JP2008006741A - 合成樹脂製成形品の射出成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】二重射出成形法の第一次および第二次の射出成形後の穿孔加工、スプルーランナー部の切断、あるいはゲート痕処理等の後加工の必要のない高品位の外観を有する射出成形品を低コストで提供することを目的とする。
【解決手段】樹脂製成形品の射出成形方法において、キャビティを形成するキャビティ金型とコア金型の一方にピンゲートを配設し、他方にピンゲートと同軸心状にキャビティを貫通するコアピンを配設し、型締め状態でこのコアピンの先端部をピンゲートの内部に所定距離進入させてピンゲートの先端部に円環状流路を形成させて、キャビティ内に溶融樹脂を射出充填して第一次射出成形品を形成する。この貫通孔形成の一次成形品をインサート材として、キャビティ内にセットし、一次成形品の貫通孔を利用して第二次射出成形を行い、一次成形品の少なくとも外側面を二次射出成形の溶融樹脂により被覆する。
【選択図】図３

Description

本発明は、合成樹脂製成形品の射出成形方法、特に二重射出成形法に関する。

たとえば特許文献１には合成樹脂製の摘み部材とコルク栓を接着剤を用いて固定組み付けした摘み付きコルク栓に係る発明についての記載がある。ここで、摘み部材は全体としてかなりの厚肉製品であるので、外観性が要求される用途では表面でのひけの発生を抑制し、あるいは外表面の艶を良好にするための射出成形方法を採用する必要がある。

また、厚肉部分を有する成形品の射出成形方法に関し、特許文献２には薄肉部分と厚肉部分を有する成形品について、溶融樹脂の射出を第一次射出成形と第二次射出成形の２回に分けて実施する、所謂２重射出成形法が記載されており、厚肉部分の寸法精度、および外観が改良されるとしている。
特開２００３−２２６３４１号公報 特開２００３−２５３７７号公報

本発明は、二重射出成形法の第一次および第二次の射出成形後のいずれにおいても穿孔加工、スプルーランナー部の切断、あるいはゲート痕処理等の後加工が必要のないようにすることを課題とし、もって高品位の外観を有する射出成形品を低コストで提供することを目的とする。

上記技術的課題を解決する本発明のうち、請求項１記載の発明の方法は、
合成樹脂製成形品の射出成形方法において、
キャビティを形成するキャビティ金型とコア金型の一方にピンゲートを配設し、他方にピンゲートと同軸心状にキャビティを貫通するコアピンを配設し、型締め状態でこのコアピンの先端部をピンゲートの内部に所定距離進入させてピンゲートの先端部に円環状流路を形成した金型を使用して第一次射出成形を実施すること、
この第一次射出成形において、円環状流路を介してキャビティ内に溶融樹脂を射出充填して、コアピンにより内側面から外側面に貫通する貫通孔を形成した一次成形品を射出成形すること、
次に一次成形品をインサート材として、貫通孔の内側面開口端から貫通孔を経由して一次成形品の少なくとも外側面を被覆状に溶融樹脂を流動させて第二次射出成形を実施すること、
にある。

上記請求項１の記載される第一次射出成形に使用される金型により、金型内に充填された合成樹脂は、キャビティ内で形成される一次成形品部分とスプルーランナーで形成されるスプルーランナー部分が円環状流路で形成される円環部分で連結された状態となる。

ここで、ピンゲート先端部とコアピン先端部の径の差、コアピン先端部のピンゲート内部への進入距離を適宜設定することにより、さらには円環部分と一次成形品の連結部にノッチ状の形状を有する部分を形成することにより、成形品の離型の際にゲートでの切断を確実に達成することができると共に、キャビティを貫通するコアピンにより一次成形品において後加工によることなく内側面から外側面に貫通する貫通孔を形成することができる。
なお、離型の際のゲートでの切断時に貫通孔の端部周縁に若干ギザギザした部分ができる場合があるが、この部分の樹脂は第二次射出成形の際に溶融するので、たとえ透明性を有する成形品の場合でも外観を損なうことはない。

そして、この一次成形品をインサート材とし、第二次射出成形に使用する金型のピンゲートに貫通孔の内側面の開口端を密着させた状態とし、この開口端から貫通孔を経由して一次成形品の少なくとも外側面を被覆状に溶融樹脂を流動させて第二次射出成形を実施するので、外観性の要求される外側面にはゲート跡が残ることがなく、ゲート跡を除去して表面仕上げするための後加工が不要となり、製品コストを低減できる。

また、一次成形品を比較的厚肉に成形して、外側面にひけが発生しても、この一次成形品をインサート材とした第二次射出成形では、溶融樹脂がこの一次成形品のひけに起因する凹凸を埋めるようにして被覆状に流動するので二次成形品の表面をひけのない平坦な状態とすることができる。

また第二次射出成形における成形部分（以下二次成形部と記載する。）は比較的薄肉に、また全体的に肉厚を均一にすることができるので、全域に亘って十分で均一な樹脂圧力とすることができ、第二次射出成形の冷却固化工程における成形品の収縮が小さく、また均一にすることができ、金型表面に密着した状態で冷却固化が進行し、外観性が要求される部分の表面艶が良好な成形品を得ることができる。

なお、上記請求項１の記載において外側面は製品を使用する状態で、外側から見える、あるいは見え易い表面部分、すなわち外観性が特に要求される表面部分を指し、内側面は逆に外側から見えない、あるいは見え難い表面部分、すなわち外観性が特に要求されない表面部分を指す。

請求項２記載の発明の方法は、請求項１記載の方法において、コアピンの先端部のピンゲート内部への進入距離を０．１ｍｍ以上とすること、にある。

本願発明の射出成形に使用する金型の設計において、ピンゲートの先端部に形成される円環状流路の基本的な形状は、ピンゲートとコアピンの先端部の径の差によって決められる流路幅と、コアピンの先端部のピンゲートの内部への進入距離によって決められる流路長であり、これらは溶融樹脂の流動性、離型時におけるゲートでの切断性を考慮して決めることのできる設計事項である。

そして請求項２は上記流路長に係る設計基準を示すものであり、この流路長を短かくしすぎると円環状流路が十分に形成できなくなり、溶融樹脂の均一な流動性が損なわれ、またゲートの切断性も損なわれるようになるので、コアピンの先端部のピンゲートの内部への進入距離を０．１ｍｍ以上とするのが良い。

ここで、流路長を長くしすぎると流路抵抗が大きくなり射出速度が低下してしまうが、この流路長の上限については使用する合成樹脂の溶融粘度を考慮して適宜設定することができる。

請求項３記載の発明の方法は、請求項１または２記載の方法において、ピンゲートとコアピンの径の差を０．１〜１．０ｍｍの範囲とすること、にある。

請求項３記載の方法は、上記した円環状流路の流路幅に係る設計基準を示すものであり、この流路幅は狭すぎると流路抵抗が大きくなり、広すぎるとゲートの切断性が損なわれる。
そこで、ピンゲートとコアピンの径の差を０．１〜１．０ｍｍの範囲、より好ましくは０．２〜０．６ｍｍの範囲とすることにより、すなわち流路幅を０．０５〜０．５ｍｍの範囲、より好ましくは０．１〜０．３ｍｍの範囲とすることにより、円環状流路による流動抵抗の増加を抑制した範囲で、離型時におけるゲートの良好な切断性を確保することができる。

請求項４記載の発明の方法は、請求項１、２または３記載の方法において、一次成形品部分と円環状流路に形成される円環部分の連結部分にノッチ状の形状を形成したこと、にある。

請求項４記載の上記方法により、離型時のゲートでの切断性をより良好にすることができる。

請求項５記載の発明の方法は、請求項４記載の方法において、ピンゲートの先端部を開口端に向けて縮径状に形成したことにある。

請求項５記載の上記方法は、一次成形品部分と円環部分の連結部分にノッチ状の形状を形成する一つの方法であり円環部分の外周面の一次成形品と連結する部分に周状にノッチ状の形状を形成することができる。

請求項６記載の発明の方法は、請求項１、２、３、４または５記載の方法において、コアピンを基端部から先端部向けて縮径状としたこと、にある。

請求項６記載の上記方法により、一次成形品のコアピンに係る型抜きを容易できると共に、第二次射出成形での貫通孔を経由した溶融樹脂の射出充填をよりスムーズに達成することができる。

請求項７記載の発明の方法は、請求項１、２、３、４、５または６記載の方法において、一次成形品が有頂円筒状の成形品であり、頂壁中央の内側面から外側面に貫通する貫通孔を形成すること、にある。

請求項７記載の上記方法は、一次成形品の形状の具体例であり、第二次射出成形を含めて、厚肉の、肉厚変動の大きい、さらには透明樹脂製のものも含めて、高品位の外観を有し意匠性に優れた有頂円筒状の成形品を提供することができる。

本発明は上記した構成の方法であり、以下に示す効果を奏する。
請求項１記載の発明にあっては、ピンゲートの先端部に形成した円環状流路を介して溶融樹脂を射出することにより、成形品の離型の際にゲートでの切断が確実に達成できると共に、キャビティを貫通するコアピンにより一次成形品において後加工によることなく内側面から外側面に貫通する貫通孔を形成することができる。

また、一次成形品をインサート材とし、貫通孔の内側面の開口端から貫通孔を経由して一次成形品の少なくとも外側面を被覆状に溶融樹脂を流動させて第二次射出成形を実施するので、外観性の要求される外側面にはゲート跡が残ることがなく、ゲート跡を除去して表面仕上げするための後加工が不要となり、製品コストを低減できる。

請求項２記載の発明にあっては、コアピンの先端部のピンゲートの内部への進入距離を０．１ｍｍ以上の範囲とすることにより、均一な流動性と離型時のゲートの良好な切断性を確保することができる。

請求項３記載の発明にあっては、流路幅を０．０５〜０．５ｍｍの範囲、より好ましくは０．１〜０．３ｍｍの範囲とすることにより、円環状流路による流動抵抗の増加を抑制した範囲で、離型時におけるゲートの良好な切断性を確保することができる。

請求項４記載の発明にあっては、一次成形品と円環状流路に形成される円環部分の連結部分にノッチ状の形状を形成することにより、ゲートでの切断性をより良好にすることができる。

請求項５記載の発明にあっては、一次成形品と円環部分の連結部分にノッチ状の形状を形成する一つの方法であり、円環部分の外周面の一次成形品と連結する部分に周状にノッチ状の形状を形成することができる。

請求項６記載の発明にあっては、一次成形品のコアピンに係る型抜きを容易にすることができると共に、第二次射出成形での貫通孔を経由した溶融樹脂の射出充填をよりスムーズに達成することができる。

請求項７記載の発明にあっては、厚肉の、肉厚変動の大きい、さらには透明樹脂製のものも含めて、高品位の外観を有し意匠性に優れた有頂円筒状の成形品を提供することができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１と図２は後述する本発明の成形方法の実施例により成形される成形品を示し、図１は斜視図、図２は図１中のＡ−Ａ線に沿って示す縦断面図である。
この成形品１は透明樹脂製の有頂円筒状であり、外径は６７ｍｍ、高さは３５ｍｍ、側壁２の肉厚は４ｍｍである。また頂壁３は図１および図２（ａ）に示されるように緩やかに湾曲して凹部４を有し、その肉厚は４〜６ｍｍの範囲である。

図２（ａ）から判るようにこの成形品１は二重射出成形品であり、有頂円筒状の第一次成形品１１の頂壁１３と側壁１２の外側面を１５ｆを二次成形部分６で外装した状態である。
また、一次成形品１１の頂壁１３の中心位置には貫通孔１６が形成されており、二次成形部分６で充填されている。また、一次成形品１１は凹部１４を有し、頂壁１３の肉厚は２〜４ｍｍの範囲で変化しているが、一方、二次成形部分６は全体的に略２ｍｍで均一な肉厚である。

そして、この成形品１は頂壁３の最大肉厚が６ｍｍという厚肉成形品であること、頂壁３の肉厚が４〜６ｍｍと変動していることに関わらず、ひけの発生に伴なう凹凸はなく、成形品１の表面に光を反射するようにしても凹凸が感知できないほど平滑であり、また頂壁３の緩やかな湾曲が何ら歪みもなく形成できており、また、頂壁３上にゲート痕のない高品位の外観を呈する成形品である。
また、透明樹脂製であるが一次成形品１１の貫通孔１６、あるいはリング状のゲート痕も二次射出成形により外観上は消失したようになっている。

次に図３〜７は本発明の成形方法の一実施例を説明するためのものである。このうち図３〜６は図２（ａ）中の一次成形品１１を成形する第一次射出成形工程を説明するものであり、図３はこの射出成形に使用される金型の一例を縦断して示す概略説明図である。

この金型２１は、基本的にはキャビティ金型２２とコア金型２３により溶融樹脂が射出充填されるキャビティ２４を形成するものであり、コア金型２３側にピンゲート２５を配設し、キャビティ金型２２側にピンゲート２５と同軸心状にキャビティ２４を貫通するコアピン２６を配設したものである。
このコアピン２６は、先端０．２ｍｍの部分は同径であるが、この先端部分を除き、基端部から先端部にかけて縮径した形状としている。

図４は、図３の金型２１のゲート近傍を拡大して示す縦断面図、図５は図４中のＢ−Ｂ線に沿って示す平断面図であるが、この図４と図５によりゲート近傍の構造を説明する。
ピンゲート２５の先端部は開口端に向けて縮径する形状であり、開口端の径ｄ１は１．３ｍｍ、コアピン２６の先端径ｄ２は０．９ｍｍであり、コアピン２６の先端部はピンゲート２５内部へ０．２ｍｍ進入するように設定している。これによりピンゲート２５の先端部に、開口端における流動幅Ｗが０．２ｍｍで流動長Ｌが０．２ｍｍの円環状流路２７が形成されている。

上記金型２１を使用した第一次射出成形では、円環状流路２７を介してキャビティ２４内に溶融樹脂が射出充填される。ここで図６は図４の金型２１に充填した合成樹脂部分を取り出して示した説明図であるが、この図６に示されるように、金型２１中で一次成形品１１部分とスプルーランナー部分１９は円環状流路２７に形成される円環部分１７で連結された状態にある。

そして、ピンゲート２５の先端を縮径状の形状として一次成形品１１部分と環状部分１７の連結部分に周状にノッチ部１８を形成し、このノッチ部１８部分における肉厚を０．２ｍｍ程度の薄肉に形成することにより、離型の際にはこのノッチ部１８からスムーズにゲートでの切断ができ、後加工によることなく、内側面１５ｂから外側面１５ｆに貫通する貫通孔１６を形成した一次成形品１１を成形することができる。

次に図７は第二次射出成形用の金型３１のキャビティ３４内に第一次射出成形された一次成形品１１をインサート材としてセットした状態を縦断して示す概略説明図である。
この第二射出成形ではピンゲート３５から流入する溶融樹脂は貫通孔１６の成形品内側面１５ｂの開口端から貫通孔１６を経由して一次成形品１１の外側面１５を被覆状にキャビティ３４に射出充填される。

ここで、一次成形品１１に成形収縮に起因するひけによる凹凸があったとしても、この凹凸は上記した第二次射出成形により補完され全体としてひけによる凹凸のない、また金型形状を高精度に再現して頂壁３の緩やかな湾曲が何らの歪みもなく形成された高品位の外観を有する成形品を提供することができる。
また、一次成形品１１の貫通孔１６の周縁にはリング状のゲート痕が残るが、貫通孔１６も含めて第二次射出成形時に近傍の樹脂が溶融して、これらの痕を消失させることができ、透明な成形品であってもその痕跡を見えないようにすることができる。

以上、実施例に沿って本発明の成形方法についてその実施態様と作用効果を説明したが、本発明の方法は上記説明した実施例に限定されるものではない。たとえば成形品の形状は有頂円筒体に限定されるものはなく厚肉部分を有する成形品、あるいは特に外観が重要視される成形品に一般的に適用できるものである。
なお実際には、射出成形に使用する金型は稼動機構、型抜き機構、冷却機構、スプルーブッシュ、入れ子等さまざまな部材を組み合わせて構成されるが、上記実施例の説明中の金型に係る図面は概略的な説明図として示すものであり、ごく基本的な構造を示したものである。

以上説明したように本発明の射出成形方法は、厚肉成形品を含めて外観の良好な成形品を後加工によることなく、低コストで提供できるものであり、特に高品位の外観が要求される用途に幅広く展開できるものとして期待される。

本発明の成形方法による成形品の一例を示す斜視図である。 図１の成形品の（ａ）は図１中のＡ−Ａ線に沿って示す縦断面図、（ｂ）は平面図である。 本発明の成形方法に使用される金型の一例を縦断して示す概略説明図である。 図３の金型のゲート近傍を拡大して示す縦断面図である。 図４中のＢ−Ｂ線に沿って示す平断面図である。 図４の金型内に充填されている合成樹脂部分を取り出して示す説明図である。 第二次射出成形用の金型のキャビティ内に一次成形品をセットした状態を縦断して示す概略説明図ある。

符号の説明

１ ；成形品
２ ；側壁
３ ；頂壁
４ ；凹部
６ ；二次成形部
１１；一次成形品
１２；側壁
１３；頂壁
１４；凹部
１５ｆ；外側面
１５ｂ；内側面
１６；貫通孔
１７；円環部分
１８；ノッチ部
１９；スプルーランナー部分
２１；（第一次射出成形）金型
２２；キャビティ金型
２３；コア金型
２４；キャビティ
２５；ピンゲート
２６；コアピン
２７；円環状流路
３１；（第二次射出成形）金型
３２；キャビティ金型
３３；コア金型
３４；キャビティ
３５；ピンゲート
ｄ１、ｄ２；径
Ｗ ；流動幅
Ｌ ；流動長

Claims (7)

1. キャビティ(24)を形成するキャビティ金型(22)とコア金型(23)の一方にピンゲート(25)を配設し、他方に該ピンゲート(25)と同軸心状に前記キャビティ(24)を貫通するコアピン(26)を配設し、型締め状態で該コアピン(26)の先端部を前記ピンゲート(25)の内部に所定距離進入させて該ピンゲート(25)の先端部に円環状流路(27)を形成した金型(21)を使用して第一次射出成形を実施し、
   該第一次射出成形において、前記円環状流路(27)を介してキャビティ(24)内に溶融樹脂を射出充填して、前記コアピン(26)により内側面(15b)から外側面(15f)に貫通する貫通孔(16)を形成した一次成形品(11)を射出成形し、次に前記一次成形品(11)をインサート材として、前記貫通孔(16)の内側面(15b)開口端から該貫通孔(16)を経由して前記一次成形品(11)の少なくとも外側面(15f)を被覆状に溶融樹脂を流動させて第二次射出成形を実施することを特徴とする射出成形方法。
2. コアピン(26)の先端部のピンゲート(25)内部への進入距離を０．１ｍｍ以上とした請求項１記載の射出成形方法。
3. ピンゲート(25)とコアピン(26)の径の差を０．１〜１．０ｍｍの範囲とした請求項１または２記載の射出成形方法。
4. 一次成形品(11)部分と円環状流路(27)に形成される円環部分(17)の連結部分にノッチ状の形状を形成した請求項１、２または３記載の射出成形方法。
5. ピンゲート(25)の先端部を開口端に向けて縮径状に形成した請求項４記載の射出成形方法。
6. コアピン(26)を基端部から先端部向けて縮径状とした請求項１、２、３、４または５記載の射出成形方法。
7. 一次成形品(1)が有頂円筒状の成形品であり、頂壁(13)中央の内側面(15b)から外側面(15f)に貫通する貫通孔(16)を形成した請求項１、２、３、４、５、６または７記載の射出成形方法。

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