WO1994002304A1

WO1994002304A1 - Molding method and cooling apparatus for pressure resisting bottles of synthetic resin

Info

Publication number: WO1994002304A1
Application number: PCT/JP1993/001011
Authority: WO
Inventors: Takao Iizuka; Mamoru Oshida; Makoto Takada
Original assignee: Yoshino Kogyosho Co., Ltd.
Priority date: 1992-07-20
Filing date: 1993-07-20
Publication date: 1994-02-03
Also published as: DE69321334D1; EP0606496A4; CA2119457C; CA2119457A1; AU667389B2; EP0606496A1; US5585125A; DE69321334T2; AU4080396A; JPH0631798A; KR0145507B1; EP0606496B1; AU674821B2; AU4584493A; JP3200617B2; US5851478A

Description

明細書合成樹脂製耐圧壜体の成形方法および冷却装置技術分野

本発明は、合成樹脂、特にはポリエチレンテレフタレート樹脂（以下、簡単に

Ρ Ε Τと記す）製耐圧壜体の成形方法および冷却装置に関するものである。背景技術

最近、 1 . 5 リットル等の 2軸延伸ブロー成形された大型の Ρ Ε Τ製耐圧壜体において、従来の丸底の壜本体と、その底部に嵌着されるベースカップとで構成されるものに替わって、自立機能を有する壜本体のみから構成される、いわゆるビッグフット状ベタロイド型底部を有する壜体が使用されるようになってきた。この自立機能を有する場体の底部は、従来の丸底と異なり、自立可能かつ内圧に耐えうるべく複雑な形状をしているものの、ベース力ップを必要としないので、ベース力ップとの組合せのものと比較して、生産性に優れると共に使用後における廃棄物問題にも貢献すると言った特徴を有する。

この種の耐圧壜体で例えば 1 . 5 リットル壜体の底部の肉厚分布は、図 4に示すように、底部 3下面の直径が約 4 0 øの範囲内の中央部 6は、肉厚分布曲線 a に示されるように、底部 3の脚部 4および谷部 5の肉厚に比べて、その肉厚が大きく、具体的には 2 mm以上の厚肉に設定されている。

この底部 3の中央部 6の大きな肉厚は必要な肉厚であり、これ以上薄く設定すると機械的の強度不足となって、内容液充塡後の高温、高圧によって割れが発生し易くなる。

このように、この種の壜体 1の底部 3の中央部 6は、比較的大きな肉厚を必要とするのであるが、肉厚であるがゆえに、壜体 1 の 2軸延伸ブロー成形時に、壜体 1の肉薄な他の部分に比べて、ブロー金型による所定温度（一般には、成形榭脂材料のガラス転位点温度）までの冷却速度が遅く、このためブロータイムが短いと冷却不足となって、図 8に示すように、離型後に中央部 6が外方に湾曲突出状に変形し易くなる。

それゆえ、この底部中央部 6の変形発生を防止するため、従来は、ブロー金型によって中央部 6を所定温度まで冷却すべく、プロ一タイムを 4 . 0秒以上に設定していた。図 5の温度特性曲線 bは、ブロータイムと底部中央部 6の温度との関係を示すもので、ブロー金型から離型後、 7秒経過後に測定した測定結果である。この温度特性曲線 bから明らかなように、底部中央部 6に冷却不足による変形が発生しない温度（ガラス転位点 Tg) 以下にするためには、 4 . 0秒、以上のブロータイムが必要であることがわかる。

また、離型後における、底部 3の脚部 4下端から中央部 6下面中心までの高さ H (図 8参照）のブロータイム別の変化特性を図 6に示す。この図 6において、特性曲線 c 1はブロータイムが 1秒の特性を、特性曲線 c 2はブロータイムが 2 秒の特性を、特性曲線 c 3はブロータイムが 3秒の特性を、特性曲線 c 4はプロ —タイムが 4秒の特性を、特性曲線 c 5はブロータイムが 5秒の特性を、そして特性曲線 c 6はブロータイムが 7秒の特性を示しているが、高さ Hは、これまでの経験上、 4 . 0匪以上に保てば変形によるクレージング（亀裂）や割れの発生を防止できることが知られており、このことからもブロータイムは 4秒以上を必要とすることがわかる。

しかしながら、上記した従来からの 4秒以上のブロータイムでは、壜体の高い生産性の向上と云う要望を充分に満たすことができず、壜体の生産性に強い不満があると云う問題があった。

この不満を解消する手段として、ブロー金型の冷却能力を高めるとか、ブロー金型自体の肉厚を薄く製作し、冷却力がブロー金型の成形型面に強く作用するようにするとかの手段が考えられているが、壜体底部の中央部に対する冷却効果充分には得ることができないばかりか、設備費が大幅に増加すると云う問題があつた。

そこで、本発明は、上記した従来技術における問題点を解消すべく創案されたもので、壜体のブロータイムを大幅に短縮することを技術的課題とし、もって壜体の生産性の向上と、底部の安定した機械的強度とを得ることを目的とする。発明の開示

上記した技術的課題を解決する本発明の手段は、

ビッグフット状ベタロイド型底部を有する合成樹脂製 2軸延伸ブロー成形壜体の成形に際してとられる手段であること、

壜体を 2秒程度のブロータイムでブロー成形すること、

離型後、 4秒以内に、壜体の底部を、この底部の中央部の温度が 5 . 5〜7 . 0 秒で略 7 0度以下となるように強制冷却すること、

にある。

また、本発明の他の手段は、

ビッダフッ卜状ベタロイド型底部を有する合成樹脂製 2軸延伸ブロー成形壜体の成形に際してとられる手段であること、

壜体を 1 . 5〜3 . 0秒程度のブロータイムでブロー成形すること、

離型後、 1 5秒以内に、場体の底部を、離型により底部に発生する中央部の膨出変形変位を、最大で略ブロー成形時の位置まで押し戻す矯正型治具に、壜体内を加圧した状態で押し付けてから、中央部の温度が略 7 0度以下となるまで強制冷却すること、

にある。

さらに、本発明の別の他の手段は、

壜体を 1 . 5〜 3 . 0秒程度のブロータイムでブロー成形すること、

離型後、 1 5秒以内に、底部を、この底部の中央部の高さをブロー成形時の高さよりも大きくする再成形型治具に、壜体内を加圧した状態で押し付けてから、中央部の温度が略 7 0度以下となるまで強制冷却すること、

にある。

上記した本発明の方法手段を実施する本発明の構造手段は、離型直後の、ビッグフット状ベタロイド型底部を有する合成樹脂製 2軸延伸プロ一成形壜体の底部を強制的に冷却する装置であること、

壜体のブロー金型装置の底部金型型面の略下半分と比較して、中央部分の突出高さを最大で略等しくしただけで、残部を等しくした型面を有し、この型面中央部分に冷却空気の噴出口を開設した矯正型治具を有すること、

この矯正型治具との間で壜体を挟持することにより、矯正型治具の型面に壜体の底部の下面を押し付ける押圧治具を有すること、

壜体内に侵入して、壜体の底部の上面に冷却空気を吹き付けると共に、壜体内を加圧する冷却ノズルを有すること、

にある。

また、本発明の他の構造手段は、

離型直後の、ビッグフット状ベタロイド型底部を有する合成樹脂製 2軸延伸プロ一成形埵体の底部を強制的に冷却する装置であること、

埵体のブロー金型装置の底部金型型面の略下半分と比較して、型面中央部の突出高さを大きくしただけで、残部を等しくした型面を有し、この型面中央部分に冷却空気の噴出口を開設した再成形型治具を有すること、

この再成形型治具との間で壜体を挟持することにより、再成形型治具の型面に壜体の底部の下面を押し付ける押圧治具を有すること、

にある。

本発明の作用を，以下説明する。

図 6に示した、離型後における壜体の底部中央部の底高さ変形特性から明らかなように、ブロータイムが 2秒程度であっても、離型後、 4秒以内であれば、壜体の底部中央部の底高さは、まだ 4匪以上の値となっている。

それゆえ、 2秒程度の極めて短いブロータイムでブロー成形した壜体を、離型後、 4秒以内に、壜体の底部を強制急冷して冷却硬化させることにより、底部中央部の底高さ変形は、底高さが 4 mm以上である状態で停止する。この壜体の底部の強制急冷を、底部中央部の温度が 5 . 5〜 7 . 0秒で 7 0度以下となる程度に設定したので、一般に離型後、 2 5〜 3 0秒で表面に出てくる底部中央部内部の高温（実測によると 8 0度程度）による、底部中央部の熱による変形再発生を確実に防止し、底部の冷却硬化を完全なものとする。

また、場体のブロータイムが 1 . 5〜 3 . 0秒程度であると、離型後、 1 5秒以前に底部高さは 4 mm以下となり、離型後 1 5秒の時点においても底高さの減少変形がわずかながら継続している。このことは、離型後 1 5秒の時点であれば、外部からの成形力により底部中央部を強制的に変形させることができることを意味している。

多くの実験によると、外部からの成形力により、離型後の壜体の底部中央部を所望通りに変形させることができるのは、雰囲気による冷却の影響により、離型後 1 5秒が限界であることがわかった。

そこで、離型後、中央部を膨出変形させている壜体の底部を、まだ膨出変形継続中である 1 5秒以内に矯正型治具に押し付けることにより、底部中央部は押し付けに対する矯正型治具からの反発力によって、最大で略ブロー成形時の位置まで押し戻され、すなわち最大で略ブロー成形時の形状に矯正される。

このように、離型により膨出変形した底部中央部は、矯正型治具により最大でブロー成形時の位置まで押し戻された状態、すなわち最大でブロー成形時の形状で強制冷却されるので、最大で略ブロー成形時の形状のまま冷却硬化することになる。

なお、壜体底部の矯正型治具に対する押し付けを、壜体内を加圧した状態で達成することにより、壜体底部の他の部分、すなわち脚部とか谷部に、この押し付けによる不正な潰れ変形が発生するのを防止することができる。また、壜体底部に対する強制冷却程度は、底部中央部の温度をできるだけ短い時間で略 7 0度以下にすれば良く、その冷却時間が一定値以内に限定されることはない。

また、底高さを大きくすることにより、壜体底部の耐圧強度を高めることができるのであるが、ブロー金型でこの底高さを大きくすると、脚部先端までの延伸倍率が高くなり、壜体の賦形性が低下する他、ボイドが出たりすると云う不都合が発生する。

そこで、ブロー金型による壜体のブロー成形を、壜体底部の底高さをやや小さめに設定することにより、ブロー金型による壜体底部の賦形性を向上させた状態で達成し、離型後、底部中央部を、矯正型治具に代えて再成形型治具により、底高さがブロー成形時よりもやや大きい位置となるまで強制変形させ、この状態で底部を強制冷却して冷却硬化させる。

この場合、極めて複雑な形状の底部を、良好な賦形性でブロー成形することができると共に、充分な底高さを得ることができるので、耐圧強度が高く、割れ難い底部を成形することができる。

冷却装置による壜体底部の冷却処理は、ブロー金型から離型した場体を、直ちにこの壜体の底部を型面に嵌め込んで矯正型治具に組付けると共に、壜体の口部に押圧治具を予め設定された一定押圧力で押し付け、この押し付けにより、矯正型治具によって底部中央部を、最大でブロー成形時の底高さを有する形状に矯正変形する。

この押圧治具による押し付けに引き続いて、冷却ノズルから冷却空気を噴出させて壜体の底部上面を冷却すると共に、壜体内を加圧し、同時に矯正型治具の型面中央部分に開設された噴出口から冷却空気を噴出させて、壜体の底部下面を冷却し、底部中央部を冷却硬化させる。これにより、底部中央部の形状は、略プロ —成形時通りのものとなる。

また、矯正型治具の代わりに再成形型治具を用いた場合には、離型後の壜体を同様の操作で再成形型治具と押圧治具とに組付けて、押圧治具により押し付けることにより、底部中央部を、再成形型治具の型面中央部によって、ブロー成形時の底高さよりも大きい底高さに再成形し、この再成形の形状のまま、冷却硬化する。これにより、底部中央部の形状は、ブロー成形時の形状よりも、底高さの大きいものとなる。図面の簡単な説明

第 1図は本発明装置の一実施例を示す部分破断した要部正面図，第 2図は本発明装置に使用される再成形型治具の構成例を示す縦断面図，第 3図は第 2図に示した再成形型治具により成形される壜体底部の縦断面図，第 4図は壜体底部の肉厚分布を示す実測線図，第 5図は壜体のブロータイムに対する底部中央部の温度特性を示す特性線図，第 6図は壜体のブロータイム別の離型後の経過時間に対する底高さ変化の特性を示す特性線図，第 7図は底部中央部に対する再成形の成形率に対する底割れ発生率の特性を示す特性線図，第 8図は冷却不足による離型後における壜体底部に発生する変形を示す、壜体底部の縦断面図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

図 1は、本発明による冷却装置 8の一実施例を示す簡略要部正面図を示すもので、ベースブロック 1 4にシャフト 1 5を起立固定し、このシャフト 1 5に墁体 1 の口部 7を保持するホルダ 2 3と、埵体 1 の胴部 2を保持するハンドラ 2 4とを取付け、またベースブロック 1 4に、ハンドラ 2 4の直下に位置する冷却プロック 1 8を取付ける。

冷却ブロック 1 8上には、ブロー金型装置の底部金型の型面の略下半分と比較して、中央部分の突出高さを最大で略等しくしただけで、残部を等しくした型面 1 0を有する矯正型治具 9が取付けられており、この矯正型治具 9は、冷却プロック 1 8に形成された水冷通路 2 2を通る冷却水 Wによりその全体が冷却され、また冷却プロック 1 8の空冷通路 2 1を形成する通路ブロック片 1 9が、矯正型治具 9の中央を上下に貫通し.、その冷却空気 A逃げ用の溝 2 0を刻設した上端面を矯正型治具 9の型面 1 0中央に位置させると共に、空冷通路 2 1の先端を冷却空気 A噴出口として位置させている。

シャフト 1 5の上部には,、治具を介して冷却ノズル 1 7が昇降変位可能に取付けられており、この冷却ノズル 1 7の途中に、壜体 1 の口部 7上端面に当接する押圧治具 1 6が固定されていて、この押圧治具 1 6 には、押圧治具 1 6が壜体 1 の口部 7に密に押圧された状態で、壜体 1内の空気を逃がすための一定の通路面積を有する逃げ通路が形成されている。冷却ノズル 1 7は、図示省略したシリンダの作動により下降変位して、一定起立姿勢で取付けられた壜体 1内に口部 7から侵入するが、押圧治具 1 6は、この冷却ノズル 1 7の下端が壜体 1 の底部 3の中央部 6間近になった位置で、口部 7 の上端面に当接する位置に取付けられている。

なお、冷却プロック 1 8は、壜体 1組付けを円滑に達成させるために、矯正型 '治具 9の型面 1 0の高さよりもわずかに大きい距離だけ上下変位可能であり、またホルダ 2 3およびハンドラ 2 4による埵体 1の保持は、単に壜体 1が傾かないように保持するだけであって、保持した壜体 1の上下変位を可能としている。この図 1に示した実施例に、離型後 7秒の壜体 1を組付け、 2 5 Kg/fの力で押圧治具 1 6を口部 7に押し付けると共に、冷却ノズル 1 7および空冷通路 2 1力、ら 6 . 5 Kg/ cm² の冷却空気 Aを噴出させ、壜体 1内を 6 Kg/ cm² に保持したまま、押圧治具 1 6の通路面積が 1 . 5難? 6の 2箇所の逃げ通路から冷却空気 Aを抜きながら、 5 . 5秒間、底部 3の中央部 6の強制冷却を行った。

上記実験は、ブロータイム 1 . 5秒、 2 . 0秒、 2 . 5秒、そして 3 . 0秒の壜体 1に対して行ったが、本発明による強制冷却を施した壜体 1の場合は、底高さ Hが全て 4 . 2 mmと共通していたのに対して、強制冷却を施さない壜体 1の場合は、底高さ Hが、ブロータイム 1 . 5秒で 2 . O mm、ブロータイム 2 . 0秒で 2 . 3 mm、ブロータイム 2 . 5秒で 2 . 7 mm、ブロータイム 3 . 0秒で 3 . 2 mm と、いづれも 4 mm以下であった。

また、底変形限度と思われるブロータイム 2 . 5秒でブロー成形した壜体 1により底割れテストを行った結果、本発明による強制冷却を施した壜体 1 は、 2 0 本中、底割れの生じたのは 0本であったのに対して、強制冷却を施さない壜体 1 は、 2 0本中 1 8本に割れが発生した。

図 2は、再成形型治具 1 1の一実施例の縦断面図を示すもので、再成形型治具 1 1 の型面 1 2は、その型面中央部 1 3が、図 2中点線で示したブロー金型装置の底部金型の型面中央部よりも突出した形状となっており、それゆえ、この再成形型治具 1 1 で再成形された壜体 1 の底部 3 は、図 3に示すように、その中央部 6が、ブロー成形された時点における点線で示した形状よりも、内方に突出した形状となり、底付 3を構成する脚部 4の中央部分の内方への湾曲曲率半径が小さくなり、反対に谷部 5の中央部分の湾曲曲率半径が大きくなっている。

この底部 3の中央部 6の再成形は、無制限にその再成形量を大きくすることができる訳ではなく、一応の限界がある。

底高さが 3 . 9 mmの底金型を有するブロー金型装置によりブロータイム 2秒で塌体 1をロー成形し、離型後約 5秒で、再成形型治具 1 1を取付けた図 1 の冷却装置 8 により、壜体 1 の底部 3を再成形すると同時に冷却した。再成形された壜体 1の底部 3は、底高さ 5匪の再成形型治具 1 1を使用した場合には、再成形量 1 . 1 mm、底高さ 4 . 4 3 mm、成形率 1 1 4 %であり、また底高さ 6讓の再成形型治具 1 1を使用した場合には、再成形量 2 . 1 mm、底高さ 5 . 4 9 mm、成形率 1 4 1 %であり、そして底高さ 7 mmの再成形型治具 1 1を使用した場合には、再成形量 3 . 1 隨、底高さ 5 . 8 6 mm. 成形率 1 5 0 %であった。なお、成形率は、（再成形底部 3の底高さブロー金型装置の底金型の底高さ） X I 0 0であ o

この底部 3を再成形した場体 1 の割れ実験を行った結果、底高さ 5腿の再成形型治具 1 1を使用した場合は 1 5本中 1本に割れが発生し、底高さ 6腿の再成形型治具 1 1を使用した場合は 1 5本中 9本に割れが発生し、そして底高さ 7 の再成形型治具 1 1を使用した場合は 1 5本中 1 2本に割れが発生した。

図 7は、上記した実験結果と従来例のデータとを合わせた成形率に対する底割れ率の特性を示すもので、曲線 d 1 は本発明の特性を、曲線 d 2は従来例の特性を示している。従来例の底割れ率の許容範囲が 3 0 %であることから、本発明における成形率は 1 3 0 %弱まで許容されることになるが、現状の 2軸延伸ブロー成形技術における賦形性の良さからすると、本発明における成形率を 1 2 0 %以下に制限して充分である。産業上の利用可能性

本発明は、上記した構成となっているので、以下に示す効果を奏する。

2軸延伸ブロー成形された壜体の底部を、離型後、直ちに強制冷却するので、ブロー金型による壜体底部に対する冷却不足を、離型後、直ちに捕うことが可能となり、これにより壜体のブロータイムの短縮を無理なく達成でき、もって壜体の生産性を飛躍的に向上させることができる。

ブロー成形された壜体の底部を、離型後強制冷却するだけであるので、高価なブロー金型装置を新たに製作する必要がなく、もってわずかな設備費の投入で容易に実施することができる。

矯正型治具および再成形型治具を用いる場合には、充分な底高さを有する壜体底部を確実に成形することができ、もって耐圧強度および耐割れ強度の高い機械強度的の安定した底部を有する壜体を得ることができる。

冷却装置は、離型直後の壜体を挟持する矯正型治具もしくは再成形型治具と押圧治具との組合せと、冷却ノズルとから構成されるので、その全体構成を簡単なものとすることができると共に、取扱い操作も簡単であり、もって冷却装置の新設実施を容易に達成できる。

Claims

請求の範囲

( 1 ) ビッグフット状ベタロイド型底部を有する合成樹脂製 2軸延伸ブロー成形壜体（1) の成形に際して、前記壜体（1) を 2秒程度のブロータイムでブロー成形し、離型後、 4秒以内に、前記壜体（1) の底部（3) を、該底部（3) の中央部（6 ) の温度が 5 . 5〜7 . 0秒で略 7 0度以下となるように強制冷却する合成樹脂製耐圧壜体の成形方法。

( 2 ) ビッグフット状ベタロイド型底部を有する合成樹脂製 2軸延伸ブロー成形壜体（1) の成形に際して、前記場体（1) を 1 . 5〜3 . 0秒程度のブロータイムでプロ一成形し、離型後、 1 5秒以内に、前記場体（1) の底部（3) を、離型により前記底部（3) に発生する中央部（6) の膨出変形変位を、最大で略ブロー成形時の位置まで押し戻す矯正型治具（9) に、前記壜体（1) 内を加圧した状態で押し付けてから、前記中央部（6) の温度が略 7 0度以下となるまで強制冷却する合成樹脂製耐圧壜体の成形方法。

( 3 ) ビッグフット状ベタロイド型底部を有する合成樹脂製 2軸延伸ブロー成形壜体（1) の成形に際して、前記場体（1) を 1 . 5 ~ 3 . 0秒程度のブロータイムでブロー成形し、離型後、 1 5秒以内に、前記底部（3) を、該底部（2) の中央部（6) の高さ（H) をプロ一成形時の高さよりも大きくする再成形型治具（11)に、前記埵体（1) 内を加圧した状態で押し付けてから、前記中央部（6) の温度が略 7 0度以下となるまで強制冷却する合成樹脂製耐圧壜体の成形方法。

( 4 ) 離型直後の、ビッグフッ卜状ベタロイド型底部を有する合成樹脂製 2軸延伸ブロー成形壜体（1) の、前記底部（3) を強制的に冷却する装置であって、前記壜体（1) のブロー金型装置の底部金型型面の略下半分と比較して、中央部分の突出高さを最大で略等しくしただけで、残部を等しくした型面（10)を有し、該型面（10)中央部分に冷却空気（A) の噴出口を開設した矯正型治具（9) と、該矯正型治具（9) との間で前記壜体（1) を挟持することにより、前記矯正型治具（9) の型面（10)に前記底部（3) の下面を押し付ける押圧治具（16)と、前記壜体（1) 内に侵入して、前記底部（3) の上面に冷却空気（A) を吹き付けると共に、前記壜体（1 ) 内を加圧する冷却ノズル（Π)と、から成る合成樹脂製耐圧壜体の冷却装置。

( 5 ) 離型直後の、ビッグフット状ベタロイド型底部を有する合成樹脂製 2軸延伸ブロー成形壜体（1) の、前記底部（3) を強制的に冷却する装置であって、前記場体（1) のブロー金型装置の底部金型型面の略下半分と比較して、型面中央部 (13)の突出高さを大きくしただけで、残部を等しくした型面（12)を有し、該型面 (12)中央部分に冷却空気（A) の噴出口を開設した再成形型治具（11)と、該再成形型治具（11)との間で前記場体（1) )を挟持することにより、前記再成形型治具（11) の型面（12)に前記底部（3) の下面を押し付ける押圧治具（16)と、前記壜体（1) 内に侵入して、前記底部（3) の上面に冷却空気（A) を吹き付けると共に、前記壜体 (1) 内を加圧する冷却ノズル（17)と、から成る合成樹脂製耐圧壜体の冷却装置。