特開 2016-210069 熱可塑性樹脂成形品を、成形品の表面にひけや変形が発生することなしに射出成形により製造する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2016-210069(P2016-210069A)

(43)【公開日】2016年12月15日

(54)【発明の名称】熱可塑性樹脂成形品を、成形品の表面にひけや変形が発生することなしに射出成形により製造する方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/14 20060101AFI20161118BHJP

【ＦＩ】

   B29C45/14

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2015-94721(P2015-94721)

(22)【出願日】2015年5月7日

(71)【出願人】

【識別番号】000229911

【氏名又は名称】日本フローセル製造株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100094972

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康弘

(72)【発明者】

【氏名】真鍋 琢朗

(72)【発明者】

【氏名】原田 英男

【テーマコード（参考）】

4F206

【Ｆターム（参考）】

4F206AA15

4F206AD24

4F206AM34

4F206JA07

4F206JB12

4F206JB17

4F206JF05

4F206JQ81

(57)【要約】      （修正有）

【課題】厚肉部を有する熱可塑性樹脂成形品の製造するに当たり、成形品の表面にひけなどの欠陥を生ずることなく射出成形ができる方法を提供する。
【解決手段】成形品の厚肉部の内部に収容される形状の予備成形品８を、射出成形を行なう樹脂と同質の熱可塑性樹脂で作成し、前記予備成形品８を金型内の前記厚肉部に対応する個所に、周囲に空間を有するように保持した後、溶融樹脂を射出充填することにより前記予備成形品８を包蔵した成形品を製造する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

肉厚が特に厚い厚肉部を有する熱可塑性樹脂成形品を射出成形により製造する方法において、成形品の前記厚肉部の内部に収容される形状の予備成形品を、射出成形を行なう樹脂と同質の熱可塑性樹脂で作成し、前記予備成形品を金型内の前記厚肉部に対応する個所に、周囲に空間を有するように保持した後、溶融樹脂を射出充填することにより前記予備成形品を包蔵した成形品を製造することを特徴とする厚肉部を有する熱可塑性樹脂成形品の製造方法。

【請求項2】

予備成形品の外面に複数の突起を設け、これら突起を金型の内面で保持することにより、予備成形品を周囲に空間を有するように保持することを特徴とする請求項１記載の厚肉部を有する熱可塑性樹脂成形品の製造方法。

【請求項3】

予備成形品は射出成形で作成されることを特徴とする請求項１または２に記載の厚肉部を有する熱可塑性樹脂成形品の製造方法。

【請求項4】

熱可塑性樹脂が塩化ビニル樹脂であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の厚肉部を有する熱可塑性樹脂成形品の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は厚肉部を有する熱可塑性樹脂成形品の製造方法であって、厚肉部を有するにもかかわらず成形品の表面にひけなどの欠陥を生ずることなく、高能率で射出成形ができる方法を提供する。

【背景技術】

【0002】

厚肉部を有する熱可塑性樹脂成型品を射出成形により製造するとき、金型に充填された樹脂は表面から固化していくので厚肉部の中心部が最終的に固化する。樹脂自体は凝固のさい収縮するため成型品の体積収縮は厚肉部の中心部に集中する。このため樹脂の射出充填完了後保圧してこの部分に樹脂を補給することが、しばしば行われている。しかしながら金型の注入ゲート部分の樹脂が先に凝固することもあり、この場合厚肉部の中心部への樹脂の補給が不十分になる。このようになると成型品の厚肉部表面にひけや変形が発生することになる。

【0003】

そこで特開平５−１６１７７号公報には、異なる肉厚を持つ熱可塑性樹脂成型品を射出成形するさい、引け現象が起きる厚肉部に相当する金型キャビティの任意の位置にボイド挿入ピンを設ける方法が示されている。このボイド挿入ピンは尖った先端からガスを噴出できるようになっており、その先端を厚肉部の厚さの中心付近に位置させ、厚肉部において適当な間隔で複数設ける。このようにしておいて、上記金型キャビティを満たすに十分な溶融樹脂を射出充填したのち、前記ボイド挿入ピン先端から加圧ガスを噴出させることによりボイドを発生させる。このボイドは樹脂の収縮量に見合って大きさが成長するので、成形品の表面に引けが発生するのを防止することができる。なおボイド挿入ピン先端からの加圧ガスの噴出は樹脂の凝固まで続けても良いし、たとえ加圧を停止しても樹脂の体積収縮に伴いボイドは成長するとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平５−１６１７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

厚肉部を有する樹脂成形品において厚肉部に生ずる引けなどの欠陥を防止する方法として、さきに述べたように樹脂の射出充填完了後保圧してこの部分に樹脂を補給することが、しばしば行われている。しかしながらこの方法は成形工程に長時間を必要とし生産能率が悪い。また注入ゲート部分の樹脂が先に凝固しないようにする必要があり、金型の設計にも配慮が必要である。

【0006】

また前記の特開平５−１６１７７号公報に記載の方法は、表面の引けは防止できるものの成形品の内部にボイドを発生させるので、成型品に対する追加の機械加工などによりボイドが露出するおそれがある場合には適用できない。また強度などの観点からボイドが有害な場合にも適用できない。またこの方法は金型にボイド挿入ピンを設けて、これからガスを噴出させるといった手間もかかる。本発明は厚肉部を有する熱可塑性樹脂成型品を射出成形により製造するに当たり、上記のような従来技術の問題を解決した方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は前記課題を解決するものであって、肉厚が特に厚い厚肉部を有する熱可塑性樹脂成形品を射出成形により製造する方法において、成形品の前記厚肉部の内部に収容される形状の予備成形品を、射出成形を行なう樹脂と同質の熱可塑性樹脂で作成し、前記予備成形品を金型内の前記厚肉部に対応する個所に、周囲に空間を有するように保持した後、溶融樹脂を射出充填することにより前記予備成形品を包蔵した成形品を製造することを特徴とする厚肉部を有する熱可塑性樹脂成形品の製造方法である。また上記方法は、予備成形品の外面に複数の突起を設け、これら突起を金型の内面で保持することにより、予備成形品を周囲に空間を有するように保持することも特徴とする。またさらに予備成形品は射出成形で作成されること、熱可塑性樹脂が塩化ビニル樹脂であることも特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

従来の方法では厚肉の製品は表面に引けが発生するのを完全に防止するのは困難であり寸法が安定しない。また成型時に厚肉部の凝固に時間がかかる結果、樹脂が劣化して材質不良となるいわゆる「焼け」がしばしば発生する。このため厚肉の部材は射出成形することなく、手間をかけて丸棒や角板から全体を切削加工して製造するのが一般的であった。本発明の熱可塑性樹脂成形品の製造方法によれば、厚肉の成型品においても上記のようなひけやボイドや焼けの発生がなく、内部に欠陥が無い射出成型品を安定して製造できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の製造方法による熱可塑性樹脂成形品の例を示すものであって、一部を切り欠いた斜視図である。

【図2】図１の熱可塑性樹脂成形品におけるＸ−Ｘ′矢視断面図である。

【図3】従来の製造方法による場合の、図２に対応する個所の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１は本発明の製造方法による熱可塑性樹脂成形品の例を示すものであり、大流量の液体を対象とする流量計の部品であって、ベースソケットと称されるものである。図中１は管体であって管体の内側には液体が通され、これにより圧力が掛かるから管体は厚さが必要である。２は管体と一体になっているオリフィス板であって、成形後に機械加工により所定の大きさの穴（図示せず）が流量の測定範囲に応じて開けられる。また３は管体と一体になってこれの周囲に設けられている取付部であって複数のボルト穴４を有し、これにより別途用意されたフランジ継手などとボルトで結合される。図１においてこの取付部３は半円周部分を切り欠いて示されている。なおこの取付部３にはボルト穴４の他に複数の窓５が開いているが、この部分は強度上放射方向の厚さは不要であるので、材料節約と軽量化および射出成形時の欠陥防止のため窓を設けたものである。また６は液体の出入口であってオリフィス板２の両側にそれぞれ設けられており（図２参照）、継手部７を介して外部の測定器に接続されている。

【0011】

また図１において８は本発明の特徴点である予備成形品であって、管体１の内部に設けられている状況を予備成形品以外の部分を半円形に切り欠いて示している。図２は図１の熱可塑性樹脂成形品におけるＸ−Ｘ′矢視断面図であって管体１の断面のうち、表面部を残して多くの部分が予備成形品８で占められている。これにより射出成形される部分の厚さは薄くして管体１全体の厚さは確保し、管の内部に通す液体の圧力に対処する。表面から予備成形品表面までの距離、すなわち表面部の厚さは、例えば塩化ビニル樹脂の場合８ｍｍ程度以下であれば欠陥のない成形ができる。

【0012】

図３は従来の成型品の場合の図２と同じ個所の断面図であるが、予備成形品がないため管体２１そのものの厚さ（図の横方向）が大きくなっている。このため成形時に樹脂の凝固に長時間を要して生産能率の低下や材質の劣化が生ずるとともに、凝固収縮量が大きくなって成型品表面に引けなどの欠陥が生ずることになる。

【0013】

本発明において成形品の材質は熱可塑性樹脂であるが、成形時に厚肉部が存在するような大きな寸法のものに多く適用されているのは塩化ビニル樹脂である。しかしたとえばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリカーボネート、ポリメチルメタアクリレートといった熱可塑性樹脂も適用できる。ここにおいて予備成形品の材質は成形品全体と同質の、熱可塑性樹脂射出成形に用いられる樹脂と本質的に同じものである。ただし厳格に同一である必要はなく、分子量の相違や添加物の相違などがあっても用途からみて同じものと見なせる場合は差し支えない。

【0014】

また予備成形品の製作方法は板や棒などの素材を切削すればよい。このため予備成形品の製作の手間がかかることになるが、本発明の成形品の製造方法が実用になる前は全体を切削加工で製造するのが普通だったのを考えると手間の削減の効果が十分ある。一般に予備成形品は単純な形態で済む場合が多く、成形品全体を切削加工で製造するよりも少ない手間で済むからである。また予備成形品の寸法は当然に成形品自体の厚肉部の寸法よりも小さくなっているから、寸法がある程度小さい場合には射出成形で予備成形品を欠陥なく製作できる場合もある。さらには予備成形品はそれ自体最終製品では内部に入るものであるから、引けなどの表面欠陥がある程度あっても差し支えない。このため予備成形品の製作に当たって射出成形は広く適用できるものであって、この場合切削加工よりも工程の能率化を図ることができる。

【0015】

また予備成形品は射出成形を行なうに当たって金型内の厚肉部に対応する個所に、周囲に空間を有するように保持する必要があるが、このために図１に示すように予備成形品８の外面に複数の突起９を設ける。そしてこれら突起９を成形金型の内面で保持することにより、予備成形品を周囲に空間を有するように支持する。予備成形品は成形時に溶融樹脂の注入圧力を受けるから、金型内面と垂直な方向だけでなく内面に沿った方向の力に対しても対抗する必要がある。したがって図１に示した成形品の場合、予備成形品は円の軸方向の力に対しても対抗する必要があるので、突起の先端は金型の型当たり面の個所で挟むようにして保持する必要がある。このため射出成形後は突起の先端部分は成形品の表面から突き出した形で残存することになるが、図１に示した成形品の場合は窓５の穴の内面であるので製品の使用において全く支障がない。もし成形品の外面に突起の先端が出て邪魔になるようなときには、ほとんどの場合削り落としても問題はない。

【0016】

なお溶融樹脂が射出充填された部分と予備成形品との界面は、塩化ビニル樹脂などの場合において溶融することはない。したがって射出成形時に予備成形品であった部分は製品において一体になる訳ではなく、全体を切断して界面から剥がすことは可能である。しかし予備成形品であった部分は射出成形された部分と強固に結合しており、成形品の使用時に簡単に分離したりすることはなく、通常の使用において問題になることはない。例えば図１や図２に示す液体の出入口６は射出成形品にドリルで穴あけを行なって設けるが、そのとき穴の内面には予備成形品であった部分と射出成形された部分との境界が露出することになる。しかしこの部分に隙間が開いたり液漏れが生ずることは無い。

【実施例】

【0017】

先に図１および図２に示した流量計の部品であるベースソケットを本発明の方法による射出成形で製作した。材質は塩化ビニル樹脂である。大きさは配管の呼び径が１００Ａであって、主要部の寸法は図２に示した外径Ａが２１０ｍｍ、軸方向の厚さＢが５２ｍｍ、また管体１の厚さとほぼ同じ厚肉部Ｃは２８．５ｍｍである。また予備成形品の寸法は内径Ｄが１０７ｍｍ、外径Ｅが１５２ｍｍ、軸方向の厚さＦが３６ｍｍであって、予備成形品の表面の射出された樹脂の部分の厚さは径方向（図２の横方向）が３〜５ｍｍ、軸方向が８ｍｍである。この予備成形品は射出成形される部分の樹脂と同じ材質の塩化ビニル樹脂であって、突起９の部分を含めて切削加工により製作した。なお射出成形における溶融樹脂の注入ゲートはオリフィス板２の中心部に設けた。

【0018】

上記のような本発明の方法で製造する場合、溶融樹脂を金型内に射出したのち、９０〜１２０秒経過して型から取り出し水冷したが成形品に変形が生ずることは無かった。一方従来の方法として、図３に断面を示したように予備成形品を内蔵させることなく射出成形を行なった。この場合も本発明の方法と同様に溶融樹脂を金型内に射出したのち、９０〜１２０秒経過して型から取り出し水冷した。しかし金型から取り出したときには成型品の表面に引けが見られなかったものの、１日経過後には管体１の部分の各面に引けが発生した。これは射出成形後金型から取り出した時に厚肉部の表面近傍は固化していても、内部は未だ凝固していなかったためと考えられる。

【0019】

さらに本発明の一環として、予備成形品の製作方法を前記の切削加工に代えて射出成形で行なう方法も行なった。予備成形品の寸法は前記したとおりであって、射出成形により突起９の部分も含めて一挙に成形した。なお予備成形品の射出成形の場合には、射出ゲートは成形される環状体の内周面における軸方向の中央部であって、円周上１８０度隔てた対称位置に２個所設けた。このようにして作成した予備成形品の表面には引けが認められたものの、内部には強度を低下させたり成形品の使用に当たって問題になるような欠陥は無かった。そしてこの射出成形による予備成形品を内蔵した最終製品においても、切削加工による予備成形品を使用した場合と同等であり品質上の問題は無かった。

【0020】

上記のように本発明によれば厚肉部を有する熱可塑性樹脂成形品を製造するに当たり、成形品の表面にひけなどの欠陥が生じたり、内部の過熱による材質劣化が生じたりすることがない。したがって従来はもっぱら切削加工により製造されていたこれら厚肉部を有する製品に対し、本発明の方法を適用することによりコスト低下が可能になる。なお本発明は上記のような実施例に限定されるものではなく、種々の対象物に適用可能である。

【符号の説明】

【0021】

１ 管体
２ オリフィス板
３ 取付部
４ ボルト穴
５ 窓
６ 液体の出入口
７ 継手部
８ 予備成形品
９ 突起
２１ 管体（従来技術）

【図1】

【図2】

【図3】

【手続補正書】

【提出日】2016年7月22日

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0007】

本発明は前記課題を解決するものであって、熱可塑性樹脂成形品を、成形品の表面にひけや変形が発生することなしに射出成形により製造する方法おいて、前記成形品の内部に収容される形状であって外面に複数の突起が設けられた予備成形品を、射出成形を行なう樹脂と同質の熱可塑性樹脂で作成し、前記予備成形品を前記の突起により金型の内面で保持した後、溶融樹脂を射出充填することにより、前記予備成形品の表面を溶融することなく前記充填された樹脂が予備成形品と結合した成形品とする、熱可塑性樹脂成形品を、成形品の表面にひけや変形が発生することなしに射出成形により製造する方法である。また上記成形品は、射出成形したときに成形品の表面にひけや変形が発生することがある厚肉部を有するものであること、予備成形品は射出成形で作成されること、熱可塑性樹脂が塩化ビニル樹脂であることも特徴とする。

【手続補正3】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱可塑性樹脂成形品を、成形品の表面にひけや変形が発生することなしに射出成形により製造する方法おいて、前記成形品の内部に収容される形状であって外面に複数の突起が設けられた予備成形品を、射出成形を行なう樹脂と同質の熱可塑性樹脂で作成し、前記予備成形品を前記の突起により金型の内面で保持した後、溶融樹脂を射出充填することにより、前記予備成形品の表面を溶融することなく前記充填された樹脂が予備成形品と結合した成形品とする、熱可塑性樹脂成形品を、成形品の表面にひけや変形が発生することなしに射出成形により製造する方法。

【請求項2】

成形品は、射出成形したときに成形品の表面にひけや変形が発生することがある厚肉部を有するものであることを特徴とする請求項１記載の、熱可塑性樹脂成形品を、成形品の表面にひけや変形が発生することなしに射出成形により製造する方法。

【請求項3】

予備成形品は射出成形で作成されることを特徴とする請求項１または２に記載の熱可塑性樹脂成形品を、成形品の表面にひけや変形が発生することなしに射出成形により製造する方法。

【請求項4】

熱可塑性樹脂が塩化ビニル樹脂であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形品を、成形品の表面にひけや変形が発生することなしに射出成形により製造する方法。