JP6892790B2 - 樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂成形品の製造方法、及び、樹脂成形品に関する。

一般に、樹脂成形品の射出成形では、金型に注入する溶融樹脂が熱収縮を引き起こす。熱収縮は、樹脂成形品にヒケ（Sink Marks）を発生させる。このヒケは、溶融樹脂の厚さが厚いほど発生し易い。

このヒケを抑制するための技術として、２段階成形が知られている。例えば、特許文献１には、第１金型を用いた第１成形と、第２金型を用いた第２成形と、を含む樹脂成形品の製造方法が開示されている。

特開２０１５−１９３２２６号公報

しかし、特許文献１の技術では、樹脂成形品の強度及び剛性が不十分である。具体的には、第１成形で得られる成形品と、第２成形で得られる成形品と、の接合部分の密着力が不十分である。
特に、人間が直接触れる部分に用いられる樹脂成形品には、様々な力が加わるので、不十分な強度及び剛性は、樹脂成形品、又は、樹脂成形品が取付けられる製品の破損を引き起こす。

本発明の目的は、樹脂成形品のヒケの発生を抑制し、且つ、強度及び剛性を向上させることである。

本発明の一態様は、
第１成形品及び第２成形品から構成される樹脂成形品の製造方法であって、
第１雌型に第１溶融樹脂を注入するステップと、
前記第１雌型に注入された第１溶融樹脂を冷却することにより、第１内部リブを有する第１成形品を形成するステップと、
第２雌型に前記第１成形品を配置するステップと、
前記第２雌型のうち、前記第１成形品に占有されていない残余領域に第２溶融樹脂を注入するステップと、
前記第２雌型に注入された第２溶融樹脂を冷却することにより、第２内部リブを有する第２成形品を形成し、且つ、前記第１内部リブと前記第２内部リブとが互いに係合した状態で、前記第１成形品と前記第２成形品とを固着するステップと、
を備え、前記第１内部リブは、複数の第１部分と、前記複数の第１部分と接合する第２部分と、を有する、製造方法である。

本発明によれば、樹脂成形品のヒケの発生を抑制し、且つ、強度及び剛性を向上させることができる。

本実施形態のプリンタカバーが閉鎖位置にあるときのプリンタの斜視図。 図１のハンドルの製造工程のフローチャート。 図２の第１冷却で得られる第１成形品の概略図。 図２の第２冷却で得られる第２成形品の概略図。 図３の第１成形品と図４の第２成形品とが固着した様子を示す図。 図２の製造工程で得られる樹脂成形品であるハンドルの概略図。

本実施形態について説明する。

以下、本発明の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（１）プリンタの構成
本実施形態のプリンタの構成について説明する。図１は、本実施形態のプリンタカバーが閉鎖位置にあるときのプリンタの斜視図である。

図１に示すように、プリンタ１は、フロントパネル２と、筐体８と、プリンタカバー３と、タッチパネルディスプレイ４と、ハンドル５（樹脂成形品の一例）と、を備えている。

プリンタカバー３は、筐体８に対して移動可能（つまり、回動可能）である。

筐体８には、フロントパネル２と、ハンドル５と、が配置される。

図１に示すように、タッチパネルディスプレイ４は、プリンタカバー３の上面に位置する。
タッチパネルディスプレイ４は、所定の情報を表示するように構成される。所定の情報は、プリンタ１に関する情報と、操作キー画像と、を含む。ユーザが操作キー画像に触れると、プリンタ１のプロセッサは、当該操作キー画像に応じた指示を受け付ける。
タッチパネルディスプレイ４は、例えば、タッチセンサを有する液晶ディスプレイである。

ハンドル５は、樹脂成形により形成される。ハンドル５は、一対の軸部５ａと、取手部５ｂと、を有する。
一対の軸部５ａは、筐体８に軸支される。
軸部５ａを軸としてハンドル５が回転すると、取手部５ｂは、タッチパネルディスプレイ４の上方まで移動する。これにより、ユーザは、取手部５ｂを持ってプリンタ１を持ち運ぶことができる。

（２）樹脂成形品の製造方法
本実施形態の樹脂成形品の製造方法について説明する。図２は、図１のハンドルの製造工程のフローチャートである。図３は、図２の第１冷却で得られる第１成形品の概略図である。図４は、図２の第２冷却で得られる第２成形品の概略図である。図５は、図３の第１成形品と図４の第２成形品とが固着した様子を示す図である。図６は、図２の製造工程で得られる樹脂成形品であるハンドルの概略図である。

以下の説明において、「Ｘ＋」及び「Ｘ−」は、取手部５ｂの一部が延在する方向を意味する。「Ｘ＋」方向及び「Ｘ−」方向を総称して「Ｘ方向」（第２方向の一例）という。
「Ｙ＋」及び「Ｙ−」は、雌型から成形品を取り出す方向を意味する。「Ｙ＋」方向及び「Ｙ−」方向を総称して「Ｙ方向」（第１方向の一例）という。
「Ｚ＋」及び「Ｚ−」は、取手部５ｂの他の部分が延在する方向を意味する。「Ｚ＋」方向及び「Ｚ−」方向を総称して「Ｚ方向」（第２方向の一例）という。
「Ｘ方向」、「Ｙ方向」、及び、「Ｚ方向」は、互いに直交する。

図１のハンドル５は、例えば、射出成形により製造される。図２に示すように、ハンドル５の製造工程は、第１溶融樹脂の注入（Ｓ１００）と、第１冷却（Ｓ１０１）と、第１成形品の取出（Ｓ１０２）と、第１成形品の第２雌型への配置（Ｓ１０３）と、第２溶融樹脂の注入（Ｓ１０４）と、第２冷却（Ｓ１０５）と、後工程（Ｓ１０６）と、を含む。
つまり、本実施形態では、２種類の金型（第１雌型及び第２雌型）を用いて、溶融樹脂の注入を２回行う。

はじめに、第１溶融樹脂の注入（Ｓ１００）を行う。
具体的には、ハンドル５の一部を成形するための第１雌型（不図示）にスプール（不図示）、ランナ（不図示）、及び、ゲート（不図示）を接続する。
スプールから、第１溶融樹脂を注入する。これにより、第１溶融樹脂が、ランナ及びゲートを介して、第１雌型内に流入する。

例えば、ステップＳ１００のプロセス条件は、以下のとおりである。
・第１溶融樹脂の注入時間：３秒
・第１溶融樹脂の温度：２００℃〜２２０℃
・第１雌型の温度：６０℃

第１溶融樹脂は、例えば、以下の少なくとも１つを含む。ステップＳ１００のプロセス条件は、第１溶融樹脂の材料によって決まる。
・アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（以下「ＡＢＳ」という）樹脂
・エラストマー樹脂
・ポリカーボネート（以下「ＰＣ」という）樹脂
・ポリプロピレン（以下「ＰＰ」という）樹脂
・ポリブチレンテレフタレート（以下「ＰＢＴ」という）樹脂
・ポリメタクリル酸メチル（以下「ＰＭＭＡ」という）樹脂
・スーパーエンジニアリングプラスチック樹脂

ステップＳ１００の後、第１冷却（Ｓ１０１）を行う。
具体的には、第１雌型内に温水を流すことにより、第１溶融樹脂を冷却する。これにより、第１成形品５１（図３）が形成される。

例えば、ステップＳ１０１のプロセス条件は、以下のとおりである。
・温水の温度：４０〜８０℃
・冷却時間：１分

図３Ａは、第１成形品５１の外観を示す斜視図である。図３Ｂは、図３Ａの矢視Ｖａから第１成形品５１の内面を視たときの拡大図である。図３Ｃは、図３Ａの矢視Ｖｂから第１成形品５１の内面を視たときの拡大図である。

図３Ａに示すように、第１成形品５１は、一対の軸部５ａと、第１ベース５１ｂと、第１ゲート痕５１ｇと、第１ランナ痕５１ｒと、を含む。

第１ベース５１ｂの内面は、第２冷却（Ｓ１０５）において新たに形成される第２成形品５２（図４）との境界面である。第１ベース５１ｂの内面には、第１内部リブ５１ｃが形成される。

図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、第１内部リブ５１ｃは、複数の第１部分５１ｃａと、第２部分５１ｃｂと、を含む。

各第１部分５１ｃａは、第２部分５１ｃｂからＹ＋方向又はＹ−方向に延在している。換言すると、各第１部分５１ｃａの延在方向は、第１成形品５１の短手方向である。
Ｘ方向又はＺ方向について、各第１部分５１ｂａの幅はｄ１である。
複数の第１部分５１ｃａは、それぞれ、Ｘ方向又はＺ方向について、一定間隔ｄ２を空けて配置される。

第２部分５１ｃｂは、Ｙ方向について、第１ベース５１ｂの内面の略中央に位置する。第２部分５１ｃｂは、Ｘ方向及びＺ方向に延在している。第２部分５１ｃｂは、Ｙ＋方向に延在する第１部分５１ｃａと、Ｙ−方向に延在する第１部分５１ｃａと、に接合される。

ステップＳ１０１の後、第１成形品の取出（Ｓ１０２）を行う。
具体的には、第１雌型内に形成された第１成形品５１をＹ＋方向に取り出す。
取り出された第１成形品５１に含まれる第１ゲート痕５１ｇ及び第１ランナ痕５１ｒを切断する。これにより、第１ゲート痕５１ｇ及び第１ランナ痕５１ｒを含まない第１成形品５１が得られる。この第１成形品５１は、ハンドル５（図１）の一部を構成する。

ステップＳ１０２の後、第１成形品の第２雌型への配置（Ｓ１０３）を行う。
具体的には、ハンドル５（図１）のうち第１成形品５１以外の部分を成形するための第２雌型（不図示）にスプール（不図示）、ランナ（不図示）、及び、ゲート（不図示）を接続する。
第１成形品５１と第２雌型の内壁とが接触するように、第１成形品５１を第２雌型に配置する。これにより、第１成形品５１は、第２雌型の一部の領域を占有する。

ステップＳ１０３の後、第２溶融樹脂の注入（Ｓ１０４）を行う。
具体的には、スプールから、第２溶融樹脂を注入する。これにより、第２溶融樹脂が、ランナ及びゲートを介して、第２雌型のうち、第１成形品５１に占有されていない領域（以下「残余領域」という）に流入する。第２雌型のうち、第１成形品５１に占有されている領域（以下「占有領域」という）の容積は、残余領域の容積より大きい。

例えば、ステップＳ１０４のプロセス条件は、以下のとおりである。
・第２溶融樹脂の注入時間：３秒
・第２溶融樹脂の温度：２００℃〜２２０℃
・第２雌型：４０〜８０℃

第２溶融樹脂は、例えば、以下の少なくとも１つを含む。
・ＡＢＳ樹脂
・エラストマー樹脂
・ＰＣ樹脂
・ＰＰ樹脂
・ＰＢＴ樹脂
・ＰＭＭＡ樹脂
・スーパーエンジニアリングプラスチック樹脂

ステップＳ１０４の後、第２冷却（Ｓ１０５）を行う。
具体的には、第２雌型内に温水を流すことにより、第２溶融樹脂を冷却する。これにより、第１成形品５１（図３）と第２成形品５２（図４）とが固着する。これにより、第１成形品５１及び第２成形品５２から構成される樹脂成形品５３（図５）が得られる。
占有領域の容積は、残余領域の容積より大きいので、第１成形品５１の容積は、第２成形品５２の容積より大きい。

例えば、ステップＳ１０５のプロセス条件は、以下のとおりである。
・温水の温度：４０〜８０℃
・冷却時間：１分

図４Ａは、第２成形品５２の外観を示す斜視図である。図４Ｂは、図４Ａの矢視Ｖｃから第２成形品５２の外面を視たときの拡大図である。図４Ｃは、図４Ａの矢視Ｖｄから第２成形品５２の外面を視たときの拡大図である。

図４Ａに示すように、第２成形品５２は、第２ベース５２ｂと、第２ゲート痕５２ｇと、第２ランナ痕５２ｒと、を含む。

第２ベース５２ｂの外面は、第２雌型に配置された第１成形品５１（図３）との境界面である。第２ベース５２ｂの外面には、第２内部リブ５２ｃが形成される。

図４Ｂ及び図４Ｃに示すように、第２内部リブ５２ｃは、複数の第１部分５２ｃａと、第２部分５２ｃｂと、を含む。

各第１部分５２ｃａは、第２部分５２ｃｂからＹ＋方向又はＹ−方向に延在している。換言すると、各第１部分５２ｃａの延在方向は、第２成形品５２の短手方向である。
Ｘ方向又はＺ方向について、各第２内部リブ５２ｃの幅はｄ２である。つまり、第２内部リブ５２ｃの幅は、複数の第１部分５１ｃａの間隔と等しい。
複数の第１部分５２ｃａは、それぞれ、Ｘ方向又はＺ方向について、一定間隔ｄ１を空けて配置される。つまり、第２内部リブ５２ｃの第１部分５２ｃａの間隔は、第１内部リブ５１ｃの第１部分５１ｃａの幅と等しい。換言すると、各第１部分５２ｃａは、第２成形品５２の長手方向に一定間隔ｄ１毎に形成される。

第２部分５２ｃｂは、第２成形品５２の周縁に沿って延在している。第２部分５２ｃｂは、Ｙ＋方向に延在する第１部分５２ｃａと、Ｙ−方向に延在する第１部分５２ｃａと、に接合される。

図５Ａは、樹脂成形品５３の外観を示す斜視図である。図５Ｂは、図５Ａの取手部５ｂをＸＹ平面で切断したときの断面図である。

図５Ａに示すように、第１成形品５１は、樹脂成形品５３の外側の輪郭を構成する。第２成形品５２は、樹脂成形品５３の内側の輪郭を構成する。

図５Ｂに示すように、樹脂成形品５３の内部では、第１成形品５１の第１部分５ｃａと、第２成形品５２の第１部分５２ｃａとが、互いに係合している。つまり、第１成形品５１及び第２成形品５２は、第１内部リブ５１ｃと第２内部リブ５２ｃとが互いに係合した状態で、固着されている。
例えば、第１内部リブ５１ｃと第２内部リブ５２ｃがない樹脂成形品の表面積に対して、第１内部リブ５１ｃと第２内部リブ５２ｃがある樹脂成形品５３の表面積は１５％大きい。これは、第１成形品５１と第２成形品５２とが係合する力が、第１内部リブ５１ｃ及び第２内部リブ５２ｃによって１５％増加したことを意味する。

ステップＳ１０５の後、後工程（Ｓ１０６）を行う。
具体的には、第２雌型内に形成された第１成形品５１及び第２成形品５２をＹ＋方向に取り出す。
取り出された第２成形品５２に含まれる第２ゲート痕５２ｇ及び第２ランナ痕５２ｒを切断する。これにより、第２ゲート痕５２ｇ及び第２ランナ痕５２ｒを含まない樹脂成形品であるハンドル５（図６Ａ）が得られる。

図６Ａは、図２の後工程で得られるハンドル５の斜視図である。図６Ｂは、図６Ａの鎖線領域ＩをＹ＋方向から見た図である。

図６Ｂに示すように、取手部５ｂは、第１成形品５１と、第２成形品５２と、から構成される。つまり、ハンドル５は、２段階成形によって形成される２層構造を有する。図５Ｂに示すように、ハンドル５の内部では、第１内部リブ５１ｃと第２内部リブ５２ｃとが互いに係合している。したがって、ハンドル５のヒケが抑制され、且つ、強度及び剛性が十分に確保される。

（３）実施形態の小括
本実施形態について小括する。

本実施形態によれば、樹脂成形品５３が２段階成形で製造される。これにより、樹脂成形品５３のヒケの発生を抑制することができる。
更に、本実施形態によれば、第１成形品５１及び第２成形品５２は、第１内部リブ５１ｃと第２内部リブ５２ｃとが互いに係合した状態で、固着される。これにより、第１成形品５１及び第２成形品５２が、十分な密着力で接合される。その結果、樹脂成形品５３の強度及び剛性を向上させることができる。

本実施形態によれば、第１内部リブ５１ｃは、複数の第１部分５１ｃａと、第１部分５１ｃａと接合する第２部分５１ｃｂと、を有している。特に、複数の第１部分５１ｃａは、Ｙ方向に直交する方向（Ｘ方向及びＺ方向）に一定間隔を空けて配置される。この場合、第１成形品５１のヒケの発生を抑制することができる。

本実施形態によれば、各第１部分５１ｃａは、第１雌型から第１成形品５１を取り出す方向（Ｙ方向）に延在している。これにより、第１成形品５１を第１雌型から容易に取り出すことができる。

本実施形態によれば、第２部分５１ｃｂは、Ｙ方向に直交する方向（Ｘ方向及びＺ方向）に延在している。これにより、第１成形品５１の強度及び剛性を向上させることができる。

本実施形態によれば、第２内部リブ５２ｃは、複数の第１部分５２ｃａと、複数の第１部分５２ｃａと接合する第２部分５２ｃｂと、を有する。これにより、第１成形品５１と第２成形品５２との接合面積が増える。その結果、第１成形品５１と第２成形品５２との接合部分の密着力を向上させることができる。
特に、第２内部リブ５２ｃの各第１部分５２ｃａは、第１内部リブ５１ｃの各第１部分５１ｃａが延在する第１方向（Ｙ方向）に延在することが好ましい。
また、第２内部リブ５２ｃの複数の第１部分５２ｃａは、第１方向（Ｙ方向）に対して直交する第２方向（Ｘ方向及びＺ方向）に一定間隔を空けて配置されることが好ましい。
また、第２内部リブ５２ｃの第２部分５２ｃｂは、第２成形品５２の周縁に沿って延在することが好ましい。

本実施形態によれば、第１成形品５１の容積は、第２成形品５２の容積より大きいことが好ましい。つまり、１回目の成形では大きな第１成形品５１を形成し、２回目の成形では小さな第２成形品５２を形成することが好ましい。この場合、樹脂成形品５３のヒケを更に抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の範囲は上記の実施形態に限定されない。また、上記の実施形態は、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更が可能である。また、上記の実施形態および変形例は、組合せ可能である。

１ ：プリンタ
２ ：フロントパネル
３ ：プリンタカバー
４ ：タッチパネルディスプレイ
５ ：ハンドル
５ａ ：軸部
５ｂ ：取手部
５ｃａ ：第１部分
８ ：筐体
５１ ：第１成形品
５１ｂ ：第１ベース
５１ｂａ ：第１部分
５１ｃ ：第１内部リブ
５１ｃａ ：第１部分
５１ｃｂ ：第２部分
５１ｇ ：第１ゲート痕
５１ｒ ：第１ランナ痕
５２ ：第２成形品
５２ｂ ：第２ベース
５２ｃ ：第２内部リブ
５２ｃａ ：第１部分
５２ｃｂ ：第２部分
５２ｇ ：第２ゲート痕
５２ｒ ：第２ランナ痕
５３ ：樹脂成形品

Claims (8)

1. 第１成形品及び第２成形品から構成される樹脂成形品の製造方法であって、
   第１雌型に第１溶融樹脂を注入するステップと、
   前記第１雌型に注入された第１溶融樹脂を冷却することにより、第１内部リブを有する第１成形品を形成するステップと、
   第２雌型に前記第１成形品を配置するステップと、
   前記第２雌型のうち、前記第１成形品に占有されていない残余領域に第２溶融樹脂を注入するステップと、
   前記第２雌型に注入された第２溶融樹脂を冷却することにより、第２内部リブを有する第２成形品を形成し、且つ、前記第１内部リブと前記第２内部リブとが互いに係合した状態で、前記第１成形品と前記第２成形品とを固着するステップと、
   を備え、
   前記第１内部リブは、複数の第１部分と、前記複数の第１部分と接合する第２部分と、を有する、製造方法。
2. 各第１部分は、前記第１雌型から前記第１成形品を取り出す第１方向に延在する、
   請求項１に記載の製造方法。
3. 前記複数の第１部分は、前記第１方向に対して直交する第２方向に一定間隔を空けて配置される、
   請求項２に記載の製造方法。
4. 前記第２部分は、前記第２方向に沿って延在する、
   請求項３に記載の製造方法。
5. 前記第２内部リブは、複数の第１部分と、前記複数の第１部分と接合する第２部分と、を有する、
   請求項１〜４の何れかに記載の製造方法。
6. 前記第２内部リブの各第１部分は、前記第１内部リブの各第１部分が延在する第１方向に延在する、
   請求項５に記載の製造方法。
7. 前記第２内部リブの複数の第１部分は、前記第１方向に対して直交する第２方向に一定間隔を空けて配置される、
   請求項６に記載の製造方法。
8. 前記第２内部リブの第２部分は、前記第２成形品の周縁に沿って延在する、
   請求項５〜７の何れかに記載の製造方法。

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