(57)【要約】  本発明は、少なくとも１つのプラスチック材料供給源（１）と、所定量のプラスチック材料（３）を一時的に支持することのできるスリーブ（８）の中を摺動するロッド（１１）と、製品の頭部を形成するための鋳型（６、７）と、その鋳型（６、７）と協働するマンドレル（１８）とを備えていて、溶融状態の所定量のプラスチック材料（３）を鋳型の２つの部分の間で圧縮することによってプラスチック材料からなる製品を成形する装置において、この装置が、前記スリーブ（８）内を二方向に移動する前記ロッド（１１）の移動を制限する非弾性的保持手段（１２〜１４、２３、２４、２５）を備えることを特徴とする装置に関する。本発明は、この装置を利用した方法にも関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融状態の所定量のプラスチック材料（３）を前記鋳型の２つの部分の間で圧縮することによってプラスチック材料からなる製品を成形する装置であって、
少なくとも１つのプラスチック材料供給源（１）と、
所定量のプラスチック材料（３）を一時的に支持することのできるスリーブ（８）の中を摺動するロッド（１１）と、
製品の頭部を形成するための鋳型（６、７）と、
その鋳型（６、７）と協働するマンドレル（１８）と、を備えているものにおいて、
前記スリーブ（８）内を二方向に移動する前記ロッド（１１）の移動を制限する非弾性的保持手段（１２〜１４、２３、２４、２５）を備えている、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ロッド（１１）で前記スリーブ（８）の上面（１６）を超えて自由な状態で延びている部分の最大長が、前記マンドレルが下方位置に到達したときのマンドレル−スリーブの距離にほぼ等しいか、それよりもわずかに長いだけである、
ことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記非弾性的保持手段（１２〜１４、２３、２４、２５）が前記スリーブ（８）の一部である、ことを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記非弾性的保持手段が、高位置に保持する手段（１２、１３、２３、２４）と、低位置に保持する手段（１３、１４、２５）とを備える、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
低位置に保持する前記手段（１３、１４、２５）が、前記スリーブ（８）に設けられた横向きオリフィス（８ｂ）の下壁に設けられたストッパ部（１４、２５）と、前記ロッド（１１）の表面に配置された側方突起部材（１３）と、で構成されていて、
その側方突起部材（１３）は、前記側部オリフィス（８ｂ）の中を摺動できるように取り付けられている、
ことを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記側方突起部材（１３）が、前記ロッド（１１）を貫通するピンで構成されている、ことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
高位置に保持する前記手段が、前記ロッド（１１）の表面に設けられた突起部（２４）と、前記スリーブ（８）の下端のほうを向けて配置されたストッパ部（１２）と、で構成されている、ことを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
高位置に保持する前記手段が、前記側方突起部材（１３）と、前記側部オリフィス（８ｂ）の上壁に設けられたストッパ部（２３）とで構成されている、ことを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記ストッパ部が、前記下壁に形成された溝の中に配置された輪（２５）で構成されている、ことを特徴とする請求項５から８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
低位置において、前記ロッド（１１）が、前記スリーブ（８）の上面（１６）から、成形する製品の厚さよりも小さな距離だけ突起している、ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の装置と、前記スリーブ（８）の自由端の上に一時的に堆積された所定量のプラスチック材料（３）と、からなる集合体であって、
前記スリーブ（８）の上面（１６）と一致する平面（２０）よりも上に堆積されるプラスチック材料（２２）の量が、その材料（３）の全量の２０％〜４０％である、
ことを特徴とする集合体。
【請求項１２】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の装置を用いて所定量のプラスチック材料（３）を成形する方法であって、
その材料（３）を、前記ブッシュ（８）の上面（１６）と一致する平面（２０）の上方に堆積されるプラスチック材料（２２）の量が、その材料（３）の全量の２０％〜４０％であるようにして前記上面（１６）と前記側壁（１７）の上に堆積させる、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック材料からなる製品を圧縮成形するためのシステムと方法に関する。製品は、溶融状態のプラスチック材料の一部を鋳型の２つの部分の間で圧縮することによって得られる。
【０００２】
本発明は、より詳細には、肩部とオリフィスを有する頭部が可撓性のある円筒形本体に接続されたプラスチック材料製チューブ（例えば歯磨きまたは化粧品のチューブ）の実現に適用される。この特別な場合には、１回の操作で、チューブの頭部が形成されると同時に本体に接合される。チューブの頭部は、溶融した所定量の材料をもとにして、金型ユニットと呼ばれる下側の道具と、可撓性のある円筒体が表面に取り付けられたマンドレルと呼ばれる上側の道具の間で形成されて圧縮されることによって実現される。材料の温度は、その材料がチューブの本体に接合する温度にされている。チューブ製造機械では、複数の鋳型が一般に不連続な（または連続な）運動をし、それぞれの鋳型がさまざまな製造プロセス（チューブ本体への装填、所定量の可撓性材料の配置、圧縮成形、冷却、鋳型からのチューブの取り出し）を経る。
【背景技術】
【０００３】
このようなチューブを実現するさまざまな装置と方法が従来技術で知られている。
【０００４】
例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３には、チューブのオリフィスを形成するためのロッドのまわりに所定量の材料を堆積させる方法と装置が記載されている（これら刊行物の内容は、上記の方法と装置の説明に関する限り、参考として本出願に組み込まれているものとする）。
【０００５】
より詳細には、特許文献１では、この特許の図１に示されているように、所定量の環状のプラスチック材料が供給源からスリーブの上面とロッドの周囲に堆積される。このロッドは、肩部にオリフィスを形成するのに役立つ。供給源の出口は環状ノズルで取り囲まれているため、望む量が堆積されると、加圧空気を放出して堆積された材料を供給源から分離させることができる。スリーブに所定量の材料が堆積されると供給源を引っ込め、作り出すことになる肩部の形状をしたマンドレルを配置する。マンドレルの正面はロッドの上面と接触し、そのスリーブ・ロッド集合体が肩部金型とネジ山金型の内部に押し込まれて頭部が形成され、チューブの端部となる。この特許の図３と図４には、頭部を形成した後、マンドレルに支持されているチューブ本体にその頭部を接合するこのステップが示されている。頭部のオリフィスは、スリーブの中を長手方向に移動するロッドによって形成される。頭部を形成した後に金型の中をマンドレルを移動させるこのステップにおいて、ロッドはマンドレルによってスリーブの中を軸方向に高位置から低位置へと押される。ロッドは、低位置において、スリーブの上面を通り過ぎることによって肩部にオリフィスを形成する機能を有する。
【０００６】
この特許に記載されている装置で遭遇する１つの問題は、ブッシュ内のロッドの相対的位置に関する。ロッドはガイドされて軸方向に自由に滑るが、摺動時にどこに位置しているかがはっきりしない。特にスリーブの上面に対するロッドの上面の位置が明確にはわからない。しかしこの位置は非常に重要である。というのも、この相対的な位置関係によって頭部にオリフィスが形成されるからである。オリフィスの周囲にある材料の厚さがスリーブとロッドに必要とされる相対位置を決定しているため、この厚さはある役割を果たしている。位置がはっきりしないと、頭部が、その中でも特にオリフィスのない頭部がうまく形成されない。
【０００７】
特許文献２には、チューブを製造する別の装置と方法が記載されている。この刊行物では、所定量の環状の材料が金型の底部に直接に堆積される。この金型は頭部の形状をしていて、オリフィスを形成することになるロッドを取り囲んでいる。ロッドはバネによって高位置に維持されていて、頭部を形成するためにマンドレルが金型の中に導入されるときにはバネの力に逆らって押される。この装置は、所定量の材料を一時的に支持するのに役立つスリーブを備えていない。それに加え、中間支持体がないため、材料の各部分が鋳型の壁部とただちに接触して迅速に冷却される。材料にこの温度勾配があると、成形される製品が変形する可能性がある。
【０００８】
特許文献３には、上記の特許文献１に記載されているのと同様のロッドとスリーブを用いてチューブを製造するための別の装置と方法が記載されている。ドイツのこの刊行物では、ロッドはスリーブの中を軸方向に滑りながら移動することができる。ロッドはバネに取り付けられていて、スリーブに対して高位置が維持される。肩部を形成するためにマンドレルが金型の中に導入されるとき、ロッドはそのバネの力に逆らって押される。
【０００９】
特許文献１と特許文献３で遭遇する問題は、特にマンドレルをロッドの前面で支持し、両者を金型の中を移動させている間、スリーブ内のロッドの摺動を制御できないことと結び付いている。この現象により、（一般にロッドがスリーブ１の中に完全に引っ込んでいるときには）成形する物体にオリフィスを形成することが妨げられる可能性がある。スリーブの上への所定量の材料の分布が不均一になったり不十分になったりする可能性もある。
【００１０】
直径が１．５ｍｍよりも小さい例えば０．８ｍｍのオリフィスを持つチューブという特別な場合には、特許文献１と特許文献２に記載されている装置を用いてこのようなチューブを確実に製造することはできない。実際、この構成では、オリフィス形成用ロッドは細長くて直径が小さいため、マンドレルがロッドの上面に支持されるときに座屈して最終的に破断する可能性がある。オリフィス形成用ロッドの破断は頻繁に起こる可能性があるため、製造が繰り返して停止する。さらに、ロッドの断片が、鋳型を閉じるときに鋳型の他の部品を損傷させることになる。
【特許文献１】アメリカ合衆国特許第４，９４３，４０５号
【特許文献２】アメリカ合衆国特許第４，３５２，７７５号
【特許文献３】ドイツ国特許出願第１０３４９８３７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで本発明の主要な目的の１つは、公知の方法と装置を改良し、特に、オリフィス形成用ロッドが壊れるおそれなしに小さな直径のオリフィスを持つチューブを確実に製造できるようにすることである。
【００１２】
本発明の目的の１つは、特にマンドレルによって肩部を形成する際にスリーブに対するロッドの位置をよりよく制御できるシステムを提案することである。
【００１３】
本発明の別の目的は、公知の方法よりも効率的にチューブの肩部を形成する方法を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
したがって本発明は、少なくとも１つのプラスチック材料供給源と、所定量のプラスチック材料を一時的に支持することのできるスリーブの中を摺動するロッドと、製品の頭部を形成するための鋳型と、その鋳型と協働するマンドレルとを備えていて、溶融状態の所定量のプラスチック材料を鋳型の２つの部分の間で圧縮することによってプラスチック材料からなる製品を成形する装置に関する。本発明の装置は、スリーブ内を二方向に移動するロッドの移動を制限する非弾性的保持手段を備える点が従来技術と異なっている。
【００１５】
ロッドの移動、より詳細にはその端部の位置は、本発明の装置のおかげで完全に制御される。特に、肩部のオリフィスを形成する際にそのオリフィスが詰まらない位置にロッドを常に保持することが可能である。
【００１６】
従来の装置は、ロッドを高位置と低位置に保持する手段を持たなかったり、弾性的な保持手段を有するためにスリーブに対するオリフィス形成用ロッドの相対位置を正確に決められなかったりするため、これらの利点は従来の装置では得られなかった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、一実施態様とそれに関係する図面の説明からよりよく理解できよう。
【００１８】
図１は、静止状態の鋳型の下部を示している。鋳型の下部は金型ユニットと呼ばれ、チューブ頭部の外側部分を形成することになる肩部金型６と、ネジ山を鋳型から外せるよう複数の部分からなるネジ山金型７と、この装置の対称軸線上にあって軸線Ａに沿って並進移動できるスリーブ８とを有する。スリーブ８は、行程を２つのストッパ部９と１０の間に制限する第１の肩部８ａを有する。
【００１９】
金型ユニットは、肩部にオリフィスを形成するのに用いるオリフィス形成用ロッド１１も備えている。オリフィス形成用ロッド１１は下部に突起部２４を備えており、スリーブ８の中を滑ることができる。オリフィス形成用ロッド１１の行程は、突起部２４と、スリーブの表面に設けられたストッパ部１２とによって高位置が制限されている。オリフィス形成用ロッド１１の行程は、ピン１３（例えば円筒形）と、スリーブの表面に設けられたストッパ部１４とによって低位置も制限されている。ストッパ部１４は、スリーブ８に設けられた細長い穴８ｂの下壁によって形成されている。ピン１３は、ロッド１１に設けられた穴の中に垂直に配置（例えば押し嵌め）されていることが好ましい。このピンにより、ロッド１１とスリーブ８の軸方向の相対的な移動を明らかに阻止することができる。この阻止は、所定量の材料が堆積された後にマンドレルがロッドの上面と接触して肩部を形成する上で特に重要である。バネを用いた公知のシステムでは、このような状態のとき、特にこの方法で圧縮成形される材料の効果により、ロッドはまだ移動することができる。そのためオリフィスが塞がったり変形したりするという欠陥が生じる。あるいはスリーブ８の外形と同じ直径のオリフィスになる。
【００２０】
図１Ａは図１の装置の一変形例を示しており、オリフィス形成用ロッド１１の突起部２４が省略され、上方ストッパ部２３は、円筒形ピン１３が細長い穴８ｂの上壁と接触することによって実現されている。この変形例は、製造が非常に簡単であるという利点を持つ。２つのストッパ部１４、２３のために１つのピンだけを用いることで、装置の構造が単純化される。
【００２１】
装置の別の変形例はピン１３なしでも実現できる（図１Ｂ参照）。この場合には、オリフィス形成用ロッド１１の行程は、突起部２４と、スリーブの表面に設けられたストッパ部１２とによって高位置が制限される。オリフィス形成用ロッド１１の行程は、低位置が、スリーブ８の下部の溝に配置した止め輪２５によって制限されている。
【００２２】
スリーブ８とオリフィス形成用ロッド１１の相対的な移動は、オリフィス形成用ロッド１１に作用するバネや空気ジャッキなどのアクチュエータ（図示せず）によって実現される。
【００２３】
図２と図３には、溶融した所定量のプラスチック材料を堆積させるステップを示してある。金型６の上方に位置していてスリーブ８と同軸の配量ノズル１が、溶融した所定量のプラスチック材料３を形成する。配量ノズル１は、公知の押し出し装置（図示せず）から材料を供給される。
【００２４】
図２では、アクチュエータ（図示せず）によって生じる直線状の行程を弁２が移動する。このようにすると、通路４を通過させて環状の材料３を形成し、その環状材料をスリーブ８の上面１６と周辺部１７に堆積させることができる。
【００２５】
図３では、その後アクチュエータが弁３を逆方向に移動させる。すると出口となる通路４が閉まる。所定量のプラスチック材料は、通路５を通じてガスを吹き付けることによって切断されて分離する。
【００２６】
図３に示されているように所定量のプラスチック材料３がスリーブ８の上に正しく堆積されるようにするためには、すなわち所定量のプラスチック材料３がスリーブ８の上面および周辺部１７と接触するようにするためには、以下の複数の条件が合わさる必要がある。
−  オリフィス形成用ロッド１１の上面１５とスリーブ８の上面１６の距離は、成形される部材（チューブ頭部）の対応する壁部の厚さよりもわずかに厚くなければならない。
−  弁２は、配量ノズルの開放段階にはオリフィス形成用ロッド１１の上面１５に非常に近いか接触せねばならない（接触することが好ましい）。
−  弁２の直径は、スリーブ８の直径に合わせて選択される。
【００２７】
本発明の場合には、材料はスリーブ８（上面１６と周辺部１７）の上に堆積される。したがって材料はうまく中心に位置し、道具が運動するときに移動しない。そのため成形の欠点が取り除かれることになる。ところでチューブの直径が同じでオリフィスの直径が変化する場合には、配量弁の直径を同じに維持することができる。なぜならスリーブ８の直径は同じに留まるからである（図４の小さなオリフィス（Ｄ５）、図５の大きなオリフィス（Ｄ６）を参照）。化粧品チューブの製造工場では、１つのラインで常に同じ直径の１種類のチューブを製造するが、オリフィスの直径は頻繁に変更される。したがって本発明により、道具の交換時間を節約することができる。なぜならこのようにすると、配量ノズルの直径の変更と、配量ノズルを新たな調整が回避されるからである。また、このようにすると、いろいろな直径のチューブを製造するのに必要な異なる直径の配量ノズルの数を少なくできる（例えば以前は異なる６つの配量ノズルが必要であった場合に、新しい方法では異なる３つの直径しか必要でなくなる）。
【００２８】
小さなオリフィスを有するチューブの場合には（図４参照）、オリフィス形成用ロッド１１でスリーブの上面１６よりも先に自由な状態で延びている部分は非常に短く、一般に、マンドレルが下方位置に到達したときにマンドレル−スリーブ間の距離にほぼ等しいか、せいぜいそれよりもわずかに長いだけである。これは、マンドレル１８がオリフィス形成用ロッド１１の上面１５と接触したときにロッドが圧縮だけを受け、座屈のリスクがまったくないことを意味する。したがってこの装置により、非常に小さいオリフィスを有するチューブを確実に製造できる。
【００２９】
図６に示した次のステップでは、金型ユニットと呼ばれている金型６を有する鋳型の下部が配量ノズル１を離れてしまっており、マンドレル１８が上方にあって配量ノズルの中心に位置している。チューブの円筒形本体１９がマンドレル１８の表面に取り付けられている。マンドレル１８は金型６に向かって移動し、オリフィス形成用ロッド１１の上面１５と接触する。するとマンドレル１８は、オリフィス形成用ロッド１１とスリーブ８からなる集合体をスリーブ８がストッパ部１０にぶつかるまで移動させる（図７参照）。この移動中に円筒形ピン１３は下方ストッパ部１４と接触できるようになる。そのためマンドレル１８の下面がスリーブ８の上面１６とは決して接触しないことが保証される。この移動が終わると、スリーブ８の突起部８ａがストッパ部１０と接触する。オリフィス形成用ロッド１１の上面１５は常にマンドレル１８と接触した状態になり、ピン１３はストッパ部１４と接触しない。この構成は、オリフィス形成用ロッド１１の周囲にチューブのオリフィスをうまく形成できるという利点を有する。プラスチック材料３は徐々に変形して金型ユニットとマンドレル１８によって形成される隙間に満たされ、チューブ１９の本体の端部に接合される。この全体は、冷却段階を通じて加圧された状態が維持される。
【００３０】
図８は、図３に示したのと同じ装置、同じ構成を示しているが、材料３をスリーブ８の上に堆積させる方法だけが異なっている。
【００３１】
所定量のプラスチック材料３は、スリーブ８の上面１６と側壁１７の両方の上に存在する。
【００３２】
スリーブ８の側壁１７に沿って、またはその延長線上に堆積されるプラスチック材料の量は、スリーブ８の上面１６よりも上に堆積されるプラスチック材料の量よりもはるかに多い。
【００３３】
しかしスリーブ８の上面１６よりも上にプラスチック材料が存在していることには複数の利点がある。それは特に、材料３が所定の位置にうまく保持されることである。したがって材料３がスリーブ８に沿ってあまりに早く下がるリスクがなくなる。ここで、このリスクが特許文献３に開示されている装置に存在していることを指摘しておく。なぜならこの特許文献３では、材料全体がスリーブの側壁上に位置しているからである。
【００３４】
驚くべきことに、スリーブ８の上面と一致する平面よりも上と下にそれぞれ位置する領域にプラスチック材料をある方法で分配すると、成形される製品の品質が向上することが確認された。より詳細には、平面２０よりも上にあるプラスチック材料２２の量が材料３の全量の２０〜４０％であり、それに対応して平面２０よりも下にあるプラスチック材料２１の量が材料３の全量の８０〜６０％であるとき、成形された製品の品質が向上する。上方の質量／下方の質量の比は、約３０／７０であることが好ましい。
【００３５】
本発明が上に示した実施例に限定されないことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１Ａ】図１の実施態様の一変形例である。
【図１Ｂ】図１の実施態様の一変形例である。
【図２】鋳型の下部に所定量のプラスチック材料を形成するために開いている配量ノズルを示している。
【図３】閉じた配量ノズルと、鋳型の下部に配置された材料を示している。
【図４】図３に対応しているが、小さな直径のオリフィス形成用ロッドになっている。
【図５】図３に対応しているが、大きな直径のオリフィス形成用ロッドになっている。
【図６】圧縮段階の開始時期におけるマンドレルと金型ユニットを示している。
【図７】圧縮段階の終了時期を示している。
【図８】所定量の材料をスリーブの上に堆積させる方法を示している。
【図１】
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【図１．Ａ】
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【図１．Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
2009535245.tif 000013
2009535245.tif 000014
2009535245.tif 000015
2009535245.tif 000016