JP2014104659A - 樹脂成形品およびその成形方法と成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェルドラインによる外観品質の低下を防止した樹脂成形品およびその成形方法と成形装置を提供する。
【解決手段】連結部２０によって先端が互いに連結された複数の成形部２１〜２３を含むキャビティ２Ｃと、キャビティ２Ｃに樹脂を注入するゲート２４と、成形部２２，２３と連結部２０との連結箇所に配設されて連結部２０を流動する樹脂を停留する樹脂ストッパ部２５Ａ，２５Ｂとを備え、樹脂ストッパ２５Ａ，２５Ｂは成形部２２，２３を流動する樹脂によって樹脂の停留を解除するスライダ２７と圧縮コイルスプリング２８を備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は金型を用いた射出成形法により成形する樹脂成形品に関し、特に一部において連結された複数のライン状の部分を含む樹脂成形品およびその成形方法と成形装置に関するものである。

近年の自動車用ランプでは、従来の標識機能に加え、ランプの外観上の意匠効果を高めるために、ランプ内にデザインされたライトガイド（導光体）を配設することが行われている。この種のライトガイドの一つとして複数のライン状のライトガイドを端部において互いに連結したデザインのものが提案されている。例えば、図１に示すランプ１００では、ランプハウジング１１０内に光源ユニット１１１と共に複数本（ここでは３本）のほぼＬ字状をした成形部１１，１２，１３を連結部１０において連結した格子状ないしは櫛状のライトガイド１を配設し、当該ライトガイド１の各成形部１１，１２，１３の基端部１１ａ，１２ａ，１３ａの基端面にＬＥＤ等の光源１０１を対向配置している。そして、各光源１０１から出射した光を各成形部１１，１２，１３の細幅をした基端部１１ａ，１２ａ，１３ａから内部に導光し、かつ各成形部１１，１２，１３の表面から光を出射させて発光状態とすることによってランプ１００の意匠効果を高めている。このライトガイド１では、各成形部１１，１２，１３は外部から観察される意匠部として構成され、各基端部１１ａ，１２ａ，１３ａの端面部位と前記光源１０１、および連結部１０は疑似リフレクタ１０２等によって覆い隠されてランプ１００の外部から観察されることがない非意匠部として構成されている。

このライトガイド１は透光性のある樹脂を金型を用いた射出成形によって成形されるが、成形時に成形部１１，１２，１３にウェルドラインが生じることがある。すなわち、具体例については後述するが、金型のキャビティ内に設けたゲートから樹脂を射出したときに、注入された樹脂は各成形部１１，１２，１３に充填されながら流動される。このとき、ゲートに近い側の成形部に注入れた樹脂は連結部を流動してゲートから遠い側の成形部に逆方向に流動されて行き、この成形部において両側からの樹脂が衝突状態に合流してウェルドラインを生成してしまう。そのため、成形部１１，１２，１３ではライトガイドに導光された光を受けてウェルドラインが発光し、標識灯配光を阻害するグレア光となったり、ライトガイドないしはランプの外観の見栄え低下が生じることになる。

このようなウェルドラインを回避するには、複数本の成形部ごとにゲートを独立して設けるとともに、各成形部を流動される樹脂が先端の連結部においてほぼ同じタイミングで合流するように各ゲートの樹脂射出量を調整することが考えられるが、このような樹脂射出量の調整を行うためには、例えば各ゲートの開口寸法を相違させる等の調整が必要であり、金型構造が複雑なものになり、コスト高をまねくことになる。また、成形部におけるウェルドラインの発生を確実に防止することは難しい。一方、特許文献１は樹脂成形後における樹脂成形品の表面への塗料充填における流動末端に生じる配向ムラ対策の技術であるが、金型のキャビティの一部に凸部や可動駒を配設し、この凸部や可動駒によってキャビティ内における樹脂の流れを遅延させ、塗料流動末端の位置を外観に影響を与えない部分に設定している。したがって、この技術を応用してライトガイドの樹脂成形における意匠部でのウェルドラインを回避することが考えられる。

特開２００４−１３６５３６号公報

特許文献１の技術をライトガイドの樹脂成形に適用しようとしてキャビティの一部に凸部を配設した場合には、当該凸部において常に樹脂の流れが遅延されかつ樹脂の流れに乱れが生じるため、当該部分においてボイド（気泡）が生じる等の樹脂の充填性が悪くなり、成形品質が低下するという問題が生じる。一方、特許文献１に記載のようにキャビティの一部に可動駒を配設した場合にはこのような問題は生じないが、可動駒を移動させるための機構が必要であり、成形装置の構造が複雑になって金型のコスト高をまねくとともに、可動駒を移動させるタイミングをとることが難しく、成形作業が煩雑なものになる。

本発明の目的はこのような成形品質の低下や金型構造の複雑化を生じることなく、ウェルドラインによる外観品質の低下を防止した樹脂成形品およびその成形方法と成形装置を提供するものである。

本発明の一態様の樹脂成形品は、連結部によって先端が互いに連結された複数の成形部を樹脂成形によって一体に形成し、成形部を意匠部として構成し、連結部を非意匠部として構成した樹脂成形品であって、各成形部にはウェルドラインが存在せず、連結部にウェルドラインが存在することを特徴とする。例えば、樹脂成形品は透光性樹脂で形成されて内部に導光されるライトガイドとして構成することが好ましい。

本発明の一態様の製造方法は、連結部によって先端が互いに連結された少なくとも第１と第２の成形部を含み、第１と第２の成形部の基端側から樹脂を注入して成形を行う樹脂成形品の製造方法であって、第１と第２の成形部にそれぞれ樹脂を注入する工程と、第１の成形部を流動しさらに連結部を流動して第２の成形部に流動しようとする樹脂を停留する工程と、第２の成形部に樹脂が充填された後に樹脂の停留を解除する工程とを含むことを特徴とする。特に、樹脂の停留を解除する工程は、第２の成形部に充填された樹脂の圧力によって行うことを特徴とする。

本発明の一態様の製造装置は、連結部によって先端が互いに連結された少なくとも第１と第２の成形部を含んで構成されるキャビティと、第１と第２の成形部の基端側からキャビティに樹脂を注入するゲートと、第１と第２の成形部のうちゲートからの距離が長い第２の成形部と連結部との連結箇所に配設されて当該連結部を流動する樹脂を停留する樹脂ストッパ部とを備えており、樹脂ストッパは第２の成形部を流動する樹脂によって樹脂の停留を解除するように構成されていることを特徴とする。この樹脂ストッパ部は、連結部の樹脂流路を閉塞可能なスライダと、スライダを当該閉塞する位置に保持する付勢手段とを備えており、付勢手段は第２の成形部に充填される樹脂の圧力によってスライダが閉塞する位置から開放する位置に移動され得る付勢力に設定されることが好ましい。

本発明の樹脂成形品は、意匠部としての成形部に樹脂のウェルドラインが存在しないのでグレア光が発生せず、外観上の見栄えの良い樹脂成形品となる。特に、樹脂成形品をライトガイドとして構成したときには、意匠部を導光する光がウェルドラインによってエッジ光となることがなく、均一な明るさの発光部として構成することができる。

本発明の樹脂成形品の製造方法および製造装置によれば、樹脂ストッパ部によって非意匠部としての連結部において樹脂の流動を停留するので、意匠部としての成形部において樹脂が衝突して合流することを未然に防止でき、意匠部に樹脂のウェルドラインが生じない樹脂成形品が製造できる。また、樹脂ストッパ部は樹脂圧力によって自動的に連結部を開閉するので、樹脂ストッパ部ないし金型の構成が簡略化でき、低コストに製造できるとともに、樹脂成形に際しての樹脂の充填性の低下を防止して成形品質の向上が期待できる。

本発明の一実施形態のライトガイドを内装したランプの一例の外観図。 本発明の一実施形態のライトガイドの外観図。 本発明の一実施形態のライトガイドを成形する金型のａ−ａ線、ｂ−ｂ線に沿う鉛直断面図と水平断面図。 樹脂ストッパ部の構成と動作を説明する拡大斜視図。 樹脂成形動作（その１）を説明する金型の模式的な水平断面図。 樹脂成形動作（その２）を説明する金型の模式的な水平断面図。 樹脂成形動作（その３）を説明する金型の模式的な水平断面図。

次に、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。この実施形態では本発明の樹脂成形品を、図１に示したような複数本の成形部の各先端部を連結部において連結した曲がり櫛状のライトガイド１として構成した例について説明する。すなわち、このライトガイド１は、図２に示すように、基端側領域が細幅で先端側領域が太幅に形成された３本のほぼＬ字型をした成形部１１，１２，１３を有しており、これらの成形部は各先端部において連結部１０によって連結されている。このライトガイド１は、図１に示したようにランプ１００に配設したときに、基端部に対向配置された光源１０１から出射した光が成形部１１，１２，１３ないし連結部１０の内部に導光され、成形部１１，１２，１３や連結部１０において一部の光が外部に出射されて発光状態とされる。成形部１１，１２，１３はランプ１００の外部から観察することが可能な意匠部として構成されるが、連結部１０はランプ１００に配設されている疑似リフレクタ（エクステンション）１０２によって覆い隠されるため外部から観察されることがない非意匠部として構成される。したがって、以降は意匠部、非意匠部として説明する。なお、前記意匠部１１，１２，１３の表面には出射する光を屈折、拡散して所要の配光とするための凹凸やステップ等の配光手段１１ｂ，１２ｂ，１３ｂが形成されているが、ここでは詳細な説明は省略する。

図３（ａ），（ｂ）は前記ライトガイド１を樹脂成形するための金型の鉛直断面図と水平断面図であり、それぞれ同図のａ−ａ線、ｂ−ｂ線に沿った箇所の断面図である。この金型２は下側の固定型２Ｄと、上側の可動型２Ｕを有しており、これら固定型２Ｄと可動型２Ｕとの間に前記ライトガイド１に対応する形状のキャビティ２Ｃが形成されている。すなわち、このキャビティ２Ｃは、基端側領域が細幅で先端側領域が太幅に形成された３本のほぼＬ字型をした意匠部２１，２２，２３と、これらの意匠部２１，２２，２３の先端部を互いに連結する非意匠部２０からなるキャビティである。前記固定型２Ｄには、前記ライトガイド２Ｃの３つの意匠部２１，２２，２３の各基端部２１ａ，２２ａ，２３ａに対応する位置にそれぞれ１つ、合計で３つのゲート２４が開口されており、前記ライトガイド１を成形するための透光性樹脂をこれらのゲート２４からキャビティ２Ｃ内に射出するように構成される。ここで、前記意匠部２１，２２，２３の基端から前記非意匠部２０までの長さは、ゲート２４に最も近い側の意匠部２１から最も遠い側の意匠部２３への順序で大きくされている。換言すれば、この順序で各意匠部２１，２２，２３のキャビティ容積が大きくされている。

前記固定型２Ｄと可動型２Ｕとの間には、前記意匠部２２，２３と前記非意匠部２０の連結箇所に臨んでそれぞれ樹脂ストッパ部２５Ａ，２５Ｂが配設されている。すなわち、これら樹脂ストッパ部２５Ａ，２５Ｂは前記３本の意匠部２１，２２，２３のうち、ゲート２４からの距離が最も近い意匠部２１を除く他の２つの意匠部２２，２３と非意匠部２０が連結される箇所にそれぞれ配設されている。

前記２つの樹脂ストッパ部２５Ａ，２５Ｂは、図４に１つの樹脂ストッパ部２５Ａの概略斜視図を示すように、前記意匠部２２と、先端側の非意匠部２０とが連結された箇所において、当該非意匠部２０の一部を意匠部２２の反対側に向けて所要の幅寸法でかつ所要の長さ寸法で延設した凹状の溝部２６を有している。この溝部２６にはスライダ２７が溝部２６の長手方向に摺動可能に内装されている。このスライダ２７は金型を構成している材料と同じ、または同様な材料で構成されており、樹脂成形時の加熱によっても形状が変形されることはない。また、前記スライダ２７の後面と溝部２６の内底面との間に所定のバネ力に設定された圧縮コイルスプリング２８が弾装されており、スライダ２７はこの圧縮スプリング２８のバネ力によって前面方向への移動習性が与えられている。前記溝部２６の幅寸法は前記意匠部２２の幅寸法よりも若干大きくされており、前記スライダ２７の幅寸法もこの溝部２６の幅寸法に等しくされているので、スライダ２７が前記圧縮コイルスプリング２８によって溝部２６内において前面方向に移動されたときには、当該スライダ２７の前面は前記意匠部２２の先端面に当接した状態で保持されることになる。また、前記スライダ２７の長さ寸法は前記非意匠部２０の幅寸法よりも大きくされているので、スライダ２７の前面が先端面に当接された状態のときには、非意匠部２０はスライダ２７によって塞がれている状態にある。樹脂ストッパ部２５Ｂについても、前記意匠部２２を意匠部２３におきかえれば同じ構成である。なお、スライダ２７の前面の少なくとも一部が意匠部２２の先端面に当接されて非意匠部２０を塞ぐ状態に保持されるのであれば、スライダ２７の幅寸法は必ずしも意匠部２２の幅寸法より大きくなくてもよい。

この金型２を用いて前記ライトガイド１を製造する際には、これまでのライトガイドの製造と全く同様に、固定型２Ｄに可動型２Ｕを密接した上で、各ゲート２４からそれぞれ透光性樹脂をキャビティ２Ｃに射出し、当該樹脂をキャビティ内に充填した上で冷却して硬化させた後に、可動型２Ｕを離型してキャビティ２Ｃから成形品を取り出すだけでよい。図５（ａ）はこの成形時におけるキャビティ内での樹脂の流動状態を示す図である。図５（ａ）のように、樹脂Ｒを各ゲート２４からキャビティ２Ｃ内に注入すると、当該樹脂Ｒは３つの意匠部２１，２２，２３のそれぞれに向けて流動される。各意匠部２１，２２，２３の長さは相違しているのにかかわらずこれら意匠部２１，２２，２３を流動される樹脂Ｒは同じ流速で流動されるため、ゲート２４からの距離が短い側の意匠部（本発明の第１の成形部、以下同じ）２１に樹脂が充填されても、距離が長い側の意匠部（本発明の第２の成形部、以下同じ）２２およびさらに距離が長い側の意匠部２３では未だ完全に樹脂Ｒが充填されない。そのため、距離が長い側の意匠部２２に樹脂Ｒを完全に充填させようとしたときには、距離が短い側の意匠部２１では樹脂Ｒは意匠部２１を越えて先端側の非意匠部２０にまで流動されることになる。

このとき、仮に金型２に実施形態のような樹脂ストッパ部２５Ａ，２５Ｂが存在していないとすると、図５（ｂ）に示すように、距離が短い側の意匠部２１から非意匠部２０に流動された樹脂は、隣接する距離が長い側の意匠部２２の先端側から当該意匠部２２に向けて反対方向に流動されることになる。したがって、この距離が長い側の意匠部２２ではゲート２４から流動されてきた樹脂Ｒと、非意匠部２０から当該意匠部２２に反対方向から流動されてきた樹脂Ｒが衝突して合流し、これら樹脂Ｒの合流によって当該意匠部２２においてウェルドラインＷＬが発生することになる。このウェルドラインＷＬによって、前記したように意匠部２２が発光状態とされたときに、グレア光の発生及び当該意匠部２２の外観を低下する要因になる。

しかし、この実施形態では、図６（ａ）に示すように、非意匠部２０には距離が長い側の意匠部２２との連結箇所に樹脂ストッパ部２５Ａが設けられており、この樹脂ストッパ部２５Ａのスライダ２７によって当該連結箇所において非意匠部２０が塞がれているので、意匠部２１から非意匠部２０を流動されてきた樹脂Ｒはこの樹脂ストッパ部２５Ａによって流動が停留されることになる。したがって、距離の長い側の意匠部２２に樹脂Ｒが充填されるまで非意匠部２０を流動された樹脂Ｒが当該意匠部２２の先端側から反対方向に流動されてくることはなく、前記したような意匠部２２における樹脂Ｒの衝突によるウェルドラインＷＬの発生が防止できる。

図６（ｂ）に示すように、当該距離の長い側の意匠部２２に樹脂Ｒが充填される状態になると、当該樹脂Ｒの流動圧力、すなわち樹脂Ｒの射出圧力がスライダ２７の前面に加えられるため、スライダ２７は圧縮コイルスプリング２８のバネ力に抗して溝部２６に押し込まれる。そのため、スライダ２７による非意匠部２０の閉塞状態が解除されることになり、停留されていた非意匠部２０の樹脂Ｒと、距離の長い側の意匠部２２を流動してきた樹脂Ｒが一体となって合流し、意匠部２２よりもさらに距離の長い側の意匠部２３に向けて非意匠部２０を流動されることになる。

この間、図７（ａ）に示すように、さらに距離の長い側の意匠部２３にはゲート２４から樹脂Ｒが流動されているが、この時点では当該意匠部２３を充填するまでに至っていない。したがって、非意匠部２０を流動されてきた樹脂Ｒは、今度はさらに距離の長い側の意匠部２３に反対方向から流動されようとするが、この意匠部２３と非意匠部２０との連結箇所に配設されている樹脂ストッパ部２５Ｂによって流動が停留されることになる。すなわち、この状況では、当該さらに距離の長い側の意匠部２３は本発明における第２の成形部になり、これに隣接する前記意匠部２２は本発明における第１の成形部になる。この停留はさらに距離の長い側の意匠部２３に樹脂Ｒが充填されるまで継続され、図７（ｂ）に示すように、当該意匠部２３に樹脂Ｒが充填される状態になると、この意匠部２３の樹脂圧力によって樹脂ストッパ部２５Ｂのスライダ２７が圧縮コイルスプリング２８のバネ力に抗して溝部２６に押し込まれ、スライダ２７による非意匠部２０の閉塞状態が解除される。これにより、非意匠部２０で停留されていた樹脂Ｒと、意匠部２３を流動してきた樹脂Ｒが合流され、結果として樹脂Ｒがキャビティ２Ｃ内に充填されることになる。したがって、意匠部２３における樹脂Ｒの衝突による合流が防止されるので、当該意匠部２３におけるウェルドラインＷＬの発生が防止できる。

このように、金型２に樹脂ストッパ部２５Ａ，２５Ｂを設けることにより、第１の成形部としての、相対的に距離の短い側の意匠部２１または２２を流動された樹脂Ｒが連結部としての非意匠部２０を流動して、第２の成形部としての相対的に距離の長い側の意匠部２２または２３に反対方向から流動することを防止することができ、当該距離の長い側の意匠部２２，２３におけるウェルドラインＷＬの発生を防止することができる。この樹脂ストッパ部２５Ａ，２５Ｂは圧縮コイルスプリング２８によって付勢されたスライダ２７を備え、当該樹脂ストッパ部２５Ａ，２５Ｂまで流動されてきた樹脂Ｒの注入圧力によって移動されて非意匠部２０を開放するので、開放時には樹脂Ｒの円滑な流動が確保されることになり、キャビティ２Ｃへの樹脂Ｒの充填性を高め、ボイド等の発生を防止して樹脂成形品質を高めることができる。また、これによりスライダ２７を能動的に開閉動作するための構成は不要であり、あるいはスライダ２７の動作タイミングを検知するためのセンサ等の構成も不要であるので、樹脂ストッパ部２５Ａ，２５Ｂの構成が簡略化でき、金型２を低コストに構成することができる。

ここで、樹脂ストッパ部は実施形態の構成に限られるものではない。すなわち、スライダを通常は連結部を塞ぐ位置に保持し、樹脂の圧力でスライダを移動させる構成とすればよいので、スライダを弾性保持している圧縮コイルスプリングを他の構成のバネ部材で構成してもよく、あるいはゴム等の弾性材や空気圧等を利用した構成としてもよい。また、樹脂ストッパ部として、回動動作されるヒンジ体を捩じりバネ部材で弾性支持し、このヒンジ体を樹脂の圧力によって回動動作することによって連結部を開閉する構成としてもよい。

実施形態では３本の意匠部を備えるライトガイドの例を説明したが、意匠部の数や形状は任意である。意匠部、すなわち本発明の成形部は少なくとも２つあればよく、あるいは４つ以上であってもよい。この場合、樹脂ストッパはゲートからの距離が長い側の成形部と、連結部とを連結する箇所に設ければよいので、樹脂ストッパの数も成形部の数に対応した数を配設すればよい。また、実施形態では３本の意匠部に対してそれぞれ独立したゲートを配設しているが、各意匠部を基端部において連結部によって連結し、この連結部に共通する１つのゲートを配設した構成としてもよい。このようにすれば、ゲート数を削減することが可能になり金型のさらなる簡易化、低コスト化が実現できる。

本発明を適用する樹脂成形品は実施形態に記載のライトガイドに限定されるものではなく、樹脂成形時にキャビティ内に射出された樹脂がキャビティ内において複数の流路を流動して成形が行われる形状の樹脂成形品であれば同様に適用できる。特に、本発明における第１の成形部と第２の成形部は、実施形態ではゲートからの距離が短い側の成形部を第１の成形部とし、距離が長い側の成形部を第２の成形部としているが、各成形部のキャビティ容積を比較し、キャビティ容積の小さい側を第１の成形部とし、キャビティ容積の大きい側を第２の成形部として構成すればよく、このような構成の金型でも第２の成形部における樹脂のウェルドラインの発生を防止することができる。実施形態のような自動車用ランプに適用する場合には、自動車のリアコンビネーションランプやヘッドランプに適用することが可能である。

本発明はウェルドラインによる品質低下を防止することが要求される樹脂成形品と、その成形方法および成形装置に採用することが可能である。

１ ライトガイド
１０ 連結部（非意匠部）
１１，１２，１３ 成形部（意匠部）
２ 金型
２Ｃ キャビティ
２０ 連結部（非意匠部）
２１，２２，２３ 成形部（意匠部）
２４ ゲート
２５Ａ，２５Ｂ 樹脂ストッパ部
２６ 溝部
２７ スライダ
２８ 圧縮コイルスプリング
１００ ランプ
１０１ 光源（ＬＥＤ）
１０２ 疑似リフレクタ
１１０ ランプハウジング
１１１ 光源ユニット

Claims (6)

1. 連結部によって先端が互いに連結された複数の成形部を樹脂成形によって一体に形成し、前記成形部を意匠部として構成し、前記連結部を非意匠部として構成した樹脂成形品であって、前記各成形部にはウェルドラインが存在せず、前記連結部にウェルドラインが存在することを特徴とする樹脂成形品。
2. 前記樹脂成形品は透光性樹脂で形成されて内部に導光が行われるライトガイドであることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形品。
3. 連結部によって先端が互いに連結された少なくとも第１と第２の成形部を含み、前記第１と第２の成形部の基端側から樹脂を注入して成形を行う樹脂成形品の製造方法であって、前記第１と第２の成形部にそれぞれ樹脂を注入する工程と、前記第１の成形部を流動しさらに前記連結部を流動して前記第２の成形部に流動しようとする樹脂を停留する工程と、前記第２の成形部に樹脂が充填された後に前記樹脂の停留を解除する工程とを含むことを特徴とする樹脂成形品の製造方法。
4. 前記樹脂の停留を解除する工程は、前記第２の成形部に充填された樹脂の圧力によって行うことを特徴とする請求項３に記載の樹脂成形品の製造方法。
5. 連結部によって先端が互いに連結された少なくとも第１と第２の成形部を含んで構成されるキャビティと、前記第１と第２の成形部の基端側から前記キャビティに樹脂を注入するゲートと、前記第１と第２の成形部のうち前記ゲートからの距離が長い第２の成形部と前記連結部との連結箇所に配設されて当該連結部を流動する樹脂を停留する樹脂ストッパ部とを備え、前記樹脂ストッパ部は前記第２の成形部を流動する樹脂によって前記樹脂の停留を解除するように構成されていることを特徴とする樹脂成形品の成形装置。
6. 前記樹脂ストッパ部は、前記連結部の樹脂流路を閉塞可能なスライダと、前記スライダを当該閉塞する位置に保持する付勢手段とを備え、当該付勢手段は前記第２の成形部に充填される樹脂の圧力によって前記スライダが前記閉塞する位置から開放する位置に移動され得る付勢力に設定されていることを特徴とする請求項５に記載の樹脂成形品の成形装置。
   
   

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