JPH06114901A - プラスチック引張試験片の射出成形方法およびその金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 断面寸法の減少や内部空洞の発生がないプラ
スチック引張試験片の成形方法を提供する。 【構成】中央の小断面の平行部溝２５と、両端の大断面
の掴み部溝２６、２７と、平行部溝２５と掴み部溝２
６、２７との間を滑らかに接続している曲線部溝２８、
２９とからキャビテイ２４が形成されている金型Ｋに、
溶融プラスチックを射出して、プラスチック引張試験片
Ｓを射出成形するに当たり、中央の平行部溝２５に射出
された溶融プラスチックが冷却固化した後、曲線部溝２
９と掴み部溝２７の溶融プラスチックが冷却固化すると
きの体積収縮に応じて、ゲート部２３と反対側の掴み部
溝２７内の溶融プラスチックを平行部溝２５の方へコマ
１３で押すようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中央に小断面の平行部
を、両端に大断面の掴み部を、そして平行部と掴み部と
の間に曲線部を有するプラスチック引張試験片を射出成
形により成形する成形方法およびその金形に関するもの
である。本発明は、

【０００２】

【従来の技術】最近、プラスチックの用途は広がり、そ
れに伴い使用量も急激に増大し、複合材料における複数
原料の配合比まで考慮すると、プラスチックの種類は非
常に多く、その成形品も多岐にわたっている。このよう
なプラスチック成形品のコストを下げるために成形品の
長さ、幅、厚さ等の寸法を最小限に抑える努力がなされ
ている。このため、その種類に応じたプラスチックの物
性評価、特に強度の評価が重要視されている。鉄などの
金属で製作されている部品をプラスチックで製作する場
合、その強度を比較検討するための物性値として、最も
一般的に必要とされているのは引張強度である。

【０００３】プラスチック引張強度を測定する方法に
は、ＪＩＳ Ｋ７１１３「プラスチックの引張試験方
法」があり、それに使用されるＪＩＳ Ｋ７１１３の１
号試験片Ｓは、図４に示されているように、中央部に一
定の幅および厚さを有する小断面の平行部７と、平行部
７の両端部の掴み部８、９と、平行部７と掴み部８、９
とを接続している滑らかな曲線部１０、１１とから形成
されている。この試験片Ｓは、ＪＩＳ Ｋ７１１３にも
規定されているように、射出成形または圧縮成形で製作
されるか、あるいは板状に成形した後に前述した形状に
機械加工により製作される。機械加工により製作する
と、多くの時間がかかり、工期と費用の面から多数の試
験片の需要には応じられない。また圧縮成形法も、製作
時間と寸法精度の面から多量製作には適さない。そこ
で、プラスチック引張試験片は、一般に射出成形法によ
り製作される傾向にある。

【０００４】上記のＪＩＳ Ｋ７１１３に規定されてい
る引張試験片Ｓを射出成形法で成形する場合は、図４に
も示されているように、射出成形機のノズル（図示しな
い）から、スプルー１の先端部２、スプルー１、ランナ
ー３およびゲート５を経て試験片Ｓを成形するキャビテ
イに射出される。なお、他方のランナー４は、他の引張
試験片あるいは他の試験片を同時に成形するためのもの
であり、金型によっては複数段設けられたり、省略され
たりする場合もある。キャビテイに射出された、溶融プ
ラスチックは徐々に冷却され固化するが、プラスチック
特に結晶性のプラスチックは固化する際に大きな体積収
縮を生じるので、その収縮による試験片Ｓの断面寸法の
減少を防ぐために射出成形機から余分な溶融プラスチッ
クが補給される。

【０００５】引張試験片Ｓで最も重要な部分は、中央の
平行部７であり、掴み部８、９を引張試験機で掴んで長
手方向に引っ張ったときの引張荷重を、平行部７の断面
積で除した値でもって引張強度を評価している。なお、
通常の引張試験においては、平行部７の両端に設けられ
た２本の標線１２、１２の間以外で破断した場合は正常
な試験とは見なされない。このように平行部７は重要な
部分であり、平行部７を通常の成形品と同様な状態に成
形することが重要であり、成形に際しては平行部７の冷
却が最優先される。実際には試験片Ｓの全体がほぼ同時
に冷却されることが多いが、平行部７は両端の掴み部
８、９および曲線部１０、１１に比較して断面積が小さ
いので、掴み部８、９および曲線部１０、１１より速く
冷却固化する。すなわち平行部７が冷却固化した後に、
掴み部８、９および曲線部１０、１１が冷却固化しなが
ら体積収縮する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ゲート５側
の掴み部８および曲線部１０の体積収縮分に関しては、
射出成形機からスプルー１、ランナー３およびゲート５
を経て溶融プラスチックが補給されるので、格別問題は
ない。しかしながら、他方の曲線部１１と掴み部９は、
ゲート５から離れており、その途中の平行部７は既に固
化しているので、溶融プラスチックは補給されない。こ
のため、曲線部１１と掴み部９は体積収縮分に相当する
分だけ、断面積の寸法の減少、いわゆるヒケが生じた
り、あるいは内部に空洞すなわちボイドが生じたりす
る。特に掴み部９は、体積が大きく最後に固化するの
で、まだ充分に固化していない曲線部１１の溶融プラス
チックを掴み部９の方へ引き寄せる作用をする。この作
用により曲線部１１は、さらに断面寸法の減少や内部空
洞の発生度合いがひどくなる。

【０００７】曲線部１１の平行部７に近い部分の断面積
は、平行部７の断面積と同じ程度に小さいので、曲線部
１１の断面寸法が減少したり、内部に空洞が生じると強
度が一層減少する。特に内部に微少な空洞が多数発生す
ると、すなわちざく巣の状態になると、高圧力下で高密
度に成形された平行部７よりも強度が落ちることにな
る。このように成形された試験片Ｓを、引張試験する
と、曲線部１１の平行部７に近い部分が先に破断して正
常な試験ができなくなる。特に、大きな体積収縮を生じ
る結晶性プラスチック等の試験片を従来の方法で成形す
ると、前述したような断面寸法の減少や空洞が生じたり
するので、試験片を切断して内部の空洞の有無を確認し
ながら射出成形をする必要が生じる。それでも不良成形
品が混在することが考えられる。

【０００８】この対策として、断面寸法の減少や内部空
洞の発生を抑えるために、通常の成形よりも高速高圧で
成形することが考えられるが、高速高圧で成形すると、
平行部７が高密度になりすぎて、正確な強度評価ができ
なくなる。本発明は、上記したような事情に鑑みてなさ
れたもので、断面寸法の減少や内部空洞の発生がないプ
ラスチック引張試験片の成形方法と、その金型を提供す
ることを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、中央に小断面の平行部を、両端に大断面の
掴み部を、そして前記平行部と掴み部との間に曲線部を
有するプラスチック引張試験片を、溶融プラスチックを
金型に射出して射出成形するに当たり、射出された溶融
プラスチックが冷却固化するとき、前記掴み部の体積を
前記平行部の方へ減少させるように構成される。請求項
２記載の発明は、中央の小断面の平行部溝と、両端の大
断面の掴み部溝と、前記平行部溝と掴み部溝との間を接
続している曲線部溝とからキャビテイが形成され、前記
一方の掴み部溝には、溶融プラスチックが射出されるゲ
ート部が連通し、前記他方の掴み部溝には、射出された
溶融プラスチックが固化するとき、前記他方の掴み部溝
内のプラスチックを、前記平行部溝の方へ押す押部材が
設けられている。

【００１０】

【作用】小断面の平行部溝と、大断面の掴み部溝と、曲
線部溝とからキャビテイが形成されている金型に、ゲー
ト部を通して溶融プラスチックを射出する。そうする
と、溶融プラスチックは断面積の小さい平行部溝から徐
々に冷却固化する。断面積の大きい掴み部溝と曲線部溝
内の溶融プラスチックが冷却固化するとき、一方の掴み
部溝にはゲート部を介して溶融プラスチックが補充され
る。他方の掴み部溝内の溶融プラスチックは押部材で中
央の平行部溝の方へ押されながら固化する。冷却固化を
待って成形されたプラスチック引張試験片を取り出す。

【００１１】

【実施例】本発明の実施に際しては、押部材をコマで実
施し、このコマをネジ機構により平行部の方へ駆動すよ
うに実施することもできる。このとき、ネジ機構を例え
ばトルクモータで駆動するともできる。しかしながら、
コマは板バネあるいはコイルスプリングの復元力で駆動
される実施例のみが示されている。

【００１２】本発明の第１実施例から説明する。本実施
例に係わる金型Ｋも、図１に示されているように、固定
側金型１５と、可動側金型１６とから構成されている。
固定側金型１５には、スプルー部２１とランナー部２２
の上半分の溝が設けられ、可動側金型１６には、スプル
ー部２１とランナー部２２の下半分の溝と、ゲート部２
３とが設けられている。そして可動側金型１６に前述し
た試験片Ｓを成形するためのキャビテイ２４が形成され
ている。キャビテイ２４は、図４に関して説明した形状
の試験片Ｓを形成するためのもので、中央の小断面の平
行部溝２５、その両端の大断面の掴み部溝２６、２７お
よび平行部溝２５と掴み部溝２６、２７とを滑らかに接
続している曲線部溝２８、２９とから構成されている。
なお、図１中の符号１９は、空気抜き孔を、３８はパー
テング面を、そして３９、３９はエジェクタピンをそれ
ぞれ示している。

【００１３】ゲート部２３と反対側の掴み部溝２７は、
比較的長い。そしてその端部にコマ１３が長手方向に移
動自在に設けられている。すなわちコマ１３の断面は、
掴み部溝２７より僅かに小さく、掴み部溝２７内で軸方
向に駆動されるピストンの作用を奏する。コマ１３の略
中心部には長手方向には長穴１８が形成されている。そ
してこの長穴１８に頭付きの抜け止めピン１７のステム
部が挿入され、ネジ部が可動側金型１６にネジ止めされ
ている。したがって、コマ１３は掴み部溝２７内を長手
方向に移動自在であるが、長穴１８と抜け止めピン１７
との相互作用により移動量が規制されている。掴み部溝
２７の底壁とコマ１３の底面との間で形成されている後
室部３７には複数枚の板バネ１４、１４が介装されてい
る。これらの板バネ１４、１４は、溶融プラスチックが
射出されると射出圧で圧縮され、溶融プラスチックの圧
力が下がると復元して、コマ１３を平行部溝２５の方へ
駆動する。

【００１４】次に上記実施例の作用を説明する。固定側
金型１５に対して、可動側金型１６を従来周知の方法に
より型締めする。そして、図に示されていない射出機に
より、スプルー部２１、ランナー部２２、ゲート部２３
等を通して、平行部溝２５と掴み部溝２６、２７と曲線
部溝２８、２９とから構成されているキャビテイ２４
に、溶融プラスチックを射出する。そうすると、キャビ
テイ２４に溶融プラスチックが充填される。この時、高
圧力の溶融プラスチックによりコマ１３は、板バネ１
４、１４に抗して後退し、後室部３７内の複数枚の板バ
ネ１４は圧縮された状態になる。最初に、小断面の中央
の平行部溝２５内の溶融プラスチックが固化する。その
後、面積の比較的大きい掴み部溝２６、２７と曲線部溝
２８、２９内の溶融プラスチックが冷却固化する。この
時、冷却により体積が減少し圧力が減るが、一方の掴み
部溝２６には、ゲート部２３から溶融プラスチックが供
給される。他方は板バネ１４、１４の復元力によりコマ
１３が図において、右方に押され、掴み部溝２７の容積
を減少させる。これにより、掴み部溝２６、２７と曲線
部溝２８、２９内の溶融プラスチックは、一定の圧力に
保持された状態で固化する。冷却固化を待って可動側金
型１６を開く。エジェクタピン３９、３９によりプラス
チック試験片Ｓが取り出される。以下、同様にして試験
片Ｓを成形する。

【００１５】図２により本発明の第２実施例を説明す
る。なお、前述の実施例と同様な部材あるいは要素には
同じ参照符号を付けて重複説明はしない。本実施例によ
ると、掴み部溝２７の底壁には断面積が絞られた小幅部
２７’が形成され、この円筒部２７’にコマ３０のピス
トン部３２が軸方向に移動自在に設けられている。コマ
３０の本体部は、比較的幅の広い室３５内に前述の実施
例と同様に、止めピン１７で軸方向に移動自在に設けら
れている。なお、符号３４は、室３５の前方の空気を逃
がすための溝を示している。本実施例によると、ピスト
ン部３２の断面積が小さくなっているので、板バネ１
４、１４の復元力によりコマ３０が図において、右方に
押されるときの溶融プラスチックの圧力を高く保持する
ことができる効果が得られる。

【００１６】図３に示されている本発明の第３実施例
は、板バネ１３の代わりにコイルスプリング３６、３６
が設けられている。コイルスプリング３６、３６は、コ
マ３１と共に、可動側金型１６に設けられているガイド
ピン４０、４０で長手方向に案内されるようになってい
る。本実施例によると、コマ３１のピストン部３３の断
面積が小さくなっているので、第２実施例と同様に、溶
融プラスチックの圧力を高く保持することができると共
に、コイルスプリング３６、３６の復元力でコマ３１が
押されるので、コマ３１が駆動される距離が長くなる。
したがって、コマ３１のピストン部３３の断面積は小さ
いが、体積収縮の大きいプラスチック試験片Ｓの成形に
も対応できる。

【００１７】

【発明の効果】以上のように、本発明によると、中央に
小断面の平行部を、両端に大断面の掴み部を、そして平
行部と掴み部との間に曲線部を有するプラスチック引張
試験片を、射出成形するに当たり、掴み部と曲線部が冷
却固化するとき、掴み部の体積を平行部の方へ減少させ
るので、掴み部および曲線部の断面寸法が減少すること
もないし、また内部に空洞が発生することもない。した
がって、本発明により成形されるプラスチック引張試験
片は、例え結晶性プラスチックでも平行部に近い曲線部
が先に破断するようなことはない。また、請求項２記載
の発明によると、他方の掴み部溝には射出された溶融プ
ラスチックが固化するとき、該プラスチックを平行部溝
の方へ押す押部材が設けられているので、この金型を使
用して、掴み部および曲線部の断面寸方が正常であると
共に、内部構造にも異常のないプラスチック引張試験片
を成形することができる。さらには、本発明による金型
は他方の掴み部溝に押部材が設けられているだけである
から、構造的にも簡単で、安価に提供できる効果もあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】金型の第１実施例を示す図で、その（イ）は
（ロ）において矢印方向ＡーＡで見た平面図、（ロ）は
断面図である。

【図２】金型の第２実施例の一部を示す図で、その
（イ）は（ロ）において矢印方向ＢーＢで見た平面図、
（ロ）は断面図である。

【図３】金型の第３実施例の一部を示す図で、その
（イ）は（ロ）において矢印方向ＣーＣで見た平面図、
（ロ）は断面図である。

【図４】プラスチック引張試験片の例を示す図で、その
（イ）は平面図、（ロ）は側面図である。

【符号の説明】

２４ キャビテイ ２５ 平行部溝 ２６、２７ 掴み部溝 ２８、２９ 曲線部溝 １３、３０、３１ コマ １４ 板バネ ３６ コイルスプリング

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年１２月２８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】図２により本発明の第２実施例を説明す
る。なお、前述の実施例と同様な部材あるいは要素には
同じ参照符号を付けて重複説明はしない。本実施例によ
ると、掴み部溝２７の底壁には断面積が絞られた小幅部
２７’が形成され、この小幅部２７’にコマ３０のピス
トン部３２が軸方向に移動自在に設けられている。コマ
３０の本体部は、比較的幅の広い室３５内に前述の実施
例と同様に、止めピン１７で軸方向に移動自在に設けら
れている。なお、符号３４は、室３５の前方の空気を逃
がすための溝を示している。本実施例によると、ピスト
ン部３２の断面積が小さくなっているので、板バネ１
４、１４の復元力によりコマ３０が図において、右方に
押されるときの溶融プラスチックの圧力を高く保持する
ことができる効果が得られる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】

【発明の効果】以上のように、本発明によると、中央に
小断面の平行部を、両端に大断面の掴み部を、そして平
行部と掴み部との間に曲線部を有するプラスチック引張
試験片を、射出成形するに当たり、掴み部と曲線部が冷
却固化するとき、掴み部の体積を平行部の方へ減少させ
るので、掴み部および曲線部の断面寸法が減少すること
もないし、また内部に空洞が発生することもない。した
がって、本発明により成形されるプラスチック引張試験
片は、例え結晶性プラスチックでも平行部に近い曲線部
が先に破断するようなことはない。また、請求項２記載
の発明によると、他方の掴み部溝には射出された溶融プ
ラスチックが固化するとき、該プラスチックを平行部溝
の方へ押す押部材が設けられているので、この金型を使
用して、掴み部および曲線部の断面寸法が正常であると
共に、内部構造にも異常のないプラスチック引張試験片
を成形することができる。さらには、本発明による金型
は他方の掴み部溝に押部材が設けられているだけである
から、構造的にも簡単で、安価に提供できる効果もあ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中央に小断面の平行部７を、両端に大断面
   の掴み部８、９を、そして前記平行部７と掴み部８、９
   との間に曲線部１０、１１を有するプラスチック引張試
   験片Ｓを、溶融プラスチックを金型に射出して射出成形
   するに当たり、 射出された溶融プラスチックが冷却固化するとき、前記
   掴み部９の体積を前記平行部７の方へ減少させる、こと
   を特徴とするプラスチック引張試験片Ｓの射出成形方
   法。
2. 【請求項２】中央の小断面の平行部溝２５と、両端の大
   断面の掴み部溝２６、２７と、前記平行部溝２５と掴み
   部溝２６、２７との間を接続している曲線部溝２８、２
   ９とからキャビテイ２４が形成され、 前記一方の掴み部溝２６には、溶融プラスチックが射出
   されるゲート部２３が連通し、 前記他方の掴み部溝２７には、射出された溶融プラスチ
   ックが固化するとき、前記他方の掴み部溝２７内のプラ
   スチックを、前記平行部溝２５の方へ押す押部材１３、
   ３０、３１が設けられていることを特徴とするプラスチ
   ック引張試験片Ｓの射出成形用金型。