JPS6016326B2 - 多層成形体とその成形方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は合成樹脂の多層成形体、その射出成形方法およ
び装置に係り、特に内部の表面近くに極めて薄い均一な
内核層を形成した成形体、その成形方法および装置に関
するものである。

２つ以上の異なる合成樹脂層を有する多層成形体は、例
えば剛性と遮蔽性、あるいは強度と耐薬品性というよう
に、１つの合成樹脂では満たすことが難かしいか、満た
すことは出来ても著しく高価な合成樹脂を必要とするよ
うな複数の特性が要求される場合でも、少なくとも１つ
の特性を満たすことの出来る安価な樹脂２種以上組合せ
て用いることによって必要な複数の特性を滴すことが出
来ることから、近年種々、開発され、一部は食品容器等
の用に供されている。

これらの現在実用に供されている容器類は、押出成形で
得た予備中空体を吹込成形する等の方法によって成形し
ているため、ピンチ部分のように遮蔽層が不連続となっ
たり、強度が弱くなったりする部分を生じたり、成形の
際、無駄となる部分を生じるなどの欠点を有している。

しかるに射出成形又はこれに吹込成形を組合せて容器等
を成形する方法は押出成形のような欠点がないばかりか
、型の再現性が良く、精度の高い成形体が得られる。吹
込成形の形状に応じて、最適の予備中空体を得ることが
出来るなど多くの長所を有している。したがって、射出
成形によって、前記したような多層成形体を得ることが
出来れば、容器として極めて好ましい成形体を経済的に
得ることが可能である。

射出成形によって多層成形体を得る方法としては、２種
類以上の合成樹脂を、層流を成しながら射出されるよう
な機構を有する射出成形機から型キャビティ内に射出し
、型内でも層流を保たせながら流動させて型キャビティ
内を充填する、例えば米国特許第３３３９２４ぴ号記載
の方法とか、まず表面層となる合成樹脂だけを適量射出
しておき、次いで内核層となる合成樹脂をさらに射出し
て型キャビティを充填する、例えば特開昭４８−３６２
５５記載の方法とか、最初、ある金型で成形した成形体
を、その成形体より大きい相似形状の金型内に挿入して
、再度射出を行なう、例えば特公昭４６−２９９８０記
載の方法とかが公知である。

最初の方法は外表面層と内表面層とが異なる樹脂で形成
されることが好ましい場合に用いられ、両層の厚さが等
しくかつ両層となる樹脂の粘度がほゞ等しい場合には好
ましい方法であるが、そうでない場合には、型キャピテ
ィ内を流動してゆく際に、流れの最先端の部分が不安定
に成り易く、外表面層の一部に内表面層となる樹脂が表
われたり、逆に内表面層の一部に外表面層となる樹脂が
表われたりして良好な成形品を得ることが不可能となる
。

さらにこの方法では、内表面層と外表面層とを同じ合成
樹脂で、内核層を他の合成樹脂で成形する場合には、２
つ以上のマニホールドを有するノズルなどが必要となる
等装置が著しく複雑かつ高価になるという欠点を有して
いる。第この方法では、表面層を形成する合成樹脂を供
給する射出シリンダーと、内核層を形成する合成樹脂を
供給する射出シリンダーとを切換弁によって、交互に連
結出来るような構造のノズルに連結した装置を使用して
実施する方法が一般的で、まず表面層を形成する合成樹
脂を供給する射出シリンダーとノズルとを連絡して型キ
ャビティ内に射出し、次いで内核層を形成する合成樹脂
を供給する射出シリンダーとノズルとを連結して型キャ
ビティ内に射出する方法である。

この方法は装置が比較的単純で、合成樹脂の粘度が異な
っていても使用出来るという長所を有しているが、中央
部にほとんど変化させることが出来ない厚い内核層を有
する成形品しか得ることが出来ず、切襖弁から後の部分
で両樹脂がある程度混合することが避けられず、又型キ
ャビティの形状が複雑な場合には内核層を形成する合成
樹脂が表面層を突き破って表面に表われ易いなどの欠点
を有している。

第三の方法は、各層が比較的厚い多層成形体を得るには
好ましい方法であるが、厚さが１側に満たないような薄
い層を有する成形体を成形することは著しく大きい射出
圧力を要し困難であり、又成形回数が多い上に多数個の
金型を要するため経済性が損なわれるなどの欠点を有す
る。

今述べた公知方法の欠点を解決する方法として、本発明
者等は、先に、まず表面層となる第一の合成樹脂だけを
適量射出しておき、次いで、第一の合成樹脂と内核層と
なる第二の合成樹脂とが同○円状の層流を成すように同
時に射出する方法を考案した。

この方法によれば、表面層を形成する合成樹脂と内核層
を形成する合成樹脂とが、一つの流路を交互に流れるよ
うなことはなく、両者は層状となって同時に流れるので
、好ましくない混合を生ずるようなことはなく、又内核
層を形成する合成樹脂は、表面層を形成する合成樹脂に
包囲されながら流動してゆくので、両層の流れが多少不
安定になっても内核層の合成樹脂が表面に表われるよう
なことはない。

しかしながら、この方法は、内核層の厚さが成形品厚さ
の半分程度を占めるものにしか適用出来ず、あえて薄く
するため、後から射出する第二の樹脂の量を少なくする
と、第二の樹脂層が成形品の先端付近まで形成されない
という欠点を有していた。

このような欠点は、第二の樹脂としてしや蔽性を有する
樹脂を用いてしや蔽性を有する容器等を成形する場合に
は、容器が著しく高価なものとなったり、しや蔽性の不
完全な容器しか得られないなど、実用上好ましくないも
のであった。

本発明者等は、最初に第一の合成樹脂の熔融体を、次い
で第一の合成樹脂の溶融体と第二の合成樹脂の溶融体と
を同時に型キャビティに射出する方法において、最初に
射出する第一の合成樹脂の量及び、次いで同時に射出す
る第一の合成樹脂と第コの合成樹脂との流量比および溶
融粘度比が特定の範囲にある場合にのみ内側の境界面が
成形体の断面の中心線を越えない内綾層を有する多層成
形体が得られることを見出し、本発明に到ったものであ
る。

本発明は同時に射出成形された内後層と、表面層より成
り、該内核層の厚さをａ、該表面層のうち薄い方の厚さ
をｂ、厚い方の厚さをｃとするときＬａ十ｂ＜季（ａ＋
ｂ＋Ｃ）で表わされる断面構造を有する、２種類の合成
樹脂で形成された多層成形体を提供する。

前述したように、現在、射出成形によって多眉成形体を
得る方法として開示されている技術には、２つの射出成
形機のシリンダーに蓄えられた合成樹脂を同時に射出し
たり、１つの射出成形機のシリンダーに互いに浪合しな
いように蓄えられた２種類の合成樹脂を同時に射出した
り、あるいは完全に同時ではないが、まず一種類の合成
樹脂だけを射出し、これが冷却して樹脂の流入を妨げる
前に他の合成樹脂を続いて射出するような実質的には同
時に射出して成形する方式と、一回の射出成形において
完全に冷却された成形体を得た後、これを、成形体と相
似で、成形体との間に射出成形によって合成樹脂を流入
させることが可能な程度の間隙を有する他の金型に移し
て、その周囲に他の合成樹脂を再び射出して成形する方
式とがある。

本発明において同時に射出成形されたとは前者の方式を
意味し、後者が高価な金型を複数個必要とし射出成形の
工程も増え、さらに成形技術上一つの届の厚さが通常約
１肋以上のものに制約されるという欠点を有しているの
に較べて、好ましい方法である。

本発明の成形体は、その表、裏あるいは内、外、合せた
外周を構成する表面層と表面層に取り囲まれた内側全体
に表面層と密着して薄く均一に形成された内核層とから
成り、内核層の厚さをａ、その両側の表面層のうち薄い
方の厚さをｂ、厚い方の厚さをｃとするとき、ａ＋ｂ＜
季（ａ十ｂ十Ｃ） で表わされる断面構造を有する。

従来、同時に射出成形して得られる表面層と内核層を有
する多層成形体は、前述の第二の方法で得られる成形体
のように、成形体断面の中央に内核層が位置しているか
、第一の方法と第二の方法とを組合せて得られる成形体
のように内核層と表面層のうち境界面の内側にある方が
必ず成形体の断面の中心線と一致するように位置してい
るかのいずれかであり、前のようにそれぞれの厚さを表
わすとき、それぞれａ十ｂ＞季（ａ十ｂ十Ｃ）およびａ
十ｂ＝季（ａ＋ｂ＋Ｃ〉で表わされるものであった。

これら従来の多層成形体では、一定の厚さの成形体にお
いて、内核層を出来るだけ表面層に近ずけようとすると
き、内核層の厚さを増さねばならないがａ＋ｂ＜享（ａ
＋ｂ＋Ｃ）で表わされる本発明の成形体では内核層の厚
さを変えることなく、近ずけることが可能である。

このように薄く均一な内核層を表面に近づけ得ることに
よって本発明の成形体は次に述べるような多くの実用上
の長所を持つに到ったのである。

一般に内核層には遮蔽性を有する樹脂や高強度の樹脂の
ように高価格の合成樹脂が用いられるから、性能上必要
な厚さ以上になることの欠点については言うまでもない
。容器等は一般に円筒状であるから、内核層の厚さが容
器の厚さに比較してかなり薄い場合、内核層が中心部に
あるときと内表面層にあるときでは層の厚さが同じでも
合成樹脂の量は後者が少なくて良いから、多量の容器を
成形する場合、経済上著しく有利となる。

円筒状の成形体が炭酸飲料用等内圧を有する容器として
使用されるような場合には、応力の量も大きくなる内表
面に近づけて高強度の合成樹脂の内綾層を形成させれば
、容器の厚さを薄くしても十分な耐圧のものが得られる
。

逆に外側から局部的な力が加わるような場合には同じ高
強度の合成樹脂の内核層を外表面に近づけて形成させれ
ば、たとえ表面層にクラック等が生じても内核層でそれ
以上進展することを防止することが可能である。

又、外側の表面層が透明で内核層が着色されているよう
な成形体では、表面層が厚い程深みのある優れた外観を
呈することが知られているが、本発明では内核層を内側
の表面近くに形成し得るので、全体の厚さを増すことな
く、好ましい外観のものが得られる。

以上のように本発明の成形体は用途に応じて最も好まし
い位置に内核層を形成させたものであるが、内核層が遮
蔽性樹脂のように極めて薄い層、例えば容器の厚さの１
／仏〆下程度で良い容器等に適用するのが特に好ましく
著しい効果が得られる。

本発明の成形体は通常、表面層と内核層とをそれぞれ異
なる２種類の合成樹脂で成形する。

これら２種類の樹脂としては、通常市販されている熱可
塑性樹脂は全て用いることが可能であるが、内核層の樹
脂としては、塩化ビニル−塩化ビニリヂン共重合体、エ
チレン−酢酸ビニル共重合体のケン化物、ナイロン、ア
クリロニトリル含量の高いアクリロニトリルースチレン
共重合体のように遮蔽性に優れた樹脂を用いることが特
に好ましい。又、高強度の樹脂としては、アクリロニト
リルースチレンーブタジェン共重合体、ポリエチレンテ
レフタレート等のエンジニアリング樹脂や上記の遮蔽性
樹脂等にグラスファイバー等の添加物等を含有させた樹
脂等を用いても良く、外観的な効果を期待する場合、着
色剤、その他の添加剤等を合せ用いても良い。一種類の
合成樹脂だけを用いて、これとこれに適当な添加剤を加
えたものをそれぞれ表面層、内核層として用いることも
もちろん可能である。

本発明の第一の実施態様は、多層構造を有する合成樹脂
の射出成形体を、最初に第一の合成樹脂を、次いで第一
の合成樹脂と第二の合成樹脂とを同時に型キャビティ射
出することによって成形する方法において、流れた直角
方向の単位中当りの最初に射出する第一の合成樹脂の量
をＶｉ、次いで同時に射出する第一の合成樹脂の第二の
合成樹脂に対する流量の比をＱ、同じく溶融粘度の比を
Ｍ、成形体中の第一の樹脂層の第二の樹脂層に対する厚
さの比をＬ、成形金型のキャピティ容積および厚さをそ
れぞれＶｍ、ｌｍとし、キャビテイを充満するのに充分
な量の樹脂が充填された直後に、型の内部表面と接する
部分に形成される固化層の厚さをｌｏとするとき、Ｍを
Ｌ２にほゞ等しく保ちかつＶｉを２（Ｖｍ／ｌｍ）・ｌ
ｏで与えられる値にほゞ等しく保つことおよびＱの値を
１〜１４０、好ましくは１〜５０、特に好ましくは１〜
１５に、Ｍの値を１〜１４０、好ましくは１〜５ｕ特に
好ましくは１〜１５に、Ｌの値を１〜１２に保持しなが
ら成形することを特徴とする。上記方法において、同時
に射出するとは、一方の樹脂が中央に、他方の樹脂がそ
れをとりかこんで同Ｄ円状に射出されることをいう。

又、本発明の第二の実施態様は、多層構造を有する合成
樹脂の射出成形体を、最初に第一の合成樹脂を、次いで
第一の合成樹脂と第二の合成樹脂とを同時に射出するこ
とによって成形する方法において、Ｖｉ、Ｑ、Ｌ、Ｍ、
Ｖｍ、ｌｍおよびｌｏを第一の実施態様と同様に定義す
るとき、ＭをＬ２より小さく保ちかつＶｉを〔・−｛ぜ
帯崇酷鍔鑑畔，）〕ｖｍ 十〔｛（転転芋歩砦高空錆帯，）〕帯ｍ・Ｉ。

で与えられる値より小さく保つことおよびＱの値を、１
〜１４０、好ましくは１〜５０、特に好ましくは１〜１
５に、Ｍの値を１〜１４０、好ましくは１〜５０、特に
好ましくは１〜１５に、Ｌの値を１〜８０に保持しなが
ら成形することを特徴とする。本発明の実施態様の骨子
は、多層構造を有する合成樹脂の射出成形品を、最初に
第一の合成樹脂の溶融体を、次いで第一の合成樹脂の溶
融体と第二の合成樹脂の溶融体とを同時に型キャビティ
に射出することによって成形する方法において、最初に
射出する第一の合成樹脂の量および次いで同時に射出す
る第一の合成樹脂と第二の合成樹脂との流量比および溶
融粘度比を前記したような特定の範囲に保ちながら成形
するところにある。

以下に、このような実施態様においてのみ先に述べた本
発明の目的とする多層成形体が得られる理由を説明する
。本発明の原理をなす現象は非常に複雑で、厳密な理論
的取扱いは本発明者等のなし得る所ではなし、が、特別
の条件の場合について解析された複合流れに関する公知
の理論を援用して本発明の特徴とするところを開示しよ
う。

２種類の相溶性のないニュートン流体が、圧力勾配が流
れ方向だけにあり、慣性力、重力に較べて粘性力が非常
に大きく、かつ一様な温度に保たれているという条件の
もとに、平行平板の間を層状に流動するときの状態は、
文献（例えば伊藤勝彦「プラスチックの複合溶融流れ」
プラスチックエージ、ＰＩ０７ｏｃｔ、１９７￥等）に
よれば、以下のように表わされることが知られている。

上下に並べた平行板によって構成された流路において、
流路の厚さ方向をｙ軸、流れの方向をＺ軸とする座標系
を取り、下側平行板の表面をｙ＝０に、上側平行板の表
面をｙ＝Ｂとする厚さＢの流路において、上層を流体１
が下層を流体２が占めながら流動するとき、境界面をｙ
＝Ｆとすると、各流体の速度および流量はＶ．＝−ラブ
器農申里；；登毒三壱竿事十票￥三；；手≧享去るｙ−
ｙ２｝Ｖ２＝−まず諸｛葦法三章三笠…喜美王葺き…２
ｙ−〆｝ｑ′．＝−夕７窯｛葦ｅ婆；卓婆（′参主賓よ
≧）十享受き三；壬弄も登一；２（Ｂ２−Ｆ２）−言（
晋一Ｆ３）｝ｑ′２＝−三マ影｛Ｆず票き；；羊声主亀
竿ろ−事｝で表わされる。

式中、ｖ’，、ｖ′２はそれぞれ流体１、流体２の速度
を、ｑ′２、ｑ′２はそれぞれ流体１、流体２の流れに
直角方向の流路の単位中当りの流量を、ム，．、ｖ′２
はそれぞれ流体１、流体２の粘度をそれぞれ表わし、肥
／ｄＺは圧力勾配を表わす。

上式においてＱ′＝ｑ′，／ｑ′２、Ｍ＝仏′，／仏′
２、×＝Ｆ／Ｂとおいて×について整理すると次式が得
られる。（Ｑ′Ｍ′＋１）（Ｍ′−１）Ｘ４−２｛（Ｑ
′Ｍ′＋１）十３（Ｍ′−１）｝Ｘ３十３｛（Ｑ′Ｍ′
＋１）十３（Ｍ−１）｝Ｘ２−４（Ｍ′−１）×−１：
０式よりＱ′、Ｍに種々の値を与えた時のＸの値すなわ
ちこれと後述する関係で結ばれている流体２の層の厚さ
に対する流体１の層の厚さの比Ｌ′を求めると第１図に
示す曲線群が得られる。

この関係からＱ′、Ｍ共に１以上のときはＬ′は１以上
になることがわかる。

又、前の速度を表す式において、並進流動をする場合に
は最高速度面と境界面が一致しなければならないことか
らｄｖ，／ｄｙ＝０、又はｄｖ２／ｄｙ二０およびｙ＝
Ｆとおいて必要な条件を求めることが出来、並進流動す
るためには・ Ｘ＝布示口 流体２が流体１に覆われながら流動するためには、×＜
ス夫； の関係を満さなければならないことが導かれる。

これらは流体１の層の厚さを１′，、流体２の層の厚さ
を１′２とするとＢコ１′，十１′２、Ｆ＝１′２であ
るからＬ′＝ｒ，／１′２とおくとＸ＝Ｆ／Ｂ＝１／（
Ｌ′十１）よりそれぞれＭ′ニＬ′２および Ｍ′＜Ｌ２ となる。

次に、流れの先端における流体の状態について述べる。

前記のような仮定のもとでは、流れの先端の形状は第２
図ａに示すように放物線状になっており、内部から層状
に流動してきた流体はこの面に到達すると図の点線で示
す軌跡のように平行板の表面の方に移動してゆくという
動きを繰返しながら先端面全体は流れの方向に移動して
ゆくことが知られている。このとき平行板の温度が流体
の凝固点又は熔融温度より低ければ、平行板表面の方に
移動した流体は実際の金型内の樹脂の流れのようにその
点で表面に固定されて固化層を形成する。

一般に、層状に流れている流体の速度分布も、先端面同
様放物線かそれに近い形状をなしており、先端面の移動
速度より早い中央部分と遅い両側部が流体中に存在して
いる。言うまでもなく早い部分は流れの先端面に到達し
て前述したような平行板表面への移動を行なうが、遅い
部分は層状のまま流れの方向へしか移動せず、しかも相
対的には流れの先端面から後退してゆく。これを流れの
先端面に固定した座標について図示すると第２図ｂのよ
うになり、流れの最も速度の早い部分が最も外側になっ
た固化層が形成される。型内での流れの場合には流体は
流路の両側に形成された固化層の間を早い速度で通り抜
けて、流れの先端に達すると、再び広い流路に広がって
遅い速度で流れる。したがって、流れの先端の移動速度
は流体の流速に較べて著しく遅いので、流入した流体の
大部分は流れの先端まで到達する。この結果、流路中の
固化層を除いた部分には、前述の２層流動の説明のよう
に、ほ）、流体の粘度比及び流量比に応じた厚さ比の層
を形成する。本発明の場合には、これら層状に流れる２
種類の流体の前に一方の流体だけの部分があり、しかも
流路が閉じており、流れの先端が流路の先端に達すると
流動が終る非定常現象であるため、一層現象が複雑であ
るが、流れの状態を模式的に示すと第３図のようになる
。

図においてａ，ｂ，ｃ，ｄは最初第一の樹脂だけを流し
た後、第一の樹脂と第二の樹脂を同時に流す場合の流動
状態を示したもので、ａは同時に流す樹脂の最も早い部
分の速度が等しく、並進的に流動する場合で、第二の樹
脂の流量が多い場合を、ｂはその逆の場合をそれぞれ示
す。

又ｃは同時に流すときの第一の樹脂の最高速度が第二の
樹脂の最高速度より大きく、それを覆いながら流動する
場合で、前者の流量が比較的少ない場合を、ｄは比較的
多い場合をそれぞれ示す。ａ′，ｂ’，Ｃ′，ｄ′はそ
れぞれａ，ｂ，ｃ，ｄに対応する流動が進んだときの先
端の状態を示す図である。

図から推察されるようにａおよびｂの場合は先に単独で
流入した第一の樹脂中を後から流入した第二の樹脂が流
動して流れの先端面まで到達すると、それ以上、引続い
て流れる場合には第二の樹脂が平行板表面に直接触れ固
化層の最外表面を構成するようになる。これに対してｃ
およびｄの場合は、第二の樹脂が流れの先端に到達した
後も絶えず第一の樹脂が第二の樹脂を覆っているため、
第二の樹脂が平行板表面に直接触れることはないが、も
し第一の樹脂の量が多過ぎると、第二の樹脂の前に蓄積
されることになり、先端が閉じた流離では第二の樹脂が
流路の先端まで到達出来なくなる。すなわち、同時に流
す両樹脂が並進流動する場合には、最初に流入した樹脂
の量がちようど固化層の量に等しい場合のみ第二の樹脂
が表面に現われることなくかつ流路の末端まで到達する
。

この関係は金型キャビティの流れに直角方向の単位中当
りの、型キャビティの容積をＶｍ、同じく最初に流入す
る第一の樹脂の量をＶｉとし、型キャビテイの厚さをｌ
ｍ、固化層の量および厚さをそれぞれＶｏ、ｌｏとし、
さらに同時に流入する第一の樹脂および第二の樹脂の型
キャビティの流れに直角方向の単位中当りの流量をｑ，
およびｑ２、・溶融粘度を一，および山２、樹脂層の厚
さを１１および１２、とするとき、次式で表わすことが
出来る。Ｖｉ＝Ｖ。

＝常．２１。又、同時に流す両樹脂が、第二の樹脂が第
一の樹脂に覆われながら流動する場合には、最初に流入
した第一の樹脂の量と、同時に流入した両樹脂において
、第二の樹脂層の流れの先端より前にある第一の樹脂の
量との和が固化層の量を越えない場合にのみ第二の樹脂
が表面に現われることなくかつ流路の末端まで到達する
。

この関係は各豊を前と同様に定義するとき、次式で表わ
される。

Ｖｉ十Ｖ′ＳＶｏ すなわち Ｖ州′≦浩．２，。

上式においてＶ′は同時に流入した両樹脂において第二
の樹脂層の流れの先端より前にある第一の樹脂の量を表
わし、Ｑ＝ｑ，／ｑ２、Ｍ＝仏，／レ２ｔＬ＝１，／１
２とおくとき、先の複合流動の理論を用いると、山２（
Ｌ＋１） ｖ′＝｛対（Ｍ＋Ｌ）＋肌十１）｝（Ｖｍ−Ｖｊ）で表
わされる。

この式と前の式より Ｖｉミ〔・−｛支砦占壬）寿き芋毒１４嶺Ｑ季三三，）
〕Ｖｍ＋｛（洋帯金段砕溝間，）・掌，１０以上の関係
式および前述の、第１図の関係および流動条件の関係式
から、次のように本発明の２つの実施態様に相当する条
件が得られる。

すなわち第一の実施態様の場合にはＭがＬ２に等しくか
つＶｉが２（Ｖｍ／ｌｍ）・ｌｏに等しいことが必要で
あり、第二の実施態様の場合にはＭがＬ２より小さくか
つＶｉが〔・−布粕芋鼓畔鍔髭伴，）〕ｖｍ ＋婦洋三洋帯瑞瑞器），）・常・ｌ。

よりづ・さし、ことが必要である。

ただし、実際の合成樹脂は一般に非ニュートン性であり
、又、実用に供する成形体はある程度の品質範囲は許容
するものであるから、上述の関係は数学的な厳密さをも
って主張されるものではなし、ことは当然である。

以上に述べた本発明の実施態様は後述する実施例によっ
てさらに具体的に示される。

以上のように本発明の方法は２種類の合成樹脂で射出成
形する際の特異な流体力学的現象を巧妙に利用したもの
で、従来にない新しい成形技術である。

本発明においては、同時に射出する第一の樹脂と第二の
樹脂の射出割合を本発明の範囲内で変化させることによ
り内核層の厚さを、ある程度自由に変え得るが、一つの
成形品の中でも、２種類の樹脂の射出割合を時間的に変
化させることにより内核層の厚さを変化させることが出
来る。

このことは容器の一部分に特に遮蔽性を附与したい場合
、あるいは本発明の成形体を更に吹込成形の予備中空体
として使用する射出吹込成形において、延伸量の大きい
部分の遮蔽性を保持したい場合等に有効に使用できる。
本発明において最初に射出する第一の樹脂の量は、射出
の初期に第二の樹脂が表面に表われる程少なくなく、ま
た型キャビティ内が完全に充填された際に、第二の樹脂
が先端付近まで到達するのを妨げる程多くない範囲内で
固化層の量に依存して決められる。

固化層の量は固化層の厚さから求められるが、固化層の
厚さは前に述べたように樹脂温度、型温度、流動速度等
によって変化する。

しかしこれらの条件が決まれば、ほぼ一定となるので実
際に成形を行なう条件における実験的成形により容易に
決定出来る。すなわち、本発明の方法である最初に第一
の樹脂を射出し、次いで第一の樹脂と第二の樹脂とを同
時に射出する方法において、第一の樹脂と第二の樹脂と
を同時に射出するかわりに、第二の樹脂だけを射出する
方法によって、第二の樹脂層が成形品のほ）、先端まで
達した成形品を得て、その表面部分の第一の樹脂層の各
部分の断面厚さを測定して、その平均値より求めること
が出釆る。その際、両樹脂の境界が明瞭でない場合は適
当な色に着色することによって求め易くすれば良い。そ
の際、第一の合成樹脂と第二の合成樹脂との境界が明瞭
でない場合はどちらかの樹脂を適当な色に着色すること
によって、求め易くすることが出来る。本発明の方法に
おいては内核層の厚さは、成形品の厚さに応じて、任意
に変え得るが、０．０５凧〜２肋の範囲が好ましい。

０．０５肌より薄いものは、薄くても効果が得られる特
性である遮蔽性においても十分な特性が得られず、又２
側を越えるものは、通常射出成形によって得られる成形
体の厚さは４脚以下であり、成形体厚さの半分より薄い
内核層で十分の効果が得られる本発明においてはいずれ
も対象外である。

すなわち本発明の実施態様において同時に射出する第一
の樹脂と第二の樹脂の厚さの比（前述のＬ）は１〜８０
の範囲が良いが、本発明の第一の実施態様においては、
次に述べるようにＭに実用上の制約からの上限値があり
、Ｌ２＝Ｍの関係があるので１〜１２の範囲が特に好ま
しい。同時に射出する第一の合成樹脂と第二の合成樹脂
の流量の比（前述のＱに相当）は先に記した範囲の内核
層厚さを与える範囲内で原理的には任意に選び得るが、
この値は第一の合成樹脂と第二の合成樹脂の溶融粘度の
比（前述のＭに相当）とも関係しており、双方とも射出
成形装置の実用上の制約から、１〜１４０の範囲が好ま
しく、特に好ましくは１〜５０の範囲、最も好ましくは
１〜１５の範囲にあるのが良い。

すなわち、流量の比が１〜１５の範囲である場合は射出
成形装置のノズル部分の構造を工夫することによって容
易に実施し得るが、１５を越えると、一定値に保持する
には流量制御装置が必要となり、５０を越える場合には
著しく高度な制御装置を必要とするようになる。

溶融粘度の比も流量比と同様先に託した範囲の内核層厚
さを与える範囲内で原理的には任意に選び得るが、流量
比と同じ理由から、好ましくは１〜１４０特に好ましく
は１〜５以最も好ましくは１〜１５の範囲にあるのが良
い。

最初に射出する、流れに直角方向の単位中当りの第一の
合成樹脂の量Ｖｉは、前に示したように、成形条件によ
って変化するが、流れに直角方向の単位中当りの金型キ
ャビティの容積をＶｍ、厚さをｌｍとするとき、本発明
の第一の実施態様においてはほ）、（Ｖｍ／ｌｍ）・２
１ｏに等しくなければならず、第二の実施態様において
は、〔・−｛（支靴主義砦南１生溝出．）〕ｖｍ＋〔｛
衣帯主義器桜髭畔，）〕砦・ｌ。

より小さくなければならない。

すなわち第一の実施態様においてＶｉが上記の値を越え
る場合は内核層が先端まで到達せず上記の値より少ない
場合は内核層が表面に露出した成形体が得られる。

第二の実施態様においてはＶｉが上式で与えられる値を
越える場合は内核層が先端まで到達しない成形体が得ら
れる。

本発明は内核層が完全に先端まで到達した多層成形体を
得ることを目的とするが、これまで述べた事から容易に
類推されるように、例えば口部の厚さが大きく、栓等で
覆われるような形状の遮蔽性容器に本発明の成形体を用
いようとする場合、遮蔽性の内核層は全体の８０％程度
まで入っていれば十分であるが、このような成形体は、
Ｖｉを上記の値より適当量増すことによって、本発明で
容易に得ることが出来る。

これと逆に口部を内核層のみによって形成させることも
Ｖｉの量を、上記の値より適当量減ずることによって本
発明によって容易に得ることが出来る。

本発明は内部全体に均一な内後層を有する成形体を提供
するものであるが、意図して、内核層を不足にしたもの
あるいは過剰にした上記のような成形体を得ることもも
ちろん可能である。

本発明の方法を実施し得る装置としては、第４図に示す
ように表面層と内核層とを分離して同時に射出し得るよ
うなノズル１に２台の射出シリンダー２，３を接続して
、射出順序および射出量を、自動制御機構を有する射出
シリンダー駆動油圧装置等によって調節することが可能
な射出成形装置や第５図に示すように一つの射出シリン
ダー４の先端に延長ノズル５を装着しこれと射出ラム６
との間に、先端に延長ノズルと対応するように作られた
延長管７が装着されておりかつ中心に流路８が設けられ
ている可動マンドレル９を有する射出成形装置等がある
。

いずれの場合も樹脂の溶融粘度は射出シリンダー、可塑
化シリンダー、ノズル等の温度を変えることによって調
節される。しかし、前者は装置が極めて複雑かつ高価な
ものとなり、又後者は、装置は比較的単純で安価である
が、射出量の関係が、延長管の長さや、延長管と延長ノ
ズルとの間隙の大きさによって決まるため、一度必要な
内核層厚さに応じて決めた射出量を他の厚さにするため
に変更することが容易ではないなど、いずれも簸点を有
するものであった。本発明の装置は射出シリンダー内の
ノズルと射出ラムの間に、中心に流路が設けられている
可動マンドレルを有する射出シリンダーにおいて、【ａ
）可動マンドレルの中心部にあげた穴にしゆう動可能な
状態でかん合する突出部を設け、その中心部分および基
底部にそれぞれ貫通孔をあげ、この両方の貫通孔を、そ
れぞれの貫通孔に相当する位置に軸に直角方向の貫通孔
をあげた棒状部材（以下コックと呼ぶ）によって開閉可
能にし、‘ｂー ノズル内部に、中心およびそれを同心
円状に取囲んだ周辺に、それぞれがノズル流出口に閉口
した２つの流路を設け、これらの流路に中心流路と前記
突出部の中心にあげた貫通孔と、周辺流路と前記突出部
の基底部にあげた貫通孔とが、それぞれ連なるように連
結した構造のノズルを射出シリンダーの先端に設けたこ
とを特徴とする射出シリンダーを提供する。

本発明は可動マンドレルを有する射出シリンダーを持っ
た射出成形装置において、表面層となる合成樹脂と内核
層となる合成樹脂とが所望の量、所望の割合で射出され
るように流量調節機構を有し、さらに表面層となる合成
樹脂を射出成形装置本体のスクリュ−で、内核層となる
合成樹脂を附加した押出機のスクリューで、それぞれ計
量出来るように流路を構成したノズルを射出シＩＪンダ
ー先端に設けることによって本発明の方法を容易に実施
し得るようにしたものである。

以下、第６図を参照しながら本発明の装置について説明
すると、まず最初は射出ラムを兼ねた可塑化スクリュー
１川こよって、該スクリューと可動マンドレル１１との
間に表面層を形成する第一の合成樹脂１２が蓄積され、
次に可塑化シリンダー１３によって突出部１４を含むノ
ズル後部と可動マンドレル１１との間に内核層を形成す
る第二の合成樹脂１５が蓄積される。

射出するときまずコック１６を第一の合成樹脂の流離だ
けが開いた状態にしておき、第一の合成樹脂だけを射出
する。

射出された第一の合成樹脂の量が本発明の実施態様で述
べた所定の量に達したら、コック関度調節装置１７によ
って、第一の合成樹脂と第二の合成樹脂の流量比が所定
の値になるようにコック１６の関度を調節して両樹脂を
同時に射出する。調節し得る流量比の範囲は、コック１
６の２つの貫通孔１８，１９の大きさおよび角度の関係
を変えることによって、任意に選ぶことが出来る。

コック１６を通過した第一の合成樹脂および第二の合成
樹脂はそれぞれ流略２０１こ対して同０円状に設けられ
ていて整流リング２３を有する流路２１および流路２０
を通ってノズル流出口２２より射出される。本装置によ
れば、量の多い表面積を形成する合成樹脂を射出シリン
ダー２４の可塑化スクリュー１０で供給し、量の少ない
内核層を形成する合成樹脂を外部に設けた少容量の可塑
化シリンダー１３によって供給するので、バリャー性を
有する容器や外観の優れた容器等のように内表面の近く
に内核層を有する円筒状成形体を得る場合には従来の例
えば第５図に示した成形機に較べて、小さい可塑化シリ
ンダーで良く、樹脂を供給する時間も短かいため、著し
く経済的である。

以下に実施例を示す。

本実施例はいずれも第６図に示した装置を用いて行なっ
たもので、最初コ，ック１６によって第一の樹脂だけが
流れるようにしておき、表に示した量の第一の樹脂を射
出し、次いでコック開度調節装置によって、第一の樹脂
が第二の樹脂を同Ｄ円状に取り囲んだ状態で両樹脂が最
後まで同時に射出されるようにコックの開度を調節して
射出する方法で、外径４弧、長さ２０ｃｍ、厚さ４側の
円筒状の有底中空体を成形したものである。なお表中の
Ｍの値は第７図に示した溶融粘度−温度曲線を用いてて
樹脂温度から求められる。ただし、バリャー性ＡＳおよ
び良流動性ＡＳの溶融粘度はそれぞれ樹脂温度２６００
０において約３×ｌぴｐｏｉｓｅおよび約６０ｐｏｉｓ
ｅであり、１８０℃におけるＧＰＰＳおよび１９０００
におけるＨＩＰＳの溶融粘度はそれぞれ約３×１ぴｐｏ
ｉｓｅおよび約２×１ぴｐｏｉｓｅであつた。

これらの値はいずれもせん断速度約１びｓｅｃ‐１にお
ける値である。

樹脂の種類に示したＡＳとはアクリルニトリル３の重量
％とスチレン７の重量％とより成る共重合体樹脂を、バ
リャー性ＡＳとはアクリルニトＩＪル７５重量％とスチ
レン２５重量％とより成る共重合体樹脂をいい、ＧＰＰ
Ｓとはポリスチレン樹脂、ＨＩＰＳとは耐衝撃性ポリス
チレン樹脂をいう。

実施例 表１、Ｎｏ．１からＮｏ．８に示した条件で成形を行な
い、表３のそれぞれ対応する番号の成形体を得た。

ただし表３、Ｎｏ．８の実施例はＮｏ．１〜Ｎｏ．７と
異なり、同時に射出するとき、第一の樹脂が内側、第二
の樹脂が外側となった同Ｄ円状で射出されるように射出
シリンダー内に樹脂を蓄えた。得られた成形体はＨＩＰ
Ｓの内核層が外側表面近くに形成されており、このもの
に衝撃を加えても表面にひび割れを生じるだけで破壊す
ることはなかった。又、表３、Ｎｏ．９の実施例は 第二の樹脂のみを着色して不透明にして、表１、Ｎｏ．
３の条件で成形した。

得られた成形体は内核層が透明な厚い表面層で覆われて
優れた外観を呈するものであった。Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７
の成形体はＮｏ．７のものが、先端においてや）内核層
のムラが認められた他は全て成形品の先端まで、内表面
に接近した均一な厚さの内後層が形成されたものであっ
た。

以上のように得られた成形体はいずれも本発明の目的を
満たすものであった。

比較例 表２、Ｎｏ．１からＮｏ．４に示した条件で成形を行な
い、表４のそれぞれ対応する番号の成形体を得た。

得られた成形体のうち、ＮＯ．１およびＮｏ２のものは
内核層が先端まで達しておらず、又Ｎｏ．３およびＮｏ
．４のものは内核層が表面に露出しており、いずれも本
発明の範囲外のものであった。表 １、成形条件（実施
例）表 ２、成形条件（比較例）表 ３、成形体（実施
例 表 ４、成形体（比較例） 以上、詳細に説明したことから明らかなように、本発明
は従来、同時に射出成形することによっては得ることの
出来なかった断面構造を有する多層成形体、その成形方
法および装置を提供するもので、本発明の成形体を用い
ることによって、遮蔽性、強度、外観等に優れた成形体
が極めて経済的に得られ、それらの成形体は、そのまま
であるいは吹込成形の予備中空体として用い得ることは
もちろんであるが、熟成形の基材、すなわちシート状あ
るいは円板状の基材となる成形体を得て、これを加熱あ
るいはそのままで空気圧で加圧する、真空吸引する等、
外力を加えて金型に押し付け容器状の成形体を得る成形
方法の基材等としても用いることが出来るなど広い用途
に供し得るから本発明の工業的価値は極めて多大である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は理論式より得られたＬ′−Ｑ′−Ｍ′の関係を
示す図で直線Ａ，Ｂ，ＣおよびＤで囲まれた部分が本発
明の範囲に相当する部分を示す。 第２図ａは流路内での流れの先端の挙動を示す説明図で
あり、同図ｂは同じく流路内での流れの先端の挙動を流
れの先端面を固定して示した説明図である。第３図は先
端に第一の樹脂だけが流入した後でその流体と他方の流
体が同時に流入する場合を榛式的に示した説明図である
。第４図および第５図は従来技術の射出成形装置の例を
示す断面図で、第４図は２つの射出シリンダーを有する
装置、第５図は可動マンドレルを有する射出シリンダー
を持つ装置をそれぞれ示す。第６図は本発明の射出成形
装置の主要部分の断面図である。第７図はＡＳ樹脂の溶
融粘度と温度の関係を示す図である。第４図、第５図お
よび第６図において１……ノズル、２，３，４……射出
シリンダー、５・・…・ノズル、６・・・・・・射出ス
クリュー、９・・．・・・可動マンドレル、１０・・・
…可塑化スクリュー、１１・・・・・・可動マンドレル
、１６・・…・コック、１８，１９…・・・貫通孔、２
０，２１・…・・流路、２２・…・・流出口、２３・・
・・・・整流リング。奔’図劣２図 第３図 繁４図 第５図 第６図 寮７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 同時に射出成形された内核層と表面層とより成り、
   該内核層の厚さをａ、該表面層のうち薄い方の厚さをｂ
   、厚い方の厚さをｃとするとき、ａ＋ｂ＜１／２（ａ＋
   ｂ＋ｃ）で表わされる断面構造を有する２種類の合成樹
   脂で成形された容器状、有底パリソン状、円盤状あるい
   はそれらに類似の形状を有することを特徴とする多層成
   形体。 ２ 多層構造を有する合成樹脂の射出成形体を、最初に
   表面層を構成する第一の合成樹脂の溶融体を、次いで第
   一の合成樹脂の溶融体と内核層を構成する第二の合成樹
   脂の溶融体とを同時に型キヤビテイに射出することによ
   つて成形する方法において、型キヤビテイの流れに直角
   方向の単位巾当りの、最初に射出する第一の合成樹脂の
   量をＶｉ、次いで同時に射出する第一の合成樹脂の第二
   の合成樹脂に対する流量の比をＱ、同じく溶融粘度の比
   をＭ、成形体中の第一の樹脂層の第二の樹脂層に対する
   厚さの比をＬ、成形金型の、流れに直角方向の単位巾当
   りのキヤビテイ容積および厚さをそれぞれＶｍ、ｌｍと
   し、キヤビテイを充満するのに充分な量の樹脂が充填さ
   れた直後に、型キヤビテイを形成する型壁面と接する部
   分に形成される固化層の厚さをｌｏとするとき、ＭはＬ
   ＾２にほゞ等しく保ちかつＶｉを２（Ｖｍ／ｌｍ）・ｌ
   ｏで与えられる値にほゞ等しく保つことおよびＱの値を
   １〜１４０に、Ｍの値を１〜１４０に、Ｌの値を１〜１
   ２に保持しながら成形することにより２種類の合成樹脂
   で成形された容器状、有底パリソン状、円盤状あるいは
   それらに類似の形状を有することを特徴とする多層成形
   体の成形方法。 ３ 多層構造を有する合成樹脂の射出成形品を、最初に
   表面層を構成する第一の合成樹脂の溶融体を、次いで第
   一の合成樹脂の溶融体と内核層を構成する第二の合成樹
   脂の溶融体とを同時に型キヤビテイに射出することによ
   つて成形する方法において、ＭをＬ＾２より小さく保ち
   かつＶｉを〔１−（｛（Ｍ＋Ｌ）＋３Ｌ（Ｌ＋１）｝（
   Ｑ＋１））／（｛（Ｍ＋Ｌ）＋３Ｌ（Ｌ＋１）｝＋６Ｌ
   ＾２（Ｌ＋１））〕Ｖｍ＋〔（｛（Ｍ＋Ｌ）＋３Ｌ（Ｌ
   ＋１）｝（Ｑ＋１））／（｛（Ｍ＋Ｌ）＋３Ｌ（Ｌ＋１
   ）｝＋６Ｌ＾２（Ｌ＋１））〕（２Ｖｍ）／（ｌｍ）ｌ
   ｏで与えられる値より小さく保つことおよびＱの値を、
   １〜１４０に、Ｍの値を１〜１４０に、Ｌの値を１〜８
   ０に保持しながら成形することにより２種類の合成樹脂
   で成形された容器状、有底パリソン状、円盤状あるいは
   それらに類似の形状を有することを特徴とする多層成形
   体の成形方法。 ４ ２種類の合成樹脂で成形された容器状、有底パリソ
   ン状、円盤状あるいはそれらに類似の形状を有する多層
   成形体を射出成形するに当り、射出シリンダー内のノズ
   ルと射出ラムとの間に中心に流路が設けられている可動
   マンドレルを有する射出シリンダーにおいて、（ａ）可
   動マンドレルの中心部にあけた穴にしゆう動可能な状態
   でかん合する突出部を設け、その中心部分および基底部
   にそれぞれ貫通孔をあけ、この両方の貫通孔を、それぞ
   れの貫通孔に相当する位置に軸に直角方向の貫通孔をあ
   けた棒状部材によつて開閉可能にし、（ｂ）ノズル内部
   の、中心およびそれを同心円状に取囲んだ周辺に、それ
   ぞれがノズル流出口に開口した２つの流路を設け、これ
   らの流路の中心流路と前記突出部の中心にあけた貫通孔
   と、周辺流路と前記突出部の基底部にあげた貫通孔とが
   、それぞれ連なるように連結した構造のノズルを射出シ
   リンダーの先端に設けたことを特徴とする多層成形体の
   成形装置。