JP2004090425A - 薄肉プリフォーム及びその射出延伸ブロー成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】胴部肉厚が２．０ｍｍ未満でも流動配向が生じ難い底部構造を有する薄肉プリフォームを提供する。その薄肉プリフォームの延伸時の底部突き破れを延伸ロッドの先端部材による冷却により防止可能とな成形方法を提供する。
【解決手段】胴部肉厚が２．０ｍｍ未満の薄肉プリフォームであって、底部肉厚が胴部肉厚より薄肉で流動配向により白化現象が生じない厚さからなる。底部のスプルが位置する中央部を除く内外底面を同一勾配の傾斜面に形成する。胴部との接続部を円弧状に形成して底部周囲の肉厚を胴部肉厚になだらかに移行させる。延伸ロッドの内部に先端部材の冷却手段を設る。先端部材の先端面を底部内底面と同一形状に形成する。直径を上記接続部の内径よりも小径に設定して、底部内底面との接触時に接続部と先端部材周囲との間に断熱空間が生ずるようにする。先端部材により接続部を除く底部を冷却硬化して、薄肉プリフォームの延伸ブロー成形を行う。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、射出成形後に直ちにボトルなどの製品に延伸ブロー成形される薄肉プリフォームと、その薄肉プリフォームの延伸ブロー成形方法とに関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
射出装置と延伸ブロー成形装置とを同一成形機内に備え、射出成形したプリフォームを保有熱を有するうちにボトルなどの製品に延伸ブロー成形するホットパリソン方式の成形法では、プリフォームの射出成形時間が全体の成形サイクルタイムを左右している。この射出成形時間の殆どは冷却時間が占め、プリフォームの延伸部となる胴部肉厚を薄肉に設定するほど冷却時間は短くすみ、成形サイクルタイムもそれなりに短縮されることになる。
【０００３】
そこで、プリフォームの胴部肉厚を通常に採用されている肉厚（３．０ｍｍ）以下に薄減し、その薄減に見合う樹脂量を長さを増して補い、これにより冷却時間の短縮を図って、成形サイクルタイムを短縮することが試みられている。
【０００４】
一般にホットパリソン方式では、延伸ロッドによる底部の突き破れを防止するために、プリフォームの底部肉厚を胴部肉厚よりも薄く成形している。これにより同一温度及び時間による冷却でも、肉厚差から底部が早く冷却されて半硬化状態となるようにしている。この底部肉厚は胴部肉厚の１／２を基準厚さとして設定するようにしているので、胴部肉厚が２．０ｍｍ未満の薄肉プリフォームでは必然的に底部肉厚が１．０ｍｍ未満に設定されることになる。
【０００５】
しかしながら、冷却温度１４〜１８℃では底部肉厚が１．１５ｍｍ未満になると、プリフォームの射出成形時に流動配向が生じ易くなって底面が白化する。この白化は底部強度に影響を与えるものではないが、そのまま製品の底部に残るので、商品としては好ましいものではなく、その回避のためには底部肉厚は流動配向が生じない１．１５ｍｍ以上の肉厚にする必要がある。他の手段としては冷却温度を上げて流動配向を防止することも考えられるが、この場合には冷却時間を長く設定しなければならず、冷却時間の短縮による成形サイクルの高速化には適合しない。
【０００６】
また底部肉厚が基準厚さを上回る肉厚では、胴部肉厚から設定された冷却時間内で、底部を所望の半硬化状態にまで冷却できず、そのままでは延伸ロッドの伸長による軸方向の延伸時に、軟らかな底部が先端部材により突き破られて成形不能となる。しかし、底部を二次的にでも冷却して半硬化状態にできれば、底部肉厚を流動配向が生じない基準厚さ以上に肉厚に設定しても、先端部材による突き破れが防止されることになる。
【０００７】
この底部冷却による突き破れ防止としては、先端部材により冷却することが、製品底部を厚肉に成形する手段として既に採用されている。しかし、そこに行われている底部冷却は、プリフォーム底部及びこれに続く胴部内壁に、３０°〜８０℃の温度に温調された先端部材を接触させて、底部を低温に温調するというものである。そのような温度による冷却手段では底部の冷却温度が高すぎ、また底部と接続した胴部内壁までを積極的に冷却することから、薄肉プリフォームでは先端部材の押圧力を直接受けない接続部まで余計に冷却され、これが底部周囲の延伸の妨げとなって製品底部の偏肉となる、という課題を有する。
【０００８】
この発明の目的は、胴部肉厚が２．０ｍｍ未満で流動配向が生じ難い底部構造を有する薄肉プリフォームと、その薄肉プリフォームの底部を延伸ロッドの先端部材により冷却して、該先端部材による底部の突き破れを防止するものであっても、冷却が底部周囲の接続部の延伸の妨げとならない新たな薄肉プリフォームの延伸ブロー成形方法とを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的によるこの発明の薄肉プリフォームは、ネック部と胴部及び底部が射出成形により一体形成され、胴部肉厚が２．０ｍｍ未満の薄肉プリフォームであって、底部肉厚が胴部肉厚より薄肉で流動配向により白化現象が生じない厚さからなり、その底部のスプルが位置する中央部を除く内外底面を、２０°〜４５°の同一角度の傾斜面に形成するとともに、胴部との接続部を円弧状に形成して底部周囲の肉厚を胴部肉厚になだらかに移行させてなるというものであり、上記スプルの長さ（Ｌ）は上記底部と接する端部の直径（Ｄ）と略等しく、そのスプルの投影面内に上記底部の中央部が水平又は緩曲面に形成してなる、というものである。
【００１０】
またこの発明の延伸ブロー成形方法は、上記薄肉プリフォームを射出成形し、その薄肉プリフォームをブロー金型にてボトルなどの製品に延伸ブロー成形するにあたり、その成形に用いる延伸ロッドの内部に先端部材の冷却手段を設け、その先端部材の先端面を底部内底面と同一形状に形成するとともに、直径を上記接続部の内径よりも小径に設定して、底部内底面との接触時に接続部と先端部材周囲との間に断熱空間が生ずるようにし、その先端部材により接続部を除く底部を半硬化状態に冷却して、薄肉プリフォームの延伸ブロー成形を行うというものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図中１は薄肉プリフォームで、外周囲にねじを有するネック部１１と、そのネック部１１より厚肉の胴部１２と、胴部１２より薄肉の底部１３とを一体形成した有底のものからなり、外底面の中央にスプル１４を有する。
【００１２】
図示の薄肉プリフォーム１は、胴部肉厚（ｔ_１　）がネック部肉厚（ｔ_２　）よりも厚い１．７ｍｍで、底部肉厚（ｔ_２　）は冷却温度１５℃では流動配向により白化現象が生じない厚さ１．２ｍｍからなる。また底部１３の上記スプル１４が位置する中央部を除く内外底面は同一角度（θ）２５°の傾斜面に形成してあり、胴部１２との接続部を円弧状に形成して、底部周囲の肉厚を胴部肉厚（ｔ_１　）になだらかに移行させてある。なお上記角度（θ）は２５°に限定されず、プリフォームサイズに応じて２０°〜４５°の角度範囲で設定される。
【００１３】
また上記スプル１４の長さ（Ｌ）は底部外面と接する基端部の直径（Ｄ）５ｍｍと略等しく、そのスプル１４の投影面内に底部１３の中央部が水平面に形成してある。直径（Ｄ）５ｍｍのスプル１４では流動配向によるスプル内での白化現象は生じ難い。なお、中央部は緩曲面であってもよい。
【００１４】
図２は、上記薄肉プリフォーム１の射出金型装置を示すもので、円筒形のキャビティ型２１と、そのキャビティ型２１の上部開口と嵌合した割型のネック型２２と、そのネック型２２を貫通して下部のキャビティ底型２３まで挿入されたコア型２４と、キャビティ底型２３に臨むコア先端から、ネック型内まで形成されたコア型周囲の射出キャビティ２５と、キャビティ底型２３の中央に穿設したスプル２６にノズルタッチした射出ノズル２７とからなり、キャビティ型２１及びキャビティ底型２３の周囲と、コア型２４の内部とには通水による冷却手段２８，２９が設けてある。
【００１５】
上記コア型２４の先端面は、キャビティ底型２３のスプル２６が位置する中央部を除いて、キャビティ底型２３の型面と同一の角度２５°の傾斜面に形成して側部と円弧状に接続してあり、その先端面の水平な中央部をスプルの投影面内に臨ませて、流動配向が生じないキャビティ底部をキャビティ底型２３との間に形成している。
【００１６】
このような射出金型装置では、キャビティ型２１及びキャビティ底型２３とコア型２４の全てを、設定温度１５℃で冷却して薄肉プリフォーム１の射出成形が行われる。射出ノズル２７からスプル２６を経てキャビティ２５に射出充填された２７０℃の樹脂（ＰＥＴ）は、コア型先端面とキャビティ底型２３の型面とにより形成された傾斜間隙を流動して、上記ネック型２２の末端までキャビティ２５に充填され、保圧後の冷却時間１．２秒ほどで、離型後の表面温度が１０１℃、底部温度８６℃の図１に示す薄肉プリフォーム１が形成される。
【００１７】
この射出充填におけるキャビティ２５の底部の樹脂の流動は、流れ方向への傾斜と設定されたキャビティ間隔とによって、大きな流動抵抗を受けることなくスムーズに行われる。この結果、底部が透明な薄肉プリフォーム１が成形されることになる。特にコア型先端面の水平な中央部をスプルの投影面内に臨ませた場合には、スプル１６の基端部周囲から直に傾斜したキャビティ間隙に樹脂が流入するので、流動配向の１要因となる流動抵抗が減少するようになる。
【００１８】
図３は、薄肉プリフォーム１をボトル等の中空製品４に成形するブロー金型装置３を示すもので、型閉によりブローキャビティ３１を形成する割型のブロー型３２及びキャビティ底型３３と、薄肉プリフォーム１をネック部１１にて保持した状態で、ブロー型３２の上部開口と嵌合した上記ネック型２２と、そのネック型２２と嵌合した上方からのブローコア３４と、そのブローコア３４の中央に挿通して、先端部材３６を薄肉プリフォーム１の内底面に臨ませた延伸ロッド３５と、その周囲のエア通路３７とからなり、延伸ロッド３５の内部には先端部材３６の嵌着部内まで１５°〜２７℃の水による冷媒の冷却路３８が設けてある。
【００１９】
上記先端部材３６の先端面は、薄肉プリフォーム１の底部内底面と同一形状に形成され、直径を上記接続部の内径よりも小径に設定して、底部内底面との接触時に接続部と先端部材周囲との間に断熱空間が生ずるようにしてある。これにより先端部材３６で接続部を除く底部１３を冷却して半硬化状態となし、延伸ブロー成形が行えるようにしてある。なお、３９は移送盤、４０は移送盤下面に取り付けたネック型２２のホルダーである。
【００２０】
上記ブロー金型装置３では、射出成形された薄肉プリフォーム１がネック部１１をネック型２２に保持されて、型開状態のブロー型３２の中央に位置すると、ブロー型３２の型閉に並行して、ネック型２２とブローコア３４との嵌合が上方から行われ、ブローコア３４に挿通した延伸ロッド３５が薄肉プリフォーム１内に挿入される。この型閉に続いて延伸ロッド３５の伸長による軸方向への延伸とブローエアによる横方向の膨張とが行われるのであるが、その前に延伸ロッド３５を２秒ほど停止して、冷却路３８の冷媒により１５℃の温度に維持された先端部材３６と内底面との接触による底部冷却が行われる。
【００２１】
この短時間の停止による冷却により、離型時に表面温度が８４°〜８６℃であった底部１３の表面温度が６８°〜７０℃に冷却され、半硬化状態となって先端部材３６の押圧力に耐えるようになる。また延伸性は十分に確保されているので、エアブローにより伸展して偏肉となるようなことがない。しかし、冷却温度を３０℃以上に高く設定すると、短時間での急冷が難しくなり、冷却時間を長く設定すると徐冷となって結晶化が始まり、エアブローによる伸展も失われがちとなるので、肉厚分布や物性に問題が生ずる。
【００２２】
上記底部１３の冷却後に、延伸ロッド３５はキャビティ底型３３の型面まで伸長される。それとほぼ同時にプリフォーム上部からエアブローが行われて、薄肉プリフォーム１は胴部及び底部が薄肉のボトル製品４となる。この際、延伸途中でも先端部材３６により底面１３は冷却されるが、先端部材３６の接触は底面のみに限られ、またエアブローによる膨張はプリフォーム上部から生じて、最終的に底部１３のエアブローが行われるので、接続部と先端部材周囲との間に予め形成された断熱空間が確保されて、接続部より上方は冷却されることはないので、底部１３を先端部材３６により冷却するものであっても、偏肉のない肉厚分布の底部を有するボトル製品４を成形することが出来る。
【００２３】
またスプル１４は、外底面側に位置して先端部材３６による冷却を受け難いことと、その質量から十分な内部熱を有することなどから、容易に変形し易い状態にあるので、先端部材３６によるキャビティ底型３３への押圧と、キャビティ底型３３の中央の凹所とにより弧状突起に圧縮成形されて、成形の障害となるようなことはない。
【００２４】
上述のようにこの発明によれば、胴部肉厚が２．０ｍｍ未満の薄肉プリフォームであっても、底部肉厚を流動配向による白化が生じない肉厚１．１５ｍｍ以上に設定でき、その底部肉厚から生ずる延伸ブロー成形時の突き破れを、延伸ロッドの先端部材による底面の冷却により防止して、底部肉厚に偏肉のない製品の延伸ブローが行えるので、胴部肉厚の薄減による冷却時間の短縮が容易に行え、これにより成形サイクルの高速化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の薄肉プリフォームの縦断面図である。
【図２】この発明の延伸ブロー成形方法における薄肉プリフォームの射出成形状態図である。
【図３】同じく薄肉プリフォームの延伸ブロー成形状態図である。
【符号の説明】
１　　　薄肉プリフォーム
２　　　射出金型装置
３　　　ブロー金型装置
４　　　ボトル
１１　　　ネック部
１２　　　胴部
１３　　　底部
１４　　　スプル
２１　　　キャビティ型
２２　　　ネック型
２３　　　キャビティ底型
２４　　　コア型
２５　　　キャビティ
３１　　　ブローキャビティ
３２　　　ブロー型
３３　　　底型
３５　　　延伸ロッド
３６　　　先端部材
３８　　　冷却路

Claims (3)

1. ネック部と胴部及び底部が射出成形により一体形成され、胴部肉厚が２．０ｍｍ未満の薄肉プリフォームであって、底部肉厚が胴部肉厚より薄肉で流動配向により白化現象が生じない厚さからなり、その底部のスプルが位置する中央部を除く内外底面を、２０°〜４５°の同一角度の傾斜面に形成するとともに、胴部との接続部を円弧状に形成して底部周囲の肉厚を胴部肉厚になだらかに移行させてなることを特徴とする薄肉プリフォーム。
2. 上記スプルの長さＬは上記底部と接する端部の直径Ｄと略等しく、そのスプルの投影面内に上記底部の中央部が水平又は緩曲面に形成してなることを特徴とする請求項１記載の薄肉プリフォーム。
3. 請求項１又は２記載の薄肉プリフォームを射出成形し、その薄肉プリフォームをブロー金型にてボトルなどの製品に延伸ブロー成形するにあたり、
   その成形に用いる延伸ロッドの内部に先端部材の冷却手段を設け、その先端部材の先端面を底部内底面と同一形状に形成するとともに、直径を上記接続部の内径よりも小径に設定して、底部内底面との接触時に接続部と先端部材周囲との間に断熱空間が生ずるようにし、その先端部材との接触により接続部を除く底部を半硬化状態に冷却して、薄肉プリフォームの延伸ブロー成形を行うことを特徴とする薄肉プリフォームの延伸ブロー成形方法。

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