WO2006062016A1 - 中空成形品の製造方法 - Google Patents

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Yasuhiro Suzuki
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Suzuka Fuji Xerox Co., Ltd.
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    • B29K2995/0037—Other properties
    • B29K2995/0063—Density

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a resin molded product (hollow molded product) having a hollow portion inside by a gas assist molding method.
  • the gas assist molding method is a resin molding in which a molten fluid is filled in a mold cavity, a pressurized fluid such as a gas or liquid is injected into the molten resin, and a hollow portion is formed inside.
  • a method of manufacturing a product for example, see Patent Document 1).
  • a device for carrying out this gas assist molding method is commercially available, and generally a high pressure gas supply device for supplying a pressurized fluid is provided in the vicinity of the injection molding device. (For example, see Patent Document 2).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Publication No. 48-041264
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-028960
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 08-197561
  • the injection time (T1) is generally determined by the injection speed and the injection pressure, in the case of a control method in which the filling time ( ⁇ ) is constant, if the injection speed changes for some reason, The injection time (T1) fluctuates, and as a result, the pressure holding time ( ⁇ 2) fluctuates.
  • injection molding due to variations in fluidity between lots of molten resin, effects of room temperature, etc.
  • the holding time (T2) will become shorter by ⁇ and the injection time (T1) When ⁇ ⁇ becomes shorter, the pressure holding time (T2) becomes longer ⁇ .
  • the pressure, viscosity and weight of the molten resin filled in the mold cavity vary from shot to shot.
  • the molten resin filled in the mold cavity is filled with a pressurized fluid, and therefore, the molten powder filled in the mold cavity is filled.
  • the relationship between the pressure of the fat and the pressure of the pressurized fluid injected into the molten resin is important. This is because the pressure of the pressurized fluid is constant, so that the injection amount of the pressurized fluid decreases when the pressure of the molten resin is high, and the injection amount of the pressurized fluid increases when the pressure of the molten resin is low. .
  • the present invention has been made to solve such a problem, and provides a method for producing a hollow molded article in which the hollow ratio is substantially constant and defects such as warpage, deformation, swelling, and burst are eliminated. It is something to offer.
  • the method for producing a hollow molded article according to claim 1 is characterized in that the molten resin is injected into the mold cavity by controlling the injection time to be constant, and the density of the molten resin is controlled by controlling the holding time to be constant. After injecting the pressurized fluid into the molten resin, the injected pressurized fluid is discharged while the molten resin is being cooled, so that the hollow ratio of the hollow molded product is made substantially constant, and warping, deformation, etc. Molding defects can be eliminated.
  • the molten resin is injected into the mold cavity by controlling the injection time constant, and the density of the molten resin is controlled by controlling the holding pressure constant. After injecting the pressurized fluid into the molten resin, the injected pressurized fluid is cooled while cooling the molten resin. Since it is discharged, the hollow ratio of the hollow molded product can be made substantially constant, and molding defects such as warpage and deformation can be eliminated.
  • the method for producing a hollow molded article according to claim 3 is the method according to claim 1 or 2, wherein the injection speed and the injection pressure are controlled in multiple stages when the molten resin is injected into the mold cavity.
  • the hollow ratio is made substantially constant, and molding defects such as warpage and deformation are eliminated.
  • the present invention has an effect that various molding defects occurring in a hollow molded product can be eliminated by making the pressure of the molten resin in the mold cavity which is not affected by disturbance substantially constant. .
  • a plate (thickness: 2mm), width: 100mm, length: 450mm, height H: 3mm, width T: lmm, length Hollow molded product 1 with 450mm rib 2 was molded by gas assist molding method using transparent ABS ⁇ Toyolac 920 (trade name) ⁇ .
  • the gate was provided at the inlet 3 and nitrogen gas as a pressurized fluid was injected from the inlet 3
  • Molding conditions are as follows: molten resin is injected into the mold cavity at a speed setting of 70% of the maximum injection speed and a pressure setting of 65% of the maximum injection pressure, and 0% at a pressure setting of 40% of the maximum injection pressure.
  • the molten resin in the mold cavity was held at the set value for 5 seconds.
  • nitrogen gas was injected into the molten resin at lOMPa for 5 seconds, gas holding pressure was applied for 5 seconds, and nitrogen gas was discharged to the atmosphere from a gap between gas injection pins (not shown). .
  • the mold was opened, the hollow molded product 1 was taken out from the mold cavity, and the length L where the hollow portion 4 was formed was measured.
  • the length L is the maximum length that the nitrogen gas has advanced along the rib 2 from one end of the hollow molded article 1 having the inlet 3.
  • This hollow molded article 1 is filled with a case where an apparatus (for example, an injection molding apparatus manufactured by Meiki Seisakusho) that can control the injection time T1 and the pressure holding time T2 independently by a timer is used.
  • An apparatus for example, an injection molding apparatus manufactured by Meiki Seisakusho
  • the fact that the injection time T1 and the pressure holding time ⁇ 2 can be controlled independently by a timer means that the elapsed time of the injection start force of the molten resin is monitored by the timer, and when the injection time reaches T1, Stopping resin injection and monitoring the elapsed time from the start of pressure holding of the molten resin with a timer, and stopping pressure holding of the molten resin when the pressure holding time reaches ⁇ 2.
  • the fact that the filling time ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ can be controlled by a timer means that the injection time T1 and the pressure holding time ⁇ 2 are not monitored individually by the timer, but the total filling time ⁇ is monitored by the timer, that is, the molten resin The time elapsed after the injection start force is monitored with a timer, and the holding pressure of the molten resin is stopped when the filling time reaches ⁇ .
  • the molding product shown in Fig. 1 and Fig. 2 described in Example 1 was molded by the gas assist molding method.
  • the molding conditions were a speed setting of 70% of the maximum injection speed and a pressure setting of 65% of the maximum injection pressure.
  • the molten resin was injected into the mold cavity with the pressure of 40% of the maximum injection pressure, and the molten resin in the mold cavity was held at the set value for 2 seconds.
  • nitrogen gas was injected into the molten resin at a pressure of lOMPa for 5 seconds, and the gas holding pressure was maintained for 10 seconds! Nitrogen gas was discharged into the atmosphere through the gap between the injection pins. Then, the mold was opened, the hollow molded product 1 was taken out from the mold cavity, and the length L that the hollow portion 4 was formed was measured.
  • the thickness (top meat) is 2.5 mm
  • the length is 100 mm
  • the height is 100 mm
  • the part 11 the length 50 mm
  • ABS ⁇ Toyolac 920 (trade name) ⁇ it was molded by the gas assist molding method.
  • the gate was provided at the gate port 10, and nitrogen gas as a pressurized fluid was injected from the injection port 15.
  • an injection molding apparatus for example, an injection speed and an injection pressure can be set independently in multiple stages and an injection time T1 and a pressure holding time T2 can be controlled independently
  • Molding conditions are as follows: Member 11 (A point force is also up to B point), injection speed is 70% of maximum injection speed, injection pressure is 65% of maximum injection pressure, and member 12 (from B point to C point) ), The injection speed is 20% of the maximum injection speed, the injection pressure is 20% of the maximum injection pressure, and the injection speed of member 13 (C point force up to D point) is 70% of the maximum injection speed.
  • the pressure was maintained for 4 seconds at 40% of the maximum injection pressure. After completion of primary pressure (after completion of injection, that is, after completion of injection time T1) 0.
  • the hollow molded product 16 shown in FIG. 3 can be controlled independently of the injection time T1 and the holding time T2, and the injection speed is variable, but the injection pressure is one pressure (die Cavity
  • the injection molding device for example, an injection molding device manufactured by Sumitomo Heavy Industries) that is the maximum pressure setting and the pressure follows according to the injection speed
  • the molding conditions are as follows: member 11 (point A force is also up to point B), the injection speed is 70% of the maximum injection speed, and member 12 (point B to point C) is the injection speed of the maximum injection speed.
  • the injection speed was set at a maximum injection speed of 70%.
  • the injection pressure is the maximum injection after injecting molten resin into the mold cavity at an injection speed of 20% of the maximum injection speed in order to prevent burrs from being stretched when passing through point B and point C.
  • the pressure was maintained for 4 seconds at 40% of the pressure for 0.5 seconds. After completion of primary pressure (after completion of injection, that is, after completion of injection time T1) 0.
  • a melt shutter may be provided on a mold cavity for molding a hollow molded product.
  • the melt shutter is a shutter provided in a passage that connects the mold cavity (the shape of the dust) provided close to the mold cavity and the mold cavity.
  • melt shutter closed With the melt shutter closed, the molten resin is injected into the mold cavity, the resin pressure is retained, the mold cavity surface is transferred to the molten resin, the melt shutter is opened, and the molten resin is opened.
  • nitrogen gas is injected into the fat, excess molten resin (melt) moves to the resin pool through the internal force passage of the molten resin according to the formation of the hollow part inside the molten resin.
  • the melt shutter is operated by operating a pin with a hydraulic or pneumatic cylinder so that the shirt is applied to the pin. It can have one function.
  • the mold cavity and the grease reservoir can be opened and closed by a forward and backward movement of the pin by a hydraulic cylinder. It is desirable to close the melt shutter during the gas holding pressure of nitrogen gas or during the air discharge.
  • the thickness of the rib is desirably 70% or less of the thickness of the top meat at the root. This is because, if the rib thickness exceeds 70% of the thickness of the top meat, rib transfer spots appear on the appearance of the hollow molded product. However, if the rib thickness must be 70% or more of the thickness of the carcass due to the design of the molded product, a sufficient grease holding pressure before injecting nitrogen gas can be obtained by using a melt shutter. As a result, the transfer rate of the mold cavity surface is increased, so that a relatively beautiful hollow molded product can be obtained.
  • the hollow ratio of the hollow molded product it is desirable to match the volume of the resin molded product with the volume of the resin pool. In this case, it is desirable to use a mechanism that can change the volume of the resin reservoir.
  • the capacity of the resin reservoir is preferably filled with the melt by injecting nitrogen gas. desirable.
  • the pressurized fluid when the pressurized fluid is injected directly into the molten resin, the void ratio tends to increase in the vicinity of the gate, and the dimensional accuracy tends to improve in a place away from the gate.
  • a gas injection mechanism in the flow path of the molten resin.
  • octopus-one dollar When a primary sprue cold struggle or a special gas injection shape is used for gas injection (referred to as “octopus-one dollar”), injection pressure is applied to the gas injection pin, and pressurized fluid is injected. Difficulty in injection pressure or time. As a result, problems such as variations in the hollow ratio of the hollow molded product occur, which is not preferable.
  • inert gas for example, nitrogen gas, carbon dioxide gas, etc.
  • inert gas for example, nitrogen gas, carbon dioxide gas, etc.
  • an inert gas having a cold struggle or runner lock pin force is injected during injection.
  • the gas injection pin used in the gas assist molding is such that nitrogen gas or the like as a pressurized fluid is input and output from a gap of about 0.03 mm provided in the gas injection pin.
  • the molten resin in contact with the tip of the gas must be melted during gas injection (gas “in”), and must be completely cooled and solidified when gas is released (gas “out”). It is important. This is because if the mold is opened while the gas circuit is blocked, that is, with the residual pressure remaining in the hollow portion, defective products such as blisters and bursts will result. In order to prevent this, it is preferable to surround the molten resin with a thickness of about 0.5 mm to about Lmm around the tip of the gas injection pin. Is not preferred.
  • Gas-assisted molding reduces the cooling time because the thick part, which takes time to cool and solidify, becomes hollow, so that the cooling time is shortened. It is desirable to cool the injection pin to sufficiently cool and solidify the molten resin in the gas discharge circuit portion. This can be achieved by blowing air to the rear of the gas injection pin and cooling it.
  • the material of the gas injection pin may be steel, but it has good thermal conductivity, and it is preferable to use linseed copper or beryllium copper. Alternatively, Ni may be applied to silver and manufactured by machining.
  • the pressure of the molten resin in the mold cavity increases, so the pressure of the pressurized fluid injected into the molten resin must be high.
  • the pressure of the molten resin in the mold cavity is lower than that in the case of a single-point gate, so the pressure of the pressurized fluid injected into the molten resin can be reduced. .
  • the injection molding apparatus capable of controlling the holding time T2 is used when the molten resin in the mold cavity is made high by the holding time T2 and the injection pressure (the injection pressure is increased to extend the holding time T2. ), And when the pressure is low (when the injection pressure is reduced by shortening the holding time T2), the pressure of the molten resin in the mold cavity is increased before the caloric pressure fluid is supplied. It is possible to control the appearance and the hollow ratio of the hollow molded article by injecting or injecting a pressurized fluid with the pressure of the molten resin in the mold cavity low.
  • the gas injection pin When the gas injection pin is installed in a part surrounded by grease, for example, where it is good to install in a place where the cooling is performed smoothly, for example, in a place surrounded by a square with high ribs, the gas injection pin Does not cool down, causing blisters and bursts.
  • the resin that can be used in the present invention includes ABS, HIPS, and other styrenes, PE, PP, and other olefins, vinyl chloride and other vinyls, polyamides, amides, polyesters, ester, and ethers. All of the thermoplastic resin represented by fats, all of thermosetting resin represented by urea and phenol, polymer blends and polymer alloys of the resins, and inorganic and Z or organic fiber It is expected that the application can be expanded to injection molding of composite materials containing minerals and flame retardants, as well as aluminum and magnesium, and alloys based on them.
  • the injection molding method to which the present invention can be applied is effective for general injection molding (solid injection molding method), in particular, AGI, GPI, CGM, H 2 M of Asahi Kasei Kogyo, GIM of Idemitsu Petrochemical, Nippon Steel Chemical PFP, British thin press, US GAIN Technology, Germany's Air Monoredo, hollow injection (gas assist) molding method represented by Contool, and UCC method, USM method, or Toshiba machine Using TAF method developed by Asahi Dow, EX—CELL—O method, Hettinger's foam molding, New—SF, GCP method, Allied Chemical's technique, and supercritical air condition (body) U.S.
  • Trecell's MuCell and Asahi Kasei's AMOTEC foam injection molding methods foam molding, foam injection molding methods and the above gas-assisted molding methods, and compression molding , Injection compression molding, transfer molding, Ono Sangyo Cisco, developed by GE Plastics, sold to heat and cool are, Sumitomo Chemical SP mold, is applied to a method that combines with the gas-assisted forming shape method of in-mold molding method.
  • the present invention is applied to the production of a hollow molded article.
  • FIG. 1 is a perspective view of a hollow molded article produced according to the present invention (Example 1).
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of a hollow molded article produced according to the present invention (Example 1).
  • FIG. 3 is a perspective view of a hollow molded article produced according to the present invention (Example 2).

Description

明 細 書
中空成形品の製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、ガスアシスト成形法により、内部に中空部を有する榭脂成形品（中空成 形品)を製造する方法に関する。
背景技術
[0002] 一般に、ガスアシスト成形法とは、金型キヤビティ内に溶融榭脂を充填後、溶融榭 脂中に気体、液体等の加圧流体を注入し、内部に中空部を有する榭脂成形品を製 造する方法をいう（例えば、特許文献 1参照)。
このガスアシスト成形法を実施するための装置は、市販されて 、る射出成形装置の 近傍に、加圧流体を供給するための高圧ガス供給装置等を付設することが一般的に 行われている（例えば、特許文献 2参照)。
[0003] 金型キヤビティへの溶融樹脂の充填は、溶融榭脂を射出する射出工程と、更に溶 融榭脂を射出して溶融樹脂の密度を上げる保圧工程に分けることができる。そして、 射出工程に要する時間 (射出時間)を Tl、保圧工程に要する時間 (保圧時間)を Τ2 とすると、充填時間 (Τ)は、 Τ=Τ1 +Τ2となる。
[0004] 市販されて!、る射出成形装置の多くは、充填時間 (Τ)を一定にする制御方法を採 用している（例えば、特許文献 3参照)。
特許文献 1：特公昭 48— 041264号公報
特許文献 2：特開 2002— 028960号公報
特許文献 3：特開平 08— 197561号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] しかし、射出時間 (T1)は、射出速度と射出圧力により決まるのが一般的であるので 、充填時間 (Τ)を一定にする制御方法の場合、何らかの要因で射出速度が変われ ば、射出時間 (T1)が変動し、その結果、保圧時間 (Τ2)が変動する結果となる。す なわち、溶融樹脂のロット間での流動性のばらつき、室温等の影響による射出成形 装置における加熱筒の温度のばらつき、射出ノズルの先端のつまりや糸引き等の外 乱により、射出時間 (T1)が ΔΤ長くなれば保圧時間 (T2)は ΔΤ短くなり、射出時間（ T1)が ΔΤ短くなれば保圧時間 (T2)は ΔΤ長くなるという現象が生じる。そうすると、 金型キヤビティ内に充填した溶融樹脂の圧力、粘度および重量がショットごとにばら つく結果となる。
[0006] 前記したように、一般に、ガスアシスト成形法は、溶融榭脂を金型キヤビティに充填 後、溶融榭脂中に加圧流体を注入するため、金型キヤビティ内に充填された溶融榭 脂の圧力と、該溶融樹脂中に注入する加圧流体の圧力の関係が重要である。なぜ なら、加圧流体の圧力は一定であるため、溶融樹脂の圧力が高いと加圧流体の注入 量が少なくなり、溶融樹脂の圧力が低いと加圧流体の注入量が多くなるからである。
[0007] したがって、金型キヤビティ内の溶融樹脂の圧力等がばらつ 、た状態でガスアシス ト成形法による中空成形品の生産を行った場合、中空成形品に、中空率、反り、変形 、膨れ、バースト等の不良が発生し易くなるという問題がある。
また、発泡成形法を用いた場合においても、金型キヤビティ内の溶融樹脂の圧力 等のばらつきによって、同様に、中空率 (発泡倍率）にばらつきが生じるという問題が 生じる。
[0008] 本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、中空率を略一定にし 、反り、変形、膨れ、バースト等の不良の発生をなくした中空成形品の製造方法を提 供するものである。
課題を解決するための手段
[0009] 請求項 1に記載の中空成形品の製造方法は、射出時間を一定に制御して金型キヤ ビティに溶融榭脂を射出し、保圧時間を一定に制御して溶融樹脂の密度を上げ、溶 融榭脂に加圧流体を注入した後、溶融榭脂を冷却中に、注入した加圧流体を排出 するので、中空成形品の中空率を略一定にし、反り、変形等の成形不良をなくすこと ができる。
[0010] 請求項 2に記載の中空成形品の製造方法は、射出時間を一定に制御して金型キヤ ビティに溶融榭脂を射出し、保圧時間を一定に制御して溶融樹脂の密度を上げなが ら、溶融樹脂に加圧流体を注入した後、溶融榭脂を冷却中に、注入した加圧流体を 排出するので、中空成形品の中空率を略一定にし、反り、変形等成形不良をなくす ことができる。
[0011] 請求項 3に記載の中空成形品の製造方法は、請求項 1または請求項 2において、 金型キヤビティに溶融榭脂を射出する際、射出速度および射出圧力を多段階に制御 することにより、複雑な形状の中空成形品であっても中空率を略一定にし、反り、変 形等成形不良をなくすものである。
発明の効果
[0012] 本発明は、外乱の影響を受けることなぐ金型キヤビティ内の溶融樹脂の圧力等を 略一定にすることにより、中空成形品に生じる各種成形不良をなくすことができるとい う効果を奏する。
発明を実施するための最良の形態
[0013] 以下に実施例を用いて、本発明を詳細に説明する。
実施例 1
[0014] 図 1及び図 2に示すように、厚さ（天肉）が 2mm、幅が 100mm、長さが 450mmの 板状のものに、高さ Hが 3mm、幅 Tが lmm、長さが 450mmのリブ 2を設けた中空成 形品 1を、透明 ABS {トヨラック 920 (商品名） }を用い、ガスアシスト成形法にて成形し た。ゲートは、注入口 3に設け、加圧流体としての窒素ガスは、注入口 3から注入した
[0015] 成形条件は、最大射出速度の 70%の速度設定，最大射出圧力の 65%の圧力設 定で溶融榭脂を金型キヤビティに射出し、最大射出圧力の 40%の圧力設定で 0. 5 秒間の設定値で金型キヤビティ内の溶融榭脂を保圧した。そして、溶融樹脂の保圧 完了後、 lOMPaで 5秒間、溶融榭脂中に窒素ガスを注入し、 5秒間のガス保圧を行 い、図示しないガス注入ピンの隙間から窒素ガスを大気排出した。そして、金型を開 いて中空成形品 1を金型キヤビティから取り出して、中空部 4が形成されている長さ L を測定した。つまり、長さ Lとは、注入口 3がある中空成形品 1の一端から、リブ 2に沿 つて窒素ガスが進んだ最大長さのことを 、う。
[0016] この中空成形品 1を、射出時間 T1および保圧時間 T2をそれぞれ独立にタイマー で制御できる装置 (例えば、名機製作所製の射出成形装置)を用いた場合と、充填 時間 T (Τ=Τ1 +Τ2)をタイマーで制御できる装置 (例えば、東芝機械製の射出成形 装置)を場合とに分けて、それぞれ成形し、長さ Lを測定した。
[0017] ここで、射出時間 T1および保圧時間 Τ2をそれぞれ独立にタイマーで制御できると は、溶融樹脂の射出開始力もの時間経過をタイマーで監視し、射出時間が T1にな つた時点で溶融樹脂の射出を停止し、かつ、溶融樹脂の保圧開始からの時間経過 をタイマーで監視し、保圧時間が Τ2になった時点で溶融樹脂の保圧を停止すること をいう。
また、充填時間 Τをタイマーで制御できるとは、射出時間 T1および保圧時間 Τ2を 個々にタイマーで監視するのではなぐその合計時間たる充填時間 Τをタイマーで監 視すること、すなわち、溶融樹脂の射出開始力もの時間経過をタイマーで監視し、充 填時間が Τになった時点で溶融樹脂の保圧を停止することをいう。
[0018] その結果、射出時間 T1および保圧時間 Τ2をそれぞれ独立にタイマーで一定に制 御した場合の長さ Lのバラツキは ±0. 05mmであったのに対し、充填時間 T(T=T1 +Τ2)をタイマーで一定に制御した場合の長さ Lのバラツキは ±0. 5mmであり、 10 倍のバラツキがあった。
実施例 2
[0019] 実施例 1で説明した図 1及び図 2に示す成形品をガスアシスト成形法により成形した 成形条件は、最大射出速度の 70%の速度設定，最大射出圧力の 65%の圧力設 定で溶融榭脂を金型キヤビティに射出し、最大射出圧力の 40%の圧力設定で 2秒 間の設定値で金型キヤビティ内の溶融榭脂を保圧した。一次圧完了後 (射出完了信 号があった後）すぐに、 lOMPaの圧力で 5秒間、窒素ガスを溶融樹脂に注入し、 10 秒間のガス保圧を行!ヽ、図示しな!、ガス注入ピンの隙間から窒素ガスを大気排出し た。そして、金型を開いて中空成形品 1を金型キヤビティから取り出して、中空部 4が 形成されて ヽる長さ Lを測定した。
[0020] この中空成形品 1を、射出時間 T1および保圧時間 T2をそれぞれ独立にタイマー で制御できる装置 (例えば、名機製作所製の射出成形装置)を用いた場合と、充填 時間 T (T=T1 +Τ2)をタイマーで制御できる装置 (例えば、東芝機械製の射出成形 装置)を場合とに分けて、それぞれ成形し、長さ Lを測定した。
[0021] その結果、射出時間 T1および保圧時間 T2をそれぞれ独立にタイマーで一定に制 御した場合の長さ Lのバラツキは、実施例 1と同様、充填時間 T(T=T1 +T2)をタイ マーで一定に制御した場合の長さ Lのバラツキよりも非常に小さぐ安定していること がわかった。
実施例 3
[0022] 図 3に示すように、厚さ（天肉）が 2. 5mmであり、長さ 100mm X高さ 100mmの部 材 11と、長さ 50mm X高さ 10mmの部材 12と、長さ 200mm X高さ 150mmの部材 1 3が連結され、かつ、部材 13に幅が lmm、高さが 3mmのリブ 14が渦巻き状に形成 されたものを一体的に成形した中空成形品 16を、透明 ABS {トヨラック 920 (商品名） }を用い、ガスアシスト成形法にて成形した。ゲートは、ゲート口 10に設け、加圧流体 としての窒素ガスは、注入口 15から注入した。
[0023] この中空成形品 16を、まず、射出速度と射出圧力をそれぞれ独立に多段階に設定 でき、かつ射出時間 T1及び保圧時間 T2とをそれぞれ独立に制御できる射出成形装 置 (例えば、名機製作所製の射出成形装置)を用いて成形した。
成形条件は、部材 11 (A点力も B点まで）は、射出速度が最大射出速度の 70%の 速度、射出圧力が最大射出圧力の 65%の圧力で、部材 12 (B点から C点まで）は、 射出速度が最大射出速度の 20%の速度、射出圧力が最大射出圧力の 20%の圧力 で、部材 13 (C点力も D点まで）は、射出速度が最大射出速度の 70%の速度、射出 圧力が最大射出圧力の 60%の圧力で、金型キヤビティ内に溶融榭脂を射出した後、 最大射出圧力の 40%の圧力で 0. 5秒間、保圧を力 4ナた。一次圧完了後 (射出完了 後、すなわち、射出時間 T1完了後） 0. 1秒間の遅延をとつて、 15MPaの圧力で 5秒 間、溶融樹脂に窒素ガスを注入し、 10秒間のガス保圧を行い、ガス注入ピンの隙間 力も窒素ガスを大気排出した。そして、金型を開いて中空成形品 16を取り出し、リブ 14に沿って形成された中空部の長さを測定した。 10回の成形で得られた 10個の中 空成形品 16を測定した結果、ばらつきは、 ± 5. 5mmであった。
[0024] 一方、図 3に示した中空成形品 16を、射出時間 T1及び保圧時間 T2とをそれぞれ 独立に制御でき、かつ、射出速度は可変であるが、射出圧力は一圧 (金型キヤビティ 内に溶融榭脂を射出する際、最大圧力の設定であり、射出速度に応じて圧力が追従 する)である射出成形装置 (例えば、住友重機製の射出成形装置)を用いて成形した
[0025] 成形条件は、部材 11 (A点力も B点まで）は、射出速度が最大射出速度の 70%の 速度、部材 12 (B点から C点まで）は、射出速度を最大射出速度の 20%の速度、部 材 13 (C点力も D点まで）は、射出速度を最大射出速度 70%の速度とした。射出圧 力は、 B点力 C点を通過する際にバリが張らない程度にするために射出速度を最 大射出速度の 20%で金型キヤビティ内に溶融榭脂を射出した後、最大射出圧力の 4 0%で 0. 5秒間保圧を力 4ナた。一次圧完了後 (射出完了後、すなわち、射出時間 T1 完了後） 0. 1秒間の遅延をとつて、 15MPaの圧力で 5秒間、溶融樹脂に窒素ガスを 注入し、 10秒間のガス保圧を行い、ガス注入ピンの隙間から窒素ガスを大気排出し た。そして、金型を開いて中空成形品 16を取り出し、リブ 14に沿って形成された中空 部の長さを測定した。 10回の成形で得られた 10個の榭脂成形品 16を測定した結果 、バラツキは、 ± 11mmであった。
[0026] 前記した実施例は、説明のために例示したものであって、本発明としてはそれらに 限定されるものではなぐ特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記載か ら当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および 付カロが可能である。
[0027] 例えば、中空成形品を成形するための金型キヤビティに、メルトシャッターを設けて も良い。メルトシャッターとは、金型キヤビティに近接して設けられた榭脂たまり部 (ダミ 一形状）と、金型キヤビティとを連通させる通路に設けられたシャッターのことである。
[0028] メルトシャッターを閉じた状態で金型キヤビティに溶融榭脂を射出し、榭脂保圧をし て、金型キヤビティ面を溶融樹脂に転写させた後、メルトシャッターを開いて、溶融榭 脂に窒素ガスを注入すると、溶融榭脂の内部における中空部の形成に応じて余分な 溶融榭脂 (メルト）が溶融樹脂の内部力 通路を通って榭脂たまり部へ移動する。こ のようにして中空成形品を成形すると、外観の綺麗な榭脂成形品を得ることができる
[0029] メルトシャッターは、油圧または空気圧シリンダでピンを動作させて、ピンにシャツタ 一機能を持たせるることができる。
例えば、サブマリンゲートの逆の構造を持たせた金型において、油圧シリンダにより ピンの前進後退により金型キヤビティと榭脂たまり部の開閉を可能にすることができる 。なお、メルトシャッターの閉は、窒素ガスのガス保圧の間、または大気排出の間に実 施するのが望ましい。
[0030] また、ガスアシスト成形においては、リブの厚さは、根本において天肉の厚さの 70 %以下にすることが望ましい。リブの厚さが天肉の厚さの 70%を超える場合は、中空 成形品の外観にリブの転写斑が発生するからである。しかし、成形品の設計上、リブ の厚さを天肉の厚さの 70%以上にしなければならない場合には、メルトシャッターを 用いることにより、窒素ガスを注入する前の十分な榭脂保圧効果によって、金型キヤ ビティ面の転写率が UPするので、比較的綺麗な中空成形品を得ることができる。
[0031] 特に材料として、ポリプロピレン等の結晶性榭脂を用いる場合は、外観を良くするた めに、リブの根本だけに窒素ガスを注入するのが望ましいため、メルトシャッターを用 いると効果的である。
[0032] 中空成形品の中空率をコントロールする為には、榭脂成形品の体積と、榭脂たまり 部の容量とを一致させることが望ましい。この場合は、榭脂たまり部の容量を可変でき る機構を用いることが望ましぐ榭脂たまり部の容量は、窒素ガスの注入を行うことで 榭脂たまり部がメルトでちょうど満たされることが望ましい。
[0033] 発泡成形においては、金型キヤビティ内に溶融榭脂を射出した後メルトシャッター を開けると金型キヤビティ内の溶融樹脂の圧力が下がるため、榭脂たまり部は、溶融 榭脂を発泡しやすくするという作用効果がある。メルトシャッターを開けるタイミングは 、ガスカウンターブレシャ一（GCP)使用の有無に関わらず射出時間 T1の完了後、ま たは保圧時間 T2の完了後の何れかである。ガスアシスト成形の場合と同様に、榭脂 たまり部の容量によって発泡倍率が左右されるので、榭脂たまり部の容量を可変でき るようにすることが望ましい。
[0034] また、加圧流体を注入する場所は、溶融樹脂に直接注入する場合、ゲートの近傍 では中空率が大きくなり、ゲートから離れた場所では寸法精度は良くなる傾向がある [0035] ランナーから加圧流体を注入する場合は、溶融樹脂の流路にガス注入機構を設け ることが好ましい。一次スプルーのコールドストラッグゥエルや、特別にガス注入の形 状を設けてガス注入を行う（「たこ足-一ドル」と称す)と、ガス注入ピンに射出圧力が かかり、加圧流体の注入が困難になったり、注入ガス圧力や時間にばらつきが出たり する。その結果、中空成形品の中空率にばらつきが出る等の不具合が発生するので 好ましくない。したがって、ランナー力もガス注入を行う場合は、可能な限り、ゲートの 近傍で行うことが望ましい。また、ガス注入ピンの先端をランナーに潜り込まると、溶 融榭脂の流路を塞ぐことになり、圧力損失や乱流が発生し、シルバーストリークの不 良発生の原因となるので、潜り込ませないことが重要である。
[0036] ガスアシスト成形では、ランナーロックピンやコールドストラッグゥエルなどからスプル 一'ランナーに溶融樹脂が流れる場合に、スプル一'ランナー内のエアーベント (ガス 抜き)を設けることで榭脂焼けが少なくなりウエルドが目立たなくなる。
[0037] また、金型キヤビティ内への不活性ガス (例えば、窒素ガス、炭酸ガス等）の封止（ 置換）、射出時にコールドストラッグゥエルやランナーロックピン力もの不活性ガスを注 入しての焼けの防止、ランナーおよび/または金型キヤビティへの DLC、 BNなど熱 伝導率の良い、或いは W C、 TiN, SiCなど熱伝導率の悪い表面処理の実施、スプ
2
ルー ·ランナー部分流動時の超低速射出による榭脂焼けの低減などをすることが望 ましい。
[0038] また、ガスアシスト成形で使用するガス注入ピンは、ガス注入ピンに設けられた 0. 0 3mm程度の間隙から加圧流体としての窒素ガス等の入出が行われるので、ガス注 入ピンの先端に接する溶融榭脂は、ガス注入 (ガスの「入り」）時には溶融していること が必要であって、ガス放出（ガスの「出」）時には冷却固化が完了していないことが必 要である。ガス回路がふさがれたまま、即ち中空部に残圧が残った状態で金型を開 けると膨れやバーストなど成形不良品となるからである。これを防止する為には、ガス 注入ピンの先端部の周りを厚さ 0. 5mm〜： Lmm程度の溶融樹脂が取り囲むようにす ることが好ましぐ厚肉の溶融樹脂が取り囲むようにするのは好ましくない。
[0039] ガスアシスト成形は、冷却固化に時間の力かる厚肉部が中空となるので、冷却時間 の短縮になるが、ガス注入ピン先端の冷却をスムーズに行うには、ガス注入後にガス 注入ピンを冷却して、ガス排出回路部分の溶融榭脂を十分に冷却固化させることが 望ましい。このためには、ガス注入ピンの後部にエアーを吹きかけて冷却することで 実現できる。
[0040] このガス注入ピンの材質は、鋼材でもかまわな!/、が、熱伝導率の良!、リンセィ銅や ベリリウム銅の使用が好ましい。また、銀に Ni電铸を施し、機械加工によって製造して も良い。
[0041] また、ゲートが 1点の場合は、金型キヤビティ内の溶融樹脂の圧力は、高くなるので 、溶融榭脂に注入する加圧流体の圧力は、高圧でなければならない。しかし、多点 ゲートの場合は、金型キヤビティ内の溶融樹脂の圧力は、 1点ゲートの場合と比較し て低くなるので、溶融樹脂に注入する加圧流体の圧力を低圧にすることができる。
[0042] 保圧時間 T2の制御が可能な射出成形装置は、保圧時間 T2と射出圧力によって 金型キヤビティ内の溶融榭脂を高圧にする場合 (保圧時間 T2を長ぐ射出圧力を高 くした場合)、低圧にする場合 (保圧時間 T2を短ぐ射出圧力を低くした場合)などの コントロールが可能となるので、金型キヤビティ内の溶融樹脂の圧力を高めてからカロ 圧流体を注入する、または金型キヤビティ内の溶融榭脂の圧力を低 ヽ状態で加圧流 体を注入するなど、外観や中空成形品の中空率のコントロールが可能となる。
[0043] 溶融樹脂に注入された加圧流体力 ループしたり閉塞すると、中空成形品の内部 に残圧が残るので、金型力 取り出し際、膨れやバーストの不良の原因となる。この 現象を回避するには、厚肉部でガスのループが発生しないように、またはガス注入ピ ンを近づけ過ぎな 、ような配慮が必要である。
[0044] ガス注入ピンは、冷却がスムーズに行われる場所に設置するのが良ぐ周りが榭脂 に囲まれた部分、例えば高いリブによって四角に囲まれた場所に設置すると、ガス注 入ピンが冷えないので、膨れやバーストの原因となる。
銀、アルムミゥム、銅合金の丸棒の上にニッケル電铸で lmm程度のニッケル層を 付けた構造を有する冷却構造を持たせたガス注入ピンの冷却は、ガス注入ピンの後 方にエアーを吹きかけることで行う。冷却は、ガス注入と同時に、または少し遅延時間 をとつた後開始し、大気排出の開始、途中、完了の何れかに終了させる。
このガス注入ピンを用いることにより、注入ガスのブローアウト回路が確保され、注 入されたガスをスムーズに成形品内部力 ブローアウトできるので、膨れやバーストの 発生は少なくなる。
[0045] 本発明で実施可能な榭脂は、 ABS、 HIPSなどのスチレン系、 PE、 PPなどのォレ フィン系、塩ビなどのビニル系、ポリアミドなどアミド系、ポリエステルなどエステル系、 エーテル系榭脂に代表される熱可塑性榭脂の全て、およびユリア、フエノールの代 表される熱硬化性榭脂の全て、および前記樹脂のポリマーブレンドやポリマーァロイ 、更には前記樹脂に無機および Zまたは有機繊維やミネラル、難燃剤などを配合し た複合材、それ以外にはアルミニウムやマグネシウム、及びそれらを主成分とした合 金の射出成形にも適用拡大が可能と予測される。
[0046] 本発明が適用可能な射出成形法は、一般の射出成形（中実射出成形法）に有効 で、特に旭化成工業の AGI、 GPI、 CGM、 H2M、出光石油化学の GIM、新日鉄化 学の PFP、英国のシンプレス、米国の GAIN Technology,独国のエアーモーノレド 、コンツールなどに代表される中空射出（ガスアシスト)成形法、及び米国の UCC法 、 USM法、或いは、東芝機械と旭ダウとが開発した TAF法、 EX— CELL— O社法、 へッティンガーの発泡成形や、 New— SF、 GCP法、ァライドケミカル社の技法、更に 超臨界状態の気態 (体)を用いた米国 トレクセル社の MuCell (ミューセル)や旭化 成工業の AMOTECに代表される発泡射出成形法と、発泡成形、発泡射出成形法 と前記ガスアシスト成形法と融合された方法、更には、圧縮成型、射出圧縮成型、トラ ンスファー成形、小野産業やシスコ、 GEプラスチックスが開発し、販売しているヒート アンドクール、住友化学の SPモールド、インモールド成形法との前記ガスアシスト成 形法とを融合させた方法にも適用される。
産業上の利用可能性
[0047] 本発明は、中空成形品の製造に適用される。
図面の簡単な説明
[0048] [図 1]本発明により製造された中空成形品の斜視図である（実施例 1)
[図 2]本発明により製造された中空成形品の部分拡大図である（実施例 1)
[図 3]本発明により製造された中空成形品の斜視図である（実施例 2)
符号の説明 中空成形品 リブ 注入口 中空部

Claims

請求の範囲
[1] 射出時間を一定に制御して金型キヤビティに溶融榭脂を射出し、
保圧時間を一定に制御して前記溶融樹脂の密度を上げ、
前記溶融樹脂に加圧流体を注入した後、
前記溶融榭脂を冷却中に、注入した前記加圧流体を排出することを特徴とする中 空成形品の製造方法
[2] 射出時間を一定に制御して金型キヤビティに溶融榭脂を射出し、
保圧時間を一定に制御して前記溶融樹脂の密度を上げながら、前記溶融樹脂に 加圧流体を注入した後、
前記溶融榭脂を冷却中に、注入した前記加圧流体を排出することを特徴とする中 空成形品の製造方法
[3] 金型キヤビティに溶融榭脂を射出する際、射出速度および射出圧力を多段階に制 御することを特徴とする請求項 1および請求項 2に記載の中空成形品の製造方法
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