JPH11179750A

JPH11179750A - ガス併用射出成形法

Info

Publication number: JPH11179750A
Application number: JP35068597A
Authority: JP
Inventors: Kazuharu Yasuda; 和治安田; Hiroshi Yamaki; 宏山木
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1997-12-19
Publication date: 1999-07-06

Abstract

(57)【要約】【課題】ガス加圧射出成形法によるヒケ防止と外観良
好な成形品作成を簡便な方法で完全なものとする。【解決手段】射出成形用金型のキャビティ内に樹脂充
填工程中に金型に接する樹脂表面の固化温度を低下させ
る充填ガスを注入しておき、次いで、加圧ガスを成形品
裏面となる樹脂面側から圧入し、該未固化の樹脂を意匠
面になる樹脂表面側に対応する金型キャビティ面に押圧
して成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形法に関す
るもので、更に詳しくは、樹脂充填工程中に金型に接す
る樹脂表面の固化温度を低下させ、次いで、成形品裏面
となる樹脂面とキャビティ面との間に加圧ガスを圧入す
るガス加圧射出成形法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、射出成形において、比較的厚肉
の成形品や部分的な厚肉部を有する成形品を成形する場
合、冷却に伴う樹脂の収縮によって、成形品の表面にひ
けと呼ばれる窪みを生じることが広く知られている。従
来、最も一般的な上記ひけ防止策としては、溶融樹脂に
よる保圧圧力を高めると共に保圧時間を延長することで
溶融樹脂の供給圧を増しながらキャビティ内の樹脂をあ
る程度冷却する方法（以下、樹脂保圧法と呼ぶ）が知ら
れている。

【０００３】しかしながら、上記の樹脂保圧法によるひ
け防止は、成形品の肉厚等によって成形条件が異なるの
で成形作業が煩雑になると共に、高い樹脂圧を加えなけ
れば十分なひけ防止効果が得られず、パーティング面に
バリが発生しやすくなるという問題がある。また過度の
樹脂圧を加えると、成形品にソリが発生するといった寸
法精度上の問題もでてくる。さらに、樹脂保圧法では、
ゲート付近の厚肉部には圧力伝達が容易であるが、ゲー
ト部から離れた厚肉部には十分に圧力がかからず、厚肉
部の位置によっては十分にひけを低減することができな
いという問題も起こる。

【０００４】そこで特開昭５０−７５２４７号公報で
は、キャビティ内に溶融樹脂を射出した後、成形品の片
面側を弁体で突き上げて、成形品の片面側と、この片面
側を成形するコアとの間に空所を形成し、この空所に加
圧ガスを圧入して、成形品の他面をこれに対応するキャ
ビティ面に圧接させるガス併用射出成形方法を提案して
いる。このガス併用射出成形方法は、樹脂保圧法におけ
る樹脂圧を加えない代わりに加圧ガスの圧入を行い、加
圧ガスの圧入によってひけの発生防止を図っているもの
である。

【０００５】しかしながら、このガス併用射出成形方法
では、部分的な厚肉部を有する成形品の場合、金型内に
存在した空気が意匠面に残り、十分な押圧ができずひけ
が充分に解消できないといった問題があり、解決法に関
し何ら開示がない。また、特表平４−５０１０９０号公
報には、キャビティの容積より少ない容積の溶融樹脂、
具体的にはキャビティの容積の９０〜９５容積％の溶融
樹脂を射出した後、キャビティ内に残された空所に加圧
ガスを圧入するガス併用射出成形方法が記載されてい
る。

【０００６】しかしながら、このガス併用射出成形方法
は、キャビティに対して少ない量の溶融樹脂を射出する
ため圧入した加圧ガスがパーティング面から逃げやす
く、ひけ防止効果に劣るといった問題がある。更には、
Ｗ０９３／１４９１８には、ガス併用射出成形方法にお
いて、加圧ガスの圧力効率を高めるために、金型パーテ
ィング面からのガスの漏洩を防止する密封構造の金型を
使用し、更に例えば先細りの三角形の形状をした堰をキ
ャビティ内に設けると言った方法が開示されている。

【０００７】しかしながら、このガス併用射出成形方法
における溶融樹脂の射出量も、上述のような一般のガス
併用射出成形方法で行われている射出と同様に、キャビ
ティをほぼ満たす量程度以下でしかないことが明らかに
されており、ひけ防止効果の十分な向上には至っていな
い反面、密封構造の金型とするために射出時にキャビテ
ィ内の空気が樹脂とキャビティ面との間に閉じ込められ
てしまい金型キャビティ面に対応する成形品意匠面のヒ
ケが十分に解消されないという問題も生じている。

【０００８】また、ＷＯ９６／０２３７９には、金型パ
ーティング面にもシール材を施した密封構造の金型を用
い、樹脂充填後、金型容積に比して特定量（キャビティ
容量とキャビティに充填された溶融樹脂が室温まで冷え
収縮した時に示す容積との差の３０〜９０％に相当する
量）の過剰の樹脂を補充した後、溶融樹脂塊と金型との
間に加圧ガスを注入し、該溶融樹脂塊を金型キャビティ
内面に押圧して成形する方法が開示されている。

【０００９】しかしながら、この方法では、金型内に存
在した空気の意匠面への回り込みによる成形品意匠面側
のヒケに関する問題の解決には何ら開示がない。更に上
記の特開昭５０−７５２４７号公報、特表平４−５０１
０９０号公報、Ｗ０９３／１４９１８、ＷＯ９６−０２
３７９では、厚肉部に対する成形品意匠面側の艶ムラ、
光沢ムラによる外観不良の問題に関しては充分な効果が
得られていない。更に複数の樹脂ゲートから金型内に充
填される溶融樹脂の合流点に発生するウエルドラインと
呼ばれる外観不良現象やガラス繊維等の充填材の成形品
表面への露出による外観不良等に関しては全く解決を意
図しておらず、実際にこれらの問題を解決することは上
記従来の方法では不可能であった。

【００１０】一方、上述の穴のある成形品や、多点ゲー
トの成形品におけるウエルドラインによる問題や、ガラ
ス繊維の様な充填材の添加により表面の光沢度が失われ
るといった外観不良の問題に対しては以下の様な方法が
提案されている。従来、これらの問題を解決する有効な
手法として、金型表面状態の転写性を向上させるため
に、金型キャビティ表面を成形しようとする樹脂の加熱
変形温度以上に予め加熱しておくといったことが特公昭
５８−４０５０４号公報で提案さている。

【００１１】しかしながら、この方法では、金型の予備
加熱のために高周波誘導加熱といった高価な装置が必要
であったり、成形品形状によっては金型キャビティ表面
を均一に加熱することが困難であるといった問題が生じ
ていた。また、金型表面状態の転写性を向上させるため
の他の手法として、キャビティ表面を断熱材でコーティ
ングするといったことがＷＯ９７ /０４９３８で提案さ
れている。しかしながらこの方法も金型コストが上がる
といった問題が生じていた。

【００１２】特公昭５８−４０５０４号公報やＷＯ９７
/０４９３８公報では、上述の問題が残ると同時に厚肉
部を有する成形品のひけの問題に関しては何ら解決策を
見出してはいない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】近年、ＯＡ機器や家庭
電気器具の筐体、更には自動車部品等の大型の成形品の
需要が高まると共に、製品のコストダウンのための成形
品の薄肉化の要望も高まっている。薄肉で大型の成形品
の場合、強度維持のために、一般にリブやボスと称する
補強部を設けるのが普通である。リブやボスは、肉厚ほ
ど補強効果が高く、更に樹脂を金型内に容易に充填でき
る流動支援効果も得られる。

【００１４】しかしながら、厚肉のリブやボスを設ける
と、リブやボスに対応する成形品の表面（意匠面）がひ
け、外観上の問題が発生しやすい。すなわち、近年需要
が高まっている薄肉で大型の成形品は、必要な強度維持
のため厚肉のリブやボスを備えたものとなるが、このよ
うな厚肉のリブやボスを設けた場合のひけ防止技術がい
ずれも不十分で、満足できる成形品が得にくいのが現状
である。

【００１５】一方、穴のある成形品や、多点ゲートを用
いた成形品のウエルドラインによる問題や、ガラス繊維
等の充填剤入りの樹脂成形品の光沢度低下などは、外観
不良のもう一つの大きな問題とされてきた。本発明は、
このような問題点に鑑みてなされたもので、従来のガス
併用射出成形方法で問題となった樹脂金型間のガス抜け
不良による製品表面の凹み不良や、ウエルドライン、光
沢度低下等の金型表面状態の転写不良による外観不良な
どの問題を一挙に解決し、高品質・高外観成形品作成を
完全なものとすることを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、特に
偏肉部又は厚肉部を有する成形品の射出成形において、
樹脂充填過程中の樹脂表面の固化温度を低下させるよう
な二酸化炭素等のガスが充填された金型キャビティに溶
融樹脂を充填した後に、成形品裏面となる樹脂面側から
圧入した加圧ガスにより、該金型キャビティ内の樹脂
を、成形品意匠面となる樹脂表面に対応する金型キャビ
ティ面に押圧して成形することにより、成形品外観が極
めて良好になることを見出し、本発明を完成した。

【００１７】即ち、本発明は、（１）射出成形におい
て、樹脂充填工程中に金型に接する樹脂表面の固化温度
を低下させ、次いで、加圧ガスを成形品裏面となる樹脂
面側から圧入し、金型内に充填された樹脂を意匠面とな
る樹脂表面側に対応する金型キャビティ面に押圧して成
形することを特徴とする射出成形法、（２）樹脂表面
の固化温度を低下させる手段が、樹脂への溶解度が樹脂
の固化温度において空気又は窒素の２倍以上であるガス
を大気圧以上の圧力に保たれるように予め金型に充満し
てから溶融樹脂を射出充填することである上記（１）の
射出成形法、（３）予め金型に充満しておくガスが二
酸化炭素である上記（２）の射出成形法、を提供するも
のである。

【００１８】本発明は、従来、金型表面の転写を阻害す
ると考えられていた金型キャビティ内のガスに着目した
ものであり、その効果が発現されるメカニズムは次のよ
うに考えられる。射出成形では、樹脂は金型キャビティ
内を常に層流で流れ、冷却された金型表面に接触すると
その界面に固化層が形成され、後から充填される樹脂は
その固化層の内側を流動して前進し、フローフロントに
達してから金型表面に向かうファウンテンフローと呼ば
れる流動をする。金型キャビティを二酸化炭素などの特
定のガスで、適度なガス圧力で満たしてから樹脂を充填
すると、ガスは流動樹脂のフローフロントで吸収された
り、金型と樹脂の界面に入り込み樹脂表面層に溶解す
る。樹脂に溶解したガス体は可塑剤として作用し、樹脂
表面だけ固化温度を選択的に低下させたり、樹脂の溶融
粘度を下げる。薄い樹脂表面層だけ固化温度が下がり、
固化温度が金型表面温度以下となれば、樹脂充填工程中
の固化が起きず、成形品の金型表面転写性を著しく改良
することができることになる。樹脂表面層に溶解したガ
スは、時間とともに樹脂内部に拡散し、樹脂表面層の固
化温度が上昇するため、通常の樹脂冷却時間内で表面層
は固化し、製品として取り出すことができる。

【００１９】この結果、樹脂充填工程中に金型に接する
樹脂表面の固化温度を低下させつつ成形する本発明が可
能になったものと推測される。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明で用いられる金型の一形態
としては、キャビティ内に二酸化炭素等のガスを大気圧
以上に充填しておくために密封金型を用いる。該密封金
型とは、樹脂充填時にキャビティを密封系とすることが
可能な金型であり、該密封系となった金型内にガスを大
気圧以上、具体的には０．１ＭＰａ以上、好ましくは１
ＭＰａ以上で充填できる金型のことを示す（樹脂充填前
に予め金型内に充填しておくガスを以下では単に充填ガ
スという。）。

【００２１】樹脂充填後に、成形品裏面となる樹脂面側
に圧入する加圧ガスとは、樹脂充填時に予めキャビティ
に充填しておく二酸化炭素等のガスと同種のガスを使用
しても良いが、別種のガス、例えば圧縮空気や窒素等を
用いても良い。また該加圧ガスの圧力は、樹脂が金型内
に充填された後に、樹脂を意匠面となる樹脂表面（以
下、単に意匠面という。）側に対応する金型キャビティ
面（以下、金型意匠面という。）に押圧できる圧力が必
要であり、通常、０．１〜２０ＭＰａ、好ましくは０．
２〜５ＭＰａ、更に好ましくは０．３〜３ＭＰａであ
る。

【００２２】本発明における二酸化炭素等の充填ガスの
充填は、樹脂充填時に溶融樹脂が入り込まないが充填ガ
スが通ることのできる程度の隙間を、パーティング面や
入れ子の合わせ面、各種ピン類の回りに設けたり、多孔
質焼結体、ポペット機構を有する弁体等を金型キャビテ
ィの一部に設置しても良い。また加圧ガスの圧入は、樹
脂充填時に溶融樹脂が入り込まないが加圧ガスが通るこ
とのできる程度の隙間を有するピンや、多孔質焼結体、
ポペット機構を有する弁体等を金型意匠面に対して反対
側の金型キャビティ面に設置したものが利用できる。更
に溶融樹脂を充填するノズルを介して、溶融樹脂を可塑
化するシリンダーとは異なる気体供給源から注入しても
良い。更に、樹脂充填前に予め金型キャビティに充填し
ておくガスと加圧ガスが同一の場合、同一供給源、同一
場所から金型キャビティ内に挿入しても良い。

【００２３】本発明においては、成形品が厚肉部を有す
る場合、より発明の効果を上げることができる。該厚肉
部とは、ボスやリブの様な形態のもの、肉厚が変化した
偏肉部を形成した厚肉部分を含む。従来の技術では、ボ
ス、厚肉リブに対する意匠面側に金型キャビティ内の空
気が残ってしまい、ヒケを意匠面側に誘発するといった
問題の解決が困難であった。しかしながら、本発明によ
る方法を用いれば、意匠面側に残ったガス、例えば二酸
化炭素は樹脂内に吸収され、更に厚肉部側から加圧ガス
にて押圧することにより、意匠面側のヒケを容易に防止
できる。更に溶融樹脂内にとけ込んだ気体の影響で、金
型に接する樹脂表面の固化温度を低下させるため、これ
まで困難であった厚肉部の裏面側である意匠面の光沢ム
ラ等による外観不良やウエルドライによる外観不良さえ
も解消する事ができる。

【００２４】本発明における金型温度は、使用する樹脂
についての通常の金型温度とすることができるが、さら
に高外観でひけの全くない成形品を成形するには、通常
の射出成形で用いられる金型温度よりも高めに設定する
ことが好ましい。例えば、少なくとも成形品裏面となる
樹脂面に対応するキャビティ面４ｂの温度Ｔ１（℃）
が、使用樹脂のビカット軟化点Ｖ（℃）に対して下記
（Ｉ）式を満たすように保った状態で溶融樹脂をキャビ
ティ内に射出することが好ましい。Ｖ−３５＜Ｔ１＜Ｖ−１０ ……（Ｉ）尚、使用樹脂のビカット軟化点Ｖ（℃）は、試験法ＡＳ
ＴＭ・Ｄ１５２５に基づいて測定される値である。

【００２５】本発明においては、特に金型に充填する樹
脂量に制約はないが、キャビティ容積に比して過量の溶
融樹脂を充填した方が、加圧ガスの金型パーティング面
からの漏洩や金型意匠面側への加圧ガスの回り込みを防
ぐ点では好ましい。該過量の樹脂とは、溶融樹脂の容積
がキャビティ容積に比して大きくなる溶融樹脂量のこと
をいい、好ましくはキャビティ容積分の溶融樹脂の重量
を１００重量％とした時に１００．１〜１１０重量％に
なる量、さらに好ましくは１０１〜１０７重量％になる
量のことである。射出充填する溶融樹脂量が少な過ぎる
と、加圧ガスのガス圧入領域を閉鎖領域としにくくな
り、逆に射出充填する溶融樹脂量が多過ぎると、パーテ
ィング面でのバリの発生やソリによる寸法精度の低下を
生じやすくなる。

【００２６】また本発明では、加圧ガスを圧入する際
に、更に樹脂保圧を併用して樹脂の充填を引き続き行っ
ても良い。本発明において、樹脂表面の固化温度を低下
させる手段の好ましい方法として樹脂への溶解度が樹脂
の固化温度において空気又は窒素の２倍以上であるガス
を大気圧以上の圧力に保たれるように予め金型内に充満
してから溶融樹脂を射出充填する方法が用いられる。上
記ガスの好ましい一例として二酸化炭素が挙げられる。
二酸化炭素は非晶性樹脂に良く溶解して可塑剤となり、
樹脂の固化温度を低下させる効果が大きい。また二酸化
炭素は安全性、価格、取り扱いやすさ等の点で最も良好
に使用できる。

【００２７】本発明に用いることができる樹脂は、熱可
塑性樹脂であれば特に制限は無いが、本発明の射出成形
法は顕著な融点を有さない非晶性樹脂に対して特に有効
である。すなわち一般に熱可塑性樹脂と称されるもので
あれば特に制限はないが、具体例としては、ポリスチレ
ンやゴム補強ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリ
ル共重合体（ＳＡＮ樹脂）、アクリロニトリル−ブチル
アクリレートラバー−スチレン共重合体（ＡＡＳ樹
脂）、アクリロニトリル−エチレンプロピルラバー−ス
チレン共重合体（ＡＥＳ）、アクリロニトリル−塩化ポ
リエチレン−スチレン共重合体（ＡＣＳ）、ＡＢＳ樹脂
（例えば、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共
重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン−ア
ルファメチルスチレン共重合体、アクリロニトリル−メ
チルメタクリレート−ブタジエン−スチレン共重合体）
等のスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭ
ＭＡ）等のアクリル系樹脂、低密度ポリエチレン（ＬＤ
ＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピ
レン（ＰＰ）等のオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル、
ポリ塩化ビニリデン等の塩化ビニル系樹脂、エチレン塩
化ビニル酢酸ビニル共重合体、エチレン塩化ビニル共重
合体等の塩化ビニル系共重合樹脂、ポリエチレンテレフ
タレート（ＰＥＴＰ、ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタ
レート（ＰＢＴＰ、ＰＢＴ）等のポリエステル系樹脂、
ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリカーボネート等の
ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド６６、ポリアミド
６、ポリアミド４６等のポリアミド系樹脂、ポリオキシ
メチレンコポリマー、ポリオキシメチレンホモポリマー
等のポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、その他のエンジニ
アリング樹脂、スーパーエンジニアリング樹脂、例え
ば、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイ
ミド（ＰＥＩ）、熱可塑性ポリイミド（ＴＰＩ）、ポリ
エーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケト
ン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＳ
Ｕ）等の他、セルロースアセテート（ＣＡ）、セルロー
スアセテートブチレート（ＣＡＢ）、エチルセルロース
（ＥＣ）等のセルロース誘導体、液晶ポリマー、液晶ア
ロマチックポリエステル等の液晶系ポリマーが挙げられ
る。また、熱可塑性ポリウレタンエラストマー（ＴＰ
Ｕ）、熱可塑性スチレンブタジエンエラストマー（ＴＳ
ＢＣ）、熱可塑性ポリオレフィンエラストマー（ＴＰ
Ｏ）、熱可塑性ポリエステルエラストマー（ＴＰＥ
Ｅ）、熱可塑性塩化ビニルエラストマー（ＴＰＶＣ）、
熱可塑性ポリアミドエラストマー（ＴＰＡＥ）等の熱可
塑性エラストマーを用いることもできる。本発明におい
ては、一種もしくはそれ以上の上記熱可塑性樹脂のブレ
ンド体を用いたり、ガラス繊維のような充填材及び／又
は添加材等を含有させて用いてもよい。

【００２８】本発明に述べる樹脂の固化温度は、溶融し
た熱可塑性樹脂が金型内で固化する温度であり、非結晶
性樹脂ではガラス転移温度、結晶性樹脂では結晶化開始
温度である。非相溶系ポリマーアロイにおいては、海島
構造の海を構成する樹脂の、ガラス転移温度または結晶
化開始温度である。ここで、結晶性樹脂の結晶化開始温
度は、示差熱量計を用いて樹脂を成形時の温度まで加熱
し溶融させた後、２０℃／分の速度で冷却し、樹脂の結
晶化による発熱が最初に認められる温度とする。

【００２９】以下、図面を参照しながら更に説明する。
図１は、本発明に用いる金型の一例を示す断面図であ
る。図示される金型では、充填ガスと加圧ガスが同じも
のを用いる。図示されるように、成形時に溶融樹脂が充
填されるキャビティ４は、固定側金型２と移動側金型３
から形成されている。

【００３０】パーティング面の固定側金型２側にはガス
抜き５が形成されており、該ガス抜き５は、金型３に設
けられた溝１５に連なっている。溝１５は、ガス抜き５
に連なる場所で金型３の金型表面の一部に設けても良い
が、効率的に金型キャビティからのガス抜けを行うため
に金型キャビティ４を囲むように環状形状に設けた方が
良い。更に該溝１５の一部から金型外に通ずるガス排出
路１６を設けバルブ９ｂを設置する。溝１５の回りには
これを囲むように環状にＯリング７ｃを設置する。ここ
でガス抜き５は、少なくともキャビティ４への開口部
が、樹脂充填時に樹脂を侵入させることなく、キャビテ
ィ４内の空気や溶融樹脂から発生するガスを金型１外に
排出できる厚みを有しているものである。この厚みは、
樹脂の種類や成形条件にもよるが、一般的には０．００
５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下であることが好ましく、より
好ましくは０．０１ｍｍ以上０．１ｍｍ以下、更に好ま
しくは０．０３ｍｍ以上０．０７ｍｍ以下である。溝１
５の寸法には特に制限はないが、好ましくは深さ３〜１
０ｍｍ、幅５〜１５ｍｍ程度で、できるだけキャビティ
４に近い位置に設け、ガス排出路１６には、開閉弁９ｂ
を取り付けておいた方が良い。この開閉弁により、金型
キャビティに予め二酸化炭素等の充填ガスを充填してお
く場合は閉じておき、溶融樹脂の充填後あるいはほぼ充
填した時点で、開いて余分なガスを９ｂから排出し、溶
融樹脂を効率よく金型キャビティ内の隅々に充填するこ
とが可能となる。

【００３１】一方、成形品裏面に対応するキャビティ面
４ｂ側は、大気につながるエジェクタピン６回りがＯリ
ング７ａでシールされており、しかも大気への開口もな
く、大気との連通が遮断された閉鎖領域面となってい
る。また、この閉鎖領域面となっているキャビティ面４
ｂ側には、ガス注入ピン８が設けられている。このガス
注入ピン８は、先端をキャビティ面４ｂからキャビティ
４内に臨ませて、移動側金型３に埋め込まれているもの
で、バルブ９ａを介して充填ガス及び加圧ガスのガス源
（図示されていない。）に接続されたガス導入路１０か
ら送られてくる加圧ガスを、移動側金型３との間に残さ
れた隙間を介してキャビティ４へと供給するものであ
る。尚、図中７ｂは、金型構成部材の合わせ目からの加
圧ガスの逃げを防ぐためのＯリングである。

【００３２】図に示される金型１は、内側にリブを有す
るほぼ箱形の成形品を成形するためのもので、パーティ
ング面はこの箱形成形品の底面部外面に沿って位置して
おり、上記ガス抜き５は、箱形成形品の外面に対応する
キャビティ面４ａに設けられ、箱形成形品の底面部に対
応する位置に開口している。ガス抜き５の開口位置は、
このような位置のみではなく、パーティング面の位置に
合わせて、図２や図３に示される位置とすることもでき
る。

【００３３】図２においては、箱形成形品の側壁部の先
端にパーティング面が位置しており、ガス抜き５は箱形
成形品の外面に対応するキャビティ面４ａに設けられ、
箱形成形品の側壁部の先端部に対応する位置に開口して
いる。また、加圧ガスを圧入するためのガス注入ピン８
は、箱形成形品の内面に対応するキャビティ面４ｂ側に
設けられている。

【００３４】図３においては、箱形成形品の側壁部の中
間部にパーティング面が位置しており、ガス抜き５は、
箱形成形品の外面に対応するキャビティ面４ａに設けら
れ、箱形成形品の側壁部の中間部に対応する位置に開口
している。また、加圧ガスを圧入するためのガス注入ピ
ン８は、箱形成形品の内面に対応するキャビティ面４ｂ
側に設けられている。

【００３５】更に、図１に基づいて本発明の成形方法を
説明する。先ず、バルブ９ｂを開放し、金型１を閉鎖し
た状態で、キャビティ４内に熱可塑性樹脂への溶解度が
樹脂の固化温度において空気又は窒素の２倍以上である
充填ガスをバルブ９ａを開いて金型１に設けたガス導入
路１０へと供給する。ガス導入路１０に供給された充填
ガスは、ガス注入ピン８と移動側金型３間の隙間を通っ
て、キャビティ面４ｂ側からキャビティ４内に注入され
る。該充填ガスは、金型キャビティ内の空気を押しだし
ながらキャビティ４内に充満される。更に充填ガスは、
樹脂ゲート１１を通って、ランナー１２、スプルー１３
を形成する空間にも達する。ここでノズル１４を、金型
側に移動させ、ノズルタッチを行うと同時にバルブ９ｂ
も閉じ金型キャビティを外気と遮断する。ノズルタッチ
後数秒間該充填ガスを圧入し、所望の圧力の充填ガスを
キャビティ４内に充填した後に、溶融樹脂をノズル１３
からキャビティ内に射出充填する。この時充填ガスの供
給は止めても良いし、引き続き行っても良い。

【００３６】溶融樹脂がキャビティ内に満たされるか、
その直前にバルブ９ｂを開放し、溶融樹脂を金型内に充
填する。金型内への樹脂の充填量に特に制限はないが、
加圧ガスを成形品裏面となる樹脂面側から圧入して、金
型内に充填した樹脂を樹脂表面側に対応する金型キャビ
ティ面に押圧する際に、該加圧ガスが金型から漏洩した
り、金型意匠面側に回り込む事を防止するためには、金
型キャビティ容量に対して充分あるいは過量な溶融樹脂
を充填することが好ましい。

【００３７】上記溶融樹脂の射出充填後、直ちにバルブ
９ａを開いて（又は、特に充填ガスと加圧ガスが同種の
場合は、溶融樹脂充填前より継続的に開放して）加圧ガ
スを加圧ガス源（図示されていない）から金型１に設け
たガス導入路１０へと供給する。図１の形態による方法
の場合は、樹脂充填前に注入した充填ガスと加圧ガスは
同種のものを用いるのが簡便である。即ち加圧ガスとし
て射出する溶融樹脂に吸収される充填ガスを用いる。例
えば二酸化炭素が好適である。また図１の形態で充填ガ
スと加圧ガスが異なるものを用いる事ができるように、
バルブ９ａの上流であるガス供給源側（図示せず）で２
種類のガス供給源に連結しても良い。例えば充填ガスと
して二酸化炭素を用いる場合、バルブ９ａの上流に連な
った二酸化炭素供給源（図示せず）と連結して該充填ガ
スを金型キャビティ内に充填し、次いで溶融樹脂充填後
に、二酸化炭素供給源の供給を止め、別のガスの供給源
（例えば窒素ガスや圧縮空気供給源）を連結し、加圧ガ
スをバルブ９ａを介して供給しても良い。

【００３８】使用ガスの種類に関しては、加圧ガスの圧
力、成形材料、成形条件等によって選択することが好ま
しい。金型キャビティに封入するガス圧力は、高い圧力
になるほど多量のガスが樹脂に溶解するため、より固化
温度が低くなり、低い金型温度でも樹脂充填工程中の固
化を防止できることになる。実用的には、要求する金型
表面転写性の程度、樹脂やガスの種類、金型温度等から
必要なガス圧力が決まり、高い溶解性を持つガスを使用
し、金型温度を高く設定すれば低いガス圧力で十分な転
写性を得ることもできる。

【００３９】圧力の下限は、樹脂に溶解したガスの可塑
剤効果から決まり、樹脂の固化温度において、平衡状態
で０．１重量％樹脂に溶解する圧力であり、好ましくは
０．５重量％溶解する圧力である。ここで用いるガスの
樹脂への溶解度は、圧力降下法による測定値である。こ
れ以下の圧力や、大気圧であっても、二酸化炭素などの
溶解性の高いガスを使用すれば、キャビティを真空ポン
プにより減圧にしたときと同等以上の転写性向上効果を
得ることができる。低い圧力で使用する場合は、キャビ
ティを可能な限り特定ガスで置換することが好ましい。

【００４０】また、圧力の上限は、特に限定はないが、
あまりに高圧になると金型を開こうとする力が無視でき
なくなったり、金型のシールが難しくなるなどの問題が
生じやすいことから、１５ＭＰａ以下が実用的であり、
好ましくは１０ＭＰａ以下である。ガス圧力は１工程に
使用するガス体の量を最小限に押さえ、金型のシールや
ガス供給装置の構造を簡単にするために、要求する効果
が得られる範囲で低い方が好ましい。

【００４１】型閉時に型内に残る空気は、型締め中や型
締め完了後に使用するガスで置換した方が好ましいが、
使用するガス圧力が１ＭＰａを越えるような場合、空気
の影響はほとんど無視できる。以上の事より充填ガスの
圧力は用いる樹脂や、充填ガスの種類によって異なるた
め一概には言えないが、一般的には大気圧以上、好まし
くは１ＭＰａ以上、更に好ましくは３ＭＰａ以上が望ま
しい。

【００４２】加圧ガスの圧力は、使用樹脂の種類、成形
品の形状、成形品の大きさ等によっても相違するが、通
常０．１〜２０ＭＰａ、好ましくは０．２〜５ＭＰａ、
さらに好ましくは、０．３〜３ＭＰａである。ガス導入
路１０に供給された加圧ガスは、ガス注入ピン８と移動
側金型３間の隙間を通って、閉鎖領域面となっているキ
ャビティ面４ｂ側からキャビティ４内に圧入される。こ
の加圧ガスは、キャビティ４内の箱形成形品の内面と、
キャビティ面４ｂとの間に圧入され、これによって、箱
形成形品の外面をそれに対応するキャビティ面４ａへと
押し付ける。そして、この加圧ガスによる押し付けによ
って、キャビティ面４ａ側の成形品の面におけるひけの
発生が抑制されると共に、キャビティ面４ａ側の転写性
が向上し、ヒケ、艶むら等による外観不良の問題も低減
する。更には成形品を金型１より取り出すときの離型性
も向上する。

【００４３】ガス注入ピン８と移動側金型３との隙間
は、図４に示されるように、移動側金型３に設ける孔１
７を円形とすると共に、ガス注入ピン８の断面を円形で
はなく、円形の一部を削り取った形状とすることで形成
すると、容易に所望の幅ｓで形成できるので好ましい。
特にこのガス注入ピン８先端部回りの隙間の幅ｓは、加
圧ガスがスムーズに通過でき、射出充填時に溶融樹脂が
侵入しない大きさとしておくことが好ましい。この隙間
の幅ｓは、金型形状、これを設ける位置、使用材料、成
形条件等にもよるが、好ましくは０．００５ｍｍ以上
０．２ｍｍ以下、より好ましくは０．０１ｍｍ以上０．
１ｍｍ以下である。また、ガス注入ピン８の先端部より
根本寄りの領域は、加圧ガスの流動抵抗を減らすために
隙間を形成するための切削量を大きくし、場合によって
は溝状に切削しておくことが好ましい。

【００４４】ここでキャビティ面４ｂ側から導入された
加圧ガスによる圧力で、樹脂を有効にキャビティ面４ａ
へと押し付けるためには、加圧ガスの金型１外への漏洩
を防止することが効果的である。このため、キャビティ
面４ｂは外気との連通が遮断された閉鎖領域面となって
いるものである。図５は、図１の金型１に溶融樹脂を過
量に充填した後にキャビティ４内に加圧ガスを圧入した
時のリブ１８と側壁部１９付近の状態の概略図である。
ガス注入ピン８の回りの隙間から注入された加圧ガス
は、成形品をキャビティ面４ａに押し付けながらリブ１
８の根元に達する。この時、通常の成形でヒケが発生し
やすいリブ１８の位置に対応する反対面側は、空気等の
ガスが無く、圧入された加圧ガスによる押し付けにより
ヒケが防止される。即ち、仮に金型意匠面側４ａに気体
が残っていても樹脂に吸収されるため、さほど高圧でな
い加圧ガスを４ｂ側から注入するだけで、金型意匠面側
４ａと反意匠面側４ｂとの間には、大きな圧力差が生
じ、有効に樹脂を金型意匠面側４ａに押圧成形できる。

【００４５】加圧ガスの圧入は、必ずしも図１に示すよ
うな移動側金型３から行わなければならないものではな
い。固定側金型２と移動側金型３のどちら側から加圧ガ
スを導入するかは、一般に金型１の形状に起因し、成形
品意匠面が固定側金型２側にある場合、加圧ガスは図１
に示すように移動側金型３側から導入するのが簡便であ
り、逆に意匠面が移動側金型３側にある場合、加圧ガス
は固定側金型２側から導入する方が簡便である。

【００４６】即ち、本発明において、加圧ガスの圧入側
であるキャビティ面４ｂとは反対側のキャビティ面４ａ
に成形品は押し付けられるので、加圧ガス圧入側の成形
品裏面よりも、これとは反対側の成形品表面の仕上がり
状態が良好となる。従って、加圧ガスの圧入は、成形品
の裏面となる側（非意匠面側）から行うのが好ましい。

【００４７】このように加圧ガスの圧入を行った後、必
要に応じて加圧ガスを金型１外に排出した後、成形品を
金型１から取り出す。本発明は、成形品裏面側（非意匠
面側）に部分的に厚肉部が突出した成形品の成形に特に
有効である。即ち、キャビティ面４ｂ側にリブ、ボス等
が突出した成形品の成形に有効である。キャビティ面４
ａ側の成形品表面である成形品の意匠面に、リブやボス
等に対応して発生しやすいひけ、光沢や艶むらを防止で
き、リブやボスの存在による外観上の問題を解消するこ
とができる。

【００４８】特に、図６に示されるように、厚肉部の幅
をｗ、厚肉部の周辺における厚みをｔとした時に、ｗ≧
０．６ｔとなるような厚肉部を有する成形品に対して有
効である。即ち、このような厚肉部を有する成形品は、
通常の射出成形ではひけの防止が困難であるが、本発明
によるとこれを確実に解消することができる。図７は、
ガス注入ピン８を設けることなく、エジェクタピン６の
回りを利用してキャビティ４へ加圧ガスを供給できるよ
うにした金型１の一例を示すものである。

【００４９】更に説明すると、移動側金型３の後方に
は、突出したエジェクタピン６の後部及び突き出しプレ
ート２０を収容し、かつバルブ９ａを介して加圧ガス源
（図示されていない）に接続された密封室２１が形成さ
れている。この金型１では、キャビティ４内への充填ガ
スと加圧ガスの圧入を、加圧ガス源から密封室２１に加
圧ガスを供給し、移動側金型３とエジェクタピン６間の
隙間を介して行うものとなっている。このようなガス注
入方式を用いると、個々のエジェクタピン６の回りをガ
スシールしたり、エジェクタボックス（密封室２１）に
通じる入れ子等があってもその継ぎ目のガスシールの必
要がなくなる。尚、７ｃ〜７ｆは密封室２１を形成する
ためのＯリングである。

【００５０】図８は、図１の金型１に溶融樹脂を充填し
た後にキャビティ４内に加圧ガスを圧入し、該ガスを厚
肉部内部にまで侵入させた時のリブ１８と側壁部１９付
近の状態の説明図である。ガス注入ピン８の回りの隙間
から注入された加圧ガスは、意匠面をキャビティ面４ａ
に押し付けながらリブ１８の根元に達する。この時、通
常の成形でヒケが発生しやすいリブ１８の位置に対応す
る反対面側は、圧入された加圧ガスによる押し付けによ
りヒケが防止される。また、加圧ガスは偏肉部であるリ
ブ１８部分内に侵入し、そこに中空部２２を形成して、
これによってもひけの防止が図られる。

【００５１】図９は、予め注入しておく充填ガスの注入
と加圧ガスの圧入を別の位置から行う場合の一例を示し
たものである。充填ガスは、樹脂を金型内に供給するノ
ズルを改良した特殊ノズルより注入する。図１０に特殊
ノズルの原理図を示す。金型閉鎖後、ノズル２３が金型
にノズルタッチする。次いで充填ガスをガス源（図示せ
ず）より、ガス導入路２４に供給し、金型キャビティ内
に、スプルー、ランナーをを通って注入される。その時
スプルー、ランナー、金型キャビティ内の空気は、充填
ガスによって押し出され、金型キャビティは、充填ガス
で充満される。またこの時ノズル内の溶融樹脂内に充填
ガスが入り込まないように、逆流防止弁を設置しておい
た方が良い。また逆に溶融樹脂を金型内に射出充填する
際には、溶融樹脂が充填ガス導入路２４に入り込まない
ような弁体を設置しておく必要がある。まず９ｂを開放
し、充填ガスを金型内に注入しながら金型キャビティ内
の空気を追い出し次いでバルブ９ｂを閉じて更に充填ガ
スを注入し金型キャビティ内を所望の圧力の充填ガスで
充満させる。次いで溶融樹脂を金型内に射出充填し、必
要に応じて９ｂを開放し、直ちに加圧ガスを加圧ガス供
給源（図示せず）からバルブ９ａを開放して、ガス導入
路１０、さらにガス注入ピン８と金型キャビティに設け
た孔との隙間を介して金型内に圧入する。この際、充填
ガスと加圧ガスとは同種のものを用いても良いが、加圧
ガスは特に溶融樹脂に吸収し易いもので無くとも良いた
め、充填ガスとは異なる加圧ガスを用いても良い。また
充填ガスと加圧ガスの圧力に関しても同じでも構わない
が、それぞれの機能を最大限に発揮するように異なる圧
力を使用しても良い。

【００５２】更に図１１は、充填ガスの注入をガス抜き
５を設けたパーティング面側から充填する一例を示した
ものである。この様に充填ガスの注入は、金型２、３の
何れから行っても良いし、樹脂を充填するゲート１１を
介して注入しても良い。また金型に溶融樹脂を充填中或
いは充填完了後に厚肉部を有する金型の裏面側に設けた
ガス抜きから大気への開放経路を通じさせ余分な充填ガ
スを加圧ガスの圧入開始前に型外に排出しても良い。

【００５３】更に図１２は、充填ガスを加圧ガスとして
利用する場合の金型の一例を示したものである。まず金
型を閉鎖し、ノズル１４を金型に付け、バルブ９ａ、９
ｂ、９ｃ、９ｄを閉じて密封系を形成する。次いでバル
ブ９ｂ及び／又は９ｃを開放した状態でガス供給源（図
示せず）に連なったバルブ９ａを開放し、金型キャビテ
ィ内に充填ガスを注入する。次いでバルブ９ａを閉じ、
バルブ９ｂ、９ｃを開放した状態で溶融樹脂を金型内に
ノズル１４より射出充填する。溶融樹脂は、充填ガスを
圧縮し、かつ一部を溶解しながら充填されると同時に、
充填ガスをガス抜き及びガス注入ピンの隙間からガス経
路２５内に追いやる。溶融樹脂が金型内にほぼ充填又は
完全に充填した直後にバルブ９ｂを閉じ、その後直ちに
バルブ９ｄを開放し、大気と導通する。この時、金型キ
ャビティ表面側４ａに残ったガスは金型外へ放出され、
金型裏面側４ｂとの間に差圧が生じる。該差圧により厚
肉部は成形品裏面側にヒケが誘発され、金型表面側４ａ
である意匠面にはヒケの現象は起こらない。この様に環
状にガス経路を形成することにより、充填ガスをそのま
ま加圧ガスとして利用することができる。この場合、金
型キャビティ内には樹脂が充填されるためその金型キャ
ビティ内で樹脂に溶融しなかったガスの容積分だけガス
供給源の圧力よりも高くなり、より高い加圧ガスを簡単
に発生させる事が可能となる。

【００５４】

【実施例１】図１３に示されるような、箱形ハウジング
形状で、主要部厚み２．０ｍｍの成形品を成形した。加
圧ガスの圧入と充填ガスの注入は、図１で説明したもの
と同様のものとした。また、パーティング面の形態は図
２に示した形態とした。金型は、成形品意匠面の形成面
に対応する金型キャビティ面を鏡面処理したもので、厚
みリブｋ，ｌ，ｍ，ｎ，ｏは、それぞれ１ｍｍ，１．５
ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍの厚みである。また樹脂
を充填するゲートｐ，ｑ，ｒは３箇所に設けた。成形品
は、外寸３００×２１０×１０ｍｍ、肉厚２．５ｍｍの
ものを作成した。成形材料は、ゴム補強ポリスチレン
（旭化成工業（株）製スタイロン４００）を用いた。

【００５５】成形方法としては、キャビティ表面温度を
７０℃に設定した金型を型締めし、金型に成形機ノズル
をタッチし、充填ガスをバルブ９ａを開け、ガス導入路
１０，ガス注入ピン８を介して金型キャビティ４内に注
入した。充填ガスとしては純度９９％以上の二酸化炭素
を用い、ガスの圧力は５ＭＰａとした。この際バルブ９
ｂはまず最初の５秒間は開放状態として、金型キャビテ
ィ内の空気を型外に排出しやすくし、次いでバルブ９ｂ
を閉じ型内に５ＭＰａの二酸化炭素が充満するまで注入
した。その後バルブ９ａを閉じてシリンダ温度２２０℃
で可塑化した樹脂をキャビティ内に約２秒間で充填し、
充填完了と同時にバルブ９ｂを開放し、金型意匠面側キ
ャビティ４ａを大気と導通させた。溶融樹脂が充填した
後に樹脂保圧は行わないで再びバルブ９ａを開け、約５
秒間加圧ガスとして二酸化炭素を５ＭＰａで注入し、そ
の後バルブ９ａを閉じ２０秒間そのままの状態で成形品
を冷却固化した。次いで金型内の加圧ガスを型外に加圧
ガス供給路１０を介して別経路（図示せず）から排出
し、成形品を取り出した。成形品は表面光沢に優れ、ひ
けがなく、ウエルドラインによる外観不良のない外観良
好な成形品が得られた。また偏肉成形品によく見られる
厚肉リブの裏面側に発生する光沢ムラも全く見られなか
った。

【００５６】

【実施例２】実施例１と同様な方法、金型（金型キャビ
ティ面の仕上げは異なる。）で、ガラス繊維２０重量％
入りＡＢＳ樹脂（旭化成工業（株）製スタイラックＲ
２４０Ａ）の成形品を成形した。但し金型は、成形品意
匠面の形成面に対応する金型キャビティ面をナシ地処理
（Ｒａ；１０μｍ）したものを用い、キャビティ表面温
度は８５℃に設定した。また樹脂はシリンダー温度２４
０℃で可塑化した。

【００５７】得られた成形品は、ナシ地面の転写性に優
れたもので、成形品表面の倍率１００倍の顕微鏡観察で
は表面へのガラス繊維の露出は殆ど見られなかった。ま
た厚肉リブの裏面側である意匠面にはひけが無く、成形
品は表面光沢に優れ、ウエルドラインによる外観不良も
ない外観良好な成形品が得られた。

【００５８】

【比較例１】金型に予め二酸化炭素を充満させず、それ
以外は実施例２と同様にして成形品を得た。得られた成
形品表面の倍率１００倍の顕微鏡観察では表面へのガラ
ス繊維の露出が多数見られ外観の劣った成形品しか得ら
れなかった。

【００５９】

【比較例２】溶融樹脂充填後に加圧ガスの圧入を行わ
ず、樹脂保圧を用いて成形を行った。それ以外は実施例
１と同様にして成形品を得た。樹脂保圧は、シリンダー
内樹脂圧力３５ＭＰａで１０秒間保圧し、２０秒間の冷
却の後に成形品を取り出した。得られた成形品意匠面に
はヒケがあり外観の劣った成形品が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いる金型の一例を示す断面図であ
る。

【図２】大気開放経路の形成位置の一例を示す断面概略
図である。

【図３】大気開放経路の形成位置の一例を示す断面概略
図である。

【図４】ガス注入ピン回りの拡大断面図である。

【図５】本発明におけるガスシール作用とひけ防止作用
の説明図である。

【図６】本発明を適用するに適した厚肉部の説明図であ
る。

【図７】本発明に用いる金型の例を示す断面図である。

【図８】本発明において加圧ガスを厚肉部内部にも侵入
させた場合の厚肉部付近の説明図である。

【図９】本発明に用いる金型の一例を示す断面図であ
る。

【図１０】本発明に用いることのできるノズル例を示す
断面図である。

【図１１】本発明に用いる金型の一例を示す断面図であ
る。

【図１２】本発明に用いる金型の一例を示す断面図であ
る。

【図１３】実施例１、２及び比較例１、２で成形した成
形品の概略斜視図である。

【符号の説明】

１金型２固定側金型３移動側金型４キャビティ４ａ，４ｂキャビティ面５ガス抜き６エジェクタピン７ａ〜７ｅＯリング８ガス注入ピン９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄバルブ１０ガス導入路１１ゲート１２ランナー形成部１３スプルー形成部１４ノズル１５溝１６ガス排出路１７孔１８リブ１９側壁部２０突き出しプレート２１密封室２２中空部２３ガス注入ニードル２４ガス導入路２５ガス経路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】射出成形において、樹脂充填工程中に金
型に接する樹脂表面の固化温度を低下させ、次いで、加
圧ガスを成形品裏面となる樹脂面側から圧入し、金型内
に充填された樹脂を意匠面となる樹脂表面側に対応する
金型キャビティ面に押圧して成形することを特徴とする
射出成形法。
【請求項２】樹脂表面の固化温度を低下させる手段
が、樹脂への溶解度が樹脂の固化温度において空気又は
窒素の２倍以上であるガスを大気圧以上の圧力に保たれ
るように予め金型に充満してから溶融樹脂を射出充填す
ることである請求項１記載の射出成形法。
【請求項３】予め金型に充満しておくガスが二酸化炭
素である請求項２記載の射出成形法。