JP2014108579A - 樹脂成形品とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】突出部を有する樹脂成形品において、その成形時における突出部の変形を制御しうる技術を提供する。
【解決手段】樹脂成形品の製造方法では、上型１１２と下型１１４とによって形成される成形空間１１６に樹脂材料を流し込むことにより、突出部を有する樹脂成形品を製造する。成形空間１１６のうちの突出部に対応する部分である突出空間１２０を形成する上型１１２の内面には、微細凹凸構造１２４が形成されている。このため、本製造方法によって形成された樹脂成形品の突出部には、微細凹凸が形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は樹脂成形品および樹脂成形品の製造方法に関する。

樹脂成形品を製造する技術としては、プレス加工や射出成形が知られている。なかでも射出成形は、複雑な形状の成形品を低コストで成形できることから、広く用いられている。射出成形では、一定の温度に保持された金型の成形空間に溶融した樹脂を射出し、樹脂を冷却固化させることにより成形品を形成する。特許文献１には、このような射出成形技術が提案されている。

特開平１０−０１６００６

射出成形では、生産性向上の観点から、完全に冷却固化する前に金型から樹脂成形品を取り出す場合がある。このとき、樹脂成形品の温度分布が不均一だと、温度が高いところと低いところとで樹脂が収縮するタイミングがずれ、樹脂成形品が不均一に収縮する場合がある。その結果、樹脂成形品が変形する場合がある。特に、立ち壁等の突出部分が変形する場合が多い。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、突出部を有する樹脂成形品において、その成形時における突出部の変形を制御しうる技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の樹脂成形品の製造方法は、金型の成形空間に樹脂材料を流し込むことにより、突出部を有する樹脂成形品を製造する方法であって、成形空間のうちの突出部に対応する部分である突出空間を形成する金型内面には、微細凹凸構造が形成されている。

この態様によると、金型内面に形成された微細凹凸構造から、流し込まれた樹脂材料の熱が奪われる。すなわち、樹脂材料の熱が放熱される。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を装置、方法、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、突出部を有する樹脂成形品において、その成形時における突出部の変形を制御しうる技術を提供することができる。

比較例に係る樹脂成形品の製造方法に用いる金型を示す模式図である。 図２（ａ）、（ｂ）は図１の金型を用いて製造された樹脂成形品を示す図である。 図３（ａ）〜（ｃ）は樹脂成形品を成形する工程の様子を示す図である。 実施の形態に係る樹脂成形品の製造方法に用いる金型を示す模式図である。 図５（ａ）、（ｂ）は図４の金型を用いて製造された樹脂成形品を示す図である。 実施の形態の変形例に係る樹脂成形品の製造方法に用いる金型を示す図である。 適用例に係るヘッドランプのアウターカバーを示す正面図である。 適用例に係るヘッドランプのランプボディを示す背面図である。 適用例に係るリアコンビネーションランプのランプボディを示す背面図である。

以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

（比較例）
まず、従来の樹脂成形品の製造方法を比較例として説明する。
図１は、比較例に係る樹脂成形品の製造方法に用いる金型１０を示す模式図である。図２（ａ）、（ｂ）は、図１の金型を用いて製造された樹脂成形品３０を示す。図２（ａ）は樹脂成形品３０の斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。樹脂成形品３０は、基部３２と、突出部３４とを有する。ここでは、基部３２は平板状の形状を有し、突出部３４は基部３２から突出する立ち壁状の形状を有する。突出部３４は、ゲート痕３６側に傾いている。この理由については後述する。

金型１０は、上型１２と下型１４とを備える。下型１４は固定され、上型１２は下型１４の上方で主に上下に可動に設けられる。図１は上型１２を下型１４に付き合わせた状態を示す。上型１２と下型１４とによって成形空間１６が形成される。また、上型１２には、樹脂材料を成形空間１６に射出するゲート２２が形成されている。

成形空間１６は、樹脂成形品３０の基部３２に対応する基部空間１８と、突出部３４に対応する突出空間２０とを有する。突出空間２０は、平板状の基部空間１８に対して略直交するよう延在する。

上述の金型１０を用いて樹脂成形品３０を形成する場合について説明する。
図３（ａ）〜（ｃ）は、樹脂成形品３０を形成する工程の様子を示す。

図３（ａ）は準備工程の様子を示す。この工程では、まず、上型１２を下型１４に付き合わせる。これにより、成形空間１６が形成される。次に、上型１２および下型１４を加熱して所定の温度に保つ。ここでは、上型１２および下型１４を６０℃から１２０℃に保つ。

図３（ｂ）は成形工程の様子を示す。この工程では、まず、所定の樹脂材料を所定の温度に加熱して溶融させる。ここでは、樹脂材料としてポリカーボネートを用い、約３００℃に加熱して溶融させる。もちろん、樹脂材料としてポリプロピレン、その他の樹脂材料を用いてもよい。次に、ゲート２２から成形空間１６に溶融した樹脂材料を射出する。樹脂材料は、基部空間１８と突出空間２０とに流れ込む。射出された樹脂材料は、金型１０に熱を奪われ、金型１０との接触面から固まり始める。

図３（ｃ）は取出し工程の様子を示す。この工程では、まず、上型１２を下型１４から離間させる。次に、樹脂成形品３０を下型１４から取り出す。このとき、樹脂成形品３０は、完全には冷却固化されておらず、金型１０から取り出された後に室温に冷却され、固化する。

ここで、溶融した樹脂が成形空間１６内を流動するときには、溶融樹脂と固まり始めた樹脂との摩擦により熱が発生する。この摩擦熱の影響により、一般に、突出部３４部分では、樹脂の流動方向の上流側（以下、単に「上流側」とよぶ）の温度が下流側に比べて高くなる。別の言い方をすると、本実施の形態では、突出部３４のゲート２２側の温度が、その反対側に比べて高くなる。このため、樹脂成形品３０が金型１０から取り出されたとき、その突出部３４の温度は上流側が下流側に比べて高くなっている。したがって、樹脂成形品３０が室温まで冷却されるとき、突出部３４は、温度が高い上流側と温度が低い下流側とで収縮するタイミングがずれるため、不均一に収縮する。より具体的には、突出部３４が温度が高い上流側に倒れてしまい、樹脂成形品３０は図２（ｂ）のような形状になる。

（実施の形態）
次に、本実施の形態に係る樹脂成形品の製造方法について説明する。
図４は、本実施の形態に係る樹脂成形品の製造方法に用いる金型１１０を示す模式図である。図５（ａ）、（ｂ）は、図４の金型を用いて製造された樹脂成形品１３０を示す。図５（ａ）は樹脂成形品１３０の斜視図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図４、図５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１、図２（ａ）、（ｂ）に対応する。

金型１１０は、上型１１２と下型１１４とを備える。この上型１１２と下型１１４とによって成形空間１１６が形成される。金型１１０の基本的な構成は図１の金型１０と類似するが、上型１１２に微細凹凸構造１２４が形成されている点が異なる。具体的には、上型１１２の内面のうち、突出空間１２０を形成する面の上流側に微細凹凸構造１２４が形成されている。このため、樹脂成形品１３０の突出部１３４には、金型１０内において上流側に位置していた側に、金型の微細凹凸構造１２４に応じた微細凹凸部１３８が形成されている。ここでは、ゲート１２２側が上流側であるため、ゲート痕１３６がある側に微細凹凸部１３８が形成されている。

この金型１１０を用いて樹脂成形品１３０を形成するときも、比較例の場合と同様に、溶融した樹脂が成形空間１１６内を流動するときには、溶融樹脂と固まり始めた樹脂との摩擦により熱が発生する。しかしながら、本実施の形態では、上型１１２の上流側の内面に微細凹凸構造が設けられているため、溶融樹脂と上型１１２との接触面積は大きくなっている。このため、比較例の場合に比べ、より多くの熱がこの上型１１２の上流側の内面から熱を奪われる。その結果、突出部３４の温度は、比較例のように上流側が高くなることはなく、上流側と下流側とでほぼ同一になる。したがって、脂成形品１３０が金型１１０から取り出されたとき、当然、突出部３４の温度は上流側と下流側とでほぼ同一になる。よって、樹脂成形品１３０が室温まで冷却されるとき、突出部１３４の上流側と下流側とが収縮するタイミングは実質的に同時となり、突出部１３４は均一に収縮する。より具体的には、突出部３４が上流側に倒れず、樹脂成形品３０は図５（ｂ）のような形状になる。

このように、突出空間１２０を形成する面の上流側に微細凹凸構造１２４を設けることにより、樹脂成形品１３０の突出部１３４が変形するのを抑止することができる。

（変形例１）
実施の形態では、突出空間１２０を形成する面の上流側に微細凹凸構造を設けることにより、突出部１３４の変形を抑える場合について説明したがこれに限られない。例えば、突出部１３４を、逆に、下流側に変形するようにしてもよい。例えば、微細凹凸構造１２４の凹凸をより深くすれば、突出空間１２０の上流側の溶融樹脂と金型１１０との接触面積はさらに大きくなる。これにより、突出部１３４の上流側の温度を下流側の温度より低くすることが可能となり、突出部１３４を下流側に変形させることができる。

また、下流側に微細凹凸構造１２４を設けることにより、突出部１３４を、比較例の場合より上流側に変形するようにしてもよい。また、上流側と下流側にそれぞれ微細凹凸構造を設け、その凹凸の深さや凹凸のピッチの違い、すなわち凹凸構造の表面積の差異により上流側、下流側のいずれに変形するかを制御することもできる。

（変形例２）
実施の形態では、上型１１２の内面のうち、突出空間１２０を形成する面に微細凹凸構造を形成する場合について説明したがこれに限られない。例えば、平板空間１１８の形成する面、特に、突出空間１２０への入口部分周辺の上流側部分に微細凹凸構造を形成してもよい。図６はその例を示す。図６では突出空間１２０を形成する面に微細凹凸構造１２４が形成されている。加えて、平板空間１１８を形成する面であって、突出空間１２０への入口部分周辺の上流側の面にも微細凹凸構造１２６が形成されている。これにより、突出空間１２０に流れ込む溶融樹脂が冷却される。特に、突出空間１２０の上流側に流れ込む溶融樹脂が冷却され、突出部１３４の上流側の冷却効果がより一層高まる。

（変形例３））
実施の形態では、基部１３２が平板状の形状を有する場合について説明したが、これに限られない。例えば、基部１３２は湾曲した椀状、その他の形状を有していてもよい。また、実施の形態では、突出部１３４は、立ち壁状の形状を有する場合について説明したがこれに限られない。例えば、突出部１３４は円柱状やその他の形状を有していてもよい。

（適用例）
本実施の形態に係る樹脂成形品の製造方法は車両用灯具の製造に適用できる。図７から図９に適用例を示す。
図７は、ヘッドランプのアウターカバーに適用した例を示す。図７はアウターカバー２００の正面図である。アウターカバー２００は、その下方に、アウターカバー２００の本体部２０２から突出するバンパー当てリブ２０４を備えている。本実施の形態に係る樹脂成形品の製造方法によりアウターカバー２００を形成することにより、このバンパー当てリブ２０４の変形を制御することができる。

図８は、ヘッドランプのランプボディ２１０に適用した例を示す。図８はランプボディ２１０の背面図である。ランプボディ２１０は、その背面に、ボディ本体部２１２から突出した水防リブ２１４と呼吸穴２１６とを備えている。本実施の形態に係る樹脂成形品の製造方法によりランプボディ２１０を形成することにより、これら水防リブ２１４および呼吸穴２１６の変形を制御することができる。

図９は、リアコンビネーションランプのランプボディ２２０に適用した例を示す。図９はランプボディ２２０の背面図である。ランプボディ２２０は、その背面に、ボディ本体部２２２から突出した水防リブ２２４とその水防リブを補強する補強リブ２２６とを備えている。本実施の形態に係る樹脂成形品の製造方法によりランプボディ２２０を形成することにより、これら水防リブ２２４および補強リブ２２６の変形を制御することができる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１０ 金型、 １２ 上型、 １４ 下型、 １６ 成形空間、 １８ 基部空間、 ２０ 突出空間、 ２２ ゲート、 ３０ 樹脂成形品、 ３２ 基部、 ３４ 突出部、 ３６ ゲート痕、 １１０ 金型、 １１２ 上型、 １１４ 下型、 １１６ 成形空間、 １１８ 基部空間、 １２０ 突出空間、 １２２ ゲート、 １２４ 微細凹凸構造、 １３０ 樹脂成形品、 １３２ 基部、 １３４ 突出部品、 １３６ ゲート痕、 １３８ 凹凸部。

Claims (5)

1. 金型の成形空間に樹脂材料を流し込むことにより、突出部を有する樹脂成形品を製造する方法であって、
   前記成形空間のうちの前記突出部に対応する部分である突出空間を形成する金型内面には、微細凹凸構造が形成されていることを特徴とする樹脂成形品の製造方法。
2. 前記微細凹凸構造は、溶融樹脂の流動方向の上流側側面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形品の製造方法。
3. 前記金型は、前記突出空間への入口部分周辺の上流側にも、微細凹凸構造が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の樹脂成形品の製造方法。
4. 突出部を有する樹脂成形品であって、
   前記突出部の側面のうち、ゲート痕に近い側面側に微細凹凸部が形成されていることを特徴とする樹脂成形品。
5. 金型の成形空間に樹脂材料を流し込むことにより、突出部を有する樹脂成形品を製造する方法であって、
   前記成形空間のうちの前記突出部に対応する部分である突出空間を形成する金型内面の一方の側面と他方の側面とは表面粗さが異なることを特徴とする樹脂成形品の製造方法。

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