JPH0137252B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、プラスチツクの中空成形体を中空成
形、特に延伸中空成形するに先立つて行う、パリ
ソンの温度調整方法の改良に関する。

びんおよびその他の中空容器のような延伸配向
したプラスチツクからなる中空成形体（以下、
「中空容器」の語で総称する）は、一般に、有底
片端開口のパリソン（プラスチツク予備成形体）
を、射出成形、押出成形または圧縮成形等の成形
方法により得て、これを延伸配向を伴う成形に適
する温度まで温度調整したのち延伸中空成形する
ことによつて製造される。一連の成形工程を経て
得られる中空容器の良否、特に肉厚分布および延
伸配向度の分布は、延伸中空成形を行う直前のパ
リソンの温度制御の良否に大いに依存することが
知られている。

パリソンを所望の温度に制御する方法として
は、現在、主として二通りの方法が採られてい
る。

その一つは、一般にコールドパリソン方式と呼
ばれる方法である。これは、パリソンを成形後、
室温又は室温付近まで冷却し、その後、均一加熱
効果を高めるために軸心を中心に自転させながら
赤外線加熱器の中を通過させ、所望の温度に達し
たら延伸成形用金型中に移してここで延伸成形す
る方法である。この方法を実施するための装置と
しては、たとえばGildemeister Corpoplast
Mashine社のGCB4−１、Cincinnati Milacron
社のRHB−５、Dynaplast社のCo−Blowシステ
ムなどが知られ、またこの型に属する方法は特開
昭55−90318号公報にも記載されている。

他の一つはホツトパリソン方式と呼ばれる方法
であり、パリソンを成形後、成形時の予熱を利用
し、室温まで冷却することなく、延伸中空成形に
適する温度に達せしめ、延伸成形用金型中に移動
し、ここで延伸成形する方法である。この方法を
実施するための装置としては、たとえばBekum
社のBMO−４、KAUTex社のKEB−２などが
知られており、またこの型に属する方法ないし装
置は、たとえば特公昭55−25970号、実公昭53−
5111号、特開昭55−81119号公報などに記載され
ている。これらのホツトパリソン方式を用いる方
法では、成形されたパリソンは自転することな
く、パリソンの成形型自体の中で、あるいは別の
温度調節用型又は加熱ポツト中に導入されて、そ
こでこれら型ないしポツトのキヤビテイ型表面に
接触するか又は近接した状態で温度調節される。

しかしながら、その後の延伸中空成形を効率的
に実施すべく、パリソンを適切に温度調節するこ
とは必ずしも容易なことではない。

まず、このようなパリソンの温度調節を困難に
する要因の一つとして、パリソン成形における偏
肉がある。すなわち、肉厚が周方向に関して均一
な円筒形状のパリソンを成形することは、実用的
な普通の成形方法では困難である。特に多数個取
り仕様で射出成形によりパリソンを成形すること
は広く行われているが、この場合、均一な肉厚の
パリソンを得るためには個々の射出成形型につい
てきびしい精度の仕上げならびに管理が必要であ
る。本発明者の研究によれば、例えば、2.5mmの
肉厚を有する長さ約180mmのポリエチレンテレフ
タレート（以下、単に「ポリエステル」という）
製のパリソンを射出成形する場合、円周方向の肉
厚の差（偏肉）を0.05〜0.2mm程度にすることは
比較的容易であるが、0.05mm以下に抑えることは
極めてて困難であり、またこのとき既にパリソン
の偏肉による温度差が生ずる。しかも、このよう
な0.05〜0.2mmに結ぶ偏肉を有するパリソンを、
従来の加熱・冷却方法で所望の温度に調節しよう
とする場合、伝熱特性の悪いプラスチツクからな
るパリソンにおいては肉厚の差が温度差となつて
現われる。もつとも長時間にわたる温度調節を行
えば、偏肉による温度差を解消することができ
る。しかし、このような長時間の温度調節は、成
形サイクル全体の高速化を妨げ、経済的に不利で
ある。

パリソンの温度調節を困難にする第２の要因
は、パリソンの縦（あるいは長さ）方向に生ずる
温度差である。すなわち、たとえば結晶性である
ポリエステル製のパリソンを射出成形する場合、
たとえば260〜280℃に加熱溶融した樹脂をコア型
およびキヤビテイ型よりなる射出成形金型中に射
出して約15〜30秒という短時間の間に90〜120℃
程度の温度まで急冷する必要があるが、この際、
射出成形金型の冷却の不均一性、設計上からくる
寸法の不均一性及び樹脂の流入過程の相異により
通常３〜10℃程度の温度差がパリソンの縦方向に
生ずる。パリソン成形、温度調節および中空成形
を一貫して行うホツトパリソン方式では、このよ
うな成形後のパリソンに生ずる温度差を温度調節
の際に補正する必要がある。

温度調節を困難にする第３の要因は、延伸中空
成形を経て均一ないしは所望の肉厚分布の中空容
器を得るために最適なパリソンの温度分布は必ず
しも均一な温度分布ではないということである。
たとえばポリエステル製の中空容器を製造する場
合、口部および底部に相当するパリソンは120〜
140℃とし、特に延伸効果を必要とする中心部に
おいては100℃以下に温度調節することが必要な
場合がある。従来の温度調節方法では、調節型の
縦方向の伝熱のため、このような温度分布を形成
することは困難であつた。

上述した従来のパリソンの温度調節法に伴う困
難性は、パリソン各部分を所望の異なる程度に加
熱あるいは冷却できないために生ずる。特に従来
パリソンの円周方向に存在する肉厚の差に対応し
て、これを補正するように効果的に加熱あるいは
冷却する方法に関しては未だ満足できるものがな
い。これは、特開昭55−81119号又は実開昭53−
5111号各公報に記載された温度調節型についても
然りである。

本発明は、上述の問題を解決し、パリソン各部
を周方向に関しても又縦方向に関しても所望の程
度に加熱又は冷却し、所望の温度・分布を短時間
に達成することの可能なパリソンの温度調整方法
を提供することを目的とする。

本発明者の研究によれば、上述の目的は、パリ
ソンを包囲する温度調整型の筒状キヤビテイ表層
部に周方向ならびに縦方向に区分して、層状ペル
チエ熱電素子を配設して、温度調節することによ
り達成されることが見出された、より詳しくは、
本発明のパリソンの温度調整方法は、パリソンを
中空成形するに先立つて温度調整するに際して、
該温度調整を、通電方向を逆転することにより発
熱および吸熱が可能で且つ独立に制御可能な複数
の層状ペルチエ熱電素子を温度調整型の筒状キヤ
ビテイ表面又は表面下部に該筒状キヤビテイの周
方向および縦方向に沿つて配設してなる温度調整
型内において行い、パリソン各部に異なる程度の
加熱及び／又は冷却を行うことを特徴とするもの
である。

以下、本発明をその一実施態様について、図面
を参照しつつ更に説明する。

第１図は、射出成形によりパリソンを製造し、
次いでこのパリソンを温度調整した後、中空成形
を連続して行う延伸中空容器の一貫成形方法、例
えば日精樹脂工業製のASBと称する成形機を用
いて行う方法の、パリソン温度調整工程に本発明
方法を適用するときに用いる温度調整用金型の縦
方向断面図であり、第２図は第１図のＡ−A′線
に沿つて取つた断面図である。

第１図および第２図を参照して、射出成形によ
つて得られたパリソン１は、口部キヤビテイ型２
およびターンテーブル３によつて温度調整用型４
内に収容される。温度調整型４の基材金属ブロツ
ク５上には、パリソン１を包囲するように周方向
に６個且つ縦方向に５段、底部に１個、計31個の
層状ペルチエ熱電素子６を配列して固定用ネジ
（図示せず）を介してブロツク５に固定し、その
上に表面金属層７を設けてキヤビテイ表面を形成
する。なお、８は必要に応じて併用する内部加熱
用ロツドヒーターである。

個々の層状ペルチエ熱電素子６は、第３図にそ
の模式断面構造を示すように、複数のｎ型半導体
６１とｐ型半導体６２とを交互に平面的に並べ、
その表裏面で交互に導電体６３により直列接合し
てなる接合半導体接合体６４を一体の絶縁層６５
で挾持した構造を有するものである。そして、こ
の熱電素子６は、導線６６（第１図および第２図
で図示せず）を介して、直流電源６７に接続する
と、ペルチエ効果が起り導電体６３を通じてｐ型
半導体６２からｎ型半導体へと電子の流れる面６
８では吸熱が起り、逆に流れる面６９では放熱が
起る。そして、この吸熱面６８と放熱面６９との
関係は、半導体接合体６４への通電方向を逆にす
れば逆になる。したがつて、第１図および第２図
の温度調整用型において、個々の熱電素子６を独
立に制御可能に結線しておけば、個々の熱電素子
６は、それぞれその必要に応じて、又必要なとき
に加熱素子または冷却素子のいずれとしても機能
させることができる。更にこの熱電素子６は、
個々の半導体６１，６２の厚みは１mm以下であ
り、全体としても２〜５mm以下に抑えられる上、
その面６８と６９の間では必要なら約70℃もの温
度差を与えることができ、しかもこの温度差は熱
電素子６を重ねて使用することにより更に増加す
ることができ、素子自体の熱容量は非常に小さい
ため急速な温度の昇降が可能であるという特性を
有し、本発明の目的に最適である。

なお、基材金属ブロツク５間の熱伝導を防止し
て縦方向の温度差の実現を容易にするために、こ
れらブロツク間に断熱層（図示せず）を挿入する
ことも可能である。また第１図および第２図の例
においては、それぞれ６個の熱電素子６を設けた
ドーナツ状の基材金属ブロツク５を５段（１つの
熱電素子を設けた底部にブロツクを含めて６段）
に積み重ねて円柱状に一体化しているが、個々の
基材金属ブロツク５に設けられる熱電素子６の数
ならびにブロツク５の段数は必要に応じて増減可
能なことは勿論である。

第１図〜第３図で説明した温度調整型を用いる
本発明法の一実施態様を説明すると、たとえば前
記したASB成形装置において、ポリエステル樹
脂を射出成形してパリソンを得る場合、ポリエス
テル樹脂の結晶化を極力防止するために、パリソ
ンを溶融温度から90〜120℃の温度へと約15〜30
秒間に約140〜190℃も温度降下させる必要があ
る。この際、たとえば約2.5mmの肉厚のパリソン
を成形すると周方向に偏肉が約0.1〜0.2mm発生
し、これにともない表面温度で３〜６℃の温度差
が実測される。また、パリソンの縦方向にも前述
したように冷却の不均一性、金型設計精度等の原
因により約３〜10℃の温度差が生成する。

本発明では、このようなパリソンの周方向なら
びに縦方向の温度差を、個々の熱電素子６に持た
せる冷却あるいは加熱容量を異らせることにより
補償し、たとえば90〜110゜付近の延伸適性温度に
均一化することができる。上述したようなパリソ
ンの偏肉に基因する周方向温度差ならびに縦方向
温度差は、同一の射出成形金型について一定の傾
向で生ずるので、個々の熱電素子の加熱・冷却容
量は、引き続く延伸中空成形において最良の結果
が得られるように予め試行錯誤的に決定しておけ
ばよい。

必要に応じてキヤビテイ表面温度を測定し、こ
れを一定化しあるいはプログラム化して制御する
ように、熱電素子６への入力を調節することもで
きる。そのための温度センサーは、たとえばキヤ
ビテイ表面金属層７の第２図にＳ点として示すよ
うな位置に設置すれば良い。温度センサーとして
は、小型で熱容量の小さいものが配線（図示せ
ず）、及び応答性の面より良好で例えば線径0.12
mmのクロメルアルメル熱電対を使用することがで
きる。温度センサーによる出力信号に基づいてキ
ヤビテイ表面温度を制御する方法としては、予め
延伸中空成形における製品容器の肉厚分布あるい
は延伸性等の成形性の観点よりキヤビテイ表面温
度を各部分毎に設定し、この設定値の出力変換信
号と温度センサー出力信号を適当な増巾回路を介
してコンパレータ回路で比較し、この比較信号に
基づいて熱電素子へ入力される電圧値あるいは電
流値を制御したり、定電圧電源を使用してオン−
オフ制御あるいは極性変化により入力制御を行え
ばよい。

次に日精樹脂工業社製ASB150型成形機を用
い、射出成形によつて得たパリソンを底部も含め
て６段の金属ブロツクからなる温度調整型を用い
て温度調整し、更に延伸中空成形により１のポ
リエステル樹脂製びん体を製造する際に、第２段
階の温度調節工程で本発明法を実施した結果につ
いて記す。

肉厚分布の良好なびん体を得るためには、例え
ば調整型の上部（びんの口部）を140℃に、下部
（びんの底部）を120℃と他の部分より加熱を強め
る必要がある。この際、肉厚分布の観点からは調
整型の中部、たとえば第３、４段の金属ブロツク
のキヤビテイ表面を60〜70℃に調整することが望
ましいことが見出された。しかしながら、本発明
のようなペルチエ熱電素子による各部の制御を行
わない従来の加熱温度調整型においては、調整型
の上部および下部を上記のように熱した場合、断
熱層を介して設けた調整型中部の金属ブロツク
は、加熱電流を切つた状態でも100℃以下には低
下しなかつた。

これに対し、本発明にしたがい第１図および第
２図に図示のように、それぞれの金属ブロツク５
の表層部に熱電素子６を配設した調整型を用いた
場合には、同様に調整型上部を140℃に、下部を
120℃に調整した場合に第３段および４段の調整
型キヤビテイ表面金属層をそれぞれ70℃および60
℃にすることができ、これによりパリソン中部の
過加熱が解消され、引き続く延伸中空成形を経
て、全体として肉厚分布の良好なびん体が得られ
た。

一方、第１段階である射出成形を経て得られた
2.5mm厚のパリソンには周方向に0.1〜0.2mmの偏肉
が存在した。このため、射出成形金型内でパリソ
ンが冷却される過程において、肉厚の差に起因し
て周方向の温度差が発生し、従来の温度調整型内
において温度調整したのでは、この周方向温度差
が残存するため、引き続く延伸中空成形工程にお
いて、温度の高いまま残つたパリソン肉厚部は却
つて延伸変形が先行して容器の薄肉部となり、パ
リソン薄肉部は逆に厚肉化する現象が起り、製品
容器には周方向に0.2〜0.7mmの肉厚分布が発生し
ていた。

これに対し、第１図および第２図に図示の温度
調整型を用いた場合には、パリソン肉厚部（容器
薄肉部）に相当するキヤビテイ表面を50〜80℃に
冷却し、パリソン肉厚部（容器薄肉部）に相当す
るキヤビテイ表面を100〜130℃に加熱する温度調
整を行つた所、製品容器における周方向肉厚分布
は、0.3〜0.45mmと均一化された。

次に第４図は、本発明の他の実施態様として、
PVC用に広く使用されている前記のBekum社製
BMO−４あるいはKAUtex社製KEB−２等とし
て知られている型の延伸中空成形機のパリソン成
形型に本発明を適用してパリソン成形兼温度調整
型として用いる態様における該温度調整型４ａの
縦方向断面図を示し、第５図は第４図のＢ−
B′線に沿つて取つた断面図を示す。第１図〜第
３図と同一符号を付した部分は、同様な機能を有
することを示す。

このパリソン成形兼温度調整型４ａは、一対の
割型である基金型５ａ，５ｂのキヤビテイ表面層
近傍には独立に制御可能なペルチエ熱電素子６を
周方向に沿つて計６個また縦方向に５段設け、更
に底部に計２個配置し、更にその上に表面金属層
７を設けてなる。更に基金型５ａ，５ｂ中には温
度調節用の媒体通路１１，１２が設けられ、また
口部金型２ａには、冷却媒体通路１３が設けられ
ている。

このパリソン成形温度調整型４ａには、押出成
形されたパイプ状押出パリソンが移送され、これ
を一対の基金型５ａ，５ｂ間で挾持するととも
に、そのキヤビイ表面に加圧気体によりパリソン
が押圧されて有底円筒パリソン１が成形される。

同時に成形されたパリソン１は、温度調節用媒
体通路１１〜１３を通る媒体ならびに独立に制御
される熱電素子６により、周方向ならびに縦方向
に所望の温度分布が与えられるように温度調整さ
れる。熱電素子６によるパリソン各部の温度調整
の詳細については、第１図〜第３図において説明
したものと本質的に異なるものではない。

本発明の温度調整方法をいくつかの基本的態様
を例示したが、本発明法は上記に例示した以外の
態様でも実施可能である。たとえば、パリソンを
形成する樹脂としては、上記したポリエステル樹
脂以外にも、ポリオレフイン、ポリエチレン、ポ
リプロピレンあるいはこれら成分の共重合体、ポ
リ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアクリロニト
リル、ポリメタクリロニトリル、ポリ塩化ビニリ
デン、ポリカーボネート、ポリアミド、フルオロ
カーボン樹脂及びこれらのブレンド樹脂など、一
般にパリソンを予備成形後、延伸中空成形可能な
任意の樹脂が用いられる。又、これら樹脂の積層
パリソンにも適用可能である。

すなわち本発明法は、一般に、パリソンを予備
成形し、これを延伸成形適性温度に温度調整した
後、延伸中空成形するすべての成形方法に於ける
パリソンの温度調整に使用可能である。

本発明の温度調整過程は、加熱又は冷却の一方
のみに限らないことを大きな特徴としている。す
なわち、パリソンは、成形後、延伸適性温度以上
の温度まで冷却した後、本発明による温度調整型
内で延伸適性温度まで冷却して温度調整すること
もできるし、また一旦延伸適性温度以下まで冷却
した後、温度調整型中で延伸適性温度まで加熱し
て温度調整することもできる。更にまた、延伸適
性温度付近の温度のパリソンについては、延伸適
性温度に達している部分は熱平衡により保温を行
い、それ以外の部分についてはその温度に応じて
加熱又は冷却を行つて延伸適性温度にするような
温度調整を行うことも可能である。

上述したように、本発明によれば、パリソンを
中空成形するに先立つて、パリソンの各部を周方
向に関しても、又縦方向に関しても独立に加熱又
は冷却して所望の温度調整を短時間に行うことが
でき、これを通じて高品質の中空成形体を経済的
に製造することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、それぞれ本発明法の一
実施態様において使用する温度調整型の縦方向お
よびこれと直交する方向の断面図、第４図および
第５図はそれぞれ本発明法の他の実施態様で使用
する温度調整型の縦方向およびこれと直交する方
向の断面図、第３図は温度調整型内で用いる層状
ペルチエ熱電素子の厚み方向拡大模式断面図であ
る。 １……パリソン、４……温度調整型（４ａ……
パリソン成形兼温度調整型）、５……基材金属ブ
ロツク（５ａ，５ｂ……一対の基金型）、６……
層状ペルチエ熱電素子、７……キヤビテイ表面金
属層。Ｓは温度センサー設置位置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ パリソンを中空成形するに先立つて温度調整
   するに際して、該温度調整を、通電方向を逆転す
   ることにより発熱および吸熱が可能で且つ独立に
   制御可能な複数の層状ペルチエ熱電素子を温度調
   整型の筒状キヤビテイ表面又は表面下部に該筒状
   キヤビテイの周方向および縦方向に沿つて配設し
   てなる温度調整型内において行い、パリソン各部
   に異なる程度の加熱及び／又は冷却を行うことを
   特徴とする、パリソンの温度調整方法。 ２ 前記パリソンの温度調整を、パリソンをその
   内側より加圧気体により温度調整型表面に押圧し
   つつ行う、上記第１項の方法。 ３ パリソンの成形精度の限界により不可避的に
   発生するパリソンの肉厚の違いにより生ずる加
   熱・冷却特性の差異を補償するように温度調整を
   行う上記第１項の方法。 ４ 中空成形後の肉厚分布に対応してパリソン各
   部の最適温度分布を与えるように温度調整を行う
   上記第１項の方法。