WO2022107788A1 - 樹脂製容器の製造方法および製造装置 - Google Patents

樹脂製容器の製造方法および製造装置 Download PDF

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淳 長崎
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  • the transport mechanism 26 is further provided with an elevating mechanism (vertical mold opening / closing mechanism) and a mold opening mechanism of the neck mold 27, and operates to raise and lower the transfer plate, and mold closing and mold opening (release) in the injection molding unit 21 and the like. The operation related to the mold) is also performed.
  • elevating mechanism vertical mold opening / closing mechanism
  • mold opening mechanism of the neck mold 27 operates to raise and lower the transfer plate, and mold closing and mold opening (release) in the injection molding unit 21 and the like. The operation related to the mold) is also performed.
  • the injection cavity mold 31 is a mold that defines the shape of the outer circumference of the preform 10.
  • the hot runner mold 33 has a resin supply unit 33a for introducing a resin material into the mold from the injection device 25.
  • the injection core mold 32 is a mold that defines the shape of the inner peripheral side of the preform 10, and is inserted into the inner peripheral side of the neck mold 27 and the injection cavity mold 31 from above.

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Abstract

樹脂製容器の製造方法は、胴部および底部を有する樹脂製のプリフォームを射出成形する射出成形工程と、射出成形工程で製造されたプリフォームの温度調整を行う温度調整工程と、温度調整されたプリフォームをブロー成形して樹脂製容器を製造するブロー成形工程と、を有する。射出成形工程では、底部の肉厚が胴部の肉厚に対して０．７～０．８５である射出金型を用いてプリフォームが射出成形される。また、温度調整工程では、プリフォーム内に冷媒を導入してプリフォームの底部が冷却される。

Description

樹脂製容器の製造方法および製造装置
　本発明は、樹脂製容器の製造方法および製造装置に関する。
　従来から樹脂製容器の製造方法の一つとして、ホットパリソン式のブロー成形方法が知られている。ホットパリソン式のブロー成形方法は、プリフォームの射出成形時の保有熱を利用して樹脂製容器をブロー成形する方法であり、コールドパリソン式と比較して多様かつ美的外観に優れた樹脂製容器を製造できる点で有利である。
　ホットパリソン式のブロー成形方法では、プリフォームの胴部等は延伸可能な熱量を保有することが要求される一方、プリフォームの底部中央域は延伸ロッドで破断しない程度の固さを保つことが要求される。
　従来においては、例えば底部厚を胴部厚の約１／２に設定したプリフォームを用いて、底部の射出冷却効率を上げることで上記の要求に対応する場合がある。特許文献１は、円筒状の薄肉プリフォームにおいて、底面を２０°～４５°の同一角度の傾斜面に形成するとともに、胴部との接続部を円弧状に形成することで底部から胴部の肉厚をなだらかに移行させて底面の白化を抑制することを開示する。
　また、近年では、射出成形時の冷却時間を短くして高温で離型されたプリフォームを高延伸倍率でブロー成形する容器の製造方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。上記の容器の製造方法によれば、物性や外観が良好な樹脂製容器を高速な成形サイクルで製造することができる。
特開２００４－９０４２５号公報 特許第６５０５３４４号公報
　ホットパリソン式のブロー成形方法では、容器の物性や延伸倍率などの仕様に応じて、容器ごとに適したプリフォームの形状が存在する。例えば、カップなどのように広口で薄肉の樹脂製容器を製造する場合、例えば、扁平な椀状のプリフォームが適用される。この種のプリフォームでは胴部厚が比較的薄く設定されるため、底部厚を胴部厚の約１／２に設定するとプリフォームの底部厚が一層薄くなる。
　上記のプリフォームの射出成形では、射出金型内のプリフォーム底部のスペースが非常に狭くなり、ゲート部近傍における溶融樹脂の流動抵抗が大きくなる。すると、射出成形時に溶融樹脂のせん断発熱が増大してプリフォームの底部中央域が高温化してしまう。これにより、プリフォームの底部中央域を十分に冷却させることが困難となり、プリフォームや容器の底部中央域で徐冷による結晶化（白化）が生じやすくなる。
　特に、射出成形時の冷却時間を短くして高温で離型されたプリフォームを高延伸倍率でブロー成形する場合には、底部中央域での白化の抑制がより重要となる。
　そこで、本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、プリフォームや容器の底部中央域での白化を抑制しつつ、樹脂製容器を高速な成形サイクルで製造できる製造方法を提供することを目的とする。
　本発明の一態様である樹脂製容器の製造方法は、胴部および底部を有する樹脂製のプリフォームを射出成形する射出成形工程と、射出成形工程で製造されたプリフォームの温度調整を行う温度調整工程と、温度調整されたプリフォームをブロー成形して樹脂製容器を製造するブロー成形工程と、を有する。射出成形工程では、底部の肉厚が胴部の肉厚に対して０．７～０．８５である射出金型を用いてプリフォームが射出成形される。また、温度調整工程では、プリフォーム内に冷媒を導入してプリフォームの底部が冷却される。
　本発明の一態様によれば、プリフォームや容器の底部中央域での白化を抑制しつつ、樹脂製容器を高速な成形サイクルで製造できる。
本実施形態のプリフォームの一例を示す図である。 本実施形態の樹脂製容器の一例を示す図である。 本実施形態のブロー成形装置の構成を模式的に示す図である。 射出成形部の構成例を示す図である。 温度調整部の構成例を示す図である。 容器の製造方法の工程を示すフローチャートである。 本実施形態および比較例のブロー成形方法におけるプリフォームの温度変化例を示すグラフである。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
　実施形態では説明を分かり易くするため、本発明の主要部以外の構造や要素については、簡略化または省略して説明する。また、図面において、同じ要素には同じ符号を付す。なお、図面に示す各要素の形状、寸法などは模式的に示したもので、実際の形状、寸法などを示すものではない。
　＜プリフォームの説明＞
　まず、図１を参照して、本実施形態の樹脂製容器（以下、単に容器とも称する）の製造に適用されるプリフォーム１０の構成例を説明する。図１（ａ）は、プリフォーム１０の全体形状を示し、図１（ｂ）は、図１（ａ）のゲート部１４近傍の部分拡大図である。なお、図１のプリフォーム１０は、例えば、カップなどのように広口で薄肉の容器（図２参照）を製造する場合に適用される。
　図１（ａ）に示すように、プリフォーム１０の全体形状は、下向きに凸となる扁平な有底椀状である。プリフォーム１０の上側には、上側に開口する筒状の首部１１が形成され、プリフォーム１０の下側には底部１２が臨む。また、首部１１と底部１２の間は、周方向の全域に亘って胴部１３によって接続されている。なお、プリフォーム１０の上記形状はあくまで一例であって、例えばプリフォーム１０は、長手方向に延びる有底筒状などであってもよい。
　また、本実施形態のプリフォーム１０では、底部１２の肉厚ｔｈ1が、胴部１３の肉厚ｔｈ2と比べて０．７～０．８５の値に設定されている。つまり、本実施形態のプリフォーム１０は、底部厚を胴部厚の約１／２に設定した従来のプリフォームと比べると、底部の肉厚が相対的に厚くなっている。ホットパリソン式のブロー成形法では、ブロー成形工程時に延伸ロッドで底部を破断させないように、底部厚を胴部厚の約１／２に設定し、射出成形工程にて底部を十分に冷却して固化させている。
　プリフォーム１０の底部１２の中央には、底部１２の外側に向けて先端が突出するゲート部１４が形成されている。ゲート部１４は、後述のホットランナー型３３からの樹脂導入痕であり、ゲート部１４の先端側から底部１２に臨む基端側に向けて拡径してゆくテーパー状に形成されている。そのため、図１（ｂ）に示すように、ゲート部１４は、先端側の径寸法ｄ1よりも基端側の径寸法ｄ2が広くなっている。なお、ゲート部１４の基端側において、ゲート部１４と底部外面が接続されるコーナー部１５にはアール（丸み、円弧）が付されている。アールは、例えば、その半径が２.０ｍｍから４．０ｍｍ（好ましくは２.１ｍｍから３．０ｍｍ）の数値となるように設定される。
　底部１２の厚さはゲート部の径寸法ｄ1より薄く設定され、例えば、径寸法ｄ1を１としたときに０．７０から０．９（好ましくは、０．７５から０．８５）となる値に設定される。また、プリフォーム１０において、例えば、最大の直径Ｄ１（首部１１の直径）は長さＬ１（首部１１の上端からゲート部１４上端までの底部１２の長さ）よりも長く設定される。直径Ｄ１は、例えば、長さＬ１の１．５倍から３．０倍（好ましくは１．５倍から２．５倍、より好ましくは１．７倍から２．３倍）に設定される。
　プリフォーム１０の材料は、熱可塑性の合成樹脂であり、容器の用途に応じて適宜選択できる。具体的な材料の種類としては、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＣＴＡ（ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート）、Ｔｒｉｔａｎ（トライタン（登録商標）：イーストマンケミカル社製のコポリエステル）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）、ＰＰＳＵ（ポリフェニルスルホン）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＣＯＰ／ＣＯＣ（環状オレフィン系ポリマー）、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル：アクリル）、ＰＬＡ（ポリ乳酸）などが挙げられる。なお、本発明は、プリフォーム１０の材料として、熱可塑性の合成樹脂かつ結晶性樹脂であって射出成形時に球晶結晶化による白化が生じ易い材料（例えばＰＥＴやＰＥＮ）が選択された場合に特に効果的である。
　＜容器の説明＞
　次に、図２を参照しつつ、本実施形態の容器の構成例を説明する。図２（ａ）は、容器の平面図であり、図２（ｂ）は容器の正面図である。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、容器１は、上面が開口され、底面が閉塞している広口のカップ状容器である。容器１は、上面側の開口部に臨む首部２と、底面側を閉塞する底部３と、首部２と底部３を接続する胴部４とを有する。容器１の胴部４は、上面側から底面側にかけて縮径するテーパー形状（倒立円錐台形状）をなしている。また、容器１は、容器の内径Ｄよりも容器の軸方向の長さ（深さＬ）が十分に長く、深底に形成されている。容器１に対するプリフォーム１０の縦軸方向の延伸倍率は３．０から７．０（好ましくは３．５から６．０、より好ましくは４．０から５．５）と高く設定されている。
　＜ブロー成形装置の説明＞
　次に、図３を参照して容器を製造するためのブロー成形装置２０について説明する。図３は、ブロー成形装置２０の構成を模式的に示すブロック図である。本実施形態のブロー成形装置２０は、プリフォーム１０を室温まで冷却せずに射出成形時の保有熱（内部熱量）を活用してブロー成形するホットパリソン方式（１ステージ方式とも称する）の装置である。
　ブロー成形装置２０は、射出成形部２１と、温度調整部２２と、ブロー成形部２３と、取り出し部２４と、搬送機構２６とを備える。射出成形部２１、温度調整部２２、ブロー成形部２３および取り出し部２４は、搬送機構２６を中心として所定角度（例えば９０度）ずつ回転した位置に配置されている。
（搬送機構２６）
　搬送機構２６は、図３の紙面垂直方向の軸を中心として回転するように移動する移送板（不図示）を備える。移送板には、プリフォーム１０または樹脂製容器（以下、単に容器と称する）の首部を保持するネック型２７（図１では不図示）が、所定角度ごとにそれぞれ１以上配置されている。搬送機構２６は、移送板を９０度分ずつ移動させることで、ネック型２７で首部が保持されたプリフォーム１０（または容器）を、射出成形部２１、温度調整部２２、ブロー成形部２３、取り出し部２４の順に搬送する。なお、搬送機構２６は、昇降機構（縦方向の型開閉機構）やネック型２７の型開き機構をさらに備え、移送板を昇降させる動作や、射出成形部２１等における型閉じや型開き（離型）に係る動作も行う。
（射出成形部２１）
　射出成形部２１は、図４（ａ）に示すように、射出キャビティ型３１、射出コア型３２およびホットランナー型３３を備え、射出成形によりプリフォーム１０を製造する。射出キャビティ型３１とホットランナー型３３は、一体化した状態でブロー成形装置２０の機台に固定されている。一方、射出コア型３２は、不図示のコア型昇降機構に固定されている。また、射出成形部２１には、プリフォームの原材料である樹脂材料を供給する射出装置２５が接続されている。
　射出キャビティ型３１は、プリフォーム１０の外周の形状を規定する金型である。ホットランナー型３３は、射出装置２５から樹脂材料を金型内に導入する樹脂供給部３３ａを有する。また、射出コア型３２は、プリフォーム１０の内周側の形状を規定する金型であって、ネック型２７および射出キャビティ型３１の内周側に上側から挿入される。
　射出キャビティ型３１と射出コア型３２がなす型空間Ｓは、上記のプリフォーム１０に倣う形状をなしている。型空間Ｓにおいて、底部１２の厚さに対応する型空間の間隔ｔｈ1’は、胴部１３の厚さに対応する型空間の間隔ｔｈ2’と比べて０．７～０．８５の値に設定されている。
　図４（ｂ）に示すように、射出キャビティ型３１において、樹脂供給部３３ａに接続されるゲート領域Ｓ1は、射出コア型３２に向かうにつれて拡径してゆくテーパー状に形成されている。また、射出コア型３２に臨むゲート領域Ｓ1の出口では、ゲート領域Ｓ1と底部外面が接続されるコーナー部３４にアールが付されている。なお、コーナー部３４の曲率半径は例えば１ｍｍ以上である。
　射出成形部２１においては、射出キャビティ型３１、射出コア型３２と、搬送機構２６のネック型２７とを型閉じしてプリフォーム形状の型空間Ｓを形成する。そして、このようなプリフォーム形状の型空間Ｓ内にホットランナー型３３を介して射出装置２５から樹脂材料を流し込むことで、射出成形部２１でプリフォーム１０が製造される。
　一方、射出装置２５は、バレルのシリンダ内にスクリューを回転可能かつ進退可能に設けた装置であって、樹脂材料を加熱溶融させて金型内に射出する機能を担う。射出装置２５は、スクリューの働きによって射出、保圧、計量を順に行なう。
　射出装置２５は、スクリューを配置したシリンダにホッパーから樹脂材料を供給し、スクリューの回転と後退で樹脂材料の可塑化混練と計量を行う。そして、射出装置２５は、スクリューを高速で前進させることによって溶融樹脂を金型内に射出充填する。次いで、射出装置２５は、スクリューを所定圧で低速で前進させて金型内の溶融樹脂の収縮量を補うように金型内に溶融樹脂を追加で射出充填し、その状態で保圧が行われる。射出装置２５は、樹脂材料を金型内に高速で充填しているときはスクリューの移動速度（射出速度）を制御し、金型内に樹脂材料が高速で充填された後は圧力（保圧力）で制御する。速度制御から圧力制御の切り替えは、スクリュー位置または射出圧力を閾値として行われる。
　なお、射出成形部２１の型開きをしたときにも、搬送機構２６のネック型２７は開放されずにそのままプリフォーム１０を保持して搬送する。射出成形部２１で同時に成形されるプリフォーム１０の数（すなわち、ブロー成形装置２０で同時に成形できる容器の数）は、適宜設定できる。
（温度調整部２２）
　温度調整部２２は、射出成形部２１で製造されたプリフォーム１０の均温化や偏温除去を行い、プリフォーム１０の温度をブロー成形に適した温度（例えば約９０℃～１０５℃）かつ賦形される容器形状に適した温度分布を備えるように調整する。また、温度調整部２２は、射出成形後の高温状態のプリフォーム１０を冷却する機能も担う。
　図５は、温度調整部２２の構成例を示す図である。温度調整部２２は、温度調整用の金型ユニットとして、プリフォームを収容可能なキャビティ型（温調ポット）４１と、エア導入部材４２を有している。
　キャビティ型４１は、射出成形部２１で製造されたプリフォーム１０と略同じ形状の温調空間を有する金型である。キャビティ型４１の内部には、温度調整媒体（冷媒）の流れる流路（不図示）が形成されている。そのため、キャビティ型４１の温度は、温度調整媒体により所定の温度に保たれる。
　なお、キャビティ型４１の温度調整媒体の温度は特に限定されるものではないが、例えば、５℃～８０℃、好ましくは３０℃から６０℃の間の範囲内で適宜選択することが可能である。
　エア導入部材４２は、エア供給部（不図示）と接続されたエア導入ロッド４３と、嵌合コア４４とを有し、ネック型２７およびプリフォーム１０の内側に挿入される。エア導入部材４２は、ネック型２７に挿入された状態においてプリフォーム１０の首部１１に気密可能に当接される。エア導入ロッド４３および嵌合コア４４はいずれも中空の筒状体であり、エア導入ロッド４３は嵌合コア４４の内側に同心状に配置されている。
　エア導入ロッド４３の内部はエア供給部からの圧縮空気（エア、気体状の冷媒）を導く流路を構成し、エア導入ロッド４３の先端はプリフォーム１０の底面近傍まで挿入される。また、プリフォーム１０の底部に臨むエア導入ロッド４３の先端には、プリフォーム１０内に圧縮空気を給気するための開口４３ａが形成されている。
　嵌合コア４４は、エア導入ロッド４３がネック型２７の内部に挿入されたときに首部１１の内周または上端面と密着し、プリフォーム１０とエア導入部材４２との気密を保つ。
　嵌合コア４４の先端は、プリフォーム１０の首部１１の位置まで挿入または当接される。また、嵌合コア４４の先端には、プリフォーム１０内からエアを排気するための開口４５が形成されている。また、エア導入ロッド４３と嵌合コア４４の間の空間は、エア排気部（不図示）と接続された排気用の流路を構成する。
（ブロー成形部２３）
　ブロー成形部２３は、温度調整部２２で温度調整されたプリフォーム１０に対して延伸ブロー成形を行い、容器を製造する。
　ブロー成形部２３は、容器の形状に対応した一対の割型であるブローキャビティ型と、底型と、延伸ロッドおよびエア導入部材（いずれも不図示）を備える。ブロー成形部２３は、プリフォーム１０を延伸しながらブロー成形する。これにより、プリフォーム１０がブローキャビティ型の形状に賦形されて容器を製造することができる。
（取り出し部２４）
　取り出し部２４は、ブロー成形部２３で製造された容器の首部をネック型２７から開放し、容器をブロー成形装置２０の外部へ取り出すように構成されている。
　＜ブロー成形方法の説明＞
　次に、本実施形態のブロー成形装置２０によるブロー成形方法について説明する。
　図６は、ブロー成形方法の工程を示すフローチャートである。
（ステップＳ１０１：射出成形工程）
　ステップＳ１０１では、射出成形部２１において、射出キャビティ型３１、射出コア型３２および搬送機構２６のネック型２７で形成されたプリフォーム形状の型空間に射出装置２５から樹脂を射出し、プリフォーム１０が製造される。
　射出装置２５から射出された樹脂は、ホットランナー型３３の樹脂供給部３３ａから射出キャビティ型３１のゲート領域Ｓ1を通って、射出キャビティ型３１と射出コア型３２の間の型空間Ｓに充填されてゆく。
　射出キャビティ型３１のゲート領域Ｓ1は射出コア型３２に向けて拡径してゆくテーパー形状であるので、ゲート領域Ｓ1を流れる樹脂の流速はゲート領域Ｓ1の出口に向かうほど低下し、樹脂の流動抵抗も低下する。
　また、ゲート領域Ｓ1の出口ではコーナー部３４にアールが付されているため、コーナー部３４での樹脂の流れに渦が生じにくい。したがって、ゲート領域Ｓ1の出口での樹脂の流れは曲面に沿って底部の領域に流れ込む層流となりやすく、渦による流動抵抗の増加も抑制される。
　さらに、底部１２の厚さに対応する型空間の間隔ｔｈ1’は、胴部１３の厚さに対応する型空間の間隔ｔｈ2’と比べて０．７～０．８５の値であり、底部厚を胴部厚の約１／２とした従来の金型に比べると底部の間隔が広い。したがって、型空間Ｓの底部の領域では、従来と比べて樹脂が胴部に向けて流れやすく、樹脂の流動抵抗も小さくなる。
　そして、樹脂材料の射出（充填および保圧）の完了後、または射出の完了後に設けられた最小限の冷却時間後に射出成形部２１の射出金型が型開きされる。
　高速な成形サイクルで容器を製造する観点からは、ステップＳ１０１において、樹脂材料の射出（充填および保圧）の完了後に射出金型内でプリフォーム１０の冷却時間を設けずに型開きを行うことが好ましい。上記の場合には、射出金型内において保圧のない状態でプリフォーム１０が冷却されることがないので、冷却時間中にプリフォーム１０が収縮してヒケが生じる事象も抑制できる。
　一方、射出金型内でプリフォーム１０の最小限の冷却を行う場合、射出成形部２１で樹脂材料の射出が完了してから樹脂材料を冷却する時間（冷却時間）は、樹脂材料を射出する時間（射出時間）に対して１／２以下であることが好ましい。また、上記の冷却時間は、樹脂材料の重量に応じて、樹脂材料を射出する時間に対してより短くすることができる。例えば、冷却時間は、樹脂材料の射出時間に対して２／５以下であるとより好ましく、１／４以下であるとさらに好ましく、１／５以下であると特に好ましい。
　ステップＳ１０１で射出金型が型開きされると、外形が維持できる程度の高温状態でプリフォーム１０が射出キャビティ型３１、射出コア型３２から離型される。次に、搬送機構２６の移送板が所定角度分回転するように移動し、ネック型２７に保持された高温状態のプリフォーム１０は温度調整部２２に搬送される。
　また、図７を参照して、本実施形態のブロー成形方法におけるプリフォーム１０の温度変化を説明する。図７の縦軸はプリフォーム１０の温度を示し、図７の横軸は時間を示す。図７において、本実施形態のプリフォーム１０の温度変化例は図７中（Ａ）で示す。また、後述する比較例のプリフォームの温度変化例は図７中（Ｂ）で示す。なお、各工程間の空白は、プリフォーム１０または容器の移送等に要する時間であり、いずれも同じ長さである。
　比較例（従来方法）においては、図７の（Ｂ）に示すように、射出成形部の金型内でプリフォームがブロー温度よりも低いか略同程度の温度まで冷却される。
　これに対し、本実施形態では、上記のように、射出金型でのプリフォーム１０の冷却時間がない（あるいは冷却時間が非常に短い）ため、プリフォームのスキン層（固化状態にある表面層）は従来よりも薄く、コア層（軟化状態または溶融状態にある内部層）は従来よりも厚く形成される。つまり、比較例と比べて、スキン層とコア層との間の熱勾配が大きく、高温で保有熱が高いプリフォーム１０が成形される。
　本実施形態のプリフォーム１０は、比較例よりも高い離型温度で射出成形部２１から離型され、温度調整部２２へと搬送される。温度調整部２２への移動に伴って、プリフォーム１０はスキン層とコア層間の熱交換（熱伝導）による均温化が進む。また、外気との接触により、プリフォーム１０は外表面から若干冷却される。しかし、本実施形態のプリフォーム１０の温度は、温度調整部２２への搬入時まで比較例と比べて非常に高い状態のまま維持される。
（ステップＳ１０２：温度調整工程）
　続いて、温度調整部２２において、プリフォーム１０の温度を最終ブローに適した温度（ブロー温度）に近づけるための冷却および温度調整が行われる。ブロー温度は、例えばＰＥＴ樹脂では９０℃～１０５℃に設定される。なお、ブロー温度は低温の方がプリフォーム１０の延伸配向性が良好になり容器の強度（物性）を高めることができる場合もある。そのため、ブロー温度は、例えばＰＥＴ樹脂では９０℃～９５℃に設定してもよい。
　図７に示すように、温度調整部２２では、プリフォーム１０の温度がブロー温度まで低下され、その後、ブロー成形が行われるまでプリフォーム１０の温度はブロー温度に維持される。温度調整部２２では高温状態のプリフォームを急冷するため、徐冷した場合に生じうる球晶生成結晶化による白化（白濁化）が抑制される。
　温度調整工程では、図５に示すように、まず、プリフォーム１０がキャビティ型４１に収容される。続いて、キャビティ型４１に収容されたプリフォーム１０の首部にエア導入部材４２が挿入される。このとき、プリフォーム１０の首部１１と嵌合コア４４が密着して両者の気密が保たれた状態となる。
　その後、プリフォーム１０の冷却ブロー（クーリングブロー）が行われる。本実施形態のプリフォーム１０の冷却ブローでは、エア導入ロッド４３からプリフォーム１０の底部側に圧縮空気を導入し、プリフォーム１０の首部側から圧縮空気を排気する。
　冷却ブローでは、エア導入ロッド４３の開口４３ａから圧縮空気が噴出するため、エア導入ロッド４３の開口４３ａに臨むプリフォーム１０の底部１２には低温の圧縮空気が接触する。プリフォーム１０は、内部を流れる圧縮空気により内側から冷却されるが、圧縮空気の温度はプリフォーム１０との熱交換で胴部１３や首部１１に向かうにつれて次第に温度が上昇してゆく。そのため、冷却ブローでは、プリフォーム１０の首部１１や胴部１３に比べてプリフォーム１０の底部１２が局所的に強く冷却される。
　上記の冷却ブローでプリフォーム１０の底部１２が急冷されることで、プリフォーム１０の底部中央域の白化が効果的に抑制される。
　また、本実施形態のプリフォーム１０は、底部厚を胴部厚の約１／２とした従来のプリフォームと比べると、底部１２の肉厚が相対的に厚くなるので底部１２の保有熱が大きくなる。しかし、上記のように、温度調整部２２で底部１２が局所的に冷却されることで底部１２の保有熱が低下するので、容器のブロー成形時に底部１２が過剰に延伸されること（例えば底部１２の破断）が抑制される。
　また、温度調整部２２でのプリフォーム１０は、内側から圧縮空気の圧力を受けて所定の温度に保たれたキャビティ型４１と接触し続ける。そのため、温度調整工程では、プリフォーム１０は外側からブロー成形に適した温度以下にならないように温度調整され、さらに射出成形時に生じた偏温も低減される。なお、温度調整工程では、プリフォーム１０の形状はキャビティ型４１で維持されて大きく変化することはない。
　温度調整工程の後、搬送機構２６の移送板が所定角度分回転するように移動し、ネック型２７に保持された温度調整後のプリフォーム１０がブロー成形部２３に搬送される。
（ステップＳ１０３：ブロー成形工程）
　続いて、ブロー成形部２３において、容器１のブロー成形が行われる。
　まず、ブローキャビティ型を型閉じしてプリフォーム１０を型空間に収容し、エア導入部材（ブローコア）を下降させることで、プリフォーム１０の首部にエア導入部材が当接される。そして、延伸ロッド（縦軸延伸部材）を降下させてプリフォーム１０の底部を内面から抑えて、必要に応じて縦軸延伸を行いつつ、エア導入部材からブローエアを供給することで、プリフォーム１０を横軸延伸する。これにより、プリフォーム１０は、ブローキャビティ型の型空間に密着するように膨出して賦形され、容器１にブロー成形される。なお、底型は、ブローキャビティ型の型閉じ前はプリフォーム１０の底部と接触しない下方の位置で待機し、型閉前または型閉後に成形位置まで素早く上昇する。
（ステップＳ１０４：容器取り出し工程）
　ブロー成形が終了すると、ブローキャビティ型および底型が型開きされる。これにより、ブロー成形部２３から容器１が移動可能となる。
　続いて、搬送機構２６の移送板が所定角度回転するように移動し、容器１が取り出し部２４に搬送される。取り出し部２４において、容器１の首部がネック型２７から開放され、容器１がブロー成形装置２０の外部へ取り出される。
　以上で、ブロー成形方法の一連の工程が終了する。その後、搬送機構２６の移送板を所定角度回転するように移動させることで、上記のＳ１０１からＳ１０４の各工程が繰り返される。ブロー成形装置２０の運転時には、１工程ずつの時間差を有する４組分の容器１の製造が並列に実行される。
　なお、ブロー成形装置２０の構造上、射出成形部２１、温度調整部２２、ブロー成形部２３および取り出し部２４で移送板が停止している時間はそれぞれ同じ長さになる。同様に、各部間における移送板の搬送時間もそれぞれ同じ長さになる。
　以下、本実施形態の作用効果を述べる。
　本実施形態の射出成形工程（Ｓ１０１）では、胴部１３および底部１２を有する樹脂製のプリフォーム１０を射出成形し、プリフォームの外形が維持できる程度の高温状態でプリフォーム１０を離型させる。この射出成形工程（Ｓ１０１）では、底部１２の肉厚が胴部１３の肉厚に対して０．７～０．８５である射出金型が用いられる。本実施形態の射出金型は、従来の金型に比べて底部１２の間隔が広く、プリフォーム底部での樹脂の流動抵抗が小さくなる。そのため、射出成形時にプリフォーム底部でのせん断発熱が低減し、プリフォーム底部中央域に過剰に熱が溜まることを抑制できる。
　また、本実施形態の温度調整工程（Ｓ１０２）では、プリフォーム１０内に圧縮空気を導入してプリフォーム１０の底部１２を冷却する冷却ブローを行う。プリフォーム底部でのせん断発熱の低下と併せてプリフォーム底部が急冷されることで、プリフォーム１０の底部中央域の白化が抑制される。これにより、高温状態でプリフォーム１０を離型させる高速な成形サイクルにおいても、透明性が高く高品質の容器を製造できる。
　また、射出キャビティ型３１のゲート領域Ｓ1は、底部に向けて拡径するテーパー状であって、樹脂の流速および流動抵抗はゲート領域Ｓ1の出口に向かうほど低下する。そのため、ゲート領域Ｓ1をテーパー形状とすることでもプリフォーム底部でのせん断発熱をさらに低減できる。
　また、ゲート領域Ｓ1と底部外面を接続するコーナー部３４にアールが付されているため、ゲート領域Ｓ1の出口では渦による流動抵抗が生じにくい。そのため、射出キャビティ型３１のコーナー部３４にアールを付すことでもプリフォーム底部でのせん断発熱をさらに低減できる。
　本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行ってもよい。
　上記実施形態ではブロー成形装置の一例として、ホットパリソン式の４ステーション型の装置構成を説明した。しかし、本発明のブロー成形装置は上記実施形態に限定されず、射出成形部、温度調整部、ブロー成形部を備えるものであれば、４ステーション型以外の他のブロー成形装置に適用してもよい。
　加えて、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
１…容器、１０…プリフォーム、１２…底部、１４…ゲート部、１５…コーナー部、２０…ブロー成形装置、２１…第１射出成形部、２２…温度調整部、２３…ブロー成形部、２５…射出装置、２６…搬送機構、３１…射出キャビティ型、３２…射出コア型、３４…コーナー部、４１…キャビティ型、４２…エア導入部材、Ｓ…型空間、Ｓ1…コーナー領域

 

Claims (7)

  1. 　胴部および底部を有する樹脂製のプリフォームを射出成形する射出成形工程と、
    　前記射出成形工程で製造された前記プリフォームの温度調整を行う温度調整工程と、
    　温度調整された前記プリフォームをブロー成形して樹脂製容器を製造するブロー成形工程と、を有する樹脂製容器の製造方法であって、
    　前記射出成形工程では、前記底部の肉厚が前記胴部の肉厚に対して０．７～０．８５である射出金型を用いて前記プリフォームが射出成形され、
    　前記温度調整工程では、前記プリフォーム内に冷媒を導入して前記プリフォームの底部が冷却される
    樹脂製容器の製造方法。
  2. 　前記射出金型は、樹脂材料を前記底部の外側から導入するゲート領域を有し、
    　前記ゲート領域は、前記底部に向けて拡径するテーパー状に形成される
    請求項１に記載の樹脂製容器の製造方法。
  3. 　前記ゲート領域と前記底部の外面を接続するコーナー部にアールが付されている
    請求項２に記載の樹脂製容器の製造方法。
  4. 　前記射出成形工程では、樹脂材料の充填および保圧の完了後に前記射出金型を型開きして、前記プリフォームを前記射出金型内で冷却せずに搬出する
    請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の樹脂製容器の製造方法。
  5. 　前記射出成形工程では、前記プリフォームの外形が維持できる程度の高温状態で前記プリフォームを離型させる
    請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の樹脂製容器の製造方法。
  6. 　前記射出成形工程において、樹脂材料の射出が完了してから前記射出金型内で前記樹脂材料を冷却する時間は、前記射出金型に前記樹脂材料を射出する時間に対して１／２以下である
    請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の樹脂製容器の製造方法。
  7. 　胴部および底部を有する樹脂製のプリフォームを射出成形する射出成形部と、
    　前記射出成形部で製造された前記プリフォームの温度調整を行う温度調整部と、
    　温度調整された前記プリフォームをブロー成形して樹脂製容器を製造するブロー成形部と、を備え、
    　前記射出成形部は、前記底部の肉厚が前記胴部の肉厚に対して０．７～０．８５である射出金型を用いて前記プリフォームを射出成形し、
    　前記温度調整部は、前記プリフォーム内に冷媒を導入して前記プリフォームの底部を冷却する
    樹脂製容器の製造装置。

     
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