JP3200617B2 - 合成樹脂製耐圧壜体の成形方法および冷却装置 - Google Patents
合成樹脂製耐圧壜体の成形方法および冷却装置Info
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Description
エチレンテレフタレート樹脂(以下、簡単にPETと記
す)製耐圧壜体の成形方法および冷却装置に関するもの
である。
ー成形された大型のPET製耐圧壜体において、従来の
丸底の壜本体と、その底部に嵌着されるベースカップと
で構成されるものに替わって、自立機能を有する壜本体
のみから構成される、いわゆるビッグフット状ペタロイ
ド型底部を有する壜体が使用されるようになってきた。
この自立機能を有する壜体の底部は、従来の丸底と異な
り、自立可能かつ内圧に耐えうるべく複雑な形状をして
いるものの、ベースカップを必要としないので、ベース
カップとの組合せのものと比較して、生産性に優れると
共に使用後における廃棄物問題にも貢献すると言った特
徴を有する。
壜体の底部の肉厚分布は、図4に示すように、底部3下
面の直径が約40φの範囲内の中央部6は、肉厚分布曲
線aに示されるように、底部3の脚部4および谷部5の
肉厚に比べて、その肉厚が大きく、具体的には2mm以上
の厚肉に設定されている。
な肉厚であり、これ以上薄く設定すると機械的な強度不
足となって、内容液充填後の高温、高圧によって割れが
発生し易くなる。
央部6は、比較的大きな肉厚を必要とするのであるが、
肉厚であるがゆえに、壜体1の2軸延伸ブロー成形時
に、壜体1の肉薄な他の部分に比べて、ブロー金型によ
る所定温度(一般には、成形樹脂材料のガラス転位点温
度)までの冷却速度が遅く、このためブロータイムが短
いと冷却不足となって、図8に示すように、離型後に中
央部6が外方に湾曲突出状に変形し易くなる。
防止するため、従来は、ブロー金型によって中央部6を
所定温度まで冷却すべく、ブロータイムを4.0秒以上
に設定していた。図5の温度特性曲線bは、ブロータイ
ムと底部中央部6の温度との関係を示すもので、ブロー
金型から離型後、7秒経過後に測定した測定結果であ
る。この温度特性曲線bから明らかなように、底部中央
部6に冷却不足による変形が発生しない温度(ガラス転
位点Tg)以下にするためには、4.0秒以上のブロータ
イムが必要であることがわかる。
端から中央部6下面中心までの高さH(図8参照)のブ
ロータイム別の変化特性を図6に示す。この図6におい
て、特性曲線c1はブロータイムが1秒の特性を、特性
曲線c2はブロータイムが2秒の特性を、特性曲線c3
はブロータイムが3秒の特性を、特性曲線c4はブロー
タイムが4秒の特性を、特性曲線c5はブロータイムが
5秒の特性を、そして特性曲線c6はブロータイムが7
秒の特性を示しているが、高さHは、これまでの経験
上、4.0mm以上に保てば変形によるクレージング(亀
裂)や割れの発生を防止できることが知られており、こ
のことからもブロータイムは4秒以上を必要とすること
がわかる。なお、図6の変化特性を測定した壜体1の底
部中央部6の肉厚は、3.5mmであった。
た従来からの4秒以上のブロータイムでは、壜体の高い
生産性の向上と云う要望を充分に満たすことができず、
壜体の生産性に強い不満があると云う問題があった。
型の冷却能力を高めるとか、ブロー金型自体の肉厚を薄
く製作し、冷却力がブロー金型の成形型面に強く作用す
るようにするとかの手段が考えられているが、壜体底部
の中央部に対する冷却効果が充分には得ることができな
いばかりか、設備費が大幅に増加すると云う問題があっ
た。
ける問題点を解消すべく創案されたもので、壜体のブロ
ータイムを大幅に短縮することを技術的課題とし、もっ
て壜体の生産性の向上と、底部の安定した機械的強度と
を得ることを目的とする。
決する本発明の手段は、ビッグフット状ペタロイド型底
部を有する合成樹脂製2軸延伸ブロー成形壜体の成形に
際してとられる手段であること、壜体を2秒のブロータ
イムでブロー成形すること、離型後、4秒以内に、壜体
底部を、この底部の中央部の温度が5.5〜7.0秒で
70度以下となるように強制冷却すること、にある。
状ペタロイド型底部を有する合成樹脂製2軸延伸ブロー
成形壜体の成形に際してとられる手段であること、壜体
を1.5〜3.0秒のブロータイムでブロー成形するこ
と、離型後、15秒以内に、壜体の底部を、離型により
底部に発生する中央部の膨出変形変位を、最大で略ブロ
ー成形時の位置まで押し戻す矯正型治具に、壜体内を加
圧した状態で押し付けてから、中央部の温度が70度以
下となるまで強制冷却すること、にある。
フット状ペタロイド型底部を有する合成樹脂製2軸延伸
ブロー成形壜体の成形に際してとられる手段であるこ
と、壜体を1.5〜3.0秒のブロータイムでブロー成
形すること、離型後、15秒以内に、底部を、この底部
の中央部の高さをブロー成形時の高さよりも大きくする
再成形型治具に、壜体内を加圧した状態で押し付けてか
ら、中央部の温度が70度以下となるまで強制冷却する
こと、にある。
明の構造手段は、離型直後の、ビッグフット状ペタロイ
ド型底部を有する合成樹脂製2軸延伸ブロー成形壜体の
底部を強制的に冷却する装置であること、壜体のブロー
金型装置の底部金型型面の下半分と比較して、中央部分
の突出高さを最大で等しくしただけで、残部を等しくし
た型面を有し、この型面中央部分に冷却空気の噴出口を
開設した矯正型治具を有すること、この矯正型治具との
間で壜体を挟持することにより、矯正型治具の型面に壜
体の底部の下面を押し付ける押圧治具を有すること、壜
体内に侵入して、壜体の底部の上面に冷却空気を吹き付
けると共に、壜体内を加圧する冷却ノズルを有するこ
と、にある。
の、ビッグフット状ペタロイド型底部を有する合成樹脂
製2軸延伸ブロー成形壜体の底部を強制的に冷却する装
置であること、壜体のブロー金型装置の底部金型型面の
下半分と比較して、型面中央部の突出高さを大きくした
だけで、残部を等しくした型面を有し、この型面中央部
分に冷却空気の噴出口を開設した再成形型治具を有する
こと、この再成形型治具との間で壜体を挟持することに
より、再成形型治具の型面に壜体の底部の下面を押し付
ける押圧治具を有すること、壜体内に侵入して、壜体の
底部の上面に冷却空気を吹き付けると共に、壜体内を加
圧する冷却ノズルを有すること、にある。なお、上記し
た本発明のおける数値の構成要件は、壜体の成形条件
(雰囲気温度、湿度、吸湿程度等)の違いによるバラツ
キを許容するものである。
部の底高さ変形特性から明らかなように、ブロータイム
が2秒であっても、離型後、4秒以内であれば、壜体の
の底部中央部の底高さは、まだ4mm以上の値となってい
る。
でブロー成形した壜体を、離型後、4秒以内に、壜体の
底部を強制急冷して冷却硬化させることにより、底部中
央部の底高さ変形は、底高さが4mm以上である状態で停
止する。
の温度が5.5〜7.0秒で70度以下となる程度に設
定したので、一般に離型後、25〜30秒で表面に出て
くる底部中央部内部の高温(実測によると80度程度)
による、底部中央部の熱による変形再発生を確実に防止
し、底部の冷却硬化を完全なものとする。
0秒であると、離型後、15秒以前に底部高さは4mm以
下となり、離型後15秒の時点においても底高さの減少
変形がわずかながら継続している。このことは、離型後
15秒の時点であれば、外部からの成形力により底部中
央部を強制的に変形させることができることを意味して
いる。
より、離型後の壜体の底部中央部を所望通りに変形させ
ることができるのは、雰囲気による冷却の影響により、
離型後15秒が限界であることがわかった。
いる壜体の底部を、まだ膨出変形継続中である15秒以
内に矯正型治具に押し付けることにより、底部中央部は
押し付けに対する矯正型治具からの反発力によって、最
大でブロー成形時の位置まで押し戻され、すなわち最大
でブロー成形時の形状に矯正される。
中央部は、矯正型治具により最大でブロー成形時の位置
まで押し戻された状態、すなわち最大でブロー成形時の
形状で強制冷却されるので、最大でブロー成形時の形状
のまま冷却硬化することになる。
付けを、壜体内を加圧した状態で達成することにより、
壜体底部の他の部分、すなわち脚部とか谷部に、この押
し付けによる不正な潰れ変形が発生するのを防止するこ
とができる。また、壜体底部に対する強制冷却程度は、
底部中央部の温度をできるだけ短い時間で70度以下に
すれば良く、その冷却時間が一定値以内に限定されるこ
とはない。
体底部の耐圧強度を高めることができるのであるが、ブ
ロー金型でこの底高さを大きくすると、脚部先端までの
延伸倍率が高くなり、壜体の賦形性が低下する他、ボイ
ドが出たりすると云う不都合が発生する。
形を、壜体底部の底高さをやや小さめに設定することに
より、ブロー金型による壜体底部の賦形性を向上させた
状態で達成し、離型後、底部中央部を、矯正型治具に代
えて再成形型治具により、底高さがブロー成形時よりも
やや大きい位置となるまで強制変形させ、この状態で底
部を強制冷却して冷却硬化させる。
好な賦形性でブロー成形することができると共に、充分
な底高さを得ることができるので、耐圧強度が高く、割
れ難い底部を成形することができる。
ロー金型から離型した壜体を、直ちにこの壜体の底部を
型面に嵌め込んで矯正型治具に組付けると共に、壜体の
口部に押圧治具を予め設定された一定押圧力で押し付
け、この押し付けにより、矯正型治具によって底部中央
部を、最大でブロー成形時の底高さを有する形状に矯正
変形する。
て、冷却ノズルから冷却空気を噴出させて壜体の底部上
面を冷却すると共に、壜体内を加圧し、同時に矯正型治
具の型面中央部分に開設された噴出口から冷却空気を噴
出させて、壜体の底部下面を冷却し、底部中央部を冷却
硬化させる。これにより、底部中央部の形状は、ブロー
成形時通りのものとなる。
を用いた場合には、離型後の壜体を同様の操作で再成形
型治具と押圧治具とに組付けて、押圧治具により押し付
けることにより、底部中央部を、再成形型治具の型面中
央部によって、ブロー成形時の底高さよりも大きい底高
さに再成形し、この再成形の形状のまま、冷却硬化す
る。これにより、底部中央部の形状は、ブロー成形時の
形状よりも、底高さの大きいものとなる。
説明する。図1は、本発明による冷却装置8の一実施例
を示す簡略要部正面図を示すもので、ベースブロック1
4にシャフト15を起立固定し、このシャフト15に壜
体1の口部7を保持するホルダ23と、壜体1の胴部2
を保持するハンドラ24とを取付け、またベースブロッ
ク14に、ハンドラ24の直下に位置する冷却ブロック
18を取付ける。
の底部金型の型面の下半分と比較して、中央部分の突出
高さを最大で等しくしただけで、残部を等しくした型面
10を有する矯正型治具9が取付けられており、この矯
正型治具9は、冷却ブロック18に形成された水冷通路
22を通る冷却水Wによりその全体が冷却され、また冷
却ブロック18の空冷通路21を形成する通路ブロック
片19が、矯正型治具9の中央を上下に貫通し、その冷
却空気A逃げ用の溝20を刻設した上端面を矯正型治具
9の型面10中央に位置させると共に、空冷通路21の
先端を冷却空気A噴出口として位置させている。
却ノズル17が昇降変位可能に取付けられており、この
冷却ノズル17の途中に、壜体1の口部7上端面に当接
する押圧治具16が固定されていて、この押圧治具16
には、押圧治具16が壜体1の口部7に密に押圧された
状態で、壜体1内の空気を逃がすための一定の通路面積
を有する逃げ通路が形成されている。
の作動により下降変位して、一定起立姿勢で取付けられ
た壜体1内に口部7から侵入するが、押圧治具16は、
この冷却ノズル17の下端が壜体1の底部3の中央部6
間近になった位置で、口部7の上端面に当接する位置に
取付けられている。
を円滑に達成させるために、矯正型治具9の型面10の
高さよりもわずかに大きい距離だけ上下変位可能であ
り、またホルダ23およびハンドラ24による壜体1の
保持は、単に壜体1が傾かないように保持するだけであ
って、保持した壜体1の上下変位を可能としている。
壜体1を組付け、25Kg/fの力で押圧治具16を口部7
に押し付けると共に、冷却ノズル17および空冷通路2
1から6.5Kg/cm2の冷却空気Aを噴出させ、壜体1内
を6Kg/cm2に保持したまま、押圧治具16の通路面積が
1.5mmφの2箇所の逃げ通路から冷却空気Aを抜きな
がら、5.5秒間、底部3の中央部6の強制冷却を行な
った。
0秒、2.5秒、そして3.0秒の壜体1に対して行っ
たが、本発明による強制冷却を施した壜体1の場合は、
底高さHが全て4.2mmと共通していたのに対して、強
制冷却を施さない壜体1の場合は、底高さHが、ブロー
タイム1.5秒で2.0mm、ブロータイム2.0秒で
2.3mm、ブロータイム2.5秒で2.7mm、ブロータ
イム3.0秒で3.2mmと、いずれも4mm以下であっ
た。なお、本実験で使用した壜体1の底部中央部6の肉
厚は4.0mmであった。
2.5秒でブロー成形した壜体1により底割れテストを
行った結果、本発明による強制冷却を施した壜体1は、
20本中、底割れの生じたのは0本であったのに対し
て、強制冷却を施さない壜体1は、20本中18本に割
れが発生した。
断面図を示すもので、再成形型治具11の型面12は、
その型面中央部13が、図2中点線で示したブロー金型
装置の底部金型の型面中央部よりも突出した形状となっ
ており、それゆえ、この再成形型治具11で再成形され
た壜体1の底部3は、図3に示すように、その中央部6
が、ブロー成形された時点における点線で示した形状よ
りも、内方に突出した形状となり、底部3を構成する脚
部4の中央部分の内方への湾曲曲率半径が小さくなり、
反対に谷部5の中央部分の湾曲曲率半径が大きくなって
いる。
にその再成形量を大きくすることができる訳ではなく、
一応の限界がある。
金型装置によりブロータイム2秒で壜体1をブロー成形
し、離型後約5秒で、再成形型治具11を取付けた図1
の冷却装置8により、壜体1の底部3を再成形すると同
時に冷却した。再成形された壜体1の底部3は、底高さ
5mmの再成形型治具11を使用した場合には、再成形量
1.1mm、底高さ4.43mm、成形率114%であり、
また底高さ6mmの再成形型治具11を使用した場合に
は、再成形量2.1mm、底高さ5.49mm、成形率14
1%であり、そして底高さ7mmの再成形型治具11を使
用した場合には、再成形量3.1mm、底高さ5.86m
m、成形率150%であった。なお、成形率は、(再成
形底部3の底高さ/ブロー金型装置の底金型の底高さ)
×100である。
を行った結果、底高さ5mmの再成形型治具11を使用し
た場合は15本中1本に割れが発生し、底高さ6mmの再
成形型治具11を使用した場合は15本中9本に割れが
発生し、そして底高さ7mmの再成形型治具11を使用し
た場合は15本中12本に割れが発生した。
タとを合わせた成形率に対する底割れ率の特性を示すも
ので、曲線d1は本発明の特性を、曲線d2は従来例の
特性を示している。従来例の底割れ率の許容範囲が30
%であることから、本発明における成形率は130%弱
まで許容されることになるが、現状の2軸延伸ブロー成
形技術における賦形性の良さからすると、本発明におけ
る成形率を120%以下に制限して充分である。
で、以下に示す効果を奏する。2軸延伸ブロー成形され
た壜体の底部を、離型後、直ちに強制冷却するので、ブ
ロー金型による壜体底部に対する冷却不足を、離型後、
直ちに補うことが可能となり、これにより壜体のブロー
タイムの短縮を無理なく達成でき、もって壜体の生産性
を飛躍的に向上させることができる。
制冷却するだけであるので、高価なブロー金型装置を新
たに製作する必要がなく、もってわずかな設備費の投入
で容易に実施することができる。
合には、充分な底高さを有する壜体底部を確実に成形す
ることができ、もって耐圧強度および耐割れ強度の高い
機械強度的に安定した底部を有する壜体を得ることがで
きる。
正型治具もしくは再成形型治具と押圧治具との組合せ
と、冷却ノズルとから構成されるので、その全体構成を
簡単なものとすることができると共に、取扱い操作も簡
単であり、もって冷却装置の新設実施を容易に達成でし
る。
正面図。
を示す縦断面図。
体底部の縦断面図。
特性を示す特性線図。
する底高さ変化の特性を示す特性線図。
割れ発生率の特性を示す特性線図。
する変形を示す、壜体底部の縦断面図。
Claims (5)
- 【請求項1】 ビッグフット状ペタロイド型底部を有す
る合成樹脂製2軸延伸ブロー成形壜体(1) の成形に際し
て、前記壜体(1) を2秒のブロータイムでブロー成形
し、離型後、4秒以内に、前記壜体(1) の底部(3) を、
該底部(3)の中央部の温度が5.5〜7.0秒で70度
以下となるように強制冷却する合成樹脂製耐圧壜体の成
形方法。 - 【請求項2】 ビッグフット状ペタロイド型底部を有す
る合成樹脂製2軸延伸ブロー成形壜体(1) の成形に際し
て、前記壜体(1) を1.5〜3.0秒のブロータイムで
ブロー成形し、離型後、15秒以内に、前記壜体(1) の
底部(3)を、離型により前記底部(3) に発生する中央部
(6) の膨出変形変位を、最大で略ブロー成形時の位置ま
で押し戻す矯正型治具(9) に、前記壜体(1) 内を加圧し
た状態で押し付けてから、前記中央部(6) の温度が70
度以下となるまで強制冷却する合成樹脂製耐圧壜体の成
形方法。 - 【請求項3】 ビッグフット状ペタロイド型底部を有す
る合成樹脂製2軸延伸ブロー成形壜体(1) の成形に際し
て、前記壜体(1) を1.5〜3.0秒のブロータイムで
ブロー成形し、離型後、15秒以内に、前記底部(3)
を、該底部(3) の中央部(6) の高さ(H) をブロー成形時
の高さよりも大きくする再成形型治具(11)に、前記壜体
(1) 内を加圧した状態で押し付けてから、前記中央部
(6) の温度が70度以下となるまで強制冷却する合成樹
脂製耐圧壜体の成形方法。 - 【請求項4】 離型後の、ビッグフット状ペタロイド型
底部を有する合成樹脂製2軸延伸ブロー成形壜体(1)
の、前記底部(3) を強制的に冷却する装置であって、前
記壜体(1) のブロー金型装置の底部金型型面の下半分と
比較して、中央部分の突出高さを最大で等しくしただけ
で、残部を等しくした型面(10)を有し、該型面(10)中央
部分に冷却空気(A) の噴出口を開設した矯正型治具(9)
と、該矯正型治具(9) との間で前記壜体(1) を挟持する
ことにより、前記矯正型治具(9) の型面(10)に前記底部
(3) の下面を押し付ける押圧治具(16)と、前記壜体(1)
内に侵入して、前記底部(3) の上面に冷却空気(A) を吹
き付けると共に、前記壜体(1) 内を加圧する冷却ノズル
(17)と、から成る合成樹脂製耐圧壜体の冷却装置。 - 【請求項5】 離型後の、ビッグフット状ペタロイド型
底部を有する合成樹脂製2軸延伸ブロー成形壜体(1)
の、前記底部(3) を強制的に冷却する装置であって、前
記壜体(1) のブロー金型装置の底部金型型面の下半分と
比較して、型面中央部(13)の突出高さを大きくしただけ
で、残部を等しくした型面(12)を有し、該型面(12)中央
部分に冷却空気(A) の噴出口を開設した再成形型治具(1
1)と、該再成形型治具(11)との間で前記壜体(1) を挟持
することにより、前記再成形型治具(11)の型面(12)に前
記底部(3) の下面を押し付ける押圧治具(16)と、前記壜
体(1) 内に侵入して、前記底部(3) の上面に冷却空気
(A) を吹き付けると共に、前記壜体(1) 内を加圧する冷
却ノズル(17)と、から成る合成樹脂製耐圧壜体の冷却装
置。
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