PETボトルのブロー成形工程

2. ブロー成形プロセス

PETボトルのブロー成形プロセス。

PETボトルのブロー成形プロセスに影響を与える重要な要素は、プリフォーム、加熱、予備ブロー、金型、および製造環境である。

 

2.1 プリフォーム

ブロー成形ボトルを製造する際、まずPETチップを射出成形してプリフォームを作ります。二次材料の回収率が高すぎないこと（5%未満）、回収回数が2回を超えないこと、分子量と粘度が低すぎないこと（分子量31000～50000、固有粘度0.78～0.85cm3/g）が求められます。国家食品安全法によれば、二次回収材料は食品および医薬品の包装に使用してはなりません。射出成形されたプリフォームは最大24時間使用できます。加熱後に使い切らなかったプリフォームは、再加熱する前に48時間以上保管する必要があります。プリフォームの保管期間は6ヶ月を超えてはなりません。

プリフォームの品質は、PET材料の品質に大きく左右されます。膨潤しやすく成形しやすい材料を選定し、適切なプリフォーム成形プロセスを確立する必要があります。実験によると、同じ粘度のPET材料を使用した輸入プリフォームは、国産材料を使用したものよりもブロー成形が容易であることが示されています。また、同じロットのプリフォームでも製造日が異なると、ブロー成形プロセスが大きく異なる場合もあります。プリフォームの品質は、ブロー成形プロセスの難易度を左右します。プリフォームに求められる要件は、純度、透明性、不純物の混入がないこと、着色がないこと、射出点の長さ、および射出点周辺のハローの長さです。

 

2.2 暖房

プリフォームの加熱は加熱炉で行われ、その温度は手動で設定され、能動的に調整されます。炉内では、遠赤外線ランプ管が遠赤外線放射加熱をプリフォームに伝え、炉底部のファンが熱を循環させて炉内の温度を均一にします。プリフォームは炉内で前進しながら一緒に回転するため、プリフォームの壁面が均一に加熱されます。

オーブン内のランプの配置は、一般的に上から下まで「ゾーン」状になっており、両端が多く中央部が少ない形状です。オーブンの温度は、ランプの開口部の数、全体の温度設定、オーブンの出力、および各セクションの加熱比率によって制御されます。ランプ管の開口部は、事前に成形されたボトルに合わせて調整する必要があります。

オーブンの性能を向上させるためには、高さや冷却プレートなどの調整が非常に重要です。調整が正しくないと、ブロー成形時にボトル口が膨張したり（ボトル口が大きくなる）、ヘッドとネックが硬くなったり（ネック材が開かなくなったり）といった不具合が発生しやすくなります。

 

2.3 予備吹き込み

予備ブロー成形は、2段階ボトルブロー成形法において非常に重要な工程です。これは、ブロー成形工程においてドローバーが下降する際に開始される予備ブロー成形を指し、プリフォームの形状を形成します。この工程において、予備ブロー成形の方向、予備ブロー成形圧力、およびブロー成形流量の3つが重要なプロセス要素となります。

予備ブロー成形時のボトル形状は、ブロー成形工程の難易度とボトル機能の品質を左右します。通常の予備ブロー成形時のボトル形状はスピンドル型ですが、異常な形状としてはサブベル型やハンドル型などがあります。異常な形状になる原因は、局所加熱の不備、予備ブロー圧力やブロー流量の不足などです。予備ブロー成形時のボトルサイズは、予備ブロー圧力と予備ブロー方向によって決まります。製造工程では、装置全体のすべての予備ブロー成形時のボトルのサイズと形状を統一する必要があります。もし違いがある場合は、詳細な原因を究明する必要があります。予備ブロー成形時のボトルの状態に応じて、加熱工程や予備ブロー工程を調整することができます。

予備ブロー圧力の大きさは、ボトルサイズと設備容量によって異なります。一般的に、容量が大きいほど予備ブロー圧力は小さくなります。設備の生産能力が高いほど、予備ブロー圧力も高くなります。

 

2.4 補助機械および金型

補助装置とは、主に金型温度を一定に保つ装置を指します。金型の温度を一定に保つことは、製品の安定性を維持する上で重要な役割を果たします。一般的に、ボトル本体の温度は高く、ボトル底部の温度は低くなります。冷間成形ボトルでは、底部の冷却効果が分子配向の程度を決定するため、温度を5～8℃に制御するのが望ましいです。一方、温間成形ボトルの底部温度ははるかに高くなります。

 

2.5 環境

製造環境の質も、工程調整に大きな影響を与える。安定した温度条件は、工程の安定性と製品の安定性を維持する。PETボトルのブロー成形は、一般的に室温かつ低湿度の環境下で行うのが最適である。

 

3. その他の要件

圧力ボトルは、応力試験と圧力試験の両方の要件を満たす必要があります。応力試験は、PETボトル充填時にボトル底部と潤滑剤（アルカリ）が接触する際に、分子鎖の亀裂や漏れを防ぐためのものです。圧力試験は、ボトル充填後に一定の圧力ガスが噴出して品質が損なわれることを防ぐためのものです。これら2つの要件を満たすために、中心点の厚さを一定の範囲内に制御する必要があります。一般的に、中心点が薄い場合は応力試験は良好ですが、圧力耐性は劣ります。中心点が厚い場合は圧力試験は良好ですが、応力試験は劣ります。もちろん、応力試験の結果は、中心点周辺の遷移領域における材料の蓄積にも密接に関係しており、これは実際の経験に基づいて調整する必要があります。

 

4. 結論

PETボトルのブロー成形工程の調整は、対応するデータに基づいて行われます。データが不十分な場合、工程要件は非常に厳しくなり、合格品のボトルをブロー成形することさえ困難になります。