JP2024071055A - 射出成形装置および樹脂製薄厚シート部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂製薄厚シート部材を薄厚化する。【解決手段】薄肉部と、厚さが薄肉部の厚さよりも厚い厚肉部とを有する樹脂製薄厚シート部材を製造するための射出成形装置１００は、第１金型１１１と、第１金型１１１に対向するように配置されると共に、厚肉部に対応する第１キャビティ１２１を第１金型１１１との間に形成する第２金型１１２と、第１金型１１１に対向するように、かつ、第２金型１１２に隣り合うように配置されると共に、第２キャビティ１２２を第１金型１１１との間に形成する第３金型１１３と、第３金型１１３を第１金型１１１側に駆動して、第２キャビティ１２２を圧縮して薄肉部に対応させる駆動機構１５０とを備える。第１金型１１１には、第１キャビティ１２１に連通する第１ゲートＧ１と、第２キャビティ１２２に連通する第２ゲートＧ２とが設けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、射出成形装置および樹脂製薄厚シート部材の製造方法に関する。

従来、部分的に薄肉部を有する合成樹脂の成形品を成形するための射出成形装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この射出成形装置は、雄型と雌型とを有し、雄型と雌型のいずれか一方に成形品の薄肉部に対応した形状の摺動ブロックが配された金型を備えている。この射出成形装置では、摺動ブロックを後退させた状態で金型内のキャビティに溶融樹脂の射出を行った後、摺動ブロックをキャビティ内に前進させることにより、溶融樹脂を圧縮して薄肉部を成形する。

特開平１－１８４１１４号公報

従来の射出成形装置では、キャビティにおいて薄肉部に対応する部分とは異なる周縁から溶融樹脂をキャビティに供給する。このため、キャビティにおいて薄肉部に対応する部分に溶融樹脂が流入するまでに時間がかかり、溶融樹脂の温度が低下することによる溶融樹脂の固化（以下、冷却固化という）が進むことがある。溶融樹脂の冷却固化が進むと、溶融樹脂を圧縮しにくくなり、成形品を薄厚化できないことがある。

本発明は、樹脂製薄厚シート部材を薄厚化できる射出成形装置および樹脂製薄厚シート部材を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、薄肉部と、厚さが前記薄肉部の厚さよりも厚い厚肉部とを有する樹脂製薄厚シート部材を製造するための射出成形装置であって、第１金型と、前記第１金型に対向するように配置されると共に、前記厚肉部に対応する第１キャビティを前記第１金型との間に形成する第２金型と、前記第１金型に対向するように、かつ、前記第２金型に隣り合うように配置されると共に、第２キャビティを前記第１金型との間に形成する第３金型と、前記第３金型を前記第１金型側に駆動して、前記第２キャビティを圧縮して前記薄肉部に対応させる駆動機構とを備え、前記第１金型には、前記第１キャビティに連通する第１ゲートと、前記第２キャビティに連通する第２ゲートとが設けられている、射出成形装置を提供する。

この構成によれば、第２キャビティに連通する第２ゲートを介して溶融樹脂が第２キャビティ内に供給される。このため、第１ゲートを介して第１キャビティに供給された溶融樹脂が第１キャビティ内を通って第２キャビティ内に供給される場合と比較して、高い温度の溶融樹脂が第２キャビティに供給される。その結果、第３金型により第２キャビティを圧縮しやすくなり、樹脂製薄厚シート部材を薄厚化できる。

一実施形態の射出成形装置は、前記第１ゲートを介して前記第１キャビティ内へ供給される溶融樹脂の量を調整する第１調整機構と、前記第２ゲートを介して前記第２キャビティ内へ供給される溶融樹脂の量を調整する第２調整機構と、前記第１調整機構、前記第２調整機構、および前記駆動機構を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記第２ゲートから前記第２キャビティへの溶融樹脂の供給後、前記第１ゲートから前記第１キャビティへ溶融樹脂の供給中に、前記駆動機構による前記第２キャビティの圧縮が行われるように、前記第１調整機構、前記第２調整機構、および前記駆動機構を制御する。

第２キャビティの圧縮後に第１キャビティへの溶融樹脂の供給を行うと、第２キャビティの圧縮により圧延されて冷却固化が進行した溶融樹脂と第１キャビティに供給された溶融樹脂との間に界面が形成される。上記界面の温度が低いと、上記界面にウェルドラインが発生し、製造された樹脂製薄厚シート部材の強度が低下することがある。これに対して、この構成では、第１ゲートから第１キャビティへ溶融樹脂の供給中に、第２キャビティの圧縮が行われるので、第２キャビティ内の溶融樹脂と第１キャビティ内の溶融樹脂との間の界面の温度低下が抑制され、ウェルドラインの発生が抑制されるので、製造された樹脂製薄厚シート部材の強度の低下を抑制できる。

一実施形態では、前記第１キャビティの厚さは、前記第２キャビティの厚さよりも厚い。

一実施形態では、前記第１ゲートは、前記第２金型に対向しており、前記第２ゲートは、前記第３金型に対向している。

一実施形態では、前記第２ゲートの数は、１個である。

本発明の第２の態様は、薄肉部と、厚さが前記薄肉部の厚さよりも厚い厚肉部とを有する樹脂製薄厚シート部材を製造するための樹脂製薄厚シート部材の製造方法であって、第１金型と、この第１金型に対向するように配置された第２金型とを閉じて、前記厚肉部に対応する第１キャビティを前記第１金型と前記第２金型との間に形成することと、前記第１金型と、前記第１金型に対向するように、かつ、前記第２金型に隣り合うように配置された第３金型とを閉じて、第２キャビティを前記第１金型と前記第３金型との間に形成することと、前記第１キャビティおよび前記第２キャビティへ溶融樹脂を供給すると共に、前記第３金型を前記第１金型側に駆動機構で駆動して、前記第２キャビティを圧縮して前記薄肉部に対応させることとを有し、前記第１キャビティへの溶融樹脂の供給は、前記第１金型に設けられて前記第１キャビティに連通する第１ゲートを介して行う一方、前記第２キャビティへの溶融樹脂の供給は、前記第１金型に設けられて前記第２キャビティに連通する第２ゲートを介して行う、樹脂製薄厚シート部材の製造方法を提供する。

この構成によれば、第２キャビティに連通する第２ゲートを介して溶融樹脂が第２キャビティ内に供給される。このため、第１ゲートを介して第１キャビティに供給された溶融樹脂が第１キャビティ内を通って第２キャビティ内に供給される場合と比較して、高い温度の溶融樹脂が第２キャビティに供給される。その結果、第３金型により第２キャビティを圧縮しやすくなり、薄厚の樹脂製薄厚シート部材を製造できる。

前記第２ゲートから前記第２キャビティへの溶融樹脂の供給後、前記第１ゲートから前記第１キャビティへ溶融樹脂の供給中に、前記第２キャビティの圧縮が行われてもよい。

第２キャビティの圧縮後に第１キャビティへの溶融樹脂の供給を行うと、第２キャビティの圧縮により圧延されて冷却固化が進行した溶融樹脂と第１キャビティに供給された溶融樹脂との間に界面が形成される。上記界面の温度が低いと、上記界面にウェルドラインが発生し、製造された樹脂製薄厚シート部材の強度が低下することがある。これに対して、この構成では、第１ゲートから第１キャビティへ溶融樹脂の供給中に、第２キャビティの圧縮が行われるので、第２キャビティ内の溶融樹脂と第１キャビティ内の溶融樹脂との間の界面の温度低下が抑制され、ウェルドラインの発生が抑制されるので、製造された樹脂製薄厚シート部材の強度の低下を抑制できる。

本発明によれば、樹脂製薄厚シート部材を薄厚化できる。

本発明の実施形態に係るシート部材の斜視図。 図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図。 本発明の実施形態に係る射出成形装置の構成を示す模式的な断面図。 本発明の実施形態に係る金型の上面図。 本発明の実施形態に係る射出成形装置の動作を示すタイムチャート。 本発明の実施形態に係る射出成形中の射出成形装置の断面図。 本発明の実施形態に係る射出成形中の射出成形装置の断面図。 本発明の実施形態に係る射出成形中の射出成形装置の断面図。 比較例に係る射出成形装置の模式的な断面図。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る樹脂製薄厚シート部材１（以下、単にシート部材１という）の模式的な斜視図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。シート部材１は、熱可塑性樹脂の射出成形により製造される。

図１および図２を参照すると、シート部材１は、薄肉部２と、薄肉部２に連なって設けられた厚肉部３とを備える。シート部材１の全体的な形状は、矩形板状である。

薄肉部２は、上面視で矩形状である。薄肉部２の厚みＴａ１は、例えば、０．５ｍｍである。

厚肉部３は、上面視で矩形枠状である。厚肉部３の厚みＴａ２は、薄肉部２の厚みＴａ１よりも厚い。厚肉部３の厚みＴａ２は、例えば、３．０ｍｍである。厚肉部３は、薄肉部２を取り囲むように配置されている。言い換えれば、上面視で、厚肉部３の内側に薄肉部２が配置されている。

次に、図３および図４を参照して、本実施形態のシート部材１を製造するための射出成形装置１００を説明する。図３は、本実施形態の射出成形装置１００の模式的な断面図である。図４は、後述する金型１１０の上面図である。

図３を参照すると射出成形装置１００は、金型１１０を備える。

金型１１０は、固定金型１１１と、固定金型１１１の下に配置された可動金型１１２と、固定金型１１１の下に配置された圧縮金型１１３とを備える。本実施形態では、固定金型１１１は、上型であり、可動金型１１２および圧縮金型１１３は、固定金型１１１の下に配置された下型である。固定金型１１１は、本発明の第１金型の一例である。可動金型１１２は、本発明の第２金型の一例である。圧縮金型１１３は、本発明の第３金型の一例である。

固定金型１１１と可動金型１１２と圧縮金型１１３とにより、シート部材１（図１に示す）を成形するための空間であるキャビティ１２０が画定される。キャビティ１２０は、シート部材１の厚肉部３を成形するための第１キャビティ１２１と、シート部材１の薄肉部２を成形するための第２キャビティ１２２とを有する。このキャビティ１２０には、固定金型１１１に設けられた第１スプルー１３０Ａおよび第２スプルー１３０Ｂを介して、溶融状態の樹脂（以下、単に溶融樹脂という）が注入される。

以下の説明において、第１スプルー１３０Ａおよび第２スプルー１３０Ｂのそれぞれを特に区別する必要がない場合、これらのうちの１つを単にスプルー１３０という場合がある。

スプルー１３０は、スプルー本体１３１と、バルブピン１３２と、アクチュエータ１３３とを備える。

スプルー本体１３１は、略円筒状の部材である。スプルー本体１３１には、図示しない樹脂供給装置から溶融樹脂が供給される。スプルー本体１３１の内部は、溶融樹脂が通過可能になっており、スプルー本体１３１の先端部においてキャビティ１２０と流体的に連通している。具体的には、第１スプルー１３０Ａのスプルー本体１３１の先端部に、スプルー本体１３１の内部と第１キャビティ１２１とを流体的に連通する第１ゲートＧ１が形成されている。つまり、本実施形態の第１ゲートＧ１は、所謂ダイレクトゲートである。また、第２スプルー１３０Ｂのスプルー本体１３１の先端部に、スプルー本体１３１の内部と第２キャビティ１２２とを流体的に連通する第２ゲートＧ２が形成されている。つまり、本実施形態の第２ゲートＧ２は、所謂ダイレクトゲートである。固定金型１１１と可動金型１１２とが型締めされている状態の場合にのみ溶融樹脂がスプルー本体１３１を介してキャビティ１２０内に供給される。

バルブピン１３２は、スプルー本体１３１の内部に配置された棒状の部材である。バルブピン１３２は、スプルー本体１３１の軸方向の移動可能になっている。具体的には、バルブピン１３２は、スプルー本体１３１の内部とキャビティ１２０内との流体的な連通を遮断する位置と、スプルー本体１３１の内部とキャビティ１２０内との流体的な連通を許容する位置とに移動可能である。

アクチュエータ１３３は、バルブピン１３２をスプルー本体１３１の軸方向に移動させる。アクチュエータ１３３は、バルブピン１３２に機械的に接続されている。アクチュエータ１３３は、例えば、エアシリンダである。

以下の説明において、第１ゲートＧ１および第２ゲートＧ２のそれぞれを特に区別する必要がない場合、これらのうちの１つを単にゲートＧという場合がある。本実施形態のゲートＧは、所謂バルブゲートである。言い換えれば、射出成形装置１００には、ゲートＧを介してキャビティ１２０へ供給する溶融樹脂の量を調整する調整機構が設けられている。本実施形態では、第１スプルー１３０Ａのバルブピン１３２とアクチュエータ１３３とにより、第１ゲートＧ１を介して第１キャビティ１２１へ供給する溶融樹脂の量を調整する第１調整機構が構成されている。また、本実施形態では、第２スプルー１３０Ｂのバルブピン１３２とアクチュエータ１３３とにより、第２ゲートＧ２を介して第２キャビティ１２２へ供給する溶融樹脂の量を調整する第２調整機構が構成されている。

第１ゲートＧ１は、第１キャビティ１２１に流体的に連通している。第１ゲートＧ１は、可動金型１１２に対向して配置されている。

第２ゲートＧ２は、後述する第２キャビティ１２２に流体的に連通している。第２ゲートＧ２は、圧縮金型１１３に対向して配置されている。

可動金型１１２は、固定金型１１１に上下方向に対向するように配置されている。可動金型１１２は、固定金型１１１との間に、シート部材１の厚肉部３（図１に示す）に対応する第１キャビティ１２１を形成する。可動金型１１２は、固定金型１１１に近づくように移動したり、固定金型１１１から離れるように移動したりすることが可能となっている。本実施形態では、可動金型１１２は、固定金型１１１と可動金型１１２とが対向する方向、つまり上下方向に移動可能である。

射出成形装置１００は、固定金型１１１と可動金型１１２とを開閉する開閉機構１４０を有する。開閉機構１４０は、固定金型１１１と可動金型１１２とが対向する方向、つまり上下方向に可動金型１１２を駆動する。開閉機構１４０は、可動金型１１２に機械的に接続されている。開閉機構１４０は、例えば、油圧シリンダである。

圧縮金型１１３は、固定金型１１１と上下方向に対向するように配置されている。圧縮金型１１３は、固定金型１１１との間に、シート部材１の薄肉部２を成形するための第２キャビティ１２２を形成する。圧縮金型１１３は、可動金型１１２に隣り合うように配置されている。圧縮金型１１３は、可動金型１１２に取り付けられており、可動金型１１２に対して相対的に移動可能になっている。圧縮金型１１３は、固定金型１１１に近づくように移動したり、固定金型１１１から離れるように移動したりすることが可能となっている。本実施形態では、圧縮金型１１３は、固定金型１１１と圧縮金型１１３とが対向する方向、つまり上下方向に移動可能である。圧縮金型１１３が固定金型１１１側に移動することで、圧縮金型１１３は、第２キャビティ１２２を圧縮してシート部材１の薄肉部２（図１に示す）に対応させる。

図３では、圧縮金型１１３は、圧縮金型１１３の成形面と可動金型１１２の成形面とが平坦になるように、可動金型１１２と位置合わせされている。つまり、図３では、圧縮金型１１３の成形面と可動金型１１２の成形面とは、面一になっている。以下の説明において、圧縮金型１１３が図３に示す位置にあるとき、圧縮金型１１３が基準位置にあるという場合がある。一方で、圧縮金型１１３が第２キャビティ１２２を圧縮してシート部材１の薄肉部２に対応させる位置（図８に示す位置）にあるとき、圧縮金型１１３が圧縮位置にあるという場合がある。なお、圧縮金型１１３が基準位置にあるときに、圧縮金型１１３の成形面と可動金型１１２の成形面とは面一になっていなくてもよい。

射出成形装置１００は、圧縮金型１１３を固定金型１１１側に駆動して、第２キャビティ１２２を圧縮して薄肉部２に対応させる駆動機構１５０を備える。駆動機構１５０は、固定金型１１１と圧縮金型１１３とが対向する方向、つまり上下方向に圧縮金型１１３を駆動する。駆動機構１５０は、圧縮金型１１３を上側、つまり固定金型１１１側に向けて押すように構成されている。駆動機構１５０は、例えば、油圧シリンダである。

射出成形装置１００は、制御部１６０を備える。制御部１６０は、第１スプルー１３０Ａ（詳細には、第１調整機構）、第２スプルー１３０Ｂ（詳細には、第２調整機構）、開閉機構１４０、駆動機構１５０、および図示しない樹脂供給装置と電気的に接続されている。

制御部１６０は、第１ゲートＧ１および第２ゲートＧ２の開閉を制御する。具体的には、制御部１６０は、スプルー１３０のバルブピン１３２の動作を制御する。これにより、制御部１６０は、ゲートＧの開閉のタイミングおよび溶融樹脂の射出量を制御する。

制御部１６０は、開閉機構１４０の動作を制御する。これにより、制御部１６０は、金型１１０の開閉のタイミングを制御する。

制御部１６０は、駆動機構１５０の動作を制御する。これにより、制御部１６０は、圧縮金型１１３の動作タイミング、および圧縮圧力を制御する。

制御部１６０は、樹脂供給装置からスプルー１３０に供給される溶融樹脂の温度および圧力を制御する。これにより、制御部１６０は、ゲートＧからキャビティ１２０内に供給される溶融樹脂の射出速度を制御する。

図３および図４を参照すると、第１キャビティ１２１は、厚肉部３（図１に示す）と実質的に同一の寸法および形状を有する。図４に示すように、第１キャビティ１２１は、上面視で矩形枠状である。図３に示すように、第１キャビティ１２１の厚みＴｂ１は、厚肉部３の厚みＴａ２と実質的に同一である。つまり、第１キャビティ１２１の厚みＴｂ１は、例えば、３．０ｍｍである。

第２キャビティ１２２は、図４に示すように、上面視で薄肉部２（図１に示す）と同一の寸法および形状を有する。具体的には、第２キャビティ１２２は、上面視で矩形状である。一方で、第２キャビティ１２２の厚みＴｂ２は、圧縮金型１１３の位置により変化する。第２キャビティ１２２の厚みＴｂ２は、圧縮金型１１３が最も固定金型１１１側に近づいた位置、つまり圧縮位置にあるとき、薄肉部２の厚みＴａ１と実質的に同一である。また、第２キャビティ１２２の厚みＴｂ２は、圧縮金型１１３が圧縮位置から下方に（つまり、固定金型１１１から離れる方向に）移動したとき、薄肉部２の厚みＴａ１よりも厚くなる。例えば、第２キャビティ１２２の厚みＴｂ２は、圧縮金型１１３が基準位置にあるとき、薄肉部２の厚みＴａ１よりも厚い。

図４に示すように、本実施形態では、４個の第１ゲートＧ１および１個の第２ゲートＧ２が金型１１０に設けられている。第１ゲートＧ１は、上面視で矩形枠状である第１キャビティ１２１の各辺の中央に１個ずつ配置されている。第２ゲートＧ２は、上面視で矩形状である第２キャビティ１２２の中央部に配置されている。ここで、本実施形態における第２キャビティ１２２の中央部とは、第２キャビティ１２２の上面視における２本の対角線の交点を示す。第２キャビティ１２２の中央部は、これに限定されず、上面視で、第２キャビティ１２２の外形に対して、例えば相似比１／３の相似形であって、第２キャビティ１２２と同心に配置された図形の内側領域であってもよい。

次に、図５を参照して、本実施形態のシート部材１を製造するための製造方法を説明する。図５は、本実施形態のシート部材１を製造するときの射出成形装置１００の動作を表すタイムチャートである。具体的には、図５は、本実施形態のシート部材１を製造するときの第１ゲートＧ１の開閉と、第２ゲートＧ２の開閉と、圧縮金型１１３のストロークと、圧縮金型１１３の圧縮圧力の時間推移を示す。ここで、圧縮金型１１３のストロークとは、基準位置からの上下方向における圧縮金型１１３の移動量を示す。圧縮金型１１３のストロークは、圧縮金型１１３が基準位置にあるとき、０［ｍｍ］を示し、圧縮金型１１３が圧縮位置にあるとき、Ｓ［ｍｍ］を示す。圧縮金型１１３が圧縮位置にあるときの圧縮金型１１３のストロークＳは、例えば３［ｍｍ］である。

まず、時刻ｔ０において、第２ゲートＧ２を開く。その後、時刻ｔ０から時刻ｔ１まで、第２ゲートＧ２を開いて第２キャビティ１２２内に溶融樹脂を射出する。このとき、第１ゲートＧ１は、閉じており、圧縮金型１１３は、基準位置にある。

図６は、時刻ｔ０から時刻ｔ１までのある時点での射出成形装置１００の模式的な断面図である。図６を参照すると、固定金型１１１と可動金型１１２とが型締めされている状態で、第２ゲートＧ２を開いて溶融樹脂を第２キャビティ１２２内に供給している。第２ゲートＧ２を介した溶融樹脂の射出量は、後述する圧縮金型１１３による第２キャビティ１２２の圧縮により第２キャビティ１２２内の溶融樹脂が第１キャビティ１２１内に漏れないように調整されてもよい。また、第２ゲートＧ２を介した溶融樹脂の射出量は、後述する圧縮金型１１３による第２キャビティ１２２の圧縮により第２キャビティ１２２内の溶融樹脂が第１キャビティ１２１内に漏れるように調整されてもよい。この場合、シート部材１にウェルドラインが発生した場合であっても、ウェルドラインが厚肉部３に形成されるため、ウェルドラインが薄肉部２に形成される場合と比較して、製造されたシート部材１の強度の低下を抑制することができる。

次に、時刻ｔ１において、第２ゲートＧ２を閉じて第２キャビティ１２２内への溶融樹脂の射出を止める一方、第１ゲートＧ１を開いて第１キャビティ１２１内への溶融樹脂の射出を開始するとともに、圧縮金型１１３を駆動して第２キャビティ１２２の圧縮を開始する。その後、時刻ｔ１から時刻ｔ２まで、第１ゲートＧ１を開いて第１キャビティ１２１内へ溶融樹脂を射出するとともに、圧縮金型１１３を駆動して第２キャビティ１２２を圧縮する。つまり、第１ゲートＧ１を介した第１キャビティ１２１内への溶融樹脂の射出と、圧縮金型１１３による第２キャビティ１２２の圧縮とを並行して行う。図７は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までのある時点での射出成形装置１００の模式的な断面図である。

そして、時刻ｔ２において、第１ゲートＧ１を開いたまま、第１ゲートＧ１を介した第１キャビティ１２１内への溶融樹脂の射出から、第１キャビティ１２１内の溶融樹脂の保圧に移行する。具体的には、制御部１６０は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までは、溶融樹脂の射出速度を制御するのに対して、時刻ｔ２から時刻ｔ３までは、第１キャビティ１２１内の溶融樹脂に加える圧力、つまり溶融樹脂を射出する圧力を制御する。また、時刻ｔ２から時刻ｔ３まで、圧縮金型１１３は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までと同様に、第２キャビティ１２２を圧縮する。制御部１６０は、時刻ｔ２から時刻ｔ３まで、つまり第１キャビティ１２１内の溶融樹脂を保圧している間、第１キャビティ１２１内の溶融樹脂に加える圧力が圧縮金型１１３による第２キャビティ１２２の圧縮を妨げないように、図示しない樹脂供給装置を制御する。

その後、時刻ｔ３において、第１ゲートＧ１を閉じて第１キャビティ１２１内の溶融樹脂の保圧を止めるとともに、圧縮金型１１３による第２キャビティ１２２の圧縮を止める。図８は、時刻ｔ３における射出成形装置１００の模式的な断面図である。時刻ｔ３以降は、圧縮金型１１３を圧縮位置に維持しながら、金型１１０を冷却して、溶融樹脂を固化させる。溶融樹脂が固化した後に、固定金型１１１と可動金型１１２とを型開きして、シート部材１を取り出す。

本実施形態では、圧縮金型１１３は、時刻ｔ１において第２キャビティ１２２の圧縮を開始した後、時刻ｔ１から時刻ｔ３まで、圧縮圧力を変動させながら第２キャビティ１２２を圧縮する。具体的には、時刻ｔ１から時刻ｔ４では、圧縮金型１１３は、第１圧力Ｐ１で第２キャビティ１２２を圧縮する。その後、時刻ｔ４から時刻ｔ５では、圧縮金型１１３は、第１圧力Ｐ１よりも低い第２圧力Ｐ２で第２キャビティ１２２を圧縮する。そして、時刻ｔ５から時刻ｔ３では、圧縮金型１１３は、第２圧力Ｐ２よりも低い第３圧力Ｐ３で第２キャビティ１２２を圧縮する。

圧縮金型１１３による第２キャビティ１２２の圧縮開始直後である時刻ｔ１から時刻ｔ４では、圧縮圧力を第２圧力Ｐ２および第３圧力Ｐ３よりも高い第１圧力Ｐ１で維持することで、溶融樹脂が固化する前に第２キャビティ１２２内に溶融樹脂を行き渡らせることができる。一方で、圧縮圧力が高い状態が長時間維持されると、シート部材１に内部応力が残留し易いため、時刻ｔ４から時刻ｔ５では、圧縮圧力を第１圧力Ｐ１よりも低い第２圧力Ｐ２で維持することで、シート部材１に内部応力が残留することを抑制することができる。また、溶融樹脂の固化が概ね進行した時刻ｔ５から時刻ｔ３では、圧縮圧力を第２圧力Ｐ２よりも低い第３圧力Ｐ３で維持することで、シート部材１の寸法安定性を向上することができる。

本実施形態に係る射出成形装置１００およびシート部材１の製造方法は、以下の機能を有する。

本実施形態では、第２キャビティ１２２に連通する第２ゲートＧ２を介して溶融樹脂が第２キャビティ内に供給される。このため、第１ゲートＧ１を介して第１キャビティ１２１に供給された溶融樹脂が、第１キャビティ１２１を通って第２キャビティ１２２内に流入する場合と比較して、高い温度の溶融樹脂が第２キャビティ１２２に供給される。その結果、第３金型１１３により第２キャビティ１２２を圧縮しやすくなり、シート部材１を薄厚化できる。

また、第１キャビティ１２１に溶融樹脂を供給するための第１ゲートＧ１と第２キャビティ１２２に溶融樹脂を供給するための第２ゲートＧ２とが独立して設けられている。このため、キャビティ１２０内に溶融樹脂を射出するときの条件（射出条件）、例えば、溶融樹脂の温度、射出する速度、および射出するタイミングなどをそれぞれのゲートＧで適宜変更できる。その結果、各ゲートＧでの射出条件を調整することで、シート部材１の板厚差、つまりシート部材１が薄肉部２と厚肉部３とを有することに起因して生じる不良現象、例えば、充填不良および製品の反りなどの発生を抑えることができる。

仮に第２キャビティ１２２の圧縮後に第１キャビティ１２１への溶融樹脂の供給を行うと、第２キャビティ１２２の圧縮により圧延されて冷却固化が進行した溶融樹脂と第１キャビティ１２１に供給された溶融樹脂との間に界面が形成される。この場合、上記界面の温度が低いと、上記界面にウェルドラインが発生し、製造されたシート部材１の強度が低下することがある。これに対して、本実施形態では、第２キャビティ１２２の圧縮中に、第１ゲートＧ１から第１キャビティ１２１へ溶融樹脂の供給が行われる。このため、第２キャビティ１２２内の溶融樹脂と第１キャビティ１２１内の溶融樹脂との間に界面が形成される前に、第２キャビティ１２２内の溶融樹脂の冷却固化が進行することを抑制できる。このため、上記界面での温度低下が抑制され、ウェルドラインの発生が抑制されるので、製造されたシート部材１の強度の低下を抑制できる。

第２キャビティ１２２の圧縮後に第１キャビティ１２１への溶融樹脂の供給を行う場合に、第１キャビティ１２１内の溶融樹脂と第２キャビティ１２２内の溶融樹脂との界面の温度低下を抑制しようとすると、第２キャビティ１２２の圧縮にかける時間を短くすることも考えられる。しかし、この方法では、第２キャビティ１２２圧縮にかける時間が制限されるために、シート部材１の反りを抑制できないことがある。そこで、本発明者らは、第２ゲートＧ２から第２キャビティ１２２への溶融樹脂の供給後、第１ゲートＧ１から第１キャビティ１２１へ溶融樹脂の供給中に、第２キャビティ１２２の圧縮を行うという構成を見出した。この構成によれば、第２キャビティ１２２の圧縮と第１キャビティ１２１内への溶融樹脂の供給を並行して行うので、第２キャビティ１２２の圧縮にかける時間を確保できる。これにより、所定時間にわたって圧力を変動させながら第２キャビティ１２２を圧縮することができる。その結果、シート部材１に発生する内部応力が緩和され、シート部材１の反りが抑制されるので、歪みの少ないシート部材１を製造できる。

（比較例）
図９は、比較例に係る射出成形装置２００の模式的な断面図である。比較例に係る射出成形装置２００は、金型２１０が本実施形態の圧縮金型１１３を備えない点を除いて、射出成形装置１００と同様の構成を有しており、詳細な説明を省略する。比較例に係る射出成形装置２００では、固定金型２１１と可動金型２１２との間に薄肉部２の厚みＴａ１と実質的に同一な厚みを有する第２キャビティ２２２が形成されている。

図９の比較例では、第２キャビティ２２２の厚みが薄肉部２の厚みＴａ１と実質的に同一であるため、薄肉部２の厚みＴａ１を薄くすると、第２キャビティ２２２内での溶融樹脂の充填性が低くなることがある。このため、薄肉部２でショートショットが発生したり、厚み寸法の精度が低下したりすることがある。これに対して、本実施形態では、比較例の第２キャビティ２２２の厚みに比べて、第２キャビティ１２２の厚みが厚いので、比較例に比べて充填性が向上する。その結果、本実施形態では、薄肉部２におけるショートショットの発生および厚み寸法の精度の低下を抑制できる。

また、比較例に係る射出成形装置２００において、薄肉部２におけるショートショットの発生および厚み寸法の精度の低下を抑制するためには、第２キャビティ２２２に連通する複数のゲートを設けることも考えられる。しかし、ゲートの数を増やすと、金型２１０の製造コストが上昇する。これに対して、本実施形態では、上述したように、比較例に比べて充填性が向上するので、ゲートの数を増やすことなく薄肉部２におけるショートショットの発生および厚み寸法の精度の低下を抑制できる。このため、本実施形態では、金型１１０の製造コストの上昇を抑制できる。

さらに、溶融樹脂の射出時において、本実施形態の第２キャビティ１２２の容積は、比較例の第２キャビティ２２２の容積よりも大きい。このため、本実施形態の第２キャビティ１２２内の溶融樹脂の圧力は、比較例の第２キャビティ２２２内の溶融樹脂の圧力より低くなる。その結果、本実施形態ではキャビティ１２０内での溶融樹脂の配向異方性を低減でき、製造されたシート部材１内での強度異方性も低減できる。

溶融樹脂の射出時において、本実施形態の第２キャビティ１２２の容積は、比較例の第２キャビティ２２２の容積よりも大きいため、第２キャビティ１２２内での溶融樹脂の固化速度は、比較例の第２キャビティ２２２内の溶融樹脂の固化速度よりも遅くなる。その結果、本実施形態では、比較例と比べて、ウェルドの発生を抑制できる。

この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、前記実施形態で記載した内容の一部を削除または置換したものを、この発明の一実施形態としてもよい。

例えば、第１ゲートＧ１および第２ゲートＧ２の数および配置は、前記実施形態に限定されない。前記実施形態では、第２ゲートＧ２が１つの例について説明したが、本発明は、これに限定されない。第２ゲートＧ２は、複数設けられてもよい。

また、シート部材１の形状および寸法は、前記実施形態に限定されない。

また、前記実施形態では、第２ゲートＧ２を閉じて第２キャビティ１２２内への溶融樹脂の射出を止めた後に、第１ゲートＧ１を開いて第１キャビティ１２１内への溶融樹脂の射出を開始する例について説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、第２ゲートＧ２を閉じる前に第１ゲートＧ１を開いてもよい。また、第１ゲートＧ１と第２ゲートＧ２とは同時に開いてもよい。

１ 樹脂製薄厚シート部材（シート部材）
２ 薄肉部
３ 厚肉部
１００ 射出成形装置
１１０ 金型
１１１ 固定金型（第１金型）
１１２ 可動金型（第２金型）
１１３ 圧縮金型（第３金型）
１２０ キャビティ
１２１ 第１キャビティ
１２２ 第２キャビティ
１３０ スプルー
１３０Ａ 第１スプルー
１３０Ｂ 第２スプルー
１３１ スプルー本体
１３２ バルブピン
１３３ アクチュエータ
１４０ 開閉機構
１５０ 駆動機構
１６０ 制御部
Ｇ ゲート
Ｇ１ 第１ゲート
Ｇ２ 第２ゲート

Claims (7)

1. 薄肉部と、厚さが前記薄肉部の厚さよりも厚い厚肉部とを有する樹脂製薄厚シート部材を製造するための射出成形装置であって、
   第１金型と、
   前記第１金型に対向するように配置されると共に、前記厚肉部に対応する第１キャビティを前記第１金型との間に形成する第２金型と、
   前記第１金型に対向するように、かつ、前記第２金型に隣り合うように配置されると共に、第２キャビティを前記第１金型との間に形成する第３金型と、
   前記第３金型を前記第１金型側に駆動して、前記第２キャビティを圧縮して前記薄肉部に対応させる駆動機構と
   を備え、
   前記第１金型には、前記第１キャビティに連通する第１ゲートと、前記第２キャビティに連通する第２ゲートとが設けられている、射出成形装置。
2. 前記第１ゲートを介して前記第１キャビティ内へ供給される溶融樹脂の量を調整する第１調整機構と、
   前記第２ゲートを介して前記第２キャビティ内へ供給される溶融樹脂の量を調整する第２調整機構と、
   前記第１調整機構、前記第２調整機構、および前記駆動機構を制御する制御部と
   を備え、
   前記制御部は、前記第２ゲートから前記第２キャビティへの溶融樹脂の供給後、前記第１ゲートから前記第１キャビティへ溶融樹脂の供給中に、前記駆動機構による前記第２キャビティの圧縮が行われるように、前記第１調整機構、前記第２調整機構、および前記駆動機構を制御する、請求項１に記載の射出成形装置。
3. 前記第１キャビティの厚さは、前記第２キャビティの厚さよりも厚い、請求項１または２に記載の射出成形装置。
4. 前記第１ゲートは、前記第２金型に対向しており、
   前記第２ゲートは、前記第３金型に対向している、請求項１または２に記載の射出成形装置。
5. 前記第２ゲートの数は１個である、請求項１または２に記載の射出成形装置。
6. 薄肉部と、厚さが前記薄肉部の厚さよりも厚い厚肉部とを有する樹脂製薄厚シート部材を製造するための樹脂製薄厚シート部材の製造方法であって、
   第１金型と、この第１金型に対向するように配置された第２金型とを閉じて、前記厚肉部に対応する第１キャビティを前記第１金型と前記第２金型との間に形成することと、
   前記第１金型と、前記第１金型に対向するように、かつ、前記第２金型に隣り合うように配置された第３金型とを閉じて、第２キャビティを前記第１金型と前記第３金型との間に形成することと、
   前記第１キャビティおよび前記第２キャビティへ溶融樹脂を供給すると共に、前記第３金型を前記第１金型側に駆動機構で駆動して、前記第２キャビティを圧縮して前記薄肉部に対応させることと
   を有し、
   前記第１キャビティへの溶融樹脂の供給は、前記第１金型に設けられて前記第１キャビティに連通する第１ゲートを介して行う一方、前記第２キャビティへの溶融樹脂の供給は、前記第１金型に設けられて前記第２キャビティに連通する第２ゲートを介して行う、樹脂製薄厚シート部材の製造方法。
7. 前記第２ゲートから前記第２キャビティへの溶融樹脂の供給後、前記第１ゲートから前記第１キャビティへ溶融樹脂の供給中に、前記第２キャビティの圧縮が行われる、請求項６に記載の樹脂製薄厚シート部材の製造方法。

Images