KR101277925B1

KR101277925B1 - 합성수지제 적층 병체, 사출성형장치 및 적층 프리폼의 성형방법

Info

Publication number: KR101277925B1
Application number: KR1020107005004A
Authority: KR
Inventors: 다모쓰 도요다; 히로시 호소코시야마; 야스히로 이시자와; 히데아키 소야마
Original assignee: 가부시키가이샤 요시노 고교쇼
Priority date: 2008-06-30
Filing date: 2009-06-29
Publication date: 2013-06-27
Also published as: US8607999B2; EP3459707A1; EP2311624A4; KR20110028424A; WO2010001842A1; CN101801641A; CA2729527C; US20110108505A1; US20140091492A1; AU2009264613B2; AU2009264613A1; CN101801641B; EP2311624A1; US9096003B2; CA2729527A1; EP2311624B1; EP3459707B1

Abstract

본 발명은, 2축 연신 블로우에 의한 적층 병체에 있어서의 층간 박리의 문제를 억제하는 것을 과제로 하는 것으로, 이 과제를 해결하기 위한 본 발명의 주된 수단은, 2축 연신 블로우에 의한 적층 병체에 있어서, 기체층의 사이에 중간층을 적층하는 동시에, 소정의 높이 영역에, 중간층의 양측에 적층되는 기체층이 직접 용착 형상으로 적층한 세로띠 형상 연결부를 둘레방향 병렬 형상으로 중심축 방향을 따라서 복수 설치하고, 나아가서는 필요에 따라서 중간층의 상하에 적층되는 기체층이 직접 용착 형상으로 적층된 둘레띠 형상 연결부를 중심축 방향 병렬 형상으로 복수 설치하고, 세로띠 형상 연결부, 나아가서는 둘레띠 형상 연결부에 의해 중간층을 분단한 구성으로 한다는 것이다.

Description

합성수지제 적층 병체, 사출성형장치 및 적층 프리폼의 성형방법{SYNTHETIC-RESIN LAMINATED BOTTLE BODY, INJECTION MOLDING DEVICE AND METHOD FOR FORMING LAMINATED PREFORM}

본 발명은 중간층을 적층한 2축 연신 블로우 성형(Biaxial stretch blow molding)에 의한 합성수지제 적층 병체(Laminated bottle body), 그 1차 성형품인 적층 프리폼의 성형방법, 및 이 프리폼의 성형에 이용하는 사출성형장치에 관한 것이다.

폴리에틸렌테레프탈레이트(이하, PET로 대략 기술한다.) 수지제 등의 2축 연신 블로우 성형에 의한 병체는, 음료용, 식품용, 화장료 등의 다양한 분야에 사용되고 있다. 특히 가스배리어성을 필요로 하는 용도에서는, 주재 수지인 PET수지에 중간층으로서 나일론계 수지나 에틸렌비닐알코올 공중합수지 등의 가스배리어성 수지를 적층한 병체가 이용되고 있다.

특허문헌 1에는 이러한 가스배리어성 수지를 적층한 2축 연신 블로우 성형에 의한 적층 병체, 그 1차 성형품인 시험관 형상의 적층 프리폼의 성형방법에 대해서 기재되어 있다. 도 20, 21에 이러한 병체와 프리폼의 대표예적인 예를 도시한다.

도 20에 도시한 병체(601)는 입구통부(602), 네크링(603), 원통 형상의 몸통부(605), 그리고 저부(606)를 갖고, 입구통부(602)의 상단부와 저부(606)를 제외한 높이 영역에서는 PET수지제의 외층(611)과 내층(612)의 사이에 가스배리어성 수지인 나일론 수지제의 중간층(613)을 적층하고 있다.

이 병체(601)는 도 21에 도시한 프리폼(501)을 2축 연신 블로우 성형하여 성형할 수 있지만, 이 프리폼(501)은 입구통부(502), 네크링(503), 원통 형상의 몸통부(505), 그리고 저부(506)를 갖고, 입구통부(502)와 저부(506)를 제외한 높이 영역에서는 PET수지제의 외층(511)과 내층(512)의 사이에 가스배리어성 수지인 나일론수지제의 중간층(513)을 적층한 것이다

일본공개특허공보평성1-254539호

여기서, 상기와 같이 주재 수지인 PET 수지층에 중간층으로서 나일론 수지 등의 가스배리어성 수지를 적층한 2축 연신 블로우 병체에서는 PET 수지층과 가스배리어성 수지층은 밀착되어 있지만, 많은 경우 접착되어 있는 것은 아니다. 이 때문에, 예를 들어 탄산음료 등의 내부가 가압 상태가 되는 용도에서는, 사용전 내부가 가압 상태일 때에는 문제없지만, 캡을 벗겨냈을 때, 급격한 압력의 변화에 기인하는 큰 전단력의 작용에 의해 양 층이 박리되는 경우가 있다.

이와 같이 일단 양 층이 박리되어 버리면, 또 다시 밀착되지 않고, 박리 계면에서 빛이 산란 혹은 반사하여 박리되어 있는 것이 외측으로부터도 인지되고, 외관을 손상시켜 버린다고 하는 문제가 생긴다.

또한 2축 연신 블로우 성형 후의 수축 과정에 있어서도, 중간층과 외층 혹은 내층과의 수축량의 차이에 의해, 층간 박리가 발생한다고 하는 문제도 있다.

본 발명은, 2축 연신 블로우에 의한 적층 병체에 있어서의 상기와 같은 층간 박리의 문제를 억제하는 것을 과제로 하는 것으로, 층간 박리가 효과적으로 억제된 합성수지제 적층 병체, 이 적층 병체의 성형에 이용되는 적층 프리폼의 성형방법, 나아가서는 이 적층 프리폼의 성형에 이용되는 사출성형장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 2축 연신 블로우 성형에 의한 합성수지제 적층 병체와, 이 병체의 성형에 사용하는 적층 프리폼의 성형방법, 그리고 이 프리폼의 성형에 사용하는 사출성형장치에 관한 것으로, 이하 합성수지제 적층 병체, 사출성형장치, 그리고 적층 프리폼의 성형방법의 순서로 설명한다.

우선, 상기 기술적 과제를 해결하는 본 발명 중 합성수지제 적층 병체에 관한 주된 구성은,

주재 수지에 의한 기체층(Base layer)에, 적어도 1층의 중간층을 적층한 시험관 형상의 합성수지제 적층 프리폼을 2축 연신 블로우 성형한 병체로서,

소정의 높이 영역에 걸쳐서 기체층의 사이에 중간층을 적층하는 구성으로 하고,

이 소정의 높이 영역에, 중간층이 없이 중간층의 양측에, 적층되는 기체층이 직접 용착 형상(Directly deposited state)으로 적층된 세로띠 형상 연결부 (Longitudinal strip coupling portion)를, 병체의 둘레방향 병렬 형상으로 중심축 방향을 따라서 복수로 연이어 설치하고, 이 세로띠 형상 연결부에 의해 중간층을 둘레방향으로 분단하고 있다고 하는 것이다.

상기 구성에 의해, 중간층의 양측에 적층되는 기체층이 직접 용착 형상으로 적층된 세로띠 형상 연결부로 중간층을 둘레방향으로 분단하는 것에 의해, 중간층과 기체층의 층간에 작용하는 전단력의 작용은, 좌우 양단을 세로띠 형상 연결부에 의해 구속된 상태로 작용하게 되고, 그 만큼, 층간 박리의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

여기서, 기체층과 중간층으로 이루어지는 적층구조는, 다양한 형태로 할 수 있고, 예를 들어 2종 3층(기체층/중간층/기체층), 2종 5층(기체층/중간층/기체층 R/중간층/기체층), 3종 4층(기체층/중간층 A/중간층 B/기체층), 3종 4층(기체층/기체층 R/중간층/기체층), 3종 5층(기체층/중간층 A/기체층/중간층 B/기체층), 3종 5층(기체층/중간층/기체층 R/중간층/기체층) 등의 적층구조로 할 수 있고, 중간층이 복수 형성되는 경우에도, 중간층의 양측에 적층되는 기체층이 직접 용착 형상으로 적층된 세로띠 형상 연결부를, 병체의, 둘레방향으로 복수, 병렬 형상으로 중심축 방향을 따라서 연이어 설치하고, 이 세로띠 형상 연결부에 의해 중간층을 둘레방향으로 분단할 수 있다.

한편 상기 설명에서 중간층 A와 중간층 B는 이들 중간층이 다른 수지제인 것을 나타내고, 기체층 R은 주재 수지의 재활용품을 사용한 층인 것을 나타내고 있다.

본 발명의 합성수지제 적층 병체에 관한 다른 구성은, 상기 주된 구성에 있어서,

소정의 높이 영역에, 세로띠 형상 연결부를 연이어 설치하는 동시에,

중간층이 없이, 이 중간층의 상하에, 적층되는 기체층이 직접 용착 형상으로 적층된 둘레띠 형상 연결부(Circumferential strip coupling portion)를, 병체의 중심축 방향 병렬 형상으로 복수로 둘레에 설치하고, 세로띠 형상 연결부와 둘레띠 형상 연결부에 의해 중간층이 둘레방향과 중심축 방향으로 분단되어 있다고 하는 것이다.

상기 구성에 의해, 주재 수지제의 기체층이 연결된 세로띠 형상 연결부와 둘레띠 형상 연결부에 의해, 중간층을 종횡으로 분단한 적층상태로 할 수 있고, 기체층과 중간층간에 작용하는 전단력의 작용은, 좌우 양단을 세로띠 형상 연결부로, 또한 상하 양단을 둘레띠 형상 연결부에 의해 구속된 상태로 작용하게 되고, 그 만큼, 성형수축이나, 병체내의 압력 변화 등에 기인하는 층간 박리의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

본 발명의 합성수지제 적층 병체에 관한 또 다른 구성은, 상기 주된 구성에 더하여, 입구통부 및 저부를 제외한 부분을 소정의 높이 영역으로 한다고 하는 것이다.

중간층을 적층하는 높이 영역, 세로띠 형상 연결부 혹은 둘레띠 형상 연결부의 배치 개수 혹은 폭 등의 형성 형태는 병체의 사용목적, 가스배리어성 등의 중간층에 기초하는 기능, 나아가서는 프리폼, 혹은 이 프리폼을 1차 성형품으로 하는 병체의 성형성(생산성)을 고려하여 적절히 결정할 수 있고, 중간층을 적층하는 높이 영역을 병체의 전체 높이범위로 할 수도 있다.

여기서, 입구통부는, 2축 연신 블로우 성형에 의해 연신되어 있지 않은 부분, 또한 저부는 충분히 연신되어 있지 않은 부분이며, 중간층을 적층하는 것에 의해 변형이 발생되기 쉽기 때문에, 상기 구성과 같이 입구통부와 저부는 중간층이 적층하지 않는 영역으로 하는 것에 의해, 입구통부에 있어서의 캡에 의한 시일성, 혹은 저부에 있어서 병체의 기립성(起立性)이 손상된다고 하는 문제를 효과적으로 방지할 수 있다.

본 발명의 합성수지제 적층 병체에 관한 또 다른 구성은, 상기 주된 구성에 더하여, 주재 수지와 중간층을 형성하는 가스배리어성 수지로 이루어지는 2종 3층의 적층구조를 갖는 것으로 한다는 것이다.

상기 구성은, 중간층을 가스배리어성 수지제로서 병체의 가스배리어성을 향상시키기 위한 구성이며, 대표적으로는, 예를 들어 PET/MXD-6 등의 나일론계수지/PET, PET/EVOH/PET, PP/EVOH/PP, PLA/PGA/PLA 등의 층 구성이 있다.(상기 층 구성의 기재에서 EVOH는 에틸렌비닐알코올 공중합체, PP는 폴리프로필렌수지, PLA는 폴리유산, PGA는 폴리글리콜산을 표시한다.)

또한, 가스배리어성 수지제의 중간층의 배리어성을 더 향상하기 위해서, 가스배리어성 수지에 산소 스캐빈저(Oxygen scavenger), 산소 흡수제를 혼합 분산하거나, MXD-6 나일론 수지에 층상 규산염을 분산하여 나노 컴포지트계 재료로 할 수도 있다.

또한, 수분에 대한 배리어성 수지로서는 환상 폴리올레핀계 수지제의 중간층이 유효하다.

다음에, 본 발명 중 사출성형장치에 관한 주된 구성은,

주재 수지에 의한 기체층에, 적어도 1층의 중간층을 갖는 2축 연신 블로우 성형용의 시험관 형상의 적층 프리폼을 사출성형하기 위한 것으로,

적어도, 주재 수지와 중간층을 형성하는 중간층 수지를 공급하는 2개의 수지 공급부와, 이들 주재 수지와 중간층 수지를 적층하는 다중 노즐부와, 프리폼을 형성하는 금형을 갖는 사출성형장치로서,

다중 노즐부가,

적어도, 주재 수지에 의한 기체층을 형성하는 원고리 형상의 내부유로 및 외부유로와, 이들 내부유로와 외부유로의 사이에 위치하고 중간층 수지에 의한 중간층을 형성하는 원고리 형상의 중간유로의 3개의 층형성 유로를 갖고,

이들 적어도 3개의 층형성 유로의 하류측에, 각 층형성 유로를 유동하는 용융 수지가 합류하는 합류점을 사이에 두고 합류로를 배치하고,

중간층 수지가 유동하는 중간유로의 소정 위치에서 합류점에 이르는 범위에, 둘레방향으로 복수, 병렬 형상으로, 이 중간유로를 횡단하는 차단 세로 리브편을 배치하고, 이 차단 세로 리브편에 의해 중간유로를 둘레방향으로 복수의 유로로 분단하는 것으로 하는 것이다.

상기 구성의 사출성형장치에 의하면, 중간층 수지가 유동하는 중간유로의 소정 위치에서 합류점에 이르는 범위에 둘레방향으로 병렬 형상으로 배치한 복수의 차단 세로 리브편에 의해, 이 중간유로를 유동하는 원고리 형상의 중간층 수지를 둘레방향으로 분단할 수 있고, 그리고 중간층을 둘레방향으로 분단한 상태에서 기체층의 사이에 적층시킬 수 있고, 중간층이 분단된 부분에서는, 내부유로와 외부유로를 유로를 유동해 온 주재 수지에 의한 2층의 기체층이 직접 열용착 형상으로 적층하여 연결되어 있다.

한편, 상기 사출성형장치의 구성에 의하면, 중간층의 양측에 기체층이 적층한다고 하는 구성범위 중에서, 적절히 공급부를 추가하거나, 다중 노즐에서 원고리 형상의 유로를 추가하는 것에 의해, 적층 프리폼의 적층구조를 상술한 바와 같이 2종 3층, 2종 5층, 3종 4층, 3종 5층 등의 적층구조로 할 수 있다.

다음에, 본 발명의 적층 프리폼의 주된 성형방법은,

사출성형장치를 이용한 2축 연신 블로우 성형용의 시험관 형상의 적층 프리폼의 성형방법으로서,

성형하는 적층 프리폼은, 기체층, 및 소정의 높이 영역에서, 기체층의 사이에 중간층을 갖는 동시에, 상기 소정의 높이 영역에, 중간층이 없이 중간층의 양측에, 적층되는 기체층이 직접 용착 형상으로 적층된 세로띠 형상 연결부를, 병체의 둘레방향 병렬 형상으로 중심축 방향을 따라서 복수 연이어 설치하고, 중간층이 세로띠 형상 연결부에 의해 둘레방향으로 분단된 적층구조를 갖는 것이고,

기체층을 형성하는 주재 수지와 중간층을 형성하는 중간층 수지를 적층하는 다중 노즐부를 갖는 사출성형장치를 이용하고,

노즐부에서, 소정시간, 주재 수지를 기체층을 형성하는 원고리 형상의 유로에 공급하고, 또한, 이 소정시간 범위내의 일정시간, 동시에 다른 공급부로부터 중간층 수지를 중간층을 형성하는 원고리 형상의 유로에 공급하는 동시에, 이 유로내에서 중간층 수지를 둘레방향으로 분단하고, 이 중간층 수지를 둘레방향으로 분단한 상태에서 주재 수지의 사이에 합류시켜 적층 용융 수지 유체를 형성하고, 이 적층 용융 수지 유체를 금형 캐비티에 충전한다고 하는 것이다.

상기 성형방법에 따르면, 중간층을 형성하는 원고리 형상의 유로내에서 중간층 수지를 둘레방향으로 분단하고, 중간층을 이와 같이 둘레방향으로 분단한 상태에서 기체층의 사이에 적층시키는 것에 의해, 중간층이 분단된 부분에서는 기체층이 연결되고, 사출성형되는 적층 프리폼에는, 이 차단 세로 리브편의 배치 개수에 따른 개수, 둘레방향 병렬 형상으로, 기체층이 연결된 세로띠 형상 연결부를 중심축 방향으로 형성할 수 있고, 이 적층 프리폼을 2축 연신 블로우 성형하는 것에 의해, 상술한 본 발명의 세로띠 형상 연결부에 의해 중간층을 둘레방향으로 분단한 합성수지제 적층 병체를 얻을 수 있다.

본 발명의 적층 프리폼의 다른 성형방법은, 상기 주된 성형방법에 있어서,

적층 프리폼은, 소정의 높이 영역에서, 세로띠 형상 연결부를 갖는 동시에,

중간층이 없이 중간층의 상하에, 적층되는 기체층이 직접 용착 형상으로 적층된 둘레띠 형상 연결부를, 병체의 중심축 방향 병렬 형상으로 복수로 둘레에 설치하고, 중간층이 세로띠 형상 연결부와 둘레띠 형상 연결부에 의해 둘레방향과 중심축 방향으로 분단된 적층구조를 갖는 것이고,

소정시간 범위내의 일정시간, 동시에 다른 공급부로부터 단속적으로 중간층 수지를, 중간층을 형성하는 원고리 형상의 유로에 공급한다고 하는 것이다.

상기 성형방법 따르면, 소정시간 범위내의 일정시간, 동시에 다른 공급부로부터 단속적으로 중간층 수지를, 중간층을 형성하는 원고리 형상의 유로에 공급하는 것에 의해, 중간층 수지의 공급을 정지한 시간대에서는 유동해 온 주재 수지를 둘레 형상으로 직접 적층시킬 수 있고, 그 결과, 사출성형되는 적층 프리폼에는, 중심축 방향 병렬 형상으로, 단속 회수에 따른 개수, 기체층이 연결된 둘레띠 형상 연결부를 복수로 둘레에 설치할 수 있다.

그리고, 이 둘레띠 형상 연결부와 주된 구성에 의한 세로띠 형상 연결부에 의해, 소정의 높이 영역에서, 둘레방향 및 중심축 방향으로 병렬 형상으로, 기체층이 연결된 둘레띠 형상 연결부와 세로띠 형상 연결부를 복수 갖고, 중간층이 이들 둘레띠 형상 연결부와 세로띠 형상 연결부에 의해 둘레방향과 중심축 방향으로 분단된 적층구조를 갖는 적층 프리폼을 성형하는 것이 가능해진다.

그리고, 이러한 적층 프리폼을 2축 연신 블로우 성형하는 것에 의해, 이 적층 프리폼의 중간층의 적층구조에 대응하고, 소정의 높이 영역에서, 둘레방향 및 중심축 방향으로 병렬 형상으로, 기체층이 연결된 둘레띠 형상 연결부와 세로띠 형상 연결부를 복수 갖고, 중간층이 둘레띠 형상 연결부와 세로띠 형상 연결부에 의해 둘레방향과 중심축 방향, 즉 종횡으로 분단한 적층구조를 갖는 적층 병체를 얻을 수 있다.

본 발명의 적층 프리폼의 또 다른 성형방법은,

상기한 본 발명의 적층 프리폼의 주된 성형방법에 있어서, 상술한 본 발명의 사출성형장치를 사용하는 것이고,

1개의 공급부로부터 기체층을 형성하는 주재 수지를 내부유로와 외부유로에 공급하고, 또한, 다른 공급부로부터 중간층을 형성하는 중간층 수지를 중간유로에 공급하고, 이 중간유로에서 중간층 수지를 차단 세로 리브편에 의해 둘레방향으로 분단하고, 합류점에서 중간층 수지를, 둘레방향으로 분단한 상태에서 내부유로와 외부유로로부터의 주재 수지의 사이에 유동시켜서, 합류로내에서 적층 용융 수지 유체를 형성한다고 하는 것이다.

상기 성형방법에 의하면, 사용하는 사출성형장치의 노즐부에 있어서, 중간유로의 소정 위치에서 합류점에 이르는 범위에 둘레방향으로 병렬 형상으로 배치한 복수의 차단 세로 리브편에 의해, 이 중간유로를 유동하는 원고리 형상의 중간층 수지를 둘레방향으로 분단할 수 있고, 그리고 중간층을 둘레방향으로 분단한 상태에서 기체층의 사이에 적층시킬 수 있으며, 중간층이 분단된 부분에서는 기체층이 연결되고, 사출성형되는 적층 프리폼에는, 이 차단 세로 리브편의 배치 개수에 따른 개수, 둘레방향 병렬 형상으로, 기체층이 연결된 세로띠 형상 연결부를 중심축 방향으로 형성할 수 있고, 이 적층 프리폼을 2축 연신 블로우 성형하는 것에 의해, 세로띠 형상 연결부에 의해 중간층을 둘레방향으로 분단한 합성수지제 적층 병체를 얻을 수 있다.

본 발명의 적층 프리폼의 또 다른 성형방법은, 상기한 성형방법에 있어서, 1개의 공급부로부터 소정시간, 소정의 압력 혹은 속도로 기체층을 형성하는 주재 수지를 내부유로와 외부유로에 공급하고, 또한, 상기 소정시간 범위내의 일정시간, 동시에 다른 공급부로부터 중간층을 형성하는 중간층 수지를 중간유로에 공급한다고 하는 것이다.

여기서, 기체층을 형성하는 주재 수지를 내부유로와 외부유로에 공급하는 소정시간 범위내의 일정시간, 동시에 다른 공급부로부터 중간층을 형성하는 중간층 수지를 중간유로에 공급한다고 하는 방법은, 소위, 동시 사출법이라고 칭해지는 것이고, 중간유로에의 중간층 수지의 공급 개시시간과 공급 정지시간을 적절히 설정하는 것에 의해, 프리폼의 소정의 높이 영역에 중간층을 적층할 수 있다.

본 발명의 적층 프리폼의 또 다른 성형방법은, 입구통부 및 저부를 제외한 부분을 소정의 높이 영역으로 한다고 하는 것이다.

중간층을 적층하는 높이 영역, 세로띠 형상 연결부 혹은 둘레띠 형상 연결부의 배치 개수 혹은 폭 등의 형성 형태는 병체의 사용 목적, 가스배리어성 등의 중간층에 기초하는 기능, 나아가서는 프리폼, 혹은 이 프리폼을 1차 성형품으로 하는 병체의 성형성(생산성)을 고려하여 적절히 결정할 수 있으며, 중간층을 적층하는 높이 영역을 병체의 전체 높이범위로 할 수도 있다.

여기서, 프리폼의 입구통부는, 2축 연신 블로우 성형에 의해 연신되지 않는 부분, 또한 저부는 충분히 연신되지 않는 부분이며, 상기 방법과 같이 프리폼의 입구통부와 저부는 중간층이 적층하지 않는 영역으로 하는 것에 의해,

이 프리폼을 2축 연신 블로우하여 성형되는 병체에 있어서, 입구통부의 변형에 기인하는 캡에 의한 시일성의 저하, 혹은 저부의 변형에 관한 기립성의 저하라고 하는 문제를 효과적으로 막을 수 있다.

본 발명의 적층 프리폼의 또 다른 성형방법은, 프리폼을 주재 수지와 중간층을 형성하는 가스배리어성 수지로 이루어지는 2종 3층의 적층구조를 갖는 것으로 한다는 것이다.

상기 구성은, 중간층을 가스배리어성 수지제로서 병체의 가스배리어성을 향상시키기 위한 구성이며, 대표적으로는, 예를 들어 PET/MXD-6 등의 나일론계수지/PET, PET/EVOH/PET, PP/EVOH/PP, PLA/PGA/PLA 등의 층 구성이 있다.

(상기 층 구성의 기재에서 EVOH는 에틸렌비닐알코올 공중합체, PP는 폴리프로필렌수지, PLA는 폴리유산, PGA는 폴리글리콜산을 표시한다.)

또한, 가스배리어성 수지제의 중간층의 배리어성을 더 향상시키기 위해서, 가스배리어성 수지에 산소 스캐빈저, 산소 흡수제를 혼합 분산하거나, MXD-6 나일론 수지에 층상 규산염을 분산하여 나노 컴포지트계 재료로 할 수도 있다.

본 발명은, 상기한 방법, 구성이며 이하에 나타내는 효과를 이룬다.

우선, 본 발명의 2축 연신 블로우 적층 병체에 관한 발명에 있어서는,

기체층이 연결된 세로띠 형상 연결부에서, 둘레방향으로, 혹은 세로띠 형상 연결부와 둘레띠 형상 연결부에 의해 둘레방향과 중심축 방향으로 중간층을 분단하는 것에 의해, 중간층과 기체층의 층간에 작용하는 전단력의 작용은, 좌우 양단을 세로띠 형상 연결부에 의해, 혹은 좌우 상하단을 세로띠 형상 연결부와 둘레띠 형상 연결부에 의해 구속된 상태로 작용하게 되고, 그 만큼, 성형수축이나, 병체내에서의 압력 변동 등에 기인하는 층간 박리의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

본 발명의 사출성형장치에 관한 발명에 있어서는,

중간층 수지가 유동하는 중간유로의 소정 위치에서 합류점에 이르는 범위에 둘레방향으로 병렬 형상으로 배치한 복수의 차단 세로 리브편에 의해, 이 중간유로를 유동하는 원고리 형상의 중간층 수지를 둘레방향으로 분단할 수 있고, 그리고 중간층을 둘레방향으로 분단한 상태에서, 기체층의 사이에 적층시킬 수 있고, 중간층이 분단된 부분에서는, 내부유로와 외부유로를 유동해 온 주재 수지에 의한 2층의 기체층을 직접 열용착 형상으로 적층할 수 있다.

본 발명의 적층 프리폼의 성형방법에 관한 발명에 있어서는,

중간층 수지가 유동하는 원고리 형상의 유로에 있어서, 이 중간층을 둘레방향으로 분단하고, 그리고 이 중간층을 둘레방향으로 분단한 상태에서 기체층의 사이에 적층시키는 것에 의해, 중간층이 분단된 부분에서 기체층을 연결시킬 수 있고, 사출성형되는 적층 프리폼에는 둘레방향 병렬 형상으로, 중심축 방향을 따라서 기체층이 연결된 세로띠 형상 연결부를 복수로 연이어 설치할 수 있고,

나아가서는, 중간층 수지를, 중간층을 형성하는 유로에 단속적으로 공급하는 것에 의해, 중간층 수지의 공급을 정지한 시간대에서는 합류점에서, 기체층을 형성하는 주재 수지를 둘레 형상으로 연결시킬 수 있고, 사출성형되는 적층 프리폼에는 단속 회수에 따른 개수, 중심축 방향 병렬 형상으로, 둘레방향을 따라서 기체층이 연결된 둘레띠 형상 연결부를 복수 형성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 병체의 제 1 실시예를 도시한 정면도이다.
도 2는 도 1중의 A-A선을 따라서 도시한 평단면도이다.
도 3은 본 발명의 성형방법에 의해 성형되고, 도 1의 병체를 성형하는데 사용하는 적층 프리폼을 도시한 부분 종단 정면도이다.
도 4는 도 3중의 B-B선을 따라서 도시한 평단면도이다.
도 5는 본 발명의 사출성형장치의 다중 노즐의 일례를 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5의 다중 노즐부에 핫러너 블록을 조립 부착한 상태를 도시한 단면도이다.
도 7은 도 6중의 C-C선을 따라서 도시한 다중 노즐부의 평단면도이다.
도 8은 도 3의 프리폼을 성형하기 위한 사출 패턴의 일례를 도시한 설명도이다.
도 9는 도 8의 사출 패턴에 의한 금형 캐비티에 용융 수지의 충전 과정을 도시한 설명도이다.
도 10은 본 발명의 병체의 제 2 실시예를 도시한, (a)는 정면도, (b)는 축방향에서의 중간층의 적층 형태를 도시한 종단면도이다.
도 11은 도 10중의 A-A선을 따라서 도시한 평단면도이다.
도 12는 본 발명의 성형방법에 의해 성형되고, 도 10의 병체를 성형하는데 사용하는 적층 프리폼을 도시한 부분 종단 정면도이다.
도 13은 도 12중의 B-B선을 따라서 도시한 평단면도이다.
도 14는 도 12의 프리폼의 성형에 사용하는 사출성형장치의 다중 노즐의 예를 도시한 단면도이다.
도 15는 도 14의 다중 노즐부에 핫러너 블록을 조립 부착한 상태를 도시한 단면도이다.
도 16은 도 15중의 C-C선을 따라서 도시한 다중 노즐부의 평단면도이다.
도 17은 도 12의 프리폼을 성형하기 위한 사출 패턴의 일례를 도시한 설명도이다.
도 18은 도 17의 사출 패턴에 의한 금형 캐비티에 용융 수지의 충전과정을 도시한 설명도이다.
도 19는 본 발명의 성형방법에 관한 병체의 적층구조의 또 다른 예를 도시한 평단면이다.
도 20은 적층 병체의 종래예를 도시한 정면도이다.
도 21은 적층 프리폼의 종래예를 도시한 부분 종단 정면도이다.

이하, 본 발명의 2축 연신 블로우 성형에 의한 합성수지제 적층 병체, 사출성형장치, 이 사출성형장치를 사용한 적층 프리폼의 성형방법에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1, 2는 본 발명의 합성수지제 적층 병체의 제 1 실시예를 도시한 것이고, 도 1은 정면도, 도 2는 도 1중의 A-A선을 따라 도시한 평단면도이다. 이 병체는 PET 수지를 주재 수지로 하고, 탄산 성분을 포함한 음료용으로 사용되는, 소위, 내압 PET병이고, 병체(201)는 입구통부(202), 네크링(203), 어깨부(204), 원통 형상의 몸통부(205), 복수의 다리를 돌출하여 소위 페타로이드 형상의 형상으로 한 저부(206)로 이루어져 있다.

이 병체(201)의 소정의 높이 영역(h2){본 실시예에서는 네크링(203)의 하단 바로 아래로부터 저부(206)의 상단부 바로 위에 이르는 높이 영역}에서는, 도 2의 평단면도에 도시되는 바와 같이 주재 수지인 PET수지제의 기체층인 외층(211)과 내층(212)의 사이에 가스배리어성 수지인 폴리자일릴렌디아민아디퍼미드(MXD 6나일론) 수지제의 중간층(213)을 적층한 적층구조를 갖는다.

또한 이 중간층(213)은 도 2에 보여지는 바와 같이, 이 중간층(213)의 양측에 적층되는 외층(211)과 내층(212)을 연결하여 병체(201)의, 둘레방향(본 실시예에서는 16개) 병렬 형상으로, 중심축 방향을 따라서 세로방향으로 복수 연이어 설치되는 세로띠 형상 연결부(214a)에 의해 둘레방향으로 중간층(213)이 분단되어 있다.

한편, 도 1의 정면도에서는, 네크링(203)의 하단 바로 아래로부터 저부(206)의 상단부 바로 위에 이르는 높이 영역(h2)에 8개의 세로띠 형상 연결부(214a)를 도시하고, 또한 중간층(213)이 적층되어 있는 영역을 알기 쉽게 크로스 해칭에 의해 도시하고 있지만, 실제로는 중간층(213)과 기체층인 외층(211) 혹은 내층(212)은 밀착 상태에 있고, 외관상은 투명한 병체이다.

여기서, 종래의 이 종류의 내압 적층 PET병에서는, 음료를 마실 때에 캡을 떼어 벗기면, 병체 내부의 압력의 급격한 저하에 수반하여, 몸통벽이 급격하게 함몰 변형하며, 이 급격한 변형에 따라 중간층(213)과 외층(211) 혹은 내층(212)의 층간에 전단력이 작용하여, 나일론 수지제의 중간층(213)과 PET 수지제의 외층 (211) 혹은 내층(212)은 밀착되어 있지만 접착은 되어 있지 않기 때문에, 층간 박리가 발생하고, 이 박리 부분에 있어서의 빛의 산란 혹은 반사 등에 의해 밖으로부터도 박리되어 있는 것이 인식되며, 외관이 손상되어 버린다.

한편, 본 실시예의 적층 병체(201)에서는, 중간층(213)을 둘레방향으로 분단하는 세로띠 형상 연결부(214a)의 작용 효과가 발휘되어, 상기와 같은 압력의 급격한 저하에 의해서도 층간 박리를 효과적으로 억제할 수 있고, 외관을 양호하게, 투명한 상태로 유지할 수 있다.

한편, 세로띠 형상 연결부(214a)에 의한 상기와 같은 층간 박리를 억제한다고 하는 작용 효과는, 외층(기체층)(211)/중간층(213)/내층(기체층)(212)이라고 하는 적층구조가 인접하는 세로띠 형상 연결부(214a) 사이라고 하는 짧은 스팬간에서 변형하므로, 각각의 영역에서는 변형의 크기가 한정되어 층간에 작용하는 전단력이 억제되기 때문이라고 추측된다.

다음에, 도 3, 4는 상기 실시예의 적층 병체(201)의 2축 연신 블로우 성형에 사용하는 1차 성형품인 적층 프리폼(101)을 도시한 것이고, 도 3은 부분 종단된 정면도, 도 4는 도 3중의 B-B선을 따라서 도시한 평단면도이다.

이 적층 프리폼(101)은 PET수지를 주재료로 한 시험관 형상의 형상을 한 것이고, 입구통부(102), 네크링(103), 원통 형상의 몸통부(105), 저부(106)로 이루어져 있다.

그리고, 이 프리폼(101)의 적층구조를 보면,

소정의 높이 영역(h1){본 실시예에서는 네크링(103)의 하단 바로 아래로부터 저부(106)의 상단부 바로 위에 이르는 높이 영역}에서는, 도 4의 평단면도에 도시되는 바와 같이 주재 수지인 PET 수지제의 기체층인 외층(111)과 내층(112)의 사이에 가스배리어성 수지인 폴리자일릴렌디아민아디퍼미드(MXD 6나일론) 수지제의 중간층(113)을 적층한 적층구조를 갖지만,

이 중간층(113)은, 도 4에 보여지는 바와 같이, 둘레방향 병렬 형상으로, 중심축 방향을 따라서 세로방향으로 복수(본 실시예에서는 16개) 연이어 설치되는 기체층인 외층(111)과 내층(112)이 연결된 세로띠 형상 연결부(114a)에 의해 둘레방향으로 분단되어 있다.

다음에, 상기한 세로띠 형상 연결부(114a)에 의해 둘레방향으로 중간층(113)을 분단한 적층 프리폼(101)의 사출성형 방법에 대해 그 실시형태를 설명한다.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 사출성형장치의 일례로, 그 주요부를 개략적으로 도시한 것이고, 도 5는 다중 노즐부(11)의 일례를 도시한 단면도로 하류측에 금형(1)을 부착한 상태를 도시하고, 도 6은 도 5의 다중 노즐부(11)의 상류 측에 핫러너 블록(21)을 조립 부착한 상태를 도시한 단면도이고, 도 7은 도 6중의 C-C선을 따라서 도시한 다중 노즐부(11)의 평단면도이다.

이 사출성형장치는 2종류의 다른 수지를 개별적으로 용융 상태로 공급하는 수지 공급부(A,B)와, 2종의 용융 수지를 적층하는 다중 노즐부(11)와, 프리폼을 형성하는 금형(1)을 갖는 것이다.

이 중, 다중 노즐부(11)는 기체층인 내층과 외층을 형성하는 원고리 형상의 내부유로(15) 및 외부유로(17)와, 중간층을 형성하는 원고리 형상의 중간유로(16)의 3개의 층형성 유로가 배치되어 있고, 이들 3개의 층형성 유로의 하류측에, 각 층형성 유로를 유동하는 수지가 합류하는 합류점(18)을 사이에 두고 원통 형상의 합류로(19)를 배치하고 있다.

그리고, 중간유로(16)의 소정 위치에서 합류점(18)에 이르는 범위에, 이 중간유로(16)를 둘레방향으로 복수의 유로에 분단하도록, 중간유로(16)를 횡단하는 차단 세로 리브편(16R)을 둘레방향으로 복수, 병렬 형상으로(본 실시예에서는 16개) 배치하고 있다.

도 7의 평단면도에 의해 이 차단 세로 리브편(16R)을 둘레방향으로 복수, 병렬 형상으로 배치한 상태를 볼 수 있지만, 중간유로(16)를 횡단하도록 둘레방향으로 같은 중심각도로 16개의 차단 세로 리브편(16R)이 배치되어 있다.

더 상술하면, 도 7에 도시되는 바와 같이 원고리 형상의 내부유로(15), 중간유로(16), 외부유로(17)는, 동축심 형상으로 내측으로부터 외측을 향해서 배치되는 셧오프 핀(20), 링 맨드릴(24c,24d,24e)에 의해 형성되어 있고,

차단 세로 리브편(16R)은 링 맨드릴(24c)에, 둘레벽을 관통 형상으로 형성되는 관통 슬릿(24cs)을 삽입 통과하고, 선단면을 외측의 링 맨드릴(24d)의 내주면에 접촉시킨 상태에서 중간유로(16)를 횡단하도록 세트되어, 이 원고리 형상의 중간유로(16)를 둘레방향으로 복수의 세로띠 형상의 유로로 분단하고 있다.

다음에, 이 사출성형장치를 사용한, 도 3, 4에 도시한 적층 프리폼(101)의 성형방법(공정)을 설명한다.

수지 공급부(A)로부터 공급되는 주재 수지인 PET수지를 공급구(22a), 핫러너인 유로(23a)를 거쳐, 그리고 수지 공급부(B)로부터 공급되는 중간층 수지인 나일론 수지를 공급구(22b), 유로(23b)를 거쳐, 미리 설정된 타이밍으로 다중 노즐부 (11)에 공급하고, 이 다중 노즐부(11)내에서 이들 2종의 수지를 합류시켜 금형(1)의 캐비티(1a)내에 충전한다.(도 6 참조)

상기 수지 공급부(A,B)에는, 예를 들면 스크류식의 압출기, 혹은 압출기의 선단에 부설된 플런저를 가진 어큐뮬레이터(Accumulator) 등의 장치가 사용된다.

중간층 수지가 공급되는 유로(23b)가 다중 노즐부(11)에의 접속점 근방에는, 볼 밸브에 의한 역류 방지 기능을 갖는 체크 밸브(25)가 부설되어 있다. 한편, 이 체크 밸브(25)는 다중 노즐부(11)측에 부설할 수도 있다.

그리고, 주재 수지는 유로(23a)에 연이어 통하는 도입로(12a)를 지나 2개의 매니폴드(14a1,14a2)에 의해 각각 원고리 형상의 내부유로(15) 및 외부유로(17)에 분배 공급된다.

또한, 중간층 수지는 유로(23b)에 연이어 통하는 도입로(12b)를 지나 매니폴드(14b)로부터 원고리 형상의 중간유로(16)에 공급된다.

그리고, 합류점(18)에서 중간유로(16)로부터의 중간층 수지를 내부유로(15)와 외부유로(17)로부터의 주재 수지의 사이에 유동시키고, 합류로(19)내에서 일정한 시간 범위에 걸쳐서 주재 수지의 사이에 중간층 수지를 동축심 형상의 중간층으로 한 다층 용융수지 유체를 형성하여, 금형(1)의 캐비티(1a)내에 사출하고, 충전한다.

여기서, 중간유로(16)내에서 원고리 형상으로 형성된 중간층 수지는, 하류측에 둘레방향으로 복수, 병렬 형상으로 배치되는 차단 세로 리브편(16R)에 의해 둘레방향으로 분단되며, 이 분단된 상태에서 주재 수지의 사이에 적층된다.

도 8은 도 3에 도시한 프리폼(101)을 성형하기 위한, 주재 수지 및 중간층 수지의 사출 패턴의 일례이며, 가로축을 시간축, 세로축을 사출 속도로 하여 개략적으로 도시한 것이다. 이 사출 패턴은 소위, 동시 사출성형 중 하나의 패턴이다. 또한, 도 9는 이 사출 패턴에 의한 금형 캐비티(1a)내에서의 수지의 유동을 도시한 설명도이다.

도 9(a)는 사출 패턴의 E시점 직전에서의 상태이며, 주재 수지만이 충전된 상태를 도시하는, E시점에서 중간층 수지의 사출이 기재되고, E∼F시점 사이에서는 주재 수지의 사이에 중간층 수지가 끼워진 적층 상태에서 금형 캐비티(1a)에 충전되며{도 9(b) 참조}, F시점에서 중간층 수지의 사출이 정지되어 다시 주재 수지만의 충전이 되어, 사출 공정을 종료{도 9(c) 참조}, 도 3에 도시되는 바와 같이 소정의 높이 범위(h1)에 중간층을 적층한 프리폼(101)을 얻을 수 있다.

한편, 이 때 중간층 수지가 공급되는 유로(23b)에 부설되어 있는 체크 밸브 (25)에 의해, E점, F점에 있어서의 중간층 수지의 공급 개시와 정지를, 단시간에 고정밀도로 실시할 수 있고, 높이 범위(h1)의 위치 결정을 고정밀도로 실현할 수 있다.

또한, 도 8에 도시한 사출 패턴은 주재 수지와 중간층 수지를 동시 사출성형하는 것이지만, 먼저 사출한 주재 수지를 일시 사출 정지하고, 중간층 수지를 사출하고, 그 후 또한 주재 수지를 사출하는 순차적인 사출 패턴으로 할 수도 있다.

다음에, 도 10, 11은 본 발명의 합성수지제 적층 병체의 제 2 실시예를 도시한 것이고, 도 10(a)는 정면도, 도 10(b)는 축방향에서의 중간층의 적층 형태를 도시한 종단면도, 도 11은 도 10중의 A-A선을 따라서 도시한 평단면도이다.

이 병체(201)는 PET 수지를 주재 수지로 하고, 탄산성분을 포함한 음료용으로 사용되는, 소위, 내압 PET병이고, 병체(201)는 입구통부(202), 네크링(203), 어깨부(204), 원통 형상의 몸통부(205), 복수의 다리를 돌출하여 소위 페타로이드 형상의 형상으로 한 저부(206)로 이루어져 있다.

이 병체(201)의 소정의 높이 영역(h2){이 예에서는 네크링(203)의 하단 바로 아래로부터 저부(206)의 상단부 바로 위에 이르는 높이 영역}에서는, 도 10(b), 도 11에 도시되는 바와 같이 주재 수지인 PET수지제의 기체층인 외층(211)과 내층 (212)의 사이에 가스배리어성 수지인 폴리자일릴렌디아민아디퍼미드(MXD 6나일론) 수지제의 중간층(213)을 적층한 적층구조를 갖는다.

여기서, 소정의 높이 영역(h2)에 있어서 중간층(213)은, 도 10(b)에 보여지는 바와 같이, 기체층인 외층(211)과 내층(212)을 연결하고, 병체(201)의 축방향 병렬 형상으로, 둘레방향으로 복수(본 실시예에서는 5개) 형성되는 둘레띠 형상 연결부(214p)에 의해, 중간층(213)이 축방향으로 분단되어 있다.

또한, 중간층(213)은, 도 11에 보여지는 바와 같이, 기체층인 외층(211)과 내층(212)을 연결하여 병체(201)의 둘레방향 병렬 형상으로, 세로방향으로 복수(본 실시예에서는 16개) 연이어 설치되는 세로띠 형상 연결부(214a)에 의해 둘레방향으로도 분단되어 있다.

그리고, 도 10(a)의 정면도에 보여지는 바와 같이, 중간층(213)은 인접하는 둘레띠 형상 연결부(214p)와, 인접하는 세로띠 형상 연결부(214a)에 의해 4변을 둘러싸도록 하여 직사각형 형상으로 분단한 상태에서 외층(211)과 내층(212)의 사이에 적층하고 있다.

한편, 상단부에 위치하는 중간층(213)과 하단부에 위치하는 중간층(213)은 각각, 그 상단 혹은 하단을, 중간층(213)이 적층되어 있지 않은 네크링(203)을 포함한 입구통부(202), 혹은 저부(206)에 접하고 있다.

또한, 도 10의 정면도에서는 중간층(213)이 적층되어 있는 영역을 알기 쉽게 크로스 해칭에 의해 도시하고 있지만, 실제로는 중간층(213)과 외층(211) 혹은 내층(212)은 밀착 상태에 있고, 외관상은 투명한 병체이다.

여기서, 종래의 이 종류의 내압 적층 PET병에서는, 음료를 마실 때에 캡을 떼어 벗기면, 병체 내부의 압력의 급격한 저하에 수반하여, 몸통벽이 급격하게 함몰 변형하여, 이 급격한 변형에 따라 중간층(213)과 외층(211) 혹은 내층(212)의 층간에 전단력이 작용하고, 나일론 수지제의 중간층(213)과 PET수지제의 외층(211) 혹은 내층(212)은 밀착되어 있지만 접착은 되어 있지 않기 때문에, 층간 박리가 발생하고, 이 박리 부분에 있어서의 빛의 산란 혹은 반사 등에 의해 밖으로부터도 박리되어 있는 것이 인식되며, 외관이 손상되어 버린다.

한편, 본 실시예의 적층 병체(201)에서는, 중간층(213)을 축방향과 둘레방향으로 분단하는 둘레띠 형상 연결부(214p)와 세로띠 형상 연결부(214a)의 작용 효과가 발휘되어, 상기와 같은 압력의 급격한 저하에 의해서도 층간 박리를 효과적으로 억제할 수 있고, 외관을 양호하게, 투명한 상태로 유지할 수 있다.

한편, 둘레띠 형상 연결부(214p)와 세로띠 형상 연결부(214a)에 의한 상기와 같은 층간 박리를 억제하는 작용 효과는, 외층(기체층)(211)/중간층(213)/내층(기체층)(212)이라고 하는 적층구조가, 인접하는 둘레띠 형상 연결부(214p)나 인접하는 세로띠 형상 연결부(214a) 사이라고 하는 짧은 스팬간에서 변형하므로, 이들 연결부에 의해 구획되는, 중간층(213)이 적층된 작은 영역에서는 변형의 크기가 한정되므로, 층간에 작용하는 전단력이 억제되기 때문이라고 추측된다.

다음에, 도 12, 13은 상기한 도 10의 적층 병체(201)의 2축 연신 블로우 성형에 사용하는 1차 성형품인 동시에, 후술하는 본 발명의 성형방법에 의해 성형되는 적층 프리폼을 도시한 것이고, 도 12는 부분 종단한 정면도, 도 13은 도 12중의 B-B선을 따라서 도시한 평단면도이다.

그리고, 이 프리폼(101)의 적층구조를 보면,

소정의 높이 영역(h1){본 실시예에서는 네크링(103)의 하단 바로 아래로부터 저부(106)의 상단부 바로 위에 이르는 높이 영역}에서는, 도 13의 평단면도에 도시되는 바와 같이 주재 수지인 PET수지제의 기체층인 외층(111)과 내층(112)의 사이에 가스배리어성 수지인 폴리자일릴렌디아민아디퍼미드(MXD 6나일론) 수지제의 중간층(113)을 적층한 적층구조를 갖는다.

그리고, 이 중간층(113)은, 도 12중의 종단면 부분에서 도시된 바와 같이, 기체층인 외층(111)과 내층(112)을 연결하여, 프리폼(101)이, 축방향 병렬 형상으로, 둘레 설치된 복수(본 실시예에서는 5개)의 둘레띠 형상 연결부(114p)에 의해 축방향으로 분단되어 있는 동시에,

도 12에 보여지는 바와 같이, 외층(111)과 내층(112)을 연결하여, 프리폼 (101)이 둘레방향 병렬 형상으로, 세로방향으로 복수(본 실시예에서는 16개) 연이어 설치되는 세로띠 형상 연결부(114a)에 의해 둘레방향으로 분단되어 있다.

다음에, 상기한 둘레띠 형상 연결부(114p)와 세로띠 형상 연결부(114a)에 의해 축방향과 둘레방향으로 중간층(113)을 분단한 적층구조를 갖는 적층 프리폼 (101)의 성형법에 대해 그 실시형태를 설명한다.

도 14 내지 도 16은 도 12의 적층 프리폼(101)의 성형에 사용하는 사출성형장치의 예의 주요부를 개략적으로 도시한 것이다.

도 14는 다중 노즐부(11)의 일례를 도시한 단면도이고, 하류측에 금형(1)을 부착한 상태를 도시하고, 도 15는 도 14의 다중 노즐부(11)의 상류측에 핫러너 블록(21)을 조립 부착한 상태를 도시한 단면도이며, 도 16은 도 15중의 C-C선을 따라서 도시한 다중 노즐부(11)의 평단면도이다.

여기서, 이 사출성형장치는, 도 14와 도 16에 도시된 다중 노즐부(11)의 구조가 도 5와 도 7에 도시된 다중 노즐부(11)와 같지만, 도 15에 보여지는 바와 같이 핫러너 블록(21)에 도 6에서 볼 수 있는 체크 밸브(25)가 배치되어 있지 않은 점이 다르다.

다음에, 상기 사출성형장치를 사용한, 도 12, 13에 도시한 적층 프리폼(101)에 관한 본 발명의 적층 프리폼의 성형방법에 있어서의 공정을 설명한다.

수지 공급부(A)로부터 공급되는 주재 수지인 PET수지를 공급구(22a), 핫러너인 유로(23a)를 거쳐, 그리고 수지 공급부(B)로부터 공급되는 중간층 수지인 나일론 수지를 공급구(22b), 유로(23b)를 거쳐, 미리 설정된 타이밍으로 다중 노즐부 (11)에 공급하고, 이 다중 노즐부(11)내에서 이들 2종(3층)의 수지를 합류시켜 금형(1)의 캐비티(1a)내에 충전한다.(도 15 참조)

그리고, 합류점(18)에서 중간유로(16)로부터의 중간층 수지를 내부유로(15)와 외부유로(17)로부터 유입하는 주재 수지의 사이에 유동시키고, 합류로(19)내에서 일정한 시간 범위에 걸쳐서 주재 수지의 사이에 중간층 수지를 동축심 형상의 중간층으로 한 원기둥형상의 다층 용융수지 유체를 형성하고, 금형(1)의 캐비티 (1a)내에 사출하여, 충전한다. 여기서, 중간유로(16)내에서 원고리 형상으로 형성된 중간층 수지는, 하류측에 둘레방향으로 복수, 병렬 형상으로 배치되는 차단 세로 리브편(16R)에 의해 둘레방향으로 분단되며, 이 분단된 상태에서 주재 수지의 사이에 적층되어, 도 12, 13에 도시된 적층 프리폼(101)의 세로띠 형상 연결부 (114a)가 형성된다.

다음에, 도 17은 도 12에 나타나는 프리폼(101)을 성형하기 위한, 주재 수지 및 중간층 수지의 사출 패턴의 일례이며, 가로축을 시간축, 세로축을 사출 속도로서 개략적으로 도시한 것이다. 이 사출 패턴은 소위, 동시 사출성형 중 하나의 패턴이지만, 이 예에서는 중간층 수지의 사출의 개시와 정지를 소정의 시간 간격으로 반복하고(본 실시예에서는 6회 반복하고 있다), 중간층(113)을 형성하는 중간층 수지를 단속적으로 중간유로(16)에 공급하도록 하고 있다.

도 18은 이 사출 패턴에 의한 금형 캐비티(1a)내에 있어서의 수지의 유동을 도시한 설명도이다.

도 18(a)는 사출 패턴의 E시점 직전에서의 상태이며, 주재 수지만이 충전된 상태를 도시한, E시점에서 단속적인 중간층 수지의 사출이 개시되고, E∼F시점 사이에서는 중간층 수지가, 주재 수지의 사이에, 상술한 바와 같이 차단 세로 리브편 (16R)에 의해 둘레방향으로 분단되는 동시에, 도 17에 도시한 사출 패턴에 의해 축방향으로도 분단된 상태에서 적층하고, 금형 캐비티(1a)에 충전한다{도 18(b) 참조}.

다음에, F시점에서는 배리어수지의 사출이 종료되어, 다시 주재 수지만의 충전이 되고, 사출 공정을 종료{도 18(c) 참조}하여, 적층 프리폼(101)이 성형되지만, 도 17의 사출 패턴을 따른 공정에 의해, 도 12에 도시된 적층 프리폼(101)의 둘레띠 형상 연결부(114p)가 형성된다.

그리고, 이 둘레띠 형상 연결부(114p)와 차단 세로 리브편(16R)에 의한 세로띠 형상 연결부(114a)에 의해, 도 12, 13에 도시한 바와 같은 중간층(113)이 이들 둘레띠 형상 연결부(114p)와 세로띠 형상 연결부(114a)에 의해 종횡으로 분단된 적층구조를 갖는 적층 프리폼(101)을 얻을 수 있다.

한편, 도 17의 사출 패턴을 따라서 중간층 수지의 공급의 개시와 정지를, 미리 결정한 소정의 시간에 고정밀도로, 또한 순간적으로 실시하기 위해서는, 특히 정지시에 순간적으로 중간층을 자르기 위해서는, 중간층 수지의 공급부(B)에 있어서, 스크류를 순간적으로 후퇴시키는, 소위 풀백이라고 하는 방법이 유효하다.

이상, 실시예를 따라서, 본 발명의 2축 연신 블로우 성형에 의한 합성수지제 병체, 사출성형장치 및 적층 프리폼의 성형방법의 실시형태를 설명했지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 상기 실시예의 본 발명의 적층 병체에 관한 부분에서는, 도 2 혹은 도 11의 평단면도에 도시한 바와 같이, 그 적층구조를 2종 3층으로 했지만, 필요에 따라서 다양한 적층구조로 할 수 있다.

도 19는 본 발명의 적층 병체의 적층구조의 다른 예를, 도 2 혹은 도 11과 같은 도시한 것이고, (a), (b), (c) 3개의 적층구조를 도시하고 있고, 이들 (a), (b), (c)는 각각 다음과 같은 적층구조이다.

(a) 외측으로부터 기체층(211)/중간층(213)/재활용 수지를 사용한 기체층 (211R)/중간층(213)/기체층(212)의 3종 5층이다.

(b) 외측으로부터 기체층(211)/중간층(213A)/기체층(211)/다른 중간층(213B) /기체층(212)의 3종 5층이다.

(c)는 외측으로부터 기체층(211)/중간층(213A)/다른 중간층(213B)/기체층 (212)의 3종 4층이다.

한편, 이들 적층구조에서는, 중간층은 모두 양측에 적층하는 기체층의 세로띠 형상 연결부(114a)에 의해 분단되어 있다.

또한, 도 1의 적층 병체의 실시예에서는 세로띠 형상 연결부(214a)의 개수를 16개로 했지만, 세로띠 형상 연결부(214a)에 관한 개수 혹은 가로폭 등의 형성 형태는 적층 병체의 사용 목적, 가스배리어성 등의 중간층에 기초하는 기능, 나아가서는 프리폼, 혹은 이 프리폼을 1차 성형품으로 하는 병체의 생산성 등을 고려하여 적절히 결정할 수 있다.

또한, 도 10의 적층 병체의 실시예에서는 둘레띠 형상 연결부(114p)를 5개, 세로띠 형상 연결부(114a)의 개수를 16개 형성하도록 했지만, 이들 연결부의 형성 개수, 폭 등의 형성 형태에 대해서도, 적층 병체의 사용 목적, 가스배리어성 등의 중간층에 기초하는 기능, 나아가서는 프리폼, 혹은 이 프리폼을 1차 성형품으로 하는 병체의 성형성(생산성) 등을 고려하여 적절히 결정할 수 있다.

또한, 도 1 혹은 도 10의 적층 병체의 실시예에서는, 병체(201)에 있어서 둘레띠 형상 연결부(214p)에 대해서도, 세로띠 형상 연결부(214a)에 대해서도, 그 형성 간격을 일정 간격으로 하도록 하고 있지만, 반드시 일정 간격으로 할 필요는 없고, 층간 박리가 발생하기 쉬움 등을 고려하여 어느 영역에서는 형성 간격을 좁게 하는 등, 적절히 조정할 수 있다.

또한, 상기 예에서는 원형 병체의 예를 설명했지만, 각형 병체로 할 수도 있고, 이 경우는 그 형상이 같지는 않기 때문에, 복수의 세로띠 형상 연결부의 형성 위치를 상기 실시예와 같이, 같은 중심각도가 아니고, 층간 박리가 발생하기 쉬운 각도 위치를 고려하여 결정할 수도 있다.

또한, 상기 실시예에서는 주체 수지를 PET수지, 중간층 수지를 나일론 수지제로 했지만, 병체의 사용 목적이나, 성형성, 그리고 중간층에 기대하는 기능을 고려하여, 다양한 합성수지의 조합으로 할 수 있다.

본 발명에 의하면, 세로띠 형상 연결부 혹은 둘레띠 형상 연결부에 의해 중간층을 분단한 적층구조를 갖는 병체를 용이하게 얻을 수 있고, 또한 이러한 병체에 의하면, 성형수축이나, 병체내의 압력 변화 등에 기인하는 중간층과 외층 혹은 내층과의 층간 박리를 효과적으로 억제할 수 있어, 탄산음료 등의 분야에서의 폭넓은 사용 전개가 기대된다.

1 : 금형
1a : 캐비티
11 : 다중 노즐부
12a : (주재 수지) 도입로
12b : (중간층 수지) 도입로
14a1,14a2,14b : 매니폴드
15 : 내부유로
16 : 중간유로
16R : 차단 세로 리브편
17 : 외부유로
18 : 합류점
19 : 합류로
20 : 셧오프 핀
21 : 핫러너 블록
22a : (주재 수지) 공급구
22b : (중간층 수지) 공급구
23a : 유로
23b : 유로
24c,24d,24e : 링 맨드릴
24cs : 관통 슬릿
25 : 체크 밸브
A : 수지 공급부(주재 수지용)
B : 수지 공급부(중간층 수지용)
101,501 : 프리폼
102,502 : 입구통부
103,503 : 네크링
105,505 : 몸통부
106,506 : 저부
111,511 : 외층(기체층)
112,512 : 내층(기체층)
113,513 : 중간층
114p : 둘레띠 형상 연결부
114a : 세로띠 형상 연결부
h1 : 높이 영역
201,601 : 병체
202,602 : 입구통부
203,603 : 네크링
204,604 : 어깨부
205,605 : 몸통부
206,606 : 저부
211,611 : 외층(기체층)
212,612 : 내층(기체층)
213(213A,213B), 613 : 중간층
214p : 둘레띠 형상 연결부
214a : 세로띠 형상 연결부
h2 : 높이 영역

Claims

주재 수지에 의한 기체층에, 적어도 1층의 중간층을 적층한 시험관 형상의 합성수지제 적층 프리폼을 2축 연신 블로우 성형한 병체로서, 소정의 높이 영역에 걸쳐서 기체층의 사이에 중간층(213)을 적층하는 구성이며, 상기 소정의 높이 영역에, 중간층(213)이 없이 상기 중간층(213)의 양측에, 적층되는 기체층이 직접 용착 형상으로 적층된 세로띠 형상 연결부(214a)를, 병체의 둘레방향 병렬 형상으로 중심축 방향을 따라서 복수 연이어 설치하고, 상기 세로띠 형상 연결부(214a)에 의해 중간층(213)이 둘레방향으로 분단되어 있는 것을 특징으로 하는 합성수지제 적층 병체.
제 1 항에 있어서, 소정의 높이 영역에, 세로띠 형상 연결부(214a)를 연이어 설치하는 동시에, 중간층(213)이 없이 상기 중간층(213)의 상하에, 적층되는 기체층이 직접 용착 형상으로 적층된 둘레띠 형상 연결부(214p)를, 병체의 중심축 방향 병렬 형상으로 복수로 둘레에 설치하고, 상기 세로띠 형상 연결부(214a)와 둘레띠 형상 연결부(214p)에 의해 중간층(213)이 둘레방향과 중심축 방향으로 분단되어 있는 것을 특징으로 하는 합성수지제 적층 병체.
제 1 항에 있어서, 입구통부(202) 및 저부(206)를 제외한 부분을 소정의 높이 영역(h2)으로 한 합성수지제 적층 병체.
제 2 항에 있어서, 입구통부(202) 및 저부(206)를 제외한 부분을 소정의 높이 영역(h2)으로 한 합성수지제 적층 병체.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 주재 수지와 중간층(213)을 형성하는 가스배리어성 수지로 이루어지는 2종 3층의 적층구조를 갖는 것으로 한 합성수지제 적층 병체.
주재 수지에 의한 기체층에, 적어도 1층의 중간층을 갖는 2축 연신 블로우 성형용의 시험관 형상의 적층 프리폼을 사출성형하기 위한 것으로, 적어도, 주재 수지와 중간층을 형성하는 중간층 수지를 공급하는 2개의 수지 공급부와, 상기 주재 수지와 중간층 수지를 적층하는 다중 노즐부(11)와, 프리폼을 형성하는 금형(1)을 갖는 사출성형장치로서, 상기 다중 노즐부(11)가, 적어도, 주재 수지에 의한 기체층을 형성하는 원고리 형상의 내부유로(15) 및 외부유로(17)와, 상기 내부유로 (15)와 외부유로(17)의 사이에 위치하고 중간층 수지에 의한 중간층을 형성하는 원고리 형상의 중간유로(16)의 3개의 층형성 유로를 갖고, 상기 적어도 3개의 층형성 유로의 하류측에, 각 층형성 유로를 유동하는 용융 수지가 합류하는 합류점(18)을 사이에 두고 합류로(19)를 배치하고, 상기 중간층 수지가 유동하는 중간유로 (16)의 소정 위치에서 합류점(18)에 이르는 범위에, 둘레방향 병렬 형상으로, 상기 중간유로(16)를 횡단하는 차단 세로 리브편(16R)을 복수 배치하고, 상기 차단 세로 리브편(16R)에 의해 중간유로(16)를 둘레방향으로 복수의 유로로 분단하는 구성으로 한 사출성형장치.
사출성형장치를 이용한 2축 연신 블로우 성형용의 시험관 형상의 적층 프리폼의 성형방법으로서,
상기 적층 프리폼(101)은, 기체층, 및 소정의 높이 영역에서 상기 기체층의 사이에 중간층(113)을 갖는 동시에,
상기 소정의 높이 영역에, 중간층(113)이 없이 상기 중간층(113)의 양측에 적층되는 기체층이 직접 용착 형상으로 적층된 세로띠 형상 연결부(114a)를, 병체의 둘레방향 병렬 형상으로 중심축 방향을 따라서 복수 연이어 설치하고, 상기 중간층(113)이 세로띠 형상 연결부(114a)에 의해 둘레방향으로 분단된 적층구조를 갖는 것이고,
상기 기체층을 형성하는 주재 수지와 상기 중간층(113)을 형성하는 중간층 수지를 적층하는 다중 노즐부(11)를 갖는 사출성형장치를 이용하여, 상기 노즐부 (11)에서, 소정시간, 상기 주재 수지를 기체층을 형성하는 원고리 형상의 유로에 공급하고, 또한, 상기 소정시간 범위내의 일정시간, 동시에 다른 공급부로부터 중간층 수지를 상기 중간층을 형성하는 원고리 형상의 유로에 공급하는 동시에, 상기 유로내에서 중간층 수지를 둘레방향으로 분단하고, 상기 중간층 수지를 둘레방향으로 분단한 상태에서 주재 수지의 사이에 합류시켜 적층 용융 수지 유체를 형성하고, 상기 적층 용융 수지 유체를 금형 캐비티(1a)에 충전하는 것을 특징으로 하는 적층 프리폼의 성형방법.
제 7 항에 있어서, 적층 프리폼(101)은, 소정의 높이 영역에서, 세로띠 형상 연결부(114a)를 갖는 동시에,
중간층(113)이 없이 상기 중간층(113)의 상하에 적층되는 기체층이 직접 용착 형상으로 적층된 둘레띠 형상 연결부(214p)를, 병체의 중심축 방향 병렬 형상으로 복수로 둘레에 설치하고, 상기 중간층(113)이 상기 세로띠 형상 연결부(114a)와 둘레띠 형상 연결부(114p)에 의해 둘레방향과 중심축 방향으로 분단된 적층구조를 갖는 것이고,
소정시간 범위내의 일정시간, 동시에 다른 공급부로부터 단속적으로 중간층 수지를, 중간층을 형성하는 원고리 형상의 유로에 공급하는 적층 프리폼의 성형방법.
제 7 항에 있어서, 제 6 항에 기재된 사출성형장치를 이용하여, 1개의 공급부(A)로부터 기체층을 형성하는 주재 수지를 내부유로(15)와 외부유로(17)에 공급하고, 또한, 다른 공급부(B)로부터 중간층을 형성하는 중간층 수지를 중간유로(16)에 공급하고, 상기 중간유로(16)내에서 중간층 수지를 차단 세로 리브편(16R)에 의해 둘레방향으로 분단하고, 합류점(18)에서 상기 중간층 수지를, 둘레방향으로 분단한 상태에서 내부유로(15)와 외부유로(17)로부터의 주재 수지의 사이에 유동시켜서, 합류로(19)내에서 적층 용융 수지 유체를 형성하는 것을 특징으로 하는 적층 프리폼의 성형방법.
제 8 항에 있어서, 제 6 항에 기재된 사출성형장치를 이용하여, 1개의 공급부(A)로부터 기체층을 형성하는 주재 수지를 내부유로(15)와 외부유로(17)에 공급하고, 또한, 다른 공급부(B)로부터 중간층을 형성하는 중간층 수지를 중간유로(16)에 공급하고, 상기 중간유로(16)내에서 중간층 수지를 차단 세로 리브편(16R)에 의해 둘레방향으로 분단하고, 합류점(18)에서 상기 중간층 수지를, 둘레방향으로 분단한 상태에서 내부유로(15)와 외부유로(17)로부터의 주재 수지의 사이에 유동시켜서, 합류로(19)내에서 적층 용융 수지 유체를 형성하는 것을 특징으로 하는 적층 프리폼의 성형방법.
제 9 항에 있어서, 1개의 공급부(A)로부터 소정시간, 소정의 압력 혹은 속도로 기체층을 형성하는 주재 수지를 내부유로(15)와 외부유로(17)에 공급하고, 또한, 상기 소정시간 범위내의 일정시간, 동시에 다른 공급부(B)로부터 중간층을 형성하는 중간층 수지를 중간유로(16)에 공급하는 2축 연신 블로우 성형용의 적층 프리폼의 성형방법.
제 10 항에 있어서, 1개의 공급부(A)로부터 소정시간, 소정의 압력 혹은 속도로 기체층을 형성하는 주재 수지를 내부유로(15)와 외부유로(17)에 공급하고, 또한, 상기 소정시간 범위내의 일정시간, 동시에 다른 공급부(B)로부터 중간층을 형성하는 중간층 수지를 중간유로(16)에 공급하는 2축 연신 블로우 성형용의 적층 프리폼의 성형방법.
제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 프리폼(101)에서 입구통부(102) 및 저부(106)를 제외한 부분을 소정의 높이 영역(h1)으로 한 적층 프리폼의 성형방법.
제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 프리폼(101)을 주재 수지와 중간층(113)을 형성하는 가스배리어성 수지로 이루어지는 2종 3층의 적층구조를 갖는 것으로 한 적층 프리폼의 성형방법.
제 13 항에 있어서, 프리폼(101)을 주재 수지와 중간층(113)을 형성하는 가스배리어성 수지로 이루어지는 2종 3층의 적층구조를 갖는 것으로 한 적층 프리폼의 성형방법.