KR20100119870A - 다층 수지 형성 다이 헤드와 이를 구비한 압출 성형기 - Google Patents

다층 수지 형성 다이 헤드와 이를 구비한 압출 성형기 Download PDF

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KR20100119870A
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사카구치 토시키
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도요 세이칸 가부시키가이샤
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Abstract

압출 성형기의 다이 헤드에 공급하는 용융 수지량 및 다이 헤드로부터의 토출량과 토출 타이밍의 균일화를 도모하는 것을 목적으로 한다. 다이 헤드 내에 설치된 메인층 형성 유통로, 코어층 유통로에, 유통로의 상류측으로부터의 용융 수지 압송력에 의해서 압입되는 계량실을 설치하고, 이 계량실에는, 용융 수지의 압송력에 의해 후퇴하고, 계량된 용융 수지를 유통로의 하류측으로 토출시키는 플런저를 설치하고, 플런저를 제어하는 제어부에 의해서, 용융 수지의 토출량과 토출 타이밍을 제어하도록 하였다.

Description

다층 수지 형성 다이 헤드와 이를 구비한 압출 성형기{DIE HEAD FOR FORMING MULTILAYERED RESIN AND EXTRUDER HAVING THE SAME}
본 발명은 용융 수지의 코어층 형성 유통로에서 유출되는 코어층의 주변을 메인층 형성 유통로의 메인층에 의해서 피복 형성하는 다층 수지 형성 다이 헤드와 이것을 구비한 압출 성형기에 관한 것이다.
압출 성형기에 의해 압출된 용융 수지를, 절단하여 드롭(塊) 형상으로 한 후, 압축 성형하고, 음료용 용기로 성형(일반적으로 블로 성형)하기 위한 전성형체(前成形體, 일반적으로 프리폼이라고 칭해지고 있다), 용기 뚜껑 또는 컵 등을 형성하기 위한 합성수지 소재로서, 당업자에게 주지된 것과 같이, 외측 용융 수지층(메인층)과 그 외측 용융 수지층에 감싸진 적어도 1층의 내측 용융 수지층(코어층)을 포함하는 복합 용융 수지 소재가 사용되는 것이 적지 않다. 통상, 외측 용융 수지로서는 기계적 특성 및 위생성이 뛰어난 합성수지가 선정되고, 내측 용융 수지층으로서는 자원 재이용을 위한 리사이클재, 혹은 산소 흡수성이나 가스배리어성 중 한쪽 또는 양쪽이 뛰어난 기능성 합성수지가 선정된다.
한편, 복수의 다이 헤드를 가지는 압출 성형기에 의하여, 메인층을 형성하는 용융 수지는 외측 용융 수지 유통로를 통과하고, 코어층을 형성하는 용융 수지는 내측 용융 수지 유통로를 통과하여, 그 후 다이 헤드의 토출구에서 토출된다. 이와 같이 압출 성형기에 복수의 다이 헤드가 갖춰진 경우는, 성형 또는 성형품의 균일성을 유지시키기 위하여, 각 다이 헤드에 균일하게 용융 수지를 분기(分岐)·공급할 수 있도록 토출되는 것이 바람직하지만, 용융 수지가 여러 종류의 층 또는 덩어리, 혹은 그 혼재물로 이루어진 복합 용융 수지의 경우에는, 보다 균일성이 요구된다.
균일성을 유지시키기 위해서는, 각 다이 헤드에 균등한 양의 용융 수지가 공급되는 것이 필요하다. 복수의 각 다이 헤드가 같은 것이라면, 압출 성형기의 배출구에서 다이 헤드까지의 분기로(分岐路)의 유통로 길이를 동일한 거리로 설정하면, 균일성이 유지될 수 있다고 생각되지만, 실제로는 배출구에서 다이 헤드까지의 거리를 균일하게 하더라도, 각 유통로와 다이 헤드의 가공 정밀도, 온도 등이 균일하지 못한 점 등에 의하여 각 다이 헤드에 균등한 양의 용융 수지를 분기·공급하여 토출시키는 것은 곤란하다. 또, 각 유통로 길이를 균일하게 할 수 없는 경우도 있다.
그 때문에, 다이 헤드에 플런저와 계량실을 배설하고, 용융 수지를 적당히 토출구로부터 토출시킬 수 있도록 한 복합수지 소재를 형성하는 성형기가 특허문헌 1에 기재되어 있다. 사출 성형기에 있어서는, 플런저에 서보 기구를 이용하는 것은 행해지고 있고, 특허문헌 2 등에 개시되어 있다.
특허문헌 1 : 일본공개특허 평7-68631호 공보 특허문헌 2 : 일본공개특허 평6-79771호 공보
그렇지만 상술한 특허문헌 1 및 특허문헌 2는, 모두 복합 용융 수지의 배출 방향(축 방향)으로 단층면이 늘어나도록 형성되어, 본 출원이 목적으로 하는 용융 수지의 1개를 경단 모양의 코어층으로 하고, 이 코어층의 전체 표면을 메인층으로 감싸는 복합수지 소재를 형성하는 것은 아니다.
또, 특허문헌 1에 개시된 기술에서는, 다이 헤드에 배설된 어큐뮬레이터(계량실)에 용융 수지를 공급할 때에, 회전 기구를 통하여 공급하도록 하고 있기 때문에 다이 헤드의 구조가 복잡하게 되어 있다. 특허문헌 2에 개시된 기술에서는, 용융 수지를 일단, 수지 통로(계량실)로 공급하여 링 플런저에 의해서 용융 수지를 사출하도록 하고 있다. 이 기술에 의한 플런저의 동작 제어를 채용했다면, 계량실로 용융 수지를 공급할 때에, 플런저의 후퇴에 의한 계량실 내의 부압(대기압에 대한다)에 의해 용융 수지로 공기가 휩쓸리거나 진공 기포 등이 발생한다거나 하여, 다이 헤드가 복수 구비되어 있는 경우는, 균일하고 좋은 품질로 압출 성형을 할 수 없다.
본 발명은 이와 같은 사정을 감안한 것으로, 플런저와 계량실을 설치하고, 용융 수지의 필요량을 적절하게 압출 성형기의 다이 헤드로부터 토출할 수 있는 다층 수지 형성 다이 헤드와 이를 구비한 압출 성형기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 과제의 해결을 목적으로 하여, 압출 성형기의 다이 헤드로 유통하고 상기 다이 헤드의 노즐로 용융 수지를 유통시키는 메인층 형성 유통로와, 상기 다이 헤드로 유통하고 상기 다이 헤드의 노즐로 용융 수지를 간헐적으로 유통시키는 코어층 형성 유통로를 적어도 구비하고, 상기 코어층 형성 유통로로부터 유출되는 코어층의 주변을 메인층 형성 유통로의 메인층에 의해서 피복 형성하는 다층 수지 형성 다이 헤드에 있어서, 상기 메인층 형성 유통로 및 상기 코어층 형성 유통로의 적어도 1개의 유통로에는, 상기 유통로의 상류측으로부터 용융 수지의 압송력에 의해서 용융 수지가 압입되는 계량실을 설치하고, 상기 계량실에는 용융 수지의 상기 압송력을 받으면서 후퇴하는 동시에 용융 수지를 계량하고, 계량된 용융 수지를 상기 유통로의 하류측으로 토출시키도록 전진하는 플런저를 설치하고, 상기 플런저의 전진·후퇴를 제어하는 제어부에 의해서, 상기 플런저에 의한 상기 계량된 용융 수지의 적어도 토출량과 토출 개시(開始)의 타이밍을 제어하도록 하였다.
상기 다층 수지 형성 다이 헤드는, 상기 플런저가 서보모터로 구동되며, 용융 수지가 상기 계량실 내로 압송될 때에, 상기 제어부는 상기 서보모터를 제어하고, 상기 플런저가 상기 계량실에 압입되는 용융 수지에 의해 후퇴압을 받은 상태에서 플런저를 후퇴시키는 동시에, 상기 플런저의 후퇴 위치를 규제할 수 있다.
상기 다층 수지 형성 다이 헤드는, 상기 계량실 및 상기 플런저가 상기 다이 헤드에 내장되어 있는 것이 바람직하다.
상기 다층 수지 형성 다이 헤드는, 상기 코어층 형성 유통로의 외측에 1개 이상의 용융 수지의 형성 유통로를 더욱 구비하고, 상기 형성 유통로, 상기 메인층 형성 유통로 및 상기 코어층 형성 유통로의 적어도 1개에 상기 계량실 및 플런저를 설치할 수 있다.
상기 다층 수지 형성 다이 헤드에는 내측 가동 블록이 구비되고, 상기 내측 가동 블록은, 상기 메인층 형성 유통로의 개폐 밸브와 상기 코어층의 계량실을 겸할 수 있다.
내측 가동 블록은, 아울러 코어층 형성 유통로의 개폐 밸브이기도 하고, 상기 메인층 유통로와 코어층 유통로의 개폐를 전환 가능하게 할 수 있다.
플런저가, 상기 메인층 유통로 및/또는 코어층 유통로의 계량실로의 유통로 개폐 밸브로서 작용할 수 있다.
상기 다층 수지 성형 다이 헤드는, 상기 계량실과 플런저를 구비한 상기 다층 수지 형성 다이 헤드를 복수 개 구비한 압출 성형기에 이용할 수 있다.
상기 다층 수지 형성 다이 헤드에, 그 토출구로부터 토출된 다층 수지를 주기적으로 절단하고 다층 드롭으로 하는 커터를 부수적으로 설치하여, 상기 플런저의 전진·후퇴도 주기적으로 수행하고, 플런저의 전진·후퇴의 주기와, 상기 커터의 다층 수지 절단 주기를 일치시키는 다층 드롭 성형기로 하였다.
상기 플런저의 동작과, 상기 커터의 동작을 동기(同期)시킬 수 있다.
본 발명의 다층 수지 형성 다이 헤드는, 제어부에 의해서, 플런저의 전진·후퇴에 의한 용융 수지의 계량 및 토출량을 제어하고, 또, 전진(용융 수지 토출 개시)의 타이밍을 계산하여, 코어층 용융 수지를 토출, 혹은 메인층 용융 수지를 토출함으로서, 적절한 복합 용융 수지를 형성할 수 있다. 또한, 용융 수지의 계량 시에, 대응하는 플런저에 용융 수지의 압송력에 의한 압력을 걸면서, 플런저를 후퇴시켜, 계량실에 용융 수지를 수용하도록 하고 있으므로, 계량된 용융 수지로의 공기의 휩쓸림, 또는 진공 기포를 유효하게 방지하는 동시에, 계량실로 용융 수지를 간극 없이 정확하게 계량하여 토출할 수 있다.
보다 바람직하게는, 플런저를 서보모터에 의해 정확하게 구동 제어함으로써, 보다 적합하게 계량하는 것이 가능해진다.
플런저가 다이 헤드 내에 내장됨으로써, 토출구 근방에서 계량·토출할 수 있으므로, 배관의 압력 손실 등에 의한 로스, 흩어짐이 적어지고, 공기의 휩쓸림이나 진공 기포의 방지를 보다 효과적으로 수행할 수 있다.
코어층 형성 유통로의 외측에 1개 이상의 용융 수지 형성 통로를 구비함으로써, 코어층을 토출구의 중심 쪽에 배치한 다층 수지를 형성할 수 있다. 여기서, 코어층 측에 플런저를 설치한 경우, 공기의 휩쓸림이나 진공 기포의 방지에 의하여 정확히 계량된 코어층 용융 수지를 높은 중량 정밀도로 잘 압출할 수 있다. 또, 다른 층 측에 플런저를 설치하는 경우는 플런저로부터 압출한 수지에 의하여, 코어층을 흘러가게 하는 클리닝 쇼트가 가능해 진다.
다층 수지 형성 다이 헤드에 내측 가동 블록을 구비하고, 이 내측 가동 블록이 메인층 형성 유통로의 개폐 밸브와, 상기 코어층의 계량실을 겸함으로써, 다이 헤드 구조를 간략하게 할 수 있어, 소형화도 가능해 진다.
내측 가동 블록이, 코어층 형성 유통로의 개폐 밸브이기도 하고, 메인층 유통로와 코어층 유통로의 개폐를 전환 가능하게 함으로써, 다이 헤드의 구조를 보다 간략하게 할 수 있어, 소형화도 가능해 진다.
플런저가, 메인층 유통로 및/또는 코어층 유통로의 계량실로의 유통로 개폐 밸브로 작용함으로써, 다이 헤드의 구조를 간략하게 할 수 있어, 소형화도 가능해 진다.
압출 성형기에 본 발명의 다이 헤드가 복수 구비되어 있는 경우는, 유통로 상류에서의 용융 수지의 압송력, 혹은 플런저를 승강시키는 기구·장치(예를 들면 서보모터)를 적절히 제어하는 것에 의하여, 각 다이 헤드로부터 적합한 복합 용융 수지를 거의 똑같이 토출할 수 있다.
상기 다층 수지 형성 다이 헤드의 플런저의 전진·후퇴의 동작 주기와 커터의 절단 주기를 일치시킴으로써, 정량인 한편, 코어층 수지가 정 위치에 배치된 상태의 다층 수지 드롭을 연속하여 얻을 수 있는 성형기가 된다.
상기 플런저의 동작과 상기 커터의 동작을 동기 시키기 때문에, 다층 수지 드롭을 연속하여 성형하고 있는 중에, 다층 드롭의 코어층의 위치가 어긋나지 않는다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 압출 성형기에 의한 압축 성형을 실시하기 위한 성형 시스템(1)의 개략 평면도이다(다이 헤드와 유통로가 증가한 이외에는 제 2 실시 형태와 같다).
도 2는 도 1의 성형 시스템의 압축 성형부를 도시한 부분 확대 평면도이다.
도 3은 도 1의 압출 성형기의 다이 헤드의 확대 단면도이다.
도 4는 도 3의 다이 헤드의 작동을 설명하기 위한 도면으로, A는 초기 위치의 단면도, B는 메인층 및 코어층의 용융 수지를 계량하고 있는 상태의 단면도, C는 코어층 용융 수지의 유통로(개폐 밸브)의 밸브를 연 상태의 단면도이다.
도 5는 도 3의 다이 헤드의 작동을 설명하기 위한 도면(도 4에 계속한다)으로, A는 코어층 계량실의 용융 수지를 압출한 상태의 단면도, B는 코어층 용융 수지의 유통로(개폐 밸브)를 폐색한 상태의 단면도, C는 메인층의 용융 수지를 압출한 상태의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시 형태의 압출 성형기의 다이 헤드의 확대 단면도이다.
도 7은 도 6의 다이 헤드의 작동을 설명하기 위한 도면으로, A는 초기 위치의 단면도, B는 메인층 용융 수지를 계량, 코어층의 용융 수지를 압출하고 있는 상태의 단면도, C는 코어층 용융 수지와 메인층 용융 수지의 유통로를 전환한(코어층 용융 수지 유통로의 밸브 닫힘, 메인층 용융 수지 유통로의 밸브 열림) 상태의 단면도이다.
도 8은 도 6의 다이 헤드의 작동을 설명하기 위한 도면(도 7에 계속된다)으로, A는 메인층을 압출하고 코어층의 용융 수지를 계량한 상태의 단면도, B는 코어층 용융 수지와 메인층 용융 수지의 유통로를 전환한(코어층 용융 수지 유통로의 밸브 열림, 메인층 용융 수지 유통로의 밸브 닫힘) 상태의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 변형예로서, 복수의 다이 헤드를 구비한 압출 성형기의 개략 평면도이다.
이하, 본 발명의 제 1 실시 형태에 의한 다층 수지 형성 다이 헤드와 이를 구비한 압출 성형기에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은, 본 발명의 다층 수지 다이 헤드를 구비한 압출 성형기에 의한 압축 성형을 실시하기 위한 일례인 성형 시스템(1)의 개략 평면도, 도 2는 도 1의 성형 시스템의 압축 성형부를 도시한 부분 확대 평면도이다.
이 성형 시스템(1)은, 본 발명에 관한 압출 성형기(2), 합성수지 반송 장치(3), 압축 성형 장치(4) 및 반출 장치(5)를 구비하고 있다.
압출 성형기(2)는, 각각 다른 용융 수지를 원료로 하는 메인층 용융 수지 공급 수단(45), 코어층 용융 수지 공급 수단(50), 외측 메인층 용융 수지 공급 수단(83, 아울러 상기 용융 수지 공급 수단(83)은, 본 실시 형태에서는 생략하여도 좋고, 후술하는 제 2 실시 형태에서 이용된다)의 복수의 용융 수지 공급 수단(45, 50, 83)을 구비하고 있다. 각 용융 수지 공급 수단(45, 50, 83)은, PP, PET 등의 합성수지 소재나, 기능적인 합성수지 소재를 각각 가열 용융 및 혼련하고, 각 용융 수지를 생성한다. 압출 성형기(2)의 선단측은, 각 용융 수지 공급 수단(45, 50, 83)으로부터 용융 수지가 공급되는 다이 헤드(7)를 포함하고 있고, 이 다이 헤드(7)에는 그 선단부 하면에 형성되어 있는 토출구(20, 도 3 참조)까지 연장되는 수지 유통로가 형성되어 있다. 즉, 용융 수지 공급 수단(45, 50, 83)은 용융 수지를 다이 헤드(7)로 송출하고, 용융 수지 공급 수단(45, 50, 83)으로부터 송출된 용융 수지가 후술하는 복합 용융 수지로서 토출구(20)로부터 압출된다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 합성수지 반송 장치(3)는 화살표 e로 도시한 방향으로 회전 구동하는 회전 원반(11)을 포함하고 있다. 이 회전 원반(11)의 주연에는, 주변 방향에 등 간격을 두고 복수 개의 절단·보유 유닛(14)이 배설되어 있다. 회전 원반(11)의 회전에 대응하여, 절단·보유 유닛(14)은 회전 원반(11)의 주연을 따라 연장하는 원형 반송 경로를 통해 반송되고, 상기 다이 헤드(7)의 토출구(20)에 대향하여 그 바로 하방에 위치하는 수입(受入) 영역(18) 및 압축 성형 장치(4)의 소정 부위에 대향하여 그 상방에 위치하는 수지 공급 영역(21)을 통해 반송된다. 절단·보유 유닛(14)은, 다이 헤드(7)로부터 토출된 복합 용융 수지를 절단하고, 복합 용융 수지 덩어리(다층 드롭, 8)로 한 후, 다층 드롭(8)을 압축 성형 장치(4)의 금형(30)에 공급한다. 금형(30)에서는, 다층 드롭(8)의 압축 성형을 행하여, 프리폼, 용기 등을 형성한 후, 반출 장치(5)에 의해서 이들이 전달되어 다음 공정에 반송된다.
도 3은, 압출 성형기(2)의 다이 헤드(7)의 확대 단면도이다(다이 헤드(7)의 구조 및 동작 상황을 파악하기 쉽도록, 깊이 선은 적당히 할애한다).
다이 헤드(7)는 수평 단면의 외주 형상이 원형이며, 외주 측에 외측 블록(31)이 배설되고, 외측 블록(31)은 거의 환상 형상이며, 상하 방향에서의 중간 위치에 대경공(大徑孔, 31a)이 형성되고, 대경공(31a)의 상측, 즉 외측 블록(31)의 상측에 중경공(中徑孔, 31b)이 형성되며, 대경공(31a)의 하측, 즉 외측 블록(31)의 하측에는 노즐(31c)이 형성되어 있다. 대경공(31a)의 하측은 역 원뿔대 형상으로 형성되어 있다. 중경공(31b) 및 대경공(31a)의 내부에는 내측 블록(32)이 배설되고, 내측 블록(32)의 내부에는 동일한 직경인 원주상의 내공(32a)이 형성되고, 내공(32a)의 하부는 역 원뿔대 형상으로 형성되어 있다. 내공(內孔, 32a)의 중심부에는, 축 형상 승강 밸브(33)가 축을 상하 방향으로 하여 배설되어 있다.
대경공(31a)에 위치시켜, 외측 블록(31)과 내측 블록(32) 사이의 환상 영역에는 메인층 계량실(34, 도 4B도 참조)이 형성되고, 메인층 계량실(34)의 하측에는 메인층 유통로(37)가 형성되어 있다. 메인층 유통로(37)의 하류측(이하에서, 용융 수지 공급 장치(예를 들면, 본 실시 형태에서는, 메인층 용융 수지 공급 장치(45) 또는 코어층 용융 수지 공급 장치(50))로부터 다이 헤드(7)의 토출구(20)에 걸쳐 어느 부분에서 보았을 때, 용융 수지 공급 장치 측을 상류측, 토출구 측을 하류측이라고 부른다)은 노즐(31c)에 상시 연통하고, 그 한층 하류측의 다이 헤드(7)의 토출구(20)에 연통한다.
메인층 계량실(34)의 내부에는, 메인층 계량실(34) 내를 상하 방향으로 전진·후퇴, 즉, 승강 가능한 장치·기구에 접속된 환상 플런저(35)가 배설되어 있다. 플런저(35)를 승강 가능하게 하는 장치·기구로서는, 예를 들면 에어 실린더나 유압 실린더, 기계식 캠, 크랭크 기구, 링크 기구 등을 들 수 있고, 이들을 더욱 공지의 기구·장치, 예를 들면 상기 기구 외에 스프링이나 댐퍼에 묶은 장치 등도 있다. 본 실시 형태에서는, 환상 플런저(35)에 서보모터(36)가 연결되어, 환상 플런저(35)는 메인층 계량실(34) 내를 상하 방향으로 승강 가능하다. 환상 플런저(35)를 승강시킴으로써, 메인층 계량실(34) 내의 환상 플런저(35)의 하방에 형성되는 메인층 계량부(34a)는 상하 방향으로 확대·축소하여, 용적을 증감시키는 것이 가능하다. 서보모터(36)는 도시하지 않는 제어 수단에 접속되고, 전기적으로 제어된다.
내측 블록(32)의 내공(32a)에 위치시켜, 내측 블록(32)과 승강 밸브(33) 사이의 환상 영역에는 코어층 계량실(39, 도 4B도 참조)이 형성되고, 코어층 계량실(39)의 하측에는 코어층 유통로(43)가 형성되어 있다. 코어층 유통로(43)의 하류측에는 밸브 홀(48)이 설치되어 있다. 밸브 홀(48)은, 승강 밸브(33)와 함께 코어층 유통로(43)를 개폐하고, 도 3에 도시한 하강 위치에서는, 개폐 밸브(W, 승강 밸브(33)와 밸브 홀(48)을 총칭하여 개폐 밸브(W)라고 한다)는 닫힌 상태가 되고, 승강 밸브(33)가 상승하면 열린 상태가 된다. 개폐 밸브(W)가 열린 밸브 상태에서는, 코어층 유통로(43)는 노즐(31c)에 연통하고, 그보다 더욱 하류측의 다이 헤드(7)의 토출구(20)에 연통한다. 승강 밸브(33)는, 도시하지 않는 제어 수단에 의해서 전기적으로 제어된다.
코어층 계량실(39)의 내부에는, 코어층 계량실(39) 내를 상하 방향으로 전진·후퇴, 즉, 승강 가능한 장치·기구에 접속된 환상 플런저(41)가 배설되어 있다. 환상 플런저(35)와 마찬가지로 본 실시 형태에서는, 환상 플런저(41)에는 서보모터(42)가 연결되고, 환상 플런저(41)는 코어층 계량실(39) 내를 상하 방향으로 승강이 가능하다. 환상 플런저(41)를 승강시킴으로써, 코어층 계량실(39) 내의 환상 플런저(41) 하방에 형성되는 코어층 계량부(39a)는 상하 방향으로 확대·축소하여, 용적을 증감시키는 것이 가능하다. 서보모터(42)는 도시하지 않는 제어 수단에 접속되고, 전기적으로 제어된다.
다이 헤드(7)의 외측에 배치되는 메인층 유통로(37)의 상류측의 메인층 공급구(44)는, 메인층 용융 수지 공급 수단(45)에 접속되어 있다. 상기 용융 수지 공급 수단(45)은, 압출기(46)와 그 하류측에 접속되어 있는 기어 펌프(47)를 구비하고 있다. 압출기(46)로부터 압출된 용융 상태의 메인층 용융 수지가 기어 펌프(47)를 통하여 메인층 유통로(37)로 공급된다.
다이 헤드(7)의 내측에 배치되는 코어층 유통로(43)의 상류측의 코어층 공급구(49)는, 코어층 용융 수지 공급 수단(50)에 접속되어 있다. 상기 용융 수지 공급 수단(50)은, 압출기(51)와 그 하류측에 접속되어 있는 기어 펌프(52)를 구비하고 있다. 압출기(51)로부터 압출된 용융 상태의 코어층 용융 수지가 기어 펌프(52)를 통하여 코어층 유통로(43)로 공급된다.
이어서, 본 발명의 제 1 실시 형태에 있어서의 압출 성형기의 작용에 대해 설명한다. 상술한 구성에 의해, 도 1에 도시한 압출 성형기(2)는, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 합성수지 소재를 가열 용융 및 혼련하고, 용융 수지(8)를 다이 헤드(7)로 반송한다.
도 3 및 도 4의 A에 도시한 것과 같이, 초기 상태에서는 승강 밸브(33)를 하강 위치에 배치하여, 개폐 밸브(W)를 닫힌 밸브 상태로 한다. 따라서 코어층 유통로(43)는 토출구(20)와 비연통 상태가 된다. 또, 메인층 계량실(34)의 환상 플런저(35) 및 코어층 계량실(39)의 환상 플런저(41)는 각각 하강 위치에 배치한다. 이와 같은 환상 플런저(35, 41)는, 각각이 대응하여 연결되어 있는 서보모터(36, 42)의 제어에 의해서, 용융 수지의 흐름에 의한 상방으로의 압압력(押壓力)이 부여되어 있다. 이 압압력을 받아 환상 플런저(35 ,41)가 상승하고, 계량실(39)과의 상대 위치 또는 상승 속도가 설정되어 있다. 이때, 메인층 용융 수지 공급 수단(45)으로부터 메인층 공급구(44)로 압송되어 공급된 메인층 용융 수지는, 메인층 유통로(37)를 통과하여 하류측의 노즐(31c)에 거의 연속적으로 압송되어 흐르고 있다.
이러한 메인층 용융 수지 공급 수단(45)으로부터 메인층 용융 수지를 거의 연속적으로 압송하는 것과 동시에, 코어층 용융 수지 공급 수단(50)으로부터 코어층 용융 수지를 연속적으로 압송한다. 메인층 유통로(37)에서는, 환상 플런저(35)의 선단(하단)부가 메인층 유통로(37)에 면하는 위치인 하강 위치에 배치되고, 환상 플런저(35)의 선단부에는 용융 수지의 압송력에 의하여 상방을 향하여 압압되도록 힘을 작용시킨다. 상술한 것과 같이, 환상 플런저(35)는 서보모터(36)에 의해서 작동되고 있으므로, 메인층 용융 수지의 압압력에 저항하고 있지만, 서보모터(36)는, 이 압압력을 받은 채로 환상 플런저(35)를 서서히 상승시켜, 도 4의 B에 도시한 것과 같이, 메인층 계량실(34)의 소정 높이까지 플런저(35)를 상승시키고, 메인층 용융 수지를 메인층 계량부(34a)에 수용하고 계량한다. 이 작용에 의해서, 메인층 계량부(34a)에 수용된 메인층 용융 수지는, 압력, 바람직하게는 소정의 압력을 받은 상태에서 간극 없이 메인층 계량부(34a)에 충전된다. 이와 같이, 메인층 용융 수지의 압송력에 의해서, 메인층 용융 수지의 일부는 메인층 계량부(34a)에 충전되고, 소정량의 메인층 용융 수지가 충전될 때까지, 메인층 계량부(34a)에 용융 수지를 수용하고, 남은 용융 수지는 하류측의 노즐(31c)에 거의 연속적으로 흘려보낸다.
한편, 코어층 유통로(43)의 밸브 홀(48, 도 3 참조) 근방에서는, 환상 플런저(41)의 선단부가 코어층 유통로(43)에 면하는 위치인 하강 위치에 배치되어 있다. 이 상태에서 승강 밸브(33)와 밸브 홀(48)에 의한 개폐 밸브(W)가 닫힌 상태로 되어 있으므로, 코어층 유통로(43)는 폐색되고 환상 플런저(41)에는 코어층 용융 수지의 압송력에 의해서 상방을 향하여 압압되도록 힘이 작용한다. 환상 플런저(41)는 서보모터(42)에 의해서 작동되고 있으므로, 코어층 용융 수지의 압압력에 저항하고 있지만, 서보모터(42)는 이 압압력을 받은 채로 환상 플런저(41)를 서서히 상승시켜, 도 4의 B에 도시한 것과 같이, 코어층 계량실(39)의 소정 높이까지 상승하고, 코어층 용융 수지를 코어층 계량부(39a)에 수용하고 계량한다. 이 작용에 의해서, 코어층 계량부(39a)에 수용된 코어층 용융 수지는, 소정의 압력을 받은 상태에서 간극 없이 코어층 계량실(39)에 충전되어 소정량의 코어층 용융 수지가 충전(계량)된다.
코어층 계량실(39)에 소정량의 코어층 용융 수지가 충전된 다음에는, 도 4의 C에 도시한 것과 같이, 승강 밸브(33)를 상승시키고, 개폐 밸브(W)를 열린 밸브 상태로 하고, 코어층 유통로(43)와 노즐(31c)을 연통시키고, 이어서 도 5의 A에 도시한 것과 같이, 도시하지 않는 제어부에 의해서 서보모터(42)를 작동시키고, 코어 측의 환상 플런저(41)를 하강시켜 코어층 계량부(39a)의 코어층 용융 수지를 밸브 홀(48)에서부터 노즐(31c)로 압출한다. 노즐(31c)에는, 이미 메인층 용융 수지가 압송되어 있어 메인층 용융 수지층(b, 이하, 노즐(31c)에 흘러든 메인층 용융 수지에 부호 b를 붙인다) 안에 코어층 용융 수지가 경단 형상으로 되어, 노즐(31c)로 토출된다.
도 5의 B에 도시한 것과 같이, 코어층 용융 수지(a, 이하, 노즐(31c)로 토출된 경단 형상으로 된 코어층 용융 수지에 부호 a를 붙인다)를 토출시킨 다음에는, 코어 측의 환상 플런저(41)를 하강 위치에 배치한 상태에서, 승강 밸브(33)를 밸브 홀(48)까지 하강시켜, 개폐 밸브(W)를 닫힌 밸브 상태로 한다.
그리고 도 5의 C에 도시한 것과 같이, 제어장치에 의해서 메인층 측의 환상 플런저(35)를 하강시키고, 메인층 계량부(34a)의 용융 수지를 노즐(31c)로 토출시킨다(이하, 이것을 클리닝 쇼트라고 부르며, 클리닝 쇼트에 의해서 토출된 용융 수지에 부호 c를 붙인다). 이 클리닝 쇼트에 의해서 토출된 용융 수지(c)는, 승강 밸브(33)의 선단에 부착한 코어층 용융 수지를 메인층 수지에 의해서 흘려 떨어뜨리는 역할을 완수한다.
그리고 상기 클리닝 쇼트 및 도 4의 A 상태로 돌아왔을 때의 메인층 유통로(37)로부터 메인층 용융 수지가 노즐(31c)로 흘러들어가는 것에 의하여, 경단 형상으로 토출된 코어층 용융 수지(a)는 메인층 용융 수지(b)에 의해서 상부도 둘러싸여, 복합 용융 수지가 된다.
이렇게 하여, 메인층 용융 수지(b) 안에 코어층 용융 수지(a)를 포함시키고, 이러한 노즐(31c)을 흐르는 복합 용융 수지는, 다이 헤드(7)의 토출구(20)로부터 배출되고, 소망하는 위치에서 절단하여 다층 용융 수지의 덩어리(다층 드롭)가 된다(통상은 드롭의 거의 중앙에 코어층 용융 수지(a)가 배치되는 상태가 되도록 절단한다).
도 1, 2의 성형 시스템(1)의 예를 따라 다층 드롭 성형부터 프리폼 성형까지에 대해서 설명하면, 다이 헤드(7)의 토출구(20)로부터 압출된 코어층을 포함한 복합 용융 수지는, 도 2에 도시한 커터(17)에 의해서 코어층 사이가 절단되고, 토출구(20)로부터 분리되어 다층 드롭(8)이 된다. 복합 용융 수지가 토출구(20)로부터 분리되어 다층 드롭(8)이 될 때에는, 제 1 및 제 2 협지 부재(15, 16)를 닫음으로써, 다층 드롭(8)을 보유한다. 닫힌 상태의 절단·보유 유닛(14)에 보유된 다층 드롭(8)은, 압축 성형 장치(4)의 금형(암틀, 30)의 상방 위치까지 이동된다. 그리고 복합 용융 수지가 금형(30)으로 공급되고, 압축 성형에 의해 프리폼이 성형된다. 프리폼은, 냉각된 후에 반출 장치(5)로 이송된다(도 1 참조).
이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 도시하지 않은 제어 장치에 의하여 서보모터(36, 42)를 구동시키는 것에 의해서, 환상 플런저(35, 41)의 위치 또는 승강 속도를 제어하고, 또는 승강의 타이밍을 측정하여, 코어층 용융 수지를 토출, 또는 메인층 용융 수지를 클리닝 쇼트 함으로써, 아주 적절한 복합 용융 수지를 형성할 수 있다. 용융 수지의 계량 시에 있어서, 환상 플런저(35, 41)는 대응하는 서보모터(36, 42)의 제어에 의해서, 용융 수지의 압송력에 저항하고 부하를 받으면서 상승하고, 각 계량부(34a, 39a)에 용융 수지를 수용하도록 하고 있으므로, 계량된 용융 수지로의 공기의 휩쓸림 또는 진공 기포를 유효하게 방지하는 동시에, 각 계량부(34a, 39a)의 용융 수지량을 정확하게 계량하고 토출시킬 수 있다. 특히, 코어층 용융 수지(a)에 대해서는 계량된 만큼의 토출이며(메인층 용융 수지(b)와 같이 메인층 수지 경로로부터 흘러 떨어지지 않고), 더욱더 승강 밸브(33)에 의한 밸브의 개폐 동작도 더해지기 때문에 토출량도 정확하다. 그 때문에, 코어층 용융 수지 공급 수단(50)의 기어 펌프(52)를 적절히 생략하더라도 환상 플런저(41), 승강 밸브(33)의 승강 제어에 의하여, 코어층 용융 수지(a)의 토출량을 정확하게 유지하는 것도 가능하다.
아울러, 이 다층 용융 수지의 덩어리(다층 드롭)가 정량인 한편, 코어층 수지가 거의 정 위치에 배치된 상태에서, 연속하여 얻어지도록 메인층 용융 수지 공급 수단(45), 코어층 용융 수지 공급 수단(50)의 용융 수지 공급 속도를 일정하게 하는 동시에, 환상 플런저(35, 41) 및 승강 밸브(33)의 왕복 동작을 일정 주기로 수행하도록 하고, 더욱이 커터(17)가 토출구(20)를 통과하는 빈도(커터(17)에 의한 복합 용융 수지의 절단 주기)도 일정하게 하고, 아울러, 환상 플런저(35 41) 및 승강 밸브(33)의 왕복 동작의 주기와 커터(17)에 의한 복합 용융 수지의 절단 주기를 일치시키는 것이 보다 바람직하다. 그 때, 환상 플런저(35), 환상 플런저(41), 승강 밸브(33), 커터(17)의 움직임이 미묘하게 어긋나지 않도록 동기(同期)를 취하는 것이 바람직하고, 예를 들면, 커터(17)가 토출구(20)의 통과를 마친 때를 기점(基点)으로 하여, 환상 플런저(35), 환상 플런저(41), 승강 밸브(33)의 동작 타이밍을 취하고, 소망하는 다층 드롭이 얻어지도록 환상 플런저(35), 환상 플런저(41), 승강 밸브(33)를 각각 상기 기점에서부터 소망하는 기간만큼 늦추어 토출 개시를 지시하도록 하여도 좋고, 환상 플런저(35) 또는 환상 플런저(41) 혹은 승강 밸브(33)의 어떤 동작 시기를 기점으로 하고, 다른 플런저와 커터(17)의 동작 타이밍을 지시하도록 하여도 좋다. 아울러, 환상 플런저(35, 41), 승강 밸브(33) 및 커터(17)를 차례차례 연동하도록 전기적으로 제어하여도 좋고, 기계적으로 구동계를 연결시켜도 좋다.
이어서 본 발명의 제 2 실시 형태에 의한 다층 수지 형성 다이 헤드와 이를 구비한 압출 성형기에 관하여 설명한다.
상기 제 1 실시 형태에서는, 용융 수지의 메인층, 코어층의 종류를 별개로 하여 2종 3층 복합 용융 수지를 다이 헤드에 의하여 형성하였지만, 본 실시 형태에서는 2종 3층, 또는 3종 3층의 복합 용융 수지를 형성한다.
도 6에 도시한 것과 같이, 다이 헤드(7)는 횡단면의 외주 형상이 원형이며, 외주 측에 외측 블록(55)이 배설되어 있다. 외측 블록(55)은 거의 환상 형상이며, 상하 방향에 있어서 중간 위치에 대경공(55a)이 형성되고, 대경공(55a)의 상측, 즉 외측 블록(55)의 상측에 중경공(55b)이 형성되고, 대경공(55a)의 하측, 즉 외측 블록(55)의 하측에는 노즐(55c)이 형성되어 있다. 대경공(55a)의 하측은 역 원뿔대 형상으로 형성되어 있다.
중경공(55b) 및 대경공(55a)에는 내측 가동 블록(56)이 배설되고, 내측 가동 블록(56)의 내부에는, 상측이 동일한 직경인 원주 형상의 내공(內孔, 56a)이 형성되고, 내공(56a)의 하부는 역 원뿔대 형상으로 형성되어 있다.
내공(56a)의 중심부에는, 축 모양의 축상(軸狀) 밸브(57)가 상하 방향으로 배설되어 있다. 축상 밸브(57)는 선단부에 밸브체(57a)를 형성하고, 상기 밸브체의 상부에 수평 방향으로 방사상 또는 1 방향 혹은 2 방향으로 연장하는 횡(橫) 유통로(67a)를 형성하고, 밸브체(57a)보다도 상측의 축심(軸芯) 방향의 중심부에 종(縱) 유통로(67b)를 형성한 코어층 유통로(67)가 설치되어 있다.
대경공(55a)에 위치시켜, 외측 블록(55)과 내측 가동 블록(56) 사이의 환상 영역에는 메인층 계량실(58)이 형성되고, 메인층 계량실(58)의 하측에는 메인층 유통로(61)가 형성되어 있다. 메인층 계량실(58)의 내부에는, 메인층 계량실(58) 내를 상하 방향으로 전진·후퇴, 즉, 승강 가능한 장치·기구에 접속된 환상 플런저(59)가 배설되어 있다. 환상 플런저(59)에는 서보모터(60)가 연결되어, 메인층 계량실(58)을 상하 방향으로의 승강이 가능하다. 환상 플런저(59)를 승강시킴으로써, 메인층 계량실(58) 내의 환상 플런저(59)의 하방에 형성되는 메인층 계량부(58a)는 상하 방향으로 확대·축소하여, 용적을 증감시키는 것이 가능하다. 서보모터(60)는 도시하지 않은 제어 수단에 접속되고, 전기적으로 제어된다.
내측 가동 블록(56)은 승강기구, 바람직하게는 서보모터(80)에 의해서 승강이 가능하고, 하단부에 밸브체(56b)를 형성하여 외측 블록(55)의 메인층 유통로(61)의 하류측에 설치된 밸브 홀(55e)을 폐색하고, 이 밸브 홀(55e)과 밸브체(56b)에 의해서 개폐 밸브(Z, 밸브 홀(55e)과 밸브체(56b)를 총칭하여 제 3 개폐 밸브(Z)라고 한다)를 형성하고, 메인층 유통로(61)를 개폐하고 있다. 제 3 개폐 밸브(Z)가 열린 밸브 상태에서는, 메인층 유통로(61)는, 하류측의 노즐(55c)에 상시 연통하고, 그보다 더욱 하류측의 다이 헤드(7)의 토출구(20)에 연통한다.
내측 가동 블록(56)의 내공(56a)에 위치시켜, 내측 가동 블록(56)과 축상 밸브(57) 사이의 환상 영역에는 코어층 계량실(63)이 형성되고, 코어층 계량실(63)의 하측에는, 밸브 홀(72)이 설치되어 있다. 밸브 홀(72)은, 축상 밸브(57)의 밸브체(57a)와 함께 코어층 유통로(67)를 개폐하고, 도 6에 도시한 상태에서는, 개폐 밸브(X, 밸브체(57a)와 밸브 홀(72)을 총칭하여 제 1 개폐 밸브(X)라고 한다)의 밸브 열린 상태를 도시한다. 덧붙여 축상 밸브(57)를 승강 가능하게 하여 제 1 개폐 밸브(X)를 개폐하여도 좋지만, 본 실시 형태에서는, 내측 가동 블록(56)이 승강하여 제 1 개폐 밸브(X)를 개폐하기 때문에 축상 밸브(57)는 승강하지 않는다.
코어층 계량실(63)의 내부에는, 코어층 계량실(63) 내를 상하 방향으로 전진·후퇴, 즉, 승강 가능한 장치·기구에 접속된 환상 플런저(65)가 배설되어 있다. 플런저(65)를 승강 가능하게 하는 장치·기구로서는, 예를 들면 에어 실린더나 유압 실린더 등도 있지만, 본 실시 형태에서는, 환상 플런저(65)에 서보모터(66)가 연결되어 코어층 계량실(63)을 상하 방향으로 승강 가능하다. 환상 플런저(65)를 승강시킴으로써, 코어층 계량실(63) 내의 환상 플런저(65) 하방에 형성되는 코어층 계량부(63a)는 상하 방향으로 확대·축소하여, 용적을 증감시키는 것이 가능하다. 서보모터(66)는 도시하지 않는 제어 수단에 접속되고, 전기적으로 제어된다.
환상 플런저(65)가 하강한 상태에서는, 환상 플런저(65)의 내주면이 축상 밸브(57)에 형성한 횡 유통로(67a)를 폐색하여, 코어층 유통로(67)를 폐색한다(도 7의 B 참조). 따라서 코어층 유통로(67)는 실질적으로 방사상 또는 1 방향 혹은 2 방향으로 설치된 횡 유통로(67a)의 개수만큼의 자리, 예를 들면 도 6에 있어서는 좌우 2 곳에 개폐 밸브가 형성되어 있다(아울러 환상 플런저(65)와 횡 유통로(67a)로 형성되는 개폐 밸브를 제 2 개폐 밸브(Y)라고 한다). 코어층 유통로(67)는, 제 1 개폐 밸브(X) 및 제 2 개폐 밸브(Y)를 밸브 열린 상태로 함으로써, 코어층 유통로(67)는 노즐(55c)에 연통하고, 그보다 더욱 하류측의 다이 헤드(7)의 토출구(20)에 연통한다.
다이 헤드(7)의 메인층 유통로(61)의 하부에는, 외측 메인층 유통로(81)가 형성되어 있다. 외측 메인층 유통로(81)는 상시 노즐(55c)에 연통하며, 그보다 더욱 하류측의 다이 헤드(7)의 토출구(20)에 연통한다.
다이 헤드(7)의 외측에 배치되는 메인층 유통로(61)의 상류측의 메인층 공급구(68)는, 메인층 용융 수지 공급 수단(69)에 접속되어 있다. 상기 용융 수지 공급 수단(69)은, 압출기(70)와 그 하류측에 접속되어 있는 기어 펌프(71)를 구비하고 있다. 압출기(70)로부터 압출된 용융 상태의 메인층 용융 수지가 기어 펌프(71)를 통하여 메인층 유통로(61)로 공급된다.
다이 헤드(7)의 내측에 배치되는 코어층 유통로(67)의 상류측의 코어층 공급구(73)는, 코어층 용융 수지 공급 수단(74)에 접속되어 있다. 상기 용융 수지 공급 수단(74)은, 압출기(75)와 그 하류측에 접속되어 있는 기어 펌프(76)를 구비하고 있다. 압출기(75)로부터 압출된 용융 상태의 코어층 용융 수지가 기어 펌프(76)를 통하여 코어층 유통로(67)로 공급된다.
다이 헤드(7)의 하측에 배치되는 외측 메인층 유통로(81)의 상류측의 메인층 공급구(82)는, 외측 메인층 용융 수지 공급 수단(83)에 접속되어 있다. 상기 용융 수지 공급 수단(83)은, 압출기(84)와 그 하류측에 접속되어 있는 기어 펌프(85)를 구비하고 있다. 압출기(84)로부터 압출된 용융 상태의 메인층 용융 수지가 기어 펌프(85)를 통하여 외측 메인층 유통로(81)로 공급된다.
이어서, 본 발명의 제 2 실시 형태에서의 압출 성형기의 작용에 대해 설명한다. 도 6 및 도 7의 A에 도시한 것과 같이, 초기 상태에서는, 내측 가동 블록(56)을 하강 위치에 배치하여, 제 1 개폐 밸브(X)를 밸브 열린 상태로 한다. 또, 코어측의 환상 플런저(65)는 미리, 혹은 전의 토출 공정에 의해, 후술하는 도 7의 C에서부터 도 8의 A까지의 공정을 거쳐 이미 코어층 용융 수지를 계량한 상태에서 상승 위치로 배치되어 제 2 개폐 밸브(Y)는 밸브 열린 상태이다. 따라서 코어층 유통로(67)는 토출구(20)와 연통 상태가 된다. 그리고 내측 가동 블록(56)을 하강 위치에 배치시킴으로써, 제 3 개폐 밸브(Z)를 밸브 닫힘 상태로 하는 동시에, 메인층 계량실(58)의 환상 플런저(59)를 하강 위치에 배치한다. 본 실시 형태에서는, 메인층 용융 수지 공급 수단(69) 및 외측 메인층 용융 수지 공급 수단(83)으로부터 동종의 용융 수지가 압송되고, 코어층 용융 수지 공급 수단(74)으로부터 다른 종류의 용융 수지가 압송된다.
이와 같은 상태에서, 외측 메인층 용융 수지를 외측 메인층 용융 수지 공급 수단(83)으로부터 메인층 공급구(82)로 압송하여, 외측 메인층 용융 수지는 외측 메인층 유통로(81)를 경유하여 노즐(55c) 및 토출구(20)로 거의 연속적으로 압송되어 흐르고 있다. 또, 메인층 용융 수지는, 메인층 용융 수지 공급 수단(69)으로부터 메인층 공급구(68)로 거의 연속적으로 압송된다. 마찬가지로 코어층 용융 수지는, 코어층 용융 수지 공급 수단(74)으로부터 코어층 공급구(73)로 거의 연속(제 2 개폐 밸브(Y)에 의해 코어층 유통로(67)가 완전 폐쇄되는 경우가 있기 때문에 간헐적이라도 좋다)적으로 압송된다.
메인층 유통로(61)에서는, 환상 플런저(59)의 선단부가 메인층 유통로(61)에 면하는 위치인 하강 위치에 배치되어, 환상 플런저(59)에 용융 수지의 압송력에 의해 상방으로의 압압력을 작용시킨다. 환상 플런저(59)는, 서보모터(60)에 의해서 작동되고 있으므로 용융 수지의 압압력에 저항하고 있지만, 서보모터(60)는 이 압압력을 받은 채로 환상 플런저(59)를 서서히 상승시켜, 도 7의 B에 도시한 것과 같이, 메인층 계량실(58)의 소정 높이까지 플런저(59)를 상승시키고, 메인층 용융 수지를 메인층 계량부(58a)에 수용하고 계량한다. 이 작용에 의해서, 메인층 계량부(58a)에 수용된 메인층 용융 수지는, 소정의 압력을 받은 상태에서 간극 없이 메인층 계량부(58a)에 충전된다.
이와 같이, 메인층 용융 수지의 압송력에 의해서, 메인층 용융 수지는 메인층 계량부(58a)에 충전되고, 소정량의 메인층 용융 수지가 충전될 때까지 메인층 계량실(58)에 용융 수지를 수용한다.
한편, 코어층 유통로(67)의 횡 유통로(67a) 근방에서는, 코어층 측의 환상 플런저(65)를 도 7의 B에 도시한 것과 같이 하강시키고, 전 공정에서 코어층 계량부(63a)에 충전되어 있던 코어층 용융 수지를 노즐(55c)로 압출한다. 노즐(55c)에는, 이미 외측 메인층 용융 수지(d, 이하, 노즐(55c)로 흘러든 외측 메인층 용융 수지에 부호 d를 붙인다)가 압송되어 있어, 외측 메인층 용융 수지층(d) 안에 코어층 용융 수지(a)가 경단 모양으로 되어 노즐(55c)로 토출된다. 이때, 환상 플런저(65)는 축상 밸브(57)의 횡 유통로(67a)를 폐색함으로써, 제 2 개폐 밸브(Y)를 밸브 닫힘 상태로 하여, 코어층 용융 수지의 코어층 계량부(63a)로의 유통을 차단한다.
이어서, 도 7의 C에 도시한 것과 같이, 내측 가동 블록(56)을 코어층 측의 환상 플런저(65)와 거의 동시에 같은 속도로 상승 위치에 배치하고, 제 1 개폐 밸브(X)를 밸브 닫힘 상태로 하여 코어층 유통로(67)의 코어층 용융 수지 유통을 차단하고, 제 3 개폐 밸브(Z)를 밸브 열림 상태로 하여 메인층 유통로(61)와 노즐(55c)을 연통시킨다.
그 다음에, 도 8의 A에 도시한 것과 같이, 코어층 계량부(63a)에서 코어층 용융 수지의 계량을 개시한다. 즉, 코어층 유통로(67)의 횡 유통로(67a)에서는, 환상 플런저(65)의 선단부가 코어층 유통로(67)에 면하는 위치에 배치되어 있다. 이 상태에서는 제 1 개폐 밸브(X)가 밸브 닫힘 상태이므로, 코어층 측의 환상 플런저(65)에는 코어층 용융 수지의 압송력에 의해서 상방으로의 압송력이 작용한다.
환상 플런저(65)는 서보모터(66)에 의해서 작동되고 있으므로, 코어층 용융 수지의 압압력에 저항하고 있지만, 서보모터(66)는 이 압압력을 받은 채로 환상 플런저(65)를 서서히 상승시켜, 도 8의 A에 도시한 것과 같이, 코어층 계량실(63)의 소정의 높이까지 플런저(65)를 상승시켜 코어층 용융 수지를 코어층 계량부(63a)에 수용한다. 이 작용에 의해서, 코어층 계량부(63a)에 수용된 용융 수지는, 압력, 바람직하게는 소정의 압력을 받은 상태로 간극 없이 코어층 계량부(63a)에 충전되고, 소정량의 코어층 용융 수지가 충전(계량)될 때까지 코어층 계량부(63a)에 코어층 용융 수지를 수용한다.
한편, 메인층 계량실(58)에서는, 제어 장치에 의해 메인층 측의 환상 플런저(59)를 하강시키고, 메인층 계량부(58a)의 용융 수지를 토출시키고, 승강 밸브(57)의 선단부를 클리닝 쇼트 함으로써 용융 수지(c)를 토출시켜, 승강 밸브(53)의 선단에 부착된 코어층 용융 수지를 메인층 수지에 의해서 흘려 떨어뜨리고 있다. 이 메인층 용융 수지(c)는, 외측 메인층 용융 수지(d)의 내측으로, 코어층 용융 수지(a)의 뒤에 이어서 압출된다.
그리고 도 8의 B에 도시한 것과 같이, 내측 가동 블록(56)을 하강 위치로 이동하여 제 1 개폐 밸브(X)를 열고, 제 3 개폐 밸브(Z)를 밸브 닫힘 상태로 한다. 이렇게 하여, 다이 헤드(7)는 도 6 및 도 7의 A에 도시한 초기 상태가 되고, 용융 수지 압출 과정의 1 사이클이 종료된다.
다이 헤드(7)의 토출구(20)로부터 압출된 코어층을 포함한 복합 용융 수지(8)는, 상기 제 1 실시 형태와 같이, 토출구(20)로부터 분리된 후에, 압축 성형 장치(4)의 금형(암틀, 30)으로 반송되고, 다층 드롭(8)이 금형(30)에 공급되어 프리폼이 압축 성형된다. 이와 같이, 본 실시 형태에 의해서도, 상기 제 1 실시 형태와 마찬가지로 복합 용융 수지를 성형할 수 있다. 또, 외측 메인층 용융 수지, 코어층 용융 수지와 다른 메인층 용융 수지(이종 용융 수지)를 메인층 용융 수지 공급 수단(69, 이종 용융 수지 공급 수단)으로부터 압송·공급함으로써, 경단 모양의 코어층 겉에 이종 용융 수지를 배치하는, 3종 3층의 복합 용융 수지를 형성하는 일도 가능해진다.
덧붙여 제 2 실시 형태에 있어서도, 제 1 실시 형태와 마찬가지로 복합 용융 수지를 절단하는 커터를 부설하고, 그 절단 주기를, 환상 플런저(59, 65) 및 내측 가동 블록(56)의 동작 주기와 일치시키거나 동기(同期)를 유지하거나 하면, 정량인 한편, 코어층 수지가 거의 정 위치로 배치된 상태에서 다층 드롭이 연속하여 얻어지므로 바람직하다.
이상, 본 발명의 각 실시 형태에 대해서 설명하였는데, 본 발명의 기술적 사상에 근거하여, 본 발명은 여러 가지의 변형 또는 변경이 물론 가능하다.
예를 들면, 상기 제 1 실시 형태에서는, 2종 3층의 복합 용융 수지, 제 2 실시 형태에서는 2종 3층, 또는 3종 3층의 복합 용융 수지를 형성하였으나, 그 외의 다종 다층의 복합 용융 수지를 형성할 수 있으며, 예를 들면 코어층 용융 수지의 계량실의 더욱 안쪽 방향(중앙 쪽)에 새로운 계량실, 플런저, 개폐 밸브, 유통로를 설치하거나, 메인층 유통로나 외측 메인층 수지 유통로의 외주에 더욱 별개의 수지 유통로를 배치하는 등, 층의 종류나 수를 증가시키는 것이 가능하다. 또, 상기 각 실시 형태에서는, 용융 수지의 계량 시에 환상 플런저(35, 41, 59, 65)에 서보모터(36, 42, 60, 66)에 의한 부하를 걸어 계량하였으나, 서보모터에 공지의 기구를 조합하여도 좋고, 서보모터를 대신하여 전술한 승강을 가능하게 하는 장치·기구를 이용하여도 좋다. 또한, 서보모터를 생략하고, 용융 수지 공급 수단의 압출기, 기어 펌프의 용융 수지 토출 압력을 제어하여 플런저의 상승(후퇴)에 맞추어 용융 수지의 압압력만의 부하에 의해, 용융 수지를 계량하도록 하여도 좋다.
아울러 환상 플런저의 승강 제어를 수행함으로써 부하를 걸어 용융 수지를 계량하는 경우는, 용융 수지 공급 수단의 기어 펌프를 생략하는 것도 가능하다.
또, 다층 드롭을 이용하는 압축 성형기는, 본 실시 형태의 로터리 식(카로셀) 압축 성형기에 한정되지 않으며, 하강 공급 압축 성형(a drop-fed compression
-forming machine)이어도 좋고, 배치식 다발 공급 압축 성형기(a batchwise many
-drop-fed compression-formaing machine)이어도 좋다. 또, 다층 드롭은 압축 성형에 이용하는데 한정되지 않으며, 예를 들면 펠렛으로서 이용하여도 좋다. 또한, 복합 용융 수지를, 경단 모양의 코어층 1개씩을 구비한 상태에서 절단 하지 않고, 코어층을 반으로 나눈 다층 드롭으로 하여도 좋고, 복수 개 코어층을 포함한 연장된 물건 상태에서 절단하여도 좋다. 그 때, 커터의 절단 주기를 플런저 및 밸브 기구의 동작 주기의 2배로 설정하는 것으로, 코어층을 반으로 나눈 다층 드롭을 정량으로 얻는 것이 가능해진다. 또, 플런저 및 밸브 기구의 동작 주기를 커터의 절단 주기의 정수배(2 이상의 정수)로 하는 것으로, 복수 개 코어층을 포함한 연장된 물건 상태의 다층 드롭으로 하는 것이 가능해진다. 또한, 플런저 및 밸브 기구의 작동 타이밍과 커터 절단 타이밍을 조정하여, 코어층의 위치를 드롭 중심으로부터 위 또는 아래로 이동시켜도 좋고, 더 이동시켜서 다층 드롭의 상단과 하단에 코어층을 분단시켜 배치하고, 중심에는 메인층만 배치하는 구성으로 해도 좋다.
특히 언급하지 않았지만, 도 9에 도시한 것과 같이 압출 성형기(2)에 복수의 다이 헤드(7)를 구비할 수 있다. 이 예에서는 전술한 제 2 실시 형태에 기초한 형태의 다이 헤드(7)가 도시되며, 다이 헤드(7)는 2개의 다이 헤드부(7a, 7b)를 구비하고, 각 다이 헤드부(7a, 7b)는 메인층 용융 수지 공급 수단(45 또는 69), 코어층 용융 수지 공급 수단(50 또는 74), 외측 메인층 용융 수지 공급 수단(83)의 각각과 유통로를 통하여 접속되어 있다. 아울러 메인층 용융 수지 공급 수단(45)의 유통로는 실선, 코어층 용융 수지 공급 수단(50)의 유통로는 점선, 외측 메인층 용융 수지 공급 수단(83)의 유통로는 일점쇄선으로 도시한다. 아울러, 제 1 실시 형태에 따른 형태의 다이 헤드(7)의 경우는, 외측 메인층 용융 수지 공급 수단(83)을 적당히 할애하여도 좋고 가동을 중지시켜도 좋다.
또, 다이 헤드를 3개 이상 구비할 때에는, 직선적, 격자적, 환상적, 방사상등으로 적절히 배열하여 배치하는 것도 가능하다.
이와 같이 복수의 다이 헤드(7)를 구비하고 있는 경우에는, 용융 수지 공급 수단 등에 의한 유통로 상류로부터의 용융 수지의 압송력, 혹은 플런저를 승강시키는 기구·장치(예를 들면 서보모터)를 적당히 제어하는 것에 의해서, 각 다이 헤드(7)로부터 적합한 복합 용융 수지를 거의 같게 토출할 수 있다.
2 : 압출 성형기
7 : 다이 헤드
20 : 토출구
31, 55 : 외측 블록
32 : 내측 블록
31c, 55c : 배출공
33 : 승강 밸브
34, 58 : 메인층 계량실
35, 41, 59, 65 : 환상 플런저
36, 42, 60, 66, 80 : 승강기구·장치(서보모터)
37, 61 : 메인층 유통로
39, 63 : 코어층 계량실
43, 67 : 코어층 유통로
56 : 내측 가동 블록
57 : 축상 밸브
W : 개폐 밸브
X : 제 1 개폐 밸브
Y : 제 2 개폐 밸브
Z : 제 3 개폐 밸브

Claims (10)

  1. 압출 성형기의 다이 헤드로 유통하고 상기 다이 헤드의 노즐로 용융 수지를 유통시키는 메인층 형성 유통로와, 상기 다이 헤드로 유통하고 상기 다이 헤드의 노즐로 용융 수지를 간헐적으로 유통시키는 코어층 형성 유통로를 적어도 구비하고, 상기 코어층 형성 유통로로부터 유출되는 코어층의 주변을 메인층 형성 유통로의 메인층에 의해서 피복 형성하는 다층 수지 형성 다이 헤드로서,
    상기 메인층 형성 유통로 및 상기 코어층 형성 유통로의 적어도 1개의 유통로에는, 상기 유통로의 상류측으로부터 용융 수지의 압송력에 의해서 용융 수지가 압입되는 계량실을 설치하고, 상기 계량실에는 용융 수지의 상기 압송력을 받으면서 후퇴하는 동시에 용융 수지를 계량하고, 계량된 용융 수지를 상기 유통로의 하류측으로 토출시키도록 전진하는 플런저를 설치하고,
    상기 플런저의 전진·후퇴를 제어하는 제어부에 의해서 상기 플런저에 의한 상기 계량된 용융 수지의 적어도 토출량과 토출 개시(開始)의 타이밍을 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 다층 수지 성형 다이 헤드.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 플런저가 서보모터로 구동되며, 용융 수지가 상기 계량실 내로 압송될 때에 상기 제어부는 상기 서보모터를 제어하고, 상기 플런저가, 상기 계량실에 압입되는 용융 수지에 의해 후퇴압을 받은 상태에서 플런저를 후퇴시키는 동시에, 상기 플런저의 후퇴 위치를 규제하도록 한 것을 특징으로 하는 다층 수지 형성 다이 헤드.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 계량실 및 상기 플런저가 상기 다이 헤드에 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 다층 수지 형성 다이 헤드.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 코어층 형성 유통로의 외측에 1개 이상의 용융 수지의 형성 유통로를 더욱 구비하고, 상기 형성 유통로, 상기 메인층 형성 유통로 및 상기 코어층 형성 유통로의 적어도 1개에 상기 계량실 및 플런저를 설치하도록 한 것을 특징으로 하는 다층 수지 형성 다이 헤드.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 다층 수지 형성 다이 헤드에는 내측 가동 블록이 구비되고, 상기 내측 가동 블록은, 상기 메인층 형성 유통로의 개폐 밸브와 상기 코어층의 계량실을 겸하고 있는 것을 특징으로 하는 다층 수지 형성 다이 헤드.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 내측 가동 블록은, 아울러 코어층 형성 유통로의 개폐 밸브이기도 하고, 상기 메인층 유통로와 코어층 유통로의 개폐를 전환 가능하게 한 것을 특징으로 하는 다층 수지 형성 다이 헤드.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 플런저가, 상기 메인층 유통로 및/또는 코어층 유통로의 계량실로의 유통로 개폐 밸브로서 작용하는 것을 특징으로 하는 다층 수지 형성 다이 헤드.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 계량실과 플런저를 구비한 상기 다층 수지 형성 다이 헤드를 복수 개 구비한 것을 특징으로 하는 압출 성형기.
  9. 청구항 제 1항 기재의, 상기 계량실과 플런저를 구비한 상기 다층 수지 형성 다이 헤드에, 상기 다층 수지 형성 다이 헤드로부터 토출된 다층 수지를 주기적으로 절단하고 다층 드롭으로 하는 커터를 부수적으로 설치하여, 상기 플런저의 전진·후퇴도 주기적으로 수행하고, 상기 플런저의 전진·후퇴의 주기와, 상기 커터의 다층 수지 절단 주기를 일치시키는 것을 특징으로 하는 다층 드롭 성형기.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 플런저의 동작과, 상기 커터의 동작을 동기 시키는 것을 특징으로 하는 다층 드롭 성형기.
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