JPH1142667A - 熱可塑性樹脂中空成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】大気圧もしくは低圧のガスの使用によっても、
ひけが生じない中空構造の熱可塑性樹脂成形体を容易に
製造する。 【解決手段】少なくとも一つの金型はその成形面に開口
するガス導入口および該ガス導入口に連通するガス通路
を有してなる雌雄一対からなる金型装置を用いて、下記
工程により製造する。 溶融状熱可塑性樹脂でキャビティを満たす、溶融状
熱可塑性樹脂を冷却してその表面の少なくとも一部を固
化させて固化表面層を形成させる、未固化の溶融状熱
可塑性樹脂の一部を吸引によりキャビティ外に排出す
る、ガス導入口からガスを導入して溶融状熱可塑性樹
脂中に少なくとも一つの中空部を形成せしめる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は熱可塑性樹脂中空成
形体の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、熱可塑性樹脂成形体の製造方
法としては射出成形法、圧縮成形法あるいは射出圧縮成
形法など種々の方法が知られており、その応用技術の一
つとして、キャビティ内の溶融状態にある熱可塑性樹脂
中に高圧ガスを注入して熱可塑性樹脂内部に空洞（中空
部）を形成する、いわゆるガス注入成形法（ガスインジ
ェクション）が知られている。

【０００３】このガス注入成形法として、キャビティ内
に溶融樹脂を供給し、次いでその溶融樹脂中に加圧流体
の注入と排出を行い、その後に加圧流体の注入口を少量
の溶融樹脂で塞ぐ方法（特開平７−１３７０８０号公
報）、キャビティとそれにつづいた副キャビティとを有
する金型を用意し、先ず、キャビティ内を溶融樹脂で満
たし、次に溶融樹脂内部に加圧流体を注入して溶融樹脂
の一部を副キャビティ内に排出しながら樹脂内部に中空
を形成させる方法（特開平２−２９５７１４号公報）、
キャビティ内に射出充填された溶融樹脂に加圧ガスを作
用させてボイドを発生させ、このボイドを成長させて樹
脂中に中空を形成させる方法（特開平６−２５４８６５
号公報）などが知られている。

【０００４】しかし、これらの方法はいずれも比較的高
圧の流体を必要とし、また成形操作における制御が非常
に難しく、成形不良を発生しやすいという問題があっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
本発明者らは大気圧以上であれば比較的低圧の流体でも
使用でき、しかも成形操作上の制御も容易な熱可塑性樹
脂中空成形体の製造法を開発すべく検討の結果、本発明
に至った。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、少
なくとも一つの金型はその成形面に開口する樹脂供給口
およびその一端が該樹脂供給口に連通するとともに他端
が溶融樹脂供給装置と連通する樹脂供給路を有し、少な
くとも一つの金型には成形面に開口する樹脂排出口およ
びその一端が樹脂排出口に連通するとともに他端が樹脂
吸引装置と連通する樹脂排出路を有し、また、少なくと
も一つの金型はその成形面に開口するガス導入口および
該ガス導入口に連通するガス通路を有してなる雌雄一対
からなる金型装置を用いて、熱可塑性樹脂中空成形体を
製造する方法であって、 雌雄一対からなる金型の成形面間に樹脂供給口から溶
融状熱可塑性樹脂を供給し、溶融状熱可塑性樹脂でキャ
ビティを満たす、 溶融状熱可塑性樹脂を冷却してその表面の少なくとも
一部を固化させて固化表面層を形成させる、 未固化の溶融状熱可塑性樹脂の一部を吸引により樹脂
排出口からキャビティ外に排出する、 ガス導入口からガスを導入して溶融状熱可塑性樹脂中
に少なくとも一つの中空部を形成せしめる、 キャビティ内で溶融状熱可塑性樹脂を冷却し、固化さ
せる、 工程からなることを特徴とする熱可塑性樹脂中空成形体
の製造方法を提供するものである。

【０００７】本発明の製造方法に用いる金型装置の例を
図１、図２および図８に示すが、この金型装置は基本的
に雌雄一対の金型（１、２）からなり、これらの金型は
一緒にキャビティを形成し得る成形面（１０１、２０
１）を有しており、各成形面の立体的形状は目的とする
中空成形体の形状に応じて適宜設計される。

【０００８】これらの雌雄一対からなる金型は型締装置
（図示せず）に取り付けられており、通常、そのいずれ
か一方の金型がプレス装置と接続されて、両金型の成形
面同士が向かい合って型締めおよび型開き方向に移動可
能となっている。図では金型の開閉方向が上下方向であ
る例を示しているが、この金型の開閉方向は水平方向で
あってもよく、他の傾いた方向であってもよく、その開
閉方向は任意である。

【０００９】この雌雄一対からなる金型において、少な
くとも一つの金型（図においては雌金型）は、その成形
面に開口する樹脂供給口（３）およびその一端が該樹脂
供給口に連通するとともに他端が射出機、押出機、アキ
ュムレ−タ−などの溶融樹脂供給装置（３０２）（図
１、図３では図示せず）と連通する樹脂供給路（３０
１）を有しており、該樹脂供給路（３０１）は使用する
樹脂供給装置によっては金型外にまで延長されているこ
ともある。

【００１０】樹脂供給口（３）の数、大きさ、位置など
は、キャビティの形状や大きさ、使用される熱可塑性樹
脂の粘度特性などに応じて、効率的にキャビティ内に溶
融状熱可塑性樹脂が供給できるように決定される。一般
には、樹脂供給口が大きい程短時間で溶融状熱可塑性樹
脂をキャビティ内に供給することができる。

【００１１】樹脂供給路（３０１）には、必要に応じて
溶融状熱可塑性樹脂の通過状態などを制御するためのバ
ルブ（３０３）が所望の位置に設けられていてもよい。
バルブを設ける場合には、通常はこれによって樹脂供給
口（３）が開閉できるように樹脂供給口付近に設けられ
る。このようなバルブとしては、慣用的なスライドピ
ン、ニ−ドルバルブ、ボ−ルバルブなどが用いられる。
また、樹脂供給路は、通常は、通路内で溶融状熱可塑性
樹脂が冷却により固化されないように使用する熱可塑性
樹脂の溶融温度以上となるように、かつ該樹脂の分解温
度よりも低い温度に維持されるように制御される。

【００１２】また、少なくとも一つの金型には成形面に
開口する樹脂排出口（４）およびその一端が樹脂排出口
に連通するとともに他端が樹脂吸引装置（４０２）と連
通する樹脂排出路（４０１）を有している。この樹脂排
出路や後述する樹脂吸引装置の各接続部分は、樹脂吸引
時に外部から空気や水分等の不純物が混入しないよう
に、完全な気密性を有していることが特に望まれる。

【００１３】樹脂吸引装置（４０２）としては、たとえ
ば、真空ポンプを備えたタンクや図２に示されるような
ピストンとシリンダ−から構成されるプランジャ−等が
例示される。前者の場合、ほぼ真空状態に保たれたタン
クと樹脂排出路の間に開閉バルブを設け、このバルブを
開くことによりタンク内に溶融状熱可塑性樹脂を吸引す
ることができる。後者の場合には、シリンダ−内のピス
トンを油圧等の動力で後退させることにより、ピストン
の後退により生じたシリンダ−内空間に溶融状熱可塑性
樹脂を吸引することができる。

【００１４】樹脂吸引装置の好ましい他の例としては、
図１１に示すような、シリンダ−（１１）、該シリンダ
−の軸方向に進退可能なピストン（１２）、および該ピ
ストンを保持するための保持機構（１３）とからなり、
該シリンダ−内のピストンの後ろ側の空間（１４）が実
質的に真空状態に保たれている構造からなる装置が挙げ
られる。

【００１５】かかる樹脂吸引装置において、シリンダ−
の容積は製造する中空体の大きさ、形成させる中空部の
大きさなどによる樹脂吸引量に基づいて決定される。シ
リンダ−直径のピストンのストロ−ク幅に対する比率
は、通常約０．５〜１５の範囲から選択される。ピスト
ンは、シリンダ−内でシリンダ−の軸方向でスライドで
きるように設けられている。シリンダ−の内周面（１１
２）とピストンの外周面（１２２）との間隔は、ピスト
ン外周面がシリンダ−内周面に摺動可能で、かつ吸引し
た溶融状熱可塑性樹脂がその隙間から漏れない程度に調
節され、この間隔は使用される熱可塑性樹脂の溶融粘度
などに応じて決定される。

【００１６】ピストン（１２）はそれを後退させるため
の機械的機構には接続されておらず、その後退は専らピ
ストンの背面（１２３）に常に作用している真空吸引力
によって行われる。このピストン背面（１２３）に作用
するピストン後ろ側の空間（１４）は、一般的には真空
タンク（１５２）を有する真空ポンプ（１５１）などの
真空装置（１５）を用いた吸引によって真空状態とされ
る。

【００１７】この樹脂吸引装置は、ピストン（１２）を
その背面に作用する真空吸引力に抗って所望の位置に保
持するための保持機構（１３）を有している。ピストン
をその後面から機械的に支えることができる保持機構は
構造が簡単であり、かつ確実にピストを保持することが
できるので好ましく、該保持機構によりピストンの後退
ストロ−ク幅を制御することができる。このような保持
機構の例としては図１１に示された、シリンダ−の後端
（１１３）を貫通した可動ロッド（１３１）が挙げられ
る。この可動ロッドは、駆動装置（１３２）、例えば油
圧シリンダ−や空気圧シリンダ−、モ−タ−で駆動され
るボ−ルねじなどによって動かすことができ、可動ロッ
ドのシリンダ−後端からの突き出し長さを調節すること
によってピストンを所望の位置に保持することができ
る。

【００１８】通常、シリンダ−内に吸引された溶融状熱
可塑性樹脂は、次の製造サイクルに備えてシリンダ−外
に押し出される。このため、通常、樹脂吸引装置はピス
トンをシリンダ−先端に向けて押し出すための押し出し
機構を有している。かかる押出機構としては、例えば前
述の可動ロッドが適用可能である。

【００１９】樹脂吸引装置により、樹脂の吸引、押し出
しを行う際には、該吸引装置の少なくとも樹脂と接する
部分は、溶融状熱可塑性樹脂が冷却されて固化しないよ
うに温度制御がされる。

【００２０】一方、金型成形面に開口する樹脂排出口
（４）の大きさは、キャビティの大きさや形状、使用さ
れる熱可塑性樹脂の粘度特性などによって決定される
が、樹脂排出口の断面積が大きいほど排出時に樹脂にか
かる抵抗が小さくなるため、短時間でキャビティから樹
脂を排出することができる。一般に、樹脂排出口（４）
の断面積は樹脂供給口（３）の断面積以上であることが
望ましい。

【００２１】樹脂排出口（４）は、通常、成形体中に中
空（９）を形成させる位置に存在している溶融状熱可塑
性樹脂を、そこからの吸引によってキャビティ外に排出
させることができる位置に設けられるが、具体的なその
位置や数は、キャビティの形状や大きさ、成形体中に中
空（９）を形成させる位置や形成させる中空の数などの
応じて決定される。例えば、図１に示されるように、長
さが幅に比べて十分に長い成形体であって、その長さ方
向のほぼ全長にわたって中空を形成させたいような場合
には、成形面の長さ方向における端部付近に樹脂排出口
（４）を設けるのが好ましい。

【００２２】樹脂排出口（４）の断面形状は特に限定さ
れないが、内部を通る溶融状熱可塑性樹脂の温度制御の
容易さ、樹脂の流れ易さなどの点から円形であることが
好ましい。

【００２３】樹脂排出路（４０１）については、その断
面積が大きい程そこを通過する溶融状熱可塑性樹脂の流
動抵抗は少なくなり、樹脂の排出が容易となるが、該通
路の壁面近傍と中央部とで溶融状熱可塑性樹脂の温度差
が生じやすくなる。このため、この温度差をできるだけ
少なくするために、例えば樹脂排出路の断面形状が円形
である場合には、その断面積は約５０〜７００ｍｍ² の
範囲から選択されるのが好ましい。

【００２４】樹脂排出路の総容積はできるだけ小さいこ
とが好ましく、そのためには樹脂排出路はできるだけ短
いことが好ましい。また、樹脂排出路は直線状であるこ
とが好ましいが、装置形状によっては屈曲していたり、
湾曲していてもよく、さらには樹脂排出路の一部もしく
は全部が形状が任意に変化し得るフレキシブルパイプか
らなっていてもよい。

【００２５】樹脂排出路（４０１）には、必要に応じて
排出される溶融状熱可塑性樹脂の通過状態などを制御す
るためのバルブ（４０３）が所望の位置に設けられてい
てもよい。バルブを設ける場合には、通常はこれによっ
て樹脂排出口（４）が開閉できるように樹脂供給口付近
に設けられる。このようなバルブとしては、慣用的なス
ライドピン、ニ−ドルバルブ、ボ−ルバルブなどが用い
られる。また、樹脂供給路は、通常は、通路内で溶融状
熱可塑性樹脂が冷却により固化されないように使用する
熱可塑性樹脂の溶融温度以上となるように、かつ該樹脂
の分解温度よりも低い温度に維持されるように制御され
る。

【００２６】また、雌雄一対からなる金型において、少
なくとも一つの金型はその成形面に開口するガス導入口
（５）および該ガス導入口に連通するガス通路（５０
１）を有している。ガス通路（５０１）の他端は金型外
の大気中に開放されていてもよいが、大気圧よりも高い
圧力のガスのキャビティ内への吹き込みによって樹脂排
出口からの溶融状熱可塑性樹脂の排出が補助できるよう
に、ボンベなどのようなガスが貯えられた容器、コンプ
レッサ−などの加圧ガス供給装置（図示せず）に連結さ
れていてもよい。

【００２７】ガス導入口（５）の大きさや形状は、キャ
ビティの大きさや形状などに応じて決定される。ガス導
入口を流れるガスの流動抵抗は、ガス排出口から排出さ
れる溶融状熱可塑性樹脂の流動抵抗に比べて十分に小さ
いので、キャビティ内の溶融状熱可塑性樹脂が排出され
るに伴って抵抗なくガスが吸引されるため、ガス導入口
の断面積は、通常は樹脂排出口（４）の断面積以下であ
る。ガス導入口の断面積が過度に大きいと、成形体の表
面に穴があき、成形体の外観が損なわれることがあり、
また、過度に小さすぎるとガスの流動抵抗が大きくなり
すぎて溶融状熱可塑性樹脂の排出速度（体積／時間）が
ガスの導入速度（体積／時間）よりも大きくなり、溶融
状熱可塑性樹脂の排出によってキャビティ内に残った溶
融状熱可塑性樹脂の内部が負圧となり、樹脂表面の固化
層が内側に引き込まれて成形体がしぼんでしまう可能性
がある。

【００２８】ガス導入口（５）の数は、キャビティの大
きさや形状、成形体中に中空部（９）を形成せしめる位
置や形成させる中空部の数、形状、大きさなどに応じて
決定される。成形体中に中空部を形成させるためには、
キャビティ内のガス導入口付近に存在している溶融状熱
可塑性樹脂が樹脂排出口からの吸引によって移動し得る
ことが必要である。そのため、一般にはガス導入口は、
キャビティ中で吸引により移動し得る溶融状熱可塑性樹
脂の排出口から最も遠い部分の位置に設けられているの
が好ましい。

【００２９】また、ガス導入口付近のガス通路（５０
１）の内壁面は、周辺の成形面よりも高い温度に制御さ
れていることが好ましい。ガス通路には、ガスの通過状
態を制御するためのバルブ（５０２）が所望の位置に設
けられていてもよく、この場合、通常はキャビティとガ
ス通路を遮断できるバルブがガス導入口付近に設けられ
る。また、場合によっては更なるバルブ、たとえばガス
圧力調節バルブがガス通路の中間部分に設けられていて
もよい。かかるバルブの操作によって、溶融状熱可塑性
樹脂がキャビティ内に導入されている間はガス導入口が
閉鎖され、キャビティ内から溶融状熱可塑性樹脂を排出
するときにはガス導入口が開放される。

【００３０】更に、雌雄一対からなる金型の少なくとも
いずれか一方の金型に真空吸引路（７０１）を介して真
空吸引装置（図示せず）と連通する成形面に開口する真
空吸引口（７）が設けられていてもよい。これは、キャ
ビティ内に供給、充満された溶融状熱可塑性樹脂の成形
面と接触したときの冷却作用により形成される固化表面
層の少なくとも一部を、真空吸引口からの真空吸引によ
り成形面に吸着させ、接触保持して固定し、溶融状熱可
塑性樹脂の吸引によって形成される中空部内に該固化表
面層が垂れこむことなく成形面に沿った形状を保持させ
るためである。

【００３１】真空吸引口（７）の大きさは、成形体表面
に吸引による跡が残らないように設定されるが、その大
きさは使用する熱可塑性樹脂の種類や吸引口からの吸引
力に寄っても依存する。真空吸引口の数は特に限定され
ないが、一つのおおきな吸引口とするよりも、孔径の小
さい微細な吸引口を多数設けることにより、吸引跡の回
避と成形面の広い部分において十分な吸引力を得ること
ができる。

【００３２】上記したような雌雄一対からなる金型装置
を用い、キャビティ内に溶融状熱可塑性樹脂を充満させ
る方法の相違によって、代表的には以下に述べる二通り
の方式によって熱可塑性樹脂中空成形体を製造すること
ができる。

【００３３】その内の一つは射出成形タイプの方式であ
る。この方法は、両金型の成形面間の距離（キャビティ
クリアランス）が最終製品の厚みと同じになるように両
金型を予め閉じ、この閉鎖状態のキャビティクリアラン
ス内に溶融状熱可塑性樹脂を高射出圧力で樹脂供給口か
ら射出し、その射出圧力によってキャビティ内に溶融状
熱可塑性樹脂を満たす方式である。尚、以下の説明にお
いて、特に断らない限り、「閉鎖状態」とは両金型のキ
ャビティクリアランスが最終製品の厚みと同じ状態を意
味する。

【００３４】他の方式は、通常、射出圧縮成形法もしく
は射出プレス成形法と呼ばれている方式である。この方
式では、最終製品の厚みよりも大きいキャビティクリア
ランスで隔てられた未閉鎖状態にある雌雄両金型の成形
面間に、樹脂供給口から所定量の溶融状熱可塑性樹脂を
供給しながら、または供給完了と同時もしくは完了後
に、少なくとも一方の金型の移動接近によって型締めを
行い、供給された溶融状熱可塑性樹脂を型締め圧によっ
てキャビティ内に押し広げ、最終製品の厚みとなるキャ
ビティクリアランスになったところでキャビティ内に該
樹脂を充満させる方式である。尚、以下の説明におい
て、特に断らない限り、「未閉鎖状態」とは両金型のキ
ャビティクリアランスが最終製品の厚みよりも大きい状
態を意味する。

【００３５】以下、後者の方式を例にとって本発明の方
法を説明する。この方式の例示的な態様は図２〜図４に
示されている。この例では、雌雄両金型（１、２）の成
形面は、一緒にグリップ形のキャビティを形成すること
ができるようになっており、一方の金型が上下方向に移
動可能であって、これにより両金型の開放、型締めがで
きるようになっている。

【００３６】図２は成形開始前の金型状態を示し、雌雄
両金型の成形面は最終製品の厚みよりも広いキャビティ
クリアランスで隔てられている。一方の金型（図におい
ては雄金型（２））の成形面のほぼ中央部には、樹脂供
給路（３０１）を経由して樹脂供給装置（図示せず）に
連結されている樹脂供給口（３）が開口している。これ
と同じ成形面の一方の端部には樹脂排出口（４）が開口
し、他の端部にはガス導入口（５）が開口している。

【００３７】樹脂供給口付近の樹脂供給路の壁面温度と
樹脂排出口付近の樹脂排出路の壁面温度は、溶融状熱可
塑性樹脂が冷却、固化してそれぞれの口を閉塞しないよ
うに、それぞれ独立して制御される。樹脂供給路、樹脂
排出路およびガス導入路の成形面への各々開口部付近に
は各々バルブ（３０３、４０３、５０２）が設けられて
おり、バルブの開閉操作によって各々の口の開閉が可能
となっている。

【００３８】キャビティクリアランスが最終製品の厚み
よりも広い状態（未閉鎖状態）で、最終成形体の体積に
ほぼ等しい量の溶融状熱可塑性樹脂（８）を樹脂供給口
（３）からキャビティ（６）に供給する。（図３） このとき、供給した溶融状熱可塑性樹脂がキャビティか
ら溢れ出るのを防止するために、雌金型（１）の成形面
の内周面（１０１）と雄金型（２）の成形面の内周面
（２０１）の側面部同士がごく僅か（通常は約０．０３
〜０．５ｍｍ程度）の間隔をおいて噛み合っていること
が好ましい。

【００３９】溶融状熱可塑性樹脂の供給を行いながら、
あるいは供給完了と同時あるいは供給完了後に金型を型
締め方向に移動させ、キャビティ内の溶融状熱可塑性樹
脂をキャビティに押し広げながら型締めして、キャビテ
ィに該樹脂を充満させる。（図４） このとき、溶融状熱可塑性樹脂の供給と型締めによるキ
ャビティ内への該樹脂の充満において、前記した型締め
動作を溶融状熱可塑性樹脂の供給を行いながら並行的に
行うのか、供給完了と同時に行うのかあるいは供給完了
後に行うのかは、目的とする成形品の形状や大きさなど
を考慮して選択されるが、溶融状熱可塑性樹脂の供給お
よびキャビティ内への充満は短時間（特に１０秒以下）
で行うことが好ましい。

【００４０】金型の温度は、成形面から溶融状熱可塑性
樹脂の熱を吸収して該樹脂を冷却、固化させられる温度
に保持される。このため、金型の温度は供給される熱可
塑性樹脂の溶融温度よりも低く保たれる。これにより、
キャビティに充満された溶融状熱可塑性樹脂は、金型へ
の熱の逸散によって金型の成形面に接する部分から徐々
に冷却され、成形面に近い部分から固化して固化表面層
が形成され、この固化表面層は時間が経過するに従って
次第に厚くなる。

【００４１】キャビティを満たしている溶融状熱可塑性
樹脂の表面（金型成形面との接触面）の少なくとも一部
に固化表面層が形成されたのちに、樹脂排出口を開放す
れば、該樹脂内部のまだ固化していない溶融状熱可塑性
樹脂が樹脂吸引装置の吸引によって樹脂排出路に向けて
の排出が開始される。（図５） このとき、溶融状熱可塑性樹脂の排出開始時において
は、溶融状熱可塑性樹脂の表面の全部に上記の固化表面
層が形成されている必要は必ずしもなく、樹脂排出口か
らの吸引による力が溶融状熱可塑性樹脂に対して作用し
うる領域において固化表面層が形成されておればよい。
また、樹脂排出時の固化表面層の厚みは、キャビティ内
の溶融状熱可塑性樹脂を吸引しても変形しない程度の厚
みであることが好ましいが、このときの望ましい厚みは
使用した熱可塑性樹脂の種類、キャビティの形状や大き
さ等によっても異なるが、一般にはおよそ０．２ｍｍ以
上である。

【００４２】また、樹脂排出口が固化表面層で覆われて
いるような場合であっても、その固化表面層が樹脂排出
口からの吸引力によって破られる程度のものであれば、
そのような状態であっても吸引を開始し、樹脂排出を行
うことができる。この時の固化表面層の厚みは使用する
熱可塑性樹脂の種類や吸引力の強さに依存して異なる。
また、樹脂排出口からの吸引力も使用する熱可塑性樹脂
の種類や樹脂温度、形成させる中空部の大きさなどに応
じて適宜選択される。

【００４３】溶融状熱可塑性樹脂の排出による樹脂中央
部の空洞化によって引き起こされる固化表面層の引けや
割れの発生は、形成させる固化表面層の厚みを増すこと
によっても回避することができるが、成形面に開口する
真空吸引口（７）からの真空吸引によって、固化表面層
を成形面に吸着密着させたり、大気圧以上に高められた
ガスを成形体中に導入することによって固化表面層を内
部から成形面に押しつけることにより回避することもで
きる。

【００４４】前者の真空吸引による場合には、溶融状熱
可塑性樹脂をキャビティに供給する、或いは充満させる
前から予め真空吸引しつつ、溶融状熱可塑性樹脂を供給
または充満させてもよいし、キャビティに溶融状熱可塑
性樹脂が充満した後に真空吸引を開始してもよく、ある
いは固化表面層が形成されたのち溶融状熱可塑性樹脂の
排出を開始する前に真空吸引を開始してもよい。また、
真空吸引口からの真空吸引は中空部が形成された後の樹
脂の冷却中も継続していてもよく、真空吸引の継続によ
り成形体表面のひけを効果的に防止することができる。
尚、例示の図では一方の金型（図では雌金型）の成形面
にのみ真空吸引口を設けた例を示しているが、勿論両方
の金型の成形面に真空吸引口を設けてもよい。

【００４５】キャビティに充満されている樹脂内部の未
固化の溶融状熱可塑性樹脂は、樹脂排出口からの吸引に
よってその一部が移動し、樹脂排出口から樹脂排出路に
排出され、さらに排出された溶融状熱可塑性樹脂は樹脂
吸引装置に導かれる。

【００４６】キャビティからの溶融状熱可塑性樹脂の排
出の開始と実質的に同時または排出開始後にガス導入口
を開放すると、ガスは樹脂の排出によって負圧状態とな
っているキャビティ内の溶融状熱可塑性樹脂内部にスム
−ズに導入され、溶融状熱可塑性樹脂の排出が進んで内
部溶融部分が樹脂排出口に向かって後退するとともにガ
スの導入が進む。この結果、排出された溶融状熱可塑性
樹脂の体積にほぼ対応した体積の中空部が樹脂内部に形
成される。

【００４７】溶融状熱可塑性樹脂の排出とガス導入が行
われている間にも、樹脂の冷却、固化は進行し、固化層
の形成が進むため、該樹脂の排出にあまり時間がかかる
と、ガス導入口に近い部分と遠い部分の樹脂壁の厚みに
大きな差が生じたり、十分な中空部が形成されないこと
がある。

【００４８】この防止のためには、溶融状熱可塑性樹脂
の排出を速やかに行う必要があるが、樹脂の排出のため
の吸引力が十分に作用しないために樹脂の排出がスム−
ズに行えない場合には、ガス導入口より大気圧よりも高
い圧力のガスを供給することにより樹脂の排出を促進す
ることができる。このときのガス圧力は高圧であっても
よいが、本発明の方法においては必ずしも高圧であるを
必要とせず、せいぜい１ＭＰａ程度である。

【００４９】溶融熱可塑性樹脂の排出とガス導入を完了
して樹脂中に中空部が形成されると樹脂排出口を閉じ、
キャビティ内で樹脂を冷却し、固化させる。（図６） この過程において、一般に中空部に近い樹脂部分（通
常、成形品の中央部）は、成形面に接している樹脂部分
よりも高温であり、そのために、中空部に近い樹脂部分
は成形面に近い樹脂部分よりも冷却に伴う収縮が大きく
なり、その結果、得られる中空成形体の外表面にひけを
生じることがある。かかるひけの発生を防止するため
に、前記の冷却時にガス導入口を開放し、形成された中
空部内に大気圧よりも若干高いせいぜい１ＭＰａ程度の
圧力のガスを導入して、中空部内をせいぜい１ＭＰａ程
度の圧力に保つことが効果的である。

【００５０】形成された中空成形体を金型から取り出し
ても変形しないように固化するまでキャビティ内で冷却
したのち、金型を開き、中空成形体（１０）を取り出
す。（図７） ガス導入を制御するバルブは冷却完了後に閉じてもよい
し、成形体取り出し後に閉じてもよい。

【００５１】このような方法において、部分的に厚肉部
を有し、主として該厚肉部内に中空部を形成せしめてな
る中空成形体を製造する場合には、成形体中に部分的に
厚肉部が形成可能なキャビティを有し、かつ、ガス導入
口が該厚肉部に対応する位置付近の金型成形面に設けら
れてなる金型を使用し、先と同様の方法で成形すればよ
い。

【００５２】本発明の他の実施態様として、前記した樹
脂供給と樹脂排出部分において、樹脂供給口が樹脂排出
口を兼ね、樹脂供給路と樹脂排出路とが部分的に共有さ
れてなる金型を使用する例が挙げられる。

【００５３】図８〜図１０は、このような実施態様の金
型を使用し、射出成形タイプの成形方式で中空成形体を
製造する例を示したものである。この例の金型において
は、雄金型（２）の成形面の一端に設けた開口部が樹脂
供給口（３）と樹脂排出口（４）を兼ね、該開口（３、
４）に連通する一つの通路が樹脂供給路（３０１）と樹
脂排出路（４０１）として部分的に共用され、その末端
部分でそれぞれに独立した樹脂供給路（３０１）および
樹脂排出路（４０１）となるように分岐されて、それぞ
れの端部が樹脂供給装置（３０２）および樹脂吸引装置
（４０２）に接続された構造となっている。（図８）

【００５４】この場合の方法において、先ず、キャビテ
ィクリアランスが最終製品の厚みと同じになるように両
金型を閉じて、キャビティを閉鎖状態とする。次いで樹
脂排出口を兼ねる樹脂供給口を制御するバルブ（３０
３、４０３）を開放し、樹脂排出路（４０１）とその一
部を共有する樹脂供給路（３０１）を通じて樹脂供給装
置（３０２）より溶融状熱可塑性樹脂（８）をキャビテ
ィ内に高圧で射出供給し、その射出圧で溶融状熱可塑性
樹脂をキャビティ内に充満させる。（図９） この場合、用いる樹脂吸引装置によっては、供給された
溶融状熱可塑性樹脂が樹脂吸引装置（４０２）に入り込
まないように、分岐により独立した通路部分となり、樹
脂吸引装置（４０２）に接続する樹脂排出路（４０１）
の任意の位置に通路開閉のためのバルブを設けておき、
樹脂供給時には該バルブを閉じて当該通路を遮断してお
くことも有効である。

【００５５】その後、先に説明した方法に準じて、キャ
ビティ内に供給された溶融状熱可塑性樹脂の金型成形面
に接する表面部分が冷却されて、その少なくとも一部に
固化表面層が形成されたのち、樹脂供給口を兼ねる樹脂
排出口（４）より溶融状熱可塑性樹脂の吸引を開始する
ともにガス導入口（５）を開放してガスの導入を開始す
る。（図１０） このとき、溶融状熱可塑性樹脂の供給に際して開放した
バルブ（３０３、４０３）は、溶融状熱可塑性樹脂の供
給完了後に一旦閉鎖し、溶融状熱可塑性樹脂の吸引の開
始に伴って再び開放してもよいし、継続的に開放された
ままでもよい。

【００５６】この場合、用いる樹脂供給装置によって
は、排出された溶融状熱可塑性樹脂が該樹脂供給装置
（３０２）に入り込まないように、分岐により独立した
通路部分となり、樹脂供給装置（３０２）に接続する樹
脂供給路（３０１）の任意の位置に通路開閉のためのバ
ルブを設けておき、樹脂排出時には該バルブを閉じて当
該通路を遮断しておくこともできる。

【００５７】溶融状熱可塑性樹脂の供給が完了した後、
樹脂排出口を兼ねる樹脂供給口を制御するバルブ（３０
３、４０３）を閉じ、成形体の冷却が完了すれば両金型
を開放し、成形体を取り出す。ガス導入を制御するバル
ブは冷却完了後に閉じてもよいし、成形体取り出し後に
閉じてもよい。

【００５８】尚、前記した図８に示すような、一つの通
路が樹脂供給路（３０１）と樹脂排出路（４０１）とし
て部分的に共用され、その末端部分でそれぞれに独立し
た樹脂供給路（３０１）および樹脂排出路（４０１）と
なるように分岐されて、それぞれの端部が樹脂供給装置
（３０２）および樹脂吸引装置（４０２）に接続された
構造となっている装置を使用する場合、樹脂排出路や樹
脂吸引装置に排出された樹脂は、通路を通じて樹脂供給
装置に戻し、これを再使用することもできる。

【００５９】本発明の方法においては、通常の押出成
形、射出成形、プレス成形、射出プレス成形などの方法
で適用される熱可塑性樹脂が使用され、特に限定される
ものではないが、その具体例としてはポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリスチレン、アクリロニトリル・スチ
レン・ブタジエン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリアミ
ド、ポリカ−ボネ−ト、ポリエチレンテレフタレ−ト、
これらの混合物、あるいはこれらから構成されるポリマ
−アロイなどが挙げられ、本発明で言う熱可塑性樹脂と
はこれらを総称するものである。

【００６０】このような熱可塑性樹脂のうち、特に溶融
粘度が比較的低い樹脂が本発明に好適に使用される。そ
の樹脂の一般的な成形温度におけるメルトフロ−レ−ト
（ＭＦＲ）が低すぎると、溶融状態での樹脂の流動抵抗
が大きく、樹脂の排出にかかる時間が比較的長くなるこ
とから、ＭＦＲが５ｇ／１０分以上、特に５〜２００ｇ
／１０分の樹脂が好ましく使用される。かかる熱可塑性
樹脂は、それ単独の使用であってもよいが、強化繊維や
タルク等の各種の充填材や、通常使用される各種の配合
剤、たとえば酸化防止剤、紫外線防止剤、顔料、滑剤な
どが適宜配合されていてもよい。

【００６１】このような熱可塑性樹脂は溶融状態でキャ
ビティ内に供給され、そのときの樹脂温度は樹脂の種類
にも依存するが、通常は、使用する樹脂の一般的な成形
温度であればよい。例えばポリプロピレン系樹脂の場合
にはおよそ２００〜２５０℃程度である。

【００６２】ガス導入口から導入されるガスとしては、
空気や樹脂に対して不活性なたとえば窒素、ヘリウム等
が使用されるが、空気や窒素が安価でもあり、有用であ
る。

【００６３】尚、前記した本発明の方法において、溶融
状熱可塑性樹脂の供給に先立って、両金型の成形面間に
樹脂シ−ト、織布、不織布などの表皮材を供給しておく
ことにより、表面の少なくとも一部が表皮材で覆われた
表皮材貼合の熱可塑性樹脂中空成形体を製造することが
できる。また、上記表皮材の代わりに、金属、セラミッ
ク、ガラス、樹脂などからなる成形部材を成形面間に供
給することにより、該成形品が一体的に組み込まれた熱
可塑性樹脂中空成形体を製造することができる。

【００６４】

【発明の効果】かくして本発明の製造方法によれば、高
圧ガス等の使用を必須の要件とすることなく、大気圧若
しくは低圧のガスの使用であっても、ひけが生じない中
空構造の熱可塑性樹脂成形体を容易に製造することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法に使用される金型装置例をその概
略断面図で示すものであり、図１ａはその正面断面図、
図１ｂはその側面断面図であり、図１ｃはこの金型を用
いて製造される中空成形体を斜視図で示したものであ
る。

【図２】本発明の方法に使用される金型装置例をその概
略断面図で示すものであり、図２ａはその正面断面図、
図２ｂはその側面断面図である。

【図３】本発明の方法における製造工程を金型装置の概
略断面図で示すものであり、図３ａはその正面断面図、
図３ｂはその側面断面図である。

【図４】本発明の方法における製造工程を金型装置の概
略正面断面図で示すものである。

【図５】本発明の方法における製造工程を金型装置の概
略正面断面図で示すものである。

【図６】本発明の方法における製造工程を金型装置の概
略正面断面図で示すものである。

【図７】本発明の方法における製造工程を金型装置の概
略正面断面図で示すものである。

【図８】本発明の方法に使用される他の金型装置例をそ
の概略正面断面図で示すものである。

【図９】本発明の方法における製造工程を金型装置の概
略正面断面図で示すものである。

【図１０】本発明の方法における製造工程を金型装置の
概略正面断面図で示すものである。

【図１１】本発明の方法に使用される金型装置に接続さ
れる樹脂吸引装置の例を概略正面断面図で示すものであ
る。

【符号の説明】

１：雌金型 ２：雄金型 ３：樹脂供給口 ４：樹脂排出口 ５：ガス導入口 ６：キャビティ ７：真空吸引口 ８：溶融状熱可塑性樹脂 ９：中空部 １０：熱可塑性樹脂中空成形体 １１：シリンダ− １２：ピストン １３：ピストン保持機構 １４：ピストン後ろ側空間 １５：真空装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｌ 22:00

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも一つの金型はその成形面に開口
   する樹脂供給口およびその一端が該樹脂供給口に連通す
   るとともに他端が溶融樹脂供給装置と連通する樹脂供給
   路を有し、少なくとも一つの金型には成形面に開口する
   樹脂排出口およびその一端が樹脂排出口に連通するとと
   もに他端が樹脂吸引装置と連通する樹脂排出路を有し、
   また、少なくとも一つの金型はその成形面に開口するガ
   ス導入口および該ガス導入口に連通するガス通路を有し
   てなる雌雄一対からなる金型装置を用いて、熱可塑性樹
   脂中空成形体を製造する方法であって、 雌雄一対からなる金型の成形面間に樹脂供給口から溶
   融状熱可塑性樹脂を供給し、溶融状熱可塑性樹脂でキャ
   ビティを満たす、 溶融状熱可塑性樹脂を冷却してその表面の少なくとも
   一部を固化させて固化表面層を形成させる、 未固化の溶融状熱可塑性樹脂の一部を吸引により樹脂
   排出口からキャビティ外に排出する、 ガス導入口からガスを導入して溶融状熱可塑性樹脂中
   に少なくとも一つの中空部を形成せしめる、 キャビティ内で溶融状熱可塑性樹脂を冷却し、固化さ
   せる、 工程からなることを特徴とする熱可塑性樹脂中空成形体
   の製造方法。
2. 【請求項２】少なくともいずれか一方の金型に真空吸引
   装置と連通して成形面に開口する真空吸引口が設けられ
   てなる金型を使用し、真空吸引口からの真空吸引により
   固化表面層の少なくとも一部を成形面に接触保持する固
   定を含む請求項１に記載の熱可塑性樹脂中空成形体の製
   造方法。
3. 【請求項３】工程の溶融状熱可塑性樹脂でキャビティ
   を満たす方法が、閉鎖状態にあるキャビティ内に溶融状
   熱可塑性樹脂を供給し、その供給圧で該キャビティを溶
   融状熱可塑性樹脂で充満させる請求項１に記載の熱可塑
   性樹脂中空成形体の製造方法。
4. 【請求項４】工程の溶融状熱可塑性樹脂でキャビティ
   を満たす方法が、未閉鎖状態にある雌雄両金型の成形面
   間に溶融状熱可塑性樹脂を供給しながら、または供給完
   了と同時もしくは完了後に型締めを行い、型締め圧によ
   って溶融状熱可塑性樹脂をキャビティ内に充満させる請
   求項１に記載の熱可塑性樹脂中空成形体の製造方法。
5. 【請求項５】樹脂供給口が樹脂排出口を兼ね、樹脂供給
   路と樹脂排出路が部分的に共有されてなる金型を使用す
   る請求項１に記載の熱可塑性樹脂中空成形体の製造方
   法。
6. 【請求項６】成形体中に部分的に厚肉部が形成可能なキ
   ャビティを有し、かつ該厚肉部に対応する位置付近の金
   型成形面にガス導入口を有する金型を使用し、工程に
   おけるガス導入を前記ガス導入口から供給することによ
   り、少なくとも成形体中の厚肉部内で中空部を形成せし
   める請求項１に記載の熱可塑性樹脂中空成形体の製造方
   法。
7. 【請求項７】工程の少なくとも一部が工程の少なく
   とも一部と並行して行われる請求項１に記載の熱可塑性
   樹脂中空成形体の製造方法。
8. 【請求項８】工程の溶融状熱可塑性樹脂の吸引が、シ
   リンダ−、該シリンダ−の軸方向に進退可能なピスト
   ン、および該ピストンを保持するための保持機構とから
   なり、該シリンダ−内のピストンの後ろ側空間が実質的
   に真空状態に保たれている構造からなる樹脂吸引装置の
   作動によって行われる請求項１に記載の熱可塑性樹脂中
   空成形体の製造方法。
9. 【請求項９】工程に先立って、雌雄両金型の成形面間
   に表皮材が供給される請求項１に記載の熱可塑性樹脂中
   空成形体の製造方法。
10. 【請求項１０】工程に先立って、雌雄両金型の成形面
    間に予め成形された成形部品が供給される請求項１に記
    載の熱可塑性樹脂中空成形体の製造方法。