JP4025520B2 - サンドイッチ成形方法 - Google Patents

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

【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て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。
【0002】
【従来の技術】
図9に、サンドイッチ成形の際に使用される従来のノズルの概要を示す。
【0003】
このノズルは、ノズルボディ80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81、82から構成されている。ノズルボディ80の先端には、吐出口83が設けられている。ノズルボディ80の先端は、金型20の背面に設けられたゲート21に接続される。第一のニードルバルブ81は、第二のニードルバルブ82の内部に組み込まれ、第二のニードルバルブ82の先端には、吐出口84が設けられている。
【0004】
第一のニードルバルブ81の外周面と第二のニードルバルブ82の内周面の間には、第一流路85が形成されている。同様に、第二のニードルバルブ82の外周面とノズルボディ80の内周面の間には、第二流路86が形成されている。ノズルボディ80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87及び第二ポート88が設けられている。第一ポート87は、第二のニードルバルブ82の側面に設けられた貫通孔89、第一流路85及び吐出口84を介して、吐出口83と結ばれている。第二ポート88は、第二流路86を介して吐出口83と結ばれている。第一のポート87には、副射出装置91が接続されている。第二のポート88には、主射出装置92が接続されている。
【0005】
第一流路85の開閉は、第二のニードルバルブ82の中で第一のニードルバルブ81を軸方向に移動することによって、吐出口84の手前で行われる。同様に、第二流路86の開閉は、ノズルボディ80の中で第二のニードルバルブ82を軸方向に移動することによって、吐出口83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、主射出装置92から供給され、第二ポート88、第二流路86を順に通って、吐出口83から金型20内に注入される。一方、コア用樹脂は、副射出装置91から供給され、第一ポート87、貫通孔89、第一流路85、吐出口84を順に通って、吐出口83から金型20内に注入される。
【0007】
(従来の射出成形機用ノズルの問題点)
サンドイッチ成形の際に使用される従来のノズルは、上記の様に、ノズルボディの内部にニードルバルブを二重に組み込むことによって構成され、複雑な構造を備えていた。このため、ノズルの製作に高いコストがかかっていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような従来のサンドイッチ成形用のノズルの問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、従来のノズルと比べて単純な構造を備えた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、
先端に設けられた吐出口を介して金型の背面に接続され、第一ポート及び第二ポートを有し、第一ポートと吐出口を結ぶ第一流路及び第二ポートと吐出口を結ぶ第二流路が内部に形成されたノズルボディと、
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、
この第一供給経路の途中に設けられた第一開閉弁と、
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、
この第二供給経路の途中に設けられた第二開閉弁と、
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、第一開閉弁、第一供給経路及び第一ポートを経て、ノズルボディ内に導入され、第一流路内を通って、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、第二開閉弁、第二供給経路及び第二ポートを経て、ノズルボディ内に導入され、第二流路内を通って、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】
本発明の射出成形機用ノズルによれば、ノズルボディの外部に第一供給経路及び第二供給経路を設け、これら第一供給経路及び第二供給経路の途中に、第一開閉弁及び第二開閉弁をそれぞれ設けている。従って、ノズルボディを介して金型内に注入される溶融樹脂の種類の切り換えを、ノズルボディの外部に配置された第一開閉弁及び第二開閉弁を用い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。
【0012】
好ましくは、前記第一流路を前記ノズルボディの中心軸上に貫通孔状の流路として形成し、前記第二流路を前記第一流路の周囲に環状の流路として形成し、前記第一流路と前記第二流路を前記吐出口の手前で合流させる。
【0013】
好ましくは、前記ノズルボディを、ケーシングとこのケーシングの中に組み込まれたコアによって構成する。この場合、ケーシングの先端に前記吐出口を形成し、前記第一流路をコアの中心軸上に形成し、前記第二流路をコアの外周面とケーシングの内周面の間に形成する。
【0014】
【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。
【0015】
図中、10はノズルボディ、11はケーシング、12はコア、13は吐出口、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、31は第一供給経路、32は第二供給経路、33は第一開閉弁、34は第二開閉弁を表わす。
【0016】
この射出成形機用ノズルは、ノズルボディ10と連結ブロック30から構成されている。連結ブロック30には、下記のように、主射出装置42及び副射出装置41が接続されている。
【0017】
ノズルボディ10は、ケーシング11と、その内部に組み込まれたコア12から構成されている。ケーシング11の先端には吐出口13が設けられている。ケーシング11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。ケーシング11の後端部は連結ブロック30に固定されている。
【0018】
コア12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。コア12の外周面とケーシング11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、コア12の前方で合流した後、吐出口13につながっている。
【0019】
コア12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。ケーシング11の後端面には、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。第一ポート17は第一流路15を介して吐出口13と結ばれている。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。
【0020】
連結ブロック30の内部には、第一供給経路31及び第二供給経路32が形成されている。第一供給経路31は、上流側で副射出装置41につながり、下流側で第一ポート17につながっている。第一供給経路31の途中には、ロータリーシャットオフ弁方式の第一開閉弁33が設けられている。第二供給経路32は、上流側で主射出装置42につながり、下流側で第二ポート18につながっている。第二供給経路32の途中には、ロータリーシャットオフ弁方式の第二開閉弁34が設けられている。
【0021】
第一開閉弁33及び第二開閉弁34を操作することによって、ノズルボディ10内に供給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ノズルボディ10内に供給することもできる。
【0022】
サンドイッチ成形を行う際、通常、スキン用樹脂は、主射出装置42から供給され、第二開閉弁34、第二供給経路32、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、副射出装置41から供給され、第一開閉弁33、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
次に、射出成形機によるサンドイッチ成形の成形プロセスについて説明する。
【0023】
図2及び図3は、それぞれ、サンドイッチ成形の際の成形プロセスの例を示したものである。図中、縦軸は溶融樹脂の供給速度を表わし、横軸は時間を表わしている。
【0024】
図2に示した例では、スキン用樹脂はa点(射出開始点)からd点(射出終了点)まで連続して金型内に射出される。コア用樹脂は、スキン用樹脂の射出を開始したしばらく後にb点で射出が開始され、スキン用樹脂の射出を終了するしばらく前にc点で射出が終了される。
【0025】
図3に示した例では、スキン用樹脂は、f点(射出開始点)からh点まで射出され、h点で射出を一旦中断した後、i点で再び射出を開始し、k点(射出終了点)で射出を終了する。コア用樹脂は、スキン用樹脂の射出を開始したしばらく後にg点で射出が開始され、スキン用樹脂の射出を終了するしばらく前にj点で射出が終了される。
【0026】
上記の成形プロセスの制御で重要なことは、図2に示した成形プロセスでは:
(イ) b点とc点を、a点とd点の間のどの位置に設定するかで、コア用樹脂が充填される比率が決まること;
(ロ) a点とb点の間で射出されるスキン用樹脂の量によって、コア用樹脂がスキン層を突き破らずに成形されるかどうかが決まること;
(ハ) c点とd点の間で射出されるスキン用樹脂の量によって、ノズルの吐出口の近傍にある溶融樹脂を完全にスキン用樹脂に置換して、次の成形サイクルの開始時に最初にスキン用樹脂だけが射出されるようにすること;
などである。
【0027】
同様に、図3に示す成形プロセスでも、g点とj点をどの位置に設定するかでコア用樹脂が充填される比率が決まり、f点とg点の間で射出されるスキン用樹脂の量によって、コア用樹脂がスキン層を突き破らずに成形されるかどうかが決まり、j点とk点の間で射出されるスキン用樹脂の量によって、ノズルの吐出口の近傍にある樹脂が完全にスキン用樹脂に置換されるかどうかが決まる。
【0028】
図1に示した装置を用いて、図2に示した成形プロセスに従ってサンドイッチ成形を行う際の溶融樹脂の流れについて、図4を用いて説明する。なお、この例では、主射出装置42をスキン用樹脂の注入に、副射出装置41をコア用樹脂の注入に使用している。
【0029】
先ず、第一開閉弁33を閉じた状態で第二開閉弁34を開くと、主射出装置42から第二供給経路32及び第二流路16を通って、金型20内にスキン用樹脂が注入される(図2のa点)。これによって、図4(a)に示すように、スキン用樹脂のみが金型20内に流入する。
【0030】
次に、第二開閉弁34を開いた状態のまま第一開閉弁33を開くと、副射出装置41から第一供給経路31及び第一流路15を通って、金型20内へのコア用樹脂の注入が始まる(図2のb点)。これによって、図4(b)に示すように、コア用樹脂が中心部から金型20内に流入すると同時に、その周囲からスキン用樹脂が金型20内に流入する。金型20内では、始めに流入したスキン用樹脂が金型20と接触して急速に冷却され、金型20のゲート部21から型面に沿ってスキン層を形成する。このため、後から流入したコア用樹脂は、まだ溶融状態を保っている金型の中心部分に流入する。このようにして、サンドイッチ構造が形成される。
【0031】
次に、第一開閉弁33を閉じると(図2のc点)、図4(c)に示すように、スキン用樹脂が主射出装置41から金型20内に補充され、先に注入されたコア用樹脂の全体がスキン用樹脂によって包まれる。
【0032】
最後に、第二開閉弁34を閉じて(図2のd点)、サンドイッチ成形を終了させる。
【0033】
図1に示した装置を用いて、図3に示した成形プロセスに従ってサンドイッチ成形を行う際の動作について、図5を用いて説明する。なお、この例でも、主射出装置42をスキン用樹脂の注入に、副射出装置41をコア用樹脂の注入に使用している。
【0034】
先ず、第一開閉弁33を閉じた状態で第二開閉弁34を開くと、主射出装置42から第二供給経路32及び第二流路16を通って、金型20内にスキン用樹脂が注入される(図3のf点)。これによって、図5(a)に示すように、スキン用樹脂のみが金型20内に流入する。
【0035】
次に、第二開閉弁34を開いた状態のまま第一開閉弁33を開くと、副射出装置41から第一供給経路31及び第一流路15を通って、金型20内へのコア用樹脂の注入が始まる(図3のg点)。これによって、図5(b)に示すように、中心部からコア用樹脂が金型20内に流入すると同時に、その周囲からスキン用樹脂が金型20内に流入する。
【0036】
次に、スキン用樹脂の注入を一旦停止し、金型20内にコア用樹脂のみを注入する(図3のh点)。このように、コア用樹脂を射出している途中で、スキン用樹脂の注入を一時的に停止した場合にも、それ以前に充分な量のスキン用樹脂が金型20内に貯えられ、且つ、金型のゲート部21に充分な厚さのスキン層が形成されていれば、図5(c)に示す様に、コア用樹脂は、まだ溶融状態を保っている金型の中心部分に流入する。
【0037】
次に、コア用樹脂の注入を終了する(図3のj点)直前にスキン用樹脂の注入を再開することにより(図3のi点)、図5(d)に示す様に、スキン用樹脂が金型20内に補充され、先に射出されたコア用樹脂の全体がスキン用樹脂によって包まれる。
【0038】
最後に、第二開閉弁34を閉じて(図3のk点)、サンドイッチ成形を終了させる。
【0039】
図6に、図1に示した装置を用いた成形プロセスの他の例を示す。なお、この例では、先の例(図4及び図5)とは主射出装置42及び副射出装置41の役割を入れ替え、主射出装置42をコア用樹脂の注入に、副射出装置41をスキン用樹脂の注入に使用している。
【0040】
先ず、第二開閉弁34を閉じた状態で第一開閉弁33を開くと、副射出装置41から第一供給経路31及び第一流路15を通って、金型20内にスキン用樹脂が注入される。これによって、図6(a)に示すように、スキン用樹脂のみが金型20内に流入する。
【0041】
次に、第一開閉弁33を閉じ、第二開閉弁34を開くと、主射出装置42から第二供給経路32及び第二流路16を通って、金型20内にコア用樹脂が注入される。このとき、先に述べた様に、それ以前に充分な量のスキン用樹脂が金型20内に貯えられ、且つ、金型のゲート部21に充分な厚さのスキン層が形成されていれば、図6(b)に示すように、コア用樹脂は、まだ溶融状態を保っている金型の中心部分に流入する。
【0042】
次に、第二開閉弁34を閉じ、第一開閉弁33を開くと、図6(c)に示すように、スキン用樹脂が第一流路15を介して金型20内に補充され、先に射出されたコア用樹脂の全体がスキン用樹脂によって包まれる。
【0043】
最後に、第一開閉弁33を閉じて、サンドイッチ成形を終了させる。
【0044】
このように、スキン用樹脂とコア用樹脂の金型への注入タイミング、注入量を適切に制御することにより、従来とは逆の、スキン用樹脂を内側から、その外側からコア用樹脂を注入するという方法をとっても、従来と全く同等の製品を得ることが可能である。
【0045】
以上のように、図1に示したノズルを用いてサンドイッチ成形を行う場合、主射出装置42及び副射出装置41が共に開閉弁34、33を介してノズルボディ10に接続されているので、主射出装置42と副射出装置41の内のいずれか一方をスキン用樹脂の注入に使用し、他方をコア樹脂の注入に使用することが可能である。
【0046】
図7に、本発明に基づく射出成形機用ノズルの他の例を示す。
【0047】
この例では、先の例(図1)とは反対に、下記のように、ノズルの中心部の流路(第一流路15)を主射出装置71に接続し、その周囲の環状の流路(第二流路16)を副射出装置72に接続している。
【0048】
この射出成形機用ノズルは、ノズルボディ10、第一の連結ブロック50及び第二の連結ブロック60から構成されている。ノズルボディ10は、ケーシング11と、その内部に組み込まれたコア12から構成されている。ケーシング11の先端には吐出口13が設けられている。ケーシング11の先端は、金型20の背面に設けられたゲート21に接続される。
【0049】
コア12の中心には軸方向に貫通孔15(第一流路)が形成されている。コア12の外周面とケーシング11の内周面の間には、環状の流路16(第二流路)が形成されている。第一流路15と第二流路16は、コア12の前方で合流した後、吐出口13につながっている。
【0050】
コア12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を介して吐出口13と結ばれている。ケーシング11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。
【0051】
コア12は、その後端面で第一の連結ブロック50を介して主射出装置71に接続されている。第一の連結ブロック50の内部には第一供給経路51が形成されている。第一供給経路51は、上流側で主射出装置71につながり、下流側で第一ポート17につながっている。第一供給経路51の途中には、ロータリーシャットオフ弁方式の第一開閉弁53が設けられている。
【0052】
同様に、ケーシング11は、その側面で第二の連結ブロック60を介して副射出装置72に接続されている。第二の連結ブロック60の内部には第二供給経路62が形成されている。第二供給経路62は、上流側で副射出装置72につながり、下流側で第二ポート18につながっている。第二供給経路62の途中には、ロータリーシャットオフ弁方式の第二開閉弁64が設けられている。
【0053】
第一開閉弁53及び第二開閉弁64を操作することによって、ノズルボディ10内に供給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変えることができる。また、二種類の樹脂を同時にノズルボディ10内に供給することもできる。
【0054】
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72から供給され、第二開閉弁64、第二供給経路62、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20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、第一開閉弁53、第一供給経路51、第一ポート17、第二流路15を順に通って、吐出口13から金型20内に注入される。
【0055】
しかしながら、図7に示したノズルにおいても、図6で説明したように、スキン用樹脂と、コア用樹脂の供給を逆転させ、スキン用樹脂を主射出装置72から、コア用樹脂を副射出装置71から供給させることができ、図1に示したノズルよりさらに単純な構造のノズルとすることができる。
【0056】
図8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。
【0057】
この例は、先に示した例(図7)に一部変形を加え、第二供給経路62の途中に設けられる第二開閉弁64を第二ポート18の直近に配置したものである。これにより、副射出装置72側の構成をよりコンパクトにすることができる。
【0058】
【発明の効果】
本発明の射出成形機用ノズルによれば、ノズルボディの外部に第一供給経路及び第二供給経路を設け、これら第一供給経路及び第二供給経路の途中に、第一開閉弁及び第二開閉弁をそれぞれ設けている。従って、ノズルボディから金型内に注入される溶融樹脂の種類の切り換えを、ノズルボディの外部に配置された第一開閉弁及び第二開閉弁を用い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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の射出成形機用ノズルの一例を示す図。
【図2】サンドイッチ成形の射出プロセスの一例を示す図。
【図3】サンドイッチ成形の射出プロセスの他の例を示す図。
【図4】本発明の射出成形機用ノズルを使用した場合の溶融樹脂の流れの一例について説明する図。
【図5】本発明の射出成形機用ノズルを使用した場合の溶融樹脂の流れの他の例について説明する図。
【図6】本発明の射出成形機用ノズルを使用した場合の溶融樹脂の流れの他の例について説明する図。
【図7】本発明の射出成形機用ノズルの他の例を示す図。
【図8】本発明の射出成形機用ノズルの他の例を示す図。
【図9】従来の射出成形機用ノズルの一例を示す図。
【符号の説明】
10、80・・・ノズルボディ、
11・・・ケーシング、
12・・・コア、
13・・・吐出口、
15、85・・・第一流路(貫通孔)、
16、86・・・第二流路(環状の流路)、
17、87・・・第一ポート
18、88・・・第二ポート
20・・・金型、
21・・・ゲート、
30・・・連結ブロック、
31、51・・・第一供給経路、
32、62・・・第二供給経路、
33、53・・・第一開閉弁、
34、64・・・第二開閉弁、
41、72、91・・・副射出装置、
42、71、92・・・主射出装置、
50・・・第一の連結ブロック、
60・・・第二の連結ブロック、
81、82・・・ニードルバルブ、
83、84・・・吐出口、
89・・・貫通孔。

Claims (3)

  1. 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、
    先端に設けられた吐出口を介して金型の背面に接続され、第一ポート及び第二ポートを有し、中心軸上に第一ポートと吐出口を結ぶ孔状の第一流路が形成され、この第一流路の周囲に第二ポートと吐出口を結ぶ環状の第二流路が形成されたノズルボディと、
    溶融樹脂を前記第一ポートへ導く第一供給経路と、
    この第一供給経路の途中に設けられた第一開閉弁と、
    他の溶融樹脂を前記第二ポートへ導く第二供給経路と、
    この第二供給経路の途中に設けられた第二開閉弁と、
    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。
  2. 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、
    先端に設けられた吐出口を介して金型の背面に接続され、第一ポート及び第二ポートを有し、中心軸上に第一ポートと吐出口を結ぶ孔状の第一流路が形成され、この第一流路の周囲に第二ポートと吐出口を結ぶ環状の第二流路が形成されたノズルボディと、
    溶融樹脂を前記第一ポートへ導く第一供給経路と、
    この第一供給経路の途中に設けられた第一開閉弁と、
    他の溶融樹脂を前記第二ポートへ導く第二供給経路と、
    この第二供給経路の途中に設けられた第二開閉弁と、
    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。
  3. 前記ノズルボディは、ケーシングとこのケーシングの中に組み込まれたコアから構成され、
    前記吐出口は、前記ケーシングの先端に形成され、
    前記第一流路は、前記コアの中心軸上に形成され、
    前記第二流路は、前記コアの外周面と前記ケーシングの内周面の間に形成されることを特徴とする請求項1または2に記載のサンドイッチ成形方法。
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