JP7279025B2

JP7279025B2 - 射出成形用金型及びそれに含まれるリップ型並びに射出成形方法

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Publication number: JP7279025B2
Application number: JP2020516342A
Authority: JP
Inventors: 敦中原
Original assignee: Nissei ASB Machine Co Ltd
Current assignee: Nissei ASB Machine Co Ltd
Priority date: 2018-04-26
Filing date: 2019-04-22
Publication date: 2023-05-22
Anticipated expiration: 2039-04-22
Also published as: JPWO2019208498A1; WO2019208498A1

Description

本発明は、射出成形用金型及びそれに含まれるリップ型並びに射出成形方法に関する。

特許文献１には、プリフォームのネック部（特許文献１では「口頸部」と称されている）を射出成形するのに用いられる、左右に２分割されたリップ型（特許文献１では「スライドインサート金型」と称されている）の内部を貫通するように、冷却液を供給することが提案されている。

特許第５５４０８６１号公報

ところで、射出成形したプリフォームをブロー成形する手法として、例えば、射出成形したプリフォームの予熱を維持してそのままブロー成形する、ホットパリソン式（「１ステージ式」と称されることもある）と、射出成形したプリフォームを一旦冷ましてその後に再加熱してブロー成形する、コールドパリソン式（「２ステージ式」と称されることもある）と、がある。

ホットパリソン式では、キャビティ型とは別体のリップ型を、射出成形時にはキャビティ型に型締めさせる、また、射出成形後には該型締めを解除して別の装置に搬送させる、等という、コールドパリソン式では採られない動作に対応できるよう、コールドパリソン式と比べて、リップ型に対する構成上の制約が多くなりやすい。

近年、単位面積あたりの生産量を高めたいという要望からリップ型をはじめとする各部の薄肉化が求められている状況も相まって、ホットパリソン式で用いられるリップ型には、特許文献１のような冷却液の回路を単純に適用するのが困難である、という問題があった。一方、ホットパリソン式であっても、最終成形品をハイサイクルで製造するのにネック部の冷却効率の向上が求められる場合がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、ホットパリソン式での射出成形において、プリフォームのネック部の冷却効率の向上を好適な態様で図ることができる、射出成形用金型及びそれに含まれるリップ型並びに射出成形方法に関する。

上記課題を解決する本発明の態様は、開口する一端側がネック部とされる有底筒状のプリフォームを射出成形するのに適した射出成形用金型であって、前記ネック部の外周面を成形する、複数の割型から構成されるリップ型と、前記リップ型を係合可能な係合凹部を有するキャビティ型と、を備え、前記リップ型は、前記ネック部の前記外周面を包囲する、環状部と、前記環状部から連続して立ち上がる、テーパー部と、前記リップ型の前記環状部及び前記テーパー部を前記係合凹部に係合したときに所定の冷媒供給装置に連通し、かつ、前記環状部の表面の少なくとも一部を含んで形成される、冷媒流路と、を備えることを特徴とする射出成形用金型にある。

ここで、前記環状部は、前記ネック部の前記外周面に対応する内周面を有し、前記内周面の周方向に沿って、前記冷媒流路を備えることが好ましい。

また、前記環状部は、その一部が中空状に形成され、前記中空状に形成された部分が、前記冷媒流路とされることが好ましい。

また、少なくとも二以上の前記冷媒流路を備えることが好ましい。

また、前記リップ型は、第１の割型及び第２の割型から構成され、前記第１の割型及び前記第２の割型の各々が、前記冷媒流路を備えることが好ましい。

また、前記冷媒流路を第１冷媒流路としたとき、前記キャビティ型は、前記キャビティ型の表面の少なくとも一部を含んで形成される、第２冷媒流路を備えることが好ましい。

また、前記第１冷媒流路と、前記第２冷媒流路と、の少なくとも一部が重複してなることが好ましい。

上記課題を解決する本発明の他の態様は、開口する一端側がネック部とされる有底筒状のプリフォームの、前記ネック部の外周面を射出成形するのに適したリップ型であって、前記リップ型は、キャビティ型の係合凹部に係合可能であり、かつ、前記ネック部の前記外周面を包囲する、環状部と、前記環状部から連続して立ち上がる、テーパー部と、前記リップ型の前記環状部及び前記テーパー部を前記係合凹部に係合したときに所定の冷媒供給装置に連通し、かつ、前記環状部の表面の少なくとも一部を含んで形成される、冷媒流路と、を備えることを特徴とするリップ型にある。

上記課題を解決する本発明の更に他の態様は、開口する一端側がネック部とされる有底筒状のプリフォームを射出成形するのに適した射出成形方法であって、キャビティ型の係合凹部に係合可能であり、かつ、前記ネック部の前記外周面を包囲する、環状部と、前記環状部から連続して立ち上がる、テーパー部と、を備える、前記ネック部の外周面を成形するリップ型を用い、前記リップ型の前記環状部及び前記テーパー部を前記係合凹部に係合したときに所定の冷媒供給装置に連通し、かつ、前記環状部の表面の少なくとも一部を含んで形成される、冷媒流路に、前記冷媒供給装置から所定の冷媒を供給することを特徴とする射出成形方法にある。

本発明によれば、ホットパリソン式での射出成形において、プリフォームのネック部の冷却効率の向上を好適な態様で図ることができる、射出成形用金型及びそれに含まれるリップ型並びに射出成形方法を提供することができる。

実施形態１の射出ブロー成形装置による、成形品の構成例を示す図。実施形態１の射出成形用金型を含む射出ブロー成形装置の構成例を示す図。実施形態１の射出成形用金型の構成例を示す図。実施形態１の射出成形用金型を構成する、リップ型の構成例を示す図。実施形態１の射出成形用金型を構成する、リップ型の構成例を示す図。実施形態１の射出成形用金型を構成する、リップ型の構成例を示す図。実施形態１の射出成形用金型を構成する、キャビティ型の構成例を示す図。変形例に係る射出成形用金型の構成例を示す図。

以下、本発明の一態様について、図面を参照して説明する。同一の部材については、同じ符号が付され、適宜説明が省略されている。各図における各部の縮尺や形状は、便宜的に設定されている場合がある。

（実施形態１）
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、ホットパリソン式の射出ブロー成形装置Ｉ（図２参照）により成形される、プリフォーム１及び最終成形品５の各々の構成例を示している。図１（ａ）に示すように、プリフォーム１は、開口する一端側がネック部２とされる有底筒状である。すなわち、プリフォーム１は、ネック部２と、ネック部２に連続する胴部３と、胴部３に連続する底部４と、を有している。射出ブロー成形装置Ｉは、射出成形したプリフォーム１の予熱を維持してそのままブロー成形し、これにより、図１（ｂ）に示すような、最終成形品５を成形する。最終成形品５は、飲料等の保存に用いられる樹脂容器であり、代表的には、ＰＥＴボトルである。

図２は、射出成形用金型１０を含む、ホットパリソン式の射出ブロー成形装置Ｉの構成例を示す図である。射出ブロー成形装置Ｉは、射出成形用金型１０（射出成形部１０）と、温調部３０と、ブロー成形部４０と、取出部５０と、を備えて構成されている。各部は、搬送機構６０を中心として、水平方向に所定角度（図２の例では９０度）毎に回転した位置に設けられている。なお、射出ブロー成形装置Ｉは、射出成形部１０とブロー成形部４０のみで構成される場合は１８０度毎に、射出成形部１０とブロー成形部４０および取出部５０とで構成される場合は１２０度毎に、搬送機構６０を中心に水平方向へ回転した位置に各々設けるようにしても良い。

射出成形部１０は、射出装置１００のノズルから供給されるＰＥＴ等の樹脂材料を原料にして、プリフォーム１を成形する（射出成形工程）。温調部３０は、プリフォーム１の温度を適正な温度に調整する（温調工程）。温調部３０において、温度を調整するほか、所定のロッド部材等によりプリフォーム１の底部４を押し下げてプリフォーム１を縦軸方向に延伸させてもよい。

ブロー成形部４０は、延伸ロッドによりプリフォーム１の底部４を押し下げてプリフォーム１を縦軸方向に延伸させるとともに、プリフォーム１の内部に高圧エアをブローして横軸方向に延伸させて、最終成形品５を成形する（ブロー成形工程）。取出部５０は、最終成形品５を外部に取り出す（取出し工程）。

搬送機構６０には、射出成形部１０と、温調部３０と、ブロー成形部４０と、取出部５０と、からなる処理ユニットと同数の、４枚の移送板（図示は省略）が配されている。搬送機構６０は、これらの移送板を間欠的に回転（図２の例では、反時計回り方向に回転）させ、処理ユニットに配置させる。

図３は、射出成形部１０の構成例を示す断面図である。射出成形部１０は、リップ型１１と、キャビティ型１２と、コア型１３と、を備えて構成されている。リップ型１１は、図４に示すように、複数の割型（第１の割型１１Ａ及び第２の割型１１Ｂ）から構成されており、プリフォーム１のネック部２の外周面を成形する。また、リップ型１１は上記移送板に設けられており、搬送機構６０の回転に応じて、プリフォーム１や最終成形品５のネック部を保持した状態で順次搬送されるようになっている。なお、搬送機構６０は、リップ型１１をキャビティ型１２に対して昇降させる、昇降装置（図示せず）を兼ねている。

キャビティ型１２は、第１キャビティ型１４（リップ型接触キャビティ型）と、第２キャビティ型１５と、を備えて構成されている。第１キャビティ型１４は、第２キャビティ型１５の上部に設けられ、リップ型１１が係合する係合凹部１６を形成する。第１キャビティ型１４に対してリップ型１１が下降し、リップ型１１が係合凹部１６に係合（嵌合）することで、リップ型１１が、第１キャビティ型１４により型締めされることになる。

リップ型１１が型締めされた第１キャビティ型１４に対して、コア型１３が下降し、このとき、リップ型１１と、キャビティ型１２（第１キャビティ型１４及び第２キャビティ型１５）と、コア型１３と、で空間１７が形成される。この空間１７内に、第２キャビティ型１５の底部中央に設けられたゲート１８を介して樹脂材料を充填させ、これにより、プリフォーム１を成形することができる。

図４は、射出成形部１０を構成する、リップ型１１の構成例を示す斜視図である。図５は、射出成形部１０を構成する、リップ型１１の構成例を示す側面図である。また図６は射出成形部１０を構成する、リップ型１１の構成例を示す断面図であり、図５のＡ－Ａ線に対応する断面図である。リップ型１１は、上下方向を切断線（パーティングライン）として２等分された、第１の割型１１Ａ及び第２の割型１１Ｂから構成されており、第１の割型１１Ａ及び第２の割型１１Ｂの各々に、プリフォーム１のネック部２の外周面を成形する、内周面１９が形成されている。第１の割型１１Ａ及び第２の割型１１Ｂの、各々の内周面１９の形状に応じて、ネック部２の外周面の形状が規定されることとなる。

リップ型１１は、ネック部２の外周面を包囲する環状部（厚肉部）２０と、環状部２０から連続して立ち上がるテーパー部（薄肉部）２１と、を備えて構成されている。環状部２０は、内周面１９の法線方向に延在する、プレート状の部材である。テーパー部２１は、環状部２０の外縁から一方側（図４及び図５に示す例では紙面上側）に立ち上がり、環状部２０から離れるにつれて拡径している。なお、環状部２０の鉛直断面の厚さは、テーパー部の水平断面の厚さよりも大きく形成されている。

ここで、環状部２０には、その表面の少なくとも一部を含んで構成される冷媒流路（ガス流路）２２（第１冷媒流路２２ａ（第１ガス流路））が設けられている。冷媒流路２２に、冷媒となる所定のガスを供給することで、プリフォーム１のネック部２の、冷却効率の向上を図ることができる。ホットパリソン式での射出成形においても、このような冷却効率の向上を図ることで、最終成形品５をハイサイクルで製造するのに有利となる場合がある。なお冷媒となるガスとしては、例えば空気が挙げられる。ただし冷媒は、液体として取り扱われるものや、低温炭酸ガスや液体窒素等、冷媒流路２２内で熱によりガス化するものも含むものとする。

環状部２０の外周面２３（環状部２０を挟んで内周面１９とは反対側の周面）には、複数の開口２４が設けられ、これらの開口２４が、第１冷媒流路２２ａに連通している。例えば、第１冷媒流路２２ａの一端側に連通する開口２４（開口２４ａ）が、冷媒となるガスの上流側（入口側）とされ、第１冷媒流路２２ａの他端側に連通する開口２４（開口２４ｂ）が、冷媒となるガスの下流側（出口側）とされる。

環状部２０は、その一部が中空状に形成され、その中空状に形成された部分が、第１冷媒流路２２ａとされている。また、第１冷媒流路２２ａはリップ型１１の内周面１９の周方向に沿って形成されている。更に、第１冷媒流路２２ａは、第１の割型１１Ａ及び第２の割型１１Ｂの各々に形成されている。

しかも、第１冷媒流路２２ａは、第１の割型１１Ａと第２の割型１１Ｂとの各々に、複数（ここでは２つ）形成されている。何れの第１冷媒流路２２ａも、リップ型１１の内周面１９の周方向に沿って形成されている。

プリフォーム１のネック部２の冷却効率の向上を図るには、リップ型１１のうち、なるべく内周面１９に近い位置に冷媒流路２２を設け、また、冷媒となるガスとリップ型１１との接触機会（熱交換の機会）を増やし、更に、有効に機能する冷媒流路２２の数を増やすのが有利である。一方、そのような冷媒流路２２を形成するには構成上、リップ型１１は、ある程度の肉厚が必要になる。

本実施形態では、リップ型１１の、ネック部２の外周面を包囲する部分（環状部２０）であれば、これを比較的厚肉に構成し得ることに注目し、ここに狙って冷媒流路２２を形成したものである。逆に言えば、リップ型１１は、環状部２０を備えるからこそ、冷媒流路２２を構成し得るスペースを確保できる。また環状部２０は、冷媒流路２２を構成したとしても十分な強度が得られ、しかも、上記のような冷媒流路２２の各種の態様の変形や応用が可能になる。一方、テーパー部２１は肉薄に形成される傾向にあるため、強度を考慮すると、冷媒流路２２を構成し得るスペースを確保するのは非常に困難になる。

図７は、射出成形部１０のうち、リップ型１１が型締めされる、第１キャビティ型１４の構成例を示す斜視図である。図７に示すように、第１キャビティ型１４には、その内周面（係合凹部１６の表面）に開口する溝部２５が形成されている。また、第１キャビティ型１４には、その内周面及び外周面のそれぞれに開口する貫通孔２６が設けられている。この貫通孔２６の一端側は、溝部２５の上端側に連通している。なお、貫通孔２６の溝部２５とは反対側は、所定の冷媒供給装置（図示せず）に接続されている。なお、冷媒供給装置は、冷媒となるガス等を供給できるものであればよく、従来公知の各種装置を用いることができる。

射出成形部１０では、第１のキャビティ型１４の係合凹部１６にリップ型１１を係合することで、すなわちリップ型１１の環状部２０及びテーパー部２１を第１キャビティ型１４に型締めすることで、第２冷媒流路２２ｂ（第２ガス流路）が形成される。第２冷媒流路２２ｂは、上記の溝部２５と、上記の貫通孔２６と、リップ型１１の外周面２３と、によって形成される。また係合凹部１６にリップ型１１を係合することで、第１キャビティ型１４の溝部２５の下端側が、リップ型１１の開口２４ａに向かい合い、第２冷媒流路２２ｂが第１冷媒流路２２ａと連通されて冷却流路２２が形成される。

この状態で、例えばエアジェットクーラー等の冷媒供給装置をオンオフすることで、冷媒流路２２に冷却ガス等の冷媒を供給し、又はその供給を停止させることができる。特に、本実施形態では、第２冷媒流路２２ｂの一部（溝部２５に対応する部分）は、リップ型１１の外周面２３によっても画成されている。つまり、第１冷媒流路２２ａと第２冷媒流路２２ｂとは、その一部が重複している。この構成では、第１キャビティ型１４の第２冷媒流路２２ｂに導入されたガス等の冷媒は、リップ型１１の外周面２３に沿って、リップ型１１側の第１冷媒流路２２ａに導入される。従って、冷媒となるガスとリップ型１１との接触機会を増やすことができるので、冷却効率の向上を図りやすくなる。

本実施形態では、冷媒としてガスを用いるので、例えば冷媒として冷却水を用いる場合のような水漏れは生じない。なお、ここでいう水漏れは、リップ型とキャビティ型とのクリアランスからの水漏れや、リップ型とキャビティ型との型締めを解除し、キャビティ型に対してリップ型を離間させたときに、流路内に残存する冷却水が液だれする場合の水漏れを含む。また冷媒としてガスを用いることで、冷却水を供給するための給排水システムを設ける必要もない。たとえリップ型とキャビティ型との間にクリアランスが生じる場合でも、空冷式であれば有効に機能させることができる。さらに、成形運転時に離型（分離）させられるリップ型１１とキャビティ型１２（第１キャビティ型１４）との間で冷媒が給排（交換）できる構成になっており、成形機側で大きな改造を実施する必要性も無い。

なお射出成形部１０では、プリフォーム１を射出成形し終えると、キャビティ型１２及びコア型１３をプリフォーム１から引き離す。つまり、プリフォーム１をキャビティ型１２及びコア型１３から離型させる。そして、プリフォーム１のネック部２がリップ型１１によって保持された状態とし、射出成形部１０から温調部３０にプリフォーム１を搬送させる。

温調部３０では、プリフォーム１の胴部３の温度をブロー成形に適した所定温度に調整する。そして、所定温度に調整されたプリフォーム１を、ここでもリップ型１１で保持された状態で、温調部３０からブロー成形部４０に搬送させる。ブロー成形部４０は、ブロー成形金型内に配置されているプリフォーム１の内部に、ブローコア型を介して高圧エアを供給することで、プリフォーム１の胴部３を縦軸方向及び横軸方向に延伸させる。これにより、最終成形品５が成形される。

ブロー成形部４０では、その後、ブロー成形された最終成形品５をブローキャビティ型及びブローコア型から離型させる。リップ型１１により最終成形品５が保持された状態で、ネック部が取出部５０に移動して、最終的にリップ型１１から最終成形品５を取り外す。

以上説明した射出成形部１０及びそれに含まれるリップ型１１並びに射出成形方法によれば、ホットパリソン式での射出成形において、プリフォーム１のネック部２の冷却効率の向上を好適な態様で図ることができる。

（変形例）
図８（ａ）、図８（ｂ）及び図８（ｃ）は、各々、実施形態１に係る射出成形部１０及びリップ型１１の変形例を示している。例えば、図８（ａ）に示すように、第１キャビティ型１４の溝部２５に対応するように、リップ型１１にも溝部２７を形成してもよい。この構成では、リップ型１１を第１キャビティ型１４に型締めしたとき、第１キャビティ型１４の溝部２５及びリップ型１１の溝部２７と貫通孔２６と、によって第２冷媒流路２２ｂが画成される。

また、図８（ｂ）に示すように、第１冷媒流路２２ａと、第２冷媒流路２２ｂと、を直線的に形成してもよい。この場合、第１冷媒流路２２ａと、第２冷媒流路２２ｂと、は重複しないが、ホットパリソン式での射出成形において、プリフォームのネック部の冷却効率の向上を図る上で有効ではある。

また、図８（ｃ）に示すように、リップ型１１を第１キャビティ型１４に型締めした際に、リップ型１１（環状部２０）に接触する第２キャビティ型１５の接触面に、第１冷媒流路２２ａとなる凹部２８を形成してもよい。この場合でも、環状部２０の表面の少なくとも一部を含んで、第１冷媒流路２２ａを形成することができる。

（他の実施形態）
以上、本実施形態に係る、射出成形部１０及びそれに用いられるリップ型１１並びに射出成形方法の一態様について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。特に、第１冷媒流路２２ａ及び／又は第２冷媒流路２２ｂの形状、位置、数等の構成は、上記はあくまで一態様であり、第１冷媒流路２２ａは、リップ型１１の環状部２０の表面の少なくとも一部を含んで形成されていればよいし、第２冷媒流路２２ｂは、キャビティ型１２（第１キャビティ型１４及び／又は第２キャビティ型１５）の表面の少なくとも一部を含んで形成されていればよい。

本発明は、射出成形用金型及びそのリップ型並びに射出成形方法に関する産業分野で利用することができる。

１プリフォーム
２ネック部
３胴部
４底部
５最終成形品
１０射出成形用金型（射出成形部）
１１リップ型
１１Ａ第１の割型
１１Ｂ第２の割型
１２キャビティ型
１３コア型
１４第１キャビティ型（リップ型接触キャビティ型）
１５第２キャビティ型
１６係合凹部
１７空間
１８ゲート
１９リップ型の内周面
２０環状部（厚肉部）
２１テーパー部（薄肉部）
２２冷媒流路（ガス流路）
２２ａ第１冷媒流路（第１ガス流路）
２２ｂ第２冷媒流路（第２ガス流路）
２３リップ型の外周面
２４開口
２４ａ冷媒（ガス）の上流側（入口側）の開口
２４ｂ冷媒（ガス）の下流側（出口側）の開口
２５溝部
２６貫通孔
２７溝部
２８凹部
３０温調部
４０ブロー成形部
５０取出部
６０搬送機構
１００射出装置

Claims

開口する一端側がネック部とされる有底筒状のプリフォームを射出成形するのに適した射出成形用金型であって、
前記ネック部の外周面を成形する、複数の割型から構成されるリップ型と、
前記リップ型を係合可能な係合凹部を有するキャビティ型と、を備え、
前記リップ型は、
前記ネック部の前記外周面を包囲する、環状部と、
前記環状部から連続して立ち上がる、テーパー部と、
前記リップ型の前記環状部及び前記テーパー部を前記係合凹部に係合したときに所定の冷媒供給装置に連通し、かつ、前記環状部の表面の少なくとも一部を含んで形成される、冷媒流路と、を備え、
前記冷媒流路を第１冷媒流路としたとき、
前記キャビティ型は、
前記キャビティ型の表面の少なくとも一部を含んで形成される、第２冷媒流路を備え、
前記第１冷媒流路と、前記第２冷媒流路と、の少なくとも一部が重複してなる
ことを特徴とする射出成形用金型。
前記環状部は、前記ネック部の前記外周面に対応する内周面を有し、
前記内周面の周方向に沿って、前記冷媒流路を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の射出成形用金型。
前記環状部は、その一部が中空状に形成され、
前記中空状に形成された部分が、前記冷媒流路とされる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の射出成形用金型。
少なくとも二以上の前記冷媒流路を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の射出成形用金型。
前記リップ型は、第１の割型及び第２の割型から構成され、
前記第１の割型及び前記第２の割型の各々が、前記冷媒流路を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の射出成形用金型。
開口する一端側がネック部とされる有底筒状のプリフォームの、前記ネック部の外周面を射出成形するのに適したリップ型であって、
前記リップ型は、キャビティ型の係合凹部に係合可能であり、かつ、
前記ネック部の前記外周面を包囲する、環状部と、
前記環状部から連続して立ち上がる、テーパー部と、
前記リップ型の前記環状部及び前記テーパー部を前記係合凹部に係合したときに所定の冷媒供給装置に連通し、かつ、前記環状部の表面の少なくとも一部を含んで形成される、冷媒流路と、を備え、
前記冷媒流路を第１冷媒流路としたとき、
前記第１冷媒流路の少なくとも一部は、前記キャビティ型の表面の少なくとも一部を含んで形成される第２冷媒流路の少なくとも一部と重複する
ことを特徴とするリップ型。
開口する一端側がネック部とされる有底筒状のプリフォームを射出成形するのに適した射出成形方法であって、
キャビティ型の係合凹部に係合可能であり、かつ、
前記ネック部の外周面を包囲する、環状部と、
前記環状部から連続して立ち上がる、テーパー部と、を備える、前記ネック部の外周面を成形するリップ型を用い、
前記リップ型の前記環状部及び前記テーパー部を前記係合凹部に係合したときに所定の冷媒供給装置に連通し、かつ、前記環状部の表面の少なくとも一部を含んで形成される、冷媒流路に、前記冷媒供給装置から所定の冷媒を供給し、
前記冷媒流路を第１冷媒流路としたとき、
前記キャビティ型は、
前記キャビティ型の表面の少なくとも一部を含んで形成される、第２冷媒流路を備え、
前記第１冷媒流路と、前記第２冷媒流路と、の少なくとも一部が重複してなる
ことを特徴とする射出成形方法。