JP2009248423A - 射出成形用金型及び射出成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェルドラインの問題を有効に解決して樹脂射出成形品の外観品質の効果的に向上する射出成形用金型及びその方法を提供する。
【解決手段】樹脂射出成形品を製造するための射出成形用金型１０であって、樹脂射出成形品におけるウェルドライン発生部に対応する金型所定部位にヒータ設置部１を設け、ヒータ設置部１にヒータ１７を設置すると共に、ヒータ１７を囲繞するように断熱空隙層１９を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、特に樹脂射出成形品の概観品質の向上を図る上で好適な射出成形用金型及び射出成形方法に関するものである。

樹脂射出成形品、特に開口部を持つものでは成形時、キャビティ内に注入された溶融樹脂が開口部の周囲に流れ込んで、その後合流部で合流してキャビティ内に充填される。一般にこの合流部にはスジ状の所謂ウェルドラインが形成され、そのままでは樹脂射出成形品の表面外観に影響する。従来この種の成形品に生じるウェルドラインの対策として、成形品表面に塗装を行い、ウェルドラインを目立たなくする等の手法がとられている。

また、例えば特許文献１に記載される技術では高周波過熱による成形が行い、ウェルドラインによる成形品表面の外観不良に対する対応策としている。また、特許文献２に記載の技術では断熱金型を用いた成形が行われる。
更に、特許文献３に記載の技術では金型の急冷急加熱による成形を行い、特許文献４に記載の技術ではヒータ可動入子を用いた成形を行い、それぞれウェルドラインの問題に対応している。

特公昭５８−４０５０４号公報 特開昭５３−９６７５４号公報 特開平１０−１００２１６号公報 特開昭６３−１５７１９号公報

しかしながら、上述した特許文献等を含めた従来技術では、複雑な凹凸形状には対応できない等の部品形状による制約があり、実質的に一部の成形品（の形状）にしか適用することができない。また、金型構造が複雑になるばかりか、専用の追加設備が必要になり、更には成形サイクルが増加する等の問題があった。

本発明はかかる実情に鑑み、ウェルドラインの問題を有効に解決して樹脂射出成形品の概観品質の効果的に向上する射出成形用金型及び射出成形方法を提供することを目的とする。

本発明の射出成形用金型は、樹脂射出成形品を製造するための射出成形用金型であって、 樹脂射出成形品におけるウェルドライン発生部に対応する金型所定部位にヒータ設置部を設け、このヒータ設置部にヒータを設置すると共に、該ヒータを囲繞するように断熱空隙層を形成したことを特徴とする。

また、本発明の射出成形用金型において、前記ヒータ設置部は、前記金型のキャビティ面の至近位置に設定され、前記断熱空隙層は、前記金型の背面から前記キャビティ面の至近位置まで穿設された穿孔溝により構成されることを特徴とする。

また、本発明の射出成形用金型において、前記樹脂射出成形品は開口部を有し、この開口部側近に前記ヒータ設置部が設けられることを特徴とする。

また、本発明の射出成形方法は、樹脂射出成形品を製造するための射出成形方法であって、射出成形に際して、その樹脂射出成形品におけるウェルドライン発生部に対応する金型所定部位を過熱し、この過熱部位を前記金型の他の部位と断熱するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、成形用金型のキャビティ側に局部的に配置した電熱ヒータを所定温度に過熱し、ウェルドラインの発生部位のみ金型表面温度を上昇させる。このように金型表面温度を上昇させることで、溶融樹脂はその合流部で融合し合い、成形品の開口部付近においてウェルドラインの発生を抑止し、ウェルドラインによる表面外観不良を解消することができる。その場合、ヒータ設置部の周辺には断熱空隙層を設け、キャビティ金型全体への熱の伝播を防いでいる。これにより成形用金型の熱膨張に起因する所謂、カジリ等の動作不良を抑制することができる。

以下、図面に基づき、本発明による射出成形用金型及び射出成形方法の好適な実施の形態を説明する。
先ず、図１は本発明における樹脂射出成形品（以下、単に成形品という）の例を示している。この例は典型的な成形品１００の例を示し、成形品１００の特徴としてその一部に開口部１０１を有している。成形品１００を成形する際、成形用金型のゲートＧからキャビティ内に注入された溶融樹脂は、矢印Ａ，Ａ′のように開口部１０１の周囲に流れ込んで、その後合流部１０２で合流してキャビティ内に充填される。

前述したようにこの種の樹脂射出成形品では一般に、溶融樹脂の合流部においてウェルドラインが形成される。本発明に係る成形品１００においても例外ではなく、そのままでは合流部１０２にウェルドラインの発生原因となる。そこで、本発明では成形品１００のウェルドライン発生部に対応する金型所定部位に、図１のようにヒータ設置部１を設け、このヒータ設置部１にヒータを設置すると共に、該ヒータを囲繞するように断熱空隙層を形成する。なお、これらについての具体的構成は後述するものとする。

ここで、本発明の成形用金型について説明する。図２は、本実施形態における成形用金型１０の例を示している。この成形用金型１０において、例えば一方を固定側の金型１１とし、他方を可動側の金型１２とする。図示されている型閉時にキャビティ面１４（キャビティ面１４ａ、１４ｂを含む）によってキャビティ１３が形成され、成形時キャビティ１３内にゲート１５（図１、ゲートＧ）から溶融樹脂が注入される。そして、キャビティ１３に充填された溶融樹脂により、成形品１００が成形される。なお、この例では可動型１２において開口部１０１を形成するための突部１６を有している。

図３は成形用金型１０によって成形される成形品１００の具体的として、その概略構成を示している。成形品１００は上述のように開口部１０１を有し、この例では図示のように成形品１００の外周部において曲げ部もしくは周壁部１００ａを有するものとする。この種の成形品として、例えば乗用車等のインストルメントパネルであって、デフロスタ等の開口部を有するものが対象となる。成形品１００においてウェルドラインが問題となる部位に対応して、次に説明するように成形用金型１０にヒータ設置部１が設定される。

ヒータ設置部１は、この例では金型１２における溶融樹脂の合流部１０２に対応する部位であって、開口部１０１の側近でキャビティ面１４の至近位置に設定される。図４をも参照して、ヒータ設置部１には複数の電熱ヒータ１７が埋設される。本例では３本の電熱ヒータ１７を相互に平行且つ等ピッチ間隔で配設する。なお、各電熱ヒータ１７は、導入部１８からヒータ設置部１に挿入される。

更に、ヒータ設置部１に設置された電熱ヒータ１７を囲繞するように断熱空隙層１９が形成される。断熱空隙層１９は、金型１２の背面からキャビティ面１４の至近位置まで穿設された穿孔溝により構成される。この例では図４に示されるように断熱空隙層１９は、金型１２の背面側から見て矩形（額縁状）に形成され、ヒータ設置部１の周囲を取り囲むように形成される。

上記構成において、本発明によれば成形品１００の射出成形に際して、成形サイクルにおける所定タイミングで電熱ヒータ１７に通電し、成形品１００におけるウェルドライン発生部に対応する部位、即ち溶融樹脂の合流部１０２に対応する部位まわりを過熱する。その場合、電熱ヒータ１７が設置された過熱部位は、断熱空隙層１９を設けることで成形用金型１０の他の部位と断熱される。

本発明によれば、成形用金型１０のキャビティ側に局部的に配置した電熱ヒータ１７を所定温度に過熱し、ウェルドラインが発生するであろう位置のみ金型表面温度を上昇させる。このように金型表面温度を上昇させることで、図１の矢印Ａ，Ａ′で示されるように開口部１０１の周囲に流れ込んだ溶融樹脂は、合流部１０２で合流して相互に万遍なく融合し合う。これにより成形品１００の開口部１０１付近においてウェルドラインの発生を抑止し、ウェルドラインによる表面外観不良を解消することができる。

その場合、電熱ヒータ１７が設置されるヒータ設置部１の周辺には、断熱空隙層１９を設けているため、キャビティ金型全体への熱の伝播を防いでいる。これにより成形用金型１０の熱膨張に起因する所謂、カジリ等の動作不良を抑制することができる。

また、金型表面の必要な部分のみを常時加熱することで、通常の場合と実質的に同一の成形サイクルで連続成形を可能にする。このようにウェルドラインの問題を極めて有効且つ効率的に解決することができる。ちなみに、型開時に金型の高周波誘導加熱を行う成形方法や、金型の急加熱・冷却による成形方法、あるいは温度調節により金型の温度を上げる成形方法等の場合は、成形サイクルの増加を招来する等の問題がある。

更に、成形用金型１０の製作時に予め電熱ヒータ１７と断熱空隙層１９を設けておくことで、入子を必要とせず、これにより成形品１００において平滑な意匠面を得ることができる。なお、電熱ヒータ１７の設置位置、断熱空隙層１９の設置位置は流動解析により予め予測することができ、金型製作時に盛り込むことができる。また、電熱ヒータ１７の設定本数、その設定温度、ヒータ入り切りのタイミングや頻度等は適宜調節可能であり、従って金型表面温度や加熱範囲等を調整可能である。

次に、本発明のより具体的な実施例について説明する。
この実施例において先ず、熱可塑性材料のポリプロピレン（ＰＰ）樹脂材料を使用した。また、実施例に用いた成形品１００としては、開口部１０１（必ずしも図１あるいは図３に例示した開口部１０１と完全同一でなくともよく、多少の形状変化は許容される）を有し、その肉厚２．５ｍｍ、縦２００ｍｍ、幅１２００ｍｍである。

金型１２のキャビティ側の開口部１０１上面に電熱ヒータ１７（直径φ１６、長さ６０ｍｍ、出力８０Ｗ、２２０Ｖ）をキャビティ面１４に対して平行にピッチ３０ｍｍで３本配設した。電熱ヒータ１７のキャビティ面１４からの距離Ｔ＝１０ｍｍとした。
また、電熱ヒータ１７の周囲に設ける断熱空隙層１９の幅は１０ｍｍとした。この断熱空隙層１９には支持体（直径φ２０ｍｍ、ＳＵＳ４１６製）を設置した。成形条件は、成形機シリンダ設定温度２１０℃（実施例１）、２４０℃（実施例２）、電熱ヒータ設定温度２００℃、成形サイクル６０秒にて成形を行った。

各実施例の結果を図５の表に示す。本発明によれば、金型表面温度を局部的に略１００℃にすることができた。金型の周辺温度は３５〜４５℃であり、通常の成形方法で発生していたウェルドラインによる表面外観を抑止することができた。

一方、比較例として電熱ヒータを設置しない通常の成形方法を比較例０とし、電熱ヒータを設置し、断熱空隙を設けないものを比較例１とし、更に電熱ヒータを設置し、断熱空隙の替わりに断熱材を配置したものを比較例２とする。
比較例１及び２では電熱ヒータの熱が金型全体に逃げ、ウェルドライン部の金型の表面温度が十分に上がらない。また、熱膨張により金型の作動不良が発生した。

以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
例えば、電熱ヒータの数量や出力等は必要に応じて適宜増減あるいは変更することができ、また、開口部の形状等についても図示例のものに限定されず、矩形の他に三角形あるいは矩形以上の多角形に対しても有効に適用可能であり、上記実施形態の場合と同様な作用効果を得ることができる。
また、上記実施形態あるいは実施例で示した具体的数値等は、本発明の典型的な例を意味し、これらは必要に応じて適宜変更可能である。

本発明の実施形態に係る成形品の例を示す図である。 本発明の実施形態における成形用金型の構造例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る成形品の例を示す斜視図である。 本発明の実施形態におけるヒータ設置部まわりを示す、図２のＢ矢視及びＣ矢視方向に見た図である。 本発明の実施例を比較例との関係で示した表を示す図である。

符号の説明

１ ヒータ設置部
１０ 成形用金型
１３ キャビティ
１４ キャビティ面
１５ ゲート
１７ 電熱ヒータ
１９ 断熱空隙層
１００ 成形品
１０１ 開口部

Claims (4)

1. 樹脂射出成形品を製造するための射出成形用金型であって、
   樹脂射出成形品におけるウェルドライン発生部に対応する金型所定部位にヒータ設置部を設け、このヒータ設置部にヒータを設置すると共に、該ヒータを囲繞するように断熱空隙層を形成したことを特徴とする射出成形用金型。
2. 前記ヒータ設置部は、前記金型のキャビティ面の至近位置に設定され、前記断熱空隙層は、前記金型の背面から前記キャビティ面の至近位置まで穿設された穿孔溝により構成されることを特徴とする請求項１に記載の射出成形用金型。
3. 前記樹脂射出成形品は開口部を有し、この開口部側近に前記ヒータ設置部が設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形用金型。
4. 樹脂射出成形品を製造するための射出成形方法であって、
   射出成形に際して、その樹脂射出成形品におけるウェルドライン発生部に対応する金型所定部位を過熱し、この過熱部位を前記金型の他の部位と断熱するようにしたことを特徴とする射出成形方法。

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