JP2008155506A - 成形方法および成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の老朽化に対応することができるのはもちろんのこと、溶融樹脂の供給量を精度良く制御することにより樹脂製品の容積のばらつき発生を抑制することができ、つまるところ、樹脂製品の表面側のヒケ発生の低減効果が得られる成形方法および成形装置を提供する。
【解決手段】各バルブゲート２４の近傍には、そこの溶融樹脂の圧力値を検出する圧力センサ３０が設けられている。圧力センサ３０による検出圧力値が圧力閾値以下であるときには、バルブゲート２４から溶融樹脂の供給を行う。一方、検出圧力値が圧力閾値を超えたときには、バルブゲート２４から溶融樹脂の供給を終了する。このようなバルブゲート２４近傍の検出圧力検出値に基づいた溶融樹脂の供給量のフィードバック制御は、バルブゲート２４毎に、圧力センサ３０の溶融樹脂の圧力閾値を設定することにより行っている。
【選択図】図１

Description

本発明は、裏面側に凸状をなす厚肉部を有している樹脂製品を成形する成形方法及び成形装置に係り、特にキャビティ内への溶融樹脂の供給の制御技術の改良に関する。

樹脂製品は、非意匠面である裏面側に補強リブとして凸状の厚肉部を有している。このような樹脂製品の成形では、厚肉部とそれ以外の部分との厚みの違いにより、それら部位の熱容量が異なるため、厚肉部において、意匠面である表面側に溶融樹脂の収縮によるヒケが発生する。その結果、厚肉部の表面側に凹みが形成されて、外観品質が損なわれるという問題がある。そこで、金型のキャビティ内に充填した過量の溶融樹脂を保圧し、その状態で溶融樹脂を固化することで、溶融樹脂の収縮分を補充し、ヒケの発生を防止する技術が提案されている（たとえば特許文献１）。特許文献１の技術では、溶融樹脂の保圧と同時に、金型の裏面側の型面からキャビティ内に加圧ガスを注入して溶融樹脂を表面側の型面に押圧している。

ところが、特許文献１の技術では、樹脂保圧が適切でない場合、製品表面に凹みが発生しやすい。また、樹脂保圧と同時に加圧ガスの注入を行っていることから、注入加圧ガスの圧力を高く設定しなければならず、使用装置に耐圧構造を用いる必要が生じ、装置価格が増大する。さらに、樹脂保圧工程が必要となるため、生産性が低下する。

そこで、本出願人は、キャビティ容積よりも少ない量の溶融樹脂を供給し、溶融樹脂を保圧することなく、キャビティ内に気体を注入することにより、溶融樹脂を金型の裏面側の型面から剥離させるとともに金型の表面側の型面に溶融樹脂を密着させることを提案している（たとえば特願２００５−３６９１４４参照）。

ところで、溶融樹脂の供給では、製品の重量のばらつきの発生を抑制するために溶融樹脂の供給量の制御を精度良く行う必要がある。溶融樹脂の供給量の制御には、たとえば各バルブゲートからキャビティへの溶融樹脂の射出率や溶融樹脂の供給設定時間の設定によって供給量の制御を行う技術がある（たとえば特許文献２）。特許文献２の技術では、供給開始時間からのタイマによる計測時間に従って、各バルブゲートからの溶融樹脂の射出率を制御するとともに、タイマによる計測時間が設定時間を超えたときに、全てのバルブゲートからの溶融樹脂の供給を終了する。

しかしながら、特許文献２の技術では、溶融樹脂の供給においてフィードバック制御を行っていないため、供給口を通じた溶融樹脂の射出に用いられるスクリュなどの装置の老朽化に対応できない。

そこで、キャビティ内に溶融樹脂の圧力値を検出する圧力センサを配置し、圧力センサにより検出圧力値に基づいて、スクリュによる溶融樹脂の供給のフィードバック制御を行うことが考えられる。図１２は、複数のバルブゲート２から供給される溶融樹脂の流動末端位置Ｅ，Ｆ，Ｇに、複数の圧力センサ３を設けたキャビティ１の概略構成を表す断面図である。圧力センサ３による溶融樹脂の供給制御では、流動末端位置Ｅ，Ｆ，Ｇにおける溶融樹脂の圧力値を検出するとともに、全ての検出圧力値が圧力閾値を超えたときに全てのバルブゲート２からの溶融樹脂の供給を同時終了している。

しかしながら、この場合、各流動末端位置Ｅ，Ｆ，Ｇでは、そこに到達する溶融樹脂の温度低下が大きいため、樹脂製品の成形毎に、溶融樹脂に到達温度差が生じやすく、温度低下による溶融樹脂の収縮度およびその粘度にばらつきが生じる。その結果、各流動末端位置Ｅ，Ｆ，Ｇでは、溶融樹脂の圧力値にばらつきが生じるため、溶融樹脂の供給量を精度良く制御できず、成形品の重量のばらつきが発生する虞がある。

特開平１１−１９８１６５号公報 特開２００５−２９７３８４号公報

したがって、本発明は、装置の老朽化に対応することができるのはもちろんのこと、溶融樹脂の供給量を精度良く制御することにより樹脂製品の表面側のヒケ発生を抑制することができる成形方法および成形装置を提供することを目的とする。

本発明の成形方法は、裏面側に凸状をなす厚肉部を有する樹脂製品を、金型のキャビティ容積よりも少ない量の溶融樹脂を供給することにより成形する方法であって、金型のキャビティの複数の供給口を通じて、キャビティ内に溶融樹脂を供給する第１工程と、製品の裏面側における金型の型面からキャビティ内に気体を注入することにより、溶融樹脂と裏面側における金型の型面との間に空隙を形成するとともに製品の表面側における金型の型面に溶融樹脂を密着させる第２工程と、第２工程により設定された溶融樹脂の形態を保持した状態で前記溶融樹脂を固化する第３工程とを備え、供給口毎に、溶融樹脂の圧力閾値を設定し、第１工程の開始から第２工程の終了までの間に、供給口毎に、流動末端ではない供給口の近傍における溶融樹脂の圧力値を検出するとともに圧力値が圧力閾値を超えたときに溶融樹脂の供給を終了することを特徴としている。

本発明の成形方法では、第２工程において、製品の裏面側における金型の型面からキャビティ内に気体を注入することにより、第１工程で供給される溶融樹脂と製品の裏面側における金型の型面との間に空隙を形成するとともに製品の表面側における金型の型面に溶融樹脂を密着させるので、溶融樹脂の裏面側は、その裏面側における金型の型面との間に形成される空隙の断熱作用により固化が鈍化され、表面側における金型の型面に密着している溶融樹脂から固化が開始される。これにより、溶融樹脂が、その表面側における金型の型面に引き寄せられ、溶融樹脂の裏面側にヒケが生じる。そして、冷却が進むと、溶融樹脂の裏面側の固化が開始されるが、このとき溶融樹脂の表面側は、既に固化しているから、溶融樹脂の裏面側の固化による収縮に影響されない。その結果、樹脂製品の表面側にはヒケが発生しない。

ここで、流動末端ではない各供給口の近傍の溶融樹脂は供給直後の樹脂であるから、溶融樹脂の温度の低下が小さい。これにより、樹脂製品の成形毎に、温度低下による溶融樹脂の収縮度および粘度に差異が生じないから、溶融樹脂の圧力値のばらつきは生じない。本発明の成形方法では、そのような各供給口近傍の溶融樹脂の圧力値を検出し、その検出された圧力値に基づいて溶融樹脂の供給量のフィードバック制御を行っているので、溶融樹脂の供給量を精度良く制御できる。しかも、溶融樹脂の供給量のフィードバック制御は、溶融樹脂の圧力閾値を設定した供給口毎に行っているので、溶融樹脂の供給量をより精度良く制御できる。したがって、溶融樹脂の供給率のフィードバック制御を行っていない装置や老朽化した装置などの供給動作の安定しない装置に適用した場合でも、樹脂製品の重量のばらつきの発生を抑制することができる。

特に、保圧がキャビティ内への供給量に寄与しない場合（たとえば第２工程での気体の注入時に二次圧として溶融樹脂にかける保圧が低い場合や保圧をかけない場合）、溶融樹脂の供給量をより精度良く制御できるので、本発明の成形方法は特に有効である。また、溶融樹脂に保圧をかけない場合、気体の圧力を低くすることができるので、使用される装置に耐圧構造を用いる必要がなく、金型や装置の低価格化を図ることができる。換言すると、たとえば比較的圧力が低い、工場のインフラ上にあるエア供給源などを使用すればよいので、装置に圧力コンプレッサー器を用いる必要がない。また、この場合、樹脂保圧工程が不要となるので、生産性を向上させることができる。

また、製品の裏面側における金型の型面に、厚肉部を成形するための凹部を設けることができ、第２工程では、気体の注入を前記凹部の底面とその近傍から行うができる。この態様では、厚肉部とその近傍に気体を集中させることができるので、厚肉部の型離れをより効率良く行うことができる。

本発明の成形装置は、本発明の成形方法が適用される装置である。すなわち、本発明の成形装置は、裏面側に凸状をなす厚肉部を有する樹脂製品を、金型のキャビティ容積よりも少ない量の溶融樹脂を供給することにより成形する装置であって、金型のキャビティの複数の供給口を通じて、キャビティ内に溶融樹脂を供給する供給手段と、製品の裏面側における金型の型面からキャビティ内に気体を注入することにより、溶融樹脂と裏面側における金型の型面との間に空隙を形成するとともに製品の表面側における金型の型面に溶融樹脂を密着させる気体注入手段と、各供給口の近傍に設置されるとともに、流動末端ではない供給口の近傍における溶融樹脂の圧力値を検出する圧力検出手段と、溶融樹脂の供給を制御する制御手段とを備え、圧力検出手段毎に、溶融樹脂の圧力閾値が設定され、制御手段は、供給手段毎に、圧力検出手段により検出された圧力値が圧力閾値を超えたときに供給口からの溶融樹脂の供給を終了させ、溶融樹脂の固化は、気体注入手段により設定された溶融樹脂の形態を保持した状態で行われることを特徴としている。本発明の成形装置では、製品の裏面側における金型の型面には、厚肉部を成形するための凹部を形成し、凹部の底面と凹部の近傍には、気体が注入される開口部を形成することが好適である。また、制御手段には、金型のキャビティ内に供給される溶融樹脂が金型のキャビティ容積よりも少ない量となるように、圧力検出手段毎に対応する圧力閾値が設定されていることが好適である。本発明の成形装置では、本発明の成形方法と同様な作用・効果を得ることができる。

本発明の成型方法または成形装置によれば、溶融樹脂の供給率のフィードバック制御を行っていない装置や老朽化した装置などの供給動作の安定しない装置に適用した場合でも、樹脂製品の容積のばらつきの発生を抑制することができ、つまるところ、樹脂製品の表面側のヒケ発生の低減効果が得られる。

（１）実施形態の構成
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る成形装置１の一部構成を表す概略側断面図である。図２は、図１のキャビティＣを表す概略断面図である。図３は、成形装置１の構成を表す側面図である。

成形装置１は、固定型１１と可動型１２からなる金型１０を備えている。固定型１１と可動型１２との間にはキャビティＣが形成されている。固定型１１のキャビティ面（表面側の型面）は、樹脂製品の意匠面に対応し、可動型１２のキャビティ面（裏面側の型面）は樹脂製品の非意匠面に対応している。可動型１２のキャビティ面には、樹脂製品の凸状をなす補強用リブ（厚肉部）を成形するための凹部１３が複数形成されている。可動型１２には、キャビティＣ内部に気体を注入するための気体注入通路１４が形成されている。気体注入通路１４は、開口部１４Ａ，１４Ｂを通じて、可動型１２のキャビティ面に開口している。

開口部１４Ａ，１４Ｂには、溶融樹脂の気体注入通路１４への進入を阻止するための、たとえば焼結ベント（図示略）などの材料侵入防止部材が配置されている。すなわち、材料侵入防止部材は、注入気体を通過させてキャビティＣ内に注入可能とし、溶融樹脂のキャビティＣ外への進出を防止する機能を有する。開口部１４Ａ，１４Ｂは、可動型１２のキャビティ面における凹部１３とその近傍の平面部に開口していることが好適である。気体の注入は、たとえば工場エアを利用する気体注入部１５により行われる。この態様では、工場エアを利用するので、気体供給のための特別な設備が不要であるから、装置の低価格化を図ることができる。なお、注入気体は金型１０内に留めておく必要はなく、固定型１１と可動型１２との合わせ面などから外部に放出すればよい。この態様では、注入気体をシールする必要がないので、製造コストを低減することができる。

金型１０の側面部には、キャビティＣへ溶融樹脂を供給するための樹脂供給部２０（２０_−１〜２０_−３、供給手段）が複数設置されている。樹脂供給部２０は、シリンダ２１、バルブゲートピン２２、油圧シリンダ２３、バルブゲート２４（供給口）、ゲート駆動部２５、および、樹脂供給制御部２６（制御手段）を備えている。バルブゲートピン２２を進退させるアクチュエータとしては、電磁気的作用を利用した駆動手段などを使用してもよい。シリンダ２１は、先端部に円錐部を有する略円筒状をなし、そこには樹脂注入口２１Ａを通じて、図示しない進退するスクリュを備えた射出機器から、溶融樹脂が注入される。バルブゲートピン２２は、シリンダ２１内部にその軸線に沿って移動可能に設けられている。バルブゲートピン２２は、油圧シリンダ２３に駆動されることにより、シリンダ２１内部の溶融樹脂をバルブゲート２４を通じてキャビティＣへ射出する。バルブゲート２４の開閉動作は、ゲート駆動部２５により駆動される。樹脂供給制御部２６は、油圧シリンダ２３およびゲート駆動部２５の制御を行う。

各バルブゲート２４の近傍には、そこの溶融樹脂の圧力値を検出する圧力センサ３０（圧力検出手段）が設けられている。圧力センサ３０は、たとえば圧電素子である。圧力センサ３０がキャビティ面の面圧を検出するためには、圧力センサ３０の圧力検出面が固定型１１および可動型１２のいずれかのキャビティ面と同一面をなすように配置されていることが好適である。あるいは、圧力センサ３０の圧力検出面は、固定型１１および可動型１２のいずれかのキャビティ面から多少突出するように配置されていてもよい。また、圧力センサ３０は、その機能を考慮すると、固定型１１および可動型１２のいずれかのキャビティ面に配置してもよいが、樹脂製品の外観品質への影響を考慮すると、可動型１２のキャビティ面に配置することが好適である。

圧力センサ３０には、それに対応するバルブゲート２４毎に溶融樹脂供給の制御のための圧力閾値が設定され、樹脂供給制御部２６に記憶されている。各樹脂供給制御部２６は、それに対応する圧力センサ３０による検出圧力値が圧力閾値以下であるときには、バルブゲート２４を開いた状態で、図示しないスクリュを射出進行方向に移動させることにより、バルブゲート２４からの溶融樹脂の供給を行う。一方、各樹脂供給制御部２６は、検出圧力値が圧力閾値を超えたときには、油圧シリンダ２３とゲート駆動部２５の制御を行い、バルブゲート２４を閉じるために、油圧シリンダ２３でバルブゲートピン２２を瞬時に移動させ、バルブゲート２４からの溶融樹脂の供給を終了する。

圧力閾値は、所望の樹脂製品を成形するために各樹脂供給部２０毎に最適化された溶融樹脂の供給量に対応する設定圧力値である。具体的には、樹脂供給部２０毎の溶融樹脂の供給の制御によって、全ての樹脂供給部２０による溶融樹脂の供給が終了したときに、図２の流動末端位置Ｈ〜Ｍに所望量の溶融樹脂が到達しているような設定圧力値である。本実施形態では、図２の上側の圧力センサ３０の圧力閾値Ｐ_１、図２の左下側の圧力センサ３０の圧力閾値Ｐ_２、図２の右下側の圧力センサ３０の圧力閾値Ｐ_３に設定されている。

以上のように樹脂供給部２０によるフィードバック制御は、溶融樹脂の圧力閾値Ｐ_１〜Ｐ_３を設定したバルブゲート２４毎に行っている。キャビティＣへの溶融樹脂の全体供給量は、キャビティＣの容積よりも少ない量に設定している。具体的には、溶融樹脂の未充填比が３％未満の場合、キャビティＣの一部に溶融樹脂が完全充填される部分が生じるため、溶融樹脂が固定型１１側に移動するスペースがなくなる。一方、溶融樹脂の未充填比が２０％を超えると、溶融樹脂の絶対量が不足するため、樹脂製品としての形状維持が困難になる。このような理由から、溶融樹脂の全体供給量は、キャビティＣの容積に対して１１％少ない値にするのが最適であるが、管理幅を考慮すると、３〜２０％少ない値にするのがよい。

また、成形装置１は、金型１０の温度を制御する温度制御部４０を備えている。温度制御部４０は、固定型１１に温水を供給することにより固定型１１の温度制御を行う固定型用温水供給部４１と、可動型１２に温水を供給することにより可動型１２の温度制御を行う可動型用温水供給部４２とを有している。

金型１０の温度設定では、固定型１１の温度を可動型１２の温度よりも高くすることが好適である。たとえば固定型１１では、中央部の温度が８０〜９０℃、周辺部の温度が８０〜９５℃に設定される。可動型１２では、中央部の温度が７０〜８０℃、周辺部の温度が６０〜８５℃に設定される。この態様では、気体注入部１５による気体注入直後における溶融樹脂の固化を防止することができる。

また、金型１０の固定型１１および可動型１２の温度は、下記のように使用する樹脂の種類に応じて次のように設定することが好適である（図１３(ｃ)参照）。この態様では、溶融樹脂が固定型１１に密着し、可動型１２側よりも早く固化するので、ヒケが可動型１２側に集中し、固定型１１側には生じない。
（Ａ）固定型１１の温度範囲
結晶性樹脂の場合 （結晶化温度＋５０）℃〜（結晶化温度−５０）℃
非結晶性樹脂の場合 （ガラス転移温度＋５０）℃〜（ガラス転移温度−５０）℃
（Ｂ）可動型１２の温度範囲
結晶性樹脂の場合 （固定型温度−１０）℃〜（固定型温度温度−５０）℃
非結晶性樹脂の場合 （固定型温度−１０）℃〜（固定型温度温度−５０）℃

これに対して、上記態様の温度範囲以外では、次のように両面にヒケが発生する虞がある。すなわち、可動型１２の温度だけが規定範囲を超過している場合には、溶融樹脂の一部が可動型１２から剥離できず、両面にヒケが発生する虞がある（図１３(ｄ)参照）。固定型１１の温度だけが規定範囲を超過している場合には、固定型１１側の固化層が薄く、体積収縮に対抗する強度が得られないため、両面にヒケが発生する虞がある（図１３(ｅ)参照）。可動型１２の温度だけが規定範囲に達していない場合には、可動型１２側の固化が早くなるため、可動型１２側の固化層が厚くなり、両面にヒケが発生する虞がある（図１３(ｂ)参照）。固定型１１の温度だけが規定範囲に達していない場合には、溶融樹脂が固定型１１に密着できないため、両面にヒケが発生する虞がある（図１３(ａ)参照）。

（２）実施形態の動作
次に、成形装置１を用いて樹脂製品を成形する方法について、おもに図１，４〜１１を参照して説明する。図４は、本発明の一実施形態に係る成形方法のタイムチャートを表す図である。図５〜９は、本発明の一実施形態に係る成形方法の各工程を表す概略側断面図である。図１０は、本発明の一実施形態に係る成形方法により成形された樹脂製品の一部構成を表す側断面図である。図１１は、図１０の樹脂製品の全体構成を表す斜視図である。なお、図４〜９では、図面の繁雑化を回避するために、気体注入通路１４および開口部１４Ａ，１４Ｂの図示を省略している。

まず、金型１０の固定型１１と可動型１２とを閉め、固定型１１と可動型１２との間にキャビティＣを形成する（ステップＳ１０１）。このとき、温度制御部４０を用いて、固定型１１と可動型１２の温度を使用樹脂の種類に応じた温度に適宜設定することが好適である。続いて、複数の樹脂供給部２０のバルブゲート２４を開き（ステップＳ１０２）、図５に示すように、キャビティＣ内部に各バルブゲート２４を通じてバルブゲートピン２２により溶融樹脂５０の供給を開始する（ステップＳ１０３、第１工程）。

ここで、各圧力センサ３０は、それに対応するバルブゲート２４の近傍での溶融樹脂５０の圧力値を検出し、各樹脂供給制御部２６は、その検出圧力値が圧力閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ１０４）。たとえば、バルブゲート２４の近傍の溶融樹脂５０の圧力値が圧力閾値以下のとき、ステップＳ１０４において樹脂供給制御部２６は、圧力センサ３０による検出圧力値が圧力閾値以下であると判定し、その圧力値を検出した圧力センサ３０に対応するバルブゲート２４からの溶融樹脂５０の供給を続行する（ステップＳ１０２）。一方、バルブゲート２４の近傍の溶融樹脂５０の圧力値が圧力閾値を超えたとき、ステップＳ１０４において樹脂供給制御部２６は、圧力センサ３０による検出圧力値が圧力閾値を超えたと判定し、その圧力閾値を超えた圧力値を検出した圧力センサ３０に対応する樹脂供給部２０のバルブゲート２４を閉じるとともにバルブゲートピン２２の移動を停止することにより、そこからの溶融樹脂５０の供給を終了する（ステップＳ１０５）。このようなステップＳ１０２〜Ｓ１０５のフィードバック制御は、樹脂供給部２０毎に実行する。

具体的には、 図２の上側の樹脂供給部２０_−１では、その圧力センサ３０による検出圧力値が圧力閾値Ｐ_１以下のときには溶融樹脂５０の供給を行い、検出圧力値が圧力閾値Ｐ_１を超えたときには溶融樹脂５０の供給を終了する。図２の左下側の樹脂供給部２０_−２では、その圧力センサ３０による検出圧力値が閾値Ｐ_２以下のときには溶融樹脂５０の供給を行い、検出圧力値が圧力閾値Ｐ_２を超えたときには溶融樹脂５０の供給を終了する。図２の右下側の樹脂供給部２０_−３では、その圧力センサ３０による検出圧力値が閾値Ｐ_３以下のときには溶融樹脂５０の供給を行い、検出圧力値が閾値Ｐ_３を超えたときには溶融樹脂５０の供給を終了する。

このような樹脂供給部２０毎の溶融樹脂５０の供給量の制御によって、全ての樹脂供給部２０による溶融樹脂５０の供給が終了したときには、キャビティＣ内部に所望量の溶融樹脂５０が供給され、キャビティＣ内部における図２に示される流動末端位置Ｈ〜Ｎには所望量の溶融樹脂５０が到達している。このときのキャビティＣへの溶融樹脂５０の全体供給量は、キャビティＣの容積よりも少ない量に設定されている。

続いて、気体注入部１５は、気体注入路１４を通じて可動型１２の開口部１４Ａ，１４ＢからキャビティＣ内部に気体を注入する（ステップＳ１０６、第２工程）。これにより、図６に示すように、キャビティＣ内部に供給されている溶融樹脂５０は、可動型１２のキャビティ面から剥離するとともに固定型１１のキャビティ面に密着する。特に、図７に示すように、本実施形態では、キャビティＣ内部での溶融樹脂５０の供給量は、上記のようにキャビティＣの容積よりも少ない量であるから、気体注入により溶融樹脂５０の可動型１２のキャビティ面からの剥離は確実に行われることで、溶融樹脂５０と可動型１２のキャビティ面との間に空隙１３Ａが確実に形成され、上記のように固定型１１および可動型１２の温度を設定しているので、固定型１１のキャビティ面への密着は確実に行われる。

キャビティＣに対する気体の注入圧力は０.１〜０.６ＭＰａにするのが好ましい。気体注入圧力が０.１ＭＰａ未満の場合、溶融樹脂５０の可動型１２からの型離れが不完全になり、製品Ｗの表面でリブＲのある箇所にヒケｈが生じ易くなる。一方、注入圧力が０.６ＭＰａを超えると、固定型１１のキャビティ面に気体が巻き込まれ、製品Ｗの表面にうねりを生じることになる。なお、気体注入部１５による気体注入は、溶融樹脂の供給終了前に行ってもよい。また、溶融樹脂５０の供給開始時点から気体注入開始までの遅延時間は０〜５秒にすることが好適であり、気体注入時間は２〜４０秒にすることが好適である。

次いで、キャビティＣ内部の溶融樹脂５０の形態を保持した状態で、温度制御部４０から固定型１１と可動型１２に冷水を供給し、溶融樹脂５０の冷却を開始する（ステップＳ１０７、第３工程）。すると、図８に示すように、固定型１１のキャビティ面に密着している溶融樹脂５０の表面側では、その固定型１１のキャビティ面側から固化が始まる。そして、固定型１１のキャビティ面側の固化層５０ａの形成にともない、溶融樹脂５０が固定型１１側に引き寄せられ、可動型１２のキャビティ面側から剥離している溶融樹脂の裏面側にはヒケｈが発生し始める。一方、溶融樹脂５０の裏面側は、気体注入によって可動型１２の型面から剥離する。そして、溶融樹脂５０の裏面側と可動型１２のキャビティ面との間には空隙１３Ａが形成されているから、溶融樹脂５０の裏面側は、空隙１３Ａの断熱作用により溶融樹脂５０表面側よりも冷却の進行が遅れ、固化層の形成はまだ始まっていない。

冷却が進むと、図９に示すように、溶融樹脂５０の裏面側に固化層５０ｂが形成される。この場合、溶融樹脂５０の表面側には既に固化層５０ａが形成されているため、溶融樹脂５０の裏面側の収縮に表面側が引っ張られることはなく、ヒケｈは表面側の固化層５０ａには生じない。次に、金型１０を開き（ステップＳ１０８）、樹脂製品Ｗを取り出す（ステップＳ１０９）。樹脂製品Ｗでは、ヒケｈが裏面側に集中し、平板部ＦからリブＲにかけて生じるが、表面側には生じないから、そこに凹みが生じない。樹脂製品Ｗの具体例としては、図１１に示すように、たとえば原付スクータに用いられるカバー１００が挙げられる。カバー５０の裏面側には、複数のリブＲが格子状に形成されている。

本実施形態では、流動末端ではない各バルブゲート２４の近傍の溶融樹脂５０は供給直後の樹脂であるから、溶融樹脂５０の温度の低下が小さい。これにより、樹脂製品Ｗの各成形において、温度低下による溶融樹脂５０の収縮度および粘度に差異が生じないから、溶融樹脂５０の圧力値のばらつきは生じない。そして、そのような各バルブゲート２４近傍の溶融樹脂５０の圧力値を検出し、その検出された圧力値に基づいて溶融樹脂５０の供給量のフィードバック制御を行っているので、溶融樹脂５０の供給量を精度良く制御できる。しかも、溶融樹脂５０の供給量のフィードバック制御は、溶融樹脂５０の圧力閾値を設定したバルブゲート２４毎に行っているので、溶融樹脂５０の供給量をより精度良く制御できる。したがって、溶融樹脂の供給率のフィードバック制御を行っていない装置や老朽化した装置などの供給動作の安定しない装置に適用した場合でも、樹脂製品Ｗの容積のばらつきの発生を抑制することができ、つまるところ、樹脂製品Ｗの表面側のヒケ発生の低減効果が得られる。

特に、保圧がキャビティ内への供給量に寄与しない場合（たとえばステップＳ１０６での気体の注入時に二次圧として溶融樹脂にかける保圧が低い場合や保圧をかけない場合）、溶融樹脂５０の供給量をより精度良く制御できるので、本実施形態は特に有効である。また、溶融樹脂５０に保圧をかけない場合、気体の圧力を低くすることができるので、使用される装置に耐圧構造を用いる必要がなく、金型１０や装置１の低価格化を図ることができる。また、この場合、樹脂保圧工程が不要となるので、生産性を向上させることができる。また、ステップＳ１０６での気体の注入時にリブＲとその近傍に気体を集中させることができるので、リブＲの型離れをより効率良く行うことができる。

以下、具体的な実施例を参照して本発明の実施形態をさらに詳細に説明する。

＜実施例＞
実施例では、図２に示すように各バルブゲート２４の近傍に圧力センサ３０を配置したキャビティＣを用い、図４に示すフローに従って、各バルブゲート２４から溶融樹脂の供給を行い、樹脂製品を成形した。圧力センサ３０による溶融樹脂の供給制御では、バルブゲート２４毎に、その近傍における溶融樹脂の圧力値を検出するとともに圧力値が圧力閾値を超えたときに溶融樹脂の供給を終了している。各圧力センサ３０の圧力閾値は、所望の樹脂製品の形状および重量が得られるように最適化された値である。

実施例では、樹脂供給終了時の溶融樹脂の全供給量を２７７ｇに設定し、樹脂製品の成形を１００回行った。その結果、表１に示すように、樹脂製品の最大重量は２７８．１ｇ、最小重量は２７４．７ｇとなり、樹脂製品の重量のばらつきは３．４ｇとなった。

＜比較例＞
比較例では、図１２に示すように溶融樹脂の流動末端位置Ｅ，Ｆ，Ｇに圧力センサ３を配置したキャビティ１を用い、各バルブゲート２から溶融樹脂の供給を行い、樹脂製品を成形した。圧力センサ３による溶融樹脂の供給制御では、流動末端位置Ｅ，Ｆ，Ｇにおける溶融樹脂の圧力値を検出するとともに全ての圧力値が圧力閾値を超えたときに全てのバルブゲート２からの溶融樹脂の供給を同時に終了している。各圧力センサ３の圧力閾値は、所望の樹脂製品の形状および重量が得られるように最適化された値である。

比較例では、樹脂供給終了時の溶融樹脂の全供給量を２６４ｇに設定し、樹脂製品の成形を１００回行った。なお、比較例では、キャビティ１の形状は実施例１のキャビティＣと同じ形状をなし、溶融樹脂の供給制御以外は、実施例と同様な工程・条件で樹脂製品の成形を行った。その結果、表１に示すように、樹脂製品の最大重量は２７０ｇ、最小重量は２５８ｇとなり、樹脂製品の重量のばらつきは１２ｇとなった。

以上のように、実施例では、各バルブゲートの近傍に圧力センサを配置するとともにバルブゲート毎に溶融樹脂の供給制御を行うことにより、溶融樹脂の供給量の制御を精度良く行うことができるので、樹脂製品の重量のばらつきを抑制することができ、つまるところ、樹脂製品の表面側のヒケ発生の低減効果が得られることを確認した。

本発明の一実施形態に係る成形装置の一部構成を表す概略側断面図である。 図１のキャビティを表す概略断面図である。 本発明の一実施形態に係る成形装置の構成を表す側面図である。 本発明の一実施形態に係る成形方法のタイムチャートを表す図である。 本発明の一実施形態に係る成形方法の工程を表す概略側断面図である。 図５に続く成形方法の工程を表す概略側断面図である。 図６に続く成形方法の工程を表す概略側断面図である。 図７に続く成形方法の工程を表す概略側断面図である。 図８に続く成形方法の工程を表す概略側断面図である。 本発明の一実施形態に係る成形方法により成形された樹脂製品の一部構成を表す側断面図である。 本発明の一実施形態に係る成形方法された樹脂製品の一例を表す斜視図である。 成形装置のキャビティを表す概略断面図である。 金型の設定温度による種々の成形状態を説明するための図である。

符号の説明

１…成形装置、１０…金型、１３…凹部、１４Ａ，１４Ｂ…開口部、１５…気体注入部（気体注入手段）、２０…樹脂供給部（供給手段）、２４…バルブゲート（供給口）、２６…樹脂供給制御部（制御手段）、３０…圧力センサ（圧力検出手段）、５０…溶融樹脂、１００…カバー（樹脂製品）、Ｃ…キャビティ、Ｒ…リブ（厚肉部）、Ｗ…樹脂製品、

Claims (5)

1. 裏面側に凸状をなす厚肉部を有する樹脂製品を、金型のキャビティ容積よりも少ない量の溶融樹脂を供給することにより成形する成形方法において、
   前記金型のキャビティの複数の供給口を通じて、前記キャビティ内に前記溶融樹脂を供給する第１工程と、
   前記製品の裏面側における前記金型の型面から前記キャビティ内に気体を注入することにより、前記溶融樹脂と前記裏面側における前記金型の型面との間に空隙を形成するとともに前記製品の表面側における前記金型の型面に前記溶融樹脂を密着させる第２工程と、
   前記第２工程により設定された前記溶融樹脂の形態を保持した状態で前記溶融樹脂を固化する第３工程とを備え、
   前記供給口毎に、前記溶融樹脂の圧力閾値を設定し、
   前記第１工程の開始から前記第２工程の終了までの間に、前記供給口毎に、流動末端ではない前記供給口の近傍における前記溶融樹脂の圧力値を検出するとともに前記圧力値が前記圧力閾値を超えたときに前記溶融樹脂の供給を終了することを特徴とする成形方法。
2. 前記製品の裏面側における前記金型の型面に、前記厚肉部を成形するための凹部を設け、
   前記第２工程では、前記気体の注入を前記凹部の底面とその近傍から行うことを特徴とする請求項１に記載の成形方法。
3. 裏面側に凸状をなす厚肉部を有する樹脂製品を、金型のキャビティ容積よりも少ない量の溶融樹脂を供給することにより成形する成形装置において、
   前記金型のキャビティの複数の供給口を通じて、前記キャビティ内に前記溶融樹脂を供給する供給手段と、
   前記製品の裏面側における前記金型の型面から前記キャビティ内に気体を注入することにより、前記溶融樹脂と前記裏面側における前記金型の型面との間に空隙を形成するとともに前記製品の表面側における前記金型の型面に前記溶融樹脂を密着させる気体注入手段と、
   前記各供給口の近傍に設置されるとともに、流動末端ではない前記供給口の近傍における前記溶融樹脂の圧力値を検出する圧力検出手段と、
   前記溶融樹脂の供給を制御する制御手段とを備え、
   前記圧力検出手段毎に、前記溶融樹脂の圧力閾値が設定され、
   前記制御手段は、前記供給手段毎に、前記圧力検出手段により検出された前記圧力値が前記圧力閾値を超えたときに前記供給口からの前記溶融樹脂の供給を終了させ、
   前記溶融樹脂の固化は、前記気体注入手段により設定された前記溶融樹脂の形態を保持した状態で行われることを特徴とする成形装置。
4. 前記製品の裏面側における前記金型の型面には、前記厚肉部を成形するための凹部が形成され、
   前記凹部の底面と前記凹部の近傍には、前記気体が注入される開口部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の成形装置。
5. 前記制御手段には、前記金型のキャビティ内に供給される前記溶融樹脂が前記金型のキャビティ容積よりも少ない量となるように、前記圧力検出手段毎に対応する圧力閾値が設定されていることを特徴とする請求項３に記載の成形装置。

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