IBMプリフォーム設計・コアロッド・キャビティエンジニアリング・韓国エバーパワーZQシリーズ
IBMプリフォームは、最終容器のあらゆる形状を決定づける射出成形中間体です。プリフォームのコアロッド形状によって容器の内部寸法とブローエアチャンネルが決まり、射出キャビティによってプリフォームの外壁、ネックねじ形状、ショルダー形状が決まります。このガイドでは、IBMプリフォームの設計原理、コアロッド形状、射出キャビティ設計、ランナーとゲートの設計、そして韓国のEver-Power ZQシリーズ成形機におけるIBM容器の品質、サイクルタイム、マルチキャビティバランスを決定するプリフォーム設計上の決定事項について解説します。
KOREA EVER-POWER · 京畿道安山市 · 2026年7月
エンジニアリングリファレンス · IBM PREFORM DESIGN 主要パラメータ
コアロッドドラフト
0.5~1.5°
射出成形ステーションでのプリフォームのきれいな剥離のためのコアロッド抜き角度(片側あたり)— 硬質材料の場合は最低0.5°、軟質LDPE/EVAの場合は1.0~1.5°
ゲート径
1.0~2.5mm
IBMピンゲート(プリフォームベース部)— 小型医薬品プリフォーム用:1.0 mm、大型化粧品/工業用プリフォーム用:2.0~2.5 mm
ネックスレッド L/D
0.6-0.8
ネックねじの係合長さとネック外径の比 — IBMの射出成形ネックねじは、標準的な締め付けトルク保持のために0.6~0.8 L/Dを提供します。
ランナーバランス
±2%重量
マルチキャビティランナーバランス目標値 — 全キャビティにおける壁厚変動が±0.05 mmの場合、キャビティ間のショット重量は±2%以内
セクション01
IBMプリフォームは射出成形ステーションで製造されます。 IBMマシン溶融ポリマーは、射出キャビティ(プリフォームの外側を形成)とコアロッド(プリフォームの内側を形成)の間の空間に注入されます。プリフォームは射出後もコアロッド上に残り、コアロッドに取り付けられたままブローステーションとストリッピングステーションに搬送されます。したがって、コアロッドは、プリフォームの内側金型、ブローエア供給チャネル、および3つのIBMステーションすべてにおけるコンテナ搬送キャリアという3つの機能を果たします。
IBMプリフォームゾーン - 設計機能と主要ディメンション
首周り
射出成形キャビティは、ねじ外径、ねじ山形状、シールランド、およびネック仕上げを形成します。コアロッドは、ネック内径および内側シール面を形成します。ネック外径公差:韓国化粧品規格±0.05 mm、韓国医薬品規格±0.03 mm。
肩部
射出成形キャビティの肩部のテーパー角度(韓国の化粧品ボトルの肩部では、通常垂直から25~45°)によって、プリフォームの肩部の高さと移行半径が決まります。肩部のブロー比が高いことを補うため、プリフォームの肩部壁は本体壁よりも20~35%厚く設計されています。
身体部位
コアロッド本体の外径とキャビティ本体の内径のギャップによって、プリフォーム本体の壁厚が決まります。プリフォーム本体の外径(キャビティ内径)は、ブロー膨張開始時の外径です。プリフォーム本体の壁厚 tₚ = 目標仕上げ壁厚 tᵢ × ブロー比 BR。コアロッド本体のテーパー:剥離のために片側0.5~1.0°。
ベースゾーン
プリフォームベース中央にゲート(射出点)を設ける。コアロッド先端部がプリフォームベースの内側ドームを形成する。射出キャビティベースインサートが容器ベースの外側平坦形状を形成する。ベース壁厚:1.5~4.0mm。ゲート径:1.0~2.5mm。
セクション02
コアロッド本体テーパー
コアロッド本体には、射出成形されたプリフォームが剥離ステーションでコアロッドからきれいに剥離できるように、わずかなテーパー(垂直軸から片側0.5~1.5°)が必要です。テーパーがない場合、固化したプリフォームがコアロッドを強く掴み、剥離時に過剰な力が必要となり、プリフォーム本体が歪んだり、プリフォームベースが破れたりします。テーパー角度の選択:硬質HDPEおよびABS IBM(ポリマーと金属の接着力が低い)の場合は片側0.5°、PP RCP IBM(PP非晶質領域のため接着力がやや高い)の場合は1.0°、LDPEおよびEVA IBM(ポリマーと金属の接着力が高く、剥離時にコアロッドを包み込む柔軟なプリフォーム本体)の場合は1.5°。テーパーにより、プリフォームの上部から下部まで本体直径がごくわずかに変化します(プリフォーム本体の高さ50~80 mmで約0.05~0.15 mm)。この変化はブロー成形キャビティの設計で考慮されます。
送風路設計
ブローエアチャネルは、コアロッドの中心を貫通するドリル加工された軸方向の穴(通常直径 2~4 mm)として、コアロッド先端に放射状の出口穴(通常 60° の角度間隔で 3~6 x 1.0~1.5 mm の放射状の穴)があります。ブローエア圧力:室温ブロー成形での IBM ポリマー膨張の場合 4~8 bar。IBM ポリマー(HDPE、PP、ABS、LDPE)はガラス転移温度以上でブローされるため、低温 PET よりもはるかに低いブロー抵抗で PET ISBM(20~40 bar)に比べて低圧です。ブローエアタイミング:ブローバルブは、ブロー成形がプリフォームに閉じるときに開き、容器が固化した後、ブロー成形が開く前に閉じます。韓国 Ever-Power ZQ シリーズのブロー保持時間は、標準容器フォーマットで 0.8~1.5 秒です。
ネックシールランド
コアロッドネックシールランドは、ブロー成形時にブロー成形ネックリングに密着する、ネックねじ部の直下にある精密研磨された円筒面です。ネックシールランドの外径は、ブロー成形ネックリングの内径から±0.02 mm以内である必要があり、これにより、4~8 barのブロー圧力で過度の接触力なしにブロー気密シールが形成されます。シールランドの摩耗や寸法不良によりブロー空気が漏れると、容器本体壁の膨張不足(ブロー成形面との材料接触不足)が発生し、容器本体外面に目に見える凹みが生じます。
セクション03
射出成形キャビティ設計仕様書 ― 韓国化粧品IBM規格
ネックインサート素材
S136ステンレス鋼
韓国の化粧品および医薬品用ネックインサートには、耐腐食性に優れたS136(420 SS)を使用。非医薬品産業用IBMネックにはP20が使用可能。S136の硬度はRc 50~54。
ネックスレッド規格
GPI / PCO
韓国製化粧ネジ:GPI仕上げ規格に準拠した13/415、18/415、20/410、24/410、28/410。ねじ山形状:韓国製化粧ネジ規格に準拠したシングルスタートモディファイドバットレス。
体腔材料
P20 / H13
韓国製化粧IBMにはP20(Rc 28-32)を使用。再研磨前に1,000万サイクルを超える大量生産プログラムにはH13工具鋼(Rc 44-46)を使用。Ra 0.025μmのキャビティ研磨が必要なABS樹脂製化粧IBMにはS136を使用。
虫歯研磨
Ra 0.025~0.10μm
ABS製化粧品用IBMおよびS136製ネックインサート用ミラーはRa 0.025μm。PP製RCPおよびHDPE製IBMキャビティはRa 0.05~0.10μm。工業用HDPE製IBMはRa 0.20~0.40μm。
射出成形キャビティの肩部形状は、韓国の化粧品容器プリフォームの形状において最も重要な部分です。肩部のテーパー角度(通常、垂直方向から25~45°)と肩部移行半径(肩部と本体の接合部で8~20mm)の組み合わせによって、プリフォームの肩部壁厚と容器の肩部の視覚的な形状の両方が制御されます。急な肩部角度(35~45°)は、韓国の高級化粧品容器(ファンデーションポンプボトル、アイクリームジャーなど)に好まれる角張った肩部形状を生み出し、緩やかな肩部角度(25~30°)は、韓国の化粧水や美容液ボトルに見られるような、有機的で流れるような肩部形状を生み出します。
第4節
ピンゲート設計
IBM射出ゲートは、プリフォームのベース中央に位置するピンゲートで、コアロッドの先端から挿入されます。ピンゲートの直径は、小型医薬品プリフォーム(5~15 ml、射出量1~4 g)の場合は1.0~1.5 mm、韓国化粧品プリフォーム(15~100 ml、射出量4~20 g)の場合は1.5~2.0 mm、大型化粧品および工業用IBMプリフォーム(100~500 ml、射出量20~60 g)の場合は2.0~2.5 mmです。ゲートの直径は、プリフォームキャビティへの溶融樹脂の流れ速度とゲートの凍結時間を制御します。ゲートが大きいほど、逆流を防ぐために保持圧力を長くする必要がありますが、ゲートが小さいと、完成した容器のベースにゲートの跡が目立つ場合があります。
マルチキャビティ用ランナーバランス
マルチキャビティIBM射出成形金型(韓国化粧品IBMではZQ40で4~14キャビティ)は、バランスランナーシステム(スプルーから各キャビティゲートまでのランナー経路の長さと断面積が等しい)を使用して、すべてのキャビティで±2%のショット重量バランスを実現しています。自然にバランスのとれたHツリーランナーレイアウト(すべてのキャビティがスプルーから等距離で対称的なHパターン)により、ランナー径の調整なしで本質的にバランスのとれた溶融樹脂の流れが実現します。バランスのとれていないランナーは、重いキャビティと軽いキャビティを生み出します。重いキャビティは充填過多(バリ発生リスク、肉厚過多)になり、軽いキャビティは充填不足(ヒケ、ショートショット、肉厚不足)になります。韓国エバーパワーは、すべてのZQ40マルチキャビティIBM金型に自然にバランスのとれたHツリーランナーを使用しています。
ホットランナー vs コールドランナー
IBM射出成形金型は、韓国の化粧品向けIBM用途のほとんどで、ホットランナーではなくコールドランナーシステム(ランナー材料は各ショットごとに冷却され、スプルー廃棄物として排出される)を使用しています。コールドランナー:金型コストが低く、設計がシンプルで、HDPE、PP、ABS、LDPEに適しています。ランナー廃棄物:通常、総ショット重量の15~30%で、韓国の化粧品向けIBMではHDPEおよびPP樹脂コストで許容範囲内です。ホットランナー:ランナー廃棄物を排除(スプルーなし)、キャビティバランスを改善、ランナー冷却をなくすことでサイクルタイムを短縮します。韓国のエバーパワーは、バイオプラスチックIBM(PHA、PLA)向けにホットランナーIBM射出成形金型を提供しています。バイオプラスチックIBMでは、樹脂コストが3~5倍高いため、ランナー廃棄物の排除が商業的に重要です。また、年間500万個以上のABS IBMプログラムでは、ランナー廃棄物がABSショット重量の20~30%に達すると、材料コストが大幅に増加します。
セクション05
プリフォーム冷却時間対プリフォーム肉厚 — HDPE IBM @ ZQ40、10mlフォーマット
プリフォーム壁厚0.70mm
1.0~1.2秒の冷却
薄い医薬品プリフォーム。全サイクル時間:約3.6秒。
プリフォーム壁厚 1.00 mm
1.5~1.8秒の冷却
標準的な化粧用プリフォーム。全サイクル時間:約4.2秒。
プリフォーム壁厚1.20mm
2.2~2.6秒の冷却
厚みのある化粧用プリフォーム(過剰設計)。総サイクル時間は約4.8~5.0秒。回避可能なサイクルコスト。
プリフォーム壁厚1.50mm
3.2~3.8秒の冷却
大型プリフォーム(250mlクラス)。全サイクル時間:約5.5~6.0秒。
IBMのキャビティカウントガイドでは、プリフォームの壁とサイクルタイムがZQマシンのキャビティ選択の経済性にどのように影響するかを解説しています。 IBMの虫歯数ガイド.
第6条
| 基準 | IBMプリフォーム | ISBM(PET)プリフォーム |
|---|---|---|
| コアロッドの保持 | プロセス全体を通してコアロッドに留まります。 | 射出後排出され、別々に再装填される |
| コアロッドのテーパー要件 | 片側0.5~1.5°(ストリップの要件) | なし(標準の金型抜き勾配でプリフォームを排出) |
| ブロー比範囲 | 1.0~3.0倍(本体のみ) | 半径方向3~5倍+軸方向2~3倍の伸長(二軸性) |
| プリフォーム材 | HDPE、PP、ABS、LDPE、EVA、PHA、PLA | 主にPET(用途によってはPP ISBMも使用) |
| コンテナベース | 射出成形、溶接線なし | ブロー成形、ベースドームに射出ゲート跡あり |
エンジニアリングに関するよくある質問
Q01
韓国のエバーパワー社は、本格的な量産化に着手する前に、IBMの新しいプリフォーム設計をどのように検証するのでしょうか?
Korea Ever-Powerは、韓国の顧客の新しい容器プログラムに対する金型投資リスクを最小限に抑える構造化された開発プロセスを通じて、新しいIBMプリフォーム設計を検証します。フェーズ1 — CAD設計レビュー:Korea Ever-Powerは、金型を切削する前に、韓国の顧客の容器設計CAD図面をIBM設計ルール(最大ブロー比、最小ネック対ボディOD比、IBMプロセスとのショルダー角度の互換性、ベースの平面度要件)に照らしてレビューします。金型投資の前に、設計ルール違反が2D/3D CADで特定され、修正されます。フェーズ2 — コアロッドと射出キャビティのプロトタイプ:新しい形状(非標準のショルダープロファイル、角度のある特徴、狭いボディアスペクト比)を持つ新しい容器設計の場合、Korea Ever-Powerは、硬化処理済みのP20鋼で、単一キャビティのプロトタイプ金型セット(生産キャビティ数全体ではなく、1キャビティ)を機械加工します。プロトタイプ金型は、寸法検証、壁分布測定(8ポイントでの超音波ゲージ)、クロージャー適合性テスト、および韓国の顧客のブランド視覚承認のための最初の物理的な容器を生産します。フェーズ3 — 生産用金型製作:韓国のお客様による試作品の承認後、Korea Ever-Power社は、生産仕様に準拠したキャビティ研磨を施した硬化P20またはH13鋼で、生産用金型セット全体(ZQ40の場合はフォーマットに応じて4~12キャビティ)を機械加工します。韓国のお客様への納品前に、生産用金型全体を用いた納品前生産試験を実施し、すべてのキャビティの壁厚が±0.08 mm以内、容器の高さが±0.3 mm以内、ネック外径が±0.05 mm以内の仕様を満たしていることを確認します。この3段階の検証プロセスは、容器設計の承認から納品前生産試験の完了まで、通常10~16週間かかります。
Q02
IBMのプリフォーム設計ルールで、韓国製化粧品容器の本体外径がネック外径よりも小さくなることを防ぐものは何ですか?
IBMの容器設計における基本的な制約は、容器本体の外径がネック部の外径以上でなければならないという点です。これはIBMのプロセスアーキテクチャによって規定されています。プリフォームは、射出成形ステーションからブロー成形ステーションへコアロッドで移送される際に、ブロー成形金型のネックリングを通過できなければなりません。容器本体の外径がネック部の外径よりも小さい場合、ブロー成形金型のキャビティはネック部よりも狭い容器本体を囲むように閉じる必要があり、容器本体とブロー成形金型のネックリングが干渉することなく、ブロー成形された容器をコアロッドから取り外して開けることが幾何学的に不可能になります。実際には、本体外径がネック部の外径と等しい(本体のBRの1.0倍)IBM容器は、背が高く細い円筒形の血清バイアルやアンプルといった形状の容器を製造します。IBMが本体外径=ネック部外径を実現できるのは、プリフォームがBRの1.0倍で均一に膨張する(半径方向の膨張はなく、軸方向の伸長のみ)ためです。本体外径がネック外径よりわずかに大きい(本体幅の1.05~1.20倍)容器は、緩やかに先細りになったり、平行な形状の韓国高級化粧品用円筒形容器を生み出します。したがって、IBMプリフォームの設計制約(本体外径≧ネック外径)は、本体外径がネック外径より自然に大きいほとんどの韓国化粧品容器の設計には制約になりません。制約となるのは、肩部より下で本体が細くなり、底部で広がるような、想定される逆肩部またはくびれのあるボトル設計の場合のみです。
Q03
韓国のエバーパワー社は、12キャビティのIBM射出成形金型において、全キャビティで±2%の射出重量を実現するために、どのようにバランス調整を行っているのでしょうか?
韓国のエバーパワーは、金型設計、製造、および認定の際に組み合わせて適用される 4 つの技術により、12 キャビティ IBM 射出成形金型で ±2% キャビティショット重量バランスを実現しています。自然にバランスのとれた H ツリー ランナー レイアウト: ランナー システムは、ランナー パスの長さと断面積に関して、すべてのキャビティがスプルーから等距離にある対称 H ツリーとして設計されています。この自然にバランスのとれた形状により、スプルーからすべてのキャビティ ゲートまでの圧力降下が均等になり、ランナーの直径を調整することなく、各キャビティで均等な充填率とショット重量が得られます。ランナーの断面積サイズ: ランナーの直径は、使用する射出速度で各ランナー ブランチで 0.3〜0.5 秒の滞留時間を生成するように計算され、すべてのゲートで溶融物の温度と粘度が一定であることを保証します。サイズが小さいランナーは溶融物をせん断加熱し、粘度を低下させ、遠位キャビティを過剰に充填します。キャビティ寸法検証: 12 個の射出キャビティそれぞれについて、組み立て前に CMM で 6 つの重要寸法 (キャビティ本体直径、キャビティ高さ、ネックボア直径、ゲート直径、ショルダー半径) を測定し、すべての寸法が公称値の ±0.01 mm 以内であることを確認します。この範囲内の寸法変動は、ショット重量変動に ±0.5% 未満しか寄与しません。生産試作バランス検証: 出荷前の生産試作で、Korea Ever-Power は 20 ショット連続で 12 個のキャビティすべてを同時に計量し (キャビティ識別マークで収集および分類されたすべてのショット)、キャビティあたりの平均重量を計算し、すべてのキャビティが 12 個のキャビティの平均値の ±2% 以内であることを確認します。±2% を超えるキャビティは、最終出荷前にゲート直径の調整 (重量不足のキャビティをわずかに拡大) またはランナー直径の調整によって修正されます。
Q04
同じ金型セットでHDPEとPP RCP IBMを切り替える場合、プリフォームの設計変更はどのようなものが必要ですか?
同じ射出成形金型とコアロッドセットでHDPEとPP RCP IBMを切り替える場合、容器がPP RCP韓国化粧品IBM(より要求の厳しい材料)用に設計されている場合は、プリフォームの設計変更は不要です。PP IBMとHDPE IBMの射出成形金型のキャビティ寸法は、設計段階で同一です。これは、両方の材料が同様の射出圧力(80~120 MPa)で加工され、韓国化粧品容器に使用されるキャビティ寸法での線収縮率が両方の材料で同程度(HDPE 1.5~3.0%、PP RCP 1.2~2.0%)であるためです。HDPEとPP RCPの収縮率がわずかに異なるため、完成した容器の寸法にわずかな違いが生じます。2.0%の収縮率でPP RCP IBM用に設計された金型では、2.5%の収縮率でHDPE IBM容器が製造されます。これは、同じ金型から製造されたPP RCPと比較して、HDPEの容器の外径と高さが約0.1~0.3 mm小さくなることを意味します。韓国の化粧品容器の仕様では、容器の外径公差が±0.5 mm以上であるため、この材料間の寸法変動は仕様の範囲内です。韓国の医薬品容器は外径公差がより厳しく(±0.05~0.10 mm)、特定の材料ごとに校正された別の金型が必要です。材料を切り替える際のプロセス変更点:バレル温度(PP 210~245℃ vs HDPE 195~220℃)、金型温度(PP化粧品 55~70℃ vs HDPE家庭用 18~26℃またはHDPE化粧品 24~32℃)、射出保持圧力プロファイルはすべて調整が必要になる場合がありますが、金型の物理的なツールは変更されません。
Q05
韓国エバーパワー社製IBM射出成形金型セットの耐用年数はどのくらいですか?
韓国エバーパワーIBM射出成形金型の寿命は、鋼材の仕様、キャビティ数、および生産材料によって異なります。P20鋼射出成形金型(韓国の標準的な化粧品IBM):ネックシールランドとキャビティ表面の品質を維持するために再研磨が必要になるまでのサイクル数は200万~300万回。P20キャビティ寸法が摩耗によって公差外になり、キャビティの再加工または交換が必要になるまでの総サイクル数は800万~1200万回。H13工具鋼射出成形金型(韓国の大量生産化粧品および医薬品IBM):再研磨が必要になるまでのサイクル数は500万~800万回。再加工が必要になるまでの総サイクル数は1500万~2500万回。S136ステンレス鋼ネックインサート(すべての韓国化粧品および医薬品IBM):再研磨が必要になるまでのサイクル数は500万~800万回。総サイクル数は2000万回以上(S136の耐食性により、湿度の高い韓国の生産環境でP20ネックインサートの寿命を早める孔食が防止されます)。コアロッド寿命:硬化窒化鋼コアロッド(コアロッド本体硬度 Rc 55-60)— コアロッド本体のテーパー摩耗により再研磨が必要になるまで 1,000 万~ 2,000 万サイクル。ブローエアチャネルのオリフィス径は、0.5 万サイクルごとに侵食による拡大がないか監視されます。Korea Ever-Power は、すべての ZQ IBM マシンで生産ログを使用して金型サイクル数を追跡し、適切な間隔で韓国の顧客に再研磨および再加工サービスの推奨事項を発行し、IBM コンテナの寸法仕様が韓国ブランドの生産プログラムのライフサイクル全体にわたって維持されるようにします。
Q06
同じIBMコアロッドセットを、同じネック仕上げの異なる射出成形キャビティ設計に使用できますか?
はい、IBM コア ロッド セット 1 つを、容器本体の外径が各キャビティ デザインのブロー ステーションでのブロー成形キャビティの最大直径を超えない限り、同じネック仕上げ (同じネック OD とねじ規格) の複数の射出キャビティ デザインで使用できます。この機能は、同じネック規格を共有する複数の容器デザインを持つ韓国の K ビューティー ブランドにとって商業的に価値があります。たとえば、韓国ブランドの 24/410 容器シリーズ (50 ml トナー、100 ml エッセンス、150 ml ローション) は、3 つの異なる射出キャビティ デザインで同じ 24/410 コア ロッド セットを共有でき、追加のコア ロッド セット 2 個分のコストで全体の金型投資を削減できます。コア ロッドの互換性の制限: コア ロッド本体の外径 (プリフォーム本体 ID) は固定されているため、プリフォーム本体の壁は、各容器デザインの射出キャビティ本体 ID によって決定されます。ある容器設計で、同じコアロッドを共有する別の設計と比べて、プリフォーム本体の壁(したがって射出キャビティ本体のID)が大きく異なる場合、同じコアロッドを使用する容器間でプリフォームの壁と最終的な壁が異なります。Korea Ever-Powerは、金型設計段階で、各キャビティ設計のプリフォーム本体の壁がコアロッドの許容範囲内にあることを確認することで、複数の射出キャビティ設計間でコアロッドの互換性を確認しています。韓国のKビューティーブランドの製品開発プログラムでは、Korea Ever-Powerは可能な限りコアロッドを共有するように容器シリーズを積極的に設計し、各容器設計ごとに個別のコアロッドセットを使用した場合と比較して、コアロッドの共有によるコスト削減を示す詳細な金型コスト分析を韓国の顧客に提供しています。
IBM PREFORM 設計に関するお問い合わせ · 韓国エバーパワー
韓国のエバーパワー社は、韓国の化粧品および医薬品容器の新プログラム向けに、IBMのプリフォーム設計エンジニアリングを提供しています。具体的には、コアロッド形状、射出キャビティ設計、ランナーバランス解析、プロトタイプの単一キャビティ検証、およびZQシリーズ機を使用した量産金型製作などです。
編集者: Cxm