KR20080113428A - 복합 용융 수지의 공급 방법과 그 공급 장치 - Google Patents

복합 용융 수지의 공급 방법과 그 공급 장치 Download PDF

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KR20080113428A
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노리히사 히로타
가즈노부 와타나베
유타카 아사노
조타로 나가오
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도요 세이칸 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 용이하게 다종 다층의 프리폼을 형성할 수 있는 복합 용융 수지를 공급하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은, 노즐 본체에서 최외측에 환형 유로를 갖는 메인층의 형성 용융 수지가 유통되고, 최외측 환형 유로의 내측에 서브층의 형성 용융 수지의 외측 유로가 합류하는 외측 배출구를 마련하며, 외측 합류로의 내측에 환형으로 흐르는 셸층의 형성 용융 수지와 셸층의 내측을 흐르는 코어층의 형성 용융 수지가 합류하는 내측 배출구를 마련하고, 외측 배출구, 내측 배출구를, 이들 순으로 용융 수지의 흐르는 방향의 하류측으로부터 상류측을 향해 배치하며, 내측 배출구를 개폐하는 축형 개폐 밸브와 서브층 형성 용융 수지를 간헐적으로 배출시키는 기어 펌프를 설치하고 있다.

Description

복합 용융 수지의 공급 방법과 그 공급 장치{METHOD OF FEEDING COMPOSITE MOLTEN RESIN AND APPARATUS FOR FEEDING OF THE RESIN}
본 발명은, 1층의 용융 수지층과 이 용융 수지층에 둘러싸인 적어도 1층의 내측 용융 수지층을 포함하는 복합 용융 수지 소재를 형성하기 위한 복합 용융 수지의 공급 방법과 공급 장치에 관한 것이다.
중공 성형을 가하여 음료용 용기로 성형되는 이전 성형체(일반적으로 프리폼으로 칭함) 또는 용기 덮개, 또는 컵 등의 용기 본체를 형성하기 위한 합성 수지 소재가 사용되고 있다. 당업자에게는 주지와 같이, 외측 용융 수지층과 이 외측 용융 수지층에 싸인 적어도 1층의 내측 용융 수지층을 포함하는 복합 용융 수지 소재가 사용되는 경우가 적지 않다. 통상, 외측 용융 수지로서는 기계적 특성 및 위생성에 우수한 합성수지가 선정되고, 내측 용융 수지로서는 가스 배리어성에 우수한 합성수지가 선정된다.
WO2004/065101에는, 프리폼의 메인층을 형성하는 메인층 형성 용융 수지가 흐르는 최외측 유로와, 최외측 유로중에 개구되는 외측 배출구를 갖는 프리폼의 서브층을 형성하는 서브층 형성 용융 수지가 흐르는 외측 유로와, 외측 유로 중에 개구되는 내측 배출구를 갖는 코어를 형성하는 코어 형성 용융 수지가 흐르는 내측 유로를 구비하는 복합 용융 수지 공급 장치가 개시되어 있다.
내측 배출구에는, 이것을 선택적으로 개폐시키기 위한 개폐 수단과, 서브층 형성 용융 수지를 간헐적으로 외측 배출구에 배치하는 간헐 수단이 부설되어 있다. 용융 수지 공급 장치의 개폐 수단에 의한 내측 배출구의 개폐에 따라서, 내측 유로로부터 외측 유로를 통해 최외측 유로에 코어층 형성 용융 수지가 간헐적으로 유입된다. 이 코어층 형성 용융 수지가, 최외측 유로의 내측에 유입될 때에, 서브층 형성 용융 수지에 의해 압박 변형되도록 되어 있다.
일본 특허 공고 평6-49318호 공보에는, 프리폼의 메인층을 형성하는 메인층 형성 용융 수지가 흐르는 외측 유로와, 외측 유로 중에 개구되는 내측 배출구를 갖는 프리폼의 셸층을 형성하는 셸층 형성 용융 수지가 흐르는 내측 유로와, 내측 유로 중에 개구되는 최내측 배출구를 갖는 프리폼의 코어층을 형성하는 코어 형성 용융 수지가 흐르는 최내측 유로를 구비하는 복합 용융 수지 형성 장치가 개시되어 있다.
최내측 배출구에는, 이것을 선택적으로 개폐시키기 위한 개폐 수단이 부설되어 있고, 개폐 수단에 의한 최내측 배출구의 개폐에 따라서, 셸층 형성 용융 수지가 코어층 형성 용융 수지를 셸형으로 피복하도록 하여, 외측 용융 수지 내에 공급된다.
통상은, 메인층과 서브층은 동일한 재료를 형성하기 위해 1층으로 생각할 수 있고, WO2004/065101의 기술에 의해 형성된 프리폼은, 메인층-코어층-메인층의 3층 구조의 프리폼이 형성된다(상세한 것은 실시예 참조). 기능성을 갖게 하는 코어층 은 메인층과 재질이 상이하기 때문에, 2종 3층 구조의 프리폼의 성형에 한정되어 있었다.
일본 특허 공고 평6-49318호 공보의 기술에 의하면, 연속적으로 외측 유로를 흐르는 메인층 형성 용융 수지의 내측에, 셸층 형성 용융 수지가 코어층 형성 용융 수지를 셸형으로 피복한 채 공급되기 때문에, 메인층-셸층-코어층-셸층-메인층의 5층 구조가 형성된다. 그리고 메인층, 셸층, 코어층의 재질을 바꾸면, 3종 5층 구조의 프리폼의 성형이 가능하다. 이와 같이, 일본 특허 공고 평6-49318호 공보의 기술은 다종 다층 구조가 되지만, 코어층 및 셸층이 구형상이기 때문에, 다층 압축 성형품의 층 분포를 제어하는 것이 어렵고, 또한 셸층에 의한 코어층의 내포도 어렵다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 용이하게 다종 다층의 프리폼을 형성할 수 있는 복합 용융 수지의 공급 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 복합 용융 수지의 공급 방법은, 상기 목적을 달성하기 위해, 복수의 환형 유로의 최내측을 흐르는 코어층 형성 용융 수지 및 이 코어층 형성 용융 수지의 외측을 흐르는 셸층 형성 용융 수지의 합류층의 배출부를 개폐함으로써, 코어층 형성 용융 수지가 셸층 형성 용융 수지에 의해 내포된 셸체를 형성하는 단계와, 상기 셸층 형성 용융 수지의 외측을 흐르는 서브층 형성 용융 수지를 간헐적으로 배출하고, 상기 셸체를 상기 서브층 형성 용융 수지로 압박 변형시키는 단계와, 상기 압박 변형된 셸체를 포함하는 복합 용융 수지를 셸체의 단위마다 절단하여 다음 공정에 공급하는 단계를 구비하고 있다.
상기 복합 용융 수지의 공급 방법은, 상기 코어층 형성 용융 수지와 상기 셸층 형성 용융 수지의 상기 합류층의 배출부를 밸브체에 의해 개폐할 수 있다.
상기 용융 수지의 공급 방법은, 상기 서브층 형성 용융 수지의 외측에 설치한 환형 유로에 메인층 형성 용융 수지를 연속적으로 흘리고, 이 메인층 형성 용융 수지로 상기 복합 용융 수지를 추가적으로 둘러쌈으로써 획득된 복합 용융 수지를 상기 셸체의 단위마다 절단할 수 있다.
또한, 본 발명의 복합 용융 수지의 공급 장치는, 노즐부에서, 메인층 형성 용융 수지가 유통되는 최외측 환형 유로와, 상기 최외측 환형 유로의 내측에서 서브층 형성 용융 수지가 흐르는 외측 환형 유로가 합류하는 외측 배출구를 마련하며, 상기 외측 환형 유로의 내측에 배치된 내측 환형 유로가 흐르는 셸층의 형성 용융 수지와 상기 내측 환형 유로의 내측에 배치된 최내측 환형 유로를 흐르는 코어층의 형성 용융 수지가 합류하는 내측 배출구를 더 마련하고, 상기 외측 배출구, 상기 내측 배출구를, 이들 순으로 용융 수지의 유동 방향의 하류측으로부터 상류측을 향해 배치하며, 상기 메인층을 연속적으로 유출시키는 공급 수단과, 상기 내측 배출구를 개폐하는 개폐 수단과, 상기 서브층 형성 용융 수지를 간헐적으로 배출시키는 간헐적 배출 수단을 설치하고, 상기 코어층 형성 용융 수지와 상기 셸층 형성 용융 수지가 상기 개폐 수단에 따라서, 상기 셸층 형성 용융 수지가 상기 코어층 형성 용융 수지를 내포하는 셸체를 형성하며, 이 셸체가 상기 외측 배출구를 통과한 후에, 상기 서브층 형성 용융 수지가 셸체를 압박 변형시키고 있다.
상기 복합 용융 수지의 공급 장치는, 상기 셸층 형성 용융 수지가 흐르는 내측 환형 유로를, 상기 코어층 형성 용융 수지가 흐르는 최내측 환형 유로를 합류시킨 내측 합류로를 형성하고, 이들 용융 수지의 합류층을 형성한 후에 이 합류층을 상기 외측 배출구에 유통시킬 수 있다.
상기 복합 용융 수지의 공급 장치는, 상기 개폐 수단이, 상기 환형 유로의 축심부에 축방향으로 진퇴 이동 가능하게 배치되고, 선단부에 상기 내측 배출구를 폐색하는 밸브를 형성하는 밸브체로 할 수 있다.
상기 복합 용융 수지의 공급 장치는, 상기 셸체를 더 내포하는 셸층 형성 용융 수지의 유로를 상기 내측 유로와 상기 외측 유로 사이에 1 개 이상 배치하고, 이 1 개 이상의 셸층 형성 용융 수지의 배출구를 상기 외측 배출구와 내측 배출구 사이에 배치하였다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에서의 복합 용융 수지의 공급 장치에 구비되어 있는 노즐 본체의 단면도이다.
도 2는, 도 1의 노즐 본체에서의 노즐 선단부의 확대 단면도이다(또한, 노즐의 블록측의 해치를 생략하고 용융 수지에 해치를 표시하고 있는, 이하 도 3, 도 7 및 도 8도 유사하다).
도 3은, 용융 수지의 노즐 본체에서의 셸체를 형성하는 공정을 도시하고, A는 용융 수지가 빗방울형으로 최외측 유로의 배출구로부터 압출된 상태(또한, 노즐 선단부로부터 배출되어 절단되는 상태도 도시함)의 단면도, B는 빗방울형의 셸체가 내측 합류로로부터 절단되어 있는 상태의 단면도, C는 셸체가 압박되어 평탄하게 변형되어 있는 상태의 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 제1 실시형태에서 형성되는 용융 수지의 압축 성형 후의 각종 프리폼의 형태의 단면도와, 각종 프리폼의 주벽부의 확대 단면도이다.
도 5는, 도 4의 각종 프리폼으로부터 형성되는 블로우 성형 후의 각종 용기의 형태의 단면도와, 각종 용기의 주벽부의 확대 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 제2 실시형태에서의 복합 용융 수지의 공급 장치에 구비되어 있는 노즐 본체의 단면도이다.
도 7은, 도 6의 노즐 본체에서의 노즐 선단부의 확대 단면도이다.
도 8은, 용융 수지의 노즐 본체에서의 셸체를 형성하는 공정을 도시하고, A는 용융 수지가 빗방울형으로 최외측 유로의 배출구로부터 압출된 상태(또한, 노즐 선단부로부터 배출되어 절단되는 상태도 도시함)의 단면도, B는 빗방울형의 셸체가 내측 합류로로부터 절단되어 있는 상태의 단면도, C는 셸체가 압박되어 평탄하게 변형되어 있는 상태의 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태의 복합 용융 수지의 공급 방법 및 그 공급 장치에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은, 본 발명에 관계되는 복합 용융 수지의 공급 장치의 노즐 본체를 도시하고 있다. 노즐 본체(1)는, 복수의 통형상 블록으로 구성되고, 최외측의 외측 블록(2)과 최내측의 내측 블록(6)과 이들의 블록(2 및 6) 사이에 외측으로부터 내측으로 순서대로 배치되는 중간 블록(3∼5)으로 구성되어 있다. 중간 블록(3∼5) 및 내측 블록(6)은, 각각의 외측에 위치하는 블록의 내주부에 끼워 맞추도록 하여 배치되어 있다. 블록(3∼6)의 상부에는 덮개형의 상부 블록(7)이 끼워 맞추도록 조립되어 있다.
내측 블록(6)의 내부에는 상하 방향으로 연장되는 중공부(16)가 형성되고, 중공부(16)에는 축형의 개폐 밸브(9)가 축방향으로 미끄럼 이동 가능하게 배치되어 있다. 내측 블록(6)의 상부에는 미끄럼 이동 밸브(9)를 상하 방향으로 미끄럼 이동 가능하게 피봇 지지하는 베어링(8)이 배치되어 있다.
외측 블록(2)의 내주면과 중간 블록(3)의 내주면 사이에는 최외측 유로(11)가 형성되고, 최외측 유로(11)에는, 메인층 용융 수지가 압송되는 메인층 공급구(18)가 마련되어 있다. 중간 블록(3 및 4) 사이에는 외측 유로(12)가 형성되고, 외측 유로(12)에는 서브층 용융 수지가 압송되는 서브층 공급구(19)가 마련되어 있다. 중간 블록(4 및 5) 사이에는 내측 유로(13)가 형성되고, 내측 유로(13)에는 셸층 용융 수지가 압송되는 셸층 공급구(20)가 마련되어 있다. 중간 블록(5)과 내측 블록(6) 사이에는 최내측 유로(14)가 형성되고, 최내측 유로(14)에는 코어층 용융 수지가 압송되는 코어층 공급구(21)가 마련되어 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 최외측 유로(11)는 횡단면 형상이 환형인 도입부(11a)와 횡단면 형상이 원형인 배출부(11b)를 포함하고 있다. 도입부(11a)의 하류부는 하류를 향해 점차 반경 방향 안쪽으로 경사져 연장되어 있고, 도입부(11a) 의 하류단은 배출부(11b)의 상류단 주연부에 접속되어 있다. 배출부(11b)의 하류단에는 노즐 배출구(11c)가 형성되어 있다. 외측 유로(12)도 횡단면 형상이 환형인 도입부(12a)와 횡단면 형상이 원형인 배출부(12b)를 포함하고 있다. 도입부(12a)의 하류부는 하류를 향해 점차 반경 방향 안쪽으로 경사져 연장되어 있고, 도입부(12a)의 하류단은 배출부(12b)의 상류단 주연부에 접속되어 있다.
배출부(12b)는 비교적 짧고, 그 하류단에는 외측 배출구(12c)가 형성되어 있으며, 이러한 외측 배출구(12c)는 상기 최외측 유로(11)의 배출부(11b)에서의 상류단 중앙부에 개구되어 있다.
내측 유로(13)는 횡단면 형상이 환형이고, 내측을 흐르는 최내측 유로(14)도 또한 횡단면 형상이 환형이다. 이들 유로(13, 14)는 하류측에서 합류하는 내측 합류로(15)를 형성한다. 이 내측 합류로(15)는, 횡단면 형상이 환형인 도입부(15a)와 횡단면 형상이 원형인 배출부(15b)를 포함하고 있다. 도입부(15a)의 하류부는 하류를 향해 반경 방향 안쪽으로 경사져 연장되어 있고, 도입부(15a)의 하류단은 배출부(15b)에 접속되어 있다. 배출부(15b)는 비교적 짧고, 그 하류단에는 내측 배출구(15c)가 형성되어 있으며, 이러한 배출구(15c)는 상기 외측 유로(12)의 배출부(12b)에서의 상류단에 개구되어 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 최외측 유로(11)의 메인층 공급구(18)(도 1 참조)는, 최외측 용융 수지 공급 수단(26)과 접속되어 있다. 최외측 용융 수지 공급 수단(26)은, 압출기(27)와 그 하류에 접속된 기어 펌프(28)를 포함하고 있고, 압출기(27)로부터 압출된 용융 상태의 최외측 용융 수지 A가 기어 펌프(28)를 통해 최 외측 유로(11)에 공급된다. 외측 유로(12)의 서브층 공급구(19)(도 1 참조)는, 외측 용융 수지 공급 수단(29)에 접속되어 있다.
외측 용융 수지 공급 수단(29)은, 압출기(30)와 그 하류에 접속된 기어 펌프(31)를 포함하고 있고, 압출기(30)로부터 압출된 용융 상태의 외측 용융 수지 B가 기어 펌프(31)를 통해 외측 유로(12)에 공급된다.
최외측 용융 수지 A와 외측 용융 수지 B는 동일한 것이어도 좋고, 예컨대 폴리에스테르인 경우에는, 특히 폴리에틸렌테레프탈레이트가 적합하다.
내측 유로(13)의 셸층 공급구(20)(도 1 참조)는, 내측 용융 수지 공급 수단(32)에 접속되어 있다. 내측 용융 수지 공급 수단(32)은, 압출기(33)와 그 하류에 접속된 기어 펌프(34)를 포함하고 있고, 압출기(33)로부터 압출된 용융 상태의 내측 용융 수지 C가 기어 펌프(34)를 통해 내측 유로(13)에 공급된다.
최내측 유로(14)의 코어층 공급구(21)(도 1 참조)는, 최내측 용융 수지 공급 수단(35)에 접속되어 있다. 최내측 용융 수지 공급 수단(35)은, 압출기(36)와 그 하류에 접속된 기어 펌프(37)를 포함하고 있고, 압출기(36)로부터 압출된 용융 상태의 최내측 용융 수지 D가 기어 펌프(38)를 통해 최내측 유로(14)에 공급된다.
본 발명에 따라서 구성된 장치에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 상기 내측 합류로(15)의 하류단에 배치되어 있는 내측 배출구(15c)를 선택적으로 개폐시키기 위한 개폐 수단이 배치되어 있다. 개폐 수단은 축형 개폐 밸브(9)를 포함하고 있다. 축형 개폐 밸브(9)는 내측 합류로(15)의 배출부(15b)의 내경과 실질상 동일한 외경을 가지며, 그 선단부는 원추형상으로 형성되어 있다. 도시하지 않는 캠 기구 또는 유압 실린더 기구 등으로 구성할 수 있고, 축 형태의 개폐 밸브(9)가 그 축방향으로 전진 이동하는 것에 의해, 내측 배출구(15c)를 폐쇄 상태로 하며, 후퇴 이동하는 것에 의해 내측 배출구(15c)를 개방 상태로 선택적으로 위치시킬 수 있다. 축형 개폐 밸브(9)가 개방 위치에 위치하면, 내측 합류로(15)의 하류단에 배치되어 있는 내측 배출구(15c)가 개방되고, 내측 합류로(15)가 외측 유로(12)에 연통된다. 축형 개폐 밸브(9)가 폐쇄 위치에 위치하면, 내측 합류로(15)의 하류단에 배치되어 있는 내측 배출구(15c)가 폐쇄되고, 내측 합류로(15)가 외측 유로(12)로부터 차단된다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 이러한 복합 용융 수지 공급 장치는, 최외측 용융 수지 공급 수단(26)은 적합하게는 연속적으로 작동되어[압출기(27)가 연속적으로 작동되고 기어 펌프(28)도 연속적으로 작동된다.] 최외측 유로(11)에 최외측 용융 수지 A를 연속적으로 공급한다. 내측 용융 수지 공급 수단(32) 및 최내측 용융 수지 공급 수단(35)도 연속적으로 작동되는[압출기(33, 36)가 연속적으로 작동되고 기어 펌프(34, 37)도 연속적으로 작동되는] 것이 바람직하다. 단, 내측 합류로(15)에 부설되어 있는 축형 개폐 밸브(9)는 개방 위치와 폐쇄 위치에 교대로 위치시켜야 한다.
내측 유로(13)를 흐르는 내측 용융 수지 C 및 최내측 유로(14)를 흐르는 최내측 용융 수지 D는, 내측 합류로(15)에서 합류하고, 환형 유로의 외측을 흐르는 내측 용융 수지 C가 내측을 흐르는 최내측 수지 D의 주위를 환형으로 둘러싸는 환형 2층류 형태로 내측 합류로(15)를 흐른다.
축형 개폐 밸브(9)가 개방 위치에 있을 때에는, 내측 합류로(15)에 공급된 내측 및 최내측 용융 수지 C, D는, 외측 유로(12)의 배출부(12b)를 통해 최외측 유로(11)의 배출부(11b)에 유입된다. 축형 개폐 밸브(9)가 폐쇄 위치에 있을 때에는, 내측 합류로(15)의 내측 배출구(15c)가 폐쇄되고, 내측 및 최내측 용융 수지 C, D가 외측 유로(12)의 배출부(12b)에 유입되지 않는다.
한편, 외측 용융 수지 공급 수단(29)은, 축형 개폐 밸브(9)의 개폐에 따라서 간헐적으로 작동되어야 한다[압출기(30)는 연속적으로 작동되지만 기어 펌프(31)는 간헐적으로 작동되어야 한다]. 바람직하게는, 축형 개폐 밸브(9)가 폐쇄 위치에 있고 내측 배출구(15c)가 폐쇄되면 동시 또는 그 이전에 작동이 시작되고, 축형 개폐 밸브(9)가 개방 위치에 있고 내측 배출구(15c)가 개방되면 동시 또는 그 전에 작동된다. 축형 개폐 밸브(9)가 폐쇄 위치에 있고 내측 배출구(15c)가 폐쇄되어 있는 시간 간격은, 축형 개폐 밸브(9)가 폐쇄 위치에 위치되어 내측 배출구(15c)가 개방되어 있는 시간 간격의 1 내지 4배 정도인 것이 적합하다.
구체적으로는, 도 3의 C에 도시하는 바와 같이, 축형 개폐 밸브(9)가 배출구(15c)를 폐쇄 상태로 한 후, 도 3의 A에 도시하는 바와 같이, 축형 개폐 밸브(9)가 위쪽으로 후퇴 이동하여 밸브를 개방한다. 이 상태에서는, 내측 용융 수지 C가 최내측 용융 수지 D의 외층에 있고, 도입부(15a)의 하류측이 반경 방향 안쪽 하측으로 경사져 연장된다. 축형 개폐 밸브(9)의 선단부가 원추형상이기 때문에, 도 3의 A에 도시하는 바와 같이, 내측 용융 수지 C가 최내측 용융 수지 D의 바닥으로 돌아 들어가, 최내측 용융 수지 D를 내포하도록 형성된다. 한편, 외측 용융 수지 B는, 간헐적인 상태로 있고, 내측 용융 수지 C로 덮인 최내측 용융 수지 D가 낙숫물 형상으로 되어, 최내측 용융 수지를 내포하는 셸체 X로 형성된다. 그 후, 내측 합류로(15)로부터 외측 유로(12)의 배출부(12b)를 통해 최외측 유로(11)의 배출부(11b) 내에 유입된다. 그리고, 이 낙숫물 형상의 셸체 X는, 간헐 상태가 되기 전에 공급된 외측 용융 수지 B 위에 공급된다.
도 3의 B에 도시하는 바와 같이, 축형 개폐 밸브(9)가 아래쪽으로 전진 이동하여, 내측 배출구(15c)를 폐쇄 상태로 하면 동시 또는 이보다 빠르게, 외측 유로(12)의 외측 용융 수지 B를 간헐 상태로부터 공급 상태로 한다. 그렇게 하면, 외측 용융 수지 B가 낙숫물 형상의 셸체 X를 압박하면서 배출부(12b)에 유입되고, 도 3의 C에 도시하는 바와 같이, 낙숫물 형상의 셸체 X가 가로 방향으로 넓어져 평탄 형상이 된다. 배출부(12b)의 개구 부근에서는, 하측 중앙에 돌출된 거의 초승달 형상이 된다. 전술한 바와 같이, 최외측 유로(11)의 최외측 용융 수지 A는 배출부(11b)의 주연부에, 연속적으로 배출되어 있고, 외측 용융 수지 B 및 셸체 X는 최외측 용융 수지 A 내에 유입된다.
이러한 작업을 1사이클로 하여 몇번이나 반복하고, 1 사이클마다 용융 수지는, 셸체 X가 배출부(11b)의 개구의 앞까지 공급되면, 전회 형성된 도시하지 않는 절단 수단에 의해 절단된다. 용융 수지는 반송 수단을 통해 다음 공정의 압축 성형기에 공급된다.
압축 성형기에서는, 용융 수지가 압축되어 프리폼이 형성되면, 도 4의 화살 표 A의 원내에 도시하는 바와 같이, 프리폼 주벽의 내측으로부터 외측 방향으로, 메인층/서브층(50), 셸층(51), 코어층(52), 셸층(51), 서브층/메인층(50)이 중첩된 프리폼을 형성하기 위한 다층 합성 수지가 형성된다. 최외측 용융 수지 A와 외측 용융 수지 B를 동일한 용융 수지로 하고, 내측 수지 C와 최내측 수지 D를 상이한 기능성 수지로 하면, 프리폼이 3종 5층의 프리폼이 형성된다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 셸 수지층에 의해 내포된 코어 수지를, 압축 성형하기 위해 적정한 형상으로 변형시키고, 다층 용융 수지 덩어리를 압축 성형함으로써, 5층 이상의 층을 형성하는 다층 성형품을 얻을 수 있게 되었다.
가스 배리어층이나 접착층 등의 기능성 수지는 비교적, 가격이 고가이고, 얇아도 충분히 기능을 갖기 때문에, 두께를 얇게 해야 한다. 따라서, 본 실시형태와 같이, 셸 수지층에 의해, 코어층을 내포하는 것에 의해, 각 중간층(각 셸층, 코어층 등의 기능성 수지)의 두께를 얇게 형성할 수 있게 되었다.
또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 노즐 배출구(11c), 외측 배출구(12c), 내측 배출구(15c)를 하류측으로부터 상류측으로, 순서대로 나열하였기 때문에, 1지점에 배출구가 집중되지 않고, 노즐 본체(1)의 중앙 배출구의 구성을 복잡하게 하지 않으므로, 다층화가 가능하게 된다.
이러한, 프리폼은 도 4에 도시하는 바와 같이, 병(45), 자(jar)(46), 컵(47), 캡(48) 등의 1차 성형품으로서 사용하고, 프리폼을 블로우 성형하는 것에 의해, 도 5에 도시하는 병 본체(45a), 자 본체(46a), 컵 본체(47a) 등의 2차 성형품이 형성된다. 이들 용기의 주벽은, 도 5의 화살표 B의 원내에 도시하는 바와 같이, 용기 주벽의 내측으로부터 외측 방향으로, 메인층/서브층(50a), 셸층(51a), 코 어층(52a), 셸층(51a), 서브층/메인층(50a)이 중첩되어 형성되어 있다.
또한, 본 실시형태에서 최외측을 흐르는 최외측 용융 수지(메인층) A에 대해서는, 용융 수지 B∼D의 재질(점도)이나 분량(유량)에 의해서는 사용하지 않아도 좋은 경우가 있다. 그 경우는, 메인층을 생략하는 것에 의해, 서브층(50a), 셸층(51a), 코어층(52a), 셸층(51a), 서브층(50a)이 중첩된 2차 성형품이 형성된다.
다음에, 본 발명의 복합 용융 수지의 공급 방법 및 그 공급 장치의 제2 실시형태에 대해서 설명한다. 또한, 상기 제1 실시형태와 동일한 부분에 대해서는, 동일한 부호를 붙여 설명하고, 그 상세한 설명을 생략한다.
상기 제1 실시형태에서는, 3종 5층의 프리폼을 형성하였지만, 본 실시형태에서는, 5종 9층의 프리폼을 형성하는 방법이다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 외측 유로(12)와 내측 유로(13) 사이에는, 외측에 배치되는 외측 중간 유로(41)와 내측에 배치되는 내측 중간 유로(42)가 형성되어 있다. 이들 중간 유로(41, 42)는 그 하류측의 중간 합류로(43)에서 합류되고, 도 7에 도시하는 바와 같이 외측을 흐르는 내측 중간측 용융 수지 E가 내측을 흐르는 외측 중간측 용융 수지 F의 주위를, 환형으로 둘러싸는 환형 2층류 형태로 중간 합류로(43)를 흐른다.
이 중간 합류로(43)는, 횡단면 형상이 환형인 도입부(43a)와 횡단면 형상이 원형인 배출부(43b)를 포함하고 있다. 도입부(43a)의 하류부는 하류를 향해 반경 방향 안쪽으로 경사져 연장되어 있고, 도입부(43a)의 하류단은 배출부(43b)에 접속되어 있다. 배출부(43b)는 비교적 짧고, 그 하류단에는 내측 배출구(43c)가 형성 되어 있으며, 이러한 배출구(43c)는, 상기 외측 유로(12)의 배출부(12b)에서의 상류단에 개구되어 있다.
또한, 이들 외측 중간 유로(41)와 내측 중간 유로(42)의 상류측에는, 도시하지 않는 중간측 용융 수지 공급 수단이 설치되고, 압출기 및 기어 펌프(도 2 참조)가 배치되어 있다.
이러한 구성에 의해, 도 8의 C에 도시하는 바와 같이, 축형 개폐 밸브(9)가 배출부(15c, 43c)를 폐쇄 상태로 한 후, 도 8의 A에 도시하는 바와 같이, 축형 개폐 밸브(9)가 위쪽으로 후퇴 이동하여 밸브를 개방한다. 이 상태에서는, 내측 용융 수지 C가 최내측 용융 수지 D의 외층에 있고, 도입부(15a, 43a)의 하류측은 반경 방향 안쪽으로 하향 경사져 연장된다. 또한 축형 개폐 밸브(9)의 선단부는 원추형상이기 때문에, 도 8의 A에 도시하는 바와 같이, 가장 먼저 밸브를 개방하는 중간 합류로(43)의 외층이 되는 외부 중간측 용융 수지 E가 내부 중간측 용융 수지 F의 바닥으로 돌아 들어간다. 계속해서, 이들 용융 수지 E, F가 내측 용융 수지 C와 함께 최내측 용융 수지 D의 바닥으로 돌아 들어가, 최내측 용융 수지 D를 3층으로 내포하도록 형성된다. 한편, 외측 용융 수지 B는, 간헐 상태에 있고, 용융 수지 C, E, F와, 이것에 덮인 최내측 용융 수지 D가 낙숫물 형상으로 형성되며, 내측 합류로(15)로부터 외측 유로(12)의 배출부(12b)를 통해 최외측 유로(11)의 배출부(11b) 내에 유입된다. 그리고, 이 낙숫물 형상의 용융 수지 C∼F로 이루어지는 셸체 X는, 간헐 상태가 되기 전에 공급된 외측 용융 수지 B 위에 공급된다.
도 8의 B에 도시하는 바와 같이, 축형 개폐 밸브(9)가 아래쪽으로 전진 이동 하여, 배출부(15b)를 폐쇄 상태로 하고, 외측 유로(12)의 외측 용융 수지 B를 간헐 상태로부터 공급 상태로 한다. 그렇게 하면, 외측 용융 수지 B가 셸체 X를 압박하면서 배출부(11b)에 유입되고, 도 8의 C에 도시하는 바와 같이, 낙숫물 형상의 셸체 X가 서서히 가로 방향으로 넓어져 평탄 형상이 되며, 배출부(11b)의 개구 부근에서는, 거의 초생달 형상으로 하측이 돌출된 형상이 된다. 전술한 바와 같이, 최외측 유로(11)의 최외측 용융 수지 A는 배출부(11b)의 외주부에, 연속적으로 배출되어 있고, 외측 용융 수지 B 및 셸체 X는 최외측 용융 수지 A 내에 유입된다.
이러한 작업을 1 사이클로서 몇 번이나 반복하고, 1 사이클마다 용융 수지는, 셸체 X가 배출부(15b)의 개구 앞까지 공급되면, 전회 형성된 도시하지 않는 절단 수단에 의해 절단된다.
이렇게 해서, 프리폼 주벽의 내측으로부터 외측 방향으로, 내부 메인층, 내부 서브층, 제1 내부 셸층, 제2 내부 셸층, 코어층, 제2 외부 셸층, 제1 외부 셸층, 외부 서브층, 외부 메인층이 중첩된 프리폼을 형성하기 위한 용융 수지가 형성된다. 최외측 용융 수지 A와 외측 용융 수지 B를 동일한 용융 수지를 이용하고, 내측 수지 C, 최내측 수지 D, 중간 수지 E, F를 각각 상이한 기능성 수지로 하면, 프리폼이 5종 9층의 프리폼이 형성된다.
셸 수지층에 의해, 코어층을 내포하는 것에 의해, 각 중간층(각 셸층, 코어층)의 두께를 얇게 형성할 수 있게 되었다.
여기까지 기술한 바와 같이, 본 발명을 이용하면, 3종의 재료를 사용하는 경우에는 5층의 성형품, 5종의 재료를 사용하는 경우에는 9층의 성형품을 얻을 수 있 고, 재료의 종류 수를 n으로 하면, 층수는 2 n-1로 나타낼 수 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 코어 유로 또는 셸 유로의 수를 더 분할하여, 6종, 7종 …로 하면, 층수가 11층, 13층…의 성형품을 얻을 수 있다. 이와 같이, 보다 많은 재료를 한번에 이용함으로써, 상이한 성질의 재료를 한번에 조합할 수 있고, 여러 가지 성능을 함께 갖춘 고성능인 성형품을 얻는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태에서도, 최외측을 흐르는 최외측 용융 수지(메인층) A에 대해서는, 용융 수지 B∼F의 재질(점도)이나 분량(유량)에 의해서는 사용하지 않아도 좋은 경우가 있는 것은 상기 제1 실시형태와 동일하다.
본 발명의 복합 용융 수지의 공급 장치는, 노즐부에서 최외측 환형 유로를 갖는 메인층 형성 용융 수지가 유통되고, 상기 최외측 환형 유로의 내측에서 서브층의 형성 용융 수지가 흐르는 외측 환형 유로가 합류하는 외측 배출구를 마련하며, 상기 외측 환형 유로의 내측에 배치된 내측 환형 유로가 흐르는 셸층의 형성 용융 수지와 상기 내측 환형 유로의 내측에 배치된 최내측 환형 유로를 흐르는 코어층의 형성 용융 수지가 합류하는 내측 배출구를 더 마련하고, 상기 외측 배출구, 상기 내측 배출구를, 이들 순으로 용융 수지의 유동 방향의 하류측으로부터 상류측을 향해 배치하며, 상기 메인층을 연속적으로 유출시키는 공급 수단과, 상기 내측 배출구를 개폐하는 개폐 수단과, 상기 서브층 형성 용융 수지를 간헐적으로 배출시키는 간헐 배출 수단을 설치하고, 상기 코어층 형성 용융 수지와 상기 셸층 형성 용융 수지가 상기 개폐 수단에 따라서, 상기 셸층 형성 용융 수지가 상기 코어층 형성 용융 수지를 내포하는 셸체를 형성하며, 이 셸체가 상기 외측 배출구를 통과 한 후에, 상기 서브층 형성 용융 수지가 셸체를 압박 변형시키고 있기 때문에, 프리폼 주벽의 메인층 및 서브층으로 형성되는 수지층간에, 셸층, 코어층, 셸층이 중첩된 프리폼을 형성할 수 있고, 다종 다층(3종 5층)의 프리폼을 형성할 수 있다. 또한, 외측 배출구, 내측 배출구를, 이들 순으로 용융 수지의 유동 방향의 하류측으로부터 상류측을 향해 배치하였기 때문에, 노즐부의 중앙부의 1 지점에 배출구가 집중되지 않고, 노즐부의 중앙 배출구의 구성을 복잡하게 하지 않으므로, 다층화가 가능하게 된다.
상기 복합 용융 수지의 공급 장치는, 상기 셸층 형성 용융 수지가 흐르는 내측 환형 유로를, 상기 코어층 형성 용융 수지가 흐르는 최내측 환형 유로를 합류시킨 내측 합류로를 형성하고, 이들 용융 수지의 합류층을 형성한 후에 이 합류층을 상기 외측 배출구에 유통시키기 때문에, 셸층과 코어층의 2층의 합류층을 형성할 수 있다.
상기 복합 용융 수지의 공급 장치는, 상기 개폐 수단이, 상기 환형 유로의 축심부에 축방향으로 진퇴 이동 가능하게 배치되고, 선단부에 상기 내측 배출구를 폐색하는 밸브를 형성하는 밸브체로 하였기 때문에, 밸브의 개폐에 의해, 효과적으로 셸체를 형성할 수 있고, 상기 간헐 배출 수단의 간헐 작동에 의해 효과적으로 셸체를 압박 변형시킬 수 있다.
상기 복합 용융 수지의 공급 장치는, 상기 셸체를 더 내포하는 셸층 형성 용융 수지의 유로를 상기 내측 유로와 상기 외측 유로 사이에 1 개 이상 배치하고, 이 1 개 이상의 셸층 형성 용융 수지의 배출구를 상기 외측 배출구와 내측 배출구 사이에 배치하였기 때문에, 프리폼 주벽의 메인층 및 서브층으로 형성되는 수지층 간에, 예컨대 하나의 셸층 형성 용융 수지의 유로를 추가한 경우는, 제2 셸층, 셸층, 코어층, 셸층, 제2 셸층이 중첩된 4종 7층의 프리폼을 형성할 수 있고, 셸층 형성 용융 수지의 유로를 늘린 경우는, 그 이상의 다종 다층(재료 종류의 수를 n이라고 하면, 층수는 2 n-1이 된다)의 프리폼을 형성할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명하였지만, 본 발명의 기술적 사상에 기초하여, 물론 본 발명은 여러 가지의 변형 또는 변경이 가능하다.
상기 노즐 본체(1)의 각 유로[최외측 유로(11), 외측 유로(12), 내측 유로(13), 최내측 유로(14), 내측 합류로(15), 외측 중간 유로(41), 내측 중간 유로(42), 중간 합류로(43)]의 형상에 대해서는, 직선 형상이어도 좋고, 곡선 형상을 포함하여도 좋다. 유로의 폭(블록간의 간격)은, 일정한 폭이어도 좋고, 유로 중간에 단차를 형성한 광폭부를 설치하여도 좋다. 또한, 유로는 용융 수지의 배출구부만 환형 유로로 형성하고 그 상류측은 스파이럴형으로 형성하여도 좋다.
최외측 용융 수지 공급 수단(26)은 연속적으로 작동되어 용융 수지를 연속적으로 공급하기 때문에, 원한다면 기어 펌프(28)를 생략할 수도 있다. 다만, 연속적으로 공급되는 용융 수지의 유동을 균일하고 원활하게 하기 위해서는, 기어 펌프(28)를 배치하는 것이 바람직하다.
또한, 기어 펌프(28, 31, 34, 37)로 행하는 간헐 배출 수단에 대해서는, 기어 펌프 외에, 복수의 플런저를 교대로 이용하는 방법, 밸브 핀이나 로터리 밸브를 개폐시키는 방법 등, 재료의 종류, 성형품의 중량(압출 중량), 성형 속도에 따라서 적절한 방법을 선택하고, 적합하게 셸체를 압박 변형시킬 수 있다.

Claims (7)

  1. 복수의 환형 유로의 최내측을 흐르는 코어층 형성 용융 수지와 이 코어층 형성 용융 수지의 외측을 흐르는 셸층 형성 용융 수지의 합류층의 배출부를 개폐하는 것에 의해, 코어층 형성 용융 수지가 셸층 형성 용융 수지에 의해 내포된 셸체를 형성하는 단계와,
    상기 셸층 형성 용융 수지의 외측을 흐르는 서브층 형성 용융 수지를 간헐적으로 배출하고, 상기 셸체를 상기 서브층 형성 용융 수지로 압박 변형시키는 단계와,
    상기 압박 변형된 셸체를 포함하는 복합 용융 수지를 셸체의 단위로 절단하여 다음 공정에 공급하는 단계
    를 포함하는 복합 용융 수지의 공급 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 코어층 형성 용융 수지와 상기 셸층 형성 용융 수지의 상기 합류층의 배출부를 밸브체에 의해 개폐하도록 하는 것인 복합 용융 수지의 공급 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 서브층 형성 용융 수지의 외측에 설치한 환형 유로에 메인층 형성 용융 수지를 연속적으로 흘리고, 상기 메인층 형성 용융 수지로 상기 복합 용융 수지를 추가적으로 둘러쌈으로써 획득된 복합 용융 수지를 상기 셸체의 단위로 절단하도록 한 것인 복합 용융 수지의 공급 방법.
  4. 노즐부에서, 메인층 형성 용융 수지가 유통되는 최외측 환형 유로와, 상기 최외측 환형 유로의 내측에서 서브층 형성 용융 수지가 흐르는 외측 환형 유로가 합류하는 외측 배출구를 마련하며,
    상기 외측 환형 유로의 내측에 배치된 내측 환형 유로를 흐르는 셸층 형성 용융 수지와 상기 내측 환형 유로의 내측에 배치된 최내측 환형 유로를 흐르는 코어층 형성 용융 수지가 합류하는 내측 배출구를 더 마련하고,
    상기 외측 배출구, 상기 내측 배출구를, 이들 순으로 용융 수지의 유동 방향의 하류측으로부터 상류측을 향해 배치하며,
    상기 메인층을 연속적으로 유출시키는 공급 수단과, 상기 내측 배출구를 개폐하는 개폐 수단과, 상기 서브층 형성 용융 수지를 간헐적으로 배출시키는 간헐적 배출 수단을 설치하고,
    상기 코어층 형성 용융 수지와 상기 셸층 형성 용융 수지는, 상기 개폐 수단에 따라서, 상기 셸층 형성 용융 수지가 상기 코어층 형성 용융 수지를 내포하는 셸체를 형성하며, 이 셸체가 상기 외측 배출구를 통과한 후에, 상기 서브층 형성 용융 수지가 셸체를 압박 변형시키는 것인 복합 용융 수지의 공급 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 셸층 형성 용융 수지가 흐르는 내측 환형 유로와, 상기 코어층 형성 용융 수지가 흐르는 최내측 환형 유로가 합류하는 내측 합류로를 형성하여, 이들 용융 수지의 합류층을 형성한 후에, 상기 합류층을 상기 외측 배출구에 유통시키도록 한 것인 복합 용융 수지의 공급 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 개폐 수단은, 상기 환형 유로의 축심부에 축방향으로 진퇴 이동 가능하게 배치되고, 선단부에 상기 내측 배출구를 폐색하는 밸브를 형성하는 밸브체인 것인 복합 용융 수지의 공급 장치.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셸체를 더 내포하는 셸층 형성 용융 수지의 유로를 상기 내측 유로와 상기 외측 유로 사이에 1 개 이상 배치하고, 상기 1 개 이상의 셸층 형성 용융 수지의 배출구를 상기 외측 배출구와 내측 배출구 사이에 배치한 것을 특징으로 하는 복합 용융 수지의 공급 장치.
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