JPH03121820A - 中空型物の成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、必要な位置に中空部が形成され、中空部の容
積が大きくかつ表面状態が良好な中空型物及びその成形
方法に関する。

［従来の技術］ 従来、キャビティ内に、キャビティ内を満たす量より少
ない量の溶融合成樹脂を注入した後加圧ガスを圧入した
り、溶融合成樹脂と共に加圧ガスを圧入することによっ
て中空型物を成形することが知られている（特公昭５７
−１４９８８号）。

また、上記公報には、加圧ガスの圧入時にキャビティを
拡大することによって、より表層の簿い中空型物を成形
できることも記載されている。

［発明が解決りようとする課題］ しかしながら、上記従来の中空型物及びその成形方法に
は次のような課題が残されている。

（１）キャビティ内に、キャビティを満たすに足りない
星の溶融合成樹脂を射出した後加圧ガスを圧入したので
は、得られる中空型物の表面に微細な凹凸の環状帯（以
下［ヘジテーションマーク」という）が発生する。

（２）また、キャビティ内を溶融合成樹脂で満たしてか
らキャビティ内にガス圧をかけ、溶融合成樹脂の冷却固
化に伴なう熱収縮量に相当する分だけの加圧ガス注入に
よる中空部を形成すればヘジテーションマークは生じな
いが、熱収縮量に相当する中空部が形成されるに過ぎな
い。これによって得られる中空部の容積率は、使用する
合成樹脂の種類（非結晶性樹脂と結晶性樹脂、非強化樹
脂と充填材による強化樹脂）、成形時の温度条件、成形
品の厚さ及び形状等によって変わるが、非結晶性樹脂で
は３〜１０％、結晶性樹脂でも６〜１５％程度で、１５
％を越える大きな容積率の中空部を形成することはでき
ない。

（３）更に、加圧ガスの圧入位置から離れるに従って、
加圧ガスが溶融合成樹脂を押し広げにくくなるので、形
成される中空部の厚みが、末端に行くに従って小さくな
り、設計通りの中空部が得にくい。

（４）溶融合成樹脂の射出と共に加圧ガスを圧入するこ
とは、通常５００ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力で射出される
溶融合成樹脂の射出圧に抗して加圧ガスを圧入しなけれ
ばならず、このような高圧ガスを用意する設備」二の負
担がはなはだ大きくなるので、行われていないのが現状
である。

（５）加圧ガスの圧入時にキャビティを拡大した場合、
比較的均一で大きな容積率の中空部を形成できる利点は
あるものの、やはり得られる中空型物の表面の一部に欠
陥を生じゃすい問題がある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者の知見によると、ヘジテーションマークの発生
原因は、溶融合成樹脂の射出から加圧ガスの圧入に切り
替える際に、キャビティ内への溶融合成樹脂の注入が断
続化されることにある。即ち、キャビティ内に射出され
た溶融合成樹脂は、キャビティ内壁と接触して直ちに冷
却固化を始めるが、Ｌ記のように溶融合成樹脂の注入が
断続化されると、溶融合成樹脂とキャビティ内壁との接
触も断続化されて、ヘジテーションマークの発生原因と
なるものでである。

一方、加圧ガスの圧入と共にキャビティを拡大する場合
は、このキャビティの拡大に伴なって、−旦キャビティ
内壁と接触して冷却固化を開始した溶融合成樹脂の表面
部が引き伸ばされたり、折り畳まれてしまうことを生じ
、これが表面欠陥の原因となる。

本発明は、上記本発明者の知見に基づいて完成されたも
ので、本発明を第１図で説明すると、請求項第１項の発
明では、キャビティ１内への連続した溶融合成樹脂２の
注入によって形成されかつ引き伸ばし及び折り畳みを受
けていない表面を有し、溶融合成樹脂の熱収縮量をを越
える容積率の中空部３を有する中空型物とするという手
段を講じているものである・ また、請求項第４項の発明においては、キャビティ内を
溶融合成樹脂２で満たしてからこのキャビティ１内に中
空部形成流体を圧入することによって、キャビティ内１
の溶融合成樹脂２を、キャビティ１に連通された補助室
４に押し出しつつ中空部３を形成する工程を有する中空
型物の成形方法とするという手段を講じているものであ
る。

以下、本発明を更に説明する。

本発明の中空型物において、連続した溶融合成樹脂の注
入とは、溶融合成樹脂が、途切れることなくほぼ一定の
速度で全キャビティ１内壁に接触される注入をいう。

本発明の中空型物における引き伸ばしとは、例えば、当
初第２図（＆）の形状のキャビティ１を拡大して同（ｂ
）の形状とした場合に、（ａ）におけるＡ部分の溶融合
成樹脂２（冷えたキャビティ１の内壁に接して固化が進
んだ表層）が（ｂ）におけるＡ′部分のものとして引き
伸ばされてしまうように、キャビティ１の拡大によって
生ずるキャビテイ１内溶融合成樹脂２表面部の引き伸ば
しをいう。また、折り畳みとは、例えば、当初第３図（
ａ）の形状のキャビティ１を拡大して同（ｂ）の形状と
した場合に、（ａ）におけるＡ部分の溶融合成樹脂２（
冷えたキャビティｌの内壁に接して固化が進んだ表層）
が余って（ｂ）におけるＡ′として折り畳まれてしまう
ように、キャビティ１の拡大によって生ずるキャビティ
ｌ内溶融合成樹脂２表面部の折り畳みをいう。

中空部３の容積率とは、中空部３を含む中空型物の全体
積において中空部３の容積が占める割合をいう。

溶融合成樹脂の熱収縮量を越える具体的容積率は、非結
晶性樹脂については１０％を越える容積率であり、結晶
性樹脂については１５％を越える容積率である。

次に本発明の成形方法を説明する。

本発明の成形方法においては、まず、第１図（ａ）に示
されるように、閉鎖した金型５のスプルー６に射出ノズ
ル７を圧接し、溶融合成樹脂を射出して、キャビティ１
内を溶融合成樹脂で満たす。

溶融合成樹脂２としては、射出成形できる熱可塑性樹脂
、熱可塑性エラストマー、熱硬化性樹脂、これらと従来
公知の添加剤やフィラーとの配合物のいずれでもよいが
、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー及びこれらと従
来公知の添加剤、安定剤、フィラー、ガラス繊維等の強
化材との配合物が好ましい。

上記溶融合成樹脂２の射出条件は一般の射出成形の場合
と同様である。この溶融合成樹脂２の射出は、単一樹脂
（非発泡性又は発泡性）の射出、あるいは従来サンドイ
ッチ成形法として公知の多成分樹脂（非発泡性のみ、発
泡性のみ又は非発泡性と発泡性あるいは同種、異種樹脂
の組み合わせ）の複合射出のいずれでもよい。

発泡性樹脂を射出する場合、公知の方法でキャビティｌ
内を加圧しておき、射出充填中は発泡しないように押え
るようにすればよい。

キャビティｌ内を溶融合成樹脂２で満たした後、第１図
（ｂ）に示されるように、中空部形成流体をキャビティ
１内に圧入し、キャビティ１内の溶融合成樹脂２を補助
室４内に押し出しつつ中空部３を形成する。

中空部形成流体の圧入は、第１図（ｂ）に示されるよう
に、射出ノズル７に内蔵された流体ノズル８によって行
うと容易に行うことができる。また、この中空部成形流
体の圧入は、上記射出ノズル７から行う他、湯道に対し
て行ったり、キャビティｌ内に直接行ってもよい。

中空部形成流体としては、例えば窒素、炭酸ガス、空気
等のように、無害で成形温度及び射出圧力下で液化しな
いガスが一般的であるが、溶融合成樹脂と相溶性のない
液体やオリゴマーを用いることもできる。

補助室４は、上記中空部形成流体の圧入によって押され
たキャビティ１内の溶融合成樹脂が流入できるよう、キ
ャビティ１と連通されている。このキャビティ１と補助
室４間の連通は、前記溶融合成樹脂２でキャビティ１内
を満たす際に、キャビティｌ内に先立って補助室４内も
溶融合成樹脂２で満たされてしまわないよう、溶融合成
樹脂２の流動抵抗が大きくなるよう調整された連絡通路
９を介して行われていることが好ましい。

上記のように溶融合成樹脂の流動抵抗を大きくしておく
観点から、連絡通路９は、キャビティ１の厚さの１〜１
／２０程度の厚さ、具体的には、通常１．５〜１０ｍｍ
、最適には３〜５■程度であることが好ましい。また、
連絡通路の断面が円形の場合は、キャビティｌの厚さの
１〜１／２０程度の直径に設定することが好ましい。連
絡通路９の厚さや径が大き過ぎると、初めに行うキャビ
０ ティｌのみへの優先的溶融合成樹脂２の充満を達成しに
くくする。逆に、連絡通路９の厚さや径が小さ過ぎると
、その後に行う中空部形成流体の圧入による溶融合成樹
脂２の補助室４への移動がしにくくなる。

キャビティ１と補助室４間の連通は、開閉可能とし、キ
ャビティｌ内に溶融合成樹脂を射出する時に両者間の連
通を遮断し、キャビティ１内に中空部形成流体を圧入す
る時に両者間の連通を開放することが好ましい。この場
合、連絡通路９の厚さを上記範囲より犬きくすることも
可能である。

補助室４は、連絡通路９より大きな厚みを有し、形成す
べき中空部３の体積にほぼ見合う体積、あるいは中空部
３の体積から溶融合成樹脂２の熱収縮量を減じた体積に
形成されたもので、単数であっても、複数であってもよ
い。複数の場合、合計した体積が形成すべき中空部３の
体積にほぼ見合うものであればよい。通常、この補助室
４の大きさは、キャビティ１の厚さが１．５〜８ｍｆｌ
ｌ程度の場合、全型容積（キャビティ１と補助室４の合
計容積）の２〜２０％程度、キャビティ１の厚さが８ｍ
ｍを越える場合、全型容積の１０〜５０％程度であるこ
とが好ましい。

補助室４の断面形状は、円形、半円形、三角形、台形、
矩形、楕円形及びこれらの形状の組合わせのいずれでも
良い。特に、補助室４の断面形状を円形にすると、中空
部形成流体がキャビティ１内及び補助室４内の溶融樹脂
の流動先端より先に流出してしまうのを抑止する効果が
得られるので好ましい。

中空部３は、中空部形成流体の圧入時に、キャビティ１
内の溶融合成樹脂が流れる方向に形成されるので、キャ
ビティ１のどこに補助室４を連通させるかによって、中
空部３の形成位置及び形状を調整することができる。

例えば、第４図（ａ）に示されるように、中心部から溶
融合成樹脂２及び中空部形成流体が注入される円形のキ
ャビティ１の側部に１つの補助室４を連通させた場合、
図示されるように、中心部１ ２ から補助室４に向かう偏心した中空部４が形成される。

また、第４図（ｂ）に示されるように、（ａ）と同様な
キャビティ１の周囲等間隔に３つの補助室４を連通させ
た場合、図示されるように、中心から三方に向う中空部
４が形成される。

更に、第４図（Ｃ）に示されるように、キャビティｌ内
の所望の位置に溝部１０を形成し、当該箇所のキャビテ
イ１内空間を広げておくと、この溝部１０に沿って中空
部３を形成することができる。この溝部１０は、キャビ
ティ１内への溶融合成樹脂２注入位置から補助室４方向
に延在させておくことが好ましい。

特に、上記第４図（Ｃ）の方法を利用することによって
、従来困難であった広幅の補強リブを有する型物を成形
することが可能となる。

即ち、第４図（ｃ）に示される溝部１ｏを補強リブ形成
のための溝とすると、型物の厚さの０．７倍を越える幅
の補強リブな設けても、補強リブ裏面に、一般の射出成
形では防止することができない熱収縮によるヒケを発生
させることなく、当該補強リブを形成することができる
のである。これは、溝部１０に沿って中空部形成流体が
流れ、補強リブ内に中空部３が形成されるためである。

上記補強リブの幅は、得られる型物の厚さの３倍、更に
は４倍を越える幅であることが好ましい。この幅を広く
とると、よい強固な補強が可能になるだけでなく、より
低い圧力で中空部形成流体を溝部１０に注入することが
できるようになる。

上記のようにして中空部４を形成した後は、中空部形成
流体の圧力を維持したままキャビティ１内の溶融合成樹
脂２を冷却固化させ、その後中空部４内の中空部形成流
体を排出してから金型５を開いて中空型物を取り出せば
よい。中空型物は、補助室４に流入して固化した樹脂が
付いた第１図（Ｃ）の状態で取り出されるが、この余剰
部は、図中−点鎖線で示される位置で切り離せばよい。

尚、補助室４を中実型物のキャビティとし、中３ ４ 空部成形流体の圧入時に、中空型物成形用のキャビティ
１から押し出される溶融合成樹脂でこれが満たされるよ
うにすれば、中空型物と共に、忠実型物をも成形するこ
とができる。しかし、木発門においては、補助室４はキ
ャビティである必要はなく、成形時に溶融合成樹脂で満
たされない大きさのものや、成形品に応じた形状ではな
いものでよい。

［作　用］ 請求項第１項の発明において、表面が、キャビティ１内
への連続した溶融合成樹脂の注入によって形成されてい
ることは、溶融合成樹脂とキャビティ１内壁の接触が断
続化されることにょるヘジテーションマークの発生を防
１１−する働きをなす。

また、引き伸ばし及び折り畳みを受けていないことによ
り、これらによる表面欠陥が防止されるものである。そ
して、この表面欠陥の防止は、請求項第２項及び第３項
に示されるような容積率の中空部３を有する中空型物に
ついてももたらされるものである。

請求項第４項の発明において、まずキャビティｌ内を溶
融合成樹脂２で満たしているのは、溶融合成樹脂２を連
続してキャビテイ１内壁面に接触させることにより、ヘ
ジテーションマークの発生を防止する働きをなす。また
、中空部形成流体の圧入により溶融合成樹脂２を補助室
４に押し出すのは、中空部３に相当する量の余剰溶融合
成樹脂２をキャビティ１外へ出して、中空部形成流体を
キャビティｌ内へ導き入れ、中空部３の形成を可能にす
る働きをなす。

更に請求項第５項の発明のようにキャビティ１と補助室
４間の連通を開閉すると、連絡通路９の厚さを大きくし
ても、キャビティ１内のみへ溶融合成樹脂を優先的に充
満させることができ、また連絡通路９の厚さを大きくす
ることで、中空部形成流体圧入時の溶融合成樹脂の補助
室４への流入をスムーズにすることができる。

また、請求項第６項の発明における溝部１０は、中空部
形成流体を案内し、補強リブ内に中空部を形成させる働
きをなす。

５ ６ Ｅ実施例１ 実施例１ キャビティ１の両側に各々連絡通路９を介して補助室４
が連結された容積３ｃｃのダイレクト−スプル一方式の
金型５を用いて中空型物の成形を行なった。キャビティ
ｌの大きさは、＠５０１、長さ４０ｃｍ、厚さ０．４ｃ
ｍ、両側の補助室４の大きさは、各々幅５ｃ１１．長さ
５ｃｍ、厚さ０．４ｃｍ、連絡通路９の大きさは、各々
輻３　ｃｔｔｒ、長さ１ｃｔｘ、Ｊ！ｉさ０．４ｃ腸と
した。

合成樹脂としては、ゴム強化ポリスチレン（旭化成工業
株式会社製「スタイロン　４９４Ｊ）を用い、下記の条
件で射出してキャビティｌを満たした。

射出シリンダー温度 射出圧力 計量値 射出充填時間 金型温度 上記溶融合成樹脂の射出後、 ２２０℃ ５００　ｋｇ／ｃｍ２Ｇ ０ｃｃ ４秒 ５０℃ 窒素ガスを中空部 形成流体として、下記の条件でキャビティ１に注入し、
保持時間満了後、窒素ガスを回収してから金型５を開い
て中空型物を取出した。

蓄圧タンク（１！ｌ）１２０ｋｇ／ａｍ２Ｇ平衡圧　　
　　　　　　１０９　ｋｇ／ｃ＋ｗ２Ｇ保持時間　　　
　　　　９０秒 樹脂は補助室４まで満たされており、補助室４内で固化
した樹脂の表面にはへジテーションマークが生じていた
が、キャビティ１内の成形品には、ヒケやヘジテーショ
ンマークがなく、外装品に使用できる水準の表面状態で
あった。

キャビティｌ内の成形品は中空型物となっており、その
中空部３の容積率は２３％であった。

比較例１ 金型５の連絡通路９を閉鎖し、計量値を８４ｃｃにした
以外は実施例１と同じ装置、樹脂及び条件で成形を行っ
た。

得られた成形品は、ヘジテーションマークのない表面を
有していたが、流動末端部にはヒケが発生した。成形品
の中空部３は、スプルー６の周囲７ ８ に局部的に形成され、末端部には中空部３は形成されて
おらず、中空部３の容積率は約４％であった。

窒素ガスの保持時間を９０秒から１８０秒に延長したと
ころ、ヒケは少し減少したが、やはり良好な外観とはい
えず、また成形品を取り出した後１時間放置したところ
、ヒケがやや増加した。

実施例２ 中心部に長さ３６ｃｍ、半径０．３ｃｍの半円断面の溝
部１０を加工したキャビティｌの両端に、各々連絡通路
９を介して補助室４が連結されたダイレフ）−スプル一
方式の金型５を用いて、第５図に示されるような中空型
物の成形を行なった。

キャビティ１の大きさは、幅５ｃｍ、長さ４０ｃｍ、厚
さ０．３ｃｍ、補助室４の大きさは、各々長さ４ｃｍ、
幅０．９ｃｍ、厚さ１ｃｍ、連絡通路９の大きさは、各
４幅３ＣＩｌ、長さ０．７ｃｍ、厚さ０．２５ｃｍとし
た。

合成樹脂としては、コポリマータイプポリプロピレン（
旭化成工業株式会社製ｒＭ８６１９Ｍ１１４Ｊ）を用い
、下記の条件で射出してキャビティ１を満たした。

射出シリンダー温度　　２２０°Ｃ 射出圧力　　　　　　　６００　ｋｇ／ｃｍ２Ｇ計量値
　　　　　　　　７０ｃｃ 射出先　時間　　　　　３秒 金型温度　　　　　　　４０°Ｃ 上記溶融合成樹脂の射出後、窒素ガスを中空部形成流体
として、下記の条件でキャビティ１に注入し、保持時間
満了後、窒素ガスを回収してから金型５を開いて中空型
物を取出した。

蓄圧タンク（１１）　　　　１４０ｋｇ／ｃｍ２Ｇ平衡
圧　　　　　　　　１３２　ｋｇ／ｃ＋ｗ２Ｇ保持時間
　　　　　　　４０秒 樹脂は補助室４まで満たされており、補助室４内で固化
した樹脂の表面にはへジテーションマークが生じていた
が、キャビティ１内の成形品には、ヒケやソリがなくヘ
ジテーションマークもない良好な外観であった。

キャビティ１内の成形品は、半径０．３ｃｍ＋の半９ ０ 円断面のリブの中心が末端まで中空の中空型物となって
おり、その中空部３の容積率は約１９％であった。

比較例２ 金型５の連絡通路９を閉鎖した以外は実施例２と同じ装
置、樹脂及び条件で成形を行った。

得られた成形品は、ヘジテーションマークのない表面を
有していたが、流動末端部のリブ裏面にはヒケが発生し
た。中空部３の容積率は７％で、中空部３は、中央のス
プルー６から約１３ｃｍまで半円断面のリブに沿って形
成されていたが、中央部から１３〜２０ｃ＋ｓ（流動末
端）の部分には中空部３は形成されていなかった。

窒素ガスの保持時間を８０秒に増加すると、中空部３が
、中央のスプルー６から約１５ｃｍまで伸びたが、流動
末端のヒケがわずかに減った程度で、中空部３の形状は
第６図のように補強リブ部からはみ出し、鋭角部が形成
された。

実施例３ 中心部に幅と高さが等しい溝部１０を形成した、幅２０
ｃｍ、長さ５０ｃｍのキャビティ１の両端に、各４幅５
ｃｍ、長さ０．７ｃｍ、厚さ０．２５ｃｍの連絡通路９
を介して、幅１０ｃｍ、厚さ１ｃｍの補助室４を連結し
た金型５を用い、キャビティ１の厚さ及び溝部ｌＯの幅
（高さ）を変え、それに合わせて補助室４の長さを変え
て各々成形を行った。

合成樹脂としては、ＰＰＥ／ＰＡアロイ（旭化成工業株
式会社製ｒＸ９６０１Ｊ）を用い、下記の条件で射出し
てキャビティｌを満たした。

射出シリンダー温度　　２８０℃ 射出圧力　　　　　　　１８００　ｋｇ／ｃｍ２Ｇ射出
充　時間　　　　　１０秒 金型温度　　　　　　　６０℃ 必要な射出圧と、溝部１０の幅（Ｗ）の成形品の厚さ（
１）に対する比との関係を第７図に示す。

成形品の厚さ（１）に対する補強リブの幅ＣＷ）の比が
、３以上、好ましくは４以上で、充に必要な射出圧力が
急激に低下することを示１ ２ し、両端部の連絡通路９、補助室４を設けたことにより
、補強リプには末端まで中空部が形成された。

［発明の効果］ 本発明は、以上説明した通りのものであり、次の効果を
奏するものである。

（１）請求項第１項及び第４項の発明によれば、表面状
態が良好な中空型物が得られるので、仕上加工等の手間
を省くことができ、外観を重視する成形品を容易に得る
ことができる。

（２）請求項第２項及び第３項の発明によれば大きな中
空部３を有し、しかも表面状態の良好な中空型物とする
ことができる。

（３）請求項第４項の発明によれば、中空部形成流体に
よって押し出された溶融合成樹脂の量に相応して中空部
３が形成されるので、中空部３はほぼ一定の厚みで形成
される。従って、設計通りの中空部３が得やすい。

（４）請求項第５項の発明によれば、溶融合成樹脂の射
出から中空部形成流体の圧入への切り替え時期が制御し
やすくなる。

（５）請求項第６項の発明によれば、幅広の補強リブで
確実な補強を行うことが、ヒケによる外観低下を生じる
ことなく行うことができる。また、不必要な範囲にまで
中空部３を形成せず、必要な範囲に確実に中空部３を形
成できるので、余剰の中空部３が形成されることによる
成形品の構造強度の欠陥発生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｃ）は各々本発明による中空型物の成
形手順の説明図、第２図（ａ）及び（ｂ）は各々表面の
引き伸ばしの説明図、第３図（ａ）及び（ｂ）は各々表
面近り畳みの説明図、第４図（ａ）〜（ｃ）は各々形成
される中空部の位置及び形状の説明図、第５図は実施例
２で成形した中空型物の斜視図、第６図は比較例２で成
形した中空型物の断面図、第７図は実施例３の結果を示
すグラフである。 １：キャビティ ２：溶融合成樹脂 　３ ４ ３：中空部 ４：補助室

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）キャビティ内への連続した溶融合成樹脂の注入によ
   って形成されかつ引き伸ばし及び折り畳みを受けていな
   い表面を有し、溶融樹脂の熱収縮量を越える容積率の中
   空部を有することを特徴とする中空型物。 ２）非結晶性樹脂製で、中空部の容積率が１０％を越え
   ることを特徴とする請求項第１項記載の中空型物。 ３）結晶性樹脂製で、中空部の容積率が１５％を越える
   ことを特徴とする請求項第１項記載の中空型物。 ４）キャビティ内を溶融合成樹脂で満たしてからこのキ
   ャビティ内に中空部形成流体を圧入することによって、
   キャビティ内の溶融合成樹脂を、キャビティに連通され
   た補助室に押し出しつつ中空部を形成する工程を有する
   ことを特徴とする中空型物の成形方法。 ５）キャビティ内への溶融合成樹脂の射出時にはキャビ
   ティと補助室間を遮断し、キャビティ内への中空部形成
   流体の圧入時にはキャビティと補助室間を開放すること
   を特徴とする請求項第４項記載の中空型物の成形方法。 ６）キャビティ内への溶融合成樹脂注入位置付近から補
   助室付近へ延び、かつ得られる型物の厚さの０．７倍を
   越える幅の補強リブを成形するための溝部を有するキャ
   ビティを用いることを特徴とする請求項第４項記載の中
   空型物の成形方法。