特許 5957528 肉厚プラスチック部品並びにその製造方法及びツール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5957528

(24)【登録日】2016年6月24日

(45)【発行日】2016年7月27日

(54)【発明の名称】肉厚プラスチック部品並びにその製造方法及びツール

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/16 20060101AFI20160714BHJP

   B29C 45/56 20060101ALI20160714BHJP

   B29C 45/26 20060101ALI20160714BHJP

   B29L 9/00 20060101ALN20160714BHJP

【ＦＩ】

   B29C45/16

   B29C45/56

   B29C45/26

   B29L9:00

【請求項の数】14

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-531355(P2014-531355)

(86)(22)【出願日】2012年9月18日

(65)【公表番号】特表2014-530127(P2014-530127A)

(43)【公表日】2014年11月17日

(86)【国際出願番号】IB2012054935

(87)【国際公開番号】WO2013042039

(87)【国際公開日】20130328

【審査請求日】2014年12月15日

(31)【優先権主張番号】13/239,724

(32)【優先日】2011年9月22日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】508171804

【氏名又は名称】サビック グローバル テクノロジーズ ベスローテン フェンノートシャップ

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ヘ チャオユァン

(72)【発明者】

【氏名】カオ シプ

(72)【発明者】

【氏名】リー イー

(72)【発明者】

【氏名】コン シン

【審査官】 辰己 雅夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−３１５２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２４３６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２５５６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０１０６７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１０８１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０３１７６４８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ４５／００−４５／８４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラスチック部品を製造する方法であって、
ａ）ツールの内コア上に第１素材を射出することでモールド層を発生させるステップであって、前記内コアはイジェクタプレートに連結され、複数枚の支持プレートが前記イジェクタプレートの後方であって前記内コアの逆側に位置するステップと、
ｂ）前記ツールを開き第１支持プレートを前記イジェクタプレートの後方から除去するステップと、
ｃ）前記ツールを閉じて前記ツール内にギャップを発生させるステップと、
ｄ）形成されている第１層上に且つ前記ギャップ内で第２層をモールドすることで前記プラスチック部品を製造するステップと、
を有し、ステップｂ）で除去された前記第１支持プレートの厚みにより前記ギャップの大きさ及び前記第２層の厚みが決まる方法。

【請求項2】

請求項１に記載の方法であって、更に、
ステップｂ）〜ｄ）を反復することでモールド多層プラスチック部品を製造するステップを有する方法。

【請求項3】

請求項１又は２記載の方法であって、前記内コアが可動であり且つアンダーカットを有し、前記アンダーカット上への直接堆積で前記層がモールドされる方法。

【請求項4】

請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の方法であって、粗い面が前記各層間にある方法。

【請求項5】

請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の方法であって、前記プラスチック部品が、５ｍｍ超の厚みを有する肉厚プラスチック部品である方法。

【請求項6】

請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の方法であって、前記プラスチック部品の前記各層が同じ素材からなる方法。

【請求項7】

請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の方法であって、前記プラスチック部品の前記各層が異なる素材からなる方法。

【請求項8】

請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の方法であって、その上に次の層が堆積されるのに先立ち前記各層が除熱される方法。

【請求項9】

請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の方法であって、更に、
ｅ）前記ツールを開き第２支持プレートを前記イジェクタプレートの後方から除去するステップと、
ｆ）前記ツールを閉じ、前記イジェクタプレート、前記内コア、前記第１層及び前記第２層を一緒に動かすことで、前記ツール内に第２ギャップを発生させるステップと、
ｇ）前記第２層を除熱した後前記第２層上に第３層をモールドするステップと、
を有し、前記第２支持プレートの厚みにより前記第２ギャップの大きさ及び前記第３層の厚みが決まる方法。

【請求項10】

請求項９記載の方法であって、更に、全ての前記支持プレートが前記ツールから除去されるまで更なる層をモールドすることで前記モールド多層プラスチック部品を製造するステップを有する方法。

【請求項11】

請求項１乃至９のうちいずれか一項記載の方法であって、前記プラスチック部品が、６５ｍｍ×１００ｍｍ×１００ｍｍの寸法を有するブロック状プラスチック部品である方法。

【請求項12】

射出成形機で使用されるツールであって、
ある厚みのあるプラスチック層がその上にモールドされる可動内コアと、
前記可動内コア上にプラスチック素材を射出することでプラスチック層をモールドするインジェクションノズルと、
前記可動内コアに連結されたイジェクタプレートと、
それぞれある厚みがあり可動な複数枚の支持プレートと、
を備え、前記可動な支持プレートが前記イジェクタプレートの後方であって前記可動内コアの逆側にあり、モールドされる前記プラスチック層の厚みが前記支持プレートのうち対応する１枚で決まるツール。

【請求項13】

請求項１２記載のツールであって、前記可動内コアがアンダーカットを有し、射出されたプラスチック素材が前記アンダーカット上に直に堆積することで前記アンダーカット上にモールド層が直に形成されるツール。

【請求項14】

請求項１２又は１３記載のツールであって、インジェクションロッドの使用及びそれに続く前記インジェクションロッドの引き出しで前記支持プレートを除去することにより、可動な前記支持プレートをイジェクトさせるツール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は肉厚プラスチック部品(thick plastic part)、特に肉厚プラスチック部品製造方法及び肉厚プラスチック部品製造用モールドツールに関する。

【背景技術】

【0002】

射出成形(Injection molding)はプラスチック製品製造プロセスの一つである。大まかには、熔融したプラスチック素材を型に注入し、その中で除熱、硬化させる。所要形状のモールド品を得るには相応の型を使用すればよい。しかしながら、従来の射出成形では肉厚部品、例えば５ｍｍ厚以上の部品を得ようとするとその部品に窪み、気泡、孔等が生じてしまう。

【0003】

肉厚部品が必要になるのは、例えばＣＮＣ(computer numerical control)プロトタイプ部品を製造する際である。その種の部品を製造する際には押し出しプロセスを使用するのが普通である。しかし、押し出しでは、処理用マシン内に多量の樹脂を付加しなければならず多量の樹脂が消費されてしまう。こうした類いの製造プロセスは高コストになりかねない。

【0004】

更に、押し出しプロセスは全てのＮＰＩ(new product initiation)素材グレードに適用することができない。従って、新規樹脂素材の開発段階で、その素材でできた所要サイズの品を実験的に得られないことがある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

こうしたことから、肉厚プラスチック部品製造用の更なるプロセス及びツールが求められている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本願では、肉厚プラスチック部品製造方法、肉厚プラスチック製造用モールドツール及び同方法で製造された肉厚プラスチック部品を提案する。

【0007】

本発明の一実施形態は、多層プラスチック部品を製造する方法であって、ａ）それぞれある厚みのある複数枚の支持プレートを備えたツールの内コア上に素材を射出することでモールド層を発生させるステップと、ｂ）ツールを開き支持プレートを除去するステップと、ｃ）ツールを閉じてツール内にギャップを発生させるステップと、ｄ）モールド層上に且つギャップ内で更なる層をモールドするステップと、ステップｂ）〜ｄ）を反復することでモールド多層プラスチック部品を製造するステップと、を有し、ステップｂ）で除去された支持プレートの厚みによりギャップの大きさ及び更なる層の厚みが決まる方法である。

【0008】

本発明の他の実施形態は、プラスチック部品を製造する方法であって、ａ）ツールの内コア上に第１素材を射出することでモールド層を発生させるステップと、ｂ）ツールを開き第１支持プレートを除去するステップと、ｃ）ツールを閉じてツール内にギャップを発生させるステップと、ｄ）形成されている第１層上に且つギャップ内で第２層をモールドすることでプラスチック部品を製造するステップと、を有し、ステップｂ）で除去された第１支持プレートの厚みによりギャップの大きさ及び第２層の厚みが決まる方法である。

【0009】

本発明の他の実施形態は、上述の方法により製造される肉厚プラスチック部品であって、５ｍｍ以上の厚みを有する。

【0010】

本発明の更なる実施形態は、射出成形機で使用されるツールであって、ある厚みのあるプラスチック層がその上にモールドされる可動内コアと、可動内コア上にプラスチック素材を射出することでプラスチック層をモールドするインジェクションノズルと、可動内コアに連結されたイジェクタプレートと、それぞれある厚みがあり可動な複数枚の支持プレートと、を備え、可動な支持プレートがイジェクタプレートの後方にあり、モールドされるプラスチック層の厚みがその支持プレートのうち対応する１枚で決まるツールである。

【0011】

以下、上述のものを含む種々の特徴事項について説明する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】一実施形態に係るモールドツールにおける構成部材配置を示す図である。

【図2】一実施形態に係る肉厚モールドブロックを示す図である。

【図3A】図１のツールで使用されるアンダーカットを示す図である。

【図3B】図１のツールで使用されるアンダーカットを示す図である。

【図4】図１のモールドツールにおける構成部材配置を別面から見た図である。

【図5A】一実施形態における第１支持プレート除去手法を示す図である。

【図5B】一実施形態における第１支持プレート除去手法を示す図である。

【図5C】一実施形態における第１支持プレート除去手法を示す図である。

【図6】一実施形態に係るモールドプロセスを示す模式図である。

【図7】図２のうち複数個のリッジ付層を伴う部分の一例を示す図である。

【図8A】キャビティ側に施すテキスチャの一例を示す図である。

【図8B】キャビティ側に施すテキスチャの一例を示す図である。

【図9A】テスト済サンプルモールドブロックの一例を示す図である。

【図9B】テスト済サンプルモールドブロックの一例を示す図である。

【図9C】テスト済サンプルモールドブロックの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、別紙図面を参照しつつ本発明の諸実施形態について説明する。以下の説明は限定を旨とするものではない。

【0014】

発明者が提案するシーケンシャル多層モールドプロセス及びツールでは、例えば、窪み、気泡乃至孔を発生させることなく肉厚のモールド部品を製造することができる。同ツールを使用することで、層の上に層を重ねるかたちで、複数個の層を段階的にモールドするプロセスを実現できる。除去可能な支持プレートをそのツールに設けることで、対応する部品内層の厚みを制御することができる。

【0015】

発明者が提案する構成では、例えば、可動な支持プレート複数枚がイジェクタプレートの後方に配置される。動くのは型ではなくイジェクタプレートに連結された内コア、即ち部品内諸層がその上に形成される部分である。この内コアを動かすと支持プレートが除去され、その支持プレート除去を通じキャビティ内にギャップが発生する。従って、内コア上に更なる層を射出することにより、大きなサイズを有する多層プラスチック部品を製造することができる。発明者が提案する構成では、例えば、キャビティ側の表面を粗い面、即ちテキスチャ付の面とする。これにより、隣り合う層間の接着力が増すので、好適な層間接着を実現することができる。発明者が示す実施形態では、例えば、アンダーカットを有する内コアを使用することで、堆積で形成された諸層乃至部品を可動内コアに好適に接着させることができる。即ち、内コアが動くと、形成された諸層乃至部品が、キャビティ側に張り付くのではなく、その内コアと共に動くようにすることができる。成形機及びモールドプロセスに備わるこうした諸特徴は、発明者の知見によれば、以下に説明する通り、本件技術分野での未充足需要を満たすものである。

【0016】

図１に、一実施形態に係るモールドツール１０における主要部材配置を示す。このツール１０は多層モールド部品１２の製造に適したものである。説明の簡便化のため、以下、製造する部品１２が図２に示す如く且つ後述の如く大きなブロック状のものであるとする。

【0017】

図１に示す通り、ツール１０にはホットノズル（インジェクションノズル）１６が備わっている。必要な素材例えば熱可塑性樹脂は、このノズル１６を介し、外コア１８付のキャビティ２０内、ひいては可動内コア２２上に送られる。同図中のロケーションリング１４は、ツール１０を成形機内で位置決めするための部材である。樹脂は、その成形機からノズル１６内へと直に流れてくる。

【0018】

本実施形態では、ツール１０のうち可動内コア２２がある側をコア側（可動側）と称している。最終製品に必要とされる素材はこの内コア２２上に送られてくる。他方のキャビティ側乃至型は動かさない。注記すべきことに、従来のプロセスでは、コアインサートが動かないのが普通である。これに対し、本実施形態では、発明者が定めた動かし方に従い内コア２２を動かすようにしているため、素材堆積による各層の形成後にスペース乃至ギャップが生じることとなる。

【0019】

可動内コア２２は更にアンダーカット２４を備えている。図１、図３Ａ及び図３Ｂにその一例構成を示す。このアンダーカット２４は内コア２２の一形状要素となっている。より具体的には、堆積で形成された層乃至部品が内コア２２に接着するような形態にて、内コア２２にアンダーカット２４が設けられている。即ち、内コア２２が動いたときに、それらの層乃至部品は、キャビティ側に張り付くのではなく、内コア２２及びアンダーカット２４と共に動く。このように、本実施形態におけるアンダーカット２４は内コア２２の表面上に位置する物体であり、内コア２２上に堆積した素材をその内コア２２に接着させて内コア２２と一緒に動くようにする、という働きを有している。こうしたアンダーカット２４は、製造したいモールド部品１２のサイズに応じ、様々な素材、形状及びサイズで形成することができる。例えば、アンダーカット２４に０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ厚の抵触部乃至断面部２５を設けることで、アンダーカット２４が内コア２２に引っかかる構成にすることができる。図３Ａに示すアンダーカット２４は、製造したい部品１２と同一の素材で形成されているが、別の素材で形成してもよい。このアンダーカット２４はその製造後に部品１２から分離させることができる。例えば、引っ張り力乃至剪断力をアンダーカット２４に加え、部品１２からそれを分離させればよい。更に、図３Ａに示す例ではアンダーカット２４が部品１２の底面上にある。その形状は半環状であり、底面の二辺に位置している。これに代え、内コア２２の四隅に位置することとなるよう４部分乃至４断面を設けるようにしてもよい。そのアンダーカットのサイズは、製造したい部品のサイズに応じ定めればよい。図３Ｂに、図１に示したアンダーカット２４を拡大して示す。同図に示すアンダーカット２４は、例えば、０．５ｍｍ以上の抵触部乃至断面部２５、１ｍｍ以上の幅２７、２．５ｍｍ以上の高さ２９というサイズを有するものである。これ以外のサイズにすることも可能である。

【0020】

ツール１０は、更に、図１の如くイジェクタプレート２６を備えている。このプレート２６はネジ２８によって可動内コア２２に連結されている。同プレート２６にはリターンピン５１も連結されている。本実施形態では、ツール１０が閉じているとき、このリターンピン５１がアーリーリターンピン５２によって駆動される。図４にこれらのピン５１及び５２を示す。

【0021】

そのイジェクタプレート２６の後方には、好適にも、可動な支持プレート３０が複数枚配置されている。この例ではイジェクタプレート２６がネジ２８によって可動内コア２２に連結されているので、イジェクタプレート２６後方にある支持プレート３０を除去すると、イジェクタプレート２６の後方にスペース乃至ギャップが生じ、イジェクタプレート２６が下降しうる状態になる。この状態では、内コア２２がイジェクタプレート２６と共に動く（下降する）。その下降により、次層素材の堆積乃至ショットが可能なスペース乃至ギャップが発生する。

【0022】

支持プレート３０の枚数及び厚みは、例えば、最終的に得たいモールド部品１２のサイズ及び厚みに応じ変わってくる。例えば、後掲の図５Ａ及び図５Ｂには支持プレート３０が１０枚示されているが、支持プレート３０の使用枚数を１０枚未満とすることや１０枚超にすることもできる。

【0023】

支持プレート３０の厚みは、欠陥無しで層をモールドできる厚みにすべきである。各支持プレート３０が採りうる厚みは、典型的には０．２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内である。最終的にどのような厚みを合成したいかにより、各支持プレート３０の厚みは変わってくる。各支持プレート３０の厚みは、互いに同一でもよいし異なっていてもよい。後述する通り、除去される支持プレート３０の厚みによって、堆積で形成される層のうち対応する層の厚みが決定、制御される。そのため、モールド部品１２は、構成諸層の厚みが互いに等しい構成にも異なる構成にもすることができる。また、支持プレート３０は様々な素材で形成することができる。一般的には金属製となろう。

【0024】

図１に示す通り、本実施形態では、ウェアスリーブ３２がねじ３４によりキャビティプレート５３に固定されている。スリーブ３２が配置される部位は、可動内コア２２の周囲部分即ちツール１０内の摩耗しやすい部分である。例えば、使用に伴いその部分に顕著な摩耗が発生すると、ツール１０内にギャップが生じることとなる。スリーブ３２を使用していれば、そのスリーブ３２で摩耗を吸収することや必要に応じそのスリーブ３２を交換することができるので、内コア２２及びその周囲部分を保護することができる。本実施形態におけるスリーブ３２の硬度は内コア（バー）２２のそれより低いので、スリーブ３２により囲まれているウェアプレートがまず摩耗し、その結果として内コア２２が保護される。

【0025】

図４に、図１に示すツール１０の別面を示す。より具体的には、図４には、ツール１０を構成する部材のうちノズル１６のインジェクションチップ３６やアーリーリターンピン５１の配置が示されている。

【0026】

注記すべきことに、本実施形態では、内コア２２部分内に水冷ラインを設けるのが望ましい。内コア２２の除熱及び温度制御のためである。内コア２２を水冷するラインは、例えばイジェクタプレート２６に連結しておく。本件技術分野で習熟を積まれた方々（いわゆる当業者）にはご理解頂けるように、取水口や排水口はイジェクタプレート２６の側で開閉するようにすればよい。

【0027】

次に、本実施形態におけるツール１０の動作についてより詳細に説明する。

【0028】

まず、図１に示した実施形態に係るツール１０を動作させる際には、図示しないホッパ内に所要サイズの樹脂ペレットを投入する。注記すべきことに、ホッパ内に投入可能な素材の種類は多岐に亘る。例えば、熱可塑性素材を含むプラスチック素材を投入可能である。その種のプラスチック素材の例としては、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、その混合物等を挙げうる。更に、各層を形成する素材の種類を、ダブルショットモールドプロセス向けのものにしてもよい。各層形成素材は互いに同一でもよいし異なっていてもよい。

【0029】

同様に、ホッパ内に投入可能なペレットのサイズも多岐に亘る。投入された樹脂ペレットは、ホッパからホットノズル１６へと送られていく。送られてきた樹脂は、そこからノズル１６を介し可動内コア２２へと射出される。

【0030】

上述したホットノズル１６で、モールドされた樹脂を加熱することもできる（ホットスプルー）。ただ、素材の種類によってはホットスプルーを好適に使用できない場合がある。例えば、その熱膨張係数が高い素材を使用する場合や、異なる色の素材層を交互に堆積、形成したい場合である。こうした場合には、注記すべきことに、本実施形態におけるホットノズル１６をコールドスプルー、即ちそこから素材が流れ出る開口に置き換えればよい。コールドスプルーを使用する場合には、固化した不要な素材の開口内残留物を各ショット終了後に断つようにする。そうした素材が、最終的なモールド部品の構成部分にそぐわないからである。

【0031】

樹脂の流れは、インジェクションノズル１６内のねじを回すことによって開始及び停止させることができる。そのための装置は、成形機内コンピュータ制御で稼働させることができる。

【0032】

本発明の一実施形態は、こうした構成を使用し多層モールド部品１２、例えば図２に示した肉厚プラスチックブロックを製造する方法である。本方法は、まず、ツール１０を準備するステップを有する。上述した通り、ツール１０は、外コア１８及びキャビティ２０、アンダーカット２４を有する可動内コア２２、インジェクションノズル１６、所要厚を有する複数枚の可動支持プレート３０、並びに内コア２２に連結されたイジェクタプレート２６を備えている。この例では、イジェクタプレート２６の後方に全ての支持プレート３０が配置されている。

【0033】

図５Ａに示すように、まずは全ての支持プレート３０をツール１０内に装着しておく。図６に示すように、第１素材を既存のスペース乃至キャビティ内に注入する（射出成形する）と第１層４０が形成される。モールド後に収縮が生じないようパッキングを施してもよい。例えば、注入後、部品１２が完全に注型されるまで、ゲート上に圧力を印加してもよい。高圧の印加や低速の採用は、堆積された樹脂でキャビティ内をタイトに満たす上で有益である。

【0034】

第１ショットが終了したら、成形機内のイジェクションロッド３５（図１）で支持プレート３０をイジェクトさせそれを引き出す。イジェクトさせるには、その除去に十分な距離（例えば１ｍｍ）に亘り支持プレートを動かせばよい。支持プレート３０間の連結が緩めば第１支持プレートを除去することができる。内コア２２がイジェクタプレート２６に連結されているので、第１支持プレート３８を除去すると、そのイジェクタプレート２６の後方にスペース乃至ギャップが発生する。次いで、残りの支持プレート３０がツール１０内に残るようツール１０を閉じる。すると、アーリーリターンピン５２がリターンピン５１に作用しそれをキックする。そのリターンピン５１はイジェクタプレート２６に連結されている。イジェクタプレート２６を例えば下降させると内コア２２及びアンダーカット２４がそれと一体に動くため、キャビティ２０内に第１ギャップが発生する。第１ギャップの大きさ（厚み方向）は、除去された可動な第１支持プレート３８の厚みによって決まる。即ち、第１ギャップの大きさは、除去された第１支持プレート３８の厚みと同一になる。この第１ギャップへの第２素材の注入によって、第２層４４をモールドすることができる。そのプロセスとしては、図６に模式的に示したものを使用する。注入された第２素材は例えばアンダーカット２４上に堆積し、除去された第１支持プレート３８と同一の厚みを有する第２層４４を発生させる。そして、このプロセスを所望回数に亘り反復することによって、狙いとする厚みを実現することができる。

【0035】

注記すべきことに、本実施形態では、第１素材を堆積させて第１層４０を形成した後、その層４０を必要に応じ除熱することができる。例えば、後述の次層堆積に先立ち、その形成素材を推奨ツール温度まで除熱することができる。上述した通り、内コア２２内に在来の除熱ライン乃至システムを配し、製品の温度を維持することが可能である。更に注記すべきことに、各層の除熱は、その層を堆積させた後更にその上に次層が堆積されるのに先立ち実行するようにするとよい。モールド部品の表面に冷気を流し、除熱を促進してサイクルタイム短縮を図ってもよい。こうして各層が十分に除熱され、次層堆積前に固化していれば、各層間の接着により好適な多層構造を得ることができる。

【0036】

ツール１０を開いたら、イジェクションロッド３５を用い支持プレート３０をイジェクトさせる。それによって第２支持プレート４２、即ち図５Ｂ及び図５Ｃに示されている所要厚のそれを除去することができる。

【0037】

注記すべきことに、本実施形態では、発明者の知見に従い、イジェクタプレート２６後方の支持プレート３０を例えば１ｍｍに亘りイジェクトさせている。この距離値は、イジェクションロッド３５が引き出された後支持プレートが十分に緩む限り、他の値にすることもできる。ただ、この距離値は、第１層４０の厚みから例えば０．５ｍｍを減じた値を超過しないようにするのが望ましい。距離値の超過が起こると部品がツール１０から脱落する可能性が生じるからである。例えば、このイジェクト距離を２ｍｍ以下とすることで、支持プレート３０を好適に除去すること及びイジェクト圧で一体に圧縮され続けないようにすることができる。即ち、支持プレート３０同士の圧縮度合いが緩く、支持プレート３０を容易に除去可能な状態にすることができる。

【0038】

その上でツール１０を閉じた後も、残りの支持プレート３０はツール１０に保持され続ける。この状態では、イジェクタプレート２６を下降させること、また内コア２２、アンダーカット２４、第１層４０及び第２層４４をイジェクタプレート２６と共に動かすことができる。それによりキャビティ２０内に生じる第２ギャップの大きさは、除去された可動な第２支持プレート４２の厚みで決まる。

【0039】

更に、除熱を経て第２ギャップ内に更なる素材を射出すると、第２層４４の上に第３層４６がモールドされる。第２層４４の厚みは、上述の通り、除去された可動な第１支持プレート３８の厚みと等しい。第３層４６の厚みは、除去された第２支持プレート４２の厚みに等しい。

【0040】

その後、上述したプロセスを所要回数に亘り反復すると、例えば全ての支持プレート３０が除去される。これにより多層モールド部品１２ができあがる。

【0041】

本実施形態では、全ての支持プレート３０がイジェクタプレート２６の後方に配置される。第１層４０のモールド先は内コア２２上であり、支持プレート３０がまだ除去されていないのでアンダーカット２４の直上となる。第１層４０の厚みは、支持プレート３０がまだ１枚も除去されていない状態で既に生じている初期的且つ設計的なスペースによって決まってくる。上述した処理はこの状態から実行される。そのスペースは、支持プレート３０を追加することや一部省略することで変化させることができる。それにより、様々な厚みのプラークを得ることができる。

【0042】

図６に、本実施形態に係るモールドプロセスを模式的に示す。ここでは支持プレート３０がそれぞれ２．５ｍｍ厚であるとしている。図示の通り、まずは第１素材からなる第１層３０をアンダーカット２４上に堆積させ、更に２．５ｍｍ厚の支持プレート３０を１枚除去することで内コア２２を２．５ｍｍ動かす。次に、第２素材からなる第２層４４を（第１層４０が除熱された後に）第１層４０上に堆積させ、更に２．５ｍｍ厚の支持プレート３０をもう１枚除去することで内コア２２を２．５ｍｍ動かす。図示しない第３層４６も、こうした処理を所要の如く反復することで堆積させることができる。従って、本プロセスでは、除去された支持プレート３０の厚みによって対応する堆積層の厚みが決まる。支持プレート３０の厚みは必要に応じ変化・設定することができる。

【0043】

同様に、本実施形態では、最終的に得たい製品の各堆積層毎にその形成素材を異ならせることも同一にすることも可能である。層の個数も任意に設定することができる。例えば、３個、４個又はそれ以上の個数の層を３種、４種又はそれ以上の種数の素材で形成することができる。注記すべきことに、層毎に異なる素材を使用する場合、層間の接着性が十分となり層間剥離が生じないよう素材を選定すべきである。接着性の面では、例えば、ＰＣ(polycarbonate)及びＡＢＳ(acrylonitrile butadiene styrene)が好適である。また、ダブルショットプロセスやトリプルショットプロセスに適した素材であることが判明している素材は、互いに接着性がよいため、本実施形態に係るプロセスで好適に使用することができる。各堆積層の形成素材は互いに同じ色でも異なる色でもかまわない。同じく、各堆積層の形成素材を透明なものとしてもよい。

【0044】

図２に例示した多層モールド部品１２は、長さ×幅が１００ｍｍ×１００ｍｍの透明な６５ｍｍ厚プラスチックブロックである。本実施形態によれば、他の形状乃至サイズの部品１２を製造することもできる。図７に、図２に示したモールド部品１２の一部を示す。この図の部品１２は、リッジを伴う複数個の層４８を有している。

【0045】

本実施形態で製造される部品は大きなブロックに限らない。例えば、本実施形態に係るツール１０を使用し様々な厚みのプラークを製造することができる。具体的には、発明者が確認したところによれば、０．５ｍｍ〜６５ｍｍの厚みを０．５ｍｍで好適に実現することができる。支持プレート３０の厚みを適宜設定すればこれ以外の厚みも実現可能である。更に、個別の層乃至プラークの厚みを、０．６ｍｍ厚、０．８ｍｍ厚、２ｍｍ厚、２．５ｍｍ厚等、最大約５ｍｍまで任意に拡げることができる。

【0046】

本実施形態は、また、素材及びその特性の研究に有用である。例えば、様々な厚みのプラークを形成することができるので、様々な厚みの素材に関しその透明度を研究するのに有用である。テスト向けに、一定厚みの素材単層を形成することも可能である。形成した単層は、例えば、他の一定肉厚単層との比較を通じた素材特性対比研究、例えば透明度、接着性の研究に使用することができる。

【0047】

本実施形態には、更に、層が逐次的に追加されるため処理が連続的になる、という長所がある。キャビティ内にありイジェクタプレート２６の後方を占める空間を拡げれば、最大の厚みを増すことができる。

【0048】

水圧・油圧シリンダを使用してイジェクタプレート２６を動かすこと、即ち支持プレート３０を使用せずに内コア２２を動かすことも可能である。その場合、位置センサを付加し、各ショットにおけるイジェクタプレート２６の位置をそれにより制御することで、システムを更に自動化することができる。

【0049】

更に、本実施形態では、キャビティ２０の側にテキスチャ５０を設けることで（図８Ｂ参照）、表面を（滑らかにではなく）粗くし、層間接着力を高めることができる。即ち、粗さのある面を層間に配することでその接着性を高めることができる。より具体的には、図８Ａに示すように、ケミカルエッチングによるＭＴ(Mold Tech)１１０５０仕上げでテキスチャを付加すればよい。これは、ＳＰＩ(Society of Plastics Industry)パターンなるテキスチャ乃至仕上げの一例である。ＳＰＩパターンは、既知の通り、コンピュータ生成パターンの一種である。

【0050】

本実施形態の更なる長所としては、最終的に得たいモールド部品を首尾よく製造できる点がある。例えば、上述した６５ｍｍブロックサンプル（肉厚モールド部品１２）についてのＣＮＣマッチングテストにより、層間損傷が見当たらないこと、即ち層間接着が好適であることが判明している。即ち、ＰＣ／ＡＢＳ(polycarbonate/acrylonitrile butadiene)製のブロックを対象とし、２０００ｒｐｍのスピン速度でＣＮＣマシニングを行うテストによって、そのことが判明している。図９Ａ、図９Ｂ及び図９Ｃに、テスト後の肉厚モールド部品１２の例を示す。

【0051】

更に注記すべきことに、本実施形態では、支持プレート３０を例えば２ｍｍ近くまで又はそれ以上に亘り動かすこと（イジェクトすること）によって、支持プレート３０間の圧縮を解放するようにしている。従って、支持プレート３０のうち１枚を上述の如く取り除いた上で、イジェクションロッド３５を引き出しそのままにすることができる。

【0052】

本発明の一実施形態は、ツールを有する成形機を使用し多層プラスチック部品を製造する方法であって、そのツールが、キャビティ、可動内コア、インジェクションノズル、可動内コアに連結されたイジェクタプレート、イジェクションロッド、並びにいずれもイジェクタプレートの後方にありそれぞれある厚みを有する複数枚の可動な支持プレートを備える方法において、順に、ａ）インジェクションノズルから素材を射出し可動内コア上に層を成長させることでモールド層を発生させるステップと、ｂ）ツールを開き、イジェクションロッドを用い可動な支持プレートをイジェクトさせた後同ロッドを引き出し、そして残りの支持プレートが開いたツール内に保持されるよう１枚の支持プレートを除去するステップと、ｃ）残りの支持プレートがツール内に保たれるようツールを閉じ、イジェクタプレートを下降させ、内コアをイジェクタプレートと共に動かすことでキャビティ内にギャップを発生させるステップと、ｄ）モールド層上に且つギャップ内で更なる層をモールドするステップと、全ての支持プレートがツールから除去されるまでステップｂ）〜ｄ）を反復することでモールド多層プラスチック部品を製造するステップと、を有し、ステップｂ）で除去された支持プレートの厚みによりギャップの大きさ及び更なる層の厚みが決まる方法である。

【0053】

本発明の他の実施形態は、ツールを有する成形機を使用しプラスチック部品を製造する方法であって、そのツールが、キャビティ、アンダーカットを有する可動内コア、インジェクションノズル、可動内コアに連結されたイジェクタプレート、イジェクションロッド、並びにいずれもイジェクタプレートの後方にありそれぞれある厚みを有する複数枚の可動な支持プレートを備える方法において、順に、ａ）インジェクションノズルからツール内の既存スペース内及びアンダーカット上に第１素材を射出することで第１層をモールドするステップと、ｂ）ツールを開き、イジェクションロッドを用い可動な支持プレートをイジェクトさせた後同ロッドを引き出し、そして残りの支持プレートが開いたツール内に保持されるよう可動な第１支持プレートを除去するステップと、ｃ）残りの支持プレートがツール内に保たれるようツールを閉じ、イジェクタプレートを下降させ、第１層、内コア及びアンダーカットをイジェクタプレートと共に動かすことで、キャビティ内に第１ギャップを発生させるステップと、ｄ）第１ギャップ内に第２素材を射出し内コア上に第２層をモールドすることでプラスチック部品を製造するステップと、を有し、可動な第１支持プレートの厚みにより第１ギャップの大きさが決まり、第２層の厚みが可動な第１支持プレートの厚みと等しくなる方法である。

【0054】

本発明の他の実施形態は、多層プラスチック部品を製造する方法であって、ａ）それぞれある厚みのある複数枚の支持プレートを備えたツールの内コア上に素材を射出することでモールド層を発生させるステップと、ｂ）ツールを開き支持プレートを除去するステップと、ｃ）ツールを閉じてツール内にギャップを発生させるステップと、ｄ）モールド層上に且つギャップ内で更なる層をモールドするステップと、ステップｂ）〜ｄ）を反復することでモールド多層プラスチック部品を製造するステップと、を有し、ステップｂ）で除去された支持プレートの厚みによりギャップの大きさ及び更なる層の厚みが決まる方法である。

【0055】

本発明の更なる実施形態は、プラスチック部品を製造する方法であって、ａ）ツールの内コア上に第１素材を射出することでモールド層を発生させるステップと、ｂ）ツールを開き第１支持プレートを除去するステップと、ｃ）ツールを閉じてツール内にギャップを発生させるステップと、ｄ）形成されている第１層上に且つギャップ内で第２層をモールドすることでプラスチック部品を製造するステップと、を有し、ステップｂ）で除去された第１支持プレートの厚みによりギャップの大きさ及び第２層の厚みが決まる方法である。

【0056】

本発明の他の実施形態は、射出成形機で使用されるツールであって、ある厚みのあるプラスチック層がその上にモールドされる可動内コアと、可動内コア上にプラスチック素材を射出することでプラスチック層をモールドするインジェクションノズルと、可動内コアに連結されたイジェクタプレートと、それぞれある厚みがあり可動な複数枚の支持プレートと、を備え、可動な支持プレートがイジェクタプレートの後方にあり、モールドされるプラスチック層の厚みがその支持プレートのうち対応する１枚で決まるツールである。

【0057】

本発明の実施形態としては更に次の諸形態がある。ｉ）その内コアが可動であり且つアンダーカットを有し、そのアンダーカット上への直接堆積で層がモールドされる形態。ｉｉ）ステップｂ）が、２ｍｍ以内の範囲で支持プレートを動かした後支持プレートを除去するステップを含む形態。ｉｉｉ）粗い面が各層間にある形態。ｉｖ）そのモールド多層プラスチック部品が、５ｍｍ超の厚みを有する肉厚プラスチック部品である形態。ｖ）その肉厚プラスチック部品が６５ｍｍ以下の厚みである形態。ｖｉ）そのモールド多層プラスチック部品の各層が同じ素材からなる形態。ｖｉｉ）そのモールド多層プラスチック部品の各層が異なる素材からなる形態。ｖｉｉｉ）その多層プラスチック部品がリッジを有する形態。ｉｘ）その上に次の層が堆積されるのに先立ち各層が除熱される形態。ｘ）そのプラスチック部品がテストプラークを有する形態。ｘｉ）そのテストプラークが０．５ｍｍ〜５ｍｍ厚である形態。ｘｉｉ）ステップｂ）が、最大２ｍｍに亘り第１支持プレートを動かした後その第１支持プレートを除去するステップを含む形態。ｘｉｉｉ）ステップｂ）が、１ｍｍ以上に亘り第１支持プレートを動かした後その第１支持プレートを除去するステップを含む形態。ｘｉｖ）ツールを開き第２支持プレートを除去するステップｅ）を有する形態。ｘｖ）ツールを閉じ、そのツールのイジェクタプレート、それに連結された内コア、第１層及び第２層を一緒に動かすことで、同ツール内に第２ギャップを発生させるステップｆ）と、第２層を除熱した後第２層上に第３層をモールドするステップｇ）と、を有し、第２支持プレートの厚みにより第２ギャップの大きさ及び第３層の厚みが決まる形態。ｘｖｉ）全ての支持プレートがツールから除去されるまで更なる層をモールドすることでモールド多層プラスチック部品を製造するステップを有する方法。ｘｖｉｉ）その内コアがアンダーカットを有し、粗い面が各層間にある形態。ｘｖｉｉｉ）上述した方法で製造されその厚みが５ｍｍ超の肉厚プラスチック部品。ｘｉｘ）その寸法が６５ｍｍ×１００ｍｍ×１００ｍｍのブロックである肉厚プラスチック部品。ｘｘ）そのブロックが透明である形態。ｘｘｉ）そのブロックがプロトタイプサンプルである形態。ｘｘｉｉ）その可動内コアがアンダーカットを有し、射出されたプラスチック素材がそのアンダーカット上に直に堆積することで同アンダーカット上にモールド層が直に形成される形態。ｘｘｉｉｉ）インジェクションロッドの使用及びそれに続くインジェクションロッドの引き出しで支持プレートを除去することにより、可動な支持プレートをイジェクトさせるツール。

【0058】

本願で使用している語のうち「ある」「その」等の語は数量を限定するものではないので、単数の場合も複数の場合も（文理上又は文脈上の明示がない限り）その表現に該当するものとする。「本実施形態」「ある実施形態」「他の実施形態」「一実施形態」等の語は、その実施形態との関わりで記述された特定の構成要素（例．形状、構造、特徴）が、本願記載の実施形態のうち少なくとも１個に包含されていること、また他の実施形態への包含の有無を問わないことを表している。更に、ご理解頂けるように、記述されている構成要素は任意の好適な形態で諸実施形態と組み合わせうる。

【0059】

特定の実施形態を参照して説明を行ったが、既存の又は未発見の代替的構成、変形、類型、改良並びに実質的等価物が、本願出願人を含めいわゆる当業者により発見されることもあろう。別紙特許請求の範囲（及びそれを補正したもの）は、そうした代替的構成、変形、類型、改良並びに実質的等価物全てを包含する趣旨のものである。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図9C】