JPH05337994A - 射出成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 射出成形方法により、高圧ガスなどの加圧流
体を圧入することなく、キャビティ内の溶融樹脂に中空
部を形成し、中空部を有する成形体を製造する方法。 【構成】 固定型２ａと移動型２ｂとを閉合してキャビ
ティ３を形成し、このキャビティ３内に、キャビティ３
を満たすに十分な量の溶融樹脂６をノズル１１より注入
する。この注入樹脂のキャビティ面に接する部分が冷却
して固化層を形成した直後、固定型２ａ及び移動型２ｂ
にキャビティ面に開口する通気孔２１ａ、２１ｂより吸
気して固化層をキャビティ面に吸着させ、固化層を吸着
したまま移動型２ｂを後退して成形体７の内部に中空部
７１を形成させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、中空部を有する射出
成形体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】射出成形法により中空部を有する樹脂成
形体を成形する方法として、キャビティ内に注入された
溶融樹脂内に高圧流体を圧入することにより、内部に中
空部を形成することは知られている。

【０００３】例えば、特公昭５７−１４９６８号公報或
いは特公昭６１−５３２０８号公報には、型キャビティ
を満たすに不十分な量の溶融樹脂を型キャビティに注入
した後、引き続き同じ入口よりガス体を圧入して型キャ
ビティを満たすことにより、中空樹脂成形体或いは内部
リブ付一体中空成形体を製造する方法が記載されてい
る。

【０００４】特開昭６３−７８７１４号公報には、溶融
樹脂がガス導入点を通過した直後にガスを溶融樹脂の流
れの中に導入し、その中にガス空洞を形成することによ
り、中空樹脂成形体を製造する方法が記載されている。

【０００５】また、特開平３−９８２０号公報には、キ
ャビティ内に向けて高圧流体を圧入して溶融樹脂内に流
体道を形成し、低圧流体を圧入しながら、型キャビティ
を拡大してキャビティ内の溶融樹脂を中空型物状に成形
することにより、中空樹脂成形体を製造する方法が記載
されている。

【０００６】更に、特開平２−２９５７１４号公報、特
開平３−１２１８２０号公報或いは特開平３−１２１８
２１号公報には、キャビティ内を溶融樹脂で満たしてか
ら、このキャビティ内に流体を圧入し、溶融樹脂の一部
を副キャビティ、第２のキャビティ或いは補助室に押し
出すことにより、中空樹脂成形体を製造する方法が記載
されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の方法において
は、いずれも高圧ガスなどの加圧流体をキャビティ内の
溶融樹脂内部に圧入することにより中空部を形成してお
り、高圧流体圧入装置、及び高圧ガス発生装置を必要と
している。

【０００８】この発明は、上記の点に鑑み、高圧ガスな
どの加圧流体を圧入することなく、キャビティ内の溶融
樹脂に中空部を形成し、したがって高圧流体圧入装置、
高圧ガス発生装置などを必要としない中空樹脂成形体を
成形する方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の射出成
形体の製造方法は、少なくとも移動型にキャビティ面に
開口する通気孔が設けられた金型の固定型と移動型とを
閉合してキャビティを形成し、このキャビティ内に、キ
ャビティを満たすに十分な量の溶融樹脂を注入した後、
注入樹脂のキャビティ面に接する部分が冷却して固化層
を形成した直後、通気孔より吸気して固化層をキャビテ
ィ面に吸着させ、続いて移動型を後退してキャビティを
拡大することにより樹脂内部に中空部を形成させること
を特徴としている。

【００１０】請求項２に記載の射出成形体の製造方法
は、移動型に摺動可能にコアーが備えられ、該コアーに
その先端面に開口する通気孔が設けられた金型の固定型
と移動型とを閉合してキャビティを形成し、このキャビ
ティ内に、キャビティを満たすに十分な量の溶融樹脂を
注入した後、注入樹脂のキャビティ面に接する部分が冷
却して固化層を形成した直後、通気孔より吸気して固化
層をコアー先端面に吸着させ、続いてコアーを後退して
キャビティを拡大することにより樹脂内部に中空部を形
成させることを特徴としている。

【００１１】また、請求項３に記載の射出成形体の製造
方法は、上記それぞれの射出成形体の製造方法におい
て、移動型又はコアーを後退してキャビティを拡大する
にあたり、樹脂内部に大気を導入することを特徴として
いる。

【００１２】上記のキャビティ面に開口して設ける通気
孔は、キャビティ内に注入された溶融樹脂がこの通気孔
内に流入しない大きさ、例えば０．０１〜０．３ｍｍと
される。そして、このような通気孔は少なくとも移動型
もしくはコアーに設けられるが、この通気孔の数は特に
限定されず、樹脂の固化層を吸着させるべきキャビティ
面全域にわたって開口するよう多数個を設けるのが好ま
しい。そのために、連続気泡を有する多孔質材料、例え
ば多孔質金属、多孔質セラミックを利用すれば、多数の
微細通気孔がその全域にわたって形成されることにな
り、樹脂の固化層がキャビティ面に均一に吸着するよう
になるので好ましい。また、型にコアー等の摺動部を有
する場合には、この摺動部表面に０．０１〜０．３ｍｍ
の溝を縦横に設けることより通気孔を形成してもよい。

【００１３】この発明において、キャビティ内に注入す
る樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマ
ー、熱硬化性樹脂等の射出成形可能な樹脂であれば特に
限定されない。

【００１４】

【作用】請求項１に記載の射出成形体の製造方法におい
ては、キャビティ内に注入された溶融樹脂は、その表層
部はキャビティ面に接して冷却されるなどして硬化し、
固化層を形成する。そして、この固化層は、通気孔から
の吸気減圧により、キャビティ面に吸着される。続い
て、移動型を後退させるが、その後退させた分だけキャ
ビティが拡大されることになる。このとき、表層部の固
化層が後退するキャビティ面に吸着されたまま移動型と
共に後退する。そして、内部の樹脂は未固化状態である
ため表層部の固化層に引きずられ分離する。その結果樹
脂内部に中空部が形成される。

【００１５】なお、内部の未固化状態の樹脂が固化層に
引きずられる際、糸引き状態を呈して分離し、この糸引
き部分が柱状として中空部に形成することも可能であ
る。一般に溶融樹脂の粘度が高い場合に糸引き状態を呈
する傾向にあり、これを利用することにより、柱状補強
リブが設けられた中空部を有する成形体を製造すること
ができる。

【００１６】請求項２に記載の射出成形体の製造方法に
おいては、固化層がコアーの先端面に吸着されてコアー
と共に後退する。このとき、内部の樹脂は未固化状態で
あるため表層部の固化層に引きずられて分離し、その部
分に中空部が形成され、部分的に中空部を有する成形体
が成形される。

【００１７】また、請求項３に記載の射出成形体の製造
方法においては、注入樹脂の表層部の固化層が、後退す
るキャビティ又はコアーに吸着して引きずられる結果形
成される樹脂内部の中空部に大気が導かれ、中空部が減
圧状態とならずに中空部の形成が阻害されない。

【００１８】

【実施例】次に、この発明の射出成形体の製造方法を図
面を参照して説明する。

【００１９】図１は、この発明の射出成形体の製造方法
に用いられる射出成形装置の一例を示す一部断面正面図
である。図において、１は射出成形機の射出シリンダ
ー、２は金型を示している。金型２は、固定型２ａと移
動型２ｂからなり、固定型２ａは図示していない射出成
形機の固定板に取着され、移動型２ｂはやはり図示して
いない射出成形機の移動板に取着されている。移動型２
ｂは移動板と共に前進、後退（図面において左右の往復
移動）するようにされ、移動型２ｂは前進したとき固定
型２ａと閉合し、キャビティ３が形成されるようになっ
ている。

【００２０】固定型２ａ及び移動型２ｂには、キャビテ
ィ３面に開口するそれぞれ複数の通気孔２１ａ・・、２
１ｂ・・がそれぞれ設けられている。この通気孔２１ａ
・・、２１ｂ・・はそれぞれの空気溜部２２ａ、２２ｂ
を経て通気路２３ａ、２３ｂを通じて減圧装置５に連結
されている。なお、４ａ、４ｂ及び４ｃは通気路２３
ａ、２３ｂなどを開閉するための開閉バルブである。

【００２１】また、固定型２ａにはスプルーブッシュ２
４が設けられ、このスプルーブッシュ２４は射出シリン
ダー１の先端に取着された射出ノズル１１に当接し、シ
リンダー１内で溶融された樹脂６がスプルーブッシュ２
４のスプルーを経てキャビティ３内に注入されるように
なっている。

【００２２】上記図１の装置を用いた、この発明の射出
成形体の製造方法を、図２（ａ）〜（ｄ）を参照して説
明する。先ず、可動板を前進させることにより移動型２
ｂを前進させて固定型２ａと閉合して形成されたキャビ
ティ３内に、射出ノズル１１から溶融熱可塑性樹脂６を
キャビティ３内に注入する（図２（ａ））。注入する溶
融熱可塑性樹脂６はキャビティ３内を充満するに十分な
量とする。キャビティ３内に充満した溶融熱可塑性樹脂
６は、固定型２ａ及び移動型２ｂのそれぞれに設けられ
た冷却孔（図示せず）を流れる冷却媒体により冷却さ
れ、固定型２ａ及び移動型２ｂのキャビティ面に接する
表層部から冷却される（図２（ｂ））。その結果、キャ
ビティ３内の溶融熱可塑性樹脂６の表層部は冷却して固
化層となる。

【００２３】この固化層は形成されるが、樹脂内部まで
は冷却固化されない間に、減圧装置５に連結された弁４
ａ、４ｂ及び４ｃを開き、減圧管２３ａ、２３ｂを通じ
て固定型２ａ及び移動型２ｂのそれぞれの吸気孔２１
ａ、２１ｂより吸気を開始する。この吸気減圧により注
入樹脂表層部の固化層は固定型２ａ及び移動型２ｂのキ
ャビティ面に吸着する。続いて、樹脂内部は未だ冷却固
化されていない間に移動型２ｂの後退を開始させる。

【００２４】この移動型２ｂが後退すると、その分だけ
拡大されたキャビティ３ａが形成されるが、移動型２ｂ
のキャビティ面に吸着している固化層も移動し、拡大キ
ャビティ３ａに対応する形状の成形体７が形成される。
このとき、固定型側の固化層は固定型２ａのキャビティ
面に吸着しており、一方移動型２ｂのキャビティ面に吸
着している固化層は移動し内部の未固化状態の樹脂を引
きずる結果、中央部の溶融樹脂は分離してそこに中空部
７１が形成される（図２（ｃ））。

【００２５】この状態において、キャビティ３内の成形
体７は更に冷却されて内部が固化状態となる。弁４ａ及
び４ｂ又は４ｃを閉じ、吸気管２１ａ、２１ｂの吸気を
止め、移動型２ｂを更に開き成形体７を落下させて取り
外す（図２（ｄ））。以上の作動を繰り返すことによ
り、内部に中空部７１を有する成形体７は順次成形され
る。

【００２６】次に、上記方法の具体的実施例を説明す
る。熱可塑性樹脂としてポリプロピレン（ＭＦＲ１０）
を使用し、これを最高温度２５０℃の射出シリンダー１
で可塑化溶融し、金型のキャビティ３（直径約１５０ｍ
ｍ、厚さ約７ｍｍの円盤状）に１２０ｇ注入してキャビ
ティ内を充満した。

【００２７】注入したポリプロピレンの表層部はキャビ
ティ面に接して冷却されて固化層が形成された。次い
で、減圧装置５の弁４ａ、４b 、４c を開き、吸気管よ
り吸気してキャビティ面とポリプロピレンとの界面を７
４０ｍｍＨｇに減圧したところ、ポリプロピレンの表層
部の固化層はキャビティ面に吸着した。その直後、移動
型２ｂを３ｍｍ後退させてポリプロピレン内部まで十分
に冷却した。その後、吸気減圧を止めて移動型２ｂを通
常の型開き状態まで後退させて円盤状のポリプロピレン
成形体７を取り出した。

【００２８】このポリプロピレン成形体７は、直径１５
０ｍｍ、厚さ１０ｍｍであり、内部に３２％の中空部７
１が形成されていた。

【００２９】上記実施例においては、移動型を一時的に
後退させることにより中空部を形成するものであるが、
次に、中空部を部分的に有する射出成形体（例えば、厚
肉部に中空部を有する射出成形体）を製造する場合の実
施例について、図３（ａ）〜（ｄ）を参照して説明す
る。

【００３０】図３（ａ）〜（ｄ）は、中空部を部分的に
有する射出成形体の製造方法をその工程順に示す要部断
面図である。

【００３１】図面において、１’は射出シリンダー、
２’は金型を示している。金型２’は、固定型２'aと移
動型２'bからなり、固定型２'aは射出成形機の固定板１
２に取着され、移動型２'bは移動板１３に取着されてい
る。移動板１３の前進により移動型２'bが固定型２'aと
閉合してキャビティ３' を形成するようになっている。
移動型２'bにはコアー８が摺動可能に挿入されており、
図示されていない駆動装置により図面において左右に往
復移動するようにされている。

【００３２】固定型２'aとコアー８には通気孔２１'a、
８１がそれぞれ設けられている。そして、図４の拡大図
面に示すとおり、通気孔２１'a、８１のそれぞれの先端
のキャビティ面を構成する部分を多孔質材料とすること
により、通気孔２１'a、８１からの吸気が多孔質材料２
５、８２の多数の微細孔を通じてキャビティ３’の全面
にわたって開口するようにされている。なお、２２'aは
通気孔２１'aに連設された真空溜であり、図示していな
い通路を通じて減圧装置に連結されている。

【００３３】先ず、可動板１３を前進させることにより
移動型２'bを前進させて固定型２'aと閉合してキャビテ
ィ３’を形成する（図３（ａ））。次いで、射出シリン
ダー１のノズル１１から溶融熱可塑性樹脂を射出してこ
の溶融熱可塑性樹脂でキャビティ内を充満する（図３
（ｂ））。

【００３４】キャビティ３’内に充満した溶融熱可塑性
樹脂は、固定型２'a及び移動型２'bのそれぞれの内部に
設けられた冷却孔（図示せず）を流れる冷却水により冷
却され、固定型２'a及び移動型２'bのキャビティ面に接
する部分から冷却される。その結果、キャビティ内の溶
融樹脂の表層部が冷却固化して固化層が形成される。

【００３５】この固化層が形成されるとコアー８の通気
孔８１の吸気を開始する。この吸気減圧により固化層は
コアー８の先端の多孔質材料部分８２に吸着する。そし
て、内部の溶融樹脂は未だ冷却固化されていない間にコ
アー８を後退させる（図３（ｃ））。

【００３６】このコアー８の後退分だけキャビティ３’
も拡大するが、コアー８の先端面に固化層が吸着してい
るためコアー８の後退とともに移動し、内部の樹脂は未
固化状態であってその粘度が比較的高いため、表層部の
固化層に引きずられて糸引き状態を呈し、柱状リブ７２
が多数形成された中空部７１’が形成される（図４）。

【００３７】なお、この中空部７１’の柱状リブ７２
は、コアー８の後退時における内部未固化樹脂の粘度等
のメルトテンション条件により調整される。この内部未
固化樹脂の温度は通常その樹脂の溶融温度＋１００℃以
下とされ、比較的低温度としてその粘度を高くするとき
上記のとおり糸引き状態で引っ張られて柱状リブ７２が
形成されるのである。逆に、樹脂温度を高くして粘度を
比較的低くすれば糸引き状とならず、図２（ｄ）に示す
ような柱状リブのない中空部が形成されることになる。

【００３８】また、樹脂にフィラー等が混入された強化
樹脂を使用すれば、柱状リブの形成に伴う未固化樹脂の
動きに対応してフィラーが配向するのでその軸方向の強
度は更に強化される。

【００３９】この状態において、キャビティ３’内の樹
脂は更に冷却され、表層部の固化層より順次内部が固化
状態とされ、キャビティ３’内の樹脂がほぼ固化状態と
なり内部に中空部７１’を有する成形体７’が形成され
る。その後、通気管からの吸気を止め、可動板１３を開
き移動型２'bを成形体７’と共に後退させる（図３
（ｄ））。この成形体７’は、手動もしくは自動で移動
型２'bから取り外される。

【００４０】以上の作動を繰り返すことにより、内部に
中空部７１’を有する成形体７' が順次成形される。

【００４１】なお、この実施例のように、移動型２ｂ又
はコアー８を後退させてキャビティ３、３’を拡大させ
て注入樹脂内部に中空部を形成する際、注入樹脂内部に
大気圧以下の流体を導入することにより、中空部の形成
をより容易にすることもできる。比較的大きな中空部を
有する成形体を製造するときに有用である。

【００４２】例えば、図５に示すとおり、射出ノズル１
１内に溶融樹脂６の流れを止めないように流体ノズル９
を設置し、移動型２''ｂの後退時、すなわちキャビティ
の拡大時に大気吸入管９１を開く。こうすれば、移動型
２''ｂの後退に伴う注入樹脂の表層固化部の移動により
形成される、未固化樹脂部の中空部７１''が大気と連通
状態となる。その結果、この中空部７１''が減圧状態と
ならないのでその成長が阻害されず、所定の大きさに形
成された成形体７''が形成される。

【００４３】次に、図５に示す方法の具体的実施例を説
明する。熱可塑性樹脂としてポリプロピレン（ＭＦＲ１
０）を使用し、これを最高温度２５０℃の射出シリンダ
ーで可塑化溶融し、射出ノズル１１から金型のキャビテ
ィ（直径約１５０ｍｍ、厚さ約７ｍｍの円盤状）に１２
０ｇ注入してキャビティ内を充満した。

【００４４】注入したポリプロピレンの表層部はキャビ
ティ面に接して冷却されて固化層が形成された。次い
で、図示していない減圧装置から吸気してキャビティ面
と注入ポリプロピレンとの界面を７４０ｍｍＨｇに減圧
したところ、ポリプロピレンの表層部の固化層はキャビ
ティ面に吸着した。

【００４５】その直後、流体ノズル９の大気吸入管９１
を開くとともに、移動型２''ｂを８ｍｍ後退させてキャ
ビティを拡大させた。ポリプロピレン内部まで十分に冷
却した後、吸気減圧を止めて移動型２''ｂを通常の型開
き状態まで後退させて円盤状のポリプロピレン成形体
７''を取り出した。

【００４６】このように、流体ノズル９の大気吸入管９
１を開いて、プロピレン内部の形成されつつある中空部
７１''に大気を導入することにより、直径１５０ｍｍ、
厚さ１５ｍｍの円盤状ポリプロピレン成形体７''にその
体積の５５％を占める大きな中空部が支障なく形成され
た。

【００４７】なお、以上の実施例のいずれにおいても、
キャビティに注入する樹脂として、二種（或いは二種以
上）の樹脂を使用し、これを順次注入してもよい。この
場合、二種（或いは二種以上）の樹脂の注入量は全体と
してキャビティを満たすに十分な量とすればよい。

【００４８】例えば、二個の射出シリンダーを持つ射出
成形機に図１に示すような金型を取着し、第１の射出シ
リンダーより、キャビティを満たすには不十分の量の第
１の樹脂を注入する。次いで、第１の射出シリンダーよ
り第２の樹脂を注入して、外層部が第１の樹脂、内層部
が第２の樹脂でキャビティは充満される。以下、前記し
た工程を経て中空部を有する射出成形体が製造される。

【００４９】この樹脂を選択することにより種々の特性
を持つ射出成形体を製造することができる。例えば、中
空部に柱状リブを持つ成形体を製造するにあたり、第１
の樹脂に表面平滑性が得られ易い樹脂を使用し、第２の
樹脂としてフィラーなどの強化材配合樹脂を使用すれ
ば、フィラーはリブの軸方向に配向するので、リブ補強
強化のより優れ、表面平滑性のよい成形体を製造するこ
とができる。

【００５０】

【発明の効果】請求項１記載の射出成形体の製造方法に
よれば、中空部もしくは柱状のリブで補強された中空部
を有する成形体を、高圧ガスなどの加圧流体を圧入する
ことなく、射出成形法により容易に製造できる。請求項
２記載の射出成形体の製造方法によれば、厚肉部分に中
空部もしくは柱状のリブで補強された中空部を有する成
形体を、高圧ガスなどの加圧流体を圧入することなく、
射出成形法により容易に製造できる。また、請求項３記
載の射出成形体の製造方法によれば、請求項１及び２の
発明が奏する効果に加え、比較的大きな中空部を有する
成形体を容易に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の射出成形体の製造方法において用い
られる装置の一例を示す模式縦断面図である。

【図２】図１の装置による射出成形体の製造方法の説明
図であり、（ａ）はキャビティ内に溶融樹脂を注入して
いる状態を示す部分断面図、（ｂ）は溶融樹脂の注入終
了時点を示す部分断面図、（ｃ）は移動型を後退してキ
ャビティを拡げた状態をを示す部分断面図、（ｄ）は移
動型を更に後退して金型を開いた状態をを示す部分断面
図である。

【図３】この発明の射出成形体の製造方法の他の実施例
の説明図であり、（ａ）は金型閉合時の状態を示す断面
図、（ｂ）は溶融樹脂の注入終了時点を示す部分断面
図、（ｃ）はコアーを後退してキャビティを拡げた状態
を示す部分断面図、（ｄ）は移動型を更に後退して金型
を開いた状態を示す部分断面図である。

【図４】図３（ｃ）の要部拡大断面図である。

【図５】この発明の射出成形体の製造方法のその他の実
施例の要部説明図である。

【符号の説明】

１、１’ 射出シリンダー １１、１１’、１１'' 射出ノズル １２ 固定板 １３ 移動板 ２、２’、２'' 金型 ２ａ、２'a、２''a 固定型 ２ｂ、２'b、２''b 移動型 ３、３' キャビティ ２１ａ、２１ｂ、２１'a、８１ 通気孔 ５ 減圧機 ８ コアー ９ 流体ノズル ７、７' 、７'' 射出成形体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも移動型にキャビティ面に開口
   する通気孔が設けられた金型の固定型と移動型とを閉合
   してキャビティを形成し、このキャビティ内に、キャビ
   ティを満たすに十分な量の溶融樹脂を注入した後、注入
   樹脂のキャビティ面に接する部分が冷却して固化層を形
   成した直後、通気孔より吸気して固化層をキャビティ面
   に吸着させ、続いて移動型を後退してキャビティを拡大
   することにより樹脂内部に中空部を形成させることを特
   徴とする射出成形体の製造方法。
2. 【請求項２】 移動型に摺動可能にコアーが備えられ、
   該コアーにその先端面に開口する通気孔が設けられた金
   型の固定型と移動型とを閉合してキャビティを形成し、
   このキャビティ内に、キャビティを満たすに十分な量の
   溶融樹脂を注入した後、注入樹脂のキャビティ面に接す
   る部分が冷却して固化層を形成した直後、通気孔より吸
   気して固化層をコアー先端面に吸着させ、続いてコアー
   を後退してキャビティを拡大することにより樹脂内部に
   中空部を形成させることを特徴とする射出成形体の製造
   方法。
3. 【請求項３】 移動型又はコアーを後退してキャビティ
   を拡大するにあたり、樹脂内部に大気を導入することを
   特徴とする請求項１又は２記載の射出成形体の製造方
   法。