JP2002347069A - 射出成形方法及びその装置 - Google Patents

射出成形方法及びその装置

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Abstract

(57)【要約】 【技術課題】 反りが少なく、寸法精度と強度の高い射
出成形品を成形する方法とその装置を提供する。 【解決手段】 キャビティ3内に複数回に分けて樹脂の
充填を行う射出成形方法及び装置であって、先ずゲート
1からキャビティ3内に未充填空間を残した状態で樹脂
を射出し、次にゲート2より樹脂8を射出することによ
り、未充填空間6及び一次で充填された樹脂4のコア層
内の溶融状態の樹脂4に流動圧をかけてこのコア層内の
樹脂4をキャビティ3内の未充填空間7内に移動させる
と共に、この移動した溶融状態の樹脂と、前記コア層内
に侵入した二次充填の溶融樹脂で、又はその後に充填さ
れた樹脂でキャビティ3内を所定圧力まで昇圧し、その
後、保圧、冷却を経て成形品に異配向層を形成する。こ
の結果、反りが少なく、寸法精度と強度の高い射出成形
品を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂を材
料とする成形品の射出成形方法及びその装置に関し、更
に詳しくは、複数ゲートを用い、まず、一つのゲートか
ら溶融樹脂をキャビティ内の一部に充填してこの充填さ
れた樹脂のスキン層に配向層を形成させた後に、前記ゲ
ートを閉じ、他のゲートより別方向から溶融樹脂を充填
することで、すでに充填されている樹脂のコア層内に新
たな溶融樹脂の流動を生成し、この流動によりコア層内
の少なくとも一部に新たな配向層を形成させることによ
り、方向の異なる配向層の積層作用で、成形品の寸法精
度を高め、反りのない、強度の高い射出成形品を成形す
る射出成形方法とその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の射出成形においては、溶融樹脂を
キャビティ内に充填することで成形品を得るが、溶融樹
脂がキャビティ内を流動する過程において、樹脂がキャ
ビティ表面に到達し、急速に冷却固化された部分(以下
「スキン層」と呼ぶ)と、キャビティ内部において溶融
樹脂の流動が継続した部分(以下「コア層」と呼ぶ)と
が形成される。さらに、固化したスキン層と樹脂が流動
しているコア層の間に生ずる剪断の影響をもつ部分(以
下「剪断層」とよぶ)において、樹脂または充填材の流
動方向に配向層が形成される。しかし、この配向を任意
にコントロールすることは困難であることから、冷却固
化が完了した成形品には、反りが発生したり、寸法不良
などの悪影響が出る。そこで、配向に関し、ゲート位置
や設置数、形状などの変更や、成形品形状、成形条件、
使用樹脂の変更などによりコントロールする試みがなさ
れているが、若干の調整は出来るものの、大きな効果を
得ることは困難であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この改善策として、溶
融樹脂を一度キャビティ内に充填(フルショット)した
後に、他方向から溶融樹脂に樹脂圧を作用させてコア層
内に流動を発生させることにより、スキン層とコア層の
配向方向を積極的に変える方法が特開平6-31777号公
報、特開平6-278179号公報に開示されている。
【0004】しかし、これらの手法においては、一度キ
ャビティ内に樹脂を充填した後に、コア層の一部に二次
流動を作り出すために、充填用のゲートの他に排出用の
ゲートを必要とするとか、排出した樹脂の行き先とし
て、樹脂溜りが必要であるため、金型にコアバック機構
を設けるとか、新たな射出シリンダーを設置するなどの
方策が必要であり、金型が複雑な機構となり、更に樹脂
を無駄にすると云う欠点があった。
【0005】本発明の目的は、新たな射出シリンダーや
コアバック機構を設けることなく、単純な方法で成形品
に異配向層を形成しながら成形することで、成形品の寸
法精度を高め、反りを無くし、併せて強度を高める熱可
塑性樹脂の射出成形方法及びこの装置を提供することで
ある。
【0006】
【発明の実施の形態】上記目的を達成するため、請求項
1に記載の発明においては、射出成形方法及びその装置
において、キャビティ内に複数回に分けて樹脂の充填を
行う射出成形方法であって、先ず一次に行う樹脂の充填
をキャビティ内に未充填空間を残した状態で停止し、次
に二次に行う樹脂の充填を一次の充填で使用したゲート
とは別位置のゲートから行うことにより、一次で充填し
た樹脂のコア層内の溶融状態の樹脂に流動圧をかけてこ
のコア層内の樹脂をキャビティ内の未充填空間内に移動
させると共に、この移動した溶融状態の樹脂と、前記コ
ア層内に侵入した二次充填の樹脂で、又はその後に充填
された樹脂でキャビティ内を所定圧力まで昇圧し、その
後、保圧、冷却を経て成形品に異配向層を形成すること
により、寸法精度を高め、反りのない、強度の高い射出
成形品を成形することを特徴とするものである。
【0007】更に、請求項2に記載の発明においては、
請求項1に記載の発明において、二次充填を複数回繰り
返すことを特徴とするものである。
【0008】更に、請求項3に記載の発明においては、
キャビティ内に樹脂を充填するためのゲートの位置は複
数箇所設けられていること、前記ゲートの一つからキャ
ビティ内に一次に樹脂を充填すると共にこの一次に充填
する樹脂の量は、キャビティ内に空間が残るように制御
し、次に一次に樹脂を充填したゲートを閉じたのち、直
ちに別位置のゲートを開き、キャビティ内に二次の樹脂
を充填することにより、この二次に充填した樹脂で一次
に充填した樹脂のコア層内の樹脂に流動圧をかけてこの
コア層内の樹脂をキャビティ内に残っていた空間内に押
し出すと共に一次に充填したコア層内に侵入した樹脂と
その後二次に充填された樹脂、又は更に続いて別のゲー
トから充填された樹脂でキャビティ内を所定圧力まで昇
圧することにより、キャビティ内の樹脂中の少なくても
一部に異配向層を生成し、この異配向層により寸法精度
を高め、反りのない、強度の高い射出成形品を形成する
制御回路が設けられていること、を特徴とするものであ
る。
【0009】本発明に用いることが出来る材料は、一般
の結晶性または非晶性である熱可塑性樹脂、熱硬化性樹
脂、エンジニアプラスチック、更には、ガラス繊維、カ
ーボン繊維、マイカ、各種ウィスカ、タルクなどの異方
性フィラーを混入した材料、更には液晶プラスチックが
挙げられる。以上に記述した本発明の特徴は、以下に説
明する例によって、より具体的に理解できる。
【0010】
【実施例1】本発明による射出成形方法とその装置の実
施例を、図面を用いて説明する。図1はキャビティのみ
を現わしたもので、このキャビティ3は、120×80
(mm)の平板形状で、肉厚成形幅は3.5mmであ
る。このキャビティ3には、ゲート1とゲート2が設置
されている。
【0011】次に、図2に示すように、ゲート1より、
ポリプロピレン樹脂(PP)+ガラスフィラー(GF)
10%である溶融樹脂4をキャビティ3へ射出する。溶
融樹脂4は、ゲート1を中心とした放射状の流動方向5
に従いキャビティ3内を流動する。充填された溶融樹脂
4が、キャビティ3内を完全に満たす前に、射出を停止
すると、キャビティ3内に、未充填空間6、7が存在す
る。
【0012】次に、図3に示すように、ゲート2より溶
融樹脂8を射出する。溶融樹脂8は、ゲート2を中心と
した放射状の流動方向9に従いキャビティ3内を流動し
ようとする。しかし、すでにゲート1より射出された樹
脂4が存在するため、ゲート2に近い未充填空間6に優
先的に充填されると同時に、まだ冷却固化が十分でない
樹脂4のコア層内の溶融樹脂を押し出そうとする作用が
働く。よって、樹脂4のコア層に、ゲート2から未充填
空間7へ向かって樹脂の流動10、11が発生し、未充
填空間7が満たされる。
【0013】キャビティ3内の樹脂を十分に冷却固化し
た後、成形品をキャビティ3から取り出し、図3のA−
A部分を切断すると、図4に示したように、ゲート1よ
り射出され、冷却固化したスキン層12、ゲート2より
射出され、一部がゲート1方向にもぐりこんでいる樹脂
13、樹脂13により押し出された樹脂14が存在し、
それぞれの樹脂が構成する層のガラスフィラー配向は異
なる。
【0014】よって、ゲート1より放射状に流動した樹
脂の持つ単一なガラスフィラー配向の影響による反り等
の発生に対し、ゲート2から射出された樹脂が、先に充
填されている樹脂のコア層に入り込むことにより、異な
る方向の配向層が形成される。その結果、複数の配向層
により、ゲート1より流動した樹脂によるガラスフィラ
ー配向の影響を緩和することができる。このようにして
成形された成形品の反りは、長手方向で1.5mm、短
手方向で1.0mmであった。さらに、図3におけるB
部を切り出し、引張強度の測定を行ったところ、32M
paであった。
【0015】
【比較例1】実施例1に示すキャビティ3及び樹脂を用
いて、ゲート1より完全充填を行い、成形品を得たとこ
ろ、成形品のそりは長手方向で2.8mm、短手方向で
2.0mmであった。また、成形品寸法を測定すると、
各部において、寸法精度に多少のバラツキが認められ
た。実施例1と同じように引張強度を測定したところ、
28Mpaであった。よって、実施例1における成形方
法は、そり、寸法精度が約45%及び機械的強度では約
20%改善されたことが、明確に判明された。
【0016】
【実施例2】次に、図5に示す成形品を成形した例につ
いて説明する。キャビティ20の形状は、510×36
0(mm)の大きさである。肉厚成形幅は部分的に異な
り、1.2から3.3(mm)であるため、そりが発生
しやすいキャビティ形状である。中央部に円形の開口部
25があり、樹脂は開口部25中央からランナーを経て
4箇所のゲート21、22、23、24に分岐される。
それぞれのゲートには、開閉機構が有り、樹脂の流動を
コントロールできる機構となっている。
【0017】初めにゲート21およびゲート22より溶
融樹脂(CG230 ポリプロピレン+ガラスフィラー
30%)を射出した。50%程度の充填完了後、ゲート
21、22を閉じ、即座にゲート23、24を開けて、
未充填空間への樹脂の充填を行った。十分に冷却固化し
た成形品をキャビティ20から取り出し、そりの測定を
行った。図6は、実施例2で成形した成形品を側面から
見た図であり、そりの測定個所を26へ示す。反りを測
定したところ、2.8mmであった。
【0018】
【比較例2】キャビティ20内への樹脂の充填をするに
あたり、ゲート21、22、23、24の4箇所を同時
に開き、充填を行うこと以外は、実施例2と同様の方法
で成形品を得て、実施例2と同様の方法で反り26を測
定したところ、4.4mmであった。なお、上記実施例
2において、ゲートは2ヶ所同時に開閉しているが、3
ヶ所又はそれ以上でも良く、また、充填途中でのゲート
切換は一度のみでなく、多段階のゲート切換工程にて樹
脂の充填を行い、より複雑な異配向層を形成するように
してもよい。
【0019】
【発明の効果】本発明による成形方法は、以上のよう
に、積層異配向層を確実に形成することができると共
に、得られた成形品は、変形による反りやねじれが少な
く、寸法精度も高く、強度の高い高品質の成形品を提供
することができる特徴をもつものである。また、異配向
層は、ゲートの位置と樹脂の充填を制御することによ
り、任意にコントロールすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1に使用したキャビティの説明図
【図2】実施例1における成形方法の説明図
【図3】実施例1における成形方法の説明図
【図4】図3におけるA−A部成形品の断面説明図
【図5】実施例2におけるキャビティ形状の説明図
【図6】実施例2における反り測定方法の説明図
【符号の説明】
1、2 ゲート 3 キャビティ 4、8 溶融樹脂 5、9、10 溶融樹脂の流動方向 6、7 未充填空間 12、13、14 断面における層 20 キャビティ 21、22、23、24 ゲートおよびゲート開閉機構 26 反り測定個所
フロントページの続き Fターム(参考) 4F202 AA11 AB25 AG01 AG03 CA11 CB01 CB22 CB27 CB28 CK06 4F206 AA11 AB25 AG01 AG03 JA07 JB22 JB25 JB28 JL02 JM04 JN12 JQ81

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 キャビティ内に複数回に分けて樹脂の充
    填を行う射出成形方法であって、先ず一次に行う樹脂の
    充填をキャビティ内に未充填空間を残した状態で停止
    し、次に二次に行う樹脂の充填を一次の充填で使用した
    ゲートとは別位置のゲートから行うことにより、一次で
    充填した樹脂のコア層内の溶融状態の樹脂に流動圧をか
    けてこのコア層内の樹脂をキャビティ内の未充填空間内
    に移動させると共に、この移動した溶融状態の樹脂と、
    前記コア層内に侵入した二次充填の樹脂で、又はその後
    に充填された樹脂でキャビティ内を所定圧力まで昇圧
    し、その後、保圧、冷却を経て成形品に異配向層を形成
    することにより、寸法精度を高め、反りのない射出成形
    品を成形する射出成形方法。
  2. 【請求項2】 二次充填を複数回繰り返すことを特徴と
    する、請求項1記載の射出成形品を成形する射出成形方
    法。
  3. 【請求項3】 キャビティ内に樹脂を充填するためのゲ
    ートの位置は複数箇所設けられていること、 前記ゲートの一つからキャビティ内に一次に樹脂を充填
    すると共にこの一次に充填する樹脂の量は、キャビティ
    内に空間が残るように制御し、次に一次に樹脂を充填し
    たゲートを閉じたのち、直ちに別位置のゲートを開き、
    キャビティ内に二次の樹脂を充填することにより、この
    二次に充填した樹脂で一次に充填した樹脂のコア層内の
    樹脂に流動圧をかけてこのコア層内の樹脂をキャビティ
    内に残っていた空間内に押し出すと共に一次に充填した
    コア層内に侵入した樹脂とその後二次に充填された樹
    脂、又は更に続いて別のゲートから充填された樹脂でキ
    ャビティ内を所定圧力まで昇圧することにより、キャビ
    ティ内の樹脂中の少なくても一部に異配向層を生成し、
    この異配向層により寸法精度を高め、反りのない射出成
    形品を形成する制御回路が設けられていること、を特徴
    とする射出成形装置。
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