JP2004322466A - サンドイッチ成形用ホットランナ金型及びこれを用いたサンドイッチ成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】二種類の樹脂を用いてサンドイッチ成形を行う際に使用されるホットランナ金型を提供する。
【解決手段】キャビティ７の内壁にゲート６が設けられ、第一のランナ３は第一のスプルー１とゲート６の間を結び、第二のランナ４は第二のスプルー２とゲート６の間を結ぶ。ゲート６の直前には開閉弁１０が設けられている。開閉弁１０は、弁室１１、サブノズル１２及び弁体１３を備える。サブノズル１２は、弁室１１内に収容され、中心軸上に貫通孔１４を有する。弁体１３は、貫通孔１４の中に組み込まれている。第一の流路１７は、サブノズル１２と弁室１１の間に設けられた環状空間を通ってサブノズル１２の先端に到る。第二の流路１８は、サブノズル１２の外周面から貫通孔１４を経てサブノズル１２の先端に到る。弁体１３を貫通孔１４から前方に突出させて、弁体１３の先端でゲート６を塞ぐ。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形機で使用されるホットランナ金型に係り、特に、二種類の樹脂を用いて、一方の樹脂でスキン層を形成し他方の樹脂でコア部を形成するサンドイッチ成形の際に使用されるホットランナ金型に係る。また、本発明は、そのようなホットランナ金型を用いたサンドイッチ成形方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】
図７及び８に、従来のサンドイッチ成形用の金型の例を示す（特許文献１）。図７に示した金型は、ゲート７７、第一ホットランナ７１、第二ホットランナ７２、弁室７３、弁体７４などを備えている。ゲート７７の手前に弁室７３が設けられ、弁室７３の中に弁体７４が収容されている。弁体７４の中心には貫通孔７５が形成され、弁室７３の内周面と弁体７４の外周面の間には、環状の流路７６が形成されている。
【０００３】
コア用樹脂は、第二ホットランナ７２及び貫通孔７５を経て、ゲート７７の中心部からキャビティ７８内に射出される。スキン用樹脂は、第一ホットランナ７１及び環状の流路７６を経て、ゲート７７の周縁部からキャビティ７８内に射出される。弁体７４をシート面７３ａに押し付けることによって、スキン用樹脂の流路（環状の流路７６）を遮断することができる。
【０００４】
しかし、この金型では、コア用樹脂の流路（貫通孔７５）を遮断することができない。そのため、成型品の取り出し後、ゲート７７からコア用樹脂が漏れ出す現象を防止することができない。
【０００５】
これに対して、図８に示した金型では、弁体７４の中心の貫通孔７５の中に、更に弁体７９を設けることによって、コア用樹脂の流路を遮断することを可能にしている。しかし、この金型では、弁体７４及び弁体７９を駆動するために二つの駆動手段が必要となるので、構造が複雑になり大型化するという問題があった。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０４−３１６８１８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような従来のサンドイッチ成形用ホットランナ金型の問題点に鑑み成されたもので、本発明の目的は、従来のサンドイッチ成形用ホットランナ金型と比べて簡素な構成を備え、且つ、成型品の取り出し後、ゲートから溶融樹脂が漏れ出すことがないサンドイッチ成形用ホットランナ金型を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のサンドイッチ成形用ホットランナ金型は、
二種類の樹脂を用いてサンドイッチ成形を行うためのホットランナ金型であって、
キャビティの内壁に開口するゲートと、
金型の背面に設けられた第一のスプルー及び第二のスプルーと、
前記第一のスプルーから前記ゲートを経てキャビティ内に第一の溶融樹脂を導入する第一のランナと、
前記第二のスプルーから前記ゲートを経てキャビティ内に第二の溶融樹脂を導入する第二のランナと、
前記ゲートを開閉する開閉弁と、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明のサンドイッチ成形用ホットランナ金型によれば、第一の溶融樹脂が導入される経路（第一のランナ）及び第二の溶融樹脂が導入される経路（第二のランナ）を、ゲートの直前で合流させているので、ゲートに到達する前に二つの樹脂が混じり合うことがない。また、ゲートを開閉する開閉弁を設けたので、成型品の取り出し後、ゲートから溶融樹脂が漏れ出すこともない。本発明のサンドイッチ成形用ホットランナ金型によれば、簡便な構造の金型を用いてサンドイッチ成形を行うことができる。
【００１０】
好ましくは、本発明のサンドイッチ成形用ホットランナ金型は、前記第二のランナと前記ゲートを結ぶ経路を開閉するための開閉機構を、更に有する。
【００１１】
好ましくは、前記開閉弁は、前記ゲートを閉じる第一の位置に加えて、前記第二のランナと前記ゲートを結ぶ経路をつなげる第二の位置と、前記第二のランナと前記ゲートを結ぶ経路を遮断する第三の位置と、を有する。
【００１２】
好ましくは、前記開閉弁を、前記ゲートに隣接してその上流側に設けられた弁室、この弁室内に収容され前記ゲートの中心を通る軸上に貫通孔を有するサブノズル、及びこの貫通孔の中に組み込まれた棒状の弁体などから構成する。弁室の内周面には、前記第一のランナの下流側の端及び前記第二のランナの下流側の端をそれぞれ開口させる。前記サブノズルの先端部分の外側には、サブノズルの外周面と前記弁室の内周面の間に設けられた環状空間を通ってサブノズルの先端に到り、前記第一のランナと前記ゲートを結ぶ第一の流路を形成する。前記サブノズルの内部には、サブノズルの外周面から前記貫通孔を経てサブノズルの先端に到り、前記第二のランナと前記ゲートを結ぶ第二の流路を形成する。このように開閉弁を構成すれば、前記弁体を前記貫通孔から前方に突出させて、前記弁体の先端で前記ゲートを塞ぐことができる。
【００１３】
その場合、好ましくは、前記弁体は、前記弁体を前記貫通孔から前方に突出させて前記弁体の先端で前記ゲートを塞ぐ第一の位置に加えて、前記弁体を前記貫通孔内で後方に退避させて前記第二の流路をつなげる第二の位置と、前記弁体を前記貫通孔内で中間位置で停止させて前記第二の流路を遮断する第二の位置と、を有する。
【００１４】
このように開閉弁を構成すれば、第一のランナから第一の流路を介して第一の溶融樹脂のみをキャビティ内に射出する時、第二のランナをゲートから遮断することができる。これによって、第一の樹脂が第二のランナへ回り込むことをこの位置で遮断することができる。その結果、より安定した成形が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（例１）
図１及び図２に、本発明に基づくサンドイッチ成形用ホットランナ金型の一例を示す。ここで、図１は金型の中心軸を含む断面図、図２は図１のＡ−Ａ部の断面図である。図中、１は第一のスプルー、２は第二のスプルー、３は第一のランナ、４は第二のランナ、６はゲート、７はキャビティ、１０は開閉弁、１１は弁室、１２はサブノズル、１３は弁体、１４は貫通孔を表す。
【００１６】
このホットランナ金型は、４枚のプレート２１〜２４を重ね合わせることにより構成され、二つのスプルー１、２及び二つのランナ３、４を備えている。この例では、プレート２１の右面に第一のスプルー１及び第二のスプルー２が形成され、プレート２３の左面にゲート６が形成され、プレート２３の左面とプレート２４の右面の間にキャビティ７が形成されている。
【００１７】
ゲート６に隣接してその上流側には、開閉弁１０が設けられている。開閉弁１０は、弁室１１、サブノズル１２、弁体１３、及び油圧式のアクチュエータ１５などから構成される。弁室１１はプレート２３及び２２の内部に設けられ、ゲート６の背後につながっている。弁室１１の中に、サブノズル１２が収容されている。サブノズル１２はプレート２２を貫通し、サブノズル１２の後端はアクチュエータ１５のシリンダ部分に接続されている。このアクチュエータ１５は、プレート２１及びプレート２２の内部に組み込まれている。サブノズル１２の中心には貫通孔１４が設けられ、この貫通孔１４の中に棒状の弁体１３が収容されている。弁体１３の後端はアクチュエータ１５のピストン部分に接続されている。
【００１８】
第一のランナ３は、プレート２１及びプレート２２を貫通し、プレート２２の左面に到達して横に折れ曲り、プレート２２の左面とプレート２３の右面の間に形成された流路を通って、弁室１１に到達するように形成され、第一のスプルー１とゲート６の間を結んでいる。
【００１９】
同様に、第二のランナ４は、プレート２１及びプレート２２を貫通し、プレート２２の左面に到達して横に折れ曲り、プレート２２の左面とプレート２３の右面の間に形成された流路を通って、弁室１１に到達するように形成され、第二のスプルー２とゲート６の間を結んでいる。
【００２０】
図３及び図４に、ゲート６及び開閉弁１０の部分の拡大断面図を示す。前述のように、弁室１１は、ゲート６の背後に設けられ、その中にサブノズル１２が収容されている。第一のランナ３及び第二のランナ４の下流側の端は、それぞれ、弁室１１の内周面に開口している。
【００２１】
サブノズル１２の軸部は弁室１１の内周面に嵌合する。サブノズル１２の先端部分は軸部よりも細い径で形成され、この先端部分の外周面と弁室１１の内周面の間に環状空間が形成されている。第一の流路１７は、この環状空間を通ってサブノズル１２の先端に到り、第一のランナ３とゲート６を結んでいる。サブノズル１２には、更に、軸部の外周面と弁室１１の内周面の接触面から貫通孔１４につながる横孔が形成されている。第二の流路１８は、この横孔及び貫通孔１４を経てサブノズル１２の先端に到り、第二のランナ４とゲート６を結んでいる。
【００２２】
図３及び図４に示すように、サブノズル１２の中心の貫通孔１４の中で、弁体１３を前後方向に駆動することにより、流路の切り換えを行うことができる。即ち、図３に示すように、弁体１３を貫通孔１４から前方に突出させることにより、弁体１３の先端でゲート６を塞ぐ（第一の位置）。図４に示すように、弁体１３を貫通孔１４内で後方に退避させることにより、第二の流路１８をつなげる（第二の位置）。
【００２３】
なお、図５に示すように、弁体１３を貫通孔１４内で中間位置で停止させることにより、第二の流路１８のみを遮断することもできる（第三の位置）。
【００２４】
図６に、上記のホットランナ金型が接続される射出位置のノズル部分の概要を示す。このノズルは、二つのノズルチップ５１及び５２を備えている。これらのノズルチップは、連結ブロック５４を介して、それぞれ第一の射出ユニット５５及び第二の射出ユニット５６に接続されている。連結ブロック５４の内部には、第一の射出ユニット５５から第一のノズルチップ５１へ第一の溶融樹脂を送る流路５７、及び第二の射出ユニット５６から第一のノズルチップ５２へ第二の溶融樹脂を送る流路５８が設けられている。
【００２５】
ホットランナ金型（図１）の第一のスプルー１には、第一のノズルチップ５１を介して第一の射出ユニット５５が接続され、第二のスプルー２には、第二のノズルチップ５２を介して第二の射出ユニット５６が接続される。
【００２６】
次に、図１〜図４に示したホットランナ金型を用いてサンドイッチ成形を行う手順について説明する。
【００２７】
先ず、開閉弁１０を第二の位置（図４）にし、第一の射出ユニット（５５、図６）を起動し、スキン用樹脂を第一のスプルー１から金型内に導入する。この動作は、通常の１樹脂のみを成形するホットランナ金型のバルブゲートを開いて射出を開始する動作に相当する。スキン用樹脂は、第一のランナ３、第一の流路１７、ゲート６を経て、キャビティ７内に流入する。スキン用樹脂は、キャビティ７の内面に接触して冷却され、その外側に凝固層（スキン層）が形成される。
【００２８】
この時、第二の流路１８と第二のランナ４がつながっていても、第二の射出ユニット５６側に設けられた逆流防止弁又はスクリューの後退防止装置によって、スキン用樹脂の第二の流路１８側への逆流が防止される。
【００２９】
所定の量のスキン用樹脂がキャビティ７内に送り込まれた後、第二の射出ユニット（５６、図６）を起動し、コア用樹脂を第二のスプルー２から金型内に導入する。これによって、スキン用樹脂が継続してキャビティ７内に流入すると同時に、コア用樹脂が、第二のランナ４、第二の流路１８、ゲート６を経て、キャビティ７内に流入する。
【００３０】
この時、コア用樹脂は、弁体１３の内部に形成された第二の流路１８から弁体１３の前方及びゲート６の中心部を通って、キャビティ７内に入る。一方、スキン用樹脂は、弁体１３の外周に形成された第一の流路１７から弁体１３の前方に入り、コア用樹脂を周囲から包み込んだ状態でゲート６を通過し、キャビティ７内に入る。スキン用樹脂は、既に形成されているスキン層に補充されてキャビティ７内に広がる。コア用樹脂は、スキン層の内側に流入する。
【００３１】
このように、コア用樹脂がキャビティ７内に入る際に、先にキャビティ７内に送り込まれているスキン用樹脂がキャビティ７の内面と接触し、既に凝固層（スキン層）を形成し始めているので、コア用樹脂は、まだ溶融状態が保たれている中心部に流入し、二層のサンドイッチ構造の成形品が形成される。従って、スキン用樹脂が、成形品の全表面に渡ってスキン層を形成するのに充分な量供給されていれば、後から送り込まれたコア用樹脂が、スキン層を突き破って表面に現れることはない。
【００３２】
その後、再度、第二の射出ユニット（５６、図６）を停止し、スキン用樹脂のみを第一のスプルー１から金型内に導入する。これによって、スキン用樹脂がキャビティ７内に補充され、成形品の外側を完全に覆う。
【００３３】
キャビティ７内が樹脂で満たされた後、開閉弁１０を第一の位置（図３）に切り換えてゲート６を遮断するとともに、第一の射出ユニット（５５、図６）を停止する。これで、一回の射出工程が終了する。この動作は通常の１樹脂のみを成形するホットランナ金型のバルブゲートを閉じて射出を終了させる動作に相当する。
【００３４】
なお、サンドイッチ成形の最初と最後の工程でスキン用樹脂のみを射出するとき、弁体１３を第三の位置（図５）となるよう制御すると、スキン用樹脂の第二のランナ側への逆流が遮断されるので、より成形を安定させることができる。
【００３５】
なお、上記方法の変形として、コア用樹脂を射出する際、第一の射出ユニット（５５、図６）の動作を停止させてスキン用樹脂の射出を中断してもよい。これによって、コア用樹脂のみが、第二の流路１８、ゲート６を経て、キャビティ７内に流入する。
【００３６】
また、複数のゲートがキャビティの内壁に設けられている場合には、各ゲートに対応してそれぞれ設けられた開閉弁を同時に開閉することによって、上記と同様にサンドイッチ成形を行うことができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明のサンドイッチ成形用ホットランナ金型によれば、第一の溶融樹脂が導入される経路及び第二の溶融樹脂が導入される経路を、ゲートの直前で合流させているので、ゲートに到達する前に二つの樹脂が混じり合うことがない。また、ゲートを開閉する開閉弁を設けたので、成型品の取り出し後、ゲートから溶融樹脂が漏れ出すこともない。本発明のサンドイッチ成形用ホットランナ金型によれば、簡便な構造の金型を用いてサンドイッチ成形を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のサンドイッチ成形用ホットランナ金型の一例を示す図。
【図２】図１に示した金型のＡ−Ａ部断面図。
【図３】図１に示した金型のゲート及び開閉弁の拡大断面図（第一の位置）。
【図４】図１に示した金型のゲート及び開閉弁の拡大断面図（第二の位置）。
【図５】図１に示した金型のゲート及び開閉弁の拡大断面図（第三の位置）。
【図６】本発明のサンドイッチ成形用ホットランナ金型に接続される射出装置の概要を示す図。
【図７】従来のホットランナ金型の一例を示す断面図。
【図８】図７に示したホットランナ金型の変形例を示す拡大断面図。
【符号の説明】
１…第一のスプルー、２…第二のスプルー、３…第一のランナ、４…第二のランナ、６…ゲート、７…キャビティ、１０…開閉弁、１１…弁室、１２…サブノズル、１３…弁体、１４…貫通孔、１５…アクチュエータ、１７…第一の流路、１８…第二の流路、２１、２２、２３、２４…プレート、５１…第一のノズルチップ、５２…第二のノズルチップ、５４…連結ブロック、５５…第一の射出ユニット、５６…第二の射出ユニット、５７、５８…流路、７１…第一ホットランナ、７２…第二ホットランナ、７３…弁室、７３ａ…シート面、７４…弁体、７５…貫通孔、７６…環状の流路、７７…ゲート、７８…キャビティ、７９…弁体。

Claims (7)

1. 二種類の樹脂を用いてサンドイッチ成形を行うためのホットランナ金型であって、
   キャビティの内壁に開口するゲートと、
   金型の背面に設けられた第一のスプルー及び第二のスプルーと、
   前記第一のスプルーから前記ゲートを経てキャビティ内に第一の溶融樹脂を導入する第一のランナと、
   前記第二のスプルーから前記ゲートを経てキャビティ内に第二の溶融樹脂を導入する第二のランナと、
   前記ゲートを開閉する開閉弁と、
   を備えたことを特徴とするサンドイッチ成形用ホットランナ金型。
2. 前記第二のランナと前記ゲートを結ぶ経路を開閉するための開閉機構を、更に有することを特徴とする請求項１に記載のサンドイッチ成形用ホットランナ金型。
3. 前記開閉弁は、前記ゲートを閉じる第一の位置に加えて、前記第二のランナと前記ゲートを結ぶ経路をつなげる第二の位置と、前記第二のランナと前記ゲートを結ぶ経路を遮断する第三の位置と、を有することを特徴とする請求項１に記載のサンドイッチ成形用ホットランナ金型。
4. 前記開閉弁は、前記ゲートに隣接してその上流側に設けられた弁室と、この弁室内に収容され前記ゲートの中心を通る軸上に貫通孔を有するサブノズルと、この貫通孔の中に組み込まれた棒状の弁体とを備え、
   前記第一のランナの下流側の端は、前記弁室の内周面に開口し、
   前記第二のランナの下流側の端は、前記弁室の内周面に開口し、
   前記サブノズルの先端部分の外側には、サブノズルの外周面と前記弁室の内周面の間に設けられた環状空間を通ってサブノズルの先端に到り、前記第一のランナと前記ゲートを結ぶ第一の流路が形成され、
   前記サブノズルの内部には、サブノズルの外周面から前記貫通孔を経てサブノズルの先端に到り、前記第二のランナと前記ゲートを結ぶ第二の流路が形成され、
   前記弁体を前記貫通孔から前方に突出させて、前記弁体の先端で前記ゲートを塞ぐように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のサンドイッチ成形用ホットランナ金型。
5. 前記弁体は、
   前記弁体を前記貫通孔から前方に突出させて前記弁体の先端で前記ゲートを塞ぐ第一の位置に加えて、
   前記弁体を前記貫通孔内で後方に退避させて前記第二の流路をつなげる第二の位置と、
   前記弁体を前記貫通孔内で中間位置で停止させて前記第二の流路を遮断する第三の位置と、
   を有することを特徴とする請求項４に記載のサンドイッチ成形用ホットランナ金型。
6. 二種類の樹脂を用いてサンドイッチ成形を行う方法であって、
   キャビティの内壁に開口するゲートと、
   金型の背面に設けられた第一のスプルー及び第二のスプルーと、
   前記第一のスプルーから前記ゲートを経てキャビティ内に第一の溶融樹脂を導入する第一のランナと、
   前記第二のスプルーから前記ゲートを経てキャビティ内に第二の溶融樹脂を導入する第二のランナと、
   前記ゲートを開閉する開閉弁と、
   を備えたサンドイッチ成形用ホットランナ金型を用いて、
   先ず、前記開閉弁で前記ゲートを開けた状態で、スキン用樹脂の射出装置を作動させて、スキン用樹脂を前記第一のランナからキャビティ内に射出し、
   次いで、スキン用樹脂を射出する動作を継続させたまま、コア用樹脂の射出装置を作動させて、コア用樹脂を前記第二のランナから前記ゲートの中心部を通してキャビティ内に射出し、
   次いで、スキン用樹脂を射出する動作を継続させたまま、コア用樹脂の射出装置の作動を停止させ、
   キャビティ内が樹脂で満たされた後、スキン用樹脂の射出装置の作動を停止させるとともに、前記開閉弁で前記ゲートを閉じることを特徴とするサンドイッチ成形方法。
7. 二種類の樹脂を用いてサンドイッチ成形を行う方法であって、
   キャビティの内壁に開口するゲートと、
   金型の背面に設けられた第一のスプルー及び第二のスプルーと、
   前記第一のスプルーから前記ゲートを経てキャビティ内に第一の溶融樹脂を導入する第一のランナと、
   前記第二のスプルーから前記ゲートを経てキャビティ内に第二の溶融樹脂を導入する第二のランナと、
   前記ゲートの開閉及び前記第二のランナと前記ゲートを結ぶ経路の開閉をするための開閉弁と、
   を備えたサンドイッチ成形用ホットランナ金型を用いて、
   先ず、前記開閉弁で前記ゲートを開け且つ前記第二のランナと前記ゲートを結ぶ経路を遮断した状態で、スキン用樹脂の射出装置を作動させて、スキン用樹脂を前記第一のランナからキャビティ内に射出し、
   次いで、スキン用樹脂を射出する動作を継続させたまま、前記開閉弁で前記第二のランナと前記ゲートを結ぶ経路をつなげるとともに、コア用樹脂の射出装置を作動させて、コア用樹脂を前記第二のランナから前記ゲートの中心部を通してキャビティ内に射出し、
   次いで、スキン用樹脂を射出する動作を継続させたまま、前記開閉弁で前記第二のランナと前記ゲートを結ぶ経路を遮断するとともに、コア用樹脂の射出装置の作動を停止させ、
   キャビティ内が樹脂で満たされた後、スキン用樹脂の射出装置の作動を停止させるとともに、前記開閉弁で前記ゲートを閉じることを特徴とするサンドイッチ成形方法。

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