギと、それぞれギャップの外部規定表面およびその内部規定表面 に対して摩擦によって放出されるエネルギとを除去させることが充分可能である ことは明らかである。言い換えれば、可塑材の材料温度が、摩擦のリープフロッ グ増加および／または材料壁の外部層の不要な相対移動（滑動）をさせる値まで 上昇しないように、エネルギが充分迅速に（有効に）除去される。本発明は、遷 移部が従来技術によるものより実買的に速い速度で移動し、上記に略記された欠 陥が取り除かれている方法および装置に関する。企図された効果は、添付独立請 求項の特徴を記載した条項に述べられているような特性を含む方法および装置に よって達成される。本発明は主に、その結晶性が最大的１θ％に達する材料を示 すようなほぼ非晶質の可塑材に適用することを意図している。

独立請求項の特性を記載した条項に指示されているように、本発明による遷移部 の移動速度は、いったん材料が最小ギャップ幅を有するギャップ部分を通過した ときのみに、遷移部内に放出された結晶化エネルギが可塑材の規定表面にほぼ達 するような可塑材の熱伝導率に適合されている。これにより材料表面は、ギャッ プを通過中に請求められている低温、即ち摩擦がリーブフロッグ増加を起こす温 度より低い温度を保持する。遷移部に放出される摩擦エネルギは、可塑材の温度 を摩擦力がり−プフロッグ状に増加するような高い値に上昇させることはできな い。高温核からのエネルギは、いったん材料の減衰が完了したときのみに材料の 規定表面に達する。そのとき材料は既に配向されているであろうし、マンドレル に関して移動されることなしにマンドレルに当接する。材料は比較的薄く、マン ドレルはマンドレルに対する材料の当接表面に達するエネルギを有効に除去する 。

本発明の一つの好ましい実施例において、可塑材は、ギャップを通過する前に上 昇温度に設定されるが、その温度は摩擦が大きくなる温度よりは低い。そのよう な場合、ブランク内の材料が一つ以上の時機にブランク内部に配置されているマ ンドレルおよび／またはブランクを囲むスリーブに当接する状態で通常加熱が行 われる。いくつかの実際の適用において、スリーブは上昇温度にあるホルダとし て設計される。ホルダはその外側に設置されている中心軸の周りを回転するよう に配置されており、そのような場合には、互いに連続して設置されたポジション に移動するように配置されている。少なくとも−っのこれらのポジションで、ブ ランク内部のポジションへのマンドレルの移動が行われる。ブランクの内部表面 に対する所定の当接時間の後で、マンドレルはブランクから引っ込められ、その 後でホルダがその次のポジションまで中心軸の周りを回転する。この移動の間に 、エネルギ波がブランクの外部表面方向に移行し始める。一つ以上の加熱時機が 使用されるこれらの実施例において、マンドレルは所定の時間後に再びブランク 内に落ち込み、エネルギが再びブランクの可塑材に供給される。その後でマンド レルはブランク内のポジションから移動し、これにより、ホルダによる次のポジ ションへの移動の可能性が与えられる。可塑材を加熱するポジションの数と、ホ ルダの移動速度とは、ブランク内の可塑材の厚さ、可塑材の熱伝達率、および可 塑材をそこまで加熱する温度により決定される。

ブランクがホルダの外側に設置された中心軸の周りを回転するホルダ内に置かれ ている上記に記載の実施例は、それぞれのポジションにおいて異なるマンドレル を使用する可能性を提供することがわかる筈である。各マンドレルの当接表面の 温度および／または材料は、本発明のいくつかの実施例においては場所毎に異な っている。それによって、各分離ポジションでの加熱時間（当接時間）を制御す るだけでなく、各ポジションでのマンドレルと可塑材との間の粘着性向の危険を 最小限にする可能性が与えられる。

本発明の一つの好ましい実施例においては、ブランクの可塑材に関する延伸リン グの速度は、該リングの移動の初期段階においては低い。これによって、はぼ非 晶質の材料とブランク内の配向された材料との間の遷移領域において、材料の結 晶化に関係して放出される熱エネルギによって起こるエネルギ波が生じる。延伸 リングの選択された低速移動の結果、エネルギ波は、材料がギャップに達する前 に可塑材内に移行する時間を有し、それによって材料は連続配向に好適な温度（ 配向温度）を達成する。驚くべきことには、そうしたことが起こったときには、 延伸リングの移動速度の著しい増加の達成が可能であることが証明された。した がって材料は、配向された材料の質を落とさずに従来技術で適用可能な最大速度 に比較して１０倍以上の移動速度の増大に耐えることができる。例えば実際の実 験により、速度は従来技術を適用した毎分４ｍから新技術を適用した毎分４５ｍ まで引き上げ可能であることが示された。この場合に、毎分４５ｍという速度は 、配向された材料の質を維持しながらプロセスを実行し得る速度の上限とはなら なかった。

いくつかの実施例では、材料壁を通って上記に示された断面の温度分布を達成す るために、外用剤を使用して材料が焼き戻され、それによって可塑材に関する延 伸リングの移動が開始直後から最大移動速亥で行われる。

本発明の他の適切な実施例が添付の従属請求項に開示されている。

特に添付図面を参照して、本発明を下記に詳細に説明する。

図１ａはブランク用の複合ホルダ／容器の断面図である。

図１ｂはホルダの上方に置かれた調整マンドレルを備えた図１ａの断面に対応す る断面の図である。

図２は調整マンドレルがブランク内に挿入されている図１の断面に対応する断面 の図である。

図３は調整マンドレルが拡張されている図２の断面に対応する断面の図である。

図４ａは配向マンドレルがブランク内に挿入されている初期の断面に対応する断 面の図である。

図４ｂは図４の囲まれた領域Ａの拡大図である。

ｍ５ａはホルダおよび容器内にブランクが無く、配向マンドレルが図中の下方向 に移動している図４の断面に対応する断面の図である。

図５ｂはブランクが変形されている図５ａの断面に対応する断面の図である。

図６　ａ　ｚ図６ｂはそれぞれ図５８および図５ｂにおいて円形に囲まれた領域 Ｂの拡大図である。

図７はブランクを受け、温度調整し、且つ変形させるための装置の平面図である 。

本発明の一つの実施例を示す図は、密閉底部１１と排出または開口部１２とを備 えたブランク１０を示している。該ブランクは内側に面する底表面１３と、内側 に面し且つブランクの壁１５を規定する全体にほぼ円筒形またはわずかに円錐形 の表面１４とを有している。表面が円錐形の場合には、その最大円周は開口部［ ２にある。壁の外表面は参照番号１７で示されている。図５ｂは、いかにブラン クが部分的に変形され、それによってブランクの下方領域において薄壁部分１６ ｓが形成され、残りの壁部分＋６ｂがまだその初期形態のままに保持されている かを示している。遷移部１８が初期厚さの壁部分と厚さが減少した壁部分との間 に見られるはずである。

これもブランク用ホルダを構成する容器３０（図１ａおよび図調整マンドレルの 外部規定表面（側表面）２６は、ブランクの内側に面する規定表面１４の形態に ほぼ一致する形態を有するようにそのサイズが決められている。したがって、概 してマンドレルはわずかに円錐形の形状をなしており、その最小円周はマンドレ ルの底表面２５に最も近い方にある。概してブランクのサイズはそれぞれ異なっ ており、そのために調整マンドレルは通常、それがブランク内に挿入されている 場合にはその外表面２６とブランクの壁の内表面１４との間にギャップ４Ｉを形 成するようにサイズが決められている。一つの好ましい実施例において、調整マ ンドレルは駆動手段（図示せず）によって調整マンドレルの円周を増大させなが ら互いに移動可能である第１のマンドレル部２２と第２のマンドレル部２３とを 備えている。そのような場合に、マンドレル部は参照番号２４で示されている縦 方向の部分で互いに分離されている。いくつかの実施例、特に調整マンドレルの 円周の変化が多くなる実際の適用においては、二つ以上のマンドレルが使用され ることが当業者には明らかであろう。

図３から明らかであるように、少なくとも一つのギャップ２７が互いに移動する 際にマンドレル部間に形成される。マンドレル部の数は、調整装置のサイズを決 めるブランクの最大拡張に適合する。これによって、ブランクとの当接領域にお けるマンドレル部間の間隔が、拡張が完了した後で過剰に大きくなるという危険 が防止される。間隔が過剰に大きいと、ブランクの材料温度は、ブランクの連続 変形の結果が許容不可能になるほど高い温度までブランクの円周方向に変化する 。したがってマンドレルは一般に、その間隔が最大でも変形前のブランクの材料 厚さの大きさ程度になるようなサイズに決められる。

図４　ａ　ｓ図４ｂ、図５ａ、図５ｂはほぼ円筒形の外部規定表面（側表面）６ ６を有する配向マンドレル６０と協働する容器３０（ホルダ）を示している。配 向マンドレルは駆動軸６１を介して駆動手段（図示せず）に接続されている。マ ンドレルはブランクＩＯの内寸法にほぼ一致する外寸法を有しており、そのこと は、マンドレルが図４３に示されている（即ち、マンドレルがブランク内に挿入 されている）ポジションにある場合に、マンドレルの側表面６６が少なくともそ の下方部でブランクの内表面１４に当接していることを意味する。チャンネルＧ ８は配向マンドレルの側表面６６の温度を調節するために配向マンドレル内に備 えられている。マンドレルの底表面６５はブランクの内側に面する底表面１３に 当接するように配置されている。図に示されている実施例においては、マンドレ ルの底表面は中央皿頭域６４を備えている。それによりマンドレルの底表面は、 ブランクの内側に面する底表面に対するマンドレルの当接表面を形成するように 企図された、円周方向、外側且つ下方向に突出するエツジ６３を形成している。

この設計の結果、マンドレルはブランクの壁１５に隣接する領域においてのみブ ランクの底表面に当接している。

皿頭域は、ブランクの内側に面する底表面の形態にかかわらず、マンドレルがブ ランクの壁に隣接する環状領域においてのみブランクの底表面に当接することを 確実にするために、ブランクの底領域の形態に適合するような形態および深さを 有するものである。

図４ａ、図４ｂ、図５　ａ　ｓ図５ｂ、図６ａｓ図６ｂは、ブランクが通過し得 るようなサイズの穴３５を備えている。図４　ａ　％図４ｂにおいては、ブラン クが拡張されてホルダに当接した結果、ブランクはまだホルダ３０で固定されて いる。ホルダの内部規定表面が円錐形であるこれらの実施例において、当然ブラ ンクの保持力は改善される。穴と組み合わされて、円周領域５１を有する延伸リ ング５０が備えられており、該領域５１において延伸リングの内円周はブランク に最も近い大きな値からブランクから最も離れた小さい値にまで減少される（図 ４ａおよび図４ｂ参照）。円周領域はワーク表面（ｗｏｒｋ　＋ｏｔｆｓｃυ５ ２によって穴の中心方向に規定されている。ワーク表面は延伸リング内でホルダ ３０の最も近くに位置する入口表面５５に続いており、その後にはホルダから最 も遠くに位置する出口表面５６が続いている。

入口表面も出口表面も配向マンドレルの側表面６６にほぼ平行に配向されている 。延伸リングの内円周の減少は入口表面および出口表面と斜角をなし且つ両表面 を結合させるワーク表面により実行される。ホルダ３０の軸方向の横断平面にお いて、ワーク表面は、入口表面と交わるところでは出口表面と交わるところより ホルダにもっとも近いポジションにある。延伸リング５０は、その入口表面５５ およびワーク表面５２、またいくつかの実際の適用においては、さらにその出口 表面５６の温度をも調節するための熱媒体用の一つ以上のダクト５８を備えてい る。延伸リングと配向マンドレルとの間に、延伸リングが穴に挿入された状態で ギャップ５４（以後延伸リングギャップと示される）が形成されており、ギャッ プ５４はブランク１０の材料厚さより小さいギャップ幅を有している。延伸リン グギャップは、出口表面５６と配向マンドレル６０との間に位置する延伸リング の一部分５７にその最小ギャップがある。

図６ａおよび図６ｂは、延伸リング５０の領域における本装置の一つの好ましい 実施例を詳細に示しており、さらに実際の変形サイクルの間の延伸リングギャッ プ５４の領域におけるブランク１０の外観を示している。この領域において、初 期の材料厚さを有する壁部分１８ｂと減少された材料厚さを有する壁部分１６ａ との間の遷移領域１８が見られる筈である。一つの実施例において、ブランク壁 １５の内側に面する規定表面１４が、その円周がブランクの開口部方向に増大す る円錐形表面を形成しているブランクが示されているのが図から明らかである。

配向マンドレル６Ｇはほぼ円筒形なので、ギャップ４２がマンドレルの側表面６ ６と規定表面１４との間に形成され、このギャップはブランクの開口方向に増大 する幅を有している。遷移領域１８がブランク壁の薄壁部１６ａと交わるところ で、ブランク壁は比較的わずかにブランクの軸方向に円周領域１４内で配向マン ドレルと当接する。ブランクのマンドレルが、ホルダ３０の側壁３１に当接する だけでなく、マンドレルの前の延伸リングの内部規定表面にも当接し、それによ って材料が配向／結晶化されるように延伸リングのワーク表面５２の移動中に非 常に強力に変形されるのが図６ｂから明らかである。そのような当接状態におい て、可塑材の温度が少なくとも材料の表面層で連続処理用に適合された温度に調 整される。ＰＥＴにおいて、一つの好ましい実施例では側壁の内部規定表面はＴ ｇの範ｇ（例えば約７５℃）の温度を有し、一方、延伸リングの内部規定表面は 、より低い、好ましくは少なくとも約５℃、概して少なくとも約１０℃低い温度 である。

遷移領域１８の後には、ブランク壁、およびそれによってその内部規定表面１４ がマンドレルから外側に曲がっている領域１９が続いている。この領域はほぼ延 伸リングギャップの最狭部分が始まっている（ギャップを通って移動する方向で 見ると）ところに位置している。マンドレルから外側に曲がっているブランク壁 の規定表面のその部分は通常すべり面（ｓｌｉｐ　＋ａ＋ｌ５ｅｅ）　４６を示 している。すべり面はブランクの軸方向に比較的わずかな広がりを有している。

円周方向の環状ギャップ４３がすべり表面とマンドレルとの間に形成されている 。

すべり表面４６の領域１９において、ブランク壁はすでにその厚さが減少されて いる。さらに、概して延伸リングギャップは、その最小ギャップ幅が材料の配向 ／結晶化の際にブランク壁が呈する厚さを越えるように寸法が決められている。

さらに、環状ギャップ４３の下方でブランク壁１５（そのときには材料厚さが減 少し且つ配向／結晶化材料からなる壁１６＆の形態にある）は再び配向マンドレ ルに当接する。したがってブランク壁内の材料が延伸リングのワーク表面５２を 通過するやいなや、材料厚さが減少したブランク壁１６ｓと延伸リング５０の出 口表面５６との間にギャップが形成される。それにより、延伸リング５４の最も 狭い部分５７におけるブランク壁の外表面と延伸リングとの間の全ての摩擦が防 止されるであろう。

図５　ａ　ｓ図５ｂおよびＥｉ６　ａ　、図６ｂもまたそれぞれ、本装置が延伸 リング５０に接続されている較正スリーブ７０を備えている実施例を含んでいる 。較正スリーブは、スリーブおよびホルダ３０が延伸リングのどちらかの側面上 に位置するように置かれている。較正スリーブは熱媒体用のチャンネル７８を備 えている。

較正スリーブの内部規定表面７２は、出口表面５６の内円周および形態にほぼ一 致する最小円周および形態を有している。即ち、それぞれ延伸リングおよび較正 スリーブを通る断面において、両表面が対応形態を有している。対応形態は、両 表面が互いに均等な遷移を有していることを意味している。しかし、いくつかの 実際の適用において、較正スリーブの内部規定表面は延伸リングの出口表面より 大きな円周を有している。較正スリーブおよび延伸リングはそれぞれ、例えば基 板３３およびこれら二つの装置がそれぞれ内部および外部ねじ山を備えており、 それによってこれらの装置が基板に接続されているような基板３３に着脱可能に 固定されるように配置されている。ベースプレート８０は、該プレートが較正ス リーブ７０の底部支持体８０を構成する図５３および図５ｂに示されているポジ ションへおよび該ポジションから駆動手段（図示せず）によって移動されるよう に配置されている。矢印Ｃは、ベースプレートが較正スリーブの軸方向に対して 横方向に移動する一つの実施例を示している。池の実施例においては、ベースプ レート（例えばジャーナルの形態の）が図に示されたポジションへおよび該ポジ ションから水平軸の周りを回転するのが明らかである。

図７は、基板プレート３３が結合手段３６によって互いに固定されている複数の 容器カップ（ホルダ）３０Ｍ〜３ｆｌｅによって形成された複合ユニット３７の 下に配置されている本発明の一つの好ましい実施例を示している。そのような場 合に、概してカップまたはホルダは、両端部で開口している緩円錐形管３０１〜 ３０ｅとして設計されている。ホルダの最大開口が上方向に面するように方向転 換される。複合ユニットは、結合装置を介してその周りに駆動手段（図示せず） が、図１〜図６に関連して上記に記載されている装置の結合が形成される所定の ポジションまでユニットを回転させる中心軸に接続されている。いくつかの実際 の適用において、中心軸は複合ユニットを回転させるために該ユニットに固定す るように接続されている。複合ユニットの中心の周りの回転移動は概して、ホル ダが予設定間隔で参照番号１〜５によって指示されているポジションの中の一つ に置かれるように角度の割り出しが行われる。ポジション１〜５へのホルダの移 動は、概して固定ポジションを有する基板３３に関する相対移動によって実行さ れる。

図１ａに対応するポジション１において、ブランク１０は図７でポジション１に 置かれている容器（ホルダ）３０１によって受容される。ポジション２．３およ び４はそれぞれ、図１ｂ、図２および図３に示されているような複合装置に対応 しており、ポジション５は図４　ａ　％図４ｂ、図５　ａ　ｓ図５ｂ、図６ａｓ 図６ｂに示されている複合装置に対応している。ホルダ３０ｅ用のボジンせン５ に対応する領域において、プレート３３は穴３５および延伸リング５０を備えて いる。図７に示されている実施例において、必要に応じて装置はブランクを三つ の時機の最大値に温度調節される。ポジションの数を、例えば装置をさまざまな 温度調節が必要な時機に適合させるために増大または減少され得るのは明らかで ある。

本装置は、それぞれ調整マンドレルおよび配向マンドレルを移動させるための制 御およびレギュレータ装［１（図示せず）を含んでいる。図示されていないその ような制御およびレギュレータ装置は、調整マンドレルの移動および拡張、また それによってマンドレルが拡張後にブランク壁の内部規定表面に当接している間 の時間間隔を制御且つ調整するために備えられている。

制御およびレギュレータ装置（図示せず）はまた、配向マンドレルの移動速度の 制御および調整マンドレル２Ｇ、配向マンドレル６ｆｌ、ホルダ３０、延伸リン グ５０１および適用可能なところでは較正スリーブ７Ｇに供給される熱媒体の温 度の調整用に備えられている。

本発明が実行に移される場合には、図７に関連して記載されているものに対応す る一つの好ましい実施例において、ブランクＩＯは図１ａに示されているポジシ ョンまで容器（ホルダ３０Ｍ）内に移動する。その後で、複合ユニット３７は１ 段階回転し、それによってホルダ３０！はポジション２に移動する。そうした移 動の間に、ホルダは基板プレート３３の上方規定表面のすぐ上方に置かれ、一方 ブランクは、ホルダによって固定され、概して規定表面上を滑動する。ポジショ ン２では、調整マンドレル２゜が上方ポジション（図１ｂ参照）から下方ポジシ ョン（図２参照）へ移動する。上方ポジションにおいては、調整マンドレルはブ ランクの上方且つ外側に置かれ、下方ポジシランにおいてはブランク内に置かれ る。一つの好ましい実施例において、調整マンドレルはその外部規定表面２６が ブランクの内部規定表面１４と共にギャップ４１を形成するように寸法が決めら れている。

ブランクが円錐形形態を有しているこれらの実際の適用においては、一般にこの 円錐形によりギャップが確実に得られる。

この結果、ブランクの内側に面する表面１４がマンドレル２０とブランク内への その移動の間に接触する状況が避けられ、それによってまた、例えばブランクの 材料の無制御加熱の危険およびそれによるマンドレルと可塑材との間の不要な摩 擦の危険が防止される。

ブランクのさまざまなサイズを考慮すると、一つの好ましい実施例において、ホ ルダ３Ｇはまた、自身とブランクの外側に面する規定表面１７との間にギャップ ４Ｇを形成するように寸法が決められている。その後で調整マンドレルが拡張さ れてブランクの内部規定表面に当接し、またその後でブランクの材料を外側に移 動させてホルダの内側に面する規定表面３２にしっかり当接させるように概して さらにわずかな間隔だけ拡張される。調整マンドレルの拡張は、ブランクがその 外表面でホルダの内表面に当接するまで継続するように制御される。これによっ て調整マンドレルとブランクとの間、およびホルダとブランクとの間のしっかり した接触、ならびにそれぞれブランクとマンドレルとホルダとの間のエネルギ遷 移の良好な制御が達成される。一つの好ましい実施例において、概して最大的２ ０％まで、好ましくは最大的１０９６までに限定された、比較的わずかな拡張が 使用されている。わずかな拡張の場合には、ただいくつかのマンドレルパーツの みが必要とされ、一方大きな拡張の場合には、拡張時にマンドレルパーツ間に形 成されるギャップの幅を減少させるために、マンドレルパーツの数が増加される 。その結果、可塑材の均等な加熱が確実に行われる。それぞれ調整マンドレルお よびホルダのチャンネル２８および３８によって、ブランクに対するマンドレル の当接表面の温度が調整されるであろう。一つの好ましい実施例において、調整 マンドレル２０およびホルダ３Ｇは円錐形であり、それぞれの最大円周はそれぞ れマンドレルおよびホルダの上方領域に最も近いところにある。使用される温度 および時間についての下記の例が、ＰＥＴの温変調節用に開示され得る。調整マ ンドレル２Ｑの外表面２Ｇの温度は概して、そのような場合に少なくとも１０℃ 、概して少なくとも３０℃、好ましくは少なくとも５０℃はどＴｇ領領域温度を 越えている。制御および調整装置によって、ブランクの内表面に対する調整マン ドレルの当接用時間が設定され、これは最大約５秒、通常最大約３秒、好ましく は最大約２秒であるように選択される。使用される当接時間が調整マンドレルの 温度および可塑材の特性に適合されるのは当然である。本項で開示された温度お よび時間は、その壁厚さが２ｍｍ大程度のものであるＰＥＴブランクの温度調整 に関している。ブランクの他の可塑材および／または他の寸法についてはその調 整時間が関連状況に合うように適合されることは明白である。

いったん調整マンドレルが所定時間の間にブランクに当接すると、マンドレルは 収縮し、その後でブランクから引っ込められる。次いでマンドレルは次のポジシ ョン（ポジション３）に移動し、適用可能な場合にはそこでマンドレルとブラン クとの間の熱エネルギの交換のためにブランク材料に対するこのポジションの調 整マンドレルの更新当接が行われる。さらにこのポジションで、当接時間が前項 で開示されたものに対応して調整される。マンドレルを同一ポジション内に保持 されたホルダと共に一度以上上記に略記した骨組み図を通って動かすことによっ て、ブランクの温度調整用サイクルが独立ステーションにおいて繰り返され得る ことは当業者には明白であろう。

温度調整のためにポジション２〜４を通過した後で、ブランクはポジション５に 移動する。そのような場合、概してブランクはホルダ３０によって延伸リング５ Ｇのワーク表面５２の上方のボジシもンに保持される（図４ｂ参照）。ホルダが ポジション５のポジションにつくと、配向マンドレル６ｏは下方向に穴３５を介 してベースプレート３３内に移動し、マンドレルの底表面６５は穴を介してブラ ンクの内側に面する底表面１３に当接しながら、少なくともブランクの壁１５に 最も近い領域にブランク１Ｇを移動させる。概してブランク内に置かれたマンド レルは、その規定表面６６で少なくとも延伸リングギャップを通過した材料のブ ランク壁１５の内側に面する規定表面を冷却するように配置されている。配向マ ンドレルの移動により、薄い（配向された）材料と厚い（非晶質の）材料との間 に遷移領域が形成される。配向マンドレルの移動により、遷移部はブランクの軸 方向に非晶質材料の量を同時に減少させながら非晶質材料中に移動する。その結 果、材料がワーク表面５２を通過する際に、壁１５の材料は軸方向に配向される 。本発明の望ましい実際の適用により、ブランク内の全ての材料が配向されるか 、またはその一部のみが配向される。ブランク壁の全ての材料の材料厚さが減少 される実際の適用において、変形されたブランクは、いつたん配向マンドレルの 移動が完了してしまうと、延伸リングの下のポジションにいる。圧力媒体用チャ ンネル６２は変形されたブランクを配向マンドレルから取り外すために備えられ ている。いったん配向マンドレルがその初期ポジションに戻ると、ホルダ３０は ポジション１に移動し、その後で上記に記載されたサイクルが繰り返される。

一つの好ましい実施例においては、配向マンドレルは初期の厚さを有しているブ ランク壁の部分１６ｂにおいて、外部規定表面６６と、ブランクの内部規定表面 １４とでギャップ４２を形成するように寸法が決められている。これにより、初 期厚さを有するブランク壁部分１１ｉｂは、ブランクの材料が延伸リングギャッ プ５４を通って配向マンドレルによって移動する際に起こるブランクの延伸とマ ンドレルに関する壁部分の移動に関連して、配向マンドレル６０に当接すること が無くなる。そのような手段は、壁部分＋６ｂが同時にマンドレルに当接した場 合に、マンドレルに沿った壁部分の移動の際に発生する摩擦力およびかき傷損傷 の危険を防止する。

一般にホルダ３０の温度は、最大で熱可塑性材料が熱結晶化し始める温度に相当 する値に調整される。従って、概してそのような調整は、熱可塑性材料の７ｇ領 域内の温度に設定されるが、いくつかの実際の適用においてはＴｇ以下の温度に 設定される。

ＰＥＴに関する限り、最大で約８５℃、好ましくは最大で約８０℃の温度が、ブ ランクの壁の良好な温度分布をさせることが証明された。ホルダの側壁の温度は 、ブランク壁の外側に面する規定表面が、延伸リングギャップ５４内への移行の 際に上記記載の摩擦のリーブフロッグ増大が起こる温度より低い温度を有するよ うな温度に調整されることは明らかである。最大値はそれぞれ８５℃および８０ ℃であると上記に開示されているが、例えば最大７５℃または６５℃のような比 較的低い温度がいくつかの実際の適用において使用される。

可塑材に接触する全ての機械的装置は良好な熱伝達係数を有する材料（概して金 属）から構成されるので、その調整および制御は、本発明により上記記載のサイ クルの全段階において熱可塑材の温度の狭許容範囲内で達成されるであろう。こ れは、ブランク材料が延伸リングのワーク表面５２に当接し且つブランクの材料 厚さが減少されている領域であるブランクの壁材料の遷移領域１８において特に 重要である。この領域において、ブランクの材料と延伸リングとの間の当接圧力 は最も高く、その結果摩擦力も最も高い。ブランク壁の外部規定領域における材 料温度の上記に記載された調整は、熱可塑性材料を延伸リングギャップへの移行 の際に摩擦のり一プフロッグ増大温度より低い温度にさせるので、摩擦力が最小 まで減少し、それにより摩擦の結果として発達するエネルギも最小になる。

遷移領域において、環状領域４４内のブランク壁は配向マンドレル６０に当接す るようになる。ここでも可塑材は摩擦のリーブフロッグ増大が起こる温度より低 い温度にあり、そのためにこの領域内で摩擦により形成されるエネルギはわずか であり、その結果摩擦力がリーブフロッグ状に増大するような可塑材の温度の大 きな増大を伴わない。その後で可塑材は、延伸リングギャップｓ４の最狭部分内 に移動し、すでに延伸リングギャップのこの領域内への移行の際には、その最終 厚さとなっている。そうした場合に、材料は延伸リングと共にギャップ５３を形 成し、また短い領域において材料と配向マンドレルの出口表面５６との間で上記 に記載された環状ギャップ４３を形成する。環状ギャップの下で、材料は再び配 向マンドレルに当接するようになる。

材料が配向マンドレルと新規な接触を達成すると、材料はその最終の減少された 厚さと、その最終長さとを有し、それは、可塑材とマンドレルとの間の相対移動 が延伸リングに関するマンドレルの連続移動の際にももはや発生しないというこ とを意味する。配向マンドレルの規定表面６６は、可塑材のＴｇより少なくとも ５℃、好ましくは少なくとも１（ＩＴ：だけ低い温度に設定される。ここにもま たギャップが無いので、薄い可塑材の外部規定表面１７と延伸リングの出口表面 ５６との間に全く摩擦が発生しない。ＰＥＴにおいては、延伸リングのワーク表 面５２用の標準温度は最大で７５℃、概して最大で６５℃である。

延伸リングに関する配向マンドレルの移動速度は、材料内に放出されるエネルギ が、延伸リングギャップの通過と関連して配向される場合に、可塑材が延伸リン グと解放接触を有する前に可塑材の規定壁に到達する時間がないように選択され る。従って放出されたエネルギは、早くても材料が延伸リングギャップの最狭部 分に移行するときには可塑材の内部規定表面に達しているであろうし、これは、 発生する材料温度の上昇が、延伸リングに接触していない可塑材に、または配向 マンドレルに関連するどのような移動をも表さない可塑材に対して起こるという ことを意味する。配向マンドレルの外表面は、いったん材料が延伸リングギャッ プを通過してしまうと、機械的装置とは全く接触しない。

図５ａ、図５ｂおよび図６ａｓ図６ｂと関連して示されている較正スリーブが含 まれているこれらの実施例においては、可塑材方向に面しているこのスリーブの 規定壁が比較的低温にあり、概して材料のガラス遷移温度より少なくとも１５℃ 、好ましくは少なくとも３０℃、概して少なくとも４５℃だけ低い温度にある。

配向マンドレルがその末端ポジションまで移動すると共に、概してブランク内の 全材料が延伸リングギャップを通過してしまうと、圧力媒体が配向マンドレルの 圧力媒体チャンネル６２を通って供給され、ブランクの材料は拡張されて較正ス リーブ７０に当接する。ブランク壁と較正スリーブとの間の間隔は最大でも壁厚 さの半分の大きさ程度であるので、この拡張は比較的わずかである。上記の較正 スリーブへの当接により、拡張されたブランクが固定されるように較正スリーブ によって保持され、配向マンドレルがブランクから外に移動される。底部支持体 は図５ａ、図５ｂに示されているポジションから取り除かれる。

ブランク内部の圧力の中間増加は、遅（とも、マンドレルがブランクから完全に 取り除かれてしまう前に配向マンドレルのために短い移動距離しか残っていない ときに起こる。圧力の増大は、もう底部支持体によって支持されていないブラン クを較正スリーブから吹き出させる。概して較正スリーブへの可塑材の当接時間 は、少なくとも可塑材がＴｇ用温度より低い温度であるような長さになるように 選択される。較正スリーブへの当接と、次いで起こる可塑材の冷却とにより、ブ ランクの最終成形が行われ、ブランクは較正スリーブの内部形態に対応する最終 形態となった。

延伸リングギャップ５４の通過およびその後の間（ならびに既に記載された温度 調整サイクルの間）に、ホルダ３０の側壁３Ｉはブランク方向に面するその規定 表面３２を介してブランク内の温度分布に影響を与えている。いくつかの実際の 適用および／またはポジションにおいて、規定表面３２は調整マンドレル２Ｇの 側表面２６より低い表面温度にあり、一方、他の実際の適用および／またはポジ ションにおいては、規定表面３２は調整マンドレルの側表面２６の表面温度を越 える表面温度にある。通常の場合には、ホルダの側表面３２はＴｇｆｌｌｊ域よ り低いかまたは該領域内の温度にある。

配向マンドレル６Ｇの駆動手段により穴３５を通って移動する際に、配向マンド レルはその前にあるブランクの密閉底部分１１を短絡し、同時に配向マンドレル は自身と延伸リング５Ｇとの間に、そのＰＥＴサイズが最大でほぼ非晶質材料か らなる初期ブランクの材料厚さの約半分に相当する延伸リングギャップを形成す る。これは、最大で約１０％に相当する結晶性を有する熱可塑材を意味する。延 伸リング５０に関する配向マンドレル６０の相対移動およびそれによるブランク の底部分の移動の結果、ブランク内の材料壁は、延伸リングギャップ５４を通過 させられ、それによりブランク壁の材料厚さはブランクの材料の同時単軸方向配 向／結晶化のもとに減少する。

従って、配向マンドレルの移動の間に、車軸方向に配向された材料の量および長 さは、漸進的に増大し、一方、非晶質材料の量および長さが同時に減少する。従 って、ブランクの壁の全材料がギャップを通過する実際の適用において、壁の全 材料が配向される。それぞれホルダ３０の壁３に延伸リング５０および配向マン ドレル６０のチャンネル３１１．５８および６８により、遷移領域１８内の材料 の当接表面の材料温度が調整される。このように、非晶質材料、即ちまだギャッ プを通過していない材料に対して、配向マンドレル６０、ホルダ３Ｇの側壁３１ ．延伸リング５０の入口表面５５によって、さらにまた本来のワーク表面５２に よっである程度、少なくともブランクの材料の表面層で温度の最終調整が行われ る。配向サイクルの間に放出されるエネルギは、可塑材によって遷移領域を取り 囲む機械的規定表面を越えて移動し、いったん材料厚さの減少が完了してしまっ てから表面層の温度が摩擦のリーブフロッグ増大領域に上昇する程度まで可塑材 の規定表面に達する。

い（つかの実施例において、ホルダ３０および配向マンドレル６０の熱媒体用チ ャンネルは電気抵抗器ワイヤに取り替えられる。

ホルダ３Ｇおよび／または配向マンドレル６Ｇがブランク内の冷却材料用に使用 される場合にだけ、チャンネルが熱媒体の定期輸送用に配置される。

上記の詳細な記載は、本発明の限定された数の実施例のみに関しているが、当業 者は本発明が添付請求項の精神および範囲内で多数の実施例を包含することを容 易に理解するであろう。

Ｆｔ’ｇ、７ａ Ｆｔ’ｇ、　２ Ｆｉｇ、５ａ Ｆｉｇ、　５ｂ Ｆｉｇ、７ 平成５年３月２６日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．可塑材がその材料厚さより小さい最小ギャップ幅を有するギャップ（５４） を通って移動させられるブランク（１０）内のほぼ非晶質の可塑材を配向する方 法であって、前記材料がまだ配向されていない（厚い）材料（１６ｂ）と配向さ れた（薄い）材料（１６ａ）との間に遷移部（１８）を形成しながら配向（結晶 化）され、配向中に放出される結晶化エネルギが、前記材料が既に薄くなうてい る時間内のあるポイントで前記可塑材の規定表面（１４、１７）にほぼ達するよ うな速度で前記ブランクが前記ギャップ（５４）を通って移動することを特徴と する方法。 ２．前記ギャップ（５４）が、配向された材料の厚さを越える最小ギャップ幅を 有することを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３．前記ブランク（１０）が、前記可塑材中の熱エネルギの散逸速度にほぼ相当 する速度またはこの速度を越える速度で前記ギャップを通って移動することを特 徴とする請求項１または２に記載の方法。 ４．前記ブランク（１０）がほぼ管状の形状を有し、前記ギャップ（５４）がマ ンドレ（６０）を囲む延伸リング（５０）によって形成されていると共に、前記 マンドレルに関して相対移動しながら前記ギャップが前記マンドレルの軸方向に 移動することを特徴とする請求項１から３のいずれが一項に記載の方法。 ５．前記可塑材の配向の際に形成される配向された可塑材が、いったん前記材料 がほぼその最終厚さになったときのみに前記マンドレル（６０）に当接するよう になることを特徴とする請求項４に記載の方法。 ６．前記結晶化エネルギがいったん薄い可塑材の規定表面に達すると、該可塑材 が配向マンドレル（６０）に関してその軸方向に相対移動することがほぼ無く、 前記マンドレルに当接することを特徴とする請求項５に記載の方法。 ７．前記マンドレル（６０）の表面温度が、前記可塑材のガラス遷移温度より少 なくとも約５℃、好ましくは少なくとも約１０℃だけ低いレベルに設定されるこ とを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載の方法。 ８．前記マンドレルに面する前記延伸リング（５０）の表面が、前記可塑材のガ ラス遷移温度より少なくとも約５℃、好ましくは少なくとも１０℃だけ低い温度 に設定されることを特徴とする請求項４から７のいずれか一項に記載の方法。 ９．前記ギャップ（５４）を通過した後で、前記ブランクの前記配向された可塑 材が、該材料中の過剰圧力により拡張されて較正スリーブ（７０）の内部規定表 面（７２）に当接することを特徴とする請求項４から８のいずれか一項に記載の 方法。 １０．ブランク（１０）中のほぼ非晶質の可塑材を配向させるための装置であっ て、該装置は、そのギャップ幅が前記ブランクの材料厚さより小さい部分（５７ ）を有するギャップ（５４）と、前記可塑材を配向（結晶化〕するために前記可 塑材の厚さの減少のもとに少なくとも前記プランクのパーツを前記ギャップを通 って移動させるための手段とを含んでおり、前記部分（５７）が、前記ギャップ （５４）を形成する装置（５０、６０）により配向の際に、前記可塑材に分け与 えられた厚さを越えるギャップ幅を有することを特徴とする装置。 １１．前記ギャップ（５４）がマンドレル（５０）を囲む延伸リング（５０）間 に形成され、該延伸リングと前記マンドレルとが互いに関して該マンドレルの軸 方向的移動するように配置されており、前記マンドレルに面する前記延伸リング の表面が、前記マンドレルの軸方向に関して斜めに傾斜しているワーク表面（５ ２）を含んでおり、該ワーク表面が、前記延伸リングに関して前記可塑材の移動 方向に、前記マンドレル（６０）の規定表面（６６）に対して連続して減少する 間隔を有しており、前記ワーク表面は、前記マンドレルの規定表面に対するその 最小間隔が配向の際に前記可塑材がとる厚さを越える出口表面（５６）が後に続 いていると共に、該出口表面に接続されていることを特徴とする請求項１０的記 載の装置。 １２．前記延伸リング（５０）の前記出口表面（５６）には較正スリーブ（７０ ）が続いており、前記マンドレ（６０）および前記較正スリーブが相対移動によ って前記マンドレルを前記較正スリーブ内に移動させるように配置されており、 前記較正スリーブの前記内部規定表面（７２）が、該スリーブ内に移動したマン ドレルによって、その幅が前記配向された材料の材料厚さを越える前記マンドレ ルの規定表面（６６）と共にギャップを形成し、前記較正スリーブ（７０）が該 スリーブの内側に面する表面の温度調整用チャンネル（７８）を備えており、前 記マンドレルは、前記ブランクが前記マンドレルによって前記較正スリーブ内に 移動するときに前記プランクの壁を拡張させて前記較正スリーブの内側に面する 表面（７２）に当接させるために、配向された材料を含む前記ブランクの内部に 圧力媒体を供給するための手段（６２）を備えていることを特徴とする請求項１ １に記載の装置。