JPH09314614A - 射出成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】配向性充填材が特定方向に配向しないように射
出充填する。 【解決手段】射出初期にはニ−ドル２０を前進させてゲ
−ト１４の断面積を小さくすることでジェッティングを
生じさせながら射出注入し、その後ニ−ドル２０を後退
させてゲ−ト１４の断面積を大きくすることでジェッテ
ィングが生じない条件にて射出注入する。ジェッティン
グが生じると、溶融樹脂の流動方向が全体としてランダ
ムとなるため、配向性充填材の配向方向も全体としてラ
ンダムとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は繊維状あるいは板状
などの配向性充填材を含む樹脂材料を用いた射出成形方
法に関し、詳しくは射出成形時の充填材の配向を防止し
た射出成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】樹脂成形品の強度などの物理的特性を向
上させるために、ガラス繊維などの充填材を含有させた
繊維強化樹脂製の成形品が広く知られている。このよう
な成形品は、繊維状充填材が分散された樹脂ペレットを
用いた射出成形により製造されるのが一般的である。

【０００３】ところで、繊維状充填材を含む樹脂材料を
用いた射出成形法においては、キャビティ内で繊維状充
填材が成形材料の流動方向と平行に配向するという現象
が生じる。このような繊維状充填材の配向は、例えば棒
状やリング状の成形品の場合には好ましい場合があるも
のの、板状や箱状などの形状の成形品を形成した場合に
は、繊維状充填材の配向により収縮に異方性が生じ、成
形品にそりや捻れなどの不具合が発生する場合がある。

【０００４】そこで特開平６−３１７７７号公報には、
２セット以上の射出成形装置を用い、２組以上の樹脂流
路を切り替えて充填された溶融樹脂を交互に押圧するこ
とにより、キャビティ内に充填された溶融樹脂にせん断
力を加え、これにより充填材の配向を制御する方法が開
示されている。また特開平６−２７０２１８号公報に
は、射出充填終了後に射出シリンダーを交互に前進・後
退させ、溶融樹脂に流動あるいは振動を加えることによ
りせん断力を加えることで、繊維充填材の配向を改良す
る方法が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記公報に開
示された方法では、棒状やリング状の成形品の場合には
有効であるが、板状あるいは箱状の成形品では効果が得
られない。この理由を例えば円板状の成形品を形成する
場合について以下に説明する。円板状の成形品を射出成
形で形成する場合、ゲートを円板の周縁部に設けると、
繊維状充填材は円周方向に配向する。この場合に上記公
報に開示された方法を適用すると、図７に示すように、
一方のゲート１００と他方のゲート１０１の最短距離を
結んだ部位（図７の点線で囲まれた部位）では繊維状充
填材の配向が崩れてランダムな配向とすることができる
が、他の部位では押圧の力が加わりにくいためにせん断
力が加わらず、繊維状充填材の配向を崩すことが困難と
なる。

【０００６】つまり上記公報に開示の方法は、射出充填
時に発生した充填材の配向を射出充填後に機械的な力を
加えて崩そうというものであり、成形品の形状によって
はその効果が得られず限界があるという問題がある。ま
た射出充填後に溶融樹脂に機械的な力を加えるという工
程が必要となり、工数の増大を招くという不具合もあ
る。

【０００７】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、配向性充填材が特定方向に配向しないよう
に射出充填することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の射出成形方法の特徴は、配向性充填材を含む樹脂材
料を用いた射出成形方法であって、射出初期にはキャビ
ティ内でジェッティングを生じさせながら射出注入し、
その後キャビティ内でジェッティングが生じない条件に
て射出注入することにある。

【０００９】

【発明の実施の形態】一般の射出成形においては、図８
に示すように、ゲート１０２からキャビティ１０３内に
注入された溶融樹脂２００がキャビティ１０３を端部か
ら充填しながら前進する。このとき、図９に拡大して示
すように、型面近傍の溶融樹脂２００は金型への放熱に
より冷却されて流動性を失い、流動時の状態のまま固化
する。したがって特に型面近傍では、充填材２０１が流
動方向に配向した状態で固化する。

【００１０】一方、ジェッティングとは、ゲートからキ
ャビティ内に注入された溶融樹脂がキャビティを端部か
ら充填することなく略紐状になって前進する状態をい
い、キャビティ内に紐状に溶融樹脂が注入された状態を
いう。したがってジェッティングが生じると、キャビテ
ィ内には紐状の溶融樹脂が蛇行した状態で充填されるた
め、成形品表面に流れ皺が表出し外観不良となる場合が
ある。また固化密度不足によりヒケが発生する場合もあ
る。

【００１１】しかしながらジェッティングが生じると、
溶融樹脂の流動方向が全体としてランダムとなるため、
配向性充填材の配向方向も全体としてランダムとなると
いう作用がある。そこで本発明の射出成形方法では、先
ずジェッティングが生じる条件でキャビティ内に成形材
料が射出注入される。これにより配向性充填材の配向方
向をランダムとすることができる。

【００１２】しかしジェッティングが生じる条件でキャ
ビティを充填すると、上記したような流れ皺やヒケなど
が発生する場合があり、外観品質に優れた成形品を得る
ことが困難である。また単位時間当たりの流量が少ない
ために、キャビティを充填するまでの時間が長いという
問題もある。そこで本発明の射出成形方法では、先ずジ
ェッティングが生じる条件で射出注入し、射出注入され
た部分（以下、ジェッティング部という）でキャビティ
を一部充填する。その後、同一の成形材料をジェッティ
ングが生じない通常の条件にて射出注入し、これにより
射出注入された部分（以下、通常射出部という）にてジ
ェッティング部で充填されなかったキャビティの残部を
充填する。

【００１３】これによりキャビティ内に存在しているジ
ェッティング部は通常射出部で覆われ、あるいは通常射
出部で押圧されて融合するため、成形品に流れ皺やヒケ
が発生するのが防止される。またジェッティングが生じ
る条件でのみ射出注入する場合に比べて、充填までの時
間を短縮化することができる。さらに、上記したよう
に、ジェッティング部では配向性充填材の配向がランダ
ムである。そして通常射出部においても、キャビティ内
に存在しているジェッティング部に衝突することで樹脂
流の流動方向が乱されるため、配向性充填材の配向がラ
ンダムとなる。したがって全体として配向性充填材の配
向をランダムとすることができ、成形品にそりや捻れな
どが発生するのを防止することができる。

【００１４】ジェッティングが生じる条件としては、射
出速度を高速とすること、ゲートの断面積を小さくする
こと、ゲートからゲートに対向する型面までの距離がで
きるだけ長くなるようにゲートを設けること、などが挙
げられる。なかでもゲートの断面積を小さくすることが
特に有効である。このようにすれば、射出速度を初期か
ら後期まで一定とすることができるので、工数の増大を
防止できる。

【００１５】またジェッティングが生じない条件として
は、従来行われている通常の条件でよい。つまりゲート
から射出された溶融樹脂がキャビティを端部から充填し
ながら流動するように、射出速度、ゲートの断面積など
を設定する。射出初期にゲートの断面積を小さくした場
合には、その後にゲートの断面積を大きくすることが望
ましく、ゲートの断面積を可変とすることができるよう
に金型構造を工夫することが望ましい。

【００１６】なお、ジェッティングが生じる条件で射出
注入する際にはキャビティの容積を大きくし、その後の
ジェッティングが生じない条件で射出注入する際にはキ
ャビティの容積を小さくするように構成することも好ま
しい。このようにすれば金型からジェッティング部に圧
縮応力が作用するため、流れ皺やヒケの発生を一層確実
に防止することができる。

【００１７】ジェッティング部と通常射出部の比率は、
ジェッティング部が全体の５〜７０体積％となるように
することが好ましい。ジェッティング部が５体積％より
少ないと、ジェッティングが生じる条件で射出注入した
効果が現れず配向性充填材に特定の配向が生じ、７０体
積％を超えると流れ皺やヒケなどの外観不良が生じるよ
うになる。さらに好ましくは、ジェッティング部を３０
〜５０体積％とするのが望ましい。また、ジェッティン
グ部が固化しないうちに通常射出部を射出注入すること
が望ましい。

【００１８】なお、本発明に使用できる配向性充填材と
しては、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維などの繊維
状のもの、雲母、タルクなどの鱗片状のものなどが例示
される。このような配向性充填材に加えて、炭酸カルシ
ウムなどの粒子状の非配向性充填材を混合してもよい。
また本発明に使用できる樹脂材料としては、ポリプロピ
レン、ポリエチレン、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、飽和ポリ
エステル樹脂、ポリアミド樹脂など、従来射出成形に用
いられている樹脂材料を用いることができる。

【００１９】そして射出注入条件及びゲートの断面積
は、射出圧力、成形材料の溶融粘度、充填材濃度などに
応じて、ジェッティングが生じる条件及びジェッティン
グが生じない条件に適宜設定される。

【００２０】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。 （実施例１）図１〜図４に本実施例の成形方法を示す。
本実施例に用いた金型は、固定型１０及び可動型１１か
らなり、全体として円板状で断面長方形のキャビティ１
２が形成されている。固定型１０にはキャビティ１２と
直交する方向に延びるランナー部１３が形成され、ラン
ナー部１３とキャビティ１２の間にゲート１４が形成さ
れている。ゲート１４の最小断面積は５ｃｍ² である。

【００２１】また可動型にはシリンダ装置２が固定さ
れ、シリンダ装置２によって前進・後退駆動されるニー
ドル２０がゲート１４に対向して設けられている。この
ニードル２０はキャビティ１２の延びる方向と同一方
向、つまりランナー部１３の延びる方向と直交方向に駆
動され、ニードル２０がゲート１４に進退することでゲ
ート１４の断面積が可変されるように構成されている。

【００２２】また図示しない射出成形装置を用意し、ポ
リアミド６６樹脂中にガラス繊維が３５重量％混合され
た成形材料を供給して射出可能な状態としておく。そし
て上記金型を用い、先ずニードル２０を前進させてゲー
ト１４に進出させる。これによりゲート１４の断面積が
約１／５に小さくなった状態で、ランナー部１３からゲ
ート１４を介してキャビティ１２に成形材料を射出注入
する。射出圧力は９０ｋｇｆ／ｃｍ² であり、射出率は
７００ｃｍ³ ／秒であって、ジェッティングが確実に生
じる条件である。

【００２３】したがって成形材料は、図１及び図２に示
すようにゲート１４から紐状に射出され、ランダムな方
向に流動してジェッティング部３０が形成される。この
条件で１秒間射出した後、ニードル２０を後退させてゲ
ート１４内から抜き出す。そして射出圧力を５０ｋｇｆ
／ｃｍ² とし、射出率を１５０ｃｍ³ ／秒として、１秒
間射出注入する。この条件はジェッティングが確実に生
じない条件である。

【００２４】これによりゲート１４から射出された成形
材料は、キャビティ１２を端部から充填しながら前進し
て、図３及び図４に示すようにキャビティ１２を充填し
た通常射出部３１が形成される。このとき前進する成形
材料は、キャビティ１２に存在するジェッティング部に
衝突することにより流動方向が変更されるため、その流
動方向がランダムとなり、含まれるガラス繊維の配向も
ランダムとなる。

【００２５】そして５０ｋｇｆ／ｃｍ² の圧力で２０秒
間保圧し、２５秒間冷却して成形品を形成した。得られ
た成形品では、ガラス繊維の配向がランダムとなってお
り、流れ皺やヒケなどの不具合も生じていなかった。 （実施例２）本実施例の成形方法を図５及び図６に示
す。本実施例では金型の構造が異なること以外は実施例
１と同様である。

【００２６】すなわち固定型１０の型面は凹状とされ、
可動型１１の型面は凸状とされて、可動型１１の型面が
固定型１０に嵌合するように構成されている。またキャ
ビティ１２とランナ１３の間には、ゲート１４をもつ入
子型１６が介在されている。この金型を用い、図５に示
すようにニードル２０を前進させてゲート１４に進出さ
せ、固定型１０を僅かに可動型１１に嵌合した状態で、
実施例１と同様にジェッティングが生じる条件にて射出
注入を行う。このときキャビティ１２の容積は実施例１
の場合に比べて大きくなっており、ジェッティングが一
層確実に生じる。

【００２７】実施例１と同量の成形材料をジェッティン
グが生じる条件にて射出注入後、直ちに可動型１１を固
定型１０内にさらに前進させ、キャビティ１２の容積を
実施例１と同一となるまで狭める。これにより射出注入
された成形材料には厚さ方向に圧縮の力が作用し、ジェ
ッティング部３０には少なくともその一部が融合してキ
ャビティ１２内で均一化する。

【００２８】続いて図６に示すようにニードル２０を後
退させてゲート１４内から抜き出し、実施例１と同様に
ジェッティングが生じない条件にて射出注入を行う。そ
して同様に保圧し、冷却後型開きして成形品を取り出
す。本実施例によれば、実施例１と同様の作用効果が奏
されるとともに、ジェッティングが生じる条件で射出注
入した後加圧しているため、ガラス繊維の配向のランダ
ム性は維持したまま圧縮成形の作用が奏され、流れ皺や
ヒケの発生を一層確実に防止することができる。

【００２９】

【発明の効果】すなわち本発明の射出成形方法によれ
ば、箱状など複雑な形状の成形品であっても、配向性充
填材の配向をランダムとすることができる。したがって
成形品の形状に関わらず成形品のそりや捻れを防止する
ことができ、かつ流れ皺やヒケなどの外観不良も防止さ
れる。

【００３０】また射出充填時に配向をランダムとするこ
とができるので、射出充填後に機械的な力を加える必要
がなく、工数の増大が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における射出初期の状態で示
す金型の縦断面図である。

【図２】本発明の一実施例における射出初期の状態で示
す金型の横断面図である。

【図３】本発明の一実施例における射出後期の状態で示
す金型の縦断面図である。

【図４】本発明の一実施例における射出後期の状態で示
す金型の横断面図である。

【図５】本発明の第２の実施例における射出初期の状態
で示す金型の縦断面図である。

【図６】本発明の第２の実施例における射出後期の状態
で示す金型の縦断面図である。

【図７】従来の射出成形方法を示す説明図である。

【図８】一般的な射出成形時においてキャビティを充填
途中の状態で示す金型の縦断面図である。

【図９】図８の要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１２：キャビティ １３：ランナ １
４：ゲート ２：シリンダ装置 ２０：ニードル ３０：
ジェッティング部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配向性充填材を含む樹脂材料を用いた射
   出成形方法であって、射出初期にはキャビティ内でジェ
   ッティングを生じさせながら射出注入し、その後キャビ
   ティ内でジェッティングが生じない条件にて射出注入す
   ることを特徴とする射出成形方法。