JPH085125B2

JPH085125B2 - 二軸延伸吹込成形方法

Info

Publication number: JPH085125B2
Application number: JP4078821A
Authority: JP
Inventors: 和幸横林; 徳義中島
Original assignee: Nissei ASB Machine Co Ltd
Current assignee: Nissei ASB Machine Co Ltd
Priority date: 1992-02-29
Filing date: 1992-02-29
Publication date: 1996-01-24
Anticipated expiration: 2011-01-24
Also published as: JPH05237923A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、二軸延伸吹込成形方法
に関し、特に吹込成形開始直前までプリフォームを温調
する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、合成樹脂製プリフォームを二
軸延伸吹込成形する際に、プリフォームの縦方向あるい
は、円周方向の温度分布を調整することによって、延伸
吹込成形した容器等の肉厚分布を調整することが行われ
ている。一般に１ステージ方式とよばれる成形方法に使用され
る、実公昭５３−５１１１に開示された方法がある。こ
れは、ドーナツ状の加熱ブロック中心にプリフォームを
挿入することによって温調するものである。一般に２ステージ方式とよばれる成形方法において
は、特開昭６１−５８９４に開示された温調方法を用い
るのが一般的である。これは、プリフォームの移動方向
にそって設けられた石英ランプの放射加熱により温調す
るものである。さらに、１ステージ方式の中でも、の温調方法を用
いず、プリフォームの射出成形金型を軸方向に段階的に
区切って各段の温度を変えることによってプリフォーム
の温調を行なうものもある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例には下記に示す問題点があった。

【０００４】の方法によれば、吹込成形直前の温調工
程で温調するため、プリフォームに温度分布を与えるに
は最適の方法であるが、製品取数が増加するにつれ、加
熱ブロックつまりヒータ数を増加しなければならない。
このため、軸方向の割段数をあまり多くできず３〜４段
とするのが通常であった。

【０００５】ところで、成形される容器の底部が内方に
向けて凸となる上げ底形状であった場合、底部の接地部
から側壁に立ち上がる領域であるヒール部が薄肉になる
という問題がある。これは、プリフォームが延伸吹込さ
れた際に上げ底部分のキャビティ面に早く接触してしま
い、ヒール部に充分な肉厚を確保することが通常困難と
なっているからである。この肉厚分布を改良するため
に、数段に設けられたヒータブロックを使用して温度分
布を調整した際、ヒール部に当たるプリフォーム部分の
みを他より冷たい温度に調整することは困難である。ヒ
ール部に充分な肉厚を与えるために、他の肉厚が不足し
たり、容器全体の肉厚を厚くするために、必要以上の重
量をプリフォームに与えるようになっていた。

【０００６】あるいは、加熱ブロックの代わりに接触温
調ブロックを用いることも検討されたが、この場合のよ
うな局部的に冷却しなければならない場合、ブロックを
細かく分割することは構造上難しい。さらに、仮に分割
できたとしても、上下の温調ブロックの温度の影響を受
けてしまい、やはりヒール部へ充分な肉厚を持ってくる
ことは不可能であった。

【０００７】一方、の方法のようにヒータからの放射
エネルギーを変えることによって、軸方向にプリフォー
ムの温度分布を付与することが行われる場合、ヒータか
らは放射状に熱エネルギーが出ている。このため、細か
な温度分布を付与することは不可能である。さらに、こ
の加熱の後工程に冷却時間が設けられ、プリフォームの
内外の温度差を緩和するように調整されているのが通常
であるので、この時に、軸方向の温度差までも緩和され
てしまい所望の肉厚分布を得ることが困難であった。

【０００８】さらに、のような成形方法では、プリフ
ォームの保有する射出成形時の熱量が大きな要因となる
ので、射出成形金型の段階的温調はプリフォームが射出
型から離型し、吹込成形型へ移行される間にプリフォー
ム内部に保有していた熱量による再加熱のため、上記段
階的温調による温度分布が緩和されてしまい、やはり細
かな温度分布を付与することは困難であった。

【０００９】特に従来のいずれの方法を採用した場合に
も、吹込成形ステーションにプリフォームがセットされ
てから吹込成形が始まるまでに、なにも行なわれない時
間の無駄があった。すなわち、プリフォームがセットさ
れ、ブローコアが下降し、プリフォーム口部にセットさ
れ、ブローキャビティ型が閉じ、吹込成形開始までの時
間、プリフォームには何の熱的処理（断熱、加熱、吸熱
等）も行われていない。そのため温調ステーションで与
えられた温度分布も少しづつ緩和されてしまうという好
ましくない結果となる。これは２ステージ方式でも同様
で、加熱ステーションから出たプリフォームは、吹込成
形開始までの間何の熱処理も受ないことになる。

【００１０】本発明は、吹込成形が開始される直前まで
プリフォームを温調することで、明確な温度分布の形成
を可能とし、もって所望の肉厚が得られる成形品を成形
することができる二軸延伸吹込成形方法を提供すること
にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、プリフォーム
の開口側にブローコア型を型締めすると共に、前記プリ
フォーム内に延伸ロッドを配置し、その後ブローキャビ
ティ型の型締めが終了した後に、前記延伸ロッドの縦軸
延伸駆動と、前記ブローコア型からの吹込エアーの導入
とにより、前記プリフォームを前記ブローキャビティ型
内で二軸延伸させて中空容器を成形する方法において、
前記ブローコア型の型締終了から前記二軸延伸動作が開
始するまでの期間内に、前記プリフォームの局所領域の
内壁面に対し、前記延伸ロッドより温調媒体を吹き付け
る工程を有することを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明方法では、吹込成形ステージにプリフォ
ームが搬送された後の二軸延伸動作が開始される直前
に、プリフォームを局所的に温調でき、より明確な温度
分布を形成できるので、吹込成形された容器に所望の肉
厚分布を形成することができる。しかも、その温調を延
伸ロッドを用いて行うことで、装置の大幅な改良を伴う
こともない。

【００１３】

【実施例】以下、本発明方法を適用した一実施例につい
て図面を参照して説明する。

【００１４】図１において、プリフォーム１０は例えば
ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記す
る）にて射出成形され、大別してネック部１２と、筒状
の胴部１４と、この胴部の一端を閉鎖する底部１６とを
有する。このプリフォーム１０は、射出成形型内にて射
出成形された後に、ネック部１２の成形型を兼ねるネッ
ク型２０により保持され、延伸適温に温調するための温
調工程を経て、図１に示す二軸延伸ブロー成形工程に搬
送される。

【００１５】プリフォーム１０を二軸配向させてボトル
を成形するためのブローキャビティ型３０は、同図の左
右方向に開閉可能な一対の割型３０ａ，３０ｂと、ボト
ルの底部を上げ底形状に成形するための底型３２とを有
する。割型３０ａ，３０ｂ及び底型３２の内面はキャビ
ティ面３４であり、最終容器であるボトルの外形形状に
一致した形状を有する。なお、キャビティ面３４のう
ち、ボトルの側壁を成形する領域を側壁成形領域３４ａ
とし、ボトルの底部を成形する領域を底部成形領域３４
ｂとし、その中間の領域をヒール部成形領域３４ｃとす
る。ヒール部とは、ボトルの接地部より斜め上方に向け
て傾斜または湾曲してボトルの側壁まで立ち上がる領域
を指す。

【００１６】なお、プリフォーム１０の領域のうち、ヒ
ール部成形領域３４ｃに到達する領域とは、胴部１４の
下部領域であり、この領域をヒール対応領域１８と称す
る。

【００１７】プリフォーム１０のネック１２側の開口に
は、ブローコア型４０が配置される。このブローコア型
４０には、エア通路４２が設けられている。このエア通
路４２を介してブローエアが導入され、プリフォーム１
０をブロー成形する。さらに、このエア通路４２は、排
気通路としても兼用される。エア通路４２の内側にはロ
ッド挿通孔４４が形成されている。

【００１８】プリフォーム１０を縦軸駆動するための延
伸ロッド５０は、ブローコア型４０のロッド挿通孔４４
に挿通され、その先端のチップ５２が、プリフォーム１
０の底部１６の近傍に配置される。本実施例では、延伸
ロッド５０を中空管で構成し、その中心にエア通路５４
を形成している。この中心のエア通路５４は、チップ５
２の近傍にて複数に分岐された分岐路５６を有し、この
分岐路５６はさらにその円周方向にて例えば等間隔に形
成された吹出口５８に連通している。この吹出口５８
は、円周方向に沿ってほぼ等間隔に丸孔を形成するもの
でもよいし、あるいは円周方向を長手幅とするスリット
形状に形成してもよい。

【００１９】次に、図２を参照して、ブローエア及び温
調エアの供給系と、その排気系について説明する。

【００２０】図２に示すように、ブローエア及び温調エ
アに共通な例えば常温のエアを蓄えたエアタンク６０が
設けられている。このエアタンク６０には、第１のエア
配管６２が接続されている。この第１のエア配管６２は
ブローコア型４０のエア通路４２に接続されるもので、
その途中には第１のエアバルブ６４が設けられている。
さらに、ブローコア型４０のエア通路４２には排気管６
６が接続され、その途中には排気バルブ６８が設けられ
ている。

【００２１】エアタンク６０には、延伸ロッド５０のエ
ア通路５４に温調エアを供給するための第２のエア配管
７０が接続されている。この第２のエア配管７０の途中
には、減圧弁７２，流量調整バルブ７４及び第２のエア
バルブ７６がそれぞれ設けられている。また、減圧弁７
２と流量調整バルブ７４との途中の配管には、圧力計７
８が設けられている。

【００２２】次に、第１，第２のエアバルブ６４，７６
及び排気バルブ６８の開閉制御を行う制御系について説
明する。本実施例では、成形装置の制御を司どるＣＰＵ
８０が設けられ、このＣＰＵ８０からの指令に基づき上
記各バルブ６４，６８，７６の開閉制御を行うバルブ駆
動部８４が設けられている。また、ＣＰＵ８０のバスラ
インには、第１，第２のタイマ８２ａ，８２ｂ及び操作
部８６等が接続されている。第１のタイマ８２ａは、第
２のバルブ７６及び排気バルブ６８の開閉タイミングを
設定するもので、各バルブ６８，７６が開の時に、温調
エアがプリフォーム１０内に供給され、かつプリフォー
ムの膨張を防止するためそのエアがブローコア型４０を
介して排気される。一方第２のタイマ８２ｂは、第１の
エアバルブ６４の開閉タイミングを決定するためのもの
で、第１のエアバルブ６４が開の時にブローエアが供給
され、閉の時にブローエアの供給が停止される。

【００２３】次に、図１に示す二軸延伸吹込成形装置で
のブロー成形工程について、図３に示すタイミングチャ
ートを参照して説明する。

【００２４】ネック型２０により保持されたプリフォー
ム１０がブロー成形工程部に搬送され所定位置に停止さ
れると、先ず、ブローコア型４０の下降駆動が開始され
る。このブローコア型４０の下降駆動とともに、延伸ロ
ッド５０も独立して下降し、この延伸ロッド５０の先端
のチップ５２が、プリフォーム１０内の底部１６の内壁
上方位置に配置され停止される。上記のブローコア型４
０の型締め動作及び延伸ロッド５０の所定位置への配置
動作は、図３に示す時間ｔ１のタイミングで完了する。
ＣＰＵ８０は、上記動作が完了したことを確認すると、
バルブ駆動部８４に指令を与え、第２のエアバルブ７６
及び排気バルブ６８を開動作するよう制御する。またこ
のとき、第１のタイマ８２ａをセットし、温調エアの供
給及び排気のための時間の計時を開始する。第２のエア
バルブ７６が開とされることで、エアタンク６０から第
２のエア配管７０を介して延伸ロッド５０のエア通路５
４に常温のエアが供給される。このとき、第２のエア配
管７０途中の流量調整バルブ７４により、所望の流量が
得られるように調整されている。この流量は、例えば操
作部８６からの指令に基づき可変するようにしてもよ
い。また、第２のエア配管７０途中に設けた圧力計７８
により、温調エアの供給圧力が測定されている。この圧
力としては、好ましくは１〜６ｋｇ／ｃｍ²の範囲が好
ましい。温調エアの供給圧力及び流量は、温調エアの温
度をファクターとし、温調エアの供給時間及びプリフォ
ーム１０の局所領域の冷却温度に基づいて種々変更設定
される。

【００２５】延伸ロッド５０のエア通路５４に供給され
た温調エアは、その先端側の吹出口５８を介して、プリ
フォーム１０の内壁における局所領域に吹き付けられ
る。本実施例では、この局所領域をヒール対応領域１８
に設定している。このヒール対応領域１８が二軸配向さ
れて形成されるボトルのヒール部は、最も遅くキャビテ
ィ面３６に到達する領域である。このことは特に、底型
３２を設けることでボトルの底部をシャンペン底と称さ
れる上げ底形状とする場合に顕著である。すなわち、キ
ャビティ面３４のうち、側壁成形領域３４ａ及び底部成
形領域３４ｂにＰＴＥ樹脂が到達した後、さらにヒール
対応領域１８がブローされてヒール部成形領域３４ｃに
到達することになる。ここで、キャビティ面３４に接触
した樹脂材料は、その後延伸されにくい傾向にある。従
って、キャビティ面３４に接触した側壁及び底部はその
後ほとんど延伸されず、ヒール対応領域１８のみがさら
に延伸されるため、ボトルのヒール部が薄肉になるので
ある。このボトルのヒール部は例えば落下衝撃テストを
行った際に座屈加重が作用し、ヒール部が変形または破
裂してしまう。また、このヒール部の変形はボトルの接
地部の形状に悪影響を及ぼし、ボトルの自立性を著しく
損なってしまう。

【００２６】そこで、本実施例では二軸延伸ブロー成形
が開始される直前までこのヒール対応領域１８を他の領
域よりも低い所定温度に冷却している。プリフォーム１
０が二軸配向される際には、その保有熱量が低い領域ほ
ど延伸されにくい傾向にある。そこで、ヒール対応領域
１８を冷却することで、たとえ最後にキャビティ面３４
に到達する場合にあっても、ボトルのヒール部に比較的
厚い肉厚を確保できるようにしている。

【００２７】このような温調エアの供給を実施している
間に、図３に示す時間ｔ２のタイミングでブローキャビ
ティ型３０の型締め動作が終了する。ブローキャビティ
型３０の型締め終了後からブローエアの供給までのタイ
ミングに時間差があり、ブローエアの供給動作は型締め
終了時時間ｔ２よりも遅れた時間ｔ４のタイミングで開
始される。そこで、本実施例では、，温調エアの供給及
び排気を、時間ｔ４の直前の時間ｔ３まで継続して行っ
ている。温調エアの供給及び排気時間は、第１のタイマ
８２ａにセットされており、第１のタイマ８２ａがカウ
ントアップしたタイミングで、すなわち時間ｔ３のタイ
ミングでバルブ６８，７６を閉としている。

【００２８】その後、時間ｔ４のタイミングに到達する
と、ＣＰＵ８０はバルブ駆動部８４に指令を与え、第１
のエアバルブ６４を開とする。これにより、ブローコア
型４０のエア通路４２を介して、プリフォーム１０内に
ブローエアが導入されることになる。この時間ｔ４のタ
インミングと同時に、あるいはこれよりも少し早いタイ
ミングで延伸ロッド５０の下降駆動が開始される。そう
すると、プリフォーム１０は延伸ロッド５０の下降駆動
により縦軸延伸され、さらにブローエアにより横軸延伸
され、二軸延伸吹込成形工程が開始されることになる。
そして、プリフォーム１０の外壁面がブローキャビティ
型３０及び底型３２の内壁面で規定されるキャビティ面
３４に接触することで、最終ボトルの形状出しが行われ
ることになる。

【００２９】このとき、プリフォーム１０のヒール対応
領域１８は吹込成形開始の直前まで所定の温度に冷却さ
れているため、従来のように吹込成形時には温度分布が
緩和されてしまうということがない。従って、明確な温
度分布を吹込成形時にも維持でき、ヒール部対応領域１
８は比較的保有熱量が低いため延伸されにくいため、最
も遅くキャビティ面３４に到達したとしても所望の厚肉
を確保することが可能となる。

【００３０】ブローエアの供給時間は第２のタイマ８２
ｂによって計時されており、第２のタイマ８２ｂがカウ
ントアップしたタイミングである時間ｔ５のタイミング
で、ブローエアの供給が停止される。これとほぼ同時
に、排気バルブ６８が開とされ、ボトル内に残存するエ
アの排気が実施されることになる。また、図３に示す時
間ｔ６のタイミングで、ブローキャビティ型３０及びブ
ローコア型４０の型開きが開始される。この時間ｔ６の
タイミングではさらに、排気バルブ６８が閉とされ、排
気動作を終了する。

【００３１】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が
可能である。

【００３２】本発明方法では、二軸延伸吹込成形工程の
開始直前まで、プリフォーム１０の局所領域を温調する
ことが可能である。この温調により、最終容器であるボ
トルのある部分の肉厚を厚肉に確保する場合に効果的で
ある。あるいは、温調エアの温度を高く設定すれば、プ
リフォームの局所を延伸しやすい状態になるように温調
できる。また、延伸ロッドを一定位置に停止させて温調
媒体を吹き出すものに限らず、移動中にあるいは複数の
停止位置にて温調媒体を吹き出すようにしてもよい。ま
た、延伸ロッドの軸方向で複数箇所に吹出口を設けるこ
ともでき、さらに軸方向の各吹出口より異なる温度の温
調媒体を吹き出すようにしてもよい。あるいは、周方向
で複数の吹出口より異なる温度の温調媒体を吹き出し、
プリフォームの周方向で温度分布を形成することもでき
る。

【００３３】上記実施例ではボトルのヒール部の肉厚を
厚肉に確保する実施例に適用したが、これに限らず他の
領域を厚肉にする場合にも本発明方法は効果的である。
例えば、予めキャビティ型内に把手をインサートしてお
き、ブロー成形されたある部分を把手に係合させること
で一体化する成形方法に本発明を適用することができ
る。この場合、把手との関係で所望肉厚を確保したい局
所領域を温調エアにより温調することが有用である。

【００３４】図４は、プリフォーム１０の底部内壁面を
局所的に温調する実施例を示している。この場合、延伸
ロッド９０は、その中心軸に沿ってエア通路９２を有
し、さらにこのエア通路９２に連通する吹出口９６を、
チップ９４のほぼ中心領域に形成している。このように
プリフォーム１０の底部１６を局所的に温調する意義は
下記の通りである。一般に、一ステージと称される成形
装置では、プリフォーム１０の射出成形からボトルの二
軸延伸吹込成形工程を一つのステージにて連続して行っ
ている。この場合、プリフォーム１０の温度は、射出成
形時の熱に大きく影響され、プリフォーム１０のうち肉
厚の厚い領域は保有熱量も高くなっている。そして、従
来では、延伸ロッドにより底部に孔が形成されることを
防止するために、プリフォーム底部は胴部の肉厚に比べ
て比較的薄肉に成形している。図４の実施例のように、
ブロー成形工程の直前の段階で底部１６を比較的低い温
度に温調することで、底部１６の肉厚を厚肉に成形して
おいても、ロッド９０による突き破りを防止できる。

【００３５】図４に示すように比較的厚肉の底部１６を
有するプリフォーム１０を用いた場合の効果は、図５に
示す肉厚分布を持つボトルを成形できることである。図
５に示すボトル１００は、炭酸飲料などの内圧の作用す
る内容物を収容するのに好適な耐圧性ボトルである。こ
の種の耐圧性ボトル１００は、その底部を半球状底部１
０２とすることが、耐圧性の点で最も優れている。そし
て、図４に示すプリフォーム１０を用いてボトル１００
を成形すると、底部における肉厚分布として、その中心
の比較的狭い領域にのみ厚肉部１０４が形成され、その
両側の大部分の半球状底部１０２は薄肉部１０６として
成形できる。これは、プリフォーム１０の底部１６を比
較的厚肉としているからであり、この肉厚部１６が二軸
方向に十分配向されることで、図５に示すような薄肉部
１０６を成形できる。半球状底部１０２の大部分の領域
を薄肉部１０６とすることで、この薄肉部１０６は十分
に二軸配向されているため配向結晶化され、耐熱性の点
でも優れた底部構造を提供できる。比較例として、従来
のように薄肉の底部を採用した場合には、そのボトルの
底部の肉厚分布としては、図５において鎖線で示すよう
な比較的広がりを持つ厚肉部１１０が成形されてしま
う。このように比較的広い範囲の厚肉部１１０は、低配
向であるため耐衝撃性の点で劣っている。また、ボトル
の底部に無駄な肉が付くため、ボトルの重量も増加する
という欠点を有する。図４に示すような温調方式を採用
することで、ボトルの重量を低減できるとともに、耐
圧，耐熱性に優れたボトルを成形することが可能とな
る。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明方法によれ
ば、ブロー成形直前の段階にて、プリフォームの局所領
域に明確な温度分布を形成でき、最終容器の肉厚分布の
確保に優れた効果を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法が実施例される二軸延伸ブロー成形
装置の概略断面図である。

【図２】図１に示す装置に適用されるブローエア及び温
調エアの供給，排気系のブロック図である。

【図３】図１に示す装置において、二軸延伸吹込成形工
程の手順を示すタイミングチャーツトである。

【図４】プリフォーム底部に局所的に温調エアを吹き付
ける変形例を説明するための概略断面図である。

【図５】図４のプリフォームより得られる耐圧性ボトル
の底部の断面図である。

【符号の説明】

１０プリフォーム１６底部１８ヒール対応領域３０ブローキャビティ型３２底型３４キャビティ面４０ブローコア型４２エア通路５０延伸ロッド５４エア通路５８吹出口９０延伸ロッド９２エア通路９６吹出口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プリフォームの開口側にブローコア型を
型締めすると共に、前記プリフォーム内に延伸ロッドを
配置し、その後ブローキャビティ型の型締めが終了した
後に、前記延伸ロッドの縦軸延伸駆動と、前記ブローコ
ア型からの吹込エアーの導入とにより、前記プリフォー
ムを前記ブローキャビティ型内で二軸延伸させて中空容
器を成形する方法において、前記ブローコア型の型締終了から前記二軸延伸動作が開
始するまでの期間内に、前記プリフォームの局所領域の
内壁面に対し、前記延伸ロッドより温調媒体を吹き付け
る工程を有することを特徴とする二軸延伸吹込成形方
法。
【請求項２】請求項１において、前記局所領域は、前記中空容器の底部における接地部か
ら側壁に向けて立ち上がったヒール部に対応する前記プ
リフォームの局所領域であることを特徴とする二軸延伸
吹込成形方法。
【請求項３】請求項１において、前記局所領域は、前記中空容器の底部中心領域と対応す
る前記プリフォームの局所領域であることを特徴とする
二軸延伸吹込成形方法。