JP3341312B2 - 開口部を有する射出成形品の製造方法と金型装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、開口部を有する射出成
形品の製造方法と金型装置に係り、さらに詳しくは、た
とえば反応射出成形のように、粘性の低い成形材を用い
て射出成形を行う場合でも、樹脂バリおよび成形不良部
などが少ない良好な開口部を有する射出成形品を得るた
めの射出成形品の製造方法と金型装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】射出成形は、金型間に形成されるキャビ
ティ内に成形材を充填して硬化させることにより行われ
る。開口部を有する射出成形品を製造するには、従来で
は、たとえば凸状のコア用金型の一部に、開口部を形成
するための突起を設け、その突起の先端面を、凹状のキ
ャビティ用金型の内周面に接触させるか、バリが発生し
ない程度のクリアランスをもたせるかしてキャビティ内
に成形材を充填して射出成形を行う。

【０００３】成形材の硬化後に、金型の型開きを行い、
成形品を取り出せば、コア用金型に形成してある突起に
対応する形状の開口部が形成された射出成形品が得られ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の射出成形方法では、例えば開口部形成用の突起の
先端面とキャビティ内周面との僅かなクリアランスへ、
キャビティ内に充填された成形材が入り込み、成形品の
樹脂バリとなるおそれがあった。特に、反応射出成形の
ように、成形材としての反応原液の粘性が低い場合に
は、樹脂バリが発生しない開口部を有する反応射出成形
品を得ることは困難であった。

【０００５】また、金型のキャビティ内を流動する成形
材としての樹脂が、開口部を形成するための突起の両側
を通り、突起の後流側で合流し、得られる成形品の開口
部における樹脂合流部近傍で、金型内のエアーを巻き込
み、泡となって残るという問題点を有している。

【０００６】また、特に大型の金型を用いる場合には、
開口部を形成するための突起とキャビティ内周面とのク
リアランスの精度、すなわち金型の加工精度を出すのが
困難である。したがって、金型が高価になるという問題
点を有している。このような不都合を解消するために、
射出成形時には、開口部を形成せずに、射出成形後に、
切削などで開口部を形成することも考えられる。ところ
が、このような方法では、開口部を加工するための作業
が煩雑になると共に、加工時間が多大になるという問題
点を有する。さらに、加工の後が残るので、射出成形に
より開口部を一体に成形する方法に比較し、仕上がり外
観が劣るという問題点を有する。

【０００７】本発明は、このような実状に鑑みてなさ
れ、たとえば反応射出成形のように、粘性の低い成形材
を用いて射出成形を行う場合でも、樹脂バリおよび成形
不良部などが少ない良好な開口部を有する射出成形品を
得るための射出成形品の製造方法と金型装置を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の射出成形品の製造方法は、一方の第１金型
のキャビティ内周面に、他方の第２金型のキャビティ内
周面に圧接することが可能である弾力性を有するシール
部材を、キャビティ内に充填される成形材の合流部にガ
ス逃げ口を設けるように、装着する工程と、第１金型と
第２金型とを組み合わせて、両金型の内部にシール部材
が介在されたキャビティを構成し、シール部材のガス逃
げ口と反対方向から、キャビティ内部に成形材を充填し
て射出成形を行う工程と、成形材の硬化後に、第１金型
と第２金型とを開き、上記シール部材に相当する開口部
が形成された成形品を取り出す工程とを有する。

【０００９】本発明の金型装置は、第１金型と、この第
１金型に組み合わされてキャビティが内部に形成される
第２金型と、これら第１金型および第２金型のいずれか
一方の金型のキャビティ内周面に装着され、他方の金型
のキャビティ内周面に圧接することが可能であり、キャ
ビティ内に充填される成形材の合流部にガス逃げ口を有
する弾力性を持つシール部材とを有し、上記シール部材
に相当する部分に開口部が形成された射出成形品を製造
することを特徴とする。

【００１０】

【作用】第１金型と第２金型とが閉じた状態では、キャ
ビティ内に存在する弾力性を有するシール部材は、第１
金型のキャビティ内周面と第２金型のキャビティ内周面
との間で、隙間なく押しつぶされた状態となる。その状
態でキャビティ内に成形材を充填すれば、成形材は、シ
ール部材と両金型との間の隙間に入り込むことなく、シ
ール部材の両側を流動し、シール部材の後流側で合流す
る。従来では、成形材が金型内のガスを巻き込み、合流
部に相当する部分に泡となって成形品中に残存すること
となった。しかしながら、本発明では、この合流部に相
当する部分のシール部材に、ガス逃げ口を設けてあるの
で、流動する成形材中に含まれているガスが、ガス逃げ
口へ押し出される。

【００１１】したがって、本発明では、反応射出成形の
ように、粘性の低い成形材を用いて射出成形を行う場合
でも、開口部が形成される金型間隙間をシール部材がシ
ールするので、不要隙間に成形材が入り込まず、シール
部材によりシールされている部分に相当する開口部に
は、ほとんど樹脂バリが発生しない。また、成形材の合
流部に相当する部分にガス逃げ口が設けてあるため、射
出成形品中に泡が残ることもない。なお、ガス逃げ口に
樹脂バリが生じることがあるが、この樹脂バリは、開口
部全体に生じるわけではなく、常に一定箇所に生じるの
で、除去作業が容易である。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例に係る射出成形品の
製造方法とそれに用いる金型装置について、図面を参照
しつつ詳細に説明する。図１は本発明の一実施例に係る
金型装置の要部断面図、図２は図１に示す金型装置の要
部斜視図、図３は図１，２に示す金型装置を用いて射出
成形を行って得られる射出成形品の一例を示す要部斜視
図、図４は本発明の他の実施例に係る金型装置の要部斜
視図、図５は本発明のさらにその他の実施例に係る金型
装置の要部斜視図、図６は図５に示す実施例の変形例を
示す要部断面図である。

【００１３】図１，２に示すように、本発明の一実施例
に係る金型装置２０は、凸形状の第１金型２２と、凹形
状の第２金型２４とを有している。これら金型２２，２
４は、たとえば金属で構成される。凹形状の第２金型２
４は、たとえば図示しない固定盤に対して固定してあ
る。また、凸形状の第１金型２２は、たとえば図示しな
い移動盤に対して固定してある。移動盤は、固定盤に対
して接近および離反移動可能であり、第１金型２２は、
第２金型２４に対して型締めおよび型開き方向に移動可
能となっている。

【００１４】第１金型２２と第２金型２４とが型締めさ
れた状態では、金型内部にキャビティ２６が形成され
る。

【００１５】本実施例では、開口部を有する射出成形品
を得るために、第１金型２２の凸部３０のキャビティ内
周面３２に対して、弾力性を有するシール部材２８を接
着してある。このシール部材２８は、平板状であり、そ
の厚みは、第１金型２２のキャビティ内周面３２と第２
金型２４のキャビティ内周面３６との間隔よりも厚く構
成してあり、第１金型２２と第２金型２４とが組み合わ
された状態で、両キャビティ内周面３２，３６間で潰さ
れ両者に隙間なく圧接するようになっている。

【００１６】このシール部材３４には、図２に示すよう
に、キャビティ２６内に矢印Ａ方向から充填される原料
としての成形材の合流部に、凹状のガス逃げ口３４を形
成してある。凹状のガス逃げ口３４の大きさは、特に限
定されないが、成形材の体積で５ｃｃ程度以上であれば
十分である。

【００１７】シール部材２８の材質は、弾力性（復元性
を含む広い概念で用いる）を有する材質であれば、特に
限定されず、ゴム材あるいは発泡体で構成されるが、射
出成形用の金型の一部として用いるため、射出成形に用
いる成形材による溶解や膨潤がなく、耐熱性を有するこ
とが好ましい。特に、反応射出成形（ＲＩＭ）に用いる
場合には、重合阻害が少ないこと、原料液に溶解、膨潤
し難いこと、反応時にＲＩＭ材と融着し難いこと、およ
び反応熱により溶融しない耐熱性を有することが必要で
ある。

【００１８】具体的には、シール部材２８を構成する材
質としては、たとえばスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢ
Ｒ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（Ｉ
Ｒ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレ
ンゴム（ＣＲ）などのジエン系ゴム、ブチルゴム（ＩＩ
Ｒ）、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマーゴム
（ＥＰＤＭ）、アクリルゴム、クロロスルホン化ポリエ
チレンゴム、フッ素ゴムなどのオレフィン系ゴム、シリ
コーンゴム、ウレタンゴム、多硫化ゴム、またはこれら
の発泡体、またはウレタンもしくはナイロンの発泡体な
どが例示される。特に、ＮＢＲ、アクリルゴム、フッ素
ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、多硫化ゴムなど
が好ましく、中でもフッ素ゴムが好ましい。

【００１９】シール部材２８を第１金型２２のキャビテ
ィ内周面３２に対して接着するための接着剤としては、
金属およびゴムなどに対して接着性を有し、しかも耐熱
性と型締め圧に耐える柔軟性を有する接着剤が用いら
れ、たとえばウレタン系、あるいはエポキシ系の接着剤
が用いられる。より具体的には、フッ素樹脂用接着剤
（「アラルダイトＡＤＳ−３０」、チバガイギー社製）
などが用いられる。接着剤による接着を確実にするため
に、シール部材２８が接着されるキャビティ内周面３２
は、エッチングなどにより接着前処理を施すことが好ま
しい。接着前処理剤としては、フッ素樹脂接着処理材
（「テトラエッチ」、潤工社製）などが用いられる。な
お、接着剤を用いずに、キャビティ内周面に溝などを設
けるなどの手段により、シール部材２８を、いずれかの
金型２２，２４のキャビティ内周面３２，３６に装着す
ることも可能である。

【００２０】このような金型装置２０を用いた反応射出
成形方法の一例を次に示す。まず、第１金型２２と第２
金型２４とが型開きされた状態で、シール部材２８を第
１金型２２のキャビティ内周面３２に対して接着する。
次に、第１金型２２と第２金型２４とを型締めすれば、
キャビティ２６内に存在する弾力性を有するシール部材
２８は、第１金型２２のキャビティ内周面３２と第２金
型２４のキャビティ内周面３６との間で、隙間なく押し
つぶされた状態となる。その状態でキャビティ２６内
に、成形材としての反応原液を充填して反応射出成形を
行う。

【００２１】反応射出成形に使用される反応原液として
は、ウレタン系、ウレア系、ナイロン系、エポキシ系、
不飽和ポリエステル系、フェノール系および、ノルボル
ネン系などが挙げられ、一般的成形条件としては、反応
原液温度は２０〜８０°Ｃ、金型温度は２０〜１５０°
Ｃ、型締圧は０．１〜１０kg/cm²で、反応時間は１０秒
から概ね１０分の範囲である。反応原液の粘性は、たと
えば、５ｃｐｓ〜５０００ｃｐｓ程度である。かかる成
形においては、補強材を予め金型内に設置しておき、そ
の中に反応液を供給して重合させることにより強化ポリ
マー（成形品）を製造することができる。

【００２２】補強材としては、例えば、ガラス繊維、ア
ラミド繊維、カーボン繊維、超高分子量ポリエチレン繊
維、金属繊維、ポリプロピレン繊維、アルミコーティン
グガラス繊維、木綿、アクリル繊維、ボロン繊維、シリ
コンカーバイド繊維、アルミナ繊維などを挙げることが
できる。また、チタン酸カリウムや硫酸カルシウムなど
のウィスカーも挙げることができる。さらに、これらの
強化剤は、長繊維状またはチョップドストランド状のも
のをマット化したもの、布状に織ったもの、チョップ形
状のままのものなど、種々の形状で使用することができ
る。これらの補強材は、その表面をシランカップリング
材等のカップリング剤で処理したものが、樹脂との密着
性を向上させる上で好ましい。配合量は、特に制限はな
いが、通常１０重量％以上、好ましくは２０〜６０重量
％である。マット化したものを用いる場合は、開口部に
マットがかからないように注意する。

【００２３】また、酸化防止剤、充填剤、顔料、着色
剤、発泡剤、難燃剤、摺動付与剤、エラストマー、ジシ
クロペンタジエン系熱重合樹脂およびその水添物など種
々の添加剤を配合することにより、得られるポリマーの
特性を改質することができる。酸化防止剤としては、フ
ェノール系、リン系、アミン系など各種のプラスチック
・ゴム用酸化防止剤がある。充填剤にはミルドガラス、
カーボンブラック、タルク、炭酸カルシウム、水酸化ア
ルミニウム、雲母などの無機質充填剤がある。エラスト
マーとしては、天然ゴム、ポリブタジエン、ポリイソプ
レン、スチレン−ブタジエン共重合体（ＳＢＲ）、スチ
レン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体（ＳＢ
Ｓ）、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合
体（ＳＩＳ）、エチレン−プロピレン−ジエンターポリ
マー（ＥＰＤＭ）、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶ
Ａ）およびこれらの水素化物などがある。添加剤は、通
常、予め反応液のいずれか一方または双方に混合してお
く。

【００２４】このような反応射出成形の過程において、
キャビティ２６内に充填された反応原液は、シール部材
２８と両金型２２，２４との間の隙間に入り込むことな
く、シール部材２８の両側を流動し、シール部材２８の
後流側で合流する。従来では、反応原液が金型内のガス
を巻き込み、合流部に相当する部分に泡となって成形品
中に残存することとなった。しかしながら、本実施例で
は、この合流部に相当する部分のシール部材２８に、ガ
ス逃げ口３４を設けてあるので、流動する反応原液中に
含まれているガスが、ガス逃げ口３４へ押し出される。

【００２５】したがって、本実施例では、反応射出成形
のように、粘性の低い成形材を用いて射出成形を行う場
合でも、開口部が形成される金型間隙間をシール部材２
８がシールするので、不要隙間に成形材が入り込まず、
シール部材２８によりシールされている部分に相当する
開口部には、ほとんど樹脂バリが発生しない。

【００２６】また、成形材の合流部に相当する部分にガ
ス逃げ口３４が設けてあるため、射出成形品中に泡が残
ることもない。なお、図３に示すように、得られる射出
成形品４０の開口部４１におけるガス逃げ口に相当する
部分に樹脂バリ４２が生じることがあるが、この樹脂バ
リ４２は、開口部４１の全体に生じるわけではなく、常
に一定箇所に生じるので、除去作業が容易である。

【００２７】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変するこ
とができる。例えば、図４に示すように、シール材１２
８に形成されるガス逃げ口１３４ａ，１３４ｂを複数と
することもできる。その他の構成は、図１，２に示す実
施例と同様であり、同様な作用効果を有する。

【００２８】また、図５に示すように、シール部材２２
８をリング状とし、その一部に切欠き部を設け、切欠き
部をガス逃げ口２３４とすることも可能である。その他
の構成は、図１，２に示す実施例と同様であり、同様な
作用効果を有する。

【００２９】また、図６に示すように、第２金型２４側
のキャビティ内周面に、シール部材取り付け用溝部２０
０と、ガス逃げ用凹部２０２を設け、リング状のシール
部材２２８をシール部材取り付け用溝部２００内に装着
し、シール部材２２８のガス逃げ口２３４とガス逃げ用
凹部２０２とを連通させるように構成することもでき
る。その他の構成は、図１，２に示す実施例と同様であ
る。なお、キャビティ２２６の形状は、種々に改変する
ことができる。

【００３０】以下に、本発明のさらに具体的な実施例を
挙げて、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は
これらの実施例にのみ限定されるものではない。なお、
部や％などは、断わりのない限り重量基準である。

【００３１】〔実施例１〕フェノール系酸化防止材（商
品名イルガノックス１０１０、チバガイギー社製）を２
％含有させたモノマー混合物（すなわち、ジシクロペン
タジエン（ＤＣＰ）９０％とメチルテトラシクロドデセ
ン１０％の混合物）を２つの容器に入れ、一方には、モ
ノマー混合物１００部に対してジエチルアルミニウムク
ロイド（ＤＥＡＣ）を０．４部、ｎ−プロパノールを
０．１５部、四塩化ケイ素を０．３６部、スチレン−イ
ソプレン−スチレンブロック共重合体（クレイトン１１
７０、シェル社製）を６部添加した（Ａ液）。他方に
は、モノマー混合物１００部に対して、トリ（トリデシ
ル）アンモニウムモリブデートを０．３部添加した（Ｂ
液）。

【００３２】Ａ液およびＢ液をそれぞれギヤーポンプに
て１対１の容積比となるようにパワーミキサーに送液
し、次いで、凸状金型と凹状金型により形成した金型の
キャビティ内に、金型温度７０°Ｃで注入し、金型装置
内で３分間反応を行った。金型装置としては、図１，２
に示すような金型装置を使用した。キャビティ内周面３
２，３６間距離は、２．５ｍｍであり、シール部材２８
の大きさは、１５０ｍｍ×３００ｍｍであり、その厚み
は、３．０ｍｍであった。また、シール部材２８は、バ
イトン（フッ素ゴム）で構成され、このシール部材２８
を金型の内周面３２に対して接着するための接着処理材
として、フッ素樹脂接着処理材（「テトラエッチ」、潤
工社製）を用い、接着剤として、フッ素樹脂用接着剤
（「アラルダイトＡＤＳ−３０」、チバガイギー社製）
を用いた。

【００３３】一連の操作は窒素雰囲気下で行った。な
お、Ａ液およびＢ液のそれぞれの粘性は、３００ｃｐ
ｓ、３００ｃｐｓであった。そして、図３に示すような
開口部４１を有する反応射出成形品４０を得た。ガス逃
げ口に相当する部分に樹脂バリ４２が形成された以外
は、開口部４１に対して樹脂バリが発生せず、また、成
形品中に気泡も観察されなかった。樹脂バリ４２はカッ
ターで容易に除去することができた。

【００３４】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、反応射出成形のように、粘性の低い成形材を用いて
射出成形を行う場合でも、開口部が形成される金型間隙
間をシール部材がシールするので、不要隙間に成形材が
入り込まず、シール部材によりシールされている部分に
相当する開口部には、ほとんど樹脂バリが発生しない。
また、成形材の合流部に相当する部分にガス逃げ口が設
けてあるため、射出成形品中に泡が残ることもない。な
お、ガス逃げ口に樹脂バリが生じることがあるが、この
樹脂バリは、開口部全体に生じるわけではなく、常に一
定箇所に生じるので、除去作業が容易である。さらに、
本発明では、シール部材が金型間で押しつぶされること
により、開口部を形成するので、開口部を形成するため
に金型の精度を厳密に管理する必要はなく、金型が安価
となり、特に大型の金型の場合に有利である。さらにま
た、射出成形後に、開口部を形成する従来の方法に比較
し、作業工程を短縮することができると共に、得られる
射出成形品の開口部の仕上がり外観が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る金型装置の要部断面図
である。

【図２】図１に示す金型装置の要部斜視図である。

【図３】図１，２に示す金型装置を用いて射出成形を行
って得られる射出成形品の一例を示す要部斜視図であ
る。

【図４】本発明の他の実施例に係る金型装置の要部斜視
図である。

【図５】本発明のさらにその他の実施例に係る金型装置
の要部斜視図である。

【図６】図５に示す実施例の変形例を示す要部断面図で
ある。

【符号の説明】

２０… 金型装置 ２２… 第１金型 ２４… 第２金型 ２６… キャビティ ２８，１２８，２２８… シール部材 ３０… 凸部 ３２，３６… キャビティ内周面 ３４，１３４ａ，１３４ｂ，２３４… ガス逃げ口 ４０… 射出成形品 ４１… 開口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−244815（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−192541（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−21915（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−149711（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−138631（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−111813（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−180708（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−154122（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/84

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方の第１金型のキャビティ内周面に、
   他方の第２金型のキャビティ内周面に圧接することが可
   能である弾力性を有するシール部材を、キャビティ内に
   充填される成形材の合流部にガス逃げ口を設けるよう
   に、装着する工程と、 第１金型と第２金型とを組み合わせて、両金型の内部に
   シール部材が介在されたキャビティを構成し、シール部
   材のガス逃げ口と反対方向から、キャビティ内部に成形
   材を充填して射出成形を行う工程と、 成形材の硬化後に、第１金型と第２金型とを開き、上記
   シール部材に相当する開口部が形成された成形品を取り
   出す工程とを有する開口部を有する射出成形品の製造方
   法。
2. 【請求項２】 上記射出成形が、反応射出成形である請
   求項１に記載の射出成形品の製造方法。
3. 【請求項３】 第１金型と、 この第１金型に組み合わされてキャビティが内部に形成
   される第２金型と、 これら第１金型および第２金型のいずれか一方の金型の
   キャビティ内周面に装着され、他方の金型のキャビティ
   内周面に圧接することが可能であり、キャビティ内に充
   填される成形材の合流部にガス逃げ口を有する弾力性を
   持つシール部材とを有し、 上記シール部材に相当する部分に開口部が形成された射
   出成形品を製造するための金型装置。