JP2005313330A

JP2005313330A - 射出成形金型

Info

Publication number: JP2005313330A
Application number: JP2004130558A
Authority: JP
Inventors: Fumito Ueha; 文人上羽
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-04-27
Filing date: 2004-04-27
Publication date: 2005-11-10

Abstract

【課題】薄板部の意匠面の裏側に補強リブを有する樹脂成形品を成形する際、安価な手段で確実に意匠面にヒケを生じさせないようにする。
【解決手段】薄板部Ｔの意匠面の裏側に補強リブＲを有する樹脂成形品を成形する射出成形金型１において、可動型３の補強リブ形成用の凹部５及びその周辺の金型成形面に最大高さＲｙ＝０．０１μｍ、凹凸幅０．０１μｍ程度の微細な凹凸を形成する一方、固定型２と可動型３の両方に温度を７０〜９０℃程度に加温する温度制御機構としての温水等の流路４を設け、溶融樹脂が凝固する際、固定型２に接する樹脂部分にヒケが発生しないようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、薄板部の意匠面の裏側に補強用リブを有する樹脂成形品を成形するのに適した射出成形金型に関する。

従来、樹脂部品において、薄板部の意匠面の裏側に補強用リブを設けることがあり、このような補強リブを有する樹脂成形品を成形する場合、図６に示すように、樹脂Ｊを充填後、（ｂ）に示すように、樹脂Ｊの体積収縮に対して圧力をかけ（保圧工程）、ヒケを防止するようにしているが、リブ部Ｒの冷却速度が他の個所より遅くなり、（ｃ）、（ｄ）に示すように、リブ部Ｒに対向する薄板部Ｔの意匠面側にヒケｄが発生するという問題がある。
一方、比較的低圧で高品質の樹脂製品を成形する技術として、意匠面となるキャビティ型の面にヒケを発生させずに微細な凹凸模様を忠実に転写し、コア型の面にのみヒケ、収縮を発生させるため、キャビティ型の表面に断熱層を設けるとともに、コア型の表面にフッ素系樹脂またはシリコーン系樹脂複合材またはフッ素樹脂分散金属メッキなどの離型性断熱層を形成するような技術（例えば、特許文献１参照。）などが知られている。
この技術は、意匠面側の断熱層により溶融樹脂の冷却速度を低下させるとともに、コア型表面から溶融樹脂を離型しやすくして意匠面側のヒケを防止するようにしたものである。

特許第３３８２２８１号公報

ところが、コア型側にフッ素系樹脂やシリコーン樹脂複合材やフッ素樹脂分散金属メッキを施す加工は、加工コストが高くなるとともに、金型との密着性やフッ素粒子の含有率のバラツキによって成形品質にバラツキが生じる懸念がある。
また、フッ素系樹脂やシリコーン樹脂複合材等が剥がれ易いため、耐久性にも問題が生じる虞がある。

そこで本発明は、補強リブを有する樹脂成形品を成形する際、補強リブに対向する面にヒケを生じさせることのない手段を安価にかつ確実に講じることを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、薄板部に補強リブが形成される樹脂成形品を成形するための射出成形金型において、前記補強リブ形成側の金型成形面のうち、少なくとも補強リブ形成用の凹部が含まれる部分及びその周辺に、溶融樹脂と点接触する程度の微細な凹凸を形成し、また、補強リブ形成側の金型、及び補強リブに対向する金型の両方に、樹脂のガラス転移点または結晶化温度以下の所定温度に制御する温度制御機構を設けようにした。

そして、両方の金型を加温することによって、薄板部に較べて板厚の厚い補強リブの固化がおそくなり、補強リブ内の溶融樹脂が薄板部方向に引張られる一方、薄板部表面は温度が高いため濡れ性が高い状態、すなわち、密着状態になり、薄板部の意匠面側にヒケが発生しにくい状態になる。これに加えて、補強リブ形成用の凹部及びその周辺に、溶融樹脂と点接触する程度の微細な凹凸を形成することで、溶融樹脂の離れが促進される。
ここで、溶融樹脂と点接触する程度の凹凸としては、例えば、凹凸の最大高さＲｙ＝０．１μｍ以下で、好ましくは０．０１μｍ（１０ｎｍ）程度、凹凸幅はＲｙと１：１程度の凹凸であり、このような凹凸であれば、表面張力により溶融樹脂が凸部の頂部に点接触するとともに、凹部内の空気が高温により膨張し、離型性を補助する役目を果たすものと考えられる。そして、この凹凸が最大高さＲｙ＝１μｍ以上、幅１μｍ以上では、溶融樹脂が凹部内に入り込んでアンカー効果により逆に型面から離れにくくなってしまい、好ましくない。
また、樹脂のガラス転移点（非結晶性樹脂の場合）または結晶化温度（結晶性樹脂の場合）以下の所定温度としては、樹脂が固まるまたは溶ける温度（ガラス転移点・結晶化温度）に近いそれ以下の温度であり、例えばＡＢＳ（アクリルニトリルブタジエンスチレン）樹脂の場合、ガラス転移点が１１０℃であるが、７０〜９０℃範囲が好ましい。これは、あまりにガラス転移点に近いと、樹脂の凝固に時間がかかって生産性が悪くなり、あまり低すぎると、型面から早期に離れ易くなって密着効果が損なわれるからである。そして、このガラス転移点・結晶化温度は、樹脂の種類によって異なるため、使用する樹脂によって制御温度を適切に設定する。

また本発明では、前記微細な凹凸を無電解ニッケルメッキにより形成するようにした。
ここで、例えば微細な凹凸として、凹凸の最大高さＲｙ＝０．０１μｍ（１０ｎｍ）程度、凹凸幅はＲｙと１：１程度の凹凸を形成する手段としては、例えば金、銀、ニッケル等の無電解メッキや、セラミック系（アルミナ・ジルコニア）の粒子（直径０．２〜０．３μ位）をメッキ中に混ぜて、その粒子を表層に析出させるなどの手段が考えられるが、コストや加工方法を考えると、無電解ニッケルメッキが適している。

補強リブを有する樹脂成形品を成形する際、補強リブ形成側の金型成形面に、溶融樹脂と点接触する程度の微細な凹凸を形成し、補強リブ形成側の金型、及び補強リブに対向する金型の両方に、樹脂のガラス転移点または結晶化温度以下の所定温度に制御する温度制御機構を設ければ、補強リブに対向する薄板部の意匠面側にヒケを生じさせることがなく、しかも安価に成形することができる。
そして、微細な凹凸として、無電解ニッケルメッキにより形成すれば、好適である。

本発明の実施の形態について添付した図面に基づき説明する。
ここで図１は本発明に係る射出成形金型の一例を示す説明図、図２は本発明に係る射出成形金型の作用を説明する作用図、図３は補強リブ形成用の凹部及びその周辺の金型成形面の拡大図、図４は温度制御機構の効果を検証した実験データ図、図５は本発明による樹脂成形品のヒケ量をフッ素樹脂分散メッキと通常成形の場合とを比較して示す試験データ図である。

本発明に係る射出成形金型は、例えばオートバイのカウリングやカバーなどの樹脂製品を成形するにあたり、板厚を薄くして軽量、小型化を図ると同時に、補強リブで強度低下を補うような補強リブ付きの樹脂製品を成形するのに適しており、補強リブの反対側の意匠面のヒケを防止して外観品質を向上させることができるようにされている。

この射出成形金型１は、図１に示すように、固定型２と可動型３が対向位置に設けられ、固定型２と可動型３の内部には、樹脂のガラス転移点または結晶化温度以下の所定温度に制御する温度制御機構としての温水または油の流路４が設けられ、また、可動型３の補強リブ形成用の凹部５及びその周辺の金型成形面には、溶融樹脂と点接触する程度の微細な凹凸が形成されている。
なお、温水や油の流路４の代わりに、ヒータ等を埋設しても良い。

ここで、本実施例では、成形材料として非結晶性樹脂のＡＢＳ樹脂を使用するようにしていることから、温度制御機構による制御温度としては、ＡＢＳ樹脂のガラス転移点１１０℃より少し低い７０〜９０℃範囲に加温して保温するようにしている。
また、溶融樹脂と点接触する程度の微細な凹凸としては、図３にも示すように、補強リブ形成用の凹部５及びその周辺に、最大高さＲｙが０．０１μｍ、凹凸幅０．０１μｍ程度の細かい凹凸ｇを形成するようにし、本実施例では、無電解ニッケルメッキにより凹凸を形成するようにしている。この際、無電解ニッケルメッキ層の膜厚は５〜１０μｍであり、その表面に最大高さＲｙが０．０１μｍ、凹凸幅０．０１μｍ程度の細かい凹凸ｇが形成される。

次ぎに、本射出成形金型１の作用について図２に基づき説明する。
図２（ａ）に示すように、２２０℃程度の溶融樹脂Ｊを注入した後、流路４に温水等を流して固定型２と可動型３の温度を７０〜９０℃に加温し一定温度を保持したまま溶融樹脂Ｊを凝固させる。
すると、薄板部Ｔに較べて厚肉の補強リブ形成用凹部５内では、樹脂Ｊの固化が周囲に比べて遅くなり、薄板部Ｔ方向に引張られる一方、固定型２の成形面側の樹脂は濡れ性が高く、密着状態になり、しかも溶融樹脂Ｊは可動型３の補強リブ形成用凹部５及びその周辺では、金型成形面に点接触しているため、溶融状態のまま型離れが促進され、その結果、（ｂ）、（ｃ）に示すように、薄板部Ｔの意匠面側にヒケは発生せず、その代わりに、リブ部Ｒの付根部分やリブ部Ｒの頂面部部ではヒケが生じた状態になる。このため、特に保圧工程の加圧力がなくても、薄板部Ｔの意匠面側にヒケは発生しない。

そして、全体が凝固した時点で（ｄ）に示すように型開きし成形品を取り出すと、薄板部Ｔの意匠面の品質が良好な成形品ができあがる。

ところで、図４は、固定側２、可動型３の温度制御の効果を検証した実験データであり、温度制御機構により金型温度を９０℃に保持した場合と、温度制御機構の代わりに断熱層（熱伝導率０．００５Ｗ／ｍ／℃）を設けた場合の効果を比較したものであり、（ａ）がスキン層（金型成形面に近い層）の温度分布、（ｂ）がコア層（金型成形面から離れた中心層）の温度分布図である。
また、表中、実線は金型温度９０℃の場合、点線は断熱層（熱伝導率０．００５Ｗ／ｍ／℃）の場合、一点鎖線は通常成形（金型温度４０℃）の場合で、Ｔｇ１１０℃は、ＡＢＳ樹脂のガラス転移点である。

この結果、樹脂の溶融状態を維持するためには、断熱層の熱伝導率を０．００５Ｗ／ｍ／℃以下にしなければ断熱効果が少ないことが判り、空気の熱伝導率０．０２４Ｗ／ｍ／℃、セラミックの熱伝導率０．１Ｗ／ｍ／℃、樹脂の熱伝導率０．２〜０．３Ｗ／ｍ／℃などから、該当する断熱層はなく、仮に厚みを厚くしてもコストや耐久性や施工性などから現実的でなく、金型温度を高温にするのが一番効果的であることが判った。

また、図５は本発明による樹脂成形品（板厚２ｍｍ、リブ１〜３ｍｍ（１、１．５、２、２．５、３ｍｍ））の補強リブ対向面のヒケ量（μｍ）を、フッ素樹脂分散メッキと、通常成形の場合と比較して試験した結果であり、本発明の無電解ニッケルメッキも、フッ素樹脂分散メッキも共に通常成形に較べてヒケ量が少ないことが確認された。

以上のことから本発明の有効性が確認された。
なお、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。
例えば温度制御機構による加温の温度範囲等は一例である。

補強用リブを有する樹脂成形品を成形するに際し、板厚を薄肉化しても意匠面にヒケが生じないため、外観品質を高めることができるとともに、材料の節約が図れる。また、樹脂材料を射出した後の保圧工程を省略できるため、コスト削減が図られる。

本発明に係る射出成形金型の一例を示す説明図本発明に係る射出成形金型の作用を説明する作用図補強リブ形成用の凹部及びその周辺の金型成形面の拡大図温度制御機構の効果を検証した実験データ図本発明による樹脂成形品のヒケ量をフッ素樹脂分散メッキと通常成形の場合とを比較して示す試験データ図従来の射出成形の作用図

符号の説明

１…射出成形金型、２…固定型、３…可動型、４…温度制御機構、補強リブ形成用凹部、Ｔ…薄板部、Ｒ…補強リブ。

Claims

薄板部に補強リブが形成される樹脂成形品を成形するための射出成形金型であって、前記補強リブ形成側の金型成形面のうち、少なくとも補強リブ形成用の凹部が含まれる部分及びその周辺に、溶融樹脂と点接触する程度の微細な凹凸を形成し、また、補強リブ形成側の金型、及び補強リブに対向する金型の両方に、樹脂のガラス転移点または結晶化温度以下の所定温度に制御する温度制御機構を設けることを特徴とする射出成形金型。
前記微細な凹凸を無電解ニッケルメッキにより形成することを特徴とする請求項１に記載の射出成形金型。