(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のキャビティと１個のホットランナ分配ブロックとを有する、多層予備成形品、とくにブローストレッチのためのＰＥＴ予備成形品を射出成形するためのマルチプレート成形装置であって、該成形装置が、
固定された機械プレート（９）に着脱自在に接続されたヘッドプレート（１３）、
ホットランナ分配ブロック（１５）と複数のノズル（２５）とからなり、前記ヘッドプレート（１３）に着脱自在に接続されたホットランナプレート（１４）、および
前記ホットランナプレート（１４）に着脱自在に接続された下部ダイボルスタ（１２）、
前記下部ダイボルスタ（１２）に対し固定ガイドコラム（１１）に沿って調節しうる上部ダイボルスタ（１６）
とからなり、前記ダイボルスタ（１６）がベースプレート（１７）と、ストリッピングプレート（１８）と、摺動プレート（１９）とからなり、その結果、前記上部ダイボルスタ（１６）が、前記ベースプレート（１７）に着脱自在に接続された複数の中子（２７）を支持し、該中子を取り囲むように前記摺動プレート（１９）に取り付けられた型（２９）が配列され、該型（２９）が下部ボルスタ（１２）に向って円錐状に先細りにされた外表面を有し、前記成形装置が閉状態のとき、前記円錐状の外表面が、下部ボルスタ（１２）のダイ（２８）の対向する表面と密に係合し、所望のキャビティをえており、
前記ホットランナ分配ブロックが、継目のない金属ブロックからなり、当該ブロックには、異なる材料の成分を導くための少なくとも２つの経路がシュノーケルピース（３２）側に設けられ、前記ホットランナ分配ブロックおよびノズル（２５）内の温度を安定させるための手段と、可動ピン（３７）によってノズル本体（３４）のノズルチップエリア内において異なる材料成分の取り出しまたは閉塞を行うための圧縮空気作動のバルブ装置とを備え、当該バルブ装置が、前記可動ピン（３７）を作動させるための第１のピストン（３８）と、該第１ピストンの上に配列された第２ピストン（３９）とを備え、該第１および第２ピストン（３８、３９）が低温ヘッドプレート内の空気シリンダーとして機能する空間に挿入されており、かつ個々のピストン（３８、３９）を取り出しまたは閉塞の所望の位置にもたらすために、圧力ライン（４１、４３、４４）を有し、該圧力ライン（４１、４３、４４）を通って選択的に前記空気シリンダーに圧縮溶媒が導入または前記空気シリンダーから圧縮媒体が排出されることが可能である装置。
【請求項２】
前記成形装置が閉じた状態にあるときに、上側ダイと下側ダイの密着した円錐形表面がおよそ３５０トンの圧力でたがいに圧着されることを特徴とする請求項１記載のマルチプレート成形装置。
【請求項３】
前記それぞれのダイの円錐状表面のあいだの許容差が５〜１０００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のマルチプレート成形装置。
【請求項４】
請求項１記載のマルチプレート成形装置に用いられるホットランナ分配ブロックにおいて、前記異なる材料を導く経路（３０）が所定の幾何学的配列で分岐しており、当該分岐のそれぞれがホットランナプレート（１４）のレベルに平行な平面上にあることを特徴とするホットランナ分配ブロック。
【請求項５】
前記機械側の入り口開口とホットランナ分配ブロック（１５）内のノズル側の出口開口とのあいだの距離が各経路（３０）の長さと等しいことを特徴とする請求項４記載のホットランナ分配ブロック。
【請求項６】
前記各経路の直径が多層予備成形品の各層の移送量に適応していることを特徴とする請求項５記載のホットランナ分配ブロック。
【請求項７】
請求項４記載のホットランナ分配ブロックに用いられるノズルにおいて、可動ピン（３７）によってノズル本体（３４）のノズルチップエリア内において異なる材料成分の取り出しまたは閉塞を行うためのバルブ装置（３６）を有し、当該バルブ装置が前記ピン（３７）を作動させるための第１のピストンまたはプランジャー（３８）からなり、該第１ピストンの上に第２ピストン（３９）が配列され、該ピストン（３８、３９）が低温ヘッドプレート内の空気シリンダーとして機能する空間に挿入されており、かつ個々のピストンを取り出しまたは閉塞の所望の位置にもたらすために、それを通って選択的に前記空気シリンダーに圧縮溶媒が導入または前記空気シリンダーから圧縮媒体が排出されることが可能な圧力ライン（４１、４３または４４）を有してなることを特徴とするノズル。
【請求項８】
請求項７記載のノズルに用いられるバルブ配列において、ピン（３７）を作動させるための第１ピストン（３８）からなるピストン装置を有し、第１ピストンの向こうに第２ピストンが配列され、該ピストン（３８、３９）がシリンダーヘッド（４０）とともに空間に挿入され、低温ヘッドプレート（１３）内において空気シリンダーとして機能し、そして前記第１ピストン（３８）がピン（３７）をノズルの射出または閉塞の所望の位置にもたらしうるように、それを通って前記空気シリンダーに圧縮溶媒が導入または前記空気シリンダーから圧縮媒体を排出しうる圧力ライン（４１、４３または４４）を有しており、前記ノズル（３４）とピストン装置（３８，３９）とのあいだに気密の軸方向シール（５５）を配列したことを特徴とするバルブ配列。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、成形装置などのためのホットランナブロックおよびとくに好適なバルブ配置に関する。さらに詳しくは、数個のキャビティと１個のホットランナ分配ブロックを有し、多層予備成形品、とくにＰＥＴでつくられ、ブローストレッチング（ｂｌｏｗ−ｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇ）  に好適な成形品の射出成形のためのマルチプレート成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
ＰＥＴのような材料からつくられた射出成形多層成形品のための複式成形装置がよく知られており、いわゆるＰＥＴボトルのために、飲料産業が大量に必要とするような予備成形品の製造に実質的に使用されている。これらの成形装置は、ＰＥＴおよびその共重合体の加工において材料の特定の性質が注意深く考慮されなければならない。たとえば、ＰＥＴの加工温度は決定的な要素であることがわかっている。もし、温度が低すぎれば、結晶化ゾーンが現われ、材料の白化（ｃｌｏｕｄｉｎｅｓｓ）および脆性化をおこすかもしれない。一方、もし温度が高すぎれば、高アルデヒド含量がおこり、ＰＥＴが分離（ｄｅｓｉｎｔｅｇｒａｔｅ）し始めるが、これはとくに飲料および食品の産業において製品の味を不適当と思われる程に損なうことになる。また、ＰＥＴは非常に敏感に圧力変動とせん断力とに反応し、このことは局所的な結晶化効果をもたらす可能性もある。そのため、当業者はＰＥＴ塊の積層流動反応および射出率だけでなく、ＰＥＴ材料内部における一定の温度および圧力の分布にも留意しなければならない。これらおよび他のパラメータは製造された予備成形品内部における密度分布だけでなく、とくに層厚の規則性と均一性に影響を及ぼす。
【０００３】
多層予備成形品を製造することができる装置は、非常に複雑で、たとえば、ヨーロッパ特許公開第３０７，０５８号公報に記載されている。本公報は、８個の成形キャビティおよび５種類の合成材料塊またはポリマー材料塊のためのホットランナブロックについて記載している。個々の合成材料塊は独立した押出シリンダー内に充填され、単一の共通のマウスピースの向こうにあるホットランナブロックに配置された個々のノズルに導かれる。あいにく、この構造はとくにＴ型およびＹ型の分割機が使われているためにメンテナンスが非常に複雑であることがわかったが、それは８個を超えるキャビティには容易に適用できず、また適さないものである。とくに、個々のチャンネル内での温度条件は、とりわけそれらがホットランナブロック内の異なるレベルにあり、そのためホットランナブロック内に固有の温度勾配にさらされるので、満足がいくほどにバランスされることができない。個々のチャンネルの直径が小さいため、材料の性質を好ましくない程に変化させるような摩擦をＰＥＴ材料内に発生させる。また、この装置では漏出が始まるので、３４５バールをこえる供給圧力が許容されない。
【０００４】
たとえば、米国特許第４，７１０，１８８号明細書には、ＰＥＴ加工法に好適な配置が記述されている。４個の成形キャビティを有する該構造は、異なる３つの材料である新ＰＥＴ、再生ＰＥＴおよびもう１つの熱可塑性材料を取扱うよう構成されている。可塑化材料がおのおのスクイズイングシリンダーを有する挿入装置に供給され、キャビティに充填するために分配バルブの上にプレスされる。あいにく、この構造はまた、ＰＥＴ成形材料加工に適さない。なぜなら、とくに可塑化材料がノズルに運搬されるときに通る経路の長さが異なり、そのために個々の成形キャビティにおける充填密度が好ましくない程に相異するからである。これとは別に、運搬される材料の温度調節は極度に複雑で充分には行なえず、分配バルブを通る材料に作用するせん断力は好ましくない結晶化効果を生じさせる。
【０００５】
たとえば、国際公開第ＷＯ９１／１６１８８号公報に記載されている射出成形装置においては、もはやこれらの障害がおこらない。しかしながら、あいにく成形材料の好ましくない混練が避けられないが、とくに飲料産業のための予備成形品を製造するときには許容できない。さらに多数の分配ブロックを使用すると微調整およびそのための装置のメンテナンスにおいて問題を惹起する。この装置はそのために大部分の異なる材料が不同であるように構成される予備成形品の製造に全体として適さない。
【０００６】
それゆえに、本発明の目的は多層の予備成形品の製造のためのＰＥＴ材料と共重合体がうまく製造されることができる射出成形装置を提供することである。その製造とは、すなわち、全体が均一な密度を有する多層予備成形品を加工することである。とくに、既知の従来技術の欠点を示さないような手段を提供することが本発明の目的であって、それは、運搬経路の中で異なる材料を混練することを許さないが、７２個のキャビティさえも容易にしかも完璧に操作し、容易にメンテナンスができ、高い（割合の）精度が保証され、大部分の異なる材料を成形キャビティに様々に運搬でき、それでいてキャビティ全体を一定の分布で満たすことを保証する手段である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題は、複数のキャビティと１個のホットランナ分配ブロックとを有する、多層予備成形品、とくにブローストレッチのためのＰＥＴ予備成形品を射出成形するためのマルチプレート成形装置であって、該成形装置が、
固定された機械プレート（９）に着脱自在に接続されたヘッドプレート（１３）、
ホットランナ分配ブロック（１５）と複数のノズル（２５）とからなり、前記ヘッドプレート（１３）に着脱自在に接続されたホットランナプレート（１４）、および
前記ホットランナプレート（１４）に着脱自在に接続された下部ダイボルスタ（１２）、
前記下部ダイボルスタ（１２）に対し固定ガイドコラム（１１）に沿って調節しうる上部ダイボルスタ（１６）
とからなり、前記ダイボルスタ（１６）がベースプレート（１７）と、ストリッピングプレート（１８）と、摺動プレート（１９）とからなり、その結果、前記上部ダイボルスタ（１６）が、前記ベースプレート（１７）に着脱自在に接続された複数の中子（２７）を支持し、該中子を取り囲むように前記摺動プレート（１９）に取り付けられた型（２９）が配列され、該型（２９）が下部ボルスタ（１２）に向って円錐状に先細りにされた外表面を有し、前記成形装置が閉状態のとき、前記円錐状の外表面が、下部ボルスタ（１２）のダイ（２８）の対向する表面と密に係合し、所望のキャビティをえており、
前記ホットランナ分配ブロックが、継目のない金属ブロックからなり、当該ブロックには、異なる材料の成分を導くための少なくとも２つの経路がシュノーケルピース（３２）側に設けられ、前記ホットランナ分配ブロックおよびホットランナノズル（hot-runner nozzle）（以下、ノズルという）（２５）内の温度を安定させるための手段と、可動ピン（３７）によってノズル本体（３４）のノズルチップエリア内において異なる材料成分の取り出しまたは閉塞を行うための圧縮空気作動のバルブ装置とを備え、当該バルブ装置が、前記可動ピン（３７）を作動させるための第１のピストン（３８）と、該第１ピストンの上に配列された第２ピストン（３９）とを備え、該第１および第２ピストン（３８、３９）が低温ヘッドプレート内の空気シリンダーとして機能する空間に挿入されており、かつ個々のピストン（３８、３９）を取り出しまたは閉塞の所望の位置にもたらすために、圧力ライン（４１、４３、４４）を有し、該圧力ライン（４１、４３、４４）を通って選択的に前記空気シリンダーに圧縮溶媒が導入または前記空気シリンダーから圧縮媒体が排出されることが可能である装置によって解決されるが、当該装置は充填および硬化の期間に成形キャビティを約３５０トンの力で密閉する上側のスタンプ板と下側のダイ板とから構成される。これによって、錐面はたがいに密に係合し、その製造許容誤差は５／１０００ｍｍ以下である。このばあい、成形キャビティでの漏出を伴わない９００〜１０００バールの運搬圧力の作用および高品質のＰＥＴ成形品の製造を可能にする。すなわち、成形キャビティはＰＥＴにより均一に充填され、比較的少量の中間層材料が同じ圧力状態で成形キャビティに圧入されることができる。ノズル領域からの漏出を避けるために、本発明による装置は一体式構造として構成されるだけでなく、空気バルブ配置を備えている。一体式構造とは、すなわち、分配ブロックがその経路が入口開口から出口開口まで等しい長さを有し、その直径が運搬量と運搬出口に従って各合流点で調整的に減少するような分解不可能な構造であることである。
【０００８】
本発明の他の有益な点は、従属クレームからえられる。
【０００９】
成形キャビティの等しく詰め込まれた充填物に必要とされる均一な温度分布を与えるために、分布ブロックはホットランナプレートの中に配置され、とくに金属シートをかぶせて密閉される。個々に加熱されたシュノーケルピースが成形装置のヘッドプレートを通って外に出て、分配ブロックを押出装置に接続する。
【００１０】
本発明による成形装置の長所は、図に示されるように幾何学的な構造から専門家にとっては明らかであり、その構造によって個々の層が均一な密度分布と一定の層厚を有するとともにＰＥＴからできたいくつかの多層予備成形品を同時成形することが初めて可能になる。
【００１１】
【実施例】
本発明の目的を、さらに詳細に図面を参照しながら説明する。
【００１２】
射出成形装置の基本構造が、図１に示される。
【００１３】
基本的には、すべての射出成形装置１において、第１の部分組立品である射出装置２と第２の部分組立品である型押し装置３とに区別されることができる。処理される合成材料が射出装置２とともに準備され、型押し装置３の成形装置４の成形用キャビティに圧入される。
【００１４】
この目的のために、合成材料は、このばあいＰＥＴは、細粒として商業的には利用可能であるが、ホッパ５の中に導入され、押出機に配置された回転コンベヤウォームまたは射出集合体によって加熱され、可塑化された状態にされ、そして、射出集合体６の先端にある収集領域に（つぎの処理のために）保持される。
【００１５】
図１の射出サイクルのあいだ、成形装置４におけるキャビティは、凝固温度にまで冷却され、いわゆる射出または輸送圧力である圧力を受けてこの高温の合成材料により充填される。
【００１６】
材料が完全に凝固し、それ以上収縮できなくなるまで、冷却時に発生する材料の収縮を校正するために、ある期間、ある低圧力のもとで合成材料がさらに添加される。
【００１７】
さらなる冷却期間の経過後、成形装置４が開かれ、凝固した成形体を取り出すことができる。そのような射出サイクルに対する正しい手順が、管理装置７によって調整されるが、この管理装置も個々の組立グループにおける温度を調節する。
【００１８】
この点において、合成材料の温度は、その低い熱伝導率および制御できない流れの効果のために運搬経路の温度と大きく異なることがありうることをとくに述べなければならない。合成材料内部での制御による温度調節、すなわち従来の方法は容易には行なえない。
【００１９】
射出成形装置全体１の機械的な安定性は、大きな塊をなすコンベヤー柱だけでなく、固定された機械プレート８、９および１０、機械ヘッド２１によって保証される。
【００２０】
本発明による成形装置４は、基本的には６個の別々のプレートからできているが、好ましい実施例では、それをマニホールド射出成形装置として、４８個の成形キャビティからなっている。
【００２１】
この成形装置がＰＥＴ処理にとくに好適であるためには、ＰＥＴ材料がその中を通ってフィーダノズルに送られる領域を加熱する必要がある。とくに、本発明の成形装置４は下側のダイプレート１２と射出装置側にあるヘッドプレート１３のあいだにあるホットランナプレート１４からなっており、そのホットランナプレートは本発明によるマニホールド１５を含んでいる。上側のスタンプボルスタ１６は、ベースプレート１７および摺動プレート１９を有するストリッピングプレート１８からなっている。
【００２２】
図２は、２種類の異なる材料成分に対して好適な成形装置４の実施例の構成を示す。
【００２３】
押出装置の中で塑性化された材料は、シュノーケルピース３２の中に配置された個別のチャンネル３０を通ってホットランナ分配ブロック１５の中に直接到達する。この装置全体はホットランナプレート１４の中に配置されている。個々の経路の直径は、多層成形体の個々の層についての運搬量に適応されている。特定の材料成分に対する各合流点はホットランナプレート（１４）の表面に平行な平面上にあることが好ましい。合流点の平面図は、ホットランナ分配ブロック内部の各々の経路３０が同一の長さを有しているというようなことが最も重要であることがわかった。本発明によれば、経路の直径が比較的小さくなっていることが適切である。すなわち、分配ブロック全体においていかなる運搬圧力も発生しないように、おのおのの分岐後、減少した運搬量に適応するように直径は縮小される。キャビティ側において、これらの分割された経路はノズル２５の中へと出てゆくが、このノズルは可動ノズルホルダ３３とノズル本体３４とから構成されている。
【００２４】
ノズル本体３４は、相互に適合するいくつかのノズル挿入物から構成されているが、それらのあいだを異なった合成材料成分がノズル先端まで運ばれる。加熱要素３５は、ノズルホルダ３３およびノズル本体３４におけるのと同様に、分配ブロック１５における要求温度を保持する。
【００２５】
空気制御バルブ装置３６は、バルブ本体３４のバルブ先端領域に位置し、種々の成分のものを放出および遮断するために可動ピン３７を制御する。本発明の好適な実施例において述べたように、３つのピンの位置は、１個のキャビティの３層充填に対して充分である。
【００２６】
最初の位置において、ピン３７は、キャビティが最初の成分、とくに新しいＰＥＴすなわち原料のままの材料で充填されえるように引戻される。
【００２７】
第２の位置において、ピン３７は、ノズル出口を閉じるためにニードルバルブが再び押し出される前に、第２の成分すなわち再生利用ＰＥＴが成形キャビティの中に圧入されうるように引戻される。
【００２８】
典型的には、種々の成分がおよそ２〜８秒間に７００〜８００バールの圧力で射出される。個々の成分が同一の温度を有することが製造物の品質にとって非常に重要であることを経験が示している。
【００２９】
ヘッドプレート１３における空気シリンダーとして作用する空間に図３に示されるようなバルブ装置３６が配設されることがとくに有利である。とくにバルブ装置３６は、ピン３７をガイドする第１ピストン３８からなっており、その向こうに第２ピストン３９が可動状態で配置されている。密閉シリンダー用蓋４０は圧力に抵抗するようにこの空間を密閉する。好適に配置された圧力管４１、４３および４４は、個々のピストンおよびピン３７が所望の位置に移動させられることを可能にする。好適な実施例においては、個々の圧力管はそれぞれに高い圧力を有している。このように、たとえば、外側圧力管４４が２０バール、中間圧力管が１０バール、そして内側圧力管４１が５バールのそれぞれの圧力を有することができる。
【００３０】
個々のピストン３８および３９の位置は、図３に示されるように、個々の圧力管が前記のような圧力下にあるときに決まる。もし、ピン３７が合成材料の第１の成分を放出するために引戻されると、中間圧力管４３の圧力を増減させることが必要である。このように、第１ピストン３８は内側圧力管４１の圧力によって、第２ピストン３９と接触するように移動させられる。ピン３７を合成材料の第２の成分のための制御器を開く第２の位置に移動させるために、外側圧力管４４の圧力は、ばあいによっては増減される。その結果、２つのピストン３８、３９は、シリンダリッド４０まで一緒に移動する。材料の流動を止めるため、最初、外側圧力管４１は圧力により引戻され、それによって２つのピストン３８、３９を一緒に閉じる方向に移動させる。中間圧力管４３も再び第１ピストンの動きによって加圧されるときだけ、第１の合成材料成分の原料供給流れが停止されることができる。
【００３１】
圧力抵抗シール５１、５２は、個々のピストンとシリンダリッド５３に配置されているが、バルブ装置３６が完全に機能することを可能にする。軸方向シール５５は、ノズルホルダ３３の中に位置しているが、ピストン配置３８、３９とノズル配置３３、３４のあいだの圧力調整の不足を防止し、そして、ノズルホルダ３３を通るノズルピン３７に沿って種々の加熱された材料成分の加圧蒸気が逃げ、ピストン壁またはノズルピンの上に沈殿し、それによってバルブ装置３６の個々の部分の可動性に悪影響を及ぼしたり、妨害したりするのを防止する。
【００３２】
本発明において、この問題は耐熱性合成材料でできた気密軸方向シール５５によって解決される。
【００３３】
ホットランナプレート１４の取外しが簡便な構造により、２経路の装置から３経路の装置への簡単な改造が初めて可能となるが、ただそれによって、シュノーケル３２を有するホットランナ分配ブロック１５とノズル２５は取り替えられなければならない。
【００３４】
他のすべての器具用の板は前記と同様に使用できる。ホットランナ分配ブロック１５の継目のない構造と耐圧気密のバルブ配置により、高い運搬圧力下で運転が可能となり、その結果、サイクルタイムが低減されるだけでなく、非常に重要なことであるが、高温のチャンネルにおけるさらに正確な温度制御が可能となる。
【００３５】
本発明による前記成形機を改良する内容は、当業者には明白であろう。たとえば、加熱要素３５とノズルホルダ３３またはホットランナ分配ブロック１５とのあいだの熱接触をさらに改良するためのステップがとられることが可能である。とくに、個々の成分の流動特性に影響するステップ、または上側のスタンプと下側のダイボルスタを密着すさせるための機械的な精密さを向上させるステップをとることも可能である。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の射出成形装置によれば、均一な密度の多層予備成形品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の成形装置を有する射出成形装置の一実施例の概略図である。
【図２】図１の成形装置の断面図である。
【図３】図２の成形装置においてバルブの構成を示すための部分拡大図である。
【符号の説明】
９  機械プレート
１１  固定ガイドコラム
１２  下部ダイボルスタ
１３  ヘッドプレート
１４  ホットランナプレート
１５  ホットランナ分配ブロック
１６  上部ダイボルスタ
１７  ベースプレート
１８  ストリッピングプレート
２５  ノズル
２７  中子
２８  ダイ
２９  型
【図１】
0003554372.tif 000002
【図２】
0003554372.tif 000003
【図３】
0003554372.tif 000004