JP2018103414A - ブロー成形金型 - Google Patents

Abstract

【課題】ブロー成形品の寸法を安定させる。【解決手段】ブロー成形金型１は、押し出し機から押し出された筒状の溶融樹脂であるパリソン３を挟む金型である。ブロー成形金型１には、キャビティ面５が形成されているが、キャビティ面５のうち、パリソン３の厚肉部が接触する部分は、局所冷却面９とされている。局所冷却面９は、熱伝導の良いアルミ合金又はアルミニウムの伝熱板１１の一面とされている。伝熱板１１の他面には、板状のペルチェ素子１３の吸熱面１３Ａが密着している。【選択図】図１

Description

本発明はブロー成形金型に関する。

ブロー成形は、押し出し機からパリソンと呼ばれる筒状の溶融樹脂を押し出し、一対の金型を閉じて樹脂を金型で挟む。そして、ブローピンを刺して樹脂内にエアを吹き込んで樹脂を膨張させ、樹脂をキャビティ面に押し付けて成形品形状にし、金型内で冷却固化させ、エアの吹き込みを停止して金型を開いてブロー成形品を取り出すことで行なわれる。

樹脂の金型内での冷却は、金型及びエアにより行われていた。すなわち、第１に、樹脂がキャビティ面に接触することにより行なわれる。また、第２に、複数のブローピンがあり、ブローピンから樹脂内に吹き込まれたエアは樹脂を膨張させた後、ブローピンから抜け、結果、樹脂内をエアが流れて樹脂が冷却される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−２２３９３０号公報

しかしながら、従来の方法を用いても、ブロー成形品の取り出し時に、パリソンの厚肉部等の高温部があると、その部分の収縮が大きくなり、寸法の安定性がよくなかった。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、高温部の収縮を抑制し、ブロー成形品の寸法を安定させることを目的とする。

本発明のブロー成形金型は、
ブロー成形品を成形するブロー成形に用いる成形金型であり、
パリソンの特定部位を冷却するための局所冷却部が備えられたブロー成形金型である。

この構成によれば、パリソンの特定部位を局所冷却部により強制的に冷却できるから、パリソンの高温部（ヒートスポット）を冷却して、高温部の収縮を抑制し、ブロー成形品の寸法を安定させることができる。

実施例１のブロー成形金型の断面図である。 実施例１のブロー成形金型の部分拡大断面図である。

（１）本発明のブロー成形金型は、局所冷却部には、ペルチェ素子が備えられていることが好ましい。
この構成によれば、ペルチェ素子により迅速にパリソンの高温部を冷却できる。

（２）本発明のブロー成形金型では、前記ペルチェ素子は、吸熱面及び発熱面を有しており、前記発熱面には、冷却フィンが備えられている態様でもよい。
この構成では、冷却フィンからペルチェ素子の熱を効率よく逃がすことができ、ペルチェ素子の能力を十分に発揮させて、高温部を迅速に冷却できる。

（３）本発明のブロー成形金型では、前記冷却フィンは、前記成形金型内を流れる冷却用の水と接している態様でもよい。
この構成では、ペルチェ素子を更に効率的に冷却することができ、ペルチェ素子の能力を十分に発揮させて、高温部を迅速に冷却できる。

次に、本発明のブロー成形金型を具体化した実施例１について、図面を参照しつつ説明する。

＜実施例１＞
図１，２は、実施例１のブロー成形金型１を示している。ブロー成形金型１は、図示しない押し出し機から押し出された筒状の溶融樹脂であるパリソン３を挟む金型である。図１は、金型の片方を示しており、他方は省略されている。ブロー成形金型１は、金型駆動機構により、他方の図示しないブロー成形金型と、接近・離反させて型閉じ・型開きされる。

ブロー成形金型１は、キャビティ面５を備えている。型閉じした際に、キャビティ面５は、他方のブロー成形金型のキャビティ面と対向し、両者の間にはキャビティ７（空洞部分）が形成される。
本ブロー工程においては、パリソン３がブロー成形金型１と、他方のブロー成形金型との間に挟まれた状態で、パリソン３内にエアが吹き込まれる。すると、パリソン３の外面がブロー成形金型１のキャビティ面５、及び他方のブロー成形金型のキャビティ面に接触する。そして、パリソン３の外面は、ブロー成形金型１のキャビティ面５、及び他方のブロー成形金型のキャビティ面に密着して、これらの面の形状がパリソン３の外面に転写される。

ブロー成形金型１、及び他方のブロー成形金型に挟み込まれた状態で、ブローされたパリソン３には、他の部分（周囲）よりも厚い厚肉部が存在している。キャビティ７の形状に応じて、パリソン３はエアにより膨張するから、場所によって伸ばされ方が異なり、よく伸ばされる部分と、あまり伸ばされない部分とが生じる。よく伸ばされる部分は薄くなり、あまり伸ばされない部分は厚くなる。このようにしてパリソン３には、他の部分よりも厚い厚肉部ができてしまうのである。そして、厚肉部は、他の部分に比べて放熱しにくく、ヒートスポットなる。このヒートスポットは、本ブローにおける通常の１次冷却によっては、効率的には冷却されない。ここで、１次冷却とは、（１）パリソン３の外面を、ブロー成形金型１のキャビティ面５等に接触させて熱を奪う冷却、及び（２）パリソン３の内部に入れたエアを排出することによる冷却の両方を意味する。

ブロー成形金型１は、熱伝導の良いアルミ合金又はアルミニウムからなる。図１に示すように、ブロー成形金型１のうち、パリソン３の厚肉部が接触する部分には、局所冷却部４が備えられている。ブロー成形金型１には、図２に示すように、局所冷却部４を収容する２段の凹部６が形成されている。２段の凹部６は第１の段部６Ａと、第１の段部６Ａよりも深い第２の段部６Ｂを有している。第１の段部６Ａの深さは、後述する伝熱板１１の厚みと略同一とされている。第１の段部６Ａに伝熱板１１が嵌め込まれ、第１の段部６Ａによって、伝熱板１１の外縁部が支持されている。第２の段部６Ｂには、ペルチェ素子１３及び冷却フィン１５の本体１５Ａが収容されている。第２の段部６Ｂの底部の中央は貫通しており、冷却配管１７と繋がっている。冷却フィン１５の本体１５Ａは、第２の段部６Ｂにその外縁部が支持されている。
なお、図２に示すように、伝熱板１１の背面の中央部は、ペルチェ素子１３、冷却フィン１５の本体１５Ａを介して、第２の段部６Ｂに間接的に支持されている。すなわち、伝熱板１１は、その外縁部及び中央部ともに２段の凹部６（第１の段部６Ａ及び第２の段部６Ｂ）に支持されている。よって、伝熱板１１が本ブロー時の圧力で撓むことが抑制される。

図１，２に示すように、ブロー成形金型１には、キャビティ面５が形成されているが、キャビティ面５のうち、パリソン３の厚肉部が接触する部分は、局所冷却面９とされている。局所冷却面９は、熱伝導の良いアルミ合金又はアルミニウムの伝熱板１１の一面とされている。局所冷却面９と、この周りのキャビティ面５とは、面一とされている。伝熱板１１の他面には、板状のペルチェ素子１３の吸熱面１３Ａが密着している。ペルチェ素子１３の吸熱面１３Ａと反対側の面は、発熱面１３Ｂとされている。発熱面１３Ｂには、この面よりもやや大きい設置面を有する冷却フィン１５が密着している。冷却フィン１５には、伝熱面積を広げるために複数の平板状の突起１５Ｂが略平行に立設している。平板状の突起１５Ｂは、冷却水の流れる方向と交差する向きに配されている。

ペルチェ素子１３は、一対のリード線１４を介してコントローラ１９に接続されている。また、コントローラ１９は、ペルチェ素子１３の吸熱面１３Ａに接触するように配された熱電対２１に接続されている。
コントローラ１９は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、不揮発性メモリ等を備えて構成される。このコントローラ１９は、ペルチェ素子１３のＯＮ・ＯＦＦの制御を行いつつ、ペルチェ素子１３の冷却動作の確認を行っている。

ブロー成形金型１内には、冷却水を流すための冷却配管１７が配されている。冷却配管１７は、局所冷却部４に対応する部分では、他のところに比べて太くされており、ここにおいて、冷却フィン１５の突起１５Ｂが冷却水と接触する構成とされている。図２に示すように、冷却フィン１５の本体１５Ａの縁部は、シール部材１６によってシールされ、冷却水が、ペルチェ素子１３に直接接触しない構成とされている。

ここで、実施例１の作用効果について説明する。まず、ブロー成形の流れを説明する。ブロー成形には、押し出し工程、パリソン切断工程、プリブロー工程、型閉じ工程、本ブロー工程、型開き工程、２次冷却工程が備えられている。
押し出し工程では、押し出し機により筒状の溶融樹脂を押し出してパリソン３とする。パリソン切断工程では、所定の長さにパリソン３が切断される。１つのパリソン３の長さは、製品のサイズに応じて適宜調整される。

続いて、プリブロー工程が行われる。この工程では、プリブローピンからパリソン３の内部にエアを吹き込んで、パリソン３を少し膨らませる（プリブローする）。続いて、パリソン３を挟んだ状態で、型を閉じる型閉じ工程が行われる。次に、本ブロー工程が行われる。この工程では、型閉じ状態で、ブローピンをパリソン３に打ち込む。この状態で、ブローピンからパリソン３の内部にエアを吹き込んで、パリソン３を膨らませる（本ブローする）。

その後、型開き工程が行われる。この工程では、型開きして、製品（ブロー成形品）を取り出す。そして、製品からバリを切り取る。続いて、冷却用の金型を用いて２次冷却工程が行われる。１次冷却で十分冷却される場合は２次冷却を省略することができる。２次冷却が終了した後に、製品を冷却用の金型から取り出し、室温にて養生する。

ブロー成形では、本ブロー工程において、１次冷却を行う。本ブローされたパリソン３には、他の部分（周囲）よりも厚い厚肉部が存在している。キャビティ７の形状に応じて、パリソン３はエアにより膨張するから、場所によって伸ばされ方が異なり、他の部分よりも厚い厚肉部ができるのである。
実施例１のブロー成形金型１では、パリソン３の厚肉部が接触する部分は、局所冷却面９とされている。本ブロー工程において、ペルチェ素子１３に電力を供給すると、ペルチェ素子１３の吸熱面１３Ａは冷却され、この冷却に伴って伝熱板１１も冷却される。すなわち、局所冷却面９が冷却される。そして、局所冷却面９がパリソン３の厚肉部に接触して、厚肉部は他の部分よりも局所的により冷却される。このように、パリソン３の厚肉部は、局所冷却面９により強制的に冷却されるから、厚肉部の収縮が抑制され、製品（ブロー成形品）の寸法を安定させることができる。

また、実施例１では、ペルチェ素子１３を用いて、厚肉部を局所的に冷却している。ペルチェ素子１３は汎用素子であり、コスト的に有利である。

実施例１のブロー成形金型１は、ペルチェ素子１３は、吸熱面１３Ａ及び発熱面１３Ｂを有しており、発熱面１３Ｂには、冷却フィン１５が備えられている。この構成では、冷却フィン１５からペルチェ素子１３の熱を効率よく逃がすことができ、ペルチェ素子１３の能力を十分に発揮させて、厚肉部を迅速に冷却できる。

実施例１のブロー成形金型１では、冷却フィン１５は、ブロー成形金型１内を流れる冷却用の水と接している。この構成では、水によって効率的にペルチェ素子１３を冷却することができ、ペルチェ素子１３の能力を十分に発揮させて、厚肉部を迅速に冷却できる。

実施例１のブロー成形金型１では、シール部材１６によって、冷却水が、ペルチェ素子１３に直接接触しない構成とされている。よって、水によって、ペルチェ素子１３が劣化することを抑制できる。

実施例１では、本ブロー工程において、パリソン３の厚肉部を局所冷却面９によって、強制的に冷却している。一般的にパリソン３を、部分的に冷却すると、その部分の収縮が大きくなり、変形しやすい。
実施例１の局所冷却は、型閉じ状態、言い換えれば、パリソン３の外面がブロー成形金型１に接触した状態で行っている。よって、厚肉部を局所冷却しても、パリソン３の外面がブロー成形金型１で抑えられており、すなわち、ほぼ固定されており、変形や寸法変化しにくい。このように、実施例１のブロー成形金型１は、非常に有用である。

実施例１では、熱電対２１によって、ペルチェ素子１３の温度を確認している。従って、ペルチェ素子１３の冷却動作の確認を容易に行うことができる。
実施例１では、冷却配管１７は、局所冷却面９に対応する位置では、他のところに比べて太くされており、ここに冷却フィン１５の突起１５Ｂが収容されている。冷却フィン１５の突起１５Ｂが冷却水と接触するから、ペルチェ素子１３の発熱面１３Ｂの冷却効率を上げることができる。

＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）実施例１では、ブロー成形金型１は、熱伝導の良いアルミ合金又はアルミニウムからなることとしたが、材質は特に限定されない。
（２）実施例１では、コントローラ１９がペルチェ素子１３のＯＮ・ＯＦＦの制御を行う構成としたが、コントローラ１９がペルチェ素子に供給する電力をコントロールする構成としてもよい。このようにすると、ヒートスポットの温度に応じて適切な冷却をすることができる。

１…ブロー成形金型
３…パリソン
４…局所冷却部
５…キャビティ面
６…２段の凹部
６Ａ…第１の段部
６Ｂ…第２の段部
７…キャビティ
９…局所冷却面
１１…伝熱板
１３…ペルチェ素子
１３Ａ…吸熱面
１３Ｂ…発熱面
１４…リード線
１５…冷却フィン
１５Ａ…冷却フィンの本体
１５Ｂ…突起
１６…シール部材
１７…冷却配管
１９…コントローラ
２１…熱電対

Claims (4)

1. ブロー成形品を成形するブロー成形に用いる成形金型であり、
   パリソンの特定部位を冷却するための局所冷却部が備えられたブロー成形金型。
2. 前記局所冷却部には、ペルチェ素子が備えられている請求項１に記載のブロー成形金型。
3. 前記ペルチェ素子は、吸熱面及び発熱面を有しており、
   前記発熱面には、冷却フィンが備えられている請求項２に記載のブロー成形金型。
4. 前記冷却フィンは、前記成形金型内を流れる冷却用の水と接している請求項３に記載のブロー成形金型。

Images