JPH0798344B2

JPH0798344B2 - ホツトランナ−

Info

Publication number: JPH0798344B2
Application number: JP25299786A
Authority: JP
Inventors: 務夫山田
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1986-10-24
Filing date: 1986-10-24
Publication date: 1995-10-25
Anticipated expiration: 2010-10-25
Also published as: JPS63239022A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は多層共射出成形用多数個取りホットランナーに
係り、更に詳しくは複数の合成樹脂を、射出シリンダー
または押出機で溶融射出、或はプランジャー押出し、複
数のキャビティへ同時に充填し、ほゞ均一の層構成を有
する多層成形品、多層パリソン、多層容器を多数個同時
成形するために用いられる多数個取り成形装置のホット
ランナーに関する。

〔従来の技術〕

単層成形品の性能を向上するため、或いは製造コストの
低減等を目的として、多数個取り方式で、多層成形品を
得る共射出成形用多数個取り金型が種々開発されてい
る。

多数取り成形により、安定した品質で成形品を供給する
ためには、キャビティ間の射出成形条件の均一性が重要
である。

このため、複数の溶融樹脂を決められたタイミング、充
填量で均一に共射出するための多数個取りホットランナ
ーが必要とされ、溶融樹脂のコントロールを目的とした
各種のホットランナーが提案されている。

一般には、同時、又は遂次射出成形される溶融樹脂の流
動を正確に設定するために、各層を構成する樹脂の各々
の射出シリンダーより溶融樹脂を射出し、これをＴ字
型、Ｙ字型、十字型で分岐するランナーを通して、複数
のホットランナーノズルへ流動させ、このノズル内で複
数の断面同心円状の円筒樹脂流を成形し、合流させ、複
数のキャビティ内へ同時に充填する方法が取られてお
り、そのためにランナー形状に幾何学的に対称性をもた
せることが行なわれている。或いはランナーのスプルー
より各ホットランナーノズルのランナーゲートへ至る距
離を同じくする方法、或いはキャビティ間のゲートでの
射出圧力を均一にするため、ノズル部での流路断面積を
適宜調整し、ゲートバランスをとる（射出時の充填スピ
ードを均一にする）方法等がとられている。

更に、溶融樹脂の流動のタイミングを複雑なホットラン
ナーを用いてコントロールする方法が提案されている
（特開昭60−34819号公報参照）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

複数のキャビティに充填される複数の溶融樹脂をホット
ランナーノズル合流部で、断面同心円状の円筒樹脂流を
成形し、タイミング良く、同時に、または遂次に流動さ
せなければならない。従来の技術では、上記したような
種々の方法によって、射出シリンダー、又はプランジャ
ーにより印加される圧力がランナー管路内に充満せしめ
られる溶融樹脂流を介して、ノズル先端に伝播され、ま
た、ランナー管路の分岐に従って分圧され、その結果各
キャビティのゲート部ないしその直前のホットランナー
ノズル先端合流部における分圧が均一になるように設計
されている。

この場合、共射出する各層の充填量のコントロールは、
各層の樹脂を射出する射出シリンダー、又はプランジャ
ーの駆動により、ランナーを通しておくられる溶融樹脂
流によって伝播される分圧によって行なわれている。

しかしながら、このように均一な分圧が伝播される構造
とするためには、スプルーより、多数個のキャビティへ
溶融樹脂を送るために、ランナーの分岐は不可欠であ
り、また、ランナー形状の対称性を確保するために、キ
ャビティゲートへの最短距離をとることができず、ラン
ナー距離は長くせざるを得ない。

上記のような分岐を持ったランナーによれば、均一な分
圧伝播はほゞ達成されるが、流動に伴って発生する溶融
樹脂流路断面内での、温度分布の不均一、粘度分布の不
均一に壁けられない。しかもランナー距離を長くすれば
する程、この欠点はより顕著になる。

この溶融樹脂流路断面内での場所の相違による溶融樹脂
の温度差、粘度差が存在する場合、溶融樹脂流路断面内
各部の流速が異なり、均一な円筒流は得られず、不均一
な円筒流がホットランナーノズル合流部で合流せしめら
れる結果、断面同心円のものを積層したものではない、
偏よりのある多層円筒流が得られてしまう。

ここで偏よりのある多層円筒流は層厚さの相違を伴い、
また、充填時の温度の相違や粘度の相違も伴う。

以下に以上の偏よりが生ずる過程について詳しくのべ
る。

溶融樹脂流路内での溶融樹脂流の温度分布については、
種々の樹脂についてしらべられ、傾向が把握されてい
る。

一般に第13図（ａ）に示すような流速分布でランナーを
流動する溶融樹脂流の流路断面内における温度分布は、
第13図（ｃ）に示すように、流路外周部においては高
く、中心部に行くにつれて低くなっている。これは第13
図（ｂ）に示すように、せん断応力が流路外周部におい
て、最も高く、せん断発熱により加熱されるからであ
る。また、長い流路を粘性の異なる溶融樹脂を加圧して
流動させる場合、第13図（ｄ）に示すように流路外周部
においては粘性が低く、一方、中央部には粘度が高い樹
脂が偏よって流れる現象が確認されている。

この結果、完全な均一の溶融状態でない、温度差のある
溶融樹脂を流動させると、外周部へは高温、低粘性の溶
融部が、一方中央部へは、低温、高粘性の溶融部が偏在
することとなる。

次に上記のように高温、低粘性溶融部と低温、高粘性の
溶融部がそれぞれ別の場所に偏在して溶融樹脂がランナ
ーを通して送られる結果、どのような状態となるか、実
例をあげて説明する。

第14図は従来の技術によりなるランナーの配置を示すも
のである。図において（１）はスプルー、（２）、及び
（３）はランナー、（５）はランナーゲートを示す。ま
た、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈはホットランナー
ノズルを示す。

第15図は第14図示のスプルー、ランナー及びランナーゲ
ートを通して流れるメイン樹脂の流れの状態を概念的に
示すものである。図において（51）〜（66）は第16図
（ａ）図示の如く、分割されたスプルー（１）管路内細
分領域を通る溶融樹脂の流れの状態を示す。但し、第16
図（ａ）に示す分割は溶融樹脂流の相対位置関係を示す
もので厳密な流路面積を図示するものではない。以下に
あげる第16図（ｂ）ないし（ｅ）における分割も同様に
溶融樹脂流の相対位置関係を示すもので、厳密な流路面
積を図示するものではない。

第16図（ｂ）はスプルー（１）を出た溶融樹脂流が分岐
したランナー（２）管路内を流れる状態を示す。

同様に第16図（ｃ）はさらに分岐したランナー（３）管
路内を流れる溶融樹脂流の状態を示し、第16図（ｄ）は
ランナーゲート（５）管路内を流れる溶融樹脂流の状態
を示し、また第16図（ｅ）は共射出用ホットランナーノ
ズルＡ〜Ｈより射出される溶融樹脂流の状態を示す。
尚、第16図（ｅ）において、（70）はメイン樹脂と共に
射出されるコア樹脂を示す。

以上のように流れる結果、高温低粘性の溶融部（51）
（52）はノズルＢより射出され、一方低温高粘性の溶融
部（57）（58）はノズルＣより射出されることとなり、
ノズルによって違った温度、粘性が異なった樹脂が射出
されてしまう。

また、個々のノズルから射出される、例えば第16図
（ｅ）図示のノズルＢから射出される溶融部（51）（5
2）についての比較においても、円筒片側の溶融部（5
1）（52）では、流路外周部を流れる溶融部（51）は高
温低粘度となり、一方流路内側をより多くの流れる溶融
部（52）は低温、高粘度となり、偏よりを持って射出さ
れてしまう。

そして、このようにして生じた偏よりは、成形品、パリ
ソン、容器の層構造に偏よりを生ずる。溶融樹脂の層流
特性により、成形品の温度差も生ずる。この温度差は、
ホットパリソン法により、多層予備成形品の残熱を利用
し、一度完全に室温まで冷却しないでそのまま延伸ブロ
ー成形して、容器を製造する場合、容器壁厚の不均一を
生ぜしめ、成形品の性能に重大な影響をおよぼすことが
ある。

また、ホットランナーノズル先端合流部で、駆動ピン等
を介して各層の射出タイミング、充填量のコントロール
を行なう方法では、各樹脂の流動開始終了時間、及び充
填量のコントロールは高精度で行なうことができるが、
複雑な金型構造が必要であり、金型の精度及びメンテナ
ンス上でも困難が伴う。しかも上述したようなランナー
の分岐による欠点は解消されないままに残される。

そこで本発明が開発しようとする問題点は多数個取り用
ホットランナーで不可避なランナーの分岐により発生す
る、樹脂流断面の温度、流速、粘度の分布の偏りを解消
し、且つ、各キャビティ間への樹脂流を時間差をなく
し、各キャビティ間のノズル部における樹脂流の圧力を
一定にして、しかも同一タイミングで充填を行うことを
可能ならしめたホットランナーを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記の問題点を解決するもので、『少なくと
も２種類以上の合成樹脂層からなる多層形成体を多数個
取り成形する成形装置の、スプルー及び該スプルーにつ
ながり、スプルーとの接続部より出発して次々に分岐
し、ランナーゲートを介して、複数個の共射出ノズルに
つながるランナーよりなるホットランナーにおいて、ラ
ンナー分岐点及びその近傍を除いたランナー部分が、相
互に近傍して走る同一断面形状の１対の溶融樹脂流路よ
りなり、且つランナー分岐点及びその近傍に２本の樹脂
流を一時的に合流する領域が設けられていることを特徴
とするホットランナー。』を要旨とするものである。

而して本発明において、望ましい態様として、前記一時
的に合流するランナー領域を、その流路断面積が合流す
る２本の樹脂流の流路断面積の和よりも小さい、しぼら
れた形状に形成することができる。

第１図は本発明のホットランナーの代表例を示す。

図において（１）はスプルー、（２）、（３）、（４）
はランナー、（５）はランナーゲート、（６）、
（７）、（８）、（９）は２本の樹脂流を一時的に合流
するランナー分岐部、（11）は射出シリンダーノズル、
（12）はホットランナーノズル、（2a）（2b）はランナ
ー（２）を構成する相互に近接して走る同一断面形状の
１対のランナー管路、（3a）（3b）はランナー（３）を
構成する同様な１対のランナー管路、（4a）（4b）はラ
ンナー（４）を構成する同様な１対のランナー管路を示
す。

第２図（ａ）ないし（ｇ）はノズルの数ｎ＝４〜16の場
合のランナー配置図を示す。図において、（10）は相互
に近接して走る同一断面形状の１対の管路よりなるラン
ナー、（20）は２本の樹脂流を一時的に合流するランナ
ー分岐部を示す。

第11図は本発明を適用し得る２種共射出用ホットランナ
ーノズル部の例を示す。

また、第12図は本発明を適用し得る３種共射出用ホット
ランナーノズル部の例を示す。第11図、及び第12図にお
いて（30）は共射出用ホットランナーノズル部、（12）
はホットランナーノズル、（21）はホットランナーメイ
ンブロック、（22）はスペーサーブロック、（23）はホ
ットランナーサブブロック、（24）は断熱板、（29）は
ホットランナー外スリーブ、（30）はホットランナー内
スリーブ、（31）はスキン層ランナー（32）はコア層ラ
ンナー、（35）はインジェクションキャビティ、（36）
はリップキャビティ、（39）はインジェクションコア、
（21a）はホットランナーメインブロックＡ、（21b）は
ホットランナーメインブロックＢ、（33）は中間層ラン
ナーを示す。

〔作用〕

本発明において、従来のランナーのように単一の流路よ
り分岐して流れる場合、分岐前は流路中央部を流れてい
たものが分岐後には流路外周部へ流れ、一方、分岐前は
流路外周部を流れていたものは分岐後引続き外周部へ流
れるという流れの非対称性が解消される。

また、同一断面形状を有すること、近接したランナー配
置とすることにより、各キャビティへの溶融樹脂充填圧
力を均一にすることができ、これにより、充填タイミン
グ、従って、多層樹脂構成を所望の構造に揃えた成形品
を得ることができる。

また、いったん合流する構造により、流路内に充満する
溶融樹脂を介して伝播される樹脂圧の一対ランナー管路
間、ランナーの幾何学的配置等により生ずる、キャビテ
ィ間の不均一性を合流点で解消するものである。

また、合流分岐点での溶融樹脂流断面積が、合流分岐点
前の一対ランナーの溶融樹脂流断面積より小さいことに
より、樹脂圧伝播が各流路で均一化される。

〔実施例〕

実施例第３図ないし第６図は本発明のホットランナーを示し、
第３図は正面図、第４図は平面図、第５図は第３図示の
Ａ−Ａ線矢視断面図、第６図は第４図示のＢ−Ｂ線矢視
部分的断面図を示す。図において、（12）はホットラン
ナーノズル、（21）はホットランナーメインブロック、
（22）はスペーサーブロック、（23）はホットランナー
サブブロック、（24）は断熱板、（１）はメイン樹脂の
スプルー、（25）、（26）はコア樹脂のスプルー、（3
4）はスプルー筒、（28）はホットランナー外スリー
ブ、（29）はホットランナー内スリーブ、（６）、
（７）、（８）はランナーの分岐部、（２）、（３）は
ランナー、（５）はランナーゲート、（37′）はコア樹
脂、（37）はメイン樹脂を示す。ホットランナーメイン
ブロック内をメイン樹脂用のランナーが通り、また、ホ
ットランナーサブブロック内をメイン樹脂と共射出する
コア樹脂用のランナーが通っている。

第７図及び第８図は第１のランナー分岐部（６）は付近
を拡大して示すものである。次に第９図は第２のランナ
ー分岐部（７）の付近を拡大して示すものである。次に
第10図は第３のランナー分岐部（８）の付近を拡大して
示すものである。

内径12mm、流さ190mmのスプルーを出た溶融樹脂は、第
１のランナー分岐部（６）を経て第１のランナー（２）
へ送られる。第１のランナー（２）は内径8.6mm、長さ2
66mmの１対の管路（2a）（2b）が3.4mmの間隙をおいて
相互に近接して走るものである。第１のランナー分岐部
（６）は前記１対の管路（2a）（2b）の流路断面積の和
よりも小さい形状に形成されており、第１のランナー
（２）の中心線に対して15゜の傾斜度でしぼられた形状
に形成されている。

次に溶融樹脂は第１のランナー（２）から第２のランナ
ー分岐部（７）を経て第２のランナー（３）へ送られ
る。第２のランナー（３）は内径7mm、長さ135mmの１対
の管路（3a）（3b）が3mmの間隙をおいて相互に近接し
て走るものである。第２のランナー分岐部（７）は２対
の管路（2a）（2b）（3a）（3b）の流路断面積の和より
も小さい形状に形成されており、第１及び第２の両ラン
ナー（２）（３）の各中心線に対して15゜の傾斜度でし
ぼられた形状に形成されている。

次に溶融樹脂は第２のランナー（３）から第３のランナ
ー分岐部（８）を経て内径7mm、長さ35mmのランナーゲ
ートへ送られる。第３のランナー分岐部（８）は１対の
管路（3a）（3b）の流路断面積の和よりも小さい形状に
形成されており、第２のランナー（３）の中心線に対し
て15゜の傾斜度でしぼられた形状に形成されている。

最後に溶融樹脂はランナーゲート（５）よりホットラン
ナーノズルへ送られ、該ノズルよりキャビティ内に射出
される。

次に上記のようにして８つのノズルより同時に射出する
場合の射出条件、及び各ノズルにおける射出樹脂の温
度、粘度、圧力等についてのべる。

メイン樹脂として、ポリエチレンテレフタレート（PE
T）〔極限粘度（IV値）＝0.8、三井PET樹脂製J125〕
を、また、コア樹脂として、ポリアリレートとポリエチ
レンテレフタレートのブレンドからなるユニチカ製のU8
400を使用し、目付67g、口径38mmの円筒有底パリソンを
共射出し引続き延伸ブロー成形で内容量1.5の３層ボ
トルを成形した。

メイン樹脂（PET）の射出には１基の射出シリンダー
（日精樹脂工業製FS350）を用い、コア樹脂（Ｕポリマ
ー）の射出には、Ａ〜Ｄキャビティー、及びＥ〜Ｈキャ
ビティに分けて、２基の射出シリンダー（日精樹脂工業
製PS−5A）を使用しバレル温度設定270℃、300℃とし、
各々キャビティでの射出、充填スピードを各々の樹脂重
量換算でPET18.3g/sec、Ｕポリマー5.4g/secとなるべく
射出スピード、ラム圧力設定を行った。

ホットランナー温度条件は、ホットランナーノズルＡ〜
Ｈ全てを285℃、ホットランナーメインブロックを288
℃、ホットランナーサブブロックを295℃とした。

この結果、充填量のキャビティ間のばらつきをショート
ショットでみた場合、第17図示のグラフ及び下記の表に
示す様に充填先端位置は87.5〜92.5mmで差が5mmと、少
なく、均一の充填工程で各キャビティの充填が実現され
た。充填量のばらつきを充填位置での割合で示せば、5.
5％であった。

更に、パリソン温度のキャビティ間のばらつきは、赤外
線温度計でパリソン中央部で110〜112℃とほぼ均一であ
った。

また更に、充填樹脂温度と正の相関がある、アセトアル
デヒド含有率（ヘッドスペース法によりボルト内、アセ
トアルデヒド濃度を測定）のキャビティ間にばらつきも
第18図に示すグラフ及び下表に示す様に小さなものであ
った。

また、各々のキャビティにおいて、円筒有底パリソン及
びこれによる成形されたボルトの円周方向の偏りについ
てみると、パリソンのショートショットでみられる。

樹脂流動先端の進行位置の円周方向の差は、0.5mm以内
に全て入る。また、パリソンの射出成形離型後の円周方
向の温度差は、赤外線温度計での計測の結果、３℃以内
になり後述する比較例での５〜９℃より大巾に均一化さ
れた。この結果、ボルト偏肉も解消され延伸ブロー成形
性は、良好であった。

比較例実施例同様の樹脂、射出成形機仕様条件設定で、第14図
に図示した、メイン樹脂流路を有すること以外は、実施
例と同じ８本取りホットランナーを使用し、同様の成形
品を成形した。

この結果、ショートショットは、第17図示のグラフ及び
下表に示す様なキャビティ間のばらつきが発生した。ま
たアセトアルデヒドの含有率のばらつきも第18図のグラ
フ及び下表に示す様なばらつきが発生した。パリソン温
度のキャビティ間のばらつきを射出成形離型後、赤外線
温度計で計測した結果Ｂ・Ｇキャビティが最も高温で、
118〜122℃に対しＡ、Ｄ、Ｅ、Ｈキャビティは、低温で
113〜116℃、また、Ｃ、Ｆは、中間の115〜118℃であっ
た。約、10℃近いばらつきが発生した。

また、各パリソン、各ボトルでの円周方向の偏りについ
てみると、パリソン温度では、Ｂ、Ｇキャビティの円周
方向での温度差が最も大きく、５〜９℃であり、ボトル
肉厚の偏りも、Ｂ、Ｇキャビティが最も大きく、しか
も、ボトルの偏肉方向は全てのキャビティに共通の方向
に顕在化し、その方向は、第16図（ｅ）のＡ〜Ｈキャビ
ティの方向でいえば、54、51、58、55、62、59、66、63
の方向が薄肉化しこれと反対の、53、52、57、56、61、
60、65、64の方向が厚肉化した。特に52、65の方向に
は、顕著な肉厚部分が、51、66の方向には、顕著な肉薄
部分が発生した。

前記パリソン温度の測定結果は、51、66の方向に高温部
が、52、65の方向に低温部があり、しかも、ＢＧキャ
ビティではこの差が最も大きくなっていた。また、温度
の偏りの発生は、第15図で示した流路のうち、外周部を
通過する距離が長ければ長いほど高温に偏より中央部を
通過する距離が長いほど低温に偏よる傾向と、全く一致
していた。

〔発明の効果〕

以上、詳記した通り、本発明によれば多層樹脂構成のそ
ろった多数の成形品を多数個取り成形することができ
る。

またノズルにおける温度、粘度等が均一化するので品質
を均一化し、安定した多数個の多層成形品を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のホットランナーの配置例を示す模式
図、第２図（ａ）ないし（ｇ）は本発明のホットランナ
ーの他の配置例を示す模式図、第３図ないし第６図は本
発明のホットランナーの実施例を示し、第３図は正面
図、第４図は平面図、第５図は第３図示のＡ−Ａ線矢視
断面図、第６図は第４図示のＢ−Ｂ線矢視部分的断面
図、第７図及び第８図は第１のランナー分岐部付近の拡
大図、第９図は第２のランナー分岐部付近の拡大図、第
10図は第３のランナー分岐部付近の拡大図、第11図は本
発明のホットランナーを適用し得る２種共射出用ホット
ランナーノズル部の断面図、第12図は本発明のホットラ
ンナーを適用し得る３種共射出用ホットランナーノズル
部の断面図、第13図（ａ）ないし（ｄ）はそれぞれ溶融
樹脂流路内の流路、速度勾配及びせん断応力、温度、粘
度の変化を示すグラフ、第14図は従来のホットランナー
の配置例を示す模式図、第15図は、第２図（ｃ）図示の
配置例のホットランナーを流れる溶融樹脂の流れを示す
概念図、第16図（ａ）ないし（ｅ）は第14図示のホット
ランナーを流れる溶融樹脂流の流路断面内における状態
を示し、第16図（ａ）はスプルーを樹脂が流れる状態を
示す模式図、第16図（ｂ）はスプルーより出た樹脂が分
岐したランナー部分が樹脂が流れる状態を示す模式図、
第16図（ｃ）はさらに分岐したランナー部分を樹脂が流
れる状態を示す模式図、第16図（ｄ）はランナーゲート
を樹脂が流れる状態を示す模式図、第16図（ｅ）はＡな
いしＨのノズルより射出される樹脂流の状態を示す模式
図、第17図は各キャビティのショートショット充填先端
位置を示すグラフ、第18図は各キャビティのアセトアル
デヒド含有量を示すグラフである。１……スプルー２、３、４……ランナー 2a、2b、3a、3b、4a、4b……ランナーを構成する近接し
て走る対の管路５……ランナーゲート 12……ノズル７、８、９……ランナー分岐部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも２種類以上の合成樹脂層からな
る多層成形体を多数個取り成形する成形装置のスプルー
及び該スプルーにつながり、スプルーとの接続部より出
発して次々に分岐し、ランナーゲートを介して、複数個
の共射出用ホットランナーノズルにつながるランナーよ
りなるホットランナーにおいて、ランナー分岐点及びそ
の近傍を除いたランナー部分が、相互に近接して走る同
一断面形状の１対の溶融樹脂流路よりなり、且つランナ
ー分岐点及びその近傍に２本の樹脂流を一時的に合流す
る領域が設けられていることを特徴とするホットランナ
ー。
【請求項２】前記一時的に合流するランナー領域が、そ
の流路断面積が合流する２本の樹脂流の流路断面積の和
よりも小さい、しぼられた形状に形成されていることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のホットランナー。