JP2014172256A - 射出成形方法および射出成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】射出成形において、サイクルタイムの長期化や、成形不良の原因となるキャビティ内の圧力の過不足をともなうことなく、ウエルドを抑制する。
【解決手段】金型のキャビティ１２に射出された樹脂材料１６がキャビティ１２内に充填されるまでの過程で、流動する樹脂材料１６の少なくとも２つのフローフロント１６Ａ、１６Ｂが合流する樹脂合流部１６Ｃが生じる射出成形方法であって、金型のキャビティ１２を形成する金型表面２３のうち樹脂合流部１６Ｃの樹脂材料１６が接触する部分を回転コア３０として回転させることで、樹脂合流部１３Ｃで合流する樹脂に速度差を生じさせる。
【選択図】図８

Description

本発明は、板状の部分を有する樹脂成形品の成形に好適に用いられる射出成形方法および射出成形装置に関する。

従来、樹脂成形品等を形成するための技術として、射出成形がある。射出成形は、型締めされた状態の金型のキャビティ（成形空間）内に、溶融樹脂等の加熱溶融した材料をゲートから射出して充填し、冷却・固化させることで、成形品を得るものである。射出成形は、比較的少ない工程数で複雑な形状の成形品を成形できることから、比較的複雑な形状の製品を大量に生産するのに適しており、幅広い分野で用いられている。

射出成形においては、成形品の補強や剛性の向上等を目的として、樹脂材料にフィラーの一種であるタルクを混合することが行われている。タルクを含有する樹脂成形品としては、例えば、自動車部品であるバンパーやインストルメントパネル（インパネ）等の比較的大型で複雑な形状の部品が挙げられる。

このような射出成形においては、成形品の表面にウエルド（ウエルドラインともいう。）と呼ばれる線状痕が生じる場合がある。ウエルドは、金型のキャビティ内で流動する樹脂材料の２つ以上のフローフロント（流動先端部）が合流する部分において発生する。樹脂材料の合流部分は、キャビティに対して複数のゲートから溶融樹脂が流入することや、成形品に孔等の開口部を形成するためにキャビティ内に存在する筒状または柱状の型部分を樹脂材料が回り込むこと等によって生じる。

詳細には、樹脂材料の合流部分においては、上述したように樹脂材料に混合されたタルクが、成形品の表面に対して垂直方向（縦方向）に配向しやすくなる。ここで、成形品の表面に対する垂直方向は、例えば成形品の板状の部分にあっては板厚方向となる。こうしたタルクの縦方向の配向が、ウエルドを生じさせる原因となる。このようにして生じるウエルドは、樹脂成形品において傷のように見える線状の成形不良であり、成形品の外観品質を損なう原因となる。このため、ウエルドの発生はなるべく抑制されることが望ましい。

そこで、射出成形による樹脂成形品においてウエルドの発生を抑制するための技術として、射出条件を制御することによりウエルドの発生を抑制する技術がある。ここで、射出条件には、複数のゲートからの溶融樹脂の射出タイミングや、キャビティ内における樹脂材料の内部応力等が含まれる。

例えば、特許文献１には、射出条件として複数のゲートからの溶融樹脂の射出タイミングを制御する技術が記載されている。具体的には、特許文献１には、成形品の長手方向との関係で樹脂材料の射出方向が互いに異なるメインゲート部と補助ゲート部とを設定し、メインゲート部から射出された樹脂材料が成形品の長手方向に沿う開口部の長手方向全長に回り込んだ後に、補助ゲート部から樹脂材料を射出する技術が開示されている。かかる技術によれば、開口部の周りに先に樹脂材料を満たしてしまうことで、その開口部の存在の影響によるウエルドの発生を抑制することができると考えられる。

また、射出条件としてのキャビティ内における樹脂材料の内部応力に関し、複数のゲートからの溶融樹脂の射出圧力を制御する技術がある。具体的には、例えば互いに対向する位置に配設された一対のゲートに関し、一方のゲートからの射出圧力を他方のゲートからの射出圧力に対して強く（または弱く）することで、両者の射出圧力に差を設けるというものである。かかる技術によれば、互いに対向する両側のゲートから射出される溶融樹脂の合流部分において内部応力に不均衡が生じてタルクが寝た状態となり、ウエルドの発生が抑制されることになる。

特開２０１３−１０１９号公報

上述したように射出条件を制御することによってウエルドの発生を抑制する技術によれば、次のような問題がある。まず、特許文献１のように複数のゲートからの溶融樹脂の射出タイミングを制御する技術によると、射出タイミングがゲートによって異なることになる。このため、複数のゲートから同時に射出される場合と比べて、各ゲートからの射出タイミングがずれる分、成形工程のサイクルタイムが長くなる。

また、複数のゲートからの樹脂材料の射出圧力を制御する技術によると、射出圧力がゲートによって異なることになる。このため、キャビティ内全体としての圧力バランスを保つことが困難となり、圧力過多による金型のパーティングライン（ＰＬ）におけるバリや段差、あるいはヒケと呼ばれる、圧力不足による意図せぬ窪み等といった成形不良が発生しやすくなる。

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、サイクルタイムの長期化や、成形不良の原因となるキャビティ内の圧力の過不足をともなうことなく、ウエルドを抑制することができる射出成形方法および射出成形装置を提供することを目的とする。

本発明に係る射出成形方法は、金型のキャビティに射出された樹脂材料が前記キャビティ内に充填されるまでの過程で、流動する樹脂材料の少なくとも２つのフローフロントが合流する樹脂合流部が生じる射出成形方法であって、前記金型の前記キャビティを形成する面のうち前記樹脂合流部の樹脂材料が接触する部分を回転させることで、前記樹脂合流部で合流する樹脂に速度差を生じさせることを特徴とするものである。

本発明の一態様に係る射出成形方法は、前記キャビティを形成する面の一部を回転させることは、前記金型が有する金型要素のうち成形品における非意匠面側の面を形成する金型要素の一部を、前記キャビティを形成する面に対する垂直方向を回転軸方向として回転させることにより行うことを特徴とするものである。

本発明に係る射出成形装置は、金型のキャビティに射出された樹脂材料が前記キャビティ内に充填されるまでの過程で、流動する樹脂材料の少なくとも２つのフローフロントが合流する樹脂合流部が生じる射出成形装置であって、前記キャビティを形成する少なくとも１つの金型要素の一部を構成し、前記金型要素の前記キャビティを形成する面に対する垂直方向を回転軸方向として回転可能に設けられ、前記キャビティを形成する面のうち、前記樹脂合流部の樹脂材料が接触する部分を構成する回転型部と、前記回転型部を回転させるための回転動力を生成する駆動部と、を備え、前記駆動部により生成した回転動力によって前記回転型部を回転させることで、前記樹脂合流部で合流する樹脂に速度差を生じさせることを特徴とするものである。

本発明の一態様に係る射出成形装置は、前記金型は、金型要素として、成形品における意匠面側の面を形成する第１の金型要素と、成形品における非意匠面側の面を形成する第２の金型要素とを有し、前記回転型部は、前記第２の金型要素の一部として設けられていることを特徴とするものである。

本発明によれば、サイクルタイムの長期化や、成形不良の原因となるキャビティ内の圧力の過不足をともなうことなく、ウエルドを抑制することができる。

本発明に係るウエルドの発生メカニズムについての説明図。 本発明に係るウエルドの発生メカニズムについての説明図。 図２におけるＢ部分拡大図。 本発明に係るウエルドの発生メカニズムについての説明図。 本発明の一実施形態に係る金型の概要を示す図。 本発明の一実施形態に係る射出成形装置の構成を示す図。 ウエルドが発生する場合のキャビティ内における樹脂材料の挙動を示す模式図。 本発明の一実施形態に係るキャビティ内における樹脂材料の挙動を示す模式図。 本発明の一実施形態に係る回転コアによる樹脂材料の流動速度の変化についての説明図。 本発明の一実施形態に係る回転コアの回転によるウエルドの移動についての説明図。 本発明の一実施形態に係る回転コアの回転による樹脂圧力差についての説明図。 本発明の実施例に係るタルクを示す図。

本発明は、金型のキャビティ（成形空間）内に射出される溶融樹脂について、少なくとも２つのフローフロント（流動先端部）が合流する樹脂合流部が生じる射出成形において、キャビティを形成する金型要素の表面のうち樹脂合流部が接触する部分を、キャビティの形状を維持したまま部分的に回転させることで、樹脂合流部で合流する樹脂に速度差を生じさせ、成形品の表面に生じるウエルドの発生を抑制しようとするものである。

本発明の実施の形態の説明に際し、樹脂成形品におけるウエルドの発生メカニズムについて説明する。射出成形においては、例えば、自動車部品であるバンパーやインストルメントパネル等の比較的大型で複雑な形状の部品を成形品とする場合、成形品の補強や剛性の向上等を目的として、樹脂材料にフィラーの一種であるタルクを混合することが行われている。タルクは、例えば、水和したケイ酸マグネシウムからなる粉状物であって、数マイクロメートルから１００マイクロメートル程度の大きさの矩形板状の構造を有する。なお、タルクが混合される樹脂材料としては、ポリオレフィン系樹脂であるポリプロピレン樹脂が広く用いられている。

このようにタルクが混合された樹脂材料が用いられる射出成形においては、金型のキャビティ内で流動する樹脂材料の２つ以上のフローフロントが合流する樹脂合流部においてウエルドが発生するという問題がある。樹脂合流部は、キャビティに対して複数のゲートから溶融樹脂が流入することや、成形品に孔等の開口部を形成するためにキャビティ内に存在する筒状または柱状の型部分を樹脂材料が回り込むこと等によって生じる。

ここで、図１を用いて、キャビティ内における樹脂材料の回り込みによる合流樹脂部においてウエルドが発生する場合について具体的に説明する。なお、図１（ａ）、（ｂ）は、キャビティとしての板状の成形空間内の樹脂材料の様子を平面断面視で模式的に示した図である。

図１（ａ）に示すように、金型のキャビティ１内においては、成形品の形状によって、成形品に開口部を形成するための柱状の型部分である開口形成用型部２が存在する場合がある。このようにキャビティ１内に開口形成用型部２が存在する構成においては、図１（ａ）に示すように、キャビティ１内に射出され流動する樹脂材料３について、樹脂材料３がキャビティ１内に充填されるまでの過程で、開口形成用型部２を通過した後の部分に、２つのフローフロント３Ａ、３Ｂが合流する樹脂合流部３Ｃが生じる。つまり、開口形成用型部２に対する樹脂材料３の流れにおいて、開口形成用型部２によって分岐した樹脂材料３が、開口形成用型部２の下流側の部分において２方向から合流し（矢印Ａ１、Ａ２参照）、樹脂合流部３Ｃが生じる。このようにキャビティ１内において生じる樹脂合流部３Ｃにおいては、図１（ｂ）に示すように、キャビティ１内に充填された樹脂材料３が冷却・固化されることで、樹脂材料３による成形品において線状痕となるウエルド４が発生する。

このように樹脂材料３による成形品にウエルド４が生じることは、上述したように樹脂材料３に混合されるタルクの配向に起因する。ウエルドの発生メカニズムについて、図２、図３、および図４を用いて詳細に説明する。図２（ａ）、（ｂ）は、キャビティ１内の樹脂合流部３Ｃにおける樹脂材料３の流動状態を示す図である。図３は、図２（ｂ）のＢ部分拡大図である。図４は、タルクの配向と樹脂材料３の収縮との関係を示す図である。

図２（ａ）に示すように、板状の成形空間としてのキャビティ１においては、キャビティ１を形成する金型要素の表面（以下「金型表面」という。）として、板厚方向に互いに対向する一方の金型要素５の金型表面５ａと、他方の金型要素６の金型表面６ａとが存在する。図２（ａ）には、樹脂合流部３Ｃに対して互いに異なる２方向（矢印Ｃ１、Ｃ２参照）から流れてくる溶融樹脂のフローフロントが示されている。

このようにキャビティ１内を流動する樹脂材料３は、フローフロントにおいてファウンテンフロー（噴出し流れ）を生じさせながらキャビティ１内を流動する。すなわち、キャビティ１内を流動する樹脂材料３においては、金型表面５ａ、６ａに接触する表層部分３Ｄについては温度低下による固化の影響で徐々に流動性が低くなるのに対して、内層部分３Ｅおよびフローフロントの部分については高温状態によって流動性が維持されるため、フローフロント部分において、内側から外側に向かうような噴水状の流れが形成される（矢印Ｃ３参照）。

このような態様で流動する樹脂材料３においては、材料内のタルクが樹脂材料３の流動によって生じる剪断応力の方向に応じた配向を示す傾向がある。具体的には、金型表面５ａ、６ａに接触する樹脂材料３の表層部分３Ｄにおいては、剪断応力が比較的大きいため、タルクは樹脂材料３の流動方向に沿って横方向に配向する。これに対し、樹脂材料３の内層部分３Ｅにおいては、剪断応力が比較的小さいことから、フローフロントではタルクは上述したような噴水状の流れ（矢印Ｃ３参照）に沿って配向する。ここで、タルクについての配向とは、上述したように矩形板状のタルクがその長手方向を沿わせることに相当する。

そして、図２（ｂ）に示すように、互いに対向する向きに流れてきた樹脂材料３の２つのフローフロントが樹脂合流部３Ｃにおいて衝突して合流する。樹脂合流部３Ｃにおいては、互いに合流した各フローフロント部分の表面側（上下の金型表面５ａ、６ａ側）の端部に小高い盛り上がり部分が生じ、表面に断面視でＶノッチ状となるＶ字溝３Ｆが形成される。

このＶ字溝３Ｆは、図３の拡大図に示すように、タルク３ｘの配向について、樹脂合流部３Ｃの境界部分（中央部分）から遠ざかるにつれて縦方向（板厚方向、図において上下方向）から徐々に傾倒して横方向（板厚方向に対して垂直方向、図において左右方向）となる配向に起因して形成される。つまり、流動する樹脂材料３の表層部分においては樹脂材料３の流れに沿って寝た状態となるタルクが、噴水状の流れが形成される２つのフローフロントが衝突する樹脂合流部３Ｃの表層部分においては立った状態となり、こうしたタルクの配向によってＶ字溝３Ｆが形成される。図３に示すように、樹脂材料３の表面部においてＶ字溝３Ｆを形成する部分は、他の平坦な部分に対して数マイクロメートル程度隆起した部分となる。

図４に、樹脂合流部３Ｃおよびその近傍におけるタルクの配向を模式的に示す。図４において左側に示す図は、図３に示すようなＶ字溝３Ｆが生じる樹脂合流部３Ｃの部分について、樹脂材料３の流動時、つまり２つのフローフロントが合流した直後の高温条件におけるタルクの配向および樹脂の形状を示す。また、図４において右側に示す図は、図４の左側に示す図と同じ部分について、高温状態の樹脂材料３の冷却後、つまり樹脂材料３が固化した状態の常温条件におけるタルクの配向および樹脂の形状を示す。すなわち、図４は、Ｖ字溝３Ｆが生じる樹脂合流部３Ｃ付近についての、合流直後の高温状態から冷却されることで固化した状態となることによる、タルクの配向に起因する樹脂の形状の変化を示す。

図４に示すように、樹脂材料３においては、流動時（溶融状態）から冷却されて固化することによって板厚方向（図４において上下方向）について収縮が生じるが、その板厚方向の収縮に関して、タルクの配向によって収縮量に差が生じる。具体的には、図４に示すように、タルクが縦方向（板厚方向）に配向し（立った状態となり）Ｖ字溝３Ｆが形成される樹脂合流部３Ｃよりも、樹脂合流部３Ｃ以外の平坦な部分、つまりタルクが横方向に配向する（寝た状態となる）、樹脂合流部３Ｃを挟む両側の部分の方が、板厚方向の収縮量が大きくなる。

このため、樹脂合流部３Ｃおよびその近傍部分においては、樹脂材料が冷却されて固化することで、タルクが縦方向に配向する樹脂合流部３Ｃよりも、タルクが横方向に配向する平坦な部分の方が板厚方向に大きく収縮し、Ｖ字溝３Ｆの部分が相対的に突出した状態となる（高低差を示す符号Ｄ１参照）。つまり、上述したように隆起した部分となるＶ字溝３Ｆを形成する部分に対して、平坦な部分が熱収縮によって比較的大きく縮むことにより、Ｖ字溝３Ｆの部分が相対的により隆起した状態となり、山形状の部分が形成される。これにより、樹脂成形品の表面に樹脂合流部３Ｃの境界線に沿う突条部分が出現することになり、この突条部分が、線状痕であるウエルドとして現れる。

このように、樹脂成形品におけるウエルドは、樹脂合流部３Ｃにおけるタルクの縦方向の配向に起因して生じる。以上のようなウエルドの発生メカニズムとしての現象は、樹脂材料に混合されるフィラーがタルクの場合に限られず、他のフィラー、例えば、炭酸カルシウム、ガラス繊維、ウォラストナイト、マイカ等、各種無機フィラーおよび有機フィラーであっても生じ得る現象である。

本発明は、以上のような樹脂成形品におけるウエルドの発生メカニズムに着目し、縦方向（板厚方向）に配向する直立タルクをなくすことがウエルドをなくすことに繋がるという思想のもと、樹脂合流部において直立タルクを寝かせることを目的としてなされたものである。

樹脂合流部において直立タルクを寝かせるアプローチとしては、キャビティ内における樹脂材料の内部応力に着目し、キャビティに対する複数のゲートからの溶融樹脂の射出圧力を制御する手法がある。つまり、複数のゲートで溶融樹脂の射出圧力に差を設け、樹脂合流部において内部応力に不均衡を生じさせ、タルクを寝かせようとするものである。しかしながら、かかる手法によれば、ゲートによって射出圧力が異なることから、キャビティ内全体としての圧力バランスを保つことが困難となり、圧力過多によるパーティングライン（ＰＬ）におけるバリや段差、あるいは圧力不足による意図せぬ窪み（ヒケ）等といった成形不良が発生しやすくなる。

そこで、本発明は、キャビティ内の樹脂材料に力学的に外力を加えることに着目し、樹脂材料に外力を加えることで、樹脂合流部において互いに合流する樹脂材料に速度差を生じさせ、直立タルクを寝かせようとするものである。そして、本発明に係る射出成形方法は、樹脂合流部における直立タルクを寝かせるに際し、キャビティ内の樹脂合流部において樹脂材料が接触する金型要素の金型表面の一部をその場で回転させることにより、樹脂材料に外力を加えてタルクの配向を力学的に変える手法を採用する。以下、本発明の実施の形態を説明する。

本実施形態に係る射出成形方法は、金型のキャビティに射出された樹脂材料がキャビティ内に充填されるまでの過程で、流動する樹脂材料の少なくとも２つのフローフロントが合流する樹脂合流部が生じる射出成形方法である。そして、本実施形態に係る射出成形方法は、樹脂製品を成形する金型において、樹脂製品においてウエルドが生じる部分の直下のコア側の金型要素の一部を回転させることで、樹脂合流部にて縦方向（板厚方向）に配向しようとするタルクを寝かせ、ウエルドを抑制して樹脂製品の表面の見栄えを向上させるものである。

図５および図６に示すように、本実施形態に係る射出成形用の金型１１は、射出成形品として、矩形板状の樹脂製品を形成するためのものである。本実施形態に係る金型１１によって得られる樹脂製品は、例えば、板厚が２．０ｍｍ、縦横が２００ｍｍ×３００ｍｍの寸法の長方形状の板状の製品である。したがって、金型１１においては、かかる樹脂製品の形状・寸法に対応するキャビティ１２が形成される。

本実施形態に係る金型１１は、コア側の金型要素である可動型１３と、キャビティ側の金型要素である固定型１４と、これらの型を保持するとともに可動型１３を移動させる成形機（図示略）とを備える。金型１１において、可動型１３および固定型１４は、可動型１３の動作によって開閉する成形型を構成する。この成形型の型閉じ状態において、可動型１３および固定型１４それぞれの金型表面２３、２４によってキャビティ１２が形成される。

なお、図５は、金型１１を構成する可動型１３をその金型表面２３側から見た平面視で表したものである。また、以下では、金型１１において樹脂製品の形状に対応するキャビティ１２の長手方向（図５における左右方向）を左右方向とし、キャビティ１２に対する可動型１３側を下側、固定型１４側を上側として上下方向を規定する。したがって、図６に示すように、キャビティ１２を形成する金型表面のうち、上側の面が固定型１４の金型表面２４となり、下側の面が可動型１３の金型表面２３となる。

そして、本実施形態に係る金型１１においては、固定型１４の金型表面２４が意匠面となり、可動型１３の金型表面２３が非意匠面となる。つまり、金型１１によって形成される板状の樹脂製品において、固定型１４の金型表面２４によって形成される面が外観に表れる外側の面となり、可動型１３の金型表面２３によって形成される面が外観には表れない内側の面となる。このように、本実施形態に係る金型１１は、金型要素として、成形品における意匠面側の面を形成する第１の金型要素である固定型１４と、成形品における非意匠面側の面を形成する第２の金型要素である可動型１３とを有する。

また、図５に示すように、金型１１においては、キャビティ１２に対する溶融樹脂の射出口であるゲート１５が設けられている。本実施形態では、図５に示すように、キャビティ１２の左右両側において互いに対向する位置となる２箇所にゲート１５が設けられている。このようにキャビティ１２の左右両側に設けられる２箇所のゲート１５は、図５に示すような平面視において左右方向に対する垂直方向（図５において上下方向、以下「前後方向」とする。）について一側（図５において下側）に片寄った位置に設けられている。以下では、前後方向についてゲート１５が片寄って位置する側（図５において下側）を前側とし、その反対側（図５において上側）を後側とする。ゲート１５は、固定型１４等に設けられホットランナーやスプルー等と称される樹脂通路に連通する。この樹脂通路には、シリンダ装置等として構成される射出装置から射出された溶融樹脂が供給される。

以上のような構成を備える金型１１においては、可動型１３および固定型１４からなる成形型の型閉じ動作によって上下の金型表面２３、２４によりキャビティ１２が形成された状態で、射出装置から射出された溶融樹脂が、金型１１の樹脂通路を介してゲート１５に導かれ、左右方向に互いに対向する２箇所のゲート１５からキャビティ１２内に同時に注入される（図５、矢印Ｅ１、Ｅ２参照）。キャビティ１２内に注入された溶融樹脂は、冷却され固化した後、型開きされた成形型から成形品として取り出される。

以上のように、互いに対向する２箇所のゲート１５からキャビティ１２内に溶融樹脂が射出される構成においては、各ゲート１５から射出されてキャビティ１２内で流動する樹脂材料の２つのフローフロントが合流する樹脂合流部が生じる。このため、特に対策がなされない場合、樹脂合流部においてウエルドが発生することになる。

具体的には、上述したようにキャビティ１２の左右両側において前側に片寄った位置に設けられた互いに対向する一対のゲート１５から射出されて流動する各樹脂材料においては、図７に示すように、流動方向の成分として、相手方に対して左右方向に対向する方向の成分（矢印Ｆ１参照）と、前側から後側に向かう方向の成分（矢印Ｆ２参照）とが存在する。

このため、左右両側のゲート１５から同時に射出された樹脂材料１６は、矩形板状のキャビティ１２内の左右方向の略中央位置において、前側から後側にかけて徐々に合流していくことになる。つまり、本実施形態の金型１１においては、樹脂材料１６がキャビティ１２内に充填されるまでの過程で、キャビティ１２の左右方向の略中央位置において、互いに対向する左右両側のゲート１５から同時に射出された樹脂材料１６の２つのフローフロント１６Ａ、１６Ｂが合流する樹脂合流部１６Ｃが生じる。なお、図７は、キャビティ１２内で流動する樹脂材料１６の樹脂合流部１６Ｃの一部が含まれるようにキャビティ１２の空間を直方体状に切り取った態様で樹脂材料１６の流動状態を模式的に示す図である。したがって、図７に示す直方体形状において、上面は、固定型１４の金型表面２４に接触する面（意匠面）に相当し、下面は、可動型１３の金型表面２３に接触する面（非意匠面）に相当する。

そして、キャビティ１２内において生じる樹脂合流部１６Ｃにおいては、キャビティ１２内に充填された樹脂材料１６が冷却・固化されることで、樹脂材料１６に混合されたタルクの配向に起因して、樹脂材料１６による成形品において線状痕となるウエルドが発生する。すなわち、図７に示すように、樹脂材料１６においては、タルクが縦方向（板厚方向）に配向する樹脂合流部１６Ｃの境界部分と、タルクが横方向に配向する他の部分とで、板厚方向の収縮量に差が生じ、この板厚方向の収縮量の差によって、樹脂成形品の表面に樹脂合流部１６Ｃの境界線に沿う突条部分がウエルドとして現れる。本実施形態の金型１１の場合、ウエルドは、樹脂製品の左右方向の略中央位置において前後方向に延びる直線状の線状痕として現れる。

そこで、本実施形態の射出成形方法は、上述したようなウエルドの発生を抑制するため、金型１１のキャビティ１２を形成する面（金型表面）のうち樹脂合流部１６Ｃの樹脂材料が接触する部分を回転させることで、樹脂合流部１６Ｃで合流する樹脂材料に速度差を生じさせる。

具体的には、金型１１を構成する金型要素において、金型表面を形成する一部分を、他の部分から独立した型部材とし、その型部材を金型表面に対する垂直方向を回転軸方向として回転可能に設けることで、金型表面の形状、つまりキャビティ１２の形状を維持したまま（形状を変えることなく）、金型表面の一部を部分的に回転させる。言い換えると、金型１１を構成する金型要素を、金型表面に対する垂直方向を回転軸方向として回転しない非回転部と、金型表面に対する垂直方向を回転軸方向として回転する回転部とで構成する。

そして、こうした金型要素の部分的な回転を、ウエルドが生じることとなる樹脂合流部１６Ｃの樹脂材料が接触する部分を対象として行う。なお、本実施形態に係る金型１１において、金型表面に対する垂直方向は、可動型１３および固定型１４について相手方の金型要素に対する近接離間方向に相当する。

このように金型要素の樹脂合流部１６Ｃに対応する部分が部分的に回転する構成においては、金型表面として、金型表面に対する垂直方向を回転軸方向として回転しない本体部分の金型表面部分（非回転領域）と、樹脂合流部１６Ｃに対応する部分であって金型表面に対する垂直方向を回転軸方向として回転する金型表面部分（回転領域）とが存在することになる。すなわち、金型１１を構成する金型要素の金型表面のうちの非回転領域は、キャビティ１２内に樹脂材料が射出されてから充填されるまでの過程において終始固定の部分であり、キャビティ１２内を流動する樹脂材料から受ける応力に対して能動的に動くことによる影響を与えないのに対し、金型表面のうちの回転領域は、樹脂材料の射出から充填までの過程において、所定のタイミングで回転する部分であり、流動する樹脂材料から受ける応力に対して回転動作によって作用する。

このような金型表面の部分的な回転を行うため、本実施形態に係る金型１１は、図５、図６、および図８に示すように、可動型１３を構成する型部材として、回転コア３０を有する。なお、図８は、図７と同様にキャビティ１２の空間を直方体状に切り取った態様で樹脂材料１６の流動状態を模式的に示す図である。

回転コア３０は、可動型１３において金型表面２３を形成する他の部分に対して独立した型部材である。図５および図６に示すように、回転コア３０は、円柱状の外形を有し、円形状となる一方の端面３０ａを可動型１３の金型表面２３に臨ませるように、可動型１３に埋設された状態で設けられる。したがって、可動型１３においては、回転コア３０の外形の形状寸法に対応する円柱状の空間を形成する孔部１３ａが設けられ、この孔部１３ａに対して、回転コア３０が回動可能に挿入された状態で設けられる。本実施形態では、水平面状の金型表面２３において、回転コア３０の上側の端面３０ａは、金型表面２３の他の部分に対して面一となるように、つまり共通の平面を形成するように設けられる。上述したような板厚が２．０ｍｍ、縦横が２００ｍｍ×３００ｍｍの製品サイズに対し、回転コア３０の直径は、例えば２０ｍｍ程度である。

回転コア３０は、可動型１３の金型表面２３に対する垂直方向（図５において紙面に対して垂直方向、図６において上下方向）を回転軸方向として回転可能に設けられる。つまり、図６に示すように、回転コア３０は、その円柱状の外形における中心軸方向に沿う回転軸線Ｇ１回りに回転可能に設けられる（矢印Ｇ２参照）。回転コア３０は、例えば、１００°〜７２０°／秒の回転速度で回転するように設けられる。本実施形態では、回転コア３０は、後述するようにモータを動力源として回転する。

回転コア３０は、ウエルドが形成される位置、つまりキャビティ１２内における樹脂合流部１６Ｃに対応する位置に設けられる。すなわち、回転コア３０は、可動型１３の金型表面２３の一部を形成する上側の端面３０ａに、樹脂合流部１６Ｃにて合流する樹脂材料が接触するような位置に設けられる。本実施形態では、上述したように樹脂製品の左右方向の略中央位置において前後方向の直線状にウエルドが生じることになるので、回転コア３０は、このウエルドに対応して、左右方向および前後方向について中央部に設けられている（図５参照）。

このように可動型１３において回転コア３０が設けられる構成においては、金型１１を構成する金型要素としての可動型１３が、金型表面に対する垂直方向を回転軸方向として回転する回転部としての回転コア３０と、金型表面に対する垂直方向を回転軸方向として回転しない非回転部としての本体部分１３Ａとを有することになる。そして、可動型１３が回転コア３０を有する構成においては、本実施形態の場合、水平面状の金型表面２３の一部が、回転コア３０の上側の端面３０ａによって回転する部分として形成される。つまり、可動型１３の金型表面２３は、本体部分１３Ａによって形成される非回転領域２３Ａと、樹脂合流部１６Ｃに対応する部分であって回転コア３０の上側の端面３０ａによって形成される回転領域２３Ｂとを有する。

可動型１３の金型表面２３のうち、本体部分１３Ａによって形成される非回転領域２３Ａは、キャビティ１２内に樹脂材料が射出されてから充填されるまでの過程において終始固定の部分であり、キャビティ１２内を流動する樹脂材料から受ける応力に対して能動的に動くことによる影響を与えない部分である。これに対し、可動型１３の金型表面２３のうち、回転コア３０によって形成される回転領域２３Ｂは、樹脂材料の射出から充填までの過程において、所定のタイミングで回転する部分であり、流動する樹脂材料から受ける応力に対して回転動作によって作用する。

以上のように金型表面の一部を形成する回転コア３０を備える構成において、回転コア３０が射出成形中に回転することで、樹脂合流部１６Ｃにおいて流動する樹脂材料に外力が与えられる。このように流動する樹脂材料に外力が作用することにより、樹脂合流部１６Ｃで合流する樹脂に速度差を生じる。これにより、ウエルドとしての線状痕を形成する部分が、回転コア３０の回転にともなって回転コア３０上（端面３０ａ上）において移動し、ウエルドとしてのラインが変形する。ウエルドが移動することにより、上述したようなタルクの配向に起因して形成される山形状の部分の山の高さが低減され、結果としてウエルドが抑制される。

回転コア３０の回転にともなう樹脂材料の速度変化について、図９を用いて説明する。図９（ａ）、（ｂ）の各図は、可動型１３の金型表面２３において回転コア３０が存在する中央部分を、図５と同様の平面視で拡大して示す図であって、回転コア３０の前後（上流側および下流側）における樹脂材料の流動の状態を示す図である。図９（ａ）は、回転コア３０に対して樹脂材料１６の流動上流側でのウエルド形成状態を示す図であり、同図（ｂ）は、同じく流動下流側でのウエルド形成状態を示す図である。また、回転コア３０は、図９（ａ）、（ｂ）に示す平面視において右回りに回転するものとする（矢印Ｈ１、Ｈ２参照）。

まず、図９（ａ）を用いて、回転コア３０の上流側について説明する。図９（ａ）には、回転コア３０に対する樹脂到達時の速度分布が表されている。図９（ａ）に示すように、キャビティ１２内の左右方向の略中央位置においては、互いに対向する左右両側のゲート１５（図５参照）から同時に射出された樹脂材料１６の２つのフローフロント１６Ａ、１６Ｂが合流する樹脂合流部１６Ｃが生じる。ここで、図９（ａ）に示すように、キャビティ１２内を流動する樹脂材料１６の各フローフロント１６Ａ、１６Ｂについては、その流動の過程で回転コア３０に対する到達点Ｊａ、Ｊｂが存在する。すなわち、平面視において、進行方向に凸な曲線状をなす樹脂材料１６の各フローフロント１６Ａ、１６Ｂは、円形状の回転コア３０に達した時には、回転コア３０に対して点接触の状態となり、この接触点が、回転コア３０に対する到達点Ｊａ、Ｊｂとなる。樹脂材料１６の各フローフロント１６Ａ、１６Ｂが回転コア３０に到達した時点から、回転コア３０の回転が樹脂材料１６に作用する。

上述したようにキャビティ１２の左右両側において前側に片寄った位置に設けられた一対のゲート１５から射出されて流動する各樹脂材料１６は、流動方向の成分として相手方に対して左右方向に対向する方向の成分と、前側から後側に向かう方向の成分とを有することから、斜め後ろ方向を進行方向とする。具体的には、図９（ａ）において左側の樹脂材料１６は、左側のゲート１５から射出された樹脂材料であり、そのフローフロント１６Ａの進行方向は、右斜め後ろ方向（図において右斜め上方向）となる。このように左側のゲート１５からくる樹脂材料１６の回転コア３０に対する到達点Ｊａにおける進行速度成分をＶａとする（到達点Ｊａから延びる実線矢印参照）。同様にして、右側のゲート１５から射出された樹脂材料１６のフローフロント１６Ｂの進行方向は、左斜め後ろ方向（図９（ａ）において左斜め上方向）となり、その樹脂材料１６の回転コア３０に対する到達点Ｊｂにおける進行速度成分をＶａ’とする。到達点Ｊａ、Ｊｂにおける進行速度成分Ｖａ、Ｖａ’の方向は、いずれも平面視における回転コア３０の円形状の径方向と略同じ方向に沿う方向となる。また、左右の到達点Ｊａ、Ｊｂにおける進行速度成分Ｖａ、Ｖａ’は、左右方向に対称であるとする。

また、樹脂材料１６の回転コア３０に対する到達点Ｊａ、Ｊｂにおいては、回転コア３０の回転による回転速度成分が存在する。この回転速度成分の方向は、平面視における回転コア３０の円形状に対する接線方向となる。具体的には、図９（ａ）に示すように、上記のとおり右回り（矢印Ｈ１参照）に回転する回転コア３０においては、回転コア３０の円形状に対して左前側（図において左下側）に位置する左側の到達点Ｊａにおける回転速度成分Ｖｂの方向は、左斜め後ろ方向（図において左斜め上方向）となる（到達点Ｊａから延びる破線矢印参照）。同様にして、回転コア３０の円形状に対して右前側（図において右下側）に位置する右側の到達点Ｊｂにおける回転速度成分Ｖｂ’の方向は、左斜め前方向（図９（ａ）において左斜め下方向）となる（到達点Ｊｂから延びる破線矢印参照）。

以上のように進行速度成分（Ｖａ、Ｖａ’）および回転速度成分（Ｖｂ、Ｖｂ’）が存在する樹脂材料１６の回転コア３０に対する各到達点Ｊａ、Ｊｂにおいて、進行速度成分の方向と回転速度成分の方向とは略直角をなす。つまり、左側の到達点Ｊａにおける進行速度成分Ｖａの方向と回転速度成分Ｖｂとのなす角度をθ、右側の到達点Ｊｂにおける進行速度成分Ｖａ’の方向と回転速度成分Ｖｂ’とのなす角度をθ’とした場合、θ＝θ’≒９０ｄｅｇとなる。

したがって、左側の到達点Ｊａにおける、回転コア３０の回転によって加減速された後の樹脂材料１６の進行速度成分をＶとすると、Ｖ≒Ｖａとなる。同様にして、右側の到達点Ｊｂにおける、回転コア３０の回転によって加減速された後の樹脂材料１６の進行速度成分をＶ’とすると、Ｖ’≒Ｖａ’となる。よって、Ｖ＝Ｖ’となる。以上のことから、回転コア３０の上流側においては、樹脂合流部１６Ｃで互いに合流する左右からの樹脂材料１６の進行速度は同等であるといえる。

次に、図９（ｂ）を用いて、回転コア３０の下流側について説明する。図９（ｂ）には、回転コア３０に対して樹脂通過中の速度分布が表されている。図９（ｂ）に示すように、樹脂材料１６が回転コア３０上を通過する途中においては、平面視で、樹脂材料１６の各フローフロント１６Ａ、１６Ｂの回転コア３０の円形状に対する通過点Ｋａ、Ｋｂが存在する。すなわち、進行方向に凸な曲線状をなしながら左右方向の外側から内側、かつ前側から後側に向いて進行する左右のフローフロント１６Ａ、１６Ｂについては、平面視で回転コア３０の円形状に対する交点である通過点Ｋａ、Ｋｂが存在する。

そして、左側の通過点Ｋａにおける樹脂材料１６の進行速度成分Ｖａの方向は、右斜め後ろ方向（図において右斜め上方向）となり、右側の通過点Ｋｂにおける樹脂材料１６の進行速度成分Ｖａ’の方向は、左斜め後ろ方向（図において左斜め上方向）となる。通過点Ｋａ、Ｋｂにおける進行速度成分Ｖａ、Ｖａ’の方向は、いずれも平面視における回転コア３０の円形状に対する接線方向と略同じ方向に沿う方向となる。また、左右の通過点Ｋａ、Ｋｂにおける進行速度成分Ｖａ、Ｖａ’は、左右方向に対称であるとする。

また、図９（ｂ）に示すように、右回り（矢印Ｈ２参照）に回転する回転コア３０においては、回転コア３０の円形状に対して左後側（図において左上側）に位置する左側の通過点Ｋａにおける回転速度成分Ｖｂの方向は、右斜め後ろ方向（図において右斜め上方向）であって、進行速度成分Ｖａと同じ方向となる。また、回転コア３０の円形状に対して右後側（図において右上側）に位置する右側の通過点Ｋｂにおける回転速度成分Ｖｂ’の方向は、右斜め前方向（図９（ｂ）において右斜め下方向）であって、進行速度成分Ｖａ’と反対方向となる。

以上のように進行速度成分（Ｖａ、Ｖａ’）および回転速度成分（Ｖｂ、Ｖｂ’）が存在する樹脂材料１６の回転コア３０に対する各通過点Ｋａ、Ｋｂにおいては、左側の通過点Ｋａについては、進行速度成分Ｖａの方向と回転速度成分Ｖｂとのなす角度θはθ≒０ｄｅｇとなり、右側の通過点Ｋｂについては、進行速度成分Ｖａ’の方向と回転速度成分Ｖｂ’とのなす角度θ’はθ’≒１８０ｄｅｇとなる。

したがって、左側の通過点Ｋａにおける加減速後の樹脂材料１６の進行速度成分Ｖは、Ｖ≒Ｖａ＋Ｖｂとなる。また、右側の通過点Ｋｂにおける加減速後の樹脂材料１６の進行速度成分Ｖ’は、Ｖ’≒Ｖａ’−Ｖｂ’となる。よって、Ｖ＞Ｖ’となる。以上のことから、回転コア３０の下流側においては、樹脂合流部１６Ｃで互いに合流する左右からの樹脂材料１６の進行速度に差異が発生しているといえる。

このように回転コア３０の回転によって樹脂合流部１６Ｃで合流する樹脂に速度差が生じることにより、ウエルドが移動し、ウエルドとしてのラインが変形する。このような回転コア３０の回転にともなうウエルドの移動について、図１０を用いて説明する。図１０（ａ）は、回転コア３０が回転しない場合のウエルドの状態を示す図であり、同図（ｂ）は、回転コア３０が回転する場合のウエルドの状態を示す図である。

図１０（ａ）に示すように、回転コア３０が回転しない場合、樹脂合流部１６Ｃで合流する樹脂材料１６について上述したような速度差は生じない。このため、回転コア３０の左右方向の中心位置において前後方向に沿う直線状のウエルド３５が生じる。

これに対し、図１０（ｂ）に示すように、回転コア３０が右回り（矢印Ｌ１参照）に回転する場合、樹脂合流部１６Ｃで合流する樹脂材料１６について上述したような速度差が生じるため、図１０（ａ）に示すような直線状のウエルド３５が移動し、ウエルド３５としてのラインの形状が変形する。具体的には、図１０（ｂ）に示すように、回転コア３０の端面３０ａ（回転領域２３Ｂ）上においては、回転コア３０の回転の作用によって、直線状のウエルド３５のうち前後方向（図における上下方向）について回転コア３０の中心位置よりも後側の部分は右側に移動して前側の部分は左側に移動することで、ウエルド３５がＳ字状に湾曲した態様となる。

より詳細には、図１０（ａ）に示すように、回転コア３０上のウエルド３５における位置について、前後方向について回転コア３０の中心位置Ｍ１よりも後側（下流側）のポイントＰａと、回転コア３０の中心位置Ｍ１よりも前側（上流側）のポイントＰｂに着目した場合、回転コア３０の右回りの回転によって、後側のポイントＰａは右側に移動し、前側のポイントＰｂは左側に移動する。つまり、上述したような回転コア３０上におけるウエルド３５のＳ字状の湾曲は、ポイントＰａが存在する後側の部分については右側に凸となるように湾曲し、ポイントＰｂが存在する前側の部分については左側に凸となるように湾曲したものである。

そして、ウエルドの左右方向の移動量については、回転コア３０の中心位置Ｍ１よりも後側のポイントＰａの方が、中心位置Ｍ１よりも前側のポイントＰｂよりも大きくなる。すなわち、図１０（ｂ）に示すように、ウエルド３５の回転コア３０よりも上流側の直線部分を基準として、後側のポイントＰａの右側への移動量Ｘａは、前側のポイントＰｂの左側への移動量Ｘｂよりも多い（Ｘａ＞Ｘｂ）。

以上のように、回転コア３０の回転により樹脂合流部１６Ｃで合流する樹脂材料１６について速度差が発生し、ウエルドの位置が移動する。また、回転コア３０の回転方向と樹脂材料１６の進行方向とが重なる下流側では、上流側に比して速度差が大きくなり、ウエルドの移動量も大きくなる。この点、上述したようにウエルドが移動することによりタルクの配向に起因する山の高さが低減されてウエルドが抑制されることから、ウエルド移動量が大きいほど、山の高さが低減し、ウエルドが抑制されることになる。したがって、回転コア３０の範囲内で、位置によってウエルドレベルが異なることになる。

また、回転コア３０が回転することによって生じる樹脂材料の圧力差の面からみたウエルドの低減について、図１１を用いて説明する。図１１（ａ）は、回転コア３０が回転しない場合の樹脂合流部１６Ｃにおけるタルクの状態を示す図であり、同図（ｂ）は、回転コア３０が回転する場合の樹脂合流部１６Ｃにおけるタルクの状態を示す図である。なお、図１１（ａ）、（ｂ）では、回転コア３０の図示を省略している。

回転コア３０が回転しない場合、図１１（ａ）に示すように、樹脂合流部１６Ｃで互いに合流する樹脂材料１６について樹脂圧力の差は生じない。つまり、樹脂合流部１６Ｃに対する左右両側からの樹脂圧力は均等となる。このため、キャビティ１２内の樹脂合流部１６Ｃにおける樹脂材料１６について、固化せずに流動性が比較的高い内層部分１６Ｅに対して固化の影響で流動性が比較的低い表層部分１６Ｄにおいて、樹脂合流部１６Ｃの中央部分（境界部分）に、縦方向に配向した直立タルクが発生する（符号Ｎ１で示す部分参照）。直立タルクはウエルド発生の原因となる。

これに対し、回転コア３０が回転する場合、図１１（ｂ）に示すように、樹脂材料１６が回転する回転コア３０から外力を受けることで、樹脂合流部１６Ｃにおける樹脂合流後に樹脂圧力差が生じる。これにより、図１１（ｂ）に示すように、固化せずに流動性が高い内層部分１６Ｅの部分が、表層部分１６Ｄに対して、樹脂圧力の高い方から低い方に動くといった現象が起きる。図１１（ｂ）に示す例では、左右方向について中央の樹脂合流部１６Ｃに対して右側からの樹脂圧力の方が左側からの樹脂圧力よりも強い場合を示しており、この場合、内層部分１６Ｅは右側から左側へと移動する。

このように樹脂合流部１６Ｃにおいて板厚方向の中央部分である内層部分１６Ｅが、表層部分１６Ｄに対して相対的に、板厚方向に対して垂直方向（板面に沿う方向）に移動することにより、表層部分１６Ｄが応力を受け、タルクが寝ることになる（図１１（ｂ）、符号Ｎ２で示す部分参照）。つまり、樹脂合流部１６Ｃにおいて内層部分１６Ｅが表層部分１６Ｄに対して横方向に移動することで、表層部分１６Ｄにおいてタルクを寝かせることができ、直立タルクの発生を抑制することができる。このように、回転コア３０が回転することにより、２方向から合流する樹脂材料１６に圧力差が生じ、樹脂合流部１６Ｃにおけるタルクの縦方向の配向が緩和され、ウエルドが抑制されることになる。

以上のような本実施形態の射出成形方法によれば、サイクルタイムの長期化や、成形不良の原因となるキャビティ１２内の圧力の過不足をともなうことなく、ウエルドを抑制することができる。すなわち、本実施形態の射出成形方法によれば、複数のゲート１５からの樹脂材料１６の射出タイミングを互いに異なるタイミングにする必要がないため、各ゲート１５からの射出タイミングがずれることによって成形工程のサイクルタイムが長くなることがない。また、上述したように回転コア３０の回転によって樹脂合流部１６Ｃにおいて合流する樹脂材料１６同士で圧力差は生じるものの、複数のゲート１５からの樹脂材料１６の射出圧力自体はゲートによって異ならせる必要がない。このため、キャビティ１２内全体としての圧力バランスを保つことが容易となり、圧力過多による金型のパーティングライン（ＰＬ）におけるバリや段差、あるいは圧力不足による意図せぬ窪み（ヒケ）等といった成形不良が発生しにくくなる。そして、回転コア３０の回転により、樹脂合流部１６Ｃにおいて直立タルクを寝かせることができるので、ウエルドを抑制することができ、樹脂製品の見栄えを向上することができる。

また、本実施形態の金型１１においては、回転コア３０は、成形品における非意匠面側の面を形成するコア側の金型要素である可動型１３の一部として設けられている。すなわち、本実施形態の射出成形方法においては、キャビティ１２を形成する金型表面の一部を回転させることは、金型１１が有する金型要素のうち成形品における非意匠面側の面を形成する金型要素である可動型１３の一部を、金型表面２３に対する垂直方向を回転軸方向として回転させることにより行われる。

このような射出成形方法によれば、樹脂成形品において、回転コア３０と可動型１３の本体部分１３Ａとの境界部分の円形状に沿う凹部が転写されて円形状の痕が生じる場合であっても、その円形状の痕は樹脂製品における非意匠面に存在して外観に現れることがないため、ウエルド抑制による樹脂製品の見栄え向上をより効果的なものとすることができる。

続いて、本実施形態に係る射出成形装置の構成について、図５、図６、および図８を用いて説明する。ここで説明する射出成形装置の構成は、上述したような回転コア３０を回転させるための構成の一例である。

本実施形態に係る射出成形装置５０は、金型１１のキャビティ１２に射出された樹脂材料１６がキャビティ１２内に充填されるまでの過程で、流動する樹脂材料１６の少なくとも２つのフローフロント１６Ａ、１６Ｂが合流する樹脂合流部１６Ｃが生じる射出成形装置である。本実施形態では、キャビティ１２の左右両側において互いに対向する位置となる２箇所にゲート１５が設けられており（図５参照）、各ゲート１５から同時に射出された樹脂材料１６が合流し、樹脂合流部１６Ｃが生じる。

図６に示すように、本実施形態に係る射出成形装置５０は、回転型部としての回転コア３０と、駆動部としてのモータ５１とを備える。

回転コア３０は、キャビティ１２を形成する金型要素の１つである可動型１３の一部を構成する。回転コア３０は、可動型１３のキャビティ１２を形成する金型表面２３に対する垂直方向を回転軸方向（回転軸線Ｇ１参照）として回転可能に設けられる（矢印Ｇ２参照）。そして、回転コア３０は、キャビティ１２を形成する金型表面２３のうち、樹脂合流部１６Ｃの樹脂材料１６が接触する部分を構成する。つまり、回転コア３０の上側の端面３０ａにより、金型表面２３において樹脂合流部１６Ｃの樹脂材料１６が接触する回転領域２３Ｂが形成される。なお、回転コア３０の詳細は、上述したとおりである。

モータ５１は、回転コア３０を回転させるための回転動力を生成するものであり、例えばステッピングモータである。モータ５１の回転動力は、モータ５１と一体的に設けられる減速機５２を介して、出力軸５３により出力される。モータ５１および減速機５２は、その出力軸５３側を上側に向けて、出力軸５３の軸方向が回転コア３０の回転軸方向と平行となるように設けられる。つまり、回転コア３０と、モータ５１および減速機５２とは、いずれも回転軸方向が金型表面２３に対する垂直方向（上下方向）となるように設けられる。

出力軸５３の回転は、歯車機構５４によって回転コア３０に伝達される。歯車機構５４は、出力軸５３に設けられる駆動側歯車５４ａと、回転コア３０に設けられ駆動側歯車５４ａに噛合する従動側歯車５４ｂとを有する。駆動側歯車５４ａは、出力軸５３の上端部に固定されている。従動側歯車５４ｂは、回転コア３０の円柱状の外形における下端部において、回転コア３０と一体的に回転するように鍔状に設けられている。駆動側歯車５４ａと従動側歯車５４ｂとは、水平方向に隣り合った状態で互いに噛合し、出力軸５３の回転を回転コア３０に伝達する。

回転コア３０は、上述したように可動型１３に形成された孔部１３ａに挿入された状態で設けられる。回転コア３０は、孔部１３ａに対して無給油ブッシュ５５を介して回動可能に設けられている。無給油ブッシュ５５は、孔部１３ａを形成する内周面に設けられた周溝１３ｂに嵌められた状態で設けられる。

回転コア３０の下端部は、孔部１３ａを貫通して、可動型１３の下側に設けられた凹部１３ｃ内に突出する。凹部１３ｃは、回転コア３０が挿入される孔部１３ａに連続し、可動型１３において歯車機構５４等を収容する収容空間を形成する。この収容空間は、可動型１３に対して凹部１３ｃを下側から塞ぐ受け板５６が設けられることにより形成される。このように凹部１３ｃによって形成される収容空間に対して、回転コア３０の下端部が上側から突出し、この回転コア３０の突出部分に従動側歯車５４ｂが設けられるとともに、同収容空間に対して下側から突出する出力軸５３に、従動側歯車５４ｂと噛合する駆動側歯車５４ａが設けられる。

回転コア３０は、凹部１３ｃを下側から塞ぐことで凹部１３ｃとともに収容空間を形成する受け板５６に対して、スラスト玉軸受５７を介して回転可能に支持される。スラスト玉軸受５７は、受け板５６の上側の面に形成された凹部５６ａに嵌った状態で設けられ、回転コア３０を下側から支持する。受け板５６は、回転コア３０やモータ５１および減速機５２等を支持する部分であって、可動型１３を補強する役割も果たす。

また、回転コア３０には、その円柱状の外形における下端面から下側に向けて延設される支持軸３１が設けられている。支持軸３１は、回転コア３０の外径よりも小径であり、回転コア３０と同軸心位置に設けられ、回転コア３０と一体的に回転する。支持軸３１は、スラスト玉軸受５７および受け板５６を上下方向に貫通し、下端部を受け板５６の下側に突出させる。支持軸３１の受け板５６からの下側突出部分には、支持軸３１の軸方向の移動を規制するナット部材５８が設けられている。ナット部材５８は、受け板５６の下側の面に対して所定のガタをもつ位置に設けられる。

このような構成において、可動型１３の凹部１３ｃを下側から塞ぐ受け板５６が、凹部１３ｃに形成された段差部に嵌った状態で、可動型１３の本体部分１３Ａに対して固定具５９によって固定されることで、回転コア３０や従動側歯車５４ｂ等の回転部分が、可動型１３の本体部分１３Ａと受け板５６との間に挟み込まれる。そして、可動型１３に固定された受け板５６に対して、モータ５１および減速機５２を含む構成が、出力軸５３を受け板５６から上側に突出させた状態で外側から（図６においては下側から）取り付けられる。

このようにモータ５１や歯車機構５４等の回転コア３０を回転させるための構成が設けられた可動型１３は、スペーサブロック６０を介して、可動型取付板６１に取り付けられる。可動型取付板６１は、上述したように可動型１３等を保持する成形機の可動部に固定され、成形機と可動型１３とを連結させる。スペーサブロック６０は、可動型１３の下側と可動型取付板６１との間に空間を保つための部材である。

スペーサブロック６０によって形成された可動型１３と可動型取付板６１との間の空間内に、回転コア３０の下側から延設される支持軸３１の受け板５６からの下側突出部分や、モータ５１および減速機５２等が位置する。ここで、一体的な構成であるモータ５１および減速機５２は、上側の減速機５２の部分を受け板５６に形成された嵌合孔部５６ｂに嵌合させるとともに、下側のモータ５１の下端部を可動型取付板６１の上面に形成された嵌合凹部６１ａに嵌合させることで、位置決めされた状態で設けられる。

以上のような構成において、モータ５１の回転が、減速機５２、出力軸５３に設けられた駆動側歯車５４ａ、および従動側歯車５４ｂによって回転コア３０に伝達される。これにより、回転コア３０が、金型表面２３に対する垂直方向を回転軸方向（回転軸線Ｇ１参照）として回転する。

回転コア３０は、射出成形装置５０による射出成形の工程において所定のタイミングで回転させられる。例えば、ゲート１５からの樹脂材料の射出開始から数秒後のタイミングで、回転コア３０の回転が開始される。また、回転コア３０の回転の停止については、回転コア３０の回転量（例えば５回転（１８００°））や、回転開始からの経過時間（例えば５秒）等によって制御される。また、回転コア３０は、例えば１００°〜７２０°／秒程度の回転速度で回転する。こうした回転コア３０の回転動作（回転の開始・停止）、そのタイミング、回転速度等については、射出成形装置５０が備えるコントローラ（図示略）によって制御される。

以上のように、本実施形態の射出成形装置５０は、モータ５１により生成した回転動力によって回転コア３０を回転させることで、キャビティ１２内の樹脂合流部１６Ｃで合流する樹脂に速度差を生じさせる。これにより、上述したように樹脂合流部１６Ｃにおいてタルクを寝かせることができ、ウエルドの発生が抑制される。なお、回転コア３０を回転させるための構成は、本実施形態の射出成形装置５０に限定されるものではなく、回転コア３０を回転させるための構成としては、周知の技術を適宜採用することができる。例えば、回転動力を生成する駆動部としてモータ５１の代わりにシリンダ機構等の直線動作するアクチュエータを用い、そのアクチュエータの直線動作を回転動作に変換して、回転動力を回転コア３０に伝達する構成等であってもよい。

以上のような本実施形態の射出成形装置５０によれば、上述したように、サイクルタイムの長期化や、成形不良の原因となるキャビティ内の圧力の過不足をともなうことなく、ウエルドを抑制することができる。

また、本実施形態の射出成形装置５０においては、金型１１は、金型要素として、成形品における意匠面側の面を形成する固定型１４と、成形品における非意匠面側の面を形成する可動型１３とを有し、回転コア３０が、可動型１３の一部として設けられている。

このような構成によれば、樹脂成形品において、回転コア３０と可動型１３の本体部分１３Ａとの境界部分の円形状に沿う凹部が転写されて円形状の痕が生じる場合であっても、その円形状の痕は樹脂製品における非意匠面に存在して外観に現れることがないため、ウエルド抑制による樹脂製品の見栄え向上をより効果的なものとすることができる。

以上説明した本実施形態の射出成形方法および射出成形装置５０においては、回転コア３０が金型１１を構成する金型要素のうち可動型１３のみに設けられているが、回転コア３０等の回転型部は、キャビティ１２を形成する少なくとも１つの金型要素の一部を構成するものであればよく、例えば、本実施形態では、回転コア３０は、固定型１４に設けられたり、可動型１３および固定型１４の両方に設けられたりしてもよい。また、本実施形態では、キャビティ１２内における樹脂合流部として、２箇所のゲート１５から樹脂材料が射出されることによって生じる樹脂合流部１６Ｃが対象とされているが、樹脂合流部については、その発生原因となる構成（例えば、ゲートの数等）を限定するものではない。したがって、樹脂合流部としては、例えば、３箇所以上のゲートからキャビティ内に射出された樹脂材料が合流する樹脂合流部であってもよく、また、１箇所のゲートからキャビティに射出された樹脂材料が、成形品に孔等の開口部を形成するためにキャビティ内に存在する筒状または柱状の型部分を回り込むこと等によって生じる樹脂合流部であってもよい。

以下では、本発明の実施例について説明する。本実施例では、図５および図６に示すような構成により、ポリプロピレン樹脂に図１２に示すような長さ７μｍ、厚さ２μｍのタルクを混合した樹脂材料を用いて、板厚が２．０ｍｍ、縦横が２００ｍｍ×３００ｍｍのサイズの長方形状の板状の製品を成形した。また、回転コア３０としては、直径が２０ｍｍのものを採用した。また、射出成形における条件として、射出速度が［８ｍｍ／秒］、回転コア３０の回転開始のタイミングがゲート１５からの樹脂材料の射出開始から６．５秒後、回転コア３０の回転速度が７２０°／秒という条件を用いた。

本実施例では、回転コア３０の回転量が回転角度で３６０°の場合と１０８０°の場合の２パターンで成形を行った。前者の場合の条件で得られた成形品を実施例品１とし、後者の場合の条件に得られた成形品を実施例品２とする。また、回転コア３０を回転させない場合の条件で得られた成形品を比較例品として採用した。

本実施例では、実施例品１および実施例品２のいずれについても、比較例品に対して山の高さが０．数マイクロメートル程度低かった。また、ウエルドの移動距離については、回転コア３０の回転量が多い実施例品２の方が、実施例品１よりも数ミリメートル長かった。

ここで、「山の高さ」とは、直立タルクによって樹脂合流部の表面において生じるＶ字溝を形成する山形状の部分の高さ、つまり平坦な部分と山形状の部分の頂上との高低差であり、図４に示す例では、符号Ｄ１の寸法に相当する。山の高さは、ウエルドの視認性に影響し、山の高さが低いほど、ウエルドは目立たなくなり、樹脂製品の見栄えは向上する。また、「ウエルドの移動距離」とは、比較例品を基準として、回転コア３０上における左右方向についてのウエルドの移動量が最も多い点の移動量であり、図１０（ｂ）に示す例では、移動量Ｘａがウエルドの移動距離に相当する。

本実施例により、実施例品１および実施例品２のいずれについても、比較例品と比べて、山の高さが低くなっていることがわかった。この結果から、回転コア３０を回転させることにより、回転コア３０を回転させない場合と比較して、山の高さが低減し、ウエルドが比較的目立たなくなるということがいえる。以上のように、本実施例から、本発明に係る射出成形技術を用いることにより、山の高さを低減することができ、ウエルドの発生を抑制することができるということが実証された。

以上のように、本発明に係る射出成形方法および射出成形装置は、射出条件ではなく金型の構造によって、樹脂合流部で合流する樹脂に速度差を生じさせることで、ウエルドの原因となる直立タルクを寝かせ、成形品の表面に生じるウエルドの発生を抑制しようとするものである。本発明に係る射出成形技術は、例えば薄板状の成形品領域を有する射出成形等において広く適用することができる。

１１ 金型
１２ キャビティ
１６ 樹脂材料
１６Ａ フローフロント
１６Ｂ フローフロント
１６Ｃ 樹脂合流部
１３ 可動型（第２の金型要素）
１４ 固定型（第１の金型要素）
２３ 金型表面
３０ 回転コア（回転型部）
５０ 射出成形装置
５１ モータ（駆動部）

Claims (4)

1. 金型のキャビティに射出された樹脂材料が前記キャビティ内に充填されるまでの過程で、流動する樹脂材料の少なくとも２つのフローフロントが合流する樹脂合流部が生じる射出成形方法であって、
   前記金型の前記キャビティを形成する面のうち前記樹脂合流部の樹脂材料が接触する部分を回転させることで、前記樹脂合流部で合流する樹脂に速度差を生じさせる
   ことを特徴とする射出成形方法。
2. 前記キャビティを形成する面の一部を回転させることは、前記金型が有する金型要素のうち成形品における非意匠面側の面を形成する金型要素の一部を、前記キャビティを形成する面に対する垂直方向を回転軸方向として回転させることにより行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の射出成形方法。
3. 金型のキャビティに射出された樹脂材料が前記キャビティ内に充填されるまでの過程で、流動する樹脂材料の少なくとも２つのフローフロントが合流する樹脂合流部が生じる射出成形装置であって、
   前記キャビティを形成する少なくとも１つの金型要素の一部を構成し、前記金型要素の前記キャビティを形成する面に対する垂直方向を回転軸方向として回転可能に設けられ、前記キャビティを形成する面のうち、前記樹脂合流部の樹脂材料が接触する部分を構成する回転型部と、
   前記回転型部を回転させるための回転動力を生成する駆動部と、を備え、
   前記駆動部により生成した回転動力によって前記回転型部を回転させることで、前記樹脂合流部で合流する樹脂に速度差を生じさせる
   ことを特徴とする射出成形装置。
4. 前記金型は、金型要素として、成形品における意匠面側の面を形成する第１の金型要素と、成形品における非意匠面側の面を形成する第２の金型要素とを有し、
   前記回転型部は、前記第２の金型要素の一部として設けられている
   ことを特徴とする請求項３に記載の射出成形装置。

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