CN112236285A

CN112236285A - 成型品的制造方法

Info

Publication number: CN112236285A
Application number: CN201980037768.7A
Authority: CN
Inventors: 冈原悦雄
Original assignee: Kumi Kasei Co Ltd
Current assignee: Kumi Kasei Co Ltd
Priority date: 2018-06-07
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2021-01-15
Also published as: US20210221038A1; JP2019209639A; WO2019235031A1

Abstract

本发明的成型品的制造方法为通过使用具备一对模的注射成型用模具的注射成型来制造成型品的方法，在使上述注射成型用模具的温度高于注射填充的树脂的热变形温度的状态下，将上述树脂以熔融状态进行注射填充，冷却时随着上述树脂的体积收缩而使模腔容积减少，维持上述树脂密合于上述一对模双方的模腔面的状态进行成型。

Description

成型品的制造方法

技术领域

本发明涉及成型品的制造方法。

本申请基于2018年6月7日在日本申请的特愿2018-109428号主张优先权，将其内容援用至本文中。

背景技术

在各种领域中，正在使用由注射成型获得的树脂制的成型品。例如，对于汽车内装品等而言，广泛使用了在平板状的基板的非设计面侧(背面侧)设置有凸条、凸起、用于安装的夹具等凸部的成型品。具有上述凸部的成型品中，特别是在使凸部为厚壁的情况下，在成型品中与设计面的凸部对应的部分容易产生被称为凹陷(ヒケ)的凹部。

作为抑制凹陷产生的方法，例如，提出了如下的方法：使位于设计面侧的模具的温度比位于非设计面的模具的温度高，使树脂与位于设计面的模具密合，并与位于非设计面的模具分开，使凹陷集中于成型品的非设计面侧，从而抑制设计面的凹陷(专利文献1～3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-315961号公报

专利文献2：日本特开2012-192715号公报

专利文献3：日本特开2012-162007号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，专利文献1～3的成型方法中，所得的成型品存在由模具的温度差引起的翘曲产生的问题。此外，由于使凹陷集中于成型品的背面侧，因此并不能对应成型品的背面也成为设计面的制品、或透明而从表面侧也能观察到背面的制品。此外，冷却时，树脂的非设计面侧与模具分开，从树脂向模具的传热受到阻碍，因此冷却时间变长，还存在生产率降低这样的问题。

进一步，如果树脂向模腔内的填充量多，则处于温度低的非设计面侧的模具与树脂的接触时间变长，在非设计面侧冷却进行而表皮层生长，导致与非设计面相比设计面侧更能够容易地变形，有时会在设计面产生凹陷。另一方面，如果树脂的填充量少，则在树脂的最终填充部附近残留气体，从而有时在设计面产生可看作是与模具密合的部分和分离的部分的边界的线状缺陷。为了不产生这些不良状况而均衡地调节树脂的填充量对于一模多件的模具而言更加困难。

本发明的目的在于提供不仅表面而且背面也能够抑制凹陷的产生，能够以高生产率制造设计性优异的成型品的成型品的制造方法。

用于解决课题的方法

本发明的一方式具有以下构成。

[1]一种成型品的制造方法，为通过使用具备一对模的注射成型用模具的注射成型来制造成型品的方法，在使上述注射成型用模具的温度高于注射填充的树脂的热变形温度的状态下，将上述树脂以熔融状态进行注射填充，冷却时随着上述树脂的体积收缩而使模腔容积减少，维持上述树脂密合于上述一对模双方的模腔面的状态而进行成型。

[2]根据[1]所述的成型品的制造方法，使上述一对模的温度相同。

[3]根据[1]或[2]所述的成型品的制造方法，上述注射成型用模具的分模线为切坯结构。

发明的效果

根据本发明的一个方式，能够提供不仅表面而且背面也能够抑制凹陷的产生，能够以高生产率制造设计性优异的成型品的成型品的制造方法。

附图说明

图1为表示本发明实施方式涉及的成型品的制造方法所使用的注射成型用模具的一例的截面图。

图2为表示将图1的注射成型用模具完全合模的样子的截面图。

图3为表示使用了图1的注射成型用模具的注射成型中的树脂的注射填充时的样子的截面图。

图4为表示使用了图1的注射成型用模具的注射成型中的冷却时的样子的截面图。

图5为表示由实施例1获得的成型品的背面侧的照片。

图6为将由实施例1获得的成型品的背面侧的凸条的部分放大了的照片。

图7为表示由比较例1获得的成型品的背面侧的照片。

图8为表示由比较例3获得的成型品的背面侧的照片。

具体实施方式

本发明实施方式涉及的成型品的制造方法为通过使用具备一对模的注射成型用模具的注射成型来制造成型品的方法。

本发明实施方式涉及的成型品的制造方法中，在使注射成型用模具的温度高于注射填充的树脂的热变形温度的状态下，将树脂以熔融状态进行注射填充，冷却时随着树脂的体积收缩而使模腔容积减少，维持树脂密合于一对模双方的模腔面的状态进行成型。

以下，作为本发明实施方式涉及的成型品的制造方法的一例，对于使用了图1和图2所例示的注射成型用模具100(以下，也记为“模具100”。)的成型品的制造方法进行说明。另外，以下说明中例示的图的尺寸等为一个例子，本发明并不一定限定于此，能够在不变更其主旨的范围内进行适当变更来实施。

如图1和图2所示那样，模具100具备一对腔模110和芯模120。模具100为用于制造在平板状的基板的背面并列设置有多个凸条的成型品的注射成型用模具。模具100中，腔模110为固定模，且芯模120为可动模。

在腔模110的芯模120侧，形成有与成型品的基板部分的形状互补的形状的凹部112。此外，在腔模110形成有与凹部112相通的树脂流路114。

在芯模120的腔模110侧设置有凸部122，在凸部122的腔模110侧的面，形成有以与成型品的凸条的形状互补的形状的多个凹条124。此外，在芯模120设置有用于在注射成型后将成型品挤出而进行脱模的未图示的顶针。

模具100中，如图2所示那样，使芯模120与腔模110接近，在腔模110与芯模120之间夹持模厚调整盘130，在该状态下合模，从而在内部形成模腔102。从注射装置通过树脂流路114向模腔102内注射填充熔融状态的树脂。

通过调节模厚调整盘130的厚度，从而能够调节所得成型品的板厚。

模具100是腔模110与芯模120的分模线(PL)104成为切坯(食切り)结构的、所谓剪切边缘结构的模具。具体而言，模具100的PL104具有由腔模110的凹部112的侧壁面112a和芯模120的凸部122的侧壁面122a形成的、与腔模110的可动方向大致平行的部分。

这样的PL104为切坯结构的模具100中，通过在使腔模110的凹部112的侧壁面112a与芯模120的凸部122的侧壁面122a彼此对置的状态下，使腔模110与芯模120靠近或远离，从而能够在抑制树脂泄漏的同时，增减模腔102的容积。

作为使用了具备模具100的注射成型机的成型品的制造方法，可举出例如，具有下述注射填充工序、冷却工序和脱模工序的方法。

注射填充工序：在使模具100的温度高于所注射填充的树脂的热变形温度的状态下，将树脂以熔融状态注射填充至将腔模110与芯模120进行了合模的模具100的模腔102内的工序。

冷却工序：随着冷却导致的树脂的体积收缩，减少模腔102的容积，同时将树脂进行冷却的工序。

脱模工序：打开模具100，将所成型的成型品进行脱模的工序。

在注射填充工序中，如图3所示那样，在使模具100的温度高于所注射填充的树脂X的热变形温度的状态下，将树脂X以熔融状态注射填充至模腔102内。

由此，在注射填充工序中，能够形成树脂X与腔模110的模腔面110a和芯模120的模腔面120a这双方都密合了的状态，因此能够抑制所得的成型品产生凹陷。

另外，树脂的热变形温度为通过按照JIS K7191-2的方法，在负载了1.80MPa的弯曲载荷的条件下测定得到的值。

注射填充工序中的模具100与树脂X的热变形温度的温度差优选为5～30℃。在树脂X为包含第一成分(最多的树脂成分)和第二成分(第一成分以外的树脂成分)的混合物的情况下，热变形温度的数值范围根据第二成分的热变形温度和第二成分的比例而变化。热变形温度低的第二成分的比例越多，则热变形温度越小。如果上述温度差为上述范围(5～30℃)的下限值以上，则在注射填充工序中容易形成使树脂密合于模腔面的状态，易于抑制成型品产生凹陷。如果上述温度差为上述范围的上限值以下，则成型品取出时发生变形的可能性降低。

树脂的注射填充时的腔模110与芯模120的温度可以相同，也可以不同，从易于抑制成型品的翘曲方面考虑，优选为相同温度。此外，如果腔模110与芯模120的温度相同，则树脂X与腔模110的密合力、和树脂X与芯模120的密合力成为同等。因此，容易形成使树脂X密合于腔模110的模腔面110a和芯模120的模腔面120a这双方的状态。因此，容易获得表面和背面都没有凹陷的成型品。

在注射填充工序中，优选的是，调节模具100的合模力与树脂X的填充量，以便当树脂X的注射填充时的树脂压力超过预定的压力时，利用该树脂压力而使芯模120从腔模110后退从而增大模腔102的容积。由此，即使在冷却工序中，也能够随着由冷却导致的树脂X的体积收缩而容易地减少模腔容积。

模具100的合模力优选为冷却结束时的平均模内压成为2～30MPa的值，更优选为成为3～20MPa的值，进一步优选为成为5～10MPa的值。如果上述合模力为上述范围(2～30MPa)的下限值以上，则易于抑制所注射填充的树脂在模具端部的未填充。此外，在冷却工序中，容易随着树脂的体积收缩而使芯模接近腔模以减少模腔容积。如果上述合模力为上述范围的上限值以下，则容易利用所注射填充的树脂压力而使芯模后退以增大模腔容量。

另外，也可以预先与完全合模的状态相比使芯模120后退，在与完全合模时相比增大了模腔容积的状态下，进行树脂X的注射填充。

这样，在使用模具100的成型中，在注射填充工序中，将超过模具100完全合模时的模腔容量的量的树脂X填充至模腔102内，使模腔容积与完全合模时的模腔容量相比增大。此外，关于此时的树脂的填充量，优选为由冷却导致的体积收缩后的成型品的体积与将模具100完全合模时的模腔容积相同，或者模腔容积也增大的量。由此，在冷却工序中，容易随着树脂X的体积收缩而使模腔容积减少，维持树脂X密合于腔模10的模腔面110a和芯模120的模腔面120a这双方的状态。

作为成型所使用的树脂，没有特别限定，可举出例如，聚烯烃树脂、聚苯乙烯树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂、丙烯腈-乙丙橡胶-苯乙烯(AES)树脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂、聚碳酸酯树脂、聚酰胺树脂等。所使用的树脂可以为1种，也可以为2种以上的混合物。

在冷却工序中，如图4所示那样，将树脂X进行冷却的同时，随着由冷却导致的树脂X的体积收缩而使芯模120接近腔模110以使模腔102的容积减少。在该例的冷却工序中，通过模具100的合模力，随着树脂X的体积收缩而芯模120接近腔模110，因此模腔容积随着树脂X的体积收缩而减少。由此，在冷却工序中，会维持树脂X密合于腔模110的模腔面110a和芯模120的模腔面120a这双方的状态，直至冷却结束。

通过维持树脂X密合于腔模110的模腔面110a和芯模120的模腔面120a这双方的状态直至冷却结束，从而可抑制成型品产生凹陷。此外，可抑制树脂X离开模腔面110a、120a，阻碍从树脂X向腔模110、芯模120的传热。由此，树脂X得以高效地冷却，因此能够以短时间将树脂进行冷却。

在脱模工序中，将腔模110和芯模120打开，通过顶针将成型品顶出并脱模。

如以上说明的那样，在本发明实施方式中，在使注射成型用模具的温度高于所注射填充的树脂的热变形温度的状态下，将树脂以熔融状态进行注射填充，冷却时随着树脂的体积收缩而使模腔容积减少。由此，从树脂的注射填充直至冷却结束，维持着树脂密合于一对模双方的模腔面的状态而进行成型。这样，通过抑制在成型中树脂从一对模双方的模腔面离开，从而能够获得表面和背面都没有凹陷的成型品。此外，即使是具有凸条等凸部的成型品，也能够抑制凹陷的产生。因此，本发明实施方式涉及的制造方法也能够适用于透明的成型品、表背面的两面成为设计面的成型品的制造。

此外，在本发明实施方式中，与使树脂从非设计面离开的以往的方法不同，能够提高树脂压力将易于残留于模具模腔内的最终填充位置的气体完全排出。因此，也能够抑制在成型品中产生由残留气体引起的线状缺陷。

此外，在本发明实施方式中，不需要在树脂的注射填充后利用保压动作进行凹陷对策，因此所得成型品没有由保压带来的残留应力的影响。此外，由于不进行保压动作，因此接近于成型时的模具内的压力几乎均等而进行退火的状态，因此即使成型品为树脂玻璃、透镜等光学部件，也不需要进行作为偏光对策而必须的成型后的退火。

此外，如专利文献1～3的方法那样的、对位于设计面侧的模具与位于非设计面侧的模具赋予温度差，使凹陷集中于成型品的非设计面侧的方法中，在成型品的非设计面侧，树脂从模腔面离开而形成空气绝热层，因此树脂的冷却效率差，冷却时间变长。与此相对，在本发明实施方式中，在冷却中维持树脂密合于一对模双方的模腔面的状态，因此树脂的冷却效率不会降低，能够缩短冷却时间，此外，还能够抑制由冷却不足导致的变形。

此外，不需要对于一对模设置温度差，因此也能够充分地抑制成型品的翘曲。

此外，如果使用PL为切坯结构的注射成型用模具，则除了调节模具的温度以外，通过调节合模力和树脂的填充量，从而能够容易地控制成型中树脂密合于一对模双方的模腔面的状态。此外，通过使用PL为切坯结构的注射成型用模具，并设定为模具内的树脂压不会过度提高的合模力，从而树脂即使在模具内的形成凸条等的部分也不易成为填料过饱的状态。

另外，本发明实施方式涉及的成型品的制造方法并不限定于使用PL为切坯结构的注射成型用模具的方法。本发明实施方式涉及的成型品的制造方法只要是能够随着冷却时的树脂的体积收缩而使模腔容积减少的方法，则也可以是使用上述模具100以外的形态的注射成型用模具的方法。

实施例

以下，通过实施例来具体地说明本发明，但是本发明并不受以下记载的限定。

[实施例1]

作为注射成型机，使用了具备图1所例示的注射成型用模具1和切换式合模装置的、最大合模力为1800KN的电动式注射成型机。切换式注射成型机如果注射的树脂的量多而模具打开，则合模力显示比设定值大的值。因此，当显示高于设定合模力的合模力时，可认为合模力在模具打开的状态下作用于树脂。

在注射成型用模具1中，完全合模时的模腔形状是与在平板状的基板的背面并排设置有4种凸条的制品互补的形状，包含模腔和浇口部在内的投影面积为约420cm²。平板状的基板和4种凸条的尺寸如下。

·平板状的基板：纵200mm×横200mm×厚度2mm

·凸条：长度30mm，高度3mm，4种凸条的宽度分别为1.0mm、1.7mm、2.4mm、3.1mm

在芯模设置12根直径6mm的顶针，设为空气能够从模具外部通过设置有顶针的部分的间隙而进入的结构。

注射成型使用了AES树脂(Techno Polymer公司制，145H，热变形温度(载荷1.8MPa)：78℃)。将料筒温度设定为240℃，将腔模和芯模的温度设定为95℃。此外，将合模力设定为200KN，如果树脂的注射填充时的树脂压力超过约5MPa，则由于树脂压力，芯模远离腔模而模腔容量增加，随着冷却过程中的树脂的体积收缩，芯模接近腔模而模腔容量减少。树脂的填充量设为所得成型品的质量成为90g的量，即使在冷却结束了的状态下，模具也不会完全关闭。在这样的条件下进行注射成型，获得了在基板的背面形成有宽度不同的4种凸条且表面为镜面状态的成型品。

在成型中，树脂刚填充后的合模力达到了300KN，即使在冷却过程中腔模与芯模稍微分离的状态下，30秒冷却后的合模力也显示230KN，高于设定值的200KN。因此，由冷却导致的收缩后的树脂的体积大于将模具完全合模时的模腔容积，认为维持了成型中的树脂密合于腔模和芯模这双方的模腔面的状态。

获得的成型品的板厚为约2.1mm，与将模具完全合模的状态下成型而得的2.0mm相比略厚。

在想要使利用该成型方法获得的成型品的板厚成为2.0mm的情况下，通过将模厚调整盘130的厚度调整为在闭模的状态下成为1.9mm，从而能够实现目的。

[比较例1]

将树脂的填充量(成型品的质量)设为86g，将冷却时间设为35秒，除此以外，与实施例1同样地操作，获得了成型品。

树脂刚填充后的合模力显示为250KN，但是在其15秒后，合模力降低至200KN。因此，可认为从树脂的注射填充开始起15秒后，收缩的树脂的体积小于将模具完全合模时的模腔容积，树脂的一部分离开了模腔面。此外，如果将冷却时间设为30秒，则观察到取出后的成型品稍有变形，因此为了获得没有变形的成型品，将冷却时间设为35秒。

[比较例2]

将树脂的填充量(成型品的质量)设为81g，将冷却时间设为40秒，除此以外，与实施例1同样地操作，获得了成型品。

树脂刚填充后的合模力显示为230KN，但是在其10秒后，合模力降低至200KN。因此，可认为从树脂的注射填充开始起10秒后，收缩的树脂的体积小于将模具完全合模时的模腔容积，树脂的一部分离开了模腔面。此外，如果将冷却时间设为35秒，则观察到取出后的成型品稍有变形，因此为了获得没有变形的成型品，将冷却时间设为40秒。

[比较例3]

将腔模和芯模的温度设定为60℃，除此以外，与实施例1同样地操作，获得了成型品。

树脂刚填充后的合模力显示为300KN，其30秒后，合模力显示为210KN。因此，可认为由冷却导致的收缩后的树脂的体积大于将模具完全合模时的模腔容积。

[比较例4]

将合模力设为1800KN，使芯模不随着树脂的注射填充而移动，将腔模和芯模的温度设定为60℃，将树脂的填充量(成型品的质量)设为80g，注射填充后，以保压力100MPa保持5秒之后进行冷却，除此以外，在与实施例1同样的条件下，获得了成型品。

[实施例2]

将树脂变更为PMMA树脂(三菱化学公司制，Acrypet VH，热变形温度(载荷1.8MPa)：100℃)，将成型条件如表1所示那样进行了变更，除此以外，与实施例1同样地操作，获得了成型品。

成型中，树脂刚填充后的合模力达到了300KN，在冷却过程中，在腔模与芯模稍微离开的状态下，30秒冷却后的合模力显示为230KN，大于设定值的200KN。因此，由冷却导致的收缩后的树脂的体积大于将模具完全合模时的模腔容积，可认为维持了成型中的树脂密合于腔模和芯模这双方的模腔面的状态。

[比较例5]

将树脂的填充量(成型品的质量)设为98g，将冷却时间设为35秒，除此以外，与实施例2同样地操作，获得了成型品。

树脂刚填充后的合模力显示为250KN，但是在其20秒后，合模力降低至200KN。因此，可认为从树脂的注射填充开始起20秒后，收缩的树脂的体积小于将模具完全合模时的模腔容积，树脂的一部分离开了模腔面。此外，如果将冷却时间设为30秒，则观察到取出后的成型品稍有变形，因此为了获得没有变形的成型品，将冷却时间设为35秒。

[比较例6]

将树脂的填充量(成型品的质量)设为93g，将冷却时间设为40秒，除此以外，与实施例2同样地操作，获得了成型品。

[比较例7]

将腔模和芯模的温度设定为80℃，除此以外，与实施例2同样地操作，获得了成型品。

树脂刚填充后的合模力显示为300KN，在其30秒后，合模力显示为210KN。因此，可认为由冷却导致的收缩后的树脂的体积大于将模具完全合模时的模腔容积。

[比较例8]

将合模力设为1800KN，使芯模不随着树脂的注射填充而移动，将腔模和芯模的温度设定为60℃，使树脂的填充量(成型品的质量)为94g，注射填充后，以保压力100MPa保持5秒之后进行冷却，除此以外，在与实施例2同样的条件下，获得了成型品。

[实施例3]

将树脂变更为PMMA树脂(三菱化学制，Acrypet IRK304，热变形温度(载荷1.8MPa)：78℃)，将成型条件如表1所示那样进行了变更，除此以外，与实施例1同样地操作，获得了成型品。

[比较例9]

将树脂的填充量(成型品的质量)设为97g，将冷却时间设为35秒，除此以外，与实施例3同样地操作，获得了成型品。

[比较例10]

将树脂的填充量(成型品的质量)设为93g，将冷却时间设为40秒，除此以外，与实施例3同样地操作，获得了成型品。

[比较例11]

将腔模和芯模的温度设定为70℃，除此以外，与实施例3同样地操作，获得了成型品。

[比较例12]

将合模力设为1800KN，使芯模不随着树脂的注射填充而移动，将腔模和芯模的温度设定为70℃，将树脂的填充量(成型品的质量)设为100g，注射填充后，以保压力100MPa保持5秒之后进行冷却，除此以外，在与实施例3同样的条件下，获得了成型品。

[凹陷状态的评价]

确认由各例获得的成型品的基板的表面、各凸条的上表面以及基板的背面的凹陷的状态，按照以下评价基准进行了评价。

〇：没有观察到凹陷(优)。

△：稍微观察到凹陷(可)。

×：观察到引人注目的凹陷(不可)。

[变形的评价]

确认由各例获得的成型品的基板的翘曲以及由冷却不足引起的从模具中取出后的变形的有无，按照以下基准进行了评价。

〇：没有观察到翘曲、变形(优)。

△：稍微观察到翘曲、变形(可)。

×：观察到较大的翘曲、变形(不可)。

将各例的成型条件示于表1中，将评价结果示于表2中。将显示由实施例1获得的成型品的背面侧的照片示于图5和图6中。将显示由比较例1获得的成型品的背面侧的照片示于图7中。将显示由比较例3获得的成型品的背面侧的照片示于图8中。

[表1]

[表2]

如表1、表2、图5和图6所示，在使模具的温度高于树脂的热变形温度，使模腔容积随着冷却时的树脂的体积收缩而减少了的实施例1～3中，在成型中，维持了树脂密合于双方的模的模腔面的状态，基板的表面、背面以及各凸条的上表面的凹陷得以抑制。此外，翘曲、变形也得以抑制。

如表1、表2和图7所示，在减少了树脂的填充量的比较例1、2、5、6、9、10中，在冷却过程中，由于体积收缩，树脂体积变得小于将模具完全闭合时的模腔容量，无法使模腔容积进一步减少。因此，在冷却的中途，树脂的一部分离开了模腔面，从而在基板的背面侧产生了凹陷。此外，在冷却过程中，树脂的背面侧离开了芯模，空气以芯模的设置有顶针的部分的间隙作为通气通道而从模具外部进入至模腔内，从而从树脂向芯模的传热被阻碍，冷却时间比实施例增长。

如表1、表2和图8所示，模具的温度低于树脂的热变形温度的比较例3、7、11中，在树脂的注射填充的时刻，没能够维持树脂密合于双方的模的模腔面的状态，因此在全部凸条的上表面产生了凹陷。

将合模力设为1800KN，进行了成型中模腔容积不发生变化的通常的注射成型的比较例4、8、12中，在全部凸条的上表面产生了凹陷。

符号说明

100…注射成型用模具，102…模腔，104…PL，110…腔模，110a…模腔面，112…凹部，120…芯模，120a…模腔面，122…凸部，124…凹条，130…模厚调整盘。

Claims

1.一种成型品的制造方法，其为通过使用具备一对模的注射成型用模具的注射成型来制造成型品的方法，

在使所述注射成型用模具的温度高于注射填充的树脂的热变形温度的状态下，将所述树脂以熔融状态进行注射填充，冷却时随着所述树脂的体积收缩而使模腔容积减少，维持所述树脂密合于所述一对模双方的模腔面的状态而进行成型。

2.根据权利要求1所述的成型品的制造方法，使所述一对模的温度相同。

3.根据权利要求1或2所述的成型品的制造方法，所述注射成型用模具的分模线为切坯结构。