JP3330677B2

JP3330677B2 - 成形方法およびその成形装置

Info

Publication number: JP3330677B2
Application number: JP16637793A
Authority: JP
Inventors: 徳義中島; 平次郎桜井; 春香小林
Original assignee: Nissei ASB Machine Co Ltd
Current assignee: Nissei ASB Machine Co Ltd
Priority date: 1993-06-10
Filing date: 1993-06-10
Publication date: 2002-09-30
Anticipated expiration: 2017-09-30
Also published as: JPH06344427A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリフォームを再加熱
するための方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、二軸延伸吹込成形容器と称され
る合成樹脂製の薄肉の容器は、例えば射出成形によって
得られたプリフォームをブロー型のキャビティ内に位置
させ、容器の軸方向に延伸させるとともに内部に吹き込
んだ気体の圧力によって軸方向と直角な方向に膨張させ
ることで得られる。

【０００３】ところで、このような成形工程を実施され
る樹脂材料にあっては、大きな熱収縮を起こすものがあ
る。一例として、スチロール樹脂のなかのＨＩＰＳ（ハ
イ・インパクト・スチロール）と称される耐衝撃性を有
するスチロール樹脂、あるいは高密度、低密度ＰＥ（ポ
リエチレン）樹脂などがある。通常、樹脂材料によって
成形されるプリフォームは、射出キャビティ型内にて冷
却されることで離型可能な温度に設定される。しかし、
これらの樹脂は、プリフォームを延伸ブローの適温にす
るために多くの熱量を必要とする。このため、プリフォ
ームを射出成形金型から早く離型してプリフォームを高
温に保とうとすると、成形されたプリフォームに熱収縮
変形が発生しやすくなる。従って、熱収縮変形した場合
には、単に形状が小さくなるだけでなく、プリフォーム
の縦軸方向および周方向での収縮率が均一でないことに
よる彎曲等の形状変化も含まれる。また、この収縮によ
り、次の工程である温調工程部では、温調が不均一とな
り、ボトル偏肉の原因となる。

【０００４】発明者は、この現象について観察したとこ
ろ、樹脂中に含有する成分の種類によって固有であるこ
と、プリフォームの成形時に樹脂の持っている温度分布
により樹脂の充填状態が周方向あるいは縦軸方向で偏る
こと等が原因して熱収縮変形が発生することを確認し
た。

【０００５】このため、二軸延伸吹込成形工程では、プ
リフォームの段階で設定されている所定の形状寸法を基
にした延伸量を確保できなくなり、湾曲したプリフォー
ムによる不均一温度分布の助長によって容器の肉厚分布
の適正化を難しくしてしまう。また、プリフォーム内に
挿入される延伸ロッドによって彎曲しているプリフォー
ムの周壁が突き破られてしまう危険もあった。

【０００６】そこで、射出成形時でのプリフォームは、
熱収縮変形を抑制するための十分な冷却が必要とされ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な樹脂材料を用いた場合、十分な冷却によって熱収縮を
抑えると、プリフォームの温度が延伸適温よりも低くな
ることが多い。例えば、上記高密度ポリエチレン樹脂の
場合でいうと、結晶化速度が比較的早いことに起因し
て、冷却時間が短くても離型することができるが、離型
したプリフォームは延伸適温にないことが観測されてい
る。また、低密度ポリエチレン樹脂の場合では、この樹
脂材料が高密度ポリエチレンと比べて比較的低い曲げあ
るいは座屈強度を有し、所謂、腰の弱い材料である関係
上、離型時の温度が高いと射出金型、特に射出コア型に
密着したままになることがあり、射出コア型の上昇に伴
って形状反転を引起こすことがある。従って、この樹脂
材料では、十分に固化するまで冷却しなければならなか
った。さらに、ＨＩＰＳの場合は、ゴム成分を有してい
るので、射出金型からの離型時の温度が高いと収縮が大
きくなってしまう。このように、射出成形後、二軸延伸
吹込の際に要求される延伸適温にないプリフォームは、
延伸吹込成形する前に再加熱等の温度調整が必要にな
る。

【０００８】そこで、射出成形後のプリフォームを延伸
適温に設定するため温度調整工程では、一例として、図
５あるいは図６に示す構造を用いてプリフォームが温度
調整される。

【０００９】図５においては、プリフォームＰが、温調
ポットＡ内あるいは加熱部材（図示されず）と対向した
状態で配置され、プリフォームＰの外側層が温調ポット
Ａの加熱面からの輻射熱によって加熱される。一方、プ
リフォームの内側層は次のような構造を用いて温調され
る。例えば、温調ポットＡを用いる場合でいうと、延伸
吹込成形時に最も早くキャビティ面に接触するネック部
直下の保有熱を高めるために、この位置に対向する加熱
ピースＢを配置した構造、あるいは、図６に示すよう
に、プリフォームＰの内部で縦軸方向全域に亘って加熱
することができるヒータロッドＣを配置した構造があ
る。

【００１０】プリフォームＰの内部を温度調整する構造
では、いずれも、プリフォームＰの内壁面に近接する熱
源を備えている。そして、この熱源および温調ポットＡ
によって加熱されるプリフォームＰは、上記した射出成
形後と同様に熱収縮変形を来す。このため、プリフォー
ムＰは、熱源との間の近接距離を周方向で異ならせてし
まうことがある。この場合には、プリフォームＰの周方
向で温度分布が均一にならないことが多い。このため、
延伸吹込成形時、周方向での延伸率が変化してしまい、
均一な肉厚分布が得られなくなる。また、熱源に向け熱
収縮変形して熱源と接触してしまうこともある。この場
合には、熱源に接触した箇所が高温になり、溶融して破
損してしまうことになる。このような不具合は、ホット
パリソン方式によく用いられる温調工程、あるいはコー
ルドパリソン方式に用いられるブロー成形前の加熱工程
において発生する。

【００１１】そこで、本発明の目的とするところは、上
記従来の成形方法における問題、特に、射出成形後、延
伸適温にないプリフォームを延伸適温に設定するために
再加熱を行なう場合の問題に鑑み、二軸延伸吹込成形に
供されるプリフォームとしての所定形状を維持させると
共に、延伸吹込成形のための所定温度分布を確保するこ
とのできる成形方法および成形装置を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、射出成形されたプリフォー
ムを二軸延伸吹込成形することで中空体の容器を成形す
る成形装置において、上記プリフォームの外周面を延伸
適温に達するまで加熱する温調ポットと、上記プリフォ
−ムの内部に配置可能であって、延伸適温に達していな
いプリフォームの内側形状寸法よりも小さく、非接触な
状態で挿入可能な寸法により外形を形成され、上記温調
ポット内で熱収縮するプリフォームの胴部および底部の
各内壁面に密着して収縮変形を規定する温度調整手段と
を有し、上記温度調整部材は、上記プリフォームの縦軸
方向で少なくとも底部と胴部との間で温度分布を設定す
る構造を備えていることを特徴としている。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【作用】本発明による成形装置では、延伸適温にないプ
リフォームを延伸適温に設定するために再加熱する場
合、その加熱によって熱収縮するプリフォームの底部お
よび胴部の内壁面をプリフォームの内側形状よりも小さ
い外形寸法に形成されて、非接触状態で挿入されている
温度調整手段に密着させることできる。このため、プリ
フォームは、内壁面の変形を規定されて所定形状に維持
されるとともにこの状態で延伸適温を設定される。ま
た、温度調整手段は、挿入時、プリフォーム内壁面と接
触しないので、プリフォームの内壁面を摺擦して傷付け
ることがない。

【００１６】

【００１７】また、本発明による成形装置では、プリフ
ォームの再加熱時、縦軸方向での温度分布、特に、底部
と胴部との間に温度分布を設定することができる。これ
により、射出成形後、比較的温度が高い状態にあるプリ
フォームの底部の温度が上昇するのを抑えられ、容器の
肉厚分布に影響するゲート痕を含めた底部からの延伸量
を安定化させることができる。

【００１８】

【実施例】以下、図示実施例により本発明の詳細を説明
する。

【００１９】図１は、本発明による成形方法に用いられ
る温調装置１０を示す断面図である。

【００２０】すなわち、温調装置１０は、射出成形後に
実施される二軸延伸吹込成形前にプリフォームを延伸適
温に設定するためのものであり、温調ポット１２と温度
調整手段１４とを備えている。温調ポット１２は、プリ
フォームＰの縦軸方向でゾーン化された複数の加熱部１
６を備え、図示しない熱源によって所定温度を維持され
るようになっている。この場合の所定温度とは、プリフ
ォームＰの底部および胴部が延伸適温を設定される温度
に相当している。

【００２１】一方、プリフォームＰの内部には、温度調
整手段１４が配置される。すなわち、温度調整手段１４
は、コア部材（以下、温度調整コア１４という）で構成
されている。この温度調整コア１４は、温調ポット内で
再加熱されるプリフォームＰの内壁面の温度分布を設定
すると共に温度調整のために加熱されるプリフォームＰ
が熱収縮した際の形状寸法を規定するために設けられて
いる。このため、温度調整コア１４は、プリフォームＰ
の底部および胴部に対向する位置の外形寸法が、射出成
形後、延伸適温以下にあるプリフォームＰの内側形状寸
法よりも小さく設定されている。従って、温度調整コア
１４は、非接触の状態でプリフォームに挿入することが
できる。また、温度調整コア１４の表面には、テフロン
（商品名）等のフッ素樹脂やカニフロン等を用いた離型
層が設けられている。これにより、温調ポット１２によ
って加熱されたプリフォームＰは、縦軸方向での温度分
布を調整されるとともに、縦軸方向および周方向で熱収
縮した場合に温度調整コア１４の外周面に密着する。こ
のため、プリフォームＰは、二軸延伸吹込成形に必要と
される形状寸法に規定された状態で延伸適温に達するま
で加熱される。また、プリフォームＰの内壁面が温度調
整コア１４の外周面に密着した際には、プリフォームＰ
の内壁面が融け出すことがある。これにより、温度調整
コア１４が離脱する場合に表面が引き摺られて平面性が
変化することもあるが、このような現象は離型層によっ
て防止される。また、プリフォームＰの内壁面が引き擦
られるときとしては、温度調整コア１４の挿入時がある
が、本実施例では、挿入時、非接触であるので、プリフ
ォーム内壁面の平面性を損ねることがない。

【００２２】一方、温度調整コア１４は、プリフォーム
Ｐの縦軸方向で底部と胴部との温度分布を設定する構造
とされている。

【００２３】すなわち、温度調整コア１４は、縦軸方向
に沿って、先端側から第１のコア部１４Ａおよび第２の
コア部１４Ｂを備えている。第１のコア部１４Ａは、延
伸適温に達していないプリフォームＰの底部内壁面に対
向してこの部分の温度を設定する部材であり、第２のコ
ア部１４Ｂは、プリフォームＰの胴部内壁面と対向して
この部分の温度を設定する部材である。第１のコア部１
４Ａと第２のコア部１４Ｂとは、その間に介在させた断
熱材１８により連結されて一体化されている。

【００２４】断熱材１８は、第２のコア１４Ｂからの熱
伝導を阻止するために設けられている。つまり、プリフ
ォームＰの底部は、射出成形時に樹脂の導入位置に相当
している関係上、その部分が他の部分に比較して温度が
高いことが多い。従って、この部分を再加熱によってさ
らに温度上昇させると、ゲート痕を含めたこの部分での
延伸率が変化してしまことがある。このため、二軸延伸
吹込成形時に設定されるべき容器での肉厚分布が異なっ
てしまう虞れがある。そこで、この部分を他の部分から
の温度の影響を受けない状態、つまり、温度が上昇しな
い状態に維持することで、ゲート痕を含む底部から胴部
に向けた樹脂の延伸量を規制することが必要になる。こ
のため、第１のコア部１４Ａと対峙する第２のコア部１
４Ｂの先端部には内部に空胴が形成され、その空胴部
に、例えば、セラミックス等からなる断熱材１８が挿填
されている。そして、この断熱材１８の下端側には、第
１のコア部１４Ａが取付けられている。従って、第２の
コア部１４Ｂから第１のコア部１４Ａに向けての熱伝達
が空洞部内に位置する断熱材１８によって遮断されるの
で、第１のコア１４Ａの外周面に密着しているプリフォ
ームＰは、底部の温度が上昇しない状態を維持される。
また、コア部１４Ａを断熱材料等で構成してもよい。

【００２５】なお、断熱材１８は、図１に示した第２の
コア部１４Ｂの空胴部内に挿填する代りに、図２に示す
ように、第１のコア部１４Ａと第２のコア部１４Ｂとの
間に挟み込まれ、外周面を露呈させた積層構造としても
よい。また、第１のコア部全体を断熱材で構成してもよ
い。そして、温度調整コア１４の先端から断熱材１８の
上端位置までの距離（Ｌ）あるいは断熱材１８の厚さ
は、プリフォームＰの底部での延伸特性を考慮してこの
部分での熱保有量を確保できるように設定されることが
必要である。つまり、この距離が長過ぎたりあるいは断
熱材１８が厚過ぎる場合には、プリフォームＰの底部で
の延伸量が少なくなり過ぎて、肉厚分布を適正化できな
くなる。本実施例では、上記距離（Ｌ）を５〜２０ｍｍ
に設定されている。但し、この値は、プリフォームＰの
形状や長さあるいは肉厚によって変更可能である。

【００２６】次に、上記成形装置の構成を基に成形方法
を説明する。

【００２７】上記樹脂材料によって射出成形されたプリ
フォームＰは、温調ポット１２内に配置される。このと
きのプリフォームＰは、熱収縮変形を抑える目的で、射
出成形時に冷却されて二軸延伸吹込成形時の延伸適温以
下に維持されている。そして、温調ポット１２内に配置
されたプリフォームＰの内部に温度調整コア１４が挿入
される。このときの温度調整コア１４の位置は、第１の
コア部１４ＡがプリフォームＰの底部内壁面に近接する
位置とされ、また、温度調整コア１４の外形寸法が延伸
適温以下にあるプリフォームＰの内側形状寸法よりも小
さくされていることで第２のコア部１４Ｂもプリフォー
ムＰの胴部内壁面に近接している。従って、形状寸法の
違いにより、温度調整コア１４は、プリフォームＰの内
壁面と接触することなく挿入される。これにより、プリ
フォームＰの内壁面が摺擦されるようなことがない。

【００２８】一方、温調ポット１２によって加熱される
と、プリフォームＰは熱収縮変形を起こす。そして、熱
収縮変形することでプリフォームＰは温度調整コア１４
の外周面に密着し、それ以上の収縮変形を規制される。
また、温調ポット１２では、温度調整コア１４の外周面
に密着しているプリフォームＰに対し、延伸適温に達す
るまでの間加熱が継続される。このとき、温度調整コア
１４の外周面に密着しているプリフォームＰの内壁面は
加熱されることで溶融することもある。このため、温度
調整コア１４が離脱する際に粘着した状態で引き摺られ
ることもあるが、この場合には、温度調整コア１４に有
する離型層によって表面の摩擦抵抗を極小にされている
ので、引き摺りが抑えられることになる。従って、引き
摺られることによりプリフォームの面が粗らくなってし
まうような事態が防止される。

【００２９】また、プリフォームＰの縦軸方向では、底
部と胴部との間に温度分布が設定される。つまり、温調
ポット１２では、プリフォームＰの縦軸方向でゾーン化
された温度分布が設定されており、プリフォームの胴部
が底部よりも高温となるように加熱温度が設定されてい
る。従って、プリフォームＰが密着している温度調整コ
ア１４においても、この温度分布が設定されることが好
ましい。このため、第１および第２のコア部１４Ａ、１
４Ｂの間に位置する断熱材１８は、第２のコア部１４で
の保有熱を第１のコア部１４Ａに伝達させないようにな
っている。従って、プリフォームＰの底部は、異常な温
度上昇を招かないように独自の延伸適温に設定されるの
で、二軸延伸吹込時での極端な薄肉化が防止され、延伸
ロッドによる突き破り等の事故が防止される。この温度
分布に関しては、例えば、上記ポリスチロール樹脂の場
合、延伸適温が１１０〜１５０℃に設定されていると
き、本実施例では、温調コアの胴部温度が２３０℃に達
しているのに対し、底部が１３０℃でほぼ一定した温度
となる分布が得られた。

【００３０】通常、プリフォームＰを温度調整のために
加熱する場合には、プリフォームＰの外側層が温調ポッ
トからの輻射熱によって加熱され、内側層が単一の加熱
部材によって加熱されることが多く、単一の加熱部材で
は底部と胴部との間の温度分布を設定することが難し
い。これに対して本実施例によれば、上記両部での温度
分布を容易に設定することができるので、底部での異常
な温度上昇を防止することができる。従って、底部の温
度が上昇した場合に発生しがちな容器の肉厚分布が不均
一になることを未然に防止することが可能になる。つま
り、底部の温度が上昇すると、この部分での保有熱量が
増加することで胴部に向け延伸される樹脂の量が不均一
化し、容器の肉厚も不均一になりやすいが、この部分の
温度を適正温度に維持することで、このような不具合を
解消することができる。

【００３１】温度調整コア１４における縦軸方向で底部
と胴部との温度分布を設定する構造としては、胴部に対
向する第２のコア部１４Ｂからの熱伝導を遮断する構造
に限らない。

【００３２】図３は、温度調整コア１４の縦軸方向での
温度分布を設定するための構造の変形例を示している。
図３に示した構造では、図１に示した温度調整コア１４
の構造として、プリフォームＰの底部に対向する第１の
コア部１４ＣにプリフォームＰの胴部よりも低い温度を
設定するための温調部を構成し、プリフォームＰの胴部
に対向する第２のコア部１４Ｄには、加熱部および温度
均衡部を構成したことを特徴としている。すなわち、温
度調整コア１４の内部には、その径方向中心に、縦軸方
向に沿って形成された冷媒通路２０が設けられている。
この冷媒通路２０は、第１のコア部１４Ｃの内部に形成
された空胴部に連通している。そして、冷媒通路２０に
は、水あるいは油などの冷媒が循環している。従って、
第１のコア部１４Ｃは、冷媒によって積極的に冷却され
る。

【００３３】また、第２のコア部１４Ｄには、冷媒通路
２０の周囲に、複数の棒状加熱部材２２が周方向に沿っ
て配置されており、さらに、この棒状加熱部材２２の外
周囲には、第２のコア部１４Ｄの表面近傍で温度均衡部
をなすヒートパイプ２４が周方向に沿って複数配列され
ている。ヒートパイプ２４は、棒状加熱部材２２が位置
していない箇所に重点的に配置され、第２のコア部１４
Ｄの表面温度の分布を均一化する。この場合において
も、温度調整コア１４の位置の外形寸法は、図１に示し
た実施例の場合と同様に、プリフォームＰの底部および
胴部に対向する外形寸法が、射出成形後、延伸適温以下
にあるプリフォームＰの内径寸法よりも小さく設定され
ている。

【００３４】この構造においては、温度調整のために加
熱される延伸適温以下のプリフォームＰ内に温度調整コ
ア１４が挿入される。そして、プリフォームＰの内部に
挿填された温度調整コア１４は、その外形寸法がプリフ
ォームＰの内径寸法よりも小さくされていることで、容
易に挿入されるとともにプリフォームＰの内壁面を摺擦
するようなことがない。

【００３５】一方、温度調整コア１４は、第１のコア部
１４Ｃが冷媒によって冷却され、第２のコア部１４Ｄが
棒状加熱部材２２によって加熱されることでプリフォー
ムＰの縦軸方向の底部および胴部の間に温度分布を設定
する。従って、温調ポット１２からの輻射熱によって加
熱されるプリフォームＰは、熱収縮変形することで温度
調整コア１４の第１のコア部１４Ｃおよび第２のコア部
１４Ｄに対して底部および胴部をそれぞれ密着させ、そ
の後の熱収縮変形を規制される。このため、プリフォー
ムＰは、二軸延伸吹込成形に供されるプリフォームとし
ての所定形状を維持したままで延伸適温に達するまで加
熱を継続されることになる。

【００３６】このような構造によれば、第２のコア部１
４Ｄの内部にヒートパイプ２４を抜き差し可能に配置し
たので、プリフォームＰの周方向での温調を行うことも
できる。このため、二軸延伸吹込成形時、周方向での延
伸量が適性化されることで、周方向での肉厚分布を均一
化することが可能になる。また、第２のコア部１４Ｄで
は、積極的に加熱することで、プリフォームＰの胴部を
含む縦軸方向全域が延伸適温に達するまでの時間を短縮
することができる。

【００３７】なお、本発明に係る成形方法および成形装
置は、ホットパリソン方式およびコールドパリソン方式
のいずれを対象としてもよいこと勿論である。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明による成形装
置では、延伸適温にないプリフォームを延伸適温に設定
するために再加熱する場合、その加熱によって熱収縮す
るプリフォームの底部および胴部の内壁面をプリフォー
ムの内側形状よりも小さい外形寸法に形成されて、非接
触状態で挿入されている温度調整手段に密着させること
できる。このため、プリフォームは、内壁面の変形を規
定されて所定形状に維持されるとともにこの状態で延伸
適温を設定される。しかも、規制のための手段をプリフ
ォームに挿入する際には、非接触とすることで、プリフ
ォーム内壁を傷付けない。

【００３９】

【００４０】さらに、プリフォームの熱収縮変形を規制
する温度調整手段がプリフォームの縦軸方向で底部と胴
部との間の温度分布を設定することができるので、延伸
適温に設定するまでのサイクルタイムを短縮化して各部
で必要な肉厚分布が得られる温度を設定することが可能
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の成形方法に用いられる成形装置の構成
を示す断面図である。

【図２】図１に示した成形装置における一部の変形例を
示す断面図である。

【図３】図１に示した成形装置の要部の変形例を示す断
面図である。

【図４】図３中、符号ＣーＣで示す方向の断面図であ
る。

【図５】温調構造の一例を示す模式図である。

【図６】温調構造の他の例を示す模式図である。

【符号の説明】

１０再加熱用温調装置１２温調ポット１４温度調整手段をなす温御調整コア１４Ａ、１４Ｃ第１のコア部１４Ｂ、１４Ｄ第２のコア部１８断熱材２０冷媒通路２２加熱部材２４ヒートパイプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平３−39226（ＪＰ，Ａ) 特開平１−258929（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 49/64 - 49/68

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】射出成形されたプリフォームを二軸延伸
吹込成形することで中空体の容器を成形する成形装置に
おいて、上記プリフォームの外周面を延伸適温に達するまで加熱
する温調ポットと、上記プリフォ−ムの内部に配置可能であって、延伸適温
に達していないプリフォームの内側形状寸法よりも小さ
く、非接触な状態で挿入可能な寸法により外形を形成さ
れ、上記温調ポット内で熱収縮するプリフォームの胴部
および底部の各内壁面に密着して収縮変形を規定する温
度調整手段とを有し、上記温度調整部材は、上記プリフォームの縦軸方向で少
なくとも底部と胴部との間で温度分布を設定する構造を
備えていることを特徴とする成形装置。