JP7045146B2 - 樹脂成形品、樹脂成形品の製造方法および金型 - Google Patents

樹脂成形品、樹脂成形品の製造方法および金型 Download PDF

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Description

本発明は、樹脂成形品、樹脂成形品の製造方法および金型に関する。
従来、射出成形を用いた樹脂成形品が知られている。また、樹脂成形品の大型化に伴い複数のゲートから樹脂を射出する方法も考案されている。この場合、ゲート間でウェルドラインが発生するため見映えを損なうという問題がある。そこで、各ゲートから樹脂を充填するタイミングをずらすことで、見映えに影響するウェルドラインの発生を防止する方法が考案されている（特許文献１、２参照）。
特開２０１３－１０１９号公報 特開２０１３－１２９１２１号公報
ところで、上述の方法のように、各ゲートから樹脂を充填するタイミングをずらすことで樹脂成形品を製造する場合、特に、最初に樹脂が射出される第１のゲートでの射出量が多くなる。そのため、第１のゲートの周壁近傍では、せん断発熱の増大に伴う蓄熱により、固化しきれない未固化樹脂が生じる。本願発明者は、その未固化樹脂が金型や次のサイクルで製造される樹脂成形品に付着することで、ゲート跡近傍が白化等による樹脂成形品の見映えを悪化させていることに想到した。このような現象は、ゲートが一つの場合でも射出量が増えれば生じ得る。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的の一つは、ゲート跡近傍の見映えの悪化を抑制する新たな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は、射出成形で製造された樹脂成形品であって、周壁を有するゲート跡が表面に形成されており、周壁の外周基部の曲率Ｒが０．５～１．０ｍｍであり、ウェルドラインが外部から視認されない。
この態様によると、ウェルドラインが外部から視認されない樹脂成形品において、ゲート跡の周壁の外周基部が目立ちにくくなる。
樹脂成形品の主要部の厚みが３．０ｍｍ未満であってもよい。これにより、薄肉の樹脂成形品においてゲート跡の周壁の外周基部が目立ちにくくなる。
ゲート跡は、樹脂成形品の成形に用いた金型に配置されている複数のゲートのうち中央近傍に配置されているゲートによって形成されたものであってもよい。これにより、樹脂の射出量が比較的多くなる中央近傍に配置されているゲートに起因するゲート跡の周壁の外周基部が目立ちにくくなる。
複数のゲートから時間差で溶融樹脂が射出されることで製造されていてもよい。これにより、ウェルドラインが外部から視認されにくくなる。
樹脂成形品は、ポリカーボネート樹脂またはアクリル樹脂を主成分としてもよい。
ゲート跡は、長径が２．０～３．０ｍｍであってもよい。
樹脂成形品の長手方向が５００ｍｍ以上の部品であってもよい。
本発明の別の態様は、樹脂成形品の製造方法である。この方法は、複数のゲートから時間差で溶融樹脂を射出する樹脂成形品の製造方法であって、はじめに溶融樹脂が射出されるメインゲートの開口縁部からキャビティ側内壁へ続く曲部の曲率Ｒが０．５～１．０ｍｍである。
この態様によると、メインゲートの開口縁部でのせん断発熱を抑制できる。
メインゲートから射出される溶融樹脂の射出率は、８０ｇ／ｓ以上であってもよい。これにより、生産性を低下させずに、ゲート跡近傍の見映えの悪化を抑制できる。
本発明のさらに別の態様は、金型である。この金型は、複数のゲートが形成されている金型であって、金型全体の中央近傍に配置されているゲートの開口縁部から金型のキャビティ側内壁へ続く曲部の曲率Ｒが０．５～１．０ｍｍである。
この態様によると、ゲート跡近傍の見映えの悪化を抑制できる。
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
本発明によれば、ゲート跡近傍の見映えの悪化を抑制できる。
図１（ａ）は、本実施の形態に係る金型の概略構成を示す断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す領域Ａの拡大図である。 図２（ａ）は、本実施の形態に係る金型のバルブピンが閉じた状態の概略構成を示す断面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す領域Ｂの拡大図である。 図３（ａ）は、溶融樹脂をキャビティに向けて射出する際の樹脂の流れを示す模式図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の領域Ｃの拡大図である。 ゲート近傍の不良樹脂を示す模式図である。 溶融樹脂をキャビティに向けて射出する際の樹脂の流れを示す模式図である。 本実施の形態に係る樹脂成形品に対応するキャビティを模式的に示した図である。
以下、図面等を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
（金型）
図１（ａ）は、本実施の形態に係る金型の概略構成を示す断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す領域Ａの拡大図である。
図１（ａ）に示す金型１０は、可動側金型１２と、固定側金型１４と、ホットランナーノズル１６と、バルブピン１８と、を備える。固定側金型１４にはゲート２０が形成されている。本実施の形態に係るゲート２０のゲート径Ｘ（図１（ｂ）参照）は、２～３ｍｍ程度である。
固定側金型１４は、ゲート２０の開口縁部２０ａから固定側金型１４のキャビティ側内壁１４ａへ続く曲部１４ｂが形成されている。可動側金型１２と固定側金型１４との間には、製造する樹脂成形品の形状に応じたキャビティ２２が形成されている。キャビティ２２の厚みｔは、２～５ｍｍの範囲、より好ましくは３．０ｍｍ未満である。
また、射出時に溶融樹脂Ｍがゲート２０に向かって流れる樹脂流路２４は、図１に示すようにゲート２０から退避した状態のバルブピン１８と、ホットランナーノズル１６との間に形成されている。
図２（ａ）は、本実施の形態に係る金型のバルブピン１８が閉じた状態の概略構成を示す断面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す領域Ｂの拡大図である。
図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、バルブピン１８は、ゲート２０から僅かに突出した状態（キャビティ側内壁１４ａとバルブピン１８先端との距離が０．２～０．４ｍｍ程度）で樹脂成形品２６の表面２６ａに当接している。そのため、樹脂成形品２６の表面２６ａには、バルブピン１８の先端形状に応じたクレータ状の凹み（ゲート跡２８）が形成される。ゲート跡２８は、ゲート径Ｌに対応して長径が２．０～３．０ｍｍ程度であり樹脂成形品２６の見映えを悪化させるため、なるべく目立たなくすることが求められる。
次に、ゲート跡が目立つ場合の一例について説明する。図３（ａ）は、溶融樹脂をキャビティ２２に向けて射出する際の樹脂の流れを示す模式図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の領域Ｃの拡大図である。
ゲート２０から流入した溶融樹脂Ｍの一部は、固定側金型１４のキャビティ側内壁１４ａに沿って流れる。その際、平らな面でない曲部１４ｂ近傍を溶融樹脂Ｍが通過する際に、固定側金型１４と溶融樹脂Ｍとの間にせん断発熱（摩擦熱）が生じる。本願発明者は、せん断発熱の量が、曲部１４ｂの曲率Ｒと相関があることに想到した。
例えば、図３（ｂ）に示す曲部１４ｂの曲率Ｒが０．３ｍｍ程度の場合、せん断発熱の量が大きいため、曲部１４ｂ近傍の温度が蓄熱により上昇し、射出後の溶融樹脂Ｍが部分的に正常に固化せずに不良樹脂となる場合がある。図４は、ゲート近傍の不良樹脂を示す模式図である。正常に固化しなかった不良樹脂３０は、型開きの際に固定側金型１４に付着してしまうことがあり、次回のショットで次に製造される樹脂成形品２６に貼り付くことで外観不良を生じさせる。
そこで、本願発明者は、固定側金型１４の曲部１４ｂの曲率Ｒが０．５～１．０ｍｍの範囲となるように曲部１４ｂを加工した。図５は、溶融樹脂をキャビティ２２に向けて射出する際の樹脂の流れを示す模式図である。図５に示す曲部１４ｂは、曲率Ｒが０．５～１．０ｍｍの範囲である。このような金型１０を用いた場合、射出成形を繰り返しても、蓄熱による固定側金型１４の曲部１４ｂでの温度上昇が抑制され、連続してショット数が増加しても樹脂成形品２６の外観不良は低減される。
図６は、本実施の形態に係る樹脂成形品に対応するキャビティを模式的に示した図である。なお、図６では、金型１０本体の図示は省略している。また、図３（ａ）は、図６のＤ－Ｄ断面に相当する。
前述の曲部１４ｂ近傍の温度が蓄熱により上昇する現象は、大型の樹脂成形品を製造する場合やゲートの数が少ない場合のように、射出率［ｇ／ｓ］を大きくする必要があるときに生じやすい。例えば、ウェルドラインが目立たなくなるように、図６に示す各ゲート２０（２０ｂ～２０ｄ）から樹脂を充填するタイミングをずらす場合、はじめに溶融樹脂が射出される第１のゲート２０ｂは、少なくとも隣接する第２のゲート２０ｃ，２０ｄに到達する量の溶融樹脂Ｍを射出する必要がある。
また、図６に示すキャビティ２２を構成する金型は、複数のゲート２０ｂ～２０ｄが形成されているが、金型全体の中央近傍に第１のゲート２０ｂが配置されている。
そして、本実施の形態に係る樹脂成形品の製造方法は、複数のゲート２０ｂ～２０ｄから時間差で溶融樹脂を射出する方法であって、第１のゲート２０ｂの開口縁部２０ａからキャビティ側内壁１４ａへ続く曲部１４ｂの曲率Ｒが０．５～１．０ｍｍである。これにより、第１のゲート２０ｂの開口縁部２０ａでのせん断発熱を抑制できる。
また、第１のゲート２０ｂから射出される溶融樹脂の射出率は、８０ｇ／ｓ以上であり、好ましくは１００ｇ／ｓ以上である。これにより、生産性を低下させずに、ゲート跡２８近傍の見映えの悪化を抑制できる。
次に、上述の金型を用いた製造方法によって製造された樹脂成形品について、図３（ａ）を参照して詳述する。
本実施の形態に係る樹脂成形品２６は、射出成形で製造されたものである。樹脂成形品２６は、周壁２６ｂを有するゲート跡２８が表面２６ａに形成されている。周壁２６ｂの外周基部２６ｃの曲率Ｒは０．５～１．０ｍｍである。外周基部２６ｃの曲率Ｒをある程度大きくすることで、環状の外周基部２６ｃでの形状変化が緩やかとなり、ゲート跡２８を上方から見た場合に外周基部２６ｃが目立ちにくくなる。また、樹脂成形品２６は、各ゲート２０（２０ｂ～２０ｄ）から樹脂を充填するタイミングを適切にずらすことで、ウェルドラインが外部から視認されにくくなる。
樹脂成形品２６の主要部の厚みｔは３．０ｍｍ未満である。そして、このような薄肉の樹脂成形品２６においてゲート跡２８の周壁２６ｂの外周基部２６ｃが目立ちにくくなる。
ゲート跡２８は、樹脂成形品２６の成形に用いた金型に配置されている複数のゲートのうち中央近傍に配置されている第１のゲート２０ｂによって形成されたものである。これにより、樹脂の射出量が比較的多くなる中央近傍に配置されている第１のゲート２０ｂに起因するゲート跡２８の周壁２６ｂの外周基部２６ｃが目立ちにくくなる。
本実施の形態に係る樹脂成形品２６は、例えば、車両用灯具に用いられる部品として利用できる。具体的には、標識灯レンズやカバーといった長尺部品である。また、樹脂成形品２６は、図６に示す長手方向の大きさＬは、５００～１０００ｍｍ程度であり、短手方向の大きさＷは１５０～３００ｍｍ程度である。また、灯具部品のように光を透過させる必要がある部品の場合、樹脂成形品２６はポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂を主成分として構成されている。
なお、樹脂材料の種類によって流動比は異なるため、樹脂成形品の大きさの範囲も樹脂材料によって異なる。例えば、第１のゲートからキャビティ端部までの距離をＬ１［ｍｍ］、キャビティの厚みをｔ［ｍｍ］とすると、材料がポリカーボネート樹脂の場合は流動比Ｌ１／ｔが１２５～１５０以下となるような大きさの樹脂成形品が好ましく、材料がアクリル樹脂の場合は流動比Ｌ１／ｔが１２０～１５０以下となるような大きさの樹脂成形品が好ましい。
以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。
１０ 金型、 １２ 可動側金型、 １４ 固定側金型、 １４ａ キャビティ側内壁、 １４ｂ 曲部、 １６ ホットランナーノズル、 １８ バルブピン、 ２０ ゲート、 ２０ａ 開口縁部、 ２０ｂ 第１のゲート、 ２２ キャビティ、 ２４ 樹脂流路、 ２６ 樹脂成形品、 ２６ａ 表面、 ２６ｂ 周壁、 ２６ｃ 外周基部、 ２８ ゲート跡。

Claims (2)

  1. 複数のゲートから時間差で溶融樹脂を射出する樹脂成形品の製造方法であって、
    はじめに溶融樹脂が射出されるメインゲートの開口縁部からキャビティ側内壁へ続く曲部の曲率Ｒが０．５～１．０ｍｍであることを特徴とする樹脂成形品の製造方法。
  2. 前記メインゲートから射出される溶融樹脂の射出率は、８０ｇ／ｓ以上であ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。
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