JP3469647B2 - 合成樹脂成形品の射出成形方法および射出成形装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、合成樹脂成形品の射出
成形方法および射出成形装置に係り、特にボスやリブを
有して成形品表面にひけが生じやすい合成樹脂成形品、
例えば自動車のダッシュボード、ドアハンドルカバー等
の内外装品や、家電製品のケーシング等の成形に利用で
きる。

【０００２】

【背景技術】合成樹脂成形品を射出成形する場合、キャ
ビティ内に空気が残っていると、充填不足（ショートシ
ョット）や焼け、ウェルドライン、ボス・リブ部表面の
光沢ムラの発生といった成形品の欠陥が生じることが知
られている。このため、従来は、金型の分割面に設けた
エアベントや、成形品を離型させる突き出しピンの隙間
（クリアランス）から空気を逃がして前記問題を解決し
ようとしていた。

【０００３】また、射出成形による合成樹脂成形品に
は、固有の成形収縮があるため、特にボスやリブの中心
部や厚肉部など冷却が遅れた部分の収縮によって成形品
の表面にはひけが生じていた。このため、従来の射出成
形では、金型のキャビティ内に射出した樹脂に、過大な
保持圧力を加えてひけを防止することが行われていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記エ
アベント等を介して空気を逃がしても、成形条件等によ
っては空気を十分に逃がすことができないことがあり、
前記充填不足、焼け、ウェルドラインの発生などの欠陥
を抑えることができず、不良品が発生するという問題が
あった。

【０００５】一方、ひけ防止のために高い保持圧力を加
える場合には、その圧力に耐えるように金型の剛性を向
上させる必要があり、金型コストが上昇するという問題
があった。また、高い保持圧力を加えると、成形品に圧
力分布が発生し、成形品に反りやねじれが生じて品質が
低下するという問題もあった。

【０００６】本発明の目的は、キャビティ内の空気残留
による欠陥を防止でき、かつ金型コストを低減できると
ともに、リブやボス等を有する合成樹脂射出成形品のひ
けを防止でき、成形品の反りやねじれも無くすことがで
きて成形品を高精度に成形することができる合成樹脂成
形品の射出成形方法および射出成形装置を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の合成樹脂成形品
の射出成形方法は、キャビティを形成する金型の一方
に、一端が前記キャビティに開口される貫通孔を形成
し、この貫通孔内に固定ピンを配置して前記貫通孔のキ
ャビティ側開口と固定ピンの先端側との間にクリアラン
スを形成し、貫通孔の他端側と固定ピンの他端側との間
にシール材を設けておくとともに、金型を閉じた後、金
型のキャビティ内の空気を前記クリアランスおよび貫通
孔を通して金型の外側に吸引排気しながら溶融樹脂をキ
ャビティ内に充填させ、その後、溶融樹脂が冷却固化さ
れつつあるときに、前記貫通孔およびクリアランスを通
してキャビティ内の成形品の裏面側（キャビティ面と射
出樹脂による成形品との間）に窒素ガス等の圧縮流体を
注入し、溶融樹脂が冷却固化したら金型を離型して成形
品を取り出すことを特徴とする。この際、成形品を離型
させるにあたっては、前記キャビティ内の成形品が冷却
固化された後に金型を開き、圧縮流体をキャビティ内の
成形品の裏面側に再度注入し、その圧力で離型させても
よい。

【０００８】一方、本発明の合成樹脂成形品の射出成形
装置は、前記射出成形方法を実施するに適したものであ
り、キャビティを形成する金型の一方に、溶融樹脂の流
入を防止しかつ圧縮流体および空気の流通を許容するキ
ャビティ内に連通された通気手段を設け、この通気手段
を介して、キャビティ内に充填された溶融樹脂が冷却固
化されつつあるときにキャビティ内に圧縮流体を注入す
る圧縮流体注入手段と、前記通気手段を介してキャビテ
ィ内の空気を吸引する吸引手段とを設け、前記通気手段
は、一端が前記キャビティに開口される貫通孔と、この
貫通孔内に配置されて前記貫通孔のキャビティ側開口と
の間にクリアランスを形成する固定ピンとを備えて構成
され、前記貫通孔の他端側と固定ピンの他端側との間に
シール材が設けられていることを特徴とする。

【０００９】

【作用】このような本発明においては、金型キャビティ
内の空気を積極的に吸引しながら溶融樹脂をキャビティ
内に充填させているので、キャビティ内の空気は確実に
取り除かれて空気残留による充填不足、焼け、ウェルド
ライン、ボス・リブ部表面の光沢ムラなどの欠陥発生が
防止される。また、キャビティ内に充填された溶融樹脂
が冷却固化しつつ状態にあるときに、成形品の裏面側に
圧縮流体を注入しているため、キャビティ内の溶融樹脂
（成形品）は、その表面側がキャビティ内面に押圧され
た状態で冷却固化されて、リブやボスを有する場合であ
っても成形品表面側のひけが防止される。

【００１０】さらに、圧縮流体の注入によってひけを防
止しているため、キャビティ内に射出される溶融樹脂に
過大な保持圧力を加える必要が無く、低圧力の射出成形
が行えて成形品の反りやねじれも防止され、かつ金型剛
性も小さくできて金型コストが低減されるとともに、低
圧成形により生産性も向上される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１には、本実施例の射出成形装置１の概略構
成図が示されている。射出成形装置１は、スクリュー２
を有して樹脂を溶融混練する射出装置３と、固定金型４
および可動金型５が取り付けられた型締装置６とを備え
ている。

【００１２】各金型４，５には、成形品９０を成形する
ためのキャビティ８が形成されている。また、金型５に
は、成形品９０のリブ９１を形成するための凹溝１９が
形成されている。そして、可動金型５の凹溝１９間に
は、それぞれ貫通孔１０が形成され、その一端はキャビ
ティ８内に開口されている。

【００１３】貫通孔１０内には、図２にも示すように、
固定ピン３０が配置されている。また、貫通孔１０のキ
ャビティ８側に開口された先端部は、小径とされて固定
ピン３０の先端側とのクリアランスＡが1/100 〜8/100
mm（10〜80μｍ）となるように設定されている。

【００１４】貫通孔１０の他端側は大径とされ、この大
径部に合わせて固定ピン３０の他端側（キャビティ８と
は反対側）は大径部３０Ａとされている。貫通孔１０と
固定ピン３０の大径部３０Ａ間には、隙間をシールする
Ｏリング等のシール材２１が設けられている。

【００１５】金型５には、前記各貫通孔１０にそれぞれ
連通された通気路１１が形成されている。通気路１１
は、図１に示すように、途中で分岐されてそれぞれ注入
側電磁バルブ１６および吸引側電磁バルブ１７を介して
圧縮流体注入装置１２および吸引装置１３に接続されて
いる。

【００１６】圧縮流体注入装置１２は、コンプレッサか
らの駆動エアによって駆動されて注入用の窒素ガスを増
圧して圧縮流体とする増圧器等により構成されている。
また、吸引装置１３は、排気用の各種ポンプ等により構
成されている。これらの圧縮流体注入装置１２および吸
引装置１３は、射出装置３からの信号によって、つまり
射出タイミングによって各々独立して制御されている。
また、各バルブ１６，１７は、各装置１２，１３によっ
てその開閉が制御されている。そして、本実施例におい
ては、注入側電磁バルブ１６および圧縮流体注入装置１
２によって圧縮流体注入手段が構成され、吸引側電磁バ
ルブ１７および吸引装置１３によって吸引手段が構成さ
れ、貫通孔１０、通気路１１および固定ピン３０によっ
て通気手段が構成されている。

【００１７】次に、本実施例における射出成形の手順に
ついて説明する。まず、型締装置６を利用して金型４，
５を閉じ、射出装置３により溶融樹脂をキャビティ８内
に所定量射出する。この時、射出装置３からの信号によ
って吸引装置１３が作動されるとともに、吸引側バルブ
１７が開かれて、図１に示すように、キャビティ８内の
空気が貫通孔１０の固定ピン３０とのクリアランス、貫
通孔１０、通気路１１を通して金型５の外側に吸引排気
され、樹脂はキャビティ８内にスムーズに充填される。

【００１８】なお、成形に用いる樹脂や成形条件は、成
形品９０に応じて種々選択できるが、例えばメルトフロ
ーインデックス（ＭＦＩ）[230℃，2.16kgf]＝５g/１０
minのハイインパクトポリスチレンを用い、シリンダー
の設定温度を例えば２１０℃に設定し、金型温度を例え
ば３５℃に設定すればよい。この際、樹脂充填に従って
固定ピン３０に加わる樹脂圧力は上昇するが、貫通孔１
０のキャビティ８側先端部のクリアランスＡが1/100 〜
8/100 mmと狭くされているので、貫通孔１０内への樹脂
流入は防止され、クリアランスに詰まることなく樹脂充
填が行われる。

【００１９】溶融樹脂が所定量充填され、充填終了を知
らせる信号が射出装置３から吸引装置１３および圧縮流
体注入装置１２に送られると、吸引側バルブ１７が閉じ
られるとともに、注入側バルブ１６が開かれ、さらに圧
縮流体注入装置１２が作動されて、図３に示すように、
通気路１１を通して貫通孔１０に所定圧力（例えば圧縮
流体注入装置１２での圧力が５ＭＰａ）に設定された窒
素ガスが所定時間（例えば５秒間）注入される。

【００２０】この際、溶融樹脂は冷却固化されつつあっ
てキャビティ８との間に隙間が生じているとともに、貫
通孔１０の他端側はシール材２１でシールされているた
め、貫通孔１０に注入された窒素ガスは、図２に示すよ
うに、固定ピン３０のクリアランスを通して可動金型５
のキャビティ８内面とこれに接している成形品９０の裏
面側との間に注入され、成形品９０に十分な保持圧力が
加わり、成形品９０の表面側が固定金型４のキャビティ
８内面に押圧され、ひけ発生が防止される。

【００２１】その後、注入した窒素ガスが金型４，５か
ら洩れないように、注入側バルブ１６を閉じて系内をそ
のまま所定時間（例えば１５秒間）保持する。この時、
窒素ガスは、図２，３に示すように、凹溝１９間（成形
品９０のリブ９１間）に注入されるため、ひけが生じや
すいリブ９１部分から窒素ガスが漏れ出すことが無く、
リブ９１部分への十分な保持圧力が維持される。

【００２２】次に、吸引側バルブ１７を開いてキャビテ
ィ８内に注入されていた窒素ガスを所定時間（例えば５
秒間）かけて徐々に脱圧する。なお、以上の圧縮流体
（窒素ガス）の注入、保持、脱圧の制御は、圧縮流体注
入装置１２、吸引装置１３に組み込まれた制御回路によ
りタイマー設定されて自動制御される。また、圧縮流体
の注入から脱圧までのタイムサイクルは適宜設定される
が、射出成形の冷却時間より２〜５秒短く設定すること
が好ましい。

【００２３】そして、金型５内の成形品９０（溶融樹
脂）が冷却固化したら、吸引側バルブを閉じるととも
に、図４に示すように金型４，５を開き、さらに注入側
バルブ１６を開いて圧縮流体注入装置１２を作動させて
所定圧力（例えば０．５〜１ＭＰａ）の窒素ガス（圧縮
流体）を貫通孔１０に注入して固定ピン３０のクリアラ
ンスから成形品９０側に噴出させ、その圧力で成形品９
０を金型５から離型させて射出成形の１つのサイクルを
終了する。以上の成形サイクルを繰り返し、成形品９０
を順次製造する。

【００２４】このような本実施例によれば、次のような
効果がある。キャビティ８内に溶融樹脂を充填する際
に、吸引装置１３を作動させてキャビティ８内の空気を
外部に積極的に吸引しているので、キャビティ８内に空
気が残留することが無く、空気逃げ不足による金型面の
樹脂への転写不足や、空気溜まりによる樹脂の充填不
足、焼け、ウェルドライン、ボス・リブ部表面の光沢ム
ラ等の発生といった成形品９０の欠陥不良を防止するこ
とができる。これにより、成形品９０の不良発生率が低
下し、生産効率を向上することができる。

【００２５】また、空気吸引によってキャビティ８内が
負圧になるため、射出された樹脂をスムーズにキャビテ
ィ８全体に充填することができ、樹脂流動性の低下によ
るウェルドラインの発生等の欠陥をより確実に防止する
ことができる。

【００２６】窒素ガスを注入してガス保圧を行って溶融
樹脂をキャビティ８内面に押圧しているので、溶融樹脂
が冷却固化するまで樹脂表面側とキャビティ８内面との
密着状態を維持することができ、リブ９１やボス等を有
する成形品９０を成形する場合でも成形品９０の表面側
のひけを防止することができる。

【００２７】そして、キャビティ８内に窒素ガスを注入
することで成形品９０のひけを防止することができるの
で、従来のようにひけ防止のために高圧射出成形を行う
必要が無く、ひけの生じない低圧射出成形を実現するこ
とができる。このため、低圧成形が可能であり、成形サ
イクルも早くできるため、成形品９０の品質を低下させ
ることなく生産性を向上することができる。

【００２８】また、低圧射出成形を行えるため、成形品
９０に過大な保持圧力が加わることがなく、反りやねじ
れ・歪みなどの成形歪みの分布を減少でき、成形品９０
の精度を向上することができ、高品質の成形品９０を成
形することができる。さらに、保持圧力を低減できるた
め、金型４，５の剛性もそれほど高くする必要がなく、
金型コストも低減することができる。

【００２９】可動金型５の凹溝１９間、つまり成形品９
０のリブ９１間にガスを注入したので、注入したガスを
リブ９１等のひけが発生しやすい部分に保持しておくこ
とができ、所定の保持圧力を樹脂が冷却固化するまで維
持することができ、成形品９０のひけを確実に防止する
ことができる。

【００３０】金型４，５を開いた後に、圧縮流体を注入
して成形品９０を離型させているので、突き出しピンを
用いた場合のように、成形型や突き出しピンの膨張・収
縮量の差によって突き出しピンが動作不良となって成形
品９０の離型が円滑に行われず、成形品９０に白化が生
じるといった問題を無くすことができ、成形品９０を確
実にかつ円滑に取り出すことができる。

【００３１】固定ピン３０は金型５に固定されており、
その先端を金型コア面に揃えて凹凸のない均一平面にす
ることができる。このため、突き出しピンを用いた場合
のように、金型コア面とピン先端が揃わずにキャビティ
面に凹凸が生じて成形品表面に光沢ムラが発生すること
を防止することができる。

【００３２】固定ピン３０周囲のクリアランスＡを1/10
0 〜8/100 mmとしているので、溶融樹脂が貫通孔１０内
に流入することを防止できるとともに、窒素ガスや空気
の流通を妨げることが無く、空気の吸引やガスの注入を
スムーズに行うことができる。これにより、窒素ガスに
よる保持圧力を高めることができ、成形品９０のひけを
確実に防止することができる。

【００３３】金型５に形成した通気路１１は、圧縮流体
のキャビティ８内への注入路および吸引路を兼用してい
るので、各々を別系統とする場合に比べて金型５を容易
に製造することができる。

【００３４】圧縮流体として不燃性の窒素ガスを用いて
いるので、キャビティ８内への注入によって膨張したり
加熱されても爆発のおそれがなく、射出成形の安全性を
確保することができる。

【００３５】成形品９０の裏面側と可動金型５間に窒素
ガスが注入されて隙間が形成されるため、成形品９０が
冷却固化した後に、再度窒素ガスを注入することで、成
形品９０を容易に離型することができ、離型不良による
トラブル発生を防止できて効率のよい射出成形を行うこ
とができる。

【００３６】以上、本発明について好適な実施例をあげ
て説明したが、本発明は、この実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々
の改良並びに設計の変更が可能である。例えば、前記実
施例では、圧縮流体の注入および空気の吸引を通気路１
１を通して行っていたが、図５に示すように、金型５に
各貫通孔１０に連通された２系統の通気路１１Ａ，１１
Ｂを形成し、各通気路１１Ａ，１１Ｂに圧縮流体注入装
置１２および吸引装置１３をそれぞれ連結し、キャビテ
ィ８内の空気を吸引する吸引経路と、キャビティ８内に
圧縮流体を注入する注入経路とを別々に設けてもよい。
このようにすれば、空気の吸引および圧縮流体の注入の
切替を迅速に行うことができ、特に短時間のサイクルで
吸引、注入を切り替える場合に適している。

【００３７】また、通気手段としては、前記実施例のよ
うに固定ピン３０および貫通孔１０間のクリアランスを
通して空気や圧縮流体の吸引、注入を行うものに限ら
ず、例えば、図６に示すように、貫通孔１０に耐熱性の
ある金属やセラミックスなどからなる多孔質部材４０を
配置し、この多孔質部材４０を通して空気の吸引および
圧縮流体の注入を行ってもよい。

【００３８】ここで、多孔質部材４０の背面側の貫通孔
１０内には、多孔質部材４０を固定するための固定ピン
３０が配置されている。これにより、多孔質部材４０
は、キャビティ８内に射出された樹脂の圧力や通気路１
１を通して供給される窒素ガス（圧縮流体）の圧力が加
わっても、移動することなく固定される。また、多孔質
部材４０には多数の微細孔が形成されているが、この微
細孔の孔径が3/100 〜8/100 mm（30〜80μｍ）となるよ
うに、その材質等が選択されている。

【００３９】このような多孔質部材４０を用いても、前
記実施例と同様に、空気残留を防止して成形品９０の欠
陥発生を抑えることができるとともに、成形品９０のひ
け、ねじれ、歪み等の発生や光沢ムラの発生を防止でき
るという効果が得られる。

【００４０】さらに、前記固定ピン３０のクリアランス
に、耐熱性のある金属やセラミックスなどからなる多孔
質部材を配置してもよい。要するに、連通手段として
は、樹脂の流入を防止でき、かつ空気や圧縮流体の流通
を許容するものであればよく、その具体的構成は、前記
実施例、変形例のものに限らず、実施にあたって適宜設
定すればよい。

【００４１】また、本発明はリブ９１を有する成形品９
０の射出成形に限らず、ボスを有する成形品を射出成形
する場合にも用いることができる。この際、ボス部分に
所定圧のガスが保圧されるように、ボスの周囲に円周状
や四角周状等の防壁を形成することが望ましい。さら
に、本発明は、リブ９１、ボスの両方が形成された成形
品、リブ９１、ボスが無い成形品等の各種成形品の製造
にも利用することができる。要するに、本発明は、前記
実施例の成形品９０を製造する場合に限らず、例えばコ
ピー装置の紙供給部品等に利用される格子状の多数のリ
ブが形成された板部材や、自動車のドアハンドルカバー
等の各種の樹脂成形品に利用することができる。

【００４２】圧縮流体としては窒素ガスに限らず、圧縮
空気等の他のガスを用いてもよい。但し、圧縮流体は溶
融樹脂に接して温度が高くなるため、窒素ガスのような
不燃性のガスを用いた方が安全性が高いという利点があ
る。

【００４３】注入する圧縮流体の圧力を、例えば注入初
期には低圧にし、その後高圧にするなどして、２段階以
上あるいは圧力値が連続的に変化するように制御しても
よい。この際の圧力値は、使用する樹脂の種類等に応じ
て適宜設定すればよい。また、圧力制御の方法として
は、減圧弁等を用いた公知の適宜な圧力制御方法が利用
できる。

【００４４】成形品９０にリブ９１やボスが形成される
場合には、金型５のリブ９１用の凹溝１９などの先端部
を一部切り欠いて、樹脂を射出充填した際に、成形品９
０におけるリブ９１やボスの基部に加肉部が形成される
ようにしてもよい。本発明においては、表面側のひけが
防止される分だけ成形品９０の裏面側がひけて凹むが、
加肉部を形成すればひけた欠肉分が加肉部で補充されて
強度低下も防止できる。この際、加肉部の樹脂量は、リ
ブ９１やボスなどが形成された部分の中心部に発生する
冷却遅れ部の容積の約２０〜７０％にすれば、樹脂量を
著しく増加させることなく、必要な強度を確保すること
ができる。また、加肉部は、欠肉分に補充されて無くな
るため、成形品９０において加肉部が目立つことはな
い。

【００４５】前記実施例では、圧縮流体を注入して成形
品９０を離型していたが、従来と同様に突き出しピンを
設けて成形品９０を離型してもよいし、突き出しピンと
圧縮流体とを共に使用して成形品９０を離型してもよ
い。

【００４６】

【発明の効果】このような本発明によれば、キャビティ
内の空気残留を防止することができ、空気残留によって
発生する各種欠陥を確実に防止することができる。ま
た、圧縮流体をキャビティ内に注入することで、リブや
ボス等を有する合成樹脂射出成形品のひけを防止でき、
成形品の反りや歪みも無くすことができて高精度に成形
することができるとともに、樹脂圧力を低くできるため
金型剛性も低減でき、金型コストを低減することができ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略構成図である。

【図２】前記実施例の金型キャビティ部を示す拡大断面
図である。

【図３】前記実施例における圧縮流体の注入状態を示す
概略構成図である。

【図４】前記実施例における型開き状態を示す概略構成
図である。

【図５】本発明の変形例を示す概略構成図である。

【図６】本発明の他の変形例を示す拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 射出成形装置 ８ キャビティ 10 貫通孔 11 通気路 12 圧縮流体注入装置 13 吸引装置 16 注入側電磁バルブ 17 吸引側電磁バルブ 30 固定ピン 40 多孔質部材 90 成形品 91 リブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−192531（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−130468（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−12314（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−8029（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−54815（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−75020（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭59−384（ＪＰ，Ｂ２) 欧州特許出願公開593308（ＥＰ，Ａ １) (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】 合成樹脂成形品を成形する射出成形方法
   において、キャビティを形成する金型の一方に、一端が
   前記キャビティに開口される貫通孔を形成し、この貫通
   孔内に固定ピンを配置して前記貫通孔のキャビティ側開
   口と固定ピンの先端側との間にクリアランスを形成し、
   貫通孔の他端側と固定ピンの他端側との間にシール材を
   設けておくとともに、金型を閉じた後、金型のキャビテ
   ィ内の空気を前記クリアランスおよび貫通孔を通して金
   型の外側に吸引排気しながら溶融樹脂をキャビティ内に
   充填させ、その後、溶融樹脂が冷却固化されつつあると
   きに、前記貫通孔およびクリアランスを通してキャビテ
   ィ内の成形品の裏面側に圧縮流体を注入し、溶融樹脂が
   冷却固化したら金型を離型して成形品を取り出すことを
   特徴とする合成樹脂成形品の射出成形方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の合成樹脂成形品の射出
   成形方法において、前記キャビティ内の成形品が冷却固
   化された後に金型を開き、圧縮流体をキャビティ内の成
   形品の裏面側に再度注入して成形品を離型させることを
   特徴とする合成樹脂成形品の射出成形方法。
3. 【請求項３】 合成樹脂成形品を成形する射出成形装置
   において、キャビティを形成する金型の一方には、溶融
   樹脂の流入を防止しかつ圧縮流体および空気の流通を許
   容するキャビティ内に連通された通気手段が設けられ、
   この通気手段を介して、キャビティ内に充填された溶融
   樹脂が冷却固化されつつあるときにキャビティ内に圧縮
   流体を注入する圧縮流体注入手段と、前記通気手段を介
   してキャビティ内の空気を吸引する吸引手段とを備え、 前記通気手段は、一端が前記キャビティに開口される貫
   通孔と、この貫通孔内に配置されて前記貫通孔のキャビ
   ティ側開口との間にクリアランスを形成する固定ピンと
   を備えて構成され、前記貫通孔の他端側と固定ピンの他
   端側との間にシール材が設けられていることを特徴とす
   る合成樹脂成形品の射出成形装置。