JP2005280252A - サンドイッチ成形方法及び射出成形用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】 サンドイッチ成形工程の最終段階で行われるノズル先端部のスキン用樹脂によるクリーニング動作を金型キャビティへの充填とは無関係に行うことを可能にする。
【解決手段】 サンドイッチ成形では、内部にスキン用樹脂の流路及びコア用樹脂の流路が設けられ、吐出口の手前でこれらの流路が合流するように構成されたノズルが使用される。先ず、開閉弁２３を開いた状態で、スキン用樹脂をノズルからスプル１１及びランナ１２を経てキャビティ１４に供給する。次に、スキン用樹脂を供給する動作を継続させたまま、コア用樹脂をノズルからキャビティ１４に供給する。次に、スキン用樹脂の供給を継続させたまま、コア用樹脂の供給を停止する。キャビティ１４が樹脂で充満された後、開閉弁２３を閉じる。更に、ノズル内へのスキン用樹脂の供給を続け、ノズル内でスキン用樹脂をコア用樹脂の流路の末端部分に逆流させた後、スキン用樹脂の供給を停止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、射出成形方法に係り、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をコア部を形成するサンドイッチ成形品を製造する際の射出成形方法に係る。また、本発明は、この方法を実施する際に使用される金型に係る。

図４に、サンドイッチ成形の際に使用されるノズルの構造の一例を示す。このノズルは、ノズルボディ４１、ノズルチップ４２、インナーノズル４３及び連結ブロック４４等から構成されている。ノズルボディ４１の先端にノズルチップ４２が取り付けられ、ノズルチップ４２の中にインナーノズル４３が装着されている。

ノズルボディ４１の内部には、互いに独立した二つの流路（第一流路の上流部分５１ａ及び第二流路の上流部分５２ａ）が形成されている。流路５１ａは、ノズルボディ４１の中心軸上を貫通し、その上流側の端はノズルボディ４１の後端面に開口している。流路５２ａは、流路５１ａに対して平行に形成されている。但し、流路５２ａは、ノズルボディ４１の後端部の近傍で流路５１ａに対して平行な方向から折れ曲がり、その上流側の端はノズルボディ４１の側面に開口している。ノズルボディ４１の後端面には、第一射出ユニット６１が接続される。ノズルボディ４１の後端部近傍の側面には、連結ブロック４４を介して、第二射出ユニット６２が接続される。

ノズルチップ４２は、吐出口４６を有し、吐出口４６の上流側には前室４７が形成されている。この前室４７の後方には、受け口が形成され、その中にインナーノズル４３が装着されている。

インナーノズル４３の内部には、互いに独立した二つの流路（第一流路の下流部分５１ｂ及び第二流路の下流部分５２ｂ）が形成されている。流路５１ｂは、インナーノズル４３の後端面で流路５１ａにつながり、インナーノズル４３の中心軸を取り囲む環状の流路となって前室４７に開口している。流路５２ｂは、インナーノズル４３の後端面で流路５２ａにつながり、インナーノズル４３の途中で斜めに折れ曲がって中心軸上に到達し、そこから中心軸上を通って前室１７に開口している。このようにして、流路５１ｂは、インナーノズル４３の内部の環状の流路を経て、吐出口４６の直前で流路５２ｂに合流している。

スキン用樹脂は、第一射出ユニット６１からノズル内に入り、流路５１ａ及び流路５１ｂを通って前室４７に到り、吐出口４６から金型（図示せず）内に射出される。これに対して、コア用樹脂は、第二射出ユニット６２から、連結ブロック４４内を通ってノズル内に入り、流路５２ａ及び流路５２ｂを通って前室４７に到り、吐出口４６から金型内に射出される。

次に、このようなノズルを使用してサンドイッチ成形を行う際の手順の一例について説明する。

先ず、第一の動作として、スキン用樹脂を、第一射出ユニット６１からノズル内に供給し、流路５１ａ及び５１ｂを経て、吐出口４６から金型内へ射出する。このようにしてスキン層が形成される。次に、第二の動作として、スキン用樹脂の射出を続けたまま（あるいは、射出を停止して）、コア用樹脂を、第二射出ユニット６２からノズル内に供給し、流路５２ａ及び５２ｂを経て、吐出口４６から金型内へ射出する。このようしてスキン層の内側にコア部を形成する。最後に、第三の動作として、コア用樹脂の射出を停止し、スキン用樹脂の射出を継続して（あるいは、再開して）スキン用樹脂のみの射出を行い、成形品の全外表面をスキン用樹脂で覆った状態で金型内に樹脂を充満させ、射出工程を終了させる。このようにして、全表面がスキン用樹脂で覆われたサンドイッチ成形品が製造される。

ここで、最後にスキン用樹脂のみを射出する第三の動作は、製品の外周全体をスキン用樹脂で覆うことを目的として行われるものであるが、それと同時に、ノズル内の流路５１ｂと流路５２ｂの合流部より下流側の流路に残存するコア用樹脂をスキン用樹脂で置き替える動作（クリーニング動作）も兼ねている。即ち、この部分にコア用樹脂が残存していると、次の成形サイクルにおける第一の動作で、スキン用樹脂のみを射出する際、残存していたコア用樹脂がスキン層に混入し、製品の表面に混色部を生じさせる要因となる。

従来のサンドイッチ成形では、このような混色部の発生を防ぐため、第三の動作で射出されるスキン用樹脂の量を多めに設定して、クリーニング動作が確実に行われるようにしていた。しかし、このような条件でサンドイッチ成形を行うと、場合によれば、スキン用樹脂がゲート部の表面を覆うだけではなく成形品の内部にまで流入してしまい、ゲートの近傍においてコア層の内部に更にスキン用樹脂が進入した状態の製品が製造されることになる。

このように、第三の動作で射出されるスキン用樹脂の量を多めに設定した場合には、コア層の充填比率を大きくとることができないだけではなく、最終段階で射出されるスキン用樹脂が、金型内がほぼ充満した状態で高圧でゲートの近傍に圧入されるために、表層部のスキン層がコア部の内側に巻き込まれ、スキン層の厚さが減少し、コア用樹脂が外部から見え易くなるという問題があった。

本発明は、以上のような従来のサンドイッチ成形方法における問題点を解決するために成されたもので、本発明の目的は、サンドイッチ成形工程の最終段階で行われるノズル先端部のスキン用樹脂によるクリーニング動作を金型キャビティへの充填とは無関係に行うことにより、充填の最終工程である第三の動作で金型内に充填されるスキン用樹脂を比較的少ない量にすることを可能にし、それによって、コア用樹脂の充填率の増大を図り、同時に、ゲート部近傍での外観品質の低下を防止することにある。

本発明のサンドイッチ成形方法は、
第一射出ユニットに接続されスキン用樹脂が流れる第一流路、第二射出ユニットに接続されコア用樹脂が流れる第二流路、及び吐出口を備え、吐出口の手前で第一流路と第二流路が合流するように構成されたノズルを用いて、コア用樹脂がスキン用樹脂で覆われた射出成形品を製造するサンドイッチ成形方法であって、
前記ノズルが接合されるスプル、樹脂が充填されるキャビティ、スプルとキャビティの間を結ぶ流路を構成するランナ、及びスプルからキャビティに到る金型内流路をその途中で遮断するための開閉弁が組み込まれた金型を使用して、
先ず、前記開閉弁を開いた状態で、スキン用樹脂を前記ノズルの吐出口からスプル及びランナを経てキャビティ内に供給し、
次いで、スキン用樹脂を供給する動作を継続させたまま、コア用樹脂を前記ノズルの吐出口からスプル及びランナを経てキャビティに供給し、
次いで、スキン用樹脂を供給する動作を継続させたまま、コア用樹脂の供給を停止し、
キャビティ内がスキン用樹脂及びコア用樹脂で充満された後、前記開閉弁を閉じて前記金型内流路を遮断し、
更に、第一射出ユニットから前記ノズルへのスキン用樹脂の供給を続け、スキン用樹脂を第一流路から第二流路の末端部分に逆流させた後、スキン用樹脂の供給を停止することを特徴とする。

なお、上記の方法を一部変形して、金型内にコア用樹脂を供給する際に、スキン用樹脂の供給を一時的に停止しても良い。

また、上記のサンドイッチ成形方法で使用される本発明の射出成形用金型は、
樹脂が充填されるキャビティと、
射出成形機のノズルの吐出口に接合され、金型の中心軸に対して平行方向に伸びるスプルと、
スプルとキャビティの間を結び、金型の中心軸に対して交差する方向の流路を構成するランナとを備えた射出成形用金型において、
当該射出成形用金型の内部に、スプルからキャビティに到る流路をその途中で遮断するための開閉弁が組み込まれていることを特徴とする。

好ましくは、前記開閉弁は、
前記スプルと前記ランナの連絡部で前記スプルの末端部を塞ぐ弁棒と、
当該射出成形用金型の、前記スプルが設けられている面に対して反対側の面に設けられ、弁棒を前記スプルの末端部に対して進退させる駆動装置とを備える。

あるいは、前記開閉弁は、
前記ランナと前記キャビティを連絡するゲート部で前記ランナの末端部を塞ぐ弁棒と、
当該射出成形用金型の、前記スプルが設けられている面に対して反対側の面に設けられ、弁棒を前記ランナの末端部に対して進退させる駆動装置とを備える。

なお、前記弁棒を駆動するための駆動源として、製造された製品を型面から押し出すためのエジェクタピンの駆動装置を利用することができる。

本発明のサンドイッチ成形方法によれば、サンドイッチ成形工程の最終段階で行われるノズル先端部のスキン用樹脂によるクリーニング動作を金型キャビティへの充填とは無関係に行うことにより、充填の最終工程である第三の動作で金型内に充填されるスキン用樹脂を比較的少ない量にすることができる。その結果、コア用樹脂の充填率を増やすことができる。更に、サンドイッチ成形工程の最終段階において、スキン用樹脂がコア部に内側に侵入する問題が無くなるので、ゲート部近傍での製品の外観品質の低下を防止することができる。

図１及び図２に、本発明に基づくサンドイッチ成形方法において使用される金型の一例を示す。図中、１０は固定側金型、２０は移動側金型、１１はスプル、１２はランナ、１３はゲート、１４はキャビティ、２１はエジェクタピン、２３は弁棒を表わす。

固定側金型１０と移動側金型２０の間にキャビティ１４が形成されている。固定側金型１０の背面（この図では、右側の面）にはスプル１１が開口し、スプル１１は固定側金型を軸方向（即ち、金型の開閉方向）に貫通している。射出成形機のノズル（図示せず）は、固定側金型１０の背面でスプル１１に押し当てられる。固定側金型１０と移動側金型２０の間には、更に、ランナ１２が形成され、ランナ１２とキャビティ１４の連絡部には、ゲート１３が形成されている。

溶融樹脂（スキン用樹脂及びコア用樹脂）は、射出成形機のノズルからスプル１１内に入り、固定側金型１０の前面に到達する。そこから、溶融樹脂は、固定側金型１０と移動側金型２０との間に形成されたランナ１２を通って、軸方向に対して垂直方向に流れ、ゲート１３を経て、キャビティ１４内に流れ込む。

移動金型２０の内部には、成形の終わった製品を型面から押し出すためのエジェクタピン２１と、金型内部で溶融樹脂の流路の開閉を行うための弁棒２３が組み込まれている。なお、この例では、図２に示すように、弁棒２３は、スプル１１の末端部の、スプル１１とランナ１２との連絡部で溶融樹脂の流路を開閉するように構成されている。

移動金型２０の内部には、押出板２７が組み込まれている。この押出板２７に、エジェクタピン２１及び弁棒２３の後端部が固定されている。押出板２７の背面からは、押出ロッド２８が後方に伸びている。この押出ロッド２８を前進させることによって、弁棒２３の先端部でスプル１１の末端部を塞ぐ。また、型開きが終わった後に、更に、押出ロッド２８を前進させることによって、エジェクタピン２１で製品を型面から押し出す。

次に、この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。

サンドイッチ成形は、図１及び図２に示した金型に、例えば、先に図４に示したような、内部に二つの流路が設けられたサンドイッチ成形用のノズルを取り付けて行われる。このノズルは、先に説明したように、第一射出ユニット６１に接続されスキン用樹脂が流れる第一流路（５１ａ、５１ｂ）、第二射出ユニット６２に接続されコア用樹脂が流れる第二流路（５２ａ、５２ｂ）、及び吐出口４６を備え、吐出口４６の手前で第一流路と第二流路が合流するように構成されている。

先ず、第一の動作として、弁棒２３を後退させてスプル１１とランナ１２をつなぐ経路を開いた状態で、スキン用樹脂を、第一射出ユニット６１からノズル内に供給し、第一の流路５１ａ、５１ｂを経て、吐出口４６から金型内へ射出する。このようにしてしてスキン層が形成される。

所定量のスキン用樹脂を射出した後、第二の動作として、スキン用樹脂の射出を続けたまま、コア用樹脂を第二射出ユニット６２からノズル内に供給し、第二の流路５２ａ、５２ｂを経て、吐出口４６から金型内へ射出する。このようしてスキン層の内側にコア部を形成する。

所定量のコア用樹脂を射出した後、第三の動作として、コア用樹脂の射出を停止し、スキン用樹脂の射出を継続してスキン用樹脂のみの射出を行い、成形品の全外表面をスキン用樹脂で覆った状態で金型内に樹脂を充満させる。これによって、全表面がスキン用樹脂で覆われた、サンドイッチ成形品が得られる。

最後に第四の動作として、押出ロッド２８を駆動して弁棒２３を前進させ、スプル１１とランナ１２の間をつなぐ経路を遮断する。これによって、第一射出ユニット６１から供給されるスキン用樹脂を、キャビティ１４内に流入させることなく、ノズル内でコア用樹脂の流路である第二流路５２ｂの末端部分に逆流させる。このようにして、ノズルの先端近傍の、第一流路５１ｂと第二流路５２ｂの合流点より下流側に残っている樹脂をスキン用樹脂で置き替えた後、射出工程を終了させる。

なお、上記のように、第二の動作でスキン用樹脂の射出を続けたままコア用樹脂を射出する代わりに、第二の動作でコア用樹脂の供給を開始するとともに、スキン用樹脂を供給する動作を停止し、第三の動作でスキン用樹脂を供給を再開するとともに、コア用樹脂の供給を停止しても良い。

図３に、本発明のサンドイッチ成形方法において使用される金型の他の例を示す。この金型は、弁棒２５でゲート１３部を開閉することにより、金型内の樹脂流路を開閉するように構成されている。その他の構成に関しては、この例は、先の例に示した金型と同一である。

本発明のサンドイッチ成形方法で使用される金型の一例を示す図であって、金型内の樹脂流路がつながっている状態を示す図。 本発明のサンドイッチ成形方法で使用される金型の一例を示す図であって、金型内の樹脂流路が遮断された状態を示す図。 本発明のサンドイッチ成形方法で使用される金型の他の例を示す図。 サンドイッチ成形の際に使用される射出成形用ノズルの一例を示す図。

符号の説明

１０・・・固定側金型、２０・・・移動側金型、１１・・・スプル、１２・・・ランナ、１３・・・ゲート、１４・・キャビティ、２１・・・エジェクタピン、２３、２５・・・弁棒、２７・・・押出板、２８・・・押出ロッド、４１・・・ノズルボディ、４２・・・ノズルチップ、４３・・・インナーノズル、４４・・・連結ブロック、４６・・・吐出口、４７・・・前室、５１ａ・・・第一流路の上流部分、５１ｂ・・・第一流路の下流部分、５２ａ・・・第二流路の上流部分、５２ｂ・・・第二流路の下流部分、６１・・・第一射出ユニット、６２・・・第二射出ユニット。

Claims (7)

1. 第一射出ユニットに接続されスキン用樹脂が流れる第一流路、第二射出ユニットに接続されコア用樹脂が流れる第二流路、及び吐出口を備え、吐出口の手前で第一流路と第二流路が合流するように構成されたノズルを用いて、コア用樹脂がスキン用樹脂で覆われた射出成形品を製造するサンドイッチ成形方法であって、
   前記ノズルが接合されるスプル、樹脂が充填されるキャビティ、スプルとキャビティの間を結ぶ流路を構成するランナ、及びスプルからキャビティに到る金型内流路をその途中で遮断するための開閉弁が組み込まれた金型を使用して、
   先ず、前記開閉弁を開いた状態で、スキン用樹脂を前記ノズルの吐出口からスプル及びランナを経てキャビティ内に供給し、
   次いで、スキン用樹脂を供給する動作を継続させたまま、コア用樹脂を前記ノズルの吐出口からスプル及びランナを経てキャビティに供給し、
   次いで、スキン用樹脂を供給する動作を継続させたまま、コア用樹脂の供給を停止し、
   キャビティ内がスキン用樹脂及びコア用樹脂で充満された後、前記開閉弁を閉じて前記金型内流路を遮断し、
   更に、第一射出ユニットから前記ノズルへのスキン用樹脂の供給を続け、スキン用樹脂を第一流路から第二流路の末端部分に逆流させた後、スキン用樹脂の供給を停止することを特徴とするサンドイッチ成形方法。
2. 第一射出ユニットに接続されスキン用樹脂が流れる第一流路、第二射出ユニットに接続されコア用樹脂が流れる第二流路、及び吐出口を備え、吐出口の手前で第一流路と第二流路が合流するように構成されたノズルを用いて、コア用樹脂がスキン用樹脂で覆われた射出成形品を製造するサンドイッチ成形方法であって、
   前記ノズルが接合されるスプル、樹脂が充填されるキャビティ、スプルとキャビティの間を結ぶ流路を構成するランナ、及びスプルからキャビティに到る金型内流路をその途中で遮断するための開閉弁が組み込まれた金型を使用して、
   先ず、前記開閉弁を開いた状態で、スキン用樹脂を前記ノズルの吐出口からスプル及びランナを経てキャビティ内に供給し、
   次いで、コア用樹脂を前記ノズルの吐出口からスプル及びランナを経てキャビティに供給するとともに、スキン用樹脂を供給する動作を停止し、
   次いで、スキン用樹脂を供給する動作を再開するとともに、コア用樹脂の供給を停止し、
   キャビティ内がスキン用樹脂及びコア用樹脂で充満された後、前記開閉弁を閉じて前記金型内流路を遮断し、
   更に、第一射出ユニットから前記ノズルへのスキン用樹脂の供給を続け、スキン用樹脂を第一流路から第二流路の末端部分に逆流させた後、スキン用樹脂の供給を停止することを特徴とするサンドイッチ成形方法。
3. 樹脂が充填されるキャビティと、
   射出成形機のノズルの吐出口に接合され、金型の中心軸に対して平行方向に伸びるスプルと、
   スプルとキャビティの間を結び、金型の中心軸に対して交差する方向の流路を構成するランナとを備えた射出成形用金型において、
   当該射出成形用金型の内部に、スプルからキャビティに到る流路をその途中で遮断するための開閉弁が組み込まれていることを特徴とする射出成形用金型。
4. 前記開閉弁は、
   前記スプルと前記ランナの連絡部で前記スプルの末端部を塞ぐ弁棒と、
   当該射出成形用金型の、前記スプルが設けられている面に対して反対側の面に設けられ、弁棒を前記スプルの末端部に対して進退させる駆動装置と、
   を備えたことを特徴とする請求項３に記載の射出成形用金型。
5. 前記駆動装置は、製造された製品を型面から押し出すためのエジェクタピンの駆動装置を兼ねることを特徴とする請求項４に記載の射出成形用金型。
6. 前記開閉弁は、
   前記ランナと前記キャビティを連絡するゲート部で前記ランナの末端部を塞ぐ弁棒と、
   当該射出成形用金型の、前記スプルが設けられている面に対して反対側の面に設けられ、弁棒を前記ランナの末端部に対して進退させる駆動装置と、
   を備えたことを特徴とする請求項３に記載の射出成形用金型。
7. 前記駆動装置は、製造された製品を型面から押し出すためのエジェクタピンの駆動装置を兼ねることを特徴とする請求項６に記載の射出成形用金型。

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