JP2003276051A - 射出成形装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流動性や熱安定性に欠ける樹脂を用いても安
定して多層構造樹脂成形品を成形できる射出成形装置及
び方法を提供する。 【解決手段】 第一射出ユニット１１から射出される樹
脂が流れる第一樹脂流路１４と、第二射出ユニット１２
から射出される樹脂が流れる第二樹脂流路１５と、第一
樹脂流路と第二樹脂流路とに連通した合流ノズル部１６
とを備え、第二樹脂流路を射出ノズル内で前記第一樹脂
流路に沿うように平行に設けて第二樹脂流路の先端部を
屈曲させることにより合流ノズル部に連通させた射出ノ
ズル１３を使用し、第一射出ユニット１１及び第二射出
ユニット１２をあらかじめ設定された順序で、かつ、あ
らかじめ設定された量の樹脂を射出するように制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形装置及び
方法に関し、詳しくは、コア層用樹脂をスキン層用樹脂
で被覆した多層構造の樹脂成形品を成形するための装置
及び方法であって、特に、硬質塩化ビニル樹脂にも対応
可能な射出成形装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、コア層（内層）用樹脂をスキ
ン層（外層）用樹脂で被覆した多層構造の樹脂成形品が
広く用いられており、このような樹脂成形品を製造する
ための射出成形装置及び方法として、例えば、特開平１
−１４１７１１号公報や特開平１０−１５１６４５号公
報等に記載されているように、従来から種々提案されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の多層構
造の樹脂成形品は、流動性や熱安定性が良好な樹脂を用
いて製造されており、流動性や熱安定性が悪い硬質塩化
ビニル樹脂を用いた多層構造の樹脂成形品は得られてい
なかった。すなわち、従来の成形装置は、スキン層用樹
脂の流路とコア層用樹脂の流路とがスパイダーを介して
同芯状に配置された複雑な構成であり、樹脂温度を調節
できないことに加えて流路の急激な拡大・縮小のため、
流動性が悪い塩化ビニル樹脂で多層構造の樹脂成形品を
製造しようとすると流路内に滞留部が発生し、その滞留
部で変質した樹脂が円滑な射出操作を阻害して成形不良
を多発させる原因となっていた。

【０００４】また、従来の多層構造樹脂成形品を射出成
形するための射出成形装置は、コア層用樹脂やスキン層
用樹脂の射出タイミングや射出量等を制御するための流
路開閉機構を設けているため、この流路開閉機構部分に
樹脂の滞留が発生しやすく、硬質塩化ビニル樹脂を使用
した多層構造樹脂成形品の射出成形を困難なものとして
いた。

【０００５】そこで本発明は、コア層用樹脂及びスキン
層用樹脂が流れる流路をシンプルで樹脂が滞留しない構
造にするとともに、それぞれの樹脂温度を単独で制御で
きる構造にすることにより、流動性や熱安定性に欠ける
硬質塩化ビニル樹脂を用いても安定した状態で多層構造
樹脂成形品を射出成形することができる射出成形装置及
び方法を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の射出成形装置は、金型に形成されたキャビ
ティ部に対して第一射出ユニット及び第二射出ユニット
から射出されたコア層用樹脂及びスキン層用樹脂をそれ
ぞれ射出ノズルを介して射出注入することによりコア層
用樹脂をスキン層用樹脂で被覆した多層構造の樹脂成形
品を成形するための射出成形装置であって、前記射出ノ
ズルは、前記第一射出ユニットから射出される樹脂が流
れる第一樹脂流路と、前記第二射出ユニットから射出さ
れる樹脂が流れる第二樹脂流路と、前記第一樹脂流路と
前記第二樹脂流路とに連通した合流ノズル部とを備え、
前記第二樹脂流路を射出ノズル内で前記第一樹脂流路に
沿うように平行に設けて該第二樹脂流路の先端部を屈曲
させることにより前記合流ノズル部に連通させ、前記第
一射出ユニット及び第二射出ユニットは、両射出ユニッ
トを、あらかじめ設定された順序で、かつ、あらかじめ
設定された量の樹脂を射出する動作を行うように制御す
るための制御手段を備えていることを特徴としている。

【０００７】さらに、本発明の射出成形装置は、前記ス
キン層用樹脂及びコア層用樹脂がそれぞれ硬質塩化ビニ
ル樹脂であること、前記射出ノズル、又は、前記射出ノ
ズルと前記第一射出ユニット及び第二射出ユニットの樹
脂流路を連通させるための接続ブロック又は連結ブロッ
クのうち少なくとも一箇所に、温度調節流体を流通させ
ることができる通路を備えていることを特徴としてい
る。

【０００８】また、本発明の射出成形方法は、前述のよ
うに構成した射出成形装置を用いてコア層をスキン層で
被覆した樹脂成形品を成形する射出成形方法であって、
最初に前記第一射出ユニット又は第二射出ユニットのい
ずれか一方の射出ユニットを停止させた状態で他方の射
出ユニットを作動させて樹脂成形品の外面を形成するの
に十分な量のスキン層用樹脂を前記キャビティ部内に注
入した後、該他方のユニットを停止させた状態で一方の
射出ユニットを作動させてあらかじめ設定された量のコ
ア層用樹脂を注入し、次いで、該一方の射出ユニットを
停止させた状態で前記他方のユニットを作動させて前記
合流ノズル部に残存するコア層用樹脂をスキン層用樹脂
によってキャビティ部内に押出注入するとともに、キャ
ビティ部の注入口部分にスキン層用樹脂を注入してコア
層用樹脂を覆うことを特徴とし、特に、前記スキン層用
樹脂及びコア層用樹脂がそれぞれ硬質塩化ビニル樹脂で
あり、第一射出ユニット及び第二射出ユニットからキャ
ビティ部に注入される各樹脂の温度を１９０〜２２０℃
の範囲内に調節することを特徴としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１及び図２は、本発明の射出成
形装置の第１形態例を示すものであって、図１は射出ノ
ズルの断面図、図２は図１のII−II線断面図である。こ
の射出成形装置は、第一射出ユニット１１及び第二射出
ユニット１２からあらかじめ設定された順序で、あらか
じめ設定された量がそれぞれ射出されたコア層用樹脂及
びスキン層用樹脂を、射出ノズル１３を介して金型のキ
ャビティ部にそれぞれ射出注入することにより、コア層
用樹脂をスキン層用樹脂で被覆した多層構造の樹脂成形
品を成形するためのものであって、射出ノズル１３は、
中心部の第一樹脂流路１４と、該第一樹脂流路１４に沿
うように平行に設けられた第二樹脂流路１５と、第一樹
脂流路１４及び第二樹脂流路１５の先端に連通した合流
ノズル部１６とを備えている。

【００１０】前記射出ノズル１３の後端には、前記第一
樹脂流路１４に対して一直線状に前記第一射出ユニット
１１が設けられており、前記射出ノズル１３の側方に
は、前記第二樹脂流路１５の後端に連通する第二樹脂導
入路１７を設けた接続ブロック１８を介して前記第二射
出ユニット１２が設けられている。

【００１１】前記合流ノズル部１６は、第一樹脂流路１
４に直線状に連通して射出口２０に至る主流路２１と、
第二樹脂流路１５の先端からノズル中心方向に屈曲して
第二樹脂流路１５を主流路２１に直接連通させる合流流
路２２とを有している。

【００１２】したがって、第一射出ユニット１１から射
出された樹脂は、第一樹脂導入路１９を通って第一樹脂
流路１４に直線状に流入し、合流ノズル部１６の主流路
２１を通って直線状に射出口２０から射出される。ま
た、第二射出ユニット１２から射出された樹脂は、第二
樹脂導入路１７を通って射出ノズル１３内に流入し、流
れ方向を第一樹脂流路１４と平行な方向に変えて第二樹
脂流路１５に流入した後、合流ノズル部１６の合流流路
２２を通って主流路２１に流入し、主流路２１を通って
射出口２０から射出される。

【００１３】また、第一樹脂流路１４と第二樹脂流路１
５とが独立して平行に設けられた射出ノズル１３の内部
には温度調節流体通路２３が設けられており、該通路２
３に冷媒、例えば冷却用空気を導入することにより、前
記第一樹脂流路１４や第二樹脂流路１５を流れる樹脂を
最適温度に調節できるようになっている。また、接続ブ
ロック１８の内部には温度調節流体通路２３ｂが設けら
れており、該通路２３ｂにも、例えば冷却用空気等の冷
媒を導入したり、又は外気に開放したりすることによ
り、前記第二樹脂導入路１７を流れる樹脂を最適温度に
調節できるようになっている。

【００１４】射出ノズル１３内の温度設定は、射出成形
する樹脂原料に応じて適宜調節することができるが、硬
質塩化ビニル樹脂からなる多層構造の樹脂成形品を成形
する場合には、第一射出ユニット１１及び第二射出ユニ
ット１２からキャビティ部に注入される各樹脂の温度が
１９０〜２２０℃、好ましくは２００〜２１０℃の範囲
内となるように設定することが好ましい。この射出温度
が１９０℃未満の場合、流動性が悪い硬質塩化ビニル樹
脂をキャビティ部の末端部まで行き亘らせるのが困難に
なり、逆に２２０℃を超えると硬質塩化ビニル樹脂が焼
き付いて変質するという問題が発生する。

【００１５】このように形成した射出ノズル１３は、第
一射出ユニット１１及び第二射出ユニット１２を、図示
しない制御手段によってあらかじめ設定された順序で作
動させ、あらかじめ設定された量の樹脂をそれぞれ射出
するように作動させることにより、金型内のキャビティ
部にコア層用樹脂をスキン層用樹脂で被覆した多層構造
樹脂成形品を射出成形することができる。

【００１６】また、射出ノズル１３の各流路に、弁等の
流路開閉機構を設けていないので、流路内での樹脂の滞
留を抑制することができ、流動性や熱安定性に欠ける硬
質塩化ビニル樹脂を用いても、安定した状態で多層構造
樹脂成形品を射出成形することができる。

【００１７】図３は、多層構造樹脂成形品を射出成形す
るときのコア層用樹脂及びスキン層用樹脂の流量変化を
示す図であって、図４乃至図６は、射出成形時の各段階
におけるキャビティ部内の樹脂の状態を説明するための
概略断面図である。

【００１８】一例として、第一射出ユニット１１からス
キン層用樹脂を射出し、第二射出ユニット１２からコア
層用樹脂を射出する成形工程について説明する。まず、
最初の図３に示す第１射出工程Ａでは、第二射出ユニッ
ト１２を停止させた状態で第一射出ユニット１１を作動
させ、スキン層用樹脂Ｐ１を第一樹脂導入路１９から第
一樹脂流路１４に導入する。このスキン層用樹脂Ｐ１
は、第一樹脂流路１４を先端方向に直線的に流れ、合流
ノズル部１６の射出口２０から、金型３１のキャビティ
部３２内に注入口３３を通って注入される。

【００１９】このとき、第二樹脂流路１５内のコア層用
樹脂Ｐ２は、スキン層用樹脂Ｐ１の射出圧力によって合
流流路２２から第二樹脂流路１５内に押し込まれた状態
になるので、主流路２１に流出することはない。また、
スキン層用樹脂Ｐ１の注入量は、樹脂成形品の外面を形
成するのに十分な量に設定されており、成形品の大きさ
や形状、肉厚等の条件に応じて一定量が注入される。し
たがって、この第１射出工程Ａでは、図４に示すよう
に、キャビティ部３２内には、その一部にスキン層用樹
脂Ｐ１が注入された状態となる。

【００２０】次に、図３に示す第２射出工程Ｂでは、第
一射出ユニット１１を停止させた状態で第二射出ユニッ
ト１２を作動させ、コア層用樹脂Ｐ２を第二樹脂導入路
１７から第二樹脂流路１５に導入する。コア層用樹脂Ｐ
２は、第二樹脂流路１５から合流流路２２を経て主流路
２１に流入し、射出口２０から金型３１のキャビティ部
３２内に注入される。

【００２１】このとき、第一樹脂流路１４内のスキン層
用樹脂Ｐ１は、コア層用樹脂Ｐ２の射出圧力によって主
流路２１後方から第一樹脂流路１４内に押し込まれた状
態になるので、主流路２１方向に流出することはない。
また、コア層用樹脂Ｐ２の注入量は、樹脂成形品の体積
や肉厚等の条件に応じて一定量が注入される。このよう
にコア層用樹脂Ｐ２をキャビティ部３２内に注入する
と、先に注入されたスキン層用樹脂Ｐ１は、キャビティ
部３２の周壁に接触した部分が冷却されて固化スキン層
となり、後に注入されたコア層用樹脂Ｐ２がスキン層用
樹脂Ｐ１の中に潜り込んで注入口３３から末端部まで充
填される。

【００２２】したがって、この第２射出工程Ｂでは、図
５に示すように、キャビティ部３２内において、先に注
入されたスキン層用樹脂Ｐ１がキャビティ部３２の周壁
の略全体に接触した状態で、その内部にコア層用樹脂Ｐ
２が注入された状態となる。

【００２３】最後に、図３に示す第３射出工程Ｃでは、
再び第二射出ユニット１２を停止させた状態で第一射出
ユニット１１を作動させ、スキン層用樹脂Ｐ３を第一樹
脂流路１４から合流ノズル部１６を通してキャビティ部
３２内に注入する。

【００２４】このときのスキン層用樹脂Ｐ３は、第一樹
脂流路１４から主流路２１に流入したときに、先の第２
射出工程Ｂで主流路２１内に流出して合流ノズル部１６
内に残存しているコア層用樹脂Ｐ２をキャビティ部３２
の方向に押し出した後、キャビティ部の注入口３３部分
にコア層用樹脂Ｐ２を覆うようにして注入される。

【００２５】したがって、この第３射出工程Ｃにおける
スキン層用樹脂Ｐ３の量は、樹脂成形品の形状等にはほ
とんど関係なく、主流路２１内に残存しているコア層用
樹脂Ｐ２をキャビティ部３２に押出注入した後、キャビ
ティ部３２の注入口３３部分のコア層用樹脂Ｐ２を覆う
ことが可能な量に設定されている。

【００２６】このように、第３射出工程Ｃを行うことに
より、図６に示すように、キャビティ部３２内に、スキ
ン層用樹脂Ｐ１，Ｐ３の内部にコア層用樹脂Ｐ２が充填
された状態になり、これを通常通りの手順で金型３１か
ら取り出すことにより、コア層用樹脂をスキン層用樹脂
で被覆した多層構造の樹脂成形品を得ることができる。

【００２７】また、各工程において、樹脂温度が設定温
度よりも上昇したときには、射出ノズル１３の外部側か
らファン等によって空気を吹き付けて全体を冷却した
り、前記温度調節流体通路２３，２３ｂが設けられてい
るときには、これらの通路に冷却用空気等を流通させる
ことにより、温度上昇による樹脂の変質を防止すること
ができる。例えば、硬質塩化ビニル樹脂からなる多層構
造の樹脂成形品を成形する場合には、第一射出ユニット
及び第二射出ユニットからキャビティ部に注入される各
樹脂の温度が１９０〜２２０℃、好ましくは２００〜２
１０℃の範囲内となるように調整する。

【００２８】なお、射出ノズル１３は、加工条件等に応
じて複数の部材を組み合わせて形成することができ、硬
質塩化ビニル樹脂用の射出成形装置を基本として製作す
ることが好ましい。また、制御手段には、一般的な射出
成形装置に通常用いられている制御手段に第一射出ユニ
ット１１及び第二射出ユニット１２の作動順序をタイマ
ー等に基づいて設定するだけで使用可能である。

【００２９】さらに、コア層用樹脂及びスキン層用樹脂
には、射出成形可能な任意の合成樹脂を組み合わせて使
用することが可能であり、同一の合成樹脂でコア層用樹
脂には無色あるいは任意の色調のものを使用し、スキン
層用樹脂には指定の色調のものを使用するといったこと
も可能である。このとき、第一射出ユニット１１側の第
一樹脂流路１４からスキン層用樹脂を射出するように設
定することにより、主流路２１内に残存しているコア層
用樹脂をより確実にキャビティ部３２に押し出すことが
できる。

【００３０】図７は、本発明の射出成形装置の第２形態
例を示す射出ノズルの断面図である。なお、前記第１形
態例に示した射出ノズルと同一の構成要素のものには同
一の符号を付して詳細な説明を省略する。

【００３１】本形態例に示す射出ノズル４１は、前記第
１形態例の射出ノズルと同様に、ノズル中心に位置する
第一樹脂流路４２と、これに平行な第二樹脂流路４３
と、両流路が合流する合流ノズル部４４とを備えてい
る。この射出ノズル４１の後方には、第一樹脂流路４２
に直線で連通する第一樹脂導入路４５と、第二樹脂流路
４３に対して数十度屈曲した方向に設けられた第二樹脂
導入路４６とを有する接続ブロック４７が設けられてお
り、第一樹脂導入路４５の後方に第一連結ブロック４８
を介して第一射出ユニット１１が、第二樹脂導入路４６
の後方に第二連結ブロック４９を介して第二射出ユニッ
ト１２が、両導入路４５，４６の開き角度に対応した角
度でそれぞれ設けられている。前記接続ブロック４７の
内部には温度調節流体通路２３，２３ｂが設けられてお
り、各通路２３，２３ｂに、例えば冷却用空気等の冷媒
を導入したり、又は、外気に開放したりすることによ
り、前記第一樹脂導入路４５及び第二樹脂導入路４６を
流れる樹脂を最適温度に調節できるようになっている。
また、第１連結ブロック４８の内部にも温度調節流体通
路２３ａが設けられており、該通路２３ａに、例えば冷
却用空気等の冷媒を導入したり、又は、外気に開放した
りすることにより、前記第一樹脂流路４５を流れる樹脂
を最適温度に調節できるようにしている。なお、図７に
示した第二連結ブロック４９には温度調節流体通路が設
けられていないが、必要に応じて前記同様の通路を設け
ることにより、第二樹脂導入路４６を流れる樹脂の温度
を適宜調節することができる。

【００３２】本形態例に示すように、射出ノズル４１を
極力短く形成するとともに、第二樹脂流路４３と第二樹
脂導入路４６との接続角度を緩やかに傾斜させることに
より、樹脂の流れをより円滑にすることができ、射出ノ
ズル流路内における樹脂の滞留発生をより低減すること
ができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の成形装置
は、コア層用樹脂及びスキン層用樹脂が流れる流路をシ
ンプルで樹脂が滞留しない構造とするとともに、それぞ
れの樹脂温度を単独で制御できる構造とし、加えて、ノ
ズルの各流路に流路開閉機構を設けていないので、樹脂
の滞留を抑制することができ、流動性や熱安定性に欠け
る硬質塩化ビニル樹脂を用いても、本発明方法によって
安定した状態で多層構造樹脂成形品を射出成形すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の射出成形装置の第１形態例を示す射
出ノズルの断面図である。

【図２】 図１のII−II線断面図である。

【図３】 多層構造樹脂成形品を射出成形するときのコ
ア層用樹脂及びスキン層用樹脂の流量変化を示す図であ
る。

【図４】 第１射出工程におけるキャビティ部内の樹脂
の状態を説明するための概略断面図である。

【図５】 第２射出工程におけるキャビティ部内の樹脂
の状態を説明するための概略断面図である。

【図６】 第３射出工程におけるキャビティ部内の樹脂
の状態を説明するための概略断面図である。

【図７】 本発明の射出成形装置の第２形態例を示す射
出ノズルの断面図である。

【符号の説明】

１１…第一射出ユニット、１２…第二射出ユニット、１
３…射出ノズル、１４…第一樹脂流路、１５…第二樹脂
流路、１６…合流ノズル部、１７…第二樹脂導入路、１
８…接続ブロック、１９…第一樹脂導入路、２０…射出
口、２１…主流路、２２…合流流路、２３，２３ａ，２
３ｂ…温度調節流体通路、３１…金型、３２…キャビテ
ィ部、３３…注入口、４１…射出ノズル、４２…第一樹
脂流路、４３…第二樹脂流路、４４…合流ノズル部、４
５…第一樹脂導入路、４６…第二樹脂導入路、４７…接
続ブロック、４８…第一連結ブロック、４９…第二連結
ブロック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２９Ｌ 9:00 Ｂ２９Ｌ 9:00 (72)発明者 加藤 幸男 神奈川県平塚市西真土二丁目１番35号 三 菱樹脂株式会社平塚工場内 (72)発明者 加藤 雅史 神奈川県平塚市西真土二丁目１番35号 三 菱樹脂株式会社平塚工場内 (72)発明者 渡辺 真二 静岡県沼津市西沢田267−２ 株式会社東 芝機械プラスチックエンジニアリング内 (72)発明者 梶川 聡 静岡県沼津市西沢田267−２ 株式会社東 芝機械プラスチックエンジニアリング内 (72)発明者 岩本 一浩 山梨県甲府市上条新居町300番地 東洋化 学産業株式会社内 (72)発明者 鈴木 栄人 山梨県甲府市上条新居町300番地 東洋化 学産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4F206 AA15 AG03 AR065 AR14 JA07 JB22 JB30 JM04 JP17 JQ51

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金型に形成されたキャビティ部に対して
   第一射出ユニット及び第二射出ユニットから射出された
   コア層用樹脂及びスキン層用樹脂をそれぞれ射出ノズル
   を介して射出注入することによりコア層用樹脂をスキン
   層用樹脂で被覆した多層構造の樹脂成形品を成形するた
   めの射出成形装置であって、前記射出ノズルは、前記第
   一射出ユニットから射出される樹脂が流れる第一樹脂流
   路と、前記第二射出ユニットから射出される樹脂が流れ
   る第二樹脂流路と、前記第一樹脂流路と前記第二樹脂流
   路とに連通した合流ノズル部とを備え、前記第二樹脂流
   路を射出ノズル内で前記第一樹脂流路に沿うように平行
   に設けて該第二樹脂流路の先端部を屈曲させることによ
   り前記合流ノズル部に連通させ、前記第一射出ユニット
   及び第二射出ユニットは、両射出ユニットを、あらかじ
   め設定された順序で、かつ、あらかじめ設定された量の
   樹脂を射出する動作を行うように制御するための制御手
   段を備えていることを特徴とする射出成形装置。
2. 【請求項２】 前記スキン層用樹脂及びコア層用樹脂が
   それぞれ硬質塩化ビニル樹脂であることを特徴とする請
   求項１記載の射出成形装置。
3. 【請求項３】 前記射出ノズル、又は、前記射出ノズル
   と前記第一射出ユニット及び第二射出ユニットの樹脂流
   路を連通させるための接続ブロック又は連結ブロックの
   うち少なくとも一箇所に、温度調節流体を流通させるこ
   とができる通路を備えていることを特徴とする請求項１
   記載の射出成形装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項記載の射
   出成形装置を用いてコア層をスキン層で被覆した樹脂成
   形品を成形する射出成形方法であって、最初に前記第一
   射出ユニット又は第二射出ユニットのいずれか一方の射
   出ユニットを停止させた状態で他方の射出ユニットを作
   動させて樹脂成形品の外面を形成するのに十分な量のス
   キン層用樹脂を前記キャビティ部内に注入した後、該他
   方のユニットを停止させた状態で一方の射出ユニットを
   作動させてあらかじめ設定された量のコア層用樹脂を注
   入し、次いで、該一方の射出ユニットを停止させた状態
   で前記他方のユニットを作動させて前記合流ノズル部に
   残存するコア層用樹脂をスキン層用樹脂によってキャビ
   ティ部内に押出注入するとともに、キャビティ部の注入
   口部分にスキン層用樹脂を注入してコア層用樹脂を覆う
   ことを特徴とする射出成形方法。
5. 【請求項５】 前記スキン層用樹脂及びコア層用樹脂が
   それぞれ硬質塩化ビニル樹脂であり、第一射出ユニット
   及び第二射出ユニットからキャビティ部に注入する各樹
   脂の温度を１９０〜２２０℃の範囲内に調節することを
   特徴とする請求項４記載の射出成形方法。