JP5878145B2 - ホットランナーノズルとこのホットランナーノズルを用いた多層成形品成形用の金型 - Google Patents
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本発明は上記課題を考慮してなされたもので、請求項1に係る発明は、層構成を有する成形品を成形する金型に取り付けられるホットランナーノズルであり、複数の樹脂吐出口がシャットピン用孔の長さ方向に並んでこのシャットピン用孔に臨んでいて、各樹脂吐出口からの溶融樹脂が前記シャットピン用孔で合流し、前記シャットピン用孔の内部を進退移動するシャットピンがノズルゲートを開閉するホットランナーノズルにおいて、
前記複数の樹脂吐出口の内、シャットピン用孔での前方に位置する最前位の樹脂吐出口は、前記成形品の表層を形成する成形材料である成形品表層用溶融樹脂をシャットピン用孔に送り込み可能とした吐出口であるとともに、シャットピン用孔での後方に位置する最後位の樹脂吐出口は、最前位の樹脂吐出口での成形品表層用溶融樹脂と同じ成形品表層用溶融樹脂をシャットピン用孔に送り込み可能とした吐出口であり、前記最前位の樹脂吐出口と最後位の樹脂吐出口との間に中位の樹脂吐出口が位置していて、この中位の樹脂吐出口は、前記成形品表層用溶融樹脂と異なる樹脂である成形品中間層用溶融樹脂をシャットピン用孔に送り込み可能とした吐出口であり、
前記シャットピン用孔には、ノズルゲート側からシャットピンの径に径が合致して前記最前位の樹脂吐出口のみが臨んでいるピン径対応部と、このピン径対応部の後方であって、シャットピンの径より径が大径とされて前記最前位の樹脂吐出口以外の樹脂吐出口が臨んでいる大径部とが設けられており、
前記大径部を介して中位の樹脂吐出口と最後位の樹脂吐出口とが連通していて、この大径部で、中位の樹脂吐出口から送り込まれる成形品中間層用溶融樹脂と最後位の樹脂吐出口から送り込まれる成形品表層用溶融樹脂とが合流して、ノズルゲート側に送り出される構成としたことを特徴とするホットランナーノズルであり、このホットランナーノズルを提供して上記課題を解消するものである。
そして、請求項1に係る発明において、上記樹脂吐出口に至るノズル内樹脂通路それぞれは、ノズル径方向での断平面上で円環同心円状にして配置されていて、前記樹脂吐出口それぞれは、シャットピン用孔の周方向に開口しているものとすることが可能である。
また、もう一つの発明である請求項3に係る発明は、請求項1または2に記載の発明であるホットランナーノズルが設けられていて、このホットランナーノズルから送り込まれた溶融樹脂により層構成を有する成形品を形成する多層成形品成形用の金型であって、
上記シャットピンがピン径対応部範囲内での最前位の樹脂吐出口の後方に位置して、最前位の樹脂吐出口のみを開放した状態と、
前記シャットピンがピン径対応部の後方に位置して、上記全樹脂吐出口から型内空間側への上記溶融樹脂の送り出しが可能とされた全開の状態と、
前記シャットピンが最前位の樹脂吐出口の前方に位置して、最前位の樹脂吐出口を閉鎖しこの最前位の樹脂吐出口の後方でピン径対応部を閉鎖した全閉状態と
の三つのシャットピン開閉状態が切り換え可能とされていることを特徴とする多層成形品成形用の金型であり、この金型を提供して上記課題を解消するものである。
また、請求項3の発明において、上記シャットピンの先端に、該シャットピンの先端より小径にして、このシャットピンでのノズルゲート閉鎖時にノズルゲートに入り込んでノズルゲート内の溶融樹脂をノズル先端側に向けて押し出す凸部が設けられているものとすることが可能である。
また、もう一つの発明である請求項5に係る発明は、請求項1または2に記載のホットランナーノズルが設けられていて、このホットランナーノズルから送り込まれた溶融樹脂により層構成を有する成形品を形成する多層成形品成形用の金型であって、該金型の成形品表層用溶融樹脂のランナーに溶融樹脂を送り込む射出装置と該金型の成形品中間層用溶融樹脂のランナーに溶融樹脂を送り込む射出装置が取り付けられて、前記射出装置からの溶融樹脂が送り込まれる多層成形品成形用の金型において、
上記シャットピンを進退移動させる駆動手段が設けられていて、該駆動手段は、シャットピンの進退移動のタイミングと進退移動の動作速度とを上記樹脂吐出口での溶融樹脂の送り出しごとに調整可能な空気圧または油圧のシリンダ回路を備えていることを特徴とする多層成形品成形用の金型であり、この金型を提供して上記課題を解消するものである。
請求項1に係る発明によれば、ホットランナーノズルのシャットピン用孔に、ノズル前方側である成形品表層用溶融樹脂を送り込む最前位の樹脂吐出口と、同じく成形品表層用溶融樹脂を送り込む最後位の樹脂吐出口と、この最前位の樹脂吐出口と最後位の樹脂吐出口との間にして成形品中間層用溶融樹脂を送り込む中位の樹脂吐出口とが臨んでいて、最前位の樹脂吐出口と中位の樹脂吐出口と最後位の樹脂吐出口とから前記溶融樹脂をノズルゲートを通して型内空間に送り出すときには、最後位の樹脂吐出口から送り込まれて流れる成形品表層用溶融樹脂の流路となる部分の周りを、中位の樹脂吐出口から送り込まれて流れる成形品中間層用溶融樹脂が取り囲むようになる。
請求項2の発明によれば、樹脂吐出口に至るノズル内樹脂通路それぞれが、ノズル径方向での断平面上で円環同心円状にして配置されているので、ホットランナーノズルをコンパクトにすることが可能である。
請求項3の発明によれば、ホットランナーノズルから、最前位の樹脂吐出口からの成形品表層用溶融樹脂と中位の樹脂吐出口からの成形品中間層用溶融樹脂と最後位の樹脂吐出口からの成形品表層用溶融樹脂とを型内空間側に送り出したり停止させたりする場合、ホットランナーノズルへ溶融樹脂を送り出す射出装置のスクリューの動作を制御するよりも、シャットピンをシャットピン用孔の予め定めた部分に配するようにしてホットランナーノズルからの溶融樹脂の送り込みとその送り込みの停止とを行なった方が、応答が良好となる。
請求項4の発明によれば、シャットピンの先端に、該シャットピンの先端より小径にして、このシャットピンでのノズルゲート閉鎖時にノズルゲートに入り込んでノズルゲート内の溶融樹脂をノズル先端側に向けて押し出す凸部が設けられているので、ノズルゲートの径をシャットピンの径に影響を受けることなく細くすることが可能となり、そのようにすることで成形品の外観が向上するという効果を奏する。
請求項5の発明によれば、各樹脂吐出口からの溶融樹脂の送り込みを行なわせたり止めたりするに際し、シャットピンをその樹脂吐出口間の距離の長短の影響を受けずに配置させることができるという効果を奏する。
金型7には、固定型7aに取り付けの上記ホットランナーノズル1側に二種の溶融樹脂を送り込むための二台の射出装置A,Bが接続されていて、これらの射出装置A、Bから二種の溶融樹脂をホットランナーノズル1側に送り込み、このホットランナーノズル1から型内空間8に前記二種の溶融樹脂を送り込んで二種三層の層構成を備える多層成形品を得る射出成形機を構成している。
図2から図8はホットランナーノズル1の実施の例を示している。このホットランナーノズル1の基本的な構成は先に説明した従来の構成と同じであり、図示のように三つの樹脂吐出口10、11、12が一つのシャットピン用孔5に臨んでいて、この三つの樹脂吐出口がシャットピン用孔5の長さ方向に沿って配列されており、各樹脂吐出口10、11、12からの溶融樹脂a,bがシャットピン用孔5で合流させることができ、シャットピン用孔5の内部を進退移動するシャットピン4が前記ノズルゲート6を開閉するように設けられているものである。
図示されているようにシャットピン4が進退移動するシャットピン用孔5に、ノズルゲート6側であって上記一方の射出装置Aからの成形品表層用溶融樹脂aをこのシャットピン用孔5に送り込む最前位の樹脂吐出口10が臨み、シャットピン用孔5でのノズルゲート6側とは反対側であって前記最前位の樹脂吐出口10と同じく一方の射出装置Aからの成形品表層用溶融樹脂aをシャットピン用孔5に送り込む最後位の樹脂吐出口11が臨み、さらに、最前位の樹脂吐出口10と前記最後位の樹脂吐出口11との間であって、上記他方の射出装置Bからの成形品中間層用溶融樹脂bをシャットピン用孔5に送り込む中位の樹脂吐出口12が臨んでいる。
第一の実施の例において、図示されているようにホットランナーノズル1におけるシャットピン用孔5には、ノズルゲート6側に位置してその孔内径がノズルゲート6から連続するように同一としたピン径対応部13と、このピン径対応部13の後端に連続するようにして後方(ノズルゲート6とは反対側)にある大径部14とが設けられている。前記ピン径対応部13は孔内径をシャットピン4の外径と同じにした部分であり、前記大径部14は孔内径をシャットピン4の径より大きくした部分である。
上記固定型7aにシャットピン4を進退移動させる駆動手段15が設けられている。そして、この駆動手段15により、シャットピン4の先端部分がピン径対応部13の部分にあって最前位の樹脂吐出口10の前方に前進位置すれば、即ち、シャットピン4の先端部分がノズルゲート6の位置までやその近傍まで前進すれば、シャットピン4の周面が最前位の樹脂吐出口10に対応してこの最前位の樹脂吐出口4を閉鎖する。この状態では、ピン径対応部13自体がシャットピン4で閉鎖されているので、大径部14に臨む中位の樹脂吐出口12と最後位の樹脂吐出口11とからの各溶融樹脂をノズルゲート側に送り込むことも止められており、全閉状態となる。
本実施の例でのホットランナーノズル1での全閉状態では、上述したように大径部14でのシャットピン4周りの空間で、中位の樹脂吐出口12からの成形品中間層用溶融樹脂bと最後位の樹脂吐出口11からの成形品表層用溶融樹脂aとを合流させておくことができる。
全閉していたシャットピン4が駆動手段15によって後退し、そのシャットピン4の先端部分がピン径対応部13の範囲内での最前位の樹脂吐出口10の後方に位置する場合、また、シャットピン4の先端部分がピン径対応部13より後方の位置から前進し、そのシャットピン4の先端部分がピン径対応部13の範囲内での最前位の樹脂吐出口10の後方に位置する場合は、最前位の樹脂吐出口10のみを開放した状態となる。この状態のホットランナーノズル1では、最前位の樹脂吐出口10からのみ成形品表層用溶融樹脂aを型内空間8側に送り込みできる状態となる。
シャットピン4が駆動手段15によってピン径対応部13から離れるように後退位置し、即ち、シャットピン4の先端部分が上記ピン径対応部13の後方に位置している場合は、ピン径対応部13での大径部14側の溶融樹脂に対する型内空間側への送り出しの停止が解かれる状態であるので、大径部14に臨む中位の樹脂吐出口12から大径部14に送り込まれる成形品中間層用溶融樹脂b、最後位の樹脂吐出口11から大径部14に送り込まれる成形品表層用溶融樹脂aの型内空間側への送り込みが行なえる。
以下に、ホットランナーノズルでのシャットピンの動きを含む溶融樹脂の送り込みの一例を説明するが、その一例では、ピン径対応部13が閉じた状態のときに、ノズルゲート6からの送り出しの前に、中位の樹脂吐出口12からの成形品中間層用溶融樹脂bと最後位の樹脂吐出口11からの成形品表層用溶融樹脂aとを合流させている例である。
(1)図3、全閉
シャットピン4にて全閉状態とされて溶融樹脂の送り出し前の時点では、図3に示すようにシャットピン4で直接閉鎖されている最前位の樹脂吐出口10までには成形品表層用溶融樹脂aが送り込まれているが、シャットピン4による閉鎖によってピン径対応部13の内部には送り込まれていない。また、中位の樹脂吐出口12と最後位の樹脂吐出口11とが臨む大径部14でのシャットピン周りの空間には、中位の術吐出口12から成形品中間層用溶融樹脂bが送り込まれているとともに、最後位の樹脂吐出口11から成形品表層用溶融樹脂bが送り込まれていて、ピン径対応部13側に流れ出ない状態で合流している。
なお、射出装置A、Bからは成形品表層用溶融樹脂a、成形品中間層用溶融樹脂bを送り込むための圧力が加えられている。
最前位の樹脂吐出口10を閉鎖していたシャットピン4が後退移動(図面上、右へ)し、シャットピン用孔5の内面に接しているシャットピン4の先端部分が、ピン径対応部13から抜け出ない範囲で最前位の樹脂吐出口10の後方に移動してその樹脂吐出口10を開放すると、最前位の樹脂吐出口10からの成形品表層用溶融樹脂aが、ピン径対応部13でのシャットピン4の前方に送り込まれ、シャットピン用孔5からノズルゲート6、金型7のスプルー9(ダイレクトゲート)を通り、型内空間8に送り込まれる。
なお、射出装置A、Bからは成形品表層用溶融樹脂a、成形品中間層用溶融樹脂bを送り込むための圧力が加えられている。
つぎに先端部分がピン径対応部13の部分にあったシャットピン4が後退移動し、シャットピン4の先端部分がピン径対応部13の後方へ位置し、大径部14と前記ピン径対応部13とが繋がるようになる。そのため、大径部14に予め送り込まれていた中位の樹脂吐出口12からの成形品中間層用溶融樹脂bがピン径対応部13側に送り込まれるとともに、同じく予め大径部14に送り込まれていた最後位の樹脂吐出口11からの成形品表層用溶融樹脂aもピン径対応部13側に送り込まれるようになる。
なお、射出装置A、Bからは成形品表層用溶融樹脂a、成形品中間層用溶融樹脂bを送り込むための圧力が加えられている。
シャットピン4がピン径対応部13から後方に離れて後退移動する動作速度は、制御部16の制御によって高められた圧の空気圧(又は油圧)がシリンダ回路15aに通ることで速い速度とされており、中位の樹脂吐出口12からの成形品中間層用溶融樹脂bと最後位の樹脂吐出口11からの成形品表層用溶融樹脂aとのピン径対応部13側への到達、及び型内空間8への到達に時間差が極力生じないように設けられている。
上記最後位の樹脂吐出口11からの成形品表層用溶融樹脂aは型内空間8に達すると、金型コア側製品面(図面上、凸面)に沿って広がる。中位の樹脂吐出口12からの成形品中間層用溶融樹脂bが環状の流れで型内空間8側に達すると、最後位の樹脂吐出口11からの成形品表層用溶融樹脂aの流れに案内されて型内空間中を流れる。さらに、最前位の樹脂吐出口10からの成形品表層用溶融樹脂aも型内空間8に達すると、金型キャビティ側製品面に沿って広がるように流れる。
なお、射出装置A、Bからは成形品表層用溶融樹脂a、成形品中間層用溶融樹脂bを送り込むための圧力が加えられている。
型内空間8への充填終了段階では、最前位の樹脂吐出口10からの成形品表層用溶融樹脂aの送り込みのみにして、大径部14での中位の樹脂吐出口12からの成形品中間層用溶融樹脂bと最後位の樹脂吐出口11からの成形品表層用溶融樹脂aとがピン径対応部13へ送り込まれないようにする。そのようにするために、制御部16の制御の下で所要の時点でシャットピン4が前進移動してピン径対応部13に入って、ピン径対応部13と大径部14との連通状態を閉じ、そのシャットピン4の先端部分が最前位の樹脂吐出口10の後方に位置させるように設けられている。
なお、射出装置A、Bからは成形品表層用溶融樹脂a、成形品中間層用溶融樹脂bを送り込むための圧力が加えられている。
そして、成形品表層用溶融樹脂aの流れに伴なって成形品中間層用溶融樹脂bの終端部分が、ノズルゲート6とスプルー9の部分を通過して型内空間8でのスプルー9に対応する部分まで送り込まれると、シャットピン4が駆動手段15の制御の下でノズル先端側に前進移動して最先端の樹脂吐出口10を閉鎖して、成形品表層用溶融樹脂aの型内空間への送り込みを停止させる。
なお、上記の例では、つぎの成形に備えて射出装置A、Bからは成形品表層用溶融樹脂a、成形品中間層用溶融樹脂bを送り込むための圧力が加えられているものとしているが、成形の一サイクルが終了した時点で一旦、射出装置A、Bからの成形品表層用溶融樹脂a、成形品中間層用溶融樹脂bを送り込みを停止するようにしてもよい。
型内空間8への溶融樹脂の送り込みの最終段階を経た後では、上述したようにシャットピン4を駆動手段15の動作により前進移動させてシャットピン4の先端部分をピン径対応部13内に位置させているので、このピン径対応部13自体が閉鎖(即ち、最前位の樹脂吐出口10が閉鎖)されている。一方、大径部14でのシャットピン4の周りの空間には中位の樹脂吐出口12からの成形品中間層用溶融樹脂bと最後位の成形品表層用溶融樹脂aとが位置して合流している。
上記実施の例の変形の例として、図9に示すように成形品表層用溶融樹脂aと成形品中間層用溶融樹脂bとをホットランナーノズル1から送り出す直前に、前記大径部14が、最後位の樹脂吐出口11からの成形品表層用溶融樹脂aのみで満たされている状態となっているものであってもよく、実施の例と相違する部分について以下に説明する。
図9に示すようにシャットピン4にて全閉状態とされて溶融樹脂の送り出し前の時点では、中位の樹脂吐出口12と最後位の樹脂吐出口11とが臨む大径部14でのシャットピン周りの空間には、最後位の樹脂吐出口11から送り込まれた成形品表層用溶融樹脂aのみで満たされた状態としている。
射出装置Aからは成形品表層用溶融樹脂aを送り込むための圧力が加えられている。一方、射出装置Bからは成形品中間層用溶融樹脂bを送り込むための圧力が加えられてはいない(逆流防止については通常の技術が採用できるので、その説明は省略する)。
実施の例では上記(2)の段階で示すようにシャットピン4が最前位の樹脂吐出口10の後方に後退移動して、この最前位の樹脂吐出口10からの成形品表層用溶融樹脂aが型内空間8に送り込まれるようになっているが、変形の例では、上記(1a)の全閉の状態からシャットピン4が、制御部16の制御の下によるシリンダ回路15aの動作によってピン径対応部13と大径部14との間を開放する位置まで後退移動し、最前位の樹脂吐出口10と最後位の樹脂吐出口11とからの成形品表層用溶融樹脂aのみがこのホットランナーノズル1から金型7の型内空間8に送り込まれる。
(2a)の段階では、射出装置Aから成形品表層用溶融樹脂aを送り込むための圧力が加えられ、他方の射出装置Bからは成形品中間層用溶融樹脂bを送り込むための圧力が加えられてはいない。
変形の例での上記(4)の段階が終了すると、変形の例においても充填終了の段階となる。この変形の例での充填終了段階では、中位の樹脂吐出口12からの成形品中間層用溶融樹脂bの大径部14への送り込みを止めて、最前位の樹脂吐出口10と最後位の樹脂吐出口11とからの成形品表層用溶融樹脂aの送り込みのみにしている。
(5a)の段階では、射出装置Aから成形品表層用溶融樹脂aを送り込むための圧力が加えられ、他方の射出装置Bからは成形品中間層用溶融樹脂bを送り込むための圧力が加えられてはいない。
そして、成形品表層用溶融樹脂aの流れに伴なって成形品中間層用溶融樹脂bの終端部分が、ノズルゲート6とスプルー9の部分を通過して型内空間8でのスプルー9に対応する部分まで送り込まれると、シャットピン4が駆動手段15の制御の下でノズル先端側に前進移動して成形品表層用溶融樹脂aの型内空間への送り込みを停止させる。
なお、変形の例でのこの(6a)段階では、つぎの成形での上記(1a)段階に移行できるように、射出装置Aからは成形品表層用溶融樹脂aを送り込むための圧力が加えられた状態となっているとともに、射出装置Bでは成形品中間層用溶融樹脂bを送り込むための圧力を加えていないが、成形の一サイクルが終了した時点で一旦、射出装置A、B共に送り込みを停止するようにしてもよい。
4…シャットピン
5…シャットピン用孔
6…ノズルゲート
7…金型
8…型内空間
9…スプルー
10…最前位の樹脂吐出口
11…最後位の樹脂吐出口
12…中位の樹脂吐出口
13…ピン径対応部
14…大径部
15…駆動手段
15a…シリンダ回路
16…制御部
a…成形品表層用溶融樹脂
b…成形品中間層用溶融樹脂
Claims (5)
- 層構成を有する成形品を成形する金型に取り付けられるホットランナーノズルであり、複数の樹脂吐出口がシャットピン用孔の長さ方向に並んでこのシャットピン用孔に臨んでいて、各樹脂吐出口からの溶融樹脂が前記シャットピン用孔で合流し、前記シャットピン用孔の内部を進退移動するシャットピンがノズルゲートを開閉するホットランナーノズルにおいて、
前記複数の樹脂吐出口の内、シャットピン用孔での前方に位置する最前位の樹脂吐出口は、前記成形品の表層を形成する成形材料である成形品表層用溶融樹脂をシャットピン用孔に送り込み可能とした吐出口であるとともに、シャットピン用孔での後方に位置する最後位の樹脂吐出口は、最前位の樹脂吐出口での成形品表層用溶融樹脂と同じ成形品表層用溶融樹脂をシャットピン用孔に送り込み可能とした吐出口であり、前記最前位の樹脂吐出口と最後位の樹脂吐出口との間に中位の樹脂吐出口が位置していて、この中位の樹脂吐出口は、前記成形品表層用溶融樹脂と異なる樹脂である成形品中間層用溶融樹脂をシャットピン用孔に送り込み可能とした吐出口であり、
前記シャットピン用孔には、ノズルゲート側からシャットピンの径に径が合致して前記最前位の樹脂吐出口のみが臨んでいるピン径対応部と、このピン径対応部の後方であって、シャットピンの径より径が大径とされて前記最前位の樹脂吐出口以外の樹脂吐出口が臨んでいる大径部とが設けられており、
前記大径部を介して中位の樹脂吐出口と最後位の樹脂吐出口とが連通していて、この大径部で、中位の樹脂吐出口から送り込まれる成形品中間層用溶融樹脂と最後位の樹脂吐出口から送り込まれる成形品表層用溶融樹脂とが合流して、ノズルゲート側に送り出される構成としたことを特徴とするホットランナーノズル。 - 上記樹脂吐出口に至るノズル内樹脂通路それぞれは、ノズル径方向での断平面上で円環同心円状にして配置されていて、前記樹脂吐出口それぞれは、シャットピン用孔の周方向に開口しているものである請求項1に記載のホットランナーノズル。
- 請求項1または2に記載のホットランナーノズルが設けられていて、このホットランナーノズルから送り込まれた溶融樹脂により層構成を有する成形品を形成する多層成形品成形用の金型であって、
上記シャットピンがピン径対応部範囲内での最前位の樹脂吐出口の後方に位置して、最前位の樹脂吐出口のみを開放した状態と、
前記シャットピンがピン径対応部の後方に位置して、上記全樹脂吐出口から型内空間側への上記溶融樹脂の送り出しが可能とされた全開の状態と、
前記シャットピンが最前位の樹脂吐出口の前方に位置して、最前位の樹脂吐出口を閉鎖しこの最前位の樹脂吐出口の後方でピン径対応部を閉鎖した全閉状態との三つのシャットピン開閉状態が切り換え可能とされていることを特徴とする多層成形品成形用の金型。 - 上記シャットピンの先端に、該シャットピンの先端より小径にして、このシャットピンでのノズルゲート閉鎖時にノズルゲートに入り込んでノズルゲート内の溶融樹脂をノズル先端側に向けて押し出す凸部が設けられている請求項3に記載の多層成形品成形用の金型。
- 請求項1または2に記載のホットランナーノズルが設けられていて、このホットランナーノズルから送り込まれた溶融樹脂により層構成を有する成形品を形成する多層成形品成形用の金型であって、該金型の成形品表層用溶融樹脂のランナーに溶融樹脂を送り込む射出装置と該金型の成形品中間層用溶融樹脂のランナーに溶融樹脂を送り込む射出装置が取り付けられて、前記射出装置からの溶融樹脂が送り込まれる多層成形品成形用の金型において、
上記シャットピンを進退移動させる駆動手段が設けられていて、該駆動手段は、シャットピンの進退移動のタイミングと進退移動の動作速度とを上記樹脂吐出口での溶融樹脂の送り出しごとに調整可能な空気圧または油圧のシリンダ回路を備えていることを特徴とする多層成形品成形用の金型。
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