JP2005088527A - 多色成形品、およびその成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 コアバック式の多色成形において、金型の耐久性を向上させるとともに、樹脂材料同士の境界部分の精度および外観品質を向上させることができる多色成形品、およびその成形方法を提供すること。
【解決手段】金型２のコアバック部５を金型本体部３，４に対して進退移動させる進退工程と、射出空間に樹脂材料を充填する複数の充填工程とを備え、コアバック部５の摺接部分が冷却されて収縮した状態で進退工程を実行することで、摺接部分の接触による摩耗を防止して、金型の寿命を長くできるとともに、前工程で充填された樹脂材料のコアバック部５への抱き付きおよび白化が防止され、外観品質が向上する。さらに、摺接部分が加熱されて膨張した状態で充填工程を実行することで、摺接部分のクリアランスが小さくなり、バリの発生が防止され、樹脂材料同士の境界部分の精度が向上できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、少なくとも二種類の樹脂を射出成形によって一体化する多色成形品、およびその成形方法に関する。詳しくは、キャビティを構成する金型本体部と、この金型本体部に対して進退移動可能に設けられたフローティングコアやスライドブロックなどのコアバック部とを備えた金型を用いて、コアバック部を進退移動させることで射出空間を形成する、コアバック式の多色成形方法により成形される多色成形品、およびその成形方法に関する。そして、本発明は、自動車分野、住設分野、日用品分野、玩具等の分野において利用可能であり、特に、ドアパネルやインストウルメントパネル、バンパー、サイドプロテクションモール等の自動車内外装部品に好適である。

従来より、異なる色や異なる材料からなる複数種類の樹脂材料を用いた多色成形（例えば、二色成形）の方法としては、コアバック式やコア回転式などが一般的であり、特殊なものとしては、ＤＳＩ（ダイスライドインジェクション）といった多色成形法がある。
コアバック式の多色成形法（例えば、特許文献１参照）においては、１つのキャビティと１つのコアとで金型を構成すればよいため、他の多色成形法に比べて金型コストを安価にできるとともに、多色成形機の動作も単純にすることができるという特長がある。

特開２００２−２００６４６号公報

しかしながら、コアバック式の多色成形法では、スライドブロックなどのコアバック部を金型本体部に対して後退移動させるコアバックの際に、コアバック部と金型本体部とが摺動することになる。この摺動部分のクリアランスを小さくすると、コアバック部と金型本体部との間に生じる摩擦力が大きくなって、金型の耐久性が低下してしまうという問題がある。
また、摺動部分のクリアランスを大きくすると、コアバック部と金型本体部との隙間に樹脂材料が入り込んでバリが発生し、このバリが次工程で射出される樹脂材料側に突出してしまう。このため、前後の射出工程における樹脂材料同士の境界部分の精度が低下し、製品の品質を高められないという問題がある。
さらに、収縮率の大きな樹脂材料を用いた場合には、前工程で射出、充填された樹脂材料がコアバックの際にコアバック部に抱き付き、引っ張られることで、樹脂材料表面の白化等が発生し、製品の外観品質が低下してしまうという問題がある。

本発明の目的は、コアバック式の多色成形において、金型の耐久性を向上させるとともに、樹脂材料同士の境界部分の精度および外観品質を向上させることができる多色成形品、およびその成形方法を提供することにある。

本発明の多色成形品の成形方法は、少なくとも二種類の樹脂材料を射出成形によって一体化する多色成形品の成形方法であって、金型本体部と、この金型本体部に対して進退移動可能に設けられたコアバック部とを備えた金型を用い、この金型のコアバック部を前記金型本体部に対して進退移動させる進退工程と、前記進退工程により形成される射出空間に前記樹脂材料を充填する複数の充填工程とを備え、前記コアバック部の全体、あるいは前記金型本体部との摺接部分近傍を冷却した状態で前記進退工程を実行するとともに、前記コアバック部の全体、あるいは前記金型本体部との摺接部分近傍を加熱した状態で前記充填工程を実行することを特徴とする。

ここで、金型のコアバック部としては、金型の一部分でもよく、また、金型が可動型および固定型から構成される場合において、可動型および固定型のうちの雄型となっている金型全体であってもよい。
また、樹脂材料としては、種々の熱可塑性樹脂が採用可能であるが、特に、結晶性樹脂のように収縮率の大きな材料を採用した場合に、大きな効果が期待できる。
また、冷却または加熱する位置としては、コアバック部の全体、あるいは金型本体部との摺接部分の近傍のみであってもよい。

この発明によれば、進退工程の前にコアバック部の全体、あるいは金型本体部との摺接部分近傍を冷却することで、この摺接部分が金型本体部から離れる方向に収縮し、金型本体部およびコアバック部間のクリアランスが大きくなるので、金型本体部およびコアバック部の接触による摩耗を防止して、金型の寿命を長くすることができる。さらに、コアバック部が収縮することで、前工程で射出、充填された樹脂材料（例えば、１次材）がコアバック部に抱き付くことが防止され、抱き付きに起因する樹脂材料の白化を防ぎ、外観品質を向上させることができる。
また、充填工程の前にコアバック部の全体、あるいは金型本体部との摺接部分近傍を加熱することで、この摺接部分が金型本体部に近づく方向に膨張し、金型本体部およびコアバック部間のクリアランスが小さくなるので、金型本体部とコアバック部との間の隙間が塞がれ、バリの発生が防止されて、樹脂材料同士の境界部分の精度を向上させることができる。さらに、コアバック部の表面温度が高いことで、金型から樹脂材料への転写性も向上させることができる。

以上において、前記コアバック部の全体、あるいは前記金型本体部との摺接部分近傍を冷却する冷却剤として水または熱交換用冷媒を用いることが望ましい。
ここで、水や熱交換用冷媒は、チラー等の冷却装置で冷却され、所定温度に調整された状態で供給されることが望ましい。

また、前記コアバック部の全体、あるいは前記金型本体部との摺接部分近傍を加熱する加熱媒体として加圧水、水蒸気、または油を用いることが望ましい。

このような構成によれば、コアバック部の内部に配管等を配設し、この配管に水や水蒸気、油等を循環させることで、コアバック部の全体、あるいは金型本体部との摺接部分近傍を冷却、または加熱することができるので、冷却や加熱のための装置を簡単に構成できる。

また、前記コアバック部の全体、あるいは前記金型本体部との摺接部分近傍を冷却した際の前記コアバック部と前記金型本体部との距離が8/100mm以上であり、前記コアバック部の全体、或いは前記金型本体部との摺接部分近傍を加熱した際の前記コアバック部と前記金型本体部との距離が5/100mm以下であることが好ましい。
このような構成によれば、冷却時において金型のコアバック部と金型本体部との間に、摩擦を防止できるだけの十分な大きさの隙間を確保することができ、かつ、加熱時において金型のコアバック部と金型本体部との隙間を十分に小さくして、バリの発生を確実に防止することができる。

また、前記コアバック部の全体、あるいは前記金型本体部との摺接部分近傍が金型の他の部分よりも熱膨張係数の大きな材料から形成されていることが好ましい。
ここで、熱膨張係数としては、１２×１０^-6（／℃）以上とされ、１５×１０^-6（／℃）以上とされることが好ましく、１７×１０^-6（／℃）以上とされることがより好ましい。
このような構成によれば、冷却または加熱によって、金型のコアバック部が熱膨張係数に応じて収縮または膨張するので、上述の効果をより確実に得ることができる。

一方、本発明の多色成形品は、上述したいずれかの成形方法によって成形されたことを特徴とする。
この発明によれば、上述した効果と同様の効果を得ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る多色成形品を成形する射出成形機１の金型２部分を示す断面図である。
金型２は、図示しない固定ダイプレートに固定された固定型３と、図示しない移動ダイプレートに設けられた可動型４と、可動型４に形成された挿通孔４１に沿って摺動自在に設けられたスライドブロック５とを有して構成されている。そして、多色成形品の形状寸法に応じた雌型が形成された固定型３および可動型４の対向面同士を密接し、これらを型締めすることでキャビティ６が構成されている。スライドブロック５は、ピストンロッド５１を介してシリンダ５２に連結されており、シリンダ５２の駆動によりスライドブロック５がキャビティ６に対して進退可能に構成されている。すなわち、固定型３および可動型４によって本発明の金型本体部が構成され、スライドブロック５によって本発明のコアバック部が構成されている。
なお、金型２を構成する固定型３、可動型４、スライドブロック５のうち、少なくともスライドブロック５は、Ｓ５５Ｃ相当の強度を持つ銅合金系材料（例えば、ベリリウム銅）やアルミニウムなどから形成されている。

次に、図２は、図１に矢視II−II線で示す固定型３の側面図である。なお、図２には、後述する第１および第２の樹脂材料１１，１２が固定型３のキャビティ６に射出された状態が示されている。また、図１は、図２に矢視Ｉ−Ｉ線で示す断面図である。
図１、２において、固定型３には、キャビティ６内に樹脂材料を射出する射出装置（不図示）に接続された第１および第２材料用スプルーブッシュ３１，３２が設けられている。これらの第１および第２材料用スプルーブッシュ３１，３２は、それぞれ多色成形品を形成する第１および第２の樹脂材料１１，１２を射出するためのものである。第２材料用スプルーブッシュ３２は、第２樹脂材料１２のサイドゲート位置でキャビティ６に開口して設けられている。そして、スライドブロック５を後退させた状態で、第２材料用ゲート３２の先端開口が開放され、第２樹脂材料１２がキャビティ６内に射出可能になっている。
以上のように、本発明の多色成形品は、第１および第２の樹脂材料１１，１２から、コアバック式の多色成形法によって成形される二色成形品である。

スライドブロック５には、図示しない冷却装置に接続された冷却配管７が設けられている。この冷却配管７は、スライドブロック５の内部に配設されており、冷却装置から送出された冷却水をスライドブロック５内に循環させることで、スライドブロック５が冷却されるようになっている。スライドブロック５内部の冷却配管７は、スライドブロック５と可動型４の挿通孔４１との摺接面５３近傍に配設されており、特に摺接面５３部分が冷却されるようになっている。
なお、図１では、図示を省略するが、スライドブロック５には、加熱装置に接続され、冷却配管７と同様な構成を備えた加熱配管８も別途設けられており、この加熱配管８を通して加圧水をスライドブロック５内に循環させることで、スライドブロック５が加熱されるようになっている。

スライドブロック５は、１２×１０^-6（／℃）以上の大きな熱膨張係数を有した材料から形成されている。なお、スライドブロック５の熱膨張係数は、１５×１０^-6（／℃）以上でもよく、また１７×１０^-6（／℃）以上とされていてもよい。また、このような熱膨張係数を有した材料によって、スライドブロック５全体を形成してもよく、また、摺接面５３部分のみを形成してもよい。

次に本実施形態に係る射出成形機１の動作、つまり二色成形品の成形手順について、図３〜５に基づいて説明する。図３(Ａ)〜(Ｃ)、図４(Ａ)〜(Ｃ)、および図５(Ａ)〜(Ｃ)は、二色成形品の成形手順を示す説明図である。
まず、図３(Ａ)に示すように、固定型３および可動型４を型締めした後に、冷却装置から冷却配管７を介して冷却水を循環させてスライドブロック５を冷却する。この際、スライドブロック５の摺接面５３と可動型４の挿通孔４１との隙間は、8/100mm以上となるように設定されている。
そして、スライドブロック５が収縮して、スライドブロック５の摺接面５３と可動型４の挿通孔４１との間に隙間が形成された状態で、図３(Ｂ)に示すように、シリンダ５２を駆動してスライドブロック５をキャビティ６に向かって前進させる。これにより、第１回目の進退工程が実施される。
これに続いて、図３(Ｃ)に示すように、加熱装置から加熱配管８を介して加圧水を循環させてスライドブロック５を加熱する。この加熱により、スライドブロック５が膨張して、スライドブロック５の摺接面５３と可動型４の挿通孔４１との間の隙間が閉じて5/100mm以下となり、摺接面５３と挿通孔４１とが密接されるようになっている。これにより、キャビティ６内に第１材料用の射出空間６Ａが形成される。

次に、図４(Ａ)に示すように、第１材料用スプルーブッシュ３１から第１材料用の射出空間６Ａに第１樹脂材料１１を射出し、充填する。これにより、第１回目の充填工程が実施される。
第１樹脂材料１１の充填が終了し、所定時間経過後に、図４(Ｂ)に示すように、冷却装置から冷却配管７を介して冷却水を循環させてスライドブロック５を冷却する。
そして、スライドブロック５が収縮して、スライドブロック５の摺接面５３と可動型４の挿通孔４１との間に隙間が形成された状態で、図４(Ｃ)に示すように、シリンダ５２を駆動してスライドブロック５をキャビティ６から後退させる。これにより、第２回目の進退工程が実施される。

次に、図５(Ａ)に示すように、加熱装置から加熱配管８を介して加圧水を循環させてスライドブロック５を加熱する。この加熱により、スライドブロック５が膨張して、スライドブロック５の摺接面５３と可動型４の挿通孔４１との間の隙間が閉じ、摺接面５３と挿通孔４１とが密接される。これにより、キャビティ６内に第２材料用の射出空間６Ｂが形成される。
そして、図５(Ｂ)に示すように、第２材料用スプルーブッシュ３２から第２材料用の射出空間６Ｂに第２樹脂材料１２を射出し、充填する。これにより、第２回目の充填工程が実施される。
第２樹脂材料１２の充填が終了し、所定時間経過後に、図５(Ｃ)に示すように、冷却装置から冷却配管７を介して冷却水を循環させてスライドブロック５を冷却する。

その後、図示しない移動ダイプレートを駆動して、固定型３から可動型４を離隔させ、二色成形品を金型２から取り出す。
以上により、二色成形品の成形が完了する。
なお、第２回目の充填工程の後、図４(Ｃ)〜図５(Ｃ)に示す手順を繰り返して実行することで、三種類以上の樹脂材料からなる多色成形品を成形することができるようになる。

以上の本実施形態によれば以下の効果がある。
（１）進退工程の前にスライドブロック５を冷却することで、スライドブロック５が収縮して、スライドブロック５の摺接面５３と可動型４の挿通孔４１との間に隙間が形成され、摺接面５３および挿通孔４１のクリアランスが大きくなるので、これらの接触による摩耗を防止して、金型２の寿命を長くすることができる。

（２）スライドブロック５が収縮することで、第１回目の充填工程で充填された第１樹脂材料１１がスライドブロック５から引き離され、スライドブロック５への第１樹脂材料１１の抱き付きが防止され、抱き付きに起因する第１樹脂材料１１の白化を防ぎ、外観品質を向上させることができる。

（３）充填工程の前にスライドブロック５を加熱することで、スライドブロック５が膨張し、スライドブロック５の摺接面５３と可動型４の挿通孔４１との間の隙間が閉じ、摺接面５３と挿通孔４１とが密接する、すなわちクリアランスが小さくなるので、バリの発生が防止されて、第１および第２樹脂材料１１，１２の境界部分の精度を向上させることができる。さらに、スライドブロック５の表面温度が高い状態で第２樹脂材料１２が射出、充填されることで、金型２から樹脂材料への転写性も向上させることができる。

（４）スライドブロック５が熱膨張係数の大きな材料から形成されているので、冷却または加熱によって、スライドブロック５が確実に収縮または膨張し、上述の効果をより確実に得ることができる。

（５）スライドブロック５の冷却、加熱速度を早めることにより、通常の多色成形と同等のサイクルで成形することもできる。

本発明の実施例として、下に示すような構成を採用した。
［成形材料および成形条件］
第１および第２樹脂材料としては、ポリプロピレン（出光石油化学(株)製Ｊ−９５０ＨＰ）を用い、第１樹脂材料を無着色で、第２樹脂材料を灰色に着色して、成形温度２００℃で射出充填した。
金型温度としては、金型本体部としての固定型および可動型の金型温度を４０℃とし、スライドブロックの金型温度を変更させて射出成形した。
射出成形機としては、４５０ｔｏｎ成形機を用いた。
なお、射出成形方法は、前記実施形態の成形手順の通りである。

［評価方法］
目視にて第１および第２樹脂材料の境界部分におけるバリの有無、および製品外観を確認した。

［実施例１］
スライドブロックの金型温度として、冷却時において４０℃とし、加熱時において１４０℃とした。

［比較例１］
スライドブロックの金型温度として、冷却時および加熱時ともに４０℃で一定とした。

［評価］
実施例１では、第１および第２樹脂材料の境界部分にバリの無い、外観に優れた多色成形品が得られた。
比較例１では、第１および第２樹脂材料の境界部分にバリが認められた。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態における金型２のキャビティとコアを反転させ、固定側にキャビティとコアバック部を設け、可動側にコアを設けてもよい。
また、樹脂材料を射出するゲートの位置は、前記実施形態に限定されず、任意の箇所にゲートを設置可能である。さらに、ゲートの種類として、ピンゲートやホットランナ等を適用することも可能である。

本発明は、自動車分野、住設分野、日用品分野、玩具等の分野において利用可能であり、特に、ドアパネルやインストウルメントパネル、バンパー、サイドプロテクションモール等の自動車内外装部品に好適である。

本発明の一実施形態に係る二色成形品を成形する射出成形機の金型部分を示す断面図である。 図１に矢視II−II線で示す固定型の側面図である。 (Ａ)〜(Ｃ)は、前記二色成形品の成形手順を示す図である。 (Ａ)〜(Ｃ)は、図３に続く前記二色成形品の成形手順を示す図である。 (Ａ)〜(Ｃ)は、図４に続く前記二色成形品の成形手順を示す図である。

符号の説明

２ 金型
３ 固定型（金型本体部）
４ 可動型（金型本体部）
５ スライドブロック（コアバック部）
６Ａ 第１材料用の射出空間
６Ｂ 第２材料用の射出空間
４１ 挿通孔（摺接部分）
５３ 摺接面（摺接部分）

Claims (6)

1. 少なくとも二種類の樹脂材料を射出成形によって一体化する多色成形品の成形方法であって、
   金型本体部と、この金型本体部に対して進退移動可能に設けられたコアバック部とを備えた金型を用い、この金型のコアバック部を前記金型本体部に対して進退移動させる進退工程と、
   前記進退工程により形成される射出空間に前記樹脂材料を充填する複数の充填工程とを備え、
   前記コアバック部の全体、あるいは前記金型本体部との摺接部分近傍を冷却した状態で前記進退工程を実行するとともに、前記コアバック部の全体、あるいは前記金型本体部との摺接部分近傍を加熱した状態で前記充填工程を実行することを特徴とする多色成形品の成形方法。
2. 請求項１に記載の多色成形品の成形方法において、
   前記コアバック部の全体、あるいは前記金型本体部との摺接部分近傍を冷却する冷却剤として水または熱交換用冷媒を用いることを特徴とする多色成形品の成形方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の多色成形品の成形方法において、
   前記コアバック部の全体、あるいは前記金型本体部との摺接部分近傍を加熱する加熱媒体として加圧水、水蒸気、または油を用いることを特徴とする多色成形品の成形方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の多色成形品の成形方法において、
   前記コアバック部の全体、あるいは前記金型本体部との摺接部分近傍を冷却した際の前記コアバック部と前記金型本体部との距離が8/100mm以上であり、
   前記コアバック部の全体、或いは前記金型本体部との摺接部分近傍を加熱した際の前記コアバック部と前記金型本体部との距離が5/100mm以下であることを特徴とする多色成形品の成形方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の多色成形品の成形方法において、
   前記コアバック部の全体、あるいは前記金型本体部との摺接部分近傍が金型の他の部分よりも熱膨張係数の大きな材料から形成されていることを特徴とする多色成形品の成形方法。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の成形方法によって成形されたことを特徴とする多色成形品。

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