JPS6394805A - 熱可塑性合成樹脂材料から多層成形体を製造するための射出ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一つの合成樹脂材料用の内側ノズルが、ケー
シングの中を軸方向に摺動可能に案内された管状インサ
ートによって形成され、内側ノズルが軸方向に摺動可能
である閉鎖装置としてのニードルを備え、他の合成樹脂
材料用の環状ノズルが、管状インサートとケーシングの
間の環状室によって形成され、軸方向に摺動可能な管状
のインサートが環状ノズルの閉鎖装置を形成し、閉鎖ニ
ードルがその自由端に突出部を有し、内側ノズルの閉鎖
位置でこの突出部が少なくとも管状インサートの自由端
と同一平面に達している、例えば発泡した熱可塑性合成
樹脂からなるコアと、例えば発泡しない熱可塑性材料か
らなる外皮とを有する、多層成形体を製造するための射
出ヘッドに関する。

〔従来の技術とその欠点〕

この種類の射出ヘッドは例えば西独国特許公報第２２５
９８１８号と西独国特許公報第２３４２７８９号によっ
て既に知られている。この場合、射出ヘッドは簡単な構
造であるだけでなく、更にそれを使用するときに射出ヘ
ッドの中に突出する余剰物の残留が阻止され、それに関
連する欠点が回避される。すなわち、余剰物の除去のた
めに従来必要としていた作業コストが不要となり、成形
体の発泡コアの周りに、発泡しない合成樹脂からなる完
全に閉じた外皮が形成される。更に、成形体は金型を開
放することによって困難なく簡単に離型可能である。

原理的に同じように構成された、多層成形体を製造する
ための射出ヘッドは既に知られている。この成形体は、
金型に順々に供給される二つ以上特に三つの熱可塑製合
成樹脂材料によって形成される（西独国特許出願公開公
報第２２４７９９５号と同第２３４６１３５号参照）。

この場合、射出ヘッド内において、二つの環状ノズルを
付加的に形成するように、二つの管状インサートが内側
のノズルの周りに配置され−６＝ ている。この環状ノズルの中で、それぞれ管状インサー
トが閉鎖装置として働（。

この構造により、射出ヘッドは比較的に大きな外径を有
する。従って、射出ヘッドはどんな場合でも問題なく使
用できるとは限らない。この場合更に、金型で形成され
た成形体を再加圧するときに難点が生じる。なぜなら、
異なる三つの合成樹脂材料を加工するためのこのように
形成された射出ヘッドの場合には、規準に従って使用さ
れる合成樹脂材料の規則的な供給が疑わしいからである
。

〔発明の課題〕

本発明の根底をなす課題は、構造的寸法が比較的に小さ
く、簡単に構成されかつ軽量で大容積の安定した多層成
形体の低コスト製造を保証する、冒頭に述べた種類の射
出ヘッドを提供することである。

〔発明の構成〕

この課題は本発明に従い、閉鎖ニードルがその自由端に
、中央のノズル開口を含み、このノズル開口の後側に接
続通路が接続され、この接続通路が半径方向の外周開口
を有し、管状インサートの壁の中に、同様に長手方向に
延びる接続通路が形成され、この接続通路が管状インサ
ートの内周部のところで半径方向に開口し、閉鎖ニード
ルの接続通路の半径方向外周開口が、少なくとも閉鎖位
置に対応する閉鎖ニードルの軸方向位置で、共通の長手
軸線周りの相対回転によって、管状インサートの接続通
路の半径方向開口に選択的に接続または遮断可能である
ことによって解決される。

〔発明の効果〕

本発明による射出ヘッドの上記構成の利点は、三つの材
料成分を加工することができるにもかかわらず、射出ヘ
ッドに１個の環状ノズルを設けるだけでよいことにある
。従って、射出ヘッドは小さな横断面寸法でかつ最小の
構造的コストで製作することができる。

更に、第３の材料成分を射出工程中任意に成形金型に供
給することができる。すなわち、第３の材料成分は単独
でだけでなく、他の両材料成分の各々の後で任意の順序
で成形金型に供給することができる。更に、すべての材
料成分を成形金型に同時に供給することができる。

〔発明の実施態様とその効果〕

本発明の実施態様では、閉鎖ニードル内の接続通路の半
径方向外周開口およびまたは管状インサート内の接続通
路の半径方向開口の軸方向長さが少なくとも、閉鎖ニー
ドルの自由端の突出部の有効長さに適合しており、特に
この有効長さよりも幾分長くなっている。

しかし、閉鎖ニードル内の接続通路の半径方向外周開口
およびまたは管状インサート内の接続通路の半径方向開
口が、異なる軸方向延長範囲に、異なる周方向長さを有
していてもよい。

これらの手段によって、成形金型への第３の材料成分の
供給を広い範囲内で変えることができる。

実証された本発明による射出ヘッドの場合には、閉鎖ニ
ードルと管状インサート内の接続通路がガス通路を形成
し、このガス通路の中で、半径方向の外周開口と半径方
向の開口が互いに回転スライダー遮断弁として作用する
。その際、最も簡単な場合には、成形金型に空気が作業
ガスとして押し込まれる。この場合、前もって成形金型
に供給された合成樹脂材料は中空室を形成しながら成形
金型の壁に押し付けられ、それによって形状が非常に安
定しているにもかかわらず比較的に薄い壁の成形体が形
成される。

構造的な観点からは、閉鎖ニードルが軸方向に摺動可能
で回転可能であることが推奨される。

しかし、管状インサートは専ら軸方向に摺動可能に設け
てもよい。

更に、閉鎖ニードルの回転角度が制限されているかまた
は制限可能であることが好ましい。

この場合、閉鎖ニードルの回転角度が、異なる軸方向位
置で異なるように制限されているかまたは制限可能であ
ってもよい。

本発明による射出ヘッドの最適な機能は、管状インサー
ト用のアクチュエータと閉鎖ニードル用のアクチュエー
タが、異なる合成樹脂材料を供給する両射比ピストン等
によって例えば変位に依存して制御可能であることによ
って達成される。

〔実施例〕

図には、本発明の対象物の実施例が示しである。

図には、合成樹脂成形体を製造するための装置の射出ヘ
ッド１が示しである。この射出ヘッドはそのノズルオリ
フィス２を介して図示していないスプルーブツシュ３に
装着可能である。

射出ヘッド１のケーシング４内には、ノズルオリフィス
２と同軸に通路５が形成されている。

この通路の中には、管状のインサート７が環状隙間６を
形成しつつ軸方向に制限されて摺動できるように収納さ
れている。管状のインサート７の中には、ニードル９が
インサートの内周部８に密接して軸方向に制限されて摺
動できるように案内されている。管状のインサート７と
ニードル９は、射出ヘッド１を通って後側へ案内された
図示していないシャフトを備えている。

このシャフトにはそれぞれ摺動駆動装置が作用している
。摺動駆動装置は例えば圧力媒体特に油圧で操作可能で
ある。

管状のインサート７の前端は円錐状シール部１０を備え
ている。この円錐状シール部は、管状インサート７が前
方へ摺動したシール位置（第１図参照）にあるときに、
ノズルオリフィス２の対応する円錐状シール部１１と協
働し、その際環状隙間６をノズルオリフィス２の流出口
１２に対して遮断する。

管状のインサート７をその摺動駆動装置によって軸方向
に後退させることにより、円錐状シール部１０は円錐状
シール部１１から離れ、それによって環状隙間６は流出
口１２と連通ずる（第２図参照）。従って、この中にあ
る熱可塑性合成樹脂材料は射出金型に達することができ
る。

ニードル９も円錐状シール部１３を備えている。このシ
ール部はニードル９の前方摺動位置で、管状インサート
７の対応する円錐状シール部１４に接触する。これによ
って、インサートの内周部は中央の通過口１５によって
遮断される。

第１図乃至第５図から明瞭に判るように、円錐状シール
部１４の近くにおいて、管状のインサート７の内周部８
に、第２の熱可塑性合成樹脂材料用の供給通路１７の開
口１６が設けられている。その際、共通通路１７は管状
のインサート７を通って長手方向に延び、その後端が当
該の熱可塑性合成樹脂材料用の射出ユニットに接続され
ている。熱可塑性合成樹脂材料用の対応する射出ユニッ
トは勿論、ケーシング４と管状インサート７の間の環状
隙間６にも接続されている。

構造上の重要な特徴は、ニードル９がその自由端に、小
径の突出部１８を備えていることにある。この突出部は
、ニードル９が前方へ摺動した位置にあるときに、管状
のインサート７の通過口１５の中に入り、このインサー
トをその＝　１２− 全長にわたって充填する。

ニードル９が前方摺動位置にあるときに、突出部１８の
前端が通過口１５から少しだけ突出し、そこに面取り部
を備えていると非常に有利である。この面取り部は管状
インサート７の円錐状シール部１０の延長方向に形成さ
れ、その際ノズルオリフィス２の流出口１２の中へ少し
だけ入っている。

ニードル９はその突出部１８の自由端に、中央のノズル
開口２０を備えている。このノズル開口の後側には、接
続通路２１がつながっている。この接続通路は半径方向
の外周間口２２を有する。

管状のインサート７の内周部８には、長手方向に延びる
接続通路２４の半径方向開口２３が、接続通路２１の半
径方向の外周開口２２に対向して設けられている。この
接続通路２４は、供給通路１７と同様に、管状インサー
ト７の壁の中にある。しかも、供給通路１７と直径方向
に対向する横断面範囲に設けられている。その際、接続
通路２４の半径方向開口２３は、供給通路１７の半径方
向開口１６よりも、円錐状シール部１４から大きな間隔
を有する。

ニードル９は管状インサート７の中で軸方向に摺動可能
に案内されているだけでなく、少なくとも制限されて角
度回転可能にこのインサートの中で支承されている。そ
のために、図示していない回転駆動装置に連結されてい
る。この回転駆動装置は例えば圧力媒体特に油圧によっ
て操作可能である。これにより、ニードル９の接続通路
２１の半径方向外周開口２２を、管状インサート７内の
接続通路２４の開口２３に選択的に接続または遮断する
ことができる。

第１図乃至第４図の射出ヘッド１の実施例の場合には、
接続通路２１の半径方向の外周開口２２と接続通路２４
の開口２３は、ニードル９が前方へ摺動した軸方向位置
にあるときにのみ、接続を可能にする構造となっている
。しかし、第５図の場合には、管状インサート７に対し
てニードル９がいかなる軸方向位置にあるときでも、接
続が行われるように、半径方向の外周開口２２が形成さ
れている。

接続通路２１の半径方向の外周開口２２が接続通路２４
の開口２３に重なるや否や、管状インサート７の接続通
路２４とニードル９の接続通路２１を通って射出ヘッド
１の中央のノズル開口２０から熱可塑性合成樹脂材料を
供給することができる。この場合、接続通路２４は当該
の熱可塑性合成樹脂材料用の射出ユニットに接続されて
いる。

しかし、中央のノズル開口２０は特に次のような働きを
する。すなわち、第２．３図に示唆的に示すように、前
もって先ず環状隙間６から合成樹脂材料を射出金型に押
し込み、そして管状インサート７から合成樹脂材料を射
出金型に押し込んだ後で、ガス例えば窒素または空気を
比較的に高圧で射出金型に供給することを可能にすると
いう働きをする。

第２図において環状隙間６から円錐状シール部１０と１
１の間の環状ノズルとノズルオリフイス２の流出口１２
を通って射出金型に供給される熱可塑性合成樹脂は、合
成樹脂成形体用の緻密な外皮を形成するための、発泡剤
を含まない合成樹脂である。一方、管状インサート７か
ら通過口１５と流出口１２を通って射出金型に達する熱
可塑性合成樹脂材料は特に、合成樹脂成形体の多孔性の
コアを形成し得る、発泡剤を含む合成樹脂である。

射出ヘッドのケーシング４内における管状インサート７
のその都度の軸方向位置と、管状インサート７内でのニ
ードル９のその都度の軸方向位置およびその都度の回転
位置は、付設の摺動駆動装置または回転駆動装置を相応
して制御することによって、その都度の要求に応じて生
ぜしめることができる。この場合、制御信号は射出ヘッ
ド１に付設された射出ユニット等から導き出すことがで
きる。

第１図乃至第４図の射出ヘッドの構造の場合には、管状
インサート７によって取り囲まれた内側のノズル１３，
１４．１５が前もって閉鎖位置にもたらされている（第
４図参照）ときにのみ、ニードル９内の中央のノズル開
口２０が射出金型への媒体供給を許容する。これに対し
て、第５図は他の構造変形を示している。この場合、例
えばニードル９内の接続通路２１の半径方向の外周開口
２２の軸方向の長さは、この外周開口が内側ノズル１３
，１４．１５の閉鎖位置と開放位置で管状インサート７
の接続通路２４の半径方向開口に接続または遮断される
ように定められている。そのためには、管状インサート
７と相対的にニードル９を角度回転するだけでよい。

勿論、接続通路２４の半径方向開口２３の軸方向長さが
相応して長くなっているかまたは半径方向の外周開口２
２と開口２３が互いに調和しかつ軸方向に延長している
ことによっても、同じ作用が得られる。

図に示した上記の射出ヘッド１は、複数成分−射出成形
方法により合成樹脂成形体を製造するために使用される
。その際、小さな構造的寸法でかつ最小の構造的コスト
で目的に合った製品特性を得ることができ、かつ外皮範
囲とコア範囲を形成するために異なる合成樹脂材料を使
用することができる。例えばコア領域を強化合成樹脂材
料で作り、外皮領域すなわち縁領域を強化されていない
合成樹脂材料で作ることができる。その結果、強化され
ていない合成樹脂材料による高い耐衝撃性を有する良好
な表面質と、強化合成樹脂材料による大きな剛性が得ら
れる。

しかし、柔らかい外皮と固いコアを有する成形品も作る
ことができる。

特に壁の厚い成形品を作る場合に成形品の密度が重要で
ある。この密度は前記の射出ヘッド１を使用して、コア
を形成するための合成樹脂材料に多くの発泡剤添加物を
加えることによって小さくなる。予め射出金型に合成樹
脂材料を入れた後で、中央のノズル開口から比較的に多
量のガスまたは空気を射出金型に圧入することによって
密度は一層小さくなる。すなわち、ガスまたは空気は合
成樹脂成形品の中に比較的に大きな中空室を形成するこ
とになる。

中央のノズル開口２０から射出金型に供給される第３の
媒体は、ガスや空気だけでなく、既述のように熱可塑性
合成樹脂であってもよい。

この第３の媒体により、いわゆる後圧力すなわち緩動作
圧が射出金型の中に形成された合成樹脂成形体に加えら
れ、それによってこの合成樹脂成形体の完全かつ確実な
仕上げが保証される。

図に示した前述の構造の射出ヘッド１による作動態様は
次の通りである。

環状隙間６から開放した環状ノズル１０．１１（第２図
参照）を経て熱可塑性合成樹脂の第１成分を所定量射出
する。

熱可塑性合成樹脂材料の第１の成分のための射出ユニッ
トの設定された運転位置に依存して、ニードル９を軸方
向に摺動させることによって内側のノズル１３，１４．
１５を開放させる。

熱可塑性合成樹脂材料の第１の成分のための環状ノズル
１０．１１を変位およびまたは時間に依存して閉鎖する
。

熱可塑性合成樹脂材料の第２の成分のための射出ユニッ
トの運転位置に依存して、ニードル９を中央のノズル開
口２０の開放位置すなわち通過位置へ回転させ、それに
よって第３の媒体成分（ガスまたは空気もしくは熱可塑
性合成樹脂）を流入させる。

例えば熱可塑性合成樹脂の第２の成分のための射出ユニ
ットの変位または時間に依存して、ノズル９をその閉鎖
位置へ摺動させる。

射出金型内の成形体に加わる後圧力は、中央のノズル開
口２０を経て供給される第３の媒体成分を介して射出金
型内の成形体に生ずる。

射出ヘッド１の制御は、異なる所望の目的設定に応して
、他の方法で行うことができる。中央のノズル開口２０
の閉鎖がニードル９の軸方向摺動なしに達成可能である
ので、これによって射出金型への不利な材料押し込みは
行われない。

【図面の簡単な説明】

第１図はすべてのノズルが閉鎖された基本位置にある、
複数層成形体を製造するための射出ヘッドの縦断面図、
第２図は環状ノズルが開放した状態の射出ヘッドを示す
、第１図と同様な図、第３図は内側のノズルが開放した
射出ヘッドを示す図、第４図は中央ノズルが開放した射
出ヘッドを示す図、第５図は環状ノズルが開放または閉
鎖され、かつ内側のノズルが開放または閉鎖されている
ときに中央ノズルの任意の開閉を可能にする射出ヘッド
を示す図である。 １・・・射出ヘッド ４・・・ケーシング ６・・・環状隙間 ７・・・インサート ８・・・内周部 ９・・・閉鎖ニードル １８．１９・・・端部 ２０・・・ノズル開口 ２１・・・接続通路 ２２・・外周開口 ２３・・・開口 ２４・・・接続通路 代理人　弁理士　江　崎　光　好 代理人　弁理士　江　崎　光　史 Ｆｉｇ、１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一つの合成樹脂材料用の内側ノズルが、ケーシング
   の中を軸方向に摺動可能に案内された管状インサートに
   よって形成され、内側ノズルが軸方向に摺動可能である
   閉鎖装置としてのニードルを備え、他の合成樹脂材料用
   の環状ノズルが、管状インサートとケーシングの間の環
   状室によって形成され、軸方向に摺動可能な管状のイン
   サートが環状ノズルの閉鎖装置を形成し、閉鎖ニードル
   がその自由端に突出部を有し、内側ノズルの閉鎖位置で
   この突出部が少なくとも管状インサートの自由端と同一
   平面に達している、例えば発泡した熱可塑性合成樹脂か
   らなるコアと、例えば発泡しない熱可塑性材料からなる
   外皮とを有する、多層成形体を製造するための射出ヘッ
   ドにおいて、 閉鎖ニードル（９）がその自由端（１８、１９）に、中
   央のノズル開口（２０）を含み、このノズル開口の後側
   に接続通路（２１）が接続され、この接続通路が半径方
   向の外周開口（２２）を有し、 管状インサート（７）の壁の中に、同様に長手方向に延
   びる接続通路（２４）が形成され、この接続通路（２４
   ）が管状インサート（７）の内周部（８）のところで半
   径方向に開口し、閉鎖ニードル（９）の接続通路（２１
   ）の半径方向外周開口（２２）が、少なくとも閉鎖位置
   に対応する閉鎖ニードルの軸方向位置で、共通の長手軸
   線周りの相対回転によって、管状インサート（７）の接
   続通路（２４）の半径方向開口（２３）に選択的に接続
   または遮断可能であることを特徴とする射出ヘッド。 ２、閉鎖ニードツ（９）内の接続通路（２１）の半径方
   向外周開口（２２）およびまたは管状インサート（７）
   内の接続通路（２４）の半径方向開口（２３）の軸方向
   長さが少なくとも、閉鎖ニードル（９）の自由端（１８
   、１９）の突出部（１８）の有効長さに適合しており、
   特にこの有効長さよりも幾分長いことを特徴とする、特
   許請求の範囲第１項記載の射出ヘッド。 ３、閉鎖ニードル（９）内の接続通路（２１）の半径方
   向外周開口（２２）およびまたは管状インサート（７）
   内の接続通路（２４）の半径方向開口（２３）が、異な
   る軸方向延長範囲に、異なる周方向長さを有することを
   特徴とする、特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   射出ヘッド。 ４、閉鎖ニードル（９）と管状インサート（７）内の接
   続通路（２１、２４）がガス通路を形成し、このガス通
   路の中で、半径方向の外周開口（２２）と半径方向の開
   口（２３）が互いに回転スライダー遮断弁として作用す
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項から第３項
   までのいずれか一つに記載の射出ヘッド。 ５、閉鎖ニードル（９）が軸方向に摺動可能で回転可能
   であることを特徴とする、特許請求の範囲第１項から第
   ４項までのいずれか一つに記載の射出ヘッド。 ６、管状インサート（７）が専ら軸方向に摺動可能であ
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項から第５項
   までのいずれか一つに記載の射出ヘッド。 ７、閉鎖ニードル（９）の回転角度が制限されているか
   または制限可能であることを特徴とする、特許請求の範
   囲第１項から第６項までのいずれか一つに記載の射出ヘ
   ッド。 ８、閉鎖ニードル（９）の回転角度が、異なる軸方向位
   置で異なるように制限されているかまたは制限可能であ
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項から第７項
   までのいずれか一つに記載の射出ヘッド。 ９、管状インサート（７）用のアクチュエータと閉鎖ニ
   ードル（９）用のアクチュエータが、異なる合成樹脂材
   料を供給する射出ユニット等によって制御可能であるこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第１項から第８項まで
   のいずれか一つに記載の射出ヘッド。