JP6955166B2 - 成形体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、成形体の製造方法、成形機、延伸装置に関する。

特許文献１では、筒状のパリソンの下端をピンチバーで挟持して封止した後に、パリソンの内側に気体をプリブローしてパリソンを拡大した後、該パリソンを分割金型内に挟んで本ブローする工程を備える、中空体の製造方法が開示されている。

特開平６−８３１３号公報

特許文献１の方法では、パリソンをピンチバーで挟持すると、パリソンが略楕円形となり、その状態でプリブローを行うと、パリソンが均一に延伸されずに、パリソンの肉厚が周方向に沿って変動する場合がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、パリソンの周方向の肉厚の変動を抑制することができる、成形体の製造方法を提供するものである。

本発明によれば、成形体の製造方法であって、押出工程と、ピンチ工程と、成形工程を備え、前記押出工程では、前記ヘッドから溶融樹脂で形成された筒状のパリソンを押し出し、前記ピンチ工程では、前記パリソンを挟持して溶着部を形成し、前記成形工程では、前記一対の分割金型の間に前記パリソンを配置した状態で前記一対の分割金型を型締めして前記パリソンの成形を行い、前記溶着部は、前記パリソン内部から前記パリソンの下方に連通する通気孔が設けられるように形成される、方法が提供される。

本発明では、ピンチ工程において、パリソン内部からパリソンの下方に連通する通気孔が設けられるように溶着部を形成する。パリソンにエアーを吹き込んだり、パリソンを分割金型で挟んだりすると、パリソンの内圧が上昇するが、上記通気孔に隣接した部位では、上記通気孔からエアーが抜けるので、内圧が上昇しにくい。このため、上記通気孔に隣接した部位でパリソンが延伸されにくい。そこで、パリソンの肉厚が薄くなりやすい部位に隣接した位置に上記通気孔を設けることによって、パリソンの周方向の肉厚の変動を抑制することができる。

以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記通気孔は、前記パリソンの内面と、前記溶着部の間に設けられる、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記溶着部は、前記分割金型の幅方向に沿って形成される、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、延伸工程を備え、前記延伸工程は、前記押出工程と前記ピンチ工程の間に行われ、前記延伸工程では、前記分割金型の幅方向に沿って前記パリソンが延伸される、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記延伸工程は、一対の延伸部材をそれぞれ前記パリソンの内面に当接させた状態で、前記一対の延伸部材の間隔を広げることによって行われる、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記延伸部材の先端側が前記延伸部材の基端側よりも外側になるように前記延伸部材を傾斜させることによって、前記一対の延伸部材の間隔が広げられる、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記ピンチ工程は、一対のピンチ部材で前記パリソンを挟持することによって行われ、前記延伸工程において、前記ピンチ部材の長手方向の端よりも前記パリソンの内面が外側になるように、前記パリソンが延伸される、方法である。
本発明の別の観点によれば、成形機であって、ヘッドと、延伸装置を備え、前記ヘッドは、溶融樹脂で形成された筒状のパリソンを押し出すように構成され、前記延伸装置は、一対の延伸部材をそれぞれ前記パリソンに当接させた状態で、前記一対の延伸部材の間隔を広げることによって構成され、前記延伸部材の先端側が前記延伸部材の基端側よりも外側になるように前記延伸部材を傾斜させることによって、前記一対の延伸部材の間隔が広げられるように構成される、成形機が提供される。
好ましくは、前記記載の成形機であって、一対のピンチ部材を有するピンチ装置を備え、前記一対のピンチ部材で前記パリソンを挟持して溶着部を形成するように構成され、前記延伸装置は、前記ピンチ部材の長手方向の端よりも前記パリソンの内面が外側になるように、前記パリソンを延伸するように構成される、成形機である。
本発明のさらに別の観点によれば、一対の延伸部材を有する延伸装置であって、前記延伸部材の先端側が前記延伸部材の基端側よりも外側になるように前記延伸部材を傾斜させることによって、前記一対の延伸部材の間隔が広げられるように構成される、装置を提供するものである。

本発明の一実施形態の成形体の製造に利用可能な成形機１の構成図（分割金型１９及びその近傍の部材については断面図）である。 図１中の分割金型１９及びその近傍の部材の拡大図である。 図２中の延伸装置４の拡大図である。 図２中のＡ−Ａ断面図（延伸装置４は右側面図）である。 図４中の延伸装置４の拡大図である。 図２〜図５の状態から一対の延伸部材５の間隔を広げた状態を示す、図４と同じ断面の断面図である。 図６中の延伸装置４の拡大図である。 図６の状態からピンチ部材３ａでパリソン２３を挟持した状態を示す、図２と同じ断面の断面図である。 図８中のＡ−Ａ断面図（延伸装置４は右側面図）である。 図８〜図９の状態からプリブロー工程を行った後の状態を示す、図２と同じ断面の断面図である。 図１０中のＡ−Ａ断面図（延伸装置４は右側面図）である。 図１０〜図１１の状態からロッド５ｂを後退させた後の状態を示す、図２と同じ断面の断面図である。 図１２中のＡ−Ａ断面図（延伸装置４は右側面図）である。 図１２〜図１３の状態から分割金型１９を型締めした後の状態を示す、図２と同じ断面の断面図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。

１．成形機１の構成
図１〜図１４を用いて、本発明の一実施形態の成形機１について説明する。成形機１は、樹脂供給装置２と、ヘッド１８と、ピンチ装置３と、延伸装置４と、一対の分割金型１９を備える。樹脂供給装置２は、ホッパー１２と、押出機１３と、インジェクタ１６と、アキュームレータ１７を備える。押出機１３とアキュームレータ１７は、連結管２５を介して連結される。アキュームレータ１７とヘッド１８は、連結管２７を介して連結される。
以下、各構成について詳細に説明する。

＜ホッパー１２，押出機１３＞
ホッパー１２は、原料樹脂１１を押出機１３のシリンダ１３ａ内に投入するために用いられる。原料樹脂１１の形態は、特に限定されないが、通常は、ペレット状である。原料樹脂１１は、例えばポリオレフィンなどの熱可塑性樹脂であり、ポリオレフィンとしては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体及びその混合物などが挙げられる。原料樹脂１１は、ホッパー１２からシリンダ１３ａ内に投入された後、シリンダ１３ａ内で加熱されることによって溶融されて溶融樹脂になる。また、シリンダ１３ａ内に配置されたスクリューの回転によってシリンダ１３ａの先端に向けて搬送される。スクリューは、シリンダ１３ａ内に配置され、その回転によって溶融樹脂を混練しながら搬送する。スクリューの基端にはギア装置が設けられており、ギア装置によってスクリューが回転駆動される。

＜インジェクタ１６＞
シリンダ１３ａには、シリンダ１３ａ内に発泡剤を注入するためのインジェクタ１６が設けられる。原料樹脂１１を発泡させない場合は、インジェクタ１６は省略可能である。インジェクタ１６から注入される発泡剤は、物理発泡剤、化学発泡剤、及びその混合物が挙げられるが、物理発泡剤が好ましい。物理発泡剤としては、空気、炭酸ガス、窒素ガス、水等の無機系物理発泡剤、およびブタン、ペンタン、ヘキサン、ジクロロメタン、ジクロロエタン等の有機系物理発泡剤、さらにはそれらの超臨界流体を用いることができる。超臨界流体としては、二酸化炭素、窒素などを用いて作ることが好ましく、窒素であれば臨界温度−１４９．１℃、臨界圧力３．４ＭＰａ以上、二酸化炭素であれば臨界温度３１℃、臨界圧力７．４ＭＰａ以上とすることにより得られる。化学発泡剤としては、酸（例：クエン酸又はその塩）と塩基（例：重曹）との化学反応により炭酸ガスを発生させるものが挙げられる。化学発泡剤は、インジェクタ１６から注入する代わりに、ホッパー１２から投入してもよい。

＜アキュームレータ１７、ヘッド１８＞
発泡剤が添加されている又は添加されていない溶融樹脂１１ａは、シリンダ１３ａの樹脂押出口から押し出され、連結管２５を通じてアキュームレータ１７内に注入される。アキュームレータ１７は、シリンダ１７ａとその内部で摺動可能なピストン１７ｂを備えており、シリンダ１７ａ内に溶融樹脂１１ａが貯留可能になっている。そして、シリンダ１７ａ内に溶融樹脂１１ａが所定量貯留された後にピストン１７ｂを移動させることによって、連結管２７を通じて溶融樹脂１１ａをヘッド１８内に設けられたダイスリットから押し出して垂下させて筒状のパリソン２３を形成する。アキュームレータ１７は、ヘッド１８に内蔵されていてもよい。また、ヘッド１８には、パリソン２３内にエアーを吹き込むためのブローノズル（不図示）が設けられていてもよい。

＜ピンチ装置３＞
ピンチ装置３は、パリソン２３を挟持（ピンチ）して溶着部２３ａ（図８〜図９を参照）を形成するように構成される。溶着部２３ａは、パリソン２３の内部からパリソン２３の下方に連通する通気孔２３ｂ（図９を参照）が設けられるように形成する。ピンチ装置３は、一対の分割金型１９のキャビティ１９ａよりも下側に配置することが好ましい。

ピンチ装置３は、一対のピンチ部材３ａを備える。ピンチ部材３ａは、好ましくは、細長い板体であり、分割金型１９の幅方向に沿って延びている。一対のピンチ部材３ａでパリソン２３を挟持することによって溶着部２３ａが形成される。

＜延伸装置４＞
図２〜図５に示すように、延伸装置４は、一対の延伸部材５と、駆動機構６を備える。延伸部材５は、ベース５ａと、ロッド５ｂを備える。ロッド５ｂは、ベース５ａに対して、進退可能に（つまり、長手方向にスライド移動可能に）構成されている。ロッド５ｂは、ベース５ａの先端側から突出可能に構成されている。

駆動機構６は、レール７と、基台８と、一対のスライド部材９と、一対の連結部材１０を備える。

レール７と基台８は、成形機１に対して不動に構成されている。スライド部材９は、レール７に沿ってスライド移動可能に構成されている。スライド部材９は、ブラケット３１を介して連結軸３２において、ベース５ａに対して回転可能に連結されている。連結部材１０は、連結軸３３において、基台８に対して回転可能に連結されている。また、連結部材１０は、連結軸３４において、ベース５ａの基端に設けられた突出片５ｃに対して回転可能に連結されている。スライド部材９は、連結部材１０よりも、ベース５ａの先端側においてベース５ａに固定されている。このような構成によれば、スライド部材９をレール７に沿って移動させることによって、一対の延伸部材５の間隔が広げられると共に、延伸部材５の先端側が延伸部材５の基端側よりも、分割金型１９の幅方向の外側（以下、単に「外側」と称する。）になるように延伸部材５を傾斜させることができる。

また、延伸装置４は、ピンチ部材３ａの長手方向の端よりもパリソン２３の内面２３ｃが外側になるように、パリソン２３を延伸させることができるように構成されている。

＜分割金型１９＞
パリソン２３は、一対の分割金型１９間に導かれる。一対の分割金型１９は、その間に前記パリソンを配置した状態で型締めしてパリソン２３をキャビティ１９ａの内面に沿った形状に成形するように構成されている。これによって、所望の形状の成形体が得られる。

２．成形体の製造方法
図１〜図１４を用いて、本発明の一実施形態の成形体の製造方法について説明する。本実施形態の方法は、押出工程と、延伸工程と、ピンチ工程と、成形工程を備える。以下、詳細に説明する。

２−１．押出工程
押出工程では、図１〜図５に示すように、ヘッド１８から溶融樹脂１１ａで形成された筒状のパリソン２３を押し出す。

２−２．延伸工程
延伸工程では、図６〜図７に示すように、分割金型１９の幅方向に沿ってパリソン２３を延伸する。この工程は、一対の延伸部材５をそれぞれパリソン２３の内面２３ｃに当接させた状態で、一対の延伸部材５の間隔を広げることによって行うことができる。

図４〜図５の状態では、スライド部材９が分割金型１９の幅方向中央に隣接した位置にある。この状態から、図６〜図７に示すように、スライド部材９を外側にスライド移動させると、ベース５ａがスライド部材９に押されることによって、ベース５ａの先端側が外側に移動する。そして、ベース５ａの基端側が連結軸３４において連結部材１０に連結されており、連結軸３４は、連結軸３３を中心とする連結部材１０の回転軌跡上でのみ変位可能となっている。このため、スライド部材９のスライド移動に伴って、延伸部材５の先端側が延伸部材５の基端側よりも外側になるように延伸部材５が傾斜する。この傾斜に伴って、延伸部材５の先端（つまりロッド５ｂの先端）の位置がスライド部材９よりも、外側に配置される。

パリソン２３の延伸は、延伸部材５を傾斜させずに行うこともできるが、延伸部材５を傾斜させることによって、（一対の延伸部材５間の最大間隔）／（スライド部材９の可動範囲）の値を大きくすることができる。これによって、所定の延伸を達成するために必要なスライド部材９の可動範囲を小さくすることが可能であるので、駆動機構６の設置スペースが限られている場合でも、必要な延伸を達成することが可能である。また、延伸部材５を傾斜させることによって、（一対の延伸部材５の間隔の変化量）／（スライド部材９の移動量）の値が大きくなるので、スライド部材９の移動速度が同じであれば、一対の延伸部材５の間隔の増大速度が大きくなり、延伸工程をより短時間で完了させることができる。

鉛直方向に対する延伸部材５の最大傾斜角度αは、５〜７５度が好ましく、１５〜５０度がさらに好ましく、具体的には例えば、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５度であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

２−３．ピンチ工程
ピンチ工程では、図８〜図９に示すように、パリソン２３を挟持（ピンチ）して溶着部２３ａを形成する。溶着部２３ａは、パリソン２３の内部からパリソン２３の下方に連通する通気孔２３ｂ（図９を参照）が設けられるように形成する。

この工程は、ピンチ部材３ａでパリソン２３を挟持することによって行うことができる。延伸工程では、ピンチ部材３ａの長手方向の端よりもパリソン２３の内面２３ｃが外側になるように、パリソン２３が延伸される。このため、ピンチ部材３ａでパリソン２３を挟持すると、パリソン２３の内面２３ｃと溶着部２３ａの間に通気孔２３ｂが形成される。

溶着部２３ａの長さ（又はピンチ部材３ａの長さ）をＬ１、溶着部２３ａが形成された部位でのパリソンの対向する内面２３ｃ間の長さ（又は一対のロッド５ｂの先端間の距離）をＬ２とすると、Ｌ１／Ｌ２は、０．７０〜０．９９が好ましく、０．９０〜０．９８がさらに好ましく、具体的には例えば、０．７０、０．７５、０．８０、０．８５、０．９、０．９１、０．９２、０．９３、０．９４、０．９５、０．９６、０．９７、０．９８、０．９９であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

２−４．成形工程
成形工程では、一対の分割金型１９の間にパリソン２３を配置した状態で一対の分割金型１９を型締めしてパリソン２３の成形を行う。成形工程は、プリブロー工程と、型締め工程と、ブロー工程を備えることが好ましい。プリブロー工程とブロー工程の少なくとも一方は、不要な場合には省略可能である。

（１）プリブロー工程
この工程では、図１０〜図１１に示すように、分割金型１９の型締め前に、パリソン２３内にエアーを吹き込んでパリソン２３を膨らませる。これによって、パリソン２３の形状を分割金型１９のキャビティ１９ａの内面形状に近づけることができる。エアーを吹き込みは、ヘッド１８に設けたブローノズルからエアーを吹き込むことによって行うことができるが、別の方法で行ってもよい。

パリソン２３内にエアーを吹き込むとパリソン２３の内圧が上昇してパリソン２３が膨らむが、通気孔２３ｂからエアーが抜けるので、通気孔２３ｂに隣接した部位では内圧が上昇しにくく、パリソン２３が膨らみにくい。

パリソン２３の肉厚は、分割金型１９の幅方向外側に相当する部位で薄くなりやすいが、このような部位に隣接した位置に通気孔２３ｂが設けられているので、パリソン２３の周方向の肉厚の変動が抑制される。

（２）型締め工程
この工程では、図１２〜図１３に示すように、ロッド５ｂを後退させた後に、図１４に示すように、分割金型１９を型締めする。ロッド５ｂがパリソン２３に当接したままの状態では、パリソン２３の重みがロッド５ｂに加わり続けるので、パリソン２３がロッド５ｂによって穿孔されてしまう虞がある。パリソン２３に意図しない開口が形成されると、エアーが抜けすぎることによってパリソン２３に十分な張力が加わらず、折れ肉が生じる虞がある。そこで、本実施形態では、型締め前にロッド５ｂを後退させてロッド５ｂの先端がパリソン２３に接触しないようにしている。本実施形態では、延伸部材５が傾斜しているので、ロッド５ｂをわずかに後退させるだけで、ロッド５ｂの先端をパリソン２３から離すことができる。

また、ロッド５ｂの先端がパリソン２３内に位置していると、型締め後に発生するバリがロッド５ｂに引っかかって除去しにくくなる場合がある。そこで、ロッド５ｂの先端がパリソン２３内に位置しないように、ロッド５ｂを後退させている。ロッド５ｂの後退が不要な場合には、ロッド５ｂを後退させずに、分割金型１９の型締めを行ってもよい。

（３）ブロー工程
この工程では、分割金型１９内のパリソン２３内にエアーを吹き込むことによってパリソン２３を、キャビティ１９ａの内面に沿った形状に賦形する。これによって、所望形状の成形体が得られる。

１ ：成形機
２ ：樹脂供給装置
３ ：ピンチ装置
３ａ ：ピンチ部材
４ ：延伸装置
５ ：延伸部材
５ａ ：ベース
５ｂ ：ロッド
５ｃ ：突出片
６ ：駆動機構
７ ：レール
８ ：基台
９ ：スライド部材
１０ ：連結部材
１１ ：原料樹脂
１１ａ ：溶融樹脂
１２ ：ホッパー
１３ ：押出機
１３ａ ：シリンダ
１６ ：インジェクタ
１７ ：アキュームレータ
１７ａ ：シリンダ
１７ｂ ：ピストン
１８ ：ヘッド
１９ ：分割金型
１９ａ ：キャビティ
２３ ：パリソン
２３ａ ：溶着部
２３ｂ ：通気孔
２３ｃ ：内面
２５ ：連結管
２７ ：連結管
３１ ：ブラケット
３２ ：連結軸
３３ ：連結軸
３４ ：連結軸
α ：最大傾斜角度

Claims (8)

1. 成形体の製造方法であって、
   押出工程と、ピンチ工程と、成形工程を備え、
   前記押出工程では、ヘッドから溶融樹脂で形成された筒状のパリソンを押し出し、
   前記ピンチ工程では、前記パリソンを挟持して溶着部を形成し、
   前記成形工程では、一対の分割金型の間に前記パリソンを配置した状態で前記一対の分割金型を型締めして前記パリソンの成形を行い、
   前記成形工程は、前記一対の分割金型の型締め前に、前記パリソン内にエアーを吹き込んで前記パリソンを膨らませるプリブロー工程を備え、
   前記溶着部は、前記パリソン内部から前記パリソンの下方に連通する通気孔が設けられるように形成され、
   前記溶着部は、前記分割金型の幅方向に沿って形成される、方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   延伸工程を備え、
   前記延伸工程は、前記押出工程と前記ピンチ工程の間に行われ、
   前記延伸工程では、前記分割金型の幅方向に沿って前記パリソンが延伸される、方法。
3. 成形体の製造方法であって、
   押出工程と、延伸工程と、ピンチ工程と、成形工程を備え、
   前記押出工程では、ヘッドから溶融樹脂で形成された筒状のパリソンを押し出し、
   前記ピンチ工程では、前記パリソンを挟持して溶着部を形成し、
   前記成形工程では、一対の分割金型の間に前記パリソンを配置した状態で前記一対の分割金型を型締めして前記パリソンの成形を行い、
   前記成形工程は、前記一対の分割金型の型締め前に、前記パリソン内にエアーを吹き込んで前記パリソンを膨らませるプリブロー工程を備え、
   前記溶着部は、前記パリソン内部から前記パリソンの下方に連通する通気孔が設けられるように形成され、
   前記延伸工程は、前記押出工程と前記ピンチ工程の間に行われ、
   前記延伸工程では、前記分割金型の幅方向に沿って前記パリソンが延伸される、方法。
4. 請求項３に記載の方法であって、
   前記溶着部は、前記分割金型の幅方向に沿って形成される、方法。
5. 請求項２〜請求項４の何れか１つに記載の方法であって、
   前記延伸工程は、一対の延伸部材をそれぞれ前記パリソンの内面に当接させた状態で、前記一対の延伸部材の間隔を広げることによって行われる、方法。
6. 請求項５に記載の方法であって、
   前記延伸部材の先端側が前記延伸部材の基端側よりも外側になるように前記延伸部材を傾斜させることによって、前記一対の延伸部材の間隔が広げられる、方法。
7. 請求項２〜請求項６の何れか１つに記載の方法であって、
   前記ピンチ工程は、一対のピンチ部材で前記パリソンを挟持することによって行われ、
   前記延伸工程において、前記ピンチ部材の長手方向の端よりも前記パリソンの内面が外側になるように、前記パリソンが延伸される、方法。
8. 請求項１〜請求項７の何れか１つに記載の方法であって、
   前記通気孔は、前記パリソンの内面と、前記溶着部の間に設けられる、方法。

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