JP2022140200A - 金型装置および射出吹込成形機 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態の金型装置は、第1金型と、第2金型と、両面に複数のコア金型が配設され、当該コア金型が当該第1金型および当該第2金型と型締可能な中間金型と、を備え、図2に示すような射出吹込成形機に取り付けることで射出吹込成形を行うことができる。
本実施形態の金型装置により成形可能な成形品は、例えば図1に示すように、口部112にフランジ部111を有する容器MPである。このような容器MPは、特に限定されないが例えば、フランジ部111の表面(以下、フランジ面とも称す)に蓋材を溶着することにより、内部に収容した飲料物や食品などを密封することができる。
本実施形態の金型装置の詳細を説明するに当たり、このような射出吹込成形機を用いた射出吹込成形の工程を簡単に説明する。図3の概略図に示すように、まず、金型装置101の第1金型102、第2金型103、中間金型104が、図3(a)に示すように型締状態となる。続いて、中間金型104のコア金型104a1と第1金型102とで形成されるキャビティ空間に射出装置21から成形材料が充填され、プリフォームPFの射出成形が行なわれる。次いで、プリフォームPFの成形材料が所定温度に冷却されると、型締装置の作動により第2金型103が所定の位置に後退するとともに、中間金型移動装置の作動により中間金型104が型開きの位置へと移動する。射出成形されたプリフォームPFは一方側のコア金型104a1に装着されており、図3(b)に示す型開位置で中間金型104が180度回転する。
再び、金型装置101の第1金型102、第2金型103、中間金型104が、型締装置や中間金型移動装置により移動して、図3(c)に示すように型締状態となる。この際、図3(c)に示す型締位置で、プリフォームPFを装着している一方側のコア金型104a1が吹込用の第2金型103内へ、他方側のコア金型104a2が第1金型102内へ挿入される。そして、一方側のコア金型104a1の根元部から空気が噴出されて吹込成形が行なわれる。一方、他方側のコア金型104a2と第1金型102のキャビティ空間に成形材料が充填され射出成形が行なわれ、一方側のコア金型104a1と他方側のコア金型104a2の両面で吹込成形と射出成形が同時に行なわれる。
吹込成形された成形品MPは図3(d)に示す型開位置で割型が開き取出される。次いで、プリフォームPFを装着している他方側のコア金型104a2が第2金型103内へ、一方側のコア金型104a1が再度第1金型102内へとそれぞれ挿入され、射出吹込成形を反復して行なうことができる。
本実施形態の金型装置は、上述するような工程で射出吹込成形する射出吹込成形機において取り付けて使用することができる。
本実施形態の金型装置101は、図4~図7に示すように、第1金型102と、第2金型103と、両面に複数のコア金型104aが配設され、当該コア金型104aが当該第1金型102および当該第2金型103と型締可能な中間金型104と、を備えている。
なお、図4は、図2に示す金型装置101を、射出吹込成形機に取り付けて型開完了時の状態で、横方向から視た図である。図5は、図4のI-I線に沿った断面図である。また、図6は、金型装置101を、射出吹込成形機に取り付けて型締時の状態で横方向から視た図である。図7は、図6のII-II線に沿った断面図である。また、図8および図9は、図7の要部を拡大した断面図である。
なお、第1金型102の第1凹型部102a、また、後述の第2金型103の第2凹型部103a、中間金型104のコア金型104aにおいては、キャビティ空間を形成する表面の形状や金型の外表面の形状を、円柱状にすることができる。また、第1凹型部102a、第2凹型部103a、コア金型104aの中心には仮想線としての軸線Aが存在するものとする。
図示の例では、第1凹型部102aは金型装置101の高さ方向に6つ並ぶことで列を形成し、その列は金型装置101の幅方向に間隔をおいて2つ設けられる。なお、射出成形用の第1凹型部102aの数は特に限定されない。
また、割型部103bは、後述する割型開閉機構62により開閉させることができる。第2金型103の割型部103bは、割型開閉機構62によって金型幅方向で同じ向きに動かすものどうしが、割型連結部材63a、63bで連結され得、それにより、それぞれの割型部103bが同時に作動することができる。
また、成形品MPの本体部113は、図9に示すように、プリフォームPFの内部に対して吹込スリット104dを介して気体を吹き込んだ結果、第2凹型部103aの内部でプリフォームPFが膨張して形成された部分である。成形品MPの本体部113に対応する部分をプリフォームPFの本体部とする。
すなわち、金型装置101において、第1凹型部102aは、プリフォームPFの口部122に対応するキャビティ空間を形成する第1開口部102bを有する。また、コア金型104aは、プリフォームPFの口部122および成形品MPの口部112に対応するキャビティ空間を形成する根元部104cを有する。第2凹型部103aは、成形品MPの口部112に対応するキャビティ空間を形成する第2開口部103dを有する。
したがって、第1凹型部102aの第1開口部102bとコア金型104aの根元部104cとで、プリフォームPFの口部122(フランジ部121から首部124までの部分)に対応するキャビティ空間(以下、プリフォームPFの口部122に対応するキャビティ空間の部分を第1空間部分とも称す)を形成する。また、第2凹型部103aの第2開口部103dとコア金型104aの根元部104cとで、成形品MPの口部112(フランジ部111から首部114までの部分)に対応するキャビティ空間(以下、成形品MPの口部112に対応するキャビティ空間の部分を第2空間部分とも称す)を形成する。
また、本実施形態の金型装置101は、第1凹型部102aの本体部(第1開口部102bよりも底部側の部分)とコア金型104aの本体部(根元部104cよりも先端側の部分)とで、プリフォームPFの本体部に対応するキャビティ空間を形成する。また、本実施形態の金型装置101は、第2凹型部103aの本体部(第2開口部103dよりも底部側の部分)とコア金型104aの本体部(根元部104cよりも先端側の部分)とで、成形品MPの本体部113に対応するキャビティ空間を形成する。
また、より詳細には、第1凹型部102aの第1開口部102bの先端102dと、第2凹型部103aの第2開口部103dの先端103eと、コア金型104aの根元部104cにおける底部104eとに、径方向(軸線Aに直交する方向)外側に延びる表面が存在し、それぞれの表面によって、成形品MPやプリフォームPFのフランジ部111、121の表面(フランジ面)およびフランジ面とは逆側の表面(フランジ部の裏面)が形成される。
具体的には、従来、第1金型と中間金型とを用いてプリフォームPFを射出成形した場合、例えば図10に示すように、射出成形時にフランジ部を形成するキャビティ空間において成形材料が十分に供給されないことが生じることがあった(例えば図10の符号125)。そしてその結果、フランジ面の平滑性が十分でないことがあった。このような現象に対しては、例えば、射出成形における射出・保圧工程での条件を調整することにより改善させ得るが、フランジ面の平滑性向上は十分とは言えなかった。
これに対して、本実施形態では、第1空間部分内で射出成形により形成されたプリフォームPFの口部122が、吹込工程において、第1空間部分の第1容積より小さい第2容積の第2空間部分内に位置することとなる。したがって、吹込工程での第2金型103および中間金型104の型締およびプリフォームPF内への吹込の過程で第2凹型部103aおよびコア金型104aがプリフォームPFの口部122の成形材料を押圧することとなる。その結果、押圧された成形材料が流動、変形し、成形品MPのフランジ部111を成形するキャビティ空間内で成形材料圧が高まり、それにより、成形品MPのフランジ部111のフランジ面の平滑性を向上させることができる。
また、第2凹型部103aとコア金型104aとで形成されるキャビティ空間のうちの成形品MPの口部112に対応するキャビティ空間とは、吹込成形工程において、成形品MPのうち口部112が位置することとなるキャビティ空間であり、第2凹型部103aの第2開口部103dとコア金型104aの根元部104cとで区画形成されるキャビティ空間である。
プリフォームPFの口部122とは、成形品MPの口部112に対応する部分であり、ここでの「対応する」とは、具体的には例えば、プリフォームPFの口部122を軸線A方向に沿って測った長さを、成形品MPの口部112を軸線A方向に沿って測った長さと同じにすることを挙げることができる。
成形品MPの口部112とは、プリフォームPFの吹込成形工程において、プリフォームPFを全体として膨張させた後であっても、第2凹型部103aの第2開口部103dによって膨張が抑えられた部分である。
なお、プリフォームPFの口部122および成形品MPの口部112は、コア金型104aの表面上に吹込スリット104dが存在する場合には、プリフォームPFまたは成形品MPの中でも、吹込スリット104dの軸線方向の位置よりも、第1開口部102b側の範囲または第2開口部103d側の範囲に位置する部分とすることができる。
第1空間部分の第1容積および第2空間部分の第2容積は、第1金型102と中間金型104とを型締した状態、第2金型103と中間金型104とを型締した状態で形成される空間の容積を意味する。
すなわち、第1凹型部102aが、図10、図11に示すように、第1凹型部102aの第1開口部102bに、第2凹型部103aの第2開口部103dよりも窪む窪み部105を有することによって、第1空間部分の第1容積を第2空間部分の第2容積よりも大きくすることができる。
或いは、第1空間部分の厚さ(換言すれば、第1金型102および中間金型104の型締状態での第1開口部102bの第1表面102eからコア金型104aの根元部104cの表面までの距離)が、第2空間部分の厚さ(換言すれば、第2金型103および中間金型104の型締状態での第2開口部103dの第2表面103fからコア金型104aの根元部104cの表面までの距離)より大きくなることによって、第1空間部分の第1容積を、第2空間部分の第2容積よりも大きくすることができる。なお、第1空間部分の厚さが、第2空間部分の厚さより大きくなるとは、軸線Aを含む断面視において、第1空間部分の全体の厚さが、第2空間部分の厚さより大きくなってもよく、第1空間部分の少なくとも一部の厚さが、第2空間部分の厚さより大きくなってもよい。また、第1空間部分の一周にわたって第1空間部分の厚さが第2空間部分の厚さより大きくなってもよく、一周ではなく周方向の一部の第1空間部分の厚さが第2空間部分の厚さより大きくなってもよい。
さらに或いは、第2凹型部103aの第2開口部103dおよび/またはコア金型104aの根元部104cが、第2開口部103dの一部および/または根元部104cの一部をそれぞれの表面から突出させることが可能な突出機構を有し、そして、吹込工程での型締およびプリフォームPF内への吹込の過程で、当該突出機構を作動させて第2開口部103dの一部および/または根元部104cの一部を突出させることによって、第1空間部分の第1容積が、第2空間部分の第2容積よりも大きくなるようにすることができる。
窪み部105は、第1凹型部102aが有するものであって、図10、図11に示すように、第1凹型部102aの第1開口部102bに位置する、第2凹型部103aの第2開口部103dよりも窪む部分である。具体的には、窪み部105は、第1凹型部102aの第1開口部102bの第1表面102eの少なくとも一部が、第2凹型部103aの第2開口部103dの第2表面103fよりも窪む部分である。つまり、第1表面102eと第2表面103fとを比較した場合において、第1表面102eの少なくとも一部が第2表面103fよりも窪み、それにより、第1容積が第2容積より大きくなっている。
換言すれば、第2表面103fは、成形品MPのフランジ部111および首部114を有する口部112の外表面に接する、第2凹型部103aの表面であり、また、第1表面102eは、成形品MPの口部112に対応する、プリフォームPFの口部122の外表面に接する、第1凹型部102aの表面である。
本実施形態において、第1金型102が窪み部105を有することにより、射出成形によって得られたプリフォームPFのフランジ部121から首部124までの部分(口部122)において、窪み部105に対応する部分が厚く形成されることとなる。そして、中間金型104がプリフォームPFを保持する状態で中間金型104と第2金型103とが型締されると、第2金型103は、第1金型102が有する窪み部105を有しないので、第2金型103の第2表面103fが、プリフォームPFにおける厚さが厚く形成された部分を押圧することとなる。その結果、押圧された成形材料が流動、変形し、フランジ部111を成形するキャビティ空間内で成形材料圧が高まり、それにより、成形品MPのフランジ部111のフランジ面の平滑性を向上させることができる。
なお、窪み部105が第1凹型部102aの表面の中でも第1表面102eに存在するのは、第1表面102eがフランジ面を形成する中間金型104の表面と近くに位置し、成形材料への押圧によってフランジ部111を形成するキャビティ空間内での成形材料圧の向上を期待できるためである。またさらに、第1凹型部102aの第1開口部102bより底部側の部分の表面に窪み部が存在している場合、第2凹型部103aの第2開口部103dより底部側の部分の表面が成形材料を押圧しにくく、押圧の効果を得にくいためである。
第1金型102が少なくとも、フランジ部側凹型部102fと首部側凹型部102gとの間に窪み部105を有することにより、上述のように、成形材料への押圧の効果を得るとともに、射出成形の際、フランジ部121を形成するキャビティ空間の奥へと成形材料が流れ込みやすくすることができる。
また、成形材料の流動性の観点から、フランジ部側凹型部102fと首部側凹型部102gとの間に窪み部105が存在する場合には、当該窪み部105は、径方向の内側から外側に向かって、軸線方向に沿って測った長さが漸減することが好ましい。なおここでの軸線方向に沿って測った長さLは、図13に示すように、窪み部105中の特定の位置Paで測った長さを意味し、具体的には次のようにして測定することができる。すなわち、まず第1金型102の第1表面102e(実線)と第2金型103の第2表面103f(破線)を重ね合わせ比較することで、窪み部105を特定する。次いで、前記重ね合わせた状態で、窪み部105の窪み表面105aの特定の位置Paから、第2凹型部103aのフランジ部側凹型部103gの表面を含む平面Pまでを軸線Aに平行な方向に沿って測ることで長さLを得ることができる。
続いて、本実施形態の射出吹込成形機を図2~図7を用いて説明する。なお、上述で説明した構成と同じ構成は、その説明を省略する。
本実施形態の射出吹込成形機1は、成形材料を溶融させて金型装置101内に向けて射出する射出装置21と、移動装置26、金型装置101を型締状態と型開状態との間で開閉させる型締装置31とを備える。本実施形態の射出吹込成形機1を用いることで、先述の、本実施形態の金型装置101の欄で図3の概略説明図を参照して説明した工程で、射出吹込成形を行うことができる。
射出装置21は主に、金型装置101に向けて延びる円筒状等のシリンダ22と、シリンダ22の内部にそれと中心軸線を平行にして配置されて、周囲にフライトが螺旋状に設けられたスクリュ23と、シリンダ22の外周側にその周囲を取り囲んで配置されたバンド状等のヒータ24と、シリンダ22及びスクリュ23の後方側に配置されたモータボックス25とを備える。図示は省略するが、モータボックス25内には、シリンダ22の先端部に所定の量の成形材料を蓄積させるため、スクリュ23を中心軸線周りに回転させる計量モータや、金型装置101に接近する方向及び金型装置101から離れる方向の各方向へのスクリュ23の前進及び後退変位を行う射出モータ、スクリュ23が成形材料から受ける圧力を検出する圧力検出センサ等が配置されている。
移動装置26は、たとえば射出装置21のモータボックス25の下部等に設けられ、固定プラテン32aに対して射出装置21を前進及び後退変位させる進退駆動機構である。
移動装置26を構成する進退駆動機構としては種々の機構を採用することができるが、図示の移動装置26は、油圧等の液圧ポンプ27と、液圧ポンプ27を作動させる電動等によるポンプ作動用モータ28と、液圧ポンプ27から作動液が供給されて、先端が固定プラテン32aに固定されたピストンロッドを押出・引込運動させる複動型の液圧シリンダ29とを含んで構成されている。
型締装置31は、固定プラテン32a、可動プラテン32b及び中間金型支持枠32cを有する金型保持機構32の他、固定プラテン32aに対して中間金型支持枠32cを動かす中間金型移動機構61と、固定プラテン32aに対して可動プラテン32bを動かすプラテン移動機構33と、第2金型103の割型部103bを開閉する割型開閉機構62とを有する。中間金型移動機構61及び割型開閉機構62については、図4~図7を参照しながら後述する。
以上に述べた射出吹込成形機1では、次に述べる各工程を行うように動作する。
図4、図5に示す金型装置101の型開状態で、プラテン移動機構33により可動プラテン32bを固定プラテン32a側に移動させるとともに、中間金型移動機構61により中間金型支持枠32cを固定プラテン32a側に移動させる型閉工程を行う。
またここでは、中間金型回転機構により中間金型104を反転させる中間金型回転工程を行う。これにより、割型開閉工程で成形品MPが回収された側における中間金型104のコア金型104aが、第1金型102の第1凹型部102a側を向くことになる。一方、射出工程でプリフォームPFが成形された側における中間金型104のコア金型104aは、プリフォームPFを保持した状態で、第2金型103の第2凹型部103aを向く。
なお、中間金型回転工程は、割型開閉工程とほぼ同時期又は、割型開閉工程の前もしくは後に行うことができる。
2 ベースフレーム
21 射出装置
22 シリンダ
22a 供給口
22b ノズル
22c 水冷シリンダ
23 スクリュ
24 ヒータ
25 モータボックス
26 移動装置
26a スライドベース
26b ガイド
27 液圧ポンプ
28 ポンプ作動用モータ
29 液圧シリンダ
31 型締装置
32a 固定プラテン
32b 可動プラテン
32c 中間金型支持枠
32d タイバー
32e ガイド部材
33 プラテン移動機構
34 リヤプラテン
35 型締モータ
36 運動変換機構
36a ねじ軸
36b ナット
37 トグル機構
37a~37c リンク
37d クロスヘッド
38 型厚調整モータ
41 回転軸部
42a 一方側の端部
61 中間金型移動機構
61a 液圧シリンダ
61b ピストンロッド
62 割型開閉機構
62a ピストンロッド
62b 液圧シリンダ
63a、63b 割型連結部材
101 金型装置
102 第1金型
102a 第1凹型部
102b 第1開口部
102c ゲート
102d (第1開口部の)先端
102e 第1表面
102f フランジ部側凹型部
102g 首部側凹型部
103 第2金型
103a 第2凹型部
103b 割型部
103c 底型部
103d 第2開口部
103e (第2開口部の)先端
103f 第2表面
103g フランジ部側凹型部
104 中間金型
104a コア金型
104a1 一方側のコア金型
104a2 他方側のコア金型
104b 板状部
104c 根元部
104d 吹込スリット
104e (コア金型の根元部における)底部
105 窪み部
105a 窪み表面
111 (成形品の)フランジ部
112 (成形品の)口部
113 (成形品の)本体部
114 (成形品の)首部
121 (プリフォームの)フランジ部
122 (プリフォームの)口部
124 (プリフォームの)首部
PF プリフォーム
MP 成形品、容器
P 平面
Claims (5)
- 第1凹型部を有する第1金型と、第2凹型部を有する第2金型と、両面に複数のコア金型が配設され、当該コア金型が当該第1金型および当該第2金型と型締可能な中間金型と、を備え、口部を有するプリフォームおよび成形品を成形する金型装置であって、
前記第1凹型部と前記コア金型とで形成されるキャビティ空間のうちのプリフォームの前記口部に対応するキャビティ空間の第1容積が、前記第2凹型部と前記コア金型とで形成されるキャビティ空間のうちの成形品の前記口部に対応するキャビティ空間の第2容積よりも大きい、金型装置。 - 前記コア金型は、プリフォームおよび成形品の前記口部に対応するキャビティ空間を形成する根元部を有し、
前記第1凹型部は、プリフォームの前記口部に対応するキャビティ空間を形成する第1開口部を有し、
前記第2凹型部は、成形品の前記口部に対応するキャビティ空間を形成する第2開口部を有し、
前記根元部と前記第1開口部とでプリフォームの前記口部に対応するキャビティ空間を形成すると共に、前記根元部と前記第2開口部とで成形品の前記口部に対応するキャビティ空間を形成する、請求項1に記載の金型装置。 - 前記第1凹型部は、前記第1開口部に、前記第2凹型部の前記第2開口部よりも窪む窪み部を有し、
前記第1凹型部は、フランジ部と首部とを有する口部のフランジ部に対応するフランジ部側凹型部と、口部の首部に対応する首部側凹型部とを有し、
前記第1金型は、少なくとも、前記フランジ部側凹型部と前記首部側凹型部との間に前記窪み部を有する、請求項2に記載の金型装置。 - 前記フランジ部側凹型部と前記首部側凹型部との間に位置する前記窪み部は、前記第1凹型部の軸線に直交する径方向の内側から外側に向かって、軸線方向に沿って測った長さが漸減する、請求項3に記載の金型装置。
- 請求項1~4のいずれかに記載の金型装置が取り付けられる、射出吹込成形機。
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