JP2007055148A - 射出成形用金型装置及び射出成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加飾シート等のシート状材料が一体化された射出成形体を、シート状材料の変形や破壊を生じることなく製造する。
【解決手段】溶融樹脂（２５）が金型キャビティ（１９ａ）の端面（１７ａ）に至ると、同端面（１７ａ）付近で滞留することなく、金型キャビティ（１９ａ）の縁部（Ａ）を滑らかに通過して溝部（１７ｂ）に流入する。注入された溶融樹脂（２５）を冷却すると、溝部（１７ｂ）の容積が金型キャビティ（１９ａ）の容積よりも小さいため、溝部（１７ｂ）内の溶融樹脂（２５）の温度が金型キャビティ（１９ａ）内の溶融樹脂（２５）の温度よりも早く低下する。これによって、溝部（１７ｂ）内及び金型キャビティ（１９ａ）の縁部（Ａ）付近の溶融樹脂（２５）の粘度が増加し、縁部（Ａ）付近のシート状材料（９）の損傷を防止する。
【選択図】図６

Description

本発明は、合成樹脂成型品を射出成形すると同時にその合成樹脂成型品の表面に加飾シート等のシート状材料を一体化するための射出成形用金型装置及び射出成形方法に関し、更に詳細に述べると、射出成形時の加飾シート等の損傷を回避することができる射出成形用金型装置及び射出成形方法に関するものである。

合成樹脂成形品の表面に加飾シート等のシート状材料を一体化し、このシート状材料の色や模様や材質等の属性によって合成樹脂成形品に付加価値ないし付加機能を付与する射出成形方法が提案されている。例えば、従来の射出成形同時加飾方法として、射出成形用金型の間に加飾シートを装着し、次いで金型キャビティに溶融樹脂を射出・充填し、固化させ、これにより射出成形体を形成すると同時に射出成形体に加飾シートを一体化させる方法がある。

この方法では、加飾シート等のシート状材料は、必要に応じて、金型に取付けられる前に又は金型に取付けられた状態で、真空成形等の適当な成形工程を経て、金型キャビティの形状に適合するように予備賦形される。加飾シート等のシート状材料は、金型に取付けられた状態で金型キャビティの全部又はその一部を覆う。このとき、金型キャビティのシート状材料によって覆われる個所は、シート状材料が一体化される射出成形体の個所に対応する。金型に取付けられたシート状材料のうち、金型キャビティからはみ出した部分は、金型のパーティング面（分割面又は合わせ面）の間で挟圧され、溶融樹脂の射出圧によって移動しないように保持される。

したがって、加飾シート等のシート状材料は金型キャビティの内部から同キャビティの縁部を経て金型のパーティング面上に連続的に延在するから、加飾シート等は、金型閉鎖時に、金型キャビティの縁部で上型と下型の間に挟圧され、金型キャビティの縁部を画成することになる。ここで金型キャビティに溶融樹脂が射出されると、射出された溶融樹脂は金型キャビティの内部の加飾シート等に沿って同キャビティの縁部まで流動し、金型キャビティを満たす。

金型キャビティに射出される溶融樹脂は、当該樹脂の溶融温度以上の温度と、キャビティの大きさや形状に見合った射出圧とを有するから、キャビティ内の加飾シート等は、この溶融樹脂によって加熱されると共に加圧される。射出された溶融樹脂は、特に、金型キャビティの縁部に大きな圧力を作用させる傾向があるため、キャビティの縁部が加飾シート等によって画成されているときには、加飾シートの変形を惹起することがある。加飾シート等が変形すると、金型キャビティの縁部から溶融樹脂が加飾シート等と金型との間に流出してバリを生じ、また、加飾シート等を突き破って射出成形体の表面を破壊する等の不具合を生じる場合がある。かかる不具合は、オレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）等の柔軟な感触を有する素材で加飾シート等のシート状材料を形成した場合に顕著に表れる。
特開２００４−０１７５０８号公報 特公昭５０−１９１３２号公報 特公昭４３−２７４８８号公報

本発明の目的は、加飾シート等のシート状材料が一体化された射出成形体を、当該シート状材料の変形や破壊を生じることなく製造することができる、射出成形用金型装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、加飾シート等のシート状材料が一体化された射出成形体を、当該シート状材料の変形や破壊を生じることなく製造することができる、射出成形方法を提供することにある。

本発明の射出成形用金型装置は、金型キャビティに保持されたシート状材料と、この金型キャビティに射出された溶融材料とによって、このシート状材料が一体化された射出成形体を製造する、射出成形用金型装置において、金型キャビティの縁部の全部又は一部に、金型キャビティからシート状材料の表面に添ってシート材料の延在する方向に突出する溝部を形成したことを特徴とする。この溝部は、金型キャビティの縁部の全部又は一部にわたって連続的に延在する一つの溝によって構成することができる。また、この溝部は、金型キャビティの縁部の全部又は一部に形成された複数の溝によって構成することもできる。更に、この溝の数、形状、大きさ及び配置は、少なくとも、金型キャビティからこの溝に流入する溶融材料が金型キャビティの縁部でシート状材料に沿って滑らかに流動し、かつ、溝に充填された溶融材料の温度が金型キャビティに充填された溶融材料の温度よりも早期に低下するように決定される。

本発明の射出成形用金型装置は、また、シート状材料を保持するキャビティ型と、このキャビティ型と協働してこのキャビティ型との間に金型キャビティを画成するコア型とを有し、このコア型は、金型キャビティの縁部の全部又は一部に、金型キャビティから突出する凹部を有し、この凹部は、キャビティ型とコア型のパーティング面に添って、金型キャビティから連続的に延在することを特徴とする。この凹部は、金型キャビティの縁部の全部又は一部にわたって連続的に延在する一つの凹部によって構成することができる。また、この凹部は、金型キャビティの縁部の全部又は一部に形成された複数の凹部によって構成することもできる。更に、この凹部の数、形状、大きさ及び配置は、少なくとも、金型キャビティからこの凹部に流入する溶融材料が金型キャビティの縁部でシート状材料に沿って滑らかに流動し、かつ、凹部に充填された溶融材料の温度が金型キャビティに充填された溶融材料の温度よりも早期に低下するように決定される。

本発明の射出成形用金型装置は、また、シート状材料を保持するキャビティ型と、このキャビティ型と協働してこのキャビティ型との間に金型キャビティを画成するコア型とを有し、このコア型は、金型キャビティの縁部の全部又は一部に、金型キャビティから突出する凹部を有し、この凹部は、キャビティ型とコア型のパーティング面に添って、金型キャビティから連続的に延在し、キャビティ型はシート状材料をキャビティ型に吸着するための吸引口を有し、コア型は溶融材料をキャビティに射出するための射出ゲートを有することを特徴とする。

本発明の射出成形方法は、射出成形用金型装置の金型キャビティにシート状材料を固定する工程と、前記金型キャビティに溶融材料を射出し、前記金型キャビティの前記シート状材料に添う空間と、前記金型キャビティの縁部に形成され、かつ、前記金型キャビティから前記シート状材料の表面に沿って前記シート状材料が延在する方向に突出する、溝部とに、前記溶融材料を充填する工程と、 前記溶融材料を冷却し、前記溝部内の溶融材料の粘度を前記金型キャビティ内の溶融材料の粘度よりも短時間で増加させる工程とを有することを特徴とする。

本発明の射出成形用金型は、金型キャビティの縁部の全部又は一部に、金型キャビティからシート状材料の表面に添ってシート材料の延在する方向に突出する溝部又は凹部を形成したから、金型キャビティからこの溝部又は凹部に流入する溶融材料が金型キャビティの縁部でシート状材料に沿って滑らかに流動し、金型キャビティの縁部に位置するシート状材料に過大な圧力がかかることがない。したがって、この溝部又は凹部に溶融材料が流入する際、金型キャビティの縁部に位置するシート状材料を損傷させることはない。

また、金型キャビティと溝部又は凹部とが溶融樹脂で満たされると、溶融樹脂を一定時間保圧すると同時に冷却する。このとき、溝部又は凹部の容積は金型キャビティの容積よりも遙かに小さいから、冷却によって、先ず、溝部又は凹部内の溶融樹脂の温度が低下し、溝部又は凹部内の溶融樹脂の粘度が低下する。これによって、溶融樹脂が溝部又は凹部に新たに流入することが防止されると共に、金型キャビティの縁部付近の溶融樹脂の流動性も低下する。すなわち、金型キャビティの縁部付近のシート状材料は、粘度が増加し又は既に固化した充填材料によって被覆され、保護されるから、その後の保圧工程によって金型キャビティ内の溶融材料に成形用の圧力が印加されても、金型キャビティの縁部付近のシート状材料が損傷を受けることはない。

また、本発明の射出成形方法によれば、溶融材料の充填時には、金型キャビティの縁部付近において溶融材料は滑らかに流動し、また、充填された溶融材料の冷却時には、金型キャビティの縁部付近において溶融材料はすみやかに冷却されるから、シート状材料が損傷を受けることを防止することができる。

本発明のその他の特徴は、この明細書の以下の記載から明らかになる。

金型キャビティの縁部付近において、充填された溶融材料が滑らかに流動し、かつ、すみやかに冷却されるように、コア型のキャビティ端面から金型キャビティの外方に延在する浅い溝をコア型のパーティング面に形成する。コア型のキャビティ端面に至った溶融材料は、キャビティ端面で滞留することなく、この溝に滑らかに流入し、すみやかに冷却される。

図１及び２は、本発明の射出成形用金型装置を模式的に表した図である。これらの図中、（ａ）は金型開放状態を示し、（ｂ）は金型閉鎖状態を示す。図中、射出成形用金型装置１はキャビティ型２とコア型３とを有し、キャビティ型２とコア型３とが閉鎖すると、図１（ｂ）に示すように、これらの型の間に金型キャビティ４が形成される。

加飾シート等のシート状材料５は、オレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）等の柔軟な感触を有する素材で形成されている。シート状材料５は、真空成形等の適当な成形技術を用いて射出成形用金型装置１によってキャビティ型２のキャビティ形状に合うように予備賦形されても良いし、射出成形用金型装置１以外の真空成形装置等を使用して予備賦形されても良い。予備賦形されたシート状材料５は、図１（ａ）に示すように、キャビティ型２に設置される。予備賦形されたシート状材料５は、キャビティ型２のキャビティ面２ａに密着する成形部５ａと、キャビティ型２のパーティング面２ｂに沿って伸びる押さえ部５ｂとを有する。

図２（ａ）に示すように、コア型３のキャビティ面３ａの端面３ｂには、溝部３ｃが形成されている。溝部３ｃは、コア型３のパーティング面３ｄに開放した一つの環状溝で構成されている。溝部３ｃは、キャビティ面３ａの端面３ｂからパーティング面３ｄに沿ってコア型３の外方に延在し、パーティング面３ｄに連続する。

図１（ｂ）のように、コア型３を降下させて金型を閉鎖し、コア型３の射出ゲート６から金型キャビティ４に溶融樹脂７を射出すると、溶融樹脂７はキャビティ型２に取付けられたシート状材料５に沿って流動し、キャビティ面３ａの端面３ｂに至る。図２（ｂ）に示すように、端面３ｂには溝部３ｃが開口しているから、溶融樹脂７は端面３ｂで滞留することなく、滑らかに溝部３ｃに流入する。金型キャビティ４と溝部３ｃへの溶融樹脂７の充填が完了すると、充填された溶融樹脂７を一定時間保圧すると同時に、図示しない冷却装置によりキャビティ型２及びコア型３を冷却し、射出された溶融樹脂７を冷却し、固化させる。このとき、溝部３ｃの容積が金型キャビティ４の容積よりも遙かに小さいため、溝部３ｃに充填された溶融樹脂７はすみやかに冷却される。この結果、溝部３ｃ内の溶融樹脂７の粘度が上昇し、溝部３ｃの内部の溶融樹脂７のみならず、端面３ｂ付近の溶融樹脂７の流動性も低下する。

流動性が低下した溶融樹脂７は、溝部３内に新たな溶融樹脂７が流入することを阻止すると共に金型キャビティ４の縁部Ａの付近にも滞留するから、金型キャビティ４の縁部Ａの付近に延在するシート状材料５は、粘度が上昇した溶融樹脂７によって覆われることになる。これにより、保圧工程において金型キャビティ４内の溶融樹脂７が加圧されても、溝部３内の溶融樹脂７がコア型３のパーティング面３ｄとシート状材料５の表面との間に流出してバリを生じることが防止されると共に、金型キャビティ４の縁部Ａの付近に延在するシート状材料５には、溶融樹脂７の圧力がかかり難くなり、シート状材料５の変形や損傷が防止される。

金型キャビティ４内の溶融樹脂７が冷却され、固化すると、コア型３を上昇させて金型を開放し、取り出された射出成形体から、溝部３によって形成された環状フランジ部等を切除し、シート状材料５が一体化された成形体を得る。

図３は、車両用内装部品（メーターバイザー）８の斜視図であり、この部品８の表面には、ソフトな感触を有する加飾シートとしてＴＰＯシート９が一体化されている。以下、ＴＰＯシート９が一体化された車両用内装部品（メーターバイザー）８を射出成形することを例にとって、本発明を説明する。実施例１の溝部３ｃに充填されて固化したフランジ状の樹脂部は、メーターバイザー８の前縁部８ａに沿って、その外側に形成され、図３中、ＴＰＯシート９の裏側に位置する。

図４に示すように、ＴＰＯシート９は、図示しない加熱装置で加熱されて軟化した状態で、射出成形用金型装置１０のキャビティ型（固定型）１１のパーティング面（ＰＬ面）にクランパー１２、１２によって固定される。ここで、ＴＰＯシート９は、キャビティ型１１と基台１３に形成された空気吸引孔１４、１５、１６によって気引きされ、真空成形により、キャビティ型１１の型面に密着させられる。これにより、ＴＰＯシート９は射出成形品であるメーターバイザー８の表面形状になるように予備賦形される。

ＴＰＯシート９の予備賦形が完了すると、コア型（可動型）１７が取付けられた上方枠体１８を下降させ、図５に示すように、キャビティ型１１とコア型１７を型閉じし、これらの型の間に射出成形用の金型キャビティ１９ａ、１９ｂを画成させる。金型キャビティ１９ａには射出ゲート２０ａから溶融樹脂が注入され、主として、メーターバイザー８のバイザー部８ａを形成する。これに対し、金型キャビティ１９ｂには射出ゲート２０ｂから溶融樹脂が注入され、主として、メーターバイザー８の棚部８ｂ、８ｂを形成する。金型キャビティ１９ａ、１９ｂは図示しない連結部を介して連通し、この連結部に流入した溶融樹脂によってメーター等の機器の取付け部８ｃが形成される。なお、図中、参照番号２１、２２は、成形品を取り外すためのエジェクター・ロッドないしエジェクター・ピンを示し、また、参照番号２３は、クランパー１２と協働してＴＰＯシート９とＰＬ面の間を密封するためのシール部材を示す。また、参照番号２４は、キャビティ型１１の一部を構成し、摩耗等をした場合に交換可能にキャビティ型１１に取付けられた駒を示す。

図６に示すように、コア型１７の一方の端面１７ａには、型閉めされて形成された金型キャビティ１９ａから予備賦形されたＴＰＯシート９の表面に添って金型キャビティ１９の外方へ延在する溝部１７ｂが形成されている。溝部１７ｂは、溝部１７ｂに充填された溶融樹脂によって、図３のメーターバイザー８の前縁部８ａに沿って、ＴＰＯシート９に樹脂製の薄肉部２５ａ（図８参照）を形成するように、コア型１７の端面１７ａの外側に湾曲して延在する一つの溝で構成されている。樹脂製の薄肉部２５ａは、射出ゲート２０ａから金型キャビティ１９ａに注入された溶融樹脂２５が、金型キャビティ１９ａから溝部１７ｂに流入して形成される。図７は、溶融樹脂２５が金型キャビティ１９ａから溝部１７ｂに流入して樹脂製の薄肉部２５ａが形成された状態の断面図である。

図１０に、溝部１７ｂを有さないコア型１７が使用されたときに、金型キャビティ１９ａに溶融樹脂２５が充填された状態を示す。図１０と図７とを比較すると、樹脂製の薄肉部２５ａが形成される場所が明確になる。

さて、図５に示すように、キャビティ型１１とコア型３を型閉めした状態において、射出ゲート２０ａ、２０ｂから金型キャビティ１９ａ、１９ｂに溶融樹脂２５を射出すると、金型キャビティ１９ａに注入された溶融樹脂２５は、同キャビティ１９ａを満たしながら、ＴＰＯシート９に沿って、コア型１７の一方の端面１７ａに向かって流動する。そして、溶融樹脂２５が金型キャビティ１９ａの端面１７ａに至ると、同端面１７ａ付近で滞留することなく、金型キャビティ１９ａの縁部Ａを滑らかに通過して溝部１７ｂに流入する。こうして、金型キャビティ１９ａ、溝部１７ｂ、金型キャビティ１９ｂ及び金型キャビティ１９ａと１９ｂの連結部（図示せず。）が溶融樹脂２５によって充填されると、充填された溶融樹脂２５は一定時間保圧されると同時に図示しない冷却装置によって冷却される。

溶融樹脂２５が冷却されると、溝部１７ｂの容積が金型キャビティ１９ａの容積よりも遙かに小さいため、溝部１７ｂ内の溶融樹脂２５の温度が金型キャビティ１９ａ内の溶融樹脂２５の温度よりも早く低下し、溝部１７ｂ内の溶融樹脂２５の粘度が増加する。これによって、溶融樹脂２５が溝部１７ｂに新たに流入することが阻止されるから、溝部１７ｂの端部からＴＰＯシート９の表面に溶融樹脂が流出し、樹脂製の薄肉部２５ａの先端にバリが発生することを防止することができる。

また、金型キャビティ１９ａの縁部Ａは溝部１７ｂに隣接するから、溝部１７ｂ内の溶融樹脂２５の温度が低下すると、金型キャビティ１９ａの縁部Ａ付近の溶融樹脂の流動性も低下する。したがって、金型キャビティ１９ａの縁部Ａ付近のシート状材料９は、粘度が増加し又は既に固化した溶融樹脂２５によって被覆され、保護される。したがって、その後の保圧工程によって金型キャビティ１９ａ、１９ｂ内の溶融材料２５に成形用の圧力が更に印加されても、縁部Ａ付近のシート状材料９が損傷を受けることはない。

金型キャビティ１９ａ、１９ｂ及びこれらのキャビティの連結部に注入された溶融樹脂２５が固化すると、キャビティ型１１とコア型１７を型開きし、エジェクター・ピンないしエジェクター・ロッド２１、２２によって、成形されたメーターバイザー８を取り出す。取り出されたメーターバイザー８の前縁部８ａに沿うＴＰＯシート９には、図８に示すように、樹脂製の薄肉部２５ａが形成されているから、これを図９に示すようにトリミングする。同時に、メーターバイザー８の機器の取付け部を覆う不要なＴＰＯシート９もトリミングされ、ＴＰＯシート９が表面に一体化されたメーターバイザー８が完成する。

射出成形品の表面に種々の素材からなるシート状材料を一体化すると同時に成形することが可能になる。シート状材料がＴＰＯシートのように柔軟な素材であっても、射出成形品の品質を保持することができる。

図１は、本発明の射出成形用金型装置を模式的に表した図である。図１中、（ａ）は金型の開放状態を示し、（ｂ）は金型の閉鎖状態を示す。 図２（ａ）は、図１（ａ）のIIＡの部分の拡大断面図、図２（ｂ）は、図１（ｂ）のIIＢの部分の拡大断面図である。 図３は、ＴＰＯシートが一体化された車両用内装部品（メーターバイザー）の斜視図である。 図４は、図３の車両用内装品を製造するための射出成形金型装置の縦断面図であり、キャビティ型とコア型を開放した状態の図である。 図５は、図４のキャビティ型とコア型を閉鎖した状態の要部断面図である。 図６は、図５の金型キャビティの端部付近の拡大断面図である。 図７は、図６の金型キャビティに溶融樹脂を注入した状態の断面図である。 図８は、図６の金型キャビティから離型した射出成形品の端部の拡大断面図である。 図９は、図８の射出成形品から不要個所をトリミングした後の拡大断面図である。 図１０は、従来の金型キャビティ端部の拡大断面図である。

符号の説明

１ 射出成形用金型装置
２ キャビティ型
３ コア型
３ａ キャビティ面
３ｂ キャビティ面の端面
３ｃ 溝部
４ 金型キャビティ
５ シート状材料
６ 溶融樹脂の射出ゲート
９ シート状材料（加飾シート）
１２ クランパー
１６ 空気吸引孔
１７ コア型
１７ａ コア型の成形面の端面
１７ｂ 溝部
１８ キャビティ型
１９ａ 金型キャビティ
２３ シール部材
２５ 溶融樹脂
２５ａ 樹脂製の薄肉部
Ａ 金型キャビティの縁部

Claims (4)

1. 金型キャビティに保持されたシート状材料と、前記金型キャビティに射出された溶融材料とによって、前記シート状材料が一体化された射出成形体を製造する、射出成形用金型装置において、前記金型キャビティの縁部の全部又は一部に、前記金型キャビティから前記シート状材料の表面に添って前記シート材料の延在する方向に突出する溝部を形成したことを特徴とする、射出成形用金型装置。
2. 請求項１に記載の金型装置において、前記金型装置は、前記シート状材料を保持するキャビティ型と、前記キャビティ型と協働して前記キャビティ型との間に前記金型キャビティを画成するコア型とを有し、前記溝部は、前記キャビティ型と前記コア型のパーティング面に添って前記コア型に形成された凹部であることを特徴とする、前記金型装置。
3. 請求項２に記載の金型装置において、前記キャビティ型は前記シート状材料を前記キャビティ型に吸着するための吸引口を有し、前記コア型は前記溶融材料を前記キャビティに射出するための射出ゲートを有することを特徴とする、前記金型装置。
4. 射出成形用金型装置の金型キャビティにシート状材料を固定する工程と、
   前記金型キャビティに溶融材料を射出し、前記金型キャビティの前記シート状材料に添う空間と、前記金型キャビティの縁部に形成され、かつ、前記金型キャビティから前記シート状材料の表面に沿って前記シート状材料が延在する方向に突出する、溝部とに、前記溶融材料を充填する工程と、
   前記溶融材料を冷却し、前記溝部内の溶融材料の粘度を前記金型キャビティ内の溶融材料の粘度よりも短時間で増加させる工程と、
   を有することを特徴とする、射出成形方法。

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