射出成形方法、射出成形品及び射出成形用金型装置
【課題】 射出成形によって、従来技術にはない新しい風合いの意匠面を有した成形品を成形する。
【解決手段】 本発明の射出成形方法によれば、金型装置の中に、意匠面側の金型キャビティ面の温度が反意匠面側の金型キャビティ面の温度より高くなる高転写領域と、反意匠面側の金型キャビティ面の温度が意匠面側の金型キャビティ面の温度より高くなる非高転写領域とを形成して、金型キャビティ内に射出充填した樹脂の圧力が、射出完了後、１秒から７秒までの時間範囲内で、０Ｐａとなるように成形する。
本発明は前述の方法によって、意匠面に金型キャビティ面が強く密着して高転写する領域と、密着しないことによって高転写しない領域を、同時に形成して、部分的に異なる風合い有する意匠面を備えた成形品を形成することができる。
【解決手段】 本発明の射出成形方法によれば、金型装置の中に、意匠面側の金型キャビティ面の温度が反意匠面側の金型キャビティ面の温度より高くなる高転写領域と、反意匠面側の金型キャビティ面の温度が意匠面側の金型キャビティ面の温度より高くなる非高転写領域とを形成して、金型キャビティ内に射出充填した樹脂の圧力が、射出完了後、１秒から７秒までの時間範囲内で、０Ｐａとなるように成形する。
本発明は前述の方法によって、意匠面に金型キャビティ面が強く密着して高転写する領域と、密着しないことによって高転写しない領域を、同時に形成して、部分的に異なる風合い有する意匠面を備えた成形品を形成することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性の樹脂を成形するに適した射出成形方法に関するものであって、特に、意匠性の高い成形品を成形するに好適な射出成形方法、及び、その射出成形方法により成形された射出成形品、並びに、その射出成形方法に用いるに好適な射出成形用金型装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固定型と可動型で形成された金型キャビティ内に、樹脂を射出充填して成形する射出成形方法が、従来から周知である。射出成形方法によって成形される製品は、例えば、ポリバケツやケース等の日常雑貨品、或いはバンパーやインパネ等の自動車部品等、多岐にわたっており、その形状や大きさは様々である。
【０００３】
また、射出成形方法によって、意匠性の高い成形品を成形するケースも多く、例えば、成形品の外観を印象づける意匠面に対して加飾を施すために、意匠面を形成する金型キャビティに対してシボ加工を施すとか、鏡面加工を施す等の方法が従来から公知であり、それらを組み合わせるなどして、多様な風合いの製品が数多く製作されている。
従来公知の方法において作られる意匠面の風合いについては、すでに数多くの成形品が市場に流通しており、当業者に認知されている。
【０００４】
ところで、射出成形により成形品を成形する際において、ヒケと呼ばれる凹みが発生し、成形品の外観不良の原因となるということは当業者に周知である。
特に、意匠面の風合いを高めようとして、金型キャビティ面をシボ加工したとしても、成形品にヒケが発生すれば、その部分のシボは、成形品の表面に転写しなくなる。
その結果、成形品は、想定とおりにシボが転写できていない不良品となるから、成形不良と判断される。従って、従来、ヒケは、成形の際に、できるかぎり発生させないようにすべき現象として、当業者に取り扱われてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３１５９６１号公報
【０００６】
特許文献１に開示された技術は、意匠面にヒケが発生することを防止する技術の一つであり、ヒケによって凹部分の発生する側の金型に加熱手段を取り付けて、成形時にこの加熱手段により凹部の表面を樹脂のガラス転移温度以上に加熱保持することを特徴としている。
【０００７】
特許文献１に開示の技術においては、加熱した側の金型キャビティ面で成形された樹脂が金型キャビティ面に密着した状態で、非加熱側の金型キャビティ面で成形された樹脂が金型キャビティ面から離型するという状態が生じる。その結果、非加熱側の金型キャビティ面で成形された樹脂が拘束のない自由な表面（所謂、自由表面のような状態）になる。
【０００８】
従って、収縮によって発生するヒケは、先に離型して拘束の少ない非加熱面側に集中することになるため、加熱するキャビティ側の樹脂面において、ヒケの発生が抑制される。
以上説明したように、特許文献１に開示の技術は、製品の意匠面側を加熱する側の面とすることにより、製品の意匠面に発生するヒケを防止する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述したように、従来技術において、ヒケは成形不良であり回避するべきものとして取り扱われてきた。
ところで、意匠性の高い成形品を成形する場合に、一つの意匠面に異なる質感が要求されるケースがある。このような場合に、成形品の意匠面を形成する金型キャビティ面の加工を部分的に変更する方法が採用される。例えば、意匠面を形成する１つの金型キャビティに対して異なる大きさのシボ加工を部分的に施すとか、シボ加工の金型キャビティに対して部分的に鏡面加工を施す等の方法が従来から公知である。
しかしながら、一つの意匠面に異なる質感を与える技術も、公知の従来技術において、すでに数多くの成形品に採用されており、意匠面の風合いについても、様々な種類の物が既に、一般に認知されている。そのため、近年、デザインの多様化から、従来技術以外の方法で、一つの意匠面に異なる質感を形成する方法が求められるようになった。
【００１０】
ここで、前述したようにヒケは、通常、当業者に成形不良の原因として取り扱われる負の現象である。しかし、意匠面に発生するヒケの位置を正確にコントロールして、ヒケのある部分とヒケのない部分を位置的に制御できれば、一つの意匠面に対して、金型キャビティ面の形状を高転写する領域と高転写しない領域の２つを、同時に形成できるから、一つの意匠面に異なる質感を形成する手段として使用できる可能性がある。
従来技術においては、成形品の意匠面に、ヒケのある部分とヒケのない部分を積極的に共存させて、風合いを変化させるという考え方自体が、提案されていなかった。
本発明は、以上、説明した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、従来技術では提案されていなかった風合いの意匠面を成形品に提供する射出成形方法、射出成形品、及び、射出成形用金型装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するため、本発明による射出成形方法は、
（１） 固定型と可動型で形成された金型装置の金型キャビティ内に、溶融した熱可塑性樹脂を射出充填して成形する樹脂の射出成形方法において、該金型キャビティ面の温度設定として、固定型と可動型で対向する意匠面側と反意匠面側の金型キャビティ面で、意匠面側の金型キャビティ面の温度が反意匠面側の金型キャビティ面の温度より高くなる高転写領域と、反意匠面側の金型キャビティ面の温度が意匠面側の金型キャビティ面の温度より高くなる非高転写領域を、設定して金型キャビティ内に射出充填した樹脂の圧力が、射出完了後、１秒から７秒までの時間範囲内で、０Ｐａとなるようにした。
【００１２】
（２） （１）に記載の射出成形方法において、前記射出充填完了後、１秒から５秒までの時間範囲内で、金型装置の型締力を低下させた。
【００１３】
本発明による射出成形品は
（３） （１）又は（２）に記載の射出成形方法で成形されて、意匠面に高転写領域と、非高転写領域を有した。
【００１４】
（４） （３）に記載の射出成形品において、前記成形品が壁用材料又は床用材料である。
【００１５】
本発明による射出成形用金型装置は
（５） 固定型と可動型で形成されて、少なくとも固定型と可動型の間で形成される金型キャビティ面を、３つ以上の設定温度で部分的に制御できる温度調整部を有した金型装置であって、該固定型と可動型で対向する金型キャビティ面について、固定型の金型キャビティ面の温度が可動型の金型キャビティ面の温度より高くなるように温度調整する第１の温度調整領域と、可動型の金型キャビティ面の温度が固定型の金型キャビティ面の温度より高くなるように温度調整する第２の温度調整領域の、少なくとも２つ以上の温度調整領域を有した。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による射出成形方法によれば、金型装置の中に、意匠面側の金型キャビティ面の温度が反意匠面側の金型キャビティ面の温度より高くなる高転写領域と、反意匠面側の金型キャビティ面の温度が意匠面側の金型キャビティ面の温度より高くなる非高転写領域とを形成して、金型キャビティ内に射出充填した樹脂の圧力が、射出完了後、１秒から７秒までの時間範囲内で、０Ｐａとなるように成形する。本発明は前述の方法によって、意匠面に金型キャビティ面が強く密着して高転写する領域と、密着しないことによって高転写しない領域を、同時に形成して、部分的に異なる風合い有する意匠面を備えた成形品を形成することができる。
【００１７】
なお、金型キャビティ内に射出充填した樹脂の圧力が、射出完了後、１秒から７秒までの時間範囲内で０Ｐａとなるようにするためには、射出充填完了後、１秒から５秒までの時間範囲内で金型装置の型締力を低下させる方法が、制御が簡単という点で好ましい。
【００１８】
本発明による金型装置は、固定型と可動型の間で形成される金型キャビティ面を、３つ以上の設定温度で部分的に制御できる温調部を有しており、該固定型と可動型で対向する金型キャビティ面の温度調整領域として、固定型の金型キャビティ面の温度が可動型の金型キャビティ面の温度より高くなるように温度調整する第１の領域と、可動型の金型キャビティ面の温度が固定型の金型キャビティ面の温度より高くなるように温度調整する第２の領域を形成できる。
【００１９】
本発明は、金型キャビティ面を強く密着させて高転写させる部分と、密着させずに高転写させない部分を同時に意匠面に形成することにより、製品の意匠面に対して従来にはない新しい風合いを形成する。そして、本発明により形成された意匠面の風合いは、壁用材料、或いは床用材料として特に適している。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に使用した射出成形装置の全体図である。
【図２】本実施形態に使用した第１の金型の断面図である。
【図３】本実施形態に使用した射出成形方法を実施した場合の樹脂の挙動図である。
【図４】本実施形態で成形した成形品の外観を説明するための説明図である。
【図５】本実施形態に係わる金型の構成と成形品外観の関係を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面等に基づいて本発明に係わる実施形態の好ましい１例について、詳細に説明する。図１から図５は本発明の実施形態に係わり、図１は本実施形態に使用した射出成形装置の全体図である。図２は本実施形態に使用した第１の金型の断面図であり、図３は本実施形態による射出成形方法を実施した場合の樹脂の挙動を説明するための概念図である。図４は本実施形態で成形した成形品の外観を説明するための説明図であり、図５は金型構成と成形品の外観の関係を説明するための説明図である。
【００２２】
本実施形態に使用した射出成形装置１００は、図１に示すように、金型装置１０、型締装置２０、射出ユニット３０、及び、型締装置２０と射出ユニット３０を制御する制御装置６０とを備えている。そして、型締装置２０に取り付けられた金型装置１０は、固定型３と可動型４を備えて、両金型が組み合わされた状態で、その内部に金型キャビティ１５を形成する構造となっている。
【００２３】
図１に示すように固定型３は固定盤１に取り付けられ、可動型４は可動盤２に取り付けられている。従って、後述する型締装置２０を作動させることにより、可動型４を固定型３に対して自在に前後進させることができる。
【００２４】
次に本実施形態に用いた型締装置２０について説明する。
図１に示した型締装置２０は、可動盤２、固定盤１、エンドプレート５、型締シリンダ２２、型締シリンダ２２に駆動によって作動するトグル式型締機構８（トグル機構８と称することもある）、並びに、型締シリンダ２２に所望の油圧を供給する図示しない油圧源等を備えて、可動盤２は、固定盤１とエンドプレート５との間に架設した４本のタイバー７に案内されて、型締シリンダ２２で駆動されたトグル機構８により、可動型４とともに前後進できるよう構成されている。
【００２５】
図１に示す型締装置２０においては、タイバー７に図示しない型締力センサＬを取り付けており、型締装置２０によって金型１０を型締めした際に、タイバー７の伸量を検出することにより、型締装置２０による金型１０の型締力を測定することができる。
【００２６】
ここで、図１に示した射出成形装置１００の制御装置６０は、型締制御装置６１によって、型締シリンダ２２に油圧を供給する型締制御バルブを制御し、金型装置１０を自在に開閉し、また型締できるよう構成されている。
なお、図１に示した実施形態においては、型締装置２０の駆動装置として、油圧式トグルタイプの型締機構を使用したが、本実施形態に使用できる型締機構はこれに限るものではなく、例えば、ボールネジとサーボモータを使用する電動式の型締装置等を使用しても良い。
【００２７】
次に、射出ユニット３０は、図１に示すように、バレル３２、バレル３２に内装されたスクリュ３４、バレル３２内に樹脂を供給するホッパ３８、スクリュ３４を前後進させる射出シリンダ４０、スクリュ３４を回転させる油圧モータ４２、並びに、射出シリンダ４０と油圧モータ４２に所望の油圧を供給する図示しない油圧源等を備え、さらに、バレル３２外周面には図示しないヒータ等が取付けられている。
【００２８】
射出ユニット３０は、油圧モータ４２によってスクリュ３４が回転することにより、ホッパ３８からペレット形状の樹脂をバレル３２内に供給する構造となっており、該供給したペレット形状の樹脂は、バレル３２に取付けられたヒータによって加熱され、また、スクリュ３４の回転によって混練圧縮作用を受けることによって溶融し、スクリュ３４の前方に送られる。スクリュ３４の前方に送られ、溶融した樹脂（溶融樹脂と称することもある）は、射出シリンダ４０により前進するスクリュ３４によって、バレル３２の先端部にあるノズル３９から射出することができる。
【００２９】
なお、制御装置６０は、型締装置２０を制御する型締制御部６１と該型締制御部に型締条件を設定する型締条件設定器、及び射出ユニット３０を制御する射出制御装置６３と該射出制御部に射出条件を設定する射出条件設定器等を備えている。
【００３０】
ここで、図１に示した射出成形装置１００においては、図２に示すように金型装置１０内に樹脂通路として、ホットランナーを配しており、該ホットランナーの金型キャビティ１５に向かう方向の先端部側にバルブゲート３１を配した構成となっている。
【００３１】
図１に示した射出成形装置１００においては、前述の構成によって、バルブゲート３１を開とした状態で射出ユニット３０と金型キャビティ１５の間の樹脂の流通を可能とし、バルブゲート３１を閉とした状態で射出ユニット３０と金型キャビティ１５の間の樹脂の流れを遮断する。
【００３２】
なお、前述の実施形態においては、金型装置１０内にバルブゲート３１を配する構成としたが、その配置に限るものではないことは勿論であって、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で変更が可能である。
【００３３】
以下、図２を用いて本実施形態に使用した第１の金型１０（第１金型１０と称することもある）を説明する。本実施形態による第１金型１０は、固定型３と可動型４を備えて、両金型が組み合わされた状態で、その内部に金型キャビティ１５を形成する構造となっている。第１金型１０において成形される樹脂の成形品は、長方形の平板に２本の大きな厚肉のリブが配された所謂、下駄型形状の製品である。
【００３４】
ここで、第１金型１０で成形される製品は、リブが配されていない側の方の面が、製品の使用の際に最終ユーザから見える可視面であり、外観に美観が要求される意匠面である。従って、図２においては、固定型３が形成する金型キャビティ面が製品の意匠面を形成する意匠面側の金型キャビティ面であり、可動型４が形成する金型キャビティ面が反意匠側の金型キャビティ面となる。
【００３５】
反意匠面側の金型キャビティ面を形成する可動型４には、図示しないエジェクタプレートとエジェクタピンが配されている。従って、射出成形装置１００に取り付けられた際に、型締装置２０に備えられたエジェクタ機構を作動させることによって、エジェクタプレートが前後進して、エジェクタピンを前後に駆動する構成となっている。
【００３６】
また、第１金型１０は、固定型３と可動型４の金型キャビティ面について、それぞれ独立して個別に温度の制御できる温度調整機構を備えており、固定型３には固定型温度調整ラインＴ１ａ、可動型４には可動型温度調整ラインＴ２ａ及び温調ヒータＨａが、それぞれ別個に配されている。
【００３７】
ここで、図２に示したように、固定型３に配した固定型温度調整ラインＴ１ａは、固定型３内に形成された温度調整ラインＴ１ｂ内を通って、温度調整された熱媒（本実施形態においては熱水）が循環することにより固定型３を温度調整する。本明細書においては説明を簡単にするために、温度調整ラインＴ１ａ及びＴ１ｂにより温度調整される温調部分を温度調整部Ｔ１（温調部Ｔ１と略して称することもある）と称する。
【００３８】
そして、可動型４に配した可動型温度調整ラインＴ２ａは、可動型４内に形成された温度調整ラインＴ２ｂ内を通って、温度調整された熱媒（本実施形態においては熱水）が循環することにより可動型４を温度調整する。本明細書においては説明を簡単にするために、温度調整ラインＴ２ａ及びＴ２ｂにより温度調整される温調部分を温度調整部Ｔ２（温調部Ｔ２と略して称することもある）と称する。
【００３９】
また、本実施形態による第１金型１０の可動型４においては、温調部Ｔ２以外にも、温調ヒータＨａにより温度調整する部分を備えており、温調部Ｔ２を上下に挟むようにして、温調ヒータＨａが配されている。本明細書においては説明を簡単にするために、温調ヒータＨａにより温度調整する温調部分をヒータ温度調整部Ｈ（ヒータ温調部Ｈと略して称することもある）と称する。
【００４０】
本実施形態においては、前記温調部の温度制御は、図示しない金型温度制御装置によってなされており、後述する各温度センサで温度をモニターしながら、その金型温度制御装置に設定された所望の温度に各部分が昇温及び保持されるように、熱媒温度やヒータ温度が調整される。
【００４１】
従って、第１金型１０は、意匠側の金型キャビティ面を形成する固定型３について１個の温度調整部、反意匠側の金型キャビティ面を形成する可動型４について２個の温度調整部を備えており、合計３個の温度調整部を有して、それぞれ異なる温度に設定及び昇温可能であって、所望する温度で金型キャビティ面の温度管理が可能である。
【００４２】
なお、第１金型１０は、固定型３と可動型４の金型キャビティ面の近傍について、それぞれ独立して個別に温度と圧力を測定できるセンサを備えており、固定型３については固定型温度測定センサＴＳ１（温度センサＴＳ１と称することもある）及び図示しない固定型圧力測定センサを備えている。同様に、可動型４については、温調部Ｔ２の温度を測定できる温度測定センサＴＳ２（温度センサＴＳ２と称することもある）、及びヒータ温調部Ｈの温度を測定できる温度測定センサＨＳ（温度センサＨＳと称することもある）、並びに図示しない可動型圧力測定センサを備えている。
【００４３】
従って、本実施形態による第１金型１０は、前述の構成により、温調部Ｔ１を中温度、温調部Ｔ２を低温度、ヒータ温調部Ｈを高温度とすることにより、固定型３と可動型４で対向する金型キャビティ面について、固定型３の金型キャビティ面の温度が可動型の金型キャビティ面の温度より高くなるように温度調整する第１の温度調整領域と、可動型４の金型キャビティ面の温度が固定型３の金型キャビティ面の温度より高くなるように温度調整する第２の温度調整領域の、少なくとも２つ以上の温度調整領域を形成することが可能である。
【００４４】
以下、本実施形態による射出成形方法について、その実施形態の好ましい１例を、第１実施形態として、図２及び図３を用いて説明する。
なお、成形にはＡＢＳ樹脂を使用した。第１実施形態においては、成形サイクルをスタートさせる前に、固定型３と可動型４の金型温度を事前に設定して金型１０を所望する温度まで昇温してから、その温度を保持するように温度管理する。
【００４５】
第１実施形態においては、固定型３について温調ラインＴ１の温度を８０℃（中温度）と設定し、可動型４について温調ラインＴ２の温度を７０℃（低温度）と設定し、ヒータ温調部Ｈの温度を９０℃（高温度）と設定して、昇温開始する。昇温開始してから１時間後には、各部位に配した温度センサＴＳ１、ＴＳ２、ＨＳが、それぞれが設定温度で温調されていることを示した。
【００４６】
図５（１）に第１金型１０の温度調整状態を示す。固定型３の金型キャビティ面の温度（本実施形態においては８０℃）が可動型４の金型キャビティ面の温度（本実施形態においては７０℃）より高くなるように温度調整している第１の温度調整領域、可動型４の金型キャビティ面の温度（本実施形態においては９０℃）が固定型３の金型キャビティ面の温度（本実施形態においては８０℃）より高くなるように温度調整する第２の温度調整領域、２つの温度調整領域を形成する。
【００４７】
なお、第１実施形態においては、固定型３と可動型４に取り付けた温度センサＴＳ１、ＴＳ２、及びＨＳにより温度管理を実施したが、温度管理はこの方法に限るものでないことは勿論であって、例えば、携帯式の接触式温度センサにより、運転者が測定しながら温調ラインＴ１、Ｔ２或いはヒータ温調温部Ｈの温度を調整し、温度管理しても良い。
なお、できるかぎり、金型キャビティ面の表面部分近くを直に測定しながら金型温度管理することが好ましく、また、製品の連続運転中に金型キャビティ面温度を測定するタイミングとしては、製品取り出し直後の金型キャビティ温度が好ましい。
【００４８】
第１の金型１０が温度管理された状態になってから、図３（１）の工程に進み、射出成形方法の成形サイクルをスタートさせる。第１実施形態では、最初の工程として、型締装置２０に備えた型締シリンダ２２によりトグル機構８を延伸させて、可動盤２を固定盤１の方向に移動させることによって、図３（２）に示すように金型１０を型閉動作して、型締力を負荷した状態で型締めする。
【００４９】
金型１０が十分な型締力で型締めされた状態において、図３（３）の工程に進み、射出ユニット３０を作動させて樹脂の射出動作を行うと同時に、ホットランナーの先端部側に配したバルブゲート３１を開として、金型キャビティ１５内に溶融樹脂（本実施形態ではＡＢＳ樹脂）を射出する。
【００５０】
第１実施形態では、溶融樹脂を金型キャビティ１５内に射出し充填完了した後、すぐに、図３（４）の工程に進み、トグル機構８を屈曲させて型締力を低下させる。この際に重要なポイントは、金型キャビティ１５内に射出充填した樹脂の圧力について、１秒から７秒までの時間範囲内で、０Ｐａになるように型締力を低下させる点にある。
なお、第１実施形態においては、この工程の際に、射出ユニット３０で樹脂圧力を負荷する保圧工程を使用せずに、すぐにバルブゲート３１を閉じる。
【００５１】
そして、金型キャビティ１５内に射出充填した樹脂の圧力について、金型キャビティ１５内に配した圧力センサＰＳ２で測定し、該ＰＳ２で測定した金型キャビティ内の樹脂圧力が０Ｐａになるまで、型締力を低下させる。第１実施形態において、その際の型締力は、ほぼ０Ｎ（零）であった。
なお、第１実施形態においては、好ましい形態として、圧力センサを使用し、樹脂圧力を測定しながら、型締力を低下させたが、センサで測定しなくても、型締力をほぼ０Ｎ（零）にすれば、金型キャビティ内の樹脂圧力は、通常、０Ｐａになる。
【００５２】
金型キャビティ１５内に充填された樹脂が熱収縮している状況下で、金型キャビティ内の樹脂圧力が０Ｐａになると、製品にヒケが生じてくる。
ここで、固定型３と可動型４で対向する金型キャビティ面について、温度が低い方の金型キャビティ面が、温度が高い方の金型キャビティ面より、離型しやすい。
第１実施形態においては、金型キャビティ内に充填した樹脂の圧力を速やかに０Ｐａとすることによって、温度が高い部分の金型キャビティ面より、温度が低い部分の金型キャビティ部分を先に離型させる。その結果、温度が高い金型キャビティ面で成形された樹脂が金型キャビティ面に密着した状態で、温度が低い金型キャビティ面で成形された樹脂が金型キャビティ面から離型するという状態が生じる、
温度が低い金型キャビティ面で成形された樹脂は拘束のない自由な表面となって、収縮によって発生するヒケは、先に離型して拘束の少ない温度が低い面に集中することになるため、温度が高い金型キャビティ面については、樹脂収縮の影響を受けにくくなり、ヒケの発生が抑制されて、高転写面となる。
【００５３】
図４（２）並びに図５（３）及び図５（４）に成形品の外観を示す。
固定型３の金型キャビティ面の温度（本実施形態においては８０℃）が可動型４の金型キャビティ面の温度（本実施形態においては７０℃）より高くなるように温度調整している第１の温度調整領域においては、反意匠面側となる可動型４側の表面がヒケやすくなり、意匠面側となる固定型３側の表面が、ヒケにくくなり、密着性が高まるので高転写面となる。
【００５４】
一方、可動型４の金型キャビティ面の温度（本実施形態においては９０℃）が固定型３の金型キャビティ面の温度（本実施形態においては８０℃）より高くなるように温度調整する第２の領域においては、反対に、意匠面側となる固定型３側の表面がヒケやすくなり、反意匠面側となる可動型４側の表面が、ヒケにくくなり、密着性が高まるので高転写面となる。言い換えればこの状態において、意匠面側は、ヒケが生じやすい非高転写面となる。
【００５５】
そして、図３（５）の工程が完了後、樹脂が冷却されて固化した後、図３（６）にように、金型１０を完全に開いてから、エジェクタ機構を駆動して、エジェクタピンにより、製品を突き出して金型１０から、製品を取り出す。
また、この際において、最終的に製品が、固定型３に残るか、可動型４に残るか、製品形状などによって決定するが、本実施形態においては、リブの収縮効果によって、可動型４に製品が留まるように構成した。
【００５６】
なお、前述した工程で、金型キャビティ１５内に射出充填した樹脂の圧力について、１秒から７秒までの時間範囲内で０Ｐａになるようにするためには、射出の際の樹脂量を減らす、射出完了後に型締力を低下させる、或いは、射出完了後に射出ユニットのスクリュを強制的にバックさせてからバルブゲートを閉じる等、の方法が考えられる。樹脂量を減少させる方法と、型締力を低下させる方法については、金型キャビティ内に射出充填した樹脂の圧力を迅速に０Ｐａにすることができるという点で両方法とも効果があり、本発明の適応の範囲である。
【００５７】
しかしながら、金型キャビティ内に射出充填した樹脂の圧力を０Ｐａとする手段としては、キャビティ内全体を均等に０Ｐａにできる、又時間的制御が簡単等、効果の点で、型締め力を低下させる方法が好ましい。そのため、第１実施形態では、射出完了してから３秒後に型締力を低下させて、金型キャビティ内に射出充填した樹脂の圧力を迅速に０Ｐａにする方法を採用した。特に薄肉化が求められる成形品においては、ショートショットを回避しながら、所定時間内に射出充填した樹脂の圧力を０Ｐａにするには、型締め力を低下させることが効果的である。
【００５８】
また、第１実施形態においては、溶融した樹脂を金型キャビティ内へ射出充填完了後、型締装置２０の型締力を低下させたが、そのままトグル機構８を屈曲させてわずかに型開きすれば、より確実に、１秒から７秒までの時間範囲内で、０Ｐａになるように制御できるという点で、さらに好ましい形態である。
【００５９】
なお、樹脂圧力が０Ｐａとなる時間が１秒間より短い場合は、充填した樹脂の溶融比率が高いので形状賦形性が劣る、スキン層が薄過ぎて形状保持性が劣る、又製品意匠面側のキャビティ面への張り付き性が悪い、等の問題が発生する可能性があり、７秒間より長いと金型キャビティと接触している間にスキン層が成長して厚くなり過ぎて改善効果が薄れる可能性があるので、１秒から７秒までの時間範囲内で、０Ｐａになるように制御することが好ましい。
【００６０】
ここで、第１金型１０については、前述したように、それぞれ独立して個別に温度制御できる温度調整部を３個備えているが、高転写させるための型キャビティ面の温度差については、その差が３℃未満であると局部的に温度の逆転領域が現れる可能性があり、３０℃を超えると低い温度側の金型キャビティ面に接する樹脂の冷却速度が速くなりすぎてヒケ低減効果が低下する。従って、高転写させる側の金型キャビティ面の温度が、ヒケを生じさせる側の金型キャビティ面の温度より、３℃以上３０℃以内の範囲で高くなるように設定することが好ましい。
【００６１】
なお、他の金型１０として、例えば、金型を加熱冷却することのできる温調機構を有した温調金型を使用すれば、製品取出後の製品変形が小さくできる可能性があり、さらに、成形サイクルが短くなるという効果も期待できる。
但し、前述の温調金型を使用した場合には、冷却条件を強めたこと等に起因して、意匠面側の樹脂が金型キャビティ面から早々に離型しまうような状況にならないように注意する必要がある。
【００６２】
なお、前述した第１実施形態及び第２実施形態では、好ましい形態として、樹脂を射出充填する際において、金型１０を十分な型締力で型締めした。しかし、例えば、型締力を低下させて射出充填する射出圧縮、或いはわずかに開いた金型に樹脂を充填してから型締めする射出プレスについても、本発明の適応が可能である。
【００６３】
前述した第１金型１０については、固定型３が意匠面側の金型キャビティ面であり、可動型４が反意匠面側の金型キャビティであったが、本発明の適応の範囲が、これに限らないことは勿論であって、固定型３が反意匠面側の金型キャビティ面で、可動型４が意匠面側の金型キャビティであっても良い。ただ、その場合は、前述した第１の温度調整領域が、意匠面に対して非高転写領域を形成する構成となり、第２の温度調整領域が、反意匠面に対して非高転写領域を形成する構成となる。
【００６４】
なお、本実施形態により成形した成形品は、意匠面に高転写領域と、非高転写領域を有した射出成形品であって、従来にはない独特な風合いを備えており、例えば、壁用材料又は床用材料として、特に好適である。
【００６５】
以上、本発明の実施形態として、いくつかの好ましい例を説明したが、本発明を適応できる実施の形態がこれに限らないことは勿論であり、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で、適宜、変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本願発明に係わる射出成形方法は、一つの意匠面に異なる質感を成形するに適した射出成形方法、、射出成形品及び射出成形用金型装置である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 固定盤
２ 可動盤
３ 固定型
４ 可動型
５ エンドプレート
７ タイバー
８ トグル機構
１０ 金型装置（金型）
１５ 金型キャビティ
２０ 型締装置
３０ 射出ユニット
３１ バルブゲート
１００ 射出成形装置
Ｔ１ａ 固定型温度調整ライン（固定型温調ライン）
Ｔ２ａ 可動型温度調整ライン（可動型温調ライン）
Ｈａ 温調ヒータ
ＴＳ１ 温度センサ（固定型温調ライン）
ＴＳ２ 温度センサ（可動型温調ライン）
ＨＳ 温度センサ（可動型ヒータ）
Ｊ 成形品
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性の樹脂を成形するに適した射出成形方法に関するものであって、特に、意匠性の高い成形品を成形するに好適な射出成形方法、及び、その射出成形方法により成形された射出成形品、並びに、その射出成形方法に用いるに好適な射出成形用金型装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固定型と可動型で形成された金型キャビティ内に、樹脂を射出充填して成形する射出成形方法が、従来から周知である。射出成形方法によって成形される製品は、例えば、ポリバケツやケース等の日常雑貨品、或いはバンパーやインパネ等の自動車部品等、多岐にわたっており、その形状や大きさは様々である。
【０００３】
また、射出成形方法によって、意匠性の高い成形品を成形するケースも多く、例えば、成形品の外観を印象づける意匠面に対して加飾を施すために、意匠面を形成する金型キャビティに対してシボ加工を施すとか、鏡面加工を施す等の方法が従来から公知であり、それらを組み合わせるなどして、多様な風合いの製品が数多く製作されている。
従来公知の方法において作られる意匠面の風合いについては、すでに数多くの成形品が市場に流通しており、当業者に認知されている。
【０００４】
ところで、射出成形により成形品を成形する際において、ヒケと呼ばれる凹みが発生し、成形品の外観不良の原因となるということは当業者に周知である。
特に、意匠面の風合いを高めようとして、金型キャビティ面をシボ加工したとしても、成形品にヒケが発生すれば、その部分のシボは、成形品の表面に転写しなくなる。
その結果、成形品は、想定とおりにシボが転写できていない不良品となるから、成形不良と判断される。従って、従来、ヒケは、成形の際に、できるかぎり発生させないようにすべき現象として、当業者に取り扱われてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３１５９６１号公報
【０００６】
特許文献１に開示された技術は、意匠面にヒケが発生することを防止する技術の一つであり、ヒケによって凹部分の発生する側の金型に加熱手段を取り付けて、成形時にこの加熱手段により凹部の表面を樹脂のガラス転移温度以上に加熱保持することを特徴としている。
【０００７】
特許文献１に開示の技術においては、加熱した側の金型キャビティ面で成形された樹脂が金型キャビティ面に密着した状態で、非加熱側の金型キャビティ面で成形された樹脂が金型キャビティ面から離型するという状態が生じる。その結果、非加熱側の金型キャビティ面で成形された樹脂が拘束のない自由な表面（所謂、自由表面のような状態）になる。
【０００８】
従って、収縮によって発生するヒケは、先に離型して拘束の少ない非加熱面側に集中することになるため、加熱するキャビティ側の樹脂面において、ヒケの発生が抑制される。
以上説明したように、特許文献１に開示の技術は、製品の意匠面側を加熱する側の面とすることにより、製品の意匠面に発生するヒケを防止する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述したように、従来技術において、ヒケは成形不良であり回避するべきものとして取り扱われてきた。
ところで、意匠性の高い成形品を成形する場合に、一つの意匠面に異なる質感が要求されるケースがある。このような場合に、成形品の意匠面を形成する金型キャビティ面の加工を部分的に変更する方法が採用される。例えば、意匠面を形成する１つの金型キャビティに対して異なる大きさのシボ加工を部分的に施すとか、シボ加工の金型キャビティに対して部分的に鏡面加工を施す等の方法が従来から公知である。
しかしながら、一つの意匠面に異なる質感を与える技術も、公知の従来技術において、すでに数多くの成形品に採用されており、意匠面の風合いについても、様々な種類の物が既に、一般に認知されている。そのため、近年、デザインの多様化から、従来技術以外の方法で、一つの意匠面に異なる質感を形成する方法が求められるようになった。
【００１０】
ここで、前述したようにヒケは、通常、当業者に成形不良の原因として取り扱われる負の現象である。しかし、意匠面に発生するヒケの位置を正確にコントロールして、ヒケのある部分とヒケのない部分を位置的に制御できれば、一つの意匠面に対して、金型キャビティ面の形状を高転写する領域と高転写しない領域の２つを、同時に形成できるから、一つの意匠面に異なる質感を形成する手段として使用できる可能性がある。
従来技術においては、成形品の意匠面に、ヒケのある部分とヒケのない部分を積極的に共存させて、風合いを変化させるという考え方自体が、提案されていなかった。
本発明は、以上、説明した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、従来技術では提案されていなかった風合いの意匠面を成形品に提供する射出成形方法、射出成形品、及び、射出成形用金型装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するため、本発明による射出成形方法は、
（１） 固定型と可動型で形成された金型装置の金型キャビティ内に、溶融した熱可塑性樹脂を射出充填して成形する樹脂の射出成形方法において、該金型キャビティ面の温度設定として、固定型と可動型で対向する意匠面側と反意匠面側の金型キャビティ面で、意匠面側の金型キャビティ面の温度が反意匠面側の金型キャビティ面の温度より高くなる高転写領域と、反意匠面側の金型キャビティ面の温度が意匠面側の金型キャビティ面の温度より高くなる非高転写領域を、設定して金型キャビティ内に射出充填した樹脂の圧力が、射出完了後、１秒から７秒までの時間範囲内で、０Ｐａとなるようにした。
【００１２】
（２） （１）に記載の射出成形方法において、前記射出充填完了後、１秒から５秒までの時間範囲内で、金型装置の型締力を低下させた。
【００１３】
本発明による射出成形品は
（３） （１）又は（２）に記載の射出成形方法で成形されて、意匠面に高転写領域と、非高転写領域を有した。
【００１４】
（４） （３）に記載の射出成形品において、前記成形品が壁用材料又は床用材料である。
【００１５】
本発明による射出成形用金型装置は
（５） 固定型と可動型で形成されて、少なくとも固定型と可動型の間で形成される金型キャビティ面を、３つ以上の設定温度で部分的に制御できる温度調整部を有した金型装置であって、該固定型と可動型で対向する金型キャビティ面について、固定型の金型キャビティ面の温度が可動型の金型キャビティ面の温度より高くなるように温度調整する第１の温度調整領域と、可動型の金型キャビティ面の温度が固定型の金型キャビティ面の温度より高くなるように温度調整する第２の温度調整領域の、少なくとも２つ以上の温度調整領域を有した。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による射出成形方法によれば、金型装置の中に、意匠面側の金型キャビティ面の温度が反意匠面側の金型キャビティ面の温度より高くなる高転写領域と、反意匠面側の金型キャビティ面の温度が意匠面側の金型キャビティ面の温度より高くなる非高転写領域とを形成して、金型キャビティ内に射出充填した樹脂の圧力が、射出完了後、１秒から７秒までの時間範囲内で、０Ｐａとなるように成形する。本発明は前述の方法によって、意匠面に金型キャビティ面が強く密着して高転写する領域と、密着しないことによって高転写しない領域を、同時に形成して、部分的に異なる風合い有する意匠面を備えた成形品を形成することができる。
【００１７】
なお、金型キャビティ内に射出充填した樹脂の圧力が、射出完了後、１秒から７秒までの時間範囲内で０Ｐａとなるようにするためには、射出充填完了後、１秒から５秒までの時間範囲内で金型装置の型締力を低下させる方法が、制御が簡単という点で好ましい。
【００１８】
本発明による金型装置は、固定型と可動型の間で形成される金型キャビティ面を、３つ以上の設定温度で部分的に制御できる温調部を有しており、該固定型と可動型で対向する金型キャビティ面の温度調整領域として、固定型の金型キャビティ面の温度が可動型の金型キャビティ面の温度より高くなるように温度調整する第１の領域と、可動型の金型キャビティ面の温度が固定型の金型キャビティ面の温度より高くなるように温度調整する第２の領域を形成できる。
【００１９】
本発明は、金型キャビティ面を強く密着させて高転写させる部分と、密着させずに高転写させない部分を同時に意匠面に形成することにより、製品の意匠面に対して従来にはない新しい風合いを形成する。そして、本発明により形成された意匠面の風合いは、壁用材料、或いは床用材料として特に適している。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に使用した射出成形装置の全体図である。
【図２】本実施形態に使用した第１の金型の断面図である。
【図３】本実施形態に使用した射出成形方法を実施した場合の樹脂の挙動図である。
【図４】本実施形態で成形した成形品の外観を説明するための説明図である。
【図５】本実施形態に係わる金型の構成と成形品外観の関係を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面等に基づいて本発明に係わる実施形態の好ましい１例について、詳細に説明する。図１から図５は本発明の実施形態に係わり、図１は本実施形態に使用した射出成形装置の全体図である。図２は本実施形態に使用した第１の金型の断面図であり、図３は本実施形態による射出成形方法を実施した場合の樹脂の挙動を説明するための概念図である。図４は本実施形態で成形した成形品の外観を説明するための説明図であり、図５は金型構成と成形品の外観の関係を説明するための説明図である。
【００２２】
本実施形態に使用した射出成形装置１００は、図１に示すように、金型装置１０、型締装置２０、射出ユニット３０、及び、型締装置２０と射出ユニット３０を制御する制御装置６０とを備えている。そして、型締装置２０に取り付けられた金型装置１０は、固定型３と可動型４を備えて、両金型が組み合わされた状態で、その内部に金型キャビティ１５を形成する構造となっている。
【００２３】
図１に示すように固定型３は固定盤１に取り付けられ、可動型４は可動盤２に取り付けられている。従って、後述する型締装置２０を作動させることにより、可動型４を固定型３に対して自在に前後進させることができる。
【００２４】
次に本実施形態に用いた型締装置２０について説明する。
図１に示した型締装置２０は、可動盤２、固定盤１、エンドプレート５、型締シリンダ２２、型締シリンダ２２に駆動によって作動するトグル式型締機構８（トグル機構８と称することもある）、並びに、型締シリンダ２２に所望の油圧を供給する図示しない油圧源等を備えて、可動盤２は、固定盤１とエンドプレート５との間に架設した４本のタイバー７に案内されて、型締シリンダ２２で駆動されたトグル機構８により、可動型４とともに前後進できるよう構成されている。
【００２５】
図１に示す型締装置２０においては、タイバー７に図示しない型締力センサＬを取り付けており、型締装置２０によって金型１０を型締めした際に、タイバー７の伸量を検出することにより、型締装置２０による金型１０の型締力を測定することができる。
【００２６】
ここで、図１に示した射出成形装置１００の制御装置６０は、型締制御装置６１によって、型締シリンダ２２に油圧を供給する型締制御バルブを制御し、金型装置１０を自在に開閉し、また型締できるよう構成されている。
なお、図１に示した実施形態においては、型締装置２０の駆動装置として、油圧式トグルタイプの型締機構を使用したが、本実施形態に使用できる型締機構はこれに限るものではなく、例えば、ボールネジとサーボモータを使用する電動式の型締装置等を使用しても良い。
【００２７】
次に、射出ユニット３０は、図１に示すように、バレル３２、バレル３２に内装されたスクリュ３４、バレル３２内に樹脂を供給するホッパ３８、スクリュ３４を前後進させる射出シリンダ４０、スクリュ３４を回転させる油圧モータ４２、並びに、射出シリンダ４０と油圧モータ４２に所望の油圧を供給する図示しない油圧源等を備え、さらに、バレル３２外周面には図示しないヒータ等が取付けられている。
【００２８】
射出ユニット３０は、油圧モータ４２によってスクリュ３４が回転することにより、ホッパ３８からペレット形状の樹脂をバレル３２内に供給する構造となっており、該供給したペレット形状の樹脂は、バレル３２に取付けられたヒータによって加熱され、また、スクリュ３４の回転によって混練圧縮作用を受けることによって溶融し、スクリュ３４の前方に送られる。スクリュ３４の前方に送られ、溶融した樹脂（溶融樹脂と称することもある）は、射出シリンダ４０により前進するスクリュ３４によって、バレル３２の先端部にあるノズル３９から射出することができる。
【００２９】
なお、制御装置６０は、型締装置２０を制御する型締制御部６１と該型締制御部に型締条件を設定する型締条件設定器、及び射出ユニット３０を制御する射出制御装置６３と該射出制御部に射出条件を設定する射出条件設定器等を備えている。
【００３０】
ここで、図１に示した射出成形装置１００においては、図２に示すように金型装置１０内に樹脂通路として、ホットランナーを配しており、該ホットランナーの金型キャビティ１５に向かう方向の先端部側にバルブゲート３１を配した構成となっている。
【００３１】
図１に示した射出成形装置１００においては、前述の構成によって、バルブゲート３１を開とした状態で射出ユニット３０と金型キャビティ１５の間の樹脂の流通を可能とし、バルブゲート３１を閉とした状態で射出ユニット３０と金型キャビティ１５の間の樹脂の流れを遮断する。
【００３２】
なお、前述の実施形態においては、金型装置１０内にバルブゲート３１を配する構成としたが、その配置に限るものではないことは勿論であって、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で変更が可能である。
【００３３】
以下、図２を用いて本実施形態に使用した第１の金型１０（第１金型１０と称することもある）を説明する。本実施形態による第１金型１０は、固定型３と可動型４を備えて、両金型が組み合わされた状態で、その内部に金型キャビティ１５を形成する構造となっている。第１金型１０において成形される樹脂の成形品は、長方形の平板に２本の大きな厚肉のリブが配された所謂、下駄型形状の製品である。
【００３４】
ここで、第１金型１０で成形される製品は、リブが配されていない側の方の面が、製品の使用の際に最終ユーザから見える可視面であり、外観に美観が要求される意匠面である。従って、図２においては、固定型３が形成する金型キャビティ面が製品の意匠面を形成する意匠面側の金型キャビティ面であり、可動型４が形成する金型キャビティ面が反意匠側の金型キャビティ面となる。
【００３５】
反意匠面側の金型キャビティ面を形成する可動型４には、図示しないエジェクタプレートとエジェクタピンが配されている。従って、射出成形装置１００に取り付けられた際に、型締装置２０に備えられたエジェクタ機構を作動させることによって、エジェクタプレートが前後進して、エジェクタピンを前後に駆動する構成となっている。
【００３６】
また、第１金型１０は、固定型３と可動型４の金型キャビティ面について、それぞれ独立して個別に温度の制御できる温度調整機構を備えており、固定型３には固定型温度調整ラインＴ１ａ、可動型４には可動型温度調整ラインＴ２ａ及び温調ヒータＨａが、それぞれ別個に配されている。
【００３７】
ここで、図２に示したように、固定型３に配した固定型温度調整ラインＴ１ａは、固定型３内に形成された温度調整ラインＴ１ｂ内を通って、温度調整された熱媒（本実施形態においては熱水）が循環することにより固定型３を温度調整する。本明細書においては説明を簡単にするために、温度調整ラインＴ１ａ及びＴ１ｂにより温度調整される温調部分を温度調整部Ｔ１（温調部Ｔ１と略して称することもある）と称する。
【００３８】
そして、可動型４に配した可動型温度調整ラインＴ２ａは、可動型４内に形成された温度調整ラインＴ２ｂ内を通って、温度調整された熱媒（本実施形態においては熱水）が循環することにより可動型４を温度調整する。本明細書においては説明を簡単にするために、温度調整ラインＴ２ａ及びＴ２ｂにより温度調整される温調部分を温度調整部Ｔ２（温調部Ｔ２と略して称することもある）と称する。
【００３９】
また、本実施形態による第１金型１０の可動型４においては、温調部Ｔ２以外にも、温調ヒータＨａにより温度調整する部分を備えており、温調部Ｔ２を上下に挟むようにして、温調ヒータＨａが配されている。本明細書においては説明を簡単にするために、温調ヒータＨａにより温度調整する温調部分をヒータ温度調整部Ｈ（ヒータ温調部Ｈと略して称することもある）と称する。
【００４０】
本実施形態においては、前記温調部の温度制御は、図示しない金型温度制御装置によってなされており、後述する各温度センサで温度をモニターしながら、その金型温度制御装置に設定された所望の温度に各部分が昇温及び保持されるように、熱媒温度やヒータ温度が調整される。
【００４１】
従って、第１金型１０は、意匠側の金型キャビティ面を形成する固定型３について１個の温度調整部、反意匠側の金型キャビティ面を形成する可動型４について２個の温度調整部を備えており、合計３個の温度調整部を有して、それぞれ異なる温度に設定及び昇温可能であって、所望する温度で金型キャビティ面の温度管理が可能である。
【００４２】
なお、第１金型１０は、固定型３と可動型４の金型キャビティ面の近傍について、それぞれ独立して個別に温度と圧力を測定できるセンサを備えており、固定型３については固定型温度測定センサＴＳ１（温度センサＴＳ１と称することもある）及び図示しない固定型圧力測定センサを備えている。同様に、可動型４については、温調部Ｔ２の温度を測定できる温度測定センサＴＳ２（温度センサＴＳ２と称することもある）、及びヒータ温調部Ｈの温度を測定できる温度測定センサＨＳ（温度センサＨＳと称することもある）、並びに図示しない可動型圧力測定センサを備えている。
【００４３】
従って、本実施形態による第１金型１０は、前述の構成により、温調部Ｔ１を中温度、温調部Ｔ２を低温度、ヒータ温調部Ｈを高温度とすることにより、固定型３と可動型４で対向する金型キャビティ面について、固定型３の金型キャビティ面の温度が可動型の金型キャビティ面の温度より高くなるように温度調整する第１の温度調整領域と、可動型４の金型キャビティ面の温度が固定型３の金型キャビティ面の温度より高くなるように温度調整する第２の温度調整領域の、少なくとも２つ以上の温度調整領域を形成することが可能である。
【００４４】
以下、本実施形態による射出成形方法について、その実施形態の好ましい１例を、第１実施形態として、図２及び図３を用いて説明する。
なお、成形にはＡＢＳ樹脂を使用した。第１実施形態においては、成形サイクルをスタートさせる前に、固定型３と可動型４の金型温度を事前に設定して金型１０を所望する温度まで昇温してから、その温度を保持するように温度管理する。
【００４５】
第１実施形態においては、固定型３について温調ラインＴ１の温度を８０℃（中温度）と設定し、可動型４について温調ラインＴ２の温度を７０℃（低温度）と設定し、ヒータ温調部Ｈの温度を９０℃（高温度）と設定して、昇温開始する。昇温開始してから１時間後には、各部位に配した温度センサＴＳ１、ＴＳ２、ＨＳが、それぞれが設定温度で温調されていることを示した。
【００４６】
図５（１）に第１金型１０の温度調整状態を示す。固定型３の金型キャビティ面の温度（本実施形態においては８０℃）が可動型４の金型キャビティ面の温度（本実施形態においては７０℃）より高くなるように温度調整している第１の温度調整領域、可動型４の金型キャビティ面の温度（本実施形態においては９０℃）が固定型３の金型キャビティ面の温度（本実施形態においては８０℃）より高くなるように温度調整する第２の温度調整領域、２つの温度調整領域を形成する。
【００４７】
なお、第１実施形態においては、固定型３と可動型４に取り付けた温度センサＴＳ１、ＴＳ２、及びＨＳにより温度管理を実施したが、温度管理はこの方法に限るものでないことは勿論であって、例えば、携帯式の接触式温度センサにより、運転者が測定しながら温調ラインＴ１、Ｔ２或いはヒータ温調温部Ｈの温度を調整し、温度管理しても良い。
なお、できるかぎり、金型キャビティ面の表面部分近くを直に測定しながら金型温度管理することが好ましく、また、製品の連続運転中に金型キャビティ面温度を測定するタイミングとしては、製品取り出し直後の金型キャビティ温度が好ましい。
【００４８】
第１の金型１０が温度管理された状態になってから、図３（１）の工程に進み、射出成形方法の成形サイクルをスタートさせる。第１実施形態では、最初の工程として、型締装置２０に備えた型締シリンダ２２によりトグル機構８を延伸させて、可動盤２を固定盤１の方向に移動させることによって、図３（２）に示すように金型１０を型閉動作して、型締力を負荷した状態で型締めする。
【００４９】
金型１０が十分な型締力で型締めされた状態において、図３（３）の工程に進み、射出ユニット３０を作動させて樹脂の射出動作を行うと同時に、ホットランナーの先端部側に配したバルブゲート３１を開として、金型キャビティ１５内に溶融樹脂（本実施形態ではＡＢＳ樹脂）を射出する。
【００５０】
第１実施形態では、溶融樹脂を金型キャビティ１５内に射出し充填完了した後、すぐに、図３（４）の工程に進み、トグル機構８を屈曲させて型締力を低下させる。この際に重要なポイントは、金型キャビティ１５内に射出充填した樹脂の圧力について、１秒から７秒までの時間範囲内で、０Ｐａになるように型締力を低下させる点にある。
なお、第１実施形態においては、この工程の際に、射出ユニット３０で樹脂圧力を負荷する保圧工程を使用せずに、すぐにバルブゲート３１を閉じる。
【００５１】
そして、金型キャビティ１５内に射出充填した樹脂の圧力について、金型キャビティ１５内に配した圧力センサＰＳ２で測定し、該ＰＳ２で測定した金型キャビティ内の樹脂圧力が０Ｐａになるまで、型締力を低下させる。第１実施形態において、その際の型締力は、ほぼ０Ｎ（零）であった。
なお、第１実施形態においては、好ましい形態として、圧力センサを使用し、樹脂圧力を測定しながら、型締力を低下させたが、センサで測定しなくても、型締力をほぼ０Ｎ（零）にすれば、金型キャビティ内の樹脂圧力は、通常、０Ｐａになる。
【００５２】
金型キャビティ１５内に充填された樹脂が熱収縮している状況下で、金型キャビティ内の樹脂圧力が０Ｐａになると、製品にヒケが生じてくる。
ここで、固定型３と可動型４で対向する金型キャビティ面について、温度が低い方の金型キャビティ面が、温度が高い方の金型キャビティ面より、離型しやすい。
第１実施形態においては、金型キャビティ内に充填した樹脂の圧力を速やかに０Ｐａとすることによって、温度が高い部分の金型キャビティ面より、温度が低い部分の金型キャビティ部分を先に離型させる。その結果、温度が高い金型キャビティ面で成形された樹脂が金型キャビティ面に密着した状態で、温度が低い金型キャビティ面で成形された樹脂が金型キャビティ面から離型するという状態が生じる、
温度が低い金型キャビティ面で成形された樹脂は拘束のない自由な表面となって、収縮によって発生するヒケは、先に離型して拘束の少ない温度が低い面に集中することになるため、温度が高い金型キャビティ面については、樹脂収縮の影響を受けにくくなり、ヒケの発生が抑制されて、高転写面となる。
【００５３】
図４（２）並びに図５（３）及び図５（４）に成形品の外観を示す。
固定型３の金型キャビティ面の温度（本実施形態においては８０℃）が可動型４の金型キャビティ面の温度（本実施形態においては７０℃）より高くなるように温度調整している第１の温度調整領域においては、反意匠面側となる可動型４側の表面がヒケやすくなり、意匠面側となる固定型３側の表面が、ヒケにくくなり、密着性が高まるので高転写面となる。
【００５４】
一方、可動型４の金型キャビティ面の温度（本実施形態においては９０℃）が固定型３の金型キャビティ面の温度（本実施形態においては８０℃）より高くなるように温度調整する第２の領域においては、反対に、意匠面側となる固定型３側の表面がヒケやすくなり、反意匠面側となる可動型４側の表面が、ヒケにくくなり、密着性が高まるので高転写面となる。言い換えればこの状態において、意匠面側は、ヒケが生じやすい非高転写面となる。
【００５５】
そして、図３（５）の工程が完了後、樹脂が冷却されて固化した後、図３（６）にように、金型１０を完全に開いてから、エジェクタ機構を駆動して、エジェクタピンにより、製品を突き出して金型１０から、製品を取り出す。
また、この際において、最終的に製品が、固定型３に残るか、可動型４に残るか、製品形状などによって決定するが、本実施形態においては、リブの収縮効果によって、可動型４に製品が留まるように構成した。
【００５６】
なお、前述した工程で、金型キャビティ１５内に射出充填した樹脂の圧力について、１秒から７秒までの時間範囲内で０Ｐａになるようにするためには、射出の際の樹脂量を減らす、射出完了後に型締力を低下させる、或いは、射出完了後に射出ユニットのスクリュを強制的にバックさせてからバルブゲートを閉じる等、の方法が考えられる。樹脂量を減少させる方法と、型締力を低下させる方法については、金型キャビティ内に射出充填した樹脂の圧力を迅速に０Ｐａにすることができるという点で両方法とも効果があり、本発明の適応の範囲である。
【００５７】
しかしながら、金型キャビティ内に射出充填した樹脂の圧力を０Ｐａとする手段としては、キャビティ内全体を均等に０Ｐａにできる、又時間的制御が簡単等、効果の点で、型締め力を低下させる方法が好ましい。そのため、第１実施形態では、射出完了してから３秒後に型締力を低下させて、金型キャビティ内に射出充填した樹脂の圧力を迅速に０Ｐａにする方法を採用した。特に薄肉化が求められる成形品においては、ショートショットを回避しながら、所定時間内に射出充填した樹脂の圧力を０Ｐａにするには、型締め力を低下させることが効果的である。
【００５８】
また、第１実施形態においては、溶融した樹脂を金型キャビティ内へ射出充填完了後、型締装置２０の型締力を低下させたが、そのままトグル機構８を屈曲させてわずかに型開きすれば、より確実に、１秒から７秒までの時間範囲内で、０Ｐａになるように制御できるという点で、さらに好ましい形態である。
【００５９】
なお、樹脂圧力が０Ｐａとなる時間が１秒間より短い場合は、充填した樹脂の溶融比率が高いので形状賦形性が劣る、スキン層が薄過ぎて形状保持性が劣る、又製品意匠面側のキャビティ面への張り付き性が悪い、等の問題が発生する可能性があり、７秒間より長いと金型キャビティと接触している間にスキン層が成長して厚くなり過ぎて改善効果が薄れる可能性があるので、１秒から７秒までの時間範囲内で、０Ｐａになるように制御することが好ましい。
【００６０】
ここで、第１金型１０については、前述したように、それぞれ独立して個別に温度制御できる温度調整部を３個備えているが、高転写させるための型キャビティ面の温度差については、その差が３℃未満であると局部的に温度の逆転領域が現れる可能性があり、３０℃を超えると低い温度側の金型キャビティ面に接する樹脂の冷却速度が速くなりすぎてヒケ低減効果が低下する。従って、高転写させる側の金型キャビティ面の温度が、ヒケを生じさせる側の金型キャビティ面の温度より、３℃以上３０℃以内の範囲で高くなるように設定することが好ましい。
【００６１】
なお、他の金型１０として、例えば、金型を加熱冷却することのできる温調機構を有した温調金型を使用すれば、製品取出後の製品変形が小さくできる可能性があり、さらに、成形サイクルが短くなるという効果も期待できる。
但し、前述の温調金型を使用した場合には、冷却条件を強めたこと等に起因して、意匠面側の樹脂が金型キャビティ面から早々に離型しまうような状況にならないように注意する必要がある。
【００６２】
なお、前述した第１実施形態及び第２実施形態では、好ましい形態として、樹脂を射出充填する際において、金型１０を十分な型締力で型締めした。しかし、例えば、型締力を低下させて射出充填する射出圧縮、或いはわずかに開いた金型に樹脂を充填してから型締めする射出プレスについても、本発明の適応が可能である。
【００６３】
前述した第１金型１０については、固定型３が意匠面側の金型キャビティ面であり、可動型４が反意匠面側の金型キャビティであったが、本発明の適応の範囲が、これに限らないことは勿論であって、固定型３が反意匠面側の金型キャビティ面で、可動型４が意匠面側の金型キャビティであっても良い。ただ、その場合は、前述した第１の温度調整領域が、意匠面に対して非高転写領域を形成する構成となり、第２の温度調整領域が、反意匠面に対して非高転写領域を形成する構成となる。
【００６４】
なお、本実施形態により成形した成形品は、意匠面に高転写領域と、非高転写領域を有した射出成形品であって、従来にはない独特な風合いを備えており、例えば、壁用材料又は床用材料として、特に好適である。
【００６５】
以上、本発明の実施形態として、いくつかの好ましい例を説明したが、本発明を適応できる実施の形態がこれに限らないことは勿論であり、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で、適宜、変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本願発明に係わる射出成形方法は、一つの意匠面に異なる質感を成形するに適した射出成形方法、、射出成形品及び射出成形用金型装置である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 固定盤
２ 可動盤
３ 固定型
４ 可動型
５ エンドプレート
７ タイバー
８ トグル機構
１０ 金型装置（金型）
１５ 金型キャビティ
２０ 型締装置
３０ 射出ユニット
３１ バルブゲート
１００ 射出成形装置
Ｔ１ａ 固定型温度調整ライン（固定型温調ライン）
Ｔ２ａ 可動型温度調整ライン（可動型温調ライン）
Ｈａ 温調ヒータ
ＴＳ１ 温度センサ（固定型温調ライン）
ＴＳ２ 温度センサ（可動型温調ライン）
ＨＳ 温度センサ（可動型ヒータ）
Ｊ 成形品
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定型と可動型で形成された金型装置の金型キャビティ内に、溶融した熱可塑性樹脂を射出充填して成形する樹脂の射出成形方法において、
該金型キャビティ面の温度設定として、固定型と可動型で対向する意匠面側と反意匠面側の金型キャビティ面で、
意匠面側の金型キャビティ面の温度が反意匠面側の金型キャビティ面の温度より高くなる高転写領域と、
反意匠面側の金型キャビティ面の温度が意匠面側の金型キャビティ面の温度より高くなる非高転写領域を、設定して
金型キャビティ内に射出充填した樹脂の圧力が、射出完了後、１秒から７秒までの時間範囲内で、０Ｐａとなるようにした樹脂の射出成形方法。
【請求項２】
前記射出充填完了後、１秒から５秒までの時間範囲内で、金型装置の型締力を低下させる請求項１記載の射出成形方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の射出成形方法で成形されて、意匠面に高転写領域と、非高転写領域を有した射出成形品。
【請求項４】
前記成形品が壁用材料又は床用材料である請求項３に記載の射出成形品。
【請求項５】
固定型と可動型で形成されて、少なくとも固定型と可動型の間で形成される金型キャビティ面を、３つ以上の設定温度で部分的に制御できる温度調整部を有した金型装置であって、
該固定型と可動型で対向する金型キャビティ面について、
固定型の金型キャビティ面の温度が可動型の金型キャビティ面の温度より高くなるように温度調整する第１の温度調整領域と、
可動型の金型キャビティ面の温度が固定型の金型キャビティ面の温度より高くなるように温度調整する第２の温度調整領域の、少なくとも２つ以上の温度調整領域を有した射出成形用金型装置。
【請求項１】
固定型と可動型で形成された金型装置の金型キャビティ内に、溶融した熱可塑性樹脂を射出充填して成形する樹脂の射出成形方法において、
該金型キャビティ面の温度設定として、固定型と可動型で対向する意匠面側と反意匠面側の金型キャビティ面で、
意匠面側の金型キャビティ面の温度が反意匠面側の金型キャビティ面の温度より高くなる高転写領域と、
反意匠面側の金型キャビティ面の温度が意匠面側の金型キャビティ面の温度より高くなる非高転写領域を、設定して
金型キャビティ内に射出充填した樹脂の圧力が、射出完了後、１秒から７秒までの時間範囲内で、０Ｐａとなるようにした樹脂の射出成形方法。
【請求項２】
前記射出充填完了後、１秒から５秒までの時間範囲内で、金型装置の型締力を低下させる請求項１記載の射出成形方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の射出成形方法で成形されて、意匠面に高転写領域と、非高転写領域を有した射出成形品。
【請求項４】
前記成形品が壁用材料又は床用材料である請求項３に記載の射出成形品。
【請求項５】
固定型と可動型で形成されて、少なくとも固定型と可動型の間で形成される金型キャビティ面を、３つ以上の設定温度で部分的に制御できる温度調整部を有した金型装置であって、
該固定型と可動型で対向する金型キャビティ面について、
固定型の金型キャビティ面の温度が可動型の金型キャビティ面の温度より高くなるように温度調整する第１の温度調整領域と、
可動型の金型キャビティ面の温度が固定型の金型キャビティ面の温度より高くなるように温度調整する第２の温度調整領域の、少なくとも２つ以上の温度調整領域を有した射出成形用金型装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１９６９２７（Ｐ２０１２−１９６９２７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６３９９６（Ｐ２０１１−６３９９６）
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（３０００４１１９２）宇部興産機械株式会社 (268)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（３０００４１１９２）宇部興産機械株式会社 (268)
【Ｆターム（参考）】
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