JP2556234B2 - ブローエアーシリンダー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラスチックのブロー
成形に使用されるブローエアーシリンダーに関するもの
であり、より詳しくは、吹込ノズルの構造を特定のもの
にすることにより、下方向へのブローエアー吹込量を多
くしたブローエアーシリンダーに関する。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂からブロー成形によってプ
ラスチック容器を成形する場合、金型から溶融押出しさ
れたパリソンの上方部にブローエアを吹込むための吹込
ノズルを突刺して、圧搾空気を吹込み、パリソンを金型
壁面に押しつけて賦形するとともに、冷却することはよ
く知られている。このブロー成形に使用される吹込ノズ
ルは、前記パリソンの上部壁面を貫通させ、ノズルの先
端部あるいはその近辺に設けられたブローエア吹出し口
からパリソン内へ圧搾空気を吹込むものであり、その形
状構造にもいろいろと工夫がこらされている。

【０００３】たとえば、実公昭５２−１９０３３号公報
には、先端が鋭利な吹込成形用ピンの中心に中心軸方向
のエア流通路を設け、その先端付近にこれとほぼ直角方
向に連通する孔を設け、この孔からノズル先端との間の
外側に１個以上の溝を直線的に設けた吹込成形用ノズル
の構造が開示されている。この吹込成形用ノズルの先端
形状は、加熱状態で押出されたパリソンの壁面に容易に
貫通し、しかも、その後のブローエアの吹出しがスムー
スに行われるように形成することが必要であり、この考
案のブローエア吹出口の形状も、その点を考慮して先端
部に向けて溝状のエア吹込口が形成されているものであ
る。

【０００４】また、実開昭５７−１６９５１０号公報に
は、先端部が閉塞された竹槍状で、その傾斜角度が１０
〜４５度であり、先端部に至る途中に吹込空気通路に対
して直角２方向に空気吹込穴を有するブロー成形用吹込
ノズルの形状が開示されており、この考案においてもや
はり、ノズル先端部の形状を特定のものにすることによ
り、外径の太いノズルでもパリソン壁面への貫通を容易
ならしめる配慮がなされている。

【０００５】ところで、ブロー成形用吹込ノズルは、金
型内へ加熱押出しされたパリソンの壁面に突刺され、金
型を閉じた後に圧搾空気（ブローエア）を吹込むことに
よって、このブローエアが軟化状態のパリソンを金型内
へくまなく押し付けて賦形するとともに、賦形された成
形品を冷却し、さらに成形品外へ排気することによっ
て、一回のブロー工程を終了させるものである。

【０００６】

【発明が解決すべき課題】ところが、従来のブロー成形
用吹込ノズルは、パリソンの上部壁面へ浅く突刺した状
態で、ブローエアの吹込みを行うため、ボトル底面方向
へのエアの対流が少なく、成形したボトルを短時間で、
均一に冷却することができなかった。このように、従来
の吹込ノズルは、パリソン壁面への突刺し具合とか、エ
アの吹出口の形状等に工夫を凝らしているものの、該ノ
ズルから吹込まれるブローエアがどのような状態のとき
に、パリソンの膨脹および成形品（ボトル）の冷却工程
を最も効率よく行えるかについて考慮したものは知られ
ていない。

【０００７】

【発明の目的】そこで、本発明の目的は、ボトル内に吹
込まれるエアの３０ないし５０％を下方向へ吹込まれる
ようにし、ブローエアーがボトル内を効率よく流動し、
賦形後のボトルの冷却時間を大巾に短縮することを可能
にしたブローエアーシリンダーを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するために、金型の表面温度を低くしたり、ある
いはブローエアの温度を低くするなどの方法を試みたと
ころ、いずれの手段も、ブロー成形品の冷却時間の短縮
にはあまり効果がなかったが、ブローエアー吹込用のノ
ズルの構造を特定形状のものにすることにより、ブロー
成形品の冷却時間を短縮させることに成功した。

【０００９】本発明は、ブローエアー吹出口より上下左
右の４方向へ同時にエアの吹込みを行うものであるが、
この際、ノズルの構造を、下方向へのエアの吹込み量
を、他の吹出口のエア量よりも多くするように構成した
点に特徴を有するものである

【００１０】すなわち、本発明によれば、外壁面にピス
トン前進用のブローエアー供給口と、ピストン後退用の
エアー供給口を有し、内部にブローエアーの圧力によっ
て前後に進退自在なピストンの先端部に形成されたブロ
ー成形用の吹込ノズルを有するブローエアーシリンダー
において、前記吹込ノズルが下記の構成を有することを
特徴とするブローエアーシリンダー。 (a) 正断面が、横方向に長く縦方向に短かい略楕円形に
形成され、方向規制がされていること。 (b) ノズルの先端部が、ノズルの中心部の外径より細径
に構成され、かつ非開口の注射針状に形成されること。 (c) ブローエア吹込口は、ノズルの先端部よりやや後退
した位置に形成され、ノズル先端部の径より太径で、ノ
ズル中心部の外径より細径に構成された位置に、上下左
右の４方向に略直角に開口するように形成され、かつ、
該ブローエア吹込口のうち、下方向の吹込口は、全ブロ
ーエア量の３０ないし５０％を吹込みできるように他の
吹込口よりも大きく形成されること。 が提供される。

【００１１】

【発明の具体的説明】本発明のブローエアーシリンダー
の断面図の一例を用いて、ブローエアーシリンダーの作
動状態を示すと、図１は、作動前のブローエアーシリン
ダーを示し、図２はピストン前進用のブローエアーの供
給を開始した状態を示し、図３は、ブローエアーの圧力
によってピストンが前進した状態を示し、図４は、ピス
トン後退用のエアーの供給を開始した状態を示し、図５
は、エアーの圧力によってピストンが元の状態に後退し
た状態を示すものである。

【００１２】図において、エアーの流れを帯状の点線で
示した。１はブローエアーシリンダーを示し、２はブロ
ーエアーシリンダー内で前後に進退可能に構成されたピ
ストンに連接されたノズルを示す。ブローエアーシリン
ダーの外壁面には、シリンダー内部に通じるピストン前
進用のブローエアー供給口１１ａと、ブローエアー吹込
後にピストンを後退させるためのエアー供給口１２ａが
形成されている。供給口１１ａはシリンダーの中央部よ
りやや後退した部分１１ｂでシリンダー内部に開口し，
供給口１２ａはシリンダー内の中空部先端部分１２ｂで
シリンダー内部に開口している。

【００１３】図２において、ブローエアー供給口１１ａ
から吹き込まれたエアーは、ピストンのほぼ中央部に、
シリンダー内壁面と接して進退自在に構成された壁部２
８を押しながらピストンを前進させる。該壁部２８がシ
リンダー内の中空部先端に達した時点で、ノズル２の後
端部近辺に形成されたノズルのブローエアー供給口２６
がシリンダー内の中空部に露呈され、引き続き吹き込ま
れるブローエアーはノズルのブローエアー供給口２６か
らノズル内の中空部２１を通って、ノズル先端部よりや
や後退した位置に形成されたエアー吹込口２２からブロ
ー成形体の内部に吹き込まれることになる（図３）。

【００１４】本発明において最も重要な技術的特徴は、
エアー吹込口２２からブロー成形体の内部に吹き込まれ
る全エアーの少なくとも３０％、好ましくは３０ないし
５０％，さらに好ましくは３４ないし４５％を、ブロー
成形体の下方向へ一気に吹き込むように、ノズルの構造
を特定したことにある。本発明におけるノズルの構造
は、図６および図７に開示されるような特定の構造を有
する。図６は、本発明のノズルの側断面図を示し、図７
は、同様にノズルの正断面図を示すものである。

【００１５】すなわち、このノズルの構造は、下記の構
成によって特定される。 (a) 正断面が、横方向に長く縦方向に短かい略楕円形に
形成され、方向規制がされる。 (b) ノズルの先端部が、ノズルの中心部の外径より細径
に構成され、かつ非開口の注射針状に形成されること。 (c) ブローエア吹込口は、ノズルの先端部よりやや後退
した位置で、ノズル先端部の径より太径で、ノズル中心
部の外径より細径に構成された位置に、上下左右の４方
向に略直角に開口するように形成され、かつ、該ブロー
エア吹込口のうち、下方向の吹込口は、全ブローエア量
の３０ないし５０％、好ましくは３５ないし４５％を吹
込みできるように他の吹込口よりも大きく形成されるこ
と。

【００１６】本発明のブローエア吹込用ノズルは、前述
したような特定の構造を有することにより、吹込まれた
ブローエアの大半が、ボトルの下方向へ一気に降下し、
底面に達した後、壁面に沿って対流上昇し、成形された
ボトルの冷却を均一に、しかも短時間で行うことが可能
になる。ノズルの正断面形状が、従来のもののように円
形の場合には、本発明のように、下方向へのエア量を他
の方向のエア量より多くするようなエア吹込口の形成は
困難である。本発明においては、上下左右の４方向２２
ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄへ略直角に開口し、それぞ
れの吹込口から吹込まれるエアの量を正確にコントロー
ルするために、ノズルの正断面形状を、横方向に長く、
縦方向に短かい略楕円形としたものであって、これによ
って、はじめて吹込エアの方向規制が可能となるもので
ある。

【００１７】さらに、本発明のノズルは、前記上下左右
の４方向の吹込口のうち、下方向の吹込口２２ａの口径
のみを、他の吹込口の口径よりも大きく形成することが
重要な特徴である。本発明者らの実験によれば、前記４
方向のエア吹込口のうち、下方向に開口する吹込口から
吹込まれるエアの量が、全エア量の少なくとも３０％、
好ましくは３０ないし５０％、さらに好ましくは３５な
いし４５％が吹込まれるように吹込口径を定めることに
より、ブローエアが最も効率的にボトル内を対流し、ボ
トルの冷却を、均一に、かつ短時間で実施しうるという
ことが判明した。吹出口部のエアの吹出し角度（θ₁ ）
は１０ないし２０°、好ましくは１３ないし１７°、と
くに好ましくは１５°の角度に設計されることによっ
て、吹込まれたエアがボトル内を効率的に対流する。

【００１８】また、ノズル先端部の角度（θ₂ ）は、５
５ないし６５°の範囲が好ましく、最も好ましいのは６
０°である。さらに、ノズル先端部の細径部分からブロ
ーエア吹出口部へかけての傾斜角度（θ₃ ）は、１５な
いし２５°が好ましく、最も好ましいのは２０°であ
る。したがって、ノズルにおけるエア吹込口２２は、ノ
ズルの先端部２３よりやや後退した位置で、かつノズル
先端部の径より太径２４で、ノズル中心部の外径より細
径に構成された位置２５であって、前記角度で吹き出さ
れるエアがボトル内の下方向へ有効に対流できる位置に
形成すればよい。

【００１９】本発明のノズルは、これをパリソンの上部
壁面に突刺し、かつ、ノズルのエア吹込口をパリソン内
の略中央部に配置することにより、ボトルの中央上部よ
り真下に向けて大容量のブローエアがノズルから吹込ま
れることになり、ボトルの内部を短時間で均一に対流
し、しかも素速く冷却されることになる。

【００２０】ノズルを突刺すパリソン壁部のさらに上方
には、ブローエアの一部を排気するための比較的小さな
排気孔が形成されていることが好ましく、またこの排気
孔は予め開口しておかなくても、パリソンの所要部の肉
厚を薄くコントロールしておくことによって、ブローエ
アの圧力で薄肉に形成した壁面が破裂し、その破裂部分
を排気孔とすることもできる。この排気孔は、ノズルを
通して吹込まれるブローエアの全てを排気するためのも
のではなく、あくまでも補助的な排気を司どるものであ
って、成形後のボトル内のエアの大半は、ブローエアの
吹込みが終了した時点でノズルが素速く後退して形成さ
れる孔から排出される。ブローエアの吹込みが終了した
時点でのノズルの後退は、装置に組み込まれた制御機構
によって自動的に行われる。

【００２１】つまり、ブローエアの吹込みが終了する
と、ブローエアーの供給装置に設置された自動切り替え
装置が作動して、エアーは、今度は図４に示されたよう
に、エアー供給口１２ａへのエアーの供給を開始する。
この時点では、エアー供給口１２ｂは、ピストンの中央
部に形成された壁部２８と、シリンダー内の中空部先端
との中間に開口するように形成されており、供給口１２
ａから供給されたエアーは供給口１２ｂからシリンダー
内に導入されることによって、ピストンの壁部２８を反
対方向に押しつけることになり、これによってピストン
は元の状態に戻ることになる（図５）。

【００２２】ノズルが後退してパリソンから離れる際、
ノズルが突刺さっていた壁面の大きめの孔が、そのまま
内部エアの排気孔として機能するため、ブロー成形終了
後のボトル内部の圧力は、ただちに大気圧まで回復する
ことになる。したがって、ノズルの太さを太く構成する
ことによって、それによって形成される排気孔は、大き
く形成され、排気時間の短縮に役立つことになる。この
ように、ブロー成形品からノズルが脱離すると同時に、
ブロー成形品のなかに吹き込まれていたエアーは外部に
排気されることになり、この工程の繰り返しによって、
品質の優れたブロー成形品が効率的に成形されることに
なる。

【００２３】本発明のブローエアーシリンダーのノズル
を用いて、ブロー成形する方法を説明する。このノズル
を用いてブロー成形する時は、ノズルをパリソンのほぼ
中央部まで差し込み、成形品の上方より一気にブローエ
アーを吹き込むことが好ましい。本発明のノズルは、前
述したように、特定の構造に構成してあるために、成形
品の真下方向に全エア量の３０ないし５０％が吹込ま
れ、底面に達した後、ボトル内面に均一に素速く対流し
成形品の冷却を効率的に行うものである。

【００２４】本発明のブローエアーシリンダーにおける
ノズルは、前述した特定の構造を有することにより、ブ
ローエア吹込用ノズルのエア吹込口から吹込まれるエア
が大量に下方向へ一気に吹込まれてボトル底面に達した
後、壁面を上昇するように対流し、成形品の冷却時間を
大巾に短縮することになる。さらに、ブローエアを吹込
んだ後、０．０１ないし０．０２秒という短時間で、ノ
ズルを後退させることが可能となるため、ノズル後退後
の穴が排気孔となって加圧状態で吹込まれるブローエア
が排気され、ボトル内が急速に大気圧状態に回復する。

【００２５】

【実施例】以下、実施例に基づいて本発明のブローエア
ーシリンダーを用いたブロー成形方法の具体例を説明す
る。なお、従来のブロー成形におけるブローエア温度２
６℃、金型の表面温度１５℃、冷却時間１３秒という条
件で成形品を冷却した場合の、厚み方向の平均温度は１
０８℃であるため、本実施例においては、同一原料を用
いて同一形状の成形品を成形した際の厚み方向の平均温
度が１０８℃になる条件を実験した。

【００２６】(1) 金型の表面温度のみを５℃に保持し、
ブローエア温度は２６℃のままブローした場合、１２．
５秒で１０８℃になった。したがって、金型の表面温度
を５℃にした場合のスピードアップ割合は５％となる。 (2) 金型の表面温度は１５℃のまま、ブローエア温度を
０℃とした場合、１２．７秒で１０８℃になった。した
がって、ブローエアの温度を０℃にした場合のスピード
アップ割合は３％となる。 (3) 金型の表面温度を１５℃、ブローエア温度を２６℃
のまま、本発明のノズル（下方向のノズルφ３．５、
上、左、右方向のノズルφ１．５、流路径φ５、断面積
１９．６ｍｍ² 、吹込み口径の断面積１４．９ｍｍ² 、
吹出し口部の角度１５°）を使用し、ノズルの先端をボ
トルの略中央部に配置した場合、１０．５秒で１０８℃
になった。したがって、この場合のスピードアップ割合
は２５％となる。 (4) 前記 (3)の方法において、ブローエアを約９秒間吹
込んだ後、ただちにノズルを後退させ、形成された孔を
排気孔とし、ボトル内部のエアを排気した場合、９．４
秒で１０８℃になった。したがって、この場合のスピー
ドアップ割合は４０％となる。

【００２７】なお、上記(1) の場合、金型の表面温度を
５℃に保つためには、０℃以下の冷却水を供給しなけれ
ばならず、工業的に困難であるとともに金型表面の露結
などの問題もあり、実施不可能である。また上記(2) の
場合も、ブローエアの温度を０℃に保持して供給するこ
とは工業的に困難であると共に、(1) ，(2) のいずれも
がブロー成形時間の短縮に寄与する割合は少なく、採用
するに値しないものであることが理解される。

【００２８】以上の実験結果からも明らかなように、吹
込まれたブローエアを成形品内面にくまなく、しかもす
ばやく対流させてやること、ならびに、加圧状態で吹込
まれたブローエアをすばやく排気させてやることによ
り、著しいブロー成形サイクルの短縮が達成されるもの
であり、したがって、本発明におけるブローエアの成形
品内面での効率的な対流を可能にしたノズルの構造上の
意義は大きい。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、ブローエアーシリンダ
ーに内蔵されるブローエア吹込用のノズルの構造を特定
のものにすることにより、成形品内面においてブローエ
アの効率的な対流がおこなわれるとともに、ノズル後退
後の孔が排気孔として作用し、成形品内面の加圧状態の
エアを一気に排出させることが可能となる。その結果、
ブロー成形品の冷却時間が大巾に短縮され、成形サイク
ルの向上、成形品の寸法精度、肉厚の均一性などの点に
おいて品質の向上が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のブローエアーシリンダーの作動前の状
態の断面図である。

【図２】本発明のブローエアーシリンダーのピストン前
進用のブローエアーの供給を開始した状態を示す断面図
である。

【図３】本発明のブローエアーシリンダーのブローエア
ーの圧力によってピストンが前進した状態を示す断面図
である。

【図４】本発明のブローエアーシリンダーのピストン後
退用のエアーの供給を開始した状態を示す断面図であ
る。

【図５】本発明のブローエアーシリンダーのエアーの圧
力によってピストンが元の状態に後退した状態を示す断
面図である。

【図６】本発明のブローエアーシリンダーのノズルの側
断面図である。

【図７】本発明のブローエアーシリンダーの正断面図で
ある。

【符号の説明】

１ ブローエアーシリンダー ２ ノズル 11 ピストン前進用エアー供給口 12 ピストン後退用エアー供給口 21 ブローエアー通気孔 22 エアー吹込口 23 ノズル先端部 26 エアー供給口 28 ピストン中央壁部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外壁面にピストン前進用のブローエアー
   供給口と、ピストン後退用のエアー供給口を有し、内部
   にブローエアーの圧力によって前後に進退自在なピスト
   ンの先端部に形成されたブロー成形用の吹込ノズルを有
   するブローエアーシリンダーにおいて、前記吹込ノズル
   が下記の構成を有することを特徴とするブローエアーシ
   リンダー。 (a) 正断面が、横方向に長く縦方向に短かい略楕円形に
   形成され、方向規制がされていること。 (b) ノズルの先端部が、ノズルの中心部の外径より細径
   に構成され、かつ非開口の注射針状に形成されること。 (c) ブローエア吹込口は、ノズルの先端部よりやや後退
   した位置に形成され、ノズル先端部の径より太径で、ノ
   ズル中心部の外径より細径に構成された位置に、上下左
   右の４方向に略直角に開口するように形成され、かつ、
   該ブローエア吹込口のうち、下方向の吹込口は、全ブロ
   ーエア量の３０ないし５０％を吹込みできるように他の
   吹込口よりも大きく形成されること。