JP6278411B2 - サンドイッチ成形用の射出ノズル - Google Patents

Description

本発明は、２台の射出装置から樹脂を射出してコア層とスキン層とからなる成形品を得る、いわゆるサンドイッチ成形において使用される射出ノズルに関するものである。

２種類の樹脂を射出してコア層とスキン層とからなる成形品を得る、いわゆるサンドイッチ成形が周知である。一般的に射出成形機は、金型を型締めする型締装置、型締めされた金型に射出材料を射出する射出装置、金型から成形品を突き出す突出装置等から構成されているが、サンドイッチ成形を実施する射出成形機においては射出装置は２台設けられている。これらの２台の射出装置は、共通の射出ノズルに接続され、共通の射出ノズルから樹脂を金型に射出できるようになっている。このような射出成形機において、最初に一方の射出装置を駆動してスキン層用の樹脂を所定量射出し、次いで他方の射出装置を駆動してコア層用の樹脂を射出する。そして必要に応じて、最後に一方の射出装置を駆動してスキン層用の樹脂を射出する。このような順番で樹脂を射出すると、最初に射出されたスキン層用の樹脂は金型のキャビティの内壁面に接して速やかに固化し、そして次に射出されたコア層用の樹脂はキャビティの中心部に充填されることになる。これによってコア層とスキン層とからなる成形品を得ることができる。

サンドイッチ成形によって成形品を得るようにすると、例えば、成形品の美観に影響するスキン層については新品の樹脂を使用し、コア層にはリサイクルにより再生された樹脂を使用して、製造コストを小さくしたり、環境に配慮した成形品を得ることができる。また発泡樹脂を利用して成形品を軽量にすることもできる。発泡樹脂は、強度が十分でありながら軽量であるという優れた性質があるが、気泡によって美観を損なってしまう。そこでサンドイッチ成形を実施してコア層は発泡樹脂から、スキン層は通常の樹脂から構成するようにする。具体的にはコア層については、樹脂に化学発泡剤を添加したり、不活性ガスを注入し、これを射出する。射出された樹脂はキャビティ内で発泡して微細な気泡が形成された発泡樹脂からなるコア層が得られる。

特許第３６０９８０８号公報

サンドイッチ成形用の射出ノズルは、色々なものが提案され、例えば本願の出願人によっても特許文献１において提案されている。特許文献１に記載の射出成形機も２台の射出装置が接続されており、第１の射出装置は射出成形機と同軸になるように、そして第２の射出装置は射出装置に対して斜めになるように設けられている。これらの第１、２の射出装置には共通の射出ノズルが設けられている。特許文献１に記載の射出ノズルは、ノズル本体と、このノズル本体内に同軸に収納されるインナーノズルとから構成されている。この射出ノズルは、インナーノズルの外周面とインナーノズルが収納されるノズル本体内の穴との隙間が第１の樹脂流路を構成し、インナーノズル内に設けられている貫通孔が第２の樹脂流路を構成している。そして第１の樹脂流路からスキン層用の樹脂が、第２の樹脂流路からコア用の樹脂を射出できるようになっている。特許文献１に記載の射出ノズルにおいては、インナーノズルが形状が異なる第１、２のインナーノズルから選択して取付けられるようになっている点に特徴がある。ノズル本体に第１のインナーノズルが設けられている場合には、第１の射出装置が第１の樹脂流路に連通し、第２の射出装置が第２の樹脂流路に連通するようになっている。そうすると、スキン用の樹脂は第１の射出装置から、コア用の樹脂は第２の射出装置から射出することになる。これに対してノズル本体に第２のインナーノズルが設けられている場合には、第１の射出装置が第２の樹脂流路に連通し、第２の射出装置が第１の樹脂流路に連通するようになっている。そうすると、スキン用の樹脂は第２の射出装置から、コア用の樹脂は第１の射出装置から射出することになる。つまり、特許文献１に記載の射出ノズルはインナーノズルを交換するだけで、スキン用の樹脂を射出する射出装置とコア用の樹脂とを射出する射出装置を、第１、２の射出装置のいずれからでも選択できるようになっている。

サンドイッチ成形用の射出ノズルについては、色々な種類のものがありそれぞれに優れている。また特許文献１に記載の射出ノズルについても、第１、２の射出装置のどちらからでもコア層用の樹脂と、スキン層用の樹脂を射出できるので使い勝手が良く優れてはいる。しかしながら、これらの従来の射出ノズルには解決すべき点も見受けられる。具体的には、発泡樹脂を使用してサンドイッチ成形を実施する場合に問題が見受けられる。発泡樹脂は、金型内に射出されてキャビティ内において発泡するようになっている。これはキャビティ内において樹脂の圧力が低下して化学発泡剤、あるいは物理発泡剤が発泡するからである。しかしながら射出ノズル内で樹脂の圧力が低下したら射出ノズル内で発泡が開始してしまう。そうすると次回の射出成形において支障を来してしまう。このような問題に関して従来の射出ノズルは格別に考慮されていない。

本発明は、上記したような問題点を解決した、サンドイッチ成形用の射出ノズルを提供することを目的としており、具体的には、発泡樹脂を射出できるようになっていると共に、発泡樹脂が射出ノズル内で発泡することを確実に防止することができる、サンドイッチ成形用の射出ノズルを提供することを目的としている。

本発明は、本発明の目的を達成するために、発泡樹脂からなるコア層用樹脂を射出するコア層用射出装置と、スキン層用樹脂を射出するスキン層用射出装置とが接続されるようになっているサンドイッチ成形用の射出ノズルとして構成する。そして、射出ノズルは、中空部が形成されているノズル本体と、中空部に入れられているインナーノズルとから構成し、コア層用樹脂はインナーノズルに設けられているコア層用樹脂流路を、そしてスキン層用樹脂は中空部とインナーノズルの外周面の隙間からなるスキン層用樹脂流路を流れるようにする。コア層用樹脂流路にはニードル弁を設ける。このニードル弁はバネ付勢によりコア層用樹脂流路を閉鎖するようにするが、コア層用射出装置から射出されるコア層用樹脂が所定の圧力になるとバネ付勢に抗してニードル弁が後退してコア層用樹脂流路が開くように構成する。

かくして、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、発泡樹脂からなるコア層用樹脂を射出するコア層用射出装置と、スキン層用樹脂を射出するスキン層用射出装置とが接続されるようになっている射出ノズルであって、前記射出ノズルは中空部が形成されているノズル本体と、前記中空部に入れられているインナーノズルとを備え、前記コア層用樹脂が流れるコア層用樹脂流路は前記インナーノズル内に形成され、そして前記スキン層用樹脂が流れるスキン層用樹脂流路は前記中空部と前記インナーノズルの外周面の隙間から構成され、前記インナーノズルはニードル弁を備え、該ニードル弁はバネ付勢により前記インナーノズルの開口部を閉鎖するようになっており、前記コア層用射出装置から射出されるコア層用樹脂が所定の圧力になるとバネ付勢に抗して前記ニードル弁が後退して前記開口部が開くようになっていることを特徴とする、サンドイッチ成形用の射出ノズルとして構成される。

以上のように本発明は、発泡樹脂からなるコア層用樹脂を射出するコア層用射出装置と、スキン層用樹脂を射出するスキン層用射出装置とが接続されるようになっている射出ノズルとして構成されている。射出ノズルは中空部が形成されているノズル本体と、中空部に入れられているインナーノズルとを備え、コア層用樹脂が流れるコア層用樹脂流路はインナーノズル内に形成され、そしてスキン層用樹脂が流れるスキン層用樹脂流路は中空部とインナーノズルの外周面の隙間から構成されている。そしてインナーノズルはニードル弁を備え、該ニードル弁はバネ付勢によりインナーノズルの開口部を閉鎖するようになっており、コア層用射出装置から射出されるコア層用樹脂が所定の圧力になるとバネ付勢に抗してニードル弁が後退して開口部が開くようになっている。発泡樹脂からなるコア層用樹脂を使用しても、コア層用樹脂流路を閉鎖すれば発泡樹脂は射出ノズル内で発泡することを防止することができる。これによって発泡樹脂をコア層用樹脂として使用しても、安全にサンドイッチ成形が実施できることが保証される。そして、コア層用樹脂流路は射出ノズルの中心に設けられ、スキン層用樹脂流路はコア層用樹脂流路の外側を取り囲むようになっている。そうするとコア層用樹脂とスキン層用樹脂とを同時に射出する場合には、コア層用樹脂をスキン層用樹脂が被覆した形で金型内に射出されることになる。このような状態で２種類の樹脂が射出されると、キャビティの内壁にはスキン層用樹脂が最初に接触することになり、スキン層用樹脂によってスキン層が形成されることが保証される。そしてコア層用樹脂はスキン層の内側に残されることが保証される。これによって美観に優れたサンドイッチ成形品が確実に得られることになる。さらに本発明によると、ニードル弁は、樹脂の圧力によって自動的に開閉するようになっている。格別に弁の駆動装置を設ける必要がないので、安価に射出ノズルを構成することが可能になる。

本発明の実施の形態に係る射出成形機の一部を示す図で、その（ア）は第１、２の射出装置と射出ノズルを示す正面断面図、その（イ）は射出ノズルの正面断面図である。 本発明の実施の形態に係る射出ノズルの作用を模式的に示す図で、その（ア）、（イ）は、それぞれスキン層用樹脂と、コア層用樹脂を射出する様子を示す、射出ノズルの正面断面図である。 第２の実施の形態に係る射出ノズルを示す正面断面図である。

本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る射出成形機１は、いわゆるサンドイッチ成形用の射出成形機として構成されており、図１の（ア）に示されているように、第１、２の射出装置２、３と、図示されていない型締装置とから概略構成されている。型締装置は例えばトグル式から構成されており、横向きに設けられているが、第１の射出装置２は、このような型締装置の軸方向の延長線上になるように同軸に配置されている。これに対して第２の射出装置３は型締装置に対して所定の角度で斜めになるように配置されている。従って第１、２の射出装置２、３は互いの先端部が近接していても、互いに所定の角度になるように配置されているので競合しないようになっている。なお、第２の射出装置３は第１の射出装置２より若干小型になっている。このような第１、２の射出装置２、３の先端部に、次に説明する本実施の形態に係る射出ノズル５が接続されている。

本実施の形態に係る射出ノズル５は、第１、２の射出装置２、３に接続される接続ブロック部６と、本発明に特有の構造を備えたノズル先端部８とから構成されている。ノズル先端部８のみをもって射出ノズルと呼ぶこともできるが、以下の説明では接続ブロック部６とノズル先端部８とを併せて射出ノズル５と呼ぶこととする。接続ブロック部６には、第１、２の射出装置２、３が接続されているが、第１の射出装置２はその先端が図示されないボルト等の固定手段によって接続ブロック部６に接続されている。これに対して第２の射出装置３はその先端のノズル部３ａが、接続ブロック部６に形成されているタッチ部６ａに所定の当接力で当接している。このように当接することによって第２の射出装置３が射出ノズル５の接続ブロック部６に接続されている。接続ブロック部６内には、第１の射出装置２からの樹脂を前方に送る第１の樹脂流路１０と、第２の射出装置３からの樹脂を前方に送る第２の樹脂流路１１とが設けられている。この実施の形態において第２の樹脂流路１１は、図１の（イ）に詳しく示されているように、ノズル先端部８の軸芯に整合するような軸芯流路１３に連通している。これに対して第１の樹脂流路１０は、この流路を妨げるように設けられているメクラプラグ１４によって環状に広がっており、軸芯流路１３と同心円状に形成された環状流路１５に連通している。第１、２の樹脂流路１０、１１には、詳しくその構造は説明しないが逆流防止弁１６、１７が設けられ、樹脂が第１、２の射出装置２、３に逆流しないようになっている。

ノズル先端部８は、図１の（イ）に示されているように、中空に形成されているノズル本体１９と、この中空部に入れられているインナーノズル２０とから構成されている。ノズル本体１９の中空部は前方において開口しておりこれが樹脂が射出される射出口２２になっている。ノズル本体１９の中空部の内径はインナーノズル２０の外径よりも大きく、中空部の内周面とインナーノズル２０の外周面には環状の所定の隙間が形成されている。この環状の隙間が、スキン層を形成するための樹脂すなわちスキン層用樹脂が流れるスキン層用樹脂流路２４を構成している。スキン層用樹脂流路２４は環状流路１５、第１の樹脂流路１０に連通している。従ってこの実施の形態においては、第１の射出装置２はスキン層用樹脂を射出する射出装置になっており、第１の射出装置２から射出されたスキン層用樹脂はノズル先端部８のスキン層用樹脂流路２４を流れて射出口２２から射出されることになる。

インナーノズル２０は、中空に形成されているインナーノズル本体２６と、この中空部に入れられているトーピード２７とから構成されている。インナーノズル本体２６の中空部は後端部においては小径になっているが前方寄りにおいて拡径され、この拡径された部分にトーピード２７が入れられている。そして中空部の前方は縮径されて開口している。すなわち開口部２９になっている。この開口部２９は射出口２２の近傍に配置されている。このようなインナーノズル本体２６の中空部が、コア層を形成するための樹脂すなわちコア層用樹脂が流れるコア層用樹脂流路３０を構成している。コア層用樹脂流路３０はトーピード２７近傍においては、インナーノズル本体２６の中空部とトーピード２７の外周面に形成されている環状の隙間から構成され、開口部２９において合流している。この実施の形態においては、コア層用樹脂流路３０は軸芯流路１３、第２の樹脂流路１１に連通している。従ってこの実施の形態においては、第２の射出装置３はコア層用樹脂を射出する射出装置になっており、第２の射出装置３から射出されたコア層用樹脂はインナーノズル２０内のコア層用樹脂流路３０を流れて開口部２９を経て射出口２２から射出されることになる。

本実施の形態において、トーピード２７にはニードル弁３２が設けられ、インナーノズル２０の開口部２９を開閉するようになっている。ニードル弁３２は、トーピード２７内に形成されている中空部に全体が入れられており、先端部だけが前方に突出して開口部２９に臨んでいる。ニードル弁３２は、トーピード２７の中空部に入れられているバネ３４によって前方にバネ付勢され、通常は所定の当接力で開口部２９を閉鎖している。ニードル弁３２の先端はテーパ状の受圧面３５になっている。従って、コア用樹脂流路３０の樹脂の圧力が高くなると、受圧面３５にその圧力が作用してニードル弁３２がバネ付勢に抗して後退し、図１の（イ）に示されているように、開口部２９が開口することになる。

本実施の形態に係る射出成形機１によってコア層が発泡樹脂からなるサンドイッチ成形品を得る成形方法を説明する。図１の（ア）に示されているように、本実施の形態に係る射出ノズル５を、型締装置に取付けられている固定用金型３７のスプルに所定の当接力でタッチさせる。第１の射出装置２においてスキン層用樹脂を計量する。第２の射出装置３において樹脂に不活性ガス等の物理的発泡剤あるいは化学的発泡剤を添加してコア層用樹脂を計量する。最初に第１の射出装置２を駆動して所定量だけスキン層用樹脂を射出する。そうすると図２の（ア）に示されているように、スキン層用樹脂は第１の樹脂流路１０、環状流路１５、スキン層用樹脂流路２４を流れて射出口２２から射出される。これによって所定量だけ金型のキャビティ内に充填される。なお、このときはニードル弁３２はインナーノズル２０の開口部２９を閉鎖している。次いで第１の射出装置２を停止して第２の射出装置３を駆動してコア層用樹脂を射出する。そうすると、コア層用樹脂の圧力が受圧面３５に作用してニードル弁３２が後退し開口部２９が開く。図２の（イ）に示されているように、コア層用樹脂は第２の樹脂流路１１、軸芯流路１３、コア層用樹脂流路３０を流れて射出口２２から射出される。コア層用樹脂はキャビティ内において既に射出されているスキン層用樹脂を内側から押し広げるようにして充填されるので、スキン層用樹脂からはスキン層が、コア層用樹脂からはコア層が形成される。コア層においてコア層用樹脂が発泡する。射出が完了したら第２の射出装置３を停止する。そうするとインナーノズル２０内のコア層用樹脂流路３０の樹脂圧力が若干低下してニードル弁３２はバネ付勢により開口部２９を閉鎖する。閉鎖されることによってコア層用樹脂は射出ノズル５内において圧力がこれ以上低下することはなく、射出ノズル５内における発泡が抑制される。冷却固化を待って金型を開くと、コア層が発泡樹脂からなるサンドイッチ成形品を得ることができる。なお、この成形方法においては第２の射出装置３を駆動してコア層用樹脂を射出するとき第１の射出装置２を停止するようにしているが、第１の射出装置２も並行して駆動して、スキン層用樹脂もコア層用樹脂と共に射出するようにしてもよい。また、第２の射出装置３を停止した後に、第１の射出装置２を駆動してスキン層用樹脂だけを所定量射出して成形を完了するようにしてもよい。

本実施の形態に係る射出ノズル５は色々な変形が可能である。図３には第２の実施の形態に係る射出ノズル５’が示されている。前実施の形態と同じ部材については同じ符号を付して説明を省略する。第２の実施の形態に係る射出ノズル５’は、接続ブロック部６’が前実施の形態と相違している。具体的には、第１の樹脂流路１０は軸芯流路１３’に、そして第２の樹脂流路１１は環状流路１５’に連通している。従って、この実施の形態においては第１の射出装置２からコア層用樹脂が射出され、第２の射出装置３からスキン層用樹脂が射出されることになる。他の変形も可能である。例えばコア層用樹脂流路３０の開口部２９を閉鎖するニードル弁３２は、バネ３４によってバネ付勢されているように説明し、ニードル弁３２は受圧面３５に作用する樹脂の圧力が高くなったら開くように説明した。しかしながら、外部からニードル弁３２を駆動できる所定の駆動機構を別途設けるようにして、外部からの操作によって開口部２９が開閉するようにしてもよい。射出ノズル５内のスキン層用樹脂流路２４とコア層用樹脂流路３０についても変形が可能である。本実施の形態においては、コア層用樹脂流路３０とスキン層用樹脂流路２４は、同心円の環状の流路になるように形成されているが、必ずしもこれらは環状の流路から構成する必要はない。発明を実施するためにはコア層用樹脂流路３０の開口部２９が弁により開閉されるようになっていればよく、コア層用樹脂流路３０とスキン層用樹脂流路２４についてはその形状は自由に選択することができる。

１ 射出成形機 ２ 第１の射出装置
３ 第２の射出装置 ５ 射出ノズル
６ 接続ブロック部 ８ ノズル先端部８
１９ ノズル本体 ２０ インナーノズル
２２ 射出口 ２４ スキン層用樹脂流路
２６ インナーノズル本体 ２７ トーピード
２９ 開口部 ３０ コア層用樹脂流路
３２ ニードル弁 ３４ バネ
３５ 受圧面 ３７ 固定用金型

Claims (1)

1. 発泡樹脂からなるコア層用樹脂を射出するコア層用射出装置と、スキン層用樹脂を射出するスキン層用射出装置とが接続されるようになっている射出ノズルであって、
   前記射出ノズルは中空部が形成されているノズル本体と、前記中空部に入れられているインナーノズルとを備え、前記コア層用樹脂が流れるコア層用樹脂流路は前記インナーノズル内に形成され、そして前記スキン層用樹脂が流れるスキン層用樹脂流路は前記中空部と前記インナーノズルの外周面の隙間から構成され、
   前記インナーノズルはニードル弁を備え、該ニードル弁はバネ付勢により前記インナーノズルの開口部を閉鎖するようになっており、前記コア層用射出装置から射出されるコア層用樹脂が所定の圧力になるとバネ付勢に抗して前記ニードル弁が後退して前記開口部が開くようになっていることを特徴とする、サンドイッチ成形用の射出ノズル。

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