(57)【要約】【課題】簡素な構造を有し、しかも、加圧流体の円滑、且つ、確実な注入を可能とする加圧流体注入ノズルを提供する。【解決手段】加圧流体注入ノズル１０は、センターピン２０、第１及び第２のスリーブ３０，４０から構成され、第１のスリーブ３０の先端部分３１には複数のスリット３２が形成されており、キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂導入工程においては第１のスリーブ３０の先端部分３１の内面とセンターピン２０の先端部分２１の外面との間の間隙は狭い状態にあり、加圧流体注入工程においては、加圧流体流路内の加圧流体の圧力によって第１のスリーブ３０の先端部分３１が広がることで、加圧流体が、加圧流体流路２３から第１のスリーブ３０の先端部分３１の内面とセンターピン２０の先端部分２１の外面との間の広げられた間隙を介して、キャビティ内に導入された溶融熱可塑性樹脂の内部に注入される。【選択図】  図１
2004299357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティ、及び、溶融熱可塑性樹脂を該キャビティ内に導入するための溶融樹脂導入部が設けられた金型を使用して、該溶融樹脂導入部を介して該キャビティ内に導入された溶融熱可塑性樹脂の内部に加圧流体を注入し、中空部を有する成形品を成形するために使用される加圧流体注入ノズルであって、
（Ａ）センターピン、
（Ｂ）該センターピンを内部に格納した第１のスリーブ、及び、
（Ｃ）該第１のスリーブを内部に保持した第２のスリーブ、
から構成され、
該センターピンの外面と該第１のスリーブの内面との間の一部に加圧流体流路が形成されており、
該第１のスリーブの先端部分には、該第１のスリーブの軸線方向と略平行に延びる複数のスリットが形成されており、
該第１のスリーブの先端部分を取り囲む該第２のスリーブの先端部分には、第１のスリーブの先端部分が広がり得る空間が形成されており、
キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂導入工程においては、該第１のスリーブの先端部分の内面と該センターピンの先端部分の外面との間の間隙は狭い状態にあり、以て、キャビティ内に導入された溶融熱可塑性樹脂が、該第１のスリーブの先端部分の内面と該センターピンの先端部分の外面との間の該間隙を介して加圧流体流路に流入することがなく、
加圧流体注入工程においては、加圧流体流路内の加圧流体の圧力によって、該第１のスリーブの軸線方向と略垂直な方向に該第１のスリーブの先端部分が広がることで、該第１のスリーブの先端部分の内面と該センターピンの先端部分の外面との間の間隙が広がり、以て、加圧流体が、該加圧流体流路から該第１のスリーブの先端部分の内面と該センターピンの先端部分の外面との間の該間隙を介して、キャビティ内に導入された溶融熱可塑性樹脂の内部に注入されることを特徴とする加圧流体注入ノズル。
【請求項２】
前記第１のスリーブの先端部分の加圧流体の圧力による広がりは、該第１のスリーブの先端部分を構成する材料の弾性範囲内での曲げ変形によって達成されることを特徴とする請求項１に記載の加圧流体注入ノズル。
【請求項３】
加圧流体注入ノズルに大気圧のみが加わっている状態において、前記スリットが形成された部分を除く前記第１のスリーブの先端部分の内面と、前記センターピンの先端部分の外面との間に形成された間隙は、０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加圧流体注入ノズル。
【請求項４】
加圧流体注入ノズルに大気圧のみが加わっている状態において、前記スリットの幅は前記第１のスリーブの先端部分の外周長さの８０％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の加圧流体注入ノズル。
【請求項５】
前記スリットは、第１のスリーブの中心軸線を回転軸としたとき、Ｎ回回転対称（但し、Ｎ＝２，３，４，６又は８）であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の加圧流体注入ノズル。
【請求項６】
キャビティ、及び、溶融熱可塑性樹脂を該キャビティ内に導入するための溶融樹脂導入部が設けられた金型を使用して、該溶融樹脂導入部を介して該キャビティ内に導入された溶融熱可塑性樹脂の内部に加圧流体を注入し、中空部を有する成形品を成形するために使用される加圧流体注入ノズルであって、
（Ａ）センターピン、及び、
（Ｂ）該センターピンを内部に格納したスリーブ、
から構成され、
該センターピンの外面と該スリーブの内面との間の一部に加圧流体流路が形成されており、
該センターピンの先端面には、該センターピンの軸線方向と略平行に延びるスリットが形成されており、
キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂導入工程においては、該スリーブの先端部分の内面と該センターピンの先端部分の外面との間の間隙は狭い状態にあり、以て、キャビティ内に導入された溶融熱可塑性樹脂が、該スリーブの先端部分の内面と該センターピンの先端部分の外面との間の該間隙を介して加圧流体流路に流入することがなく、
加圧流体注入工程においては、加圧流体流路内の加圧流体の圧力によって、該センターピンの軸線方向と略垂直な方向に該センターピンの先端部分が窄まることで、該スリーブの先端部分の内面と該センターピンの先端部分の外面との間の間隙が広がり、以て、加圧流体が、該加圧流体流路から該スリーブの先端部分の内面と該センターピンの先端部分の外面との間の該間隙を介して、キャビティ内に導入された溶融熱可塑性樹脂の内部に注入されることを特徴とする加圧流体注入ノズル。
【請求項７】
前記センターピンの先端部分の加圧流体の圧力による窄まりは、該センターピンの先端部分を構成する材料の弾性範囲内での曲げ変形によって達成されることを特徴とする請求項６に記載の加圧流体注入ノズル。
【請求項８】
加圧流体注入ノズルに大気圧のみが加わっている状態において、前記スリットが形成された部分を除く前記センターピンの先端部分の外面と、前記スリーブの内面との間に形成された間隙は、０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の加圧流体注入ノズル。
【請求項９】
加圧流体注入ノズルに大気圧のみが加わっている状態において、前記スリットの幅は前記センターピンの先端部分の外周長さの８０％以下であることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の加圧流体注入ノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ひけや反りのない外観の美麗な成形品を射出成形する射出成形装置において使用される加圧流体注入ノズルに関し、更に詳しくは、金型に設けられたキャビティ内に導入された溶融熱可塑性樹脂の内部に加圧流体を注入して中空構造を有する射出成形品を製造する際に使用される加圧流体注入ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶融熱可塑性樹脂を用いて射出成形法により成形品を成形する際、ひけや反りのない外観の美麗な成形品を得るために、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂内に加圧ガスを注入して、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂の内部に中空部を形成し、型開きの前に中空部内のガスを大気中に解放する、熱可塑性樹脂製成形品の製造装置が、例えば、特開昭６４−１４０１２号公報から公知である。
キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂内に注入された加圧ガスによって、溶融熱可塑性樹脂が金型のキャビティ面に押し付けられる結果、得られる成形品にひけや反りが発生することを防止し得る。
【０００３】
この特許公開公報には、加圧ガスを注入する弁機構も開示されている。この弁機構においては、中心孔が設けられており、加圧ガスが、この中心孔を通して、金型のキャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂の内部に注入される。中心孔の出口端部には逆止弁が配設されている。逆止弁は、拡径部と、この拡径部内を自在に移動し得るボールから構成されている。キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂の射出時、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂の圧力によってボールは拡径部の上流端に押し付けられ、拡径部を閉鎖し、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂が中心孔に流入することを防止することができる。
【０００４】
また、特開２００１−３１０３５５には、先端部に間隙を有し、後端部が加圧ガス源に接続され、キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂導入工程においては、先端部に加わる溶融熱可塑性樹脂の圧力によってこの間隙が狭くなり、以て、溶融熱可塑性樹脂の先端部内への流入が防止され、加圧ガス注入工程においては、加圧ガスの圧力によってこの間隙が拡がり、以て、この間隙から加圧ガスがキャビティ内に導入された溶融熱可塑性樹脂の内部に注入されるガス注入ノズルが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６４−１４０１２号
【特許文献２】特開２００１−３１０３５５
【特許文献３】特開平１−１５７８２３号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この特開昭６４−１４０１２号公報に開示された技術を用いて射出成形品を成形した場合、次のような問題が発生する。即ち、中空部内のガスを大気中に解放したとき、樹脂片が飛沫し、弁機構を構成する逆止弁の周囲に樹脂片が付着する。あるいは又、中心孔内に残存した樹脂が逆止弁の拡径部内面に付着する。その結果、溶融熱可塑性樹脂をキャビティ内に射出する際、逆止弁が正常な動作を行うことができなくなり、即ち、ボールが拡径部を完全に閉鎖できなくなり、溶融熱可塑性樹脂の一部がキャビティから逆止弁を通り中心孔に流入し、更には、加圧ガス配管系へ流入する。
【０００７】
このような溶融熱可塑性樹脂の中心孔あるいは加圧ガス配管系内への流入が生じた場合、流入した溶融熱可塑性樹脂を加圧ガスによってキャビティ側へ押し戻すことにより、中心孔あるいは加圧ガス配管系をクリーニングする方法もある。
しかしながら、中心孔あるいは加圧ガス配管系内の溶融熱可塑性樹脂を完全に除去することはできず、中心孔あるいは加圧ガス配管系内には冷却・固化した樹脂が堆積する。その結果、このような堆積した樹脂によって中心孔や加圧ガス配管系が閉塞されてしまい、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂の内部に加圧ガスを導入できなくなるといった問題がある。
【０００８】
また、このような構成のガス注入ノズルにおいては、ボールが存在するので、加圧ガスの流路がガス注入ノズルの中心軸線に対して対称とはなり難い。そのため、ガス注入ノズルから加圧ガスが注入されたとしても、ボールの周囲の溶融熱可塑性樹脂を全て除去することが困難である。従って、樹脂屑が噛み込み易い構造であると云える。
【０００９】
更には、このようなガス注入ノズルは、構成部品点数が多く、可動部品が存在し、ガス注入ノズルの製造コストが高いといった問題もある。
【００１０】
また、特開２００１−３１０３５５に開示されたガス注入ノズルにあっては、先端部の加工が複雑で、製造コストが高く、また、間隔の拡がり過ぎによる破損を防止できないといった問題がある。
【００１１】
中空部を有する射出成形品を製造するための射出成形装置において、加圧ガス注入ノズルとして直径０．１３〜１０ｍｍのオリフィスを使用することが、例えば特開平１−１５７８２３号公報に開示されている。しかしながら、この特許公開公報に開示された技術を用いて成形品を射出成形した場合、樹脂の種類、樹脂の粘度、射出圧力等の諸条件によって、オリフィスが閉塞する場合がある。
【００１２】
従って、本発明の目的は、上述した従来の技術における問題点を解決し、簡素な構造を有し、しかも、キャビティ内に導入された溶融熱可塑性樹脂の内部への加圧流体の円滑、且つ、確実な注入を可能とする加圧流体注入ノズルを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る加圧流体注入ノズルは、キャビティ、及び、溶融熱可塑性樹脂を該キャビティ内に導入するための溶融樹脂導入部が設けられた金型を使用して、該溶融樹脂導入部を介して該キャビティ内に導入された溶融熱可塑性樹脂の内部に加圧流体を注入し、中空部を有する成形品を成形するために使用される加圧流体注入ノズルであって、
（Ａ）センターピン、
（Ｂ）該センターピンを内部に格納した第１のスリーブ、及び、
（Ｃ）該第１のスリーブを内部に保持した第２のスリーブ、
から構成され、
該センターピンの外面と該第１のスリーブの内面との間の一部に加圧流体流路が形成されており、
該第１のスリーブの先端部分には、該第１のスリーブの軸線方向と略平行に延びる複数のスリットが形成されており、
該第１のスリーブの先端部分を取り囲む該第２のスリーブの先端部分には、第１のスリーブの先端部分が広がり得る空間が形成されており、
キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂導入工程においては、該第１のスリーブの先端部分の内面と該センターピンの先端部分の外面との間の間隙は狭い状態にあり、以て、キャビティ内に導入された溶融熱可塑性樹脂が、該第１のスリーブの先端部分の内面と該センターピンの先端部分の外面との間の該間隙を介して加圧流体流路に流入することがなく、
加圧流体注入工程においては、加圧流体流路内の加圧流体の圧力によって、該第１のスリーブの軸線方向と略垂直な方向に該第１のスリーブの先端部分が広がることで、該第１のスリーブの先端部分の内面と該センターピンの先端部分の外面との間の間隙が広がり、以て、加圧流体が、該加圧流体流路から該第１のスリーブの先端部分の内面と該センターピンの先端部分の外面との間の該間隙を介して、キャビティ内に導入された溶融熱可塑性樹脂の内部に注入されることを特徴とする。
【００１４】
このような構成にあっては、前記第１のスリーブの先端部分の加圧流体の圧力による広がりは、該第１のスリーブの先端部分を構成する材料の弾性範囲内での曲げ変形によって達成されることが好ましい。また、加圧流体注入ノズルに大気圧のみが加わっている状態において（即ち、不使用の状態で単に大気中に放置された状態において）、スリットが形成された部分を除く第１のスリーブの先端部分の内面と、センターピンの先端部分の外面との間に形成された間隙は、例えば、使用する熱可塑性樹脂の溶融時の特性に基づきその値を決定すればよいが、０．５ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以下、一層好ましくは０．０２ｍｍ以下であることが望ましい。尚、使用する熱可塑性樹脂の溶融時の特性にも依るが、加圧流体注入ノズルに大気圧のみが加わっている状態において（即ち、不使用の状態で単に大気中に放置された状態において）係る間隙が０．５ｍｍ以下であれば、キャビティ内に導入された溶融熱可塑性樹脂がこの間隙から加圧流体注入ノズルに侵入することはない。間隙の下限値は０．０１ｍｍ程度である。更には、加圧流体注入ノズルに大気圧のみが加わっている状態において（即ち、不使用の状態で単に大気中に放置された状態において）、スリットの幅は第１のスリーブの先端部分の外周長さの８０％以下、好ましくは１０％以下であることが望ましい。スリットの幅の下限値は、スリットを形成する方法等に依存するが、０．０１ｍｍ程度である。また、スリットは、第１のスリーブの軸線方向と略平行に第１のスリーブの先端面から所定の距離まで（例えば、第１のスリーブの先端面から、第１のスリーブの先端部分の肉厚の２倍の距離の所まで、好ましくは３倍の距離の所まで）設けられているが、スリットの数をＮ個とした場合、第１のスリーブの中心軸線を回転軸としたとき、Ｎ回回転対称（但し、Ｎは２以上の任意の整数とすることができるが、２，３，４，６又は８であることが望ましい）であることが好ましい。即ち、各スリットは、第１のスリーブの周上の（３６０／Ｎ）×ｎ度の所［但し、ｎ＝０，１・・・（Ｎ−１）］に位置していることが好ましい。但し、このような構成に限定するものではない。
【００１５】
上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る加圧流体注入ノズルは、キャビティ、及び、溶融熱可塑性樹脂を該キャビティ内に導入するための溶融樹脂導入部が設けられた金型を使用して、該溶融樹脂導入部を介して該キャビティ内に導入された溶融熱可塑性樹脂の内部に加圧流体を注入し、中空部を有する成形品を成形するために使用される加圧流体注入ノズルであって、
（Ａ）センターピン、及び、
（Ｂ）該センターピンを内部に格納したスリーブ、
から構成され、
該センターピンの外面と該スリーブの内面との間の一部に加圧流体流路が形成されており、
該センターピンの先端面には、該センターピンの軸線方向と略平行に延びるスリットが形成されており、
キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂導入工程においては、該スリーブの先端部分の内面と該センターピンの先端部分の外面との間の間隙は狭い状態にあり、以て、キャビティ内に導入された溶融熱可塑性樹脂が、該スリーブの先端部分の内面と該センターピンの先端部分の外面との間の該間隙を介して加圧流体流路に流入することがなく、
加圧流体注入工程においては、加圧流体流路内の加圧流体の圧力によって、該センターピンの軸線方向と略垂直な方向に該センターピンの先端部分が窄まることで、該スリーブの先端部分の内面と該センターピンの先端部分の外面との間の間隙が広がり、以て、加圧流体が、該加圧流体流路から該スリーブの先端部分の内面と該センターピンの先端部分の外面との間の該間隙を介して、キャビティ内に導入された溶融熱可塑性樹脂の内部に注入されることを特徴とする。
【００１６】
このような構成にあっては、前記センターピンの先端部分の加圧流体の圧力による窄まりは、該センターピンの先端部分を構成する材料の弾性範囲内での曲げ変形によって達成されることが好ましい。また、加圧流体注入ノズルに大気圧のみが加わっている状態において（即ち、不使用の状態で単に大気中に放置された状態において）、スリットが形成された部分を除くセンターピンの先端部分の外面と、スリーブの内面との間に形成された間隙は、例えば、使用する熱可塑性樹脂の溶融時の特性に基づきその値を決定すればよいが、０．５ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以下、一層好ましくは０．０２ｍｍ以下であることが望ましい。
尚、使用する熱可塑性樹脂の溶融時の特性にも依るが、加圧流体注入ノズルに大気圧のみが加わっている状態において（即ち、不使用の状態で単に大気中に放置された状態において）係る間隙が０．５ｍｍ以下であれば、キャビティ内に導入された溶融熱可塑性樹脂がこの間隙から加圧流体注入ノズルに侵入することはない。間隙の下限値は０．０１ｍｍ程度である。更には、加圧流体注入ノズルに大気圧のみが加わっている状態において（即ち、不使用の状態で単に大気中に放置された状態において）、スリットの幅は前記センターピンの先端部分の外周長さの８０％以下、好ましくは１０％以下であることが望ましい。スリットの幅の下限値は、スリットを形成する方法等に依存するが、０．０１ｍｍ程度である。また、スリットは、センターピンの軸線方向と略平行に、センターピンの先端面から所定の距離まで（例えば、センターピンの先端面から、センターピンの先端部分の直径の２倍の距離の所まで、好ましくは３倍の距離の所まで）設けられている。スリットはセンターピンの中心軸線を通ることが好ましい。スリットの数は１以上であればよく、スリットの数をＮ（但し、Ｎ≧２）とした場合、スリットとスリットとの成す角度は（１８０／Ｎ）度であることが好ましい。但し、このような構成に限定するものではない。
【００１７】
本発明の第１の態様に係る加圧流体注入ノズルにおいて、スリットは、第１のスリーブの先端部分の曲げ剛性を調整するために設けられており、スリットは第１のスリーブの先端部分の外面から内面に亙り、第１のスリーブの径方向に沿って形成されている。スリットの延長線は中心軸線を通ることが好ましい。また、センターピン（より具体的には、センターピンの先端部分よりも後部）の外面と第１のスリーブ（より具体的には、第１のスリーブの先端部分よりも後部）の内面との間の一部には加圧流体流路が形成されているが、この加圧流体流路は、スリットと連通しないように形成されている。
【００１８】
本発明の第２の態様に係る加圧流体注入ノズルにおいて、スリットは、センターピンの先端部分の曲げ剛性を調整するために設けられており、スリットは、センターピンの先端部分の径方向に亙り形成されている。スリットは、センターピンの中心軸線を通ることが好ましい。また、センターピン（より具体的には、センターピンの先端部分よりも後部）の外面とスリーブ（より具体的には、スリーブの先端部分よりも後部）の内面との間の一部には加圧流体流路が形成されているが、この加圧流体流路は、スリットと連通しないように形成されている。
【００１９】
本発明の第１の態様に係る加圧流体注入ノズルにおいて、加圧流体注入ノズルの軸線方向と垂直な仮想平面（以下、単に、垂直仮想平面と呼ぶ場合がある）で第２のスリーブを切断したときの第２のスリーブの断面形状は円環状形であることが好ましい。また、垂直仮想平面でスリットが形成されていない第１のスリーブの部分を切断したときの第１のスリーブの断面形状を円環状形、スリットが形成されている第１のスリーブの部分を切断したときの第１のスリーブの断面形状を不連続の円環状形とすることが好ましく、この場合、垂直仮想平面でセンターピンを切断したときの、加圧流体流路が形成されている部分のセンターピンの断面形状は一部を切り欠いた円形（より具体的には、スリットの数をＮ個とした場合、例えばＮ箇所の部分を切り欠いた円形）であることが好ましく、加圧流体流路が形成されていない部分のセンターピンの断面形状は円形であることが好ましい。あるいは又、垂直仮想平面でセンターピンを切断したときのセンターピンの断面形状は円形であることが好ましく、この場合、垂直仮想平面で第１のスリーブを切断したときの、加圧流体流路が形成されている部分の第１のスリーブは一部を切り欠いた円環状形（より具体的には、スリットの数をＮ個とした場合、例えばＮ箇所の部分を切り欠いた円環状形）であることが好ましく、加圧流体流路が形成されていない部分の第１のスリーブは円環状形であることが好ましい。
【００２０】
本発明の第２の態様に係る加圧流体注入ノズルにおいて、垂直仮想平面でスリーブを切断したときのスリーブの断面形状は円環状形であることが好ましく、この場合、垂直仮想平面でセンターピンを切断したときの、加圧流体流路が形成されている部分のセンターピンの断面形状は一部を切り欠いた円形であることが好ましく、加圧流体流路が形成されていない部分のセンターピンの断面形状は円形であることが好ましい。あるいは又、垂直仮想平面でセンターピンを切断したときの、加圧流体流路が形成されている部分のセンターピンの断面形状及び加圧流体流路が形成されていない部分のセンターピンの断面形状を円形（但し、加圧流体流路が形成されている部分のセンターピンの円形断面形状の直径＜加圧流体流路が形成されていない部分のセンターピンの円形断面形状の直径）とすることもできる。あるいは又、垂直仮想平面でセンターピンを切断したときのセンターピンの断面形状は円形であることが好ましく、この場合、垂直仮想平面でスリーブを切断したときの、加圧流体流路が形成されている部分のスリーブの断面形状は一部を切り欠いた円環状形であることが好ましく、加圧流体流路が形成されていない部分のスリーブの断面形状は円環状形であることが好ましい。あるいは又、垂直仮想平面でスリーブを切断したときの、加圧流体流路が形成されている部分のスリーブの断面形状及び加圧流体流路が形成されていない部分のスリーブの断面形状を円環状形（但し、加圧流体流路が形成されている部分のスリーブの円環状形の断面形状の大きさ＞加圧流体流路が形成されていない部分のスリーブの円環状形の断面形状の大きさ）とすることもできる。
【００２１】
本発明の第１の態様に係る加圧流体注入ノズルにおいて、第１のスリーブを構成する材料は、第１のスリーブの先端部分に加わる溶融熱可塑性樹脂や加圧流体の圧力によって第１のスリーブの先端部分が容易に座屈・変形せず、想定最大使用回数にて疲労破壊しないような材料であればよく、例えば、炭素鋼、ニッケル鋼、クロム鋼、タングステン鋼、モリブデン鋼、ケイ素鋼、クロム・バナジウム鋼、工具鋼、バネ鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金、チタン合金といった各種の金属や合金、ポリイミド樹脂やＰＰＳ樹脂等の有機材料を挙げることができる。第１のスリーブの構造の簡素化の観点からは、先端部分を含む第１のスリーブ全体を一体として作製することが好ましいが、先端部分とそれ以外の部分を別々に作製した後、先端部分をそれ以外の部分に取り付けてもよい。第１のスリーブの先端部分におけるスリットの形成方法として、切削加工法、放電加工法、研削加工法、レーザ加工法、ウオータージェット加工法を挙げることができる。
【００２２】
また、本発明の第１の態様に係る加圧流体注入ノズルにおいて、第２のスリーブを構成する材料として、前記第１のスリーブを構成する材料に加え、ジルコニアセラミックス等の無機材料を例示することができる。更には、センターピンを構成する材料として、前記第２のスリーブを構成する材料に加え、銅、亜鉛等を例示することができる。
【００２３】
本発明の第２の態様に係る加圧流体注入ノズルにおいて、センターピンを構成する材料は、センターピンの先端部分に加わる溶融熱可塑性樹脂や加圧流体の圧力によってセンターピンの先端部分が容易に座屈・変形せず、想定最大使用回数にて疲労破壊しないような材料であればよく、例えば、炭素鋼、ニッケル鋼、クロム鋼、タングステン鋼、モリブデン鋼、ケイ素鋼、クロム・バナジウム鋼、工具鋼、バネ鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金、チタン合金といった各種の金属や合金、ポリイミド樹脂やＰＰＳ樹脂等の有機材料を挙げることができる。センターピンの構造の簡素化の観点からは、先端部分を含むセンターピン全体を一体として作製することが好ましいが、先端部分とそれ以外の部分を別々に作製した後、先端部分をそれ以外の部分に取り付けてもよい。センターピンの先端部分におけるスリットの形成方法として、切削加工法、放電加工法、研削加工法、レーザ加工法、ウオータージェット加工法を挙げることができる。
【００２４】
また、本発明の第２の態様に係る加圧流体注入ノズルにおいて、スリーブを構成する材料として、前記センターピンを構成する材料に加え、ジルコニアセラミックス等の無機材料を例示することができる。
【００２５】
加圧流体は、常温及び常圧で気体の物質であり、使用する熱可塑性樹脂と反応や混合しないものが望ましい。具体的には、窒素ガス、空気、炭酸ガス、ヘリウム等が挙げられるが、安全性及び経済性を考慮すると、窒素ガスやヘリウムガスが好ましい。
【００２６】
本発明における熱可塑性樹脂は、如何なる熱可塑性樹脂であってもよく、ポリカーボネート樹脂；ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のオレフィン系樹脂；ポリスチレン樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂等のスチレン系樹脂；ＰＭＭＡ樹脂等のメタクリル系樹脂；ポリオキシメチレン（ポリアセタール）樹脂；ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミドＭＸＤ等のポリアミド系樹脂；変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂；ポリフェニレンサルファイド樹脂；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂等のポリエステル系樹脂；液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂、又は、これらの熱可塑性樹脂の少なくとも２種類以上の樹脂から成るポリマーアロイを挙げることができる。
【００２７】
これらの熱可塑性樹脂には、剛性に代表される機械的特性、寸法安定性等を成形品に付与するために、例えば、ガラス繊維、ガラスフレーク、カーボン繊維、ウォラストナイト、ホウ酸アルミニウムウィスカー繊維、チタン酸カリウムウィスカー繊維、塩基性硫酸マグネシウムウィスカー繊維、珪酸カルシウムウィスカー繊維及び硫酸カルシウムウィスカー繊維から成る群から選択された少なくとも１種の材料から構成された無機繊維が含有されていてもよい。また、例えば安定剤、離型剤、紫外線吸収剤の有効発現量を熱可塑性樹脂に配合してもよい。
【００２８】
溶融樹脂導入部（所謂、ゲート部）の形式は任意の形式とすることができる。一般に、金型は固定金型部と可動金型部とから構成されており、通常、溶融樹脂導入部は固定金型部に設けられている。
【００２９】
加圧流体注入ノズルは、例えば、可動金型部に配置してもよいし、固定金型部に配置してもよい。より具体的には、金型への加圧流体注入ノズルの配置として、
（１）加圧流体注入ノズルの先端部が溶融樹脂導入部内に配置されるように、加圧流体注入ノズルを配置する構成
（２）加圧流体注入ノズルの先端部が、キャビティ内、あるいは金型のキャビティ面近傍に配置されるように、加圧流体注入ノズルを可動金型部あるいは固定金型部に配置する構成
とすることができ、あるいは又、
（３）金型は射出シリンダーを備えた射出成形機に取り付けられており、射出シリンダーと溶融樹脂導入部とは連通しており、加圧流体注入ノズルが射出シリンダーの先端部（ノズル部）に配置されるように、加圧流体注入ノズルを取り付ける構成
とすることもできる。
【００３０】
加圧流体注入ノズルの後端部（より具体的には、加圧流体流路の後端部）は、例えば配管を介して加圧流体源に接続されている。
【００３１】
本発明の第１の態様若しくは第２の態様に係る加圧流体注入ノズル（以下、これらを総称して、単に、本発明の加圧流体注入ノズルと呼ぶ場合がある）を使用した成形品の成形にあっては、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂への加圧流体の導入開始時期は、溶融熱可塑性樹脂のキャビティ内への導入開始から０．１秒乃至２５秒とすることが好ましいが、これに限定するものではない。加圧流体の注入開始時期の下限は、溶融熱可塑性樹脂をキャビティ内へ導入しながら、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂中へ加圧流体を注入する場合に、注入された加圧流体がキャビティ内の溶融熱可塑性樹脂を吹き飛ばすことがなくなるような時期とすればよい。一方、加圧流体の注入開始時期が２５秒を越えると、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂の固化によって所望の中空部が形成できなくなる虞がある。キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂への加圧流体の注入開始の時期は、キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂の導入中、導入完了と同時、導入完了後のいずれであってもよい。キャビティ内に導入される溶融熱可塑性樹脂の量は、キャビティ内を溶融熱可塑性樹脂で完全に満たす量であってもよいし、完全には満たさない量であってもよい。
【００３２】
本発明の加圧流体注入ノズルにあっては、キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂導入工程において、加圧流体注入ノズルの先端部に加わる溶融熱可塑性樹脂の圧力によって加圧流体注入ノズルの先端部は全体として締め付けられ、実質的に閉じた状態となる結果、溶融熱可塑性樹脂が加圧流体注入ノズルの先端部内へ流入することを確実に防止することができる。また、加圧流体の圧力によって加圧流体注入ノズルの先端部が開いた状態となる結果、間隙から加圧流体をキャビティ内に導入された溶融熱可塑性樹脂の内部に確実に注入することができる。
【００３３】
本発明の加圧流体注入ノズルにおいては、キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂導入工程において、加圧流体の圧力（より具体的には、加圧流体注入ノズルの内部に設けられた加圧流体流路における圧力）をＰｆ１、加圧流体注入ノズルの先端部に加わる溶融熱可塑性樹脂の圧力をＰＲ１としたとき、Ｐｆ１＜ＰＲ１の関係を満足していれば、加圧流体注入ノズルの先端部は実質的に閉じた状態のままである。
その結果、溶融熱可塑性樹脂が加圧流体注入ノズルの先端部内に流入することを確実に防止することができる。また、加圧流体注入工程においては、加圧流体の圧力（より具体的には、加圧流体注入ノズルの内部に設けられた加圧流体流路における圧力）をＰｆ２、加圧流体注入ノズルの先端部に加わる溶融熱可塑性樹脂の圧力をＰＲ２としたとき、Ｐｆ２＞ＰＲ２の関係を満足していれば、加圧流体注入ノズルの先端部は開いた状態となる。その結果、間隙から加圧流体をキャビティ内に導入された溶融熱可塑性樹脂の内部に確実に注入することができる。
【００３４】
即ち、本発明の加圧流体注入ノズルにおいては、加圧流体注入ノズルの先端部を構成する部材の材料、部材の肉厚、間隙の大きさ、スリットの長さや幅、数、先端部の断面形状等を適宜決定し、また、上記の圧力Ｐｆ１，Ｐｆ２，ＰＲ１，ＰＲ２を適宜設定、制御することによって、溶融熱可塑性樹脂の圧力ＰＲ１と加圧流体の圧力Ｐｆ１との圧力差（ＰＲ１−Ｐｆ１）による間隙減少の割合、溶融熱可塑性樹脂の圧力ＰＲ２と加圧流体の圧力Ｐｆ２との圧力差（Ｐｆ２−ＰＲ２）による間隙拡大の割合を制御することが可能である。尚、第１のスリーブの先端部分の内面とセンターピンの先端部分の外面との間の間隙の広がり量、あるいは又、スリーブの先端部分の内面とセンターピンの先端部分の外面との間の間隙の広がり量は、５０μｍ乃至５ｍｍ、好ましくは５０μｍ乃至１ｍｍ、一層好ましくは５０μｍ乃至２００μｍであることが望ましいが、この範囲に限定するものではない。
【００３５】
そして、加圧流体の圧力Ｐｆ１，Ｐｆ２と加圧流体注入ノズルの先端部近傍の溶融熱可塑性樹脂の圧力ＰＲ１，ＰＲ２との差に応じて、加圧流体注入ノズルの先端部の開閉状態の制御を自動的に行うことができる。
【００３６】
【実施例】
以下、図面を参照して、好ましい実施例に基づき本発明を説明する。
【００３７】
（実施例１）
実施例１は、本発明の第１の態様に係る加圧流体注入ノズルに関する。実施例１の加圧流体注入ノズルを先端側から眺めた模式図を図１の（Ａ）に示し、図１の（Ａ）の矢印Ｂ−Ｂに沿った加圧流体注入ノズルの先端部の模式的な断面図を図１の（Ｂ）に示し、図１の（Ａ）の矢印Ｃ−Ｃに沿った加圧流体注入ノズルの先端部の模式的な断面図を図１の（Ｃ）に示す。また、図１の（Ｃ）の矢印Ａ−Ａ，Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃに沿った加圧流体注入ノズルの先端部の模式的な断面図を、それぞれ、図２の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示し、図１の（Ｃ）の矢印Ｃ−Ｃに沿ったセンターピンの拡大された模式的な断面図を図２の（Ｄ）に示す。更には、実施例１の加圧流体注入ノズル全体の模式的な断面図を図３に示し、実施例１の金型組立体の概念図を図４に示す。
【００３８】
実施例１の加圧流体注入ノズル１０は、キャビティ５３、及び、溶融熱可塑性樹脂６０をキャビティ５３内に導入するための溶融樹脂導入部５４が設けられた金型５０を使用して、溶融樹脂導入部５４を介してキャビティ５３内に導入された溶融熱可塑性樹脂６０の内部に加圧流体を注入し、中空部６１を有する成形品を成形するために使用される加圧流体注入ノズルである。
【００３９】
また、金型組立体は、（Ａ）キャビティ５３が設けられ、溶融熱可塑性樹脂６０をキャビティ５３内に導入するための溶融樹脂導入部（具体的には、ゲート部）５４を備えた金型５０、並びに、（Ｂ）キャビティ５３内に導入された溶融熱可塑性樹脂６０の内部に加圧流体を注入し、中空部６１を有する成形品を成形するための加圧流体注入ノズル１０を具備している。ここで、金型５０は、固定金型部５１及び可動金型部５２から構成されており、固定金型部５１及び可動金型部５２が型締めされることで、キャビティ５３が形成される。尚、参照番号５５は、熱可塑性樹脂を溶融、可塑化及び計量する射出シリンダーである。
【００４０】
実施例１の加圧流体注入ノズル１０は、
（Ａ）センターピン２０、
（Ｂ）センターピン２０を内部に格納した第１のスリーブ３０、及び、
（Ｃ）第１のスリーブ３０を内部に保持した第２のスリーブ４０、
から構成されている。
【００４１】
即ち、第１のスリーブ３０と第２のスリーブ４０とによって、二重スリーブ構造が構成されており、第１のスリーブ３０と第２のスリーブ４０とは嵌合状態にある。尚、参照番号１１は加圧流体注入ノズル１０の先端部を示し、参照番号１２は加圧流体注入ノズル１０の先端面を示す。
【００４２】
そして、センターピン２０の外面と第１のスリーブ３０の内面との間の一部には加圧流体流路２３が形成されている。また、第１のスリーブ３０の先端部分３１には、第１のスリーブ３０の軸線方向と略平行に延びる複数のスリット３２が形成されている。実施例１においては、スリット３２は、第１のスリーブ３０の中心軸線を回転軸としたとき、４回回転対称である。即ち、第１のスリーブ３０の先端部分３１には、４つのスリット３２が設けられている。更には、第１のスリーブ３０の先端部分３１を取り囲む第２のスリーブ４０の先端部分４１には、第１のスリーブ３０の先端部分３１が広がり得る空間４２が形成されている。
【００４３】
第１のスリーブ３０の軸線方向に沿った第１のスリーブ３０の先端部分３１に設けられたスリット３２の長さと、第２のスリーブ４０の軸線方向に沿った空間４２の長さとを略同じとしたが、これに限定されるものではない。また、センターピン２０の先端面から加圧流体流路２３の先端部までの距離は、スリット３２の長さよりも短い。
【００４４】
実施例１の加圧流体注入ノズル１０にあっては、キャビティ５３内への溶融熱可塑性樹脂導入工程においては、第１のスリーブ３０の先端部分３１の内面とセンターピン２０の先端部分２１の外面との間の間隙は狭い状態にある。尚、図１においては、間隙が一見、存在しないかのように図示しているが、実際には、間隙が存在する。従って、加圧流体流路２３は係る間隙と連通しているものの、キャビティ５３内に導入された溶融熱可塑性樹脂６０が、第１のスリーブ３０の先端部分３１の内面とセンターピン２０の先端部分２１の外面との間の間隙を介して加圧流体流路２３に流入することは無い。
【００４５】
一方、加圧流体注入工程においては、加圧流体流路２３内の加圧流体の圧力によって、第１のスリーブ３０の軸線方向と略垂直な方向に第１のスリーブ３０の先端部分３１が広がることで、第１のスリーブ３０の先端部分３１の内面とセンターピン２０の先端部分２１の外面との間の間隙が広がる。その結果、加圧流体が、加圧流体流路２３から第１のスリーブ３０の先端部分３１の内面とセンターピン２０の先端部分２１の外面との間の広がった間隙を介して、キャビティ５３内に導入された溶融熱可塑性樹脂６０の内部に注入される。
【００４６】
センターピン２０の後部は、第１のスリーブ３０及び第２のスリーブ４０の後部に対して固定されている。具体的には、第１のスリーブ３０及び第２のスリーブ４０の後部３３，４３はホルダー１３内に格納され、ホルダー１３はホルダー取付ベース１４に螺合されている。また、ホルダー取付ベース１４は加圧流体流路貫通孔１６が中心部に設けられたコネクター１５に螺合されている。ホルダー１３とホルダー取付ベース１４との螺合によって、第１のスリーブ３０及び第２のスリーブ４０はホルダー１３の内部で後方に押され、第１のスリーブ３０及び第２のスリーブ４０の後部３３，４３は、センターピン２０の後端部２４と接触し、センターピン２０を後方に押す。その結果、センターピン２０の後端部２４は、センターピン２０の後端部２４とコネクター１５の前面との間において固定される。
【００４７】
そして、加圧流体注入ノズル１０の後端部は配管５７を介して加圧流体源５６に接続されている。加圧流体は、加圧流体源５６から、配管５７、加圧流体流路貫通孔１６、ホルダー取付ベース１４とセンターピン２０の後端部２４との間の隙間、第１のスリーブ３０及び第２のスリーブ４０の後端面とセンターピン２０の後端部２４との間の隙間、加圧流体流路２３、第１のスリーブ３０の先端部分３１の内面とセンターピン２０の先端部分の内面との間の間隙を介して、加圧流体注入ノズル１０の先端部１１（より具体的には、先端面１２）から吐出される。
【００４８】
図４に示した金型組立体において、加圧流体注入ノズル１０の先端部１１は、溶融熱可塑性樹脂６０のキャビティ５３内への導入時、キャビティ５３内に配される。加圧流体注入ノズル１０は、図示しない移動機構（例えば、油圧シリンダー）によって、図４の左右方向に移動可能である。
【００４９】
実施例１の加圧流体注入ノズル１０においては、第１のスリーブ３０の先端部分３１の加圧流体の圧力による広がりは、第１のスリーブ３０の先端部分３１を構成する材料の弾性範囲内での曲げ変形によって達成される。センターピン２０をＳＵＳ３１６Ｌから作製し、第１のスリーブ３０をバネ鋼から作製し、第２のスリーブ４０をＳＵＳ３１６Ｌから作製した。また、第１のスリーブ３０におけるスリット３２を、切削加工法にて形成した。
【００５０】
垂直仮想平面で第２のスリーブ４０を切断したときの第２のスリーブ４０の断面形状は円環状形である。垂直仮想平面でスリット３２が形成されていない第１のスリーブ３０の部分を切断したときの第１のスリーブ３０の断面形状は円環状形であり、スリット３２が形成されている第１のスリーブ３０の部分を切断したときの第１のスリーブ３０の断面形状は不連続の円環状形であり、更には、垂直仮想平面でセンターピン２０を切断したときの、加圧流体流路２３が形成されている部分のセンターピン２０の断面形状は一部を切り欠いた円形（より具体的には、スリットの数をＮ個とした場合、例えばＮ箇所の部分を切り欠いた円形）であり、加圧流体流路２３が形成されていない部分のセンターピン２０の断面形状は円形である。
【００５１】
具体的には、図１の（Ｃ）の矢印Ａ−Ａで切断したときの加圧流体注入ノズル１０を構成する要素の大きさ（センターピン２０の直径、第１のスリーブ３０の内径、第１のスリーブ３０の外径、第２のスリーブ４０の内径、第２のスリーブ４０の外径）を以下の表１のとおりとした。ここで、加圧流体注入ノズル１０に大気圧のみが加わっている状態において（即ち、不使用の状態で単に大気中に放置された状態において）、スリット３２が形成された部分を除く第１のスリーブ３０の先端部分３１の内面と、センターピン２０の先端部分２１の外面との間に形成された間隙は、以下の表１のとおりである。更には、加圧流体注入ノズル１０に大気圧のみが加わっている状態において（即ち、不使用の状態で単に大気中に放置された状態において）、スリット３２の幅、スリット３２の第１のスリーブ３０の軸線方向と平行な方向に沿った長さを、以下の表１のとおりとした。また、図１の（Ｃ）の矢印Ｂ−Ｂ、矢印Ｃ−Ｃで切断したときのセンターピン２０の形状は、図２の（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、４カ所を切り欠いた円形である。これらのセンターピン２０の直径方向に沿った切欠部２２の長さを、以下の表１のとおりとした。センターピン２０のこれらの切欠部２２と第１のスリーブ３０の内面によって、加圧流体流路２３が形成されている。尚、このように、センターピン２０の外面と第１のスリーブ３０の内面との間の一部に加圧流体流路２３が形成されているが、この加圧流体流路２３は、スリット３２と連通しないように形成されている。
【００５２】
［表１］
センターピン２０の直径    ：１．６ｍｍ
第１のスリーブ３０の内径  ：１．６ｍｍ
第１のスリーブ３０の外径  ：３ｍｍ
第２のスリーブ４０の内径  ：３ｍｍ
第２のスリーブ４０の外径  ：５ｍｍ
間隙                      ：０．０１ｍｍ
スリット３２の幅          ：０．４ｍｍ
スリット３２の長さ        ：２ｍｍ
切欠部２２の直径方向の長さ：０．１ｍｍ
【００５３】
本発明の加圧流体注入ノズル（あるいは金型組立体）を用いた成形品の成形方法は、
（ａ）溶融樹脂導入部５４を介して、キャビティ５３内に溶融熱可塑性樹脂６０を導入する工程と、
（ｂ）キャビティ５３内への溶融熱可塑性樹脂６０の導入中、導入完了と同時、若しくは導入完了後、加圧流体注入ノズル１０（あるいは、後述する実施例２の加圧流体注入ノズル１０Ａ）を介して、キャビティ５３内に導入された溶融熱可塑性樹脂６０の内部に加圧流体を注入し、中空部６１を有する成形品を成形する工程、から成る。
【００５４】
具体的には、図１〜図４に示した加圧流体注入ノズル、金型組立体を用いて成形品の成形を行った。熱可塑性樹脂として、ポリカーボネート樹脂（三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製、商品名：ユーピロンＳ３０００）を使用した。射出成形機に備えられた射出シリンダー５５内で樹脂温度２８０゜Ｃにて熱可塑性樹脂を溶融、可塑化した。そして、固定金型部５１と可動金型部５２を型締した後、図示しない油圧シリンダーにて加圧流体注入ノズル１０を前進させ、加圧流体注入ノズル１０を可動金型部５２に設けた加圧流体注入口に密着させ、加圧流体注入ノズル１０の先端部１１をキャビティ５３内に突出させた（図４及び図５の（Ａ）の概念図を参照）。
【００５５】
そして、射出圧力を１．１×１０８Ｐａ（１１３０ｋｇｆ／ｃｍ２）として、射出シリンダー５５から溶融樹脂導入部（ゲート部）５４を介してキャビティ５３内に溶融熱可塑性樹脂６０を導入した（図５の（Ｂ）の概念図を参照）。
【００５６】
尚、キャビティ５３内に導入した溶融熱可塑性樹脂６０の量はキャビティ５３を完全に満たす量とした。溶融熱可塑性樹脂６０のキャビティ５３内への導入時、加圧流体の圧力（より具体的には、加圧流体注入ノズル１０の加圧流体流路２３における圧力）Ｐｆ１を大気圧とした。加圧流体注入ノズル１０の先端部１１に加わる溶融熱可塑性樹脂６０の圧力ＰＲ１は、概ね２×１０７Ｐａ（約２００ｋｇｆ／ｃｍ２）であった。このとき、第１のスリーブ３０の先端部分３１の内面とセンターピン２０の先端部分２１の外面との間の間隙は狭い状態にあり、キャビティ５３内に導入された溶融熱可塑性樹脂６０が、第１のスリーブ３０の先端部分３１の内面とセンターピン２０の先端部分２１の外面との間の間隙を介して加圧流体流路２３に流入することは無かった。
【００５７】
射出開始から３．０秒後に射出動作を停止し、同時に、キャビティ５３内の溶融熱可塑性樹脂６０の内部に、加圧流体注入ノズル１０から７．８×１０６Ｐａ（８０ｋｇｆ／ｃｍ２）の加圧流体（具体的には、圧縮窒素ガス）を注入し、キャビティ５３内の溶融熱可塑性樹脂６０の内部に中空部６１を形成した（図６の概念図を参照）。加圧流体の圧力（より具体的には、加圧流体注入ノズル１０の加圧流体流路２３における圧力）Ｐｆ２は１．８×１０７Ｐａ（約１８０ｋｇｆ／ｃｍ２）であり、加圧流体注入ノズル１０の先端部１１に加わる溶融熱可塑性樹脂６０の圧力ＰＲ２（残圧）は概ね２×１０６Ｐａ（約２０ｋｇｆ／ｃｍ２）であった。
【００５８】
キャビティ５３内に導入された溶融熱可塑性樹脂６０の内部に加圧流体を注入するとき、加圧流体流路２３内の加圧流体の圧力によって、第１のスリーブ３０の軸線方向と略垂直な方向に第１のスリーブ３０の先端部分３１が広がることで、第１のスリーブ３０の先端部分３１の内面とセンターピン２０の先端部分２１の外面との間の間隙が広がる。その結果、加圧流体が、加圧流体流路２３から第１のスリーブ３０の先端部分３１の内面とセンターピン２０の先端部分２１の外面との間の広げられた間隙を介して、キャビティ５３内に導入された溶融熱可塑性樹脂６０の内部に注入された。
【００５９】
射出開始から６０秒経過まで、キャビティ５３内の溶融熱可塑性樹脂６０を冷却、固化させた後、加圧流体注入ノズル１０からの加圧流体の注入を中止し、図示しない油圧シリンダーを作動させて加圧流体注入ノズル１０を後退させ、成形品内部に形成された中空部６１から加圧流体（圧縮窒素ガス）を大気中に解放した。その後、型開きを行い、金型から成形品を取り出した。得られた成形品には、厚肉部に所望の中空部６１が形成されており、加圧流体注入ノズル１０の先端部１１の内部（具体的には、加圧流体流路２３内）には熱可塑性樹脂の流入が認められず、加圧流体注入ノズル１０はその機能を完全に果たしていた。また、油圧シリンダーを作動させて加圧流体注入ノズル１０を後退させたとき、加圧流体注入ノズル１０の先端部１１に樹脂片等が混入することも無かった。
【００６０】
（実施例２）
実施例２は、本発明の第２の態様に係る加圧流体注入ノズルに関する。実施例２の加圧流体注入ノズルを先端側から眺めた模式図を図７の（Ａ）に示し、図７の（Ａ）の矢印Ｂ−Ｂに沿った加圧流体注入ノズルの先端部の模式的な断面図を図７の（Ｂ）に示し、図７の（Ａ）の矢印Ｃ−Ｃに沿った加圧流体注入ノズルの先端部の模式的な断面図を図７の（Ｃ）に示す。また、図７の（Ｂ）の矢印Ａ−Ａ，Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃに沿った加圧流体注入ノズルの先端部の模式的な断面図を、それぞれ、図８の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示し、図７の（Ｂ）の矢印Ｃ−Ｃに沿ったセンターピンの拡大された模式的な断面図を図８の（Ｄ）に示す。
【００６１】
尚、実施例２の加圧流体注入ノズル全体の構造、構成は、加圧流体注入ノズルの先端部の構造が異なることを除き、実質的に図３に示した実施例１の加圧流体注入ノズル全体の構造、構成と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。更には、実施例２の金型あるいは金型組立体の構造も、図４に概念図を示した実施例１の金型あるいは金型組立体の構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【００６２】
実施例２の加圧流体注入ノズル１０Ａも、実施例１と同様に、キャビティ５３、及び、溶融熱可塑性樹脂６０をキャビティ５３内に導入するための溶融樹脂導入部５４が設けられた金型５０を使用して、溶融樹脂導入部５４を介してキャビティ５３内に導入された溶融熱可塑性樹脂６０の内部に加圧流体を注入し、中空部６１を有する成形品を成形するために使用される加圧流体注入ノズルである。
【００６３】
実施例２の加圧流体注入ノズル１０Ａは、
（Ａ）センターピン７０、及び、
（Ｂ）センターピン７０を内部に格納したスリーブ８０、から構成されている。
【００６４】
そして、センターピン７０の外面とスリーブ８０の内面との間の一部に加圧流体流路７３が形成されている。また、センターピン７０の先端面には、センターピン７０の軸線方向と略平行に、センターピン７０の先端面から所定の距離まで延びるスリット７５が１つ、形成されている。スリット７５はセンターピン７０の先端部分７１の径方向に亙り形成されており、センターピン７０の中心軸線を通っている。更には、センターピン７０の先端部分７１を取り囲むスリーブ８０の先端部分８１には、空間８２が形成されている。
【００６５】
実施例２の加圧流体注入ノズル１０Ａにあっては、キャビティ５３内への溶融熱可塑性樹脂導入工程においては、スリーブ８０の先端部分８１の内面とセンターピン７０の先端部分７１の外面との間の間隙は狭い状態にある。尚、図７においては、間隙が一見、存在しないかのように図示しているが、実際には、間隙が存在する。従って、加圧流体流路７３は係る間隙と連通しているものの、キャビティ５３内に導入された溶融熱可塑性樹脂６０が、スリーブ８０の先端部分８１の内面とセンターピン７０の先端部分７１の外面との間の間隙を介して加圧流体流路７３に流入することは無い。
【００６６】
一方、加圧流体注入工程においては、加圧流体流路７３内の加圧流体の圧力によって、センターピン７０の軸線方向と略垂直な方向にセンターピン７０の先端部分７１が窄まることで、スリーブ８０の先端部分８１の内面とセンターピン７０の先端部分７１の外面との間の間隙が広がる。その結果、加圧流体が、加圧流体流路７３からスリーブ８０の先端部分８１の内面とセンターピン７０の先端部分７１の外面との間の間隙を介して、キャビティ５３内に導入された溶融熱可塑性樹脂６０の内部に注入される。
【００６７】
実施例２の加圧流体注入ノズル１０Ａにおいては、センターピン７０の先端部分７１の加圧流体の圧力による窄まりは、センターピン７０の先端部分７１を構成する材料の弾性範囲内での曲げ変形によって達成される。センターピン７０をバネ鋼から作製し、スリーブ８０をＳＵＳ３１６Ｌから作製した。また、センターピン７０におけるスリット７５を、切削加工法にて形成した。
【００６８】
垂直仮想平面でスリーブ８０を切断したときのスリーブ８０の断面形状は円環状形である。また、垂直仮想平面でセンターピン７０を切断したときの、加圧流体流路７３が形成されている部分のセンターピン７０の断面形状は一部を切り欠いた円形（より具体的には、実施例２においては２箇所の部分を切り欠いた円形）であり、加圧流体流路７３が形成されていない部分のセンターピン７０の断面形状は円形である。
【００６９】
具体的には、図７の（Ｂ）の矢印Ａ−Ａで切断したときの加圧流体注入ノズル１０Ａを構成する要素の大きさ（センターピン７０の直径、スリーブ８０の内径（１）、スリーブ８０の外径）を、以下の表２のとおりとした。ここで、加圧流体注入ノズル１０Ａに大気圧のみが加わっている状態において（即ち、不使用の状態で単に大気中に放置された状態において）、スリット７５が形成された部分を除くスリーブ８０の先端部分８１の内面と、センターピン７０の先端部分７１の外面との間に形成された間隙は、以下の表２のとおりである。更には、加圧流体注入ノズル１０Ａに大気圧のみが加わっている状態において（即ち、不使用の状態で単に大気中に放置された状態において）、スリット７５の幅、スリット７５のセンターピン７０の軸線方向と平行な方向に沿った長さを、以下の表２のとおりとした。また、図７の（Ｂ）の矢印Ｃ−Ｃで切断したときの、スリーブ８０の内径（２）を以下の表２のとおりとし、スリーブ８０の軸線方向と平行な方向に沿った空間８２の長さを以下の表２のとおりとした。更には、図７の（Ｂ）の矢印Ｂ−Ｂ、矢印Ｃ−Ｃで切断したときのセンターピン７０の形状は、図８の（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、２カ所を切り欠いた円形である。これらのセンターピン７０の切欠部７２の直径方向の長さを、以下の表２のとおりとした。センターピン７０のこれらの切欠部７２とスリーブ８０の内面によって、加圧流体流路７３が形成されている。尚、このように、センターピン７０の外面とスリーブ８０の内面との間の一部に加圧流体流路７３が形成されているが、この加圧流体流路７３は、スリット７５と連通しないように形成されている。
【００７０】
［表２］
センターピン７０の直径    ：１ｍｍ
スリーブ８０の内径（１）  ：２ｍｍ
スリーブ８０の外径        ：３ｍｍ
間隙                      ：０．５ｍｍ
スリット７５の幅          ：０．４ｍｍ
スリット７５の長さ        ：２ｍｍ
スリーブ８０の内径（２）  ：１ｍｍ
空間８２の長さ            ：２ｍｍ
切欠部７２の直径方向の長さ：０．１ｍｍ
【００７１】
図７及び図８に示した加圧流体注入ノズル、金型組立体を用いて成形品の成形を行った。熱可塑性樹脂として、ポリカーボネート樹脂（三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製、商品名：ユーピロンＳ３０００）を使用した。射出成形機に備えられた射出シリンダー５５内で樹脂温度２８０゜Ｃにて熱可塑性樹脂を溶融、可塑化した。そして、固定金型部５１と可動金型部５２を型締した後、図示しない油圧シリンダーにて加圧流体注入ノズル１０Ａを前進させ、加圧流体注入ノズル１０Ａを可動金型部５２に設けた加圧流体注入口に密着させ、加圧流体注入ノズル１０Ａの先端部１１をキャビティ５３内に突出させた（図９の（Ａ）の概念図を参照）。
【００７２】
そして、射出圧力を１．１×１０８Ｐａ（１１３０ｋｇｆ／ｃｍ２）として、射出シリンダー５５から溶融樹脂導入部（ゲート部）５４を介してキャビティ５３内に溶融熱可塑性樹脂６０を導入した（図９の（Ｂ）の概念図を参照）。
【００７３】
尚、キャビティ５３内に導入した溶融熱可塑性樹脂６０の量はキャビティ５３を完全に満たす量とした。溶融熱可塑性樹脂６０のキャビティ５３内への導入時、加圧流体の圧力（より具体的には、加圧流体注入ノズル１０Ａの加圧流体流路７３における圧力）Ｐｆ１を大気圧とした。加圧流体注入ノズル１０Ａの先端部１１に加わる溶融熱可塑性樹脂６０の圧力ＰＲ１は、概ね２×１０７Ｐａ（約２００ｋｇｆ／ｃｍ２）であった。このとき、スリーブ８０の先端部分８１の内面とセンターピン７０の先端部分７１の外面との間の間隙は狭い状態にあり、キャビティ５３内に導入された溶融熱可塑性樹脂６０が、スリーブ８０の先端部分８１の内面とセンターピン７０の先端部分７１の外面との間の間隙を介して加圧流体流路７３に流入することは無かった。
【００７４】
射出開始から３．０秒後に射出動作を停止し、同時に、キャビティ５３内の溶融熱可塑性樹脂６０の内部に、加圧流体注入ノズル１０Ａから７．８×１０６Ｐａ（８０ｋｇｆ／ｃｍ２）の加圧流体（具体的には、圧縮窒素ガス）を注入し、キャビティ５３内の溶融熱可塑性樹脂６０の内部に中空部６１を形成した（図１０の（Ａ）概念図、及び、図１０の（Ａ）の円で囲まれた領域を拡大した模式的な断面図である図１０の（Ｂ）を参照）。加圧流体の圧力（より具体的には、加圧流体注入ノズル１０Ａの加圧流体流路７３における圧力）Ｐｆ２は１．８×１０７Ｐａ（約１８０ｋｇｆ／ｃｍ２）であり、加圧流体注入ノズル１０Ａの先端部１１に加わる溶融熱可塑性樹脂６０の圧力ＰＲ２（残圧）は概ね２×１０６Ｐａ（約２０ｋｇｆ／ｃｍ２）であった。
【００７５】
キャビティ５３内に導入された溶融熱可塑性樹脂６０の内部に加圧流体を注入するとき、加圧流体流路７３内の加圧流体の圧力によって、センターピン７０の軸線方向と略垂直な方向にセンターピン７０の先端部分７１が窄まることで、スリーブ８０の先端部分８１の内面とセンターピン７０の先端部分７１の外面との間の間隙が広がる（図１０の（Ｂ）参照）。その結果、加圧流体が、加圧流体流路７３からスリーブ８０の先端部分８１の内面とセンターピン７０の先端部分７１の外面との間の広げられた間隙を介して、キャビティ５３内に導入された溶融熱可塑性樹脂６０の内部に注入された。
【００７６】
射出開始から６０秒経過まで、キャビティ５３内の溶融熱可塑性樹脂６０を冷却、固化させた後、加圧流体注入ノズル１０Ａからの加圧流体の注入を中止し、図示しない油圧シリンダーを作動させて加圧流体注入ノズル１０Ａを後退させ、成形品内部に形成された中空部６１から加圧流体（圧縮窒素ガス）を大気中に解放した。その後、型開きを行い、金型から成形品を取り出した。得られた成形品には、厚肉部に所望の中空部６１が形成されており、加圧流体注入ノズル１０Ａの先端部１１の内部（具体的には、加圧流体流路７３内）には熱可塑性樹脂の流入が認められず、加圧流体注入ノズル１０Ａはその機能を完全に果たしていた。
また、油圧シリンダーを作動させて加圧流体注入ノズル１０Ａを後退させたとき、加圧流体注入ノズル１０Ａの先端部１１に樹脂片等が混入することも無かった。
【００７７】
以上、本発明を、好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００７８】
本発明の第１の態様に係る加圧流体注入ノズルと本発明の第２の態様に係る加圧流体注入ノズルとを組み合わせることもできる。具体的には、実施例１において説明した加圧流体注入ノズルにおいて、センターピン２０を実施例２において説明したセンターピン７０と交換すればよい。また、加圧流体注入ノズル１０，１０Ａを可動金型部５２に取り付ける代わりに、固定金型部５１に取り付けてもよい。垂直仮想平面で切断したときの加圧流体注入ノズルを構成する部材の断面形状は円環状形や円形に限定されず、例えば、楕円形、多角形、丸みを帯びた多角形とすることもできる。また、第１のスリーブ、第２のスリーブ、スリーブ、センターピンの外形形状は、相似形であってもよいし、相似形でなくともよい。
【００７９】
図４に示した金型組立体においては、加圧流体注入ノズル１０，１０Ａの先端部１１がキャビティ５３内に配置されるように加圧流体注入ノズル１０，１０Ａを金型５０に取り付ける構成としたが、加圧流体注入ノズル１０，１０Ａの金型への取り付けは、これに限定するものではない。図１１に金型組立体の模式図を示すように、加圧流体注入ノズル１０，１０Ａの先端部１１が金型のキャビティ面５３Ａの近傍に配置されるように加圧流体注入ノズル１０，１０Ａを取り付ける構成とすることもできる。あるいは又、図１２に金型組立体の模式図を示すように、加圧流体注入ノズル１０，１０Ａの先端部が、溶融樹脂導入部５４内に配置されるように加圧流体注入ノズル１０，１０Ａを取り付ける構成とすることもできるし、図１３に金型組立体の模式図を示すように、金型５０は射出シリンダー５５を備えた射出成形機に取り付けられており、射出シリンダー５５と溶融樹脂導入部５４とは連通しており、加圧流体注入ノズル１０，１０Ａが射出シリンダー５５の先端部に配置されるように加圧流体注入ノズル１０，１０Ａを取り付ける構成とすることもできる。
【００８０】
実施例１においては、センターピン２０に切欠部２２を設けることによって加圧流体流路２３を形成したが、その代わりに、第１のスリーブ３０の内面に切欠部３０Ａを設けることによって、加圧流体流路２３を形成することもできる。即ち、垂直仮想平面でセンターピン２０を切断したときのセンターピン２０の断面形状は円形であり、垂直仮想平面で第１のスリーブ３０を切断したときの、加圧流体流路２３が形成されている部分の第１のスリーブ３０は、一部を切り欠いた円環状形（より具体的には、スリットの数をＮ個とした場合、例えばＮ箇所の部分を切り欠いた円環状形）であり、加圧流体流路２３が形成されていない部分の第１のスリーブ３０は円環状形である。このような構成の図１の（Ａ）の矢印Ｂ−Ｂに沿ったと同様の加圧流体注入ノズルの先端部の模式的な断面図を図１４の（Ａ）に示し、図１の（Ｃ）の矢印Ｃ−Ｃに沿ったと同様の加圧流体注入ノズルの先端部の模式的な断面図を図１４の（Ｂ）に示す。尚、このような加圧流体流路２３の構成を、実施例１にて説明した加圧流体流路２３の構成と組み合わせることもできる。
【００８１】
また、実施例２においては、センターピン７０に切欠部７２を設けることによって加圧流体流路７３を形成したが、その代わりに、スリーブ８０の内面に切欠部８０Ａを設けることによって、加圧流体流路７３を形成することもできる。即ち、垂直仮想平面でセンターピン７０を切断したときのセンターピン７０の断面形状は円形であり、垂直仮想平面でスリーブ８０を切断したときの、加圧流体流路７３が形成されている部分のスリーブ８０の断面形状は一部を切り欠いた円環状形であり、加圧流体流路７３が形成されていない部分のスリーブ８０の断面形状は円環状形である。このような構成の図７の（Ａ）の矢印Ｂ−Ｂに沿ったと同様の加圧流体注入ノズルの先端部の模式的な断面図を図１５の（Ａ）に示し、図７の（Ｂ）の矢印Ｃ−Ｃに沿ったと同様の加圧流体注入ノズルの先端部の模式的な断面図を図１５の（Ｂ）に示す。尚、このような加圧流体流路７３の構成を、実施例２にて説明した加圧流体流路７３の構成と組み合わせることもできる。
【００８２】
あるいは又、垂直仮想平面でセンターピン７０を切断したときの、加圧流体流路７３が形成されている部分のセンターピン７０の断面形状及び加圧流体流路７３が形成されていない部分のセンターピン７０の断面形状を円形（但し、加圧流体流路７３が形成されている部分のセンターピン７０の円形断面形状の直径＜加圧流体流路７３が形成されていない部分のセンターピン７０の円形断面形状の直径）とすることもできる。あるいは又、垂直仮想平面でスリーブ８０を切断したときの、加圧流体流路７３が形成されている部分のスリーブ８０の断面形状及び加圧流体流路７３が形成されていない部分のスリーブ８０の断面形状を円環状形（但し、加圧流体流路７３が形成されている部分のスリーブ８０の円環状形の断面形状の大きさ＞加圧流体流路７３が形成されていない部分のスリーブ８０の円環状形の断面形状の大きさ）とすることもできる。尚、このような加圧流体流路７３の構成を適宜組み合わせることができるし、更には、実施例２にて説明した加圧流体流路７３の構成と組み合わせることもできる。これらの場合にも、加圧流体流路７３は、スリット７５と連通しないように形成されている必要がある。
【００８３】
【発明の効果】
本発明の加圧流体注入ノズルにあっては、キャビティ内に導入された溶融熱可塑性樹脂の圧力と加圧流体の圧力との圧力差によって加圧流体注入ノズルの先端部の開閉状態の制御が自動的に行われるので、移動部品が無く、部品点数が削減され、加工が容易で、しかも、加圧流体注入ノズルの先端部の間隙に熱可塑性樹脂が噛み込むことの無い、簡素な構造の加圧流体注入ノズルを提供することができる。しかも、加圧流体注入ノズルの内部に溶融熱可塑性樹脂が流入することを確実に防止でき、且つ、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂に加圧流体を円滑、確実に注入することができるので、成形品の成形を安定して行うことができる。加えて、溶融樹脂導入部を介してキャビティ内に導入された溶融熱可塑性樹脂の内部に加圧流体を注入するとき、加圧流体注入ノズルの先端部が開いた状態となることによって加圧流体注入ノズルの先端部近傍の溶融熱可塑性樹脂が加圧流体によって吹き飛ぶことを、効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１の（Ａ）は、実施例１の加圧流体注入ノズルを先端側から眺めた模式図であり、図１の（Ｂ）は、図１の（Ａ）の矢印Ｂ−Ｂに沿った実施例１の加圧流体注入ノズルの先端部の模式的な断面図であり、図１の（Ｃ）は、図１の（Ａ）の矢印Ｃ−Ｃに沿った実施例１の加圧流体注入ノズルの先端部である。
【図２】図２の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ、図１の（Ｃ）の矢印Ａ−Ａ，Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃに沿った実施例１の加圧流体注入ノズルの先端部の模式的な断面図であり、図２の（Ｄ）は、図１の（Ｃ）の矢印Ｃ−Ｃに沿ったセンターピンの拡大された模式的な断面図である。
【図３】図３は、実施例１の加圧流体注入ノズル全体の模式的な断面図である。
【図４】図４は、実施例１の金型組立体の概念図である。
【図５】図５の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例１の金型組立体を用いた成形品の射出成形方法を説明するための金型組立体の概念図である。
【図６】図６は、図５の（Ｂ）に引き続き、実施例１の金型組立体を用いた成形品の射出成形方法を説明するための金型組立体の概念図である。
【図７】図７の（Ａ）は、実施例２の加圧流体注入ノズルを先端側から眺めた模式図であり、図７の（Ｂ）は、図７の（Ａ）の矢印Ｂ−Ｂに沿った実施例２の加圧流体注入ノズルの先端部の模式的な断面図であり、図７の（Ｃ）は、図７の（Ａ）の矢印Ｃ−Ｃに沿った実施例２の加圧流体注入ノズルの先端部である。
【図８】図８の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ、図７の（Ｃ）の矢印Ａ−Ａ，Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃに沿った実施例２の加圧流体注入ノズルの先端部の模式的な断面図であり、図８の（Ｄ）は、図７の（Ｃ）の矢印Ｂ−Ｂに沿ったセンターピンの拡大された模式的な断面図である。
【図９】図９の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例２の金型組立体を用いた成形品の射出成形方法を説明するための金型組立体の概念図である。
【図１０】図１０の（Ａ）は、図９の（Ｂ）に引き続き、実施例２の金型組立体を用いた成形品の射出成形方法を説明するための金型組立体の概念図であり、図１０の（Ｂ）は、図１０の（Ａ）の円で囲まれた領域を拡大した模式的な断面図である。
【図１１】図１１は、金型組立体の変形例の概念図である。
【図１２】図１２は、金型組立体の別の変形例の概念図である。
【図１３】図１３は、金型組立体の更に別の変形例の概念図である。
【図１４】図１４の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例１の加圧流体注入ノズルの変形例の先端部の模式的な断面図である。
【図１５】図１５の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例２の加圧流体注入ノズルの変形例の先端部の模式的な断面図である。
【符号の説明】
１０，１０Ａ・・・加圧流体注入ノズル、１１・・・加圧流体注入ノズルの先端部、１２・・・加圧流体注入ノズルの先端面、１３・・・ホルダー、１４・・・ホルダー取付ベース、１５・・・コネクター、１６・・・加圧流体流路貫通孔、２０・・・センターピン、２１・・・センターピンの先端部分、２２，３０Ａ・・・切欠部、２３・・・加圧流体流路、２４・・・センターピンの後端部、３０・・・第１のスリーブ、３１・・・第１のスリーブの先端部分、３２・・・スリット、３３・・・第１のスリーブの後部、４０・・・第２のスリーブ、４１・・・第２のスリーブの先端部分、４２・・・空間、４３・・・第２のスリーブの後部、５０・・・金型、５１・・・固定金型部、５２・・・可動金型部、５３・・・キャビティ、５４・・・溶融樹脂導入部、５５・・・射出シリンダー、５６・・・加圧流体源、５７・・・配管、６０・・・溶融熱可塑性樹脂、６１・・・中空部、７０・・・センターピン、７１・・・先端面、７２，８０Ａ・・・切欠部、７３・・・加圧流体流路、７５・・・スリット、８０・・・スリーブ、８１・・・先端部分、８２・・・空間
【図１】
2004299357.tif 000003
【図２】
2004299357.tif 000004
【図３】
2004299357.tif 000005
【図４】
2004299357.tif 000006
【図５】
2004299357.tif 000007
【図６】
2004299357.tif 000008
【図７】
2004299357.tif 000009
【図８】
2004299357.tif 000010
【図９】
2004299357.tif 000011
【図１０】
2004299357.tif 000012
【図１１】
2004299357.tif 000013
【図１２】
2004299357.tif 000014
【図１３】
2004299357.tif 000015
【図１４】
2004299357.tif 000016
【図１５】
2004299357.tif 000017