JP5674030B2 - 射出成形方法 - Google Patents
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Description
また、特許文献1に開示の技術において、加熱した側の金型は、金型内への樹脂充填後の冷却工程においても金型温度を高温に保持している。従って、加熱した側の金型に接する樹脂の温度低下はより緩やかで、収縮も遅いので、非加熱側の金型より樹脂面から離型しにくいという効果を奏する。
そのような場合には、非加熱側の金型キャビティ面で成形された樹脂が拘束のない自由な表面(所謂、自由表面のような状態)になる。従って、収縮によって発生するヒケは、先に離型して拘束の少ない非加熱面側に集中することになるため、加熱するキャビティ側の樹脂面において、ヒケの発生が抑制される。以上説明したように、特許文献1に開示の技術は、製品の意匠面側を加熱する側の面とすることにより、製品の意匠面に発生するヒケを防止する。
しかし、金型温度の調整による離型状態のコントロールには、限界がある。意匠面側金型は、製品取り出し後に樹脂が変形するような高温にまでは加熱できないため、ガラス転移点温度以上の金型温度に設定した場合には成形品の変形が問題となることがあった。
同様に反意匠面側の金型温度を意匠面側の金型温度より大きく下げすぎると、やはりスキン層の発達を促進してヒケ低減効果が減少することがあった。
(1) 固定型と可動型で形成された金型装置の金型キャビティ内に、溶融した熱可塑性樹脂を射出充填して成形する樹脂の射出成形方法において、該金型キャビティの反意匠面側の金型キャビティ面に、意匠面側の金型キャビティ面より樹脂が離型しやすくなる表面加工するとともに、意匠面側の金型キャビティ面の温度が反意匠面側の金型キャビティ面の温度より高くなるように設定し、射出充填完了後、金型キャビティ内へガスを供給する、及び型締力を低下させる、の2つの動作を行い、わずかに型開きすることによって、金型キャビティ内に射出充填した樹脂の圧力が、射出完了後、1秒から7秒までの時間範囲内で、0Paとなるようにするとともに、前記射出充填完了後から、樹脂圧力が0Paになって5秒以内までに、反意匠面側の金型キャビティ面積1cm 2 に対して、0.1Ncm 3 から10Ncm 3 の比率でガスを注入する。
従って、金型内の樹脂圧力を1秒から7秒までの時間範囲内で0Paにする方法としては、前記射出充填完了後、1秒から5秒までの時間範囲内で、金型装置の型締力を低下させるという方法が好ましい。
但し、本発明において通常のガスアシスト成形のように、金型キャビティ内にガスを大量に吹き込んだ場合は、樹脂の部分的な冷却固化を誘引するので、却って意匠面側のヒケ発生の要因となる。従って、余分な空気の使用は極力さけて、少量の空気を使用することが好ましい。
図1に示した型締装置20は、可動盤2、固定盤1、エンドプレート5、型締シリンダ22、型締シリンダ22に駆動によって作動するトグル式型締機構8(トグル機構8と称することもある)、並びに、型締シリンダ22に所望の油圧を供給する図示しない油圧源等を備えて、可動盤2は、固定盤1とエンドプレート5との間に架設した4本のタイバー7に案内されて、型締シリンダ22で駆動されたトグル機構8により、可動型4とともに前後進できるよう構成されている。
なお、図1に示した実施形態においては、型締装置20の駆動装置として、油圧式トグルタイプの型締機構を使用したが、本実施形態に使用できる型締機構はこれに限るものではなく、例えば、ボールネジとサーボモータを使用する電動式の型締装置等を使用しても良い。
従って、第1金型10は、意匠側の金型キャビティ面を形成する固定型3と、反意匠側の金型キャビティ面を形成する可動型4について、それぞれ異なる温度に設定又昇温可能であって、所望する温度で温度管理可能である。
第1金型10においては、ポリイミド樹脂のフィルムが、反意匠面を形成する側の金型キャビティ面(本実施形態においては可動型4側の金型キャビティ面)に沿って貼り付けられた状態となっている。図2のその状況を示す。反意匠面側となる可動型4の金型キャビティ面に沿って、離型用樹脂コートRが貼り付けられて、反意匠面側の金型キャビティ面の全体をコートしている。
しかしながら、本発明に使用できる表面加工は、これに限定されるものではないことは勿論であって、例えば、物理的蒸着法の1つであるPVD処理と呼ばれる表面処理方法によって、意匠面側の金型キャビティ面を構成する金属(例えば、SC系或いはSCM系の金型鋼等)より離型性が良い金属(例えば、チタン等)で、反意匠面側の金型キャビティ面を、金属被覆をすることにより表面加工して、離型性を促進させる方法でも適応できる。
なお、成形にはABS樹脂を使用した。第1実施形態においては、成形サイクルをスタートさせる前に、固定型3と可動型4の金型温度を事前に設定して金型10を所望する温度まで昇温してから、その温度を保持するように温度管理する。
なお、第1実施形態においては、この工程の際に、射出ユニット30で樹脂圧力を負荷する保圧工程を使用せずに、すぐにバルブゲート31を閉じる。
なお、第1実施形態においては、好ましい形態として、圧力センサを使用し、樹脂圧力を測定しながら型締力を低下させたが、センサで測定しなくても、型締力をほぼ0N(零)にすれば、通常、金型キャビティ内の樹脂圧力が0Paになる。
しかし、第1実施形態においては、反意匠面側の金型キャビティ面について、意匠面側の金型キャビティ面より離型性の良い樹脂でコーティングしている。従って、図3(5)に示すように、反意匠面側の樹脂が、意匠面側の樹脂より、確実に早く金型キャビティ面から離型する。従って、意匠面側の樹脂については、樹脂収縮の影響を受けにくくなり、ヒケの発生が抑制される。
また、この際において、最終的に製品が、固定型3に残るか、可動型4に残るか、製品形状などによって決定するが、本実施形態においては、リブの収縮効果によって、可動型4に製品が留まるように構成した。
但し、前述の温調金型を使用した場合には、冷却条件を強めたこと等に起因して、意匠面側の樹脂が金型キャビティ面から早々に離型してしまうような状況にならないように注意する必要がある。
第3金型10Bは以上の構成によって、定量ガスシリンダから金型キャビティ内にガスを導入することができる。
第2の金型10Bについて、温度が管理された状態になってから射出成形方法の成形サイクルをスタートさせ、金型10を型閉動作して、型締力を負荷した状態で型締めする。この際に使用する型締力は、樹脂を成形するに十分な型締力である3000KNとした。
第2実施形態は、金型キャビティ15内に射出充填した樹脂の圧力について金型キャビティ15内に配した圧力センサPS2で測定し、該PS2で測定した金型キャビティ内の樹脂圧力が0Paになるまで、型締力を低下させると同時に、定量ガスシリンダ80を作動させる。
従って、第2実施形態においては、反意匠面側の金型キャビティと製品の間に確実にガスを供給することができ、第1実施形態で得られる作用効果以上に、離型を促進することができる。
従って、余分な空気の使用は極力さけて、少量の空気を使用することが好ましく、効果を際出させるためには、射出完了後から金型内での樹脂の圧力が0Paになって5秒以内までに、反意匠面側の金型キャビティ面積1cm2に対して、0.1Ncm3から10Ncm3の比率でガスを注入することが好ましい。このことによって、反意匠面側から樹脂製品を確実に離型させることができ、ヒケの抑制がさらに強く期待できる。
なお、定量的にガスを送るためには、構造が簡単で繰り返し制度に優れた定量ガスシリンダ80の使用が適している。
図6に第3の金型10C(第3金型10C)を示す。第3金型10Cの固定型3の金型キャビティ面には、金型キャビティの外周部を囲むようにして突起部85が形成されている。樹脂を成形した際には、突起部85の周りの樹脂が収縮して、突起部85を挟みこむ形になるため、空気の流れを遮断するシール部として機能する。従って、より意匠面側の樹脂が金型キャビティ面から離型せずに密着した状態になるので、ヒケの発生について抑止効果が向上する。
2 可動盤
3 固定型
4 可動型
5 エンドプレート
7 タイバー
8 トグル機構
10 金型装置(金型)
15 金型キャビティ
20 型締装置
30 射出ユニット
31 バルブゲート
52 エジェクタプレート
54 エジェクタピン
55 ガスシール
56 導入口
57 ガス導入隙間
59 連絡孔
80 定量ガスシリンダ
85 突起部
100 射出成形装置
10B 第2の金型(第2金型)
10C 第3の金型(第3金型)
R 離型用樹脂コート
T1 固定型温度調整ライン(固定型温調ライン)
T2 可動型温度調整ライン(可動型温調ライン)
PS1 圧力センサ(固定型)
PS2 圧力センサ(可動型)
TS1 温度センサ(固定型)
TS2 温度センサ(可動型)
Claims (4)
- 固定型と可動型で形成された金型装置の金型キャビティ内に、溶融した熱可塑性樹脂を射出充填して成形する樹脂の射出成形方法において、
該金型キャビティの反意匠面側の金型キャビティ面に、意匠面側の金型キャビティ面より樹脂が離型しやすくなる表面加工するとともに、意匠面側の金型キャビティ面の温度が反意匠面側の金型キャビティ面の温度より高くなるように設定し、
射出充填完了後、金型キャビティ内へガスを供給する、及び型締力を低下させる、の2つの動作を行い、わずかに型開きすることによって、
金型キャビティ内に射出充填した樹脂の圧力が、射出完了後、1秒から7秒までの時間範囲内で、0Paとなるようにするとともに、
前記射出充填完了後から、樹脂圧力が0Paになって5秒以内までに、反意匠面側の金型キャビティ面積1cm 2 に対して、0.1Ncm 3 から10Ncm 3 の比率でガスを注入する射出成形方法。 - 前記射出充填完了後、1秒から5秒までの時間範囲内で、金型装置の型締力を低下させる請求項1に記載の射出成形方法。
- 前記ガスの供給圧力が、0.1MPa以上10MPa以内の範囲である請求項1又は請求項2に記載の射出成形方法。
- 前記意匠面を形成する金型キャビティ面の外周部にシール部を配して、成形した樹脂の間に空気が流入することを防止する請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の射出成形方法。
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