JPS597570B2 - 成形プレフオ−ムの温度調整の改良 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、分子配向ボトルを吹込み成形する方法に関す
るものであり、より詳細に述べるならば、この種のプロ
セスの温度調整段階における改良に関するものである。

米国特許第３、５７４、８５１号明細書には、熱可塑性
材料の押出された管状パリリンからプレフオームを吹込
み成形し、プレフオーム金型の下流の室においてそのプ
レフオームを温度調整しそのより大きな部分を分子配向
温度範囲内にし、次に、更に下流のステーションで配向
製品に再成形することによつて分子配向製品を製造する
装置が開示されている。

本出願人の出願中の明細書には、温度調整を行なうため
の装置が記載され、また、吹込み成形本体の材料の平担
な周辺部分に温度勾配を維持することが望ましいことが
認められている。このようにして形成された成形製品が
加圧用ボトルである時、そのボトルの下方部分、特に底
部領域の部分およびそのまわりの部分が性能のよいもの
とするために最も重要であることが知られている。さら
ｉこ詳細に述べるならば、側壁と底部（鐘部）との接合
領域は取扱い中および使用中に衝撃を受け易く、また、
内容物の圧力によるストレスの最も大きいところである
。従つて、これらの理由およびその他の理由から、この
ような領域は、容器を満足に機能させるようにするため
には、注意深く形成されねばならない。もし、その下方
の側壁一底部領域が薄すぎるならば、耐衝撃性および耐
圧力性が減少されるだけでなく、ボトル材料がそこでク
リープ（体積の増大）し易い。もし、周辺壁分布が不均
一であるならば、クリープが不均一となり、その内容物
を満たされたボトルは、平らな表面上に置かれた時真の
垂直位置から大きく傾き変化してしまうようになる。も
し、盛り上げられた耐圧力底部がある場合には、圧力を
受けて外側へふくらむ傾向がある。他方、仕上げ部の基
部とこれより下の相当に大きな横断面の部分との間のボ
トルの直径の減少した上方部分を形成している材料は、
最終形成中に大きな膨脹を受けない。

従つて、ボトルのこの領域の厚さは、このような上方部
分を構成するはずのプレフオームの部分における厚さに
比較してそれほどは減少されないが、しかし、それは容
器の性能にそれほどの影響を及ぼさないであろう。これ
は、耐圧力性の観点からは、内容物によつて発生される
フープストレス（円周応力）がこのような直径の減少し
た領域においてル較的低いからであり、更に、ボトルに
おけるその位置のため、このような領域は、取扱いおよ
び使用の通常状態のもとでそれほど衝撃を受け易くはな
い。従つて、ボトルの最終吹込み中、材料を保存する観
点からは、ボトルの下方部分を形成するプレフオームの
部分のプラスチツク量を、直径の減少した首部を形成す
る部分のプラスチツク量より多くすることが効果的であ
る。本発明によれば、分子配向ボトルを形成するための
冷却方法であつて、本体と開放端に隣接した仕上げ部と
を有する管状プレフオームに熱可塑性材料を吹込み成形
し、温度調整室において前記プレフオームから熱を奪い
取つてその熱可塑性材料の温度をその分子配向温度範囲
内とさせ、次に、前記プレフオームを縦方向および周辺
方向に膨脹させて前記分子配向ボトルを形成する方法に
おいて、そのボトルにおける熱可塑性材料の分布を改善
するため、前記温度調整室の前記本体の他の部分から熱
を奪い取り続けながら前記仕上げ部に隣接した前記本体
の垂直部分へ熱が積極的に加えられ、前記膨脹前に前記
本体の長さに沿つて約１．５゜Ｃ〜１ＦＣまでの温度勾
配が確立させられ、この温度勾配を有する前記本体は熱
可塑性材料の分子配向温度範囲内にあるようにされる。

このようにすることによつて、分子配向ボトルにおける
熱可塑性材料の壁厚分布が改善されボトル強度を増大さ
せることができる。

すなわち本発明は、熱可塑性材料を吹込み成形して本体
と開放端に隣接する仕上げ部とからなる管状プレフオー
ムを造り、温度調整室で該プレフオームから熱を奪い取
つてその熱可塑性材料の温度をそれの分子配向温度の範
囲内に導き、続いて前記プレフオームをその縦方向およ
び周方向に膨脹させて分子配向ボトルを形成する方法を
含む分子配向ボトル形成についての冷却方法において、
前記仕上げ部に隣接する前記本体の垂直領域には熱が積
極的に加えられるが一方では継続して該垂直領域以下の
本体の他の部分から前記温度調整室内の周囲環境へ熱を
奪い取り、前記加熱領域を前記本体の他の部分よりも高
い温度にし且つ前記の膨脹に先き立つて前記本体の縦軸
に平行な方向に前記仕上げ部以下の本体の長さに沿つて
１．５℃〜１１℃の温度勾配を前記本体に設定し、且つ
そこに該温度勾配が残存している前記本体を前記分子配
向温度の範囲内にあるようにする成形プレフオームの温
度調整冷却方法で、それによつて前記分子配向ボトルに
おける熱可塑性材料の分布が改善されてボトル強度を増
大させることができる冷却方法である。

次に、添付図面に基づいて本発明の実施例について本発
明を詳細に説明する。

本発明が動作しうる環境に関しては、昭和４９年１１月
２０田こ出願された昭和４９年特許願第１３４，２０１
号明細書、特にその第７頁第１５行〜第１２頁第９行の
記載および第１図〜第１１図を参照されたい。

添付図面を参照するに、第１図には、全体として参照番
号１２として熱伝達ユニツトが示されている。

この熱伝達ユニツト１２は、第１図の紙面の長さ方向に
延在した一連の近接して配置された直立パネル３８を備
えている。そのうちの２つの直立パネル３８のみが例示
のために示されている。相互に接続され垂直に隣接した
流れチヤンネル４０が、各パネル３８に形成されており
、その長さに対してほぼ平行に延長しており、図示して
いない通常の源からそこを通して流れる温度の上昇した
油の如き熱伝達媒体４１を含んでいる。各組の隣接パネ
ル３８の対向垂直面１１およびそれらを支持している床
部材は、加熱雰囲気路３９を定めている。本発明によれ
ば、この加熱雰囲気路３９を通してプレフオーム５０が
ステツプ６０にてその下に吊り下げられた状態で運ばれ
ていく。プレフオーム５０を支持し好ましくは回転させ
るための機構５１は、プレフオームのステツプ６０を支
持するカラー５８を有するソケツト５６を有している。
このソケツト５６は、ピニオン６４の孔内に圧力ばめさ
れている。ピニオン６４は、通しシヤフト７４のウｚ−
ーム部（図示していない）と協働して、機構ハウジング
５４がパネル３８を含む伝達室（図示していない）を通
して進む時、各プレフオーム５０をその垂直軸１２２の
まわりに回転させる。本発明によれば、垂直方向に狭い
ストリツプ型の電気抵抗ヒータ１０がパネル３８の各側
面１１の上でそれと直角に延長している。

ヒータ１０は各側面１１の上方部分に直接固定されても
よい。図示した実施例では、一組のヒータ１０は、パネ
ル３８の上面の適当な支持体１７ａに取り付けられ、パ
ネル３８の長さに沿つて離間されたハンガー１４に設定
されている。各ヒータ１０は、好ましくはその放射外側
表面の温度を調整するため適当な通常の回路によつて個
々に制御されるとよい。動作に際しては、図示した装置
へ成形された細長いプレフオーム５０が供給される。各
プレフオーム５０は、長さ方向の軸１２２のまわりにほ
ぼ対称的な輪郭を有しており、好ましくは一端が球状曲
率を有した閉端部２４３であり、他端が仕上げ部２４２
となつているとよい。この仕上げ部２４２は、例示した
実施例ではら旋ねじ（第１図参照）およびこのねじのす
ぐ下のステツプ６０を有している。プレフオーム５０は
、なめらかに漸次細くなつていてもよいが、好ましくは
仕上げ部２４２より下の全長に沿つて実質的に一様な肉
厚であるのがよい。このような厚さの変動があるとすれ
は、それは、周辺方向においてであり、各プレフオーム
５０が吹込み成形される初期管状形を形成する押出しオ
リフイスにおける不均一性のために生ずるものである。
プレフオーム５０は、本発明のプロセスにかけられる数
分前に吹込み成形ステーシヨンから上昇した温度で放出
される。そして、仕上げ部２４２の下の本体部分を形成
する熱可塑性材料の温度を、実質的な分子配向が伸張時
に生じうるような温度範囲内にすることが望ましい。こ
のような温度範囲は、下限での熱可塑性材料を形成して
いるポリマーのガラス遷移温度からそのポリマーの溶融
流れの生じうる温度までの範囲として定められてよい。
このような温度範囲は、好ましくは、一方では低い温度
での過大な伸張力の必要を避け、他方では高い温度で伸
張時に急速な応力弛緩の生ずるのを避けるために、ポリ
マーのガラス遷移温度より上の約１４℃から５６０Ｃま
でであるとよい。プレフオーム５０は、上流装填ステー
シヨンでハウジング５４内へ手動的にまたは自動的に挿
入され、同じようにして放出される。

加熱雰囲気路３９を横切つていく間に、垂直領域１６よ
り下の本体部分は、雰囲気路３９の取り巻き空気の温度
より高い平均壁温度にあり、それ故に、熱はパネル３８
における媒体４１へ矢印１３で図式的に示されたように
プレフオーム５０から対流的に奪い取られる。パネル３
８の媒体４１は、空気の温度より高いがプレフオーム本
体の外側表面の温度より低い温度に、図示していない外
部熱交換器を介して制御されている。パネル３８によつ
て加熱されている雰囲気路３９のこのような空気の温度
は、熱可塑性材料の温度およびその分子配向温度範囲の
幅およびレベルに依存して幅広い限界内で変化しうる。
好ましい空気の温度は、約３７内Ｃ〜１１０℃である。
プラスチツクから熱を奪い取りながらパネルを加熱する
ことにより、それらの間の温度差が最小とされ制御が助
長され熱損失率が低下されこのような加熱パネルのない
場合には起りうるような分子配向温度範囲以下への過冷
却が避けられる。吊り下げられたプレフオーム５０が熱
伝達室の出口端に隣接して雰囲気路３９を横切りその長
さの下方部分に沿つてパネル３８へ熱を失ない続ける時
、仕上げ部２４２より下の本体の上方部分は、ヒータ１
０の前を通過していく。

ヒータ１０は、更に再成形する前に雰囲気路３９の端部
で、約１．５℃〜１１℃までの温度勾配が冷い仕上げ部
２４２より下の本体の長さに沿つて存在するように領域
１６内へ矢印１５の方向に実質的に輻射により熱を積極
的に伝達するように作用する。仕上げ部２４２より下の
長さの約２５％〜４０％を構成する垂直領域１６は、本
体の池の部分の温度より高くても低くてもよいが、この
ような勾配の存している本体の平均温度は、なおもプラ
スチツクの分子配向温度範囲内にある。何故ならば、再
成形中に細くなり過ぎたりまたプレフオームの自重によ
り積極的に加熱される領域１６にたるみが生じたりする
のを避けるべきであるからである。プレフオームの上方
端は周囲空気温度が制御されていない加熱パネルより上
にあるので、前述した温度差は下方部分より速く冷却し
がちな領域１６におけるプラスチツクへの熱伝達を介し
て得られるのが好ましい。意図する勾配を得るように制
御することが難しいプレフオームの全長に沿つてのゾー
ン方法による対流的冷却とは違つて、熱を加えることに
よりより厳密な温度制御が行なわれることが見出されて
いる。プレフオーム５０のその長さに沿つての温度の大
きさは、熱可塑性材料の性質および厚さ、その分子配向
温度範囲、仕上げ製品に望まれる分子配向の量、ボトル
の表面輪郭および全体の寸法、熱伝達室を出て実際の次
の再成形までに経過する時間等め如き多くの要因によつ
て影響される。ポリマーの主要成分（少なくとも５５重
量パーセント）がアクリロニトリルメタクリロニトリル
およびその混合物の如き重合化されたニトリル基含有モ
ノマーであるような高ニトリル熱可塑性材料の場合には
、垂直領域１６の外側表面温度が約１４１合Ｃ〜１５５
℃であり、領域１６より下の本体の他の部分の外側表面
の温度が領域１６の温度より低くて約１３２℃〜１４６
℃であり、ヒータ１０の表面温度が約１３７℃〜３１６
℃である時に良い結果が得られた。そのすぐ後で、その
温度調整されたプレフオーム５０は、後で縦方向および
周辺方向に膨脹させられるため、図示していない通常の
閉じた吹込み金型内に支持される。

縦方向の膨脹を行なうには、入れ子式の伸張ロツドが開
放端６２を通して閉端部２４３の内側表面に対して導入
され、それから更にその温度調整されたプレフオームを
縦方向に、好ましくは吹込み金型の底部の内側に対して
伸張させて第２図に示したような形状とし、熱可塑性材
料に実質的に軸方向の分子配向を生ぜしめるように押し
進められるとよい。第２図に示すように、このような縦
方向の伸張の後では、プレフオームの以前の垂直領域１
６（第１図参照）は細長くされており、主として、プレ
フオームの他の部分の厚さに比して相当に薄くされた部
分１７のように伸張されている。点線１８は、温度勾配
なしで縦方向の伸張を行なつた後でのプレフオーム５０
の領域１７の概略内側表面を示している。このような縦
方向の伸張に続いて、吹込み空気が通常のようにして伸
張ロツドの通路を通してプレフオームの内部へ注入され
、材料を第３図のボトル２０の形状と輪郭と対応した吹
込み金型の空所の壁の方へ外側へ膨脹させる。

ボトル２０の壁部分２１は、第２図における縦方向に伸
張されたプレフオームの領域１７から形成されていてそ
の領域１７の長さと実質的に等しくなつている。この部
分２１は、前述した垂直に対称的な円筒形ボトルの直径
の減少した上方部分を形成しており、この上方部分にお
ける耐衝撃性、耐破裂性および耐クリープ性はボトルの
他の下方部分における程重要ではない。第３図において
ボトル壁の長さに沿つての相対的な厚さから分るように
、部分２１は、ボトル本体の下方部分の厚さに近づいて
いる。一方、もし温度勾配が前に発生されていないよう
なプレフオームから吹込み成形した場合には、その部分
２１は、その内側表面を表わす点線１９の如くより厚く
なるであろう。従つて、このような温度勾配の結果とし
て、材料は、ボトル２０の領域２１から、より大きな直
径の本体へ、特にボトル２０の丸い鐘領域および底部の
方へ選択的に下降移動している。これらの厚さを吟味す
ると、別の分布パターンが必要とされることが決定され
る場合には、この分布パターンは、前述の温度プロフイ
ールを変化させるようストリツプヒータの設定を変える
だけで容易に得られうる。これに関連して、もし頂部／
底部、高／低温度勾配が過大である場合には、プレフオ
ームの上方部分からボトルの底部領域へ下降移動される
材料が多すぎて、大直径鐘領域と垂直ボトル軸との間の
領域２３（第３図参照）に２倍の厚さの折り込み部が生
じられてしまうことがあること、また、ある条件のもと
では、勾配をなおも前述の１．５℃〜１１℃の範囲内に
おくがその勾配を反転させ領域１６よりも高い温度にプ
レフオーム本体の底部分を置くことが必要でさえあるこ
とが見出された。実施例 前述したような形状とされ重合化アクリロニトリル／ス
チレンの７０／３０重量パーセントポリマーから成る熱
可塑性材料で形成された吹込み成形プレフオームが第１
図の装置を通された。

雰囲気路３９の終端部で、通常の赤外線温度測定装置で
指示された仕上げ部の基部より３．９６ｃＴｎ下のプレ
フオームの外側表面温度は１４３℃であり、一方、仕上
げ部より１２礪（仕上げ部より下の全長は１４．６ＣＴ
ｒＬである）下の部分の外側表面温度は１４１℃であつ
た。上方端でのこのような上昇温度は、ヒータを１７１
℃に設定することによつて得られた。この調整装置から
取り出された後、このような勾配を有したプレフオーム
は、次にすぐ軸方向に伸張され、ここに説明するように
第３図におけるような形状のボトルへ吹込まれた。この
ようなボトルに対して次のような性能試験が行なわれた
。傾き（Ｌｅａｎ）一各ボトルは、３．８体積ＣＯ２で
炭酸コーラ飲料を満たされ、ふたをされ、３８℃で２４
時間の間オーブンに置から、その後取り出されて室温に
戻るようにされた。

あけられていないボトルが平らなレベル表面に置かれ、
ダイヤルゲージが各ボトルに隣接して配置された。この
ダイヤルゲージは、ボトルの仕上げ部のすぐ下のボトル
表面にのりそのボトル表面の垂直からのずれに従つて偏
向しαで目盛られたフエイス上の指針によつてこの偏向
の大きさを指示するようになつたフイラ一を有している
。それから、各ボトルは３６００回転され、最小および
最大指針読みの間の総差が測定された。その仕様は１．
１ｃｍより大きくない。耐衝撃性一室温の満たされてふ
たをされたボトルが、垂直に対して３０れの角度で０．
９１ｍの高さから平らな鋼製プレート上へー度落下され
、その合格数を記録した。

破裂圧力ー水道水を満たしたボトルが、ＡｒＩｌｅｒ−
ＩｃａｌＧｌａｓｓＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｃｒｅｍｅｎ
ｔａｌＰｒ一ＥｓｓｕｒｅＴｅｓｔｅｒの所定位置にク
ランプされ、その内部圧力が各ボトルが破損するまで徐
徐に増大された。

その破損時の圧力が記録された。最小圧力保持の仕様は
、１１ｋｇ／ＣＴｉｌである。結果は次のようであつた
。制御 ストリツプヒータが熱伝達室に使用されておらず、従つ
て、意図的に発生される温度勾配がプレフオームの長さ
に沿つて全く存在していない以外は前述と同様の温度調
整、伸張および吹込み成形動作が繰り返された。

成形されたボトルは視覚的に調べられ、次のように判定
された。

その本体の下方端の基部および鐘領域が前述の実施例の
ものと比較して紙のように薄く、従つて、前述の傾き、
破裂および衝撃の各テストに合格するものはＯ％であろ
うことが予想された。前述の説明、特に添付図面は、単
なる例示のためのものであり、これに本発明を限定しよ
うとするものではない、当業者には種種な変形が容易に
考えつくであろう。

従つて、前述の説明は単なる例示として考えられるべき
であり、本発明の範囲は特許請求の範囲によつて決定さ
れるべきである。

【図面の簡単な説明】

添付図面の第１図は本発明のプロセス改良ステツプを例
示する概略垂直端面図、第２図はそのプロセスの次のス
テツプの後で且つ最終的吹込み前の第１図のプレフオー
ムの状態を例示する垂直断面図、第３図は第２図のプレ
フオームから形成されたボトルの一部断面図である。 １０・・・・・・抵抗ヒータ、１２・・・・・・熱伝達
ユニツト、１６・・・・・・垂直領域（積極的に加熱さ
れる領域）、１７・・・・・・薄くされた部分、２０・
・・・・・ボトル、２１・・・・・・直径の減少した上
方部分、３８・・・・・・パネル、３９・・・・・・加
熱雰囲気路、４０・・・・・・流れチヤンネル４１・・
・・・・熱伝達媒体、５０・・・・・・プレフオーム、
６０・・・・・・ステツプ、２４２・・・・・・仕上げ
部、２４３・・・・・・閉端部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱可塑性材料を吹込み成形して本体と開放端に隣接
   する仕上げ部とからなる管状プレフオームを造り、温度
   調整室で該プレフオームから熱を奪い取つてその熱可塑
   性材料の温度をそれの分子配向温度の範囲内に導き、続
   いて前記プレフオームをその縦方向および周方向に膨脹
   させて分子配向ボトルを形成する方法を含む分子配向ボ
   トル形成についての冷却方法において、前記仕上げ部に
   隣接する前記本体の垂直領域には熱が積極的に加えられ
   るが一方では継続して該垂直領域以下の本体の他の部分
   から前記温度調整室内の周囲環境へ熱を奪い取り、前記
   加熱領域を前記本体の他の部分よりも高い温度にし且つ
   前記の膨脹に先き立つて前記本体の縦軸に平行な方向に
   前記仕上げ部以下の本体の長さに沿つて前記プレフオー
   ム本体の全長当り１．５℃〜１１℃の温度勾配を前記本
   体に設定し、且つそこに該温度勾配が残存している前記
   本体を前記分子配向温度の範囲内にあるようにして、そ
   れによつて前記分子配向ボトルにおける熱可塑性材料の
   分布が改善されてボトル強度を増大させることを特徴と
   する冷却方法。 ２ 前記熱が実質的に輻射によつて加えられ対流的に奪
   い取られる特許請求の範囲第１項に記載のの冷却方法。 ３ プレフオームが前記仕上げ部から吊り下げられて前
   記本体を対流的に冷却する調整空気温度を有する近接パ
   ネルの間の通路に沿つて移動している間に前記熱が加え
   られる特許請求の範囲第１項に記載の冷却方法。 ４ 前記温度調整室の出口において仕上げ部に隣接した
   部分の外側表面の温度は１４１℃〜１５５℃であり、本
   体の他の部分の外側表面の温度は、仕上げ部に隣接した
   部分の温度より低く１３２℃と１４６℃との間である特
   許請求の範囲第２項に記載の冷却方法。 ５ 加熱された前記本体の部分がその長さの約２５％〜
   ４０％である特許請求の範囲第２項に記載の冷却方法。 ６ 前記空気温度が３８℃と１１０℃との間であり、前
   記熱は１３７℃〜３１６℃の表面温度を有する隣接抵抗
   ヒータを介して加えられる特許請求の範囲第３項に記載
   の冷却方法。