JP4486473B2 - 射出成形機用ノズル及びこれを用いたサンドイッチ射出成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、スキン層とコア層とから形成されるサンドイッチ成形を行う際に使用される射出成形機用ノズルに係り、特に、三種類の樹脂を使用して、二種類の異なるスキン層を有するサンドイッチ成形を行うためのノズルの構造に係る。また、本発明は、そのようなノズルを使用するサンドイッチ射出成形方法に係る。

二種類の樹脂を使用して、スキン層とコア層を形成するサンドイッチ成形を行う技術、及び二種類の樹脂と二つのノズルチップを使用して二色又は二材成形を行う技術は、既に知られている。また、二種類の樹脂と二つのノズルチップを使用して、サンドイッチ成形と二色または二材成形とを切り替えて成形する技術も公知である。しかし、三種類の樹脂と二つのノズルチップを使用して、二種類の異なるスキン層を有するサンドイッチ成形を行うための技術はまだ知られていない。

図５に、従来の射出成形機用ノズルの一例として、特開平０７−２２７８７８号公報に記載されている構造を示す（特許文献１）。このノズルは、二種類の樹脂を用いて射出成形を行う際に使用されるもので、サンドイッチ成形と、二色または二材成形との間で切り替えることが可能なように構成されている。

即ち、このノズルは、合流ノズル７３及びノズル７４を備え、第一射出ユニット７１及び第二射出ユニット７２に接続される。合流ノズル７３は、第一射出ユニット７１及び第二射出ユニット７２から供給される樹脂を合流させて、サンドイッチ成形を行うように構成されている。ノズル７４は、第二射出ユニット７２からの樹脂のみを単独に射出する際に使用される。切り替え弁７５を用いて、第二射出ユニット７２から送られる樹脂を、合流ノズル７３へ送るかノズル７４へ送るかの切り替えがなされる。合流ノズル７３側へ切り替えた場合は、第一射出ユニット７１からの樹脂をスキン層に、第二射出ユニット７２からの樹脂をコア層としたサンドイッチ成形が行われる。ノズル７４側へ切り替えた場合は、第二射出ユニット７２から送られる樹脂がノズル７４から射出され、第一射出ユニット７１から送られる樹脂のみが合流ノズル７３から射出され、二色または二材成形が行われる。

即ち、このノズルは、サンドイッチ成形か、二色または二材成形かの選択をして成形するものであり、二つのノズル７３、７４を同時に使用してサンドイッチ成形を行うことまではできない。
特開平０７−２２７８７８号公報

上記のように、三種類の樹脂と二つのノズルチップを用いて、二種類の異なるスキン層を有するサンドイッチ成形を行うための技術はまだ知られていない。本発明の目的は、そのようなサンドイッチ成形を可能にするための射出成形機用ノズル、及びそのような射出成形機用ノズルを使用するサンドイッチ射出成形方法を提供することにある。

本発明の射出成形機用ノズルは、スキン用樹脂及びコア用樹脂を用いてサンドイッチ成形を行う際に使用される射出成形機用ノズルであって、
金型に接続される第一ノズルチップ及び第二ノズルチップと、
第一射出ユニットからの樹脂を受け入れる第一ポートと、
第二射出ユニットからの樹脂を受け入れる第二ポートと、
第三射出ユニットからの樹脂を受け入れる第三ポートと、
前記第一ポートと前記第一ノズルチップの間を結ぶ第一流路と、
前記第二ポートと前記第二ノズルチップの間を結ぶ第二流路と、
前記第三ポートと前記第一ノズルチップの間を結び、前記第一ノズルチップの内部で前記第一流路と合流する第三流路と、
前記第三ポートと前記第二ノズルチップの間を結び、前記第二ノズルチップの内部で前記第二流路と合流する第四流路と、
を備えたことを特徴とする。

この射出成形機用ノズルにおいて、好ましくは、
前記第一流路は、上流端では当該射出成形機用ノズルの中心軸に平行な孔状流路となって前記第一ポートにつながり、下流端ではこの孔状流路の中心軸を取り囲む環状の流路となって、前記第一ノズルチップ内の流路につながり、
前記第二流路は、上流端では当該射出成形機用ノズルの中心軸に平行な孔状流路となって前記第二ポートにつながり、下流端ではこの孔状流路の中心軸を取り囲む環状の流路となって、前記第二ノズルチップ内の流路につながり、
前記第三流路と前記第四流路は、上流側では当該射出成形機用ノズルの中心軸に平行な単一の孔状流路を共有する状態となって前記第二ポートにつながり、下流側で二つの流路に分岐し、
前記第三流路は、下流端で前記第一ノズルチップの中心軸上を通る孔状流路となって、前記第一ノズルチップの内部で前記第一流路と合流し、
前記第四流路は、下流端で前記第二ノズルチップの中心軸上を通る孔状流路となって、前記第二ノズルチップの内部で前記第二流路と合流する、ように構成される。

上記の射出成形機用ノズルを使用して、例えば次のような方法でサンドイッチ成形を行うことができる。

先ず、前記第一射出ユニットを起動して、第一のスキン用樹脂を前記第一ポートから前記第一流路、第一ノズルチップを順に経て、金型内に供給する。更に、前記第二射出ユニットを、前記第一射出ユニットの起動開始と同時に、または予め設定された遅れ時間の経過後に起動して、第二のスキン用樹脂を前記第二ポートから前記第二流路、前記第二ノズルチップを順に経て、金型内に供給する。第一及び第二のスキン用樹脂が、それぞれ別個に予め設定された量供給された後、前記第三射出ユニットを起動して、コア用樹脂を前記第三ポートから前記第一ノズルチップ及び前記第二ノズルチップの双方を経て、金型内に供給するとともに、前記第一射出ユニットからの第一のスキン用樹脂及び前記第二射出ユニットからの第二のスキン用樹脂の供給を停止する。コア用樹脂が予め設定された量供給された後、前記第一射出ユニットからの第一のスキン用樹脂及び前記第二射出ユニットからの第二のスキン用樹脂の供給を再開するとともに、前記第三射出ユニットからのコア用樹脂の供給を停止する。第一及び第二のスキン用樹脂が、それぞれ更に別個に予め設定された量供給された後、前記第一射出ユニットからの第一のスキン用樹脂及び前記第二射出ユニットからの第二のスキン用樹脂の供給を停止する。

なお、上記の方法の変形形態として、工程の中間段階においてコア用樹脂を金型内に供給する際に、第一及び第二のスキン用樹脂の供給を継続しても良い。

本発明の射出成形機用ノズルを使用することによって、三種類の樹脂を用いて、二種類の異なるスキン層を有するサンドイッチ成形を行うことができる。なお、第一のスキン用樹脂と第二のスキン用樹脂に同一の樹脂を使用すれば、二種類の樹脂からなる通常のサンドイッチ成形を行うこともできる。

図１に、本発明の射出成形機用ノズルの例を示す。図２に、このノズルを３台の射出ユニットに接続した状態を示す。図中、１０はノズル、１１は第一ノズルチップ、１２は第二ノズルチップ、２１は第一ポート、２２は第二ポート、２３は第三ポート、３１は第一流路、３２は第二流路、３３は第三流路、３４は第四流路、５１は第一射出ユニット、５２は第二射出ユニット、５３は第三射出ユニットを表す
図１に示すように、ノズル１０の主要部は、ノズルボディ１３、二つのノズルチップ（第一ノズルチップ１１及び第二ノズルチップ１２）、及び接続リング１４から構成されている。接続リング１４には、三つの射出ユニットから送られる３種類の樹脂を受け入れるために、三つのポート（第一ポート２１、第二ポート２２、第三ポート２３が設けられている。ノズルボディ１３内には、四つの流路、即ち、第一流路３１、第二流路３２、第三流路３３、第四流路３４が形成されている。第一ノズルチップ１１及び第二ノズルチップ１２は、金型の背面に設けられたスプルーにそれぞれ接続される。

第一流路３１は、ノズル１０の中心軸に平行な流路であり、第一ポート２１と第一ノズルチップ１１内の流路１５の間を結んでいる。同様に、第二流路３２は、ノズル１０の中心軸に平行な流路であり、第二ポート２２と第二ノズルチップ１２内の流路１６の間を結んでいる。第一ノズルチップ１１及び第二ノズルチップ１２の中心軸は、それぞれ第一流路３１及び第二流路３２の中心軸に一致している。第三流路３３は、第三ポート２３から二つに分岐して斜めに延びる流路の一方を通り、第一コア４１（後述）の内部を経て、第一ノズルチップ内の流路１５につながっている。同様に、第四流路３４は、第三ポート２３から二つに分岐して斜めに延びる流路のもう一方を通り、第二コア４２（後述）の内部を経て、第二ノズルチップ内の流路１６につながっている。

第一流路３１の内側には第一コア４１が取り付けられ、第二流路３２の内側には第二コア４２が取り付けられている。第一コア４１及び第二コア４２の中心軸は、それぞれ第一流路３１及び第二流路３２の中心軸に一致している。第一コア４１の先端（図では左端側）は、第一ノズルチップ内の流路１５の中に突出し、第一コア４１の後端は、第一流路３１の途中に位置している。同様に、第二コア４２の先端（図では左端側）は、第二ノズルチップ内の流路１６の中に突出し、第二コア４２の後端は、第二流路３２の途中に位置している。第一コア４１及び第二コア４２の内部には、それぞれ、側面から始まり各コアの中心軸上を通って先端に開口する流路が形成されている。

以上の様にして、第一流路３１は、第一ポート２１に続く孔状流路から始まり、第一コア４１の周囲を通る環状流路３１ａとなって、第一ノズルチップ１１の内部の流路１５につながっている。同様に、第二流路３２は、第二ポート２２に続く孔状流路から始まり、第二コア４２の周囲を通る環状流路３２ａとなって、第二ノズルチップ１２の内部の流路１６につながっている。第三流路３３は、第三ポート２３から斜めに分岐する孔状流路の一方を通り、第一コア４１の側面からその内部に入り、第一コア４１の中心軸上を通る孔状流路３３ａとなって、第一ノズルチップ１１の内部で流路１５につながっている。同様に、第四流路３３は、第三ポート２３から斜めに分岐するもう一方の孔状流路を通り、第二コア４２の側面からその内部に入り、第二コア４２の中心軸上を通る孔状流路３４ａとなって、第二ノズルチップ１２の内部で流路１６につながっている。

図２に示すように、上記のノズル１０は、連結ブロック６０を介して三つの射出ユニット（第一射出ユニット５１、第二射出ユニット５２、第三射出ユニット５１）に接続されている。第一射出ユニット５１、第二射出ユニット５２及び第三射出ユニット５３の各射出口５７、５８、５９には、それぞれ開閉弁５４、５５、５６が設けられている。連結ブロック６０の内部には、各射出口５７、５８、５９と、第一ポート２１、第二ポート２２及び第三ポート２３の間をそれぞれ結ぶ流路が形成されている。

次に、図１及び２に示した射出成形機用ノズル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。

先ず、開閉弁５４及び５５を開き、第一射出ユニット５１及び第二射出ユニット５２を起動して、第一のスキン用樹脂及び第二のスキン用樹脂をノズル１０に供給する。この時、第一射出ユニット５１と第二射出ユニット５２は、同時に起動しても、あるいは、どちらか一方を遅らせて起動しても良い。

第一射出ユニット５１から送られた第一のスキン用樹脂は、第一ポート２１から第一流路３１を経て、第一コア４１の外周側から第一ノズルチップ１１内の流路１５に入り、第一ノズルチップ１１から金型内に射出される。射出された樹脂は、金型のキャビティ内でその表面が冷却され、第一のスキン層を形成する。同様に、第二射出ユニット５２から送られた第二のスキン用樹脂は、第二ポート２２から第二流路３２を経て、第二コア４２の外周側から第二ノズルチップ１２内の流路１６に入り、第二ノズルチップ１２から金型内に射出される。射出された樹脂は、金型のキャビティ内でその表面が冷却されて、第二のスキン層を形成する。

第一射出ユニット５１及び第二射出ユニット５２から予め設定された量の樹脂が供給された後、第一射出ユニット５１及び第二射出ユニット５２を停止して（または、起動したまま）、開閉弁５６を開の状態とし、第三射出ユニット５３を起動して、コア用樹脂をノズル１０に供給する。第三射出ユニット５３から送られたコア用樹脂は、第三ポート２３で二つの流れに分離され、第三流路３３及び第四流路３４に流入する。

第三流路３３に流入したコア用樹脂は、第一コア４１の中心軸上から第一ノズルチップ１１内の流路１５に入り、第一ノズルチップ１１から金型内に射出される。このコア用樹脂は、流路１５内に残存している第一のスキン用樹脂を排除しながら金型内に流入し、金型のキャビティ内で、既に表面が冷却されて固化を始めた第一のスキン用樹脂の、まだ溶融状態を保っている内部を流動し、コア層を形成していく。同様に、第四流路３４に流入したコア用樹脂は、第二コア４２の中心軸上から第二ノズルチップ１２内の流路１６に入り、第二ノズルチップ１２から金型内に射出される。このコア用樹脂は、流路１６内に残存している第二のスキン用樹脂を排除しながら金型内に流入し、金型のキャビティ内で、既に表面が冷却されて固化を始めた第二のスキン用樹脂の、まだ溶融状態を保っている内部を流動し、コア層を形成していく。

第三射出ユニット５３から予め設定された量のコア用樹脂が供給された後、第三射出ユニット５３を停止し、開閉弁５６を閉じる。第一射出ユニット５１及び第二射出ユニット５２を再起動して（または、起動したまま）、第一ノズルチップ１１から第一のスキン用樹脂を金型内へ供給し、同時に第二ノズルチップ１２から第二のスキン用樹脂を金型内へ供給し、それぞれのノズルから射出される第一のスキン用樹脂及び第二のスキン用樹脂がコア用樹脂を包み込むように流動させ、製品の表面全体をスキン用樹脂で覆った成形を完了する。

図３及び図４に、図１及び図２に示した射出成形機用ノズルを使用して成形されたサンドイッチ成形品の、金型のキャビティ内での流動状態を模式的に示す。

図３（ａ）及び（ｂ）に、第一射出ユニット５１と第二射出ユニット５２を同時に起動した場合の事例を示す。

（ａ）は、第一射出ユニット５１及び第二射出ユニット５２から、予め設定された量の樹脂を金型のキャビティ内へ供給した後、第一のスキン用樹脂ｓ１及び第二のスキン用樹脂ｓ２の中に、第三射出ユニット５３からコア用樹脂ｃを供給し始めた状態を示している。ｂは、第三射出ユニット５３から予め設定された量のコア用樹脂の供給が完了した後、再度、第一射出ユニット５１及び第二射出ユニット５２を起動し、第一のスキン用樹脂ｓ１及び第二のスキン用樹脂ｓ２をキャビティ内へ供給して、製品の表面全体をスキン用樹脂で覆って成形を完了させた状態を示している。

以上の動作により、図３に示す成形品は、上半分と下半分の表面が異なる樹脂のスキン層で形成されたサンドイッチ成形品となる。

なお、この場合、キャビティが二つに分離された金型を使用すれば、異なるスキン用樹脂で形成された二個のサンドイッチ成形品を、１ショットで成形することができる。

図４（ａ）（ｂ）に、第二射出ユニットの起動を、第一射出ユニットの起動開始から遅らせた場合の事例を示す。この事例は、図１及び図２に示した射出成形機用ノズルを、三色成形に適用したものである。

（ａ）は、第一射出ユニット５１及び第二射出ユニット５２から、予め設定された量の樹脂の金型のキャビティ内へ供給した後、第一のスキン用樹脂ｓ１及び第二のスキン用樹脂ｓ２の中に、第三射出ユニット５３からコア用樹脂ｃを供給し始めた状態を示している。この場合、第二射出ユニット５２の起動を遅らせているため、第二のスキン用樹脂ｓ２の量が少なくなっている。（ｂ）は、第三射出ユニット５３から予め設定された量のコア用樹脂の供給が完了した後、再度、第一射出ユニット５１及び第二射出ユニット５２を起動し、第一のスキン用樹脂ｓ１及び第二のスキン用樹脂ｓ２をキャビティ内へ供給して、製品の表面全体をスキン用樹脂で覆って成形を完了させた状態を示している。この場合、第二のスキン用樹脂の供給量が少ないため、コア用樹脂が第二のスキン層の一部を突き破ってコア用樹脂が表面に現れている。

以上の動作により、図４に示す成形品は、サンドイッチ構造で、且つ、外観が上から、ｓ１、ｓ２、ｃ、の三種類の樹脂（または、三色の樹脂）で構成される成形品となり、これまでの成形技術では簡単になしえなかった、ユニークな構成の成形品が得られる。

もちろん、図４に示した第二射出ユニットの起動を遅らせる成形は、成形品の形状が対称でなく、一方が他方より小さくなっている成形品（図４では下側の形状が小さい場合）に適用すれば、図３に示した成形品と同様、全表面がスキン用樹脂で覆われ、図の上半分がｓ１、下半分がｓ２のスキン層で形成されたサンドイッチ成形品が得られる。

本発明の射出成形機用ノズルの一例を示す断面図である。 本発明の射出成形機用ノズルを３台の射出ユニットに接続した状態を示す概略構成図である。 本発明の射出成形機用ノズルを用いてサンドイッチ成形を行った場合の、金型内での各樹脂の流動状態の一例を模式的に示す図であって、（ａ）はコア用樹脂の供給が行われているときの状態、（ｂ）は射出成形が完了したときの状態を表している。 本発明の射出成形機用ノズルを用いてサンドイッチ成形を行った場合の、金型内での各樹脂の流動状態の他の例を模式的に示す図であって、（ａ）はコア用樹脂の供給が行われているときの状態、（ｂ）は射出成形が完了したときの状態を表している。 従来の射出成形機用ノズルの一例を示す断面図。

符号の説明

１０…ノズル、１１…第一ノズルチップ、１２…第二ノズルチップ、１３…ノズルボディ、１４…接続リング、１５，１６…流路、２１…第一ポート、２２…第二ポート、２３…第三ポート、３１…第一流路、３１ａ，３２ａ…環状流路、３２…第二流路、３３…第三流路、３３ａ，３４ａ…孔状流路、３４…第四流路、４１…第一コア、４２…第二コア、５１…第一射出ユニット、５２…第二射出ユニット、５３…第三射出ユニット、５４，５５，５６…開閉弁、５７，５８，５９…射出口、６０・・・連結ブロック、７１…第一射出ユニット、７２…第二射出ユニット、７３…合流ノズル、７４…ノズル、７５…切り替え弁。

Claims (4)

1. スキン用樹脂及びコア用樹脂を用いてサンドイッチ成形を行う際に使用される射出成形機用ノズルであって、
   金型に接続される第一ノズルチップ及び第二ノズルチップと、
   第一射出ユニットからの樹脂を受け入れる第一ポートと、
   第二射出ユニットからの樹脂を受け入れる第二ポートと、
   第三射出ユニットからの樹脂を受け入れる第三ポートと、
   前記第一ポートと前記第一ノズルチップの間を結ぶ第一流路と、
   前記第二ポートと前記第二ノズルチップの間を結ぶ第二流路と、
   前記第三ポートと前記第一ノズルチップの間を結び、前記第一ノズルチップの内部で前記第一流路と合流する第三流路と、
   前記第三ポートと前記第二ノズルチップの間を結び、前記第二ノズルチップの内部で前記第二流路と合流する第四流路と、
   を備えたことを特徴とする射出成形機用ノズル。
2. 前記第一流路は、上流端では当該射出成形機用ノズルの中心軸に平行な孔状流路となって前記第一ポートにつながり、下流端ではこの孔状流路の中心軸を取り囲む環状の流路となって、前記第一ノズルチップ内の流路につながり、
   前記第二流路は、上流端では当該射出成形機用ノズルの中心軸に平行な孔状流路となって前記第二ポートにつながり、下流端ではこの孔状流路の中心軸を取り囲む環状の流路となって、前記第二ノズルチップ内の流路につながり、
   前記第三流路は、前記第三ポートから分岐して前記第一ノズルチップの中心軸の延長線上に至り、次いで前記第一ノズルチップの中心軸上を通る孔状流路となって、前記第一ノズルチップの内部で前記第一流路と合流し、
   前記第四流路は、前記第三ポートから分岐して前記第二ノズルチップの中心軸の延長線上に至り、次いで前記第二ノズルチップの中心軸上を通る孔状流路となって、前記第二ノズルチップの内部で前記第二流路と合流すること、
   を特徴とする請求項１に記載の射出成形機用ノズル。
3. 請求項２に記載の射出成形機用ノズルを使用するサンドイッチ射出成形方法であって、
   前記第一射出ユニットを起動して、第一のスキン用樹脂を前記第一ポートから前記第一流路、第一ノズルチップを順に経て、金型内に供給し、
   前記第二射出ユニットを、前記第一射出ユニットの起動開始と同時に、または予め設定された遅れ時間の経過後に起動して、第二のスキン用樹脂を前記第二ポートから前記第二流路、前記第二ノズルチップを順に経て、金型内に供給し、
   第一及び第二のスキン用樹脂が、それぞれ別個に予め設定された量供給された後、前記第三射出ユニットを起動して、コア用樹脂を前記第三ポートから前記第一ノズルチップ及び前記第二ノズルチップの双方を経て、金型内に供給するとともに、前記第一射出ユニットからの第一のスキン用樹脂及び前記第二射出ユニットからの第二のスキン用樹脂の供給を停止し、
   コア用樹脂が予め設定された量供給された後、前記第一射出ユニットからの第一のスキン用樹脂及び前記第二射出ユニットからの第二のスキン用樹脂の供給を再開するとともに、前記第三射出ユニットからのコア用樹脂の供給を停止し、
   第一及び第二のスキン用樹脂が、それぞれ更に別個に予め設定された量供給された後、前記第一射出ユニットからの第一のスキン用樹脂及び前記第二射出ユニットからの第二の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射出成形方法。
4. 請求項２に記載の射出成形機用ノズルを使用するサンドイッチ射出成形方法であって、
   前記第一射出ユニットを起動して、第一のスキン用樹脂を前記第一ポートから前記第一流路、第一ノズルチップを順に経て、金型内に供給し、
   前記第二射出ユニットを、前記第一射出ユニットの起動開始と同時に、または予め設定された遅れ時間の経過後に起動して、第二のスキン用樹脂を前記第二ポートから前記第二流路、前記第二ノズルチップを順に経て、金型内に供給し、
   第一及び第二のスキン用樹脂が、それぞれ別個に予め設定された量供給された後、第一及び第二のスキン用樹脂の供給を継続したまま、前記第三射出ユニットを起動して、コア用樹脂を前記第三ポートから前記第一ノズルチップ及び前記第二ノズルチップの双方を経て、金型内に供給し、
   コア用樹脂が予め設定された量供給された後、第一及び第二のスキン用樹脂の供給を継続したまま、前記第三射出ユニットからのコア用樹脂の供給を停止し、
   第一及び第二のスキン用樹脂が、それぞれ更に別個に予め設定された量供給された後、前記第一射出ユニットからの第一のスキン用樹脂及び前記第二射出ユニットからの第二の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射出成形方法。

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