JP2016221935A - 射出成形用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】リブ形成用の溝に滞留した滞留ガスに起因して射出成形体の表面に発生する外観不良を簡便な手段により低減することができる射出成形用金型を提供する。
【解決手段】意匠面とは反対側の表面に形成されたリブ（１１）を有する成形体（１０）の同意匠面を形成する内壁である第１成形面（１２ａ）及び同第１成形面に対向する内壁である第２成形面（１２ｂ）を含む複数の内壁によって画定される主要空間（１２ｓ）と、前記リブを形成するために前記第２成形面に形成された溝であるリブ形成溝（１１ｓ）と、を備える射出成形用金型において、前記主要空間に成形材料を注入するときの同成形材料の流れ方向（１３）における前記リブ形成溝よりも下流側に位置する前記第２成形面の領域にシボ加工用の凹凸（１６）を形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、樹脂成形体の製造に用いられる射出成形用金型に関する。

例えば自動車用のダッシュボード、グローブボックス、センターコンソール及びドアトリム等の大型の射出成形体において、当該成形体の強度を高めることを目的として、非意匠面にリブが形成されることが知られている。リブは、成形体の意匠面及び非意匠面を形成する部分（以降、「主要部」とも称される。）の厚みよりも薄い板状の部材（以降、「リブ板」とも称される。）によって構成されることが一般的である。そのため、射出成形時にリブ形成用の溝に溶融樹脂を十分に充填することができず、キャビティ内に存在する空気がリブ形成用の溝に滞留する場合がある。

更に、成形体を形成する樹脂の材料形状（例えば、ペレットであるか又は粉砕品であるか等）によっては、押出機に供給されて溶融される際に空気を巻き込む場合があり、この空気もまた、上記のように、リブ形成用の溝に滞留する場合がある。加えて、例えば、樹脂材料の乾燥状態及び成形条件（例えば、シリンダー温度、射出速度、溶融樹脂の滞留時間）等によっては、樹脂及び／又は添加剤の分解によってガス（分解ガス）が発生する場合もある。このような分解ガスもまた、上述した空気と同様に、リブ形成用の溝に滞留する場合がある。

上記のようにリブ形成用の溝に滞留した空気及び／又はガス（以降、「滞留ガス」と総称される場合がある。）は、リブ形成用の溝の内部に圧縮されたまま残る場合もあるが、成形体の形状（例えば、主要部の厚みとリブ板の厚みとの関係等）及び金型の仕様等によっては、溶融樹脂と金型の内壁面との隙間を経て、リブ形成用の溝から、成形体の主要部を形成するための空間（以降、「主要空間」とも称される。）に流れ出る場合がある。

上記のように主要空間に流れ出たガスが成形体の外表面に到達すると、当該外表面には例えばシルバーストリーク等の外観不良が発生する虞がある。特に、このような外観不良が成形体の意匠面に発生すると、当該成形体の審美性が著しく損なわれる。そのため、当該技術分野においては、従来から、射出成形体における上記外観不良を低減するための様々な対策がなされている。

上記対策の例としては、例えば、成形体を形成する樹脂そのものを変更したり、成形条件を変更したり（例えば、シリンダー温度を下げる、射出速度を遅くする等）、及び成形体の形状を変更したり（例えば、リブの形状を変更する等）することが挙げられる。しかしながら、例えば、成形体に対する要求仕様、生産コスト及び生産効率等の観点からは、何れの対策についても調整幅は必ずしも広くはない。

そこで、当該技術分野においては、金型の仕様によって射出成形体の上記外観不良を低減するための様々な技術が提案されている。例えば、リブの端部を成型するためのキャビティと金型の外部に開口されたガス抜き通路とを連通させてガス抜きを可能とする技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。更に、金型の製品表面（意匠面）側に形成された窪みに配置された通気性金型材を介して減圧装置によって吸気することにより、金型キャビティ内に注入された溶融樹脂を製品表面側の成形面に吸い寄せる技術も提案されている（例えば、特許文献２を参照。）。加えて、リブ形成用の溝に、溝内の空気を貯留する空気貯留部と溶融樹脂を充填してリブを形成するリブ形成部とを設け、同空気貯留部と同リブ形成部とを連通する連通路を設けることにより、リブ形成用の溝の内部への空気の貯留を防止する技術も提案されている（例えば、特許文献３を参照。）。

上記の他にも、例えば、ゲートの位置及び／又は大きさを変更したり、成形体の形状（特に、リブの形状）を変更したりすることによって、射出成形体における上記外観不良を低減する試みもなされている。

特開平０８-２８１７１９号公報 特開２０００−２８０３０４号公報 特開２０１２−０３５５８６号公報

上述したように、当該技術分野においては射出成形体の外観不良（特に、シルバーストリーク）を低減するための様々な技術が提案されているが、成形体に対する要求仕様、生産コスト及び生産効率等の観点からは、成形体の形状及び樹脂材料、並びに成形条件の調整幅は広くない。また、上述した金型の仕様を変更する従来技術においては入れ子（駒割り）を用いており、金型の構成が複雑化するので、例えば金型の設計及び製造のための費用の増大並びに金型の設置に要する手間の増大等を招く虞がある。

本発明の１つの目的は、上記課題に鑑み、リブ形成用の溝に滞留した滞留ガスに起因して射出成形体の表面に発生する上記のような外観不良を簡便な手段により低減することができる射出成形用金型を提供することにある。

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究の結果、射出成形時の樹脂の流れにおいてリブ形成用の溝の直後の内壁領域にシボ加工を施すことにより、同内壁領域に対向する成形面における上記外観不良の発生を低減することができることを見出した。

即ち、本発明に係る射出成形用金型（以下、「本発明金型」とも称呼される。）は、意匠面とは反対側の表面に形成されたリブを有する成形体を射出成形によって得るための金型である。即ち、本発明金型は、成形材料たる樹脂をその溶融状態において注入して同成形体の主要部を成形するための空間である主要空間及び同成形体のリブを形成するための溝であるリブ形成溝を備える。

上記主要空間は、上記成形体の意匠面を形成する内壁である第１成形面及び同第１成形面に対向する内壁である第２成形面を含む複数の内壁によって画定される。上記リブ形成溝は、前記第２成形面に形成され、その内部空間は、当然のことながら、形成しようとするリブの形状に対応した内壁によって画定される。

更に、本発明金型においては、前記主要空間に成形材料を注入するときの同成形材料の流れ方向における前記リブ形成溝よりも下流側に位置する前記第２成形面の領域にシボ加工用の凹凸が形成される。

上記のように第２成形面の特定の領域にシボ加工を施すことにより、リブ形成溝に滞留した滞留ガスに起因して射出成形体の表面に発生する外観不良（特に、シルバーストリーク）を、例えば金型構成の複雑化及び成形条件の大幅な変更等を必要とすること無く、簡便な手段により低減することができる。これは、詳細には後述するように、上記のように第２成形面のリブ形成溝よりも下流側の領域に微小な凹凸を形成することにより、リブ形成溝から主要空間に流れ出た滞留ガスが成形体の外表面に到達することが抑制されるためであろうと考えられる。

尚、上記凹凸は、第２成形面のリブ形成溝の下流側の端部の直後（直ぐ下流側）の領域に形成されることが望ましい。但し、本発明によって達成される上記効果を損なわない限りにおいて、例えば、第２成形面の製造上の制約等のために、第２成形面のリブ形成溝の下流側の端部と凹凸が形成された領域との間に、凹凸が形成されていない領域が存在していてもよい。

ところで、上記のような効果をより確実に得るためには、上記凹凸の高さ（高低差）が十分に大きいことが望ましい。上記のような効果をより確実に得ることができる上記凹凸の具体的な高さは、例えば、成形条件における成形材料の粘度及び射出速度並びにリブの形状及び大きさ等に応じて変化する。

しかしながら、本発明者は更なる検討の結果、上記凹凸の高さ（高低差）は１００μｍ以上であることが望ましいことを見出した。即ち、本発明金型は、前記第２成形面の法線方向における前記凹凸の高低差が１００μｍ以上であるように構成され得る。

上記のように第２成形面の特定の領域に形成される凹凸の高さ（高低差）を１００μｍ以上とすることにより、リブ形成溝に滞留した滞留ガスに起因して射出成形体の表面に発生する外観不良（特に、シルバーストリーク）をより確実に低減することができる。より好ましくは、前記凹凸の高低差は１１０μｍ以上である。

ところで、上述してきたように本発明金型の第２成形面の特定の領域にはシボ加工が施され、所定の大きさ（高さ、高低差）を有する凹凸が形成される。従って、第２成形面は、このような凹凸が形成されない第１成形面の抜き勾配と比較して、より大きい抜き勾配を有することが望ましい。第２成形面の具体的な抜き勾配は、例えば、成形条件における成形材料の収縮率及び金型の主要空間の形状等に応じて適宜定めることができる。

しかしながら、本発明者は更なる検討の結果、第２成形面の抜き勾配は３０°以上であることが望ましいことを見出した。即ち、本発明金型は、前記第２成形面の抜き勾配は３０°以上であるように構成され得る。より好ましくは、前記第２成形面の抜き勾配は３５°以上である

上記により、本発明金型は、上述したような凹凸が第２成形面の特定の領域に形成されているにもかかわらず、成形材料たる樹脂の収縮が起こっても第２成形面から成形体を容易に離型させることができる。

本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。

リブを備える成形体のリブの近傍の部分の模式的な断面図である。 従来技術に係る射出成形用金型においてリブ形成溝に滞留した滞留ガスが主要空間に流れ出て成形体の外表面に到達するメカニズムを説明する模式的な断面図である。 本発明の１つの実施形態に係る射出成形用金型（実施金型）においてリブ形成溝に滞留した滞留ガスが主要空間に流れ出て成形体の外表面に到達することが抑制されるメカニズムを説明する模式的な断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の１つの実施形態に係る射出成形用金型の一例（以下、「実施金型」とも称呼される。）」につき、図面を参照しながら説明する。

＜成形体の概要＞
図１は、本例において成形しようとする、リブを備える成形体のリブの近傍の部分の模式的な断面図である。（ａ）は、成形体１０のリブ１１の近傍の部分のリブ１１の長手方向に垂直な平面による断面図である。一方、（ｂ）は、上記（ａ）に示した線Ａ−Ａを通るリブ１１の長手方向に平行な平面による断面図である。

（ｂ）の矢印１３によって示したように、本例においては、成形体１０の主要部１２を成形する主要空間１２ｓの図面に向かって左側から成形材料たる樹脂が注入される。尚、本例においては、図面に向かって上側にコア、下側にキャビティがあるとする。加えて、本例においては、成形体１０のキャビティ側の外表面が意匠面１０ａであるものとする。従って、本例においては、主要空間１２ｓを画定する内壁面のうち、図面に向かって下側の内壁面が第１成形面１２ａであり、上側の内壁面が第２成形面１２ｂであ

＜シルバーストリークの発生メカニズム＞
次に、従来技術に係る射出成形用金型においてリブ１１を成形するためのリブ形成溝１１ｓに滞留した滞留ガス１４が主要空間１２ｓに流れ出て成形体１０の外表面に到達するメカニズムについて説明する。図２の矢印１３によって示したように、リブ形成溝１１ｓよりも上流側の主要空間１２ｓ内を流れる樹脂のフロー・フロント（流動先端）（図２の丸印１３ａによって示す。）は、主要空間の厚み方向（図面に向かって上下方向）において、ほぼ中央付近に存在する。

しかしながら、その後、リブ形成溝１１ｓが形成されている部分に樹脂の流れが到達すると、リブ形成溝１１ｓ側に流路が広がり、主要空間１２ｓ側よりもリブ形成溝１１ｓ側の方が樹脂の流れが速くなる（図２に示した白抜きの矢印を参照。）。これに伴い、この部分における樹脂のフロー・フロントはリブ形成溝１１ｓ側に移る。

上記のようにして、より流速が大きいリブ形成溝１１ｓ側の樹脂の流れは、より流速が小さい主要空間１２ｓ側の樹脂の流れと比べて、リブ形成溝１１ｓの下流側の端部により早く到達する。このリブ形成溝１１ｓの下流側の端部に滞留ガス１４が滞留していると、より流速が大きいリブ形成溝１１ｓ側の樹脂の流れによって、より流速が小さい主要空間１２ｓ側の樹脂の流れの方に押し出される。即ち、滞留ガス１４がリブ形成溝１１ｓから主要空間１２ｓへと流れ出る（図２に示した稲妻状の印１５を参照。）。

上記のようにしてリブ形成溝１１ｓから主要空間１２ｓへと流れ出た滞留ガス１４が意匠面である主要部１２の下側（キャビティ側）の外表面に到達すると、シルバーストリーク等の外観不良に繋がる虞が高まる。そこで、本発明に係る射出成形用金型は、上記のようなメカニズムを阻害して、成形体１０の意匠面における外観不良を抑制する。

＜シルバーストリークの抑制メカニズム＞
図３は、本発明の１つの実施形態に係る射出成形用金型（実施金型）においてリブ形成溝１１ｓに滞留した滞留ガス１４が主要空間１２ｓに流れ出て成形体１０の外表面に到達することが抑制されるメカニズムを説明する模式的な断面図である。図３においても、より流速が大きいリブ形成溝１１ｓ側の樹脂の流れが、より流速が小さい主要空間１２ｓ側の樹脂の流れと比べて、リブ形成溝１１ｓの下流側の端部により早く到達する点については、図２と同様である。

しかしながら、図３に示した実施金型においては、上述したように、主要空間１２ｓに成形材料（樹脂）を注入するときの同成形材料の流れ方向（矢印１３）におけるリブ形成溝１１ｓよりも下流側に位置する第２成形面１２ｂの領域にシボ加工用の凹凸１６が形成される。この凹凸１６が形成されているために、凹凸１６の近傍における樹脂の流動抵抗が高まる。その結果、図３の黒塗りの太い矢印によって示したように、主要空間１２ｓのリブ形成溝１１ｓよりも下流側の部分において、第１成形面１２ａ側の樹脂の流速の方が、第２成形面１２ｂ側の樹脂の流速よりも大きくなる。

上記により、上述したようにリブ形成溝１１ｓに滞留した滞留ガス１４が主要空間１２ｓに流れ出ても、その滞留ガス１４よりも先に樹脂が第１成形面１２ａ側（即ち、成形体の意匠面側）に到達する。従って、滞留ガス１４がリブ形成溝１１ｓから主要空間１２ｓへと流れ出ても、第１成形面１２ａには到達することができない（図３に示した稲妻状の印１５を参照。）。

上記の結果、実施金型は、リブ形成溝１１ｓに滞留した滞留ガス１４に起因して成形体１０の外表面に発生するシルバーストリーク等の外観不良を、例えば金型構成の複雑化及び成形条件の大幅な変更等を必要とすること無く、簡便な手段により低減することができる。

尚、本例においては、第２成形面１２ｂの法線方向における凹凸１６の高低差を１１０μｍとしたが、前述したように、上記のような効果をより確実に得ることができる上記凹凸１６の具体的な高さは、例えば、成形条件における成形材料（樹脂）の粘度及び射出速度並びにリブ１１（リブ形成溝１１ｓ）の形状及び大きさ等に応じて変化する。

また、本例においては、第２成形面１２ｂの抜き勾配を３０°としたが、前述したように、第２成形面１２ｂの具体的な抜き勾配は、例えば、成形条件における成形材料（樹脂）の収縮率及び主要空間１２ｓの形状等に応じて適宜定めることができる。

以上、本発明を説明することを目的として、特定の構成を有する幾つかの実施形態及び変形例につき、時に添付図面を参照しながら説明してきたが、本発明の範囲は、これらの例示的な実施形態及び変形例に限定されると解釈されるべきではなく、特許請求の範囲及び明細書に記載された事項の範囲内で、適宜修正を加えることが可能であることは言うまでも無い。

１０…成形体、１０ａ…意匠面、１１…リブ、１１ｓ…リブ形成溝、１２…主要部、１２ａ…第１成形面、１２ｂ…第２成形面、１２ｓ…主要空間、１３…成形材料の流れ方向、１３ａ…フロー・フロント、１４…滞留ガス、１５…主要空間へと流れ出た滞留ガス、及び１６…凹凸。

Claims (3)

1. 意匠面とは反対側の表面に形成されたリブを有する成形体の同意匠面を形成する内壁である第１成形面及び同第１成形面に対向する内壁である第２成形面を含む複数の内壁によって画定される主要空間と、
   前記リブを形成するために前記第２成形面に形成された溝であるリブ形成溝と、
   を備える射出成形用金型であって、
   前記主要空間に成形材料を注入するときの同成形材料の流れ方向における前記リブ形成溝よりも下流側に位置する前記第２成形面の領域にシボ加工用の凹凸が形成された、
   射出成形用金型。
2. 請求項１に記載の射出成形用金型であって、
   前記第２成形面の法線方向における前記凹凸の高低差が１００μｍ以上である、
   射出成形用金型。
3. 請求項１又は請求項２の何れか１項に記載の射出成形用金型であって、
   前記第２成形面の抜き勾配が３０°以上である、
   射出成形用金型。

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