特許 7048869 金型組立体、及び、中空部を有する成形品の射出成形方法

(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】

(24)【登録日】2022-03-29

(45)【発行日】2022-04-06

(54)【発明の名称】金型組立体、及び、中空部を有する成形品の射出成形方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/26 20060101AFI20220330BHJP

   B29C 45/78 20060101ALI20220330BHJP

【ＦＩ】

B29C45/26

B29C45/78

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2017095467

(22)【出願日】2017-05-12

(65)【公開番号】P2018192629

(43)【公開日】2018-12-06

【審査請求日】2020-04-15

(73)【特許権者】

【識別番号】508091649

【氏名又は名称】有限会社浦野技研

(74)【代理人】

【識別番号】100098246

【弁理士】

【氏名又は名称】砂場 哲郎

(74)【代理人】

【識別番号】100094363

【氏名又は名称】山本 孝久

(72)【発明者】

【氏名】浦野 隆実

【審査官】田中 則充

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１１０９３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２４３７１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－２９４５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２６３１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１４６８９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－３２８５５１（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】

金型に設けられたキャビティ内に、溶融熱可塑性樹脂導入部を介して溶融熱可塑性樹脂を射出する工程と、
加圧ガス導入・排出装置と液体導入・排出装置とを兼用する装置のノズルの先端を前記キャビティ内に位置させ、前記キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂の内部に前記ノズルから加圧ガスを導入して、前記キャビティ内に射出された前記溶融熱可塑性樹脂の内部に中空部を形成した後、前記中空部内に位置する前記ノズルから加圧ガスを外部に排出する工程と、
前記兼用する装置の前記ノズルを介して前記中空部内へ液体を導入し、導入された前記液体を、前記ノズルを介して排出し、外部への除去を複数回繰り返す工程と、から成ることを特徴とする中空部を有する成形品の射出成形方法。

【請求項2】

キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂の内部に加圧ガスを導入し、前記キャビティ内に射出された前記溶融熱可塑性樹脂の内部に中空部を形成し、前記キャビティ内に射出された熱可塑性樹脂にスキン層が形成された後、前記中空部内の前記加圧ガスを外部に排出することを特徴とする請求項１に記載の中空部を有する成形品の射出成形方法。

【請求項3】

前記中空部内への液体の導入、導入された前記液体の前記中空部からの排出、外部への除去を複数回繰り返す工程において、前記液体を再使用することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の中空部を有する成形品の射出成形方法。

【請求項4】

駆動口、吸込口及び吐出口を有するエジェクターによって、前記中空部内の前記液体を外部に除去することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の中空部を有する成形品の射出成形方法。

【請求項5】

前記キャビティ内に射出される溶融熱可塑性樹脂の体積Ｖ₁は、前記キャビティの体積Ｖ₀未満であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の中空部を有する成形品の射出成形方法。

【請求項6】

０．７≦Ｖ₁／Ｖ₀＜１
を満足することを特徴とする請求項５に記載の中空部を有する成形品の射出成形方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金型組立体、及び、中空部を有する成形品の射出成形方法に関する。

【背景技術】

【0002】

溶融熱可塑性樹脂を用いて射出成形方法に基づき成形品を成形する際、ヒケや反りのない外観の美麗な成形品を得るために、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂に加圧ガスを導入してキャビティ内の溶融熱可塑性樹脂の内部に中空部を形成し、型開きの前に中空部内の加圧ガスを大気中に解放する、中空部を有する成形品の射出成形方法が広く用いられている。キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂に導入された加圧ガスによって溶融熱可塑性樹脂が金型のキャビティ面に押し付けられる結果、得られる成形品にヒケや反りが発生することを防止し得る。

【0003】

ところで、このような従来の中空部を有する成形品の射出成形方法にあっては、キャビティ内の熱可塑性樹脂の内部に形成された中空部はほぼ断熱状態となる。その結果、キャビティ内の熱可塑性樹脂を冷却、固化させるために長時間を要するといった問題がある。

【0004】

この問題点を解決する射出成形方法が、例えば、特開平９－８５７７１号公報から周知である。この特許公開公報に開示された技術にあっては、複数の金型を合わせて密閉キャビティを形成し、密閉キャビティ内に１つの材料注入口から流動状の合成樹脂材を注入した後、材料注入口に近い第１噴射口から圧縮空気等の適宜圧力のガスをキャビティ内の合成樹脂材内に圧入して中空部を形成し、次いで、中空部に、材料注入口から遠い位置の第２噴射口から圧縮空気等の適宜圧力のガスを圧入する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平９－８５７７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特開平９－８５７７１号公報に開示された技術にあっては、金型の構造が複雑になるし、キャビティ内の熱可塑性樹脂を冷却、固化させるための時間の短縮化が十分には図れない。

【0007】

従って、本発明の目的は、簡素な構成、構造であるにも拘わらず、キャビティ内の熱可塑性樹脂を、効果的に短時間で冷却、固化させることができる金型組立体、及び、中空部を有する成形品の射出成形方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の目的を達成するための本発明の中空部を有する成形品の射出成形方法は、
金型に設けられたキャビティ内に、溶融熱可塑性樹脂導入部を介して溶融熱可塑性樹脂を射出する工程と、
加圧ガス導入・排出装置と液体導入・排出装置とを兼用する装置のノズルの先端を前記キャビティ内に位置させ、前記キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂の内部に前記ノズルから加圧ガスを導入して、前記キャビティ内に射出された前記溶融熱可塑性樹脂の内部に中空部を形成した後、前記中空部内に位置する前記ノズルから加圧ガスを外部に排出する工程と、
前記兼用する装置の前記ノズルを介して前記中空部内へ液体を導入し、導入された前記液体を、前記ノズルを介して排出し、外部への除去を複数回繰り返す工程と、から成ることを特徴とする。

【0010】

ここで、複数回は、２回、好ましくは３回以上であることが望ましい。尚、第１回目に中空部内に液体を導入したとき、屡々、キャビティ内に射出された熱可塑性樹脂の熱によって、中空部内に導入された液体が気化し、蒸気となる。従って、この場合、中空部内に導入された液体が気化した蒸気を外部に除去するが、この工程も、「中空部内に導入された液体を外部に除去する工程」に含まれる。

【0011】

加圧ガスの導入は、キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂を射出中、又は、射出完了と同時、又は、射出完了後とすればよい。

【0012】

本発明の中空部を有する成形品の射出成形方法において、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂の内部に加圧ガスを導入し、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂の内部に中空部を形成し、キャビティ内に射出された熱可塑性樹脂にスキン層が形成された後、中空部内の加圧ガスを外部に排出する形態とすることができる。このようにスキン層が形成された後、中空部内の加圧ガスを外部に排出することで、熱可塑性樹脂の内部に形成された中空部の形状を安定に保つことができる。

【0013】

上記の好ましい形態を含む本発明の中空部を有する成形品の射出成形方法において、中空部内に液体を導入し、次いで、中空部内の液体を外部に除去する工程を、複数回、繰り返すとき、液体を再使用することが好ましい。

【0014】

本発明の金型組立体において、液体除去装置は、駆動口、吸込口及び吐出口を有するエジェクターから構成されている形態とすることができる。また、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本発明の中空部を有する成形品の射出成形方法において、駆動口、吸込口及び吐出口を有するエジェクターによって、中空部内の液体を外部に除去する形態とすることができる。

【0015】

液体貯蔵容器（タンク）に貯蔵された液体が、ポンプ及び配管を介してエジェクターの駆動口の送出され、吐出口から液体貯蔵容器に戻される循環系が形成される。また、液体貯蔵容器（タンク）に貯蔵された液体が、ポンプ及び別の配管を介して、更には、液体導入・排出装置を介して中空部内に導入される。そして、所定の時間、中空部内に滞在した液体は、液体導入・排出装置を介して中空部から排出され、更に別の配管を介してエジェクターの吸込口に吸引され、吐出口から液体貯蔵容器に戻される排出系が形成される。このように、エジェクターの駆動口に送出された液体、及び、エジェクターの吸込口に吸引された液体は、エジェクターの吐出口を介して液体貯蔵容器に戻される。

【0016】

以上に説明した各種の好ましい形態を含む本発明の金型組立体あるいは本発明の中空部を有する成形品の射出成形方法において、キャビティ内に射出すべき溶融熱可塑性樹脂の量は、キャビティを完全には充填しない量とすることが好ましい（ショートショット法）。即ち、キャビティ内に射出される溶融熱可塑性樹脂の体積Ｖ₁は、キャビティの体積Ｖ₀未満であることが好ましく、具体的には、限定するものではないが、
０．７≦Ｖ₁／Ｖ₀＜１
を満足することが一層好ましい。次に述べるオーバーフローキャビティ部を備えている場合、キャビティ内に射出すべき溶融熱可塑性樹脂の量は、キャビティを完全には充填しない量であってもよいし、キャビティを完全に充填するが、オーバーフローキャビティ部を完全には充填しない量であってもよく、キャビティ内に射出される溶融熱可塑性樹脂の体積Ｖ₁は、具体的には、限定するものではないが、
０．７≦Ｖ₁／Ｖ₀≦１．１
を満足することが一層好ましい。また、ショートショット法に限定するものではなく、キャビティ内に射出すべき溶融熱可塑性樹脂の量は、キャビティを完全に充填する量としてもよい（フルショット法）。

【0017】

更には、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本発明の金型組立体あるいは本発明の中空部を有する成形品の射出成形方法において、金型には、キャビティに連通したオーバーフローキャビティ部（「捨てキャビティ部」とも呼ばれる）が設けられている形態とすることができる。即ち、キャビティ内に溶融熱可塑性樹脂を射出中に、あるいは、射出完了と同時に、あるいは、射出完了後、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂の内部に加圧ガスを導入するが、この加圧ガスの導入によって押し退けられたキャビティ内の溶融熱可塑性樹脂をオーバーフローキャビティ部に流出させる。このように、オーバーフローキャビティ部を設けることで、より安定して成形品の射出成形を行うことができる。オーバーフローキャビティ部は、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂の流動方向の末端に設けられている。但し、厳密に末端に相当する部分でなくともよい。即ち、溶融熱可塑性樹脂の流動方向の末端近傍に相当する部分であってもよい。また、キャビティとオーバーフローキャビティ部との間に開閉可能な弁機構を配設してもよく、これによって、溶融熱可塑性樹脂のオーバーフローキャビティ部への流入を正確に制御することができる。

【0018】

金型は、第１の金型部（例えば、固定金型部）と第２の金型部（例えば、可動金型部）から構成されている。第１の金型部や第２の金型部は、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金、銅合金等の周知の金属材料から作製することができる。

【0019】

溶融熱可塑性樹脂導入部は、第１の金型部に配設されていてもよいし、第２の金型部に配設されていてもよいし、第１の金型部及び第２の金型部に配設されていてもよい。溶融熱可塑性樹脂導入部（具体的には、ゲート部）の構造は、公知の如何なる形式のゲート構造とすることもでき、例えば、ダイレクトゲート構造、サイドゲート構造、ジャンプゲート構造、ピンポイントゲート構造、トンネルゲート構造、リングゲート構造、ファンゲート構造、ディスクゲート構造、フラッシュゲート構造、タブゲート構造、フィルムゲート構造を例示することができる。

【0020】

加圧ガス導入・排出装置は、第１の金型部に配設されていてもよいし、第２の金型部に配設されていてもよいし、第１の金型部及び第２の金型部に配設されていてもよい。加圧ガス導入・排出装置において、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂の内部に中空部を形成するためにキャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂の内部に加圧ガスを導入する部分と、中空部内の加圧ガスを外部に排出する部分を、同じ部品から構成してもよいし、異なる部品から構成してもよい。液体導入・排出装置も、第１の金型部に配設されていてもよいし、第２の金型部に配設されていてもよいし、第１の金型部及び第２の金型部に配設されていてもよい。液体導入・排出装置において、中空部内に液体を導入する部分と、中空部内の液体を排出する部分を、同じ部品から構成してもよいし、異なる部品から構成してもよい。更には、液体導入・排出装置を加圧ガス導入・排出装置と兼用してもよく、このような液体導入・排出装置と加圧ガス導入・排出装置とが兼用された装置を、以下、便宜上、『流体導入・排出装置』と呼ぶ。

【0021】

金型組立体への流体導入・排出装置の配設例として、流体導入・排出装置の先端部が、キャビティ内、あるいは金型のキャビティ面近傍に配置されるように、流体導入・排出装置を第１の金型部、あるいは、第２の金型部、あるいは、第１の金型部及び第２の金型部に配設する構成とすることができる。流体導入・排出装置は、例えば、周知のガス注入ノズルとすることができる。必要に応じて、先端部を加熱するための加熱手段（例えば、電気ヒータ）を先端部に取り付けてもよい。このように加熱手段を配することで、流体導入・排出装置の近傍における溶融熱可塑性樹脂の瞬時の固化の開始を回避でき、流体導入・排出装置を介してキャビティ内の溶融熱可塑性樹脂に加圧ガスを確実に導入することができるし、流体導入・排出装置を介して中空部内の加圧ガスを系外に確実に排出することができる。また、場合によっては、流体導入・排出装置を、その先端部が溶融熱可塑性樹脂導入部内に配置されるように配設してもよいし、あるいは又、その先端部が射出用シリンダーの先端部（ノズル部）に配置されるように配設してもよいし、射出用シリンダーと溶融熱可塑性樹脂導入部とを結ぶ樹脂流路にその先端部が配置されるように配設してもよい。

【0022】

加圧ガスは、常温及び常圧で気体の物質であり、使用する熱可塑性樹脂と反応や混合しないものが望ましい。具体的には、窒素ガス、空気、炭酸ガス、ヘリウムガス等が挙げられるが、安全性及び経済性を考慮すると、窒素ガスやヘリウムガスが好ましい。尚、高圧下で液化したガスも含み得る。中空部内に導入される液体として、適切な温度に設定された水（湯）を挙げることができる。

【0023】

本発明の射出成形方法を実施するにあたって、射出成形時の溶融熱可塑性樹脂の量、温度、圧力あるいは射出速度、中空部を形成するために導入すべき加圧ガスの量、圧力あるいは速度、金型の冷却時間等、種々の条件は、使用する熱可塑性樹脂の種類、金型の形状等に依存して、適宜選択、制御する必要があり、一義的に定めることはできない。

【0024】

金型組立体の構成を、成形品１個取りとしてもよいし、多数個取りとしてもよい。

【0025】

本発明の射出成形方法によって得られる成形品は、特に限定を受けるものではなく、例えば、取っ手形成形品、長尺成形品、あるいは又、部分的に肉厚部を有する肉薄成形品を例示することができる。ここで、取っ手形成形品は、肉厚の握り部と、少なくとも１つの取付部とが一体となったものであり、握り部が成形品の最肉厚部に該当し、係る最肉厚部（握り部）には中空構造が設けられている。この成形品は、その取付部において、自動車、電器製品あるいは建築物の扉等に取り付けられる。そして、使用者が握り部を握り、扉等の開閉を行う。成形品は、通常、ハンドルあるいはレバーの形状を有する。一方、長尺成形品として、自動車の屋根の部分に取り付けるルーフレール、各種パイプ類を挙げることができ、部分的に肉厚部を有する肉薄成形品として、ボンネット等の外板、各種カバー類を挙げることができる。但し、成形品は、これらに限定するものではない。

【0026】

本発明での使用に適した熱可塑性樹脂として、結晶性熱可塑性樹脂や非晶性熱可塑性樹脂を挙げることができ、具体的には、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン系樹脂；ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミドＭＸＤ６等のポリアミド系樹脂；ポリオキシメチレン（ポリアセタール，ＰＯＭ）樹脂；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂等のポリエステル系樹脂；ポリフェニレンサルファイド樹脂；ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＡＳ樹脂といったスチレン系樹脂；メタクリル系樹脂；ポリカーボネート樹脂；変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂；ポリスルホン樹脂；ポリエーテルスルホン樹脂；ポリアリレート樹脂；ポリエーテルイミド樹脂；ポリアミドイミド樹脂；ポリイミド系樹脂；ポリエーテルケトン樹脂；ポリエーテルエーテルケトン樹脂；ポリエステルカーボネート樹脂；液晶ポリマーを例示することができる。

【0027】

更には、ポリマーアロイ材料から成る熱可塑性樹脂を用いることができる。ここで、ポリマーアロイ材料は、少なくとも２種類の熱可塑性樹脂をブレンドしたもの、又は、少なくとも２種類の熱可塑性樹脂を化学的に結合させたブロック共重合体若しくはグラフト共重合体から成る。ポリマーアロイ材料は、単独の熱可塑性樹脂のそれぞれが有する特有な性能を合わせ持つことができる高機能材料として広く使用されている。少なくとも２種類の熱可塑性樹脂をブレンドしたポリマーアロイ材料を構成する熱可塑性樹脂として、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＡＳ樹脂といったスチレン系樹脂；ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン系樹脂；メタクリル樹脂；ポリカーボネート樹脂；ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミドＭＸＤ６等のポリアミド系樹脂；変性ＰＰＥ樹脂；ポリブチレンテレフタレート樹脂やポリエチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル樹脂；ポリオキシメチレン樹脂；ポリスルホン樹脂；ポリイミド樹脂；ポリフェニレンサルファイド樹脂；ポリアリレート樹脂；ポリエーテルスルホン樹脂；ポリエーテルケトン樹脂；ポリエーテルエーテルケトン樹脂；ポリエステルカーボネート樹脂を挙げることができる。２種類の熱可塑性樹脂をブレンドしたポリマーアロイ材料として、ポリカーボネート樹脂とＡＢＳ樹脂とのポリマーアロイ材料を例示することができる。尚、このような樹脂の組合せを、ポリカーボネート樹脂／ＡＢＳ樹脂と表記する。以下においても同様である。更に、少なくとも２種類の熱可塑性樹脂をブレンドしたポリマーアロイ材料として、ポリカーボネート樹脂／ＰＥＴ樹脂、ポリカーボネート樹脂／ＰＢＴ樹脂、ポリカーボネート樹脂／ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート樹脂／ＰＢＴ樹脂／ＰＥＴ樹脂、変性ＰＰＥ樹脂／ＨＩＰＳ樹脂、変性ＰＰＥ樹脂／ポリアミド系樹脂、変性ＰＰＥ樹脂／ＰＢＴ樹脂／ＰＥＴ樹脂、変性ＰＰＥ樹脂／ポリアミドＭＸＤ６樹脂、ポリオキシメチレン樹脂／ポリウレタン樹脂、ＰＢＴ樹脂／ＰＥＴ樹脂を例示することができる。

【0028】

尚、以上に説明した各種の熱可塑性樹脂に、添加剤や、充填剤、強化剤を加えることもできる。

【0029】

添加剤として、可塑剤；安定剤；酸化防止剤：紫外線吸収剤；ニッケルビス（オクチルフェニル）サルファイド等の有機ニッケル化合物、ヒンダードアミン系化合物等の紫外線安定剤；帯電防止剤；難燃剤；バイナジン、プリベントール、チアベンダゾール等の防かび剤；流動パラフィン、ポリエチレンワックス、脂肪酸アマイド等の滑剤；ＡＤＣＡ等の有機発泡剤；透明核剤；有機顔料、無機顔料といった各種の着色剤；架橋剤；アクリルグラフトポリマー、ＭＢＳ等の耐衝撃強化剤を挙げることができる。

【0030】

可塑剤として、フタル酸ジエチル、フタル酸ジ－ｎ－ブチル、フタル酸－２－エチルヘキシル、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ブチルベンジル、フタル酸ジシクロヘキシル等のフタル酸類；リン酸トリエチル、リン酸トリブチル、リン酸トリクレシル、リン酸トリフェニル等のリン酸エステル類；オレイン酸ブチル、アジピン酸ジブチル、アジピン酸－ｎ－ヘキシン、アジピン酸ジ－２－エチルヘキシル等の脂肪酸塩基エステル類；ジエチレングリコールジベンゾエート等のアルコールエステル類；クエン酸アセチルトリエチル、マレイン酸ジブチル等のオキシ酸エステル類；トリメリット系可塑剤；ポリエステル系可塑剤；エポキシ系可塑剤；塩化パラフィン系可塑剤を挙げることができる。

【0031】

安定剤として、ジ－ｎ－オクチルスズ化合物、ジ－ｎ－ブチルスズ化合物、ジメチルスズ化合物等の有機スズ系安定剤；三塩基性硫酸鉛、二塩基性亜リン酸鉛、ケイ酸鉛等の鉛化合物系安定剤；カドミウム石けん、鉛石けん、亜鉛石けん等の金属石けん系安定剤；リン酸トリスノニル；リン酸トリスノニルフェニル等を挙げることができる。

【0032】

酸化防止剤として、ジブチルクレゾール、ブチルヒドロキシアニソール等のフェノール系酸化防止剤；メチレンビス（メチルブチルフェノール）、チオビス（メチルブチルフェノール）等のビスフェノール系酸化防止剤；トリス（メチルヒドロキシブチルフェニル）ブタン、トコフェノール等のポリフェノール系酸化防止剤；ジミリスチルチオジプロピオネート等の有機イオウ化合物；トリス（モノ／ジノニルフェニル）ホスファイト等の有機リン化合物を挙げることができる。

【0033】

紫外線吸収剤として、サリチル酸フェニル、サリチル酸ブチルフェニル等のサリチル酸系紫外線吸収剤；ジヒドロキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系紫外線吸収剤；（ヒドロキシメチルフェニル）ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤；アクリル酸エチルヘキシルシアノジフェノニル等のシアノアクリレート系紫外線吸収剤を挙げることができる。

【0034】

帯電防止剤として、ポリ（オキシエチレン）アルキルアミン、ポリ（オキシエチレン）アルキルフェニルエーテル等の非イオン界面活性剤系帯電防止剤；アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルリン酸塩等の陰イオン界面活性剤系帯電防止剤；第４級アンモニウムクロライド等の陽イオン界面活性剤系帯電防止剤；両性系界面活性剤；電導性樹脂を挙げることができる。

【0035】

難燃剤として、テトラブロモビスフェノールＡ、ポリブロモビフェノール、ビス（ヒドロキシジブロモフェニル）プロパン、塩化パラフィン等のハロゲン系難燃剤；リン酸アンモニウム、リン酸トリクレジル等のリン系難燃剤；三酸化アンチモン；赤リン；酸化スズ等を挙げることができる。

【0036】

また、充填剤、強化剤として、無機系材料；ステンレス鋼繊維、高強度アモルファス金属繊維、ステンレス箔、スチール箔、銅箔等の金属系材料；高分子ポリエチレン繊維、高強力ポリアレート繊維、パラ系全芳香族ポリアミド繊維、アラミド繊維、ＰＥＥＫ繊維、ＰＥＩ繊維、ＰＰＳ繊維、フッ素樹脂繊維、フェノール樹脂繊維、ビニロン繊維、ポリアセタール繊維等の有機系材料；粉系材料を挙げることができる。

【0037】

ここで、無機系の充填剤、強化剤として、ガラス繊維、ガラス長繊維、石英ガラス繊維等のガラス系材料；ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、グラファイトウィスカ等の炭素系材料；炭化ケイ素繊維、炭化ケイ素連続繊維、炭化ケイ素ウィスカ、炭化ケイ素ウィスカシート等の炭化ケイ素系材料；ボロン繊維といったボロン系材料；Ｓｉ－Ｔｉ－Ｃ－Ｏ繊維といったＳｉ－Ｔｉ－Ｃ－Ｏ系材料；チタン酸カリウム繊維、チタン酸カリウムウィスカ、チタン酸カリウム系導電性ウィスカ等のチタン酸カリウム系材料；窒化ケイ素ウィスカ、窒化ケイ素ウィスカシート等の窒化ケイ素系材料；硫酸カルシウムウィスカといった硫酸カルシウム系材料を挙げることができる。

【0038】

また、粉末系の充填剤、強化剤として、マイカフレーク、マイカ粉末、シラスバルーン、シリカ粉末、タルク粉末、水酸化アルミニウム粉末、水酸化マグネシウム粉末、マグネシウムシリケート粉末、硫酸カルシウム粉末、球状中空ガラス粉末、金属化粉末、高純度合成シリカ粉末、二硫化タングステン粉末、タングステンカーバイト粉末、ジルコニア粉末、ジルコニア系粉末、部分安定化ジルコニア粉末、アルミナ－ジルコニア複合粉末、複合金属粉末、鉄粉末、アルミニウム粉末、モリブデン金属粉末、タングステン粉末、窒化アルミニウム粉末、ナイロン微粒子粉、シリコーン樹脂粉末、スピネル粉末、アモルファス合金粉末、アルミフレーク、ガラスフレークを挙げることができる。

【発明の効果】

【0039】

本発明の金型組立体においては、中空部内に液体を導入し、排出する液体導入・排出装置、及び、中空部内から排出された液体を外部に除去する液体除去装置を備えているので、また、本発明の中空部を有する成形品の射出成形方法にあっては、中空部内に液体を導入し、次いで、中空部内に導入された液体を外部に除去する工程を、複数回、繰り返すので、簡素な構成、構造であるにも拘わらず、キャビティ内の熱可塑性樹脂を、効果的に、短時間で冷却、固化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0040】

【図1】図１は、実施例１の金型組立体の概念図である。

【図2】図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃは、キャビティ内に溶融熱可塑性樹脂を射出している状態、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂の内部に加圧ガスを導入し、中空部を形成している状態、及び、中空部から加圧ガスを排出している状態を模式的に示す図である。

【図3】図３Ａ及び図３Ｂは、中空部に液体を導入している状態、及び、中空部から液体を排出している状態を模式的に示す図である。

【図4】図４は、実施例１の金型組立体の変形例における金型の概念図である。

【図5】図５は、エジェクターの原理図である。

【発明を実施するための形態】

【0041】

以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。

【実施例1】

【0042】

実施例１は、本発明の金型組立体、及び、本発明の中空部を有する射出成形品の成形方法に関する。実施例１の金型組立体の概念図を図１に示し、実施例１における射出成形方法を説明するための金型等の模式的な端面図を図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図３Ａ及び図３Ｂに示す。

【0043】

実施例１の成形方法によって得られる成形品は、具体的には、例えば、取っ手形成形品である。ここで、取っ手形成形品は、肉厚の握り部と、少なくとも１つの取付部とが一体となったものであり、握り部が成形品の最肉厚部に該当し、係る最肉厚部（握り部）には中空構造が設けられている。この取っ手形成形品は、その取付部において、自動車、電器製品あるいは建築物の扉等に取り付けられる。そして、使用者が握り部を握り、扉等の開閉を行う。取っ手形成形品はハンドル形状を有する。

【0044】

実施例１の金型組立体は、
キャビティ１４が設けられた金型１０、
キャビティ１４内に溶融熱可塑性樹脂を射出する溶融熱可塑性樹脂導入部１３、
キャビティ１４内に射出された溶融熱可塑性樹脂１６の内部に中空部１７を形成するためにキャビティ１４内に射出された溶融熱可塑性樹脂１６の内部に加圧ガスを導入し、中空部１７内の加圧ガスを外部に排出する加圧ガス導入・排出装置、
中空部１７内に液体を導入し、排出する液体導入・排出装置、及び、
中空部１７内から排出された液体を外部に除去する液体除去装置、
を備えている。

【0045】

ここで、金型１０は、第１の金型部（固定金型部）１１及び第２の金型部（可動金型部）１２から構成されており、第１の金型部１１と第２の金型部１２とを型締めすることでキャビティ１４が形成される。

【0046】

実施例１において、溶融熱可塑性樹脂導入部１３は、より具体的には、キャビティ１４に開口したサイドゲート構造を有する。溶融熱可塑性樹脂導入部１３は、樹脂流路１３Ａを介して射出用シリンダー（図示せず）に連通している。

【0047】

加圧ガス導入・排出装置及び液体導入・排出装置は、第１の金型部１１に配設されていてもよいし、第２の金型部１２に配設されていてもよいし、第１の金型部１１及び第２の金型部１２に配設されていてもよいが、実施例１にあっては、加圧ガス導入・排出装置及び液体導入・排出装置は、１つの装置（流体導入・排出装置２１）で兼用されており、流体導入・排出装置２１は第２の金型部１２に配設されている。流体導入・排出装置２１は、キャビティ１４に先端部が開口した周知の加圧ガス注入ノズルから成る。

【0048】

流体導入・排出装置（加圧ガス注入ノズル）２１の先端部はキャビティ１４内に配置されるように配設されている。流体導入・排出装置２１には、油圧シリンダー（図示せず）が備えられており、油圧シリンダーの作動によって、流体導入・排出装置２１は、前進位置及び後退位置に位置する。前進位置にあるとき、流体導入・排出装置２１の先端部はキャビティ１４内に位置する。後退位置にあるとき、流体導入・排出装置２１の先端部は金型（具体的には、第２の金型部１２）のキャビティ面と同じ面内に位置する。

【0049】

液体除去装置は、駆動口４１、吸込口４２及び吐出口４３を有するエジェクター４０から構成されている。図５に、エジェクター４０の原理図を示す。駆動口４１には、配管６２を介して、ポンプ３１から加圧された液体（具体的には、所定の温度とされた水あるいは湯）が供給される。駆動口４１の内部は、その開口端４１Ａから終端４１Ｂに向かうに従い内径が徐々に小さくなるノズル状になっており、終端４１Ｂで最小径となる。縮径部４４は、駆動口４１の終端４１Ｂと同じ内径となっている。吸込口４２は縮径部４４に開口しており、配管６８を経た液体、即ち、中空部１７内に存在した液体が吸引される。吐出口４３は、吸引した液体を、駆動口４１からの液体と共に排出する。吐出口４３は、駆動口４１と逆の形状、即ち、吐出口４３の縮径部側の端部４３Ｂから開口端４３Ａに向かうに従い内径が徐々に大きくなる形状となっている。エジェクター４０において、駆動口４１から導入された液体は縮径部４４に向かう。縮径部４４の内径が絞られているため、縮径部４４における液体の流速が増加する。そして、流速が増加することで、ベルヌーイの定理に基づき縮径部４４の圧力が低下するため、縮径部４４に開口した吸込口４２における圧力が低下し、配管６８を介して液体が吸引される。この吸引された液体は、駆動口４１に供給された液体と共に、吐出口４３から排出される。

【0050】

図１に概念図を示すように、流体導入・排出装置２１（より具体的には、加圧ガス注入ノズルの後端部）は、ガス流路を構成する配管６５，６４を介して加圧ガス供給装置５０に接続されている。加圧ガスは窒素ガスから成り、加圧ガス供給装置５０における加圧ガス源（図示せず）は、例えば、ＰＳＡ方式の窒素ガス発生装置から構成されている。

【0051】

また、配管６４，６５の途中には、加圧ガス供給装置側から、制御減圧弁７０、第１切替弁７１及び第１開閉弁７３が配されている。第１切替弁７１は、更に、配管６３を介して、流量制御装置３２の液体排出部と連通している。また、配管６５の途中から、配管６６が分岐しており、配管６６は第２開閉弁７４を介して第２切替弁７２に接続されており、第２切替弁７２と外部（系外）とは配管６７によって接続されている。また、第２切替弁７２とエジェクター４０の吸込口４２とは、配管６８によって接続されている。

【0052】

液体貯蔵容器３０に貯蔵された液体は、配管６０、ポンプ３１及び配管６２を介してエジェクター４０の駆動口４１に送出される。また、液体貯蔵容器３０に貯蔵された液体は、配管６０、ポンプ３１、配管６１、流量制御装置３２、配管６３、第１切替弁７１、配管６５、第１開閉弁７３を介して、更には、液体導入・排出装置（流体導入・排出装置２１）を介して、キャビティ１４内の熱可塑性樹脂１６の内部に導入される。そして、所定の時間、中空部１７内に滞在した液体は、液体導入・排出装置（流体導入・排出装置２１）を介して中空部１７から、配管６６、第２開閉弁７４、第２切替弁７２、配管６８を介して液体除去装置を構成するエジェクター４０の吸込口４２に吸引される。そして、エジェクター４０の駆動口４１に送出された液体、及び、エジェクター４０の吸込口４２に吸引された液体は、エジェクター４０の吐出口４３、配管６９を介して液体貯蔵容器３０に戻される。

【0053】

以下、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図３Ａ及び図３Ｂを参照して、実施例１の中空部を有する射出成形品の成形方法を説明する。尚、実施例１においては、熱可塑性樹脂として、三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製ポリカーボネート樹脂（商品名：ユーピロンＳ－３０００）を使用し、射出条件を以下の表１のとおりとした。

【0054】

［表１］
溶融熱可塑性樹脂温度：２８０゜Ｃ
金型温度 ： ８０゜Ｃ
射出時間 ：６秒

【0055】

［工程－１００］
先ず、金型１０に設けられたキャビティ１４内に溶融熱可塑性樹脂導入部１３を介して溶融熱可塑性樹脂１６を射出する。具体的には、第１の金型部１１と第２の金型部１２とを型締めする（図１参照）。そして、熱可塑性樹脂１６を図示しない射出用シリンダー内で可塑化・溶融、計量した後、射出用シリンダーから樹脂流路１３Ａ、溶融熱可塑性樹脂導入部１３を介してキャビティ１４に溶融熱可塑性樹脂１６を射出する（図２Ａ参照）。ここで、キャビティ１４内に射出すべき溶融熱可塑性樹脂１６の量は、キャビティ１４を完全には充填しない量である（ショートショット法）。即ち、キャビティ１４内に射出される溶融熱可塑性樹脂１６の体積Ｖ₁は、キャビティ１４の体積Ｖ₀未満であり、具体的には、
０．７≦Ｖ₁／Ｖ₀＜１
を満足する。より具体的には、キャビティ１４の容積を９６ｃｍ³、キャビティ１４内に射出した溶融熱可塑性樹脂１６の体積を６７ｃｍ³とした。

【0056】

流体導入・排出装置（加圧ガス注入ノズル）２１の先端部はキャビティ１４内に配置されるように配設されている。流体導入・排出装置２１には、油圧シリンダー（図示せず）が備えられており、油圧シリンダーの作動によって、流体導入・排出装置２１は、前進位置及び後退位置に位置する。前進位置にあるとき、流体導入・排出装置２１の先端部はキャビティ１４内に位置する。後退位置にあるとき、流体導入・排出装置２１の先端部は金型（具体的には、第２の金型部１２）のキャビティ面と同じ面内に位置する。図２Ａに示した状態では、流体導入・排出装置２１は後退位置にあり、流体導入・排出装置２１の先端部は金型（具体的には、第２の金型部１２）のキャビティ面と同じ面内に位置する。第１切替弁７１によって配管６４と配管６５とは連通状態にあるが、第１開閉弁７３を閉状態とすることで、加圧ガス供給装置５０からの加圧ガスが流体導入・排出装置２１に流れ込まない状態となっている。第２開閉弁７４は閉状態としておく。また、配管６６と配管６７とは、第２切替弁７２を介して接続された状態としておく。

【0057】

［工程－１１０］
次いで、キャビティ１４内に射出された溶融熱可塑性樹脂１６の内部に加圧ガスを導入して、キャビティ１４内に射出された溶融熱可塑性樹脂１６の内部に中空部１７を形成する。即ち、溶融熱可塑性樹脂１６の射出中、射出完了と同時、あるいは、射出完了後、キャビティ１４内の溶融熱可塑性樹脂１６内に加圧ガスを導入し、溶融熱可塑性樹脂１６の内部に中空部１７を形成する。具体的には、流体導入・排出装置（加圧ガス注入ノズル）２１を構成する油圧シリンダー（図示せず）を作動させて、前進位置に位置させる。同時に、第１開閉弁７３を開状態とし、制御減圧弁７０の動作によって、加圧ガス供給装置５０からの加圧ガスが配管６５に導入される状態とする。そして、流体導入・排出装置２１を介してキャビティ１４内の溶融熱可塑性樹脂１６への加圧ガスの導入を開始し、キャビティ１４内の溶融熱可塑性樹脂１６の内部に中空部１７を形成する（図２Ｂ参照）。具体的には、実施例１にあっては、溶融熱可塑性樹脂１６の射出完了と同時に、第１開閉弁７３を開状態とし、制御減圧弁７０を動作させる。また、第２開閉弁７４は閉状態のままとしておく。

【0058】

［工程－１２０］
次いで、中空部１７内の加圧ガスを外部に排出する（図２Ｃ参照）。即ち、制御減圧弁７０の動作を停止させ、第１開閉弁７３を閉状態とし、第２開閉弁７４を開状態とする。これによって、中空部１７内の加圧ガスは、流体導入・排出装置２１、配管６６、第２開閉弁７４、第２切替弁７２、配管６７を介して外部（系外）に排出される。

【0059】

尚、キャビティ１４内に射出された溶融熱可塑性樹脂の内部に中空部１７を形成し、キャビティ１４内に射出された熱可塑性樹脂にスキン層が形成された後、中空部１７内の加圧ガスを外部に排出することが好ましく、これによって、熱可塑性樹脂の内部に形成された中空部１７の形状を安定に保つことができる。

【0060】

［工程－１３０］
その後、中空部１７内に液体を導入し、次いで、中空部１７内に導入された液体を外部に除去する工程を、複数回（具体的には、実施例１にあって、例えば３回）、繰り返す。

【0061】

具体的には、第１切替弁７１を切り替えて、配管６３と配管６５とを連通させる。また、第１開閉弁７３を開状態とし、第２開閉弁７４を閉状態とし、配管６６と配管６８とを、第２切替弁７２を介して接続された状態とする。更には、ポンプ３１を作動させる。液体貯蔵容器（タンク）３０内の液体は、配管６０、ポンプ３１、配管６１、流量制御装置３２、配管６３、第１切替弁７１、配管６５、流体導入・排出装置２１を介して、中空部１７内に送られ、キャビティ１４内の熱可塑性樹脂を冷却する。一方、液体貯蔵容器（タンク）３０内の液体は、配管６０、ポンプ３１、配管６２を介して、エジェクター４０の駆動口４１に送出され、エジェクター４０の吐出口４３、配管６９を介して液体貯蔵容器３０に戻される。

【0062】

所定の時間が経過した後、第１開閉弁７３を閉状態とし、第２開閉弁７４を開状態とする。すると、中空部１７内の液体は、エジェクター４０の作動によって吸引される。具体的には、中空部１７内の液体は、流体導入・排出装置２１、配管６６、第２開閉弁７４、第２切替弁７２、配管６８を介して、エジェクター４０の吸込口４２に吸引される。そして、エジェクター４０の駆動口４１に送出された液体、及び、エジェクター４０の吸込口４２に吸引された液体は、エジェクター４０の吐出口４３、配管６９を介して液体貯蔵容器３０に戻される。

【0063】

このように、駆動口４１、吸込口４２及び吐出口４３を有するエジェクター４０によって、中空部１７内の液体を外部に除去する。また、中空部１７内に液体を導入し、次いで、中空部１７内の液体を外部に除去する工程を、複数回、繰り返すとき（［工程－１３０］）、液体を再使用する。

【0064】

次いで、再び、第１開閉弁７３を開状態とし、第２開閉弁７４を閉状態とすることで、液体が中空部１７内に送られ、キャビティ１４内の熱可塑性樹脂を冷却する。更に、再び、第１開閉弁７３を閉状態とし、第２開閉弁７４を開状態とすることで、中空部１７内の液体を外部に除去する。この操作を、所望の回数、実施例１にあって、具体的には３回、繰り返す。

【0065】

［工程－１４０］
その後、流体導入・排出装置２１を後退位置に位置させ、金型を型開きし、成形品を取り出す。こうして、中空部１７を有する成形品を得ることができる。

【0066】

得られた成形品（取っ手形成形品）には、ヒケ及び反りが全く認められず、その内部には所望の中空部１７が形成されていた。

【0067】

中空部１７の形成後、加圧ガスの導入を継続して、キャビティ１４内の熱可塑性樹脂を冷却した後、流体導入・排出装置２１を後退位置に位置させ、金型を型開きし、成形品を取り出すといった比較試験を行ったところ、比較試験における射出成形時間（溶融熱可塑性樹脂の射出開始から金型型開きまでに要した時間）を１００％としたとき、実施例１の射出成形方法における射出成形時間は７０％となり、キャビティ内の熱可塑性樹脂を冷却、固化させるための時間の短縮化を図ることができた。

【0068】

以上のとおり、実施例１にあっては、中空部内に液体を導入し、排出する液体導入・排出装置、及び、中空部内から排出された液体を外部に除去する液体除去装置を備えているので、また、実施例１の成形品の射出成形方法にあっては、中空部内に液体を導入し、次いで、中空部内に導入された液体を外部に除去する工程を、複数回、繰り返すので、簡素な構成、構造であるにも拘わらず、キャビティ内の熱可塑性樹脂を、効果的に、短時間で冷却、固化させることができる。

【実施例2】

【0069】

実施例２は、実施例１の変形である。実施例２の金型組立体の概念図を図４に示す。実施例２の金型組立体において、キャビティは、溶融熱可塑性樹脂が射出される主キャビティ部１５Ａ、及び、主キャビティ部１５Ａに連通したオーバーフローキャビティ部（捨てキャビティ部）１５Ｂから構成されている。

【0070】

実施例２における射出成形方法にあっては、実施例１の［工程－１００］と同様の工程において、主キャビティ部１５Ａ内に溶融熱可塑性樹脂を射出し、実施例１の［工程－１１０］と同様の工程において、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂１６内に加圧ガスを導入し、溶融熱可塑性樹脂１６の内部に中空部１７を形成する。溶融熱可塑性樹脂１６はオーバーフローキャビティ部１５Ｂまで延びる。以降、実施例１の［工程－１２０］～［工程－１４０］と同様の工程を実行することで、中空部１７を有する成形品を得ることができる。

【0071】

このようにオーバーフローキャビティ部１５Ｂを備えている場合、主キャビティ部１５Ａ内に射出すべき溶融熱可塑性樹脂の量は、主キャビティ部１５Ａを完全には充填しない量であってもよいし、主キャビティ部１５Ａを完全に充填するが、オーバーフローキャビティ部１５Ｂを完全には充填しない量であってもよい。

【0072】

以上の点を除き、実施例２の金型組立体の構成、構造は、実施例１において説明した金型組立体の構成、構造と同様とすることができるし、実施例２の金型組立体を用いた射出成形方法も、実施例１の金型組立体を用いた射出成形方法と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。

【0073】

以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定するものではない。実施例にて説明した金型組立体や金型、加圧ガス導入・排出装置、液体導入・排出装置、液体除去装置等の構造、構成、実施例にて使用した熱可塑性樹脂、射出成形条件、冷却・固化条件、成形品の形状やキャビティの寸法等は例示であり、適宜変更することができる。実施例においては、金型組立体の構成を、成形品を１個取りとしたが、多数個取りとすることもできる。

【符号の説明】

【0074】

１０・・・金型組立体、１１・・・第１の金型部（固定金型部）、１２・・・第２の金型部（可動金型部）、１３・・・溶融熱可塑性樹脂導入部、１３Ａ・・・樹脂流路、１４・・・キャビティ、１５Ａ・・・主キャビティ部、１５Ｂ・・・オーバーフローキャビティ部（捨てキャビティ部）、１６・・・溶融熱可塑性樹脂、１７・・・中空部、２１・・・流体導入・排出装置、３０・・・液体貯蔵容器（タンク）、３１・・・ポンプ、３２・・・流量制御装置、４０・・・エジェクター、４１・・・駆動口、４２・・・吸込口、４３・・・吐出口、４４・・・縮径部、５０・・・加圧ガス供給装置、６０，６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７，６８，６９・・・配管、７０・・・制御減圧弁、７１，７２・・・切替弁、７３，７４・・・開閉弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】