JPS60232925A - 合成樹脂製ペン先の成形ダイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、これらの各独立した吐出孔より溶融合成
樹脂をフィ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もので、所謂ダイス外自看成
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。

■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
ィ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。

■ダイスの強度について 異形度合が大きく且つスウェル比および表面粗さ度（以
下メルトフラクチャー現象と称する）に対熱するために
、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に対する
耐圧力が低下し、ダイス寿命が短かい。

■スウェル比について 独立孔である吐出孔の場合、成形に重要な因子であるス
ウェ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ャー現象が発生１
　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ェル比を得ることが難かしく、スウ
ェ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。

■メルトフラクチャー現象について 独立孔である吐出孔から吐出されるフィラメントは、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、インキの毛細管流量に影響が出て不
利である。

■引伸し率について ダイス外自着方式では、外側のフィラメントの外接円直
径が大径であること、および吐出孔から吐出した各フィ
ラメント全てがその周面を冷却されているために、引伸
し率が小さくて、より小径のペン先を成形するのに限界
がある。又、引伸し率が小さくてダイスを大径化できず
にその加工は一層困難性を増す不利があるし、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、製品が得られない。

■結晶化度について ダイス外自看であるため、各フィ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（て熱ひずみ（収縮度）
が大きい不利がある。

■ウェ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ィラメントの融着部分には各フィラ
メントの継目であるウェルドラインが生じていて、フィ
ラメント同士の融着強度が弱くクラック発生の因子とな
る不利がある。

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

■冷却について ダイス外で各フィラメントが夫々バラバラに空気で冷却
されて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。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は叙上■乃至■の諸問題を一挙に解決すると共に
ペン先の径断面各部におけるメルト量をメルトスピード
調整孔の孔長さおよび径で微妙な調整から大きな調整ま
で自在に管理して、成形開口部と相似形であるインキ濡
れ面が拡大延長されて異形度合が大きい径断面形状のペ
ン先を成形可能にすることを課題とする。

（問題点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控壁整
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
が管理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
ドに管理されて、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相似
形状のペン先となって押出される。

（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はスクリュー（図示せず）を内蔵し、ホッパー
（図示せず）から落下してくる粉末状１、　粒子状′＝
″５′）合成樹脂８メル１溜″８゛が６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Ａ＋を設けると共にこの
吹込管に連通せ６る送気路Ａ２を具備せしめ、該送気路
を流量制御部Ｂの中心と射出部り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Ａ＋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
めることによっ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は前部すなわち射出面に、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
バイブ状外郭整形開口Ｃ２と、これ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
控壁整形開口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Ｃ＋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Ｃ＋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。

控壁整形開口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
控壁整形開口ｃ１と、中間枝壁整形開口Ｃ２と、外側枝
壁整形開口０３とで構成し、内側控壁整形開口Ｃ１は１
個のメルト整形孔１で形成する。中間控壁整形開口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、控壁整形開口Ｃ
３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、控壁整形開口Ｃ３ではその直径を同径にして
、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看且つ同一形状に整形した後に押出
して、その後に延伸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管機能を持つイン
キ通路を有するものとなるようにしている。従って、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、外郭成形開口Ｃ２および隔壁成形開口Ｃ１をＪ径
にしたり、枝壁成形開口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Ｃ＋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１　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／レトのバラス現象を考慮して小程
に形成される。そして各メルトスピード調整孔Ｂ２、Ｂ
３、Ｂ４は、外郭整形開口Ｃ２および隔壁整形開口Ｃ＋
および枝壁整形開口　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の極所面積
と関係させ且つメルト溜りＢ１におけるメルトの層流現
象を考慮して設定される。具体的には極所面積が大であ
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、極所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８２　、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り
、各メルト整形孔１の断面積比を考慮して径および長さ
の双方を管理する。

従って、全てのメルト整形通路１は恰も円が継かった連
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
ト化量、さらに各開口部Ｃ３、Ｃ２およびＣＩ内でのメ
ルト化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および控壁Ｅ３の断面形状を隔
壁整形開口Ｃ１および枝壁整形開口Ｃ・３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。即ち、各メルトス
ピード調整孔　８２　、Ｂｓ　、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Ｅｓ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、これら各型の包絡線で形成されるインキ通路Ｅ
４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って構成される。

このペン先Ｅの利点は、 ■　同心円状インキ通路が成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
速な流通を計っていて、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、占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。

■　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、依ってインキ通路は成形金型と
相ｉ　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。

■　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。

Ｏ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。

■　ダイス内で一体に成形されていて、その径断面各所
にはウェルドラインが発生せずに、強度低下の因子とな
るクラックのないものである。

■　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であり、本発明の範囲内
で、各隔壁整形開口Ｃ１を中心で継げて実施したり、各
波型整形開口Ｃ３端同士を斜向かい状に対向させたり、
さらには各控壁整形開口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、将又控壁整形開口Ｃ
３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） ■加工度について 管状の整形開口部を形成する各メルト整形孔は相互間が
、フィラメント方式におけるダイスの各吐出孔のように
厳密にしなければいけない必要がなくて、加工ｍ度の許
容範囲が著しく大きく、そのためダイスの工作難易度が
極めて低くくて、価格的にも有利である。

■強度について 管状方式で、メルト整形孔とメルトスピード調整孔との
二重孔により流量および整形管理しているため。フィラ
メント集束方式のように異形度合の大きさ且つスウェル
比およびメルトフラクチャー現象に対処するべく、その
独立した吐出孔長さを短くすることや、各吐出孔同士の
間隔を狭くしなければならない構成条件がなく、それに
より互いに径方向に連通し合っている各メルト整形孔を
包絡する壁がメルトスピード調整孔を形成している台部
分で補強されていて、溶融樹脂に対する耐圧力が強く、
ダイス寿命が長い。

■スウェル比について 管状方式で、メルト整形孔とメルトスピード調整孔との
二重孔により流山および整形管理しているため、メルト
の押出圧力、押出量の変化の割合を調整できて、スウェ
ル比の制゛神域を広げることができ、成形領域を広範囲
にとれる安定した成形ができる。

■　メルトフラクチャー現象について 管状且つ二重孔方式であるから、メルトの限界せん断速
度の限界値が高く、生産性の高い早い押出し速度でも表
面割れは発生せず、インキ流量の不利がないばかりか、
高い生産性下においてペン先として必須な毛細管現象に
影響する表面（インキ濡れ面）状態をコントロールする
ことが可能である。

■引伸し率について ダイス内自着方式で内部に冷却方式であるために、引伸
し率が大きくて、より細径のペン先を成形することがで
きる一方、ダイスを大径化できてその整形開口部の加工
が容易にもなる有利がある。

■結晶化度について ダイス内自着方式で内部冷却方式であるために冷却速度
が遅く、結晶化度が高くて熱ひずみが小さい有利がある
。

■ウェルドラインについて チューブ状に成形押出すダイス内自着方式であるため、
フイラメルトを押出して集束して成形するダイス外自肴
方式によるもののようにウェルドラインができず、クラ
ック発生の因子となるウェルドラインがなくて強度大で
ある。

■成形素材の自由度について スウェル比が小さくて溶融指数の高い素材でも樹脂自身
が有しているそのスウェル比以上に大きくすることが可
能で、整形開口部通りの径断面形状に成形できる。した
がって成形素材を制限されない有利がある。

■冷却について 内部冷却方式で、インキ通路を形成する壁面の冷却を集
中管理可能であるため、インキ通路間隙を自在に制御で
きる有利がある。

［株］断面各部のメルト流量調整について各メルトスピ
ード調整孔の孔長さおよび径を調整して、メルト流量の
微妙な調整から大きな調整まで自在に調整管理でき、異
形度合が大きい種々径断面形状の異なるペン先の径断面
各部における面積に対応してメルトを最適な邑に微乃至
大調整管理することができる。

■　インキ塗れ面が拡大されて異形度合が大きい控壁を
有する径断面形状のペン先を、整形開口各部のメルト流
速をほぼ同一にメルトスピード調整孔で制御して、断面
各部のメルト質量を均一にして、同開口部の形状に忠実
なる径断面形状に連続製造することができる。

【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ず正面図。第
２図は■−■線に沿える縦断側面図。 第３図は■−■線に沿える縦断側面図。第４図は整形品
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は控壁整形開口 １はメルト整形孔 特許出願人　ティボー株式会社 第３図 す 第５図 第７図 手続補正書 昭和５９年１り月！７日 １、　事件の表示 昭和５９年特許願　第９０７０９　号 ２、発明の名称 合成樹脂ペン先の成形ダイス ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 氏名（名称）　ティボー株式会社 ４、代理人 住所　東京都文京区白山５丁目１４番７号早川ビル　電
話東京（ｍ）０５３１番（代表）昭和　年　月　日 ７、　補正の内容 別紙の通シ 補　正　書 Ｌ　明細書第２頁２０行目の「密に」の後に「且つ正確
に配置」を加入補正する。 ２　同書第８頁１０行目の「樹脂」の後に「の押出圧力
」を加入補正する。 ａ　同書第４頁１２行〜第５頁１行までを下記の通りに
補正する。 記 ダイス外自着方式でれ吐出孔から吐出した各フィラメン
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、各フィラメントの固化速度が早くなる。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
のに限界が有る。 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シ、その加工は
一層困難性を増す不利が有る、１屯　同書第６頁１行目
の「冷却管理」の前に「、インキ通路の構成面全体を」
を加入補正する。 五　同書第７頁１１行目の「開口部から」の後に「同開
口部と」を加入補正する。 ６　同書第１０頁１４行目の「延伸」を「引伸」に補正
する。 ７　同書筒１１頁２行目および８行目および４行目−の
「成形」を「整形」に補正するっ ａ　同書第１８頁１４行目の「樹脂」の後に「の押出圧
力」を加入補正する。 ａ　同書筒１９頁２０行目の「がある。」を「なペン先
とすることができる。」に補正する。 １α　同書第２０頁８行目の「フィラメント」を「フィ
ラメント」に補正する。 ＩＬ　同書同頁７行目の「である。」を［なペン先とす
ることができる。］に補正する。 １２　同書第２１頁５行目の「塗れ」を「ｉ！ｌれ」に
補正する。 ｌａ　同書同頁１５行目の「整形品」を「成形品」に補
正する。 １４、同書中の特許請求の範囲を別紙の通）補正する。 特許請求の範囲 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、隔壁整形開口から周方向に
延びる控壁整形開口とで構成する整形開口部を互いに径
方向に連通状に多数のメルト整形孔で穿設形成し、該整
形開口部の全一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ば同一に整え
可能に孔長さおよび径が管理されたメルトスピード調整
孔を夫々設けて成る合成１１１１ペン先の成形ダイス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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、′隔壁整形開口から周方向
   に延びる控壁整形開口とで構成する整形開口部を互いに
   径方向に連通状に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痩をほぼ同一に整え
   可能に孔長さおよび径が管理されたメルトスピード調整
   孔を夫々設けて成る合成樹脂製ペン先の成形ダイス。