JP6175978B2 - 複合合成樹脂押出ヘッド - Google Patents

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Description

本発明は、中空成形機、圧縮成形機或いは射出成形機の如き合成樹脂成形機に付設され、内側合成樹脂層とこの内側合成樹脂層を囲繞する外側合成樹脂層とを含む複合合成樹脂を押し出す複合合成樹脂押出ヘッドに関する。
例えば飲食料用容器にブロー成形される前成形品(一般に「プリフォーム」と称されている)を圧縮成形するための合成樹脂素材として、少なくとも内側合成樹脂層とこの内側合成樹脂層を囲繞する外側合成樹脂層とを含む複合合成樹脂素材が広く使用されている。そして、下記特許文献1及び2には、上記複合合成樹脂素材を生成するために、内側合成樹脂層とこの内側合成樹脂層を囲繞する外側合成樹脂層とを含む複合合成樹脂を押し出すのに適用される複合合成樹脂押出ヘッドが開示されている。
上記特許文献1及び2に開示されている複合合成樹脂押出ヘッドは、下流端に位置する排出口を有し且つ上流端部は所定内径を有する円筒形状である排出路、この排出路の上流端部を囲繞し且つ排出路に連通する環状内側合成樹脂導入口を有する内側合成樹脂供給路、内側合成樹脂導入口よりも下流側で排出路を囲繞し且つ排出路に連通する環状外側合成樹脂導入口を有する外側合成樹脂供給路、排出路の上流端部に続いて上流に延在する円筒形状の案内孔、及び案内孔に摺動自在に挿入され且つ内側樹脂導入口を閉塞する閉塞位置とこの閉塞位置から上流側に後退して内側樹脂導入口を解放する解放位置との間を往復動せしめられる開閉ピン部材とを備えている。通常、排出路を囲繞し且つ内側合成樹脂導入口よりも下流側で外側合成樹脂導入口よりも上流側で排出路に連通する中間合成樹脂導入口を有する1個又は2個以上の中間合成樹脂供給路も配設されており、この場合には開閉ピン部材が閉鎖位置に位置せしめられると、内側合成樹脂導入口と共に中間合成樹脂導入口も閉塞される。
特開2011−104807号公報 特開2011−131521号公報
本発明者等の経験によれば、上記特許文献1及び2に開示されている従来の複合合成樹脂押出ヘッドには、次のとおりの問題が存在することが判明している。閉塞ピン部材が閉鎖位置と開放位置との間を繰り返し往復動せしめられると、内側合成樹脂及び/又は外側合成樹脂が案内孔と開閉ピン部材との間の間隙に進入し、そこに滞留して固化する傾向がある。そして、案内孔と開閉ピン部材と間の間隙に合成樹脂の滞留及び固化が発生すると、開閉ピン部材の円滑な往復動が阻害され、或いは滞留及び固化した合成樹脂の一部が偶発的に排出路に排出されて複合合成樹脂に混入して押し出される複合合成樹脂の品質を劣化せしめてしまう。
本発明者等は従来の複合合成樹脂押出ヘッドに存在する上記問題を回避するために、案内孔と開閉ピン部材との間の間隙を可及的に小さくすることを試みたが、間隙を過剰に小さくせしめると案内孔に対する開閉ピン部材の円滑な往復動が阻害され、案内孔に対する開閉ピン部材の円滑な往復動を阻害することなく案内孔と開閉ピン部材との間の間隙に合成樹脂が進入するのを防止することは不可能ではないにしても実際上著しく困難であることを認識した。
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、従来の複合合成樹脂押出ヘッドに改良を加えて、案内孔と開閉ピン部材との間の間隙に進入した合成樹脂を適宜に外部に排出せしめ、かくして案内孔と開閉ピン部材との間の間隙に合成樹脂が滞留して固化することを可及的に回避することがでるようにせしめることである。
本発明者等は、鋭意検討及び実験の結果、開閉ピン部材の外周面又は案内孔の内周面に螺旋状に延びる逃し溝を形成することによって、上記主たる技術的課題を達成することができることを見出した。
即ち、本発明によれば、上記主たる技術的課題を達成するための複合合成樹脂押出ヘッドとして、下流端に位置する排出口を有し且つ上流端部は所定内径を有する円筒形状である排出路、該排出路の該上流端部を囲繞し且つ該排出路に連通する環状内側合成樹脂導入口を有する内側合成樹脂供給路、該内側合成樹脂導入口よりも下流側で該排出路を囲繞し且つ該排出路に連通する環状外側合成樹脂導入口を有する外側合成樹脂供給路、該排出路の該上流端部に続いて上流に延在する円筒形状の案内孔、及び該案内孔に摺動自在に挿入され且つ該内側樹脂導入口を少なくとも部分的に閉塞する閉塞位置と該閉塞位置から上流側に後退して該内側樹脂導入口を解放する解放位置との間を往復動せしめられる開閉ピン部材とを備えた多層合成樹脂押出ヘッドにおいて、
該開閉ピン部材の外周面又は該案内孔の内周面には螺旋状に延びる逃し溝が形成されている、ことを特徴とする複合合成樹脂押出ヘッドが提供される。
好ましくは、該開閉ピン部材を所定方向に回転せしめるための回転手段が配設されており、該逃し溝は開閉ピン部材の外周面に形成されており且つ該開閉ピン部材の回転方向に向かって該排出路側に傾斜して螺旋状に延びる。該回転手段は、該開閉ピン部材の往復動に応じて該開閉ピン部材を回転せしめるカム機構から構成されているのが好適である。該開閉ピン部材が該閉塞位置から該解放位置に往動される間の該開閉ピン部材の回転角度は該開閉ピン部材が該解放位置から該閉塞位置に複動される間の該開閉ピン部材の回転角度よりも大きいのが望ましい。該逃し溝のピッチPは該開閉ピン部材の往復動ストロークSと同一乃至これより小さい(P≦S)のが好都合である。該開閉ピン部材の上流端部は該案内孔の上流端を超えて突出せしめられており、該逃し溝は該開閉ピン部材の外周面に形成されていて、該逃し溝は該開閉ピン部材の上流端部まで存在せしめられており、該開閉ピン部材の該上流端部において該逃し溝から流出した合成樹脂を該開閉ピン部材から離脱せしめる離脱手段が配設されているのが好ましい。好適実施形態においては、該開閉ピン部材が該閉塞位置に位置せしめられると該内側樹脂導入口が完全に閉塞される
本発明の複合合成樹脂押出ヘッドにおいては、案内孔と開閉ピン部材との間の間隙に進入する合成樹脂は逃し溝内に流入し、そして逃し溝に沿って適宜に流動して外部に排出される。開閉ピン部材を所定方向に回転せしめると共に逃し溝を開閉ピン部材の外周面に形成し且つ開閉ピン部材の回転方向に向かって排出路側に傾斜して螺旋状に延びる形態にせしめると、逃し溝内に流入した合成樹脂を逃し溝に沿って排出路から遠ざかる方向に充分効果的に流動せしめることができる。
本発明に従って構成された複合合成樹脂押出ヘッドの好適実施形態を示す断面図。 図1に示す複合合成樹脂押出ヘッドにおける離脱手段を示す水平断面図。 図1に示す複合合成樹脂押出ヘッドにおける離脱手段を示す鉛直断面図。 図1に示す複合合成樹脂押出ヘッドにおけるカム機構の作用を説明するための簡略部分図。
以下、本発明に従って構成された複合合成樹脂押出ヘッドの好適実施態様を図示している添付図面を参照して更に詳細に説明する。
図1を参照して説明すると、図示の複合合成樹脂押出ヘッドは、下流端に配設されているノズル部材2と共に同心状に配列された6個のブロック部材4、6、8、10、12及び14を具備している。ノズル部材2並びにブロック部材4、6、8、10、12及び14は適宜の締結手段(図示していない)によって図1に図示するとおりの状態に固定されている。
ノズル部材2には図1において上下方向に延在する排出路16が規定されている。この排出路16は比較的大きい内径を有する下流部16a、上流に向かって内径が漸次減少する円錐台形状部16b、比較的小さい内径を有する円筒形状部16c及び円筒形状部16cの内径よりも更に幾分小さい内径を有する円筒形状の上流端部16dを有する。排出路16の下流端には円形排出口18が規定されている。ブロック部材12及び14内には、排出路16の上流端部16dに続いて上流に(即ち排出路16における樹脂の流動方向に対して反対側であり、図1において上方に)延在する円筒形状の案内孔20が規定されている。この案内孔20の内径は排出路16の上流端部16dの内径と実質上同一或いはそれより若干大きい。
ブロック部材8とブロック部材10及び14との間には内側合成樹脂供給路22が形成され、ブロック部材6とブロック部材8との間には中間合成樹脂供給路24が形成され、ノズル部材4及びブロック部材4とブロック部材6との間には外側合成樹脂供給路26が形成されている。内側合成樹脂供給路22の上流端には例えばエチレンビニルアルコール共重合体(エチレン酢酸ビニル共重合体ケン化物)、芳香族ポリアミド或いは脂肪族ポリアミドの如きガスバリア性に優れた合成樹脂、又はこれらの合成樹脂に酸素吸収材もしくは層状無機化合物をブレンドしたものでよい内側合成樹脂の供給源28が接続されており、内側合成樹脂供給路22の下流端には排出路16の上流端部16dを囲繞して排出路16に連通する環状内側合成樹脂導入口22aが規定されている。中間合成樹脂供給路24の上流端には例えば接着剤として機能するカルボニル基(>C=O)を主鎖若しくは側鎖に1乃至100meq/100g樹脂、特に10乃至100meq/100g樹脂の量で含有する樹脂、具体的には、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸等のカルボン酸若しくはその無水物、アミド、エステルなどでグラフト変性されたオレフィン樹脂、エチレン−アクリル酸共重合体、イオン架橋オレフィン系共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体の如き合成樹脂、又はこれらの合成樹脂に後述する第三の合成樹脂をブレンドしたものでよい中間合成樹脂の供給源30が接続されており、中間合成樹脂供給路24の下流端には上記環状内側合成樹脂導入口22aよりも下流側において排出路16の上流端部16dを囲繞して排出路16に連通する環状中間合成樹脂導入口24aが規定されている。外側合成樹脂供給路26の上流端には例えば機械的特性に優れたポリエステル系樹脂(PET、PEN、PLAなど)、オレフィン系樹脂(PE、PP等)でよい外側合成樹脂の供給源32が接続されており、外側合成樹脂供給路26の下流端には上記環状中間合成樹脂導入口24aよりも更に下流側において排出路16の第二の中間部16cを囲繞して排出路16に連通する外側合成樹脂導入口26aが規定されている。
上記案内孔20には丸棒形態の開閉ピン部材34が滑動自在に挿入されている。この開閉ピン部材34は、図示していない往復動機構によって図1に実線で示す開放位置と図1に二点鎖線で示す閉鎖位置との間を往復昇降動せしめられる。開閉ピン部材34が上記閉塞位置に位置せしめられると、内側合成樹脂導入口22a及び中間合成樹脂導入口24aが閉塞されて、排出路16への内側合成樹脂及び中間合成樹脂の供給が阻止され、開閉ピン部材34が上流側に後退して上記開放位置に位置せしめられると、内側合成樹脂導入口22a及び中間合成樹脂導入口24aが開放されて、排出路16への内側合成樹脂及び中間合成樹脂の供給が許容される。
上述したとおりの複合合成樹脂押出ヘッドにおいては、開閉ピン部材34が間欠的に開放位置に位置せしめられ、従って外側合成樹脂は排出路16に連続的に供給されるが、内側合成樹脂及び中間合成樹脂は間欠的に排出路16に供給され、かくして内側合成樹脂が中間合成樹脂に囲繞され、そして更に中間合成樹脂が外側合成樹脂によって囲繞された形態の複合合成樹脂が排出口18から押し出され、適宜の切断手段(図示していない)によって切断されて複合合成樹脂素材として例えば圧縮成形装置の成形型内に送給される。
図示の複合合成樹脂押出ヘッドの上述したとおりの構成及び作用は、本発明に従って改良された複合合成樹脂押出ヘッドの新規な特徴を構成するものではなく、本発明によって改良される複合合成樹脂押出ヘッドの典型例を示すにすぎない。それ故に、図示の複合合成樹脂押出ヘッドの上述したとおりの構成及び作用についての詳細な説明は本明細書においては省略する。
図1を参照して説明を続けると、本発明に従って改良された図示の複合合成樹脂押出ヘッドにおいては、上記開閉ピン部材34の外周面には螺旋状に、更に詳細には図1において上方から見て反時計方向(後に言及する如く開閉ピン部材34の回転方向)に向かって排出路16側に(図1において下方に)傾斜して螺旋状に、延びる逃し溝36が形成されている。逃し溝36のピッチPは開閉ピン部材34の往復度ストロークSと実質上同一乃至これより小さい(P≦S)のが好適である。所望ならば、開閉ピン部材34の外周面に逃し溝36を形成することに代えて、案内孔20の内周面に同様な逃し溝を形成することもできる。
図1に明確に図示するとおり、開閉ピン部材34の上流端部は案内孔20の上流端を超えて突出せしめられており、案内孔20を超えて突出する開閉ピン部材34の上流端部には、開閉ピン部材34の逃し溝36から流出する合成樹脂を開閉ピン部材から離脱せしめるための離脱手段38と共に、開閉ピン部材34の往復昇降動に応じて開閉ピン部材34を回転せしめるためのカム機構40が付設されている。
図1と共に図2及び図3を参照して説明すると、上記離脱手段38は案内孔20の上端よりも幾分上方に配設されている。この離脱手段38は、開閉ピン部材34の外周面に沿って弧状に延びる弧状面42a、弧状面42に続いて開閉ピン部材34の外周面から離隔する方向に弧状に延びる弧状面42b、及び弧状面42bに続いて開閉ピン部材34から離隔する方向に真直に延びる真直面42cを有する静止離脱部材42から構成されている。静止離脱部材42の真直面42cの下方には樋片44が配設されている。後に更に言及するとおりにして逃し溝36に沿って開閉ピン部材34の上流端部まで流動し、案内孔20の上流端よりも上方において逃げ溝36より流出する合成樹脂は、静止離脱部材42における弧状面42aと弧状面42bとの境界に位置する鋭い突出縁の掻取作用によって開閉ピン部材34から離脱せしめられ、弧状面42b及び真直面42cに沿って移動せしめられて、適宜の収集手段(図示していない)に収集される。弧状面42b及び真直面42cから離脱した合成樹脂は樋片44上に落下し、樋片44を超えて下方に落下することなく上記収集手段に収集される。
図1と共に図4を参照して上記カム機構40について説明すると、図示の実施形態におけるカム機構40は、上記開閉ピン部材34の上端端部に固定された可動カム部材46と2個の静止カム部材48a及び48bとから構成されている。可動カム部材46は開閉ピン部材34の上端に同心状に固定された円筒状基部50を有し、この基部50の外周面には周方向に等間隔をおいて形成された台形状の複数個のカム片52が形成されている。静止カム部材48aは可動カム部材46の上方に配設され、静止カム部材48bは可動カム部材46の下方に配設されている。静止カム部材48aは環状板部とこの環状板部から下方に突出する円筒形状部を有し、円筒形状部の先端部には図1及び図4において上方から見て反時計方向に向かって上方に傾斜して延びる下端縁を有する複数個のカム片54aが周方向に等間隔をおいて形成されている。同様に、静止カム部材48bは環状板部とこの環状板部から上方に突出する円筒形状部を有し、かかる円筒形状部の先端部には図1及び図4において上方から見て反時計方向に向かって下方に傾斜して延びる下端縁を有する複数個のカム片54bが周方向に等間隔をおいて形成されている。上述した開閉ピン部材34は静止カム部材48b及び48aを貫通して上方に延出しており、上端は開閉ピン部材34を間欠的に上記閉塞位置と上記開放位置との間で往復動せしめるための往復動機構(図示していない)に連結されている。
図4を参照して説明を続けると、開閉ピン部材34が上記閉塞位置から上記開放位置に往動せしめられる際には、静止カム部材48aに対して可動カム部材46が図4(a)に図示する位置から図4(c)に図示する位置まで上昇せしめられ、カム片52の傾斜上縁がカム片54aの傾斜先端縁に沿って移動せしめられて開閉ピン部材34は上昇と共に図1及び図4において上方から見て反時計方向に回転せしめられる。一方、開閉ピン部材34が上記開放位置から上記閉鎖位置に復動せしめられる際には、静止カム部材48bに対して可動カム部材46が図4(c)に図示する位置から図4(a)に図示する位置まで下降せしめられ、カム片52の傾斜下縁がカム片54bの傾斜先端縁に沿って移動せしめられて開閉ピン部材34が下降と共に図1及び図4において上方から見て反時計方向に回転せしめられる。図4(a)乃至(e)を比較参照することによって明確に理解される如く、図示の実施形態においては、開閉ピン部材34が上昇せしめられる際には開閉ピン部材34の上昇の略全域に渡って開閉ピン部材34が回転されるが、開閉ピン部材34が下降せしめられる際にはその一部分に渡って開閉ピン部材34が回転され、従って回転ピン部材34が上昇せしめられる際の開閉ピン部材34の回転角度は開閉ピン部材34が下降せしめられる際の回転角度よりも大きく設定されている。開閉ピン部材34が下降せしめられる際にはその一部領域において開閉ピン部材34の回転を回避せしめている理由は、開閉ピン部材34の回転によって排出路16に導入される内側合成樹脂、中間合成樹脂及び/又は外側合成樹脂に悪影響が及ぼされるのを可及的に回避するためである。
本発明に従って構成された上述したとおりの合成樹脂押出ヘッドにおいては、案内孔20と開閉ピン部材34との間隙に進入する合成樹脂は、開閉ピン部材34の外周面に形成された逃げ溝36に流入する。次いで、開閉ピン部材34が往復昇降動せしめられる際に図1において上方から見て反時計方向に回転せしめられることに起因して、逃げ溝36に沿って漸次上昇せしめられる。そして、案内孔20の上端よりも上方に流動せしめられた後に、離脱手段38によって開閉ピン部材34から離脱せしめられる。かくして、案内孔20と開閉ピン部材34との間隙に進入した合成樹脂がそこに滞留して固化することが効果的に防止される。
而して、上述した実施形態においては、開閉ピン部材34が閉塞位置にせしめられると、内側合成樹脂導入口22a及び中間合成樹脂導入口24aが完全に閉塞されるが、殊に射出成形機に付設される複合合成樹脂押出ヘッドの場合には、開閉ピン部材34が閉塞位置にせしめられると内側合成樹脂導入口22aは部分的に閉塞され(従って内側合成樹脂はその導入量が低減されるが中断されることなく排出路16に導入され続ける)、中間合成樹脂導入口24aは閉塞されることなく完全に解放された状態に維持され続けるように設定することもできる。
実施例1
図1乃至図4に図示するとおりの形態の複合合成樹脂押出ヘッドを製作した。案内孔の内径は6.2mmで、案内孔の全長は224mmで、開閉ピン部材の外径は6.1mmであった。但し、図1においては明示していないが、案内孔の下流端(軸線方向長さ36mm)及び上流端(軸線方向長さ38mm)においては、案内孔の内径は設計上開閉ピン部材の外径と同一寸法に設定した。開閉ピン部材の外周面には溝幅1.0mmでピッチ10.0mmの螺旋状逃げ溝を形成した。案内孔と開閉ピン部材との間の間隙の設計容積は、317mmであった。かような複合合成樹脂押出ヘッドを使用して、複合合成樹脂を押し出すと共に押出口において切断して比重が1.2で目付重量が12.9gの複合合成樹脂塊を毎分40個生成する作動速度で複合合成樹脂を押し出し、2時間連続運転した。回転ピン部材は1往復動毎に24度回転(従って毎分2.66回転)せしめられた。2時間の連続運転の間に、回転ピン部材の逃げ溝を流動して案内孔から流出された合成樹脂量は2.0gであった(従って、案内孔と開閉ピン部材との間隙に進入した合成樹脂の比重を1.2とすると、2時間の連続運転の間に、案内孔と開閉ピン部材との間の間隙の容積の5.31倍の容積の合成樹脂が案内孔から流出せしめられたことになる)。
実施例2
静止カム部材を除去して開閉ピン部材の往復動の際に開閉ピン部材を回転せしめなかった点を除いて、実施例1を同様にして2時間連続運転した。2時間の連続運転の間に、回転ピン部材の逃げ溝を流動して案内孔から流出された合成樹脂量は1.6gであった(従って、案内孔と開閉ピン部材との間隙に進入した合成樹脂の比重を1.2とすると、2時間の連続運転の間に、案内孔と開閉ピン部材との間の間隙の容積の4.25倍の容積の合成樹脂が案内孔から流出せしめられたことになる)。
比較例
開閉ピン部材として逃げ溝が形成されていない丸棒形状の開閉ピン部材を使用したこと(従って、案内孔と開閉ピン部材との間の間隙の設計容積は150mmであった)、及び静止カム部材を除去して開閉ピン部材の往復動の際に開閉ピン部材を回転せしめなかったことを除いて、実施例1と同様にして2時間連続運転した。2時間の連続運転の間に、案内孔の上端から紛状の炭化物として0.07gの合成樹脂が流出した(従って、2時間の連続運転の間に、案内孔と開閉ピン部材との間の間隙の容積の0.39倍の容積の合成樹脂が案内孔から流出せしめられたことになる)。
16:排出路
18:排出口
20:案内路
22:内側合成樹脂供給路
22a:内側合成樹脂導入路
24:中間合成樹脂供給路
24a:中間合成樹脂導入口
26:外側合成樹脂供給路
26a:外側合成樹脂導入口
34:開閉ピン部材
36:逃し溝
38:離脱手段
40:カム機構

Claims (7)

  1. 下流端に位置する排出口を有し且つ上流端部は所定内径を有する円筒形状である排出路、該排出路の該上流端部を囲繞し且つ該排出路に連通する環状内側合成樹脂導入口を有する内側合成樹脂供給路、該内側合成樹脂導入口よりも下流側で該排出路を囲繞し且つ該排出路に連通する環状外側合成樹脂導入口を有する外側合成樹脂供給路、該排出路の該上流端部に続いて上流に延在する円筒形状の案内孔、及び該案内孔に摺動自在に挿入され且つ該内側樹脂導入口を少なくとも部分的に閉塞する閉塞位置と該閉塞位置から上流側に後退して該内側樹脂導入口を開放する開放位置との間を往復動せしめられる開閉ピン部材とを備えた複合合成樹脂押出ヘッドにおいて、
    該開閉ピン部材の外周面又は該案内孔の内周面には螺旋状に延びる逃し溝が形成されている、ことを特徴とする複合合成樹脂押出ヘッド。
  2. 該開閉ピン部材を所定方向に回転せしめるための回転手段が配設されており、該逃し溝は該開閉ピン部材の外周面に形成されており且つ該開閉ピン部材の回転方向に向かって該排出路側に傾斜して螺旋状に延びる、請求項1記載の複合合成樹脂押出ヘッド。
  3. 該回転手段は、該開閉ピン部材の往復動に応じて該開閉ピン部材を回転せしめるカム機構から構成されている、請求項2記載の複合合成樹脂押出ヘッド。
  4. 該開閉ピン部材が該閉塞位置から該開放位置に往動される間の該開閉ピン部材の回転角度は該開閉ピン部材が該開放位置から該閉塞位置に複動される間の該開閉ピン部材の回転角度よりも大きい、請求項3記載の複合合成樹脂押出ヘッド。
  5. 該逃し溝のピッチPは該開閉ピン部材の往復動ストロークSと同一乃至これより小さい(P≦S)、請求項1から4までのいずれかに記載の複合合成樹脂押出ヘッド。
  6. 該開閉ピン部材の上流端部は該案内孔の上流端を超えて突出せしめられており、該逃し溝は該開閉ピン部材の外周面に形成されていて、該逃し溝は該開閉ピン部材の上流端部まで存在せしめられており、該開閉ピン部材の該上流端部において該逃し溝から流出した合成樹脂を該開閉ピン部材から離脱せしめる離脱手段が配設されている、請求項1から5までのいずれかに記載の複合合成樹脂押出ヘッド。
  7. 該開閉ピン部材が該閉塞位置に位置せしめられると該内側樹脂導入口が完全に閉塞される、請求項1から6までのいずれかに記載の複合合成樹脂押出ヘッド。
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