JP2006247846A

JP2006247846A - ポリエステル容器の成形方法及び成形装置

Info

Publication number: JP2006247846A
Application number: JP2005063418A
Authority: JP
Inventors: Akira Tomita; 明冨田
Original assignee: Ishizuka Glass Co Ltd
Current assignee: Ishizuka Glass Co Ltd
Priority date: 2005-03-08
Filing date: 2005-03-08
Publication date: 2006-09-21

Abstract

【課題】成形機からの取り出し時の保形性を損なうことなく、冷却時間の短縮及び冷却ゾーンの小型化を図ることができるポリエステル容器の成形方法及び成形装置を提供する。
【解決手段】ポリエステル容器を二軸延伸ブロー成形し、ブロー成形された金型内部で熱固定したうえ金型から取り出し、取り出し直後のポリエステル容器１０に冷却パイプ１２から圧縮空気を吹き付けて冷却することにより、歪みを残した状態で保形させる。冷却は、ポリエステル容器１０の胴部外表面温度を、金型からの取り出し温度から０.２〜２秒間で３〜１５℃急速に降下させることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、保形性に優れたポリエステル容器の成形方法及び成形装置に関するものであり、特に１モールド法により熱固定を行うポリエステル容器の成形方法及び成形装置に関するものである。

ポリエチレンテレフタレートを主原料とするポリエステル容器は、二軸延伸ブロー成形法により成形されているが、内容液を熱間充填する際に収縮変形を生じ易いため、耐熱保形性の問題がある。この問題を回避するために成形後に熱固定（ヒートセット）を行い、内部歪みを取り除くとともに配向結晶化を進行させ、寸法安定性、耐熱性を向上させている。

二軸延伸ブロー成形されたポリエステル容器の熱固定方法としては、成形用金型の内部でそのまま熱固定を行う１モールド法と、成形用金型とは別の金型で熱固定を行う２モールド法とがある。例えば特許文献１には、二軸延伸ブロー成形されたポリエステル容器を同一金型内で１３５℃以上の高温で熱固定した後、ガラス転移点以上で実質上保形可能な温度まで冷却して金型から取り出し、放冷雰囲気中でアニーリングして自由収縮させる１モールド法が開示されている。

しかしこの方法では、熱固定されたポリエステル容器を保形可能な温度の上限付近の温度で金型から取り出し、単に放冷による冷却を行うので冷却に時間を要する。このため設備の冷却ゾーンを長く取る必要があるうえ、取り出し直後のポリエステル容器は軟化状態にあるため、冷却工程の状況によっては変形する可能性があった。また単に自然放冷すると肉薄で表面積の大きい胴部は冷却が先行し、胴部よりも肉厚で表面積の小さい口部から肩部にかけては冷却が遅れる。このため不均一な残留歪みが発生する可能性があった。

このように、特許文献１に記載された放冷雰囲気中でアニーリングする方法は冷却に時間を要し、冷却ゾーンが大型化するという問題があった。また、自然放冷による残留歪みの完全な除去は実際には不可能であり、この方法では不均一な残留歪みが却って保形性を損なう可能性があった。

一方、特許文献２には一次金型内でブロー成形と熱固定を行ったポリエステル容器を一次金型から取り出し、冷却して収縮を許容した後に二次金型内で最終形状に成形する２モールド法が開示されている。しかし２この方法は単一の金型ではないために装置が煩雑で大型化し、コスト高となるという問題を持つうえ、熱固定が不十分であるために熱間充填時の寸法安定性の点で問題があった。
特公平５−４８９５号公報特公平４−４３４９８号公報

本発明は上記した従来の問題点を解決し、成形機からの取り出し時の保形性を損なうことなく、冷却時間の短縮及び冷却ゾーンの小型化を図ることができるポリエステル容器の成形方法及び成形装置を提供するためになされたものである。

本発明者は従来の問題点について検討を重ねた結果、十分な熱固定を行うためには金型温度を高める必要があり、成形速度を高めるためには金型からの取り出し温度は下げられないため、実用機においては取り出されたポリエステル容器の残留歪みを完全になくすることは不可能であること、このため残留歪みをなくすという従来の思想には限界があり、残留歪みを必要な部分に適切に付与することにより、ポリエステル容器の保形性を却って高められることを究明した。

本発明は上記した知見に基づいてなされたものであり、ポリエチレンテレフタレートを主原料とするポリエステル容器を二軸延伸ブロー成形し、ブロー成形された金型内部で熱固定したうえ金型から取り出し、取り出し直後のポリエステル容器を冷却することにより、歪みを残した状態で保形させることを特徴とするものである。なお、取り出し直後のポリエステル容器の冷却を、圧縮空気の吹き付けにより行うことが好ましく、圧縮空気の吹き付けによりポリエステル容器の胴部外表面温度を、金型からの取り出し温度から０.２〜２秒間で３〜１５℃急速に降下させることが好ましい。

また本発明のポリエステル容器の成形装置は、回転テーブル式のブロー成形機と取り出しコンベヤとの間に配置されたトランスファーテーブルのポリエステル容器の移送経路に沿って、移送中のポリエステル容器の肩部から胴部に向かって圧縮空気を吹き付ける冷却パイプを配置するとともに、その冷却パイプの長さをポリエステル容器が０.２〜２秒間に移送される距離としたことを特徴とするものである。

本発明によれば、熱固定したうえ金型から取り出された直後のポリエステル容器を冷却することにより、歪みを残した状態で固化させる。これにより自由収縮が制限され、成形機からの取り出し時の保形性、寸法安定性は自由収縮させた場合よりも向上する。また放冷の場合よりも冷却時間が短縮されるので、冷却ゾーンの小型化を図ることができる。

特にトランスファーテーブルで移送中のポリエステル容器の肩部から胴部に向かって圧縮空気を吹き付けるようにすれば、冷却のための特別なゾーンを設ける必要がないうえ、胴部よりも肉厚で表面積の小さい口部から肩部にかけての部分を積極的に冷却することができるので胴部との冷却速度のバランスを取り易く、放冷で自由収縮させた場合よりも却って寸法安定性が向上する。

以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１は成形装置全体の概念的な平面図であり、１はプリフォーム予熱機、２はブロー成形機である。これらは何れも回転テーブル式であり、プリフォームは第１のトランスファーテーブル３により倒立状態でプリフォーム予熱機１に供給され、所定温度に予熱されたうえで第２のトランスファーテーブル４により正立状態に反転されながらブロー成形機２に移送され、第３のトランスファーテーブル５によりコンベヤ６上に取り出されるようになっている。

ブロー成形機２自体は例えば特表２００４―５０８９８０号公報に開示されたような公知の二軸延伸ブロー成形機であり、ポリエチレンテレフタレートを主原料とするポリエステル容器を二軸延伸ブロー成形し、ブロー成形された金型内部で熱固定する機能を備えている。ヘッド数（金型数）は任意であるが、この実施形態では６ヘッドであり、図１における８時の位置付近で金型が開き、６時の位置で第３のトランスファーテーブル５に移送される。

図２に示すように、第３のトランスファーテーブル５は中心軸７の上部に支持された回転円盤８に複数のトランスファーヘッド９を取り付けたもので、各トランスファーヘッド９は金型から取り出されたポリエステル容器１０の口部を支持し、ポリエステル容器１０を円弧状の移送経路に沿ってコンベヤ６上に取り出す。

本発明では、このトランスファーテーブル５の移送経路に沿って、移送中のポリエステル容器１０の肩部１１から胴部１３に向かって圧縮空気を吹き付ける冷却パイプ１２を配置する。この冷却パイプ１２はポリエステル容器１０の口部中心を挟んで両側に設置され、各冷却パイプ１２の下面内寄りの部分に形成した多数の孔から、圧縮空気を噴出してポリエステル容器１０を冷却する。冷却パイプ１２の長さは、ポリエステル容器が０.２〜２秒間に移送される距離となっている。

本発明では、ブロー成形機２の金型から取り出し直後のポリエステル容器１０に冷却パイプ１２から圧縮空気を吹き付けて冷却する。冷却速度は、ポリエステル容器１０の胴部１３の外表面温度を、金型からの取り出し温度から０.２〜２秒間で３〜１５℃降下させる速度とすることが好ましい。

先ず冷却時間を０.２〜２秒間としたのは、０.２秒未満ではポリエステル容器１０の温度を下げることが実用上困難であり、逆に２秒を越える冷却を行おうとすると生産速度が上がらないうえ、２秒を越えて冷却を行っても冷却効果の向上がないからである。最も好ましい冷却時間は０.５〜１秒である。

一般に金型から取り出した直後のポリエステル容器１０の胴部表面温度は８０〜１２０℃であり、この温度から３〜１５℃だけ急冷する。冷却温度が３℃未満では従来の放冷冷却と同様、肉薄で表面積の大きい胴部１３の冷却が先行し、胴部よりも肉厚で表面積の小さい口部から肩部１１にかけての冷却が遅れ、不均一な残留歪みが発生して寸法安定性が損なわれる可能性がある。逆に１５℃を越える冷却を行うと過度の残留歪みが生じ、やはり寸法安定性が損なわれる。より好ましい冷却温度は５〜１０℃である。

このように、本発明では熱固定されたポリエステル容器１０を冷却することにより、積極的に歪みを残した状態で固化させる。これにより自由収縮が制限されるので、保形性、寸法安定性は自由収縮させた場合よりも向上する。また胴部１３よりも肉厚で表面積の小さい口部から肩部１１にかけての部分を積極的に冷却することができるので、冷却速度のバランスを取り易くなることも、自由収縮させた場合よりも却って寸法安定性が向上する理由である。その事実を実施例のデータにより示す。

口部を白化結晶させたポリエチレンテレフタレートを主原料とするプリフォームを、実施形態に示した成形装置により二軸延伸ブロー成形し、容量が１５００ｍＬのポリエステル容器を製造した。成形と同一の金型内部で３秒間の熱固定を行った後、金型内部で１０５℃まで冷却して取り出し、冷却パイプから圧縮空気を吹き付けて冷却した。冷却条件を表１に示すように様々に変化させ、常温まで冷却された後の寸法安定性を評価した。なお寸法安定性は、本来の内容積を１００％とし、それに対する内容積の比率で表した。表１中の胴部外表面温度は、パネル部と呼ばれる凹部上の肩部との間の中央部分（図２にAとして示す）で測定した。表１のデータに示すように、本発明によれば寸法安定性に優れたポリエステル容器を得ることができる。

成形装置全体の概念的な平面図である。トランスファーテーブルの側面図である。

符号の説明

１プリフォーム予熱機
２ブロー成形機
３第１のトランスファーテーブル
４第２のトランスファーテーブル
５第３のトランスファーテーブル
６コンベヤ
７中心軸
８回転円盤
９トランスファーヘッド
１０ポリエステル容器
１１ポリエステル容器の肩部
１２冷却パイプ
１３ポリエステル容器の胴部

Claims

ポリエチレンテレフタレートを主原料とするポリエステル容器を二軸延伸ブロー成形し、ブロー成形された金型内部で熱固定したうえ金型から取り出し、取り出し直後のポリエステル容器を冷却することにより、歪みを残した状態で保形させることを特徴とするポリエステル容器の成形方法。
取り出し直後のポリエステル容器の冷却を、圧縮空気の吹き付けにより行うことを特徴とする請求項１記載のポリエステル容器の成形方法。
圧縮空気の吹き付けによりポリエステル容器の胴部外表面温度を、金型からの取り出し温度から０.２〜２秒間で３〜１５℃急速に降下させることを特徴とする請求項１記載のポリエステル容器の成形方法。
回転テーブル式のブロー成形機と取り出しコンベヤとの間に配置されたトランスファーテーブルのポリエステル容器の移送経路に沿って、移送中のポリエステル容器の肩部から胴部に向かって圧縮空気を吹き付ける冷却パイプを配置するとともに、その冷却パイプの長さをポリエステル容器が０.２〜２秒間に移送される距離としたことを特徴とするポリエステル容器の成形装置。