JP6079366B2

JP6079366B2 - 金型及び射出成形方法

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Publication number: JP6079366B2
Application number: JP2013067876A
Authority: JP
Inventors: 将介谷
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2017-02-15
Anticipated expiration: 2033-03-28
Also published as: JP2014188912A

Description

本発明は、金型及び射出成形方法に関する。

射出成形において、キャビティ内に設けられたコア等により充填される樹脂の分流が生じる場合には、分流された樹脂流が合流して一体化する部分にウェルドラインが生じる。

このような背景に関連する技術としては、様々なものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

例えば、特許文献１には、本来ならウェルドラインが生じしかも極めて低いウェルドライン強度しか得られない成形品のウェルドライン周辺の強度を著しく向上させるための射出成形方法が記載されている。より具体的に説明すると、この射出成形方法は、熱可塑性樹脂を射出成形するにあたり、射出充填される溶融樹脂が分流する点から分流樹脂の合流により形成されるウェルドラインまでの分流樹脂流路の少なくとも一方の側に、進退可能なピストンを内蔵した樹脂溜めを成形品キャビティから突出させて設けた金型を用い、ピストンを後退又は前進させた状態で金型に溶融樹脂を供給することによりウェルドラインが形成された後、ピストンを成形品キャビティ側に前進させて樹脂溜めに充填された樹脂をキャビティ内に押し込むか、又はピストンを後退させてキャビティ側から樹脂溜めに樹脂を引き込むことによりウェルドラインでの樹脂の移動を生じさせ、ウェルドラインをはさむ一方の側の樹脂を他方の側の樹脂に圧入してウェルドラインを強化する。このようにして、この射出成形方法によっては、得られる成形品はウェルドラインでの樹脂又は充填物の配向が乱されることにより極めて効率的にウェルドラインが強化される。

また、射出成形機から金型内のキャビティに溶融樹脂を射出するときは、溶融樹脂の流れが２つ以上合流する部分に毛髪状の線として所謂ウェルドラインが現れる。

このような背景に関連する技術としては、様々なものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。

例えば、特許文献２には、プラスチック製品、例えば、自動車用サスペンションロッドに用いられる樹脂製ロッドや筒形防振ゴムの樹脂製筒部材の射出成形方法が記載されている。より具体的に説明すると、このプラスチック製品の射出成形方法は、射出成形機から送られてくる材料を射出してキャビティ内に材料を充填する。そして、このプラスチック製品の射出成形方法は、キャビティ内へ材料を射出した後又は途中で射出成形機からの材料をキャビティ外へ送り込みこの材料の圧力で駆動手段を作動させる。そして、このプラスチック製品の射出成形方法は、この駆動手段の作動によりキャビティ内の材料を突き合せウェルドラインを挟んで両方から前進して圧縮し後退して圧縮を開放することを交互に繰り返すピストン手段を作動させる。このようにして、このプラスチック製品の射出成形方法によっては、別個の駆動ユニットを設ける必要がなく、プラスチック製品を成形する材料がそのまま駆動源となり、装置自体を安価に提供できる。

また、孔、凹部及びインサート部材の少なくとも一つを有する樹脂ケースを、金型を用いて成形する場合には、金型内部に予め、孔や凹部等を成形するための形成ピンやインサート部材を、金型の内部の所定位置にセットした後に、溶融樹脂を金型内に注入充填している。

このような背景に関連する技術としては、様々なものが知られている（例えば、特許文献３参照。）。

例えば、特許文献３には、孔、凹部及びインサート部材の少なくとも一つを有する樹脂ケースを、金型を用いて成形する樹脂ケースの製造方法が記載されている。より具体的に説明すると、この樹脂ケースの製造方法は、金型に溶融樹脂を充填する。そして、この樹脂ケースの製造方法は、孔及び／又は凹部を形成するための形成ピンとインサート部材との少なくとも一つを、金型に樹脂注入後、金型内の樹脂充填の完了直前に、金型内の溶融樹脂中に押し込む。このようにして、この樹脂ケースの製造方法によっては、孔、凹部及びインサート部材の少なくとも一つが形成される樹脂ケースであっても、内部にウェルドラインの残留がなく樹脂強度を確保し得る樹脂ケースを提供することができる。

また、合成樹脂を成形材料とした射出成形においては、成形条件や樹脂成形品の形状によって、種々の成形欠陥を生ずることがある。

このような背景に関連する技術としては、様々なものが知られている（例えば、特許文献４参照。）。

例えば、特許文献４には、溶融した合成樹脂で合成樹脂から成る樹脂成形品を成形するための成形キャビティを形成する樹脂成形用金型の温度制御方法が記載されている。より具体的に説明すると、この樹脂成形用金型の温度制御方法は、樹脂成形用金型には成形キャビティを形成する入子を設ける。そして、この樹脂成形用金型の温度制御方法は、入子のみに温度制御用の媒体を通す１又は２以上の媒体通路を設ける。そして、この樹脂成形用金型の温度制御方法は、入子と入子を除く樹脂成形用金型との間を断熱する。そして、この樹脂成形用金型の温度制御方法は、キャビティ内の温度を間接的に測定して成形キャビティ内の温度が所定の下限温度を下回ったら媒体通路に低温の冷却媒体を流すのを中断して媒体通路に高温の加熱媒体を流す。そして、この樹脂成形用金型の温度制御方法は、キャビティ内の温度が所定の上限温度を上回ったら媒体通路に高温の加熱媒体を流すのを中断して媒体通路に低温の冷却媒体を流す。そして、この樹脂成形用金型の温度制御方法は、高温の加熱媒体と低温の冷却媒体を媒体通路に交互に流す。このようにして、この樹脂成形用金型の温度制御方法によっては、周囲と断熱された入子のみに温度制御用の媒体を通す媒体通路を設けて、この媒体通路に高温の加熱媒体が流されて入子のみが加熱され、この媒体通路に低温の冷却媒体が流されて入子のみが冷却されるため、熱エネルギーが極めて効率よく用いられて、成形キャビティ内を迅速に加熱、冷却することができる。

特許第２９６０２５６号公報特開２０００−８３６号公報特開２００９−７８５１９号公報特開２０１１−１７８１４９号公報

特許文献１に記載の技術によっては、樹脂の充填状態をセンサーやウェルド形成時間から想定して、ピストンを進退させることは制御的に困難であり、樹脂を充填し終えてからピストンを進退させた場合、キャビティ内の樹脂が過不足してしまう。

また、特許文献２に記載の技術は、ピストン手段の駆動源として、材料の流路を別に設けている。そのため、特許文献２に記載の技術によっては、成形品を取り出す度に、その流路内の材料を廃棄しなければならず、材料が無駄になってしまう。また、特許文献２に記載の技術は、構造が複雑であり、実現することが難しい。

また、特許文献３の技術では、金型内の樹脂が充填完了する直前にピンを押し込むとされているが、実際の制御上、金型キャビティ内の樹脂の流動に合わせたピンの駆動は困難である。ピンの駆動のタイミングが合わないと、結局ウェルドラインが発生してしまったり、ピンとピンが当接する側の金型キャビティの間に樹脂が残りバリなどの成形不良が発生したりする虞がある。

また、特許文献４の技術では溶融樹脂の流動経路を変えるわけではないため、樹脂の中にフィラー等が含まれた着色樹脂においては、単独の流れの部分と二つ以上の流れが合流した部分では樹脂内のフィラーの向きが変わるため、それがウェルドラインのように外観上で目立ってしまう。

本発明の目的は、上述した課題を解決する金型及び射出成形方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態によると、金型であって、成形物の一部の成形面を形成する複数の可動金型部と、複数の可動金型部のうち、少なくとも１つの可動金型部を、成形物の内部に向かって可動させ、複数の可動金型部のうち、少なくとも１つの可動金型部を、成形物の外部に向かって可動させるにあたり、可動金型部の可動位置を、可動金型部の可動領域で制御する制御部とを備える。本発明の第２の形態によると、金型であって、成形物の一部の成形面を形成する可動金型部であって、樹脂注入部の開始端側に配置された可動金型部と、樹脂注入部の終端側に配置された可動金型部とを含む複数の可動金型部と、複数の可動金型部のうち、少なくとも１つの可動金型部を、成形物の内部に向かって可動させ、複数の可動金型部のうち、少なくとも１つの可動金型部を、成形物の外部に向かって可動させる制御部とを備える。

本発明の第３の形態によると、射出成形方法であって、成形物の一部の成形面を形成する複数の可動金型部のうち、少なくとも１つの可動金型部を、成形物の内部に向かって可動させると共に、複数の可動金型部のうち、少なくとも１つの可動金型部を、成形物の外部に向かって可動させるにあたり、可動金型部の可動位置を、可動金型部の可動領域で制御する。本発明の第４の形態によると、射出成形方法であって、成形物の一部の成形面を形成する可動金型部であって、樹脂注入部の開始端側に配置された可動金型部と、樹脂注入部の終端側に配置された可動金型部とを含む複数の可動金型部のうち、少なくとも１つの可動金型部を、成形物の内部に向かって可動させると共に、複数の可動金型部のうち、少なくとも１つの可動金型部を、成形物の外部に向かって可動させる。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。

以上の説明から明らかなように、この発明によっては、一度発生したウェルドラインを再流動させることにより取り除くことができる。

第１の実施形態に係る金型を用いた射出成形方法の一例を示す図である。図１の金型のキャビティ形状で発生する溶融樹脂の流動とウェルドライン、ウェルドラインを低減させる流動を示す図である。溶融樹脂を格納する空間を複数組設け、より充填後の溶融樹脂の再流動を効率化させた例を示す図である。金型のキャビティの一部を利用して溶融樹脂の再流動を行う例を示す図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、第１の実施形態に係る金型を用いた射出成形方法の一例を示す。本実施形態の金型のキャビティ１を実際に必要な成形品形状とすると、その中央に穴２が開いており、射出成形後の溶融樹脂の流動８によりウェルドラインＷＬが出来やすい形状といえる。

本実施形態に係る金型は、キャビティ１の外側に、キャビティ１の延長線上に溶融樹脂が格納でき、かつ同容積の格納空間４、６を備える。また、金型は、その背面には格納空間４、６にそれぞれ格納した溶融樹脂をキャビティ１内に押し出したり、キャビティ１内の溶融樹脂を格納したりするための駆動機構５、７を有している。なお、格納空間４は、この発明における「第１の可動金型部」の一例であってよい。また、格納空間６は、この発明における「第２の可動金型部」の一例であってよい。

射出成形時には、格納空間４、６は、それぞれ駆動機構５、７により一方が開放（溶融樹脂を格納できる状態）してキャビティ１の容積を増加させるべく可動し、もう一方が閉鎖（キャビティ１の線上に倣った状態）してキャビティ１の容積を減少させるべく稼働する。それぞれの駆動機構５、７は、開放・閉鎖動作を連動して行う。

格納空間は必ずしも対をなしていなくてもよく、複数の格納空間で開放と閉鎖時に同じ容積となっていればよい。

図２では金型１０１のキャビティ形状で発生する溶融樹脂１０２の流動１０４とウェルドラインＷＬ、ウェルドラインＷＬを低減させる流動（図２（Ｃ）〜（Ｄ））を表している。ここでは、一般的な射出成形樹脂以外に、樹脂の中にフィラー１０３が混錬された成形樹脂の例を表している。

（図１（Ａ）より）ゲート３に近い側の溶融樹脂格納空間６を駆動機構７によりキャビティ１の線上に倣った位置で閉鎖し、もう一方のゲート３から遠い位置の格納空間４を駆動機構５により開放する。

（図１（Ｂ）より）ゲート３よりキャビティ１内に射出された溶融樹脂の流動は中央の穴２の一面で二つに分かれ、その反対面で合流する。この合流でウェルドラインＷＬが発生する。溶融樹脂はその後、格納空間４に充填される。このウェルドラインＷＬが発生する部分は図２（Ａ）→（Ｂ）でも示されている。

（図１（Ｃ）より）キャビティ１、及び、格納空間４に溶融樹脂が充填されると、駆動機構５、７が連動し、格納空間４をキャビティ１の線上に倣った位置まで閉鎖、格納空間６を溶融樹脂が格納できるよう開放することで、キャビティ１内の溶融樹脂が図１（Ｂ）とは異なった流動８となり、一度発生したウェルドラインＷＬを押し流して取り除く。図２のように溶融樹脂にフィラーなどが混錬されていた場合は、キャビティ１の表裏面とウェルドラインＷＬのフィラーの向きが異なるため、特にはっきりとしたウェルドラインＷＬがでてしまうが、図２（Ｃ）→（Ｄ）のように一度充填された溶融樹脂を再流動させる事でフィラーの向きも均一にさせる事ができる。

ここで、ウェルドラインＷＬの防止策として既知の技術である金型の高温度化により金型と接触している部分の流動性が良くなると、さらにウェルドラインＷＬの改善が見込まれる。

さらに、格納空間４、６の開放・閉鎖動作を複数回繰り返す事でウェルドラインＷＬを取り除く効果が向上すると考えられる。

以上、説明したように、本実施形態に係る金型を用いた射出成形方法によっては、第一の効果は一度発生したウェルドラインＷＬを再流動させることにより取り除くことが出来る。

また、フィラーなどの混錬樹脂に対して、再流動によりフィラーの方向を均一化させる事ができ、外観性が必要な射出成形に有効である。

他の実施形態を図３〜図４を用いて説明する。基本的な構成、動作については上記で示したものと同じであるが、図３では溶融樹脂を格納する格納空間を複数組設け、より充填後の溶融樹脂の再流動を効率化させた例である。駆動機構５、７により格納空間４、６の閉鎖・開放動作後、駆動機構１１、１３により格納空間１０、１２を閉鎖・開放動作させる事で溶融樹脂をより大きな範囲で再流動させることができる。図４ではキャビティ１（成形品形状）の一部を利用して溶融樹脂の再流動を行う例である。格納空間６と同容積に相当する部分がキャビティ１内にあれば、金型の合わせ面で発生するパーティングラインを気にすることなく駆動機構を設けることができる。

閉鎖・開放動作は必ずしも対をなした組合せ毎に動作しなくてもよく、閉鎖と開放で同じ容積又は圧力となるようコントロールできればよい。

上記実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。

（付記１）成形物の一部の成形面を形成する複数の可動金型部と、前記複数の可動金型部のうち、少なくとも１つの可動金型部を、前記成形物の内部に向かって可動させ、前記複数の可動金型部のうち、少なくとも１つの可動金型部を、前記成形物の外部に向かって可動させる制御部とを備えることを特徴とする金型。

（付記２）前記制御部は、前記可動金型部の可動位置を、前記可動金型部の可動領域で制御することを特徴とする付記１に記載の金型。

（付記３）前記制御部は、前記可動金型部の可動位置を、前記可動金型部の圧力で制御することを特徴とする付記１に記載の金型。

（付記４）前記制御部は、前記可動金型部のうち、少なくとも１つの可動金型部を、前記成形物の内部及び外部に向かって可動させることを特徴とする付記１から３のいずれか一項に記載の金型。

（付記５）前記可動金型部のうち、少なくとも１つは、樹脂注入部の開始端側に配置され、前記可動金型部のうち、少なくとも１つは、前記樹脂注入部の終端側に配置されていることを特徴とする付記１から４のいずれか一項に記載の金型。

（付記６）前記可動金型部の形状は、前記成形物を構成する形状の一部を兼ねていることを特徴とする付記１から５のいずれか一項に記載の金型。

（付記７）成形物の一部の成形面を形成する複数の可動金型部可動金型部のうち、少なくとも１つの可動金型部を、前記成形物の内部に向かって可動させると共に、前記複数の可動金型部のうち、少なくとも１つの可動金型部を、前記成形物の外部に向かって可動させることを特徴とする射出成形方法。

（付記８）前記可動金型部を、繰り返し可動させることで金型のキャビティに充填された樹脂を流動させること特徴とする付記７に記載の射出成形方法。

（付記９）前記金型のキャビティに樹脂を充填させた後に、前記可動金型部を可動させることを特徴とする付記７又は８に記載の射出成形方法。

（付記１０）前記可動金型部を前記成形物の内部に向かって可動させる際の可動領域と、前記可動金型部を前記成形物の外側に向かって可動させる際の可動領域とが等しくなるように、前記可動金型部を制御することを特徴とする付記７から９のいずれか一項に記載の射出成形方法。

（付記１１）前記可動金型部を前記成形物の内部に向かって可動させる際の圧力と、前記可動金型部を前記成形物の外側に向かって可動させる際の圧力とが等しくなるように、前記可動金型部を制御することを特徴とする付記７から９のいずれか一項に記載の射出成形方法。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１キャビティ
２穴
３ゲート
４格納空間
５駆動機構
６格納空間
７駆動機構
８流動
１０格納空間
１１駆動機構
１２格納空間
１３駆動機構
１０１金型
１０２溶融樹脂
１０３フィラー
１０４流動
ＷＬウェルドライン

Claims

成形物の一部の成形面を形成する複数の可動金型部と、
前記複数の可動金型部のうち、少なくとも１つの可動金型部を、前記成形物の内部に向かって可動させ、前記複数の可動金型部のうち、少なくとも１つの可動金型部を、前記成形物の外部に向かって可動させるにあたり、前記可動金型部の可動位置を、前記可動金型部の可動領域で制御する制御部と
を備えることを特徴とする金型。
成形物の一部の成形面を形成する可動金型部であって、樹脂注入部の開始端側に配置された可動金型部と、前記樹脂注入部の終端側に配置された可動金型部とを含む複数の可動金型部と、
前記複数の可動金型部のうち、少なくとも１つの可動金型部を、前記成形物の内部に向かって可動させ、前記複数の可動金型部のうち、少なくとも１つの可動金型部を、前記成形物の外部に向かって可動させる制御部と
を備えることを特徴とする金型。
前記制御部は、前記可動金型部の可動位置を、前記可動金型部の圧力で制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の金型。
前記制御部は、前記可動金型部のうち、少なくとも１つの可動金型部を、前記成形物の内部及び外部に向かって可動させる
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の金型。
前記可動金型部の形状は、前記成形物を構成する形状の一部を兼ねている
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の金型。
成形物の一部の成形面を形成する複数の可動金型部のうち、少なくとも１つの可動金型部を、前記成形物の内部に向かって可動させると共に、前記複数の可動金型部のうち、少なくとも１つの可動金型部を、前記成形物の外部に向かって可動させるにあたり、前記可動金型部の可動位置を、前記可動金型部の可動領域で制御する
ことを特徴とする射出成形方法。
成形物の一部の成形面を形成する可動金型部であって、樹脂注入部の開始端側に配置された可動金型部と、前記樹脂注入部の終端側に配置された可動金型部とを含む複数の可動金型部のうち、少なくとも１つの可動金型部を、前記成形物の内部に向かって可動させると共に、前記複数の可動金型部のうち、少なくとも１つの可動金型部を、前記成形物の外部に向かって可動させる
ことを特徴とする射出成形方法。
前記可動金型部を、繰り返し可動させることで金型のキャビティに充填された樹脂を流動させる
こと特徴とする請求項６又は７に記載の射出成形方法。
前記金型のキャビティに樹脂を充填させた後に、前記可動金型部を可動させる
ことを特徴とする請求項８に記載の射出成形方法。
前記可動金型部を前記成形物の内部に向かって可動させる際の可動領域と、前記可動金型部を前記成形物の外側に向かって可動させる際の可動領域とが等しくなるように、前記可動金型部を制御する
ことを特徴とする請求項６から９のいずれか一項に記載の射出成形方法。