JP2008189002A - Method of injection molding - Google Patents
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本発明は、射出成形方法に関し、特に、シルバーライン(銀条)の発生を抑制する射出成形方法に関するものである。 The present invention relates to an injection molding method, and more particularly to an injection molding method that suppresses the occurrence of silver lines.
射出成形においては、樹脂が金型の内表面に接触すると同時に固化層(スキン層)が形成され、その際、樹脂のメルトフロントで生成・成長した気泡がこの固化層に取り込まれる。上記気泡は、樹脂に含まれたガスに基づいて生成され、該樹脂のファウンテンフローによって上記スキン層内に侵入する。 In injection molding, a solidified layer (skin layer) is formed simultaneously with the contact of the resin with the inner surface of the mold, and at this time, bubbles generated and grown on the melt front of the resin are taken into the solidified layer. The bubbles are generated based on the gas contained in the resin, and enter the skin layer by the fountain flow of the resin.
上記スキン層に取り込まれた気泡は、成形品表面にシルバーライン(銀条)と呼ばれる痕跡を発生して、該成形品表面の質感を低下させる。 The bubbles taken into the skin layer generate traces called silver lines (silver stripes) on the surface of the molded product, and lower the texture of the surface of the molded product.
本発明の目的は、このような状況に鑑み、シルバーラインの発生を抑制することができる射出成形方法を提供することにある。 In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide an injection molding method capable of suppressing the generation of silver lines.
本発明に係る射出成形方法は、樹脂の射出充填中において金型のキャビティの表面の温度が前記樹脂の流動開始温度以上まで上昇するように前記金型を加熱するステップと、前記加熱の終了時点から所定時間経過後に前記金型の冷却を開始するステップと、少なくとも前記キャビティの表面温度が前記流動開始温度以上に維持されている期間内において、前記キャビティの内表面側に位置した樹脂の圧力が前記飽和圧力以上となるように射出速度を調整するステップと、を含むことを特徴としている。 The injection molding method according to the present invention includes a step of heating the mold so that the temperature of the surface of the mold cavity rises to a temperature higher than the flow start temperature of the resin during injection injection of the resin, and an end point of the heating. The pressure of the resin located on the inner surface side of the cavity is reduced within a period when the cooling of the mold is started after elapse of a predetermined time from at least a period when the surface temperature of the cavity is maintained at the flow start temperature or higher. Adjusting the injection speed so as to be equal to or higher than the saturation pressure.
前記樹脂の温度を前記流動開始温度以上に維持するため、前記金型のキャビティ周辺に設けた通路に加熱流体を通過させることができる。また、これに代えて、
前記金型のキャビティ表面に断熱処理を施しても良い。
In order to maintain the temperature of the resin at the flow start temperature or higher, the heating fluid can be passed through a passage provided around the cavity of the mold. Alternatively,
You may heat-treat the cavity surface of the mold.
前記樹脂としては、結晶性樹脂、非結晶性樹脂のいずれも適用することができる。さらに、前記樹脂に発泡剤を含ませても良く、その場合、発泡剤として不活性ガスを用いることができる。 As the resin, either a crystalline resin or an amorphous resin can be applied. Furthermore, a foaming agent may be included in the resin, and in that case, an inert gas can be used as the foaming agent.
本発明に係る射出成形方法によれば、樹脂の射出充填中に、金型のキャビティ表面に接する前記樹脂の温度を該樹脂の流動開始温度以上に維持するとともに、前記金型のキャビティ表面に接する樹脂の圧力を該樹脂から発生するガスの飽和圧力以上に維持するので、上記ガスによる気泡が減縮されて、樹脂の表層部におけるシルバーラインの発生が効果的に抑制される。 According to the injection molding method of the present invention, the temperature of the resin in contact with the cavity surface of the mold is maintained at a temperature equal to or higher than the flow start temperature of the resin and is in contact with the cavity surface of the mold during the injection filling of the resin. Since the pressure of the resin is maintained at a level equal to or higher than the saturation pressure of the gas generated from the resin, bubbles due to the gas are reduced, and the generation of silver lines in the surface layer portion of the resin is effectively suppressed.
図1は、射出成形において実行される1サイクル期間での一般的な手順を示している。この手順では、型閉・昇圧後に樹脂の射出が実行され、その後、型冷却期間を経て型開が実行される。
上記樹脂の射出が実行されると、図2に示すように、樹脂10が金型20内を進行し、その際、金型20のキャビティの表面に接した該樹脂10の表層部が固化されて、いわゆるスキン層11が形成される。
FIG. 1 shows a general procedure in one cycle period executed in injection molding. In this procedure, resin injection is performed after mold closing and pressure increase, and then mold opening is performed after a mold cooling period.
When the injection of the resin is executed, the
上記樹脂10が、例えば金型20のゲート部位から所定距離だけ離れたB位置まで進行した状態(実線で示す状態)では、キャビティ21内における圧力損失のため、該樹脂10がラインIで示すような圧力勾配を呈することになる。すなわち、樹脂10の圧力は、その流れの先端側に向かうに従って徐々に低下する傾向を示す。
なお、ラインIIは、樹脂10が上記B位置から更に離れたC位置まで進行したときの該樹脂10の圧力勾配を例示している。
For example, in a state where the
Line II exemplifies the pressure gradient of the
ところで、上記樹脂10内では、含有する揮発成分等に基づくガスが発生する。このガスの飽和圧力をPsatとすると、該ガスは、この飽和圧力Psatよりも低い圧力の樹脂流領域で発生する。すなわち、たとえば樹脂10が位置Bまで進行した状態では、位置Aよりも下流側の樹脂10の流れ内で上記ガスが発生することになる。
By the way, in the
上記樹脂10中で発生したガスは、気泡12を生成する。そして、この気泡12は、樹脂のメルトフロントにおいて成長した後、矢印で示すファウンテンフローによりキャビティ21の表面側に位置する樹脂10の表層部に表れ、前記スキン層11に取り込まれることになる。このスキン層11に取り込まれた気泡12は、樹脂10の流れ方向に銀白色の線の束、つまり、いわゆるシルバーライン(銀条)を発生させる。成形品の質感を向上するには、このシルバーラインの発生を抑制する必要がある。
The gas generated in the
上記シルバーラインの発生を抑制するため、この実施形態に係る射出成形方法では、樹脂10の射出充填中に、金型20のキャビティ21の表面に接する樹脂10の表層部の温度を該樹脂の流動開始温度以上に維持するとともに、上記表層部における樹脂10の圧力を該樹脂10が発生するガスの飽和圧力以上に維持するようにしている。
In order to suppress the occurrence of the silver line, in the injection molding method according to this embodiment, the temperature of the surface layer portion of the
この実施形態の射出成形方法を実施するためには、例えば、金型20のキャビティ21の表面の温度が該樹脂10の流動開始温度以上まで上昇するように該金型10を加熱するとともに、キャビティ21の表面に接した樹脂10の圧力が該樹脂10の発生するガスの飽和圧力以上となるように射出速度を上昇させればよい。
In order to carry out the injection molding method of this embodiment, for example, the
そこで、この実施の形態では、図1に示すように、型開の開始直前の時点から型閉の終了直前時点に至る期間において金型2を加熱している。そして、この加熱期間の終了時点から後述の第1のエアパージ期間が経過した時点で冷却を開始するとともに、上記加熱期間の開始時点よりも後述の第2のエアパージ期間に相当する時間だけ前の時点で冷却を終了するようにしている。
また、同時に、キャビティ21の表面側に位置した樹脂10の圧力が上記飽和圧以上となるように射出速度(図示していないスクリューの射出方向速度)を設定している。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the mold 2 is heated in a period from a time immediately before the start of mold opening to a time immediately before the end of mold closing. Then, the cooling is started when a later-described first air purge period elapses from the end of the heating period, and at a time before a time corresponding to a later-described second air purge period from the starting time of the heating period. In order to finish cooling.
At the same time, the injection speed (screw injection speed not shown) is set so that the pressure of the
上記のように金型20を加熱冷却した場合には、前記A位置におけるキャビティ21の内表面温度が図3のラインaに示すように変化する。つまり、時点t0で射出が開始された後の一定期間、上記内表面温度が樹脂10の流動開始温度TB以上に維持される。
そこで、上記射出速度を制御して、図3にラインbで示すように上記A位置での樹脂圧力を上記飽和圧力Psat以上に上昇させれば、樹脂10の表層部における上記気泡12の成長が抑制されるとともに、該気泡12の一部が樹脂10中に再溶解されることになる。したがって、気泡12が減縮されて、樹脂10の表層部におけるシルバーラインの発生が効果的に抑制される。もちろん、この実施の形態によれば、上記A位置だけでなく、該A位置よりも下流側の樹脂流部位においても同様に、シルバーラインの発生が抑制される。
When the
Therefore, if the injection speed is controlled and the resin pressure at the position A is increased to the saturation pressure P sat or higher as shown by the line b in FIG. 3, the bubbles 12 grow on the surface layer portion of the
なお、図3において、t1は樹脂10の先端が図2におけるA位置に到達した時点を示し、また、TMは金型2が冷却された状態にあるときのキャビティ21の表面温度を示している。さらに、同図に点線で示す曲線は、金型20を加熱しない場合の上記キャビティ21の表面温度の上昇変化、つまり、樹脂10から与えられる熱エネルギーのみによるキャビティ表面温度の上昇変化を例示したものである。
In FIG. 3, t 1 indicates the time when the tip of the
図4は、上記樹脂圧力の上昇による気泡12の成長抑制効果を示したものである。上記樹脂圧力が上記飽和圧力Psatよりも低い場合には、樹脂圧力による気泡12の成長抑制作用が十分でないので、ラインaに示すように、気泡12が可視領域の径をもつ大きさまで成長することになる。つまり、上記シルバーラインが発生することになる。
これに対して、上記樹脂圧力を上記飽和圧力Psat以上に上昇させた場合には、該樹脂圧力の上昇度合いに応じて、気泡径がラインb,cおよびdに示すような時間変化特性を示す。つまり、気泡12が可視限界以下の径をもつ大きさになって上記シルバーラインの発生が抑制される。
FIG. 4 shows the effect of suppressing the growth of the bubbles 12 due to the increase in the resin pressure. When the resin pressure is lower than the saturation pressure P sat , the bubble 12 grows up to a size having a diameter in the visible region as shown by a line a because the resin pressure does not sufficiently suppress the growth of the bubbles 12. It will be. That is, the silver line is generated.
On the other hand, when the resin pressure is increased to the saturation pressure P sat or higher, the time change characteristics such that the bubble diameters are indicated by the lines b, c and d according to the increase degree of the resin pressure are obtained. Show. That is, the bubble 12 becomes a size having a diameter less than or equal to the visible limit, and the occurrence of the silver line is suppressed.
つぎに、金型20を加熱、冷却するための手段について説明する。図5に示す金型20は、可動型22と固定型23におけるキャビティ21に沿った周辺部位に冷却水および加熱水を流通させる通路24を設けてある。
この金型では、図1に示す冷却期間および加熱期間において上記通路24に冷却水および加熱水がそれぞれ流通される。また、図1に示す第1、第2のエアパージ期間において、上記通路24にエアが流通される。第1のエアパージ期間におけるエアパージは、加熱水を通路24から追い出すために実行され、第2のエアパージ期間におけるエアパージは、冷却水を通路24から追い出すために実行される。このエアパージにより、加熱から冷却への切替および冷却から加熱への切替が速やかに行われる。
Next, means for heating and cooling the
In this mold, cooling water and heating water are circulated through the
図6に示す金型20は、キャビティ21を構成する可動型22および固定型23の内表面に断熱層25を形成してある(図6では、固定型23側の断熱層を省略してある)。図6のA部を拡大した図7に示すように、この断熱層25は、例えば可動型22(固定型23)の内表面に順次積層形成したCrコート25a、PI(ポリイミド)コート25b、Crコート25cおよびCrNコート25dによって構成される。
6 has a
この断熱層25を設けた金型20によれば、そのキャビティ21に射出された高温の樹脂10(図1参照)の熱が金型20に大きく吸収されることがないので、該樹脂10の表層部の温度を図3に示すように流動開始温度TB以上に維持することが可能である。
なお、断熱層25を設けた上記金型20においては、射出後に樹脂の温度を低下させるため、図示していない冷却水通路に常時冷却水が供給される
また、上記断熱層25を構成するコート材料としては、上記の外に、耐熱性を有するPEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、PPS(ポニフェニレンサルファイド)、PBI、ZnO2、AL2O3、MgO等も適用することができる。
According to the
In the
上記実施の形態に係る射出成形方法は、ポリプロピレン等の結晶性樹脂だけでなく、ポリスチレン、HIPS(耐衝撃性ポリスチレン)、ポリカーボネート等の非結晶性樹脂の成形にも有効である。
また、上記実施の形態に係る射出成形方法は、射出発泡成形にも有効であり、この場合、樹脂中10に発泡剤(例えば、炭化水素、窒素、二酸化炭素等の不活性ガス)が混入される。射出発泡成形においては、樹脂10の圧力が発泡ガスの飽和圧以上に維持されるように射出速度が制御される。
The injection molding method according to the above embodiment is effective not only for molding a crystalline resin such as polypropylene, but also for molding a noncrystalline resin such as polystyrene, HIPS (impact polystyrene), and polycarbonate.
In addition, the injection molding method according to the above embodiment is also effective for injection foam molding. In this case, a foaming agent (for example, an inert gas such as hydrocarbon, nitrogen, carbon dioxide, etc.) is mixed in the
10 樹脂
11 スキン層
12 気泡
20 金型
21 キャビティ
22 固定型
23 可動型
24 通路
25 断熱層
10 Resin 11 Skin Layer 12
Claims (7)
前記加熱の終了時点から所定時間経過後に前記金型の冷却を開始するステップと、
少なくとも前記キャビティの表面温度が前記流動開始温度以上に維持されている期間内において、前記キャビティの内表面側に位置した樹脂の圧力が前記飽和圧力以上となるように射出速度を調整するステップと、
を含むことを特徴とする射出成形方法。 Heating the mold so that the temperature of the surface of the mold cavity rises above the resin flow start temperature during injection filling of the resin;
Starting cooling the mold after a predetermined time has elapsed from the end of the heating;
Adjusting the injection speed so that the pressure of the resin located on the inner surface side of the cavity is equal to or higher than the saturation pressure in a period in which at least the surface temperature of the cavity is maintained at the flow start temperature or higher;
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