JP2023139753A - 射出成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】グラデーションを形成可能な２色成形方法を提供する。【解決手段】一次ゲート４から一次樹脂Ｒ１をキャビティ３に射出し、一次樹脂Ｒ１が二次ゲート５を通過した後に、二次ゲート５から二次樹脂Ｒ２をキャビティ３に射出する。一次ゲート４からキャビティ３への一次樹脂Ｒ１の供給を停止した後、二次ゲート５からキャビティ３への二次樹脂Ｒ２の供給を停止することにより、キャビティ３内における一次樹脂Ｒ１の流速を、キャビティ３内における二次樹脂Ｒ２の流速よりも小さくする。【選択図】図９

Description

本発明は、射出成形方法に関する。

射出成形法として、場所によって色が異なる成形品を同一金型で成形する、いわゆる２色成形法が知られている。２色成形法としては、例えば、コアバック式と呼ばれるものが知られている（例えば、下記の特許文献１の図６参照）。具体的には、図１５に示すように、固定型２１０、可動型２２０、及びコア２３０で一次キャビティを形成し、この一次キャビティに一次ゲート２１１から一次樹脂を射出して、一次成形部分Ａを成形する。次に、図１６に示すようにコア２３０を後退させ、固定型２１０、コア２３０、及び一次成形部分Ａとで二次キャビティを形成し、この二次キャビティに二次ゲート２１２から二次樹脂を射出して、一次成形部分Ａと一体化した二次成形部分Ｂを成形する（図１７参照）。

特開平８－３００４０６号公報

ところで、樹脂成形品は、無機的な印象を与える影響が強いため、意匠性向上手法の一つとして、異なる色の部分の境界で色を連続的に変化させる、いわゆるグラデーションを設けることが検討されている。グラデーションを設けることで、より立体的で有機的な視覚効果を生むことができる。しかし、図１５～１７に示されたような方法で成形された２色成形品では、一次成形部分Ａと二次成形部分Ｂとの境界で色が切り替わるため、連続的に色を変化させることはできない。

そこで、本発明は、グラデーションを形成可能な２色成形方法を提供することを目的とする。

キャビティに樹脂を射出すると、高温の樹脂が金型表面に接する部分から固化し始めるため、厚さ方向中央側ほど流速が速くなる。そのため、樹脂の流れ方向下流側端部では、厚さ方向中央から両側に向けて樹脂が流れる、いわゆるファウンテンフロー現象が現れる（図９の矢印参照）。本発明は、このファウンテンフロー現象を利用して、グラデーションを形成することを特徴とするものである。

すなわち、本発明は、キャビティと、前記キャビティに開口した一次ゲート及び二次ゲートとを有する金型を用いて行う射出成形方法において、
前記一次ゲートから一次樹脂を前記キャビティに供給する工程と、
前記一次樹脂が前記二次ゲートを通過した後に、前記二次ゲートから、前記一次樹脂と異なる色を有する二次樹脂を前記キャビティに供給する工程と、
前記キャビティ内における前記一次樹脂の流速を、前記キャビティ内における前記二次樹脂の流速よりも小さくする工程とを有する射出成形方法を提供する。

このように、一次樹脂が二次ゲートを通過した後に、二次ゲートから二次樹脂をキャビティに供給すると、金型表面と接して固化した一次樹脂からなる表層（スキン層）の間を、二次樹脂が、キャビティの厚さ方向中央の未固化の一次樹脂を押し出しながら流れる。その後、例えば一次樹脂の供給を二次樹脂よりも先に停止することで、キャビティ内における一次樹脂の流速を二次樹脂の流速よりも小さくする。これにより、一次樹脂の流れ方向下流側端部への供給量が減るため、一次樹脂からなる表層の厚さが徐々に薄くなり、その表層の間から二次樹脂が下流側に飛び出す。この一次樹脂の下流側端部付近を外部から見ると、一次樹脂からなる薄い表層を介して、その奥の二次樹脂の色が透けて見える。そして、一次樹脂からなる表層が下流側に行くにつれて徐々に薄くなっていることで、一次樹脂の色から二次樹脂の色に連続的に変化するグラデーションが形成される。

上記の射出成形方法により、一次樹脂からなる一次成形部分と、前記一次樹脂と異なる色を有する二次樹脂からなる二次成形部分と、前記一次成形部分と前記二次成形部分との間に設けられたグラデーション部分とを有する射出成形品であって、
前記グラデーション部分が、厚さ方向両側の表面に設けられた前記一次樹脂からなる表層と、前記表層の厚さ方向間に設けられた前記二次樹脂からなる内側層とを有し、
前記グラデーション部分の前記表層の厚さが、前記一次成形部分側から前記二次成形部分側に向けて徐々に薄くなっている射出成形品を得ることができる。

以上のように、本発明の射出成形方法によれば、一次樹脂の色から二次樹脂の色に連続的に変化するグラデーションを形成することができる。

本発明の一実施形態に係る射出成形方法に用いる金型の断面図であり、図２のＸ－Ｘ線における矢視断面図である。 図１の金型のキャビティをＺ方向から見た側面図である。 一次ゲートから一次樹脂を射出したときの上記金型のキャビティの側面図である。 図３に示す状態の金型のＸ－Ｘ線における矢視断面図である。 図３に示す状態の金型のＹ－Ｙ線における矢視断面図である。 二次ゲートから二次樹樹脂を射出したときの上記金型の断面図である。 二次樹脂が表面に露出したときの上記金型のキャビティの側面図である。 図７に示す状態の金型のＹ－Ｙ線における矢視断面図である。 図８のＰ部の拡大断面図である。 成形が完了したときの上記金型のキャビティの側面図である。 図１０に示す状態の金型のＹ－Ｙ線における矢視断面図である。 他の実施形態に係る金型のキャビティの側面図である。 さらに他の実施形態に係る金型のキャビティの側面図である。 さらに他の実施形態に係る金型の断面図である。 従来の２色成形を行う金型の断面図であり、一次成形部分を成形した状態を示す。 図１５の金型で、二次キャビティを形成した状態を示す断面図である。 図１５の金型で、二次成形部分を成形した状態を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態の射出成形方法で使用する金型である。この金型は、板状部品、例えば自動車の外装パネル部品（バンパ等）や内装パネル部品（インストルメントパネル等）を成形するためのものである。この金型は、固定型１と可動型２とを有し、固定型１と可動型２を型締めすることによりキャビティ３が形成される。図２に示すように、キャビティ３には、一次樹脂Ｒ１を射出するための一次ゲート４と、一次樹脂Ｒ１の異なる色を有する二次樹脂Ｒ２を射出するための二次ゲート５とが設けられる。尚、図２では、固定型１及び可動型２の図示を省略し、キャビティ３を簡略化して矩形で示している。

本実施形態の一次ゲート４及び二次ゲート５は、キャビティ３の側面に開口するサイドゲートである。具体的には、図１に示すように、固定型１と可動型２を型締めすることで、一次ゲート４及び一次コールドランナ６と、二次ゲート５及び二次コールドランナ７とが形成される。固定型１には一次ホットランナ８及び二次ホットランナ９が設けられる。各ホットランナ８，９の内部にはバルブピン１０が設けられ、バルブピン１０を軸方向に進退させることにより、ホットランナ８，９の下流端の開口部（バルブゲート１１）を開閉することができる。

以下、上記の金型を用いてグラデーションを有する樹脂成形品を成形する方法を説明する。

まず、図３及び図４に示すように、一次ホットランナ８のバルブピン１０を後退させてバルブゲート１１を開くことにより、一次樹脂Ｒ１を、一次コールドランナ６及び一次ゲート４を介してキャビティ３に射出する。そして、キャビティ３に射出された一次樹脂Ｒ１が二次ゲート５に達すると、図５に示すように、一次樹脂Ｒ１が二次ゲート５から二次コールドランナ７内に逆流する。このとき、二次ホットランナ９のバルブゲート１１は閉じられている。二次コールドランナ７内に侵入した一次樹脂Ｒ１は、二次ホットランナ９のバルブゲート１１付近まで達し、図示例では二次コールドランナ７が一次樹脂Ｒ１で満たされる。

そして、一次ゲート４からキャビティ３に射出された一次樹脂Ｒ１が二次ゲート５を通過した後、予め設定された所定のタイミングで、二次ホットランナ９のバルブゲート１１を開く（図６参照）。これにより、二次樹脂Ｒ２が、二次コールドランナ７及び二次ゲート５を介してキャビティ３に射出される。

このとき、キャビティ３及び二次コールドランナ７に供給された一次樹脂Ｒ１は、金型の表面付近では金型と接触することで冷却されて固化しているが、金型の表面から離れた厚さ方向中央部では、溶融状態で維持されている。従って、二次ホットランナ９のバルブゲート１１から射出された二次樹脂Ｒ２は、コールドランナ７及びキャビティ３の厚さ方向中央部で溶融状態で維持された一次樹脂Ｒ１を下流側に押し込みながら、金型表面付近で固化した一次樹脂Ｒ１からなる表層（スキン層）の間を流れる。こうして、一次樹脂Ｒ１が下流側に向けて流れながら、その内部で二次樹脂Ｒ２が下流側に向けて流れる。このとき、キャビティ３に射出された樹脂の厚さ方向両側の表面には、一次樹脂Ｒ１のみが露出しており、二次樹脂Ｒ２は露出していない。

その後、一次ホットランナ８のバルブゲート１１を閉じて、一次ゲート４からキャビティ３への一次樹脂Ｒ１の供給を停止する。これにより、キャビティ３内での一次樹脂Ｒ１の流速が二次樹脂Ｒ２の流速よりも小さくなり、図７及び図８に示すように、二次樹脂Ｒ２が、一次樹脂Ｒ１の内部を抜けて下流側へ飛び出す。換言すると、後に供給を開始した二次樹脂Ｒ２が、先に供給を開始した一次樹脂Ｒ１よりも下流側に飛び出していれば、キャビティ３内での一次樹脂Ｒ１の流速を二次樹脂Ｒ２の流速よりも小さくする工程が施されたことを確認できる。

一次樹脂Ｒ１の内部から下流側に飛び出した二次樹脂Ｒ２は、図９に矢印で示すように、厚さ方向中央から両端に向けて流動しながら下流側に流れる（いわゆるファウンテンフロー現象）。そのため、二次樹脂Ｒ２は、厚さ方向中央の溶融状態の一次樹脂Ｒ１を厚さ方向両側に押しのけながら、下流側に流動する。このとき、一次樹脂Ｒ１の供給は停止されているため、下流側端部へ行くほど一次樹脂Ｒ１の供給量が少なくなる。これにより、金型表面付近で固化した一次樹脂Ｒ１からなる表層の下流側端部に、下流側へ行くにつれて肉厚が徐々に薄くなった傾斜部Ｒ１ａが形成される。この一次樹脂Ｒ１の傾斜部Ｒ１ａが設けられた領域が、後述するグラデーション部分１０３となる。

その後、図１０及び図１１に示すように、二次樹脂Ｒ２がキャビティ３の端部まで達したら、二次ホットランナ９のバルブゲート１１を閉じて二次ゲート５からの二次樹脂Ｒ２の供給を停止する。

以上のような工程を経て成形された樹脂成形品１００は、図１０に示すように、一次樹脂Ｒ１が表面に露出した一次成形部分１０１と、二次樹脂Ｒ２が表面に露出した二次成形部分１０２と、一次成形部分１０１と二次成形部分１０２との間に設けられたグラデーション部分１０３とを有する。図９に示すように、一次成形部分１０１は、厚さ方向両側の表面に設けられた一次樹脂Ｒ１からなる表層（スキン層）と、その厚さ方向間に設けられた二次樹脂Ｒ２からなる内側層とを有する。一次成形部分１０１では、二次樹脂Ｒ２が樹脂成形品１００の表面には露出しておらず、一次樹脂Ｒ１の色のみが表面に現れている。二次成形部分１０２は、二次樹脂Ｒ２のみで形成され、二次樹脂Ｒ２の色のみが表面に現れている。

グラデーション部分１０３は、厚さ方向両側の表面に設けられた一次樹脂Ｒ１からなる表層（傾斜部Ｒ１ａ）と、その厚さ方向間に設けられた二次樹脂Ｒ２からなる内側層とを有する。グラデーション部分１０３の表層（傾斜部Ｒ１ａ）は、一次成形部分１０１の表層よりも肉厚が薄くなっているため、傾斜部Ｒ１ａの薄くなっている部分を表面から見たときに、傾斜部Ｒ１ａの奥側（厚さ方向中央）にある二次樹脂Ｒ２の色が透けて見える。そして、傾斜部Ｒ１ａの肉厚は下流側に行くにつれて徐々に薄くなっているため、グラデーション部分１０３を表面から見たときに、傾斜部Ｒ１ａの厚さが薄くなるほど、すなわち二次成形部分１０２に近づくほど、二次樹脂Ｒ２の色が濃くなる。その結果、グラデーション部分１０３を表面から見ると、一次樹脂Ｒ１の色から二次樹脂Ｒ２の色に連続的に変化している。このように、上記の射出成形方法によれば、グラデーション部分１０３を有する樹脂成形品１００を形成することができる。

本発明は、上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明するが、上記の実施形態と同様の点については重複説明を省略する。

例えば、上記の実施形態では、一次ゲート４からキャビティ３への一次樹脂Ｒ１の供給を、二次ゲート５からキャビティ３への二次樹脂Ｒ２の供給よりも先に停止したが、これに限られない。例えば、一次ホットランナ８のバルブピン１０によるバルブゲート１１の開き具合を調整し、一次ゲート４からキャビティ３への一次樹脂Ｒ１の供給量を低減することで、キャビティ３内における一次樹脂Ｒ１の流速を二次樹脂Ｒ２の流速よりも小さくしてもよい。

また、一次ゲート４及び二次ゲート５の位置や数は上記の実施形態に限られない。例えば、図１２では、一対の一次ゲート４及び一対の二次ゲート５を、それぞれ同じ方向（図１２の上下方向）で対向させて配置している。また、図１３では、一次ゲート４を一箇所に配置し、一対の二次ゲート５を、一次ゲート４の射出方向（図１３の左右方向）と直交する方向（同上下方向）で対向させて配置している。これらのように、一次ゲート４及び二次ゲート５を対称な位置に配置することで、グラデーション部分１０３を略直線状とすることができる。

また、一次ゲート４からキャビティ３への一次樹脂Ｒ１の供給を停止するタイミングを変えることで、グラデーション部分１０３の位置を調整することができる。例えば、一次樹脂Ｒ１の供給を停止するタイミングを早くすると、グラデーション部分１０３が二次ゲート５側に近づく。ただし、一次樹脂Ｒ１は、二次ゲート５を超えた後に停止する必要があるため、グラデーション部分１０３は必ず二次ゲート５よりも下流側（一次ゲート４と反対側）に設けられる。一方、一次樹脂Ｒ１の供給を停止するタイミングを遅くすると、グラデーション部分１０３が二次ゲート５から離れる。ただし、一次樹脂Ｒ１から二次樹脂Ｒ２を下流側に突出させて二次樹脂Ｒ２を表面に露出させる必要があるため、一次樹脂Ｒ１がキャビティ３の端部に到達する前に、一次樹脂Ｒ１の供給を停止する。

以上の実施形態では、一次ゲート４及び二次ゲート５が、キャビティ３の側面に開口するサイドゲートである場合を示したが、ゲートの種類はこれに限られない。例えば、図１４に示すように、二次ホットランナ９を、コールドランナを介することなく直接キャビティ３に接続する、いわゆるダイレクトゲートとしてもよい。この場合、二次ホットランナ９のバルブゲート１１が二次ゲート５となる。このとき、一次ゲート４は、サイドゲートであっても、ダイレクトゲートであってもよい。また、一次ゲート４をダイレクトゲートとし、二次ゲート５をサイドゲートとしてもよい。

１ 固定型
２ 可動型
３ キャビティ
４ 一次ゲート
５ 二次ゲート
６ 一次コールドランナ
７ 二次コールドランナ
８ 一次ホットランナ
９ 二次ホットランナ
１０ バルブピン
１１ バルブゲート
１００ 樹脂成形品
１０１ 一次成形部分
１０２ 二次成形部分
１０３ グラデーション部分
Ｒ１ 一次樹脂
Ｒ１ａ 傾斜部（表層）
Ｒ２ 二次樹脂

Claims (2)

1. キャビティと、前記キャビティに開口した一次ゲート及び二次ゲートとを有する金型を用いて行う射出成形方法において、
   前記一次ゲートから一次樹脂を前記キャビティに供給する工程と、
   前記一次樹脂が前記二次ゲートを通過した後に、前記二次ゲートから、前記一次樹脂と異なる色を有する二次樹脂を前記キャビティに供給する工程と、
   前記キャビティ内における前記一次樹脂の流速を、前記キャビティ内における前記二次樹脂の流速よりも小さくする工程とを有する射出成形方法。
2. 一次樹脂からなる一次成形部分と、前記一次樹脂と異なる色を有する二次樹脂からなる二次成形部分と、前記一次成形部分と前記二次成形部分との間に設けられたグラデーション部分とを有する射出成形品であって、
   前記グラデーション部分が、厚さ方向両側の表面に設けられた前記一次樹脂からなる表層と、前記表層の厚さ方向間に設けられた前記二次樹脂からなる内側層とを有し、
   前記グラデーション部分の前記表層の厚さが、前記一次成形部分側から前記二次成形部分側に向けて徐々に薄くなっている射出成形品。

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