JP2014113739A - 二軸延伸ブロー成形方法および射出・二軸延伸ブロー成形システム - Google Patents

Abstract

【課題】射出成形装置と二軸延伸ブロー成形装置を組み合わせて、肉厚、座屈強度等の物性の均一性に優れた厚肉ブロー成形容器を効率良く製造可能にすること。
【解決手段】射出・二軸延伸ブロー成形システム１は、厚肉のプリフォームＰから広口ブロー成形容器Ｂを製造するものである。射出成形装置２から取り出された所定の加熱状態にあるプリフォームＰを二軸延伸ブロー成形装置２１に搬送する搬送経路の途中に、プリフォーム温度調整装置７が配置されている。プリフォーム温度調整装置７は、プリフォームＰの口部Ｐｃから設定温度状態の温度調整コア３０を挿入し、当該温度調整コア３０のコア外周面３５をプリフォームＰの胴部内周面Ｐｆ、底部内周面Ｐｇに密接させ、プリフォームＰを内側から加熱又は冷却してブロー成形に適した温度状態に調整する。
【選択図】図４

Description

本発明は、二軸延伸ブロー成形法と呼ばれる成形法により、従来技術では不可能であった非常に厚いプリフォームから樹脂製容器を製造する二軸延伸ブロー成形方法および射出・二軸延伸ブロー成形システムに関する。更に詳しくは、肉厚が６〜８ｍｍ若しくはそれ以上のプリフォーム全体を、温度ムラなく、また射出成形による残留歪もなく、二軸延伸ブローに最適な状態に温度調整して、二軸延伸ブロー成形を行い、これによって、偏肉がなく、均一な特性の厚肉ブロー成形容器を製造可能な二軸延伸ブロー成形方法および射出・二軸延伸ブロー成形システムに関する。

ＰＥＴ樹脂等の熱可塑性樹脂からなる有底筒状のブロー成形容器は、射出成形により製造されたプリフォーム（一次成形品）を二軸延伸ブローして製造される。ブロー成形容器の製造法としては、ホットパリソン法あるいは１ステージ法と呼ばれる方法と、コールドパリソン法あるいは２ステージ法と呼ばれる方法が知られている。

前者の１ステージ法では、射出成形されたプリフォームが雄雌金型内で冷却固化する前に射出成形型から取り出し、残熱状態にあるプリフォームを二軸延伸ブロー成形する（以下、「二軸延伸ブロー成形」を単に「ブロー成形」と呼ぶ場合もある。）。この方法では、射出成形時の樹脂の流れ方向に起因する射出残留歪が解消されないまま、プリフォームがブロー成形されることが多い。また、樹脂充填が最初に行われた部位と最後に行われた部位との間等において温度ムラが残った状態のまま、プリフォームがブロー成形されることが多い。このため、ブロー成形品には、偏肉が発生する、座屈強度等の物性にバラツキが生ずる等の弊害が発生し易い。

これに対して、後者の２ステージ法では、射出成形後に完全に冷却固化した後のプリフォーム、あるいは、射出成形後に常温保管されていたプリフォームをブロー成形して、ブロー成形容器を製造する。ブロー成形時には、プリフォームを常温状態からブロー成形に適した温度状態に加熱する。加熱方法として、特許文献１には、プリフォームを均一かつ短時間で加熱するために、その外側から加熱すると共に、高周波誘導加熱により温度調節可能な内部加熱金型をプリフォームの口から内部に挿入し、内側から加熱する方法が提案されている。また、特許文献２には、プリフォームの内側に棒状の加熱部材を挿入し、プリフォームを内側から輻射熱により加熱することが提案されている。

２ステージ法では、常温状態まで冷却された後のプリフォームを、再度、全体を加熱するので、射出成形時の残留歪などの不均一性を除去できる。また、肉厚の薄いプリフォームの場合には、全体を温度ムラが発生しないように均一に加熱することも容易である。したがって、飲料用ボトル等のように、軽量で薄く、強度特性、耐熱特性等の均一性が要求される薄いブロー成形容器の製造方法としては、２ステージ法が主流であり、１ステージ法が採用されることは稀である。

特開平１０−１７５２５２号公報 特開平０８−１６４５５７号公報

近年において、ブロー成形容器として、化粧料容器等のような厚肉ブロー成形容器に対する需要が高まっている。例えば、ブロー成形容器として一般的に知られている清涼飲料ボトルの場合はボトルの胴部の肉厚が約０．２ｍｍ〜０．３ｍｍである。これに対して、化粧料容器等の厚肉容器の胴部の肉厚は約３〜５ｍｍ若しくはそれ以上もある。したがって、ブロー成形する前の射出成形品であるプリフォームの肉厚も、前者が約２〜４ｍｍと薄いのに対して、後者は約６ｍｍ〜８ｍｍ若しくはそれ以上と極めて厚い。

このような厚肉ブロー成形容器を一般的に採用されている２ステージ法によって製造する場合には、次のような問題点がある。まず、厚肉プリフォームを射出成形するステージにおいては、厚肉プリフォームを完全に冷却固化した後に射出成形型から取り出すので、成形サイクルが６０〜８０秒も掛かる場合がある。成形サイクルが長いと、プリフォームの射出成形の生産性が低下する。ブロー成形のステージにおいても、常温状態にある厚肉プリフォームをブロー成形に適した温度に加熱する必要がある。よって、加熱時間を相当要することとなり、生産性が著しく低下する。

そこで、厚肉プリフォームの射出成形サイクルの短縮化、および厚肉プリフォームの加熱時間の短縮化を図るために、１ステージ法を採用することが考えられる。この場合、各金型キャビティに同時かつ均一に溶融樹脂が射出されるように、各金型キャビティに対する流路長を同一にしたホットランナーを用いる等の対策を採ることで、射出成形後の残留歪、温度ムラの発生を、ある程度まで、抑制することができる。

しかしながら、このような対策を講じたとしても、プリフォーム肉厚が厚くなればなるほど、各キャビティのプリフォームに残留する温度ムラや歪は大きくなる。このため、１ステージ法を採用して製造される厚肉ブロー成形容器は、２ステージ法によって製造される場合に比べると、肉厚、座屈強度等の物性の均一性に劣る、という課題がある。

本発明の課題は、厚肉ブロー成形容器を製造する場合における１ステージ法および２ステージ法のそれぞれの欠点を解消して、肉厚、座屈強度等の物性の均一性に優れた厚肉のブロー成形容器を効率良く製造可能な二軸延伸ブロー成形方法および射出・二軸延伸ブロー成形システムを提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の二軸延伸ブロー成形方法は、
射出成形装置によって射出成形された熱可塑性樹脂製の有底筒状のプリフォームを、前記射出成形装置の射出成形型から所定の第１残熱状態のうちに取り出すプリフォーム取り出し工程と、
前記プリフォームの口部から、設定温度状態のコア外周面を備えた温度調整コアを挿入して、前記コア外周面が、前記プリフォームの胴部内周面および底部内周面に密接した密接状態を形成するコア挿入工程と、
前記プリフォームと前記コア外周面との間における接触伝熱による熱交換によって、前記プリフォームを、前記残熱状態に比べて二軸延伸ブローするのに適した第１温度状態に調整する第１温度調整工程と、
前記プリフォームの口部を介して前記温度調整コアを前記プリフォームから引き抜くコア引抜工程と、
前記プリフォームを二軸延伸ブローして有筒状容器を成形するブロー成形工程と、
を含むことを特徴としている。

本発明の方法による成形システムは、いわば、プリフォーム射出成形装置と２ステージ法における二軸延伸ブロー成形装置を組み合わせて用いてブロー成形容器を製造するものである。すなわち、本発明の方法による射出・二軸延伸ブロー成形システムでは、射出成形装置から取り出された所定の残熱状態にあるプリフォームを二軸延伸ブロー成形装置に搬送する搬送路上に、プリフォーム温度調整装置が配置される。このプリフォーム温度調整装置は、プリフォームの口部から温度調整コアを挿入して当該温度調整コアのコア外周面をプリフォームの胴部内周面および底部内周面に密接状態にし、この密接状態で温度調整コアによってプリフォームを内側から加熱あるいは冷却して、当該プリフォームの温度調整を行うことを最大の特徴としている。

本発明では、射出成形装置から取り出された所定の第１残熱状態のプリフォームの胴部内周面および底部内周面に、温度調整コアにおける設定温度状態に保持されたコア外周面が密接する。したがって、プリフォームは内側から、温度調整コアとの間で接触伝熱による熱交換が行われて、二軸延伸ブローに適した状態となるように、温度調整される。

射出成形装置から取り出した第１残熱状態のプリフォームは自己熱を保有しており、所定の加熱状態にある。よって、常温状態のプリフォームを加熱する場合に比べて短時間で、ブロー成形に適した温度状態となるように、プリフォームを加熱又は奪熱することができる。また、温度調整コアをプリフォームの内周面に密接させた状態で内側から加熱又は奪熱しているので、輻射加熱などに比べて効率良くプリフォームとの間で熱交換を行うことができ、しかもプリフォームの各部との間で均一な熱交換を行うことができる。よって、短時間で、プリフォームの各部を、ブロー成形に適した第１温度状態にすることができる。これにより、厚肉のプリフォームであっても、各部を均一に二軸延伸ブローすることができるので、偏肉がなく、均一な物性を備えたブロー成形容器を得ることができる。

このように、本発明の方法によれば、二軸延伸ブロー成形法により、従来技術では不可能であった非常に厚いプリフォームからブロー成形容器を製造することが可能になる。例えば、肉厚が６〜８ｍｍ若しくはそれ以上のプリフォーム全体を温度ムラなく、射出成形による残留歪もなく、二軸延伸ブローに最適な温度状態に調整できる。

また、本発明の方法を採用すれば、プリフォームを射出成形する射出成形装置として、既設の機械を、本発明の方法による二軸延伸ブロー成形装置に隣接させればよい。射出成形装置を新設する場合も、従来から使用されている標準の射出成形装置を用いればよい。よって、本発明によれば、厚肉のプリフォームからブロー成形容器を製造するための設備投資金額も大幅に軽減できるという効果が得られる。

ここで、プリフォーム形状によっては、その内周面と外周面の間に温度ムラの無い均一な温度状態にするために、温度調整コアによって内側から温度調整された後のプリフォームを、外側から加熱することが望ましい場合がある。このため、本発明の方法は、前記プリフォームを外側から加熱して、前記プリフォームを前記第１温度状態に比べて二軸延伸ブローするのに適した第２温度状態に調整する第２温度調整工程を含み、当該第２温度調整工程を、前記コア引抜工程と前記ブロー成形工程の間において行っている。

この場合、プリフォームの外周面における周方向の各部を均一に加熱するために、プリフォームをその中心軸線回りに回転させながら、外側から輻射加熱を行うことが望ましい。

次に、射出成形装置から熱を保有した状態で取り出されたプリフォーム、すなわち、第１残熱状態のプリフォームは、時間の経過に伴って、その自己保有熱が各部に伝わって、各部の温度ムラが徐々に解消される。この熱拡散を積極的に利用して温度ムラを解消あるいは抑制するために、本発明の方法は、前記プリフォームを所定時間に亘って放置することで、当該プリフォームを、前記第１残熱状態に比べて前記プリフォームの各部の温度のバラツキが少ない第２残熱状態にする熱拡散工程を含み、この熱拡散工程を、前記プリフォーム取り出し工程と前記コア挿入工程の間において行っている。

ここで、一般的には、前記プリフォーム取り出し工程において前記射出成形型から取り出された前記プリフォームを、前記ブロー成形工程における二軸延伸ブロー成形位置に向けて搬送しながら、前記コア挿入工程、前記第１温度調整工程およびコア引抜工程等を順次に行う。これにより、連続してブロー成形容器を製造することができる。

次に、本発明の射出・二軸延伸ブロー成形システムは、
熱可塑性樹脂からなる有底筒状のプリフォームを製造する射出成形装置と、
前記射出成形装置の射出成形型から、所定の第１残熱状態にある前記プリフォームを取り出すプリフォーム取り出し装置と、
前記プリフォーム取り出し装置によって取り出された前記プリフォームを、二軸延伸ブローするのに適した温度状態に調整するプリフォーム温度調整装置と、
温度状態が調整された後の前記プリフォームを二軸延伸ブローして、有底筒状の容器を製造する二軸延伸ブロー成形装置とを有し、
前記プリフォーム温度調整装置は、設定温度状態に制御可能なコア外周面を備えた温度調整コア、および、前記プリフォームの口部を介して、当該プリフォームに対して前記温度調整コアの挿入および引抜動作を行うコア挿入・引抜機構を備え、
前記プリフォーム温度調整装置は、前記プリフォームの口部から前記温度調整コアを挿入して、前記コア外周面が、前記プリフォームの胴部内周面および底部内周面に密接した密接状態を形成し、前記プリフォームと前記コア外周面との間における接触伝熱による熱交換によって、前記プリフォームを、前記残熱度状態に比べて二軸延伸ブローするのに適した第１温度状態に調整することを特徴としている。

本発明の成形システムは、前記プリフォーム取り出し装置から取り出されたプリフォームを担持するマンドレルと、前記マンドレルを、前記コア挿入・引抜機構によるコア挿入位置およびコア引抜位置を順次に経由して、前記二軸延伸ブロー成形装置の二軸延伸ブロー位置に導く搬送路とを有している場合がある。この場合には、前記プリフォーム温度調整装置は、前記温度調整コアの内部に熱媒を循環させて前記コア外周面を前記設定温度状態に維持するコア加熱機構、および、前記コア挿入位置および前記コア引抜位置を移動する前記マンドレルと一緒に前記温度調整コアを移動させるコア移動機構を備えている。また、前記コア外周面は、前記プリフォームの胴部内周面および底部内周面の形状と相補的な形状とされる。

前記プリフォーム温度調整装置は、前記搬送路に沿って前記コア引抜位置から搬送方向の下流側に移動する前記マンドレルに担持されている前記プリフォームを外側から加熱して、前記プリフォームを前記第１温度状態に比べて二軸延伸ブローするのに適した第２温度状態に調整する外部加熱機構を備えている場合がある。

この場合には、前記外部加熱機構によって加熱される前記プリフォームをその中心軸線回りに回転させるプリフォーム回転機構を備えていることが望ましい。

また、前記搬送路は、前記コア挿入位置に対して搬送方向の上流側に所定長さの残熱拡散用搬送経路を備えている場合がある。この場合には、前記プリフォームは、前記残熱拡散用搬送経路を搬送される間に、前記第１残熱状態に比べて、前記プリフォームの各部の温度のバラツキが少ない第２残熱状態になる。

前記温度調整コアによってプリフォームを第１温度状態に調整するために要する時間は、プリフォームの肉厚、形状等に応じて変動する。温度調整時間を増減できるようにするために、前記プリフォーム温度調整装置の前記コア挿入位置および前記コア引抜位置の一方あるいは双方を、前記搬送路における搬送方向の上流側の位置あるいは下流側の位置に変更可能となっていることが望ましい。

前記コア挿入・引抜機構として、カム機構を用いることができる。カム機構は、前記搬送路に沿って延びるカム面が形成されたカム部材と、前記カム面に沿って摺動する前記温度調整コアに形成したカムフォロワとから構成できる。

この場合、プリフォームを第１温度状態に調整するための時間を増減できるようにするためには、前記カム機構における前記カム面が形成されたカム部材を、前記搬送路に沿って移動可能とし、前記カム部材の移動に伴って、前記搬送路上における前記コア挿入位置および前記コア引抜位置を、前記搬送路の上流側あるいは下流側の位置に移動できるようにすればよい。

次に、前記マンドレルとして、前記温度調整コアを非接触状態で挿通可能な中空貫通穴を備えた筒状体、および、前記プリフォームの口部を装着可能な装着部を備えたものを用いることができる。この場合には、前記温度調整コアは、前記筒状体の前記中空貫通穴および前記プリフォームの口部を通って、当該プリフォームに対する挿入、引抜が行われる。

プリフォームおよび広口ブロー成形容器を示す断面図である。 本発明を適用した射出・二軸延伸ブロー成形システムの全体構成を示す概略平面図である。 プリフォーム温度調整装置を示す概略平面図および概念図である。 プリフォーム温度調整装置において温度調整コアが待機位置にある状態およびプリフォームに挿入されて密接した状態を示す説明図、並びに、二軸延伸ブロー成形装置に送り込まれたプリフォームおよび二軸延伸ブローにより得られた広口ブロー成形容器を示す説明図である。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した射出・二軸延伸ブロー成形システムの実施の形態を説明する。

［プリフォームおよび広口ブロー成形容器］
まず、本実施の形態に係る射出・二軸延伸ブロー成形システムは、図１に示すように、厚肉のプリフォームＰから厚肉の広口ブロー成形容器Ｂを製造するためのものである。広口ブロー成形容器Ｂは例えば化粧料容器である。プリフォームＰは、偏平な円筒状胴部Ｐａと、円盤状の底部Ｐｂと、ほぼ円筒状胴部Ｐａと同一径の口部Ｐｃとを備えており、口部Ｐｃの外周面には雄ねじ部Ｐｄが形成されている。口部Ｐｃの開口径は例えば３２ｍｍ〜１２０ｍｍであり、円筒状胴部Ｐａの肉厚は例えば６〜８ｍｍである。

プリフォームＰの口部Ｐｃおよび雄ねじ部Ｐｄは延伸ブローされずに、そのまま広口ブロー成形容器Ｂの口部Ｂｃ、雄ねじ部Ｂｄとして残り、プリフォームＰの円筒状胴部Ｐａおよび底部Ｐｂは二軸延伸ブローされて、広口ブロー成形容器Ｂの肩部Ｂｅ、円筒状胴部Ｂａおよび円盤状の底部Ｂｂに成形される。広口ブロー成形容器Ｂの円筒状胴部Ｂａの肉厚は例えば３〜５ｍｍである。

［射出・二軸延伸ブロー成形システムの全体構成］
図２は、本実施の形態に係る射出・二軸延伸ブロー成形システムの全体構成を示す概略平面図である。射出・二軸延伸ブロー成形システム１は、プリフォームＰを製造するための射出成形装置２を備えている。射出成形装置２において、図１に示す形状のプリフォームＰが多数個取りにより射出成形される。射出成形されたプリフォームＰは、スキン層が形成されて取り出し可能となった残熱状態において金型から取り出される。

射出成形装置２には、射出成形品自動取り出し機構、例えば、一般的に知られているトラバース式の自動取り出し機３が付設されている。自動取り出し機３によって射出成形装置２から取り出されたプリフォームＰは、プリフォーム供給ステーション４に供給される。例えば、１回の取出し・供給動作によって、４個の厚肉プリフォームＰが取り出されてプリフォーム供給ステーション４に供給される。

プリフォーム供給ステーション４には、プリフォームＰを担持して搬送するための円筒状のプリフォーム移送マンドレル５（以下、単に「マンドレル５」という。）が待機している。プリフォーム供給ステーション４には同時に４個のマンドレル５が待機している。各マンドレル５には、その上端に、プリフォームＰ１の口部Ｐｃが差し込まれ、倒立した状態でプリフォームＰが各マンドレル５に担持される。

プリフォームＰを担持したマンドレル５は、直線状の搬送路である供給路６に沿って移送されて、プリフォーム温度調整装置７に引き渡される。プリフォーム温度調整装置７は、例えば、円盤状の水平回転板８の円形外周縁に、その円周方向に一定のピッチで半円形の凹部からなるマンドレル搬送溝８ａが形成されている。各マンドレル搬送溝８ａに装着されたマンドレル５は、水平回転板８の回転に伴って円形の搬送路９に沿って搬送される。

搬送路９において、プリフォーム供給ステーション４から延びる直線状の供給路６の下流端に交差する部位が、プリフォーム投入位置１０である。プリフォーム投入位置１０の側方には、投入用スターホィール１１が配置されている。投入用スターホィール１１の回転に伴って、その外周面に形成されている移送用凹部１１ａは、供給路６からマンドレル５を受け入れ、円形の搬送路９のプリフォーム投入位置１０に位置するマンドレル搬送溝８ａにマンドレル５を引き渡す。

プリフォーム投入位置１０から円形の搬送路９に投入されたマンドレル５は、搬送路途中のコア挿入位置１２およびコア引抜位置１３を順次に経由して、プリフォーム送り出し位置１４に至る。マンドレル５に担持されているプリフォームＰは、コア挿入位置１２からコア引抜位置１３を搬送される間に、後述の温度調整コアのコア外周面に密接する。この状態で熱交換が行われて（加熱あるいは奪熱されて）、プリフォームＰは内側から第１温度状態となるように調整される。また、コア引抜位置１３からプリフォーム送り出し位置１４までの間において、外部加熱機構１５による輻射熱によって、プリフォームＰは外側から加熱されて、第２温度状態となるように温度調整される。

円形の搬送路９のプリフォーム送り出し位置１４の側方には送り出し用スターホィール１６が配置されている。送り出し用スターホィール１６によって、プリフォームＰを担持しているマンドレル５は、プリフォーム送り出し位置１４から直線状の搬送路である送り出し路１７を経由して、ピッチ変換機構１８に送り出される。ピッチ変換機構１８は、送り出し路１７から送り出されるマンドレル５を、送り出しピッチのまま受け入れる４本のピッチ変換腕１９を備えている。４本のピッチ変換腕１９のそれぞれにマンドレル５が受けいれられると、これらの４本のピッチ変換腕１９は、ピッチを拡大しながら直線状の搬送経路２０に沿って移動し、二軸延伸ブロー成形に適したピッチに広がる。この状態で、４個ずつマンドレルを二軸延伸ブロー成形装置２１の成形位置に引き渡す。すなわち、温度調整を行う箇所は出来る限りピッチを小さくし、二軸延伸ブロー成形する箇所はピッチを広げてブロー成形容器Ｂの外形寸法に最適なピッチとするために、ピッチ変換機構１８が備わっている。

二軸延伸ブロー成形装置２１は４個取り用の装置であり、その成形金型２２は、直線状の搬送路２３に沿って一定のピッチで形成された４つの成形用キャビティ２２ａを備えている。各キャビティ２２ａに位置決めされた各マンドレル５に担持されているプリフォームＰは、型締め後に二軸延伸ブローが施されて、広口ブロー成形容器Ｂとされる。二軸延伸ブロー成形が終わり、型開きが行われた後は、広口ブロー成形容器Ｂを担持している４個のマンドレル５は、二軸延伸ブロー成形装置２１から直線状の搬出路２３に沿って排出され、製品排出ステーション２４に送り出される。

製品排出ステーション２４には、広口ブロー成形容器Ｐ２をマンドレル５から上方に抜き取って反転させて、正立姿勢で、直線状の製品排出路２５に排出する製品回収機構２６が配置されている。製品回収機構２６は、４本の腕２６ａを備え、それらの先の開閉チャック２６ｂによって各広口ブロー成形容器Ｂの口部Ｂｃを把持する。そして、水平回転軸２６ｃ回りに上下方向に旋回して、反対側に位置する製品排出路２５に広口ブロー成形容器Ｂを排出する。広口ブロー成形容器Ｂは製品排出路２５に沿って排出側に排出されて、所定の場所に回収される。

広口ブロー成形容器Ｂが回収された後の空のマンドレル５は、４個ずつ、水平ターンテーブル２７によって、１８０度回転して、直線状のマンドレル供給路２８に供給される。マンドレル供給路２８に供給されたマンドレル５は、マンドレル送り出し機構２９によって、マンドレル供給路２８に沿って送り出されて、プリフォーム供給ステーション４に供給される。プリフォーム供給ステーション４に供給された空のマンドレル５は、そこで待機し、プリフォームＰの供給を待つ。

［各部の構成］
図３（ａ）はプリフォーム温度調整装置７を取り出して示す概略平面図であり、図３（ｂ）は温度調整コアの挿入・引抜機構を示す概念図である。また、図４（ａ）はプリフォーム温度調整装置７において温度調整コアが待機位置にある状態を示す説明図であり、図４（ｂ）は温度調整コアがマンドレルに担持されているプリフォームに挿入されてその内面に密接した状態を示す説明図であり、図４（ｃ）は二軸延伸ブロー成形装置２１に送り込まれたプリフォームＰおよび二軸延伸ブロー成形によって得られた広口ブロー成形容器Ｂを示す説明図である。これらの図を参照して、射出成形・ブロー成形システム１における主要な部分の構造を説明する。

（マンドレル）
図４（ａ）を参照して、マンドレル５の構造を説明する。プリフォームＰを倒立状態で担持して搬送するマンドレル５は、中空貫通穴５０を備えた円筒体５１からなる。円筒体５１は、外側円筒５２、内側円筒５３、外側リング５４および内側リング５５から構成されている。外側円筒５２の内側に同軸に内側円筒５３が装着されており、内側円筒５３の上端には内側リング５５が同軸に取り付けられ、この外側には外側リング５４が同軸に取り付けられている。内側リング５５と外側リング５４の間には、上方に開口したリング状の差込溝５６が形成されている。差込溝５６に、真上から、プリフォームＰの口部Ｐｃを差し込み可能である。

外側円筒５２の下端部外周面には、上下に大径の円環状フランジ５７、５８が一体形成されている。これらのフランジ５７、５８の間に水平回転板８の搬送溝８ａの縁部分が差し込まれた状態で、マンドレル５は各搬送溝８ａに保持された状態で、円形の搬送路９に沿って搬送される。また、他の移動経路においても、マンドレル５は、円環状フランジ５７、５８が移動経路を規定しているレールに沿ってスライドすることで、移動経路に沿って搬送される。

マンドレル５の中空貫通穴５０は、その内径が、以下に述べる温度調整コア３０の外径よりも僅かに大きく、例えば、２ｍｍ程度大きい。中空貫通穴５０の内周面との間に１ｍｍ程度の僅かな隙間を保って、非接触状態で温度調整コア３０を、中空貫通穴５０を介して、プリフォームＰの口部ＰｃからプリフォームＰの内部に挿入可能である。

ここで、内側円筒５３を、その中心軸線５ａ回りに回転可能な状態で、外側円筒５２によって支持し、内側円筒５３と共に、内側リング５５および外側リング５４を一体回転させるようにしておくことができる。この場合には、内側円筒５３の下端部を外側円筒５２の下端から下方に延ばし、その外周面部分にスプロケット（図示せず）を一体形成しておく。また、外部加熱機構１５が配置されている搬送路９の部分には、搬送路９に沿ってスプロケットに噛み合い可能なチェーン（図示せず）を搬送路９に沿って配置しておく。

このようにすれば、外部加熱機構１５によって輻射加熱されながらプリフォームＰが搬送される際には、スプロケットがチェーンに噛み合って回転しながら搬送される。よって、スプロケットが形成されている内側円筒５３が回転し、そこに固定した内側リング５５と外側リング５４の間の装着溝５６に装着されているプリフォームＰも回転しながら外側から輻射加熱される。よって、プリフォームＰにおける外周面の周方向の各部を、外側から均一に輻射加熱することができる。なお、プリフォーム回転機構としては、スプロケットとチェーンから構成される機構以外の機構を用いることも可能である。

（プリフォーム温度調整装置）
次に、図３、図４を参照して、プリフォーム温度調整装置７について説明する。プリフォーム温度調整装置７において、水平回転板８の外周縁には、円周方向に一定の間隔で、マンドレル５を円形の搬送路９に沿って搬送するマンドレル搬送溝８ａが形成されている。各マンドレル搬送溝８ａの真下には、それぞれ、温度調整コア３０が配置されている。これらの温度調整コア３０は、コア回転機構６０によって、水平回転板８と一体となって、その垂直中心線８ｂ回りに回転する。したがって、各温度調整コア３０は各マンドレル５と一緒に円形の搬送路９に沿って移動する。

温度調整コア３０は、マンドレル５に倒立状態で担持されているプリフォームＰの口部Ｐｃから当該プリフォームＰの内部に挿入可能な大きさである。図４（ａ）から分かるように、温度調整コア３０は、細長い円柱部３１の上端部に同軸に固定したカップ状の部品であり、熱伝導性の良い金属素材から形成されている。温度調整コア３０の内部には熱媒循環用の空洞部３２が形成されている。温度調整コア３０は、先端側の小径の円筒状頭部３３と、この下端に連続している一回り大きな円筒状スカート部３４からなる。

円筒状頭部３３の外周面形状は、図４（ａ）、（ｂ）から分かるように、プリフォームＰの胴部内周面Ｐｆおよび底部内周面Ｐｇの形状と相補的な形状をした接触加熱用のコア外周面３５となっている。すなわち、コア外周面３５は、プリフォームＰの胴部内周面Ｐｆの円形内周面部分に密接可能な円形外周面部分３５ａと、プリフォームＰの底部内周面Ｐｇに密接可能な円形端面部分３５ｂとを備えている。また、コア外周面３５には、プリフォームＰにおける胴部内周面Ｐｆにおいて円形内周面部分から外方に広がっているテーパ状内周面部分Ｐｈに密接可能なテーパ状外周面部分３５ｃも備わっている。

温度調整コア３０の円柱部３１の内部には、熱媒液を供給する供給路３１ａおよび熱媒液を回収するための回収路３１ｂが形成されている。不図示の熱媒液供給源から、供給管３６を介して供給路３１ａに供給される熱媒液は、図４（ｂ）に矢印で示すように、供給路３１ａを通って、空洞部３２内に突出しているノズル３７から、温度調整コア３０の内周面に吹き付けられる。このように空洞部３２の内部に供給された熱媒液は、回収路３１ｂから回収され、回収管３８を経由して熱媒液供給源に戻る。したがって、熱媒液を循環させることにより、温度調整コア３０のコア外周面３５を適切な加熱温度状態に維持できる。なお、温度調整コア３０のコア加熱機構としては、熱媒循環式のコア加熱機構以外の加熱機構を用いることも可能である。

次に、プリフォーム温度調整装置７には、各温度調整コア３０をその中心軸線の方向に昇降させるためのコア挿入・引抜機構４０が配置されている。コア挿入・引抜機構４０は、円形の搬送路９におけるコア挿入位置１２の手前から温度調整コア３０を図４（ａ）に示す下方の待機位置３０Ａから上昇させる。コア挿入位置１２において、マンドレル５に担持されているプリフォームＰの口部Ｐｃから温度調整用コア３０を挿入して、図４（ｂ）に示すように、接触伝熱用のコア外周面３５がプリフォームＰの胴部内周面Ｐｆおよび底部内周面Ｐｇに接触した接触伝熱による熱交換状態（プリフォームの温度調整状態）を形成する。温度調整コア３０が上昇位置３０Ｂにある状態、すなわち、コア外周面３５がプリフォームＰの内周面に密接した接触伝熱による熱交換状態を、コア引抜位置１３の手前の搬送位置まで維持する。そして、マンドレル５の搬送に伴って温度調整コア３０を降下させて、コア引抜位置１３において、プリフォームＰから温度調整用コア３０を下方に引き抜いて、再び待機位置に戻す。

このように温度調整コア３０を昇降させるコア挿入・引抜機構４０としては、例えば、図３（ｂ）に示すように、カム機構７０とコア回転機構６０から構成することができる。カム機構７０は、搬送路９に沿って形成したカム面７１を備えたカム部材７２と、カム面７１に沿って摺動するように各温度調整コア３０に取り付けたローラ等のカムフォロワ７３とを備えている。

この場合、カム部材７２を水平回転板８の垂直回転軸８ｂを中心として回転させる回転機構７４を備えていることが望ましい。カム部材７２を所定角度回転させると、このカム部材７２のカム面７１によって規定される搬送路９上におけるコア挿入位置１２およびコア引抜位置１３を、搬送路９の上流側あるいは下流側の位置に移動させることができる。

例えば、カム面７１を搬送路９の上流側に回転すると、プリフォーム投入位置１０からコア挿入位置１２までの間隔が短くなり、コア引抜位置１３からプリフォーム送り出し位置１４までの間隔が長くなる。よって、外部加熱機構１５を増設し、輻射加熱によってプリフォームＰ１を外側から加熱する第２温度調整工程の時間を長くすることができる。逆に、カム面７１を搬送路９の下流側に回転すると、プリフォーム投入位置１０からコア挿入位置１２までの間隔が長くなり、射出成形後のプリフォームＰの自己保有熱がプリフォーム内部の各部に拡散して温度ムラを解消するための熱拡散工程の時間を長くとることができる。また、外部加熱機構１５による外側からの加熱時間を短くすることができる。

［プリフォームの温度調整動作］
プリフォーム温度調整装置７によるプリフォームＰの温度調整動作を説明する。先に述べたように、射出成形装置２から取り出されてマンドレル５に担持されたプリフォームＰ（プリフォーム取り出し工程を経た後のプリフォームＰ）は、自己保有熱によって所定の残熱（蓄熱）状態である第１残熱状態にある。プリフォームＰは、プリフォーム温度調整装置７に投入されてコア挿入位置１２に搬送されるまでの間において、自己保有熱がプリフォームＰの内部に拡散して各部の温度ムラが抑制され、第２残熱状態になる（熱拡散工程）。

コア挿入位置１２に至ると、プリフォームＰには、下方から温度調整コア３０が挿入される（コア挿入工程）。図４（ｂ）に示すように、温度調整コア３０のコア外周面３５が、プリフォームＰの胴部内周面Ｐｆおよび底部内周面Ｐｇに密接状態になる。この状態のまま、プリフォームＰはコア挿入位置１２からコア抜取位置１３まで搬送される。温度調整コア３０のコア外周面３５は、その内部を潤滑する熱媒液によって適切な温度に加熱されて、設定温度状態に維持されている。したがって、温度調整コア３０による接触伝熱による熱交換によって、プリフォームＰはその内周面から効率良く加熱又は冷却される（第１温度調整工程）。また、温度調整コア３０がプリフォームＰの内周面に密接しているので、プリフォームＰの内周面の各部は均一に温調される。このように、プリフォームＰにおける厚肉の円筒状胴部が効率良く、かつ、均一に接触温調されるので、厚肉のプリフォームＰは全体が均一に温度調整されて、全体的に、ブロー成形に適した第１温度状態になる。

次に、コア抜取位置１３を通過した後は、プリフォームＰは、外部加熱機構１５によって外側から輻射熱によって加熱される（第２温度調整工程）。これにより、厚肉のプリフォームＰは、肉厚方向における温度勾配が殆ど無くなり、全体として二軸延伸ブロー成形に最適な加熱状態である第２温度状態になる。（より正確に言えば、二軸延伸ブロー成形装置２１に投入された時点において、二軸延伸ブローに最適な温度状態が得られるように、第２温度状態が設定されている。）

この後は、図４（ｃ）に示すように、プリフォームＰはプリフォーム送り出し位置１４から送り出されて、二軸延伸ブロー成形装置２１に送り込まれて、二軸延伸ブローが施される（ブロー成形工程）。プリフォームＰは全体として均一な状態で二軸延伸ブロー成形に適した温度に調整されているので、偏肉が無く、均一な物性を備えた厚肉の広口ブロー成形容器Ｂが得られる。

Ｐ プリフォーム
Ｐａ 円筒状胴部
Ｐｂ 底部
Ｐｃ 口部
Ｐｄ 雄ねじ部
Ｐｆ 胴部内周面
Ｐｇ 底部内周面
Ｐｈ テーパ状内周面部分
Ｂ 広口ブロー成形容器
Ｂａ 円筒状胴部
Ｂｂ 底部
Ｂｃ 口部
Ｂｄ 雄ねじ部
Ｂｅ 肩部
１ 射出・二軸延伸ブロー成形システム
２ 射出成形装置
３ 自動取り出し機
４ プリフォーム供給ステーション
５ マンドレル
５ａ 中心軸線
６ 供給路
７ プリフォーム温度調整装置
８ 水平回転板
８ａ マンドレル搬送溝
８ｂ 垂直回転軸
９ 搬送路
１０ プリフォーム投入口
１１ 投入用スターホィール
１１ａ 移送用凹部
１２ コア挿入位置
１３ コア引抜位置
１４ プリフォーム送り出し位置
１５ 外部加熱機構
１６ 送り出し用スターホィール
１７ 送り出し路
１８ ピッチ変換機構
１９ ピッチ変換腕
２０ 搬送経路
２１ 二軸延伸ブロー成形装置
２２ 成形金型
２２ａ キャビティ
２３ 搬出路
２４ 製品排出ステーション
２５ 製品排出路
２６ 製品回収機構
２６ａ 腕
２６ｂ 開閉チャック
２６ｃ 水平回転軸
２７ 水平ターンテーブル
２８ マンドレル供給路
３０ 温度調整コア
３１ 円柱部
３１ａ 供給路
３１ｂ 回収路
３２ 空洞部
３３ 円筒状頭部
３４ 円筒状スカート部
３５ コア外周面
３５ａ 円形外周面部分
３５ｂ 円形端面部分
３５ｃ テーパ状外周面部分
３６ 供給管
３７ ノズル
３８ 回収管
４０ コア挿入・引抜機構
５０ 中空貫通穴
５１ 円筒体
５２ 外側円筒
５３ 内側円筒
５４ 外側リング
５５ 内側リング
５６ 差込溝
５７、５８ 円環状フランジ
６０ コア回転機構
７０ カム機構
７１ カム面
７２ カム部材
７３ カムフォロワ

Claims (14)

1. 射出成形装置によって射出成形された熱可塑性樹脂製の有底筒状のプリフォームを、前記射出成形装置の射出成形型から所定の第１残熱状態のうちに取り出すプリフォーム取り出し工程と、
   前記プリフォームの口部から、設定温度状態のコア外周面を備えた温度調整コアを挿入して、前記コア外周面が、前記プリフォームの胴部内周面および底部内周面に密接した密接状態を形成するコア挿入工程と、
   前記プリフォームと前記コア外周面との間における接触伝熱による熱交換によって、前記プリフォームを、前記第１残熱状態に比べて二軸延伸ブローするのに適した第１温度状態に調整する第１温度調整工程と、
   前記プリフォームの口部を介して前記温度調整コアを前記プリフォームから引き抜くコア引抜工程と、
   前記プリフォームを二軸延伸ブローして有底筒状容器を成形するブロー成形工程と、
   を含むことを特徴とする二軸延伸ブロー成形方法。
2. 前記プリフォームを外側から加熱して、前記プリフォームを前記第１温度状態に比べて二軸延伸ブローするのに適した第２温度状態に調整する第２温度調整工程を含み、
   前記第２温度調整工程は、前記コア引抜工程と前記ブロー成形工程の間において行われる請求項１に記載の二軸延伸ブロー成形方法。
3. 前記第２温度調整工程では、前記プリフォームをその中心軸線回りに回転させながら、当該プリフォームをその外側から輻射加熱する請求項２に記載の二軸延伸ブロー成形方法。
4. 前記プリフォームを所定時間に亘って放置することで、当該プリフォームを、前記第１残熱状態に比べて前記プリフォームの各部の温度のバラツキが少ない第２残熱状態にする熱拡散工程を含み、
   前記熱拡散工程は、前記プリフォーム取り出し工程と前記コア挿入工程の間において行われる請求項１ないし３のうちのいずれか一つの項に記載の二軸延伸ブロー成形方法。
5. 前記プリフォーム取り出し工程において前記射出成形型から取り出された前記プリフォームを、前記ブロー成形工程における二軸延伸ブロー成形位置に向けて搬送しながら、少なくとも、前記コア挿入工程、前記第１温度調整工程およびコア引抜工程を行う請求項１ないし４のうちのいずれかの項に記載の二軸延伸ブロー成形方法。
6. 熱可塑性樹脂からなる有底筒状のプリフォームを製造する射出成形装置と、
   前記射出成形装置の射出成形型から、所定の第１残熱状態にある前記プリフォームを取り出すプリフォーム取り出し装置と、
   前記プリフォーム取り出し装置によって取り出された前記プリフォームを、二軸延伸ブローするのに適した温度状態に調整するプリフォーム温度調整装置と、
   温度状態が調整された後の前記プリフォームを二軸延伸ブローして、有底筒状の容器を製造する二軸延伸ブロー成形装置とを有し、
   前記プリフォーム温度調整装置は、設定温度状態に制御可能なコア外周面を備えた温度調整コア、および、前記プリフォームの口部を介して、当該プリフォームに対して前記温度調整コアの挿入および引抜動作を行うコア挿入・引抜機構を備え、
   前記プリフォーム温度調整装置は、前記プリフォームの口部から前記温度調整コアを挿入して、前記コア外周面が、前記プリフォームの胴部内周面および底部内周面に密接した密接状態を形成し、前記プリフォームと前記コア外周面との間における接触伝熱による熱交換によって、前記プリフォームを、前記第１残熱状態に比べて二軸延伸ブローするのに適した第１温度状態に調整することを特徴とする射出・二軸延伸ブロー成形システム。
7. 前記プリフォーム取り出し装置から取り出されたプリフォームを担持するマンドレルと、
   前記マンドレルを、前記コア挿入・引抜機構によるコア挿入位置およびコア引抜位置を順次に経由して、前記二軸延伸ブロー成形装置の二軸延伸ブロー位置に導く搬送路とを有し、
   前記プリフォーム温度調整装置は、
   前記温度調整コアの内部に熱媒を循環させて前記コア外周面を前記設定温度状態に維持するコア加熱機構、および、前記コア挿入位置および前記コア引抜位置を移動する前記マンドレルと一緒に前記温度調整コアを移動させるコア移動機構を備え、
   前記コア外周面は、前記プリフォームの胴部内周面および底部内周面の形状と相補的な形状である請求項６に記載の射出・二軸延伸ブロー成形システム。
8. 前記プリフォーム温度調整装置は、前記搬送路に沿って前記コア引抜位置から搬送方向の下流側に移動する前記マンドレルに担持されている前記プリフォームを外側から加熱して、前記プリフォームを前記第１温度状態に比べて二軸延伸ブローするのに適した第２温度状態に調整する外部加熱機構を備えている請求項６または７に記載の射出・二軸延伸ブロー成形システム。
9. 前記外部加熱機構によって加熱される前記プリフォームをその中心軸線回りに回転させるプリフォーム回転機構を備えている請求項８に記載の射出・二軸延伸ブロー成形システム。
10. 前記搬送路は、前記コア挿入位置に対して搬送方向の上流側に所定長さの残熱拡散用搬送経路を備え、
    前記プリフォームは、前記残熱拡散用搬送経路を搬送される間に、前記第１残熱状態に比べて、前記プリフォームの各部の温度のバラツキが少ない第２残熱状態になる請求項６ないし９のうちのいずれか一つの項に記載の射出・二軸延伸ブロー成形システム。
11. 前記プリフォーム温度調整装置の前記コア挿入位置および前記コア引抜位置の一方あるいは双方は、前記搬送路における搬送方向の上流側の位置あるいは下流側の位置に変更可能となっている請求項６ないし１０のうちのいずれかの項に記載の射出・二軸延伸ブロー成形システム。
12. 前記コア挿入・引抜機構はカム機構を備えており、
    前記カム機構は、前記搬送路に沿って延びるカム面が形成されたカム部材と、前記カム面に沿って摺動する前記温度調整コアに形成したカムフォロワとを備えている請求項６ないし１１のうちのいずれか一つの項に記載の射出・二軸延伸ブロー成形システム。
13. 前記カム機構は、前記カム面が形成されたカム部材を前記搬送路に沿って移動可能であり、
    前記カム部材の移動に伴って、前記搬送路上における前記コア挿入位置および前記コア引抜位置が、前記搬送路の上流側あるいは下流側の位置に移動する請求項１２に記載の射出・二軸延伸ブロー成形システム。
14. 前記マンドレルは、前記温度調整コアを非接触状態で挿通可能な中空貫通穴を備えた筒状体、および前記プリフォームの口部を装着可能な装着部を備え、
    前記温度調整コアは、前記筒状体の前記中空貫通穴および前記プリフォームの口部を通って、当該プリフォームに対する挿入、引抜が行われる請求項６ないし１３のうちのいずれか一つの項に記載の射出・二軸延伸ブロー成形システム。

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