積層成形品の成形方法、射出ノズルおよび積層成形品の成形装置
【課題】格別に大型の金型と型締装置を使用することなく、高い成形効率かつ低コストで積層成形品を成形できる成形方法を提供する。
【解決手段】第１、２の射出機（２、３）と、これらとノズル取付体（５）を介して接続されている１個の射出ノズル（６）とを使用して射出成形する。第１、２の射出機（２、３）の第１、２のスクリュ（９、１６）を駆動して、粘性係数の等しい第１、２の溶融樹脂を同時に射出する。このとき、前記第１、２の溶融樹脂が層流を保ってスプル（６１）とランナ（６４）内を流れるような速度で第１、２のスクリュ（９、１６）を駆動する。そうすると、前記第１、２の溶融樹脂は分離した状態で金型のキャビティに充填される。
【解決手段】第１、２の射出機（２、３）と、これらとノズル取付体（５）を介して接続されている１個の射出ノズル（６）とを使用して射出成形する。第１、２の射出機（２、３）の第１、２のスクリュ（９、１６）を駆動して、粘性係数の等しい第１、２の溶融樹脂を同時に射出する。このとき、前記第１、２の溶融樹脂が層流を保ってスプル（６１）とランナ（６４）内を流れるような速度で第１、２のスクリュ（９、１６）を駆動する。そうすると、前記第１、２の溶融樹脂は分離した状態で金型のキャビティに充填される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱シリンダと該加熱シリンダ内で回転方向と軸方向に駆動可能なスクリュを備えた第１、２の射出機と、これらにノズル取付体を介して接続されている１個の射出ノズルとを使用して積層成形品を得る成形方法、この成形方法の実施に使用される射出ノズルおよび積層成形品の成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
２種類以上の樹脂材料から成形される成形品は、多色成形品あるいは積層成形品と呼ばれており、このような積層成形品として、例えば小魚の形状をした釣用の疑似餌すなわちルアーを挙げることができる。小魚は、背びれ側の半分は黒色を帯びた色、腹側の半分は銀白色になっており、鳥や水底に潜む大型の肉食魚から識別されにくいようになっている。従って、小魚の形状をしたルアーも、小魚を摸して、背びれ側は黒色を帯びた樹脂から、腹側は銀白色の樹脂から形成されている。このような積層成形品であるルアーは、固定側金型とスライド金型とを使用して、いわゆるダイ・スライド・インジェクション法によって一対の金型内で成形することができる。スライド金型は、固定側金型に対して型締されると共に、固定側金型と平行にスライドされる金型であり、そのパーティング面には、背びれ側成形用の凹部が形成されている。そして、固定側金型には所定の大きさの平らなパーティング面と、腹側成形用の凹部が形成され、平らなパーティング面には第１のゲートが、腹側成形用の凹部には第２のゲートがそれぞれ開口している。最初に、所定の位置にしてスライド側金型を型締する。そうすると、背びれ側成形用の凹部と平らなパーティング面によって背びれ側半成形品の成形用のキャビティが構成される。１次射出成形によって第１のゲートから黒色を帯びた樹脂を射出して背びれ側半成形品を成形する。スライド側金型に半成形品を残して型開し、スライド側金型をスライドして背びれ側半成形品と腹側成形用の凹部を対向させ、型締する。形成されているキャビティに２次射出成形によって第２のゲートから銀白色の樹脂を射出する。樹脂の冷却固化を待って型開する。そうすると、異なる２種類の樹脂からなるルアーが得られる。従って、従来のダイ・スライド・インジェクション法によれば、２回の射出工程を経て１個のルアーが得られることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−５２３７７号公報
【特許文献２】特開２００１−１６２６５０号公報
【０００４】
ダイ・スライド・インジェクション法の一種であり本出願人の提案に係る成形方法が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の成形方法は、２個のスライド側凹部が設けられているスライド金型と、２個の固定側コアと１個の固定側凹部が設けられている固定側金型とを使用して、積層成形品を成形する成形方法である。このスライド金型はスライド位置を２位置採ることができ、いずれのスライド位置において型締しても、１個のスライド側凹部と１個の固定側コアとから１次成形用キャビティが１個形成され、他の１個のスライド側凹部と固定側凹部とから２次成形用キャビティが１個形成されるようになっている。一方のスライド側凹部に、前回の１次射出成形によって得られた半成形品が残された状態で、半成形品と固定側凹部が対向する位置にスライド金型をスライドして型締する。そうすると、半成形品が残った２次成形用キャビティが１個と、１次成形用キャビティが１個構成される。実質的に同時に１次射出成形と２次射出成形を実施する。そうすると、１個の積層成形品と１個の半成形品が得られる。この半成形品は次回の射出工程のためにスライド側凹部に残される成形品である。このようにして成形されるので、特許文献１に記載の成形方法においては、１回の射出工程で１個の積層成形品が得られることになる。
【０００５】
２種類の樹脂を実質的に同時に射出して、コアとスキン層が異なる樹脂から形成された成形品を得る、いわゆるサンドイッチ成形法は周知である。サンドイッチ成形法は、所定のノズル取付体によって結合されている２頭の射出機と、ノズル取付体の先端に設けられている共通の１個の射出ノズルとを使用して射出成形する成形方法であり、特許文献としては、例えば本出願人によって出願されている特許文献２を挙げることができる。サンドイッチ成形法は、一方の射出機によって第１の樹脂を所定量だけキャビティに射出し、その直後に他方の射出機によって第２の樹脂を射出する。溶融樹脂はキャビティの壁面に沿って流れるので、最初に射出された流動性の高い第１の樹脂がキャビティの壁面近傍に流れてスキン層が形成され、直後に射出される第２の樹脂が第１の樹脂の内側に充填されてコアが形成される。従って、サンドイッチ成形法によると、実質的に１回の射出工程で、異なる樹脂材料からなる成形品を得ることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来周知のダイ・スライド・インジェクション法あるいはその一種である特許文献１に記載の成形方法によっても、ルアー等の積層成形品を得ることはできる。しかしながら、改良すべき点も見受けられる。例えば、金型が大型化してしまうという問題がある。特許文献１に記載の成形方法も同様であるが、いわゆるダイ・スライド・インジェクション法においては、金型に１次成形用のキャビティと２次成形用のキャビティを必要とする。従って、１個の積層成形品に対して２個のキャビティが必要になり金型が大型化してしまう。そうすると、大型の型締装置が必要になりコスト高になる。また、積層成形品を得るためには２回の射出工程を実施する必要があり、成形効率が十分に高いとは言えずコスト高になってしまう問題もある。特許文献１に記載の成形方法においては、１回の射出工程で１個の積層成形品が得られるが、半成形品が成形されるので、実際には２回の射出工程が必要になり問題は変わらない。すなわち、成形効率は十分に高いとは言えない。
【０００７】
特許文献２に記載のようなサンドイッチ成形法を応用する方法も考えられる。すなわち、射出ノズルから第１の溶融樹脂を射出してキャビティに半分だけ充填する。その直後に同じ射出ノズルから第２の溶融樹脂を射出して、最初にキャビティ内に充填された第１の溶融樹脂を押し出して、キャビティの奥の方に押し込むようにする。もし、第２の溶融樹脂によって第１の溶融樹脂を適切に押し出すことができれば、第１、２の樹脂からなる積層成形品が得られると考えられる。しかしながら、最初にキャビティ内に充填された第１の溶融樹脂は、キャビティの内壁面で冷却されて内壁面に付着するので、第２の溶融樹脂によって適切に押し出されることを期待することはできないし、第１の溶融樹脂がキャビティ内の所望の部分に押し込まれる保障もない。そうすると、サンドイッチ成形法を応用するだけでは積層成形品を成形することはできないと考えるべきである。
【０００８】
本発明は、上記したような問題点を解決した積層成形品の成形方法、射出ノズルおよび積層成形装置を提供することを目的としており、具体的には、格別に大型の金型を必要とせず、従って大型の型締装置を使用することなく、実質的に１回の射出工程によって積層成形品を効率よく低コストで得ることができる積層成形品の成形方法、およびこのような成形方法を実施するために使用される射出ノズル、および積層成形装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために、第１、２の射出機と、これらの射出機とノズル取付体を介して接続されている１個の射出ノズルとを使用して射出成形するように構成される。第１、２の射出機から、粘性係数の等しい第１、２の溶融樹脂を実質的に同時に射出する。このとき、前記第１、２の溶融樹脂が層流を保ってスプルとランナを圧送されるようにする。そうすると、前記第１、２の溶融樹脂が分離した状態で金型のキャビティに充填され、積層成形品を成形することができる。このような成形方法に使用される射出ノズルには、前記第１、２の溶融樹脂が圧送される第１、２のノズル内流路が内部に設けられる。そして、第１、２のノズル内流路が射出ノズル先端部近傍で合流するようにして、前記第１、２の溶融樹脂が射出ノズルから射出されるとき、層流状態で射出されるように構成される。
【００１０】
かくして、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、加熱シリンダと該加熱シリンダ内で回転方向と軸方向に駆動されるスクリュとを備えた第１、２の射出機と、これらにノズル取付体を介して接続されている１個の射出ノズルとを使用して積層成形品を得る成形方法であって、前記第１、２の射出機のそれぞれの前記スクリュを軸方向に実質的に同時に駆動して、粘性係数が実質的に等しい第１、２の溶融樹脂を前記射出ノズルから実質的に同時に射出して、スプルおよびランナを経由してキャビティ内に射出充填するとき、前記第１、２の射出機の前記スクリュの駆動速度を調整して、前記第１、２の溶融樹脂を層流状態で前記射出ノズル内と前記スプルと前記ランナ内を圧送し、それによって前記第１、２の溶融樹脂が分離した状態で前記キャビティに充填されるように構成される。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、第１、２の射出機にノズル取付体を介して取り付けられている射出ノズルであって、前記ノズル取付体には、前記第１、２の射出機から射出される粘性係数が実質的に等しい第１、２の溶融樹脂を導く、第１、２のノズル取付体内流路がそれぞれ設けられ、前記射出ノズルには、前記第１、２のノズル取付体内流路のそれぞれに連通する第１、２のノズル内流路が設けられ、前記第１、２のノズル内流路は、前記射出ノズル先端部近傍で合流しており、前記第１、２の射出機から前記第１、２の溶融樹脂が実質的に同時に射出されると、前記射出ノズルから前記第１、２の溶融樹脂が層流状態で射出されるようになっている。請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の射出ノズルにおいて、前記射出ノズルは、前記ノズル取付体に対して軸方向に回転させることができるようになっており、前記射出ノズルには、第３、４のノズル内流路がさらに設けられ、前記第３、４のノズル内流路は、前記射出ノズル先端部近傍で前記第１、２のノズル内流路と合流しており、前記射出ノズルが第１の回転位置を採ると、前記第１、２のノズル取付体内流路のそれぞれと前記第１、２のノズル内流路が連通し、第２の回転位置を採ると、前記第１のノズル取付体内流路と前記第３のノズル内流路のみが連通し、第３の回転位置を採ると前記第２のノズル取付体内流路と前記第４のノズル内流路のみが連通して、前記第１、２の溶融樹脂の両方またはいずれか一方を選択的に射出することができるようになっている。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、粘性係数が実質的に等しい第１、２の溶融樹脂を射出する第１、２の射出機と、前記第１、２の射出機が接続されているノズル取付体と、前記ノズル取付体に取り付けられている請求項２または３に記載の射出ノズルとからなるように構成されている。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によると、第１、２の射出機と、これらに所定のノズル取付体を介して接続されている１個の射出ノズルとを使用して、第１、２の射出機のそれぞれのスクリュを軸方向に実質的に同時に駆動して積層成形品を得るので、すなわち１回の射出工程で積層成形品が得られるので、成形効率が高い。従って、低コストで成形品を得ることができる。また、１回の射出工程で積層成形品が得られるので、金型に形成されるキャビティの個数は少なくて済み、大型の金型を必要としない。従って、格別に大型の型締装置も必要としない。そして、本成形方法においては、粘性係数が実質的に等しい第１、２の溶融樹脂を射出ノズルから実質的に同時に射出するので、スプルおよびランナ内を圧送される第１、２の溶融樹脂の管内抵抗が実質的に同じになる。これは、スプルおよびランナ内を同時に流れる第１、２の溶融樹脂が、層流状態を維持できるための必要条件になっている。そして、スプルおよびランナを経由してキャビティ内に射出充填するとき、第１、２の射出機のスクリュの駆動速度を調整して、第１、２の溶融樹脂が層流状態で射出ノズル内とスプルとランナ内を圧送され、それによって第１、２の溶融樹脂を分離した状態でキャビティに到達させて充填するように構成されているので、第１、２の溶融樹脂が混ざり合わないことを保障することができる。つまり、品質の高い積層成形品を得ることができる。
【００１４】
また、射出ノズルに関する発明によると、射出ノズルは、第１、２の射出機にノズル取付体を介して設けられ、該射出ノズル内には、第１、２の溶融樹脂が圧送される第１、２のノズル内流路が設けられ、これらは射出ノズル先端部近傍で合流しているので、実質的に同時に第１、２の溶融樹脂を射出することができる。そして、射出ノズルから第１、２の溶融樹脂が層流状態で射出されるように構成されているので、第１、２の溶融樹脂が混ざり合わないで射出ノズルから射出されることが保障されている。つまり、本発明の射出ノズルを使用すると積層成形品を１回の射出工程で得ることが可能になる。そして、射出ノズルに関する他の発明によると、射出ノズルは軸回転できると共に、射出ノズル内には第１〜４のノズル内流路が設けられており、回転位置に応じて、第１、２の溶融樹脂の両方または、いずれか一方だけを射出することができるので、積層成形品を得る成形方法にも使用できるし、単一の溶融樹脂を射出する従来の成形方法にも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る積層成形用射出装置を示す図で、その（ア）は射出装置の正面断面図、その（イ）は、その（ア）においてＸ−Ｘで切断したノズル取付体の断面図、その（ウ）は、その（ア）においてＹ−Ｙで切断した射出ノズルの断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る金型を模式的に示す図で、その（ア）はパーティング面において左右に開いて示す固定側金型と可動側金型の斜視図、その（イ）は型締された固定側金型と可動側金型のパーティング面に形成されているランナの断面図、その（ウ）は溶融樹脂が流れている状態におけるスプルおよびランナの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る射出装置１は、図１の（ア）に示されているように、第１、２の射出機２、３の２頭の射出ユニットと、これらが接続されているノズル取付体５と、ノズル取付体５の先端に設けられている射出ノズル６とから構成されている。第１の射出機２は、所定の径からなる第１の加熱シリンダ８、第１の加熱シリンダ８内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられている第１のスクリュ９、第１の加熱シリンダ８の先端にボルトによって固定されている第１のシリンダヘッド１１等から構成され、第１のシリンダヘッド１１の先端には、第１の射出機２をノズル取付体５に接続するための中間ノズル１３、１４が接続されている。そして、第１の加熱シリンダ８と第１のシリンダヘッド１１と中間ノズル１３のそれぞれの外周面には、個々に発熱温度が制御される複数枚のバンドヒータＨ、Ｈ、…が巻かれており、これらのヒータにより第１の加熱シリンダ８等は所定の温度に加熱されるようになっている。同様に、第２の射出機３は、所定の径からなる第２の加熱シリンダ１５、第２の加熱シリンダ１５内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられている第２のスクリュ１６、第２の加熱シリンダ１５の先端にボルトによって固定されている第２のシリンダヘッド１７等から構成され、第２の加熱シリンダ１５や第２のシリンダヘッド１７の外周面にも、複数枚のバンドヒータＨ、Ｈ、…が巻かれて、これらが所定の温度に同様に加熱されるようになっている。
【００１７】
ノズル取付体５は、第１、２の射出機２、３と射出ノズル６とを接続する接続用のブロックであり、図１の（ア）には１個のブロックから形成されているように示されているが、実際には複数個のブロックから一体的に結合されている。ノズル取付体５は、所定太さで所定長さの胴部１９と、胴部１９の側部に所定の高さに立ち上がっている連結部２１とから概略構成されている。このような胴部１９の一方の端面に第２の射出機３が、他方の端面に射出ノズル６がそれぞれ取り付けられるようになっており、連結部２１の所定の部分に第１の射出機２が取り付けられるようになっている。胴部１９には、軸方向に貫通する所定の内径の案内体格納孔２２が明けられており、この孔２２内に所定の形状の案内体２４が挿入されるようになっている。また、ノズル取付体５の連結部２１には、第１の射出機２から射出される溶融樹脂を導く連結部樹脂流路２５が明けられ、この連結部樹脂流路２５は案内体格納孔２２の内周面の所定の位置に開口している。
【００１８】
案内体２４は概略的に円柱状を呈しており、その外径は案内体格納孔２２の内径よりわずかに小さい。従って、案内体２４は案内体格納孔２２に実質的に隙間無く挿入することができる。案内体２４の外周面には、図１の（イ）に示されているように、断面形状が半円形の軸方向の溝すなわち第１、２の凹溝２６、２７が、軸心を挟んで互いに反対側に位置するように形成されている。第１の凹溝２６は、案内体２４の一方の端面から連結部樹脂流路２５に達するように形成されているが、第２の凹溝２７は案内体２４の全長にわたって形成されている。そして、案内体２４の他方の端面は、符号２８で示されているように、第２の凹溝２７に向かって斜めに切り落とされている。このような案内体２４が第１の凹溝２６が上に、第２の凹溝２７が下になるようにして案内体格納孔２２に挿入されている。このように組み立てられているので、案内体格納孔２２の内周面と案内体２４の第１、２の凹溝２６、２７とから、溶融樹脂が流れる第１、２のノズル取付体内流路３０、３１が形成されることになる。
【００１９】
胴部１９の一方の端面すなわち射出ノズル６が接続される端面には、案内体格納孔２２と同心円状に、所定幅で所定深さの射出ノズル案内溝３２が形成されている。射出ノズル案内溝３２の内周面には雌ネジが形成されており、射出ノズル６の取付部に形成されている雄ネジが螺合するようになっている。
【００２０】
このように構成されているノズル取付体５に第１、２の射出機２、３が取り付けられている。すなわち、連結部２１には中間ノズル１３、１４を介して第１の射出機２が取り付けられ、胴部１９の端面には、第２の射出機３が取り付けられている。従って、第１の射出機２の第１の加熱シリンダ８内は、第１のシリンダヘッド１１、中間ノズル１３、１４内のそれぞれに設けられている樹脂流路、連結部２１に設けられている連結部樹脂流路２５を経由して第１のノズル取付体内流路３０に連通し、第２の射出機３の第２の加熱シリンダ１５内は、第２のシリンダヘッド１７内に設けられている樹脂流路を経由して第２のノズル取付体内流路３１に連通している。
【００２１】
本実施の形態に係る射出ノズル６は、外観上は従来の射出ノズルと略同様に形成されているが、内部には４本の樹脂流路が設けられている。すなわち、射出ノズル６には、図１の（ウ）に示されているように、軸心Ｇを挟んで上下に第１、２のノズル内流路３４、３５が、第１のノズル内流路３４から反時計針方向に９０度回転した位置に第３のノズル内流路３６が、第２のノズル内流路３５から反時計針方向に１３５度回転した位置に第４のノズル内流路３７が、それぞれ設けられている。これらの第１〜４のノズル内流路３４〜３７は、ノズル先端部３９近傍において合流している。この射出ノズル６のノズル取付体５側には、軸方向に所定長さの円環状の取付部４１が形成されている。この取付部４１の外周面には、射出ノズル案内溝３２の雌ネジに螺合する雄ネジが形成されている。
【００２２】
射出ノズル６は、次のようにしてノズル取付体５に取り付けられている。はじめに、取付部４１の雄ネジに、円環状のロックナット４２を螺合し、ロックナット４２を必要な回転数だけ回転して取付部４１の所定の位置で止める。次いで、耐熱性および可撓性の材料、例えばシリコン樹脂等からなり、所定の孔が明けられたシールド４４を間に挟んで、射出ノズル６の取付部４１をノズル取付体５の射出ノズル案内溝３２に入れる。取付部４１の雄ネジを案内溝３２の雌ネジに螺合させる。射出ノズル６を必要な回転数だけ回転すると、シールド４４が射出ノズル６とノズル取付体５に挟まれて、液密的に射出ノズル６がノズル取付体５に取り付けられる。このとき、射出ノズル６の取付部４１の先端部は射出ノズル案内溝３２の底に到達しないで、所定の隙間あるいは遊び４５が形成される。シールド４４は可撓性を備えているので弾性的に変形することができる。従って、射出ノズル６は、液密性を損なうことなく所定の範囲で回転させることができる。
【００２３】
本実施の形態に係る射出ノズル６は、その回転位置に応じて、樹脂流路の連通状態を切り替えることができる。すなわち、射出ノズル６を第１の回転位置に回転すると、第１のノズル取付体内流路３０と第１のノズル内流路３４および第２のノズル取付体内流路３１と第２のノズル内流路３５のそれぞれが連通する。従って、第１、２の射出機２、３から同時に射出することができる。第１の回転位置から、図１の（ウ）において時計回りに９０度回転した第２の回転位置に回転すると、第１のノズル取付体内流路３０と第３のノズル内流路３６とが連通するが、第２のノズル取付体内流路３１は遮断される。従って、第１の射出機２からのみ射出することができる。第１の回転位置から、時計回りに１３５度回転した第３の回転位置に回転すると、第２のノズル取付体内流路３１と第４のノズル内流路３７とが連通するが、第１のノズル取付体内流路３０は遮断される。従って、第２の射出機３からのみ射出することができる。ロックナット４２を回転して締めつけると、任意の回転位置で射出ノズル６を固定することができる。
【００２４】
本実施の形態に係る金型について説明する。図２の（ア）には、固定側金型４７と可動側金型４８が示されているが、金型の構造を理解し易いように、パーティングラインＰＬにおいて左右に開かれた状態で示されている。本実施の形態に係る金型４７、４８は、小魚型ルアーを成形するための金型であり、１回の射出工程で４個のルアーを同時に成形することができる。固定側金型４７のパーティング面には、所定の配置で第１〜４の固定側凹部５１〜５４が形成されており、可動側金型４８のパーティング面にも、所定の配置で第１〜４の可動側凹部５６〜５９が形成されている。従って、金型４７、４８を型締すると、第１〜４の固定側凹部５１〜５４のそれぞれと、第１〜４の可動側凹部５６〜５９のそれぞれとから小魚形状の４個のキャビティが形成されることになる。固定型金型４７に設けられているスプル６１と所定のランナを経由して、これらの４個のキャビティに溶融樹脂が射出充填されるようになっている。
【００２５】
本実施の形態に係る積層成形品の成形方法においては、色の異なる第１、２の溶融樹脂を同一の射出ノズル６から射出して、第１、２の溶融樹脂が混合しないように、すなわち層流状態が維持された状態にして、スプル６１とランナを通して、キャビティに充填する。このように、層流状態が維持されるようにするために、本実施の形態に係る金型においては、スプル６１とランナには特徴がある。すなわち、スプル６１は、固定側金型４７の背面側からパーティング面側に導かれ、そしてパーティング面上に形成されているランナに連なるとき、曲率半径が大きくなるように全体的に緩やかにカーブしている。特に、符号６２で示されているランナに連なっている部分は、曲率半径が大きくなるように形成され、乱流が発生しないようになっている。また、ランナ６４は、図２の（イ）に示されているように、その断面形状が円形になっており、固定側金型４７と可動側金型４８のパーティング面上に形成されている。つまり、固定側金型４７と可動側金型４８のそれぞれには、断面形状が半円の凹溝６５、６６が形成されており、金型が型締されると、これらの凹溝６５、６６によりランナ６４が形成されるようになっている。このようにスプル６１とランナ６４が共に断面形状が円形に形成されているので、溶融樹脂の流れは、いわゆるハーゲン・ポアズイユ流れになって層流が維持されやすい。また、本実施の形態においては、スプル６１とランナ６４は、比較的内径が大きい。内径が大きいと、層流と乱流に影響する指標である、いわゆるレイノルズ数が大きくなる。レイノルズ数は内径に比例するからである。しかしながら、内径が大きいと断面積はその２乗で大きくなるので、結果的に溶融樹脂の流速を大きく低下させることができる。そうすると、流速に比例するレイノルズ数は実際には小さくなる。すなわち、層流が維持されやすい。
【００２６】
本実施の形態に係る積層成形品を成形する成形方法に使用される樹脂材料について説明する。本実施の形態に係る成形方法においては、黒色を帯びた第１の樹脂と、白銀色の第２の樹脂が使用されるが、これらが溶融して第１の溶融樹脂と第２の溶融樹脂になるとき、実質的に同じ粘性係数になるような樹脂材料が選定されている。これは、第１、２の溶融樹脂が互いに界面で接しながらスプル６１やランナ６４内を流れるときに、第１、２の溶融樹脂の粘性係数が相違していると、層流が維持されなくなるからである。また、第１、２の溶融樹脂は、レイノルズ数を低下させるために、比較的粘性係数が高い材料が選定されている。もしくは、粘性係数が高くなるように比較的低温で溶融される。
【００２７】
本実施の形態に係る射出装置１と、金型４７、４８とを使用して積層成形品を得る成形方法を説明する。図には示されていないが、所定の型締装置に固定側金型４７と可動側金型４８を取り付ける。射出ノズル６を第１の回転位置にして、ロックナット４２を締めつける。固定側金型４７と可動側金型４８を型締する。射出装置１の射出ノズル６をスプル６１に当接させる。第１の加熱シリンダ８に第１の樹脂を、第２の加熱シリンダ１５に第２の樹脂を投入して、第１、２の加熱シリンダ８、１５をバンドヒータＨ、Ｈ、…で加熱しながら、第１、２のスクリュ９、１６を回転する。そうすると、バンドヒータＨ、Ｈ、…による熱と、第１、２のスクリュ９、１６の回転による摩擦熱によって、第１、２の樹脂が溶融され、第１、２の加熱シリンダ８、１５の先端部に第１、２の溶融樹脂が計量される。所定量だけ計量されたら、第１、２のスクリュ９、１６の回転を停止する。第１、２のスクリュ９、１６を、実質的に同時に軸方向に駆動する。このとき、スクリュ９、１６の駆動速度が十分に低速になるようにする。そうすると、第１の溶融樹脂は、第１のシリンダヘッド１１、中間ノズル１３、１４内の樹脂流路、連結部樹脂流路２５を経由して第１のノズル取付体内流路３０に達する。同様に第２の溶融樹脂は、第２のシリンダヘッド１７内の樹脂流路を経由して第２のノズル取付体内流路３１に達する。引き続き第１、２のスクリュ９、１６を低速で駆動すると、第１、２の溶融樹脂は、実質的に同時に第１、２のノズル内流路を流れてノズル先端部３９において合流する。合流した第１、２の溶融樹脂は、図２の（ウ）において、符号６８、６９で示されているようにスプル６１とランナ６４を流れる。このとき、第１、２の溶融樹脂は、互いに界面７０で接しながら層流状態を維持して流れることになる。第１、２の溶融樹脂は４個のキャビティに充填される。このとき、キャビティ内においても第１、２の溶融樹脂は混合されない。４個のキャビティへの溶融樹脂の充填が完了したら、第１、２のスクリュ９、１６を停止する。冷却固化を待って金型４７、４８を開くと、背びれ側が第１の樹脂から、腹側が第２の樹脂から成形された４個の小魚型のルアー、すなわち積層成形品が得られる。以下同様に成形する。
【００２８】
射出ノズル６を第２の回転位置に回転すると第１の射出機２のみから溶融樹脂を射出することができる。また、射出ノズル６を第３の回転位置に回転すると、第２の射出機３のみから溶融樹脂を射出することができる。
【００２９】
本実施の形態に係る成形方法は、ルアーの成形に限定されない。例えば、異なる種類の樹脂から形成されているスーパーボール、玩具等の積層成形品も成形することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１ 射出装置 ２ 第１の射出機
３ 第２の射出機 ５ ノズル取付体
６ 射出ノズル
３０ 第１のノズル取付体内流路
３１ 第２のノズル取付体内流路
３４ 第１のノズル内流路 ３５ 第２のノズル内流路
３６ 第３のノズル内流路 ３７ 第４のノズル内流路
３９ ノズル先端部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱シリンダと該加熱シリンダ内で回転方向と軸方向に駆動可能なスクリュを備えた第１、２の射出機と、これらにノズル取付体を介して接続されている１個の射出ノズルとを使用して積層成形品を得る成形方法、この成形方法の実施に使用される射出ノズルおよび積層成形品の成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
２種類以上の樹脂材料から成形される成形品は、多色成形品あるいは積層成形品と呼ばれており、このような積層成形品として、例えば小魚の形状をした釣用の疑似餌すなわちルアーを挙げることができる。小魚は、背びれ側の半分は黒色を帯びた色、腹側の半分は銀白色になっており、鳥や水底に潜む大型の肉食魚から識別されにくいようになっている。従って、小魚の形状をしたルアーも、小魚を摸して、背びれ側は黒色を帯びた樹脂から、腹側は銀白色の樹脂から形成されている。このような積層成形品であるルアーは、固定側金型とスライド金型とを使用して、いわゆるダイ・スライド・インジェクション法によって一対の金型内で成形することができる。スライド金型は、固定側金型に対して型締されると共に、固定側金型と平行にスライドされる金型であり、そのパーティング面には、背びれ側成形用の凹部が形成されている。そして、固定側金型には所定の大きさの平らなパーティング面と、腹側成形用の凹部が形成され、平らなパーティング面には第１のゲートが、腹側成形用の凹部には第２のゲートがそれぞれ開口している。最初に、所定の位置にしてスライド側金型を型締する。そうすると、背びれ側成形用の凹部と平らなパーティング面によって背びれ側半成形品の成形用のキャビティが構成される。１次射出成形によって第１のゲートから黒色を帯びた樹脂を射出して背びれ側半成形品を成形する。スライド側金型に半成形品を残して型開し、スライド側金型をスライドして背びれ側半成形品と腹側成形用の凹部を対向させ、型締する。形成されているキャビティに２次射出成形によって第２のゲートから銀白色の樹脂を射出する。樹脂の冷却固化を待って型開する。そうすると、異なる２種類の樹脂からなるルアーが得られる。従って、従来のダイ・スライド・インジェクション法によれば、２回の射出工程を経て１個のルアーが得られることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−５２３７７号公報
【特許文献２】特開２００１−１６２６５０号公報
【０００４】
ダイ・スライド・インジェクション法の一種であり本出願人の提案に係る成形方法が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の成形方法は、２個のスライド側凹部が設けられているスライド金型と、２個の固定側コアと１個の固定側凹部が設けられている固定側金型とを使用して、積層成形品を成形する成形方法である。このスライド金型はスライド位置を２位置採ることができ、いずれのスライド位置において型締しても、１個のスライド側凹部と１個の固定側コアとから１次成形用キャビティが１個形成され、他の１個のスライド側凹部と固定側凹部とから２次成形用キャビティが１個形成されるようになっている。一方のスライド側凹部に、前回の１次射出成形によって得られた半成形品が残された状態で、半成形品と固定側凹部が対向する位置にスライド金型をスライドして型締する。そうすると、半成形品が残った２次成形用キャビティが１個と、１次成形用キャビティが１個構成される。実質的に同時に１次射出成形と２次射出成形を実施する。そうすると、１個の積層成形品と１個の半成形品が得られる。この半成形品は次回の射出工程のためにスライド側凹部に残される成形品である。このようにして成形されるので、特許文献１に記載の成形方法においては、１回の射出工程で１個の積層成形品が得られることになる。
【０００５】
２種類の樹脂を実質的に同時に射出して、コアとスキン層が異なる樹脂から形成された成形品を得る、いわゆるサンドイッチ成形法は周知である。サンドイッチ成形法は、所定のノズル取付体によって結合されている２頭の射出機と、ノズル取付体の先端に設けられている共通の１個の射出ノズルとを使用して射出成形する成形方法であり、特許文献としては、例えば本出願人によって出願されている特許文献２を挙げることができる。サンドイッチ成形法は、一方の射出機によって第１の樹脂を所定量だけキャビティに射出し、その直後に他方の射出機によって第２の樹脂を射出する。溶融樹脂はキャビティの壁面に沿って流れるので、最初に射出された流動性の高い第１の樹脂がキャビティの壁面近傍に流れてスキン層が形成され、直後に射出される第２の樹脂が第１の樹脂の内側に充填されてコアが形成される。従って、サンドイッチ成形法によると、実質的に１回の射出工程で、異なる樹脂材料からなる成形品を得ることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来周知のダイ・スライド・インジェクション法あるいはその一種である特許文献１に記載の成形方法によっても、ルアー等の積層成形品を得ることはできる。しかしながら、改良すべき点も見受けられる。例えば、金型が大型化してしまうという問題がある。特許文献１に記載の成形方法も同様であるが、いわゆるダイ・スライド・インジェクション法においては、金型に１次成形用のキャビティと２次成形用のキャビティを必要とする。従って、１個の積層成形品に対して２個のキャビティが必要になり金型が大型化してしまう。そうすると、大型の型締装置が必要になりコスト高になる。また、積層成形品を得るためには２回の射出工程を実施する必要があり、成形効率が十分に高いとは言えずコスト高になってしまう問題もある。特許文献１に記載の成形方法においては、１回の射出工程で１個の積層成形品が得られるが、半成形品が成形されるので、実際には２回の射出工程が必要になり問題は変わらない。すなわち、成形効率は十分に高いとは言えない。
【０００７】
特許文献２に記載のようなサンドイッチ成形法を応用する方法も考えられる。すなわち、射出ノズルから第１の溶融樹脂を射出してキャビティに半分だけ充填する。その直後に同じ射出ノズルから第２の溶融樹脂を射出して、最初にキャビティ内に充填された第１の溶融樹脂を押し出して、キャビティの奥の方に押し込むようにする。もし、第２の溶融樹脂によって第１の溶融樹脂を適切に押し出すことができれば、第１、２の樹脂からなる積層成形品が得られると考えられる。しかしながら、最初にキャビティ内に充填された第１の溶融樹脂は、キャビティの内壁面で冷却されて内壁面に付着するので、第２の溶融樹脂によって適切に押し出されることを期待することはできないし、第１の溶融樹脂がキャビティ内の所望の部分に押し込まれる保障もない。そうすると、サンドイッチ成形法を応用するだけでは積層成形品を成形することはできないと考えるべきである。
【０００８】
本発明は、上記したような問題点を解決した積層成形品の成形方法、射出ノズルおよび積層成形装置を提供することを目的としており、具体的には、格別に大型の金型を必要とせず、従って大型の型締装置を使用することなく、実質的に１回の射出工程によって積層成形品を効率よく低コストで得ることができる積層成形品の成形方法、およびこのような成形方法を実施するために使用される射出ノズル、および積層成形装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために、第１、２の射出機と、これらの射出機とノズル取付体を介して接続されている１個の射出ノズルとを使用して射出成形するように構成される。第１、２の射出機から、粘性係数の等しい第１、２の溶融樹脂を実質的に同時に射出する。このとき、前記第１、２の溶融樹脂が層流を保ってスプルとランナを圧送されるようにする。そうすると、前記第１、２の溶融樹脂が分離した状態で金型のキャビティに充填され、積層成形品を成形することができる。このような成形方法に使用される射出ノズルには、前記第１、２の溶融樹脂が圧送される第１、２のノズル内流路が内部に設けられる。そして、第１、２のノズル内流路が射出ノズル先端部近傍で合流するようにして、前記第１、２の溶融樹脂が射出ノズルから射出されるとき、層流状態で射出されるように構成される。
【００１０】
かくして、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、加熱シリンダと該加熱シリンダ内で回転方向と軸方向に駆動されるスクリュとを備えた第１、２の射出機と、これらにノズル取付体を介して接続されている１個の射出ノズルとを使用して積層成形品を得る成形方法であって、前記第１、２の射出機のそれぞれの前記スクリュを軸方向に実質的に同時に駆動して、粘性係数が実質的に等しい第１、２の溶融樹脂を前記射出ノズルから実質的に同時に射出して、スプルおよびランナを経由してキャビティ内に射出充填するとき、前記第１、２の射出機の前記スクリュの駆動速度を調整して、前記第１、２の溶融樹脂を層流状態で前記射出ノズル内と前記スプルと前記ランナ内を圧送し、それによって前記第１、２の溶融樹脂が分離した状態で前記キャビティに充填されるように構成される。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、第１、２の射出機にノズル取付体を介して取り付けられている射出ノズルであって、前記ノズル取付体には、前記第１、２の射出機から射出される粘性係数が実質的に等しい第１、２の溶融樹脂を導く、第１、２のノズル取付体内流路がそれぞれ設けられ、前記射出ノズルには、前記第１、２のノズル取付体内流路のそれぞれに連通する第１、２のノズル内流路が設けられ、前記第１、２のノズル内流路は、前記射出ノズル先端部近傍で合流しており、前記第１、２の射出機から前記第１、２の溶融樹脂が実質的に同時に射出されると、前記射出ノズルから前記第１、２の溶融樹脂が層流状態で射出されるようになっている。請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の射出ノズルにおいて、前記射出ノズルは、前記ノズル取付体に対して軸方向に回転させることができるようになっており、前記射出ノズルには、第３、４のノズル内流路がさらに設けられ、前記第３、４のノズル内流路は、前記射出ノズル先端部近傍で前記第１、２のノズル内流路と合流しており、前記射出ノズルが第１の回転位置を採ると、前記第１、２のノズル取付体内流路のそれぞれと前記第１、２のノズル内流路が連通し、第２の回転位置を採ると、前記第１のノズル取付体内流路と前記第３のノズル内流路のみが連通し、第３の回転位置を採ると前記第２のノズル取付体内流路と前記第４のノズル内流路のみが連通して、前記第１、２の溶融樹脂の両方またはいずれか一方を選択的に射出することができるようになっている。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、粘性係数が実質的に等しい第１、２の溶融樹脂を射出する第１、２の射出機と、前記第１、２の射出機が接続されているノズル取付体と、前記ノズル取付体に取り付けられている請求項２または３に記載の射出ノズルとからなるように構成されている。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によると、第１、２の射出機と、これらに所定のノズル取付体を介して接続されている１個の射出ノズルとを使用して、第１、２の射出機のそれぞれのスクリュを軸方向に実質的に同時に駆動して積層成形品を得るので、すなわち１回の射出工程で積層成形品が得られるので、成形効率が高い。従って、低コストで成形品を得ることができる。また、１回の射出工程で積層成形品が得られるので、金型に形成されるキャビティの個数は少なくて済み、大型の金型を必要としない。従って、格別に大型の型締装置も必要としない。そして、本成形方法においては、粘性係数が実質的に等しい第１、２の溶融樹脂を射出ノズルから実質的に同時に射出するので、スプルおよびランナ内を圧送される第１、２の溶融樹脂の管内抵抗が実質的に同じになる。これは、スプルおよびランナ内を同時に流れる第１、２の溶融樹脂が、層流状態を維持できるための必要条件になっている。そして、スプルおよびランナを経由してキャビティ内に射出充填するとき、第１、２の射出機のスクリュの駆動速度を調整して、第１、２の溶融樹脂が層流状態で射出ノズル内とスプルとランナ内を圧送され、それによって第１、２の溶融樹脂を分離した状態でキャビティに到達させて充填するように構成されているので、第１、２の溶融樹脂が混ざり合わないことを保障することができる。つまり、品質の高い積層成形品を得ることができる。
【００１４】
また、射出ノズルに関する発明によると、射出ノズルは、第１、２の射出機にノズル取付体を介して設けられ、該射出ノズル内には、第１、２の溶融樹脂が圧送される第１、２のノズル内流路が設けられ、これらは射出ノズル先端部近傍で合流しているので、実質的に同時に第１、２の溶融樹脂を射出することができる。そして、射出ノズルから第１、２の溶融樹脂が層流状態で射出されるように構成されているので、第１、２の溶融樹脂が混ざり合わないで射出ノズルから射出されることが保障されている。つまり、本発明の射出ノズルを使用すると積層成形品を１回の射出工程で得ることが可能になる。そして、射出ノズルに関する他の発明によると、射出ノズルは軸回転できると共に、射出ノズル内には第１〜４のノズル内流路が設けられており、回転位置に応じて、第１、２の溶融樹脂の両方または、いずれか一方だけを射出することができるので、積層成形品を得る成形方法にも使用できるし、単一の溶融樹脂を射出する従来の成形方法にも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る積層成形用射出装置を示す図で、その（ア）は射出装置の正面断面図、その（イ）は、その（ア）においてＸ−Ｘで切断したノズル取付体の断面図、その（ウ）は、その（ア）においてＹ−Ｙで切断した射出ノズルの断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る金型を模式的に示す図で、その（ア）はパーティング面において左右に開いて示す固定側金型と可動側金型の斜視図、その（イ）は型締された固定側金型と可動側金型のパーティング面に形成されているランナの断面図、その（ウ）は溶融樹脂が流れている状態におけるスプルおよびランナの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る射出装置１は、図１の（ア）に示されているように、第１、２の射出機２、３の２頭の射出ユニットと、これらが接続されているノズル取付体５と、ノズル取付体５の先端に設けられている射出ノズル６とから構成されている。第１の射出機２は、所定の径からなる第１の加熱シリンダ８、第１の加熱シリンダ８内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられている第１のスクリュ９、第１の加熱シリンダ８の先端にボルトによって固定されている第１のシリンダヘッド１１等から構成され、第１のシリンダヘッド１１の先端には、第１の射出機２をノズル取付体５に接続するための中間ノズル１３、１４が接続されている。そして、第１の加熱シリンダ８と第１のシリンダヘッド１１と中間ノズル１３のそれぞれの外周面には、個々に発熱温度が制御される複数枚のバンドヒータＨ、Ｈ、…が巻かれており、これらのヒータにより第１の加熱シリンダ８等は所定の温度に加熱されるようになっている。同様に、第２の射出機３は、所定の径からなる第２の加熱シリンダ１５、第２の加熱シリンダ１５内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられている第２のスクリュ１６、第２の加熱シリンダ１５の先端にボルトによって固定されている第２のシリンダヘッド１７等から構成され、第２の加熱シリンダ１５や第２のシリンダヘッド１７の外周面にも、複数枚のバンドヒータＨ、Ｈ、…が巻かれて、これらが所定の温度に同様に加熱されるようになっている。
【００１７】
ノズル取付体５は、第１、２の射出機２、３と射出ノズル６とを接続する接続用のブロックであり、図１の（ア）には１個のブロックから形成されているように示されているが、実際には複数個のブロックから一体的に結合されている。ノズル取付体５は、所定太さで所定長さの胴部１９と、胴部１９の側部に所定の高さに立ち上がっている連結部２１とから概略構成されている。このような胴部１９の一方の端面に第２の射出機３が、他方の端面に射出ノズル６がそれぞれ取り付けられるようになっており、連結部２１の所定の部分に第１の射出機２が取り付けられるようになっている。胴部１９には、軸方向に貫通する所定の内径の案内体格納孔２２が明けられており、この孔２２内に所定の形状の案内体２４が挿入されるようになっている。また、ノズル取付体５の連結部２１には、第１の射出機２から射出される溶融樹脂を導く連結部樹脂流路２５が明けられ、この連結部樹脂流路２５は案内体格納孔２２の内周面の所定の位置に開口している。
【００１８】
案内体２４は概略的に円柱状を呈しており、その外径は案内体格納孔２２の内径よりわずかに小さい。従って、案内体２４は案内体格納孔２２に実質的に隙間無く挿入することができる。案内体２４の外周面には、図１の（イ）に示されているように、断面形状が半円形の軸方向の溝すなわち第１、２の凹溝２６、２７が、軸心を挟んで互いに反対側に位置するように形成されている。第１の凹溝２６は、案内体２４の一方の端面から連結部樹脂流路２５に達するように形成されているが、第２の凹溝２７は案内体２４の全長にわたって形成されている。そして、案内体２４の他方の端面は、符号２８で示されているように、第２の凹溝２７に向かって斜めに切り落とされている。このような案内体２４が第１の凹溝２６が上に、第２の凹溝２７が下になるようにして案内体格納孔２２に挿入されている。このように組み立てられているので、案内体格納孔２２の内周面と案内体２４の第１、２の凹溝２６、２７とから、溶融樹脂が流れる第１、２のノズル取付体内流路３０、３１が形成されることになる。
【００１９】
胴部１９の一方の端面すなわち射出ノズル６が接続される端面には、案内体格納孔２２と同心円状に、所定幅で所定深さの射出ノズル案内溝３２が形成されている。射出ノズル案内溝３２の内周面には雌ネジが形成されており、射出ノズル６の取付部に形成されている雄ネジが螺合するようになっている。
【００２０】
このように構成されているノズル取付体５に第１、２の射出機２、３が取り付けられている。すなわち、連結部２１には中間ノズル１３、１４を介して第１の射出機２が取り付けられ、胴部１９の端面には、第２の射出機３が取り付けられている。従って、第１の射出機２の第１の加熱シリンダ８内は、第１のシリンダヘッド１１、中間ノズル１３、１４内のそれぞれに設けられている樹脂流路、連結部２１に設けられている連結部樹脂流路２５を経由して第１のノズル取付体内流路３０に連通し、第２の射出機３の第２の加熱シリンダ１５内は、第２のシリンダヘッド１７内に設けられている樹脂流路を経由して第２のノズル取付体内流路３１に連通している。
【００２１】
本実施の形態に係る射出ノズル６は、外観上は従来の射出ノズルと略同様に形成されているが、内部には４本の樹脂流路が設けられている。すなわち、射出ノズル６には、図１の（ウ）に示されているように、軸心Ｇを挟んで上下に第１、２のノズル内流路３４、３５が、第１のノズル内流路３４から反時計針方向に９０度回転した位置に第３のノズル内流路３６が、第２のノズル内流路３５から反時計針方向に１３５度回転した位置に第４のノズル内流路３７が、それぞれ設けられている。これらの第１〜４のノズル内流路３４〜３７は、ノズル先端部３９近傍において合流している。この射出ノズル６のノズル取付体５側には、軸方向に所定長さの円環状の取付部４１が形成されている。この取付部４１の外周面には、射出ノズル案内溝３２の雌ネジに螺合する雄ネジが形成されている。
【００２２】
射出ノズル６は、次のようにしてノズル取付体５に取り付けられている。はじめに、取付部４１の雄ネジに、円環状のロックナット４２を螺合し、ロックナット４２を必要な回転数だけ回転して取付部４１の所定の位置で止める。次いで、耐熱性および可撓性の材料、例えばシリコン樹脂等からなり、所定の孔が明けられたシールド４４を間に挟んで、射出ノズル６の取付部４１をノズル取付体５の射出ノズル案内溝３２に入れる。取付部４１の雄ネジを案内溝３２の雌ネジに螺合させる。射出ノズル６を必要な回転数だけ回転すると、シールド４４が射出ノズル６とノズル取付体５に挟まれて、液密的に射出ノズル６がノズル取付体５に取り付けられる。このとき、射出ノズル６の取付部４１の先端部は射出ノズル案内溝３２の底に到達しないで、所定の隙間あるいは遊び４５が形成される。シールド４４は可撓性を備えているので弾性的に変形することができる。従って、射出ノズル６は、液密性を損なうことなく所定の範囲で回転させることができる。
【００２３】
本実施の形態に係る射出ノズル６は、その回転位置に応じて、樹脂流路の連通状態を切り替えることができる。すなわち、射出ノズル６を第１の回転位置に回転すると、第１のノズル取付体内流路３０と第１のノズル内流路３４および第２のノズル取付体内流路３１と第２のノズル内流路３５のそれぞれが連通する。従って、第１、２の射出機２、３から同時に射出することができる。第１の回転位置から、図１の（ウ）において時計回りに９０度回転した第２の回転位置に回転すると、第１のノズル取付体内流路３０と第３のノズル内流路３６とが連通するが、第２のノズル取付体内流路３１は遮断される。従って、第１の射出機２からのみ射出することができる。第１の回転位置から、時計回りに１３５度回転した第３の回転位置に回転すると、第２のノズル取付体内流路３１と第４のノズル内流路３７とが連通するが、第１のノズル取付体内流路３０は遮断される。従って、第２の射出機３からのみ射出することができる。ロックナット４２を回転して締めつけると、任意の回転位置で射出ノズル６を固定することができる。
【００２４】
本実施の形態に係る金型について説明する。図２の（ア）には、固定側金型４７と可動側金型４８が示されているが、金型の構造を理解し易いように、パーティングラインＰＬにおいて左右に開かれた状態で示されている。本実施の形態に係る金型４７、４８は、小魚型ルアーを成形するための金型であり、１回の射出工程で４個のルアーを同時に成形することができる。固定側金型４７のパーティング面には、所定の配置で第１〜４の固定側凹部５１〜５４が形成されており、可動側金型４８のパーティング面にも、所定の配置で第１〜４の可動側凹部５６〜５９が形成されている。従って、金型４７、４８を型締すると、第１〜４の固定側凹部５１〜５４のそれぞれと、第１〜４の可動側凹部５６〜５９のそれぞれとから小魚形状の４個のキャビティが形成されることになる。固定型金型４７に設けられているスプル６１と所定のランナを経由して、これらの４個のキャビティに溶融樹脂が射出充填されるようになっている。
【００２５】
本実施の形態に係る積層成形品の成形方法においては、色の異なる第１、２の溶融樹脂を同一の射出ノズル６から射出して、第１、２の溶融樹脂が混合しないように、すなわち層流状態が維持された状態にして、スプル６１とランナを通して、キャビティに充填する。このように、層流状態が維持されるようにするために、本実施の形態に係る金型においては、スプル６１とランナには特徴がある。すなわち、スプル６１は、固定側金型４７の背面側からパーティング面側に導かれ、そしてパーティング面上に形成されているランナに連なるとき、曲率半径が大きくなるように全体的に緩やかにカーブしている。特に、符号６２で示されているランナに連なっている部分は、曲率半径が大きくなるように形成され、乱流が発生しないようになっている。また、ランナ６４は、図２の（イ）に示されているように、その断面形状が円形になっており、固定側金型４７と可動側金型４８のパーティング面上に形成されている。つまり、固定側金型４７と可動側金型４８のそれぞれには、断面形状が半円の凹溝６５、６６が形成されており、金型が型締されると、これらの凹溝６５、６６によりランナ６４が形成されるようになっている。このようにスプル６１とランナ６４が共に断面形状が円形に形成されているので、溶融樹脂の流れは、いわゆるハーゲン・ポアズイユ流れになって層流が維持されやすい。また、本実施の形態においては、スプル６１とランナ６４は、比較的内径が大きい。内径が大きいと、層流と乱流に影響する指標である、いわゆるレイノルズ数が大きくなる。レイノルズ数は内径に比例するからである。しかしながら、内径が大きいと断面積はその２乗で大きくなるので、結果的に溶融樹脂の流速を大きく低下させることができる。そうすると、流速に比例するレイノルズ数は実際には小さくなる。すなわち、層流が維持されやすい。
【００２６】
本実施の形態に係る積層成形品を成形する成形方法に使用される樹脂材料について説明する。本実施の形態に係る成形方法においては、黒色を帯びた第１の樹脂と、白銀色の第２の樹脂が使用されるが、これらが溶融して第１の溶融樹脂と第２の溶融樹脂になるとき、実質的に同じ粘性係数になるような樹脂材料が選定されている。これは、第１、２の溶融樹脂が互いに界面で接しながらスプル６１やランナ６４内を流れるときに、第１、２の溶融樹脂の粘性係数が相違していると、層流が維持されなくなるからである。また、第１、２の溶融樹脂は、レイノルズ数を低下させるために、比較的粘性係数が高い材料が選定されている。もしくは、粘性係数が高くなるように比較的低温で溶融される。
【００２７】
本実施の形態に係る射出装置１と、金型４７、４８とを使用して積層成形品を得る成形方法を説明する。図には示されていないが、所定の型締装置に固定側金型４７と可動側金型４８を取り付ける。射出ノズル６を第１の回転位置にして、ロックナット４２を締めつける。固定側金型４７と可動側金型４８を型締する。射出装置１の射出ノズル６をスプル６１に当接させる。第１の加熱シリンダ８に第１の樹脂を、第２の加熱シリンダ１５に第２の樹脂を投入して、第１、２の加熱シリンダ８、１５をバンドヒータＨ、Ｈ、…で加熱しながら、第１、２のスクリュ９、１６を回転する。そうすると、バンドヒータＨ、Ｈ、…による熱と、第１、２のスクリュ９、１６の回転による摩擦熱によって、第１、２の樹脂が溶融され、第１、２の加熱シリンダ８、１５の先端部に第１、２の溶融樹脂が計量される。所定量だけ計量されたら、第１、２のスクリュ９、１６の回転を停止する。第１、２のスクリュ９、１６を、実質的に同時に軸方向に駆動する。このとき、スクリュ９、１６の駆動速度が十分に低速になるようにする。そうすると、第１の溶融樹脂は、第１のシリンダヘッド１１、中間ノズル１３、１４内の樹脂流路、連結部樹脂流路２５を経由して第１のノズル取付体内流路３０に達する。同様に第２の溶融樹脂は、第２のシリンダヘッド１７内の樹脂流路を経由して第２のノズル取付体内流路３１に達する。引き続き第１、２のスクリュ９、１６を低速で駆動すると、第１、２の溶融樹脂は、実質的に同時に第１、２のノズル内流路を流れてノズル先端部３９において合流する。合流した第１、２の溶融樹脂は、図２の（ウ）において、符号６８、６９で示されているようにスプル６１とランナ６４を流れる。このとき、第１、２の溶融樹脂は、互いに界面７０で接しながら層流状態を維持して流れることになる。第１、２の溶融樹脂は４個のキャビティに充填される。このとき、キャビティ内においても第１、２の溶融樹脂は混合されない。４個のキャビティへの溶融樹脂の充填が完了したら、第１、２のスクリュ９、１６を停止する。冷却固化を待って金型４７、４８を開くと、背びれ側が第１の樹脂から、腹側が第２の樹脂から成形された４個の小魚型のルアー、すなわち積層成形品が得られる。以下同様に成形する。
【００２８】
射出ノズル６を第２の回転位置に回転すると第１の射出機２のみから溶融樹脂を射出することができる。また、射出ノズル６を第３の回転位置に回転すると、第２の射出機３のみから溶融樹脂を射出することができる。
【００２９】
本実施の形態に係る成形方法は、ルアーの成形に限定されない。例えば、異なる種類の樹脂から形成されているスーパーボール、玩具等の積層成形品も成形することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１ 射出装置 ２ 第１の射出機
３ 第２の射出機 ５ ノズル取付体
６ 射出ノズル
３０ 第１のノズル取付体内流路
３１ 第２のノズル取付体内流路
３４ 第１のノズル内流路 ３５ 第２のノズル内流路
３６ 第３のノズル内流路 ３７ 第４のノズル内流路
３９ ノズル先端部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱シリンダと該加熱シリンダ内で回転方向と軸方向に駆動されるスクリュとを備えた第１、２の射出機と、これらにノズル取付体を介して接続されている１個の射出ノズルとを使用して積層成形品を得る成形方法であって、
前記第１、２の射出機のそれぞれの前記スクリュを軸方向に実質的に同時に駆動して、粘性係数が実質的に等しい第１、２の溶融樹脂を前記射出ノズルから実質的に同時に射出して、スプルおよびランナを経由してキャビティ内に射出充填するとき、
前記第１、２の射出機の前記スクリュの駆動速度を調整して、前記第１、２の溶融樹脂を層流状態で前記射出ノズル内と前記スプルと前記ランナ内を圧送し、それによって前記第１、２の溶融樹脂が分離した状態で前記キャビティに充填されることを特徴とする、積層成形品の成形方法。
【請求項２】
第１、２の射出機にノズル取付体を介して取り付けられている射出ノズルであって、
前記ノズル取付体には、前記第１、２の射出機から射出される粘性係数が実質的に等しい第１、２の溶融樹脂を導く、第１、２のノズル取付体内流路がそれぞれ設けられ、
前記射出ノズルには、前記第１、２のノズル取付体内流路のそれぞれに連通する第１、２のノズル内流路が設けられ、前記第１、２のノズル内流路は、前記射出ノズル先端部近傍で合流しており、前記第１、２の射出機から前記第１、２の溶融樹脂が実質的に同時に射出されると、前記射出ノズルから前記第１、２の溶融樹脂が層流状態で射出されるようになっていることを特徴とする、積層成形品の成形用射出ノズル。
【請求項３】
請求項２に記載の射出ノズルにおいて、前記射出ノズルは、前記ノズル取付体に対して軸方向に回転させることができるようになっており、
前記射出ノズルには、第３、４のノズル内流路がさらに設けられ、前記第３、４のノズル内流路は、前記射出ノズル先端部近傍で前記第１、２のノズル内流路と合流しており、
前記射出ノズルが第１の回転位置を採ると、前記第１、２のノズル取付体内流路のそれぞれと前記第１、２のノズル内流路が連通し、第２の回転位置を採ると、前記第１のノズル取付体内流路と前記第３のノズル内流路のみが連通し、第３の回転位置を採ると前記第２のノズル取付体内流路と前記第４のノズル内流路のみが連通して、前記第１、２の溶融樹脂の両方またはいずれか一方を選択的に射出することができるようになっていることを特徴とする積層成形品の成形用射出ノズル。
【請求項４】
粘性係数が実質的に等しい第１、２の溶融樹脂を射出する第１、２の射出機と、前記第１、２の射出機が接続されているノズル取付体と、前記ノズル取付体に取り付けられている請求項２または３に記載の射出ノズルとからなる、積層成形品の成形装置。
【請求項１】
加熱シリンダと該加熱シリンダ内で回転方向と軸方向に駆動されるスクリュとを備えた第１、２の射出機と、これらにノズル取付体を介して接続されている１個の射出ノズルとを使用して積層成形品を得る成形方法であって、
前記第１、２の射出機のそれぞれの前記スクリュを軸方向に実質的に同時に駆動して、粘性係数が実質的に等しい第１、２の溶融樹脂を前記射出ノズルから実質的に同時に射出して、スプルおよびランナを経由してキャビティ内に射出充填するとき、
前記第１、２の射出機の前記スクリュの駆動速度を調整して、前記第１、２の溶融樹脂を層流状態で前記射出ノズル内と前記スプルと前記ランナ内を圧送し、それによって前記第１、２の溶融樹脂が分離した状態で前記キャビティに充填されることを特徴とする、積層成形品の成形方法。
【請求項２】
第１、２の射出機にノズル取付体を介して取り付けられている射出ノズルであって、
前記ノズル取付体には、前記第１、２の射出機から射出される粘性係数が実質的に等しい第１、２の溶融樹脂を導く、第１、２のノズル取付体内流路がそれぞれ設けられ、
前記射出ノズルには、前記第１、２のノズル取付体内流路のそれぞれに連通する第１、２のノズル内流路が設けられ、前記第１、２のノズル内流路は、前記射出ノズル先端部近傍で合流しており、前記第１、２の射出機から前記第１、２の溶融樹脂が実質的に同時に射出されると、前記射出ノズルから前記第１、２の溶融樹脂が層流状態で射出されるようになっていることを特徴とする、積層成形品の成形用射出ノズル。
【請求項３】
請求項２に記載の射出ノズルにおいて、前記射出ノズルは、前記ノズル取付体に対して軸方向に回転させることができるようになっており、
前記射出ノズルには、第３、４のノズル内流路がさらに設けられ、前記第３、４のノズル内流路は、前記射出ノズル先端部近傍で前記第１、２のノズル内流路と合流しており、
前記射出ノズルが第１の回転位置を採ると、前記第１、２のノズル取付体内流路のそれぞれと前記第１、２のノズル内流路が連通し、第２の回転位置を採ると、前記第１のノズル取付体内流路と前記第３のノズル内流路のみが連通し、第３の回転位置を採ると前記第２のノズル取付体内流路と前記第４のノズル内流路のみが連通して、前記第１、２の溶融樹脂の両方またはいずれか一方を選択的に射出することができるようになっていることを特徴とする積層成形品の成形用射出ノズル。
【請求項４】
粘性係数が実質的に等しい第１、２の溶融樹脂を射出する第１、２の射出機と、前記第１、２の射出機が接続されているノズル取付体と、前記ノズル取付体に取り付けられている請求項２または３に記載の射出ノズルとからなる、積層成形品の成形装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−１１６０８７（Ｐ２０１１−１１６０８７Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７７９５９（Ｐ２００９−２７７９５９）
【出願日】平成２１年１２月７日（２００９．１２．７）
【出願人】（０００００４２１５）株式会社日本製鋼所 (840)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月７日（２００９．１２．７）
【出願人】（０００００４２１５）株式会社日本製鋼所 (840)
【Ｆターム（参考）】
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