JP6505344B1

JP6505344B1 - 樹脂製の容器の製造方法、金型ユニットおよび成形機

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Publication number: JP6505344B1
Application number: JP2018565072A
Authority: JP
Inventors: 遼河村; 学荻原; 純治高橋
Original assignee: Nissei ASB Machine Co Ltd
Current assignee: Nissei ASB Machine Co Ltd
Priority date: 2017-10-19
Filing date: 2018-10-19
Publication date: 2019-04-24
Anticipated expiration: 2038-10-19
Also published as: EP3572208A1; JP2019147393A; CN110225811A; JP7291062B2; KR102280295B1; KR20240091145A; US20190337218A1; WO2019078358A1; EP3572208B1; KR20240120758A; EP4338930A2; JP6862485B2; US11260575B2; KR20210091372A; JPWO2019078358A1; JP2020037272A; EP4338930A3; JP2019130911A; JP7202254B2; JP2020037273A

Abstract

射出成形工程Ｓ１と、温調工程Ｓ２と、ブロー成形工程Ｓ３と、を有する樹脂製の容器１０の製造方法であって、温調工程Ｓ２において、プリフォーム１１をキャビティ型３１に収容し、プリフォーム１１にエア導入部材３２を気密可能に当接し、エア導入部材３２の送風口からプリフォーム１１の内部にエアを送り、エア導入部材３２の排出口からエアをプリフォーム１１の外部に排出することで、プリフォーム１１をキャビティ型３１の内壁に密着させてプリフォーム１１を冷却する、樹脂製の容器１０の製造方法。

Description

本発明は、樹脂製の容器の製造方法、金型ユニット及び成形機に関する。

ホットパリソン式のブロー成形方法はプリフォームの射出成形時の保有熱を利用してブロー成形する方法であり、コールドパリソン式と比較して多様かつ美的外観に優れた容器の製造が可能である。ホットパリソン式のブロー成形機には、射出成形部とブロー成形部との間に温調部が設けられた機種（４ステーション式）と設けられない機種（２ステーション式と３ステーション式）が存在する。温調部が存在すると、一般的に、ブロー前のプリフォームの温度条件を最終容器の賦形に適したものに調整しやすい。また、ホットパリソン式ブロー成形機において、成形サイクルの短縮を目的とした種々の方法・装置が開発されている。例えば、特許文献１及び特許文献２では射出成形型の型開閉動作や延伸装置の昇降動作に係る時間の短縮、特許文献３では射出装置の制御方法の変更、特許文献４では早期離型可能なプリフォーム形状とその射出成形型の採用、等を行い、成形サイクルの短縮を図っている。

日本国特開２００５−００７７９７号公報国際公開第２０１６−１４８１８９号国際公開第２０１７−００２１５０号国際公開第２０１７−０９８６７３号

近年、ホットパリソン式のブロー成形機の更なる生産性の向上、具体的には、成形サイクル時間の一層の短縮化が切望されている。成形サイクル時間の短縮化には、特許文献１〜３のように機械側の動作時間を短縮化させることも必要であるが、特許文献４のように、律速段階であるプリフォームの射出成形時間（冷却時間）を短縮化させることが肝要である。

しかし、特許文献４では、特殊なプリフォーム形状の採用が必須条件となっている。プリフォームは容器形状に応じた最適な形状（肉厚分布）に設計する必要があるため、特許文献４は一部の容器成形にしか対応できず、汎用性が高いとは言えない。特に特許文献４の方式では、ホットパリソン式で有利な化粧品容器（肉厚が大きい容器）の成形に対応できない。このようにホットパリソン式のブロー成形方法では、様々な成形様態を踏まえた汎用性の高いサイクル短縮化法は、現在のところ考案されていない。

そこで、本発明は、成形サイクルを短縮しつつ最終成形品を良好に成形することが可能な樹脂製の容器の製造方法、金型ユニットおよび成形機を提供することを目的とする。

上記課題を解決することのできる本開示の樹脂製の容器の製造方法は、
樹脂製の有底のプリフォームを射出成形する射出成形工程と、
前記射出成形工程で製造された前記プリフォームを温調する温調工程と、
温調された前記プリフォームをブロー成形して樹脂製の容器を製造するブロー成形工程と、を有する樹脂製の容器の製造方法であって、
前記温調工程において、
前記プリフォームをキャビティ型に収容し、
前記プリフォームにエア導入部材を気密可能に当接し、
前記エア導入部材の送風口から前記プリフォームの内部にエアを送り、前記エア導入部材の排出口から前記エアを前記プリフォームの外部に排出することで、前記プリフォームを前記キャビティ型の内壁に密着させて前記プリフォームを冷却する。

上記構成によれば、温調工程においてプリフォームを内側から冷却することができ、成形サイクルを短縮しつつ最終成形品を良好に成形することができる。

本開示の樹脂製の容器の製造方法において、
前記キャビティ型には温調媒体が流されており、
前記温調工程では前記キャビティ型との密着により前記プリフォームを外側から温調し、
前記エア導入部材からのエアの対流により前記プリフォームを内側から冷却する、と好ましい。

上記構成によれば、プリフォームの内側と外側とで相対的に冷却強度を異ならせて、温調と冷却と両立することができ、より効果的に成形サイクルを短縮しつつ最終成形品を良好に成形することができる。

また、上記課題を解決することのできる本開示の樹脂製の容器の製造方法は、
樹脂製の有底のプリフォームを射出成形する射出成形工程と、
前記射出成形工程で製造された前記プリフォームを温調する温調工程と、
温調された前記プリフォームをブロー成形して樹脂製の容器を製造するブロー成形工程と、を有する樹脂製の容器の製造方法であって、
前記射出成形工程において、
射出成形用金型が型締めされることで形成される前記プリフォームの形状の空間内に樹脂材料を射出し、
前記樹脂材料の射出が完了してから前記空間内で前記樹脂材料を冷却し、
樹脂材料の射出が完了してから前記空間内で前記樹脂材料を冷却する時間が、前記樹脂材料を射出する時間に対して１／２以下である。

上記構成によれば、射出成形工程での冷却時間を短縮することができるため、射出成形部でのプリフォームの射出成形時間を短縮することができ、容器自体の成形サイクル時間を短縮することができる。

また、上記課題を解決することのできる本開示の金型ユニットは、
樹脂製の有底のプリフォームを収容するキャビティ型と、
前記プリフォームに気密可能に当接されてエアを前記プリフォームの内部に送るエア導入部材と、を備える、プリフォームの温調工程に使用される金型ユニットであって、
前記エア導入部材は、
前記エアを前記プリフォームの内部に送る送風口と、
前記エアを前記プリフォームの外部へ排出する排出口と、
を備える。

本開示の金型ユニットにおいて、
前記キャビティ型は割型ではない固定式の構造である、と好ましい。

また、上記課題を解決することのできる本開示の成形機は、
射出成形部と、温調部と、ブロー成形部とを備え、
前記温調部が、上記金型ユニットを備える。

また、上記課題を解決することのできる本開示の樹脂製の容器の製造方法は、
樹脂製の有底のプリフォームを射出成形する射出成形工程と、
前記射出成形工程で製造された前記プリフォームを温調する温調工程と、
温調された前記プリフォームをブロー成形して樹脂製の容器を製造するブロー成形工程と、を有する樹脂製の容器の製造方法であって、
前記プリフォームが、２．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下である肉厚を有し、
前記容器の縦軸中心線を含む断面の面積の、前記プリフォームの縦軸中心線を含む断面の面積に対する面積倍率が、１．２倍以上１０.０倍以下であり、
前記温調工程において、前記プリフォームを内側から冷却する。

本発明によれば、成形サイクルを短縮しつつ最終成形品を良好に成形することが可能な樹脂製の容器の製造方法、金型ユニット及び成形機を提供することができる。

成形機のブロック図である。第一の実施形態の温調部におけるプリフォームの温調の様子（冷却ブローのエアの送風方向）を示す断面模式図である。第一の実施形態のブロー成形部におけるプリフォームから容器を製造するブロー成形の様子を（ａ）から（ｂ）にかけて示す断面模式図である。樹脂製の容器の製造方法のフローチャートを示す図である。第一の実施形態および参考例におけるプリフォームの時間に対する温度の変化を示す図であり、（ａ）は第一の実施形態、（ｂ）は参考例を示している。第一の実施形態の温調部におけるプリフォームの温調の変形例の様子（冷却ブローのエアの送風方向）を示す断面模式図である。実施形態で好適に用いられるプリフォームと参考例のプリフォームとの対比図であり、（ａ）は二つのプリフォーム（左側は薄肉、右側は通常の肉厚）と、それよりブロー成形される容器のイメージ図を示しており、（ｂ）は肉厚が異なるプリフォームの熱交換のイメージ図である。第二の実施形態の温調部におけるプリフォームの温調の様子を（ａ）から（ｄ）にかけて示す断面模式図である。第二の実地形態のブロー成形部におけるプリフォームから容器を製造するブロー成形の様子を（ａ）から（ｄ）にかけて示す断面模式図である。第二の実施形態および参考例におけるプリフォームの時間に対する温度の変化を示す図であり、（ａ）は第二の実施形態、（ｂ）は参考例を示している。

（第一の実施形態）
以下、本発明の実施形態の一例（第一の実施形態）について、図面を参照して説明する。尚、本図面に示された各部材の寸法は、説明の便宜上、実際の各部材の寸法とは異なる場合がある。まず、図１を参照して、樹脂製の容器１０を製造するための成形機２０について説明する。図１は成形機２０のブロック図である。

図１に示すように、成形機２０は、プリフォーム１１を製造するための射出成形部２１と、製造されたプリフォーム１１の温度を調整するための温調部２２とを備えている。射出成形部２１には、原材料である樹脂材料を供給する射出装置２５が接続されている。また、成形機２０は、プリフォーム１１をブローして容器１０を製造するためのブロー成形部（ブロー装置の一例）２３と、製造された容器１０を取り出すための取出部２４とを備えている。

射出成形部２１と温調部２２とブロー成形部２３と取出部２４とは、搬送手段２６を中心として所定角度（本実施形態では９０度）ずつ回転した位置に設けられている。搬送手段２６は回転板等で構成されており、図２および図３に示すように、回転板に取付けられているネック型２７によりネック部１２が支持された状態のプリフォーム１１又は容器１０が、回転板の回転に伴って各部に搬送されるように構成されている。

図１に示す射出成形部２１は、図示を省略する射出キャビティ型、射出コア型、ネック型等を備えている。これらの型が型締めされることで形成されるプリフォーム形状の空間内に、射出装置２５からポリエステル系樹脂（例えばＰＥＴ：ポリエチレンテレフタレート）等の合成樹脂材料を流し込むことにより、有底のプリフォーム１１が製造される。プリフォーム１１は容器１０に応じ最適な肉厚分布（形状）を有しており、その胴部の厚み（平均厚、肉厚）としては例えば１．０〜５．０ｍｍ、好ましくは１.５〜３.０ｍｍとに設定される。

温調部２２は、射出成形部２１で製造されたプリフォーム１１の温度を、最終ブローするための適した温度に調整するように構成されている。

ここで、図２を参照して、温調部２２について詳細に説明する。図２に示すように、温調部２２は温調ブローを行うための、プリフォーム１１を収容するキャビティ型（温調用キャビティ型）３１と、プリフォーム１１に気密可能に当接されてエアをプリフォーム１１の内部に送る第一のエア導入部材３２と、を備える金型ユニット３０を備えている。キャビティ型３１は、射出成形部２１で製造されたプリフォーム１１と略同じ形状の空間を規定する、開閉可能な割型ではない固定式（単一ユニット式）の構造を有している。キャビティ型３１は、上下に２段に分かれた構成であり、上段型３１ａと下段型３１ｂとを有している。なお、図６に示すキャビティ型３１は、下段型３１ｂの下部に支持台３７を備えている。上段型３１ａおよび下段型３１ｂのそれぞれの内部に温調媒体（冷却媒体）が流れており、温度を低く保っている。上段型３１ａおよび下段型３１ｂのそれぞれの内部に流れる温調媒体の温度については特に限定されるものでは無いが、例えば５℃〜８０℃、好ましくは、３０℃から６０℃の間の範囲内で適宜選択することが可能である。なお、プリフォーム１１の大きさおよび形状に合わせて、図２に示すキャビティ型３１の下段型３１ｂを中段型とし、支持台３７にプリフォームに対応したキャビティを形成して下段型とし、その内部に温調媒体（冷却媒体）を流して、３段に分かれた構成としてもよい。

第一のエア導入部材３２は、中空で内部にエア流通孔が設けられた第一のロッド部材３３と、第一の嵌合コア（第一のブローコア部材）３４と、により構成されている。第一のロッド部材３３は第一の嵌合コア３４の内部に上下動可能に収容されている。第一のロッド部材３３の先端にはエアを噴出または吸引可能な第一の内方流通口３５が設けられている。エアの温度はプリフォーム１１や容器１０の肉厚に応じ、例えば約０℃〜約２０℃（常温）の範囲内で適宜設定される。第一の嵌合コア３４は、第一のエア導入部材３２がプリフォーム１１に挿入されると（気密可能に当接されると）、ネック部１２に嵌る（密接する）ように構成されている。これにより、プリフォーム１１の内部のエアがネック部１２から第一の嵌合コア３４の外側に漏れることを防止できる。第一のロッド部材３３と第一の嵌合コア３４との間の隙間は、プリフォーム１１に対しエアを給排するためのエア流通経路である。第一の嵌合コア３４の先端と第一のロッド部材３３とが形成する隙間が、エアを噴出または吸引可能な第一の外方流通口３６を構成する。第一の内方流通口３５および第一の外方流通口３６は、それぞれ送風口および排出口となり得る。

次に、図３を参照して、ブロー成形部２３について説明する。図３に示すように、ブロー成形部２３は、金型４０と第二のエア導入部材５０とを備える。金型（ブロー型）４０は、底型４２と、開閉可能な一対の割型（ブロー成形用キャビティ型）４３と、により構成されている。底型４２及び割型４３が型締めされることにより、容器１０の側面及び底面の外形が規定される。底型４２は割型４３の成形空間の下方中心に配置されている。

ブロー成形部２３が備える第二のエア導入部材５０は、第二のロッド部材５１と、第二の嵌合コア（第二のブローコア部材）５２と、により構成されている。第二のロッド部材５１は第二の嵌合コア５２の内部に上下動可能に収容されている。第二のロッド部材５１は延伸ロッドであり、先端にはプリフォーム１１の内底面に接触して延伸時の芯ズレを防止する当接部５５が設けられている。第二のロッド部材５１の外周面には、エアを噴出または吸引可能な第二の内方流通口５３が形成されている。第二の嵌合コア５２は、第二のエア導入部材５０がプリフォーム１１に挿入されると（気密可能に当接されると）、ネック部１２に嵌る（密接する）ように構成されている。これにより、プリフォーム１１の内部のエアがネック部１２から第二の嵌合コア５２の外側に漏れることを防止できる。第二のロッド部材５１と第二の嵌合コア５２との間の隙間は、プリフォーム１１に対しエアを給排するための流通経路である。第二の嵌合コア５２の先端と第二のロッド部材５１とが形成する隙間が、エアを噴出または吸引可能な第二の外方流通口５４を構成する。

第二のエア導入部材５０は、第二の外方流通口５４からプリフォーム１１の内部にエアを送り、第二の内方流通口５３からプリフォーム１１の外部へ排出することもできるように構成されている。第二の内方流通口５３および第二の外方流通口５４は、それぞれ送風口および排出口となり得る。

続いて、第一の実施形態に係る容器１０の製造方法について説明する。図４は、樹脂製の容器の製造方法のフローチャートを示す図である。本実施形態の容器１０は、プリフォーム１１を射出成形する射出成形工程Ｓ１と、プリフォーム１１を温調する温調工程Ｓ２と、温調されたプリフォーム１１をブロー成形して容器１０を製造するブロー成形工程Ｓ３と、を経て製造され、ネック部１２をネック型２７から開放することで容器１０が取り出される。

まず、射出成形工程Ｓ１について説明する。射出成形工程Ｓ１において、射出キャビティ型、射出コア型、ネック型等が型締めされることで形成されるプリフォーム形状の空間内に、射出装置２５から樹脂材料を流し込むことにより、プリフォーム１１を製造する。樹脂充填工程の終了直後または樹脂充填工程後に設けられた一定時間（最小限）の冷却工程後に射出成形部２１から温調部２２へとプリフォーム１１を移動させる。

射出成形工程Ｓ１では、始動時間ｔ１０（樹脂材料の射出が開始される時間）から第一の時間ｔ１１までの間、プリフォーム形状の空間内に樹脂材料を射出する（図５（ａ））。第一の時間ｔ１１（樹脂材料の流し込みを完了した時間）から第二の時間ｔ１２までの間、プリフォーム１１を第一の温度Ｔ１１から第二の温度Ｔ１２まで冷却する（図５（ａ））。第一の温度Ｔ１１は樹脂材料の融点以上の温度であり、例えばＰＥＴ樹脂では２７０〜３００℃とされる。始動時間ｔ１０から第一の時間ｔ１１は充填時間（射出時間）、第一の時間ｔ１１から第二の時間ｔ１２は冷却時間、始動時間ｔ１０から第二の時間ｔ１２は射出成形時間ＩＴ１１（充填時間（保圧時間を含む）＋冷却時間）となる。また、第二の時間ｔ１２から第三の時間ｔ１３（温調工程Ｓ２の開始時間）までの間、プリフォーム１１は第二の温度Ｔ１２から第三の温度Ｔ１３まで冷却される（図５（ａ））。第二の時間ｔ１２から第三の時間ｔ１３は各工程間のプリフォーム１１または容器１０の搬送時間ＤＴ１１であり、図５では射出成形部２１から温調部２２にプリフォーム１１を搬送する時間を示している。なお、成形機２０の構造上、工程間の搬送時間ＤＴ１１は全て同じ値になる。射出成形時間ＩＴ１１と搬送時間ＤＴ１１との合計時間が成形サイクル時間ＣＴ１１である。

樹脂材料の射出が完了してから樹脂材料を冷却する時間（第一の時間ｔ１１から第二の時間ｔ１２までの時間）は、樹脂材料を射出する時間（始動時間ｔ１０から第一の時間ｔ１１までの時間）に対して１／２以下であることが好ましい。また、樹脂材料の重量に応じて、射出成形工程において樹脂材料を冷却する時間は、樹脂材料を射出する時間に対してより短くすることができる。樹脂材料を冷却する時間は、樹脂材料を射出する時間に対して１／３以下であるとより好ましく、１／４以下であるとさらに好ましく、１／５以下であると特に好ましい。

次に、図２を参照して温調工程Ｓ２について説明する。まず、プリフォーム１１をキャビティ型３１のプリフォーム形状の空間内に収容する。続いて、キャビティ型３１に収容されたプリフォーム１１の内部に第一のエア導入部材３２を挿入する（気密可能に当接する）。そして、第一の内方流通口３５を閉栓した状態で第一のエア導入部材３２の第一の外方流通口３６からプリフォーム１１の内部にエアを送り、プリフォーム１１をキャビティ型３１の内壁に密着させる予備ブローを行う。次いで、第一の内方流通口３５を開栓し、第一の内方流通口３５からエアを導入しつつ、第一の外方流通口３６を介してプリフォーム１１の外部にエアを排出する冷却ブロー（クーリングブロー）を行う（図２）。このように、予備ブローと冷却ブローでは、エアの流れる方向を逆に設定するのが好ましい。この時、第一の内方流通口３５からエアが噴出し続けているため、プリフォーム１１は内部を流れるエアの対流により、内側から冷却される。また、プリフォーム１１はキャビティ型３１と接触し続けるため、外側からブロー成形に適した温度以下にならないように温度調整され、さらに、射出成形時に生じた偏温も低減される。なお、キャビティ型３１がプリフォーム形状の空間を有しているため、プリフォーム１１の形状は大きく変化しない。一定時間の冷却の後に、冷却されたプリフォーム１１をブロー成形部２３に移動させる。

なお、第一のエア導入部材３２のエアの流通方向は適宜変えることができる。例えば、図６に示すように、冷却ブローにおいて、第一の外方流通口３６からエアを送り、第一の内方流通口３５から排出するようにしてもよい。この際の予備ブローは、第一の外方流通口３６を閉栓させた状態で、第一の内方流通口３５からプリフォーム１１の内部にエアを送るのが好ましい。プリフォーム１１の下方側（底部側）の冷却強度を上げたい場合は、第一の内方流通口３５から第一の外方流通口３６の方向にエアを流す。プリフォーム１１の上方側（胴部側）の冷却強度を上げたい場合は、第一の外方流通口３６から第一の内方流通口３５の方向にエアを流す。なお、プリフォーム１１の特定部分を強く冷却し容器１０の特定部分の肉厚を大きくさせたい場合等には、予備ブローと冷却ブローとのエアの送風方向を同じに設定しても構わない。

ここで、再び図５を参照して、プリフォームの時間に対する温度の変化について説明する。温調工程Ｓ２では、第三の時間ｔ１３から第四の中間時間ｔ１４’までの間、プリフォーム１１を第三の温度Ｔ１３から第四の温度Ｔ１４まで冷却し、その後第四の時間ｔ１４までの間、第四の温度Ｔ１４でプリフォーム１１の温度を維持する（図５（ａ））。第四の温度Ｔ１４はブローに適した温度であり、例えばＰＥＴ樹脂の場合は９０℃〜１０５℃とされる。第三の時間ｔ１３から第四の時間ｔ１４までの時間は温調時間ＴＴ１１である。また、第四の温度Ｔ１４はプリフォームのブロー適温を示す。第四の中間時間ｔ１４’後第四の時間ｔ１４までの間、射出成形工程Ｓ１でのプリフォーム１１の成形（冷却）が完了するまで、温調工程Ｓ２での温調を続ける。なお、第四の温度Ｔ１４への到達時間が短くなった際は、第四の中間時間ｔ１４’の時点で冷却ブローを停止させても良い。なお、第四の温度Ｔ１４は低温の方がプリフォーム１１の延伸配向性が良好になり容器１０の強度（物性）を高めることができるため、９０〜９５℃とするのが望ましい。

次に、図３を参照してブロー成形工程Ｓ３について説明する。まず、底型４２が静止しており、割型４３が開いている状態の金型４０にプリフォーム１１を収容する。続いて、割型４３を閉じて（図３（ａ））、第二のエア導入部材５０を挿入する（気密可能に当接する）。この際、第二のロッド部材５１によりプリフォーム１１を図３における下方向に延伸する。そして、第二の外方流通口５４からプリフォーム１１の内部にエアを送る最終ブローにより、プリフォーム１１を容器１０の形状まで膨らませ、容器１０を製造する（図３（ｂ））。金型４０とプリフォーム１１との接触のみでは冷却不足となる場合は、第二の内方流通口５３からプリフォーム１１の内部にエアを送り、第二の外方流通口５４からプリフォームの外部にエアを排出するクーリングブローを最終ブロー後に行ってもよい。最終ブローが完了した後に、割型４３を開き容器１０を金型４０から開放する。

金型４０から引き抜かれた容器１０を、取出部２４（図１）に移動し、ネック部１２をネック型２７から開放することで容器１０を取り出す。以上の方法により、容器１０が製造される。

ところで、ホットパリソン式のプリフォーム１１を結晶性の熱可塑性樹脂（透明の非晶質状態と白濁した結晶質状態とになり得る樹脂）を材料として成形するとき、材料によっては冷却不足により白化してしまう場合がある。例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を材料とした場合、結晶化が促進される温度帯（１２０℃から２００℃）で徐冷（例えば室温で数十秒冷却）してしまうと、球晶生成による結晶化が生じ、白化（白濁）する傾向を示す。そのため、従来は射出成形型（射出キャビティ型や射出コア型、ネック型）を急冷（例えば１０℃で５秒）して、上記結晶化温度帯の通過時間を短くして射出成形工程において十分に冷却させる手段をとり、ＰＥＴ製プリフォーム１１の結晶化（白化）を抑制していた。つまり、図５（ｂ）に示すように、従来の樹脂製の容器の製造方法では、射出成形工程において、第一の時間ｔ２１から第二の時間ｔ２２までの間、プリフォームを第一の温度Ｔ２１から第四の温度Ｔ２４（ブロー成形のための適当な温度で、例えば９０〜１０５℃）よりも低いか略同程度の第二の温度Ｔ２２まで冷却していた。そして、温調工程において、第三の時間ｔ２３から第四の中間時間ｔ２４’までの間、プリフォームを第三の温度Ｔ２３から第四の温度Ｔ２４まで昇温して、その後第四の時間ｔ２４までの間、第四の温度Ｔ２４でプリフォーム１１の温度を維持していた（図５（ｂ））。このため、射出成形工程における冷却時間が長くなり、結果的に容器の成形サイクル時間ＣＴ２１が長くなっていた。また肉厚が大きい容器を成形する場合には、プリフォームの冷却に時間がさらに必要となり、より容器の成形サイクル時間ＣＴ２１が長くなっていた（図５（ｂ））。また、結晶化しづらいように改質された特殊なＰＥＴ樹脂（コポリエステル：コポリマー）を用いれば、プリフォーム１１の射出成形部での冷却時間をある程度短縮しつつ、白化が抑制されたプリフォームや容器の製造が可能である。しかし、この特殊なＰＥＴ樹脂は汎用的な（通常の）ＰＥＴ樹脂と比べて価格が非常に高く、汎用的な容器を大規模生産する場合は好ましくない。

本実施形態の樹脂製の容器１０の製造方法によれば、射出成形工程Ｓ１においてプリフォーム１１の冷却工程をほとんど無くし、温調工程Ｓ２にプリフォーム１１の冷却工程を移している。温調工程Ｓ２では、プリフォーム１１をキャビティ型３１に密着させてプリフォーム１１の外面を効果的に温調できる。さらに、エアがプリフォーム１１の内部に閉じ込められずに流れ続けることで対流が生じるため、プリフォーム１１の内面を同時に冷却することができる。温調工程Ｓ２でプリフォーム１１の温調と冷却を行えるため、射出成形工程Ｓ１においてプリフォーム１１を高温の状態でも離形することができ、次のプリフォーム１１の成形を早く開始することができる。すなわち、成形サイクル時間ＣＴ１１を短縮しつつ最終成形品を良好に成形することができる。また、特殊なＰＥＴ樹脂を用いずに汎用的なＰＥＴ樹脂を用いても、短い成形サイクルで白化していない容器を成形することができる。

ところで、特許文献４では、射出成形工程での早期離型を可能にするため、プリフォームの胴部形状を薄く設計している。これは、温調工程が無いブロー成形機において成形サイクルを短縮化する策としては効果的である。しかし、プリフォーム形状を薄くすると、容器１０の物性や外観が悪くなる虞がある。ここで、同一の重量で胴部の肉厚が異なるプリフォームから同一形状の容器を製造する場合を説明する。図７（ａ）は４０ｇの二つのプリフォーム（左側は薄肉、右側は通常の肉厚）と、それぞれのプリフォームよりブロー成形される容器の外形（二点鎖線）のイメージ図を示している。薄肉のプリフォームは胴部を薄くした分、縦軸方向に長くなる（図７（ａ）の左側）。この結果、薄いプリフォームの縦軸方向の延伸倍率は、通常の肉厚のプリフォームと比べて小さくなる。一般的に、延伸倍率（配向延伸度）が高いほど、容器の強度（落下等に対する衝撃強度、剛性度、引っ張り強さ、等）やバリア性は高くなる。つまり、薄肉プリフォームから成形された容器は、通常の肉厚のプリフォームから成形される容器と比べて物性が悪くなる。また、延伸倍率が小さくなると容器の肉厚調整も難しくなり、容器の偏肉度合や外観も悪くなり易い。薄肉プリフォーム（図７（ａ）の左側）はプリフォームの均温化の面でも、通常の肉厚のプリフォーム（図７（ａ）の右側）より劣る。図７（ｂ）は肉厚が異なるプリフォームの熱交換のイメージ図である。通常の肉厚のプリフォームに比べ、薄肉プリフォームの内層部（コア部）の熱量は小さいため、温度の低い表面層（スキン層）との熱の移動度合（熱交換性）が悪くなる。この結果、薄肉プリフォームは通常の肉厚のプリフォームと比べて均温化しづらく、容器の偏肉度合が大きくなり易い。

これに対し、本実施形態では、温調部２２で効率的にプリフォーム１１を冷却させることができるため、特許文献４と異なり容器形状に合わせ最適な肉厚分布を持つように設計されたプリフォームを用いても、成形サイクル時間ＣＴ１１を短縮させることができる。また、容器の物性の低下や白化の虞も小さく、汎用性が高い。

なお、本発明で用いられるプリフォーム１１は、胴部の平均肉厚が２．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下（好ましくは２．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下）となるように設定されるのが望ましい。また、容器１０のプリフォーム１１に対する縦延伸倍率が１．１倍以上４．０倍以下（好ましくは１．１倍以上１．２倍以下または１．９倍以上４．０倍以下）、横延伸倍率が１．１倍以上４．０倍以下（好ましくは１．１倍以上１．８倍以下または３．０倍以上４．０倍以下）となるように設定されるのが望ましい。また、容器１０の縦軸中心線を含む断面の面積の、プリフォーム１１の縦軸中心線含む断面の面積に対する面積倍率（縦断面の面積倍率）が１．２倍以上１６.０倍以下（好ましくは１．２倍以上１０．０倍以下）となるように設定されるのが望ましい。特に、縦延伸倍率が約２．５倍、横延伸倍率が約４．０倍、面積倍率が約１０．０倍に設定されるとなお好ましい。プリフォーム１１の成形条件の値を上記のように設定することにより、汎用的な（通常の）ＰＥＴ樹脂からプリフォーム１１を成形して上記の温調方法を実施することで、強度（物性）が高く白化（白濁化）が抑制された容器１０を好適に製造することが可能になる。

（第一の実施形態の実施例）
以下、第一の実施形態の実施例について説明する。なお、本発明の技術的範囲は本実施例に限定されない。本発明の技術的範囲は、請求の範囲に記載の範囲またはそれと均等の範囲において定められる。

第一の実施形態において説明された構成を備える成形機２０を使用して、例１、例２および例３のＰＥＴ製の容器の製造試験を実施した。それぞれの例における、プリフォームの肉厚（胴部の平均厚）、サイクル時間、容器の重量および容器の内容量は、表１に示すとおりである。それぞれの例における、射出成形工程の樹脂材料を射出する時間、射出完了後に金型内でプリフォームを冷却する時間および射出成形部の射出キャビティ型内のチラー温度（冷却媒体（チラー水）の温度）は、表１に示すとおりである。それぞれに例における、温調工程のプリフォームのブロー時間ならびにキャビティ型の上段温調ＰＯＴ、中段温調ＰＯＴおよび下段温調ＰＯＴの温度は表１に示すとおりである。なお、例１においては中段温調ＰＯＴを設けない２段式のキャビティ型を使用し、例２および例３では３段式のキャビティ型を使用した。

例１、例２および例３の製造試験において、プリフォームの白化は発生せず、良好な形状の容器を製造することができた。また、温調工程において予備ブローおよび冷却ブローによる冷却を行わない条件で、プリフォームの白化が発生しないように射出成形工程での冷却を行った場合と比較して、例１では２４．３％、例２では１３．０％、例３では３７．５％のサイクル時間の短縮が実現できた。プリフォームの肉厚が大きく、重量が大きい場合は射出成形工程での冷却の時間が長くなるところ、例３では特にサイクル時間の短縮が実現できた。

（第二の実施形態）
続いて、本発明の実施形態の別の例（第二の実施形態）について、図１、図４および図８〜図１０を参照して説明する。第二の実施形態に係る成形機１２０（図１）は、温調部１２２の金型ユニット１３０のキャビティ型１３１の構成と、ブロー成形部１２３が備える金型１４０および第二のエア導入部材１５０の構成と、が異なる以外は第一の実施形態に係る成形機２０と同一の又は似た構成である。したがって、同一の又は似た構成については同一の符号を付して説明を省略する。以下では、第一の実施形態と相違する温調部１２２とブロー成形部１２３のみを抜粋して説明する。

まず図８を参照して、温調部１２２について詳細に説明する。図８は、温調部１２２におけるプリフォーム１１の温調の様子を（ａ）から（ｄ）にかけて示す断面模式図である。図８（ａ）〜図８（ｄ）の各段階の詳細は後述する。温調部１２２は温調ブローを行うための、プリフォーム１１を収容するキャビティ型１３１と、第一のエア導入部材３２と、を備える金型ユニット１３０を備えている。キャビティ型１３１は、射出成形部２１で製造されたプリフォーム１１よりも大きい空間を規定する割型である。キャビティ型１３１は、その内部に温調媒体（冷却媒体）が流れており、温度を低く保っている。温調媒体（冷却媒体）の温度については特に限定されるものでは無いが、例えば５℃〜８０℃の間、好ましくは５℃〜３０℃の間、更に好適には１０℃±５℃の範囲内で適宜選択することが可能である。第一のエア導入部材３２の構成は、第一の実施形態と同様である。

続いて図９を参照して、ブロー成形部１２３について詳細に説明する。図９は、ブロー成形部１２３におけるプリフォーム１１から容器１０を製造するブロー成形の様子を（ａ）から（ｄ）にかけて示す断面模式図である。（ａ）〜（ｄ）の各段階の詳細は後述する。ブロー成形部１２３が備える金型（ブロー型ユニット）１４０は、肩型１４１と、底型１４２と、ベース型（胴部型）１４３と、により構成されている。底型１４２及びベース型１４３は互いに連結されており、容器１０の側面及び底面の外形を規定する。底型１４２およびベース型１４３はそれらの下端部において第二の固定板１４５に連結されている。ベース型１４３は略円筒状の成形空間を有する割型でない単一構造の金型として構成されており、図９における上下方向に移動可能である。また、ベース型１４３の成形空間の内壁面はテーパー状になっており、上部空間の直径の方が下部空間の直径より大きい。肩型１４１は一対の割型からなり、それらは各々、図９における左右何れかの端部で第一の固定板１４４に連結されている。第一の固定板１４４は図示しない型開閉機構に連結されており、肩型１４１は図９における左右方向に移動可能である。肩型１４１は、閉じた状態でネック型２７に嵌合してプリフォーム１１の肩に接するかまたは近づき、容器１０の肩の外形を規定する。また、肩型１４１の両側（図９の紙面の手前と奥の側）には図示しない圧受部材が配され、おのおの第一の固定板１４４に連結されている。

ブロー成形部２３が備える第二のエア導入部材１５０は、第二のロッド部材１５１を除き、第一の実施形態と同じである。第二のロッド部材１５１は内部にエア流通孔をそなえている点は第一の実施形態と同じであるが、その先端にはプリフォーム１１の内底面と接触する当接部がなく、代わりにエアを噴出または吸引可能な第二の内方流通口１５３が設けられている。

本実施形態の成形機１２０は、上げ底で肉厚が大きい容器１０を製造する。プリフォーム１１から容器１０への延伸倍率は意図的に低く設定されている。プリフォーム１１は肉厚が大きく、その胴部の厚みとしては例えば３．０〜１２．０ｍｍ、好ましくは４．０〜８．０ｍｍとしてもよい。また、容器１０の充填容量は例えば３０〜１００ｍＬとしてもよい。

続いて、第二の実施形態に係る容器１０の製造方法について説明する。第二の実施形態に係る容器１０の製造方法は、第一の実施形態と同様に、プリフォーム１１を射出成形する射出成形工程Ｓ１０１と、プリフォーム１１を温調する温調工程Ｓ１０２と、温調されたプリフォーム１１をブロー成形して容器１０を製造するブロー成形工程Ｓ１０３と、を経て製造され（図４）、ネック部１２をネック型２７から開放することで容器１０が取り出される。

射出成形工程Ｓ１０１は、第一の実施形態の射出成形工程Ｓ１と同様の操作に従う。ここで、図１０を参照して、射出成形工程Ｓ１０１におけるプリフォームの時間に対する温度の変化について説明する。図１０は第二の実施形態および参考例におけるプリフォームの時間に対する温度の変化を示す図であり、（ａ）は第二の実施形態、（ｂ）は参考例を示している。射出成形工程Ｓ１０１では、第一の時間ｔ３１（樹脂材料の流し込みを完了した時間）から第二の時間ｔ３２までの間、プリフォーム１１を第一の温度Ｔ３１から第二の温度Ｔ３２まで冷却する（図１０（ａ））。第一の温度Ｔ３１は樹脂材料の融点以上の温度であり、例えばＰＥＴ樹脂では２７０〜３００℃とされる。始動時間ｔ３０から第一の時間ｔ３１は充填時間（射出時間）、第一の時間ｔ３１から第二の時間ｔ３２は冷却時間、始動時間ｔ３０から第二の時間ｔ３２は射出成形時間ＩＴ３１（充填時間（保圧時間を含む）＋冷却時間）となる。また、第二の時間ｔ３２から第三の時間ｔ３３（温調工程Ｓ１０２の開始時間）までの間、プリフォーム１１は第二の温度Ｔ３２から第三の温度Ｔ３３まで冷却される（図１０（ａ））。第二の時間ｔ３２から第三の時間ｔ３３は各工程間のプリフォーム１１または容器１０の搬送時間ＤＴ３１であり、図１０では射出成形部２１から温調部１２１にプリフォーム１１を搬送する時間を示している。なお、成形機１２０の構造上、工程間の搬送時間ＤＴ３１は全て同じ値になる。射出成形時間ＩＴ３１と搬送時間ＤＴ３１との合計時間が成形サイクル時間ＣＴ３１である。

次に、図８を参照して温調工程Ｓ１０２について説明する。まず、プリフォーム１１を開いているキャビティ型１３１の間に移動させ、キャビティ型１３１を閉じてキャビティ型１３１にプリフォーム１１を収容する（図８（ａ））。続いて、キャビティ型１３１に収容されたプリフォーム１１の内部に第一のエア導入部材３２を挿入する（気密可能に当接する）（図８（ｂ））。そして、第一の外方流通口３６を閉栓した状態で第一のエア導入部材３２の第一の内方流通口３５からプリフォーム１１の内部にエアを送り、プリフォーム１１を膨らませてキャビティ型１３１の内壁に密着させる予備ブローを行う。次いで、第一の外方流通口３６を開栓し、第一のエア導入部材３２の第一の外方流通口３６からエアをプリフォーム１１の外部に排出して冷却ブローを行う（図８（ｃ））。この時、第一の内方流通口３５からエアが噴出し続けているため、プリフォーム１１は内部を流れるエアにより、内側からも冷却される。一定時間の冷却の後にキャビティ型１３１を開き（図８（ｄ））、膨らんだプリフォーム１１をブロー成形部１２３に移動させる。

ここで、再び図１０を参照して、プリフォームの時間に対する温度の変化について説明する。温調工程Ｓ１０２では、第三の時間ｔ３３から第四の中間時間ｔ３４’までの間、プリフォーム１１を第三の温度Ｔ３３から第四の温度Ｔ３４まで冷却し、その後第四の時間ｔ３４までの間、第四の温度Ｔ３４でプリフォーム１１の温度を維持する（図１０（ａ））。第四の温度Ｔ１４はブロー成形に適した温度であり、例えばＰＥＴ樹脂の場合は９０℃〜１０５℃とされる（第一の実施形態と同様に、９０〜９５℃とさせるのが望ましい）。第四の時間ｔ３４後、射出成形工程Ｓ１０１でのプリフォームの冷却が完了するまで、温調工程Ｓ１０２での冷却を続ける。

次に、図９を参照してブロー成形工程Ｓ１０３について説明する。まず、底型１４２及びベース型１４３が静止しており、肩型１４１が開いている状態の金型１４０にプリフォーム１１を収容する（図９（ａ））。続いて、肩型１４１を閉じてネック型２７に嵌合させて、第二のエア導入部材１５０を挿入する（気密可能に当接する）（図９（ｂ））。そして、第二の外方流通口５４からプリフォーム１１の内部にエアを送る最終ブローにより、プリフォーム１１を容器１０の形状まで膨らませる。その後、第二の内方流通口１５３からプリフォーム１１の内部にエアを送り、第二の外方流通口５４からプリフォームの外部にエアを排出するクーリングブローにより、容器１０を製造する（図９（ｃ））。最終ブローおよびクーリングブローが完了した後に、底型１４２とベース型１４３を若干下降させ、次いで、肩型１４１を開き容器１０を金型１４０から引き抜く。なお、金型１４０とプリフォーム１１との接触のみで冷却が十分にされる場合は、クーリングブローを省略してもよい。

金型１４０から引き抜かれた容器１０を、取出部２４に移動し、ネック部１２をネック型２７から開放することで容器１０を取り出す。以上の方法により、容器１０が製造される。

ところで、図１０（ｂ）に示すように、従来の樹脂製の容器の製造方法では、射出成形工程において、第一の時間ｔ４１（樹脂材料の流し込みを終えた時間）から第二の時間ｔ４２までの間、プリフォームを第一の温度Ｔ４１から第四の温度Ｔ４４よりも低いか略同程度の第二の温度Ｔ４２まで冷却していた。そして、温調工程において、第三の時間ｔ４３から第四の時間ｔ４４までの間、プリフォームを第三の温度Ｔ４３から第四の温度Ｔ４４まで昇温していた。このため、射出成形工程における冷却時間が長くなり、結果的に容器の成形サイクル時間ＣＴ４１が長くなっていた。また肉厚が大きい容器を成形する場合には、プリフォームの冷却に時間がさらに必要なり、より容器の成形サイクル時間ＣＴ４１が長くなっていた。

本実施形態の樹脂製の容器１０の製造方法によれば、射出成形工程Ｓ１０１においてプリフォーム１１を冷却するだけでなく、温調工程Ｓ１０２においてもプリフォーム１１を冷却することができる。特に、温調工程Ｓ１０２において、プリフォーム１１の内部にエアを送ることでプリフォーム１１を膨らませてキャビティ型１３１に密着させることができ、プリフォーム１１の外面を効果的に冷却させつつ、適切な外形のプリフォーム１１を得ることができる。さらに、エアがプリフォーム１１の内部に閉じ込められずに流れ続けることで対流が生じるため、プリフォーム１１の内面も同時に冷却することができ、従来に比べて早くプリフォーム１１を冷却することができる。そして、温調工程Ｓ１０２における冷却により射出成形工程Ｓ１０１においてプリフォーム１１を高温の状態でも離形することができ、次のプリフォーム１１の成形を早く開始することができる。すなわち、射出成形工程Ｓ１０１と温調工程Ｓ１０２とにより協働してプリフォーム１１を効果的に冷却することができ、成形サイクル時間ＣＴ３１を短縮しつつ最終成形品を良好に成形することができる。

また、肉厚が大きいプリフォーム１１は、片側からプリフォーム１１の外壁を冷却しても、外壁の内部及び冷却されている側の反対側が冷却されにくく、ブロー成形のための適温まで冷却するために長い時間を必要としていた。本実施形態の樹脂製の容器１０の製造方法によれば、温調工程Ｓ１０２にてプリフォーム１１の外面を効果的に冷却させつつ、適切な外形（容器１０に近い外形）の薄肉化されたプリフォーム１１を得ることができ、さらに、プリフォーム１１の内面も同時に冷却することができるので、従来に比べて肉厚が大きいプリフォーム１１を効果的に早く冷却することができる。そして、温調工程Ｓ１０２における冷却により射出成形工程Ｓ１０１においてプリフォーム１１を高温の状態で離形して次工程に移すことができ、次のプリフォーム１１の成形を早く開始して成形サイクルを短縮しつつ最終成形品を良好に成形することができる。

また、本実施形態の金型ユニット１３０によれば、第一の内方流通口３５と第一の外方流通口３６とを備える第一のエア導入部材３２を備えることにより、エアをプリフォーム１１の内部に閉じ込めずに流れ続けさせることで対流を生じさせることができる。これにより、プリフォーム１１の内面から効果的にプリフォーム１１を冷却することができる。また、エアによりプリフォーム１１を膨らませてキャビティ型１３１に密着させることができ、プリフォーム１１の外面を効果的に冷却させつつ、適切な外形のプリフォーム１１を得ることができる。

また、本実施形態の金型ユニット１３０によれば、プリフォーム１１の外面を効果的に冷却させつつ、適切な外形のプリフォーム１１を得ることができ、さらに、プリフォーム１１の内面も同時に冷却することができるので、従来に比べて肉厚が大きいプリフォーム１１を効果的に早く冷却することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所等は、本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

上記実施形態のブロー成形部において、クーリングブローに使用される第二のロッド部材５１を説明したが、プリフォーム１１を容器１０へ適切に膨らませることができる態様のブロー装置であれば使用することができる。例えば、第二の内方流通口５３と第二の外方流通口５４とでエアの送風と排出とが入れ替わる態様でなくてもよい。

なお、射出成形部の金型の型開閉方向は鉛直方向（縦方向）が望ましい。仮に型開閉方向が水平方向（横方向）であると、射出成形部で離型されるプリフォームが従来より高温で高い軟化状態にある関係上、温調部への搬送途中で水平方向に延在するプリフォームの底部側が重心の関係から鉛直下方側に曲り、正常な形状で冷却ブローが実施できない可能性があるからである。一方、射出成形部の金型の型開閉方向が鉛直方向（縦方向）である場合は、このような曲り変形が生じず、正常な形状のプリフォームに対して冷却ブローが実施できる。

なお、本願は、２０１７年１０月１９日付で出願された日本国特許出願（特願２０１７−２０２７１６）に基づいており、その全体が引用により援用される。また、ここに引用されるすべての参照は全体として取り込まれる。

１０：容器、１１：プリフォーム、１２：ネック部、２０，１２０：成形機、２１：射出成形部、２２，１２２：温調部、２３，１２３：ブロー成形部、２４：取出部、２５：射出装置、２６：搬送手段、２７：ネック型、３０，１３０：金型ユニット、３１，１３１：キャビティ型、３２：第一のエア導入部材、３３：第一のロッド部材、３４：第一の嵌合コア（第一のブローコア部材）、３５：第一の内方流通口、３６：第一の外方流通口、４０，１４０：金型、１４１：肩型、４２，１４２：底型、４３：割型、１４３：ベース型、５０，１５０：第二のエア導入部材、５１，１５１：第二のロッド部材、５２：第二の嵌合コア（第二のブローコア部材）、５３，１５３：第二の内方流通口、５４：第二の外方流通口

Claims

樹脂製の有底のプリフォームを射出成形する射出成形工程と、
前記射出成形工程で製造された前記プリフォームを温調する温調工程と、
温調された前記プリフォームをブロー成形して樹脂製の容器を製造するブロー成形工程と、を有する樹脂製の容器の製造方法であって、
前記温調工程において、
前記プリフォームをキャビティ型に収容し、
前記プリフォームにエア導入部材を気密可能に当接し、
前記エア導入部材の送風口から前記プリフォームの内部にエアを送り、前記エア導入部材の排出口から前記エアを前記プリフォームの外部に排出することで、前記プリフォームを前記キャビティ型の内壁に密着させて前記プリフォームを冷却する、樹脂製の容器の製造方法。
前記キャビティ型には温調媒体が流されており、
前記温調工程では前記キャビティ型との密着により前記プリフォームを外側から温調し、
前記エア導入部材からのエアの対流により前記プリフォームを内側から冷却する、
請求項１に記載の樹脂製の容器の製造方法。
樹脂製の有底のプリフォームを収容するキャビティ型と、
前記プリフォームに気密可能に当接されてエアを前記プリフォームの内部に送るエア導入部材と、を備える、プリフォームの温調工程に使用される金型ユニットであって、
前記エア導入部材は、
前記エアを前記プリフォームの内部に送る送風口と、
前記エアを前記プリフォームの外部へ排出する排出口と、
を備える、金型ユニット。
前記キャビティ型は割型ではない固定式の構造である、請求項３に記載の金型ユニット。
射出成形部と、温調部と、ブロー成形部とを備え、
前記温調部が、請求項３または請求項４に記載の金型ユニットを備える、
ブロー成形機。