JP2002086506A

JP2002086506A - ウェルド強度の改善方法、成形品及び金型

Info

Publication number: JP2002086506A
Application number: JP2000282390A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Miyazaki; 広隆宮崎
Original assignee: Polyplastics Co Ltd
Current assignee: Polyplastics Co Ltd
Priority date: 2000-09-18
Filing date: 2000-09-18
Publication date: 2002-03-26

Abstract

(57)【要約】【課題】成形品のウェルド強度を改善すること。【解決手段】金型キャビティ内の、成形品がウェルド
部分（１）を生じる位置に、ウェルド部分（１）の樹脂
を回転させ、樹脂成形品表面層のウェルド部分（１）
に、入り組んだ形状を形成させることが可能なピン
（２）を１以上設けた成形用金型。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂成形品のウェ
ルド強度の改善方法に関する。詳しくは、金型キャビテ
ィ内の回転ピンにより、ウェルドを生じる位置の樹脂を
回転させ、ウェルド部を入り組んだ形状にさせる成形方
法、成形品及び金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平７−２９０５１２号公報には、例
えば、円盤状成形品の移動型面の主体部を形成する入れ
子部分を回転させて、３本のウェルド部を有する表面全
体を全て同一方向に同一角度回転させることにより、繊
維強化樹脂の会合部の特性改良や繊維配向の緩和を行っ
ている。しかし、この方法では、ウェルド部の位置が固
定側と移動側でずれるだけで、入り組んだ形とならない
ため、ウェルド部に特有の各種物性の低下防止対策とし
ては十分なものではなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、成形
品のウェルド強度を改善することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、金型キャ
ビティ内の、成形品がウェルド部分を生じる位置に、回
転可能なピンを設けて、ウェルド部分の樹脂を回転さ
せ、ウェルドラインを入り組んだ形状にすることによ
り、各種物性を効率良く向上できることを見い出し、本
発明を完成するに至った。

【０００５】すなわち本発明の第１は、金型キャビティ
内の、成形品がウェルド部分（１）を生じる位置に、ウ
ェルド部分（１）の樹脂を回転させ、樹脂成形品表面層
のウェルド部分（１）に、入り組んだ形状を形成させる
ことが可能なピン（２）を１以上設けた成形用金型を提
供する。本発明の第２は、ピン（２）の頂部が面（１
２）をなす本発明の第１に記載の射出成形用金型を提供
する。本発明の第３は、面（１２）が金型キャビティ内
の隣接面（１３）と実質的に連続面を形成する本発明の
第２に記載の射出成形用金型を提供する。本発明の第４
は、面（１２）の表面に凸凹が設けられている本発明の
第１〜３のいずれかに記載の射出成形用金型を提供す
る。本発明の第５は、面（１２）の径の合計がウェルド
部分（１）の長さの３０％以上である本発明の第１〜４
のいずれかに記載の射出成形用金型を提供する。本発明
の第６は、ピン（２）の少なくとも一つが突出しピンを
兼ねる本発明の第１〜５のいずれかに記載の射出成形用
金型を提供する。本発明の第７は、本発明の第１〜６の
いずれかに記載の成形用金型を使用して、溶融樹脂をピ
ン（２）により回転させ、樹脂成形品表面層の少なくと
も一つのウェルド部分（１）の少なくとも一部に、入り
組んだ形状を形成させる成形方法を提供する。本発明の
第８は、一つのウェルド部分（１）の複数部分に、複数
のピン（２）により入り組んだ形状を形成させる本発明
の第７に記載の成形方法を提供する。本発明の第９は、
複数部分の入り組んだ形状が、互いに離れて、互いに接
触して、又は互いに交わるように形成される本発明の第
８に記載の成形方法を提供する。本発明の第１０は、一
つのウェルド部分（１）の両表面に、ピン（２）により
入り組んだ形状を形成させる本発明の第７〜９のいずれ
かに記載の成形方法を提供する。本発明の第１１は、ピ
ン（２）を５００ｒｐｍ以上で回転させて成形する本発
明の第７〜１０のいずれかに記載の成形方法を提供す
る。本発明の第１２は、ピン（２）単独で、又は他の突
出しピンを併用して成形品を突出す本発明の第７〜１１
のいずれかに記載の成形方法を提供する。本発明の第１
３は、樹脂成形品表面層の少なくとも一つのウェルド部
分（１）の少なくとも一部が入り組んだ形状であること
を特徴とする成形品を提供する。本発明の第１４は、一
つのウェルド部分（１）の複数部分に入り組んだ形状を
有することを特徴とする本発明の第１３に記載の成形品
を提供する。本発明の第１５は、複数部分の入り組んだ
形状が、互いに離れて、互いに接触して、又は互いに交
わるように形成されることを特徴とする本発明の第１４
に記載の成形品を提供する。本発明の第１６は、成形品
の、ウェルド部分（１）の部分の厚みが３ｍｍ以下であ
ることを特徴とする本発明の第１３〜１５のいずれかに
記載の成形品を提供する。本発明の第１７は、一つのウ
ェルド部分（１）の両表面層に入り組んだ形状を有する
ことを特徴とする本発明の第１３〜１６のいずれかに記
載の成形品を提供する。本発明の第１８は、両表面層に
形成された入り組んだ形状が、両表面層の樹脂が同じ向
きに移動する方向に入り組んだ形状であることを特徴と
する本発明の第１７に記載の成形品を提供する。本発明
の第１９は、成形品の、ウェルド部分（１）の部分の厚
みが６ｍｍ以下であることを特徴とする本発明の第１７
又は１８に記載の成形品を提供する。本発明の第２０
は、一つの入り組んだ形状がＳ字型、巴型、又は渦型で
あることを特徴とする本発明の第１３〜１９のいずれか
に記載の成形品を提供する。本発明の第２１は、樹脂成
形品が、充填剤及び／又は繊維強化材を含むことを特徴
とする本発明の第１３〜２０のいずれかに記載の成形品
を提供する。

【０００６】

【発明の実施の形態】１．成形用金型本発明の成形用金型は、成形品がウェルド部分１を生じ
る位置に、ウェルド部分１の少なくとも一部の樹脂を回
転させ、樹脂成形品表面層のウェルド部分１に、入り組
んだ形状を形成させることが可能なピン２を１以上設け
ることが可能な金型であれば特に限定はなく、通常の射
出成形用の金型が使用できる。

【０００７】２．ピンピン２は、頂部に面１２を持ち、面１２が回転すること
により溶融状態の樹脂を回転することが可能である。ピ
ン２は、例えば円柱状であってもよい。ピン２は、ウェ
ルド部分１が生じる位置に設けられ、面１２は金型キャ
ビティ内の隣接面１３と実質的に連続面を形成するよう
にさせるが、場合によっては、隣接面１３に対して出っ
張って金型キャビティ内に出ていても、逆に引っ込んで
いてもよい。ピン２は、金型に対して、スライドコアー
ないしは中子もしくは入れ子として設けることができ
る。ピン２は、一つのウェルド部分１の複数の部分に複
数設けて、複数部分に入り組んだ形状を形成させること
ができる。この場合、複数部分の入り組んだ形状は互い
に独立か、互いに接触するか、互いに交わるように形成
させることができる。ピン２は、一つのウェルド部分１
の表面及び裏面（両者を両表面という。）に少なくとも
一つ以上づつ設けて、両面に入り組んだ形状を形成させ
ることができる。面１２の径は、ウェルド部分１の長さ
の３０％以上、好ましくは５０〜１００％である。ピン
２が複数設けられる場合はそれらの径の合計が、上記範
囲内である。面１２の表面は、鏡面であってもよく、必
要に応じてシボや溝等の凸凹を設け、ピン２の回転によ
る樹脂の回転をより効果的にすることができる。ピン２
の少なくとも一つは、製品突出しピンを兼ねることがで
きる。従って、製品の突出しは、ピン２単独によって
も、他の突出しピンと併用して行うことができる。

【０００８】ピン２を、成形品の表面に設ける場合、成
形品の厚みは３ｍｍ以下が好ましい。成形品の厚みの下
限は、樹脂の流動性により決定される。ピン２は、成形
品の両表面に設けることができる。ピン２を、成形品の
ウェルド部分の同一箇所の両表面に設ける場合、成形品
の厚みは６ｍｍ以下が好ましい。

【０００９】ピン２の面１２の回転数は、樹脂の種類や
成形条件やピンの面等にもよるが、例えば５００ｒｐｍ
以上である。回転数が上記範囲よりも低すぎると、回転
による樹脂の移動量が不充分となる。上限は特に制限は
ないが、下記トルクとの兼ね合いで決定される。トルク
としては、０．２ｍＮ・ｍ以上、好ましくは１ｍＮ・ｍ
以上である。トルクが上記範囲よりも小さすぎると金型
キャビティとピンとの摩擦により、ピンの回転が一定に
ならなかったり、樹脂の回転が不充分になる。トルクの
上限は、ウェルド部の樹脂が損傷して物性に影響を与え
ない範囲内であればよく、樹脂の粘度、固化速度、強度
等の性質や、ピン２の直径、表面等の形状等により経験
的に決められる。ピン２の面１２の温度は、通常は金型
キャビティ内の隣接面１３と実質的に同程度であるが、
ピン２を加熱して樹脂の固化を遅らせながら回転させる
こともできる。

【００１０】ピン２の回転の開始に関しては、樹脂のキ
ャビティへの充填開始前でも、充填中でも、充填後固化
前でも構わないが、好ましくは充填開始前である。

【００１１】ピン２の回転の停止に関しては、ウェルド
部分１の樹脂が完全に充填されるまで回転させ、固化に
よる摩擦により、回転が停止するようにさせることがで
きる。しかしながら、ある種の樹脂又は繊維強化樹脂
や、用途によっては、完全に固化する前ないし保圧工程
の終了前に回転を停止させ、所望の物性が得られるよう
にすることができる。

【００１２】ピン２の駆動には、特に制限はなく、従来
のモーター式、空気圧式等種々のものが使用できる。好
ましくはこれらは、樹脂の注入、保圧、型開き、製品の
取り出し、型締め等の工程と共に、シーケンスコントロ
ールされる。

【００１３】本発明において、入り組んだ形状とは、例
えば図２で模式的に示されるようなＳ字型や巴型や渦型
やこれに類する型、又はこれらの混合型あるいはこれら
の連続型例えば正弦波等であり、図７で示されるような
１方向にずれるような形状ではない。ウェルド部分１の
樹脂が、入り組んだ形状を形成することにより、ウェル
ド部分１の樹脂が全体的に一定長さで又は一定角度で全
体的にずれる場合に比べて、ウェルド部分１の強度が向
上する。一つのウェルド部分１の複数部分に複数のピン
２を設けて、複数部分に入り組んだ形状を形成させるこ
ともできる。この場合、複数部分の入り組んだ形状は、
ウェルドライン上において、それぞれ離れて形成されて
もよいし、互いに界面が接触するように形成されてもよ
いし、互いに交わるように形成されてもよい。互いに交
わるように形成される場合、交わる部分の樹脂は、樹脂
が同じ向きに移動することが好ましい。ピン２は、前述
のように、成形品の表面にも裏面にも設けることができ
る。ピン２は、成形品のウェルド部分の表面及び裏面に
設ける場合、同一箇所であっても異なる箇所であっても
よい。一つのウェルド部分１の表面及び裏面にピン２を
設けて、両表面層に入り組んだ形状を形成させる場合、
両面層の樹脂が同じ向きに移動することが好ましい。但
し、樹脂層が厚くて、両面層の樹脂の移動が互いの層に
影響しない場合には、両面層の樹脂が反対方向に移動し
ても構わない。

【００１４】本発明で使用できる成形用樹脂材料として
は、射出成形、射出圧縮成形、圧縮成形が可能な樹脂で
あれば、制限はない。樹脂材料としては、合成樹脂でも
天然に由来する樹脂でも、結晶性でも、非晶性でもよ
い。具体的には、合成樹脂としては、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリ４−メチルペンテン−１等のポリオ
レフィン；塩化ビニル系樹脂；ポリスチレン、ＡＢＳ等
のスチレン系樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリ
ブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキシレンテレフ
タレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナ
フタレート等の芳香族ポリエステル；シュウ酸、吉草酸
等の脂肪族ジカルボン酸類、エチレングリコール、プロ
パンジオール、プロピレングリコール、ブタンジオー
ル、ブチレングリコール、ヘキサンジオール等のジオー
ル類、及び／又は乳酸、カプロラクトン等からなる脂肪
族ポリエステル；液晶性ポリエステル；ポリカーボネー
ト；ポリアリレート；６−ナイロン、６，６−ナイロ
ン、４，６−ナイロン、６，１２−ナイロンなどのポリ
アミド；ポリアセタール；ポリウレタン；フッ素樹脂；
ポリフェニレンオキシド；ポリアリーレンサルファイ
ド；ポリスルホン；ポリエーテルスルホン；ポリケト
ン；ポリエーテルケトン；ポリイミド；ポリエーテルイ
ミド；ポリベンゾイミダゾール；シリコーン系樹脂；こ
れらのアロイ等が挙げられる。天然に由来する樹脂とし
ては、微生物の産生するポリヒドロキシ酪酸のような脂
肪族ポリエステル等が挙げられる。樹脂には、各種の添
加剤、離型剤、滑剤、充填材、強化材等を必要により配
合することができる。強化材としては、ガラス繊維、炭
素繊維、アラミド繊維、チタン酸カリウイスカ、酸化亜
鉛ウイスカ、ボロン繊維などが挙げられる。また、各種
安定剤、離型剤、滑剤等を添加することもできる。

【００１５】強化材の配合量は、樹脂１００重量部に対
して、９００重量部以下、好ましくは２４０重量部以下
である。

【００１６】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。使用
したポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）は、ポリプ
ラスチックス株式会社製ジュラネックス３３００であ
る。

【００１７】[実施例１]図１に示す金型で、ガラス繊維
が３０重量％充填されたＰＢＴを成形した。この金型で
得られるサンプルは四角枠であって、縦５０ｍｍ、横４
０ｍｍ、厚さ１ｍｍ、枠幅１０ｍｍである。樹脂ゲート
から注入された樹脂は、枠状キャビティの左右に分かれ
て流動し、樹脂ゲートの反対側で合流合体してウェルド
部を形成する。ピンを回転させない状態では、このウェ
ルドラインはほぼ直線である。ウェルド部に設けたピン
はφ１０ｍｍ（ウェルド部幅の１００％の径）で、エア
ーで回転する小型グラインダーを金型に取りつけられる
様に改造した部品に接続され、回転できる様になってい
る。成形条件としては、シリンダ温度を２４０℃、金型
温度を６０℃に設定し、射出速度は１ｍ／ｍｉｎ、保圧
は８０ＭＰａで２０ｓ、冷却時間は１０ｓ、ピンの回転
は約１，０００ｒｐｍ（トルク６０ｍＮ・ｍ）とした。
成形方法としては、まず、ウェルド部に設けられたピン
を回転させ、次に樹脂を金型キャビティに充填させた。
ピンは、樹脂が金型キャビティをほぼ完全に充填すると
その圧力で回転が止まった。その結果、得られたサンプ
ルのウェルド部は図２の様にＳ字状であった（図２で下
側が移動型側である）。このウェルド部分の曲げ強さを
測定したところ１３０ＭＰａであり、非常に良好な強度
を持っていた。

【００１８】[実施例２]成形品厚さが３ｍｍである以外
は実施例１と同じ金型、成形条件で成形を行った。その
結果、得られたサンプルのウェルド部は実施例１と同じ
様にＳ字状であった。このウェエルド部分の曲げ強さを
測定したところ１２０ＭＰａであり、十分な強度をもっ
ていた。

【００１９】[実施例３]図３に示すように、ウェルド部
に設けられたピンの径が、ウェルド部幅の５５％である
以外は実施例１と同じ金型、成形条件で成形を行った。
その結果、得られたサンプルのウェルド部は図４に示す
ようにピンのある部分がＳ字であったものの、それ以外
の部分はほぼ直線状であった（図４で下側が移動型側で
ある）。このウェルド部分の曲げ強さを測定したところ
１１０ＭＰａであり、実施例１ほどではないものの、十
分な強度をもっていた。また、曲げ試験後の破断状態を
示す写真を図８に示す。

【００２０】[実施例４]図９に示す金型で、ガラス繊維
３０重量％充填ＰＢＴを成形した。この金型で得られる
サンプルは縦５０ｍｍ、横４０ｍｍ、厚さ６ｍｍの枠幅
１０ｍｍの四角枠である。ウエルド部の固定側、移動側
に夫々φ１０ｍｍ（ウェルド部幅の１００％の径であ
る。）のピンを設け、エアーで回転する小型グラインダ
ーを金型に取り付けられる様に改造した部品に接続さ
れ、回転できる様になっている。夫々のピンの回転方向
は両面で樹脂が同じ方向に移動するよう設定してある。
成形条件としては、シリンダ温度を２４０℃、金型温度
を６０℃に設定し、射出速度は１ｍ／ｍｉｎ、保圧は６
０ＭＰａで４０ｓ、冷却時間は３０ｓ、ピンの回転は約
５，０００ｒｐｍとした。成形方法としては、まず、ウ
ェルド部に設けられた両ピンを回転させ、次に樹脂を金
型キャビティに充填させた。ピンは樹脂が金型キャビテ
ィをほぼ完全に充填するとその圧力で回転が止まった。
その結果、得られたサンプルのウェルド部の両面には、
実施例１と同じ様なＳ字状が形成された。このウエルド
部分の曲げの強さを測定したところ１１５ＭＰａであ
り、十分な強度をもっていた。

【００２１】[比較例１]ウェルド部に設けられたピンを
回転させない以外は実施例１と同じ金型、成形条件で成
形を行った。その結果、得られたサンプルのウェルド部
は図５の様にほぼ直線状であった（図５で下側が移動型
側である）。このウェルド部分の曲げ強さを測定したと
ころ８０ＭＰａであり、強度的な問題があった。

【００２２】[比較例２]図６に示した様に、ウェルド部
に設けられたピンの回転中心が樹脂会合部の中心でない
以外は実施例１と同じ金型、成形条件で成形を行った。
その結果、得られたサンプルのウェルド部は図７の様に
ピンの回転により断面は斜めになっていたものの、形状
はほぼ直線状であった（図７で下側が移動型側であ
る）。このウェルド部分の曲げ強さを測定したところ８
６ＭＰａであり、強度的な問題があった。

【００２３】

【発明の効果】本発明の金型及びその金型を用いる成形
方法により、ウエルド強度の改善された成形品を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１で使用する金型の概略図である。

【図２】実施例１で得られた成形品のウェルド部の入り
組んだ状態を示す斜視図である。

【図３】実施例３で使用する金型の概略図である。

【図４】実施例３で得られた成形品のウェルド部の入り
組んだ状態を示す斜視図である。

【図５】比較例１で得られた成形品のウェルド部の直線
状態を示す斜視図である。

【図６】比較例２で使用する金型の概略図である。

【図７】比較例２で得られた成形品のウェルド部の単な
るずれ状態を示す斜視図である。

【図８】実施例３で得られた成形品の曲げ試験による破
断後のウェルド部の入り組んだ状態を示す写真である。

【図９】実施例４で使用する金型の概略図である。

【符号の説明】

１．ウェルド部分２．ピン５．樹脂ゲート１２．面１３．隣接面２０．成形品２１．成形品表面２２．成形品裏面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金型キャビティ内の、成形品がウェルド
部分（１）を生じる位置に、ウェルド部分（１）の樹脂
を回転させ、樹脂成形品表面層のウェルド部分（１）
に、入り組んだ形状を形成させることが可能なピン
（２）を１以上設けた成形用金型。
【請求項２】ピン（２）の頂部が面（１２）をなす請
求項１に記載の射出成形用金型。
【請求項３】面（１２）が金型キャビティ内の隣接面
（１３）と実質的に連続面を形成する請求項２に記載の
射出成形用金型。
【請求項４】面（１２）の表面に凸凹が設けられてい
る請求項１〜３のいずれかに記載の射出成形用金型。
【請求項５】面（１２）の径の合計がウェルド部分
（１）の長さの３０％以上である請求項１〜４のいずれ
かに記載の射出成形用金型。
【請求項６】ピン（２）の少なくとも一つが突出しピ
ンを兼ねる請求項１〜５のいずれかに記載の射出成形用
金型。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載の成形用
金型を使用して、溶融樹脂をピン（２）により回転さ
せ、樹脂成形品表面層の少なくとも一つのウェルド部分
（１）の少なくとも一部に、入り組んだ形状を形成させ
る成形方法。
【請求項８】一つのウェルド部分（１）の複数部分
に、複数のピン（２）により入り組んだ形状を形成させ
る請求項７に記載の成形方法。
【請求項９】複数部分の入り組んだ形状が、互いに離
れて、互いに接触して、又は互いに交わるように形成さ
れる請求項８に記載の成形方法。
【請求項１０】一つのウェルド部分（１）の両表面
に、ピン（２）により入り組んだ形状を形成させる請求
項７〜９のいずれかに記載の成形方法。
【請求項１１】ピン（２）を５００ｒｐｍ以上で回転
させて成形する請求項７〜１０のいずれかに記載の成形
方法。
【請求項１２】ピン（２）単独で、又は他の突出しピ
ンを併用して成形品を突出す請求項７〜１１のいずれか
に記載の成形方法。
【請求項１３】樹脂成形品表面層の少なくとも一つの
ウェルド部分（１）の少なくとも一部が入り組んだ形状
であることを特徴とする成形品。
【請求項１４】一つのウェルド部分（１）の複数部分
に入り組んだ形状を有することを特徴とする請求項１３
に記載の成形品。
【請求項１５】複数部分の入り組んだ形状が、互いに
離れて、互いに接触して、又は互いに交わるように形成
されることを特徴とする請求項１４に記載の成形品。
【請求項１６】成形品の、ウェルド部分（１）の部分
の厚みが３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１３
〜１５のいずれかに記載の成形品。
【請求項１７】一つのウェルド部分（１）の両表面層
に入り組んだ形状を有することを特徴とする請求項１３
〜１６のいずれかに記載の成形品。
【請求項１８】両表面層に形成された入り組んだ形状
が、両表面層の樹脂が同じ向きに移動する方向に入り組
んだ形状であることを特徴とする請求項１７に記載の成
形品。
【請求項１９】成形品の、ウェルド部分（１）の部分
の厚みが６ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１７
又は１８に記載の成形品。
【請求項２０】一つの入り組んだ形状がＳ字型、巴
型、又は渦型であることを特徴とする請求項１３〜１９
のいずれかに記載の成形品。
【請求項２１】樹脂成形品が、充填剤及び／又は繊維
強化材を含むことを特徴とする請求項１３〜２０のいず
れかに記載の成形品。