JPH0425425A - 射出成形品の製造方法 - 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〕 本発明は複数ゲート射出成形品の製造方法に関し、更に
詳しくはウェルドラインのＶ溝を消滅させるための非晶
性樹脂射出成形品の製造方法に関する。

〔従来の技術及び解決しようとする課題〕複数ゲートよ
りキャビティ内に樹脂を射出流入させ成形品を製造する
際に溶融樹脂の流動先端が合流してウェルドラインが発
生し、その強弱により外観不良となったり機械的強度が
低下する原因となったりする。このためウェルドライン
の発生は射出成形品の商品価値を低下させ、長期間使用
の品質上の信幀性を失わせるものとして実用上大きな問
題となっている。

このウェルドラインの問題を解決する方法として、（１
）射出成形品の一部の肉厚を変更してウェルド位置で流
動先端を平行流にする、（２）通常の製造条件の範囲で
最適条件にする（例えば高いシリンダー温度、金型温度
、短かい充てん時間、高い保圧力、長い保圧時間にする
）　、（３）ウェルド発生位置の金型に加熱ヒーターを
埋設する等の方法が従来行われていた。しかしながら、
上記（１）の方法では、特定の形状の射出成形品にのみ
その実施が制限され一般的でないという問題があった。

また上記（２）の方法では、高温・高圧で成形するため
パリを生じたり、ウェルドライン付近の残留歪によるク
ラックや加熱変形が生じるため射出条件が制限されたり
などするばかりでな（、ウェルドラインの■溝が約１０
μ迄しか軽減出来ず不十分であった。さらに上記（３）
の方法では、ウェルドライン以外の品質対策として射出
条件を変更した場合、流動先端の溶融樹脂温度の変化に
対応した加熱ヒーターによる調整方法が確立しておらず
、収率が低下するなど実用的な問題解決に至っていない
という問題があった。

このように、これら従来技術によるウェルド問題の解決
は不十分で、ウェルドラインの軽減は出来ても実質的消
滅もしくは完全消滅に到っていないのが実情であった。

したがって、本発明の目的は、前述した従来の方法で複
数ゲート射出成形品を製造したときに不可避なウェルド
ライン■溝の発生を抑え、ウェルド部の強度保持性に優
れた射出成形品を製造することの出来る新規な方法を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは前記目的を達成するために鋭意検討を加え
た結果、先ず射出成形条件を変更することによってウェ
ルドラインを軽減する従来の技術思想を踏襲しつつ、さ
らに進んで流動先端の溶融樹脂温度を使用樹脂の熱変形
温度以上の所定の温度にすることによりウェルドライン
Ｖ溝が消滅することを見出し、次にウェルド発生位置に
埋設した加熱装置で、金型表面温度を熱変形温度と流動
停止温度の範囲でウェルドラインの■溝が消滅する温度
にすることにより、ウェルドライン■溝のない射出成形
品が得られることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明の上記目的は、複数ゲートよリキャビ
ティ内に樹脂を射出流入させ成形品を製造する方法にお
いて、ウェルドライン発生位置の金型表面温度が使用樹
脂の熱変形温度から流動停止温度の範囲内の温度にある
キャビティ内に非晶性樹脂を射出充填する射出成形品の
製造方法により達成することができる。以下本発明の詳
細な説明する。

本発明は、複数ゲートよりキャビティ内に樹脂を射出流
入させ成形品を製造するに際し、ウェルドライン発生位
置の金型表面温度が使用樹脂の熱変形温度と流動停止温
度の範囲内の温度にあるキャビティ内に非晶性樹脂を射
出充填することを特徴とし、これにより互いに隣りのゲ
ートから流入し合流する時の溶融樹脂の温度がウェルド
ラインが実質的に若しくは完全に消滅する温度（以下ウ
ェルドライン消滅温度という）に到達し、ウェルドライ
ン■溝の発生を抑え、強度保持性に優れた射出成形品を
製造することができる。ウェルドラインを消滅させるた
めには、ウェルドライン消滅温度が使用樹脂の（熱変形
温度十流動停止温度）／２から流動停止温度の範囲内の
温度であることが好ましい。ここでいうウェルドライン
消滅温度は、ウェルドライン発生位置金型表面からキャ
ビティ厚み方向の中心に１′″′″〜２″′″突出た温
度センサーにより検出され、溶融樹脂が互いに隣りのゲ
ートから流入、合流した時の表層部温度が１成形サイク
ルの中で最も高い温度で■溝が実質的に若しくは完全に
消滅する温度のことである。

ここで本発明の基本的事項を説明する。本発明者らは複
数ゲートよりキャビティ内に樹脂を射出流入させ成形品
を製造するに際して、非晶性樹脂の射出成形におけるシ
リンダー温度、金型温度、充てん時間、保圧条件等の成
形条件を種々変化させて得られた成形品のウェルドライ
ンの外観、■溝深さ、幅、ウェルド強度の測定を行い、
前記成形条件とこれらウェルド特性の相関性を詳細に検
討した。その結果、従来のウェルドラインの■溝の深さ
は１μ〜１０μで応力集中クラックの原因となっており
、またそのＶ溝巾は１０μ〜５０μで外観不良の原因と
なっていたが、これは金型がらの冷却により形成する凝
固表層部厚さと関係があり、■溝消滅に対して金型温度
の影響が大きいこと、および流動先端が合流する時の溶
融樹脂表層部温度を高くすることにより、凝固表層部厚
さも薄くすることができることを把握した。

すなわち、流動先端の合流する時の溶融樹脂表層部温度
が使用樹脂の熱変形温度未満の場合は、従来通りのウェ
ルドラインの形状及び寸法を有するＶ溝が生成するが、
該溶融樹脂表層部温度が熱変形温度以上の場合ではウェ
ルドラインは実質的に消滅し、特に使用樹脂の流動停止
温度に近づ（につれて、ウェルドラインのＶ溝は完全に
消滅することができることを見出した。本発明は上記し
た基本的事項の解明に基づいてなされたものである。

本発明における非晶性樹脂としては、メタクリル樹脂、
メチルメタクリレート−スチレン樹脂、アクリルニトリ
ル−スチレン樹脂、アクリルニトリル−ブタジェン−ス
チレン樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられるが、
非晶性樹脂で射出成形できるものであれば特に制限はな
い。非晶性樹脂の場合は、射出・保圧工程の条件設定に
よりウェルドラインの軽減・・消滅そしてウェルド強度
の向上ができるが、結晶性樹脂の場合は、射出・保圧工
程の他に冷却工程の広範囲で、複雑な条件設定が必要と
なるばかりでなく、結晶収縮によるウェルド問題があり
本発明による方法では解決できない。

本発明のウェルドライン発生位置の金型表面温度を非晶
性樹脂の熱変形温度から流動停止温度の範囲内にする方
法としては、金型全体の温度を昇温させる方法、ウェル
ドライン発生位置近傍の金型に埋設したヒーターにより
加熱する方法などが挙げられる。ここで、熱変形温度と
はプラスチックを一定荷重下に置いて、一定速度で温度
上昇させたときに所定の変形を示めす温度であり、ＡＳ
ＴＭＤ６４Ｂによって測定した温度をいい、また流動停
止温度とはプラスチック材料を一定荷重下に置いて、一
定速度で温度上昇させたときに樹脂が流れ出す直前の温
度をいい、高化式フローテスタを用いて等速昇温法によ
って測定した流動曲線において軟化領域、停止領域を経
てプランジャーが鋒下し始める直前の温度をいう。

本発明におけるウェルド発生位置に埋設する加熱ヒータ
ーとしては例えばカートリッヂヒーターが用いられるが
、当該ヒーターはキャビティ表面から５′″″〜２５″
′″に設置され、連続射出成形できる成形条件下、ウェ
ルドライン発生位置の金型表面温度が使用樹脂の熱変形
温度と流動停止温度の範囲に入るヒーター容量をもつも
のである。加熱手段としては、熱媒体循環、サーモパイ
プ、超音波加熱、誘電加熱、スチーム加熱等が挙げられ
るが、この他局所加熱に適していればそれを用いても差
し支えない。この加熱ヒーターは冷却工程終了から次の
冷却工程開始まで作動させる。

本発明における流動先端の合流する時の溶融樹脂温度の
測定はサーモカップル、サーミスターなどの温度センサ
ーによる測定が一般的であるが、その他キャビティ内溶
融樹脂温度を測れる手段であればどれを用いても良いこ
とはもちろんである。

赤外線温度計は肉厚方向の温度の平均値を示すので好ま
しくない。また金型表面温度は、射出成形が定常状態に
なった後の金型開放直後、素早く表面温度計（例アンリ
ッ製、熱電対）でウェルドライン発生位置の金型表面を
測定した温度であり、好ましくは金型温調媒体と同温度
である。

以下図面に基づいて本発明の実施態様例をさらに具体的
に説明する。

第１図は本発明の射出成形に使用する金型のキャビティ
のモデルを示し、１は固定側の型板、２は可動側型板、
３は可動側ダンベル形平板キャビティ、４は対向した位
置２ケ所からキャビティへ充てんできるランナー及びゲ
ート、５は可動側キャビティ表面からキャビティに１．
５１突出た熱電対（１，６φ、板目電線（株）製）、６
は射出、保圧工程中作動し冷却工程開始止するウェルド
発生位置加熱用カートリッヂヒーター（６φ×５０Ｌ９
００Ｖ、３００Ｗ斉藤工１１（株）製）である。

第１図に示されていないが実際の金型にはキャビティ表
面近傍に金型温度制御用として、媒体循環孔が設置され
ている。また第２図は第１図の樹脂流入経路を示す図で
あり、７はスプルーである。

次に第３図および第４図は温度と射出成形シーケンスの
関係を示す図であるが、以下ｌ成形サイクル中２段階に
変化する金型温度Ａ、１成形サイクル中一定に設定した
金型全体温度Ｂ、加熱ヒーターにより変化するウェルド
ライン発生位置の金型表面温度Ｂ　＋、および流動先端
の表層部樹脂温度Ｃとの関連で成形状態を説明する。

先ず第３図の金型全体を昇降温させる成形について説明
する。前回の成形サイクルで成形された製品の取出しに
際して、金型温度Ａは取出し温度Ｔ０より低い温度にな
っているので、次の射出に備えて射出時金型温度を熱変
形温度Ｔ、より高いＴ２〜Ｔ３に設定するようにして金
型を閉じ、金型温度が上昇しはじめて時刻ｔ１で金型温
度Ｔ２〜Ｔ３に達したら、その時、流動状態の高温溶融
非晶性樹脂を２ケ所のゲート４から、キャビティ３に射
出（充填・保圧）する。樹脂温度Ｃはキャビティ充填と
共に低下し、時刻ｔ３直前に流動停止温度Ｔ３以下Ｔ２
〜Ｔ３の範囲迄低下したことを熱電対５で検出する。次
いで時刻し、で冷却に移り、取出し温度Ｔ０より低い金
型温度になる様に設定し、所定の形状を形成する。時刻
Ｌ４で製品を取り出す。

次に第４図の金型表面温度を昇降温させる成形について
説明する。金型温度Ａの場合と同様に、前回の成形サイ
クルで成形された製品の取出しに際して、金型全体温度
Ｂ及び金型表面温度Ｂ′は取出し温度Ｔ０より低い金型
温度になっているので、次の射出に備えて、ウェルド発
生位置金型表面温度Ｂ′がＴ２〜Ｔ３になる様に、固定
側埋設加熱ヒーターを作動調整して、金型を閉じる。金
型温度Ｂは成形サイクルを通して、取出し温度Ｔ０以下
、好ましくは熱変形温度Ｔ１より１０〜２０°Ｃ低い温
度に一定とする。金型温度Ｂ′が加熱ヒーター６作動に
より上昇しはじめて、Ｔ２〜Ｔ３に達する時刻１．に流
動状態の高温溶融非晶性樹脂を２ケ所のゲート４から、
キャビティ３に射出（充填・保圧）する。樹脂温度Ｃは
キャビティ充でんと共に低下するが、流動停止温度Ｔ３
以下でＴ２〜Ｔ３の範囲になった時刻Ｌ３で冷却に移る
。

時刻ｔ、で加熱ヒーター６が停止し金型１１度Ｂ′も徐
々に低下しはじめ、樹脂温度Ｃも、冷却終了、取出し前
に、取出し温度以下に達し、成形品が所定の形状を形成
する。時刻ｔ４で製品を取り出す。

以上第３図、第４図に基づいて説明したように、ウェル
ドライン発生位置の金型温度が使用樹脂の熱変形温度か
ら流動停止温度の範囲内の温度にあるキャビティ内に非
晶性樹脂を射出充填・保圧するものであるから、流動先
端が合流する時の溶融樹脂温度がウェルドライン消滅温
度に到達し、ウェルドライン■溝の発生を抑え、強度保
持性に優れた射出成形品を得ることができる。

〔実施例〕

以下実施例により本発明をより詳細に説明する。

実施例１ 図１に示す成形金型を用い、ダンベル成形品の中央にウ
ェルドラインを発生させ、■溝深さ、幅、目視外観、引
張強さ（ウェルド強度）を測定した。

成形条件及び性能測定方法は次のとおりである。

炭旭条許 使用樹脂：メタクリル樹脂（（株）クラレ製バラペット
ＨＲ１熱変形温度１０３°Ｃ１流動停止温度１６７°Ｃ
） 成形機：東芝Ｉ　Ｓ−６０Ｂ シリンダー温度：２３０．２５０　２７０３００（”Ｃ
） 金型温度：ｓｏ、７０，９０．１１０　１３０（Ｃ） 充填時間１秒、射出時間１０秒、冷却時間６０秒成形圧
カニ６５０〜７００ｋｇ／Ｃ１１ｌなお１点ゲートとす
る場合は１点ゲート切換駒を使用した。

立里覆足方法 引張強さはオートグラフＨＧ２００ＯＢ　（品性（株）
製）、■溝寸法は表面粗さ測定器（小板研究所製）で測
定。

得られた結果を第５〜８図に示した。

第５図は接合部樹脂温度の型温依存性を示すが、型温ｌ
Ｏ°Ｃで接合部樹脂温度が８℃増加し、シリンダー温度
ｌＯ℃で２°Ｃ増加するのに比べ影響が大きいことがわ
かる。

第６図はウェルドラインの■溝深さ及びその幅の接合部
樹脂温度依存性を示すが、樹脂の熱変形温度より若干高
い１０８°Ｃの接合部樹脂温度で■溝深さは１μ顛とな
り目視ではかなり淡くなる。

さらに高温になるとほぼ直線的に減少し溝深さはゼロに
なり、目視では目立たなくなり消滅する。

パラペットＨＲの■溝消滅温度の下限は１３９°Ｃであ
った。

第７図はヒーター加熱の場合の接合部金型表面温度と接
合部樹脂温度の関係を示すが、金型表面温度に対し樹脂
温度は約２５℃高い値を示していることがわかる。

第８図は引張強さの接合部樹脂温度依存性を示すが、接
合部樹脂温度の増加と共に２点ゲートダンベル成形品の
引張強さも増加し、１点ゲートダンベル成形品の値に対
する保持率も５０％から■溝消滅時８０％になることが
わかる。

実施例２〜４、比較例１〜４ 第１表に示す成形条件で行うことの他は実施例１と同様
にして成形品を得た。得られた成形品について測定した
ウェルド溝及びウェルド強度を第１表に合せて示した。

以下余白 〔発明の効果〕 以上述べてきたように本発明によれば、従来１μ〜１０
μ深さ、１０μ〜５０μ幅のウェルドライン■溝が消滅
するために、特に非晶性透明樹脂射出成形品の外観がき
れいになり商品価値が付加され、大型成形品である車両
ドアバイザー、リヤーパネルの車体取付状態でのウェル
ド部加熱変形のない、ワックスリムーバーによるクラン
クのない形状寸法の安定した射出成形品を高生産、低コ
ストで供給でき有利である。またウェルド発生位置金型
表面のみを加熱することもできるのでウェルドライン付
近の残留歪が小さく、ウェルド強度が高くなるため、加
熱冷却、吸温乾燥の疲労破壊しにくく、その間溶削アタ
ックを受けても、亀裂発生、破壊がなく、その結果品質
信転性も高くなり、品質保証試験費、クレーム調査費の
節約になるという効果がある。更に本発明によるウェル
ド発生位置の金型表面を加熱する方法は、充てん時間、
保圧時間を自由に設定出来るので、生産条件の設定制御
がしやすく、生産効率が向上し、大型成形品形状の制限
を与えないなど有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法に使用される金型の要部断面
図、第２図はスプルー、ランナー、ケート・キャビティ
を示す平面図、第３図及び第４図は１成形サイクル中の
温度と射出成形シーケンスの関係を示す説明図、第５図
は接合部樹脂温度の型温依存性を示す図、第６図はウェ
ルドラインの■溝深さ及び幅の接合部樹脂温度依存性を
示す図、第７図はヒーター加熱の場合の接合部金型表面
温度と接合部樹脂温度の関係図、第８図は引張強さと接
合部樹脂温度の関係を示す図である。 １．２・・・型板、３・・・キャビティ、４・・・ラン
ナーゲート、５・・・熱電対、６・・・カートリッヂヒ
ーター７・・・スプルー、Ａ・・・金型温度、Ｂ・・・
金型全体温度、Ｂ′・・・ウェルドライン発生位置の金
型表面温度、Ｃ・・・樹脂温度、Ｔ、・・・取出温度、
Ｔ、・・・熱変形温度、Ｔ３・・・流動停止温度。 第 図 第 図 第 図 時 間（ｓｅｃ） 第 図 時 間 （＝ｅＣ） 第 図 第 図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数ゲートよりキャビティ内に樹脂を射出流入さ
   せ成形品を製造する方法において、ウエルドライン発生
   位置の金型表面温度が使用樹脂の熱変形温度から流動停
   止温度の範囲内の温度にあるキャビティ内に非晶性樹脂
   を射出充填することを特徴とする射出成形品の製造方法
   。
2. （２）さらにウエルドライン消滅温度が、使用樹脂の（
   熱変形温度＋流動停止温度）／２から流動停止温度の範
   囲内の温度であることを特徴とする請求項１記載の製造
   方法。
3. （３）非晶性樹脂がメタクリル樹脂、スチレン樹脂又は
   ポリカーボネート樹脂である請求項１又は２記載の製造
   方法。
4. （４）ウエルド発生位置の金型表面温度をウエルドライ
   ン発生位置近傍の金型に埋設したヒーターにより加熱す
   ることを特徴とする請求項１乃至３記載の製造方法。