JP6399787B2 - ゴルフボールの成形方法および成形用金型 - Google Patents

ゴルフボールの成形方法および成形用金型 Download PDF

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Description

本発明は、ゴルフボールの成形方法およびそれに用いる成形用金型に関する。
ゴルフボールを製造する方法として、特許第3319708号公報には、従来技術として、層を設けるときは、それよりも内側の部分である内核を別に加硫成形してから、それを金型内の所定の位置に可動ホールドピンなどで固定し、外層を形成する材料を射出成形機またはトランスファー金型により射出すると共に適当なタイミングでホールドピンを引き抜いて、そのまま加硫成形する方法が記載されている。そして、このようなピンを用いた成形法では工程や金型の構造が煩雑となりコスト増を招くことから、この公報では、ホールドピンを用いない方法として、未加硫材料を半加硫して半球殻状の外層半割体を形成し、その後、未加硫の内層形成材を一対の上記半加硫の外層半割体にて挾んで加硫プレス成形して外層と内層から成るゴルフボールを形成する方法が提案されている。
また、特許第3663580号公報には、未加硫材料を半加硫ないし加硫して半球殻状の外層半割体を形成した後、未加硫の内層形成材を一対の上記外層半割体にて挾んで加硫プレス成形して外層と内層から成るゴルフボールを形成すると同時に、外層半割体の間に内層形成材を流し込ませ外層のシーム部の少なくとも一部に上記内層が貫通又は食い込んだ侵出部分を形成し、貫通又は食い込んだ侵出部分の体積を、外層が完全な球殻であると仮想した場合の体積の1/300〜1/5とするゴルフボールの製造方法が記載されている。
特許第4019242号公報には、コアに少なくとも最外層カバー及びこれらに挟まれる中間層カバーを被覆した多層ゴルフボールの製造方法であって、上下分割金型を用いて金型内にコア又は中間層カバーを被覆した球体を配備し、その周囲にカバー材料をインジェクション成型し、1.1mm以上の厚さに球状に成型した後、その表面を切削代0.3〜2mmとなるように切削加工して上記中間層カバー又は最外層カバーの製品厚さを1mm以下とした球体を得るというゴルフボールの製造方法が記載されている。
特許第3319708号公報 特許第3663580号公報 特許第4019242号公報
ゴルフボールを成形する金型に備えられる可動式ホールドピンの役割は、コアの偏芯を防止することや、成形完了後の脱型補助が挙げられる。可動式ホールドピンは、その役割ゆえ、芯材に対して最後まで接している必要がある。金型内に注入される内層または外層の材料は高温である一方、ホールドピン自体の温度は低温であることから、形成される成形物に界面が生じ、特に表層付近には大きなスキン層が生じる要因になっている。特に表層に生じたスキン層は、耐久性を低下させる要因となっている。
本発明は、上記の問題点に鑑み、成形物の表層に生じるスキン層を減少させることで、ゴルフボールの耐久性を向上させることができるゴルフボールの成形方法およびそれに用いる成形用金型を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、その一態様として、ゴルフボールの成形方法であって、ゴルフボールのコアを少なくとも備える芯材を、金型のキャビティ内に提供するステップであって、前記金型が前記芯材を支持するための可動式のホールドピンを備えるものであるステップと、前記金型のキャビティ内に、成形されるべきゴルフボールの層の材料を注入し、前記芯材の外周に層を形成するステップと、前記材料の注入に合せて、前記ホールドピンを前記キャビティ内から引き抜くステップであって、その際、前記ホールドピンの先端によって、前記形成される層の表面から突出する突出部分が形成され、この突出部分は、前記ホールドピンの先端面の全面積に対して少なくとも0.2%の面積に形成され、且つ少なくとも0.2mmの高さを有するものであるステップとを含む。
前記突出部分は、好ましくは、前記ホールドピンの先端面の全面積に対して少なくとも1.0%の面積に形成され、且つ少なくとも0.3mmの高さを有する。前記突出部分は、前記ホールドピンの先端面の全面積に対して形成されてもよい。前記突出部分の数は、ゴルフボール全体で2〜20個の範囲でよい。
本発明の方法は、前記突出部分を除去するステップを更に含むことができる。本発明は、インジェクション成形法または注型成形法の成形法によって、前記層を形成することができる。
前記材料は、キャピログラフによって測定される溶融粘度が、230℃で少なくとも1.0Pa・sである高分子材料であることが好ましい。
また、本発明は、別の態様として、ゴルフボールの成形用の金型であって、少なくとも2つの金型本体であって、ゴルフボールを成形するためのキャビティがこれら本体の接合により形成される金型本体と、前記金型本体の少なくとも1つに設けられた可動式のホールドピンであって、このホールドピンはその先端に窪み部を有し、この窪み部は、前記ホールドピンの先端面に前記窪み部が無かったとした仮想表面の全面積に対して少なくとも0.2%の面積に形成され、且つ少なくとも0.2mmの深さを有するホールドピンとを備える。
前記窪み部は、前記ホールドピンの仮想表面の全面積に対して少なくとも1.0%の面積に形成され、且つ少なくとも0.3mmの深さを有することが好ましい。前記ホールドピンの数は、金型全体で2〜20個の範囲でよい。
本発明によれば、ホールドピンの先端に所定の大きさの窪み部を設けることで、この窪み部によって、成形物の表面から突出する突出部分を形成し、耐久性を低下させる原因となるスキン層をこの突出部分に含め、成形物の表層におけるスキン層を減少させることで、ゴルフボールの耐久性を向上させることができる。
本発明に係るゴルフボールの成形方法に用いる金型の一例を示す断面図である。 本発明に係るゴルフボールの成形方法の一実施の形態を説明するための図1の金型のホールドピン及びその収容孔の先端部分を示す拡大断面図である。 本発明に係るゴルフボールの成形用金型の一実施の形態であって、金型のホールドピン及びその収容孔の先端部分を示す拡大断面図である。 図3に示すホールドピンの先端拡大平面図である。 A〜Lはそれぞれ、他の実施形態のおけるホールドピンの先端拡大平面図である。
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係るゴルフボールの成形方法およびそれに使用する成形用金型の実施の形態について詳細に説明する。なお、図面は、本発明をわかりやすく説明するために、必ずしも縮尺通りに描かれていない。
図1に示すように、インジェクション成形法によりゴルフボールを製造するために、成形用金型1を用いる。なお、以下、コアの外周に複数層を有するゴルフボールの外層(カバー)を形成する場合について説明するが、本発明はこれに限定されず、この複数層を有するゴルフボールの内層(中間層)を形成する場合に適用することもできるし、コアの外周に単層を有するゴルフボールの単層を形成する場合に適用することもできる。
成形用金型1は、金属製の上型2と下型3を備える。上型2と下型3を分離可能に接合することにより、内部に球状のキャビティ4が形成される。成形用金型1のキャビティ壁面7には、ゴルフボールの表面(すなわち、カバー表面)にディンプルを型付けするための突起(図示せず)が多数配置される。上型2及び下型3の分割面PLは、キャビティの赤道に対応する位置となる。
成形用金型1は、この分割面PLと直交する方向に延びるガスベントピン5と可動式のホールドピン6を備える。ガスベントピン5は、キャビティ4の北極点及び南極点の位置し、キャビティ4内のガスを抜くためのものである。ガスベントピン5は、その収容孔に収まっている。
ホールドピン6は、その収容孔内で進退可能に設けられており、ホールドピン6をキャビティ4内に進出させることにより、芯材11をキャビティ4の中央部で保持するためのものである。ホールドピン6は、芯材11が安定するように芯材11を支持するのに必要な本数を配置することができる。ホールドピン6の数は、2本以上が好ましく、4本以上がより好ましく、6本以上が更に好ましい。ホールドピン6の数の上限は、特に限定されないが、20本以下が好ましく、16本以下がより好ましく、10本以下が更に好ましい。なお、芯材11は、ここでは、コアと、その外周に形成された内層とを備えるものである。
ホールドピン6は、通常、断面円形を有している。ホールドピン6の直径の下限は、特に限定されないが、2.5mm以上が好ましく、2.8mm以上がより好ましい。ホールドピン6の直径の上限は、特に限定されないが、20mm以下が好ましく、15mm以下がより好ましい。
図2に示すように、ホールドピン6本体とその収容孔71との間のクリアランスは、できるだけ小さくすることが好ましく、クリアランスの上限は、特に限定されないが、30μm以下が好ましく、20μm以下がより好ましい。このクリアランスの下限は、特に限定されないが、5μm以上が好ましく、10μmがより好ましい。
また、成形用金型1には、分割面PLにおいてキャビティ4を取り巻くようにリング状ランナー8が設けられている。このリング状ランナー8の内周側には、キャビティ4内に開口する成形材料注入ゲート9が、周方向に沿って等間隔に複数設けられている。
このような構成によれば、先ず、成形用金型1のキャビティ4内に芯材11を入れ、可動式のホールドピン6によって、芯材11がゴルフボールの中心に位置するように配置する。次に、芯材11に外周に形成されるべき外層の材料を、成形材料注入ゲート9を通じてキャビティ4内に射出供給する。外層が成形されるとともに、キャビティ4内に存在するエアと、供給する材料に混じって放出されるガス等の揮発成分が、ガスベントピン5とその収容孔の間隙を通じて成形用金型1の外へと排出される。また、これらエア及び揮発成分は、ホールドピン6とその収容孔71との間隙を通じても成形用金型1の外へ排出される。
外層材料の射出完了直前に、芯材11を支持するホールドピン6は、収容孔71内に引き戻され、射出成形は終了する。この時、図2に示すように、ホールドピン6の先端面61は、キャビティ壁面7よりも深さDの位置まで後退するように制御する。このようにホールドピン6の接触部61がキャビティ壁面7よりも深い位置まで後退することで、キャビティ壁面7によって外層の表面が形成されるとともに、この外層表面から突出した部分が、キャビティ壁面7とピンの先端面61との間の空間によって形成される。
ここで、外層成形中、射出供給される材料に比べてホールドピン6の温度は低いことから、ホールドピン6に接触した材料の成形物に界面が生じ、特に成形物の表面では、耐久性を低下させる原因となるスキン層となる。本発明では、このようにキャビティ壁面7とピンの先端面61との間に空間を設け、この空間によって、成形物の突出部分を意図的に形成させている。問題のスキン層はこの突出部分に含まれるため、その後の外層表面を研磨加工や切削加工などの工程によって、スキン層が含まれるこの突出部分を除去することができる。したがって、ゴルフボールの外層表面に形成されるスキン層を小さくしたり、又は無くしたりすることができ、ゴルフボールの耐久性を向上することができる。
このように形成される外層の突出部分は、少なくとも0.2mm以上の高さを有する。突出部分の高さが0.2mm未満では、形成されるスキン層がボール表面に多く残ってしまい、十分な耐久性を得ることができない。外層の突出部分の高さは、ホールドピン6の先端面61の停止位置によって制御することができる。キャビティ壁面7から深さDの位置でピンの先端面61を停止させることで、深さDと同じ高さの突出部分を形成させることができる。
形成される外層の突出部分の高さの下限は、0.3mm以上が好ましく、0.5mm以上がより好ましく、5mm以上が更に好ましい。一方、突出部分の高さの上限は、10mm以下が好ましい。高さが10mmを超えると突出部分が高くなり過ぎるため、簡単にこれを研磨または除去することができず、また、外層の成形後に金型1から成形物を容易に取り出せないおそれがある。突出部分の高さの上限は、7mm以下がより好ましい。
上述の実施の形態では、ホールドピン6の先端面61がキャビティ壁面7と面一となる形状を有する場合について説明してきたが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明は、図3及び図4に示すように、ホールドピン6の先端に突起部を有するような金型によっても実施することができる。
この実施の形態によれば、ホールドピン6の先端は、中央部分に位置し、芯材11と直接的に接触する接触部63と、その外周部分に位置する窪み部62を備える。接触部63の表面は、キャビティ壁面7と面一となる形状を有する。窪み部62は、ピン先端に窪み部62が無かったとした仮想先端面64から、ピンの軸線に沿って窪み部62表面までの深さDを有する。この窪み部62の深さDの下限は、少なくとも0.2mm以上である。窪み部62の深さDが0.2mm未満では、この窪み部62表面とキャビティ壁面7との間の空間によって形成される外層の突出部分が小さく、外層の表面部分にスキン層が多く残ってしまい、十分な耐久性を得ることができない。窪み部62の深さDの下限は、0.3mm以上が好ましく、0.5mm以上がより好ましく、5mm以上が更に好ましい。一方、窪み部62の深さDの上限は、10mm以下が好ましく、7mm以下がより好ましい。
窪み部62は、ホールドピン6の接触部63の表面の面積が、ホールドピン6の先端に窪み部62が無かったとした仮想表面の全面積に対して0.2%以上減少するように、窪み部62を設ける。このピン先端の面積減少率が0.2%未満では、窪み部62表面とキャビティ壁面7との間の空間によって形成される外層の突出部分が均一に形成されないおそれがあるとともに、ホールドピン6の先端の加工が難しいからである。ピン先端の面積減少率の下限は、0.3%以上が好ましく、1.0%以上がより好ましい。一方、ピン先端の面積減少率の上限は、図2に示す実施の形態のように突出部分の形成の面からは特に限定されるものはないが、ピン先端の加工性の面から、90%以下が好ましく、80%以下がより好ましい。
このような窪み部62および接触部63を有するホールドピン6によれば、外層材料の射出完了直前に、図3に示すように、接触部63の表面がキャビティ壁面7と同じ位置まで後退するようにホールドピン6を制御する。これにより、接触部61表面が、キャビティ壁面7と同様にゴルフボールの外層表面を成形するとともに、キャビティ壁面7と窪み部62表面との間の空間によって、外層表面から突出する突出部分が形成される。この突出部分に、耐久性を低下させる原因となるスキン層が含まれる。スキン層が含まれるこの突出部分は、その後の外層表面を研磨する等の工程によって、除去される。
本実施の形態によって形成される外層の突出部分は、窪み部62の深さDと同じ高さを有する。すなわち、0.2mm以上、好ましくは0.3mm以上、より好ましくは0.5mm以上、更に好ましくは5mm以上の高さを有する突出部分が形成される。また、この突出部分は、ピン中央の接触部63の外周に、環状に形成される。この突出部分は、窪み部62表面と同じ面積、すなわち、ホールドピン6の先端に窪み部62が無かったとした仮想表面の全面積に対して0.2%以上、好ましくは0.3%以上が、より好ましくは1.0%以上の面積に形成される。
図3では、ホールドピン6の窪み部62表面が、キャビティ壁面7の形状と同様となるように傾斜した形状を有しているが、これに限定されるものではなく、所定の高さを有する突出部分が形成されるような形状を有していればよい。例えば、窪み部62の表面は、分割面PLと平行となるような水平形状を有するようにしてもよい。
また、図4では、接触部63の外縁と窪み部62の外縁が同心円状であるホールドピンの構成を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。樹脂の充填不良を防ぐと共に、ディンプル配置や土手部に違和感なく収まる形状とすることが好ましく、射出成形後に窪み部62にできるスキン層を含む突出部分を容易に除去できる形状とすることが特に好ましい。例えば、図5A〜図5Lに示すような接触部63と窪み部62の構成を有するホールドピンにすることができる。図5Aには、接触部63aと窪み部62aとが偏心円状の場合を示す。図5Bには、窪み部62bの外縁が四角形の場合を示す。図5Cには、窪み部62cの外縁が切り欠きを有する円状の場合を示す。図5Dには、接触部63d及び窪み部62dの外縁がともに六角形の場合を示す。図5Eには、接触部63eの外縁が六角形で窪み部62eの外縁が円形の場合を示す。図5Fには、接触部63fの外縁が六角形で窪み部62fの外縁が切り欠きを有する円形の場合を示す。図5Gには、接触部63g及び窪み部62gの外縁がともに五角形の場合を示す。図5Hには、接触部63hの外縁が五角形で窪み部62hの外縁が円形の場合を示す。図5Iには、接触部63iの外縁が五角形で窪み部62iの外縁が切り欠きを有する円形の場合を示す。図5Jには、接触部63j及び窪み部62jの外縁がともに四角形の場合を示す。図5Kには、接触部63kの外縁が四角形で窪み部62kの外縁が円形の場合を示す。図5Lには、接触部63lの外縁が四角形で窪み部62lの外縁が切り欠きを有する円形の場合を示す。
また、ゴルフボールの外層を成形する場合について説明してきたが、本発明は複数層構造のゴルフボールの内層を成形する場合についても適用できる。これによって、内層表面に形成されるスキン層を小さくしたり、又は無くしたりすることができるので、その外側に外層が形成される場合であっても、ゴルフボールの耐久性を向上することができる。もちろん、複数層構造のゴルフボールの内層および外層の両方に突出部分を成形することもできる。この場合でも、突出部分は、ホールドピンの先端面の全面積に形成しても、全面積に対して1.0%以上の面積に形成してもよい。
外層の材料の組成は、ゴルフボールの外層に用いられる材料であれば広く採用することができる。同様に、ゴルフボールの内層や単層を形成する場合も、内層や単層の材料の組成は、ゴルフボールの内層や単層に用いられる材料であれば広く採用することができる。外層、内層、単層のいずれの材料でも、キャピログラフによって測定される溶融粘度が、230℃で1.0Pa・s以上であることが好ましく、5.0Pa・s以上がより好ましい。溶融粘度が1.0Pa・s未満では、材料が液状化し、成形不良等の原因となってしまう。また、外層、内層、単層の材料は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のどちらでもよいが、熱可塑性樹脂が好ましい。さらにこれらの材料は、非イオン性もしくはイオン性の共重合体、熱可塑性エラストマー、熱可塑性ポリウレタン、またはこれらのブレンドがさらに好ましい。これらの材料には、さらに必要な添加剤を含有してよい。
表1に示すように、ツーピース(2P)またはスリーピース(3P)構造のゴルフボールの外層(カバー)または内層(中間層)を成形する際に、その外層または内層の表面に、所定の高さおよび面積を有する突出部分が形成されるようにホールドピンを制御した。表1中の「突出部分の面積比」は、ホールドピンの先端面積に対する割合である。100%の例は、窪み部のない平坦な先端を有するホールドピンを用いて、所定の高さとなるようにホールドピンの引き抜きを制御した。100%未満の例は、そのような面積の突出部分が形成されるように、ピンの先端の面積を減少させた窪み部を有するホールドピンを用いた。形成した突出部分は、研磨により除去した。そして、これにより得られたゴルフボールについて、その割れ耐久性を試験した。
割れ耐久性は、Automated Design Corporation製のADC Ball COR Durability Testerによって評価した。ボールを空気圧で発射させた後、平行に設置した2枚の金属板に連続的に衝突させ、ボールが割れるまでに要した発射回数を測定した。
ツーピースの材料としては、ハイミラン1601とハイミラン1706(ともに三井・デュポンポリケミカル社製のアイオノマー樹脂)を50wt%ずつ混合したブレンドを用いた。スリーピースの内層の材料としては、HPF1000(デュポン社製のアイオノマー樹脂)を用い、外層の材料としては、ツーピースと同様に、ハイミラン1601とハイミラン1706を50wt%ずつ混合したブレンドを用いた。
Figure 0006399787
表1に示すように、先ず、ツーピース構造のゴルフボールにおいて突出部分を全く形成しなかった比較例1では、ゴルフボールも割れ耐久性が88回であった。これに対し、ホールドピンの先端と同じ面積に0.3〜1.0mmの高さを有する突出部分を形成させた実施例1〜3では、いずれのゴルフボールも割れ耐久性が130回以上であり、優れた割れ耐久性を示した。なお、0.1mmの高さを有する突出部分を形成させた比較例2では、ゴルフボールの割れ耐久性は94回であり、割れ耐久性を大きく向上させることはできなかった。
次に、スリーピース構造のゴルフボールにおいて突出部分を全く形成しなかった比較例3では、ゴルフボールも割れ耐久性が99回であった。これに対し、スリーピース構造の内層または外層に0.5mmの高さを有する突出部分をそれぞれ形成した実施例4、6では、いずれのゴルフボールも割れ耐久性が130回以上であり、優れた割れ耐久性を示した。特に、内層に突出部分を形成した実施例4は、割れ耐久性が200回以上と飛躍的な向上を示した。また、実施例4、4で形成した突出部分の面積に対してその0.3%の面積に1mmの高さを有する突出部分を内層と外層の両方にそれぞれ形成した実施例5では、割れ耐久性が150回以上であり、優れた割れ耐久性を示した。一方、外層に0.1mmの高さを有する突出部分を形成させた比較例4では、割れ耐久性は106回であり、割れ耐久性をほとんど向上させることができなかった。
1 成形用金型
4 キャビティ
5 ガスベントピン
6 ホールドピン
7 キャビティ壁面
11 芯材
61 ピンの先端面
62 窪み部
63 接触部
64 仮想先端面
71 ホールドピン収容孔

Claims (9)

  1. ゴルフボールの成形方法であって、
    ゴルフボールのコアを少なくとも備える芯材を、金型のキャビティ内に提供するステップであって、前記金型が前記芯材を支持するための可動式のホールドピンを備えるものであるステップと、
    前記金型のキャビティ内に、成形されるべきゴルフボールの層の材料を注入し、前記芯材の外周に層を形成するステップと、
    前記材料の注入に合せて、前記ホールドピンを前記キャビティ内から引き抜くステップであって、前記芯材と接触する前記ホールドピンの先端面が、前記キャビティの壁面と面一の形状を有し、前記ホールドピンの先端面を、前記キャビティの壁面よりも少なくとも0.3mmの深さに位置するまで後退させ、その際、前記ホールドピンの先端面によって、前記形成される層の表面から突出する突出部分が形成され、この突出部分は、少なくとも0.3mmの高さを有するものであるステップと
    前記突出部分を除去するステップと
    を含む方法。
  2. ゴルフボールの成形方法であって、
    ゴルフボールのコアを少なくとも備える芯材を、金型のキャビティ内に提供するステップであって、前記金型が前記芯材を支持するための可動式のホールドピンを備え、このホールドピンの先端は、中央部分に位置し、前記芯材と直接的に接触する接触部と、その外周部分に位置する窪み部とを備えるものであるステップと、
    前記金型のキャビティ内に、成形されるべきゴルフボールの層の材料を注入し、前記芯材の外周に層を形成するステップと、
    前記材料の注入に合せて、前記ホールドピンを前記キャビティ内から引き抜くステップであって、前記ホールドピンの接触部の表面を、前記キャビティの壁面と同じ位置まで後退させ、その際、前記ホールドピンの窪み部によって、前記形成される層の表面から突出する突出部分が形成され、この突出部分は、前記ホールドピンの先端面に前記窪み部が無かったとした仮想表面の全面積に対して少なくとも0.3%の面積に形成され、且つ少なくとも0.3mmの高さを有するものであるステップと、
    前記突出部分を除去するステップと
    を含む方法。
  3. 前記突出部分は、前記ホールドピンの先端面に前記窪み部が無かったとした仮想表面の全面積に対して少なくとも1.0%の面積に形成され、且つ少なくとも0.3mmの高さを有するものである請求項に記載の方法。
  4. 前記突出部分の数は、ゴルフボール全体で2〜20個の範囲である請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  5. インジェクション成形法、プレス成形法、および注型成形法からなる群から選ばれるいずれかの成形法によって、前記層を形成する請求項1〜のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記材料は、キャピログラフによって測定される溶融粘度が、230℃で少なくとも1.0Pa・sである高分子材料である請求項1〜のいずれか一項に記載の方法。
  7. ゴルフボールの成形用の金型であって、
    少なくとも2つの金型本体であって、ゴルフボールを成形するためのキャビティがこれら本体の接合により形成される金型本体と、
    前記金型本体の少なくとも1つに設けられた可動式のホールドピンであって、このホールドピンの先端は、中央部分に位置し、ゴルフボールのコアを少なくとも備える芯材と直接的に接触する接触部と、その外周部分に位置し且つホールドピンの外周に連続的に沿って位置する窪み部を有し、この窪み部は、前記ホールドピンの先端面に前記窪み部が無かったとした仮想表面の全面積に対して少なくとも0.3%の面積に形成され、且つ少なくとも0.3mmの深さを有するホールドピンと
    を備える金型。
  8. 前記窪み部は、前記ホールドピンの仮想表面の全面積に対して少なくとも1.0%の面積に形成され、且つ少なくとも0.3mmの深さを有する請求項に記載の金型。
  9. 前記ホールドピンの数は、金型全体で2〜20個の範囲である請求項又はに記載の金型。
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