樹脂成形品の成形方法
【課題】結晶性高分子樹脂を用い、部分ごとに高い機械的強度と寸法精度とが要求される成形品を、形状の自由度が高く、かつ比較的簡素な工程で製造可能な樹脂成形品の成形方法を提供する。
【解決手段】可動型を型締め位置より固定型から離反させた状態にセットした成形型内に、結晶性高分子樹脂の融液をショートショット状態で射出する第１射出工程と、前記融液の温度が融点以下、結晶化温度以上の状態で、該融液が臨界伸張ひずみ速度以上のひずみ速度で伸張するように、前記可動型を高速で型締めして、前記融液を配向状態とすると共に、その状態を維持して結晶化させる結晶化工程と、該結晶化工程で形成された中間成形品の周辺部分を最終形状に成形するため、前記成形型または他の成形型で、前記中間成形品の周囲に追加樹脂の融液を射出する第２射出工程とを備える。
【解決手段】可動型を型締め位置より固定型から離反させた状態にセットした成形型内に、結晶性高分子樹脂の融液をショートショット状態で射出する第１射出工程と、前記融液の温度が融点以下、結晶化温度以上の状態で、該融液が臨界伸張ひずみ速度以上のひずみ速度で伸張するように、前記可動型を高速で型締めして、前記融液を配向状態とすると共に、その状態を維持して結晶化させる結晶化工程と、該結晶化工程で形成された中間成形品の周辺部分を最終形状に成形するため、前記成形型または他の成形型で、前記中間成形品の周囲に追加樹脂の融液を射出する第２射出工程とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用部品等の樹脂成形品、特に結晶性高分子樹脂を用いた成形品の成形方法に関し、樹脂成形品の成形技術の分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来、樹脂成形品の材料として、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、或いはポリ塩化ビニールなどの所謂汎用プラスチックは、安価であると共に成形性に優れているなどの理由で、各種の分野で広く用いられているところであるが、機械的強度や耐熱性等に劣るため、自動車用部品や機械用部品等の工業製品用で、これらの特性が要求されるものの材料としては適さないという欠点がある。
【０００３】
そのため、このような用途の工業製品用材料としては、高価ではあるが、機械的強度や耐熱性等に優れたポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート、或いはポリアミドなどの所謂エンジニアリングプラスチックが用いられている。
【０００４】
このような実情に対処するものとして、特許文献１には、結晶性高分子樹脂融液の成形時における結晶化率を大幅に向上させることにより、ポリプロピレン等の汎用プラスチック材を用いながら、エンジニアリングプラスチックに相当する機械的強度や耐熱性を実現する発明が開示されている。
【０００５】
この発明は、結晶性高分子樹脂の融液を、融点以下、結晶化温度以上の状態、換言すれば過冷却状態で、臨界伸張ひずみ速度以上のひずみ速度で伸張させることを特徴とするもので、これによれば、結晶化の基点となる多数の核を有する高分子の鎖が配向状態で多数形成されると共に、これらの核から結晶が成長して、短時間で配向性を有する密な結晶体が形成されるとされており、機械的強度や耐熱性に優れた成形品が得られることが期待される。
【０００６】
ここで、前記臨界伸張ひずみ速度とは、過冷却状態の融液を伸張させて、その伸張方向のひずみ速度を上げたときに、結晶サイズが不連続的に小さくなるときの速度であり、この速度以上で伸張させることにより、従来の方法で結晶化させた場合に比べて、結晶化率が大幅に向上するのである。
【０００７】
そして、前記特許文献１には、臨界速度以上の伸張ひずみ速度を実現するための方法として、上下の板の間にディスク状の高分子樹脂融液のサンプルを挟み、これを過冷却状態に保持して、一方の板を他方の板の方へ一定速度で移動させることにより押しつぶす方法、ダイの吐出口から急冷却しながら高分子樹脂融液を高速で吐出する方法、一対の引き抜きローラにより高分子樹脂融液を急冷却しながらダイから引き抜く方法などが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００８／１０８２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、前記特許文献１に記載された上下の板で高分子樹脂融液のサンプルを挟む方法では、予めサンプルを作成する必要があると共に、周囲が不規則な形状となるため、周辺部を機械的に成形するなどの他の工程がさらに必要となる。
【００１０】
また、ダイから高分子樹脂融液を吐出する方法も、一定断面形状の長尺物が得られるだけであり、さらに、一対のローラによって高分子樹脂融液を引き抜く方法も、フィルム状のものが得られるだけで、これを積層して製品を得ようとすると再度樹脂を溶融しなければならず、結晶化によって向上させた強度が低下することになる。
【００１１】
なお、成形型を用いる通常の射出成形方法は、前記各方法に比べて製品形状の自由度は高いが、射出時にせん断ひずみが発生するだけで、成形型内に高速で射出しても臨界伸張ひずみ速度を得ることはできない。
【００１２】
そこで、本発明は、結晶性高分子樹脂を用い、その結晶化率を向上させる前記の方法を利用しながら、製品形状の自由度が高く、しかも、最終形状の製品が比較的容易な工程で得られる樹脂成形品の成形方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するため、本発明は、次のように構成したことを特徴とする。
【００１４】
まず、本願の請求項１に記載の発明は、樹脂成形品の成形方法において、可動型を型締め位置より固定型から離反させた状態にセットした成形型内に、結晶性高分子樹脂の融液をショートショット状態で射出する第１射出工程と、前記融液の温度が融点以下、結晶化温度以上の状態で、該融液が臨界伸張ひずみ速度以上のひずみ速度で伸張するように、前記可動型を高速で型締めして、前記融液を配向状態とすると共に、その状態を維持して結晶化させる結晶化工程と、前記成形型または他の成形型内で、前記結晶化工程で成形された中間成形品の周囲に追加樹脂の融液を射出して、該中間成形品の周辺部分を最終形状に成形する第２射出工程とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
ここで、前記結晶性高分子樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニール等の汎用性プラスチックのほか、ポリアミド等の結晶性のエンジニアリングプラスチックも含む。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、前記第１射出工程及び結晶化工程と第２射出工程とを同一の成形型で行うことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明は、前記請求項１または請求項２に記載の発明において、前記結晶性高分子樹脂と追加樹脂とは同質の樹脂であることを特徴とする。ここで、同質の樹脂とは、主骨格が同一の樹脂をいう。
【００１８】
さらに、請求項４に記載の発明は、前記請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記結晶性高分子樹脂は汎用プラスチックであることを特徴とする。
【００１９】
そして、請求項５に記載の発明は、前記請求項４に記載の発明において、前記汎用プラスチックはポリプロピレンであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
以上の構成により、本願各請求項の発明によれば、次の効果が得られる。
【００２１】
まず、請求項１に記載の発明によれば、第１射出工程として、可動型を型締め位置より固定型から離反させた状態で成形型内に結晶性高分子樹脂の融液を射出し、その後、該融液を過冷却状態とした上で、結晶化工程で、前記可動型をキャビティ形状が成形品の最終形状となるまで高速で型締めする。
【００２２】
このとき、前記融液は可動型と固定型との間に挟み付けられて周囲に拡がるように流動することになるが、そのときの伸張ひずみ速度が臨界伸張ひずみ速度以上となるように型締めされるので、前述のように、結晶化の基点となる多数の核を有する高分子の鎖が配向状態に多数形成されると共に、これらの核から結晶が成長して、短時間で配向性を有する密な結晶体が形成されることになる。これにより、中間成形品として、結晶化率が高く、機械的強度や耐熱性に優れた高強度部分が得られる。
【００２３】
その場合に、前記結晶性高分子樹脂の融液の射出量は、ショートショット状態に相当する量、即ち最終形状の成形品を形成するのに必要な量より少ない量とされるので、キャビティ形状が最終形状となるまで型締めされたときにも、該キャビティ内には樹脂融液の未充填部分が残ることになるが、このように、キャビティを完全に充満させないことにより、融液の流動速度、即ち該融液の伸張ひずみ速度を高くすることができ、確実に臨界伸張ひずみ速度を達成することが可能となる。
【００２４】
そして、第２射出工程で、前記結晶化工程で形成された中間成形品が成形型内にある状態で、該成形型内に追加樹脂の融液が射出され、前記中間成形品の周囲の融液の未充填部分に相当する部分が追加成形されることにより、該融液の固化後、型開きすれば、最終形状の成形品が得られることになる。
【００２５】
その場合に、前記追加成形部分は、積極的な結晶化が行われていないので、中間成形品部分に比べて機械的強度や耐熱性に劣ることになるが、融液の流動速度が相対的に緩やかなので、成形型の成形面に忠実に成形され、高い寸法精度で成形されることになる。これにより、部分ごとに要求される機械的強度や耐熱性と寸法精度とが両立した成形品が、前記特許文献１に記載の方法に比べて、高い形状の自由度で、簡素な工程で製造されることになる。
【００２６】
また、請求項２に記載の発明によれば、前記第１射出工程及び結晶化工程と、第２射出工程とを同一の成形型で行うので、これらの工程を連続して行うことができ、設備や作業を簡素化することができて、当該成形品の製造コストが低減されることになる。
【００２７】
また、請求項３に記載の発明によれば、第１射出工程で射出される結晶性高分子樹脂と、第２射出工程で射出される追加樹脂とは同質の樹脂であるので、中間成形部分と追加成形部分との境界における良好な相溶性が得られ、両部分が強固に一体化された成形品が得られる。また、リサイクル時に両部分を分離する必要がないから、リサイクル性にも優れた成形品が得られることになる。
【００２８】
さらに、請求項４に記載の発明によれば、前記結晶性高分子樹脂として、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニール等の汎用性プラスチックが用いられるので、成形品を安価に製造することができる。
【００２９】
そして、請求項５に記載の発明によれば、前記汎用プラスチックとして広く用いられているポリプロピレンが採用されるので、価格面及び入手面でさらに有利となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明方法で成形される成形品の例として示す自動車のドアモジュールキャリヤの正面図である。
【図２】同じくインストルメントパネルコア部材の斜視図である。
【図３】本発明方法の第１実施形態で用いる成形装置の構成図である。
【図４】同実施形態の工程を示す説明図である。
【図５】同実施形態の方法で成形された成形品の断面図である。
【図６】本発明方法の第２実施形態で用いる成形装置の構成図である。
【図７】同実施形態の工程を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００３２】
まず、本発明の方法で形成される樹脂成形品の例を説明すると、図１に示す成形品１は、自動車のドアに内装されるドアモジュールキャリヤで、周辺部１ａには、ドア本体を構成するインナパネルまたはアウタパネルに密接してシール性を確保するため、高い寸法精度が要求される部分があり、その内側の非周辺部１ｂには、該キャリヤ１をドア本体に取り付けるための取付部やパワウインド用モータ等の各種機器や部材の取付部等が設けられるので、高い機械的強度が要求される。
【００３３】
また、図２に示す成形品２は、自動車のインストルメントパネルコア部材で、周辺部２ａには、デフロスター吹き出し部など一部が外部に露出するため、表面の良好な外観が要求される部分があり、その内側の非周辺部２ｂには、メータ類やエアバッグ等の各種機器や部材が取り付けられるので、高い機械的強度が要求される。
【００３４】
図３は、本発明の第１実施形態で用いられる成形装置の構成を示すもので、この成形装置１０は、下側の固定型１２と上側の可動型１３とでなる成形型１１と、可動型１３を昇降させて型締め、型開きを行う例えば高速油圧シリンダでなる型締め装置１４と、前記固定型１２と可動型１３と形成されるキャビティ１５内に樹脂の融液を射出する第１射出装置１６及び第２射出装置１７とを有する。
【００３５】
前記第１、第２射出装置１６、１７は、いずれも、シリンダ１６ａ、１７ａと、該シリンダ１６ａ、１７ａ内に樹脂材料を供給するホッパ１６ｂ、１７ｂと、供給された樹脂材料を加熱溶融し、該樹脂材料の融液をシリンダ１６ａ、１７ａの先端に設けられた吐出通路１６ｃ、１７ｃに向けて圧送するスクリュー１６ｄ、１７ｄとを有する。
【００３６】
そして、前記固定型１２には、第１射出装置１６の吐出通路１６ｃに接続され、該固定型１２の上面の前記キャビティ１５を構成する成形面１２ａの中央部に通じる第１射出通路１８と、第２射出装置１７の吐出通路１７ｃに接続され、前記成形面１２ａの周辺部に通じる第２射出通路１９とが設けられている。
【００３７】
次に、この成形装置１０を用いる本実施形態に係る樹脂成形品の成形方法を説明すると、図４（ａ）に示すように、まず、型締め装置１４により、可動型１３を型締め位置より所定距離Ｘだけ固定型１２から離反した位置まで下降させ、成形品の最終形状の容積より大きい容積のキャビティ１５'を形成する。
【００３８】
また、これと並行して、第１、第２射出装置１６、１７のホッパ１６ｂ、１７ｂに、固形の結晶性の高分子樹脂材料Ａ及び通常の（結晶性または非結晶性の）高分子樹脂材料Ｂをそれぞれ投入し、スクリュー１６ｄ、１７ｄを作動させて、これらの樹脂材料Ａ、Ｂを融点以上まで加熱して溶融させ、その融液Ａ’、Ｂ’を吐出通路１６ｃ、１７ｃ及び第１、第２射出通路１８、１９から前記キャビティ１５’内に射出可能な状態とする。
【００３９】
次に、第１射出工程として、同図（ｂ）に示すように、前記第１射出装置１６により、結晶性高分子樹脂材料の融液Ａ’をキャビティ１５’内に射出する。その際、該融液Ａ’の射出量は、ショートショット状態に相当する量とされる。
【００４０】
このとき、前記融液Ａ’をキャビティ１５’内に射出する第１射出通路１８は、固定型１２の上面の成形面１２ａの中央部に通じており、また、融液Ａ’は温度の低下により粘度が増大するので、同図（ｂ）に示すように、キャビティ１５’内の全域に流動することなく、前記成形面１２ａの中央部に盛り上がった状態となる。
【００４１】
次に、結晶化工程として、前記キャビティ１５内に射出された結晶性高分子樹脂の融液Ａ’の温度が、融点よりも低く、結晶化温度よりは高い温度まで冷却された時点、即ち、該融液Ａ’が過冷却状態となった時点で、同図（ｃ）に示すように、前記型締め装置１４を高速で作動させて可動型１３を型締め位置まで急速に下降させる。
【００４２】
これにより、前記融液Ａ’は両型１２、１３の成形面１２ａ、１３ａの間に急激に挟み付けられ、成形品の最終形状と同一形状となったキャビティ１５”の周辺部に拡がりながら高速で流動し、その流動方向に伸張することになるが、その際、前記可動型１３の下降速度は、融液Ａ’の流動による伸張ひずみ速度が臨界速度以上となるように設定されており、したがって、融液Ａ’は臨界伸張ひずみ速度以上で伸張する。
【００４３】
その場合に、該融液Ａ’の射出量は、ショートショット状態に相当する量とされているから、キャビティ形状が最終形状となるまで型締めされたときに、キャビティ１５”内の周辺部に融液Ａ’の未充填部分ａが残ることになるが、このように、キャビティ１５”内を完全に充満させないことにより、融液Ａ’の伸張ひずみ速度を確実に臨界伸張ひずみ速度以上とすることが可能となる。
【００４４】
そして、以上のように、過冷却状態の結晶性高分子樹脂の融液Ａ’が臨界伸張ひずみ速度以上の速度で伸張することにより、該融液Ａ’の結晶化が促進され、キャビティ１５”内の周辺部を除く部分に、結晶度の高い高強度の中間成形品Ｃが形成されることになる。
【００４５】
次に、第２射出工程として、同図（ｄ）に示すように、第２射出装置１７により、通常の高分子樹脂材料の融液Ｂ’をキャビティ１５”内に射出する。このとき、該融液Ｂ’をキャビティ１５”内に射出する第２射出通路１９は、固定型１２の上面の成形面１２ａの周辺部に通じているので、該融液Ｂ’はキャビティ１５”の周辺部における前記融液Ａ’の未充填部分ａに射出され、前記中間成形品Ｃの周囲に供給されることになる。
【００４６】
これにより、成形品の最終形状と同一形状のキャビティ１５”内の全体が充満され、融液Ａ’、Ｂ’の硬化後、可動型１３を上昇させて型開きすれば、図５に示すように、所定形状の成形品Ｄが得られることになる。
【００４７】
その場合に、該成形品Ｄは、通常の高分子樹脂材料Ｂでなる周辺部Ｄ１は、融液Ｂ’の流動速度が相対的に緩やかなので、キャビティ１５”を構成する成形面１２ａ、１３ａにより、高い寸法精度や表面の良好な外観が得られ、また、その内側の結晶性高分子樹脂材料Ａでなる前記中間成形品Ｃに相当する非周辺部Ｄ２は、前述のように、結晶化度が高く、高い機械的強度や耐熱性が得られることになり、図１、２に示すドアモジュールキャリヤ１やインストルメントパネルコア部材２に適した成形品が得られる。
【００４８】
そして、以上の実施形態では、前記第１射出工程、結晶化工程、及び第２射出工程の全てを単一の成形装置１０を用いて実行するので、これらの工程を連続して行うことができ、設備や作業が簡素化されることになる。
【００４９】
また、前記樹脂材料Ａ、Ｂは、第１、第２射出装置１６、１７により別個に射出されるので、非周辺部Ｄ２と周辺部Ｄ１のそれぞれの要求に応じて適切なものを選択して使用することができるが、主骨格が同一の同質樹脂材料を用いれば、成形品Ｄの周辺部Ｄ１と非周辺部Ｄ２との境界面Ｄ３における良好な相溶性が得られ、両部Ｄ１、Ｄ２が強固に結合一体化された成形品Ｄが得られる。
【００５０】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。なお、以下の説明では、第１実施形態と同じ構成要素については同じ符号を用いる。
【００５１】
図６は、この実施形態で用いられる成形装置２０の構成を示すもので、この成形装置２０は、前記第１実施形態に係る成型装置１０と同様に、下側の固定型２２と上側の可動型２３とでなる成形型２１と、可動型２３を昇降させて型締め、型開きを行う高速油圧シリンダ等でなる型締め装置２４とを有すると共に、この成型装置２０には、前記固定型２２と可動型２３で形成されるキャビティ２５内に樹脂融液を射出する単一の射出装置２６が備えられている。
【００５２】
前記射出装置２６は、シリンダ２６ａと、該シリンダ２６ａ内に樹脂材料を供給するホッパ２６ｂと、供給された樹脂材料を加熱溶融し、該樹脂材料の融液をシリンダ２６ａの先端に設けられた吐出通路２６ｃに向けて圧送するスクリュー２６ｄとを有する。
【００５３】
また、前記固定型２２には、上流端が射出装置２６の吐出通路２６ｃに接続され、途中で第１分岐通路２７ａと第２分岐通路２７ｂとに分岐された射出通路２７が設けられ、このうち、第１分岐通路２７ａの下流端は固定型２２の上面の前記キャビティ２５を構成する成形面２２ａの中央部に開口し、第２分岐通路２７ｂは該成型面２２ａの周辺部に開口している。
【００５４】
そして、前記第１、第２分岐通路２７ａ、２７ｂの成型面２２ａへの開口部の直前部には、これらの通路２７ａ、２７ｂを開通、遮断する第１、第２開閉弁２８ａ、２８ｂがそれぞれ設けられている。
【００５５】
次に、この成形装置２０を用いる本実施形態に係る樹脂成形品の成形方法を説明すると、図７（ａ）に示すように、まず、型締め装置２４により、可動型２３を型締め位置より固定型２２から所定距離だけ離反した位置まで下降させ、成形品の最終形状の容積より大きい容積のキャビティ２５’を形成する。
【００５６】
また、これと並行して、射出装置２６のホッパ２６ｂに、固形の結晶性の高分子樹脂材料Ａを投入し、スクリュー２６ｄを作動させて、該樹脂材料Ａを融点以上まで加熱して溶融させ、その融液Ａ’を吐出通路２６ｃ及び射出通路２７の第１、第２分岐通路２７ａ、２７ｂにおける第１、第２開閉弁２８ａ、２８ｂの直前位置まで供給し、これらの開閉弁２８ａ、２８ｂのいずれかを開けば、弁を開いた分岐通路から融液Ａ’が前記キャビティ２５’内に射出可能な状態とする。
【００５７】
次に、第１射出工程として、同図（ｂ）に示すように、前記第１開閉弁２８ａを開き、射出通路２７の第１分岐通路２７ａを開通させると共に、前記射出装置２６を作動させて、結晶性高分子樹脂材料の融液Ａ’をキャビティ２５’内にショートショット状態に相当する量だけ射出し、その後、前記第１開閉弁２８ａを閉じる。
【００５８】
このとき、前記第１分岐通路２７ａは、固定型２２の上面の成形面２２ａの中央部に通じているので、前記第１実施形態と同様に、融液Ａ’はキャビティ２５’内の全域に流動せず、前記成形面２２ａの中央部に盛り上がった状態となる。
【００５９】
次に、結晶化工程として、前記キャビティ２５’内に射出された融液Ａ’の温度が、融点よりも低く、かつ結晶化温度よりは高い温度まで冷却された時点で、図（ｃ）に示すように、前記型締め装置２４を高速で作動させて可動型２３を型締め位置まで急速に下降させる。
【００６０】
これにより、前記融液Ａ’は両型２２、２３の成形面２２ａ、２３ａの間に急激に挟み付けられ、成形品の最終形状と同一形状となったキャビティ２５”の周辺部に拡がりながら高速で流動し、その流動方向に伸張することになるが、前記可動型２３の下降速度は、融液Ａ’の流動による伸張ひずみ速度が臨界速度以上となるように設定されているので、該融液Ａ’は臨界伸張ひずみ速度以上で伸張する。
【００６１】
その場合に、融液Ａ’の射出量は、ショートショット状態に相当する量とされているから、キャビティ２５”内の周辺部には樹脂融液の未充填部分ａが残るが、このように、キャビティ２５”を完全に充満させないことにより、融液Ａ’の伸張ひずみ速度を確実に臨界伸張ひずみ速度以上とすることが可能となる。
【００６２】
そして、以上のように、過冷却状態の結晶性高分子樹脂の融液Ａ’が臨界伸張ひずみ速度以上の速度で伸張することにより、該融液Ａ’の結晶化が促進され、キャビティ２５”内に、結晶度の高い高強度の中間成形品Ｃが形成されることになる。
【００６３】
次に、第２射出工程として、同図（ｄ）に示すように、第２開閉弁２８ｂを開いて、射出通路２７の第１分岐通路２７ａを遮断すると共に第２分岐通路２７ｂを開通させ、この状態で射出装置２６を作動させて、前記結晶性高分子樹脂材料の融液Ａ’をキャビティ２５”内に再び射出する。このとき、開通された第２分岐通路２８ｂは、固定型２２の上面の成形面２２ａの周辺部に通じているので、前記融液Ａ’はキャビティ２５”の周辺部における前記融液Ａ’の未充填部分ａに射出され、前記中間成形品Ｃの周囲に供給されることになる。
【００６４】
これにより、成形品の最終形状と同一形状のキャビティ２５”内の全体が充満され、融液Ａ’の固化後、可動型２３を上昇させて型開きすれば、図５に示す第１実施形態による成型品Ｄと同様に、周辺部は高い寸法精度や表面の良好な外観を有し、その内側の前記中間成形品Ｃに相当する非周辺部は、結晶化度が高く、高い機械的強度を有する成形品が得られることになる。
【００６５】
その場合に、この実施形態では、単一の射出装置２６を用いるから、成型品の周辺部と非周辺部とは常に同一の樹脂材料で形成されることになり、したがって、周辺部と非周辺部との境界面における良好な相溶性が得られ、両部が強固に結合一体化された成形品が得られる。
【００６６】
なお、この実施形態においても、単一の成形装置２０を用い、各工程を連続的に行うので、設備や作業が簡素化されることになるが、第１、第２実施形態において、中間成形品Ｃを形成するまでの第１射出工程及び結晶化工程と、第２射出工程とを異なる成形装置を用いて行ってもよい。
【実施例】
【００６７】
次に、前記第１実施形態に係る方法によって実施した実施例について説明する。
【００６８】
この実施例では、株式会社日本製鋼所製、型締力２２０トンの成形型に２つの射出装置を備えたものを用い、結晶性高分子樹脂材料として、日本ポリプロ株式会社製のポリプロピレン樹脂材料（商品名：ノバテック）を用いた。
【００６９】
そして、射出装置における樹脂材料の溶融温度を１８０℃、型温度を１５０℃に設定し、まず、可動型を固定型からの開き量（図４（ａ）の寸法Ｘ）が２５ｍｍとなる位置まで下降させ、両型の間に成形品の最終形状の容積より大きい容積のキャビティを形成した。
【００７０】
次に、第１射出工程として、第１射出装置により、前記結晶性高分子樹脂材料の融液を１３４ｃｍ３、比較的緩やかな速度で射出し、その後、該融液の温度が１６０℃に低下するまで約１０秒間、待機した。この温度は、該樹脂の融点より低く、結晶化温度よりも高い温度であり、これにより、融液は過冷却状態となった。
【００７１】
次に、結晶化工程として、成形型の可動型を最大速度（１０００ｍｍ／秒）で型締めし、キャビティの周辺部に融液の未充填部分を残して、板厚３ｍｍの中間成形品を形成した。
【００７２】
その後、第２射出工程として、第２射出装置により、前記結晶性高分子樹脂と同じ樹脂の融液を、温度２００℃、射出速度２００ｍｍ／秒の条件で前記キャビティ周辺部の未充填部分に射出した。そして、成形型を８０℃まで冷却した後、型開きし、成形品を取り出した。
【００７３】
これにより、結晶化が促進され、高い機械的強度や耐熱性を有する非周辺部と、その周囲の通常の射出成形と同様の寸法精度を有する周辺部とが一体化されてなる成形品が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上のように、本発明に係る樹脂成形品の成形方法によれば、結晶化率が高く、機械的強度や耐久性の高い高強度部分と、その周囲の高い寸法精度の部分とが一体化された成形品が得られ、したがって、部分ごとに機械的強度等と寸法精度とが要求される例えば自動車用部品等の製造技術分野において好適に利用される可能性がある。
【符号の説明】
【００７５】
１、２、Ｄ 成形品
１ａ、２ａ、Ｄ１ 周辺部分
１ｂ、２ｂ、Ｄ２ 非周辺部分
１０、２０ 成形装置
１１、２１ 成形型
１４、２４ 型締め装置
１６，１７，２６ 射出装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用部品等の樹脂成形品、特に結晶性高分子樹脂を用いた成形品の成形方法に関し、樹脂成形品の成形技術の分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来、樹脂成形品の材料として、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、或いはポリ塩化ビニールなどの所謂汎用プラスチックは、安価であると共に成形性に優れているなどの理由で、各種の分野で広く用いられているところであるが、機械的強度や耐熱性等に劣るため、自動車用部品や機械用部品等の工業製品用で、これらの特性が要求されるものの材料としては適さないという欠点がある。
【０００３】
そのため、このような用途の工業製品用材料としては、高価ではあるが、機械的強度や耐熱性等に優れたポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート、或いはポリアミドなどの所謂エンジニアリングプラスチックが用いられている。
【０００４】
このような実情に対処するものとして、特許文献１には、結晶性高分子樹脂融液の成形時における結晶化率を大幅に向上させることにより、ポリプロピレン等の汎用プラスチック材を用いながら、エンジニアリングプラスチックに相当する機械的強度や耐熱性を実現する発明が開示されている。
【０００５】
この発明は、結晶性高分子樹脂の融液を、融点以下、結晶化温度以上の状態、換言すれば過冷却状態で、臨界伸張ひずみ速度以上のひずみ速度で伸張させることを特徴とするもので、これによれば、結晶化の基点となる多数の核を有する高分子の鎖が配向状態で多数形成されると共に、これらの核から結晶が成長して、短時間で配向性を有する密な結晶体が形成されるとされており、機械的強度や耐熱性に優れた成形品が得られることが期待される。
【０００６】
ここで、前記臨界伸張ひずみ速度とは、過冷却状態の融液を伸張させて、その伸張方向のひずみ速度を上げたときに、結晶サイズが不連続的に小さくなるときの速度であり、この速度以上で伸張させることにより、従来の方法で結晶化させた場合に比べて、結晶化率が大幅に向上するのである。
【０００７】
そして、前記特許文献１には、臨界速度以上の伸張ひずみ速度を実現するための方法として、上下の板の間にディスク状の高分子樹脂融液のサンプルを挟み、これを過冷却状態に保持して、一方の板を他方の板の方へ一定速度で移動させることにより押しつぶす方法、ダイの吐出口から急冷却しながら高分子樹脂融液を高速で吐出する方法、一対の引き抜きローラにより高分子樹脂融液を急冷却しながらダイから引き抜く方法などが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００８／１０８２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、前記特許文献１に記載された上下の板で高分子樹脂融液のサンプルを挟む方法では、予めサンプルを作成する必要があると共に、周囲が不規則な形状となるため、周辺部を機械的に成形するなどの他の工程がさらに必要となる。
【００１０】
また、ダイから高分子樹脂融液を吐出する方法も、一定断面形状の長尺物が得られるだけであり、さらに、一対のローラによって高分子樹脂融液を引き抜く方法も、フィルム状のものが得られるだけで、これを積層して製品を得ようとすると再度樹脂を溶融しなければならず、結晶化によって向上させた強度が低下することになる。
【００１１】
なお、成形型を用いる通常の射出成形方法は、前記各方法に比べて製品形状の自由度は高いが、射出時にせん断ひずみが発生するだけで、成形型内に高速で射出しても臨界伸張ひずみ速度を得ることはできない。
【００１２】
そこで、本発明は、結晶性高分子樹脂を用い、その結晶化率を向上させる前記の方法を利用しながら、製品形状の自由度が高く、しかも、最終形状の製品が比較的容易な工程で得られる樹脂成形品の成形方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するため、本発明は、次のように構成したことを特徴とする。
【００１４】
まず、本願の請求項１に記載の発明は、樹脂成形品の成形方法において、可動型を型締め位置より固定型から離反させた状態にセットした成形型内に、結晶性高分子樹脂の融液をショートショット状態で射出する第１射出工程と、前記融液の温度が融点以下、結晶化温度以上の状態で、該融液が臨界伸張ひずみ速度以上のひずみ速度で伸張するように、前記可動型を高速で型締めして、前記融液を配向状態とすると共に、その状態を維持して結晶化させる結晶化工程と、前記成形型または他の成形型内で、前記結晶化工程で成形された中間成形品の周囲に追加樹脂の融液を射出して、該中間成形品の周辺部分を最終形状に成形する第２射出工程とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
ここで、前記結晶性高分子樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニール等の汎用性プラスチックのほか、ポリアミド等の結晶性のエンジニアリングプラスチックも含む。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、前記第１射出工程及び結晶化工程と第２射出工程とを同一の成形型で行うことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明は、前記請求項１または請求項２に記載の発明において、前記結晶性高分子樹脂と追加樹脂とは同質の樹脂であることを特徴とする。ここで、同質の樹脂とは、主骨格が同一の樹脂をいう。
【００１８】
さらに、請求項４に記載の発明は、前記請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記結晶性高分子樹脂は汎用プラスチックであることを特徴とする。
【００１９】
そして、請求項５に記載の発明は、前記請求項４に記載の発明において、前記汎用プラスチックはポリプロピレンであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
以上の構成により、本願各請求項の発明によれば、次の効果が得られる。
【００２１】
まず、請求項１に記載の発明によれば、第１射出工程として、可動型を型締め位置より固定型から離反させた状態で成形型内に結晶性高分子樹脂の融液を射出し、その後、該融液を過冷却状態とした上で、結晶化工程で、前記可動型をキャビティ形状が成形品の最終形状となるまで高速で型締めする。
【００２２】
このとき、前記融液は可動型と固定型との間に挟み付けられて周囲に拡がるように流動することになるが、そのときの伸張ひずみ速度が臨界伸張ひずみ速度以上となるように型締めされるので、前述のように、結晶化の基点となる多数の核を有する高分子の鎖が配向状態に多数形成されると共に、これらの核から結晶が成長して、短時間で配向性を有する密な結晶体が形成されることになる。これにより、中間成形品として、結晶化率が高く、機械的強度や耐熱性に優れた高強度部分が得られる。
【００２３】
その場合に、前記結晶性高分子樹脂の融液の射出量は、ショートショット状態に相当する量、即ち最終形状の成形品を形成するのに必要な量より少ない量とされるので、キャビティ形状が最終形状となるまで型締めされたときにも、該キャビティ内には樹脂融液の未充填部分が残ることになるが、このように、キャビティを完全に充満させないことにより、融液の流動速度、即ち該融液の伸張ひずみ速度を高くすることができ、確実に臨界伸張ひずみ速度を達成することが可能となる。
【００２４】
そして、第２射出工程で、前記結晶化工程で形成された中間成形品が成形型内にある状態で、該成形型内に追加樹脂の融液が射出され、前記中間成形品の周囲の融液の未充填部分に相当する部分が追加成形されることにより、該融液の固化後、型開きすれば、最終形状の成形品が得られることになる。
【００２５】
その場合に、前記追加成形部分は、積極的な結晶化が行われていないので、中間成形品部分に比べて機械的強度や耐熱性に劣ることになるが、融液の流動速度が相対的に緩やかなので、成形型の成形面に忠実に成形され、高い寸法精度で成形されることになる。これにより、部分ごとに要求される機械的強度や耐熱性と寸法精度とが両立した成形品が、前記特許文献１に記載の方法に比べて、高い形状の自由度で、簡素な工程で製造されることになる。
【００２６】
また、請求項２に記載の発明によれば、前記第１射出工程及び結晶化工程と、第２射出工程とを同一の成形型で行うので、これらの工程を連続して行うことができ、設備や作業を簡素化することができて、当該成形品の製造コストが低減されることになる。
【００２７】
また、請求項３に記載の発明によれば、第１射出工程で射出される結晶性高分子樹脂と、第２射出工程で射出される追加樹脂とは同質の樹脂であるので、中間成形部分と追加成形部分との境界における良好な相溶性が得られ、両部分が強固に一体化された成形品が得られる。また、リサイクル時に両部分を分離する必要がないから、リサイクル性にも優れた成形品が得られることになる。
【００２８】
さらに、請求項４に記載の発明によれば、前記結晶性高分子樹脂として、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニール等の汎用性プラスチックが用いられるので、成形品を安価に製造することができる。
【００２９】
そして、請求項５に記載の発明によれば、前記汎用プラスチックとして広く用いられているポリプロピレンが採用されるので、価格面及び入手面でさらに有利となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明方法で成形される成形品の例として示す自動車のドアモジュールキャリヤの正面図である。
【図２】同じくインストルメントパネルコア部材の斜視図である。
【図３】本発明方法の第１実施形態で用いる成形装置の構成図である。
【図４】同実施形態の工程を示す説明図である。
【図５】同実施形態の方法で成形された成形品の断面図である。
【図６】本発明方法の第２実施形態で用いる成形装置の構成図である。
【図７】同実施形態の工程を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００３２】
まず、本発明の方法で形成される樹脂成形品の例を説明すると、図１に示す成形品１は、自動車のドアに内装されるドアモジュールキャリヤで、周辺部１ａには、ドア本体を構成するインナパネルまたはアウタパネルに密接してシール性を確保するため、高い寸法精度が要求される部分があり、その内側の非周辺部１ｂには、該キャリヤ１をドア本体に取り付けるための取付部やパワウインド用モータ等の各種機器や部材の取付部等が設けられるので、高い機械的強度が要求される。
【００３３】
また、図２に示す成形品２は、自動車のインストルメントパネルコア部材で、周辺部２ａには、デフロスター吹き出し部など一部が外部に露出するため、表面の良好な外観が要求される部分があり、その内側の非周辺部２ｂには、メータ類やエアバッグ等の各種機器や部材が取り付けられるので、高い機械的強度が要求される。
【００３４】
図３は、本発明の第１実施形態で用いられる成形装置の構成を示すもので、この成形装置１０は、下側の固定型１２と上側の可動型１３とでなる成形型１１と、可動型１３を昇降させて型締め、型開きを行う例えば高速油圧シリンダでなる型締め装置１４と、前記固定型１２と可動型１３と形成されるキャビティ１５内に樹脂の融液を射出する第１射出装置１６及び第２射出装置１７とを有する。
【００３５】
前記第１、第２射出装置１６、１７は、いずれも、シリンダ１６ａ、１７ａと、該シリンダ１６ａ、１７ａ内に樹脂材料を供給するホッパ１６ｂ、１７ｂと、供給された樹脂材料を加熱溶融し、該樹脂材料の融液をシリンダ１６ａ、１７ａの先端に設けられた吐出通路１６ｃ、１７ｃに向けて圧送するスクリュー１６ｄ、１７ｄとを有する。
【００３６】
そして、前記固定型１２には、第１射出装置１６の吐出通路１６ｃに接続され、該固定型１２の上面の前記キャビティ１５を構成する成形面１２ａの中央部に通じる第１射出通路１８と、第２射出装置１７の吐出通路１７ｃに接続され、前記成形面１２ａの周辺部に通じる第２射出通路１９とが設けられている。
【００３７】
次に、この成形装置１０を用いる本実施形態に係る樹脂成形品の成形方法を説明すると、図４（ａ）に示すように、まず、型締め装置１４により、可動型１３を型締め位置より所定距離Ｘだけ固定型１２から離反した位置まで下降させ、成形品の最終形状の容積より大きい容積のキャビティ１５'を形成する。
【００３８】
また、これと並行して、第１、第２射出装置１６、１７のホッパ１６ｂ、１７ｂに、固形の結晶性の高分子樹脂材料Ａ及び通常の（結晶性または非結晶性の）高分子樹脂材料Ｂをそれぞれ投入し、スクリュー１６ｄ、１７ｄを作動させて、これらの樹脂材料Ａ、Ｂを融点以上まで加熱して溶融させ、その融液Ａ’、Ｂ’を吐出通路１６ｃ、１７ｃ及び第１、第２射出通路１８、１９から前記キャビティ１５’内に射出可能な状態とする。
【００３９】
次に、第１射出工程として、同図（ｂ）に示すように、前記第１射出装置１６により、結晶性高分子樹脂材料の融液Ａ’をキャビティ１５’内に射出する。その際、該融液Ａ’の射出量は、ショートショット状態に相当する量とされる。
【００４０】
このとき、前記融液Ａ’をキャビティ１５’内に射出する第１射出通路１８は、固定型１２の上面の成形面１２ａの中央部に通じており、また、融液Ａ’は温度の低下により粘度が増大するので、同図（ｂ）に示すように、キャビティ１５’内の全域に流動することなく、前記成形面１２ａの中央部に盛り上がった状態となる。
【００４１】
次に、結晶化工程として、前記キャビティ１５内に射出された結晶性高分子樹脂の融液Ａ’の温度が、融点よりも低く、結晶化温度よりは高い温度まで冷却された時点、即ち、該融液Ａ’が過冷却状態となった時点で、同図（ｃ）に示すように、前記型締め装置１４を高速で作動させて可動型１３を型締め位置まで急速に下降させる。
【００４２】
これにより、前記融液Ａ’は両型１２、１３の成形面１２ａ、１３ａの間に急激に挟み付けられ、成形品の最終形状と同一形状となったキャビティ１５”の周辺部に拡がりながら高速で流動し、その流動方向に伸張することになるが、その際、前記可動型１３の下降速度は、融液Ａ’の流動による伸張ひずみ速度が臨界速度以上となるように設定されており、したがって、融液Ａ’は臨界伸張ひずみ速度以上で伸張する。
【００４３】
その場合に、該融液Ａ’の射出量は、ショートショット状態に相当する量とされているから、キャビティ形状が最終形状となるまで型締めされたときに、キャビティ１５”内の周辺部に融液Ａ’の未充填部分ａが残ることになるが、このように、キャビティ１５”内を完全に充満させないことにより、融液Ａ’の伸張ひずみ速度を確実に臨界伸張ひずみ速度以上とすることが可能となる。
【００４４】
そして、以上のように、過冷却状態の結晶性高分子樹脂の融液Ａ’が臨界伸張ひずみ速度以上の速度で伸張することにより、該融液Ａ’の結晶化が促進され、キャビティ１５”内の周辺部を除く部分に、結晶度の高い高強度の中間成形品Ｃが形成されることになる。
【００４５】
次に、第２射出工程として、同図（ｄ）に示すように、第２射出装置１７により、通常の高分子樹脂材料の融液Ｂ’をキャビティ１５”内に射出する。このとき、該融液Ｂ’をキャビティ１５”内に射出する第２射出通路１９は、固定型１２の上面の成形面１２ａの周辺部に通じているので、該融液Ｂ’はキャビティ１５”の周辺部における前記融液Ａ’の未充填部分ａに射出され、前記中間成形品Ｃの周囲に供給されることになる。
【００４６】
これにより、成形品の最終形状と同一形状のキャビティ１５”内の全体が充満され、融液Ａ’、Ｂ’の硬化後、可動型１３を上昇させて型開きすれば、図５に示すように、所定形状の成形品Ｄが得られることになる。
【００４７】
その場合に、該成形品Ｄは、通常の高分子樹脂材料Ｂでなる周辺部Ｄ１は、融液Ｂ’の流動速度が相対的に緩やかなので、キャビティ１５”を構成する成形面１２ａ、１３ａにより、高い寸法精度や表面の良好な外観が得られ、また、その内側の結晶性高分子樹脂材料Ａでなる前記中間成形品Ｃに相当する非周辺部Ｄ２は、前述のように、結晶化度が高く、高い機械的強度や耐熱性が得られることになり、図１、２に示すドアモジュールキャリヤ１やインストルメントパネルコア部材２に適した成形品が得られる。
【００４８】
そして、以上の実施形態では、前記第１射出工程、結晶化工程、及び第２射出工程の全てを単一の成形装置１０を用いて実行するので、これらの工程を連続して行うことができ、設備や作業が簡素化されることになる。
【００４９】
また、前記樹脂材料Ａ、Ｂは、第１、第２射出装置１６、１７により別個に射出されるので、非周辺部Ｄ２と周辺部Ｄ１のそれぞれの要求に応じて適切なものを選択して使用することができるが、主骨格が同一の同質樹脂材料を用いれば、成形品Ｄの周辺部Ｄ１と非周辺部Ｄ２との境界面Ｄ３における良好な相溶性が得られ、両部Ｄ１、Ｄ２が強固に結合一体化された成形品Ｄが得られる。
【００５０】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。なお、以下の説明では、第１実施形態と同じ構成要素については同じ符号を用いる。
【００５１】
図６は、この実施形態で用いられる成形装置２０の構成を示すもので、この成形装置２０は、前記第１実施形態に係る成型装置１０と同様に、下側の固定型２２と上側の可動型２３とでなる成形型２１と、可動型２３を昇降させて型締め、型開きを行う高速油圧シリンダ等でなる型締め装置２４とを有すると共に、この成型装置２０には、前記固定型２２と可動型２３で形成されるキャビティ２５内に樹脂融液を射出する単一の射出装置２６が備えられている。
【００５２】
前記射出装置２６は、シリンダ２６ａと、該シリンダ２６ａ内に樹脂材料を供給するホッパ２６ｂと、供給された樹脂材料を加熱溶融し、該樹脂材料の融液をシリンダ２６ａの先端に設けられた吐出通路２６ｃに向けて圧送するスクリュー２６ｄとを有する。
【００５３】
また、前記固定型２２には、上流端が射出装置２６の吐出通路２６ｃに接続され、途中で第１分岐通路２７ａと第２分岐通路２７ｂとに分岐された射出通路２７が設けられ、このうち、第１分岐通路２７ａの下流端は固定型２２の上面の前記キャビティ２５を構成する成形面２２ａの中央部に開口し、第２分岐通路２７ｂは該成型面２２ａの周辺部に開口している。
【００５４】
そして、前記第１、第２分岐通路２７ａ、２７ｂの成型面２２ａへの開口部の直前部には、これらの通路２７ａ、２７ｂを開通、遮断する第１、第２開閉弁２８ａ、２８ｂがそれぞれ設けられている。
【００５５】
次に、この成形装置２０を用いる本実施形態に係る樹脂成形品の成形方法を説明すると、図７（ａ）に示すように、まず、型締め装置２４により、可動型２３を型締め位置より固定型２２から所定距離だけ離反した位置まで下降させ、成形品の最終形状の容積より大きい容積のキャビティ２５’を形成する。
【００５６】
また、これと並行して、射出装置２６のホッパ２６ｂに、固形の結晶性の高分子樹脂材料Ａを投入し、スクリュー２６ｄを作動させて、該樹脂材料Ａを融点以上まで加熱して溶融させ、その融液Ａ’を吐出通路２６ｃ及び射出通路２７の第１、第２分岐通路２７ａ、２７ｂにおける第１、第２開閉弁２８ａ、２８ｂの直前位置まで供給し、これらの開閉弁２８ａ、２８ｂのいずれかを開けば、弁を開いた分岐通路から融液Ａ’が前記キャビティ２５’内に射出可能な状態とする。
【００５７】
次に、第１射出工程として、同図（ｂ）に示すように、前記第１開閉弁２８ａを開き、射出通路２７の第１分岐通路２７ａを開通させると共に、前記射出装置２６を作動させて、結晶性高分子樹脂材料の融液Ａ’をキャビティ２５’内にショートショット状態に相当する量だけ射出し、その後、前記第１開閉弁２８ａを閉じる。
【００５８】
このとき、前記第１分岐通路２７ａは、固定型２２の上面の成形面２２ａの中央部に通じているので、前記第１実施形態と同様に、融液Ａ’はキャビティ２５’内の全域に流動せず、前記成形面２２ａの中央部に盛り上がった状態となる。
【００５９】
次に、結晶化工程として、前記キャビティ２５’内に射出された融液Ａ’の温度が、融点よりも低く、かつ結晶化温度よりは高い温度まで冷却された時点で、図（ｃ）に示すように、前記型締め装置２４を高速で作動させて可動型２３を型締め位置まで急速に下降させる。
【００６０】
これにより、前記融液Ａ’は両型２２、２３の成形面２２ａ、２３ａの間に急激に挟み付けられ、成形品の最終形状と同一形状となったキャビティ２５”の周辺部に拡がりながら高速で流動し、その流動方向に伸張することになるが、前記可動型２３の下降速度は、融液Ａ’の流動による伸張ひずみ速度が臨界速度以上となるように設定されているので、該融液Ａ’は臨界伸張ひずみ速度以上で伸張する。
【００６１】
その場合に、融液Ａ’の射出量は、ショートショット状態に相当する量とされているから、キャビティ２５”内の周辺部には樹脂融液の未充填部分ａが残るが、このように、キャビティ２５”を完全に充満させないことにより、融液Ａ’の伸張ひずみ速度を確実に臨界伸張ひずみ速度以上とすることが可能となる。
【００６２】
そして、以上のように、過冷却状態の結晶性高分子樹脂の融液Ａ’が臨界伸張ひずみ速度以上の速度で伸張することにより、該融液Ａ’の結晶化が促進され、キャビティ２５”内に、結晶度の高い高強度の中間成形品Ｃが形成されることになる。
【００６３】
次に、第２射出工程として、同図（ｄ）に示すように、第２開閉弁２８ｂを開いて、射出通路２７の第１分岐通路２７ａを遮断すると共に第２分岐通路２７ｂを開通させ、この状態で射出装置２６を作動させて、前記結晶性高分子樹脂材料の融液Ａ’をキャビティ２５”内に再び射出する。このとき、開通された第２分岐通路２８ｂは、固定型２２の上面の成形面２２ａの周辺部に通じているので、前記融液Ａ’はキャビティ２５”の周辺部における前記融液Ａ’の未充填部分ａに射出され、前記中間成形品Ｃの周囲に供給されることになる。
【００６４】
これにより、成形品の最終形状と同一形状のキャビティ２５”内の全体が充満され、融液Ａ’の固化後、可動型２３を上昇させて型開きすれば、図５に示す第１実施形態による成型品Ｄと同様に、周辺部は高い寸法精度や表面の良好な外観を有し、その内側の前記中間成形品Ｃに相当する非周辺部は、結晶化度が高く、高い機械的強度を有する成形品が得られることになる。
【００６５】
その場合に、この実施形態では、単一の射出装置２６を用いるから、成型品の周辺部と非周辺部とは常に同一の樹脂材料で形成されることになり、したがって、周辺部と非周辺部との境界面における良好な相溶性が得られ、両部が強固に結合一体化された成形品が得られる。
【００６６】
なお、この実施形態においても、単一の成形装置２０を用い、各工程を連続的に行うので、設備や作業が簡素化されることになるが、第１、第２実施形態において、中間成形品Ｃを形成するまでの第１射出工程及び結晶化工程と、第２射出工程とを異なる成形装置を用いて行ってもよい。
【実施例】
【００６７】
次に、前記第１実施形態に係る方法によって実施した実施例について説明する。
【００６８】
この実施例では、株式会社日本製鋼所製、型締力２２０トンの成形型に２つの射出装置を備えたものを用い、結晶性高分子樹脂材料として、日本ポリプロ株式会社製のポリプロピレン樹脂材料（商品名：ノバテック）を用いた。
【００６９】
そして、射出装置における樹脂材料の溶融温度を１８０℃、型温度を１５０℃に設定し、まず、可動型を固定型からの開き量（図４（ａ）の寸法Ｘ）が２５ｍｍとなる位置まで下降させ、両型の間に成形品の最終形状の容積より大きい容積のキャビティを形成した。
【００７０】
次に、第１射出工程として、第１射出装置により、前記結晶性高分子樹脂材料の融液を１３４ｃｍ３、比較的緩やかな速度で射出し、その後、該融液の温度が１６０℃に低下するまで約１０秒間、待機した。この温度は、該樹脂の融点より低く、結晶化温度よりも高い温度であり、これにより、融液は過冷却状態となった。
【００７１】
次に、結晶化工程として、成形型の可動型を最大速度（１０００ｍｍ／秒）で型締めし、キャビティの周辺部に融液の未充填部分を残して、板厚３ｍｍの中間成形品を形成した。
【００７２】
その後、第２射出工程として、第２射出装置により、前記結晶性高分子樹脂と同じ樹脂の融液を、温度２００℃、射出速度２００ｍｍ／秒の条件で前記キャビティ周辺部の未充填部分に射出した。そして、成形型を８０℃まで冷却した後、型開きし、成形品を取り出した。
【００７３】
これにより、結晶化が促進され、高い機械的強度や耐熱性を有する非周辺部と、その周囲の通常の射出成形と同様の寸法精度を有する周辺部とが一体化されてなる成形品が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上のように、本発明に係る樹脂成形品の成形方法によれば、結晶化率が高く、機械的強度や耐久性の高い高強度部分と、その周囲の高い寸法精度の部分とが一体化された成形品が得られ、したがって、部分ごとに機械的強度等と寸法精度とが要求される例えば自動車用部品等の製造技術分野において好適に利用される可能性がある。
【符号の説明】
【００７５】
１、２、Ｄ 成形品
１ａ、２ａ、Ｄ１ 周辺部分
１ｂ、２ｂ、Ｄ２ 非周辺部分
１０、２０ 成形装置
１１、２１ 成形型
１４、２４ 型締め装置
１６，１７，２６ 射出装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動型を型締め位置より固定型から離反させた状態にセットした成形型内に、結晶性高分子樹脂の融液をショートショット状態で射出する第１射出工程と、
前記融液の温度が融点以下、結晶化温度以上の状態で、該融液が臨界伸張ひずみ速度以上のひずみ速度で伸張するように、前記可動型を高速で型締めして、前記融液を配向状態とすると共に、その状態を維持して結晶化させる結晶化工程と、
前記成形型または他の成形型内で、前記結晶化工程で成形された中間成形品の周囲に追加樹脂の融液を射出して、該中間成形品の周辺部分を最終形状に成形する第２射出工程とを備えたことを特徴とする樹脂成形品の成形方法。
【請求項２】
前記第１射出工程及び結晶化工程と第２射出工程とを同一の成形型で行うことを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形品の成形方法。
【請求項３】
前記結晶性高分子樹脂と追加樹脂とは同質の樹脂であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂成形品の成形方法。
【請求項４】
前記結晶性高分子樹脂は汎用プラスチックであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の樹脂成形品の成形方法。
【請求項５】
前記汎用プラスチックはポリプロピレンであることを特徴とする請求項４に記載の樹脂成形品の成形方法。
【請求項１】
可動型を型締め位置より固定型から離反させた状態にセットした成形型内に、結晶性高分子樹脂の融液をショートショット状態で射出する第１射出工程と、
前記融液の温度が融点以下、結晶化温度以上の状態で、該融液が臨界伸張ひずみ速度以上のひずみ速度で伸張するように、前記可動型を高速で型締めして、前記融液を配向状態とすると共に、その状態を維持して結晶化させる結晶化工程と、
前記成形型または他の成形型内で、前記結晶化工程で成形された中間成形品の周囲に追加樹脂の融液を射出して、該中間成形品の周辺部分を最終形状に成形する第２射出工程とを備えたことを特徴とする樹脂成形品の成形方法。
【請求項２】
前記第１射出工程及び結晶化工程と第２射出工程とを同一の成形型で行うことを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形品の成形方法。
【請求項３】
前記結晶性高分子樹脂と追加樹脂とは同質の樹脂であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂成形品の成形方法。
【請求項４】
前記結晶性高分子樹脂は汎用プラスチックであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の樹脂成形品の成形方法。
【請求項５】
前記汎用プラスチックはポリプロピレンであることを特徴とする請求項４に記載の樹脂成形品の成形方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−８６５１３（Ｐ２０１２−８６５１３Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３７１７９（Ｐ２０１０−２３７１７９）
【出願日】平成２２年１０月２２日（２０１０．１０．２２）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２２日（２０１０．１０．２２）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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