JP6333638B2 - 成形機 - Google Patents

Description

この発明は、中空成形機においてパリソンの押出を行うダイヘッドの改良に関し、特に、パリソンの長手方向の一部の表面に、例えば色の異なる樹脂材料を重ねることができるようにしたダイヘッドおよび成形機に関する。

中空成形機は、ダイヘッドから垂直方向に垂下する形で押し出されてくる円筒状のパリソンを一対の金型で挟持した後、ダイヘッドに隣接して設けられるエア打ち込みステージにおいてパリソン内にエアを吹き込むことにより、パリソンを金型キャビティの内側面に押し付けて、中空状の樹脂成形品を得るものである。

このような中空成形機において、パリソン（ひいては樹脂成形品）を複数の樹脂材料の層から構成する多層化技術は、既に種々提案され、かつ実用に供されている。

特許文献１には、パリソンの押出部に円筒状のリングピストンを多重に配設し、油圧シリンダの作用により各々のリングピストンが円筒状の材料溜まり内の樹脂材料を押し出すことによって、パリソンを多層化するようにした技術が開示されている。

特公昭５７−５３１７５号公報

例えば、樹脂成形品の長手方向の一部を異なる色にする場合には、主たる第１の樹脂材料とは色が異なる第２の樹脂材料を、第１の樹脂材料によるパリソンの押出の途中でパリソン表面に付加する必要があるが、リングピストンおよび材料溜まりを異なる色の樹脂通路それぞれに設けるとともに各リングピストンに油圧シリンダが必要であるため、構成が複雑化する。

この発明に係る成形機においては、ダイヘッドは、
主樹脂材料が連続的に供給される主環状流路を構成するダイおよびコアと、
副樹脂材料が間欠的に供給される副環状流路を、上記主環状流路の外周部に合流するように構成する外周側円筒状部材および内周側円筒状部材と、
上記副環状流路内に所定量摺動可能に配置され、上記副樹脂材料の圧力が下降方向に作用するとともに上記主樹脂材料の圧力が上昇方向に作用し、かつ上下摺動に応じてシール面が上記副環状流路を開閉する環状のスライドバルブと、
を備えて構成されている。

主樹脂材料は、例えば押出機を用いて可塑化した状態で主環状流路に連続的に供給され、ダイとコアの出口から筒状のパリソンとして押し出される。副樹脂材料は、主樹脂材料とは異なる樹脂材料、例えば主樹脂材料とは異なる色に着色した樹脂材料からなり、例えば押出機を用いて可塑化した状態で副環状流路に間欠的に供給される。つまり、ダイヘッドから連続的に押し出されるパリソンの長手方向の一部の表面に重なるように、成形サイクルの一部で一時的に供給される。

副樹脂材料が供給されていない状態では、スライドバルブが主樹脂材料の圧力を受けて上方に移動しており、副環状流路を閉鎖する。副樹脂材料が供給されると、スライドバルブが副樹脂材料の圧力を受けて下方に移動し、副環状流路を開放する。これにより、主樹脂材料の層の上に副樹脂材料が層をなすように、２層のパリソンとなって押し出される。副樹脂材料の供給が停止すると、副樹脂材料の圧力低下に伴い、スライドバルブは主樹脂材料の圧力を受けて再び上昇し、副環状流路を閉鎖する。

このように、副環状流路がスライドバルブによって全周に亘って一斉に開閉されるので、表面に現れる主樹脂材料と副樹脂材料との境界の位置が、全周に亘ってより均一となる。

具体的な一つの態様では、上記シール面は、上記内周側円筒状部材または上記外周側円筒状部材の傾斜した座面に当接する傾斜面として上記スライドバルブの上端に形成されており、上記スライドバルブの外周面には、上記外周側円筒状部材または上記内周側円筒状部材の一部と係合して該スライドバルブの下限位置を規定するストッパ部が突出して設けられている。従って、スライドバルブが副環状流路を開放している状態では、傾斜したシール面および座面に沿って副樹脂材料が円滑に流れ、かつスライドバルブの内周面と内周側円筒状部材との間またはスライドバルブの外周面と外周側円筒状部材との間が実質的な流路となる。

特にこの発明では、副樹脂材料用の押出機と上記副環状流路との間の副樹脂材料供給経路に、正逆両方向への材料の輸送が可能なギアポンプが付加されている。このようなギアポンプを用いることにより、速やかな圧力上昇によるスライドバルブの応答性のよい開動作を実現できるとともに、逆転による副環状流路の積極的な圧力低下ひいてはスライドバルブの応答性のよい閉動作を実現できる。

さらに、上記主環状流路と上記副環状流路とが上記ダイの直前位置で合流している。上記主環状流路と上記副環状流路の合流点以降の環状流路において主環状流路の流れる路程が長いと、これら主副環状流路の流れ速度の差により合流点以降のパリソンの両流路の境界が不明瞭となるから、できるだけ下流側つまりダイの出口に近い位置で合流していることが望ましく、上記ダイの直前位置で合流していることが最も望ましい。

さらにまた、上記の課題解決手段を具備した新規な成形機を構成したものである。

この発明によれば、副環状流路内で上下に摺動するスライドバルブによって副環状流路が開閉されるので、パリソンの長手方向の一部の表面に設けられる副樹脂材料の層の境界が、全周に亘ってより均一な位置に得られる。従って、例えば樹脂成形品の長手方向の一部に着色樹脂層を設けるような場合に、その品質が向上する。

この発明に係る中空成形機の一実施例を示す側面図。 同じく中空成形機の正面図。 この中空成形機のダイヘッドの拡大断面図。 スライドバルブが副環状流路を閉じている状態での拡大断面図。 スライドバルブの斜視図。 スライドバルブの一部断面図。 ギアポンプの説明図。 パリソンの押出行程の説明図。 １成形サイクルでの押出機およびギアポンプの動作を示すタイムチャート。 成形された容器を示す図。

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１，図２は、この発明に係る押出部構造を備えた中空成形機全体の構成を示す側面図および正面図である。この中空成形機は、基台１上に支持軸２を介して上下に揺動するように支持された主押出機３と、この主押出機３の先端に取り付けられた押出ヘッド（ダイヘッド）４と、この押出ヘッド４の前方に上下方向に沿って配置された副押出機５と、押出ヘッド４の側方に並んで設けられたエア打込装置６（図２参照）と、半割状の一対の金型７を型締めするとともに、押出ヘッド４下方位置とエア打込装置６下方位置との間で往復移動する型締装置８と、から大略構成されている。

主押出機３は、駆動モータ１１によって回転する図示せぬスクリューを内蔵しており、ホッパ１２から投入される主樹脂材料を混練・可塑化して押出ヘッド４に連続的に供給する。なお、支持軸２を介して揺動可能に支持された主押出機３は、押出ヘッド４から垂直方向に連続的に押し出されてくるパリソンを型締装置８が挟持した瞬間に、押出ヘッド４とともに僅かに上昇するように構成されている。

副押出機５は、主押出機３および押出ヘッド４とともに上下に揺動するように、押出ヘッド４と一体に支持されている。副押出機５は、駆動モータ１３によって回転する図示せぬスクリューを内蔵しており、ホッパ１４から投入される副樹脂材料を混練・可塑化して押出ヘッド４に供給する。副樹脂材料としては、本実施例では、無着色である主樹脂材料に対し、所定の色に着色した色付きの樹脂材料が用いられている。この副押出機５による副樹脂材料の押出は、後述するように、１成形サイクルの中の一定期間でのみ行われ、パリソンひいては最終的な樹脂成形品１５（図１参照）の長手方向の一部の表面のみに着色層が設けられるようになっている。

上記副押出機５とダイヘッド４との間には、正逆両方向への可塑材料の輸送が可能なギアポンプ１６が付加されており、このギアポンプ１６用の駆動モータ１７が副押出機５によって支持されている。上記ギアポンプ１６には、該ギアポンプ１６の上流側（つまり副押出機５の吐出部）における副樹脂材料の圧力を検出する圧力センサ１８が設けられている。

上記ダイヘッド４は、後述するように主樹脂材料と副樹脂材料とを用いて円筒状のパリソンを連続的に押し出すものであり、パリソンの肉厚を調整するための電動モータ１９を上端部に備えている。

図３は、上記ダイヘッド４下端の押出部の詳細を示す半断面図である。主押出機３の先端に支持された円筒状のヘッドボディ２１の下端には、リテーナ２３を介して円盤状のダイ２２が取り付けられている。ヘッドボディ２１の内周側には、該ヘッドボディ２１とそれぞれ同心状をなすように、略円筒状のアウタマンドレル２４とその内周側に位置する略円筒状のインナマンドレル２５とが設けられている。これらのアウタマンドレル２４およびインナマンドレル２５は、図示せぬ上部においてヘッドボディ２１と一体に支持されており、ヘッドボディ２１に対し固定位置にある。上記インナマンドレル２５の内周側には、コアシャフト２６が上下摺動可能に嵌合しており、その下端部とダイ２２とによって、パリソンとなる材料の吐出口３０が円環状に構成されている。

上記インナマンドレル２５とダイ２２との間の空間ならびに上記インナマンドレル２５と上記アウタマンドレル２４との間の空間は、主押出機３によって可塑化された主樹脂材料が供給される主環状流路２７となっており、その下端が上記の吐出口３０として開口している。主環状流路２７は、図示しない上部において、主押出機３の吐出部に連通している。また、上記アウタマンドレル２４とヘッドボディ２１内周面２１ａとの間の空間は、副押出機５によって可塑化された副樹脂材料が供給される副環状流路２８となっている。この副環状流路２８は、図示しない上部において、ギアポンプ１６の吐出側に連通している。副環状流路２８の下流側は、ダイ２２の直前位置となる合流部２９において、主環状流路２７の外周部に合流している。つまりアウタマンドレル２４の下端２４ａがダイ２２に比較的近い位置まで延びており、ヘッドボディ２１内周の滑らかに湾曲した肩部２１ｂとの間で合流部２９を構成している。

上記副環状流路２８の合流部２９よりも上流側の位置には、円環状に連続したスライドバルブ３１が収容されている。このスライドバルブ３１は、図５および図６にも示すように、短い円筒状をなし、ヘッドボディ２１の内周面２１ａに摺動可能に接する外周面３１ａと、アウタマンドレル２４の外周面との間で副環状流路２８の一部となる流路２８ａを構成する内周面３１ｂと、上端の内側に傾斜したシール面３１ｃと、下端の緩く湾曲した受圧面３１ｄと、を備えている。また外周面の中間部には、断面矩形状に外周側へ突出したストッパ部３２が全周に亘って形成されている。

上記のスライドバルブ３１のシール面３１ｃに対応して、アウタマンドレル２４の外周面には、断面山型に膨らんだ座部３３が形成されており、その下端の座面３３ａが上記シール面３１ｃに対応した傾斜面をなしている。図４に示すようにスライドバルブ３１が上方へ摺動した位置では、シール面３１ｃがアウタマンドレル２４の座面３３ａに当接し、副環状流路２８を閉鎖する。また、図３に示すようにスライドバルブ３１が下方へ摺動した位置では、シール面３１ｃが座面３３ａから離れ、両者間に生じる流路２８ｂを介して副環状流路２８が開放される。

上記ストッパ部３２は、ヘッドボディ２１内周面２１ａに形成された環状に連続した凹溝３４内に摺動可能に係合している。図３に示すように、スライドバルブ３１が下方へ移動したときにストッパ部３２が凹溝３４の下端３４ａに係合することで、スライドバルブ３１の下限位置が規定され、シール面３１ｃと座面３３ａとの間に、所定の間隔の流路２８ｂが確保される。スライドバルブ３１が上方へ移動したときには、ストッパ部３２は凹溝３４の上端に接することがなく、シール面３１ｃと座面３３ａとの当接によってスライドバルブ３１の上限位置が規定される。

上記実施例では、ヘッドボディ２１が「外周側円筒状部材」に相当し、アウタマンドレル２４が「内周側円筒状部材」に相当する。なお、図示例では、凹溝３４や肩部２１ｂの加工の便宜等のために、ヘッドボディ２１が上下に複数の部材に分割して構成されている。

また、上記実施形態において、アウタマンドレル２４の座面３３ａをヘッドボディ２１対応する部位に設け、この座面に対応するシール面を上記スライドバルブ３１とは構造を正逆反対にした構造のスライドバルブに形成するとともに、当該スライドバルブに上記ストッパ部３２に対応するストッパ部を設け、アウタマンドレル２４に上記凹溝３４に対応する凹溝を設けて、上述と同様な機能を持たせることができる。

図７は、副押出機５と押出ヘッド４との間に設けられるギアポンプ１６を示している。このギアポンプ１６は、例えば外接歯車式のギアポンプであって、吸入側流路３６および吐出側流路３７が内部に形成されたポンプベース３５と、歯車機構を内蔵したギアケース３８と、から構成されている。上記吸入側流路３６は、副押出機５の吐出部に接続され、上記吐出側流路３７は、押出ヘッド４の副環状流路２８上部に接続される。このギアポンプ１６は、逆止弁を具備しておらず、歯車機構の正転・逆転に伴って正逆両方向に副樹脂材料の輸送が可能である。

次に、図８の説明図および図９のタイムチャートに基づいて、上記実施例におけるパリソン押出行程を説明する。なお、図８では、押出ヘッド４内部を流れる主樹脂材料Ｍ１と副樹脂材料Ｍ２とを、各々異なるハッチングでもって図示してある。

図９は、樹脂成形品１５の１個分のパリソンの押出に相当する１成形サイクルの間における主押出機３と副押出機５とギアポンプ１６の動作を示している。主押出機３は、成形サイクルの間、連続的に駆動され、主樹脂材料を主環状流路２７に連続的に供給する。副押出機５は時間ｔ１までは停止しており、ギアポンプ１６は時間ｔ２まで停止している。

図８の（ａ）は、時間ｔ０から時間ｔ１までの間における押出ヘッド４内部の状態を示しており、図示するように、主環状流路２７の全体を主樹脂材料Ｍ１が占め、ダイ２２の吐出口３０からは主樹脂材料Ｍ１のみからなるパリソンが押し出されてくる。このとき、スライドバルブ３１は主樹脂材料Ｍ１の圧力によって上方へ付勢され、上端のシール面３１ｃが座面３３ａに当接している。従って、副環状流路２８が確実に閉鎖され、色が異なる副樹脂材料Ｍ２の混入が防止される。

時間ｔ１において副押出機５が作動を開始し、これから僅かに遅れた時間ｔ２においてギアポンプ１６が正転方向に駆動される。これにより、副樹脂材料Ｍ２の供給が開始される。そして、時間ｔ３において副押出機５が作動停止するとともに、これから僅かに遅れた時間ｔ４においてギアポンプ１６が一時的に逆転され、かつ時間ｔ５においてギアポンプ１６が停止される。時間ｔ２から時間ｔ４の区間は、所望の着色層の長さに基本的に対応する。

図８の（ｂ）は、時間ｔ２の直後の状態を示しており、スライドバルブ３１よりも上流側における副樹脂材料Ｍ２の圧力が上昇するため、スライドバルブ３１が押し下げられ、副環状流路２８が開放される。これにより、副樹脂材料Ｍ２が合流部２９において主環状流路２７の外周部に沿って合流し始める。図８の（ｃ）は、このような合流開始から時間ｔ４までの間における樹脂材料Ｍ１，Ｍ２の流れを示しており、図示するように、着色した副樹脂材料Ｍ２が主樹脂材料Ｍ１の表面に着色層として重ねられる。着色層となる副樹脂材料Ｍ２の合流は、スライドバルブ３１の開放によって全周に亘って一斉に開始されるので、パリソンひいては樹脂成形品１５における着色層の始点は、全周に亘ってほぼ均一なものとなる。
副押出機５が停止した後、時間ｔ４においてギアポンプ１６が逆転すると、スライドバルブ３１よりも上流側における副樹脂材料Ｍ２の圧力が瞬時に低下する。これにより、図８の（ｄ）に示すように、スライドバルブ３１が再び上昇し、シール面３１ｃが座面３３ａに当接して副環状流路２８を閉鎖する。これにより、パリソン表面への着色層の付与が終了する。この着色層の終点においても、スライドバルブ３１によって全周に亘って一斉に副環状流路２８が閉鎖されるので、全周に亘ってほぼ均一な位置に境界が得られる。

このように上記実施例では、副環状流路２８を環状のスライドバルブ３１でもって開閉することにより、着色層の始点および終点となる境界を全周に亘ってより均一な位置に得ることができる。特に上記実施例では、正転・逆転が可能なギアポンプ１６を併用することで、着色層の境界をより明確に得ることが可能となる。

また上記実施例では、副樹脂材料の合流部２９がダイ２２の直前位置にあり、吐出口３０から合流部２９までの距離が比較的短いので、着色層の付加・停止の切換がより容易となる。

かかるステップにより図１０のような２色のかつ水平方向に色替えが成った容器を製造することができた。図１０中、図面と同じ無地部分は主樹脂通路からの樹脂部分を、その樹脂部分から上方の格子部分は副樹脂通路からの樹脂部分を示す。

３…主押出機
４…押出ヘッド
５…副押出機
１６…ギアポンプ
２１…ヘッドボディ
２２…ダイ
２４…アウタマンドレル
２５…インナマンドレル
２６…コアシャフト
２７…主環状流路
２８…副環状流路
３１…スライドバルブ
３２…ストッパ部

Claims (4)

1. 主樹脂材料が連続的に供給される主環状流路を構成するダイおよびコアと、
   副樹脂材料が間欠的に供給される副環状流路を、上記主環状流路の外周部に合流するように構成する外周側円筒状部材および内周側円筒状部材と、
   上記副環状流路内に所定量摺動可能に配置され、上記副樹脂材料の圧力が下降方向に作用するとともに上記主樹脂材料の圧力が上昇方向に作用し、かつ上下摺動に応じてシール面が上記副環状流路を開閉する環状のスライドバルブと、
   を備えたダイヘッドを具備し、
   副樹脂材料用の押出機と上記副環状流路との間の副樹脂材料供給経路に、正逆両方向への材料の輸送が可能なギアポンプが付加されていることを特徴とする成形機。
2. 上記シール面は、上記内周側円筒状部材の傾斜した座面に当接する傾斜面として上記スライドバルブの上端に形成されており、
   上記スライドバルブの外周面には、上記外周側円筒状部材の一部と係合して該スライドバルブの下限位置を規定するストッパ部が突出して設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の成形機。
3. 上記外周側円筒状部材の傾斜した座面に当接するシール面が上記スライドバルブの上部に形成されており、
   上記スライドバルブの内周面には、上記内周側円筒状部材の一部と係合して該スライドバルブの下限位置を規定するストッパ部が突出して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の成形機。
4. 上記主環状流路と上記副環状流路とが上記ダイの直前位置で合流していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の成形機。

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