JPH0452771B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はマーカー、サインペンなどの筆記具に
具備せしめる合成樹脂製ペン先の成形ダイスに係
り、インキ濡れ面が拡大された異形度合の大きい
径断面形状のペン先の成形に用いられる成形ダイ
スに関係している。

（従来の技術） 第９図は特公昭53−27973号公報で提案されて
いる製造方法における成形ダイスである。

この成形ダイス５０は、多数の近接して配置さ
れた吐出孔５１を有し、これらの各独立して吐出
孔より溶融合成樹脂をフイラメント状に押出して
吐出する時の合成樹脂の膨張すなわちバラス効果
により、押出された合成樹脂相互間をダイス外で
部分的に溶着させ、否溶着部分にインキ通路を残
して成形するのもので、所謂ダイス外自着成形方
式である。

この成形ダイス５０では、円の集合体形状から
なるところのインキ濡れ面が凹凸状であるペン先
について成形可能であるが、インキ濡れ面が平滑
状である径断面形状のペン先については成形でき
ないものである。

そして、さらに次の欠点がある。

イ ダイスの加工度について ダイスに多数設ける吐出孔は相互間隔を厳密に
する必要がある。その理由は、これらの吐出孔か
ら押出されるフイラメント状の溶融合成樹脂の包
絡線が微細空隙と相似形をなすからである。この
ためにダイスの工作難易度が極めて高くなり、価
格的にも不利である。

ロ ダイスの強度について 異形度合が大きく且つスウエル比および表面粗
さ（以下メルトフラクチヤー現象と称する）に対
拠するために、吐出孔長さを短かくすることや、
各吐出孔同士の間隔を狭くしなければならず、そ
のために溶融樹脂に対する耐圧力が低下し、ダイ
ス寿命が短かい。

ハ スウエル比について 独立孔である吐出孔の場合、成形に重要な因子
であるスウエル比を適正にするためには一定の孔
長さにする必要があり、一定の押出圧力が必要で
ある。すなわち、その押出量を増大させるとメル
トフラクチヤー現象が発生するために最適な押出
量が必要となり、孔長さの変化だけでは最適なス
ウエル比を得ることが難かしく、スウエル比の制
御域が非常に絞られ、安定した成形が難しい不利
がある。

ニ メルトフラクチヤー現象について 独立孔である吐出孔から吐出されるフイラメン
トは、その押出速度が増大するのにつれて、粘性
変形の割合が減少して、逆に弾性変形の割合が増
加し、遂に弾性体の破壊に似た破壊すなわち表面
割れを生じ、この現象は極めて高い押出圧力、又
は、極めて高い引伸しスピードにおいて発生して
おり、インキの毛細管流動に影響が出て不利であ
る。

ホ 引伸し率について ダイス外自着方式では、吐出孔から吐出した各
フイラメント全てがその周面を、吐出すると同時
に空気に触れて、冷却されているために、各フイ
ラメントの固化速度が早くなる。そのために引伸
し率が小さくて、より小径のペン先を成形するの
に限界がある。その一方で小径化を計らんとすれ
ば、ペン先断面各部における亀裂の発生を避けら
れず、製品が得られない。又、引伸し率が小さい
ために、ペン先の小径化を計らんとすれば、ダイ
スも小径化する必要が有り、その加工は一層困難
性を増す不利が有る。

ヘ 結晶化度について ダイス外自着であるため、各フイラメントは吐
出孔から出ると同時に空気に触れてその周面を冷
却されるために冷却速度が早く、結晶化度が低く
て熱ひずみ（収縮度）が大きい不利がある。

ト ウエルドラインについて 各吐出孔を最適な位置関係に加工設定した場合
でも、ダイス外自着した各フイラメントの融着部
分には各フイラメントの継目であるウエルドライ
ンが生じていて、フイラメント同士の融着強度が
弱くクラツク発生の因子となる不利がある。

チ 成形素材の自由度について スウエル比が小さく、溶融指数（メルトインデ
ツクス）が高い素材は不適で、成形素材が制限さ
れる不利がある。

リ 冷却ついて ダイス外で各フイラメントが夫々バラバラに空
気で冷却されて、ペン先断面を形成する全てのフ
イラメントが相対的に冷却管理されていないた
め、内部のインキ通路間隙を制御できない不利が
ある。

このようなダイス外自着方式のダイスにおける
欠点を解決したものとして、出願人は特開昭51−
70023号公報に記載されている合成樹脂ペン先の
製造装置を提案している。

この装置のダイスは、空気孔を開口せるダイス
前部に、大略パイプ状外郭整形開口と、該開口の
内側から複数の相互に独立して中心方向に延びる
隔壁整形開口とで構成する整形開口部を互いに連
通状の多数のメルト整形孔で穿設形成し、該整形
開口部との間に各メルト整形孔のメルト通過速度
をほぼ同一に整える所要数のメルトスピード調整
孔を夫々設けている構成のものである。

そして、このダイスは、基本的に一つのメルト
整形孔に対して一つのメルトスピード調整孔でメ
ルトスピードを調整することにより、前記したダ
イス外自着方式におけるイ〜リの諸問題を全て解
決しているものである。

ところで、メルト整形孔のメルト通過速度を、
メルト整形孔とメルトスピード調整孔の数の比が
メルト整形孔≧メルトスピード調整孔である関係
のメルトスピード調整孔によつて管理する場合、
次のような問題がある。

すなわち、メルト整形孔≧メルトスピード調整
孔である関係のメルトスピード調整孔によつて
は、整形開口部の周側壁面が平滑状であるダイス
におけるメルトスピードを調整・管理することが
できず、その結果として、インキ濡れ面が平滑状
である径断面形状のペン先については成形できな
いものである。

この点に関して、整形開口部の底部におけるメ
ルトスピード調整孔一つ一つに仕切り板を設けれ
ば、インキ濡れ面が平滑状である径断面形状のペ
ン先を成形することも可能であるが、そのような
仕切り板付きのダイスは製作コストが膨大になつ
てしまい、実用上使えない。

また、特公昭59−25678号公報に提案されてい
るダイスのように、周側壁面が平滑状である整形
開口部の底面に通孔の多数を相互に接近配列状に
開設しているものにおいても、成型されたペン先
の横断面形状は求心方向に伸びる隔壁部のインキ
濡れ面が凹凸状を呈していて、整形開口部の周側
壁面形状と相似形状の平滑状に成型できない問題
がある。

（発明が解決しようとする課題） 解決しようとする課題は、整形開口部の周側壁
面が平滑状である場合におけるメルトスピードを
調整・管理できない点であり、そして、整形開口
部と相似形で、平滑状の整形開口部と相似形状の
平滑状である隔壁さらに枝壁を有するところの異
形度合が大きく且つインキ濡れ面が平滑状である
径断面形状のペン先を成形できないことである。

（課題を解決するための手段） 本願発明者は上記課題を達成するために鋭意研
究を進めた結果、整形開口部を各開口別にブロツ
ク化すると共に各開口におけるメルトスピードの
調整を、開口とメルトスピード調整孔の数の比が
開口＜メルトスピード調整孔であるところの、各
開口別にそれぞれ多数のメルトスピード調整孔に
よつて管理し、且つ各開口における少なくとも各
枝壁整形開口底面の多数のメルトスピード調整孔
を枝壁方向に沿い大略並列状にそれぞれ配設する
ことにより、隔壁さらに枝壁を有して、そのイン
キ濡れ面が整形開口部通りの平滑状である横断面
形状に成型できることを見い出し、本発明を完成
したものである。

さらに詳しくは、空気孔を開口せるダイス前部
に、大略パイプ状外郭整形開口と、該開口の内側
から複数の相互に独立して中心方向に延びる隔壁
整形開口と、隔壁整形開口から周方向に延びる枝
壁整形開口とからなる整形開口部を凹設形成する
と共に、この整形開口部における前記の隔壁整形
開口と枝壁整形開口の周側壁面を平滑状に形成
し、これらの外郭整形開口と隔壁整形開口と枝壁
整形開口の各開口底面には各開口のブロツク別に
それらのメルト通過速度をほぼ同一に整えるよう
に適宜設定された多数のメルトスピード調整孔を
それぞれ適宜配設し、且つ前記各開口における少
なくとも各枝壁整形開口底面の多数のメルトスピ
ード調整孔は枝方向に沿い大略並列状にそれぞれ
配設して構成したことを特徴とする。

（作用） ペン先の径断面各部を構成する各メルトは、各
開口のブロツク別にそれらのメルト通過速度を同
一スピードに管理されていることにより、しかも
各枝壁整形開口底面の多数のメルトスピード調整
孔には枝方向に沿い大略並列状にそれぞれ配設し
てあることにより、隔壁そして枝壁まで有して異
形度合が大きく且つインキ濡れ面が平滑状である
所定気孔率のインキ通路を有する径断面形態に整
形され、斯く整形されたる後にその整形開口部か
ら相似形状のペン先となつて押出される。

（実施例） 以下図面に基づいて本発明の実施の一例を詳細
に説明する。

ダイスＡはスクリユー（図示せず）を内蔵し、
ホツパー（図示せず）から落下してくる粉末状、
粒子状などの合成樹脂をメルト溜りB₁から流量
制御部Ｂの方へ移送する。しかして、この移送に
際してはダイスＡを外側からヒーター（図示せ
ず）で加熱して上記合成樹脂を溶融せしめながら
移送する。

また、ダイスＡには空気吹込管A₁を設けると
共にこの吹込管に連通せる送気路A₂を具備せし
め、該送気路を流量制御部Ｂの中心と押出部Ｄの
中心とに貫通せしめて、該押出面において空気孔
A₃を開放せしめる。空気吹込管A₁及び送気路A₂
はペン先製造時における延伸工程において、空気
を供給して空気孔A₃から噴出せしめることによ
つて中心に合成樹脂が集中しないようにするため
で、かくして中心に芯のないペン先Ｅを成形する
ようにする。

ダイスＡは前部すなわち押出面に、成形する所
望径断面形状のペン先径断面と相似形状の整形開
口部Ｃを後方のメルト溜りB₁と流量制御部Ｂを
介して連通させて形成する。

この整形開口部Ｃは空気孔A₃と同心円状の大
略パイプ状外郭整形開口C₂と、これらの内側か
ら相互に独立して中心の空気孔A₃方向に延びる
複数の隔壁整形開口C₁と、隔壁整形開口C₁の左
右から周方向に延びる枝壁整形開口C₃とで構成
され、これらの開口C₂およびC₁およびC₃の周側
壁面で形成される整形開口部Ｃの周側壁面は平滑
状に整形して、インキ濡れ面が平滑なペン先Ｅを
成形するようにする。

大略パイプ状外郭整形開口C₂の内側の適宜個
所から連通して延びている隔壁整形開口C₁は図
面上では三方（第１図）或いは六方（第３図）か
ら中心の空気孔A₃に向けて等角度状に延びてい
て、外壁E₁の内側に隔壁E₂を成形する。

枝壁整形開口C₃は、隔壁整形開口C₁と連通し
て周方向に延びて且つ径方向に等間隔に並列して
いる内側枝壁整形開口c₁と、中間枝壁整形開口c₂
と、外側枝壁整形開口c₃とで構成しており、これ
らの各開口c₁，c₂，c₃は隔壁整形開口C₁の全て
（第１図）又は一部（第３図）に左右対称に延び
ていて、隔壁E₂の側方に枝壁E₃を成形する。

隔壁整形開口c₁と枝壁整形開口C₃の幅形状は、
隔壁整形開口C₁ではその幅を中心に向けて漸次
小幅状とし、枝壁整形開口C₃ではその幅を同幅
にして、流量制御部Ｂで各開口のブロツク別に流
量制御されてくるメルトをこれらの開口内で同一
体に融着且つ同一形状に整形した後に押出して、
その後に延伸される管状ペン先素体の径断面が整
形開口部Ｃ径断面と相似形状を呈して、インキ濡
れ面が等しい間隙で延長された好ましい毛細管機
能を持つインキ通路を有するものとなるようにし
ている。

しかし、この幅関係は図面に示す関係に限定さ
れるものではなく、成形するペン先の径断面形状
に対応して、隔壁整形開口C₁を同幅にしたり、
枝壁整形開口C₃を含めて中間を小幅或いは大幅
状に形成する等、種々変更されることは言うまで
もない。

流量制部Ｂは図面に示す様に整形開口部Ｃとメ
ルト溜りB₁との間に介在して両者を連通し且つ
メルト流速を制御するメルトスピード調整孔であ
り、このメルトスピード調整孔は、外郭整形開口
C₂位置では内外三重の並列状のメルトスピード
調整孔B₂とし、隔壁整形開口C₁位置では求心方
向に沿う一列状のメルトスピード調整孔B₃とし、
枝壁整形開口C₃位置では枝壁方向に沿う並列状
のメルトスピード調整孔B₄で示すものであるが、
その数および配置は各整形開口C₁，C₂，C₃の径
断面形状および径断面積そしてメルトのバラス現
象を考慮して決定される。

またメルトスピード調整孔B₂，B₃，B₄は、外
郭整形開口C₂および隔壁整形開口C₁および枝壁
整形開口C₃内のメルト通過スピードを各ブロツ
ク別に制御しながら、全体として同一に制御し得
るように、その各メルトスピード調整孔においけ
る孔長さおよび径を各整形開口C₁，C₂，C₃径断
面積と関係させ且つメルト溜りB₁におけるメル
トの層流現象を考慮して設定される。

具体的には径断面積が大である整形開口各所に
ついてはその孔長さおよび径を短縮・拡径管理
し、径断面積が小である整形開口各所に対しては
孔長さおよび径を伸長・縮径管理して、整形開口
部Ｃ各所におけるメルトの通過スピードを同じに
制御して、整形開口部Ｃ径断面形状と相似形状の
径断面形状の管状ペン先素体を整形開口部Ｃから
押出せるように形成している。

この各メルトスピード調整孔B₂，B₃，B₄の孔
径および長さの管理の相互関係については、押出
量が孔半径のほぼ４乗に比例し、孔長さに反比例
するという流動現象に基づき、そのメルト流量を
大きく調整するのは、その孔径の管理を集中的に
行ない、そしてメルト流量を微妙に調整するのは
その孔長さの管理を集中的に行ない、各整形開口
C₁，C₂，C₃の径断面積比を考慮して径および長
さの双方を適宜設定する。

このようにメルトスピード調整孔B₂，B₃，B₄
を管理するのは、外郭整形開口C₂と隔壁整形開
口C₁と枝壁整形開口C₃とのメルト比重、さらに
各開口C₁，C₂，C₃内でのメルト比量を適正なら
しめて断面各部の質量を均一にすることであり、
又隔壁E₂および枝壁E₃の断面形状を隔壁整形開
口C₁および枝壁整形開口C₃の形状に忠実な形状
に決定してインキ通路E₄を毛細管現象の起きや
すい限界内で一定に保つためである。

すなわち、各メルトスピード調整孔B₂，B₃，
B₄でブロツク別に制御されて夫々同一スピード
にコントロールされて押出されてくるメルトは、
同調整孔を出た後に膨張して相隣れる通路におけ
るメルトと同一スピードで進行しながら融着して
一体化して、外郭整形開口C₂および隔壁整形開
口C₁および枝壁整形開口C₃でそれぞれ整形され
た後、整形開口部Ｃから成形押出され、所定気孔
率のペン先Ｅが成形される。

上述のダイスで製造されるペン先Ｅはその径断
面形状が第５図および第６図の如くなるが、この
ペン先では外壁E₁はパイプ状に形成され、この
外壁E₁内面からは各隔壁E₂が等角度状に夫々求
心方向に伸び、そして全て又は一部の隔壁E₂の
左右からは各枝壁E₃が左右対称状且つ周方向に
伸びて成形されて、これら平滑状の各壁の包絡線
で形成されるインキ通路E₄は周方向の通路Ｅ４
ａと、中心で連通している放射方向の通路Ｅ４ｂ
とで相互に連通し合つて構成される。

このペン先Ｅの利点は、 ａ インキ溝を形成するリブ部が瓢箪形状でない
ため、強度的に弱いくびれ部がないことから、
ペン先の強度が高い。しかも、リブ部が平滑状
であるから、インキ溝にはリブ部が瓢箪形状で
あるもののような広い溝幅部分と狭い溝幅部分
がなく、比較的粒径の大きな顔料インキが狭い
溝幅部分にひつかかるようなこともなくて、顔
料による溝詰まり、インキフローの悪化の心配
もない。

ｂ 同心円状インキ通路が或る筆記角における軸
心周りの筆記方向性を解消する一方、これらの
各同心円状インキ通路を放射線状インキ溝が最
短距離で結んで相互の迅速な流通を計つてい
て、運筆中に種々変化する筆記角制限を解消し
ており、各人様々な筆記角、軸心周りの方向
性、これらの運筆中における変化、運筆スピー
ドの差異に対処して、書始めから書終りまで終
始一定の太さの筆跡が得られるものである。

ｃ そして、全てのインキ通路、隔壁、枝壁が中
心線の左右に対称的に配列していて、成形の際
における合成樹脂特有の冷却時のひずみを左右
均衡化しており、隔壁、枝壁の異形現象がな
く、依つてインキ通路は成形金型と相似形の適
正な気孔率を呈し、上記筆跡を約束する。と同
時に各中心線の左右に対称状の隔壁および枝壁
が軸心周りの様々な筆圧に対して夫々一様な撓
み応力を備えて、その軸心周りの各所における
軸心方向の均等な曲げ応力すなわち腰により、
軸心周りのどの筆記面でも一定した書き味が得
られるものである。

ｄ インキ通路を形成する壁面粗れは、極めて高
い押出圧力、又は極めて高い引伸しスピードに
おける成形スピード下でも発生せず、インキの
流動に不利のない滑らかな壁面のものである。

ｅ ダイス内自着されていて、冷却速度が遅く結
晶化度が高くて熱ひずみが小さいものである。

ｆ ダイス内で一体に成形されていて、その径断
面各所にはウエルドラインが発生せずに、強度
低下の因子となるクラツクのないものである。

ｇ インキ通路が、管状に押出されて内部冷却さ
れて、冷却制御されながら形成されて、所望の
制御された断面形状を呈するものである。

上記実施例は本発明の一実施例を例示している
にすぎず、本発明の範囲内で、たとえば各隔壁整
形開口C₁を中心で継げて実施したり、各枝壁整
形開口C₃端面士を斜向かい状に対向させたり、
さらには各枝壁整形開口C₃をインキの通路とな
る間隔を残して交錯状に入り込ましたり、将又、
枝壁整形開口C₃を隔壁整形開口C₁の片側にのみ
配設したりすることは、成形するペン先の径断面
形状の違いに対応して自由に行なわれるものであ
る。

又、整形開口部Ｃを、成形するペン先Ｅの径断
面形状に対応して、その深さの管理をしたり、同
開口部における枝壁整形開口C₃幅をその先端で
広幅状にしたりする等して、深さを含めて形状管
理をするのが望ましく、これによつてもインキ通
路を制御可能である。

さらに、ダイスＡの温度を管理たとえばメルト
温度よりも低く管理して、メルトの硬化を促進さ
せて成形開口部Ｃ内における溶融樹脂の形状安定
化をうながすことも可能である。

さらに又、整形開口部Ｃおよびメルトスピード
調整孔B₂，B₃，B₄の表面滑度を、メツキ処理或
いは化学的腐蝕研磨により高めて、溶融樹脂に対
する壁面抵抗を少なくして、変形度合の要因とな
る層流現象の影響を少なくすることも可能であ
る。

（発明の効果） 整形開口部を構成してその周側壁面が平滑状
に形成されている外郭整形開口と隔壁整形開口
と枝壁整形開口の各開口のブロツク別に、それ
らのメルト通過速度をほぼ同一に整えると共
に、前記各開口における少なくとも各枝壁整形
開口底面の多数のメルトスピード調整孔を枝方
向に沿い大略並列状にそれぞれ配設したことに
よつて、外郭および隔壁そして枝壁ともに、そ
の表面すなわちインキ濡れ面が整形開口部と相
似形状の平滑状に成型することができる。

それにより、インキ通路が周方向と径方向に
互いに通じあつているところの、異形度合が大
きい横断面形状のペン先を整形開口部通りに成
型できる特徴がある。

ダイスの製作コストが安価に済み、経済的に
も有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明成形ダイスの一実施例を示す正
面図。第２図は第１図の−線に沿える縦断側
面図。第３図は他の実施例を示す正面図。第４図
は第３図の−線に沿える縦断側面図。第５図
および第６図は夫々第１図および第３図の成形ダ
イスにより成形したペン先の径断面を示す拡大断
面図。第７図は従来のフイラメント方式のダイス
を示す正面図である。 図中、Ａはダイス、A₃は空気孔、B₂，B₃，B₄
はメルトスピード調整孔、Ｃは整形開口部、C₁
は隔壁整形開口、C₂は外郭整形開口、C₃は枝壁
整形開口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 空気孔を開口せるダイス前部に、大略パイプ
   状外郭整形開口と、該開口の内側から複数の相互
   に独立して中心方向に延びる隔壁整形開口と、こ
   の隔壁整形開口から周方向に延びる枝壁整形開口
   とからなる整形開口部を凹設すると共に、この整
   形開口部における前記の隔壁整形開口と枝壁整形
   開口の周側壁面を平滑状に形成し、これらの外郭
   整形開口と隔壁整形開口と枝壁整形開口の各開口
   底面には各開口のブロツク別にそれらのメルト通
   過速度をほぼ同一に整え可能に適宜設定された多
   数のメルトスピード調整孔をそれぞれ適宜配設
   し、且つ前記各開口における少なくとも各枝壁整
   形開口底面の多数のメルトスピード調整孔は枝方
   向に沿い大略並列状にそれぞれ配設して成る合成
   樹脂製ペン先の成形ダイス。