(57)【要約】【課題】延伸膨張中に破損し易いポリエチレンやポリプロピレンを始め、これまで困難とされていた厚肉・短小で高温のポリエチレンテレフタレートのプリフォームをも、従来より極めて低速の延伸速度と膨張圧力とにより延伸ブロー成形することで容易に可能となす。【解決手段】射出成形したプリフォームをネック型により保持してブロー金型のキャビティに収める。そのプリフォームを延伸ロッドとブローエアとによりボトル等の包装用容器に延伸ブロー成形する。上記延伸ロッドによる軸方向の延伸をキャビティ底面まで８０ｍｍ／ｓ未満の低速に行う。ブローエアによる膨張を０．２Ｍｐａ未満の低圧で行う。最後にブローエアを高圧に切り換えて、成形された包装用容器の壁面をキャビティ面に押圧し、容器形態を整えてなる。【選択図】    図２
2004188866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形したプリフォームをネック型により保持してブロー金型のキャビティに収め、そのプリフォームを延伸ロッドとブローエアとによりボトル等の包装用容器に延伸ブロー成形するにあたり、
上記延伸ロッドによる軸方向の延伸をキャビティ底面まで８０ｍｍ／ｓ未満の低速に行うと共に、ブローエアによる膨張を０．２Ｍｐａ未満の低圧で行い、最後にブローエアを高圧に切り換えて、成形された包装用容器の壁面をキャビティ面に押圧し、容器形態を整えてなることを特徴とする延伸ブロー成形方法。
【請求項２】
上記キャビティの底型を、キャビティ底面の設定位置からプリフォームの下底面まで突出位置させ、その底型と延伸ロッドとによりプリフォーム底部を挟持し、その挟持を保ちつつ延伸ロッドと底型とを、底型の設定位置まで伸長及び降下しながら延伸ブロー成形を行うことを特徴とする請求項１記載の延伸ブロー成形方法。
【請求項３】
上記延伸ブロー成形は、延伸ロッドの伸長速度３５〜７０ｍｍ／ｓ、ブローエアの圧力０．１〜０．１５Ｍｐａで行い、最後のエアブローはブローエアの圧力０．７Ｍｐａ以上で行うことを特徴とする請求項１又は２記載の延伸ブロー成形方法。
【請求項４】
台板上に開閉自在に対設した一対の割型と昇降自在な底型とにより形成されたキャビティと、その底型と対向位置するキャビティ開口部のネック型と、そのネック型と嵌合したブローコアと、そのブローコアを通してキャビティ内に挿入される延伸ロッドと、台板下面に縦設した底型昇降装置とからなり、
その底型昇降装置を、台板下面に連結した縦長のガイドシリンダと、その下端に取付けた電動サーボモータと、ガイドシリンダに挿入して上端を上記底型に接続した中空の昇降ロッドと、その昇降ロッドの内周囲に一体に嵌着した磁気ナット部材と、その磁気ナット部材を通して回転自在に昇降ロッドに挿通し、下端を上記電動サーボモータの駆動軸に連結した定位置の磁気ねじ軸とから構成してなることを特徴とするブロー金型装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、射出成形したプリフォームをボトル等の包装用容器に延伸ブロー成形する方法とブロー金型装置とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来では、吹込圧力を一次と二次とに分けて０．５Ｍｐａ以上の圧力によりポリエチレンを延伸ブロー成形している（例えば、特許文献１参照）。
またプリフォームの底部を延伸ロッドと底型のセンターピンとで挟持して延伸ブロー成形を行い、そのセンターピンの昇降移動を、電動サーボモータを駆動源とするねじ軸とナット部材を採用して行っているものもある（例えば、特許文献２参照）。
さらに、搬送装置の移動手段として磁気ねじを利用しているものがある（例えば、特許文献３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３３１６５１０号明細書（第４−５頁）。
【特許文献２】
特開２０００−４３１３１号公報（第１頁、第１図）。
【特許文献３】
特許第２６８５７２３号明細書（第１頁、第１−３図）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
射出成形したプリフォームを、延伸ロッドとブローエアとにより延伸膨張して所望形態の包装用容器に形成する場合、ブローエアの圧力は主に材料樹脂によって異なる。また伸長速度は縦方向の延伸を先行する必要性から、そこに設定された膨張速度よりも速く設定している。
【０００５】
材料樹脂として使用されているポリエチレン、ポリプロピレン等は、飲料用ボトル等に多用されているポリエチレンテレフタレートと異なって、射出成形時にプリフォームの表面に微細な凹凸面が生じ、これが延伸ブロー成形された容器表面の肌荒れとなって表面の平滑性を損ねている。
【０００６】
この肌荒れは、ブロー金型の温度を高温に設定することにより、その殆どを平滑面に直すことができるが、金型温度を高く設定して引用文献１に記載された０．４Ｍｐａ以上の圧力でエアブローを行うと、プリフォームが延伸膨張の途中で破損してエア漏れが生じ、これにより成形不良となることが多い。またポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート等でも、延伸倍率の増加手段としてプリフォームを厚肉・短小に形成して成形温度を高く設定すると、これまでの圧力では破損によるエア漏れが生ずる。
【０００７】
このプリフォーム底部の破損防止手段として、引用文献２に記載されているように、底部を延伸ロッドと底型中央のセンターピンとにより部分挟持するものがあるが、この部分挟持では容器底面の中央に凹所として挟持跡が残る。これにより底部の肉厚分布が不均一となって、落下強度が低下する課題を有する。さらにブロー金型装置としてセンターピンと底型の昇降装置が必要となり、その昇降手段としてボールねじとボールナット部材とを採用しているので、シリンダとピストンロッドとによる油圧駆動手段に比べて底型装置が複雑となる、という課題をも有する。
【０００８】
この発明は、上記従来の課題を解決するために考えられたものであって、その目的は、従来よりも極めて低速の延伸速度と膨張圧力とにより、これまで延伸ブロー成形が難く容器表面の平滑性にも課題があったポリエチレンやポリプロピレンを始め、厚肉・短小で高温のプリフォームでは延伸ブロー成形が困難とされていたポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート等でも成形を可能とする新たな延伸ブロー成形方法を提供することにある。
【０００９】
また底部挟持をセンターピンによらず底型で行うことができ、これにより容器底部の肉厚を均一に成形して落下強度の向上を可能となすと共に、ボールねじ軸と同様に電動モータを駆動源とする昇降手段を採用しながら、金型底部の構造が底型昇降装置と共に簡素化されたブロー金型装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的によるこの発明の成形方法は、射出成形したプリフォームをネック型により保持してブロー金型のキャビティに収め、そのプリフォームを延伸ロッドとブローエアとによりボトル等の包装用容器に延伸ブロー成形するにあたり、上記延伸ロッドによる軸方向の延伸をキャビティ底面まで８０ｍｍ／ｓ未満の低速に行うと共に、ブローエアによる膨張を０．２Ｍｐａ未満の低圧で行い、最後にブローエアを高圧に切り換えて、成形された包装用容器の壁面をキャビティ面に押圧し、容器形態を整えてなるというものである。
【００１１】
また上記キャビティの底型を、キャビティ底面の設定位置からプリフォームの下底面まで突出位置させ、その底型と延伸ロッドとによりプリフォーム底部を挟持し、その挟持を保ちつつ延伸ロッドと底型とを、底型の設定位置まで伸長及び降下しながら包装用容器の延伸ブロー成形を行うというものである。
【００１２】
さらに、上記延伸ブロー成形は、延伸ロッドの伸長速度３５〜７０ｍｍ／ｓ、ブローエアの圧力０．１〜０．１５Ｍｐａで行い、最後のエアブローはブローエアの圧力０．７Ｍｐａ以上で行う、いうものでもある。
【００１３】
この発明のブロー金型装置は、台板上に開閉自在に対設した一対の割型と昇降自在な底型とにより形成されたキャビティと、その底型と対向位置するキャビティ開口部のネック型と、そのネック型と嵌合したブローコアと、そのブローコアを通してキャビティ内に挿入される延伸ロッドと、台板下面に縦設した底型昇降装置とからなり、その底型昇降装置を、台板下面に連結した縦長のガイドシリンダと、その下端に取付けた電動サーボモータと、ガイドシリンダに挿入して上端を上記底型に接続した中空の昇降ロッドと、その昇降ロッドの内周囲に一体に嵌着した磁気ナット部材と、その磁気ナット部材を通して回転自在に昇降ロッドに挿通し、下端を上記電動サーボモータの駆動軸に連結した定位置の磁気ねじ軸とから構成してなる、というものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図中１は台板２に立設したボトル成形用のブロー金型で、台板２に摺動自在に設置した一対の型取付板３，３の対向面に取付けて、開閉自在に対設した一対の割型１ａ，１ａと、その割型１ａ，１ａの下部と型閉して、割型内に形成された上部開口のキャビティ４の底面を形成する中央の底型５とからなり、その底型５の昇降スペース６を台板２と割型１ａ，１ａの下底面との間に設けて、底型５をキャビティ内に突出位置させることができるようにしてある。
【００１５】
７はブロー金型１の直下の台板下面に縦設した底型昇降装置で、台板２の下面に固定板８をもって上端を連結したケーシングを兼ねる縦長のガイドシリンダ９と、その上端部内に嵌合止着したスプラインブッシュ１０と、ガイドシリンダ９の下端に取付けた電動サーボモータ１１と、下部を除く外側に設けたスプラインを上記スプラインブッシュ１０と噛合してガイドシリンダ９に挿入し、上端を台板２に穿設した開口を通して上記底型５の底面に座板５ａを介して接続した中空の昇降ロッド１２と、その昇降ロッド１２の下部内周囲に一体に嵌着した磁気ナット部材１３と、その磁気ナット部材１３を通して昇降ロッド１２に回転自在に挿通し、軸部下端を上記電動サーボモータ１１の駆動軸にジョイント１４により連結した定位置の磁気ねじ軸１５とからなる。
【００１６】
この磁気ねじ軸１５の上部支軸１６ａは、上記底型５の底部凹所５ｂに出入自在に位置し、その上部支軸１６ａと昇降ロッド１２との間にベアリング１８が施してある。また下部支軸１６ｂは電動サーボモータ１１の台座を兼ねるガイドシリンダ９の下端の軸受部材１７に回転自在に軸承してあり、この軸受部材１７とベアリング１８とで磁気ねじ軸１５を昇降ロッド１２内に垂直に支持している。なお、１９は昇降ロッド１２の下部周囲とガイドシリンダ９との間に施した振れ止め用のブッシュである。
【００１７】
上は磁気ねじ軸１５と磁気ナット部材１３は、永久磁石材による軸材の外周面と、永久磁石材による円筒体の内周面とに、Ｎ極着磁帯とＳ極着磁帯とを同一ピッチで交互に螺旋状に施した脱調力６５Ｎほどのものからなり、その磁気ねじ軸１５の外周囲に所要クリアランス（例えば、０．５ｍｍ）を設けて同極対位により反撥支持された磁気ナット部材１３が、磁気ねじ軸１５と共に回転する着磁帯によって、同方向に回転するようになるが、昇降ロッド１２がスプラインブッシュ１０との噛合により回転阻止されていることから、回転することなく昇降ロッド１２と一緒に、磁気ねじ軸１５に沿って直線移動する構造からなる。
【００１８】
このような磁気ねじ軸１５と磁気ナット部材１３とにより回転運動を直線運動に変換する手段では、ボールねじが不可欠とするボールナット側部のボール循環路が不要となるので、磁気ナット部材１３の側部に突出部分がなくなり、円筒体として上記昇降ロッド１２に一体的に設けることができることから、底型昇降装置７の構成が簡素化される。また磁気ナット部材１３はボールねじのように磁気ねじ軸１５と噛合せずに、設定クリアランスを保持してねじ軸周囲に遊嵌されているので、磁気ねじ軸１５のトルクよりも大きな衝撃力を軸方向に受けると、磁気ねじ軸１５が回転して衝撃を吸収する。
【００１９】
２０はプリフォーム２１のネック型（リップ型ともいう）で、上記台板２の上方に昇降自在に設けた設置盤２２に保持して、ブロー金型上に回転移送盤２３の下面に、横方向に開閉自在に対設した一対の座板２４の両方に取付けた一対の割型からなる。このネック型２０の内部には、ブロー金型位置の設置盤２２上に立設したブロー装置２５のブローコア２６が、設置盤２２と回転移送盤２３の降下により、上記ブローキャビティ４の上部開口と型閉したのちに挿入され、そのブローコア２６からのブローエアと、コア中央に挿通した延伸ロッド２７の伸長とにより、ネック型２０に保持されてキャビティ内に位置した上記プリフォーム２１をキャビティ形状と同一のボトル２８などに延伸ブロー成形する。
【００２０】
図２の各図は、上記ブロー金型１を用いたこの発明による延伸ブロー成形を工程順に示すものである。上記プリフォーム２１がネック型２０に保持されて、型閉により形成されたキャビティ４の中央に位置すると、図（Ａ）に示すように、設置盤２２と共にブロー装置２５がブロー金型１の上に降下して、ネック型２０にブローコア２６が上方から気密に嵌合し、その中央の延伸ロッド２７がプリフォーム２１がプリフォーム内底面に先端部材が達するところまで挿入される。
【００２１】
次に延伸ロッド２７を、図示しない伸長装置を作動して、これまでよりも低速度の８０ｍｍ／ｓ以下の速度で伸長すると同時に、図示しないエア回路を開作動して、０．２Ｍｐａ以下の低圧力で、ブローエアをブローコア２６からプリフォーム内にブローする。これにより図（Ｂ）に示すように、プリフォーム２１はネック下側から膨張しつつ下方へ延伸されてゆく。
【００２２】
このプリフォーム２１の低速・低圧による延伸ブローは、プリフォーム底面が底型５の型面に達するところまで行って、図（Ｃ）に示すように、キャビティ一杯に膨張させる。この低速・低圧成形では、延伸膨張が上方から下方へゆっくり行われるので、延伸膨張が全体的に均一に行われるようになり、これにより極端な薄肉部分が生じ難く、成形温度の高さから底部や壁部が破損し易いポリエチレン、ポリプロピレン等の延伸ブロー成形が容易に行えるようになる。また厚肉で高温のポリエチレンテレフタレートによるプリフォームの延伸成形も破損を生ずることなく行えるようになる。
【００２３】
上記延伸ロッド２７の伸長速度（延伸速度）は、３５〜７０ｍｍ／ｓの速度範囲が最も好ましく、ブローエアは０．１〜０．１５Ｍｐａの圧力範囲が最も好ましい。その範囲よりも速度が遅く、圧力も低くなるに従って延伸膨張に伴うプリフォーム２１の温度低下により偏肉が生じ易くなる。反対に上記範囲よりも速度が速く圧力が高くなってゆくと、膨張中のプリフォーム２１に破損が生じてエア漏れが起こり易くなって、ボトル２８の成形が行えなくなる傾向にある。
【００２４】
このような低速・低圧成形により膨張形成されたボトル２８では、エアブローによるキャビティ面への押圧力が弱く、キャビティ面に施したリブやパネルなどの転写が不十分となりがちなる。そこで、最後にブローエアを０．７Ｍｐａ以上の圧力に切換えてエアブローを行う。この高圧エアーへの切換えは延伸完了から１．０ｓｅｃ後に行うのがよく、これによりキャビティ面の転写が十分に行われて形態が整えられ、低速・低圧成形によるボトル２８であっても成形状態が良好な製品となる。この高圧切換えを延伸完了直前又は同時に行うと、その時点ではボトル底部が未だ完成されておらず、膨張形成されつつあるボトル底部とキャビティ４の底部周面との間に空間が残っていることにより、ボトル底部のその部分が急激な気圧変化により破裂して、成形不良となり易い。
【００２５】
この延伸ブロー成形における上記延伸ロッド２７の速度、ブローエアの圧力の設定は、そこに採用された樹脂の種類、プリフォーム２１の長さ及び肉厚と成形温度、製品形態などによって異なるが、常に延伸速度が膨張速度を上回って、延伸ロッド２７の先端部材が、プリフォーム２１の内底面の中央に接し、これにより心ずれによる偏肉が生じないように選択設定される。この選択は試し打ちを繰り返し行って決定される。
【００２６】
また心ずれを確実に防止する手段としては、従来から知られているプリフォーム底部の挟持を採用することができる。図３の各図は、それによる上記ボトル２８の延伸ブロー成形を工程を順に示すものである。
【００２７】
プリフォーム２１がネック型２０に保持されて、型閉により形成されたキャビティ４の中央に位置すると、上記図２の工程と同様にネック型２０にブローコア２６が上方から気密に嵌合し、その中央の延伸ロッド２７がプリフォーム２１がプリフォーム内底面に先端部材が達するところまで挿入される。これと同時又はその前後に、上記底型昇降装置７の電動サーボモータ１１を左回転に作動し、同方向に回転する磁気ねじ軸１２により、磁気ナット部材１３と共に昇降ロッド１２を上昇移動して、図（Ａ）に示すように、底型５をキャビティ底部からプリフォーム２１の下底面のところまで上昇し、キャビティ４に突出位置させる。
【００２８】
次に電動サーボモータ１１を制動作動に切換え、底型５を介して昇降ロッド１２が受ける延伸ロッド２７の押圧力により、磁気ナット部材１３が磁気ナット軸１５を右回転するように電動サーボモータ１１を制御する。しかるのち延伸ロッド２７を上記低速で伸長すると同時に、ブローエアをブローコア２６からプリフォーム内に低圧ブローする。
【００２９】
これにより図（Ｂ）に示すように、プリフォーム２１は底部を底型５と延伸ロッド２７とで挟持され、その状態でネック下側から膨張しつつ下方へと延伸されて、図（Ｃ）に示すように、キャビティ一杯に膨張する。この挟持により心ずれが防止され、また延伸膨張が上方から下方へゆっくり行われることになるので、延伸ロッド２７のみによる場合よりも延伸速度と膨張速度の同調操作が簡単となり、軸方向の延伸倍率が大きいために心ずれによる偏肉が起こり易い１リットル以上のボトルの延伸ブロー成形も樹脂を問わず容易に行えるようになる。また底型５によりプリフォーム底部を受けることから、ボトル底部に挟持跡がなく、底部肉厚が均一に成形されたボトルを成形することができる。
【００３０】
【実施例】
2004188866.tif 000003
【００３１】
2004188866.tif 000004
【００３２】
2004188866.tif 000005
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るブロー金型装置の縦断正面図である。
【図２】この発明に係わる延伸ブロー成形方法の１実施形態の工程説明図である。
【図３】同じく他の実施形態の工程説明図である。
【符号の説明】
１      ブロー金型装置
１ａ    割型
２      台板
４      キャビティ
５      底型
７      底型昇降装置
９      ガイドシリンダ
１０      スプラインブッシュ
１１      電動サーボモータ
１２      昇降ロッド
１３      磁気ナット部材
１５      磁気ねじ軸
１７      軸受部材
１８      ベアリング
２０      ネック型
２１      プリフォーム
２６      ブローコア
２７      延伸ロッド
【図１】
2004188866.tif 000006
【図２】
2004188866.tif 000007
【図３】
2004188866.tif 000008