JPH11502475A - 中空成形製品を冷却する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 上流側端部及び下流側端部を有する成形装置（１）において中空製品を形成する方法は、溶融状態にある熱可塑性材料のパリソンを、上流側端部における加熱された押出機（３）から押し出し、そして、材料を、装置の下流側端部に向けて製品付形領域（５）を通過させることを備えている。材料は、装置の下流側端部から上流側端部へ向けて製品の内部に冷却剤を通過させることにより、冷却される。

Description

【発明の詳細な説明】 中空成形製品を冷却する方法及び装置発明の分野 本発明は、中空形材成形装置を冷却する方法に関する。発明の背景 中空パイプ成形装置のような在来の押出成形においては、熱可塑性材料が、ダ イからパイプ形成トンネル内へ押し出される。溶融状態にある初期の材料は、成 形装置から出てくる、付形されたパイプ壁部をもたらすべく、それがトンネルに 沿って移動する際に冷却される。材料がより速く冷却され得ると、生産速度はよ り高くなる。 もし材料が成形装置の外側から冷却されるだけであるならば、これは、非常に 有害な応力をパイプ上に生成する。このため、成形装置の内側から材料を冷却す ることに関する開発が、なされてきた。 周知の方法によると、冷却空気が、ダイヘッドを通して金型の上流側端部から 吸引されて熱可塑性材料を冷却する。しかしながら、この方法は、幾つかの欠点 を有している。その最も冷たい温度における空気が、ダイ及びダイ工具自体を通 過してそれらを不利益に冷却する。更に、冷却空気は、パイプ壁部形成材料に最 大の影響を及ぼすことが望まれているところの金型トンネルにそれが到着する時 までに、その冷却能力の殆どを、上流の工具に対して放出してしまう。 単一壁パイプの形成に使用される、在来の内部冷却パイプ金型においては、パ イプの壁部は、それが金型の下流側端部から排出される際に、再び熱くなる傾向 がある。何故ならば、想定された冷却空気が、ダイ工具の領域内の上流側端部に おいて、冷却能力の殆どを放出してしまうからである。これは、パイプの壁部に 捕捉された熱をそのままにして金型からの生産速度を減少させる。パイプ自体は 、 過度に暖かい温度にある金型を離れる際に、所望されているところの真っ直ぐで あるよりも、むしろ輪状になる。一旦パイプが輪状になると、材料の記憶は、望 ましくない、輪状に巻かれた形状を保持する。更に、熱可塑性材料が、適切に冷 却されて硬化させられているというより、むしろ、暖かい場合には、パイプの壁 部に孔をあけるのは非常に困難である。発明の概要 本発明は、成形装置内で中空製品を形成する方法に関し、その成形装置内にお いて、熱可塑性材料の冷却が、上述した困難を克服する態様で達成される。特に 、本発明の方法によると、中空製品即ち中空形材が、上流側端部及び下流側端部 を有する成形装置内で形成される。その方法は、溶融状態にある熱可塑性材料の パリソンを、上流側端部における加熱された押出機から押し出し、そして、材料 を、装置の下流側端部に向けて、製品付形領域を通して移動させることを備えて いる。成形装置を通る材料の流れの方向とは反対に、下流側端部から上流側端部 に向けて冷却剤を通過させることにより、材料は、冷却される。 冷却剤は、周囲空気、冷却空気、周囲空気と冷却空気との組合せ、又は冷却液 の形であってよい。更に、その方法は、中空パイプ等のような、種々のタイプの 中空製品に適用可能である。図面の簡単な説明 本発明の上記及び他の利点及び特徴は、本発明の好適な実施例に従って、より 詳細に記載されよう。 図１は、本発明の好適な実施例によるパイプ製造用成形装置であって冷却に特 徴を有するものの全体図である。 図２は、冷却に追加の特徴を有する成形装置を示す、図１と同様な図である。 図３は、更に別の好適な実施例の成形装置であって冷却に特徴を 有するものの全体図である。 図４は、図３の成形装置の端部収納室の斜視図である。 図５は、特に、硬い壁部のパイプ用の成形装置であって冷却に特徴を有するも のの全体図である。 図６は、本発明の更に別の好適な実施例による内部冷却の特徴を示す、成形装 置のダイ及び成形トンネルの断面図である。本発明の好適な実施例による詳細な説明 図１は、その全体が１で指示されている成形装置を示している。この成形装置 は、当業者には周知の熱可塑性材料から作られるパイプＰの形成に用いられる。 成形装置１は、ダイ３を設けられている上流側端部を含んでいる。成形装置が 使用されている際、ダイ３は、溶融状態にある熱可塑性材料のパリソンを、パイ プの壁部が付形されるところの金型トンネル５内に押し出すべく、加熱されてい る。この問題にしている事例において、金型トンネルは、対向しているトラック ７によって画成されており、各トラックは、パイプを形成すべく、金型トンネル に沿って互いに他方と出会うところの金型ブロックセクションを搭載している。 対向するトラック上の金型ブロックセクションは、金型トンネルの端部９におい て、成形装置の下流側端部に向かって互いに他方から分離させられる。図１に示 されている、問題にしている構成においては、パイプの壁部に、それが金型トン ネルを離れた後に孔を設けるための孔あけ機１１も、設けられている。 本発明の一般的な概念により、その全体が１４で指示されている矢印によって 示されている冷却ガスが、成形装置１の下流側端部から上流側端部に向かって吸 引される。図１に示されている、問題にしている事例においては、ダイ３は、ダ イ内に設けられている通路４を通して冷却ガス１４を吸引する送風機１３の負圧 側にある。この通路は、パイプそれ自体を通して冷却ガス供給源に連通しており 、その冷却ガス供給源は、成形装置の外側からの周囲空気であって、 装置の内部作業温度と比較してかなり低い温度にあるものか、あるいは、あるタ イプの冷却器から吸引されるガス、例えば空気であってよい。また、それは、外 部周囲空気と冷却空気との組合せであってもよい。 図１に示されている、問題にしている構成においては、冷却ガスは、パイプの 端部であってパイプが成形装置を離れる際には開放しているものを通して吸引さ れ得、また、孔あけ機１１によって設けられた孔を通しても吸引され得る。 図２も、上流側のダイ３と、ダイ３の下流側に金型トンネル５を画成するため の移動金型ブロックセクションを搭載するトラック７とを有する成形装置１を示 している。しかしながら、この事例においては、図１の孔あけ機１１が、孔あけ 機１２で置き換えられており、この孔あけ機１２は、矢印１６によって指示され ている冷却空気を成形装置の下流側端部において供給するための冷却室１５との 組合せで作用する。この冷却空気は、ダイ３内の通路４を通して送風機１３によ って生成される負圧と、孔あけ機１２において正の空気圧を供給する追加の送風 機１７とにより、成形装置内の熱可塑性材料の流れに抗して、上流方向に移動す る。 また、図２において留意されるべきことは、送風機１７によって生成される正 圧の影響下にあり、矢印１８で指示されている、冷却空気のうちの幾らかが、パ イプが成形装置を最終的に離れる前にパイプ自体に追加の冷却をもたらすべく、 孔あけ機を通り過ぎたパイプと共に下流に向けられ得るということである。 図３は、その全体が２１で指示されている成形装置を示しており、この成形装 置は、対向しているトラック２２上の金型ブロックセクションによって画成され る金型トンネル２５内へ押出し成形する上流側のダイ２３を有している。送風機 ２６は、通路２４を通して金型トンネル内に負圧を生成する。 冷却室２７が、成形装置２１の下流側端部に設けられている。また、パイプ用 切断機３３も、設けられている。成形装置内で付形さ れた後のパイプＰは、切断機を通り過ぎて冷却室２７内へ移動させられる。通路 ３１を通して冷却室の内部に供給する送風機２９により、正の空気圧が、冷却室 に導入される。 この問題にしている事例においては、冷却ガスは、冷却室２７内で冷却された 空気の形をとっている。この冷却された空気は、送風機２７の吸引側によって生 成された負の空気圧と、送風機２９によって生成された正の空気圧との両方によ り、成形装置を通る上流方向に、パイプの開放端部を通して移動させられる。 また、この問題にしている事例は、通常は冷却室それ自体の長さであろうとこ ろの特定の長さのパイプが、冷却室内に押し入れられるや否や、切断機３３が、 冷却室内に入れられているその長さのパイプを切断すべく作動する、という特徴 も有している。今切断されたパイプセクションを放出すべく、室２７は、開放可 能な底部ドア２８を設けられており、この底部ドアは、図面には示されていない 、あるタイプの引取装置にパイプセクションを落下させるべく、開く。次いで、 ドア２８は、成形装置から冷却室内に押し入れられる、その長さの次のパイプを 受け入れるべく、冷却室に対するその閉鎖位置まで戻る。 冷却室と切断機とで作業する場合、室からの空気の漏洩を防止すべく、且つ、 冷却空気がパイプを通って成形装置内に向けられることを確実にすべく、それら ２つは、互いに他方に対して封止される。 この問題にしている実施例は、空気がパイプの端部を通って入るであろう、孔 をあけられていないパイプと、冷却空気がパイプの壁部の孔を通って付加的に入 るであろう、孔をあけられているパイプとの両方に、使用可能である。 図５は、その全体が４１で指示されている成形装置を示しており、この成形装 置は、孔をあけられていないパイプＰを形成し且つ冷却すべく、特別に設計され ている。この装置は、金型ブロックトラック４７によって画成される金型トンネ ル４５内に溶融した熱可塑性材料を押し出す、上流側端部のダイ４３を含んでい る。繰り返すが、 ダイ及びダイ工具は、装置の下流側端部から上流側端部に向かって冷却ガスを移 動させることによって冷却される。しかしながら、この問題にしている事例にお いては、金型トンネルを離れた後のパイプＰは、端部閉塞装置４９に直ぐに当接 する。この端部閉塞装置は、支持板５１に沿って摺動可能であり、もって、それ は、パイプが成形装置から送り出されるにつれて、パイプと共に移動し続ける。 端部閉塞装置４９は、冷却室５３からの冷却空気を、通路５７を通して供給さ れる。冷却室における送風機５５は、冷却空気がパイプＰを通して図面の図５に 示されている成形装置内へと上方に押しやられることを確実にすべく、正の空気 圧をもたらす。 十分な長さのパイプが成形装置から移動させられると、それは切断され、そし て、端部閉塞装置４９は、その端部閉塞装置からパイプ内へ供給される空気によ って再び冷却される更に別のパイプを受けるべく、金型トンネルの端部における 位置へと直接的に戻される。 図面の図６は、その全体が６１で指示されている成形装置であって二重壁パイ プを押出し成形するのに特に適しているものの、ダイ及び金型トンネルを示して いる。この問題にしている装置は、パイプＰを形成すべく、前述した金型ブロッ クセクションによって画成されている下流側の金型トンネルヘ押出し成形するダ イ６３を含んでいる。この問題にしている事例においては、冷却プラグ６７が、 図示のように、パイプの内側の金型トンネル内に設置されている。この冷却プラ グは、ダイ近傍のトンネルの上流側領域内に設置されている。 成形装置の下流側端部に向かって延在している、細長い中空のシャフト６４が 、金型トンネルの中心に設置されている。送風機６６が、シャフト６４の上流側 端部近傍位置に設けられており、空気をシャフトの下流側端部から吸引する。 成形装置６１において、冷却プラグは、当業界で周知であるところの通常の冷 却機能に用いられているというよりは、むしろ、成形装置の下流側端部から上流 側端部に向かって再度吸引されるガスに 熱交換をもたらすべく、用いられている。より具体的には、送風機６６の吸引側 は、シャフト６４を通して冷却プラグへと、冷却ガス６５を上流へ吸引する。ガ ス６５は、周囲空気、冷却空気、又は両方の組合せであってよい。 冷却ガス６５が冷却プラグ６７に達した時には、それらは、それらが金型トン ネルを通って上流へ来る間に取り込んだ熱エネルギのために、それらの冷却能力 の殆どを失っている。そこで、冷却プラグは、ガスを再冷却するための熱交換器 として作用する。しかしながら、再冷却されたガスをダイに向かって移動させ続 けるのは望ましくなく、むしろ、それらは、図面の図６に示されているように、 パイプの壁部の内側に押しやられる冷却ガス７１として、プラグ開口部６９を通 って下流へと再度向けられる。冷却ガス７１は、それらが、この領域における性 能に逆効果を与えず、むしろ、金型の安定性及び生産速度を高めつつ、パイプの 壁部が成形装置を離れる前にそれに追加の冷却を与えるよう、ダイ及びダイ工具 の十分下流にある。 周囲空気、冷却空気又は両方の組合せの形のいずれかであり得る冷却ガスを、 成形装置の上流側端部よりはむしろ下流側端部から吸引することにより、冷却が 、成形装置の内部にもたらされるところの方法が、以上の記載から理解されよう 。これは、冷却ガスが、ダイ及びダイ工具を通過する必要がなく、むしろ、成形 装置内の熱可塑性材料の流れの方向とは逆の方向に移動させられる、ということ を確実にする。従って、冷却空気は、高温を維持することが望まれているところ の領域内では成形装置に殆ど又は全く影響を与えず、むしろ、それが最も必要と されているところで成形装置をその排出端に向かって冷却する。 また、上記の詳細な説明はパイプの成形に特有のものではあるが、その方法は 、上流側の加熱された押出機と、加熱された押出機の下流で形材を冷却して付形 する領域とを有する金型で形成される、他のタイプの中空形材にも等しく適用可 能であるということが、留意 されるべきである。 本発明の種々の好適な実施例が詳細に記載されているが、本発明の精神即ち添 付した請求項の範囲から逸脱することなく、変形がなされ得るということは、当 業者には理解されよう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルプケ，ステファン エー. カナダ国，エル４ケー ２ゼット３ オン タリオ，コンコード，マックラリー コー ト 10

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．上流側端部と下流側端部とを有する成形装置において中空製品を形成する方 法であって、溶融状態にある熱可塑性材料のパリソンを、上流側端部における加 熱された押出機から押し出し、材料を、製品付形領域を通して前記装置の下流側 端部に向けて移動させ、そして、冷却剤を、前記装置の下流側端部から上流側端 部に向けて製品の内部に前記成形装置を通して通過させることにより、材料を冷 却することを具備する、方法。 ２．冷却剤が、外部の周囲空気を前記成形装置内へ移動させることによって供給 される請求項１に記載の方法。 ３．空気冷却装置内の空気を冷却し、そして、空気を前記冷却装置から前記成形 装置内へ移動させることを含む請求項１に記載の方法。 ４．冷却剤が、外部の周囲空気と冷却装置からの冷却空気との組合せを前記成形 装置内へ移動させることによって供給される請求項１に記載の方法。 ５．冷却剤が、前記装置の前記上流側端部において生成される負の空気圧によっ て前記成形装置内へ吸引される請求項１に記載の方法。 ６．冷却剤が、前記装置の前記下流側端部における正の空気圧によって前記成形 装置内へ押しやられる空気を含んでいる請求項１に記載の方法。 ７．中空パイプを形成するのに用いられ、且つ、前記装置の下流側端部において パイプに孔を形成し、そして、孔を通して冷却ガスを吸引することを含む請求項 １に記載の方法。 ８．開放端部を有する硬い壁部を備えているパイプを形成するのに用いられ、且 つ、パイプの開放端部が、パイプが成形装置を離れるにつれてパイプと共に移動 する前記冷却装置上に押圧される請求項３に記載の方法。 ９．パイプを形成するのに用いられ、且つ、前記冷却装置が冷却室を備えており 、且つ、前記方法が、パイプを付形領域から冷却室内へ移動させることを含み、 この冷却室は、冷却空気を、完全に取り囲んでパイプを通して成形装置内へ押し やる請求項３に記載の方法。 10．パイプを形成する成形装置であって、溶融状態にある熱可塑性材料のパリソ ンをパイプが付形されるところの金型トンネル内へ押し出すべく加熱されるダイ を設けられている上流側端部と、パイプが前記金型トンネルを離れるところの下 流側端部とを有しており、前記成形装置は、冷却剤であって、前記下流側端部で 供給され且つ前記装置の前記上流側端部に向けて移動させられるものによって内 部を冷却される、成形装置。 11．パイプを形成する成形装置であって、溶融状態にある熱可塑性材料のパリソ ンをパイプが付形されるところの金型トンネル内へ押し出すべく加熱されるダイ を設けられている上流側端部と、パイプが前記金型トンネルを離れるところの下 流側端部とを有しており、前記成形装置は、少なくとも１つの第１の送風機であ って、冷却ガスを、前記下流側端部から前記上流側端部に向けて前記装置の内部 を通して移動させるものを含む、成形装置。 12．前記第１の送風機が、前記上流側端部に設置されていて冷却ガスを前記装置 の前記下流側端部から吸引する請求項１１に記載の成形装置。 13．前記第１の送風機が、前記下流側端部に設置されていて冷却ガスを前記装置 の前記上流側端部に向けて押す請求項１１に記載の成形装置。 14．前記第１の送風機が、前記上流側端部に設置されていて冷却ガスを前記成形 装置の前記下流側端部から吸引し、且つ、前記下流側端部における第２の送風機 であって、冷却ガスを前記成形装置の前記下流側端部から前記上流側端部に向け て押すもの を含んでいる請求項１１に記載の成形装置。 15．前記装置の前記下流側端部が、冷却ガスを供給すべく、周囲空気に対して開 放している請求項１１項に記載の成形装置。 16．前記装置の前記下流側端部における冷却装置であって、この冷却装置から前 記冷却ガスが前記成形装置内へ移動させられる、ものを含んでいる請求項１２に 記載の成形装置。 17．前記金型トンネルの内部の冷却部材と、冷却ガス逆通路とを含んでおり、冷 却ガス逆通路において、冷却ガスは、冷却部材との熱交換によって冷却され且つ 熱可塑性材料を有する前記ダイから離れる下流へと再び向けられる請求項１１に 記載の成形装置。 18．前記冷却装置が、冷却室であって、この冷却室内へパイプが前記装置から移 動させられる、ものを備えている請求項１６に記載の成形装置。 19．前記金型トンネルと前記冷却室との間にパイプ用切断機を含んでおり、且つ 、前記冷却室が、前記冷却室からパイプを放出するための底部ドアを含んでいる 請求項１８に記載の成形装置。 20．冷却ガスをパイプ内へ向ける移動パイプ閉塞装置を含んでいる請求項１６に 記載の成形装置。 21．中空形材を形成する成形装置であって、溶融状態にある熱可塑性材料のパリ ソンを前記装置の形材付形領域内へ押し出すべく加熱される押出機を設けられて いる上流側端部を有しており、前記装置は、形材が前記付形領域を離れるところ の下流側端部を更に有しており、前記装置は、製品を通して前記装置の前記下流 側端部から供給され且つ前記上流側端部へ向けて移動させられる冷却ガスにより 、内部を冷却される、成形装置。