JP2015024567A - 樹脂成形品とその製造方法及びその製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエルドラインを完全になくし、強度低下もない樹脂成形品とその製造方法及びその製造装置を提供する。
【解決手段】本発明の樹脂成形品(24)は、射出口以外に１以上の孔(25)を有する射出成形された樹脂成形品であり、ウエルドラインがなく、孔(25)の周囲は樹脂成形品と同一の樹脂で成形された縁部材が埋め込まれ、樹脂成形品と一体化されている。この樹脂成形品(24)は、射出成形時には後に孔となる部分にも均一に溶融樹脂を充填し、この際にリブを突出させておき、このリブを圧縮しつつ孔の縁まで押し込むと同時に、リブの内面を除去することにより得る。
【選択図】図８

Description

本発明は、射出口以外に１以上の孔を有する射出成形された樹脂成形品とその製造方法及びその製造装置に関する。

射出成形された樹脂成形品は、自動車部品、家電商品、電子・電気製品、日用品など様々な分野で使用されている。とくに近年はメタリック顔料を加えた樹脂成形品が多く使用されている。メタリック顔料を加えた樹脂成形品は金属光沢を有しており、見栄えが良いという利点がある。射出成形品の樹脂射出口の部分は薄い円形板状で射出成形品から分離し孔を形成すると、孔の周囲にはウエルドライン（結合線）は発生しないが、射出口以外に１以上の孔を形成する場合、従来の射出成形法ではコアを配置して成形しており、コアを回って溶融樹脂が接合するため、ウエルドラインが発生し、完全融合していない場合もあり、強度が低下するという問題がある。加えて、見栄えが悪いという問題がある。とくにメタリック顔料を加えた樹脂成形品ではウエルドラインが目立つ問題があった。図１０は従来品のウエルドライン３３が存在する射出成形品３０の斜視図である。この射出成形品３０は射出口の周囲に形成された孔３４と、ベース成形部３１と、孔３２と、孔３２の下流側に形成されたウエルドライン３３が存在する。

一方、射出成形後に刃物などで打ち抜き加工して孔を開ける場合は、打ち抜き加工時のストレスにより射出成形品の強度が低下し、打ち抜き破断面に筋状の線や段差が発生し、メタリック材料では破断面が黒色になる問題があった。さらに、バリの発生問題や、角ダレが発生し、角の曲面加工は極めて困難であるという問題もあった。

従来技術として、特許文献１には自動車バンパーの止着孔を形成する可動コア周りの溶融樹脂の会合角度を大きくしてウエルドラインの発生を抑制することが提案されている。特許文献２〜３には溶融樹脂供給口を中空円形としたり、複数の供給口とすることが提案されている。特許文献４にはキャビティ近辺に加熱手段を設けて樹脂からガスが発生するまで加熱し、ガス抜きすることが提案されている。

特開２０１２−１６６６３４号公報 特開２０１２−２１８３３２号公報 特開２００５−００７８５３号公報 特開２００７−２８３４９５号公報

しかし、前記特許文献１〜４で提案されている成形法ではウエルドラインを完全になくすことは困難である。さらに、特許文献４のように高い温度まで加熱すると樹脂が劣化し、強度が低下する問題もある。

本発明は、前記従来の問題を解決するため、ウエルドラインを完全になくし、強度低下もない樹脂成形品とその製造方法及びその製造装置を提供する。

本発明の樹脂成形品は、射出口以外に１以上の孔を有する射出成形された樹脂成形品であって、前記樹脂成形品にはウエルドラインがなく、前記孔の周囲は前記樹脂成形品と同一の樹脂で成形された縁部材が埋め込まれ、前記樹脂成形品と一体化されていることを特徴とする。

本発明の樹脂成形品の製造方法は、前記の樹脂成形品の製造方法であって、射出成形機の金型内に成形キャビティを挟んで押し込み側入れ子と受け側入れ子を設け、前記押し込み側入れ子の先端部は局面を付けて細くし、前記細くした押し込み側入れ子の先端部と前記受け側入れ子の先端部はほぼ同じ大きさとし、前記キャビティ内に溶融樹脂を射出する際には前記押し込み側入れ子先端部と受け側入れ子先端部の間隔を前記キャビティの間隔とほぼ同一にしておき、
（１）前記キャビティ内に溶融樹脂を射出する射出工程と、
（２）前記押し込み側入れ子を押し込んで溶融樹脂を圧縮する圧縮工程と、
（３）前記押し込み側入れ子先端部を、前記受け側入れ子の先端部の位置までさらに押し込むと同時に前記受け側入れ子をその分引き下げ、前記押し込み側入れ子先端部に接触している樹脂を前記受け側入れ子に移動させる移動工程と、
（４）保圧を掛ける保圧工程と、
（５）前記押し込み側入れ子を最初の状態に戻し、金型を開いて樹脂成形品を取り出す工程を含むことを特徴とする。

本発明の樹脂成形品の製造装置は、前記の樹脂成形品の製造装置であって、射出成形機の金型内に成形キャビティを挟んで押し込み側入れ子と受け側入れ子を設け、前記押し込み側入れ子の先端部は局面を付けて細くし、前記細くした押し込み側入れ子の先端部と前記受け側入れ子の先端部はほぼ同じ大きさとし、前記キャビティ内に溶融樹脂を射出する際には前記押し込み側入れ子先端部と受け側入れ子先端部の間隔を前記キャビティの間隔とほぼ同一にしておき、
（１）前記キャビティ内に溶融樹脂を射出する射出手段と、
（２）前記押し込み側入れ子を押し込んで溶融樹脂を圧縮する圧縮手段と、
（３）前記押し込み側入れ子先端部を、前記受け側入れ子の先端部の位置までさらに押し込むと同時に前記受け側入れ子をその分引き下げ、前記押し込み側入れ子先端部に接触している樹脂を前記受け側入れ子に移動させる移動手段と、
（４）保圧を掛ける保圧手段と、
（５）前記押し込み側入れ子を最初の状態に戻し、金型を開いて樹脂成形品を取り出す手段を含むことを特徴とする。

本発明は、射出成形時には後に孔となる部分にも均一に溶融樹脂を充填し、この際にリブを突出させておき、このリブを圧縮しつつ孔の縁まで押し込むと同時に、リブの内面を除去することにより、樹脂成形品の孔の周囲は樹脂成形品と同一の樹脂で成形された縁部材が埋め込まれ、樹脂成形品と一体化されたものとなり、ウエルドラインを完全になくし、強度低下もない樹脂成形品とその製造方法及びその製造装置を提供する。

図１は本発明の一実施例における射出成形機の模式的断面図である。 図２は同、射出工程の模式的断面図である。 図３Ａは同、圧縮工程の模式的断面図、図３Ｂは同、リブ部の拡大断面図である。 図４は同、移動工程の模式的断面図である。 図５は同、保圧工程完了時の模式的断面図である。 図６は同、金型内の圧力と時間のグラフである。 図７は同、射出工程で成形を止め、金型から取り出した成形体の斜視図である。 図８Ａは、同リブを孔内の縁まで押し込んだ後の樹脂成形体の斜視図、図８Ｂは孔部を形成するために除去された除去部分である。 図９は本発明の別の実施例の射出成形品の斜視図である。 図１０は従来品のウエルドラインが存在する射出成形品の斜視図である。

本発明は射出口以外に１以上の孔を有する射出成形された樹脂成形品である。このような成形品は従来キャビティ内にコアを配置して射出成形していたが、本発明においては、コアは使用せず、射出成形時には後に孔となる部分にも均一に溶融樹脂を充填し、この際にリブを突出させておき、このリブを圧縮しつつ孔の縁まで押し込むと同時に、リブの内面の平坦部を除去する。これにより、樹脂成形品の孔の周囲は樹脂成形品と同一の樹脂で成形された縁部材が埋め込まれ、樹脂成形品と一体化されたものとなり、ウエルドラインを完全になくし、強度低下もない樹脂成形品が得られる。

樹脂は射出成形できるものであればどのような樹脂でも採用できる。例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、スチレン−アクリロニトリル（ＡＳ）樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）樹脂、塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂、メタクリル（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、エチレンビニルアルコールコポリマー（Ｅ／ＶＡＬ）、アイオノマー、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリサルホン（ＰＳＵ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリイミド系樹脂（ＰＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、フッ素樹脂、あるいはこれらの共重合品、ポリマーアロイ、ブレンド品などを使用できる。

本発明は樹脂の一種である熱可塑性エラストマー(TPE)にも適用できる。TPEとしては、一例としてスチレン系TPE,オレフィン系TPE,,塩化ビニル系TPE,ウレタン系TPE,エステル系TPE,アミド系TPE,塩素化ポエチレン系TPE, Syn-1,2-ポリブタジエン系TPE, Trans-1,4-ポリイソプレン系TPE,フッ素系系TPE等が挙げられる。

樹脂成形品には任意の着色剤、安定剤、紫外線防止剤、強化繊維などが添加されていても良い。これらの添加物は成形する前の樹脂ポリマーチップの段階で均一に混合されている。着色剤の場合、メタリック顔料が添加されていても良い。メタリック顔料は従来の成形法ではウエルドラインが目立つため、ウエルドラインをなくした本発明は優位性がある。メタリック顔料は一般的に周知であるが、例えば平均粒子径１〜１００μｍ（レーザー回折法）のアルミニウム製フレーク状粒子が知られている（特開2012-241039号公報）。メタリック顔料は樹脂ポリマーチップ１００質量部当たり０．１〜２０質量部添加されているのが好ましい。メタリック顔料を含む成形樹脂は、メタリック顔料の側面が並ぶとメタリック色の外観になるが、断面が出ると黒色になる。したがって、成形する際にはできるだけメタリック顔料の側面が配列しないようにシェアを掛けない工夫が必要である。

本発明の樹脂成形品の孔の周囲は樹脂成形品と同一の樹脂で成形された縁部材が埋め込まれているが、この記縁部材は内側に向かって局面の縁取りがされているのが好ましい。このようにすると丸みを帯びたなだらかな曲線ラインが形成され、見栄えを良好にできるうえ、人体の肌が接触しても傷つけることがない。

次に本発明の製造方法及び装置の一実施形態について、図面を用いて説明する。図１に示すように、射出成形機１０の金型１，２の間の成形キャビティ５を挟んで、押し込み側入れ子３と受け側入れ子４を設ける。押し込み側入れ子３の先端部は局面を付けて細くし、細くした押し込み側入れ子３の先端部と受け側入れ子４の先端部はほぼ同じ大きさとする。また、押し込み側入れ子３の先端部は局面を付けて細くし、この細くした部分に空間部６ａ，６ｂを形成する。実際には円周状に空間部が形成されている。７は溶融樹脂の供給ラインである。

（１）射出工程
図２に示すように、溶融樹脂の供給ライン７から矢印８のようにキャビティ内に溶融樹脂１１を射出する。この際には押し込み側入れ子３の先端部と受け側入れ子４の先端部の間隔をキャビティの間隔とほぼ同一にしておく。これにより、射出された溶融樹脂は、後に孔となる部分にも均一に充填される。また、押し込み側入れ子３の先端部の空間部（図１の６ａ，６ｂ）に樹脂が充填され、リブ１２ａ，１２ｂが形成される。樹脂充填時は成形キャビティ内への樹脂充填率は８５〜９９％程度の時点で射出圧力をゼロにするのが好ましい。次の圧縮工程において、圧縮された樹脂の逃げ分を確保するためである。９及び１３は後に取り除く除去部分である。なお除去部分９の形状は円形（真円、楕円、長円を含む）が好ましい。除去部分１３の形状は円形（真円、楕円、長円を含む）、または矩形であっても良い。

（２）圧縮工程
図３Ａに示すように、押し込み側入れ子３を押し込んで溶融樹脂をリブ１２ａ，１２ｂとともに圧縮する。図３Ｂは図３Ａのリブ部の拡大断面図である。この工程では押し込み側入れ子３ラインにダレが発生するが、圧縮された樹脂は製品側へ逆流し充填圧力となりダレ部を改めて押し戻し溝状ダレは解消される。したがって、リブ１２ａ，１２ｂはメタリング顔料の側面が配列して他の部分と同様に外観レベルの問題は発生しない。すなわち、成形体全体が均一なメタリック色となる。圧縮工程においては、射出された樹脂の肉厚の１／２〜１／３まで樹脂を圧縮するのが好ましい。

（３）入れ子の移動工程
図４に示すように、押し込み側入れ子３の先端部を、受け側入れ子４の先端部の位置までさらに押し込むと同時に受け側入れ子４をその分引き下げ、押し込み側入れ子３の先端部に接触している樹脂部分を受け側入れ子３に移動させる。このとき、リブ１２ａ，１２ｂは成形体の孔の周囲に縁部材として埋め込まれ、樹脂成形品と一体化される。

（４）保圧工程
図４の状態で保圧を掛ける。これは全体の溶融樹脂を再度加圧し、部分的な偏圧を解消して均一な樹脂成形体を得るためである。保圧工程においては、加圧力を１段又は複数段に分けて加圧してもよい。このとき、少なくとも１段は射出工程の圧力より高くしても良い。

（５）樹脂成形体を取り出す工程
図５に示すように、押し込み側入れ子３を最初の状態に戻し、金型１，２を開いて樹脂成形体を取り出す。このとき、樹脂成形体とともに除去部分９，１３は突き出し手段により分離して突き出され装置外に取り出される。こうして成形サイクルは終了する。

図６は金型内の圧力と時間の一例グラフである（縦軸と横軸は任意単位）。成形材料及び成形物によって異なるが、一例としてＰＰ，ＰＣ，ＡＢＳの場合、射出工程において射出圧力を例えば３０〜１２０ＭＰａの範囲の所定値とするのが好ましい。これにより、成形キャビティ内への樹脂充填率は８５〜９９％程度とする。次に、射出圧力をゼロにするのが好ましい。次の圧縮工程において、圧縮された樹脂の逃げ分を確保するためである。その後、保圧工程において、加圧力を１段又は複数段に分けて加圧する。このとき、少なくとも１段は射出工程の圧力より高くしても良い。図６においては、保圧を２段階とし、１段目は射出圧力より高い圧力とし、２段目は射出圧力より低くしている。以上の図１〜６の工程により、縁部材の肉厚は孔の周囲の樹脂厚さと同一又はほぼ同一形成できる。

図７は説明のため、本発明の成形方法の射出工程（図２）で成形を止め、金型から取り出した樹脂成形体２０の斜視図である。この樹脂成形体２０の金型は図１〜５の金型と全く同一ではないがほぼ近似したものである。樹脂成形体２０は通常の射出成形されたベース成形部２１と、このベース成形部２１から上方に突出したリブ２２と、射出口に形成された孔部２３からなる。この段階ではまだリブ２２は孔内の縁まで押し込まれていない。リブ２２の内部の底にはベース成形部２１と同一厚みの樹脂２７が存在している。

図８Ａは前記リブを孔内の縁まで押し込んだ後の樹脂成形体２４の斜視図である。孔部２５の周囲は前記リブが縁部材２８として埋め込まれ、ベース成形部２１と一体化されている。縁部材２８の肉厚は孔の周囲の樹脂厚さと同一又はほぼ同一形成した例である。図８Ｂは孔部２５を形成するために除去された除去部分２６である。除去部分２６の厚みはベース成形部２１より薄い。

図９は本発明の別の実施例の射出成形品の斜視図である。図８Ａと異なる部分は、リブ２２が上に突出しており、その内部に孔部２２があいている。このリブ２２は樹脂の射出時に樹脂の肉厚より高く形成し、射出後一部押し込むことにより形成できる。

以下、実施例を用いてさらに具体的に説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
メタリック顔料が添加された市販のＡＢＳ樹脂を用いて図１〜６に示す方法で射出成形した。得られた樹脂成形体を図８Ａに示す。この樹脂成形体の大きさは縦１２０ｍｍ、最大横幅６０ｍｍ、肉厚２．５ｍｍ、孔２５の長径２６ｍｍ、短径１１ｍｍ、孔２３の直径２０ｍｍであった。この樹脂成形体２４はウエルドラインがなく、孔２５の周囲は樹脂成形品と同一の樹脂で成形された縁部材が埋め込まれ、樹脂成形品と一体化されていた。ウエルドラインを完全になくしたことから、強度低下もなく、見栄えも良い樹脂成形品が得られた。

本発明で得られた樹脂成形品は、自動車部品、家電商品、電子・電気製品、日用品など様々な分野に適用できる。

１，２ 金型
３ 押し込み側入れ子
４ 受け側入れ子
６ａ，６ｂ 押し込み側入れ子の先端空間部
７ 溶融樹脂供給ライン樹脂ポリマーチップ樹脂ポリマーチップ
９，１３，２６ 除去部分
１０ 射出成形機
１１ 溶融樹脂
１２ａ，１２ｂ，２２ リブ
２０，２４，３０ 樹脂成形体
２１，３１ ベース成形部
２３，３４ 孔部
２５，３２ 孔部
２７ リブ内の底の樹脂
２８ 縁部材
３３ ウエルドライン

Claims (9)

1. 射出口以外に１以上の孔を有する射出成形された樹脂成形品であって、
   前記樹脂成形品にはウエルドラインがなく、
   前記孔の周囲は前記樹脂成形品と同一の樹脂で成形された縁部材が埋め込まれ、前記樹脂成形品と一体化されていることを特徴とする樹脂成形品。
2. 前記樹脂成形品にはメタリック色の顔料が添加されている請求項１に記載の樹脂成形品。
3. 前記縁部材は、内側に向かって局面の縁取りがされている請求項１又は２に記載の樹脂成形品。
4. 前記縁部材は、孔の周囲の樹脂厚さと同一の厚さ又は孔から上部に突出して形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂成形品。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の樹脂成形品の製造方法であって、
   射出成形機の金型内に成形キャビティを挟んで押し込み側入れ子と受け側入れ子を設け、
   前記押し込み側入れ子の先端部は局面を付けて細くし、前記細くした押し込み側入れ子の先端部と前記受け側入れ子の先端部はほぼ同じ大きさとし、
   前記キャビティ内に溶融樹脂を射出する際には前記押し込み側入れ子先端部と受け側入れ子先端部の間隔を前記キャビティの間隔とほぼ同一にしておき、
   （１）前記キャビティ内に溶融樹脂を射出する射出工程と、
   （２）前記押し込み側入れ子を押し込んで溶融樹脂を圧縮する圧縮工程と、
   （３）前記押し込み側入れ子先端部を、前記受け側入れ子の先端部の位置までさらに押し込むと同時に前記受け側入れ子をその分引き下げ、前記押し込み側入れ子先端部に接触している樹脂を前記受け側入れ子に移動させる移動工程と、
   （４）保圧を掛ける保圧工程と、
   （５）前記押し込み側入れ子を最初の状態に戻し、金型を開いて樹脂成形品を取り出す工程を含む
   ことを特徴とする樹脂成形品の製造方法。
6. 前記射出工程においては、前記成形キャビティ内への樹脂充填率が８５〜９９％である請求項５に記載の樹脂成形品の製造方法。
7. 前記圧縮工程においては、射出された樹脂の肉厚の１／２〜１／３まで樹脂を圧縮する請求項５又は６に記載の樹脂成形品の製造方法。
8. 前記保圧工程においては、加圧力を１段又は複数段に分けて加圧し、少なくとも１段は射出工程の圧力より高くする請求項５〜７のいずれかに記載の樹脂成形品の製造方法。
9. 請求項１〜４のいずれかに記載の樹脂成形品の製造装置であって、
   射出成形機の金型内に成形キャビティを挟んで押し込み側入れ子と受け側入れ子を設け、
   前記押し込み側入れ子の先端部は局面を付けて細くし、前記細くした押し込み側入れ子の先端部と前記受け側入れ子の先端部はほぼ同じ大きさとし、
   前記キャビティ内に溶融樹脂を射出する際には前記押し込み側入れ子先端部と受け側入れ子先端部の間隔を前記キャビティの間隔とほぼ同一にしておき、
   （１）前記キャビティ内に溶融樹脂を射出する射出手段と、
   （２）前記押し込み側入れ子を押し込んで溶融樹脂を圧縮する圧縮手段と、
   （３）前記押し込み側入れ子先端部を、前記受け側入れ子の先端部の位置までさらに押し込むと同時に前記受け側入れ子をその分引き下げ、前記押し込み側入れ子先端部に接触している樹脂を前記受け側入れ子に移動させる移動手段と、
   （４）保圧を掛ける保圧手段と、
   （５）前記押し込み側入れ子を最初の状態に戻し、金型を開いて樹脂成形品を取り出す手段を含む
   ことを特徴とする樹脂成形品の製造装置。

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