(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】2023-04-05
(45)【発行日】2023-04-13
(54)【発明の名称】射出成型装置及び射出成型方法
(51)【国際特許分類】
B29C 45/27 20060101AFI20230406BHJP
B29C 45/76 20060101ALI20230406BHJP
【ＦＩ】
B29C45/27
B29C45/76
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2019101129
(22)【出願日】2019-05-30
(65)【公開番号】P2020192781
(43)【公開日】2020-12-03
【審査請求日】2022-05-26
(73)【特許権者】
【識別番号】391006083
【氏名又は名称】三光合成株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100095740
【弁理士】
【氏名又は名称】開口 宗昭
(72)【発明者】
【氏名】直井 義秋
(72)【発明者】
【氏名】棚田哲成
【審査官】今井 拓也
(56)【参考文献】
【文献】特開平０７－１１２４４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００７／０９４２０９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２００１／０６２４６８（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２９Ｃ ４５／２７
Ｂ２９Ｃ ４５／７６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
射出成形用の金型を用いて、樹脂製の平板成形品を製造する射出成型装置であって、前記金型は、前記平板成形品の形状に対応した略矩形のキャビティ面が形成されるとともに、このキャビティ面に連通する複数のゲートが設けられた固定型板を備え、前記複数のゲートは、千鳥状に配置されると共に、同時に樹脂充填を行う複数のゲートからなる複数のグループに分けられ、各一のグループは共通する充填樹脂流通路に配置されてなり、前記キャビティ面に連通する複数のゲートのうち相互に隣接する任意の３ゲートが正三角形の頂点位置に配置されることを特徴とする平板成形品の射出成型装置。
【請求項2】
前記キャビティ面に連通する複数のゲートのうち相互に隣接するゲート間の距離は一のゲートから射出される樹脂流動長よりも短いものとして設定される請求項１に記載された平板成形品の射出成型装置。
【請求項3】
前記樹脂流動長はゲートからの樹脂射出圧力と射出される樹脂の粘度、温度及び成形品の板厚から解析によって算出される請求項２に記載の平板成形品の射出成型装置。
【請求項4】
請求項１に記載された射出成型装置を用いて行う射出成型方法であって、前記金型の一側の同時に樹脂充填を行う一のグループの複数の前記ゲートから樹脂の射出を開始して、順次前記金型の他側に向かって他のグループの複数の前記ゲートから樹脂の射出を行い、前記一のグループの複数の前記ゲートからの樹脂射出停止前に前記他のグループの複数の前記ゲートから樹脂の射出を開始し、前記他のグループの複数の前記ゲートからの樹脂の射出開始後に、前記一のグループの複数の前記ゲートからの樹脂射出を停止することを特徴とする平板成形品の射出成型方法。
【請求項5】
請求項１に記載された射出成型装置を用いて行う射出成型方法であって、前記金型の略中央部の同時に樹脂充填を行う一のグループの複数の前記ゲートから樹脂の射出を開始して、その後前記中央部の同時に樹脂充填を行う一のグループの両側の一対の同時に樹脂充填を行うグループの複数の前記ゲートから樹脂の射出を開始し、前記金型の略中央部の同時に樹脂充填を行う一のグループの複数の前記ゲートからの樹脂射出停止前に前記一対の同時に樹脂充填を行うグループの複数の前記ゲートから樹脂の射出を開始し、前記一対の同時に樹脂充填を行うグループの複数の前記ゲートからの樹脂の射出開始後に、前記金型の略中央部の同時に樹脂充填を行う一のグループの複数の前記ゲートからの樹脂射出を停止することを特徴とする平板成形品の射出成型方法。
【請求項6】
樹脂の充填速度を一定に保持してゲートを開く時間の制御によって成形条件を設定する請求項４又は請求項５記載の平板成形品の射出成型方法。
【請求項7】
同時に樹脂充填を行う一のグループの複数のゲートは射出圧力が成型機型締め力を超えない様に設定する請求項４～請求項６のいずれか一に記載の平板成形品の射出成型方法。
【請求項8】
解析で求められる金型内の樹脂圧力と、同時に樹脂が射出されるゲート群からの射出樹脂の流動面積の投影面積積分値とを用いて、必要となる型締め力を解析によって算出する請求項４～請求項７のいずれか一に記載の平板成形品の射出成型方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、金型を型締めする際における最大型締力よりも小さい任意の型締力によって平板成形品の射出成形を行うための射出成型装置及び射出成型方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
一般に、射出成形機の型締装置では、最大型締力により高圧型締めを行えば、バリ不良等の発生しない安全な型締めを行うことができる。しかし、その反面、金型に過大な型締力が付加されるため、金型の早期劣化や消費エネルギの無用な増加を招くとともに、ガス抜け不足によるウェルドマーク，焼け，黒条等のキャビティ表面の汚れや痛みの発生及びこれらに対する修復処理が必要となる。したがって、金型の必要最小限となる適正な型締力により型締めを行うことができれば、金型に付加される過大な型締力を回避でき、もって、金型の長寿命化，消費エネルギの低減，生産の中断回避等を図ることができる。
【0003】
特許文献１にはバリ不良の発生しない必要最小限となる適正型締力を的確に設定するとともに、樹脂の充填に伴う金型の変化に係わるより広範な情報を得ることを課題とし、最大型締力（１００〔％〕）から所定の大きさを順次低下させた型締力（１００〔％〕，８０〔％〕，７０〔％〕…）により順次型締めして試し成形を行うとともに、金型の固定型を支持する固定盤及び金型の可動型を支持する可動盤の外面に付設した型位置センサにより射出工程における固定盤に対する可動盤の相対位置を検出し、少なくとも、当該型位置に所定の条件を満たす変化が生じたなら当該変化が生じたときの型締力に対して所定の大きさだけ増加させた型締力を適正型締力として設定する型締力設定方法が開示された。
【文献】特開2010-111005号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１の型締力設定方法では形状・大きさの異なる製品を成形する際に有効であるとしても試し成形工程が存在し、同一形状で同一の大きさの製品を効率的に生産することは容易ではなく生産性が低いという問題があった。
【0005】
本発明の目的は、型内圧を低く抑えると共に、高品質な平板成形品を効率的に製造できる平板成形品の射出成型装置及び射出成型方法を提供することである。
【0006】
すなわち、本発明の射出成型装置は、射出成形用の金型を用いて、樹脂製の平板成形品を製造する射出成型装置であって、前記金型は、前記平板成形品の形状に対応した略矩形のキャビティ面が形成されるとともに、このキャビティ面に連通する複数のゲートが設けられた固定型板を備え、前記複数のゲートは、千鳥状に配置されると共に、同時に樹脂充填を行う複数のグループに分けられ、各一のグループは共通する充填樹脂流通路に配置されてなることを特徴とする。
【0007】
ここで千鳥状に配置されるとは、複数のゲートの列を並列に配置した場合に、隣接する列における複数のゲートのピッチをずらした配置をいい、換言すれば、所定の列の複数のゲートを、列の延びる方向に対して直交する方向に投影した場合に、その列に隣接する複数のゲートの投影像と一致しない配置である。
これをさらに換言すれば千鳥状に配置されるとは、任意のｐ列目に配されたゲート、ｐ＋１列目に配置されたゲート、ｐ＋２列目に配置されたゲート、に着目した時、これら３つのゲートが直線状に配列されず、互い違いに位置する配置を言う。
これをさらに換言すれば千鳥状に配置されるとは、任意のｐ列目に配されたゲート、ｐ＋１列目に配置されたゲート、ｐ＋２列目に配置されたゲート、に着目した時、これら３つのゲートが直線状に配列されず、互い違いに位置する配置を言う。
【0008】
また本発明の射出成型方法は本発明の射出成型装置を用いて行う射出成型方法であって、前記金型の一側の同時に樹脂充填を行う一のグループの複数の前記ゲートから樹脂の射出を開始して、順次前記金型の他側に向かって他のグループの複数の前記ゲートから樹脂の射出を行い、前記一のグループの複数の前記ゲートからの樹脂射出停止前に前記他のグループの複数の前記ゲートから樹脂の射出を開始し、前記他のグループの複数の前記ゲートからの樹脂の射出開始後に、前記一のグループの複数の前記ゲートからの樹脂射出を停止することを特徴とする。
【0009】
さらに本発明の射出成型方法は本発明の射出成型装置を用いて行う射出成型方法であって、前記金型の略中央部の同時に樹脂充填を行う一のグループの複数の前記ゲートから樹脂の射出を開始して、その後前記中央部の同時に樹脂充填を行う一のグループの両側の一対の同時に樹脂充填を行うグループの複数の前記ゲートから樹脂の射出を開始し、前記金型の略中央部の同時に樹脂充填を行う一のグループの複数の前記ゲートからの樹脂射出停止前に前記一対の同時に樹脂充填を行うグループの複数の前記ゲートから樹脂の射出を開始し、前記一対の同時に樹脂充填を行うグループの複数の前記ゲートからの樹脂の射出開始後に、前記金型の略中央部の同時に樹脂充填を行う一のグループの複数の前記ゲートからの樹脂射出を停止することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の第１の実施形態に係るキャビティ面に形成されたゲートの位置を説明するための平面図である。
【図2】本発明の第１の実施形態に係るキャビティ面に形成されたゲートの位置に関する説明図であり、（ａ）ゲート位置の説明模式図、（ｂ）ゲート位置の拡大説明模式図
【図3】本発明の第１の実施形態に係るキャビティ面に形成されたゲートの位置に関する他の説明図であり、（ａ）ゲート位置の説明模式図、（ｂ）ゲート位置の拡大説明模式図
【図4】本発明の実施例１の樹脂を射出するタイミングを示す説明図。
【図5】本発明の実施例１に於ける樹脂充填過程の本発明に係る射出成形用金型の解析結果を示す説明図。
【図6】本発明の実施例１に於ける樹脂充填過程の本発明に係る射出成形用金型の解析結果を示す他の説明図。
【図7】本発明の実施例１に於ける樹脂充填過程の本発明に係る射出成形用金型の解析結果を示す別の説明図。
【図8】本発明の実施例１に於ける樹脂充填過程の本発明に係る射出成形用金型の解析結果を示す更に他の説明図。
【図9】本発明の実施例２の樹脂を射出するタイミングを示す説明図。
【図10】本発明の実施例２に於ける樹脂充填過程の本発明に係る射出成形用金型の解析結果を示す説明図。
【図11】本発明の実施例２に於ける樹脂充填過程の本発明に係る射出成形用金型の解析結果を示す他の説明図。
【図12】本発明の実施例２に於ける樹脂充填過程の本発明に係る射出成形用金型の解析結果を示す別の説明図。
【図13】本発明の実施例２に於ける樹脂充填過程の本発明に係る射出成形用金型の解析結果を示す更に他の説明図。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して、本発明の射出成型装置の実施形態に係る射出成形用金型及びこれを用いる樹脂製の平板成形品の製造方法について説明する。まず、本実施形態に用いられる射出成形用金型のゲート配置について説明する。
【0012】
図１に示す本実施の形態の射出成形用金型１は、略矩形形状でその一側が台形状に形成されたキャビティ２を有し、そのキャビティ２にダイレクトゲート３がG１～G38の３８点配置とされる。またダイレクトゲート３相互間のピッチは２００ｍｍとされてなる。
キャビティの深さは得られる平板成形品の厚みと略一致する。
キャビティの深さは得られる平板成形品の厚みと略一致する。
【0013】
図１に示す様にダイレクトゲートG１～G38は千鳥状に配置されており、複数のゲートの列を並列に配置した場合に、隣接する列における複数のゲートのピッチをずらした配置とされている。すなわち、Ｇ１～Ｇ５の列の複数のゲートＧ１～Ｇ５を、列の延びる方向に対して直交する方向に投影した場合に、Ｇ１～Ｇ５の列に隣接するＧ６～Ｇ１１の列の複数のゲートＧ６～Ｇ１１と一致しない配置とされている。
すなわち、任意のｐ列目に配されたゲートＧ１２～Ｇ１６、ｐ＋１列目に配置されたゲートＧ１７～Ｇ２２、ｐ＋２列目に配置されたゲートＧ２３～Ｇ２７、に着目した時、これら３つの列のゲートＧ１２，Ｇ１７、Ｇ２３が直線状に配列されず、互い違いに位置する。
すなわち、任意のｐ列目に配されたゲートＧ１２～Ｇ１６、ｐ＋１列目に配置されたゲートＧ１７～Ｇ２２、ｐ＋２列目に配置されたゲートＧ２３～Ｇ２７、に着目した時、これら３つの列のゲートＧ１２，Ｇ１７、Ｇ２３が直線状に配列されず、互い違いに位置する。
【0014】
この様に千鳥状に配置することにより、図２（ａ）（ｂ）に示す様に各ゲートG１～G38から射出される樹脂間のガスたまり４を最小にすることが可能となる。
【0015】
これに対して図３（ａ）（ｂ）に示すように、各ゲートG１～G38をキャビティ面の縦方向に沿った縦線Ａと、横方向に沿った横線Ｂとからなる格子の交点部分Ｐの位置に設け、複数のゲートG１～G38を、キャビティ面の縦方向および横方向のそれぞれの方向に沿って、略均等な間隔で形成する場合には、各ゲートG１～G38から射出される樹脂間のガスたまり４が大きくなり樹脂の充填効率が悪い。
【0016】
また本実施の形態の射出成形用金型１では、キャビティ２面に連通する複数のG１～G38のうち相互に隣接する任意の３ゲートが正三角形の頂点位置に配置される。
【0017】
以上の本発明の実施形態に係る射出成形用金型１では、千鳥配置のダイレクトゲートG１～G38の中で相互に隣接するゲート間の距離は一のゲートから射出される樹脂流動長よりも短いものとして設定される。またその樹脂流動長はゲートからの樹脂射出圧力と射出される樹脂の粘度、温度及び成形品の板厚から解析によって算出される。
【0018】
またダイレクトゲートG１～G38の一部の複数のゲートの同時開口時に射出圧力が成型機型締め力を超えない様に開口するゲートを設定する。
例えば図１に示す射出成形用金型１で、G1～5を1グループ、G6～11を第2のグループとして開口し樹脂の射出を行う場合に射出圧力が成型機型締め力を超えるときには開口するゲート数を減らし、開口ゲート点数を3点としてグループ化する必要が生じる。
その様な場合には例えば、G１～3もしくはG1,2,6を第1グループとして以下、G4,5,11もしくはG3,7,8を第2グループとして開口を進めて、開口ゲートが蛇行していくようにすることもできる。この様な開口する射出ゲートの選択の自由度はダイレクトゲートG１～G38を千鳥状に配置した結果、樹脂間のガスたまり４を最小にすることができる結果として得られる利点である。
例えば図１に示す射出成形用金型１で、G1～5を1グループ、G6～11を第2のグループとして開口し樹脂の射出を行う場合に射出圧力が成型機型締め力を超えるときには開口するゲート数を減らし、開口ゲート点数を3点としてグループ化する必要が生じる。
その様な場合には例えば、G１～3もしくはG1,2,6を第1グループとして以下、G4,5,11もしくはG3,7,8を第2グループとして開口を進めて、開口ゲートが蛇行していくようにすることもできる。この様な開口する射出ゲートの選択の自由度はダイレクトゲートG１～G38を千鳥状に配置した結果、樹脂間のガスたまり４を最小にすることができる結果として得られる利点である。
【0019】
尚以上に関連し、ダイレクトゲートG１～G38の一部の複数のゲートを同時開口していく場合に、バルブコントローラーで同時開口の点数の上限を設定することができる。
【0020】
次に、以上の実施形態に係る射出成形用金型を用いて、実際に樹脂製の平板成形品を製造した実施例について説明する。以下の各実施例では、使用樹脂としてＰＰ－ＧＦ３０を用い製品体積４６５８ｃｍ３ 、製品投影面積１９０８５ｃｍ２ の製品を製造した。解析条件設定は、樹脂温度が２２０℃、金型温度が５０℃、射出時間が４．７秒、保圧時間が１９０秒、保持圧力が４０ＭＰａ、冷却時間が２０秒とした。ホットランナーのダイレクトゲートを用い、型締力２０００ｔｏｎの成形機を用いた。
［実施例１］
図４は、本実施例においてゲートG１～G38から樹脂を射出するタイミングを示す。
まず、型締力を２１００ｔｏｎとして射出成形用金型の型締めを行う。樹脂の充填圧力は７８７ｋｇ／ｃｍ２ とした。樹脂の全体の充填時間は５．２秒とし、樹脂温度を２１７℃とし、樹脂流の先端温度を２２３℃とした。必要となった射出圧力は１１５０ｋｇ／ｃｍ２ であった。
先ず、ゲートG３４～G３８を開けて、１．８秒間樹脂を射出した。次にゲートG３４～G３８からの樹脂射出開始後１．６秒経過時点で、ゲートG３４～G３８を開いた状態でゲートG２８～G３３を開けて、０．７秒間樹脂を射出した。その間、ゲートG３４～G３８からの樹脂射出開始後１．８秒経過時点でゲートG３４～G３８からの樹脂射出を停止した。
［実施例１］
図４は、本実施例においてゲートG１～G38から樹脂を射出するタイミングを示す。
まず、型締力を２１００ｔｏｎとして射出成形用金型の型締めを行う。樹脂の充填圧力は７８７ｋｇ／ｃｍ２ とした。樹脂の全体の充填時間は５．２秒とし、樹脂温度を２１７℃とし、樹脂流の先端温度を２２３℃とした。必要となった射出圧力は１１５０ｋｇ／ｃｍ２ であった。
先ず、ゲートG３４～G３８を開けて、１．８秒間樹脂を射出した。次にゲートG３４～G３８からの樹脂射出開始後１．６秒経過時点で、ゲートG３４～G３８を開いた状態でゲートG２８～G３３を開けて、０．７秒間樹脂を射出した。その間、ゲートG３４～G３８からの樹脂射出開始後１．８秒経過時点でゲートG３４～G３８からの樹脂射出を停止した。
【0021】
次にゲートG３４～G３８からの樹脂射出開始後２．１秒経過時点で、ゲートG２８～G３３を開いた状態でゲートG２３～G２７を開けて、０．７秒間樹脂を射出した。その間、ゲートG３４～G３８からの樹脂射出開始後２．３秒経過時点、すなわちゲートG２８～G３３からの樹脂射出開始後０．７秒経過時点でゲートG２８～G３３からの樹脂射出を停止した。
【0022】
次にゲートG３４～G３８からの樹脂射出開始後２．７秒経過時点で、ゲートG２３～G２７を開いた状態でゲートG１７～G２２を開けて、０．７秒間樹脂を射出した。その間、ゲートG３４～G３８からの樹脂射出開始後２．８秒経過時点、すなわちゲートG２３～G２７からの樹脂射出開始後０．７秒経過時点でゲートG２３～G２７からの樹脂射出を停止した。
【0023】
次にゲートG３４～G３８からの樹脂射出開始後３．３秒経過時点で、ゲートG１７～G２２を開いた状態でゲートG１２～G１６を開けて、０．７秒間樹脂を射出した。その間、ゲートG３４～G３８からの樹脂射出開始後３．４秒経過時点、すなわちゲートG１７～G２２からの樹脂射出開始後０．７秒経過時点でゲートG１７～G２２からの樹脂射出を停止した。
【0024】
次にゲートG３４～G３８からの樹脂射出開始後３．９秒経過時点で、ゲートG１２～G１６を開いた状態でゲートG６～G１１を開けて、０．７秒間樹脂を射出した。その間、ゲートG３４～G３８からの樹脂射出開始後４．０秒経過時点、すなわちゲートG１２～G１６からの樹脂射出開始後０．７秒経過時点でゲートG１２～G１６からの樹脂射出を停止した。
【0025】
次にゲートG３４～G３８からの樹脂射出開始後４．５秒経過時点で、ゲートG６～G１１を開いた状態でゲートG１～G５を開けて、樹脂を射出した。その間、ゲートG３４～G３８からの樹脂射出開始後４．６秒経過時点、すなわちゲートG６～G１１からの樹脂射出開始後０．７秒経過時点でゲートG６～G１１からの樹脂射出を停止した。
【0026】
以上の実施例では、図１上向かって右側のゲートG３４～G３８から樹脂射出を開始し、このゲートG３４～G３８を第１射出ゲート列として、これに近い順に第２ゲート列として、このゲート列の順に樹脂射出のタイミングをずらして樹脂射出を行った。しかも複数のゲートを千鳥状に配置したので、キャビティ内の空気溜りを最小にして、空気溜りによる焼け等の外観不良が生じるのを防止できる。このため、高品質な平板成形品を製造できる。また、このように複数のゲートを千鳥状にかつ均等に配置したので、キャビティ内において、部分的に圧力が上昇することがなく、型内圧を低く抑えることができる。従って、型内圧を低く抑えて、高品質な平板成形品を効率的に製造することができた。
【0027】
また、本実施例によれば、キャビティ面１０において、複数のゲートを千鳥状にかつ均等に配置したので、キャビティ内のどの位置でも型内圧が略同程度になる。このため、型内圧を低く抑えることができることから、型締力の小さい型締装置を用いることができ、省スペース化を図ることができる。
【0028】
また、図１上向かって右側のゲートG３４～G３８から樹脂射出を開始し、このゲートG３４～G３８を第１射出ゲート列として、これに近い順に第２ゲート列として、このゲート列の順に樹脂射出のタイミングをずらして一側から他側の一方向に向けて樹脂射出を行ったので、キャビティ内に空気溜りが生じることがない。このため、得られる平板成形品に、空気溜りによって生じる焼け等の外観不良が生じないため、高品質な平板成形品を効率的に製造できる。
【0029】
図５～図８は実施例１に於ける樹脂充填過程の射出成形用金型１の解析結果を示す。
図５は射出成形用金型１のウエルドライン５を示す。第1列のゲートG３４～G３８を開き樹脂を充填することで、第1列のゲート間には溶融樹脂が合流する部分にウエルド５が発生する。第1列で発生したウエルド５とゲート位置との間に樹脂が充填されるまでに千鳥状に配列した第2列のゲートG２８～G３３に樹脂が到達する。このタイミングで第2列のゲートG２８～G３３を開くことにより、第2列のゲートG２８～G３３の間にはウエルドが生じない解析結果が得られた。さらに第2列のゲートG２８～G３３から充填される樹脂が、第3列のゲートG２３～G２７の位置まで到達した時に、第3列のゲートG２３～G２７を開くことで第2列と同様に第3列のゲートG２３～G２７間においてもウエルドが生じない。以後、これを繰り返すことによって、金型１内に樹脂を充填させる。
この様に千鳥状に配置したゲートG１～G38から射出されキャビティに充填される樹脂は任意の単一のゲートに着目した場合には、そのゲートを中心として同心円状にキャビティ内に射出される。その結果、キャビティに充填される樹脂はゲートG１～G38のそれぞれを中心とする円弧を描くように流れることがわかっている。また、相互に隣接するゲート間の距離は一のゲートから射出される樹脂流動長よりも短く、ほぼ一致する様にゲートG１～G38は配列されているために、樹脂の充填速度を充填の途中で変更しないという条件下で、ゲートを開く時間の制御のみで容易に成形条件を設定することが可能である。
図５は射出成形用金型１のウエルドライン５を示す。第1列のゲートG３４～G３８を開き樹脂を充填することで、第1列のゲート間には溶融樹脂が合流する部分にウエルド５が発生する。第1列で発生したウエルド５とゲート位置との間に樹脂が充填されるまでに千鳥状に配列した第2列のゲートG２８～G３３に樹脂が到達する。このタイミングで第2列のゲートG２８～G３３を開くことにより、第2列のゲートG２８～G３３の間にはウエルドが生じない解析結果が得られた。さらに第2列のゲートG２８～G３３から充填される樹脂が、第3列のゲートG２３～G２７の位置まで到達した時に、第3列のゲートG２３～G２７を開くことで第2列と同様に第3列のゲートG２３～G２７間においてもウエルドが生じない。以後、これを繰り返すことによって、金型１内に樹脂を充填させる。
この様に千鳥状に配置したゲートG１～G38から射出されキャビティに充填される樹脂は任意の単一のゲートに着目した場合には、そのゲートを中心として同心円状にキャビティ内に射出される。その結果、キャビティに充填される樹脂はゲートG１～G38のそれぞれを中心とする円弧を描くように流れることがわかっている。また、相互に隣接するゲート間の距離は一のゲートから射出される樹脂流動長よりも短く、ほぼ一致する様にゲートG１～G38は配列されているために、樹脂の充填速度を充填の途中で変更しないという条件下で、ゲートを開く時間の制御のみで容易に成形条件を設定することが可能である。
【0030】
図６はＶ／Ｐ切替時の圧力分布を示す。第１列のゲートG３４～G３８から順に最終列のゲート群までのゲートを開くことにより金型１内に樹脂が充填される。各ゲートを開くタイミングでの解析で求められる金型１内の樹脂圧力と、同時に樹脂が射出されるゲート群からの射出樹脂の流動面積の投影面積積分値を用いて、型締め力を解析によって算出することができる。この解析で算出される型締め力を確認しながら射出成形機の能力を超えないように、金型設計上のゲート間距離や開くゲート点数を決定する。ここでは、型締め力の最大値である2100tonを超えないように設定した。最後にＶＰ切り替え圧力を確認する事で、最終列の各ゲートから出てくる樹脂の流動末端が製品の端末にほぼ同時に到達することを確認した。
【0031】
図７は充填時間５．１８４秒時点の射出成形用金型１の圧力分布を示す。図７は金型内の各場所に樹脂が到達する時間を示し、樹脂を完全に充填するまでの樹脂の流れのパターンが確認できる。5.184秒で充填が完了し成形品の片側から順に樹脂が流れていったことが確認できる。
【0032】
図８は充填樹脂先端部の温度を示す。樹脂の流れのパターンを確認すると、第ｐ＋１列のゲートを開く直前のタイミングでは、第ｐ＋１列のゲート部分の樹脂圧力は低い。ランナー内の樹脂溶融体は連結した連続流路にあるためそれまで樹脂が流れていた第ｐ列のゲート部分のランナー内の樹脂圧力は第ｐ＋１列のゲートを開くと低下する。この結果、第ｐ列のゲートからの樹脂の流量は低下する。そのように樹脂の流量が低下すると、それまでの流動先端の部分の流速が下がり急激にその部分の樹脂温度が下がる。そのように樹脂温度が下がった場合、樹脂の流動性が低下することから各ゲートを中心とする円弧状の充填ができなくなり、また、僅かにガスだまりやウエルドが発生した場合に充填不良や成形品の強度不良が起こる。そこで、流動先端がその流速が下がる場所に来たときに当該樹脂が流動性を持って流動できるように一定以上の温度であることを確保する必要がある。ここでは該樹脂が流動性を持って流動できる200℃以上であることを確認した。
【0033】
［実施例２］
次に、本発明の樹脂製の平板成形品の製造方法の他の実施例について説明する。
実施例１と同様に図示しない型締装置を用いて、型締力を２８００ｔｏｎとして射出成形用金型の型締めを行った。樹脂の充填圧力は６８８ｋｇ／ｃｍ２ とした。樹脂の全体の充填時間は６．２秒として、樹脂温度を１８６℃とし、樹脂流の先端温度を２２１℃とした。必要となった射出圧力は１０００ｋｇ／ｃｍ２ であった。
次に、本発明の樹脂製の平板成形品の製造方法の他の実施例について説明する。
実施例１と同様に図示しない型締装置を用いて、型締力を２８００ｔｏｎとして射出成形用金型の型締めを行った。樹脂の充填圧力は６８８ｋｇ／ｃｍ２ とした。樹脂の全体の充填時間は６．２秒として、樹脂温度を１８６℃とし、樹脂流の先端温度を２２１℃とした。必要となった射出圧力は１０００ｋｇ／ｃｍ２ であった。
【0034】
図９は、本実施例においてゲートG１～G38から樹脂を射出するタイミングを示す。 先ず、金型の略中央部のゲートG１７～G２２を開けて、１．８秒間樹脂を射出した。
次にゲートG１７～G２２からの樹脂射出開始後１．７秒経過時点で、ゲートG１７～G２２を開いた状態でゲートG１７～G２２の両側の一対の同時に樹脂充填を行うグループであるゲートG１２～G１６及びゲートG２３～G２７を開けて、１．３秒間樹脂を射出した。その間、ゲートG１７～G２２からの樹脂射出開始後１．８秒経過時点でゲートG１７～G２２からの樹脂射出を停止した。
次にゲートG１７～G２２からの樹脂射出開始後１．７秒経過時点で、ゲートG１７～G２２を開いた状態でゲートG１７～G２２の両側の一対の同時に樹脂充填を行うグループであるゲートG１２～G１６及びゲートG２３～G２７を開けて、１．３秒間樹脂を射出した。その間、ゲートG１７～G２２からの樹脂射出開始後１．８秒経過時点でゲートG１７～G２２からの樹脂射出を停止した。
【0035】
次にゲートG１７～G２２からの樹脂射出開始後２．９秒経過時点で、ゲートG１２～G１６及びゲートG２３～G２７を開いた状態でゲートG６～G１１及びゲートG２８～G３３を開けて、１．１秒間樹脂を射出した。その間、ゲートG１７～G２２からの樹脂射出開始後３．０秒経過時点、すなわちゲートG１２～G１６及びゲートG２３～G２７からの樹脂射出開始後１．３秒経過時点でゲートG１２～G１６及びゲートG２３～G２７からの樹脂射出を停止した。
【0036】
次にゲートG１７～G２２からの樹脂射出開始後３．９秒経過時点で、ゲートG６～G１１及びゲートG２８～G３３を開いた状態でゲートG１～G５及びゲートG３４～G８を開けて、樹脂を射出した。その間、ゲートG１７～G２２からの樹脂射出開始後４．０秒経過時点、すなわちゲートG６～G１１及びゲートG２８～G３３からの樹脂射出開始後１．１秒経過時点でゲートG６～G１１及びゲートG２８～G３３からの樹脂射出を停止した。
【0037】
本実施例２において用いる射出成形用金型は、上述の実施例１と同様に、固定型板と可動型板とを備え、固定型板と可動型板との空隙によりキャビティ２が形成されており、キャビティ２の深さは、得られる平板成形品の厚みと略一致している。
【0038】
図１０～図１３は実施例２に於ける樹脂充填過程の射出成形用金型１の解析結果を示す。
図１０は射出成形用金型１のウエルドライン６を示す。金型の略中央部のゲートG１７～G２２を第1列として、ゲートG１７～G２２を開き樹脂を充填することで、第1列のゲート間には溶融樹脂が合流する部分にウエルド６が発生する。第1列で発生したウエルド６とゲート位置との間に樹脂が充填されるまでに千鳥状に配列した一対の第2列のゲートG１２～G１６及びゲートG２３～G２７に樹脂が到達する。このタイミングで各第2列のゲートG１２～G１６及びゲートG２３～G２７を開くことにより、各第2列のゲートG１２～G１６及びゲートG２３～G２７の間にはウエルドが生じない解析結果が得られた。さらに第2列のゲートG１２～G１６及びゲートG２３～G２７から充填される樹脂が、一対の第3列のゲートG６～G１１及びゲートG２８～G３３の位置まで到達した時に、各第3列のゲートG６～G１１及びゲートG２８～G３３を開くことで第2列と同様に第3列のゲートG６～G１１及びゲートG２８～G３３間においてもウエルドが生じない。以後、これを繰り返すことによって、金型１内に樹脂を充填させる。
この様に千鳥状に配置したゲートG１～G38は、充填中の樹脂が当該ゲートG１～G38のそれぞれを中心とする円弧を描くように流れるため、また、相互に隣接するゲート間の距離は一のゲートから射出される樹脂流動長よりも短く、ほぼ一致する様にゲートG１～G38は配列されているために、樹脂の充填速度を充填の途中で変更しないという条件下で、ゲートを開く時間の制御のみで容易に成形条件を設定することが可能である。また、第1ゲート群のゲートG１７～G２２間にはウエルドが発生するが、同一ゲート配置であっても、正三角形の頂点のゲートを基準に流動解析を用いてゲート位置の微調整を行うことによって、外観や製品強度の必要な部分のウエルドを避けることが、成形条件の変更で容易に行うことが可能である。
図１０は射出成形用金型１のウエルドライン６を示す。金型の略中央部のゲートG１７～G２２を第1列として、ゲートG１７～G２２を開き樹脂を充填することで、第1列のゲート間には溶融樹脂が合流する部分にウエルド６が発生する。第1列で発生したウエルド６とゲート位置との間に樹脂が充填されるまでに千鳥状に配列した一対の第2列のゲートG１２～G１６及びゲートG２３～G２７に樹脂が到達する。このタイミングで各第2列のゲートG１２～G１６及びゲートG２３～G２７を開くことにより、各第2列のゲートG１２～G１６及びゲートG２３～G２７の間にはウエルドが生じない解析結果が得られた。さらに第2列のゲートG１２～G１６及びゲートG２３～G２７から充填される樹脂が、一対の第3列のゲートG６～G１１及びゲートG２８～G３３の位置まで到達した時に、各第3列のゲートG６～G１１及びゲートG２８～G３３を開くことで第2列と同様に第3列のゲートG６～G１１及びゲートG２８～G３３間においてもウエルドが生じない。以後、これを繰り返すことによって、金型１内に樹脂を充填させる。
この様に千鳥状に配置したゲートG１～G38は、充填中の樹脂が当該ゲートG１～G38のそれぞれを中心とする円弧を描くように流れるため、また、相互に隣接するゲート間の距離は一のゲートから射出される樹脂流動長よりも短く、ほぼ一致する様にゲートG１～G38は配列されているために、樹脂の充填速度を充填の途中で変更しないという条件下で、ゲートを開く時間の制御のみで容易に成形条件を設定することが可能である。また、第1ゲート群のゲートG１７～G２２間にはウエルドが発生するが、同一ゲート配置であっても、正三角形の頂点のゲートを基準に流動解析を用いてゲート位置の微調整を行うことによって、外観や製品強度の必要な部分のウエルドを避けることが、成形条件の変更で容易に行うことが可能である。
【0039】
図１１はＶ／Ｐ切替時の圧力分布を示す。第１列のゲートG１７～G２２から順に最終列のゲート群までのゲートを開くことにより金型１内に樹脂が充填される。各ゲートを開くタイミングでの解析で求められる金型１内の樹脂圧力と、同時に樹脂が射出されるゲート群からの射出樹脂の流動面積の投影面積積分値を用いて、型締め力を解析によって算出することができる。この解析で算出される型締め力を確認しながら射出成形機の能力を超えないように、金型設計上のゲート間距離や開くゲート点数を決定する。ここでは、型締め力の最大値である2100tonを超えないように設定した。最後にＶＰ切り替え圧力を確認する事で、最終列の各ゲートから出てくる樹脂の流動末端が製品の端末にほぼ同時に到達することを確認した。これらの充填途中の圧力分布を確認して、必要に応じて充填途中の型締め力が所定の成形機の制限を超えないように各ゲート位置を解析結果を用いて調整する。
【0040】
図１２は充填時間６．１８０秒時点の射出成形用金型１の圧力分布を示す。図１２は金型内の各場所に樹脂が到達する時間を示しており、樹脂を完全に充填するまでの樹脂の流れのパターンが確認できる。６．１８０秒で充填が完了し成形品の中央部から両側に向けて順に樹脂が流れていったことが確認できる。
【0041】
図１３は充填樹脂先端部の温度を示す。樹脂の流れのパターンを確認すると、第ｐ＋１列のゲートを開く直前のタイミングでは、第ｐ＋１列のゲート部分の圧力は低く、樹脂溶融体は連結した連続流路にあるためそれまで樹脂が流れていた第ｐ列のゲート部分の樹脂圧力は低下する。この結果、第ｐ列のゲートからの樹脂の流量は低下する。そのように樹脂の流量が低下すると、それまでの流動先端の部分の流速が下がり急激にその部分の樹脂温度が下がる。そのように樹脂温度が下がった場合、樹脂の流動性が低下することから各ゲートを中心とする円弧状の充填ができなくなり、また、僅かにガスだまりやウエルドが発生した場合に充填不良や成形品の強度不良が起こる。そこで、流動先端がその流速が下がる場所に来たときに当該樹脂が流動性を持って流動できるように一定以上の温度であることを確保する必要がある。ここでは該樹脂が流動性を持って流動できる200℃以上であることを確認した。
実施例2では、製品中央にウエルドラインを移動させると型締め力が増え、樹脂が金型に充填する時間は増加するが、ゲート位置を変更せずにウエルド位置を変えた製品を得ること可能である。
一方、実施例2の場合において、実施例１のゲート位置の解析結果を用いてゲート位置やゲート群を調整して成形することも可能である。
実施例2では、製品中央にウエルドラインを移動させると型締め力が増え、樹脂が金型に充填する時間は増加するが、ゲート位置を変更せずにウエルド位置を変えた製品を得ること可能である。
一方、実施例2の場合において、実施例１のゲート位置の解析結果を用いてゲート位置やゲート群を調整して成形することも可能である。
【0042】
以下に以上の各実施例についての解析結果について説明する。
実施例１は右側から充填している。実施例２は中央から充填している。
充填圧力は、実施例２で１２％低くすることができた。
型締力は実施例１が２５％低くすることができた。
実施例２の開き方では中央から２番目のゲートで短手方向への流動長が長く、ゲートを開いている時間が長くなり、型締力が上昇する。
一方、反りは、外周の変形量は、実施例１が小さくなった。
断面の変形量は実施例２が小さくなった。
以上の各実施例の結果、ゲート点数を増やした方が、変形量は小さくなると言える。また長手方向に流すと断面で変形量が大きくなる。
実施例１は右側から充填している。実施例２は中央から充填している。
充填圧力は、実施例２で１２％低くすることができた。
型締力は実施例１が２５％低くすることができた。
実施例２の開き方では中央から２番目のゲートで短手方向への流動長が長く、ゲートを開いている時間が長くなり、型締力が上昇する。
一方、反りは、外周の変形量は、実施例１が小さくなった。
断面の変形量は実施例２が小さくなった。
以上の各実施例の結果、ゲート点数を増やした方が、変形量は小さくなると言える。また長手方向に流すと断面で変形量が大きくなる。
【産業上の利用可能性】
【0043】
本発明の平板成形品の製造方法は、金型を用いた平板成形品の製造に好適であり、平板成形品の製造に応用することができる。
【符号の説明】
【0044】
１・・・射出成形用金型、２・・・キャビティ、３・・・ダイレクトゲート（G１～G38）、４・・・ガスたまり、５，６・・・ウエルドライン。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
