JP6048081B2 - プリフォーム、プリフォーム製造装置、および、プリフォーム製造方法 - Google Patents

プリフォーム、プリフォーム製造装置、および、プリフォーム製造方法 Download PDF

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Description

本技術は、プリフォーム、プリフォーム製造装置、およびプリフォーム製造方法の分野に属する。
特許文献1は、プリフォーム製造装置の一例を開示している。
図8は、特許文献1のプリフォーム製造装置400を示す。
プリフォーム製造装置400は、成形用金型500およびバルブステム600を有する。成形用金型500は、キャビティ510およびコア型520を有する。キャビティ510は、プリフォーム700を成形する。コア型520は、プリフォーム700の内部の空間を成形する。
バルブステム600は、基礎部610および突起部620を有する。基礎部610は、突起部620と一体的に形成される。基礎部610は、平面部611を有する。突起部620は、平面部611からプリフォーム700に向けて突出する形状を有する。
プリフォーム製造装置400は、次の工程を経てプリフォーム700を成形する。最初の工程においては、成形用金型500に成形材料が供給される。次の工程においては、成形材料が充填された成形用金型500が冷却される。次の工程においては、成形用金型500からプリフォーム700が取り出される。これにより、プリフォーム700が成形される。
プリフォーム700は、底部710およびショートゲート720を含む。底部710は、湾曲形状を有する。ショートゲート720は、底部710と同一の成形材料により一体的に成形される。ショートゲート720は、バルブステム接触面721を有する。バルブステム接触面721は、平面721Aおよび陥没面721Bを有する。平面721Aは、平面部611と接触する部分を示す。陥没面721Bは、突起部620と接触する部分を示す。
特開2004−148767号公報
プリフォーム製造装置400は、平面部611および突起部620がショートゲート720と接触した状態において、成形後のプリフォーム700を冷却する。プリフォーム700が冷却されるとき、溶融した成形材料800がバルブステム600の周辺に滞留する。このため、バルブステム接触面721が均一に冷却されない。このため、バルブステム接触面721に凹凸が形成される。
一方、成形された複数のプリフォーム700は、ケースに詰められた後に搬送される。
このため、搬送過程において1個のプリフォーム700のバルブステム接触面721が別の1個のプリフォーム700に接触したとき、このプリフォーム700の表面に傷が形成される。
本発明は、以上の背景をもとに創作されたものであり、他のプリフォームを傷つけにくい構造を有するプリフォーム、このプリフォームを製造するプリフォーム製造装置、およびこのプリフォームを製造するプリフォーム製造方法を提供することを目的とする。
〔1〕発明に従うプリフォームの一形態、筒形状を有する胴部、前記胴部の一方の端部に設けられる底部、および、前記底部と繋がるショートゲートを含むプリフォームであって、前記ショートゲートは、平滑形状である先端面および、前記先端面から前記底部に向けて窪み、前記先端面において開口する凹部を有し、前記凹部は、凹部底面を有し、前記凹部底面は、凹凸形状を含む。
上記プリフォームは、ショートゲートに凹部を有する。また、上記プリフォームのショートゲートの表面に形成される凹凸は、先端面との関係において2種類に分類される。第1の種類の凹凸は、先端が凹部内に位置する。第2の種類の凹凸は、先端が凹部外に位置する。第1の種類の凹凸は、先端が凹部内に位置するため、凹部が形成されていないショートゲートの凹凸と比較して、凹凸が他のプリフォームに接触しにくい。第2の種類の凹凸は、その根本が凹部の底面に形成されるため、凹部が形成されていないショートゲートの凹凸と比較して、先端面を基準とした突出量が小さい。このため、第2の種類の凹凸も他のプリフォームに接触しにくい。このため、上記プリフォームが他のプリフォームに接触したとき、傷が形成されにくい。
〔2〕前記プリフォームの一例によれば、前記凹部は、凹部側面を有し、前記凹部側面は、前記凹部底面および前記先端面のそれぞれに連続し、前記凹部底面から前記先端面に向かうにつれて前記ショートゲートの中心軸から離れる形状を有する。
上記プリフォームによれば、凹部側面が凹部底面に対して直立する構造と比較して、凹部側面と先端面との境界部分における面の角度の変化が緩やかになる。このため、他のプリフォームに傷が形成されにくくなる効果が高められる。
〔3〕本発明に従うプリフォームの一形態は筒形状を有する胴部、および、前記胴部の一方の端部に設けられる底部を含むプリフォームであって、前記底部は、平滑形状である底部先端面および、前記底部先端面から前記底部に向けて窪み、前記底部先端面において開口する凹部を有し、前記凹部は、凹部底面を有し、前記凹部底面は、凹凸形状を含む
上記プリフォームは、底部に凹部を有する。また、上記プリフォームの底部の表面に形成される凹凸は、底部先端面との関係において2種類に分類される。第1の種類の凹凸は、先端が凹部内に位置する。第2の種類の凹凸は、先端が凹部外に位置する。第1の種類の凹凸は、先端が凹部内に位置するため、凹部が形成されていない底部の凹凸と比較して、凹凸が他のプリフォームに接触しにくい。第2の種類の凹凸は、その根本が凹部の底面に形成されるため、凹部が形成されていない底部の凹凸と比較して、先端面を基準とした突出量が小さい。このため、第2の種類の凹凸も他のプリフォームに接触しにくい。このため、上記プリフォームが他のプリフォームに接触したとき、傷が形成されにくい。
〔4〕本発明に従うプリフォーム製造装置の一形態は、ショートゲートを含むプリフォームを製造するプリフォーム製造装置であって、前記プリフォーム製造装置は、成形用金型および射出装置を有し、前記成形用金型は、成形空間を有し、前記成形空間は、主成形空間および供給孔を有し、前記主成形空間と前記供給孔とは連通し、前記射出装置は、ノズルおよびバルブステムを有し、前記ノズルは、前記成形空間に成形材料を射出し、前記バルブステムは、前記成形空間に成形材料が供給された後に前記供給孔を閉鎖する部品であって、前記成形空間に挿入されるステム先端部を含み、前記ステム先端部は、前記ショートゲートにおいて開口する凹部または前記プリフォームの底部において開口する凹部を形成できるように構成される
上記プリフォーム製造装置のバルブステムは、成形空間に成形材料が供給された後にステム先端部が成形空間に挿入される。これにより、供給孔が閉鎖され、成形空間に成形材料が供給されなくなる。このため、ショートゲートを有するプリフォームにおいては、ショートゲートにおいて開口する凹部が形成される。一方、ショートゲートを有さないプリフォームにおいては、プリフォームの底部において開口する凹部が形成される。
上記プリフォーム製造装置によって製造されるプリフォームにおいて、ショートゲートの表面に形成される凹凸は、先端面との関係において2種類に分類される。第1の種類の凹凸は、先端が凹部内に位置する。第2の種類の凹凸は、先端が凹部外に位置する。第1の種類の凹凸は、先端が凹部内に位置するため、凹部が形成されていないショートゲートの凹凸と比較して、凹凸が他のプリフォームに接触しにくい。第2の種類の凹凸は、その根本が凹部の底面に形成されるため、凹部が形成されていないショートゲートの凹凸と比較して、先端面を基準とした突出量が小さい。このため、第2の種類の凹凸も他のプリフォームに接触しにくい。このため、上記プリフォームが他のプリフォームに接触したとき、傷が形成されにくい。
一方、底部に凹部を有するプリフォームにおいて、上記プリフォームの底部の表面に形成される凹凸は、先端面との関係において2種類に分類される。第1の種類の凹凸は、先端が凹部内に位置する。第2の種類の凹凸は、先端が凹部外に位置する。第1の種類の凹凸は、先端が凹部内に位置するため、凹部が形成されていない底部の凹凸と比較して、他のプリフォームに接触しにくい。第2の種類の凹凸は、その根本が凹部の底面に形成されるため、凹部が形成されていない底部の凹凸と比較して、先端面を基準とした突出量が小さい。このため、第2の種類の凹凸も他のプリフォームに接触しにくい。このため、上記プリフォームが他のプリフォームに接触したとき、傷が形成されにくい。すなわち、上記プリフォーム製造装置によれば、他のプリフォームを傷つけにくいプリフォームを製造することができる。
〔5〕前記プリフォーム製造装置の一例によれば、前記ステム先端部は、ステム先端面を有し、前記ステム先端面は、先端平面および先端斜面を有し、前記先端斜面は、前記先端平面の周囲に形成される。
上記プリフォーム製造装置によれば、バルブステムが先端斜面を有さない構造と比較して、先端平面と先端斜面との境界部分における面の角度の変化が緩やかになる。このため、他のプリフォームに傷が形成されにくくなる効果が高いプリフォームを製造することができる。
〔6〕本発明に従うプリフォーム製造方法の一例によれば、プリフォームを製造するプリフォーム製造方法であって、前記プリフォーム製造方法は、前記〔4〕または〔5〕に記載のプリフォーム製造装置を用いる。
本プリフォーム、本プリフォーム製造装置および本プリフォーム製造方法によれば他のプリフォームを傷つけにくくすることに貢献できる
実施形態のプリフォームに関する図であり、その断面構造を示す断面図。 実施形態のプリフォームに関する図であり、そのショートゲートの断面構造を示す断面図。 実施形態のプリフォーム製造装置に関する図であり、その全体構成を模式的に示す構成図。 実施形態のプリフォームの製造工程に関する図であり、成形用金型に樹脂が供給され始めた状態のプリフォーム製造装置の部分断面図。 実施形態のプリフォームの製造工程に関する図であり、成形用金型への樹脂の供給が完了した状態のプリフォーム製造装置の部分断面図。 その他の実施形態のプリフォームに関する図であり、その底部および胴部の断面図。 その他の実施形態のバルブステムに関する図であり、バルブステムの側面構造を示す側面図。 従来のプリフォーム製造装置およびプリフォームの断面図。
図1を参照して、実施形態のプリフォーム100の構成について説明する。
プリフォーム100は、中心軸C1を軸として対称な形状を有する。プリフォーム100は、首部110、胴部120、底部130、およびショートゲート140を有する。
首部110は、同一の成形材料により胴部120、底部130、およびショートゲート140と一体的に形成される。首部110は、プリフォーム100の短手方向の径において、最も大きい径を有する。首部110は、開口部111およびネックリング112を有する。開口部111は、プリフォーム100からペットボトルに成形されたとき、飲み口となる部分を構成する。ネックリング112は、プリフォーム100からペットボトルに成形されたとき、首部110におけるキャップの位置決めをする部分を構成する。
胴部120は、円筒形状を有する。胴部120は、プリフォーム100の短手方向の径において、首部110よりも小さな径を有する。胴部120は、首部110、底部130、およびショートゲート140と同一の成形材料により一体的に成形される。
底部130は、湾曲形状を有する。底部130は、プリフォーム100の短手方向の径において、首部110および胴部120よりも小さな径を有する。底部130は、首部110、胴部120、およびショートゲート140と同一の成形材料により一体的に成形される。
ショートゲート140は、底部130の外周面から突出した部分を示す。ショートゲート140は、首部110、胴部120、および底部130と同一の成形材料により一体的に形成される。
図2を参照して、ショートゲート140の構成について説明する。
ショートゲート140は、先端面141および凹部142を有する。先端面141は、平滑形状を有する。
凹部142は、プリフォーム100の成形過程において、バルブステム42と接触する部分を示す。凹部142は、先端面141において開口する形状を有する。凹部142は、凹部底面142Aおよび凹部側面142Bを有する。凹部底面142Aは、表面に凹凸143を有する。凹凸143の密度は、先端面141の表面の凹凸の密度よりも高い。凹凸143の密度は、凹部側面142Bの凹凸の密度よりも高い。凹凸143の密度は、首部110、胴部120、および底部130の表面の凹凸の密度よりも高い。凹凸143は、先端が凹部142の内部に位置する。
凹部側面142Bは、凹部底面142Aと連続して形成される。凹部側面142Bは、先端面141と連続して形成される。凹部側面142Bは、凹部底面142Aから先端面141に向かうにつれて、プリフォーム100の中心軸C1から離れる形状を有する。プリフォーム100の中心軸C1とショートゲート140の中心軸とは一致する。
図3を参照して、プリフォーム製造装置1の構成について説明する。
プリフォーム製造装置1は、成形用金型10および射出装置40を有する。
成形用金型10は、射出装置40から射出された成形材料をプリフォームの形状に成形する機能を有する。成形用金型10は、キャビティ20およびコア型30を有する。
キャビティ20は、プリフォームの胴部、底部、およびショートゲートを成形する機能を有する。キャビティ20は、周壁部21、底壁部22、および成形空間23を有する。
周壁部21は、底壁部22と連続して形成される。成形空間23は、周壁部21と底壁部22とによって形成される。成形空間23は、コア型30の挿入が可能な形状を有する。成形空間23は、主成形空間23Aおよび供給孔23Bを有する。主成形空間23Aは、プリフォームの胴部および底部を成形する空間を示す。供給孔23Bは、プリフォームのショートゲートを成形する部分を示す。供給孔23Bは、射出装置40から射出された成形材料を、主成形空間23Aに供給する機能を有する。供給孔23Bは、主成形空間23Aと連通する。
コア型30は、プリフォームの内部の空間を成形する機能を有する。コア型30は、主成形空間23Aに挿入される。
射出装置40は、ノズル41およびバルブステム42を有する。射出装置40は、成形材料を成形用金型10に射出する機能を有する。
ノズル41は、流通空間41Aおよび射出口41Bを有する。流通空間41Aは、溶融した成形材料が流通する空間を示す。射出口41Bは、ノズル41の先端に形成される。射出口41Bは、供給孔23Bと連通する。
バルブステム42は、供給状態と非供給状態とを切り替える機能を有する。供給状態は、流通空間41Aの成形材料が成形空間23に供給される状態を示す。非供給状態は、流通空間41Aの成形材料が成形空間23に供給されない状態を示す。バルブステム42は、流通空間41Aに配置される。バルブステム42は、アクチュエーター(図示略)によって、ノズル41の長手方向における位置が変化するように駆動される。バルブステム42は、ステム先端部43を有する。ステム先端部43は、供給孔23Bに挿入可能な形状を有する。ステム先端部43は、ステム先端面44を有する。ステム先端面44は、先端平面44Aおよび先端斜面44Bを有する。先端平面44Aは、プリフォーム100の凹部底面142Aを成形する機能を有する。先端斜面44Bは、テーパ形状を有する。先端斜面44Bは、プリフォーム100の凹部側面142Bを成形する機能を有する。
図4および図5を参照して、プリフォーム100の製造工程について説明する。
プリフォーム100の製造工程は、第1工程(図4)、第2工程(図5)、および第3工程を含む。
第1工程は、射出装置40が、成形用金型10に成形材料を射出する工程を示す。第1工程において、射出装置40は、供給状態に切り替えられる。すなわち、バルブステム42は、成形用金型10とは反対の方向に移動する。これにより、ステム先端部43は、供給孔23Bに挿入されない状態となる。第1工程において、流通空間41Aに滞留する成形材料150が、供給孔23Bを介して、主成形空間23Aに供給される。
第2工程は、プリフォーム100を成形用金型10の内部で冷却する工程を示す。第2工程において、射出装置40は、非供給状態に切り替えられる。すなわち、バルブステム42は、成形用金型10の方向に移動する。これにより、ステム先端部43は、供給孔23Bに挿入される。このため、流通空間41Aと成形空間23との連通が遮断される。これにより、流通空間41Aの成形材料150が、成形空間23に供給されなくなる。なお、第2工程においては、ステム先端面44は、供給孔23Bの端部から0.1〜0.5m内方に押し込まれる。
第3工程は、第2工程において冷却が完了したプリフォーム100を成形用金型10から取り出す工程を示す。第3工程において、コア型30およびプリフォーム100は、キャビティ20から離間する。
プリフォーム100およびプリフォーム製造装置1は、以下の効果を奏する。
(1)プリフォーム100は、ショートゲート140に凹部142を有する。また、上記プリフォーム100のショートゲートの表面に形成される凹凸143は、先端面141との関係において2種類に分類される。第1の種類の凹凸は、先端が凹部142の内部に位置する。第2の種類の凹凸は、先端が凹部142の外部に位置する。
第1の種類の凹凸は、先端が凹部142の内部に位置するため、凹部142が形成されていないショートゲートの凹凸と比較して、凹凸が他のプリフォームに接触しにくい。第2の種類の凹凸は、その根本が凹部142の凹部底面142Aに形成されるため、凹部142が形成されていないショートゲートの凹凸と比較して、先端面を基準とした突出量が小さい。このため、第2の種類の凹凸も他のプリフォームに接触しにくい。このため、プリフォーム100が他のプリフォームに接触したとき、他のプリフォームに傷が形成されにくい。
(2)凹部側面142Bは、凹部底面142Aおよび先端面141のそれぞれに連続する。凹部側面142Bは、凹部底面142Aから先端面141に向かうにつれてショートゲート140の中心軸C1から離れる形状を有する。
このため、凹部側面142Bが凹部底面142Aに対して直立する構造と比較して、凹部側面142Bと先端面141との境界部分における面の角度の変化が緩やかになる。このため、他のプリフォームに傷が形成されにくくなる効果が高められる。
(3)プリフォーム製造装置1のバルブステム42は、成形空間23に成形材料150が供給された後にステム先端部43が成形空間23に挿入される。これにより、供給孔23Bが閉鎖され、成形空間23に成形材料が供給されなくなる。また、バルブステム42は、供給孔23Bに挿入されることにより、ショートゲート140の凹部142を形成する。このため、プリフォーム製造装置1によれば、他のプリフォームを傷つけにくいプリフォームを製造することができる。
(4)ステム先端面44とショートゲート140との接触面およびその周辺には、成形材料150の一部が不十分に冷却されることにより固化したコールドスラグが発生しやすい。コールドスラグは、成形材料に混入すること等により、プリフォームの外観不良を招くおそれがある。
この点、プリフォーム製造装置1のバルブステム42は、成形空間23に成形材料が供給された後に供給孔23Bを閉鎖する。このとき、バルブステム42のステム先端部43は供給孔23Bに挿入される。このため、ステム先端面44とショートゲート140との接触面は、成形空間23に位置する。これにより、ステム先端面44とショートゲート140との接触面は、成形空間で冷却される。このため、コールドスラグが発生することを抑制できる。
(5)バルブステム42は、ステム先端部43を有する。ステム先端部43は、ステム先端面44を有する。ステム先端面44は、先端平面44Aおよび先端斜面44Bを有する。先端斜面44Bは、先端平面44Aの周囲に形成される。
この構成によれば、バルブステム42が先端斜面44Bを有さない構造と比較して、先端平面44Aと先端斜面44Bとの境界部分における面の角度の変化が緩やかになる。このため、他のプリフォームに傷が形成されにくくなる効果が高いプリフォームを製造することができる。
(その他の実施形態)
本プリフォームおよび本プリフォーム製造装置は、上記実施形態とは別の実施形態を含む。以下、その他の実施形態としての上記実施形態の変形例を示す。なお、以下の各変形例は、互いに組み合わせることもできる。
・実施形態のプリフォーム100は、ショートゲート140を有する。ショートゲート140は、凹部142を有する。凹部142は、凹凸143を有する。凹凸143は、先端が凹部142の内部に位置する。ただし、凹凸143の形状は、実施形態に例示された内容に限定されない。例えば、変形例の凹凸は、先端が凹部142の外部に位置する。
・実施形態のプリフォーム100は、ショートゲート140を有する。ショートゲート140は、凹部142を有する。ただし、凹部の構成は、実施形態に例示された内容に限られない。例えば、図6に示すように、変形例のプリフォーム300は、ショートゲートを有さない。変形例のプリフォーム300は、底部310を有する。底部310は、先端面311および凹部312を有する。先端面311は、底部310の外周面を構成する。凹部312は、先端面311において開口する。凹部312は、凹部底面312Aおよび凹部側面312Bを有する。凹部底面312Aは、凹凸313を有する。凹部側面312Bは、先端面311および凹部底面312Aのそれぞれに連続する。凹部側面312Bは、凹部底面312Aから先端面311に向かうにつれてプリフォーム300の中心軸C2から離れる形状を有する。
・実施形態のバルブステム42は、ステム先端部43を有する。ステム先端部43は、ステム先端面44を有する。ただし、バルブステムの構成は、実施形態に例示された内容に限定されない。例えば、図7に示すように、変形例のバルブステム200は、ステム本体部210およびステム先端部220を有する。ステム本体部210は、ステム先端部220とは別部材により形成される。ステム先端部220は、円錐に類似する形状を有する。ステム先端部220は、ステム本体部210よりも熱伝導率の低い材料により形成される。
1…プリフォーム製造装置、10…成形用金型、20…キャビティ、21…周壁部、22…底壁部、23…成形空間、23A…主成形空間、23B…供給孔、30…コア型、40…射出装置、41…ノズル、41A…流通空間、41B…射出口、42…バルブステム、43…ステム先端部、44…ステム先端面、44A…先端平面、44B…先端斜面、100…プリフォーム、110…首部、111…開口部、112…ネックリング、120…胴部、130…底部、140…ショートゲート、141…先端面、142…凹部、142A…凹部底面、142B…凹部側面、143…凹凸、150…成形材料、200…バルブステム、210…ステム本体部、220…ステム先端部、221…ステム先端面、221A…先端平面、221B…先端斜面、300…プリフォーム、310…底部、311…先端面、312…凹部、312A…凹部底面、312B…凹部側面、313…凹凸、400…プリフォーム製造装置、500…成形用金型、510…キャビティ、520…コア型、600…バルブステム、610…基礎部、611…平面部、620…突起部、700…プリフォーム、710…底部、720…ショートゲート、721…バルブステム接触面、721A…平面、721B…陥没面、800…成形材料、C1…中心軸、C2…中心軸。

Claims (6)

  1. 筒形状を有する胴部、前記胴部の一方の端部に設けられる底部、および、前記底部と繋がるショートゲートを含むプリフォームであって、
    前記ショートゲートは、平滑形状である先端面および、前記先端面から前記底部に向けて窪み、前記先端面において開口する凹部を有し、
    前記凹部は、凹部底面を有し、
    前記凹部底面は、凹凸形状を含む
    プリフォーム。
  2. 前記凹部は、凹部側面を有し、
    前記凹部側面は、前記凹部底面および前記先端面のそれぞれに連続し、前記凹部底面から前記先端面に向かうにつれて前記ショートゲートの中心軸から離れる形状を有する
    請求項1に記載のプリフォーム。
  3. 筒形状を有する胴部、および、前記胴部の一方の端部に設けられる底部を含むプリフォームであって、
    前記底部は、平滑形状である底部先端面および、前記底部先端面から前記底部に向けて窪み、前記底部先端面において開口する凹部を有し、
    前記凹部は、凹部底面を有し、
    前記凹部底面は、凹凸形状を含む
    プリフォーム。
  4. ショートゲートを含むプリフォームを製造するプリフォーム製造装置であって、
    前記プリフォーム製造装置は、成形用金型および射出装置を有し、
    前記成形用金型は、成形空間を有し、
    前記成形空間は、主成形空間および供給孔を有し、
    前記主成形空間と前記供給孔とは連通し、
    前記射出装置は、ノズルおよびバルブステムを有し、
    前記ノズルは、前記成形空間に成形材料を射出し、
    前記バルブステムは、前記成形空間に成形材料が供給された後に前記供給孔を閉鎖する部品であって、前記成形空間に挿入されるステム先端部を含み、
    前記ステム先端部は、前記ショートゲートにおいて開口する凹部または前記プリフォームの底部において開口する凹部を形成できるように構成される
    プリフォーム製造装置。
  5. 記ステム先端部は、ステム先端面を有し、
    前記ステム先端面は、先端平面および先端斜面を有し、
    前記先端斜面は、前記先端平面の周囲に形成される
    請求項4に記載のプリフォーム製造装置。
  6. プリフォームを製造するプリフォーム製造方法であって、
    前記プリフォーム製造方法は、請求項4または5に記載のプリフォーム製造装置を用いる
    プリフォーム製造方法。
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