射出成形方法、及び射出成形型

【課題】光沢ムラの抑制を図り得る射出成形方法、及び射出成形型を提供する。
【解決手段】射出成形方法は、溶融樹脂を射出成形型１２内に射出し、異なる樹脂流Ｆ１、Ｆ２同士を合流させて射出成形型内に溶融樹脂を充填する充填工程Ｓ２を有し、充填工程において、一の樹脂流の流動先端ＦＦ１及び他の樹脂流の流動先端ＦＦ２の各々は、一の樹脂流の流動方向と交差して配置された一の傾斜面１３０、及び他の樹脂流の流動方向と交差して配置された他の傾斜面１３１によって、流動先端同士の間で合流時に形成される会合角βが広がるように流動しながら案内される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形方法、及び射出成形型に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形では、一般的に、複数のゲートから射出された樹脂流同士の合流箇所や、キャビティ内に設けられた突起等を迂回した樹脂流同士の合流箇所に沿って、例えば溝や光沢ムラ等からなるウェルドラインが形成され易く、成形品の外観が損なわれる虞がある。このため、ウェルドラインの形成自体を抑制する、又は樹脂流同士の合流箇所を目立ち難い位置に設ける等の様々な提案がなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の発明では、互いに合流する樹脂流のうちの一方が他方に比べて高圧で、合流の際、高圧の樹脂流が低圧の樹脂流内に鋭く食い込むように進入する。このため、樹脂流同士の衝突によって各樹脂流の表面が合流箇所を挟む両側で畝状に隆起するのが抑えられ、ウェルドラインとしての溝の形成が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２７６４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来技術によって溝形成が抑制されるものの、このような方法によっては樹脂流同士の合流箇所周辺で生じる光沢ムラを抑制するのが困難であった。すなわち、射出成形型に射出される樹脂は一般的にタルク・ゴムを含んでおり、このゴム成分に起因する光沢ムラを上記従来技術によって防止することは困難であった。
【０００６】
溶融樹脂が射出成形型に射出されると、射出成形型と接する樹脂流の表面は冷却されて固化し易いのに対し、樹脂流の内部は溶融状態を維持し易く、樹脂流表面では樹脂流内部との流動差に起因して流れ方向にせん断力が生じる。このため、樹脂流表面に存在するゴム粒子は流れ方向に細長く引き伸ばされる。樹脂流同士が合流して停止すると、そのようなせん断力は消失するため、引き伸ばされたゴム成分は元に戻るが、合流箇所周辺の表面では、樹脂流の急停止に伴う圧力上昇によってゴムは引き伸ばされた状態を維持する。従って、合流箇所周辺の表面と合流箇所から離隔した表面とでゴム成分の形状が異なり、これが成形品表面の微細な形状変化となり、光沢ムラとして視認される。
【０００７】
上記従来技術では、樹脂流同士の衝突に伴う溝形成は抑制されるが、樹脂流同士が急停止することに変わりなく、急停止に伴う圧力上昇によって、変形したゴム形状が合流箇所周辺で維持されるため、光沢ムラが解消されないのである。
【０００８】
そこで、本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、光沢ムラの抑制を図り得る射出成形方法、及び射出成形型を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の射出成形方法は、溶融樹脂を射出成形型内に射出し、異なる樹脂流同士を合流させて射出成形型内に溶融樹脂を充填する充填工程を有している。そして、充填工程において、一の樹脂流の流動先端及び他の樹脂流の流動先端の各々は、一の樹脂流の流動方向と交差して配置された一の傾斜面、及び他の樹脂流の流動方向と交差して配置された他の傾斜面によって、流動先端同士の間で合流時に形成される会合角が広がるように流動しながら案内される。
【００１０】
上記目的を達成するための本発明の一の射出成形型は、溶融樹脂が射出され、異なる樹脂流同士が合流して充填される空洞部を形成する成形面に、樹脂流の流動先端を案内する案内部を有している。ここで、案内部は、一の樹脂流の流動先端及び他の樹脂流の流動先端の各々を、一の樹脂流の流動方向と交差して配置された一の傾斜面、及び他の樹脂流の流動方向と交差して配置された他の傾斜面によって、流動先端同士の間で合流時に形成される会合角が広がるように流動させつつ案内する。
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の他の射出成形型は、溶融樹脂が射出され、異なる樹脂流同士が合流して充填される空洞部を形成する成形面に、樹脂流同士の合流箇所に面して設けられた粗面部を有している。ここで、粗面部の表面粗さは、粗面部と異なる他の成形面の表面粗さより大きい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の射出成形方法又は一の射出成形型によれば、樹脂流同士は流動先端の会合角が広げられて合流し、合流後も流動して急停止に伴う圧力上昇が抑制されるため、合流箇所周辺とこれと異なる他の箇所とでゴム成分の形状が均一となり、光沢ムラが抑制される。
【００１３】
本発明の他の射出成形型によれば、粗面部における表面粗さの変化が、合流箇所周辺とこれと異なる他の箇所との間のゴム成分に起因した表面形状の相違を打ち消すため、光沢ムラが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態の射出成形装置の概略構成図である。
【図２】図１の２−２線に沿う第１の型の部分拡大平面図である。
【図３】図２の３−３線に沿う金型の部分拡大断面図である。
【図４】実施形態の射出成形方法の概要を示すフローチャートである。
【図５】案内部のない比較例における流動先端の経時的変化を示す平面図である。
【図６】第１実施形態における流動先端の経時的変化を示す平面図である。
【図７】比較例における樹脂流の流動状態を示す斜視図である。
【図８】比較例において樹脂流同士が合流した状態を示す斜視図である。
【図９】第１実施形態における樹脂流の流動状態を示す斜視図である。
【図１０】第１実施形態において樹脂流同士が合流した状態を示す斜視図である。
【図１１】案内部の比較例を図３に対応させて示す断面図である。
【図１２】第２実施形態の射出成形装置の概略構成図である。
【図１３】粗面部及び成形面の部分拡大断面図である。
【図１４】第１実施形態の変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、以下で説明する実施形態において、各実施形態で共通する機能を有する部材については、対応する符号を付し、また、重複する説明は省略する。
【００１６】
＜第１実施形態＞
図１において概説すると、第１実施形態の射出成形装置１０は、溶融樹脂を射出する射出部１４と、射出された溶融樹脂が充填される金型１２（射出成形型）と、金型１２を加熱する加熱部１２４と、射出部１４及び加熱部１２４を制御する制御部１６と、を有する。
【００１７】
射出部１４は、金型１２に対して近接離間自在に配置され、成形材料としての樹脂を保持するホッパ１４０と、樹脂を加熱するとともに搬送する加熱シリンダ部１４２と、を有する。また、射出部１４は、溶融樹脂を搬送する駆動力を加熱シリンダ部１４２に付与する駆動部１４１と、加熱シリンダ部１４２の先端に設けられ金型１２の内部と連通するノズル１４３と、を有する。
【００１８】
ホッパ１４０は、粒子状のゴムを含有する樹脂を保持する。樹脂は例えばポリプロピレンである。加熱シリンダ部１４２は、スクリュー及び樹脂を溶融するためのヒータを内部に備え、駆動部１４１がスクリューを駆動する。そして駆動されたスクリューは、回転及び進退動作によって溶融樹脂をノズル１４３に向かって搬送する。スクリューに代え、プランジャを適用することも可能である。駆動部１４１はモータを含む。
【００１９】
金型１２は、互いに近接離間自在な第１の型１２１と第２の型１２２とを有し、第１の型１２１と第２の型１２２とが閉じることによって、溶融樹脂が充填される空洞部１２０が形成される。空洞部１２０は成形品形状を形作る。
【００２０】
加熱部１２４は、例えば、鋼管や銅管を巻いたコイルを含み、高周波誘導加熱によって、空洞部１２０を形成する成形面１２３を加熱する。加熱部１２４は、溶融樹脂の固化温度以上に成形面１２３を加熱可能である。加熱部１２４は、第１の型１２１及び第２の型１２２のそれぞれに埋設されている。加熱部１２４は、コイルの代わりに、例えば熱線や熱媒体を輸送する管を含んでもよい。
【００２１】
制御部１６は、金型１２の開閉や型締めを行うための型締め装置（不図示）、加熱部１２４、及び射出部１４に電気的に接続しており、型締め装置による金型１２の開閉及び型締め、加熱部１２４による成形面１２３の温度上昇、並びに射出部１４による溶融樹脂の射出のタイミングや圧力を制御する。制御部１６は、ＣＰＵ及びメモリを主体とした構成を有する。
【００２２】
図２に示すように、金型１２は、空洞部１２０に連通するゲート１２５、１２６を有している。射出部１４が射出した溶融樹脂は、異なる経路を経て、ゲート１２５、１２６から空洞部１２０に流入し、樹脂流Ｆ１、Ｆ２が空洞部１２０の略中央に位置する合流箇所Ｌで合流する。
【００２３】
金型１２は、樹脂流Ｆ１、Ｆ２の流動先端ＦＦ１、ＦＦ２を案内する案内部１２７を成形面１２３に有する。案内部１２７は、空洞部１２０に向かって突出しており、樹脂流Ｆ１（一の樹脂流）の流動方向と交差して配置された傾斜面１３０（一の傾斜面）、樹脂流Ｆ２（他の樹脂流）の流動方向と交差して配置された傾斜面１３１（他の傾斜面）、及び傾斜面１３０、１３１の間で広がる平面１３２を有する。
【００２４】
傾斜面１３０は、合流箇所Ｌに対し、樹脂流Ｆ１の流動方向上流側に配置される。一方、傾斜面１３１は、合流箇所Ｌに対し、樹脂流Ｆ２の流動方向上流側に配置される。また、図２のような肉厚方向からの平面視において、傾斜面１３０、１３１は、平行でなく、所定の角度αで交わるように傾いて伸びている。
【００２５】
図３に示すように、傾斜面１３０は、樹脂流Ｆ１の上流側から下流側に向かって登り勾配となるように漸次に傾斜している。また、傾斜面１３１は、樹脂流Ｆ２の上流側から下流側に向かって登り勾配となるように漸次に傾斜している。
【００２６】
次に、第１実施形態の射出成形方法を述べる。
【００２７】
図４において概説すると、第１実施形態の射出成形方法は、金型１２を閉じて型締めする型締め工程Ｓ１と、溶融樹脂を金型１２内に射出し金型１２内に溶融樹脂を充填する充填工程Ｓ２と、金型１２を開いて成形品を取出す取出し工程Ｓ３と、を有する。
【００２８】
型締め工程Ｓ１では、型締め装置が、制御部１６からの信号を受け、金型１２を閉じて型締めする。その後、充填工程Ｓ２において射出部１４が溶融樹脂を金型１２内に射出し充填する。そして取出し工程Ｓ３において型締め装置が金型１２を開き、成形品が取出される。充填工程Ｓ２の間、制御部１６は、成形面１２３の温度が溶融樹脂の固化温度以上になるように加熱部１２４を制御する。
【００２９】
図５の案内部１２７のない比較例と対比して図６に示すように、充填工程Ｓ２では、流動先端ＦＦ１、ＦＦ２の各々が、傾斜面１３０、１３１によって、流動先端ＦＦ１、ＦＦ２同士の間で合流時に形成される会合角βが広がるように流動しながら案内される。
【００３０】
本実施形態では、傾斜面１３０が流動方向と交差するように配置されているため、流動先端ＦＦ１が傾斜面１３０を通過することによって、流動先端ＦＦ１の形状が傾斜面１３０の形状と略等しくなり、傾斜面１３０を通過する前より流動方向に鋭く凸となった形状になる。同様に、流動先端ＦＦ２が傾斜面１３１を通過することによって、流動先端ＦＦ２の形状が傾斜面１３１の形状と略等しくなり、傾斜面１３１を通過する前より流動方向に鋭く凸となった形状になる。そして、鋭く凸となった流動先端ＦＦ１の先の部分と流動先端ＦＦ２の先の部分とが合流することによって、会合角βが広がった状態で流動先端ＦＦ１、ＦＦ２同士が合流する。ここで会合角βは、傾斜面１３０、１３１がなす角αと略等しく、傾斜面１３０、１３１がなす角αによって、会合角βが制御される。
【００３１】
本実施形態の作用効果を述べる。
【００３２】
図７に示すように、本実施形態と異なり会合角βが広がることなく樹脂流Ｆ１、Ｆ２が合流すると、合流後、樹脂流Ｆ１、Ｆ２は急停止する。すると、図８に示すように、合流箇所Ｌから離れた樹脂流Ｆ１、Ｆ２の表面では、樹脂流Ｆ１、Ｆ２の内部と表面との流動差に起因したせん断力が消失するため、引き伸ばされたゴム成分Ｒは元の形状に戻るが、合流箇所Ｌ周辺の表面では急停止に伴う圧力上昇によってゴム成分Ｒは引き伸ばされた状態を維持する。従って、合流箇所Ｌ周辺の表面と合流箇所Ｌから離隔した表面とでゴム成分Ｒの形状が異なり、これが成形品表面の微細な形状変化となり、光沢ムラになり易い。
【００３３】
一方、本実施形態では、図９に示すように樹脂流Ｆ１、Ｆ２同士は流動先端ＦＦ１、ＦＦ２の会合角βが広げられて合流する。このため、図１０に示すように樹脂流Ｆ１、Ｆ２が合流後も流動し、急停止に伴う合流箇所Ｌ周辺での圧力上昇が抑制される。従って、合流箇所Ｌ周辺と他の箇所とでゴム成分Ｒの形状が均一となり、光沢ムラが抑制される。
【００３４】
また、本実施形態では、流動先端ＦＦ１、ＦＦ２の両者の形状が案内されるため、どちらか一方だけが案内される場合に比べ、会合角βがより広がって合流後も樹脂流Ｆ１、Ｆ２が流動し易く、光沢ムラをより効果的に抑制し得る。
【００３５】
また、本実施形態と異なり、図１１に示すような段差１３０Ｂ、１３１Ｂによって流動先端ＦＦ１、ＦＦ２が案内されると、樹脂流Ｆ１、Ｆ２の流動が段差１３０Ｂ、１３１Ｂで急激に変化し、その流動が急激に変化する箇所で光沢ムラが生じる虞がある。しかし、本実施形態では、傾斜面１３０、１３１が樹脂流Ｆ１、Ｆ２を案内するため、樹脂流Ｆ１、Ｆ２の流動に急激な変化が生じ難く、光沢ムラが抑制される。
【００３６】
また、充填工程Ｓ２の間、加熱部１２４によって成形面１２３の温度が溶融樹脂の固化温度以上に維持されるため、樹脂流Ｆ１、Ｆ２の流動性が優れ、光沢ムラをより効果的に抑制し得る。
【００３７】
＜第２実施形態＞
図１２に示すように、第２実施形態は第１実施形態と略同様であるが、金型２２が案内部１２７を備えず、図１３に示すように、金型２２が、樹脂流同士の合流箇所Ｌに面して設けられた粗面部２２８を有する点で、第２実施形態は第１実施形態と異なる。他の構成及び成形方法は第１実施形態と第２実施形態とで同様である。
【００３８】
粗面部２２８は、成形面２２３のうち、好ましくは製品の外観となる表面を成形する面に設けられる。そして、粗面部２２８の表面粗さは、粗面部２２８と異なる他の成形面２２３（本実施形態ではシボ加工を施すための凸部２２９の間の成形面２２３）の表面粗さより大きい。ここで、表面粗さとは、算術平均粗さである。
【００３９】
また、粗面部２２８における凹凸の深さ又は高さは、凸部２２９の高さ又は凸部２２９によって形成される凹部の深さより小さい。例えば、粗面部２２８における凹凸の深さ又は高さが数μｍ程度であるのに対し、凸部２２９による高さ又は深さは１００〜１２０μｍ程度である。
【００４０】
本実施形態と異なり粗面部２２８がない場合、合流箇所Ｌ周辺ではゴム成分Ｒが引き伸ばされたまま維持され、表面形状が比較的平坦になるのに対し、合流箇所Ｌ周辺と異なる箇所ではゴム成分Ｒの形状が元に戻り、表面形状が比較的粗くなる（図８参照。）。しかし、本実施形態では、粗面部２２８における表面粗さの変化が、合流箇所Ｌ周辺とこれと異なる他の箇所との間の表面形状の相違を打ち消けして均一にするため、光沢ムラが抑制される。
【００４１】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変できる。例えば、案内部は、上述したものに限定されず、樹脂流の会合角が広がるように流動先端を案内する他の形状を含み、例えば図１４に示すような形状の傾斜面３３０、３３１を有するものであってもよい。また、案内部が設けられる位置は上記実施形態に限定されず、樹脂流同士の合流箇所の位置に応じて適宜設定できる。
【符号の説明】
【００４２】
１０、２０射出成形装置、
１２、２２金型（射出成形型）、
１２０、２２０空洞部、
１２１、２２１第１の型、
１２２、２２２第２の型、
１２３、２２３、３２３成形面、
１２４、２２４加熱部、
１２５、１２６、３２５、３２６ゲート、
１２７、３２７案内部、
１３０、３３０傾斜面（一の傾斜面）、
１３１、３３１傾斜面（他の傾斜面）、
１３２、３３２平面、
１４、２４射出部、
１４０、２４０ホッパ、
１４１、２４１駆動部、
１４２、２４２加熱シリンダ部、
１４３、２４３ノズル、
１６、２６制御部、
２２８粗面部、
Ｆ１樹脂流（一の樹脂流）、
ＦＦ１流動先端、
Ｆ２樹脂流（他の樹脂流）、
ＦＦ２流動先端、
Ｌ合流箇所、
α 傾斜面同士のなす角、
β 会合角。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融樹脂を射出成形型内に射出し、異なる樹脂流同士を合流させて前記射出成形型内に前記溶融樹脂を充填する充填工程を有し、
当該充填工程において、一の前記樹脂流の流動先端及び他の前記樹脂流の流動先端の各々は、前記一の樹脂流の流動方向と交差して配置された一の傾斜面、及び前記他の樹脂流の流動方向と交差して配置された他の傾斜面によって、前記流動先端同士の間で合流時に形成される会合角が広がるように流動しながら案内される、射出成形方法。
【請求項２】
前記充填工程において、前記溶融樹脂が充填される空洞部を形成する成形面の温度は、前記溶融樹脂の固化温度以上である、請求項１に記載の射出成形方法。
【請求項３】
溶融樹脂が射出され、異なる樹脂流同士が合流して充填される空洞部を形成する成形面に、前記樹脂流の流動先端を案内する案内部を有し、
当該案内部は、一の前記樹脂流の流動先端及び他の前記樹脂流の流動先端の各々を、前記一の樹脂流の流動方向と交差して配置された一の傾斜面、及び前記他の樹脂流の流動方向と交差して配置された他の傾斜面によって、前記流動先端同士の間で合流時に形成される会合角が広がるように流動させつつ案内する、射出成形型。
【請求項４】
前記成形面を前記溶融樹脂の固化温度以上に加熱可能な加熱部を有する、請求項３に記載の射出成形型。
【請求項５】
溶融樹脂が射出され、異なる樹脂流同士が合流して充填される空洞部を形成する成形面に、前記樹脂流同士の合流箇所に面して設けられた粗面部を有し、
当該粗面部の表面粗さは、当該粗面部と異なる他の前記成形面の表面粗さより大きい、射出成形型。

【図１】