(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
最適な底部輪郭形状及び肩部輪郭形状を有するプリフォームにして、製造され完成したプリフォームが、プリフォーム円端部領域及びプリフォーム肩部領域において、プリフォーム円端部領域及びプリフォーム肩部領域の間のプリフォームシャフトにおける壁厚よりも薄い壁厚を有しており、また、その壁厚が、延伸部において、喉部から又ゲート部から、前記プリフォームシャフトに徐々に適合しているプリフォームを製造するための方法において、
射出成形プロセス用のモールドが、射出成形プロセスによって形成された、完成までは製造されていない未完成のプリフォームの最初の冷却後の外表部の硬化後に開放され、未完成の前記プリフォームが搬送装置を用いて開放された前記モールドから取り上げられ、前記プリフォームが、工程に応じて、前記プリフォームを９０℃から１５０℃のブロー可能な温度レベルに調節すること又は可能な限り迅速に再度冷却することを役割とするコンディショニングステーション内へ入れられ、前記プリフォームが、前記コンディショニングステーションのコンディショニングスリーブ及びプリフォームシャフトの間の直接的な接触のみによって、押圧工程の前に、コンディショニング或いは再度冷却され、従って、可塑的に変形可能な前記プリフォーム円端部及び前記プリフォーム肩部が押圧体を用いて機械的に、前記コンディショニングステーションに依存して、適宜再現可能に押圧によって変形されること、及び、
前記押圧体、及び、前記コンディショニングステーションの内側輪郭が、これらの輪郭の大部分が変形工程の後に前記プリフォームに再現可能に写し取られるように、設計されており、その一方で、プリフォーム円端部及びプリフォーム肩部が押圧工程の後にコンディショニングステーションの壁部との接触によって同様にコンディショニングされること、
を特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記押圧工程の前の前記コンディショニングステーションでのコンディショニングが、前記プリフォームシャフトを既に熱的に最適化している一方で、前記押圧工程の前の前記プリフォーム円端部及び前記プリフォーム肩部は、前記コンディショニングスリーブとの接触状態にないことにより、自由に再軟化されること、
を特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、
押圧変形される領域では、温度範囲が９０℃から１５０℃の間にあることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の方法において、
輪郭形状に関して定められた押圧ロッドが、輪郭形状に関して定められた底部輪郭及び肩部輪郭と共同で、押圧変形される領域の可塑性樹脂を、両方の輪郭の間の体積がほぼ又は完全に樹脂によって占められそれにより押圧ストロークを制限するまで、変形させること、
を特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の方法において、
プリフォーム円端部が、円状又は環状のプリフォームシャフト及びプリフォーム円端部の間のその縁部分でコンディショニングステーションと接触し、また、当該接触によってコンディショニングステーション内のプリフォームシャフトの軸方向移動を阻止すること、及び、
プリフォーム円端部が、プリフォームシャフトの軸方向移動を阻止したまま、プリフォームの押圧工程の間、押圧工程により形成される新たな底部輪郭内にて、プリフォーム円端部が、コンディショニングステーションと円状又は環状に新たに接触すること、
を特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の方法において、
それぞれのプロセス部分において、押圧工程を時間に関して自由に決定可能であること、
を特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の方法において、
押圧力が、機械バネ又は空気バネによって、前記プリフォームのそれぞれの領域のため、底部でも肩部でも、個別に調整可能であること、
を特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の方法において、
前記押圧体を調温すること又は冷却することが可能であること、
を特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の方法において、
ボトル形状の特別な要求のために、前記コンディショニングステーション及び／又は前記押圧体が、プリフォーム底部を予め成形することが出来ること、
を特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の方法において、
前記肩部の押圧変形が、前記プリフォーム円端部の押圧変形とは独立して実施され得ること、
を特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法において、
前記プリフォーム円端部の押圧変形が、前記肩部の押圧変形とは独立して実施され得ること、
を特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法において、
前記プリフォーム円端部の押圧変形がコンディショニングステーション内の真空によって実行され得ること、又は、当該真空が機械的な工程を支援すること、
を特徴とする方法。
【請求項１３】
ブロープロセスにとって最適な円端部輪郭形状及び肩部輪郭形状を有するプリフォームにして、製造され完成した前記プリフォームがゲート位置及びプリフォーム肩部で、シャフト領域よりも薄い壁厚を有しており、また、前記円端部における他の壁厚延伸部が、ゲート位置からまた同様に肩部領域から、徐々にプリフォームシャフトの壁厚に適合しているプリフォームを製造するための装置において、
一つ又は複数のモールドキャビティを備えたモールドが、プリフォーム輪郭形状の第１の成形を担うものであり、射出成形装置がプラスチック原製品を、この可塑性の物体を前記閉じたモールドのモールドキャビティ内へ圧力をかけて入れるために、可塑化し、搬送装置が前記プリフォームをコンディショニングステーションへ運び、そこでコンディショニング収容部内でその内部輪郭形状が、面接触により前記プリフォームシャフトへは熱的に影響を与えるものの、プリフォーム円端部及びプリフォーム肩部の領域には熱的な影響を与えず又は部分的にしか影響を与えず、弾性を有して半径方向に浮動状態で支持された押圧体を備えるロッドが軸方向で開放したプリフォーム内へ進入し、コンディショニングステーション及び押圧体の特別に設計された輪郭形状並びに前記押圧体の軸方向移動によって、前記プリフォーム円端部の領域及び前記肩部の領域に空洞が生じ、当該空洞が好ましくは完成したプリフォームの形状を表すこと、及び、
前記プリフォーム円端部の領域の前記空洞が前記押圧体の更なる軸方向移動によって、また、前記肩部の領域の前記空洞が前記押圧体の半径方向移動によって、押しつぶされ得ること、
を特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置において、
前記押圧体が、熱伝性の弾性材料又は熱伝性の剛体材料から製造され得ること、
を特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置において、
熱伝性の弾性材料がシリコンであること、又は、熱伝性の剛体材料がテフロン（登録商標）であること、
を特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１３から１５のいずれか一項に記載の装置において、
前記押圧体が冷却又は調温され得ること、を特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１３から１６のいずれか一項に記載の装置において、
前記コンディショニング収容部が液体によって調温されていること、を特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１３から１７のいずれか一項に記載の装置において、
前記押圧体が軸方向で弾性的に支持されており、また、弾性力が前記プリフォーム底部及び前記プリフォーム肩部のために個別に決定され得ること、
を特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１３から１８のいずれか一項に記載の装置において、
前記押圧体が軸方向で弾性的に支持されており、また、弾性力が個々の前記モールドキャビティために個別に決定され得ること、
を特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１３から１９のいずれか一項に記載の装置において、
前記押圧体が半径方向に浮動状態で支持されており、また、前記押圧体が前記プリフォーム底部のために軸方向の脱気孔を有していること、
を特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項１３から２０のいずれか一項に記載の装置において、
個々の前記押圧ロッドが予め選択可能なストローク長さ及び力を備えた個別の軸方向の駆動部を有し得ること、
を特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項１３から２１のいずれか一項に記載の装置において、
前記コンディショニングステーションの底部領域で前記コンディショニング収容部が、及び／又は、前記押圧体が、粗化によって又は彫り込みによって、プリフォーム円端部の表面を更に拡大すること、
を特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項１３から２２のいずれか一項に記載の装置において、
前記コンディショニングステーションの底部領域で前記コンディショニング収容部が、及び／又は、前記押圧体が、特別な形状の底部のブロー成形を支援する独特な輪郭形状を有し得ること、
を特徴とする装置。
【請求項２４】
請求項１３から２３のいずれか一項に記載の装置において、
前記押圧体の前記軸方向移動及び前記更なる軸方向移動を支援出来る又は完全に実行することが出来る、ゲート領域における強められた真空が、コンディショニングステーションに与えられること、
を特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１度目の加熱又は２度目の加熱における以下のブロー工程のために、有利な底部輪郭形状及び肩部輪郭形状を成形するための、プリフォームを製造するための方法及び装置関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリフォームはペットボトル製造時における半製品であり、当該プリフォームは、一体化された方法（単段プロセス）においては製造後即座にまだ熱い状態でペットボトルへと延伸ブローされるか、又は、２段プロセスにおいては製造プロセスの冷却工程後、第２のプロセス段階にて、ペットボトルへと延伸ブローされる。
【０００３】
本発明において説明されるプリフォームの通常の製造のためには、プラスチック原材料が可塑化され、そして引き続き高圧で、一個取り金型（シングルキャビティ金型）又は多数個取り金型（マルチキャビティ金型）内でプレスされる。
【０００４】
図１に従うプリフォームが形成され、それは構造的には基本的に、喉部領域、肩部領域、及び底部円端部から構成され、並びに、コアをはめ込むことで内側が中空である。喉部領域は、例えばねじキャップを用いて繰り返し蓋を閉められるように、形成されている。この領域はしかしながら、ブロー工程の間に、更に変形されることはない。それに対し、シャフト領域（胴部領域）及び底部円端部は、温度を上げると、中空体へと膨らまされ、それにより、プラスチックは延伸されまたその際に硬化する。従って、変形されるプリフォーム領域は、形状に関して、コア形状と共に、後に現れるボトル品質を担うものである。
【０００５】
ここで例示的に示される単段プロセスでは、通常、射出成形金型及び後続のブロー成形金型が用いられる。射出成形工程は、ブロー成形工程よりも、明らかにより長く継続するので、射出成形金型の型穴（モールド・キャビティ）の総数を、ブロー成形金型の型穴の複数倍にするというシステム上の解決策が存在する。
【０００６】
その外表部が集中的に冷却されたモールド鋼と直接接触している射出成形されたプリフォームは、それゆえその場で迅速に硬化し、従って、損傷なくまた機械的（力学的）な変形なく、型から取り外すことが出来る。再加熱及びそれに関連する再軟化を導く、プリフォーム内壁の内側内部の膨大な残留熱によって、プリフォームは、更に熱エネルギーを投入することなく、単段プロセスの際に、次の生産プロセスにて中空体へと膨らまされ得る。しかしながら、単段プロセスの射出延伸ブローモールディングマシンが、ＩＲヒーターを有する追加のステーション（区分、セクション）、又は、加熱プロフィール（温度分布）の影響を及ぼすことが出来るコンディショニングステーション（調節ステーション、温調ステーション）を備えて構成されている場合を除き、ブロー成形にとって最適な加熱プロフィールをプリフォームに与えることは、非常に困難である。またそのような場合でも、特には底部領域及び肩部領域内の加熱プロフィールは、未だに最適なものではない。底部及び肩部は、製造後の中空体にて、往々にして過度な材料の集中を示す。
【０００７】
２段プロセスの方法においては、プリフォームは、確かに集中的に再加熱されるが、今日の技術常識では底部部位及び肩部部位に、最適なブロー結果のため、十分に熱エネルギーを供給することは出来ない。これは主に、ＩＲヒーターに対する肩部及び底部の位置によって、説明され得る。
【０００８】
図１に示されているように、プリフォームは、今日の従来技術に対応しており、その場合、プリフォームの壁厚が、特には底部円端部領域及びシャフト領域で、類似の壁厚を有することは避けられない。ゲート領域でより薄い壁厚によって材料が早期に硬化する場合、溶解物の押し戻しにより、喉部領域を含むプリフォーム全体への影響と共に、冷却フェーズでの収縮を避けることは出来ない。そしてこれは結果的にプリフォームの重要な部位に、望まれない収縮シワ（たわみ）をもたらす。この理由から、図２に示され、そして、その利点がこれ以降詳述されるような、プリフォームの輪郭形状は、既知の射出成形の方法では製造することは出来ない。肩部の領域の壁厚、しかしながらとりわけゲート近傍に存するプリフォーム円端部での壁厚は、基本的に、プリフォームシャフトの他の延伸部分での壁厚よりも薄く、また従って、この薄い領域の早められた硬化を避けることは出来ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ＷＯ  ２００８／０４１１８６  Ａ２
【特許文献２】ＷＯ  ２０１０／１４９５２２  Ａ１
【特許文献３】ＷＯ  ２０１３／１２３９３１  Ａ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の主要な課題は、後続の延伸ブローにとって有利である、本質的により有利な肩部輪郭及び底部輪郭を有するプリフォームをもたらすことが出来る方法及び装置を説明することであり、また、その解決法は、請求項１及び１３内の特徴を用いて記載されている。
【００１１】
プリフォーム底部の輪郭及びプリフォーム肩部の輪郭を変形することで、それらの表面積をこの領域において拡大することが出来る。これが既に有利であるのは、後続のブローマシンの赤外線ヒーターが、この拡大された表面上でより効率的に熱エネルギーを供することが可能であり、また、ブローマシンの延伸ロッドがブロー工程の間に完成したボトルの壁厚により良好に作用することで出来るからである。
【００１２】
最適化された底部形状の長所は、例えば特許文献１に記載されており、また、専門分野においては「カペロデザイン（Ｃａｐｅｌｌｏ  Ｄｅｓｉｇｎ）」として知られている。そこに記載される底部輪郭は、既に射出成形プロセスの間に作製されるので、それは任意に形成され得るが、しかしながら、上述の物理的特性のため、壁厚に対してはほとんど影響を与えられない。
【００１３】
プリフォームの本質的により薄い壁厚には、しかしながら、ボトル底部の後続の膨張にとって、本質的な長所が存在する。この実施は特許文献２にも記載されている。射出成形によって達成され得る壁厚よりも明らかに薄い、プリフォームの円端部領域における壁厚が、有利であることが既知となった。ここで、標準的なプロセスで製造されたプリフォームは、圧縮空気で加圧された状態で、後続の冷却スリーブ内にセットされる。冷却スリーブはその際、拡張された底部輪郭がその変形を終了させるまで、底部領域がなおも膨らむことが出来るように、形成されている。これは、壁厚を減少しながら同時に、所望の表面の拡大を導く。この方法はその結果において、カペロデザインよりも明らかに優れているが、しかしながら、膨張工程はほとんど制御出来ない。従って、温度が不均一であることによって結果的に、ゲートが中心部から離す。加えて、円端部領域での正確な壁厚の延伸は、予測できない、それどころか、プリフォーム円端部の予期せぬ熱的環境の影響を受ける。
【００１４】
特許文献３には既に、プリフォーム円端部の機械的な押圧変形（型押し変形）が記載されている。肩部領域における押圧変形も同様に重要でありまた効果的であることは、非常に重要である。この関連においても、冷却スリーブ底部に印加される真空が、プリフォーム底部での押圧プロセスの明らかな改善をもたらすことが言及されるべきである。
【００１５】
本発明の物理的な基礎は、モールドから取り出されたプリフォームが基本的に再軟化すること、すなわち、９０℃から１３０℃の特定の温度レベルに順応して、それにより再度容易に変形可能となることである。プリフォームの温度プロフィールを、再軟化の後で、あり得る後続のブロープロセスのための、冷却又は加熱によって、最適化することは非常に困難であるので、このプロセス工程の間に、底部及び肩部から望まれたように均一に、材料を引き延ばすことが出来ないことが度々ある。
【００１６】
プラスチック材料は、当該材料を２軸方向（縦横）に延伸するブロー工程の間に、延伸することによって硬化する特性を有している。従って、材料は基本的に、最も僅かな延伸度合い及び高い温度レベルを有するプリフォームの領域が最も早く、ブロー圧下でたわみそして変形され得るように、準備出来る傾向にある。それにより、後続のボトル底部のゲート領域、及び、肩部領域を、完全に延伸することは出来ず、これは局部的な材料の集積を導く。この材料の集積は、大抵の場合において、対応するボトル領域が厚くなることを導き、またそれどころか、その際その領域を弱体化する、なぜなら、それは僅かに延伸された材料はその可能な硬化を利用し尽くすことがないからである。このような材料を減らすことは重要である。
【００１７】
それは、プリフォーム底部及び肩部領域が集中的に機械的に変形されることによって、達成され得る。そのために、円端部領域及び肩部領域を除いて正確なプリフォームの輪郭形状を有しているプリフォームは、後続のコンディショニングステーション内で、ブロー可能な温度状態に維持される、その一方で、２段式の方法ではプリフォームはそこで集中的に冷却される。同時に、特別に形成された押圧体を用いて、コンディショニングステーションの肩部領域及び円端部領域での特別な輪郭との組み合わせで、プリフォームは、重要な領域が可能な限り薄くなるように、変形される。その一方で、壁厚は円端部からその更なる延伸部において徐々にシャフトの厚さに適合してゆき、また、肩部にて再度少しずつ壁厚は薄くなる。それによって、ボトルのブロープロセスにおいて持続的な妨げとなる突発的な壁厚変化が避けられる。通常は、プリフォームは押圧プロセス（型押しプロセス）によって、押圧プロセスの間に端から端まで延長されることが想定されるが、これは避けられなければならない、なぜなら、そうでなければプリフォームシャフト全体も輪郭形状の変化の影響を受けてしまうからである。最適化された押圧輪郭形状が始まる前に、プリフォームの元々の円端部の延び具合が、小さい範囲のため、コンディショニングステーションの内部輪郭形状に従うことによって、再現性の高い押圧変形が保証されるので、プリフォームのために、１０分の数ミリメートルのアンダーカット（凹部）を有する僅かな支持面がもたらされる。この方法では、プリフォームは確実に位置決めされ、それによって、押圧力は、プリフォームシャフト全体に作用するのではなく、円端部の変形されるべき範囲のみに作用することが出来る。
【００１８】
プリフォーム底部のために、例えばテフロン（登録商標）やアルミニウムのような、強固な材料から製造された押圧体は、以下のように形成されている、すなわち、当該押圧体が特には変形プロセスの際に、先ず第一にゲート部分に接触し、そして、更なる軸方向の移動プロセスにおいて初めて、常にゲートから始めて、漸次、全ての円端部領域を同様に押圧変形させるように形成されている。プリフォームの直径及びプリフォーム円端部の温度に依存して、軸方向の押圧力は５Ｎから１００Ｎであることが合理的であるが、それよりも明らかに高くてもよい。この場合、例えば球形状のプリフォーム円端部の輪郭にとっては、楕円形又は円錐形の押圧体が理想的であるかもしれない。しかしながら、塑性的に変形可能な押圧体を使用することも可能であり、それは例えばシリコンから製造されていてもよい。そのような押圧体は、押圧プロセスを、ゲートの直近ではなく、円端部内部の任意の位置で、開始することを可能にする。押圧ロッド（押圧マンドレル）が弾性的に変形可能であることによって、ゲート領域は、後になってはじめて変形されるだろう。その際、成形工程の後に、プリフォームの底部輪郭が、内部では正確に押圧体の形状を写し取り（型取り）、また、外部ではコンディショニングステーションの底部輪郭形状を写し取る（型取る）場合、有利である。押圧工程に従って変形されたプリフォーム円端部は、その後同様にコンディショニングステーションとの集中的な接触状態にあり、従って任意に温度調整され得る。
【００１９】
プリフォーム円端部における押圧プロセスには、その押圧加工時に、押圧体の能動的な温度調整によって、影響を与えることが出来る。その際、押圧ロッドは好ましくは９０℃から１３０℃の間に加熱されるが、当該押圧ロッドはしかしながら必要に応じて冷却されてもよい。特には底部領域で押圧を更に支援するために、コンディショニングステーション（以下「冷却スリーブ」とも称する）内の真空度を高めることも可能である。
【００２０】
肩部領域のためには、基本的に変形可能な材料が用いられなければならず、それは、押しつぶすことによって延伸し、またそれによって肩部領域を押圧変形させる。
【００２１】
上述の変形された底部及び肩部を有するプリフォームは、後続の延伸ブロー工程において格別な利点を提供する。ゲート位置はブロー工程において、延伸ロッドによって接触されそしてそれにより、冷却され、また、長手方向の延伸によって初めて冷却ブロー型とも接触し、この領域を迅速に冷ます。このことにより材料は、底部領域では、とりわけゲートでは、満足するほどには延伸され得ない、それによって、延伸ブローされたプラスチックボトルの大部分は、そこに、底部の弱体化さえ導き得る、不必要な材料の集積を有し得る。
【００２２】
押圧工程によって後続のブロー工程のためのゲート位置及びその周囲に、基本的により薄いプリフォーム壁厚を有している新たに形成されたプリフォーム円端部は、底部における狙い通りの材料分布で、中空体へと膨張され得る。更に、底部領域は、可能な限り高い伸長度合いによって、追加的に強化され、それにより、ボトル底部の品質は明らかに向上される。その際、押圧された領域が更なる円端部の延伸部において、プリフォームシャフトへ途切れなく滑らかに接続するために、厚くなっていると、有利である。これは、肩部領域にも同様に当てはまり、当該肩部領域は今やより薄い壁厚によって基本的により良好に延伸され、またそれによって、同様に材料を節約することが出来る。
【００２３】
更に、ボトルの完成した底部形状に合致する型にプリフォーム底部を型押しすることも可能である。ボトルは例えば、楕円形であってもよいし、又は、底部が足部を有していてもよいが、それにより、延伸ブロー時における底部領域での材料の均一な分布は困難になる。その後、良好な材料分布は、プリフォーム底部に形状を与える準備工程によって、達成することが出来る。この成形工程は、押圧ロッドに接して、又は、冷却スリーブ内で、導入され得る。またこれが、その両方の位置で行われ得ることは自明である。
【００２４】
基本的には、押圧段階（押圧方法）は、製造サイクルの時間に影響を及ぼさない、なぜなら、モールド内での射出成形の時間が押圧工程よりも長くかかるためである。
【００２５】
本発明は、以下において図面との関連において詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来技術に従い通常の方法で製造された、丸型円端部を有するプリフォームの断面図である。
【図２】底部輪郭形状及び肩部輪郭形状を有するプリフォームの断面図であって、底部輪郭形状及び肩部輪郭形状は射出成形プロセス後の押圧工程により後冷却ステーション内で成形されまたその壁厚延伸具合は肩部においてまたゲート位置に対して任意に変更可能である。
【図３ａ】回転盤の回転運動の後でコンディショニングステーションを用いた、単段式、回転式の、射出延伸ブロー成形によるＰＥＴ中空体の製造の構成例である。
【図３ｂ】射出成形プロセス、押圧プロセス、コンディショニングプロセスの際に、並びに、ブロープロセス及び取り出しプロセスの際に、閉じられたモールドを備えたコンディショニングステーションを用いた、単段式、回転式の、ＰＥＴ中空体の射出延伸ブロー成形によるＰＥＴ中空体の製造の構成例である。
【図３ｃ】回転盤の回転運動の前にコンディショニングステーションを用いた、単段式、回転式の、射出延伸ブロー成形によるＰＥＴ中空体の製造の構成例である。
【図３ｄ】回転盤及び、射出成形、コンディショニング及び押圧、ブロー、及び、取り出しの４つのプロセスステーションを有する構成例の上面図である。
【図４ａ】単独の押圧成形装置の断面図であり、当該押圧成形装置は、個別の底部輪郭を有する冷却スリーブ、押圧工程の前のプリフォーム、及び、浮動状態で支持された押圧体から構成され、それは冷却スリーブの底部輪郭によってその輪郭形状が特定されている。また、押圧ロッドは個別に押圧工程のために追加的に軸方向に駆動される。
【図４ｂ】図４ａと同様の断面図であって、押圧工程が開始されている。
【図４ｃ】図４ａと同様の断面図であって、押圧工程が遂行されている。
【図５ａ】スプリングによって機械的な押圧力を発生するための駆動用の押圧成形装置の概略的な断面図であって、当該押圧成形装置は、底部及び肩部に拡大された中空空間を備えた冷却スリーブ、及び、押圧ロッドから構成されており、それらは共同で、底部領域及び肩部において最適な輪郭形状を有している。
【図５ｂ】図５ａと同様の概略的な断面図であるが、押圧力を発生するために（空圧的及び機械的な）ハイブリッド駆動部を有している。
【図５ｃ】図５ａと同様の概略的な断面図であるが、ニューマチックな（圧搾空気による）押圧力発生部を有している。
【図５ｄ】図５ａと同様の概略的な断面図であるが、肩部のみが押圧成形されている。
【図６ａ】図６ｂ、図６ｃと共に、輪郭形状が予め定められた押圧体及び冷却スリーブによる、プリフォーム円端部の押圧経過を示す。
【図６ｂ】図６ａ、図６ｃと共に、輪郭形状が予め定められた押圧体及び冷却スリーブによる、プリフォーム円端部の押圧経過を示す。
【図６ｃ】図６ａ、図６ｂと共に、輪郭形状が予め定められた押圧体及び冷却スリーブによる、プリフォーム円端部の押圧経過を示す。
【図６ｄ】輪郭形状に関して予め定められた押圧体を、ゲート領域に材料堆積を許容する冷却スリーブと共に示す。
【図６ｅ】輪郭形状に関して予め定められた押圧体を、押圧の間は所望の輪郭となる形状に関して柔軟な材料からなる冷却スリーブと共に示す。
【図７ａ】輪郭形状に関して予め定められた押圧体を、表面積を拡大するため彫り込み部を有している及び／又は粗されている冷却スリーブと共に示す。
【図７ｂ】輪郭形状に関して予め定められた押圧体を、形成されたボトル底部が輪郭形状に関して調整されている冷却スリーブと共に示しており、形成されたボトル底部はこの例では楕円形である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図面は、以下において、プリフォーム円端部及び肩部の押圧工程の説明を援助すべきものである。これらの実施のためには、単段式のペットボトル製造が考慮された。２段式の方法においては、プリフォームの搬送の点及び冷却スリーブが調温されているのではなく集中的に冷却されている点を除き、押圧プロセスはほぼ同一である。
【００２８】
図１は、従来技術に従って製造されたプリフォーム１を示しており、それは通常、球形状の円端部４を有しているが、それとは異なる輪郭形状を有していてもよい。その際、プリフォーム円端部４の壁厚は通常、肩部３の壁厚の約８０％である。ゲート２４及び肩部３２により薄い壁厚を有している、図２の、ブロープロセスのために最適化されたプリフォームは、溶解物が硬化するリスクに基づき、実現され得ない、なぜならば、さもなければ冷却プロセスの間のプリフォームの収縮プロセスに抵抗する保圧が、重要な厚壁領域内、特には喉部に最早作用することが出来ないからである。
【００２９】
従来の射出成形技術を用いてでも、図２に示されるようなプリフォーム２を生産出来るようにするため、プリフォーム１を先ず通常の方法でモールド８内で製造し、そして一度目の冷却及びモールドの開放の後に、例えばコンディショニングステーション及び押圧ステーション７へ回転して搬送する。単段式のシステムでは、回転盤９は搬送レール６を有していてもよく、当該搬送レール６はステーション毎に一つ設けられており、そしてそれぞれ成形用首部リング２７を備えている。首部リング２７は、基本的に、射出成形機８の一部であるが、以降のプロセス経過では、別のステーションへの搬送手段として用いられる。
【００３０】
モールド８を備える射出成形ステーション３１と同様、搬送レール６も、従来技術において、十分に知られている。
【００３１】
図３ａには、回転盤９と同様押圧ユニット２８が、それらの上方位置で、示されている。プラスチック製品は、それぞれ、回転盤９の回転移動によって、その都度後続のステーションへと運ばれる。そうして、ちょうど射出成形されたプリフォーム１は、今やコンディショニングステーション７の位置にある。図１の当初製造されたプリフォームは、円端部４及び肩部３８に比較的厚い壁厚を備えた従来の形状を有しており、また、浮動状態で支持されている。次の加工ステップは、図３ｂに表されており、図３ｂでは回転盤９はその下方位置へ降ろされる。それにより、射出ステーション３１は閉じられており、また、射出成形プロセスを実行に移すことが出来る。加えて、同じ移動によって、コンディショニングステーション７のプリフォーム１は、コンディショニングされた収容部２９にセットされるが、当該収容部２９は例えば液体を用いて温調されている。そこでは、自由に決定可能な時間の後で、押圧プロセスを実行することも可能であり、その押圧プロセスでは、押圧ユニット２８は、下方位置へ下方移動することによって、押圧ストロークを実行し、その際に、プリフォーム円端部４及び／又は肩部３８が押圧変形される。ブロー成形ステーション３０では同時にブロー工程が行われる一方で、取り出しステーション１５では、製造された中空体が取り出される。
【００３２】
図３ｃでは、プラスチック製品を、すなわちプリフォーム１、プリフォーム２、及び中空体２６を、後続のステーションへ回転して更に搬送出来るように、回転盤９は再び上方へ動かされている。図３ｄには、回転盤９及び複数のプロセスステーション３１、７、３０及び１５が上面図で示されている。その種の単段式の機械が、直線的な搬送ステップを行うことも可能であることは自明であり、それは例えばチェーンによって可能となる。この構造様態は、特に例えば追加的に一つ以上のＵＶヒーターが所望されるような、より多くのプロセスステーションが望まれる場合、当該機械がより小型化されるという長所を有している。本発明にとってはその際、射出成形部３１及びブロー部３０の間の少なくとも１つのステーション内で、プリフォームが押圧によって最適化されることが重要である。
【００３３】
図４ａに示されているプリフォームの位置決めは、コンディショニング収容部２９が底部領域に拡張された輪郭形状２０を有しており、それによって、プリフォーム底部２１との直接的な接触が避けられていることを示している。図５ａは追加的に、プリフォーム肩部３７のための凹所も示している。それにより、プリフォームシャフト３の領域でのコンディショニング開始直後に、プリフォーム円端部４及び肩部３８には、熱的に安定しまたそれにより再度軟化出来るように、時間が与えられる。
【００３４】
次の射出サイクルのために可能な限り迅速にモールド８を準備するため、プリフォーム１は、回転盤９の移動により、回転盤９に組み込まれた搬送レール６によって、可能な限り素早く、コンディショニングステーション７へ搬送される。その際更に、それらは、コンディショニング収容部２９内で、押圧ユニット２８に取り付けられている押圧ロッド１８と同数だけ複数のプリフォーム開口部が軸方向に並ぶ位置を占める。押圧ユニット２８は、ここでは不図示の専用の垂直駆動部を有している。垂直方向の押圧ストロークによって、押圧ロッド１８は、プリフォーム開口部内へ挿入され、それらがプリフォーム底部に到ると、当該底部をその理想的な形状へ導くが、この工程は真空により補助され得る。同一の作業工程では、弾性的な押圧体３４によって、プリフォーム肩部３８を同様に広げることが出来る。個々の押圧ロッド１８が個別の駆動部１４を有することが出来ることは自明である。押圧ロッド１８の構造は、図４ａから図４ｃ及び図５ａから図５ｃに図示されている。
【００３５】
押圧ロッド１８は、基本的に、ピストンロッド１０、ピストンロッド延長部２２、及び、押圧体１２から構成されており、ピストンロッド延長部２２は、プレッシャースプリング１１を用いてピストンロッドに対して軸方向に弾性をもたされており、また、押圧体１２は半径方向に浮動状態１３で支持されている。押圧ロッド１８の前方端部の押圧体１２は、選択的に、弾性のある材料又は剛質材料により形成されてもよく、また、追加的に調温されていてもよいし又は水によって冷却されていてもよい。更に押圧体１２は、理想的には、脱気孔２５を有している。肩部領域を押圧するために、弾性的な押圧体３４が設けられており、それは２枚のディスク（ワッシャー）によって、浮動状態で支持されている。これらのディスクは、ピストン３３によって、押し込まれるので、弾性的な押圧体３４は膨張して広がる。その押圧力を円端部の押圧力と調整出来るように、この場合、必要に応じて、更なるスプリング３６を用いることが出来る。
【００３６】
実際の押圧ストロークのためのタイミング及び力は、押圧ユニット２８の専用の全体的な駆動部、及び、プレッシャースプリング１１及び３６の設計によって、決定することが出来る。押圧のタイミングが個別に時間的に先延ばされるべきである場合、個別の軸方向駆動部１４の利用が合理的であり得る。全ての個別の軸方向駆動部１４が押圧工程において同一の押圧力を導入する場合には、プレッシャースプリング１１は削除され得る。
【００３７】
図１のプリフォームは、コンディショニング収容部２９の内側輪郭によって、それらが拡張された底部輪郭形状２０にも関わらず再現性よく位置決めされまた軸方向に固定されているように、支持されている。これは、プリフォーム円端部４が、アンダーカットを形成している球形状の型１９における小さな円環面でより確実に直立するように、コンディショニング収容部２９の底部輪郭形状２０が設計されていることによって、達成される。この面は、温かいプリフォームシャフト３が、押圧の間に軸方向の力によって、コンディショニング収容部２９内に食い込み固定されないように又は伸びないように、設計されている。
【００３８】
押圧工程自体は、図５及び図６ａ−ｃに図示されている。ゲート位置２４において最も高く、プリフォームシャフトに向かって徐々に低下する温度を有している、プリフォーム円端部での再現可能な加熱プロフィールのため、押圧体１２をまず初めにそこへ配することが合理的である。しかしながら、ゲート位置２４のすぐ近くに、例えば押圧体１６の凹部によってもたらされ得る小さな材料集合部が残っている方がより合目的な利用も存在する。更に、図６ｅの柔軟な形状の押圧体１６を使用することも可能であり、この押圧体１６は従って、ゲート位置２４に直接当てられる必要はない。その変形可能性によって、それらは、押圧工程の終了と共に初めて、ゲート領域２４においてそれらの最適な形状をとり、それにより、そこには狙い通りに多くの物質が留まることが出来る。これらの押圧工程も、場合によっては、冷却スリーブの底部に印加された真空によって、支援され得る。
【００３９】
図７ａ及び図７ｂに従う押圧ユニットのその他の実施形態は、押圧体１２に、又は、格別にはコンディショニング収容部２９の底部に、様々な種類のノッチ又は彫り込み部（押し込み部）を含んでいてもよく、それらは、追加的に表面を拡張するために利用される。表面を粗すことはこの措置を追加的に補助する。格別な実施形態は、例えば楕円形のボトル底部又は小さな足部を有するボトル底部の製造を補助するような、特別な形状でありえるだろう。
【００４０】
プリフォームシャフト３の方向のプリフォーム円端部４の記載された段階的な更なる温度プロフィールによって、材料は、押圧工程の間に、次第により強くたわんでゆき、それによってそこでの壁厚は同様に段階的に徐々に減少される。この効果は、凸状の底部輪郭２３によって更に補助され得る、なぜなら、そこではプラスチック材料が、押圧工程の間に、プリフォームシャフト３からゲート位置２４まで、集中的に冷却された表面に渡って進んで行き、また従って、段階的に減少する壁厚プロフィールの効果が追加的に補助されるからである。この効果は、後続のブロー工程のために望まれるものであり、これはプリフォーム体を２軸延伸する。ゲート領域に多くの材料集積があることによりその結果として、この延伸工程は、特にゲート領域において最早影響を受けることは出来ない。
【００４１】
これは、ブロー成形ステーション内でのプリフォームとの延伸ロッドの接触、及び、中空体の輪郭形状によって、もたらされる。既に予め底部を引き延ばし、またそれによって壁厚を、例えば事前の壁厚の半分まで減少する、先行の押圧工程は、かなりの程度までその種の材料集積を避ける。
【００４２】
ここで機械的な押圧によって最適化されたプリフォーム円端部５は、ここではより薄くなった壁厚及び拡大された表面積によって、特には、以前の最も高温な領域、ゲート位置２４で、同様にブロー工程のための最適な温度へ至らしめられる。今や壁厚がより薄い肩部も、同様の効果による恩恵を受ける。
【００４３】
押圧工程が終了している場合は、押圧ロッド１８は、プロセスに応じて合理的なタイミングで、いつでも再度上方へ移動され得る。今や薄壁の底部及び肩部を有して最適化されたプリフォーム２は、機械の構造様態に応じて後続のステーションへと搬送され得て、この後続のステーションにおいてプリフォームは、ここでの例のように、中空体へと延伸ブローされ得るか、又は、追加の加熱工程を実行され得る。押圧工程が、単段式の方法では、ブロープロセスの直前のステーションにおいて初めて実行されてもよいことは自明である。
【符号の説明】
【００４４】
１            従来技術に従うプリフォーム
２            最適化された、薄壁の底部を有するプリフォーム
３            プリフォームシャフト
４            従来技術に従うプリフォーム円端部
５            押圧によって最適化されたプリフォーム円端部
６            搬送レール
７            コンディショニングステーション
８            モールド
９            回転盤
１０          ピストンロッド
１１          プレッシャースプリング
１２          押圧体
１３          半径方向に浮動状態で支持されている押圧体
１４          押圧ロッドの個別の駆動部
１５          取り出しステーション
１６          押圧体における空洞
１７          液体による調温部
１８          押圧ロッド（押圧マンドレル）
１９          球形状の支持円環リングを備えた底部輪郭
２０          拡大された冷却スリーブの輪郭形状
２１          冷却接触していない底部エリア
２２          ピストンロッド延長部
２３          凸状の底部輪郭
２４          ゲート位置
２５          脱気孔（ベント）
２６          中空体
２７          ネックリング
２８          押圧ユニット
２９          コンディショニング収容部
３０          ブロー成形ステーション
３１          射出成形ステーション
３２          押圧により最適化された肩部
３３          弾性的な押圧体用のプレッシャーピストン
３４          弾性的な押圧体
３５          保持ディスク（保持ワッシャ）
３６          変形体のためのスプリング
３７          プリフォーム肩部のための変形輪郭を有する凹部
３８          プリフォーム肩部
３９          冷却スリーブ底部に加えられた真空
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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【図６ｅ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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