JP4935321B2 - プリフォーム圧縮成形用金型 - Google Patents

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Description

本発明は、ブロー成形により容器等を製造する際に用いられる熱可塑性樹脂製のプリフォームを圧縮成形するプリフォーム圧縮成形用金型に係り、とりわけプリフォームの離型性が良好で、プリフォームにしわ不良が生じず、プリフォームの生産性を向上させることができるプリフォーム圧縮成形用金型に関する。
従来より、プリフォームの成形方法の一つとして圧縮成形方法が知られている。すなわち、押出機により熱可塑性樹脂の材料を可塑化し、溶融状態として押出機のノズルより押出す。次に、このようにして押出された熱可塑性樹脂（溶融樹脂材料）がタイミングよくカッターにより切り離され、溶融樹脂塊（ビレット）が生成される。このカッターで切り離された溶融樹脂塊は、圧縮成形用金型のメス型内に投下される。その後、メス型内の溶融樹脂塊は、圧縮成形用金型のオス型により圧縮されて賦形され、更に冷却されてプリフォームとなる。その後、圧縮成形用金型を開としてプリフォームが取り出される。
また、プリフォームにしわ等の外観不良が生じないようにプリフォームを圧縮成形する方法として、引用文献１記載の技術が存在する。
特開２０００−６２００８号公報
上述した圧縮成形方法において、プリフォーム成形機には多数の圧縮成形用金型が搭載されており、この各圧縮成形用金型内で逐次溶融樹脂塊が成形されてプリフォームとなる。更に成形されたプリフォームは、逐次圧縮成形用金型から離型される。このため、このような工程の途中に少しでも滞りがあれば、プリフォーム成形機全体が停止する。従来より、離型工程における不良により、プリフォーム成形機全体が停止するという不具合が頻繁に発生している。
また上述のような圧縮成形方法により成形されたプリフォームには、しわによる不良が生じやすいという問題が生じている。このようなしわが生じると、プリフォームをブロー成形して得られる容器にもしわが生じて外観不良となる。また、しわの部分は強度に劣るため、容器の品質不良の一因ともなっている。
ところで、上述した引用文献１において、圧縮成形用金型の表面を梨地にすると、圧縮成形用金型内に投入された溶融した樹脂が、梨地の影響により金型表面を良好に滑動して金型中心に位置し、これにより安定してプリフォームを成形できるとされている。しかしながら、このような圧縮成形用金型を用いてプリフォームの成形を繰り返すと、樹脂との摩擦により金型表面の梨地の凹凸が小さくなるため、このような効果が薄れる。また梨地の凹凸内に溶融樹脂のカスが入った場合、このような効果が薄れるのみならず、プリフォームの離型性も悪化する。さらに成形を長期間にわたって行うと、溶融樹脂により金型表面が削られ、このため成形されたプリフォームの表面が荒れたり、寸法が変化するという問題も生じる。
このような問題に対処するため、圧縮成形用金型と溶融樹脂との間の摩擦を小さくし、かつ金型表面の硬度を高める方法として、圧縮成形用金型表面に窒化チタンをコーティングする方法が知られている。しかしながら、窒化チタンは熱伝導性が低いため、プリフォームを成形する際、冷却時間を長くする必要があり、このため生産性が損なわれる。
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、プリフォームの離型性が良好で、プリフォームにしわ不良が生じず、かつプリフォームの生産性が良いプリフォーム圧縮成形用金型を提供することを目的とする。
本発明は、プリフォームを圧縮成形するためのプリフォーム圧縮成形用金型において、メス型と、メス型に対応して設けられ、メス型との間で溶融樹脂塊を圧縮成形するオス型と、メス型上にオス型を囲んで設けられ、プリフォームの口部を成形する摺動可能な２つのスライド型とを備え、メス型は、分割された複数の入子から構成され、メス型、オス型およびスライド型の表面のうち、溶融樹脂塊と接触する表面全面に、炭素イオンが注入されていることを特徴とするプリフォーム圧縮成形用金型である。
本発明は、炭素イオンは、注入量が１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２〜１０３０ｉｏｎｓ／ｃｍ２で、かつイオンエネルギーが５ｋｅＶ〜７０ｋｅＶの条件で注入されることを特徴とするプリフォーム圧縮成形用金型である。
本発明は、炭素イオンが注入された表面から少なくとも２００ｎｍまでの深さ領域に、炭素濃度５０ａｔｏｍ％以上の部分が存在することを特徴とするプリフォーム圧縮成形用金型である。
本発明によれば、圧縮成形用金型のメス型内面およびオス型外面のうちの少なくとも一部の表面に炭素イオンが注入されているので、プリフォームを圧縮成形用金型から離型する際の離型性が良好となり、プリフォームにしわ不良が生じず、かつプリフォームの生産性を向上させることができる。
以下、本発明の一実施の形態について、図１を参照して説明する。
ここで、図１は、本発明の一実施の形態を示す断面図であり、図２は、メス型内に溶融樹脂塊が投入された直後におけるプリフォームの圧縮成形用金型の断面図である。
まず、図１および図２により、本実施の形態によるプリフォーム圧縮成形用金型の概略について説明する。
図１および図２に示すように、プリフォームの圧縮成形用金型１０は、プリフォーム１４を圧縮成形するものである。この圧縮成形用金型１０は、メス型１１と、メス型１１に対応して設けられ、メス型１１との間で溶融樹脂塊１６を圧縮成形するオス型１２と、メス型１１上にオス型１２を囲んで設けられ、プリフォーム１４の口部１４ａを成形する摺動可能な２つのスライド型１３、１３とを備えている。
これらメス型１１、オス型１２、およびスライド型１３は、例えばウッデホルム社のＳＴＡＶＡＸ（商標）等、ＳＵＳ系の焼入れ鋼材料からなっている。
また、メス型１１の内面１１ａおよびオス型１２の外面１２ａのうちの少なくとも一部の表面に、炭素イオンが注入されている。この場合、メス型１１、オス型１２およびスライド型１３の表面のうち、溶融樹脂塊１６と接触する表面（成形面）全面に炭素イオンが注入されていることが好ましい。しかしながら、プリフォーム１４の形状や、プリフォーム１４に求められる品質等の条件により、適宜イオン注入する部分が限定されても良い。例えば、プリフォーム１４の離型性を向上させるためには、オス型１２の外面１２ａにイオン注入するのが好ましい。一方、プリフォーム１４のしわを防止するためには、メス型１１の内面１１ａのうち特に側面にイオン注入すると効果的である。なお、メス型１１の内面１１ａにイオン注入する場合、メス型１１が分割された複数の入子から構成されるようにするとイオン注入を均質に行うことができる。
ところで、このようにして表面に炭素イオンを注入する場合、炭素イオンは、注入量が１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２〜１０３０ｉｏｎｓ／ｃｍ２で、かつイオンエネルギーが５ｋｅＶ〜７０ｋｅＶの条件で注入されるのが好ましい。また、メス型１１の内面１１ａおよびオス型１２の外面１２ａのうち、炭素イオンが注入された表面から少なくとも２００ｎｍまでの深さ領域に、炭素濃度５０ａｔｏｍ％以上の部分が存在することが好ましい。
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。
まず、押出機から押出された熱可塑性樹脂（溶融樹脂材料）が、圧縮成形用金型１０のメス型１１上でカッタにより切り離され、溶融樹脂塊１６となって圧縮成形用金型１０のメス型１１内に投下される（図２参照）。その後、オス型１２およびスライド型１３がメス型１１上に移動して、スライド型１３がメス型１１に当接し、更にオス型１２が下降してメス型１１内に挿入される（図１参照）。この際、メス型１１内に入れられた溶融樹脂塊１６は、オス型１２により圧縮され、メス型１１、オス型１２、およびスライド型１３により賦形される。その後、このようにして賦形された溶融樹脂塊１６は、冷却されてプリフォーム１４として成形される。その後、圧縮成形用金型１０が開となり、プリフォーム１４が離型される。
この場合、圧縮成形用金型１０のメス型１１の内面１１ａおよびオス型１２の外面１２ａのうちの少なくとも一部の表面に炭素イオンが注入されているので、プリフォーム１４を圧縮成形用金型１０から離型する際の離型性が良好となり、プリフォーム１４にしわ不良が生じない。これにより、圧縮成形用金型１０が搭載されているプリフォーム成形機全体が停止することが減少し、プリフォームの生産性が向上する。
実施例
次に、本発明の具体的実施例を説明する。
まず、イオン注入する前に、オス型２のうち溶融樹脂塊１６と接する表面１２ａ（成形面）を鏡面に磨いた。この表面１２ａに、炭素イオンを５０ＫｅＶのイオンエネルギー、かつ１×１０２０ｉｏｎ／ｃｍ２の注入量で注入した。この結果、炭素濃度が５０ａｔｏｍ％以上である部分が、炭素イオンが注入された表面１２ａから２００ｎｍまでの深さ領域に存在していた。
次に、このオス型２を有する圧縮成形用金型１０を使用し、ポリエチレンテレフタレートからなる溶融樹脂塊１６を圧縮成形した。この場合、炭素は熱伝導性に優れるため、溶融樹脂塊１６を冷却してプリフォーム１４とする時間（成形サイクルタイム）が長くなることは無く、この時間は炭素イオンを注入しない圧縮成形用金型を用いた場合と同等であった。
また、メス型１１内に投入された溶融樹脂塊１６とオス型１２の表面１２ａとが良好に滑動するので、プリフォーム１４にしわが生じることなく安定して成形できた。さらに、プリフォーム１４を離型する際の離型不良も発生しなくなった。
なお、溶融樹脂塊１６の溶融樹脂材料（成形樹脂）は、ポリエチレンテレフタレートに限定されるものではなく、例えばポリプロピレンまたはポリ乳酸（ＰＬＡ）等を用いることもできる。
このように、本実施の形態によれば、圧縮成形用金型１０のメス型１１の内面１１ａおよびオス型１２の外面１２ａのうちの少なくとも一部の表面に炭素イオンが注入されているので、プリフォーム１４を圧縮成形用金型１０から離型する際の離型性が良好となり、プリフォーム１４にしわ不良が生じない。またこれにより、プリフォーム１４の生産性を向上させることができる。
本発明の一実施の形態を示す断面図。 メス型内に溶融樹脂塊が投入された直後におけるプリフォームの圧縮成形用金型の断面図。
符号の説明
１０ プリフォーム圧縮成形用金型
１１ メス型
１２ オス型
１３ スライド型
１４ プリフォーム
１６ 溶融樹脂塊

Claims (3)

  1. プリフォームを圧縮成形するためのプリフォーム圧縮成形用金型において、
    メス型と、
    メス型に対応して設けられ、メス型との間で溶融樹脂塊を圧縮成形するオス型と、
    メス型上にオス型を囲んで設けられ、プリフォームの口部を成形する摺動可能な２つのスライド型とを備え、
    メス型は、分割された複数の入子から構成され、
    メス型、オス型およびスライド型の表面のうち、溶融樹脂塊と接触する表面全面に、炭素イオンが注入されていることを特徴とするプリフォーム圧縮成形用金型。
  2. 炭素イオンは、注入量が１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２〜１０３０ｉｏｎｓ／ｃｍ２で、かつイオンエネルギーが５ｋｅＶ〜７０ｋｅＶの条件で注入されることを特徴とする請求項１に記載のプリフォーム圧縮成形用金型。
  3. 炭素イオンが注入された表面から少なくとも２００ｎｍまでの深さ領域に、炭素濃度５０ａｔｏｍ％以上の部分が存在することを特徴とする請求項１または２に記載のプリフォーム圧縮成形用金型。
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