(57)【要約】      （修正有）【課題】半結晶性ポリマー材料のドーズの圧縮成型において、高速化、高透明度、高分子配向度を可能にする方法及び装置を提供する。【解決手段】ポリマー材料を融解させるステップと、融解ステップの後にポリマー材料を冷却ゾーンにおいて融点よりも低い温度まで冷却するステップと、冷却ゾーンからのポリマー材料を切断素子（５）により所定量のドーズに切断するステップと、そのドーズを融点よりも低い温度下で、相対移動する雄型部及び雌型部（１０）の間にて成形するステップを備え、ドーズが雄型部及び雌型部（１０）の両者と接触する成形開始段階と、雄型部及び雌型部（１０）が相対的に減速し始める減速開始段階との間で雄型部及び雌型部（１０）の相対移動速度は１０ｍｍ／ｓを超える方法、及びそれを可能にする装置。【選択図】図１
2020183125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー材料製の物品を製造する方法であって：
・ポリマー材料を融解させるステップ；
・該融解ステップの後，前記ポリマー材料を冷却ゾーンにおいて融点（ＴＦ）よりも低
い温度まで冷却するステップ；
・前記冷却ゾーンから供給されるポリマー材料の流れを，切断素子（５）により所定量
のドーズに切断するステップ；並びに，
・前記ドーズを，融点（ＴＦ）よりも低い温度下で，所定の相対移動速度をもって相対
移動する雄型部及び雌型部（１０）の間にて成形することにより前記物品を取得するステ
ップ；
を備える方法において，
・前記相対移動速度を，前記ドーズが前記雄型部及び雌型部（１０）の両者と接触する
成形開始段階と，前記雄型部及び雌型部（１０）が相対的に減速し始める減速開始段階と
の間で，１０ｍｍ／ｓを超える値とする，方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって，ポリマー材料の流れを，冷却ゾーンを通過して切断素
子（５）に到達する経路に沿って所定の前進速度で移動させ，該前進速度を，前記流れの
前進方向（Ｆ）と直交する断面内における平均値として算出したときに，前記経路の少な
くとも７０％に沿って１．５ｍｍ／ｓを超える値とする，方法。
【請求項３】
ポリマー材料製の物品を製造する方法であって：
・ポリマー材料を融解させるステップ；
・該融解ステップの後，前記ポリマー材料を冷却ゾーンにおいて融点（ＴＦ）よりも低
い温度まで冷却するステップ；
・前記冷却ゾーンからのポリマー材料を，切断素子（５）により所定量のドーズに切断
するステップ；並びに，
・前記ドーズを，融点（ＴＦ）よりも低い温度下で，所定の相対移動速度をもって相対
移動可能とした雄型部及び雌型部（１０）の間にて成形することにより前記物品を取得す
るステップ；
を備える方法において，
・ポリマー材料の流れを，冷却ゾーンを通過して切断素子（５）に到達する経路に沿っ
て所定の前進速度で移動させ，該前進速度を，前記流れの前進方向（Ｆ）と直交する断面
内における平均値として算出したときに，前記経路の少なくとも７０％に沿って１．５ｍ
ｍ／ｓを超える値とする，方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の方法であって，ポリマー材料の流れを前記ドーズの
切断に先立って加速させるステップを更に備える，方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって，ポリマー材料の流れを前記冷却ゾーンの下流側で加速
させる，方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって，ポリマー材料の流れを，前記冷却ゾーンの下流側に配
置された管路（１１）の出口における前進速度が，前記冷却ゾーンにおける前進速度の約
１０倍以上となるように加速させる，方法。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の方法であって，ポリマー材料の流れを前記切断素子
（５）の対向位置におけるノズル（６）により分配することにより，前記切断素子（５）
によって，前記ノズル（６）より押し出されるポリマー材料の流れからドーズを切断可能
とする，方法。
【請求項８】
請求項２又は３に従属する場合の請求項７に記載の方法であって，前記ノズル（６）内
におけるポリマー材料は，その流れの前進速度を，前記冷却ゾーンにおける前進速度の約
１０倍以上となるように，そして好適には，前記冷却ゾーンにおける前進速度の約３０倍
となるように加速させる，方法。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載の方法であって，ポリマー材料を冷却する前記ステッ
プが，ポリマー材料の流れから除熱する調和流体の使用を含み，該調和流体を好適には，
水，蒸気，透熱性油から選択する，方法。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか一項に記載の方法であって，前記冷却ゾーンが，ポリマー材料を
融解させる領域から前記切断素子（５）まで延在させる，方法。
【請求項１１】
請求項１〜９の何れか一項に記載の方法であって，前記冷却ゾーンの下流側及び前記切
断素子（５）の上流側でポリマー材料を熱調和させることにより，ポリマー材料を，前記
融点（ＴＦ）と，静的条件下でポリマー材料が結晶化を開始する結晶化開始温度（Ｔｉｃ
）との間の温度に維持するステップを更に備える，方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れか一項に記載の方法であって，ポリマー材料が静的条件下で結晶
化を開始する結晶化開始温度（Ｔｉｃ）よりも高い温度にポリマー材料の前記ドーズがあ
る間に，該ドーズを前記雄型部及び雌型部の間で変形させる，方法。
【請求項１３】
ポリマー材料製の物品を製造する装置であって：
・ポリマー材料を融解させるための融解手段；
・融解したポリマー材料をその融点（ＴＦ）よりも低い温度まで冷却するための冷却ゾ
ーン（２）；
・前記冷却ゾーン（２）から供給されるポリマー材料の流れを，所定量のドーズに切断
するための切断素子（５）；並びに，
・前記ドーズを，融点（ＴＦ）よりも低い温度下で成形するための金型（８）；
を備える装置において，
前記切断素子（５）が前記冷却ゾーン（２）の下流側に配置されて経路を画定し，該経
路が前記冷却ゾーン（２）を通過して前記切断素子（５）に到達し；
前記経路は，ポリマー材料の流れが所定の前進速度で移動し，該前進速度が，前記流れ
の前進方向（Ｆ）と直交する断面内における平均値として算出したときに，前記経路の少
なくとも７０％に沿って１．５ｍｍ／ｓを超える値とする，装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置であって，前記金型（８）が，雄型部及び該雄型部に対面する
対向素子（１０）と，前記雄型部及び対向素子（１０）を相対移動させ，前記ドーズを前
記物品が得られるまで前記雄型部及び対向素子（１０）の間で成形するための移動手段と
を備え，該移動手段は，前記ドーズが前記雄型部及び前記対向素子に関連する成形面の間
で成形され始める成形開始段階と，前記雄型部及び前記対向素子が相互に減速され始める
減速開始段階との間で，前記雄型部及び前記対向素子（１０）の相対移動速度が１０ｍｍ
／ｓを超えるように構成されている，装置。
【請求項１５】
ポリマー材料製の物品を製造する装置であって：
・ポリマー材料を融解させるための融解手段；
・融解したポリマー材料をその融点（ＴＦ）よりも低い温度まで冷却するための冷却ゾ
ーン（２）；
・前記冷却ゾーン（２）から供給されるポリマー材料の流れを，所定量のドーズに切断
するための切断素子（５）；
・雄型部と，該雄型部に対面する対向素子（１０）とを備え，前記雄型部及び対向素子
（10）は，前記ドーズが前記融解温度（ＴＦ）よりも低い温度下にある間に前記ドーズを
成形すべく相対移動可能である，金型（８）；並びに，
・前記雄型部及び対向素子（１０）を相対移動させ，前記ドーズを前記物品が得られる
まで前記雄型部及び対向素子（１０）の間で成形するための移動手段；
を備える装置において，
前記移動手段は，前記ドーズが前記雄型部及び前記対向素子に関連する成形面の間で成
形され始める成形開始段階と，前記雄型部及び前記対向素子が相互に減速され始める減速
開始段階との間で，前記雄型部及び前記対向素子（１０）の相対移動速度が１０ｍｍ／ｓ
を超えるように構成されている，装置。
【請求項１６】
請求項１３〜１５の何れか一項に記載の装置であって，前記ポリマー材料の流れを加速
させるための加速手段を更に備える，装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置であって，前記加速手段が，前記冷却ゾーン（２）の下流側に
配置されている，装置。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載の装置であって，前記加速手段がポリマー材料のための経路
を備え，該経路の断面積を前記ポリマー材料の前進方向（Ｆ）に漸減させることにより，
前記ポリマー材料の流れを加速させる，装置。
【請求項１９】
請求項１６〜１８の何れか一項に記載の装置であって，ポリマー材料の連続的な流れを
前記切断素子（５）の位置で分配するためのノズル（６）を更に備え，該ノズル（６）が
，前記流れを加速させるための加速手段として機能する，装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の装置であって，前記ノズル（６）が透熱性油により熱調和されて，
前記ノズルを通過するポリマー材料の温度を，融点（ＴＦ）よりも低く，かつ結晶化温度
（Ｔｃ）よりも高い温度に維持する，装置。
【請求項２１】
請求項１３〜２０の何れか一項に記載の装置であって，前記冷却ゾーン（２）は，スタ
チックミキサー，ダイナミックミキサー，カスケード型押出機，サテライト型押出機及び
二軸押出機よりなる群から選択された冷却手段の内部に画定される，装置。
【請求項２２】
請求項１３〜２１の何れか一項に記載の装置であって，前記ポリマー材料を前記冷却ゾ
ーン（２）から前記切断素子（５）に向けて移送するための管路（１１）を更に備え，該
管路（１１）は，透熱性油により熱調和されて，前記ポリマー材料の温度を，融点（ＴＦ
）よりも低く，かつ結晶化温度（Ｔｃ）よりも高い温度に維持する，装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，ポリマー材料の圧縮成型により物品を製造する方法及び装置に関する。本発
明の方法及び装置により製造可能な物品は，例えば，容器用のキャップ，容器をブロー成
形又はストレッチブロー成形により加工するためのプリフォーム，又は容器自体とするこ
とができる。本発明の方法及び装置により処理可能なポリマー材料としては，圧縮成型に
適した任意の材料を使用することができ，特に，ポリプロピレン（ＰＰ），高密度ポリエ
チレン（ＨＤＰＥ），ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の半結晶性材料が挙げら
れる。より広義に言えば，本発明の方法及び装置は，結晶化温度及び／又はガラス転移温
度よりも高い融点を有する任意のポリマー材料を処理するために使用可能である。
【背景技術】
【０００２】
従来，半結晶性ポリマー材料の圧縮成型によって得られる物品は，金型内にポリマー材
料のドーズを，その融点よりも高い温度下で装入することにより製造される。そのドーズ
は，金型における雄型部及び雌型部の間で成形して所望の物品に加工し，次に金型内で冷
却した後に金型から取り出される。
【０００３】
欧州特許第１２６５７３６号（国際公開第０１／６６３２７号のパテントファミリー）
は，物品を半結晶性ポリマー材料の圧縮成型により形成する方法を開示している。この場
合，ポリマー材料を金型内において，融点よりも高い温度に達するまで加熱する。次に，
ポリマー材料を加工温度下で冷却する。この加工温度は，融点よりも低いが，冷却過程の
間に結晶化が開始する結晶化開始温度よりも高い温度である。このように冷却されたポリ
マー材料から，所定量のドーズが得られる。そのドーズを金型内に装入し，雄型部及び雌
型部の間で成形する。ポリマー材料が金型内で成形される間，金型温度は結晶化開始温度
の近傍値に維持する。次に，ポリマー材料の成形により得られた物品を冷却した後，金型
から取り出す。
【０００４】
米国特許第４８７４５７１号は，押出機から押し出されるポリマーウェブにカレンダー
処理を施すための装置を開示しており，そのポリマーウェブは半結晶性ポリマー材料から
作成される。この場合，ポリマーウェブは，第１カレンダーロールと，第２カレンダーロ
ールとの間を通過させる。その後，ポリマーウェブを，温度が１８０℃以上の第２カレン
ダーロールの周りに巻き取る。第１カレンダーロールと，第２カレンダーロールとの間の
ロール間隙には，冷却ガスを噴出するためのブロワー装置が配置され，これによりポリマ
ー材料が第１カレンダーロールから分離され，第２カレンダーロールに付着するのを支援
する。ブロワー装置から噴出されるガスの流量は，カレンダー処理を施したウェブの透明
度が最適化されるように調整される。
【０００５】
ブロワー装置は，ポリマーウェブが，例えばポリプロピレンの場合には１８０℃未満ま
で冷却されないように，即ち，ポリマーウェブがその融点（ポリプロピレンでは約１６５
℃）よりも高い温度に維持されるように構成される。
【０００６】
国際公開第８７／０４３８７号は，繊維強化された熱可塑性複合材料の固相打抜方法を
開示している。その複合材料は，半結晶性の熱可塑性材料からなるマトリックスを備える
。この方法では，複合材料を炉内において融解ピーク温度よりも低い温度まで加熱する。
次に，複合材料を炉から取り出して金型内まで移送し，これにより，マトリックスを構成
する熱可塑性材料を冷却する。最後に，金型内で複合材料を所定の温度下で成形し，その
温度は，成形の開始時には，複合材料の融解ピーク温度よりも低いが，結晶化開始温度よ
りも高い温度とする。
【０００７】
米国特許第４８７４５７１号及び国際公開第８７／０４３８７号は，圧縮成型による物
品の製造を目指して既知プロセスを改良する上で有用な情報を何ら提示するものではない
，これらの特許文献は，ポリマー材料のドーズについての圧縮成型とは何らの共通性もな
い複合材料のカレンダー処理及び成形等のプロセスを開示するに止まるからである。
【０００８】
他方，欧州特許第１２６５７３６号に開示されている方法は，ドーズが金型に融点より
も高い温度下で装入される従来方法と対比した場合に，サイクルタイムを短縮可能とする
ものである。実際，ポリマー材料のドーズを，融点よりも低いが結晶化開始温度よりも高
い温度下で金型に装入すれば，成形された物品を，加工温度から，成形物品が金型より損
傷なしに取り出し可能となる温度まで冷却するために必要とされる時間を短縮することが
できる。しかしながら，欧州特許第１２６５７３６号に開示されている方法は，特に，物
品の圧縮成型に必要とされるサイクルタイムの短縮のみならず，透明度がより高く，及び
／又は分子配向度が比較的に高く，従って良好な商品特性を有する成形物品を取得する点
においても，更なる改善の余地がある。
【０００９】
国際公開第２００８／１１８６４３号は，充填及び配向されたポリマー製品の製造方法
を開示しており，この方法ではポリマーをダイ引きしてポリマー配向及びキャビティ形成
を誘起させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】欧州特許第１２６５７３６号明細書（国際公開第０１／６６３２７号パンフレット）
【特許文献２】米国特許第４８７４５７１号明細書
【特許文献３】国際公開第８７／０４３８７号パンフレット
【特許文献４】国際公開第２００８／１１８６４３号パンフレット
【発明の概要】
【００１１】
本発明の目的は，ポリマー材料，特に半結晶性ポリマー材料のドーズを圧縮成型するこ
とにより物品を製造する方法及び装置を改善することである。
【００１２】
本発明の更なる目的は，圧縮成型によるポリマー材料製物品の製造を高速化することで
ある。
【００１３】
他の目的は，ポリマー材料のドーズの圧縮成型により物品を製造する装置の生産性を向
上することである。
【００１４】
更に他の目的は，圧縮成型物品の透明度及び／又は分子配向度を高めることである。
【００１５】
本発明は，第１の態様において，ポリマー材料製の物品を製造する方法を提供する。こ
の方法は：
・ポリマー材料を融解させるステップ；
・該融解ステップの後，ポリマー材料を冷却ゾーンにおいて融点よりも低い温度まで冷
却するステップ；
・冷却ゾーンから供給されるポリマー材料の流れを，切断素子により所定量のドーズに
切断するステップ；並びに，
・前記ドーズを，融点よりも低い温度下で，所定の相対移動速度をもって相対移動する
雄型部及び雌型部の間にて成形することにより物品を取得するステップ；
を備え，
ポリマー材料の流れを，冷却ゾーンを通過して切断素子に到達する経路に沿って所定の
前進速度で移動させ，該前進速度を，流れの前進方向と直交する断面内における平均値と
して算出したときに，前記経路の少なくとも７０％，好適には９０％に沿って１．５ｍｍ
／ｓを超える値とするものである。
【００１６】
本発明の第１態様によれば，従来技術に係る方法との対比において，生産性を大幅に向
上することができる。特に，ポリマー材料を雄型部及び雌型部の間で成形することによる
ポリマー材料製物品の製造に必要とされる時間を，既知形式の方法との対比において，顕
著に短縮することができる。
【００１７】
実際，ポリマー材料のドーズを金型内において雄型部と雌型部との間に，そして融点よ
りも低い温度下で配置すれば，成形された物品を取り扱うことができ，しかも損傷なしに
金型から取り出すことができる温度まで当該物品を冷却するために必要とされる時間を短
縮することができる。
【００１８】
この時間短縮は，金型内において適合可能な作業温度が低下するにつれて，すなわち雄
型部と雌型部との間で成形されている際にポリマー材料が到達可能な温度が低下するにつ
れて，一層増大される。特に，雄型部と雌型部との間で成形されている間におけるポリマ
ー材料の温度を，ドーズを構成するポリマー材料内において静的条件下で結晶が形成され
始める結晶化開始温度よりも高い温度に維持される。
【００１９】
切断素子の上流側における前進速度が高速であれば，ポリマー材料中に存在する分子鎖
に大きな攪拌条件がもたらされ，結晶化条件下における分子鎖の凍結が困難となる。それ
故に結晶化開始温度が低下し，従ってポリマー材料は金型内で成形されている間に比較的
低い温度状態となる。
【００２０】
これに加えて，ポリマー材料の迅速な前進は「流動結晶化」を生じさせ，換言すれば結
晶化速度を加速させるので，成形された物品は，損傷なしに金型から取り出すに十分な剛
性が得られる半結晶化状態を，より短時間で達成する。
【００２１】
実際，ポリマー材料が冷却ゾーンから切断素子に向けて高速で前進するにも拘わらず，
ポリマー材料の流れ中には結晶化開始核が形成される。しかしながら，これらの核は高い
前進速度のために結晶化を完結することができない。高い前進速度により，核は配向状態
に整列され，従って成形の間に迅速に結晶化することができる。換言すれば，成型物品の
結晶化度及び／又は分子配向度が高まるのである。
【００２２】
驚くべき知見として，金型に装入される際の分流の温度が１０％低下すれば，従来技術
との対比において生産性が１００％高まることが判明した。
【００２３】
更に，平均的には，より低い温度を冷却ゾーン内において，そして切断素子に至るまで
維持することもできる。これは，前述したように，ポリマー材料の流れの前進速度を高め
れば結晶化開始温度が低下するからである。これにより，ポリマー材料がより高い粘度，
従ってより低い粘着性を有するため，ポリマー材料をより容易に取り扱うことができる。
その結果，切断素子は勿論，分流を金型に向けて移送して金型内に装入するための手段に
ついても，簡略化を図ることができる。
【００２４】
また，ポリマー材料の早期の結晶化を伴うことなく，結晶化温度に近い温度下で成形す
ることも可能である。
【００２５】
一実施形態において，本発明の方法は，ポリマー材料の流れをドーズの切断に先立って
加速させるステップを備える。
【００２６】
これにより，ポリマー材料の流速を更に増加させ，金型内における加工温度（すなわち
，雄型部と雌型部の間で成形される際のドーズの温度）をより顕著に低下させることがで
きる。
【００２７】
ポリマー材料の流れは，冷却ゾーンの下流側で加速させることができる。
【００２８】
特に，ポリマー材料の流れは，冷却ゾーンの下流側に配置された管路の出口における前
進速度が，冷却ゾーンにおける前進速度の約１０倍以上となるように加速させることがで
きる。
【００２９】
これにより，冷却ゾーンの下流側でポリマー材料の流れが通過する通路ゾーンを画定す
る壁の近傍で，ポリマー材料中に形成された結晶が壁に付着しなくなる最低速度を達成す
ることができる。すなわち，ポリマー材料は，冷却ゾーンの下流側で接触する壁に対して
自浄機能を発現するものである。
【００３０】
一実施形態において，切断素子によりポリマー材料のドーズを切断するに先立ち，ポリ
マー材料の流れを切断素子の対向位置におけるノズルにより分配することにより，切断素
子によって流れからドーズを切断可能とする。ノズル内におけるポリマー材料は，その流
れの前進速度を，冷却ゾーンにおける前進速度の約１０倍以上となるように，そして好適
には，冷却ゾーンにおける前進速度の約３０倍となるように加速させることができる。
【００３１】
これにより，ポリマー材料の流れの非常に高い前進速度が達成され，前述した現象及び
効果を強化することができる。
【００３２】
一実施形態においては，雄型部及び雌型部を相対移動させて，順次に以下の段階に到達
させる。
・ポリマー材料のドーズが雄型部及び雌型部の両者と接触する成形開始段階；
・雄型部及び雌型部が相互に減速を開始する減速開始段階；
・ポリマー材料のドーズを物品が得られるまで雄型部及び雌型部の間で成形する成形終
了段階。
この場合，成形開始段階から減速開始段階に至るまで，雄型部及び雌型部は１０ｍｍ／
ｓを超える平均相対速度をもって相対移動させるものである。
【００３３】
これにより，金型内で流れによる結晶化も誘起され（流動結晶化），従って結晶化速度
を加速させ，これに伴って，成形された物品を，損傷を懸念せずに金型から取り出すに十
分な剛性を有する半結晶状態に到達させるに必要とされる時間が短縮される。
【００３４】
本発明は，第２の態様において，ポリマー材料製の物品を製造する装置を提供する。こ
の装置は：
・ポリマー材料を融解させるための融解手段；
・融解したポリマー材料をその融点よりも低い温度まで冷却するための冷却ゾーン；
・前記冷却ゾーンから供給されるポリマー材料の流れを，所定量のドーズに切断するた
めの切断素子；並びに，
・前記ドーズを，融点よりも低い温度下で成形するための金型；
を備え，
前記切断素子は冷却ゾーンの下流側に配置されて経路を画定し，該経路は前記冷却ゾー
ンを通過して切断素子に到達し；
前記経路は，ポリマー材料の流れが所定の前進速度で移動し，該前進速度が，流れの前
進方向と直交する断面内における平均値として算出したときに，前記経路の少なくとも７
０％，好適には少なくとも９０％に沿って１．５を超える値とするものである。
【００３５】
第２態様に係る装置によれば，第１態様に係る方法に関連して前述したと同様に，生産
性を向上することができると共に，その他の利点をも得ることができる。
【００３６】
本発明は，第３の態様において，ポリマー材料製の物品を製造する装置を提供する。こ
の装置は：
・ポリマー材料を融解させるための融解手段；
・融解したポリマー材料をその融点よりも低い温度まで冷却するための冷却ゾーン；
・冷却ゾーンから供給されるポリマー材料の流れを，所定量のドーズに切断するための
切断素子；並びに，
・雄型部と，該雄型部に対面する対向素子とを備え，雄型部及び対向素子は，前記ドー
ズが前記融解温度よりも低い温度下にある間に前記ドーズを成形すべく相対移動可能であ
る，金型；並びに，
・雄型部及び対向素子を相対移動させ，前記ドーズを物品が得られるまで雄型部及び対
向素子の間で成形するための移動手段；
を備え，
前記移動手段は，前記ドーズが雄型部と，対向素子に関連する成形面の間で成形され始
める成形開始段階と，雄型部及び対向素子が相互に減速され始める減速開始段階との間で
，雄型部及び対向素子の相対移動速度が１０ｍｍ／ｓを超えるように構成されているもの
である。
【００３７】
本発明の第３態様によれば，非常に高い生産性を達成することができる。
【００３８】
先ず，ポリマー材料が比較的低い温度で金型に装入されるため，サイクルタイムを短縮
することができ，これにより，成形された物品が，冷却後に損傷を伴わずに金型から取り
出せる温度まで，より迅速に到達させることができる。
【００３９】
更に，金型内において流動結晶化が生じるために結晶化速度を加速させることができ，
これにより物品を金型から取り出すに必要とされる時間を短縮することができる。
【００４０】
冷却ゾーンは，例えばスタチックミキサーを備える冷却手段内に画定することができる
。
【００４１】
スタチックミキサーは，特に単純で有効な熱交換器の一種であり，ポリマー材料の組成
及び温度の均一化に資するものである。
【００４２】
一実施形態において，冷却ゾーンには調和流体が循環する少なくとも１つのチャンバを
有する調和システムが配備され，その調和流体は例えば水，蒸気又は透熱性油である。
【００４３】
このチャンバは，ポリマー材料を通過させるために冷却ゾーン内，特にスタチックミキ
サー内に設けられた管路の周囲に延在させることができる。
【００４４】
これにより，冷却ゾーンを通過するポリマー材料の流れの温度を迅速に変化させること
ができる。
【００４５】
一実施形態において，装置は，切断素子に向けて流れるポリマー材料を加速させるため
に冷却ゾーンの下流側に配置された加速手段を備える。
【００４６】
加速手段は，透熱性油，蒸気又は水で熱的に調和させることができる。
【００４７】
装置は，冷却ゾーンの下流側に配置されてポリマー材料の流れを切断素子に対面する位
置で分配するノズルを更に備え，これにより切断素子で流れからドーズを切断可能とする
構成とすることができる。
【００４８】
一実施形態において，ノズルは透熱性油，水又は蒸気で熱的に調和させることができる
。
【００４９】
これにより，冷却ゾーンの下流側においても，ポリマー材料の最適な温度制御状態を維
持することができる。
【００５０】
本発明は，第４の態様において，ポリマー材料製の物品を製造する方法を提供する。こ
の方法は：
・ポリマー材料を融解させるステップ；
・該融解ステップの後，ポリマー材料を冷却ゾーンにおいて融点よりも低い温度まで冷
却するステップ；
・冷却ゾーンから供給されるポリマー材料の流れを，切断素子により所定量のドーズに
切断するステップ；並びに，
・前記ドーズを，融点よりも低い温度下で，所定の相対移動速度をもって相対移動する
雄型部及び雌型部の間にて成形することにより物品を取得するステップ；
を備え，
前記相対移動速度を，前記ドーズが雄型部及び雌型部の両者と接触する成形開始段階と
，前記雄型部及び雌型部が相対的に減速し始める減速開始段階との間で，１０ｍｍ／ｓを
超える値とするものである。
【００５１】
これにより，第３態様に係る装置に関連して前述したと同様に，生産性を向上すること
ができる。
【００５２】
驚くべき知見として，前述したように１０ｍｍ／ｓを超える相対移動速度を採用すれば
製造される物品の欠陥，例えば物品の部分的な不完全性や白化を回避し得ることが判明し
た。
【００５３】
更に，完成された物品の酸素バリアー特性が改善される。
【００５４】
一実施形態において，製造される物品はポリエチレンテレフタレート製とし，特に容器
のプリフォームとして構成することができる。
【００５５】
相対移動速度が１０ｍｍ／ｓに満たない場合，プリフォームは特にねじ付きネックゾー
ンにおいて部分的に不完全となる。更に，不所望の結晶化現象により白化が生じかねない
。
【００５６】
一実施形態において，雄型部及び雌型部を相対移動させる相対速度は，製造される物品
が特にポリプロピレン（ＰＰ）である場合に，４７０ｍｍ／ｓよりも高速とすることがで
きる。
【００５７】
この物品は，特にカップ又はバイアルとして構成することができるが，これに限定され
るものではない。
【００５８】
一実施形態において，雄型部及び雌型部を相対移動させる相対速度は，製造される物品
が特に高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）である場合に，９００ｍｍ／ｓよりも高速とする
ことができる。
【００５９】
この物品は，特に容器用のキャップとして構成することができるが，これに限定される
ものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】圧縮成型により物品を製造する装置の要部を示す斜視図である。
【図２】特定種のポリプロピレンの結晶化度の経時変化を示すグラフである。
【図３】図２のポリプロピレンに関連して，結晶化質量割合の経時変化を示すグラフである。
【図４】図２のポリプロピレンに関連して，温度に応じて裁量質量の５０％の結晶化を達成するために必要とされる時間の変化を示すグラフである。
【図５】スタチックミキサー内に配置することのできるミキサー素子を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
本発明は，その非限定的な実施形態を例示する添付図面を参照すれば，より良好に理解
され，かつ実施可能である。
【００６２】
図１は，ポリマー材料のドーズの圧縮成型により物品を製造する装置１を示す。
【００６３】
装置１により製造される物品は，容器用のキャップ，又は容器自体，又はブロー成型や
ストレッチブロー成型により容器を形成するためのプリフォーム，又は，より広義には任
意の凹状若しくは平坦な物品として構成することができる。
【００６４】
装置１で使用されるポリマー材料としては，圧縮成型することのできる任意のポリマー
材料，特にポリプロピレン（ＰＰ），高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ），ポリエチレンテ
レフタレート（ＰＥＴ）等の半結晶性材料が挙げられる。
【００６５】
半結晶性材料は，固相状態で結晶質と非晶質とが混在する材料である。
【００６６】
半結晶性ポリマー材料については，融点ＴＦと結晶化温度Ｔｃを規定することができる
。
【００６７】
特に，融点ＴＦは，加熱されたポリマー材料が固相から溶解状態に移行する温度である
。
【００６８】
また，結晶化温度Ｔｃは材料の一部が冷却の間に結晶化する温度である。晶化温度Ｔｃ
は，融点ＴＦよりも低温である。
【００６９】
より厳密に言えば，結晶化は特定の温度下ではなく，結晶化開始温度Ｔｉｃと結晶化完
了温度ＴＦＣとの間の温度範囲内で生じるものである。
【００７０】
なお，結晶化温度Ｔｃや，結晶化開始温度Ｔｉｃと結晶化完了温度ＴＦＣとの差は，所
与の材料について一定ではなく，材料の冷却条件に依存する。特に，融解した材料を維持
する温度が低いほど，結晶化はより急速に生じる。更に，融解した材料をより迅速に取り
扱うほど，結晶化の生じる温度範囲が低下する。
【００７１】
これは，ポリプロピレン試料について示差走査熱量計（ＤＳＣ）により行った分析結果
を示す図２のグラフから明白である。分析対象とした材料試料は，融点よりも高い温度ま
で加熱され，その温度下で数分間だけ保持して試料中に存在する全ての結晶を融解させた
。次に試料を所定温度まで冷却し，その所定温度に各試料が結晶化を生じるに必要とされ
る時間だけ保持した。そして，各試料について結晶化時間及びその態様を検証した。
【００７２】
図２は，分析された試料から結晶化ステップの間に放出されたエネルギーを，時間の関
数として示すものである。
【００７３】
特に，カーブＡは最低温度，すなわち１０８℃まで冷却された試料を指す。この試料で
は，分析された他の試料よりも結晶化が短い時間で，より低い温度範囲において生じた。
カーブＡは，分析されたすべての試料のうちで最も狭い発熱結晶化ピークを示す。これは
，当該試料における結晶化開始温度Ｔｉｃと結晶化完了温度ＴＦＣとの差が，分析された
他の全ての試料に関して最低であることを意味する。
【００７４】
これに対して，カーブＢは最高温度，すなわち１１５℃まで冷却された試料を指す。こ
の試料では，結晶化プロセスが生じなかった。試料を高い温度下で保持したため，試料を
観察する期間内に結晶が形成されなかったからである。
【００７５】
これは，より低い温度を維持した場合にポリマー材料がより急速に結晶化することを実
証するものである。
【００７６】
同様の推論は，融解プロセス及び関連する融解温度についても該当する。
【００７７】
図３は，図２から得られたデータに基づき，試料における結晶化質量率がいかに変化す
るかを，時間の関数として示すグラフである。各カーブは異なる温度を示し，試料をその
温度まで冷却し，その後に試料温度を一定に維持したときの温度である。特に，各試料温
度は，グラフの左側から右側に移動するにつれて増加する。試料を冷却した温度が低いほ
ど，試料質量の１００％結晶化の生じる温度が低下することに留意されたい。
【００７８】
半結晶化時間ｔ1/2を定義することができ，これは試料の質量の半分が結晶化するため
に必要とされる時間である。図４は，図２及び図３から得られたデータに基づき，半結晶
化時間ｔ1/2を，試料を保持したときの温度の関数として示すグラフである。試料を保持
したときの温度が高いほど，半結晶化時間ｔ1/2が増加することに留意されたい。
【００７９】
要約すると，融解及び結晶化の間の半結晶性ポリマーの挙動は，一義的に決定されるも
のではなく，ポリマーを冷却する際の冷却条件により影響される。特に，融解したポリマ
ーを保持する温度が低いほど，結晶化はより急速に生じるものである。
【００８０】
以上の考察は，静的な条件下，すなわち分析対象の試料が変形を生じない条件下におけ
る半結晶性ポリマーの挙動に関する研究から導き出されたものである。このような条件下
における結晶化は「静止結晶化」と称される。
【００８１】
それにも係わらず，半結晶性ポリマー材料が変形を生じると，すなわち，例えばポリマ
ー材料が圧縮成型等により機械的に加工されると，流動結晶化と称される現象が生じる。
材料が流れると，その流れ方向に配向された異方性結晶子が形成され，静止結晶化のみが
生じる条件に関して材料の結晶化速度が変化する。
【００８２】
ポリマー材料が融点よりも低い温度まで冷却され，同時に変形されると，静止結晶化及
び流動結晶化が複合され，相対的に急速な材料の結晶化が生じる。
【００８３】
融解したポリマー材料を急速に移動させると，その結晶化温度が低下し，結晶化の生じ
る温度範囲が狭まる。これは，融解したポリマー材料を攪拌状態に維持すれば，ポリマー
材料のポリマー鎖が整然と組織化されて固化する機能が低下する。
【００８４】
上述した現象は，特に図１に示す形式の装置１による半結晶性ポリマーの圧縮成型を改
善するために活用可能である。
【００８５】
装置１は，ポリマー材料を融解させて押し出すのに適した図示しない装置，特に押出機
を備える。ポリマー材料は，融点ＴＦよりも高い温度に到達するまで押出機内で加熱され
る。押出機の下流側には冷却ゾーンが設けられている。この冷却ゾーンは，図示例におい
ては熱交換器２の内部に画定されている。冷却ゾーンは，融点ＴＦよりも低い温度で押出
機２から供給されるポリマー材料の流れを冷却するように構成されている。
【００８６】
熱交換器２は，スタチックミキサーとして構成することができる。このスタチックミキ
サーは，ポリマー材料が通過するための，そして図５に示す形式のミキサー素子１６が配
置される管路を有する構成とすることができる。
【００８７】
ミキサー素子１６は，固定位置に配置されてポリマー材料を熱的観点から，そして該当
する場合には組成的観点から均一化するための，複数の偏向バー１７を備える。特に，偏
向バー１７は，ポリマー材料の主流を，スタチックミキサー内における経路に沿って互い
に混合される複数の二次流れに分割することができる。
【００８８】
熱交換器２は，押出機の下流側におけるポリマー材料の流れの温度を制御するための調
和システムを装備している。
【００８９】
この調和システムは，特に，通常の作動条件下においてポリマー材料の温度を，融点Ｔ
Ｆよりも低いが結晶化温度Ｔｃよりも高い温度に維持するように構成されている。言うま
でもなく，装置１が作動を開始すると，熱交換器２及びその下流側のゾーンに関連する調
和システムは，ポリマー材料を融点ＴＦ以上の温度まで加熱するように制御される。これ
により，装置１の不作動の間に固化して装置１内に残された残留ポリマー材料を，再融解
させて処理することができる。引き続き，熱交換器２及びその下流側のゾーンに関連する
調和システムは，ポリマー材料の温度が融点ＴＦと結晶化温度Ｔｃの間の温度となるよう
に制御され，その温度が通常作動の間に維持される。
【００９０】
調和システムにおける調和媒体としては，透熱性油を使用することができる。
【００９１】
特に，ポリマー材料がスタチックミキサーを通過する際に流れる管路を包囲するチャン
バ内で循環可能である。このチャンバには，透熱性油をチャンバ内に流入可能とする入口
３と，透熱性油をチャンバから流出可能とする出口４が設けられている。特に，出口４は
，ポリマー材料が熱交換器２内で前進する際の前進方向Ｆに見て，入口３の上流側に配置
することができる。
【００９２】
この場合，熱交換器２は向流式熱交換器である。
【００９３】
材料の早期の結晶化を回避するため，熱交換器２は，これを通過するポリマー材料の流
れが，融点ＴＦよりも十分に低いが結晶化温度Ｔｃに対して過度に近すぎない温度に維持
されるように構成されている。
【００９４】
そのために，熱交換器２を通過する透熱性油は，次式で示される温度：
Ｔｃ−３０℃＜Ｔｏ＜ＴＦ−３０℃
に維持することができる。
【００９５】
しかしながら，この条件は本質的なものではなく，異なる温度の透熱性油も十分に使用
可能である。
【００９６】
装置１は，熱交換器２より供給されるポリマー材料の流れから計量分，すなわちドーズ
を切断するための切断手段５を備える。
【００９７】
特に，切断手段５は，熱交換器２の下流側に配置されたノズル６より供給されるポリマ
ー材料の流れからドーズを切断可能とするものである。図示の実施形態では，ノズル６が
上向きとされている。特に，ノズル６は，ノズル６より供給されるポリマー材料の流れが
垂直方向に向けられるように構成されている。
【００９８】
しかしながら，他のノズル配置も可能である。
【００９９】
切断手段５は，例えば垂直軸線周りに延在する凹状素子として構成されたコレクター素
子７を備えることができる。コレクター素子７は，ノズル６に近接してその上方を通過す
ることにより，ポリマー材料からドーズを切断するように構成することができる。すなわ
ち，コレクター素子７は，ノズル６より供給されるポリマー材料の流れからドーズを切断
するための切断素子として機能するものである。ドーズは，コレクター素子７に付着した
状態に保たれ，コレクター素子により金型８に向けて移送され，金型内で成形されて所望
の物品として完成される。
【０１００】
コレクター素子７は回転軸線Ｙ，特に垂直軸線周りで回動可能である。そのために，コ
レクター素子７は，回転軸線Ｙ周りに回動可能なアーム９の端部領域に結合することがで
きる。
【０１０１】
金型８は，雌型部１０と，図示しない雄型部とを備えることができる。一実施形態にお
いて，雄型部は垂直軸線方向で雌型部１０の上方に配置され，垂直軸線に沿って雌型部１
０と整列している。しかしながら，雌型部１０及び雄型部の更なる相対的配置も可能であ
る。
【０１０２】
図１は一組の金型８のみを示す。しかしながら，装置１は，例えば回転台の周縁部に配
置された複数組の金型８を備えることができる。この回転台は，垂直軸線周りで回転可能
である。
【０１０３】
装置１は，雌型部１０及び雄型部を互いに接近移動させ，かつ，代替的に雌型部１０及
び雄型部を互いに離間移動させるための移動手段を備える。特に，この移動手段は，雌型
部１０及び雄型部を，両者が互いに離間する開放位置と，両者間に製造すべき物品に対応
する形状を有する成型チャンバが画定される成形完了位置との間で移動させるように構成
されている。
【０１０４】
雌型部１０及び雄型部は，開放位置と成形完了位置との間で，後述する更なる中間位置
を占めることができる。
【０１０５】
移動手段は，雌型部１０のみに関連させて雌型部１０を，固定位置に維持された雄型部
に対して移動させる配置とすることができる。代替的に，移動手段を雄型部に関連させて
雄型部を，固定状態に維持された雌型部１０に対して移動させる配置とすることもできる
。
【０１０６】
代替的に，移動手段を雄型部及び雌型部１０の両者に同時作用させて両者を移動させる
構成とすることもできる。移動手段は，例えば機械式又は油圧式とすることができる。機
械式移動手段の一例はカム機構であり，油圧式移動手段の一例は油圧アクチュエータであ
る。
【０１０７】
いずれにせよ，移動手段は雄型部及び雌型部１０を，図示例では垂直に配置された成形
方向に沿って相対移動させるものである。
【０１０８】
上述したとおり，コレクター素子７は回転軸線Ｙ周りに回動可能である。特に，コレク
ター素子７は，ノズル６の上方に配置されてノズルからポリマー材料のドーズを除去する
捕集位置を占めることができる。ドーズが高粘度流体状態であるため，ドーズはコレクタ
ー素子７への付着状態を維持する。従ってコレクター素子７は，回転軸線Ｙ周りに回動さ
せることにより，ドーズを金型８に向けて移送する。
【０１０９】
更に，コレクター素子７は，金型８の雌型部１０の上方に配置されてポリマー材料のド
ーズを，例えば空圧式又は機械式手段による補助の下で，雌型部１０のキャビティ内に解
放する供給位置を占めることができる。
【０１１０】
図１に示すものとは異なる構成としたコレクター素子７を採用することもできる。例え
ば，切断手段５が複数のコレクター素子又は切断素子を支持する回転台を備え，これらの
素子が順次にノズル６と相互作用してノズル６からそれぞれのドーズを切断する構成とす
ることができる。
【０１１１】
図示しない代替的実施形態において，ドーズを切断するための切断素子は，金型８によ
り支持する構成とすることもできる。
【０１１２】
ノズル６を回転分配器まで延在させ，該分配器により，融解したポリマー材料を金型に
向けて搬送し，その近傍で融解したポリマー材料の流れから切断手段によりドーズを切断
する構成とすることもできる。
【０１１３】
装置１は，熱交換器２とノズル６の間に介装された管路１１を更に備えることができる
。管路１１は，Ｌ字形状とすることができる。
【０１１４】
管路１１を熱的に調和させて管路１１を通過するポリマー材料の温度を，管路１１内に
おいて，融点ＴＦよりも低い制御値に維持することができる。
【０１１５】
そのため，管路１１には，透熱性油を循環させる外側チャンバを設けることができる。
外側チャンバには，入口開口１２と出口開口１３とを設けることができる。
【０１１６】
入口開口１２は，装置１内におけるポリマー材料の前進方向Ｆに見て，出口開口１３の
下流側に配置される。この場合，透熱性油はポリマー材料とは逆方向に循環する。
【０１１７】
管路１１内を循環する透熱性油の温度は，熱交換器２に関連して前述した関係：
Ｔｃ−３０℃＜Ｔｏ＜ＴＦ−３０℃
を満たすものとすることができる。
【０１１８】
しかしながら，この条件は必ずしも満たすべきとは限らない。特に，ポリマー材料が熱
交換器内で既に冷却されている場合に，管路１１内を循環する透熱性油の温度は，管路１
１内を通過するポリマー材料の温度よりも若干高めに設定してポリマー材料の過度の冷却
を回避することも可能である。
【０１１９】
また，ノズル６も，特にノズル６の外壁近傍に配置した間空部内を循環する透熱性油に
より熱的に調和させることができる。この間空には，透熱性油の入口及び出口として，そ
れぞれ入口孔１４及び出口孔１５を設けることができる。
【０１２０】
この場合にも，ノズル６に関連する間空部内を循環する透熱性油は，その平均温度Ｔｏ
が次の条件：
Ｔｃ−３０℃＜Ｔｏ＜ＴＦ−３０℃
を満たすものとすることができる。
【０１２１】
しかしながら，特にポリマー材料が熱交換器内で既に冷却されている場合にが，ノズル
６を熱的に調和させるための透熱性油をより高温として，ポリマー材料の過度の冷却を回
避することもあり得る。
【０１２２】
より広義に言えば，熱交換器２を熱調和させる透熱性油，管路１１を熱調和させる透熱
性油，及びノズル６を熱調和させる透熱性油は，互いに異なる温度とすることができる。
【０１２３】
調整流体としては，透熱性油以外にも，例えば水や蒸気を使用することもできる。
【０１２４】
装置１は，押出機から供給されるポリマー材料の流れを加速するための加速手段を備え
ることができる。図示の実施形態においては，ノズル６が加速手段として機能する。ノズ
ル６にポリマー材料のための通路セクションが設けられており，この通路セクションが前
進方向Ｆに向けて漸減するためにノズル６内を通過するポリマー材料の流れを加速するか
らである。
【０１２５】
代替的に，又は上記実施形態との組み合わせにおいては，管路１１の内面部がポリマー
材料の流れを加速するように構成されている場合には，管路１１も加速手段として機能す
る。
【０１２６】
図示しない実施形態において，異なる構成の加速手段を熱交換器２と押出機６との間の
任意の位置に配置することができる。
【０１２７】
作動の間，ポリマー材料は，押出機内に押し出され，押出機内においてその融点ＴＦよ
りも高い温度まで加熱される。
【０１２８】
融解したポリマー材料は押出機から熱交換器２に供給され，熱交換器内において融点Ｔ
Ｆよりも福井が結晶化温度Ｔｃよりも高い温度まで冷却される。次に，融解したポリマー
材料は管路１１と，引き続いてノズル６を通過し，ノズル６からポリマー材料の流れが供
給される。このポリマー材料の流れから，切断手段５によりドーズが切断されるものであ
る。
【０１２９】
これにより，装置１内には，押出機内において融解させたポリマー材料の流れのための
経路を画定することができる。この経路は，冷却ゾーンを通過して切断手段に達している
。特に，ポリマー材料の連続的な流れの経路は，冷却ゾーン内を始端とし，ポリマー材料
が切断手段と相互作用する位置を終端とするものである。
【０１３０】
図示の実施形態において，上述した経路は，内部に冷却ゾーンが画定された熱交換器２
を通過し，次に管路１１を通過し，最後にノズル５の出口において終止する。装置１の経
路断面積と，押出機出口におけるポリマー材料の圧力及び速度は，ポリマー材料の流れが
冷却ゾーンから切断手段５に向けて１．５ｍｍ／ｓを超える前進速度をもって前進するよ
うに定められている。
【０１３１】
特に，ポリマー材料の前進速度は，冷却ゾーンの始点から出発してノズル６に到達する
までの経路全体に沿って，又はその経路の大部分に沿って，すなわち例えば好適には経路
の少なくとも９０％に沿って，又はいずれにせよ経路の少なくとも７０％に沿って，１．
５ｍｍ／ｓを超える速度とする。
【０１３２】
上述した前進速度は，押出機と切断手段５との間におけるポリマー材料の流れの前進方
向Ｆに対して直交する任意の断面内における速度の平均値として算出される。
【０１３３】
このような平均速度は，ポリマー材料の流速をそれぞれの断面積で除すことにより，そ
して流路面積をポリマー材料の流れる管路の内径（又は，より一般的には内側寸法）に基
づいて決定することにより，産出することができる。簡略化のため，管路内に配置されて
いる部品，例えば押し出しねじや偏向バー１７は無視した。換言すれば，平均速度を決定
するために用いられる流路断面積を算出するために，ポリマー材料の流れる管路は中身が
ないと仮定するものである。
【０１３４】
冷却ゾーンの始点から出発してノズル６に到達する経路に沿って流れるポリマー材料の
流れにおいては，適用されるプロセス条件に応じて二通りの不所望の現象が生じる。
【０１３５】
第１の不所望の現象は，上述した経路が内部に画定される装置１の部品の壁と接触する
ポリマー材料，特に熱交換器２の壁と接触するポリマー材料の一部の固化である。これは
，熱交換器２内に存在する調和流体，例えば透熱性油の温度が，熱交換器２を通過するポ
リマー材料の流れの温度よりも過度に低い場合に生じる現象である。この場合には，ポリ
マー材料が熱交換器２内で過度に冷却されることとなる。
【０１３６】
第２の不所望の現象は，ポリマー材料のバルク結晶化である。これは，熱交換器２内に
おける調和流体の温度が，ポリマー材料の固化を生じるほど低くはないが，熱交換器２を
通過するポリマー材料を過度に冷却するような温度である場合に生じる現象である。
【０１３７】
これら二通りの現象は，いずれも熱交換委２内におけるポリマー材料の前進速度と調和
流体，特に透熱性油の温度に依存するものである。
【０１３８】
熱交換器２によりポリマー材料の流れから効率的に除熱するため，ポリマー材料の温度
は調和流体の温度よりも低温であってはならない。
【０１３９】
ポリマー材料を熱交換器２内において調和流体の温度と等しい温度に達するまで冷却す
る状況は，熱交換機２の最適な作動条件と考えられる。この状況下で，熱交換機によりポ
リマー材料に及ぼされる冷却作用は，可能な限度において最大である。
【０１４０】
上述した熱交換器２の最適な作動条件は，押出器から押し出されるポリマー材料が熱交
換器２を通過する際，前述した前進速度を２．１ｍｍ／ｓとしたときに達成されることが
実験的に見出された。
【０１４１】
この値は，全長が短くてコンパクトな熱交換器を実現するために最適である。
【０１４２】
しかしながら，熱交換器２内におけるポリマー材料の流れの前進速度は，ポリマー材料
のバルク結晶化又は固化を回避するために１．５ｍｍ／ｓ以上とする。ノズル６内におい
て，そして該当する場合には管路１１内においても，ポリマー材料の流れを加速させるこ
とにより，熱交換器２内における平均速度よりも高い平均速度を達成する。
【０１４３】
特に，管路１１内において，ポリマー材料の流れは，速度が熱交換器２内における速度
の１０倍以上となるように加速させる。
【０１４４】
ノズル６内において，ポリマー材料の流れを更に顕著に加速させて，ポリマー材料の流
れが熱交換器２内における前進速度の３０倍までの速度で押し出される構成とすることが
できる。
【０１４５】
切断手段５により切断されたドーズは，コレクター素子７により金型８における雌型部
１０の上方まで移送される。
【０１４６】
この時点では金型８が開放位置にあり，雌型部１０は雄型部から離間している。
【０１４７】
従って，コレクター素子７を雌型部１０と雄型部との間に介挿させて，ドーズを雌型部
１０内に放出することができる。
【０１４８】
コレクター素子７が雌型部１０の上方に位置すると，ドーズはコレクター素子７から分
離されて雌型部１０のキャビティ内に落下する。雌型部１０及び雄型部は，ドーズが雌型
部１０及び雄型部の両者と接触して雌型部１０及び雄型部の間で変形され始める成形開始
段階に至るまで，移動手段により互いに接近移動する。この段階において，ポリマー材料
の形状を所望の慣性物品が得られるまで変化させる成型ステップが開始される。
【０１４９】
雌型部１０及び雄型部は，これら両者間に画定される成型チャンバが，製造すべき物品
の形状に対応する形状となるまで，互いに接近移動させる。この時点において，雌型部１
０及び雄型部を，それまでに到達した相対位置に維持することにより，物品が結集化し，
損傷を伴わずに金型から取り出すに十分な抵抗力を有するに至る。
【０１５０】
成形完了段階の直前に，雌型部１０及び雄型部の接近移動が原則を開始する減速開始段
階を開始することができる。これは，ポリマー材料が雌型部１０及び雄型部の間で圧縮さ
れることに対する抵抗によるものである。
【０１５１】
成形開始段階と減速開始段階との間に，移動手段は１０ｍｍ／ｓを超える相対速度をも
って淡河に接近移動する。
【０１５２】
特に，この速度は３０ｍｍ／ｓよりも高い速度とすることができる。
【０１５３】
更に，この速度は８００ｍｍ／ｓ未満とすることができる。
【０１５４】
ある試験においては，成功裏に４０００ｍｍ／ｓまで到達している。従って，少なくと
もこの値の相対速度までは成型が成功裏に可能であるように思われる。
【０１５５】
成形の完了時点で金型８を開放し，雄型部及び雌型部１０を互いに離間移動させる。次
に，成形された物品を金型８から取り出し，新たな成形サイクルを開始可能とする。
【０１５６】
ドーズは，そのポリマー材料の融点ＴＦよりは低いが，静的条件下で結晶が形成され始
める結晶化開始温度Ｔｉｃよりも高い温度ＴＬＡＶをもって金型内に装入する。
【０１５７】
ドーズのポリマー材料が金型の雌型部１０と雄型部との間で形成されている間，ドーズ
は結晶化開始温度Ｔｉｃよりも高い温度に維持される。これは，金型の雌型部１０及び雄
型部の温度が結晶化開始温度Ｔｉｃよりも低いことを意味するものではない。金型の雌型
部１０及び雄型部には，それぞれ内部を冷却流体が循環する冷却回路を設けることができ
る。形成されているポリマー材料の温度が結晶化開始温度Ｔｉｃよりも低いとしても，冷
却流体の温度，及び各成形部の温度は，結晶化開始温度Ｔｉｃよりも低い温度，場合によ
っては顕著に低い温度とすることができる。
【０１５８】
金型８が成形完了段階に達し，圧縮成型された物品がほぼ確定的な形状に達すると，物
品を，その結晶化温度Ｔｃよりも低い温度まで冷却する。物品の冷却は，固化を可及的に
急速に行わせるために，３．５℃／ｓよりも高い冷却速度をもって行うことができる。
【０１５９】
上述した方法及び装置によりボトル用キャップを製造すると，従来方法との対比におい
てサイクルタイムの５０％減少が達成できるという驚くべき効果が得られた。
【０１６０】
この結果は，二つの現象の相乗効果によるものと思われる。
【０１６１】
先ず，一方では，ドーズを金型８内に融点ＴＦよりも低い温度下で装入することにより
，成型された物品を，実質的に変形させることなく金型から取り出すことのできる温度ま
で冷却するために必要とされる時間を短縮することができる。
【０１６２】
他方では，ポリマー材料の流れを金型８の上流側及び／又は内部において高速としたた
め，ポリマー材料のせん断速度の増加及び結晶化速度の加速が達成される。これは，流動
結晶化が，静的条件下で生じる静的結晶化に付加されるからである。
【０１６３】
特に，金型８内において，雌型部１０と雄型部との間に画定される比較的狭い空間を流
れるポリマー材料は高速となるので，配向及び整列した結晶化核が形成され，その核上で
結晶が成長する。
【０１６４】
上述した二つの現象は互いに組み合わされ，従ってそれぞれの現象が個別的に奏する効
果の算術和を超える結果が得られる。
【０１６５】
流動結晶化は，特に，圧縮成型に通常使用される高分子量の材料において顕著である。
このような材料は，典型的には１０，０００Ｄａを超える原子質量を有する。
【０１６６】
対照的に，流動結晶化は分子量が低い材料においては，あまり顕著ではない。この場合
，材料に高いせん断速度を持たせることで積極的な効果が依然として達成される。これは
，材料をより急速に冷却し，従って結晶化速度Ｔｃを低下させるからである。
【０１６７】
上述した理由から，ポリマー材料を金型８に装入するに先立って加速させるのが有用で
ある。
【０１６８】
熱交換器２に関連し，場合によっては管路１１及び／又はノズル６とも関連する調和流
体は，押出機から供給されるポリマー材料の流れの温度を正確に制御可能とすることによ
り，金型８外における過度の結晶化を回避するための補助手段となる。
【０１６９】
雌型部１０を雄型部に対して移動させる相対移動速度が成形された物品に及ぼす影響を
解明するために，いくつかの試験を行った。
【０１７０】
第１系列の試験は，ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の容器を成形するための
プリフォームに関するものである。これらのプリフォームは，閉鎖した第１端を有する中
空体よりなる。第１端とは反対側に位置するプリフォームの第２端にはネジ付きネック部
が設けられており，これは容器のネジ付きネック部に対応する。初めに，肉厚４ｍｍの中
空体よりなるプリフォームを製造した。この肉厚は，現在市場において見出すことのでき
るプリフォーム肉厚の最大値に対応する。
【０１７１】
雌型部１０及び雄型部を１０ｍｍ／ｓに満たない相対移動速度にて（成形開始位置と減
速開始位置との間で）相対移動させた場合に，プリフォームは欠陥を生じる傾向があるこ
とが実験的に見出された。これらの欠陥には，プリフォームの白化や，ポリマー材料が不
存在のポリフォームゾーン（特にネジ付きネック部におけるもの）の発生が含まれる。換
言すれば，雌型部１０及び雄型部の間に画定される成形チャンバ全体をポリマー材料が満
たせなかったために，プリフォームの一部が不完全に形成されたのである（不完全欠陥）
。他方，前述した相対移動速度が１０ｍｍ／ｓを超えると，プリフォームには白化や不完
全欠陥が認められなかった。
【０１７２】
次に，肉厚２．５ｍｍの中空体よりなるプリフォームを製造した。この肉厚は，現在市
場で入手可能な肉厚の最小値に対応する。
【０１７３】
この場合，雌型部１０及び雄型部を１８ｍｍ／ｓを超える相対移動速度にて（成形開始
位置と減速開始位置との間で）相対移動させたときに，白化や不完全欠陥は生じなかった
。この値に満たない場合には，プリフォームには不完全部や白化ゾーンが認められた。
【０１７４】
第２系列の試験は，カップ及びバイアル，すなわち略円筒形又は切頭円錐形状の中空体
よりなるポリプロピレン（ＰＰ）製容器の製造に関するものである。
【０１７５】
雌型部１０及び雄型部を４７０ｍｍ／ｓに満たない相対移動速度にて（成形開始位置と
減速開始位置との間で）相対移動させたときに，物品の遊端に対応する上部は不完全であ
ることが見出された。換言すれば，遊端は，略平坦な外周部が形成される代わりに，ポリ
マー材料が不存在の谷部を有していた。
【０１７６】
他方，前述した相対移動速度が４７０ｍｍ／ｓを超える場合には，試験中に製造された
カップについては不完全欠陥が認められなかった。
【０１７７】
第３系列の試験は，容器用キャップに関するものであり，そのキャップは特に内ネジを
有する高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）製キャップである。
【０１７８】
この場合，雌型部１０及び雄型部を９００ｍｍ／ｓに満たない相対移動速度にて（成形
開始位置と減速開始位置との間で）相対移動させたときに，相当な割合で不完全なキャッ
プが製造された。相対移動速度が４６０ｍｍ／ｓの場合，製造されたキャップの１８％に
不完全欠陥が認められた。
【０１７９】
他方，上述した相対移動速度が９００ｍｍ／ｓを超える場合には，成型された全てのキ
ャップについて不完全欠陥は認められなかった。
【０１８０】
上述した例において，９００ｍｍ／ｓを超える相対移動速度を採用して製造されたキャ
ップにおいては，４６０ｍｍ／ｓの相対移動速度を採用して製造されたキャップと対比し
て，酸素バリアー特性が１５％向上することも追加的に見出された。
【０１８１】
これらの試験結果から，酸素バリアー特性の改善は，キャップ以外の物品や，高密度ポ
リエチレン以外の材料についても生じるものと推論される。
【０１８２】
更に，上述した相対移動速度を高めることにより成形圧力，すなわち雌型部１０及び雄
型部を互いに接近する方向に押し出す圧力を低下させることができ，ひいては装置１の部
品に作用する応力を低下させることができた。
【０１８３】
上述した試験結果は，満たされない場合に欠陥を生じさせる相対移動速度値は，成型す
べき物品の幾何学的形状や材料など，いくつかの要因に依存するものではあるが，１０ｍ
ｍ／ｓに満たない相対移動速度を採用する場合に不完全性及び／又は欠陥が生じることは
実用的には概ね確実である。
【０１８４】
上述したところにおいては，冷却ゾーンが，スタチックミキサーを含む熱交換器内に画
定されている。
【０１８５】
しかしながら，この条件は本質的なものではない。
【０１８６】
実際，冷却ゾーンは，スタチックミキサーの内部にではなく，ダイナミックミキサー，
すなわち作動時に移動する混合素子が設けられているミキサーの内部に画定される構成と
することもできる。
【０１８７】
また，冷却ゾーンは，特に，ポリマー材料を融解させて押し出す押出機の下流側で直近
に配置されたカスケード押出機又はサテライト押出機の内部に画定することもできる。
【０１８８】
冷却ゾーンは，適切に調和させた二軸押出機内に画定することもできる。
【０１８９】
理論的に，冷却ゾーンをポリマー材料融解用の融解手段内に画定し，融解したポリマー
材料を冷却するように構成された端末部を当該融解手段に設けることもできる。広義に言
えば，融解手段又は押出機と切断手段との間に介挿される装置１の全長を熱調和させて，
ポリマー材料を冷却することができる。この場合，冷却ゾーンはポリマー材料が融解され
る地点の下流側直近で始まり，ノズル６まで延在する。代替的に，冷却ゾーンは，冷却ゾ
ーンはポリマー材料が融解される地点の下流側に配置された装置１の一部のみに作用させ
ることもできる。この場合，冷却ゾーンはノズルの上流側で終端させ，冷却ゾーンとノズ
ル６との間に保温ゾーンを介挿し，保温ゾーン内においてポリマー材料を所望温度に保持
することができる。
【０１９０】
この場合，冷却ゾーンの下流側に配置された保温ゾーンにおけるポリマー材料の温度は
，概ね，結晶化温度Ｔｃと融点ＴＦの間の温度とすることができる。ここに「概ね」とは
，ポリマー材料の少なくとも９０％が，結晶化温度Ｔｃと融点ＴＦとの間の範囲内の温度
を有することを意味する。しかしながら，ポリマー材料の小部分，特に装置１の壁に接触
しつつ流れるポリマー材料の表面近傍部は，融点ＴＦよりも高い温度を有することができ
る。
【０１９１】
付加的に，加速手段の設置は必須条件ではない。
【０１９２】
加速手段が設けられている場合でも，ポリマー材料がドーズが切断手段によって切断さ
れる前に減速されることがある。
【０１９３】
図示の実施形態は，ドーズを金型に帰属する雌型部及び雄型部との間で，すなわち雌型
部１０と図示しない雄型部との間で成形する状況に関連して言及したものである。
【０１９４】
ドーズは，金型に一体化されていないが，ドーズを成形する間に成形素子と同様に機能
する物品との接触下で成形することもできる。これは，いわゆるライニング等において当
てはまることであり，この場合にドーズは，予め成形されているキャップの内側にライナ
ーを形成するように成形される。より一般的に言えば，ドーズを物品におけるキャビティ
の内側に成型することにより，物品に係止される部品を形成することができる。
【０１９５】
この場合，キャップ，又は内部でドーズが成形されるキャビティを有する物品は雌型部
として機能し，これに対して雄型部は金型内に一体化されている。雄型部に加え，本実施
形態では金型が支持素子をも備えている。この支持素子は，雄型部と対面して成型時にド
ーズを内部で成形すべき物品を支持するに適している。
【０１９６】
すなわち，広義に言えば，金型は，雄型部と，これに対面する対向素子を備える。その
対向素子は，雌型部として，又はドーズを内部で成形する物品を支持するための指示素子
として構成することができる。
【０１９７】
雌型部を金型の一部として構成した実施例に関連して上述した事項は，ポリマー材料の
ドーズが，装置１には組み込まれておらず，雌型部として機能する物品の内部で成形され
る実施例にも該当するものと理解されたい。
【図１】
2020183125.tif 000003
【図２】
2020183125.tif 000004
【図３】
2020183125.tif 000005
【図４】
2020183125.tif 000006
【図５】
2020183125.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月18日(2020.8.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー材料製の物品を製造する方法であって：
・ポリマー材料を融解させるステップ；
・該融解ステップの後，前記ポリマー材料を冷却ゾーンにおいて融点（ＴＦ）よりも低く結晶化温度（Ｔｃ）よりも高い温度まで冷却するステップ；
・前記冷却ゾーンから供給されるポリマー材料の流れを，切断素子（５）により所定量のドーズに切断するステップ；並びに，
・前記ドーズを，融点（ＴＦ）よりも低い温度下で，所定の相対移動速度をもって相対移動する雄型部及び雌型部（１０）の間にて成形することにより前記物品を取得するステップ；
を備える方法において，
・前記相対移動速度を，前記ドーズが前記雄型部及び雌型部（１０）の両者と接触する成形開始段階と，前記雄型部及び雌型部（１０）が相対的に減速し始める減速開始段階との間で，１０ｍｍ／ｓを超える値とし；
・ポリマー材料の流れを，冷却ゾーンを通過して切断素子（５）に到達する経路に沿って所定の前進速度で移動させ，該前進速度を，前記流れの前進方向（Ｆ）と直交する断面内における平均値として算出したときに，前記経路の少なくとも７０％に沿って１．５ｍｍ／ｓを超える値とし；
前記冷却ゾーンの下流側におけるポリマー材料は，その流れの前進速度を，前記冷却ゾーンにおける前進速度を超える速度となるように加速させることを特徴とする，方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって，ポリマー材料の流れを，前記冷却ゾーンの下流側に配置された管路（１１）の出口における前進速度が，前記冷却ゾーンにおける前進速度の１０倍以上となるように加速させる，方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法であって，ポリマー材料の流れを前記切断素子（５）の対向位置におけるノズル（６）により分配することにより，前記切断素子（５）によって，前記ノズル（６）より押し出されるポリマー材料の流れからドーズを切断可能とする，方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって，前記ノズル（６）内におけるポリマー材料は，その流れの前進速度を，前記冷却ゾーンにおける前進速度の１０倍以上となるように加速させる，方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の方法であって，ポリマー材料を冷却する前記ステップが，ポリマー材料の流れから除熱する調和流体の使用を含む，方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって，前記調和流体は，次の条件を満たす平均温度（Ｔｏ）を有する透熱性油である，方法。
Ｔｃ−３０℃≦Ｔｏ≦ＴＦ−３０℃
ただし，Ｔｃはポリマー材料の結晶化温度であり，Ｔｏは透熱性油の平均温度であり，ＴＦはポリマー材料の融点である。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の方法であって，前記冷却ゾーンが，ポリマー材料を融解させる領域から前記切断素子（５）まで延在させる，方法。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の方法であって，前記冷却ゾーンの下流側及び前記切断素子（５）の上流側でポリマー材料を熱調和させることにより，ポリマー材料を，前記融点（ＴＦ）と，静的条件下でポリマー材料が結晶化を開始する結晶化開始温度（Ｔｉｃ）との間の温度に維持するステップを更に備える，方法。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載の方法であって，ポリマー材料が静的条件下で結晶化を開始する結晶化開始温度（Ｔｉｃ）よりも高い温度にポリマー材料の前記ドーズがある間に，該ドーズを前記雄型部及び雌型部の間で変形させる，方法。
【請求項１０】
請求項４に記載の方法であって，前記ノズル（６）内におけるポリマー材料は，その流れの前進速度を，前記冷却ゾーンにおける前進速度の３０倍となるように加速させる，方法。
【請求項１１】
請求項５に記載の方法であって，前記調和流体を，水，蒸気，透熱性油から選択する，方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法であって，前記物品は容器用キャップであり，前記相対移動速度は９００ｍｍ／ｓを超える，方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９４】
そのために，熱交換器２を通過する透熱性油は，次式で示される温度：
Ｔｃ−３０℃≦Ｔｏ≦ＴＦ−３０℃
に維持することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１７】
管路１１内を循環する透熱性油の温度は，熱交換器２に関連して前述した関係：
Ｔｃ−３０℃≦Ｔｏ≦ＴＦ−３０℃
を満たすものとすることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２０】
この場合にも，ノズル６に関連する間空部内を循環する透熱性油は，その平均温度Ｔｏ
が次の条件：
Ｔｃ−３０℃≦Ｔｏ≦ＴＦ−３０℃
を満たすものとすることができる。
【外国語明細書】
2020183125000001.pdf