KR20210143114A

KR20210143114A - 용융 수지의 사출 방법과 사출 장치, 및 이 사출 장치를 이용한 사출 연신 블로우 성형기

Info

Publication number: KR20210143114A
Application number: KR1020210062597A
Authority: KR
Inventors: 시게토 아오키
Original assignee: 가부시키가이샤 아오키가타시겐큐쇼
Priority date: 2020-05-19
Filing date: 2021-05-14
Publication date: 2021-11-26
Also published as: JP2021181183A; TWI759167B; CN113681844A; CA3119151C; US20210362385A1; EP3912792A1; TW202144159A; KR102436398B1; US11858188B2; CA3119151A1; JP6777958B1

Abstract

(과제) 사출 연신 블로우 성형기의 사출 성형부로 용융 수지를 이송하는 사출 장치에 있어서, 가소화 혼련을 개시하고 나서 사출 완료할 때까지의 시간을 줄이면서 수지 재료를 균일하게 용융하여 사출을 행하고, 사출 연신 블로우 성형기의 단축한 사출 성형 공정에 대응하는 시간에, 사출 장치의 동작이 들어가도록 하여, 사출 연신 블로우 성형기의 중공체의 성형 사이클을 단축한다.
(해결 수단) 사출 장치의 사출 사이클마다의 충전(510)의 개시 시에, 사출 연신 블로우 성형기의 다음 사출 사이클에서 사출하는 만큼의 용융 수지를 생성하는 가소화 혼련을 개시한다.

Description

용융 수지의 사출 방법과 사출 장치, 및 이 사출 장치를 이용한 사출 연신 블로우 성형기{INJECTION METHOD AND INJECTION APPARATUS FOR MOLTEN RESIN, AND INJECTION STRETCH BLOW MOLDING MACHINE USING INJECTION APPARATUS}

본 발명은, 용융 수지의 사출 방법과 사출 장치, 및 이 사출 장치를 구비하여 중공체를 성형하는 사출 연신 블로우 성형기에 관한 것이다.

종래부터 PET 보틀 등의 합성 수지제 중공체를 제조하는 기기에, 핫 패리슨 방식으로 프리폼을 중공체로 부형(賦形)하는 사출 연신 블로우 성형기가 있다. 이 사출 연신 블로우 성형기는, 사출 성형금형으로 프리폼을 성형하는 사출 성형부와, 상기 프리폼을 블로우 성형금형에 배치하고, 연신함과 더불어 블로우(압축 공기의 취입(吹入))하여 중공체로 부형하는 블로우 성형부와, 상기 중공체를 성형기 밖으로 송출하는 취출(取出)부를, 평면 상에 원을 그리도록 등간격으로 순서대로 배치하고 있다.

사출 연신 블로우 성형기에서는, 사출 성형 공정과 블로우 성형 공정과 취출 공정이 순서대로 연속한다. 그리고, 상기 사출 성형 공정과 블로우 성형 공정과 취출 공정이 연속하는 사이클을 중공체의 성형 사이클로 하고, 중공체의 성형 사이클을 반복할 때마다 취출부로부터 중공체가 송출된다.

사출 성형 공정은, 사출 성형부의 사출 성형금형에, 수지 재료를 용융한 용융 수지를 사출 장치로부터 사출하고, 프리폼을 고온도로 하여 연신 및 블로우가 가능한 상태로 성형하는 공정이다.

블로우 성형 공정에서는, 사출 성형부에서 성형된 프리폼이 립금형에서 블로우 성형부로 이송되고, 블로우 성형금형에 배치된다. 그리고, 프리폼에 연신 로드에 의해 프리폼을 길이 방향으로 연신한다. 또, 취입 기기로부터의 압축 공기(블로우 에어)를 프리폼에 취입하여 부풀려서 중공체로 한다.

취출 공정에서는, 블로우 성형부에서 부형된 중공체가 립금형에서 취출부로 이송된다. 취출부로 립금형이 이동하면, 립금형이 열려 중공체를 낙하시키는 등 하여, 상술한 바와 같이 성형기 밖으로 중공체를 송출한다.

취출 공정의 종료 후, 립금형은 사출 성형부로 이동하고, 사출 성형금형에 편입된다. 그리고, 상기 용융 수지가 사출됨으로써, 다시 프리폼이 성형되며, 립금형이 프리폼의 구부(口部)를 유지하는 상태가 되고, 이후의 블로우 성형부, 취출부로 프리폼, 중공체를 지지하면서 이송한다.

또한 사출 연신 블로우 성형기에서는, 립금형이, 사출 성형부와 블로우 성형부와 취출부에 대응하도록 하나의 회전판에 3개소로 하여 배치되어 있다. 회전판이 소정 각도의 회전(120도의 회전)과 정지, 및 승강을 행함으로써, 립금형 각각이, 사출 성형부와 블로우 성형부와 취출부를 순차적으로 이동하고, 다시 사출 성형부로 되돌아오며, 이후, 같은 동작을 반복하도록 설치되어 있다.

사출 연신 블로우 성형기의 사출 장치는, 피드 호퍼로부터 공급되는 팁형상의 수지 재료를 가소화 혼련하여 용융 수지를 사출하는 장치이다. 그리고, 배럴의 실린더에 스크루를 회전 가능하게 함과 더불어 진퇴 가능하게 해서 배치한 인라인 스크루 방식의 사출 장치가 이용되고 있다.

인라인 스크루 방식의 사출 장치는, 스크루의 작동에 의해 사출과 보압과 계량을 순서대로 행하는 것이며, 사출과 보압과 계량을 하나의 사출 사이클로 하고, 사출 사이클마다 사출 성형금형에 용융 수지를 사출한다. 그리고, 사출 연신 블로우 성형기의 중공체의 성형 사이클의 상기 사출 성형 공정에 대응한 시간 내에, 사출 장치의 1 사출 사이클의 동작이 들어가도록 설치되어 있다.

인라인 스크루 방식의 사출 장치는, 상기 사출 연신 블로우 성형기의 사출 성형금형에 접속하는 장치로 한정되는 것은 아니다. 금형으로 성형품의 최종 형태로 마무리해버리는 성형기의 사출 장치로서 보다 많이 이용되고 있다. 그리고, 인라인 스크루 방식의 사출 장치에서는 여러 가지 고안이 제안되고 있다. 하나의 고안이 특허문헌 1에서 나타나 있다.

특허문헌 1에 있어서는, 배럴의 실린더에 배치하는 스크루를 공급부와 압축부와 계량부로 나누어 설명하고 있다. 피드 호퍼로부터 공급되는 수지 재료가 공급부에서 불연속인 상태가 되고, 이 불연속인 상태에서 수지 재료가 압축부로 송출되고, 가소화한 용융 수지의 수지 온도가 크게 변화하는 것이 나타나 있다. 또한, 수지 온도가 크게 변화함으로써 가소화 능력이 저하되어, 생산성이 향상되지 않는다는 점을 문제로 하고 있다.

특허문헌 1에서는, 상기 문제를 해결하기 위해서, 사출 개시 시부터 스크루를 회전 또한 전진시키고, 그 전진 시의 회전에 의해, 공급부에 수지 재료의 기아(飢餓) 상태가 생기지 않도록 하는 점이 나타나 있다.

또, 사출 시에는 스크루를 회전시키지 않고 전진시키고, 보압 종료 전에 스크루를 회전시키면서 후퇴시키는 점이 나타나 있다. 그리고 이때의 회전에 의해, 공급부에 간간이 존재하는 수지 재료를 전방으로 송출하여, 공급부를 포화 상태로 하는 점이 나타나 있다.

일본국 특허공개 평 09-109200호 공보

상술한 바와 같이 사출 연신 블로우 성형기에 조합되는 사출 장치는, 스크루를 배치한 실린더에 피드 호퍼로부터 수지 재료를 공급하고, 스크루의 회전과 후퇴로 수지 재료의 가소화 혼련과 계량을 한다. 그리고, 스크루의 전진에 의해 용융 수지를 사출 성형금형에 사출 충전하고, 가득 채워짐으로써 스크루의 전진이 멈추고, 그 상태에서 보압을 행하도록 하고 있다.

또, 근년의 사출 연신 블로우 성형기에 있어서, 사출 성형부에서 프리폼을 조기에 이형함으로써, 사출 성형 공정과 블로우 성형 공정과 취출 공정에 따른 시간을 단축하여, 중공체의 생산 효율을 높이는 시도가 있다.

그러나, 상기 프리폼을 용융 수지의 사출로부터 조기에 이형할 수 있도록 했다고 해도, 사출 성형부의 사출 성형 공정의 시간을 단축하는 것이 곤란하다. 그 점을 이하에 설명한다.

사출 성형부의 사출 성형 공정의 시간은,

(1) 사출 성형금형에 용융 수지가 사출되고 충전되는 사출 시간(충전 시간＋보압 시간)과,

(2) 용융 수지의 사출 충전이 종료된 후, 프리폼을 이형할 수 있을 때까지 냉각하여 용융 수지의 온도를 낮추는 냉각 시간과,

(3) 형개(型開), 회전, 형폐(型閉)의 사출 성형부의 기구가 동작하는 드라이 사이클

의 합계가 된다(사출 시간＋냉각 시간＋드라이 사이클).

한편, 사출 성형부에 용융 수지를 이송하는 사출 장치는, 사출 성형 공정에 대응하는 시간 내에,

(a) 스크루가 사출 개시 위치로부터 전진하여 용융 수지를 사출 성형금형을 향해 사출하여 충전하는 동작을 행하고,

(b) 소요량의 용융 수지가 사출 충전되면, 스크루가 맞닿음 위치에 도달했다고 하여 스크루의 전진의 동작이 정지하고, 보압의 동작을 행하고,

(c) 보압 후, 수지 재료의 가소화를 행하면서 계량의 동작을 행한다(스크루가 회전하면서 후퇴하고, 소요량의 용융 수지를 스크루의 전방으로 송출함).

사출 성형된 프리폼을 조기에 이형하는 경우, (1)의 사출 시간과 (2)의 냉각 시간의 합계 시간이 짧아진다.

그리고, 상술한 바와 같이 사출 성형 공정의 1 사이클은,

「사출 시간(=충전 시간＋보압 시간)」＋「냉각 시간」＋「드라이 사이클」

인 점에서, (1)의 사출 시간과 (2)의 냉각 시간의 합계 시간이 짧아지면, 사출 성형 공정의 1 사이클의 시간을 짧게 할 수 있다.

한편, 종래의 사출 장치의 계량은, 사출 성형부에서의 냉각과 드라이 사이클에서 확보된 시간 내에서 행한다.

그러나, 사출 성형 공정의 시간이 짧아지면, 사출 장치에 있어서의 용융 수지의 사출의 개시부터 계량의 종료까지, 즉, 「충전」＋「보압」＋「계량」이 되는 사출 사이클의 1 사이클에 필요로 하는 시간이, 사출 성형 공정의 1 사이클의 시간에 들어가지 않게 된다(이 사출 장치에 있어서, 용융 수지를 충전할 때의 동작, 및 보압할 때의 동작에서는 스크루는 회전하지 않음).

상기 문제를 회피하기 위해서, 예를 들면 드라이 사이클에 일부 지연을 발생시키는 설정으로 하여(예를 들면, 타이머에 노즐 전진 개시를 넣고, 노즐 터치 동작에 상당하는 시간을 포함시킴), 사출 장치의 동작을, 사출 성형 공정에 대응하는 시간에 들어가게 하고 있다. 따라서, 프리폼을 조기에 이형한다는 유리한 점을 충분히 살릴 수 없다.

또, 다른 대책으로서, 단위 시간당 스크루의 회전수를 높게 하는 것을 생각할 수 있다.

그러나, 스크루의 공급부로부터 스크루의 전방측으로 수지 재료가 이동하는 시간이 짧아져, 배럴에 장착한 히터에 의한 가열이 수지 재료에 작용하기 어려워져, 충분히는 용융하지 않게 된다.

그 결과, 용융 불량이 생겨, 용융 수지의 용융 상태가 불균일해진다는 문제가 있다.

또 다른 대책으로서, 배럴 온도 설정을 높이는 방법으로 개선 가능하기는 하나, 수지 온도가 너무 높아지는 문제로 바뀐다. 이에 의해, 프리폼 온도는 수지 온도 설정을 높인 만큼 고온으로 변화하므로, 프리폼을 식히는 사출 냉각 시간이 초기 설정보다 길어져, 사이클이 길어져버린다.

따라서, 본 발명자에 있어서는 예의 검토하여 설정 온도를 높이지 않는 방법으로 유효한 방책을 제공한다.

이에 본 발명은 상기 사정을 감안하여, 사출 연신 블로우 성형기의 사출 성형부로 용융 수지를 이송하는 사출 장치에 있어서, 사출 개시 시에 다음 사출의 수지의 가소화 혼련을 동시에 개시하고, 조기에 계량을 종료할 수 있도록 하여, 드라이 사이클에 지연을 발생시키지 않도록 하는 것을 목적으로 한다. 그 결과, 본 발명은, 사출 연신 블로우 성형기의 중공체의 성형 사이클을 단축하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제를 고려해서 이루어진 것이며, 충전과 보압과 계량을 행하는 인라인 스크루 방식의 사출 장치로 용융 수지를 사출하는 방법에 있어서,

사출 개시 위치에 있는 스크루가 회전하면서 전진하여 충전을 행한 후에, 상기 충전으로부터 계속해서 스크루를 회전시키면서 보압과 계량을 순서대로 행하는 사출 사이클을 구비하고,

사출 사이클마다의 상기 충전의 개시 시에, 다음 사출 사이클에서 사출하는 만큼의 용융 수지를 생성하는 가소화 혼련을 개시하고, 충전 중에는, 상기 다음 사출 사이클에서 사출하는 가소화 혼련된 용융 수지를 스크루 전방으로 비송출로 하는 것을 특징으로 하는 용융 수지의 사출 방법을 제공한다.

그리고, 상기 발명에 있어서, 충전과 보압과 계량의 단위 시간당 스크루 회전수는 가변인 것이 가능하다.

또, 또 다른 하나의 발명은, 충전과 보압과 계량을 행하는 인라인 스크루 방식의 사출 장치에 있어서,

사출 사이클마다의 상기 충전의 개시 시에, 다음 사출 사이클에서 사출하는 만큼의 용융 수지를 생성하는 가소화 혼련을 개시하고, 충전 중에는, 상기 다음 사출 사이클에서 사출하는 가소화 혼련된 용융 수지를 스크루 전방으로 비송출로 하는 것을 특징으로 하는 용융 수지의 사출 장치를 제공한다.

그리고, 상기 발명에 있어서, 충전과 보압과 계량의 단위 시간당 스크루 회전수는 가변인 것으로 하는 것이 가능하다.

또한, 또 다른 하나의 발명은, 프리폼을 성형하는 사출 성형부와, 성형된 상기 프리폼을 연신하고 블로우하여 중공체를 부형하는 블로우 성형부와, 블로우 성형부에서 부형된 상기 중공체를 성형기 밖으로 송출하는 취출부를 갖는 사출 연신 블로우 성형기에 있어서,

사출 성형부는, 사출 성형금형과 이 사출 성형금형에 용융 수지를 사출하는 상기 사출 장치를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 사출 연신 블로우 성형기를 제공한다.

그리고, 상기 발명에 있어서, 사출 성형부는,

성형 사이클에 있어서의 사출 성형 공정에서의 사출 개시와,

다음 성형 사이클에 있어서의 사출 성형 공정에서 사출하는 용융 수지를 생성하는 동작의 개시를 동시에 행하는 것이 양호하다.

본 발명에 의하면, 사출 개시 위치까지 후퇴해 있던 스크루가 회전하면서 전진하여 용융 수지의 사출을 행한다. 그리고, 회전하는 스크루가 맞닿음 위치에 도달하여 소요량의 용융 수지의 충전을 끝내면, 회전을 멈추는 일 없이 상기 충전에 계속해서 스크루를 회전시키면서 보압(금형에 사출한 용융 수지가 게이트를 통해 역류하지 않도록 압력을 가해, 수축의 발생을 억제함)을 행한다. 보압이 종료되면, 회전을 멈추는 일 없이 상기 보압에 계속해서 스크루를 회전시키면서 계량(스크루를 회전시켜 후퇴시킴으로써, 소요량의 용융 수지를 스크루의 전방으로 송출함)을 행하도록 하고 있다.

이와 같이 사출 개시 위치에 있는 스크루가 회전하면서 전진하므로, 사출 개시와 동시에 스크루의 회전이 행해진다.

그리고, 사출 개시와 동시에 스크루가 회전하고 있으므로, 사출 개시의 시점부터, 다음 쇼트분의 용융 수지를 생성하는 가소화 혼련이 진행된다. 따라서, 다음 쇼트분(다음 사출 사이클의 사출분)의 용융 수지의 생성을 조기에 개시할 수 있다.

또한, 사출 장치에서의 보압 개시부터 스크루를 회전시켜 다음 쇼트분의 가소화 혼련을 시작하는 경우에 비해, 또, 종래와 같이 보압이 종료되어 스크루를 후퇴시키는 계량 개시부터 다음 쇼트분의 가소화 혼련을 시작하는 경우에 비해, 다음 쇼트분의 용융 수지의 생성을 조기에 끝낼 수 있다.

따라서, 충전과 보압과 계량으로 이루어지는 사출 장치의 사출 사이클의 1 사이클의 시간(다음 쇼트분의 용융 수지를 생성하는 시간)은, 조기에 끝내는 것도, 또, 종래의 방법보다 길게 하는 것도 가능하다.

또, 본 발명에 의하면, 연속해서 스크루를 회전함으로써, 전단열을 끊임없이 계속 부여할 수 있고, 그리고 충전 시와 보압 시와 계량 시에 따른 회전수로 회전함으로써, 전단열을 보다 양호하게 계속 부여할 수 있고, 지금까지 스크루가 회전하지 않은 시간을 오버랩 시간으로 하여 회전 시간에 사용할 수 있으므로, 같은 사이클 내에서 가소화 혼련 시간을 길게 할 수 있다. 이에 의해, 저온 혼련 분배를 촉진한(균일한 온도 불균일이 없는) 수지를 만들 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 사출 장치는, 사출 개시 위치까지 후퇴해 있던 스크루가 회전하면서 전진하여 용융 수지의 사출을 행한다. 그리고, 회전하는 스크루가 맞닿음 위치에 도달하여 소요량의 용융 수지의 충전을 끝내면, 회전을 멈추는 일 없이 상기 충전에 계속해서 스크루를 회전시키면서 보압을 행한다. 보압이 종료되면, 회전을 멈추는 일 없이 상기 보압에 계속해서 스크루를 회전시키면서 계량을 행한다.

이와 같이 사출 장치는, 사출 개시 위치에 있는 스크루가 회전하면서 전진하므로, 사출 개시와 동시에 스크루의 회전을 행한다.

그리고, 사출 개시와 동시에 스크루가 회전하고 있으므로, 사출 개시의 시점부터, 다음 쇼트분의 용융 수지를 생성하는 가소화 혼련이 진행된다. 따라서, 다음 쇼트분의 용융 수지의 생성을 조기에 개시할 수 있다.

따라서, 충전과 보압과 계량으로 이루어지는 사출 사이클의 시간(다음 쇼트분의 용융 수지를 생성하는 시간)은, 조기에 끝내는 것도, 또, 종래의 방법보다 길게 하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명에 의하면, 연속해서 스크루를 회전함으로써, 전단열을 끊임없이 계속 부여할 수 있고, 그리고 충전 시와 보압 시와 계량 시에 따른 회전수로 회전함으로써, 전단열을 보다 양호하게 계속 부여할 수 있고, 지금까지 스크루가 회전하지 않은 시간을 오버랩 시간으로 하여 회전 시간에 사용할 수 있으므로, 같은 사이클 내에서 가소화 혼련 시간을 길게 할 수 있다. 이에 의해, 저온 혼련 분배를 촉진한(균일한 온도 불균일이 없는) 수지를 만들 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 충전과 보압과 계량으로 이루어지는 사출 장치의 사출 사이클의 1 사이클의 시간을 조기에 종료하는 것이 가능해지므로, 사출 성형 공정의 1 사이클에 필요로 하는 시간을 짧게 할 수 있다. 따라서 중공체의 성형 사이클에 필요로 하는 시간을 단축하는 것이 가능해져, 중공체의 생산 효율을 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 중공체의 성형 사이클 각각에서의 사출 성형 공정에 필요로 하는 시간을 짧게 할 수 있다. 따라서, 중공체의 성형 사이클에 필요로 하는 시간을 단축하여, 중공체의 생산 효율을 높일 수 있다.

도 1은, 사출 연신 블로우 성형기의 일례를 평면으로 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 2는, 사출 연신 블로우 성형기의 성형 사이클의 진행을 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 3은, 사출 장치의 일례를 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 4는, 사출 장치의 사출 사이클을 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 5는, 시험에서의 실시예와 비교예의 1 사이클의 스크루 이동 위치 정보를 그래프로 나타내는 설명도이다.
도 6은, 시험에서의 실시예의 성형품 중량 측정의 편차 확인과 보틀 채취 동안의 쇼트의 편차 확인과 배럴 온도를 표로 나타내는 설명도이다.
도 7은, 시험에서의 비교예의 성형품 중량 측정의 편차 확인과 보틀 채취 동안의 쇼트의 편차 확인과 배럴 온도를 표로 나타내는 설명도이다.

(사출 연신 블로우 성형기)

다음에 본 발명을 도 1 내지 도 7에 나타내는 실시 형태에 의거하여 상세하게 설명한다. 도면 중 1은 합성 수지제의 중공체를 제조하는 사출 연신 블로우 성형기이다. 사출 연신 블로우 성형기(1)는, 도 1에 나타나 있는 바와 같이 사출 성형부(2)와 블로우 성형부(3)와 취출부(4)를 평면 상에서 원을 그리듯이 해서 120도의 각도로 순서대로 배치하고 있다.

사출 성형부(2)는, 사출 성형금형에 용융 수지를 사출하고, 고온도의 프리폼을 성형한다. 특히 본 실시 형태의 사출 연신 블로우 성형기(1)에 있어서는, 블로우 성형부(3)에서 연신 블로우가 가능한 상태에서 프리폼을 조기에 이형할 수 있도록 구성되어 있는 것이다.

성형한 프리폼은, 사출 성형금형의 일부로서 장착되어 있던 립금형에서 유지되어 이형된다. 그리고, 블로우 성형부(3)로 이송하여 블로우 성형금형에 배치된다. 블로우 성형부(3)는, 립금형이 유지하는 상기 프리폼을 연신하고, 고압 공기 등에 의해 블로우함으로써 중공체를 성형한다.

블로우 성형한 중공체는 립금형에 유지된 상태에서 취출부(4)로 이송된다. 취출부(4)는, 블로우 성형부(3)에서 부형된 중공체를 성형기 밖으로 송출하는 부분이며, 상기 블로우 성형부(3)로부터 립금형이 취출부(4)로 이동하면, 립금형이 열려 중공체에 대한 구속을 해제한다.

립금형으로부터 벗어난 중공체는 상술한 바와 같이 성형기 밖으로 송출된다. 그리고, 중공체를 해방한 립금형은 다시 사출 성형부(2)로 이동하여, 프리폼의 사출 성형금형의 일부로서 장착되도록 하고 있다.

사출 연신 블로우 성형기(1)는, 상술한 바와 같이 사출 성형부(2)에서 성형한 프리폼을 립금형에서 블로우 성형부(3)로 이송하고, 블로우 성형부(3)에서 블로우 성형된 중공체를 립금형에서 취출부(4)로 이송하고, 취출부(4)에서 상기 립금형이 중공체를 해방한다.

(성형 사이클)

사출 연신 블로우 성형기(1)에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이 프리폼을 사출 성형하는 사출 성형 공정(110, 120, 130, …)과, 사출 성형 공정(110, 120, 130, …)에서 성형된 프리폼을 상술한 바와 같이 하여 중공체로 블로우 성형하는 블로우 성형 공정(210, 220, 230, …)과, 블로우 성형 공정(210, 220, 230, …)에서 성형된 중공체를 취출부에서 성형기 밖으로 송출하는 취출 공정(310, 320, 330, …)이 일련으로 연속된다.

그리고, 사출 성형 공정(110, 120, 130, …)과 블로우 성형 공정(210, 220, 230, …)과 취출 공정(310, 320, 330, …)을 일련으로 하여 중공체의 성형 사이클(410, 420, 430, …)로 한다.

립금형이 사출 성형부(2)와 블로우 성형부(3)와 취출부(4)를 순서대로 이동하면서 상술한 동작이 행해지고, 그리고, 다시 사출 성형부(2)로 되돌아오도록 하고 있으므로, 중공체의 성형 사이클(410, 420, 430 …)은 계속된다.

또한 본 사출 연신 블로우 성형기(1)에서는, 립금형은 3개소에 설치되어 있고, 사출 성형부(2)와 블로우 성형부(3)와 취출부(4)의 세 위치에 동시에 립금형이 대응할 수 있도록 하고 있다. 예를 들면, 3개소의 립금형은 회전판에 장착하고, 회전판을 한 방향으로 120도 회전시켜 정지하고, 그 정지 시에 하강하며, 사출 냉각 종료 후에 상승하고, 또한 그 후에 한 방향으로 120도 회전의 동작을 행하게 하고 이후 동일한 동작을 반복함으로써, 립금형의 대응 위치가 순서대로 진행하도록 하고 있다.

그리고, 사출 연신 블로우 성형기(1)에서는, 3개소의 립금형이 동시에 대응하는 위치를 바꾸어 순서대로 이동해서, 중공체의 성형 사이클과 다음 성형 사이클의 각각이 1 공정분 어긋나게 진행한다.

도 2는 사출 연신 블로우 성형기(1)에 있어서의 하나의 중공체의 성형 사이클, 예를 들면 도 2의 성형 사이클(410)과, 다음 성형 사이클(420)이 1 공정분 어긋나게 진행하는 상태를 개략적으로 나타내고 있다. 상술한 바와 같이 하나의 중공체의 성형 사이클(410)은, 사출 성형 공정(110)과 블로우 성형 공정(210)과 취출 공정(310)이 연속해서 이루어지는 것이다. 그리고, 1 공정분 어긋나게 진행하는 다음 성형 사이클(420)은, 사출 성형 공정(120)과 블로우 성형 공정(220)과 취출 공정(320)이 연속해서 이루어지는 것이다. 또한, 성형 사이클(420)에 대해 다음 성형 사이클(430)은, 사출 성형 공정(130)과 블로우 성형 공정(230)과 취출 공정(330)이 연속한다.

도 2에 나타내는 바와 같이 사출 연신 블로우 성형기(1)에서는 중공체의 성형 사이클(410, 420, 430, …)은 순차적으로 1 공정분 어긋나게 진행하면서, 각 성형 사이클(410, 420, 430, …)마다 중공체를 성형한다.

상기 사출 성형부(2)는, 도 1에 나타나 있는 바와 같이 사출 성형금형(5)과, 사출 성형 공정(110, 120, 130, …)에 있어서 사출 성형금형(5)에 용융 수지를 사출하는 사출 장치(6)를 갖고 있다. 또한, 사출 성형금형(5)은 립금형과 사출 코어금형과 사출 캐비티금형으로 구성되는 것(핫 러너 장치 등도 포함함)인데, 도 1에 있어서는 사출 캐비티금형이 배치되어 있는 위치를 나타내어 사출 성형금형(5)을 표현하고 있다. 그리고, 이동 및 정지하여 사출 캐비티금형 상에 세팅되는 상술한 립금형과, 사출 캐비티금형의 내측으로 진입하는 사출 코어금형은, 사출 성형부(2)의 배치의 설명을 용이하게 하기 위해서 도시하지 않는다.

(사출 장치)

도 3은 사출 장치(6)를 개략적으로 나타낸다. 사출 장치(6)는 배럴(가열통)(7)의 실린더(8)의 내부에 스크루(9)를 회전 가능하고, 또한 전진 및 후퇴 가능하게 하여 배치하고 있는 인라인 스크루 방식의 장치이다.

그리고, 사출 장치(6)는, 피드 호퍼(10)로부터 팁형상의 수지 재료를 스크루(9)의 공급부에 공급하고, 공급된 수지 재료를 스크루(9)의 작동에 의해 압축부로부터 계량부로 이동시킨다.

이 이동으로 전단 발열이 생김과 더불어, 히터(11)로부터 가열에 의해, 그리고, 스크루 회전에 의한 뒤섞임도 더해져 수지 재료가 가소화함과 더불어 혼련되어 용융 수지가 생성된다.

생성된 용융 수지는 스크루(9)의 전방으로 송출되고, 이 스크루(9)의 전방에 위치한 용융 수지를 상기 사출 성형금형(5)에 사출하도록 설치되어 있다. 배럴(7)의 외주에는, 수지 재료의 가소화를 촉진하기 쉽게 하기 위한 히터(11)를 배치하고 있다.

사출 장치(6)는, 상기 성형 사이클(410, 420, 430, …)에 있어서의 사출 성형 공정(110, 120, 130, …)의 시간에, 사출 성형금형으로 용융 수지를 이송하는 충전(510)과, 사출 성형금형으로 이송한 용융 수지에 대해 압을 가하는 상태를 유지하여 역류를 억제하는 보압(520)과, 사출 성형금형에 사출하기 위한 소요량의 용융 수지를 스크루(9)의 전방으로 이송하는 계량(530)을 행한다. 그리고, 충전(510)과 보압(520)과 계량(530)을 일련으로 연속해서 반복되는 사출 사이클로 하고 있으며, 사출 사이클의 1 사이클은 사출(충전＋보압)＋계량이 된다(도 4 참조). 또한, 사출 사이클이 성형기 본체측의 진행, 즉, 후술하는 바와 같이 성형 사이클의 진행에 맞추어 반복하도록 설정되어 있다.

(사출 성형 공정-사출)

중공체의 성형 사이클(410, 420, 430, …) 각각의 사출 성형 공정(110, 120, 130, …)에서 충전(510)을 행할 때, 스크루(9)는 사출 개시 위치에 있다. 그리고, 본 실시 형태에서는, 사출 장치(6)의 사출 개시 시에 사출 개시 위치에 있는 스크루(9)가 회전하면서 전진한다. 이 회전하는 스크루(9)의 전진에 의해 소요량의 용융 수지를 사출 성형금형에 사출한다.

사출 장치(6)의 충전(510)은 스크루(9)를 전진시키기 위한 유압을 가함으로써 행해진다. 또, 용융 수지의 소요량의 충전(510)의 종료는, 계측되는 스크루 위치에 의거하여, 스크루(9)가 보압 전환 위치에 도달했다고 판정되었을 때에, 보압용 배압으로 전환된다. 또한, 본 사출 장치(6)의 스크루(9)는 맞닿음 위치에 도달한 시점에서, 스토퍼 등의 기구에 의해 강제적으로 정지되는 것은 아니다.

사출 장치(6)는, 예를 들면 성형 사이클(410)의 사출 성형 공정(110)에 대응하는 시점에서, 상술한 바와 같이 스크루(9)가 사출 개시부터 회전하고 있다. 이 스크루(9)의 회전에 의해, 다음 성형 사이클(420)에서의 사출 성형 공정(120)에서 충전(510)을 행하기 위한 용융 수지의 생성이 개시된다. 즉, 사출 개시와 다음 쇼트분의 용융 수지의 생성 개시가 동시가 되도록 설치되어 있다.

충전(510)에 있어서, 스크루(9)를 전진시키는 유압이 스크루(9)에 가해진다. 그리고, 스크루 전방의 수지 압력(사출압)이 높아지므로, 링 밸브(스크루 선단에 위치하는 링형상의 유로 개폐 밸브)가 닫힌다. 그 때문에, 스크루(9)의 회전에 의해 용융 수지의 생성이 개시된 상태여도, 계량부로부터 용융 수지가 스크루의 전방으로는 유동하지 않는다.

(사출 성형 공정-보압)

사출 성형 공정(110, 120, 130, …)에서 용융 수지의 충전(510)을 종료한 사출 장치(6)는, 상기 충전(510)의 동작으로부터 계속해서 스크루(9)를 회전시키면서 보압(520)을 행한다. 또, 사출 성형 공정(110, 120, 130, …)의 사출 성형금형에서는 사출 충전으로부터 냉각으로 이행하여, 충전된 용융 수지로 이루어지는 프리폼을 냉각한다.

사출 장치(6)에 있어서, 보압(520) 시에는 보압용으로 설정된 배압이 스크루(9)에 가해진다. 그리고, 스크루(9)는 충전(510)으로부터 계속해서 회전하고 있으며, 상기 다음 쇼트분의 용융 수지의 생성을 계속한다.

(사출 성형 공정-계량)

상기 사출 성형 공정(110, 120, 130, …)에서 용융 수지의 보압(520)을 완료한 사출 장치(6)는, 상기 보압(520)에서의 스크루 회전 동작으로부터 계속해서 스크루(9)를 회전시키면서 후퇴하고, 계량(530)을 행한다.

사출 장치(6)의 계량(530)의 동작은, 사출 성형부(2)에서의 형개, 회전, 형폐의 드라이 사이클 시간 안에 들어가도록 설정되어 있다.

사출 장치(6)의 계량(530) 시에는, 스크루(9)가 회전하면서 상기 배압이 가해진 상태에서 후퇴한다. 계량(530)은, 상술한 바와 같이 수지 재료를 가소화 혼련하고 소요량의 용융 수지를, 스크루(9)의 전방으로 송출한다. 그리고, 소요량의 용융 수지를 전방으로 송출하면서 스크루(9)가 후퇴하여 사출 개시 위치에 도달하면, 상기 후퇴가 정지하도록 설정되어 있다.

본 실시 형태에서는, 스크루(9)가 사출 개시 위치로 후퇴하면, 스크루(9)의 회전은 정지하는데, 이 회전을 계속한 상태인 채로 하는 것도 가능하다.

사출 연신 블로우 성형기(1)의 사출 성형부(2)는, 중공체의 성형 사이클(410)의 사출 성형 공정(110)이 종료되면, 다음 성형 사이클(420)의 사출 성형 공정(120)이 행해진다. 그리고, 상기 사출 성형 공정(120)에서는 다시 사출 장치(6)는 다시 충전(510), 보압(520), 계량(530)의 동작을 행한다. 이때의 충전(510)에 있어서도, 상술한 바와 같이 다음 쇼트분(다음 사출 성형 공정(130)에서 사출하는 만큼)의 용융 수지의 생성을 위한 가소화 혼련 동작이 동시에 개시된다.

본 실시 형태의 사출 장치(6)에서는, 사출 개시의 시점으로부터, 다음 쇼트분의 용융 수지를 생성하는 가소화 혼련이 진행되므로, 종래의 보압 완료 후에 스크루를 회전하는 사출 장치에 비해, 다음 쇼트분의 용융 수지의 생성을 조기에 개시할 수 있다. 그리고, 종래의 사출 장치에 비해, 다음 쇼트분의 용융 수지의 생성을 조기에 끝낼 수 있다.

또한, 사출 연신 블로우 성형기(1)에서는, 1 공정분 어긋나게 진행하는 중공체의 성형 사이클(410, 420, 430, …) 각각에서의 사출 성형 공정(110, 120, 130, …)에 필요로 하는 시간을 짧게 할 수 있다. 따라서, 중공체의 성형 사이클(410, 420, 430, …)에 필요로 하는 시간을 단축하여, 중공체의 생산 효율이 높아진다.

본 실시 형태의 사출 장치(6)에 있어서는, 상기 스크루(9)가, 충전(510)과 보압(520)과 계량(530)에 있어서 연속해서 회전하는데, 단위 시간당 스크루 회전수는, 충전(510)과 보압(520)과 계량(530)에서 동일할 필요는 없다. 단위 시간당 스크루 회전수는, 충전(510)과 보압(520)과 계량(530)의 각각에서 가변이며, 충전(510)과 보압(520)과 계량(530)의 각각에서 적절히 설정하는 것이 가능하다.

또한, 상술한 단위 시간당 스크루 회전수를 충전(510)과 보압(520)과 계량(530)의 각각에서 가변할 수 있도록 하는 점은, 물론, 충전(510)과 보압(520)과 계량(530)의 각각 중에서, 단위 시간당 스크루 회전수를 변화시키는 것도 포함하는 것이다.

실시예

(시험)

보틀을 성형하는 사출 연신 블로우 성형기에 대해서, 본 발명을 실시하는 실시예와 비교예를 준비하여 시험을 행했다. 시험에 대해 다음에 설명한다.

우선, 본 실시예와 본 비교예의 사출 연신 블로우 성형기로 제조하는 보틀에 대해, 수지 재료는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 했다. 설정된 보틀 중량은 96.5g으로 했다. 또, 사출 성형금형은, 실시예와 비교예 둘 다 4 캐비티로 했다. 이하의 실시예와 비교예의 두 개의 성형법의 보틀 품질과 성형 데이터를 취하는 시험을 하여, 보틀 품질, 성형 데이터를 비교했다.

본 실시예의 사출 연신 블로우 성형기에 의해, 양호한 보틀을 성형함에 있어서의 성형 조건 설정을 행했다. 또한, 사출 성형부의 사출 성형 공정 중에서 설정한 사출 시간의 개시(사출 장치의 사출 개시)와 동시에, 스크루를 회전시켜 수지 재료를 가소화 혼련하여 용융 수지를 생성하는 동작을 개시시키도록 했다.

또, 보틀의 성형 사이클(중공체의 성형 사이클)의 사출 성형 공정에 대응하는 시간에 대하여, 사출 장치의 1 사이클(사출 사이클)이 최대한 사용되도록, 상기 용융 수지를 생성하는 동작(스크루의 회전)의 시간을 취했다. 구체적으로는 스크루 회전수를 정했다(38rpm).

(비교예)

본 비교예는, 상기 사출 연신 블로우 성형기에 있어서, 종래 성형과 같이 사출 장치의 보압 후에 스크루가 회전 개시하는 성형기이다. 즉, 사출 장치가 보압 후에 스크루 회전에 의한 계량을 행하는 사출 연신 블로우 성형기이다.

또, 본 비교예에서는, 보압 후의 계량의 스크루 회전수를, 상기 실시예의 스크루 회전수와 동일하게 했다(38rpm).

(실시예의 결과)

본 실시예의 사출 연신 블로우 성형기의 성형 사이클에 있어서의 사출 성형 공정의 시간은 14.9초이다. 그 내역은, 사출 시간 5.50초＋냉각 시간 5.00초＋드라이 사이클 4.40초이다.

용융 수지의 생성을 행하는 스크루 회전수는 상술한 38rpm이다.

PET제 보틀은 양품이며, 투명감이 있었다.

본 실시예에서의 사출 장치는, 사출 개시와 동시에 스크루 회전을 시작하는데, 사출 성형부에서의 사출 충전 시간은, 비교예(종래 성형법)와 같은 1.75초이다.

상술한 바와 같이 사출 성형부에 있어서의 실시예의 사출 충전 시간과 비교예의 사출 충전 시간이 같은 1.75초이다. 따라서, 실시예에서는, 이 동안의 충전 중에는 용융 수지의 스크루 전방으로의 이송은 발생하지 않는 것으로 생각할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 도 5의 그래프로부터, 사출하여 맞닿음 위치(원형 숫자 1)에 도달한 스크루는, 사출 완료한 직후에 후퇴를 시작하고 있다고 판단할 수 있다. 그리고, 스크루는 회전하여 용융 수지의 생성의 동작을 계속하고 있는 점에서, 생성된 용융 수지가 스크루의 전방으로 송출되고 있다고 생각할 수 있다. 즉, 사출 직후에 계량의 동작이 개시되고 있다.

본 실시예에 있어서의 사출 장치의 상기 계량하는 동작의 시간(계량 시간)은, 사출 시간에서 사출 충전 시간을 뺀(5.50-1.75) 3.75초와, 냉각 시간과 드라이 사이클 동안에 계량하는 8.32초의 합계인, 12.07초가 된다. 도 5의 그래프 참조.

사출 시간 중(충전과 보압 시간 중)에 회전하는 스크루의 스크루 스트로크(계량 스트로크)는 20.5mm(145.7-125.2)이며, 사출 스트로크 57.9mm(183.1-125.2)에 대해서 35% 정도의 계량이었다. 도 5의 그래프를 참조.

또한, 품질 검사의 보틀을 연속 9 쇼트하고, 수지 압력 변동(배럴 노즐 내의 수지 압력 변동)의 표준 편차(도시하지 않음)를 산출했는데, 특별히 큰 것이 아니고, 안정되어 있다고 판단할 수 있었다.

(비교예의 결과)

본 비교예는, 사출 장치에서의 보압 후에 스크루를 회전시켜 계량을 행하는 성형법이다.

본 비교예의 사출 연신 블로우 성형기의 성형 사이클에 있어서의 사출 성형 공정의 시간은 18.1초이다. 스크루 회전수를 상기 실시예와 같은 38RPM으로 행하여 성형하면, 계량을, 실시예에서의 사출 성형 공정에서의 시간 내에 맞출 수 없다. 그 때문에, 사출 성형 공정의 시간은 상술한 바와 같이 18.1초가 되었다.

보틀 품질은 실시예에 의한 성형법을 이용하여 성형한 경우와 동등했다.

(도 5에 나타내는 그래프에 대해)

도 5의 그래프에 있어서, 실선은 본 실시예를 나타낸다. 일점 쇄선은 본 비교예를 나타낸다.

도 5에 나타나는 바와 같이, 본 실시예의 스크루 맞닿음 위치는 125.2mm이며, 사출 시간 종료의 위치(보압 중의 스크루 이동 후의 위치)는 135.0mm이며, 스프링 백 위치(보압 후의 스프링 백량이 부가된 위치)는 145.7mm이다.

즉, 사출 시간(충전과 보압 시간＋스프링 백한 시간)에 있어서의 본 실시예의 계량 스트로크는, 20.5mm이다(「스프링 백 위치：145.7mm」-「스크루 맞닿음 위치：125.2mm」).

본 실시예와 본 비교예에서, 스크루 맞닿음 위치가 같다.

본 실시예의 충전 중에 용융 수지가 스크루 전방에 모아져 있으면, 이 스크루 맞닿음 위치보다 후방이 될 것이다.

본 실시예와 본 비교예에서 스크루 맞닿음 위치가 같으므로, 충전 중에는 스크루의 전방으로 이송이 행해지지 않는다고 추찰한다.

또한, 도 6과 도 7의 표는, 연속 9 쇼트의 성형 데이터(보틀 중량의 편차 확인, 배럴 온도)를 나타내고 있다. 도 6은 실시예를 나타내고, 도 7은 비교예를 나타내고 있다. 배럴 온도 설정에 있어서, F부는 배럴 전부의 온도 설정값을 나타내고, M부는 배럴 중앙부의 온도 설정값을 나타내고 있다. 또, R부는 배럴 후부의 온도 설정값을 나타내고 있다.

본 실시예와 본 비교예의 대비로부터 분명한 바와 같이, 본 발명에서는 사출 장치의 사출 사이클의 1 사이클의 시간을 조기에 종료할 수 있다. 따라서, 사출 연신 블로우 성형기에 의한 중공체의 성형 사이클에 필요로 하는 시간을 단축하는 것이 가능해져, 중공체의 생산 효율을 높일 수 있다.

상술한 실시 형태와 상기 실시예는 본 발명의 하나의 형태를 예시한 것이며, 본 발명은 상기 실시 형태, 실시예로 한정되지 않는다.

1: 사출 연신 블로우 성형기
2: 사출 성형부
3: 블로우 성형부
4: 취출부
5: 사출 성형금형
6: 사출 장치
7: 배럴
8: 실린더
9: 스크루
10: 피드 호퍼
11: 히터
410, 420, 430: 중공체의 성형 사이클
110, 120, 130: 사출 성형 공정
210, 220, 230: 블로우 성형 공정
310, 320, 330: 취출 공정
510: 충전
520: 보압
530: 계량

Claims

충전과 보압과 계량을 행하는 인라인 스크루 방식의 사출 장치로 용융 수지를 사출하는 방법에 있어서,
사출 개시 위치에 있는 스크루가 회전하면서 전진하여 충전을 행한 후에, 상기 충전으로부터 계속해서 스크루를 회전시키면서 보압과 계량을 순서대로 행하는 사출 사이클을 구비하고,
사출 사이클마다의 상기 충전의 개시 시에, 다음 사출 사이클에서 사출하는 만큼의 용융 수지를 생성하는 가소화 혼련을 개시하고, 충전 중에는, 상기 다음 사출 사이클에서 사출하는 가소화 혼련된 용융 수지를 스크루 전방으로 비송출로 하는 것을 특징으로 하는 용융 수지의 사출 방법.
청구항 1에 있어서,
충전과 보압과 계량의 단위 시간당 스크루 회전수는 가변인, 용융 수지의 사출 방법.
충전과 보압과 계량을 행하는 인라인 스크루 방식의 사출 장치에 있어서,
사출 개시 위치에 있는 스크루가 회전하면서 전진하여 충전을 행한 후에, 상기 충전으로부터 계속해서 스크루를 회전시키면서 보압과 계량을 순서대로 행하는 사출 사이클을 구비하고,
사출 사이클마다의 상기 충전의 개시 시에, 다음 사출 사이클에서 사출하는 만큼의 용융 수지를 생성하는 가소화 혼련을 개시하고, 충전 중에는, 상기 다음 사출 사이클에서 사출하는 가소화 혼련된 용융 수지를 스크루 전방으로 비송출로 하는 것을 특징으로 하는 용융 수지의 사출 장치.
청구항 3에 있어서,
충전과 보압과 계량의 단위 시간당 스크루 회전수는 가변인, 용융 수지의 사출 장치.
프리폼을 성형하는 사출 성형부와, 성형된 상기 프리폼을 연신하고 블로우하여 중공체를 부형(賦形)하는 블로우 성형부와, 블로우 성형부에서 부형된 상기 중공체를 성형기 밖으로 송출하는 취출(取出)부를 갖는 사출 연신 블로우 성형기에 있어서,
사출 성형부는, 사출 성형금형과 이 사출 성형금형에 용융 수지를 사출하는 청구항 3에 기재된 사출 장치를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 사출 연신 블로우 성형기.
청구항 5에 있어서,
사출 성형부는,
성형 사이클에 있어서의 사출 성형 공정에서의 사출 개시와,
다음 성형 사이클에 있어서의 사출 성형 공정에서 사출하는 용융 수지를 생성하는 동작의 개시를 동시에 행하는, 사출 연신 블로우 성형기.