JP2005119105A - 二色成形方法および二色成形品。 - Google Patents

Abstract

【課題】 接合強度が強いうえ、金型構造や金型制御機構が容易な二色成形品および二色成形方法を提供する。
【解決手段】 ボス部Ｂを有する成形体を成形するために、スライドコア１３を有する金型１０によって形成された一次樹脂充填用キャビティ１４Ａ内に一次樹脂Ｊ１を充填する工程と、一次樹脂Ｊ１が完全に冷却しないうちに、ボス部Ｂ内にガスを注入して、これらの内部内壁に、その内壁より内側に食い込んだ空隙部Ｓを形成する工程と、ガスの注入を止めたのちに、スライドコア１３を後退させて二次樹脂充填用キャビティ１４Ｂを形成し、この二次樹脂充填用キャビティ１４Ｂ内に二次樹脂Ｊ２を充填する工程とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、異なる成形材料からなる成形体を、貼り付けやボトル締めなどの二次加工を行うことなく一体成形可能な二色成形方法および二色成形品に関する。

二色成形方法において、一次樹脂と二次樹脂とが、見切り面でアンダーカットを構成する二色成形方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０００−４３０８９号公報

特許文献１に記載の成形方法では、見切り面における接合強度が強くなることが期待できるが、金型の開閉方法とは異なる方向に、スライドコアを摺動可能に設ける必要があるため、金型構造や金型制御機構が非常に複雑になるという課題がある。

本発明の目的は、接合強度が強いうえ、金型構造や金型制御機構が簡易な二色成形方法および二色成形品を提供することである。

本発明の二色成形方法は、可動コアを有する金型によって形成された一次樹脂充填用キャビティ内に一次樹脂を充填してボス部または溝部を有する成形体を成形する一次樹脂充填工程と、前記一次樹脂充填用キャビティ内に充填された一次樹脂が完全に冷却しないうちに、前記ボス部または溝部内にガスを注入して、前記ボス部または溝部の内部内壁に、その内壁より内側に食い込んだ空隙部を形成する空隙部形成工程と、前記空隙部を形成するガスの注入を止めたのちに、前記可動コアを後退させて二次樹脂充填用キャビティを形成し、この二次樹脂充填用キャビティ内に二次樹脂を充填する二次樹脂充填工程とを備えることを特徴とする。

ここて、本発明の二色成形方法とは、公知の二色成形方法は勿論であるが、３以上の多色成形方法であっても、本発明の各工程を備えるものであれば、本発明の権利範囲に含まれる。たとえば、図３において、左側の成形部分をポリプロピレン(一次樹脂)で成形し、右側のボスをもつ成形部分を着色したポリプロピレン（二次樹脂）によって形成し、そのボス部の内部および上部を、ポリプロピレン(三次樹脂)によって成形する三色成形方法、および、これによって得られた成形品であっても、二次樹脂と三次樹脂の成形方法や構成が、本発明の各工程を備えるものであれば、本発明の二色成形方法および二色成形品に含まれる。
一次樹脂と二次樹脂との組み合わせとしては、樹脂種が異なるもの同士の組み合わせは勿論、樹脂種は同じで、着色剤や添加剤処方などが異なる樹脂同士の組み合わせでもよい。
使用できる樹脂としては、公知のポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアリーレンスルフィド、ポリエステル系樹脂、オレフィン系、エステル系、スチレン系などの熱可逆性エラストマーなどが挙げられる。

この発明によれば、一次樹脂充填工程において、可動コアを有する金型によって形成された一次樹脂充填用キャビティ内に一次樹脂を充填し、ボス部または溝部を有する成形体を成形する。続いて、空隙部形成工程において、一次樹脂充填用キャビティ内に充填された一次樹脂が完全に冷却しないうちに、ボス部または溝部内にガスを注入する。すると、注入されたガス圧によって、ボス部または溝部の内部内壁に、その内壁より内側に食い込んだ空隙部が形成される。最後に、二次樹脂充填工程において、空隙部を形成するガスの注入を止めたのちに、可動コアを後退させて二次樹脂充填用キャビティを形成し、この二次樹脂充填用キャビティ内に二次樹脂を充填する。すると、可動コアの後退によって生じた空間部およびガスの注入によって生じた空隙部内に二次樹脂が充填された成形品が得られる。
従って、一次樹脂と二次樹脂との見切り面が、空隙部によってアンダーカットを持つ構造となるため、両者の接合強度が強いうえ、金型の開閉方向と異なる方向へスライドするスライドコアなども必要としないので、金型構造や金型制御機構も簡易にできる

本発明の二色成形方法において、前記空隙部形成工程で形成される空隙部は、前記ボス部の端面から内部に向かってかつボス部の根本近傍まで形成された孔部の奥側または溝部の奥側に、環状に形成されていることが好ましい。
この発明によれば、空隙部は、ボス部の端面から内部に向かってかつボス部の根本近傍まで形成された孔部の奥側または溝部の奥側に形成されているから、空隙部からボス部端面までの距離、あるいは、溝部の奥側から開口端面までの距離を大きくとることができるから、つまり、アンダーカット部からボス部端面あるいは溝部開口端面までの一次樹脂の肉厚を大きくとることができるから、一次樹脂と二次樹脂との接合強度を最大限に向上させることができる。しかも、空隙部は、環状に形成されているから、接合強度の方向性がなく、あらゆる方向からの外力に対しても均等な耐力構造にできる。

本発明の二色成形方法において、前記空隙部形成工程では、前記ボス部または溝部内に注入したガスにより、ボス部根本部分または溝部底面部分の一次樹脂を金型面に押し付けることが好ましい。
この発明によれば、空隙部形成工程において、ボス部または溝部内に注入したガスにより、ボス部根本部分または溝部底面部分の一次樹脂を金型面に押し付けるようにしたので、ボス部根本部分または溝部底面部分のヒケを防止できるとともに、ボス部根本部分または凹部底面部分の転写性も向上させることができる。

本発明の二次成形方法において、前記ガスを注入するガス注入ピンが前記可動コアのキャビティ形成面から出没可能に設けられ、ガス注入ピンが可動コアのキャビティ形成面から突出した状態において、ガスの注入を行うことが好ましい。
この発明によれば、ガスを注入するガス注入ピンが可動コアのキャビティ形成面から出没可能に設けられ、ガス注入ピンが可動コアのキャビティ形成面から突出した状態において、ガスの注入を行うようにしたから、ガス注入ピンのガス吹出口近傍に空隙部を正確にかつ効率的に形成でくる。

本発明の二色形成品によれば、上述したいずれかの二色成形方法によって形成されているから、接合強度が強い二色成形品を得ることができる。
とくに、少なくとも一組のボス部を有する成形体を構成する一次樹脂と、前記各ボス部の空隙部内に充填される二次樹脂とが一体成形された成形品であれば、接合強度がより強い二色成形品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。
＜第１実施形態＞
（装置構成）
本実施形態で用いる成形装置は、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、金型１０と、ガス注入装置２０を備えている。
金型１０は、固定型１１、可動型１２および可動コアとしてのスライドコア１３を備えている。
固定型１１と可動型１２との分割面には、キャビティ１４が形成されている。
可動型１２は、固定型１１に対して開閉可動、つまり、図１で上下方向へ移動可能に設けられている。
スライドコア１３は、可動型１２の内部に、可動型１２の開閉方向と同一方向（図１で上下方向）へスライド可能に設けられているとともに、固定型１１および可動型１２とともにキャビティ１４を形成している。具体的には、一次樹脂充填時には一次樹脂充填用キャビティ１４Ａの一部を構成し、一次樹脂が充填されたのち後退して、二次樹脂充填用キャビティ１４Ｂの一部を構成する。
要するに、金型１０は、固定型１１、可動型１２およびスライドコア１３によって、ボス部を有する成形体を成形するための一次樹脂充填用キャビティ１４Ａを形成するとともに、そこに一次樹脂を充填したのち、スライドコア１３を後退させたときに、ボス部の内部および上部に二次樹脂を充填できる二次樹脂充填用キャビティ１４Ｂを形成する構造を備えている。

ガス注入装置２０は、公知の流体（ガス）注入射出成形方法などに開示された装置を用いることができる。たとえば、特許第３３１８５０６号公報に開示された注入射出成形方法などを用いることができる。
ガス注入装置２０は、スライドコア１３の内部中央に、スライドコア１３のスライド方向と同一方向へスライド可能で、かつ、スライドコア１３のキャビティ形成面から出没可能なガス注入ピン２１を備えている。これにより、ボス部Ｂの内部にガス注入をしてボス部Ｂの内部内壁に、その内壁より内側に食い込んだ空隙部Ｓを形成することができる。つまり、ガス注入ピン２１によって、ボス部Ｂの端面から内部に向かってかつボス部Ｂの根本近傍まで形成された孔部Ｈの奥側に、空隙部Ｓを環状に形成することができる。
なお、ガス注入ピン２１の位置は、本実施形態の配置に限られない。ただ、ガス注入ピン２１を、スライドコア１３の内部に、スライドコア１３のスライド方向と同一方向へスライド可能に設けた構造であれば、金型構造や金型制御機構などが簡便になる利点がある。

（成形工程）
本実施形態の成形工程は、一次樹脂充填工程と、空隙形成工程と、二次樹脂充填工程とを備える。

（一次樹脂充填工程）
図１（Ａ）に示すように、可動型１２を固定型１１に対して型閉じし、かつ、スライドコア１３を分割面に対して後退した位置に停止させて一次樹脂充填用キャビティ１４Ａを形成する。なお、一次樹脂充填用キャビティ１４Ａには、図示していないが、一次樹脂充填用ノズルが臨んで設けられている。続いて、この一次樹脂充填用キャビティ１４Ａ内に一次樹脂Ｊ１を充填して、ボス部Ｂを有する成形体を成形する。このとき、ガス注入装置２０のガス注入ピン２１をスライドコア１３から前進、つまり、一次樹脂充填用キャビティ１４Ａ内において、ボス部Ｂが形成される部分内に突出させた状態にしておく。このような状態にしておくと、一次樹脂Ｊ１が一次樹脂充填用キャビティ１４Ａ内に充填されていくと、一次樹脂Ｊ１によって形成されるボス部Ｂの根本付近に、ガス注入装置２０のガス注入ピン２１の先端吹出口が位置した状態となる。

（空隙形成工程）
図１（Ｂ）に示すように、一次樹脂充填用キャビティ１４Ａ内に充填された一次樹脂Ｊ１が完全に冷却しないうちに、ボス部Ｂの内部にガスを注入して、ボス部Ｂの根本部分の一次樹脂Ｊ１を金型１０面に押し付けるとともに、ボス部Ｂの根本部分に、空隙部Ｓを形成する。つまり、ガス注入装置２０のガス注入ピン２１の先端吹出口からガスを吹き出し、ボス部Ｂの内部にガスを注入する。すると、そのガス圧によって、その付近の一次樹脂Ｊ１（ボス部Ｂの根本部分の一次樹脂）が金型１０（固定型１１）面に押し付けられるとともに、ボス部Ｂの根本部分に、孔Ｈの内壁より内側（一次樹脂Ｊ１側）に食い込んだ空隙部Ｓが環状に形成される。
ここで、一次樹脂充填用キャビティ１４Ａ内に充填された一次樹脂Ｊ１、具体的には、ボス部Ｂの一次樹脂Ｊ１が完全に冷却した時点で、ガスを注入しても、ボス部Ｂの根本部分に空隙部Ｓが形成されない。完全に冷却する前とは、少なくとも、一次樹脂のスキン層は冷却しているが、内部が流動状態であることを意味する。そり好ましくは、ボス部Ｂ以外の部分は完全に冷却しているが、ボス部Ｂの内部根本部分は完全に冷却していない状態が望ましい。
ガスの注入条件は、ボス部Ｂの根本に、その根本の一次樹脂Ｊ１の内部に食い込む空隙部Ｓを作る工程ができれば、とくに制限はない。通常は、１〜１０ＭＰａ、好ましくは、２〜５ＭＰａのガス圧程度で注入が行われる。また、ガスの注入開始タイミングは、通常、一次樹脂Ｊ１の充填完了後数秒程度であるが、上記条件（ボス部Ｂの内部根本部分は完全に冷却していない状態）であれば、一次樹脂Ｊ１の充填完了と同時、あるいは、充填完了前であってもよい。

（二次樹脂充填工程）
図１（Ｃ）に示すように、空隙部Ｓを形成するためのガスの注入を止めたのちに、スライドコア１３を後退（図１中上方へ移動）させて二次樹脂充填用キャビティ１４Ｂを形成する。より詳しくは、スライドコア１３の後退とともに、ガス注入装置２０のガス注入ピン２１も一緒に後退させ、スライドコア１３が停止した位置において、スライドコア１３のキャビティ形成面とガス注入ピン２１の先端吹出口とが面一になるように、ガス注入ピン２１を後退させて、二次樹脂充填用キャビティ１４Ｂを形成する。なお、二次樹脂充填用キャビティ１４Ｂには、図示していないが、二次樹脂充填用ノズルが臨んで設けられている。
続いて、二次樹脂充填用キャビティ１４Ｂを形成したのち、この二次樹脂充填用キャビティ１４Ｂ内に二次樹脂Ｊ２を充填する。すると、ガス注入ピン２１の後退によって生じた孔部Ｈおよびガス注入によって生じた空隙部Ｓ、さらには、スライドコア１３の後退によって形成された空間部に二次樹脂Ｊ２が充填された成形品が得られる。

（実施形態の効果）
本実施形態によれば、次の作用効果が期待できる。
一次樹脂充填工程において、一次樹脂充填用キャビティ１４Ａ内に一次樹脂Ｊ１を充填してボス部Ｂを有する成形体を成形し、この一次樹脂Ｊ１が完全に冷却しないうちに、ボス部Ｂ内にガスを注入し、その注入されたガス圧によって、ボス部Ｂの内部内壁に、その内壁より内側に食い込んだ空隙部Ｓを形成し、こののち、空隙部Ｓを形成するガスの注入を止めたのちに、スライドコア１３を後退させて二次樹脂充填用キャビティ１４Ｂを形成し、この二次樹脂充填用キャビティ１４Ｂ内に二次樹脂Ｊ２を充填するようにしたので、一次樹脂Ｊ１と二次樹脂Ｊ２との見切り面が、空隙部Ｓのよってアンダーカットを持つ構造に形成できる。

このため、一次樹脂Ｊ１と二次樹脂Ｊ２との接合強度が強いうえ、金型構造や金型制御機構も簡易にできる。つまり、一次樹脂Ｊ１と二次樹脂Ｊ２との見切り面がアンダーカットを持つ二色成形体を、金型の開閉方向とは異なる方向へスライドするスライドコアを用いることなく成形できるから、金型構造や金型制御機構を簡易化できるとともに、成形体も外観も良好にできる。
しかも、一次樹脂Ｊ１と二次樹脂Ｊ２との見切り面がアンダーカットを持つ構造であるため、一時樹脂Ｊ１と二次樹脂Ｊ２とが接着性のない材料の組み合わせであっても、使用可能である。

また、空隙部Ｓは、ボス部Ｂの端面から内部に向かってかつボス部Ｂの根本近傍まで形成された孔部Ｈの奥側に形成されているから、空隙部Ｓからボス部Ｂ端面までの距離、つまり、一次樹脂Ｊ１の肉厚を大きくとることができるから、接合強度を最大限に向上させることができる。しかも、空隙部Ｓは、環状に形成させているから、接合強度の方向性がなく、あらゆる方向からの外力に対しても均等な耐力構造にできる。

また、空隙部形成工程において、ボス部Ｂ内に注入したガスにより、ボス部根本部分の一次樹脂Ｊ１を金型１０面に押し付けるようにしたので、ボス部根本部分のヒケを防止できるとともに、ボス部根本部分の転写性も向上させることができる。
また、ガスを注入するガス注入ピン２１がスライドコア１３のキャビティ形成面から出没可能に設けられ、ガス注入ピン２１がスライドコア１３のキャビティ形成面から突出した状態において、ガスの注入を行うようにしたから、ガス注入ピン２１のガス吹出口近傍に空隙部を正確にかつ効率的に形成できる。

このようにして成形させた二色成形品によれば、一次樹脂Ｊ１と二次樹脂Ｊ２との見切り面がアンダーカットを持つ構造であるため、接合強度が強い二色政形品を得ることができる。

＜第２実施形態＞
（装置構成）
本実施形態で用いる成形装置は、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第１実施形態と同様に、金型１０Ａと、ガス注入装置２０を備えているが、金型１０Ａが、一組のボス部を有する二色成形品が得られる構造である点が、第１実施形態と異なる。
つまり、本実施形態で用いる金型１０Ａは、固定型１１、可動型１２およびスライドコア１３によって、一組のボス部Ｂ（一方は溝状の空隙をもつボス）を有する成形体を成形するための一次樹脂充填用キャビティ１４Ａを形成するとともに、そこに一次樹脂Ｊ１を充填したのち、スライドコア１３を後退させたときに、各ボス部Ｂの内部および上部に二次樹脂Ｊ２を充填できる二次樹脂充填用キャビティ１４Ｂを形成する構造を備えている。なお、ガス注入装置２０は、第１実施形態のガス注入装置２０と同じである。

（成形工程）
本実施形態の成形工程は、第１実施形態と同様に、一次樹脂充填工程と、空隙形成工程と、二次樹脂充填工程とを備えるが、得られる二色成形品が一組のボス部Ｂを備えている点が第１実施形態と異なる。

（実施形態の効果）
本実施形態によれば、第１実施形態で述べた効果のほかに、少なくとも一組のボス部Ｂを有する成形体を構成する一次樹脂Ｊ１と、各ボス部Ｂの孔部Ｈ、空隙部Ｓおよび上部に充填される二次樹脂Ｊ２とが一体成形された二色成形品を得ることができる。
従って、この二色成形品によれば、一次樹脂Ｊ１と二次樹脂Ｊ２との接合強度がより強い成形品が得られる。

なお、第２実施形態では、一組のボス部を有する二色成形品を得るようにしたが、３個以上のボス部を有する二色成形品を得るようにしてもよい。

＜他の実施形態＞
なお、本発明は、前述の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。
たとえば、第１および第２実施形態では、空隙部Ｓを、ボス部Ｂの孔部Ｈの奥部（ボス部Ｂの根本近傍）に形成したが、ボス部Ｂの孔部Ｈの途中でもよい。
また、第１、第２実施形態において、空隙部Ｓを環状に形成したが、これに限らず、周囲壁の一部に空隙部Ｓが形成されているものでもよい。

また、第１、第２実施形態では、ガス注入ピン２１の先端からガスを吹き出す構造であったが、ガス注入ピン２１の側壁からガスを吹き出す構造でもよい。たとえば、このような構造のガス注入ピン２１を第１、第２実施形態に用いれば、ボス部Ｂの内部に形成された孔部Ｈの側壁に空隙部Ｓを形成することができる。

以下、実施例に基づいて、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら制限されるものではない。
（実施例１）
成形条件
（１）使用成形機：ガス注入装置付き４５０ｔ射出成形機
（２）金型 ：図３の製品形状が得られる金型（金型割と工程は図１と同じ）
（３）成形材料 ：一次樹脂 ポリプロピレン（出光石油化学（株）製ｊ−９５０ＨＰ）
二次樹脂 一次樹脂に顔料マスターバッチを０．２重量部ドライブ
レンドしたもの
（４）成形温度 ：２００℃
（５）金型温度 ：４０℃
（６）ガス注入圧／ガス注入タイミング：３ＭＰａ／一次樹脂充填完了してから１秒後に 注入開始

（比較例１）
成形条件は、ガスを注入しない以外は、実施例１と同じ。

比較例１は、一次樹脂（ポリプロピレン）にヒケが発生するとともに、一次樹脂と二次樹脂との接合面の強度は、その接合面における接着強度分程度であった。
実施例１は、ガス注入することで一次樹脂のヒケを防止できたうえ、一次樹脂と二次樹脂との接合強度は、少なくともアンダーカットを構成する部材が材料破壊しない限り離れないため、比較例１より格段に強度が強い。

本発明は、自動車部品、とくに、内装材や、家電、ＯＡ部品、住宅設備分野部品、日用品の成形に好適に用いることができる。

本発明の第１実施形態の成形工程を示す図。 本発明の第２実施形態の成形工程を示す図。 本発明の実施例で成形した成形体の図。

符号の説明

１０、１０Ａ、１０Ｂ…金型
１１…固定型
１２…可動型
１３…スライドコア（可動コア）
２０…ガス注入装置
２１…ガス注入ピン
Ｊ１…一次樹脂
Ｊ２…二次樹脂
Ｂ…ボス部
Ｓ…空隙部
Ｈ…孔部

Claims (6)

1. 可動コアを有する金型によって形成された一次樹脂充填用キャビティ内に一次樹脂を充填してボス部または溝部を有する成形体を成形する一次樹脂充填工程と、
   前記一次樹脂充填用キャビティ内に充填された一次樹脂が完全に冷却しないうちに、前記ボス部または溝部内にガスを注入して、前記ボス部または溝部の内部内壁に、その内壁より内側に食い込んだ空隙部を形成する空隙部形成工程と、
   前記空隙部を形成するガスの注入を止めたのちに、前記可動コアを後退させて二次樹脂充填用キャビティを形成し、この二次樹脂充填用キャビティ内に二次樹脂を充填する二次樹脂充填工程とを備えることを特徴とする二色成形方法。
2. 請求項１に記載の二色成形方法において、前記空隙部形成工程で形成される空隙部は、前記ボス部の端面から内部に向かってかつボス部の根本近傍まで形成された孔部の奥側または溝部の奥側に、環状に形成されていることを特徴とする二色成形方法。
3. 請求項２に記載の二色成形方法において、前記空隙部形成工程では、前記ボス部または溝部内に注入したガスにより、ボス部根本部分または溝部底面部分の一次樹脂を金型面に押し付けることを特徴とする二色成形方法。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の二色成形方法において、前記ガスを注入するガス注入ピンが前記可動コアのキャビティ形成面から出没可能に設けられ、ガス注入ピンが可動コアのキャビティ形成面から突出した状態において、ガスの注入を行うことを特徴とする二色成形方法。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の二色成形方法によって形成された二色成形品。
6. 請求項１〜請求項４にいずれかに記載の二色成形方法によって形成され、少なくとも一部のボス部を有する成形体を構成する一次樹脂と、前記各ボス部の空隙部内に充填される二次樹脂とが一体成形された二色成形品。

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