JPH07108595A - ブロー成形解析によるプリフォーム又はパリソン形状の設計方法 - Google Patents
ブロー成形解析によるプリフォーム又はパリソン形状の設計方法Info
- Publication number
- JPH07108595A JPH07108595A JP5258479A JP25847993A JPH07108595A JP H07108595 A JPH07108595 A JP H07108595A JP 5258479 A JP5258479 A JP 5258479A JP 25847993 A JP25847993 A JP 25847993A JP H07108595 A JPH07108595 A JP H07108595A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- preform
- parison
- analysis
- blow molding
- shape
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C49/00—Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C49/00—Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
- B29C49/42—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C49/78—Measuring, controlling or regulating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2949/00—Indexing scheme relating to blow-moulding
- B29C2949/07—Preforms or parisons characterised by their configuration
- B29C2949/0715—Preforms or parisons characterised by their configuration the preform having one end closed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C49/00—Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
- B29C49/02—Combined blow-moulding and manufacture of the preform or the parison
- B29C49/06—Injection blow-moulding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C49/00—Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
- B29C49/42—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C49/42398—Simulation of the blow-moulding process
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Blow-Moulding Or Thermoforming Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ブロー成形解析によるプリフォーム又はパリ
ソン形状の設計方法を得る。 【構成】 プリフォーム又はパリソン、及びブロー成形
金型形状を微小要素に分割し、有限要素法等の数値解析
法を使用して、ブロー成形解析を行いプリフォーム又は
パリソンの全高ｈ及び平均胴径ｄを変数とした関数をも
とめ、この関数をグラフィック表示して、所定の最終成
形品ボトル形状に対し、適正なプリフォーム又はパリソ
ンの全高ｈ及び平均胴径ｄの範囲を評価、設計する。
ソン形状の設計方法を得る。 【構成】 プリフォーム又はパリソン、及びブロー成形
金型形状を微小要素に分割し、有限要素法等の数値解析
法を使用して、ブロー成形解析を行いプリフォーム又は
パリソンの全高ｈ及び平均胴径ｄを変数とした関数をも
とめ、この関数をグラフィック表示して、所定の最終成
形品ボトル形状に対し、適正なプリフォーム又はパリソ
ンの全高ｈ及び平均胴径ｄの範囲を評価、設計する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、予め最終成形品構造及
び成形条件が設定されている場合、熱可塑性高分子１次
成形体であるプリフォーム又はパリソンを用い、最終成
形品形状をブロー成形するに際し、高品質、高性能な最
終成形体を得るためのプリフォーム又はパリソンの最適
な形状設計、特にパラメータとして重要な全高及び平均
胴径の適正な範囲をブロー成形解析によって設計する方
法に関する。
び成形条件が設定されている場合、熱可塑性高分子１次
成形体であるプリフォーム又はパリソンを用い、最終成
形品形状をブロー成形するに際し、高品質、高性能な最
終成形体を得るためのプリフォーム又はパリソンの最適
な形状設計、特にパラメータとして重要な全高及び平均
胴径の適正な範囲をブロー成形解析によって設計する方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラスチック容器のブロー成形加工にお
ける大変形接触問題を解析（シミュレーション）する場
合、第５図に示すように熱可塑性高分子１次成形体であ
るプリフォーム又はパリソン形状、及びブロー成形金型
形状を微小要素に分割してモデル化し、有限要素法等の
数値解析法を使用して、加熱されたプリフォーム又はパ
リソンの変形計算を行う構造解析、あるいは加熱された
プリフォーム又はパリソンの変形計算を行う構造解析と
加熱されたプリフォーム又はパリソンの変形時に起こる
熱伝導（温度移動）計算を行う熱伝導解析と、加熱され
たプリフォーム又はパリソンが変形して冷却金型に接触
する時に起こるプリフォーム又はパリソン−冷却金型間
の接触伝熱計算を行う接触伝熱解析を連成させて同時に
解くことを特徴とする数値解析法を使用することによっ
て、各要素の変形量を演算することができる。このよう
な大変形接触問題を扱うブロー成形解析方法では、使用
する樹脂の温度依存物性値と、プリフォーム又はパリソ
ンの成形直前の温度分布、及びブロー成形条件（ブロー
エアー圧力荷重の時間変化）を入力して演算する事によ
り、変形完了時間を任意に分割した各時刻におけるプリ
フォームの変形の進行状況、及び肉厚分布を計算により
求めることができる。これらの技術は、本発明者らによ
って、International Journal For Numerical Methods
In Engineering(1991) 等で公開されている。図６に有
限要素モデルにおけるプリフォーム変形の解析進行状況
を示す。又、図７に有限要素モデルにおけるブロー成形
解析を施した肉厚分布解析結果を示す。
ける大変形接触問題を解析（シミュレーション）する場
合、第５図に示すように熱可塑性高分子１次成形体であ
るプリフォーム又はパリソン形状、及びブロー成形金型
形状を微小要素に分割してモデル化し、有限要素法等の
数値解析法を使用して、加熱されたプリフォーム又はパ
リソンの変形計算を行う構造解析、あるいは加熱された
プリフォーム又はパリソンの変形計算を行う構造解析と
加熱されたプリフォーム又はパリソンの変形時に起こる
熱伝導（温度移動）計算を行う熱伝導解析と、加熱され
たプリフォーム又はパリソンが変形して冷却金型に接触
する時に起こるプリフォーム又はパリソン−冷却金型間
の接触伝熱計算を行う接触伝熱解析を連成させて同時に
解くことを特徴とする数値解析法を使用することによっ
て、各要素の変形量を演算することができる。このよう
な大変形接触問題を扱うブロー成形解析方法では、使用
する樹脂の温度依存物性値と、プリフォーム又はパリソ
ンの成形直前の温度分布、及びブロー成形条件（ブロー
エアー圧力荷重の時間変化）を入力して演算する事によ
り、変形完了時間を任意に分割した各時刻におけるプリ
フォームの変形の進行状況、及び肉厚分布を計算により
求めることができる。これらの技術は、本発明者らによ
って、International Journal For Numerical Methods
In Engineering(1991) 等で公開されている。図６に有
限要素モデルにおけるプリフォーム変形の解析進行状況
を示す。又、図７に有限要素モデルにおけるブロー成形
解析を施した肉厚分布解析結果を示す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た大変形接触問題を扱うブロー成形解析方法では、いく
つかの入力条件のうちどの入力条件が適正か、またどの
ようなプリフォーム形状が最良か等を判定する手段は知
られておらず、従って演算結果の適否の判定は解析結果
と実際のブロー成形品の肉厚分布等の対比を繰り返す事
により得られる経験的ノウハウに頼らざるを得なかっ
た。このように、従来の大変形接触問題を扱うブロー成
形解析方法は、使用する樹脂に対して経験的又は実験的
に得られているプリフォーム又はパリソンの成形直前の
温度分布やブロー成形条件（ブローエアー圧力荷重の時
間変化）等を入力して、製品肉厚分布の適否を判定する
ことを主な目的として使用され、プリフォーム又はパリ
ソンの最適な形状設計については、これまで試みられて
いなかった。本発明の目的は、プリフォームあるいはパ
リソンのブロー成形解析による、所要のブロー成形金型
に対するプリフォーム又はパリソンの全高及び平均胴径
の適正な範囲を設計する方法を提供することである。
た大変形接触問題を扱うブロー成形解析方法では、いく
つかの入力条件のうちどの入力条件が適正か、またどの
ようなプリフォーム形状が最良か等を判定する手段は知
られておらず、従って演算結果の適否の判定は解析結果
と実際のブロー成形品の肉厚分布等の対比を繰り返す事
により得られる経験的ノウハウに頼らざるを得なかっ
た。このように、従来の大変形接触問題を扱うブロー成
形解析方法は、使用する樹脂に対して経験的又は実験的
に得られているプリフォーム又はパリソンの成形直前の
温度分布やブロー成形条件（ブローエアー圧力荷重の時
間変化）等を入力して、製品肉厚分布の適否を判定する
ことを主な目的として使用され、プリフォーム又はパリ
ソンの最適な形状設計については、これまで試みられて
いなかった。本発明の目的は、プリフォームあるいはパ
リソンのブロー成形解析による、所要のブロー成形金型
に対するプリフォーム又はパリソンの全高及び平均胴径
の適正な範囲を設計する方法を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、
（１）プリフォーム又はパリソン、及びブロー成形金型
形状を微小要素に分割し、有限要素法等の数値解析法を
使用して、（Ａ）加熱されたプリフォーム又はパリソン
の変形計算を行う構造解析、又は（Ｂ）（ａ）加熱され
たプリフォーム又はパリソンの変形計算を行う構造解
析、（ｂ）加熱されたプリフォーム又はパリソンの変形
時に起こる熱伝導計算を行う熱伝導解析及び（ｃ）加熱
されたプリフォーム又はパリソンが変形して冷却金型に
接触する時に起こるプリフォーム又はパリソン−冷却金
型間の接触伝熱計算を行う接触伝熱解析を連成させて同
時に解くことを特徴とする数値解析法を使用し、各要素
の変形量を演算することによって、プリフォーム又はパ
リソンの形状設計のためのブロー成形解析において、
（２）数種のプリフォーム又はパリソンの各要素につい
て、固定した初期温度分布及びブロー圧力荷重を与え
て、該各要素が金型に完全に接触するまで解析を行い、
次に、得られた変位量計算結果により、全要素の肉厚方
向の最高厚さθｍａｘ又は最低厚さθｍｉｎにつき、プ
リフォーム又はパリソンの全高ｈ及び平均胴径ｄを変数
とした関数 θｍａｘ＝ｆｍａｘ（ｈ）又はθｍｉｎ＝
ｆｍｉｎ（ｈ）及びθｍａｘ＝ｆｍａｘ（ｄ）又はθｍ
ｉｎ＝ｆｍｉｎ（ｄ）として求め、（３）これらの関数
をグラフィック表示して、所定の最終成形品ボトル形状
に対する適正なプリフォーム又はパリソンの全高あるい
は平均胴径の範囲を評価判定することを特徴とするブロ
ー成形解析によるプリフォーム又はパリソン形状の設計
方法であります。
（１）プリフォーム又はパリソン、及びブロー成形金型
形状を微小要素に分割し、有限要素法等の数値解析法を
使用して、（Ａ）加熱されたプリフォーム又はパリソン
の変形計算を行う構造解析、又は（Ｂ）（ａ）加熱され
たプリフォーム又はパリソンの変形計算を行う構造解
析、（ｂ）加熱されたプリフォーム又はパリソンの変形
時に起こる熱伝導計算を行う熱伝導解析及び（ｃ）加熱
されたプリフォーム又はパリソンが変形して冷却金型に
接触する時に起こるプリフォーム又はパリソン−冷却金
型間の接触伝熱計算を行う接触伝熱解析を連成させて同
時に解くことを特徴とする数値解析法を使用し、各要素
の変形量を演算することによって、プリフォーム又はパ
リソンの形状設計のためのブロー成形解析において、
（２）数種のプリフォーム又はパリソンの各要素につい
て、固定した初期温度分布及びブロー圧力荷重を与え
て、該各要素が金型に完全に接触するまで解析を行い、
次に、得られた変位量計算結果により、全要素の肉厚方
向の最高厚さθｍａｘ又は最低厚さθｍｉｎにつき、プ
リフォーム又はパリソンの全高ｈ及び平均胴径ｄを変数
とした関数 θｍａｘ＝ｆｍａｘ（ｈ）又はθｍｉｎ＝
ｆｍｉｎ（ｈ）及びθｍａｘ＝ｆｍａｘ（ｄ）又はθｍ
ｉｎ＝ｆｍｉｎ（ｄ）として求め、（３）これらの関数
をグラフィック表示して、所定の最終成形品ボトル形状
に対する適正なプリフォーム又はパリソンの全高あるい
は平均胴径の範囲を評価判定することを特徴とするブロ
ー成形解析によるプリフォーム又はパリソン形状の設計
方法であります。
【０００５】さらに、前記のプリフォーム又はパリソン
形状設計のためのブロー成形解析による評価方法におい
て、任意の要素の肉厚方向厚さθの限界値として最大値
θｍａｘ及び最小値θｍｉｎを設け、該関数より適正な
プリフォーム又はパリソンの全高あるいは平均胴径の範
囲を評価判定することを特徴とするブロー成形解析によ
るプリフォーム又はパリソン形状の設計方法でありま
す。
形状設計のためのブロー成形解析による評価方法におい
て、任意の要素の肉厚方向厚さθの限界値として最大値
θｍａｘ及び最小値θｍｉｎを設け、該関数より適正な
プリフォーム又はパリソンの全高あるいは平均胴径の範
囲を評価判定することを特徴とするブロー成形解析によ
るプリフォーム又はパリソン形状の設計方法でありま
す。
【０００６】
【作用】本発明のブロー成形解析によるプリフォーム又
はパリソン形状の設計方法によれば、プリフォーム又は
パリソンの大変形接触問題を扱うブロー成形解析によっ
て、数種のプリフォーム形状モデルの微小分割された各
要素の成形完了時の変形状態が演算によりそれぞれ得ら
れ、全要素中の板厚方向の最高ないしは最低厚さにつ
き、各プリフォームの全高あるいは平均胴径を変数とし
た関数として求め、これら関数をディスプレイ装置にグ
ラフィック表示して、所定の最終成形品ボトル形状に対
する適正なプリフォーム又はパリソンの全高あるいは平
均胴径の範囲を評価、設計することができる。この場
合、任意の要素の肉厚方向厚さの限界値として最大値及
び最小値を設定し、適正なプリフォーム又はパリソンの
全高あるいは平均胴径の範囲を評価、設計することがで
きる。
はパリソン形状の設計方法によれば、プリフォーム又は
パリソンの大変形接触問題を扱うブロー成形解析によっ
て、数種のプリフォーム形状モデルの微小分割された各
要素の成形完了時の変形状態が演算によりそれぞれ得ら
れ、全要素中の板厚方向の最高ないしは最低厚さにつ
き、各プリフォームの全高あるいは平均胴径を変数とし
た関数として求め、これら関数をディスプレイ装置にグ
ラフィック表示して、所定の最終成形品ボトル形状に対
する適正なプリフォーム又はパリソンの全高あるいは平
均胴径の範囲を評価、設計することができる。この場
合、任意の要素の肉厚方向厚さの限界値として最大値及
び最小値を設定し、適正なプリフォーム又はパリソンの
全高あるいは平均胴径の範囲を評価、設計することがで
きる。
【０００７】
【実施例】以下実施例により本発明を詳細に説明する。 実施例１ はじめに、本発明に係わるブロー成形解析によるプリフ
ォーム又はパリソン形状の設計方法につき添付図面を参
照しながら説明する。本発明において、所定の成形品の
形状モデルについてプリフォーム又はパリソンのブロー
成形解析を行う手順は、従来のシミュレーションと同じ
である。すなわち、第５図に示すように、ブロー金型内
の樹脂変形（ブロー成形）解析を行うためブロー成形金
型及びプリフォーム又はパリソンの形状モデルの要素分
割を行い（図示例は４角形４節点要素を用いているが、
４角形８節点あるいは９節点要素等を用いる場合他もあ
る）有限要素法を適用する。そして、プリフォーム又は
パリソン、冷却金型に予め設定した最適な初期温度分布
を、またプリフォーム内壁に、これも設定した最適ブロ
ー圧力を入力する。金型は変形しない剛体として定義
し、またプリフォームの口頚部分は上下方向に変位しな
い様に拘束条件を施し、構造解析-熱伝導解析-接触伝熱
解析完全連成解析によるブロー成形解析に移行する。
ォーム又はパリソン形状の設計方法につき添付図面を参
照しながら説明する。本発明において、所定の成形品の
形状モデルについてプリフォーム又はパリソンのブロー
成形解析を行う手順は、従来のシミュレーションと同じ
である。すなわち、第５図に示すように、ブロー金型内
の樹脂変形（ブロー成形）解析を行うためブロー成形金
型及びプリフォーム又はパリソンの形状モデルの要素分
割を行い（図示例は４角形４節点要素を用いているが、
４角形８節点あるいは９節点要素等を用いる場合他もあ
る）有限要素法を適用する。そして、プリフォーム又は
パリソン、冷却金型に予め設定した最適な初期温度分布
を、またプリフォーム内壁に、これも設定した最適ブロ
ー圧力を入力する。金型は変形しない剛体として定義
し、またプリフォームの口頚部分は上下方向に変位しな
い様に拘束条件を施し、構造解析-熱伝導解析-接触伝熱
解析完全連成解析によるブロー成形解析に移行する。
【０００８】尚、本実施例のブロー成形解析は、二軸延
伸ブロー成形という現象を取り扱うものである。その特
徴はストレッチ棒でプリフォームを押し上げながらブロ
ー成形し、この際プリフォームからボトルへの拡大倍率
は、軸方向拡大倍率と周方向拡大倍率との掛け合わせに
より面方向で１０倍以上の超大変形となる点である。図
４において、１はプリフォーム、２は冷却金型、３はス
トレッチ棒である。ストレッチ棒は圧縮エアー駆動式で
あり、成形開始はこの棒がプリフォームを押し上げるこ
とから始まり、その後ブローエアーが１と３の隙間から
流出し、軸方向、周方向へのプリフォームの拡大変形が
進み、金型に接触して冷却固化され、最終成形品である
ボトル形状となる。シミュレーションのための固定入力
条件は、使用する樹脂の温度依存性物性データ、ブロー
圧力、ストレッチ圧力の荷重時刻歴変化及びプリフォー
ム成形直前の温度分布である。プリフォーム形状設計の
ために必要なパラメータは、図１に示したようにプリフ
ォーム全高及び平均胴径である。これらは軸方向及び周
方向延伸倍率に関するパラメータとして扱われている。
伸ブロー成形という現象を取り扱うものである。その特
徴はストレッチ棒でプリフォームを押し上げながらブロ
ー成形し、この際プリフォームからボトルへの拡大倍率
は、軸方向拡大倍率と周方向拡大倍率との掛け合わせに
より面方向で１０倍以上の超大変形となる点である。図
４において、１はプリフォーム、２は冷却金型、３はス
トレッチ棒である。ストレッチ棒は圧縮エアー駆動式で
あり、成形開始はこの棒がプリフォームを押し上げるこ
とから始まり、その後ブローエアーが１と３の隙間から
流出し、軸方向、周方向へのプリフォームの拡大変形が
進み、金型に接触して冷却固化され、最終成形品である
ボトル形状となる。シミュレーションのための固定入力
条件は、使用する樹脂の温度依存性物性データ、ブロー
圧力、ストレッチ圧力の荷重時刻歴変化及びプリフォー
ム成形直前の温度分布である。プリフォーム形状設計の
ために必要なパラメータは、図１に示したようにプリフ
ォーム全高及び平均胴径である。これらは軸方向及び周
方向延伸倍率に関するパラメータとして扱われている。
【０００９】解析の対象となる形状は、図５に示したよ
うにプリフォームの口部を除いた部分及び金型である。
１種類のブロー成形金型に対し、プリフォーム全高を６
０、７０、８０、９０、１００ｍｍの５種に変量し、前
記固定入力条件を施し、順次ブロー成形解析演算を実行
し、得られた結果から全要素に関する板厚方向の厚みの
内、最大値及び最小値を取り出し、そのプリフォーム全
高におけるデータとする。この手順を繰り返し、求めた
データをグラフ化すれば、全要素に関する肉厚方向の厚
みの内で、最大値及び最小値をパラメータとし、横軸が
プリフォーム全高、縦軸が１要素の厚さとなる。図２に
得られた特性曲線図を示す。
うにプリフォームの口部を除いた部分及び金型である。
１種類のブロー成形金型に対し、プリフォーム全高を６
０、７０、８０、９０、１００ｍｍの５種に変量し、前
記固定入力条件を施し、順次ブロー成形解析演算を実行
し、得られた結果から全要素に関する板厚方向の厚みの
内、最大値及び最小値を取り出し、そのプリフォーム全
高におけるデータとする。この手順を繰り返し、求めた
データをグラフ化すれば、全要素に関する肉厚方向の厚
みの内で、最大値及び最小値をパラメータとし、横軸が
プリフォーム全高、縦軸が１要素の厚さとなる。図２に
得られた特性曲線図を示す。
【００１０】図２に示す特性曲線を数式化すれば下式が
得られる。
得られる。
【００１１】 θｍａｘ＝ｆｍａｘ（ｈ）・・・・・（１） θｍｉｎ＝ｆｍｉｎ（ｈ）・・・・・（２）
【００１２】評価の基準値として、図２に示す最終製品
に対する要求性能を考慮した１要素に対する最高厚さθ
ｍａｘ及び最低厚さθｍｉｎを設定し、プリフォームの
全高を比較対象とした際に、この範囲内を超える又は未
満のプリフォーム全高であれば、そのプリフォーム形状
は製品構造に対して不適であると判定できる。ある一定
の厚さ（限界値）未満のもの、ないしは超える場合は、
製品に対する要求性能すなわちガスロス性、クリープ変
形性、耐ストレスクラック性、耐熱性、耐衝撃性、圧縮
強度、耐圧強度などがそれぞれの要求範囲を満足しなく
なり、製品としての価値を失ってしまう。従って、充填
物（飲料水等）の種類あるいは最終成形品ボトル形状に
よって、最適肉厚の幅がこれまでに蓄積された経験ある
いは実績から設定されていることが多い。図２から、製
品の要求性能を満たすプリフォーム全高は７３から８６
ｍｍの範囲であると判断できる。
に対する要求性能を考慮した１要素に対する最高厚さθ
ｍａｘ及び最低厚さθｍｉｎを設定し、プリフォームの
全高を比較対象とした際に、この範囲内を超える又は未
満のプリフォーム全高であれば、そのプリフォーム形状
は製品構造に対して不適であると判定できる。ある一定
の厚さ（限界値）未満のもの、ないしは超える場合は、
製品に対する要求性能すなわちガスロス性、クリープ変
形性、耐ストレスクラック性、耐熱性、耐衝撃性、圧縮
強度、耐圧強度などがそれぞれの要求範囲を満足しなく
なり、製品としての価値を失ってしまう。従って、充填
物（飲料水等）の種類あるいは最終成形品ボトル形状に
よって、最適肉厚の幅がこれまでに蓄積された経験ある
いは実績から設定されていることが多い。図２から、製
品の要求性能を満たすプリフォーム全高は７３から８６
ｍｍの範囲であると判断できる。
【００１３】同様にプリフォーム平均胴径を１５、２
０、２５、３０、３５ｍｍの５種に変量し、前記固定入
力条件を施し、順次ブロー成形解析演算を実行し、得ら
れた結果の全要素に関する肉厚方向の厚みの中で最大
値、及び最小値を取り出し、そのプリフォーム平均胴径
におけるデータとする。この手順を繰り返し、求めたデ
ータをグラフ化する。全要素に関する肉厚方向の厚みの
中の最大値及び最小値をパラメータとして、横軸がプリ
フォーム平均胴径、縦軸が１要素の厚さとなる特性曲線
図（図３）が得られる。
０、２５、３０、３５ｍｍの５種に変量し、前記固定入
力条件を施し、順次ブロー成形解析演算を実行し、得ら
れた結果の全要素に関する肉厚方向の厚みの中で最大
値、及び最小値を取り出し、そのプリフォーム平均胴径
におけるデータとする。この手順を繰り返し、求めたデ
ータをグラフ化する。全要素に関する肉厚方向の厚みの
中の最大値及び最小値をパラメータとして、横軸がプリ
フォーム平均胴径、縦軸が１要素の厚さとなる特性曲線
図（図３）が得られる。
【００１４】同様に図３に示す特性曲線を数式化すれば
下式が得られる。
下式が得られる。
【００１５】 θｍａｘ＝ｆｍａｘ（ｄ）・・・・・（３） θｍｉｎ＝ｆｍｉｎ（ｄ）・・・・・（４）
【００１６】図３から、製品の要求性能を満たすプリフ
ォーム平均胴径は２１から２８ｍｍの範囲であると判断
できる。図５のメッシュ図をもとに成形解析によって得
られたボトル肉厚分布の結果を図７に計算値として示
す。又、実験的に図４に示したプリフォームと金型を用
いてブロー成形したボトル肉厚分布を図７に実験結果と
して示す。
ォーム平均胴径は２１から２８ｍｍの範囲であると判断
できる。図５のメッシュ図をもとに成形解析によって得
られたボトル肉厚分布の結果を図７に計算値として示
す。又、実験的に図４に示したプリフォームと金型を用
いてブロー成形したボトル肉厚分布を図７に実験結果と
して示す。
【００１７】従って、本評価方法は成形条件（プリフォ
ーム温度分布、ブロー圧力・ストレッチ圧力経時変化
等）や最終成形品ボトル形状を固定入力値とした場合
に、プリフォーム又はパリソンの全高あるいは平均胴径
の絶対的評価ができるものであり、プリフォーム又はパ
リソンの形状設計を支援する手段として極めて重要であ
る。
ーム温度分布、ブロー圧力・ストレッチ圧力経時変化
等）や最終成形品ボトル形状を固定入力値とした場合
に、プリフォーム又はパリソンの全高あるいは平均胴径
の絶対的評価ができるものであり、プリフォーム又はパ
リソンの形状設計を支援する手段として極めて重要であ
る。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、ブロー成形解析を用い
る事によって、要求されたブロー成形品形状、あるいは
成形条件に対し、より高品質な成形品を得るための最適
なプリフォーム形状の設計を簡単なグラフィック表示に
よって支援することができる。従ってこのシミュレーシ
ョン及び評価方法を利用することにより、ユーザーのニ
ーズ（最終成形品の最適設計）に応じたプリフォームの
最適形状設計が金型製作をする前に予測できる。すなわ
ち、従来の試行錯誤を繰り返しながら行われてきた設計
から製品開発までの期間が大幅に短縮され、また金型製
作などの開発費用の削減にもつながる。
る事によって、要求されたブロー成形品形状、あるいは
成形条件に対し、より高品質な成形品を得るための最適
なプリフォーム形状の設計を簡単なグラフィック表示に
よって支援することができる。従ってこのシミュレーシ
ョン及び評価方法を利用することにより、ユーザーのニ
ーズ（最終成形品の最適設計）に応じたプリフォームの
最適形状設計が金型製作をする前に予測できる。すなわ
ち、従来の試行錯誤を繰り返しながら行われてきた設計
から製品開発までの期間が大幅に短縮され、また金型製
作などの開発費用の削減にもつながる。
【図１】プリフォーム形状設計のパラメータを説明する
図である。
図である。
【図２】プリフォーム形状設計のためのブロー成形解析
による設計方法を示すもので、プリフォームの全高に対
して１要素の肉厚方向厚さの最大値、最小値をデータと
したグラフ図である。
による設計方法を示すもので、プリフォームの全高に対
して１要素の肉厚方向厚さの最大値、最小値をデータと
したグラフ図である。
【図３】プリフォーム形状設計のためのブロー成形解析
による設計方法を示すもので、プリフォームの平均胴径
に対して１要素の肉厚方向厚さの最大値、最小値をデー
タとしたグラフ図である。
による設計方法を示すもので、プリフォームの平均胴径
に対して１要素の肉厚方向厚さの最大値、最小値をデー
タとしたグラフ図である。
【図４】プリフォーム、ブロー成形（冷却）金型、及び
ストレッチ棒の形状及び配置を示す平面図である。
ストレッチ棒の形状及び配置を示す平面図である。
【図５】図４をモデル化したプリフォーム及びブロー金
型の有限要素メッシュ図を示す。
型の有限要素メッシュ図を示す。
【図６】図５に示す形状モデルにおけるプリフォーム変
形の解析進行状況を示す図である。（１）が成形解析の
初期設定状態を示し、（２）〜（６）と進行し、（７）
が成形解析の終了状態を示す。
形の解析進行状況を示す図である。（１）が成形解析の
初期設定状態を示し、（２）〜（６）と進行し、（７）
が成形解析の終了状態を示す。
【図７】図５に示す形状モデルにおけるブロー成形解析
を施した肉厚分布解析結果を示す。計算値が解析結果を
示し、実験結果が実験にて成形した結果を示す。
を施した肉厚分布解析結果を示す。計算値が解析結果を
示し、実験結果が実験にて成形した結果を示す。
１ プリフォーム ２ ブロー成形（冷却）金型 ３ ストレッチ棒 ４ プリフォームメッシュ ５ ブロー成形（冷却）金型メッシュ
Claims (2)
- 【請求項１】 （１）プリフォーム又はパリソン、及び
ブロー成形金型形状を微小要素に分割し、有限要素法等
の数値解析法を使用して、（Ａ）加熱されたプリフォー
ム又はパリソンの変形計算を行う構造解析、又は（Ｂ）
（ａ）加熱されたプリフォーム又はパリソンの変形計算
を行う構造解析、（ｂ）加熱されたプリフォーム又はパ
リソンの変形時に起こる熱伝導計算を行う熱伝導解析及
び（ｃ）加熱されたプリフォーム又はパリソンが変形し
て冷却金型に接触する時に起こるプリフォーム又はパリ
ソン−冷却金型間の接触伝熱計算を行う接触伝熱解析を
連成させて同時に解くことを特徴とする数値解析法を使
用し、各要素の変形量を演算することによって、プリフ
ォーム又はパリソンの形状設計のためのブロー成形解析
において、（２）数種のプリフォーム又はパリソンの各
要素について、固定した初期温度分布及びブロー圧力荷
重を与えて、該各要素が金型に完全に接触するまで解析
を行い、次に、得られた変位量計算結果により、全要素
の肉厚方向の最高厚さθｍａｘ又は最低厚さθｍｉｎに
つき、プリフォーム又はパリソンの全高ｈ及び平均胴径
ｄを変数とした関数 θｍａｘ＝ｆｍａｘ（ｈ） 又は θｍｉｎ＝ｆｍｉｎ
（ｈ） 及び θｍａｘ＝ｆｍａｘ（ｄ） 又はθｍｉｎ＝ｆｍｉｎ
（ｄ） として求め、（３）前記関数をグラフィック表示して、
所定の最終成形品ボトル形状に対し、適正なプリフォー
ム又はパリソンの全高あるいは平均胴径の範囲を評価判
定することを特徴とするブロー成形解析によるプリフォ
ーム又はパリソン形状の設計方法。 - 【請求項２】 特許請求の範囲第１項記載のブロー成形
解析による評価方法において、任意の要素の肉厚方向厚
さθの限界値として最大値θｍａｘ及び最小値θｍｉｎ
を設け、前記関数より適正なプリフォーム又はパリソン
の全高あるいは平均胴径の範囲を評価判定することを特
徴とするブロー成形解析によるプリフォーム又はパリソ
ン形状の設計方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5258479A JPH07108595A (ja) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | ブロー成形解析によるプリフォーム又はパリソン形状の設計方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5258479A JPH07108595A (ja) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | ブロー成形解析によるプリフォーム又はパリソン形状の設計方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07108595A true JPH07108595A (ja) | 1995-04-25 |
Family
ID=17320791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5258479A Pending JPH07108595A (ja) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | ブロー成形解析によるプリフォーム又はパリソン形状の設計方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07108595A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002062558A1 (en) * | 2001-02-06 | 2002-08-15 | Kao Corporation | Method and device for design of preform |
| EP1134065A3 (en) * | 2000-03-07 | 2003-04-16 | Kao Corporation | Method and apparatus for designing molds, extruder dies and cores |
| JP2024535509A (ja) * | 2021-10-08 | 2024-09-30 | ペプシコ・インク | プリフォームをデジタル設計するための方法及びボトルの成型命令 |
-
1993
- 1993-10-15 JP JP5258479A patent/JPH07108595A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1134065A3 (en) * | 2000-03-07 | 2003-04-16 | Kao Corporation | Method and apparatus for designing molds, extruder dies and cores |
| WO2002062558A1 (en) * | 2001-02-06 | 2002-08-15 | Kao Corporation | Method and device for design of preform |
| JP2024535509A (ja) * | 2021-10-08 | 2024-09-30 | ペプシコ・インク | プリフォームをデジタル設計するための方法及びボトルの成型命令 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0844057B1 (en) | Mold designing method and apparatus | |
| CN104684707B (zh) | 用于吹制容器的方法和用于该方法的机器 | |
| CN106573407A (zh) | 用于控制用于吹制塑性材料制的容器的方法的控制方法 | |
| US20040070119A1 (en) | Manufacturing method for polyethylene-terephtalate containers with out-of-centre mouth | |
| CN102029705B (zh) | 扁平容器的吹塑成形方法 | |
| Zimmer et al. | Method for the evaluation of stretch blow molding simulations with free blow trials | |
| KR20010088405A (ko) | 금형, 압출기 다이 및 코어의 설계 방법 및 장치 | |
| JPH07108595A (ja) | ブロー成形解析によるプリフォーム又はパリソン形状の設計方法 | |
| Haessly et al. | Experimental study and finite element analysis of the injection blow molding process | |
| JPH07112481A (ja) | ブロー成形解析によるブロー成形ボトル形状の設計方法 | |
| CN118456834B (zh) | 一种基于注吹中空成型机的预吹塑方法 | |
| JPH07117113A (ja) | ブロー成形解析による最適ブロー成形温度の設計方法 | |
| JP2955509B2 (ja) | 金型の設計方法および装置 | |
| US20050033562A1 (en) | Method and device for design of preform | |
| JP2957503B2 (ja) | 金型の設計方法 | |
| JP3597508B2 (ja) | プリフォームの設計方法および装置 | |
| Haddad et al. | A study of blow moulding simulation and structural analysis for PET bottles | |
| Suvanjumrat et al. | A novel simulation of bottle blow molding to determine suitable parison thicknesses for die shaping. | |
| JP7755732B2 (ja) | プリフォームをデジタル設計するための方法及びボトルの成型命令 | |
| Pepliński et al. | Comparison of bottle wall thickness distribution obtain in real manufacturing conditions and in Ansys Polyflow simulation environment | |
| Albrecht et al. | Simulation-based analysis of geometry-dependent wall thickness distribution in corrugated pipes | |
| Tan et al. | Simulation on Effect of Preform Diameter in Injection Stretch Blow Molding | |
| CN205467260U (zh) | 一种制作pfa桶的成型模具 | |
| Ho et al. | Geometric Optimization of the Five-Point Double-Toggle System for the Clamping Unit of an Injection Molding Machine with the Response Surface Method | |
| Harms et al. | Finite element modelling of the inflation process in blow moulding |