KR101961185B1

KR101961185B1 - 프리폼의 온도 조정 장치 및 프리폼의 온도 조정 방법, 수지제 용기 및 수지제 용기의 제조 방법

Info

Publication number: KR101961185B1
Application number: KR1020147004104A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 나카하라
Original assignee: 닛세이 에이. 에스. 비 기카이 가부시키가이샤
Priority date: 2011-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2019-03-22
Also published as: JPWO2013012067A1; CN107097365A; JP6230173B2; CN103687713A; US20140131920A1; US9393728B2; CN107097365B; KR20140057273A; JP6006721B2; US20160361860A1; JP2016199053A; WO2013012067A1; US10144168B2; KR20190044076A; CN103687713B; KR102085780B1

Abstract

프리폼(1)의 바닥부(4) 및 바닥부(4)에 연속되는 동체부(3)의 하방 부위(3a)의 외주면을 냉각 포트(16)로 기계적으로 밀착시켜 확실하게 냉각하고, 바닥부(4)에 연속되는 동체부(3)의 하방 부위(3a)를 제외하는 동체부(3)를 가열 블록(17)에 의해 소정의 온도로 승온하고, 블로우 성형을 행했을 때에, 원하는 두께를 가지는 바닥부와, 균일하며 얇은 두께로 연신된 동체부를 구비한 용기를 제조할 수 있는 프리폼(1)을 얻는다.

Description

프리폼의 온도 조정 장치 및 프리폼의 온도 조정 방법, 수지제 용기 및 수지제 용기의 제조 방법{TEMPERATURE CONTROL APPARATUS FOR PREFORMS, TEMPERATURE CONTROL METHOD FOR PREFORMS, RESIN CONTAINER AND METHOD FOR PRODUCING RESIN CONTAINER}

본 발명은 사출 성형된 프리폼의 온도를 제어하는 프리폼의 온도 조정 장치 및 프리폼의 온도 조정 방법에 관한 것이다.

또, 본 발명은 수지제 용기 및 수지제 용기의 제조 방법에 관한 것이다.

수지로서 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 사용하여 바닥이 있는 형상의 프리폼을 블로우 성형하여 제조되는 용기가 알려져 있다. 프리폼은 사출 성형에 의해 제조되고, 소정의 온도 조정의 처리가 시행된다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 프리폼이 소정의 온도 상태로 조정된 후, 블로우 성형되어 연신됨으로써, 원하는 형상의 용기가 얻어진다. 블로우 성형되어 제조된 수지제의 용기는 디자인의 처리나 대량생산에 우수하고, 경량이며 내충격성도 우수한 용기로서 폭넓게 사용되고 있다.

여기서, 화장품이나 유액 등을 수용하는 용기로서는, 유리제의 병이 바람직하게 사용되고 있다. 화장품 등을 수용하는 용기는 소비자의 구매 의욕을 높이기 위해서, 용기 자체에 미적으로 감상할 만한 외관이 요구된다. 이 점에서 유리제의 병은 중후감이나 고급감이 있고, 반복해서 사용해도 미려한 상태를 유지할 수 있다는 점에서 나무랄 데가 없다. 그러나, 유리제의 병은 무겁고 깨지기 쉬워, 수송이나 제조에 드는 비용이 높다는 결점도 존재한다.

그래서 최근 화장품 등의 용기로서, 유리제의 병 대신에 수지제의 용기가 사용되는 것이 검토되고 있다. 수지제의 용기는 깨지기 어려울 뿐만아니라 경량이며 취급하기 쉽고, 게다가 염가라는 이점이 있다. 그러나, 유리제와 같은 중후감이나 고급감이라는 미적 외관을 구비하는 것이 어렵고, 소비자가 가지는 용기 이미지와 맞지 않는다는 문제가 있다. 그래서, 이들 수지제의 용기에 대하여, 유리제와 동일한 정도의 미적 외관을 갖게 하는 연구가 필요하게 되었다.

예를 들면, 화장품 등을 수용하는 유리제의 병은 고급감이나 중량감을 강조시키기 위해서 두껍게 형성되어 있다. 수용물에 따라 용기 형상은 적당히 변경되지만, 일반적으로는 바닥부를 상당히 두껍게 하는 한편, 동체부를 바닥부에 대하여 얇고 두께를 균일하게 한 것이 많다. 따라서, 수지제의 용기에 있어서도 마찬가지로, 바닥부를 두껍게, 동체부를 얇고 두께를 균일하게 한 것으로 성형하는 것이 바람직하다.

수지제의 용기를 제조하는 수법으로서는, 사출 성형법 혹은 블로우 성형법이 존재한다. 사출 성형법에서는 일반적으로 용기의 구부(口部) 내경과 동체부 내경이 동일한 것에 한정되며, 성형에 필요한 수지량도 많아진다. 그래서, 용기의 구부 내경이 동체부 내경보다 작은 보틀형의 용기를 제조하기 위해서는, 블로우 성형법을 사용해야 한다.

블로우 성형법은 프리폼을 실온까지 냉각하지 않고 사출 성형시의 유지열(내부 열량)을 활용하여 블로우 성형하는 핫 패리슨 방식과, 프리폼을 일단 실온까지 냉각하여 재가열하고 블로우 성형하는 콜드 패리슨 방식의 2종류가 존재한다. 주로 화장품 등이 수용되는 중소형인 용기의 성형에 있어서는, 에너지 소비량이나 부형성의 면에서 유리한 핫 패리슨 방식이 통상적으로 사용된다.

일반적인 프리폼의 성형은 사출 캐비티형과 사출 코어형 및 네크형에 의해 형성된 사출 공간에, 용융 수지를 사출 충전함으로써 행해진다. 용융 수지는 냉각된 사출 캐비티형이나 사출 코어형과 접한 내외표면에서 80℃정도까지 급냉 고화되고, 표면에 스킨층을 형성한다. 스킨층이 형성됨으로써, 형상을 유지한 상태에서 프리폼을 사출형으로부터 이형시킬 수 있다. 한편, 프리폼의 내부는 냉각 미완성의 상태이며, 140℃정도의 고온 상태에 있다.

핫 패리슨 방식에서는 프리폼의 각 부의 유지열은 두께에 비례하고, 두꺼울수록 연신하기 쉽다. 또 연신에 의해 두께가 얇아져 표면적이 증가하면, 연신한 부위의 온도가 저하되어 늘어나기 어려워지므로, 연신은 상대적으로 두껍고 온도가 높은 인접 부위로 이행해간다. 그래서, 최종 성형기에 요구되는 규격값을 고려하여 프리폼 각 부의 두께를 조정하고, 최종 용기 상에서 원하는 두께 분포를 실현시키는 수법이 채용된다.

여기서, 사출 성형 후의 프리폼을 적절한 온도 상태로 조절하기 위해서, 온도 조정 장치를 설치하는 일이 있다. 이 온도 조정 장치는 사출 성형시에 발생하는 프리폼의 바람직하지 못한 온도 분포를 완화하거나, 용기의 숄더부나 바닥부 등 두껍게 하고 싶은 개소의 온도를 국소적으로 낮추거나 하는 점에서 효과가 있다.

그러나, 종래의 온도 조정 장치에 의해 프리폼에 온도 분포를 부여하고자 해도, 인접하는 부위에 서서히 열이 전해져버리기 때문에, 인접 부위와 명확히 준별될 수 있는 온도 분포를 부여시킬 수는 없었다. 따라서, 두꺼운 바닥부와 얇고 균일한 두께인 동체부가 인접하는 것 같은 수지제의 용기를 제조하는 것은 기술적으로 매우 곤란했다. 또, 두꺼워질수록 블로우 성형으로 균등하게 연신시키는 것은 어려워, 두께의 불균일이나 왜곡이 없는 두꺼운 용기를 성형하는 것은 어려웠다.

상기 이유에 의해, 바닥부가 두껍고 동체부가 비교적 얇고 또한 균일한 두께인(화장품 등이 수용되는 중소형의 용기로서 양호한 부피 분포를 가지는) 유리병 형상의 질감을 나타내는 수지제의 용기를 성형하는 수법은 아직 확립되어 있지 않은 것이 현 상황이다.

일본 공개특허공보 평3-51117호

본 발명은 상기 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 소비자가 가지는 용기 이미지에 맞는 미적 외관을 구비하기 위해서 돋보임을 향상시킨 용기를 얻을 수 있는 프리폼의 온도 조정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히, 두꺼운 바닥부와 얇고 균일한 두께인 동체부가 인접한 수지제 용기를 얻기 위한 프리폼의 온도 조정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또, 본 발명은 상기 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 소비자가 가지는 용기 이미지에 맞는 미적 외관을 구비하기 위해서 돋보임을 향상시킨 용기를 얻을 수 있는 프리폼의 온도 조정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히, 두꺼운 바닥부와 얇고 균등한 두께인 동체부가 인접한 수지제 용기를 얻기 위한 프리폼의 온도 조정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또, 프리폼의 온도 조정 장치로 온도 조정된 프리폼을 사용하여 제작되고, 돋보임이 향상된 수지제 용기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또, 프리폼의 온도 조정 방법으로 온도 조정된 프리폼을 사용하여 제작되고, 돋보임이 향상된 수지제 용기를 얻을 수 있는 수지제 용기의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 청구항 1에 따른 본 발명의 프리폼의 온도 조정 장치는, 바닥이 있는 프리폼의 바닥부 및 상기 바닥부에 연속되는 주위부의 일부의 외주면에 접촉하는 온도 조정 포트와, 상기 바닥이 있는 프리폼의 상기 주위부의 외측에 배치되는 온도 조정 블록과, 상기 온도 조정 포트에 의해 상기 바닥이 있는 프리폼의 바닥부 벽면을 밀착시켜 유지시키는 누름 구동 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 1에 따른 본 발명에서는, 온도 조정 포트의 상방의 대기 위치에 바닥이 있는 프리폼의 바닥부의 부위가 배치되고, 누름 구동 수단에 의해 온도 조정 포트를 접근 상승시킴으로써, 바닥이 있는 프리폼의 바닥부 벽면이 밀착하여 유지된다. 이것에 의해, 온도 조정 포트의 내벽면에 바닥이 있는 프리폼의 바닥부가 간극없이 밀착하고, 바닥이 있는 프리폼의 외측으로부터 온도 조정이 정확하게 실시된다.

이 때문에, 바닥이 있는 프리폼의 온도 상태 및 바닥부의 형상(두께)을 원하는 상태로 확실하게 제어할 수 있어, 돋보임을 향상시킨 용기를 얻기 위한 바닥이 있는 프리폼으로 하는 것이 가능하게 된다.

상기 목적을 달성하기 위한 청구항 2에 따른 본 발명의 프리폼의 온도 조정 장치는, 바닥이 있는 프리폼의 바닥부 및 상기 바닥부에 연속되는 주위부의 일부의 외주면을 유지하는 온도 조정 포트와, 상기 바닥이 있는 프리폼의 상기 주위부의 외측에 배치되는 온도 조정 블록과, 상기 바닥이 있는 프리폼의 내측에 삽입되고, 선단부에서 상기 바닥부 및 상기 바닥부에 연속되는 상기 주위부의 일부의 내주면에 접촉하는 온도 조정 코어와, 상기 온도 조정 포트와 상기 온도 조정 코어 사이에 상기 바닥이 있는 프리폼의 바닥부 벽면을 유지하고, 상기 온도 조정 포트와 상기 온도 조정 코어를 상대적으로 접근시켜 상기 바닥부 및 상기 주위부를 밀착시켜 협지하는 누름 구동 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 따른 본 발명에서는, 온도 조정 포트와 온도 조정 코어 사이에 바닥이 있는 프리폼의 바닥부가 배치되고, 누름 구동 수단에 의해 온도 조정 포트와 온도 조정 코어를 접근시킴으로써, 바닥이 있는 프리폼의 바닥부 벽면이 밀착하여 협지된다. 이것에 의해, 온도 조정 포트와 온도 조정 코어 사이에 바닥이 있는 프리폼의 바닥부가 간극없이 밀착하고, 바닥이 있는 프리폼의 내외로부터 온도 조정이 정확하게 실시된다.

그리고, 청구항 3에 따른 본 발명의 프리폼의 온도 조정 장치는, 청구항 2에 기재된 프리폼의 온도 조정 장치에 있어서, 상기 온도 조정 포트는 냉각용의 포트이며, 상기 온도 조정 코어는 냉각용의 코어이며, 상기 온도 조정 블록은 가열용의 블록인 것을 특징으로 한다.

청구항 3에 따른 본 발명에서는, 바닥이 있는 프리폼의 바닥부 및 바닥부에 연속되는 주위부의 일부를 확실하게 냉각할 수 있음과 아울러, 주위부를 승온시켜 원하는 온도 상태로 할 수 있다.

또, 청구항 4에 따른 본 발명의 프리폼의 온도 조정 장치는, 청구항 3에 기재된 프리폼의 온도 조정 장치에 있어서, 상기 바닥이 있는 프리폼은, 상기 바닥부에 연속되는 주위부에 대하여 상기 바닥부의 두께가 두껍게 된 것이 상기 온도 조정 포트와 상기 온도 조정 코어 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 따른 본 발명에서는, 바닥이 있는 프리폼의 바닥부가 바닥부에 연속되는 주위부에 대하여 두껍게 되고, 적어도 바닥부 및 바닥부에 연속되는 주위부의 일부가 다른 부위에 비해 두꺼운 상태로 되어 확실하게 냉각된다. 다른 주위부의 온도를 상대적으로 승온시킴으로써, 블로우 성형을 행했을 때에, 원하는 두께를 가지는 바닥부와, 균일하며 얇은 두께로 연신된 주위부를 구비한 용기를 제조하는 것이 가능하게 된다. 상대적으로 승온시킨다는 것은 바닥부를 냉각하고 있는 동안 주위부를 온도 저하시키지 않도록 하고 있는 것을 포함하고, 승온의 상황은 사용하는 수지 등의 성형 조건에 의존한다.

상기 목적을 달성하기 위한 청구항 5에 따른 본 발명의 프리폼의 온도 조정 방법은, 사출 성형에 의해, 바닥부 및 상기 바닥부에 연속되는 주위부를 가지고 상기 주위부에 대하여 상기 바닥부의 두께가 두껍게 된 바닥이 있는 프리폼을 성형하고, 상기 바닥이 있는 프리폼의 상기 바닥부 및 상기 바닥부에 연속되는 주위부의 일부의 외주면을 온도 조정 포트에 의해 밀착 유지하여 온도 조정하고, 상기 바닥이 있는 프리폼의 상기 바닥부에 연속되는 주위부의 일부를 제외하는 상기 주위부의 부위를 소정의 온도로 상대적으로 승온시키는 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 따른 본 발명에서는, 바닥부를 두껍게 성형한 바닥이 있는 프리폼에 있어서, 바닥이 있는 프리폼의 바닥부 및 바닥부에 연속되는 주위부의 일부의 내벽면 및 외벽면을 온도 조정 포트에 의해 밀착 유지하여 온도 조정함으로써, 두꺼운 바닥이 있는 프리폼의 바닥부 및 바닥부에 연속되는 주위부의 일부를 확실하게 온도 조정할 수 있다. 그리고, 바닥부 및 바닥부에 연속되는 주위부의 일부를 제외하는 주위부의 부위를 소정의 온도로 상대적으로 승온시킬 수 있다.

이 때문에, 돋보임을 향상시킨 용기를 얻도록 바닥이 있는 프리폼을 온도 조정하는 것이 가능하게 된다. 특히, 두꺼운 바닥부와 얇고 균일한 두께인 주위부가 인접한 수지제 용기를 제조하는 것이 가능하게 된다.

그리고, 청구항 6에 따른 본 발명의 프리폼의 온도 조정 방법은, 청구항 5에 기재된 프리폼의 온도 조정 방법에 있어서, 상기 바닥부 및 상기 바닥부에 연속되는 주위부의 일부가 냉각용의 포트와 냉각용의 코어 사이에 배치되고, 냉각용의 포트와 냉각용의 코어를 서로 접근시킴으로써, 상기 바닥부 및 상기 바닥부에 연속되는 주위부의 일부의 외주면이 냉각용의 포트에 밀착함과 아울러 내주면이 냉각용의 코어에 밀착하여 냉각되는 것을 특징으로 한다.

청구항 6에 따른 본 발명에서는, 바닥부 및 상기 바닥부에 연속되는 주위부의 일부가 냉각용의 포트와 냉각용의 코어에 끼워져 양면으로부터 효율적으로 냉각이 실시된다. 또, 두꺼운 바닥부와 얇고 균일한 두께인 주위부가 인접한 수지제 용기를 보다 효율적으로 제조하는 것이 가능하게 된다.

또, 청구항 7에 따른 본 발명의 프리폼의 온도 조정 방법은, 청구항 6에 기재된 프리폼의 온도 조정 방법에 있어서, 상기 바닥부 및 상기 바닥부에 연속되는 주위부의 일부를 제외하는 상기 바닥이 있는 프리폼의 주위부는 완전한 비접촉 상태 혹은 주위부의 내주면에 있어서 일부 접촉 상태에서 소정의 온도로 상대적으로 승온되는 것을 특징으로 한다.

청구항 7에 따른 본 발명에서는, 바닥부 및 바닥부에 연속되는 주위부의 일부를 제외하는 바닥이 있는 프리폼의 주위부는 완전한 비접촉 상태 혹은 주위부의 내주면에 있어서 일부 접촉 상태에서 소정의 온도로 온도조절되는 점에서, 인접한 바닥부와 주위부에 대하여 상이한 온도 조건을 용이하고 또한 준별적으로 부여시키는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 프리폼의 온도 조정 장치 및 온도 조정 방법은, 돋보임을 향상시킨 용기로 하는 프리폼을 얻는 것이 가능하게 된다. 특히, 두꺼운 바닥부와 얇고 균일한 두께인 동체부가 인접한 수지제 용기를 얻기 위한 프리폼에 대하여, 온도 분포를 적정하게 부여시키는 것이 가능하게 된다.

또, 본 발명의 수지제 용기 및 수지제 용기의 제조 방법은, 돋보임을 향상시키기 위한 프리폼을 사용하여 얻을 수 있다. 특히, 두꺼운 바닥부와 얇고 균일한 두께인 동체부가 인접한 수지제 용기로 하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 사출 성형된 프리폼의 외관을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 조정 장치의 단면도이다.
도 3은 온도 조정 포트의 외관도이다.
도 4는 온도 조정 코어의 외관도이다.
도 5는 온도 조정 동작의 공정도이다.
도 6은 프리폼 및 용기의 단면도이다.
도 7은 용기의 외관도이다.

도 1 내지 도 4에 기초하여 프리폼의 온도 조정 장치를 설명한다.

도 1에는 사출 성형된 프리폼의 외관을 나타내는 단면, 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 조정 장치의 단면, 도 3에는 냉각 포트 및 가열 블록을 구비한 온도 조정 포트의 외관, 도 4에는 온도 조정 코어의 외관을 나타내고 있다.

본 발명의 프리폼의 온도 조정 장치는, 사출 성형된 수지제의 바닥이 있는 프리폼의 온도 및 바닥부의 두께를 원하는 상태로 조정하는 장치이다. 그리고, 원하는 온도 및 두께로 조정한 프리폼이 블로우 성형되어 용기가 된다. 블로우 성형했을 때에, 주위 부분(동체부)의 불균일한 두께의 분포를 없애고 국소적으로 바닥부를 두껍게 하고, 또, 투명 정도나 광택의 정도가 균일한 상태로 유지된 용기가 얻어지도록, 본 발명의 온도 조정 장치로 프리폼의 온도 및 두께가 조정된다. 제조된 용기는, 예를 들면, 소비자가 가지는 용기 이미지에 맞는 미적 외관을 구비하는 것 같은, 돋보임이 중요한 화장품 등의 용기로서 사용된다.

프리폼으로부터 용기를 제조하는 장치는 바닥이 있는 프리폼을 사출 성형하는 사출 성형 장치와, 사출 성형된 바닥이 있는 프리폼의 온도 및 두께를 원하는 상태로 조정하는 온도 조정 장치와, 온도 조정된 바닥이 있는 프리폼을 블로우 성형하여 중공의 용기로 하는 블로우 성형 장치를 적어도 구비하고 있다. 바닥이 있는 프리폼은, 예를 들면, 블로우 성형 장치 상에 회전 가능하게 유지되는 회전반의 네크형에서, 순차적으로 사출 성형 장치, 온도 조정 장치, 블로우 성형 장치로 이송된다.

사출 성형 장치에서는 도 1에 나타내는 바와 같은 바닥이 있는 프리폼(프리폼)(1)이 사출 성형된다. 프리폼(1)은 나사 홈이 형성된 구두부(2)와, 구두부(2)의 하방에 배치되는 동체부(3)와, 블로우 성형 후에 중공의 용기의 바닥면부가 되는 바닥부(4)를 가지고 있다. 즉, 프리폼(1)은 바닥부(4)에 연속되어 주위부로서의 동체부(3)가 배치된 상태로 되어 있다. 그리고, 프리폼(1)은 동체부(3)의 두께(t1)에 대하여 바닥부(4)의 두께(t2)가 동체부(3)의 두께(t1) 이상으로 되어 있다. 실시예에서는 t1을 2.5mm~5.0mm, t2를 2.5mm~15.0mm로 하고, t2/t1=1~3의 범위에서 설정하고 있다. 사출 성형된 프리폼(1)은 온도 조정 장치에 공급된다.

도 2 내지 도 4에 기초하여 온도 조정 장치를 설명한다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 프리폼(1)은 회전반(6)에 설치된 네크형(7)에 의해 구두부(2)가 유지되고, 온도 조정 장치(11)에 공급된다. 온도 조정 장치(11)는 프리폼(1)의 외측 부분을 둘러싸는 온도 조정 포트(12)와, 프리폼(1)의 내측 부분에 삽입되는 온도 조정 코어(13)를 구비하고 있다.

도 2, 도 3에 나타내는 바와 같이, 온도 조정 포트(12)는 복수 1세트로 포트 베이스(15)에 고정되어 있다. 온도 조정 포트(12)는 온도 조정 포트로서의 냉각 포트(16)와 온도 조정 블록으로서의 2개의 가열 블록(17)이 연결대(18)를 통하여 일체적으로 되어, 포트 베이스(15)에 고정되어 있다.

냉각 포트(16)는 프리폼(1)의 바닥부(4) 및 바닥부(4)에 연속되는 동체부(3)의 하방 부위(주위부의 일부)(3a)의 외주면부를 유지하는 내벽면(16a)을 구비하고 있다. 가열 블록(17)은 프리폼(1)의 동체부(3)의 하방 부위(3a)를 제외하는 부위의 외주면에 비접촉으로 대향하는 내벽면(17a)을 구비하고 있다. 도면에서는 가열 블록(17)은 2단식으로 나타나 있지만, 1단으로 해도 3단 이상으로 해도 상관없다. 또, 각각의 가열 블록은 독립하여 온도 제어 가능하며, 예를 들면 100~450℃의 온도 범위에서 적당히 설정할 수 있다. 마찬가지로 냉각 포트(16)에서도, 예를 들면, 10~90℃의 범위에서 온도 조정이 가능하다.

포트 베이스(15)에는 누름 구동 수단으로서의 승강 장치(19)가 구비되고, 승강 장치(19)에 의해 포트 베이스(15)를 통하여 복수의 온도 조정 포트(12)가 승강된다.

도 2, 도 4에 나타내는 바와 같이, 온도 조정 코어(13)는 복수 1세트로 코어 베이스(21)에 고정되어 있다. 온도 조정 코어(13)는 프리폼(1)에 삽입되는 코어(22)를 구비하고, 코어(22)의 선단 부위는 프리폼(1)의 바닥부(4) 및 바닥부(4)에 연속되는 동체부(3)의 하방 부위(3a)의 내주면부를 접촉하여 유지하는 선단부로서의 냉각 코어부(23)로 되어 있다. 코어(22)는 선단부의 냉각 코어부(23)의 직경이 굵게 되고, 냉각 코어부(23) 이외의 부위는 프리폼(1)의 동체부(3)의 내벽면에 대하여 비접촉으로 삽입되는 상태로 되어 있다.

냉각 코어부(23) 이외(코어(22))가 비접촉인 경우는, 프리폼(1)의 동체부에 대하여(단면 방향에서) 균일한 온도 분포를 부여하는 것이 가능하게 된다. 이 때문에, 주로 용기의 동체부가(단면 방향에서) 동일하게 연신되는 것 같은(예를 들면 원형 용기) 성형에서 양호한 결과가 얻어진다. 그러나, 용기의 동체부(단면 형상)가 사각형 등으로 각이 있는 것 같은 경우, 비접촉에서는 동체부가 균등하게 연신되어버리는 점에서, 각에 닿는 부분은 연신율이 필연적으로 커지고, 얇게 되어버리는 경향이 있다. 이 경우, 코어(22)를 프리폼(1)의 연신율이 높아지는 부분(각에 닿는 부분)에 실질적으로 접촉시키고(접촉하고 있다고 간주될 정도로 접근하고 있는 상태를 포함함) 그 부분의 온도를 저하시킴으로써, 용기 각부를 얇게 하는 것을 억제할 수 있다. 보다 유지열이 높은 비접촉 부분으로부터 연신이 시작되고, 유지열이 저하된 접촉 부분에서는 연신되기 어려워지기 때문이다. 예를 들면, 네모난 용기를 제조하는 경우는 네모난 코어(22)를 사용하고, 프리폼(1)의 용기 각부가 되는 부분을 실질적으로 접촉시킴으로써, 각부에 충분한 두께를 구비한 네모난 용기를 제조하는 것이 가능하게 된다.

온도 조정 코어(13)의 내부에는, 물 혹은 기름과 같은 온도 조절 매체를 흘리는 회로가 설치되어 있고(도시하지 않음), 예를 들면, 10℃~90℃의 범위에서 온도 설정이 가능하다.

코어 베이스(21)에는 도시하지 않는 누름 구동 수단으로서의 승강 장치가 구비되고, 승강 장치에 의해 코어 베이스(21)를 통하여 복수의 온도 조정 코어(13)가 승강된다.

온도 조정 포트(12)에 프리폼(1)이 공급됨으로써, 바닥부(4) 및 바닥부(4)에 연속되는 동체부(3)의 하방 부위(3a)의 외주면이 냉각 포트(16)의 내벽면(16a)에서 유지 가능한 상태가 된다(대기 상태). 또, 온도 조정 코어(13)가 프리폼(1)에 삽입되고, 냉각 코어부(23)에 의해 바닥부(4) 및 바닥부(4)에 연속되는 동체부(3)의 하방 부위(3a)의 내주면이 유지 가능한 상태가 된다.

포트 베이스(15)의 승강 장치(19) 및 코어 베이스(21)의 승강 장치에 의해(또는 어느 일방의 승강 장치에 의해) 온도 조정 포트(12)와 온도 조정 코어(13)를 상대적으로 접근시키고, 온도 조정 포트(12)와 온도 조정 코어(13) 사이에 배치한 프리폼(1)의 바닥부(4) 및 바닥부(4)에 연속되는 동체부(3)의 하방 부위(3a)가 온도 조정 포트(12)의 내벽면(또는 온도 조정 포트(12)의 내벽면과 온도 조정 코어(13)의 선단부의 양쪽)과 밀착 접촉하여 유지된다.

이 상태에서, 프리폼(1)의 바닥부(4) 및 바닥부(4)에 연속되는 동체부(3)의 하방 부위(3a)(바닥부 벽면)가, 냉각 포트(16)의 내벽면(16a)(또는 냉각 포트(16)의 내벽면(16a)과 코어(22)의 냉각 코어부(23)의 양쪽)에 접촉하여 냉각된다. 동시에, 프리폼(1)의 바닥부(4) 및 바닥부(4)에 연속되는 동체부(3)의 하방 부위(3a) 이외의 동체부(3)가, 가열 블록(17)의 내벽면(17a)에서(또는 가열 블록(17)의 내벽면(17a)과 냉각 코어부(23) 이외의 부위의 코어(22) 사이에서), 비접촉으로 가열된다. 프리폼(1)과 냉각 코어부(23) 이외의 부위(코어(22))를 일부 접촉시킬 때는, 프리폼(1)의 내주면의 접촉부가 냉각됨과 동시에, 프리폼(1)의 외주면이 비접촉으로 가열되게 된다. 또한, 프리폼(1)의 바닥부(4) 및 바닥부(4)에 연속되는 동체부(3)의 하방 부위(3a)를, 냉각 포트(16)의 내벽면(16a)과 냉각 코어부(23) 사이에서 기계적으로 압압하고, 보다 최종 용기의 바닥부에 가까운 형상으로 압축 변형시키는 것도 가능하다. 이 경우, 바닥부(4)측의 재료가 일부 동체부(3)측으로 유동된다. 프리폼(1)의 바닥부(4) 및 바닥부(4)에 연속되는 동체부(3)의 하방 부위(3a)를 최종 용기에 보다 가까운 부피 분포나 형상으로 조정함으로써, 밀착 접촉에 의한 냉각만으로는 대응할 수 없는 최종 용기의 바닥부 형상도 부형하는 것이 가능하게 된다.

이것에 의해, 프리폼(1)의 온도 및 바닥부의 형상(두께)이 원하는 상태로 조정된다. 예를 들면, 프리폼(1)의 바닥부(4)의 근방의 두께를 확보한 상태에서 냉각을 행하고, 프리폼(1)의 동체부의 두께를 상대적으로 얇게 하여 후공정에서의 블로우 성형에서의 연신성을 확보한 상태에서 가열을 행할 수 있다. 프리폼(1)의 온도 및 두께를 원하는 상태로 조정함으로써, 블로우 성형했을 때에, 바닥부가 두꺼우며 주위부(동체부)의 두께 분포가 가지런해진, 투명 정도나 광택의 정도가 균일한 상태로 유지된 용기가 얻어지고, 예를 들면, 소비자가 가지는 용기 이미지에 맞는 미적 외관을 구비하는 것 같은, 돋보임이 중요한 화장품 등의 용기로서 사용하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 온도 조정 장치(11)를 사용함으로써, 돋보임을 향상시킨 용기를 얻는 것이 요구되는 프리폼(1)에 대하여, 적절한 온도 분포나 형상(두께) 변형을 제공하는 것이 가능하게 된다.

도 5 내지 도 7에 기초하여 상기 구성의 온도 조정 장치(11)의 동작을 설명하여 본 발명의 프리폼의 온도 조정 방법을 설명한다.

도 5(a)에는 프리폼(1)이 온도 조정 포트(12)에 공급된 상태(대기 상태)의 단면, 도 5(b)에는 프리폼(1)의 바닥부 벽면이 냉각 포트(16)에 밀착 접촉하여 냉각된 상태의 단면, 도 5(c)에는 온도 조정 포트(12)의 냉각 포트(16)와 온도 조정 코어(13)의 냉각 코어부(23) 사이에 프리폼(1)의 바닥부(4)가 압압·협지된 상태의 단면을 나타내고 있다. 또, 도 6(a)에는 원하는 상태로 온도 조정된 프리폼(1)의 단면, 도 6(b)에는 블로우 성형을 행한 후의 용기의 단면을 나타내고 있다. 또한, 도 7에는 용기의 외관 상황을 나타내고 있다.

온도 조정 포트(12)의 냉각 포트(16)가 소정의 냉각에 필요한 온도로 조정되고, 가열 블록(17)이 소정의 가열에 필요한 온도로 조정되어 있다. 또, 온도 조정 코어(13)의 냉각 코어부(23)가 소정의 냉각에 필요한 온도로 조정되어 있다.

도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 승강 장치(19)에 의해 포트 베이스(15)를 통하여 복수의 온도 조정 포트(12)가 소정의 위치에 위치 결정(대기)된다. 다음에, 온도 조정 포트(12)를 프리폼(1)의 바닥부(4) 및 바닥부(4)에 연속되는 동체부(3)의 하방 부위(3a)가 냉각 포트(16)의 내벽면(16a)과 밀접하게 접촉할 수 있도록, 원하는 높이(δ1)만큼 상승시킨다(도 5(b)). 이 상태에서는, 프리폼(1)의 바닥부(4) 및 바닥부(4)에 연속되는 주위부(3)의 일부가 냉각 포트(16)의 내벽면(16a) 형상을 따라 약간 직경확대하기 때문에, 길이가 다소 짧아지고, 바닥부(4)의 두께도 (a)에 대하여 약간 얇아진다. 이 때, 프리폼(1)의 동체부(3)의 하방 부위(3a)를 제외하는 부위의 외주면에는, 가열 블록(17)의 내벽면(17a)이 비접촉으로 대향하고 있다. 상기한 동작 및 방법에 의해, 바닥부(4) 및 바닥부(4)에 연속되는 주위부(3)의 일부가 전체적으로 냉각되어 동체부(3)보다 저온이 되는 결과, 블로우 후의 용기 바닥부에도 수지의 두께가 남기 쉬워진다.

또한, 코어 베이스(21)의 누름 구동 수단을 통하여 온도 조정 코어(13)를 하강시킴으로써, 코어(22)를 프리폼(1)에 삽입시키는 것이 가능하다. 이 때, 온도 조정 코어(13)의 선단이 되는 냉각 코어부(23)의 하한 위치는, 프리폼(1)의 바닥부(4) 및 바닥부(4)에 연속되는 동체부(3)의 하방 부위(3a)의 내주면부를 가볍게 접촉시킬 수 있는 위치로 규정한다. 프리폼(1)의 바닥부(4) 및 바닥부(4)에 연속되는 주위부(3)의 일부의 형상은 (b)의 시점으로부터 실질적으로 변화하지 않는다. 상기한 동작 방법에 의해, 프리폼(1)의 바닥부(4) 및 바닥부(4)에 연속되는 주위부(3)의 일부의 두께를 유지한 상태에서, 내외로부터 동시에 냉각하는 것이 가능하게 된다. 이것에 의해, 서냉에 기인하는 바닥부(4)의 백화를 상당히 억제할 수 있다. 또한, 냉각 코어부(23)의 선단 형상은 뾰족하게 되어 있는 것보다 평탄한 쪽이 바람직하다. 프리폼(1)의 바닥부(4)의 내면과 접촉 면적이 커져, 냉각 효율이 향상되기 때문이다.

또한, 용기의 바닥부를 보다 두껍게 성형하고자 하는 경우에는, 온도 조정 코어(13)를 하강시키는 시점에서, 프리폼(1)의 바닥부(4)와 냉각 포트(16)를 이접시킨 상태로 하고 있는 것이 바람직하다. 도 6을 보면 알 수 있는 바와 같이, (a)온도 조정 후의 프리폼(1)과 (b)블로우 성형 후의 용기(25)는 종축 방향의 길이에 차가 거의 없다. 즉, 블로우 성형에 있어서 종축 연신이 거의 행해지지 않는다. 이 때문에, 최종 용기(25)의 바닥부(26)의 형상은 온도 조정 후의 프리폼(1)의 바닥부(4)(및 바닥부(4)에 연속되는 주위부(3)의 일부)의 형상과 가까운 것이 되기 쉽다. 만약 냉각 포트(16)를 하강시키지 않은 채 냉각 코어부(23)를 프리폼(1)에 삽입하면, 바닥부(4)를 압압하여 찌그러뜨릴 우려가 있다. 이것에 의해, 냉각 코어부(23)와의 접촉 부분에 닿는 바닥부(4)는 얇게 되어버리거나, 냉각 코어부(23)의 형상이 바닥부(4)의 내면에 흔적으로서 남아버리거나 한다.

단, 온도 조정 단계에 있어서, 바닥부(4)를 적극적으로 변형시켜, 최종 용기의 바닥부 형상에 가깝게 한다는 점에서는, 냉각 포트(16) 및 냉각 코어부(23)에 의한 바닥부(4)의 압압 처리는 이용 가치가 있는 방법이라고 할 수 있다. 도 5(c)에서는, 그 방법을 예시하고 있다. 단, 최종 용기의 바닥부의 두께는, 도 5(b)의 방식보다 얇게 되어버린다는 점은 유의해두어야 한다.

온도 조정 포트(12)와 온도 조정 코어(13)가 도 5(b)보다 더욱 접근함으로써, 프리폼(1)의 바닥부(4) 및 바닥부(4)에 연속되는 동체부(3)의 하방 부위(3a)의 내주면부가 코어(22)의 냉각 코어부(23)에 눌리고, 프리폼(1)의 바닥부(4) 및 바닥부(4)에 연속되는 동체부(3)의 하방 부위(3a)의 외주면부가 냉각 포트(16)의 내벽면(16a)에 눌린다.

즉, 온도 조정 포트(12)와 온도 조정 코어(13) 사이에 프리폼(1)의 바닥부(4) 및 바닥부(4)에 연속되는 동체부(3)의 하방 부위(3a)가 기계적으로 압축되어 협지된다.

이것에 의해, 두꺼운 상태가 된 프리폼(1)의 바닥부(4)의 재료가 바닥부(4)에 연속되는 동체부(3)의 하방 부위(3a)측으로 유동하여 변형하고, 바닥부(4) 및 바닥부(4)에 연속되는 동체부(3)의 하방 부위(3a)의 내주면부가 코어(22)의 냉각 코어부(23)에 확실하게 밀착하고, 바닥부(4) 및 바닥부(4)에 연속되는 동체부(3)의 하방 부위(3a)의 외주면부가 냉각 포트(16)의 내벽면(16a)에 압압되어 확실하게 밀착한다.

따라서, 상기한 프리폼 바닥부의 압압 가공을 실시함으로써, 바닥부(4)에 연속되는 동체부(3)의 하방 부위(3a)의 두께가 충분히 확보되고, 바닥부(4) 및 바닥부(4)에 연속되는 동체부(3)의 하방 부위(3a)의 내주면부와 외주면부가 원하는 형상(최종 용기의 바닥부 형상에 유사한 형상)을 유지한 상태에서, 냉각 포트(16)의 내벽면(16a) 및 냉각 코어부(23)에 동시에 접촉하여 냉각된다.

동시에, 프리폼(1)의 바닥부(4) 및 바닥부(4)에 연속되는 동체부(3)의 하방 부위(3a) 이외의 동체부(3)의 부위(3b)가, 가열 블록(17)의 내벽면(17a)과 냉각 코어부(23) 이외의 부위의 코어(22)와의 사이에서, 비접촉으로 가열된다. 이 조건에 의해, 블로우 성형되는 주위부 및 바닥부의 범위 내에서, 블로우 성형에 필요한 내부 열량의 부족 상태를 피할 수 있다.

이것에 의해, 프리폼(1)의 바닥부(4)가 냉각되고, 바닥부(4)에 연속되는 동체부(3)의 하방 부위(3a)가 냉각되고, 동체부(3)의 하방 부위(3a) 이외의 동체부(3)의 부위(3b)가 연신 가능한 상태로 가열되고, 프리폼(1)의 온도 및 형상(최종 용기의 바닥부 형상에 유사한 형상)이 원하는 상태로 조정된다.

예를 들면, 프리폼(1)의 바닥부(4) 및 바닥부(4)에 연속되는 동체부(3)의 하방 부위(3a)의 근방의 두께를 확보한 상태에서 냉각을 행하고, 후공정에서의 블로우 성형으로 형상이 확보되도록 하고, 프리폼(1)의 동체부(3)의 부위(3b)의 두께를 상대적으로 얇게 하여 후공정에서의 블로우 성형으로 균일하게 연신시킬 수 있는 상태에서 가열을 행할 수 있다.

또한, 상기 서술한 온도 조정 장치(11) 및 온도 조정 방법에 의해 프리폼(1)에 어떠한 온도 분포를 부여할지는, 프리폼(1)의 형상이나 중량, 사출 성형시부터 가진 온도 분포의 상태, 최종적인 용기 형상이나 요구되는 규격값 등에 의해 변경된다. 실시예에서는 온도 조정 포트(12)를 가장 먼저 상승시키고 있지만, 온도 조정 포트(12)와 온도 조정 코어(13)를 병용하는 경우는, 이것에 한정되지 않는다. 구체적으로는, 온도 조정 처리 시간의 길이, 온도 조정 코어(13) 혹은 온도 조정 포트(12)의 어느 쪽을 먼저 프리폼(1)으로부터 분리할지(냉각 처리와 가열 처리의 어느 쪽을 길게 할지)는, 프리폼(1)에 적절한 온도 분포를 부여시키기 위해서, 적당히 변경해도 상관없다.

온도 조정 장치(11)로 소정의 형상(두께) 및 온도로 조정된 프리폼(1)은, 블로우 성형에 의해 2축 연신 가공되고, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 원하는 상태로 냉각된 바닥부(4) 및 바닥부(4)에 연속되는 동체부(3)의 하방 부위(3a)의 두께가 유지되고, 연신성을 확보하는 상태로 가열된 프리폼(1)의 동체부(3)의 부위(3b)가 균일하고 또한 비교적 얇게 연신되어, 바닥부나 동체부의 불균일한 두께 분포를 없애 투명 정도나 광택의 정도가 균일한 상태로 유지된 용기(수지제 용기)로 성형된다. 또한, 두꺼운 바닥부(26)를 양호하게 부형시키기 위해서, 바닥형의 구동을 2축 연신시에 일부러 늦추는 성형 방법, 소위, 상저(上底) 지연 성형법을 실시하는 것이 바람직하다. 이 방법은 예를 들면 출원인의 일본 특허공보(일본 특허 제2107926호) 등에서 공지이기 때문에, 본원에서의 상세한 설명은 생략한다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 블로우 성형된 용기(25)는 바닥부(26)의 강도가 충분히 확보됨과 아울러, 주위 부분(동체부)(27)의 두께 분포를 없애 투명 정도나 광택의 정도가 균일한 상태로 유지된 용기(25)가 된다. 용기(25)는 예를 들면 돋보임이 중요한 화장품 등의 용기로서 사용하는 것이 가능하게 된다.

이 때문에, 상기 서술한 온도 조정 장치(11)를 사용한 프리폼의 온도 조정 방법에 의하면, 돋보임을 향상시킨 용기(25)를 얻는 것이 가능하게 된다. 또, 두꺼운 바닥부와 얇고 균일한 두께인 동체부가 인접한 수지제 용기를 얻는 것도 가능하게 된다. 덧붙여서, 프리폼의 온도 조정 방법으로 온도 조정된 프리폼을 사용하여 제작되고, 돋보임이 향상된 수지제 용기를 얻을 수 있는 수지제 용기의 제조 방법을 제공하는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 장치 및 방법에서 사용할 수 있는 수지로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 외에 폴리프로필렌(PP)과 같은 것을 들 수 있다.

본 발명은 사출 성형된 프리폼의 온도를 제어하는 프리폼의 온도 조정 장치 및 프리폼의 온도 조정 방법의 산업분야에서 이용할 수 있다. 또, 본 발명은 수지제 용기 및 수지제 용기의 제조 방법의 산업분야에서 이용할 수 있다.

1…바닥이 있는 프리폼(프리폼)
2…구두부
3…주위부(동체부)
4…바닥부
6…회전반
7…네크형
11…온도 조정 장치
12…온도 조정 포트
13…온도 조정 코어
15…포트 베이스
16…냉각 포트
17…가열 블록
18…연결대
19…누름 구동 수단(승강 장치)
21…누름 구동 수단(코어 베이스)
22…코어
23…선단부(냉각 코어부)
25…용기(최종 용기)
26…바닥부
27…주위부(동체부)

Claims

바닥이 있는 프리폼의 바닥부 및 상기 바닥부에 연속되는 주위부의 일부의 외주면을 유지하는 온도 조정 포트와,
상기 바닥이 있는 프리폼의 상기 주위부의 외측에 배치되는 온도 조정 블록과,
상기 바닥이 있는 프리폼의 내측에 삽입되고, 선단부에서 상기 바닥부 및 상기 바닥부에 연속되는 상기 주위부의 일부의 내주면에 접촉하는 온도 조정 코어와,
상기 온도 조정 포트와 상기 온도 조정 코어 사이에 상기 바닥이 있는 프리폼의 바닥부 벽면을 유지하고, 상기 온도 조정 포트와 상기 온도 조정 코어를 상대적으로 접근시켜 상기 바닥부 및 상기 주위부의 일부를 밀착시켜 협지하는 누름 구동 수단을 구비하고,
상기 온도 조정 포트는 냉각용의 포트이며,
상기 온도 조정 코어는 냉각용의 코어이며,
상기 온도 조정 블록은 가열용의 블록이며,
상기 온도 조정 코어는 그 선단부에 네모난 용기의 각부가 되는 부분에 접촉하도록 네모난 형상으로 형성된 냉각 코어부를 구비하고 있는
것을 특징으로 하는 프리폼의 온도 조정 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 바닥이 있는 프리폼은, 상기 바닥부에 연속되는 주위부에 대하여 상기 바닥부의 두께가 두껍게 된 것이 상기 온도 조정 포트와 상기 온도 조정 코어 사이에 배치되는
것을 특징으로 하는 프리폼의 온도 조정 장치.
사출 성형에 의해, 바닥부 및 상기 바닥부에 연속되는 주위부를 가지고 상기 주위부에 대하여 상기 바닥부의 두께가 두껍게 된 바닥이 있는 프리폼을 성형하고,
상기 바닥이 있는 프리폼의 상기 바닥부 및 상기 바닥부에 연속되는 주위부의 일부의 외주면을 온도 조정 포트에 의해 밀착 유지하여 온도 조정하고,
상기 바닥이 있는 프리폼의 상기 바닥부에 연속되는 주위부의 일부를 제외하는 상기 주위부의 부위를 소정의 온도로 상대적으로 승온시키고,
상기 바닥이 있는 프리폼의 바닥부 및 상기 바닥부에 연속되는 주위부의 일부의 외주면을 상기 온도 조정 포트에 의해 밀착 유지할 때, 상기 바닥부 및 상기 바닥부에 연속되는 주위부의 일부를 상기 온도 조정 포트의 내벽면과 상기 프리폼의 내측에 삽입되는 온도 조정 코어와의 사이에서 기계적으로 압압하여 최종 용기에 가까운 형상으로 압축 변형시키고,
상기 온도 조정 코어는 그 선단부에 네모난 용기의 각부가 되는 부분에 접촉하도록 네모난 형상으로 형성된 냉각 코어부를 구비하고,
이 네모난 형상의 냉각 코어부를 상기 바닥이 있는 프리폼의 상기 바닥부에 접촉시켜 상기 바닥부를 변형시키는
것을 특징으로 하는 프리폼의 온도 조정 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 바닥부 및 상기 바닥부에 연속되는 주위부의 일부가 상기 온도 조정 포트인 냉각 포트와 상기 냉각 코어부 사이에 배치되고, 상기 냉각 포트와 상기 냉각 코어부를 서로 접근시킴으로써, 상기 바닥부 및 상기 바닥부에 연속되는 주위부의 일부의 외주면이 냉각 포트에 밀착함과 아울러 내주면이 냉각 코어부에 밀착하여 냉각되는
것을 특징으로 하는 프리폼의 온도 조정 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 바닥부 및 상기 바닥부에 연속되는 주위부의 일부를 제외하는 상기 바닥이 있는 프리폼의 주위부는 완전한 비접촉 상태 혹은 주위부의 내주면에 있어서 일부 접촉 상태에서 소정의 온도로 상대적으로 승온되는
것을 특징으로 하는 프리폼의 온도 조정 방법.
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