JP2001310355A

JP2001310355A - ガス注入ノズル、金型組立体及び成形品の成形方法

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Publication number: JP2001310355A
Application number: JP2000129718A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Kayano; 義弘茅野; Hiroyuki Imaizumi; 洋行今泉; Kazuaki Ochiai; 和明落合; Tetsuya Hozumi; 哲也穂住
Original assignee: PLASTRON KK; Mitsubishi Engineering Plastics Corp; Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Current assignee: PLASTRON KK; Mitsubishi Engineering Plastics Corp; Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2001-11-06

Abstract

(57)【要約】【課題】溶融熱可塑性樹脂内部への加圧ガスの円滑な注
入を可能とする、簡素な構造を有するガス注入ノズルを
提供する。【解決手段】ガス注入ノズル１０は、先端部１１に間隙
１４を有し、後端部１５が加圧ガス源に接続され、キャ
ビティ内への溶融熱可塑性樹脂導入工程においては、先
端部１１に加わる溶融熱可塑性樹脂の圧力によって該間
隙１４が狭くなり、以て、溶融熱可塑性樹脂の該先端部
１１内への流入が防止され、加圧ガス注入工程において
は、加圧ガスの圧力によって該間隙１４が拡がり、以
て、該間隙１４から加圧ガスがキャビティ内に導入され
た溶融熱可塑性樹脂の内部に注入される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中空部を有する成
形品を成形するためのガス注入ノズル、かかるガス注入
ノズルを備えた金型組立体、及び、かかる金型組立体を
使用した成形品の成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融熱可塑性樹脂を用いて射出成形法に
より成形品を成形する際、ひけや反りのない外観の美麗
な成形品を得るために、キャビティ内に射出された溶融
熱可塑性樹脂内に加圧ガスを注入して、キャビティ内の
溶融熱可塑性樹脂の内部に中空部を形成し、型開きの前
に中空部内のガスを大気中に解放する、熱可塑性樹脂製
成形品の製造装置が、例えば、特開昭６４−１４０１２
号公報から公知である。キャビティ内に導入された溶融
熱可塑性樹脂内に注入された加圧ガスによって、溶融熱
可塑性樹脂が金型のキャビティ面に押し付けられる結
果、得られる成形品にひけや反りが発生することを防止
し得る。

【０００３】この特許公開公報には、加圧ガスを注入す
る弁機構も開示されている。この弁機構においては、中
心孔が設けられており、加圧ガスが、この中心孔を通し
て、金型のキャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂
の内部に注入される。中心孔の出口端部には逆止弁が配
設されている。逆止弁は、拡径部と、この拡径部内を自
在に移動し得るボールから構成されている。キャビティ
内への溶融熱可塑性樹脂の射出時、キャビティ内に射出
された溶融熱可塑性樹脂の圧力によりボールは拡径部の
上流端に押し付けられ、拡径部を閉鎖し、キャビティ内
に射出された溶融熱可塑性樹脂が中心孔に流入すること
を防止することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この特
許公開公報に開示された技術を用いて射出成形品を成形
した場合、次のような問題が発生する。即ち、中空部内
のガスを大気中に解放したとき、樹脂片が飛沫し、弁機
構を構成する逆止弁の周囲に樹脂片が付着する。あるい
は又、中心孔内に残存した樹脂が逆止弁の拡径部内面に
付着する。その結果、溶融熱可塑性樹脂をキャビティ内
に射出する際、逆止弁が正常な動作を行うことができな
くなり、即ち、ボールが拡径部を完全に閉鎖できなくな
り、溶融熱可塑性樹脂の一部がキャビティから逆止弁を
通り中心孔に流入し、更には加圧ガス配管系へ流入す
る。

【０００５】このような溶融熱可塑性樹脂の中心孔ある
いは加圧ガス配管系内への流入が生じた場合、流入した
溶融熱可塑性樹脂を加圧ガスによってキャビティ側へ押
し戻すことにより、中心孔あるいは加圧ガス配管系をク
リーニングする方法もある。しかしながら、中心孔ある
いは加圧ガス配管系内の溶融熱可塑性樹脂を完全に除去
することはできず、中心孔あるいは加圧ガス配管系内に
は冷却・固化した樹脂が堆積する。その結果、このよう
な堆積した樹脂によって中心孔や加圧ガス配管系が閉塞
されてしまい、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性
樹脂の内部に加圧ガスを導入できなくなるといった問題
点がある。

【０００６】また、このような構成のガス注入ノズルに
おいては、ボールが存在するので、加圧ガスの流路がガ
ス注入ノズルの軸線に対して対称とはならない。そのた
め、ガス注入ノズルから加圧ガスが注入されたとして
も、ボールの周囲の溶融熱可塑性樹脂を全て除去するこ
とが困難である。従って、樹脂屑が噛み込みやすい構造
であると云える。

【０００７】また、このようなガス注入ノズルは、構成
部品点数が多く、可動部品が存在し、ガス注入ノズルの
製造コストも高いといった問題もある。

【０００８】中空部を有する射出成形品を製造するため
の射出成形装置において、加圧ガス注入ノズルとして直
径０．１３〜１０ｍｍのオリフィスを使用することが、
例えば特開平１−１５７８２３号公報に開示されてい
る。しかしながら、この特許公開公報に開示された技術
を用いて成形品を射出成形した場合、樹脂の種類、樹脂
の粘度、射出圧力等の諸条件によって、オリフィスが閉
塞する場合がある。

【０００９】従って、本発明の目的は、上述した従来の
技術における問題点を解決し、簡素な構造を有し、しか
も、溶融熱可塑性樹脂内部への加圧ガスの円滑な注入を
可能とするガス注入ノズル、かかるガス注入ノズルを備
えた金型組立体、及び、かかる金型組立体を使用した成
形品の成形方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明のガス注入ノズルは、キャビティ、及び、溶
融熱可塑性樹脂をキャビティ内に導入するための溶融樹
脂導入部が設けられた金型を使用して熱可塑性樹脂を成
形するに際して、溶融樹脂導入部を介してキャビティ内
に導入された溶融熱可塑性樹脂の内部に加圧ガスを注入
し、中空部を有する成形品を成形するためのガス注入ノ
ズルであって、先端部に間隙を有し、後端部が加圧ガス
源に接続され、キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂導入
工程においては、先端部に加わる溶融熱可塑性樹脂の圧
力によって該間隙が狭くなり、以て、溶融熱可塑性樹脂
の該先端部内への流入が防止され、加圧ガス注入工程に
おいては、加圧ガスの圧力によって該間隙が拡がり、以
て、該間隙から加圧ガスがキャビティ内に導入された溶
融熱可塑性樹脂の内部に注入されることを特徴とする。

【００１１】上記の目的を達成するための本発明の金型
組立体は、（Ａ）キャビティ、及び溶融熱可塑性樹脂を
キャビティ内に導入するための溶融樹脂導入部が設けら
れた金型、並びに、（Ｂ）キャビティ内に導入された溶
融熱可塑性樹脂の内部に加圧ガスを注入し、中空部を有
する成形品を成形するためのガス注入ノズル、を備え、
該ガス注入ノズルは、その先端部に間隙を有し、その後
端部は加圧ガス源に接続されており、溶融樹脂導入部を
介してのキャビティ内への溶融熱可塑性樹脂導入工程に
おいては、先端部に加わる溶融熱可塑性樹脂の圧力によ
って該間隙が狭くなり、以て、溶融熱可塑性樹脂の該先
端部内への流入が防止され、加圧ガス注入工程において
は、加圧ガスの圧力によって該間隙が拡がり、以て、該
間隙から加圧ガスがキャビティ内に導入された溶融熱可
塑性樹脂の内部に注入されることを特徴とする。

【００１２】上記の目的を達成するための本発明の成形
品の成形方法は、（Ａ）キャビティ、及び、溶融熱可塑
性樹脂をキャビティ内に導入するための溶融樹脂導入部
が設けられた金型、並びに、（Ｂ）先端部に間隙を有
し、後端部が加圧ガス源に接続されており、キャビティ
内に導入された溶融熱可塑性樹脂の内部に加圧ガスを注
入し、中空部を有する成形品を成形するためのガス注入
ノズル、を備えた金型組立体を用いた成形品の成形方法
であって、（ａ）溶融樹脂導入部を介して、キャビティ
内に溶融熱可塑性樹脂を導入する工程と、（ｂ）キャビ
ティ内への溶融熱可塑性樹脂の導入中、導入完了と同
時、若しくは導入完了後、ガス注入ノズルを介して、キ
ャビティ内に導入された溶融熱可塑性樹脂の内部に加圧
ガスを注入し、中空部を有する成形品を成形する工程、
から成り、工程（ａ）においては、ガス注入ノズルの先
端部に加わる溶融熱可塑性樹脂の圧力によって、ガス注
入ノズルの先端部に設けられた間隙が狭くなり、以て、
溶融熱可塑性樹脂の先端部内への流入が防止され、工程
（ｂ）においては、加圧ガスの圧力によってガス注入ノ
ズルの先端部に設けられた間隙が拡がり、以て、該間隙
から加圧ガスがキャビティ内に導入された溶融熱可塑性
樹脂の内部に注入されることを特徴とする。

【００１３】本発明の金型組立体あるいは成形品の成形
方法における金型へのガス注入ノズルの取り付けとし
て、（１）ガス注入ノズルの先端部が溶融樹脂導入部内に配
置されるようにガス注入ノズルを取り付ける構成（２）ガス注入ノズルの先端部が、キャビティ内、ある
いは金型のキャビティ面近傍に配置されるようにガス注
入ノズルを取り付ける構成（３）金型は射出シリンダーを備えた射出成形機に取り
付けられており、射出シリンダーと溶融樹脂導入部とは
連通しており、ガス注入ノズルが射出シリンダーの先端
部に配置されるようにガス注入ノズルを取り付ける構成
を挙げることができる。

【００１４】本発明のガス注入ノズル、金型組立体ある
いは成形品の成形方法（以下、これらを総称して、単に
本発明と呼ぶ場合がある）においては、前記間隙の大き
さ（間隔あるいはギャップ）は、使用する熱可塑性樹脂
の溶融時の特性によって決定すればよいが、ガス注入ノ
ズルに大気圧のみが加わっている状態において、即ち、
不使用の状態で単に大気中に放置された状態において、
０．２ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以下、一層好ま
しくは０．０２ｍｍ以下であることが望ましい。間隙の
下限値は、間隙を形成する方法等に依存するが、０．０
１ｍｍ程度である。

【００１５】本発明において、ガス注入ノズルは、先端
部の軸線と略平行に、先端部の外周を取り囲むように設
けられた突起部を更に有する構成とすることができる。
このような突起部を設けることによって、溶融樹脂導入
部を介してキャビティ内に導入された溶融熱可塑性樹脂
の内部に加圧ガスを注入したとき、ガス注入ノズルの先
端部近傍の溶融熱可塑性樹脂が加圧ガスによって吹き飛
ぶことを効果的に防止することができる。尚、突起部
は、ガス注入ノズルの先端部の外周の全てを取り囲むよ
うに設けられていてもよいし、ガス注入ノズルの先端部
の外周の一部分を取り囲むように設けられていてもよ
い。また、先端部の軸線に沿った突起部の先端部のレベ
ルは、ガス注入ノズルの先端部の先端のレベルと一致し
ていてもよいし、異なっていてもよい。突起部を、ガス
注入ノズルの先端部に設けてもよいし、ガス注入ノズル
のその他の部分に設けてもよい。突起部は、ガス注入ノ
ズルと一体に設けてもよいし、ガス注入ノズルに溶接等
によって取り付けてもよい。

【００１６】本発明において、ガス注入ノズルの先端部
は、先端が閉じた中空パイプ状であり、先端部に設けら
れた間隙は、先端部の軸線から延びる仮想平面と先端部
が交差する線に沿って、先端から一定の距離まで設けら
れたスリットであり、該仮想平面は、先端部の軸線を回
転軸としたとき、ｎ回回転対称（ｎは２以上の任意の数
とすることができるが、２、３、４、６又は８であるこ
とが望ましい）であることが好ましいが、このような構
成に限定するものではない。ガス注入ノズルの先端部に
加わる溶融熱可塑性樹脂の圧力によって先端部は全体と
して締め付けられ、スリットが狭められる結果、溶融熱
可塑性樹脂の先端部内への流入が防止される。また、加
圧ガスの圧力によってスリットが拡がる結果、間隙から
加圧ガスがキャビティ内に導入された溶融熱可塑性樹脂
の内部に注入される。

【００１７】あるいは又、ガス注入ノズルの先端部は、
中空パイプと、この中空パイプの先端に取り付けられた
フラップ部とから構成することもできる。中空パイプの
先端はシート部となっており、フラップ部と中空パイプ
の先端のシート部との間に間隙が設けられている。ガス
注入ノズルの先端部に加わる溶融熱可塑性樹脂の圧力に
よってフラップ部はシート部に押し付けられ、ガス注入
ノズルの先端部に設けられた間隙が狭くなる結果、溶融
熱可塑性樹脂の先端部内への流入が防止される。また、
加圧ガスの圧力によってフラップ部はシート部から離
れ、ガス注入ノズルの先端部に設けられた間隙が拡がる
結果、間隙から加圧ガスがキャビティ内に導入された溶
融熱可塑性樹脂の内部に注入される。

【００１８】ガス注入ノズルを、ガス注入ノズルに大気
圧のみが加わっている状態におけるガス注入ノズルの軸
線に沿った、溶融熱可塑性樹脂と接するガス注入ノズル
の部分における最大断面積をＳ_C、加圧ガス注入工程に
おいて、加圧ガスの圧力によって間隙が拡がったとき
の、ガス注入ノズルの軸線に沿った、溶融熱可塑性樹脂
と接するガス注入ノズルの部分における最大断面積をＳ
_Oとしたとき、Ｓ_O≧Ｓ_Cを満足するような構成とするこ
ともできる。

【００１９】本発明におけるガス注入ノズルの先端部を
構成する材料として、ガス注入ノズルの先端部に加わる
溶融熱可塑性樹脂や加圧ガスの圧力によって先端部が容
易に座屈変形せず、想定最大使用回数にて疲労破壊しな
いような材料であればよく、例えば、炭素鋼、ニッケル
鋼、クロム鋼、タングステン鋼、モリブデン鋼、ケイ素
鋼、クロム・バナジウム鋼、工具鋼、バネ鋼、ステンレ
ス鋼、アルミニウム合金、チタン合金といった各種の金
属や合金、ポリイミド樹脂やＰＰＳ樹脂等の有機材料、
ジルコニアセラミックス等の無機材料を挙げることがで
きる。ガス注入ノズルの構造の簡素化の観点からは、先
端部を含むガス注入ノズル全体を一体として作製するこ
とが好ましいが、先端部とその他の部分を別々に作製し
た後、先端部をその他の部分に取り付けてもよい。その
他の部分にはスリーブを被せてもよい。先端部に間隙を
形成する方法として、切削加工法、放電加工法、研削加
工法、レーザ加工法、ウオータージェット加工法を挙げ
ることができる。

【００２０】本発明の成形品の成形方法において、キャ
ビティ内の溶融熱可塑性樹脂への加圧ガスの導入開始時
期は、溶融熱可塑性樹脂のキャビティ内への導入開始か
ら０．１秒乃至２５秒とすることが好ましいが、これに
限定するものではない。加圧ガスの注入開始時期の下限
は、溶融熱可塑性樹脂のキャビティ内へ導入しながら、
キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂中へ加圧ガスを注入す
る場合に、注入された加圧ガスがキャビティ内の溶融熱
可塑性樹脂を吹き飛ばすことがなくなるような時期とす
ればよい。一方、加圧ガスの注入開始時期が２５秒を越
えると、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂の固化によっ
て所望の中空部が形成できなくなる場合がある。キャビ
ティ内の溶融熱可塑性樹脂への加圧ガスの注入開始の時
期は、キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂の導入中、導
入完了と同時、導入完了後のいずれであってもよい。キ
ャビティ内に導入される溶融熱可塑性樹脂の量は、キャ
ビティ内を溶融熱可塑性樹脂で完全に満たす量であって
もよいし、完全には満たさない量であってもよい。

【００２１】加圧ガスは、常温及び常圧で気体の物質で
あり、使用する熱可塑性樹脂と反応や混合しないものが
望ましい。具体的には、窒素ガス、空気、炭酸ガス、ヘ
リウム等が挙げられるが、安全性及び経済性を考慮する
と、窒素ガスやヘリウムガスが好ましい。

【００２２】本発明における熱可塑性樹脂は、如何なる
熱可塑性樹脂であってもよく、ポリカーボネート樹脂；
ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のオレフィン
系樹脂；ポリスチレン樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、Ａ
ＥＳ樹脂等のスチレン系樹脂；ＰＭＭＡ樹脂等のメタク
リル系樹脂；ポリオキシメチレン（ポリアセタール）樹
脂；ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミドＭＸＤ
等のポリアミド系樹脂；変性ポリフェニレンエーテル
（ＰＰＥ）樹脂；ポリフェニレンサルファイド樹脂；ポ
リエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリブチレ
ンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂等のポリエステル系樹
脂；液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂、又は、これらの熱
可塑性樹脂の少なくとも２種類以上の樹脂から成るポリ
マーアロイを挙げることができる。これらの熱可塑性樹
脂には、剛性に代表される機械的特性、寸法安定性等を
成形品に付与するために、例えば、ガラス繊維、ガラス
フレーク、カーボン繊維、ウォラストナイト、ホウ酸ア
ルミニウムウィスカー繊維、チタン酸カリウムウィスカ
ー繊維、塩基性硫酸マグネシウムウィスカー繊維、珪酸
カルシウムウィスカー繊維及び硫酸カルシウムウィスカ
ー繊維から成る群から選択された少なくとも１種の材料
から構成された無機繊維が含有されていてもよい。ま
た、例えば安定剤、離型剤、紫外線吸収剤の有効発現量
を熱可塑性樹脂に配合してもよい。

【００２３】溶融樹脂導入部の形式は任意の形式とする
ことができる。

【００２４】本発明においては、ガス注入ノズルの先端
部に間隙（隙間あるいはギャップ）が設けられており、
キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂導入工程において
は、加圧ガスの圧力（より具体的には、先端部内部の圧
力）をＰ_G1、先端部に加わる溶融熱可塑性樹脂の圧力を
Ｐ_R1としたとき、Ｐ_G1＜Ｐ_R1の関係を満足していれば、
間隙が狭くなる。その結果、溶融熱可塑性樹脂の先端部
内への流入が防止される。また、加圧ガス注入工程にお
いては、加圧ガスの圧力（より具体的には、先端部内部
の圧力）をＰ_G2、先端部に加わる溶融熱可塑性樹脂の圧
力をＰ_R2としたとき、Ｐ_G2＞Ｐ_R2の関係を満足していれ
ば、間隙が拡がる。その結果、間隙から加圧ガスがキャ
ビティ内に導入された溶融熱可塑性樹脂の内部に注入さ
れる。

【００２５】即ち、本発明においては、ガス注入ノズル
の先端部を構成する材料、先端部の肉厚、間隙の大き
さ、間隙の長さ、先端部の断面形状等を適宜決定し、ま
た、上記の圧力Ｐ_G1，Ｐ_G2，Ｐ_R1，Ｐ_R2を設定、制御す
ることによって、溶融熱可塑性樹脂の圧力Ｐ_R1と加圧ガ
スの圧力Ｐ_P1との圧力差（Ｐ_R1−Ｐ_P1）による間隙減少
の割合、溶融熱可塑性樹脂の圧力Ｐ_R2と加圧ガスの圧力
Ｐ_Pとの圧力差（Ｐ_P2−Ｐ_R2）による間隙拡大の割合を
制御することが可能である。あるいは又、フラップ部の
材質、肉厚、高さ等を適切に決定することによっても、
加圧ガス注入時のフラップ部の開度を調整することが可
能である。そして、ガス注入ノズル内部の圧力Ｐ_G1，Ｐ
_G2とガス注入ノズルの先端部近傍の外部の圧力Ｐ_R1，Ｐ
_R2との差に応じて、ガス注入ノズルの先端部に設けられ
た間隙の開閉が自動的に行われる。従って、従来のガス
注入ノズルのように可動部品が不要となり、部品点数を
削減することができ、しかも、間隙に熱可塑性樹脂が噛
み込むこともないし、ガス注入ノズルの内部に溶融熱可
塑性樹脂が流入することもなく、成形品の成形を安定し
て行うことができる。

【００２６】

【実施例】以下、図面を参照して、好ましい実施例に基
づき本発明を説明する。

【００２７】実施例のガス注入ノズルの模式的な断面図
を図１に示し、ガス注入ノズルを正面から眺めた模式図
を図２の（Ａ）に示し、図１の（Ａ）の線Ｂ−Ｂに沿っ
た模式的な切断図を図２の（Ｂ）に示す。尚、図１の
（Ａ）は、図２の（Ａ）の線Ａ−Ａに沿った模式的な断
面図である。

【００２８】実施例のガス注入ノズル１０は、先端部１
１と、その他の部分１６とが一体となって作製されてい
る。そして、先端部１１にはスリット（間隙）１４が設
けられている。具体的には、ガス注入ノズル１０の先端
部１１は、先端１３が閉じた中空パイプ状である。そし
て、先端部１１に設けられたスリット１４は、先端部１
１の軸線Ｌから延びる仮想平面と先端部１１が交差する
線に沿って、先端１３から一定の距離まで設けられたス
リットである。尚、実施例においては、仮想平面は、先
端部１１の軸線Ｌを回転軸としたとき、４回回転対称で
あり、かかる仮想平面をＰＬ₁，ＰＬ₂，ＰＬ₃，ＰＬ₄で
表す。図１に矢印Ｘの位置で先端部１１の部分を切断し
たときの先端部の外径を２．１５ｍｍ、内径を１．０ｍ
ｍ、矢印Ｙの位置で先端部１１の部分を切断したときの
先端部の外径を１．９ｍｍ、内径を１．０ｍｍ、ガス注
入ノズル１０に大気圧のみが加わっている状態における
間隙（スリット１４の幅）を０．０１ｍｍ、先端部１１
の軸線Ｌに沿った間隙（スリット１４）の長さを６．０
ｍｍ、中心孔１７の内径を１．０ｍｍとした。ここで、
ガス注入ノズル１０は、バネ鋼から作製されており、ス
リット１４は、放電加工法にて形成されている。ガス注
入ノズル１０の後端部１５は配管２６を介して加圧ガス
源２６に接続され得る。

【００２９】図３に実施例の金型組立体の概念図を示
す。金型組立体は、金型２０、及び、図１及び図２に示
したガス注入ノズル１０から構成されている。金型２０
は、固定金型部２１、可動金型部２２から成り、キャビ
ティ２３、及び、溶融熱可塑性樹脂をキャビティ２３内
に導入するための溶融樹脂導入部２４（具体的には、ゲ
ート部）が設けられている。ガス注入ノズル１０は、キ
ャビティ２３内に導入された溶融熱可塑性樹脂の内部に
加圧ガスを注入し、中空部を有する成形品を成形するた
めのガス注入ノズルであり、その先端部１１に間隙（ス
リット１４）を有し、その後端部１５は配管２７を介し
て加圧ガス源２６に接続されている。尚、参照番号２５
は、熱可塑性樹脂を溶融、可塑化及び計量する射出シリ
ンダーである。

【００３０】図３に示した金型組立体において、ガス注
入ノズル１０の先端部１１は、溶融熱可塑性樹脂のキャ
ビティ２３内への導入時、キャビティ２３内に配され
る。ガス注入ノズル１０は、図示しない移動機構（例え
ば、油圧シリンダー）によって、図３の左右方向に移動
可能である。

【００３１】図１〜図３に示したガス注入ノズル、金型
組立体を用いて成形品の成形を行った。熱可塑性樹脂と
して、ポリカーボネート樹脂（三菱エンジニリングプラ
スチックス株式会社製、商品名：ユーピロンＳ３００
０）を使用した。射出成形機に備えられた射出シリンダ
ー２５内で樹脂温度２８０゜Ｃにて溶融、可塑化した。
そして、固定金型部２１と可動金型部２２を型締した
後、図示しない油圧シリンダーにてガス注入ノズル１０
を前進させ、ガス注入ノズル１０を可動金型部に設けた
ガス注入口に密着させた（図４の（Ａ）の概念図を参
照）。そして、射出圧力を１．１×１０⁸Ｐａ（１１３
０ｋｇｆ／ｃｍ²−Ｇ）として、射出シリンダー２５か
ら溶融樹脂導入部（ゲート部）２４を介してキャビティ
２３内に溶融熱可塑性樹脂３０を導入した（図４の
（Ｂ）の概念図を参照）。

【００３２】尚、キャビティ２３内に導入した溶融熱可
塑性樹脂３０の量はキャビティ２３を完全に満たす量と
した。溶融熱可塑性樹脂３０のキャビティ２３内への導
入時、加圧ガスの圧力（より具体的には、ガス注入ノズ
ル１０の先端部１１内部の圧力）Ｐ_G1を大気圧とした。
尚、ガス注入ノズル１０の先端部１１に加わる溶融熱可
塑性樹脂の圧力Ｐ_R1は、概ね２×１０⁷Ｐａ（約２００
ｋｇｆ／ｃｍ²）であった。

【００３３】射出開始から３．０秒後に射出動作を停止
し、同時に、キャビティ２３内の溶融熱可塑性樹脂３０
の内部に、ガス注入ノズル１０から７．８×１０⁶（８
０ｋｇｆ／ｃｍ²−Ｇ）の圧縮窒素ガスを注入し、キャ
ビティ２３内の溶融熱可塑性樹脂３０の内部に中空部３
１を形成した（図５の概念図を参照）。加圧ガスの圧力
（より具体的には、ガス注入ノズル１０の先端部１１内
部の圧力）Ｐ_G2は１．８×１０⁷Ｐａ（約１８０ｋｇｆ
／ｃｍ²）であり、ガス注入ノズル１０の先端部１１に
加わる溶融熱可塑性樹脂の圧力Ｐ_R2（残圧）は概ね２×
１０⁶Ｐａ（約２０ｋｇｆ／ｃｍ²）であった。

【００３４】射出開始から６０秒経過まで、キャビティ
２３内の熱可塑性樹脂を冷却、固化させた後、図示しな
い油圧シリンダーを作動させてガス注入ノズル１０を後
退させ、成形品内部に形成された中空部３１から圧縮窒
素ガスを大気中に解放した。その後、型開きを行い、金
型から成形品を取り出した。得られた成形品には、厚肉
部に所望の中空部が形成されており、ガス注入ノズル１
０の先端部１１には熱可塑性樹脂の流入も認められず、
ガス注入ノズル１０はその機能を完全に果たしていた。
また、油圧シリンダーを作動させてガス注入ノズル１０
を後退させたときにも、ガス注入ノズル１０の先端部１
１に樹脂片等が混入することもなかった。

【００３５】図３に示した金型組立体においては、ガス
注入ノズル１０の先端部１１がキャビティ２３内に配置
されるようにガス注入ノズル１０を金型２０に取り付け
る構成としたが、ガス注入ノズル１０の金型２０への取
り付けは、これに限定するものではない。図６に金型組
立体の模式図を示すように、ガス注入ノズル１０の先端
部が金型のキャビティ面２３Ａの近傍に配置されるよう
にガス注入ノズル１０を取り付ける構成とすることもで
きる。あるいは又、図７に金型組立体の模式図を示すよ
うに、ガス注入ノズル１０の先端部が、溶融樹脂導入部
２４内に配置されるようにガス注入ノズル１０を取り付
ける構成とすることもできるし、図８に金型組立体の模
式図を示すように、金型２０は射出シリンダー２５を備
えた射出成形機に取り付けられており、射出シリンダー
２５と溶融樹脂導入部２４とは連通しており、ガス注入
ノズル１０が射出シリンダー２５の先端部に配置される
ようにガス注入ノズル１０を取り付ける構成とすること
もできる。

【００３６】ガス注入ノズルの構成の変形例を図９〜図
１２に示す。図９の（Ａ）、図９の（Ｂ）、図１０の
（Ａ）及び図１０の（Ｂ）は、ガス注入ノズルをその先
端から眺めた図である。ガス注入ノズルの先端部１１に
設けられたスリット１４は、先端部１１の軸線Ｌから延
びる仮想平面と先端部１１が交差する線に沿って、先端
１３から一定の距離まで設けられたスリットである。そ
して、仮想平面は、先端部１１の軸線Ｌを回転軸とした
とき、図９の（Ａ）に示す例においては２回回転対称で
あり、図９の（Ｂ）に示す例においては３回回転対称で
あり、図１０の（Ａ）に示す例においては６回回転対称
であり、図１０の（Ｂ）に示す例においては８回回転対
称である。これらの図において、仮想平面をＰＬ₁，Ｐ
Ｌ₂，ＰＬ₃，ＰＬ₄，ＰＬ₅，ＰＬ₆，ＰＬ₇，ＰＬ₈で表
す。

【００３７】あるいは又、図１１の（Ａ）に模式的な断
面図を示し、先端部１１１を正面から眺めた模式図を図
１１の（Ｂ）に示すガス注入ノズル１１０においては、
先端部１１１は、中空パイプ１１２と、この中空パイプ
１１２の先端に取り付けられたフラップ部４０とから構
成することができる。より具体的には、フラップ部４０
の縁部の一部分は、中空パイプ１１２の先端の一部分に
溶接されている。ここで、中空パイプ１１２の先端のそ
の他の部分はシート部４１となっており、フラップ部４
０と中空パイプ１１２の先端のシート部４１との間に間
隙１１４が設けられている。シート部４１は、先端部１
１１の軸線Ｌに対して斜め４５度の角度を成し、フラッ
プ部４０のシート部４１と接触する部分も先端部１１１
の軸線Ｌに対して斜め４５度の角度を成している。ガス
注入ノズル１１０の先端部１１１に加わる溶融熱可塑性
樹脂の圧力によって、フラップ部４０は先端部１１１の
軸線Ｌの方向であってシート部４１に向かう方向に押さ
れ、フラップ部４０はシート部４１に押し付けられ、ガ
ス注入ノズル１１０の先端部１１１に設けられた間隙１
１４が狭くなる結果、溶融熱可塑性樹脂の先端部１１１
内への流入が防止される。また、加圧ガスの圧力によっ
て、フラップ部４０は先端部１１１の軸線Ｌの方向であ
ってシート部４１から離れる方向に押され、フラップ部
４０はシート部４１から離れ、ガス注入ノズル１１０の
先端部１１１に設けられた間隙１１４が拡がる結果、間
隙１１４から加圧ガスがキャビティ内に導入された溶融
熱可塑性樹脂の内部に注入される。

【００３８】あるいは又、図１２の（Ａ）に模式的な断
面図を示し、先端部２１１を正面から眺めた模式図を図
１２の（Ｂ）に示すガス注入ノズル２１０においては、
先端部２１１は、中空パイプ２１２と、この中空パイプ
２１２の先端に取り付けられたフラップ部４２とから構
成することができる。より具体的には、フラップ部４２
の外縁は、中空パイプ２１２の先端に溶接されている。
先端部２１１の内部には、先端部２１１の軸線Ｌに沿っ
て受け部材４４が設けられており、受け部材４４は、先
端部２１１の内壁に取付部材（図示せず）を介して固定
されている。受け部材４４の先端部の縁部はシート部４
５に相当し、フラップ部４２とシート部４５との間に間
隙２１４が設けられている。シート部４５は、先端部２
１１の軸線Ｌに対して斜め４５度の角度を成し、フラッ
プ部４２のシート部４５と接触する部分も先端部２１１
の軸線Ｌに対して斜め４５度の角度を成している。フラ
ップ部４２には切り欠き４３が形成されている。ガス注
入ノズル２１０の先端部２１１に加わる溶融熱可塑性樹
脂の圧力によって、フラップ部４２は先端部２１１の軸
線Ｌの方向であってシート部４５に向かう方向に押さ
れ、フラップ部４２はシート部４５に押し付けられ、ガ
ス注入ノズル２１０の先端部２１１に設けられた間隙２
１４が狭くなる結果、溶融熱可塑性樹脂の先端部２１１
内への流入が防止される。また、加圧ガスの圧力によっ
て、フラップ部４２は先端部２１１の軸線Ｌの方向であ
ってシート部４５から離れる方向に押され、フラップ部
４２はシート部４５から離れ、ガス注入ノズル２１０の
先端部２１１に設けられた間隙２１４が拡がる結果、間
隙２１４から加圧ガスがキャビティ内に導入された溶融
熱可塑性樹脂の内部に注入される。

【００３９】あるいは又、ガス注入ノズルの先端部近傍
の一部を切り欠いた模式図を図１３の（Ａ）に示し、ガ
ス注入ノズルを先端部側から眺めた模式図を図１３の
（Ｂ）に示すように、ガス注入ノズル１０に、先端部１
１の軸線と略平行に、先端部１１の外周を取り囲むよう
に突起部５０を設ける構成とすることもできる。図１３
の（Ａ）、（Ｂ）に示した例においては、リング状の突
起部５０はガス注入ノズル１０のその他の部分１６に溶
接されている。このような突起部５０を設けることによ
って、溶融樹脂導入部２４を介してキャビティ２３内に
導入された溶融熱可塑性樹脂の内部に加圧ガスを注入し
たとき、ガス注入ノズル１０の先端部１１近傍の溶融熱
可塑性樹脂が加圧ガスによって吹き飛ぶことを効果的に
防止することができる。尚、突起部５０は、フラップ部
を有するガス注入ノズルあるいは次に説明するガス注入
ノズルに設けることもできる。

【００４０】あるいは又、ガス注入ノズルを、ガス注入
ノズルに大気圧のみが加わっている状態におけるガス注
入ノズルの軸線に沿った、溶融熱可塑性樹脂と接するガ
ス注入ノズルの部分における最大断面積をＳ_C、加圧ガ
ス注入工程において、加圧ガスの圧力によって間隙が拡
がったときの、ガス注入ノズルの軸線に沿った、溶融熱
可塑性樹脂と接するガス注入ノズルの部分における最大
断面積をＳ_Oとしたとき、Ｓ_O≧Ｓ_Cを満足するような構
成とすることもできる。具体的には、固定金型部２１と
可動金型部２２を型締した後、図示しない油圧シリンダ
ーにてガス注入ノズル１０を前進させ、ガス注入ノズル
１０を可動金型部に設けたガス注入口に密着させた状態
の模式図を図１４の（Ａ）に示すように、ガス注入ノズ
ル１０の先端部１１を、その軸線に沿った断面積が略一
定の形状、例えば、外径が略一定の中空パイプ状とす
る。このような構成とすることによって、成形品内部に
中空部を形成したとき、ガス注入ノズルの先端部と成形
品の間には隙間ができ、図示しない油圧シリンダーを作
動させてガス注入ノズル１０を後退させることが容易と
なり、成形品の損傷発生、ガス注入ノズルの先端部の損
傷発生を効果的に防止することができる。尚、キャビテ
ィ２３内の溶融熱可塑性樹脂３０の内部に中空部３１を
形成した後、成形品内部に形成された中空部から加圧ガ
スを大気中に解放する直前の状態の模式図を図１４の
（Ｂ）に示す。図１４の（Ｂ）において、加圧ガスの圧
力によってガス注入ノズルの先端部の間隙が拡がり、中
空部から加圧ガスを大気中に解放する直前にはガス注入
ノズルの先端部の間隙が狭まる結果、ガス注入ノズル１
０の先端部１１と、キャビティ内のガス注入ノズル１０
の先端部近傍の熱可塑性樹脂との間には隙間ができる。
尚、図１５の（Ａ）、（Ｂ）には、ガス注入ノズル１０
の先端部１１の外周を取り囲むように突起部５０を設け
る構成としたときの、図１４の（Ａ）及び（Ｂ）に示し
たと同様の図を示す。このような突起部５０を設けるこ
とによって、溶融樹脂導入部２４を介してキャビティ２
３内に導入された溶融熱可塑性樹脂の内部に加圧ガスを
注入したとき、ガス注入ノズル１０の先端部１１近傍の
溶融熱可塑性樹脂が加圧ガスによって吹き飛ぶことを効
果的に防止することができる。

【００４１】以上、本発明を、好ましい実施例に基づき
説明したが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。実施例にて説明した使用熱可塑性樹脂、成形条件や
金型、金型組立体の構造、ガス注入ノズルの構造・構成
は例示であり、適宜変更することができる。例えば、ガ
ス注入ノズルの先端部以外のその他の部分には、スリー
ブを被せてもよい。本発明のガス注入ノズルは、広く
は、高粘性流体内に低粘性流体を注入するために用いる
ことができる。あるいは又、本発明のガス注入ノズル
は、ブロー成形法におけるガス注入用の針として使用す
ることもできる。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、キャビティ内に導入さ
れた溶融熱可塑性樹脂の圧力と加圧ガスの圧力との圧力
差によってガス注入ノズルの先端部に設けられた間隙の
開閉が自動的に行われるので、可動部品のない、部品点
数の削減された、しかも、間隙に熱可塑性樹脂が噛み込
むことのない、簡素な構造のガス注入ノズルを提供する
ことができる。しかも、ガス注入ノズルの内部に溶融熱
可塑性樹脂が流入することを確実に防止でき、しかも、
円滑にキャビティ内の溶融熱可塑性樹脂に加圧ガスを注
入することができるので、成形品の成形を安定して行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のガス注入ノズルの模式的な断面図であ
る。

【図２】実施例のガス注入ノズルを正面から眺めた模式
図、及び、図１の（Ａ）の線Ｂ−Ｂに沿った模式的な切
断図である。

【図３】実施例の金型組立体の概念図である。

【図４】キャビティ内に溶融熱可塑性樹脂を導入する
前、及び導入中の金型組立体の概念図である。

【図５】キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂内部に加圧ガ
スを導入中の金型組立体の概念図である。

【図６】金型組立体の変形例の概念図である。

【図７】金型組立体の別の変形例の概念図である。

【図８】金型組立体の更に別の変形例の概念図である。

【図９】ガス注入ノズルの変形例を示す模式的な正面図
である。

【図１０】ガス注入ノズルの別の変形例を示す模式的な
正面図である。

【図１１】ガス注入ノズルの更に別の変形例を示す模式
的な断面図である。

【図１２】ガス注入ノズルの更に別の変形例を示す模式
的な断面図である。

【図１３】ガス注入ノズルの更に別の変形例を示す模式
的な断面図である。

【図１４】ガス注入ノズルの更に別の変形例を使用し、
キャビティ内に溶融熱可塑性樹脂を導入する前の金型組
立体の概念図、及び、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂
内部に加圧ガスを導入した後の金型組立体の概念図であ
る。

【図１５】ガス注入ノズルの更に別の変形例を使用し、
キャビティ内に溶融熱可塑性樹脂を導入する前の金型組
立体の概念図、及び、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂
内部に加圧ガスを導入した後の金型組立体の概念図であ
る。

【符号の説明】

１０，１１０，２１０・・・ガス注入ノズル、１１，１
１１，２１１・・・先端部、１１２，２１２・・・中空
パイプ、１３，１１３，２１３・・・先端、１４，１１
４，２１４・・・スリットあるいは間隙、１５・・・後
端部、１６・・・その他の部分、１７・・・中心孔、２
０・・・金型、２１・・・固定金型部、２２・・・可動
金型部、２３・・・キャビティ、２４・・・溶融樹脂導
入部、２５・・・射出シリンダー、２６・・・加圧ガス
源、２７・・・配管、４０，４２・・・フラップ部、４
１，４５・・・シート部、４３・・・切り欠き、４４・
・・受け部材、５０・・・突起部、Ｌ・・・先端部の軸
線、ＰＬ₁，ＰＬ₂，ＰＬ₃，ＰＬ₄，ＰＬ₅，ＰＬ₆，ＰＬ
₇，ＰＬ₈・・・仮想平面、Ｌ・・・先端部の軸線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者茅野義弘神奈川県平塚市東八幡５丁目６番２号三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社技術センター内 (72)発明者今泉洋行神奈川県平塚市東八幡５丁目６番２号三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社技術センター内 (72)発明者落合和明神奈川県平塚市東八幡５丁目６番２号三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社技術センター内 (72)発明者穂住哲也福島県安達郡本宮町大字荒井字青田原229 番地１プラストロン株式会社内Ｆターム(参考） 4F202 AA28 AG07 AJ02 CA11 CB01 CK02 CK06 CK07 CK17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】キャビティ、及び、溶融熱可塑性樹脂をキ
ャビティ内に導入するための溶融樹脂導入部が設けられ
た金型を使用して熱可塑性樹脂を成形するに際して、溶
融樹脂導入部を介してキャビティ内に導入された溶融熱
可塑性樹脂の内部に加圧ガスを注入し、中空部を有する
成形品を成形するためのガス注入ノズルであって、先端部に間隙を有し、後端部が加圧ガス源に接続され、キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂導入工程において
は、先端部に加わる溶融熱可塑性樹脂の圧力によって該
間隙が狭くなり、以て、溶融熱可塑性樹脂の該先端部内
への流入が防止され、加圧ガス注入工程においては、加圧ガスの圧力によって
該間隙が拡がり、以て、該間隙から加圧ガスがキャビテ
ィ内に導入された溶融熱可塑性樹脂の内部に注入される
ことを特徴とするガス注入ノズル。
【請求項２】ガス注入ノズルに大気圧のみが加わってい
る状態において、前記間隙は０．２ｍｍ以下であること
を特徴とする請求項１に記載のガス注入ノズル。
【請求項３】先端部の軸線と略平行に、先端部の外周を
取り囲むように設けられた突起部を更に有することを特
徴とする請求項１又は請求項２に記載のガス注入ノズ
ル。
【請求項４】ガス注入ノズルの先端部は、先端が閉じた
中空パイプ状であり、先端部に設けられた間隙は、先端部の軸線から延びる仮
想平面と先端部が交差する線に沿って、先端から一定の
距離まで設けられたスリットであり、該仮想平面は、先端部の軸線を回転軸としたとき、ｎ回
回転対称（但し、ｎ＝２、３、４、６又は８）であるこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に
記載のガス注入ノズル。
【請求項５】（Ａ）キャビティ、及び、溶融熱可塑性樹
脂をキャビティ内に導入するための溶融樹脂導入部が設
けられた金型、並びに、（Ｂ）キャビティ内に導入された溶融熱可塑性樹脂の内
部に加圧ガスを注入し、中空部を有する成形品を成形す
るためのガス注入ノズル、を備えた金型組立体であって、該ガス注入ノズルは、その先端部に間隙を有し、その後
端部は加圧ガス源に接続されており、溶融樹脂導入部を介してのキャビティ内への溶融熱可塑
性樹脂導入工程においては、先端部に加わる溶融熱可塑
性樹脂の圧力によって該間隙が狭くなり、以て、溶融熱
可塑性樹脂の該先端部内への流入が防止され、加圧ガス注入工程においては、加圧ガスの圧力によって
該間隙が拡がり、以て、該間隙から加圧ガスがキャビテ
ィ内に導入された溶融熱可塑性樹脂の内部に注入される
ことを特徴とする金型組立体。
【請求項６】ガス注入ノズルに大気圧のみが加わってい
る状態において、前記間隙は０．２ｍｍ以下であること
を特徴とする請求項５に記載の金型組立体。
【請求項７】ガス注入ノズルは、先端部の軸線と略平行
に、先端部の外周を取り囲むように設けられた突起部を
更に有することを特徴とする請求項５又は請求項６に記
載の金型組立体。
【請求項８】ガス注入ノズルの先端部は、先端が閉じた
中空パイプ状であり、先端部に設けられた間隙は、先端部の軸線から延びる仮
想平面と先端部が交差する線に沿って、先端から一定の
距離まで設けられたスリットであり、該仮想平面は、先端部の軸線を回転軸としたとき、ｎ回
回転対称（但し、ｎ＝２、３、４、６又は８）であるこ
とを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか１項に
記載の金型組立体。
【請求項９】ガス注入ノズルの先端部は、溶融樹脂導入
部内に配置されていることを特徴とする請求項５乃至請
求項８のいずれか１項に記載の金型組立体。
【請求項１０】ガス注入ノズルの先端部は、キャビティ
内、あるいは金型のキャビティ面近傍に配置されている
ことを特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれか１項
に記載の金型組立体。
【請求項１１】金型は射出シリンダーを備えた射出成形
機に取り付けられており、射出シリンダーと溶融樹脂導
入部とは連通しており、ガス注入ノズルは射出シリンダ
ーの先端部に配置されていることを特徴とする請求項５
乃至請求項８のいずれか１項に記載の金型組立体。
【請求項１２】（Ａ）キャビティ、及び、溶融熱可塑性
樹脂をキャビティ内に導入するための溶融樹脂導入部が
設けられた金型、並びに、（Ｂ）先端部に間隙を有し、後端部が加圧ガス源に接続
されており、キャビティ内に導入された溶融熱可塑性樹
脂の内部に加圧ガスを注入し、中空部を有する成形品を
成形するためのガス注入ノズル、を備えた金型組立体を用いた成形品の成形方法であっ
て、（ａ）溶融樹脂導入部を介して、キャビティ内に溶融熱
可塑性樹脂を導入する工程と、（ｂ）キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂の導入中、導
入完了と同時、若しくは導入完了後、ガス注入ノズルを
介して、キャビティ内に導入された溶融熱可塑性樹脂の
内部に加圧ガスを注入し、中空部を有する成形品を成形
する工程、から成り、工程（ａ）においては、ガス注入ノズルの先端部に加わ
る溶融熱可塑性樹脂の圧力によって、ガス注入ノズルの
先端部に設けられた間隙が狭くなり、以て、溶融熱可塑
性樹脂の先端部内への流入が防止され、工程（ｂ）においては、加圧ガスの圧力によってガス注
入ノズルの先端部に設けられた間隙が拡がり、以て、該
間隙から加圧ガスがキャビティ内に導入された溶融熱可
塑性樹脂の内部に注入されることを特徴とする成形品の
成形方法。
【請求項１３】ガス注入ノズルに大気圧のみが加わって
いる状態において、前記間隙は０．２ｍｍ以下であるこ
とを特徴とする請求項１２に記載の成形品の成形方法。
【請求項１４】ガス注入ノズルは、先端部の軸線と略平
行に、先端部の外周を取り囲むように設けられた突起部
を更に有することを特徴とする請求項１２又は請求項１
３に記載の成形品の成形方法。
【請求項１５】ガス注入ノズルの先端部は、先端が閉じ
た中空パイプ状であり、先端部に設けられた間隙は、先端部の軸線から延びる仮
想平面と先端部が交差する線に沿って、先端から一定の
距離まで設けられたスリットであり、該仮想平面は、先端部の軸線を回転軸としたとき、ｎ回
回転対称（但し、ｎ＝２、３、４、６又は８）であるこ
とを特徴とする請求項１２乃至請求項１４のいずれか１
項に記載の成形品の成形方法。
【請求項１６】ガス注入ノズルの先端部は、溶融樹脂導
入部内に配置されていることを特徴とする請求項１２乃
至請求項１５のいずれか１項に記載の成形品の成形方
法。
【請求項１７】ガス注入ノズルの先端部は、キャビティ
内、あるいは金型のキャビティ面近傍に配置されている
ことを特徴とする請求項１２乃至請求項１５のいずれか
１項に記載の成形品の成形方法。
【請求項１８】金型は射出シリンダーを備えた射出成形
機に取り付けられており、射出シリンダーと溶融樹脂導
入部とは連通しており、ガス注入ノズルは射出シリンダ
ーの先端部に配置されていることを特徴とする請求項１
２乃至請求項１５のいずれか１項に記載の成形品の成形
方法。