WO2012147501A1 - プリフォームの射出成形装置、射出成形方法及び合成樹脂製壜体 - Google Patents

プリフォームの射出成形装置、射出成形方法及び合成樹脂製壜体 Download PDF

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広 細越山
潤一 千葉
陽介 渡辺
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Definitions

  • the present invention provides a preform injection molding apparatus for molding a synthetic resin casing decorated with a colored layer by biaxial stretch blow molding, a preform injection molding method using the apparatus, and the injection molding method.
  • the present invention relates to a synthetic resin casing that is biaxially stretch blow molded from a preform to be molded.
  • a casing made of polyethylene terephthalate (PET) resin obtained by biaxially stretching blow-molding a test tubular preform by injection molding is used in various fields such as beverages, foods, and cosmetics.
  • PET polyethylene terephthalate
  • Various decoration methods are employed to differentiate the products.
  • the casing is decorated with a printed shrink film, but various methods for decorating the casing itself are employed.
  • Patent Document 1 a test tubular inner shell piece made of PET resin is colored to a constant concentration, and the outer shell body piece is gradually thinned from the bottom to the upper end of the trunk, with the thickness of the peripheral wall being reduced.
  • an invention relating to a method for forming a casing having a gradation color, in which a preform having a double wall structure is prepared by fixing the interior, and the preform is biaxially stretch blow-molded.
  • the method described in Patent Document 1 has low productivity, and the decoration mode is also limited.
  • Patent Document 2 in an injection molding apparatus, a molten resin in which a colored resin layer is merged between an outer surface resin layer and an inner surface resin layer by multiple nozzles is injected and filled into a mold cavity to place the colored resin layer in the middle.
  • an invention relating to a casing decorated with a colored resin layer, in which a preform laminated as a layer is injection-molded, and this preform is biaxially stretch blow-molded.
  • the method described in Patent Document 2 in which a colored resin is joined to the main resin by multiple nozzles and the preform is injection-molded is higher in productivity than the method described in Patent Document 1. Is the method.
  • Patent Document 2 the detailed description is not recognized in Patent Document 2 as to how the colored resin specifically merges with the main resin in the multiple nozzle, and generally the viscoelastic properties of the molten resin. It is difficult to control the lamination mode of the colored layer with high accuracy according to various decoration modes required for the final product casing, and the decoration mode is also limited. Is. In other words, in order to comply with the advanced decoration of the housing, which is the final product, a predetermined position in a predetermined position in the axial direction and the radial direction (thickness direction of the peripheral wall) of the preform within the peripheral wall of the preform. It is necessary to stack colored layers by changing the layer thickness to a gradation or the like, and an injection molding apparatus including a nozzle that can realize such various and high-precision layered color layers. There is also a demand for providing an injection molding method using the apparatus.
  • the present invention relates to a preform injection molding apparatus, an injection molding method, and a synthetic resin casing, and will be described in the order of an injection molding apparatus, an injection molding method, and a synthetic resin casing.
  • the main configuration related to the injection molding apparatus of the present invention is as follows.
  • the structure according to the synthetic resin casing of the present invention is as follows.
  • a synthetic resin casing in which a test tube preform by injection molding is biaxially stretched and blow molded a decorative layer made of a colored resin is laminated on a main material layer forming a main body, The main material layer is a colored opaque resin layer, The decorative layer is formed by laminating the main material layer by the flow behavior of the second resin, which is the main resin and the colored resin, during the injection molding of the preform. It is said that a decorative layer is laminated on the outer peripheral surface and inner peripheral surface of the peripheral wall within a predetermined height range.
  • the nozzle unit 11 includes a cylindrical first mandrel 21, a second mandrel 22, and a third mandrel 23 that are arranged in the same central axis in order from the inside, and the tip of the nozzle unit 11 is disposed on the first mandrel 21.
  • the cylindrical shut-off pin 20 that exhibits the function of blocking and releasing the flow of the molten resin is inserted and disposed in a sliding manner so as to be able to advance and retract.
  • the tip of each mandrel has a tapered cylindrical shape with a diameter reduced toward the downstream side.
  • the colored resin is laminated as an intermediate layer in the main material layer. If it was opaque, the decoration could not be done sufficiently.
  • the inner flow path 15b for the second resin Rb is not limited to a cylindrical shape.
  • the inner flow path 15b is within a predetermined range of the casing. It can also be decorated by forming a strip-shaped decorative layer in the vertical direction.

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Abstract

本発明はプリフォームの周壁内で、所定の範囲に所定の層厚の着色層を高精度に主材層に積層するための、射出成形装置および射出成形方法を創出することを課題とするものであり、この課題を解決するための射出成形装置に係る構成は、 主材樹脂と第２の樹脂を合流させて合流樹脂体を形成するノズル部を、外側から順に、主材樹脂が流動する外流路と、第２の樹脂が流動する内流路と、これら外流路と内流路からの主材樹脂と第２の樹脂が合流する円柱状の合流路を配設し、また、外流路の合流路への第１合流部を所定の間隔を置いて、内流路の合流路への第２合流部の下流側に配設し、合流路に摺動可能に円柱状のシャットオフピンを挿入配設し、このシャットオフピンの摺動位置により、第１合流部あるいは第２合流部、またはその双方を遮断あるいは開放する機能が発揮される構成とする、と云うものである。

Description

プリフォームの射出成形装置、射出成形方法及び合成樹脂製壜体
　本発明は着色層により加飾した合成樹脂製壜体を２軸延伸ブロー成形により成形するためのプリフォームの射出成形装置、この装置を使用したプリフォームの射出成形方法、そしてこの射出成形方法により成形されるプリフォームから２軸延伸ブロー成形される合成樹脂製壜体に関する。
 
　射出成形による試験管状のプリフォームを２軸延伸ブロー成形したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂製等の壜体は、飲料用、食品用、化粧料等のさまざまな分野に使用されている。
そして、商品として差別化するためさまざまな加飾方法が採用されている。印刷されたシュリンクフィルムにより壜体を加飾する場合が多いが、さらに壜体自体に加飾するための方法が各種採用されている。
　たとえば、特許文献１にはＰＥＴ樹脂製の試験管状の内殻体ピースを、一定の濃度に着色され、周壁の肉厚を底部から胴部の上端にかけて漸減的に薄肉化した外殻体ピースに内装固定して二重壁構造を有するプリフォームを用意し、このプリフォームを２軸延伸ブロー成形した、グラデーション状の色彩を施した壜体の成形方法に係る発明が記載されている。
ただし、この特許文献１に記載される方法では生産性が低く、また加飾の態様も限定的である。
　特許文献２には射出成形装置において、多重ノズルにより外表面樹脂層と内表面樹脂層の間に着色樹脂層を合流させた溶融樹脂を、金型キャビティ内に射出、充填し着色樹脂層を中間層として積層したプリフォームを射出成形し、さらにこのプリフォームを２軸延伸ブロー成形した、着色樹脂層により加飾された壜体に係る発明が記載されている。
この特許文献２に記載される、多重のノズルにより主材樹脂に着色樹脂を合流させてプリフォームを射出成形する方法は、特許文献１に記載されるような方法に比較して生産性の高い方法である。
 
特開昭５３－８３８８４号公報 特開平２－９８４０９号公報
　ここで、多重ノズル内で主材樹脂に着色樹脂を具体的にどのように合流させるかについて、特許文献２にはその詳細な記載は認められないし、一般的に、溶融樹脂の粘弾性な性質による作用も相俟って、最終製品である壜体で要請される多様な加飾の態様に応じて着色層の積層態様を高精度に制御することは困難であり、その加飾態様も限定的である。
すなわち、最終製品である壜体の高度な加飾態様に応じるためには、プリフォームの周壁内で、プリフォームの軸方向と径方向（周壁の厚さ方向）の所定の位置に、所定の層厚で、さらには層厚をグラデーション状等に変化させて、着色層を積層する必要があり、このような多様で高精度な着色層の積層態様が実現可能な、ノズルを含む射出成形装置や、当該装置を使用した射出成形方法の提供が要請されている。
　そこで、本発明は２軸延伸ブロー成形した壜体で要請される着色層による多様な加飾態様に応じて、プリフォームの周壁内で、所定の位置に所定の層厚で主材層に高精度に着色層を積層することが可能な、射出成形装置そして当該装置を使用した射出成形方法を創出することを技術的な課題とするものである。
 
　本発明は、プリフォームの射出成形装置、射出成形方法、及び合成樹脂製壜体に関し、以下、射出成形装置、射出成形方法、合成樹脂製壜体の順に説明する。
まず、本発明のうち射出成形装置に係る主たる構成は、
合成樹脂製の主材層に第２の樹脂層を積層した２軸延伸ブロー成形用の試験管状のプリフォームを射出成形する射出成形装置であって、
溶融した主材層を形成する主材樹脂と第２の樹脂層を形成する第２の樹脂を合流させて合流樹脂体を形成するノズル部と、このノズル部の先端に配設される金型を有し、
ノズル部は、
外側から順に、主材樹脂が流動する外流路と、第２の樹脂が流動する内流路と、これら外流路と内流路からの主材樹脂と第２の樹脂が合流する円柱状の合流路を配設し、
また、外流路の合流路への第１合流部を所定の間隔を置いて、内流路の合流路への第２合流部の下流側に配設し、
また、合流路に摺動可能に円柱状のシャットオフピンを挿入配設し、
このシャットオフピンの摺動位置により、第１合流部あるいは第２合流部、またはその双方を遮断あるいは開放する機能が発揮される構成とし、
合流路で円柱状に合流した合流樹脂体を、金型のキャビティのプリフォームの底部底壁の中央に相当する位置に配設されるピンゲートを介してキャビティ内に射出、充填する構成とする、と云うものである。
　上記構成の射出成形装置によれば、
主材樹脂に、加飾のための着色樹脂に代表される第２の樹脂を合流させて合流樹脂体を形成する機能を発揮するノズル部を、主材樹脂が流動する外流路の合流路への合流部である第１合流部を所定の間隔を置いて、第２の樹脂が流動する内流路の合流路への合流部である第２合流部の下流側に配設し、
シャットオフピンの摺動位置により、第１合流部あるいは第２合流部、またはその双方を遮断あるいは開放する機能が発揮される構成とすることにより、シャットオフピンの先端部の位置により、第１合流部および第２合流部の、遮断あるいは開放状態を次のように制御することができる。
１）先端部が第１合流部より下流側にある（以下、下流側位置とする。）場合は、第１合流部と第２合流部が共に遮断状態となる。
２）先端部が第１合流部と第２合流部の間にある（以下、中間位置とする。）場合は、第１合流部が開放状態、第２合流部が遮断状態となり、主材樹脂のみが合流路に供給される。
３）先端部が第２合流部より上流側にある場合（以下、上流側位置とする。）は、第１合流部と第２合流部が共に開放状態となり、主材樹脂と共に第２の樹脂が合流路に供給される。
　ここで、上記構成によれば、シャットオフピンの直線的な摺動と云う単純な機構によるため、第１合流部と第２合流部の遮断と開放の制御を高精度に実施することが可能である。
さらに、第１合流部、第２合流部という合流路に接する部分で樹脂の供給の遮断と開放が実施されるため、従来のようにノズル部の上流側の、合流路から離れた位置に配設されるチェックバルブやスプールバルブにより樹脂の供給の遮断と開放を実施する場合に比較して、溶融樹脂の粘弾性的な性質による時間的な遅れを避けることができ、遮断と開放の制御をさらに高精度に実施することが可能となる。
　本発明の射出成形装置に係る他の構成は、上記主たる構成において、外流路と内流路はそれぞれ、円筒状流路の先端部に合流路に向けてテーパー状に縮径する縮径流路を配設するものとする、と云うものである。
　本発明の射出成形装置に係るさらに他の構成は、上記主たる構成において、サーボ機構により、シャットオフピンの摺動動作を制御する構成とする、と云うものである。
　上記構成により、サーボ機構によりシャットオフピンの摺動動作を制御することにより、第１合流部、あるいは第２合流部の遮断と開放を所定のタイミングで高精度に実施でき、またシャットオフピンの先端部の位置を高精度に制御することができるので第２合流部の開放の程度を高精度に制御することも可能となる。
　本発明の射出成形装置に係るさらに他の構成は、上記構成において、シャットオフピンの先端部の摺動位置により第２合流部の開放状態の程度を調整可能な構成とする、と云うものである。
　上記したサーボ機構によれば、シャットオフピンの摺動位置を高精度に調整することが可能であり、第２合流部近傍でシャットオフピンの先端部の位置を調整し、完全に遮断した状態から完全に開放した状態の間で開放状態の程度を高精度に制御することができ、合流する第２の樹脂の供給量を、たとえばグラデーション状に徐々に大きくする、あるいは小さくする等の成形が可能となる。
　次に、本発明のうちプリフォフォームの射出成形方法に係る主たる構成は、
合成樹脂製の主材層に第２の樹脂層を積層した２軸延伸ブロー成形用の試験管状のプリフォームの射出成形方法において、
前述した本発明の射出成形装置を使用し、
シャットオフピンの摺動位置の制御により、
まず第１合流部を開放状態として主材樹脂を所定時間、外流路を経て合流路へ供給し、
次に主材樹脂が供給される所定時間内の、一定時間範囲で第２合流部を開放状態として、主材樹脂と同時に第２の樹脂を、内流路を経て合流路へ供給し、
合流路内で主材樹脂と第２の樹脂から形成される合流樹脂体を形成し、
この合流樹脂体を、金型のキャビティの、プリフォームの底部底壁の中央に相当する位置に配設されるピンゲートを介してキャビティ内に射出、充填し、
第２の樹脂の供給の、開始時間、終了時間、供給速度プロファイルを含めた射出パターン、さらには第２合流部の開放の程度の設定により、主材層に第２の樹脂層を所定の態様に積層する、と云うものである。
　上記の成形方法では、プリフォームの射出成形が終了すると、シャットオフピンの先端部は合流路からピンゲートへの樹脂の流動を遮断するために合流路の先端部に位置するが、次のプリフォームの射出成形を開始する際には、シャットオフピンを上流側に摺動させて、その先端部を前述した中間位置とし、まず第１合流部を開放して主材樹脂を合流路に供給する。
そして、次に所定時間遅らせて（以下、遅延時間とする。）シャットオフピンをさらに上流側に摺動させて、その先端部を上流側位置とし、第２合流部を開放し、主材樹脂と第２の樹脂を合流させ、さらに所定の時間の後、先端部を中間位置に戻して、第２の樹脂の供給を遮断し、さらに先端部を下流側位置に移動して溶融樹脂全体の供給を遮断し、射出成形を終了する。
　ここで、使用する射出成形装置が前述したように、第１合流部や第２合流部の遮断や開放を所定のタイミングで高精度に達成できるので、
使用する合成樹脂、プリフォームの周壁の肉厚を含めた形状が決まれば、主材樹脂の供給時間や供給速度を考慮して、第２の樹脂の供給開始の遅延時間、終了時間、供給速度を含めた射出パターンを設定することにより、さらには第２合流部の開放の程度を設定することによりプリフォームの周壁において主材層に第２の樹脂層を所定の態様に高精度に積層することが可能となり、一方、第２の樹脂の供給条件を変更することにより、多様な積層態様を実現することが可能となる。
　本発明の射出成形方法に係る他の構成は上記主たる構成において、第２の樹脂層を着色樹脂からなる加飾層とする、と云うものである。
　上記成形方法によれば、プリフォームの周壁で、主材層に加飾層を多様な態様で積層することができ、多様な加飾性を有する壜体を提供することが可能となる。
なお本発明において、第２の樹脂層は加飾層に限定されるものではなく、第２の樹脂層をたとえばガスバリア層、遮光層等の他の機能を有する層として、上記したような多様な積層態様を高精度に実現することが可能であると云う特徴を生かして、これら機能を発揮するのに最適な積層態様を実現することができる。
　本発明の射出成形方法に係るさらに他の構成は上記主たる構成において、まず主材樹脂の供給を開始し、次に所定の時間遅延して第２の樹脂を供給開始するにあたって、
合流路あるいは金型のキャビティ内で、遅延する第２の樹脂が先行する主材樹脂の中央部を突き抜け、さらに突き破る流動が可能に、第２の樹脂の供給開始の遅延時間を短くすると共に第２の樹脂の供給速度を主材樹脂の供給速度に比較して大きくし、
プリフォームの所定の高さ範囲で、周壁の外周面と内周面に第２の樹脂からなる第２の樹脂層を積層形成する、と云うものである。
　従来この種の、合流路で主材樹脂に第２の樹脂を合流させるような成形方法によれば、射出成形されたプリフォームの周壁では通常、第２の樹脂層は主材層の中に中間層として積層するが、上記成形方法によれば第２の樹脂の供給開始の遅延時間を短くすると共に第２の樹脂の供給速度を主材樹脂の供給速度に比較して大きくすることにより、遅延する第２の樹脂が先行する主材樹脂の中央部を突き抜ける、さらには突き破るように流動し、その結果、第２の樹脂が部分的に主材樹脂より先行して金型のキャビティ内を流動するため、プリフォームの所定の高さ範囲で、周壁の外周面と内周面に第２の樹脂からなる第２の樹脂層を積層形成させることが可能となる。
　本発明の射出成形方法に係るさらに他の構成は上記主たる構成において、シャットオフピンの先端部の摺動位置を、第２合流部の近傍で第２合流部の開放の程度が開放の方向、あるいは遮断の方向に徐々に変化するように移動させ、第２の樹脂層の層厚が軸方向にグラデーション状に変化するようにする、と云うものである。
　上記成形方法によれば、最終製品である壜体では、たとえば積層する加飾層の層厚をグラデーション状に変化させて、周壁の色合いをグラデーション状に変化させて現出させることが可能であり、
シャットオフピンの摺動を制御しながら、第２合流部の開放の程度を高精度に変化させることができるので、グラデーション状の加飾を多様にまた高度に現出させることが可能となる。
　本発明の射出成形方法に係るさらに他の構成は上記主たる構成において、シャットオフピンの先端の摺動位置を第２合流部の近傍で周期状に変動させて、第２合流部の開放状態の程度を周期状に変動させ、第２の樹脂層の層厚が軸方向に周期的に変化するようにする、と云うものである。
　上記成形方法によれば、最終製品である壜体では、たとえば積層する加飾層の層厚を軸方向に周期的に変化させて、周壁の色合いを軸方向に、周期状に変化させて現出させることが可能である。
　次に、本発明の合成樹脂製壜体に係る構成は、
射出成形による試験管状のプリフォームを２軸延伸ブロー成形した、主体を形成する主材層に着色樹脂からなる加飾層を積層形成した合成樹脂製壜体において、
主材層は着色不透明な樹脂層とし、
加飾層はプリフォームの射出成形時における主材樹脂と着色樹脂である第２の樹脂の流動挙動により主材層に積層形成されたものであり、
所定の高さ範囲で、周壁の外周面と内周面に加飾層を積層する構成とする、と云うものである。
　上記構成の壜体は前述した本発明の射出成形方法、特に第２の樹脂の供給開始の遅延時間を短くすると共に第２の樹脂の供給速度を主材樹脂の供給速度に比較して大きくして射出成形したプリフォームを２軸延伸ブロー成形することにより成形することができる。
そして上記構成によれば、加飾層が外周面に積層されるので主材層が不透明な場合であっても、加飾効果を発揮させることが可能となる。
　本発明の合成樹脂製壜体に係る他の構成は、
射出成形による試験管状のプリフォームを２軸延伸ブロー成形した、主体を形成する主材層に着色樹脂からなる加飾層を積層形成した合成樹脂製壜体において、
主材層は透明な樹脂層とし、
加飾層はプリフォームの射出成形時における主材樹脂と着色樹脂である第２の樹脂の流動挙動により主材層に積層形成されたものであり、
加飾層が主材層中に中間層として周壁の内周面直近に積層する構成とする、と云うものである。
　上記構成の壜体は前述した本発明の射出成形方法により射出成形したプリフォームを２軸延伸ブロー成形することにより成形することができるものである。
そして上記のように加飾層が主材層中に中間層として周壁の内周面直近に積層した構成とすることにより、加飾層の色合いが、この加飾層の外側に積層される透明で、十分な層厚さを有する主材層を透して現出し、深みのある高品位な加飾性を発揮させることが可能となる。
 
　本発明の射出成形装置は、第１合流部と第２合流部の遮断と開放をシャットオフピンの直線的な摺動と云う単純な機構により、さらには第１合流部、第２合流部という合流路に接する部分で実施するものであり、プリフォームの周壁における主材層への第２の樹脂層の積層を、多様にまた高精度に実現することができる。
　また、本発明の射出成形方法によれば、使用する射出成形装置が前述したように、第１合流部や第２合流部の遮断や開放を所定のタイミングで高精度に達成できるので、
使用する合成樹脂、プリフォームの周壁の肉厚を含めた形状が決まれば、主材樹脂の供給時間や供給速度を考慮して、第２の樹脂の供給の遅延時間、終了時間、供給速度を含めた射出パターンを設定することにより、さらには第２合流部の開放の程度を設定することによりプリフォームの周壁において主材層に第２の樹脂層を所定の態様に沿って高精度に積層することができ、
一方これらの第２の樹脂の供給条件を変更することにより、加飾目的に沿って多様な積層態様を実現することができる。
 
本発明の射出成形装置の一実施例の要部を縦断して示す概略説明図である。 プリフォーム成形用の金型の一実施例を示す縦断面図である。 図１の装置でのシャットオフピンの摺動位置を示す説明図である。 本発明の射出成形方法における射出パターンの例を示す説明図である。 図４中の射出パターンＰ１による金型キャビティへの溶融樹脂の充填過程を示す概略説明図である。 図４中の射出パターンＰ１により成形されたプリフォームの半縦断正面図である。 図６のプリフォームを２軸延伸ブロー成形した本発明の壜体の一実施例を示す（ａ）は正面図、（ｂ）は周壁の縦断面図である。 図４中の射出パターンＰ１～Ｐ４により成形されたプリフォームの積層状態を比較して示す説明図である。 射出パターンの他の例を示す説明図である。 図９中の射出パターンＰ５により成形されたプリフォームの半縦断正面図である。 図１０のプリフォームを２軸延伸ブロー成形した壜体の（ａ）は正面図、（ｂ）は周壁の縦断面図である。 図９中の射出パターンＰ６により成形されたプリフォームを２軸延伸ブロー成形した壜体の正面図である。 図９中の射出パターンＰ７により成形されたプリフォームを２軸延伸ブロー成形した壜体の正面図である。
　以下、本発明の射出成形装置、射出成形方法、および壜体の実施形態について実施例に沿って図面を参照しながら説明する。
図１、図２は本発明の射出成形装置を概略的に示すもので、図１はノズル部１１近傍の縦断面図で、下流側に金型１を取り付けた状態を示しており、図２は金型の概略構造を示す縦断面図である。
　このノズル部１１は、内側から順に同中心軸状に配設される円筒状の第１マンドレル２１、第２マンドレル２２、第３マンドレル２３を有し、第１マンドレル２１にノズル部１１の先端部で溶融樹脂の流動を遮断、開放する機能を発揮する円柱状のシャットオフピン２０を、摺動状に前進、後退可能に挿入、配設したものである。
各マンドレルの先端部は下流側に向かって縮径したテーパー筒状となっている。
また、第３マンドレルと第２マンドレルの間に主材樹脂Ｒａが流動する円筒状の外流路１５ａが形成され、第２マンドレルと第１マンドレルの間に第２の樹脂Ｒｂが流動する円筒状の内流路１５ｂが形成されている。
　主材樹脂Ｒａと第２の樹脂Ｒｂは、スクリュー式の押出機、あるいは押出機の先端に付設されたプランジャを有したアキュムレータ等の樹脂供給部Ｓａ、Ｓｂから供給され、それぞれ導入路１２ａ、１２ｂを経て導入口１３ａ、１３ｂからマニホールド１４ａ、１４ｂを介して外流路１５ａあるいは内流路１５ｂに導入される。
　次に、主材樹脂Ｒａは外流路１５ａの先端部に配設される縮径流路１５ａｓから、第１合流部１７ａを介して、また第２の樹脂Ｒｂは内流路１５ｂの先端部に配設される縮径流路１５ｂｓから第２合流部１７ｂを介して、第１マンドレル２１の内周面で形成される円柱状の合流路１９に供給され、この合流路１９で主材樹脂Ｒａと第２の樹脂Ｒｂが合流して、合流樹脂体を形成する。
そして、この合流樹脂体を、金型１のコア金型２とキャビティ金型３で形成されるキャビティ４の、プリフォーム１０１の底部１０６底壁の中央に相当する位置に配設されるピンゲート５を介して前記キャビティ４内に射出、充填する。
　ここで、外流路１５ａの合流路１９への合流部である第１合流部１７ａは、所定の間隔を置いて、内流路１５ｂの合流路１９への合流部である第２合流部１７ｂの下流側に配設されている。
このような合流部の配設態様により、シャットオフピン２０の摺動位置、特にその先端部２０ｐの位置により第１合流部１７ａあるいは第２合流部１７ｂ、またはその双方を遮断あるいは開放する機能が発揮される。
そして、シャットオフピン２０の（図１では上下方向の）摺動動作はサーボモーターを使用したサーボ機構により（図示省略）制御するようにしている。
　図３は図１の装置でのシャットオフピン２０の代表的な摺動位置を示す説明図であるが、
図３（ａ）のように先端部２０ｐが第１合流部１７ａより下流側にある状態（図１の装置のノズル部１１では、先端部２０ｐがノズル部１１の先端に位置する状態）では、第１合流部１７ａと第２合流部１７ｂが共に遮断状態となる。
また、図３（ｂ）のように先端部２０ｐが第１合流部１７ａと第２合流部１７ｂの間にある状態では、第１合流部１７ａが開放状態となり、第２合流部１７ｂが遮断状態となり、主材樹脂Ｒａのみが合流路１９に供給される。
また、図３（ｃ）のように先端部２０ｐが第２合流部１７ｂより上流側にある状態では、第１合流部１７ａと第２合流部１７ｂが共に開放状態となり、主材樹脂Ｒａと共に第２の樹脂Ｒｂが合流路に供給される。
　ここで、上記した各合流部の遮断あるいは開放の制御は、シャットオフピン２０の直線的な摺動と云う単純な機構によるため、上記したようにシャットオフピン２０の摺動動作をサーボ機構により制御することも相俟って、
先端部２０ｐの位置を、高精度に、所定のタイミングで所定位置に移動、位置させることができるので、第１合流部１７ａと第２合流部１７ｂの遮断と開放の制御を高精度に実施することができ、さらには第２合流部１７ｂの開放の程度を完全な遮断状態と、完全な開放状態の間で高精度に調整することもできる。
　また、第１合流部１７ａ、第２合流部１７ｂという合流路１９に接する部分で溶融樹脂の遮断と供給が実施されるため、従来のようにノズル部の上流側の合流路１９から離れた位置に配設されるチェックバルブやスプールバルブによる遮断と供給に係る制御に比較して、溶融樹脂の粘弾性的な性質による時間的な遅れを避けることができ、遮断と供給の制御をより高精度に実施することができる。
　次に、前述した射出成形装置を使用する本発明のプリフォームの射出成形方法について説明する。
図４は、図１に示した射出成形装置でプリフォーム１０１を射出成形する際の射出パターンを、横軸を時間軸、縦軸を溶融樹脂の供給速度として概略的に示した説明図であり、４つのパターン、Ｐ１～Ｐ４が示されている。
ここで、これら４つのパターンで、主材樹脂Ｒａのパターンは同一で、第２の樹脂Ｒｂである着色樹脂のパターンがそれぞれ異なる。
　次に、図４中の射出パターンＰ１によるプリフォームの射出成形方法、そしてこのプリフォームを２軸延伸ブロー成形した本発明の壜体について、図５、６、７を参照しながら説明する。
なお、以降、第２の樹脂Ｒｂを着色樹脂Ｒｂとし、第２の樹脂層１０１ｂを加飾層１０１ｂとして説明する。
Ｐ１では、主材樹脂Ｒａは時間ｔａ１に供給が開始され、一定の供給速度Ｖａで推移し、時間ｔａ２で供給が終了する。
また、主材樹脂Ｒａの供給開始時間ｔａ１から、遅延時間ｔｄ１の間隔をおいて時間ｔｂ１に着色樹脂Ｒｂの供給が開始し、上記した主材樹脂Ｒａの供給速度Ｖａよりも高い供給速度Ｖｂ１で推移し時間ｔｂ２で供給が終了する。
　図５はＰ１による、金型１のキャビティ４への溶融樹脂の充填過程を示す概略説明図、図６は射出成形されたプリフォーム１０１の半縦断正面図、そして図７はこのプリフォーム１０１を２軸延伸ブロー成形した本発明の壜体２０１の一実施例を示す正面図と周壁の縦断面図である。
ここで、図６に示されるプリフォーム１０１は口筒部１０２、ネックリング１０３、胴部１０５、底部１０６を有する試験管状で、全高さが１００ｍｍ、胴部１０５の外径は２０ｍｍ、胴部１０５の周壁の平均肉厚は２．５ｍｍであり、
その周壁は、顔料により白色に着色したＰＥＴ樹脂製の不透明な主材層１０１ａに、同種のＰＥＴ樹脂を顔料で赤く着色した加飾層１０１ｂを積層したものである。
　パターンＰ１で、主材樹脂Ｒａの供給時間は４．１秒、で供給速度Ｖａは４．０ｍｌ／秒で、着色樹脂Ｒｂの供給開始に係る遅延時間ｔｄ１は１．５秒で射出時間は０．５秒、供給速度Ｖｂ１は１０．５ｍｌ／秒である。
そして、図５（ａ）は時間ｔｂ1直前、図５（ｂ）は時間ｔｂ２直前、図５（ｃ）は時間ｔａ２、すなわち充填が完了した状態を示す。
時間ｔａ１でシャットオフピン２０の先端部２０ｐの位置を図３（ａ）の下流側位置から図３（ｂ）の中間位置に移動し、第１合流部１７ａを開放し主材樹脂Ｒａを供給速度Ｖａで供給し、時間ｔｂ１の直前では図５（ａ）に示されるように、主材樹脂Ｒａがキャビティ４の底部１０６から胴部１０５の下端部に相当する位置にまで充填されている。
　次に、時間ｔａ１から遅延時間ｔｄ１の後、時間ｔｂ１で先端部２０ｐの位置を図３（ｂ）の中間位置から図３（ｃ）の上流側の位置に移動し、第１合流部１７ａと共に、第２合流部１７ｂを開放状態として、
主材樹脂Ｒａと共に、着色樹脂Ｒｂを主材樹脂Ｒａの供給速度Ｖａより高い供給速度Ｖｂ１で供給する。
　ここで、図５（ａ）の状態で、キャビティ４の金型面近傍では主材樹脂Ｒａの冷却が進行して、固化や溶融粘度の増大が進行するが、遅延時間ｔｄ１を１．５秒と短く設定することにより、金型面から離れた、すなわちキャビティ４の中央部では高温状態が保持されており、高い供給速度Ｖｂ１で供給された着色樹脂Ｒｂは、先行する主材樹脂Ｒａの中央部の高温部分を突き抜けるように流動し、さらに先端部を突き破って、主材樹脂Ｒａより先行し、時間ｔｂ２で図５（ｂ）に示される状態となる。
　次に、時間ｔｂ２で先端部２０ｐを図３（ｂ）の中間位置に移動すると、第２合流部１７ｂが遮断状態となり着色樹脂Ｒｂの供給が停止し、主材樹脂Ｒａのみが供給速度Ｖａで供給されるが、この状態で今度は、上記とは逆に主材樹脂Ｒａが先行する着色樹脂Ｒｂの中央部の高温部分を突き抜け、さらに先端部を突き破って、時間ｔａ１で図５（ｃ）に示されるように、キャビティ４全体が充填される。
　そして、図５（ｂ）の状態から、着色樹脂Ｒｂはキャビティ４の金型面近傍で冷却されると共に、中央部に位置する樹脂もさらに主材樹脂Ｒａの流動により壁面に沿って流動し、その結果、所定の範囲に亘って、図５（ｃ）に示されるように、キャビティ４の両金型壁面に薄く積層され、射出成形したプリフォーム１０１では図６に示されるように、胴部１０５の周壁の略下半分の領域で、主材層１０１ａをサンドイッチ状に、その内周面と外周面に加飾層１０１ｂが積層される。
　このプリフォーム１０１を２軸延伸ブロー成形した壜体２０１では、図７に示されるように、胴部２０５の下半分に近い領域で、その断面図に示されるように、上記したプリフォーム１０１での積層の態様が引き継がれて、主材層２０１ａをサンドイッチ状に、その内周面と外周面に加飾層２０１ｂが積層されている。
そして、このような積層態様では、加飾層２０１ｂが外周面に積層されているので、主材樹脂Ｒａが白色に着色して不透明であっても、最外周の赤色の加飾層２０１ｂで壜体を加飾することができる。
従来この種の、多重のノズルにより主材樹脂に着色樹脂を合流させてプリフォームを射出成形する方法では着色樹脂が主材層のなかに中間層として積層されるため、主材層が着色して不透明な場合は、加飾が十分にできなかった。
　次に、図８は図４中の射出パターンＰ１～Ｐ４により成形されたプリフォームの積層状態を比較して示す説明図で、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４によるものであるが、ここで図４に示されるパターンＰ２、Ｐ３、Ｐ４について上記したＰ１と比較して説明する。
Ｐ２はＰ１に対して遅延時間をｔｄ２と長くしたパターンであるが、このように遅延時間ｔｄ２を長くすると、図５（ａ）で主材樹脂Ｒａがかなり充填された状態で、着色樹脂Ｒｂが供給されるので、その分、加飾層１０１ｂが積層される領域が、ネックリング１０３に近づいて、図８（ｂ）に示される積層状態となる。すなわち遅延時間により、加飾層１０１ｂが積層される領域を変化させることができる。
　Ｐ３はさらに遅延時間ｔｄ３をさらに長く、３．５秒にまで長くしたパターンであるが、ここまで遅延時間を長くすると、キャビティ４のゲート５に近い領域では主材樹脂Ｒａの冷却が進行するめ、着色樹脂Ｒｂが主材樹脂Ｒａの中央部を突き抜けて流動できず、この場合、プリフォーム１０１の周壁では加飾層１０１ｂは主材層１０１ａ中に中間層として積層され、図８（ｃ）に示したような積層状態となる。
　Ｐ４は、Ｐ１に対して供給速度をＶｂ４と低くしたパターンであり、着色樹脂Ｒｂが先行する主材樹脂Ｒａを追い越して、その中央部を突き抜けて流動することができず、この場合もプリフォーム１０１の周壁では加飾層１０１ｂは主材層１０１ａ中に中間層として積層され、図８（ｄ）に示したような積層状態となる。
因みにこのパターンで遅延時間を変えることにより、加飾層１０１ｂが積層する領域を変えることができる。
また、Ｐ３とＰ４の場合は加飾層１０１ｂが中間層として積層するので、主材層１０１ａを透明性を有するものとすることにより加飾層１０１ｂの加飾効果が発揮される。
　次に図９は、射出パターンの他の３つの例、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７を示す説明図であり、これらのパターンは着色樹脂Ｒｂの供給速度Ｖｂを主材樹脂ＲａのＶａより小さくしたパターンで、いずれの場合もプリフォーム１０１の周壁では加飾層１０１ｂは主材層１０１ａの間に中間層として積層している。
まず、Ｐ５は図４の中のＰ４で射出時間を長くしたものであり、プリフォーム１０１で加飾層１０１ｂは図１０に示されるように、ネックリング１０３の直下から、胴部１０５の下端部に略同一の層厚で積層される。
　ここで、図１の射出装置を使用した成形によれば、加飾層１０１ｂが主材層１０１ａ中に中間層として周壁の内周面直近に積層するため、主材層１０１ａを透明性を有するものとすることにより、このプリフォーム１０１を２軸延伸ブロー成形した、図１１に示す壜体２０１では、（ｂ）の周壁の縦断面図に示されるように加飾層２０１ｂが主材層２０１ａ中に中間層として周壁の内周面直近に積層しているので、加飾層２０１ｂの色合いが、この加飾層２０１ｂの外側に積層される透明で、十分な層厚さを有する主材層２０１ａを透して現出し、深みのある高品位な加飾性を発揮させることができる。
また、シャットオフピン２０による第２合流部１７ｂの開放の程度を調整、すなわち供給速度Ｖｂを調整することにより、加飾層１０１ｂの層厚を調整することができ、壜体２０１では加飾層２０１ｂによる着色濃度を加飾目的に応じて変えることができる。
　パターンＰ６は、シャットオフピン２０の先端部２０ｐの摺動位置を、第２合流部１７ｂの近傍で、第２合流部１７ｂの開放の程度が開放の方向に徐々に変化するように移動させることにより、その供給速度Ｖｂを時間ｔｂ１からｔｂ３にかけて徐々に上昇するようにしたパターンである。
このＰ６により、最終製品である壜体２０１では図１２に示されるように、加飾層２０１ｂによる色合いが肩部２０４から胴部２０５の下端部にかけて徐々にその着色濃度が高くなるグラデーション状の加飾性を発揮させることができる。
勿論、第２合流部１７ｂの開放の程度を遮断の方向に徐々に変化するようにすれば、上方から下方に向けて着色濃度が徐々に薄くなるグラデーション状とすることができる。
　パターンＰ７は、シャットオフピン２０の先端部２０ｐの摺動位置を第２合流部１７ｂの近傍で周期状に変動させ、第２合流部１７ｂの開放状態の程度を周期状に変動させてプリフォーム１０１での加飾層１０１ｂの積層態様が軸方向に周期状に変化するようにしたパターンである。
このＰ７により最終製品である壜体２０１では図１３に示されるように、着色濃度の濃い領域と薄い領域が交互に現れるような加飾性が発揮される。
Ｐ７のバリエーションとして、第２合流部１７ｂの開放状態と遮断状態を周期的に繰り返すことにより、壜体２０１で、加飾層２０１ｂが積層した領域と、積層していない領域を交互に繰り返すような加飾性を発揮させることもできる。
　以上、実施例に沿って本発明の実施形態を説明したが本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
使用する合成樹脂はＰＥＴ樹脂に限らず、ＰＰ樹脂等、従来から２軸延伸ブロー成形壜体に使用されている樹脂を使用することができるし、また主材樹脂と着色樹脂について、同種に限らず他の種類の樹脂を使用することもできる。
また、たとえば着色樹脂としてナイロン樹脂等のガスバリア性の高い樹脂を使用することにより、着色による装飾性を有すると共に、ガスバリア性の高い壜体を提供することができる。
さらに、第２の樹脂層をたとえばガスバリア層、遮光層等の他の機能を有する層として、上記したように多様な積層態様を実現することが可能であると云う特徴を利用して、最適な積層態様を実現してこれらの機能を十分に発揮させることができる。
　また、第２の樹脂Ｒｂ用の内流路１５ｂは円筒状に限定されるものではなく、たとえば流路の平断面形状を薄板矩形状のものとすることにより、壜体の予め設定した範囲に上下方向に帯状の加飾層を形成して加飾することもできる。
 
　本発明の射出成形装置を使用したプリフォームの成形方法では、主材層に様々な態様で、高精度に加飾層を積層することができ、今までにない加飾性を有する壜体を提供することができ、幅広い使用展開が期待される。
 
１　；金型
２　；コア金型
３　；キャビティ金型
４　；キャビティ
５　；ゲート
１１；ノズル部
１２ａ、１２ｂ；導入路
１３ａ、１３ｂ；導入口
１４ａ、１４ｂ；マニホールド
１５ａ；外流路
１５ｂ；内流路
１５ａｓ、１５ｂｓ；縮径流路
１７ａ；第１合流部
１７ｂ；第２合流部
１９；合流路
２０；シャットオフピン
２０ｐ；先端部
２１；第１マンドレル
２２；第２マンドレル
２３；第３マンドレル
Ｒａ；主材樹脂
Ｒｂ；第２の樹脂（着色樹脂）
Ｓａ、Ｓｂ；樹脂供給部
１０１；プリフォーム
１０１ａ；主材層
１０１ｂ；第２の樹脂層（加飾層）
１０２；口筒部
１０３；ネックリング
１０５；胴部
１０６；底部
２０１；壜体
２０１ａ；主材層
２０１ｂ；加飾層
２０２；口筒部
２０３；ネックリング
２０４；肩部
２０５；胴部
２０６；底部

Claims (11)

  1. 合成樹脂製で主体を形成する主材層(101a)に第２の樹脂層(101b)を積層した２軸延伸ブロー成形用の試験管状のプリフォーム(101)を射出成形する射出成形装置であって、溶融した主材層(101a)を形成する主材樹脂(Ra)と第２の樹脂層(101b)を形成する第２の樹脂(Rb)を合流させて合流樹脂体を形成するノズル部(11)と、該ノズル部(11)の先端に配設される金型(1)を有し、前記ノズル部(11)は、外側から順に、主材樹脂(Ra)が流動する外流路(15a)と、第２の樹脂(Rb)が流動する内流路(15b)と、該外流路(15a)と内流路(15b)からの主材樹脂(Ra)と第２の樹脂(Rb)が合流する円柱状の合流路(19)を配設し、また、前記外流路(15a)の合流路(19)への第１合流部(17a)を所定の間隔を置いて、内流路(15b)の合流路(19)への第２合流部(17b)の下流側に配設し、また、合流路(19)に摺動可能に円柱状のシャットオフピン(20)を挿入配設し、該シャットオフピン(20)の摺動位置により、前記第１合流部(17a)あるいは第２合流部(17b)を遮断あるいは開放する機能が発揮される構成とし、前記合流路(19)で円柱状に合流した合流樹脂体を、前記金型(1)のキャビティ(4)の、プリフォーム(101)の底部底壁の中央に相当する位置に配設されるピンゲート(5)を介して前記キャビティ(4)内に射出、充填する構成とした射出成形装置。
  2. 外流路(15a)と内流路(15b)はそれぞれ、円筒状流路の先端部に合流路(19)に向けてテーパー状に縮径する縮径流路(15as,15bs)を配設するものとした請求項１記載の射出成形装置。
  3. サーボ機構により、シャットオフピン(20)の摺動動作を制御する構成とした請求項１または２記載の射出成形装置。
  4. シャットオフピン(20)の先端部(20p)の摺動位置により第２合流部(17b)の開放状態の程度を調整可能な構成とした請求項３記載の射出成形装置。
  5. 合成樹脂製で主体を形成する主材層(101a)に第２の樹脂層(101b)を積層した２軸延伸ブロー成形用の試験管状のプリフォーム(101)の射出成形方法であって、請求項１、２、３または４に記載のある射出成形装置を使用し、
    シャットオフピン(20)の摺動位置の制御により、第１合流部(17a)を開放状態として主材樹脂(Ra)を所定時間、外流路(15a)を経て合流路(19)へ供給し、次に前記主材樹脂(Ra)が供給される所定時間内の、一定時間範囲で第２合流部(17b)を開放状態として、主材樹脂(Ra)と同時に第２の樹脂(Rb)を、内流路(15b)を経て合流路(19)へ供給し、前記合流路(19)内で主材樹脂(Ra)と第２の樹脂(Rb)から形成される合流樹脂体を形成し、該合流樹脂体を、金型(1)のキャビティ(4)の、プリフォーム(101)の底部底壁の中央に相当する位置に配設されるピンゲート(5)を介して前記キャビティ(4)内に射出、充填し、前記第２の樹脂(Rb)の供給の、開始時間、終了時間、供給速度プロファイルを含めた射出パターン、さらには前記第２合流部(17b)の開放の程度の設定により、前記主材層(101a)に第２の樹脂層(101b)を所定の態様に積層することを特徴とするプリフォームの射出成形方法。
  6. 第２の樹脂層(101b)を着色樹脂から成る加飾層とした請求項５記載のプリフォームの射出成形方法。
  7. まず主材樹脂(Ra)の供給を開始し、次に所定の時間遅延して第２の樹脂(Rb)の供給を開始するにあたって、合流路(19)あるいは金型(1)のキャビティ(4)内で、遅延する第２の樹脂(Rb)が先行する主材樹脂(Ra)の中央部を突き抜け、さらに突き破る流動が可能に、第２の樹脂(Rb)の供給開始の遅延時間を短くすると共に第２の樹脂(Rb)の供給速度を主材樹脂(Ra)の供給速度に比較して大きくし、プリフォーム(101)の所定の高さ範囲で、周壁の外周面と内周面に第２の樹脂(Rb)からなる第２の樹脂層(101b)を積層形成するようにした請求項５または６記載のプリフォームの射出成形方法。
  8. シャットオフピン(20)の先端部(20p)の摺動位置を、第２合流部(17b)の近傍で、該第２合流部(17b)の開放の程度が開放の方向、あるいは遮断の方向に徐々に変化するように移動させ、第２の樹脂層(101b)の層厚が軸方向にグラデーション状に変化するようにした請求項５、６または７記載のプリフォームの射出成形方法。
  9. シャットオフピン(20)の先端部(20p)の摺動位置を第２合流部(17b)の近傍で周期状に変動させ、該第２合流部(17b)の開放状態の程度を周期状に変動させ、第２の樹脂層(101b)の層厚が軸方向に周期的に変化するようにした請求項５、６または７記載のプリフォームの射出成形方法。
     
  10. 射出成形による試験管状のプリフォームを２軸延伸ブロー成形した、主体を形成する主材層(201a)に着色樹脂からなる加飾層(201b)を積層形成した合成樹脂製壜体であって、前記主材層(201a)は着色不透明な樹脂層とし、前記加飾層(201b)はプリフォームの射出成形時における主材樹脂(Ra)と着色樹脂である第２の樹脂(Rb)の流動挙動により主材層(201a)に積層形成されたものであり、所定の高さ範囲で、周壁の外周面と内周面に前記加飾層(201b)を積層することを特徴とした合成樹脂製壜体。
  11. 射出成形による試験管状のプリフォームを２軸延伸ブロー成形した、主体を形成する主材層(201a)に着色樹脂からなる加飾層(201b)を積層形成した合成樹脂製壜体であって、前記主材層(201a)は透明な樹脂層とし、前記加飾層(201b)はプリフォームの射出成形時における主材樹脂(Ra)と着色樹脂である第２の樹脂(Rb)の流動挙動により主材層(201a)に積層形成されたものであり、前記加飾層(201b)が主材層(201a)中に中間層として周壁の内周面直近に積層していることを特徴とした合成樹脂製壜体。
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