(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スキン層及びコア層からなるサンドイッチ成形部を形成し、次いでその上に第三の樹脂を接合して一体的な成形製品とする多材成形に使用される射出成形機用ノズルであって、
金型に接続される第一ノズルチップ及び第二ノズルチップと、
第一射出ユニットからの樹脂を受け入れる第一ポートと、
第二射出ユニットからの樹脂を受け入れる第二ポートと、
第三射出ユニットからの樹脂を受け入れる第三ポートと、
前記第一ポートと前記第一ノズルチップの間を結ぶ第一流路と、
前記第二ポートと前記第二ノズルチップの間を結ぶ第二流路と、
前記第三ポートと前記第一ノズルチップの間を結び、前記第一ノズルチップの内部で前記第一流路と合流する第三流路と、を備え、
前記第一流路は、上流端では当該射出成形機用ノズルの中心軸に平行な孔状流路となって前記第一ポートにつながり、下流端ではこの孔状流路の中心軸を取り囲む環状の流路となって、前記第一ノズルチップ内の流路につながり、
前記第二流路は、上流端では当該射出成形機用ノズルの中心軸に平行な孔状流路となって前記第二ポートにつながり、下流端は当該射出成形機用ノズルの中心軸に平行な孔状流路のまま、前記第二ノズルチップ内の流路につながり、
前記第三流路は、前記第三ポートから前記第一ノズルチップの中心軸の延長線上に至り、次いで前記第一ノズルチップの中心軸上を通る孔状流路となって、前記第一ノズルチップの内部で前記第一流路と合流する、
射出成形機用ノズルを用いて、
前記第一射出ユニットを起動して、スキン用樹脂を前記第一ポートから前記第一流路、第一ノズルチップを順に経て、金型内に供給し、
スキン用樹脂が、予め設定された量供給された後、前記第三射出ユニットを起動して、コア用樹脂を前記第三ポートから前記第一ノズルチップを経て金型内に供給するとともに、前記第一射出ユニットからのスキン用樹脂の供給を停止し、
コア用樹脂が、予め設定された量供給された後、前記第一射出ユニットからのスキン用樹脂の供給を再開するとともに、前記第三射出ユニットからのコア用樹脂の供給を停止し、
スキン用樹脂が、予め設定された量供給された後、前記第一射出ユニットからのスキン用樹脂の供給を停止し、
予め設定された時間経過後、前記第二射出ユニットを起動して、第三の樹脂を前記第二ポートから前記第二流路、前記第二ノズルチップを順に経て、金型内に供給し、
予め設定された時間経過後、前記第二射出ユニットからの第三の樹脂の供給を停止して、射出工程を終了させることを特徴とする射出成形方法。
【請求項２】
スキン層及びコア層からなるサンドイッチ成形部を形成し、次いでその上に第三の樹脂を接合して一体的な成形製品とする多材成形に使用される射出成形機用ノズルであって、
金型に接続される第一ノズルチップ及び第二ノズルチップと、
第一射出ユニットからの樹脂を受け入れる第一ポートと、
第二射出ユニットからの樹脂を受け入れる第二ポートと、
第三射出ユニットからの樹脂を受け入れる第三ポートと、
前記第一ポートと前記第一ノズルチップの間を結ぶ第一流路と、
前記第二ポートと前記第二ノズルチップの間を結ぶ第二流路と、
前記第三ポートと前記第一ノズルチップの間を結び、前記第一ノズルチップの内部で前記第一流路と合流する第三流路と、を備え、
前記第一流路は、上流端では当該射出成形機用ノズルの中心軸に平行な孔状流路となって前記第一ポートにつながり、下流端ではこの孔状流路の中心軸を取り囲む環状の流路となって、前記第一ノズルチップ内の流路につながり、
前記第二流路は、上流端では当該射出成形機用ノズルの中心軸に平行な孔状流路となって前記第二ポートにつながり、下流端は当該射出成形機用ノズルの中心軸に平行な孔状流路のまま、前記第二ノズルチップ内の流路につながり、
前記第三流路は、前記第三ポートから前記第一ノズルチップの中心軸の延長線上に至り、次いで前記第一ノズルチップの中心軸上を通る孔状流路となって、前記第一ノズルチップの内部で前記第一流路と合流する、
射出成形機用ノズルを用いて、
前記第一射出ユニットを起動して、スキン用樹脂を前記第一ポートから前記第一流路、第一ノズルチップを順に経て、金型内に供給し、
スキン用樹脂が、予め設定された量供給された後、前記第一射出ユニットからのスキン用樹脂の供給を継続したまま、前記第三射出ユニットを起動して、コア用樹脂を前記第三ポートから前記第一ノズルチップを経て金型内に供給し、
コア用樹脂が予め設定された量供給された後、前記第一射出ユニットからのスキン用樹脂の供給を継続したまま、前記第三射出ユニットからのコア用樹脂の供給を停止し、
スキン用樹脂が、予め設定された量供給された後、前記第一射出ユニットからのスキン用樹脂の供給を停止し、
予め設定された時間経過後、前記第二射出ユニットを起動して、第三の樹脂を前記第二ポートから前記第二流路、前記第二ノズルチップを順に経て、金型内に供給し、
予め設定された時間経過後、前記第二射出ユニットからの第三の樹脂の供給を停止して、射出工程を終了させることを特徴とする射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多材成形に使用される射出成形機用ノズルに係り、特に、スキン層及びコア層からなるサンドイッチ成形部を形成し、次いでその上に第三の樹脂を接合して一体的な成形製品とする多材成形に使用される射出成形機用ノズルに係る。本発明はまた、そのようなノズルを使用する射出成形方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
二種類の樹脂を使用して、スキン層とコア層を形成するサンドイッチ成形を行う技術、及び二種類の樹脂を使用して二色又は二材成形を行う技術は、既に知られている。
【０００３】
この二色又は二材成形で使用される金型は、第一の樹脂を射出する時と第二の樹脂を射出するときの金型キャビティの容積が異なり、金型キャビティへ樹脂を注入するスプルー、ゲートの位置も別々である。即ち、第一の樹脂が第一のスプルー、ゲートから金型キャビティへ射出された後、金型キャビティを拡大し、第二の樹脂が第二のスプルー、ゲートから射出される。従って、二色又は二材成形を行うためには、二つのノズルチップを有する射出ユニットが必要であるが、これも公知の技術である。
【０００４】
また、二種類の樹脂と二つのノズルチップを使用して、サンドイッチ成形と二色又は二材成形とを選択して成形する技術も公知である。しかし、三種類の樹脂と二つのノズルチップを使用し、先ず最初に、スキン層とコア層を有するサンドイッチ成形部を形成し、次いで更に、このサンドイッチ成形部に第三の樹脂を用いて第三の層を一体的に接合する多材成形のための技術は、まだ知られていない。
【０００５】
図５に、従来の射出成形機用ノズルの一例として、特開平０７−２２７８７８号公報に記載されている構造を示す（特許文献１）。このノズルは、二種類の樹脂を用いて射出成形を行う際に使用されるもので、サンドイッチ成形と二色又は二材成形を選択して切り替えることが可能なように構成されている。
【０００６】
即ち、このノズルは、合流ノズル８３及びノズル８４を備え、第一射出ユニット８１及び第二射出ユニット８２に接続される。合流ノズル８３は、第一射出ユニット８１及び第二射出ユニット８２から供給される樹脂を合流させて、サンドイッチ成形を行うよう構成されている。ノズル８４は、第二射出ユニット８２からの樹脂のみを単独に射出する際に使用される。切り替え弁８５を用いて、第二射出ユニット８２から送られる樹脂を、合流ノズル８３へ送るかノズル８４へ送るかの切り替えがなされる。合流ノズル８３側へ切り替えた場合は、第一射出ユニット８１からの樹脂をスキン層に、第二射出ユニット８２からの樹脂をコア層としたサンドイッチ成形が行われる。ノズル８４側へ切り替えた場合は、第二射出ユニット８２から送られる樹脂がノズル８４から射出され、第一射出ユニット８１から送られる樹脂のみが合流ノズル８３から射出され、二色又は二材成形が行われる。
【０００７】
即ち、このノズルは、サンドイッチ成形か、二色又は二材成形かの選択をして成形するものであり、二つのノズル８３，８４を同時または逐次使用して、先ずスキン層及びコア層からなるサンドイッチ成形部を形成し、次いでその上に第三の樹脂を接合して一体化する多材成形を行うことまではできない。
【特許文献１】特開平０７−２２７８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上のように、三種類の樹脂と二つのノズルチップを使用して、先ず最初に、スキン層及びコア層を有するサンドイッチ成形部を形成し、次いで、このサンドイッチ成形部に第三の樹脂を接合して一体化する多材成形のための技術は、まだ知られていない。本発明の目的は、そのような多材成形を可能にするための射出成形機用ノズル、及びそのような射出成形機用ノズルを使用する射出成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の射出成形機用ノズルは、
スキン層及びコア層からなるサンドイッチ成形部を形成し、次いでその上に第三の樹脂を接合して一体的な成形製品とする多材成形に使用される射出成形機用ノズルであって、
金型に接続される第一ノズルチップ及び第二ノズルチップと、
第一射出ユニットからの樹脂を受け入れる第一ポートと、
第二射出ユニットからの樹脂を受け入れる第二ポートと、
第三射出ユニットからの樹脂を受け入れる第三ポートと、
前記第一ポートと前記第一ノズルチップの間を結ぶ第一流路と、
前記第二ポートと前記第二ノズルチップの間を結ぶ第二流路と、
前記第三ポートと前記第一ノズルチップの間を結び、前記第一ノズルチップの内部で前記第一流路と合流する第三流路と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
この射出成形機用ノズルにおいて、好ましくは、
前記第一流路は、上流端では当該射出成形機用ノズルの中心軸に平行な孔状流路となって前記第一ポートにつながり、下流端ではこの孔状流路の中心軸を取り囲む環状の流路となって、前記第一ノズルチップ内の流路につながり、
前記第二流路は、上流端では当該射出成形機用ノズルの中心軸に平行な孔状流路となって前記第二ポートにつながり、下流端は当該射出成形機用ノズルの中心軸に平行な孔状流路のまま、前記第二ノズルチップ内の流路につながり、
前記第三流路は、前記第三ポートから前記第一ノズルチップの中心軸の延長線上に至り、次いで前記第一ノズルチップの中心軸上を通る孔状流路となって、前記第一ノズルチップの内部で前記第一流路と合流するように構成される。
【００１１】
上記の射出成形機用ノズルを使用して、例えば、次のような手順により多材成形を行うことができる。
【００１２】
先ず、前記第一射出ユニットを起動して、スキン用樹脂を前記第一ポートから前記第一流路、第一ノズルチップを順に経て、金型内に供給する。スキン用樹脂が、予め設定された量供給された後、前記第三射出ユニットを起動して、コア用樹脂を前記第三ポートから前記第一ノズルチップを経て金型内に供給するとともに、前記第一射出ユニットからのスキン用樹脂の供給を停止する。コア用樹脂が、予め設定された量供給された後、前記第一射出ユニットからのスキン用樹脂の供給を再開するとともに、前記第三射出ユニットからのコア用樹脂の供給を停止する。スキン用樹脂が、予め設定された量供給された後、前記第一射出ユニットからのスキン用樹脂の供給を停止する。予め設定された時間経過後、前記第二射出ユニットを起動して、第三の樹脂を前記第二ポートから前記第二流路、前記第二ノズルチップを順に経て、金型内に供給する。予め設定された時間経過後、前記第二射出ユニットからの第三の樹脂の供給を停止して、射出工程を終了させる。
【００１３】
なお、上記の方法の変形形態として、工程の中間段階においてコア用樹脂を金型内に供給する際に、スキン用樹脂の供給を継続しても良い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の射出成形機用ノズルを使用することにより、三種類の樹脂と二つのノズルチップを使用して、先ず最初に、スキン層とコア層を有するサンドイッチ成形部を形成し、次いで、このサンドイッチ成形部に第三の樹脂を接合して一体化する多材成形を実現することができる。
【００１５】
サンドイッチ成形は、使用する樹脂の組み合わせにより、表面品質の向上、表面の強化、軽量化、廃棄樹脂の再利用など様々な機能を実現させる技術として、使用されているが、本発明の装置及び方法を使用して、サンドイッチ成形部の上に更に第三の樹脂を一体的に接合する多材成形により、サンドイッチ成形品の底部に滑り止めの機能を付与したり、部品周辺にシール機能部を付与するなど、更にサンドイッチ成形品の高機能化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１に、本発明の射出成形機用ノズルの例を示す。図２に、このノズルを３台の射出ユニットに接続した状態を示す。図中、１０はノズル、１１は第一ノズルチップ、１２は第二ノズルチップ、２１は第一ポート、２２は第二ポート、２３は第三ポート、３１は第一流路、３２は第二流路、３３は第三流路、５１は第一射出ユニット、５２は第二射出ユニット、５３は第三射出ユニットを表す。
【００１７】
図１に示すように、ノズル１０の主要部は、ノズルボディ１３、二つのノズルチップ（第一ノズルチップ１１及び第二ノズルチップ１２）、及び接続リング１４から構成されている。接続リング１４には、三つの射出ユニットから送られる３種類の樹脂を受け入れるために、三つのポート（第一ポート２１、第二ポート２２、第三ポート２３）が設けられている。ノズルボディ１３内には、三つの流路、即ち、第一流路３１、第二流路３２、第三流路３３が形成されている。第一ノズルチップ１１及び第二ノズルチップ１２は、金型の背面に設けられたスプルーにそれぞれ接続される。
【００１８】
第一流路３１は、ノズル１０の中心軸に平行な流路であり、第一ポート２１と第一ノズルチップ１１内の流路１５の間を結んでいる。第二流路３２は、ノズル１０の中心軸に平行な流路であり、第二ポート２２と第二ノズルチップ１２内の流路１６の間を結んでいる。第一ノズルチップ１１及び第二ノズルチップ１２の中心軸は、それぞれ第一流路３１及び第二流路３２の中心軸に一致している。第三流路３３は、第三ポート２３から斜めに延びる流路で、コア４１（後述）の内部を経て第一ノズルチップ内の流路１５につながっている。
【００１９】
第一流路３１の内側にはコア４１が取り付けられており、コア４１の中心軸は、第一流路３１の中心軸に一致している。コア４１の先端（図では左側端）は、第一ノズルチップ内の流路１５の中に突出し、コア４１の後端は、第一流路３１の途中に位置している。コア４１の内部には、側面から始まりコアの中心軸上を通って先端に開口する流路が形成されている。
【００２０】
以上の様にして、第一流路３１は、第一ポート２１に続く孔状流路から始まり、コア４１の周囲を通る環状流路３１ａとなって、第一ノズルチップ１１の内部の流路１５につながっている。また、第三流路３３は、第三ポート２３から斜めに延びる孔状流路を通り、コア４１の側面からその内部に入り、コア４１の中心軸上を通る孔状流路３３ａとなって、第一ノズルチップ１１の内部で流路１５につながっている。
【００２１】
図２に示すように、上記のノズル１０は、連結ブロック６０を介して三つの射出ユニット（第一射出ユニット５１、第二射出ユニット５２、第三射出ユニット５３）に接続されている。第一射出ユニット５１、第二射出ユニット５２及び第三射出ユニット５３の各射出口５７，５８，５９には、それぞれ開閉弁５４，５５，５６が設けられている。連結ブロック６０の内部には、各射出口５７，５８，５９と、第一ポート２１、第二ポート２２及び第三ポート２３の間をそれぞれ結ぶ流路が形成されている。
【００２２】
次に、図１及び２に示した射出成形機用ノズルを用いて、先ずサンドイッチ成形部を形成し、次いでその上に第三の樹脂を一体的に接合する多材成形を行う手順について説明する。なお、使用される金型は、サンドイッチ成形の際と、サンドイッチ成形部に第三の樹脂を一体的に接合する際とで、金型キャビティの容積が変えられる機構を有している。
【００２３】
成形は、金型のキャビティの容積をサンドイッチ成形用に設定した状態で開始する。先ず、開閉弁５４を開き、第一射出ユニット５１を起動して、スキン用樹脂をノズル１０に供給する。第一射出ユニット５１から送られたスキン用樹脂は、第一ポート２１から第一流路３１を経て、コア４１の外周側流路３１ａから第一ノズルチップ１１内の流路１５に入り、第一ノズルチップ１１から金型内に射出される。射出された樹脂は、金型のキャビティ内でその表面が冷却され、スキン層を形成する。
【００２４】
第一射出ユニット５１から予め設定された量の樹脂が供給された後、第一射出ユニット５１を停止して（または、起動したまま）、開閉弁５６を開の状態とし、第三の射出ユニット５３を起動して、コア用樹脂をノズル１０に供給する。第三射出ユニット５３から送られたコア用樹脂は、第三ポート２３から第三流路３３に流入し、コア４１の中心軸上の流路３３ａから第一ノズルチップ１１内の流路１５に入り、第一ノズルチップ１１から金型内に射出される。このコア用樹脂は、流路１５内に残存しているスキン用樹脂を排除しながら金型内に流入し、金型のキャビティ内で、既に表面が冷却されて固化を始めたスキン用樹脂の、まだ溶融状態を保っている内部を流動し、コア層を形成して行く。
【００２５】
第三射出ユニット５３から予め設定された量のコア用樹脂が供給された後、第三射出ユニット５３を停止し、開閉弁５６を閉じる。第一射出ユニット５１を再起動して（または起動したまま）、第一ノズルチップ１１からスキン用樹脂を金型内へ供給し、スキン用樹脂がコア用樹脂を包み込むように流動させ、表面全体をスキン用樹脂で覆ったサンドイッチ成形が終了する。
【００２６】
次いで、金型キャビティの容積を拡大して、サンドイッチ成形部に第三の樹脂を一体的に接合する成形工程用に変更する。
【００２７】
サンドイッチ成形の終了後、予め設定した時間経過後に、開閉弁５５を開き、第二の射出ユニット５２を起動して、第三の樹脂をノズル１０に供給する。第二射出ユニット５２から送られた第三の樹脂は、第二ポート２２から第二流路３２に流入し、第二ノズルチップ１２内の流路１６に入り、第二ノズルチップ１２から金型内に射出される。金型内に、第三の樹脂が予め設定された量供給された後、予め設定された時間の経過を待って、多材成形の全射出工程が完了する。
【００２８】
図３及び図４に、図１及び図２に示した射出成形機用ノズルを使用して多材成形を行う場合の、ノズルと金型内の状態の関係の一例を示す。
【００２９】
この金型は、共通に使用されるオス型７１と、深さの異なる二種類のメス型（第一メス型７２及び第二メス型７５）とで構成されている。第一メス型７２と第二メス型７５は、スライド機構（図示せず）により移動され、いずれか一方がオス型７１と組み合わされて、互いに容積の異なる金型キャビティを形成するよう構成されている。第一メス型７２は、第一スプルー７３と第一ゲート７４を有しており、第二メス型７５は、第二スプルー７６と第二ゲート７７を有している。
【００３０】
図３は、最初にサンドイッチ成形を行う場合に該当し、オス型７１が深さの浅い第一メス型７２と組み合わされている。このとき、第一メス型７２の第一スプルー７３がノズルチップ１１に接続される位置関係にあり、ノズルチップ１１から射出されたスキン用樹脂及びコア用樹脂は、第一スプルー７３から第一ゲート７４を経て金型キャビティに流入し、サンドイッチ成形が行われる。
【００３１】
サンドイッチ成形が終了すると、型開きが行われ、オス型７１はサンドイッチ成形品が密着したまま一体的に後退する。この後、メス型側がスライド機構（図示せず）により移動され、第二メス型７５がオス型７１に組み合わされる位置に到達し、型閉めが行われる（図４）。この型閉めにより、金型キャビティは、第三の樹脂のためのスペース７５ａを空間として残した状態となる。この空間に、第三の樹脂がノズルチップ１２から射出され、第二スプルー７６から第二ゲート７７を経て金型キャビティに流入し、第三の樹脂がサンドイッチ成形部に接合されて一体的に成形される。
【００３２】
サンドイッチ成形とその後の第三の樹脂の一体成形で、金型キャビティの容積を拡大変化させる方法は、本事例の他、一般的に知られている回転や摺動などにより、金型の一部を部分的に拡大する方法でもよい。必要な条件は、サンドイッチ成形時より拡大された金型キャビティが構成でき、拡大されたキャビティ空間に、サンドイッチ成形時とは別のスプルーから樹脂を流入させるよう流路が形成されていることである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に基づく射出成形機用ノズルの一例を示す断面図である。
【図２】本発明に基づく射出成形機用ノズルを３台の射出ユニットに接続した状態を示す概略構成図である。
【図３】本発明に基づく射出成形機用ノズルを使用して多材成形を行う際の、ノズルと金型内の状態の関係を示す図であって、最初のサンドイッチ成形の段階を表している。
【図４】本発明に基づく射出成形機用ノズルを使用して多材成形を行う際の、ノズルと金型内の状態の関係を示す図であって、サンドイッチ成形部に第三の樹脂を一体的に接合する段階を表している。
【図５】従来の射出成形機用ノズルの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０…ノズル、１１…第一ノズルチップ、１２…第二ノズルチップ、１３…ノズルボディ、１４…接続リング、１５，１６…流路、２１…第一ポート、２２…第二ポート、２３…第三ポート、３１…第一流路、３１ａ…環状流路、３２…第二流路、３３…第三流路、３３ａ…孔状流路、４１…コア、５１…第一射出ユニット、５２…第二射出ユニット、５３…第三射出ユニット、５４，５５，５６…開閉弁、５７，５８，５９…射出口、６０…連結ブロック、７１…オス型、７２…第一メス型、７３…第一スプルー、７４…第一ゲート、７５…第二メス型、７６…第二スプルー、７７…第一ゲート、８１…第一射出ユニット、８２…第二射出ユニット、８３…合流ノズル、８４…ノズル、８５…切り替え弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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