JP3946813B2 - ヒケを改善する成形方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性合成樹脂の射出成形法またはガスアシスト成形成形法等による成形品にあって、いわゆるヒケの生じない、高品質・高外観に形成するためのヒケを改善する成形方法およびこの成形方法の実施に適する金型温度調節システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性合成樹脂、特に高機能性樹脂とも呼ばれるエンジニアリングプラスチックスを素材とする各種成形品が、様々な製品に多用されている。さらに、これらの製品では外観部品でありかつ機能を保持するために補強リブを設置したデザインとなり、強度と外観の両方が要求される。
【０００３】
外観の良好なサンプルを得るには、金型温度を上げる事が効果があるが、特に裏側にリブが形成されている場合、成形品表面のヒケ（成形後の冷却に伴って生ずる凹み）が問題となる。
【０００４】
このような欠点を解消するために、成形時の圧力を必要以上に上昇させると、バリや形状精度低下等の不具合を生ずる。また、金型温度を低下させると、所期の目的である外観向上の要請に反することになり、両立し得ない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の従来技術の欠点を解消して、熱可塑性樹脂、とくにエンジニアリングプラスチックを使用し、外観が良好、かつヒケの無い成形品が得られるヒケを改善する成形方法およびこの成形方法の実施に適する金型温度調節システムを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる課題は、熱可塑性樹脂により、ヒケの生じない高外観成形品を得るために、使用樹脂のガラス転移温度もしくは熱変形温度以上に金型温度を上昇せしめ、高外観を得たい面の冷却を溶融樹脂の充填完了時から開始し、当該温度が使用樹脂のガラス転移温度もしくは熱変形温度以下に低下した時点で異なる反対側の冷却を開始するヒケを改善する成形法によって解決される。
【０００７】
また、本発明にかかる課題は、熱可塑性樹脂による高外観成形品を得るために、成形時の金型温度を使用樹脂のガラス転移温度もしくは熱変形温度以上に上げる成形方法のための金型温度調節システムであって、冷却時の金型温度を固定金型側および可動金型側の各々を独立して制御可能とした金型温度調節システムによって解決される。
【０００８】
当該温度が使用樹脂のガラス転移温度もしくは熱変形温度以下に低下したか否かは、金型内に埋め込まれた温度センサーによって感知され、反対面への冷水の供給を開始する。また、予め当該温度の低下を測定し、これを時間で正確に推定することが可能であり、したがってタイマー制御することができる。
【０００９】
【作用】
本発明にかかる金型の温度調節システムを使用するヒケを改善する成形方法によれば、使用樹脂のガラス転移温度もしくは熱変形温度以上に加熱された金型内に射出された溶融樹脂は、充填が完了した時点で、片面の表層から冷却が開始される。すなわち、高外観を得たい側の冷却が先に開始されることによりその部分の溶融樹脂が固化され始める。
【００１０】
さらに、キャビティ内に充填された樹脂は、ガラス転移温度もしくは熱変形温度以下に急冷されることによって、キャビティ形状を忠実に再現する。この時、反対側の表面高外観を得たい側と反対側の表面と接している樹脂は、ガラス転移温度もしくは熱変形温度以上であるため、容易に変形可能であることから、収縮は先に冷却固化の始まっている面側に引張られるように起こり、その面の形状再現に寄与する。
【００１１】
その後、冷却が遅れていた面の表面温度を低下させるために、その面側の冷却を開始する。この開始時期は、キャビティ内に設置された温度センサーまたは予め検討された時間によって調整されたタイマーによってなされる。
【００１２】
その結果、成形品の片側に、高外観かつ反対側のリブやボスなどのような肉厚変化に影響されない、ヒケの無い成形品が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、実施例を示す添付図を参照しつつ本発明を開示する。図１は、本発明にかかるヒケ防止成形方法を実施する際の金型温度調節システムのモデル図であり、固定金型側と可動金型側の間に形成されるキャビティ内に射出シリンダーから射出された溶融樹脂を、固定金型側・可動金型側各々に設置された冷却水管で冷却し、所望の成形品を得るものである。
【００１４】
金型内には、温度センサーが設置されており、高外観を得るためにガラス転移温度もしくは熱変形温度以上としたキャビティ表面、すなわちここでは固定金型側のキャビティ形状の再現部分が、キャビティへの充填が完了した時点で、該当部分の温度を低下せしめ、さらに、該当部分の温度がガラス転移温度もしくは熱変形温度以下に低下したことを、感知するものである。その後、直ちに可動金型側の冷却水を急速循環し、溶融樹脂を固化させてキャビティ形状を忠実に再現する。
【００１５】
図２は、本発明にかかるヒケを改善する成形方法に伴う金型温度の変化を示すタイムチャートである。この実施例では、固定金型側のキャビティ面を高外観にするものと仮定する。ここに時間軸である横軸に記入した樹脂射出開始、樹脂射出終了を経て、当初高外観を得たい面に位置する金型、例えば固定金型側の冷却を開始し、この冷却に伴う温度変化が所定値に達した際に反対面、この例では可動金型側の冷却を開始するものである。このような冷却は、キャビティ表面温度を監視しつつ、冷却水の急速循環により実施される。
【００１６】
図３は、本発明にかかるヒケを改善する成形方法により成形された成形品の例を示す平面図、正面図およびＡ−Ａ断面図ものである。この成形品は150 mm×80 mm,高さ12 mmで、肉厚2.5 mmの箱状体であり、中央部に1.6 mmのリブが形成されている。外観を向上させるためにガラス転移温度もしくは熱変形温度以上の金型温度で成形された成形品は、その後冷却してもリブの反対面にヒケが発生し、これを表面粗度計にて実測すると0.15 mmの凹みが確認されたが、本発明にかかる成形方法によれば、その凹みは0.02 mmであり、目視で確認出来ない良好な成形品が得られた。
【００１７】
【発明の効果】
本発明にかかるヒケを改善する成形方法によれば、金型温度をガラス転移温度もしくは熱変形温度以上に上げて溶融樹脂を射出した後冷却する熱可塑性合成樹脂の成形方法において、冷却開始タイミングを金型内に設けられた温度センサーもしくはタイマーによって差を生じさせることにより、ヒケの無いかつ外観が良好な成形品を得ることができる。
【００１６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるヒケを改善する成形方法を実施するための、金型の温度調節システムの構成を示す説明図である。
【図２】本発明にかかるヒケを改善する成形方法のための温度制御におけるタイムチャートである。
【図３】本説明にかかるヒケを改善する成形方法により得られたリブ付き成形品の例を示す図である。
【符号の説明】
１ 固定金型
２ 可動金型
３ 温度センサー
４ 加熱・冷却水入口
５ 加熱・冷却水出口
６ 温・冷水の切替え装置
７ 温調機

Claims (4)

  1. 熱可塑性樹脂を使用した、ヒケの生じない高外観成形品を製造するために、成形時の金型温度を使用樹脂のガラス転移温度もしくは熱変形温度以上に上げる成形方法において、冷却時の金型温度を固定金型側および可動金型側の各々を独立して制御可能とした金型温度調節システムを使用し、溶融樹脂のキャビティへの充填が完了した時点において高外観を得たい面の金型の冷却を開始し、さらに当該温度が使用樹脂のガラス転移温度もしくは熱変形温度以下に低下した時点で、反対の金型面の冷却を開始することを特徴とする、ヒケを改善する成形方法。
  2. 熱可塑性樹脂を使用した、ヒケの生じない高外観成形品を製造するために、成形時の金型温度を使用樹脂のガラス転移温度もしくは熱変形温度以上に上げる成形方法において、冷却時の金型温度を固定金型側および可動金型側の各々を独立して制御可能とした金型温度調節システムを使用し、溶融樹脂のキャビティへの充填が完了した時点において高外観を得たい面の金型の冷却を開始し、高外観を得たい面における金型温度が使用樹脂のガラス転移温度もしくは熱変形温度以下に低下したことを、金型内に装着された温度センサーにより感知し、それと連動した温調機によって反対面の冷却を開始することを特徴とする、ヒケを改善する成形方法。
  3. 熱可塑性樹脂を使用した、ヒケの生じない高外観成形品を製造するために、成形時の金型温度を使用樹脂のガラス転移温度もしくは熱変形温度以上に上げる成形方法において、冷却時の金型温度を固定金型側および可動金型側の各々を独立して制御可能とした金型温度調節システムを使用し、溶融樹脂のキャビティへの充填が完了した時点において高外観を得たい面の金型の冷却を開始し、高外観を得たい面の金型温度が使用樹脂のガラス転移温度もしくは熱変形温度以下に低下したことを、予め検討された時間で推定し、タイマーと連動した温調機によって反対面の冷却を開始することを特徴とする、ヒケを改善する成形方法。
  4. 中空部を有する成形品において、高圧ガスを溶融樹脂内に注入しつつ、金型温度を個別に制御する、請求項１ないし２ないし３に記載のヒケを改善する成形方法。
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