JP2003200431A - プラスチック成形用金型の加熱冷却方法及びプラスチック成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラスチック成形用金型１、２に対し加熱及
び冷却が交互に繰り返され、前記加熱及び冷却が前記プ
ラスチック成形用金型に配置された共通の流体通路を通
るスチームと冷却水によりそれぞれ行われる場合におい
て、冷却水がスチームと接触することにより沸騰して体
積膨張し、配管やバルブを破損したり、冷却水やスチー
ムの逆流や停止が起こるのを防止する。同時に加熱冷却
のサイクルタイムを短縮する。 【解決手段】 加熱が終了してから冷却開始までの間
と、冷却が終了してから加熱開始までの間に、金型１、
２の流体通路を加圧エア源５３に連通させ、流体通路内
をエアパージする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチック成形
用金型に対し加熱及び冷却のサイクルが繰り返される場
合の加熱冷却方法及びその加熱冷却方法を可能とするプ
ラスチック成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばブロー成形において高転写性及び
高速成形が要求される場合、金型に加熱及び冷却手段が
設置される。すなわち、前記加熱手段によりパリソン供
給前に金型を加熱しておき、軟化状態のパリソンの外面
を加熱された金型内面に接触させて高転写性を得るとと
もに、接触後は前記冷却手段により金型を強制的に冷却
し、ブロー成形体を急速に硬化させて取り出し、サイク
ルタイムを短縮する。金型の急速加熱及び急速冷却が可
能であれば、サイクルタイムを短縮することができる。

【０００３】金型の加熱冷却手段として、前記金型の裏
面（キャビティの反対側）に流体通路を形成し、そこに
スチーム等の加熱用流体や水や温水等の冷却用液体を通
すことが行われている。図３は従来装置における配管フ
ロー図の一例を示すもので、左右の金型１、２内の流体
通路の上側出口が配管３、４を介してボイラー５に連通
し、同じく配管６、７を介してタンク８に連通し、金型
内の流体通路の下側出口が配管９、１０を介して冷却水
タンク１１に連通し、同じく配管１２〜１５を介してド
レーン１６に連通している。配管３、４にはそれぞれチ
ェック弁１８、１９、開閉弁２０、２１及びストレーナ
２２、２３が配置され、配管６、７には開閉弁２４、２
５、及びチェック弁２６、２７が配置され、さらに金型
に近い側に開閉弁２８、２９が配置されている。また、
配管９、１０にはチェック弁３１、３２及び開閉弁３
３、３４とその先に共通のポンプ３５及びストレーナ３
６が配置され、配管１２、１３には開閉弁３７、３８、
スチームトラップ３９、４０及びチェック弁４１、４２
が配置され、配管１４、１５には開閉弁４３、４４及び
チェック弁４５、４６が配置されている。なお、開閉弁
はすべて電磁式でノーマルクローズである。

【０００４】この例では、加熱時は開閉弁２０、２１及
び３７、３８が作動し、加圧された高温のスチームがボ
イラー５から配管３、４を通って金型１、２の流体通路
に入り、金型１、２を加熱する。流体通路から出たスチ
ームは配管１２、１３を通り凝結した水のみがドレーン
１６に排出される。冷却時は開閉弁２４、２５及び３
３、３４が作動し、ポンプ３５により冷却水タンク１１
内の冷却水が金型の流体通路に入り、金型１、２を冷却
する。流体通路から出た冷却水は配管６、７を通り、タ
ンク８に排出される。タンク８内の水は適宜冷却水タン
ク１１に戻され、冷却水として再利用される。なお、冷
却終了後加熱開始までの間に、開閉弁２８、２９、４
３、４４を開き、金型１、２の流体通路を大気開放し
て、流体通路内の冷却水をドレーン１６に排出してお
く。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の例の
ように同一の流体通路を用いて加熱−冷却のサイクルを
繰り返す場合、加熱時に流体通路に入って行くスチーム
が流体通路内に残留する冷却水に接触し、あるいは冷却
時に流体通路に入っていく冷却水が流体通路内のスチー
ムに接触し、冷却水が沸騰してウオーターハンマーとい
われる急激な体積膨張が起こり、配管やバルブが破損し
たり、冷却水やスチームの逆流や流入の停止が起こるこ
とがある。これは、スチームの熱容量が大きいことと熱
伝達のしやすさが原因しているものと考えられる。な
お、このような現象は、スチームの温度が冷却用液体の
沸点以上の高温であれば、冷却用液体として水以外の液
体、例えばプロピレングリコール等を用いる場合にも起
こり得る。また、冷却通路（つまり金型）が冷却用媒体
の沸点以上の高温に加熱されるのであれば、加熱手段と
してヒーターを用いる場合（冷却通路に残留する冷却用
媒体がヒーターで加熱されて蒸気になり、これに冷却用
媒体が接触したときなど）にも起こり得る。

【０００６】この現象を防止するには加熱と冷却の間に
ある程度時間を置く必要があり、そのためサイクルタイ
ムを十分短縮することができなかった。あるいは、スチ
ームの流体通路と冷却水の流体通路を別に配置すること
も試みられているが、この場合、加熱ムラが発生してブ
ロー成形品にメラといわれる波打ちが発生する。さら
に、加熱手段としてヒーターを用いる場合、加熱時に冷
却通路に残留する冷却用媒体（主として水）が加熱され
蒸気となることによるエネルギーロスが大きく、そのた
め加熱に時間がかかり、必然的にサイクルタイムが長く
なるという問題もある。本発明は、プラスチック成形用
金型に対し加熱−冷却のサイクルを繰り返す場合の上記
問題点に鑑みてなされたもので、機器の破損を起こすこ
となく、かつ冷却用液体やスチームの逆流や停止が起こ
らず、同時にサイクルタイムを短縮できる加熱冷却方法
及びそれを可能とする装置を得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、プラスチック
成形用金型に対し加熱及び冷却が交互に繰り返され、前
記加熱及び冷却が前記プラスチック成形用金型に配置さ
れた共通の流体通路を通る加熱用スチームと冷却用液体
によりそれぞれ行われる場合において、加熱と冷却の間
に前記流体通路内をエアパージすることを特徴とする。
ここで、加熱と冷却の間とは、加熱が終了してから冷却
開始までの間と、冷却が終了してから加熱開始までの間
の両方を意味し、これにより流体通路内から加熱用スチ
ーム又は冷却用液体を排出する。このエアパージは、例
えば流体通路をエアパージ用の加圧エア源に連通させて
行うことができる。なお、加熱はヒーターを併用するこ
ともできる。

【０００８】また、本発明は、プラスチック成形用金型
に対し加熱及び冷却が交互に繰り返され、前記加熱がヒ
ーターにより行われ、かつ前記冷却がプラスチック成形
用金型に配置された流体通路を通る冷却用液体により行
われる場合において、加熱後冷却前又は／及び冷却後加
熱前に前記流体通路内をエアパージすることを特徴とす
る。この場合、加熱が終了してから冷却開始までの間
か、冷却が終了してから加熱開始までの間か、いずれか
一方又は双方でエアパージし、流体通路内から冷却用液
体又は冷却用液体の蒸気を排出する。少なくとも冷却が
終了してから加熱開始までの間にエアパージを行うのが
望ましい。このエアパージは、例えば流体通路をエアパ
ージ用の加圧エア源に連通させて行うことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図１を参照して、本発明に
係るプラスチック成形用金型の加熱冷却方法及びプラス
チック成形装置について説明する。図１は左右の金型
１、２の配管フロー図の一例を示すもので、図３の装置
との相違点を説明すると（図３と実質的に同じ部位には
同じ番号を付与している）、左右の金型１、２内の流体
通路の上側出口が配管５１、５２を介して加圧エア源５
３に連通し、かつ配管５１、５２にチェック弁５４、５
５、開閉弁５６、５７及びフィルター５８、５９が配置
されている点である。

【００１０】この装置では、加熱冷却サイクルにおける
各開閉弁の作動は、例えば図２に示すように制御される
（〜が１サイクル）。エアパージは冷却後のエア
パージであり、開閉弁４３、４４及び５６、５７が作動
し、加圧エアが加圧エア源５３から配管５１、５２を通
って金型１、２の流体通路に入り、流体通路内の冷却水
は流体通路内から配管１４、１５を通り、エアとともに
ドレーン１６に排出される。加熱では開閉弁２０、２
１及び３７、３８が作動し、加圧された高温のスチーム
がボイラー５から配管３、４を通って金型１、２の流体
通路に入り、金型１、２を１００℃以上に加熱する。流
体通路から出たスチームは配管１２、１３を通り凝結し
た水のみがドレーン１６に排出される。エアパージで
は加圧エアが金型１、２の流体通路に入り、流体通路内
のスチームを排出する。冷却では開閉弁２４、２５及
び３３、３４が作動し、ポンプ３５により冷却水タンク
１１内の冷却水が金型の流体通路に入り、金型１、２を
冷却する。流体通路から出た冷却水は配管６、７を通
り、タンク８に排出される。

【００１１】上記加熱冷却方法及び装置では、冷却後ス
チームによる加熱の前に流体通路内の冷却水をエアパー
ジし、かつ加熱後冷却水による冷却の前に流体通路内の
スチームをエアパージするので、流体通路内においてス
チームと冷却水の接触が防止され、従来発生していた冷
却水の急激な沸騰と体積膨張による配管やバルブの破
損、冷却水やスチームの逆流や流入停止が起こらない。
また、冷却水とスチームのエアパージは加圧エアにより
きわめて短時間（例えば５秒以下）で行うことができる
ので、サイクルタイムを短縮することができる。なお、
上記の例は、共通の流体通路にスチームと冷却水を通す
タイプであるが、スチームによる加熱の代わりにヒータ
ーを用いる場合、スチームに関係する配管３、４、１
２、１３及びボイラー５が不要である。この場合、エア
パージは加熱後冷却前又は冷却後加熱前のいずれかで行
えばよい。特に冷却後加熱前に行うのが望ましい。ま
た、上記の例はブロー成形装置を念頭に置いて説明した
が、本発明は射出成形装置等、他のプラスチック成形装
置に対しても適用できる。

【００１２】

【発明の効果】本発明によれば、同一の流体通路を用い
てプラスチック成形用金型に対し加熱−冷却のサイクル
を繰り返す場合において、配管、バルブ等の破損を起こ
さず、かつ加熱用スチームや冷却用液体の逆流、停止を
起さず、同時にサイクルタイムを短縮することができ
る。また、スチームによる加熱の代わりにヒーターを用
い、流体通路は冷却のみに用いる場合でも同様の効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る金型の加熱冷却用配管フロー図
である。

【図２】 各開閉弁の作動を説明する図である。

【図３】 従来の金型の加熱冷却用配管フロー図であ
る。

【符号の説明】

１、２ 金型 ３、４、６、７、９、１０、１２〜１５、５１、５２
配管 ５ ボイラー ８ タンク １１ 冷却水タンク １６ ドレーン ２０、２１、２４、２５、３３、３４、３７、３８、４
３、４４、５６、５７開閉弁 ５３ 加圧エア源

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラスチック成形用金型に対し加熱及び
   冷却が交互に繰り返され、前記加熱及び冷却が前記プラ
   スチック成形用金型に配置された共通の流体通路を通る
   加熱用スチームと冷却用液体によりそれぞれ行われる場
   合において、加熱と冷却の間に前記流体通路内をエアパ
   ージすることを特徴とするプラスチック成形用金型の加
   熱冷却方法。
2. 【請求項２】 プラスチック成形用金型に対し加熱及び
   冷却が交互に繰り返され、前記加熱がヒーターにより行
   われ、かつ前記冷却がプラスチック成形用金型に配置さ
   れた流体通路を通る冷却用液体により行われる場合にお
   いて、加熱後冷却前又は／及び冷却後加熱前に前記流体
   通路内をエアパージすることを特徴とするプラスチック
   成形用金型の加熱冷却方法。
3. 【請求項３】 プラスチック成形用金型に対し加熱及び
   冷却が交互に繰り返され、前記加熱及び冷却が前記プラ
   スチック成形用金型に配置された共通の流体通路を通る
   加熱用スチームと冷却用液体によりそれぞれ行われるプ
   ラスチック成形装置において、エアパージ用の加圧エア
   源が前記流体通路に連通可能に設置されていることを特
   徴とするプラスチック成形装置。
4. 【請求項４】 プラスチック成形用金型に対し加熱及び
   冷却が交互に繰り返され、前記加熱がヒーターにより行
   われ、かつ前記冷却が前記プラスチック成形用金型に配
   置された流体通路を通る冷却用液体により行われるプラ
   スチック成形装置において、エアパージ用の加圧エア源
   が前記流体通路に連通可能に設置されていることを特徴
   とするプラスチック成形装置。