射出成形方法
【課題】製品の意匠面に生ずるヒケ等の外観不良を防止するに好適な射出成形方法を提供する。
【解決手段】意匠面側の金型キャビティ温度を反意匠面側の金型キャビティ温度より高く設定するとともに、反意匠面側の金型キャビティ１５に射出充填した樹脂の熱量でガス化する材料Ｃを塗布する。樹脂の射出完了後に型締力を低下させて、短時間で金型１０内での樹脂圧力が０Ｐａとなるように制御することによって、反意匠面側の金型キャビティ面と樹脂の間で、ガスを発生させて反意匠面側の樹脂を金型キャビティ１５から短時間で離型させることにより、意匠面側の樹脂に樹脂の熱収縮による影響がでないようにして、ヒケの発生を抑制する。
【解決手段】意匠面側の金型キャビティ温度を反意匠面側の金型キャビティ温度より高く設定するとともに、反意匠面側の金型キャビティ１５に射出充填した樹脂の熱量でガス化する材料Ｃを塗布する。樹脂の射出完了後に型締力を低下させて、短時間で金型１０内での樹脂圧力が０Ｐａとなるように制御することによって、反意匠面側の金型キャビティ面と樹脂の間で、ガスを発生させて反意匠面側の樹脂を金型キャビティ１５から短時間で離型させることにより、意匠面側の樹脂に樹脂の熱収縮による影響がでないようにして、ヒケの発生を抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形装置を使用して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、成形品の意匠面に生ずるヒケ等の外観不良を防止するに好適な射出成形方法に関する。
【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】
ところで、射出成形方法で成形される製品は、通常、できるかぎり薄肉化することが望まれている。そのため、製品の外観を形成する意匠面の裏面側（反意匠面側）にリブやボスが形成される場合が多い。なぜなら、製品裏面にリブを配することによって、製品変形の抑制（成形時）、製品剛性感の確保（外力が加わっても製品が変形しない）、製品強度の確保等の効果が期待できるから、製品の薄肉化につながるためである。
また、製品裏面にボスを配すれば、製品取付け冶具の嵌め込み（例：ビス取付け）、製品取付け時の位置合わせ、リブ交点の薄肉化等の効果が期待できる。
【０００４】
しかし、前述の理由により、リブやボスを形成された部分は、その結果として、他の製品部分に比較して厚肉となる。また、自動車部品として成形される製品の多くは、他の部品に取り付けるために必要なクリップ等が配されることも多く、クリップ等が配された部分は、他の製品部分に比較して厚肉となる。
【０００５】
そして、部分的に厚肉部を有する製品を射出成形した場合には、その厚肉部にヒケと呼ばれる部分的な凹みが発生して、製品の外観不良の原因となる可能性があるということは当業者に周知である。特に、意匠面が平面の場合はヒケが目立ちやすいため、表面をシボ加工する等の対策が取られることもあるが、この場合でもシボの転写ムラという形で不良判定される場合があった。
【０００６】
ヒケの防止策としては、射出成形時に保圧を十分に作用させて、金型内での樹脂収縮分を補充填する方法が良く知られているが、製品形状等によっては十分な効果が期待できないケースがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−３１５９６１号公報
【０００８】
特許文献１に開示された技術は、ヒケによる凹部分の発生する側の金型について、凹部分に近接する位置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。
【０００９】
特許文献１に開示の技術は、ヒケが発生する製品可視面側の金型を高温に加熱、保持することにより、金型内へ充填する溶融樹脂の温度低下を緩和する。温度低下が緩和された樹脂は、流動性の低下も緩和されるので、金型表面の微細な凹凸へも入り込み易くなり、その結果として、加熱した側の金型について、凹凸と樹脂の接触部位が、非加熱の場合に較べて大きくなるので、離型しにくくなる。
また、特許文献１に開示の技術において、加熱した側の金型は、金型内への樹脂充填後の冷却工程においても金型温度を高温に保持している。従って、加熱した側の金型に接する樹脂の温度低下はより緩やかで、収縮も遅いので、非加熱側の金型より樹脂面から離型しにくいという効果を奏する。
【００１０】
特許文献１に開示の技術においては、以上、説明した理由により、非加熱側の金型が、加熱側の金型より、先に樹脂から離型する。その結果、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、
そのような場合には、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。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】
【００１１】
前述した特許文献１に開示の技術においては、金型温度によって、樹脂の離型状態をコントロールして、意匠面に発生するヒケを防止する。しかし、金型温度の調整による離型状態のコントロールには、限界があり、意匠面側金型は、製品取り出し後樹脂が変形するような高温にまでは加熱できない。そのため、ガラス転移点温度以上の金型温度では成形品の変形が問題となることがあった。
【００１２】
また、反意匠面側の樹脂と金型との離型が遅い場合には、反意匠面側のスキン層が発達して、意匠面側の樹脂が樹脂の収縮の影響を強く受けてしまうために、ヒケ防止の効果が低減することがあった。同様に反意匠面側の金型温度を意匠面側の金型温度より大きく下げすぎると、やはりスキン層の発達を促進してヒケ低減効果が減少することがあった。
【００１３】
従って、前述した従来技術においては、金型内での樹脂の離型状態を十分に制御できないケースが発生し、そのような場合には、結果として、意匠面に発生するヒケを防止できない可能性がある。本発明は、以上、説明したような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、従来技術に比較して、より効果的にヒケを防止する射出成形方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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、該金型キャビティについて、反意匠面側の金型キャビティ面に、射出充填した樹脂の熱量でガス化する材料を塗布するとともに、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ように設定し、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。
【００１５】
（２） （１）に記載の射出成形方法において、前記ガス化する材料が、重曹とした。
【００１６】
（３） （１）又は（２）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る。
【００１７】
（４） （３）に記載の射出成形方法において、前記射出完了後、型締力を低下させてから、わずかに型開きする請求項３記載の射出成形方法。
【００１８】
（５） （１）から（４）までのいずれか１つに記載の射出成形方法において、前記意匠面を形成する金型キャビティ面の外周部にシール部を配して、成形した樹脂の間に空気が流入することを防止した。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の射出成形方法に使用する金型は、反意匠面側の金型キャビティ面に、射出充填した樹脂の熱量で熱分解反応してガス化、或いは、蒸発や昇華等の気化反応によりガス化する材料を塗布するとともに、成形中におい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、
【００２０】
本発明の射出成形方法によれば、成形中、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、反意匠面側の金型キャビティ面に塗布した材料が、速やかに熱分解してガスになる。その結果、反意匠面側の樹脂が金型キャビティ面から短時間で確実に離型するため、意匠面側の樹脂が樹脂収縮の影響を受けにくくなり、その結果として、意匠面に発生するヒケの発生が抑制される。
前記射出充填した樹脂の熱量でガス化する材料の１つとして重曹（炭酸水素ナトリウム）があり、重曹は熱分解してガスになるが、そのガスは人体に無害で安全であり、環境にやさしく作業性が優れている等の点で好適で、一般に市販されて購入が容易という点でも優れている。
【００２１】
なお、仮に、樹脂圧力が０Ｐａとなる時間が１秒間より短い場合は、スキン層が薄過ぎて形状保持性が劣る等の問題が発生する可能性があり、逆に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厚くなり過ぎて改善効果が薄れる可能性がある。
従って、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れば、高い改善効果を期待できる。
【００２２】
また、金型キャビティ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にする方法として、例えば、樹脂の充填量を調整する等の方法もあるが、時間的制御が簡単等という点で、型締め力を低下させる方法が好ましい。
従って、金型内の樹脂圧力を１秒から７秒までの時間範囲内で０Ｐａにする方法としては、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という方法が好ましい。
【００２３】
さらに、本発明の射出成形方法において、溶融した樹脂を金型キャビティ内へ射出充填完了後、型締力低下させてから、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、金型内の樹脂圧力を０Ｐａになるように制御でき、さらに、その結果として、反意匠面側の金型キャビティ面と樹脂を短時間で確実に離型させることができるので、ヒケの防止効果が高い。
【００２４】
また、意匠面を形成する金型キャビティ面については、その外周部にシール部を配して、成形した樹脂の間に空気が流入しにくくすれば、意匠面を形成する金型キャビティ面と製品との密着性が損なわれにくくなるので、ヒケの改善が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【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】本実施形態による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】本実施形態に使用した第２の金型の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面等に基づいて本発明の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４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は本実施形態に使用した第２の金型の断面図である。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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の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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
なお、制御装置６０は、型締装２０置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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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面側の金型キャビティ面となる。
【００４０】
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、エジェクタプレート５２とエジェクタピン５４等が配されている。従って、図１に示すような形で、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５２が前後進して、エジェクタピン５４を前後に駆動する構成となっている。
【００４１】
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Ｔ１（温調ラインＴ１と称することもある）、可動型４には可動型温度調整ラインＴ２（温調ラインＴ２と称することもある）が、それぞれ別ラインとして配されている。
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と、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、それぞれ異なる温度に設定又昇温可能であって、所望する温度で温度管理可能である。
【００４２】
更に、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）及び固定型圧力測定センサＰＳ１（圧力センサＰＳ１と称することもある）を備え、可動型４については可動型温度測定センサＴＳ２（温度センサＴＳ２と称することもある）及び可動型圧力測定センサＰＳ２（圧力センサＰＳ２と称することもある）を備えている。
【００４３】
ここで、本発明に使用する金型の特徴は、反意匠面を形成する側の金型キャビティ面に射出充填した樹脂の熱量で熱分解してガス化する材料として、ガス発生用材料Ｃが塗布されていることである。
第１金型１０においては、ガス発生用材料Ｃとして重曹が、反意匠面を形成する側の金型キャビティ面（本実施形態においては可動型４側の金型キャビティ面）に塗布された状態となっている。図２にその状況を示す。反意匠面側となる可動型４の金型キャビティ面に沿って、重曹が塗布されて、反意匠面側の金型キャビティ面の全体に塗布している。
なお、本実施形態できる塗布材料がこれに限らないことは勿論であって、射出時の樹脂温度で熱分解してガス化する、或いは蒸発や昇華等により気化反応してガス化する材料であれば良く、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で、他の材料を使用しても良い。
例えば、前述の実施形態で使用した重曹以外では、蒸発により気化してガスになる材料として、水を使用しても良く、作業の安全性や製品に与える負の影響などを勘案しながら、樹脂の熱量でガス化する公知の材料を本発明に使用することが可能である。
【００４４】
金型キャビティ面の塗布方法としては、例えば、刷け等などの手段によって重曹を直接金型キャビティ面に塗布する方法、或いは、重曹を溶剤で溶かした状態として、金型キャビティにスプレーして吹きつけて固化させる方法等、公知の方法が様々に使用できる。
【００４５】
なお、重曹の粉末は、基本的に、加熱することによって、二酸化炭素、炭酸ナトリウム、及び水に分解するが、空気中の水分等を含むと常温でも分解する可能性があるため、金型内で適切にガス化するように、水分量の管理が必要である。
【００４６】
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。
【００４７】
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９０℃と設定し、可動型４について温調ラインＴ２の温度を８０℃と設定して、昇温開始する。昇温開始すると、固定型３においては温調ラインＴ１により固定型３に加工された温調ラインＴ１ａの中を熱媒が循環し、また、可動型４においては温調ラインＴ２により可動型４に加工された温調ラインＴ２ａの中を熱媒が循環して、それぞれ設定された温度まで金型を昇温する。なお、昇温開始してから１時間後には、温度差が１０℃の状態で、良好な温度管理状態となる。
【００４８】
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及びＴＳ２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或いはＴ２を調整して温度管理しても良く、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、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。
【００４９】
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。この際に使用する型締力は、樹脂を成形するに十分な型締力である３０００ＫＮである。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
なお、第１実施形態においては、射出ユニット３０の射出充填圧力による保圧工程を使用しないので、射出ユニット３０のエネルギーが削減できて省エネにつながる。また、保圧工程なしで、すぐに型締力低下させるため金型１０の寿命が伸びるという副次的な効果がある。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
しかし、第１実施形態においては、反意匠面側の金型キャビティ面について、重曹が塗布されており、充填した樹脂の熱量により熱分解してガスが発生する。従って、図３（５）に示すように、反意匠面側の樹脂が、意匠面側の樹脂より、確実に早く金型キャビティ面から離型する。従って、意匠面側の樹脂については、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る。
【００５５】
なお、意匠面側の金型キャビティ面の温度について、反意匠面側の金型キャビティ面の温度より高くなるように設定すれば、意匠面側の樹脂よりも反意匠面側の樹脂が離型しやすくなるという効果が期待できる。しかし、本発明によれば、反意匠面側の金型キャビティ面に、充填した樹脂の熱量により熱分解してガスが発生する材料を塗布することにより、成形中に、意匠面側の金型キャビティ面と樹脂の間にガスを発生させて、離型効果を更に高めることができ、その結果として、製品の意匠面に発生するヒケをより確実に抑制することができる。従って、製品形状などにより、反意匠面側の樹脂が金型キャビティ面から離型しにくい状況下にあっても適応が可能になる。
【００５６】
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５４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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
また、前述の第１金型１０においては、反意匠面側の金型キャビティ面について、その大部分に重曹を塗布する構成としたが、本発明の適応範囲としてはこれに限らず、離型しにくい部分などを選択的に選んで、部分的に塗布する場合も本発明の適応範囲である。
【００６２】
ここで、第１金型については、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いるので、成形の状況を見ながら、温度が適正範囲に入るように、自由に調整することができる。
しかし、意匠面と反意匠面の金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℃を超えると反意匠面側の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、意匠面を形成する側の金型キャビティ面の温度が、反意匠面側を形成する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。
【００６３】
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し、ヒケを改善する時に所定の加熱をして、冷却中は金型の温度を低下させるということも可能である。この場合には、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。
【００６４】
なお、前述の第１実施形態において、溶融した樹脂を金型キャビティ内へ射出充填完了後、金型装置の型締力を低下させてから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、さらに、反意匠面側の樹脂も短時間で確実に離型させることができるので、ヒケの防止効果が高い。
【００６５】
なお、この際において、意匠面を形成する金型キャビティ面の外周部にシール部を配して、成形した樹脂の間に空気が流入することを防止すれば、意匠面を形成する金型キャビティ面と樹脂との離型を抑制することができる。
図４に第２の金型１０Ｂ（第２金型１０Ｂ）を示す。第２金型１０Ｂの固定型３の金型キャビティ面には、金型キャビティの外周部を囲むようにして突起部８５が形成されている。樹脂を成形した際には、突起部８５の周りの樹脂が収縮して、突起部８５を挟みこむ形になるため、空気の流れを遮断するシール部として機能する。従って、より意匠面側の樹脂が金型キャビティ面から離型せずに密着した状態になるので、ヒケの発生について抑止効果が向上する。
【００６６】
また、前述した第１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。
【００６７】
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】
【００６８】
本願発明に係わる射出成形方法は、製品の片側に意匠面を有し、反意匠面側にリブやボスを有して、ヒケ易い製品を成形するに適している。
【符号の説明】
【００６９】
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
５２ エジェクタプレート
５４ エジェクタピン
８５ 突起部
１００ 射出成形装置
１０Ｂ 第２の金型（第２金型）
Ｃ ガス発生用材料
Ｔ１ 固定型温度調整ライン（固定型温調ライン）
Ｔ２ 可動型温度調整ライン（可動型温調ライン）
ＰＳ１ 圧力センサ（固定型）
ＰＳ２ 圧力センサ（可動型）
ＴＳ１ 温度センサ（固定型）
ＴＳ２ 温度センサ（可動型）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形装置を使用して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、成形品の意匠面に生ずるヒケ等の外観不良を防止するに好適な射出成形方法に関する。
【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】
ところで、射出成形方法で成形される製品は、通常、できるかぎり薄肉化することが望まれている。そのため、製品の外観を形成する意匠面の裏面側（反意匠面側）にリブやボスが形成される場合が多い。なぜなら、製品裏面にリブを配することによって、製品変形の抑制（成形時）、製品剛性感の確保（外力が加わっても製品が変形しない）、製品強度の確保等の効果が期待できるから、製品の薄肉化につながるためである。
また、製品裏面にボスを配すれば、製品取付け冶具の嵌め込み（例：ビス取付け）、製品取付け時の位置合わせ、リブ交点の薄肉化等の効果が期待できる。
【０００４】
しかし、前述の理由により、リブやボスを形成された部分は、その結果として、他の製品部分に比較して厚肉となる。また、自動車部品として成形される製品の多くは、他の部品に取り付けるために必要なクリップ等が配されることも多く、クリップ等が配された部分は、他の製品部分に比較して厚肉となる。
【０００５】
そして、部分的に厚肉部を有する製品を射出成形した場合には、その厚肉部にヒケと呼ばれる部分的な凹みが発生して、製品の外観不良の原因となる可能性があるということは当業者に周知である。特に、意匠面が平面の場合はヒケが目立ちやすいため、表面をシボ加工する等の対策が取られることもあるが、この場合でもシボの転写ムラという形で不良判定される場合があった。
【０００６】
ヒケの防止策としては、射出成形時に保圧を十分に作用させて、金型内での樹脂収縮分を補充填する方法が良く知られているが、製品形状等によっては十分な効果が期待できないケースがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−３１５９６１号公報
【０００８】
特許文献１に開示された技術は、ヒケによる凹部分の発生する側の金型について、凹部分に近接する位置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。
【０００９】
特許文献１に開示の技術は、ヒケが発生する製品可視面側の金型を高温に加熱、保持することにより、金型内へ充填する溶融樹脂の温度低下を緩和する。温度低下が緩和された樹脂は、流動性の低下も緩和されるので、金型表面の微細な凹凸へも入り込み易くなり、その結果として、加熱した側の金型について、凹凸と樹脂の接触部位が、非加熱の場合に較べて大きくなるので、離型しにくくなる。
また、特許文献１に開示の技術において、加熱した側の金型は、金型内への樹脂充填後の冷却工程においても金型温度を高温に保持している。従って、加熱した側の金型に接する樹脂の温度低下はより緩やかで、収縮も遅いので、非加熱側の金型より樹脂面から離型しにくいという効果を奏する。
【００１０】
特許文献１に開示の技術においては、以上、説明した理由により、非加熱側の金型が、加熱側の金型より、先に樹脂から離型する。その結果、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、
そのような場合には、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。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】
【００１１】
前述した特許文献１に開示の技術においては、金型温度によって、樹脂の離型状態をコントロールして、意匠面に発生するヒケを防止する。しかし、金型温度の調整による離型状態のコントロールには、限界があり、意匠面側金型は、製品取り出し後樹脂が変形するような高温にまでは加熱できない。そのため、ガラス転移点温度以上の金型温度では成形品の変形が問題となることがあった。
【００１２】
また、反意匠面側の樹脂と金型との離型が遅い場合には、反意匠面側のスキン層が発達して、意匠面側の樹脂が樹脂の収縮の影響を強く受けてしまうために、ヒケ防止の効果が低減することがあった。同様に反意匠面側の金型温度を意匠面側の金型温度より大きく下げすぎると、やはりスキン層の発達を促進してヒケ低減効果が減少することがあった。
【００１３】
従って、前述した従来技術においては、金型内での樹脂の離型状態を十分に制御できないケースが発生し、そのような場合には、結果として、意匠面に発生するヒケを防止できない可能性がある。本発明は、以上、説明したような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、従来技術に比較して、より効果的にヒケを防止する射出成形方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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、該金型キャビティについて、反意匠面側の金型キャビティ面に、射出充填した樹脂の熱量でガス化する材料を塗布するとともに、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ように設定し、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。
【００１５】
（２） （１）に記載の射出成形方法において、前記ガス化する材料が、重曹とした。
【００１６】
（３） （１）又は（２）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る。
【００１７】
（４） （３）に記載の射出成形方法において、前記射出完了後、型締力を低下させてから、わずかに型開きする請求項３記載の射出成形方法。
【００１８】
（５） （１）から（４）までのいずれか１つに記載の射出成形方法において、前記意匠面を形成する金型キャビティ面の外周部にシール部を配して、成形した樹脂の間に空気が流入することを防止した。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の射出成形方法に使用する金型は、反意匠面側の金型キャビティ面に、射出充填した樹脂の熱量で熱分解反応してガス化、或いは、蒸発や昇華等の気化反応によりガス化する材料を塗布するとともに、成形中におい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、
【００２０】
本発明の射出成形方法によれば、成形中、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、反意匠面側の金型キャビティ面に塗布した材料が、速やかに熱分解してガスになる。その結果、反意匠面側の樹脂が金型キャビティ面から短時間で確実に離型するため、意匠面側の樹脂が樹脂収縮の影響を受けにくくなり、その結果として、意匠面に発生するヒケの発生が抑制される。
前記射出充填した樹脂の熱量でガス化する材料の１つとして重曹（炭酸水素ナトリウム）があり、重曹は熱分解してガスになるが、そのガスは人体に無害で安全であり、環境にやさしく作業性が優れている等の点で好適で、一般に市販されて購入が容易という点でも優れている。
【００２１】
なお、仮に、樹脂圧力が０Ｐａとなる時間が１秒間より短い場合は、スキン層が薄過ぎて形状保持性が劣る等の問題が発生する可能性があり、逆に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厚くなり過ぎて改善効果が薄れる可能性がある。
従って、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れば、高い改善効果を期待できる。
【００２２】
また、金型キャビティ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にする方法として、例えば、樹脂の充填量を調整する等の方法もあるが、時間的制御が簡単等という点で、型締め力を低下させる方法が好ましい。
従って、金型内の樹脂圧力を１秒から７秒までの時間範囲内で０Ｐａにする方法としては、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という方法が好ましい。
【００２３】
さらに、本発明の射出成形方法において、溶融した樹脂を金型キャビティ内へ射出充填完了後、型締力低下させてから、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、金型内の樹脂圧力を０Ｐａになるように制御でき、さらに、その結果として、反意匠面側の金型キャビティ面と樹脂を短時間で確実に離型させることができるので、ヒケの防止効果が高い。
【００２４】
また、意匠面を形成する金型キャビティ面については、その外周部にシール部を配して、成形した樹脂の間に空気が流入しにくくすれば、意匠面を形成する金型キャビティ面と製品との密着性が損なわれにくくなるので、ヒケの改善が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【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】本実施形態による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】本実施形態に使用した第２の金型の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面等に基づいて本発明の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４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は本実施形態に使用した第２の金型の断面図である。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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の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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
なお、制御装置６０は、型締装２０置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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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面側の金型キャビティ面となる。
【００４０】
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、エジェクタプレート５２とエジェクタピン５４等が配されている。従って、図１に示すような形で、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５２が前後進して、エジェクタピン５４を前後に駆動する構成となっている。
【００４１】
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Ｔ１（温調ラインＴ１と称することもある）、可動型４には可動型温度調整ラインＴ２（温調ラインＴ２と称することもある）が、それぞれ別ラインとして配されている。
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と、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、それぞれ異なる温度に設定又昇温可能であって、所望する温度で温度管理可能である。
【００４２】
更に、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）及び固定型圧力測定センサＰＳ１（圧力センサＰＳ１と称することもある）を備え、可動型４については可動型温度測定センサＴＳ２（温度センサＴＳ２と称することもある）及び可動型圧力測定センサＰＳ２（圧力センサＰＳ２と称することもある）を備えている。
【００４３】
ここで、本発明に使用する金型の特徴は、反意匠面を形成する側の金型キャビティ面に射出充填した樹脂の熱量で熱分解してガス化する材料として、ガス発生用材料Ｃが塗布されていることである。
第１金型１０においては、ガス発生用材料Ｃとして重曹が、反意匠面を形成する側の金型キャビティ面（本実施形態においては可動型４側の金型キャビティ面）に塗布された状態となっている。図２にその状況を示す。反意匠面側となる可動型４の金型キャビティ面に沿って、重曹が塗布されて、反意匠面側の金型キャビティ面の全体に塗布している。
なお、本実施形態できる塗布材料がこれに限らないことは勿論であって、射出時の樹脂温度で熱分解してガス化する、或いは蒸発や昇華等により気化反応してガス化する材料であれば良く、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で、他の材料を使用しても良い。
例えば、前述の実施形態で使用した重曹以外では、蒸発により気化してガスになる材料として、水を使用しても良く、作業の安全性や製品に与える負の影響などを勘案しながら、樹脂の熱量でガス化する公知の材料を本発明に使用することが可能である。
【００４４】
金型キャビティ面の塗布方法としては、例えば、刷け等などの手段によって重曹を直接金型キャビティ面に塗布する方法、或いは、重曹を溶剤で溶かした状態として、金型キャビティにスプレーして吹きつけて固化させる方法等、公知の方法が様々に使用できる。
【００４５】
なお、重曹の粉末は、基本的に、加熱することによって、二酸化炭素、炭酸ナトリウム、及び水に分解するが、空気中の水分等を含むと常温でも分解する可能性があるため、金型内で適切にガス化するように、水分量の管理が必要である。
【００４６】
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。
【００４７】
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９０℃と設定し、可動型４について温調ラインＴ２の温度を８０℃と設定して、昇温開始する。昇温開始すると、固定型３においては温調ラインＴ１により固定型３に加工された温調ラインＴ１ａの中を熱媒が循環し、また、可動型４においては温調ラインＴ２により可動型４に加工された温調ラインＴ２ａの中を熱媒が循環して、それぞれ設定された温度まで金型を昇温する。なお、昇温開始してから１時間後には、温度差が１０℃の状態で、良好な温度管理状態となる。
【００４８】
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及びＴＳ２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或いはＴ２を調整して温度管理しても良く、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、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。
【００４９】
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。この際に使用する型締力は、樹脂を成形するに十分な型締力である３０００ＫＮである。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
なお、第１実施形態においては、射出ユニット３０の射出充填圧力による保圧工程を使用しないので、射出ユニット３０のエネルギーが削減できて省エネにつながる。また、保圧工程なしで、すぐに型締力低下させるため金型１０の寿命が伸びるという副次的な効果がある。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
しかし、第１実施形態においては、反意匠面側の金型キャビティ面について、重曹が塗布されており、充填した樹脂の熱量により熱分解してガスが発生する。従って、図３（５）に示すように、反意匠面側の樹脂が、意匠面側の樹脂より、確実に早く金型キャビティ面から離型する。従って、意匠面側の樹脂については、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る。
【００５５】
なお、意匠面側の金型キャビティ面の温度について、反意匠面側の金型キャビティ面の温度より高くなるように設定すれば、意匠面側の樹脂よりも反意匠面側の樹脂が離型しやすくなるという効果が期待できる。しかし、本発明によれば、反意匠面側の金型キャビティ面に、充填した樹脂の熱量により熱分解してガスが発生する材料を塗布することにより、成形中に、意匠面側の金型キャビティ面と樹脂の間にガスを発生させて、離型効果を更に高めることができ、その結果として、製品の意匠面に発生するヒケをより確実に抑制することができる。従って、製品形状などにより、反意匠面側の樹脂が金型キャビティ面から離型しにくい状況下にあっても適応が可能になる。
【００５６】
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５４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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
また、前述の第１金型１０においては、反意匠面側の金型キャビティ面について、その大部分に重曹を塗布する構成としたが、本発明の適応範囲としてはこれに限らず、離型しにくい部分などを選択的に選んで、部分的に塗布する場合も本発明の適応範囲である。
【００６２】
ここで、第１金型については、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いるので、成形の状況を見ながら、温度が適正範囲に入るように、自由に調整することができる。
しかし、意匠面と反意匠面の金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℃を超えると反意匠面側の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、意匠面を形成する側の金型キャビティ面の温度が、反意匠面側を形成する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。
【００６３】
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し、ヒケを改善する時に所定の加熱をして、冷却中は金型の温度を低下させるということも可能である。この場合には、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。
【００６４】
なお、前述の第１実施形態において、溶融した樹脂を金型キャビティ内へ射出充填完了後、金型装置の型締力を低下させてから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、さらに、反意匠面側の樹脂も短時間で確実に離型させることができるので、ヒケの防止効果が高い。
【００６５】
なお、この際において、意匠面を形成する金型キャビティ面の外周部にシール部を配して、成形した樹脂の間に空気が流入することを防止すれば、意匠面を形成する金型キャビティ面と樹脂との離型を抑制することができる。
図４に第２の金型１０Ｂ（第２金型１０Ｂ）を示す。第２金型１０Ｂの固定型３の金型キャビティ面には、金型キャビティの外周部を囲むようにして突起部８５が形成されている。樹脂を成形した際には、突起部８５の周りの樹脂が収縮して、突起部８５を挟みこむ形になるため、空気の流れを遮断するシール部として機能する。従って、より意匠面側の樹脂が金型キャビティ面から離型せずに密着した状態になるので、ヒケの発生について抑止効果が向上する。
【００６６】
また、前述した第１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。
【００６７】
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】
【００６８】
本願発明に係わる射出成形方法は、製品の片側に意匠面を有し、反意匠面側にリブやボスを有して、ヒケ易い製品を成形するに適している。
【符号の説明】
【００６９】
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
５２ エジェクタプレート
５４ エジェクタピン
８５ 突起部
１００ 射出成形装置
１０Ｂ 第２の金型（第２金型）
Ｃ ガス発生用材料
Ｔ１ 固定型温度調整ライン（固定型温調ライン）
Ｔ２ 可動型温度調整ライン（可動型温調ライン）
ＰＳ１ 圧力センサ（固定型）
ＰＳ２ 圧力センサ（可動型）
ＴＳ１ 温度センサ（固定型）
ＴＳ２ 温度センサ（可動型）
【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、
該金型キャビティについて、反意匠面側の金型キャビティ面に、射出充填した樹脂の熱量でガス化する材料を塗布するとともに、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ように設定し、
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】
前記ガス化する材料が、重曹である請求項１に記載の射出成形方法。
【請求項３】
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から請求項２までのいずれか１項に記載の射出成形方法。
【請求項４】
前記射出完了後、型締力を低下させてから、わずかに型開きする請求項３記載の射出成形方法。
【請求項５】
前記意匠面を形成する金型キャビティ面の外周部にシール部を配して、成形した樹脂の間に空気が流入することを防止する請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の射出成形方法。
【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、
該金型キャビティについて、反意匠面側の金型キャビティ面に、射出充填した樹脂の熱量でガス化する材料を塗布するとともに、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ように設定し、
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】
前記ガス化する材料が、重曹である請求項１に記載の射出成形方法。
【請求項３】
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から請求項２までのいずれか１項に記載の射出成形方法。
【請求項４】
前記射出完了後、型締力を低下させてから、わずかに型開きする請求項３記載の射出成形方法。
【請求項５】
前記意匠面を形成する金型キャビティ面の外周部にシール部を配して、成形した樹脂の間に空気が流入することを防止する請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の射出成形方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１９２７１４（Ｐ２０１２−１９２７１４Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６０２６０（Ｐ２０１１−６０２６０）
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【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１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【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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