JP6058484B2

JP6058484B2 - プリフォームの射出成形装置

Info

Publication number: JP6058484B2
Application number: JP2013137105A
Authority: JP
Inventors: 保豊田; 広細越山; 佐藤　衛; 衛佐藤; 安廣石澤
Original assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Current assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2033-06-28
Also published as: JP2015009490A

Description

本発明は、２軸延伸ブロー成形用プリフォームを成形するための射出成形装置に関するものであり、特に、主材樹脂による基体層中に中間層樹脂による中間層を積層したプリフォームを成形するために用いる射出成形装置のノズルに関する。

ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記する。）樹脂等の２軸延伸ブロー成形による壜体は、飲料用、食品用、化粧料等の様々な分野に使用されている。特にガスバリア性を必要とする用途では、主材樹脂であるＰＥＴ樹脂製の基体層中に、ナイロン系樹脂やエチレンビニルアルコール共重合樹脂等のガスバリア性を有する樹脂製の中間層を積層した壜体が用いられている。そして特許文献１には、ＰＥＴ樹脂製の基体層中にナイロン樹脂製の中間層を積層した、２軸延伸ブロー成形による積層壜体の一次成形品である積層プリフォームの成形方法が記載されている。

このような２軸延伸ブロー成形による壜体では、基体層と中間層は密着しているものの、異材質同士であるが故に、多くの場合接着しているわけではない。このため、落下等の衝撃に起因する剪断力の作用によって、両層が部分的に剥離するおそれがある。そして、例えば炭酸飲料用の用途では、上記のように部分的に層間剥離した箇所が一旦できると、ＰＥＴ樹脂の内層を透過した炭酸ガスがこの剥離した部分に侵入し、炭酸ガスの圧力によって剥離が更に大きく進行して、剥離界面で光が散乱あるいは反射して剥離していることが外側からも認められ、外観を損ねてしまうという問題が生じる。

この点、本願の出願人は、特許文献２にて、上記のような中間層を有する壜体における剥離の問題を解消した積層壜体を提案している。具体的には、図６（ａ）、（ｂ）に一実施例として示すように、口筒部２０２、ネックリング２０３、肩部２０４、円筒状の胴部２０５、複数の脚を突出して所謂ペタロイド状の形状とした底部２０６からなる壜体２０１に対し、図示の例ではネックリング２０３の下端直下から底部２０６の上端部直上に至る領域において、基体層２１１である外層２１１ａと内層２１１ｂの間に中間層２１３（クロスハッチングで示す）を積層するとともに、外層２１１ａと内層２１１ｂとを連結して形成される縦帯状連結部２１４によって、中間層２１３を周方向に分断するものである。このような構成となる積層壜体によれば、落下等の衝撃によって、中間層の一つの領域で層間剥離が発生したとしても、縦帯状連結部によって、隣接する領域へ剥離が進行することを防ぐことができるので、層間剥離の発生を限定した領域に留めて、壜体の外観を良好に、また透明な状態で維持することができる。

特開平１−２５４５３９号公報特開２０１３−９５０３５号公報

また本願の出願人は、特許文献２にて、前述の積層壜体を２軸延伸ブロー成形によって形成するためのプリフォーム、及びこのプリフォームを射出成形するための射出成形装置を提案している。具体的には、図７に一実施例として示すように、口筒部１０２、ネックリング１０３、円筒状の胴部１０５、底部１０６を備えるプリフォーム１０１に対し、ネックリング１０３の下端直下から底部１０６の上端に至る領域において、基体層１１１である外層１１１ａと内層１１１ｂの間に中間層１１３（クロスハッチングで示す）を積層するとともに、外層１１１ａと内層１１１ｂとを連結して形成される縦帯状連結部１１４によって、中間層１１３を周方向に分断するものである。

また、射出成形装置は、図８に一実施例として示すように、プリフォーム１０１を形成する金型３０１に対して溶融樹脂を射出するノズル部３１１を有するものであり、シャットオフピン３２０、第１リングマンドレル３２４ｃ、第２リングマンドレル３２４ｄ、第３リングマンドレル３２４ｅにより、プリフォーム１０１の内層１１１ｂと外層１１１ａを形成するための主材樹脂が流動する、内流路３１５（シャットオフピン３２０と隣り合う領域は円筒状であり、シャットオフピン３２０の先端より先の領域は円柱状）及び外流路３１７（円筒状）を形成するとともに、中間層１１３を形成するための中間層樹脂が流動する中流路３１６（円筒状）を形成して、全体として３つの層形成流路を備えるものである。また、中流路３１６は、図９〜図１１に示すように、第１リングマンドレル３２４ｃの下端（先端）部に周方向に間隔をあけて設けた遮断縦リブ片３１６Ｒによって所定の数の流路に分断されていて、これにより、プリフォーム１０１に縦帯状連結部１１４を形成している。

ところで、前述の射出成形装置を用いる場合、中流路３１６は、遮断縦リブ片３１６Ｒによって分断されて流路が狭くなっている上、遮断縦リブ片３１６Ｒが溶融樹脂の流れを堰き止めるように作用してしまうため、溶融樹脂の一部が流路内で滞留してしまうことがあり、成形を継続して行うことにより滞留した樹脂の温度が上昇して、樹脂焼け（炭化）が発生することがある。このため、プリフォーム中に炭化した樹脂が不純物として混ざり込むおそれがある他、炭化した樹脂が、遮断縦リブ片３１６Ｒの側壁や第１リングマンドレル３２４ｃの下端部壁面上に付着してしまうと、中流路３１６を狭めてしまうため、中間層１１３の幅や厚みが所要の寸法よりも小さくなったり、部分的な欠落が生じたりして、積層壜体のバリア性能が低下してしまう懸念があった。特に、ナイロン系樹脂やエチレンビニルアルコール共重合樹脂等のガスバリア性を有する樹脂は、滞留による樹脂焼けが発生しやすく、これらの不具合が起こりやすい状況にあった。

本発明は、このような問題点を解決することを課題とするものであり、その目的は、プリフォームの中間層を形成する中間層樹脂をノズル部内で滞留し難くすることで、プリフォームの射出成形を継続して行っても、中間層を所期した通りの形状、大きさで形成することができる、改良された射出成形装置を提供することにある。

本発明は、基体層中に、少なくとも１層の中間層を積層した２軸延伸ブロー成形用プリフォームを射出成形するために用いられ、前記基体層を形成する主材樹脂と前記中間層を形成する中間層樹脂とを射出するノズル部を有する射出成形装置であって、
前記ノズル部は、少なくとも、前記主材樹脂による基体層を形成する内流路及び外流路、並びに該内流路と外流路の間に位置し中間層樹脂による中間層を形成する中流路が同軸状に配設される、３つの円筒状の層形成流路を有し、内方側に前記内流路を有する第１リングマンドレルと、該第１リングマンドレルを取り囲んで該第１リングマンドレルとの相互間に前記中流路を有する第２リングマンドレルと、該第２リングマンドレルを取り囲んで該第２リングマンドレルとの相互間に前記外流路を有する第３リングマンドレルとを備え、
前記中流路は、下流側において該中流路を横断するように設けられる遮断縦リブ片によって所定の数の流路に分断され、該遮断縦リブ片は、前記第１リングマンドレルの外面に設けられて前記第２リングマンドレルに向けて突出するか又は前記第２リングマンドレルの内面に設けられて前記第１リングマンドレルに向けて突出するものであり、
前記遮断縦リブ片の周方向両側に位置する一対の側壁は、上流側に位置すると共に上流側における端部を含むそれぞれの上流側壁部分が、下流側から上流側に向かって互いの間隔が狭くなる傾斜面である射出成形装置である。

前記遮断縦リブ片を複数備えるとともに、各遮断縦リブ片の側壁における下流側に位置すると共に下流側における端部を含む下流側壁部分は、隣り合う他の遮断縦リブ片における下流側壁部分との隙間が、上流側から下流側に亘って一定となるものであることが好ましい。

本発明では、遮断縦リブ片の周方向両側に位置する一対の側壁のうち、上流側に位置するそれぞれの上流側壁部分が、下流側から上流側に向かって互いの間隔が狭くなる傾斜面であるので、溶融した中間層樹脂は、遮断縦リブ片で堰き止められることなく流動することができる。これにより、狭くなった流路でも溶融樹脂が中流路で滞留し難くなって樹脂焼けが起きにくくなるので、ノズル部の詰まりが効果的に抑制され、中間層を所期した通りの寸法で形成することができる。

特に、遮断縦リブ片を複数設けるとともに、各遮断縦リブ片の側壁における下流側に位置する下流側壁部分と、隣り合う他の遮断縦リブ片における下流側側壁部分との隙間が、上流側から下流側に向かって一定である場合は、溶融した中間層樹脂の流動幅を安定させることができるので、中間樹脂製の中間層の幅が均等となり、縦帯状連結部を一定幅で形成することができる。

本発明に従う射出成形装置の一実施形態を模式的に示す断面図である。図１に示す射出成形装置に用いる第１リングマンドレルの正面図である。図２に示す第１リングマンドレルを下流側から示す斜視図である。図２に示す第１リングマンドレルを下流側から示す底面図である。第１リングマンドレルの変形例を、図４に準じて示す底面図である。特許文献２で例示した積層壜体につき、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａに沿う断面図である。図６に示す積層壜体のプリフォームを示す、（ａ）は正面視での半断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂに沿う断面図である。図７に示すプリフォームを成形するための射出成形装置の一例を示す断面図である。図８に示す射出成形装置に用いる第１リングマンドレルの正面図である。図９に示す第１リングマンドレルを下流側から示す斜視図である。図９に示す第１リングマンドレルを下流側から示す底面図である。

以下、図面を参照して、本発明である射出成形装置の一実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明に従う射出成形装置の一実施形態を模式的に示す断面図であって、図２は、図１に示す射出成形装置に用いる第１リングマンドレルの正面図であって、図３は、図２に示す第１リングマンドレルを下流側から示す斜視図であって、図４は、図２に示す第１リングマンドレルを下流側から示す底面図である。

図１において、符号１は、射出成形装置の一部であるノズル部であり、符号２は、ノズル部１の上流側に組み付けられるホットランナーブロックである。また、符号Ａ及びＢは、２種類の異なる樹脂（主材樹脂及び中間層樹脂）を個別に溶融状態で供給する樹脂供給部である。なお、図示は省略するが、ノズル部１の下流側には、プリフォームを形成する金型として、図８に示す金型３０１と同様のものが組み付けられる。

ノズル部１には、円柱状をなすシャットオフピン１１を中心として、それぞれが円筒状をなす第１リングマンドレル１２、第２リングマンドレル１３、第３リングマンドレル１４を、同軸心状に順に配設している。これにより、シャットオフピン１１と第１リングマンドレル１２との間には、プリフォームの内層を形成する円筒状（シャットオフピン１１の先端より先の領域は円柱状）の内流路１５が形成され、第１リングマンドレル１２と第２リングマンドレル１３との間には、プリフォームの中間層を形成する円筒状の中流路１６が形成され、第２リングマンドレル１３と第３リングマンドレル１４との間には、プリフォームの外層を形成する円筒状の外流路１７が形成されて、全体として３つの層形成流路が設けられている。

また、中流路１６と外流路１７の下流側の端部では、流路が縮径してテーパー筒状の流路となっており、このテーパー筒状の流路の下流側に、各層形成流路を流動する樹脂が合流する合流点１８を介して円柱状の合流路１９が形成されている。

また、テーパー筒状となった部分には、中流路１６を横断するように遮断縦リブ片２０が設けられていて、中流路１６は、遮断縦リブ片２０を設けた個数分の流路に分断されている。本実施形態では、図２〜図４に示すように、中流路１６の下流側の端部である第１リングマンドレル１２のテーパー状の部分に、総計８つの遮断縦リブ片２０が周方向に等間隔で設けられている。

ここで、図４に示すように、遮断縦リブ片２０において周方向両側に位置する一対の側壁２０ａは、中流路１６の上流側（第１リングマンドレル１２の径方向外側）に位置するそれぞれの上流側壁部分２０ｂが、中流路１６の下流側から上流側に向かって（第１リングマンドレル１２の径方向内側から外側に向かって）互いの間隔が狭くなる傾斜面として形成されている。

また、遮断縦リブ片２０の側壁２０ａにおいて、中流路１６の下流側（第１リングマンドレル１２の径方向内側）に位置する下流側壁部分２０ｃは、隣り合う他の遮断縦リブ片２０における下流側壁部分２０ｃとの隙間ｓが、上流側から下流側に亘って（第１リングマンドレル１２の径方向外側から内側に亘って）一定になっている。

そして、図１に示すように、３つの層形成流路の上流側には、ホットランナーブロック２からの溶融樹脂が流動する通路が形成されている。本実施形態では、導入路２１につながる２つのマニホールド２２、２３が、内流路１５及び外流路１７のそれぞれにつながっている。また、導入路２１とは別に設けた導入路２４は、マニホールド２５を介して中流路１６につながっている。

一方、ホットランナーブロック２には、樹脂供給部Ａから供給される主材樹脂を導入する供給口２６、及び供給口２６と前述の導入路２１とをつなぐホットランナー２７が設けられている。更に、樹脂供給部Ｂから供給される中間層樹脂を導入する供給口２８、及び供給口２８と前述の導入路２４とをつなぐホットランナー２９が設けられている。そして、ホットランナー２９の下流側には、中間層樹脂の供給開始と停止を、短時間に高精度で実施することができるように、ボール弁による逆流防止機能を有するチェックバルブ３０が設けられている。なお、チェックバルブ３０は、ノズル部１に設けてもよい。

上記のように構成される射出成形装置を用いてプリフォームを成形するに当たっては、溶融した主材樹脂を樹脂供給部Ａから供給口２６に導入し、また、溶融した中間層樹脂を樹脂供給部Ｂから供給口２８に導入する。これにより、溶融した主材樹脂は、ホットランナー２７及び導入路２１を経て、２つのマニホールド２２、２３により分配されて、内流路１５及び外流路１７に導入される。一方、溶融した中間層樹脂は、チェックバルブ３０の開放下で、ホットランナー２９及び導入路２４を経て、マニホールド２５を介して中流路１６に導入される。

ここで、中流路１６に設けた遮断縦リブ片２０の上流側壁部分２０ｂは、図４に示すように上流側（第１リングマンドレル１２の径方向外側）の方が幅が狭くなる傾斜面として形成されているので、上流側から下流側（第１リングマンドレル１２の径方向外側から内側）に向けて中流路１６を流れる溶融した中間層樹脂は、遮断縦リブ片２０で堰き止められることなく流動することができる。

また、図４に示すように遮断縦リブ片２０の下流側壁部分２０ｃは、隣り合う他の遮断縦リブ片２０における下流側壁部分２０ｃとの隙間ｓが、上流側から下流側に亘って一定になっているので、これらの下流側壁部分２０ｃの間を流動することで、中間層樹脂の流動幅を安定させることができる。

そして、周方向に８つに分断された中間層樹脂を、図１に示すように、合流点１８で内流路１５と外流路１７からの主材樹脂の間に流動させて、合流路１９内で一定の時間範囲に亘って主材樹脂の間に中間層樹脂を同軸心状の中間層とした多層溶融樹脂流体を形成し、図示を省略した金型のキャビティ内に射出し、充填する。なお、中間層樹脂の供給開始と停止は、チェックバルブ３０の開放及び閉鎖にて短時間に高精度で切り替えることができるので、中間樹脂の供給を、主材樹脂の供給開始に対して所定時間遅らせて開始するとともに、主材樹脂の供給停止に対して所定時間早めて終了することで、図７（ａ）のようにネックリングの下端直下から底部の上端に至る領域に中間層を積層させることが可能である。なお、中間層を設ける範囲は図７（ａ）の例に限定されるものではない。

なお、本発明に従う射出成形装置は、前述の実施形態に限定されるものではなく、種々のバリエーションのものとすることができる。例えば遮断縦リブ片２０は、第１リングマンドレル１２のテーパー状の部分に設けたが、更に上流側に延ばして第１リングマンドレル１２の円筒外周面まで延在させてもよい。また、遮断縦リブ片２０の上流側壁部分２０ｂは、図４に示す例では相互に鋭角状につながっているが、図５に示すように、径方向外側に位置する外側壁部２０ｄを残すように設けてもよい。また、遮断縦リブ片２０は、第１リングマンドレル１２に代えて、第２リングマンドレル１３の内面に設けることも可能である。

また、前述の実施形態では、プリフォームの積層構造が２種３層となるようにノズル部を形成したが、適宜、ノズル部に流路を追加することにより、例えば２種４層、３種４層というように、様々な積層構造となるプリフォームを形成することができる。また、遮断縦リブ片２０の個数も、所望する縦帯状連結部の個数に応じて適宜変更可能であって、複数に限られず１つであってもよい。

本発明の射出成形装置によれば、プリフォームの射出成形を継続して行っても、中間層を所期した通りの形状、大きさで形成することができるので、品質に優れたプリフォームを成形することが可能であり、また、ノズル部の詰まりも抑制できるので生産効率も高めることができる。

１ノズル部２ホットランナーブロック
１１シャットオフピン１２第１リングマンドレル
１３第２リングマンドレル１４第３リングマンドレル
１５内流路１６中流路
１７外流路１８合流点
１９合流路２０遮断縦リブ片
２０ａ側壁２０ｂ上流側壁部分
２０ｃ下流側壁部分２０ｄ外側壁部
２１導入路２２、２３マニホールド
２４導入路２５マニホールド
２６供給口２７ホットランナー
２８供給口２９ホットランナー
３０チェックバルブＡ樹脂供給部
Ｂ樹脂供給部ｓ隙間
１０１プリフォーム１０２口筒部
１０３ネックリング１０５胴部
１０６底部１１１基体層
１１１ａ外層１１１ｂ内層
１１３中間層１１４縦帯状連結部
２０１壜体２０２口筒部
２０３ネックリング２０４肩部
２０５胴部２０６底部
２１１基体層２１１ａ外層
２１１ｂ内層２１３中間層
２１４縦帯状連結部３０１金型
３１１ノズル部３１５内流路
３１６中流路３１６Ｒ遮断縦リブ片
３１７外流路３２０シャットオフピン
３２４ｃ第１リングマンドレル３２４ｄ第２リングマンドレル
３２４ｅ第３リングマンドレル

Claims

基体層中に、少なくとも１層の中間層を積層した２軸延伸ブロー成形用プリフォームを射出成形するために用いられ、前記基体層を形成する主材樹脂と前記中間層を形成する中間層樹脂とを射出するノズル部を有する射出成形装置であって、
前記ノズル部は、少なくとも、前記主材樹脂による基体層を形成する内流路及び外流路、並びに該内流路と外流路の間に位置し中間層樹脂による中間層を形成する中流路が同軸状に配設される、３つの円筒状の層形成流路を有し、内方側に前記内流路を有する第１リングマンドレルと、該第１リングマンドレルを取り囲んで該第１リングマンドレルとの相互間に前記中流路を有する第２リングマンドレルと、該第２リングマンドレルを取り囲んで該第２リングマンドレルとの相互間に前記外流路を有する第３リングマンドレルとを備え、
前記中流路は、下流側において該中流路を横断するように設けられる遮断縦リブ片によって所定の数の流路に分断され、該遮断縦リブ片は、前記第１リングマンドレルの外面に設けられて前記第２リングマンドレルに向けて突出するか又は前記第２リングマンドレルの内面に設けられて前記第１リングマンドレルに向けて突出するものであり、
前記遮断縦リブ片の周方向両側に位置する一対の側壁は、上流側に位置すると共に上流側における端部を含むそれぞれの上流側壁部分が、下流側から上流側に向かって互いの間隔が狭くなる傾斜面である射出成形装置。
前記遮断縦リブ片を複数備えるとともに、各遮断縦リブ片の側壁における下流側に位置すると共に下流側における端部を含む下流側壁部分は、隣り合う他の遮断縦リブ片における下流側壁部分との隙間が、上流側から下流側に亘って一定となるものである、請求項１に記載の射出成形装置。