JPH04214322A - 射出延伸吹込成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、合成樹脂によるプリ
フォームの射出成形から薄肉中空成形品への延伸吹込成
形を連続して行う成形方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的に射出延伸吹込成形と称されてい
る成形方法の１つに、射出成形したプリフォームをリッ
プ型により口部を保持してそのまま直ちに吹込金型に移
送し、延伸吹込成形を行う３ステーションの成形方法が
ある。

【０００３】特開昭６３−２９６９２１号公報に記載さ
れた３ステーション方式による成形方法では、高温離型
したプリフォームの内外の温度を、プリフォーム自体の
内部熱により均一化して温度差をなくしてから、延伸吹
込成形を行っている。

【０００４】またプリフォームを高温で離型するという
技術思想は、特開昭５７−７７５３６号に記載された４
ステーション方式の成形方法に既に開示されている。

【０００５】この成形方法は、射出成形したポリエチレ
ンテレフタレートによるプリフォームを、高温で形状が
保たれる温度範囲にて離型し、そのプリフォームの同一
平断面における内外面と内部中心部との温度差を均一化
して後、プリフォーム温度を外部エネルギーにより９５
℃以上の高温に調整して吹込成形を行うというものであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】成形工程が「プリフォ
ームの射出成形−延伸吹込成形−成形品取出」の三工程
で済む３ステーション方式では、成形工程が「プリフォ
ームの射出成形−温度調節−延伸吹込成形−成形品取出
」の四工程を要する４ステーション方式において、不可
欠とされていた延伸吹込成形直前のプリフォームの温度
調整が不要となる。

【０００７】それ故に、４ステーション方式で使用して
いたプリフォームの温度調節装置や、その付帯機器等を
省略することができ、またプリフォームの移送部材を兼
ねるネック型の数も１つ減少するなど構造上の利点だけ
ではなく、成形サイクルタイムも短縮化され、機械コス
トも低減するなどの経済的な有利さもある。

【０００８】しかしながら、３ステーション方式を用い
て成形される成形品は、広口容器に限定されがちであっ
た。それはプリフォームの口径が大径で、射出金型やコ
アなどからの抜き勾配の設計に技術的な困難さがなく、
高温離型が容易に行い得るからである。

【０００９】広口容器の場合に比べて、プリフォームの
口径が著しく小径で、延伸部分が長く、延伸倍率も大き
く要求されるびん等の細口容器の成形では、プリフォー
ムの温度管理の難しさや抜き勾配の制限などから、吹込
成形直前に温度管理が可能な４ステーションが使用され
ている。

【００１０】３ステーション方式におけるプリフォーム
の温度管理の難しさは、内部熱により表面層が加熱され
てプリフォームの温度が均一になっても、それを正確に
検知する手段がないことにある。

【００１１】そのために、離型後の経過時間からおおよ
その見当を付け、その時点での試し打ちを繰返し行って
、延伸吹込時期を定めている。この試し打ちには経験と
時間を要し、材料樹脂がポリプロピレンの場合には、製
造ロッドごとに成形条件が若干異なることが多いので、
その都度、条件設定を行わねばならず、必然的に製品ロ
スも多くなる。

【００１２】この発明は、上記３ステーションによる高
温離型の成形上の課題を解決するために考えられたもの
であって、その目的は、プリフォームを高温で離型する
ものでありながら、プリフォームの形状、抜き勾配、肉
厚分布等に制限を受けず、広口の容器の場合と同様に、
びんなどの細口の合成樹脂製容器を成形することができ
る新たな射出延伸吹込成形を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】溶融樹脂を金型に射出充
填して、第１図に示す断面構造のプリフォーム１１を射
出成形し、このプリフォームを射出金型からできるだけ
高温のうちに離型して、室温中にそのまま放置しておく
と、プリフォームの表面温度が第２図に示すように変化
して行く。

【００１４】この表面温度の経時変化はピーク温度に達
する迄の時間にある程度の差はあっても、容器の成形に
用いられる熱可塑性樹脂の殆どが同様な経過を示す。こ
の初期の表面温度の上昇原因は、高温離型されたプリフ
ォームでは、金型のキャビティ面やコアと接しているプ
リフォーム表面が、金型の冷却により固化してスキン層
を形成するが、内部冷却は未完で高温で半溶融状態にあ
り、これが離型により冷却を断たれたのちのスキン層を
内部から加熱することにある。

【００１５】勿論かかる状態では、離型時に完全に冷却
固化された口部を除き、プリフォームの温度は均一であ
るわけはなく、またプリフォーム内外部に温度差がある
状態で延伸吹込成形を行うと、結晶化やクレージングに
よる白濁が生ずるとのことから、上記従来法では延伸吹
込前にプリフォーム温度の均一化を図っている。

【００１６】本発明者の研究によると、延伸吹込成形に
おける成形品の白濁化は、内外部の温度差によるよりも
、延伸吹込成形の温度によるところが多い。

【００１７】これまでの実験では、ポリエチレンテレフ
タレートにあっては、プリフォームの表面温度が８０℃
以下であると白濁が発生し易くなる。また離型直後のプ
リフォームの表面温度が６０℃以上で、極めて短時間の
経過の後に延伸吹込成形を行った場合には、クレージン
グの発生が殆どないことを見い出した。

【００１８】しかし、このような場合でも、冷却時間が
長く離型直後の温度が６０℃以下になると、延伸吹込成
形温度がピーク前の８０℃以上であっても、そこに延伸
吹込成形された成形品に白濁が生じ易いことも明らかと
なった。

【００１９】またポリエチレンテレフタレートでは、冷
却時間を短く設定し、離型直後の表面温度を７０℃以上
に設定すると、ピーク温度は９５℃以上となることが多
く、このような設定条件での成形では、偏肉が発生し易
く、剛性も失われる。

【００２０】したがって、射出金型でのプリフォームの
冷却時間は、或る一定の時間内に限定されるが、その冷
却は同一樹脂でも肉厚により異なり、またそこに使用す
る冷却水の温度によっても異なるが、同一肉厚での許容
範囲はポリエチレンテレフタレートで１秒前後であり、
その許容範囲内であれば、透明で形状の整った細口容器
を成形することが可能な離型直後の表面温度を得ること
ができる。

【００２１】同様にポリプロピレンによるプリフォーム
についも、表面温度は第２図と同様に、室温中で離型時
の温度から急上昇してピークに達し、その後はピーク温
度を長く保ってから緩くりと降下した。

【００２２】その表面温度の経時変化からは、内部温度
によるプリフォーム全体の温度均一化の時期は不明であ
るが、高温の広口プリフォームによる従来の延伸吹込成
形では、離型してから１７秒程で延伸吹込成形を行って
いるので、それを目安に第２図の斜線の辺りで延伸吹込
成形を試みたところ、広口容器のプリフォームについて
は、１７秒前後で胴部が透明な薄肉の広口容器の成形が
可能であった。

【００２３】しかし延伸倍率が広口容器の場合よりも大
きい細口容器のプリフォームでは、抜き勾配を大きくし
て離型したものであっても、偏肉の発生や底部の形成不
良が生じ易く、良好な状態の成形品にはならなかった。

【００２４】またポリプロピレンの場合でも、離型直後
の表面温度が９０℃以上で、延伸吹込成形が１１０℃以
上であると、細口容器の成形が可能となり、また同一肉
厚での冷却時間の許容範囲は３秒前後であった。

【００２５】この延伸吹込成形の試みから明らかなこと
は、離型後にプリフォームの温度を均一にする目的で、
一定時間を経過させてから伸吹込成形を行ったのでは、
プリフォームが徐冷を受けることになるので、結晶化に
よる白化が生じ易くなり、また当然に細口容器の成形は
困難となるということである。

【００２６】したがって、高温離型したプリフォームの
延伸吹込成形の難易性は、温度むらのみにあるだけでは
なく、経時変化する高温のプリフォームの組成と、延伸
吹込タイミングなども大きく影響するということである
。

【００２７】離型後の高温のプリフォーム１１は、まず
射出金型から離型された直後では、第１図に見られるよ
うに、表面温度が低いことから、表面側は硬度のあるス
キン層１２となっている。しかしスキン層１２の生成状
態は冷却速度によって異なる。

【００２８】また高温離型では中央部まで冷却が行き届
かぬため、内部樹脂１３は高温で域程度の流動性を有す
るが、表面のスキン層１２によりドローダウンが阻止さ
れ、離型後でもプリフォーム１１の形態が維持されてい
る。

【００２９】そして、時間の経過とともに内部温度は外
部に放出され、同時に表面を形成するスキン層１２は内
部から加熱されるために、表面温度が急速に上昇し、ス
キン層１２も軟化して行く一方、内部温度は低下するの
で、流動部分は中心部へと縮小して行く。

【００３０】表面温度がピークに達した時のスキン層１
２は表皮を形成する程度の薄いものとなり、内部は半硬
化状となりつつある。ピーク後は時間の経過ともに表面
温度は緩慢に降下し、プリフォーム全体では温度が均等
化して行くと同時に、結晶化が進行するとのことである
。

【００３１】このような高温のプリフォーム１１では表
面温度がピークに達するまでは、表面が固まってスキン
層１２を形成しても、またピーク温度近くではスキン層
１２も軟化して延伸可能な状態にある。

【００３２】また内部から受ける加熱によるスキン層１
２の軟化は、内部熱の高い厚肉部分が先行する。表面温
度がピークに達してある程度の時間が経過するまでは、
厚肉部分と薄肉部分とに温度差があり、ピーク前は特に
その差が歴然としている。

【００３３】このような状態において延伸吹込成形を行
うと、熱量の多い厚肉部分側、即ち表面温度が高い方の
スキン層が、軟化状態にある内部樹脂を包んだ状態にて
先に伸びて行く。

【００３４】しかし、その伸びにより当然ながら表面積
も増すから、放熱面積が大となって温度が低下し、薄肉
側との温度差が無くなり、さらには薄肉側の温度が相対
的に高くなって、次には薄肉側の伸びが先行するように
なる。このような相互延伸は極めて短時間に繰返し行わ
れ、その間に熱量の高かった内部温度までが低下して延
伸に適した温度となり、それまでスキン層１２に連れら
れて延びていた内部樹脂１３が、途中からスキン層１２
と同様に薄く伸びるようになって、そこに肉厚分布が均
一な成形品が成形されるのである。

【００３５】したがって、プリフォーム１１の射出成形
にあたっては、まず成形品となる容器１４の形状から、
プリフォーム１１の各部の伸び量を予め考慮し、その各
部の肉厚分布を意図的に加減する一方、射出金型の温度
は一定に維持し、キャビティに射出充填して成形された
プリフォーム１１の冷却は、何れの部分においても高低
なく行うことが望まれる。

【００３６】また急冷によりスキン層１２を形成した高
温のプリフォーム１１では、表面温度がピークに達する
前の時点での成形が、最も良好な結果が得られた。ピー
クに達したと思われる時点では、偏肉が生じ易くなり、
あまり良好な結果は得られない。

【００３７】延伸吹込成形時での表面温度は、ポリエチ
レンテレフタレートでは８０℃以上で、離型後の時間は
８秒前後であり、ポリプロピレンでは１１０℃以上で時
間としては１４秒前後であった。

【００３８】しかし上記時間内であっても、スキン層１
２を急冷により形成しないと、良好な結果が得難いこと
はこれまでの試みから明らかである。これは冷却により
スキン層１２に生ずる結晶状態の差によるものと思われ
、急冷による結晶は微結晶となるが、徐冷では結晶が大
きく成長し、結晶相互の結付きは微結晶に比べて弱いた
めである。

【００３９】したがって、この発明の１つ特徴は、溶融
樹脂を射出金型に射出充填して所要のプリフォームに形
成し、そのプリフォームをリップ型により口部を保持し
て射出金型から吹込金型に移送し、吹込金型内にて所要
の薄肉中空成形品に延伸吹込成形するにあたり、上記プ
リフォームの射出金型からの離型を、急冷により表面に
生じたスキン層により形状の維持が可能な状態にあり、
かつ内部冷却が未完で高温状態にあるうちに行い、その
プリフォームの延伸吹込成形を、自己の内部温度により
上昇するプリフォームの表面温度がピーク温度に達する
までの時間内にて行うことである。

【００４０】またこの発明の他の１の特徴は、ポリエチ
レンテレフタレートによるプリフォームの射出金型から
の離型は、離型直後の表面温度が常温で６０℃以上７０
℃以下となる温度範囲にて行い、延伸吹込成形はプリフ
ォームの表面温度が８０℃以上９５℃以下の温度領域で
ピーク温度に達するまでの時間内にて行うことである。

【００４１】さらにこの発明の他の特徴は、ポリプロピ
レンによるプリフォームの射出金型からの離型は、離型
直後の表面温度が常温で９０℃以上１００℃以下となる
温度範囲にて行い、延伸吹込成形はプリフォームの表面
温度が１１０℃以上１２２℃以下の温度領域でピーク温
度に達するまでの時間内にて行うこことであり、結晶性
樹脂として上記合成樹脂以外にも、ポリエチレン、ポリ
カーボネートなどの熱可塑性合成樹脂によるプリフォー
ムを同様な手段によって、容器に延伸成形し得ることで
ある。

【００４２】

【作用】射出充填された射出金型内の溶融樹脂は、急冷
により型面に接する樹脂が極めて短時間に硬化してスキ
ン層を形成する。また硬化に伴う収縮により表面が型面
から離れるため、内部に対する冷却は悪くなり、冷却未
完の状態で高温を保っている。

【００４３】しかしプリフォームは硬いスキン層により
、離型可能な状態となり、また離型後にも形状が維持さ
れる。このため抜き勾配に左右されず早期の離型が可能
となる。

【００４４】このような高温のプリフォームでは、離型
後においても表面温度がピークに達するまでは、半溶融
状態の内部樹脂がスキン層に包まれた状態にあるから、
スキン層が軟化した時点にて延伸すると、まずスキン層
が内部樹脂を連れて薄く伸びて行く。

【００４５】この延伸の過程において、表面積の増加等
によりプリフォーム全体の温度が低下し、内部樹脂の温
度までが延伸に適した温度となる。それまでスキン層に
つれられて延びていた内部樹脂が、途中からスキン層と
同様に薄く伸びるようになり、その結果、プリフォーム
は肉厚分布が均一な成形品となる。

【００４６】

【実施例．１】ポリエチレンテレフタレートの溶融樹脂
を射出金型に射出充填し、急冷により第１図に示すよう
な細口のプリフォーム１１を成形した。

【００４７】また肉厚が異なる３例のプリフォームを、
サンプルごとに冷却時間を変え射出成形し、表面温度の
経時変化を測定した。

【００４８】プリフォームは１リットル容器用で、全長
１２４ｍｍ、温度測定は底部から上３０ｍｍ，　６０ｍ
ｍ，１００ｍｍの三箇所、測定温度はその平均値である
。温度測定器は、デジタル放射温度計ＩＲ−ＡＨＯＴ（
株式会社チノン製）を使用した。

【００４９】射出成形条件は以下の通りである。 （射出充填時間経過後に冷却に入る）

【００５０】第３図から第５図は、室温中（２２℃）に
おける下記各サンプルの表面温度の経時変化（平均値）
を示したものであり、その要点は下記表１に示す通りで
ある。

【００５１】表　　１

【００５２】上記各サンプルについて、吹込空気圧１４
ｋｇ／ｃｍ２　で延伸吹込成形を行い、第１図に鎖線に
て示すようなびん状の容器１４を成形したところ、第６
図に示す時間内、即ち、表面温度がピークに達する前の
時間ｔ１　と、ピークに達したと思われる時間ｔ２　の
間の時間ｔ内にて延伸吹込成形を行うことが最も良いこ
とが判明した。

【００５３】表　　２

【００５４】しかしながら、離型直後の表面温度が常温
で６０℃〜７０℃の範囲外のプリフォーム、または延伸
吹込成形時の表面温度が８０℃〜９５℃の温度領域外の
プリフォームでは上記表２に示すように良好な成形品は
得られなかった。なお、表中の経過時間とは、プリフォ
ームを離型してから延伸吹込成形を開始するまでの時間
を云い、その経過時間を中心に前後１秒の範囲で数体の
成形を行った結果を、成形状態として示した。

【００５５】

【実施例．２】ポリプロピレンの溶融樹脂を射出金型に
射出充填し、急冷により実施例１の場合と同様な第１図
に示すような細口のプリフォーム１１を成形した。

【００５６】また同一肉厚の８体のプリフォームを、そ
れぞれ冷却時間を変え射出成形し、それらの室温中にお
ける表面温度の経時変化を測定した。

【００５７】射出成形条件は以下の通りである。

【００５８】第７図は、室温中（２２℃）における下記
各サンプルの表面温度の経時変化（平均値）図にしたも
のであり、その要点は下記表３に示す通りである。

【００５９】表　　３

【００６０】上記サンプルＮＯ４について、ポリエチレ
ンテレフタレートの場合と同様に、第６図に示す時間内
にて、吹込空気圧１２ｋｇ／ｃｍ２で延伸吹込成形を行
い、第１図に鎖線にて示すようなびん状の容器１４を成
形したところ、第８図に示す時間内、即ち、表面温度が
ピークに達する前の時間ｔ１　と、ピークに達したと思
われる時間ｔ２　の間の時間ｔ内にて延伸吹込成形を行
うことが最も良いことが判明した。

【００６１】しかし、離型直後の表面温度が常温で９０
℃〜１００℃の範囲外のプリフォーム、または延伸吹込
成形時の表面温度が、１１０℃以下または１２３℃以上
のプリフォームでは、下記表４に示すように良好な結果
が得られなかった。

【００６２】表　　４

【００６３】

【発明の効果】この発明は上述のように、射出成形した
プリフォームの射出金型からの離型を、急冷により表面
に生じたスキン層により形状の維持が可能な状態にあり
、かつ内部冷却が未完で高温状態にあるうちに行い、そ
のプリフォームの延伸吹込成形を、自己の内部温度によ
り上昇するプリフォームの表面温度がピーク温度に達す
るまでの時間内にて行うことから、低温のプリフォーム
を延伸吹込成形した時に生じがちな応力歪みが少ない。 したがって、応力歪みが原因とされる高温充填時の収縮
変形が起こり難く、ポリエチレンテレフタレートによる
容器では耐熱性が向上する。

【００６４】また内部が半溶融状態の時にプリフォーム
を延伸するため、温度むらによる影響は殆どなく、内部
が結晶化する前に成形が完了するので、透明で偏肉のな
い薄肉の容器が得られる。

【００６７】更にまた急冷によりスキン層を形成するた
め、内部が軟らかくとも離型が可能となり、これまでプ
リフォームの抜き勾配の関係から、適度な温度にての離
型が困難なことから、温調を必要とされていたびん状の
細口容器をも、３ステーションにより広口容器の場合と
同様に成形することができる。

【００６８】しかも、延伸吹込成形に要する時間がこれ
までより著しく短くなるので、成形サイクルも早くなり
、時間当たり生産量が増すなどの利点をも有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　高温プリフォームの断面図である。

【図２】　　結晶性樹脂により射出成形した高温プリフ
ォームの表面温度の経時変化図である。

【図３】　　ポリエチレンテレフタレートにより射出成
形したサンプルＮＯ１の高温プリフォームの表面温度の
経時変化図である。

【図４】　　ポリエチレンテレフタレートにより射出成
形したサンプルＮＯ２の高温プリフォームの表面温度の
経時変化図である。

【図５】　　ポリエチレンテレフタレートにより射出成
形したサンプルＮＯ３の高温プリフォームの表面温度の
経時変化図である。

【図６】　　ポリエチレンテレフタレートによるプリフ
ォームの延伸吹込成形時を示す表面温度の経時変化図で
ある。

【図７】　　ポリプロピレンにより射出成形したサンプ
ルＮＯ４の高温プリフォームの表面温度の経時変化図で
ある。

【図８】　　ポリプロピレンによるプリフォームの延伸
吹込成形時を示す表面温度の経時変化図である。

【符号の説明】 １１　　プリフォーム １２　　スキン層 １３　　内部樹脂 １４　　容器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　溶融樹脂を射出金型に射出充填して所
   要のプリフォームに形成し、そのプリフォームをリップ
   型により口部を保持して射出金型から吹込金型に移送し
   、吹込金型内にて所要の薄肉中空成形品に延伸吹込成形
   するにあたり、上記プリフォームの射出金型からの離型
   を、急冷により表面に生じたスキン層により形状の維持
   が可能な状態にあり、かつ内部冷却が未完で高温状態に
   あるうちに行い、そのプリフォームの延伸吹込成形を、
   自己の内部温度により上昇するプリフォームの表面温度
   がピーク温度に達するまでの時間内にて行うことを特徴
   とする射出延伸吹込成形方法。
2. 【請求項２】　　ポリエチレンテレフタレートによるプ
   リフォームの射出金型からの離型は、離型直後の表面温
   度が常温で６０℃以上７０℃以下となる温度範囲にて行
   い、延伸吹込成形はプリフォームの表面温度が８０℃以
   上９５℃以下の温度領域でピーク温度に達するまでの時
   間内にて行うことを特徴とする請求項１記載の射出延伸
   吹込成形方法。
3. 【請求項３】　　ポリプロピレンによるプリフォームの
   射出金型からの離型は、離型直後の表面温度が常温で９
   ０℃以上１００℃以下となる温度範囲にて行い、延伸吹
   込成形はプリフォームの表面温度が１１０℃以上１２２
   ℃以下の温度領域でピーク温度に達するまでの時間内に
   て行うことを特徴とする射出延伸吹込成形方法。
4. 【請求項４】　　プリフォーム成形樹脂は、ポリエチレ
   ン、ポリカーボネートなどの結晶性樹脂からなることを
   特徴とする請求項１記載の射出延伸吹込装置。