JPWO2020189723A1 - 樹脂製容器の製造方法およびブロー成形装置 - Google Patents
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Abstract
Description
しかも、成形サイクルを高速化すると各工程での処理時間は短縮されるので、成形サイクル内での効率的なプリフォームの冷却が強く要望されている。
そこで、本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、ホットパリソン式のブロー成形において成形サイクルを短縮するともに、射出成形されたプリフォームの形状に応じて適切な後冷却処理を行い、白化を抑制することを目的とする。
実施形態では説明を分かり易くするため、本発明の主要部以外の構造や要素については、簡略化または省略して説明する。また、図面において、同じ要素には同じ符号を付す。なお、図面において、容器およびプリフォームの形状、寸法などは模式的に示したもので、実際の形状、寸法などを示すものではない。
<ブロー成形装置の説明>
まず、図1を参照して容器10を製造するためのブロー成形装置20について説明する。図1は、ブロー成形装置20の構成を模式的に示すブロック図である。本実施形態のブロー成形装置20は、プリフォーム11を室温まで冷却せずに射出成形時の保有熱(内部熱量)を活用してブロー成形するホットパリソン方式(1ステージ方式とも称する)の装置である。
搬送機構26は、図1の紙面垂直方向の軸を中心に回転する回転板(不図示)を備える。回転板には、プリフォーム11または樹脂製容器(以下、単に容器と称する)10の首部12を保持するネック型27(図1では不図示)が、所定角度ごとにそれぞれ1以上配置されている。搬送機構26は、回転板を回転させることで、ネック型27で首部12が保持されたプリフォーム11(または容器10)を、射出成形部21、温度調整部22、ブロー成形部23、取り出し部24の順に搬送する。なお、搬送機構26は、回転板を昇降させることもでき、射出成形部21におけるプリフォームの型閉じや型開き(離型)に係る動作も行う。
射出成形部21は、それぞれ図示を省略する射出キャビティ型、射出コア型を備え、図2、図3に示すプリフォーム11を製造する。射出成形部21には、プリフォーム11の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。
ここで、プリフォーム11の全体形状は、一端側が開口され、他端側が閉塞された有底円筒形状である。プリフォーム11の開口側の端部には、首部12が形成されている。
温度調整部22は、射出成形部21で製造されたプリフォーム11の均温化や偏温除去を行い、プリフォーム11の温度を最終ブローに適した温度(例えば約90℃〜105℃)に調整する。また、温度調整部22は、射出成形後の高熱のプリフォーム11を冷却する機能も担う。
なお、キャビティ型31の温度調整媒体の温度は特に限定されるものではないが、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。
ブロー成形部23は、温度調整部22で温度調整されたプリフォーム11に対してブロー成形を行い、容器10を製造する。
図4に示すように、ブロー成形部23は、容器10の形状に対応するブロー成形金型40と、プリフォーム11の延伸ロッドを兼ねる第2のエア導入部材50とを備える。
ブローキャビティ割型43,43は、底面を除く容器10の形状を規定する型材である。ブローキャビティ割型43,43は、図4の上下方向に沿ったパーティング面で分割され、図4の左右方向に開閉可能に構成される。
図1に戻って、取り出し部24は、ブロー成形部23で製造された容器10の首部12をネック型27から開放し、容器10をブロー成形装置20の外部へ取り出すように構成されている。
次に、本実施形態のブロー成形装置20によるブロー成形方法について説明する。
図5は、ブロー成形方法の工程を示すフローチャートである。
まず、射出成形部21において、射出キャビティ型、射出コア型および搬送機構26のネック型27で形成されたプリフォーム形状の型空間に射出装置25から樹脂を射出し、プリフォーム11が製造される。
なお、ブロー温度は、ブロー成形に適した温度であり、例えばPET樹脂では90℃〜105℃に設定される。ただし、ブロー温度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の強度(物性)を高めることができる。そのため、ブロー温度は、例えばPET樹脂では90℃〜95℃に設定することが好ましい。
比較例では、射出成形部21の金型内でプリフォーム11をブロー温度よりも低いか略同程度の温度まで冷却する。その結果として、比較例では射出成形工程の時間が本実施形態よりも長くなる。そうすると、各工程の時間は最も長い射出成形工程の時間に合わせて設定されることから、結果的に容器の成形サイクルの時間も長くなってしまう。
続いて、温度調整部22において、プリフォーム11の温度を最終ブローに適した温度に近づけるための温度調整が行われる。
例えば、最初にプリフォーム11の底部側からエアを導入し、プリフォーム11の首部側からエアを排出する第1の冷却ブロー(図2)が行われる。次にプリフォーム11の首部側からエアを導入し、プリフォーム11の底部側からエアを排出する第2の冷却ブロー(図3)が行われる。
また、第2の冷却ブローのときには、第2の給気制御弁39aが閉弁し、第2の排気制御弁39bが開弁する。これにより、第2のエア流路36が排気口と接続され、プリフォーム11の首部側に位置する第1の嵌合コア34の開口34aからプリフォーム11内のエアが排気される。
また、第2の冷却ブローのときには、第2の給気制御弁39aが開弁し、第2の排気制御弁39bが閉弁する。これにより、第2のエア流路36が給気口と接続され、プリフォーム11の首部側に位置する第1の嵌合コア34の開口34aからプリフォーム11内にエアが導入される。
続いて、ブロー成形部23において、容器10のブロー成形が行われる。
まず、底型42が静止し、ブローキャビティ割型43が開いている状態のブロー成形金型40にプリフォーム11が収容される。その後、ブローキャビティ割型43が閉じ、図4(A)に示すように、ブロー成形金型40が型閉じされ、容器10の形状に対応する型空間Sが形成される。
続いて、図4(B)に示すように、第2のロッド部材51の開口53から、プリフォーム11内に加圧流体の一例であるブローエアーが導入される。これにより、プリフォーム11は、ブロー成形金型40の型空間Sに密着するように膨出して容器10にブロー成形される。
ブロー成形が終了すると、ブローキャビティ割型43および底型42が型開きされる。これにより、ブロー成形部23から容器10が移動可能となる。
続いて、搬送機構26の回転板が所定角度回転し、容器10が取り出し部24に搬送される。取り出し部24において、容器10の首部12がネック型27から開放され、容器10がブロー成形装置20の外部へ取り出される。
ホットパリソン式のプリフォーム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うる樹脂)を材料として成形すると、材料によっては冷却不足により白化(白濁)してしまう場合がある。例えば、PET樹脂を材料とした場合、結晶化が促進される温度帯(120℃〜200℃)でプリフォームを徐冷(例えば室温で数十秒冷却)すると、球晶生成による結晶化が生じ、白化する傾向を示す。
そのため、従来は、プリフォームの射出成形型を急冷(例えば10℃で5秒)することで上記の結晶化温度帯の通過時間を短くし、射出成形工程で十分に冷却させてプリフォームの白化を抑制していた。
第2実施形態は、第1実施形態の変形例であって、賦形された容器の後収縮を抑制するための構成例について説明する。
そこで、第2実施形態では、プリフォームをブロー成形するブローキャビティ割型に冷媒を循環させて冷却を行い、賦形された容器の後収縮を抑制する。
なお、第2実施形態の射出成形部21では、例えば、剛性度が高い容器10用のプリフォーム11が製造される。このプリフォーム11は、例えば、充填容量が800ml以上の容器用であり、重量が70g以上、胴部の肉厚が4mm以上、胴部の長さが100mm以上、とされる。このプリフォーム11が後述のブロー成形部23で比較的低い延伸倍率(一例として、縦方向の最大延伸倍率×横方向の最大延伸倍率で計算される面倍率が7以下)でブローされ、胴部が肉厚で剛性度の高い容器10が製造される。
ブローキャビティ割型43,43は、底面を除く容器10の形状を規定する型材である。ブローキャビティ割型43,43は、図8の上下方向(金型装置の載置面と略鉛直の方向)に沿ったパーティング面で分割され、図8の左右方向(金型装置の載置面と略水平の方向)に開閉可能に構成される。
また、一対の収容部44,44に、収容部44、44のみを冷却させる冷媒を循環させる冷媒流路45fを設けてもよい(図8参照)。収容部44とブローキャビティ割型43は密着して固定されており、ブローキャビティ型43の熱量を収容部44に伝熱可能なため、ブローキャビティ型43の昇温をより効果的に抑止できる。
なお、第2のエア導入部材50に関する構成は、第1実施形態と同様であるので重複説明を省略する。
第2実施形態のブロー成形方法では、第1実施形態と同様に、射出成形工程(S101)、温度調整工程(S102)、ブロー成形工程(S103)、容器取り出し工程(S104)が順次実行される。
もっとも、第2実施形態の温度調整工程において、プリフォーム11の冷却ブローを行うときに、プリフォーム11の底部側からエアを導入し、プリフォーム11の首部側からエアを排出してもよい。この冷却ブローでは、第1のロッド部材33の開口33a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冷却される。また、プリフォーム11の排熱で温度が上昇したエアは外部に排気されるので、プリフォーム11の排熱で温度が上昇したエアが滞留して冷却を妨げることもない。なお、必要に応じ、冷却ブローを行うときは、プリフォーム11の首側からエアを導入し、プリフォーム11の底部側からエアを排出しても構わない。
まず、底型42が静止し、ブローキャビティ割型43が開いている状態のブロー成形金型40にプリフォーム11が収容される。その後、ブローキャビティ割型43が閉じ、図8(A)に示すように、ブロー成形金型40が型閉じされ、容器10の形状に対応する型空間Sが形成される。
続いて、図8(B)に示すように、第2のロッド部材51の開口53から、プリフォーム11内にブローエアーが導入される。これにより、プリフォーム11は、ブロー成形金型40の型空間Sに密着するように膨出して賦形され、容器10にブロー成形される。
しかも、ブロー成形金型40がチラー水の冷却により昇温しにくいので、金型から熱を逃がす時間の短い高サイクルの連続成形時においても、ブロー成形金型40による容器10の冷却効果はそのまま維持される。したがって、本実施形態によれば、高サイクルの連続成形時においても離形後に容器10が不規則に後収縮することを抑制できる。
例えば、図10(A)、(B)に示すように、温度調整部22の第1のエア導入部材32として、プリフォーム11への挿入位置がそれぞれ異なる少なくとも3つの配管60a、60b、60cを設けてもよい。配管60aの先端はプリフォーム11の首部側に位置し、配管60cの先端はプリフォーム11の底部側に位置する。また、配管60bの先端は、配管60aの先端と配管60cの先端との中間に位置する。つまり、第1のエア流路35と第2のエア流路36とからなるユニットを、プリフォーム11の縦軸中心に対してオフセンター的に配置させている。なお、配管60a、60b、60c、60dは概略構造で例示している。
図10(A)、(B)の例によっても、温度調整工程(S102)でエアの流れる方向を切り替えてプリフォーム11の冷却が行われるので、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。また、図10(A)、(B)の例によると、プリフォームの中間位置からも冷却ブローができるので、温度調整工程でのプリフォーム11の冷却むらをさらに抑制することができる。さらに、配管60a、60b、60cをプリフォーム11の円周方向に対し回転可能なように構成させても良い。これにより、プリフォーム11の偏温を除去しつつ後冷却を並行して行うことができる。
内側ロッド部材70、外側ロッド部材71、第1の嵌合コア72はいずれも中空の筒状体であって、内側からみて内側ロッド部材70、外側ロッド部材71、第1の嵌合コア72の順に同心状に配置される。内側ロッド部材70および外側ロッド部材71の間と、外側ロッド部材71および第1の嵌合コア72の間には、それぞれ円周状の隙間が形成される。
第1の流路73は、軸方向において内側ロッド部材70の先端が位置するプリフォーム11の底部近傍まで延在する。第2の流路74は、軸方向において外側ロッド部材71の先端が位置するプリフォーム11の胴部の所定の位置まで延在する。また、第3の流路75は、軸方向において外側ロッド部材71の先端の位置から第1の嵌合コア72の内部にわたって延在する。なお、図12(B)は、図12(A)のIXb-IXb線断面図である。
固定ブロック72aは、第1の嵌合コア72の図中上端部の外周に形成される。固定ブロック72a内には、エアを導入出するための(エアの供給と排気を行うための)エア流通ポート76、77が形成されている。
第1のパターンの流路は、第1の位置に対応する流路である。第1のパターンの流路は、図12(A)に示すように、第2の流路74をエア流通ポート76(給気ポート)と接続する給気路78aと、第1の流路73および第3の流路75をエア流通ポート77(排気ポート)と接続する排気路78bとを含む。また、第2の支持部材72cは、第1の位置では給気路78aと第3の流路75の接続を遮断する一方で、排気路78bと第3の流路75を接続するように構成される。
したがって、第1の位置においては、第1の冷却ブローの一例として、第2の流路74からプリフォーム11にエアが導入され、第1の流路73および第3の流路75からエアが排出される。
したがって、第2の位置においては、第2の冷却ブローの一例として、第1の流路73および第3の流路75からプリフォーム11にエアが導入され、第2の流路74からエアが排出される。
Claims (11)
- 有底形状の樹脂製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の温度調整を行う温度調整工程と、
温度調整された前記プリフォームをブロー成形して樹脂製容器を製造するブロー成形工程と、を有する樹脂製容器の製造方法であって、
前記温度調整工程において、
前記プリフォームをキャビティ型に収容し、
冷媒の導入または排出の位置がそれぞれ異なる第1の流路と第2の流路を有する冷媒導入部材を前記プリフォームに挿入し、
前記冷媒導入部材から導入される前記冷媒の圧力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し、
前記プリフォームを冷却するときに、前記第1の流路から前記冷媒を導入し、前記第2の流路から前記冷媒を排出する第1の冷却ブローと、前記第2の流路から前記冷媒を導入し、前記第1の流路から前記冷媒を排出する第2の冷却ブローと、を切り替えて冷却を行う
樹脂製容器の製造方法。 - 前記第1の冷却ブローでは、前記プリフォームの底部側から前記冷媒を導入し、前記プリフォームの首部側から前記冷媒を排出し、
前記第2の冷却ブローでは、前記プリフォームの首部側から前記冷媒を導入し、前記プリフォームの底部側から前記冷媒を排出する
請求項1に記載の樹脂製容器の製造方法。 - 前記第1の冷却ブローでは、前記プリフォームの底部と首部との中間位置から前記冷媒を導入し、前記プリフォームの首部側および底部側から前記冷媒を排出し、
前記第2の冷却ブローでは、前記プリフォームの首部側および底部側から前記冷媒を導入し、前記プリフォームの底部と首部との中間位置から前記冷媒を排出する
請求項1に記載の樹脂製容器の製造方法。 - 前記温度調整工程において、前記第1の冷却ブローを行う時間と、前記第2の冷却ブローを行う時間が等しく設定される
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の樹脂製容器の製造方法。 - 前記射出成形工程において、樹脂材料の射出が完了してから型空間内で前記樹脂材料を冷却する時間は、前記樹脂材料を前記型空間に射出する時間に対して1/2以下である
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の樹脂製容器の製造方法。 - 前記射出成形工程において、前記プリフォームの外形が維持できる程度の高温状態で前記プリフォームを型から離型させる
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の樹脂製容器の製造方法。 - 前記ブロー成形工程において、前記プリフォームをブロー成形する一対のブローキャビティ割型に冷媒を循環させて冷却する
請求項5または請求項6に記載の樹脂製容器の製造方法。 - 前記射出成形工程、前記温度調整工程および前記ブロー成形工程の時間は同じに設定される
請求項7に記載の樹脂製容器の製造方法。 - 前記ブローキャビティ割型を冷却する冷媒は、チラーから供給される冷却水である
請求項7または請求項8に記載の樹脂製容器の製造方法。 - 前記ブローキャビティ割型を冷却する冷媒の温度は、0℃〜20℃である
請求項7から請求項9のいずれか一項に記載の樹脂製容器の製造方法。 - 有底形状の樹脂製のプリフォームを射出成形する射出成形部と、
前記射出成形部で製造された前記プリフォームの温度調整を行う温度調整部と、
温度調整された前記プリフォームをブロー成形して樹脂製容器を製造するブロー形成部と、を備えるブロー成形装置であって、
前記温度調整部は、
前記プリフォームを収容するキャビティ型と、
冷媒の導入または排出の位置がそれぞれ異なる第1の流路と第2の流路を有し、前記プリフォームに挿入される冷媒導入部材と、
前記第1の流路での前記冷媒の流れ方向を切り替える第1の切替手段と、
前記第2の流路での前記冷媒の流れ方向を切り替える第2の切替手段と、を含み、
前記第1の切替手段および前記第2の切替手段は、前記第1の流路から前記冷媒を導入し、前記第2の流路から前記冷媒を排出する第1の冷却ブローと、前記第2の流路から前記冷媒を導入し、前記第1の流路から前記冷媒を排出する第2の冷却ブローと、を切り替える
ブロー成形装置。
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