二酸化炭素注入射出成形用金型
【技術課題】 ＣＯ2注入射出成形用金型において、ＣＯ2の注入圧を保持し、かつ不純ガスがＣＯ2に混合するのを防ぐ。
【解決手段】 キャビティ１内における樹脂流動末端部分の金型の突合せ面に、キャビティ１内と連通し、かつガスの通過を許容し、樹脂の通過は阻止する寸法に設定された隙間６を形成する。この隙間６と連通し、かつ金型の外には連通しないガス溜り８を金型内に設け、キャビティ１内から押し出された不純ガスを、前記隙間６から前記ガス溜り８内に逃がして一旦ここに封じ込める。これにより、次に注入されたＣＯ2はキャビティ１内から金型外に逃れることができないため、キャビティ１内に注入されたＣＯ2の圧力を一定に保持できる。また、不純ガスを注入ＣＯ2に混合させないことで、ＣＯ2の純度を維持する。これにより、成形品の可視面の転写性と光沢性を向上させることができる。
【解決手段】 キャビティ１内における樹脂流動末端部分の金型の突合せ面に、キャビティ１内と連通し、かつガスの通過を許容し、樹脂の通過は阻止する寸法に設定された隙間６を形成する。この隙間６と連通し、かつ金型の外には連通しないガス溜り８を金型内に設け、キャビティ１内から押し出された不純ガスを、前記隙間６から前記ガス溜り８内に逃がして一旦ここに封じ込める。これにより、次に注入されたＣＯ2はキャビティ１内から金型外に逃れることができないため、キャビティ１内に注入されたＣＯ2の圧力を一定に保持できる。また、不純ガスを注入ＣＯ2に混合させないことで、ＣＯ2の純度を維持する。これにより、成形品の可視面の転写性と光沢性を向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャビティ内に樹脂を充填した後、キャビティ内の樹脂のスキン層（面）とこれに対向するキャビティ面間に例えば超臨界状態の二酸化炭素（以下「ＣＯ2」と称す。）を注入することにより、スキン層をキャビティ面から微小離すことでスキン層の成長を遅延させると共に、スキン層内にＣＯ2を溶解させてスキン層を軟化させた後、保圧と冷却を行うことにより、転写性と光沢性に優れた製品を成形することができる二酸化炭素注入射出成形用金型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
射出成形に際して樹脂のスキン層とキャビティ面との間にＣＯ2を注入し、続いて保圧と冷却を行うと、注入したＣＯ2がスキン層内に溶解してスキン層を軟化させるため、転写性と光沢性が向上することは知られており、本件出願人は、この成形方法の基本特許として、特許第３４４５７７８号を取得している。
このＣＯ2の注入による転写性と光沢性の向上を図る射出成形方法は、成形品によってはその後の塗装工程を省略できるまでになっているが、射出成形上、次のような問題がある。
【０００３】
一般に熱可塑性樹脂の射出成形では、樹脂をキャビティ内に充填する工程で、キャビティ中の空気、又は、樹脂自身より発生する所謂不純ガスによって、ショートショットやガス焼けが生じるのを防ぐために、この発生した不純ガスをガスベントより金型の外に排気する必要がある。このガスベントは、樹脂流動末端部分の金型の突合せ面に、キャビティ内と連通したガスが通過し樹脂は通過できない隙間、さらに、これと連通し、かつ、金型の外に連通した排気ガス誘導溝で構成されている。これにより、樹脂充填工程中にキャビティ内の不純ガスを金型の外に排気する事ができる。
【０００４】
しかしながら、キャビティ内に樹脂を充填後から型開きまでの工程中に、超臨界状態のＣＯ2を樹脂のスキン層とキャビティの間に注入することにより、転写性及び光沢性を向上させる射出成形方法では、樹脂充填中に、キャビティ内の不純ガスをガスベントより金型の外に排気することは出来るが、樹脂充填工程後に、ＣＯ2を樹脂のスキン層と金型の間に注入する工程において、注入したＣＯ2が同じガスベントから金型の外に逃げてしまうため、金型内のＣＯ2の圧力を一定に保持することができず、ＣＯ2注入により期待される転写性や光沢性の向上が図れないことがある。
【０００５】
そこで、特開２００４−２２３８８８号の場合は、固定側金型と可動側金型の突合せ面に形成されたガスベントに二酸化炭素注入経路を連通させ、ＣＯ2をこのガスベントを経由してキャビティ内に注入する方式を採用している。しかし、この方式は、樹脂充填工程中においてキャビティ内の不純ガスを二酸化炭素注入経路内に一旦逃がし、ＣＯ2を注入する工程では、この二酸化炭素注入経路よりＣＯ2をキャビティ内に注入するため、経路中に残留していた不純ガスが注入されるＣＯ2に混合してＣＯ2の純度が低下し、スキン層に対する溶解不良、軟化不良の問題が発生し、結果として転写不良及び光沢不良の問題が生じている。
【０００６】
また、特許第３４４５７７８号特許発明の場合、ＣＯ2を樹脂のスキン層と金型の間に注入する工程においては、注入したＣＯ2が、樹脂の充填経路であるランナー、スプルーを経由して金型の外に逃げてしまうため、金型内におけるＣＯ2の圧力を一定に保持する事ができず、上記と同じように転写不良や光沢不良の問題が生じる。但し、この現象はダイレクトゲート、サイドゲート、ファンゲートで起こりやすく、ピンポイントゲート、トンネルゲート、カーブゲートでは起こりにくい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、斯る点に鑑みて提案されるものであって、その目的は、キャビティ内に注入したＣＯ2の圧力を確実に保持し、かつ、ＣＯ2と不純ガスの混合を防ぐことにより、転写不良及び光沢不良の問題を発生させない二酸化炭素注入射出成形用金型を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明においては、二酸化炭素注入射出成形用金型において、キャビティ内に樹脂を充填した後、キャビティ内の樹脂のスキン層とキャビティ面間に二酸化炭素を注入することにより、転写性と光沢性に優れた成形品を得る射出成形方法に用いられる金型において、キャビティ内における樹脂流動末端部分の金型の突合せ面に、キャビティ内と連通し、かつガスの通過を許容し、樹脂の通過は阻止する寸法に設定された隙間を形成すると共に、この隙間と連通し、かつ金型の外には連通しないガス溜りからなるガス溜りを金型内に設け、樹脂充填工程中にキャビティ内から押し出された不純ガスを、前記隙間から前記ガス溜り内に逃がして一旦ここに封じ込めることにより、次に注入された二酸化炭素がキャビティ内から金型外に逃れるのを阻止してキャビティ内に注入された二酸化炭素圧力を保持するように構成したことを特徴とするものである。
この発明によると、ガスベントから注入したＣＯ2が逃れないため、ＣＯ2圧力を保持して転写性と光沢性に優れた製品の成形が可能になると共に、ＣＯ2を無駄に消費しないという効果がある。
【０００９】
更に、請求項２に記載の発明においては、請求項１に記載の二酸化炭素注入射出成形用金型において、固定側金型と可動側金型の突合せ面のうち、いずれか一方のキャビティ内と連通する面であって、前記ガス溜りと干渉しない別の位置に、ガスの通過を許容し、樹脂の通過は阻止する寸法に設定された隙間を形成すると共に、この隙間を二酸化炭素注入回路に連通させてこの隙間よりキャビティ内に二酸化炭素を注入するガス注入回路を設けたことを特徴とするものである。
この発明によると、不純ガスがＣＯ2の注入回路内に残留しないため、次の成形サイクルにおいて、ＣＯ2の純度を保持することができる。
【００１０】
更に、請求項３に記載の発明においては、請求項１に記載の二酸化炭素注入射出成形用金型において、キャビティ内に溶融樹脂を充填する溶融樹脂流路中に、二酸化炭素がこの溶融樹脂流路を経由して金型外に逃れるのを阻止する二酸化炭素流出阻止手段を設けることにより、キャビティ内に注入された二酸化炭素圧力を保持するように構成したことを特徴とするものである。
この発明によると、スプルー側にＣＯ2の圧力が逃れないため、ＣＯ2圧力を保持して転写性と光沢性に優れた製品の成形が可能になる。
【００１１】
更に、請求項４に記載の発明においては、請求項３に記載の二酸化炭素注入射出成形用金型において、前記二酸化炭素流出阻止手段は、溶融樹脂流路中に形成された窪み又は突起又は抵抗板から成ることを特徴とするものである。
この発明によると、溶融樹脂流路を経由してＣＯ2圧力が低下するのを防ぐことができる。
【００１２】
更に、請求項５に記載の発明においては、請求項１に記載の二酸化炭素注入射出成形用金型において、前記隙間をキャビティの周囲において、複数箇所に形成すると共に、この隙間がそれぞれ連通する排気ガス誘導溝を金型の突合せ面に形成し、かつこの排気ガス誘導溝を前記ガス溜りに連通させて成ることを特徴とするものである。
この発明によると、成形品の大きさや形状に応じてスムースに不純ガスの排除を行うことができると共に、樹脂の流頭制御を不純ガスの排出位置及び量で行うことができる。
【００１３】
更に、請求項６に記載の発明においては、請求項５に記載の二酸化炭素注入射出成形用金型において、前記排気ガス誘導溝に対し、複数のガス溜りを連通させて設けて成ることを特徴とするものである。
この発明によると、排気ガス誘導溝の距離が長すぎると、樹脂充填時のガス排気が適切に行われない場合があるため、適宜な位置にガス溜りを複数個設けることにより、不純ガスの排気をスムースに行うことができる。
【００１４】
〔作用〕
上記請求項１に記載の発明においては、樹脂をキャビティ内に充填する工程で、キャビティ内で発生した不純ガスは、樹脂の流れによって、隙間から排気ガス誘導溝を経由してガス溜り内に押し出される。次にＣＯ2を樹脂のスキン層とキャビティ間に注入すると、このＣＯ2は、キャビティ内において、スキン層を微小キャビティ面から離反させたのち、隙間から排気ガス誘導溝を経由しガス溜り内に少し流入するが、このガス溜り内のガスは逃げ場がないため、キャビティ内のＣＯ2の圧力は一定に保持される。その結果、ＣＯ2の溶解及びスキン層の軟化が促進される。その後、保圧工程、冷却工程を経て金型を開くと、転写性と光沢性に優れた製品を取り出すことができる。
なお、ガスが通過し、樹脂が通過できない隙間とは、熱可塑性樹脂を用いた射出成形では、厚さ０．０１ｍｍ〜０．０４ｍｍ幅程度である。また、各ガス溜りの容量は、キャビティの容量、隙間、排気ガス誘導溝及び成形条件、樹脂の種類等を考慮して決定される。
【００１５】
上記請求項２に記載の発明においては、請求項１記載のガス溜りと干渉しない別の位置に、ガスが通過し樹脂が通過しない隙間があり、この隙間は二酸化炭素注入回路の金型入り口と連通している。この結果、隙間より金型キャビティ内にＣＯ2を注入することで、充填時にガス溜りより排気された不純ガスとＣＯ2との混合が無くなるため、ＣＯ2の純度が保たれ、よって、製品の転写性及び光沢性を向上させることができる。
【００１６】
上記請求項３に記載の発明においては、スプルーから製品を形成するキャビティ間の溶融樹脂流路中に二酸化炭素流出阻止手段を設けることにより、この阻止手段のところで流入して来たＣＯ2はその流れが阻止され、この作用でＣＯ2の流れは流路の途中で止まる。この結果、樹脂の充填経路を経由して金型の外にＣＯ2が漏れないことから、キャビティ内のＣＯ2の圧力を保持する事ができ、よって、成形品の転写性及び光沢性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は以上のとおり、金型内にガス溜りを設けて樹脂をキャビティ内に充填したときに、キャビティ内から押し出された不純ガスを、このガス溜り内に一旦封じ込め、金型外に逃がさないようにすることができる。
この結果、次にＣＯ2をキャビティ内に注入したときに、このＣＯ2はスキン層とキャビティ面間に注入され、更にその一部は隙間からガス溜り内に一部流入するが、何れにしてもガス溜り内には不純ガスが封じ込められているため、キャビティ内からのＣＯ2のそれ以上の流出は止められる。
【００１８】
このようにして、キャビティ内のＣＯ2の圧力が一定に維持されるため、ＣＯ2によるスキン層の軟化作用を最大限に発揮させることができ、これにより製品の転写性と光沢性を従来のＣＯ2注入方式に比較して格段に向上させることができる。
勿論、ＣＯ2が金型外に漏れ出ないことにより、ＣＯ2の無駄もなくなる。
【００１９】
次に、本発明では、キャビティ内に樹脂を充填したとき、このキャビティ内の不純ガスが、ガスベント内に残留していないため、注入されたＣＯ2の純度をそのまま維持できる。
この結果、従来例にあっては、残留していた不純ガスがＣＯ2に混合し、ＣＯ2の純度が低下することにより、ＣＯ2によるスキン層の軟化作用に悪影響が出て、転写性及び光沢性の向上を阻害する要因となっていたが、本発明では、この不純ガスがＣＯ2に混合しないため、ＣＯ2の純度が保たれる。よって、スキン層の軟化が促進されて転写性と光沢性がより向上する。
また、本発明によると、製品の転写性と光沢性は、ほぼ全ショットにおいて期待したものが得られることから、不良品の発生率を従来例に比較して４〜５分の１に低減することができる。
【実施例１】
【００２０】
本実施例１は、請求項１、２及び５、６に対応したもので、図１〜図４に基づいて詳細に説明する。
図１において、符号の１は非可視面側金型Ａと可視面側金型Ｂを合わせて形成されたキャビティ、２はスプルー、３はランナー、４はゲート（トンネルゲート）、５は突き出しピン、６は図１（ｃ）のＡ-Ａ´断面位置である図２に示すように、キャビティ１の樹脂流動末端部分に形成されたガスが通過し、樹脂が通過できない隙間であって、本実施例１では０．０３ｍｍ幅である。なお、この隙間６の長さは5ｍｍである。そして、この隙間６は、図１（Ｃ）に示すように、キャビティ１をコ字状に取り囲むように形成された排気ガス誘導溝７との間に、キャビティ１内から放射状に複数形成されている（請求項５）。
【００２１】
８は同じく図１（Ｃ）に示すように、排気ガス誘導溝７において、３ヶ所に接続されたガス溜りであって（請求項６）、この３ヶのガス溜り８の総容量は、前記キャビティ１と隙間６、排気ガス誘導溝７の容量の総和よりも僅かに大きい容量に設定されていて、注入されたＣＯ2は、このガス溜り８内に少量流入するように設計されている。但し、理論的には、注入されたＣＯ2が、隙間６又は排気ガス誘導溝７で止まる容量にガス溜り８の容量を設定しても本発明の目的は達成できる。
以上、隙間６、排気ガス誘導溝７、ガス溜り８を以ってガス溜り回路と称す。
また、上記実施例１では、ガス溜り回路において、ガス溜り８を３ヶ所に設け、排気ガス誘導溝７をコ字状に形成し、隙間６を１１ヶ所に形成しているが、キャビティ１の大きさ、形状によっては、例えば樹脂流動端末側に１ヶずつ形成しても良く、それぞれの数は、キャビティ１の大きさ、形状等により決定される。
【００２２】
９はガス注入経路であって、このガス流入経路９の上流側は、図示しないＣＯ2供給装置に接続され、先端側は、図１（ｃ）のＢ-Ｂ´断面位置である図３に示すように、キャビティ１における突合せ面に形成したガスが通過し、樹脂が通過できない０．０３ｍｍ幅、５ｍｍ長さのＣＯ2流入隙間１０にＣＯ2ガス誘導溝１１を経由して接続されている。
図４において符号の１２は樹脂、１３は不純ガス、１４はＣＯ2である。
【００２３】
本実施例１において、樹脂充填工程時において、キャビティ1内から排気された不純ガスを溜めておくためのガス溜り８は、排気ガス誘導溝７、隙間６、キャビティ１と連通させ、かつ、樹脂充填工程時に不純ガスがガス溜り８方向に押し出されるように、ゲート４より離れた下流側に配置した。また、ＣＯ2を注入するための回路は、ＣＯ2ガス注入経路９とＣＯ2注入ガス誘導溝１１、ＣＯ2注入隙間１０、キャビティ１と連通させ、かつ、樹脂充填工程時に不純ガスがガス注入経路９に入りにくいように、ゲート４に近い上流側に配置した。
【００２４】
本実施例１の金型で成形する成形品は、図１９に示すように、肉厚が２ｍｍで、横２１０ｍｍ、縦１４８ｍｍ、側壁の高さ１５ｍｍから成る皿状の製品で、樹脂材料はＰＰＥ／ＰＳ（ＧＥポリマーランドジャパン株式会社：ＰＸ１００７）を用いた。樹脂温度２８０℃、金型温度５０℃の条件で成形を実施した。
【００２５】
次に、成形工程を図４（Ａ）〜（Ｄ）に基づいて説明する。
（Ａ）は型締めを行った状態、（Ｂ）は樹脂充填中、（Ｃ）は樹脂充填完了状態、（Ｄ）はＣＯ2注入状態である。
先ず、（Ａ）のように型締めを行った金型のキャビティ１内に、スプルー２、ランナー３、ゲート４から樹脂１２を充填すると、キャビティ１内の不純ガス１３は、樹脂１２の流れによりキャビティ１内から押し出され、隙間６、排気ガス誘導溝７を経由してガス溜り８に蓄積される。この際、ガス注入経路９側のガス注入隙間１０は樹脂流動の上流側に配置したため、不純ガス１３が入り込まない。図４(Ｃ)の樹脂充填完了時は、ガス溜り８に不純ガス１３が保持される。その後、図４(Ｄ)のＣＯ2注入時には、注入されたＣＯ2１４は、樹脂流動経路の上流に位置するガス注入経路９からＣＯ2注入ガス誘導溝１１、ＣＯ2注入隙間１０を経由して樹脂１２の可視面側スキン層とキャビティ１間に入り、スキン層を微小後退させながら不純ガス１３をガス溜り８側に押し出す。次に、キャビティ１内の樹脂１２に保圧をかける保圧工程に移ると、ＣＯ2が溶解し、軟化したスキン層が可視面に再度圧接する。その後冷却工程を経て金型を開き、成形品を取り出す。
【００２６】
この成形品は、可視面の転写性、光沢性が従来のＣＯ2注入による射出成形品に比較して格段に向上しており、かつ、不良率が大幅に軽減された。この評価結果を表１に示す。成形品の光沢度は図１９の転写性評価部分をＪＩＳ２８７４１鏡面光沢度測定方法に基づいて測定した。また、成形品の転写不良率は１００ショット連続成形を実施した際の転写向上ムラの発生率で評価した。
【表１】
【実施例２】
【００２７】
本実施例２は、請求項３に対応したもので、図５〜図７に基づいて詳細に説明する。但し、図１〜図４で説明した符号と同一の符号は、同一の部分及び構成物を指すため、重複を避ける意味から再度の説明は省略し、図１〜図４の構成と違う構成と作用の部分についてのみ詳細に説明する。
図１〜図４では、ゲート４はトンネルゲートであったが、図５〜図７ではサイドゲートである。また、スプルー２から金型の外にＣＯ2が漏れるのを防ぐために、ランナー３の流路壁の一部に図６に示すようにｈ:２ｍｍ、θａ:９０°、θｂ:９０°、Ｗ：２ｍｍの凹形状から成る二酸化炭素流入阻止手段としての窪み１５を設けた。
【００２８】
本実施例２によると、ランナー３の途中に窪み１５を設けたことにより、図７に示すように、の樹脂充填完了後のＣＯ2注入工程では、ＣＯ2を樹脂１２と金型の間に注入する際、側に侵入して来たＣＯ2は、ランナー３の途中の窪み１５において、樹脂１２中に直角に突き当り、ここで侵入圧が奪われ、これ以上奥には侵入しなくなる。この結果、キャビティ１内でＣＯ2の圧力を保持する事ができる。その後、キャビティ１内の樹脂１２に保圧をかける保圧工程に移り、ＣＯ2が溶解し、軟化したスキン層を可視面に再度圧接し、その後冷却工程を経て金型を開き、成形品を取り出した。
なお、窪み１５は図６において、ｈ：０．５ｍｍ以上、θａ:９０°以下、θｂ:９０°以下、Ｗ：０．５ｍｍ以上が望ましい。
【００２９】
本実施例２で成形された成形品は、可視面の転写性、光沢性が、従来の窪み１５のない場合の、ＣＯ2注入による射出成形品に比較して格段に向上しており、かつ、不良率が大幅に軽減された。この成形品の評価結果を表１に示す。
本実施例２では、二酸化炭素流出阻止手段は窪み１５であったが、図８、図９に示すようにランナー３の流路壁に突起１６あるいは邪魔板のようなものを突出させることにより、ＣＯ2がランナー３→スプルー２側に侵入するのを阻止できる。因みに、図９に示す突起１６において、ｈ：０．５ｍｍ以上、θａ：９０°以下、θｂ:９０°、Ｗ：１．００ｍｍ以下が望ましい。
【００３０】
なお、実施例１、２では、１点ゲートのみの例であったが、２点ゲートの場合についても、本発明は適用可能である。
この２点ゲートの例を図１０（Ａ）〜（Ｃ）に示す。この２点ゲートの金型においては、図１０に示すように、樹脂流動の下流側に、不純ガスを排気して溜めるためのガス溜り８を設け、さらに、樹脂流動の上流側に、ＣＯ2注入回路９を設け、また、図１０のようにサイドゲートの場合は、それぞれのランナー３中、または、スプルー２中に図６又は図９に示した窪み１５又は突起１６を設けることで、可視面の転写性、光沢性が従来のＣＯ2注入による射出成形品に比較して格段に向上し、不良率を大幅に軽減することができた。
【００３１】
[比較例１]
本比較例１において、金型は、図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、実施例１にあったガス溜り８の構成を無くし、排気ガス誘導溝７を金型の外に連通させた。
図１３(Ｂ)の樹脂充填中は、キャビティ１内の不純ガス１３は樹脂１２の流れにより隙間６、排気ガス誘導溝７を経由して金型の外に排気される。その後、図１３(Ｄ)のＣＯ2注入時には、樹脂流動経路の上流に位置するガス注入経路９よりＣＯ2がスキン層の可視面側キャビティ１に入るが、不純ガスを排気した隙間６、排気ガス誘導溝７を経由して、注入されたＣＯ2が金型の外に逃げてしまうため、製品の可視面側キャビティ１でＣＯ2の圧力を保持することはできなかった。
本比較例１で成形された成形品の評価結果を表１に示す。
【００３２】
[比較例２]
本比較例２は、図１４に示すように、実施例１にあったガス溜り８を削除し、図１５に示すように、排気ガス誘導溝７とガス注入経路９を連通させた。この金型を用いて行う射出成形工程を図１４（Ａ）〜（Ｃ）に示す。
図１６(Ｂ)の樹脂充填中は、キャビティ１内の不純ガス１３が樹脂１２の流れにより押し出され、ガス注入経路９に排気、蓄積される。その後、図１６(Ｄ)のＣＯ2注入時には、不純ガス排気用の排気ガス誘導溝７と連通したガス注入経路９よりＣＯ2が成形品の可視面側キャビティ１に入る。この場合、成形品の可視面側キャビティ１でＣＯ2の圧力を保持する事ができるものの、樹脂充填工程中に排気した不純ガス１３が、ＣＯ2の注入によりガス注入経路９内に逆流していて、この不純ガスが注入されるＣＯ2に混合したままキャビティ１に入るため、得られた製品の不良率が高く、また転写性も光沢性も悪かった。
本比較例２で成形された成形品の評価結果を表１に示す。
【００３３】
[比較例３]
本比較例３は、図１７に示すように、実施例２の窪み１５、突起１６を排除した例である。
この比較例３の金型を用いて成形を行うと、図１８に示すように、の樹脂充填完了後のＣＯ2注入工程では、ＣＯ2を樹脂のスキン層と金型の間に注入する際、ＣＯ2がキャビティ１、ランナー３表面を伝わり、スプルー２から金型の外に逃げてしまうため、製品の可視面側キャビティで圧力を保持することはできなかった。この結果、不良率が高く、転写性も光沢性も悪かった。
本比較例３で成形された成形品の評価結果を表１に示す。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施例１の金型の説明図であって、（Ａ）は金型を閉じた状態の断面図、（Ｂ）は非可視面側金型の正面図、（Ｃ）は可視面側金型の正面図
【図２】図１（Ｃ）Ａ−Ａ´線断面図
【図３】図１（Ｃ）Ｂ−Ｂ´線断面図
【図４】実施例１に示す金型の作用を示すもので、（Ａ）は型締めの状態の断面図、（Ｂ）は樹脂を充填している状態の説明図、（Ｃ）は不純ガスがガス溜りに逃げている状態の説明図、（Ｄ）はＣＯ2を注入した状態の説明図
【図５】実施例２に示す金型を示すもので、（Ａ）は型締め状態の説明図、（Ｂ）は可視面側金型の正面図、（Ｃ）は非可視面側金型の正面図
【図６】窪みの説明図
【図７】実施例２において、ＣＯ2を注入した状態の説明図
【図８】ランナー部に突起を形成した金型を示すもので、（Ａ）は型締め状態の説明図、（Ｂ）は可視面側金型の正面図、（Ｃ）は非可視面側金型の正面図
【図９】突起の説明図
【図１０】２点ゲート方式の金型を示すもので、（Ａ）は型締め状態の説明図、（Ｂ）は可視面側金型の正面図、（Ｃ）は非可視面側金型の正面図
【図１１】ガス溜りのない従来の金型を示すもので、（Ａ）は型締め状態の説明図、（Ｂ）は非可視面側金型の正面図、（Ｃ）は可視面側金型の正面図
【図１２】図１１（Ｃ）Ｃ−Ｃ´線断面図
【図１３】比較例１の成形工程を示すもので、（Ａ）は型締めの状態の断面図、（Ｂ）は樹脂を充填している状態の説明図、（Ｃ）は不純ガスがガス溜りに逃げている状態の説明図、（Ｄ）はＣＯ2を注入した状態の説明図
【図１４】比較例２の金型を示すもので、（Ａ）は型締め状態の説明図、（Ｂ）は可視面側金型の正面図、（Ｃ）は非可視面側金型の正面図
【図１５】図１４（Ｂ）Ｄ−Ｄ´線断面図
【図１６】比較例２の成形工程を示すもので、（Ａ）は型締めの状態の断面図、（Ｂ）は樹脂を充填している状態の説明図、（Ｃ）は不純ガスがガス注入回路に逃げている状態の説明図、（Ｄ）はＣＯ2を注入した状態の説明図
【図１７】比較例３の金型を示すもので、（Ａ）は型締め状態の説明図、（Ｂ）は可視面側金型の正面図、（Ｃ）は非可視面側金型の正面図
【図１８】比較例３におけるＣＯ2注入例の説明図
【図１９】各実施例及び比較例で成形した製品の説明図
【符号の説明】
【００３５】
１ キャビティ
２ スプルー
３ ランナー
４ ゲート
５ 突き出しピン
６ 隙間
７ 排気ガス誘導溝
８ ガス溜り
９ ＣＯ2注入経路
１１ 注入ガス誘導溝
１２ 樹脂
１３ 不純ガス
１４ ＣＯ2
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャビティ内に樹脂を充填した後、キャビティ内の樹脂のスキン層（面）とこれに対向するキャビティ面間に例えば超臨界状態の二酸化炭素（以下「ＣＯ2」と称す。）を注入することにより、スキン層をキャビティ面から微小離すことでスキン層の成長を遅延させると共に、スキン層内にＣＯ2を溶解させてスキン層を軟化させた後、保圧と冷却を行うことにより、転写性と光沢性に優れた製品を成形することができる二酸化炭素注入射出成形用金型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
射出成形に際して樹脂のスキン層とキャビティ面との間にＣＯ2を注入し、続いて保圧と冷却を行うと、注入したＣＯ2がスキン層内に溶解してスキン層を軟化させるため、転写性と光沢性が向上することは知られており、本件出願人は、この成形方法の基本特許として、特許第３４４５７７８号を取得している。
このＣＯ2の注入による転写性と光沢性の向上を図る射出成形方法は、成形品によってはその後の塗装工程を省略できるまでになっているが、射出成形上、次のような問題がある。
【０００３】
一般に熱可塑性樹脂の射出成形では、樹脂をキャビティ内に充填する工程で、キャビティ中の空気、又は、樹脂自身より発生する所謂不純ガスによって、ショートショットやガス焼けが生じるのを防ぐために、この発生した不純ガスをガスベントより金型の外に排気する必要がある。このガスベントは、樹脂流動末端部分の金型の突合せ面に、キャビティ内と連通したガスが通過し樹脂は通過できない隙間、さらに、これと連通し、かつ、金型の外に連通した排気ガス誘導溝で構成されている。これにより、樹脂充填工程中にキャビティ内の不純ガスを金型の外に排気する事ができる。
【０００４】
しかしながら、キャビティ内に樹脂を充填後から型開きまでの工程中に、超臨界状態のＣＯ2を樹脂のスキン層とキャビティの間に注入することにより、転写性及び光沢性を向上させる射出成形方法では、樹脂充填中に、キャビティ内の不純ガスをガスベントより金型の外に排気することは出来るが、樹脂充填工程後に、ＣＯ2を樹脂のスキン層と金型の間に注入する工程において、注入したＣＯ2が同じガスベントから金型の外に逃げてしまうため、金型内のＣＯ2の圧力を一定に保持することができず、ＣＯ2注入により期待される転写性や光沢性の向上が図れないことがある。
【０００５】
そこで、特開２００４−２２３８８８号の場合は、固定側金型と可動側金型の突合せ面に形成されたガスベントに二酸化炭素注入経路を連通させ、ＣＯ2をこのガスベントを経由してキャビティ内に注入する方式を採用している。しかし、この方式は、樹脂充填工程中においてキャビティ内の不純ガスを二酸化炭素注入経路内に一旦逃がし、ＣＯ2を注入する工程では、この二酸化炭素注入経路よりＣＯ2をキャビティ内に注入するため、経路中に残留していた不純ガスが注入されるＣＯ2に混合してＣＯ2の純度が低下し、スキン層に対する溶解不良、軟化不良の問題が発生し、結果として転写不良及び光沢不良の問題が生じている。
【０００６】
また、特許第３４４５７７８号特許発明の場合、ＣＯ2を樹脂のスキン層と金型の間に注入する工程においては、注入したＣＯ2が、樹脂の充填経路であるランナー、スプルーを経由して金型の外に逃げてしまうため、金型内におけるＣＯ2の圧力を一定に保持する事ができず、上記と同じように転写不良や光沢不良の問題が生じる。但し、この現象はダイレクトゲート、サイドゲート、ファンゲートで起こりやすく、ピンポイントゲート、トンネルゲート、カーブゲートでは起こりにくい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、斯る点に鑑みて提案されるものであって、その目的は、キャビティ内に注入したＣＯ2の圧力を確実に保持し、かつ、ＣＯ2と不純ガスの混合を防ぐことにより、転写不良及び光沢不良の問題を発生させない二酸化炭素注入射出成形用金型を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明においては、二酸化炭素注入射出成形用金型において、キャビティ内に樹脂を充填した後、キャビティ内の樹脂のスキン層とキャビティ面間に二酸化炭素を注入することにより、転写性と光沢性に優れた成形品を得る射出成形方法に用いられる金型において、キャビティ内における樹脂流動末端部分の金型の突合せ面に、キャビティ内と連通し、かつガスの通過を許容し、樹脂の通過は阻止する寸法に設定された隙間を形成すると共に、この隙間と連通し、かつ金型の外には連通しないガス溜りからなるガス溜りを金型内に設け、樹脂充填工程中にキャビティ内から押し出された不純ガスを、前記隙間から前記ガス溜り内に逃がして一旦ここに封じ込めることにより、次に注入された二酸化炭素がキャビティ内から金型外に逃れるのを阻止してキャビティ内に注入された二酸化炭素圧力を保持するように構成したことを特徴とするものである。
この発明によると、ガスベントから注入したＣＯ2が逃れないため、ＣＯ2圧力を保持して転写性と光沢性に優れた製品の成形が可能になると共に、ＣＯ2を無駄に消費しないという効果がある。
【０００９】
更に、請求項２に記載の発明においては、請求項１に記載の二酸化炭素注入射出成形用金型において、固定側金型と可動側金型の突合せ面のうち、いずれか一方のキャビティ内と連通する面であって、前記ガス溜りと干渉しない別の位置に、ガスの通過を許容し、樹脂の通過は阻止する寸法に設定された隙間を形成すると共に、この隙間を二酸化炭素注入回路に連通させてこの隙間よりキャビティ内に二酸化炭素を注入するガス注入回路を設けたことを特徴とするものである。
この発明によると、不純ガスがＣＯ2の注入回路内に残留しないため、次の成形サイクルにおいて、ＣＯ2の純度を保持することができる。
【００１０】
更に、請求項３に記載の発明においては、請求項１に記載の二酸化炭素注入射出成形用金型において、キャビティ内に溶融樹脂を充填する溶融樹脂流路中に、二酸化炭素がこの溶融樹脂流路を経由して金型外に逃れるのを阻止する二酸化炭素流出阻止手段を設けることにより、キャビティ内に注入された二酸化炭素圧力を保持するように構成したことを特徴とするものである。
この発明によると、スプルー側にＣＯ2の圧力が逃れないため、ＣＯ2圧力を保持して転写性と光沢性に優れた製品の成形が可能になる。
【００１１】
更に、請求項４に記載の発明においては、請求項３に記載の二酸化炭素注入射出成形用金型において、前記二酸化炭素流出阻止手段は、溶融樹脂流路中に形成された窪み又は突起又は抵抗板から成ることを特徴とするものである。
この発明によると、溶融樹脂流路を経由してＣＯ2圧力が低下するのを防ぐことができる。
【００１２】
更に、請求項５に記載の発明においては、請求項１に記載の二酸化炭素注入射出成形用金型において、前記隙間をキャビティの周囲において、複数箇所に形成すると共に、この隙間がそれぞれ連通する排気ガス誘導溝を金型の突合せ面に形成し、かつこの排気ガス誘導溝を前記ガス溜りに連通させて成ることを特徴とするものである。
この発明によると、成形品の大きさや形状に応じてスムースに不純ガスの排除を行うことができると共に、樹脂の流頭制御を不純ガスの排出位置及び量で行うことができる。
【００１３】
更に、請求項６に記載の発明においては、請求項５に記載の二酸化炭素注入射出成形用金型において、前記排気ガス誘導溝に対し、複数のガス溜りを連通させて設けて成ることを特徴とするものである。
この発明によると、排気ガス誘導溝の距離が長すぎると、樹脂充填時のガス排気が適切に行われない場合があるため、適宜な位置にガス溜りを複数個設けることにより、不純ガスの排気をスムースに行うことができる。
【００１４】
〔作用〕
上記請求項１に記載の発明においては、樹脂をキャビティ内に充填する工程で、キャビティ内で発生した不純ガスは、樹脂の流れによって、隙間から排気ガス誘導溝を経由してガス溜り内に押し出される。次にＣＯ2を樹脂のスキン層とキャビティ間に注入すると、このＣＯ2は、キャビティ内において、スキン層を微小キャビティ面から離反させたのち、隙間から排気ガス誘導溝を経由しガス溜り内に少し流入するが、このガス溜り内のガスは逃げ場がないため、キャビティ内のＣＯ2の圧力は一定に保持される。その結果、ＣＯ2の溶解及びスキン層の軟化が促進される。その後、保圧工程、冷却工程を経て金型を開くと、転写性と光沢性に優れた製品を取り出すことができる。
なお、ガスが通過し、樹脂が通過できない隙間とは、熱可塑性樹脂を用いた射出成形では、厚さ０．０１ｍｍ〜０．０４ｍｍ幅程度である。また、各ガス溜りの容量は、キャビティの容量、隙間、排気ガス誘導溝及び成形条件、樹脂の種類等を考慮して決定される。
【００１５】
上記請求項２に記載の発明においては、請求項１記載のガス溜りと干渉しない別の位置に、ガスが通過し樹脂が通過しない隙間があり、この隙間は二酸化炭素注入回路の金型入り口と連通している。この結果、隙間より金型キャビティ内にＣＯ2を注入することで、充填時にガス溜りより排気された不純ガスとＣＯ2との混合が無くなるため、ＣＯ2の純度が保たれ、よって、製品の転写性及び光沢性を向上させることができる。
【００１６】
上記請求項３に記載の発明においては、スプルーから製品を形成するキャビティ間の溶融樹脂流路中に二酸化炭素流出阻止手段を設けることにより、この阻止手段のところで流入して来たＣＯ2はその流れが阻止され、この作用でＣＯ2の流れは流路の途中で止まる。この結果、樹脂の充填経路を経由して金型の外にＣＯ2が漏れないことから、キャビティ内のＣＯ2の圧力を保持する事ができ、よって、成形品の転写性及び光沢性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は以上のとおり、金型内にガス溜りを設けて樹脂をキャビティ内に充填したときに、キャビティ内から押し出された不純ガスを、このガス溜り内に一旦封じ込め、金型外に逃がさないようにすることができる。
この結果、次にＣＯ2をキャビティ内に注入したときに、このＣＯ2はスキン層とキャビティ面間に注入され、更にその一部は隙間からガス溜り内に一部流入するが、何れにしてもガス溜り内には不純ガスが封じ込められているため、キャビティ内からのＣＯ2のそれ以上の流出は止められる。
【００１８】
このようにして、キャビティ内のＣＯ2の圧力が一定に維持されるため、ＣＯ2によるスキン層の軟化作用を最大限に発揮させることができ、これにより製品の転写性と光沢性を従来のＣＯ2注入方式に比較して格段に向上させることができる。
勿論、ＣＯ2が金型外に漏れ出ないことにより、ＣＯ2の無駄もなくなる。
【００１９】
次に、本発明では、キャビティ内に樹脂を充填したとき、このキャビティ内の不純ガスが、ガスベント内に残留していないため、注入されたＣＯ2の純度をそのまま維持できる。
この結果、従来例にあっては、残留していた不純ガスがＣＯ2に混合し、ＣＯ2の純度が低下することにより、ＣＯ2によるスキン層の軟化作用に悪影響が出て、転写性及び光沢性の向上を阻害する要因となっていたが、本発明では、この不純ガスがＣＯ2に混合しないため、ＣＯ2の純度が保たれる。よって、スキン層の軟化が促進されて転写性と光沢性がより向上する。
また、本発明によると、製品の転写性と光沢性は、ほぼ全ショットにおいて期待したものが得られることから、不良品の発生率を従来例に比較して４〜５分の１に低減することができる。
【実施例１】
【００２０】
本実施例１は、請求項１、２及び５、６に対応したもので、図１〜図４に基づいて詳細に説明する。
図１において、符号の１は非可視面側金型Ａと可視面側金型Ｂを合わせて形成されたキャビティ、２はスプルー、３はランナー、４はゲート（トンネルゲート）、５は突き出しピン、６は図１（ｃ）のＡ-Ａ´断面位置である図２に示すように、キャビティ１の樹脂流動末端部分に形成されたガスが通過し、樹脂が通過できない隙間であって、本実施例１では０．０３ｍｍ幅である。なお、この隙間６の長さは5ｍｍである。そして、この隙間６は、図１（Ｃ）に示すように、キャビティ１をコ字状に取り囲むように形成された排気ガス誘導溝７との間に、キャビティ１内から放射状に複数形成されている（請求項５）。
【００２１】
８は同じく図１（Ｃ）に示すように、排気ガス誘導溝７において、３ヶ所に接続されたガス溜りであって（請求項６）、この３ヶのガス溜り８の総容量は、前記キャビティ１と隙間６、排気ガス誘導溝７の容量の総和よりも僅かに大きい容量に設定されていて、注入されたＣＯ2は、このガス溜り８内に少量流入するように設計されている。但し、理論的には、注入されたＣＯ2が、隙間６又は排気ガス誘導溝７で止まる容量にガス溜り８の容量を設定しても本発明の目的は達成できる。
以上、隙間６、排気ガス誘導溝７、ガス溜り８を以ってガス溜り回路と称す。
また、上記実施例１では、ガス溜り回路において、ガス溜り８を３ヶ所に設け、排気ガス誘導溝７をコ字状に形成し、隙間６を１１ヶ所に形成しているが、キャビティ１の大きさ、形状によっては、例えば樹脂流動端末側に１ヶずつ形成しても良く、それぞれの数は、キャビティ１の大きさ、形状等により決定される。
【００２２】
９はガス注入経路であって、このガス流入経路９の上流側は、図示しないＣＯ2供給装置に接続され、先端側は、図１（ｃ）のＢ-Ｂ´断面位置である図３に示すように、キャビティ１における突合せ面に形成したガスが通過し、樹脂が通過できない０．０３ｍｍ幅、５ｍｍ長さのＣＯ2流入隙間１０にＣＯ2ガス誘導溝１１を経由して接続されている。
図４において符号の１２は樹脂、１３は不純ガス、１４はＣＯ2である。
【００２３】
本実施例１において、樹脂充填工程時において、キャビティ1内から排気された不純ガスを溜めておくためのガス溜り８は、排気ガス誘導溝７、隙間６、キャビティ１と連通させ、かつ、樹脂充填工程時に不純ガスがガス溜り８方向に押し出されるように、ゲート４より離れた下流側に配置した。また、ＣＯ2を注入するための回路は、ＣＯ2ガス注入経路９とＣＯ2注入ガス誘導溝１１、ＣＯ2注入隙間１０、キャビティ１と連通させ、かつ、樹脂充填工程時に不純ガスがガス注入経路９に入りにくいように、ゲート４に近い上流側に配置した。
【００２４】
本実施例１の金型で成形する成形品は、図１９に示すように、肉厚が２ｍｍで、横２１０ｍｍ、縦１４８ｍｍ、側壁の高さ１５ｍｍから成る皿状の製品で、樹脂材料はＰＰＥ／ＰＳ（ＧＥポリマーランドジャパン株式会社：ＰＸ１００７）を用いた。樹脂温度２８０℃、金型温度５０℃の条件で成形を実施した。
【００２５】
次に、成形工程を図４（Ａ）〜（Ｄ）に基づいて説明する。
（Ａ）は型締めを行った状態、（Ｂ）は樹脂充填中、（Ｃ）は樹脂充填完了状態、（Ｄ）はＣＯ2注入状態である。
先ず、（Ａ）のように型締めを行った金型のキャビティ１内に、スプルー２、ランナー３、ゲート４から樹脂１２を充填すると、キャビティ１内の不純ガス１３は、樹脂１２の流れによりキャビティ１内から押し出され、隙間６、排気ガス誘導溝７を経由してガス溜り８に蓄積される。この際、ガス注入経路９側のガス注入隙間１０は樹脂流動の上流側に配置したため、不純ガス１３が入り込まない。図４(Ｃ)の樹脂充填完了時は、ガス溜り８に不純ガス１３が保持される。その後、図４(Ｄ)のＣＯ2注入時には、注入されたＣＯ2１４は、樹脂流動経路の上流に位置するガス注入経路９からＣＯ2注入ガス誘導溝１１、ＣＯ2注入隙間１０を経由して樹脂１２の可視面側スキン層とキャビティ１間に入り、スキン層を微小後退させながら不純ガス１３をガス溜り８側に押し出す。次に、キャビティ１内の樹脂１２に保圧をかける保圧工程に移ると、ＣＯ2が溶解し、軟化したスキン層が可視面に再度圧接する。その後冷却工程を経て金型を開き、成形品を取り出す。
【００２６】
この成形品は、可視面の転写性、光沢性が従来のＣＯ2注入による射出成形品に比較して格段に向上しており、かつ、不良率が大幅に軽減された。この評価結果を表１に示す。成形品の光沢度は図１９の転写性評価部分をＪＩＳ２８７４１鏡面光沢度測定方法に基づいて測定した。また、成形品の転写不良率は１００ショット連続成形を実施した際の転写向上ムラの発生率で評価した。
【表１】
【実施例２】
【００２７】
本実施例２は、請求項３に対応したもので、図５〜図７に基づいて詳細に説明する。但し、図１〜図４で説明した符号と同一の符号は、同一の部分及び構成物を指すため、重複を避ける意味から再度の説明は省略し、図１〜図４の構成と違う構成と作用の部分についてのみ詳細に説明する。
図１〜図４では、ゲート４はトンネルゲートであったが、図５〜図７ではサイドゲートである。また、スプルー２から金型の外にＣＯ2が漏れるのを防ぐために、ランナー３の流路壁の一部に図６に示すようにｈ:２ｍｍ、θａ:９０°、θｂ:９０°、Ｗ：２ｍｍの凹形状から成る二酸化炭素流入阻止手段としての窪み１５を設けた。
【００２８】
本実施例２によると、ランナー３の途中に窪み１５を設けたことにより、図７に示すように、の樹脂充填完了後のＣＯ2注入工程では、ＣＯ2を樹脂１２と金型の間に注入する際、側に侵入して来たＣＯ2は、ランナー３の途中の窪み１５において、樹脂１２中に直角に突き当り、ここで侵入圧が奪われ、これ以上奥には侵入しなくなる。この結果、キャビティ１内でＣＯ2の圧力を保持する事ができる。その後、キャビティ１内の樹脂１２に保圧をかける保圧工程に移り、ＣＯ2が溶解し、軟化したスキン層を可視面に再度圧接し、その後冷却工程を経て金型を開き、成形品を取り出した。
なお、窪み１５は図６において、ｈ：０．５ｍｍ以上、θａ:９０°以下、θｂ:９０°以下、Ｗ：０．５ｍｍ以上が望ましい。
【００２９】
本実施例２で成形された成形品は、可視面の転写性、光沢性が、従来の窪み１５のない場合の、ＣＯ2注入による射出成形品に比較して格段に向上しており、かつ、不良率が大幅に軽減された。この成形品の評価結果を表１に示す。
本実施例２では、二酸化炭素流出阻止手段は窪み１５であったが、図８、図９に示すようにランナー３の流路壁に突起１６あるいは邪魔板のようなものを突出させることにより、ＣＯ2がランナー３→スプルー２側に侵入するのを阻止できる。因みに、図９に示す突起１６において、ｈ：０．５ｍｍ以上、θａ：９０°以下、θｂ:９０°、Ｗ：１．００ｍｍ以下が望ましい。
【００３０】
なお、実施例１、２では、１点ゲートのみの例であったが、２点ゲートの場合についても、本発明は適用可能である。
この２点ゲートの例を図１０（Ａ）〜（Ｃ）に示す。この２点ゲートの金型においては、図１０に示すように、樹脂流動の下流側に、不純ガスを排気して溜めるためのガス溜り８を設け、さらに、樹脂流動の上流側に、ＣＯ2注入回路９を設け、また、図１０のようにサイドゲートの場合は、それぞれのランナー３中、または、スプルー２中に図６又は図９に示した窪み１５又は突起１６を設けることで、可視面の転写性、光沢性が従来のＣＯ2注入による射出成形品に比較して格段に向上し、不良率を大幅に軽減することができた。
【００３１】
[比較例１]
本比較例１において、金型は、図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、実施例１にあったガス溜り８の構成を無くし、排気ガス誘導溝７を金型の外に連通させた。
図１３(Ｂ)の樹脂充填中は、キャビティ１内の不純ガス１３は樹脂１２の流れにより隙間６、排気ガス誘導溝７を経由して金型の外に排気される。その後、図１３(Ｄ)のＣＯ2注入時には、樹脂流動経路の上流に位置するガス注入経路９よりＣＯ2がスキン層の可視面側キャビティ１に入るが、不純ガスを排気した隙間６、排気ガス誘導溝７を経由して、注入されたＣＯ2が金型の外に逃げてしまうため、製品の可視面側キャビティ１でＣＯ2の圧力を保持することはできなかった。
本比較例１で成形された成形品の評価結果を表１に示す。
【００３２】
[比較例２]
本比較例２は、図１４に示すように、実施例１にあったガス溜り８を削除し、図１５に示すように、排気ガス誘導溝７とガス注入経路９を連通させた。この金型を用いて行う射出成形工程を図１４（Ａ）〜（Ｃ）に示す。
図１６(Ｂ)の樹脂充填中は、キャビティ１内の不純ガス１３が樹脂１２の流れにより押し出され、ガス注入経路９に排気、蓄積される。その後、図１６(Ｄ)のＣＯ2注入時には、不純ガス排気用の排気ガス誘導溝７と連通したガス注入経路９よりＣＯ2が成形品の可視面側キャビティ１に入る。この場合、成形品の可視面側キャビティ１でＣＯ2の圧力を保持する事ができるものの、樹脂充填工程中に排気した不純ガス１３が、ＣＯ2の注入によりガス注入経路９内に逆流していて、この不純ガスが注入されるＣＯ2に混合したままキャビティ１に入るため、得られた製品の不良率が高く、また転写性も光沢性も悪かった。
本比較例２で成形された成形品の評価結果を表１に示す。
【００３３】
[比較例３]
本比較例３は、図１７に示すように、実施例２の窪み１５、突起１６を排除した例である。
この比較例３の金型を用いて成形を行うと、図１８に示すように、の樹脂充填完了後のＣＯ2注入工程では、ＣＯ2を樹脂のスキン層と金型の間に注入する際、ＣＯ2がキャビティ１、ランナー３表面を伝わり、スプルー２から金型の外に逃げてしまうため、製品の可視面側キャビティで圧力を保持することはできなかった。この結果、不良率が高く、転写性も光沢性も悪かった。
本比較例３で成形された成形品の評価結果を表１に示す。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施例１の金型の説明図であって、（Ａ）は金型を閉じた状態の断面図、（Ｂ）は非可視面側金型の正面図、（Ｃ）は可視面側金型の正面図
【図２】図１（Ｃ）Ａ−Ａ´線断面図
【図３】図１（Ｃ）Ｂ−Ｂ´線断面図
【図４】実施例１に示す金型の作用を示すもので、（Ａ）は型締めの状態の断面図、（Ｂ）は樹脂を充填している状態の説明図、（Ｃ）は不純ガスがガス溜りに逃げている状態の説明図、（Ｄ）はＣＯ2を注入した状態の説明図
【図５】実施例２に示す金型を示すもので、（Ａ）は型締め状態の説明図、（Ｂ）は可視面側金型の正面図、（Ｃ）は非可視面側金型の正面図
【図６】窪みの説明図
【図７】実施例２において、ＣＯ2を注入した状態の説明図
【図８】ランナー部に突起を形成した金型を示すもので、（Ａ）は型締め状態の説明図、（Ｂ）は可視面側金型の正面図、（Ｃ）は非可視面側金型の正面図
【図９】突起の説明図
【図１０】２点ゲート方式の金型を示すもので、（Ａ）は型締め状態の説明図、（Ｂ）は可視面側金型の正面図、（Ｃ）は非可視面側金型の正面図
【図１１】ガス溜りのない従来の金型を示すもので、（Ａ）は型締め状態の説明図、（Ｂ）は非可視面側金型の正面図、（Ｃ）は可視面側金型の正面図
【図１２】図１１（Ｃ）Ｃ−Ｃ´線断面図
【図１３】比較例１の成形工程を示すもので、（Ａ）は型締めの状態の断面図、（Ｂ）は樹脂を充填している状態の説明図、（Ｃ）は不純ガスがガス溜りに逃げている状態の説明図、（Ｄ）はＣＯ2を注入した状態の説明図
【図１４】比較例２の金型を示すもので、（Ａ）は型締め状態の説明図、（Ｂ）は可視面側金型の正面図、（Ｃ）は非可視面側金型の正面図
【図１５】図１４（Ｂ）Ｄ−Ｄ´線断面図
【図１６】比較例２の成形工程を示すもので、（Ａ）は型締めの状態の断面図、（Ｂ）は樹脂を充填している状態の説明図、（Ｃ）は不純ガスがガス注入回路に逃げている状態の説明図、（Ｄ）はＣＯ2を注入した状態の説明図
【図１７】比較例３の金型を示すもので、（Ａ）は型締め状態の説明図、（Ｂ）は可視面側金型の正面図、（Ｃ）は非可視面側金型の正面図
【図１８】比較例３におけるＣＯ2注入例の説明図
【図１９】各実施例及び比較例で成形した製品の説明図
【符号の説明】
【００３５】
１ キャビティ
２ スプルー
３ ランナー
４ ゲート
５ 突き出しピン
６ 隙間
７ 排気ガス誘導溝
８ ガス溜り
９ ＣＯ2注入経路
１１ 注入ガス誘導溝
１２ 樹脂
１３ 不純ガス
１４ ＣＯ2
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティ内に樹脂を充填した後、キャビティ内の樹脂のスキン層とキャビティ面間に二酸化炭素を注入することにより、転写性と光沢性に優れた成形品を得る射出成形方法に用いられる金型において、キャビティ内における樹脂流動末端部分の金型の突合せ面に、キャビティ内と連通し、かつガスの通過を許容し、樹脂の通過は阻止する寸法に設定された隙間を形成すると共に、この隙間と連通し、かつ金型の外には連通しないガス溜りからなるガス溜り回路を金型内に設け、樹脂充填工程中にキャビティ内から押し出された不純ガスを、前記隙間から前記ガス溜り内に逃がして一旦ここに封じ込めることにより、次に注入された二酸化炭素がキャビティ内から金型外に逃れるのを阻止してキャビティ内に注入された二酸化炭素圧力を保持するように構成したことを特徴とする二酸化炭素注入射出成形用金型。
【請求項２】
固定側金型と可動側金型の突合せ面のうち、いずれか一方のキャビティ内と連通する面であって、前記ガス溜り回路と干渉しない別の位置に、ガスの通過を許容し、樹脂の通過は阻止する寸法に設定された隙間を形成すると共に、この隙間を二酸化炭素注入回路に連通させてこの隙間よりキャビティ内に二酸化炭素を注入するガス注入回路を設けたことを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素注入射出成形用金型。
【請求項３】
キャビティ内に溶融樹脂を充填する溶融樹脂流路中に、二酸化炭素がこの溶融樹脂流路を経由して金型外に逃れるのを阻止する二酸化炭素流出阻止手段を設けることにより、キャビティ内に注入された二酸化炭素圧力を保持するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素注入射出成形用金型。
【請求項４】
前記二酸化炭素流出阻止手段は、溶融樹脂流路中に形成された窪み又は突起又は抵抗板から成ることを特徴とする請求項３に記載の二酸化炭素注入射出成形用金型。
【請求項５】
前記隙間をキャビティの周囲において、複数箇所に形成すると共に、この隙間がそれぞれ連通する排気ガス誘導溝を金型の突合せ面に形成し、かつこの排気ガス誘導溝を前記ガス溜りに連通させて成ることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素注入射出成形用金型。
【請求項６】
前記排気ガス誘導溝に対し、複数のガス溜りを連通させて設けて成ることを特徴とする請求項５に記載の二酸化炭素注入射出成形用金型。
【請求項１】
キャビティ内に樹脂を充填した後、キャビティ内の樹脂のスキン層とキャビティ面間に二酸化炭素を注入することにより、転写性と光沢性に優れた成形品を得る射出成形方法に用いられる金型において、キャビティ内における樹脂流動末端部分の金型の突合せ面に、キャビティ内と連通し、かつガスの通過を許容し、樹脂の通過は阻止する寸法に設定された隙間を形成すると共に、この隙間と連通し、かつ金型の外には連通しないガス溜りからなるガス溜り回路を金型内に設け、樹脂充填工程中にキャビティ内から押し出された不純ガスを、前記隙間から前記ガス溜り内に逃がして一旦ここに封じ込めることにより、次に注入された二酸化炭素がキャビティ内から金型外に逃れるのを阻止してキャビティ内に注入された二酸化炭素圧力を保持するように構成したことを特徴とする二酸化炭素注入射出成形用金型。
【請求項２】
固定側金型と可動側金型の突合せ面のうち、いずれか一方のキャビティ内と連通する面であって、前記ガス溜り回路と干渉しない別の位置に、ガスの通過を許容し、樹脂の通過は阻止する寸法に設定された隙間を形成すると共に、この隙間を二酸化炭素注入回路に連通させてこの隙間よりキャビティ内に二酸化炭素を注入するガス注入回路を設けたことを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素注入射出成形用金型。
【請求項３】
キャビティ内に溶融樹脂を充填する溶融樹脂流路中に、二酸化炭素がこの溶融樹脂流路を経由して金型外に逃れるのを阻止する二酸化炭素流出阻止手段を設けることにより、キャビティ内に注入された二酸化炭素圧力を保持するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素注入射出成形用金型。
【請求項４】
前記二酸化炭素流出阻止手段は、溶融樹脂流路中に形成された窪み又は突起又は抵抗板から成ることを特徴とする請求項３に記載の二酸化炭素注入射出成形用金型。
【請求項５】
前記隙間をキャビティの周囲において、複数箇所に形成すると共に、この隙間がそれぞれ連通する排気ガス誘導溝を金型の突合せ面に形成し、かつこの排気ガス誘導溝を前記ガス溜りに連通させて成ることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素注入射出成形用金型。
【請求項６】
前記排気ガス誘導溝に対し、複数のガス溜りを連通させて設けて成ることを特徴とする請求項５に記載の二酸化炭素注入射出成形用金型。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
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【図７】
【図８】
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【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００７−２１８９７（Ｐ２００７−２１８９７Ａ）
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２０７３９８（Ｐ２００５−２０７３９８）
【出願日】平成１７年７月１５日（２００５．７．１５）
【出願人】（５９１０６１７６９）ムネカタ株式会社 (40)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月１５日（２００５．７．１５）
【出願人】（５９１０６１７６９）ムネカタ株式会社 (40)
【Ｆターム（参考）】
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