JP5228197B2 - 薄肉成形品及び箱体 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は、真空成形に比較して次のような利点を有する射出成形で薄肉成形品を生産しようとするものである。
(1)真空成形で引く事ができない深物の形状ができる。
(2)シート材を真空で引くと深物の場合、0.6mmの肉厚が限度かと思われ、0.4mmになるとコーナー部に穴があいてしまうが、射出成形においては型の構造の工夫で0.4mm程度の薄肉成形が可能になる。
(3)真空成形は、均一の肉厚にしかならないが、射出成形では、成形品の一部の肉厚を意図的に変えることができる。このことで複雑な形状の成形品を製作できる。
(4)射出成形は、真空引きに比べ格段に寸法精度が高く、多種多様な成形品に対応できる。
しかし、従来の射出成形では、以下の欠点が生じるので1mmより薄い肉厚の成形は不向きと思われていた。
(1)熔融樹脂の注入圧力を低圧にして注入すれば有効であるが、射出圧力の不足により材料が薄肉平板の末端まで到達せず、薄肉平板の中心から遠い部分では薄肉平板部の一部が抜けたり欠けたりした。
(2)薄肉平板部の一部が抜けたり欠けたりしないために、熔融樹脂の注入圧力を高圧にすれば、薄肉平板部の抜けや欠けは改善されるものの、高圧成形により薄肉平板部が変形をきたしたり、ひどい場合は薄肉平板部の外縁でバリが生じた。
(3)薄肉平板部の末端まで熔融樹脂を注入させるために、樹脂温度を上げて流動性を良くする方法もあるが、そのために高温の熔融樹脂から発生するガスまたはエアが金型内に滞留することで、熔融樹脂が薄肉平板の末端までまわりきらないという欠点があった。
(4)特に薄肉成形の場合は、金型精度や成形機の性能によっては、偏肉が生じて薄肉平板の厚みがばらつくという欠点もあった。
本発明は、上記(1)から(4)の欠点を解決するために、射出成形における薄肉成形品に、誘導帯や流動帯を用いたものである。
また、従来技術としては、平板の一部を凹部とし(逆の面から見ると凸部)、平面強度を持たせる成形品はあるが、これは単なる補強用のリブであり成形時の溶融樹脂を一旦蓄圧して放出する誘導帯の効果は全くない。さらに、平板上に溶融樹脂を均一に流して偏肉を防ぐための太径または幅広のリブで構成される流動帯の効果は全くない。
さらに、特許文献1のように、補強リブによらず底板の強度を維持するために、プラスチック製運搬用容器の底板の中央領域から四つの側壁方向にに向かって延びる定幅帯状の連通領域を他の両域よりも肉厚としたものがあるが、ゲートから金型内に注入される熔融樹脂を一旦蓄圧してから成形品へ流入させるための誘導帯的な発想はない。従って、溶融樹脂の流動性の限界により、本従来技術はコンテナ容器など数ミリを超えるような厚肉の成形品にしか適用できない。
また、本発明の誘導帯の効果については、本出願人が既に出願済の特許文献2に開示されているが、次の説明のように本発明の薄肉成形においては異なる作用効果がある。
特許文献2の網状フィルターの場合は、雄型と雌型が線状で両面がぴたっと合うため偏肉の可能性が無く、当接面積も平板よりも少ないために、フィルターの誘導帯は細い溝に溶融樹脂を一旦蓄圧して強力に放出するという効果しかなかった。
しかし、本発明の薄肉成形に適用される誘導帯は、溶融樹脂を一旦蓄圧して強力に放出するという効果とともに、薄肉の平板上に偏肉を生じさせずに平板全体に均一に溶融樹脂を行き渡らすという作用効果を有する。薄肉成形の場合は、空洞部が多いため少しでも金型での肉厚が異なると、偏った方に溶融材料が流動してしまい、より偏肉が生じてしまう。それを防ぐのが、薄肉成形での誘導帯である。
つまり、平板上に放射状に配置された複数の棒状の誘導帯が薄肉の平板上に偏肉を生じさせずに平板全体に均一に溶融樹脂を行き渡らす働きをする。さらに、補助的に太径または幅広の流動帯を誘導帯と併用することで、偏肉を確実に抑えるとともに1mm未満の薄肉成形を射出成形で可能にしようとするものである。
(1)成形品全体に熔融樹脂を均一に行き渡らせる構造が必要である。
(2)射出成形時に、金型内の熔融樹脂の流動性を高める構造が必要である。
そのためには、低圧成形が可能で、かつ、低圧成形でも薄肉部でのヒケが生じない構造が必要である。
(3)金型、成形機の精度によっては、薄肉上の肉厚が変化して偏肉を生じるが、これを金型の構造で防止する必要がある。
そこで本発明は、以下に述べる手段により、従来の薄肉成形品の成形時の射出成形の欠点を解決しようとするものである。
請求項1においては、
薄肉で平板状のプラスチック製の薄肉成形品において、以下の構成からなることを特徴とする薄肉成形品。
(a)薄肉の平板
(b)前記薄肉平板上に設けられ、かつ、棒状の太径または幅広のリブが成形品の中心部から放射状に伸張する形状であって、前記棒状の太径または幅広のリブの先端が、ゲートから金型内に注入される熔融樹脂を一旦蓄圧してから薄肉平板へ流入させるために、前記リブの先端が成形品の外縁に到達しない形状を有する誘導帯
薄肉で箱型状のプラスチック製の薄肉成形品において、以下の構成からなることを特徴とする薄肉成形品。
(a)薄肉の箱型
(b)前記薄肉箱型の天面または底面に設けられ、かつ、棒状の太径または幅広のリブが前記天面または底面の中心部から放射状に伸張する形状であって、前記棒状の太径または幅広のリブの先端が、ゲートから金型内に注入される熔融樹脂を一旦蓄圧してから薄肉箱型へ流入させるために、前記リブの先端が前記天面または底面の外縁に到達しない形状を有する誘導帯
薄肉で箱型状のプラスチック製の薄肉成形品において、以下の構成からなることを特徴とする薄肉成形品。
(a)薄肉の箱型
(b)前記薄肉箱型の天面または底面に設けられる物品等を収納するための中空筒型の収納部
(c)前記薄肉箱型の天面または底面に設けられ、かつ、棒状の太径または幅広のリブが前記天面または底面の中心部から放射状に伸張する形状であって、前記棒状の太径または幅広のリブの先端が、ゲートから金型内に注入される熔融樹脂を一旦蓄圧してから薄肉箱型へ流入させるために、前記リブの先端が前記天面または底面の外縁に到達しない形状を有し、かつ、前記中空筒型の収納部の間に設けられる誘導帯
薄肉の平板や薄肉箱型の天面または底面に、成形品の中心部から放射状に伸張する誘導帯の先端を囲うように、太径または幅広のリブであって、かつ、リング状に構成されるリング状流動帯を形成したことを特長とする前記請求項1ないし2のいずれか一に記載の薄肉成形品。
薄肉の平板や薄肉箱型の天面または底面に、
(a)成形品の中心部から放射状に伸張する誘導帯の先端を囲うように、かつ、太径または幅広のリブでリング状に構成されるリング状流動帯と
(b)棒状の太径または幅広のリブであって、かつ、前記リング状流動帯に放射状に結合される補助流動帯と
を形成したことを特長とする前記請求項1ないし2のいずれか一に記載の薄肉成形品。
薄肉箱型の側壁に、棒状の太径または幅広のリブであって、かつ、前記リブの先端が側壁の外縁に到達しない形状を有する複数の側壁流動帯を形成したことを特長とする前記請求項2ないし3のいずれか一に記載の薄肉成形品。
薄肉箱型の側壁またはツバ部に、棒状の太径または幅広のリブであって、かつ、前記リブの先端が側壁またはツバ部の外縁に到達しない形状を有する複数のツバ部流動帯を形成したことを特長とする前記請求項2ないし3のいずれか一に記載の薄肉成形品。
また、誘導帯を形成することで、低圧成形であるにもかかわらず金型内の熔融樹脂の流動が格段にスムースになり、大型で薄肉の一体成形プラスチック成形品が製造可能になる。
このため、リング状流動帯と共同して作用するために、さらに、成形品の末端まで偏肉することなく均一に溶融樹脂に行き渡らせることができる。
薄肉平板の中心部からその外縁に向かって放射状に太径の誘導帯6を設け、かつ、その誘導帯6の先端が薄肉平板1の外縁に至らないように形成するので、金型に注入される溶融樹脂はそこで一定圧力を蓄えた後に誘導帯の周辺および先端から薄肉平板1に圧入され、熔融樹脂が薄肉平板1の末端まで確実に流入するように働く構造になっている。このため、低圧成形でありながら1mm以下の薄肉平板を必要とする成形品の成形が可能で、かつ、ショット数を上がることから成形効率が飛躍的に高まるという優れた効果を奏する。
本発明は、用紙を収納するフィルムシート、名札ケースや薄肉の蓋ものなどの成形品に適用できる。材料の樹脂は、一般的なポリプロピレンやアクリルなどで良い。
誘導帯6は棒状であるため、薄肉平板1に放出される溶融樹脂は誘導帯6の周辺から流出する量よりその先端部分からの流出量が多い。そのことで、溶融樹脂の充填がされにくい薄肉平板1のコーナー部分を優先的に充填するという効果がある。
図13により、詳細に誘導帯の作用、効果を説明する。
X字状の誘導帯6の交点にゲート7が設けられているが、このゲート7から注入された溶融樹脂は、四方に伸びる誘導帯6の先端方向へと充填される。このときに、溶融樹脂は太径または幅広の誘導帯6内で充填されるが、薄肉の周囲へはその肉厚の違いにより溶融樹脂が流動しにくくなる。この作用が、溶融樹脂が誘導帯6内で一定の圧力を蓄えることになる。そして、誘導帯6内の溶融樹脂が低圧で加圧され続けるために、溶融樹脂は強制的に薄肉平板1の肉薄部に放出される。
このときの放出は、誘導帯6内で一旦蓄圧された溶融樹脂なのでその放出力は強く、その強い放出力が薄肉平板1の末端まで溶融樹脂を行き渡らせるのである。
誘導帯6と薄肉平板1は一体成形されるので、誘導帯6から放出される溶融樹脂は、矢印で示すように、誘導帯6の棒状のリブの全周から放出されるのであるが、金型内の樹脂は流れやすいところから優先的に流れる、という溶融樹脂の流れの法則から、誘導帯6の棒状のリブの先端方向に優先的に流れる。このことにより、溶融樹脂の流動が遅くなる薄肉平板1のコーナー部分や外縁部分への流動を早めてやる効果がある。
また、ゲート7は、薄肉成形品の面積が大きな場合、誘導帯6のリブの先端部近傍に複数のゲート7を対称位置に形成しても良い。成形品の面積が大きいときは、一点ゲートだと溶融樹脂が流動しにくくなるので、多点ゲートで流動性を改善してやるものである。多点ゲートの場合は、溶融樹脂が均一に注入するために、その位置を対称にしてやる必要がある。
製品の形状にもよるが、誘導帯6が片面にしか無い場合は蓄圧力や放出力は、両面に形成される誘導帯より劣るのであるが、薄肉の成形の場合は、金型の片面彫りで対応できるので生産上の利点がある。
薄肉搬送容器は、外周にツバ部5を有する薄肉箱型2の天面3に金属シャフトなどの先端を収納する筒型で中空の収納部4からなる。この収納部4は、金属シャフトなどの先端が収納しやすいように開口部が大きく底部がそれより小さくなるようなテーパーがつけられる。
複数の収納部4の間には、十字状の誘導帯6を形成する。単なる薄肉の平板ではなく、複数の収納部4を一体成形するので、成形時に溶融樹脂を成形品全体に行き渡らせるためにも、この誘導帯6の効果は大きい。また、外縁のツバ部5も末端での樹脂抜けや、それを防ぐために高圧での樹脂注入をするとツバ部5でバリが発生しやすくなるが、本発明の誘導帯6の効果で樹脂抜けやバリの発生を防止できる。
その他の適用例としては、フィギュアなどの吊り下げ展示用の保護ケース、卵容器や電池などの小物容器の展示・収納ケースがある。収納品の保護をかねたケースで、ある程度の強度を必要とする薄肉の成形品に特に有用である。この種成形品の場合は、0.8mmや0.3mm程度の薄肉で作られているが、本発明技術を採用すれば、1m程度の高さのある展示棚などから落下したとしても収納物は保護される。
図10は、図7のC−C’断面図(b)を示すもので、図9とは誘導帯6が天面3の片面にのみ形成されている点が異なる。
図11は、図8のD−D’断面図(a)を示すもので、箱型2の天面3上に中空の収納部4が形成されている。この収納部に金属シャフトなどが収納される。また、天面3の表裏両面には、X字状の誘導帯6が形成される。箱型2の外縁にはツバ部5が形成される。
図12は、図8のD−D’断面図(b)を示すもので、図11とは誘導帯6が天面3の片面にのみ形成されている点が異なる。
図15は、図13のE−E’断面図(b)を示すもので、誘導帯6の形状を半楕円状の太径のリブにしたものである。
図16は、図13のE−E’断面図(c)を示すもので、誘導帯6の形状を台形状の太径のリブにしたものである。
図17は、図13のE−E’断面図(d)を示すもので、誘導帯6の形状を三角形状の太径のリブにしたものである。
これらの誘導帯6の形状は、成形品の種類に応じて適宜変えることが可能である。
成形品の離型が悪い場合は、図17の三角形状にするとか、溶融樹脂の放出力を強化したい場合は、図16の台形状にするとかが考えられる。金型製作時の切削を容易にしたい場合は、切削用エンドミルや切削チップの一般的形状に合わせた図14や1図5に示す半円状にするのが良い。
ただ、以下の理由で、離型だけの点に注目すると両面彫りのほうが有利である。
溶融樹脂の射出後に前記上型と下型に離型のための同等の負荷をかけると、互いの型表面は同等の形状であるため、離型時にかかる負荷も同じ程度になる。このため、同じタイミングで離型操作をすることで押出しピンを用いなくても成形品である薄肉平板1を簡単に離型できる。したがって、通常の離型のための押し出しピン用の押し出しピン孔が不要となり、金型製造が非常にやりやすく、かつ、押し出し動作による成形品の変形がなくなり、さらに、ショット数が上がるという利点がある。
図22は、図21のF−F’断面図である。
図24は、図23のG−G’断面図である。
図25、26は、ツバ付きの円筒形の薄肉成形品の平面図と断面図を示すもので、図25は、円筒形の薄肉成形品のツバ部にツバ部流動帯15を設けたものである。
上記と同様に、天板の誘導帯6から流動してくる溶融樹脂を側壁に設けられた側壁流動路14にてその流動を助け、さらにツバ部での流動を助けてやるものである。薄肉成形はどうしても強度は劣るので、補助誘導帯13、側壁流動帯14やツバ部流動帯15には、成形品の補強もかねさせている。
図26は、図25のI−I’断面図である。
これによって、ツバ部5でのヌケや偏肉が解消される。
図28は、図27のJ−J’断面図である。
2 薄肉箱型
3 天面
4 収納部
5 ツバ部
6 誘導帯
7 ゲート
8 上型
9 下型
10 凹部
11 誘導帯溝
12 リング状流動帯
13 補助流動帯
14 側壁流動帯
15 ツバ部流動帯
Claims (6)
- 薄肉の平板部と、
前記平板部の一部から放射状に伸張した棒状の太径または幅広のリブと、
前記リブの先端を囲うようにリング状に構成され、前記リブの先端に結合されたリング状リブと、
前記リング状リブに結合され放射状に伸張し、前記平板部の外縁に到達しない補助リブと、
を有するプラスチック製の薄肉成形品。 - 請求項1に記載の薄肉成形品と前記薄肉成形品の平板部の周縁から立設する側壁を有する箱体であって、
前記側壁に形成され、端部が前記側壁の外縁に到達しない側壁リブを有する箱体。 - 前記側壁の端部に設けられたツバ部と、
前記ツバ部に形成され、端部が前記ツバ部の外縁に到達しないツバ部リブと、
を有する請求項2に記載の箱体。 - 前記リブの断面は、三角形状である、
請求項1に記載の薄肉成形品。 - 前記リブの断面は、台形状である、
請求項1に記載の薄肉成形品。 - 前記リブの断面は、半円状である、
請求項1に記載の薄肉成形品。
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