JP2000071275A - 成形品の成形方法及び成形品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 強度を必要とする中実部を必要な部位に設
け、且つ中空部を設けることによる軽量化、ヒケ防止等
の一般的な利点を損うことなく、優れた外観を併せ持つ
中空成形品を成形する方法を提供する。 【解決手段】 熱可塑性樹脂を用い、成形品内部に挿入
されるように設置されたニードルから加圧流体を導入す
る成形方法により中実部と中空部を共に有する成形品を
成形するに際し、該ニードルを該成形品の中実部とする
部分から挿入し、射出された樹脂の流動を、中空部とす
る部分において実質的に該ニードルの長さ全体にわたり
分断しないように設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂の射
出成形時に加圧流体を用いて中空部を形成する方法で得
られる成形品において、設計上の必要性に対して高強度
を得られる等の優位点を持つ中実部分を併せて形成する
とともに、外観の優れた成形品を得る技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂の射出成形において成形体
に中空部を設ける成形方法としては、一般に特開昭５０
−７１７５６号公報、特開昭５３−１０２９６０号公
報、或いは特開昭６０−２４９１３号公報等に記載され
るような方法が広く知られており、既に産業界において
利用されてきている。具体的な成形方法としては多くの
案が提案されているが、成形方法の要点としては射出成
形用金型キャビティ内に溶融樹脂を射出し、流動過程、
或いは成形品表面或いは内部に設けられた加圧流体の導
入口から加圧流体を導入することにより成形品内部に中
空部を設けるための方法として知られている。加圧流体
を導入するタイミングとしては、金型キャビティ内が樹
脂で充填される途中、或いはほぼ充填してから導入する
方法等が提案されている。金型キャビティ内が樹脂で充
填される途中に加圧流体を導入する場合は樹脂充填から
加圧流体導入に切り替わる際、樹脂流動先端の流速が変
化し外観が変化する事がある。一方、ほぼ充填してから
導入する場合は、前者に比べ均一な外観を出しやすく、
更に加圧流体で押し出された余分な樹脂を流し込む副キ
ャビティを設けるとより良い外観が得られる。加圧流体
の具体的な導入方法も多くの方法が提案されている。上
記特開昭５０−７１７５６号公報、特開昭５３−１０２
９６０号公報では樹脂注入用のノズル或いはホットラン
ナー用ノズルより加圧流体を導入する事が、或いは特開
平１−１５７８２３号公報では金型内のスプルー或いは
ランナー部から加圧流体を導入する事が提案されている
が、これらの方法では設計上の理由より製品の特定部分
に中実構造部を設ける事が困難となる。特開昭６４−１
４０１２号公報では金型へ直接加圧流体導入ニードル
（或いはノズル：以下括弧内略）を当接し加圧流体を供
給する方法が提案されているが、この方法では加圧流体
の給排出口は加圧流体の給排出の為に成形品の本来有る
べきと考えられる表面より突起状の飛出した構造を持っ
ており、機能上好ましくない形状を必要としている。ま
た、この突起を後加工で切削し成形品表面と同一表面を
持たせる為には二次工程が必要となり経済的に不利であ
るだけでなく、加圧流体の給排出のために最低限必要な
開口径以上の大きな孔が空いてしまい、外観上も好まし
くないものとなってしまう。特開平５−１１８１７０号
公報は扉等の開閉のために用いられる取っ手成形品に関
するもので、握り部は外観が良く、取付け部は高強度を
有する中空成形品の記載がある。これには上記特開昭６
４−１４０１２号公報と同様の技術が応用されているも
のと考えられるが、溶融樹脂のニードルへの流入防止の
ためのチェック弁付き加圧流体導入口を持った比較的複
雑なニードルを金型内のキャビティー面に二重構造を取
った上で当接するように設置し、加圧流体導入後は該ニ
ードルを後退させる事で加圧流体の排出を行っている。
しかし、この方法では、樹脂注入ゲートより金型内のキ
ャビティーに溶融樹脂が流入した際に形成される固化し
たまたは固化しかけた樹脂表面層を加圧流体がその圧力
で突破る必要がある為、樹脂の粘度が低い状態で加圧流
体を導入しなければならず、成形条件は狭い範囲に限定
されてしまう事が多い。特に固化速度が極めて早くしか
も一旦固化した後は非常に強靱な物性を示す結晶性樹脂
では外観の良好な成形品を効率良く作る事は困難であ
る。またこのような複雑な構造のニードルは高価であ
り、且つ複雑な構造の金型に対しては設置する位置が制
限され、また何よりも良外観を得るべき握り部の一部に
加圧流体導入跡の大きな穴が空くという重大な問題があ
り、良好な外観を持った中空部を形成するには限界があ
る。

【０００３】特開平３−８７２２４号公報には樹脂の注
入後供給される加圧流体の圧力で突出しピンをキャビテ
ィー内に突出し加圧流体を供給する方法が提案されてい
るが、この場合もキャビティー内に注入した樹脂の表面
をピンで突破る必要がある為、樹脂の冷却があまり進行
しない状態で加圧流体を導入しなければならず、成形条
件は狭い範囲に限定されてしまう事が多い。特に結晶性
樹脂ではかなり成形条件が狭くなり、実質上成形が困難
である。一方、ニードルをあらかじめ金型キャビティー
内に設置しておく方法も幾つか提案されている。特開昭
６３−２８１８１８号公報或いは特開平１−９５００７
号公報では成形品にボスを設け中空孔を形成するコアピ
ンに貫通穴を設けその先端より加圧流体等を導入する事
でヒケ防止を図る提案があるが、ボスの不要な成形品で
は適用出来ないか、出来たとしても切削による二次加工
が必要となる。また、これらのニードルは特開昭５９−
２２０３３８号公報に明らかに示されているごとく、金
型開閉軸方向と平行に設置されるのが一般的である。こ
れに対し、特開平３−１６４２２２号公報には金型開閉
軸方向と平行でない方向で、金型キャビティー内にニー
ドルを設置する方法が開示されているが、この方法では
単にニードルの挿入方向の自由度を待たすための方法を
開示しているだけであり、高強度が必要であり、中実構
造を形成したい部分に上手くコントロールして中実構造
を設ける事は困難であると共に、中実構造部分を持った
外観の優れた中空成形品を得る事は困難である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような従
来の問題点を解決する為なされたもので、強度を必要と
する中実部を必要な部位に設け、且つ中空部を設けるこ
とによる軽量化、ヒケ防止等の一般的な利点を損うこと
なく、優れた外観を併せ持つ中空成形品を成形する方法
並びにその成形方法により得られた中空成形品を提供す
るものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
達成するため鋭意研究し、本発明に至った。即ち、本発
明は、熱可塑性樹脂を用い、成形品内部に挿入されるよ
うに設置されたニードルから加圧流体を導入する成形方
法により中実部と中空部を共に有する成形品を成形する
に際し、該ニードルを該成形品の中実部とする部分から
挿入し、射出された樹脂の流動を、中空部とする部分に
おいて実質的に該ニードルの長さ全体にわたり分断しな
いように設置したことを特長とする成形方法、並びにこ
のような成形方法により得られる成形品に関する。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
本願の請求項１に記載の如く、熱可塑性樹脂を用い、成
形品内部に挿入されるように設置されたニードルから加
圧流体を導入する成形方法により中実部と中空部を共に
有する成形品を成形するに際し、該ニードルを該成形品
の中実部とする部分から中空部とする部分の方向に挿入
することにより、中空部とする部分にはニードル挿入穴
による外観的問題が解消される。また、加圧流体を導入
するためのニードルを、射出された樹脂が中空部とする
部分に充填される流れが中空部とする部分に突出した該
ニードルの長さ全体にわたり実質的に分断しないように
設置することにより、ウエルドラインやフローマークと
いった外観不良の問題を生じさせない。そして、加圧流
体の導入口であるニードルの先端が中空部とする部分の
中心付近に設置してあるため、加圧流体を中心付近に樹
脂の充填方向に沿って導入する事ができ、中空部とする
部分の樹脂厚みが加圧流体の導入により大きく偏在する
現象を防ぐ事が出来る。更にニードルの長さを調整する
ことにより、中実とする部分を確実に設ける事が出来
る。加えて、ニードル挿入穴が中空部表面に露出しない
為、本来外観を必要とする中空部全体を意匠面とする事
が可能となり、デザイン上の自由度が増す。

【０００７】本発明で用いられるニードルの形状として
は、まっすぐでも湾曲していても、弁構造があってもな
くても構わず、流体噴出孔の形状や方向も問わない。ま
た、ニードルは成形品の形状並びに金型構造に応じ、金
型に固定してあってもよいし、機械的要素により金型キ
ャビティに挿入、引き抜きが出来る状態であってもよ
い。その長さは、本願の請求項３に記載の如く、中実部
とする部分から中空部とする部分に５mm以上突出してい
ることが望ましい。ニードルの突出長さが５mm未満であ
ると、成形品のばらつきによりニードル先端から導入さ
れる加圧流体が樹脂を押し広げ、中実部とする部分まで
中空部分を設けてしまい、選択的に中空部を設けること
が出来なくなることがあり、好ましくない。また、５mm
以上であれば、特別な成形条件を選ばずとも操作性や製
品形状、中空部の範囲など中実部を選択的に設ける以外
の点に問題が生じない限り特に制約はない。

【０００８】熱可塑性樹脂は射出成形機により一定量可
塑化し、金型キャビティ内に充填後、金型内に設けたニ
ードルより加圧流体をキャビティ内の樹脂中に導入し、
樹脂を加圧流体の圧力によりキャビティ壁に押し付ける
ことによりキャビティの形状に樹脂を成形する。この
際、可塑化する樹脂の量は、キャビティを完全に満たす
に十分な量であってもよいし、そうでなくともよく、30
容量％以上であればよいが、本願の請求項２に記載の如
く、後者のほうが望ましい。樹脂をキャビティを完全に
満たすに十分な量を可塑化し、充填した場合、加圧流体
導入により押し出された余分な樹脂を流し込む副キャビ
ティを設けると更に良い外観が得られる。

【０００９】用いられる加圧流体は金型キャビティに注
入された樹脂にニードルから導入出来、樹脂の内部から
樹脂を金型壁面に自身の圧力をもって押し付けることが
出来ればよいが、取扱いの容易さ、注入及び排出の容易
さなどから、本願の請求項６に記載の如く、気体である
ことが好ましく、さらには、安価なこと、危険性の低
さ、環境や健康への安全性などから、本願の請求項７に
記載の如く、窒素ガスまたは空気が望ましい。

【００１０】用いられる熱可塑性樹脂は、特に制約はな
いが、その中で、結晶性熱可塑性樹脂は一般に非晶性熱
可塑性樹脂に比べ固化速度が速く、樹脂圧力に比べ低い
流体圧力で金型に押さえつけることになる中空成形では
良外観の成形品を得ることが難しいが、本願の請求項４
に記載の如く、本発明はこの様な外観を出しにくい結晶
性樹脂でも容易に良い外観を出す事が出来る。中でも、
本願の請求項５に記載の如く、ポリアミド、ポリアセタ
ール、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサ
ルファイドから選ばれた少なくとも１種を主成分とする
樹脂は機械的特性や耐薬品性が良い為、このような強度
の必要な中実とする部分と、外観が重要となる中空部と
する部分とを併せ持つ形状の成形品については特に適し
た材料である。これら樹脂には主成分とする樹脂以外
に、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、熱可塑性ポリウ
レタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリオレフィン系樹
脂、ポリブチレンテレフタレート以外のポリエステル樹
脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステルアミド樹脂、
ポリフェニレンオキサイド樹脂などの他の熱可塑性樹
脂、安定剤、滑剤、可塑剤、核剤、帯電防止剤、着色剤
などの添加剤、グラファイト、タルク、マイカ、ガラス
フレーク、ガラスバルーン、ガラス繊維、カーボン繊
維、ウィスカー繊維などの充填剤などが配合されていて
も構わない。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を車両用レバースイッチノブを
例にとり具体的に説明するが、本発明はこれらに限定さ
れるものではない。図１は棒状をした車両用レバースイ
ッチノブの外観図であり、図２は成形品を得るためのキ
ャビティ形状並びにゲート及びニードル配置である。こ
こで（２）−Ｘが中実部、（３）−Ｘが中空部とする部
分である。図示されるように、ニードル（１）は金型キ
ャビティの強度が必要で中実部とする部分（２）から
（３）の方向に挿入され、中空部とする部分（３）にお
いて実質的にニードル（１）の突出部分全体にわたり分
断しないように、本願の請求項８に記載の如く、中空部
とする部分（３）の中心軸方向に設置してある。又、ニ
ードル（１）は製品形状及び金型構造上、成形品突き出
し方向と異なる方向に設けてあるので、駆動自在にして
金型キャビティ（２）、（３）から引き抜いた後に成形
品の突き出しをしている。図２に示す形状とニードル配
置で成形を行なう場合、樹脂の流れは中空部とする部分
（３）に突出したニードルにより分断されない為、樹脂
の流動を乱す事が無く樹脂注入を行なう事ができ、外観
を損ねる原因であるウエルドラインやフローマークの発
生が防止できた。また、加圧流体の導入口であるニード
ル（１）の先端が中空部とする部分（３）の中心付近に
設置してあるため、中空部とする部分（３）の中心に加
圧流体を導入する事ができ、中空部とする部分（３）の
偏肉を防ぐ事が出来た。尚、このニードル（１）が５mm
より短い場合は、成形条件をせまい範囲でコントロール
しないと、導入した加圧流体が中実とする部分（２）ま
で流れ込み、中実部が形成されないといった不良が発生
した。

【００１２】実施例１ 図１に示す棒状成形品を得るためのキャビティ形状並び
にゲート及びニードル配置である金型（図２）で成形を
行なった。中実とする部分（２）から中空とする部分
（３）方向に突出しているニードルの長さは５mmとし
た。射出成形機にて、金型温度80℃で、樹脂温度 270℃
のガラス繊維20重量％充填ポリブチレンテレフタレート
（ＰＢＴ）樹脂を金型キャビティ内に完全に充填しない
量を計量後、ゲートから金型キャビティ内に射出した。
樹脂注入後、保圧を保持し成形機スクリュー位置を固定
した状態で10MPa に加圧した窒素ガスをニードルより金
型キャビティ内に導入した。窒素ガス導入から約30秒間
そのままの状態で冷却した後、成形品中の加圧窒素ガス
をニードルより排出し、ニードルを機械的操作で金型キ
ャビティ内より引き抜き、金型を開いた後、成形品を取
り出した。ガスを注入しない状態で、ショートショット
法により樹脂の充填状態を観察したところ、中空部でニ
ードルにより樹脂の流動は分断されておらず、図２の矢
印で示した方向にニードルに沿って安定した状態で注入
されていた。また、得られた成形品の外観を観察したと
ころ、中空部にウエルドラインやフローマークなどの外
観不良やニードル跡もなく、優れた外観の成形品が得ら
れた。さらに成形品を切断して内部を観察したところ、
図２に示したように中実部、中空部が選択的に形成さ
れ、中空部の樹脂厚みの大きな偏在も無かった。

【００１３】実施例２〜５ 樹脂材料ならびに成形温度条件を、ガラス繊維20重量％
充填ポリアミド樹脂（金型温度：80℃、樹脂温度： 280
℃）、ガラス繊維10重量％充填ポリアセタール樹脂（金
型温度：80℃、樹脂温度： 200℃）、無充填ポリアセタ
ール樹脂（金型温度：80℃、樹脂温度： 200℃）、ガラ
ス繊維40重量％充填ポリフェニレンサルファイド樹脂
（金型温度： 150℃、樹脂温度： 330℃）とし、実施例
１で用いた金型を用い、成形を行った。成形条件は実施
例１と同じで、冷却時間のみ材料によって適宜変更し
た。得られた成形品は実施例１と同様に良好なものであ
った。

【００１４】実施例６ 実施例１と同じキャビティ形状並びにゲート及びニード
ル配置であるが、中実とする部分（２）から中空とする
部分（３）方向に突出しているニードルの長さを４mmと
した金型（図３）で成形を行なった。実施例１と同じ材
料を使用し、同じ条件で成形品を作成した。得られた成
形品を切断して内部を観察したところ、図３に示したよ
うに中実としたい部分にも窒素ガスが入り込み、中空部
が形成されているものが混ざっていた。この中実とした
い部分にも中空部が形成されている成形品の中実とした
い部分の曲げ強度を測定したところ、実施例１と比較し
て低下していた。但し、成形条件を検討したところ、ガ
スの導入タイミング及び圧力を特定の条件巾の範囲に設
定することで、実施例１と同様の成形品を安定して得ら
れることが判った。

【００１５】比較例１ 図４に示すキャビティ形状並びにゲート及びニードル配
置である金型で成形を行なった。成形品の形状、外寸法
は実施例１と同様であるが、加圧流体の導入をゲート以
前の流路の途中から導入する様にした。上記金型を用
い、実施例１と同様にして成形品を得た。得られた成形
品はウエルドラインやフローマークが無く、中空部の偏
肉も無く外観は良好であったが、図４に示されるように
ゲート部や中実としたい部分にも中空部が形成されてい
た。

【００１６】比較例２ 図５に示すキャビティ形状並びにゲート及びニードル配
置である金型で成形を行なった。成形品の形状、外寸法
は実施例１と同様であるが、ニードルを中空部としたい
部分に直接挿入する様にした。上記金型を用い、実施例
１と同様にして成形品を得た。この場合、成形条件幅が
狭くなり、得られた成形品の外観にもフローマークが発
生しており、ニードル跡も中空部表面に残るなど、外観
上問題であった。また、実施例１と同様に樹脂の充填状
態を観察したところ、図５で矢印で示したようにニード
ルにより樹脂の流れが分断され、阻害されており、そこ
にはウエルドが発生していた。成形品を切断して内部を
観察したところ、ニードル挿入部付近に樹脂厚みの偏在
が見られた。

【００１７】比較例３ 図６に示すキャビティ形状並びにゲート及びニードル配
置である金型で成形を行なった。成形品の形状、外寸法
は実施例１と同様であるが、ニードルを中空部としたい
部分に設けた突起に挿入する様にした。上記金型を用
い、実施例１と同様にして成形品を得た。得られた成形
品には図６に示されるように中実部、中空部が選択的に
形成され、ウエルドラインやフローマークといった不良
も見られなかった。しかし、流体注入のための突起部分
の切削加工が必要であり、加工後には中空部表面に加工
跡とニードル挿入穴が残り、外観上問題であった。

【００１８】

【発明の効果】本発明により、中実部、中空部を合わせ
持つ成形品を、中空部表面にニードル挿入跡並びにウエ
ルドマークやフローマークといった外観不良が無いよう
に成形する方法並びにそのような成形方法で得られた優
れた外観と強度を併せ持つ成形品を得る事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 棒状の車両用レバースイッチノブの外観図で
あり、(a) は平面図、(b) は側面図である。

【図２】 図１に示す棒状成形品を得るためのキャビテ
ィ形状並びにゲート及びニードル配置である金型を説明
する実施例１に対応する図であり、(a) は図１のＡＡ’
断面図、(b) は図１のＢＢ’断面図に対応する。

【図３】 図１に示す棒状成形品を得るためのキャビテ
ィ形状並びにゲート及びニードル配置である金型を説明
する、中実部にガスが入り込み、中空部が形成されてい
る実施例６に対応する図であり、(a) は図１のＡＡ’断
面図、(b) は図１のＢＢ’断面図に対応する。

【図４】 図１に示す棒状成形品を得るためのキャビテ
ィ形状並びにゲート及びニードル配置である金型を説明
する比較例１に対応する図であり、(a) は図１のＡＡ’
断面図、(b) は図１のＢＢ’断面図に対応する。

【図５】 図１に示す棒状成形品を得るためのキャビテ
ィ形状並びにゲート及びニードル配置である金型を説明
する比較例２に対応する図であり、(a) は図１のＡＡ’
断面図、(b) は図１のＢＢ’断面図に対応する。

【図６】 図１に示す棒状成形品を得るためのキャビテ
ィ形状並びにゲート及びニードル配置である金型を説明
する比較例３に対応する図であり、(a) は図１のＡＡ’
断面図、(b) は図１のＢＢ’断面図に対応する。

【符号の説明】

（Ｒ） ランナ （Ｇ） ゲート （１） 加圧流体導入ニードル （２）−Ｘ 製品部で中実部とする部分 （２） 金型キャビティにおける（２）−Ｘに対応部分 （３）−Ｘ 製品部で中空部とする部分 （３） 金型キャビティにおける（３）−Ｘに対応部分 （４） 樹脂の流れ方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２９Ｋ 81:00 Ｂ２９Ｌ 22:00 (72)発明者 紺谷 雅樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4F202 AA25 AA29 AA37 AB25 AG06 AG14 AG21 AH17 AM36 AR12 CA11 CB01 CK06 CK17 4F206 AA25 AA29 AA37 AB25 AG06 AG14 AG21 AH17 AM36 AR12 JA05 JL02 JM04 JN27 JQ81

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂を用い、成形品内部に挿入
   されるように設置されたニードルから加圧流体を導入す
   る成形方法により中実部と中空部を共に有する成形品を
   成形するに際し、該ニードルを該成形品の中実部とする
   部分から挿入し、射出された樹脂の流動を、中空部とす
   る部分において実質的に該ニードルの長さ全体にわたり
   分断しないように設置したことを特長とする成形方法。
2. 【請求項２】 金型のキャビティ内の全てを満たさない
   ように溶融樹脂を注入し、次いで加圧流体を該樹脂内に
   導入することによる請求項１記載の成形方法。
3. 【請求項３】 加圧流体導入ニードルの成形品内部に挿
   入される部分のニードルの中実部から中空部に突出して
   いる長さが５mm以上である請求項１又は２記載の成形方
   法。
4. 【請求項４】 熱可塑性樹脂が結晶性樹脂である請求項
   １〜３の何れか１項記載の成形方法。
5. 【請求項５】 結晶性樹脂がポリアミド、ポリアセター
   ル、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサル
   ファイドから選ばれた少なくとも１種を主成分とする樹
   脂である請求項４記載の成形方法。
6. 【請求項６】 加圧流体が気体である請求項１〜５の何
   れか１項記載の成形方法。
7. 【請求項７】 加圧流体が窒素ガス又は空気である請求
   項６記載の成形方法。
8. 【請求項８】 ニードルを成形品の棒状部分における中
   心軸方向に沿って設置した請求項１〜７の何れか１項記
   載の成形方法。
9. 【請求項９】 請求項１〜８の何れか１項記載の成形方
   法で得られる成形品。