KR102088729B1 - 프리폼의 사출 성형 장치 및 프리폼 - Google Patents

프리폼의 사출 성형 장치 및 프리폼 Download PDF

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가부시키가이샤 요시노 고교쇼
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Abstract

본 발명의 과제는, 주재층 중에 제 2 수지층을 적층한 프리폼의 사출 성형에 있어서 프리폼의 바닥부에서의 중간층의 적층 형태를 높은 생산성으로 고정밀도로 제어하는 것에 있고, 이 과제를 해결하기 위한 본 발명의 주된 수단은, 주재층 중에 중간층으로서 제 2 수지층을 적층한 시험관 형상의 프리폼의 사출 성형 방법에 있어서, 주재 수지를 외측 유로와 내측 유로로부터 합류로로 소정의 공급 속도로 소정 시간 공급하고, 주재 수지가 공급되는 소정 시간 범위 내의 일정시간, 동시에 제 2의 수지를 중유로로부터 합류로로 소정의 공급 속도로 공급하며, 제 2의 수지가 공급되기 전, 혹은 공급 개시로부터 소정 시간 후부터 적어도 제 2 수지의 공급이 종료할 때까지, 셧오프 핀을 슬라이딩시키고, 그 선단을, 내측 유로의 합류로에의 개구 단부 근방의 소정 위치에 배치시켜, 이 개구 단부의 개도를 조정하여, 내측 유로로부터 합류로로의 주재 수지의 공급 속도를 소정의 속도까지 작게 한다고 하는 것이다.

Description

프리폼의 사출 성형 장치 및 프리폼{PREFORM EXTRUSION MOLDING APPARATUS, METHOD FOR EXTRUSION MOLDING, AND PREFORM}
본 발명은 주체를 형성하는 주재층(主材層) 중에 중간층을 적층한 합성수지제 담체를 2축 연신 블로우 성형에 의해 성형하기 위한 시험관 형상의 프리폼의 사출 성형 장치, 사출 성형 방법 및 프리폼에 관한 것이다.
사출 성형에 의한 시험관 형상의 프리폼을 2축 연신 블로우 성형한 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 수지제의 담체(패트병)는, 우수한 투명성, 기계적 강도, 가스 배리어성 등의 성질을 가지고, 음료용, 식품용, 화장료 등의 다양한 분야에 사용되고 있다.
내용액의 품질 저하를 억제하기 위해, 한층 더 산소 등의 가스 배리어성이 필요한 용도에서는, 주체를 형성하는 PET 수지로 이루어지는 주재층 안에 가스 배리어성이 높은 나일론 수지 등으로 이루어지는 중간층을 적층한 2종 3층의 적층 구조로 하는 경우가 많다.
그리고, 이 종류의 적층 구조를 가지는 패트병은, 사출 성형에 의한 2종 3층의 적층 구조를 가지는 시험관 형상의 프리폼을 2축 연신 블로우 성형하여 얻을 수 있다.
특허 문헌 1에는 상기와 같은 2종 3층의 프리폼을 사출 성형하기 위한, 다층 노즐을 가지는 성형 장치에 따른 발명이 기재되어 있다.
여기서, 도 10(a)는, 이 종류의 프리폼(101)의 종래예를 나타내는 것이고, 도 11은 이 프리폼(101)을 성형하기 위한 성형 장치의 노즐부(11)의 일례를 개략적으로 나타내는 단면도, 도 12는 이 장치를 사용하여 상기 프리폼(101)을 성형하기 위한 사출 패턴의 일례를 나타내는 설명도, 그리고, 도 13은 이 사출 패턴에 있어서의, 금형 캐비티에의 용융 수지의 충전 과정을 나타내는 설명도이다.
도 10(a)의 프리폼(101)은 중간층으로서 가스 배리어성이 높은 수지로 형성되는 배리어 수지층(101b)을 적층함으로써, 이 프리폼(101)을 2축 연신 블로우 성형하고, 예를 들면 외부로부터의 산소 진입량을 극히 작게 하여 내용물의 산화 열화의 진행을 억제하는 등, PET 수지 단독으로는 실현 곤란한 기능을 가진 담체를 제공할 수 있다.
그리고, 이러한 적층 구조를 가지는 프리폼(101)은, 도 11에 나타내는 다층 노즐부(11)를 가지는 성형 장치로, 도 12에 나타내는 사출 패턴에 의해 성형된다.
즉, 도 11의 장치에서 제 1 공급부(Sa)로부터 공급되는 PET 수지는 외측 유로(流路)(15a)와 내측 유로(15c)로부터 합류로(合流路)(19)로 유동하고, 제 2 공급부(Sb)로부터 공급되는 배리어 수지는 중유로(中流路)(15b)로부터 합류로(19)로 유동하며, 외측 유로(15a)와 내측 유로(15c)의 사이에 유입하고, 합류로(19)에서는 주재 수지(Ra) 중에 배리어 수지(Rb)가 원통 형상으로 적층한 합류 수지체가 형성되며, 이 합류 수지체가 금형(1)의 캐비티(4) 내에 사출, 충전된다.
도 12와 도 13을 참조하여 상세히 서술하면, 도 13(a)는 도 12에 나타내는 사출 패턴의 E 시점 직전에서의 상태이고, PET 수지(Ra)만이 충전된 상태를 나타낸다.
E 시점에서 배리어 수지(Rb)의 사출이 개시되고, E~F 시점 사이에서는 PET 수지(Ra)의 사이에 배리어 수지(Rb)가 끼워진 적층 상태에서 금형 캐비티에 충전되며(도 13(b) 참조), F 시점에서 배리어 수지의 사출이 정지되어 다시 PET 수지(Ra)만의 충전이 되며, 사출 공정을 종료(도 13(c) 참조)하여, 도 10(a)에 나타내는 프리폼(101)을 얻을 수 있다.
일본 공개특허공보 2004-330672
상기와 같이 성형된 프리폼(101)에서는, 도 10(a)에서도 알 수 있는 바와 같이 반드시 프리폼(101)을 형성하는 둘레벽의 전체에서 배리어 수지층(101b)이 적층되어 있는 것은 아니라, 많은 경우, 입구통부(102)의 상단부 및 바닥부(106)에는 배리어 수지층(101b)이 적층되지 않는 구성으로 하는 경우가 많다.
입구통부(102)의 경우에는, 개방단인 것과 더불어, 이종(異種)의 수지로 형성되는 배리어층(101b)을 그 상단에까지 적층하면, 성형 수축 혹은 입구통부(102)의 열 결정화 처리에 의해 원통 형상의 입구통부(102)가 타원 형상으로 변형하는 등의 문제가 있기 때문에, 상단부에 배리어층(101b)을 적층하지 않도록 한다.
도 10(a)의 프리폼(101)의 예에서는 배리어 수지층(101b)의 선단 가장자리(LE)를, 상기한 변형, 가스 배리어성, 나아가서는 가스배리어 수지의 재료 비용 등을 고려하여, 입구통부(102)의 대략 중앙 높이에 위치시키고 있고, 배리어 수지층(101b)의 선단 가장자리(LE)의 위치를 고정밀도로 제어하는 것이 요구되고 있다.
다만, 입구통부(102)는 담체에의 2축 연신 블로우 성형 후에도 연신 변형하지 않고 비교적 두꺼운 두께로, 상단부의 한정된 부분이 PET 수지층(101a) 단독이더라도 담체 전체의 가스 배리어성의 저하는 비교적 작게 억제할 수 있다.
한편, 바닥부(106)에 대해서는, 입구통부(102)와 달리, 연신되어 박육화(薄肉化)하는 부위이기 때문에, 담체 전체의 가스 배리어성의 저하를 억제한다고 하는 관점에서는, 도 10(b)에 나타내는 바와 같이, 바닥부(106) 전체에 배리어 수지층(101b)을 적층하는 것이 바람직하다.
그러나, 도 12의 사출 패턴의 F 시점, 즉 배리어 수지의 사출 종료시점에서, 배리어 수지의 캐비티(4)로의 유동이 순간적으로 멈춰지지 않으면, 소위, 끊김이 나쁜 상태가 되어, 바닥부(106)의 바닥면 벽부분에, 배리어 수지층(101b)이, 복수 층으로 적층하는, 배리어 수지층(101b)의 단편(斷片), 소위, 스케일이 적층하는 등, 불균일한 상태로 적층되기 때문에, 담체에 있어서 바닥부가 불균일하게 변형하여 접지 상태가 안정되지 않고, 또한 기계적 강도가 저하하는 등의 문제도 발생한다.
또, 다층 노즐부(11)의 선단부에 배리어 수지(Rb)의 단편이 잔류하고, 다음의 쇼트에서는 이 단편이 PET 수지(Ra)에 혼입해 버린다고 하는 문제도 있다.
또, 바닥부를 캡슐화할 수 있는 성형 방법에 의하면 도 10(b)에 있는 바와 같이, 배리어 수지층(101b)을 바닥부(106)에 캅셀 형상으로 분단하지 않고 연속적인 적층 상태로 하는 것이 가능하지만, 프리폼의 바닥부(106)의 중앙에 위치하는 게이트 자국의 사이즈가 안정되지 않아 성형성이 안정되지 않고, 또한 연신 로드(rod)에 의한 세로 연신시에 내면측의 PET 수지층(101a)이 찢어진다고 하는 문제도 있다.
그래서 본 발명은, 상기한 주재층 중에 중간층으로서 제 2 수지층을 적층한 프리폼의 사출 성형에 따른 종래 기술에 있어서의 문제점을 해소하기 위한 것이며, 그 기술적 과제는 프리폼의 바닥부에 있어서의 중간층의 적층 형태를 높은 생산성으로 고정밀도로 제어하는 것에 있고, 이로써 2축 연신 성형을 높은 생산성으로 실현할 수 있으며, 중간층에 의한 가스 배리어성 등의 기능이 고도로 발휘되는 담체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 프리폼 사출 성형 장치, 이 장치를 사용한 사출 성형 방법 및 이 사출 성형 방법으로 성형 가능한 프리폼에 관한 것이고, 이하, 사출 성형 장치, 사출 성형 방법, 프리폼의 순서로 설명한다.
우선, 본 발명 중 사출 성형 장치에 따른 주된 구성은,
주체를 형성하는 주재층 중에 중간층으로서 제 2 수지층을 적층한 2축 연신 블로우 성형용의 시험관 형상의 프리폼을 사출 성형하는 사출 성형 장치에 있어서,
주재층을 형성하는 주재 수지 중에 제 2 수지층을 형성하는 제 2의 수지를 합류시켜 합류 수지체를 형성하는 노즐부와, 이 노즐부의 선단에 배치되는 금형을 가지고,
노즐부는, 외측으로부터 차례대로 외측 유로, 중유로, 내측 유로, 그리고 이들 3개의 유로에 연이어 통하여 노즐부의 선단에까지 연장하여 설치되는 합류로를 배치하여 외측 유로와 내측 유로에 주재 수지를, 중유로에 제 2의 수지를 공급하는 구성으로 하며,
내측 유로의 내측에 슬라이딩 가능하게 삽입, 배치되는 원기둥 형상의 셧오프 핀(shut off pin) 선단의 배치 위치의 제어에 의해, 내측 유로의 합류로로의 개구 단부의 차단 혹은 개방, 또 개도의 조정이 가능한 구성으로 한다고 하는 것이다.
또 본 발명의 다른 구성은, 상기 주된 구성에 있어서,
주재 수지를 공급하는 제 1 공급부 및 제 2의 수지를 공급하는 제 2 공급부를 가지고,
노즐부는, 외측으로부터 차례대로 각각 원통 형상의, 외측 유로, 중유로, 내측 유로, 그리고 이들 3개의 유로에 연이어 통하여 노즐부의 선단에까지 연장하여 설치되는 원기둥 형상의 합류로를 배치하며,
제 1 공급부로부터 주재 수지를 외측 유로와 내측 유로에, 또 제 2 공급부로부터 제 2의 수지를 중유로로 공급하는 구성으로 하고,
합류로에서 원기둥 형상으로 합류한 합류 수지체를, 금형 캐비티의, 프리폼의 바닥부 바닥벽의 중앙에 상당하는 위치에 배치되는 핀 게이트를 통하여 캐비티 내로 사출, 충전하는 구성으로 한다고 하는 것이다.
상기 구성의 사출 성형 장치에 의하면, 내측 유로의 내측에 슬라이딩 가능하게 삽입, 배치되는 원기둥 형상의 셧오프 핀의 선단의 배치 위치의 제어에 의해, 내측 유로의 합류로에의 개구 단부의 차단 혹은 개방, 또한 개도의 조정이 가능한 구성으로 함으로써,
이 셧오프 핀의 선단의 배치 위치의 제어에 의해, 제 1 공급부 및 제 2 공급부로부터의 수지의 공급을 계속하면서, 외측 유로, 중유로, 내측 유로로부터 합류로로의 수지의 공급을 다음과 같이 제어할 수 있다.
1) 선단을 내측 유로의 합류로에의 개구 단부보다 상류측에 위치시키고, 내측 유로를 완전히 개방함으로써, 합류로에서, 중유로를 거쳐 공급되는 제 2의 수지를, 외측 유로와 내측 유로로부터의 주재 수지의 사이에 유동시키고, 합류로에서 형성되는 합류 수지체의 구성을, 원기둥 형상의 주재 수지 중에 제 2의 수지를 원통 형상으로 적층한 것으로 할 수 있다.
2) 선단을 내측 유로의 개구 단부 근방의 소정 위치에 위치시키고, 이 개구 단부의 개도를 작게 하여, 내측 유로로부터의 주재 수지의 공급 속도를 작게 함으로써, 원기둥 형상의 주재 수지 중에서의 제 2 수지의 적층 형태를, 1)의 경우와 비교하여 보다 가는 원통 형상으로 할 수 있다.
3) 선단을 내측 유로의 합류 단부보다 하류측에 위치시키고, 내측 유로를 완전히 차단함으로써, 내측 유로로부터의 주재 수지의 공급이 완전히 차단되기 때문에, 중유로를 거쳐 공급되는 제 2의 수지를, 외측 유로만으로부터 공급되는 주재 수지중에 유동시키며, 합류로에서 형성되는 합류 수지체의 구성을 원기둥 형상의 주재 수지의 중심에 제 2의 수지를 가는 원통 형상으로 적층한 것으로 할 수 있다.
그리고, 상기 2)에 기재한 바와 같이, 중유로로부터 합류로로 제 2의 수지를 공급중에 내측 유로로부터의 주재 수지의 공급 속도를 제어함으로써, 합류 수지체에서의 주재 수지 중에 있어서의 제 2 수지의 적층 형태를, 소정의 지름을 가지는 원통 형상으로 고정밀도로 제어할 수 있고, 특히 종래의 기술에서는 곤란했던 프리폼의 바닥부에서의 중간층의 적층 형태를 고정밀도로 제어하는 것이 가능하게 된다.
여기서, 상기 구성에 의하면, 셧오프 핀의 직선적인 슬라이딩이라고 하는 단순한 기구에 의하기 때문에, 내측 유로의 개구 단부의 개도의 조정은, 소정의 타이밍으로 고정밀도로 실시하는 것이 가능하다.
본 발명의 사출 성형 장치에 따른 또 다른 구성은, 상기 구성에 있어서, 내측 유로는, 원통 형상 유로의 선단부에 합류로를 향하여 테이퍼 형상으로 지름이 축소되는 지름축소 유로를 가지는 구성으로 한다고 하는 것이다.
상기 구성에 의하면, 지름축소 유로를 이용하여 셧오프 핀의 선단에 의한 내측 유로의 개구 단부의 개도의 조정을 보다 고정밀도로 실시할 수 있다.
본 발명의 사출 성형 장치에 따른 또 다른 구성은, 상기 주된 구성에 있어서, 서보 기구에 의해, 셧오프 핀의 슬라이딩 동작을 제어하는 구성으로 한다고 하는 것이다.
상기 구성에 의해, 서보 기구에 의해 셧오프 핀의 이동 동작을 제어함으로써, 내측 유로의 차단과 개방을 소정의 타이밍으로 고정밀도로 실시할 수 있고, 또한 셧오프 핀의 선단의 배치 위치를 고정밀도로 제어할 수 있으므로, 셧오프 핀의 선단에 의한 내측 유로의 개구 단부의 개도의 조정을 보다 고정밀도로 실시할 수 있다.
다음에, 본 발명 중 프리폼의 사출 성형 방법에 따른 주된 구성은, 주체를 형성하는 주재층 중에 중간층으로서 제 2 수지층을 적층한 2축 연신 블로우 성형용의 시험관 형상의 프리폼의 사출 성형 방법에 있어서,
상술한 본 발명의 사출 성형 장치를 사용하는 것으로 하고,
주재 수지를 외측 유로와 내측 유로로부터 합류로로 소정의 공급 속도로 소정 시간 공급하며,
주재 수지가 공급되는 소정 시간 범위 내의 일정시간, 동시에 제 2의 수지를 중유로로부터 합류로로 소정의 공급 속도로 공급하고,
제 2의 수지가 공급되기 전부터, 혹은 공급 개시로부터 소정 시간 후부터 적어도 제 2 수지의 공급이 종료할 때까지, 셧오프 핀을 슬라이딩시켜 이 셧오프 핀의 선단을 내측 유로의 합류로에의 개구 단부 근방의 소정 위치에 배치시키며, 이 개구 단부의 개도를 조정하고, 내측 유로로부터 합류로로의 주재 수지의 공급 속도를 소정의 속도까지 작게 한다고 하는 것이다.
본 발명의 프리폼의 사출 성형 방법에 따른 다른 구성은, 상기 주된 구성에 있어서,
우선, 셧오프 핀의 슬라이딩 위치의 제어에 의해 내측 유로의 개구 단부를 완전히 개방한 상태로 하여 제 1 공급부로부터 주재 수지를 외측 유로와 내측 유로를 거쳐 합류로로 공급하고,
다음에, 주재 수지의 공급 개시의 소정 시간 후에, 제 2의 수지를 일정시간, 제 2 공급부로부터 중유로를 거쳐 합류로로 공급하며, 외측 유로와 내측 유로로부터의 주재 수지의 사이에 유동시키며,
다음에, 제 2 수지의 공급 개시 후부터 소정 시간 후에, 셧오프 핀의 선단을 내측 유로의 합류로에의 개구 단부 근방의 소정 위치에 배치시키고, 내측 유로로부터의 주재 수지의 공급 속도를 소정의 속도까지 작게 하고,
다음에, 제 2 수지의 공급의 종료로부터 소정 시간 후에 셧오프 핀의 슬라이딩에 의해 내측 유로를 완전히 개방하여 소정 시간 보압(保壓)한다고 하는 것이다.
본 발명의 프리폼의 사출 성형 방법에 따른 또 다른 구성은, 상기 주된 구성에 있어서,
합류로 내에서 주재 수지와 제 2의 수지로부터 형성되는 합류 수지체를 차례차례 금형 캐비티의, 프리폼의 바닥부 바닥벽의 중앙에 상당하는 위치에 배치되는 핀 게이트를 통하여 캐비티 내에 사출, 충전하고,
주재 수지의 공급 속도, 제 2 수지의 공급 개시 시간, 종료시간, 공급 속도를 포함한 사출 패턴, 또한 내측 유로의 개구 단부의 개도의 조정에 따른 셧오프 핀의 슬라이딩 시기 및 선단의 배치 위치의 설정에 의해,
프리폼에 있어서 주재층 중에 중간층으로서 적층하는 제 2 수지층의 종단 가장자리를, 반구(半球) 호각(弧殼) 형상으로 형성되는 바닥부의 중앙에 형성되는 게이트 자국을 제외하고, 바닥부의 소정 범위 내에 위치시킨다고 하는 것이다.
상기의 본 발명의 성형 방법에 의해 합류로에서는 다음과 같은 과정에서 원기둥 형상의 합류 수지체가 차례차례 형성된다.
(1) 우선, 합류로에서 외측 유로와 내측 유로로부터의 주재 수지가 합류하고, 주재 수지로 이루어지는 원기둥 형상의 합류 수지체가 형성된다.
(2) 다음에, 합류로에서, 중유로로부터 제 2의 수지가 외측 유로와 내측 유로로부터의 주재 수지의 사이에 유동하고, 원기둥 형상의 주재 수지 중에 제 2의 수지를 원통 형상으로 적층한 합류 수지체가 형성된다.
(3) 여기서, 셧오프 핀의 선단에 의한 내측 유로의 개구 단부의 개도의 조정에 의해, 내측 유로로부터의 주재 수지의 공급 속도를 소정의 속도까지 작게 하고, 제 2의 수지가 소정의 지름을 가지는 가는 원통 형상으로 적층한 합류 수지체가 형성된다.
(4) 중유로로부터의 제 2 수지의 공급이 정지하고, 마지막에는 외측 유로와 내측 유로로부터의 주재 수지가 합류하여 주재 수지로 이루어지는 원기둥 형상의 합류 수지체가 다시 형성된다.
여기서, (3)은 프리폼의 바닥부 근방에서의 제 2 수지층의 적층 형태를 고도로 제어하기 위한 과정이고,
상기 성형 방법에 의하면, 제 2 수지의 공급이 정지할 때까지 내측 유로로부터의 주재 수지의 공급이 소량이라도 계속되므로, 제 2의 수지는 그 종단 가장자리까지 원통 형상의 적층 형태가 유지되며, 프리폼의 바닥부에서 게이트 자국도 포함하는 전 영역이 연속적인 적층 상태가 되는 캡슐화를 막을 수 있으며, 캡슐화에 수반하는 성형성의 불량이나, 담체에 있어서의 바닥부의 변형 등의 문제를 해소하는 것이 가능해진다.
또, 내측 유로의 개구 단부의 개도의 조정에 의해 제 2의 수지를, 적어도 그 종단 가장자리 근방에서 소정의 지름을 가지는 원통 형상의 적층 형태로 할 수 있고, 이것에 의해 프리폼에 있어서 주재층 중에 중간층으로서 적층하는 제 2 수지층의 종단 가장자리를, 바닥부 바닥벽의 중앙에 형성되는 원형의 핀 게이트 자국을 제외한 바닥부 근방의 소정의 범위에 위치시킨다고 하는, 적층 형태의 고도의 제어가 가능해진다.
한편, 상술한 성형 방법의 주된 구성에, 제 2의 수지가 공급되기 전부터, 혹은 공급 개시로부터 소정 시간 후부터 적어도 제 2 수지의 공급이 종료할 때까지, 라고 하는 기재가 있는 바와 같이, 셧오프 핀의 선단에서 내측 유로의 개구 단부의 개도를 조정하는 타이밍은, 제 2 수지의 공급 개시 시간 전으로 할 수도 있고, 공급 시간대의 도중으로 할 수도 있다.
상기한 바와 같이, 바닥부 근방에서의 제 2 수지층의 적층 형태를 고도로 제어하기 위해서는, 합류 수지체 중에서 제 2 수지층의 종단 가장자리 근방에서 가는 원통 형상의 적층 형태가 유지되어 있는 것이 필요하고, 적어도 제 2 수지층의 공급이 종료할 때까지, 내측 유로의 개구 단부의 개도를 조정하는 것이 필요하다.
발명의 사출 성형 방법에 따른 또 다른 구성은, 상기 주된 구성에 있어서, 제 2의 수지를 가스 배리어성이 우수한 합성 수지로 하고, 제 2 수지층을 가스 배리어층으로 한다고 하는 것이다.
다음에, 본 발명의 프리폼에 따른 주된 구성은,
주체를 형성하는 주재층 중에 중간층으로서 제 2 수지층을 적층한 2축 연신 블로우 성형용의 시험관 형상의 프리폼에 있어서,
프리폼의 바닥면에서, 제 2 수지층의 종단 가장자리가, 바닥부의 바닥면의 중앙에 형성되는 원형의 게이트 자국의 외주 가장자리의 외측으로부터 몸통부의 내주면에 상당하는 둘레가장자리까지의 범위 내에 위치하는 구성으로 한다고 하는 것이다.
상기 구성의 프리폼에 있어서의, 바닥부 근방에서의 이러한 제 2 수지층의 적층 형태의 실현은 종래의 성형 기술에서는 곤란한 것이었지만, 상술한 본 발명의 사출 성형 방법에 의해 성형 가능한 것이며,
제 2 수지층의 종단 가장자리를, 게이트 자국을 제외한 바닥부의 한정된 영역에 위치시킴으로써, 제 2 수지층이 게이트 자국에 적층하는 것에 기인하는 성형성의 불량이나, 담체의 바닥부의 변형 등의 문제를 해소하면서, 제 2 수지층에 의한 가스 배리어성 등의 기능을 충분히 발휘시키는 것이 가능해진다.
본 발명의 사출 성형 장치를 사용한 사출 성형 방법에 의하면,
내측 유로의 개구 단부의 개도의 조정에 의해 제 2의 수지를, 적어도 그 종단 가장자리 근방에서 소정의 지름을 가지는 원통 형상의 적층 형태로 할 수 있고, 이것에 의해 프리폼에 있어서 주재층 중에 중간층으로서 적층하는 제 2 수지층의 종단 가장자리를, 바닥부 바닥벽의 중앙에 형성되는 원형의 핀 게이트 자국을 제외한 바닥부 근방의 소정의 범위로 위치시킨다고 하는, 적층 형태의 고도의 제어를 할 수 있으며, 제 2 수지층이 게이트 자국에 적층하는 것에 기인하는 성형성의 불량이나, 담체의 바닥부의 변형 등의 문제를 해소하면서, 제 2 수지층에 의한 가스 배리어성 등의 기능을 충분히 발휘시킬 수 있다.
도 1은, 본 발명의 프리폼의 (a)는 부분 종단면도, (b)는 저면도이다.
도 2는, 본 발명의 사출 성형 장치의 일례의 요부를 종단하여 나타내는 개략 설명도이다.
도 3은, 도 2의 장치에서의 셧오프 핀의 이동 위치를 나타내는 설명도이다.
도 4는, 금형의 개략 구조를 나타내는 종단면 도이다.
도 5는, 본 발명의 사출 성형 방법에 있어서의 사출 패턴의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 6은, 도 5중의 사출 패턴에 의한 금형 캐비티로의 용융 수지의 충전 과정을 나타내는 개략 설명도이다.
도 7은, 다른 사출 패턴에 의한 금형 캐비티로의 용융 수지의 충전 과정을 나타내는 개략 설명도이다.
도 8은, 셧오프 핀의 선단 위치의 5개의 예에 대하여, 제 2 수지층의 종단 가장자리의 위치 등의 측정 결과를 정리한 표이다.
도 9는, 도 1의 프리폼을 2축 연신 블로우 성형한 담체를 나타내는 정면도이다.
도 10(a)는, 종래의 프리폼의 일례를 일부 종단하여 나타내는 정면도이고, (b)는 다른 프리폼의 예이다.
도 11은, 종래의 다중 노즐의 일례를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 12는, 도 10(a)의 프리폼을 성형하기 위한 사출 패턴의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 13은, 도 12의 사출 패턴에 있어서의, 금형 캐비티로의 용융 수지의 충전 과정을 나타내는 설명도이다.
이하, 본 발명의 프리폼, 사출 성형 장치, 사출 성형 방법에 대하여 실시예에 따라서 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은, 후술하는 본 발명의 사출 성형 방법에 의해 성형되는 본 발명의 프리폼(101)의 일례를 나타내는 것으로, 전체적인 형상은 시험관 형상이며, 주체를 형성하는 주재층인 PET 수지층(101a) 중에 중간층으로서 제 2수지층인 배리어 수지층(101b)을 가지는 적층 구조를 가지는 것이다.
또한, 본 실시예에서는 배리어 수지로서 MXD6 나일론을 사용하고 있다.
이 프리폼(101)의 전체높이는 100㎜, 몸통부(105)의 외경은 20㎜, 몸통부(105) 둘레벽의 평균 두께는 2.5㎜, 중량은 22g이다.
또, 바닥부(106) 외주면의 중앙에 직경이 5㎜의 원형의 게이트 자국(107)이 잔존 형성되어 있다(도 1(b) 참조).
또, 배리어 수지층(101b)의 리딩 엣지(leading edge)라고 칭해지는 선단 가장자리(LE)는, 입구통부(102)의 천장면으로부터의 거리(La)가 19.3㎜의 높이에 위치한다.
또, 배리어 수지층(101b)의 트레일링 엣지(trailing edge)라고 칭해지는 종단 가장자리(TE)는 바닥부(106)의 바닥면의 중심으로부터의 거리(Lb)가 5㎜의 위치, 즉 게이트 자국(107)의 외주 가장자리의 대략 2.5㎜ 외측에 둘레 형상으로 위치하고 있고, 도 1(b)의 저면도에서 보면, 바닥부(106)의 바닥면의 중앙에 형성되는 원형의 게이트 자국(107)의 외주 가장자리의 외측으로부터 몸통부(105)의 내주면(105p)에 상당하는 둘레가장자리까지의 범위 내에 위치하고 있는 것을 알 수 있다.
한편, 거리(La, Lb) 등은 모두 평균치이다.
다음에, 도 2, 3, 4는 본 발명의 사출 성형 장치의 일례를 개략적으로 나타내는 것으로, 도 2는 노즐부(11) 근방의 종단면도이고, 하류측에 금형(1)을 부착한 상태를 나타내고 있으며, 도 3은 도 2의 장치에서의 셧오프 핀(20)의 선단(20p)의 위치를 설명하기 위한 설명도, 그리고 도 4는 금형(1)의 개략 구조를 나타내는 종단면 도이다.
이 노즐부(11)는, 내측으로부터 차례대로 같은 중심축 상으로 배치되는 원통 형상의 제 1 맨드릴(21), 제 2 맨드릴(22), 제 3 맨드릴(23)을 가지고, 제 1 맨드릴(21)의 내측에 원기둥 형상의 셧오프 핀(20)이 슬라이딩 가능하게 삽입, 배치되어 있다.
또, 각 맨드릴의 선단부는 하류측을 향하여 지름이 축소되는 테이퍼 통형상으로 되어 있다.
그리고, 제 3 맨드릴(23)과 제 2 맨드릴(22)의 사이에 주재 수지(Ra)가 유동하는 원통 형상의 외측 유로(15a)가 형성되고, 제 2 맨드릴(22)과 제 1 맨드릴(21)의 사이에 제 2의 수지(Rb)가 유동하는 원통 형상의 중유로(15b)가 형성되며, 또한 제 1 맨드릴(21)과 셧오프 핀(20)의 사이에 외측 유로(15a)와 마찬가지로 주재 수지(Ra)가 유동하는 원통 형상의 내측 유로(15c)가 형성되어 있다.
주재 수지(Ra)는, 스크류식의 압출기, 혹은 압출기의 선단에 부설된 플런저를 가진 어큐뮬레이터 등의 제 1 공급부(Sa)로부터 공급되고, 도입로(12a)를 거쳐 매니폴드(14a1 와 14a2)를 통하여 외측 유로(15a)와 내측 유로(15c)에 도입된다.
또, 제 2의 수지(Rb)는 제 2 공급부(Sb)로부터 공급되고, 도입로(12b)를 거쳐 매니폴드(14b)를 통하여 중유로(15b)에 도입된다.
다음에, 주재 수지(Ra)는 외측 유로(15a)의 선단부에 배치되는 지름축소 유로(15as) 및 내측 유로(15c)의 선단부에 배치되는 지름축소 유로(15cs)로부터, 또 제 2의 수지(Rb)는 중유로(15b)의 선단부에 배치되는 지름축소 유로(15bs)로부터 원기둥 형상의 합류로(19)로 공급되고, 이 합류로(19)에서 주재 수지(Ra)와 제 2의 수지(Rb)가 합류하여, 합류 수지체를 형성한다.
그리고, 이 합류 수지체를, 금형(1)의 코어 금형(2)과 캐비티 금형(3)으로 형성되는 캐비티(4)의, 프리폼(101)의 바닥부(106) 바닥벽의 중앙에 상당하는 위치에 배치되는 핀 게이트(5)를 통하여 캐비티(4) 내에 사출, 충전한다.
본 발명의 장치에서는 셧오프 핀(20)이, 이 셧오프 핀(20)과 함께 내측 유로(15c)를 형성하는 제 1 맨드릴(21)의 지름이 축소된 선단부의 내주면에 슬라이딩 하도록 구성되어 있고,
이 셧오프 핀(20)은, 노즐부(11)의 선단부를 차단 혹은 개방한다고 하는 통상의 기능 외에, 그 선단(20p)의 위치를 내측 유로(15c)의 합류로(19)에의 개구 단부(17c) 근방의 소정의 위치로 제어, 위치시킴으로써, 이 개구 단부(17c)의 개도를 완전히 개방된 상태와 차단 상태의 사이에서 조정하고, 내측 유로(15c)로부터 합류로(19)로의 주재 수지(Ra)의 공급량을 조정한다고 하는 기능을 발휘한다.
그리고, 상기와 같은 고도의 유로 조정 기능이 발휘되도록, 셧오프 핀(20)의(도 2에서는 상하 방향의) 슬라이딩 동작은 서보 모터를 사용한 서보 기구에 의해(도시 생략) 제어하도록 하고 있다.
또, 셧오프 핀(20)에 의한 내측 유로(15c)로부터 공급되는 주재 수지(Ra)의 공급 속도의 조정은 상기한 바와 같이, 내측 유로(15c)의 개구 단부(17c)라고 하는 합류로(19)에 접한 부분에서 실시되기 때문에, 종래와 같이 노즐부(11)의 상류측의 합류로(19)로부터 떨어진 위치에 배치되는 체크 밸브(check valve)나 스풀 밸브(spool valve)에 의한 유량의 조정 기능에 비교하여, 용융 수지의 점탄성적인 성질에 의한 시간적인 지연을 피할 수 있고, 차단과 공급, 또한 유량의 조정에 따른 제어를 보다 고정밀도로 실시할 수 있다.
여기서, 도 3은 도 2의 장치에서 셧오프 핀(20)의 선단(20p)의 위치를 설명하기 위한 도면이며, 도면 중, 셧오프 핀(20)의 선단(20p)의 임의의 위치(Ls)를 노즐부(11)의 선단인 위치(Ls0)로부터의 거리로 나타내는 것으로 한다.
여기서 위치 Ls1는 지름축소 유로(15cs)의 상류단에 상당하는 위치이며, 본 실시예의 장치에서는 위치(Ls0)로부터의 거리는 18㎜이다.
다음에, 본 발명의 사출 성형 방법의 일례에 대하여 설명한다.
도 5는, 도 2에 나타낸 사출 성형 장치에서 도 1에 나타낸 프리폼(101)을 사출 성형할 때의 사출 패턴을, 가로축을 시간축, 세로축을 용융 수지의 공급 속도로 하여 개략적으로 나타낸 설명도로, 실선으로 주재 수지인 PET 수지(Ra)의, 파선으로 배리어 수지(Rb)의 사출 패턴을 나타내고 있다.
한편, 제 1 공급부(Sa)로부터의 PET 수지(Ra)의 공급 속도(Va)는 7.1g/sec, 제 2 공급부(Sb)로부터의 배리어 수지의 공급 속도(Vb)는 0.53g/sec이다.
또 상기 사출 패턴과 아울러, 이점쇄선으로 시간 경과에 따른 셧오프 핀(20)의 선단(20p)의 위치를 나타내고 있고, Sp(LS1)의 시간대에서는 선단(20p)이 도 3에서 나타낸 Ls1 즉 18㎜의 위치에, 또 Sp(Ls)의 시간대에서는 선단(20p)이 본 실시예의 경우 14.55㎜의 위치에 있으며, 내측 유로(15c)의 개구 단부(17c)의 개도를 좁혀, PET 수지(Ra)의 공급이 작아지도록 제어하고 있다.
또, 시간축에 대하여 말하면, PET 수지(Ra)의 사출 개시 시간(ta1)을 기준으로 하면, PET 수지(Ra)의 사출 종료시간(ta2)은 4.5초, 배리어 수지(Rb)의 사출 개시 시간(tb1)은 1.6초, 종료시간(tb2)은 3.4초, 그리고 셧오프 핀(20)의 선단(20p)은, 시간 ts1(2.1초)으로부터 ts2(3.9초)의 사이, 14.55㎜의 위치에 배치된다.
도 5의 사출 패턴의, 시간 경과에 따른 사출 성형 공정은 다음과 같다.
(1) 셧오프 핀(20)의 선단(20p)의 위치를 Ls1로 하고(도 3 참조), 내측 유로(15c)의 개구 단부(17c)를 완전히 개방한 상태로 하며, 제 1 공급부(Sa)로부터 PET 수지(Ra)를, 외측 유로(15a)와 내측 유로(15c)를 거쳐 합류로(19)로 공급한다.
(2) 시간 tb1에 배리어 수지(Rb)를 제 2 공급부(Sb)로부터 중유로(15b)를 거쳐 합류로(19)로 공급하고, 외측 유로(15a)와 내측 유로(15c)로부터의 PET 수지(Ra)의 사이에 유동시킨다.
(3) 시간 ts1에 셧오프 핀(20)의 선단(20p)의 위치를 Ls로 하고(도 3 참조), 내측 유로(15c)로부터의 PET 수지(Ra)의 공급 속도를 소정의 양까지 작게 한다.
(4) 시간 tb2에 제 2 공급부(Sb)로부터의 배리어 수지(Rb)의 공급을 정지한다.
(5) 시간 ts2에 셧오프 핀(20)의 선단(20p)의 위치를 Ls1로 되돌리고, 내측 유로(15c)로부터의 PET 수지(Ra)의 공급 속도를 원래의 속도로 되돌린다.
(6) 시간 ta2에 금형 압력을 소정 압력까지 저하시키고(이 결과로서 제 1 공급부(Sa)로부터의 공급 속도가 저하한다.), 시간 ta3까지를 보압공정으로 한다.
도 6은, 도 5의 사출 패턴에 의한 상기한 바와 같은 공정에서의, 금형(1)의 캐비티(4)로의, PET 수지(Ra)와 배리어 수지(Rb)의 충전 과정을 설명하기 위한 개략 설명도이고, 도 6(a)→(b)→(c)의 순서로 캐비티(4)로의 충전이 진행되고 있다.
한편, (a), (b), (c) 각 도면의 우측에는 각각 J1-J1, J2-J2, J3-J3선을 따른 단면도를 나타내고 있다.
또 여기에서는, 외측 유로(15a)로부터 공급되는 PET 수지를 Ra1, 내측 유로(15c)로부터 공급되는 PET 수지를 Ra2로 하여, 구별하여 나타내고 있다.
본 실시예에서는, 상술한 바와 같이 중유로(15b)로부터 배리어 수지(Rb)를 공급할 때, 내측 유로(15c)로부터의 PET 수지(Ra2)의 공급량을 작게 하고 있으므로,
도 6(a)에 보여지는 바와 같이, 핀 게이트(5)에서 배리어 수지(Rb)는, PET 수지(Ra1, Ra2) 중에서, 지름이 작은 가는 원통 형상으로 적층된다.
이와 같이 배리어 수지(Rb)를 가는 원통 형상의 적층 상태로 함으로써, 도 6(b)의 상태를 거쳐, 도 6(c)의 상태로 충전을 완료하면,
도 1의 프리폼(101)과 같이, 배리어 수지층(101b)의 종단 가장자리(TE)의 바닥부(106)의 중심으로부터의 거리(Lb)는 5㎜가 되고, 게이트 자국(107)의 외주 가장자리의 근방에까지 접근할 수 있었다.
다음에, 도 7은 도 5의 사출 패턴에 있어서, 셧오프 핀(20)의 선단(20p)의 위치를 이동하지 않고, Ls1의 위치 즉 18㎜의 위치로 유지한 상태에서 사출 성형했을 때의 PET 수지(Ra)와 배리어 수지(Rb)의 충전 과정을 설명하기 위한 개략 설명도이다.
이 예는 상기한 Ls를 14.55㎜로 한 실시예의 비교예에 상당하는 것이지만, 도 7(a)→(b)→(c)의 순서로 캐비티(4)로의 충전이 진행되고 있다.
한편, 도 7에서도 도 6과 같이 (a), (b), (c) 각 도면의 우측에는 각각 K1-K1, K2-K2, K3-K3선에 따른 단면도를 나타내고 있다.
선단(20p)의 위치를 Ls1 즉 18㎜의 위치로 유지한 사출 패턴에 의한 사출 성형은, 상술한 도 11~도 13에 나타내는 종래의 성형 방법과 마찬가지이며, 내측 유로(15c)로부터의 PET 수지(Ra2)의 공급량을 바꾸지 않고 큰 상태 그대로 중유로(15b)로부터 배리어 수지(Rb)의 공급이 되기 때문에, 도 7(a)에 보여지는 바와 같이, 핀 게이트(5)에서 배리어 수지(Rb)는 PET 수지(Ra1, Ra2) 중에서, 지름이 큰 원통 형상으로 적층된다.
그리고, 도 7(b)의 상태를 거쳐, 도 7(c)의 상태로 충전을 완료하면, 도 10(a)의 프리폼(101)과 같이, 배리어 수지층(101b)의 종단 가장자리(TE)는 상당히 하류측(도 10에서는 상방에)에 위치하고, 바닥부(106)의 중심으로부터의 거리(Lb)는 19.4㎜가 되었다.
*한편, 여기서 도 6과 도 7을 비교하면, 도 6에 나타내는 예와 같이 Ls를 14.5㎜로 하고, PET 수지(Ra2)의 공급량을 작게 한 경우는, 도 7에 나타내는 예에 비교하여, 배리어 수지(Rb)의 적층 형태를 가는 원통 형상으로 한 영향에 의해, 도 6(c)에 나타내는 바와 같이 배리어 수지(Rb)로 형성되는 배리어 수지층(101b)은, 프리폼(101)의 내주면에 가깝게 위치하는 것을 알 수 있다.
다음에, 도 8은, 도 5에 나타내는 사출 패턴에 있어서, 시간 ts1~ts2에서의, 도 3중에 나타내는 셧오프 핀(20)의 선단(20p)의 위치 Ls를 14.00㎜, 14.55㎜, 14.60㎜, 15.10㎜, 18.00㎜로 5개의 위치로 하여 성형한 예 1~예 5의 프리폼에 대하여,
선단 가장자리(LE)의 거리(La), 종단 가장자리(TE)의 거리(Lb), 그리고 2축 연신 블로우 성형한 담체로 측정한 산소 투과 속도(OTR(cc/day))를 정리한 표이다.
여기서, 예 2~예 4의 경우는, 도 5에 나타내는 패턴으로, 위치 Ls만을 바꾼 것이지만, 예 1의 경우는 도 5에 나타내는 패턴으로 선단(20p)을 위치 Ls(14.00㎜)로 하는 시간 ts1을 배리어 수지(Rb)가 공급되는 시간대인 tb1와 tb2의 중간으로 한 패턴으로 하여 성형한 것이다.
한편, 도 9에 2축 연신 블로우 성형한 담체의 정면도를 나타낸다. 이 담체(201)는 입구통부(202), 넥링(203), 테이퍼 통형상의 어깨부(204), 원통 형상의 몸통부(205) 그리고 바닥부(206)를 가지고, 전체높이는 160㎜, 몸통부(205)의 외경은 70㎜이다.
*또, 담체(201)의 산소 투과 속도는 모던 컨트롤사 제조의 OX-TRAN10/50이라고 하는 장치를 이용하고, 23℃, 산소 분압 21%라고 하는 조건으로 측정했다.
Ls를 14.00㎜로 한 예 1에서는, 선단(20p)을 위치 Ls로 한 시간 ts1 이후, 내측 유로(15c)로부터의 PET 수지(Ra2)의 공급이 차단되므로,
배리어 수지(Rb)의 종단 가장자리 근방에서는, 도 6(a)에 나타내는 가는 원통 형상의 적층 형태가 가는 원기둥 형상으로 되어 버리고, 그 결과, 도 10(b)의 프리폼에 나타내는 바와 같이, 프리폼(101)의 바닥부(106)에서 종단 가장자리(TE)가 연속화하여, 소위, 캡슐화한 상태가 되어 버린다.
이 경우, OTR은 0.0026cc/day로 우수한 산소 배리어성을 가지지만 상술한 바와 같이, 특히 게이트 자국(107)에도 가스배리어 수지층(101b)이 적층되어 있는 것에 기인하는, 연신 로드에 의한 내측의 PET 수지층(101a)이 찢어지거나, 담체(201)의 바닥부(206)의 변형에 의해, 수율이 낮아지고, 생산성이 저하한다고 하는 문제가 발생한다.
한편, 프리폼(101)의 바닥부(106)에서 종단 가장자리(TE)가 연속화하지 않은 경우에서도, 게이트 자국(107)에 가스배리어 수지층(101b)이 적층되어 있는 것과 마찬가지의 문제가 생기므로, 가스배리어 수지층(101b)의 종단 가장자리(TE)는 게이트 자국(107)의 외주 가장자리의 외측에 위치시킬 필요가 있다.
다음에, Ls를 14.55로 한 예 2는, 상술한 실시예에서 설명한 것으로, 종단 가장자리(TE) 위치의 평균치는 5.0㎜이고, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이 게이트 자국(107)의 외주 가장자리와 몸통부(105)의 내주면(105p)에 상당하는 둘레가장자리의 사이에 위치하고 있다. OTR은 0.0028cc/day로 상기한, 캡슐화 구조를 가지는 14.00㎜의 예와 대략 같았다.
다음에, Ls를 14.60㎜로 한 예 3에서는, 종단 가장자리(TE)의 거리(Lb)는 11.5㎜이고, OTR은 0.0075cc/day였다.
또, Ls를 15.10로 한 예 4에서는, 종단 가장자리(TE)의 거리(Lb)는 15.9㎜였다.
또, Ls를 18.00㎜로 한 예 5는, 도 7에서 설명한 비교예이지만, 이 경우는 종단 가장자리(TE)의 거리 Lb는 19.4㎜, OTR은 0.0236cc/day로, 상기한 Ls가 14.55㎜의 예와 비교하면 약 8.5배 정도 커지고 있고, 큰폭으로 산소 배리어성이 저하하고 있는 것을 알 수 있다.
또, 14.60㎜의 예와 비교해도 OTR은 3배 정도 커지고 있고, 이것은 반대로 보면, Ls가 14.60㎜이고, 종단 가장자리(TE)의 거리(Lb)가 11.5㎜의 경우에서도, 종래의 성형 방법에 의한 것과 비교하면 상당히 양호한 산소 배리어성을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.
여기서, 가스배리어 수지층(101b)의 선단 가장자리(LE)에 대하여 보면, Ls를 14.00㎜에서 18.00㎜로 한 경우, 선단 가장자리(LE)의 거리(La)는 21.7㎜에서 17.6㎜까지 서서히 작아지고 있는 것이 보이지만, 이들은 도 5의 사출 패턴에서 시간 ta1와 tb1의 시간 간격 등을 조정함으로써 제어가 가능한 요소이다.
또, Ls를 14.00㎜에서 18.00㎜로 한 5개의 예를 전체적으로 비교하면, 셧오프 핀(20)의 선단(20p) 위치의 약간의 변위에 의해, 종단 가장자리(TE)의 거리(Lb)가 크게 변화하고, 이 변화에 따라서 성형되는 담체(201)의 산소 배리어성이 크게 변화하는 것을 알 수 있다.
이것은, 반대로 보면 본 발명의 장치에 의하면, 셧오프 핀(20)을 약간 슬라이딩시키는 것만으로, 서보 기구에 의해 셧오프 핀(20)의 선단(20p)의 위치를 고정밀도로 제어할 수 있는 것도 더불어, 극히, 단시간에 유량의 조정을 고도로 달성할 수 있고, 배리어 수지층(101b)의 종단 가장자리(TE)의 위치를 고정밀도로 제어할 수 있는 것을 나타내고 있다.
이상, 실시예에 따라서 본 발명의 실시형태를 설명했지만 본 발명은 이들의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
상기 실시예에서는, PET 수지로 이루어지는 주재층 중에 배리어 수지로 이루어지는 제 2 수지층을 적층한 2종 3층의 적층 구조를 가지는 프리폼, 그 사출 성형 방법 및 성형 장치에 대하여 설명했지만, 본 발명은 2종 3층의 적층 구조로 한정되지 않고, 주재층과 제 2 수지층의 적층 형태를 높은 생산성으로 고정밀도로 제어한다고 하는 본 발명의 기술 사상의 범주 속에서, 예를 들면, 가식(加飾)을 위한 착색 수지층을 중간층으로서 더 적층하는 등, 다양한 적층 구조로 할 수 있다.
사출 성형 장치에 대해서도 도 2에 나타낸 장치는 일례이고, 상세한 구성에 대해서는 다양한 변형(variation)의 것을 사용할 수 있다.
또 사출 성형 방법에 대해서도, 예를 들면 도 5에 나타낸 사출 패턴은 일례에 지나지 않는다. 예를 들어, 도 5의 패턴에서는 배리어 수지(Rb)의 공급 개시 시간 tb1 뒤에 셧오프 핀(20)의 선단(20p)을, 배치 위치 Ls로 이동하고 있지만, 배리어 수지(Rb)의 공급 개시 시간 tb1 전으로 이동할 수도 있다.
또, 프리폼을 형성하는 주재 수지로서는 PET 수지로 한정되지 않고, 폴리프로필렌 수지 등, 종래부터 2축 연신 블로우 성형담체에 사용되고 있는 수지를 사용할 수 있고, 또 제 2의 수지로서는 배리어성 수지로 한정되지 않고 다른 기능을 가지는 수지, 혹은 가식을 위한 수지를 사용할 수 있으며, 또한 배리어성 수지로서는 MXD6 나일론 수지 외에도 다른 나일론계 수지, 에틸렌-비닐 알코올 공중합체(EVOH) 등의 다른 배리어성 수지도 사용할 수 있다.
산업상의 이용 가능성
본 발명의 사출 성형 장치를 사용한 프리폼에 의해, 특히 바닥부 근방에서 배리어 수지층 등의 중간층의 적층 형태가 고도로 제어된 담체를 제공할 수 있어 폭넓은 사용 전개가 기대된다.
1. 금형 2. 코어 금형
3. 캐비티 금형 4. 캐비티
5. 핀 게이트 11. 노즐부
12a, 12b. 도입로 14a1, 14a2, 14b；매니폴드
15a；외측 유로 15b；중유로
15c. 내측 유로
15 as, 15 bs, 15 cs；지름축소 유로 17c；개구 단부
19. 합류로 20. 셧오프 핀
20p. 선단 21. 제 1 맨드릴
22. 제 2 맨드릴 23. 제 3 맨드릴
Ls0, Ls, Ls1；(셧오프 핀의 선단의) 위치
Ra. 주재 수지(PET 수지) Rb. 제 2의 수지(배리어 수지)
Sa. 제 1 공급부 Sb. 제 2 공급부
101. 프리폼 101a. 주재층(PET 수지층)
101b. 제 2 수지층(배리어 수지층) 102. 입구통부
103. 넥링 105. 몸통부
105p. 내주면 106. 바닥부
107. 게이트 자국 LE. 선단 가장자리
TE. 종단 가장자리 La. (선단 가장자리까지의) 거리
Lb. (종단 가장자리까지의) 거리 201. 담체
202. 입구통부 203. 넥링
204. 어깨부 205. 몸통부

Claims (5)

  1. 주체(主體)를 형성하는 주재층(主材層, 101a) 중에 중간층으로서 제 2 수지층(101b)을 적층한 2축 연신 블로우 성형용의 시험관 형상의 프리폼(101)을 사출 성형하는 사출 성형 장치로서,
    상기 주재층(101a)을 형성하는 주재 수지(Ra) 중에 제 2 수지층(101b)을 형성하는 제 2의 수지(Rb)를 합류시켜 합류 수지체를 형성하는 노즐부(11)와, 상기 노즐부(11)의 선단에 배치되는 금형(1)을 가지고,
    상기 노즐부(11)는, 외측으로부터 차례대로 외측 유로(15a), 중유로(中流路)(15b), 내측 유로(15c), 그리고 상기 3개의 유로에 연이어 통하여 노즐부(11)의 선단에까지 연장되어 설치되는 합류로(合流路)(19)를 배치하며,
    상기 외측 유로(15a)와 내측 유로(15c)에 주재 수지(Ra)를, 중유로(15b)에 제 2의 수지(Rb)를 공급하는 구성으로 하고,
    상기 내측 유로(15c)는, 원통 형상 유로의 선단부에 합류로를 향하여 테이퍼 형상으로 지름이 축소되는 지름축소 유로(15cs)를 가지는 구성으로 하며,
    상기 내측 유로(15c)의 내측에 슬라이딩 가능하게 삽입, 배치되는 원기둥 형상의 셧오프 핀(20)의 선단(20p)의 배치 위치를, 노즐부(11)의 선단인 위치(Ls0)와 지름축소 유로(15cs)의 상단에 상당하는 위치(Ls1)와의 사이에 제어 가능하고, 노즐부(11)의 선단부의 차단 또는 개방을 가능하게 하며, 내측 유로(15c)의 합류로(19)에의 개구 단부(17c)의 차단 혹은 개방, 또 개도(開度)의 조정이 가능한 구성으로 한 것을 특징으로 하는 사출 성형 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    주재 수지(Ra)를 공급하는 제 1 공급부(Sa) 및 제 2의 수지(Rb)를 공급하는 제 2 공급부(Sb)를 가지고, 노즐부(11)는, 외측으로부터 차례대로 각각 원통 형상의, 외측 유로(15a), 중유로(15b), 내측 유로(15c), 그리고 상기 3개의 유로에 연이어 통하여 노즐부(11)의 선단에까지 연장되어 설치되는 원기둥 형상의 합류로(19)를 배치하고, 상기 제 1 공급부(Sa)로부터 주재 수지(Ra)를 외측 유로(15a)와 내측 유로(15c)에, 또 제 2 공급부(Sb)로부터 제 2의 수지(Rb)를 중유로(15b)로 공급하는 구성으로 하고, 상기 합류로(19)에 원기둥 형상으로 합류한 합류 수지체를, 상기 금형(1)의 캐비티(4)의, 프리폼(101)의 바닥부 바닥벽의 중앙에 상당하는 위치에 배치되는 핀 게이트(5)를 통하여 상기 캐비티(4) 내에 사출, 충전하는 구성으로 한 사출 성형 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    서보 기구에 의해, 셧오프 핀(20)의 슬라이딩 동작을 제어하는 구성으로 한 사출 성형 장치.
  4. 청구항 제1항 또는 제2항에 기재된 사출 성형 장치를 사용하여 제조되며, 주체를 형성하는 주재층(101a) 중에 중간층으로서 제 2 수지층(101b)을 적층한 2축 연신 블로우 성형용의 시험관 형상의 프리폼으로서,
    상기 프리폼의 바닥면에서, 상기 제 2 수지층(101b)의 종단 가장자리(TE)가, 바닥부(106)의 바닥면의 중앙에 형성되는 원형의 게이트 자국(107)의 외주 가장자리의 외측으로부터 몸통부(105)의 내주면(105p)에 상당하는 둘레가장자리까지의 범위 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 프리폼.
  5. 삭제
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