KR102264966B1 - 사출 연신 블로우 성형기의 사출 성형 금형과 프리폼의 성형 방법과 프리폼, 및 용기의 성형 방법과 용기 - Google Patents

Abstract

사출 연신 블로우 성형기의 사출 성형부에서의 형개 시의 코어 금형을 끌어올릴 때에, 프리폼 입구부와 프리폼 몸통부의 두께가 바뀌는 개소에 응력이 집중되지 않도록 분산시켜, 프리폼 입구부와 프리폼 몸통부의 두께가 바뀌는 개소에서 형성되는 스킨층에서, 프리폼 몸통부가 따라 올라가는 것을 억제하여, 사출 연신 블로우 성형기의 생산성을 향상시킨다. 표층의 스킨층(34)이 중층(35)보다 저온도가 되어 프리폼 몸통부(32)와 프리폼 바닥부(33)가 프리폼 안쪽으로부터 프리폼 바깥쪽을 향해 팽출 변형 가능하게 되어 있는 프리폼(30)에 있어서, 프리폼 몸통부(32)의 내면으로부터 프리폼 입구부(31)의 내면에 걸친 스킨층(34)을, 프리폼 몸통부(32)의 내면의 스킨층(34)의 상방으로의 연장선(38)에 대해 바깥쪽을 향해 경사져 위가 열린 테이퍼 형상으로 하여, 코어 금형을 끌어올릴 때의 프리폼 몸통부(32)로부터의 응력을 스킨층(34)으로 이루어지는 응력 분산면부(39)에서 분산하도록 했다.

Description

사출 연신 블로우 성형기의 사출 성형 금형과 프리폼의 성형 방법과 프리폼, 및 용기의 성형 방법과 용기

본 발명은, 사출 연신 블로우 성형기의 사출 성형 금형과 프리폼의 성형 방법과 프리폼, 및 용기의 성형 방법과 용기에 관한 것이다.

종래부터 용기의 성형에 있어서는, 사출 장치가 접속되어 용융 수지가 송입되는 사출 성형부와, 사출 성형부에서 성형된 프리폼을 용기로 성형하는 연신 블로우 성형부와, 상기 연신 블로우 성형부에서 성형된 용기를 기기 밖으로 반출하는 취출부의 세 개의 스테이션을 구비하는 사출 연신 블로우 성형기가 이용되고 있다.

또한 사출 연신 블로우 성형기에는 세 개의 스테이션을 동일한 원주 상의 위치이며 등각도마다 배치하여, 세 개의 스테이션 상에, 성형된 프리폼 및 용기를 선회 이동시키는 형태로 반송하는 회전판을 구비하여 이루어지는 회전판부를 배치한 구성의 성형기가 있다.

사출 연신 블로우 성형기의 상기 회전판은, 프리폼 입구부의 외주면을 형성하며, 또 성형된 프리폼의 입구부를 무는 형태로 프리폼의 반송과 성형된 용기의 반송을 하는 프리폼 입구부의 외주면 형성용겸 프리폼 반송용의 립 금형을 하면에 갖고 있는 것이다.

그리고, 이 회전판의 회전 중심축 둘레에 상술한 바와 같이 사출 성형부, 연신 블로우 성형부, 취출부가 회전 중심축 둘레로 등각도(120도)마다 설치되며, 회전판이 일정 회전 각도(120도)의 회전마다 정지하여 회전판부가 강하하도록 하고 있다. 회전판부가 강하할 때마다, 회전판의 하면의 립 금형은, 사출 성형부, 연신 블로우 성형부, 취출부에 대응하여, 사출 형성부에서는 립 금형이 강하함으로써 사출 성형 금형이 형성되고, 또, 연신 블로우 성형부에서 립 금형이 강하함으로써 연신 블로우 성형 금형이 형성되도록 하고 있다.

사출 성형부에서의 사출 성형 금형은, 예를 들면 특허 문헌 1에 나타내고 있는 바와 같이 강하한 립 금형과, 사출 성형부에 있어서 고정의 캐비티 금형과, 사출 성형부에 있어서 승강 가능하게 된 코어 금형이 조합되어 이루어지는 것이다. 그리고, 사출 성형부에 고정의 캐비티 금형에 상기 회전판부의 강하에 의해 립 금형이 겹쳐지고, 또, 사출 성형부에 승강 가능하게 설치되어 있는 코어 금형이 립 금형을 통과해 캐비티 금형의 내측에 삽입되게 되고, 형체(型締)하여 상기 립 금형과 캐비티 금형과 코어 금형으로 둘러싸인 프리폼 형성 공간이 형성된다.

상기 프리폼 형성 공간에 사출 장치로부터 사출된 수지가 송입되어 충전됨으로써 프리폼이 성형된다. 그리고 수지의 사출로부터 몇 초 정도 후에, 코어 금형이 상승함과 함께 립 금형이 상승(회전판부의 상승)하여 형개(型開)(이형(離型))되고, 성형된 프리폼은 립 금형과 함께 사출 성형부의 상방으로 이동한다.

립 금형은 사출 성형 금형의 일부로서 프리폼 입구부의 외주면의 형상을 형성함과 함께, 성형된 프리폼을 유지하여 반송하고, 또 다음의 성형 단계의 연신 블로우 성형부에서 성형된 용기를 유지하여 취출부로 반송하는 역할을 겸하고 있는 것이다. 립 금형이 상기 세 개의 스테이션에 대응 위치하도록 회전판부의 회전판이 일정 회전각으로 회전하고 정지하여 회전판부가 승강함으로써, 립 금형에서 사출 성형부로부터 반송된 프리폼은 연신 블로우 성형부에 송입되고 연신 블로우 성형되어 용기가 형성되며, 또 연신 블로우 성형부에서 연신 블로우 성형된 용기는 그 용기의 입구부를 유지하는 립 금형에서 취출부로 반송되고, 취출부에서 립 금형의 용기 입구부에 대한 유지를 해제함으로써, 성형된 용기가 기기 밖으로 송출되도록 하고 있다.

일본국 특허공개 평11-188779호 공보

상기 사출 연신 블로우 성형기의 사출 성형부로 구성되어 있던 종래의 사출 성형 금형에서는, 프리폼 형성 공간이 프리폼 입구부 형성부와, 이 프리폼 입구부 성형부에 연속해서, 간극 폭을 프리폼 입구부 형성부의 간극 폭보다 큰 폭으로 하여 균일한 간극 폭이 된 프리폼 몸통부 형성부와, 프리폼 몸통부 형성부에 연속해서, 하단이 수지의 송입구의 게이트측이 된 프리폼 바닥부 형성부로 이루어지는 것으로 하고 있었다.

프리폼에 있어서의 프리폼 몸통부나 프리폼 바닥부는 연신 블로우 성형으로 넓어지기 때문에 수지량을 많게 할 필요가 있고, 프리폼 형성 공간에서의 상기 프리폼 몸통부 형성부나 프리폼 바닥부 형성부의 간극 폭은, 프리폼 형성 공간부에서의 상기 프리폼 입구부 형성부의 간극 폭보다 큰 폭으로 되어 있다. 한편, 프리폼 입구부와 용기 입구부에서는 형상이 변화하지 않기 때문에, 프리폼 형성 공간에서의 프리폼 입구부 형성부의 간극 폭은, 프리폼 몸통부 형성부, 프리폼 바닥부 형성부의 간극 폭보다 좁다.

또한, 프리폼 입구부 형성부에, 바깥쪽을 향해 볼록부가 되는 나사 형성 부분이나 플랜지 형성 부분 등이 더해지는 경우가 있지만, 그 경우에도 프리폼 입구부 형성부 자체에는 변화는 없으며 그 간극 폭은 좁다.

상술한 바와 같이 프리폼 형성 공간에서의 프리폼 입구부 형성부의 간극 폭에 대해, 프리폼 입구부 형성부에 이어지는 프리폼 몸통부 형성부의 간극 폭이 넓기 때문에, 종래에서는 프리폼 몸통부 형성부에 있어서, 그 프리폼 입구부 형성부에 근접하는 부분에서 간극 폭을 좁게 하고 있다. 구체적으로는, 특허 문헌 1에 나타내고 있는 바와 같이 코어 금형의 프리폼 몸통부 내면 형성부에 있어서의 프리폼 입구부 내면 형성부의 근방 위치를 테이퍼 형상으로 형성하고 있다.

그런데, 상기 구조의 사출 성형 금형을 구비하는 사출 연신 블로우 성형기로 성형 효율을 높이려고 하는 경우, 사출 성형부에서의 프리폼의 성형 사이클을 줄일 필요가 있어, 형개의 타이밍, 즉 코어 금형을 끌어올리는 타이밍을 빠르게 하는 것이 검토되고 있다.

사출 성형 금형의 상기 프리폼 형성 공간에 수지를 충전하여 형성된 프리폼에 있어서, 사출 성형 금형(립 금형, 캐비티 금형, 코어 금형)에 접한 표층은, 사출 성형 금형에 접하지 않은 중층에 비해 온도가 내려가 경도가 증가된 스킨층이 되어 있으며, 코어 금형의 프리폼 입구부 내면 형성부의 상기 테이퍼 형상 부분에 접하는 표층에서도 스킨층이 형성되어 있다.

그리고, 종래의 타이밍으로 코어 금형을 끌어올리는 경우, 코어 금형의 프리폼 몸통부 내면 형성부에 대응하고 있는 프리폼 몸통부가 따라 올라가기 시작하여, 코어 금형의 상기 테이퍼 형상 부분에 대응하는 프리폼에 응력이 집중되지만, 그 상기 테이퍼 형상 부분에서 형성된 스킨층에서 응력에 저항하여, 프리폼 몸통부가 따라 올라가는 것을 억제하도록 하고 있다.

그러나, 타이밍을 빠르게 하여 코어 금형을 끌어올리도록 하는 경우, 테이퍼 형상 부분에서 형성되는 스킨층이 경도 부족이 되기 쉽고, 이 상태로 코어 금형을 끌어올리면, 프리폼 몸통부가 따라 올라감으로써 전해진 응력에 의해, 테이퍼 형상 부분의 스킨층이 무너져 버린다. 그 결과, 프리폼 몸통부가 따라 올라가 버려, 프리폼 몸통부가 프리폼 입구부에 부딪쳐 프리폼 전체 형상이 무너져 버리고, 그 프리폼을 다음의 연신 블로우의 성형 단계에 이용할 수 없게 된다는 문제가 발생한다. 그 때문에, 형개의 타이밍을 빠르게 하지 못하여, 성형 효율을 높일 수 없는 상황이었다.

그래서 본 발명은 상기 사정을 감안하여, 사출 연신 블로우 성형기의 사출 성형부로 구성되는 사출 성형 금형에 있어서, 형개 시의 코어 금형을 끌어올릴 때에, 프리폼 입구부와 프리폼 몸통부의 두께가 바뀌는 개소에 응력이 집중되지 않도록 분산시켜, 그 개소에서 형성되는 스킨층에서, 프리폼 몸통부가 따라 올라가는 것을 억제할 수 있도록 하는 것을 과제로 하고, 사출 연신 블로우 성형기의 생산성을 향상시키는 것을 목적으로 하는 것이다.

(청구항 1의 발명)

본 발명은 상기 과제를 고려하여 이루어진 것이며, 프리폼 입구부의 외주면 성형용겸 프리폼 반송용의 립 금형을 하면에 갖는 회전판이 일정 회전 각도의 회전마다 정지하여 승강하는 회전판부의 하방에, 상기 회전판의 회전 중심축 둘레로 하여 사출 성형부와 연신 블로우 성형부와 취출부가 설치되어, 회전판이 강하할 때마다 상기 립 금형이 사출 성형부와 연신 블로우 성형부와 취출부에 대응하는 사출 연신 블로우 성형기로서,

상기 사출 성형부에는, 캐비티 금형과 이 캐비티 금형 내에 삽입 가능하게 승강하는 코어 금형이 배치되어 있으며, 이 사출 성형부에 대응 위치한 상기 립 금형과 상기 캐비티 금형과 립 금형을 통과하여 캐비티 금형에 삽입한 코어 금형으로 사출 성형 금형이 형성 가능하게 설치되어 있는 사출 연신 블로우 성형기에서의 상기 사출 성형 금형에 있어서,

사출 성형 금형은, 립 금형과 캐비티 금형과 코어 금형으로 둘러싸이는 프리폼 형성 공간을 갖고,

상기 프리폼 형성 공간은, 프리폼 입구부 형성부와, 상기 프리폼 입구부 형성부에 연속해서, 간극 폭이 상기 프리폼 입구부 형성부의 간극 폭보다 큰 폭으로 되어 균일하게 되어 있는 프리폼 몸통부 형성부와, 상기 프리폼 몸통부 형성부에 연속해서, 하단이 게이트측이 되는 프리폼 바닥부 형성부로 이루어지며,

상기 코어 금형은, 상기 프리폼 입구부 형성부에 대응하는 프리폼 입구부 내면 형성부와, 상기 프리폼 몸통부 형성부에 대응하는 프리폼 몸통부 내면 형성부와, 상기 프리폼 바닥부 형성부에 대응하는 프리폼 바닥부 내면 형성부를 구비하고 있음과 함께, 상기 프리폼 몸통부 내면 형성부로부터 상기 프리폼 입구부 내면 형성부에 걸쳐 코어 금형 직경을 점차 확경(擴徑)한 확경부를 구비하고 있고,

상기 확경부에 있어서의 코어 금형 외주면은, 상기 프리폼 몸통부 내면 형성부에 있어서의 코어 금형 외주면을 따르는 상방측으로의 연장선의 위치보다 바깥쪽을 향해 경사진 테이퍼 형상이 되며,

이 확경부에 있어서의 코어 금형 외주면이, 프리폼 몸통부 내면 형성부로부터 프리폼 입구부 내면 형성부에 있어서의 립 금형에 마주하는 부분에 연속되어 있는 것을 특징으로 하는 사출 연신 블로우 성형기의 사출 성형 금형을 제공하여, 상기 과제를 해소하는 것이다.

(청구항 2의 발명)

본 발명에 있어서, 상기 확경부에 있어서의 코어 금형 외주면은, 그 확경부에 있어서의 코어 금형 외주면을 따르는 상방측으로의 연장선이 상기 프리폼 입구부 형성부의 상단 위치를 교차하도록 하여 경사져 있는 것임이 양호하다.

(청구항 3의 발명)

또, 본 발명에 있어서, 상기 확경부는, 상기 프리폼 몸통부 내면 형성부에 있어서의 상기 캐비티 금형에 마주하는 부분으로부터 상기 캐비티 금형과 상기 립 금형의 파팅 라인의 높이 위치를 거쳐 상기 프리폼 입구부 내면 형성부에 있어서의 상기 립 금형에 마주하는 부분에 걸쳐 설치되어 있는 것이 양호하다.

(청구항 4의 발명)

또, 본 발명에 있어서, 상기 프리폼 몸통부 형성부와 상기 프리폼 바닥부 형성부 사이에는, 하방을 향해 축경되는 통형상부가 설치되어 있으며,

상기 통형상부는, 그 통형상부의 상하 방향 하방측으로의 접선이 상기 프리폼 몸통부 형성부의 하방측으로의 연장선에 대해 상기 프리폼 형성 공간의 중심선을 향해 경사지는 테이퍼 형상으로 되어 있는 것이 양호하다.

(청구항 5의 발명)

그리고, 하나의 발명은, 상기 사출 연신 블로우 성형기의 사출 성형 금형에 수지를 사출하고, 사출 성형 금형과의 접촉에 의한 냉각에 의해 상기 프리폼 형성 공간에 충전된 수지의 표층에 이 충전된 수지의 중층보다 저온도가 되는 스킨층을 형성한 상태의 프리폼을 성형하여 형개하고, 상기 립 금형이, 상기 스킨층이 중층보다 저온도가 된 상태의 프리폼을 유지하여, 상기 사출 성형부로부터 상기 연신 블로우 성형부를 향해 반송하는 프리폼의 성형 방법으로서,

충전된 수지의 상기 코어 금형의 확경부와의 대응 부분에, 상기 확경부와 접촉하여 중층보다 저온도가 된 스킨층이 상방을 향해 테이퍼 형상으로 확경되어 이루어지는 응력 분산면부를 형성하는 것을 특징으로 하는 프리폼의 성형 방법이며, 이 프리폼의 성형 방법을 제공하여 상기 과제를 해소하는 것이다.

(청구항 6의 발명)

또, 상기 발명에 있어서, 상기 응력 분산면부를, 상기 프리폼 형성 공간의 코어 금형측에 있어서의 프리폼 몸통부 형성부로부터 코어 금형측에 있어서의 프리폼 입구부 형성부까지에 걸쳐 연속해서 형성하는 것이 양호하다.

(청구항 7의 발명)

또, 상기 발명에 있어서, 상기 응력 분산면부는, 형개로 상승하는 코어 금형에 수반하여 프리폼 몸통부 형성부에 충전된 수지가 상방 이동하는 것을 억제하는 것이 양호하다.

(청구항 8의 발명)

또, 다른 하나의 발명은, 프리폼 입구부와 이 프리폼 입구부에 연속해서 프리폼 입구부보다 두껍게 된 프리폼 몸통부와 이 프리폼 몸통부에 연속하는 프리폼 바닥부로 이루어지는 바닥이 있는 프리폼으로서, 표층의 스킨층이 중층보다 저온도가 되어 프리폼 몸통부와 프리폼 바닥부가 프리폼 안쪽으로부터 프리폼 바깥쪽을 향해 팽출 변형 가능하게 되어 있는 프리폼에 있어서,

상기 프리폼 몸통부의 내면으로부터 프리폼 입구부의 내면에 걸친 스킨층은, 프리폼 몸통부의 내면의 스킨층의 상방으로의 연장선에 대해 바깥쪽을 향해 경사져 위가 열린 테이퍼 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 프리폼이며, 이 프리폼을 제공하여 상기 과제를 해소하는 것이다.

(청구항 9의 발명)

또, 다른 하나의 발명은, 프리폼 입구부의 외주면 성형용겸 프리폼 반송용의 립 금형을 하면에 갖는 회전판이 일정 회전 각도마다 정지하여 승강하는 회전판부의 하방에, 상기 회전판의 회전 중심축 둘레로 하여 사출 성형부와 연신 블로우 성형부와 취출부가 설치되며, 회전판의 강하마다 상기 립 금형이 사출 성형부와 연신 블로우 성형부와 취출부에 대응하는 사출 연신 블로우 성형기로서,

상기 사출 성형부에는, 캐비티 금형과 이 캐비티 금형 내에 삽입 가능하게 승강하는 코어 금형이 배치되어 있으며, 이 사출 성형부에 대응 위치한 상기 립 금형과 상기 캐비티 금형과 립 금형을 통과해 캐비티 금형에 삽입한 코어 금형으로 사출 성형 금형이 형성 가능하게 설치되며,

상기 연신 블로우 성형부에는, 블로우 금형과 이 블로우 금형 내에 삽입되어 신장하는 연신 로드와 상기 블로우 금형 내에 블로우 에어의 송입을 하는 블로우 에어 공급 수단이 배치되어 있으며, 이 연신 블로우 성형부에 대응 위치한 립 금형과 상기 블로우 금형과 상기 립 금형을 통과하여 블로우 금형에 들어가는 상기 연신 로드와 상기 블로우 에어 공급 수단으로 블로우 성형 금형이 형성 가능하게 설치되며,

상기 취출부에는, 이 취출부에 대응 위치한 상기 립 금형의 하방으로 하여 성형품 접수구가 형성되어 있는 사출 연신 블로우 성형기에 의해 용기를 성형할 때에 있어서,

상기 사출 성형 금형은, 립 금형과 캐비티 금형과 코어 금형으로 둘러싸이는 프리폼 형성 공간을 갖고,

상기 프리폼 형성 공간은, 프리폼 입구부 형성부와, 상기 프리폼 입구부 형성부에 연속해서, 간극 폭이 상기 프리폼 입구부 형성부의 간극 폭보다 큰 폭으로 되어 균일하게 되어 있는 프리폼 몸통부 형성부와, 상기 프리폼 몸통부 형성부에 연속해서, 하단이 게이트측이 되는 프리폼 바닥부 형성부로 이루어지며,

상기 코어 금형은, 상기 프리폼 입구부 형성부에 대응하는 프리폼 입구부 내면 형성부와, 상기 프리폼 몸통부 형성부에 대응하는 프리폼 몸통부 내면 형성부와, 상기 프리폼 바닥부 형성부에 대응하는 프리폼 바닥부 내면 형성부를 구비하고 있음과 함께, 상기 프리폼 몸통부 내면 형성부로부터 상기 프리폼 입구부 내면 형성부에 걸쳐 코어 금형 직경을 점차 확경한 확경부를 구비하고 있고,

상기 확경부에 있어서의 코어 금형 외주면은, 상기 프리폼 몸통부 내면 형성부에 있어서의 코어 금형 외주면을 따르는 상방측으로의 연장선의 위치보다 바깥쪽을 향해 경사진 테이퍼 형상이 되고,

이 확경부에 있어서의 코어 금형 외주면이, 프리폼 몸통부 내면 형성부로부터 프리폼 입구부 내면 형성부에 있어서의 립 금형에 마주하는 부분에 연속되어 있으며,

상기 사출 성형 금형에 수지를 사출하고, 사출 성형 금형과의 접촉에 의한 냉각에 의해 상기 프리폼 형성 공간에 충전된 수지의 표층에 이 충전된 수지의 중층보다 저온도가 되는 스킨층을 형성한 상태의 프리폼을 성형하여 형개하고, 상기 립 금형이, 상기 스킨층이 중층보다 저온도가 된 상태의 프리폼을 유지하여, 상기 사출 성형부로부터 상기 연신 블로우 성형부를 향해 반송하고,

상기 립 금형에서 유지되어 연신 블로우 성형부에 반송된 프리폼을, 상기 블로우 성형 금형에서 용기로서 성형하고,

성형된 상기 용기를 상기 립 금형이 유지하여, 연신 블로우 성형부로부터 취출부를 향해 반송하고,

상기 립 금형에서 유지되어 취출부에 반송된 용기가 상기 성형품 접수구에 대응했을 때에, 립 금형이 용기에 대한 유지 상태를 푸는 것을 특징으로 하는 용기의 성형 방법이며, 이 용기의 성형 방법을 제공하여 상기 과제를 해소하는 것이다.

(청구항 10의 발명)

또, 상기 발명에 있어서, 코어 금형의 상기 확경부에 있어서의 코어 금형 외주면은, 그 확경부에 있어서의 코어 금형 외주면을 따르는 상방측으로의 연장선이 상기 프리폼 입구부 형성부의 상단 위치를 교차하도록 하여 경사져 있는 것이 양호하다.

(청구항 11의 발명)

또, 상기 발명에 있어서, 코어 금형의 상기 확경부는, 상기 프리폼 몸통부 내면 형성부에 있어서의 상기 캐비티 금형에 마주하는 부분으로부터 상기 캐비티 금형과 상기 립 금형의 파팅 라인의 높이 위치를 거쳐 상기 프리폼 입구부 내면 형성부에 있어서의 상기 립 금형에 마주하는 부분에 걸쳐 설치되어 있는 것이 양호하다.

(청구항 12의 발명)

또, 상기 발명에 있어서, 사출 성형 금형의 상기 프리폼 몸통부 형성부와 상기 프리폼 바닥부 형성부 사이에는, 하방을 향해 축경되는 통형상부가 설치되어 있으며,

상기 통형상부는, 그 통형상부의 상하 방향 하방측으로의 접선이 상기 프리폼 몸통부 형성부의 하방측으로의 연장선에 대해 상기 프리폼 형성 공간의 중심선을 향해 경사지는 테이퍼 형상으로 되어 있는 것이 양호하다.

(청구항 13의 발명)

그리고, 또 다른 하나의 발명은, 상기 용기의 성형 방법으로 이루어지는 용기이며, 이 용기를 제공하여 상기 과제를 해소하는 것이다.

본 발명에 의하면, 프리폼 입구부와 이 프리폼 입구부에 연속해서 프리폼 입구부보다 두껍게 된 프리폼 몸통부와 이 프리폼 몸통부에 연속하는 프리폼 바닥부로 이루어지는 바닥이 있는 프리폼이며, 표층의 스킨층이 중층보다 저온도가 되어 있는 프리폼에 있어서, 상기 프리폼 몸통부의 내면으로부터 프리폼 입구부의 내면에 걸친 스킨층은, 프리폼 몸통부의 내면의 스킨층의 상방으로의 연장선에 대해 바깥쪽을 향해 경사져 위가 열린 테이퍼 형상으로 되어 있다.

이것에 의해, 사출 연신 블로우 성형기에 있어서의 사출 성형부에서 이 프리폼을 성형할 때에, 프리폼 입구부와 프리폼 몸통부의 두께가 바뀌는 부분의 내면측이며, 프리폼 입구부 영역 내의 내면의 높이 위치로부터 프리폼 몸통부 영역 내의 내면의 높이 위치에 이르는 프리폼 상하 방향으로 넓은 스킨층이 형성되어 있어, 코어 금형을 끌어올림으로써 프리폼의 몸통부가 따라 올라가기 시작해도, 그 프리폼 몸통부측으로부터의 응력이 테이퍼 형상의 넓은 상기 스킨층에서 분산되어 국소에 집중되는 일이 방지된다.

그 때문에, 프리폼의 몸통부가 따라 올라가기 시작해도, 프리폼 입구부 영역 내의 내면의 높이 위치로부터 프리폼 몸통부 영역 내의 내면의 높이 위치에 이르는 스킨층이, 상기 따라 올라가는 것을 방지한다. 따라서, 코어 금형을 끌어올리는 타이밍을 빠르게 할 수 있어, 프리폼의 성형 시간을 짧게 하여 다음의 연신 블로우 성형의 단계에 프리폼을 반송할 수 있다는 우수한 효과를 나타낸다.

도 1은 본 발명을 실시하는 사출 연신 블로우 성형기를 나타내는 것이며, (a)는 사출 성형부를 정면으로 본 상태를 나타내는 설명도, (b)는 사출 성형부를 측방으로 본 상태를 나타내는 설명도, (c)는 사출 성형부와 연신 블로우 성형부와 취출부의 배치를 나타내는 설명도이다.
도 2는 본 발명에 관련된 사출 성형부의 움직임을 나타내는 것이며, (가)는 립 금형이 캐비티 금형에 대응한 상태를 나타내는 설명도, (나)는 금형이 닫혀진 상태를 나타내는 설명도이다.
도 3은 본 발명에 관련된 연신 블로우 성형부에서의 블로우 금형을 나타내는 설명도이다.
도 4는 본 발명에 관련된 연신 블로우 금형에 있어서의 연신 블로우를 나타내는 설명도이다.
도 5는 본 발명에 관련된 사출 성형 금형을 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 6은 본 발명에 관련된 사출 성형부에 있어서 성형되는 프리폼의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 7은 대비하는 종래의 프리폼 형상을 나타내는 설명도이다.
도 8은 본 발명에 관련된 사출 성형 금형의 변형의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시의 예에 있어서의 사출 성형 금형을 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시의 예에 있어서의 프리폼 형상을 나타내는 설명도이다.
도 11은 시료의 용기를 나타내는 것이며, (a)는 상방으로부터 본 상태를 나타내는 설명도, (b)는 정면으로부터 본 상태를 나타내는 설명도, (c)는 하방으로부터 본 상태를 나타내는 설명도, (d)는 측방으로부터 본 상태를 나타내는 설명도이다.

(사출 연신 블로우 성형기)

다음의 본 발명을 도 1 내지 도 11에 나타내는 실시의 형태에 의거하여 상세하게 설명한다. 도면 중 1은 사출 연신 블로우 성형기이며, 그 사출 연신 블로우 성형기(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이 하부 기반 상에 사출 성형부(2)와 연신 블로우 성형부(3)와 취출부(4)의 세 개의 스테이션을 구비함과 함께, 이들 세 개의 스테이션의 상방이 되는 위치에 상하 방향으로 승강 가능하게 한 회전판부(5)를 구비하고 있다.

상기 사출 성형부(2)와 연신 블로우 성형부(3)와 취출부(4)는 동일한 원주 상으로 하여 그 원주 둘레에 등각도(120도)의 간격으로 배치되어 있다. 또 상기 회전판부(5)는, 프리폼 입구부의 외주면 형성용과 프리폼 반송용으로서 겸용되는 립 금형(6)을 하면에 갖는 회전판(7)이, 상기 스테이션의 배치의 중심을 지나는 위치를 회전축 중심으로 하여 회전 가능하게 하고, 또한 등회전 각도(120도)의 회전마다 정지하도록 설치되어 있으며, 그 정지마다 상기 립 금형(6)이, 사출 성형부(2)와 연신 블로우 성형부(3)와 취출부(4)에 대응 위치하도록 하고 있다.

그리고 상술한 바와 같이 회전판(7)이 일단 정지하여 회전판부(5)가 강하하면, 상기 사출 성형부(2)에 있어서는, 도 2에 나타내는 바와 같이 이 사출 성형부(2)의 위치에 고정된 캐비티 금형(8)과, 상기 립 금형(6)과, 이 사출 성형부(2)로 승강 가능하게 되어 립 금형(6)을 통과하여 캐비티 금형(8)에 삽입되는 코어 금형(9)으로, 사출 성형 금형(10)이 형성된다.

또 상기 연신 블로우 성형부(3)에 있어서는, 이 연신 블로우 성형부(3)에 배치된 도 3에 나타내는 바와 같은 한 쌍의 분할 금형인 블로우 금형(11)과 상기 립 금형(6)으로, 연신 블로우 금형(12)이 형성된다. 그리고, 도 4에 나타내는 바와 같이 연신 블로우 성형부(3)에서는 연신 로드(13)가 블로우 금형(11)에 삽입된 연신 동작과 블로우 에어 공급 수단으로부터의 블로우 에어 취입(吹入)(14)으로 연신 블로우 성형이 행해지도록 하고 있다.

또 상기 취출부(4)에 있어서는, 이 취출부(4)에 대응 위치한 립 금형(6)의 하방이 되도록 하여 성형품 접수구(15)가 형성되어 있어, 립 금형(6)의 성형품에 대한 유지를 해제함으로써, 성형품이 기기 밖으로 송출되도록 하고 있다.

이와 같이 사출 성형부(2)와 연신 블로우 성형부(3)와 취출부(4)와 회전판부(5)를 구비하는 사출 연신 블로우 성형기(1)에서는, 사출 성형부(2)에 립 금형(6)을 배치하여 형성되는 사출 성형 금형(10)에 사출 장치에서 사출된 수지가 송입되어 프리폼의 성형이 행해진다. 성형된 프리폼은, 형개 후의 회전판부(5)의 상승과 회전판(7)의 회전에 의한 립 금형(6)의 상승 이동, 선회 이동으로 연신 블로우 성형부(3)로 반송된다. 이 연신 블로우 성형부(3)에 있어서 프리폼을 연신 블로우하여 용기를 성형한다. 또한 립 금형(6)의 반송에 의해 상기 성형된 용기가 연신 블로우 성형부(3)로부터 취출부(4)에 옮겨지고, 이 취출부(4)에서 립 금형(6)의 용기에 대한 유지를 해제하여, 성형품인 용기가 기기 밖으로 송출되도록 하고 있다.

(프리폼 형성 공간)

도 5는, 상기 사출 성형부(2)의 사출 성형 금형(10)을 나타내고 있고, 상술한 바와 같이 립 금형(6)과 캐비티 금형(8)과 코어 금형(9)으로 이루어진다. 이 사출 성형 금형(10)은, 최종 성형 형상이 용기 입구부의 직경에 대해 용기 몸통부의 직경이 큰 패트병 타입의 용기로 하는 프리폼을 성형하기 위한 금형이다. 그 때문에, 립 금형(6)은 나사 형성용 오목부(16)와 플랜지 형성용 오목부(17)를 구비하고 있다.

도 5에 나타내고 있는 바와 같이 사출 성형 금형(10)의 립 금형(6)과 캐비티 금형(8)과 코어 금형(9)으로 프리폼 형성 공간(18)을 둘러싸 형성하고 있다. 프리폼 형성 공간(18)은, 프리폼 입구부 형성부(19)와, 이 프리폼 입구부 형성부(19)에 연속해서, 간극 폭이 상기 프리폼 입구부 형성부(19)의 간극 폭보다 큰 폭으로 되어 균일하게 되어 있는 프리폼 몸통부 형성부(20)와, 이 프리폼 몸통부 형성부(20)에 연속해서, 하단이 게이트측으로서 사출 장치로부터 용융 상태의 수지가 프리폼 형성 공간(18)에 송입될 수 있도록 하고 있는 프리폼 바닥부 형성부(21)로 이루어진다.

(코어 금형)

그리고 상기 프리폼 형성 공간(18)에서 성형되는 프리폼에 대해 상술한 형개(이형) 시의 무너짐이 생기지 않도록 하기 위해, 상기 코어 금형(6)의 고안이 이루어져 있다. 코어 금형(6)은, 프리폼 입구부 내면 형성부(22)와 프리폼 몸통부 내면 형성부(23)와 프리폼 바닥부 내면 형성부(24)로 이루어진다.

상기 프리폼 입구부 내면 형성부(22)는 상기 프리폼 입구부 형성부(19)에 대응하는 부분이며, 프리폼 몸통부 내면 형성부(23)는 상기 프리폼 몸통부 형성부(20)에 대응하는 부분이며, 프리폼 바닥부 내면 형성부(24)는 상기 프리폼 바닥부 형성부(21)에 대응하는 부분이다.

또한 코어 금형(6)에 있어서는 프리폼 몸통부 내면 형성부(23)에 있어서의 확경 정도(코어 금형 상방을 향해 코어 금형 직경이 점차 커지는 정도)보다 약간 확경 정도를 커지도록 코어 금형 직경을 점차 확경한 확경부(25)를 구비하고 있으며, 도시되어 있는 바와 같이 상기 확경부(25)는 프리폼 몸통부 내면 형성부(23)로부터 프리폼 입구부 내면 형성부(22)에 걸쳐 설치되어 있다.

(확경부)

확경부(25)는, 코어 금형 직경의 확경의 정도를, 상술한 바와 같이 프리폼 몸통부 내면 형성부(23)에 있어서의 코어 금형 상방을 향한 확경 정도 보다 약간 크게 하고 있기 때문에, 확경부(25)에 있어서의 코어 금형 외주면(26)은, 프리폼 몸통부 내면 형성부(23)에 있어서의 코어 금형 외주면(27)을 따르는 상방측으로의 연장선(28)의 위치보다 바깥쪽을 향해 경사진 테이퍼 형상으로 되어 있다.

또한 상기 코어 금형 외주면(26)은, 프리폼 몸통부 내면 형성부(23)로부터 프리폼 입구부 내면 형성부(22)에 걸쳐 설치되어 있지만, 특히 상기 프리폼 입구부 내면 형성부(22)에 있어서의 립 금형(6)에 마주하는 범위에 연속되어 있다. 그리고, 이 코어 금형 외주면(26)을 따르는 상방측으로의 연장선(28)이, 프리폼 형성 공간(18)의 상기 프리폼 입구부 형성부(19)에 있어서의 상단 위치(19a)를 교차하도록 형성되어 있다.

상술한 바와 같이 코어 금형(6)의 상기 확경부(25)의 코어 금형 외주면(26)을, 프리폼 몸통부 내면 형성부(23)로부터 프리폼 입구부 내면 형성부(22)에 있어서의 립 금형(6)에 마주하는 부분에 연속시키도록 하기 위해, 이 실시의 형태에 있어서는, 확경부(25)를 이하에 서술하는 배치가 되도록 하고 있다.

즉, 확경부(25)는, 프리폼 몸통부 내면 형성부(23)에 있어서의 캐비티 금형(8)에 마주하는 부분으로부터, 이 캐비티 금형(8)과 립 금형(6)의 파팅 라인의 높이 위치(29)를 거쳐 프리폼 입구부 내면 형성부(22)에 있어서의 립 금형(6)에 마주하는 부분에 걸쳐 설치되어 있다. 이와 같이 하여 확경부(25)를 배치함으로써, 이 확경부(25)의 테이퍼 형상으로 된 코어 금형 외주면(26)은 코어 금형의 상하 방향으로 넓게 형성되어 있다.

(프리폼의 성형)

상기 사출 연신 블로우 성형기(1)에 있어서는, 사출 성형부(2)로 구성되는 상기 사출 성형 금형(10)에 사출 장치로부터 수지를 사출하고, 사출 성형 금형(10)의 상기 프리폼 형성 공간(18)에 송입함으로써, 충전된 수지의 중층의 부분이 고온도이면서도, 표층이 둘레의 사출 성형 금형과의 접촉으로 저온도가 되어 경도가 증가된 스킨층이 되는 프리폼이 성형된다. 이 프리폼의 성형은 몇 초 정도로 행하도록 설치되어 있으며, 형개하고 다음의 연신 블로우 성형부(3)로 립 금형(6)에서 반송하여, 연신 블로우를 행할 수 있는 프리폼을 얻도록 하고 있는 것이다.

(프리폼)

도 6은 상기 사출 성형 금형(10)에서 성형되는 프리폼(30)을 나타내고 있다. 이 프리폼(30)은, 프리폼 입구부(31)와, 이 프리폼 입구부(31)에 연속하는 프리폼 몸통부(32)와, 이 프리폼 몸통부(32)에 연속하는 프리폼 바닥부(33)로 이루어지는 바닥이 있는 것이다. 그리고 표층의 스킨층(34)이 중층(35)보다 저온도가 되어 있어, 연신 블로우 성형부(3)에서의 연신 블로우에 의해 최종 형상인 패트병 타입의 형상이 얻어지도록 프리폼 몸통부(32)와 프리폼 바닥부(33)가 프리폼 안쪽으로부터 프리폼 바깥쪽을 향해 팽출 변형 가능하게 되어 있다.

또한, 프리폼 입구부(31)의 외주면에는, 상기 립 금형(6)의 나사 형성용 오목부(16)와 플랜지 형성용 오목부(17)에 따라 나사부(36)와 플랜지부(37)가 일체로 형성되어 있다.

상기 프리폼(30)의 내측의 스킨층(34)에는, 상기 코어 금형(9)의 확경부(25)에 대응하는 부분이 존재하는 것이 된다. 즉, 프리폼 몸통부(32)의 내면으로부터 프리폼 입구부(31)의 내면에 걸친 부분의 스킨층(34)은, 프리폼 성형 시에, 상기 프리폼 형성 공간(18)에 있어서의 코어 금형(9)측의 프리폼 몸통부 형성부(20)로부터 코어 금형(9)측의 프리폼 입구부 형성부(19)까지에 걸쳐 연속해서 형성된 부분이며, 따라서, 이 부분은 코어 금형(6)의 확경부(25)의 코어 금형 외주면(26)에 접하여 성형된 부분이 된다.

(응력 분산면부)

그리고, 확경부(25)의 코어 금형 외주면(26)에 접하여 성형된 스킨층(34)은, 프리폼 몸통부(32)의 내면의 스킨층(34)의 상방으로의 연장선(38)에 대해 바깥쪽을 향해 경사져 테이퍼 형상으로 위가 열린 형상이 되어 있으며, 확경부(25)의 코어 금형 외주면(26)에 접하여 성형된 스킨층(34)을 응력 분산면부(39)로 하고 있다.

스킨층(34)으로 이루어지는 상기 응력 분산면부(39)는, 형개 시에 있어서의 프리폼의 형상 무너짐을 방지하는 역할을 함으로써, 형개로 상승하는 코어 금형(6)에 수반하여 상기 프리폼 몸통부 형성부에 충전된 수지가 상방 이동하는 것을 억제하는 부분이다.

이와 같이 사출 성형 금형(10)의 프리폼 형성 공간(18)에 있어서, 스킨층(34)이 중층(35)보다 저온도가 되어 중층(35)의 유동성이 있는 상태의 수지보다 경성이 증가되어 있는 상태로 프리폼(30)이 성형되어 있으며, 이 프리폼(30)의 내면에서의 상기 응력 분산면부(39)는 경성이 증가된 상태가 되어 있는 부분이며, 마찬가지로 응력 분산면부(39)가 연속하는 프리폼 입구부(31)의 내측의 스킨층(34)이나 프리폼 몸통부(32)의 내측의 스킨층(34)도 경성이 증가되어 있는 상태가 되어 있다.

사출 연신 블로우 성형기(1)에서는 상술한 프리폼(30)이 얻어졌을 때에 형개에 의해 코어 금형(6)을 끌어올리도록 하고 있어, 코어 금형(6)의 프리폼 몸통부 내면 형성부(23)가 상승할 때에 프리폼(30)의 프리폼 몸통부(32)가 따라 올라가기 시작하여, 프리폼 몸통부(32)측으로부터 밀어 올리는 압력이 상기 응력 분산면부(39)에 전해지게 된다.

상술한 바와 같이 이 확경부(25)의 코어 금형 외주면(26)이, 코어 금형의 상하 방향으로 넓게 형성되어, 코어 금형 외주면(26)의 연장선(28)이 프리폼 입구부 형성부(19)의 상단 위치(19a)를 교차하기 때문에, 상기 응력 분산면부(39)도, 프리폼(30)의 상하 방향으로 넓게 형성된 것으로 되어 있으며, 응력 분산면부(39)의 경사도, 응력 분산면부(39)를 따른 상방측으로의 연장선(40)이 프리폼 입구부(31)의 상단면(41)의 위치를 교차하게 되는 경사가 된다.

프리폼 몸통부(32)측으로부터의 상기 밀어 올리는 압력이 응력 분산면부(39)에 전해지면, 이 응력 분산면부(39)에 항력으로서의 응력이 발생하지만, 넓은 응력 분산면부(39)에 분산되어 국소에 집중되는 일이 없다. 또한, 응력 분산면부(39)의 프리폼 몸통부가 따라 올라가는 방향(코어 금형을 끌어올리는 방향)에 대해 매우 얕은 경사이기 때문에, 응력을 프리폼 입구부(31)의 내면의 스킨층(34)에 적정하게 전한다. 프리폼 입구부(31) 자체는 얇기 때문에 프리폼 입구부(31)의 두께에 대해 스킨층(34)이 형성되어 있는 비율이 높아(프리폼 입구부의 두께 방향에 대해 스킨층이 차지하는 두께가 두꺼워), 그 결과로서 프리폼 입구부(31) 전체의 강성이 높아져 있어 응력 분산면부(39)측으로부터의 압력을 확실히 지지한다. 또한, 도 6에 있어서 스킨층(34)에서 압력의 방향을 화살표로 나타냈다.

따라서, 코어 금형(9)이 끌어 올려질 때에는 응력 분산면부(39)가 무너지지 않고 프리폼 몸통부(32)가 따라 올라가는 것을 확실히 억제하여, 프리폼(30)에 형상 무너짐을 일으키지 않고 적정하게 형개를 행할 수 있는 것이 되어, 코어 금형을 끌어올리는 타이밍을 빠르게 할 수 있다는 효과가 있다.

사출 연신 블로우 성형기(1)에서는 상술한 바와 같이 하여 프리폼(30)을 성형한 후, 연신 블로우 성형부(3)에서 연신 블로우 성형하고, 이 연신 블로우 성형에서 얻어진 패트병 타입의 용기를 취출부(4)에서 기기 밖으로 송출하도록 하여 용기의 성형이 행해진다.

(대비)

도 7은 대비로서 종래의 프리폼(30)을 나타내고 있다. 또한, 동일한 부분을 나타내는 부호를 동일하게 하여 설명을 용이하게 하고 있다. 사출 연신 블로우 성형기의 사출 성형부에서 성형하고 있던 이 종래의 프리폼(30)에 있어서는, 프리폼 입구부(31)의 두께와 프리폼 몸통부(32)의 두께의 차를 흡수하기 위해 프리폼 몸통부(32)의 프리폼 입구부(31)측의 내면에 단차 부분(42)을 갖고 있었다.

그리고, 단차 부분(42)의 전체는 캐비티 금형(8)에 대응하는 범위 내에 형성되어 있어, 단차 부분(42)의 내주면의 경사는 그 내주면을 따르는 상방으로의 연장선이 프리폼 입구부(31)의 기단을 교차하는 경사로 하고 있었다.

이 종래의 형상의 프리폼 성형에 있어서 본 발명에서의 프리폼을 얻을 수 있는 타이밍에 코어 금형을 끌어올린 경우, 프리폼 몸통부가 따라 올라가는 압력으로 단차 부분(42)에서의 스킨층이 무너져 버리고, 그 무너짐이 프리폼 몸통부의 무너짐도 발생시켜 버리는 것이 확인되었다.

또, 대비한 종래의 프리폼 성형에 있어서의 수지 송입(사출 시)으로부터 코어 금형을 끌어올리기(형개)까지의 시간과, 상기 본 발명의 프리폼 성형에 있어서의 수지 송입(사출 시)으로부터 코어 금형을 끌어올리기(형개)까지의 시간을 비교한 경우, 20% 정도의 시간을 짧게 할 수 있는 점도 확인되었다.

(수지 송입에 대한 고안의 예)

도 8은, 본 발명의 프리폼의 성형 시에, 사출 성형 금형의 프리폼 형성 공간에 수지를 보다 충전하기 쉬워지도록 프리폼 형성 공간의 형상을 고안한 예를 나타내고 있다.

이 변형의 예에서는, 프리폼 형성 공간(18)에 있어서, 상기 프리폼 몸통부 형성부(20)와 상기 프리폼 바닥부 형성부(21) 사이에, 하방을 향해 축경되는 통형상부(43)를 설치하고 있다. 그리고, 상기 통형상부(43)는, 그 통형상부(43)의 상하 방향 하방측으로의 접선(44)이 프리폼 몸통부 형성부(20)의 하방측으로의 연장선(45)에 대해 프리폼 형성 공간의 중심선(18a)을 향해 경사지도록 테이퍼 형상으로 하고 있다.

이와 같이 함으로써 게이트측으로부터 수지가 송입될 때에, 프리폼 바닥부 형성부(21)로부터 프리폼 몸통부 형성부(20)를 향해 이동할 때의 저항이 적어져, 수지의 충전이 보다 부드럽게 진행되게 된다. 이 점도, 코어 금형을 끌어올리는 타이밍을 빠르게 하는데 있어서 양호한 효과가 얻어진다.

(광구병(廣口甁) 타입의 성형의 예)

상기 실시의 예에서는 최종 성형품이 입구부 직경에 대해 몸통부 직경이 큰 패트병 타입의 성형품을 얻는 프리폼의 성형에 대해서 설명하고 있지만, 본 발명은 상술한 예에 한정되는 것은 아니다. 도 9는 광구병이 최종 성형품이 되는 프리폼의 성형의 예를 나타내고 있다. 최종 성형품의 광구병 자체는, 입구부에 덮개를 씌우는 타입의 광구병이며, 프리폼 입구부 성형부의 외주면측에는 감합 돌기 성형용 오목부(46)를 갖고 있다. 또한, 먼저 설명한 예와 동종의 부위에 대해서는 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

이 예에 있어서도 상기 실시의 예와 마찬가지로 상기 사출 연신 블로우 성형기(1)에 의한 프리폼의 성형과 연신 블로우 성형의 단계를 거치고, 최종 성형품의 기기 밖으로의 송출이 행해져 광구병이 얻어진다. 그리고 프리폼 형성 공간(18)을 구성하는 립 금형(6)과 캐비티 금형(8)과 코어 금형(9) 내, 상기 코어 금형(9)에 확경부(25)가 설치되어 있다.

(확경부)

확경부(25)는, 코어 금형 직경의 확경의 정도를, 프리폼 몸통부 내면 형성부(23)에 있어서의 코어 금형 상방을 향한 확경 정도 보다 약간 크게 하고 있다. 그리고 확경부(25)의 코어 금형 외주면(26)은, 프리폼 몸통부 내면 형성부(23)에 있어서의 코어 금형 외주면(27)을 따르는 상방측으로의 연장선(28)의 위치보다 바깥쪽을 향해 경사진 테이퍼 형상으로 되어 있다.

상기 코어 금형 외주면(26)은, 프리폼 몸통부 내면 형성부(23)로부터 프리폼 입구부 내면 형성부(22)에 있어서의 립 금형(6)에 마주하는 범위에 연속되어 있다. 그리고, 코어 금형 외주면(26)을 따르는 상방측으로의 연장선(28)은, 프리폼 입구부 형성부(19)에 있어서의 상단 위치(19a)를 교차하도록 하고 있다.

상기 확경부(25)의 코어 금형 외주면(26)을, 프리폼 몸통부 내면 형성부(23)로부터 프리폼 입구부 내면 형성부(22)에 있어서의 립 금형(6)에 마주하는 부분에 연속시키도록 하기 위해, 이 실시의 예에 있어서도, 확경부(25)는, 프리폼 몸통부 내면 형성부(23)의 캐비티 금형(8)에 마주하는 부분으로부터, 캐비티 금형(8)과 립 금형(6)의 파팅 라인의 높이 위치(29)를 거쳐 프리폼 입구부 내면 형성부(22)에 있어서의 립 금형(6)에 마주하는 부분에 걸쳐 설치되어 있다. 이와 같이 배치함으로써, 이 확경부(25)의 테이퍼 형상으로 된 코어 금형 외주면(26)은 코어 금형의 상하 방향으로 넓게 형성되어 있다.

(프리폼)

도 10은 상기 다른 예에서의 사출 성형 금형(10)에서 성형되는 프리폼(30)을 나타내고 있다. 이 프리폼(30)도, 표층의 스킨층(34)이 중층(35)보다 저온도가 되어 있으며, 연신 블로우 성형부(3)에서의 연신 블로우에 의해 최종 형상인 광구병의 형상이 얻어지도록 프리폼 몸통부(32)와 프리폼 바닥부(33)가 프리폼 안쪽으로부터 프리폼 바깥쪽을 향해 팽출 변형 가능하게 되어 있다.

프리폼 몸통부(32)의 내면으로부터 프리폼 입구부(31)의 내면에 걸친 부분의 스킨층(34)은, 프리폼 성형 시에, 프리폼 형성 공간(18)에 있어서의 코어 금형(9)측의 프리폼 몸통부 형성부(20)로부터 코어 금형(9)측의 프리폼 입구부 형성부(19)까지에 걸쳐 연속해서 형성된 부분이며, 이 부분이 코어 금형(6)의 확경부(25)의 코어 금형 외주면(26)에 접하여 성형된 부분이다.

(응력 분산면부)

확경부(25)의 코어 금형 외주면(26)에 접하여 성형된 스킨층(34)은, 프리폼 몸통부(32)의 내면의 스킨층(34)의 상방으로의 연장선(38)에 대해 바깥쪽을 향해 경사져 테이퍼 형상으로 위가 열린 형상이며, 상기 실시의 예와 동일하게 코어 금형 외주면(26)에서 성형된 스킨층(34)을 응력 분산면부(39)로 하고 있다.

프리폼 형성 공간(18)에서 성형된 프리폼(30)에 있어서, 그 내면에서의 상기 응력 분산면부(39)는 경성이 증가된 상태가 되어 있으며, 프리폼 입구부(31)의 내측의 스킨층(34)이나 프리폼 몸통부(32)의 내측의 스킨층(34)도 경성이 증가되어 있는 상태가 되어 있다.

형개에 의한 코어 금형(6)의 프리폼 몸통부 내면 형성부(23)가 상승할 때에 프리폼(30)의 프리폼 몸통부(32)가 따라 올라가기 시작하여, 프리폼 몸통부(32)측으로부터 밀어 올리는 압력이 상기 응력 분산면부(39)에 전해지게 된다.

상기 확경부(25)의 코어 금형 외주면(26)이, 코어 금형의 상하 방향으로 넓게 형성되어, 코어 금형 외주면(26)의 연장선(28)이 프리폼 입구부 형성부(19)의 상단 위치(19a)를 교차하므로, 응력 분산면부(39)도, 프리폼(30)의 상하 방향으로 넓어져 있어, 응력 분산면부(39)의 경사도, 응력 분산면부(39)를 따른 상방측으로의 연장선(40)이 프리폼 입구부(31)의 상단면(41)의 위치를 교차하게 되는 경사이다.

프리폼 몸통부(32)측으로부터 밀어 올리는 압력이 응력 분산면부(39)에 전해지면, 응력 분산면부(39)에 항력으로서의 응력이 발생하지만, 넓은 응력 분산면부(39)에 분산되어 국소에 집중되는 일이 없다. 또한, 응력 분산면부(39)의 프리폼 몸통부가 따라 올라가는 방향에 대해 매우 얕은 경사이며, 응력을 프리폼 입구부(31)의 내면의 스킨층(34)에 적정하게 전한다. 프리폼 입구부(31) 자체는 얇기 때문에 프리폼 입구부(31)의 두께에 대해 스킨층(34)이 형성되어 있는 비율이 높아(프리폼 입구부의 두께 방향에 대해 스킨층이 차지하는 두께가 두꺼워), 상기 실시의 예와 마찬가지로 응력 분산면부(39)측으로부터의 압력을 확실히 지지한다. 도 10에 있어서 스킨층(34)에서 압력의 방향을 화살표로 나타낸다.

이 예에 있어서도, 코어 금형(9)이 끌어 올려질 때에는 응력 분산면부(39)가 무너지지 않고 프리폼 몸통부(32)가 따라 올라가는 것을 확실히 억제하여, 프리폼(30)에 형상 무너짐을 일으키지 않고, 코어 금형을 끌어올리는 타이밍을 빠르게 할 수 있다.

(성형품)

상술한 각 실시의 예에 의해 코어 금형을 끌어올리는 타이밍을 빠르게 할 수 있기 때문에, 이 실시의 예에 있어서의 구성의 사출 연신 블로우 성형기로 용기 성형의 하이 사이클화(성형 사이클의 단축화)를 행할 수 있다고 생각할 수 있었다. 그래서 이 상기 구성의 사출 연신 블로우 성형기에 있어서, 코어 금형을 끌어올리는 타이밍을 빠르게 하는 것이 가능하고, 종래의 방법보다 사출 냉각 시간을 짧게 하는 것(고온 이형)이 가능하기 때문에, 이 사출 냉각 시간을 짧게 하여 성형품을 성형하고 그 성형품의 투명도를 측정하는 시험을 행했다. 이 시험의 결과, 이하에 설명하는 바와 같이 상기 구성의 사출 연신 블로우 성형기에서 사출 냉각 시간을 짧게 하여 성형함으로써, 투명성을 높인 성형품(두꺼운 PET 용기)을 성형할 수 있는 것을 알 수 있었다.

종래의 사출 연신 블로우 성형기에 있어서, 사출 성형부(실시의 예에 있어서의 상기 사출 성형부에 상당)에서의 사출 냉각 시간이 긴 경우나, 연신 블로우 성형부(실시의 예에 있어서의 상기 연신 블로우 성형부에 상당)에서 연신이 개시될 때까지의 연신 개시 시간이 긴 경우에는, 성형품의 투명도가 저하되는 것이 알려져 있으며, 사출 냉각 시간이 길 수록, 또 연신 개시 시간이 길 수록, 프리폼에 결정화된 부분이 증가한다.

또 프리폼에 대해 연신 개시 시간을 지연시킨 블로우 성형(블로우 성형 금형에 프리폼이 세트되고 나서 블로우될 때까지의 시간이 길어진 경우)은, 고온의 프리폼인 채로 대기시키는 시간을 길게 하므로, 연신 블로우 성형부에서의 프리폼에 결정화를 진행시켜, 그 연신 블로우 성형부에 있어서의 프리폼의 단계에서 희게 변색되게 되어, 이 프리폼을 블로우 성형하면 희게 탁해진 성형품이 된다.

한편, 사출 냉각 시간을 이형 가능한 한 짧게 함으로써, 실시의 예에 있어서의 상기 구성의 사출 연신 블로우 성형기의 사출 성형부에서 결정화가 극히 적은 용융 상태의 프리폼을 성형하고, 이것을 실시의 예에 있어서의 상기 구성의 사출 연신 블로우 성형기의 연신 블로우 성형부에서 곧바로 블로우 성형을 행함으로써, 프리폼은, 용기를 성형하는데 있어서 설정된 부형(賦形) 부분이 얇게 연장되어, 이것에 의해 급격하게 냉각되어 결정화된 부분이 극히 적은 성형품이 생기게 된다.

(성형품의 투명도의 측정)

측정에 이용하는 성형품으로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 재료로서 프리폼 두께 7.5mm를 부형시켜, 도 11에 나타내는 형상의 용기 A를 성형했다. 이 용기 A의 형상에 있어서, 용기 몸통부는 평면 형상이 긴 원 형상이며 최장의 광폭 부분의 폭은 50mm이며, 용기 높이는 95mm이다. 이 용기의 몸통부 등의 부형된 부분의 두께는 1.6~2.1mm이다. 그리고 얻어진 용기의 몸통부를 투명도의 측정 개소로 했다.

측정에 이용하는 성형품(용기 A)은, 실시의 예에 있어서의 상기 구성의 사출 연신 블로우 성형기를 이용하여, 사출 성형부에서의 사출 시간, 냉각 시간, 블로우 성형부에서의 연신 개시 시간을 변경한 10가지의 성형 조건 하에서 성형 조건마다 5개씩 성형하고, 이들을 투명도를 측정하는 시료로 했다. (n=5)

실시의 예에 있어서의 상기 구성의 사출 연신 블로우 성형기를 이용한 성형 시에, 성형 조건의 큰 구분으로서 표 2에 나타내는 바와 같이 사출 시간과 냉각 시간과의 합계 시간을, 11.5초, 21.0초, 31.0초, 41.0초로 한 4타입이 있다. 그리고, 표 2에 나타내고 있는 바와 같이 성형 조건(3), (4)에 대해서 성형품에 형상 불량이 되는 사례도 사전에 인정되었기 때문에, 성형 조건(2) 하에서, 연신 개시 시간을 6가지로 지연시킨 성형 조건도 표 3에 나타내는 바와 같이 설정했다. 이것에 의해 상술한 바와 같이 10가지의 성형 조건 하에서 성형품(시료 용기)을 5개씩 성형했다. 또한, 표 2, 표 3 각각에서, 각 성형 조건에서의 성형품의 형상 상태, 투명성에 대해서도 나타내고 있다.

(시험)

투명도를 Haze로서 구하는 것으로 하며, Haze의 값을 측정하는 시험 방법은, 이하와 같다.

· 시험 규격： JIS K7136(HAZE)； 2000에 준한다

· 시험 장치： 헤이즈·트랜스 시험기 HM-150(주식회사 무라카미 색채 기술 연구소 제조)

· 광원： D65

· 시험수(시료수)： n=5

· 조사면： 외측으로부터

· 시험 환경： 23℃ 50%RH(RH： 상대습도 relative humidity)

종래의 구성에 의한 사출 연신 블로우 성형기에서 상기 성형품을 성형하려고 하면 사출 냉각 시간(합계 시간)이 42초가 되고, 상기 성형 조건(4)이 종래의 구성에 의한 사출 연신 블로우 성형기로 성형품을 성형하는 경우에 상당하는 것을 사전에 알 수 있었다.

시료의 Haze의 값은, 작을 수록 투명도가 높은 것을 나타낸다. 종래의 제법에 상당하는 성형 조건(4)과의 비교로부터, 실시의 예에 의한 상기 구성의 사출 연신 블로우 성형기의 성형에 있어서 사출 냉각 시간을 짧게 하면, 즉, 코어 금형을 끌어올리는 타이밍을 빠르게 하여 고온 이형 하면, 성형품의 투명도가 향상되는 것이 상기 표 4로부터 분명하다.

그리고 표 1에 나타내고 있는 바와 같이 상기 구성의 사출 연신 블로우 성형기의 성형에 있어서 사출 냉각 시간을 짧게 할 수 있는 것이, 성형의 사이클을 짧게 하여 성형의 효율을 향상시키는데 있어서 극히 유효하다는 것을 알 수 있었다.

1: 사출 연신 블로우 성형기 2: 사출 성형부
3: 연신 블로우 성형부 4: 취출부
5: 회전판부 6: 립 금형
7: 회전판 8: 캐비티 금형
9: 코어 금형 10: 사출 성형 금형
12: 연신 블로우 금형 18: 프리폼 형성 공간
18a: 프리폼 형성 공간의 중심선 19: 프리폼 입구부 형성부
19a: 프리폼 입구부 형성부의 상단 위치
20: 프리폼 몸통부 형성부 21: 프리폼 바닥부 형성부
22: 코어 금형의 프리폼 입구부 내면 형성부
23: 코어 금형의 프리폼 몸통부 내면 형성부
24: 코어 금형의 프리폼 바닥부 내면 형성부
25: 확경부 26: 확경부의 코어 금형 외주면
27: 프리폼 몸통부 내면 형성부의 코어 금형 외주면
30: 프리폼 31: 프리폼 입구부
32: 프리폼 몸통부 33: 프리폼 바닥부
34: 스킨층 35: 중층
39: 응력 분산면부 41: 프리폼 입구부(31)의 상단면
43: 통형상부

Claims (13)

1. 사출 성형부와, 프리폼 입구부의 외주면 성형용겸 프리폼 반송용의 립 금형을 하면에 갖는 회전판을 포함하는 회전판부를 구비하는 사출 연신 블로우 성형기로서,
   상기 립 금형이 상기 사출 성형부의 상방에 도달할 때까지 상기 회전판이 회전하면, 상기 립 금형이 상기 사출 성형부를 향하도록 상기 회전판부가 강하하며,
   상기 사출 성형부에는, 캐비티 금형과 이 캐비티 금형 내에 삽입 가능하게 승강하는 코어 금형이 배치되어 있으며, 강하한 상기 립 금형과 상기 캐비티 금형과 립 금형을 통과하여 캐비티 금형에 삽입한 코어 금형으로 사출 성형 금형이 형성 가능하게 설치되어 있는 사출 연신 블로우 성형기에서의 상기 사출 성형 금형에 있어서,
   사출 성형 금형은, 립 금형과 캐비티 금형과 코어 금형으로 둘러싸이는 프리폼 형성 공간을 갖고,
   상기 프리폼 형성 공간은, 프리폼 입구부 형성부와, 상기 프리폼 입구부 형성부에 연속해서, 간극 폭이 상기 프리폼 입구부 형성부의 간극 폭보다 큰 폭이 되어 균일하게 되어 있는 프리폼 몸통부 형성부와, 상기 프리폼 몸통부 형성부에 연속해서, 하단이 게이트측이 되는 프리폼 바닥부 형성부로 이루어지며,
   상기 코어 금형은, 상기 프리폼 입구부 형성부에 대응하는 프리폼 입구부 내면 형성부와, 상기 프리폼 몸통부 형성부에 대응하는 프리폼 몸통부 내면 형성부와, 상기 프리폼 바닥부 형성부에 대응하는 프리폼 바닥부 내면 형성부를 구비하고 있음과 함께, 상기 프리폼 몸통부 내면 형성부로부터 상기 프리폼 입구부 내면 형성부에 걸쳐 코어 금형 직경을 점차 확경(擴徑)한 확경부를 구비하고 있고,
   상기 확경부에 있어서의 코어 금형 외주면은, 상기 프리폼 몸통부 내면 형성부에 있어서의 코어 금형 외주면을 따르는 상방측으로의 연장선의 위치보다 바깥쪽을 향해 경사진 테이퍼 형상이 되며,
   이 확경부에 있어서의 코어 금형 외주면이, 프리폼 몸통부 내면 형성부로부터 프리폼 입구부 내면 형성부에 있어서의 립 금형에 마주하는 부분에 연속되어 있고,
   상기 확경부에 있어서의 코어 금형 외주면은, 그 확경부에 있어서의 코어 금형 외주면을 따르는 상방측으로의 연장선이 상기 프리폼 입구부 형성부의 상단 위치를 교차하도록 하여 경사져 있는 것을 특징으로 하는 사출 연신 블로우 성형기의 사출 성형 금형.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 확경부는, 상기 프리폼 몸통부 내면 형성부에 있어서의 상기 캐비티 금형에 마주하는 부분으로부터 상기 캐비티 금형과 상기 립 금형의 파팅 라인의 높이 위치를 거쳐 상기 프리폼 입구부 내면 형성부에 있어서의 상기 립 금형에 마주하는 부분에 걸쳐 설치되어 있는, 사출 연신 블로우 성형기의 사출 성형 금형.
4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 프리폼 몸통부 형성부와 상기 프리폼 바닥부 형성부 사이에는, 하방을 향해 축경되는 통형상부가 설치되어 있으며,
   상기 통형상부는, 그 통형상부의 상하 방향 하방측으로의 접선이 상기 프리폼 몸통부 형성부의 하방측으로의 연장선에 대해 상기 프리폼 형성 공간의 중심선을 향해 경사지는 테이퍼 형상으로 되어 있는, 사출 연신 블로우 성형기의 사출 성형 금형.
5. 청구항 1 또는 청구항 3에 기재된 사출 연신 블로우 성형기의 사출 성형 금형에 수지를 사출하고, 사출 성형 금형과의 접촉에 의한 냉각에 의해 상기 프리폼 형성 공간에 충전된 수지의 표층에 이 충전된 수지의 중층보다 저온도가 되는 스킨층을 형성한 상태의 프리폼을 성형하는 프리폼의 성형 방법으로서,
   충전된 수지의 상기 코어 금형의 확경부와의 대응 부분에, 상기 확경부와 접촉하여 중층보다 저온도가 된 스킨층이 상방을 향해 테이퍼 형상으로 확경되어 이루어지는 응력 분산면부를 형성하고,
   상기 응력 분산면부는, 응력 분산면부를 따르는 상방측으로의 연장선이 프리폼 입구부의 상단면의 위치를 교차하도록 하여 경사져 있는 것을 특징으로 하는 프리폼의 성형 방법.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 응력 분산면부를, 상기 프리폼 형성 공간의 코어 금형측에 있어서의 프리폼 몸통부 형성부로부터 코어 금형측에 있어서의 프리폼 입구부 형성부까지에 걸쳐 연속해서 형성하는, 프리폼의 성형 방법.
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 응력 분산면부는, 형개로 상승하는 코어 금형에 수반하여 프리폼 몸통부 형성부에 충전된 수지가 상방 이동하는 것을 억제하는, 프리폼의 성형 방법.
8. 프리폼 입구부와 이 프리폼 입구부에 연속해서 프리폼 입구부보다 두껍게 된 프리폼 몸통부와 이 프리폼 몸통부에 연속하는 프리폼 바닥부로 이루어지는 바닥이 있는 프리폼으로서, 표층의 스킨층이 중층보다 저온도가 되어 프리폼 몸통부와 프리폼 바닥부가 프리폼 안쪽에서 프리폼 바깥쪽을 향해 팽출 변형 가능하게 되어 있는 프리폼에 있어서,
   상기 프리폼 몸통부의 내면으로부터 프리폼 입구부의 내면에 걸친 스킨층은, 프리폼 몸통부의 내면의 스킨층의 상방으로의 연장선에 대해 바깥쪽을 향해 경사져 위가 열린 테이퍼 형상으로 되어 있고,
   상기 스킨층은, 응력 분산면부를 포함하고,
   상기 응력 분산면부는, 응력 분산면부를 따르는 상방측으로의 연장선이 프리폼 입구부의 상단면의 위치를 교차하도록 하여 경사져 있는 것을 특징으로 하는 프리폼.
9. 사출 연신 블로우 성형기를 이용하여, 청구항 1 또는 청구항 3에 기재된 사출 성형 금형으로 얻어진 프리폼으로부터 용기를 성형하는 것을 특징으로 하는 용기의 성형 방법으로서,
   코어 금형의 확경부에 있어서의 코어 금형 외주면은, 그 확경부에 있어서의 코어 금형 외주면을 따르는 상방측으로의 연장선이 프리폼 입구부 형성부의 상단 위치를 교차하도록 하여 경사져 있는, 용기의 성형 방법.
10. 삭제
11. 청구항 9에 있어서,
    코어 금형의 확경부는, 프리폼 몸통부 내면 형성부에 있어서의 캐비티 금형에 마주하는 부분으로부터 캐비티 금형과 립 금형의 파팅 라인의 높이 위치를 거쳐 프리폼 입구부 내면 형성부에 있어서의 립 금형에 마주하는 부분에 걸쳐 설치되어 있는, 용기의 성형 방법.
12. 청구항 9에 있어서,
    사출 성형 금형의 프리폼 몸통부 형성부와 프리폼 바닥부 형성부 사이에는, 하방을 향해 축경되는 통형상부가 설치되어 있으며,
    통형상부는, 그 통형상부의 상하 방향 하방측으로의 접선이 프리폼 몸통부 형성부의 하방측으로의 연장선에 대해 프리폼 형성 공간의 중심선을 향해 경사지는 테이퍼 형상으로 되어 있는, 용기의 성형 방법.
13. 삭제

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