JP2010030226A - 射出成形装置および射出成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂成形品の突起部の裏側に凹部が生ずることをより確実に防止することのできる射出成形装置および射出成形方法を提供する。
【解決手段】射出成形装置１０は、リブ５２などの突起部を有する樹脂成形品５０を成形するための成形用金型１２と、成形用金型１２の内部に形成されたキャビティ１４内に発泡剤が添加されている溶融樹脂１６を射出する射出装置１８と、を備えている。成形用金型１２は、リブ５２を成形するための別体の可動部品３０を備えるとともに、キャビティ１４内に射出された溶融樹脂１６の射出圧によって可動部品３０を後退させることのできるコアバック機構４０を備えている。コアバック機構４０は、コイルバネ３６によって構成されるのが好ましい。
【選択図】図２

Description

本発明は、リブあるいはボスなどの突起部を有する樹脂成形品を成形するための射出成形装置および射出成形方法に関する。

図６は、従来の樹脂成形品１００を示す斜視図である。図６に示すように、射出成形によって成形された樹脂成形品１００は、リブやボスなどの突起部１０２の裏側に「ヒケ」と呼ばれる凹部１０４が生じることが知られている。この凹部１０４は、成形用金型の内部に射出された溶融樹脂が冷却固化したときの体積の収縮変化に起因して生ずるものである。樹脂成形品１００の意匠面にこのような凹部１０４が生じた場合、樹脂成形品１００の商品価値が著しく低下してしまうため、このような凹部１０４を生じさせないための射出成形技術がこれまでにいくつか提案されている（特許文献１〜３を参照）。

特開２００３−１７５５３０公報 特開平７−３１４５７９号公報 特開平７−３０８９７５号公報

しかし、上記した従来技術では、樹脂成形品の突起部の裏側に凹部（ヒケ）が生ずることを十分に防止することはできなかった。
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、樹脂成形品の突起部の裏側に凹部が生ずることをより確実に防止することのできる射出成形装置および射出成形方法を提供することである。

課題を解決するための手段は、以下の発明である。
第１発明は、突起部を有する樹脂成形品を成形するための成形用金型と、前記成形用金型の内部に形成されたキャビティ内に発泡剤が添加されている溶融樹脂を射出する射出装置と、を備える射出成形装置であって、前記成形用金型は、前記突起部を成形するための別体の可動部品を備えるとともに、前記キャビティ内に射出された溶融樹脂の射出圧によって前記可動部品を後退させることのできるコアバック機構を備えることを特徴とする射出成形装置である。

第１発明によれば、樹脂成形品全体のうちリブあるいはボスなどの突起部に相当する部位のみを部分的に発泡させることが可能である。したがって、突起部が冷却固化したときの体積の収縮変化率を小さくすることが可能であり、これによって突起部の裏側に凹部（ヒケ）が生ずることをより確実に防止することが可能となる。

第２発明は、第１発明の射出成形装置であって、前記可動部品は金属製部材であり、前記突起部を成形する凹状の成形部が形成されていることを特徴とする射出成形装置である。

第２発明によれば、突起部を成形する成形部の製作を、金属製部材の切削加工、孔あけ加工のみで行えるため、突起部の設定が容易である。

第３発明は、第１発明または第２発明の射出成形装置であって、前記コアバック機構は、前記可動部品を前記キャビティ側に向けて付勢する付勢手段により構成されていることを特徴とする射出成形装置である。

第３発明によれば、キャビティの内部で溶融樹脂が固化するまでの間、リブあるいはボスなどの突起部を成形するための可動部品を、付勢手段によってキャビティ側に向けて付勢することが可能である。したがって、突起部の裏側に凹部（ヒケ）が生ずることをより確実に防止することが可能となる。

第４発明は、第３発明の射出成形装置であって、前記付勢手段はバネであることを特徴とする射出成形装置である。

第４発明によれば、付勢手段をバネという簡易な構成で実現することが可能である。

第５発明は、突起部を有する樹脂成形品を成形するための射出成形方法であって、前記突起部を成形するための別体の可動部品を備えた成形用金型を準備する工程と、前記成形用金型の内部に形成されたキャビティ内に発泡剤が添加されている溶融樹脂を射出する工程と、前記キャビティ内に射出された溶融樹脂の射出圧によって前記可動部品を後退させる工程と、を有することを特徴とする射出成形方法である。

第５発明によれば、樹脂成形品全体のうちリブあるいはボスなどの突起部に相当する部位のみを部分的に発泡させることが可能である。したがって、突起部が冷却固化したときの体積の収縮変化率を小さくすることが可能であり、これによって突起部の裏側に凹部（ヒケ）が生ずることをより確実に防止することが可能となる。

本発明によれば、樹脂成形品の突起部の裏側に凹部が生ずることをより確実に防止することが可能な射出成形装置及び射出成形方法を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１、図２は、本実施形態の射出成形装置１０の断面図である。図１は、キャビティ１４内に溶融樹脂１６が射出される前の状態を示しており、図２は、キャビティ１４内に溶融樹脂１６が射出された後の状態を示している。

図１、図２に示すように、本実施形態の射出成形装置１０は、リブあるいはボスなどの突起部を有する樹脂成形品を成形するための成形用金型１２と、成形用金型１２の内部に形成されたキャビティ１４内に溶融樹脂１６を射出する射出装置１８とを備えている。

成形用金型１２は、その型面同士が上下に対向するように配置された固定型２０及び可動型２２によって構成されている。固定型２０と可動型２２との間にはキャビティ１４が形成されており、このキャビティ１４内に溶融樹脂１６が射出されることで樹脂成形品５０が成形される（図３参照）。

射出装置１８は、加熱シリンダ２４、スクリュ２６、及びノズル２８等によって構成されている。加熱シリンダ２４内に投入された樹脂材料は、スクリュ２６によって先端側に移送されながら剪断・加熱されることで溶融樹脂１６となる。加熱シリンダ２４の先端に溜まった溶融樹脂１６は、スクリュ２６によって押し出されることでノズル２８の先端部からキャビティ１４内に射出される。キャビティ１４内に射出された溶融樹脂１６は、成形用金型１２の型面によって冷却されて固化することで樹脂成形品５０となる。

溶融樹脂１６は合成樹脂であり、その種類は特に制限するものはなく、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ＡＢＳ、ナイロン６等のポリアミド系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂等を使用することができる。

図３は、樹脂成形品５０が成形された後、固定型２０及び可動型２２を本発明の実施形態では上下方向に離間させることで樹脂成形品５０を取り出した状態を示す断面図である。図３に示すように、樹脂成形品５０の表面には、壁状に突起した部分であるリブ５２が設けられている。このリブ５２は、例えば、樹脂成形品５０の強度を高めるための補強用リブとして設けられる。あるいは、樹脂成形品５０が例えば車両用ドアトリムである場合、当該ドアトリムをドアインナパネルに対して取り付けるための取付用リブとして設けられる。リブ５２が、本発明の「突起部」に対応している。

図１、図２に示すように、成形用金型１２は、樹脂成形品５０全体のうちリブ５２を成形するための可動部品３０を備えている。可動部品３０は、固定型２０及び可動型２２とは別体の金属製部材によって構成されている。可動部品３０は、可動型２２に形成された凹状の取付部３４に嵌め込まれている。可動部品３０の下方にはコイルバネ３６が取り付けられており、このコイルバネ３６によって可動部品３０の下面側が支持されている。また、コイルバネ３６は、キャビティ１４内に溶融樹脂１６が射出されたときに、可動部品３０をキャビティ１４側へ向けて付勢することが可能である。このコイルバネ３６が、本発明の「付勢手段」に対応している。

可動部品３０は、リブ５２を成形するための凹状の成形部３２と、リブ５２の周囲の部分を成形するための平らな型面３０ａとを有している。凹状の成形部３２は、切削加工や孔開け加工により形成される。キャビティ１４内に溶融樹脂１６が射出される前の状態では、図１に示すように、可動部品３０の型面３０ａの高さと、可動型２２の型面２２ａの高さが一致している。

キャビティ１４内に溶融樹脂１６が射出されると、可動部品３０が溶融樹脂１６の射出圧によって下方に押圧される。これにより、図２に示すように、可動部品３０は図１に示した位置よりもキャビティ１４から遠ざかる方向に後退する。この結果、可動部品３０の型面３０ａの高さは、可動型２２の型面２２ａの高さよりも下方に位置することとなる。また、可動部品３０の下面は、取付部３４の内面に段差状に形成されたストッパ面３８に当接することとなる。

つまり、成形用金型１２は、キャビティ１４内に射出された溶融樹脂１６の射出圧によって可動部品３０を後退させることのできるコアバック機構４０を備えている。このコアバック機構４０は、可動部品３０の下面を支持するコイルバネ３６によって構成されている。このコイルバネ３６の弾性係数は、可動部品３０の下面側を支持することが可能であり、かつ、可動部品３０が溶融樹脂１６の射出圧を受けたときに当該可動部品３０が図２に示す位置まで後退することができる程度の大きさに設定されている。

キャビティ１４内に射出される溶融樹脂１６には発泡剤が添加されている。発泡剤の種類は特に制限しない。例えば、化学発泡剤を使用することもできるし、物理発泡剤を使用することもできる。化学発泡剤としては、例えば、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸アンモニウム等の無機系発泡剤、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン等のニトロソ化合物、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物、ベンゼンスルホニルヒドラジド、トルエンスルホニルヒドラジド、ジフェニルスルホン−３，３’−ジスルホニルヒドラジド等のスルホニルヒドラジド類、ｐ−トルエンスルホニルセミカルバジド等を使用することができる。物理発泡剤としては、例えば、炭酸ガスや窒素ガス等を使用することができる。これらの発泡剤は、例えば、加熱シリンダ２４内に投入される樹脂材料に予め添加しておいてもよいし、あるいは、加熱シリンダ２４内の溶融樹脂１６に対して直接的に添加してもよい。

発泡剤の添加割合は特に制限するものではないが、例えば、溶融樹脂１６が１００重量部に対して、発泡剤が０．５重量部以上２．０重量部以下とするのが好ましい。後述するように、溶融樹脂１６はその一部を発泡させるだけでよいので、発泡剤の添加割合は、溶融樹脂１６全体を発泡させる場合よりも少量とするのが好ましい。

樹脂成形品５０を成形するためには、まず、リブ５２を成形するための別体の可動部品３０を備えた成形用金型１２を準備する。次に、成形用金型１２の内部に形成されたキャビティ１４内に発泡剤が添加されている溶融樹脂１６を射出する。次に、キャビティ１４内に射出された溶融樹脂１６の射出圧によって可動部品３０をキャビティ１４から遠ざかる方向に後退させる。これにより、図３に示すようなリブ５２を有する樹脂成形品５０を成形することができる。

本実施形態の射出成形装置１０によれば、樹脂成形品５０全体のうちリブ５２に相当する部位のみを部分的に発泡させることが可能である。なぜなら、リブ５２を成形するための可動部品３０のみを後退させることでキャビティ１４内を部分的に減圧することができるからである。したがって、リブ５２が冷却固化したときの体積の収縮変化率を小さくすることが可能であり、これによってリブ５２の裏側に凹部（ヒケ）が生ずることをより確実に防止することができる。

本実施形態の射出成形装置１０によれば、キャビティ１４の内部で溶融樹脂１６が固化するまでの間、リブ５２を成形するための可動部品３０を、コイルバネ３６によってキャビティ１４側に向けて付勢することが可能である。したがって、リブ５２の裏側に凹部（ヒケ）が生ずることをより確実に防止することが可能となる。また、可動部品３０を付勢するための付勢手段をコイルバネ３６という簡易な構成で実現することが可能となる。

従来の技術では、リブ５２の裏側に凹部（ヒケ）が生ずることを防止するために、樹脂成形品５０の基部５４の厚みを小さくするという対策がなされる場合があった。しかし、この場合、基部５４の厚みを小さくする分だけ、樹脂成形品５０の強度が低下してしまうという問題があった。この点、本実施形態の射出成形装置１０によれば、基部５４の厚みを小さくすることなく、リブ５２の裏側に凹部（ヒケ）が生ずることを防止することができる。したがって、樹脂成形品５０の強度の低下を防止することが可能となる。

また、従来の技術では、リブ５２の裏側に凹部（ヒケ）が生ずることを防止するために、樹脂成形品５０全体を発泡させるという対策がなされる場合があった。しかし、この場合、樹脂成形品５０全体が発泡体となるため、樹脂成形品５０の強度が低下してしまう。そのため、発泡剤を添加しない樹脂成形品５０と強度を同等にするためには、板厚を厚くしなければならないという問題があった。この点、本実施形態の射出成形装置１０によれば、樹脂成形品５０全体のうちリブ５２に相当する部位のみを発泡させるだけでよいため、樹脂成形品５０全体が発泡体となることがない。したがって、樹脂成形品５０の強度の低下を防止することが可能となる。

図４は、突起部が上述のリブ５２ではなくボス６２である変形例を示す断面図である。図４に示すように、樹脂成形品６０に設けられる突起部は、円筒状のボス６２であってもよい。このボス６２は、例えば、樹脂成形品６０を他の部位に対して取り付けるためのネジを螺合するために設けられる。あるいは、ボス６２の頭部を熱ゴテや超音波ホーンによって変形させることで熱カシメによる締結を行うために設けられる。

図５は、図４の変形例であり、図４では可動部材３０が凸状であるのに対し、可動部材３０を凹状に形成したものである。この凹状の可動部材３０は、金属製のブロック体に孔開け加工をするだけで容易に製作することができる。

本発明にいう「突起部」は、リブ５２やボス６２に限られるものではない。樹脂成形品の表面が突起している部分であって、かつ、その突起した部分の裏側に凹部（ヒケ）が生じるおそれがあるのであれば、本発明にいう「突起部」に該当しうる。

本発明の射出成形装置及び射出成形方法によって成形された樹脂成形品は、車両用内装材に好適に使用することができる。例えば、ドアトリム、インストルメントパネル、シートバックボード、パーティションボード、コンソールボックス、ピラーガーニッシュ、クォータトリム等の車両用内装材に好適に使用することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、可動部品３０が可動型２２に取り付けられている例を示したが、可動部品３０は固定型２０に取り付けられてもよい。また、成形用金型１２が上下に配置された固定型２０及び可動型２２によって構成されている例を示したが、成形用金型１２はその型面同士が対向するように左右に配置された一対の金型によって構成されてもよい。
（２）上記実施形態では、可動部品３０をキャビティ１４側に向けて付勢する付勢手段がコイルバネ３６である例を示したが、コイルバネ３６の代わりに、バネ以外の付勢手段、例えば、ゴムを用いてもよい。また、コイルバネ３６以外のバネ、例えば、板バネを用いてもよい。
（３）上記実施形態では、射出装置１８が、加熱シリンダ２４、スクリュ２６、及びノズル２８等によって構成されている例を示したが、これ以外の構成の射出装置を用いてもよい。

射出成形装置の断面図であり、キャビティ内に溶融樹脂が射出される前の状態を示している。 射出成形装置の断面図であり、キャビティ内に溶融樹脂が射出された後の状態を示している。 樹脂成形品が成形された後、固定型及び可動型を上下方向に離間させることで樹脂成形品を取り出した状態を示す断面図である。 突起部がボスである変形例を示す断面図である。 図４の変形例を示す断面図である。 従来の樹脂成形品を示す斜視図である。

符号の説明

１０…射出成形装置
１２…成形用金型
１４…キャビティ
１６…溶融樹脂
１８…射出装置
３０…可動部品
３６…コイルバネ
４０…コアバック機構
５０、６０…樹脂成形品
５２…リブ（突起部）
６２…ボス（突起部）

Claims (5)

1. 突起部を有する樹脂成形品を成形するための成形用金型と、前記成形用金型の内部に形成されたキャビティ内に発泡剤が添加されている溶融樹脂を射出する射出装置と、を備える射出成形装置であって、
   前記成形用金型は、前記突起部を成形するための別体の可動部品を備えるとともに、前記キャビティ内に射出された溶融樹脂の射出圧によって前記可動部品を後退させることのできるコアバック機構を備えることを特徴とする射出成形装置。
2. 請求項１に記載の射出成形装置であって、
   前記可動部品は金属製部材であり、前記突起部を成形する凹状の成形部が形成されていることを特徴とする射出成形装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の射出成形装置であって、
   前記コアバック機構は、前記可動部品を前記キャビティ側に向けて付勢する付勢手段により構成されていることを特徴とする射出成形装置。
4. 請求項３に記載の射出成形装置であって、
   前記付勢手段はバネであることを特徴とする射出成形装置。
5. 突起部を有する樹脂成形品を成形するための射出成形方法であって、
   前記突起部を成形するための別体の可動部品を備えた成形用金型を準備する工程と、
   前記成形用金型の内部に形成されたキャビティ内に発泡剤が添加されている溶融樹脂を射出する工程と、
   前記キャビティ内に射出された溶融樹脂の射出圧によって前記可動部品を後退させる工程と、を有することを特徴とする射出成形方法。

Images