中空ブロー成形とは、中空のプラスチック製品を製造する成形方法です。ガラス容器のブロー技術を参考にして、1930 年代にプラスチックのブロー成形技術に発展しました。中空ブロー成形は、金型内に密閉された高温のプリフォームをガス圧を利用して膨張させて中空の製品を形成するプラスチック成形法です。 中空ブロー成形金型は一般に、プリフォーム成形プロセスに基づいて、押出ブロー成形金型と射出ブロー成形金型の 2 つの主要なカテゴリに分類できます。また、延伸条件の違いにより、通常のブロー成形金型と延伸ブロー成形金型の2種類に分類されます。 押出ブロー成形では、熱可塑性プラスチックを溶融および可塑化し、押出機のダイを通してプリフォームを押し出し、そのプリフォームを金型に配置し、圧縮空気で膨張させ、その後冷却して最終製品を得ることが含まれます。射出ブロー成形は、射出成形機を用いて溶融した材料を金型内に射出してプリフォームを作製し、プリフォームを熱いうちにブロー成形金型に入れ、空気を導入して膨張させます。延伸ブロー成形とは、プリフォームを適温に加熱して金型に入れ、延伸棒で軸方向に延伸した後、エアーで横方向に延伸する成形法です。延伸ブロー成形は、プリフォームの製造方法に応じて、1 ステップ (ホット プリフォーム) プロセスと 2 ステップ (コールド プリフォーム) プロセスにさらに分けることができます。 押出ブロー成形金型は、下図に示すように主に 2 つの雌型半体で構成されています。ブロー成形金型は量産時に高負荷がかかるため、金型の開口部、ネック、カットエッジなど摩耗や損傷しやすい部分にインサートが必要となります。これにより、これらの部品の交換が容易になり、金型の耐久性が確保されるとともに、複雑な外観の製品でも金型の製作や製品の寸法調整が容易になります。
1.口ブッシング; 2.ネックインサート。 3. ボトル本体。 4. ボトル本体の通気口。
5. 底部インサート。 6. 底部オーバーフロートラフ。 7. 冷却システム。
（ブロー成形の主な構造）
ブロー成形金型材質の選定
1. アルミニウム合金材料
アルミニウム製のブロー金型は軽量で、熱伝達が速く、熱伝導率が高く、機械加工性が良く、密度が低いです。しかし、アルミニウムは硬度が低く摩耗しやすく、損傷後の溶接性が悪く、比較的高価である。さらに、アルミニウム合金を使用して冷却チャネルを直接形成する場合、冷却水の品質要件は高く、ねじ接続強度は比較的弱いです。
2. 構造用鋼材
一般に、ブロー成形製品が長い生産時間で大規模なバッチで生産され、金型カットでの高い強度と硬度の必要性を考慮すると、金型材料として構造用鋼がより適切な選択となります。熱伝達性能はアルミニウム合金やベリリウム銅合金ほど良くありませんが、適切に設計された冷却チャネル構造により、効果的に熱伝達を向上させることができます。
(a) 低炭素鋼
金型のキャビティ部分に低炭素鋼を使用すると、金型製造設備が限られている用途に特有の利点が得られます。低炭素鋼は溶接性が良く、溶接作業が容易です。穴あけ方法では加工が難しい、深くて長い冷却チャネルを備えた大型および超大型のブロー成形金型の場合、低炭素鋼を層状溶接に使用して冷却チャネルやキャビティを形成することができます。この方法は、精度要件がそれほど厳しくない製品には十分です。低炭素鋼のブロー成形金型には浸炭（窒化）による表面処理も可能です。長年使用されている低炭素鋼の金型は、浸炭（窒化）処理を行うことで寿命を延ばすことができます。
(b) 中炭素鋼又は中炭素合金鋼
これらの材料は通常、金型キャビティ、金型ベース プレート、その他のコンポーネントを形成するために直接使用されます。機械加工法を使用して冷却チャネルを直接形成できるブロー成形金型の場合、中炭素鋼または中炭素合金鋼が直接製造に適しています。
(c) 高炭素鋼又は高炭素合金鋼
高炭素鋼または高炭素合金鋼は、ブロー成形金型のガイドおよび位置決め部品、および一部の特殊な耐摩耗部品の製造に一般的に使用されます。
3. ステンレス鋼材
ステンレス鋼は、高い表面品質が要求され、大量生産される中小型のブロー成形品の金型に広く使用されています。ステンレス鋼の金型は、優れた寸法安定性、高い表面仕上げ、優れた耐食性により、高い表面品質と大量生産を必要とする製品に独自の利点をもたらします。
4. ベリリウム銅合金材料
ベリリウム銅合金は優れた総合特性を有しており、特に中小型のブロー成形品や量産用のブロー金型の製造に適しています。現在、ベリリウム銅合金は、プリフォームインサートを作成するためにアルミニウム合金ブロー金型に広く使用されており、良好な結果が得られます。ベリリウム銅合金は通常、2.75% のベリリウムと 0.5% のコバルトを含み、残りは主に銅です。ベリリウムの含有量を変えることで、異なる強度、硬度、熱伝導率、耐食性、耐摩耗性を与えることができます。ただし、ベリリウム銅合金は比較的高価です。ベリリウム銅粉は人間の健康に有害です。したがって、処理中に保護措置を講じる必要があります。
材質選定の注意点
1. ブロー成形品のバッチサイズに応じて材料を選択します。
高い表面品質と大量の生産量が必要な製品の場合、ブロー成形金型を製造するために高品位の金型鋼を選択することをお勧めします。
表面品質要件が低く、生産量が多い製品の場合は、通常の炭素鋼をブロー成形金型の製造に使用できます。
製品の表面品質要求は高くなく、生産量も多くないため、ブロー成形金型の製造にはアルミニウム合金や普通炭素鋼などの一般的な材料が使用されます。
2. 金型の加工方法に応じて材料を選定します。
金型キャビティは CNC 加工法を使用して機械加工され、高品質の炭素鋼またはその他の金型鋼で作ることができます。
金型は積層加工法で製作されており、低炭素鋼も使用可能です。
金型は鋳造と機械加工によって作られ、鋳造にはアルミニウム合金が使用できます。
3. 金型の構成要素に応じて材料を選択します。
ブロー金型のキャビティ強度要件が高くない場合は、アルミニウム合金を選択できます。ただし、金型の切断部品やねじ部品の強度要件が高い場合は、ベリリウム銅合金、高品質炭素鋼、その他の高品質鋼材をインサートの製造に使用できます。
金型の通気部品やインサートに高い精度と表面品質が要求される場合は、ベリリウム銅合金やステンレス鋼などの高級な金型材料を選択できます。
金型のガイドおよび位置決め部品には強度と耐摩耗性に対する高い要件があり、高硬度の高炭素鋼などの材料で作ることができます。
金型材料の熱処理
ブロー成形金型の熱処理も重要です。スチール製のブロー成形金型の場合、変形を抑えるために荒加工後に焼き戻しを行うのが一般的です。焼き戻し後、金型は仕上げ前に 24 ～ 48 時間放置する必要があります。切断面には局所焼入れを施し、硬度を高めることができます。
金型のガイドや位置決め部品などの部品の硬化が可能です。アルミニウム合金鋳造法で作られた金型の中には、耐用年数を延ばすために一定の時効処理を施す必要があるものがあります。
長寿命が要求され、大量生産が必要なブロー成形金型の場合、試作成功後に2回目の窒化処理を行うことで耐久性を確保することができます。
