JP2014124827A - Injection pattern simulation method of molten resin material, and resin molded articles-manufacturing method using this method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶融樹脂材料の射出パターンシミュレート方法及びこの方法を用いた樹脂成形品製造方法に関する。 The present invention relates to a method for simulating an injection pattern of a molten resin material and a method for producing a resin molded product using this method.
一般に射出成形における流体流動過程をコンピュータ・シミュレーションにより再現する解析方法が広く実用化されている。これらの射出成形過程の解析方法は、樹脂成形品の製品開発において高品質化、効率化、低コスト化に貢献している。 In general, an analysis method for reproducing a fluid flow process in injection molding by computer simulation has been widely put into practical use. These injection molding process analysis methods contribute to high quality, efficiency and cost reduction in the development of resin molded products.
樹脂成形品を製造するための金型として、一度の射出成形で１個の樹脂成形品を製造する１個取り成形用の金型のほか、同一形状の樹脂成形品を一度の射出成形で複数個成形する多数個取り成形用の金型や、異なる形状の成形品を一つの金型で同時に成形するファミリーモールド成形用の金型も知られている。ファミリーモールド成形に用いる金型は、異なる形状の樹脂成形品を成形することができることから、樹脂成形品を低コストで生産できる一方、溶融樹脂を注入し各々のキャビティに樹脂を充填する過程において、各キャビティにおける樹脂の充填が完了するタイミングが異なるため、一つのキャビティの充填が完了する度に、他の充填が完了していないキャビティに注入される樹脂の流速が上昇することになる。樹脂の流速が上昇する事で、ジェッティングによる表面外観不良が生じやすくなる。この外観不良を抑えるため、射出速度を低く抑えることも考えられるが、そうすると、いわゆる湯ジワ（樹脂成形品の表面のシワ）やアバタ（樹脂成形品の表面の泡）といった表面外観不良が生じやすい。 As molds for manufacturing resin molded products, in addition to single molds that produce one resin molded product by one injection molding, multiple resin molded products of the same shape can be manufactured by one injection molding. There are also known molds for multi-piece molding for individual molding, and molds for family mold molding for simultaneously molding different shapes of molded products with one mold. Molds used for family mold molding can mold resin molded products with different shapes, so that resin molded products can be produced at low cost, while in the process of injecting molten resin and filling each cavity with resin, Since the filling timing of the resin in each cavity is different, the flow rate of the resin injected into the cavity where the filling of the other cavity is completed is increased each time the filling of one cavity is completed. As the flow rate of the resin increases, surface appearance defects due to jetting tend to occur. In order to suppress this appearance defect, it is conceivable to reduce the injection speed, but if so, surface appearance defects such as so-called hot water wrinkles (resin molded product surface wrinkles) and avatars (resin molded product surface bubbles) are likely to occur. .
この課題を解決するため、例えば、射出成形過程における射出成形材料の流動挙動を、解析対象物の形状を複数の微小要素に分割した解析モデルを用いてコンピュータによりシミュレーションする数値解析方法であって、樹脂流路の一部または全体を複数の微小な線要素に分割する工程と、前記樹脂流路の断面形状を定義する工程と、前記断面形状にもとづき前記線要素の断面を複数の微小な２次元要素に分割する工程と、前記２次元要素を用いて前記樹脂流路の断面内温度分布を解析する工程を有する方法が提案されている（特許文献１参照）。この方法によると、曲がり、分岐といった複雑な流路を持つ構成の樹脂成形金型の設計を短時間で行うことができる。 In order to solve this problem, for example, a numerical analysis method in which the flow behavior of an injection molding material in an injection molding process is simulated by a computer using an analysis model in which the shape of an analysis object is divided into a plurality of minute elements, A step of dividing a part or the whole of the resin flow path into a plurality of minute line elements, a step of defining a cross-sectional shape of the resin flow path, and a cross-section of the line element based on the cross-sectional shape There has been proposed a method including a step of dividing into a dimensional element and a step of analyzing a temperature distribution in a cross section of the resin flow path using the two-dimensional element (see Patent Document 1). According to this method, a resin mold having a complicated flow path such as bending or branching can be designed in a short time.
ところで、樹脂材料の射出成形法では、溶融した樹脂材料を射出成形機のノズルからプラスチック成形用金型の流路を経てゲートを通し、キャビティ内に射出して成形している。その際、ゲートからキャビティ内に溶融樹脂を高い流速で射出すると、溶融樹脂材料がキャビティ奥部へ直突する、いわゆるジェッティングが発生する場合がある。ジェッティングが発生すると、キャビティ奥側から溶融樹脂材料が充填・固化されたり、直突して固化した樹脂の周囲を取り囲むように樹脂が充填されたりして、充填挙動が通常とは異なり不安定になることで、成形された成形体の寸法が安定しない、先に固化したところが外観不良になる、成形体の強度が不足する、ガスの巻き込みによりフラッシュマークや気泡が発生する等不都合が生じる。 By the way, in the resin material injection molding method, a molten resin material is injected from a nozzle of an injection molding machine through a flow path of a plastic molding die and injected into a cavity to be molded. At that time, when the molten resin is injected from the gate into the cavity at a high flow rate, so-called jetting may occur in which the molten resin material directly projects into the back of the cavity. When jetting occurs, the molten resin material is filled and solidified from the back side of the cavity, or the resin is filled so as to surround the solidified resin by striking and the filling behavior is unusual and unstable. As a result, the dimensions of the molded body that has been molded are not stable, the appearance that has solidified first becomes poor in appearance, the strength of the molded body is insufficient, and flash marks and bubbles are generated due to entrainment of gas.
ジェッティングは、金型に溶融樹脂材料を射出した際、金型内での溶融樹脂材料の流速が高速であると起こりやすいと考えられる。ファミリーモールド成形用の金型は、異なる形状の成形品を一つの金型で同時に成形するため、一つのキャビティへの充填が完了する度に、他のキャビティに充填される樹脂の流速が上昇するため、１個取り成形用の金型に比べてジェッティングが起こり易いといわれている。また、一方で、樹脂流速の上昇を抑えるために、射出速度を低速化すると湯ジワやアバタ等のフローマークが発生し易くなる。同一形状のキャビティを複数設けた多数個どり成形用の金型の場合は、ランナの形状や配置を工夫し、各キャビティへの樹脂の充填がほぼ同時に行なわれるように、各キャビティに樹脂がほぼ均一に充填されるようにする対策が一般的であるが、ファミリーモールドではこのような対策は困難である。 Jetting is likely to occur when the molten resin material is injected into the mold and the flow rate of the molten resin material in the mold is high. The mold for family mold molding forms molded products of different shapes simultaneously in one mold, so the flow rate of resin filled in other cavities increases every time one cavity is filled. For this reason, it is said that jetting is likely to occur as compared with a single die. On the other hand, if the injection speed is decreased in order to suppress an increase in the resin flow rate, flow marks such as hot water wrinkles and avatars are likely to be generated. In the case of a large number of dies for molding with multiple cavities of the same shape, the shape and arrangement of the runners are devised, and the resin is almost filled in each cavity so that the resin is filled almost simultaneously. Although measures to ensure uniform filling are common, such measures are difficult with family molds.
そして、特許文献１に記載の方法は、製品キャビティ間の充填バランスを調整するためのランナーバランス設計を短時間で行うことを目的としており、多数個どり成形用金型においては効果的であるが、本願発明におけるキャビティ間の充填バランスがとれていない金型で成形することを前提とした問題解決手法とは異なるものである。 And the method of patent document 1 aims at performing the runner balance design for adjusting the filling balance between product cavities in a short time, and although it is effective in the mold for multi-drilling, This is different from the problem-solving method based on the premise of molding with a mold in which the filling balance between the cavities is not taken.
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ファミリーモールド成形用の金型を用いて樹脂成形品を得る場合であっても、ジェッティング現象の発生を抑え、高品質の樹脂成形品を効率よく製造できる手法を提供することである。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and its purpose is to generate a jetting phenomenon even when a resin molded product is obtained using a mold for molding a family mold. It is to provide a technique capable of efficiently producing a high-quality resin molded product.
本発明者らは、上記のような課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、まずは、金型に溶融樹脂材料を等速の射出速度で射出したときの金型内での溶融樹脂材料の流速をシミュレートし、その後、金型内での溶融樹脂材料の流速を略一定にするための金型への溶融樹脂材料の射出パターンをシミュレートすることで、金型がファミリーモールド成形用であっても、ジェッティング現象の発生を大幅に抑えられることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的に、本発明は以下のものを提供する。 The inventors of the present invention have made extensive studies in order to solve the above problems. As a result, first, the flow rate of the molten resin material in the mold when the molten resin material was injected into the mold at a constant injection speed was simulated. By simulating the injection pattern of the molten resin material into the mold to make it almost constant, we found that even if the mold is for family mold molding, the occurrence of jetting phenomenon can be greatly suppressed. The invention has been completed. Specifically, the present invention provides the following.
（１）本発明は、金型に溶融樹脂材料を等速の射出速度で射出したときの前記金型内での前記溶融樹脂材料の流速をシミュレートする流速シミュレート工程と、前記流速をシミュレートした結果から、前記金型内での前記溶融樹脂材料の流速を略一定にするための前記金型への前記溶融樹脂材料の射出パターンをシミュレートする射出パターンシミュレート工程とを含む射出パターンシミュレート方法である。 (1) The present invention relates to a flow rate simulating step for simulating the flow rate of the molten resin material in the mold when the molten resin material is injected into the mold at a constant injection speed, and the flow rate is simulated. An injection pattern simulating step of simulating the injection pattern of the molten resin material into the mold for making the flow rate of the molten resin material in the mold substantially constant It is a simulation method.
（２）また、本発明は、前記金型が、少なくとも２種類以上の形状からなるＮ個（Ｎは２以上の自然数）のキャビティを有するファミリーモールド成形用の金型である、（１）に記載の射出パターン算出方法である。 (2) Moreover, this invention is a metal mold | die for family mold shaping | molding in which the said metal mold | die has N pieces (N is a natural number of 2 or more) which consists of at least 2 types of shape, (1) It is an injection pattern calculation method described.
（３）また、本発明は、前記ファミリーモールド成形用金型が少なくとも２種類以上の形状からなるＮ個（Ｎは２以上の自然数）のキャビティを有し、前記射出パターンシミュレート工程は、前記Ｎ個のキャビティのうち、ｋ個目（ｋは１以上Ｎ−１以下の自然数のうち、少なくとも１つ以上の自然数）のキャビティへの前記溶融樹脂材料の充填が完了したときの前記溶融樹脂材料の流速に対する、その直後の前記溶融樹脂材料の流速の変化率に基づいて、少なくとも２段階以上の前記射出速度を算出する射出速度算出工程を含む、（２）に記載の射出パターンシミュレート方法である。 (3) Further, in the present invention, the family mold molding die has N (N is a natural number of 2 or more) cavities having at least two shapes, and the injection pattern simulating step includes: Of the N cavities, the molten resin material when the filling of the molten resin material into the k-th cavity (k is at least one natural number among natural numbers of 1 to N-1) is completed. The injection pattern simulation method according to (2), including an injection speed calculation step of calculating at least two stages of the injection speed based on a change rate of the flow speed of the molten resin material immediately after the flow speed of is there.
（４）また、本発明は、前記射出パターンシミュレート工程が、まず、前記ｋが１であるときの前記射出速度算出工程を行い、その後、前記金型に溶融樹脂材料を、前記ｋが１であるときの前記射出速度算出工程で算出した射出速度で射出したときの前記金型内での前記溶融樹脂材料の流速をシミュレートし、２段階の射出速度からなる射出パターンをシミュレートし、次に、前記ｋが２であるときの前記射出速度算出工程を行い、その後、前記金型に溶融樹脂材料を、前記ｋが２であるときの前記射出速度算出工程で算出した射出速度で射出したときの前記金型内での前記溶融樹脂材料の流速をシミュレートし、３段階の射出速度からなる射出パターンをシミュレートし、さらに、前記射出速度の算出と前記溶融樹脂材料の流速のシミュレートとを前記ｋが（Ｎ−１）になるまで帰納的に繰り返し、Ｎ段階の射出速度からなる射出パターンを得る工程である、（３）に記載の射出パターンシミュレート方法である。 (4) Further, according to the present invention, the injection pattern simulating step first performs the injection speed calculation step when k is 1, and then the molten resin material is applied to the mold, and k is 1 Simulating the flow rate of the molten resin material in the mold when injecting at the injection speed calculated in the injection speed calculating step, and simulating an injection pattern consisting of two stages of injection speed, Next, the injection speed calculation step when the k is 2 is performed, and then the molten resin material is injected into the mold at the injection speed calculated in the injection speed calculation step when the k is 2. The flow rate of the molten resin material in the mold is simulated, an injection pattern consisting of three stages of injection speeds is simulated, and the calculation of the injection speed and the simulation of the flow rate of the molten resin material are performed. And preparative repeated inductively to said k is (N-1) is a step of obtaining an injection pattern composed of the injection rate of the N stages, an injection pattern simulating method according to (3).
（５）また、本発明は、（１）から（４）のいずれかに記載の射出パターンシミュレート方法を使用した後、前記射出パターンシミュレート工程でシミュレートした前記射出パターンに基づいて前記金型に前記溶融樹脂材料を射出して樹脂成形品を製造する樹脂成形品製造方法である。 (5) Moreover, the present invention uses the injection pattern simulation method according to any one of (1) to (4), and then uses the gold pattern based on the injection pattern simulated in the injection pattern simulation step. A resin molded product manufacturing method for manufacturing a resin molded product by injecting the molten resin material into a mold.
本発明によれば、金型がファミリーモールド成形用であっても、ジェッティング現象の発生を大幅に抑えることができる。 According to the present invention, it is possible to greatly suppress the occurrence of jetting even if the mold is for family mold molding.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。なお、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合があるが、発明の要旨を限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and can be implemented with appropriate modifications within the scope of the object of the present invention. . In addition, although description may be abbreviate | omitted suitably about the location where description overlaps, the summary of invention is not limited.
＜射出パターンシミュレート方法＞
図１は本発明の射出パターンシミュレート方法を示すフローチャートである。本発明の射出パターンシミュレート方法は、金型に溶融樹脂材料を等速の射出速度で射出したときの金型内での溶融樹脂材料の流速をシミュレートする流速シミュレート工程（Ｓ１）と、流速をシミュレートした結果から、金型内での前記溶融樹脂材料の流速を略一定にするための金型への溶融樹脂材料の射出パターンをシミュレートする射出パターンシミュレート工程（Ｓ２）とを含む。以下、本発明の射出パターンシミュレート方法の一例について説明する。
<Injection pattern simulation method>
FIG. 1 is a flowchart showing an injection pattern simulation method of the present invention. The injection pattern simulation method of the present invention includes a flow rate simulating step (S1) for simulating the flow rate of the molten resin material in the mold when the molten resin material is injected into the mold at a constant injection speed; An injection pattern simulation step (S2) for simulating the injection pattern of the molten resin material into the mold for making the flow rate of the molten resin material in the mold substantially constant from the result of simulating the flow rate. Including. Hereinafter, an example of the injection pattern simulation method of the present invention will be described.
［コンピュータ］
図２はコンピュータ１のブロック図である。コンピュータ１は、制御部及び記憶部を備え、これら制御部及び記憶部は、少なくとも流速シミュレート手段２及び射出パターンシミュレート手段３として機能する。
[Computer]
FIG. 2 is a block diagram of the computer 1. The computer 1 includes a control unit and a storage unit, and these control unit and storage unit function as at least a flow velocity simulating unit 2 and an injection pattern simulating unit 3.
［流速シミュレート工程（Ｓ１）］
図１に戻り、流速シミュレート工程（Ｓ１）では、金型に溶融樹脂材料を等速の射出速度で射出したときの金型内での溶融樹脂材料の流速をシミュレートする。
[Flow velocity simulation step (S1)]
Returning to FIG. 1, in the flow rate simulating step (S1), the flow rate of the molten resin material in the mold when the molten resin material is injected into the mold at a constant injection speed is simulated.
〔金型〕
金型の形状、材質は特に限定されるものでなく、少なくとも２種類以上の形状からなるＮ個（Ｎは２以上の自然数）のキャビティを有するファミリーモールド成形用の金型であってもよい。図３は、ファミリーモールド成形用の金型１０の一例を示す概略平面図である。金型１０は、射出装置から供給される溶融状態の樹脂材料の入口に相当するゲート部１１と、このゲート部から供給された樹脂材料を受ける３つのキャビティ１２〜１４とを有する。キャビティ１２〜１４の形状はそれぞれ異なり、図３の例では、第１キャビティ１２の大きさが最も小さく、続いて第２キャビティ１２が小さく、第３キャビティ１３が最も大きい。そのため、図４及び図５に示すとおり、ゲート部１１から射出された溶融樹脂材料は、金型１０の全体に略等速で広がるものの、まずは第１キャビティ１２への充填が完了し、続いて第２キャビティ１２への充填が完了し、その後、第３キャビティへの充填が完了する。
〔Mold〕
The shape and material of the mold are not particularly limited, and may be a family mold mold having N (N is a natural number of 2 or more) cavities having at least two types of shapes. FIG. 3 is a schematic plan view showing an example of a mold 10 for forming a family mold. The mold 10 includes a gate portion 11 corresponding to an inlet of a molten resin material supplied from an injection apparatus, and three cavities 12 to 14 that receive the resin material supplied from the gate portion. The cavities 12 to 14 have different shapes, and in the example of FIG. 3, the size of the first cavity 12 is the smallest, the second cavity 12 is subsequently small, and the third cavity 13 is the largest. Therefore, as shown in FIGS. 4 and 5, the molten resin material injected from the gate portion 11 spreads over the entire mold 10 at a substantially constant speed, but first, the filling into the first cavity 12 is completed, The filling of the second cavity 12 is completed, and then the filling of the third cavity is completed.
〔樹脂材料〕
樹脂材料の種類は特に限定されるものでなく、結晶性熱可塑性樹脂であってもよいし、非晶性熱可塑性樹脂であってもよい。
[Resin material]
The kind of the resin material is not particularly limited, and may be a crystalline thermoplastic resin or an amorphous thermoplastic resin.
結晶性熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、液晶性ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、シンジオタクチックポリスチレン樹脂、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート樹脂等を挙げることができる。また、非晶性熱可塑性樹脂としては、ノルボルネン系単量体とオレフィンとの付加重合体、ノルボルネン系単量体の付加重合体、ノルボルネン系単量体の開環重合体及びその水素化物、芳香族ビニル単量体の重合体の芳香環部分を水素化したもの、芳香族ビニル単量体と共役ジエン単量体とのランダム若しくはブロック共重合体の芳香環部分を水素化したもの、脂環式ビニル単量体の重合体等が挙げられる。これらの樹脂は２種類以上が混合されていても構わない。 Examples of the crystalline thermoplastic resin include polyethylene resin, polypropylene resin, polyvinyl chloride resin, polyamide resin, polyacetal resin, polybutylene terephthalate resin, polyethylene terephthalate resin, polyphenylene sulfide resin, liquid crystalline polyester resin, polyimide resin, and syndiotactic. Examples thereof include tic polystyrene resin and polycyclohexanedimethylene terephthalate resin. Amorphous thermoplastic resins include addition polymers of norbornene monomers and olefins, addition polymers of norbornene monomers, ring-opening polymers of norbornene monomers and their hydrides, aromatics. Hydrogenated aromatic ring part of polymer of aromatic vinyl monomer, hydrogenated aromatic ring part of random or block copolymer of aromatic vinyl monomer and conjugated diene monomer, alicyclic And polymers of the formula vinyl monomer. Two or more of these resins may be mixed.
上記の熱可塑性樹脂以外に含まれる成分としては、特に限定されず、用途に応じて適宜、熱可塑性樹脂以外の樹脂を含有させてもよい。また、必要であれば、核剤、カーボンブラック、無機充填剤、無機焼成顔料等の顔料、酸化防止剤、安定剤、可塑剤、滑剤、離型剤及び難燃剤等の添加剤を添加して、所望の特性を付与した樹脂材料であってもよい。樹脂の分子量ならびに配合物の種類や量が、樹脂材料の流動・固化特性等に大きな影響を与えない範囲であれば、異なる分子量や配合の樹脂材料であっても、同じ樹脂材料と見なすことも可能である。 The component contained other than the thermoplastic resin is not particularly limited, and a resin other than the thermoplastic resin may be appropriately contained depending on the application. If necessary, add additives such as nucleating agents, carbon black, inorganic fillers, inorganic baked pigments, antioxidants, stabilizers, plasticizers, lubricants, mold release agents and flame retardants. Alternatively, a resin material imparted with desired characteristics may be used. As long as the molecular weight of the resin and the type and amount of the compound do not significantly affect the flow and solidification characteristics of the resin material, resin materials with different molecular weights and formulations may be regarded as the same resin material. Is possible.
流速のシミュレートは、従来公知の流動解析ソフトを用いて行うことができ、例えば、Ｍｏｌｄｆｌｏｗ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｉｎｓｉｇｈｔ、Ａｕｔｏｄｅｓｋ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｆｌｏｗ、ＴＩＭＯＮ、Ｍｏｌｄｅｘ等が知られている。 The flow velocity can be simulated using conventionally known flow analysis software. For example, Moldflow Plastics Insight, Autodesk Simulation Moldflow, TIMON, Moldex, and the like are known.
［射出パターンシミュレート工程（Ｓ２）］
続いて、射出パターンシミュレート工程（Ｓ２）を行う。射出パターンシミュレート手段３は、流速をシミュレートした結果から、金型１０内での溶融樹脂材料の流速を略一定にするための金型１０への溶融樹脂材料の射出パターンをシミュレートする。複数種類の形状からなる複数個のキャビティを有するファミリーモールド成形用の金型に溶融樹脂材料を等速の射出速度で射出する場合、一つのキャビティへの充填が完了すると、他のキャビティに充填される溶融樹脂材料の流速が大きく変化する。射出パターンシミュレーション工程（Ｓ２）は、この変化を外観不良が生じない程度にとどめるために行われる。
[Injection pattern simulation step (S2)]
Subsequently, an injection pattern simulation step (S2) is performed. The injection pattern simulating means 3 simulates the injection pattern of the molten resin material into the mold 10 for making the flow rate of the molten resin material in the mold 10 substantially constant from the result of simulating the flow speed. When a molten resin material is injected at a constant injection speed into a mold for a family mold having a plurality of cavities of multiple types, when one cavity is filled, the other cavities are filled. The flow rate of the molten resin material changes greatly. The injection pattern simulation step (S2) is performed in order to limit this change to such an extent that appearance defects do not occur.
射出パターンシミュレート工程（Ｓ２）は、Ｎ個（Ｎは２以上の自然数。以下同じ。）のキャビティのうち、ｋ個目（ｋは１以上Ｎ−１以下の自然数のうち、少なくとも１つ以上の自然数。以下同じ。）のキャビティへの溶融樹脂材料の充填が完了したときの溶融樹脂材料の流速に対する、その直後の溶融樹脂材料の流速の変化率に基づいて、少なくとも２段階以上の射出速度を算出する射出速度算出工程を含むことが好ましい。そして、射出パターンシミュレート工程（Ｓ２）は、まず、ｋが１であるときの射出速度算出工程を行い、その後、金型に溶融樹脂材料を、ｋが１であるときの射出速度算出工程で算出した射出速度で射出したときの金型内での溶融樹脂材料の流速をシミュレートし、次に、ｋが２であるときの射出速度算出工程を行い、その後、金型に溶融樹脂材料を、ｋが２であるときの射出速度算出工程で算出した射出速度で射出したときの金型内での前記溶融樹脂材料の流速をシミュレートし、さらに、射出速度の算出と溶融樹脂材料の流速のシミュレートとをｋが（Ｎ−１）になるまで帰納的に繰り返し、Ｎ段階の射出速度からなる射出パターンを得る工程であることがより好ましい。Ｎ段階の射出速度からなる射出パターンを得ることで、射出パターン全体としては、一つのキャビティへの充填が完了する度に溶融樹脂材料の射出速度が変わることとなる。 The injection pattern simulating step (S2) includes at least one of the k cavities (k is a natural number of 1 or more and N-1 or less) among N cavities (N is a natural number of 2 or more, the same shall apply hereinafter). At least two stages of injection speeds based on the rate of change of the flow rate of the molten resin material immediately after the flow rate of the molten resin material when the filling of the molten resin material into the cavity is complete) It is preferable to include an injection speed calculating step for calculating. In the injection pattern simulation step (S2), first, an injection speed calculation step when k is 1 is performed, and thereafter, a molten resin material is applied to the mold, and an injection speed calculation step when k is 1. The flow rate of the molten resin material in the mold when injecting at the calculated injection speed is simulated, and then the injection speed calculating step when k is 2 is performed, and then the molten resin material is put on the mold , Simulating the flow rate of the molten resin material in the mold when injected at the injection speed calculated in the injection speed calculation step when k is 2, and calculating the injection speed and the flow rate of the molten resin material It is more preferable that the simulation is performed in a recursive manner until k becomes (N−1) to obtain an injection pattern having N stages of injection speeds. By obtaining an injection pattern composed of N stages of injection speeds, the injection speed of the molten resin material changes every time filling of one cavity is completed as the whole injection pattern.
上記射出速度算出工程を含むことで、金型１０内での溶融樹脂材料の流速を略一定にすることができ、結果として、一つのキャビティへの充填が完了した後の溶融樹脂材料の金型内部での流速を、外観不良が生じない程度に抑えることができる。 By including the injection speed calculation step, the flow rate of the molten resin material in the mold 10 can be made substantially constant, and as a result, the mold of the molten resin material after the filling into one cavity is completed. The internal flow rate can be suppressed to such an extent that an appearance defect does not occur.
ところで、金型１０に入った溶融樹脂材料は、その温度が低下することによって粘度が高まる。そして、粘度は、溶融樹脂材料の射出を開始してからの時間が経過するほど大きくなる。そのため、流速シミュレート工程（Ｓ１）によって得た射出速度そのものに基づいて射出パターンをシミュレートすると、溶融樹脂材料の射出を開始してからの時間が短い場合は略正確な結果が得られるものの、溶融樹脂材料の射出を開始してからの時間が長くなると、シミュレートによって得られた射出パターンが示す射出速度よりも実際の射出速度の方が大きくなる。 By the way, the viscosity of the molten resin material that has entered the mold 10 increases as its temperature decreases. The viscosity increases as time elapses after the injection of the molten resin material starts. Therefore, when the injection pattern is simulated based on the injection speed itself obtained by the flow velocity simulating step (S1), a substantially accurate result can be obtained when the time after the injection of the molten resin material is short, When the time from the start of the injection of the molten resin material becomes longer, the actual injection speed becomes higher than the injection speed indicated by the injection pattern obtained by simulation.
そこで、本発明では、射出パターンの正確さを高めるため、射出パターンのシミュレートは、流速シミュレート工程（Ｓ１）によって得た射出速度そのものではなく、射出速度の変化率に基づいて行っている。 Therefore, in the present invention, in order to increase the accuracy of the injection pattern, the injection pattern is simulated based on the rate of change of the injection speed, not the injection speed itself obtained by the flow velocity simulation step (S1).
図３に示す金型１０に溶融樹脂材料を射出する場合を例にして、本発明における射出パターンシミュレート工程（Ｓ２）をより分かり易く説明する。まず、流速シミュレート工程（Ｓ１）で得た溶融樹脂材料の流速に基づき、溶融樹脂材料の第１キャビティ１２への充填が完了した時点で発生する、第１キャビティ１２への溶融樹脂材料の充填が完了したときの溶融樹脂材料の流速に対する、その直後の溶融樹脂材料の流速の変化率を算出し、この変化率に基づき、第１キャビティ１２への溶融樹脂材料の充填が完了した後の溶融樹脂材料の射出速度を算出する。これにより、２段階の射出速度からなる射出パターンを得ることができる。 The injection pattern simulating step (S2) in the present invention will be described in an easy-to-understand manner, taking as an example the case of injecting a molten resin material into the mold 10 shown in FIG. First, based on the flow rate of the molten resin material obtained in the flow rate simulating step (S1), filling of the molten resin material into the first cavity 12 that occurs when the filling of the molten resin material into the first cavity 12 is completed. The rate of change of the flow rate of the molten resin material immediately after that relative to the flow rate of the molten resin material is calculated, and the melting after the filling of the molten resin material into the first cavity 12 is completed based on this rate of change. The injection speed of the resin material is calculated. Thereby, the injection pattern which consists of a two-step injection speed can be obtained.
続いて、算出された２段階の射出速度からなる射出パターンを用いて、金型１０における溶融樹脂材料の流速を再びシミュレートし、溶融樹脂材料の第２キャビティ１３への充填が完了した時点で発生する、第２キャビティ１３への溶融樹脂材料の充填が完了したときの溶融樹脂材料の流速に対する、その直後の溶融樹脂材料の流速の変化率を算出し、この変化率に基づき、第２キャビティ１３への溶融樹脂材料の充填が完了した後の溶融樹脂材料の射出速度を算出する。これにより、３段階の射出速度からなる射出パターンを得ることができる。 Subsequently, the flow rate of the molten resin material in the mold 10 is simulated again using an injection pattern having the calculated two-stage injection speed, and when the filling of the molten resin material into the second cavity 13 is completed. The rate of change of the flow rate of the molten resin material immediately after the flow rate of the molten resin material when the filling of the molten resin material into the second cavity 13 is completed is calculated, and the second cavity is calculated based on this rate of change. The injection speed of the molten resin material after the filling of the molten resin material into 13 is completed is calculated. Thereby, the injection pattern which consists of three steps of injection speeds can be obtained.
図３に示す金型１０は、キャビティが３つであるため、これで終わりであるが、キャビティの数が４つ以上の場合であっても、同様な工程を、射出速度の算出と溶融樹脂材料の流速のシミュレートとを（金型のキャビティ数−１）回だけ帰納的に繰り返すことで、各々のキャビティに注入される溶融樹脂材料の流速を略一定にする最適な射出パターンを求められる。 Since the mold 10 shown in FIG. 3 has three cavities, this is the end. However, even when the number of cavities is four or more, the same process is performed with the calculation of the injection speed and the molten resin. It is possible to obtain an optimal injection pattern that makes the flow rate of the molten resin material injected into each cavity substantially constant by recursively repeating the simulation of the material flow rate (number of mold cavities −1) times. .
＜樹脂成形品製造方法＞
本発明では、上記の射出パターンシミュレート方法を使用した後、射出パターンシミュレート工程（Ｓ２）でシミュレートした射出パターンに基づいて金型に溶融樹脂材料を射出して樹脂成形品を製造する。そのため、金型内での溶融樹脂材料の流速が略一定となり、ファミリーモールド成形用の金型を用いた場合であっても、ジェッティング現象の発生を大幅に抑えることができる。
<Resin molded product manufacturing method>
In the present invention, after using the above injection pattern simulation method, a molten resin material is injected into a mold based on the injection pattern simulated in the injection pattern simulation step (S2) to manufacture a resin molded product. Therefore, the flow rate of the molten resin material in the mold becomes substantially constant, and even when a family mold mold is used, the occurrence of jetting can be greatly suppressed.
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited by these Examples.
＜比較例＞
実施例を説明するに先立ち、比較例について説明する。流動解析ソフト（製品名：Ｍｏｌｄｆｌｏｗ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｉｎｓｉｇｈｔ Ｖｅｒｓｉｏｎ ６．１ Ｒｅｖｉｓｉｏｎ ５ Ｂｕｉｌｄ ７５１１）を用い、図３に示す形状であり、８０℃に調温された金型に溶融ポリアセタール樹脂（製品名：ジュラコン Ｍ９０−４４，ポリプラスチックス社製）を射出成形機ＲＯＢＯＳＨＯＴ α１００ｉＡ（ファナック社製）からスクリュー径：φ３６ｍｍ、シリンダー温度：ノズル／Ｃ１／Ｃ２／Ｃ３／Ｃ４＝２００℃／２００℃／１９０℃／１８０℃／６０℃）、射出速度：１０ｍｍ／秒の条件で射出したときの金型内でのゲート部における溶融ポリアセタール樹脂の流速をシミュレートした。結果を図６に示す。
<Comparative example>
Prior to describing the examples, comparative examples will be described. Using flow analysis software (product name: Moldflow Plastics Insight Version 6.1 Revision 5 Build 7511), a polyacetal resin (product name: Duracon M90-) having the shape shown in FIG. 44, manufactured by Polyplastics Co., Ltd.) from an injection molding machine ROBOSHOT α100iA (manufactured by FANUC), screw diameter: 36 mm, cylinder temperature: nozzle / C1 / C2 / C3 / C4 = 200 ° C./200° C./190° C./180° C. / 60 ° C.), injection speed: The flow rate of the molten polyacetal resin at the gate portion in the mold when injected under the conditions of 10 mm / second was simulated. The results are shown in FIG.
その結果、射出時間が経過するとともに、金型内での溶融樹脂材料の流速が高くなると予想された。溶融樹脂材料の充填を開始してから第１キャビティへの溶融樹脂材料の充填が完了するまで（図４の状態になるまで）の間のゲート部における流速は、３０ｍｍ／秒であるが、その直後には、流速が６０ｍｍ／秒に急上昇すると予想された。その後、第２キャビティへの溶融樹脂材料の充填が完了するまでの間は、ゲート部における流速が少しずつ減少するが、第２キャビティへの溶融樹脂材料の充填が完了した直後には、流速が１４０ｍｍ／秒に急上昇すると予想された。ゲート部における流速は、いったん急上昇した後、溶融樹脂材料の充填時間が経過するとともに少しずつ減少するが、これは、金型に入った溶融樹脂材料の温度が低下することに伴って粘度が高まるためであると考えられる。 As a result, it was expected that the flow rate of the molten resin material in the mold increased as the injection time passed. The flow rate at the gate portion between the start of filling of the molten resin material and the completion of filling of the molten resin material into the first cavity (until the state of FIG. 4) is 30 mm / second. Immediately thereafter, the flow rate was expected to rise rapidly to 60 mm / sec. Thereafter, until the filling of the molten resin material into the second cavity is completed, the flow rate at the gate portion gradually decreases, but immediately after the filling of the molten resin material into the second cavity is completed, the flow rate is reduced. It was expected to jump to 140 mm / sec. The flow rate at the gate part rises rapidly and then gradually decreases as the filling time of the molten resin material elapses, but this increases the viscosity as the temperature of the molten resin material entering the mold decreases. This is probably because of this.
＜実施例＞
続いて、実施例について説明する。
［流速のシミュレート］
まず、金型内でのゲート部における溶融ポリアセタール樹脂の流速のシミュレートを、比較例と同じ手法によって行った。
<Example>
Next, examples will be described.
[Simulation of flow velocity]
First, the flow rate of the molten polyacetal resin at the gate portion in the mold was simulated by the same method as in the comparative example.
［射出パターンのシミュレート］
続いて、流速をシミュレートした結果から、金型内での溶融ポリアセタール樹脂の流速を略一定にするための金型への溶融ポリアセタール樹脂の射出パターンをシミュレートした。
[Simulation of injection pattern]
Subsequently, from the result of simulating the flow rate, an injection pattern of the molten polyacetal resin into the mold for simulating the flow rate of the molten polyacetal resin in the mold was simulated.
射出パターンのシミュレートは次のようにして行った。まず、一定の射出速度（秒速３０ｍｍ）で射出したときの金型内での溶融樹脂材料の流速をシュミレートし、第１キャビティへの溶融樹脂材料の充填が完了したとき（図４の状態）の溶融樹脂材料の流速に対する、その直後の溶融樹脂材料の流速の変化率を求めた。本実施例では、ゲート部における流速が３０ｍｍ／秒から６０ｍｍ／秒に変化しているため、変化率は２倍であるといえる。 The injection pattern was simulated as follows. First, the flow rate of the molten resin material in the mold when injected at a constant injection speed (30 mm / s) is simulated, and when the filling of the molten resin material into the first cavity is completed (state of FIG. 4) The rate of change of the flow rate of the molten resin material immediately after the flow rate of the molten resin material was determined. In this embodiment, the flow rate at the gate portion changes from 30 mm / second to 60 mm / second, so it can be said that the rate of change is double.
続いて、上記流動解析ソフトＭｏｌｄｆｌｏｗ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｉｎｓｉｇｈｔを用い、第１キャビティへの溶融樹脂材料の充填が完了するまでの間の溶融樹脂材料の射出速度を３０ｍｍ／秒とし、その後の溶融樹脂材料の射出速度を１５ｍｍ／秒（３０×１／２）としたときの金型内でのゲート部における溶融ポリアセタール樹脂の流速、すなわち、溶融樹脂材料の射出速度を２段階に変化させたときの金型内でのゲート部における溶融ポリアセタール樹脂の流速をシミュレートし、第２キャビティへの溶融樹脂材料の充填が完了したときの溶融樹脂材料の流速に対する、その直後の溶融樹脂材料の流速の変化率を求めた。図示は省略するが、本実施例での変化率は３．７５倍であった。 Subsequently, using the flow analysis software Moldflow Plastics Insight, the injection speed of the molten resin material until the filling of the molten resin material into the first cavity is completed is 30 mm / second, and the injection speed of the molten resin material thereafter In the mold when the flow rate of the molten polyacetal resin at the gate portion in the mold when the value is 15 mm / second (30 × 1/2), that is, the injection speed of the molten resin material is changed in two stages The flow rate of the molten polyacetal resin in the gate portion of the resin was simulated, and the rate of change of the flow rate of the molten resin material immediately after the flow rate of the molten resin material when filling of the molten resin material into the second cavity was completed was obtained. . Although illustration is omitted, the rate of change in this example was 3.75 times.
続いて、上記流動解析ソフトＭｏｌｄｆｌｏｗ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｉｎｓｉｇｈｔを用い、第１キャビティへの溶融樹脂材料の充填が完了するまでの間の溶融樹脂材料の射出速度を３０ｍｍ／秒とし、その後、第２キャビティへの溶融樹脂材料の充填が完了するまでの間の溶融樹脂材料の射出速度を１５ｍｍ／秒とし、その後、第３キャビティへの溶融樹脂材料の充填が完了するまでの間の溶融樹脂材料の射出速度を４ｍｍ／秒（１５×１／３．７５）としたときの金型内でのゲート部における溶融ポリアセタール樹脂の流速、すなわち、溶融樹脂材料の射出速度を３段階に変化させたときの金型内でのゲート部における溶融ポリアセタール樹脂の流速をシミュレートした。この３段階の射出速度からなる射出パターンを実施例に係る射出パターンとした。結果を図６に示す。 Subsequently, using the flow analysis software Moldflow Plastics Insight, the injection speed of the molten resin material until the filling of the molten resin material into the first cavity is completed is set to 30 mm / second, and then the melting into the second cavity is performed. The injection speed of the molten resin material until the filling of the resin material is completed is 15 mm / second, and then the injection speed of the molten resin material until the filling of the molten resin material into the third cavity is completed is 4 mm. / Second (15 × 1 / 3.75) in the mold when the flow rate of the molten polyacetal resin at the gate portion in the mold, that is, the injection speed of the molten resin material is changed in three stages The flow rate of the molten polyacetal resin in the gate part of was simulated. The injection pattern consisting of these three stages of injection speed was used as the injection pattern according to the example. The results are shown in FIG.
その結果、射出時間が経過しても、金型内での溶融樹脂材料の流速を略一定に保てると予想される。 As a result, it is expected that the flow rate of the molten resin material in the mold can be kept substantially constant even after the injection time has elapsed.
＜樹脂成形品の製造＞
実施例及び比較例に係る射出パターンで金型に溶融樹脂材料を射出し、２種類のポリアセタール樹脂成形品を得た。そして、これら２種類のポリアセタール樹脂成形品について、ジェッティングの有無を観察した。結果を図７に示す。
<Manufacture of resin molded products>
The molten resin material was injected into the mold with the injection patterns according to the example and the comparative example to obtain two types of polyacetal resin molded products. And the presence or absence of jetting was observed about these two types of polyacetal resin molded products. The results are shown in FIG.
実施例に係るポリアセタール樹脂成形品ではジェッティングが認められなかった。これは、金型に溶融ポリアセタール樹脂を射出した際、金型内での溶融ポリアセタール樹脂の流速が略均一であったためと考えられる。 Jetting was not recognized in the polyacetal resin molded product according to the example. This is probably because when the molten polyacetal resin was injected into the mold, the flow rate of the molten polyacetal resin in the mold was substantially uniform.
一方、比較例に係るポリアセタール樹脂成形品ではジェッティングが認められた。これは、金型に溶融ポリアセタール樹脂を射出した際、金型内での溶融ポリアセタール樹脂の流速が不均一であったためと考えられる。 On the other hand, jetting was observed in the polyacetal resin molded product according to the comparative example. This is probably because when the molten polyacetal resin was injected into the mold, the flow rate of the molten polyacetal resin in the mold was not uniform.
１ コンピュータ
２ 流速シミュレート手段
３ 射出パターンシミュレート手段
1 Computer 2 Flow velocity simulation means 3 Injection pattern simulation means
（２）また、本発明は、前記金型が、少なくとも２種類以上の形状からなるＮ個（Ｎは２以上の自然数）のキャビティを有するファミリーモールド成形用の金型である、（１）に記載の射出パターンシミュレート方法である。 (2) Moreover, this invention is a metal mold | die for family mold shaping | molding in which the said metal mold | die has N pieces (N is a natural number of 2 or more) which consists of at least 2 types of shape, (1) It is the injection pattern simulation method described.
Claims (5)
前記流速をシミュレートした結果から、前記金型内での前記溶融樹脂材料の流速を略一定にするための前記金型への前記溶融樹脂材料の射出パターンをシミュレートする射出パターンシミュレート工程とを含む射出パターンシミュレート方法。 A flow rate simulation step of simulating the flow rate of the molten resin material in the mold when the molten resin material is injected into the mold at a constant injection speed;
An injection pattern simulating step of simulating an injection pattern of the molten resin material into the mold for making the flow rate of the molten resin material in the mold substantially constant from the result of simulating the flow rate; An injection pattern simulating method including:
前記Ｎ個のキャビティのうち、ｋ個目（ｋは１以上Ｎ−１以下の自然数のうち、少なくとも１つ以上の自然数）のキャビティへの前記溶融樹脂材料の充填が完了したときの前記溶融樹脂材料の流速に対する、その直後の前記溶融樹脂材料の流速の変化率に基づいて、少なくとも２段階以上の前記射出速度を算出する射出速度算出工程を含む、請求項２に記載の射出パターンシミュレート方法。 The injection pattern simulation step includes:
Of the N cavities, the molten resin when the filling of the molten resin material into the k-th (k is a natural number of 1 or more and N-1 or less) is completed. The injection pattern simulation method according to claim 2, further comprising an injection speed calculation step of calculating the injection speed in at least two stages based on a change rate of the flow speed of the molten resin material immediately after the flow speed of the material. .
まず、前記ｋが１であるときの前記射出速度算出工程を行い、
その後、前記金型に溶融樹脂材料を、前記ｋが１であるときの前記射出速度算出工程で算出した射出速度で射出したときの前記金型内での前記溶融樹脂材料の流速をシミュレートし、２段階の射出速度からなる射出パターンをシミュレートし、
次に、前記ｋが２であるときの前記射出速度算出工程を行い、
その後、前記金型に溶融樹脂材料を、前記ｋが２であるときの前記射出速度算出工程で算出した射出速度で射出したときの前記金型内での前記溶融樹脂材料の流速をシミュレートし、３段階の射出速度からなる射出パターンをシミュレートし、
さらに、前記射出速度の算出と前記溶融樹脂材料の流速のシミュレートとを前記ｋが（Ｎ−１）になるまで帰納的に繰り返し、
Ｎ段階の射出速度からなる射出パターンを得る工程である、請求項３に記載の射出パターンシミュレート方法。 The injection pattern simulation step includes:
First, the injection speed calculation step when k is 1 is performed,
Thereafter, the flow rate of the molten resin material in the mold when the molten resin material is injected into the mold at the injection speed calculated in the injection speed calculation step when the k is 1 is simulated. Simulate an injection pattern consisting of two stages of injection speed,
Next, the injection speed calculation step when k is 2 is performed,
Thereafter, the flow rate of the molten resin material in the mold when the molten resin material is injected into the mold at the injection speed calculated in the injection speed calculation step when the k is 2 is simulated. Simulate an injection pattern consisting of three stages of injection speed,
Furthermore, the calculation of the injection speed and the simulation of the flow rate of the molten resin material are iteratively repeated until the k becomes (N−1),
The injection pattern simulation method according to claim 3, which is a step of obtaining an injection pattern having N stages of injection speeds.
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