JPH0985770A - 射出成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 転写性を向上させ、ヒケや変形などの外観不
良のない外観品質の優れた絞付の中空成形品を得ること
ができ、しかも生産性の高い射出成形方法を提供する。 【解決手段】 第１のキャビティ面を有する可動金型Ｂ
と、第１のキャビティ面ととも成形品の輪郭に対応する
キャビティを形成し、第２のキャビティ面を有する固定
金型Ａとを備え、固定金型側にゲート６ａとガスの注入
口２を備えた金型を用いて、第１のキャビティ面の少な
くとも中空部が形成される近傍を断熱あるいは加熱した
状態で、キャビティ内に溶融樹脂を射出した後、所定量
の加圧ガスをこの溶融樹脂中に注入する。あるいはこの
手段に加え、第２のキャビティ面を加熱した状態で、キ
ャビティ１内に溶融樹脂を射出し、その溶融樹脂の充填
が完了した時点で、第２のキャビティ面を冷却し、所定
量の加圧ガスをこの溶融樹脂中に注入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形用金型に
関し、更に詳しくは中空部を有する成形品を成形するた
めの射出成形用金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、キャビティ内に溶融樹脂を射
出した後、所定量の加圧ガスをその溶融樹脂中に注入し
て、樹脂の内部に中空部を形成し、樹脂がある程度冷却
されてその表面層が自己支持性を得るまで中空部内を所
定の圧力状態にし、その後この中空部内のガスを放出す
ることにより、中空部が形成された成形品を得る方法が
知られている。

【０００３】この方法では、樹脂表面層が自己支持性を
得るまで中空部内を所定の圧力状態に保持し、この圧力
によって樹脂表面部を金型成形面にむかって押圧するの
で、射出後の冷却に伴う樹脂の体積収縮によるヒケの発
生を防ぐことができる。

【０００４】ところで、こうした樹脂成形品の中で、そ
の表面に非常に微細な絞状（凹凸状）の模様が形成され
た、絞付成形品がある。この絞付成形品を射出成形する
際には、上記の方法を適用することにより、ヒケの発生
を防止することができるが、一方、絞付面に光沢むらが
発生し、特に、厚肉部に対応する絞付面にはその傾向が
著しいといった新たな問題が生じていた。

【０００５】この問題に対し、特開平６−１５６８１号
公報においては、絞付成形品の絞付面の裏面側を成形す
る金型側に、射出成形時、厚肉部に対応する成形品表層
部の少なくとも厚肉部に対応する部位を、絞付面を成形
する金型の成形面側に押圧する押圧手段を設けた技術が
開示されている。この技術により、金型と樹脂との密着
性が高まり、ガス注入時の表層部の滑りによる光沢むら
を防ぐことができるものとなっている。

【０００６】また、特開平６−２３８６９９号公報にお
いては、キャビティの表面金型を加熱した後、このキャ
ビティ内に溶融樹脂を射出し、その後このキャビティ内
に加圧ガスを注入する方法が開示されている。この方法
により、キャビティの表面金型が予め加熱されているの
で、キャビティの表面金型に接する溶融樹脂の流動性が
保たれ、厚肉部に対応する成形品表層部周辺も金型に押
圧された時の転写性が向上し、光沢むらを防ぐことがで
きるものとなっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した後
者の２つの従来技術では、光沢むらを防ぐ点で効果的で
あるものの、以下の点でいずれも問題が残されている。

【０００８】まず、キャビティの表面金型を加熱するこ
とにより、金型が冷却されにくくなり、成形サイクルが
延びて、製造時間を要し、生産効率が低下する問題があ
る。また、そのため成形品にソリや変形が生じるため、
品質も低下する問題がある。

【０００９】さらに、注入されたガスは、溶融状態の高
い樹脂部分に流れ、そのガス流路を形成して、中空部が
形成される。したがって、そのガス流路のサイズによっ
ては、溶融状態の固化の方が先に進みガス流路が途中で
行き止まり状態となって、この部分にヒケが発生すると
いう問題もある。

【００１０】本発明はこれらの点に鑑みてなされたもの
で、ガスの注入による成形品への影響を少なくすること
により、転写性を向上させるとともに、ヒケや変形など
の外観不良のない外観品質の優れた絞付の中空成形品を
得ることができ、しかも生産性の高い射出成形方法を提
供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に対応する本発明の射出成形方法は、成
形品の裏面を形成するための第１のキャビティ面を有す
る可動金型と、閉型したときにその第１のキャビティ面
とともに成形品の輪郭に対応するキャビティを形成する
ための第２のキャビティ面を有する固定金型とを備え、
かつ、その固定金型側には溶融樹脂を注入するためのゲ
ートおよびガスを注入するための注入口を備えた金型を
用いて、中空部を有する射出成形品を製造する方法にお
いて、第１のキャビティ面の少なくとも中空部が形成さ
れる近傍を断熱あるいは加熱した状態で、キャビティ内
に溶融樹脂を射出した後、所定量の加圧ガスをこの溶融
樹脂中に注入することによって特徴づけられる。

【００１２】また、請求項２に対応する本発明の射出成
形方法は、請求項１に記載の金型を用いて、中空部を有
する射出成形品を製造する方法において、第１のキャビ
ティ面の少なくとも中空部が形成される近傍を断熱ある
いは加熱するとともに、第２のキャビティ面を加熱した
状態で、キャビティ内に溶融樹脂を射出し、その溶融樹
脂の充填が完了した時点で、第２のキャビティ面を冷却
し、所定量の加圧ガスをこの溶融樹脂中に注入すること
によって特徴づけられる。

【００１３】また、請求項３に対応する本発明の射出成
形方法は、請求項１に記載の金型において、第１のキャ
ビティ面に、部分的に厚肉部を形成するための溝が形成
されている金型を用いて、中空部を有しかつ裏面側には
部分的に突出した厚肉部を有する射出成形品を製造する
方法において、請求項１あるいは請求項２に記載の射出
成形方法が用いられていることによって特徴づけられ
る。

【００１４】また、請求項４に対応する本発明の射出成
形方法は、請求項１に記載の金型において、第２のキャ
ビティ面に、絞状の模様が形成されている金型を用い
て、絞付成形品を製造する方法において、請求項１ある
いは請求項２あるいは請求項３に記載の射出成形方法が
用いられていることによって特徴づけられる。

【００１５】以上の構成の本発明の射出成形方法におい
て、まず、請求項１に対応する射出成形方法では、第１
のキャビティ面の少なくとも中空部を形成すべき近傍を
断熱あるいは加熱した状態で、キャビティ内に溶融樹脂
を射出するので、中空部を形成すべき樹脂部分は所定温
度の溶融状態を保持することができ、その状態で所定量
の加圧ガスを注入するから、中空部を形成すべきガス流
路にガスが十分注入される。また、ガス注入時には、表
面から遠いキャビティ側の溶融樹脂がずれるだけで、表
面層の滑りは生じないので、成形品表面の転写むらは生
じない。さらに、第１のキャビティ面より第２のキャビ
ティ面の方が温度が低くなるので、第２のキャビティ面
の溶融樹脂の固化を早くすることができ、ヒケは生じな
い。また、この温度差によって金型内離型が発生した場
合、表面層との滑りも生じない。

【００１６】そして、請求項２に対応する射出成形方法
では、第２のキャビティ面を加熱した状態で、キャビテ
ィ内に溶融樹脂を射出し、その溶融樹脂の充填が完了し
た時点で、その成形品の表面側を形成するキャビティ面
を冷却するようにしたので、上記した作用に加え、溶融
樹脂の注入時の転写性をよくすることができるととも
に、表面側のキャビティ面の溶融樹脂の固化をさらに早
くすることができる。

【００１７】さらに、請求項３に対応する射出成形方法
では、成形品の裏面側にリブやボスなどの厚肉部を形成
する場合において、それぞれ請求項１あるいは請求項２
の方法を適用した構成である。

【００１８】この場合においても、中空部はこの厚肉部
に形成され、ガス流路を成形品表面から遠ざけることが
でき、加圧ガス注入時における成形品表面側への影響は
ない。

【００１９】また、請求項４に対応する射出成形方法で
は、絞付成形品を成形する場合において、それぞれ請求
項１あるいは請求項２あるいは請求項３の方法を適用し
た構成である。

【００２０】この絞付成形品を成形する場合において
も、絞模様の転写性がよく、また、中空部を形成するた
めのガス流路を成形品表面から遠ざけることができ、加
圧ガス注入時における成形品表面側への影響はない。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
好適な実施の形態について説明する。図１（ａ）はその
実施に際して用いるのに適した射出成形用金型の構成を
示す断面図である。図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＸ
−Ｘ断面図である。なお、この図面は溶融樹脂を射出し
た後、加圧ガスを注入した状態を示す。

【００２２】この例において、用いられる射出成形用金
型は、固定側金型Ａと可動側金型Ｂとにより構成されて
いる。この固定側金型Ａには、キャビティ１に当接する
ゲート部６ａと、そのゲート部６ａに連通するノズル６
を有するランナ（図示せず）が収容されている。また、
この固定側金型Ａには、成形品表面に絞模様を形成する
ための凹凸面が形成されている。

【００２３】また、可動側金型Ｂには、ガスを注入する
ためのガス注入口２が設けられ、このガス注入口２から
加圧ガスを注入することにより、溶融樹脂９内にガス流
路３が形成できるようになっている。また、このガス流
路３に沿って断熱層５が形成されており、この断熱層５
によってガス流路３の溶融樹脂９の温度を所定温度に保
つ構成となっている。

【００２４】この断熱層５の材質としては、熱伝導率が
低く、耐熱性が優れたものであればよく、例えば、ポリ
イミド，エポキシ樹脂，フェノール樹脂，ポリテトラフ
ルオロエチレン等の合成樹脂やセラミック等が好適であ
る。また、この断熱層５の幅は、小さ過ぎるとキャビテ
ィ１への補償流が十分に確保されないため、加圧ガスが
ガス流路３の末端まで到達しない。一方、逆に幅が広過
ぎるとガス流路３の周辺の冷却が遅れ、反りや変形が発
生したり、キャビティ１表面側に加圧ガスが進入して不
必要な中空部が生じたり、また、成形サイクルが遅くな
り、不具合が生じる。したがって、断熱層５の幅はガス
流路３の幅の５〜１０倍の幅があればよいが、この幅は
使用樹脂の種類や成形条件により変化するものであり、
適宜設定することが好ましい。さらに、断熱層５の厚さ
はその材質により変化するが、０．０５〜１．５０ｍｍ
が好ましい。

【００２５】以上の構成の射出成形用金型を装着してそ
の内部に溶融樹脂を射出する射出成形装置を用いて、以
下の工程によって射出成形品が製造される。まず、キャ
ビティ１内を十分満たす量の溶融樹脂を射出した後、ガ
ス注入口２に連通するガスノズル（図示せず）より、所
定圧のガスを注入することにより、ガス流路３が形成さ
れる。この時、ガス流路３が形成される側に断熱層５が
設けられているので、ガス流路３が形成される近傍の溶
融樹脂９は冷却しにくく、所定温度の溶融状態が保たれ
る。溶融樹脂９の温度は、キャビティ１の表面側に比
べ、ガス流路３が形成されるキャビティ面側が高い状態
となっており、そこに上記したようにガスが注入される
ので、キャビティ１表面側から遠い部分にガス流路３が
スムーズに形成され、この加圧ガス注入による成形品表
面側に対する影響を少なくすることができる。

【００２６】なお、この実施の形態において、射出成形
に適用される合成樹脂としては、射出成形可能な樹脂で
あれば特に限定されないが、例えば、熱可塑性樹脂、あ
るいはこれらの樹脂にガラス繊維、タルク等の充填材を
配合した材料、また、安定材、難燃剤、改質剤、顔料、
染料等を配合した材料、さらにこれらを組み合わせたポ
リマーアロイが用いられる。また、必要に応じて熱硬化
性樹脂を用いることも可能である。

【００２７】また、注入するガスとしては、窒素、アル
ゴン、二酸化炭素等の不活性ガスが好ましい。その他、
乾燥した空気、その他の反応性に乏しく成形温度条件下
で樹脂の劣化に影響を及ぼさないガス体であればよい。

【００２８】以上の構成では、ガス流路３が形成される
側に断熱層５を設けた構成としたが、この断熱層５に代
えて、加熱手段を設けてもよい。この加熱手段としは、
インダクターがある。このインダクターを発振させ、高
周波誘導による加熱を行うことができる。この加熱によ
って、ガス流路３が形成される近傍の溶融樹脂９の冷却
を抑えられ、所定温度の溶融状態が保たれる。したがっ
て、断熱層を設けた場合同様、溶融樹脂９の温度は、キ
ャビティ１の表面側に比べ、ガス流路３が形成されるキ
ャビティ面側が高い状態となっており、そこにガスが注
入されるので、キャビティ１表面側から遠い部分にガス
流路３が形成され、このガス注入による成形品表面側に
対する影響をなくすことができる。

【００２９】図２（ａ）は、他の実施の形態を説明する
ためのもので、その実施に際して用いるのに適した射出
成形用金型の構成を示す断面図である。図２（ｂ）は図
２（ａ）におけるＹ−Ｙ断面図である。

【００３０】この金型構成は、図１（ａ）において、そ
の表面側のキャビティ面上に温度制御手段が付加された
構成となっている。この温度制御手段としては、ペルチ
ェ素子をからなるペルチェモジュール４がある。このペ
ルチェモジュール４は、異種の導体の接点に電流を流す
とき、その接点で熱の発生または吸収が起こることを利
用したもので、電流の方向を逆にすれば熱の発生と吸収
は逆になる。ペルチェモジュール４はこの熱の発生と吸
収により、温度差をつけることができ、例えば温度差を
約８０度とることが可能である。この構成の金型を用い
て、まず、このペルチェモジュール４を加熱状態とする
ことによって、キャビティ１の表面側を加熱した状態
で、キャビティ１内に溶融樹脂を射出する。この加熱に
より、溶融樹脂の充填時の金型面の転写を十分に行うこ
とが可能になる。そして、この溶融樹脂の充填が完了し
た直後に、このペルチェモジュール４を加熱から冷却に
切り換えることによって、キャビティ１の表面側を冷却
する。この時点で、所定量の加圧ガスをこの溶融樹脂中
に注入するが、キャビティ１の表面側はペルチェモジュ
ール４により急冷されるとともに、ガス流路３が形成さ
れる側に設けられている断熱層５により、形成すべきガ
ス流路３の近傍の溶融樹脂は所定温度の溶融状態が保た
れた状態となっている。したがって、溶融樹脂の温度
は、キャビティ１の表面側に比べ、ガス流路３が形成さ
れる背面側のキャビティ面側が高い状態となっており、
そこにガスが注入されるので、キャビティ１表面側から
遠い部分にガス流路３がスムーズに形成され、このガス
注入による成形品表面側に対する影響をなくすことがで
きる。このペルチェモジュール４を付加したこの実施の
形態は、この加熱・冷却作用により、先に述べた図１に
対応する実施の形態に比べ好適なものとなっている。

【００３１】この温度制御手段としては、このペルチェ
モジュールに限ることなく、この他には例えば、ヒータ
と冷却水を流すための冷却管をキャビティ１の固定側金
型側に設け、上記のペルチェモジュール４と同様に加熱
と冷却の切替え制御を行うことによって、同様の効果を
得ることができる。

【００３２】次に説明する実施の形態は、図３に示すよ
うに、部分的に厚肉部１ａを形成する溝Ｂｆをもつキャ
ビティ１を有する可動金型Ｂを用い、この厚肉部１ａの
少なくとも中空部を形成すべき近傍を断熱するよう断熱
層５０を配設した点に特徴がある。他の構成は図２に示
した構成と同様であり、同一の構成には同一の符号を付
す。また、図３（ａ）は、この実施の形態を説明するた
めのもので、その実施に際して用いるのに適した射出成
形用金型の構成を示す断面図である。図３（ｂ）は図３
（ａ）におけるＺ−Ｚ断面図である。

【００３３】この金型を用いて、成形品の裏面を形成す
る厚肉部１ａの少なくとも中空部を形成すべき近傍を断
熱した状態とするとともに、ペルチェモジュール４を加
熱状態とすることによって、キャビティ１の固定側を加
熱状態とし、キャビティ１内に溶融樹脂を射出する。こ
の加熱により、溶融樹脂の充填時の金型面の転写を十分
に行うことができる。そして、この溶融樹脂の充填が完
了した直後に、このペルチェモジュール４を加熱から冷
却に切り換えることによって、キャビティ１の表面側を
冷却する。この時点で、所定量の加圧ガスをこの溶融樹
脂中に注入するが、キャビティ１の表面側は急冷される
とともに、断熱層５０により、ガス流路３を形成すべき
近傍の溶融樹脂すなわち厚肉部１ａ内は所定温度の溶融
状態が保たれる。この溶融樹脂の温度は、キャビティ１
の表面側に比べ、高い状態となっており、そこにガスを
注入することにより、厚肉部１ａにガス流路３が形成さ
れる。このガス流路３はキャビティ１表面側から遠い部
分に形成されるので、この加圧ガス注入による成形品表
面側に対する影響をなくすことができる。

【００３４】なお、図４に示すように、ガス流路３が形
成される可動側金型Ｂの形状において、厚肉部１ａのつ
け根部分ｒ₁ ，ｒ₂ をＲ取りした形状としてもよい。こ
の構成とした場合、可動側金型Ｂのキャビティ面との滑
りによる剪断応力を緩和することができる。

【００３５】さらに、図５に示すように、ガス流路３が
形成されている厚肉部１ａのつけ根の近傍に冷却管７ａ
を設けてもよい。この場合、この厚肉部１ａのつけ根部
分を冷却することにより、中空部をガス流路となる部分
にのみ発生させることを確実に行うことができ、好まし
い。

【００３６】なお、以上の実施の形態で述べたガス流路
の断面形状は、種々の条件によって矩形、台形、半円形
などの形状をもつものとなるが、特に限定する必要はな
いが、加圧ガスのスムーズな進入を実現するよう設定さ
れるのが望ましい。

【００３７】また、以上の実施の形態で述べた方法にお
いては、固定側金型Ａは、絞模様を形成するための凹凸
面が形成されたものについて説明したが、これに限るこ
となくこうした凹凸面が形成されていない固定側金型に
ついても適用できることは勿論である。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１に対応する
本発明の射出成形方法は、第１のキャビティ面の少なく
とも中空部が形成される近傍を断熱あるいは加熱した状
態で、キャビティ内に溶融樹脂を射出した後、所定量の
加圧ガスをこの溶融樹脂中に注入するように構成したの
で、中空部が形成される樹脂部分は所定温度の溶融状態
を保持することができ、中空部が形成されるガス流路に
ガスが十分注入される。また、ガス注入時には、表面か
ら遠いキャビティ側の溶融樹脂がずれるだけで、表面層
の滑りは生じないので、成形品表面の転写むらは生じな
い。さらに、第１のキャビティ面より第２のキャビティ
面の方が温度が低くなるので、第２のキャビティ面の溶
融樹脂の固化を早くすることができ、ヒケは生じない。
また、この温度差によって金型内離型が発生した場合に
おいても、表面層との滑りは生じない。この結果、外観
品質が優れた中空成形品を得ることはできる。

【００３９】また、請求項２に対応する本発明の射出成
形方法は、請求項１に構成に加え、第２のキャビティ面
を加熱した状態で、キャビティ内に溶融樹脂を射出し、
その溶融樹脂の充填が完了した時点で、第２のキャビテ
ィ面を冷却し、所定量の加圧ガスをこの溶融樹脂中に注
入するように構成したので、溶融樹脂の注入時の転写性
をよくすることができるとともに、第２のキャビティ面
の溶融樹脂の固化をさらに早くすることができ、ヒケも
生じない。この結果、外観品質がよりいっそう優れた中
空成形品を得ることができる。さらに、第２のキャビテ
ィの加熱／冷却プロセスにより、生産性も向上する。

【００４０】また、請求項３に対応する本発明の射出成
形方法は、成形品の裏面側にリブやボスなどの厚肉部が
形成されたものに、それぞれ請求項１および請求項２の
方法を適用した構成としたので、この場合、中空部をこ
の厚肉部に形成することができ、ガス流路を成形品表面
から遠ざけることができる。この結果、ガス注入時の成
形品表面側への影響をなくすことができ、外観品質が優
れた中空成形品を得ることができる。

【００４１】またさらに、請求項４に対応する本発明の
射出成形方法は、絞付成形品を成形する場合において、
それぞれ請求項１あるいは請求項２あるいは請求項３の
方法を適用した構成としたので、絞付成形品の絞模様の
転写性がよく、また、ガス流路を成形品表面から遠ざけ
ることができる。この結果、ガス注入時の成形品表面側
への影響をなくすことができ、外観品質が優れた中空成
形品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施の形態に適用される射出
成形用金型の構成を示す断面図 、（ｂ）は同図（ａ）におけるＸ−Ｘ断面図

【図２】（ａ）は本発明の他の実施の形態に適用される
射出成形用金型の構成を示す断面図、（ｂ）は同図
（ａ）におけるＹ−Ｙ断面図

【図３】（ａ）は本発明のさらに他の実施の形態に適用
される射出成形用金型の構成を示す断面図、（ｂ）は同
図（ａ）におけるＺ−Ｚ断面図

【図４】本発明のさらにもう一つの実施の形態に適用さ
れる射出成形用金型の構成を示す断面図

【図５】本発明のさらにもう一つの実施の形態に適用さ
れる射出成形用金型の構成を示す断面図

【符号の説明】

Ａ 固定側金型 Ｂ 可動側金型 １ キャビティ １ａ 厚肉部 ２ ガス注入口 ３ ガス流路 ４ 温度制御板 ５，５０ 断熱層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成形品の裏面を形成するための第１のキ
   ャビティ面を有する可動金型と、閉型したときにその第
   １のキャビティ面とともに成形品の輪郭に対応するキャ
   ビティを形成するための第２のキャビティ面を有する固
   定金型とを備え、かつ、その固定金型側には溶融樹脂を
   注入するためのゲートおよびガスを注入するための注入
   口を備えた金型を用いて、中空部を有する射出成形品を
   製造する方法において、第１のキャビティ面の少なくと
   も中空部が形成される近傍を断熱あるいは加熱した状態
   で、キャビティ内に溶融樹脂を射出した後、所定量の加
   圧ガスをこの溶融樹脂中に注入することを特徴とする射
   出成形方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の金型を用いて、中空部
   を有する射出成形品を製造する方法において、第１のキ
   ャビティ面の少なくとも中空部が形成される近傍を断熱
   あるいは加熱するとともに、第２のキャビティ面を加熱
   した状態で、キャビティ内に溶融樹脂を射出し、その溶
   融樹脂の充填が完了した時点で、第２のキャビティ面を
   冷却し、所定量の加圧ガスをこの溶融樹脂中に注入する
   ことを特徴とする射出成形方法。
3. 【請求項３】 上記第１のキャビティ面に、部分的に厚
   肉部を形成するための溝が形成されていることを特徴と
   する請求項１あるいは請求項２に記載の射出成形方法。
4. 【請求項４】 上記第２のキャビティ面に、絞状の模様
   が形成されていることを特徴とする請求項１、請求項２
   あるいは請求項３に記載の射出成形方法。