JPH06328509A - サンドイッチ状成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 サンドイッチ状成形品の製造方法を提供す
る。 【構成】 屈曲部が設けられ流通方向と直交する方向の
流路断面が円形で且つ断面積が一定であるマニホールド
１８、及びノズル２０を備えたホットランナーであっ
て、マニホールド流路内径が８〜２５ｍｍ、屈曲部の曲
率半径がマニホールド流路内径の０．８倍以上及びノズ
ル先端部内径が２ｍｍ以上であるホットランナーを使用
して、キャビティ２３内に最初に表皮用樹脂を射出し、
次いで表皮用樹脂を射出しながら芯材用樹脂を射出し、
芯材用樹脂の射出が終了した後、最後に表皮用樹脂のみ
を射出して樹脂の充填を終了する。 【効果】 芯材の溢れがなく外観品質に優れた種々のサ
ンドイッチ成形品を生産効率良く容易に得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はサンドイッチ状成形品の
製造方法、更に詳しくは、特殊なホットランナー構造を
有する成形型を用いて特定の順序でキャビティ内に樹脂
を射出することからなる、外観品質の優れたサンドイッ
チ状成形品の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】表皮（スキン層）と芯材（コア層）から
なる所謂サンドイッチ状成形品は、表皮と芯材の材質上
の利点を組み合わせることにより、全体として優れた性
質を有することが知られている。サンドイッチ状成形品
の代表的な実用例としては、表皮として光沢及び耐傷つ
き性に優れた樹脂を用い、芯材として剛性に優れたガラ
ス繊維強化樹脂又は無機質強化樹脂を用いたものが例え
ばＯＡ製品の筐体として使用されている。又、別の実用
例としては、スキン層をソリッドとし、肉厚部のヒケを
防止することを目的としてコア層を発泡体としたもの
が、大型テレビの前枠として製品化されている。

【０００３】ところで、ホットランナーは射出成形にお
ける後加工処理を容易にし、省力化及び量産化を図るた
めにランナーレスを目的として開発されたものであり、
今日では射出成形装置の一般的な構造要素として広く使
用されている。しかしながら、ホットランナーを備えた
射出成形装置をサンドイッチ状成形品の射出成形に採用
することは、今日まで実用上行われていない。その理由
は、ホットランナーブロック（ホットランナーの一構成
要素）を有する成形型の場合には、１サイクルの射出終
了時点ではホットランナーブロックの流路内に芯材樹脂
が滞留しているために、次のサイクルではホットランナ
ーブロックの流路内に滞留していた芯材樹脂が最初に成
形型のキャビティ内に到達し、成形品の表皮の一部に混
在して製品意匠面に露出することになり、製品外観を著
しく損なうので、目的とする外観品質を有するサンドイ
ッチ状成形品を得ることができないという不具合があっ
たためである。

【０００４】前記の如く、サンドイッチ状成形品を製造
する場合、ホットランナーを用いると、芯材が成形品の
表面に露出して外観品質が劣悪となり、商品価値が大き
く低下するため、従来はコールドランナーを備えた射出
成形装置がサンドイッチ状成形品の射出成形に用いられ
ていた。

【０００５】しかしながら、コールドランナーを備えた
射出成形装置は射出成形時の樹脂材料の損失が大きく、
且つ成形型も大型となり、それ故、ホットランナーを備
えた射出成形装置を用いた場合に比べて経済性の点で劣
ることが知られている。

【０００６】近年、前記問題点を解決するためのホット
ランナーを備えた射出成形装置が提案されている。例え
ば、特開昭５３−１０６７６１号公報には、図４に示す
射出成形装置及び該装置を用いるサンドイッチ状成形品
の射出成形方法が記載されている。以下、図４に基づい
て、この射出成形方法を説明する。

【０００７】図４において、第１の射出シリンダー１内
に所定量の第１の樹脂２及び第２の樹脂３を充填した
後、射出スクリュー４を前進させ、射出口５及びホット
ランナーブロック６を介してキャビティ７に第１の樹脂
２を射出する。この場合、第１の射出シリンダー１の射
出圧力は、第２の樹脂３、可動マンドレル８、弁９を介
して第１の射出シリンダー１内の第１の樹脂２に伝達さ
れる。

【０００８】第１の射出シリンダー１が前進して弁９の
先端が傾斜面１０に接触すると、弁９が可動マンドレル
８の後方（射出シリンダー１側）に移動して閉鎖が解除
され、第２の樹脂３がキャビティ７に射出される。第１
の樹脂２はサンドイッチ状成形品の表皮となり、第２の
樹脂３はサンドイッチ状成形品の芯材となる。

【０００９】次に、押出スクリュー１１により可塑化さ
れて第２の射出シリンダー１２内に注入された第１の樹
脂２を、射出プランジャー１３により射出口５を介して
ホットランナーブロック６に射出充填して（射出口５か
らホットランナーブロック６に至る間の第２の樹脂３を
第１の樹脂２で置換する）、射出成形の１サイクルを完
了する。なお、図４中、他に１４及び１５は逆止弁を表
わす。

【００１０】前記の特開昭５３−１０６７６１号公報以
外に、例えば特開昭５３−１０６７６２号公報及び特開
昭５３−１２１０５６号公報にも同種の射出成形装置及
び該装置を用いるサンドイッチ状成形品の射出成形方法
が記載されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】特開昭５３−１０６７
６１号公報、特開昭５３−１０６７６２号公報及び特開
昭５３−１２１０５６号公報には、射出成形装置のホッ
トランナー形状に関する具体的な記載はない。又、最後
にホットランナーブロック内の第２の樹脂（芯材樹脂）
を第１の樹脂（表皮樹脂）で置換する工程における第１
の樹脂の充填量に関する具体的な記載もない。

【００１２】ところが、ホットランナーを備えた射出成
形装置においてはホットランナーの形状の影響は極めて
大きい。このため、ホットランナーの形状を最適に選択
しないと、例えば流路内にデッドスペースが存在する様
なホットランナーを使用した場合には、例え前記公報記
載の如き射出成形装置及び該装置を用いるサンドイッチ
状成形品の射出成形方法を適用したとしても、最後にホ
ットランナーブロック内の第２の樹脂（芯材樹脂）を第
１の樹脂（表皮樹脂）で完全に置換することはできず、
ホットランナー内に芯材樹脂が残留し、次のサイクルで
表皮樹脂に芯材樹脂が混入する。

【００１３】本発明は前記従来技術の問題点を解決する
ためのものであり、その目的とするところは、サンドイ
ッチ状成形品を生産するにあたり、成形装置におけるホ
ットランナーの使用を可能とし、コールドランナーを使
用した成形品と同等の優れた外観品質を有する成形品を
生産効率良く容易に得ることができるサンドイッチ状成
形品の製造方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明のサンド
イッチ状成形品の製造方法は、成形型のキャビティ内に
表皮用樹脂及び芯材用樹脂を連続的に射出することによ
りサンドイッチ状成形品を製造するにあたり、屈曲部が
設けられ流通方向と直交する方向の流路断面が円形で且
つ断面積が一定であるマニホールド、及びノズルを備え
たホットランナーであって、マニホールド流路内径が８
〜２５ｍｍ、屈曲部の曲率半径がマニホールド流路内径
の０．８倍以上及びノズル先端部内径が２ｍｍ以上であ
るホットランナーを使用して、キャビティ内に最初に表
皮用樹脂を射出し、次いで表皮用樹脂を射出しながら芯
材用樹脂を射出し、芯材用樹脂の射出が終了した後、最
後に表皮用樹脂のみを射出して樹脂の充填を終了するこ
とを特徴とする。

【００１５】（Ａ）ホットランナー構造 本発明の方法において使用するホットランナーは、流路
内の溶融樹脂の滞留を防止することを主眼として開発し
たものである。ホットランナーは屈曲部が設けられたマ
ニホールド、及びノズルを備えている。マニホールドの
数は通常１本であるが、必要に応じて２本以上設けても
よい。マニホールドの流路内径が小さすぎると成形時の
圧力損失が大きくなり、反対に大きすぎるとホットラン
ナーの大きさが過大となり、経済性が損なわれる。それ
故、マニホールド流路内径は、８〜２５ｍｍ、好ましく
は９〜２３ｍｍ、最も好ましくは１０〜２０ｍｍとす
る。

【００１６】マニホールドの形状は、流通方向と直交す
る方向の流路断面が円形である。屈曲部の数は、本発明
の目的を達成することができる様に適宜選択するが、例
えば２箇所程度設けるのが実用的である。屈曲部の曲率
半径は、マニホールド流路内径の０．８倍未満では成形
時の圧力損失が大きくなり、経済性の点で問題が生じる
ので、内径の０．８倍以上、好ましくは１．０〜１．２
倍、最も好ましくは１．０〜１．１倍とする。

【００１７】マニホールド流路（ノズルブッシュ下端部
〜ノズル上端部）の流通方向と直交する方向の断面積が
変化すると、ホットランナー内での溶融樹脂の流れが乱
れるため好ましくないので、前記断面積は一定であるこ
とが必要である。

【００１８】マニホールドの先端にはノズルが設けられ
ている。前記ノズルにおいては、先端部（スプルブッシ
ュ側）に近づくに従って流通方向と直交する方向の断面
積が徐々に減少する。ノズル先端部内径が２ｍｍ未満で
は成形時の圧力損失が大きくなるので、ノズル内径は２
ｍｍ以上、好ましくは２〜５ｍｍ、最も好ましくは２〜
４ｍｍとする。

【００１９】（Ｂ）サンドイッチ成形方法 サンドイッチ成形方法自体は公知の技術であり、例えば
バッテンフェルト社や東芝機械社等から成形機を含めて
詳しく紹介されている。一般的には、射出成形におい
て、先ず表皮を形成する材料を成形型（例えば成形金
型）内に射出し、連続して芯材を構成する材料を射出し
て一連の工程が終了する。すなわち従来のサンドイッチ
成形方法では、表皮射出工程及び芯材射出工程が連続し
て行われる。この時、最後の射出工程は必ず芯材射出工
程で完了する。

【００２０】本発明の方法では、成形型のキャビティ内
に最初に表皮用樹脂を射出し、次いで表皮用樹脂を成形
型に射出しつつ、芯材用樹脂を連続的に射出する工程を
採用し、最後に表皮用樹脂を射出することにより終了す
る。最後に表皮用樹脂を射出することにより、ホットラ
ンナーの流路内を表皮用樹脂で完全に置換することがで
きる。芯材用樹脂の射出完了後射出する表皮用樹脂の量
は、ホットランナーの流路内を表皮用樹脂で完全に置換
することができる様に適宜選択する。

【００２１】前記表皮用樹脂の量は、ホットランナーマ
ニホールド内容積の２倍以上とするのが好ましく、２〜
４倍とするのが最も好ましい。芯材用樹脂の射出完了後
射出する表皮用樹脂の量がホットランナーマニホールド
内容積の２倍未満では成形品外観が充分ではない場合が
ある。なお、前記表皮用樹脂の量が極端に過剰である場
合には芯材の充填量が減少し、目的とする物性が得られ
ない恐れがあるので注意する。

【００２２】（Ｃ）熱可塑性樹脂 本発明の方法における表皮用樹脂及び芯材用樹脂として
は、一般的に言われる熱可塑性樹脂全般を使用すること
ができ、特に制限はないが、射出成形に適する流動性を
有するものが好ましい。

【００２３】本発明の方法において使用する成形型は、
例えば市販の金型成形型であってよい。又、表皮用樹脂
及び芯材用樹脂も、市販品の中から成形品の用途に応じ
て適宜選択してよい。更に、本発明の方法において、キ
ャビティ内に最初に表皮用樹脂を射出し、次いで表皮用
樹脂を射出しながら芯材用樹脂を射出し、芯材用樹脂の
射出が終了した後、最後に表皮用樹脂のみを射出する射
出工程は、例えばコンピューターなどを使用して自動化
すれば、容易に最適条件で実施することができる。

【００２４】

【作用】本発明の方法においては、特殊なホットランナ
ー構造を有する成形型を使用して、サンドイッチ成形に
おいて、キャビティ内に最初に表皮用樹脂を射出し、次
いで表皮用樹脂を射出しながら芯材用樹脂を射出し、芯
材用樹脂の射出が終了した後、最後に表皮用樹脂のみを
射出して樹脂の充填を終了するため、表皮用樹脂及び芯
材用樹脂の射出が連続的に行われ、且つ最後の表皮用樹
脂の射出によって、ホットランナーの流路内を表皮用樹
脂で完全に置換することができるので、次の成形サイク
ルにおける表皮用樹脂への芯材用樹脂の混入を防止する
ことができる。

【００２５】

【実施例】下記実施例及び比較例によって、本発明の方
法を更に詳細に説明する。

【００２６】実施例及び比較例において使用した成形機
はＩＳ１６００ＤＥ（東芝機械株式会社製）であり、成
形品は自動車のサイドモール（寸法：長さ１０００ｍｍ
×幅３００ｍｍ×厚さ３ｍｍ）である。

【００２７】図１に、本発明の方法に使用する成形型の
ホットランナー構造の一例を示す。図中、１６はノズル
ブッシュ、１７はホットランナーブロック、１８はマニ
ホールド、１９はコーナ詰栓、２０はノズル、２１はス
プルブッシュ、２２は成形型、２３はキャビティを示
す。又、表１に、実施例及び比較例で使用した種々のホ
ットランナーをまとめて示す。

【表１】

【００２８】本発明の方法に使用する表皮用樹脂及び芯
材用樹脂としては、耐衝撃性ポリプロピレン樹脂（ＭＫ
５１１：昭和電工社製、ＭＦＲ＝１７）、耐熱性ＡＢＳ
樹脂（ＡＢＳ４００：東レ社製、ＭＦＲ＝４）を用い
た。なお、各々の実施例及び比較例において、芯材用樹
脂には、表面への溢れ現象が特定し易くなる様に黒色の
着色を施した。

【００２９】前記のサイドモールを成形した条件は、Ｍ
Ｋ５１１では、表皮用樹脂の樹脂温度が２０５±５℃、
芯材用樹脂の樹脂温度が２００±５℃、成形型（金型）
温度が４３〜５５℃となる様に設定した。又、ＡＢＳ４
００では、表皮用樹脂の樹脂温度が２５０±５℃、芯材
用樹脂の樹脂温度が２４０±５℃、成形型（金型）温度
が５５〜６８℃となる様に設定した。更に、この時の成
形サイクルはＭＫ５１１では９０秒、ＡＢＳ４００では
９５秒であった。

【００３０】図２及び図３は、表皮用樹脂及び芯材用樹
脂の射出状態を説明するための図である。図２及び図３
において、縦軸は表皮用樹脂２４及び芯材用樹脂２５の
射出速度（ｃｍ／秒）を表わし、横軸は表皮用樹脂２４
及び芯材用樹脂２５の射出時間（秒）を表わす。図２の
射出状態（Ａ）においては、最初に表皮用樹脂２４を射
出し、次いで表皮用樹脂２４を射出しながら芯材用樹脂
２５を射出して、芯材用樹脂２５の射出で樹脂の充填を
終了する。これに対して、図３の射出状態（Ｂ）におい
ては、最初に表皮用樹脂２４を射出し、次いで表皮用樹
脂２４を射出しながら芯材用樹脂２５を射出し、芯材用
樹脂２５の射出が終了した後、最後に表皮用樹脂２４の
みを射出して（図３中の斜線部２６）樹脂の充填を終了
する。

【００３１】図２及び図３において、表皮用樹脂及び芯
材用樹脂の射出時間や射出速度、表皮用樹脂２４を射出
してから芯材用樹脂２５を射出するまでの時間は、成形
品の大きさや形状などを考慮して適宜選択する。又、図
３において、芯材用樹脂２５の射出が終了した後に射出
する表皮用樹脂２４の量（斜線部２６の面積に相当す
る）も同様に適宜選択する。

【００３２】下記表２に、実施例１〜４及び比較例１〜
８の結果をまとめて示す。

【表２】

【００３３】前記表２中、射出状態Ａは図２の射出状態
を示し、射出状態Ｂは図３の射出状態を示す。ホットラ
ンナー構造は、使用した表１のホットランナーＮｏ．を
示す。対マニホールド容積比は、芯材用樹脂の射出完了
後に射出された表面用樹脂の量のマニホールド内容積に
対する割合（すなわち、対マニホールド容積比＝芯材用
樹脂の射出完了後に充填された表面用樹脂の量／マニホ
ールド内容積）を示す。又、表皮／芯材比は、成形品内
に占める表面用樹脂と芯材用樹脂の割合を示す。

【００３４】外観の判定は、一定の成形条件下で連続１
０個の製品を取り出し、芯材の黒色筋が成形品の表面に
溢れでているか否かで行った。◎は溢れ現象が見られな
かった状態を示し、又、×は溢れ現象が見られた状態を
示す。表２から明らかな如く、射出状態Ｂにおいて、Ｎ
ｏ．Ｉ，Ｖ及びVIのホットランナーを使用した場合に良
好な外観品質を有する成形品が得られた。

【００３５】

【発明の効果】上述の如く、本発明のサンドイッチ状成
形品の製造方法は、屈曲部が設けられ流通方向と直交す
る方向の流路断面が円形で且つ断面積が一定であるマニ
ホールド、及びノズルを備えたホットランナーであっ
て、マニホールド流路内径が８〜２５ｍｍ、屈曲部の曲
率半径がマニホールド流路内径の０．８倍以上及びノズ
ル先端部内径が２ｍｍ以上である特殊な構造のホットラ
ンナーを使用し、且つ樹脂の射出に際しては、キャビテ
ィ内に最初に表皮用樹脂を射出し、次いで表皮用樹脂を
射出しながら芯材用樹脂を射出し、芯材用樹脂の射出が
終了した後、最後に表皮用樹脂のみを射出して樹脂の充
填を終了するため、芯材の溢れがなく外観品質に優れた
サンドイッチ成形品を生産効率良く容易に得ることがで
きる。

【００３６】又、本発明の方法を使用すると、成形型の
スプル部分及びランナー部分における樹脂材料の損失が
なく、経済性に優れた成形品を製造することができる。
この様な効果が発揮されることにより、本発明の方法は
種々の成形品、例えば（１）バンパー、サイドモール、
スポイラー、サイドガーニッシュ、エンジンアンダーカ
バー等の自動車部品、（２）ＣＲＴキャビネット、ＣＰ
Ｕハウジング、ＰＰＣエンクロージャー等の家電・ＯＡ
部品、の製造に応用することが可能であり、用途が広
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサンドイッチ状成形品の製造方法に使
用する成形型のホットランナー構造の一例の説明図であ
る。

【図２】表皮用樹脂と芯材用樹脂の射出状態を説明する
ための図である。

【図３】表皮用樹脂と芯材用樹脂の射出状態を説明する
ための別の図である。

【図４】従来のサンドイッチ状成形品の射出成形方法の
一例の説明図である。

【符号の説明】

１ 第１の射出シリンダー ２ 第１の樹脂 ３ 第２の樹脂 ４ 射出スクリュー ５ 射出口 ６，１７ ホットランナーブロック ７，２３ キャビティ ８ 可動マンドレル ９ 弁 １０ 傾斜面 １１ 押出スクリュー １２ 第２の射出シリンダー １３ 射出プランジャー １４，１５ 逆止弁 １６ ノズルブッシュ １８ マニホールド １９ コーナ詰栓 ２０ ノズル ２１ スプルブッシュ ２２ 成形型 ２４ 表皮用樹脂 ２５ 芯材用樹脂 ２６ 斜線部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 星野 雄司 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 中山 隆 神奈川県川崎市川崎区千鳥町３−２ 昭和 電工株式会社川崎樹脂研究所内 (72)発明者 村上 博典 神奈川県川崎市川崎区千鳥町３−２ 昭和 電工株式会社川崎樹脂研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成形型のキャビティ内に表皮用樹脂及び
   芯材用樹脂を連続的に射出することによりサンドイッチ
   状成形品を製造するにあたり、 屈曲部が設けられ流通方向と直交する方向の流路断面が
   円形で且つ断面積が一定であるマニホールド、及びノズ
   ルを備えたホットランナーであって、マニホールド流路
   内径が８〜２５ｍｍ、屈曲部の曲率半径がマニホールド
   流路内径の０．８倍以上及びノズル先端部内径が２ｍｍ
   以上であるホットランナーを使用して、 キャビティ内に最初に表皮用樹脂を射出し、次いで表皮
   用樹脂を射出しながら芯材用樹脂を射出し、芯材用樹脂
   の射出が終了した後、最後に表皮用樹脂のみを射出して
   樹脂の充填を終了することを特徴とするサンドイッチ状
   成形品の製造方法。