(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂で作られた中空本体の押出成形方法であって、
ａ）管状パリソンを垂直方向に押出加工し（１，２）、これがその自重の作用で下方に流れるようにする工程と、
ｂ）パリソンを機械式取扱い装置（３）で掴む工程と、
ｃ）パリソンを機械式取扱い装置（３）で移送して予備成形ツール（６）内に配置する工程と、
ｄ）予備成形パリソンをこの予備成形ツール（６）によって金型（５）の下方部分の上に移送する工程と、
ｅ）パリソンを予備成形ツール（６）から金型（５）の下方部分内に配置する工程と、
ｆ）金型（５）を閉じてパリソンを成形する工程と、
ｇ）金型（５）を開く工程と、
ｈ）中空本体を金型（５）から取り出す工程と、
を有する方法において、
予備成形ツール（６）は、機械式取扱い装置（３）とは別個のものであり、パリソンを機械式取扱い装置で掴む前に、パリソンを或る長さにわたって取り出し、このパリソンの掴み及び予備成形ツール内への配置をロボットとして働く機械式取扱い装置のアームで行うことを特徴とする方法。
【請求項２】
所与のサイクルの直ぐ後のサイクルの工程ｂ）及びｃ）を少なくとも部分的にこの所与のサイクルの工程のうちの少なくとも１つと同時に行うことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
所与のサイクルの直ぐ後のサイクルの工程ｂ）及びｃ）を少なくとも部分的にこの所与のサイクルの工程ｆ）と同時に行うことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
所与のサイクルの直ぐ後のサイクルの工程ｈ）を少なくとも部分的にこの所与のサイクルの直ぐ後のサイクルの工程ｅ）と同時に行うことを特徴とする請求項１〜３のうち何れか一に記載の方法。
【請求項５】
中空本体を取り出す装置を作動させて中空本体を重力の作用で回収装置（７）内へ落下させることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
中空本体の押出成形装置であって、熱可塑性樹脂で作られた管状パリソンを垂直方向に送り、これをその自重の作用で下方に流れることができるようにする少なくとも１つの押出機（１，２）と、機械式取扱い装置と、予備成形ツールと、かかるパリソンを受け入れてこれを成形するようになった２部品金型（５）とを有する装置において、機械式取扱い装置は、ロボット（３）であり、ロボットは、パリソンが押出機から出た後にパリソンの或る長さ部分を取り出し、これを掴み、これを移送し、そしてこれをロボットとは別個の予備成形ツール（６）内に配置することができるアームを備えていることを特徴とする装置。
【請求項７】
予備成形ツール（６）は、予備成形パリソンを開いた金型（５）の部分内へ移送する手段を備えていることを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項８】
ロボット（３）、予備成形ツール（６）及び金型部分（５）は、同時に動くことができることを特徴とする請求項６又は７記載の装置。
【請求項９】
予備成形ツール（６）は、温度調節されることを特徴とする請求項５〜７のうち何れか一に記載の装置。
【請求項１０】
押出加工されて成形される中空本体は、燃料用管であることを特徴とする請求項６記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂で作られた中空本体の押出成形法に関し、特に、複雑な３次元幾何学的形状の成形中空本体の製造法に関する。
【０００２】
これら中空本体は多くの用途を持っている。用途の中でも、自動車分野における中空本体、例えば、燃料タンクを充填するための管類及び種々の流体、例えば、エンジン冷却剤、油圧ブレーキ制御システム用流体、フロントガラス洗浄又はヘッドライト洗浄液、及び空調システム用冷媒を収容したタンクのための管類が挙げられる。別の用途群としては、換気及び種々の流体を輸送するパイプ類も挙げられる。これら充填用管類及びパイプ類は、車両又はそのエンジンを構成する部品及び種々のシステム相互間に残された自由空間の複雑で、しかもしばしば大きな形状によって定められることが多い経路内に配置される。この結果、大きなサイズのものであり、またしばしば非常に複雑な３次元幾何学的形状の場合のある中空本体に適合できる最新型の車両が益々要望されている。
【０００３】
種々の公知の解決策は、この課題に対するものであり、各解決策は、その特定の利点をもたらす。
例えば、カナダ国特許出願第２，２４１，５９５号に開示された押出吹込成形法が知られており、これは、次に記載する工程を順番に実施することから成る。即ち、かかる工程として、押出ヘッドを通して熱可塑性樹脂から成るパリソンを押出加工し、取扱いロボットによってパリソンの頂部を掴み、ロボットを用いてパリソンを水平金型部分のキャビティ上に配置された３次元漏斗状モデルガイドに近い位置へ変位させ、ロボットのアームを下降させることによりパリソンをモデルガイド内に導入し、次に、パリソンを配置させることができる運動を行い、モデルガイドの形状を辿ってパリソンがモデルガイドの形状を取るようにし、予備成形されたパリソンをモデルガイドから金型キャディに移し、金型を閉じ、金型内のパリソンを吹込成形し、金型を開き、そして物品を取り出す。
【０００４】
しかしながら、この公知の方法は、パリソンに複雑な３次元形状を与えることができる予備成形ツールを用いるものではない。
また、この方法は、モデルガイド内へのパリソンの配置が、金型内の前のパリソンの吹込成形作業と並行には行なわれず、その結果、物品を製造するプロセス全体の生産性を極めて低いレベルに制限するという欠点がある。
【０００５】
さらに、パリソンが配置されているときにパリソン部分がモデルガイドに接触している時間の減少により、モデルガイド内にパリソンを配置すると配置経路方向におけるパリソンの冷却が不均一になるので、金型内で後で行なう吹込成形は又、製造される物品の寸法形状にばらつきを生じさせる。
【０００６】
また、湾曲した中空プラスチック本体の押出吹込成形法を開示した米国特許第４，７７７，００６号が知られており、かかる方法は、パリソンを垂直方向下向きに押出加工し、パリソンを支持手段（図４の符号９，１４及び図９〜図１１の符号２７，２８，３１，３２で示された部材）によって掴み、そしてかかる支持手段の形状の加減によりパリソンを予め湾曲させる工程を有する（請求項１（Ｃ））。
【０００７】
本発明の目的は、取扱いロボットの使用と関連した取扱い上の融通性及び金型製造コストに関する利点を維持しながら上記欠点を解決することにある。
この目的を達成するため、本発明は、熱可塑性樹脂で作られた中空本体の押出成形方法であって、
ａ）管状パリソンを垂直方向に押出加工し、これがその自重の作用で下方に流れるようにする工程と、
ｂ）パリソンを機械式取扱い装置で掴む工程と、
ｃ）パリソンを機械式取扱い装置で移送して予備成形ツール内に配置する工程と、
ｄ）予備成形パリソンをこの予備成形ツールによって金型の下方部分の上に移送する工程と、
ｅ）パリソンを予備成形ツールから金型の下方部分内に配置する工程と、
ｆ）金型を閉じてパリソンを成形する工程と、
ｇ）金型を開く工程と、
ｈ）中空本体を金型から取り出す工程と、
を有する方法に関する。
【０００８】
「押出成形」という用語は、単層又は多層プレフォームを押出加工し又は同時押出加工する工程と、このプレフォームを成形する工程とを有する熱可塑性樹脂物品の成形法を意味している。有利には、成形は、密閉状態の金型内における吹込成形により実施される。中空本体の形態をした物品の場合、プレフォームは、断面が閉じられたパリソン、特に、顕著な角度をもたない断面を備えた管状パリソンである。最も一般的には、これらパリソンの断面は、円形又は楕円形である。
【０００９】
「中空本体」という用語は本明細書においては、少なくとも１つの空所又は凹状部分を有する任意の構造体を示している。「中空本体」という用語は又、閉鎖されていない容積部を定める管、びん又はタンクをも意味している。特に、本発明の方法は、管又はチューブの形状をした中空本体の製造に好適である。
【００１０】
本発明の方法は、熱可塑性樹脂、即ち、合成樹脂で作られた少なくとも１つのポリマーから成る材料で作られた中空本体の製造に利用される。
全てのタイプの熱可塑性樹脂が適している。非常に適しているプラスチックは、熱可塑性樹脂のカテゴリーに属する。
【００１１】
「熱可塑性樹脂」という用語は、熱可塑性エラストマー及びその配合物を含む任意の熱可塑性ポリマーを有している。「ポリマー」という用語は、ホモポリマーとコポリマー（特に、２成分又は３成分コポリマー）の両方を意味している。かかるコポリマーの非限定的な例としては、ランダムコポリマー、交互コポリマー、ブロックコポリマー及びグラフトコポリマーが挙げられる。
【００１２】
融点が分解温度以下の任意の形式の熱可塑性ポリマー又はコポリマーが適している。融点が少なくとも１０℃以上にわたる合成熱可塑性樹脂が特に適している。かかる材料の例として、これらの分子量において多分散性を呈する材料がある。
特に、ポリオレフィン、グラフトポリオレフィン、熱可塑性ポリエステル、ポリケトン、ポリアミド及びそのコポリマーを用いることができる。
【００１３】
しばしば用いられるポリマーの１つは、ポリエチレンである。高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を用いると優れた結果が得られている。
しばしば用いられるコポリマーは、エチレン／ビニルアルコールコポリマー（ＥＶＯＨ）である。ポリマー又はコポリマーの配合物も、ポリマー材料と無機、有機及び（又は）天然フィラー、例えば炭素、塩及び他の無機誘導体、天然又はポリマー繊維（これらには限定されない）との配合物の場合と同様に用いることができる。また、互いに結合された積重ね層から成り、上述のポリマー又はコポリマーのうちの少なくとも１つを有する多層構造を用いることが可能である。かかる多層構造を、同時押出ヘッド又は基材層を１以上の他の層で完全に又は部分的に被覆する技術を用いて得ることができる。被覆法の一例は、スプレーガンによる基材層への熱可塑性樹脂の吹付けである。
本発明によれば、この方法は、１サイクル中に実施される或る特定の数の工程、即ち、特定の順序の連続した工程を有する。
【００１４】
「管状パリソンの押出加工」という用語は、断面が閉じられたパリソン、特に円形又は楕円形のパリソンを得るためにヘッドがダイ内で終端する押出機内で均質化された少なくとも１つの溶融熱可塑性樹脂の配合物をダイに通す方法を有している。パリソンが多層構造のものである場合、多層構造中に存在している層１つごとに１つずつ数基の押出機が用いられる。
【００１５】
押出加工法は、連続方式のものであるのがよい。また、これは、変形例として、押出機上に配設された適当なリザーバ内でのメルト（溶融体）状態の熱可塑性樹脂の堆積が行なわれる押出加工法であってもよい。堆積が行なわれるこの押出加工法は、ダイを通るパリソンの押出しを迅速に停止させたり再開させることができ、しかも押出成形サイクルへの適合融通性が非常に高いのが有利である。堆積が行なわれる押出加工法は、押出機からの取り出し中にそれ自体の重量で実質的に伸長する傾向のある流動性熱可塑性樹脂に特に適している。また、この堆積法により、全長にわたって互いに異なる材料で構成された部分を有するパリソンを得ることが可能である。この方法は、従来型連続同時押出法との対比で、順次同時押出法と呼ばれており、その結果、同心状の多層構造体が得られる。
【００１６】
本発明の方法は、適当な数の押出機の使用と多くの成形装置を組み合わせて各押出加工ユニット及び各成形ユニットのそれぞれの生産速度が重んじられ、融通性のある仕方で互いに協働して生産性をあげるようにすることに問題がある場合に非常に適している。かくして、要件に応じて、数基の押出機と１つの成形装置とを組み合わせ、またはこれとは逆に１基の押出機と数基の成形装置を組み合わせることが可能である。また、数基の押出機と数基の押出装置を組み合わせることが可能である。
【００１７】
本発明の方法では、パリソンをロボットで掴む。この作業の目的は、或る長さの管状パリソンを取り出すことにある。これは、例えば、ナイフが押出加工されたパリソンの流れ方向に垂直な平面内でこれを周期的に切断し、切断されたパリソンをロボットのグリッパで掴むことによって達成できる。もう１つの方法は、押出加工ヘッドの中央コアの垂直方向運動を用いて（この中央コアは常態では、その放出中パリソンの厚さを調節するのに用いられる）パリソンを切断し、次に、これが切断されるや否やパリソンをロボットのグリッパで掴むことにある。もう１つの考えられる方法はこれまた例えば、ロボットそれ自体のグリッパにより所与の長さの流動中のパリソンをダイのすぐ近くで挟んで切り離すことにある。
【００１８】
パリソンは、機械式取扱いロボットの１本のアームによって掴まれる。ロボットは、オペレータによって手作業で制御できる。これは又、その運動の少なくとも或る程度の部分に関し、コマンド及び制御機械によって制御できるものであってもよい。かかる機械は、開ループ又は閉ループの状態で、予め記録されたコンピュータプログラムの動作に応動すると共に（或いは）押出成形法又は押出加工されたパリソンそれ自体から特に生じる種々の状況を検出するセンサから生じる信号に応答してその動作を変えることができるものであるのがよい。
【００１９】
ロボットは、パリソンに使える任意の材料で作られたものであるのがよく、その温度は、室温とパリソン中に含まれた熱可塑性樹脂の融点との間にある。金属材料が好ましい。軽量金属及び金属合金、例えばアルミニウム及びその合金が特に好ましい。
【００２０】
本発明によれば、ロボットは、パリソンを移送し、これを予備成形ツール内に配置する。このツールの機能は、押出加工されたパリソンが成形が行なわれる金型に入る前にかかるパリソンの幾何学的形状を変えることにある。
【００２１】
このツールは、種々の実施形態で製造できる物品である。このツールは、パリソンにじかに接触するようになったその部分が、パリソンが押出ダイ内で適正である温度に近いその温度のために依然として軟らかいパリソンに望ましいより成形形状を与えるようにするために、製造するのが望ましい中空本体がとる必要のある最終形状を予期させる形状を有することが有利である。かくして、予備成形ツールは、パリソンを金型内に導入する前にパリソンに望ましい形状にしたがって平らであり又は特定の形態で湾曲した表面を有するのがよい。この性質は、３次元的に予備成形されるパリソンを得ることが目的の場合に特に有利である。複雑な３次元形状の中空本体の製造にとって特に有利である。
【００２２】
かかるツールの一例は、真っ直ぐな谷部の形態をした部品から成るツール又は底部が平らであり、又はパリソンの軸線に垂直な真っ直ぐな線によって設計された表面の形態をした幾つかの連続した湾曲部を有するツールである。谷部の壁は、一体表面、例えば平らな表面を構成するのがよい。これとは逆に、これら壁を、壁に空所が残るように互いに協働する要素の連携により形成されたものであってもよい。かくして、格子、メッシュ又は多かれ少なかれ規則的に互いに間隔を置いた状態で整列した真っ直ぐな又は湾曲したロッドの形態で壁を形成することが可能である。
【００２３】
パリソンが載せられるかかるツールの底部は、ツールからの予備成形パリソンをその自重の影響下で配置するよう命令に基づいて引っ込めることができるような仕方で設計されるのが有利である。
予備成形ツールを、ロボットの構成材料の場合、上述したようにパリソンに使える任意の材料で作るのがよい。
【００２４】
本発明の方法では、予備成形ツールは、パリソンを金型の下方部分の上方の箇所に移送することができる。この理由は、ツールが変位手段を備えていて、パリソンを受け入れるようになった適当な形状をしたキャビティを有する開き状態の金型の下方部分の上方にツールを位置決めできるようになっているからである。
例えば、ツールを開放位置にある金型の２つの部分相互間に位置する自由空間内へ挿入することができる。
予備成形ツールは、ロボットと同様、オペレータによって手動制御され、または上述したような制御を受けるものであるのがよい。
【００２５】
次にパリソンを金型の下方部分内に配置する。この配置は、任意適当な手段によって達成できる。ただし、これが予備成形ツールによってパリソンに与えられた予備成形形状を保持することを条件とする。
例えば、ツールを金型の上方で上下逆さまにしてパリソンを金型内に配置することができる。
【００２６】
別な手段は又、機械式取扱いロボットを用いて予備成形パリソンを掴み、そしてこれをその幾何学的形状を変えないで金型の下方部分内に配置することにある。
【００２７】
好ましい手段は、命令で引っ込むことができ、それによりパリソンを正確に位置決めされたツールの開放底部を通して金型の下方部分内に非常に簡単に配置することができる底部を備える予備成形ツールを用いることにある。この方法により有利には、ツールを金型の下方部分のキャビティに密接して配置することができ、しかもパリソンが金型内に配置される間、パリソンの幾何学的形状の変形が阻止される。
【００２８】
予備成形パリソンが金型の下方部分内に定位置にあるとき、金型の下方部分を上方部分に押し当てることにより金型を閉鎖する。次に、例えば吹込流体を密閉状態の金型内部のパリソンに導入することにより予備成形パリソンを成形する。例えば、この導入は、少なくとも１本の中空ニードルを密閉状態の金型内に導入することによって達成でき、かかるニードルはまず最初に、パリソンをその端部のうちの一方のところで穴あけし、次に、パリソンの壁を金型のキャビティの表面全体に押し付けるのに十分な圧力下で吹込み流体をニードル中に圧送する。吹込みは、吹込成形部分の一方の端部にそれぞれ設けられた２本のニードルにより行なっても有利である。したがって、２つのオリフィス相互間の吹込み流体の流れにより、冷却の有効性を著しく増大させることができる。吹込み流体は、ガス、液体又はガス中に少なくとも１種類の液体を分散させたものであるのがよい。加圧流体として、圧縮空気により良好な結果が得られる。
【００２９】
また、反応性ガスを含む加圧パージ流体を用いることも可能である。かかる反応性ガスは、弗素であるのがよい。
また、不活性ガス、例えば窒素を用いることも可能である。種々のガスの混合物、特に、上述のガスのうち少なくとも２つを含む混合物も使用できる。液体のうちとりわけ水を用いることが有利な場合がある。特に、優れた結果をもたらす流体は、圧縮空気中の水の分散体（スプレー）である。
また、金型内で中空本体の追加の表面処理を行なうことも可能である。この場合、例えば、反応性ガス、例えば弗素を用いることが可能である。
成形後、金型を開き、製造された中空本体を取り出す。
【００３０】
本発明の方法の工程は全て、ロボット及び予備成形ツールに関連して上述したように、開ループ又は閉ループモードで命令を与え、順番付けすると共に（或いは）制御するのがよい。閉ループ制御が好ましい。
有利には、所与のサイクルのすぐ次にサイクルの工程ｂ，ｃを、この所与のサイクルの工程の少なくとも１つと同時に実施して少なくとも部分的に並行に作業を行なうような構成になっている。
【００３１】
この方法によれば、好ましくは、少なくとも部分的に所与のサイクルのすぐ次にサイクルの工程ｂ，ｃをこの所与のサイクルの工程ｆと同時に行なうことが可能である。
また、少なくとも部分的にこの同一の所与のサイクルの工程ｈを、有利にはこの所与のサイクルのすぐ次のサイクルの工程ｅと同時に行なうことが可能である。
好ましくは、上述の作業を並行して行なう２つの可能性が組み合わされる。この場合、利点は、中空本体を製造するためのプラントの総合生産性を実質的に向上させることにある。
【００３２】
本発明を具体化する１つの特定の方法によれば、工程ｈは、回収装置で実施される。この特定の具体的方法によれば、例えば、中空本体が金型を開放した後、金型の上方部分に固定されたままの状態にし、回収バスケットを上方部分の下に位置決めする構成にするのがよい。この結果は、部品を取り出す好ましい方法によれば、自然現象により、或いは、金型の上方部分のキャビティ内に配置された切頭円錐形形状の可動インサートにより達成できる。これらインサートは、金型が開かれている間、中空本体を上方キャビティ内に維持し、インサートを引込めると、この中空本体が回収バスケット内に落下するようにする。
【００３３】
回収装置の構成材料の性状は、中空本体が金型から出る際の温度で中空本体を運搬する条件と適合したままになるよう選択される。
予備成形ツールと関連して上述した材料と類似の材料も又、回収装置の構成材料として非常に適している。
また、中空本体を回収する装置のこの特定の実施形態では、中空本体を重力の作用で回収装置内へ落下させるようにするために中空本体を取り出す装置を組み合わせて用いることができる。かかる取出し手段の一例としては、金型の上方キャビティの容積部内へ少なくとも１つの小型ラムを差し込んで中空本体をこのキャビティから押し出し、そしてこれを自由にすることにより中空本体がキャビティから落下して出るようにすることが挙げられる。
【００３４】
有利には、本発明の方法は、燃料を輸送するようになった熱可塑性樹脂の管類の製造に好適である。特に、これは、燃料タンクを充填するための管類の製造に非常に適している。これは、充填用管類が複雑な３次元形状を備えなければならない場合に特に有利である。
【００３５】
本発明は又、中空本体の押出成形装置であって、熱可塑性樹脂で作られた管状パリソンを垂直方向に送り、これをその自重の作用で下方に流れることができるようにする少なくとも１つの押出機と、機械式取扱い装置と、予備成形ツールと、かかるパリソンを受け入れてこれを成形するようになった２部品金型とを有する装置において、機械式取扱い装置は、ロボットであり、ロボットは、パリソンが押出機から出た後にパリソンの或る長さ部分を取り出し、これを掴み、これを移送し、そして予備成形ツール内に配置することができるアームを備えている。パリソンが多層構造体のものである場合、多層構造体中に存在する層１つごとに１つずつ数基の押出機が用いられる。
【００３６】
本明細書に記載したこの装置の説明にあたり、「押出成形」、「中空本体」、「管状パリソン」、「熱可塑性樹脂」、「金型」、「吹込成形」、「ロボット」及び「予備成形ツール」は、本発明の方法と関連して上述したのと同一の意味を有している。
【００３７】
好ましくは、予備成形ツールは、予備成形パリソンを開放金型の部分内へ移送する手段を備えている。予備成形ツールのこれらの移送手段は、本発明の方法と関連して上述したのと同一のものである。
【００３８】
本発明の装置の好ましい実施形態は、ロボットと、予備成形ツールと、少なくとも部分的に同時に動くことができる金型部分とを有する。
有利には、予備成形ツールは、温度調節システムを更に備えるのがよい。これにより、パリソンの過度の冷却及びパリソン内の熱的不均一性が無くなる。
【００３９】
本発明の装置のもう１つの有利な実施形態は、金型を開放した際に中空本体を回収する装置を本発明の装置に設けることにある。
この回収装置は、本発明の方法と関連して上述したものと同一である。
【００４０】
本発明の装置は、燃料用の管類として用いられる押出加工されて成形される中空本体の製造に非常に適している。これらと類似した管類は例えば、内燃機関を備えた自動車内において燃料を輸送するダイ又はパイプである。これらは又、これら燃料を収容するようになったタンクに取り付けられる燃料充填管類であってもよい。本発明の装置は、管類が複雑な３次元形状のものである場合に最適である。
【００４１】
実験例
以下の実験例は、本発明を説明するものであるが、これによって本発明の範囲を限定するものではない。
本発明の方法の特定の例では、図１（平面図）及び図２（側面図）に記載された装置を用い、多層押出ヘッド（１）が、５基の押出機（２）によって送られる。パリソンの有効長さの放出後、パリソンの上方部分をロボット（３）によって掴み、このロボットは、このパリソンを予備成形ツール（６）内に配置し、配置後、予備成形ツールを水平方向運動により成形機（４）に導入し、それによりパリソンを吹込成形金型（５）の下方部分内に配置する。サイクルの終わりに、金型が開かれたままの状態で上方キャビティ内に保持された部品を回収装置（７）により取り出す。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の押出成形装置の平面図である。
【図２】  本発明の押出成形装置の側面図である。
【図１】
0004558254.tif 000002
【図２】
0004558254.tif 000003