圧縮成形装置及び圧縮成形方法
【課題】プリフォームのブロー成形時において、加熱装置による温度調整を軽減又は省略すること。
【解決手段】プリフォームの圧縮成形金型３３におけるキャビティ金型３４の測定熱移動量Ｑｂ’とスライドインサート金型３６の測定熱移動量Ｑｎ’を計測し、これらの測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’を監視する。測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’が一定の範囲内になるように、監視することによって、ブロー成形時に加熱手段を必要としない。
【解決手段】プリフォームの圧縮成形金型３３におけるキャビティ金型３４の測定熱移動量Ｑｂ’とスライドインサート金型３６の測定熱移動量Ｑｎ’を計測し、これらの測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’を監視する。測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’が一定の範囲内になるように、監視することによって、ブロー成形時に加熱手段を必要としない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリフォームを連続的にブロー成形する際に、再加熱を軽減若しくは省略して好適な条件にてブロー成形できるようにする圧縮成形金型及び圧縮成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
合成樹脂製容器は、軽量性や経済性或いは優れた物性などにより、飲料や食品用の容器として日常生活において汎用されている。特に、ポリエチレンテレフタレート（いわゆるＰＥＴ）から成形される容器（ペットボトル）は、優れた機械的性質や透明性などにより清涼飲料水や嗜好飲料及び食品用の容器として非常に需要が高く、消費者に重用されている。
このように、ポリエチレンテレフタレートに代表される合成樹脂容器は、一般に、プリフォーム（予備成形された有底円筒状成形材料）に成形金型内にて空気などの流体を吹き込み膨張成形する延伸ブロー成形法（単に、延伸成形或いはブロー成形ともいわれる）によって効率的に製造されている。
【０００３】
従来から、プリフォームの成形は、射出成形法が用いられていたが、射出成形装置に比べて低価格で、装置の小型化と低温成形が行える成形装置として圧縮成形機が提案されている。量産性を高めて製造効率を向上させるために、多数個の成形金型を回転円盤に取り付けたロータリー圧縮成形機（回転式可動型圧縮成形機）が開発され採用されるに至った。
圧縮成形の場合は、圧縮成形機によって合成樹脂からプリフォームが逐次連続成形され、成形されたプリフォームは搬送ラインによって直ちにブロー成形機へ逐次連続供給され、ブロー成形機において容器に逐次連続成形される。従って、圧縮成形機により成形されたプリフォームは高い温度を保ったまま、かつ、個々のプリフォームは温度のばらつきがほとんど無い状態でブロー成形まで連続的に進めることが可能であり、安定したボトル成形性が得られるばかりではなく、充填システムの無菌性を維持するといった観点からも好ましいと言える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１２８８３９号公報 （該特許文献１の射出成形装置は、プリフォームを成形したボトルのノズル部（首部）の下側に肉溜りが生じ、これがブロー成形時に周方向にレンズ状リングとして外部に現れることから、溶融樹脂の成形時にコア型のノズル部の下部に対応する部分に断熱材を設け、溶融樹脂に温度差を設けることによって、肉溜まりを防止している。）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
圧縮成形機によって成形されたプリフォームの成形直後における各部位の温度は肉厚によって左右される。一方、プリフォーム成形とブロー成形を直結したシステムにおいて、プリフォーム成形後のコア（雄型）からのプリフォームの取り出しの際やブロー成形時の高圧エアーシールの際にノズル部（口部）にかかる応力による変形や圧縮エアー自体による口部変形を回避するためにはノズル部の温度は一定温度以下に制約される。反面、圧縮成形後のノズル部の温度を下げるために、圧縮成形金型内で長時間過剰に冷やしすぎると、プリフォームの胴部及び（又は）底部の温度も低くなるので、圧縮成形後のプリフォームを加熱工程を簡略にして直ちに延伸ブロー成形する際、十分な延伸成形ができなくなることがある。このためブロー成形するにあたって、プリフォーム温度の低い個所については部分加熱などによる温度調整を要し、温度が著しく低い場合は多大な熱エネルギーが必要となる。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、プリフォームのブロー成形時において、加熱装置による温度調整を軽減又は省略することができるプリフォームの圧縮成形装置及び圧縮成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の圧縮成形装置は、合成樹脂製ブロー成形容器を形成するためのノズル部、胴部及び底部を有するプリフォームを圧縮成形するためのプリフォーム圧縮成形金型を備えた圧縮成形装置であって、圧縮成形以前の溶融樹脂温度を測定する手段と、前記金型の前記ノズル部形成部の温度を測定する手段と、前記金型の前記胴部形成部の温度を測定する手段と、を備え、さらに、測定された温度から該ノズル部形成部と胴部形成部の移動熱量に関する比を求め、該移動熱量に関する比が所定の範囲内にあるよう温調制御する温調手段を備えている。
また、上記目的を達成するために、本発明の圧縮成形装置は、合成樹脂製ブロー成形容器を形成するためのノズル部、胴部及び底部を有するプリフォームを圧縮成形するためのキャビティ金型、スライドインサート金型及びコア金型を備えたプリフォーム圧縮成形金型を備えた圧縮成形装置において、溶融樹脂の平均押出樹脂温度をＴ０（℃）、プリフォームのノズル部の最高到達表面温度をＨｎ(℃)、プリフォームの胴部の最高到達表面温度をＨｂ（℃）、プリフォームのノズル部の肉厚をｄｎ（ｍｍ）、プリフォームの胴部の肉厚をｄｂ（ｍｍ）とし、圧縮成形中のプリフォームのノズル部から金型が吸収する理論移動熱量をＱｎ（Ｊ／ｍ２／ｋ）、圧縮成形中のプリフォームの胴部から金型が吸収する理論移動熱量をＱｎ（Ｊ／ｍ２／ｋ）としたとき、 理論移動熱量比Ｑｎ／Ｑｂを［（Ｔ０−Ｈｎ）×ｄｎ］／［（Ｔ０−Ｈｂ）×ｄｂ］として計算し、ノズル部からスライドインサート金型へ伝わる熱の移動量としての測定熱移動量Ｑｎ’、胴部からスライドインサート金型へ伝わる熱の移動量としての測定熱移動量Ｑｂ’を求めるとともに、測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’を求め、該測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’が、前記理論移動熱量比Ｑｎ／Ｑｂに基づいて所定の範囲内にあるかを判定する制御手段を設けている。
さらに、上記目的を達成するために、本発明の圧縮成形装置は、合成樹脂製ブロー成形容器を形成するためのノズル部、胴部及び底部を有するプリフォームを圧縮成形するためのキャビティ金型、スライドインサート金型及びコア金型を備えたプリフォーム圧縮成形金型を備えた圧縮成形装置において、圧縮成形時にキャビティ金型へ投入される際の溶融樹脂の温度Ｔ０、該溶融樹脂によって成形されるプリフォームのノズル部の肉厚ｄｎ、胴部の肉厚ｄｂ、圧縮成形後のプリフォームのノズル部の最高到達表面温度Ｈｎ及びプリフォームの胴部の最高到達表面温度Ｈｂを予め計測し、これらのデータから、圧縮成形時におけるプリフォームのノズル部からスライドインサート金型への理論熱移動量Ｑｂと胴部からキャビティ金型への理論熱移動量Ｑｂの理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂを計算してサンプリングし、該サンプリング結果から、前記理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂの各データ及び該データに基づいた所定の最小値と最大値の範囲が記憶された制御部と、圧縮成形時に前記スライドインサート金型へ流れる冷却水の流量Ｖｎを計測するノズル側流量計と、前記キャビティ金型に流れる冷却水の流量Ｖｂを測定する胴部側流量計と、圧縮成形時における型締め時のスライドインサート金型へ供給される冷却水の温度Ｔｎ１を測定する温度センサと、スライドインサート金型から排水される冷却水の温度Ｔｎ２を測定する温度センサと、圧縮成形時における型締め時のキャビティ金型へ供給される冷却水の温度Ｔｂ１を測定する温度センサと、キャビティ金型から排水される冷却水の温度Ｔｂ２を測定する温度センサとを備え、前記制御部は、前記流量Ｖｎ，前記温度Ｔｎ１，Ｔｎ２、前記プリフォームのノズル部の長さＬｎの値によって、ノズル部からスライドインサート金型へ伝わる熱の移動量としての測定熱移動量Ｑｎ’を求め、また、前記流量Ｖｂ、前記温度Ｔｂ１，Ｔｂ２、前記プリフォームの胴部の長さＬｂの値によって、胴部からスライドインサート金型へ伝わる熱の移動量としての測定熱移動量Ｑｂ’を求めるとともに、測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’を制御部によって求め、前記記憶された所定の最小値と最大値の範囲にあるかを判定するようにした。
上記圧縮成形装置は、前記スライドインサート金型及び／又はコア金型のノズル部形成部にノズル部冷却手段を設け、前記キャビティ金型及び／又はコア金型の胴部形成部に胴部冷却手段を設け、前記制御手段は、前記ノズル部冷却手段と胴部冷却手段を制御し、前記測定移動熱量比Ｑｎ’／Ｑｂ’に応じて、前記制御手段が前記ノズル部冷却装置と前記胴部冷却装置の冷却水の温度及び／又は水量を調整することが好ましい。
上記圧縮成形装置は、前記理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂのデータに基づいた所定の最小値が０．２７８、所定の最大値が２．４６４であることが好ましい。
上記圧縮成形装置の前記コア金型のノズル部冷却手段と胴部冷却手段は、ノズル部冷却手段の方が胴部冷却手段よりも冷却能力を大きくすることが好ましい。
また、上記目的を達成するために、本発明の圧縮成形方法は、圧縮成形時のキャビティ金型へ投入される際の溶融樹脂の温度Ｔ０、該溶融樹脂によって成形されるプリフォームのノズル部の肉厚ｄｎ、胴部の肉厚ｄｂ、圧縮成形時におけるプリフォームのノズル部の最高到達表面温度Ｈｎ、プリフォームの胴部の最高到達表面温度Ｈｂ、圧縮成形時おける前記スライドインサート金型へ流れる冷却水の供給口と排水口の温度変化及び圧縮成形時おける前記キャビティ金型へ流れる冷却水の供給口と排水口の温度変化を予め計測する工程と、これらの計測データから、圧縮成形時のプリフォームのノズル部からスライドインサート金型への理論熱移動量Ｑｎと圧縮成形時におけるプリフォームの胴部からキャビティ金型への理論熱移動量Ｑｂの理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂのデータを予め求めるサンプリング工程と、圧縮成形時に前記スライドインサート金型へ流れる冷却水の流量Ｖｎを計測する工程と、圧縮成形時に前記キャビティ金型へ流れる冷却水の流量Ｖｂを計測する工程と、ノズル部からスライドインサート金型へ伝わる熱の移動量としての測定熱移動量Ｑｎ’を求める工程と、胴部からスライドインサート金型へ伝わる熱の移動量としての測定熱移動量Ｑｂ’を求める工程と、前記測定熱移動量Ｑｎ’と測定熱移動量Ｑｂ’とから測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’を求める工程と、前記サンプリング工程における前記理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂのデータと、前記測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’の計算値に基づいて前記インサート金型及び／又は前記キャビティ金型へ流れる冷却水の流量Ｖｎ，Ｖｂを調整する流量調整工程を含むようにした。
上記圧縮成形方法は、前記スライドインサート金型及び／又はコア金型のノズル部形成部を冷却するとともに、前記キャビティ金型及び／又はコア金型の胴部形成部を冷却する冷却水の流れを制御手段が制御し、前記理論移動熱量比Ｑｎ／Ｑｂにしたがって、前記制御手段が前記ノズル部形成部と前記胴部形成部の冷却水の温度及び／又は水量を調整することが好ましい。
上記圧縮成形方法は、前記測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’が、０．２７８＜Ｑｎ’／Ｑｂ’＜２．４６４の範囲外の時に前記流量調整工程によって、冷却水の流量Ｖｎ，Ｖｂを調整することができる。
上記圧縮成形方法は、前記測定熱移動量Ｑｎ’及び前記測定熱移動量Ｑｂ’が、１＜Ｑｎ’／Ｑｂ’を満たすことが好ましい。
上記圧縮成形方法は、前記プリフォームのノズル部の最高到達表面温度Ｈｎ及びプリフォームの胴部の最高到達表面温度Ｈｂが、Ｈｂ−Ｈｎ≧２０を満たすことが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の圧縮成形装置及び圧縮成形方法によると、プリフォームの成形にあたって、ノズル部を積極的に冷却し、胴部の冷却を抑えることによって、プリフォーム成形後のブロー成形時に、ノズル部の変形を防止でき、胴部はブロー成形時に加熱装置を不要にしたり、若しくは加熱量を軽減できる。よって、プリフォームの不良率が減少し、加熱装置の設備の省略、若しくは縮小化を図ることができ、設備費を軽減できる。
測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’を監視することによって、理論移動熱量比Ｑｎ／Ｑｂからプリフォームの成形の良否を判定することができ、ブロー成形後の加熱の必要性を判断できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態による圧縮成形金型を設備する圧縮成形システムの概略平面図である。
【図２】図１の圧縮成形システムの圧縮成形装置とその周辺に配置された装置の概略平面図である。
【図３】本実施形態で成形されるプリフォームの断面図である。
【図４】本発明の実施形態による圧縮成形金型の閉じ状態におけるの断面図である。
【図５】図４の圧縮成形金型の開状態における断面図である。
【図６】図４の圧縮成形金型の冷却流路を説明するための断面図である。
【図７】図６の圧縮成形金型に冷却水を圧送する冷却システムの概略図である。
【図８】Ａはキャビティ金型に溶融樹脂を供給している状態の断面図、Ｂはスライドインサート金型が閉じ、コア金型が下降している状態の断面図、Ｃは圧縮成形金型の圧縮成形前の成形状態を示す断面図、Ｄは圧縮成形金型の圧縮成形後の成形状態を示す断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態による圧縮成形金型の熱移動量比を監視するためのフローズである。
【図１０】金型の冷却水の温度変化と成形時間との関係から移動熱量を導くための図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態による圧縮成形金型の熱移動量比を監視するためのフローズである。
【図１２】本発明の第４の実施形態による圧縮成形金型の閉じ状態におけるの断面図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態による圧縮成形金型の閉じ状態におけるの断面図である。
【図１４】本発明の第６の実施形態による圧縮成形金型の閉じ状態におけるの断面図である。
【図１５】本発明の第７の実施形態による圧縮成形金型の閉じ状態におけるの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例によるプリフォームの圧縮成形金型及びブロー成形容器の製造方法について図面を参照しながら説明する。
図１及び図２を参照にして、樹脂供給装置１はシリンダ状の溶融樹脂の押出機２とカッタホイール８を設けている。押出機２は、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂素材を加熱溶融及び混練して、溶融樹脂を安定に搬送するため内部のギヤポンプに搬送する。ギヤポンプは、導管を介して下向きのノズル（図示せず）が設けられている押出ノズル４に接続され、押出ノズル４はそのノズル下端部に押出開口を形成し、溶融樹脂は押出開口から略円柱形状に形成されて連続的に下方に押し出されて、カッタホイール８に供給される。カッタホイール８には、回転ターレット９に設けられたカッタで溶融樹脂が切断され、カッタホイールには、その切断された溶融樹脂（ドロップ）を把持する把持部材９ａ（図８のＡも参照）が設けられている。
【００１０】
カッタホイール８の下流側には、圧縮成形装置３１とブロー成形機５２が配設され、圧縮成形装置３１には、回転支持体３２及び回転支持体３２に配設された複数個の圧縮成形金型３３が備えられている。回転支持体３２は、図２に示す場合では、カッタホイール８と反対方向の反時計方向に回転駆動させられる。圧縮成形金型３３は、回転支持体３２の周方向に等間隔をおいて複数個配設されている。
カッタホイール８は、溶融樹脂把持部材の回転軌道と圧縮成形金型３３のキャビティ金型３４の回転軌道の接線が同方向に接し（図１）、それらの周速が一致するようにしている。それらの回転軌道の位置または区間では、溶融樹脂の把持部材９ａ（図８のＡ）がキャビティ金型３４の直上方に位置するように同調回転される。この際、溶融樹脂は把持部材９ａから解放されてキャビティ金型３４に投下される。
【００１１】
次に、プリフォームの圧縮成形金型とこの圧縮成形金型で成形されるプリフォームについて、詳細に説明する。
先ず、図３に示すプリフォーム５から説明する。
図に示すように、プリフォーム５は、上部から下部に向かって、ノズル部５ａ、胴部５ｂ及び底部５ｃを備えている。ノズル部５ａには、容器の成形時に飲料などの注入・注出口となる開口５ｄ、キャップの雌ネジが螺着する雄ネジ部５ｅ、該雄ネジ部５ｅの下部に配置される環状のカブラ部５ｆ、及びネックリング部５ｇとからなる。プリフォーム５の胴部５ｂは、ネックリング部５ｇの下方に形成される。
【００１２】
なお、ノズル部５ａの上端は、図３に示すように角隅がシャープエッジになっている場合でもよいし、多少、角落としのため面取りが行われるか、若しくは、丸められていてもよい。多少の角落しがされている場合、プリフォームのノズル部の肉厚ｄｎを決めるのにあたり、図３に示すように、ノズル部５ａ外径部上端を形成する金型内径Ｄｎｏ（プリフォーム製品の外径ｄｎｏに対応する径）と内径部上端を形成する金型外径Ｄｎｉ（プリフォーム製品での内径ｄｎｉに対応する径）を決め、ｄｎ＝（Ｄｎｏ−Ｄｎｉ）／２とする。なお、内外径部の上端での外径または内径の検査測定が困難な場合は、内外径部の上端近傍で、内外径部の上端と径の値が大きく変わらず検査測定しやすい箇所、例えばノズル部５ａの天面から０．７ｍｍ下若しくは２．５ｍｍ下など、検査しやすい箇所の寸法を決めてｄｎを設定・製作してもよい。また、ノズル部の平均径ＤｎはＤｎ＝（Ｄｎｏ＋Ｄｎｉ）／２とする。
更に、プリフォームの胴部の肉厚ｄｂおよび平均径Ｄｂはプリフォーム胴部長さＬｂの中間位置における金型外径Ｄｂｏ、金型内径Ｄｂｉよりｄｂ＝（Ｄｂｏ−Ｄｂｉ）／２、Ｄｂ＝（Ｄｂｏ＋Ｄｂｉ）／２とする。
【００１３】
図４は、上述した圧縮成形金型３３の断面図であり、以下圧縮成形金型３３について詳細に説明する。
圧縮成形金型３３は、雌型であるキャビティ金型３４、雄型であるコア金型３５、左右に分離する分割型であるスライドインサート金型３６及び溶融樹脂が供給されるキャビティ金型３４の外周囲に配設されるガイドリング３７を備えている。そして、上下方向における上方にコア金型３５が配設され、コア金型３５の下部にスライドインサート金型３６が配設され、これらの下部にキャビティ金型３４が配設される。
キャビティ金型３４は、ほぼ円柱形状であって、中央部内側上部に円形の開口３４ａを有する成形孔３８を形成し、成形孔３８は開口３４ａからほぼ直下方に延びるようにして形成されている。成形孔３８の内周面はプリフォームの外周面を形成する。なお、キャビティ金型３４の成形孔３８は、コア金型３５及びスライドインサート金型３６との型締め時に成形孔３８はプリフォーム形状になるが、説明の便宜上、成形時においても、同一の符号を付して成形孔３８とする。
【００１４】
コア金型３５は上部に支持部３５ａを設け、支持部３５ａの下面には、該下面の中央から下方に延びる略円柱形状のコア本体３５ｂが設けられている。このコア本体３５ｂの外周面は、プリフォームの内面を形成する。また、支持部３５ａの下面には、コア本体３５ｂと同心円上に配置されている環状凹部３５ｃが上向きに窪むようにして形成されている。
スライドインサート金型３６は左右に２分割され、垂直面に対して対称の半円環であり、両者が一体となって環状になる。このように、スライドインサート金型３６は、分割型が組み付けられた状態で中央を上下に貫通するノズル形成孔３６ａが形成されている。ノズル形成孔３６ａはプリフォーム５のノズル部（口部）５ａの外周面及びノズル部５ａの上側一部を形成し、雄ネジ５ｅやカブラ部５ｆ，ネックリング部５ｇなどを形成するノズル形成部となる。
【００１５】
円筒状のガイドリング３７は、キャビティ金型３４の外周面３４ｅに配置され、その外周面３４ｅを上下方向へ摺動することができる。ガイドリング３７の上端部には、上方に向かって半径方向外側に拡径するテーパ状の内円錐台面３７ａを形成している。プリフォーム圧縮成形金型３３の型締め時では、内円錐台面３７ａが、スライドインサート金型３６の外円錐台面３６ｃを若干摺動した後、当接する初期嵌合部３７ａ，３６ｃを形成する。
図４に示すように、プリフォームの圧縮成形金型３３の型締め時では、プリフォーム５と同じ空間が形成され、コア本体３５ｂとスライドインサート金型３６との間には、プリフォーム５の口部上部肉厚ｄｎ（図３）と同じ大きさの隙間が形成され、コア本体３５ｂとキャビティ金型３４との間には、ネックリング部５ｇの下部において胴部５ｂと同じ肉厚ｄｂ（図３）の隙間が形成される。圧縮成形金型３３においてｄｎおよびｄｂは、樹脂の熱収縮率等を考慮して適宜、プリフォームの肉厚よりも僅かに大きい値に設定する。
【００１６】
本実施形態では、図７に示すように、圧縮成形金型３３にノズル部５ａ及び胴部５ｂを冷却する冷却装置４０が配設されている。
冷却装置４０は、プリフォームのノズル形成部を冷却するノズル部冷却系統４０ａ、胴部形成部を冷却する胴部冷却系統４０ｂ、及びコア金型３５を冷却するコア部冷却系統４０ｃの３系統に分かれている。
ノズル部冷却系統４０ａは、冷却水をスライドインサート金型３６に送るための冷却管４８ａ（図６）とポンプ４２ａ、冷却水の流量を変えて冷却水の温度調整をする流量制御弁４３ａ、スライドインサート金型３６の入口側と出口側の温度を測定するための熱電対４４ａ，４５ａを備えている。
スライドインサート金型３６の内部には、左右の金型を併せて一対の冷却管４８ａ（図６）がノズル形成部の外周囲を取り囲むようにして配設されている。ポンプ４２ａによって圧送される冷却水は、配管５５ａを通り制御部３９を介して流量制御弁４３ａによって流量調整がされ、熱電対４４ａによってスライドインサート金型３６の供給口４６ａ側の温度を測定した後、冷却水はスライドインサート金型３６を冷却し、排水口４７ａ側にて熱電対４５ａによって冷却水の温度と温度変化に関する時刻を測定し、熱が加えられた冷却水は熱交換機４１によって冷却される。
【００１７】
胴部冷却系統４０ｂも同様に、冷却水をキャビティ金型３４に送るための冷却管４８ｂとポンプ４２ｂ、冷却水の流量を制御して冷却水の温度調整をする流量制御弁４３ｂ、スライドインサート金型３６の入口側と出口側の温度を測定するための熱電対４４ｂ，４５ｂを備えている。
キャビティ金型３４の内部には、コイル形状の冷却管４８ｂ（図６）がノズル形成部の周囲を取り囲むようにして配設されている。ポンプ４２ｂによって圧送される冷却水は、配管５５ｂを通り、制御部３９を介して流量制御弁４３ｂによって流量調整がされ、熱電対４４ｂによってキャビティ金型３４の供給口４６ｂ側の温度を測定した後、冷却水はキャビティ金型３４を冷却し、排水口４７ｂ側にて熱電対４５ｂによって冷却水の温度と温度変化に関する時刻を測定し、熱が加えられた冷却水は熱交換機４１によって冷却される。
【００１８】
コア冷却系統４０ｃも同様に、冷却水をコア金型３５に送るための冷却管４８ｃとポンプ４２ｃ、冷却水の流量を制御して冷却水の温度調整をする流量制御弁４３ｃ、コア金型３５の入口側と出口側の温度を測定するための熱電対４４ｃ，４５ｃを備えている。
コア金型３５の内部には、冷却管４８ｃがノズル形成部の周囲を取り囲むようにして配設されている。ポンプ４２ｃによって圧送される冷却水は、配管５５ｃを通り制御部３９を介して流量制御弁４３ｃによって流量調整がされ、熱電対４４ｃによってコア金型３５の供給口４６ｃ側の温度を測定した後、冷却水はキャビティ金型３４を冷却し、排水口４７ｃ側にて熱電対４５ｃによって冷却水の温度と温度変化に関する時刻を測定し、熱が加えられた冷却水は熱交換機４１によって冷却される。
なお、ノズル部冷却系統４０ａ、胴部冷却系統４０ｂ及びコア冷却系統４０ｃの冷却について、金型の冷却方法として冷却水の冷却温度を一定にして冷却水量の増減によって調整するようにしたが、冷却水の流量を一定にして、水温を変化させることによって、ノズル部冷却系統４０ａ、胴部冷却系統４０ｂ及びコア冷却系統４０ｃの温度を調整するようにしてもよいし、さらには両者を併用して温度調整してもよい。
冷却水の流量を一定にして、水温を変化させるには、図７において、熱交換機４１の冷却性能を調整したり、ノズル部冷却系統４０ａ、胴部冷却系統４０ｂ及びコア冷却系統４０ｃの各管路に対応するよう連結した各管路６９ａ〜６９ｃ（想像線で示す）に温度調整用の冷水又は温水を引き込むようにしてもよい。
【００１９】
図６に示すように、コア金型３５は上部に支持部３５ａを設け、支持部３５ａの下面には、該下面の中央から下方に延びる略円柱形状のコア本体３５ｂが設けられている。コア金型３５には、内部に冷却水の流路４８ｃが設けられ、流路４８ｃは支持部３５ａの上部に設けられた冷却水の供給口４６aに一端が連通され、他端が支持部３５ａの周側部に設けられた排水口４７aに連通されている。
流路４８ｃは上方の供給口４６aから、コア本体３５ｂの中心部を通る中央流路６４ａの下端部まで延び、下端部から中央流路６４ａの周りに同心円上に配置されている外周流路６５ａが形成されている。
中央流路６４ａと外周流路６５ａはコア本体３５ｂの下端部で連通し、外周流路６５ａはコア本体３５ｂの下端側から上方の支持部３５ａまで延び、排水口４７aに連通している。そして、外周流路６５ａはプリフォーム５のネックリング５ｇが形成される部分より下方は流路が狭く形成され、ネックリング５が形成される部分よりも上方は、流路の幅が広くなるように形成されている。プリフォーム５が形成されるネックリング５ｇの高さよりもやや高い位置には、中央流路６４ａと外周流路６５ａとを連通するバイパス流路６６ａが形成されている。バイパス流路６６ａは外周流路６５ａの流路が広い部分に形成されている。
本実施形態では、このように、キャビティ金型３４、コア金型３５及びスライドインサート金型３６に別々の冷却機能を持たせている。
なお、説明は省略するが、コア金型３５及びスライドインサート金型３６には、これらを上下動させる移動手段、スライドインサート金型３６にはこれを左右に開閉するスライド機構を備えている。
【００２０】
圧縮成形装置３１の下流側には、回転式のプリフォームの取り出し機構５０（図１）が配設され、プリフォーム５を圧縮成形装置３１から、ブロー成形機５２に移送する。ブロー成形機５２は、プリフォームを高圧空気で延伸してＰＥＴボトルを成形する。必要であれば、ブロー成形機５２に赤外線ヒータなどの加熱設備を配設する。
ブロー成形機５２の後流側にはＰＥＴボトルの取出機５３が設けられ、ブロー成形機５２から取り出したＰＥＴボトルを充填機側へ移送する。
【００２１】
次に、プリフォームの圧縮成形金型３３によるプリフォームの成形手順について説明する。
図３、図６、図８のＡを参照にして、キャビティ金型３４は回転支持体３２によって円軌道を移動する。一方、カッタホイール８に設けられている溶融樹脂１０を把持する把持部材９ａが、キャビティ金型３４とは別途の円軌道上を回転する。なお、図８のＡは、圧縮成形装置３１の複数ある圧縮成形金型３３の１つを示している。初期状態ではキャビティ金型３４、スライドインサート金型３６及びコア金型３５は上下に離間して配置されている。把持部材９ａとキャビティ金型３４の円軌道は上下方向に１接点（接線）を共通にして、キャビティ金型３４の成形孔３８の底部に溶融樹脂１０を供給するように構成されている。
【００２２】
把持部材９ａは、溶融樹脂１０をキャビティ金型３４に供給すると、キャビティ金型３４の軌道から離れ、図８のＢに示すように、コア金型３５及びスライドインサート金型３６が下降する。次に、左右に開状態であるスライドインサート金型３６をコア金型３５方向に向けて前進させて、スライドインサート金型３６を閉じて環状にする。コア金型３５のコア本体３５ｂが、ノズル形成孔３６ａを貫通した状態となる。
図８のＣに示すように、さらにコア金型３５が下降すると、コア本体３５ｂの先端部が成形孔３８内に進入し、スライドインサート金型３６がガイドリング３７に当接する。すなわち、スライドインサート金型３６の下側外周部にある外側凸部３６ｄの外円錐台面３６ｃが、ガイドリング３７の上側内周面の内円錐台面３７ａに一時的に当接後、これらの面が互いに嵌合して摺動し、ガイドリング３７とスライドインサート金型３６とが芯出しされた状態で当接する。また、スライドインサート金型３６は、上部で環状突部３６ｂが環状凹部３５ｃと嵌合・当接して嵌合部３５ｃ，３６ｂを形成する。スライドインサート金型３６の下部では外側凸部３６ｄがガイドリング３７に嵌合・当接する。
【００２３】
図８のＣの状態から、さらにコア金型３５が下降すると、コア本体３５ｂが溶融樹脂１０を圧縮し始める。そして、コア金型３５が最下端位置に下降すると、図６に示すように、キャビティ金型３４、コア金型３５及びスライドインサート金型３６によって、溶融樹脂１０がプリフォーム形状の隙間が形成され、溶融樹脂１０がその隙間を充填し、型締めがなされる。
圧縮成形金型３３によって圧縮成形が実施されると、スライドインサート金型３６を通る冷却水は、供給口４６ａ（図７）から冷却管４８ａを通って、スライドインサート金型３６を冷却することによって、溶融樹脂のノズル形成部を間接的に冷却してから排水口４７ａ（図７）へ流れ、ノズル部冷却系統４０ａを循環する。
キャビティ金型３４を通る冷却水は、供給口４６ｂから冷却管４８ｂを通って、キャビティ金型３４を冷却することによって、溶融樹脂の胴部形成部を間接的に冷却してから排水口４７ｂへ流れ、胴部冷却系統４０ｂを循環する。
【００２４】
コア金型３５において流路４８ｃを通る冷却水は、供給口４６ｃ（図７）から中央流路６４ａの下端を通って、外周流路６５ａへ抜ける経路と、中央流路６４ａからバイパス６６ａを通って、外周流路６５ａを抜け排水口４７ｃ（図７）へ抜ける経路を流通する。外周流路６５ａの下端側は流路が狭くなっており、バイパス流路６６ａが流路途上にあるため、冷却水の一部はバイパス６６ａから外周流路６５ａから排水口６３へ流れる。
このように、本実施形態では、外周流路６５ａのコア本体３５ｂに位置する流路が狭くなっており、併せてバイパス流路６６ａが形成されているので、プリフォーム５の胴部５ｂを形成する部分の冷却水の流量よりもノズル部５ａを形成する部分の方が温度の低い冷却水が流れる。すなわち、冷却水の温度は下流側へ流れるほど高くなるが、バイパス流路６６ａによって、ショートカットされた分だけ温度が低い冷却水が流れるので、ノズル部５ａを冷却させることができる。
【００２５】
このように、キャビティ金型３４、コア金型３５、スライドインサート金型３６は、冷却水の循環により冷却されているので、型締め時には、図６に示す状態で溶融樹脂１０も冷却されていき、型締め時間が長ければ、ノズル部５ａの表面温度が低くなる。
溶融樹脂１０が冷却されて成形金型からの取り出し温度に達すると、圧縮成形金型３３の開動作後は、コア金型３５とスライドインサート金型３６が共に上昇する。プリフォーム５は、ノズル形成部がコア金型３５とスライドインサート金型３６によって挟まれているので、コア本体３５ｂと共に上昇する。
次いで、図８のＤに示すように、コア金型３５とスライドインサート金型３６との離型が行われ、コア本体３５ｂからプリフォーム５が引き抜かれる。そして、スライドインサート金型３６が左右に開かれて、プリフォーム５がスライドインサート金型３６から取り除かれる。
プリフォーム５は、圧縮成形金型３３から離型すると、プリフォーム５の内部温度が高温であるので、内部から外側へ熱が伝わって表面温度は上昇し、プリフォーム表面の温度が最高値に到達した時点でほぼ肉厚方向の温度が均一化される。
【００２６】
図１に示すように、圧縮成形装置３１の回転方向の下流側には、成形されたプリフォーム５を取り出す取り出し機構５０を配設し、スライドインサート金型３６から取り除かれたプリフォーム５は、取り出し機構５０によって下流側のブロー成形機に回転搬送される。この取り出し機構５０において、プリフォームの搬送中に温度が低い場合は、赤外線ヒータなどでプリフォーム５を加熱する必要があるが、本実施形態では胴部５ｂ及び底部５ｃの温度が高いので、赤外線ヒータによる加熱を省略、又は軽減することができる。
すなわち、圧縮成型金型３３より圧縮成形が終わったプリフォームが逐次連続して取り出されブロー成形機５２に投入されるため、ブロー成形機５２の成形速度が圧縮成形金型３３の成形速度以上であれば、圧縮成形されたプリフォームはブロー成形までの待機時間がなく、すぐさまブロー成形が可能となる。取り出し機構５０からブロー成形機に搬送されたプリフォーム５はブロー成形金型にセットされ、高圧空気が注入され縦、横方向に延伸して容器に成形される。なお、圧縮成形装置３１、取り出し機構５０およびブロー成形機５２を歯車等により機械的に連結させるか、若しくはサーボモータにより電気的に同期させ、圧縮成形されたプリフォームがブロー成形までの時間を一定とすると、ブロー成形直前の個々のプリフォーム温度のばらつきを抑えることができるので、安定したブロー成形が可能となる。
【００２７】
ところで、圧縮成形終了後の雄型（コア金型）からのプリフォームの取り出しやブロー成形における圧縮エアーのシール（ノズルシール）の際にプリフォーム５のノズル部５ａの変形を防止する観点からノズル部５ａの温度は約６０℃以下と低い方が好ましく、一方、ブロー成形するためには、胴部５ｂの温度が低いと近赤外などの赤外線ヒータや熱風、輻射熱などで熱を加える必要がある。胴部５ｂ及び底部５ｃのブロー成形を行うための表面温度条件は、例えばガラス転移温度が約７８℃のＰＥＴ樹脂の場合、好適な表面温度の下限はプリフォームのガラス転移温度を越えた８０℃であり、上限はブロー成形時に白化または偏肉を防ぎ、安定した成形性を得るため１２０℃に制約され、この温度範囲内でプリフォームの胴部５ｂに温度分布をつけてブロー成形することで、成形後のボトルの肉厚分布を調整すると、経済的なプリフォームの成形ができる。
【００２８】
そこで、本実施形態では、好適な圧縮成形ができるように、圧縮成形金型３３の型締め時から開時までの、溶融樹脂とキャビティ金型３４、及び溶融樹脂とスライドインサート金型３６の熱移動を監視する監視システムを設けるようにした。
以下、監視システムについて、実施例を含めて説明する。
まず、本実施形態では、同一の圧縮成形金型における圧縮成形時におけるプリフォーム５のノズル部５ａからスライドインサート金型３６への熱の移動量Ｑｎ（Ｊ／ｍ２／ｋ）と胴部５ｂからキャビティ金型への熱移動量Ｑｂ（Ｊ／ｍ２／ｋ）を求め、熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂから好適な圧縮成形のできる範囲があるか否か試験をしてみた。
【００２９】
［実施例１］
表１に示すように、プリフォーム５（図３参照）のノズル部５ａの最高到達表面温度Ｈｎを３０℃、４０℃、５０℃及び６０℃のいずれかになるように、圧縮成形金型でプリフォームを形成し、プリフォームの胴部５ｂの最高到達表面温度Ｈｂを８０℃、１００℃、１２０℃のいずれかになるように圧縮成形金型でプリフォームを形成するようにし、以下に示す表１のａ〜ｌの１２種類の組み合わせで示すＨｎ，Ｈｂの最高到達表面温度でプリフォームを成形するよう試みた。これらの１２種類の組み合わせは、いずれもプリフォームのノズル部が胴部よりも温度が低く、ブロー成形時にノズル部５ａの変形が起こりにくく、好適に胴部５ｂをブロー成形できる条件であり、Ｈｂ−Ｈｎ≧２０として、少なくともノズル部５ａが胴部５よりも２０℃温度が低くなるような組み合わせである。
【００３０】
【表１】
また、以下の表２に示すように、プリフォームのノズル部５ａの肉厚ｄｎを１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍとし、胴部５ｂの肉厚ｄｂを２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍとしたものの組み合わせで、プリフォーム５を成形するようにし、ｍ〜ｕの９種類の組み合わせで示す肉厚ｄｎ、ｄｂの条件でプリフォームを成形するように準備した。
したがって、表１と表２を組み合わせると、１０８（１２×９）種類の組み合わせで行うようにした。なお、肉厚ｄｎとｄｂは、胴部５ｂよりもノズル５ａが冷却しやすい条件として、ｄｎ≦ｄｂであるものを選択している。
【００３１】
【表２】
そして、表３の欄に示すように、溶融樹脂の温度が２６０℃、２７０℃及び２８０℃の温度で圧縮成形して試験データをサンプリングした。したがって、表１、表２及び表３の各組み合わせの総当りによって、３２４（１２×９×３）種類の組み合わせた条件で理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂの試験を実施した。
【００３２】
【表３】
理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂの求め方は以下の式で導くことができる。
理論移動熱量比Ｑｎ／Ｑｂ＝［（Ｔ０−Ｈｎ）×ｄｎ］／［（Ｔ０−Ｈｂ）×ｄｂ］
なお、この理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂでは、樹脂比熱、金型への熱伝達率などはＱｎ／Ｑｂでキャンセルされる。
その試験の結果を表４に示す。
【００３３】
【表４】
表４に示すように、溶融樹脂が２８０℃では理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂが、０．２７５＜Ｑｎ／Ｑｂ＜２．３４４の範囲に収まり、２７０℃では０．２７６＜Ｑｎ／Ｑｂ＜２．４００の範囲に収まり、２６０℃では０．２７８＜Ｑｎ／Ｑｂ＜２．４６４の範囲に収まることが確認できた。したがって、溶融樹脂が２６０℃〜２８０℃の範囲内では、理論熱移動量比がＱｎ／Ｑｂが０．２７５から２．４６４の範囲内であれば、プリフォーム５のノズル部の温度を６０°以下と低く、胴部５ｂの温度を８０℃以上と、好適に温度差を付与することができる。
したがって、理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂをモニタリングすることによって、好適なブロー成形ができるようになる。
この実施例１の試験結果により、好適な理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂの範囲は、ｄｎが１〜３ｍｍの範囲内で、ｄｂが２〜４ｍｍの範囲内（かつｄｎ≦ｄｂ）で、溶融樹脂の温度が２６０℃〜２８０℃の範囲内にて、０．２７８＜Ｑｎ／Ｑｂ＜２．４６４の範囲に収まることが確認できた。
【００３４】
以下、この実施例１の結果を用い、熱移動量比をその範囲内とするための圧縮成形金型の制御について説明する。
図９のフロー図に示すように、図７に示す流量計４９ａ，４９ｂによってキャビティ金型３４及びスライドインサート金型３６に流れる冷却水の流量Ｖｎ（ステップ１０１），Ｖｂ（ステップ１０６）を時間の経過とともに計測する、次いで、プリフォームのノズル部５ａと胴部５ｂの最高到達温度Ｈｎ（ステップ１０７），Ｈｂ（ステップ１０２）を計測する。計測は、放射温度計を使用して表面温度を計測する。詳しくは、サーモグラフィにより面情報として計測後、ネックリング部５ｇと胴部５ｂの最高/最低温度を示す部位を特定、あるいは、ネックリング部ビード下部、胴部ネックリング下部１０〜１５ｍｍ、胴部中央、底部をＩＲセンサ（点情報）により計測している。
【００３５】
ステップ１０３では、最高到達温度Ｈｎが６０℃を超えている場合、冷却水量を増やすように制御部によって、流量制御弁４３ａ（図７）を調整して、スライドインサート金型３６の温度を下げる。同様に、ステップ１０８及び１０９では、胴部５ｂの最高到達温度Ｈｂが８０℃より低い場合、冷却水量を減らすよう流量制御弁４３ｂ（図７）を調整して、スライドインサート金型３６の温度を上げる。一方、最高到達温度Ｈｂが１２０℃を超えている場合、冷却水量を増やすように流量制御弁４３ｂを調整して、スライドインサート金型３６の温度を下げる。
ステップ１０４に示すように、スライドインサート金型３６では、熱電対４４ａ，４５ａによって、各々圧縮成形時の型締め時から開時までの冷却水の入口水温Ｔｎ１（ｔ）と出口水温Ｔｎ２（ｔ）を時間毎に計測する。そして、ステップ１０５では、ノズル部からスライドインサート金型へ伝わる熱の移動量としての測定移動熱量Ｑｎ’を積分式を用いて制御部によって計算する（図１０参照）。ステップ１０５中のＬｎは、プリフォーム５のノズル部５ａの長さである。ここで、図１０は成形中の冷却水の金型入口水温と出口水温の温度差を示し、網部の面積が金型からの熱移動量Ｑを示す。
【００３６】
同時に、ステップ１１０に示すように、キャビティ金型３４では、熱電対４４ｂ，４５ｂによって、各々圧縮成形時の型締め時から開時までの冷却水の入口水温Ｔｂ１（ｔ）と出口水温Ｔｂ２（ｔ）を時間ごとに計測する。そして、ステップ１１１では、胴部からスライドインサート金型へ伝わる熱の移動量としての測定移動熱量Ｑｂ’を積分式を用いて制御部によって計算する。ステップ１１１中のＬｂは、プリフォーム５の胴部５ｂの長さである。
ステップ１１２では、圧縮成形作業又は測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’の監視作業を終了するか判断する。通常では、作業は継続するので、ステップ１１３に進み、測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’を制御部によって演算し、測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’が０．２７８〜２．４６４の範囲に含まれているか判定する。それらの範囲内であれば、ブロー成形に好適なプリフォーム５が成形されているので、ステップ１１４に進み、計測開始に戻り監視を継続する。
【００３７】
ステップ１１３で示す範囲内に含まれていない場合は、成形不可としてステップ１１５に進み、例えば、ステップ１１５では、何らかの警告で成形不可、若しくはブロー成形時における胴部５ｂの加熱を多くするなどの状況に見合った処理を行う。
詳しくは、胴部５が下限値を若干下回る表面温度（７０℃程度）であればプリフォームの肉厚内部寄りの温度は表面より高いので、加熱なしでもブロー成形が可能な場合もあり、プリフォームに温度分布をつける必要があれば該当部分を赤外線ヒータ等の加熱装置により短時間で加熱することにより、多大な加熱装置を用いないでもブロー成形が可能となる。また、プリフォームが上限値を超える表面温度（例えば１３０℃程度）の場合や、下げ方向でプリフォームに温度分布を付ける場合、圧縮成形からブロー成形までの間にプリフォーム表面の該当部分を僅かに空冷することにより良好なブロー成形性が得られる。
【００３８】
従来では、圧縮成形において型締め時間が長いとプリフォームの冷却時間が長くなり、ノズル部５ａの変形のおそれは少なくなるが、ブロー成形に必要な温度にプリフォームを加熱する必要が生じる。型締め時間が短いと、ブロー成形に必要な温度には達するが、ノズル部５ａの変形が生じる。したがって、ノズル部５ａの冷却と、胴部５ｂをブロー成形するための温度を同時に制御するのが困難であり、ノズル部５ａの変形を防止するためノズル部５ａの温度を低く調整すると、胴部５ｂの温度も低くなり、加熱装置などの多大な付帯設備を必要とした。
本実施形態では、測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’を監視することによって、プリフォームの圧縮成形時にノズル部５ａと、胴部５ｂに温度差を付与し、ノズル部５ａは速く冷却し、胴部５ｂ及び底部５ｃの温度が高く維持される。したがって、赤外線ヒータなどの加熱装置の使用を軽減、さらには不要にすることができる。
【００３９】
次に、本発明の第２の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本実施形態では、上記第１の実施形態に対して監視システムのみが異なるので、図１１に示す監視システムの手順のみについて説明する。
図１１のフロー図に示すように、図７に示す流量計４９ａ，４９ｂによってキャビティ金型３４及びスライドインサート金型３６に流れる冷却水の流量Ｖｎ（ステップ２０１），Ｖｂ（ステップ２０７）を時間の経過とともに計測する、次いで、プリフォームのノズル部５ａと胴部５ｂの最高到達温度Ｈｎ（ステップ２０２），Ｈｂ（ステップ２０８）を計測する。計測は、上記第１の実施形態と同様に、放射温度計を使用して表面温度を計測する。
【００４０】
ステップ２０９及び２１０では、胴部５ｂの最高到達表面温度Ｈｂが８０℃より低い場合、冷却水量を減らすよう流量制御弁４３ｂ（図７）を調整して、スライドインサート金型３６の温度を上げる。一方、最高到達表面温度Ｈｂが１２０℃を超えている場合、冷却水量を増やすように流量制御弁４３ｂを調整して、スライドインサート金型３６の温度を下げる。
次いで、ステップ２０３に示すように、スライドインサート金型３６では、熱電対４４ａ，４５ａ（図７）によって、各々圧縮成形時の型締め時から開時までの冷却水の入口水温Ｔｎ１（ｔ）と出口水温Ｔｎ２（ｔ）を、時間の経過とともに計測する。そして、ステップ２０４では、測定移動熱量Ｑｎ’を積分式を用いて制御部によって計算する。ステップ２０４中のＬｎは、プリフォーム５のノズル部５ａの長さである。
同時にステップ２１１に示すように、キャビティ金型３４では、熱電対４４ｂ，４５ｂによって、各々圧縮成形時の型締め時から開時までの冷却水の入口水温Ｔｂ１（ｔ）と出口水温Ｔｂ２（ｔ）を時間の経過とともに計測する。そして、ステップ２１１では、測定移動熱量Ｑｂ’を積分式を用いて制御部によって計算する。ステップ２１１中のＬｎは、プリフォーム５の胴部５ｂの長さである。このステップ２１２では、測定移動熱量Ｑｂ’をステップ２０５に出力する。
【００４１】
一方、ステップ２０５では、移動熱量Ｑｂ’の値が入力されると、測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’が０．２７８より小さければ、制御部が冷却水の流量を所定量増加し、ステップ２０１の冷却水の流量を測定し、制御部で監視する。
ステップ２０６では、測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’が２．４６４より大きければ、制御部３９が冷却水の流量を所定量減少し、ステップ２０１で冷却水の流量を測定し、制御部３９で監視する。ステップ２１３では、終了の指令がでるまでは、制御開始の初期位置に戻り、再度、フロー図にしたがって、測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’を監視する。このように、本実施形態では、胴部５ｂの温度を監視しながら、ノズル部の冷却条件を制御することができる。
【００４２】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
表５は、溶融樹脂の温度Ｔ０が２７０℃（表３のｔを選択）のとき、ノズル部の最高到達表面温度Ｈｎが５０℃、胴部の最高到達表面温度Ｈｂが１２０℃に設定（表１のｋを選択）したときに、表２のｍ〜ｕに示す条件のプリフォームを組み合わせて、圧縮成形したときの理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂを予め試験した値を示す。
【００４３】
【表５】
表５から、溶融樹脂の溶融温度Ｔ０が２７０℃、プリフォームのノズル部の表面温度最高到達を５０℃、胴部の最高到達表面温度Ｈｂを１２０℃に設定する場合に、ノズルの肉厚ｄｎを２ｍｍとし、胴部の肉厚ｄｂを３ｍｍに設定して、プリフォームを連続して形成するとする。
この場合、表５から理論熱移動量Ｑｎ／Ｑｂは０．９７８であることが分かっている。したがって、測定熱移動量Ｑｎ’／Ｑｂ’を測定し、値０．９７８であれば、プリフォームのノズル部５ａの表面温度最高到達及び胴部５ｂの最高到達表面温度Ｈｂを測定しなくても、ノズル部５ａの最高到達表面温度は５０℃であり、胴部５ｂの最高到達表面温度が１２０℃あることが分かる。
そこで、プリフォームの表面温度が分からなくても、溶融樹脂の温度Ｈｎ０を２７０℃に設定し、測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’をモニタリングすることによって、測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’が０．７７２になるように、制御部３９が冷却装置の設定をすれば、ノズル部５ａの温度を５０℃近傍とし、胴部５ｂの温度を高く１２０℃近傍として、ブロー成形時において加熱装置をほぼ必要としない好適なブロー成形ができるようになる。
このように、測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’と、生産するプリフォーム５との条件を組み合わせることによって、種々のモニタリングが可能になる。
【００４４】
次に、本発明の第４の実施形態による圧縮成形金型について図１２を参照にして説明する。
なお、本実施形態では上記第１の実施形態に対して圧縮成形金型３３のコア金型３５の流路部の構造のみが異なるので、キャビティ金型３４、コア金型３５及びスライドインサート金型３６については、上記第１の実施形態と同じ符号を付して説明する。また、キャビティ金型３４及びスライドインサート金型３６の冷却部の構造は、図中において省略する（以下の第５〜第７の実施形態も同じである）。
図１２に示すように、コア金型３５は上部に支持部３５ａを設け、支持部３５ａの下面には、該下面の中央から下方に延びる略円柱形状のコア本体３５ｂが設けられている。コア金型３５には、内部に冷却水の流路６１ｂが設けられ、流路６１ｂは支持部３５ａの上部に設けられた冷却水の供給口６２ｂに一端が連通され、他端が支持部３５ａの周側部に設けられた排水口６３ｂに連通されている。
【００４５】
流路６１ｂは上方の供給口６２ｂから、コア本体３５ｂの中心部を通る中央流路６４ｂの下端部まで延び、下端部から中央流路６４ｂの周りに同心円上に配置されている外周流路６５ｂが形成されている。
中央流路６４ｂと外周流路６５ｂはコア本体３５ｂの下端部で連通し、外周流路６５ｂはコア本体３５ｂの下端側から上方の支持部３５ａまで延び、排水口６３ｂに連通している。そして、外周流路６５ｂはプリフォーム５のネックリング５ｇが形成される部分より下方は流路が狭く形成され、ネックリング５ｇが形成される部分よりも上方は、流路の幅が広くなるように形成されている。
コア本体５ｂの外周流路６５ｂが狭くなっている部分には、断熱材６７が配設されている。
【００４６】
圧縮成形金型によって圧縮成形が実施されると、流路６１ｂを通る冷却水は、供給口６２ｂから中央流路６４ｂ、該中央流路６４ｂの下端から外周流路６５ｂ、さらに排水口６３ｂへと流出される。
コア本体３５ｂの胴部５ｂを形成する部分には、コア本体３５ｂにおいて流路が狭くなっており、併せて外周流路６５ａの周囲には断熱材６７が配設されているので、その部分では溶融樹脂と冷却水が熱交換される割合が小さい。溶融樹脂によって形成されるプリフォーム５は、ノズル部５ａを形成する部分の温度が比較的低く、胴部５ｂを形成する部分が比較的温度が高い。その結果、次工程におけるブロー成形工程では、ノズル部５ａが変形することなく、胴部５ｂの加熱手段を必要としない経済的な成形が可能になる。
その他の説明しない部分の圧縮成形装置の構成及び効果は、上記第１の実施形態と同じである。
【００４７】
次に、本発明の第５の実施形態による圧縮成形金型について図１３を参照にして説明する。
図１３に示すように、コア金型３５は上部に支持部３５ａを設け、支持部３５ａの下面には、該下面の中央から下方に延びる略円柱形状のコア本体３５ｂが設けられている。コア金型３５には、内部に冷却水の流路６１ｃが設けられ、流路６１ｃは支持部３５ａの上部に設けられた冷却水の供給口６２ｃに一端が連通され、他端が支持部３５ａの周側部に設けられた排水口６３ｃに連通されている。
【００４８】
流路６１ｃは上方の供給口６２ｃから、コア本体３５ｂの中心部を通る中央流路６４ｃの下端部まで延び、下端部から中央流路６４ｃの周りに同心円上に配置されている外周流路６５ｃが形成されている。
中央流路６４ｃと外周流路６５ｃはコア本体３５ｂの下端部で連通し、外周流路６５ｃはコア本体３５ｂの下端側から上方の支持部３５ａまで延び、排水口６３ｃに連通している。そして、コア本体３５ｂには、プリフォーム５のネックリング５ｇが形成される部分より下方は流路が狭く形成され、ネックリング５が形成される部分よりも上方は、流路の幅が広くなるように形成されている。また、コア本体３５ｂはほぼプリフォーム５が形成されるネックリング５ｇの高さ位置よりも上側では、外側流路６５ｃとコア本体３５ｂの外周面までの肉厚が薄く形成され、ネックリング５ｇの位置よりも下側では、外側流路６５ｃとコア本体３５ｂの外周面までの肉厚が厚く形成されている。
【００４９】
圧縮成形金型によって圧縮成形が実施されると、流路６１ｃを通る冷却水は、供給口６２ｃから中央流路６４ｃ、該中央流路６４ｃの下端から外周流路６５ｃ、さらに排水口６３ｃへと流出される。
コア本体３５ｂの胴部５ｂを形成する部分では、外周流路６５ｃの流路が狭くなっており、併せて外側流路６５ｃとコア本体３５ｂの外周面までの肉厚が厚く形成されているので、その部分では溶融樹脂と冷却水が熱交換される割合が小さい。したがって、溶融樹脂によって形成されるプリフォーム５は、ノズル部５ａを形成する部分の温度が比較的低く、胴部５ｂを形成する部分が比較的温度が高い。その結果、次工程におけるブロー成形工程では、ノズル部５ａが変形することなく、胴部５ｂの加熱手段を必要としない経済的な成形が可能になる。
その他の説明しない部分の圧縮成形装置の構成及び効果は、上記第１の実施形態と同じである。
【００５０】
次に、本発明の第６の実施形態による圧縮成形金型について、図１４を参照にして説明する。
図１４に示すように、コア金型３５は上部に支持部３５ａを設け、支持部３５ａの下面には、該下面の中央から下方に延びる略円柱形状のコア本体３５ｂが設けられている。コア金型３５の内部には、コイル状の冷却水の流路６１ｄが設けられ、流路６１ｄは支持部３５ａの外周面に設けられた冷却水の供給口６２ｄに一端が連通され、他端が排水口６３ｄに連通されている。
また、コア金型３５には支持部３５ａの上部にヒートパイプ６８ａの取付部６８ｄを設け、ヒートパイプ６８ａは、取付部６８ｄから先端を下方へ向けて垂下され、支持部３５ａからコア本体３５ｂの中心軸に沿って下端まで延びて配設されている。プリフォーム５のネックリング５ｂが配設される部位よりも上方に位置するヒートパイプ６８ａの周囲には、上述した流路６１ｄが配設されている。
【００５１】
圧縮成形金型によって圧縮成形が実施されると、冷却水は、供給口６２ｄから流路６１ｄを通って排水口６３ｄへ流れる。流路６１ｄは、プリフォーム５のネックリング５ｇよりも上のノズル部５ａの部分を流れるので、ヒートパイプ６８ａは上部側が冷却される。ヒートパイプ６８ａの下部では冷却水が流れていないので、上部からの冷却熱が伝導する分だけ冷却されるが、上部側よりも熱は高くなる。
その結果、溶融樹脂によって形成されるプリフォーム５は、ノズル部５ａを形成する部分の温度が比較的低く、胴部５ｂを形成する部分が比較的温度が高く、次工程におけるブロー成形工程では、ノズル部５ａが変形することなく、胴部５ｂの加熱手段を必要としない経済的なブロー成形が可能になる。
その他の説明しない部分の圧縮成形装置の構成及び効果は、上記実施形態と同じである。
【００５２】
次に、本発明の第７の実施形態による圧縮成形金型について図１５を参照にして説明する。
図１５に示すように、コア金型３５は上部に支持部３５ａを設け、支持部３５ａの下面には、該下面の中央から下方に延びる略円柱形状のコア本体３５ｂが設けられている。コア金型３５には、内部に冷却水の流路６１ｅが設けられ、流路６１ｅは支持部３５ａの上部に設けられた冷却水の供給口６２ｅに一端が連通され、他端が支持部３５ａの周側部に設けられた排水口６３ｅに連通されている。
【００５３】
流路６１ｅは上方の供給口６２ｅから、コア本体３５ｂの中心部を通る中央流路６４ｅの下端部まで延び、下端部から中央流路６４ｅの周りに同心円上に配置されている外周流路６５ｅが形成されている。
中央流路６４ｅと外周流路６５ｅはコア本体３５ｂの下端部で連通し、外周流路６５eは、コア本体３５ｂの下端側から上方の支持部３５ａまで延び、排水口６３ｅに連通している。本実施形態では、冷却水の第２の供給口６２ｆが形成され、外周流路６５ｅの外側に最外周流路６５ｆが形成されている。最外周流路６５ｆは、プリフォーム５のネックリング５ｇが形成される部分よりも上側に形成され、ネックリング５ｇが形成される部分で外周流路６５ｅに連通する。第２の供給口６２ｆに導入された冷却水は、最外周流路６４ｆから外周流路６５ｅに合流してから上方へ流れ、排水口６３ｅから排水される。
【００５４】
圧縮成形金型によって圧縮成形が実施されると、流路６１ｅを通る冷却水は、供給口６２ｅから中央流路６４ｅの下端を通って、外周流路６５ｅへ抜ける経路と、第２の供給口６２ｆを通って、外周流路６５ｅに流入し、排水口６３ｅへ抜ける経路がある。
冷却水の流量は、第２の流路６１ｆが設けられている分だけ、プリフォーム５のノズル部５ａが形成される部分の方が多く流れ、プリフォーム５の胴部５ｂを形成する部分の流量がノズル部５ａを形成する部分よりも冷却水の流量は多く流れる。加えて、冷却水の温度は下流側へ流れるほど高くなるが、第２の流路６１ｆに新たな温度の低い冷却水を合流させて、ノズル部５ａを胴部５ｂよりも冷却させることができる。
こうして、溶融樹脂によって形成されるプリフォーム５は、ノズル部５ａを形成する部分の温度が比較的低く、胴部５ｂを形成する部分が比較的温度が高く、次工程におけるブロー成形工程では、ノズル部５ａが変形することなく、胴部５ｂの加熱手段を必要としない経済的なブロー成形が可能になる。
その他の説明しない部分の圧縮成形装置の構成及び効果は、上記実施形態と同じである。
【００５５】
以上、本発明を実施形態に基づいて添付図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく、更に他の変形あるいは変更が可能である。
例えば上記実施形態では、測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’（及び／又は理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂ）について、スライドインサート金型３６とキャビティ金型３５によって求め、コア金型３５については考慮しなかったが、コア金型３５のノズル形成部と胴部形成部の冷却手段を分離し、コア金型３５を含めた熱移動量比測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’（及び／又は理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂ）を考慮してもよく、この場合はコア金型３５単独で測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’（及び／又は理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂ）を求めてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
５ プリフォーム
５ａ ノズル部
５ｂ 胴部
５ｇ ネックリング
３１ 圧縮成形装置
３４ キャビティ金型
３５ コア金型
３６ スライドインサート金型
３９ 制御部
４０ 冷却装置
４１ 熱交換機
４３ａ〜４３ｃ 流量制御弁
４４ａ〜４４ｃ，４５ａ〜４５ｃ 熱電対
４９ａ〜４９ｃ 流量計
４６ａ〜４６ｃ 供給口
４７ａ〜４７ｃ 排水口
４８ａ〜４８ｃ 流路
５２ ブロー成形機
Ｑｎ，Ｑｂ 理論熱移動量
Ｑｎ’，Ｑｂ’ 測定熱移動量
Ｑｎ／Ｑｂ 理論熱移動量比
Ｑｎ’／Ｑｂ’ 測定熱移動量比
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリフォームを連続的にブロー成形する際に、再加熱を軽減若しくは省略して好適な条件にてブロー成形できるようにする圧縮成形金型及び圧縮成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
合成樹脂製容器は、軽量性や経済性或いは優れた物性などにより、飲料や食品用の容器として日常生活において汎用されている。特に、ポリエチレンテレフタレート（いわゆるＰＥＴ）から成形される容器（ペットボトル）は、優れた機械的性質や透明性などにより清涼飲料水や嗜好飲料及び食品用の容器として非常に需要が高く、消費者に重用されている。
このように、ポリエチレンテレフタレートに代表される合成樹脂容器は、一般に、プリフォーム（予備成形された有底円筒状成形材料）に成形金型内にて空気などの流体を吹き込み膨張成形する延伸ブロー成形法（単に、延伸成形或いはブロー成形ともいわれる）によって効率的に製造されている。
【０００３】
従来から、プリフォームの成形は、射出成形法が用いられていたが、射出成形装置に比べて低価格で、装置の小型化と低温成形が行える成形装置として圧縮成形機が提案されている。量産性を高めて製造効率を向上させるために、多数個の成形金型を回転円盤に取り付けたロータリー圧縮成形機（回転式可動型圧縮成形機）が開発され採用されるに至った。
圧縮成形の場合は、圧縮成形機によって合成樹脂からプリフォームが逐次連続成形され、成形されたプリフォームは搬送ラインによって直ちにブロー成形機へ逐次連続供給され、ブロー成形機において容器に逐次連続成形される。従って、圧縮成形機により成形されたプリフォームは高い温度を保ったまま、かつ、個々のプリフォームは温度のばらつきがほとんど無い状態でブロー成形まで連続的に進めることが可能であり、安定したボトル成形性が得られるばかりではなく、充填システムの無菌性を維持するといった観点からも好ましいと言える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１２８８３９号公報 （該特許文献１の射出成形装置は、プリフォームを成形したボトルのノズル部（首部）の下側に肉溜りが生じ、これがブロー成形時に周方向にレンズ状リングとして外部に現れることから、溶融樹脂の成形時にコア型のノズル部の下部に対応する部分に断熱材を設け、溶融樹脂に温度差を設けることによって、肉溜まりを防止している。）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
圧縮成形機によって成形されたプリフォームの成形直後における各部位の温度は肉厚によって左右される。一方、プリフォーム成形とブロー成形を直結したシステムにおいて、プリフォーム成形後のコア（雄型）からのプリフォームの取り出しの際やブロー成形時の高圧エアーシールの際にノズル部（口部）にかかる応力による変形や圧縮エアー自体による口部変形を回避するためにはノズル部の温度は一定温度以下に制約される。反面、圧縮成形後のノズル部の温度を下げるために、圧縮成形金型内で長時間過剰に冷やしすぎると、プリフォームの胴部及び（又は）底部の温度も低くなるので、圧縮成形後のプリフォームを加熱工程を簡略にして直ちに延伸ブロー成形する際、十分な延伸成形ができなくなることがある。このためブロー成形するにあたって、プリフォーム温度の低い個所については部分加熱などによる温度調整を要し、温度が著しく低い場合は多大な熱エネルギーが必要となる。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、プリフォームのブロー成形時において、加熱装置による温度調整を軽減又は省略することができるプリフォームの圧縮成形装置及び圧縮成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の圧縮成形装置は、合成樹脂製ブロー成形容器を形成するためのノズル部、胴部及び底部を有するプリフォームを圧縮成形するためのプリフォーム圧縮成形金型を備えた圧縮成形装置であって、圧縮成形以前の溶融樹脂温度を測定する手段と、前記金型の前記ノズル部形成部の温度を測定する手段と、前記金型の前記胴部形成部の温度を測定する手段と、を備え、さらに、測定された温度から該ノズル部形成部と胴部形成部の移動熱量に関する比を求め、該移動熱量に関する比が所定の範囲内にあるよう温調制御する温調手段を備えている。
また、上記目的を達成するために、本発明の圧縮成形装置は、合成樹脂製ブロー成形容器を形成するためのノズル部、胴部及び底部を有するプリフォームを圧縮成形するためのキャビティ金型、スライドインサート金型及びコア金型を備えたプリフォーム圧縮成形金型を備えた圧縮成形装置において、溶融樹脂の平均押出樹脂温度をＴ０（℃）、プリフォームのノズル部の最高到達表面温度をＨｎ(℃)、プリフォームの胴部の最高到達表面温度をＨｂ（℃）、プリフォームのノズル部の肉厚をｄｎ（ｍｍ）、プリフォームの胴部の肉厚をｄｂ（ｍｍ）とし、圧縮成形中のプリフォームのノズル部から金型が吸収する理論移動熱量をＱｎ（Ｊ／ｍ２／ｋ）、圧縮成形中のプリフォームの胴部から金型が吸収する理論移動熱量をＱｎ（Ｊ／ｍ２／ｋ）としたとき、 理論移動熱量比Ｑｎ／Ｑｂを［（Ｔ０−Ｈｎ）×ｄｎ］／［（Ｔ０−Ｈｂ）×ｄｂ］として計算し、ノズル部からスライドインサート金型へ伝わる熱の移動量としての測定熱移動量Ｑｎ’、胴部からスライドインサート金型へ伝わる熱の移動量としての測定熱移動量Ｑｂ’を求めるとともに、測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’を求め、該測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’が、前記理論移動熱量比Ｑｎ／Ｑｂに基づいて所定の範囲内にあるかを判定する制御手段を設けている。
さらに、上記目的を達成するために、本発明の圧縮成形装置は、合成樹脂製ブロー成形容器を形成するためのノズル部、胴部及び底部を有するプリフォームを圧縮成形するためのキャビティ金型、スライドインサート金型及びコア金型を備えたプリフォーム圧縮成形金型を備えた圧縮成形装置において、圧縮成形時にキャビティ金型へ投入される際の溶融樹脂の温度Ｔ０、該溶融樹脂によって成形されるプリフォームのノズル部の肉厚ｄｎ、胴部の肉厚ｄｂ、圧縮成形後のプリフォームのノズル部の最高到達表面温度Ｈｎ及びプリフォームの胴部の最高到達表面温度Ｈｂを予め計測し、これらのデータから、圧縮成形時におけるプリフォームのノズル部からスライドインサート金型への理論熱移動量Ｑｂと胴部からキャビティ金型への理論熱移動量Ｑｂの理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂを計算してサンプリングし、該サンプリング結果から、前記理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂの各データ及び該データに基づいた所定の最小値と最大値の範囲が記憶された制御部と、圧縮成形時に前記スライドインサート金型へ流れる冷却水の流量Ｖｎを計測するノズル側流量計と、前記キャビティ金型に流れる冷却水の流量Ｖｂを測定する胴部側流量計と、圧縮成形時における型締め時のスライドインサート金型へ供給される冷却水の温度Ｔｎ１を測定する温度センサと、スライドインサート金型から排水される冷却水の温度Ｔｎ２を測定する温度センサと、圧縮成形時における型締め時のキャビティ金型へ供給される冷却水の温度Ｔｂ１を測定する温度センサと、キャビティ金型から排水される冷却水の温度Ｔｂ２を測定する温度センサとを備え、前記制御部は、前記流量Ｖｎ，前記温度Ｔｎ１，Ｔｎ２、前記プリフォームのノズル部の長さＬｎの値によって、ノズル部からスライドインサート金型へ伝わる熱の移動量としての測定熱移動量Ｑｎ’を求め、また、前記流量Ｖｂ、前記温度Ｔｂ１，Ｔｂ２、前記プリフォームの胴部の長さＬｂの値によって、胴部からスライドインサート金型へ伝わる熱の移動量としての測定熱移動量Ｑｂ’を求めるとともに、測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’を制御部によって求め、前記記憶された所定の最小値と最大値の範囲にあるかを判定するようにした。
上記圧縮成形装置は、前記スライドインサート金型及び／又はコア金型のノズル部形成部にノズル部冷却手段を設け、前記キャビティ金型及び／又はコア金型の胴部形成部に胴部冷却手段を設け、前記制御手段は、前記ノズル部冷却手段と胴部冷却手段を制御し、前記測定移動熱量比Ｑｎ’／Ｑｂ’に応じて、前記制御手段が前記ノズル部冷却装置と前記胴部冷却装置の冷却水の温度及び／又は水量を調整することが好ましい。
上記圧縮成形装置は、前記理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂのデータに基づいた所定の最小値が０．２７８、所定の最大値が２．４６４であることが好ましい。
上記圧縮成形装置の前記コア金型のノズル部冷却手段と胴部冷却手段は、ノズル部冷却手段の方が胴部冷却手段よりも冷却能力を大きくすることが好ましい。
また、上記目的を達成するために、本発明の圧縮成形方法は、圧縮成形時のキャビティ金型へ投入される際の溶融樹脂の温度Ｔ０、該溶融樹脂によって成形されるプリフォームのノズル部の肉厚ｄｎ、胴部の肉厚ｄｂ、圧縮成形時におけるプリフォームのノズル部の最高到達表面温度Ｈｎ、プリフォームの胴部の最高到達表面温度Ｈｂ、圧縮成形時おける前記スライドインサート金型へ流れる冷却水の供給口と排水口の温度変化及び圧縮成形時おける前記キャビティ金型へ流れる冷却水の供給口と排水口の温度変化を予め計測する工程と、これらの計測データから、圧縮成形時のプリフォームのノズル部からスライドインサート金型への理論熱移動量Ｑｎと圧縮成形時におけるプリフォームの胴部からキャビティ金型への理論熱移動量Ｑｂの理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂのデータを予め求めるサンプリング工程と、圧縮成形時に前記スライドインサート金型へ流れる冷却水の流量Ｖｎを計測する工程と、圧縮成形時に前記キャビティ金型へ流れる冷却水の流量Ｖｂを計測する工程と、ノズル部からスライドインサート金型へ伝わる熱の移動量としての測定熱移動量Ｑｎ’を求める工程と、胴部からスライドインサート金型へ伝わる熱の移動量としての測定熱移動量Ｑｂ’を求める工程と、前記測定熱移動量Ｑｎ’と測定熱移動量Ｑｂ’とから測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’を求める工程と、前記サンプリング工程における前記理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂのデータと、前記測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’の計算値に基づいて前記インサート金型及び／又は前記キャビティ金型へ流れる冷却水の流量Ｖｎ，Ｖｂを調整する流量調整工程を含むようにした。
上記圧縮成形方法は、前記スライドインサート金型及び／又はコア金型のノズル部形成部を冷却するとともに、前記キャビティ金型及び／又はコア金型の胴部形成部を冷却する冷却水の流れを制御手段が制御し、前記理論移動熱量比Ｑｎ／Ｑｂにしたがって、前記制御手段が前記ノズル部形成部と前記胴部形成部の冷却水の温度及び／又は水量を調整することが好ましい。
上記圧縮成形方法は、前記測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’が、０．２７８＜Ｑｎ’／Ｑｂ’＜２．４６４の範囲外の時に前記流量調整工程によって、冷却水の流量Ｖｎ，Ｖｂを調整することができる。
上記圧縮成形方法は、前記測定熱移動量Ｑｎ’及び前記測定熱移動量Ｑｂ’が、１＜Ｑｎ’／Ｑｂ’を満たすことが好ましい。
上記圧縮成形方法は、前記プリフォームのノズル部の最高到達表面温度Ｈｎ及びプリフォームの胴部の最高到達表面温度Ｈｂが、Ｈｂ−Ｈｎ≧２０を満たすことが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の圧縮成形装置及び圧縮成形方法によると、プリフォームの成形にあたって、ノズル部を積極的に冷却し、胴部の冷却を抑えることによって、プリフォーム成形後のブロー成形時に、ノズル部の変形を防止でき、胴部はブロー成形時に加熱装置を不要にしたり、若しくは加熱量を軽減できる。よって、プリフォームの不良率が減少し、加熱装置の設備の省略、若しくは縮小化を図ることができ、設備費を軽減できる。
測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’を監視することによって、理論移動熱量比Ｑｎ／Ｑｂからプリフォームの成形の良否を判定することができ、ブロー成形後の加熱の必要性を判断できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態による圧縮成形金型を設備する圧縮成形システムの概略平面図である。
【図２】図１の圧縮成形システムの圧縮成形装置とその周辺に配置された装置の概略平面図である。
【図３】本実施形態で成形されるプリフォームの断面図である。
【図４】本発明の実施形態による圧縮成形金型の閉じ状態におけるの断面図である。
【図５】図４の圧縮成形金型の開状態における断面図である。
【図６】図４の圧縮成形金型の冷却流路を説明するための断面図である。
【図７】図６の圧縮成形金型に冷却水を圧送する冷却システムの概略図である。
【図８】Ａはキャビティ金型に溶融樹脂を供給している状態の断面図、Ｂはスライドインサート金型が閉じ、コア金型が下降している状態の断面図、Ｃは圧縮成形金型の圧縮成形前の成形状態を示す断面図、Ｄは圧縮成形金型の圧縮成形後の成形状態を示す断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態による圧縮成形金型の熱移動量比を監視するためのフローズである。
【図１０】金型の冷却水の温度変化と成形時間との関係から移動熱量を導くための図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態による圧縮成形金型の熱移動量比を監視するためのフローズである。
【図１２】本発明の第４の実施形態による圧縮成形金型の閉じ状態におけるの断面図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態による圧縮成形金型の閉じ状態におけるの断面図である。
【図１４】本発明の第６の実施形態による圧縮成形金型の閉じ状態におけるの断面図である。
【図１５】本発明の第７の実施形態による圧縮成形金型の閉じ状態におけるの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例によるプリフォームの圧縮成形金型及びブロー成形容器の製造方法について図面を参照しながら説明する。
図１及び図２を参照にして、樹脂供給装置１はシリンダ状の溶融樹脂の押出機２とカッタホイール８を設けている。押出機２は、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂素材を加熱溶融及び混練して、溶融樹脂を安定に搬送するため内部のギヤポンプに搬送する。ギヤポンプは、導管を介して下向きのノズル（図示せず）が設けられている押出ノズル４に接続され、押出ノズル４はそのノズル下端部に押出開口を形成し、溶融樹脂は押出開口から略円柱形状に形成されて連続的に下方に押し出されて、カッタホイール８に供給される。カッタホイール８には、回転ターレット９に設けられたカッタで溶融樹脂が切断され、カッタホイールには、その切断された溶融樹脂（ドロップ）を把持する把持部材９ａ（図８のＡも参照）が設けられている。
【００１０】
カッタホイール８の下流側には、圧縮成形装置３１とブロー成形機５２が配設され、圧縮成形装置３１には、回転支持体３２及び回転支持体３２に配設された複数個の圧縮成形金型３３が備えられている。回転支持体３２は、図２に示す場合では、カッタホイール８と反対方向の反時計方向に回転駆動させられる。圧縮成形金型３３は、回転支持体３２の周方向に等間隔をおいて複数個配設されている。
カッタホイール８は、溶融樹脂把持部材の回転軌道と圧縮成形金型３３のキャビティ金型３４の回転軌道の接線が同方向に接し（図１）、それらの周速が一致するようにしている。それらの回転軌道の位置または区間では、溶融樹脂の把持部材９ａ（図８のＡ）がキャビティ金型３４の直上方に位置するように同調回転される。この際、溶融樹脂は把持部材９ａから解放されてキャビティ金型３４に投下される。
【００１１】
次に、プリフォームの圧縮成形金型とこの圧縮成形金型で成形されるプリフォームについて、詳細に説明する。
先ず、図３に示すプリフォーム５から説明する。
図に示すように、プリフォーム５は、上部から下部に向かって、ノズル部５ａ、胴部５ｂ及び底部５ｃを備えている。ノズル部５ａには、容器の成形時に飲料などの注入・注出口となる開口５ｄ、キャップの雌ネジが螺着する雄ネジ部５ｅ、該雄ネジ部５ｅの下部に配置される環状のカブラ部５ｆ、及びネックリング部５ｇとからなる。プリフォーム５の胴部５ｂは、ネックリング部５ｇの下方に形成される。
【００１２】
なお、ノズル部５ａの上端は、図３に示すように角隅がシャープエッジになっている場合でもよいし、多少、角落としのため面取りが行われるか、若しくは、丸められていてもよい。多少の角落しがされている場合、プリフォームのノズル部の肉厚ｄｎを決めるのにあたり、図３に示すように、ノズル部５ａ外径部上端を形成する金型内径Ｄｎｏ（プリフォーム製品の外径ｄｎｏに対応する径）と内径部上端を形成する金型外径Ｄｎｉ（プリフォーム製品での内径ｄｎｉに対応する径）を決め、ｄｎ＝（Ｄｎｏ−Ｄｎｉ）／２とする。なお、内外径部の上端での外径または内径の検査測定が困難な場合は、内外径部の上端近傍で、内外径部の上端と径の値が大きく変わらず検査測定しやすい箇所、例えばノズル部５ａの天面から０．７ｍｍ下若しくは２．５ｍｍ下など、検査しやすい箇所の寸法を決めてｄｎを設定・製作してもよい。また、ノズル部の平均径ＤｎはＤｎ＝（Ｄｎｏ＋Ｄｎｉ）／２とする。
更に、プリフォームの胴部の肉厚ｄｂおよび平均径Ｄｂはプリフォーム胴部長さＬｂの中間位置における金型外径Ｄｂｏ、金型内径Ｄｂｉよりｄｂ＝（Ｄｂｏ−Ｄｂｉ）／２、Ｄｂ＝（Ｄｂｏ＋Ｄｂｉ）／２とする。
【００１３】
図４は、上述した圧縮成形金型３３の断面図であり、以下圧縮成形金型３３について詳細に説明する。
圧縮成形金型３３は、雌型であるキャビティ金型３４、雄型であるコア金型３５、左右に分離する分割型であるスライドインサート金型３６及び溶融樹脂が供給されるキャビティ金型３４の外周囲に配設されるガイドリング３７を備えている。そして、上下方向における上方にコア金型３５が配設され、コア金型３５の下部にスライドインサート金型３６が配設され、これらの下部にキャビティ金型３４が配設される。
キャビティ金型３４は、ほぼ円柱形状であって、中央部内側上部に円形の開口３４ａを有する成形孔３８を形成し、成形孔３８は開口３４ａからほぼ直下方に延びるようにして形成されている。成形孔３８の内周面はプリフォームの外周面を形成する。なお、キャビティ金型３４の成形孔３８は、コア金型３５及びスライドインサート金型３６との型締め時に成形孔３８はプリフォーム形状になるが、説明の便宜上、成形時においても、同一の符号を付して成形孔３８とする。
【００１４】
コア金型３５は上部に支持部３５ａを設け、支持部３５ａの下面には、該下面の中央から下方に延びる略円柱形状のコア本体３５ｂが設けられている。このコア本体３５ｂの外周面は、プリフォームの内面を形成する。また、支持部３５ａの下面には、コア本体３５ｂと同心円上に配置されている環状凹部３５ｃが上向きに窪むようにして形成されている。
スライドインサート金型３６は左右に２分割され、垂直面に対して対称の半円環であり、両者が一体となって環状になる。このように、スライドインサート金型３６は、分割型が組み付けられた状態で中央を上下に貫通するノズル形成孔３６ａが形成されている。ノズル形成孔３６ａはプリフォーム５のノズル部（口部）５ａの外周面及びノズル部５ａの上側一部を形成し、雄ネジ５ｅやカブラ部５ｆ，ネックリング部５ｇなどを形成するノズル形成部となる。
【００１５】
円筒状のガイドリング３７は、キャビティ金型３４の外周面３４ｅに配置され、その外周面３４ｅを上下方向へ摺動することができる。ガイドリング３７の上端部には、上方に向かって半径方向外側に拡径するテーパ状の内円錐台面３７ａを形成している。プリフォーム圧縮成形金型３３の型締め時では、内円錐台面３７ａが、スライドインサート金型３６の外円錐台面３６ｃを若干摺動した後、当接する初期嵌合部３７ａ，３６ｃを形成する。
図４に示すように、プリフォームの圧縮成形金型３３の型締め時では、プリフォーム５と同じ空間が形成され、コア本体３５ｂとスライドインサート金型３６との間には、プリフォーム５の口部上部肉厚ｄｎ（図３）と同じ大きさの隙間が形成され、コア本体３５ｂとキャビティ金型３４との間には、ネックリング部５ｇの下部において胴部５ｂと同じ肉厚ｄｂ（図３）の隙間が形成される。圧縮成形金型３３においてｄｎおよびｄｂは、樹脂の熱収縮率等を考慮して適宜、プリフォームの肉厚よりも僅かに大きい値に設定する。
【００１６】
本実施形態では、図７に示すように、圧縮成形金型３３にノズル部５ａ及び胴部５ｂを冷却する冷却装置４０が配設されている。
冷却装置４０は、プリフォームのノズル形成部を冷却するノズル部冷却系統４０ａ、胴部形成部を冷却する胴部冷却系統４０ｂ、及びコア金型３５を冷却するコア部冷却系統４０ｃの３系統に分かれている。
ノズル部冷却系統４０ａは、冷却水をスライドインサート金型３６に送るための冷却管４８ａ（図６）とポンプ４２ａ、冷却水の流量を変えて冷却水の温度調整をする流量制御弁４３ａ、スライドインサート金型３６の入口側と出口側の温度を測定するための熱電対４４ａ，４５ａを備えている。
スライドインサート金型３６の内部には、左右の金型を併せて一対の冷却管４８ａ（図６）がノズル形成部の外周囲を取り囲むようにして配設されている。ポンプ４２ａによって圧送される冷却水は、配管５５ａを通り制御部３９を介して流量制御弁４３ａによって流量調整がされ、熱電対４４ａによってスライドインサート金型３６の供給口４６ａ側の温度を測定した後、冷却水はスライドインサート金型３６を冷却し、排水口４７ａ側にて熱電対４５ａによって冷却水の温度と温度変化に関する時刻を測定し、熱が加えられた冷却水は熱交換機４１によって冷却される。
【００１７】
胴部冷却系統４０ｂも同様に、冷却水をキャビティ金型３４に送るための冷却管４８ｂとポンプ４２ｂ、冷却水の流量を制御して冷却水の温度調整をする流量制御弁４３ｂ、スライドインサート金型３６の入口側と出口側の温度を測定するための熱電対４４ｂ，４５ｂを備えている。
キャビティ金型３４の内部には、コイル形状の冷却管４８ｂ（図６）がノズル形成部の周囲を取り囲むようにして配設されている。ポンプ４２ｂによって圧送される冷却水は、配管５５ｂを通り、制御部３９を介して流量制御弁４３ｂによって流量調整がされ、熱電対４４ｂによってキャビティ金型３４の供給口４６ｂ側の温度を測定した後、冷却水はキャビティ金型３４を冷却し、排水口４７ｂ側にて熱電対４５ｂによって冷却水の温度と温度変化に関する時刻を測定し、熱が加えられた冷却水は熱交換機４１によって冷却される。
【００１８】
コア冷却系統４０ｃも同様に、冷却水をコア金型３５に送るための冷却管４８ｃとポンプ４２ｃ、冷却水の流量を制御して冷却水の温度調整をする流量制御弁４３ｃ、コア金型３５の入口側と出口側の温度を測定するための熱電対４４ｃ，４５ｃを備えている。
コア金型３５の内部には、冷却管４８ｃがノズル形成部の周囲を取り囲むようにして配設されている。ポンプ４２ｃによって圧送される冷却水は、配管５５ｃを通り制御部３９を介して流量制御弁４３ｃによって流量調整がされ、熱電対４４ｃによってコア金型３５の供給口４６ｃ側の温度を測定した後、冷却水はキャビティ金型３４を冷却し、排水口４７ｃ側にて熱電対４５ｃによって冷却水の温度と温度変化に関する時刻を測定し、熱が加えられた冷却水は熱交換機４１によって冷却される。
なお、ノズル部冷却系統４０ａ、胴部冷却系統４０ｂ及びコア冷却系統４０ｃの冷却について、金型の冷却方法として冷却水の冷却温度を一定にして冷却水量の増減によって調整するようにしたが、冷却水の流量を一定にして、水温を変化させることによって、ノズル部冷却系統４０ａ、胴部冷却系統４０ｂ及びコア冷却系統４０ｃの温度を調整するようにしてもよいし、さらには両者を併用して温度調整してもよい。
冷却水の流量を一定にして、水温を変化させるには、図７において、熱交換機４１の冷却性能を調整したり、ノズル部冷却系統４０ａ、胴部冷却系統４０ｂ及びコア冷却系統４０ｃの各管路に対応するよう連結した各管路６９ａ〜６９ｃ（想像線で示す）に温度調整用の冷水又は温水を引き込むようにしてもよい。
【００１９】
図６に示すように、コア金型３５は上部に支持部３５ａを設け、支持部３５ａの下面には、該下面の中央から下方に延びる略円柱形状のコア本体３５ｂが設けられている。コア金型３５には、内部に冷却水の流路４８ｃが設けられ、流路４８ｃは支持部３５ａの上部に設けられた冷却水の供給口４６aに一端が連通され、他端が支持部３５ａの周側部に設けられた排水口４７aに連通されている。
流路４８ｃは上方の供給口４６aから、コア本体３５ｂの中心部を通る中央流路６４ａの下端部まで延び、下端部から中央流路６４ａの周りに同心円上に配置されている外周流路６５ａが形成されている。
中央流路６４ａと外周流路６５ａはコア本体３５ｂの下端部で連通し、外周流路６５ａはコア本体３５ｂの下端側から上方の支持部３５ａまで延び、排水口４７aに連通している。そして、外周流路６５ａはプリフォーム５のネックリング５ｇが形成される部分より下方は流路が狭く形成され、ネックリング５が形成される部分よりも上方は、流路の幅が広くなるように形成されている。プリフォーム５が形成されるネックリング５ｇの高さよりもやや高い位置には、中央流路６４ａと外周流路６５ａとを連通するバイパス流路６６ａが形成されている。バイパス流路６６ａは外周流路６５ａの流路が広い部分に形成されている。
本実施形態では、このように、キャビティ金型３４、コア金型３５及びスライドインサート金型３６に別々の冷却機能を持たせている。
なお、説明は省略するが、コア金型３５及びスライドインサート金型３６には、これらを上下動させる移動手段、スライドインサート金型３６にはこれを左右に開閉するスライド機構を備えている。
【００２０】
圧縮成形装置３１の下流側には、回転式のプリフォームの取り出し機構５０（図１）が配設され、プリフォーム５を圧縮成形装置３１から、ブロー成形機５２に移送する。ブロー成形機５２は、プリフォームを高圧空気で延伸してＰＥＴボトルを成形する。必要であれば、ブロー成形機５２に赤外線ヒータなどの加熱設備を配設する。
ブロー成形機５２の後流側にはＰＥＴボトルの取出機５３が設けられ、ブロー成形機５２から取り出したＰＥＴボトルを充填機側へ移送する。
【００２１】
次に、プリフォームの圧縮成形金型３３によるプリフォームの成形手順について説明する。
図３、図６、図８のＡを参照にして、キャビティ金型３４は回転支持体３２によって円軌道を移動する。一方、カッタホイール８に設けられている溶融樹脂１０を把持する把持部材９ａが、キャビティ金型３４とは別途の円軌道上を回転する。なお、図８のＡは、圧縮成形装置３１の複数ある圧縮成形金型３３の１つを示している。初期状態ではキャビティ金型３４、スライドインサート金型３６及びコア金型３５は上下に離間して配置されている。把持部材９ａとキャビティ金型３４の円軌道は上下方向に１接点（接線）を共通にして、キャビティ金型３４の成形孔３８の底部に溶融樹脂１０を供給するように構成されている。
【００２２】
把持部材９ａは、溶融樹脂１０をキャビティ金型３４に供給すると、キャビティ金型３４の軌道から離れ、図８のＢに示すように、コア金型３５及びスライドインサート金型３６が下降する。次に、左右に開状態であるスライドインサート金型３６をコア金型３５方向に向けて前進させて、スライドインサート金型３６を閉じて環状にする。コア金型３５のコア本体３５ｂが、ノズル形成孔３６ａを貫通した状態となる。
図８のＣに示すように、さらにコア金型３５が下降すると、コア本体３５ｂの先端部が成形孔３８内に進入し、スライドインサート金型３６がガイドリング３７に当接する。すなわち、スライドインサート金型３６の下側外周部にある外側凸部３６ｄの外円錐台面３６ｃが、ガイドリング３７の上側内周面の内円錐台面３７ａに一時的に当接後、これらの面が互いに嵌合して摺動し、ガイドリング３７とスライドインサート金型３６とが芯出しされた状態で当接する。また、スライドインサート金型３６は、上部で環状突部３６ｂが環状凹部３５ｃと嵌合・当接して嵌合部３５ｃ，３６ｂを形成する。スライドインサート金型３６の下部では外側凸部３６ｄがガイドリング３７に嵌合・当接する。
【００２３】
図８のＣの状態から、さらにコア金型３５が下降すると、コア本体３５ｂが溶融樹脂１０を圧縮し始める。そして、コア金型３５が最下端位置に下降すると、図６に示すように、キャビティ金型３４、コア金型３５及びスライドインサート金型３６によって、溶融樹脂１０がプリフォーム形状の隙間が形成され、溶融樹脂１０がその隙間を充填し、型締めがなされる。
圧縮成形金型３３によって圧縮成形が実施されると、スライドインサート金型３６を通る冷却水は、供給口４６ａ（図７）から冷却管４８ａを通って、スライドインサート金型３６を冷却することによって、溶融樹脂のノズル形成部を間接的に冷却してから排水口４７ａ（図７）へ流れ、ノズル部冷却系統４０ａを循環する。
キャビティ金型３４を通る冷却水は、供給口４６ｂから冷却管４８ｂを通って、キャビティ金型３４を冷却することによって、溶融樹脂の胴部形成部を間接的に冷却してから排水口４７ｂへ流れ、胴部冷却系統４０ｂを循環する。
【００２４】
コア金型３５において流路４８ｃを通る冷却水は、供給口４６ｃ（図７）から中央流路６４ａの下端を通って、外周流路６５ａへ抜ける経路と、中央流路６４ａからバイパス６６ａを通って、外周流路６５ａを抜け排水口４７ｃ（図７）へ抜ける経路を流通する。外周流路６５ａの下端側は流路が狭くなっており、バイパス流路６６ａが流路途上にあるため、冷却水の一部はバイパス６６ａから外周流路６５ａから排水口６３へ流れる。
このように、本実施形態では、外周流路６５ａのコア本体３５ｂに位置する流路が狭くなっており、併せてバイパス流路６６ａが形成されているので、プリフォーム５の胴部５ｂを形成する部分の冷却水の流量よりもノズル部５ａを形成する部分の方が温度の低い冷却水が流れる。すなわち、冷却水の温度は下流側へ流れるほど高くなるが、バイパス流路６６ａによって、ショートカットされた分だけ温度が低い冷却水が流れるので、ノズル部５ａを冷却させることができる。
【００２５】
このように、キャビティ金型３４、コア金型３５、スライドインサート金型３６は、冷却水の循環により冷却されているので、型締め時には、図６に示す状態で溶融樹脂１０も冷却されていき、型締め時間が長ければ、ノズル部５ａの表面温度が低くなる。
溶融樹脂１０が冷却されて成形金型からの取り出し温度に達すると、圧縮成形金型３３の開動作後は、コア金型３５とスライドインサート金型３６が共に上昇する。プリフォーム５は、ノズル形成部がコア金型３５とスライドインサート金型３６によって挟まれているので、コア本体３５ｂと共に上昇する。
次いで、図８のＤに示すように、コア金型３５とスライドインサート金型３６との離型が行われ、コア本体３５ｂからプリフォーム５が引き抜かれる。そして、スライドインサート金型３６が左右に開かれて、プリフォーム５がスライドインサート金型３６から取り除かれる。
プリフォーム５は、圧縮成形金型３３から離型すると、プリフォーム５の内部温度が高温であるので、内部から外側へ熱が伝わって表面温度は上昇し、プリフォーム表面の温度が最高値に到達した時点でほぼ肉厚方向の温度が均一化される。
【００２６】
図１に示すように、圧縮成形装置３１の回転方向の下流側には、成形されたプリフォーム５を取り出す取り出し機構５０を配設し、スライドインサート金型３６から取り除かれたプリフォーム５は、取り出し機構５０によって下流側のブロー成形機に回転搬送される。この取り出し機構５０において、プリフォームの搬送中に温度が低い場合は、赤外線ヒータなどでプリフォーム５を加熱する必要があるが、本実施形態では胴部５ｂ及び底部５ｃの温度が高いので、赤外線ヒータによる加熱を省略、又は軽減することができる。
すなわち、圧縮成型金型３３より圧縮成形が終わったプリフォームが逐次連続して取り出されブロー成形機５２に投入されるため、ブロー成形機５２の成形速度が圧縮成形金型３３の成形速度以上であれば、圧縮成形されたプリフォームはブロー成形までの待機時間がなく、すぐさまブロー成形が可能となる。取り出し機構５０からブロー成形機に搬送されたプリフォーム５はブロー成形金型にセットされ、高圧空気が注入され縦、横方向に延伸して容器に成形される。なお、圧縮成形装置３１、取り出し機構５０およびブロー成形機５２を歯車等により機械的に連結させるか、若しくはサーボモータにより電気的に同期させ、圧縮成形されたプリフォームがブロー成形までの時間を一定とすると、ブロー成形直前の個々のプリフォーム温度のばらつきを抑えることができるので、安定したブロー成形が可能となる。
【００２７】
ところで、圧縮成形終了後の雄型（コア金型）からのプリフォームの取り出しやブロー成形における圧縮エアーのシール（ノズルシール）の際にプリフォーム５のノズル部５ａの変形を防止する観点からノズル部５ａの温度は約６０℃以下と低い方が好ましく、一方、ブロー成形するためには、胴部５ｂの温度が低いと近赤外などの赤外線ヒータや熱風、輻射熱などで熱を加える必要がある。胴部５ｂ及び底部５ｃのブロー成形を行うための表面温度条件は、例えばガラス転移温度が約７８℃のＰＥＴ樹脂の場合、好適な表面温度の下限はプリフォームのガラス転移温度を越えた８０℃であり、上限はブロー成形時に白化または偏肉を防ぎ、安定した成形性を得るため１２０℃に制約され、この温度範囲内でプリフォームの胴部５ｂに温度分布をつけてブロー成形することで、成形後のボトルの肉厚分布を調整すると、経済的なプリフォームの成形ができる。
【００２８】
そこで、本実施形態では、好適な圧縮成形ができるように、圧縮成形金型３３の型締め時から開時までの、溶融樹脂とキャビティ金型３４、及び溶融樹脂とスライドインサート金型３６の熱移動を監視する監視システムを設けるようにした。
以下、監視システムについて、実施例を含めて説明する。
まず、本実施形態では、同一の圧縮成形金型における圧縮成形時におけるプリフォーム５のノズル部５ａからスライドインサート金型３６への熱の移動量Ｑｎ（Ｊ／ｍ２／ｋ）と胴部５ｂからキャビティ金型への熱移動量Ｑｂ（Ｊ／ｍ２／ｋ）を求め、熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂから好適な圧縮成形のできる範囲があるか否か試験をしてみた。
【００２９】
［実施例１］
表１に示すように、プリフォーム５（図３参照）のノズル部５ａの最高到達表面温度Ｈｎを３０℃、４０℃、５０℃及び６０℃のいずれかになるように、圧縮成形金型でプリフォームを形成し、プリフォームの胴部５ｂの最高到達表面温度Ｈｂを８０℃、１００℃、１２０℃のいずれかになるように圧縮成形金型でプリフォームを形成するようにし、以下に示す表１のａ〜ｌの１２種類の組み合わせで示すＨｎ，Ｈｂの最高到達表面温度でプリフォームを成形するよう試みた。これらの１２種類の組み合わせは、いずれもプリフォームのノズル部が胴部よりも温度が低く、ブロー成形時にノズル部５ａの変形が起こりにくく、好適に胴部５ｂをブロー成形できる条件であり、Ｈｂ−Ｈｎ≧２０として、少なくともノズル部５ａが胴部５よりも２０℃温度が低くなるような組み合わせである。
【００３０】
【表１】
また、以下の表２に示すように、プリフォームのノズル部５ａの肉厚ｄｎを１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍとし、胴部５ｂの肉厚ｄｂを２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍとしたものの組み合わせで、プリフォーム５を成形するようにし、ｍ〜ｕの９種類の組み合わせで示す肉厚ｄｎ、ｄｂの条件でプリフォームを成形するように準備した。
したがって、表１と表２を組み合わせると、１０８（１２×９）種類の組み合わせで行うようにした。なお、肉厚ｄｎとｄｂは、胴部５ｂよりもノズル５ａが冷却しやすい条件として、ｄｎ≦ｄｂであるものを選択している。
【００３１】
【表２】
そして、表３の欄に示すように、溶融樹脂の温度が２６０℃、２７０℃及び２８０℃の温度で圧縮成形して試験データをサンプリングした。したがって、表１、表２及び表３の各組み合わせの総当りによって、３２４（１２×９×３）種類の組み合わせた条件で理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂの試験を実施した。
【００３２】
【表３】
理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂの求め方は以下の式で導くことができる。
理論移動熱量比Ｑｎ／Ｑｂ＝［（Ｔ０−Ｈｎ）×ｄｎ］／［（Ｔ０−Ｈｂ）×ｄｂ］
なお、この理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂでは、樹脂比熱、金型への熱伝達率などはＱｎ／Ｑｂでキャンセルされる。
その試験の結果を表４に示す。
【００３３】
【表４】
表４に示すように、溶融樹脂が２８０℃では理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂが、０．２７５＜Ｑｎ／Ｑｂ＜２．３４４の範囲に収まり、２７０℃では０．２７６＜Ｑｎ／Ｑｂ＜２．４００の範囲に収まり、２６０℃では０．２７８＜Ｑｎ／Ｑｂ＜２．４６４の範囲に収まることが確認できた。したがって、溶融樹脂が２６０℃〜２８０℃の範囲内では、理論熱移動量比がＱｎ／Ｑｂが０．２７５から２．４６４の範囲内であれば、プリフォーム５のノズル部の温度を６０°以下と低く、胴部５ｂの温度を８０℃以上と、好適に温度差を付与することができる。
したがって、理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂをモニタリングすることによって、好適なブロー成形ができるようになる。
この実施例１の試験結果により、好適な理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂの範囲は、ｄｎが１〜３ｍｍの範囲内で、ｄｂが２〜４ｍｍの範囲内（かつｄｎ≦ｄｂ）で、溶融樹脂の温度が２６０℃〜２８０℃の範囲内にて、０．２７８＜Ｑｎ／Ｑｂ＜２．４６４の範囲に収まることが確認できた。
【００３４】
以下、この実施例１の結果を用い、熱移動量比をその範囲内とするための圧縮成形金型の制御について説明する。
図９のフロー図に示すように、図７に示す流量計４９ａ，４９ｂによってキャビティ金型３４及びスライドインサート金型３６に流れる冷却水の流量Ｖｎ（ステップ１０１），Ｖｂ（ステップ１０６）を時間の経過とともに計測する、次いで、プリフォームのノズル部５ａと胴部５ｂの最高到達温度Ｈｎ（ステップ１０７），Ｈｂ（ステップ１０２）を計測する。計測は、放射温度計を使用して表面温度を計測する。詳しくは、サーモグラフィにより面情報として計測後、ネックリング部５ｇと胴部５ｂの最高/最低温度を示す部位を特定、あるいは、ネックリング部ビード下部、胴部ネックリング下部１０〜１５ｍｍ、胴部中央、底部をＩＲセンサ（点情報）により計測している。
【００３５】
ステップ１０３では、最高到達温度Ｈｎが６０℃を超えている場合、冷却水量を増やすように制御部によって、流量制御弁４３ａ（図７）を調整して、スライドインサート金型３６の温度を下げる。同様に、ステップ１０８及び１０９では、胴部５ｂの最高到達温度Ｈｂが８０℃より低い場合、冷却水量を減らすよう流量制御弁４３ｂ（図７）を調整して、スライドインサート金型３６の温度を上げる。一方、最高到達温度Ｈｂが１２０℃を超えている場合、冷却水量を増やすように流量制御弁４３ｂを調整して、スライドインサート金型３６の温度を下げる。
ステップ１０４に示すように、スライドインサート金型３６では、熱電対４４ａ，４５ａによって、各々圧縮成形時の型締め時から開時までの冷却水の入口水温Ｔｎ１（ｔ）と出口水温Ｔｎ２（ｔ）を時間毎に計測する。そして、ステップ１０５では、ノズル部からスライドインサート金型へ伝わる熱の移動量としての測定移動熱量Ｑｎ’を積分式を用いて制御部によって計算する（図１０参照）。ステップ１０５中のＬｎは、プリフォーム５のノズル部５ａの長さである。ここで、図１０は成形中の冷却水の金型入口水温と出口水温の温度差を示し、網部の面積が金型からの熱移動量Ｑを示す。
【００３６】
同時に、ステップ１１０に示すように、キャビティ金型３４では、熱電対４４ｂ，４５ｂによって、各々圧縮成形時の型締め時から開時までの冷却水の入口水温Ｔｂ１（ｔ）と出口水温Ｔｂ２（ｔ）を時間ごとに計測する。そして、ステップ１１１では、胴部からスライドインサート金型へ伝わる熱の移動量としての測定移動熱量Ｑｂ’を積分式を用いて制御部によって計算する。ステップ１１１中のＬｂは、プリフォーム５の胴部５ｂの長さである。
ステップ１１２では、圧縮成形作業又は測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’の監視作業を終了するか判断する。通常では、作業は継続するので、ステップ１１３に進み、測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’を制御部によって演算し、測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’が０．２７８〜２．４６４の範囲に含まれているか判定する。それらの範囲内であれば、ブロー成形に好適なプリフォーム５が成形されているので、ステップ１１４に進み、計測開始に戻り監視を継続する。
【００３７】
ステップ１１３で示す範囲内に含まれていない場合は、成形不可としてステップ１１５に進み、例えば、ステップ１１５では、何らかの警告で成形不可、若しくはブロー成形時における胴部５ｂの加熱を多くするなどの状況に見合った処理を行う。
詳しくは、胴部５が下限値を若干下回る表面温度（７０℃程度）であればプリフォームの肉厚内部寄りの温度は表面より高いので、加熱なしでもブロー成形が可能な場合もあり、プリフォームに温度分布をつける必要があれば該当部分を赤外線ヒータ等の加熱装置により短時間で加熱することにより、多大な加熱装置を用いないでもブロー成形が可能となる。また、プリフォームが上限値を超える表面温度（例えば１３０℃程度）の場合や、下げ方向でプリフォームに温度分布を付ける場合、圧縮成形からブロー成形までの間にプリフォーム表面の該当部分を僅かに空冷することにより良好なブロー成形性が得られる。
【００３８】
従来では、圧縮成形において型締め時間が長いとプリフォームの冷却時間が長くなり、ノズル部５ａの変形のおそれは少なくなるが、ブロー成形に必要な温度にプリフォームを加熱する必要が生じる。型締め時間が短いと、ブロー成形に必要な温度には達するが、ノズル部５ａの変形が生じる。したがって、ノズル部５ａの冷却と、胴部５ｂをブロー成形するための温度を同時に制御するのが困難であり、ノズル部５ａの変形を防止するためノズル部５ａの温度を低く調整すると、胴部５ｂの温度も低くなり、加熱装置などの多大な付帯設備を必要とした。
本実施形態では、測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’を監視することによって、プリフォームの圧縮成形時にノズル部５ａと、胴部５ｂに温度差を付与し、ノズル部５ａは速く冷却し、胴部５ｂ及び底部５ｃの温度が高く維持される。したがって、赤外線ヒータなどの加熱装置の使用を軽減、さらには不要にすることができる。
【００３９】
次に、本発明の第２の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本実施形態では、上記第１の実施形態に対して監視システムのみが異なるので、図１１に示す監視システムの手順のみについて説明する。
図１１のフロー図に示すように、図７に示す流量計４９ａ，４９ｂによってキャビティ金型３４及びスライドインサート金型３６に流れる冷却水の流量Ｖｎ（ステップ２０１），Ｖｂ（ステップ２０７）を時間の経過とともに計測する、次いで、プリフォームのノズル部５ａと胴部５ｂの最高到達温度Ｈｎ（ステップ２０２），Ｈｂ（ステップ２０８）を計測する。計測は、上記第１の実施形態と同様に、放射温度計を使用して表面温度を計測する。
【００４０】
ステップ２０９及び２１０では、胴部５ｂの最高到達表面温度Ｈｂが８０℃より低い場合、冷却水量を減らすよう流量制御弁４３ｂ（図７）を調整して、スライドインサート金型３６の温度を上げる。一方、最高到達表面温度Ｈｂが１２０℃を超えている場合、冷却水量を増やすように流量制御弁４３ｂを調整して、スライドインサート金型３６の温度を下げる。
次いで、ステップ２０３に示すように、スライドインサート金型３６では、熱電対４４ａ，４５ａ（図７）によって、各々圧縮成形時の型締め時から開時までの冷却水の入口水温Ｔｎ１（ｔ）と出口水温Ｔｎ２（ｔ）を、時間の経過とともに計測する。そして、ステップ２０４では、測定移動熱量Ｑｎ’を積分式を用いて制御部によって計算する。ステップ２０４中のＬｎは、プリフォーム５のノズル部５ａの長さである。
同時にステップ２１１に示すように、キャビティ金型３４では、熱電対４４ｂ，４５ｂによって、各々圧縮成形時の型締め時から開時までの冷却水の入口水温Ｔｂ１（ｔ）と出口水温Ｔｂ２（ｔ）を時間の経過とともに計測する。そして、ステップ２１１では、測定移動熱量Ｑｂ’を積分式を用いて制御部によって計算する。ステップ２１１中のＬｎは、プリフォーム５の胴部５ｂの長さである。このステップ２１２では、測定移動熱量Ｑｂ’をステップ２０５に出力する。
【００４１】
一方、ステップ２０５では、移動熱量Ｑｂ’の値が入力されると、測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’が０．２７８より小さければ、制御部が冷却水の流量を所定量増加し、ステップ２０１の冷却水の流量を測定し、制御部で監視する。
ステップ２０６では、測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’が２．４６４より大きければ、制御部３９が冷却水の流量を所定量減少し、ステップ２０１で冷却水の流量を測定し、制御部３９で監視する。ステップ２１３では、終了の指令がでるまでは、制御開始の初期位置に戻り、再度、フロー図にしたがって、測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’を監視する。このように、本実施形態では、胴部５ｂの温度を監視しながら、ノズル部の冷却条件を制御することができる。
【００４２】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
表５は、溶融樹脂の温度Ｔ０が２７０℃（表３のｔを選択）のとき、ノズル部の最高到達表面温度Ｈｎが５０℃、胴部の最高到達表面温度Ｈｂが１２０℃に設定（表１のｋを選択）したときに、表２のｍ〜ｕに示す条件のプリフォームを組み合わせて、圧縮成形したときの理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂを予め試験した値を示す。
【００４３】
【表５】
表５から、溶融樹脂の溶融温度Ｔ０が２７０℃、プリフォームのノズル部の表面温度最高到達を５０℃、胴部の最高到達表面温度Ｈｂを１２０℃に設定する場合に、ノズルの肉厚ｄｎを２ｍｍとし、胴部の肉厚ｄｂを３ｍｍに設定して、プリフォームを連続して形成するとする。
この場合、表５から理論熱移動量Ｑｎ／Ｑｂは０．９７８であることが分かっている。したがって、測定熱移動量Ｑｎ’／Ｑｂ’を測定し、値０．９７８であれば、プリフォームのノズル部５ａの表面温度最高到達及び胴部５ｂの最高到達表面温度Ｈｂを測定しなくても、ノズル部５ａの最高到達表面温度は５０℃であり、胴部５ｂの最高到達表面温度が１２０℃あることが分かる。
そこで、プリフォームの表面温度が分からなくても、溶融樹脂の温度Ｈｎ０を２７０℃に設定し、測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’をモニタリングすることによって、測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’が０．７７２になるように、制御部３９が冷却装置の設定をすれば、ノズル部５ａの温度を５０℃近傍とし、胴部５ｂの温度を高く１２０℃近傍として、ブロー成形時において加熱装置をほぼ必要としない好適なブロー成形ができるようになる。
このように、測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’と、生産するプリフォーム５との条件を組み合わせることによって、種々のモニタリングが可能になる。
【００４４】
次に、本発明の第４の実施形態による圧縮成形金型について図１２を参照にして説明する。
なお、本実施形態では上記第１の実施形態に対して圧縮成形金型３３のコア金型３５の流路部の構造のみが異なるので、キャビティ金型３４、コア金型３５及びスライドインサート金型３６については、上記第１の実施形態と同じ符号を付して説明する。また、キャビティ金型３４及びスライドインサート金型３６の冷却部の構造は、図中において省略する（以下の第５〜第７の実施形態も同じである）。
図１２に示すように、コア金型３５は上部に支持部３５ａを設け、支持部３５ａの下面には、該下面の中央から下方に延びる略円柱形状のコア本体３５ｂが設けられている。コア金型３５には、内部に冷却水の流路６１ｂが設けられ、流路６１ｂは支持部３５ａの上部に設けられた冷却水の供給口６２ｂに一端が連通され、他端が支持部３５ａの周側部に設けられた排水口６３ｂに連通されている。
【００４５】
流路６１ｂは上方の供給口６２ｂから、コア本体３５ｂの中心部を通る中央流路６４ｂの下端部まで延び、下端部から中央流路６４ｂの周りに同心円上に配置されている外周流路６５ｂが形成されている。
中央流路６４ｂと外周流路６５ｂはコア本体３５ｂの下端部で連通し、外周流路６５ｂはコア本体３５ｂの下端側から上方の支持部３５ａまで延び、排水口６３ｂに連通している。そして、外周流路６５ｂはプリフォーム５のネックリング５ｇが形成される部分より下方は流路が狭く形成され、ネックリング５ｇが形成される部分よりも上方は、流路の幅が広くなるように形成されている。
コア本体５ｂの外周流路６５ｂが狭くなっている部分には、断熱材６７が配設されている。
【００４６】
圧縮成形金型によって圧縮成形が実施されると、流路６１ｂを通る冷却水は、供給口６２ｂから中央流路６４ｂ、該中央流路６４ｂの下端から外周流路６５ｂ、さらに排水口６３ｂへと流出される。
コア本体３５ｂの胴部５ｂを形成する部分には、コア本体３５ｂにおいて流路が狭くなっており、併せて外周流路６５ａの周囲には断熱材６７が配設されているので、その部分では溶融樹脂と冷却水が熱交換される割合が小さい。溶融樹脂によって形成されるプリフォーム５は、ノズル部５ａを形成する部分の温度が比較的低く、胴部５ｂを形成する部分が比較的温度が高い。その結果、次工程におけるブロー成形工程では、ノズル部５ａが変形することなく、胴部５ｂの加熱手段を必要としない経済的な成形が可能になる。
その他の説明しない部分の圧縮成形装置の構成及び効果は、上記第１の実施形態と同じである。
【００４７】
次に、本発明の第５の実施形態による圧縮成形金型について図１３を参照にして説明する。
図１３に示すように、コア金型３５は上部に支持部３５ａを設け、支持部３５ａの下面には、該下面の中央から下方に延びる略円柱形状のコア本体３５ｂが設けられている。コア金型３５には、内部に冷却水の流路６１ｃが設けられ、流路６１ｃは支持部３５ａの上部に設けられた冷却水の供給口６２ｃに一端が連通され、他端が支持部３５ａの周側部に設けられた排水口６３ｃに連通されている。
【００４８】
流路６１ｃは上方の供給口６２ｃから、コア本体３５ｂの中心部を通る中央流路６４ｃの下端部まで延び、下端部から中央流路６４ｃの周りに同心円上に配置されている外周流路６５ｃが形成されている。
中央流路６４ｃと外周流路６５ｃはコア本体３５ｂの下端部で連通し、外周流路６５ｃはコア本体３５ｂの下端側から上方の支持部３５ａまで延び、排水口６３ｃに連通している。そして、コア本体３５ｂには、プリフォーム５のネックリング５ｇが形成される部分より下方は流路が狭く形成され、ネックリング５が形成される部分よりも上方は、流路の幅が広くなるように形成されている。また、コア本体３５ｂはほぼプリフォーム５が形成されるネックリング５ｇの高さ位置よりも上側では、外側流路６５ｃとコア本体３５ｂの外周面までの肉厚が薄く形成され、ネックリング５ｇの位置よりも下側では、外側流路６５ｃとコア本体３５ｂの外周面までの肉厚が厚く形成されている。
【００４９】
圧縮成形金型によって圧縮成形が実施されると、流路６１ｃを通る冷却水は、供給口６２ｃから中央流路６４ｃ、該中央流路６４ｃの下端から外周流路６５ｃ、さらに排水口６３ｃへと流出される。
コア本体３５ｂの胴部５ｂを形成する部分では、外周流路６５ｃの流路が狭くなっており、併せて外側流路６５ｃとコア本体３５ｂの外周面までの肉厚が厚く形成されているので、その部分では溶融樹脂と冷却水が熱交換される割合が小さい。したがって、溶融樹脂によって形成されるプリフォーム５は、ノズル部５ａを形成する部分の温度が比較的低く、胴部５ｂを形成する部分が比較的温度が高い。その結果、次工程におけるブロー成形工程では、ノズル部５ａが変形することなく、胴部５ｂの加熱手段を必要としない経済的な成形が可能になる。
その他の説明しない部分の圧縮成形装置の構成及び効果は、上記第１の実施形態と同じである。
【００５０】
次に、本発明の第６の実施形態による圧縮成形金型について、図１４を参照にして説明する。
図１４に示すように、コア金型３５は上部に支持部３５ａを設け、支持部３５ａの下面には、該下面の中央から下方に延びる略円柱形状のコア本体３５ｂが設けられている。コア金型３５の内部には、コイル状の冷却水の流路６１ｄが設けられ、流路６１ｄは支持部３５ａの外周面に設けられた冷却水の供給口６２ｄに一端が連通され、他端が排水口６３ｄに連通されている。
また、コア金型３５には支持部３５ａの上部にヒートパイプ６８ａの取付部６８ｄを設け、ヒートパイプ６８ａは、取付部６８ｄから先端を下方へ向けて垂下され、支持部３５ａからコア本体３５ｂの中心軸に沿って下端まで延びて配設されている。プリフォーム５のネックリング５ｂが配設される部位よりも上方に位置するヒートパイプ６８ａの周囲には、上述した流路６１ｄが配設されている。
【００５１】
圧縮成形金型によって圧縮成形が実施されると、冷却水は、供給口６２ｄから流路６１ｄを通って排水口６３ｄへ流れる。流路６１ｄは、プリフォーム５のネックリング５ｇよりも上のノズル部５ａの部分を流れるので、ヒートパイプ６８ａは上部側が冷却される。ヒートパイプ６８ａの下部では冷却水が流れていないので、上部からの冷却熱が伝導する分だけ冷却されるが、上部側よりも熱は高くなる。
その結果、溶融樹脂によって形成されるプリフォーム５は、ノズル部５ａを形成する部分の温度が比較的低く、胴部５ｂを形成する部分が比較的温度が高く、次工程におけるブロー成形工程では、ノズル部５ａが変形することなく、胴部５ｂの加熱手段を必要としない経済的なブロー成形が可能になる。
その他の説明しない部分の圧縮成形装置の構成及び効果は、上記実施形態と同じである。
【００５２】
次に、本発明の第７の実施形態による圧縮成形金型について図１５を参照にして説明する。
図１５に示すように、コア金型３５は上部に支持部３５ａを設け、支持部３５ａの下面には、該下面の中央から下方に延びる略円柱形状のコア本体３５ｂが設けられている。コア金型３５には、内部に冷却水の流路６１ｅが設けられ、流路６１ｅは支持部３５ａの上部に設けられた冷却水の供給口６２ｅに一端が連通され、他端が支持部３５ａの周側部に設けられた排水口６３ｅに連通されている。
【００５３】
流路６１ｅは上方の供給口６２ｅから、コア本体３５ｂの中心部を通る中央流路６４ｅの下端部まで延び、下端部から中央流路６４ｅの周りに同心円上に配置されている外周流路６５ｅが形成されている。
中央流路６４ｅと外周流路６５ｅはコア本体３５ｂの下端部で連通し、外周流路６５eは、コア本体３５ｂの下端側から上方の支持部３５ａまで延び、排水口６３ｅに連通している。本実施形態では、冷却水の第２の供給口６２ｆが形成され、外周流路６５ｅの外側に最外周流路６５ｆが形成されている。最外周流路６５ｆは、プリフォーム５のネックリング５ｇが形成される部分よりも上側に形成され、ネックリング５ｇが形成される部分で外周流路６５ｅに連通する。第２の供給口６２ｆに導入された冷却水は、最外周流路６４ｆから外周流路６５ｅに合流してから上方へ流れ、排水口６３ｅから排水される。
【００５４】
圧縮成形金型によって圧縮成形が実施されると、流路６１ｅを通る冷却水は、供給口６２ｅから中央流路６４ｅの下端を通って、外周流路６５ｅへ抜ける経路と、第２の供給口６２ｆを通って、外周流路６５ｅに流入し、排水口６３ｅへ抜ける経路がある。
冷却水の流量は、第２の流路６１ｆが設けられている分だけ、プリフォーム５のノズル部５ａが形成される部分の方が多く流れ、プリフォーム５の胴部５ｂを形成する部分の流量がノズル部５ａを形成する部分よりも冷却水の流量は多く流れる。加えて、冷却水の温度は下流側へ流れるほど高くなるが、第２の流路６１ｆに新たな温度の低い冷却水を合流させて、ノズル部５ａを胴部５ｂよりも冷却させることができる。
こうして、溶融樹脂によって形成されるプリフォーム５は、ノズル部５ａを形成する部分の温度が比較的低く、胴部５ｂを形成する部分が比較的温度が高く、次工程におけるブロー成形工程では、ノズル部５ａが変形することなく、胴部５ｂの加熱手段を必要としない経済的なブロー成形が可能になる。
その他の説明しない部分の圧縮成形装置の構成及び効果は、上記実施形態と同じである。
【００５５】
以上、本発明を実施形態に基づいて添付図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく、更に他の変形あるいは変更が可能である。
例えば上記実施形態では、測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’（及び／又は理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂ）について、スライドインサート金型３６とキャビティ金型３５によって求め、コア金型３５については考慮しなかったが、コア金型３５のノズル形成部と胴部形成部の冷却手段を分離し、コア金型３５を含めた熱移動量比測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’（及び／又は理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂ）を考慮してもよく、この場合はコア金型３５単独で測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’（及び／又は理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂ）を求めてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
５ プリフォーム
５ａ ノズル部
５ｂ 胴部
５ｇ ネックリング
３１ 圧縮成形装置
３４ キャビティ金型
３５ コア金型
３６ スライドインサート金型
３９ 制御部
４０ 冷却装置
４１ 熱交換機
４３ａ〜４３ｃ 流量制御弁
４４ａ〜４４ｃ，４５ａ〜４５ｃ 熱電対
４９ａ〜４９ｃ 流量計
４６ａ〜４６ｃ 供給口
４７ａ〜４７ｃ 排水口
４８ａ〜４８ｃ 流路
５２ ブロー成形機
Ｑｎ，Ｑｂ 理論熱移動量
Ｑｎ’，Ｑｂ’ 測定熱移動量
Ｑｎ／Ｑｂ 理論熱移動量比
Ｑｎ’／Ｑｂ’ 測定熱移動量比
【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂製ブロー成形容器を形成するためのノズル部、胴部及び底部を有するプリフォームを圧縮成形するためのプリフォーム圧縮成形金型を備えた圧縮成形装置であって、
圧縮成形以前の溶融樹脂温度を測定する手段と、
前記金型の前記ノズル部形成部の温度を測定する手段と、
前記金型の前記胴部形成部の温度を測定する手段と、を備え、
さらに、測定された温度から該ノズル部形成部と胴部形成部各々の、溶融樹脂からの移動熱量に関する比を求め、該移動熱量に関する比が所定の範囲内にあるよう温調制御する温調手段を備えたことを特徴とする圧縮成形装置。
【請求項２】
合成樹脂製ブロー成形容器を形成するためのノズル部、胴部及び底部を有するプリフォームを圧縮成形するためのキャビティ金型、スライドインサート金型及びコア金型を備えたプリフォーム圧縮成形金型を備えた圧縮成形装置において、
溶融樹脂の平均押出樹脂温度をＴ０、
プリフォームのノズル部の最高到達表面温度をＨｎ、
プリフォームの胴部の最高到達表面温度をＨｂ、
プリフォームのノズル部の肉厚をｄｎ、
プリフォームの胴部の肉厚をｄｂとし、
圧縮成形中のプリフォームのノズル部から金型が吸収する理論移動熱量をＱｎ、
圧縮成形中のプリフォームの胴部から金型が吸収する理論移動熱量をＱｂとしたとき、
理論移動熱量比Ｑｎ／Ｑｂを［（Ｔ０−Ｈｎ）×ｄｎ］／［（Ｔ０−Ｈｂ）×ｄｂ］として計算し、
ノズル部からスライドインサート金型へ伝わる熱の移動量としての測定熱移動量Ｑｎ’、胴部からスライドインサート金型へ伝わる熱の移動量としての測定熱移動量Ｑｂ’を求めるとともに、測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’を求め、
該測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’が、前記理論移動熱量比Ｑｎ／Ｑｂに基づいて得られる所定の望ましい範囲内にあるかを判定する制御手段を設けたことを特徴とする圧縮成形装置。
【請求項３】
合成樹脂製ブロー成形容器を形成するためのノズル部、胴部及び底部を有するプリフォームを圧縮成形するためのキャビティ金型、スライドインサート金型及びコア金型を備えたプリフォーム圧縮成形金型を備えた圧縮成形装置において、
圧縮成形時にキャビティ金型へ投入される際の溶融樹脂の温度Ｔ０、該溶融樹脂によって成形されるプリフォームのノズル部の肉厚ｄｎ、胴部の肉厚ｄｂ、圧縮成形後のプリフォームのノズル部の最高到達表面温度Ｈｎ及びプリフォームの胴部の最高到達表面温度Ｈｂを予め計測し、これらのデータから、圧縮成形時におけるプリフォームのノズル部からスライドインサート金型への理論熱移動量Ｑｎと胴部からキャビティ金型への理論熱移動量Ｑｂの理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂを計算してサンプリングし、該サンプリング結果から、前記理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂの各データ及び該データに基づいた所定の最小値と最大値の範囲が記憶された制御部と、
圧縮成形時に前記スライドインサート金型へ流れる冷却水の流量Ｖｎを計測するノズル側流量計と、
前記キャビティ金型に流れる冷却水の流量Ｖｂを測定する胴部側流量計と、
圧縮成形時における型締め時のスライドインサート金型へ供給される冷却水の温度Ｔｎ１を測定する温度センサと、スライドインサート金型から排水される冷却水の温度Ｔｎ２を測定する温度センサと、
圧縮成形時における型締め時のキャビティ金型へ供給される冷却水の温度Ｔｂ１を測定する温度センサと、キャビティ金型から排水される冷却水の温度Ｔｂ２を測定する温度センサとを備え、
前記制御部は、前記流量Ｖｎ，前記温度Ｔｎ１，Ｔｎ２、前記プリフォームのノズル部の長さＬｎの値によって、ノズル部からスライドインサート金型へ伝わる熱の移動量としての測定熱移動量Ｑｎ’を求め、また、前記流量Ｖｂ、前記温度Ｔｂ１，Ｔｂ２、前記プリフォームの胴部の長さＬｂの値によって、胴部からスライドインサート金型へ伝わる熱の移動量としての測定熱移動量Ｑｂ’を求めるとともに、測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’を制御部によって求め、前記記憶された所定の最小値と最大値の範囲にあるかを判定するようにした圧縮成形装置。
【請求項４】
前記スライドインサート金型及び／又はコア金型のノズル部形成部にノズル部冷却手段を設け、前記キャビティ金型及び／又はコア金型の胴部形成部に胴部冷却手段を設け、
前記制御手段は、前記ノズル部冷却手段と胴部冷却手段を制御し、
前記測定移動熱量比Ｑｎ’／Ｑｂ’に応じて、前記制御手段が前記ノズル部冷却装置と前記胴部冷却装置の冷却水の温度及び／又は水量を調整するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の圧縮成形装置。
【請求項５】
前記理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂのデータに基づいた所定の最小値が０．２７８、所定の最大値が２．４６４であることを特徴とする、請求項３または４に記載の圧縮成形装置。
【請求項６】
前記コア金型のノズル部冷却手段と胴部冷却手段は、ノズル部冷却手段の方が胴部冷却手段よりも冷却能力を大きくしたことを特徴とする請求項５に記載の圧縮成形装置。
【請求項７】
圧縮成形時のキャビティ金型へ投入される際の溶融樹脂の温度Ｔ０、該溶融樹脂によって成形されるプリフォームのノズル部の肉厚ｄｎ、胴部の肉厚ｄｂ、圧縮成形時におけるプリフォームのノズル部の最高到達表面温度Ｈｎ、プリフォームの胴部の最高到達表面温度Ｈｂ、圧縮成形時おける前記スライドインサート金型へ流れる冷却水の供給口と排水口の温度変化及び圧縮成形時おける前記キャビティ金型へ流れる冷却水の供給口と排水口の温度変化を予め計測する工程と、
これらの計測データから、圧縮成形時のプリフォームのノズル部からスライドインサート金型への理論熱移動量Ｑｎと圧縮成形時におけるプリフォームの胴部からキャビティ金型への理論熱移動量Ｑｂの理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂのデータを予め求めるサンプリング工程と、
圧縮成形時に前記スライドインサート金型へ流れる冷却水の流量Ｖｎを計測する工程と、
圧縮成形時に前記キャビティ金型へ流れる冷却水の流量Ｖｂを計測する工程と、
ノズル部からスライドインサート金型へ伝わる熱の移動量としての測定熱移動量Ｑｎ’を求める工程と、
胴部からスライドインサート金型へ伝わる熱の移動量としての測定熱移動量Ｑｂ’を求める工程と、
前記測定熱移動量Ｑｎ’と測定熱移動量Ｑｂ’とから測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’を求める工程と、
前記サンプリング工程における前記理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂのデータと、前記測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’の計算値に基づいて前記インサート金型及び／又は前記キャビティ金型へ流れる冷却水の流量Ｖｎ，Ｖｂを調整する流量調整工程を含む圧縮成形方法。
【請求項８】
前記スライドインサート金型及び／又はコア金型のノズル部形成部を冷却するとともに、前記キャビティ金型及び／又はコア金型の胴部形成部を冷却する冷却水の流れを制御手段が制御し、
前記理論移動熱量比Ｑｎ／Ｑｂにしたがって、前記制御手段が前記ノズル部形成部と前記胴部形成部の冷却水の温度及び／又は水量を調整するようにしたことを特徴とする請求項７に記載の圧縮成形方法。
【請求項９】
前記測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’が、０．２７８＜Ｑｎ’／Ｑｂ’＜２．４６４の範囲外の時に前記流量調整工程によって、冷却水の流量Ｖｎ，Ｖｂを調整するようにしたことを特徴とする請求項７又は８に記載の圧縮成形方法。
【請求項１０】
前記測定熱移動量Ｑｎ’及び前記測定熱移動量Ｑｂ’が、１＜Ｑｎ’／Ｑｂ’を満たすことを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の圧縮成形方法。
【請求項１１】
前記プリフォームのノズル部の最高到達表面温度Ｈｎ及びプリフォームの胴部の最高到達表面温度Ｈｂが、Ｈｂ−Ｈｎ≧２０を満たすことを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の圧縮成形方法。
【請求項１】
合成樹脂製ブロー成形容器を形成するためのノズル部、胴部及び底部を有するプリフォームを圧縮成形するためのプリフォーム圧縮成形金型を備えた圧縮成形装置であって、
圧縮成形以前の溶融樹脂温度を測定する手段と、
前記金型の前記ノズル部形成部の温度を測定する手段と、
前記金型の前記胴部形成部の温度を測定する手段と、を備え、
さらに、測定された温度から該ノズル部形成部と胴部形成部各々の、溶融樹脂からの移動熱量に関する比を求め、該移動熱量に関する比が所定の範囲内にあるよう温調制御する温調手段を備えたことを特徴とする圧縮成形装置。
【請求項２】
合成樹脂製ブロー成形容器を形成するためのノズル部、胴部及び底部を有するプリフォームを圧縮成形するためのキャビティ金型、スライドインサート金型及びコア金型を備えたプリフォーム圧縮成形金型を備えた圧縮成形装置において、
溶融樹脂の平均押出樹脂温度をＴ０、
プリフォームのノズル部の最高到達表面温度をＨｎ、
プリフォームの胴部の最高到達表面温度をＨｂ、
プリフォームのノズル部の肉厚をｄｎ、
プリフォームの胴部の肉厚をｄｂとし、
圧縮成形中のプリフォームのノズル部から金型が吸収する理論移動熱量をＱｎ、
圧縮成形中のプリフォームの胴部から金型が吸収する理論移動熱量をＱｂとしたとき、
理論移動熱量比Ｑｎ／Ｑｂを［（Ｔ０−Ｈｎ）×ｄｎ］／［（Ｔ０−Ｈｂ）×ｄｂ］として計算し、
ノズル部からスライドインサート金型へ伝わる熱の移動量としての測定熱移動量Ｑｎ’、胴部からスライドインサート金型へ伝わる熱の移動量としての測定熱移動量Ｑｂ’を求めるとともに、測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’を求め、
該測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’が、前記理論移動熱量比Ｑｎ／Ｑｂに基づいて得られる所定の望ましい範囲内にあるかを判定する制御手段を設けたことを特徴とする圧縮成形装置。
【請求項３】
合成樹脂製ブロー成形容器を形成するためのノズル部、胴部及び底部を有するプリフォームを圧縮成形するためのキャビティ金型、スライドインサート金型及びコア金型を備えたプリフォーム圧縮成形金型を備えた圧縮成形装置において、
圧縮成形時にキャビティ金型へ投入される際の溶融樹脂の温度Ｔ０、該溶融樹脂によって成形されるプリフォームのノズル部の肉厚ｄｎ、胴部の肉厚ｄｂ、圧縮成形後のプリフォームのノズル部の最高到達表面温度Ｈｎ及びプリフォームの胴部の最高到達表面温度Ｈｂを予め計測し、これらのデータから、圧縮成形時におけるプリフォームのノズル部からスライドインサート金型への理論熱移動量Ｑｎと胴部からキャビティ金型への理論熱移動量Ｑｂの理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂを計算してサンプリングし、該サンプリング結果から、前記理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂの各データ及び該データに基づいた所定の最小値と最大値の範囲が記憶された制御部と、
圧縮成形時に前記スライドインサート金型へ流れる冷却水の流量Ｖｎを計測するノズル側流量計と、
前記キャビティ金型に流れる冷却水の流量Ｖｂを測定する胴部側流量計と、
圧縮成形時における型締め時のスライドインサート金型へ供給される冷却水の温度Ｔｎ１を測定する温度センサと、スライドインサート金型から排水される冷却水の温度Ｔｎ２を測定する温度センサと、
圧縮成形時における型締め時のキャビティ金型へ供給される冷却水の温度Ｔｂ１を測定する温度センサと、キャビティ金型から排水される冷却水の温度Ｔｂ２を測定する温度センサとを備え、
前記制御部は、前記流量Ｖｎ，前記温度Ｔｎ１，Ｔｎ２、前記プリフォームのノズル部の長さＬｎの値によって、ノズル部からスライドインサート金型へ伝わる熱の移動量としての測定熱移動量Ｑｎ’を求め、また、前記流量Ｖｂ、前記温度Ｔｂ１，Ｔｂ２、前記プリフォームの胴部の長さＬｂの値によって、胴部からスライドインサート金型へ伝わる熱の移動量としての測定熱移動量Ｑｂ’を求めるとともに、測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’を制御部によって求め、前記記憶された所定の最小値と最大値の範囲にあるかを判定するようにした圧縮成形装置。
【請求項４】
前記スライドインサート金型及び／又はコア金型のノズル部形成部にノズル部冷却手段を設け、前記キャビティ金型及び／又はコア金型の胴部形成部に胴部冷却手段を設け、
前記制御手段は、前記ノズル部冷却手段と胴部冷却手段を制御し、
前記測定移動熱量比Ｑｎ’／Ｑｂ’に応じて、前記制御手段が前記ノズル部冷却装置と前記胴部冷却装置の冷却水の温度及び／又は水量を調整するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の圧縮成形装置。
【請求項５】
前記理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂのデータに基づいた所定の最小値が０．２７８、所定の最大値が２．４６４であることを特徴とする、請求項３または４に記載の圧縮成形装置。
【請求項６】
前記コア金型のノズル部冷却手段と胴部冷却手段は、ノズル部冷却手段の方が胴部冷却手段よりも冷却能力を大きくしたことを特徴とする請求項５に記載の圧縮成形装置。
【請求項７】
圧縮成形時のキャビティ金型へ投入される際の溶融樹脂の温度Ｔ０、該溶融樹脂によって成形されるプリフォームのノズル部の肉厚ｄｎ、胴部の肉厚ｄｂ、圧縮成形時におけるプリフォームのノズル部の最高到達表面温度Ｈｎ、プリフォームの胴部の最高到達表面温度Ｈｂ、圧縮成形時おける前記スライドインサート金型へ流れる冷却水の供給口と排水口の温度変化及び圧縮成形時おける前記キャビティ金型へ流れる冷却水の供給口と排水口の温度変化を予め計測する工程と、
これらの計測データから、圧縮成形時のプリフォームのノズル部からスライドインサート金型への理論熱移動量Ｑｎと圧縮成形時におけるプリフォームの胴部からキャビティ金型への理論熱移動量Ｑｂの理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂのデータを予め求めるサンプリング工程と、
圧縮成形時に前記スライドインサート金型へ流れる冷却水の流量Ｖｎを計測する工程と、
圧縮成形時に前記キャビティ金型へ流れる冷却水の流量Ｖｂを計測する工程と、
ノズル部からスライドインサート金型へ伝わる熱の移動量としての測定熱移動量Ｑｎ’を求める工程と、
胴部からスライドインサート金型へ伝わる熱の移動量としての測定熱移動量Ｑｂ’を求める工程と、
前記測定熱移動量Ｑｎ’と測定熱移動量Ｑｂ’とから測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’を求める工程と、
前記サンプリング工程における前記理論熱移動量比Ｑｎ／Ｑｂのデータと、前記測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’の計算値に基づいて前記インサート金型及び／又は前記キャビティ金型へ流れる冷却水の流量Ｖｎ，Ｖｂを調整する流量調整工程を含む圧縮成形方法。
【請求項８】
前記スライドインサート金型及び／又はコア金型のノズル部形成部を冷却するとともに、前記キャビティ金型及び／又はコア金型の胴部形成部を冷却する冷却水の流れを制御手段が制御し、
前記理論移動熱量比Ｑｎ／Ｑｂにしたがって、前記制御手段が前記ノズル部形成部と前記胴部形成部の冷却水の温度及び／又は水量を調整するようにしたことを特徴とする請求項７に記載の圧縮成形方法。
【請求項９】
前記測定熱移動量比Ｑｎ’／Ｑｂ’が、０．２７８＜Ｑｎ’／Ｑｂ’＜２．４６４の範囲外の時に前記流量調整工程によって、冷却水の流量Ｖｎ，Ｖｂを調整するようにしたことを特徴とする請求項７又は８に記載の圧縮成形方法。
【請求項１０】
前記測定熱移動量Ｑｎ’及び前記測定熱移動量Ｑｂ’が、１＜Ｑｎ’／Ｑｂ’を満たすことを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の圧縮成形方法。
【請求項１１】
前記プリフォームのノズル部の最高到達表面温度Ｈｎ及びプリフォームの胴部の最高到達表面温度Ｈｂが、Ｈｂ−Ｈｎ≧２０を満たすことを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の圧縮成形方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−２３０２９３（Ｐ２０１１−２３０２９３Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９９９５８（Ｐ２０１０−９９９５８）
【出願日】平成２２年４月２３日（２０１０．４．２３）
【出願人】（０００００３７６８）東洋製罐株式会社 (1,150)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２３日（２０１０．４．２３）
【出願人】（０００００３７６８）東洋製罐株式会社 (1,150)
【Ｆターム（参考）】
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