特許 5754156 射出成形方法

(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】5754156

(24)【登録日】2015年6月5日

(45)【発行日】2015年7月29日

(54)【発明の名称】射出成形方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/73 20060101AFI20150709BHJP

   B29C 45/77 20060101ALI20150709BHJP

【ＦＩ】

   B29C45/73

   B29C45/77

【請求項の数】8

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2011-24632(P2011-24632)

(22)【出願日】2011年2月8日

(65)【公開番号】特開2012-162007(P2012-162007A)

(43)【公開日】2012年8月30日

【審査請求日】2013年11月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】300041192

【氏名又は名称】宇部興産機械株式会社

(72)【発明者】

【氏名】岡原 悦雄

【審査官】 増田 亮子

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−３１５９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０２４４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２１８７６９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ４５／００−４５／８４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定型と可動型で形成された金型装置の金型キャビティ内に、溶融した熱可塑性樹脂を射出充填して成形する樹脂の射出成形方法において、
該金型キャビティについて、意匠面を形成する側の金型キャビティ面の温度が反意匠面を形成する側の金型キャビティ面の温度より３℃以上３０℃以内の範囲で高くなるように設定するとともに、
非晶性樹脂を成形する場合に、該意匠面側を形成する側の金型キャビティ面の温度について、成形する樹脂のガラス転移温度からガラス転移温度より２０℃低い温度までの範囲内で設定し、
溶融した樹脂を金型キャビティ内へ射出充填完了後、金型キャビティ内に射出充填した樹脂の圧力が１秒から７秒までの時間範囲内で０Ｐａになるようにした樹脂の射出成形方法。

【請求項2】

固定型と可動型で形成された金型装置の金型キャビティ内に、溶融した熱可塑性樹脂を射出充填して成形する樹脂の射出成形方法において、
該金型キャビティについて、意匠面を形成する側の金型キャビティ面の温度が反意匠面を形成する側の金型キャビティ面の温度より３℃以上３０℃以内の範囲で高くなるように設定するとともに、
結晶性樹脂を成形する場合に、該意匠面側を形成する側の金型キャビティ面の温度について、成形する樹脂のガラス転移温度より２０℃低い温度より高く、且つ、成形する樹脂の融点より低い温度の範囲内で設定し、
溶融した樹脂を金型キャビティ内へ射出充填完了後、金型キャビティ内に射出充填した樹脂の圧力が１秒から７秒までの時間範囲内で０Ｐａになるようにした樹脂の射出成形方法。

【請求項3】

前記射出充填完了後、１秒から７秒までの時間範囲内で、金型装置の型締力を低下させる請求項１又は請求項２に記載の射出成形方法。

【請求項4】

前記意匠面側を形成する側の金型キャビティ面に断熱材を配した請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の射出成形方法。

【請求項5】

前記射出充填完了後から、樹脂圧力が０Ｐａになって５秒以内までに、反意匠面側の金型キャビティ面積１ｃｍ^２に対して、０．１Ｎｃｍ^３から１０Ｎｃｍ^３の比率でガスを注入する請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の射出成形方法。

【請求項6】

前記ガスの供給圧力が、０．１ＭＰａ以上１０ＭＰａ以内の範囲である請求項５記載の射出成形方法。

【請求項7】

前記射出充填完了後、金型キャビティ内へガスを供給する、及び型締力を低下させる、の２つの動作を行い、わずかに型開きする請求項５又は請求項６に記載の射出成形方法。

【請求項8】

前記意匠面を形成する金型キャビティ面の外周部にシール部を配して、成形した樹脂の間に空気が流入することを防止する請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の射出成形方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、射出成形装置を使用して熱可塑性の樹脂を成形するに適した射出成形方法に関するものであって、特に、成形品の意匠面に生ずるヒケ等の外観不良を防止するに好適な射出成形方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、固定型と可動型で形成された金型キャビティ内に、樹脂を射出充填して成形する射出成形方法が周知であるが、射出成形方法によって成形される製品は、例えば、ポリバケツやケース等の日常雑貨品、或いはバンパーやインパネ等の自動車部品等、多岐にわたっており、その形状や大きさは様々である。

【0003】

通常、射出成形方法で成形される製品は、できるかぎり薄肉化することが望まれるが、裏面側（反意匠面側）にリブやボスが形成される場合も多い。
というのは、製品裏面にリブを配することによって、製品変形の抑制（成形時）、製品剛性感の確保（外力が加わっても製品が変形しない）、製品取付け時の位置合わせ、製品強度の確保等の効果が期待できる。また、製品裏面にボスを配すれば、製品取付け冶具の嵌め込み（例：ビス取付け）、製品取付け時の位置合わせ、リブ交点の薄肉化等の効果が期待できるからである。しかしながら、その結果として、リブやボスを形成された部分は、他の製品部分に比較して厚肉となっている。また、自動車部品として成形される製品は、他の部品に取り付けるために必要なクリップ等が配されることも多く、クリップ等が配された部分は、他の製品部分に比較して厚肉となる。

【0004】

部分的に厚肉部を有する製品を射出成形した場合には、その厚肉部にヒケと呼ばれる部分的な凹みが発生して、製品の外観不良の原因となる可能性があるということは当業者に周知である。特に、意匠面が平面の場合はヒケが目立ちやすいため、表面をシボ加工する等の対策が取られることもあるが、この場合でもシボの転写ムラという形で不良判定される場合があった。

【0005】

ヒケの防止策としては、射出成形時に保圧を十分に作用させて、金型内での樹脂収縮分を補充填する方法が良く知られているが、製品形状等によっては十分な効果が期待できないケースがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平６−３１５９６１号公報

【0007】

特許文献１に開示された技術は、ヒケによる凹部分の発生する側の金型について、凹部分に近接する位置に加熱手段を取り付けて、成形時にこの加熱手段により凹部の表面を樹脂のガラス転移温度以上に加熱保持することを特徴としている。

【0008】

特許文献１に開示の技術は、ヒケが発生する製品可視面側の金型を高温に加熱、保持することにより、金型内へ充填する溶融樹脂の温度低下を緩和する。温度低下が緩和された樹脂は、流動性の低下も緩和されるので、金型表面の微細な凹凸へも入り込み易くなり、その結果として、加熱した側の金型について、凹凸と樹脂の接触部位が、非加熱の場合に較べて大きくなるので、離型しにくくなる。
また、特許文献１に開示の技術において、加熱した側の金型は、金型内への樹脂充填後の冷却工程においても金型温度を高温に保持している。従って、加熱した側の金型に接する樹脂の温度低下はより緩やかで、収縮も遅いので、非加熱側の金型より樹脂面から離型しにくいという効果を奏する。

【0009】

特許文献１に開示の技術においては、以上、説明した理由により、非加熱側の金型が、加熱側の金型より、先に樹脂から離型する。
その結果、加熱した側の金型キャビティ面で成形された樹脂が金型キャビティ面に密着した状態で、非加熱側の金型キャビティ面で成形された樹脂が金型キャビティ面から離型するという状態が生じる、
そのような場合には、非加熱側の金型キャビティ面で成形された樹脂が拘束のない自由な表面（所謂、自由表面のような状態）になる。
従って、収縮によって発生するヒケは、先に離型して拘束の少ない非加熱面側に集中することになるため、加熱するキャビティ側の樹脂面において、ヒケの発生が抑制される。
このようにして、特許文献１に開示の技術は、意匠面側を加熱する側の面とすることにより、意匠面に発生するヒケを防止する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

前述した特許文献１に開示の技術においては、金型温度によって、樹脂の離型状態をコントロールして、意匠面に発生するヒケを防止する。
しかし、金型温度の調整による離型状態のコントロールには、限界があり、意匠面側金型は製品取り出し後樹脂が変形するような高温にまでは加熱できないが、ガラス転移点温度以上の金型温度では成形品の変形が問題となることがあった。また、反意匠面側の樹脂と金型との離型が遅い場合には、反意匠面側のスキン層が発達して意匠面側の樹脂が、樹脂の収縮の影響を強く受けてしまうのでヒケ低減の効果が低減することがあった。同様に非意匠面側の金型温度を意匠面側の金型温度より大きく下げすぎると、やはりスキン層の発達を促進してヒケ低減効果が減少することがあった。

【0011】

従って、前述した従来技術においては、金型内での樹脂の離型状態を十分に制御できないケースが発生し、そのような場合には、結果として、意匠面に発生するヒケを防止できない可能性がある。本発明は、以上、説明したような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、従来技術に比較して、より効果的にヒケを防止する射出成形方法に関する。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記の目的を達成するため、本発明による射出成形方法は、
（１） 固定型と可動型で形成された金型装置の金型キャビティ内に、溶融した熱可塑性樹脂を射出充填して成形する樹脂の射出成形方法において、該金型キャビティについて、意匠面を形成する側の金型キャビティ面の温度が反意匠面を形成する側の金型キャビティ面の温度より３℃以上３０℃以内の範囲で高くなるように設定するとともに、非晶性樹脂を成形する場合に、該意匠面側を形成する側の金型キャビティ面の温度について、成形する樹脂のガラス転移温度からガラス転移温度より２０℃低い温度までの範囲内で設定し、溶融した樹脂を金型キャビティ内へ射出充填完了後、金型キャビティ内に射出充填した樹脂の圧力が１秒から７秒までの時間範囲内で０Ｐａになるようにした。

【0013】

（２） 固定型と可動型で形成された金型装置の金型キャビティ内に、溶融した熱可塑性樹脂を射出充填して成形する樹脂の射出成形方法において、該金型キャビティについて、意匠面を形成する側の金型キャビティ面の温度が反意匠面を形成する側の金型キャビティ面の温度より３℃以上３０℃以内の範囲で高くなるように設定するとともに、結晶性樹脂を成形する場合に、該意匠面側を形成する側の金型キャビティ面の温度について、成形する樹脂のガラス転移温度より２０℃低い温度より高く、且つ、成形する樹脂の融点より低い温度の範囲内で設定し、溶融した樹脂を金型キャビティ内へ射出充填完了後、金型キャビティ内に射出充填した樹脂の圧力が１秒から７秒までの時間範囲内で０Ｐａになるようにした。

【0015】

（３） （１）又は（２）に記載の射出成形方法において、前記射出充填完了後、１秒から７秒までの時間範囲内で、金型装置の型締力を低下させた。

【0018】

（４） （１）から（３）までのいずれか１つに記載の射出成形方法において、前記意匠面側を形成する側の金型キャビティ面に断熱材を配した。

【0019】

（５） （１）から（４）までのいずれか１つに記載の射出成形方法において、前記射出充填完了後から、樹脂圧力が０Ｐａになって５秒以内までに、反意匠面側の金型キャビティ面積１ｃｍ^２に対して、０．１Ｎｃｍ^３から１０Ｎｃｍ^３の比率でガスを注入する。

【0020】

（６） （５）に記載の射出成形方法において、前記ガスの供給圧力が、０．１ＭＰａ以上１０ＭＰａ以内の範囲とした。

【0021】

（７）（５）又は（６）に記載の射出成形方法において、前記射出充填完了後、金型キャビティ内へガスを供給する、及び型締力を低下させる、の２つの動作を行い、わずかに型開きした。

【0024】

（８） （１）から（７）までのいずれか１つに記載の射出成形方法において、前記意匠面を形成する金型キャビティ面の外周部にシール部を配して、成形した樹脂の間に空気が流入することを防止する。

【発明の効果】

【0025】

本発明による射出成形方法は、意匠面側の金型キャビティ温度を、反意匠面側の金型キャビティ温度より適正な範囲内で高くすることによって、製品の意匠面を形成する部分の離型を遅くしてヒケを抑制するという効果のみならず、金型キャビティ内に射出充填した樹脂の圧力について、射出完了後、所定時間範囲内で、０Ｐａになるように樹脂を射出充填することによって、反意匠面側の樹脂を短時間で離型させることにで、意匠面側の樹脂について、樹脂収縮の影響を受けにくくして、ヒケの発生を抑制する。

【0026】

意匠面と反意匠面の金型キャビティ面の温度差については、その差が３℃未満であると局部的に温度の逆転領域が現れる可能性があり、３０℃を超えると反意匠面側の樹脂の冷却速度が速くなりすぎてヒケ低減効果が低下する可能性がある。従って、意匠面を形成する側の金型キャビティ面の温度について、反意匠面側を形成する金型キャビティ面の温度より、３℃以上３０℃以内の範囲で高くなるように設定すれば、意匠面側の金型キャビティ面の全体にヒケの低減効果を期待できる。

【0027】

また、仮に、樹脂圧力が０Ｐａとなる時間が１秒間より短い場合は、スキン層が薄過ぎて形状保持性が劣る等の問題が発生する可能性があり、逆に７秒間より長いと金型キャビティと接触している間にスキン層が厚くなり過ぎて改善効果が薄れる可能性がある。従って、１秒から７秒までの時間範囲内で、０Ｐａになるように制御すれば、高いヒケの低減効果を期待できる。

【0028】

また、非晶性樹脂を成形する場合には、意匠面側を形成する側の金型キャビティ面の温度が、成形する樹脂のガラス転移温度より２０℃低い温度（ガラス転移温度の−２０℃）より高く、ガラス転移温度より低い範囲で設定できれば、樹脂の金型との密着性が更に高くなる。このとき金型キャビティ面の温度が樹脂のガラス転移点より２０℃以上低いと、射出された樹脂の熱を受けても金型キャビティ面の表面温度がガラス転移点温度を超えることが難しく、ヒケ低減効果が低下する。逆に金型キャビティ面の温度がガラス転移点より高い場合は成形品の変形が問題となる。

【0029】

なお、結晶性樹脂を成形する場合において、前記意匠面側を形成する側の金型キャビティ面の温度について、成形する樹脂のガラス転移温度より２０℃低い温度より高く、且つ、成形する樹脂の融点より低い温度の範囲内で設定することが好ましい。仮に、金型キャビティ面の温度が樹脂のガラス転移点より２０℃以上低いと、射出された樹脂の熱を受けても金型キャビティ面の表面温度がガラス転移点温度を超えることが難しく、ヒケ低減効果が低下する。逆に金型キャビティ面の温度が融点より高い場合は成形品の形状が保持できずに問題となる可能性がある。

【0030】

なお、金型キャビティ内に射出充填した樹脂の圧力について、１秒から７秒までの時間範囲内で０Ｐａにする方法としては、時間的制御が可能等という点で、型締め力を低下させる方法が好ましい。

【0031】

また、本発明において、樹脂の射出完了後から、金型内での樹脂圧力が０Ｐａになって５秒以内までに、反意匠面側の金型キャビティ面積１ｃｍ^２に対して、０．１Ｎｃｍ^３（ノルマル立方センチメートル）から１０Ｎｃｍ^３（ノルマル立方センチ）の比率でガスを注入すれば、反意匠面側の金型キャビティ面と樹脂との間を、確実に離間させて隙間を作ることができるので、ヒケの抑制がさらに強く期待できる。
なお、本発明において、通常のガスアシスト成形のように、金型キャビティ内にガスを大量に吹き込んだ場合は、樹脂の部分的な冷却固化を誘引するので、却って意匠面側のヒケ発生の要因となる。従って、余分な空気の使用は極力さけて、少量の空気を使用することが好ましい。

【0032】

そして、ガスを注入する際の圧力は、反意匠面側の金型キャビティ面と樹脂との間を離間させて離型させる程度の圧力が好ましく、範囲としては、０．１ＭＰａ以上１０ＭＰａ以内である。

【0033】

また、本発明の射出成形方法において、溶融した樹脂を金型キャビティ内へ射出充填完了後、ガス供給及び金型装置の型締力低下の２つの動作を完了させてから、わずかに型開きすれば、より確実に、１秒から７秒までの時間範囲内で、０Ｐａになるように制御でき、さらに、反意匠面側の金型キャビティ面と樹脂を短時間で確実に離型させることができるので、ヒケの防止効果が高い。

【0034】

さらに、本発明によれば、反意匠面側の金型に孔部を形成してエジェクタピンを配し、該孔部とエジェクタピンの隙間から、金型キャビティ内にガスを導入すれば、反意匠面側の金型キャビティと製品の間に確実に隙間を作ることができ、離型を促進してヒケの改善を期待できる。

【0035】

また、意匠面を形成する金型キャビティ面の外周部にシール部を配して、成形した樹脂の間に空気が流入することを防止すれば、意匠面を形成する金型キャビティ面と製品との密着性を損いにくくなるので、ヒケの改善が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】本実施形態に使用した射出成形装置の全体図である。

【図2】本実施形態に使用した第１の金型の断面図である。

【図3】本実施形態に使用した射出成形方法を実施した場合の樹脂の挙動図である。

【図4】本実施形態に使用した第２の金型の断面図である。

【図5】本実施形態に使用した第３の金型の断面図である。

【図6】第３の金型について、エジェクタ部分の構造を説明するための概念図である。

【図7】本実施形態による第４の金型の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下、図面等に基づいて本発明の実施形態の好ましい１例について、詳細に説明する。
図１から図７は本発明の実施形態に係わり、図１は本実施形態に使用した射出成形装置の全体図である。図２は本実施形態に使用した第１の金型の断面図であり、図３は本実施形態による射出成形方法を実施した場合の樹脂の挙動を説明するための概念図である。図４は第２の金型の断面図であり、図５は第３の金型の断面図である。図６は第３の金型について、エジェクタ部分の構造を説明するための概念図である。図７は本実施形態による第４の金型の断面図である。

【0038】

本実施形態に使用した射出成形装置１００は、図１に示すように、金型装置１０、型締装置２０、射出ユニット３０、及び、型締装置２０と射出ユニット３０を制御する制御装置６０とを備えている。そして、型締装置２０に取り付けられた金型装置１０は、固定型３と可動型４を備えて、両金型が組み合わされた状態で、その内部に金型キャビティ１５を形成する構造となっている。

【0039】

図１に示すように固定型３は固定盤１に取り付けられ、可動型４は可動盤２に取り付けられている。従って、後述する型締装置２０を作動させることにより、可動型４を固定型３に対して自在に前後進させることができる。

【0040】

次に本実施形態に用いた型締装置２０について説明する。
図１に示した型締装置２０は、可動盤２、固定盤１、エンドプレート５、型締シリンダ２２、型締シリンダ２２に駆動によって作動するトグル式型締機構８（トグル機構８と称することもある）、並びに、型締シリンダ２２に所望の油圧を供給する図示しない油圧源等を備えて、可動盤２は、固定盤１とエンドプレート５との間に架設した４本のタイバー７に案内されて、型締シリンダ２２で駆動されたトグル機構８により、可動型４とともに前後進できるよう構成されている。

【0041】

図１に示す型締装置２０においては、タイバー７に図示しない型締力センサＬを取り付けており、型締装置２０によって金型１０を型締めした際に、タイバー７の伸量を検出することにより、型締装置２０による金型１０の型締力を測定することができる。

【0042】

ここで、図１に示した射出成形装置１００の制御装置６０は、型締制御装置６１によって、型締シリンダ２２に油圧を供給する型締制御バルブを制御し、金型装置１０を自在に開閉し、また型締できるよう構成されている。
なお、図１に示した実施形態においては、型締装置２０の駆動装置として、油圧式でトグルタイプの型締機構を使用したが、本実施形態に使用できる型締機構はこれに限るものではなく、例えば、ボールネジとサーボモータを使用する電動式の型締装置等を使用しても良い。

【0043】

次に、射出ユニット３０は、図１に示すように、バレル３２、バレル３２に内装されたスクリュ３４、バレル３２内に樹脂を供給するホッパ３８、スクリュ３４を前後進させる射出シリンダ４０、スクリュ３４を回転させる油圧モータ４２、並びに、射出シリンダ４０と油圧モータ４２に所望の油圧を供給する図示しない油圧源等を備え、さらに、バレル３２外周面には図示しないヒータ等が取付けられている。

【0044】

射出ユニット３０は、油圧モータ４２によってスクリュ３４が回転することにより、ホッパ３８からペレット形状の樹脂をバレル３２内に供給する構造となっており、該供給したペレット形状の樹脂は、バレル３２に取付けられたヒータによって加熱され、また、スクリュ３４の回転によって混練圧縮作用を受けることによって溶融し、スクリュ３４の前方に送られる。スクリュ３４の前方に送られ、溶融した樹脂（溶融樹脂と称することもある）は、射出シリンダ４０により前進するスクリュ３４によって、バレル３２の先端部にあるノズル３９から射出することができる。

【0045】

なお、制御装置６０は、型締装置を制御する型締制御部６１と該型締制御部に型締条件を設定する型締条件設定器、及び射出ユニット３０を制御する射出制御装置６３と該射出制御部に射出条件を設定する射出条件設定器等を備えている。

【0046】

ここで、図１に示した射出成形装置１００においては、図２に示すように金型装置１０内に樹脂通路として、ホットランナーを配しており、該ホットランナーの金型キャビティ１５に向かう方向の先端部側にバルブゲート３１を配した構成となっている。

【0047】

図１に示した射出成形装置１００においては、前述の構成によって、バルブゲート３１を開とした状態で射出ユニット３０と金型キャビティ１５の間の樹脂の流通を可能とし、バルブゲート３１を閉とした状態で射出ユニット３０と金型キャビティ１５の間の樹脂の流れを遮断する。

【0048】

なお、前述の実施形態においては、金型装置１０内にバルブゲート３１を配する構成としたが、その配置に限るものではないことは勿論であって、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で変更が可能である。

【0049】

以下、図２を用いて本実施形態に使用した第１の金型１０（第１金型１０と称することもある）を説明する。本実施形態による第１金型１０は、固定型３と可動型４を備えて、両金型が組み合わされた状態で、その内部に金型キャビティ１５を形成する構造となっており、第１金型１０において成形される樹脂の成形品は、長方形の平板に２本の大きな厚肉のリブが配された所謂、下駄型形状の製品である。

【0050】

ここで、第１金型１０で成形される製品は、リブが配されていない側の方の面が、製品の使用の際に最終ユーザから見える可視面であり、外観に美観が要求される意匠面である。従って、図２においては、固定型３が形成する金型キャビティ面が製品の意匠面を形成する意匠面側の金型キャビティ面であり、可動型４が形成する金型キャビティ面が反意匠側の金型キャビティ面となる。

【0051】

反意匠側の金型キャビティ面を形成する可動型４には、エジェクタプレート５２とエジェクタピン５４等が配されている。従って、図１に示すような形で、射出成形装置１００に取り付けられた際に、型締装置２０に備えられたエジェクタ機構を作動させることによって、エジェクタプレート５２が前後進して、エジェクタピン５４を前後に駆動する構成となっている。

【0052】

また、第１金型１０は、固定型３と可動型４の金型キャビティ面について、それぞれ独立して個別に温度の制御できる温度調整機構を備えており、固定型３には固定型温度調整ラインＴ１（温調ラインＴ１と称することもある）、可動型４には可動型温度調整ラインＴ２（温調ラインＴ２と称することもある）が、それぞれ別ラインとして配されている。
従って、第１金型１０は、意匠側の金型キャビティ面を形成する固定型３と、反意匠側の金型キャビティ面を形成する可動型４について、それぞれ異なる温度に設定又昇温可能であって、所望する温度で温度管理可能である。

【0053】

更に、第１金型１０は、固定型３と可動型４の金型キャビティ面について、それぞれ独立して個別に温度と圧力を測定できるセンサを備えており、固定型３については固定型温度測定センサＴＳ１（温度センサＴＳ１と称することもある）及び固定型圧力測定センサＰＳ１（圧力センサＰＳ１と称することもある）を備え、可動型４については可動型温度測定センサＴＳ２（温度センサＴＳ２と称することもある）及び可動型圧力測定センサＰＳ２（圧力センサＰＳ２と称することもある）を備えている。

【0054】

以下、本実施形態による射出成形方法について、その実施形態の好ましい１例を、第１実施形態として、図２及び図３を用いて説明する。
なお、成形にはＡＢＳ樹脂（３元共重合体各々のガラス転移温度はアクリロニトリル：１０４℃、ブタジエン：−９０℃、スチレン:１００℃であるがアクリロニトリルの１０４℃が共重合体のガラス転移温度を支配する）を使用した。
第１実施形態においては、成形サイクルをスタートさせる前に、固定型３と可動型４の金型温度を事前に設定して金型１０を所望する温度まで昇温してから、その温度を保持するように温度管理する。

【0055】

第１実施形態においては、固定型３について温調ラインＴ１の温度を９０℃と設定し、可動型４について温調ラインＴ２の温度を８０℃と設定して、昇温開始した。昇温開始してから１時間後には、固定型３の温度センサＴＳ１が８９℃であり、ＡＢＳ中のアクリロニトリルのガラス転移温度１０４℃より１５℃低く、可動型４の温度センサＴＳ２が８０℃で、温度差が９℃の状態で、良好な温度管理状態となった。

【0056】

なお、第１実施形態においては、固定型３と可動型４に取り付けた温度センサＴＳ１及びＴＳ２により温度管理を実施したが、温度管理はこの方法に限るものでないことは勿論であって、例えば、携帯式の接触式温度センサにより、運転者が測定しながら温調ラインＴ１或いはＴ２を調整して温度管理しても良く、できるかぎり、金型キャビティ面の表面部分近くを直に測定しながら金型温度管理することが好ましく、製品の連続運転中に金型キャビティ面温度を測定するタイミングとしては、製品取り出し直後の金型キャビティ温度が好ましい。

【0057】

第１の金型１０が温度管理された状態になってから、図３（１）の工程に進み、射出成形方法の成形サイクルをスタートさせる。第１実施形態では、最初の工程として、型締装置２０に備えた型締シリンダ２２によりトグル機構８を延伸させて、可動盤２を固定盤１の方向に移動させることによって、図３（２）に示すように金型１０を型閉動作して、型締力を負荷した状態で型締めする。この際に使用する型締力は、樹脂を成形するに十分な型締力である３０００ＫＮである。

【0058】

金型１０が十分な型締力で型締めされた状態において、図３（３）の工程に進み、射出ユニット３０を作動させて樹脂の射出動作を行うと同時に、ホットランナーの先端部側に配したバルブゲート３１を開として、金型キャビティ１５内に溶融樹脂（本実施形態ではＡＢＳ樹脂）を射出する。
なお、本発明に適応できる樹脂は、第１実施形態で使用する樹脂に限定されるものではなく、例えば、ポリアミド、ポリスチレン、ＰＣ／ＡＢＳ、ＡＥＳ等で適応可能である。

【0059】

第１実施形態では、溶融樹脂を金型キャビティ１５内に射出し充填完了した後、すぐに、図３（４）の工程に進み、トグル機構８を屈曲させて型締力を低下させる。この際に重要なポイントは、金型キャビティ１５内に射出充填した樹脂の圧力について、１秒から７秒までの時間範囲内で、０Ｐａになるように型締力を低下させる点にある。
なお、第１実施形態においては、この工程の際に、射出ユニット３０で樹脂圧力を負荷する保圧工程を使用せずに、すぐにバルブゲート３１を閉じる。

【0060】

そして、金型キャビティ１５内に射出充填した樹脂の圧力について、金型キャビティ１５内に配した圧力センサＰＳ２で測定し、該ＰＳ２で測定した金型キャビティ内の樹脂圧力が０Ｐａになるまで、型締力を低下させる。第１実施形態において、その際の型締力は、ほぼ０Ｎ（零）であった。
なお、第１実施形態においては、好ましい形態として、圧力センサを使用し、樹脂圧力を測定しながら型締力を低下させたが、センサで測定しなくても、型締力をほぼ０Ｎ（零）にすれば、金型キャビティ内の樹脂圧力が０Ｐａになる。

【0061】

ここで、金型キャビティ１５内に射出充填した樹脂の圧力について、１秒から７秒までの時間範囲内で０Ｐａになるようにするためには、射出の際の樹脂量を減らす、射出完了後に型締力を低下させる、或いは、射出完了後に射出ユニットのスクリュを強制的にバックさせてからバルブゲートを閉じる等、の方法が考えられる。樹脂量を減少させる方法と、型締力を低下させる方法については、金型キャビティ内に射出充填した樹脂の圧力を迅速に０Ｐａにすることができるという点で両方法とも効果があり、本発明の適応の範囲である。しかしながら、金型キャビティ内に射出充填した樹脂の圧力を０Ｐａとする手段としては、キャビティ内全体を均等に０Ｐａにできる、又時間的制御が簡単等、効果の点で、型締め力を低下させる方法が好ましい。そのため、第１実施形態では、型締力を低下させて、金型キャビティ内に射出充填した樹脂の圧力を迅速に０Ｐａにする方法を採用した。特に薄肉化が求められる成形品においては、ショートショットを回避しながら、所定時間内に射出充填した樹脂の圧力を０Ｐａにするには、型締め力を低下させることが効果的である。

【0062】

なお、第１実施形態においては、溶融した樹脂を金型キャビティ内へ射出充填完了後、型締装置２０の型締力を低下させたが、そのままトグル機構８を屈曲させてわずかに型開きすれば、より確実に、１秒から７秒までの時間範囲内で、０Ｐａになるように制御できるという点で、さらに好ましい形態である。

【0063】

本実施形態においては、意匠面側の金型キャビティ温度を、反意匠面側の金型キャビティ温度より高くすることにより、製品の意匠面を形成する部分の離型を遅くすることのみならず、更に、金型キャビティ１５内に射出充填した樹脂の圧力について、１秒から７秒までの時間範囲内で、０Ｐａになるように制御することによって、図３（５）に示すように、意匠面側の樹脂が金型キャビティ面から離型せずに密着した状態で、反意匠面側の樹脂を短時間で離型させることにより、意匠面側の樹脂が、樹脂収縮の影響を受けにくいようにして、ヒケの発生を抑制する。

【0064】

なお、樹脂圧力が０Ｐａとなる時間が１秒間より短い場合は、充填した樹脂の溶融比率が高いので形状賦形性が劣る、スキン層が薄過ぎて形状保持性が劣る、又製品意匠面側のキャビティ面への張り付き性が悪い、等の問題が発生する可能性があり、７秒間より長いと金型キャビティと接触している間にスキン層が成長して厚くなり過ぎて改善効果が薄れる可能性があるので、１秒から７秒までの時間範囲内で、０Ｐａになるように制御することが好ましい。

【0065】

そして、図３（５）の工程が完了後、樹脂が冷却されて固化した後、図３（６）にように、金型１０を完全に開いてから、エジェクタ機構を駆動して、エジェクタピン５４により、製品を突き出して金型１０から、製品を取り出す。

【0066】

なお、この際において、最終的に製品が、固定型３に残るか、可動型４に残るか、製品形状などによって決定するが、本実施形態においては、リブの収縮効果によって、可動型４に製品が留まるように構成した。

【0067】

ここで、第１金型については、固定型３と可動型４の金型キャビティ面について、それぞれ独立して個別に温度の制御できる温度調整機構を備えているので、成形の状況を見ながら、温度が適正範囲に入るように、自由に調整することができる。しかし、意匠面と反意匠面の金型キャビティ面の温度差については、その差が３℃未満であると局部的に温度の逆転領域が現れる可能性があり、３０℃を超えると反意匠面側の樹脂の冷却速度が速くなりすぎてヒケ低減効果が低下する。従って、意匠面を形成する側の金型キャビティ面の温度が、反意匠面側を形成する金型キャビティ面の温度より、３℃以上３０℃以内の範囲で高くなるように設定することが好ましい。

【0068】

また、前述した第１実施形態と同様の方法にて、金型１０の温度設定を検討した結果、意匠面側を形成する側の金型キャビティ面を、成形する樹脂のガラス転移温度より２０℃低い温度より高く、且つ、ガラス転移温度以下の範囲で、設定して成形することにより樹脂の金型キャビティ面との密着が高くなるという好ましい効果があることが知見できたが、ガラス転移温度より高すぎると製品が変形する。従って、ガラス転移温度より２０℃低い温度より高く、ガラス転移温度以下の範囲に設定することが、特に好ましい。

【0069】

ここで、第１実施形態においては、第１金型１０を用いて、金型温度管理を温調ラインＴ１及びＴ２のみで行った。しかし、本発明に適応できる金型１０の温度管理はこれに限らないことは勿論であって、例えば、図４に示す第２の金型１０Ａ（第２金型１０Ａ）のように、金型１０Ａの内部にセラミック等の断熱材Ｄを配する方式であっても良い。
第２金型１０Ａは、第１金型１０の意匠側の金型キャビティ面（固定型３の金型キャビティ面）に、断熱効果のある発泡セラミックを埋め込んだものであるが、第２金型１０Ａにおいては、断熱材Ｄの効果により、意匠側の金型キャビティ面で成形される製品部分の冷却を遅延させて、ヒケ防止の効果が高まるという点で好ましい形態である。

【0070】

なお、他の金型１０として、例えば、金型を加熱冷却することのできる温調機構を有した温調金型を使用し、ヒケを改善する時に所定の加熱をして、冷却中は金型の温度を低下させるということも可能である。この場合には、製品取出後の製品変形が小さくできる可能性があり、さらに、成形サイクルが短くなるという効果も期待できる。
但し、前述の温調金型を使用した場合には、冷却条件を強めたこと等に起因して、意匠面側の樹脂が金型キャビティ面から早々に離型しまうような状況にならないように注意する必要がある。

【0071】

以下、本発明による射出成形方法について、その実施形態の好ましい１例を、第２実施形態として説明する。

【0072】

第２実施形態の特徴は、第１実施形態で前述した成形方法に加えて、成形途中に反意匠面側の金型キャビティ面（可動型４の金型キャビティ面）からガスを注入することにより、反意匠面側の金型キャビティ面と樹脂を、確実に離型させるという点にある。

【0073】

以下、第１実施形態と異なる点を中心に第２実施形態を説明する。なお、説明を簡略化するため、第１実施形態と同様な機能を有する構成要件については、第１実施形態で使用したと同一の符号を使用する場合がある。

【0074】

第２実施形態においては、図５に示す第３の金型１０Ｂ（第３金型１０Ｂ）を使用した。第３金型１０Ｂについて、製品の形状、温度調整機構、センサ配置等の基本的な構成は第１金型１０と同様である。

【0075】

第３金型１０Ｂの特徴は、ガス（本実施形態においては空気）を注入するための定量ガスシリンダ８０を備えて、エジェクタピン５４とエジェクタピン５４を配する孔部との隙間（ガス導入隙間５７と称する）から、金型キャビティ内にガスを導入する構成になっている点にある。

【0076】

図６に第３金型１０Ｂの構成を示す。可動型４に取り付けられた定量ガスシリンダ８０から、ガス導入隙間５７までガスの流れる連絡孔５９を流路として形成し、導入口５６でガス導入隙間５７と接続する。また、定量ガスシリンダ８０から供給されたガスが、金型キャビティ以外から逃げ出さないようにするために、ガス導入隙間５７の反金型キャビティ側に孔部とエジェクタピン５４との間の隙間をシールするガスシール５５を形成する。
第３金型１０Ｂは以上の構成によって、定量ガスシリンダから金型キャビティ内にガスを導入することができる。

【0077】

以下、第２実施形態による射出成形方法を簡略に説明する。
第１の金型１０が温度がキャビティ側が８５℃、コア側が７０℃で管理された状態になってから、射出成形方法の成形サイクルをスタートさせ、金型１０を型閉動作して、型締力を負荷した状態で型締めする。この際に使用する型締力は、樹脂を成形するに十分な型締力である３０００ＫＮとした。

【0078】

金型１０が十分な型締力で型締めされた状態において、射出ユニット３０を作動させて樹脂の射出動作を行うと同時に、ホットランナーの先端部側に配したバルブゲート３１を開として、金型キャビティ１５内に溶融樹脂（本実施形態では、ポリスチレン、ガラス転移点は１００℃）を射出する。

【0079】

ここで、本発明による第２実施形態は、溶融樹脂を金型キャビティ１５内に充填完了した後、トグル機構８を屈曲させて型締力を２００ＫＮまで低下させる。この際に重要なポイントは、金型キャビティ１５内に射出充填した樹脂の圧力について、１秒から７秒までの時間範囲内で、０Ｐａになるように型締力を低下させる点である。
第２実施形態は、金型キャビティ１５内に射出充填した樹脂の圧力について金型キャビティ１５内に配した圧力センサＰＳ２で測定し、該ＰＳ２で測定した金型キャビティ内の樹脂圧力が０Ｐａになるまで、型締力を低下させると同時に、定量ガスシリンダ８０を作動させる。

【0080】

図６（１）に示すように、定量ガスシリンダ８０から供給されたガスは、連絡孔５９から導入口５６を介して、ガス導入隙間５７に流れて、金型キャビティ１５内に流れ込む。
従って、第２実施形態においては、反意匠面側の金型キャビティと製品の間に確実にガスを供給することができ、第１実施形態で得られる作用効果以上に、離型を促進することができる。

【0081】

なお、ガス供給と型締力低下の２つの動作について、前述の第２実施形態においては、ほぼ同時に行うように説明したが、本発明に適応できる動作はこれに限らず、例えば、ガス供給して型締力を低下させても良いし、型締力を低下させてからガス供給しても良く、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で、順番の変更などは可能である。

【0082】

第２実施形態においては、以上の操作によって、意匠面側の樹脂が金型キャビティ面から離型せずに密着した状態で、反意匠面側の樹脂を短時間で離型させることにより、意匠面側の樹脂について、樹脂収縮の影響を受けにくくして、ヒケの発生を抑制する。

【0083】

ここで、第２実施形態において、通常のガスアシスト成形のように、ガスを大量に吹き込んだ場合には、樹脂の部分的な冷却固化を誘引し、樹脂で成形した成形品（樹脂製品と称することもある）の意匠面側にヒケを生じさせる要因となる可能性がある。
従って、余分な空気の使用は極力さけて、少量の空気を使用することが好ましく、効果を際出させるためには、射出完了後から金型内での樹脂の圧力が０Ｐａになって５秒以内までに、反意匠面側の金型キャビティ面積１ｃｍ^２に対して、０．１Ｎｃｍ^３から１０Ｎｃｍ^３の比率でガスを注入することが好ましい。このことによって、反意匠面側から樹脂製品を確実に離型させることができ、ヒケの抑制がさらに強く期待できる。

【0084】

重要な点は、前述のガス供給が、反意匠面側の金型キャビティ面と樹脂を離型することを主たる目的として行われる行為である点にある。従って、実成形の際には、前記数値範囲の上限よりも極めて少ない量で、効果が生ずる場合がほとんどである。
なお、定量的にガスを送るためには、構造が簡単で繰り返し制度に優れた定量ガスシリンダ８０の使用が適している。

【0085】

また、使用する圧力は、反意匠面側の金型キャビティ面と樹脂製品の間を離間させて離型させる程度の圧力であり、０．１ＭＰａより小さいと実質的な効果が見られないので１ＭＰａ以上であることが好ましい。なお、圧力を大きくするに比例して効果が高くなっていくというものではないので、１０ＭＰａを超えて大きくしたとしても効果の改善は見られない。従って、本実施形態に適応する好ましい範囲としては、０．１ＭＰａ以上１０ＭＰａ以内である。

【0086】

更に、ガス導入隙間５７からガスを導入する方法として、例えば、図６（２）に示すようにエジェクタピン５４に溝部を加工する、或いは、図６（３）に示すように隙間を段つきとして流路を拡大することが、ガス圧力の損失が少ないという点で好ましい。

【0087】

また、第２実施形態において、溶融した樹脂を金型キャビティ内へ射出充填完了後、ガスを供給しながら、金型装置の型締力を低下させてわずかに型開きすれば、より確実に、１秒から７秒までの時間範囲内で、０Ｐａになるように制御でき、さらに、反意匠面側の樹脂も短時間で確実に離型させることができるので、ヒケの防止効果が高い。

【0088】

なお、この際において、意匠面を形成する金型キャビティ面の外周部にシール部を配して、成形した樹脂の間に空気が流入することを防止すれば、意匠面を形成する金型キャビティ面と樹脂との離型を抑制することができる。
図７に第４の金型１０Ｃ（第４金型１０Ｃ）を示す。第４金型１０Ｃの固定型３の金型キャビティ面には、金型キャビティの外周部を囲むようにして突起部８５が形成されている。樹脂を成形した際には、突起部８５の周りの樹脂が収縮して、突起部８５を挟みこむ形になるため、空気の流れを遮断するシール部として機能する。従って、より意匠面側の樹脂が金型キャビティ面から離型せずに密着した状態になるので、ヒケの発生について抑止効果が向上する。

【0089】

前述した意匠面のシール方法などについては、定量ガスシリンダ８０を使用してガスを吹き込まない第１実施形態に適応しても良いことは勿論である。また、積極的にガスを吹き込まないという点で効果は劣るが、離型の際に、反意匠面側の金型キャビティについて、自然に空気が流入することは好ましい形態である。従って、第１実施形態において、ガス定量シリンダ８０を使用せずとも、エジェクタピン５４を加工するなどして空気の流路を形成する第２実施形態の手法は適応可能であり好ましい形態である。

【0090】

また、前述した第１実施形態及び第２実施形態では、好ましい形態として、樹脂を射出充填する際において、金型１０を十分な型締力で型締めした。しかし、例えば、型締力を低下させて射出充填する射出圧縮、或いはわずかに開いた金型に樹脂を充填してから型締めする射出プレスについても、本発明の適応が可能である。

【0091】

以上、本発明の実施形態として、いくつかの好ましい例を説明したが、本発明を適応できる実施の形態がこれに限らないことは勿論であり、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で、適宜、変更可能である。

【産業上の利用可能性】

【0092】

本願発明に係わる射出成形方法は、製品の片側に意匠面を有して、反意匠面側にリブやボスがあって、ヒケ易い製品を成形するに適している。

【符号の説明】

【0093】

１ 固定盤
２ 可動盤
３ 固定型
４ 可動型
５ エンドプレート
７ タイバー
８ トグル機構
１０ 金型装置（金型）
１５ 金型キャビティ
２０ 型締装置
３０ 射出ユニット
３１ バルブゲート
５２ エジェクタプレート
５４ エジェクタピン
５５ ガスシール
５６ 導入口
５７ ガス導入隙間
５９ 連絡孔
８０ 定量ガスシリンダ
Ｔ１ 固定型温度調整ライン（固定型温調ライン）
Ｔ２ 可動型温度調整ライン（可動型温調ライン）
１００ 射出成形装置
１０Ａ 第２の金型（第２金型）
１０Ｂ 第３の金型（第３金型）
１０Ｃ 第４の金型（第４金型）
ＰＳ１ 圧力センサ（固定型）
ＰＳ２ 圧力センサ（可動型）
ＴＳ１ 温度センサ（固定型）
ＴＳ２ 温度センサ（可動型）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】