JP3290011B2 - 射出延伸吹込成形におけるプリフォーム成形方法 - Google Patents

射出延伸吹込成形におけるプリフォーム成形方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、射出成形したプリフ
ォームを成形品に延伸吹込成形する場合に採用し得るプ
リフォーム成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】射出延伸吹込成形とは、射出成形したプ
リフォームを射出金型と射出コアとから離型して吹込金
型に移送し、ネック型により挟持固定した首部（口部と
もいう）より下側を、吹込金型内にて軸方向に延伸する
とともに、吹込み空気圧により膨張して、胴部が薄肉の
びんなどの容器に成形する方法を云い、延伸吹込成形に
ついては、離型したプリフォームを温度調節してから行
う場合と、温度調節なしに直ちに行う場合とがある。
【０００３】このいずれの場合でも、延伸吹込成形は射
出成形時の溶融樹脂の熱エネルギーをプリフォームに温
存させた状態で行っていることから、プリフォームはで
きるだけ高温の状態にあるのが好ましいとされ、射出金
型からの離型も早期に行うようにしている。
【０００４】この発明で云う高温離型とは、内部が高温
で未固化の中間状態にあり、かつスキン層によりプリフ
ォームの形態が維持できる状態での離型を云い、離型後
のプリフォームの表面温度は内部熱により時間の経過に
伴い上昇し、ピーク後はなだらかに降下してゆく。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この高温離型は、成形
材料の全てにおいて容易になし得ると云うものではな
く、成形材料によっては射出コアの抜き勾配を許容限度
に設定しても、これまでの手段では実施し難いものであ
る。薄肉包装容器の成形材料として広く用いられている
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）は容易な方であ
るが、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（Ｐ
Ｃ）などは難しさがあり、ポリエチレン（ＰＥ）は極め
て困難であった。
【０００６】一般的に射出金型と射出コアとによって形
成された射出キャビティに、溶融樹脂を射出充填する
と、溶融樹脂は既に冷却されているキャビティ表面や射
出コア表面と接した内外表面が急冷により固化してスキ
ン層を形成する。このスキン層は時間の経過とともに厚
さを増しまたそれに伴い収縮を起こす。この収縮により
そこに成形されたプリフォームの内表面は、射出コア表
面に密に接するようになり、反対に外表面はキャビティ
表面から離れるようになる。
【０００７】このためプリフォームの内表面側の冷却が
表面側よりも進行し、プリフォームは射出コアに強く抱
きついた状態となる。ポリプロピレンやポリエチレンは
ポリエチレンテレフタレートに比べてその傾向が強く、
特にポリエチレンでは高温での離型が困難で、離型はス
キン層をよほど厚く形成した後でなければならず、この
ため離型後の延伸吹込成形では偏肉が生じ易く、未だに
品質の良い薄肉容器を延伸吹込成形により量産すること
ができない状態にある。
【０００８】またポリプロピレンについては、口径が大
きい広口びんのプリフォームのように、射出コアの抜き
勾配を大きく設定できる製品の場合には、比較的容易に
高温離型が行えるが、最も需要が多い通常の包装用びん
のプリフォームでは、口径が小さく抜き勾配に制限を受
けることから、離型に際して高度の熟練した技術を要
し、また歩留りにも問題があるので、その実施は限られ
ている。
【０００９】成形材料がポリエチレンテレフタレートの
場合でも、プリフォームの温度分布を肉厚の調整により
行う場合には、射出コアの表面を部分的に滑らかに削っ
てプリフォームの肉厚を増しているが、射出コア表面の
削り深さにも限界があって、抜き勾配１°前後では精々
０．２mm程度で、それ以上に深く削るとプリフォームの
離型に際する射出コアの抜取りが困難となり、プリフォ
ームの形態が損なわれる。このため肉厚の増加による温
度分布の調整に制限を受けている。
【００１０】この発明は上記事情から考えられたもので
あって、その目的は、プリフォームの射出成形中に空気
圧を利用して射出コアとプリフォームとを絶縁すること
により高温離型を可能とし、これによりこれまで困難で
あった成形材料の延伸吹込成形を可能とするとともに、
肉厚の増減による温度分布の調整もさらに容易に実施す
ることができる新たな延伸吹込成形におけるプリフォー
ム成形方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的によるこの発明
の特徴は、射出成形したプリフォームを射出金型と射出
コアから高温状態で離型して直ちにまたは温調後に成形
品に延伸吹込成形する射出延伸吹込成形において、樹脂
の射出充填により形成された射出キャビティ内のプリフ
ォームと射出コアとの境に所要圧力の空気を圧入し、そ
の空気圧によりプリフォーム内表面とコア表面を絶縁す
るとともに、プリフォームをキャビティ表面に押圧して
冷却を行うことにある。
【００１２】またこの発明は上記プリフォームと射出コ
アとの境の空気の圧入を、保圧完了後に開始し、冷却完
了後のプリフォーム離型前に停止すること、好ましくは
冷却時間の開始計時と同時に圧入を開始し、冷却時間の
タイムアップと同時に圧入を停止するのことを他の１つ
の特徴とするものでもある。
【００１３】
【作 用】上記構成では、保圧完了直後のキャビティ内
のプリフォームは、薄肉の首部と底部とを除いて、キャ
ビティ表面やコア表面と接した内外表面のみが冷却固化
してスキン層を形成しており、内部は未だ高温状態で全
体的に柔軟状態にあるので、射出コアとプリフォームと
の間に圧入された空気は、プリフォームを押し広げるよ
うに入り込んで、プリフォームをキャビティ表面に押圧
する。
【００１４】このためプリフォームの内表面側はコア表
面から離れ、外表面側はキャビティ表面に密着して、内
表面よりも外表面の方が冷却を受け易くなり、またプリ
フォームと射出コアは絶縁されて、プリフォームが射出
コアに強く抱きつくことが防止され、高温での離型が容
易となる。
【００１５】
【実施例】図中１は機台側に固定したプリフォーム成形
用の射出金型で、上部にキャビティの開口部２を有し、
底部に射出ノズル３がノズルタッチしている。４は左右
一対の分割金型からなる円錐台形のネック型でプリフォ
ームのホルダーを兼ねている。このネック型４の断面形
状は凹状形で下部内は大径の穴部となっており、その穴
壁面５に成形品のねじやサポートリングなどの形状が刻
設してある。
【００１６】上記ネック型４は、移送盤６の盤面の挿通
穴７の下側に設けられている。移送盤６は射出金型１に
対し上下かつ水平方向に移動自在に配設されている。上
記挿通穴７の両側の移送盤下側面には一対のガイド部材
８（図では片側のみ示す）が設けてあり、このガイド部
材８には上記ネック型４の分割金型を取付けた台板９，
９が両端部を摺動自在に嵌挿して開閉自在に装着してあ
る。
【００１７】この台板９，９の両側内には連結軸１０が
貫設してあり、その連結軸１０の端部と台板９，９との
間に常時内方へ弾圧してネック型４を閉鎖維持するばね
部材１１，１１が配設してある。このばね部材１１，１
１は、図は省略したが、台板９，９の当接部両側に形成
した長孔にくざび状の開放部材を上方から押込むことに
より台板９，９を介して圧縮することができ、これによ
り台板９，９が外方へ移動してネック型４の開放が行わ
れる。
【００１８】１２は射出コアで内部に冷却路１２ａを有
する。この射出コア１２は上記ネック型９の上部に相対
的に上下動自在に配設したコア保持部材１３の中央部に
嵌挿して下向きに固着してある。またコア保持部材１３
からの突出長さは、上記ネック型９を貫通して射出金型
１のキャビティ底部に近く先端が収り、それによりプリ
フォーム成形用の射出キャビティ１４をネック型９から
射出金型１にわたり形成する長さからなる。
【００１９】上記コア保持部材１３は移送盤６の上方に
上下動自在に設けた型締盤１５の下側面に固定してあ
り、また射出コア１２が突出した先端部は上記ネック型
９の凹所と嵌合するように凸に形成してある。このコア
保持部材１３の中央部に嵌挿された射出コア１２の保持
部周囲には、コア保持部材１３の先端で開口して上記射
出キャビティ１４と連通する空気流通間隙１６が設けて
ある。この空気流通間隙１６はコア保持部材側に穿設し
た空気路１７と接続し、射出キャビティ１４に空気の吹
込みを可能とする。
【００２０】上記空気流通間隙１６の開口の間隙１８に
関しては、射出キャビティ１４に射出充填した溶融樹脂
が流入して後にバリとして残ることを防止する目的か
ら、その間隙寸法は３／１００mm以下に制限することが
好ましい。
【００２１】なお、１９は射出金型１の冷却路、２０は
コア保持部材１３の上部内に設けたコア固定部材を示
す。冷却路１９と上記射出コア１２の冷却路１２ａには
常時冷却水が通水してある。
【００２２】次に上記金型装置を用いたプリフォームの
射出成形について説明する。冷却水の流通により既に所
定温度に冷却された固定状態の射出金型１に対し、上記
移送盤６と型締盤１５を降下して、図１のように射出金
型１とネック型４とを型閉じし、さらに射出コア１２を
ネック型上方からキャビティ内に挿入して射出キャビテ
ィ１４を形成する。
【００２３】型締盤１５によりコア保持部材１３をネッ
ク型４に圧接して型締を行い、ノズル３から射出キャビ
ティ１４に溶融状態の熱可塑性樹脂の成形材料を射出充
填する。図２に示すように、コア保持部材１３の先端面
まで充填された成形材料によりプリフォーム２１が形成
される。射出充填が完了すると保圧に移行する。
【００２４】保圧完了時点で工程は冷却に移行し計時を
開始する。この計時開始と同時に、コンプレッサーの供
給回路のバルブ（図示せず）が開放され、コア保持部材
側の空気路１７を経て上記空気流通間隙１６に所要圧力
の圧縮空気が供給される。上記冷却は射出金型１と射出
コア１２の両方に通水している冷却水により行われる。
またプリフォーム２１の首部は射出成形したままとし、
底部は延伸ロッドの突き抜けを防止するとの理由から、
成形材料によっては部分の温度は延伸吹込成形を要する
胴部よりも低温に設定する場合がある。
【００２５】保圧完了直後のキャビティ内のプリフォー
ム２１は、薄肉の首部と底部とを除いて、キャビティ表
面やコア表面と接した内外表面のみが冷却固化してスキ
ン層を形成しており、内部は未だ高温状態で固化前の中
間状態にある。このためプリフォーム２１は全体的に柔
軟状態にあって、外圧に抗するまで完成されておらず、
したがって空気流通間隙１６の空気は、開口の間隙１８
から射出コア１２に沿って、プリフォーム２１との境に
該プリフォーム２１を押し広げるようにして、プリフォ
ーム開口部から底部まで入り込む。
【００２６】この結果、プリフォーム２１の首部から底
部までの内表面がコア表面から離れてそこに絶縁が生ず
る。また射出コア１２とプリフォーム２１との境に圧入
された空気圧によりプリフォーム２１はキャビティ表面
に押圧される。そしてその境界の空気は供給停止までそ
の状態を維持して、図３に示すように絶縁層２２を形成
する。これにより従来とは反対に、内表面側はコア表面
から離れ、外表面側はキャビティ表面に密着して、内表
面よりも外表面の方が冷却を受け易くなる。
【００２７】上記プリフォーム２１の冷却は、内外表面
に生じたスキン層によりプリフォーム２１の形態が保た
れ、ネック型４により既に固化した首部を挟持して、吹
込金型への移送が可能となった時点で完了する。このタ
イムアップと同時に圧縮空気の供給もバルブの閉鎖によ
り停止される。
【００２８】冷却完了後に直ちにプリフォーム２１の離
型が行われる。離型は型締盤１５を上昇して射出コア１
２を上方へ抜出して行う。この離型は首部を挟持した状
態にあるネック型４を反力として行われるので、射出コ
ア１２にプリフォーム２１が強く抱きついた状態では、
ネック型２１によりプリフォーム２１がしごかれて短く
変形し、正常な形態が損なわれてしまうが、射出金型内
にて既にプリフォーム２１が射出コア１２から絶縁され
た状態では、プリフォーム２１が柔軟状態にあっても離
型がスムーズに生ずる。
【００２９】また絶縁層２２は射出コア１２の僅かな上
方移動により外気と連通する。このためそこに残存した
空気圧は無くなるので、柔軟なプリフォーム２１は押圧
されていた分だけ復元するようになる。しかしその復元
力は射出コア１２を強く抱きほどのものではなく、また
キャビティ表面への押圧力も除かれるので、次の射出金
型１からの離型も、移送盤６の上昇によりスムーズに行
われる（図４参照）。このようなことから、ネック型４
により首部を挟持したプリフォーム２１の形態及び肉厚
分布は設計通りのものとなり、そのまま次の温調位置ま
たは吹込金型の位置まで移送盤６を水平移動して移すこ
とができる。
【００３０】離型後の上記プリフォームについては、温
調を要する成形法にあっては、温調ポットにプリフォー
ムを収容し、プリフォーム各部の温度を延伸吹込成形に
よる膨張率の大小に応じて調整した後、吹込金型に移送
して延伸吹込成形を行う。また直ちに延伸吹込成形を行
う成形法では、プリフォーム成形時に肉厚分布の調整に
よりプリフォーム各部の内部熱量を調整しているので、
時間の経過によりその内部熱量の差が失われて、プリフ
ォームの温度が全体的に均一化される前（表面温度がピ
ークに達する前）の時間内に延伸吹込成形を行う。上記
いずれの成形法においても、高温離型によって高品質の
薄肉びんが成形でき、これまで困難であった成形材料に
よる射出延伸吹込成形も可能となる。
【００３１】なお、図示の実施例は固定した射出金型１
に対して移送盤６を上下動する構成よりなるが、反対に
移送盤に対し射出金型側を上下動する構成であってもよ
い。
【００３２】 「成 形 例 ＮＯ１」 成形材料 ポリエチレン、 ポリプロピレン 成 形 品 ５００ml ミルクボトル プリフォーム 肉厚（mm） 長さ（mm） 重量（g) Ａ ３．０ １０８ ３２．０ Ｂ ４．５ ６９ ２９．８ 射出温度（シリンダ温度） ノズル 前部 中間部 後部 （℃） １７５ ２１５ ２１５ １８５ 射出圧力（ポンプ設定圧力） 一次圧（充填） 二次圧（保圧） （ｋｇ／cm2 ） １４０ ４２ 射出コアの抜き勾配 Ａ ０．７９° Ｂ １．２５° 金 型 温 度 射出コア（設定温度℃） ８０ 射出金型（設定温度℃） 上 部 中間部 下 部 （プリフォーム） （首部） （胴部） （底部） １２ ８０ １２ 射出充填時間（ｓｅｃ） １．５〜１．８ 保圧時間（ｓｅｃ） ４．７〜５．０ 冷却時間（保圧完了後ｓｅｃ） １．８〜３．０ 空気吹込時間（同上） １．８〜３．０ 吹込空気圧（ｋｇ／cm2 ） ９．０ 離型温度（表面温度℃） ８０〜９０（延伸吹込成形時１１５〜１２５）
【００３３】 「成 形 例 ＮＯ２」 成形材料 ポリエチレンテレフタレート 成 形 品 ５００ml 包装用びん（水または油用） プリフォーム 肉厚（mm） 長さ（mm） 重量（g) ２．３ １２１ ２４．５ 射出温度（シリンダ温度） ノズル 前部 中間部 後部 （℃） ２８０ ２８０ ２８０ ２７５ 射出圧力（ポンプ設定圧力） 一次圧（充填） 二次圧（保圧） （ｋｇ／cm2 ） １４０ ５０ 射出コアの抜き勾配 １．０° 金 型 温 度 射出コア（設定温度℃） １３〜１５ 射出金型（設定温度℃） １３〜１５ 射出充填時間（ｓｅｃ） ０．７〜１．０ 保圧時間（ｓｅｃ） ２．６〜２．９ 冷却時間（保圧完了後ｓｅｃ） １．０ 空気吹込時間（同上） １．０ 吹込空気圧（ｋｇ／cm2 ） ９．０ 離型温度（表面温度℃） ６０〜７０（延伸吹込成形時８０〜９０）
【００３４】
【発明の効果】この発明は上述のようにプリフォームの
射出成形を行うことから、下記効果を奏する。 ・ 成形材料がポリエチレンテレフタレート、、ポリカ
ーボネート、ポリプロピレン等の場合には、従来よりも
早期に離型が可能となったので、射出充填開始からプリ
フォームの離型までの射出成形時間が短縮され、成形サ
イクルタイムも短縮してこれまでよりも成形能率が向上
し、離型時のロスも殆ど無くなるので成形コストが低減
する。
【００３５】・ プリフォームの肉厚の増減による内部
熱量の調整もこれまでより容易となるので、部分的な膨
張率の差が大きい凹凸形状を有する包装容器でも延伸吹
込成形が可能となり、偏平容器などの成形も容易に行い
得る。
【００３６】・ これまで射出延伸吹込成形により薄肉
容器を成形することは困難とされていたポリエチレンを
も成形材料として用いることができ、プリフォームから
薄肉の包装容器への延伸吹込成形もこれまでの技術を採
用して行えるので製造コストが特に高くなるようなこと
はなく、ブロー成形による厚肉容器に比べて材料の使用
量が著しく減少するので材料の節減ともなり製品コスト
も低減する。
【００３７】・ この発明のプリフォーム成形方法の採
用により、熱可塑性樹脂の包装用容器への応用が拡大さ
れ、内容物に適合した成形材料による包装用容器を射出
吹込成形により量産することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明のプリフォーム成形方法に用いられ
る金型装置の型閉時における縦断面図である。
【図２】 プリフォームの成形状態を示す射出キャビテ
ィ上部の部分縦断面図である。
【図３】 射出コアとプリフォームとの間の空気層を示
す射出キャビティ上部の部分縦断面図である。
【図４】 プリフォームの離型状態を示す金型装置の部
分縦断面図である。
【符号の説明】
１ 射出金型 ２ キャビティの開口部 ３ ノズル ４ ネック型 ６ 移送盤 ９ 台板 １２ 射出コア １３ コア保持部材 １４ 射出キャビティ １５ 型締盤 １６ 空気流通間隙 １７ 空気路 １８ 開口の間隙 ２１ プリフォーム ２２ 絶縁層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 49/00 - 49/80 B29B 11/08 B29C 45/78

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 射出成形したプリフォームを射出金型と
    射出コアから高温離型して直ちにまたは温調後に成形品
    に延伸吹込成形する射出延伸吹込成形において、樹脂の
    射出充填により形成された射出キャビティ内のプリフォ
    ームと射出コアとの境に所要圧力の空気を圧入し、その
    空気圧によりプリフォーム内表面とコア表面を絶縁する
    とともに、プリフォームをキャビティ表面に押圧して冷
    却を行うことを特徴とする射出延伸吹込成形におけるプ
    リフォーム成形方法。
  2. 【請求項２】 プリフォームと射出コアとの境の空気の
    圧入は、保圧完了後に開始し、冷却完了後のプリフォー
    ム離型前に停止することを特徴とする請求項１記載のプ
    リフォーム成形方法。
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