JP5157675B2 - 射出成形用金型及び樹脂成形品の成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、穴を持つ樹脂成形品を成形するのに好適な射出成形用金型及びそれを用いた樹脂成形品の成形方法に関する。

各種製品において開口穴を持つ樹脂成形品は多用されており、例えば自動車でも、バンパのフォグランプ周り、インパネのサイドベント、フロアコンソール等がある。

開口穴を持つ樹脂成形品を成形する際には、射出成形用金型のキャビティ内に注入された溶融樹脂が開口穴の周囲に流れ込んで、その後合流してキャビティ内に充填される。一般にこの合流部にはスジ状の所謂ウェルドラインが形成され、そのままでは樹脂成形品の表面外観に影響してしまう。

従来この種の成形品に生じるウェルドラインの対策として、樹脂成形品の表面に塗装を行い、ウェルドラインを目立たなくする等の手法がとられている。

その一方で、近年では、金属の微粉末が添加された樹脂材料を使用し、塗装を行わないようにした樹脂成形品もある。この場合、塗装を行わないことから、ウェルドラインの発生そのものを抑えることが求められる。

ウェルドラインに着目してなされた発明として、例えば特許文献１には、枠体状成形品（具体的には、テレビジョン受像機等の樹脂キャビネット）の成形方法が開示されている。特許文献１に開示された成形方法では、上金型と下金型とを完全な型締状態に対して間隙を設けた状態でセットし、溶融樹脂を柱状ゲート、フィルム状ゲート、間隙を介して、成形品を成形するための空隙に充填する。そして、空隙への樹脂の充填が完了した後、完全な型締を行うことにより、前記間隙をなくしてゲートカットを行う。

特開平８−１３２４８１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された成形方法では、ランナを設けない構成となっており（特許文献１の段落［０００９］等を参照）、溶融樹脂は、柱状ゲートから空隙までフィルム状ゲートを流れる構成となっている。そのため、溶融樹脂に高い流動性が求められ、高い金型温度設定が必要になる等、コストアップや成形サイクルの長大化を招くという問題がある。

しかも、型締を行うことによりゲートカットを行う構成となっているため、成形機にプレス機能及びそれを制御するための特殊な回路やプログラム等が必要となってしまう。

本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、コストアップや成形サイクルの長大化を避けつつ、ウェルドラインの発生を抑えることを目的とする。

本発明の射出成形用金型は、溶融樹脂の流入通路となるスプルーと、前記スプルーに中央で連通する円盤状のランナと、前記円盤状のランナの外周部に沿って配置されたキャビティと、前記円盤状のランナの全周縁部から前記キャビティへと溶融樹脂を流入させるフィルムゲートとを備えたことを特徴とする射出成形用金型であって、固定型と、可動型と、前記可動型に相対移動可能に設けられたコア部とを備え、前記コア部には、前記円盤状のランナ内に成形されるランナ部を保持するＺピンが設けられており、前記固定型と前記可動型の型閉状態のまま、前記コア部を移動させて前記Ｚピンを移動させることにより、前記フィルムゲート内に成形される薄肉部を切断する構成にし、前記円盤状のランナの直径が３０ｍｍを超えており、前記Ｚピンを、前記キャビティから１５ｍｍ以上離して配置することを特徴とする。
また、本発明の射出成形用金型の他の特徴とするところは、前記円盤状のランナにおいて周縁部が中央部よりも厚くなっている点にある。
また、本発明の射出成形用金型の他の特徴とするところは、複数本の前記Ｚピンを対称的に配置した点にある。
また、本発明の射出成形用金型の他の特徴とするところは、前記Ｚピンは他のピンに取り替え可能とされている点にある。
本発明の樹脂成形品の成形方法は、本発明の射出成形用金型を用いて、穴を持つ樹脂成形品を成形することを特徴とする。

本発明によれば、コストアップや成形サイクルの長大化を避けつつ、ウェルドラインの発生を抑えることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１Ａ〜図１Ｃは、本実施形態に係る射出成形用金型の構造を示す断面図である。また、図２は、本実施形態に係る射出成形用金型の要部拡大図である。本実施形態では、図６に示すように、乗用車のシフトレバー周りに配されるリング状の部品１００を成形する例を説明する。

本実施形態に係る射出成形用金型は、固定型１及び可動型２を備える。また、可動型２を貫通するように別体のコア部３が設けられており、可動型２とコア部３とは相対移動可能となっている。なお、図中のＰＬはパーティングラインを示す。

固定型１には溶融樹脂の流入通路となるスプルー４が形成されており、不図示の射出ノズルから溶融樹脂が供給される。

また、固定型１とコア部３との間には、型閉状態で円盤状となるランナ５が形成される。スプルー４は、ランナ５の中央に連通しており、スプルー２から供給される溶融樹脂が滑らかにランナ５内に流れ込むようにするため、ランナ５の底面にはスプルー４に対向する位置に球面状の凹部５ａが形成されている（図２を参照）。

また、固定型１と可動型２との間には、型閉状態でリング状となるキャビティ６が形成される。キャビティ６は、リング状の部品１００を成形するための空間であり、ランナ５の外周部に沿って、ランナ５よりもやや上方（固定型１側）に配置されている。

さらに、固定型１と可動型２との間には、型閉状態でランナ５の全周縁部からキャビティ６へと溶融樹脂を流入させるフィルムゲート７が形成される。

ランナ５は、厚さ２〜３ｍｍ程度であり、周縁部は上方（固定型１側）に向かってテーパ状に厚みが増す形状とされている。一方、フィルムゲート７は、後述するようにその内部に成形される薄肉部を切断することから、ランナ５に比べて十分に薄くなるように厚さ０．２ｍｍ程度とされている。

また、コア部３にはランナ５の底面に開口する複数のピン収容部８が形成されており、各ピン収容部８にＺピン９が収容される。図３に示すように、Ｚピン９は側方から見ると先端がＺ形をしており、ランナ５を流れる溶融樹脂の一部はピン収容部８とＺピン９により形成される空間１０に流れ込む。その状態で溶融樹脂が固まると、ランナ５内に成形されるランナ部１０１がＺピン９で保持された状態となる。

次に、図１Ａ〜図１Ｃを参照して、本実施形態に係る射出成形用金型を用いた成形方法について説明する。ここでは、金属の微粉末（例えば粒子径５〜２０μｍ程度のアルミニウム）が添加された樹脂材料を使用して、無塗装製品であるリング状の部品１００を成形する。

図１Ａに示すように、型閉状態で、不図示の射出ノズルからスプルー４に溶融樹脂が供給される。スプルー４からランナ５へと供給された溶融樹脂は、図４の矢印に示すように、ランナ５内において略放射状に流れ、ランナ５の全周縁部からフィルムゲート７を介してキャビティ６へと流入する。このように中央からキャビティ６へと溶融樹脂が略放射状に均一に流入するので、樹脂成形品１００にはウェルドラインが形成されない。

キャビティ６に溶融樹脂が充填されて成形が完了したならば、図１Ｂに示すように、ＰＬロックにより型閉状態のまま、コア部３を所定のストロークｌだけスライドさせる（図１Ｂの矢印Ｓを参照）。コア部３がスライドすると、それに伴ってＺピン９も移動することになる。ここで、上述したように、ランナ５内に成形されるランナ部１０１はＺピン９で保持されているので、Ｚピン９が移動すると、それに引っ張られるかたちでランナ部１０１も移動する。一方、キャビティ６内に成形される樹脂成形品１００は固定型１と可動型２とで固定されたままとなっている。したがって、コア部３の移動により、フィルムゲート７内に成形される薄肉部が切断されることになる（ゲートカット）。

ゲートカット時において、キャビティ６内に成形される樹脂成形品１００は固定型１と可動型２とでしっかりと固定されているので、薄肉部の切断時の外力により樹脂成形品１００が変形することがない。また、ランナ５内に成形されるランナ部１０１は、薄肉部（厚さ０．２ｍｍ程度）に比べて十分に厚く（厚さ２〜３ｍｍ程度）、更に周縁部にテーパ部１０１ａを有することから、剛性が高く変形しにくく、確実にゲートカットを行うことができる。

ゲートカット後、図１Ｃに示すように、固定型１に対して可動型２を開くと、キャビティ６内に成形された樹脂成形品（リング状の部品）１００が取り出されることになる。

以上のようにして樹脂成形品１００を成形した後、スプルー４内に成形された柱状部１０２やランナ５内に成形されたランナ部１０１は、粉砕して再利用することができる。この場合に、射出ノズルとして標準ノズルを使用した場合は、粉砕材がペレットのように粒形状が整っていないため、その中の微小部位が射出時に十分溶けきらず、混合が不均一となり、樹脂成形品に樹脂の流れに沿った放射状のフローマークが発生してしまう。しかしながら、ミキシングノズルを使用した場合、かかる問題は生じず、樹脂成形品の外観上の問題はなく、粉砕材を再利用することができる。粉砕材１００％を再利用した場合でも、３回程度であれば、ΔＥ（色差）は３以下に安定し、樹脂成形品の外観上の問題はないことがわかった。なお、粉砕材を用いる場合はミキシングノズルを使用するのが望ましいが、バージン材を用いる場合は標準ノズルであっても良い。

以下では、Ｚピン９の配置関係について説明する。ゲートカットのためにランナ部１０１を保持するという観点からいえば、Ｚピン９はフィルムゲート７の近くに配置するのが好ましいと考えられる。

その一方で、ランナ５内を流れる溶融樹脂の一部はピン収容部８とＺピン９により形成される空間１０に流れ込むため、その位置で溶融樹脂の流れに多少の乱れが生じることになる。そのため、Ｚピン９がキャビティ６に近いと、キャビティ６に流入する直前で溶融樹脂の流れが一様でなくなり、樹脂成形品１００の外観に悪影響を及ぼすおそれがある。

本願発明者は、円盤状のランナ５の直径が３０ｍｍを超える場合に、複数本のＺピン９の位置をキャビティ６の内側から１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍと変更できるように金型を改造して、Ｚピン９の位置が樹脂成形品１００の外観に与える影響を実験した。図５には、楕円形状を有する円盤状のランナ５におけるＺピン９の位置（１０ｍｍ（○）、１５ｍｍ（×）、２０ｍｍ（□）、２５ｍｍ（●）、３０ｍｍ（△））を示す概要図である。なお、図５において線Ｒはキャビティ６の内側を示す。

他の条件は同一とし、Ｚピン９の位置を変更して成形された樹脂成形品１００の外観を目視により確認した結果を表１に示す。表１の結果から、Ｚピン９は、キャビティ６の内側から１５ｍｍ以上離して配置するのが望ましいことがわかった。

なお、複数本のＺピン９は、ランナ５の中心に対して対称的に配置するのが好ましい。また、Ｚピン９の本数は、ランナ５の大きさや樹脂材料に応じて適宜変更すればよい。

円盤状のランナ５の直径が３０ｍｍ以下の場合は、１本のＺピン９をランナ５の中央に配置すればよい。

以上述べたように、溶融樹脂は、スプルー４からキャビティ６までランナ５を流れる構成となっているので、溶融樹脂の流動性を妨げることがなく、コストアップや成形サイクルの長大化を避けることができる。

しかも、可動型２より先にコア部３をスライドさせる制御を行う必要があるが、基本的には油圧装置等による型開方向への動作のみでゲートカットを行うことができ、従来のようなプレス機能及びそれを制御するための特殊な回路やプログラム等は不要である。

以上、本発明を種々の実施形態とともに説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。例えばリング状の部品１００の穴は真円でも、楕円でもよい。

また、上記実施形態ではリング状の部品１００を説明したが、本発明は、穴を持つ樹脂成形品（開口穴外周のウェルドラインが問題となっている部品）全般を成形するのに適用可能である。例えば図７に示すように、フォグランプを設置する穴５１を持つバンパ５２を成形する場合に適用してもよい。この場合、フォグランプがオプション部品であり、フォグランプの有無が選べるとき、Ｚピン９を平ピンと取り替えれば、ランナ部１０１を残したまま、すなわち穴５１を塞いだままとすることができ、同じ金型で容易に成形仕分けを行うことができる。

本実施形態に係る射出成形用金型の構造を示す断面図である。 本実施形態に係る射出成形用金型の構造を示す断面図である。 本実施形態に係る射出成形用金型の構造を示す断面図である。 本実施形態に係る射出成形用金型の要部拡大図である。 Ｚピンを説明するための図である。 樹脂の流れを説明するための模式図である。 Ｚピンの位置を示す概要図である。 本実施形態における樹脂成形品を説明するための図である。 本発明を適用可能な樹脂成形品の例を説明するための図である。

符号の説明

１ 固定型
２ 可動型
３ コア部
４ スプルー
５ ランナ
６ キャビティ
７ フィルムゲート
８ ピン収容部
９ Ｚピン
１０ 空間
１００ リング状の部品（樹脂成形品）
１０１ ランナ部
１０１ａ テーパ部
１０２ 柱状部

Claims (5)

1. 溶融樹脂の流入通路となるスプルーと、
   前記スプルーに中央で連通する円盤状のランナと、
   前記円盤状のランナの外周部に沿って配置されたキャビティと、
   前記円盤状のランナの全周縁部から前記キャビティへと溶融樹脂を流入させるフィルムゲートとを備えたことを特徴とする射出成形用金型であって、
   固定型と、可動型と、前記可動型に相対移動可能に設けられたコア部とを備え、
   前記コア部には、前記円盤状のランナ内に成形されるランナ部を保持するＺピンが設けられており、
   前記固定型と前記可動型の型閉状態のまま、前記コア部を移動させて前記Ｚピンを移動させることにより、前記フィルムゲート内に成形される薄肉部を切断する構成にし、
   前記円盤状のランナの直径が３０ｍｍを超えており、前記Ｚピンを、前記キャビティから１５ｍｍ以上離して配置することを特徴とする射出成形用金型。
2. 前記円盤状のランナにおいて周縁部が中央部よりも厚くなっていることを特徴とする請求項１に記載の射出成形用金型。
3. 複数本の前記Ｚピンを対称的に配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形用金型。
4. 前記Ｚピンは他のピンに取り替え可能とされていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の射出成形用金型。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の射出成形用金型を用いて、穴を持つ樹脂成形品を成形することを特徴とする樹脂成形品の成形方法。

Images