JP7428888B2 - 成形体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、成形体の製造方法に関する。

ブロー成形では、筒状のパリソンを分割金型で挟み込んだ状態でパリソン内にエアーを吹き込むことによって成形体を製造する。

特許文献１では、分割金型の下方に設けたピンチ装置でパリソンをピンチした後に、パリソン内にエアーを吹き込むプリブローを行い、その後に、分割金型を閉じて本ブローを行っている。

特開平６－８３１３号公報

パリソンのうち分割金型のキャビティ外の部位は、最終製品に含まれないバリとなる。パリソンの重量のうちのバリの比率（以下、「バリ比率」）が大きいほど、パリソンを構成する樹脂の利用効率が悪いことになる。バリ比率が高いほど製造コストが高くなりやすく、バリ比率を低減することが望まれている。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、バリ比率を低減可能な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、第１及び第２金型を用いた成形体の製造方法であって、押出工程と、ピンチ工程と、プリブロー工程と、成形工程を備え、前記押出工程では、押出ヘッドから溶融樹脂を押し出して筒状のパリソンを形成して、開状態の第１及び第２金型間に押し出し、前記ピンチ工程では、第１金型の上下方向の中央と下端の間の領域において、ピンチ部が前記パリソンを挟んで前記パリソンの下側を閉塞する閉塞部を形成し、前記プリブロー工程では、前記押出ヘッドに設けられたプリブローノズルから前記パリソン内にエアーを吹き込み、前記成形工程では、第１及び第２金型を閉じて前記パリソンの成形を行う、方法が提供される。

本発明者がバリ比率を低減すべく鋭意検討を行ったところ、パリソンのドローダウンの程度が大きくなるほど、キャビティよりも下側に位置する樹脂の重量が増加するためにバリ比率が増大することに気がついた。そして、ドローダウンを抑制すべく鋭意検討を行ったところ、第１金型の上下方向の中央と下端の間の領域においてピンチを行ってプリブローを行う場合には、上記領域外でピンチする場合に比べてパリソンのドローダウンの程度を小さくすることができることが分かった。このため、本発明によれば、バリ比率を低減できる。

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、第１及び第２金型は、前記閉塞部が第１金型の下端に到達する前に閉動作を開始する、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記ピンチ工程では、前記ピンチ部よりも高い位置に配置されたセンサが前記パリソンを検出した時点を起点として設定されたタイミングで前記ピンチ部が閉動作を開始する、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記ピンチ部が前記パリソンを挟んだ状態で移動する、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記パリソンは、発泡パリソンである、方法である。

本発明の一実施形態の成形体の製造方法で利用可能な成形機１の一例を示す。 図１の金型２１，２２近傍の拡大図である。 図２の状態からパリソン２３をさらに押し出した後に、パリソン２３をピンチ部２９で挟んだ後の状態を示す。 図３の状態からピンチ部２９を離脱させると共に、プリブローしながらパリソン２３をさらに押し出した後の状態を示す。 図４の状態からプリブローしながらパリソン２３をさらに押し出した後に、金型２１，２２を閉じてブロー成形をした後の状態を示す。 金型２１の高さＨに対するピンチ位置Ｐ（Ｐ／Ｈ）と、ドローダウンの程度の関係を示す模式的なグラフである。

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
最初に、図１～図３を用いて、本発明の一実施形態の成形体の製造方法の実施に利用可能な成形機１について説明する。成形機１は、樹脂供給装置２と、押出ヘッド１８と、第１及び第２分割金型２１，２２と、ピンチ部２９と、センサ３０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と押出ヘッド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、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、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。

＜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、炭酸ガス、窒素ガスなどが挙げられる。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、押出ヘッド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を押出ヘッド１８内に設けられた環状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。押出ヘッド１８には、プリブローノズル２８が設けられており、金型２１，２２の型閉じ前にプリブローノズル２８からパリソン２３内にエアーを吹き込むことが可能になっている。プリブローノズル２８は、押出ヘッド１８の環状スリットの内側の領域から下方に突出するように設けられている。プリブローノズル２８は、押出ヘッド１８の下端からの突出量が固定であっても調整可能になっていてもよい。

＜金型２１，２２、ピンチ部２９、センサ３０＞
パリソン２３は、開状態の金型２１，２２間に導かれる。金型２１，２２を用いてパリソン２３の成形を行うことによって、成形体が得られる。

金型２１，２２は、キャビティ面２１ａ，２２ａと、これを取り囲むピンチオフ部２１ｂ，２２ｂを備える。金型２１，２２を閉状態にしたときにキャビティ面２１ａ，２２ａが合わさって、所望の成形体に対応するキャビティが形成される。

金型２１，２２を用いた成形の方法は特に限定されず、金型２１，２２のキャビティ内にエアーを吹き込んで成形を行うブロー成形であってもよく、金型２１，２２のキャビティの内面からキャビティ内を減圧してパリソン２３の成形を行う真空成形であってもよく、その組み合わせであってもよい。溶融樹脂が発泡剤を含有する場合、パリソン２３は、発泡パリソンとなり、成形体は、発泡成形体となる。

図２～図３に示すように、ピンチ部２９は、金型２１の上下方向の中央Ｃと下端Ｂの間の領域Ｒにおいてパリソン２３を挟んでパリソン２３の下側を閉塞する閉塞部２３ａを形成することができるように構成されている。ピンチ部２９によってパリソン２３を挟むことによって金型２１，２２の型締め前にパリソン２３内に密閉空間２３ｓを形成することができる。ピンチ部２９は、一対のピンチ部材２９ａを備え、一対のピンチ部材２９ａの間の間隔を変化させることによってピンチ部２９を開閉することができる。ピンチ部２９は、閉塞部２３ａを形成した直後にパリソン２３から離れてもよく、パリソン２３を挟んだ状態で移動してもよい。

ピンチ部２９がパリソン２３を挟んだ状態では、パリソン２３の重量がピンチ部２９によって支えられる。このため、ピンチ部２９がパリソン２３を挟んだ状態でパリソン２３の押出に連動してピンチ部２９を下方向に移動させることによって、パリソン２３のドローダウンを抑制することができる。また、ピンチ部２９がパリソン２３を挟んだ状態でピンチ部２９を図３の紙面垂直方向（つまり、パリソン２３の押出方向と金型２１，２２の開閉方向に垂直な方向。別の表現では、折幅方向。）に移動させてもよい。この場合、金型２１，２２のキャビティの形状に近づくようにパリソン２３を変形させることによって賦形性を向上させることができる。

ピンチ部２９は、ピンチを行う際には開状態の金型２１，２２の間に配置される。一方、金型２１，２２を閉じる前に、ピンチ部２９が金型２１，２２に挟まれないように、金型２１，２２を閉じる前にピンチ部２９が金型２１，２２の間の領域の外に退避する。ピンチ部２９は、金型２１，２２の下方に移動することによって退避してもよく、図３の紙面垂直方向に移動することによって退避してもよい。

センサ３０は、パリソン２３を検出可能に構成される。センサ３０は、ピンチ部２９よりも高い位置に配置される。一例では、センサ３０によってパリソン２３の下端が所定の高さ位置にまで到達したことが検出された時点を起点にしてピンチ部２９がパリソン２３を挟む動作のタイミングを制御することができる。センサ３０がパリソン２３の下端を検出すると即座にピンチ部２９が閉動作を開始してもよく、センサ３０がパリソン２３の下端を検出した時点から所定時間の経過後にピンチ部２９が閉動作を開始してもよい。センサ３０は、本実施形態のようにピンチ部２９と一体に移動するように構成されていてもよく、ピンチ部２９とは別の駆動機構によって移動可能に構成してもよい。

２．成形体の製造方法
本発明の一実施形態の成形体の製造方法は、押出工程と、ピンチ工程と、プリブロー工程と、成形工程を備える。

＜押出工程＞
図２に示すように、押出工程では、溶融樹脂を押し出して筒状のパリソン２３を形成して、開状態の金型２１，２２間に押し出す。

＜ピンチ工程＞
図３に示すように、ピンチ工程では、金型２１の上下方向の中央Ｃと下端Ｂの間の領域Ｒにおいて、ピンチ部２９がパリソン２３を挟んで（つまり、ピンチして）パリソン２３の下側を閉塞する閉塞部２３ａを形成する。これによって、パリソン２３内に密閉空間２３ｓが形成される。

ピンチ部２９は、ピンチ部２９よりも高い位置に配置されたセンサ３０がパリソン２３を検出した時点を起点として設定されたタイミングで閉動作を開始することが好ましい。ピンチ部２９の閉動作の開始タイミングをこのように制御することによって、パリソン２３の押出速度にばらつきがある場合でも、閉塞部２３ａを形成する位置のばらつきを抑制することができる。

金型２１の上下方向の長さをＨとし、金型２１の下端Ｂから、ピンチ部２９がパリソン２３を挟む位置（以下、「ピンチ位置」）までの距離をＰとするとＰ／Ｈは、０～０．５であり、０．０５～０．３が好ましく、具体的には例えば、０、０．０５、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５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。

ピンチ位置が高すぎると、ピンチ後にパリソン２３を押し出しながらプリブローする時間Ｔ１が長くなる。時間Ｔ１が長くなるほどドローダウンが加速度的に進行するので、ピンチ位置が高すぎるとパリソン２３のドローダウンが顕著になりやすい（要因１）。

一方、ピンチ位置が低すぎると、プリブローによってパリソン２３を膨張させる工程を開始するタイミングがその分だけ遅くなるので、結局、パリソン２３の押出開始から型閉じ完了までの時間Ｔ２が長くなる。時間Ｔ２が長くなるほどドローダウンが加速度的に進行するので、ピンチ位置が高すぎるとパリソン２３のドローダウンが顕著になりやすい（要因２）。

図６に示すように、ピンチ位置が高すぎる場合（Ｐ／Ｈ＞０．５の場合）、Ｔ２が短いので要因２の影響は小さいが、Ｔ１が長いので要因１の影響が非常に大きく、そのためにドローダウンの程度が大きくなる。一方、ピンチ位置が低すぎる場合（Ｐ／Ｈ＜０の場合）、Ｔ１が短いので要因１の影響は小さいが、Ｔ２が長いので要因２の影響が非常に大きく、そのためにドローダウンの程度が大きくなる。ピンチ位置が領域Ｒ内である場合（Ｐ／Ｈ＝０～０．５の場合）は、Ｔ１とＴ２がどちらも中程度の値であるために、要因１の影響も要因２の影響も中程度であり、その結果、ドローダウンが顕著に現れにくくなる。そのため、ピンチ位置が領域Ｒ内である場合には、ドローダウンの程度が小さくなりやすい。

ドローダウンは、パリソン２３が発泡パリソンと非発泡パリソンのどちらである場合にも生じるが、発泡パリソンではドローダウンの程度が大きくなりやすいので、パリソン２３が発泡パリソンである場合に、本発明を適用する技術的意義が顕著である。成形体がダクトのように長尺状である場合には、特に製品重量の安定性が低くなるので、この場合にも、本発明を適用する技術的意義が顕著である。

＜プリブロー工程＞
図３～図４に示すように、プリブロー工程では、押出ヘッド１８に設けられたプリブローノズル２８からパリソン２３内（つまり、密閉空間２３ｓ内）にエアーを吹き込む（つまり、プリブローを行う）。これによって、パリソン２３を膨張させることができる。プリブローは、閉塞部２３ａを形成する前に開始してもよく、閉塞部２３ａを形成した後に開始してもよい。プリブローは、パリソン２３の押出が完了（つまり、閉塞部２３ａの移動が停止）した後に停止することが好ましい。パリソン２３の押出が完了する前にプリブローを停止すると、密閉空間２３ｓ内が減圧されてパリソン２３が萎んでしまうからである。

本実施形態では、パリソン２３の押出が完了する前にプリブローを開始するので、閉塞部２３ａが下方に移動しながらプリブローを行う。このため、仮に閉塞部２３ａ側からプリブローノズルを挿入してプリブローを行うとすると、閉塞部２３ａの移動に同期してプリブローノズルを移動させる必要があり、制御が複雑になる。本実施形態では、押出ヘッド１８に設けられたプリブローノズル２８を用いてプリブローを行っているので、プリブロー中にプリブローノズル２８を移動させる必要がなく、制御がシンプルである。また、特に、パリソン２３が発泡パリソンである場合には、パリソン２３の、押出ヘッド１８に近い位置でパリソン２３がひだ状になってその内面同士がくっついてしまう現象（以下、「折れ肉現象」）が発生しやすいが、押出ヘッド１８に設けられたプリブローノズル２８からプリブローを行う場合、折れ肉現象の発生が効果的に抑制される。

ピンチ部２９がパリソン２３から離脱するタイミングは、プリブローの開始前、プリブロー中、
プリブロー完了後の何れであってもよい。

＜成形工程＞
図４～図５に示すように、成形工程では、金型２１，２２を閉じてパリソン２３の成形を行う。この際に、金型２１，２２内には成形体２３ｍが形成され、金型２１，２２の上側には上バリ部２３ｔが形成され、金型２１，２２の下側には下バリ部２３ｂが形成される。本実施形態によれば、パリソン２３のドローダウンが抑制されるために、下バリ部２３ｂの重量が低減され、その結果、バリ比率が低減される。

金型２１，２２は、閉塞部２３ａ（好ましくはパリソン２３の下端）が金型２１の下端に到達する前に閉動作を開始することが好ましい。これによって、パリソン２３の押出開始から型閉じ完了までの時間Ｔ２が短縮されて、ドローダウン及びサイクル時間を低減することができる。

金型２１，２２の閉動作の開始タイミングは、例えば、ピンチ部２９が金型２１，２２の間の領域からの離脱を開始する時点を起点に設定することができる。これによって、金型２１，２２がピンチ部２９を挟むことを抑制することができる。例えば、ピンチ部２９の離脱開始時点から所定の待ち時間経過後に、金型２１，２２の閉動作を開始することができる。待ち時間は、金型２１，２２の位置と、金型２１，２２の型閉じ速度に応じて設定することができる。

＜後工程＞
後工程では、金型２１，２２から上バリ部２３ｔ及び下バリ部２３ｂが付いた成形体２３ｍを取り出し、成形体２３ｍから上バリ部２３ｔ及び下バリ部２３ｂを除去する。これによって、所望の成形体２３ｍを得ることができる。成形体２３ｍの取り出しは、例えば、金型２１，２２が閉じた状態で上バリ部２３ｔをピンチ部２９で挟み、その状態で、金型２１，２２を開いた後、ピンチ部２９を図３の紙面垂直方向に移動させることによって行うことができる。つまり、ピンチ部２９を成形体２３ｍの取り出しに用いることができる。

１ ：成形機
２ ：樹脂供給装置
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 ：押出ヘッド
２１ ：第１分割金型
２１ａ ：キャビティ面
２１ｂ ：ピンチオフ部
２２ ：第２分割金型
２２ａ ：キャビティ面
２２ｂ ：ピンチオフ部
２３ ：パリソン
２３ａ ：閉塞部
２３ｂ ：下バリ部
２３ｍ ：成形体
２３ｓ ：密閉空間
２３ｔ ：上バリ部
２５ ：連結管
２７ ：連結管
２８ ：プリブローノズル
２９ ：ピンチ部
２９ａ ：ピンチ部材
３０ ：センサ
Ｂ ：下端
Ｃ ：中央
Ｒ ：領域

Claims (5)

1. 第１及び第２金型を用いた成形体の製造方法であって、
   押出工程と、ピンチ工程と、プリブロー工程と、成形工程を備え、
   前記押出工程では、押出ヘッドから溶融樹脂を押し出して筒状のパリソンを形成して、開状態の第１及び第２金型間に押し出し、
   前記ピンチ工程では、第１金型の上下方向の中央と下端の間の領域において、ピンチ部が前記パリソンを挟んで前記パリソンの下側を閉塞する閉塞部を形成し、
   前記プリブロー工程では、前記押出ヘッドに設けられたプリブローノズルから前記パリソン内にエアーを吹き込み、
   前記成形工程では、第１及び第２金型を閉じて前記パリソンの成形を行い、
   第１及び第２金型を閉じる前に前記ピンチ部を第１及び第２金型の間の領域の外に退避させる、方法。
2. 第１及び第２金型を用いた成形体の製造方法であって、
   押出工程と、ピンチ工程と、プリブロー工程と、成形工程を備え、
   前記押出工程では、押出ヘッドから溶融樹脂を押し出して筒状のパリソンを形成して、開状態の第１及び第２金型間に押し出し、
   前記ピンチ工程では、第１金型の上下方向の中央と下端の間の領域において、ピンチ部が前記パリソンを挟んで前記パリソンの下側を閉塞する閉塞部を形成し、
   前記プリブロー工程では、前記押出ヘッドに設けられたプリブローノズルから前記パリソン内にエアーを吹き込み、
   前記成形工程では、第１及び第２金型を閉じて前記パリソンの成形を行い、
   前記ピンチ工程では、前記ピンチ部よりも高い位置に配置されたセンサが前記パリソンを検出した時点を起点として設定されたタイミングで前記ピンチ部が閉動作を開始する、方法。
3. 第１及び第２金型を用いた成形体の製造方法であって、
   押出工程と、ピンチ工程と、プリブロー工程と、成形工程を備え、
   前記押出工程では、押出ヘッドから溶融樹脂を押し出して筒状のパリソンを形成して、開状態の第１及び第２金型間に押し出し、
   前記ピンチ工程では、第１金型の上下方向の中央と下端の間の領域において、ピンチ部が前記パリソンを挟んで前記パリソンの下側を閉塞する閉塞部を形成し、
   前記プリブロー工程では、前記押出ヘッドに設けられたプリブローノズルから前記パリソン内にエアーを吹き込み、
   前記成形工程では、第１及び第２金型を閉じて前記パリソンの成形を行い、
   前記ピンチ部が前記パリソンを挟んだ状態で移動する、方法。
4. 請求項１～請求項３の何れか１つに記載の方法であって、
   第１及び第２金型は、前記閉塞部が第１金型の下端に到達する前に閉動作を開始する、方法。
5. 請求項１～請求項４の何れか１つに記載の方法であって、
   前記パリソンは、発泡パリソンである、方法。