JP5568987B2 - プリフォーム成形装置 - Google Patents
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Description
上記プラスチック容器は、主にプリフォーム成形工程とブロー成形工程を介して製造されている。プリフォーム成形工程では、射出成形法又は圧縮成形法によって、プリフォームが成形される。ブロー成形工程では、ブロー成形方法により、プリフォームからプラスチック容器を成形する。ブロー成形方法は、ブロー成形金型内に収納されたプリフォームに、流体を吹き込み、プリフォームを膨張させ、プラスチック容器を成形する方法である。
また、上記プリフォームやプリフォーム成形装置などは、生産性や品質の向上などを目的として、様々な技術が開発されてきた。
さらに、特許文献3には、上記環状溝に形成されるしわ又は溝の発生を防止することによって、厚肉部(ネックリング)の強度に優れたプリフォームの技術が開示されている。
この収縮量を吸収し、所定の形状のプリフォーム110を成形するために、図11に示すように、プリフォーム成形金型106の口頸部型161と胴部型162は、樹脂材料の収縮量に応じて、相対的に接近するように微小距離Δだけ移動する。
この金型の移動によって、固化膜の内側にある溶融した樹脂材料が移動する。したがって、プリフォームは、プリフォーム成形金型に対応した形状に精度よく成形される。
本発明は、これらの要望に鑑みなされたものであり、プリフォームの機械的強度の低下を防止し、樹脂材料の低減を図ることができ、また、生産性を向上させることができるプリフォーム成形装置の提供を目的とする。
また、口頸部型及び胴部型の少なくとも一方が、ネックリングと対応した位置に、段差、凹部及び凸部の少なくとも一つを有するとよい。
ここで、「固化膜を集合させる」とは、固化膜どうしを積層する(重ね合わせる)こと、及び、固化膜を巻き込ませたり折り重ねるようにしたりすることの総称である。
また、好ましくは、ネックリング内の所定の領域が、ネックリングの上部、下部及び側部の少なくとも一箇所であるとよい。さらに好ましくは、ネックリング内の所定の領域が、ネックリングの外周側上部、外周側下部及び側部の少なくとも一箇所であるとよい。
本発明の第一実施形態にかかるプリフォーム成形装置は、図10に示すプリフォーム成形装置100と比べると、圧縮成形機104に設けられたプリフォーム成形金型106が相違する。他の構成要素は、プリフォーム成形装置100とほぼ同様としてある。
したがって、図1において、図11と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
図1において、プリフォーム成形金型1は、口頸部型2、胴部型3及びコア型163を有している。
なお、プリフォーム成形金型1によって成形されるプリフォーム10は、上記プリフォーム110とほぼ同じ形状及び大きさである。
なお、本実施形態のネックリング115は円環状であるが、たとえば、ネックリング115の外形が多角形の場合、ネックリング115の下方の開口部は、この多角形に対応した形状の孔となる。
なお、本実施形態のコア型は、図11に示したコア型163とほぼ同様な構成としてある。
図2は、本発明の第一実施形態にかかるプリフォームの固化状態を説明するための、要部の概略拡大図であり、(a)は固化が開始されたときの断面図を示しており、(b)は固化がほぼ完了したときの断面図を示している。
図2(a)に示すように、溶融樹脂116は、低温のプリフォーム成形金型1と接触する面から固化が始まり、固化膜117(実線の+印部)が形成される。
ここで、本実施形態のプリフォーム10は、図12cに示すプリフォーム110と同じ形状であり、かつ、同じ大きさである。したがって、プリフォーム10とプリフォーム110の固化による収縮量Vは同じである。図12aに示す移動距離Δは、筒状突起部1621の外径をDとし、その内径をdとすると、Δ=4V/(πD2−πd2)である。また、図2に示す移動距離Δ1は、筒状突起部31の外径をD1とし、その内径をdとすると、Δ1=4V/(πD1 2−πd2)である。D1>Dなので、通常、本実施形態の移動距離Δ1は、図12aに示す移動距離Δの数分の一となる。
また、図12aに示す摺動面1611上には、余剰となる固化膜117が形成され、その表面積はπD×Δである。図2(a)に示すように、摺動面23上には、余剰となる固化膜117が形成され、その表面積はπD1×Δ1である。通常、本実施形態の余剰となる固化膜117の表面積は、図12aに示す余剰となる固化膜117の表面積の数分の一となる。すなわち、本実施形態のプリフォーム成形金型1及びプリフォーム10は、余剰となる固化膜117の発生量が低減されるので、有利である。
このようにすると、摺動面23に形成された固化膜117´、118の集合領域が、ネックリング115のつけ根など(機械的な強度にとって重要な領域)から離れるので、プリフォーム10の機械的強度の低下を確実に防止することができる。
また、本実施形態は、口頸部型2が、筒状突起部31の嵌入される円孔22を有し、胴部型3が筒状突起部31を有しているが、これに限定されるものではない。たとえば、図示してないが、口頸部型が筒状突起部を有し、胴部型が、この筒状突起部の嵌入される円孔を有してもよい。
また、溶融樹脂116の固化速度を速めても、機械的強度が低下しないので、生産性を向上させることができる。さらに、機械的強度の低い境界面を補強するために樹脂材料を増加させる必要がないので、樹脂材料の低減を図ることができる。また上記境界面による外観不良(境界面による反射光)を低減することができる。
さらに、ブロー成形することによって、本実施形態のプリフォーム10から成形されたボトル(図示せず)は、プリフォーム10と同様の効果を有することができる。
次に、これらの実施例について、図面を参照して説明する。
図3は、本発明の第一実施形態の各実施例にかかる、プリフォーム成形装置に用いられるプリフォーム成形金型及びプリフォームの固化状態を説明するための、要部の概略拡大断面図を示している。
図3(a)に示す第一実施例のプリフォーム成形金型1は、筒状突起部31aの上面の外周の内側に、上方に突き出た環状の凸部311を有している。凸部311は、その上部から外周方向に向けて下る斜面又は曲面を有している。
このプリフォーム成形金型1によれば、摺動面23に形成された固化膜117´や固化膜118は、ネックリング115の側部の下側の領域から折り返され、上方に向かって(矢印の方向に)押し込まれる。すなわち、摺動面23に形成された固化膜117´及び固化膜118を、ネックリング115の側部(外縁部)に確実に集合させることができる。
また、第一実施例のプリフォーム10及びボトルは、ネックリング115の機械的強度が低下するといった不具合を回避することができる。また、ネックリング115の下面には、凸部311による環状の窪みが形成される。
図3(b)に示す第二実施例のプリフォーム成形金型1は、筒状突起部31bの上面の外周付近に、環状の凹部312を有している。この凹部312は、断面が半円である。
このプリフォーム成形金型1によれば、摺動面23に形成された固化膜117´や固化膜118は、凹部312の曲面に沿って移動し、ネックリング115の側部の下側の領域から折り返され、上方に向かって(矢印の方向に)押し込まれる。すなわち、摺動面23に形成された固化膜117´及び固化膜118を、ネックリング115の外縁部に確実に集合させることができる。
また、第二実施例のプリフォーム10及びボトルは、ネックリング115の機械的強度が低下するといった不具合を回避することができる。また、ネックリング115の下面には、凹部312による環状の突起部が形成される。
図3(c)に示す第三実施例のプリフォーム成形金型1は、筒状突起部31cの上面の外周付近に、環状の段差313を有している。この段差313は、筒状突起部31cの上面より下方に形成され、さらに、筒状突起部31cの上面から外周方向に向けて下る斜面又は曲面を有している。
このプリフォーム成形金型1によれば、摺動面23に形成された固化膜117´や固化膜118は、段差313に沿って移動し、ネックリング115の側部の下側の領域から折り返され、上方に向かって(矢印の方向に)押し込まれる。すなわち、摺動面23に形成された固化膜117´及び固化膜118を、ネックリング115の外縁部に確実に集合させることができる。
また、第三実施例のプリフォーム10及びボトルは、ネックリング115の機械的強度が低下するといった不具合を回避することができる。また、ネックリング115の下面には、段差313による環状の突起部が形成される。
図3(d)に示す第四実施例のプリフォーム成形金型1は、筒状突起部31dの上面の外周付近に、環状の段差313を有しており、さらに、段差313の内側に環状の凸部314を有している。この段差313は、筒状突起部31dの上面より下方に形成され、さらに、凸部314から外周方向に向けて下る斜面又は曲面を有している。また、凸部314は、筒状突起部31dの上面に突設されている。
このプリフォーム成形金型1によれば、摺動面23に形成された固化膜117´や固化膜118は、段差313及び凸部314に沿って移動し、ネックリング115の側部の下側の領域から折り返され、上方に向かって(矢印の方向に)押し込まれる。すなわち、摺動面23に形成された固化膜117´及び固化膜118を、ネックリング115の外縁部に確実に集合させることができる。
また、第四実施例のプリフォーム10及びボトルは、ネックリング115の機械的強度が低下するといった不具合を回避することができる。また、ネックリング115の下面には、段差313による突起部と、凸部314による環状の窪みが形成される。
本発明の第二実施形態にかかるプリフォーム成形装置は、上記第一実施形態のプリフォーム成形装置と比べると、圧縮成形機104に設けられたプリフォーム成形金型が相違する。他の構成要素は、第一実施形態のプリフォーム成形装置とほぼ同様としてある。
したがって、図4において、図1と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
図4において、プリフォーム成形金型1eは、口頸部型2、胴部型3e及びコア型163を有している。
なお、プリフォーム成形金型1eによって成形されるプリフォーム10eは、上記プリフォーム10と比べて、ネックリング115の側面と下面が、弧状の曲面によって面取りされている点が相違する。その他の形状及び大きさは同じである。
この突起33は、外面が摺動面32の一部であり、かつ、内面が、突起33の上部から内側に向けて下る弧状の曲面である。この曲面は、筒状突起部31eの平らな上面と滑らかに続いている(図5参照)。
なお、胴部型3eのその他の構成は、上記胴部型3とほぼ同様としてある。また、本実施形態の口頸部型及びコア型は、図1に示した口頸部型2及びコア型163とほぼ同様な構成としてある。
図5は、本発明の第二実施形態にかかるプリフォームの固化状態を説明するための、要部の概略拡大図であり、(a)は固化が開始されたときの断面図を示しており、(b)は固化がほぼ完了したときの断面図を示している。
図5(a)に示すように、溶融樹脂116は、低温のプリフォーム成形金型1eと接触する面から固化が始まり、固化膜117(実線の+印部)が形成される。
なお、突起33の体積は、プリフォーム10eの体積に比べて、微小であることから、収縮量Vは、第一実施形態のプリフォーム10と同じと仮定してある。したがって、本実施形態の移動距離は、第一実施形態とほぼ同じΔ1であり、また、余剰となる固化膜117の発生量が低減されるので、有利である。
このようにすると、摺動面23に形成された固化膜117´、118の集合領域が、ネックリング115のつけ根など(機械的な強度にとって重要な領域)から離れるので、プリフォーム10eの機械的強度の低下を確実に防止することができる。
また、溶融樹脂116の固化速度を速めても、機械的強度が低下しないので、生産性を向上させることができる。さらに、機械的強度の低い境界面を補強するために樹脂材料を増加させる必要がないので、樹脂材料の低減を図ることができる。また上記境界面による外観不良(境界面による反射光)を低減することができる。
さらに、ブロー成形することによって、本実施形態のプリフォーム10eから成形されたボトル(図示せず)は、プリフォーム10eと同様の効果を有することができる。
次に、これらの実施例について、図面を参照して説明する。
図6は、本発明の第二実施形態の各実施例にかかる、プリフォーム成形装置に用いられるプリフォーム成形金型及びプリフォームの固化状態を説明するための、要部の概略拡大断面図を示している。
図6(a)に示す第五実施例のプリフォーム成形金型1eは、突起33の内面に、環状の凹部315を有している。この凹部315は、断面が半円である。
このプリフォーム成形金型1eによれば、凹部315と接触する溶融樹脂116は、その周囲の溶融樹脂116より固化が先行する。このため、筒状突起部31eが上方に移動すると、摺動面23から剥がされた固化膜117´や固化膜118は、突起33の内面に沿って移動し、凹部315に形成された固化膜117´や固化膜118の上に乗り上げる。そして、剥がされた固化膜117´や固化膜118は、筒状突起部31eの上面に形成された固化膜117´や固化膜118の上に(矢印の方向に)移動し、これらの上に積層される。すなわち、摺動面23から剥がされた固化膜117´及び固化膜118を、ネックリング115の外周側下部に確実に集合させることができる。
また、第五実施例のプリフォーム10e及びボトルは、機械的強度が低下するといった不具合を回避することができる。また、ネックリング115の下面には、凹部315による環状の突起部が形成される。
図6(b)に示す第六実施例のプリフォーム成形金型1eは、突起33の内面に、上方に突き出た環状の凸部316を有している。この凸部316は、断面がほぼ三角形である。
このプリフォーム成形金型1eによれば、筒状突起部31eが上方に移動すると、摺動面23から剥がされた固化膜117´や固化膜118は、突起33の内面に沿って移動し、凸部316によって、移動方向が上向きとなり、筒状突起部31eの上面に形成された固化膜117´や固化膜118の上に乗り上げる。そして、剥がされた固化膜117´や固化膜118は、筒状突起部31eの上面に形成された固化膜117´や固化膜118の上に(矢印の方向に)移動し、これらの上に積層される。すなわち、摺動面23から剥がされた固化膜117´及び固化膜118を、ネックリング115の外周側下部に確実に集合させることができる。
また、第六実施例のプリフォーム10e及びボトルは、機械的強度が低下するといった不具合を回避することができる。また、ネックリング115の下面には、凸部316による環状の窪みが形成される。
また、図示してないが、凸部316の形状や高さを変更することによって、剥がされた固化膜117´や固化膜118を、第一実施形態のように、ほぼ真上に向かって移動させたり、あるいは、渦を巻くように集合させてもよい。
図6(c)に示す第七実施例のプリフォーム成形金型1eは、突起33の内周側に、環状の段差317を有している。この段差317は、筒状突起部31eの上面より上方に形成され、さらに、筒状突起部31eの上面から外周方向に向けて上る斜面を有している。
このプリフォーム成形金型1eによれば、筒状突起部31eが上方に移動すると、摺動面23から剥がされた固化膜117´や固化膜118は、突起33の内面に沿って移動し、段差317によって、筒状突起部31eの上面に形成された固化膜117´や固化膜118の上に乗り上げる。そして、剥がされた固化膜117´や固化膜118は、筒状突起部31eの上面に形成された固化膜117´や固化膜118の上に(矢印の方向に)移動し、これらの上に積層される。すなわち、摺動面23から剥がされた固化膜117´及び固化膜118を、ネックリング115の外周側下部に確実に集合させることができる。
また、第七実施例のプリフォーム10e及びボトルは、機械的強度が低下するといった不具合を回避することができる。また、ネックリング115の下面には、段差317による環状の窪みが形成される。
図6(d)に示す第八実施例のプリフォーム成形金型1eは、突起33の上部内面が、環状の斜面318である。この斜面318は、外周方向に向けて約45°の角度で上る斜面としてある。
なお、角度は、約45°に限定されるものではない。たとえば、摺動面23から剥がされた固化膜117´や固化膜118を、突起33の曲面や筒状突起部31eの上面に形成された固化膜117´や固化膜118の上に導く角度であればよい。
このプリフォーム成形金型1eによれば、筒状突起部31eが上方に移動すると、摺動面23から剥がされた固化膜117´や固化膜118は、斜面318によって、移動方向が内向きとなり、突起33の曲面上に形成された固化膜117´や固化膜118の上に重なる。そして、剥がされた固化膜117´や固化膜118は、突起33の曲面や筒状突起部31eの上面に形成された固化膜117´や固化膜118の上に(矢印の方向に)移動し、これらの上に積層される。すなわち、摺動面23から剥がされた固化膜117´及び固化膜118を、ネックリング115の外周側下部に確実に集合させることができる。
また、第八実施例のプリフォーム10e及びボトルは、機械的強度が低下するといった不具合を回避することができる。また、ネックリング115の側面には、斜面318や突起33による環状の窪みが形成される。
図7は、本発明の第二実施形態の実施例にかかる、プリフォーム成形装置に用いられるプリフォーム成形金型及びプリフォームの固化状態を説明するための、要部の概略拡大図であり、(a)は断面図を示しており、(b)は筒状突起部の平面図を示している。
図7において、第九実施例のプリフォーム成形金型1eは、筒状突起部31eの平らな上面の外周側の複数箇所に、直線的な凸部319が形成されている。複数の凸部319は、筒状突起部31eの上面の中心に対して放射状に(周方向に所定の等間隔で)設けられており、周方向の断面は三角形である。その他の構成は、ほぼ第二実施形態と同様としてある。
なお、凸部319の配置、長さ及び形状などは、上記実施例に限定されるものではない。たとえば、周方向に連続して並ぶように、凸部319を設けてもよい。また、凸部319を径方向に長くしてもよい。さらに、凸部319の周方向の断面形状は、台形、半円、曲面を有する山形などでもよい。
この際、剥がされた固化膜117´や固化膜118は、径方向に移動するほど周方向に圧迫される。そして、径方向に移動してきた固化膜117´や固化膜118は、その一部が凸部319を上るように移動することによって、上記周方向の圧迫から開放される。この径方向に移動してきた固化膜117´や固化膜118は、凸部319によって、凸部319の付近において周方向に折り重なるようにしてまとめられる。したがって、径方向に移動してきた固化膜117´や固化膜118は、筒状突起部31eの上面に形成された固化膜117´や固化膜118の上に、スムースに(周方向の圧迫から開放された状態で)移動し、これらの上に積層される。
すなわち、摺動面23から剥がされた固化膜117´及び固化膜118を、ネックリング115の外周側下部において、径方向及び周方向に集合させることができる。
なお、本実施例の突起33は、円環状に形成してあるが、これに限定されるものではない。たとえば、図示してないが、複数の円弧状の突起33を、所定の隙間をあけて配設してもよい。このようにしても、剥離された固化膜117´や固化膜118を、スムースに(周方向の圧迫から開放された状態で)移動させることができる。
図8は、本発明の第二実施形態の実施例にかかるプリフォーム成形装置に用いられる、プリフォーム成形金型を説明するための、概略断面図を示している。
図8において、プリフォーム成形金型1fは、第二実施形態のプリフォーム成形金型1eと比べると、金属からなる摺動面23の代わりに、セラミックリング24の摺動面23fを有している点が相違する。その他の構成は、第二実施形態のプリフォーム成形金型1eとほぼ同様としてある。
このセラミックリング24は、口頸部型2fにボルトや接着材などによって固定されている。また、セラミックリング24は、口頸部型2の金属材料に比べて、優れた断熱性を有している。したがって、プリフォーム成形金型1fは、摺動面23fにおける固化膜117,118の形成速度などを調節することができる。
このように、本実施例のプリフォーム成形金型1fによれば、固化膜117,118の移動方向などを制御するとともに、固化膜117,118の形成条件をも制御することができるので、信頼性や生産性などをさらに向上させることができる。
たとえば、プリフォーム成形金型の各型を移動させる構成は、特に限定されるものではなく、様々な構成や機構などを用いることができる。
Claims (6)
- プリフォーム成形金型を用いて、ネックリング、口頸部及び胴部を有するプリフォームを成形するプリフォーム成形装置において、
前記プリフォーム成形金型が、
前記口頸部の外面及び前記ネックリングの上面を成形する口頸部型と、
前記胴部の外面及び前記ネックリングの下面を成形する胴部型と、
前記プリフォームの内面を成形するコア型と
を備え、
前記口頸部型及び胴部型が、前記ネックリングの外径と対応した位置に摺動面を有し、溶融した樹脂材料が固化・収縮するとき、前記口頸部型及び胴部型が、前記摺動面において摺動しながら前記樹脂材料の収縮量に応じて相対的に接近し、前記ネックリングを成形することを特徴とするプリフォーム成形装置。 - 前記口頸部型及び胴部型の少なくとも一方が、前記ネックリングと対応した位置に、段差、凹部及び凸部の少なくとも一つを有することを特徴とする請求項1に記載のプリフォーム成形装置。
- 前記口頸部型及び胴部型の少なくとも一方が、外面が前記摺動面の一部であり、かつ、内面が斜面及び曲面の少なくとも一つを含む、突起を有することを特徴とする請求項1に記載のプリフォーム成形装置。
- 前記口頸部型及び胴部型の少なくとも一方が、前記突起に、段差、凹部及び凸部の少なくとも一つを有することを特徴とする請求項3に記載のプリフォーム成形装置。
- 前記口頸部型及び胴部型の少なくとも一方に、前記ネックリングの径方向に延びる段差、凹部及び凸部の少なくとも一つが設けられたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のプリフォーム成形装置。
- 前記口頸部型及び胴部型の少なくとも一方が、断熱材料からなり、かつ、前記溶融した樹脂材料と接触する接触面を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のプリフォーム成形装置。
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