JPH0452770B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はマーカー、サインペンなどの筆記具に
具備せしめる合成樹脂製ペン先の成形ダイスに係
り、インキ濡れ面が拡大された異形度合の大きい
径断面のペン先の成形に用いられる成形ダイスに
関係している。

（従来の技術） 第７図は特公昭53−27973号公報で提案されて
いる製造方法における成形ダイスである。

この成形ダイス５０は、多数の近接して配置さ
れた吐出孔５１を有し、これらの各独立して吐出
孔より溶融合成樹脂をフイラメント状に押出して
吐出する時の合成樹脂の膨張すなわちバラス効果
により、押出された合成樹脂相互間をダイス外で
部分的に溶着させ、否溶着部分にインキ通路を残
して成形するのもので、所謂ダイス外自着成形方
式である。

この成形ダイス５０である程度までのペン先を
成形することは可能であるが、同時に次の欠点が
ある。

イ ダイスの加工度について ダイスに多数設ける吐出孔は相互間隔を厳密に
且つ正確に配置する必要がある。その理由は、こ
れらの吐出孔から押出されるフイラメント状の溶
融合成樹脂の包絡線が微細空隙と相似形をなすか
らである。このためにダイスの工作難易度が極め
て高くなり、価格的にも不利である。

ロ ダイスの強度について 異形度合が大きく且つスウエル比および表面粗
さ度（以下メルトフラクチヤー現象と称する）に
対拠するために、吐出孔長さを短かくすること
や、各吐出孔同士の間隔を狭くしなければなら
ず、そのために溶融樹脂の押出圧力に対する耐圧
力が低下し、ダイス寿命が短かい。

ハ スウエル比について 独立孔である吐出孔の場合、成形に重要な因子
であるスウエル比を適正にするためには一定の孔
長さにする必要があり、一定の押出圧力が必要で
ある。すなわち、その押出量を増大させるとメル
トフラクチヤー現象が発生するために最適な押出
量が必要となり、孔長さの変化だけでは最適なス
ウエル比を得ることが難かしく、スウエル比の制
御域が非常に絞られ、安定した成形が難しい不利
がある。

ニ メルトフラクチヤー現象について 独立孔である吐出孔から吐出されるフイラメン
トは、その押出速度が増大するのにつれて、粘性
変形の割合が減少して、逆に弾性変形の割合が増
加し、遂に弾性体の破壊に似た破壊すなわち表面
割れを生じ、この現象は極めて高い押出し圧力、
又は極めて高い引伸しスピードにおいて発生して
おり、インキの毛細管流導に影響が出て不利であ
る。

ホ 引伸し率について ダイス外自着方式では、吐出孔から吐出した各
フイラメント全てが、その周面を吐出と同時に空
気に触れ冷却されるために、各フイラメントの固
化速度が速くなる。そのために引伸し率が小さ
く、より小径のペン先を成形するのに限界があ
る。その一方で、小径化を計らんとすれば、ペン
先断面各部における亀裂の発生を避けられずに製
品が得られない。

又、引伸し率が小さいために、ペン先の小径化
を計らんとすれば、ダイスも小径化する必要が有
り、その加工は一層困難性を増す不利が有る。

ヘ 結晶化度について ダイス外自着であるため、各フイラメントは吐
出孔から出ると同時に空気に触れてその周面を冷
却されるために冷却速度が早く、結晶化度が低く
て熱ひずみ（収縮度）が大きい不利がある。

ト ウエルドラインについて 各吐出孔を最適な位置関係に加工設定した場合
でも、ダイス外自着した各フイラメントの融着部
分には各フイラメントの継目であるウエルドライ
ンが生じていて、フイラメント同士の融着強度が
弱くクラツク発生の因子となる不利がある。

チ 成形素材の自由度について スウエル比が小さく、溶融指数（メルトインデ
ツクス）が高い素材は不適で、成形素材が制限さ
れる不利がある。

リ 冷却ついて ダイス外で各フイラメントが夫々バラバラに空
気で冷却されて、インキ通路の構成面全体を冷却
管理されていないため、内部のインキ通路間隙を
制御できない不利がある。

このようなダイス外自着方式のダイスにおける
欠点を解決したものとして、出願人は特開昭51−
70023号公報に記載されている合成樹脂ペン先の
製造装置を提案している。

この装置のダイスは、空気孔を開口せるダイス
前部に、大略パイプ状外郭整形開口と、該開口の
内側から複数の相互に独立して中心方向に延びる
隔壁整形開口とで構成する整形開口部を互いに連
通状の多数のメルト整形孔で穿設形成し、該整形
開口部との間に各メルト整形孔のメルト通過速度
をほぼ同一に整える所要数のメルトスピード調整
孔を夫々設けている構成のものである。

そして、このダイスは、そのメルトスピード調
整孔の孔径のみを管理することにより、前記した
ダイス外自着方式におけるイ〜リの諸問題を全て
解決しているものである。

ところで、メルト整形孔のメルト通過速度を、
メルトスピード調整孔の孔径のみによつて管理す
る場合、次のような問題がある。

メルトスピードの調整において、流量を増やす
場合、メルトスピード調整孔の孔径を大きくして
行くことには限界がある。すなわち、隣り合う調
整孔が繋がる前までの孔径に制限され、それ以上
に流量を増やすことは調整不可能である。

反対に、メルトスピードの調整において、流量
を少なくする場合も、メルトスピード調整孔の孔
径を小さくして行くことに限度がある。すなわ
ち、ドリルによる孔開けには限界があり、且つ、
小径の孔を開けることは、孔径によつては大変高
いコストになる場合がある。特に、ダイスから押
し出し後の引き伸しを少なくするために、ダイス
を小径に製作する場合、その整形開口部も小さく
なるので、調整孔の孔開けが非常に困難である。

そして、孔径による調整の場合、微妙な調整が
困難であると言うことである。

（発明が解決しようとする課題） 解決しようとする課題は、流量の増減調整を容
易にできないこと、そして、メルトスピードを微
妙に調整できないことである。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を達成するために、空気孔を
開口せるダイス前部に、大略パイプ状外郭整形開
口と該開口の内側から複数の相互に独立して中心
の空気孔方向に延びる隔壁整形開口と隔壁整形開
口から周方向に延びる枝壁整形開口とで構成する
整形開口部を互いに連通状の多数のメルト整形孔
で穿設形成し、該整形開口部の全てのメルト整形
孔とダイス本体内部との間に各メルト整形孔の、
メルト通過速度をほぼ同一に整え可能に孔長さお
よび径が適宜設定されたメルトスピード調整孔を
メルト整形孔と１対１の構成比に夫々設けて構成
したことを特徴とする。

（作用） ペン先の横断面各部を構成する各メルトは、微
妙乃至大きく自在に調整されたメルトスピード調
整孔で同一スピードに適宜設定されて、インキ濡
れ面が拡大された異形度合の大きい所定気孔率の
インキ通路を有する径断面形態に整形され、斯く
整形されたる後にその開口部から同開口部と相似
形状のペン先となつて押出される。

（実施例） 以下図面に基づいて本発明の実施の一例を詳細
に説明する。

ダイスＡはスクリユー（図示せず）を内蔵し、
ホツパー（図示せず）から落下してくる粉末状、
粒子状などの合成樹脂をメルト溜りB₁から流量
制御部Ｂの方へ移送する。

しかして、この移送に際してはダイスＡを外側
からヒーター（図示せず）で加熱して上記合成樹
脂を溶融せしめながら移送する。

また、ダイスＡには空気吹込管A₁を設けると
共にこの吹込管に連通せる送気路A₂を具備せし
め、該送気路を流量制御部Ｂの中心と射出部Ｄの
中心とに貫通せしめて、該射出面において空気孔
A₃を開放せしめる。空気吹込管A₁及び送気路A₂
はペン先製造時における延伸工程において、空気
を供給して空気孔A₃から噴出せしめることによ
つて中心に合成樹脂が集中しないようにするため
で、かくして中心に芯のないペン先Ｅを成形する
ようにする。

ダイスＡは前部すなわち押出面に、成形する所
望径断面形状のペン先径断面と相似形状の整形開
口部Ｃを後方のメルト溜りB₁と流量制御部Ｂを
介して連通させて形成する。

この整形開口部Ｃは空気孔A₃と同心円状の大
略パイプ状外郭整形開口C₂と、これらの内側か
ら相互に独立して中心の空気孔A₃方向に延びる
複数の隔壁整形開口C₁と、隔壁整形開口C₁の左
右から周方向に延びる枝壁整形開口C₃とで構成
され、これらの開口C₂およびC₁およびC₃は互い
に連通状の多数のメルト整形孔１で細区分化して
配列形成する。

大略パイプ状外郭整形開口C₂は図面上で内、
中、外輪ともに48個の計144個からなるメルト整
形孔１…を互いに連通状に穿設して構成し、同開
口空間を互いに連通した144ブロツクに細区分化
する。

隔壁整形開口C₁は外郭整形開口C₂の内側と連
通して、その内側の三方から中心の空気孔A₃に
向けて等角度状に延びていて、この隔壁整形開口
C₁は４個のメルト整形孔１を互いに連通させて
穿設して、互いに連通した４ブロツクに細区分化
形成する。

枝壁整形開口C₃は隔壁整形開口C₁の左右と連
通して周方向に延びて且つ径方向に等間隔に並列
している内側枝壁整形開口c₁と、中間枝壁整形開
口c₂と、外側枝壁整形開口c₃とで構成し、内側枝
壁整形開口c₁は１個のメルト整形孔１で形成す
る。

中間枝壁整形開口c₂は３個のメルト整形孔１を
互いに連通させて穿設して、互いに連通した３ブ
ロツクに細区分化形成する。

外側枝壁整形開口c₃は５個のメルト整形孔１を
互いに連通させて穿設して、互いに連通した５ブ
ロツクに細区分化形成する。

外郭整形開口C₂、隔壁整形開口C₁、枝壁整形
開口C₃を形成するメルト整形孔１は、外郭整形
開口C₂および隔壁整形開口C₁ではその直径を中
心に向けて漸次小径状とし、枝壁整形開口C₃で
は直径を同径にして、流量制御部Ｂで流量制御さ
れてくるメルトをこれらの開口内で同一体に融着
且つ同一形状に整形した後に押出して、その後に
引伸しされる管状ペン先素体の径断面が整形開口
部Ｃ径断面と相似形状を呈して、インキ濡れ面が
等しい間隙で延長された好ましい毛細機能を持つ
インキ通路を有するものとなるようにしている。

従つて、原則的にはメルト整形孔１は外郭整形
開口C₂の外側から中心に向けて順次小径状とす
る。しかし、これに限定されるものではなく、成
形するペン先の径断面形状に対応して、外郭整形
開口C₂および隔壁整形開口C₁を同径にしたり、
枝壁整形開口C₃を含めて中間を小径或いは大径
状に形成する等、種々変更されることは言うまで
もない。

流量制御部Ｂは図面に示す様に全てのメルト整
形孔１とメルト溜りB₁との間に介在して両者を
連通し且つメルト流速を制御するメルトスピード
調整孔であり、このメルトスピード調整孔は、外
郭整形開口C₂におけるメルト整形孔１について
はメルトスピード調整孔B₂とし、隔壁整形開口
C₁におけるメルト整形孔１についてはメルトス
ピード調整孔B₃とし、枝壁整形開口C₃について
はメルトスピード調整孔B₄で示すものであるが、
全てのメルト整形孔１とはメルト整形孔１と同数
すなわち１対１の関係に開穿され、且つ全てのメ
ルト整形孔１との径関係はメルトのバラス現象を
考慮して小径に形成される。

そして、各メルトスピード調整孔B₂，B₃，B₄
は、外郭整形開口C₂と隔壁整形開口C₁と枝壁整
形開口C₃における図面上で210ブロツクの全ての
メルト整形孔１内のメルト通過スピードを同一に
制御し得るように、その各メルトスピード調整孔
における孔長さおよび径を各メルト整形孔１の径
断面積と関係させ且つメルト溜りB₁におけるメ
ルトの層流現象を考慮して設定する。

具体的には径断面積が大であるメルト整形孔１
についてはその孔長さおよび径を短縮・拡径管理
し、径断面積が小であるメルト整形孔１に対して
は孔長さおよび径を伸長・縮径管理して、各メル
ト整形孔１におけるメルトの通過スピードを同じ
に制御して、整形開口部Ｃ径断面形状と相似形状
の径断面形状の管状ペン先素体を整形開口部Ｃか
ら押出せるように形成している。

この各メルトスピード調整孔B₂，B₃，B₄の孔
径および孔長さの管理の相互関係については、押
出量が孔径のほぼ４乗に比例し、孔長さに反比例
するという流動現象に基づき、そのメルト流量を
大きく調整するのは、その孔径の管理を集中的に
行ない、そしてメルト流量を微妙に調整するのは
その孔長さの管理を集中的に行ない、各メルト整
形孔１の断面積比を考慮して径および長さの双方
を適宜設定する。

従つて、全てのメルト整形通路１は恰も円が継
がつた連珠状に形成されるが、このように形成し
たのはペン先Ｅの整形開口部Ｃを細区分化するこ
とにより、外郭整形開口C₂と隔壁整形開口C₁と
枝壁整形開口C₃とのメルト比重、さらに各開口
部C₃，C₂およびC₁内でのメルト比量を適正なら
しめて断面各部の質量を均一にすることであり、
又隔壁E₂および枝壁E₃の断面形状を隔壁整形開
口C₁および枝壁整形開口C₃の形状に忠実な形状
に決定してインキ通路E₄を毛細管現象の起きや
すい限界内で一定に保つためである。

すなわち、各メルトスピード調整孔B₂，B₃，
B₄で夫々同一スピードにコントロールされて押
出されてくるメルトはメルト整形孔１…内で膨張
して相隣れる同通路におけるメルトと同一スピー
ドで進行しながら融着して一体化して外郭整形開
口C₂および隔壁整形開口C₁および枝壁整形開口
C₃で整形された後、整形開口部Ｃから成形押出
され、所定気孔率のペン先Ｅが成形される。又、
外郭整形開口C₂における突子C₄は、ペン先Ｅの
外壁E₁内にインキ溝E₅を成形して、外壁E₁がイ
ンキ溝E₅内のインキと同色に鮮明に着色される
ようにしている。この突子C₄はなくとも良く、
この場合インキ溝E₅のない径断面形状のペン先
Ｅが成形される。

上述のダイスで製造されるペン先Ｅはその径断
面形状が第４図の如くなるが、このペン先では外
壁E₁は多重環状に形成され、この外壁E₁内面か
らは各隔壁E₂が等角度状に夫々求心方向に伸び、
そして各隔壁E₂の左右からは各枝壁E₃が左右対
称状且つ周方向に伸びて成形されて、これら各壁
の包絡線で形成されるインキ通路E₄は周方向の
通路Ｅ４ａと、中心で連通している放射方向の通
路Ｅ４ｂとで相互に連通し合つて構成される。

このペン先Ｅの利点は、 ａ 同心円状インキ通路が或る筆記角における軸
芯周りの筆記方向性を解消する一方、これらの
各同心円状インキ通路を放射線状インキ溝が最
短距離で結んで相互の迅速な流通を計つてい
て、運筆中に種々変化する筆記角制限を解消し
ており、各人様々な筆記角、軸心周りの方向
性、これらの運筆中における変化、運筆スピー
ドの差異に対処して、書始めから書終りまで終
始一定の太さの筆跡が得られるものである。

ｂ そして、全てのインキ通路、隔壁、枝壁が中
心線の左右に対称的に配列していて、成形の際
における合成樹脂特有の冷却時のひずみを左右
均衡化しており、隔壁、枝壁の異形現象がな
く、依つてインキ通路は成形金型と相似形の適
正な気孔率を呈し、上記筆跡を約束する。と同
時に各中心線の左右に対称状の隔壁および枝壁
が軸心周りの様々な筆圧に対して夫々一様な撓
み応力を備えて、その軸芯周りの各所における
軸芯方向の均等な曲げ応力すなわち腰により、
軸芯回りのどの筆記面でも一定した書き味が得
られるものである。

ｃ インキ通路を形成する壁面粗れは、極めて高
い押出し圧力、又は極めて高い引伸しスピード
における成形スピード下でも発生せず、インキ
の流動に不利のない滑らかな壁面のものであ
る。

ｄ ダイス内自着されていて、冷却速度が遅く結
晶化度が高くて熱ひずみが小さいものである。

ｅ ダイス内で一体に成形されていて、その径断
面各所にはウエルドラインが発生せずに、強度
低下の因子となるクラツクのないものである。

ｆ インキ通路が、管状に押出されて内部冷却さ
れて、冷却制御されながら形成されて、所望の
制御された断面形状を呈するものである。

上記実施例は本発明の一実施例を例示している
にすぎず、本発明の範囲内で、たとえば各隔壁整
形開口C₁を中心で継げて実施したり、各枝壁整
形開口C₃端同士を斜向かい状に対向させたり、
さらには各枝壁整形開口C₃をインキの通路とな
る間隔を残して交錯状に入り込ましたり、将又枝
壁整形開口C₃を隔壁整形開口C₁の片側にのみ配
設したりすることは、成形するペン先の径断面形
状の違いに対応して自由に行なわれるものであ
る。

またメルト整形孔とメルトスピード調整孔との
関係は１対１の相互関係にすることが前提であ
り、この前提内での他の望ましい条件は先ず両孔
の径断面を相似形状とすることであり次に層流現
象の影響が最も少ない円とくに真円形状とするこ
とである。

（発明の効果） 各メルトスピード調整孔の孔径および孔長さ
について、押出量が孔径のほぼ４乗に比例し、
孔長さに反比例するという流動現象に基づき、
その孔径の管理を集中的に行なつて、そのメル
ト流量を大きく調整することができ、そして、
孔長さの管理を集中的に行なうことによつて、
メルト流量を微妙に調整することができ、流量
の増減調整を容易にできると共に、メルトスピ
ードを微妙に調整することができる。

ダイス径を小形のものにでき、ダイスから押
し出し後の引き伸しを少なくすることも自在で
ある。

単純なペン先断面形状のものから、インキ塗
れ面が拡大されて異形度合が大きい枝壁を有す
る複雑なペン先断面形状のものまで、整形開口
部の形状と同形状に押し出し成形することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明成形ダイスの一実施例を示す正
面図。第２図は第１図の−線に沿える縦断側
面図。第３図は第１図の−線に沿える縦断側
面図。第４図は成形品である合成樹脂ペン先の径
断面形状を示す断面図。第５図、第６図は他の成
形可能なペン先の一例を示す径断面図。第７図は
従来のダイスを示す正面図である。 図中、Ａはダイス、A₃は空気孔、B₂，B₃，B₄
はメルトスピード調整孔、Ｃは整形開口部、C₁
は隔壁整形開口、C₂は外郭整形開口、C₃は枝壁
整形開口、１はメルト整形孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 空気孔を開口せるダイス前部に、大略パイプ
   状外郭整形開口と、該開口の内側から複数の相互
   に独立して中心方向に延びる隔壁整形開口と、こ
   の隔壁整形開口から周方向に延びる枝壁整形開口
   とで構成する整形開口部を、互いに径方向に連通
   状の多数のメルト整形孔で穿設形成し、該整形開
   口部の全てのメルト整形孔とダイス本体内部との
   間に各メルト整形孔のメルト通過速度をほぼ同一
   に整え可能に孔長さおよび径が適宜設定されたメ
   ルトスピード調整孔をそれぞれ設けて成る合成樹
   脂製ペン先の成形ダイス。