JPH09239768A

JPH09239768A - 中空部を有する成形品の成形方法

Info

Publication number: JPH09239768A
Application number: JP8081696A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Tawara; 久志田原; Toshiaki Izumida; 敏明泉田
Original assignee: Mitsubishi Engineering Plastics Corp
Current assignee: Mitsubishi Engineering Plastics Corp
Priority date: 1996-03-08
Filing date: 1996-03-08
Publication date: 1997-09-16

Abstract

(57)【要約】【課題】色ムラ、外観不良、ヒケ、転写不良の発生を防
止し得る中空部を有する成形品の成形方法を提供する。【解決手段】成形方法は、（イ）キャビティ４０が設け
られた金型１０，２０、（ロ）加圧流体注入装置２２、
（ハ）金型の内部に配置され、キャビティの一部を構成
する、厚さが０．５ｍｍ乃至１０ｍｍのセラミック製若
しくはガラス製の入れ子３０、及び、（ニ）金型に取り
付けられ、キャビティの一部を構成する、入れ子３０の
端部を抑える抑えプレート３２から成り、入れ子と抑え
プレートとの間のクリアランス（Ｃ）は０．００１乃至
０．０３ｍｍであり、且つ、入れ子に対する抑えプレー
トの抑え代（ΔＳ）は０．１ｍｍ以上である金型組立体
を用い、キャビティ４０内に射出された溶融熱可塑性樹
脂内に、加圧流体注入装置２２から加圧流体を導入し、
以て、キャビティ４０内の熱可塑性樹脂の内部に中空部
を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所謂ガスアシスト
成形法によって中空部を有する成形品を成形する方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、金型は、炭素鋼、ステンレス鋼、
アルミニウム合金、銅合金等の金属材料から作製されて
いる。これらの金属材料は熱伝導性がよいため、金型に
設けられたキャビティ内に射出された溶融樹脂は、金型
のキャビティを構成する面（以下、便宜上、金型のキャ
ビティ面と呼ぶ）と接触したとき、瞬時に冷却され始め
る。その結果、金型のキャビティ面と接触した溶融樹脂
の部分が急速に固化され、かかる溶融樹脂の部分に固化
層が形成される。その結果、ウエルドマークやフローマ
ーク等の外観不良が成形品に生じ易いし、金型のキャビ
ティ面の成形品表面への転写不良といった問題も生じ
る。更には、例えば、成形品の原料樹脂として繊維強化
樹脂材料を用いた場合、成形品の表面に繊維が露出し易
い。

【０００３】しかも、キャビティ内の溶融樹脂の固化速
度が早くなるため、圧力が成形品内部に及び難く、成形
品にヒケが発生し易く、特に厚肉成形品の場合や、通常
の成形品であっても成形品の端部に、ヒケが発生し易い
という問題がある。

【０００４】これらの問題点を解決するために、一般的
には、溶融樹脂を高圧射出することで金型のキャビティ
面を無理矢理、成形品の表面に転写させる方法、あるい
は金型温度を高温にして溶融樹脂の固化層の発達を遅ら
せる方法が取られている。しかしながら、前者の方法に
おいては、射出成形装置の大型化、金型自体の大型化や
肉厚化によるコストアップにつながると共に、キャビテ
ィ内に溶融樹脂を高圧充填することより成形品内部に応
力が残留し、その結果、成形品の品質が低下するといっ
た問題が生じる。一方、後者の方法においては、金型温
度を樹脂の荷重撓み温度に近づけて設定するために、キ
ャビティ内の樹脂の冷却時間が長くなる結果、成形サイ
クルが長くなり、生産性が低下するといった問題があ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】低熱伝導材料からキャ
ビティを構成する金型部分を作製した場合、溶融樹脂の
固化層の発達を遅らせることが可能である。その結果、
金型のキャビティ面の成形品表面への転写性に優れ、綺
麗な表面を有する成形品を成形することができる。しか
しながら、低熱伝導材料から金型を作製した場合、溶融
樹脂の固化層の発達の遅延に起因して、完全にヒケをな
くすことは困難である。

【０００６】ヒケの問題を解決する方法として、ガスア
シスト成形法が知られている。このガスアシスト成形法
は、金型に設けられたキャビティ内に射出された溶融熱
可塑性樹脂内に、金型に配設された加圧流体注入装置か
ら加圧流体を導入し、以て、キャビティ内の熱可塑性樹
脂の内部に中空部を形成する方法である。キャビティ内
の溶融樹脂が冷却・固化する際、キャビティ内の樹脂内
に導入された加圧流体によって金型のキャビティ面に向
かって樹脂は加圧される。その結果、成形品の表面にヒ
ケが発生することを防止することができる。

【０００７】通常、例えばリブ状の厚肉部（ガスチャン
ネル部とも呼ばれる）を成形品に設け、この肉厚部内に
加圧流体を導入する。しかしながら、このガスアシスト
成形法にあっては、キャビティ内の溶融樹脂中に加圧流
体を導入したとき、金型のキャビティ面近傍の固化し始
めた樹脂の部分と溶融している樹脂とが相互に混じり合
う結果、肉厚部近傍の成形品表面に色ムラや外観不良が
発生し易い。

【０００８】従って、本発明の目的は、熱可塑性樹脂を
原料樹脂として用いて成形された成形品に色ムラや外観
不良、ヒケあるいは転写不良が発生することを確実に回
避し得る、ガスアシスト成形法に基づく中空部を有する
成形品の成形方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、（イ）キ
ャビティが設けられた金型、（ロ）加圧流体注入装置、
（ハ）該金型の内部に配置され、キャビティの一部を構
成する、厚さが０．５ｍｍ乃至１０ｍｍ、好ましくは１
ｍｍ乃至７ｍｍ、より好ましくは２ｍｍ乃至５ｍｍのセ
ラミック製若しくはガラス製の入れ子、及び、（ニ）金
型に取り付けられ、キャビティの一部を構成する、該入
れ子の端部を抑える抑えプレート、から成り、入れ子と
抑えプレートとの間のクリアランス（Ｃ）は、０．００
１乃至０．０３ｍｍ（０．００１ｍｍ≦Ｃ≦０．０３ｍ
ｍ）であり、且つ、入れ子に対する抑えプレートの抑え
代（ΔＳ）は０．１ｍｍ以上（ΔＳ≧０．１ｍｍ）であ
る金型組立体を用いて、キャビティ内に射出された溶融
熱可塑性樹脂内に、加圧流体注入装置から加圧流体を導
入し、以て、キャビティ内の熱可塑性樹脂の内部に中空
部を形成することを特徴とする、本発明の中空部を有す
る成形品の成形方法によって達成することができる。

【００１０】通常、金型は固定金型部と可動金型部とか
ら構成されている。成形すべき成形品の形状、要求され
る表面特性等に依存して、入れ子を、可動金型部のみに
配設してもよいし、固定金型部のみに配設してもよい
し、可動金型部及び固定金型部の両方に配設してもよ
い。

【００１１】加圧流体注入装置の取り付け位置は、成形
すべき成形品の形状等に依存して、射出成形装置の溶融
樹脂射出ノズル内、金型に設けられた溶融樹脂導入部内
（例えば、ゲート部内）、あるいは、金型に設けられそ
してキャビティに開口する加圧流体注入装置取付部から
適宜選択すればよい。

【００１２】キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹
脂（以下、単に溶融樹脂と呼ぶ）内への加圧流体の導入
は、溶融樹脂の射出中、射出完了と同時、あるいは射出
完了後とすることができる。キャビティ内へ射出する溶
融樹脂の量は、キャビティ内を溶融樹脂で完全に充填す
るために必要な量であってもよいし、射出成形品に依っ
ては、キャビティ内を溶融樹脂で完全に充填するには不
十分な量であってもよい。

【００１３】ここで、キャビティの一部を構成すると
は、成形品の外形を規定するキャビティ面を構成するこ
とを意味する。より具体的には、キャビティは、例え
ば、可動金型部及び固定金型部に形成されたキャビティ
を構成する面と、入れ子に形成されたキャビティを構成
する面と、抑えプレートに形成されたキャビティを構成
する面とから構成されている。尚、これらのキャビティ
を構成する面を、以下、キャビティ面と呼ぶ。雄型（コ
ア部）に相当する可動金型部の側に設けられるキャビテ
ィ面を構成する要素と、雌型（キャビティ部）に相当す
る固定金型部の側に設けられるキャビティ面を構成する
要素との組合せを、以下の表１に示す。また、加圧流体
注入装置をどちらの金型部側に取り付け得るかを［］内
に併せて示す。尚、キャビティ面を構成する要素を、
（可動金型部若しくは固定金型部）＋（入れ子）＋（抑
えプレート）とした場合、入れ子の端部は抑えプレート
によって抑えられているので、成形品の表面には抑えプ
レートの縁の跡が残ることになる。

【００１４】

【表１】（１）可動金型部の側：可動金型部＋入れ子＋
抑えプレート固定金型部の側：（１−１）固定金型部［加圧流体注入装置：固定金型部側］（１−２）固定金型部＋入れ子＋抑えプレート［加圧流体注入装置：可動金型部側又は固定金型部側］（１−３）入れ子＋抑えプレート［加圧流体注入装置：可動金型部側又は固定金型部側］（２）可動金型部の側：入れ子＋抑えプレート固定金型部の側：（２−１）固定金型部［加圧流体注入装置：固定金型部側］（２−２）固定金型部＋入れ子＋抑えプレート［加圧流体注入装置：可動金型部側又は固定金型部側］（２−３）入れ子＋抑えプレート［加圧流体注入装置：可動金型部側又は固定金型部側］（３）可動金型部の側：可動金型部固定金型部の側：（３−１）固定金型部＋入れ子＋抑えプレート［加圧流体注入装置：可動金型部側］（３−２）入れ子＋抑えプレート［加圧流体注入装置：可動金型部側］

【００１５】入れ子の厚さが０．５ｍｍ未満の場合、入
れ子による断熱効果が少なくなり、キャビティ内に導入
された溶融樹脂の急冷を招き、ウエルドマークやフロー
マーク等の外観不良が発生する確率が高くなる。また、
成形品表面へのキャビティ面の転写性が劣化したり、成
形品の原料樹脂として繊維強化樹脂材料を用いた場合、
成形品の表面に繊維が露出し易い。更には、金型に入れ
子を固定する際には、例えば熱硬化性接着剤を用いて入
れ子を金型に接着すればよいが、入れ子の厚さが０．５
ｍｍ未満の場合、接着剤の膜厚が不均一になると入れ子
に不均一な応力が残るために、成形品表面がうねる現象
が生じたり、射出された溶融樹脂の圧力によって入れ子
が破損することがある。一方、入れ子の厚さが１０ｍｍ
を越える場合、入れ子による断熱効果が大きくなり過
ぎ、キャビティ内の樹脂の冷却時間を延長しないと、金
型からの成形品の取り出し後に成形品が変形することが
ある。それ故、成形サイクルの延長といった問題が発生
することがある。

【００１６】入れ子と抑えプレートとの間のクリアラン
ス（Ｃ）は、０．００１ｍｍ以上０．０３ｍｍ以下
（０．００１ｍｍ≦Ｃ≦０．０３ｍｍ）とする。ここ
で、かかるクリアランス（Ｃ）は、入れ子の厚さ方向に
沿って測った入れ子と抑えプレートとの間の隙間であ
る。クリアランス（Ｃ）の最小値は、抑えプレートを取
り付ける際に、入れ子の外周部に微細なクラックが発生
したり、金型の昇温時に入れ子が熱膨張することによっ
て入れ子と抑えプレートが接触し、入れ子の外周部の微
細クラックに応力がかかる結果、入れ子が破損するとい
った問題が生じたり、型締め時の衝撃で入れ子に損傷が
発生しないような値とすればよい。また、クリアランス
（Ｃ）が０．０３ｍｍを越えると、溶融樹脂が入れ子と
抑えプレートとの間に侵入し、入れ子にクラックが生じ
る場合があるし、成形品にバリが発生するといった問題
も生じる。

【００１７】抑え代（ΔＳ）が０．１ｍｍ未満の場合、
入れ子の作製時に入れ子に発生したクレーズが溶融樹脂
と接触する結果、入れ子に発生したクレーズがクラック
に成長し、入れ子が破損する場合がある。抑え代（Δ
Ｓ）の上限は特に規定されないが、２ｍｍ程度とするこ
とが好ましい。ここで、抑え代（ΔＳ）は、入れ子のキ
ャビティ面に沿った、抑えプレートの端面（側面）から
入れ子の端部までの距離である。

【００１８】入れ子を構成する材料の熱伝導率は、キャ
ビティ内の溶融樹脂の急冷を防止するために、２×１０
^-2ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ以下であることが好ま
しい。この値を越える熱伝導率を有する材料を用いて入
れ子を作製した場合、キャビティ内の溶融樹脂が入れ子
によって急冷されるために、入れ子を備えていない通常
の炭素鋼等から作製された金型にて成形された成形品と
同程度の外観しか得られない。

【００１９】入れ子は、熱伝導率が２×１０^-2ｃａｌ／
ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ以下である、広く、ジルコニア系
材料、アルミナ系材料、Ｋ₂Ｏ−ＴｉＯ₂から成る群から
選択されたセラミック、若しくは、ソーダガラス、石英
ガラス、耐熱ガラス、結晶化ガラスから成る群から選択
されたガラスから作製することができ、より具体的に
は、ＺｒＯ₂、ＺｒＯ₂−ＣａＯ、ＺｒＯ₂−Ｙ₂Ｏ₃、Ｚ
ｒＯ₂−ＭｇＯ、Ｋ₂Ｏ−ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃
−ＴｉＣ、Ｔｉ₃Ｎ₂、３Ａｌ₂Ｏ₃−２ＳｉＯ₂から成る
群から選択されたセラミック、若しくは、ソーダガラ
ス、石英ガラス、耐熱ガラス、結晶化ガラスから成る群
から選択されたガラスから作製することができるが、中
でも、熱伝導率が２×１０^-2ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄ
ｅｇ以下である、ＺｒＯ₂−Ｙ₂Ｏ₃又は３Ａｌ₂Ｏ₃−２
ＳｉＯ₂から成るセラミックから作製されていることが
好ましい。

【００２０】あるいは又、入れ子を、熱伝導率が２×１
０^-2ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ以下であって、結晶
化度が１０％以上、更に望ましくは結晶化度が６０％以
上、一層望ましくは結晶化度が７０〜１００％の結晶化
ガラスから作製することが好ましい。１０％以上の結晶
化度になると結晶がガラス全体に均一に分散するので、
熱衝撃強度及び界面剥離性が飛躍的に向上するため、成
形品の成形時における入れ子の破損発生を著しく低下さ
せることができる。結晶化度が１０％未満では、成形時
にその表面から界面剥離を起こし易いといった欠点があ
る。

【００２１】熱衝撃強度とは、所定の温度に加熱した１
００ｍｍ×１００ｍｍ×３ｍｍのガラスを２５゜Ｃの水
中に投げ込んだとき、ガラスに割れが発生するか否かの
温度を強度として規定したものである。熱衝撃強度が４
００゜Ｃであるとは、４００゜Ｃに熱した１００ｍｍ×
１００ｍｍ×３ｍｍのガラスを２５゜Ｃの水中に投げ込
んだとき、ガラスに割れが発生しないことを意味する。
この熱衝撃強度は、耐熱ガラスにおいても１８０゜Ｃ前
後の値しか得られない。従って、それ以上の温度（例え
ば、約３００゜Ｃ）で溶融された樹脂が冷えた入れ子と
接触したとき、入れ子に歪みが生じ、入れ子が破損する
場合がある。熱衝撃強度は、ガラスの結晶化度とも関係
し、１０％以上の結晶化度を有する結晶化ガラスから入
れ子を作製すれば、成形時に入れ子が割れることを確実
に防止し得る。

【００２２】ここで、結晶化ガラスとは、原ガラスに少
量のＴｉＯ₂及びＺｒＯ₂の核剤を添加し、１６００゜Ｃ
以上の高温下で溶融した後、プレス、ブロー、ロール、
キャスト法等によって成形され、更に結晶化のために熱
処理を行い、ガラス中にＬｉ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系
結晶を成長させ、主結晶相がβ−ユークリプタイト系結
晶及びβ−スポジュメン系結晶が生成したものを例示す
ることができる。あるいは又、ＣａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｓｉ
Ｏ₂系ガラスを１４００〜１５００゜Ｃで溶融後、水中
へ移して砕いて小粒化を行った後、集積し、耐火物セッ
ター上で板状に成形後、更に加熱処理を行い、β−ウォ
ラストナイト結晶相が生成したものを例示することがで
きる。更には、ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃−ＭｇＯ−
Ｋ₂Ｏ−Ｆ系ガラスを熱処理して雲母結晶を生成させた
ものや、核剤を含むＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系ガラ
スを熱処理してコーディエライト結晶が生成されたもの
を例示することができる。尚、本発明における入れ子と
して、強度及び熱特性に優れたβ−ユークリプタイト系
結晶又はβ−スポジュメン系結晶を有する結晶化ガラス
を用いることが好ましい。

【００２３】これら結晶化ガラスにおいては、ガラス基
材中に存在する結晶粒子の割合を結晶化度という指標で
表すことができる。そして、Ｘ線回折等の分析機器を用
いて非晶相と結晶相の割合を測定することで結晶化度を
測定することができる。

【００２４】成形品に鏡面性が要求される場合、入れ子
のキャビティ面の表面粗さＲ_maxを０．０３μｍ以下と
することが望ましい。そのためには、作製された入れ子
のキャビティ面に対して、表面粗さＲ_maxが０．０３μ
ｍ以下になるまで、例えばダイヤモンドラッピングを行
い、更に、必要に応じて、酸化セリウムによるラッピン
グを行えばよい。ラッピングは、ラッピングマシン等を
用いて行うことができる。通常の炭素鋼等の磨きと比較
すると、例えば結晶化ガラスの場合、約１／２のコスト
で鏡面が得られるために、金型組立体の製作費を低減さ
せることが可能である。尚、表面粗さＲ_maxの測定は、
ＪＩＳＢ０６０１に準じた。つや消し若しくはヘラー
ラインの状態の表面を有する成形品を成形する場合に
は、入れ子のキャビティ面をサンドブラスト処理やエッ
チングを行うことによって、入れ子のキャビティ面に細
かい凹凸やラインを形成すればよい。

【００２５】入れ子を構成する材料は、通常の研削加工
で凹凸、曲面等の加工を容易にでき、かなり複雑な形状
以外は任意の形状に製作できる。セラミック粉末若しく
は溶融ガラスを金型に入れてプレス成形した後に熱処理
することで、入れ子を作製することができる。また、ガ
ラスから成る板状物を金型上に置いたまま炉内で自然賦
形させることによって、入れ子を作製することもでき
る。

【００２６】立体形状あるいは曲面を有する成形品を成
形する場合、入れ子の裏面（入れ子のキャビティ面と反
対側の面であり金型と対向する面）の曲率に合わせて金
型の入れ子装着部を加工し、且つ、抑えプレートも入れ
子のキャビティ面の曲率に合わせて研削加工を行えばよ
い。この場合にも、ΔＳ≧０．１ｍｍ、及び、０．００
１ｍｍ≦Ｃ≦０．０３ｍｍの関係を保ったまま、入れ子
を金型の入れ子装着部に装着し、入れ子を抑えプレート
で抑える。

【００２７】可動金型部及び固定金型部の少なくとも一
方に、入れ子を装着する入れ子装着部を設ける。本発明
における金型組立体にあっては、入れ子を装着する金型
部の部分を、金型部に装着された中子から構成すること
もできる。

【００２８】研削加工等によって所定形状に加工した
後、入れ子の装着時に入れ子が金型部に設けられた入れ
子装着部から落下して破損する虞がない場合、あるいは
又、接着剤を用いることなく入れ子を入れ子装着部に装
着可能な場合には、接着剤を用いずに入れ子を金型部に
設けられた入れ子装着部に直接装着することができる。
あるいは又、エポキシ系、ウレタン系、アクリル系等の
中から選択された熱硬化性接着剤を用いて、入れ子を入
れ子装着部に接着してもよい。但し、接着剤の厚さむら
の影響で入れ子に歪みが発生することを防止するため
に、接着剤の厚さを出来る限り薄く且つ均一にすること
が望ましい。

【００２９】本発明に用いられる原料樹脂である熱可塑
性樹脂としては、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＥ
Ｓ樹脂、ＡＳ樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート
樹脂、変性ＰＰＥ樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテ
ルスルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルイ
ミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＴ樹脂といった
ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド樹
脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ＰＯＭ樹脂、Ｐ
ＢＴ樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエー
テルケトン樹脂、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹
脂といったポリオレフィン系樹脂、ポリアミドＭＸＤ６
樹脂といったポリアミド系樹脂、ポリアセタール樹脂、
ポリエステルカーボネート樹脂、液晶ポリマー、エラス
トマーなどの熱可塑性樹脂、あるいは又、これらの樹脂
の２種類以上から成るアロイ樹脂組成物を例示すること
ができる。

【００３０】また、これらの熱可塑性樹脂に、１重量％
乃至５０重量％の範囲で、無機繊維状充填材、有機繊維
状充填材、フィラー、これらを金属材料で被覆した材
料、安定剤、紫外線吸収剤、染顔料等を添加することが
できる。尚、５０重量％を超えると、無機繊維状充填材
等が成形品の表面に析出する虞がある。無機繊維状充填
材として、ガラス繊維、カーボン繊維、ウォラストナイ
ト、ホウ酸アルミニウムウィスカー繊維、チタン酸カリ
ウムウィスカー繊維、塩基性硫酸マグネシウムウィスカ
ー繊維、珪酸カルシウムウィスカー繊維及び硫酸カルシ
ウムウィスカー繊維を例示することができる。

【００３１】導入する加圧流体として、窒素ガス、炭酸
ガス、空気、ヘリウムガス等常温でガス状の物質を使用
することができるが、高圧下で液化したガスも含み得
る。但し、導入する加圧流体は、成形品の中空部に断熱
圧縮による焼けが生じないような不活性な加圧流体に限
定される。窒素ガスの場合、純度９０％以上のものを使
用することが望ましい。

【００３２】本発明においては、入れ子が低熱伝導性の
材料から作製されており、しかも、金型とは独立して作
製され、金型の内部に配設されるので、入れ子による断
熱効果が大きいばかりか、入れ子の保守が容易である。
また、熱衝撃に対しても強く、破損やクラックが発生し
難い入れ子を作製することができる。その結果、長期間
の使用に耐え、しかも、成形品にウエルドライン等が発
生し難い。

【００３３】本発明における金型組立体においては、入
れ子による断熱効果が大きく、キャビティ内に導入され
た溶融樹脂の急冷を抑制することができ、ウエルドマー
クやフローマーク等の外観不良が発生することを効果的
に防止することができるし、溶融樹脂の射出圧力を低減
しても、確実にキャビティ面を成形品の表面に転写する
ことができる。しかも、所定のクリアランス（Ｃ）及び
抑え代（ΔＳ）の範囲内で抑えプレートによって入れ子
を抑えることで、成形品端部の外観を損なうことがなく
なり、成形品端部にバリが発生しなくなり、更には、入
れ子外周部に発生した微細なクラックと溶融樹脂が接触
しなくなるために入れ子が破損しない。

【００３４】本発明の成形方法においは、キャビティ内
の溶融樹脂中に加圧流体を導入する結果、キャビティ内
の樹脂はキャビティ面に向かって加圧されるが故に、成
形品にヒケが発生することを確実に防止し得る。しか
も、入れ子と接触する溶融樹脂の冷却・固化が遅延され
るので、金型のキャビティ面近傍の固化し始めた樹脂の
部分と内部の樹脂とが相互に混じり合うといった現象の
発生を回避することができ、肉厚部近傍の成形品表面に
色ムラや外観不良が発生することを防止し得る。

【００３５】また、溶融樹脂の射出圧力を低減すること
ができる結果、入れ子に負荷される圧力を低減すること
ができるので、入れ子の変形や破損の発生を効果的に防
止することができる。加えて、成形品に残留する応力を
小さくすることができ、高い品質の成形品を成形するこ
とが可能となる。

【００３６】

【実施例】以下、図面を参照して、実施例に基づき本発
明を説明する。

【００３７】本発明における金型組立体の一具体例を、
図１の（Ａ）に模式的な部分的端面図で示す。また、組
み立て中の金型組立体の模式的な端面図を、図１の
（Ｂ）及び（Ｃ）に示す。

【００３８】実施例の金型組立体におけるキャビティ４
０の大きさは１００．００ｍｍ×１００．００ｍｍ×
２．００ｍｍであり、形状は直方体（板状）である。実
施例においては、入れ子３０をＺｒＯ₂−Ｙ₂Ｏ₃から作
製した。入れ子３０の大きさは、１０１．００ｍｍ×１
０１．００ｍｍ×４．００ｍｍである。入れ子３０のキ
ャビティ面３１に対して、ダイヤモンド砥石を用いた研
磨及び仕上げを行ない、入れ子のキャビティ面３１の表
面粗さＲ_maxを０．０２μｍとした。

【００３９】入れ子３０を装着するための中子１１を炭
素鋼Ｓ５５Ｃから作製した。中子１１の外形を１０５×
１０５ｍｍとした。中子１１には、１０３．００×１０
３．００×４．０２ｍｍの凹部から成る入れ子装着部１
２を設けた。そして、エポキシ系接着剤を用いて、入れ
子３０を中子１１の底面に装着した。この状態を、図１
の（Ｂ）に示す。

【００４０】固定金型部１０を炭素鋼Ｓ５５Ｃから作製
した。中子１１を取り付ける部分の寸法が１０５×１０
５ｍｍとなるように切削加工を行い、入れ子３０を装着
した中子１１をかかる部分に挿入し、固定した。

【００４１】炭素鋼Ｓ５５Ｃから抑えプレート３２を作
製した。抑えプレート３２の内寸法を１００．００ｍｍ
×１００．００ｍｍとした。抑えプレート３２を切削加
工した後、固定金型部１０にビス（図示せず）を用いて
固定した（図１の（Ｃ）参照）。入れ子３０と抑えプレ
ート３２との間のクリアランス（Ｃ）は、平均で０．０
２ｍｍであった。また、入れ子３０に対する抑えプレー
ト３２の抑え代（ΔＳ）は、０．５ｍｍであった。尚、
図１の（Ｃ）にはゲート部の図示を省略した。

【００４２】一方、可動金型部２０を炭素鋼Ｓ５５Ｃか
ら作製した。可動金型部２０に、深さ４ｍｍのガスチャ
ンネル部２１を彫り込み、ガスチャンネル部２１の底部
に加圧流体注入装置２２を取り付けた。ガスチャンネル
部２１もキャビティを構成する。このガスチャンネル部
２１によって、成形品の裏面にはリブ部（リブ状の肉厚
部）が形成される。

【００４３】加圧流体注入装置２２は、ノズル部２３及
び逆止弁（図示せず）から構成されている。逆止弁は、
溶融樹脂が加圧流体注入装置２２の内部に流入し加圧流
体注入装置２２を閉塞することを防止するために、加圧
流体注入装置２２のノズル部２３内に配設されている。
ノズル部２３の先端部には、ガスチャンネル部２１に開
口した開口部２４が設けられている。加圧流体注入装置
２２は配管（図示せず）を介して加圧流体源（図示せ
ず）に接続されている。尚、加圧流体注入装置２２は、
図示しない移動手段によって、図１の（Ａ）の上下方向
に移動可能である。

【００４４】このような金型組立体を用いて成形される
成形品の外形は、１００ｍｍ×１００ｍｍ×２ｍｍの平
板形状であり、裏面に高さ４ｍｍのリブ部が形成されて
いる。尚、中空部は、専らリブ部内に形成される。

【００４５】完成した金型組立体を射出成形装置に取り
付けた後、金型組立体を金型温調機を用いて１３０゜Ｃ
まで加熱後、４０゜Ｃまで急冷しても、ＺｒＯ₂−Ｙ₂Ｏ
₃から作製された入れ子３０に割れ等の損傷は発生しな
かった。

【００４６】射出成形装置として三菱重工業株式会社製
の１５０ＭＳＴ射出成形装置を用いて、金型を１００゜
Ｃに加熱した。原料樹脂である熱可塑性樹脂として、ガ
ラス繊維が１０重量％添加されたＰＣ／ＰＥＴ樹脂（三
菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製：ＧＭＢ
１０１１）を用いた。樹脂温度２８０゜Ｃ、射出圧力２
００ｋｇｆ／ｃｍ²の条件で、ガスチャンネル部２１を
含むキャビティ４０内にゲート部１３から溶融樹脂を射
出した。溶融樹脂の射出量は、キャビティ４０とガスチ
ャンネル部２１の容積の合計の９５％とした。溶融樹脂
の射出完了後、圧力４０ｋｇｆ／ｃｍ²の窒素ガスから
成る加圧流体を、加圧流体注入装置２２のノズル部２３
からキャビティ内（より具体的には、実施例にあっては
ガスチャンネル部２１内）の溶融樹脂内に導入した。こ
の状態を図２に模式的に示す。尚、参照番号５０は溶融
樹脂であり、参照番号５１は中空部である。加圧流体を
導入し続け、キャビティ内の樹脂を３０秒間冷却・固化
させた後、加圧流体注入装置２２を移動手段によって、
図１の（Ａ）の上方向に移動させ、ノズル部２３と成形
品との間に隙間を開け、成形品に形成された中空部内の
加圧流体を大気中に解放した。その後、型開きを行い、
固定金型部１０から成形品を離型した。

【００４７】成形品の表面にはガラス繊維の露出もな
く、成形品は非常に綺麗な外観を有していた。また成形
品端部にヒケが発生しておらず、成形品は平滑性に優れ
ていた。更には、ガスチャンネル部近傍の成形品の表面
（入れ子３０と接していた面）に色ムラや外観不良は全
く発生していなかった。尚、連続して成形を１００００
ショットの成形を行ったが、入れ子３０に割れ等の損傷
は発生しなかった。

【００４８】（比較例１）比較例１においては、入れ子
をプリハードン鋼（ウッデホルム社製商品名：スタバ
ックス）から作製し、入れ子の表面を鏡面研磨した点を
除き、実施例と同様の金型組立体を使用し、実施例と同
様の方法で成形品を成形した。得られた成形品の表面に
はガラス繊維が露出しており、光沢性もなく醜い外観で
あった。また、ガスチャンネル部近傍の成形品の表面
（入れ子と接していた面）に色ムラが発生していた。

【００４９】（比較例２）実施例にて説明した金型組立
体及び原料樹脂を用いて、加圧流体を導入せずに通常の
射出成形を行った。尚、溶融樹脂の射出量は、キャビテ
ィ４０とガスチャンネル部２１の容積の合計と一致させ
た。得られた成形品の表面にガラス繊維の露出はなかっ
たものの、成形品の端部、及びガスチャンネル部近傍の
成形品の表面（入れ子と接していた面）にヒケが発生し
ていた。

【００５０】以上、本発明を、好ましい実施例に基づき
説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例にて説明した条件や使用した材料は例示であり、
また、金型組立体の構造も例示であり、適宜変更するこ
とができる。入れ子や抑えプレートの形状や大きさも例
示であり、成形すべき射出成形品の形状等に依存して、
適宜設計変更することができる。場合によっては、図３
に示すように、入れ子３０を直接、固定金型部１０に装
着してもよい。

【００５１】

【発明の効果】本発明においては、入れ子の存在によっ
てキャビティ内に射出された溶融樹脂の急冷を防止でき
るので、ウエルドマークやフローマーク等の外観不良が
発生することを効果的に防止することができるし、成形
品に色ムラが発生したり、その表面に繊維が析出するこ
とを防止できる。また、入れ子の存在によって溶融樹脂
の流動性が向上するが故に、溶融樹脂の射出圧力を低く
設定できるので、成形品に残留する応力を緩和でき、成
形品の品質が向上する。更には、キャビティ内に射出さ
れた溶融樹脂内に加圧流体を導入するので、成形品の端
部やガスチャンネル部等の厚肉部にヒケが発生すること
を防止できる。また、溶融樹脂の射出圧力を低減するこ
とができる結果、入れ子に負荷される圧力を低減するこ
とができるので、入れ子の変形や破損の発生を効果的に
防止することができる。加えて、成形品に残留する応力
を小さくすることができ、高い品質の成形品を成形する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例における金型組立体の模式的な部分的端
面図である。

【図２】本発明の成形方法において、キャビティ内に射
出された溶融樹脂内に加圧流体を導入した状態を示す図
である。

【図３】図１とは別の金型組立体の模式的な部分的端面
図である。

【符号の説明】

１０固定金型部１１中子１２入れ子装着部１３ゲート部２０可動金型部２１ガスチャンネル部２２加圧流体注入装置２３ノズル部２４開口部３０入れ子３１入れ子のキャビティ面３２抑えプレート４０キャビティ５０溶融樹脂５１中空部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（イ）キャビティが設けられた金型、（ロ）加圧流体注入装置、（ハ）該金型の内部に配置され、キャビティの一部を構
成する、厚さが０．５ｍｍ乃至１０ｍｍのセラミック製
若しくはガラス製の入れ子、及び、（ニ）金型に取り付けられ、キャビティの一部を構成す
る、該入れ子の端部を抑える抑えプレート、から成り、入れ子と抑えプレートとの間のクリアランスは、０．０
０１乃至０．０３ｍｍであり、且つ、入れ子に対する抑
えプレートの抑え代は０．１ｍｍ以上である金型組立体
を用いて、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂内に、加圧
流体注入装置から加圧流体を導入し、以て、キャビティ
内の熱可塑性樹脂の内部に中空部を形成することを特徴
とする中空部を有する成形品の成形方法。
【請求項２】入れ子は、熱伝導率が２×１０^-2ｃａｌ／
ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ以下である、ＺｒＯ₂−Ｙ₂Ｏ₃若
しくは３Ａｌ₂Ｏ₃−２ＳｉＯ₂から成るセラミック、又
は、結晶化ガラスから作製されていることを特徴とする
請求項１に記載の中空部を有する成形品の成形方法。