JP3999355B2

JP3999355B2 - 射出成形方法

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Publication number: JP3999355B2
Application number: JP15788198A
Authority: JP
Inventors: 公正日▲高▼
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-06-05
Filing date: 1998-06-05
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2018-06-05
Also published as: JPH11348077A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂などの溶融樹脂を射出シリンダなどにより金型のキャビティ内に射出した後に、その溶融樹脂を冷却して固化させることにより、樹脂成形体を成形する射出成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常の射出成形では、射出シリンダなどにより金型内に射出された溶融樹脂は、スプル、ランナ及びゲートといったキャビティに至るまでの溶融樹脂の経路（以下、単に経路と呼ぶ）を経てキャビティ内に注入されている。
キャビティは複数の分割金型が型締めされて形成されるが、経路においても、スプル、ランナ及びゲートのいずれかがキャビティと同じように複数の分割金型が型締めされて形成されることがほとんどである。
【０００３】
例えば、図５及び図６に示した射出成形用金型は、固定コア１００ａと可動コア１００ｂとからなり、これらの分割金型が型締めされることで、分割金型の間にキャビティ１１０とサイドゲート１２０が形成されるものである。従って、固定コア１００ａと可動コア１００ｂとのパーティング面１２２は、サイドゲート１２０に隣接している。なお、スプル１３０及びランナ１４０は、固定コア１００ａの内部に貫設されている。
【０００４】
溶融樹脂（図示せず）は、射出シリンダにより高い圧力がかけられてスプル１３０に射出され、ランナ１４０及びサイドゲート１２０を通じてキャビティ１１０内に注入される。このとき、溶融樹脂が一定の射出圧でキャビティ内に注入されると、溶融樹脂がキャビティ１１０に注入されるにつれて、サイドゲート１２０にかかる溶融樹脂の圧力が増加する。キャビティ１１０に溶融樹脂が充填されたとき、その圧力はピークを迎える。このとき、キャビティに比べてずっと狭いサイドゲートに溶融樹脂の圧力がかかるため、このピークにある圧力は極めて高い圧力である。
【０００５】
溶融樹脂がキャビティに充填されると、サイドゲート１２０内の溶融樹脂は、流れ込む場所を失って、見かけ上その流れを止める。そして、引き続いて溶融樹脂がキャビティ１１０に対して押し込まれるため、サイドゲート１２０内の溶融樹脂の密度が高くなるにつれて、サイドゲートにかかる圧力が高くなる。このとき、隣接するパーティング面１２２に隙間があると、溶融樹脂は、サイドゲート１２０にかかっている極めて高い圧力により、その隙間の奥深くまで侵入する。また、固定コア１００ａと可動コア１００ｂとが密着性良く型締めされていても、サイドゲート１２０にかかる圧力が、このときに可動コア１００ｂを固定コア１００ａに押し付ける力を瞬間的でも超えると、若干ではあるが、可動コア１００ｂと固定コア１００ａとが押し離され、パーティング面１２２に瞬間的に隙間が生じる。このような場合にも、溶融樹脂は、サイドゲート１２０にかかっている極めて高い圧力により、その隙間に瞬時に奥深くまで侵入する。
【０００６】
上記のように、経路に隣接するパーティング面の隙間に溶融樹脂が侵入するのは、その経路に溶融樹脂が止まったときであって、かつ経路にかかる圧力がピークとなって極めて高くなっているときがほとんどであるため、その隙間の奥深くまで侵入して大きなバリを形成する。
このようなバリは、端部の薄い部分などがパーティング面に張り付き、成形体が除かれる際に、その一部が引きちぎられてパーティング面に残ってしまうことがある。そのちぎれたバリがパーティング面に残っていると、次の成形において、経路を形成する分割金型だけでなく、キャビティを形成する分割金型をも密着良く型締めすることができなくなる可能性があり、キャビティで成形される成形体（製品）の品質が損なわれてしまう恐れがある。
【０００７】
そこで、成形ごとに、経路に隣接するパーティング面にバリの引きちぎられたものが残っているかどうか確認する作業と、もしその引きちぎれたバリが見つかれば、それを除く作業とが必要となる。しかし、これらの作業は手間がかかり、成形コストを高くする要因にもなる。
また、特にゲートに隣接するパーティング面の隙間に生じたバリには、キャビティで成形される成形体にもつながっているものもある。ゲートで成形された成形体は切断機などで製品から容易に切除することができる。しかしながら、このようなバリを製品から切除することは容易ではなく、切断機などでゲートで成形された成形体と一緒に切除するにしても、成形ごとに形成されるバリの大きさは必ずしも一定であるとは限らないため、例えば成形ごとに刃幅の異なる刃を装着し直さなければならないなどの手間がかかる。
【０００８】
従って、経路に隣接するパーティング面に隙間が生じると、上記のような種々のバリ問題が引き起こされる。このような隙間は、分割金型どうしを可能な限り密着させるとともに強力に型締めすることにより、その発生を防ぐことができる。しかしながら、それらの作業には、熟練した技能と多くの時間とを必要とする。また、この方法では、金型のパーティング面が変形したり、摩耗しやすくなる。それゆえ、金型のメンテナンスを度々行う必要があり、また金型を回数多く使用することが難しい。これらの結果、成形コストが高くなってしまう。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、キャビティに至るまでの溶融樹脂の経路がパーティング面の端部に面する金型を用いるとき、分割金型どうしを可能な限り密着させるとともに強力に型締めすることを行わなくても、その経路に隣接するパーティング面にバリを発生させることのない射出成形方法を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する請求項１に記載の射出成形用金型は、分割金型を型締めすることでキャビティ及び該キャビティに至るまでの熱可塑性樹脂からなる溶融樹脂の経路が形成され、該分割金型のパーティング面が該経路の少なくとも一部に隣接する金型を用いるときの射出成形方法であって、該経路に面して該パーティング面の端部を有する金型表面部に、該パーティング面に沿って延びる該経路の幅を１００％としたときに５〜１５％の開口幅で、その深さが３〜１０ｍｍの溝状空隙を凹設し、該溝状空隙に流し込んだ溶融樹脂を該キャビティに溶融樹脂が充填されるよりも先に固化させて射出成形を行うことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例により具体的に説明する。
（実施例１）
本実施例で用いる金型は、図１、図２及び図３に示すように、固定コア１０ａと可動コア１０ｂとが互いに型締めされることでキャビティ２０及びサイドゲート３０が形成され、固定コア１０ａと可動コア１０ｂとのパーティング面１２がサイドゲート３０に隣接するものであって、サイドゲート３０に面してパーティング面１２の端部１２ａを有する金型表面部１４に、パーティング面１２に沿って延びるとともに所定の溝幅（深さ）を有する溝状空隙３２が凹設されている他は、先に図５及び図６で示した金型と同じものである。
【００１２】
サイドゲート３０は、ランナ４０に連設される円盤状のゲート部と、キャビティ２０に連設される直方体状のゲート部とからなる。
溝状空隙３２は、図１に示されるように断面三角形の溝形状を有する。この溝状空隙３２の厚み（開口幅）は０．２〜０．５ｍｍ程度にあり、その溝幅（深さ）は５ｍｍ程度である。
【００１３】
上記の金型を用いて、ポリプロピレンの合成樹脂よりなる成形体を射出成形した。溶融樹脂には、その合成樹脂が加熱されて溶融したものを用い、射出シリンダより高い圧力でスプル（図示せず）に射出した。スプルに射出された溶融樹脂は、ランナ及びサイドゲート３０を通じてキャビティ２０に注入される。ここでは、射出シリンダより射出させる溶融樹脂の圧力を所定の大きさに設定した結果、サイドゲート３０にかかる圧力は、図７のグラフに示されるように、溶融樹脂がキャビティに注入されるにつれて増加し、キャビティ１１０に溶融樹脂が充填されたときに（時間ｔ₂）その圧力はピークとなって極めて高い値となった。
【００１４】
溶融樹脂の射出を始めて直ぐに、溝状空隙３２に溶融樹脂が流れ込んだ。この段階では、サイドゲート３０にはまだ大きな圧力がかかっていないため、固定コア１０ａと可動コア１０ｂとのパーティング面１２に隙間があったとしても、溝状空隙３２に流れ込んだ溶融樹脂は、その熱を速やかに固定コア１０ａ及び可動コア１０ｂに放出し、その隙間に侵入する前に冷えて固化する。その固化は、図７において時間ｔ₁で完了し、キャビティに溶融樹脂が充填される時間ｔ₂よりも先になされた。
【００１５】
溝状空隙３２で固化した固化樹脂は、シール材の役割をする。すなわち、溝状空隙３２で溶融樹脂が固化した後に新たに射出された溶融樹脂がやってきても、その溶融樹脂は、溝状空隙３２で固化した固化樹脂に阻まれて、パーティング面１２の隙間へ侵入することができない。ことに、溶融樹脂がキャビティに充填されたとき、サイドゲート３０で流れを止めた溶融樹脂に極めて大きな圧力がパーティング面１２の隙間の方へかけられても、この溝状空隙３２で固化した固化樹脂は、溶融樹脂がその隙間へ侵入することを防ぐことができる。従って、サイドゲート３０に隣接するパーティング面１２にバリが発生することがない。
【００１６】
また、溝状空隙３２に流れ込んだ溶融樹脂は、その全部が直ちに完全に固化するわけではない。キャビティ２０に溶融樹脂が注入されるまでの間、サイドゲート３０には常に溶融樹脂が通過している。それゆえ、固化樹脂のサイドゲート３０に面している固化部分は、後からサイドゲート３０を通過する溶融樹脂によって保温された状態にあるため、柔らかく固化していて、優れた柔軟性を有する。
【００１７】
この柔軟性を有する固化部分は、サイドゲート３０にかかる圧力に応じて、固定コア１０ａ及び可動コア１０ｂの変位に追従して変形することができる。それゆえ、サイドゲート３０にかかる高圧によって固定コア１０ａと可動コア１０ｂとが押し離され、溝状空隙３２の溝幅（深さ）が広げら（深めら）れるとともに、パーティング面１２に隙間が生じたとしても、この柔軟性を有する固化部分により溝状空隙３２を完全に塞ぎ続けることができ、その隙間への溶融樹脂の侵入を妨ぐことができる。従って、固定コア１０ａと可動コア１０ｂとが押し離されないように強力に型締めしなくとも、パーティング面１２にバリが発生することがない。
【００１８】
以上のように、本実施例では、分割金型どうしを強力に型締めしなくとも、サイドゲート３０に隣接するパーティング面１２にバリを発生させないようにすることができる。
本実施例では、分割金型のパーティング面の端部に面する経路としてサイドゲートを例に挙げ、その隣接するパーティング面にバリを発生させないようにする方法を説明してきた。本発明の射出成形方法では、分割金型のパーティング面が、ゲートに限らず、スプルやランナに隣接している金型を用いる場合であっても適用できる。このような経路の形状及び大きさ、並びにキャビティの形状及び大きさについては特に限られることはない。
【００１９】
また、本発明における溝状空隙は、それに流し込まれた溶融樹脂を、キャビティに溶融樹脂が充填されるよりも先に固化させるだけの形状及びサイズを有する必要がある。また、溝状空隙は、そこに流れ込ませた溶融樹脂を早く固化させるために、溶融樹脂ができる限り早い時間に流れ込めるような形状及びサイズを有することが好ましい。
【００２０】
本実施例では、溝状空隙として、断面形状が断面三角形であるものを加工の容易さの点から採用したが、この形状に限定されるものではなく、他にも図３、４に列挙されるような断面階段形状（図３）断面レ字形（図４）などの形状とすることができる。断面三角形の溝形状を有する溝状空隙は、溶融樹脂を流し入れるのに都合がよく、かつその流し入れた溶融樹脂を冷却しやすい点で優れている。
【００２１】
本実施例のように、断面三角形の断面形状を有する溝状空隙を採用する場合、その溝状空隙の厚み（開口幅）は、パーティング面が隣接する経路の厚み（幅）を１００％としたとき、５〜１５％とする。特に、８〜１２％にあることが最適である。その厚み（開口幅）が経路の厚み（幅）に対して５％未満であると、溶融樹脂が流れ込みにくくなる。一方、その厚み（開口幅）が経路の厚み（幅）に対して１５％を超えると、溝状空隙に流れ込んだ溶融樹脂は、後からやって来る溶融樹脂から熱を受けやすくなり、冷却して固化させることが難しくなる。それゆえ、固化させるタイミングが、キャビティに溶融樹脂が充填されるよりも遅くなってしまい、バリ発生を防ぐことができなくなる。
【００２２】
また、溝状空隙の溝幅（深さ）は３〜１０ｍｍとする。溝幅（深さ）が３ｍｍ未満であると、溝状空隙に流れ込んだ溶融樹脂は、後からやって来る溶融樹脂から熱を受けやすくなり、冷却して固化させることが難しくなる。一方、溝幅（深さ）が１０ｍｍを超えると、溶融樹脂はその途中まで流れ込んだところで冷却されて固化してしまうことがあり、それより奥の空隙部分が無駄となる。
【００２３】
なお、成形中においては、溝状空隙で固化した固化樹脂は、経路に面する部分が柔らかく固化していて柔軟性に優れることは先述したが、その溝幅（深さ）により、溝状空隙に流れ込んだ溶融樹脂は２種類の固化形態をとる。溝幅（深さ）を十分にとれば、溝状空隙の奥の方にある固化部分が完全に固化する。溝幅（深さ）がそれよりも比較的小さいと、その全部が柔らかく固化する。成形が終了したら、全部が完全に固化する。
【００２４】
ところで、溝状空隙は、本実施例のように金型表面部の全てにあらかじめ凹設されていることが好ましいが、製品となる成型体を成形する前に、溝状空隙を凹設しないで予備成形を行い、そのときにバリが発生した部位に溝状空隙を凹設してもよい。
【００２５】
【効果】
本発明の射出成形方法では、分割金型どうしを可能な限り密着させるとともに強力に型締めすることを行わなくても、経路に隣接するパーティング面にバリが生じないようにすることができる。
また、熟練した技能がなくても型合わせの作業を進めることができ、短時間で型合わせの作業を終わらせることができる。さらに、金型のパーティング面が変形したりすることも少なく、摩耗も少ないものである。従って、金型のメンテナンスを多く行わなくてもよく、また金型を回数多く使用することができるようになる。それゆえ、成形コストが高くなることがない。これらのことは、サイズの大きな成形品を成形する場合に特に顕著に現れる。
【００２６】
サイズの大きな成形品を成形するには大型の金型を用いなければならない。このような大型の金型で、分割金型どうしを可能な限り密着させるとともに強力に型締めするためには、強力な締め付け力を提供できる大掛かりな型合わせの設備を必要とする。このような型合わせの設備を揃え、かつ維持するためには高いコストがかかる。また、その作業には、極めて熟練した技能と、多大な時間を必要とする。金型のメンテナンスも頻繁に行う必要があり、また金型を回数多く使用することも非常に難しい。これらの結果、成形コストが相当に高くなってしまう。
【００２７】
本発明の射出成形方法を用いれば、それほど強い締め付け力を提供できない型合わせの設備を用いても、経路に隣接するパーティング面にバリが生じないようにすることができる。また、上記のように、それほど熟練した技能がなくても型合わせの作業を進めることができ、比較的短時間で型合わせの作業を終わらせることができる。さらに、金型のメンテナンスを頻繁に行わなくてもよく、また金型を比較的回数多く使用することができるようになる。それゆえ、従来の射出成形方法を用いるよりも成形コストを低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の金型が型締めされたときのゲートの部分を示す要部拡大断面図であり、図２におけるＡ−Ａ’での縦断面を示す図である。
【図２】実施例１の金型において、可動コア１０ｂのゲートを形成する部分をパーティング面１２側から見た図である。
【図３】実施例１の金型において、溝状空隙３２の変形態様を示す図である。
【図４】実施例１の金型において、溝状空隙３２の変形態様を示す図である。
【図５】従来の金型を概略的に示す図であり、型締めされたときの断面図が示されている。
【図６】図５において、ゲートの部分を拡大して見た要部拡大断面図である。
【図７】実施例１の射出成形において、サイドゲートにかかる圧力の時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ａ：固定コア１０ｂ：可動コア１２：パーティング面１２ａ：端部１４：金型表面部２０：キャビティ３０：サイドゲート３２：溝状空隙

Claims

分割金型を型締めすることでキャビティ及び該キャビティに至るまでの熱可塑性樹脂からなる溶融樹脂の経路が形成され、該分割金型のパーティング面が該経路の少なくとも一部に隣接する金型を用いるときの射出成形方法であって、
該経路に面して該パーティング面の端部を有する金型表面部に、該パーティング面に沿って延びる該経路の幅を１００％としたときに５〜１５％の開口幅で、その深さが３〜１０ｍｍの溝状空隙を凹設し、該溝状空隙に流し込んだ溶融樹脂を該キャビティに溶融樹脂が充填されるよりも先に固化させて射出成形を行うことを特徴とする射出成形方法。
前記開口幅は８〜１２％である請求項１記載の射出成形方法。
前記溝状空隙の断面形状は三角形であり、前記経路からの溶融樹脂が入り易い開口幅及び深さを有する請求項１記載の射出成形方法。
前記溝状空隙の断面形状は階段形であり、前記経路からの溶融樹脂が入り易い開口幅及び深さを有する請求項１記載の射出成形方法。
前記溝状空隙は、前記パーティング面が隣接するサイドゲートに、該パーティング面に沿って凹設されている請求項１記載の射出成形方法。