(57)【要約】【課題】二種類の樹脂を用いてサンドイッチ成形を行う際に、これらの樹脂の温度を個別に制御することができる射出成形機用のノズルを提供する。【解決手段】アウターノズル１２の先端は金型に接続される。アウターノズル１２の後方にはインナーノズル１１が接続されている。アウターノズル１２の内部には空洞部が形成され、その中にインナーノズル１１の前半部分が収容され、インナーノズル１１の後半部分は外側に露出している。インナーノズル１１には軸方向に第一流路１５が貫通し、インナーノズル１１の外周面とアウターノズル１２の内周面の間には環状の第二流路１６が形成されている。第一流路１５と第二流路１６は、インナーノズル１１の前方で合流した後、吐出口１３につながっている。インナーノズル１１の後半部分の外周には第一ヒータ２１が取り付けられ、アウターノズル１２の外周には第二ヒータ２２が取り付けられている。【選択図】　　図１
2004130554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に開口部を備え、後端に第一ポートを備え、内部に前記開口部と第一ポートを結ぶ第一流路が形成されたインナーノズルと、
このインナーノズルの前方に接続され、先端に金型に接続される吐出口を備え、内部にインナーノズルの前半部分が収容される空洞部を備え、後端部近傍に前記空洞部につながる第二ポートを備え、前記空洞部の内周面とインナーノズルの外周面との間で前記吐出口と第二ポートを結ぶ環状の第二流路を構成するアウターノズルと、
アウターノズルの後方に露出したインナーノズルの後半部分の周囲に取り付けられた第一ヒータと、
アウターノズルの周囲に取り付けられた第二ヒータと、
第一の溶融樹脂を前記第一ポートへ導く第一供給経路と、
第二の溶融樹脂を前記第二ポートへ導く第二供給経路と、
を備えたことを特徴とする射出成形機用ノズル。
【請求項２】
前記インナーノズルは、前記アウターノズルと比べて熱伝導率が高い材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機用ノズル。
【請求項３】
前記アウターノズルは、炭素鋼または合金鋼で構成され、
前記インナーノズルは、銅、銅合金またはアルミニウム合金のいずれかで構成されていることを特徴とする請求項２に記載の射出成形機用ノズル。
【請求項４】
前記インナーノズルの内部に、前記第一流路に沿ってヒートパイプが埋め込まれていることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機用ノズル。
【請求項５】
前記インナーノズルに、前記第一ヒータに加えて、冷却手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機用ノズル。
【請求項６】
前記アウターノズルに、前記第二ヒータに加えて、冷却手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機用ノズル。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項に記載の射出成形機用ノズルを備えた射出成形機。
【請求項８】
表層部がスキン用樹脂で形成され、その内部がコア用樹脂で形成された射出成形品を製造するためのサンドイッチ成形方法であって、
先端に開口部を備え、後端に第一ポートを備え、内部に前記開口部と第一ポートを結ぶ第一流路が形成されたインナーノズルと、
このインナーノズルの前方に接続され、先端に金型に接続される吐出口を備え、内部にインナーノズルの前半部分が収容される空洞部を備え、後端部近傍に前記空洞部につながる第二ポートを備え、前記空洞部の内周面とインナーノズルの外周面との間で前記吐出口と第二ポートを結ぶ環状の第二流路を構成するアウターノズルと、
アウターノズルの後方に露出したインナーノズルの後半部分の周囲に取り付けられた第一ヒータと、
アウターノズルの周囲に取り付けられた第二ヒータと、
第一の溶融樹脂を前記第一ポートへ導く第一供給経路と、
第二の溶融樹脂を前記第二ポートへ導く第二供給経路と、
を備えた射出成形機用ノズルを用いて、
コア用樹脂を前記第一供給経路及び前記第一流路を介して金型内に導入し、
スキン用樹脂を前記第二供給経路及び前記第二流路を介して金型内に導入することを特徴とするサンドイッチ成形方法。
【請求項９】
表層部がスキン用樹脂で形成され、その内部がコア用樹脂で形成された射出成形品を製造するためのサンドイッチ成形方法であって、
先端に開口部を備え、後端に第一ポートを備え、内部に前記開口部と第一ポートを結ぶ第一流路が形成されたインナーノズルと、
このインナーノズルの前方に接続され、先端に金型に接続される吐出口を備え、内部にインナーノズルの前半部分が収容される空洞部を備え、後端部近傍に前記空洞部につながる第二ポートを備え、前記空洞部の内周面とインナーノズルの外周面との間で前記吐出口と第二ポートを結ぶ環状の第二流路を構成するアウターノズルと、
アウターノズルの後方に露出したインナーノズルの後半部分の周囲に取り付けられた第一ヒータと、
アウターノズルの周囲に取り付けられた第二ヒータと、
第一の溶融樹脂を前記第一ポートへ導く第一供給経路と、
第二の溶融樹脂を前記第二ポートへ導く第二供給経路と、
を備えた射出成形機用ノズルを用いて、
スキン用樹脂を前記第一供給経路及び前記第一流路を介して金型内に導入し、コア用樹脂を前記第二供給経路及び前記第二流路を介して金型内に導入することを特徴とするサンドイッチ成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形機用のノズルに係り、特に、二種類の樹脂を使用し、一方の樹脂でスキン層を他方の樹脂でコア層を形成する、いわゆるサンドイッチ成形の際に使用されるノズルの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４に、サンドイッチ成形の際に使用される従来のノズルの構造の概要を示す。
【０００３】
このノズルは、ノズルボディ６０と、その内部に二重に組み込まれた第一及び第二のニードルバルブ６１、６２から構成されている。ノズルボディ６０の先端には、吐出口６３が設けられている。ノズルボディ６０の先端は、金型１０の背面に設けられたゲート１０ａに接続される。第一のニードルバルブ６１は、第２のニードルバルブ６２の内部に組み込まれ、第二のニードルバルブ６２の先端には、吐出口６４が設けられている。
【０００４】
第一のニードルバルブ６１の外周面と第二のニードルバルブ６２の内周面の間には、第一流路６５が形成されている。同様に、第二のニードルバルブ６２の外周面とノズルボディ６０の内周面の間には、第二流路６６が形成されている。ノズルボディ６０の後端部近傍の側面には、溶融樹脂を導入するための第一ポート６７及び第二ポート６８が設けられている。第一ポート６７は、第二のニードルバルブ６２の側面に設けられた貫通孔６９、第一流路６５及び吐出口６４を介して、吐出口６３と結ばれている。第二ポート６８は、第二流路６６を介して、吐出口６３と結ばれている。第一のポート６７には、主射出装置７１が接続されている。第二のポート６８には、副射出装置７２が接続されている。
【０００５】
第一流路６５の開閉は、第二のニードルバルブ６２の中で第一のニードルバルブ６１を軸方向に移動することによって、吐出口６４の手前で行われる。同様に、第二流路６６の開閉は、ノズルボディ６０の中で第二のニードルバルブ６２を軸方向に移動することによって、吐出口６３の手前で行われる。
【０００６】
サンドイッチ成形を行う際、スキン用樹脂は、副射出装置７２から供給され、第二ポート６８、第二流路６６を順に通って、吐出口６３から金型１０内に注入される。一方、コア用樹脂は、主射出装置７１から供給され、第一ポート６７、貫通孔６９、第一流路６５、吐出口６４を順に通って、吐出口６３から金型１０内に注入される。
【０００７】
（従来の射出成形機用ノズルの問題点）
従来のノズルを用いてサンドイッチ成形を行う際、コア用樹脂とスキン用樹脂の溶融温度が大きく異なる場合に、次のような問題があった。即ち、主射出装置７１から第一ポート６７までの流路、及び副射出装置７２から第二ポート６８までの流路については、樹脂の種類に合わせて、それぞれ個別に温度制御を行うことができる。しかし、ノズル部の加熱に関しては、ノズルボディ６０の外周にヒータを取り付けるもの以外に現実的な方法がなかったので、第一流路６５と第二流路６６を異なる温度で制御することはできなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような従来のサンドイッチ成形用のノズルについての問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、溶融温度が大きく異なるスキン用樹脂とコア用樹脂を用いてサンドイッチ成形を行う場合、これら二つの樹脂の温度を個別に制御することができるサンドイッチ成形用のノズルを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の射出成形機用ノズルは、
先端に開口部を備え、後端に第一ポートを備え、内部に前記開口部と第一ポートを結ぶ第一流路が形成されたインナーノズルと、
このインナーノズルの前方に接続され、先端に金型に接続される吐出口を備え、内部にインナーノズルの前半部分が収容される空洞部を備え、後端部近傍に前記空洞部につながる第二ポートを備え、前記空洞部の内周面とインナーノズルの外周面との間で前記吐出口と第二ポートを結ぶ環状の第二流路を構成するアウターノズルと、
アウターノズルの後方に露出したインナーノズルの後半部分の周囲に取り付けられた第一ヒータと、
アウターノズルの周囲に取り付けられた第二ヒータと、
第一の溶融樹脂を前記第一ポートへ導く第一供給経路と、
第二の溶融樹脂を前記第二ポートへ導く第二供給経路と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の射出成形機用ノズルによれば、第一の溶融樹脂（例えば、コア用樹脂）は、第一供給経路及び第一ポートを経て、インナーノズル内に導入され、第一流路及び前記開口部を経て、前記吐出口から金型内に注入される。これに対して、第二の溶融樹脂（例えば、スキン用樹脂）は、第二供給経路及び第二ポートを経て、アウターノズル内に導入され、アウターノズルとインナーノズルの間に構成された環状の第二流路を通って、前記吐出口から金型内に注入される。第一の溶融樹脂と第二の溶融樹脂の供給のタイミングを適宜、調整することによって、サンドイッチ成形を行うことができる。
【００１１】
なお、各溶融樹脂の供給のタイミングを適宜、調整することによって、上記の例とは反対に、第一流路を介してスキン用樹脂を、第二流路を介してコア用樹脂を金型内に注入することもできる。
【００１２】
本発明の射出成形機用ノズルによれば、金型内に注入される溶融樹脂の種類の切り換えを、第一の溶融樹脂と第二の溶融樹脂の射出動作の制御によって行うことができるので、従来のノズルと比較して、ノズルボディの内部の構造を単純にすることができる。
【００１３】
更に、本発明の射出成形機用ノズルによれば、インナーノズルの後半部分がアウターノズルの後方に露出しているので、この部分の周囲にヒータ（第一ヒータ）を容易に取り付けることができる。従って、この第一ヒータとアウターノズルの周囲に取り付けられた第二ヒータの出力を個別に制御することによって、第一の溶融樹脂と第二の溶融樹脂の温度を個別に制御することができる。従って、溶融温度が大きく異なるスキン用樹脂とコア用樹脂の組み合わせを用いてサンドイッチ成形を行うことが可能になる。例えば、スキン用樹脂に溶融温度が高い耐熱用エンブラを用い、コア用樹脂に熱安定性の悪いＰＯＭやＰＶＣなどを用いた組み合わせ可能となり、サンドイッチ成形の応用範囲を大幅に拡大することができる。
【００１４】
好ましくは、前記インナーノズルを、前記アウターノズルと比べて熱伝導率が高い材料で構成する。
【００１５】
前記インナーノズルは、その後半部分の周囲に第一ヒータが取り付けられているので、第一の溶融樹脂に対する温度の制御性を確保するためには、上記のように、前記インナーノズルを前記アウターノズルと比べて熱伝導率が高い材料で構成することが好ましい。
【００１６】
例えば、前記アウターノズルを炭素鋼または合金鋼で構成した場合、前記インナーノズルを、銅、銅合金またはアルミ二ウム合金などで構成する。
【００１７】
好ましくは、前記インナーノズルの内部に、前記第一流路に沿ってヒートパイプを埋め込む。
【００１８】
この様に、前記インナーノズルの内部にヒートパイプを埋め込むことによって、その後半部分の周囲に取り付られた第一ヒータで発生した熱を、前記インナーノズルの先端側へ効率良く伝達することができる。
【００１９】
なお、溶融樹脂に対する温度の制御性を高めるため、前記インナーノズルに、前記第一ヒータに加えて、冷却用のジャケットまたは冷却用の内部流路などの冷却手段を設けることもできる。
【００２０】
同様に、溶融樹脂に対する温度の制御性を高めるため、前記アウターノズルに、前記第二ヒータに加えて、冷却用のジャケットまたは冷却用の内部流路などの冷却手段を設けることもできる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明に基づく射出成形機用ノズルの一例を示す。
【００２２】
図中、１１はインナーノズル、１２はアウターノズル、１３は吐出口、１４は開口部、１５は第一流路、１６は第二流路、１７は第一ポート、１８は第二ポート、２１は第一ヒータ、２２は第二ヒータ、３１は第一供給経路、４２は第二供給経路を表す。
【００２３】
この射出成形用ノズルは、アウターノズル１２、インナーノズル１１、第一の連結ブロック３０及び第二の連結ブロック４０から構成されている。
【００２４】
アウターノズル１２の先端には吐出口１３が設けられている。アウターノズル１２の先端は、金型（図示せず）の背面に設けられたゲートに接続される。アウターノズル１２の後方には、インナーノズル１１が接続されている。アウターノズル１２の内部には、その後端面から筒状に空洞部が形成され、この空洞部の中に、インナーノズル１１の前半部分が嵌め込まれている。インナーノズル１１の後半部分は、フランジ状に径が拡大した部分となっていて、この後半部分はアウターノズル１２の後方に露出している。
【００２５】
インナーノズル１１の中心には、軸方向に貫通孔１５（以下、第一流路と呼ぶ）が形成されている。インナーノズル１１の外周面とアウターノズル１２の空洞部の内周面の間には、環状の流路１６（以下、第二流路と呼ぶ）が形成されている。第一流路１５と第二流路１６は、インナーノズル１１の前方で合流した後、吐出口１３につながっている。
【００２６】
インナーノズル１１の後端面には、第一の溶融樹脂を導入するための第一ポート１７が設けられている。第一ポート１７は、第一流路１５及び開口部１４を介して吐出口１３と結ばれている。アウターノズル１２の後端近傍の側面には、第二の溶融樹脂を導入するための第二ポート１８が設けられている。第二ポート１８は第二流路１６を介して吐出口１３と結ばれている。
【００２７】
インナーノズル１１の後半部分の外周には、第一ヒータ２１が取り付けられている。アウターノズル１２の外周には、第二ヒータ２２が取り付けられている。
【００２８】
インナーノズル１１は、その後端面で第一の連結ブロック３０を介して主射出装置５１に接続されている。第一の連結ブロック３０の内部には、第一供給経路３１が形成されている。第一供給経路３１は、上流側で主射出装置５１につながり、下流側で第一ポート１７につながっている。第一の連結ブロック３０の周囲には、温度調節用のヒータ３６が取り付けられている。
【００２９】
同様に、アウターノズル１２は、その後端近傍の側面で第二の連結ブロック４０を介して副射出装置５２に接続されている。第二の連結ブロック４０の内部には、第二供給経路４２が形成されている。第二供給経路４２は、上流側で副射出装置５２につながり、下流側で第二ポート１８につながっている。第二の連結ブロック４０の周囲にも、温度調節用のヒータ４６が取り付けられている。
【００３０】
第一の溶融樹脂と第二の溶融樹脂の射出動作の制御によって、吐出口１３を介して射出される溶融樹脂の種類を、第一の溶融樹脂と第二の溶融樹脂との間で切り替えることができる。また、二種類の樹脂を同時に吐出口１３を介して射出することもできる。
【００３１】
サンドイッチ成形を行う際、通常、スキン用樹脂は、副射出装置５２から供給され、第二供給経路４２、第二ポート１８、第二流路１６を順に通って、吐出口１３から金型内に注入される。一方、コア用樹脂は、主射出装置５１から供給され、第一供給経路３１、第一ポート１７、第一流路１５を順に通って、吐出口１３から金型内に注入される。
【００３２】
上記のような構造を備えたノズルによれば、第一ヒータ２１を用いてインナーノズル１１の温度を制御することによって、第一流路１５内を流れる溶融樹脂（第一の溶融樹脂）の温度を制御することができる。同様に、第二ヒータ２２を用いてアウターノズル１２の温度を制御することによって、第二流路１６内を流れる溶融樹脂（第二の溶融樹脂）の温度を制御することができる。この様に、第一の溶融樹脂と第二の溶融樹脂の温度を、それぞれ個別に制御することができるので、溶融温度が大きく異なるスキン用樹脂とコア用樹脂の組み合わせを用いてサンドイッチ成形を行うことができる。
【００３３】
なお、インナーノズル１１に、第一ヒータに加えて、冷却用のジャケットを取り付ければ（または、冷却用の内部流路を設ければ）、より正確なインナーノズル１１の温度制御が可能になる。同様に、アウターノズル１２に、第二ヒータに加えて、冷却用のジャケットを取り付ければ（または、冷却用の内部流路を設ければ）、より正確なアウターノズル１２の温度制御が可能になる。特に、分解し易い樹脂を成形する際に、分解防止用の急冷動作が可能になる。
【００３４】
また、アウターノズル１２、第一の連結ブロック３０及び第二の連結ブロック４０の素材として、炭素鋼または合金鋼が使用されている場合、インナーノズル１１にベリリウム銅やアルミニウム合金などの熱伝導率が高い材料を使用すれば、第一流路１５内を流れる溶融樹脂に対する温度の制御性を高めることができる。
【００３５】
（例２）
図２に、本発明に基づく射出成形機用ノズルの他の例を示す。
【００３６】
この例では、インナーノズル１１の後半部分の内部に、第一流路１５に沿ってヒートパイプ２５が埋め込まれている。その他の構成は、先に図１で示したものと共通である。
【００３７】
この様に、インナーノズル１１の内部にヒートパイプ２５を埋め込むことによって、インナーノズル１１の後半部分に取り付けられた第一ヒータ２１で発生した熱を、インナーノズル１１の先端側へ効率良く伝達することができる。
【００３８】
（例３）
図３に、本発明に基づく射出成形機用ノズルの更に他の例を示す。
【００３９】
この例は、先に示した例（図１）に対して、インナーノズル１１とアウターノズル１２の形状を変え、第一流路１５を外側の環状流路、第二流路１６を内側の孔状流路とするように変更したものである。従って、図１の実施例では、主射出装置５１から供給される第一の溶融樹脂が内側を流動し、副射出装置５２から供給される第二の溶融樹脂が外側を流動するのに対し、図３の実施例では、主射出装置５１から供給される第一の溶融樹脂が外側を流動し、副射出装置５２から供給される第二の溶融樹脂が内側を流動するようになっている。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の射出成形機用ノズルによれば、インナーノズルに取り付けられた第一ヒータとアウターノズルに取り付けられた第二ヒータの出力を個別に制御することによって、第一の溶融樹脂と第二の溶融樹脂の温度を個別に制御することができる。従って、溶融温度が大きく異なるスキン用樹脂とコア用樹脂の組み合わせを用いてサンドイッチ成形を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく射出成形機用ノズルの一例を示す図。
【図２】本発明に基づく射出成形機用ノズルの他の例を示す図。
【図３】本発明に基づく射出成形機用ノズルの他の例を示す図。
【図４】従来のサンドイッチ成形用の射出成形機用ノズルの一例を示す図。
【符号の説明】
１０・・・金型、
１０ａ・・・ゲート、
１１・・・インナーノズル、
１２・・・アウターノズル、
１３、６３、６４・・・吐出口、
１４・・・開口部、
１５、６５・・・第一流路、
１６、６６・・・第二流路、
１７、６７・・・第一ポート、
１８、６８・・・第二ポート、
２１・・・第一ヒータ、
２２・・・第二ヒータ、
２５・・・ヒートパイプ、
３０・・・第一の連結ブロック、
３１・・・第一供給経路、
３６、４６・・・ヒータ、
４０・・・第二の連結ブロック、
４２・・・第二供給経路、
５１、７１・・・主射出装置、
５２、７２・・・副射出装置、
６０・・・ノズルボディ、
６１・・・第一のニードルバルブ、
６２・・・第二のニードルバルブ、
６９・・・貫通孔。
【図１】
2004130554.tif 000003
【図２】
2004130554.tif 000004
【図３】
2004130554.tif 000005
【図４】
2004130554.tif 000006