JP6322018B2 - 射出成形用金型及びそれを用いた樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、固定金型と可動金型とで形成されるキャビティ内に溶融した樹脂を射出し、固化させることで樹脂成形品を成形する射出成形用金型及びそれを用いた樹脂成形品の製造方法に関する。

自動車内部品のインスツルメント・パネル（instrument panel 以下、「インパネ」と略称する。）のような樹脂製品を成形する成形技術として、固定金型と可動金型とで形成されるキャビティ内に溶融した樹脂を射出し、固化させることで樹脂製品を生成する射出成形法が広く用いられている。

射出成形法では、成形品にアンダーカット部がある場合、スライド機構を用いることが一般的であるが、樹脂の固化に伴う熱収縮により成形品のアンダーカット部が白化することがある。

従来、上記の成形品のアンダーカット部の白化を防止する方法として、例えば、特開２００９−１０１６４０号公報に、アンダーカット部を成形するための入れ子を可動部と支持部とで構成し、可動部を樹脂の熱収縮に応じて可動させる方法が提案されている。

特開２００９−１０１６４０号公報

ところで、樹脂成形品には、例えば、自動車内部品のインパネのように、意匠面にシボが設けられる成形品がある。自動車内部品のインパネを射出成形法で成形する場合、シボは微細な凹凸であるため、インパネの意匠面がアンダーカット部となる。このため、型開き動作や射出成形中の樹脂流動に起因して、シボの部分に圧力が掛かり、インパネの意匠面に白化やカジリが発生することがある。

この問題に対し、スライド機構によって対策することが考えられるが、個々のシボに対応してスライド機構を設けることは不可能で、製品形状やシボパターンに制約を設けることで対策するのが現状となっている。このため、インパネの設計の自由度が低いという問題がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、樹脂成形品の白化やカジリの発生を抑制することができる射出成形用金型及びそれを用いた樹脂成形品の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の側面で提供される射出成形用金型は、微細な凹凸が形成された成形面を有する第１の金型と、当該第１の金型に型締めされて樹脂成形品の形状を有するキャビティを形成する第２の金型とを備え、前記キャビティ内に溶融した樹脂を射出し、固化させることで前記樹脂成形品を成形する射出成形用金型において、前記キャビティに射出された樹脂と前記成形面との間にエアを供給するエア供給手段を備えたことを特徴とする（請求項１）。

好ましい実施形態によれば、前記エア供給手段は、前記第１の金型の成形面に設けられた前記エアの吹出口と、その吹出口に連通する連通路と、その連通路にエアを供給するエア供給部と、を含む構成にするとよい（請求項２）。

また、前記エアの吹出口と前記連通路は、前記第１の金型の成形面に入れ子を設けることによって形成されるとよい（請求項３）。

本発明の第２の側面で提供される樹脂成形品の製造方法は、微細な凹凸が形成された成形面を有し、その成形面の一部にエアの吹出口が設けられた第１の金型と、当該第１の金型に型締めされて樹脂成形品の形状を有するキャビティを形成する第２の金型と、前記第１の金型の前記エアの吹出口から前記キャビティにエアを供給するエア供給手段とを備えた射出成形用金型による樹脂成形品の製造方法であって、前記キャビティ内に溶融した樹脂を射出し、当該樹脂が前記吹出口を通過した後の所定のタイミングで前記エア供給手段により前記吹出口を介して前記キャビティ内にエアを供給することを特徴とする（請求項４）。

請求項１，４に記載の発明によれば、第１の金型と第２の金型とで形成されるキャビティ内に溶融した樹脂を射出し、固化させる際、当該樹脂と第１の金型の成形面との間にエアを供給するので、そのエアの層によって、第１の金型の成形面と密着することを防止することができる。これにより、金型の型開きをする際に固化した樹脂が第１の金型の成形面に形成された微細な凸凹部分と擦れて樹脂成形品の表面（微細な凸凹の意匠が施される面）に白化やカジリが生じるのを防止することができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、第１の金型の成形面に設けられるキャビティへのエアの吹出口を微小サイズに設定することで、キャビティ内に射出された樹脂が吹出口から連通路側に進入し、それによって成形不良となることを防止することができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、入れ子を用いて射出成形用金型にエアの供給路を設けることができるので、射出成形用金型への通常の加工で容易に白化やカジリの発生を防止することができる。

本発明に係る射出成形用金型の一例を示す図で、射出成形用金型が型締めされた状態を示す断面図である。 射出成形用金型で成形される樹脂成形品を示す斜視図である。 射出成形金型のキャビティ内への溶融した樹脂の射出を開始したときの状態を示す図である。 射出成形金型のキャビティ内にエアを供給するときの状態を示す図である。 キャビティ内に供給されたエアにより樹脂と成形品表側成形面の間にエアの層が形成された状態を示す図である。 射出成形用金型を型開きするときの樹脂成形品の意匠面の状態を示す図である。 自動車のインパネを射出成形する場合にエアの吹出口を形成するための入れ子を設ける位置の一例を示す図である。 エアの吹出口を形成するための入れ子の形状の変形例を示す図である。

本発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本発明に係る射出成形用金型の一例を示す図で、射出成形用金型が型締めされた状態を示す断面図である。図２は、射出成形用金型で成形される樹脂成形品を示す斜視図である。なお、図２に示す樹脂成形品の形状は、説明の便宜上、簡単な仮想の形状としている。

射出成形用金型１（以下、単に「金型１」という。）は、固定金型２と、この固定金型２に型締めされて樹脂成形品５（図２参照）と同一形状のキャビティ４を有する金型を構成する可動金型３とで構成される。

固定金型２は、キャビティ４内に溶融した樹脂を射出する射出成形機（図示省略）に固定される金型であり、固定金型本体２１と入れ子２２で構成されている。固定金型本体２１の内部には、射出成形機のノズル６から射出される溶融した樹脂Ｒ（図３参照）をキャビティ４に供給するためのスプルー２１１が穿設されている。また、固定金型２の内面には、スプルー２１１に連設された成形品表側成形面２１２が形成されている。

成形品表側成形面２１２は、図２に示すように、樹脂成形品５の表面のうち、意匠を施す面を成形する面である。本実施形態では、樹脂成形品５の「く」の字形の表面のうち、上側の表面５１（以下、「意匠面５１」という。）にシボ（シワ模様）を形成するため、成形品表側成形面２１２にシボ形成用の微細な凹凸２１２ａが設けられている。入れ子２２は、キャビティ４に溶融した樹脂Ｒが供給された後、当該樹脂Ｒが固化する際に当該樹脂Ｒと成形品表側成形面２１２の間にエアを供給するエア供給路２３を固定金型本体２１内に形成するためのものである。

射出成形時にキャビティ４内にエアを供給するのは、樹脂Ｒが固化するときに当該樹脂Ｒと成形品表側成形面２１２の間にエアの層を形成して当該樹脂Ｒが成形品表側成形面２１２に密着しないようにするためである。エアの層を形成することの作用・効果については後述する。

エア供給路２３は、エアコンプレッサー８に接続される連通路２３１と、キャビティ４内にエアを吹き出すエア吹出口２３２とで構成される。エア吹出口２３２は、成形品表側成形面２１２の適所に設けられている。図１の例では、上側の傾斜した成形品表側成形面２１２の中央部に設けられている。従って、固定金型本体２１内の、成形品表側成形面２１２のエア吹出口２３２を形成する部分に入れ子２２が設けられている。

入れ子２２は、直方体形状を有し、キャビティ４に臨む傾斜した面（以下、「シボ形成面」という。）には固定金型本体２１の成形品表側成形面２１２と同様のシボ形成用の微細な凹凸２１２ａが設けられている。入れ子２２は、シボ形成面を固定金型本体２１の成形品表側成形面２１２に合わせて固定金型本体２１に固定されている。

エア吹出口２３２は、連通路２３１よりも間隔を狭くするように、入れ子２２のシボ形成面側の端部に段差２３２ａを設けることによって形成されている。エア吹出口２３２の間隔を連通路２３１の間隔よりも狭くしているのは、キャビティ４内に供給された樹脂Ｒが連通路２３１側に進入して固化したときに不要なバリになることを防止するためである。従って、エア吹出口２３２のサイズは、スプルー２１１からキャビティ４内に押し出された樹脂Ｒがエア吹出口２３２から連通路２３１側に進入できないサイズ（例えば、０．０５ｍｍよりも狭いサイズ）に設定されている。

次に、図３〜図６を用いて、本発明に係る射出成形用金型を用いた射出成形の作用と効果について、説明する。

図３は、金型１のキャビティ４内への溶融した樹脂Ｒの射出を開始したときの状態を示す図、図４は、金型１のキャビティ４内にエアを供給するときの状態を示す図である。図５は、キャビティ４内に供給されたエアにより樹脂Ｒと成形品表側成形面２１２の間にエアの層が形成された状態を示す図である。

射出成形機のピストン７が金型１側に押し出され、当該ピストン７の先端が固定金型本体２１のスプルー２１１の基端から所定の寸法Ｌ_Aだけ手前の位置Ａに達すると、図３に示されるように、溶融した樹脂Ｒのキャビティ４内への射出が開始される。金型１には、図示省略の冷却装置が設けられているので、スプルー２１１の先端からキャビティ４内に射出された樹脂Ｒは、冷却されながら（固化しながら）キャビティ４の先端側に移動する。

キャビティ４にはエア吹出口２３２が設けられているが、エア吹出口２３２のサイズは溶融した樹脂Ｒが進入できない微小なサイズに設定されているので、樹脂Ｒは、エア吹出口２３２から連通路２３１側に浸透することなくキャビティ４内をスプルー２１１から先端側に移動する。

そして、射出成形機のピストン７が位置Ａから金型１側に所定の寸法だけ離れた位置Ｂ（スプルー２１１の基端から寸法Ｌ_B（＜Ｌ_A）だけ手前の位置）に達したときがキャビティ４内を進行する樹脂Ｒの先端が成形品表側成形面２１２の入れ子２２の部分を通過したタイミングであるとすると、そのタイミングでエアコンプレッサー８が作動し、図４に示されるように、エア吹出口２３２からエアがキャビティ４に供給される。エアコンプレッサー８によるエアの供給は、金型１の型開きが行われるまで継続される。

キャビティ４内に充填された樹脂Ｒは冷却によって固化し、樹脂成形品５となるが、金型１の型開きまでエアが供給されるので、図５に示されるように、固定金型本体２１の成形品表側成形面２１２と樹脂Ｒの間にエアの層が形成され、樹脂Ｒが固化したとき（樹脂成形品５ができたとき）に、固定金型本体２１の成形品表側成形面２１２と樹脂Ｒが密着することがない。

従って、図６に示すように、可動金型３を固定金型本体２１から水平に引いて型開きをしたときに、樹脂成形品５の意匠面５１の凸凹５１ａのエッジ部分（図６の点線で示すエッジ部分Ｐ）が固定金型本体２１の成形品表側成形面２１２の凸凹２１２ａのエッジ部分（図６の点線で示すエッジ部分Ｑ）と擦れることがないので、樹脂成形品５の意匠面５１に白化やカジリが生じることを確実に防止することができる。

また、キャビティ４内に供給された樹脂Ｒは、冷却されながら（固化しながら）スプルー２１１からキャビティ４の先端側に移動するため、キャビティ４の先端側では樹脂Ｒの粘度が上昇し、これにより成形品表側成形面２１２の凸凹２１２ａと擦れて白化やカジリが生じ易くなるが、本実施形態では、樹脂Ｒが入れ子２２のシボ成形面を通過すると、当該樹脂Ｒと成形品表側成形面２１２の間にエアを供給して隙間を形成するので、固化しつつある樹脂Ｒが成形品表側成形面２１２の凸凹２１２ａと擦れて白化やカジリが生じるのを防止することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、金型１のキャビティ４の成形品表側成形面２１２にエア吹出口２３２を設け、キャビティ４内に溶融した樹脂Ｒを射出した後、所定のタイミングでエア吹出口２３２からキャビティ４内にエアを供給するようにしているので、成形品表側成形面２１２によってシボが形成される樹脂成形品５の意匠面５１に白化やカジリが生じるのを好適に防止することができる。

本発明に係る金型１を自動車のインパネ等の大型の樹脂成形品に適用する場合は、樹脂成形品５の意匠面５１が広いので、固定金型本体２１の成形品表側成形面２１２の複数箇所に入れ子２２によってエア吹出口２３２を設けるようにするとよい。例えば、樹脂成形品５が自動車のインパネの場合、図７に示すように、樹脂成形品（インパネ）５の意匠面５１の左右の端部の部分５１ａ，５１ｂと中央部の部分５１ｃに対応する金型１の成形品表側成形面２１２の部分に、入れ子２２によってエア吹出口２３２を複数個設けるようにするとよい。

また、樹脂成形品５にアンダーカット部がある場合はそのアンダーカット部を成形するために射出成形用金型にスライド機構が用いられるが、そうした既存のスライド機構のスライド金型を利用してキャビティ４の成形品表側成形面２１２にエア吹出口２３２を形成するようにしてもよい。

また、入れ子２２によって形成されるエア吹出口２３２が直線的であった場合、エア吹出口２３２の形状が樹脂成形品５の意匠面５１に残り、その直線的な模様が固定金型本体２１の成形品表側成形面２１２で樹脂成形品５の意匠面５１に形成される曲線のシマ模様に対して違和感を与えるので、図８に示すように、入れ子２２の成形品表側成形面２１２を形成する面の周辺２２ａを曲線にしてエア吹出口２３２を非直線的にし、固定金型本体２１の成形品表側成形面２１２で形成されるシマ模様にエア吹出口２３２で成形される模様を紛れ込ませて目立たなくするようにするとよい。

１ 射出成形用金型
２ 固定金型
２１ 金型本体
２１１ スプルー
２１２ 成形品表側成形面
２２ 入れ子
２２ａ 入れ子の成形品表側成形面の周辺
２３ エア供給路
２３１ 連通路
２３２ エア吹出口
２３２ａ 段差
３ 可動金型
４ キャビティ
５ 樹脂成形品
５１ 意匠面
６ ノズル
７ 射出成形機のピストン
８ エアコンプレッサー
Ｒ 樹脂

Claims (4)

1. 微細な凹凸が形成された成形面を有する第１の金型と、当該第１の金型に型締めされて樹脂成形品の形状を有するキャビティを形成する第２の金型とを備え、前記キャビティ内に溶融した樹脂を射出し、固化させることで前記樹脂成形品を成形する射出成形用金型において、
   前記キャビティに射出された樹脂と前記成形面との間にエアを供給するエア供給手段を備え、
   前記成形面は前記第１の金型に固定されており、
   前記エア供給手段は、前記溶融した樹脂が前記成形面の微細な凹凸が形成された領域を通過したタイミングで、エアを供給する、
   ことを特徴とする射出成形用金型。
2. 前記エア供給手段は、型開きが行われるまでエアの供給を継続する、
   請求項１に記載の射出成形用金型。
3. 微細な凹凸が形成された成形面を有し、その成形面の一部にエアの吹出口が設けられた第１の金型と、当該第１の金型に型締めされて樹脂成形品の形状を有するキャビティを形成する第２の金型と、前記第１の金型の前記エアの吹出口から前記キャビティにエアを供給するエア供給手段とを備え、前記成形面が前記第１の金型に固定されている射出成形用金型による樹脂成形品の製造方法であって、
   前記キャビティ内に溶融した樹脂を射出し、当該樹脂が前記成形面の微細な凹凸が形成された領域を通過したタイミングで前記エア供給手段により前記吹出口を介して前記キャビティ内にエアを供給することを特徴とする、樹脂成形品の製造方法。
4. 前記エア供給手段は、型開きが行われるまでエアの供給を継続する、
   請求項３に記載の樹脂成形品の製造方法。