(57)【要約】【課題】比較的簡易に成形品の肉厚を部分的に変えることができるブロー成形方法及びブロー成形装置を提供すること。【解決手段】押出機から押し出されるパリソンを金型内で膨らませて成形品を得るブロー成形方法において、前記パリソンのうち、前記成形品を部分的に厚肉化させる厚肉対象部位に発泡剤を混入したことを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出機から押し出されるパリソンを金型内で膨らませて成形品を得るブロー成形方法において、
前記パリソンのうち、前記成形品を部分的に厚肉化させる厚肉対象部位に発泡剤を混入したことを特徴とするブロー成形方法。
【請求項２】
前記厚肉対象部位が、前記成形品の内部に突出させる部分であることを特徴とする請求項１に記載のブロー成形方法。
【請求項３】
前記厚肉対象部位が、前記成形品に形成するリブ部であることを特徴とする請求項１又は２に記載のブロー成形方法。
【請求項４】
前記厚肉対象部位が、前記成形品の曲折部分であることを特徴とする請求項１に記載のブロー成形方法。
【請求項５】
前記発泡剤が物理発泡剤であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のブロー成形方法。
【請求項６】
前記物理発泡剤が超臨界状態の流体であることを特徴とする請求項５に記載のブロー成形方法。
【請求項７】
前記発泡剤は、前記パリソンを構成する樹脂内に埋没していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のブロー成形方法。
【請求項８】
パリソンを金型内に押し出す押出機を有し、前記パリソンを前記金型内で膨らませて成形品を得るブロー成形装置において、
前記パリソンのうち、前記成形品を部分的に厚肉化させる厚肉対象部位に発泡剤を混入する混入手段を備えたことを特徴とするブロー成形装置。
【請求項９】
前記混入手段は、前記発泡剤として物理発泡剤を前記パリソンに混入することを特徴とする請求項８に記載のブロー成形装置。
【請求項１０】
前記物理発泡剤が超臨界状態の流体であることを特徴とする請求項９に記載のブロー成形装置。
【請求項１１】
前記混入手段は、前記発泡剤が前記パリソンを構成する樹脂内に埋没するよう前記発泡剤を前記パリソンに混入することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載のブロー成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出機から押し出されるパリソンを金型内で膨らませて成形品を得るブロー成形技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
樹脂製の中空成形品の成形方法としては、熱可塑性樹脂を軟化させて筒状にしたパリソンを金型内に配置し、パリソン内に加圧気体を吹き込むか或いはパリソンと金型との間を減圧してパリソンを膨らませて金型に密着させ、冷却固化して成形品を得るブロー成形が一般に採用されている（特許文献１及び２）。また、成形品の特性改善のため、パリソンを多層構造とするものも提案されている（特許文献２）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２３６９１８号公報
【特許文献２】特開２００１−１４１１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなブロー成形方法では、パリソンが軟化した状態で押出されることから、成形品の曲折部分が薄肉化し易く、当該曲折部分の強度が不足する畏れがある。また、成形品の肉厚を部分的に変えることが必ずしも容易ではないという問題がある。肉厚を部分的に変える場合には、金型形状に依存することになるが、基本的に成形品の外形形状しか成形できないため、例えば、成形品の一部の強度を増強するためにリブを形成する場合、成形品の外方へ突出したリブを形成することになる。この場合、外形を平滑にした成形品を得ることはできず、成形品の意匠性に制約を受けることになる。また、金型形状に凹凸が増えると脱型性が悪くなる。
【０００５】
従って、本発明の目的は、比較的簡易に成形品の肉厚を部分的に変えることができるブロー成形方法及びブロー成形装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、押出機から押し出されるパリソンを金型内で膨らませて成形品を得るブロー成形方法において、前記パリソンのうち、前記成形品を部分的に厚肉化させる厚肉対象部位に発泡剤を混入したことを特徴とするブロー成形方法が提供される。
【０００７】
このブロー成形方法では、前記発泡剤の発泡により前記パリソンの内圧を部分的に高め、これにより前記成形品を部分的に厚肉化することができる。前記発泡剤を前記厚肉対象部位へ混入するだけで、当該部分の厚肉化を図ることができることから、比較的簡易に成形品の肉厚を部分的に変えることができる。
【０００８】
本発明においては、前記厚肉対象部位が、前記成形品の内部に突出させる部分である構成を採用できる。この構成によれば、前記成形品の外形形状の意匠性の自由度を高めながら、当該成形品の強度を部分的に補強できる。
【０００９】
また、本発明においては、前記厚肉対象部位が、前記成形品に形成するリブ部である構成を採用することができる。この構成によれば、前記リブ部を前記金型の形状に依存することなく形成することができる。
【００１０】
また、本発明においては、前記厚肉対象部位が、前記成形品の曲折部分である構成を採用できる。この構成によれば、薄肉化し易い前記成形品の前記曲折部分の薄肉化を防止し、当該曲折部分の強度を高めることができる。
【００１１】
また、本発明においては、前記発泡剤が物理発泡剤である構成を採用することができる。この構成によれば、前記成形品に微細発泡セルを形成することができ、前記厚肉対象部位の強度補強が図れる。前記物理発泡剤としては超臨界状態の流体が挙げられる。この場合、より微細な発泡セルを形成することができる。
【００１２】
また、本発明においては、前記発泡剤は、前記パリソンを構成する樹脂内に埋没している構成を採用できる。この構成によれば、前記厚肉対象部位における発泡セルの露出を防止でき、表面の平滑性及び強度向上を図れる。
【００１３】
また、本発明によれば、パリソンを金型内に押し出す押出機を有し、前記パリソンを前記金型内で膨らませて成形品を得るブロー成形装置において、前記パリソンのうち、前記成形品を部分的に厚肉化させる厚肉対象部位に発泡剤を混入する混入手段を備えたことを特徴とするブロー成形装置が提供される。
【００１４】
このブロー成形装置では、前記発泡剤の発泡により前記パリソンの内圧を部分的に高め、これにより前記成形品を部分的に厚肉化することができる。前記発泡剤を前記厚肉対象部位へ混入するだけで、当該部分の厚肉化を図ることができることから、比較的簡易に成形品の肉厚を部分的に変えることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上述べた通り、本発明によれば、比較的簡易に成形品の肉厚を部分的に変えることができるブロー成形方法及びブロー成形装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態に係るブロー成形装置Ａのブロック図、図２は図１のＸ−Ｘ断面線端面図（中子１４内部を省略）である。ブロー成形装置Ａはパリソンを押出す押出機１０と、押出機１０の下方に配設された成形機２０と、を備える。
【００１７】
押出機１０はアキュムレータヘッド１１を備える。アキュムレータヘッド１１は、その下半部にシリンダ１２とシリンダ１２の内周面に沿って上下に摺動するリングピストン１３とを備える。アキュムレータヘッド１１の中心部には、リングピストン１３を貫通しかつシリンダ１２に固着された中子１４が設けられている。
【００１８】
シリンダ１２の内部にはシリンダ１２、リングピストン１３および中子１４によって区画された樹脂貯留室１５（樹脂溜）が形成されている。樹脂貯留室１５は環状の連通路１５ａを介して主材樹脂押出機３０に連通されており、この主材樹脂押出機３０から連続して押し出された溶融状態の主材樹脂を樹脂貯留室１５内に供給するようになされている。
【００１９】
シリンダ１２の下端部には、環状のダイ１６が同心状に固着されている一方、中子１４の下端部には環状のコアサポート１７が固着され、コアサポート１７の中心部には、ダイ１６と同心のコア１８が上下方向に摺動可能に嵌合されている。ダイ１６の下端部内周面およびコア１８の下端部外周面はそれぞれ円錐面状に形成されていて、両者間には環状のダイスリット１６ａが形成されている。
【００２０】
ダイスリット１６ａは、シリンダ１２およびダイ１６と中子１４およびコアサポート１７との間に形成される環状の樹脂通路１５ｂを通して樹脂貯留室１５に連通している。
【００２１】
コア１８はロッド１８ａを介してコア位置調整用の油圧シリンダ５１に連結されており、この油圧シリンダ５１によるコア１８の上下動によりコア１８のダイ１６に対する位置を調整して、ダイスリット１６ａの間隔、つまりダイスリット１６ａから押し出されるパリソンの厚さを変えるようになっている。
【００２２】
また、リングピストン１３は、ロッド１３ａを介して主材樹脂押出用の油圧シリンダ５２に駆動連結されていて、油圧シリンダ５２の作動より下降移動するように設けられている。油圧シリンダ５２およびリングピストン１３により、樹脂貯留室１５内の主材樹脂を樹脂通路１５ｂ乃至ダイスリット１６ａ側に圧送するアキュムレータが構成されている。
【００２３】
樹脂通路１５ｂ及び樹脂貯留室１５の形成空間内には、断面が略長六角形状のリング部材１９が配設されている。リング部材１９は、シリンダ１２に対し４個の支柱１２ａによってシリンダ１２内周面から所定の間隔をあけた状態で支持される一方、中子１４に対しては支柱１２ａと円周方向の異なる位置に設けた４個の支柱１４ａによって中子１４外周面から所定の間隔をあけた状態でそれぞれ一体的に固定支持されている。
【００２４】
リング部材１９によって、樹脂通路１５ｂは、内側環状通路１５ｂ−１と、外側環状通路１５ｂ−２と、に２分割されている。リング部材１９の内部には、副材樹脂の樹脂通路１９ａが形成されており、また、リング部材１９の下面には樹脂通路１９ａと連通した複数の開口部（不図示）が形成されている。
【００２５】
樹脂通路１９ａは、リング部材１９、支柱１２ａ、シリンダ１２並びに副材樹脂押出機４０に渡って形成された樹脂通路１９ａ’を介して副材樹脂押出機４０に連通されている。樹脂通路１９ａ’の途中には、ピストン６０ａを備えた副材樹脂射出のためのアキュムレータ６０が配設されている。
【００２６】
アキュムレータ６０のピストン６０ａは副材樹脂射出用の油圧シリンダ５３に駆動連結されており、副材押出機４０から連続して押し出される溶融状態の副材樹脂をアキュムレータ６０内に一旦貯蔵するとともに、その貯蔵された副材樹脂を油圧シリンダ５３によるピストン６０ａの押圧作動によって樹脂通路１５ｂ内にリング部材１９から射出するようになされている。
【００２７】
副材押出機４０には発泡剤供給装置７０が接続されている。発泡剤供給装置７０は超臨界ガス発生装置７１と、ボンベ７２とを備える。超臨界ガス発生装置７１は、ボンベ７２に充填された炭酸ガスや窒素ガス等のガスを超臨界状態の不活性ガスに遷移させる装置である。超臨界ガス発生装置７１により発生した超臨界ガスは、発泡剤として副材押出機４０のスクリューシリンダ内に導入され、スクリューシリンダ内の副材樹脂に溶解される。
【００２８】
油圧シリンダ５１乃至５３はいずれも同じ構成で、プランジャによって区画形成される各油圧室にはサーボ弁８１乃至８３を介して油圧ポンプ等の油圧供給装置９０に接続されている。各サーボ弁８１乃至８３は制御装置１００により制御される。
【００２９】
制御装置１００は例えばＣＰＵ、記憶デバイス（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク）及びインターフェースを備えて構成される。制御装置１００には位置センサ９１及び９２の検出結果が入力される。
【００３０】
位置センサ９１は油圧シリンダ５１のプランジャの移動位置（変位量）を検出するセンサであり、制御装置１００はこの位置センサ９１の検出結果に応じてサーボ弁８１を制御して油圧シリンダ５１を駆動し、ダイスリット１６ａの間隔を制御する。
【００３１】
位置センサ９２は油圧シリンダ５２のプランジャの移動位置（変位量）を検出するセンサであり、制御装置１００はこの位置センサ９２の検出結果に応じてサーボ弁８２を制御して油圧シリンダ５２を駆動し、樹脂貯留室１５への主材樹脂の貯蔵制御やリングピストン１３の下降制御（パリソンの押出制御）を行なう。
【００３２】
次に、ブロー成形装置Ａの動作について説明する。通常時には押出機１０のアキュムレータヘッド１１のリングピストン１３はフリーの状態とされている。このため、アキュムレータヘッド１１においては、主材樹脂押出機３０から押し出されて樹脂貯留室１５に導かれた主材樹脂は、リングピストン１３およびリングピストン１３と一体の油圧シリンダ５２のプランジャを押しながら、その樹脂貯留室５内に貯蔵される。
【００３３】
また、通常時にはアキュムレータ６０がフリーの状態とされ、副材樹脂押出機４０から押出された副材樹脂はアキュムレータ６０のピストン６０ａ及びピストン６０ａと一体の油圧シリンダ５３のプランジャを押しながら、アキュムレータ６０内に貯留される。
【００３４】
主材樹脂及び副材樹脂の貯留が完了すると、制御装置１００はサーボ弁８１を介して油圧シリンダ５１を駆動し、ダイスリット１６ａの間隔を調整する。続いて、サーボ弁８１を介して油圧シリンダ５２を駆動し、アキュムレータ１１のリングピストン１３を押し下げる。樹脂貯留室１５内に貯留された主材樹脂はリングピストン１３に押圧されて下方へ射出される。主材樹脂はリング部材１９により分流して内側環状通路１５ｂ−１を通過するものと、外側環状通路１５ｂ−２を通過するものとに分かれ、前者がパリソンの内層を構成し、後者がパリソンの外層を構成することになる。
【００３５】
制御装置１００は所定のタイミングでサーボ弁８３を介して油圧シリンダ５３を駆動し、アキュムレータ６０のピストン６０ａを押し下げる。アキュムレータ６０内に貯留された副材樹脂はピストン６０ａに押圧されてリング部材１９内の樹脂通路１９ａ内に供給され、リング部材１９から下方へ射出される。副材樹脂は主材樹脂の外層と内層との間に射出されることになる。その後、主材樹脂と副材樹脂とは樹脂通路１５ｂを通ってダイスリット１６ａから成形機２０へ押出され、パリソンが形成される。
【００３６】
ここで、本実施形態では副材樹脂に発泡剤として超臨界ガスが溶解されている。超臨界ガスが溶解した副材樹脂は、ブロー成形装置Ａで成形する成形品のうち、これを部分的に厚肉化させる部位（厚肉対象部位）に混入される。ブロー成形装置Ａにおいて、副材押出機４０、リング部材１９、アキュムレータ６０、油圧シリンダ５３、サーボ弁８３及び制御装置１００は、パリソンのうち、成形品を部分的に厚肉化させる厚肉対象部位に発泡剤を混入する混入手段として機能する。
【００３７】
図３は成形動作の例を示す説明図である。図３（ａ）及び（ｂ）は中空円柱状の成形品を成形する場合を例示しており、図３（ａ）は押出機１０のダイ１６からパリソンＰを成形機２０の金型２１及び２２内に押出した態様を示し、また、図３（ｂ）は金型２１及び２２内でパリソンＰを膨らませた態様を示している。
【００３８】
図３（ａ）に示すように、パリソンＰは主材樹脂からなる外層Ｐ１及び内層Ｐ２と、副材樹脂からなり、部分的に外層Ｐ１及び内層Ｐ２間に注入された中間発泡層Ｐ３と、を積層して構成されている。しかして、図３（ｂ）に示すように金型２１及び２２を締めて吹き込みノズル２３からパリソンＰ内に圧縮空気を吹き込むと金型２１及び２２内でパリソンＰが膨らみ、成形品Ｐ’を得る。なお、パリソンＰと金型２１及び２２との間を負圧にしてパリソンＰを膨らませる構成も採用可能である。
【００３９】
パリソンＰにおいて、副材樹脂が注入された中間発泡層Ｐ３の部分は、発泡剤である超臨界ガスの発泡により内圧が部分的に高まるため、成形品Ｐ’を部分的に厚肉化することができる。図３の例では、副材樹脂は３箇所注入されており、上部及び下部の中間発泡層Ｐ３は、成形品Ｐ’の上下の曲折部分に、中部の中間発泡層Ｐ３は成形品Ｐ’に形成するリブ部１に、それぞれ形成されている。
【００４０】
一般にブロー成形では成形品の曲折部分が薄肉化し易いが、本実施形態のように曲折部分に発泡剤を注入することで、当該曲折部分の薄肉化を防止し、その強度を高めることができる。
【００４１】
また、リブ部１に発泡剤を注入することで、金型２１及び２２の形状に依存することなく、成形品にリブ部１を形成することができる。また、本実施形態のリブ部１は成形品Ｐ’の内部に突出している。本実施形態では、このように成形品の内部に突出させる部分を形成することができるという利点がある。リブ部等の形成のために、これを内部に突出させることは、成形品の外形形状の意匠性の自由度を高めながら、成形品の強度を部分的に補強できる。同図の例ではリブ部１の外表面は金型２１、２２の表面形状に沿って平坦に形成されている。
【００４２】
副材樹脂の射出タイミングは、厚肉対象部位の位置に応じて決定され、厚肉対象部位の位置は、例えば、主材樹脂の射出時間、或いは、主材樹脂を射出する油圧シリンダ５２のプランジャ位置で把握される。図４は主材樹脂と副材樹脂の射出圧力の切替タイミングの例を示すタイミングチャートである。
【００４３】
主材樹脂の射出圧力は油圧シリンダ５２に、また、副材樹脂の射出圧力は油圧シリンダ５３に依存し、これらはサーボ弁８２、８３を介して制御装置１００により制御される。図４の例では、主材樹脂の射出圧力は、パリソンＰの押出し開始から終了まで定圧となっており、従って主材樹脂は連続して射出される。一方、副材樹脂の射出圧力は間欠的になっており、区間ａ及びｃの射出は成形品Ｐ’の上下の曲折部分に対応する中間発泡層Ｐ３を形成し、区間ｂの射出はリブ部１に対応する中間発泡層Ｐ３を形成することになる。
【００４４】
本実施形態では、このように、発泡剤を厚肉対象部位へ混入するだけで、当該部分の厚肉化を図ることができることから、比較的簡易に成形品の肉厚を部分的に変えることができる。
【００４５】
本実施形態では、発泡剤として超臨界ガスを用いた例を説明したが、発泡剤はこれに限られず、他の種類の発泡剤でもよい。但し、化学発泡剤よりも物理発泡剤の方が成形品に微細発泡セルを形成することができ、厚肉対象部位の強度補強が図れる。また、本実施形態のように超臨界状態の流体を用いれば、より微細な発泡セルを形成することができ、厚肉対象部位の強度補強が図れる。
【００４６】
また、本実施形態では、主材樹脂の外層Ｐ１と内層Ｐ２との間に発泡層を注入することで、パリソンＰを構成する樹脂内に発泡剤が埋没した構成としている。これにより、厚肉対象部位における発泡剤の発泡セルの成形品Ｐ’表面への露出を防止でき、当該表面の平滑性及び発泡セルが閉じていることによる、成形品Ｐ’の強度向上を図れる。なお、主材樹脂と副材樹脂とは同じ樹脂材料を用いても、異種の樹脂材料を用いてもよい。また、パリソンＰを４層以上の多層構造とする場合においても同様の方法により、厚肉対象部位に発泡剤を混入することができる。
【００４７】
＜第２実施形態＞
上記第１実施形態では、副材樹脂を間欠的に射出するように構成したが、発泡剤を間欠的に副材樹脂に溶解させる構成としてもよい。図５は本発明の第２実施形態に係るブロー成形装置Ｂのブロック図である。図５においてブロー成形装置Ａと同じ構成について同様の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
ブロー成形装置Ｂは発泡剤供給装置７０と副材押出機４０との間に制御弁９３が配設されている点で上述したブロー成形装置Ａと異なる。制御弁９３は制御装置１００により制御されて、副材樹脂への発泡剤（超臨界ガス）の供給（開時）、遮断（閉時）を行なう。
【００４９】
本実施形態では副材樹脂に対して一様に超臨界ガスを溶解せずに、厚肉対象部位に対応する部位において超臨界ガスを副材樹脂に供給して溶解させ、副材樹脂自体は連続射出する。このため、超臨界ガスの供給ポイントは、破線Ｌ１で示すように副材押出機４０のスクリューシリンダとするよりも、実線Ｌ２で示すように、アキュムレータ６０よりもリング部材１９側の樹脂通路１９ａの途中とすることが望ましい。
【００５０】
図６（ａ）はブロー成形装置Ｂにおいて押出機１０から押出されるパリソンＰの説明図である。同図に示すように、本実施形態ではパリソンＰが主材樹脂からなる外層Ｐ１、内層Ｐ２と、副材樹脂からなる中間層Ｐ３’との３層構造で構成される。そして、中間層Ｐ３’には間欠的に発泡剤である超臨界ガスＧ１乃至Ｇ３が注入されている。超臨界ガスＧ１及びＧ３は成形品Ｐ’の曲折部分に相当し、また、超臨界ガスＧ２は成形品Ｐ’のリブ部１に相当する。
【００５１】
図６（ｂ）は射出圧力及び制御弁の切替タイミングのタイミングチャートである。図６（ｂ）の例では、主材樹脂及び副材樹脂の射出圧力は、パリソンＰの押出し開始から終了まで定圧となっており、従って主材樹脂及び副材樹脂は連続して射出される。一方、制御弁９３の開閉を間欠的に行い、副材樹脂への発泡剤である超臨界ガスの供給を間欠的に行なっている。区間ａ及びｃの制御弁９３の開期間は、図６（ａ）の超臨界ガスＧ３、Ｇ１の供給期間に相当し、区間ｂの制御弁９３の開区間は図６（ａ）の超臨界ガスＧ２の供給期間に相当する。
【００５２】
このように、パリソンへの部分的な発泡剤の混入は第１実施形態のようなパリソンコントロールを利用する以外にも、発泡剤自体の供給切替制御によっても可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るブロー成形装置Ａのブロック図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面線端面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は成形動作の例を示す説明図である。
【図４】射出圧力の切替タイミングの例を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態に係るブロー成形装置Ｂのブロック図である。
【図６】（ａ）はブロー成形装置Ｂにおけるパリソンの説明図、（ｂ）は射出圧力及び制御弁の切替タイミングのタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５４】
Ａ、Ｂ  ブロー成形装置
Ｐ  パリソン
Ｐ３  中間発泡層
Ｇ１〜Ｇ３  超臨界ガス
【図１】
2008036843.tif 000003
【図２】
2008036843.tif 000004
【図３】
2008036843.tif 000005
【図４】
2008036843.tif 000006
【図５】
2008036843.tif 000007
【図６】
2008036843.tif 000008