特許 5663387 そり解析方法、そり解析装置、多色成形品の製造方法、プログラムおよび記憶媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5663387

(24)【登録日】2014年12月12日

(45)【発行日】2015年2月4日

(54)【発明の名称】そり解析方法、そり解析装置、多色成形品の製造方法、プログラムおよび記憶媒体

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/76 20060101AFI20150115BHJP

【ＦＩ】

   B29C45/76

【請求項の数】11

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2011-96342(P2011-96342)

(22)【出願日】2011年4月22日

(65)【公開番号】特開2012-977(P2012-977A)

(43)【公開日】2012年1月5日

【審査請求日】2014年1月9日

(31)【優先権主張番号】特願2010-113148(P2010-113148)

(32)【優先日】2010年5月17日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000005968

【氏名又は名称】三菱化学株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】594137579

【氏名又は名称】三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100129838

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 典輝

(74)【代理人】

【識別番号】100101203

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100104499

【弁理士】

【氏名又は名称】岸本 達人

(72)【発明者】

【氏名】速水 弘樹

(72)【発明者】

【氏名】今泉 洋行

(72)【発明者】

【氏名】大森 正敏

【審査官】 越本 秀幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−１６５８２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１７０９０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２７７３２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１８６２２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ４５／００−４５／８４

Ｂ２９Ｃ ６５／００−６５／８２

Ｇ０６Ｆ １７／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

多色成形品のそり変形を解析するためのそり解析方法であって、
多色成形解析用形状データ、物性データ、および、成形条件データを入力する工程、該入力した各データに基づいて前記多色成形品の各部における充填工程および保圧冷却工程を解析する工程、を備え、
前記多色成形品のうち、予め成形された成形品に残留する残留成形収縮ひずみ分布を算出してそり変形を解析する際に、該残留成形収縮ひずみ分布として、後から充填される溶融充填物によって加熱されることによって変化した残留成形収縮ひずみ分布を算出する、そり解析方法。

【請求項2】

前記加熱されることによって変化した残留成形収縮ひずみ分布として、残留成形収縮ひずみが加熱されることによって緩和されるアニーリング領域を算出し、初期の残留成形収縮ひずみで収縮する領域とアニーリングによって緩和された残留成形収縮ひずみで収縮する領域に分割して残留成形収縮ひずみ分布を算出する、請求項１に記載のそり解析方法。

【請求項3】

前記加熱されることによって変化した残留成形収縮ひずみ分布として、加熱されることによって溶融される領域を算出し、初期の残留成形収縮ひずみで収縮する領域と溶融状態から収縮する領域に分割して残留成形収縮ひずみ分布を算出する、請求項１に記載のそり解析方法。

【請求項4】

前記加熱されることによって変化した残留成形収縮ひずみ分布として、残留成形収縮ひずみが加熱されることによって緩和されるアニーリング領域を算出し、さらに、加熱されることによって溶融される領域を算出し、初期の残留成形収縮ひずみで収縮する領域、アニーリングによって緩和された残留成形収縮ひずみで収縮する領域、および、溶融状態から収縮する領域に分割して残留成形収縮ひずみ分布を算出する、請求項１に記載のそり解析方法。

【請求項5】

多色成形品のそり変形を解析するためのそり解析装置であって、
多色成形解析用形状データ、物性データ、および、成形条件データを入力する手段、該入力した各データに基づいて前記多色成形品の各部における充填工程および保圧冷却工程を解析する手段、を備え、
前記多色成形品のうち、予め成形された成形品に残留する残留成形収縮ひずみ分布を算出してそり変形を解析する際に、該残留成形収縮ひずみ分布として、後から充填される溶融充填物によって加熱されることによって変化した残留成形収縮ひずみ分布を算出する、そり解析装置。

【請求項6】

前記加熱されることによって変化した残留成形収縮ひずみ分布として、残留成形収縮ひずみ分布が加熱されることによって緩和されるアニーリング領域を算出し、初期の残留成形収縮ひずみで収縮する領域とアニーリングによって緩和された残留成形収縮ひずみで収縮する領域に分割して残留成形収縮ひずみ分布を算出する、請求項５に記載のそり解析装置。

【請求項7】

前記加熱されることによって変化した残留成形収縮ひずみ分布として、加熱されることによって溶融される領域を算出し、初期の残留成形収縮ひずみで収縮する領域と溶融状態から収縮する領域に分割して残留成形収縮ひずみ分布を算出する、請求項５に記載のそり解析装置。

【請求項8】

前記加熱されることによって変化した残留成形収縮ひずみ分布として、残留成形収縮ひずみが加熱されることによって緩和されるアニーリング領域を算出し、さらに、加熱されることによって溶融される領域を算出し、初期の残留成形収縮ひずみで収縮する領域、アニーリングによって緩和された残留成形収縮ひずみで収縮する領域、および、溶融状態から収縮する領域に分割して残留成形収縮ひずみ分布を算出する、請求項５に記載のそり解析装置。

【請求項9】

請求項１〜４のいずれかに記載のそり解析方法を用いて多色成形品のそり変形を解析し、該解析の結果に基づいて、多色成形品形状、成形品材料、および、成形条件から選ばれる少なくとも一つを決定し、該決定に基づいて多色成形品を製造する、多色成形品の製造方法。

【請求項10】

請求項１〜４のいずれかに記載のそり解析方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。

【請求項11】

請求項１０に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多色成形品のそり変形を解析するためのそり解析方法、そり解析装置、該そり解析方法を利用した多色成形品の製造方法、該そり解析方法を実行するためのプログラムおよび該プログラムを記録した記憶媒体に関する。

【背景技術】

【0002】

樹脂製品の成形方法のひとつとして、多色成形法がある。多色成形法は、２台以上の成形機、または、２本以上のシリンダーを有する専用の多色成形機と、金型の一部が回転もしくは拡張する特殊な金型を用いて、多色または多種類の樹脂からなる一体の樹脂成形品を作る成形方法である。該多色成形法により製造される多色成形品の主な用途としては、電卓やコンピュータのキー、スイッチ類の押しボタン、機械装置のツマミなどに、文字や数字、記号などを入れる場合などが挙げられる。近年、自動車用の窓ガラスを樹脂で成形する方法としても注目を集めている。

【0003】

多色成形法に近い技術として、ＤＲＩ成形法やＲＳＩ成形法といった２つ以上の成形品をそれぞれ成形して、接合部に溶融樹脂を流し込んで、一体化させる方法がある。これらの成形法については、特許文献１に示すようなそり解析方法が提案されている。これらの方法は、多色成形のうち、もっとも単純な２色成形において、２色目を成形している過程の影響を１色目の成形品が受けることを考慮するような技術ではなく、多色成形のそり解析に応用できる技術ではない。

【0004】

単色（単材）のそり解析方法としては、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６などの方法や、市販されている射出成形ＣＡＥソフト、ＡＵＴＯＤＥＳＫ社のＭＯＬＤＦＬＯＷ（登録商標）や東レエンジニアリング社の３Ｄ ＴＩＭＯＮ（登録商標）、サイバネットシステム社のＰＬＡＮＥＴＳ（登録商標）、ＣＯＲＥＴＥＣＨ社のＭＯＬＤＥＸ（登録商標）で提供されている方法などが挙げられるが、単色のそり解析方法を、多色成形に単純に適用したとしても、多色成形品のそりを予測することはできない。

【0005】

また、市販されている射出成形ＣＡＥソフト、ＡＵＴＯＤＥＳＫ社のＭＯＬＤＦＬＯＷ（登録商標）や東レエンジニアリング社の３Ｄ ＴＩＭＯＮ（登録商標）、サイバネットシステム社のＰＬＡＮＥＴＳ（登録商標）、ＣＯＲＥＴＥＣＨ社のＭＯＬＤＥＸ（登録商標）などでは、多色成形のそり変形を予測するモードが準備されているが、これらの市販ソフトに採用されている方法では、多色成形品のそりを正確に予測することは難しく、より、高精度なそり解析方法が求められていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許公開２００１−１６５８２３公報

【特許文献2】特許公開平７−１８６２２８公報

【特許文献3】特許公開平８−２３０００８公報

【特許文献4】特許公開２０００−２８９０７６公報

【特許文献5】特許公開２００３−１７５５３８公報

【特許文献6】特許公開２００６−３１３５５６公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、上記従来技術の問題点を鑑みてなされたものであって、従来、正確に成形品のそりを解析する方法が確立されていなかった、多色成形法により製造される成形品のそりを、より正確に予測することができる、そり解析方法、該方法を用いたそり解析装置、該方法を利用した多色成形品の製造方法、該方法をコンピュータに実行させるためのプログラム、および、該プログラムを記録した記憶媒体、を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明者らは、従来の多色成形法のそり解析方法における問題点について鋭意研究し、以下の点を見出すに至った。
（１）多色成形においては、予め成形された成形品の熱収縮を考慮するだけでなく、さらに、予め成形された成形品に残留する成形収縮ひずみ（以下、「残留成形収縮ひずみ」という場合がある。）を考慮する必要があること。
（２）後から充填される溶融充填物が、予め成形された成形品を加熱することにより、予め成形された成形品に発生する成形収縮ひずみの分布（以下、「残留成形収縮ひずみ分布」という場合がある。）が変化すること。
（３）上記の予め成形された成形品の残留成形収縮ひずみ分布の変化として、加熱されることによって所定の残留成形収縮ひずみが緩和されるアニーリングがあること。
（４）また、上記の予め成形された成形品の残留成形収縮ひずみ分布の変化の別の形態として、加熱されることによって所定の残留成形収縮ひずみが存在する箇所が、加熱により溶融することがあること。
（５）上記のように溶融した場合は、溶融状態から収縮が起こること。
（６）上記した予め成形された成形品の残留成形収縮ひずみが、アニーリングにより緩和される領域、および／または、溶融される領域に分割して、それぞれの収縮を考慮することが好ましいこと。

【0009】

以上の認識を元に、本発明者らは、以下の発明を完成させた。
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

【0010】

第１の本発明は、多色成形品のそり変形を解析するためのそり解析方法であって、多色成形解析用形状データ、物性データ、および、成形条件データを入力する工程（７００、７０１、７０２）、該入力した各データに基づいて前記多色成形品の各部における充填工程および保圧冷却工程を解析する工程（７０３、７０９）、を備え、
前記多色成形品のうち、予め成形された成形品に残留する残留成形収縮ひずみ分布を算出してそり変形を解析する際に、該残留成形収縮ひずみ分布として、後から充填される溶融充填物によって加熱されることによって変化した残留成形収縮ひずみ分布を算出する（７１４ａ、７１４ｂ、７１５）、そり解析方法である。

【0011】

第１の本発明において、前記加熱されることによって変化した残留成形収縮ひずみ分布として、残留成形収縮ひずみが加熱されることによって緩和されるアニーリング領域を算出し（７１４ａ）、初期の残留成形収縮ひずみで収縮する領域とアニーリングによって緩和された残留成形収縮ひずみで収縮する領域に分割して残留成形収縮ひずみ分布を算出する（７１５）ことが好ましい。

【0012】

第１の本発明において、前記加熱されることによって変化した残留成形収縮ひずみ分布として、加熱されることによって溶融される領域を算出し（７１４ｂ）、初期の残留成形収縮ひずみで収縮する領域と溶融状態から収縮する領域に分割して残留成形収縮ひずみ分布を算出する（７１５）ことが好ましい。

【0013】

第１の本発明において、前記加熱されることによって変化した残留成形収縮ひずみ分布として、残留成形収縮ひずみが加熱されることによって緩和されるアニーリング領域を算出し（７１４ａ）、さらに、加熱されることによって溶融される領域を算出し（７１４ｂ）、初期の残留成形収縮ひずみで収縮する領域、アニーリングによって緩和された残留成形収縮ひずみで収縮する領域、および、溶融状態から収縮する領域に分割して残留成形収縮ひずみ分布を算出する（７１５）ことが好ましい。

【0014】

第２の本発明は、多色成形品のそり変形を解析するためのそり解析装置であって、多色成形解析用形状データ（６０６）、物性データ（６０７）、および、成形条件データ（６０８）を入力する手段（６０４、６０１、６０２、６０５）、該入力した各データに基づいて前記多色成形品の各部における充填工程および保圧冷却工程を解析する手段（６１０、６１１、６１２ａ、６１２ｂ）、を備え、前記多色成形品のうち、予め成形された成形品に残留する残留成形収縮ひずみ分布を算出してそり変形を解析する際に、該残留成形収縮ひずみ分布として、後から充填される溶融充填物によって加熱されることによって変化した残留成形収縮ひずみ分布を算出する（６１３ａ、６１３ｂ、６１４）、そり解析装置である。

【0015】

第２の本発明において、前記加熱されることによって変化した残留成形収縮ひずみ分布として、残留成形収縮ひずみ分布が加熱されることによって緩和されるアニーリング領域を算出し（６１３ａ）、初期の残留成形収縮ひずみで収縮する領域とアニーリングによって緩和された残留成形収縮ひずみで収縮する領域に分割して残留成形収縮ひずみ分布を算出する（６１４）ことが好ましい。

【0016】

第２の本発明において、前記加熱されることによって変化した残留成形収縮ひずみ分布として、加熱されることによって溶融される領域を算出し（６１３ｂ）、初期の残留成形収縮ひずみで収縮する領域と溶融状態から収縮する領域に分割して残留成形収縮ひずみ分布を算出する（６１４）ことが好ましい。

【0017】

第２の本発明において、前記加熱されることによって変化した残留成形収縮ひずみ分布として、残留成形収縮ひずみが加熱されることによって緩和されるアニーリング領域を算出し（６１３ａ）、さらに、加熱されることによって溶融される領域を算出し（６１３ｂ）、初期の残留成形収縮ひずみで収縮する領域、アニーリングによって緩和された残留成形収縮ひずみで収縮する領域、および、溶融状態から収縮する領域に分割して残留成形収縮ひずみ分布を算出する（６１４）ことが好ましい。

【0018】

第３の本発明は、第１の本発明のそり解析方法を用いて多色成形品のそり変形を解析し、該解析の結果に基づいて、多色成形品形状、成形品材料、および、成形条件から選ばれる少なくとも一つを決定し（７１８）、該決定に基づいて多色成形品を製造する（７１９）、多色成形品の製造方法である。

【0019】

第４の本発明は、第１の本発明のそり解析方法の各工程（７００〜７１７）をコンピュータに実行させるためのプログラムである。

【0020】

第５の本発明は、第４の本発明のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体である。

【0021】

以下、上記の本発明における用語を定義する。
第１の本発明において、「多色成形品」とは、２台以上の成形機、または２本以上のシリンダーを有する専用の多色成形機と、金型の一部が回転する特殊な金型を用いて成形される、多色または多種類の樹脂からなる一体の樹脂成形品である。

【0022】

「多色成形解析用形状データ」とは、コンピュータを使用して有限要素法、境界要素法、有限体積法、有限差分法、ＦＡＮ法などの解析に使用される節点（座標データ）、要素（細分化されたメッシュ）、要素プロパティ（要素の名前、グループ、要素タイプ、肉厚など）、材料プロパティ（密度、熱伝導率、比熱など）などで記述されているデータをいう。

【0023】

「物性データ」としては、成形品材料の物性データおよび金型の物性データが挙げられ、成形品材料の粘度、ＰＶＴ特性データ、弾性率、ポアソン比、線膨張係数、熱伝導率、金型の弾性率、ポアソン比、線膨張係数、熱伝導率などの物理的な特性を示すデータをいう。

【0024】

「成形品材料」とは、射出成形に用いる高分子材料や金属材料のことを言い、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテルケトン（ｍ−ＰＰＥ）、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリアクリレート（ＰＡＲ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）、アクリルニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、アクリルニトリルスチレン（ＡＳ）、マグネシウム合金（Ｍｇ合金）などが挙げられる。

【0025】

「成形条件データ」とは、射出成形の工程における設定温度、設定圧力、設定時間など、成形の設定条件をいう。
データを「入力する」とは、オペレーターがキーボード（６０１）やマウス（６０２）などによりデータをコンピュータの所定のメモリーにロードすること、またはファイル等のデータを補助記憶装置（６０４）から読み出したりしてコンピュータ（６００）の所定のメモリーにロードすることをいう。

【0026】

「充填工程」を解析するとは、成形品材料の充填解析（７０４、７１０）、配向解析（７０６、７１２）のことをいう。
「保圧冷却工程」を解析するとは、保圧冷却解析（７０５、７１１）、型開き時の予め成形された成形品の温度分布・物性分布算出（７０７）、型開き中の予め成形された成形品の冷却解析（７０８）、多色成形品における各成形品の圧力・温度・残留成形収縮ひずみ分布算出（７１３）のことをいう。

【0027】

「残留成形収縮ひずみ」とは、射出成形後の成形品に加熱による溶融やアニーリングを行わない場合に、離型後に除荷した状態で所定時間放置した後に発生するひずみをいう。なお、「初期の残留成形収縮ひずみ」とは、溶融充填物が充填される直前における予め成形された成形品に残留する残留成形収縮ひずみのことをいう。また、予め成形された成形品が加熱されれば、アニーリングによって該残留成形収縮ひずみがある程度緩和される。
「残留成形収縮ひずみ分布」とは、上記残留成形収縮ひずみが、成形品におけるどの位置にどの程度存在するかについての三次元的な分布を示したデータである。

【0028】

「溶融充填物」とは、予め成形された成形品が１色目成形品だとすると、２色目となる溶融した成形品材料のことをいう。

【0029】

本発明において「アニーリング」とは、射出成形中に溶融した成形品材料が温調された金型によって冷却され、成形品内部に発生した残留成形収縮ひずみが加熱によって緩和することをいう。

【0030】

「溶融」とは、流動停止温度、結晶性樹脂であれば溶解温度以上の温度となり、成形品材料が溶融状態となることをいい、「溶融状態から収縮する」とは、成形品材料が溶融した状態から、新たな成形収縮が起こることをいう。

【0031】

第３の本発明において、「多色成形品形状」、「成形品材料」、「成形条件」とは、多色成形品を製造する際の製造条件であり、これらのうち少なくとも１つを、本発明のそり解析方法により得られた解析結果に基づいて決定する（７１８）ことにより、そり変形が低減された多色成形品を製造することができる。「多色成形品形状」を決定するとは、そり解析の結果に基づいて多色成形品の形状を決定して多色成形機の金型のキャビティを切削加工することをいう。また、「成形品材料」を決定するとは、多色成形機のホッパーに導入する材料を、そり解析の結果に基づいて調整することをいう。また、「成形条件」を決定するとは、そり解析の結果に基づいて多色成形機に成形条件を入力することをいう。

【発明の効果】

【0032】

第１および第２の本発明のそり解析方法およびそり解析装置によれば、後から充填される溶融充填物によって加熱されることにより変化した成形収縮ひずみ分布を考慮して、そりを解析する方法であるので、多色成形品の実際の成形挙動により近いデータに基づく解析方法であり、多色成形品のそり変形を精度良く求めることができる。

【0033】

第３の本発明によれば、最適な形状や材料、成形加工条件を設定することにより製品開発期間短縮、コスト削減、形状精度を向上（そり変形を低減）させて多色成形品を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】多色成形のうち、もっとも単純な二色成形の工程について、説明するための図である。

【図2】（Ａ）は、本発明の実施例で用いた１色目の射出圧縮成形品形状をソリッド要素として射出圧縮成形解析用形状データにメッシュ分割した図である（ゲートランナー部はビーム要素にて作成）。（Ｂ）は、本発明の実施例で用いた２色目の射出成形解析を行う際に用いる２色成形品形状をソリッド要素として射出成形解析用形状データにメッシュ分割した図である（ゲートランナー部はビーム要素にて作成）。

【図3】１色目の型開き時の成形品中心温度を求めるために用いた、射出圧縮成形の解析に用いた１色目の射出圧縮成形品形状をシェル要素として射出圧縮成形解析用形状データにメッシュ分割した図である（ゲートランナー部はビーム要素にて作成）。

【図4】（Ａ）は、連続２色成形品の写真であり、（Ｂ）はインサート２色成形品の写真である。

【図5】（Ａ）および（Ｂ）は、図４に示した２色成形品のそり高さを評価する方法を示した図である。

【図6】本発明のそり解析装置の一実施形態を示すブロック図である。

【図7】本発明のそり解析方法の一実施形態を示すフロー図である。

【図8】本発明の比較例１におけるそり解析方法を示すフロー図である。

【図9】本発明の比較例２におけるそり解析方法を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

＜多色成形法＞
まず、本発明のそり解析方法を適用する多色形成法について、最も単純な２色成形を例に、図１を用いて説明する。図１に示すように、以下の手順で２色成形が行われる。
（１）２つのシリンダーの内、第１シリンダー１０２より１色目の成形品材料１０１を充填する。
（２）１色目の成形品１０３の保圧冷却を行う。この時に射出圧縮成形法による圧縮、冷却を行っても良い。
（３）一度型開きするが、１色目の成形品１０３は可動側金型１０４に装着したままになる。
（４）金型回転盤を１８０°回転させて型を閉じる。
（５）第２シリンダー１０５より２色目の成形品材料１０６を充填、保圧して２色成形品１０７を完成させる。この時に射出圧縮成形法による圧縮を行っても良い。
（６）型を閉めたまま、第１シリンダー１０２より１色目の成形品材料１０１の充填と保圧を行う。この時に射出圧縮成形法による圧縮を行っても良い。
（７）２色成形品１０７を冷却し１色目の成形品１０３を冷却する。
（８）２色成形品１０７と１色目の成形品１０３ができた時点で、２色成形品１０７を金型１０４から離型し、１色目の成形品１０３を可動側金型１０４に装着したままにする。
（４）から（８）のプロセスを繰り返す。この２色成形法にシリンダーの数を増やせば２色以上の多色成形を行うことができる。

【0036】

上記で説明した、最も単純な多色成形である２色成形について、本発明者らは成形実験を行い、二色成形のそり変形現象について検討した。
成形にはＥＮＧＥＬ社製の型締め力７００ｔｏｎの多色反転方式の成形機を用いた。本成形機のＮｏ．１射出ユニット（主シリンダー）のスクリュー径は９０ｍｍ、射出容量は２４８０ｃｍ^３、最大射出圧は２１８ＭＰａ、Ｎｏ．２射出ユニット（傾斜シリンダー）のスクリュー径は７０ｍｍ、射出容量は１０３８ｃｍ^３、最大射出圧は１７３．５ＭＰａ、Ｎｏ．３射出ユニット（副シリンダー）のスクリュー径は７０ｍｍ、射出容量は１５００ｃｍ^３、最大射出圧は２３０ＭＰａである。

【0037】

図２（Ａ）に、１色目の成形品のキャビティ形状とランナーレイアウトを示した。図２（Ｂ）に、２色成形品のキャビティ形状とランナーレイアウトを示した。

【0038】

図３は、図２（Ａ）と同一の１色目のキャビティ形状をもとに作成したシェル要素の解析形状モデル（肉厚５ｍｍ均一）である。射出成形ＣＡＥソフトを用いて、射出圧縮成形した１色目の型開き時の成形品中心温度を求めた。溶融樹脂温度は２９５℃、金型温度９０℃、充填時間９．５秒、型開き量２ｍｍ、型閉めは充填完了時に開始し、型閉め速度は１１．５ｍｍ／ｓｅｃで上限型締め力は７００ｔｏｎ、再型締め力は冷却時間中も負荷されるため、再型締め時間は合計１３５秒、再型締め中の保圧圧力は２０ＭＰａ、保圧時間は１秒、保圧後冷却時間は１３４秒とした。型開き時の１色目の成形品中心温度は９０．４℃となり、１色目の成形品の中心温度はほぼ金型温度まで低下する。

【0039】

この１色目の成形品に２色目を充填する場合（連続２色成形品）において、２色目の溶融樹脂を充填してから該樹脂が冷却するまでに１色目の成形品が受ける熱履歴と、１色目を成形して約１５時間放置してから、約４時間掛けて金型温度と同じ温度になるように１色目の成形品を余熱したインサート品に２色目を充填する場合（インサート２色成形品）において、２色目の溶融樹脂を充填してから該樹脂が冷却するまでに１色目の成形品が受ける熱履歴とは、ほぼ同じであると考えられる。よって、これら連続２色成形品とインサート２色成形品とで、同等のそり変形の成形品になるか実験により確認を行った。

【0040】

１色目の成形には成形機のＮｏ．１射出ユニットを用い、２色目の成形にはＮｏ．３射出ユニットを用いた。１色目の材料は三菱エンジニアリングプラスチック製のポリカーボネートＳ３０００、２色目の材料は三菱エンジニアリングプラスチック製のガラス２０％含有のポリカーボネートＧＳ２０２０を用いた。連続２色成形品とインサート２色成形品とでは、インサート２色成形品が１色目の成形後、約１５時間放置してから、約４時間掛けて金型温度と同じ温度になるように１色目の成形品を余熱した以外は、すべて同一の成形条件としている。それぞれ、１色目は射出圧縮成形を行っており、溶融樹脂温度は２９５℃、金型温度９０℃、充填時間９．５秒、型開き量２ｍｍ、型閉めは充填完了時に開始し、型閉め速度は１１．５ｍｍ／ｓｅｃで上限型締め力は７００ｔｏｎ、再型締め力は冷却時間中も負荷されるため、再型締め時間は合計１３５秒、再型締め中の保圧圧力は２０ＭＰａ、保圧時間は１秒、保圧後冷却時間は１３４秒、型開き時間は４５秒である。２色目の成形条件は、射出圧縮ではなく射出保圧制御、溶融樹脂温度は２８０℃、金型温度は９０℃、充填時間は４．２秒、保圧は３５ＭＰａ、保圧時間は５秒である。

【0041】

図４（Ａ）は、連続２色成形品のそり変形状態を撮影したものであり、図４（Ｂ）は、インサート２色成形品（１色目の成形後、約１５時間放置してから、約４時間掛けて金型温度と同じ温度になるように１色目の成形品を余熱）のそり変形状態を撮影したものである。図４（Ａ）に示した連続２色成形品では、１色目に対して凹な成形品になるにも関わらず、図４（Ｂ）に示したインサート２色成形品では、ほぼ平らな成形品になっている。つまり、１色目の温度状態が同じで、２色目が受ける温度履歴が同じと考えられる２つの成形品のそり量が大きく異なる結果となった。

【0042】

図５に２色成形品のそり量の測定方法について説明する図面を示した。この測定方法では、図５（Ａ）に示す、２色成形品５０１における１色目側の左対角部５０２と右対角部５０３の断面形状について、図５（Ｂ）に示すように、弧になる部分と弦になる部分の最大距離をそれぞれ求めて平均した大きさをそり高さとした。この方法によって求められたそり高さは、連続２色成形品が−２１．２ｍｍ、インサート２色成形品（１色目の成形後、約１５時間放置してから、約４時間掛けて金型温度と同じ温度になるように１色目の成形品を余熱）が３．２ｍｍとなった。

【0043】

以上、連続２色成形品およびインサート２色成形品の二種類の２色成形品のそり解析の結果より、連続２色成形品とインサート２色成形品とでは、そり収縮変形は異なることがわかった。これより、連続２色成形品における１色目の成形品では、インサート２色成形品における１色目の成形品と同様の熱収縮（熱膨張係数×（型開き時の温度−室温））を考慮するだけでは不十分であり、残留成形収縮ひずみについても考慮する必要があることが分かった。

【0044】

本発明者らは、さらに、１色目の成形品は２色目の成形品材料（溶融充填物）の充填時に加熱されて熱履歴を受けるため、上記の１色目の残留成形収縮ひずみ分布が変化することがあると考えた。さらに、残留成形収縮ひずみ分布の変化には、１色目の成形品が加熱されることにより初期の残留成形収縮ひずみが緩和されるアニーリングと、加熱されることにより初期の残留成形収縮ひずみが存在する箇所が溶融する場合、があり、これらをも考慮して２色成形品のそり解析をすることにより、より正確な解析ができると考えた。以下、上記１色目の残留成形収縮ひずみ分布の変化をも考慮した、本発明のそり解析方法およびそり解析装置について説明する。

【0045】

＜そり解析方法、そり解析装置＞
以下、本発明による多色成形品のそり解析方法およびそり解析装置の一実施形態である、２色成形品のそり解析方法、そり解析装置の好ましい形態について、図面を参照しながら説明する。

【0046】

図６に本発明のそり解析装置の一実施形態として、２色成形品のそり解析装置のブロック図を示した。図６において、そり解析装置は、コンピュータやワークステーションなどの計算機６００、キーボード６０１、マウス６０２、ディスプレイ６０３、補助記憶装置６０４を備えている。補助記憶装置６０４としては、ハードディスクの他、テープ、ＦＤ（フレキシブルディスク）、ＭＯ（光磁気ディスク）、ＰＤ（相変化光ディスク）、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ（デジタル・バーサタイル・ディスク）、ＢＤ（ブルーレイディスク）、ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）メモリー、メモリーカードなどのリムーバブルメディアも利用可能である。

【0047】

補助記憶装置６０４には、２色成形の成形工程を解析するためのプログラム６０５、２色成形解析用形状データ６０６もしくは２色成形解析用形状データを作成するためのプログラム６０５；粘度、ＰＶＴ特性、弾性率、ポアソン比、線膨張係数、比熱、熱伝導率、密度などの成形品材料の物性データ６０７；設定温度、設定圧力、設定速度、設定時間などの成形条件データ６０８が保存されている。

【0048】

計算機６００は、データ読出手段６０９、１色目の充填工程解析手段６１０、１色目の成形品の保圧冷却工程解析手段６１１、２色目の充填工程解析手段６１２ａ、２色目の成形品の保圧冷却工程解析手段６１２ｂ、１色目の成形品のアニーリング領域算出手段６１３ａ、１色目の成形品の溶融領域算出手段６１３ｂ、１色目の成形品の残留成形収縮ひずみ再設定手段６１４、および、２色成形品そり解析手段６１５を備えている。

【0049】

図７に本発明のそり解析方法の一実施形態として、上記した２色成形品のそり解析装置に対応する２色成形品のそり解析方法のフロー図を示した。
計算機６００は、データ読み出し手段６０９で、プログラム６０５、２色成形解析用形状データ６０６、物性データ６０７、成形条件データ６０８の読み込みを行う（図７のステップ７００、ステップ７０１、ステップ７０２）。２色成形解析用形状データ６０６、物性データ６０７、成形条件データ６０８が、記憶装置６０４に保存されていない場合は、キーボード６０１、マウス６０２などの入力装置やプログラム６０５を用いて、入力や編集を行う。なお、２色成形解析用形状データ６０６はＭＳＣ社製のＮＡＳＴＲＡＮ（登録商標）のバルクデータなどの汎用のプリプロセッサーにより作成できるものであり、１次元ビーム要素、２次元シェル要素、３次元ソリッド要素などで表現される。もちろん、節点、要素、要素プロパティ、材料プロパティなどで記述されるデータであれば、２色成形解析用形状データ６０６の形式は限定されない。

【0050】

入力したデータやプログラムを用いて、１色目の充填工程解析手段６１０によって１色目の充填工程の解析（ステップ７０３）を実行する。１色目の充填工程の解析（ステップ７０３）は、充填解析（ステップ７０４）、配向解析（ステップ７０６）、を含んでなる。ただし、配向解析（ステップ７０６）は、使用する樹脂にガラス繊維や針状の強化充填材などが含まれる場合にのみ実行され、算出される物性、例えば、弾性率やポアソン比、線膨張係数にはガラス繊維や針状の強化充填材などの配向が考慮される。

【0051】

そして、１色目の成形品の保圧冷却工程解析手段６１１によって１色目の成形品の保圧冷却工程の解析（ステップ７０３）を実行する。１色目の成形品の保圧冷却工程の解析（ステップ７０３）は、保圧冷却解析（ステップ７０５）、型開き時の１色目成形品の温度分布・物性分布算出（ステップ７０７）、型開き中の１色目成形品の冷却解析（ステップ７０８）を含んでなる。冷却解析（ステップ７０８）では、１色目成形品の型開き時の温度分布・物性分布算出（ステップ７０７）で求められた型開き時の温度分布を初期値として、型開き中の１色目成形品の温度変化を計算する。ここで、１色目の充填工程および保圧冷却工程の解析（ステップ７０３）に使用される解析用形状データは、２色成形解析用形状データ６０６のうち、１色目の成形品部分を取り出した解析用形状データである。

【0052】

入力したデータやプログラム及び１色目の充填工程解析手段６１０と１色目成形品の保圧冷却工程解析手段６１１によって得られた結果を用いて、２色目の充填工程解析手段６１２ａによって２色目の充填工程の解析（ステップ７０９）を実行する。２色目の充填工程の解析（ステップ７０９）は、充填解析（１色目成形品との温度連成解析）（ステップ７１０）、配向解析（ステップ７１２）を含んでなる。ただし、配向解析（ステップ７１２）は使用する樹脂にガラス繊維や針状の強化充填材などが含まれる場合にのみ使用する。

【0053】

そして、２色目成形品の保圧冷却工程解析手段６１２ｂによって２色目の保圧冷却工程の解析（ステップ７０９）を実行する。２色目の保圧冷却工程の解析（ステップ７０９）は、保圧冷却解析（１色目成形品との温度連成解析）（ステップ７１１）、１色目と２色目の成形品の圧力・温度・残留成形収縮ひずみ分布算出（ステップ７１３）を含んでなる。なお、２色目の充填工程および保圧冷却工程の解析（ステップ７０９）に使用される解析用形状データは、２色成形品の解析用形状データであって、１色目の成形品に当たる部分に上記解析（ステップ７０３）で得られた解析結果をマッピングしたものである。また、１色目の成形品部分を取り出した解析用形状データと上記解析（ステップ７０３）で得られた解析結果を基にして２色成形品の解析用形状データを作成して使用することもできる。

【0054】

ここで、充填解析（１色目成形品との温度連成解析）（ステップ７１０）、保圧冷却解析（１色目成形品との温度連成解析）（ステップ７１１）では、２色目の充填工程および保圧工程で１色目の成形品と２色目成形品の界面で放出される熱が、１色目の成形品と２色目成形品の界面を通じて１色目の成形品に伝わることで１色目成形品の界面温度が変化し、この変化した界面温度が２色目の充填解析および保圧冷却解析の境界温度となる。

【0055】

１色目と２色目の成形品の温度分布算出（ステップ７１３）は、入力した出力時刻データに従って、充填開始から保圧完了までの時系列データとして出力される。１色目と２色目の成形品の成形収縮ひずみ分布算出（ステップ７１３）では、１色目の成形品に残留する成形収縮ひずみ分布と２色目の成形品に残留する成形収縮ひずみ分布がそれぞれ出力される。ただし、この時点で１色目の成形品に残留する成形収縮ひずみ分布が２色目の成形によって受ける熱履歴の影響は、考慮されていない。

【0056】

２色目の充填工程および保圧冷却工程の解析（ステップ７０９）の結果を用いて、１色目の成形品のアニーリング領域算出手段６１３ａおよび１色目成形品の溶融領域算出手段６１３ｂによって、１色目の成形品のアニーリング領域の算出（ステップ７１４ａ）および１色目成形品の溶融領域の算出（ステップ７１４ｂ）を実行する。解析精度を高めるために、２色目の充填工程および保圧冷却工程（ステップ７０９）の解析結果は、短い時間間隔で出力することが好ましい。

【0057】

ここで、１色目の成形品の溶融領域は流動停止温度以上になる領域としても良い。そして、成形収縮ひずみを計算するのに用いられる１色目の溶融した計算点での圧力は流動解析によって求めることが望ましいが、簡易的に、最近接の２色目の計算点の圧力と同じになると仮定しても良い。アニーリング領域の算出は非常に簡易的な方法として、２色目の充填開始直前の１色目の計算点の温度よりも、２色目の充填開始から保圧冷却完了までの間の温度の方が高くなっている１色目の計算点をアニーリング領域としても良い。ただし、型開き中に１色目の成形品の温度が金型温度より下がる場合があることから、再型閉め後、１色目の成形品が金型温度まで上昇してもアニーリングされないと仮定すると、２色目の充填開始直前の１色目の計算点の温度が金型温度より下がっている計算点では、２色目の充填開始から保圧冷却完了までの間の温度の方が金型温度より高くなっている計算点をアニーリング領域としても良い。

【0058】

入力したデータやプログラム、１色目の成形品のアニーリング領域算出手段６１３ａおよび溶融領域算出手段６１３ｂによって得られた、１色目の成形品のアニーリング領域と溶融領域、１色目と２色目の成形品の圧力・温度・残留成形収縮ひずみ分布算出（ステップ７１３）から得られる１色目の成形品の残留成形収縮ひずみ分布を用いて、１色目の成形品の残留成形収縮ひずみ再設定手段６１４によって、１色目の成形品の残留成形収縮ひずみ再設定（ステップ７１５）を実行する。

【0059】

１色目の成形品の溶融領域になる計算点では、従来技術にある単色の成形収縮ひずみを求める方法で、１色目の成形材料の残留成形収縮ひずみを求める。１色目の成形品のアニーリング領域になる計算点では、１色目の成形品材料の線膨張係数に各計算点の離型時の温度から室温を引いた温度を掛けた値を成形収縮ひずみとして設定する。アニーリング領域以外の計算点では、１色目と２色目の成形品の圧力・温度・残留成形収縮ひずみ分布算出（ステップ７１３）から得られる１色目の成形品の残留成形収縮ひずみを設定する。

【0060】

入力したデータやプログラム、１色目と２色目の成形品の圧力・温度・残留成形収縮ひずみ分布算出（ステップ７１３）から得られる２色目の成形品の成形収縮ひずみ分布を用いて、２色成形品そり解析手段６１５によって、１色目と２色目の成形品の界面が結合した状態で２色成形品そり解析（ステップ７１６）を実行する。

【0061】

＜多色成形品の製造方法＞
本発明の多色成形品の製造方法においては、上記したそり解析方法を用いて得られた解析結果に基づいて、多色成形品形状、成形品材料、および、成形条件から選ばれる少なくとも一つを決定し（ステップ７１８）、該決定に基づいて多色成形品を製造する（ステップ７１９）。つまり、多色成形品の製造条件である２色成形解析用形状データ６０６、物性データ６０７、成形条件データ６０８の少なくとも一つを調整して、該調整後の条件に基づいて多色成形品を製造する。これにより、そり変形が低減された多色成形品を得ることができる。

【実施例】

【0062】

（実施例１）
図２（Ａ）に、１色目の成形品形状をメッシュ分割した射出成形解析用形状データを示した。図２（Ｂ）に、２色成形品形状をメッシュ分割した射出成形解析用形状データを示した。
本発明の実施形態に示したように、図６のブロック図および図７のフロー図に従って、図２（Ａ）の１色目成形品の射出成形解析用形状データに対して三菱エンジニアリングプラスチック製のポリカーボネート樹脂Ｓ３０００の物性データを用い、型開き量２ｍｍ、樹脂温度２９５℃、金型温度９０℃、樹脂充填時間を９．５秒、型閉め開始は充填完了時刻、型閉め速度１１．５ｍｍ／ｓｅｃ、最大型締め力７００ｔｏｎ、再型締め力は冷却時間中も負荷されるため、再型締め時間は合計１３５秒、再型締め中の保圧圧力２０ＭＰａ、再型締め中の保圧時間１秒、保圧後冷却時間１３４秒の成形条件の下、１色目の充填工程解析および保圧冷却工程解析を実施した。また、保圧冷却工程解析において、型開き時間を４５秒として、型開き中の１色目の成形品の冷却解析を実施した。

【0063】

そして、図２（Ｂ）の２色成形品の射出成形解析用形状データのうち、１色目の成形品に当たる部分に上記の解析で得られた解析結果をマッピングし、２色目の成形品に当たる部分に対して三菱エンジニアリングプラスチック製のガラス２０％含有ポリカーボネート樹脂ＧＳ２０２０の物性データを用い、樹脂温度２８０℃、金型温度９０℃、樹脂充填時間を４．２秒、保圧圧力３５ＭＰａ、保圧時間５秒、冷却時間４０秒の成形条件の下、２色目の充填工程解析、保圧冷却工程解析を実施した。

【0064】

次に、１色目の成形品のアニーリング領域および溶融領域を算出して、１色目の成形品の成形収縮ひずみ分布を再設定した。１色目の成形品の成形収縮ひずみ分布と２色目の成形品の成形収縮ひずみ分布と１色目および２色目それぞれの成形品に用いられた樹脂の弾性率・ポアソン比とを考慮し、図２（Ｂ）における、２０１、２０２、２０３、２０４に示す基準点で支持して自重を考慮して構造解析を実行することで２色成形品のそり変形を解析し、図５に示すそり高さの評価を行ったところ、−１８．０ｍｍであった。

【0065】

（比較例１）
比較例１においては、図８にフロー図を示したように、実施例１における、１色目と２色目の成形品の圧力・温度・残留成形収縮ひずみ分布算出（ステップ７１３）のうち、１色目の残留成形収縮ひずみ分布算出を行わないで、２色成形品のそり解析を実行した。１色目の成形品に残留する成形収縮ひずみ分布を考慮しないため、１色目の成形品のアニーリング領域の算出および溶融領域の算出（ステップ７１４ａ、７１４ｂ）および１色目の成形品の成形収縮ひずみ再設定（ステップ７１５）は実行しないことになる。
実施例で作成した２色成形用形状データ（図２（Ａ）および図２（Ｂ））を利用し、実施例１と同様の条件を用いて図８のフロー図に従って解析を実行することで２色成形品のそり変形を解析し、図５に示すそり高さの評価を行ったところ、＋５．９ｍｍとなった。
なお、比較例１では、１色目の成形品の残留成形収縮ひずみ分布を算出せずに、１色目の熱収縮（線膨張係数×（型開き時の温度−室温））による成形収縮ひずみ分布を算出している（ステップ９１４）。

【0066】

（比較例２）
比較例２では、図９にフロー図を示したように、１色目の成形品アニーリング領域の算出および溶融領域の算出（ステップ７１４ａ、７１４ｂ）と１色目の成形品の成形収縮ひずみ再設定（ステップ７１５）は実行しないで、溶融した２色目の樹脂の充填によって、１色目の成形品に残留する成形収縮ひずみが変化しないとして、そりの解析を行った。
実施例で作成した２色成形用形状データ（図２（Ａ）および図２（Ｂ））を利用し、実施例１と同様の条件を用いて図９のフロー図に従って解析を実行することで２色成形品のそり変形を解析し、図５に示すそり高さの評価を行ったところ、−３４．２ｍｍとなった。

【0067】

（まとめ）
先に示した保圧＋冷却時間が１３５秒の連続成形品のそり高さの実測値が−２１．２ｍｍであるのに対して、実施例１の予測値は−１８．０ｍｍであり、ある程度実測値を予測できていた。一方、比較例１のそり高さの予測値は＋５．９ｍｍであり、１色目の成形品に残留する成形収縮ひずみを考慮していないために、連続成形する場合の２色成形品のそり高さより、１色目の成形品がインサート品の場合の実測そり高さである＋３．２ｍｍに近い値となった。

【0068】

次に、比較例２は予測値が−３４．２ｍｍであり、そり変形が過剰に大きくなる結果となった。１色目の残留した成形収縮ひずみを考慮することで、比較例１に比べてそり量が実測に近づくが、実施例１のように、１色目の成形品のアニーリング領域の算出および再溶融領域の算出（ステップ７１４ａ、７１４ｂ）を行い、１色目の成形品の成形収縮ひずみ再設定（ステップ７１５）を行うことで、さらにそり変形量の予測精度が向上した。

【0069】

以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うそり解析方法、そり解析装置、成形品の製造方法、プログラム、記憶媒体もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

【産業上の利用可能性】

【0070】

本発明のそり解析方法、および、そり解析装置は、多色成形品のそり変形を解析するために使用される。多色成形法により製造される多色成形品の主な用途としては、電卓やコンピュータのキー、スイッチ類の押しボタン、機械装置のツマミなどに、文字や数字、記号などを入れる場合などが挙げられる。近年、窓ガラスを成形する方法としても注目を集めている。自動車用窓ガラス、特にサンルーフやパノラマルーフ等のサイズの大きな多色成形品においては、厳密にそり変形を防止する必要があるため、正確にそり変形を解析できる本発明のそり解析方法およびそり解析装置が有用となる。

【符号の説明】

【0071】

６０４ 補助記憶装置
６００ 計算機
７０３ １色目の充填工程および保圧冷却工程の解析
７０９ ２色目の充填工程および保圧冷却工程の解析

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】