JP3612405B2 - ネック部が結晶化されたプリフォームの成形方法及びその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成樹脂製容器をブロー成形する際に用いる有底筒状のプリフォームの成形方法及びその装置に関する。さらに詳しくは、射出成形工程に用いるネックキャビティ型を利用して、ネック部を結晶化させるプリフォーム射出成形方法及びその装置に関する。
【０００２】
【背景技術及び発明が解決しようとする課題】
特に耐熱性ボトルを成形するにあたり、そのボトルあるいは該ボトル成形用のプリフォームのネック部あるいは口部などと称される未配向もしくは著しく低配向の領域を、結晶化させて耐熱性を持たせる方法がある。この方法は、特に、高温内容物を充填するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製のボトルで実用化されている。
【０００３】
この実用化されたネック部の結晶化方法は、例えば、特公昭６２−２５４９１に開示されるように成形されたびん体（もしくはプリフォーム）のネック部の周りにヒータを配置させて結晶化するという方法である。
【０００４】
この様な方法で結晶化されたネック部は、加熱時に歪みや熱による収縮などの変形を受けやすく、そのため、良品を得るためには熟練した成形者によるプリフォームの射出成形条件の設定、製品（びん体もしくはプリフォーム）の保管の管理、収縮を予測したネック部の設計などの多くの課題があり、中小の容器成形業者では導入に耐えない。特に、ネック部は内容物の漏れを防ぐ目的で高い寸法精度が多くの規格で要求されている。
【０００５】
本発明者等は、これらの課題を解決するために、射出成形後のネックキャビティ型を用いて、プリフォームのネック部を結晶化することを課題して、本発明に至った。
【０００６】
従って、本発明の目的は、射出成形時のネックキャビティ型を加熱してプリフォームのネック部を結晶化することで、そのネック部の寸法精度を維持したまま結晶化することのできるプリフォームの成形方法及びその装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、射出成形金型から離型されてからネックの結晶化を射出成形工程以外の時間で行うため、プリフォームの射出成形時間をむやみに長くすることなく結晶化することのできるプリフォームの成形方法及びその装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係るネック部が結晶化されたプリフォームの成形方法は、
開口側のネック部及びそれに続く有底胴部を有する熱可塑性樹脂製プリフォームを、少なくとも射出キャビティ型、射出コア型及びネックキャビティ型を用いて射出成形する射出成形工程と、
前記プリフォームの前記ネック部を前記ネックキャビティ型で保持したまま、前記プリフォームを前記射出キャビティ型及び射出コア型より離型する工程と、
前記ネックキャビティ型内にて前記ネック部を加熱して、前記ネック部の温度を前記熱可塑性樹脂の結晶化温度に設定する加熱工程と、
前記ネック部を前記ネックキャビティ型より離型して、前記プリフォームを取り出す取り出し工程と、を有し、
前記加熱工程では、前記ネックキャビティ型を加熱する工程を含むことを特徴とする。
【０００９】
請求項１の発明によれば、射出成形に用いられるネックキャビティ型を用いて加熱工程を実施しているので、ネック部は射出成形時の寸法精度を維持したまま効率よく結晶化できる。しかも、射出コア型及び射出キャビティ型から離型した後にネックキャビティ型を加熱するので、射出成形時間をむやみに長くする必要がない。又_、プリフォームのネック部の加熱工程を、プリフォームの射出成形直後に実施しているので、ネック部を結晶化温度まで加熱するのに、射出成形時の熱を利用することができ、ネック部の昇温に有利である。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１において、
前記ネックキャビティ型は、前記取り出し工程後に前記射出成形工程に戻し搬送され、
前記ネックキャビティ型を用いて前記射出成形工程を繰り返し実施する前に、前記ネックキャビティ型を冷却する冷却工程をさらに有することを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明によれば、ネックキャビティ型が高温のまま射出成形工程が実施されないので、ネック部のヒケや気泡などといった成形不良を防止できる。又、プリフォームの射出成形時にネックキャビティ型が既に冷却されているので、射出成形型内での冷却時間が通常の射出成形時より長くなるのを防止することができる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項２において、
前記冷却工程は、前記加熱工程後であって前記取り出し工程の実施前に実施されることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明によれば、プリフォームの取り出し工程は、ネックキャビティ型を開放駆動するだけで短時間で実施できる。したがって、プリフォームの取り出し工程前に比較的十分な時間を確保できるので、この時間を利用して冷却を実施することができる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記加熱工程は、前記プリフォームの前記ネック部内側より該ネック部を加熱する工程を含むことを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明によれば、プリフォームのネック部は開口を有するため、ここに加熱部材を挿入することで、ネック部の露出する内壁面側から効率よく加熱することができる。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項２乃至４のいずれかにおいて、
前記冷却工程は、前記プリフォームの前記ネック部内側より該ネック部及び前記ネックキャビティ型を冷却する工程を含むことを特徴とする。
【００１７】
請求項５の発明によれば、上記の加熱工程と同様に、プリフォームのネック部の開口に冷却部材を挿入することで、ネック部の露出する内壁面側から効率よく冷却することができ、ネック部が結晶化したプリフォームをネックキャビティ型から短時間で離型できる。又、離型後の変形も防止できる。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項５において、
前記冷却工程は、前記プリフォームの前記ネック部内壁に冷却部材を接触させて行うことを特徴とする。
【００１９】
請求項６の発明によれば、冷却部材がネック部内壁面に接触していると、効率よく冷却できる。内壁面を規制できるとともに、ネックキャビティ型外壁面が規定されるので、より寸法精度の高い結晶化したネック部を得ることができる。
【００２０】
請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記熱可塑性樹脂がポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする。
【００２１】
請求項７の発明によれば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂を用いることで、プリフォームをブロー成形して得られるボトル胴部は延伸配向されて所定のボトル品質を確保でき、延伸されないネック部を白化結晶化することで、耐熱性を確保できる。
【００２２】
請求項８の発明は、請求項７において、
前記加熱工程では、前記ネック部が１５０〜２２０℃の結晶化温度に達するように加熱することを特徴とする。
【００２３】
請求項８の発明によれば、ＰＥＴ樹脂は、１２０℃以上で結晶化するが、１５０〜２２０℃の温度範囲では特に結晶化速度が速く、加熱時間を短縮できるため、結晶化工程を含む成形サイクル時間を短縮できる。
【００２４】
請求項９の発明は、請求項１乃至８のいずれかにおいて、
前記ネック部は、キャップが装着されるキャップ装着部と、その下方に続く非装着部とを有し、
前記ネックキャビティ型は、少なくとも前記キャップ装着部の外壁面を規定し、前記ネック部のうち少なくとも前記キャップ装着部を結晶化することを特徴とする。
【００２５】
請求項９の発明によれば、例えば、プラスチック製キャップが装着される場合などには、高温殺菌の内容物が充填される際の耐熱性が要求されるキャップ装着部のみを結晶化しておけば足りる。
【００２６】
請求項１０の発明は、請求項１乃至８のいずれかにおいて、
前記ネック部は、キャップが装着されるキャップ装着部と、その下方に続く非装着部とを有し、
前記ネックキャビティ型は、前記キャップ装着部及び前記非装着部の外壁面を規定し、そのネック部全域を結晶化することを特徴とする。
【００２７】
請求項１０の発明によれば、未配向領域であるネック部全域を結晶化することで、ネック部の熱変形を防止できる。例えば、金属製キャップが装着される場合などには、ネック部全域を結晶化して、キャッピング時の圧力に起因した変形を防止することが望ましい。
【００２８】
この請求項９，１０に示すように、ネック部の全域を結晶化するものに限らず、その一部のみであっても良く、あるいはネック部の下方領域の非延伸領域まで結晶化しても良い。
【００２９】
請求項１１の発明は、請求項１において、
前記ネックキャビティ型は、前記各工程を循環間欠搬送されることを特徴とする。
【００３０】
請求項１１の発明によれば、ネックキャビティ型の各停止位置で各工程を順次確実に実施できる。
【００３１】
請求項１２の発明は、請求項１１において、
前記加熱工程は、複数段階に分かれており、
前記ネックキャビティ型は、複数段階に分かれた前記加熱工程に順次間欠搬送されることを特徴とする。
【００３２】
請求項１２の発明によれば、比較的時間のかかるネックキャビティ型の加熱工程を複数段階に分けることで、単位時間当たりの生産性を上げることができる。
【００３３】
請求項１３の発明は、請求項１２において、
複数段階に分かれた前記加熱工程の各段階の時間は、前記射出成形する工程の時間を超えないことを特徴とする。
【００３４】
請求項１３の発明によれば、成形時間を短縮することの困難な射出成形工程の時間を加熱工程の各段階の時間が越えないことで、プリフォームの生産性を下げることなく、ネック部の結晶化を行うことができる。
【００３５】
請求項１４の発明に係るプリフォーム成形装置は、複数のネックキャビティ型が循環搬送される搬送路と、前記搬送路途中に配置され、前記ネックキャビティ型に加えて、射出キャビティ型及び射出コア型を用いて、熱可塑性樹脂にてプリフォームを射出成形する射出成形ステーションと、前記搬送路途中に配置され、前記プリフォームのネック部を保持した前記ネックキャビティ型を加熱して、前記ネックキャビティ型内にて前記ネック部を前記熱可塑性樹脂の結晶化温度に達するように加熱する加熱ステーションと、前記ネック部を前記ネックキャビティ型より離型して、前記プリフォームを装置外部に取り出す取り出しステーションと、を有することを特徴とする。
【００３６】
請求項１４の発明によれば、この装置を用いることで、請求項１の発明方法を実施することができる。
【００３７】
請求項１５の発明は、請求項１４において、
前記取り出しステーションには、前記ネックキャビティ型を冷却する冷却装置が配置されていることを特徴とする。
【００３８】
請求項１５の発明によれば、この装置を用いることで、請求項３の発明方法を実施することができる。
【００３９】
請求項１６の発明は、請求項１４において、
前記加熱ステーションは、複数設けられており、
前記ネックキャビティ型は、前記各ステーションで停止することを特徴とする。
【００４０】
請求項１６の発明によれば、比較的時間のかかるネックキャビティ型の加熱工程を複数段階に分けることで、単位時間当たりの生産性を上げることができる。
【００４１】
請求項１７の発明は、請求項１６において、
前記加熱ステーションの数は、２〜６ステーションであることを特徴とする。
【００４２】
請求項１７の発明によれば、汎用のプリフォームの射出成形時間（金型の開閉時間を除く）は、１０から２５秒程度で、３０秒を超えるものはほとんどない。結晶化に必要なネックキャビティ型の加熱工程の時間は６０秒から１８０秒程度なので、加熱ステーションが２〜６ステーションが商業上最適な生産能力を得られる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
このプリフォーム成形装置は、図１に示すように、機台１２と対向する上方位置に回転盤１４を有する。この回転盤１４の回転角９０度毎の４箇所に、それぞれ２列からなる計８個の一対のネック型固定板２０が設けられている。この一対のネック型固定板２０は、開閉可能な２つの分割板２２，２４から構成される。
【００４４】
この一対のネック型固定板２０には、複数例えば図１では２個のネックキャビティ型３０が設けられている。このネックキャビティ型３０は、割型３２，３４から構成される。一方の割型３２が分割板２２に固定され、他方の割型３４が分割板２４に固定され、分割板２２，２４の開閉駆動により、ネックキャビティ型３０の開閉駆動が可能となる。
【００４５】
なお、２列計８個の一対のネック型固定板２０は、回転盤１４の９０度毎の間欠回転駆動により、一方向に向かって順次間欠回転駆動されるようになっている。これらの構成は、本出願人の特許第１７３５８１８号に記載されているので、その詳細については省略する。
【００４６】
回転盤１４の９０度毎の回転位置には、図１に示すように、射出成形ステーション１００、第１加熱ステーション２００、第２加熱ステーション３００及び冷却取り出しステーション４００が配置されている。
【００４７】
（射出成形ステーションの説明）
射出成形ステーション１００は、熱可塑性樹脂例えばＰＥＴを射出可能な射出装置１０２を有する。この射出装置１０２は、図示しないホットランナー型にノズルタッチしており、図２に示すホットランナーノズル１０４を介して溶融した樹脂を射出金型に向けて充填可能である。
【００４８】
この射出金型は、図２に示すように、大別して、上述したネックキャビティ型３０と、射出キャビティ型１１０と、射出コア型１２０とを有する。
【００４９】
ここで、射出成形されるプリフォーム４０について図２を参照して説明すると、このプリフォーム４０は、大別して開口側のネック部４２と、その下方に続く有底胴部４４とを有する。ネック部４２は、例えばねじ部４２ａと、ロッキングリング４２ｂと、サポートリング４２ｃとを有する。ねじ部４２ａ及びロッキングリング４２ｂの領域は、このプリフォーム４０を用いて成形されたボトル内に内容物が充填された後に、プラスチック製または金属製のキャップが装着されるキャップ装着領域となる。一方、サポートリング４２ｃの領域は非キャップ装着領域であり、内容物の充填工程あるいはキャッピング工程時にボトル本体を支えるために用いられる。
【００５０】
射出キャビティ型１１０は、プリフォーム４０の有底胴部４４の外壁面を規定するものである。この射出キャビティ型１１０には、冷媒例えば冷却水を通過させるための冷却水路１１２が形成されている。射出キャビティ型１１０の周囲には冷却水分配板１１４が配置され、射出キャビティ型１１０内の冷却水路１１２は、冷却水分配板１１４内の冷却水路１１６と連通している。
【００５１】
射出コア型１２０は、プリフォーム４０の内壁面を規定するコアピン１２２を有する。このコアピン１２２内部にも、冷媒例えば冷却水を通過させる冷却水路１２４が形成されている。
【００５２】
割型３２，３４から構成されるネックキャビティ型３０は、プリフォーム４０のネック部４２の外壁面を規定するものである。本実施の形態のネックキャビティ型３０は、ネック部４２の開口端側の天面から、サポートリング４２ｃの上向き面までを規定するように構成されている。又、例えば、びん体成形時にも未配向領域のままのサポートリング直下の胴部外壁面までネックキャビティ型が規定するものであっても良い。
【００５３】
（第１，第２加熱ステーションの説明）
第１，第２加熱ステーション２００，３００は共に同一構成を有するため、図３に示された第１加熱ステーション２００の構成について説明する。
【００５４】
図３において、この第１加熱ステーション２００は、ネックキャビティ型３０の外壁面と接触して加熱する加熱ブロック２１０と、プリフォーム４０のネック部４２内部に挿入されて内側より加熱する加熱コア２２０とを有する。加熱ブロック２１０には、加熱源として例えばバンドヒータ２１２がその周囲に巻回されている。この加熱ブロック２１０は、支持部材２１４を介して昇降板２１６に連結されている。この昇降板２１６を、シリンダロッド２１８により昇降移動させることで、加熱ブロック２１０を、ネックキャビティ型３０の外壁面に密着する位置と、プリフォームの回転搬送に干渉しない位置とに移動させることができる。
【００５５】
一方、加熱コア２２０は、回転盤１４の上方より下方に向けて移動する加熱コアロッド２２２の先端に固定されている。プリフォーム４０を保持したネックキャビティ型３０が、第１加熱ステーション２００まで回転されて停止されると、加熱コアロッド２２２が下降駆動され、加熱コア２２０がプリフォーム４０のネック部４２内部に配置される。
【００５６】
（冷却取り出しステーションの説明）
この冷却取り出しステーション４００は、図４に示すように、ネックキャビティ型３０の外壁面と接触して冷却する第１，第２冷却ブロック４１０，４１２と、プリフォーム４０のネック部４２内に配置されて内側より冷却する冷却コア４２０とを有する。第１冷却ブロック４１０は冷媒例えば冷却水を通過させる冷却水路４１０ａを有し、第１駆動シリンダ４１４の駆動により、ネックキャビティ型３０を構成する一方の割型３２に対して接離可能となっている。第２冷却ブロック４１２は、冷媒例えば冷却水を通過させる冷却水路４１２ａを有し、第２駆動シリンダ４１６の駆動により、ネックキャビティ型３０を構成する他方の割型３４に対して接離可能となっている。
【００５７】
冷却コア４２０も冷媒例えば冷却水を通過させる冷却水路４２０ａを有し、回転盤１４の上方より下方に向かって移動される冷却コアロッド４２２の先端に固定されている。ネック部４２がネックキャビティ型３０に保持されてプリフォーム４０が冷却取り出しステーション４００に搬送されると、冷却コアロッド４２２の下降移動により、冷却コア４２０が、プリフォーム４０のネック部４２内部に配置される。このとき、冷却コア４２０は、ネック部４２の内壁に密着する構成となっている。
【００５８】
冷却取り出しステーション４００はさらに、２つの分割板２２，２４で構成された一対のネック型固定板２０を開放駆動するために、図５に示すように型開きカム４３０を有する。このために、分割板２２，２４には、図５に示すように、カムフォロア面２２ａ，２４ａがそれぞれ形成されている。型開きカム４３０は、下降駆動されることで、前記カムフォロア面２２ａ，２４ａを押し広げ、前記分割板２２，２４を開放駆動する。これにより、図５に示すように、ネックキャビティ型３０を構成する割型３２，３４が開放駆動され、プリフォーム４０が下方に落下する。
【００５９】
本実施の形態では、落下されたプリフォーム４０を受け入れる搬出ポット４４０を有している。この搬出ポット４４０は、図５に示すように、例えばベルトコンベア４４２に固定されて所定ピッチで配列されており、ベルトコンベア４２２の駆動により間欠搬送される。
【００６０】
次に、このプリフォーム成形装置１０におけるプリフォーム成形方法について説明する。
【００６１】
（射出成形工程）
この射出成形工程は、図２に示すように、ネックキャビティ型３０、射出キャビティ型１１０及び射出コア型１２０を型締めして、射出装置１０２よりホットランナーノズル１０４を介して、ＰＥＴ樹脂を充填することで行われる。このとき、射出キャビティ型１１０及び射出コア型１２０は、それらの内部に形成した冷却水路１１２，１２４を介して冷却されている。従って、充填された溶融樹脂は冷却され、各金型にて規定されたキャビティにならってプリフォーム４０が射出成形される。所定の射出時間及び冷却時間が終了した後に、ネックキャビティ型３０に対して相対的に、射出コア型１２０を上方移動させ、かつ、射出キャビティ型１１０を下降移動させる。これにより、そのネック部４２がネックキャビティ型３０に保持されたプリフォーム４０は、射出キャビティ型１１０及び射出コア型１２０から離型される。
【００６２】
この射出成形工程は、図１に示す２列４個のネックキャビティ型３０を用いて実施されて、４個のプリフォーム４０が同時に射出成形される。その後、回転盤１４が回転角９０度だけ間欠回転されて、プリフォーム４０はネックキャビティ型３０に保持されて第１加熱ステーション２００に搬送される。
【００６３】
この射出成形工程は、プリフォームが完全に固化するまで金型内で冷却する必要はなく、プリフォームから射出コア型が抜ける状態まで冷却された時点で型開するのが生産性の面から好ましい。汎用のプリフォームの胴部肉厚は２．５ｍｍから５．０ｍｍで、射出成形（射出及び冷却時間）工程は約１０秒から２５秒である。
（第１加熱工程）
ネックキャビティ型３０に保持されたプリフォーム４０が、第１加熱ステーション２００の位置に到達すると、加熱ブロック２１０が上昇移動され、加熱コア２２２が下降移動されて、図３に示す状態に設定される。加熱ブロック２１０はバンドヒータ２１２を有するため、この加熱ブロック２１０に密着されたネックキャビティ型３０が加熱されることになる。従って、プリフォーム４０のネック部４２は、ネックキャビティ型３０の固体熱伝導により、その外壁面側より加熱されることになる。一方加熱コア２２２は、プリフォーム４０のネック部４２内部に挿入され、ネック部４２を内壁側より輻射加熱することになる。このネック部４２の内外両側からの加熱により、プリフォーム４０のネック部４２は、その射出形成樹脂材料に適合する結晶化温度まで加熱される。本実施の形態では、プリフォーム４０がＰＥＴ樹脂にて形成されるため、ネック部４２はその結晶化温度である１２０℃以上に加熱される。ＰＥＴ樹脂の場合、そのグレードにより多少相違するが、ほぼ１８０℃付近が結晶化温度が最も促進されるピーク温度であり、ＰＥＴ樹脂の結晶化温度としては、好ましくは１５０〜２２０℃にて、結晶化を促進することができる。
【００６４】
このように、プリフォーム４０のネック部４２が局所的に加熱されることで、そのネック部４２の白化結晶化が開始されることになる。
【００６５】
なお、図３においては、加熱コア２２０がネック部４２と非接触な状態で、輻射熱によりネック部４２を加熱している形態を示している。これに代えて、その表面をテフロン処理等の離型しやすい処理を施した加熱コア２２０を、ネック部４２の内壁面に接触させ、固体熱伝導により加熱してもよい。こうすると、ネック４２の熱変形を防止することができる。
【００６６】
（第２加熱工程）
本実施の形態では、プリフォーム４０の生産サイクル時間を短縮するために、最も時間のかかる加熱工程を複数例えば２回に分けて実施している。このために、第１加熱ステーション２００において、ネックキャビティ型３０に対して相対的に、加熱ブロック２１０が下降移動され、加熱コア２２０が上昇移動された後に、回転盤１４が回転角９０度だけ間欠回転される。これにより、プリフォーム４０は、そのネック部４２がネックキャビティ型３０に保持された状態で、第２加熱ステーション３００に搬送されることになる。
【００６７】
この第２加熱ステーション３００においても、図３に示す第１加熱ステーション２００での動作と同様に、プリフォーム４０のネック部４２の結晶化のための加熱が実施される。この加熱は、加熱ブロック２１０を下降するなどして外部からの加熱を停止した後もネック部が結晶化温度以上にある間は、進行しているものと考える。従って、次工程の冷却時間を補うために、適宜、外部からの加熱を止め、ネック部が降温するようにしても良い。第２加熱ステーション３００での所定の加熱時間が終了後、第１加熱ステーション２００での動作と同様にして、加熱ブロック２１０及び加熱コア２２０がプリフォーム４０のネック部４２の周囲より離脱され、回転盤１４がさらに回転角９０度だけ間欠回転させる。これにより、そのネック部４２がネックキャビティ型３０に保持されたプリフォーム４０は、最終工程の冷却取り出しステーション４００に搬送されることになる。
【００６８】
この第１及び第２の加熱工程の合計時間は、製品毎のネック部の肉厚の違いや、ネックキャビティ型の材質・大きさ、さらに目的とする耐熱温度や結晶化度などの要因により異なるが、約６０秒から１８０秒が汎用のボトルに用いられる時間である。
【００６９】
（冷却及び取り出し工程）
プリフォーム４０を保持したネックキャビティ型３０が冷却取り出しステーション４００に到達すると、第１，第２駆動シリンダ４１４，４１６が駆動され、第１，第２冷却ブロック４１０，４１２が、ネックキャビティ型３０を構成する２つの割型３２，３４に密着駆動される。この第１，第２冷却ブロック４１０，４１２は、その冷却水路４１０ａ，４１２ａに冷却水が循環されているため、ネックキャビティ型３０を冷却することになる。従って、第１，第２加熱ステーション２００，３００にて加熱されたネックキャビティ型３０は、このステーション４００にて冷却されることになる。これにより、ネックキャビティ型３０が射出成形ステーション１００に戻し搬送され、次のプリフォーム４０を射出成形する前に予め冷却されることになる。
【００７０】
プリフォーム４０のネック部４２内部に挿入された冷却コア４２０によってプリフォーム４０のネック部４２も冷却が実施される。この冷却コア４２０は、ネック部４２内壁に密着しており、ネック部４２を効率的に冷却すると共に、ネック部４２を介してネックキャビティ型３０を冷却することもできる。これにより、ネックキャビティ型から取り出された後もそのネック部４２が傷つきや変形することを防止できる。
【００７１】
又、このように冷却コア４２０がネック部４２内壁面に密着させることにより、プリフォーム４０のネック部４２は、その外壁面がネックキャビティ型３０にて規定され、その内壁面が冷却コア４２０にて規定されるため、冷却時にネック部４２の形状出しを行うことが可能となる。
【００７２】
プリフォーム４０のネック部４２及びネックキャビティ型３０を所定時間冷却した後に、図５に示すように、型開きカム４３０が下降移動される。これにより、ネックキャビティ型３０を固定している一対のネック型固定板２０の分割板２２，２４が開放駆動される。そうすると、各分割板２２，２４に固定されている割型３２，３４が開放駆動され、プリフォーム４０はそのネック部４２の保持状態が解除されて、下方に向けて落下することになる。
【００７３】
ここで、プリフォーム４０の落下経路下方には搬出ポット４４０が待機している。このため、落下されたプリフォーム４０は、搬出ポット４４０内部に挿入され、この搬出ポット４４０内部にてその正立状態が維持されることになる。これにより、結晶化時の熱を保有するネック部４２が他の部材と接触することが防止され、ネック部４２の変形を防止することができる。
【００７４】
プリフォーム４０が挿入された搬出ポット４４０は、ベルトコンベア４４２により間欠搬送移動され、プリフォーム射出成形装置１０の外部に向け搬出されることになる。
【００７５】
ここで、本実施の形態では、図５に示すように、ネックキャビティ型３０を構成する割型３２，３４の開放駆動時に、この割型３２，３４に対して第１，第２冷却ブロック４１０，４１２を密着させた状態のままとしている。この密着状態は、プリフォーム４０が落下された後、割型３２，３４が閉鎖移動された後も継続される。すなわち、第１，第２冷却ブロック４１０，４１２は、冷却取り出しステーション４００に搬送されてきたネックキャビティ型３０が、次の射出成形ステーション１００に搬送される直前まで、継続して冷却を実施できる。これにより、このネックキャビティ型３０が射出成形ステーション１００に戻し搬送される前に、次回の射出成形に備えて充分に冷却を行うことが可能となる。
【００７６】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態の装置全体の構成については、図１に示す第１の実施の形態と同様であり、以下第１の実施の形態と相違する射出成形ステーション、第１，第２加熱ステーション、冷却及び取り出しステーションについて、図６〜図９を参照して説明する。
【００７７】
（射出成形ステーション及び射出成形工程の説明）
この第２の実施の形態に用いられるネックキャビティ型５００は、図６に示すように、割型５０２，５０４から構成される点は、第１の実施の形態と同様であるが、ネック部を規定する領域が異なっている。このネックキャビティ型５００は、プリフォーム４０のネック部４２の内、そのねじ部４２ａ及びロッキングリング４２ｂの外壁面のみを規定し、サポートリング４２ｃの領域までは延在形成されていない。
【００７８】
このように、ネックキャビティ型５００による規定領域を狭めた理由は、第１実施例のネックキャビティ型よりも薄肉にして加熱効率を向上させることと、プラスチックキャップ装着時にはサポートリング４２ｃの耐熱性が必ずしも必要ではないためである。
【００７９】
さらに、この第２の実施の形態では、図６に示すように、射出キャビティ型６００を、第１の射出キャビティ型６０２と第２の射出キャビティ型６０４とに分割している。第１の射出キャビティ型６０２は、水平方向に開放可能な割型６０２ａ，６０２ｂを有する。この第１の射出キャビティ型６０２は、プリフォーム４０のネック部４２の内、ネックキャビティ型５００にて規定されないサポートリング４２ｃの領域を規定している。さらに、この第２の実施の形態に用いられるプリフォーム４０は、図６に示すように、サポートリング４２ｃの下方にアンダーカット状のショルダー部４１を有する。第２の射出キャビティ型６０２は、アンダーカット状のショルダー部４１の外壁面をも規定している。
【００８０】
第２の射出キャビティ型６０４は、ショルダー部４１よりも下方の有底胴部４４の外壁面を規定している。なお、第１，第２の射出キャビティ型６０２，６０４も冷媒例えば冷却水路を有している。
【００８１】
この第２の実施の形態でも、ネックキャビティ型５００、第１，第２の射出キャビティ型６０２，６０４及び射出コア型１２０を、図６に示す型締め状態とし、その後ＰＥＴ樹脂を充填することで、プリフォーム４０が射出成形される。そして、所定の射出時間及び冷却時間の終了後に型開きされ、ネックキャビティ型５００によりプリフォーム４０を第１加熱ステーション２００に搬送することになる。
【００８２】
ここで、第２の射出キャビティ型６０４が、ネックキャビティ型５００に対して相対的に下降移動する型開き駆動の際には、その型開き駆動の初期の段階で、第１の射出キャビティ型６０２を構成する割型６０２ａ，６０２ｂがまず水平方向に型開きされる。この種の駆動は、テーパピンを用いることで実施することができる。割型６０２ａ，６０２ｂが、プリフォーム４０のネック部４２の内、ねじ部４２ａ，ロッキングリング４２ｂの最大外径部よりはずれた後に、第１の射出キャビティ型６０２が第２の射出キャビティ型６０４と共に、ネックキャビティ型５００に対して相対的に下降移動されることになる。これとは逆の工程を辿ることで、型締め駆動することができる。
【００８３】
（第１，第２加熱ステーションの説明）
この第２の実施の形態に係る加熱工程が、図７に示されている。この第２の実施の形態では、図１に示す第１，第２加熱ステーション２００，３００において、加熱ブロック７００及び加熱／冷却ピース７４０によりネック部４２を加熱すると共に、冷却ポット７２０により、有底胴部４４を冷却している。より効率的に冷却ポットによる冷却を必要とする場合には、プリフォーム内部に圧縮エアを導入し、冷却ポットの内壁面に押しつけることも可能である。
【００８４】
加熱ブロック７００は、その周囲にバンドヒータ７０２が巻回されている。この加熱ブロック７００は、断熱連結材７１０を介して、冷却ポット７２０と連結されている。冷却ポット７２０は、プリフォーム４０の有底胴部４４の外壁面と接触するキャビティ面を有し、かつ、そのキャビティ面を冷却するための冷却水路７２２が形成されている。この冷却ポット７２０は昇降板７３０上に固定され、シリンダロッド７３２の駆動により、加熱ブロック７００と共に一体的に昇降移動する。
【００８５】
一方、プリフォーム４０のネック部４２内部に挿入される加熱／冷却ピース７４０は、図１に示す第１，第２加熱ステーション２００，３００では加熱ピースとして機能し、冷却取り出しステーション４００では冷却ピースとして機能するものであり、加熱ピース及び冷却ピースとして兼用される。この加熱／冷却ピース７４０は、中空部７４４を有する筒体７４２の上端に、プリフォーム４０のネック部４２の天面を規定する天面規定用フランジ７４６を有する。また、筒体７４２の中空部７４４途中には、係止部材７５４に係止される被係止溝７４８が形成されている。
【００８６】
（第１加熱工程）
図１に示す第１，第２加熱ステーション２００，３００では、その先端に加熱ロッド７５２を備えたコアブロック本体７５０が、ネックキャビティ型５００内部に挿入される工程を有する点で共通する。
【００８７】
ここで、第１加熱ステーション２００では、コアブロック本体７５０の下降駆動により、加熱／冷却ピース７４０がプリフォーム４０のネック部４２内に挿入される。すなわち、コアブロック本体７５０の先端の加熱ロッド７５２には、係止部材７５４を介して加熱／冷却ピース７４０が保持されている。従って加熱ブロック本体７５０を下降移動することで、加熱／冷却ピース７４０も一体的に下降移動され、プリフォーム４０のネック部４２内に挿入されることになる。この第１加熱ステーション２００では、加熱ロッド７５２を介して加熱／冷却ピース７４０を加熱し、この結果プリフォーム４０のネック部４２におけるねじ部４２ａ及びロッキングリング４２ｂを加熱することができる。
【００８８】
さらに、加熱ブロック７００によりネックキャビティ型５００を加熱する点は、第１の実施の形態と同じである。このように内外からネック部４２のねじ部４２ａ及びロッキングリング４２ｂを加熱して、結晶化温度に設定している。
【００８９】
図７に示す加熱工程時に、プリフォーム４０の有底胴部４４は、冷却ポット７２０により冷却されている。従って、射出成形工程の時間を短縮して熱を保有したままの有底胴部４４が熱変形するのを防止すると共に、厚肉の有底胴部４４が冷却不足に起因して白化結晶化してしまうことを防止できる。
【００９０】
第１加熱ステーション２００での加熱工程が終了とすると、ネックキャビティ型５００に対してコアブロック本体７５０が上昇移動されるが、このときに、加熱／冷却ピース７４０は、プリフォーム４０のネック部４２内に残存される。このために、加熱ロッド７５２は係止部材７５４をその半径方向内側に狭めるための駆動機構を有する。これにより、コアブロック本体７５０が上昇移動させると、加熱ロッド７５２と共に係止部材７５４が上昇し、加熱／冷却ピース７４０の内部より離脱される。
【００９１】
図８は、第１加熱ステーション２００から第２加熱ステーション３００に向けて、ネックキャビティ型５００によりプリフォーム４０を搬送する状態を示してる。図８に示すように、ネックキャビティ型５００に保持されたプリフォーム４０のネック部４２内部には、加熱／冷却ピース７４０が残存し、その保有熱によりネック部４２のねじ部４２ａ及びロッキングリング４２ｂを加熱でき、しかもその熱変形を規制できる。
【００９２】
（第２加熱工程）
次に、第２加熱ステーション３００での加熱工程について説明する。このときも、第１加熱ステーション２００での動作と同様に、コアブロック本体７５０が下降駆動され、加熱ロッド７５２が加熱／冷却ピース７４０の中空部７４４内に挿入して密着される。なお、この第２加熱ステーション３００では、係止部材７５４を必ずしも必要としない。この第２加熱ステーション３００においても、図７に示す加熱状態と同様にして、加熱ブロック７００にてネックキャビティ型５００を介してネック部４２を外側より加熱し、加熱／冷却ピース７４０により、ネック部４２をその内側より加熱している。さらにこのときに、冷却ポット７２０により、プリフォーム４０の有底胴部４４が冷却される。
【００９３】
この第２加熱ステーション３００での加熱工程が終了すると、コアブロック本体７５０が上昇移動され、このときに加熱ロッド７５２が、加熱／冷却ピース７４０より離脱される。従って、この第２加熱ステーション３００での加熱工程終了後も、加熱／冷却ピース７４０は、プリフォーム４０のネック部４２内に残存している。
【００９４】
従って、この第２加熱ステーション３００から冷却取り出しステーション４００に向けてプリフォーム４０を搬送する際には、上述した図８と同様な状態により実施される。
【００９５】
（冷却及び取り出し工程）
この冷却取り出しステーション４００においては、ネックキャビティ型５００の外側からの冷却は、図４に示す第１の実施の形態と同様にして行われる。すなわち、図９に示すように、冷却水路８００ａ，８０２ａをそれぞれ有する第１，第２冷却ブロック８００，８０２が、第１，第２駆動シリンダ８０４，８０６により内側に向けて駆動され、ネックキャビティ型５００を構成する割型５０２，５０４に密着される。
【００９６】
ネックキャビティ型５００の内側からの冷却は、コアブロック本体８１０を下降移動することで、その先端に設けられた冷却ロッド８１２を、加熱／冷却ピース７４０の中空部７４４に挿入しかつ密着することで行う。このとき、冷却ロッド８１２には上述した係止部材７５４が設けられており、この係止部材７５４は、加熱／冷却ピース７４０の非係止溝７４８と対向する位置にてその外径が拡開され、加熱／冷却ピース７４０と連結される。そして、冷却ロッド８１２を介して加熱／冷却ピース７４０を冷却することで、プリフォーム４０のネック部４２のうちのねじ部４２ａ及びロッキングリング４２ｂを冷却することができる。
【００９７】
この冷却工程においては、プリフォーム４０のネック部４２は、その外壁面がネックキャビティ型５００にて規定され、その内壁面及び天面が加熱／冷却ピース７４０にて規定されるため、冷却固定の実施と共にその領域の形状出しをも行うことができる。
【００９８】
この冷却工程が終了すると、コアブロック本体７５０が上昇移動される。このとき、冷却ロッド８１２と加熱／冷却ピース７４０とが、係止部材７５４を介して連結されているため、加熱／冷却ピース７４０がネック部４２の内側より離脱されることになる。
【００９９】
なお、ネック部４２より離脱された加熱／冷却ピース７４０は、図示しない搬送経路を介して、第１加熱ステーション２００に戻し搬送される。これにより、第１加熱ステーション２００では、戻し搬送された加熱／冷却ピース７４０を繰り返し用いて、次のプリフォーム４０の加熱工程を実施することができる。なお、この加熱／冷却ピース７４０の戻し工程途中において、加熱／冷却ピース７４０を予備加熱しておくことが好ましい。
【０１００】
この加熱／冷却ピース７４０の離脱後に、図５に示した第１の実施の形態における取り出し工程と同様にして、型開きカム４３０が下降移動され、ネックキャビティ型５００よりプリフォーム４０が取り出される。
【０１０１】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、プリフォーム４０の搬送方法としては、図１に示す回転搬送に限らず、図１０に示すような直線搬送するものであってもよい。
【０１０２】
図１０に示すこの装置では、長方形の搬送路に沿ってガイドレール９００を支持台９０２に固定して設け、複数のネックキャビティ型固定板９０４を前記ガイドレール９００上にて間欠循環搬送している。ネックキャビティ型固定板９０４の停止位置には、射出成形ステーション９１０、第１〜第６加熱ステーション９１２〜９２２及び取出・冷却ステーション９２４が配置されている。ネックキャビティ型固定板９０４を搬送するために、ネックキャビティ型固定板移動手段である第１〜第４ロッドレスシリンダ９３０〜９３６が各辺にそれぞれ設けられている。この第１〜第４ロッドレスシリンダ９３０〜９３６によりそれぞれ移動される移動部材９３２で、ネックキャビティ型固定板９０４を押動して、ネックキャビティ型固定板９０４が搬送される。
【０１０３】
図１０では、加熱ステーションを６箇所に設けた例が示されている。この場合、第３ロッドレスシリンダ９３４は、移動部材９３２を図１０のＡ位置まで移動させる。これにより、ネックキャビティ型固定板９０４は、第３〜第６加熱ステーション９１６〜９２２の全てのステーションに順次停止される。
【０１０４】
プリフォームの種類によっては、第３〜第６加熱ステーション９１６〜９２２のいずれか一つ以上無くして、加熱ステーション数を２〜６の範囲で変更することができる。あるいは、加熱ステーションは残存させたまま、特定の加熱ステーションにて加熱工程を実施しないようにしても良い。このとき、加熱工程が実施される加熱ステーションの数の応じて、ネックキャビティ型固定板９０４の数と、第３ロッドレスシリンダ９３４の移動ストロークを変更すればよい。
【０１０５】
例えば、加熱ステーションが４つ必要な成形では、図１０の状態からネックキャビティ型固定板９０４を２つ減らす。さらに、第３ロッドレスシリンダ９３４は、移動部材９３２を図１０の位置Ｂに停止させるように、移動ストロークが変更される。こうすると、第３，第４加熱ステーション９１６，９１８をとばして、ネックキャビティ型固定板９０４を第５加熱ステーション９２０まで一気に移動させることができる。同様にして、プリフォームの射出成形に要する時間と結晶化に要する時間とにあわせて、加熱ステーションの数を２から６まで適宜選択して成形することができる。
【０１０６】
また、ネックキャビティ型３０，５００にて結晶化される領域としては、図２または図６に示すものの他、サポートリング４２ｃの下方の非延伸領域をも結晶化させてもよい。ブロー形成時に延伸されない領域は耐熱性、機械的強度が低いので、ネックキャビティ型３０，５００をその下方にさら更に延長し、それらの領域をも結晶化することで、所望の耐熱性を確保することが可能となる。又さらに、ネックキャビティ型は割型としたが、必ずしも割型とする必要はない。
【０１０７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るプリフォーム射出成形装置の概略平面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるプリフォーム射出成形工程を示す概略断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるプリフォームのネック部の加熱工程を示す概略断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるネックキャビティ型の冷却工程を示す概略断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるプリフォーム取り出し工程を説明するための概略説明図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態におけるプリフォーム射出成形工程を示す概略断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態におけるプリフォームのネック部の加熱工程を示す概略断面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態における第１加熱ステーション、第２加熱ステーション及び冷却取り出しステーション間におけるプリフォームの搬送状態を示す概略断面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態におけるネックキャビティ型の冷却工程を示す概略断面図である。
【図１０】加熱工程の実施数を変更できる、直線搬送方式の本発明の成形装置の一例を示す概略平面図である。
【符号の説明】
３０，５００ ネックキャビティ型
３２，３４，５０２，５０４ 割型
４０ プリフォーム
４１ ショルダー部
４２ ネック部
４２ａ ねじ部
４２ｂ ロッキングリング
４２ｃ サポートリング
４４ 有底胴部
１００ 射出成形ステーション
１１０ 射出キャビティ型
１２０ 射出コア型
２００ 第１加熱ステーション
２１０ 加熱ブロック
２２０ 加熱コア
３００ 第２加熱ステーション
４００ 冷却取り出しステーション
４１０，４１２ 冷却ブロック
４２０ 冷却コア
４３０ 型開きカム
４４０ 搬出ポット
６００ 射出キャビティ型
６０２ 第１の射出キャビティ型
６０４ 第２の射出キャビティ型
７００ 加熱ブロック
７２０ 冷却ポット
７４０ 加熱／冷却ピース
７５２ 加熱ロッド
７５４ 係止部材
８００，８０２ 冷却ブロック
８１２ 冷却ロッド
９０４ ネックキャビティ型工程板
９１２〜９２２ 第１〜第６加熱ステーション
９３０〜９３６ 第１〜第４ロッドレスシリンダ

Claims (17)

1. 開口側のネック部及びそれに続く有底胴部を有する熱可塑性樹脂製プリフォームを、少なくとも射出キャビティ型、射出コア型及びネックキャビティ型を用いて射出成形する射出成形工程と、
   前記プリフォームの前記ネック部を前記ネックキャビティ型で保持したまま、前記プリフォームを前記射出キャビティ型及び射出コア型より離型する工程と、
   前記ネックキャビティ型内にて前記ネック部を加熱して、前記ネック部の温度を前記熱可塑性樹脂の結晶化温度に設定する加熱工程と、
   前記ネック部を前記ネックキャビティ型より離型して、前記プリフォームを取り出す取り出し工程と、を有し、
   前記加熱工程では、前記ネックキャビティ型を加熱する工程を含むことを特徴とするネック部が結晶化されたプリフォームの成形方法。
2. 請求項１において、
   前記ネックキャビティ型は、前記取り出し工程後に前記射出成形工程に戻し搬送され、
   前記ネックキャビティ型を用いて前記射出成形工程を繰り返し実施する前に、前記ネックキャビティ型を冷却する冷却工程をさらに有することを特徴とするネック部が結晶化されたプリフォームの成形方法。
3. 請求項２において、
   前記冷却工程は、前記加熱工程後であって前記取り出し工程の実施前に実施されることを特徴とするネック部が結晶化されたプリフォームの成形方法。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記加熱工程は、前記プリフォームの前記ネック部内側より該ネック部を加熱する工程を含むことを特徴とするネック部が結晶化されたプリフォームの成形方法。
5. 請求項２乃至４のいずれかにおいて、
   前記冷却工程は、前記プリフォームの前記ネック部内側より該ネック部及び前記ネックキャビティ型を冷却する工程を含むことを特徴とするネック部が結晶化されたプリフォームの成形方法。
6. 請求項５において、
   前記冷却工程は、前記プリフォームの前記ネック部内壁に冷却部材を接触させて行うことを特徴とするネック部が結晶化されたプリフォームの成形方法。
7. 請求項１乃至６のいずれかにおいて、
   前記熱可塑性樹脂がポリエチレンテレフタレートであることを特徴とするネック部が結晶化されたプリフォームの成形方法。
8. 請求項７において、
   前記加熱工程では、前記ネック部が１５０〜２２０℃の結晶化温度に達するように加熱することを特徴とするネック部が結晶化されたプリフォームの成形方法。
9. 請求項１乃至８のいずれかにおいて、
   前記ネック部は、キャップが装着されるキャップ装着部と、その下方に続く非装着部とを有し、前記ネックキャビティ型は、少なくとも前記キャップ装着部の外壁面を規定し、前記ネック部のうち少なくとも前記キャップ装着部を結晶化することを特徴とするネック部が結晶化されたプリフォームの成形方法。
10. 請求項１乃至８のいずれかにおいて、
    前記ネック部は、キャップが装着されるキャップ装着部と、その下方に続く非装着部とを有し、前記ネックキャビティ型は、前記キャップ装着部及び前記非装着部の外壁面を規定し、そのネック部全域を結晶化することを特徴とするネック部が結晶化されたプリフォームの成形方法。
11. 請求項１において、
    前記ネックキャビティ型は、前記各工程を循環間欠搬送されることを特徴とするネック部が結晶化されたプリフォームの成形方法。
12. 請求項１１において、
    前記加熱工程は、複数段階に分かれており、前記ネックキャビティ型は、複数段階に分かれた前記加熱工程に順次間欠搬送されることを特徴とするネック部が結晶化されたプリフォームの成形方法。
13. 請求項１２において、
    複数段階に分かれた前記加熱工程の各段階の時間は、前記射出成形する工程の時間を超えないことを特徴とするネック部が結晶化されたプリフォームの成形方法。
14. 複数のネックキャビティ型が循環搬送される搬送路と、
    前記搬送路途中に配置され、前記ネックキャビティ型に加えて、射出キャビティ型及び射出コア型を用いて、熱可塑性樹脂にてプリフォームを射出成形する射出成形ステーションと、
    前記搬送路途中に配置され、前記プリフォームのネック部を保持した前記ネックキャビティ型を加熱して、前記ネックキャビティ型内にて前記ネック部を前記熱可塑性樹脂の結晶化温度に達するように加熱する加熱ステーションと、
    前記ネック部を前記ネックキャビティ型より離型して、前記プリフォームを装置外部に取り出す取り出しステーションと、
    を有することを特徴とするプリフォームの成形装置。
15. 請求項１４において、
    前記取り出しステーションには、前記ネックキャビティ型を冷却する冷却装置が配置されていることを特徴とするプリフォームの成形装置。
16. 請求項１４において、
    前記加熱ステーションは、複数設けられており_、前記ネックキャビティ型は、前記各ステーションで停止することを特徴とするプリフォームの成形装置。
17. 請求項１６において、
    前記加熱ステーションの数は、２〜６ステーションであることを特徴とするプリフォームの成形装置。

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