(57)【要約】高分子圧力容器（１９）を形成するための装置は、孔形成レーザ（１４０）によって分けられ、かつ可変ダイ（１８０）に接続される２つの同軸プラスチック押出機（１２０、１６０）と、真空／ブロー成形装置（２００）と、融着装置と、編組機構（２４０）と、オーバコートアプリケータ（２６０）とを含む。第１の押出機（１２０）は、管状コア（Ｔ）を形成し、レーザは、コア（Ｔ）において軸方向に間隔をあけたアパチャ（Ａ）を形成する。第２の押出機（１６０）は、管状コア（Ｔ）上で同軸方向に外管（２０）を形成し、可変ダイ（１８０）は、交互に開閉して外管（２０）に沿って軸方向に間隔をあけた位置で材料が増やされたパリソンを形成する。パリソンは、成形装置（２００）へと移動させられ、真空／ブロー成形プロセスで膨張されて好ましくは楕円形状の中空チャンバ（２２）になる。融着装置（２２０）は、間隔をあけた中空チャンバ（２２）間の位置で外管（２０）を管状コア（Ｔ）に融着し、編組機構（２４０）は、編み合わされた補強フィラメント繊維層を適用し、オーバコートアプリケータ（２６０）は保護性高分子コーティングを繊維層上に適用する。全装置は、最大限に自動化された効率性を得るためにコンピュータ制御される。圧力容器（１０）から内側の管状コア（Ｔ）を省く場合には、第１の押出機（１２０）および孔形成レーザ（１４０）は省略され得る。
2004518554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子圧力容器を形成するための方法であって、
ほぼ均一な壁の厚みおよび内寸法の領域と、ほぼ均一な壁の厚みの領域の壁の厚みと比較して壁の厚みが増した領域とが交互になったプレフォーム管を形成するステップと、
壁の厚みが増した領域の各々を膨張させて中空チャンバにするステップとを含み、各中空チャンバは、ほぼ均一な壁の厚みの領域の内寸法よりも大きな最大内寸法を有し、ほぼ均一な壁の厚みおよび内寸法の領域によって形成される接続部によって連続的に相互接続される複数の中空チャンバを備えた膨張管を形成する、方法。
【請求項２】
前記中空チャンバは、ほぼ楕円形状を有するように形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記壁の厚みが増した領域は、ほぼ楕円形状を有するように形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
補強フィラメント繊維層を前記膨張管上に適用するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
保護性オーバコート層を前記補強フィラメント繊維層上に適用するステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記プレフォーム管を形成する前に、ほぼ均一な壁の厚みおよび内寸法の内管を形成するステップと、前記内管の長さに沿って軸方向に間隔をあけた複数のアパチャを形成するステップと、その後、前記内管上で同軸方向に前記プレフォーム管を形成するステップとをさらに含み、前記アパチャの各々は、前記プレフォーム管の、壁の厚みが増した領域が膨張して中空チャンバになった後、前記中空チャンバのうちの関連の１つの中に位置付けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記内管の部分および前記膨張管の部分を前記中空チャンバ間の位置で融着するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記中空チャンバは、ほぼ楕円形状を有するように形成される、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
補強フィラメント繊維層を前記膨張管上に適用するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
保護性オーバコート層を前記補強フィラメント繊維層上に適用するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記融着は、熱および径方向の圧力を前記膨張管の部分の外面に適用することによって達成される、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記補強フィラメント繊維層は、編み合わせる様態でフィラメント糸を前記膨張管の外面の周りに巻くための編組機構によって適用される、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記プレフォーム管は、可変ダイ機構であってそのサイズを交互に増大および縮小して壁の厚みが増した領域を形成する可変ダイ機構に流体高分子材料を通す押出機によって形成され、前記膨張管は、一体（ｉｎｔｅｇｒａｌ）圧力および／または外部真空を適用して流体高分子材料を膨張させて金型面と適合させることによって中空チャンバを形成する成形装置によって形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記内管は押出機によって形成され、前記プレフォーム管は、可変ダイ機構であってそのサイズを交互に増大および縮小して壁の厚みが増した領域を形成する可変ダイ機構に流体高分子材料を通す同軸押出機によって形成され、前記膨張管は、一体圧力および／または外部真空を適用して流体高分子材料を膨張させて金型面と適合させることによって中空チャンバを形成する成形装置によって形成される、請求項６に記載の方法。
【請求項１５】
前記内管は押出機によって形成され、前記アパチャは、反射染料を前記内管上に適用し、その後、レーザビームを反射染料付近の内管の壁に向けることによって形成され、反射染料は、内管の壁で、実質的には内管上で染料が適用された部分においてのみ、レーザにアパチャを形成させる、請求項６に記載の方法。
【請求項１６】
高分子圧力容器を形成するための装置であって、
流体高分子材料を駆動し、さらには流体高分子材料から外管部材を形成するための外管押出機と、
前記外管押出機の後工程にあって、さらにはサイズを交互に増大および縮小させて外管部材の壁の厚みを交互に増大および減少させるように構成された可変ダイと、
前記可変ダイの後工程にあって、さらにはより大きな壁の厚みを有する、間隔をあけた外管部材部分を膨張して中空チャンバにして連続的に相互接続された複数の中空チャンバを形成するように構成された成形装置とを含む、装置。
【請求項１７】
前記成形装置の後工程にあって、さらには編み合わされた補強フィラメント繊維層を前記相互接続された複数の中空チャンバ上に適用するように構成された編組機構をさらに含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記編組機構の後工程にあって、さらには高分子材料保護層を前記編み合わされた補強フィラメント繊維層上に適用するように構成されたオーバコートアプリケータをさらに含む、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記外管押出機の前工程にあって、流体高分子材料を駆動して流体高分子材料から内管部材を形成する内管押出機と、
前記内管押出機と前記外管押出機との間に位置付けられ、かつ前記内管部材において軸方向に間隔をあけたアパチャを形成するように構成された孔形成装置とをさらに含み、前記外管押出機は、前記内管部材上で同軸上に前記外管部材を形成するように構成された同軸押出機である、請求項１６に記載の装置。
【請求項２０】
前記外管押出機の後工程にあって、かつ間隔があけられた中空チャンバ間の位置で外管部材を内管部材に融着するように構成された融着機構をさらに含む、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記融着機構の後工程にあって、かつ編み合わされた補強フィラメント繊維層を前記相互接続された複数の中空チャンバ上に適用するように構成された編組機構をさらに含む、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記編組機構の後工程にあって、かつ高分子材料保護層を前記編み合わされた補強フィラメント繊維層上に適用するように構成されたオーバコートアプリケータをさらに含む、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記孔形成装置は、
反射染料で内管部材の表面上のある位置をマークするように構成されたマーキング装置と、
内管部材の表面上にマークされた反射染料に向けられ、かつ内管部材の壁にアパチャを形成するビームを生成するように構成されたレーザとを含む、請求項１９に記載の装置。
【請求項２４】
前記成形装置は第１の成形用ホーンおよび第２の成形用ホーンを含み、前記第１の成形用ホーンおよび前記第２の成形用ホーンは、互いに向かって移動可能であって金型キャビティを形成し、前記金型キャビティ内で、より大きな壁の厚みを有する、間隔をあけた外管部材部分が膨張して金型キャビティの金型面と適合し、前記第１の成形用ホーンおよび前記第２の成形用ホーンはさらに、互いから離れるように移動可能であって、より大きな壁の厚みを有する、間隔があけられた外管部材部分がそれらの間の位置へと移動し、さらには膨張した中空チャンバがそれらの間の位置から出ることを可能にする、請求項１５に記載の装置。
【請求項２５】
前記成形装置は、取外し可能な成形用インサートであって前記成形用ホーンの各々に作動的に取付けられて取外し可能な成形用インサートを変えることによって変更され得る金型面を形成するようにされた取外し可能な成形用インサートをさらに含む、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記融着機構は第１の融着ホーンおよび第２の融着ホーンを含み、各々はほぼ半円筒の融着面を規定し、前記融着ホーンは、互いに向かって移動可能であって間隔のあけられた中空チャンバ間の外管部材の外面の上でぴったりと閉じ、さらには熱を外管部材の外面に適用して外管部材を内管部材に融着するように構成され、前記融着ホーンは、互いから離れるように移動可能であって中空チャンバがそれらの間を通ることを可能にする、請求項２０に記載の装置。
【請求項２７】
前記可変ダイは、相互作用的に絞りの態様で可動であってダイの直径を変える径方向に可動である複数のダイセグメントを含む、請求項１６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
この発明は、加圧流体のための強化された高分子コンテナシステムを形成するための方法および装置に関する。方法および装置は、有利なことには、可変ダイおよび真空形成能力とともに同軸の多数の押出しを採用して、効率的かつ高品質な様態で連続した長さのコンテナシステムを形成する。
【０００２】
【発明の背景】
図１に示されるように、この発明の発明者であるサンダース（Ｓａｎｄｅｒｓ）の米国特許第６，０４７，８６０号（この開示はここで引用により援用される）は、管状コアＴによって相互接続される、形状保持した複数のほぼ楕円のチャンバＣを含んだ、加圧流体のためのコンテナシステム１０を開示している。管状コアは、複数のチャンバの各々に延在し、各チャンバに密着される。長手方向に間隔をあけた複数のアパチャＡが管状コアの長さに沿って形成され、１つのこのようなアパチャが、相互接続されたチャンバの各々の中に配置されて、充填中に各チャンバの内スペースに流体を注入することと、別のコンテナへの流体の送出または移送中に各チャンバの内スペースから流体を放出することとを可能にする。アパチャは、チャンバからの加圧流体の排出量を制御するような大きさにされる。したがって、チャンバのうちの１つ以上に穴が開けられるか（つまり、外的な力によって貫通されるか）または破裂した場合における、大きく、かつ危険性をはらんだ、運動エネルギの破裂を防ぐために、低流体排出量が達成され得る。
【０００３】
アパチャＡの大きさは、含まれる流体の体積および粘性、予想される圧力範囲、および所望の流量等の種々のパラメータに依存する。一般に、より小さな直径が、液体ではなく気体のために選択される。したがって、アパチャの大きさは、一般に、約０．０１０インチから０．１２５インチの間で変わり得る。図１では各チャンバに対して単一のアパチャＡのみが示されるが、１つよりも多いアパチャＡをチャンバＣの内スペース内の管Ｔにおいて形成してもよい。加えて、各アパチャＡは、管Ｔの１つの側にしか形成されなくてもよく、またはアパチャＡは管Ｔに延在してもよい。
【０００４】
管状コアＴの入口または前端には、雄ねじ嵌合部３４等の好適な嵌合部が設けられ得る。管状コアＴの排出部または後端には、雌ねじ嵌合部３６等の好適な嵌合部が設けられ得る。このような雄ねじ嵌合部および雌ねじ嵌合部は、管状コアＴによって相互接続されたチャンバＣのアセンブリの連続ストランド間で圧力型接続部を提供し、ゲージおよび弁等の他の構成要素が、相互接続されたチャンバに装着され得るメカニズムを提供する。
【０００５】
コンテナシステム１０は、軽量かつ頑強であり、相互接続されたチャンバの細長いストランドは、湾曲され、曲げられ、またはそれ以外の様態で構成されて衣類または持ち運び可能なパックに組込まれ得る。このような衣類およびパックの例は、米国特許出願第０９／５９２，９０２号に記載されており、この開示はここで引用により援用される。
【０００６】
サンダースの’８６０号特許は、好適な合成プラスチック材料から成形され、かつ開口した前端および後端を有する、別個の、ほぼ楕円のシェルを各チャンバＣが有する、コンテナシステム１０を製造するための装置および方法を開示する。開口端部の直径は、管状コアＴの外径をぴったりと受けるような寸法にされる。管状コアＴは、シェルに装着されてそれらの間で液密密封を形成する。管状コアＴは、好ましくは、光エネルギ、熱エネルギ、または超音波溶接等の技術を含んだ超音波エネルギ、無線周波数エネルギ、加硫、またはシームレス周囲溶接を達成することのできる他の熱プロセスによって、シェルに結合される。シェルは、好適な紫外線硬化性接着剤によって管状コアＴに結合されてもよい。シェルの外側と、このようなシェルの間にある管状コアＴの延在部とは、好適な圧力抵抗補強フィラメントで覆われてシェルおよび管状コアの破裂を防止する。保護性合成プラスチックコーティングが、フィラメントで覆われたシェルおよび管状コアＴの外側に適用される。
【０００７】
サンダースの’８６０号特許に記載された構造は、持ち運び可能な酸素送出装置において生じる、たとえば、最大３０００ｐｓｉの大きさの圧力に耐えることができると実証されたが、この特許に記載された製造方法は、かなり非効率的である。コア管Ｔは、個別の楕円シェルの各々に「通され」なければならず、各シェルは、その長手方向の各端部において、コア管に別々に結合されなければならない。したがって、数フィートよりも長い相互接続されたチャンバのストランドを製造することは実用的ではない。さらに、この方法は、各シェルの各端部で、管状コアを完全に囲む接着継手を必要とする。これらの多数の接着継手は、製造における欠陥にさらされやすく、継手が欠陥を含むか否かにかかわらず、各接着継手は、システム１０が加圧されたときには、応力集中点となる。
【０００８】
図２で示され、さらには米国特許出願第０９／５９２，９０２号、第０９／５９２，９００号、第０９／５９２，９０４号、第０９／５９２，６６４号、第０９／５９２，６６３号、および第０９／５９２，９０３号で説明されるように、これらのそれぞれの開示はここで引用により援用されるが、管状コアＴは、間隔をあけた相互接続されたシェルまたはチャンバ２２を有し、かつ管状コアの上に直接重なる外側のコア２０と共に形成され得る。上述の特許出願に記載される他の実施例では、管状コアは省かれ得るが、この場合、圧力容器は、一連の相互接続された中空チャンバから構成される。
【０００９】
【発明の概要】
この発明は、自動化されたプロセスで、図２において示される外側のコア２０および管状コアＴを共に形成するための装置および方法に関する。プロセスおよび装置は、管状コアＴにおいてアパチャＡを形成すること、補強フィラメント層を適用すること、および外側の保護層を適用することにも発展し得る。この発明の別の実施例では、この発明の装置および方法を用いて、補強フィラメント層および保護性外側コーティングによって覆われる、（管状コアが省かれた）一連の長さの相互接続されたチャンバが形成され得る。
【００１０】
この発明の１つの局面に従うと、高分子圧力容器を形成するための方法は、ほぼ均一な壁の厚みおよび内寸法の領域と、ほぼ均一な壁の厚みの領域の壁の厚みと比べて壁の厚みが増した領域とが交互になったプレフォーム管を形成するステップを含む。壁の厚みが増した領域の各々は、膨張して中空チャンバとなり、これは、ほぼ均一な壁の厚みの領域の内寸法よりもより大きな最大内寸法を有し、ほぼ均一な壁の厚みおよび内寸法の領域によって形成される接続部によって連続的に相互接続された複数の中空チャンバを備えた膨張管が形成される。
【００１１】
この発明の別の局面に従うと、プレフォーム管を形成する前に、ほぼ均一な壁の厚みおよび内寸法の内管が形成され、軸方向に間隔をあけた複数のアパチャが、内管の長さに沿って形成される。その後、プレフォーム管が内管上で同軸上に形成され、プレフォーム管の、壁の厚みが増した領域が膨張して中空チャンバになった後に、各アパチャが中空チャンバのうちの関連する１つの中に配置される。
【００１２】
この発明の別の局面に従うと、高分子圧力容器を形成するための装置は、流体高分子材料を駆動し、さらには流体高分子材料から外管部材を形成するための外管押出機を含む。可変ダイが、外管押出機の後工程にきて、サイズを交互に増大および縮小させて外管部材の壁の厚みを交互に増加および減少させるように構成される。成形装置が、可変ダイの後工程にきて、より大きな壁の厚みを有する、間隔があけられた外管部材部分を膨張して中空チャンバにして連続的に相互接続された複数の中空チャンバを形成するように構成される。
【００１３】
この発明の別の局面に従うと、装置はまた、外管押出機の前工程にあって流体高分子材料を駆動し、さらには流体高分子材料から内管部材を形成する内管押出機と、内管押出機と外管押出機との間にあり、かつ内管部材において軸方向に間隔をあけたアパチャを形成するように構成された孔形成装置とを含み得る。外管押出機は、内管部材上で同軸上に外管部材を形成するように構成された同軸押出機である。
【００１４】
この発明の別の局面に従うと、装置は、外管の後工程にあって間隔があけられた中空チャンバ間の位置で外管部材を内管部材に融着するための融着機構を含み得る。
【００１５】
この発明の別の局面に従うと、装置はまた、融着機構の後工程にあって編み合わされた補強フィラメント繊維層を相互接続された複数の中空チャンバ上に適用するための編組機構を含み得る。
【００１６】
この発明の別の局面に従うと、装置は、編組機構の後工程にあって高分子材料保護層を編み合わされた補強フィラメント繊維層上に適用するためのオーバコードアプリケータを含み得る。
【００１７】
この発明の他の目的、特徴、および特性は、この明細書の一部を形成し、さらには同じ参照番号が種々の図中の対応する部分を指す添付の図を参照しながら以下の説明および添付の請求項を考察することによって明らかとなるだろう。
【００１８】
［詳細な説明］
図を参照しながら、この発明の例示的な実施例がここで説明される。これらの実施例は、この発明の原理を例示するものであって、この発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【００１９】
コンテナシステム１０の好ましい実施例のより詳細な説明がまず提供される。
図２を参照して、コンテナシステム１０は管状コアＴを含み、これは、好ましい実施例では、実質的に一定の内径および外径の、連続した実質的に円筒型の管状部材を含む。管状コアＴは、テフロン（Ｒ）（Ｔｅｆｌｏｎ）またはフッ化エチレンプロピレン等の合成プラスチックから形成される。外管２０が、管状コアＴ上に形成され、隣接したシェル２２の間に配置される接続部２６によって接続される、長手方向に間隔をあけた複数のシェル領域２２を含む。外管２０も、好ましくは、テフロン（Ｒ）またはフッ化エチレンプロピレン等の合成プラスチック材料から形成される。外管２０の接続部２６の内径は、好ましくは、管状コアＴの外径と滑り嵌めを形成する。シェル２２は、管状コアＴの外径よりもかなり大きな内径を有し、したがって、圧力がかかった流体が貯蔵され得る内側の領域２４が規定される。シェル２２は、好適ないずれの形状であってもよく、好ましくは、球状、卵形、または楕円等の丸い形状であり、最も好ましくは、楕円形状である。隣接するシェル２２の間では、接続部２６が管状コアＴに融着されて、接続部２６と管状コアＴとの間で液密密封を形成して、接続部と管状コアとの間のインターフェイスに流体が流れることを防ぐ。上述のように、アパチャＡが、管状コアＴにおいて間隔をあけた位置に形成され、好ましくは、１つのアパチャが各シェル２２の内部２４の中に形成される。流体が各シェル２２の内部２４へと流れるように、または内部２４から流れ出るように、少なくとも１つのアパチャが内部２４内に形成されなければならないが、１つよりも多くのアパチャが形成されてもよい。
【００２０】
外管２０の外面は、繊維層３０を形成する好適な補強フィラメント繊維で覆われる。繊維層３０は、巻線または編組（好ましくは、公称編組角度７５°を有する三軸編組パターン）のいずれかであり得、好ましくは、ケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）（Ｒ）（好ましくは、１４２０デニール繊維）、炭素繊維、またはナイロン等の高い強度のアラミド繊維材料である。他の好適なフィラメント繊維材料は、細い金属線、ガラス、ポリエステル、またはグラファイトを含み得る。補強層３０は、好ましくは、ケブラー（Ｒ）巻線であって、その好ましい厚みは約０．０３５インチから０．０５５インチであって、約０．０４５インチの厚みが最も好まれる。好ましい構成では、各シェル２２の内部２４の体積は、異なる応用に対して構成可能な容積の範囲内にあり、最も好ましい体積は約３０ミリリットルである。さらに、好ましい構成では、各シェルの長手方向の長さは、約３．０−３．５インチであり、最も好ましい長さは３．２５０−３．３３０インチであり、最大外径は約０．８００−１．２００インチであり、最も好ましい直径は約０．０９５−１．０５０インチである。シェル２２の典型的な壁の厚みは、０．０３−０．０５インチの範囲にあり、最も好ましい典型的な厚みは約０．０４インチである。管状コアＴの内径は、好ましくは、０．１２５−０．３００インチの範囲にあり、最も好ましい範囲は約０．１７５−０．２５０インチである。
【００２１】
補強層３０上に適用される保護性外側層３２が、補強層３０および管状コアＴならびに外管２０を磨耗、ＵＶ線、熱的要因、または湿気から保護する。保護性外側層３２は、好ましくは、合成プラスチックコーティングである。好適な材料は、ポリ塩化ビニルおよびポリウレタンを含む。保護性外側層３２は、難燃添加剤を含み得る。
【００２２】
代替的には、他の圧力容器応用においては、管状コアＴを省いてもよい。
図１および図２で示され、さらには上で説明されたような高分子強化コンテナシステムを形成するための装置は、一般に、図３Ａおよび図３Ｂにおいて参照番号１００によって示される。図３Ａおよび図３Ｂは、全装置の異なる部分を表わすが、以下で説明されるように、２つの図の間には、いくらかの重なる部分もある。
【００２３】
一般に、装置１００は、押出プロセスによってコンテナの管状コアＴをまず形成するための管状コア押出機１２０を含む。アパチャ形成ステーション１４０が管状コア押出機１２０に続く。アパチャ形成ステーションは、管状コアＴにおいて規則正しく間隔をあけたアパチャＡを形成する。外管押出機１６０がアパチャ形成ステーション１４０に続く。外管押出機は、同軸同時押出プロセスによって管状コアＴ上に外管２０を形成し始める。外管２０は、図３Ａおよび図３Ｂにおいて断面で示されるが、管状コアＴはそうではない。可変ダイステーション１８０が外管押出機１６０に続く。可変ダイステーション１８０は、外管２０に沿って、以下でより詳細に説明されるようなプレフォーム２８を形成するための可変の直径のダイを含む。成形ステーション２００が可変ダイステーション１８０に続く。成形ステーション２００は、真空／ブロー成形プロセスによって、プレフォーム２８から外管２０のシェル２２を形成する。融着ステーション２２０が成形ステーション２００に続く。融着ステーションは、隣接するシェル２２の間の、外管２０の接続部２６を管状コアＴに融着する。編組ステーション２４０が融着ステーション２２０に続く。編組ステーション２４０は、繊維補強層３０を外管２０上に適用する。オーバコートステーション２６０が融着ステーション２２０に続く。オーバコートステーション２６０は、保護性外側コーティング３２を繊維補強層上に適用する。
【００２４】
図３Ａを参照して、コンテナ１０の形成は、管状コア押出機１２０で始まる。管状コア押出機１２０は、押出スクリュー１２２と、ポリマーパウダーまたはペレットの形で原料を材料供給チャネル１３０を通してスクリューに提供する原料ホッパ１２８とを含む。スクリュー１２２は、好適なモータによって駆動されるが、これは図示されない。なぜならば、このようなモータおよびこれらの構成ならびに押出スクリューとの結合は、プラスチック押出技術分野で周知であるためである。同じくプラスチック押出技術分野で周知であるように、スクリュー１２２内の摩擦によって熱が生成され、これが原料パウダーまたはペレットを流れる溶融流体に変換する。必要ならば、または所望であれば、抵抗加熱要素または赤外線加熱要素等の好適な加熱要素によって、追加の熱が原料に適用され得る。スクリュー１２２が回転して流体プラスチック材料を前方に（図３Ａの右側に）進めると、溶融プラスチック材料は、スクリューによって成形ダイ１２４を通されて、押出された連続した精密管Ｔが作られる。成形ダイ１２４を通った後、管Ｔは押出ダイ１２６を通る。成形ダイ１２４は、管Ｔの内面の最終的な形成を行ない、押出ダイ１２６は、管Ｔの外面の最終的な形成を行なう。異なる直径のダイが管状コア押出機１２０に容易に備え付けられて所望の可変サイズの管状コアが提供されるように、成形ダイ１２４および押出ダイ１２６が迅速なダイ交換能力を提供することが好ましい。当然のことながら、後にプロセス内で外管２０を形成するときには、管状コアＴのサイズの変化が勘案されなければならない。たとえば、管状コアの管壁は、全コンテナ１０においてより可撓性が必要とされる場合、より薄くされ、より高い強度が必要とされる場合、より厚くされ得る。管状コアの寸法に対するいずれの変更も、外管押出機によって勘案されなければならない。
【００２５】
管状コア押出機１２０の後工程に進むと、管状コアＴは、アパチャ形成ステーション１４０を通る。スタンピング、吹付、または他の応用メカニズムを用いて、アパチャＡが形成されるべき管Ｔ上の位置に反射染料によって印を付けるか、またはマークする。ガス型レーザ（図示せず）が、高エネルギ（好ましくは、２０００ワット）レーザビームを管状コアＴに適用する。レーザは、材料マトリックスを変化させることなく、管状コアＴの、マークされていない部分を通過するが、それがマークされた位置の反射染料に接触すると、ビームは管壁材料を過熱し、管を貫通し、アパチャを形成する。レーザは、微細で、平滑な、破片のないアパチャを作る。機械的なパンチまたはドリル等の他のアパチャ形成機構も用いられ得るが、このような装置は、レーザほどクリーンなアパチャを形成せず、さらに、このような装置は、破片を生じさせて、これが管状コアＴ内に閉じ込められる恐れがある。
【００２６】
次に、管状コアＴは、外管押出機１６０を通る。外管押出機１６０は、スクリュー１６２を含み、ここを管状コアＴが同軸方向に通り抜ける。原料ホッパ１６８が、供給チャネル１７０によってポリマーパウダーまたはペレットの形の原料をスクリュー１６２に提供する。スクリュー１６２内の摩擦が原料パウダーを加熱および溶融して溶融原料を形成する。抵抗要素または赤外線要素等の追加の加熱要素によって、追加の熱が任意で提供されてもよい。スクリュー１６２は、好適なモータによって駆動されるが、これは図示されない。なぜならば、このようなモータおよびこれらの構成ならびに押出スクリューとの結合は、プラスチック押出技術分野において周知であるためである。スクリュー１６２は、溶融プラスチック原料を（図３Ａおよび図３Ｂの断面で示される）外管２０の内面を形成する成形ダイ１６４に通す。次に、外管２０は、押出ダイ１６６を通り、これが外管２０の外面を形成する。
【００２７】
管状コアＴおよび同軸上に形成された外管２０は、外管押出機１６０から可変ダイステーション１８０へと進む。可変ダイステーションは、可変ダイ１８１（図４参照）を含み、これは、複数の別個のダイセグメント１８３から形成され、さらにはダイ取付および支持ブロック１８４に取付けられる可変ダイ絞りを含む。動力ユニット１８６によって動力供給される絞り作動機構（図示せず）によって作動させられるダイセグメント１８３は、径方向に内側へと、および外側へと動いて、可変ダイ１８１の開口部面積を交互に増大および縮小させる。管状コアＴおよび外側のコア２０が可変ダイステーション１８０を通るとき、可変ダイ絞り１８２が交互に開閉して、管状コアＴの外側上に堆積される溶融プラスチック材料の厚みを変える。絞り１８２が開くと、２９で示されるような厚みを増した区域が管状コアＴ上に形成される。外管２０および管状コアＴが進み続けると、絞り１８２は再び閉じて溶融材料の厚みを減じ、管状コアＴ上でプレフォーム２８を形成する。この段階では、プレフォーム２８が上に形成された外管２０は、プレフォーム管と呼ばれる。好ましい実施例では、プレフォーム２８の形状はほぼ楕円である。
【００２８】
プレフォーム管、つまり、プレフォーム２８を含む外管２０と管状コアＴとは、次に、成形ステーション２００に進む。成形ステーション２００は、たとえば空気または窒素などの吹込流体を用いる真空およびブロー成形装置であり、事実上、溶融された高分子材料のパリソンであるプレフォーム２８を膨張させるためには窒素が好まれる。成形ステーションはまた成形用ホーン２０２によって形成される２つの金型を含み、各々は、それぞれの金型面またはインサート２０４を有し、これは好ましくは、異なるサイズおよび形状が達成され得るように、交換可能である。成形用ホーン２０２は、作動機構２０６によって（たとえば、液圧または空気圧で）互いに向かって近づけられるか、または離され得る。
【００２９】
成形用ホーン２０２は、最初は開いた状態であって大きくなったプレフォーム２８がホーン２０２間の位置に移動することを可能にする。プレフォーム２８が成形用ホーン２０２間の位置に移動させられると、管状コアＴおよび外側のコア２０の前進が一時的に停止し、成形用ホーン２０２は、互いに近づいて、後続の真空／ブロー成形プロセスのためにプレフォーム２８のまわりで閉じられる。図３Ｂで示されるように、成形用ホーン２０２がプレフォーム２８のまわりで閉じられた後、圧力がかけられた状態で外側のコアＴに吹込流体が注入され、同時に、閉じた成形用ホーン２０２によって形成される成形スペース内に真空が適用される。吹込流体は、成形用ホーン２０２間のアパチャＡから出て、内部から適用される、圧力がかけられた吹込流体と外部真空との組合せによって、プレフォーム２８（つまり、パリソン）が膨張して金型キャビティインサート２０４の形状に対応する形状を有する中空チャンバ２２になる。中空チャンバ２２が形成された後、成形用ホーン２０２はその後は離れて、チャンバ２２が成形ステーション２００から出ることを可能にする。吹込流体の冷却効果によって溶融材料が冷却され、成形用ホーン２０２が離れた後も、中空チャンバ２２はその形状を保持する。この段階では、膨張した中空チャンバ２２が上に形成された外管２０は、膨張管と呼ばれる。
【００３０】
融着ステーション２２０は、作動システム２２４によって互いに向かって動かされ、さらには互いから離される１対の融着ホーン２２２を含む融着機構である。中空チャンバ２２が成形ステーション２００で形成されている間に管状コアＴおよび外側のコア２０の動きが一時的に停止する間、各々の形状がほぼ半円筒である融着ホーン２２２は、成形ステーション２００で形成されている中空チャンバ２２と以前に形成された中空チャンバ２２との間にある、外管２０の接続部２６上で互いに向かって閉じられる。融着ホーン２２２は、接続部２６の外径と密接に一致するようなサイズおよび形状になっており、たとえば、２０ｐｓｉの径方向の圧力を外管２０上に適用する。融着ホーン２２２は（たとえば、抵抗要素または赤外線要素によって）加熱され、管状コアＴおよび外管２０が接続部２６で融着される。
【００３１】
中空チャンバ２２が形成され、管状コアＴおよび外管２０が接続部２６で融着された後、成形用ホーン２０２と融着ホーン２２２との両方が開いて、アセンブリが装置内を進むことを可能にする。接続部２６における融着継手は、全圧力チャンバを強化し、外側のコア２０の中空チャンバ２２と管状コアＴとの間で気体の漏れを防ぐ。
【００３２】
次に、アセンブリは編組ステーション２４０を進む。編組ステーション２４０は、補強フィラメントが貯蔵されるスピンドル２４２と、補強フィラメントのウイーブまたは編組を接続部２６および中空チャンバ２２上に適用して編み合わされたフィラメント繊維の層を形成する紡糸口金編組機２４４とを含む。好ましい実施例では、編組ステーション２４０は、最大４２のスピンドルを含む。補強フォーマットが外管上に適用されたとき、それが外管の外面内に部分的に埋込まれるように、外管２０の外面を加熱し、したがって軟化させることが望ましいだろう。これによって、たるみに繋がり得る糸のずれが防がれる。従来の編組機構でのように、編組機２４４がアセンブリのまわりを回転するとき、それはスピンドル２４２からのフィラメント糸を外管２０上に供給する。
【００３３】
編組が上に施される補強が完了した後、編組が施されたアセンブリは、高温オーバコートステーション２６０を通される。
【００３４】
編組が施されたアセンブリが、原料コンテナ、アプリケータ、およびドライヤを通例含むオーバコートステーション２６０を通るとき、編組が施されたアセンブリには、圧力がかけられた状態で適用される軽いプラスチックパウダーの形の高温プラスチックスプレーが吹き付けられる。アセンブリがオーバコートステーションを１回通るだけでよいように、液体スプレーでもあり得るスプレーがアセンブリの周り３６０度に適用される。コーティング材料は、好ましくは、ポリウレタンまたはＡＢＳ材料である。パウダーコーティングが吹き付けられたアセンブリは、次に、パウダーを融合させて均質な表皮にする加熱システムを通る。オーバコートステーション２６０の加熱要素は、電気ラジエータまたは赤外線ヒータを含み得る。オーバコート材料が、吹き付けられる液体である場合、ヒータは必要ではない。
【００３５】
アセンブリがオーバコートステーション２６０を進み続けるとき、それは、高圧冷却空気を用いて乾燥される。
【００３６】
装置は、プロセス制御および管理システム２８０を含む。システムは、異なるステーション全体にわたって最終的なアセンブリを測定および較正する。最終的なアセンブリの完全性にとって重要な種々のパラメータをモニタするために、測定装置は、押出ライン１００に沿って配置される。レーザ測定装置、ポテンシオメータ、機械的な測定装置、および熱電対等の測定装置が、温度、管の直径、管の厚み、チャンバの長さ、および層の厚み等のパラメータを測定する。プログラム管理システムがまた、材料供給量、温度、ダイ速度、および圧力を制御する。プロセスコントローラは、好ましくは、コンピュータ等のマイクロプロセッサに結合され、機械を完全に自動化する。
【００３７】
管状コアＴを備えないコンテナシステムが製造されるならば、管状コア押出機１２０およびアパチャ形成ステーション１４０は省かれ得る。さらに、外管押出機１６０は、同軸押出可能でなくてもよい。
【００３８】
この発明のシステムは連続的な押出技術を用いるため、それは、他のブロー成形品では起こりやすい欠陥ポイントである分割線圧縮シームのない完成品を作る。連続的な押出技術はまた、分割線におけるばりに関連した余分な材料をなくす。
【００３９】
すべてのチャンバが管に接合されるため、加圧されていないアセンブリが屈曲すると、コア管は、それ以外の場合にはチャンバに伝わるであろう曲げ荷重の大部分を吸収する。これにより、たとえシステムそれ自体および内側のコアが大きく曲がったときでさえも、チャンバにおいて最小の変形しか生じないこととなる。コア管は、そのより小さな内径を備えて、外チャンバよりも構造的により堅固であり、より大きな曲げ角度に耐えることができる。したがって、たとえシステムが低圧で屈曲したときでさえも（かなりの変形が起こり得るときでも）、コア管によってチャンバの変形が最小となる。チャンバの変形を最小にすることによって、システム欠陥を引き起こす恐れのある、外側の補強編組のシフトおよびたるみも防止される。
【００４０】
この発明は、最も実用的かつ好ましい実施例であると現在考えられるものと関連して説明されたが、この発明は開示された実施例に限定されておらず、逆に、添付の請求項の思想および範囲内に含まれる種々の変形および同等の構成を包含することが意図されることが理解されるべきである。したがって、この発明を定義する上で用いられる特定のパラメータの変更は、前掲の請求項で規定されるようなこの発明の新規の局面から逸脱することなく行なわれ得ることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】管状コアによって相互接続された、複数の整合した、剛性の、ほぼ楕円のチャンバの一部を省略した側面図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った拡大水平断面図である。
【図３Ａ】この発明に従った、加圧流体のための高分子コンテナシステムを形成するための装置の一部の概略図である。
【図３Ｂ】図３Ａで概略的に示された同じシステムの続きの部分を示す図である。
【図４】図３Ａの線ＩＶ−ＩＶに沿った断面図である。
【図５】図３ＢのＶ−Ｖに沿った断面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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