JP7372091B2 - ブロー成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、ブロー成形方法に関する。

下記特許文献１には、樹脂製の容器をブロー成形する方法が開示されている。この特許文献１に開示された技術では、押出ダイスから下方に向かって円筒状に押し出されたパリソンの下部をピンチ装置で閉じてから雄金型と雌金型との間にパリソンを配置し、押出ダイス内部に配設されたプリブローピンから低圧エアーをパリソンの内部に吹き込むことによりパリソンを膨張させる。次に、型締めしてパリソンの上下方向の端部を閉じた状態で、雌金型に設けられた２つのブローピンから高圧エアーをパリソンの内部に吹き込むことによりパリソンがキャビティ面に賦形され、容器が成形されるというものである。

特開平８－２９０４６５号公報

ところで、上記特許文献１に開示されたブロー成形方法により、両端に開口部を有する中空部品を成形しようとした場合、押出ダイス内部に配設されたブローピンを雄金型と雌金型との間の位置まで延設させてブロー成形を行うことにより、上端に開口部を有するブロー成形品を得ることができる。

しかしながら、上記特許文献１に開示されたブロー成形方法では、パリソンの下部を閉じなければブロー成形を行うことができないため、後加工によりブロー成形品の下端に開口部を形成しなければならず、ブロー成形のみでは両端に開口部を有する中空部品を形成することができない。したがって、工程数を減らして生産性を向上させる観点から改善の余地がある。

また、例えば圧力容器のように、軸方向の両端部に設けられた開口部へ栓を挿入することで密封するように構成された容器では、容器の内側の栓に嵌合する部分に平滑面を形成することが密封性向上の観点から望まれる。

本発明は上記事実を考慮し、両端に開口部を有すると共に内側に平滑面を備える中空部品を後加工なしで成形することができるブロー成形方法を得ることを目的とする。

請求項１に記載の圧力容器ライナの製造方法は、全周に亘って第１平滑仕上面を備えた下側ピンを一対の金型の間に下方から挿入した状全周に亘って平滑表面仕上げが施された第１平滑仕上面を備えた下側ピンを一対の金型の間に下方から挿入した状態で、一対の金型の間に上方から略円筒状に押し出された溶融樹脂により形成されたパリソンの下端部を前記下側ピンに被せる下側ピン挿入工程と、下側ピン挿入工程後、前記一対の金型を閉じて、当該一対の金型のキャビティ面と前記第１平滑仕上面とで前記パリソンの下端部を前記パリソンの径方向に押圧する型締工程と、前記型締工程後、前記一対の金型の上方でパリソンを切断する切断工程と、前記切断工程後、全周に亘って平滑表面仕上げが施された第２平滑仕上面を備えた上側ピンを前記パリソンの上端部に上方から挿入すると共に、前記キャビティ面と前記第２平滑仕上面とで前記パリソンの上端部を前記パリソンの径方向に押圧する上側ピン挿入工程と、前記上側ピン挿入工程後、または前記上側ピン挿入工程途中に、前記上側ピン及び前記下側ピンの少なくとも一方からパリソンの内部にガスを供給するブロー工程と、を有する。

請求項１に記載の圧力容器ライナの製造方法によれば、下側ピン挿入工程では、一対の金型の間に下方から挿入され、全周に亘って第１平滑仕上面を備えた下側ピンに、上方から略円筒状に押し出された溶融樹脂により形成されたパリソンの下端部が被せられることにより、パリソンの下端部の内部に下側ピンが挿入される。また、型締工程では、一対の金型を閉じることにより、キャビティ面と第１平滑仕上面とでパリソンの下端部が径方向に押圧され、切断工程では、型締めされた一対の金型の上方でパリソンが切断される。また、上側ピン挿入工程では、全周に亘って第２平滑仕上面を備えた上側ピンが、切断されたパリソンの上端部に上方から挿入されると共に、キャビティ面と第２平滑仕上面とでパリソンの上端部が径方向に押圧される。さらに、ブロー工程では、上側ピン及び下側ピンの少なくとも一方からパリソンの内部にガスが供給される。

ここで、パリソンの下端部が、キャビティ面と第１平滑仕上面とでその径方向に押圧されると共に、パリソンの上端部がキャビティ面と第２平滑仕上面とで径方向に押圧されることにより、ブロー成形品の上端部及び下端部において内側に平滑面が形成される。また、ブロー工程において、パリソンの上端部及び下端部の内部に上側ピン及び下側ピンがそれぞれ配置されているので、両端に開口部を有する中空部品を後加工なしで成形することができる。
また、請求項２に記載の圧力容器ライナの製造方法は、請求項１に記載の発明において、前記パリソンの厚さ寸法は、前記型締工程において前記一対の金型が型締めされた状態における前記下側ピンの前記第１平滑仕上面と前記一対の金型の前記キャビティ面との間の距離よりも大きく設定されている。
さらに、請求項３に記載の圧力容器ライナの製造方法は、請求項１に記載の発明において、前記ブロー工程では、前記上側ピン挿入工程途中に、前記上側ピン及び前記下側ピンの少なくとも一方からパリソンの内部にガスを供給する。
さらにまた、請求項４に記載の圧力容器ライナの製造方法は、請求項３に記載の発明において、前記上側ピンの挿入前と挿入後とで、ガスを供給する経路を前記上側ピン及び前記下側ピンの間で切り替える。

以上説明したように、本発明に係る圧力容器ライナの製造方法では、両端に開口部を有すると共に内側に平滑面を備える中空部品を後加工なしで成形することができるという優れた効果を有する。

本実施形態に係る圧力容器ライナの製造方法の下側ピン挿入工程、型締工程及び切断工程を説明するためのブロー成形装置の概略縦断面図である。 本実施形態に係る圧力容器ライナの製造方法の上側ピン挿入工程及びブロー工程を説明するためのブロー成形装置の概略縦断面図である。 図１及び図２に示されるブロー成形装置の下側ピン周辺を拡大して示す拡大縦断面図ある。

以下、図１～図３を用いて、本発明の一実施形態について説明する。

（ブロー成形装置の構成）
図１及び図２には、本実施形態に係るブロー成形方法（圧力容器ライナの製造方法）に用いられるブロー成形装置１０の要部が概略縦断面図にて示されている。これらの図に示されるように、ブロー成形装置１０は、図示しない型締機構により互いに近接する方向及び離間する方向に移動可能に構成された一対の金型１２と、一対の金型１２のキャビティ１４の間に上方から図示しない押出ダイスを介して溶融樹脂（例えば、ナイロン、ポリエチレン等）を押し出して略円筒状のパリソン１６を形成する図示しない押出機と、押出機と一対の金型１２との間でパリソン１６を切断するためのパリソンカッター１８（図１参照）と、パリソン１６の下端部１６Ａに挿入される下側ピン２０と、切断後のパリソン１６の上端部１６Ｂに挿入される上側ピン２２（図２参照）と、上側ピン２２及び下側ピン２０を介してガスを供給する図示しないガス圧力印加装置と、を含んで構成されている。

下側ピン２０は、図３に示されるように、円筒状の基部２０Ａと、上端に向かうにつれて縮径する縮径部２０Ｂと、基部２０Ａよりも小径とされた円筒状の小径部２０Ｃと、小径部２０Ｃの上端側に設けられ、上端に向かうにつれて縮径するテーパ部２０Ｄと、を含んで構成されている。下側ピン２０の小径部２０Ｃの外径は、パリソン１６の内径と同じか、またはそれより小さく設定されている。下側ピン２０は、ブロー成形時にはその中心軸がパリソン１６の中心軸ＣＬと略一致するように配置されており、図示しない駆動装置によって、中心軸ＣＬに沿って移動可能に構成されている。

また、下側ピン２０の小径部２０Ｃの長手方向における一部分（Ｐで図示される部分）には、全周に亘って平滑表面仕上げが施された第１平滑仕上面２４が形成されている。さらに、下側ピン２０の内部には、中心軸に沿って中空部が設けられ、図示しないガス圧力印加装置から供給されるガス（一例として、窒素ガス）をパリソン１６の内部に供給するためのガス供給経路２６を構成している。

上側ピン２２は、図２に示されるように、基部２２Ａと、テーパ部２２Ｂと、ガス供給経路２８と、を含んで構成されており、基部２２Ａの長手方向における一部分（Ｑで図示される部分）には、全周に亘って平滑表面仕上げが施された第２平滑仕上面３０が形成されている。また、上側ピン２２は、図示しない駆動装置によって、中心軸ＣＬに沿って移動可能に構成されている。

なお、下側ピン２０も上側ピン２２と同様に、縮径部２０Ｂを備えない構成としてもよい。具体的には、基部２０Ａとテーパ部２０Ｄとで構成され、基部２０Ａの長手方向の一部分に第１平滑仕上面２４が形成されていてもよい。

パリソン１６の厚さ寸法は（一例として、２～５ミリメートル程度）、一対の金型１２が閉じた（型締めされた）状態における下側ピン２０の第１平滑仕上面２４と一対の金型１２のキャビティ面１２Ａとの間の距離（すなわち第１平滑仕上面２４とキャビティ面１２Ａとの間に形成される断面円環状の空隙部の厚さ寸法）よりも大きく設定されている。同様に、上側ピン２２の第２平滑仕上面３０とキャビティ面１２Ａとの間の距離よりもパリソン１６の厚さ寸法が大きく設定されている。なお、図１～図３において、一対の金型１２を閉じた状態におけるパリソン１６の厚さ寸法は長手方向に沿って一様であるように概略的に図示されているが、実際には、パリソン１６のうち上側ピン２２及び下側ピン２０に接する部分は径方向に押圧されるため、他の部分よりも厚さ寸法が小さくなる。

ブロー成形装置１０により成形される成形品は、一例として、燃料電池車両に搭載される水素ガスタンク（燃料タンク）として用いられる圧力容器の最も内側の層を構成する圧力容器ライナ４０（図３参照）である。この圧力容器ライナ４０は、図１及び図２に示される一対の金型１２のキャビティ面１２Ａにより外形が賦形され、図３に示されるように、略円筒状の胴部４０Ａと、胴部４０Ａの軸方向両端に各々形成された略半球状の一対のドーム部４０Ｂと、一対のドーム部４０Ｂの胴部４０Ａとは反対側の軸方向端部にそれぞれ形成されて胴部４０Ａよりも小径とされた略円筒状の一対の首部４０Ｃと、を含んで構成されている（一対のドーム部４０Ｂ及び一対の首部４０Ｃのうち、金型内において上側に位置するドーム部及び首部は図示が省略されている）。

（ブロー成形方法）
次に、本実施形態に係るブロー成形方法（より具体的には、圧力容器ライナ４０の製造方法）を説明する。

まず、図１に示されるように、一対の金型１２の間に下方から下側ピン２０が挿入された状態で、図示しない押出機によって、一対の金型１２の間に上方から略円筒状に溶融樹脂を押し出してパリソン１６が形成され、一対の金型１２の間に供給される。このパリソン１６の下端部１６Ａを下側ピン２０に被せることにより、パリソン１６の下端部１６Ａの内部に下側ピン２０が挿入される（下側ピン挿入工程）。なお、図１には一対の金型１２が閉じた状態が示されているが、パリソン１６に下側ピン２０を挿入する下側ピン挿入工程は、一対の金型１２が開いた状態で行われる。

次に、一対の金型１２が閉じられる。型が閉じた状態では、キャビティ１４の上下が金型の外部と連通しており、一対の金型１２にパリソン１６が挿通されている。ここで、上述の通り、パリソン１６の厚さ寸法は、一対の金型１２が閉じた状態におけるキャビティ面１２Ａと第１平滑仕上面２４との間の距離よりも大きく設定されているので、一対の金型１２が閉じられることにより、下側ピン２０の第１平滑仕上面２４とこれに対向するキャビティ面１２Ａとによってパリソン１６の下端部１６Ａの長手方向における一部がパリソン１６の径方向に押圧される（型締工程）。これにより、下側ピン２０の第１平滑仕上面２４の表面形状が、パリソン１６の下端部１６Ａの長手方向における一部の内面に転写され、この部分が圧力容器ライナ４０の首部４０Ｃのシール面４０Ｃ１を構成する（図３参照）。

次に、一対の金型１２の上方でパリソン１６がパリソンカッター１８（図１参照）により切断される（切断工程）。このとき、図示しない押出機の押出スクリューの回転を停止させることにより、パリソン１６の下方への移動を停止させておく。一例として、一対の金型１２の上端よりも２～３センチメートル上方の位置でパリソン１６が切断される。

上記下側ピン挿入工程、型締工程、及び切断工程は、図示しない押出機のダイスの下に一対の金型１２が配置された状態で行われる。切断工程が終わると、一対の金型１２は、半溶融状態のパリソン１６及び下側ピン２０を内部に保持したまま型締めした状態で別の場所に移動される。

次に、図２に示されるように、一対の金型１２が閉じた状態で上側ピン２２がパリソン１６の上端部１６Ｂの内部に上方から挿入され、一対の金型１２の間に配置される。ここで、上述の通り、パリソン１６の厚さ寸法は、一対の金型１２が閉じた状態における一対の金型１２のキャビティ面１２Ａと第２平滑仕上面３０との間の距離よりも大きく設定されているので、上側ピン２２がパリソン１６に挿入されることにより、第２平滑仕上面３０とこれに対向するキャビティ面１２Ａとによってパリソン１６の上端部１６Ｂの長手方向における一部がパリソン１６の径方向に押圧される（上側ピン挿入工程）。これにより、上側ピン２２の第２平滑仕上面３０の表面形状が、パリソン１６の上端部１６Ｂの長手方向における一部の内面に転写され、この部分が圧力容器ライナ４０（図３参照）の図示しない首部のシール面を構成する。

上述の上側ピン挿入工程は、図示しない駆動装置によって上側ピン２２を中心軸ＣＬに沿って下方に移動させることにより行われる。このとき、上側ピン２２の移動によってパリソン１６の内面が引きずられるようにしてパリソン１６の内面に傷ができることを防止又は抑制するために、上側ピン２２のパリソン１６の内部への挿入量を極力小さくすると共に、挿入速度をコントロールすることが望ましい。

次に、図示しないガス圧力印加装置によって加圧されたガスが、上側ピン２２のガス供給経路２８及び下側ピン２０のガス供給経路２６からパリソン１６の内部に供給される（ブロー工程）。これにより、図３に示されるように、パリソン１６が膨張し、キャビティ面１２Ａに密着して賦形される。これにより、キャビティ面１２Ａの形状がパリソン１６の外面に転写されて成形品（圧力容器ライナ４０）が成形される。また、上述の通り、上側ピン２２の第２平滑仕上面３０及び下側ピン２０の第１平滑仕上面２４の形状が、それぞれパリソン１６の内面に転写され、この部分が圧力容器ライナ４０の一対の首部４０Ｃのシール面４０Ｃ１を構成する。この状態で成形品を冷却させた後、一対の金型１２を開いて成形品（圧力容器ライナ４０）を取り出す。

（作用及び効果）
次に、本実施形態のブロー成形方法の作用及び効果を説明する。

本実施形態のブロー成形方法では、図１に示されるように、下側ピン挿入工程では、一対の金型１２の間に下方から挿入された、全周に亘って第１平滑仕上面２４を備えた下側ピン２０に、上方から略円筒状に押し出された溶融樹脂により形成されたパリソン１６の下端部１６Ａが被せられることにより、パリソン１６の下端部１６Ａの内部に下側ピンが挿入される。また、型締工程では、一対の金型１２を閉じることにより、キャビティ面１２Ａと第１平滑仕上面２４とでパリソン１６の下端部１６Ａが径方向に押圧され、切断工程では、型締めされた一対の金型１２の上方でパリソン１６が切断される。また、図２に示されるように、上側ピン挿入工程では、全周に亘って第２平滑仕上面３０を備えた上側ピン２２が、切断されたパリソン１６の上端部１６Ｂに上方から挿入されると共に、キャビティ面１２Ａと第２平滑仕上面３０とでパリソン１６の上端部１６Ｂが径方向に押圧される。さらに、ブロー工程では、上側ピン２２及び下側ピン２０の少なくとも一方からパリソン１６の内部にガスが供給される。

ここで、パリソン１６の下端部１６Ａが、キャビティ面１２Ａと第１平滑仕上面２４とでその径方向に押圧されると共に、パリソン１６の上端部１６Ｂがキャビティ面１２Ａと第２平滑仕上面３０とで径方向に押圧されることにより、ブロー成形品の上端部及び下端部において内側に平滑面（シール面４０Ｃ１）が形成される。また、ブロー工程において、パリソン１６の上端部１６Ｂ及び下端部１６Ａの内部に上側ピン２２及び下側ピン２０がそれぞれ配置されているので、両端に開口部を有する中空部品を後加工なしで成形することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、下側ピン２０及び上側ピン２２がガス供給経路２６、２８をそれぞれ備える構成としたが、ガス供給経路２６、２８のいずれか一方を備える構成としてもよい。

また、上記実施形態では、上側ピン２２のガス供給経路２６及び下側ピン２０のガス供給経路２８の双方からパリソン１６の内部にガスが供給される構成としたが、上側ピン２２及び下側ピン２０のいずれか一方からガスを供給する構成としてもよいし、途中で一方から他方に、又は両方に切り替える構成としてもよい。

また、上記実施形態では、上側ピン挿入工程の後に上側ピン２２及び下側ピン２０からパリソン１６の内部にガスを供給する供給工程を行う順序としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、上側ピン２２を挿入しながら（すなわち上側ピン挿入工程の間に）上側ピン２２及び下側ピン２０の少なくとも一方からガスを供給してもよい。これにより、半溶融状態で切断されたパリソン１６の上端部１６Ｂの断面を開いて上側ピン２２を挿入しやすくすることができる。この場合、上側ピン２２の挿入前と挿入後とで、ガスを供給する経路を上側ピン２２及び下側ピン２０の間で切り替えてもよい。

また、上記実施形態では、成形品を燃料電池車両に搭載される水素ガスタンクとして用いられる圧力容器の圧力容器ライナ４０としたが、水素ガス以外の高圧ガスや液体を収容する容器であってもよい。

１２ 一対の金型
１２Ａ キャビティ面
１６ パリソン
１６Ａ 下端部
１６Ｂ 上端部
２０ 下側ピン
２２ 上側ピン
２４ 第１平滑仕上面
３０ 第２平滑仕上面

Claims (4)

1. 全周に亘って平滑表面仕上げが施された第１平滑仕上面を備えた下側ピンを一対の金型の間に下方から挿入した状態で、一対の金型の間に上方から略円筒状に押し出された溶融樹脂により形成されたパリソンの下端部を前記下側ピンに被せる下側ピン挿入工程と、
   下側ピン挿入工程後、前記一対の金型を閉じて、当該一対の金型のキャビティ面と前記第１平滑仕上面とで前記パリソンの下端部を前記パリソンの径方向に押圧する型締工程と、
   前記型締工程後、前記一対の金型の上方でパリソンを切断する切断工程と、
   前記切断工程後、全周に亘って平滑表面仕上げが施された第２平滑仕上面を備えた上側ピンを前記パリソンの上端部に上方から挿入すると共に、前記キャビティ面と前記第２平滑仕上面とで前記パリソンの上端部を前記パリソンの径方向に押圧する上側ピン挿入工程と、
   前記上側ピン挿入工程後、または前記上側ピン挿入工程途中に、前記上側ピン及び前記下側ピンの少なくとも一方からパリソンの内部にガスを供給するブロー工程と、
   を有する圧力容器ライナの製造方法。
2. 前記パリソンの厚さ寸法は、前記型締工程において前記一対の金型が型締めされた状態における前記下側ピンの前記第１平滑仕上面と前記一対の金型の前記キャビティ面との間の距離よりも大きく設定されている、
   請求項１に記載の圧力容器ライナの製造方法。
3. 前記ブロー工程では、前記上側ピン挿入工程途中に、前記上側ピン及び前記下側ピンの少なくとも一方からパリソンの内部にガスを供給する、
   請求項１に記載の圧力容器ライナの製造方法。
4. 前記上側ピンの挿入前と挿入後とで、ガスを供給する経路を前記上側ピン及び前記下側ピンの間で切り替える、
   請求項３に記載の圧力容器ライナの製造方法。