JP3250842B2 - 絞付成形品における中空射出成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、表面の少なくとも一
部に絞付面を有する、所謂、絞付成形品、特に、所定部
分を中空状に形成してなる絞付成形品の射出成形方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、所定部分を中空状とした成形品を
射出成形で成形する方法として、金型成形空間内へ溶融
樹脂を射出した後あるいは射出中に、予め計量された所
定量のガスを所定圧力で上記成形空間内に注入すること
により、成形品の上記所定部分を形成する樹脂部分の内
部に中空部を形成し、樹脂がある程度冷却されてその表
面層が自己支持性を得るに至るまで上記中空部内を圧力
状態にし、その後この中空部内のガスを放出せしめるこ
とにより、所定部分を中空状に形成した成形品を得る方
法が知られている(例えば、特公平３−４７１７１号公
報参照)。

【０００３】かかる成形方法を採用することにより、上
記所定部分の樹脂表面層が自己支持性を得るまでは上記
中空部内を圧力状態に保持し、この圧力によって所定部
分の樹脂表面部を金型成形面に向かって押圧することが
できるので、従来、特に、成形品の厚肉部などにおいて
問題となっていた射出後の冷却に伴う樹脂の体積収縮に
よる、所謂、「ひけ」 の発生を有効に防止することがで
き、この 「ひけ」 に起因する外観不良の問題の解消を図
ることができる。また、樹脂内部に注入するガス量に応
じた中空部を厚肉部等の内部に形成することができ、そ
の分だけ製品重量を(従って樹脂材料の使用量を)低減さ
せることができるという利点も有する。

【０００４】ところで、樹脂成形品の表面を非常に微細
な凹凸(絞)状に形成することにより、表面の光沢を抑え
て艶消し状態とした、所謂、絞付成形品は、従来より一
般に良く知られている。この絞付成形品を射出成形する
場合、上記の射出成形法を適用することにより、厚肉部
などの特定部分を中空状とし、該部分における 「ひけ」
の発生を防止し、あるいは成形品の軽量化を図ることが
できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、絞付成形品
に上記射出成形法を適用した場合、例えば図４に示すよ
うに、絞付面Ｗf'の厚肉部サイド部分、つまり厚肉部Ｗ
a'の付け根部に対応する部位が、周囲の絞付面Ｗf'に比
べて光沢を帯びるようになり、光沢むらが発生すること
があるという問題があった。すなわち、ガスを注入して
上記厚肉部Ｗa'の内部に中空部Ｗc'を形成した際、図５
に詳しく示すように、上記厚肉部Ｗa'の付け根部では、
中空部Ｗc'の直上部分や他の一般部分に比べて肉厚が厚
いので、樹脂の冷却に時間がかかり、また、冷却時の体
積収縮も大きくなる。更に、ガス圧による内圧が金型８
４の成形面８４fに対して垂直に作用しないこともあ
り、樹脂表層部と金型成形面８４fとの密着性を十分に
確保することが難しい。

【０００６】従って、この部分では、上記中空部Ｗc'内
にガス圧が作用した際に、このガス圧によって樹脂表層
部がごく僅かに(例えば数ミクロン[μｍ]程度)移動して
金型成形面８４fとの間に滑りが生じ、成形品Ｗ'の表面
Ｗf'において、金型成形面８４fに形成された絞(しぼ)
用の凹凸によって付けられた本来の絞(しぼ)よりもはる
かに細かい凹凸がこすられて平滑化され、この部分が他
に比べて光沢を帯びることになるためであると考えられ
る。また、この部分の成形品表面には、厚肉部Ｗa'の付
け根部どうしを結ぶ方向にごく微細な傷が多数付いてい
る。このことは、絞付面Ｗf'のうち比較的光沢を帯びた
部分と他の一般部とについて、その表面状態を顕微鏡観
察することによって確認された。この観察結果の一例
を、図６および図７において拡大して模式的に示す。図
６が上記絞付面Ｗf'のうち比較的光沢を帯びた部分の表
面状態の一例を、また図７が他の一般部の表面状態の一
例をそれぞれ示している。

【０００７】この発明は、上記問題点を解決するために
なされたもので、所定部分を中空状に形成してなる絞付
成形品を射出成形するに際して、絞付面に光沢むらが発
生することを防止できる絞付成形品における中空射出成
形方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、この発明は、
本願発明に係る絞付成形品における中空射出成形方法
は、表面の一部に絞付面を有すると共に該絞付面と反対
側の面を部分的に突出させて形成される厚肉部を備えて
なる絞付成形品を中空射出成形するに際し、一対の金型
を閉じ合わせて形成された成形空間内に溶融樹脂を射出
し、次いで、この成形空間内に所定量のガスを所定圧力
で注入することにより、該成形空間内に充填された樹脂
の上記厚肉部に対応する部分を中空状に形成するととも
に、上記ガスの注入から上記成形空間内の充填樹脂の表
面層が固化してしまうことのない期間内に、上記成形品
の絞付面と該絞付面を成形する金型成形面とを、両者が
互いにこすれ合うように相対変位させることを特徴とし
たものである。

【０００９】

【発明の効果】この発明によれば、成形品の絞付面は、
内部中空状とされた厚肉部に対応する部位だけでなく、
表面全体が金型成形面で均一にこすられることとなり、
一部分のみが光沢を帯びるような光沢むらの発生をなく
することができる。これにより絞付面の外観性が損なわ
れることを防止できる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を、添付図面に基づい
て詳細に説明する。図１は、本実施例に係る射出成形装
置の概略を説明するための全体構成図であるが、この図
に示すように、上記射出成形装置１は、固定側型板５に
取り付けられた固定型３と、可動側型板６に取り付けら
れた可動型４とを主要部として構成された金型装置２を
備えている。上記固定側型板５は射出成形機(不図示)側
に固定される一方、可動側型板６は例えば油圧式のシリ
ンダ装置(不図示)に接合されており、該シリンダ装置を
駆動することにより、可動型４を固定型３に対して進退
動させることができるようになっている。そして、上記
可動型４を固定型３側に前進させて両型３,４を閉じ合
わせることにより、所定の成形キャビティ７が形成され
る。また、射出成形時に該成形キャビティ７への溶融樹
脂の通路をなすランナ部(不図示)およびゲート部(不図
示)が同時に形成される。

【００１１】上記固定型３の内部には、成形キャビティ
７内にガスを注入するガス注入用ノズル１１(ガスノズ
ル)が設けられており、該ガスノズル１１は、上記両金
型３,４が閉じ合わされた状態で、その先端部が、例え
ば成形キャビティ７に連なるランナ部(不図示)に対面す
るように位置設定されている。尚、上記ガスノズル１１
には、該ガスノズル１１を固定型３に対して進退動させ
るノズル駆動用の油圧シリンダ１２が取り付けられてい
る。また、ガスノズル１１の先端部近傍には、内部を通
過するガスを加熱して溶融樹脂との温度差をできるだけ
小さくすることなどを目的として、加熱用のヒータ１３
が付設されている。

【００１２】また、具体的には図示しなかったが、上記
固定型３の内部には、図１における紙面方向について上
記ガスノズル１１とは所定距離を隔てた箇所に、射出成
形機(不図示)に接続されて成形キャビティ７内に溶融状
態の樹脂を供給する樹脂供給用ノズルが設けられ、射出
成形機(不図示)から射出された溶融樹脂は、固定型３内
のホットランナ(不図示)および樹脂供給用ノズルを順次
介してランナ部(不図示)に流入し、このランナ部からゲ
ート部を(不図示)介して成形キャビティ７内に充填され
るようになっている。尚、この樹脂供給用ノズルおよび
上記ガスノズル１１は共に、従来から良く知られている
ものと同じものであるので、その内部構造の詳細な説明
および図示は省略する。

【００１３】上記ガスノズル１１には、ガス供給装置２
１から延設されたガス配管２９が接続されている。該ガ
ス供給装置２１は、例えばガスボンベ等で構成されるガ
ス供給源２２と、金型装置２側に供給するガス量を計量
するガス計量シリンダ２３と、該計量シリンダ２３を駆
動するための駆動用シリンダ装置２４とを主要部として
構成され、上記ガス計量シリンダ２３の計量室２３a
は、流量制御弁２５および圧力調整弁２６を順次介して
上記ガス供給源２２に接続されている。尚、上記ガス計
量シリンダ２３のアウトレット側には開閉制御弁２８が
介設されている。

【００１４】上記ガスとしては、例えば空気を用いるこ
とができるが、本実施例では、より好ましくは、比較的
廉価で不活性な窒素ガスを用いた。尚、理論的には、ガ
ス(気体)のみならず、当該樹脂材料に対して不活性なも
のであるならば、液体など他の種類の流体を用いること
も可能である。上記ガス計量シリンダ２３は、金型装置
２の成形キャビティ７内へ溶融樹脂材料を射出・充填す
るに際して、射出された溶融樹脂の製品部を構成する部
分の所定部位に対して注入するガス量を予め計量するた
めのもので、このガス量は、例えば、射出終了後冷却時
の樹脂の収縮容積を補うに足る量、あるいは成形品の重
量を必要な程度に減少させるに足る量として定められ
る。また、計量室２３a内のガス圧力は、上記成形キャ
ビティ７内に射出・充填された溶融樹脂材料内に中空部
を形成するに十分で、かつ、このガスが溶融樹脂内に注
入されて中空部を形成した際に、該中空部を取り囲む周
囲の樹脂材料を破断することのない圧力として設定さ
れ、この圧力設定は、上記圧力調整弁２６によって行な
われる。

【００１５】かかるガス供給装置２１およびガスノズル
１１を用いて成形キャビティ７内の溶融樹脂にガスを注
入し、例えば成形品の厚肉部等の所定部位に中空部を形
成するとともに、樹脂の表面層が自己支持性を得るまで
上記中空部内を圧力状態に保持することにより、この圧
力によって樹脂表面部を金型成形面に向かって押圧する
ことができる。この結果、特に、成形品の厚肉部につい
て、射出後の冷却に伴う樹脂の体積収縮による、所謂、
「ひけ」に起因する外観不良の発生を有効に防止すること
ができる。また、樹脂内部に注入するガス量に応じた中
空部を成形品内部に形成することができ、その分だけ製
品重量を(従って樹脂材料の使用量を)低減させることも
可能になる。

【００１６】ところで、本実施例では、成形品の表面の
少なくとも一部、例えば、可動型４によって成形される
片側の一面が、表面を非常に微細な凹凸(絞)状に形成す
ることにより、表面の光沢を抑えて艶消し状態とした、
所謂、絞付面として成形されるようになっている。この
ため、上記可動型４の成形面には、大きさ・高さ等のサ
イズが所定範囲内に制限された多数の凹凸が、例えばほ
ぼ全面に渡って設けられている。この凹凸の形状・サイ
ズ等は、当該絞付面の艶消し状態をどの程度にするかに
応じて定められ、例えば、自動車のバンパフェイスなど
の場合には、一般に、絞付面の表面側に形成される凸部
のサイズが、例えば数百ミクロン(μｍ)あるいは数十ミ
クロン単位の微細なものになるように設定される。

【００１７】また、本実施例では、図２に示すように、
金型装置２の例えば可動型４の側面に、上記成形品Ｗの
絞付面Ｗf(図３参照)と該絞付面Ｗfを成形する可動型４
の成形面４fとを、両者が互いにこすれ合うように、従
って、固定型３と可動型４の型締め方向に直交する方向
において相対変位させるために、図２及び図３における
左右方向の振動を生じさせるバイブレータ３１が取り付
けられている。このバイブレータ３１は、より好ましく
は、その振動方向が、成形品Ｗの厚肉部Ｗaの付け根部
どうしを結ぶ直線の方向と略一致するように、その取付
位置が選定されている。更に、上記可動型４のバイブレ
ータ３１が取り付けられた側面と反対の側面には、バイ
ブレータ３１による可動型４の振動を検出する振動セン
サ３２が取り付けられ、この振動センサ３２および上記
バイブレータ３１は、共に、射出成形装置１のコントロ
ーラＣＲに信号授受可能に接続されている。尚、上記バ
イブレータ３１としては、例えば、ピストンを空気圧で
往復駆動する空気式もしくは偏心カムをモータで回転駆
動するモータ式などの機械式のもの、または磁力で振動
子を作動させる電気式のものなど、種々のタイプのもの
を用いることができる。

【００１８】以上のように構成された射出成形装置１、
すなわち金型装置２,ガス供給装置２１およびバイブレ
ータ３１を用いて行う射出成形方法について説明する。
まず、可動型４を前進させて固定型３に閉じ合わせ、成
形キャビティ７を形成する。次いで、上記成形キャビテ
ィ７への溶融樹脂の射出・充填が開始される。そして、
この溶融樹脂の射出工程の完了とほぼ同時もしくは直後
または射出中に上記ガスノズル１１から成形キャビティ
７内に向かって窒素ガスが注入される。この窒素ガス
は、少なくともその一部が、成形キャビティ７内におい
て成形品Ｗの厚肉部Ｗaの内部に注入され、この厚肉部
Ｗaの溶融樹脂内で中空部Ｗcを形成する(図３参照)。

【００１９】このガス注入作業に対して所定のタイミン
グ、すなわち、ガスを注入してから成形キャビティ７内
に充填された樹脂の表面層が固化してしまうことのない
期間内に、上記バイブレータ３１が駆動され、可動型４
が図２および図３における左右方向に振動させられる。
本実施例の場合、樹脂表面層の固化はガス注入開始後２
〜３秒後に始まり、１５秒程度後には表層固化が終わる
ので、バイブレータ３１の作動期間は、ガス注入開始直
後から１５秒以内とした。ガス注入の開始は、ガス圧セ
ンサ(不図示)の検出値をモニタすることによって検出す
ることができる。尚、バイブレータ３１の振幅は、可動
型４が型締め状態で固定型３に対して相対移動できる間
隙値で規制され、本実施例の場合、例えば２００〜３０
０μｍの間に設定した。また、バイブレータ３１による
可動型４の振動の振幅が所定値を越える場合には、上記
振動センサ３２がこれを検出し、この検出信号がコント
ローラＣＲに入力されることにより、バイブレータ３１
の作動が停止されるようになっている。

【００２０】上記バイブレータ３１を駆動することによ
り、成形品Ｗの絞付面Ｗfと可動型４の成形面４fとを、
両者Ｗf,４fが互いにこすれ合う方向において相対変位
させることができ、成形品Ｗの絞付面Ｗf全体が可動型
４の成形面４fで均一にこすられる。上記バイブレータ
３１による振動繰り返し数としては、振幅や上記両面Ｗ
f,４fの相互の押圧状態など、他の条件にも依存する
が、少なくとも１回以上であればよい。尚、本実施例で
は、絞付面Ｗf全体がこすられた場合でも、全体として
光沢を抑えた良好な艶消し状態を維持することができる
ように、予め絞の凹凸サイズが通常よりも大きく設定さ
れている。

【００２１】この後、樹脂がある程度冷却されてその表
面層が自己支持性を得るに至るまで、上記中空部Ｗc内
はガス圧による圧力状態に保持される。そして、成形品
Ｗの表面層の固化が終了して硬化し自己支持性を得るに
至ると、所定のタイミングで、例えば、ノズル駆動用の
油圧シリンダ１２を作動させてガスノズル１１を後退さ
せることにより、上記中空部Ｗc内のガスを外部に放出
せしめるガス抜きが行なわれる。その後、可動型４を後
退させて型開きを行い、成形品Ｗを金型装置２内から取
り出すようになっている。

【００２２】以上、説明したように、本実施例によれ
ば、成形品Ｗの絞付面Ｗfは、厚肉部Ｗaの付け根部に対
応する部位だけでなく、表面全体が可動型４の成形面４
fで均一にこすられることとなり、一部分のみが光沢を
帯びるような光沢むらの発生をなくすることができる。
これにより絞付面Ｗfの外観性が損なわれることを防止
できるのである。

【００２３】尚、上記実施例は、成形品Ｗの絞付面Ｗf
と可動型４の成形面４fとを両者Ｗf,４fが互いにこすれ
合うように相対変位させるに際して、バイブレータ３１
によって可動型４に振動を加えるようにしたものであっ
たが、上記相対変位としては、振動等による往復繰り返
しのものに限らず、変位ストロークや上記両面Ｗf,４f
の相互の押圧状態など他の条件によっては、１回だけ相
対変位する相対移動であってもよい。また、上記相対変
位は、直線方向のものに限らず、相対回転変位によるも
のであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例に係る射出成形装置の金型装
置およびガス供給装置の概略を示す全体構成図である。

【図２】 上記射出成形装置の金型装置およびバイブレ
ータを示す概略構成図である。

【図３】 上記実施例に係る成形品の厚肉部を示す拡大
縦断面説明図である。

【図４】 従来例に係る成形品の絞付面を示す斜視図で
ある。

【図５】 上記従来例に係る成形品の厚肉部の断面説明
図である。

【図６】 上記従来例に係る成形品の絞付面の光沢を帯
びた部分の表面状態を拡大して模式的に示す拡大平面図
である。

【図７】 上記従来例に係る成形品の絞付面の一般部の
表面状態を拡大して模式的に示す拡大平面図である。

【符号の説明】

１…射出成形装置 ３…固定型 ４…可動型 ４f…可動型の成形面 ７…成形キャビティ ３１…バイブレータ Ｗ…成形品 Ｗa…厚肉部 Ｗc…中空部 Ｗf…絞付面

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−216325（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−95920（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 45/00 B29C 45/17 B29C 49/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面の一部に絞付面を有すると共に該絞
   付面と反対側の面を部分的に突出させて形成される厚肉
   部を備えてなる絞付成形品を中空射出成形するに際し、
   一対の金型を閉じ合わせて形成された成形空間内に溶融
   樹脂を射出し、次いで、この成形空間内に所定量のガス
   を所定圧力で注入することにより、該成形空間内に充填
   された樹脂の上記厚肉部に対応する部分を中空状に形成
   するとともに、上記ガスの注入から上記成形空間内の充
   填樹脂の表面層が固化してしまうことのない期間内に、
   上記成形品の絞付面と該絞付面を成形する金型成形面と
   を、両者が互いにこすれ合うように相対変位させること
   を特徴とする絞付成形品における中空射出成形方法。