JPH07205197A - 多層物品の射出成形方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面の質を改良しつつ、成形品を簡単に射出
成形することができる、射出成形方法と射出成形機を提
供する。 【構成】 少なくとも二つの異なる層１０，１４からな
る物品を射出成形する方法の場合、少なくとも一つの
層、特に外層１０がラッカーで製造される。射出成形機
の場合には、多層物品の射出成形を可能にする射出ユニ
ット７を備えた少なくとも一つの主射出装置２；３が成
形型９の手前に接続配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも二つの異な
る層からなる物品を射出成形する方法および装置に関す
る。

【従来の技術】異なる材料からなる多層成形品の非連続
的な製造は、ずっと以前から知られている。例えばドイ
ツ連邦共和国特許第２３４２７９４号公報によって、熱
可塑性合成樹脂製の多層成形品が知られている。この成
形品は発泡されたコアと発泡されていない外皮を備えて
いる。この場合、先ず最初に発泡しない合成樹脂の一部
が射出され、続いて発泡剤を含む合成樹脂が他の発泡し
ない合成樹脂と同時に、中央のノズルとこのノズルを取
り巻く環状ノズルとを経て型内に射出され、しかも発泡
しない合成樹脂は中央のノズルから射出され、発泡剤を
含む合成樹脂は環状ノズルから射出される。発泡剤を含
む合成樹脂製の成形品は、緊密な合成樹脂製の成形品と
比べて、一方では壁厚と関係なく製造することができ、
他方では軽量であるという利点がある。これにより、強
度に関する欠点を生じないで、材料が節約される。異な
る二つの合成樹脂からなる多層成形品を射出成形するた
めの射出ヘッドがドイツ連邦共和国特許第３０２５５９
７号公報によって知られている。この場合、分離された
二つの射出シリンダからなる射出ヘッドに、この二つの
合成樹脂が供給可能である。一方の合成樹脂のための中
央ノズルが射出ヘッド内へ射出方向に突出している。こ
の中央ノズルの開口は射出方向に見て、中央ノズルを同
心的に取り巻く他方の合成樹脂用の環状ノズルの開口の
手前に設けられている。中央の共通の円筒状弁体は環状
ノズルの開口を開閉するため、および中央ノズルへ合成
樹脂を供給するために役立つ。この弁体は、射出方向後
方のその区間が、射出ヘッド内で案内され、外部の駆動
装置によって軸方向に摺動可能であり、そしてその前端
部が環状ノズルの開口に挿入可能である。技術的な問題
解決および場合によっては装飾的な効果を実現するため
に、成形品はしばしば表面改良によって、所定の外観ま
たは非常に機能的な特性を得る。従って、成形品にはし
ばしばラッカーが塗布される。これは勿論、別個の作業
工程と適当な設備を必要とする。ドイツ連邦共和国特許
出願公開第２４４９７５８号公報には、技術水準とし
て、発泡剤を含む熱可塑性合成樹脂からなる成形品の製
造方法が記載されている。この製造方法により、成形品
の表面が改良される。可塑化された合成樹脂は押出し機
のノズルから出た後すぐに、成形型の型キャビティ内
の、圧力を調節可能な空気またはガスクッションに抗し
て押しつけられる。この空気またはガスクッションは流
入する合成樹脂の背圧を受けて型キャビティから逃げ
る。勿論、これにより製造された成形品の場合にも、そ
の後に行われるラッカー塗りが必要である。このラッカ
ー塗りは更に、ほとんどがパテ塗り工程と研磨工程を必
要とする。ドイツ連邦共和国特許第２３４６１３５号公
報により、発泡したコアと発泡しない外皮を備えた熱可
塑性合成樹脂からなる多層成形品の連続製造方法が知ら
れている。この場合、環状の横断面を有する発泡しない
合成樹脂ストランドと、その中にある、発泡剤を含む合
成樹脂ストランドが型に射出される。発泡剤を含む合成
樹脂ストランドは、発泡しない合成樹脂製芯と共に、成
形型の型キャビティ内に射出される。これにより、発泡
しない外皮を形成する合成樹脂量を増やさないで、外皮
が完成した成形品の全表面にわたってほぼ同じ厚さで特
に完全に閉鎖される。

【発明が解決しようとする課題】本発明の根底をなす課
題は、特に表面の質を改良しつつ、成形品を簡単に射出
成形することができる、冒頭に述べた種類の方法と装置
を提供することである。

【課題を解決するための手段】この課題は、少なくとも
一つの層、特に外層がラッカー（ラックニス、ワニス）
で製造される方法によって解決される。この場合、外皮
のためには、例えばラッカー特性を有する合成樹脂も適
している。射出順序は場合によっては、ケースバイケー
スで変えることができる。それによって、先ず最初にラ
ッカーを、そして合成樹脂を型キャビティに射出するか
または先ず最初に合成樹脂を、その後ラッカーを射出す
ることができる。使用されるラッカー材料に応じて、ス
クリュー式射出装置またはラッカーを射出するのに適し
た他の装置を使用することができる。二層成形品は、場
合によっては例えば炭酸カルシウムを充填したあるいは
ガラス繊維または炭素繊維で補強した、合成樹脂例えば
熱可塑性合成樹脂あるいは熱硬化性材料、例えばデュー
ロプラスチックまたはエラストマーからなる基礎材料
と、ラッカーからなる外層または外皮とから構成するこ
とができる。すなわち、実験で証明されたように、ラッ
カー外層、すなわちラッカーを塗布した表面を有する射
出成形品は、射出成形で容易に得ることができる。二成
分射出成形品のためには、外皮／コア／外皮または外皮
／コアの射出順序で所望の製品が生じる。この場合、外
皮はラッカー層によって形成され、コアは非ラッカー、
例えば合成樹脂によって形成される。同様に、二層のラ
ッカー構造を用いて、コア材料と関連して、三成分射出
成形品を得ることができる。そのために、外層の本来の
発色ラッカーの上に透明ラッカーを塗布することができ
る。この場合、次のように射出しなければならない。 ・外側のラッカー（例えば透明ラッカー） ・中央のラッカー ・内側の合成樹脂。 他の射出順序の場合には次のように射出される。 ・外側のラッカー ・中央の合成樹脂（例えば補強されているかまたは補強
されていない） ・内側の合成樹脂（例えば補強されているかまたは補強
されていない）。 多成分成形品の二層構造の場合にも三層構造の場合に
も、使用される材料の粘性を互いに調和させるべきであ
る。例えば外皮材料、すなわちラッカー層の粘性は、コ
ア材料の粘性以下にすべきである。多成分成形品を製造
するために、例えば二色式射出成形方法を用いて、先ず
最初にラッカーを型キャビティ内に射出し、そして型を
中間開放した後で、合成樹脂を後で射出成形するための
中空室を形成する他方のキャビティに関連して、型半部
内に残る成形品から、ラッカーを取り去ることができ
る。その代わりに、先ず最初に、合成樹脂、その後にラ
ッカーを、新しく形成されるキャビティに射出すること
ができる。好ましい二段式射出成形は、例えば二つの型
セットで行うことができる。この型セットは同一の二つ
の型半部と異なる二つの型半部を備えている。この場
合、第１の材料を射出した後で、型半分は回転または摺
動によって、第１の材料を射出するための位置にもたら
される。摺動テーブルを用いて、異なる二つの型半部を
交互に使用し、そして第１段階でラッカーを、そして第
２段階で合成樹脂を、あるいはその逆に射出することが
できる。並べて設けられた２段の射出成形機による二段
式射出成形プロセスを行う場合には、中間に接続配置さ
れたロボットが、第１の成形機の開放した型半部から成
形品を取り出し、第２の成形機の型半部に挿入する。特
に、形成品の一部だけにラッカーを塗布するときには、
複合射出成形（組み合わせ成形型）が適している。この
場合、摺動可能なインサートを備えた成形型が使用され
る。このインサートにより、成形型内の所定の範囲が先
ず最初に閉鎖され、その後に開放される。上記の方法ま
たは公知の方法によりラッカーで被覆される成形品は、
ガス内圧方法を用いて、あるいはこのガス内圧方法と関
連して多成分射出成形方法で製造することができる。こ
の場合、中空室を形成するためにガスがラッカーで被覆
される型部分内に射出される。熱可塑性粉末ラッカーを
使用することが推奨される。その代わりに、液状ラッカ
ーを使用することができる。勿論、液状ラッカーと異な
り、固体の熱可塑性粉末ラッカー（このラッカーは顆粒
でもよい）の場合には溶剤が省略される。これは環境に
優しい取り扱い操作を可能にする。溶剤コーティングの
代わりに粉末コーティングは、金属の場合に、ずっと以
前から知られている。熱可塑性粉末材料のためのベース
材料としては特に、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリ
ウレタン、エポキシ樹脂およびエポキシ／ポリエステル
混成物が使用される。そのほかに、ビニル樹脂、ナイロ
ンおよび熱可塑性樹脂を使用することができる。ドイツ
連邦共和国特許出願公開第４２０４２６６号公報から、
小容器溶着継ぎ目、特に包装容器を内側を被覆するため
に適した熱可塑性粉末ラッカーが知られており、かつ提
示されている。この公報に記載された粉末ラッカーを、
本発明による方法の場合にも使用することができる。本
発明の他の実施形では、基礎層またはコア層の材料およ
びまたは外層のラッカーが射出時に剪断される。これは
特に、場合によってはラッカーと合成樹脂からなるコア
の合成樹脂材料を可塑化するために所望される。更に、
後の硬化を可能にするラッカーを使用することができ
る。この硬化は例えば電子線によってまたは照射架橋に
よって行うことができる。この電子線または照射架橋は
例えばヨーロッパ特許第０２９７５２０号明細書によっ
て知られており、この明細書には、電気的に絶縁された
表面を有する工作物に、電気的な塗布または噴射塗布に
よって、ラッカーを塗布するための方法および装置が記
載されている。ラッカーを塗布する表面は直流コロナ
（等電圧コロナ）に直接さらされる。特にコア材料およ
びまたはラッカーに、添加剤が添加されると合目的であ
る。その際、これは、例えば合成樹脂とラッカーの融和
性を改善するために、付着媒体であってもよい。他の実
施形では、公知のごとく発泡剤を有するコア材料が使用
される。方法を実施するための装置の場合には、成形型
の手前に、少なくとも一つの主射出装置が接続配置され
ている。この主射出装置は、多層物品の射出成形を可能
にする射出ユニットを備えている。従って、この装置
は、例えば多成分射出成形技術のために二通路式または
三通路式方法に従って運転される公知の射出成形機であ
ってもよい。この射出成形機は、温度調節、可塑化制御
および射出調節に関して互いに無関係である二つの可塑
化装置／射出装置を備えている。両装置は共通のノズ
ル、あるいはノズルとして使用される離型可能なスプル
ーを介して互いに連結される。公知の二通路式または多
成分式射出成形方法に従って製造される成形品はすべて
三層構造である。すなわち、外側から外皮／コア／外皮
の構造である。これに対して、二段式射出成形プロセス
では、一部だけを外皮材料で取り囲む多層成形品を製造
することができる。それにもかかわらず、一般的にはコ
ア材料の全面が外皮材料で取り囲まれる。二通路式成形
技術と異なり、三通路式射出成形方法の場合には、勿論
三つの原料が射出されるので、完成した成形品の場合
に、内部にコア材料が存在する。このコア材料は全面を
中間材料で取り囲まれている。中間材料は更に、外皮材
料で全面を取り囲まれている。二通路式方法の場合に
は、先ず最初に所定の量の外皮材料が射出され、その後
で外皮材料とコア材料が射出される。この場合、外皮材
料からコア材料への切換をできるだけ移行段階なしに行
うために、最後の射出相は長くあるいは短くすることが
できる。続いて、型キャビティにコア材料が充填され
る。このコア材料は、射出成形される成形品の壁厚や使
用目的に依存して、緊密であってもよいし、発泡剤を備
えていてもよい。三通路式射出成形方法の場合には、射
出順序は、原理的には前記と同じであるが、三つの材料
が外皮、中間材料およびコア材料の順序で射出される点
だけが異なる。いわゆるモノサンドイッチ技術も適して
いる。この場合、二つの溶融物が先ず最初に共通の射出
シリンダ内で次々に集められ、続いて一つのストローク
で成形型の型キャビティへ射出される。その際、流動特
性に相応して、先ず最初に前側にある溶融物がキャビテ
ィ内に流れ、そして更に溶融射出するときに後側にある
溶融物が流過する。それによって、多成分成形品を得る
ことができる。この場合、一方の溶融物流れがラッカ
ー、特に熱可塑性粉末ラッカーであるときには、多成分
成形品の外皮または外層はラッカーからなる。更に、成
層材料のために射出ユニット内に形成された供給通路お
よびまたはそれに所属するノズル隙間内に、剪断隙間を
設けることが提案される。これは射出すべき合成樹脂材
料の可塑化を有利に行う。これは、射出ノズルのノズル
隙間があらゆる通路のために調節されていることによっ
て達成可能である。この場合、射出の間、剪断が個々の
通路のためのノズル隙間の調節によって行われる。成形
型が制御可能なまたは制御不可能な溢れ通路を備えてい
ると、副キャビティが得られる。それによって、コア材
料がない場所にも、余剰外皮材料を押しのけることによ
り、コア材料がその個所に達することができる。本発明
の提案によれば、成形型は浸漬エッジ型として形成可能
である。ここで、浸漬エッジ型とは、その型キャビティ
容積が先ず最初に小さな値に縮小される型であると理解
される。この縮小した容積内に射出が行われる。この型
に完全に充填された後で、例えばコアを後退させること
によって、型キャビティ容積が拡大される。例えば二通
路式射出成形方法の場合に、コア材料が発泡剤を含む
と、発泡剤の膨張によって、成形品の外側輪郭が型の輪
郭に追従する。すなわち、最初よりも大きな容積の成形
品が形成され、発泡剤の膨張の結果、内部が発泡状態と
なる。浸漬エッジ型または浸漬コア型による技術は、型
付け工程と組み合わせることができる。この組み合わせ
は、合成樹脂を射出した後、型を開放し、所望の容積に
等しい容積のラッカーを射出し、それに続いて型を閉鎖
することによって行われる。その結果、型付けと、押圧
による均一な分配が、合成樹脂表面全体にわたって生じ
る。これにより、非常に薄いラッカー層を得ることがで
きる。浸漬エッジ型は型キャビティをシールし、溶融物
を射出する前に背圧を加えることによって改良すること
ができる。キャビティ内に加えられる背圧は、溶融物内
の発泡剤の圧力よりも大きい。それによって、先ず小さ
な容積に充填する間、発泡剤の発泡を避けることができ
る。型の充填および開放後初めて、コア材料の発泡剤が
膨張し、中空室に充満する。この場合、浸漬エッジ型に
よってラッカーを射出し、発泡合成樹脂をコア内に射出
する場合には、射出成形された物品の良好な表面を得る
ために、背圧は必ずしも必要ではない。すなわち、ラッ
カー材料自体が発泡剤を被覆し、発泡したコア材料を押
し破ることを阻止する。浸漬エッジ型の場合にも一般的
な型の場合でも可能である背圧を加えることにより、ガ
ス圧が溶融物の流れ前面に反作用する。従って、特に発
泡剤を含む材料の場合に、流れの前面でコア材料を押し
破ることが阻止される。本発明の実施形では、射出ユニ
ットが前方から挿入されるノズルニードルを有する射出
ノズルを備えている。これにより、主材料およびコア材
料のための両ノズルニードルが液圧部品または液圧接続
部の方へ向けて後方へ引き出すことができる普通のノズ
ルヘッドと比べて、組み立てがはるかに容易になる。ノ
ズルまたはノズル本体はもはや分解する必要がない。同
じように、ノズルインサートの迅速な洗浄が可能にな
る。ノズルニードルが迅速継手を介して液圧部品に連結
されている。ノズルヘッドのボルトを外した後で、外側
のノズルニードルに対して前方向から自由にアクセスす
ることができ、機械的なノズルニードルと操作のために
必要な液圧装置との連結を行うこの迅速継手（爪継手、
ボルト止め等）を分離した後で、外側のノズルニードル
を前方へ引出し、そして内側のノズルニードルを分解す
ることができる。ラッカーからなる少なくとも一つの層
を有する多層成形品を射出成形するために、本発明の提
案によれば、多層成形品の製造に適した、それ自体公知
のすべての型ノズルが、射出ノズルの機能受け持つこと
ができる。この射出ノズルは、場合によっては適当な一
つの閉鎖機構（ドイツ連邦共和国特許第２２４７９９５
号および同第２３４６１３５号公報参照）を有する分離
された三つの材料供給部を備えている。

【実施例】本発明の他の特徴および効果は、特許請求の
範囲および以下の記載から明らかになる。以下の記載に
おいて、図に示した本発明の実施例を、二通路式射出成
形技術に基づいて詳しく説明する。二成分成形品１を製
造するための詳しく図示していない射出成形機のうち、
図には、両射出装置２，３と成形型９だけが示してあ
る。射出装置の供給通路４または５はそれぞれ、本実施
例ではノズル板の外側に設けられた射出ノズル６を含
む、供給通路にとって共通の一つの射出ユニット７に通
じている。成形型は射出ノズル６の開口に接触し、型中
空室、すなわち型キャビティ８を形成している。ラッカ
ー（ラックニス、ワニス）からなる外層または外皮１０
を有する二層の成形品１を製造するために、射出装置３
の配量装置１１内には熱可塑性粉末ラッカー１２が入れ
られている。この粉末ラッカーは射出装置３内で可塑化
され、溶融物流れとして供給通路５を経て射出ユニット
７に流れ、そこから射出ノズル６を経て成形型９の型キ
ャビティ８内に達する。この型キャビティ内で外層１０
が形成される。図１に示したこの相の間、基礎層または
コア層１４のための合成樹脂材料を配量装置１１に貯蔵
する射出装置２は停止している。外層１０用のラッカー
１２が射出し終わるや否や、多少長い移行相によって、
熱可塑性粉末ラッカー１２と合成樹脂材料１３の射出が
開始される。すなわち、両射出装置２，３が運転され
る。これは、図１と異なり両射出装置２，３の両方に記
入された矢印によって明らかである。コア層１４の合成
樹脂材料１３または合成樹脂材料の可塑化された溶融物
流れは、図において、ラッカーの溶融物流れに対して明
示するために、点で示してある。粉末ラッカー１２と合
成樹脂材料１３を一緒に射出する相は、長くてもよいし
短くてもよく、いかなる場合でも外層からコア材料へで
きるだけ移行段階なしの切換が達成されるように設計す
べきである。図３に示した最後の運転相では、型キャビ
ティ８がコア材料または合成樹脂材料１３によって完全
に充填されるまで、コア相１４の合成樹脂材料１３だけ
が射出される（射出装置２の上方の矢印参照）。成形品
１が硬化した後で、成形型９の型半だけが開放され、完
成した成形品１が取り出される。この成形品は合成樹脂
製のコア相１４と、熱可塑性粉末ラッカー１２製の外層
１０からなっている。上記の具体的な実施のほかに、多
成分成形品１を製造するために、特に一部分を前に述べ
た、場合によっては互いに組み合わせ可能な他の公知の
射出成形法または射出成形機が適している。これは公知
であるので図示を省略する。更に、多層成形品を製造す
るために適している公知の型ノズルは、射出ノズル６の
機能を受け持つことができる。図４に示した射出ユニッ
ト１０７は前方へ引き出し可能なノズルニードル１５，
１６を備え、完全に分解しないで、射出ノズル１０６の
ノズルインサートを簡単に洗浄または交換することがで
きる。前方からノズルニードル１５，１６に自由にアク
セスするためには、ボルトを弛めてノズルヘッド１７を
ノズル本体１８から外すだけでよい。外側と内側のノズ
ルニードル１５，１６は迅速継手１９，２０を介して、
その操作のために必要なブラックボックスとして略示し
た油圧部品２１に連結されている。迅速継手１９，２０
を外した後で、先ず最初に、外側のノズルニードル１５
が内側のノズルニードル１６と共にノズル本体１８から
引き出され、続いて内側のノズルニードル１６が外側の
ノズルニードル１５から引き出される。

【発明の効果】本発明の射出成形方法および装置は、表
面の質を改良しつつ、成形品を簡単に射出成形すること
ができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】二通路式射出成形技術に従って異なる二つの材
料を射出して二成分成形品を製造する射出成形機の射出
順序を概略的に示す図である。

【図２】二通路式射出成形技術に従って異なる二つの材
料を射出して二成分成形品を製造する射出成形機の射出
順序を概略的に示す図である。

【図３】二通路式射出成形技術に従って異なる二つの材
料を射出して二成分成形品を製造する射出成形機の射出
順序を概略的に示す図である。

【図４】前方へ引き出し可能なノズルニードルを備えた
ノズルユニットの概略断面図である。

【符号の説明】

１ 成形品 ２，３ 射出装置 ４，５ 供給通路 ６，１０６ 射出ノズル ７，１０７ 射出ユニット ８ 型キャビティ ９ 成形型 １０ 外層 １４ コア層 １５，１６ ノズルニードル １９，２０ 迅速継手 ２１ 液圧部品

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも二つの異なる層からなる物品
   を射出成形する方法において、少なくとも一つの層、特
   に外層がラッカーで製造されることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 熱可塑性粉末ラッカーが使用されること
   を特徴とする請求項１の方法。
3. 【請求項３】 液体ラッカーが使用されることを特徴と
   する請求項１の方法。
4. 【請求項４】 基礎層、すなわちコア層がラッカーと合
   成樹脂の混合物で製造されることを特徴とする請求項１
   〜３のいずれか一つの方法。
5. 【請求項５】 基礎層またはコア層の材料およびまたは
   外層のラッカーが射出時に剪断されることを特徴とする
   請求項１〜４のいずれか一つの方法。
6. 【請求項６】 後で硬化させることができるラッカーが
   使用されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一
   つの方法。
7. 【請求項７】 コア材料およびまたはラッカーに添加剤
   が添加されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか
   一つの方法。
8. 【請求項８】 発泡剤を添加したコア材料が使用される
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つの方法。
9. 【請求項９】 多成分成形品が二段の射出成形プロセス
   で製造されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか
   一つの方法。
10. 【請求項１０】 請求項１の方法を実施するための装置
    において、多層物品の射出成形を可能にする射出ユニッ
    ト（７）を備えた少なくとも一つの主射出装置（２；
    ３）が成形型（９）の手前に接続配置されていることを
    特徴とする装置。
11. 【請求項１１】 供給通路（４；５）およびまたは射出
    ユニット（７）のノズル隙間内に、剪断隙間が設けられ
    ていることを特徴とする請求項１０の装置。
12. 【請求項１２】 射出ノズル（６）のノズル隙間が各々
    の通路のために調節およびまたは制御されることを特徴
    する請求項１０または１１の装置。
13. 【請求項１３】 成形型（９）が溢れ通路を備えている
    ことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一つの装
    置。
14. 【請求項１４】 成形型（９）が浸漬エッジ型として形
    成されていることを特徴とする請求項１０〜１３のいず
    れか一つの装置。
15. 【請求項１５】 射出ユニット（１０７）が前方から挿
    入されたノズルニードル（１５，１６）を有する射出ノ
    ズル（１０６）を備えていることを特徴とする、特に請
    求項１０〜１４のいずれか一つの射出成形装置。
16. 【請求項１６】 ノズルニードル（１５，１６）が迅速
    継手（１９，２０）を介して液圧部品（２１）に連結さ
    れていることを特徴とする請求項１５の装置。
17. 【請求項１７】 多層成形品（１）を製造するために、
    適当な型ノズルが射出ノズル（６；１０６）の機能を受
    け持つことを特徴とする請求項１０〜１６のいずれか一
    つの装置。