特許 7434033 金型冷却システム、成形品の製造方法及び、成形品

(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】2024-02-09

(45)【発行日】2024-02-20

(54)【発明の名称】金型冷却システム、成形品の製造方法及び、成形品

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/26 20060101AFI20240213BHJP

   B29C 33/02 20060101ALI20240213BHJP

【ＦＩ】

B29C45/26

B29C33/02

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020064799

(22)【出願日】2020-03-31

(65)【公開番号】P2021160248

(43)【公開日】2021-10-11

【審査請求日】2022-09-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000523

【氏名又は名称】アクシス国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】張 ▲キン▼

(72)【発明者】

【氏名】川崎 一真

【審査官】田代 吉成

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－２０５３１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１－６３１１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ４５／２６

Ｂ２９Ｃ ３３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金型装置を冷却する金型冷却システムであって、
成形材料が充填される内部空間、及び、前記内部空間を区画する金型内面を有する金型装置と、
金型装置の前記金型内面に、露点温度以下の温度になる内面領域と露点温度よりも高い温度になる内面領域とが含まれるように、前記金型内面上の温度差を生じさせながら金型装置を冷却することが可能な金型冷却機構と
を備え、
露点温度以下の温度になる前記内面領域と露点温度よりも高い温度になる前記内面領域は、少なくとも一部において連続的な表面を形成する、金型冷却システム。

【請求項2】

前記金型冷却機構は、露点温度以下の温度になる前記内面領域と露点温度よりも高い温度になる前記内面領域との間で５℃以上の温度差を生じさせることが可能に構成されてなる請求項１に記載の金型冷却システム。

【請求項3】

前記金型冷却機構は、
前記金型装置の内部に形成され、前記金型内面に近接して位置する内部流路と、
前記内部流路に供給される冷媒と、
前記内部流路に前記冷媒を供給する冷媒供給部と
を有し、
前記冷媒により、前記金型内面上の温度差が生じる、請求項１又は２に記載の金型冷却システム。

【請求項4】

前記金型冷却機構は、周囲温度及び周囲湿度に応じて、前記冷媒供給部により前記内部流路に供給される前記冷媒の温度及び／又は流量が調整される請求項３に記載の金型冷却システム。

【請求項5】

金型装置の内部空間に成形材料を充填し、前記内部空間で成形材料を固化させて、成形品を製造する方法であって、
前記金型装置の前記内部空間を区画する金型内面における一部の内面領域上に、液体を付着させる液体付着工程と、
前記金型装置を冷却し、前記内部空間に充填された成形材料を固化させる金型冷却工程と
を含み、
前記金型冷却工程にて、前記金型装置の前記内面領域の少なくとも１つの連続的な表面の一部に液体が付着した状態で成形材料を固化させ、前記液体により、前記内面領域に対応する前記成形品の表面の一部を視覚的表示にする、成形品の製造方法。

【請求項6】

前記金型冷却工程で、金型装置の前記金型内面が、露点温度以下の温度に冷却される内面領域と、露点温度よりも高い温度に冷却される内面領域とを含み、
露点温度以下の温度になる前記内面領域と露点温度よりも高い温度になる前記内面領域は、少なくとも一部において連続的な表面を形成し、
露点温度以下の温度に冷却される前記内面領域に結露が生じることにより、前記液体付着工程で、当該内面領域に前記液体としての水が付着する、請求項５に記載の成形品の製造方法。

【請求項7】

前記金型冷却工程にて、前記金型装置の内部で前記金型内面に近接する位置に形成された内部流路に、冷媒を供給し、前記金型装置を冷却する、請求項５又は６のいずれか一項に記載の成形品の製造方法。

【請求項8】

前記金型冷却工程で、周囲温度及び周囲湿度に応じて、前記内部流路に供給する冷媒の温度及び／又は流量を調整する、請求項７に記載の成形品の製造方法。

【請求項9】

成形品であって、
当該成形品の表面が、互いに表面粗さの異なる第一表面領域及び第二表面領域を有し、
前記第一表面領域及び前記第二表面領域は、少なくとも一部において連続的な表面を形成し、
前記第二表面領域の表面粗さＲａ’に対する前記第一表面領域の表面粗さＲａの比（Ｒａ／Ｒａ’）が１．４よりも大きい値であり、
前記第一表面領域により前記表面に視覚的表示が形成されてなる成形品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、射出成形における金型冷却システム、成形品の製造方法及び、成形品に関するものである。

【背景技術】

【0002】

樹脂製等の成形品を製造するには、射出成形機から射出される溶融状態の成形材料を金型装置の内部空間に充填し、金型装置を冷却して当該内部空間で成形材料を固化させる。これにより、金型装置の内部空間に対応する形状の成形品が得られる。

【0003】

金型装置の冷却に関し、特許文献１には、「局部的に狭小な部分を有するキャビティに樹脂を充填することで、前記キャビティの狭小部に対応した薄肉部を有すると共に表面に微細形状が付与された樹脂製品を成形する方法であって、少なくとも前記キャビティに樹脂を導入する際に、当該キャビティの狭小部とその狭小部とは異なる幅広部とで冷却温度を異ならせることを特徴とする樹脂製品の成形方法」が開示されている。より具体的には、「前記キャビティの狭小部における冷却温度を、前記幅広部における冷却温度よりも高くする」と記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００２－１０３４０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、成形品の表面に模様等の装飾その他の視覚的表示を施す技術としては、インモールド転写、インモールドラベリング、ヒートアンドクール等があるが、いずれも大がかりな設備を要し、コストが増大する。

【0006】

この発明は、上述したような問題を解決することを課題とするものであり、その目的は、成形品の表面に模様等の視覚的表示を付与することができる金型冷却システム、成形品の製造方法及び、成形品を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決することができる一の金型冷却システムは、金型装置を冷却するものであって、成形材料が充填される内部空間、及び、前記内部空間を区画する金型内面を有する金型装置と、金型装置の前記金型内面に、露点温度以下の温度になる内面領域と露点温度よりも高い温度になる内面領域とが含まれるように、金型内面上の温度差を生じさせながら金型装置を冷却することが可能な金型冷却機構とを備えるものである。

【0008】

また、上記の課題を解決することができる一の成形品の製造方法は、金型装置の内部空間に成形材料を充填し、前記内部空間で成形材料を固化させて、成形品を製造する方法であって、前記金型装置の前記内部空間を区画する金型内面における一部の内面領域上に、液体を付着させる液体付着工程と、前記金型装置を冷却し、前記内部空間に充填された成形材料を固化させる金型冷却工程とを含み、前記金型冷却工程にて、前記金型装置の前記内面領域に液体が付着した状態で成形材料を固化させ、前記液体により、前記内面領域に対応する前記成形品の表面の一部を視覚的表示にすることにある。

【0009】

また、上記の課題を解決することができる一の成形品は、当該成形品の表面が、互いに表面粗さの異なる第一表面領域及び第二表面領域を有し、前記第二表面領域の表面粗さＲａ’に対する前記第一表面領域の表面粗さＲａの比（Ｒａ／Ｒａ’）が１．４よりも大きい値であり、前記第一表面領域により前記表面に視覚的表示が形成されてなるものである。

【発明の効果】

【0010】

上述した金型冷却システム及び、成形品の製造方法によれば、成形品の表面に模様等の視覚的表示を付与することができる。また、上述した成形品は、表面に模様等の視覚的表示を付与されたものになる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】この発明の一の実施形態の金型冷却システムを射出成形機とともに示す断面図である。

【図2】図１の金型装置の金型内面を示す正面図である。

【図3】図２の金型装置を示す、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図及び、そのｂ－ｂ線に沿う断面図である。

【図4】図３（ａ）の金型装置の拡大断面図である。

【図5】図２の金型装置の金型内面で露点温度以下の温度になる内面領域を示す、図２と同様の正面図である。

【図6】図２及び３の金型装置を備える金型冷却システムを用いて製造された成形品の表面を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に図面を参照しながら、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
この発明の一の実施形態の金型冷却システム１０１は、図１に示すように、金型装置１１１と、金型装置１１１を冷却する温度調節機等を含む金型冷却機構１２１とを備えるものである。この金型冷却システム１０１は、金型装置１１１が、たとえば同図に例示する射出成形機１に取り付けられて、射出成形機１を用いた成形品の製造に際して用いられ得る。

【0013】

（成形品の成形）
成形品を製造するには、射出成形機１から、多くは熱可塑性樹脂等の樹脂材料である成形材料を溶融状態で、金型装置１１１の内部空間Ｓｉに射出する。金型装置１１１の内部空間Ｓｉは製造しようとする成形品に対応する形状を有し、ここで成形材料を冷却固化させることにより、該成形材料を所定の形状の成形品とする。その後、金型装置１１１から成形品を取り出すことにより、成形品が製造される。

【0014】

図１の射出成形機１は概して、内部に配置されたスクリュ１２の回転及び前進ならびに、周囲に配置されたヒータ１３の加熱により、成形材料を溶融させて金型装置１１１内に向けて射出する射出装置１１と、射出装置１１を金型装置１１１に対して前進・後退変位させる移動装置２１と、金型装置１１１を型締状態と型開状態との間で開閉させる型締装置３１と、型開状態の金型装置１１１から成形品を取り出すエジェクタ装置４１とを備える。

【0015】

射出成形機１を用いて成形品を製造する場合の一例をより詳しく述べると、前回の成形時の後半に既に射出装置１１の内部に成形材料が所定の量で蓄積されて配置された状態で、型締装置３１を用いて金型装置１１１を閉じて型締状態とする型締工程を行う。
次いで、スクリュ１２の前進により上記の成形材料を金型装置１１１内に向けて射出し、成形材料を金型装置１１１内の内部空間Ｓｉに充填する充填工程と、スクリュ１２をさらに前進させて射出装置１１の先端部の内部にある成形材料を所定の圧力に保持する保圧工程とを順次に行う。

【0016】

そしてその後、金型装置１１１の内部空間Ｓｉに充填された成形材料を冷却させて固化させ、成形品を得る冷却工程を行う。この際に、射出装置１１内に別途投入した成形材料を、ヒータ１３による加熱下でスクリュ１２の回転により射出装置１１の先端部に向けて送りながら溶融させ、所定の量の成形材料を先端部に配置する計量工程が行われる。
しかる後は、型締装置３１を作動させて金型装置１１１を開いて型開状態とし、エジェクタ装置４１により可動部材１１４を移動させ、金型装置１１１から成形品を取り出す取出工程を行う。

【0017】

（金型冷却システム）
金型冷却システム１０１は、先に述べたように、金型装置１１１と、その金型装置１１１を冷却する金型冷却機構１２１とを備える。

【0018】

なお、金型装置１１１は、多くの場合、図１に示すように、型締状態で内側に内部空間Ｓｉが区画形成される固定金型１１２及び可動金型１１３、ならびに、エジェクタ装置４１により変位されて成形品を押し出して取り出すエジェクタピン等の可動部材１１４を含んで構成される。この金型装置１１１は、主に固定金型１１２と可動金型１１３の二つに分割された２プレート金型と称され得るものであるが、さらにスライド型ないしスライドコアもしくはストリッパープレートを有して三つに分割された３プレート金型とすることも可能である。金型装置１１１は、製造しようとする成形品の形状等に応じて適宜、射出成形機１に取り付けられ、また交換され得るものであり、ここでは、金型装置１１１は射出成形機１の一部とはみなさない。

【0019】

金型装置１１１は、型締状態で固定金型１１２と可動金型１１３との間に形成される内部空間Ｓｉと、固定金型１１２及び可動金型１１３のそれぞれに設けられ、内部空間Ｓｉを区画する金型内面とを有するものである。なお、金型装置１１１の内部空間Ｓｉは、キャビティと称されることもある。

【0020】

図２に、金型装置１１１の上述した金型内面の一例として、たとえば雄型である固定金型１１２に設けられた金型内面１１５を示す。この金型内面１１５は、図２に示す正面視で、固定金型１１２のほぼ中央域に形成された円形状のものであり、図３（ａ）に金型内面１１５に直交する断面で示すように、ここでは図示しない可動金型１１３と向き合う対向面１１６上で、可動金型１１３側（図３（ａ）では上方側）に突き出す凸状に設けられている。この例では、図示は省略するが、たとえば雌型である可動金型１１３には、固定金型１１２と向き合う対向面から窪む凹状の金型内面が設けられている。金型装置１１１の型締状態では、固定金型１１２の対向面１１６と可動金型１１３の対向面とが接近ないし接触し、固定金型１１２と可動金型１１３との間に、固定金型１１２の金型内面１１５と可動金型１１３の金型内面とで区画される内部空間Ｓｉが形成される。ここでは一例として、このような内部空間Ｓｉ及び金型内面１１５を有する金型装置１１１を想定しているが、金型装置の内部空間及び金型内面は成形品の形状に応じて適宜変更され得るものであり、図示のものに限らない。また、金型内面は、図示のような平面状のものだけでなく、湾曲面や屈曲面が少なくとも一部に含まれることもある。

【0021】

なおこの例では、固定金型１１２の内部には、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、射出成形機１から射出された成形材料を金型装置１１１の内部空間Ｓｉまで案内するスプルー１１７ａが形成されている。スプルー１１７ａを通過した成形材料は、スプルー１１７ａのテーパ状に絞られた先端を経て、金型内面１１５の正面視の中央に設けられたゲート１１７ｂから、内部空間Ｓｉに流入する。正面視で金型内面１１５の中央には、金型内面１１５から曲面状に盛り上がる凸部１１５ａが設けられていて、その凸部１１５ａの中心に上記のゲート１１７ｂが位置する。但し、この発明は、このようなダイレクトゲート方式に限らず、種々のゲート方式にも適用することが可能である。

【0022】

金型冷却機構１２１は、上述したような金型装置１１１の特に金型内面１１５を冷却するものである。そして、この実施形態では、金型冷却機構１２１は、金型装置１１１を冷却するに当り、金型内面１１５を均一ではない温度に冷却して、金型内面１１５上の温度差を生じさせることができるように構成されている。より詳細には、金型冷却機構１２１は、金型内面１１５に、露点温度以下の温度になる内面領域と、露点温度よりも高い温度になる内面領域とが含まれるように、金型装置１１１を冷却することが可能なものである。

【0023】

金型冷却機構１２１による冷却時に、金型内面１１５の内面領域の一部が露点温度以下の温度になると、当該内面領域には結露が生じ、液体である水が付着する。この状態において、金型装置１１１の内部空間Ｓｉで射出された成形材料を固化させ、成形品を成形した場合、金型内面１１５の当該内面領域に接して形成される成形品表面の表面領域（第一表面領域）は、水の存在に起因して、水が付着していない内面領域で形成される他の表面領域（第二表面領域）とは異なる性状になる。これは、所定の内面領域に水が存在することで、その内面領域で転写率が低下することによるものと推測される。その結果、成形材料が固化して得られる成形品は、当該表面領域（第一表面領域）を他の表面領域（第二表面領域）から視覚的に区別できるものになり、当該表面領域（第一表面領域）により視覚的表示が付与されたものになる。

【0024】

金型内面１１５の内面領域の一部で結露により生じた水は、内部空間Ｓｉで形成された直後の成形品の表面に付着している場合があるが、その後に、気化ないし蒸発その他の理由により除去される。成形品の表面に付与される上述した視覚的表示は、その表面の一部が変質もしくは改質した結果として、視覚的に認識可能なものとして表れると解される。つまり、成形品の表面自体の一部が視覚的表示になる。それ故に、成形品の表面のそのような視覚的表示は、インモールド成形によって一体成形された別部材のラベル等に比して、長期間にわたってその視認性が維持され得る。

【0025】

また、成形品の表面に模様等の装飾その他の視覚的表示を施すために一般に用いられるインモールド成形では、ラベルの展開図を扇形等の所定の形状にする必要があるので、装飾可能な表面が限られ、それによりデザイン性が限定的になる。また、インサートの工程が必要になることから、生産性が低い。加えて、ラベルの位置ずれやシボ等の特有の不良現象が生じ得る。これに対し、上述した実施形態では、このようなインモールド成形におけるデザイン性、生産性及び品質に関する不都合が生じないようにできる場合がある。

【0026】

視覚的表示は、成形品の表面の一部に存在し、視覚により認識することができるものを意味し、典型的には、模様、図形、記号、色彩及び文字からなる群から選択される少なくとも一種である。

【0027】

金型冷却機構１２１により金型内面１１５上で、露点温度以下の温度になる内面領域の温度と、露点温度よりも高い温度になる内面領域の温度との差として、５℃以上の温度差を生じさせることが可能であると好ましい。金型冷却機構１２１で、この程度の温度差を生じさせることができれば、成形品の表面の一部に視覚的表示を、より一層明瞭かつ確実に付与することができる。この際に周囲湿度は、たとえば６０％～７０％である場合がある。

【0028】

ところで、金型冷却機構１２１は具体的には、これに限らないが多くの場合、金型装置１１１の内部に形成され、金型内面１１５に近接して位置する内部流路１２２と、内部流路１２２に供給される冷水等の冷媒１２３と、内部流路１２２に冷媒１２３を供給する冷媒供給部１２４とを有する。

【0029】

図示の実施形態では、一例として、図３（ｂ）に示すような金型内面１１５に平行な断面で、スプルー１１７ａを中心とする径の異なる大小二種類の各円の一部が欠けた円弧状の内部流路１２２ａ及び１２２ｂを形成している。内部流路１２２ａ及び１２２ｂにはそれぞれ、その円弧の円周が途切れる各端部に、当該内部流路１２２ａもしくは１２２ｂに対する冷媒１２３の流入及び流出を可能にする流路入口１２２ｃ及び流路出口１２２ｄを設けている。各内部流路１２２ａ及び１２２ｂはそれらの流路入口１２２ｃ及び流路出口１２２ｄで、配管等に接続されて冷媒供給部１２４と連通されている。但し、内部流路は、所望の視覚的表示の形状等に応じて適宜変更することができる。

【0030】

冷媒供給部１２４は、たとえば熱交換器及び循環路等が含まれる。冷媒供給部１２４は、循環路で、各内部流路１２２ａ及び１２２ｂを通過して金型装置１１１の冷却に用いられた後に戻ってきた冷媒１２３を熱交換器に通して冷却し、これを再度、内部流路１２２ａ及び１２２ｂに供給する。

【0031】

ここで、図４に示すように、金型装置１１１の内部に形成された内部流路１２２と金型内面１１５との間の距離Ｄｐは、３ｍｍ～１０ｍｍであることが好ましい。内部流路１２２を金型内面１１５にある程度近づけて、距離Ｄｐを比較的短くするほうが、冷却時に金型内面１１５の一部を露点温度以下の温度になる内面領域にしやすくなる。内部流路１２２と金型内面１１５との間の距離Ｄｐは、金型内面１１５に直交する断面（内部流路１２２の延びる方向に直交する断面）で、金型内面１１５上に立てた法線の方向に沿って、金型内面１１５から、内部流路１２２の最も金型内面１１５に近接する流路内面上の点までの最短距離を意味する。
また、図４に示すような金型内面１１５に直交する断面で、金型内面１１５にほぼ平行な方向に隣り合う内部流路１２２ａ及び１２２ｂが存在する場合、それらの内部流路１２２ａ及び１２２ｂ間の間隔Ｓｐは、上記の距離Ｄｐよりも小さいことが好ましい。間隔Ｓｐをある程度大きくすれば、内部流路１２２に比較的低温の冷媒１２３を流しても、金型内面１１５に露点温度よりも高い温度になる内面領域が存在しやすくなる。隣り合う内部流路１２２ａ及び１２２ｂ間の間隔Ｓｐは、金型内面１１５に平行な方向に沿って測って、内部流路１２２ａ及び１２２ｂの互いに最も近接する流路内面上の点間の直線距離を意味する。

【0032】

金型冷却機構１２１の上記の内部流路１２２を用いて金型装置１１１を冷却することにより、金型内面１１５の一部を、図５に破線で示すような露点温度以下の温度になる内面領域Ｒｉとする一方で、残部を、露点温度よりも高い温度になる内面領域とすることができる。すなわち、金型内面１１５上に温度差を生じさせながら、金型装置１１１を冷却することができる。図示の例では、露点温度以下の温度になる内面領域Ｒｉは、金型装置１１１の内部での内部流路１２２ａ及び１２２ｂの配設態様に応じて、金型内面１１５の正面視で、ゲート１１７ｂを中心とする径の異なる大小二種類の円弧状となっている。

【0033】

このような金型冷却システム１０１によれば、図６に示すような成形品２０１が製造されることがある。この成形品２０１は、上述した金型装置１１１の金型内面１１５により形成された表面２０２を含むものであり、この表面２０２には、後述する表面粗さ等の性状の異なる表面領域（第一表面領域及び第二表面領域）が存在することにより視覚的表示２０３が形成されている。

【0034】

成形品２０１の表面２０２は、金型装置１１１の金型内面１１５により形成されたことで、図６に示す正面視で、金型内面１１５と対応する円形状をなす。そして、成形品２０１の製造時に、先に述べたように、金型冷却機構１２１の内部流路１２２ａ及び１２２ｂに比較的低温の冷媒１２３を供給し、金型内面１１５が、内部流路１２２ａ及び１２２ｂの近傍で露点温度以下の温度に冷却された内面領域Ｒｉと、内部流路１２２ａ及び１２２ｂから離れた位置で露点温度よりも高い温度に冷却された内面領域とを含むものとしたことにより、成形品２０１の表面２０２に視覚的表示２０３が形成されている。この例では、成形品２０１の表面２０２に、各内部流路１２２ａ及び１２２ｂに対応する径の異なる大小二種類の円弧状の各視覚的表示２０３ａ及び２０３ｂが存在する。

【0035】

なお、成形品２０１の表面２０２の正面視で、表面２０２の中央には、金型内面１１５の凸部１１５ａに対応する曲面状の凹部２０２ａと、その凹部２０２ａの中心に存在するゲート跡２０２ｂが形成されている。
成形品２０１の視覚的表示２０３が形成する表面領域（第一表面領域）と、他の表面領域（第二表面領域）との性状の具体的な違いについては後述する。

【0036】

金型冷却機構１２１により金型内面１１５の所定の内面領域に、結露を有効に生じさせるため、金型冷却機構１２１は、周囲温度及び周囲湿度に応じて、冷媒供給部１２４で内部流路１２２に供給される冷媒１２３の温度及び／又は流量が調整されるように制御されることが好適である。周囲温度及び周囲湿度はそれぞれ、温度調節機等としての冷媒供給部１２４の周囲等の、金型装置１１１の近傍に設けられ得る温度センサ及び湿度センサにより測定することができる。たとえば射出成形機１の制御部又は、射出成形機１とは別に設けられる制御部は、それらの周囲温度及び周囲湿度に応じて、金型装置１１１の金型内面１１５の所定の内面領域に結露による水が付着するように、金型冷却機構１２１を制御し、冷媒１２３の温度及び／又は流量を調整することができる。

【0037】

成形品によっては、様々な形状ないし態様の視覚的表示を付与することが求められる場合がある。このような要求に対応するため、金型装置１１１における内部流路１２２を含む部分を、交換可能なカートリッジとすることが可能である。これにより、異なる形状ないし態様の内部流路を有するカートリッジに取り換えるだけで容易に、同一形状の成形品に、異なる形状ないし態様の視覚的表示を付与することができる。

【0038】

（成形品の製造方法）
成形品を製造する方法は、射出成形機１側から見れば、先述したような型締工程、充填工程、保圧工程、冷却工程及び計量工程等が含まれる。他方、この実施形態の製造方法は、金型装置１１１側について、金型装置１１１の内部空間Ｓｉを区画する金型内面１１５における一部の内面領域上に、液体を付着させる液体付着工程と、金型装置１１１を冷却し、内部空間Ｓｉに充填された成形材料を固化させる金型冷却工程とを含む。

【0039】

液体付着工程では、金型冷却工程にて内部空間Ｓｉでの成形材料の固化を、金型内面１１５における一部の内面領域に液体が付着した状態で行うため、その内面領域に液体を付着させる。金型内面１１５における一部の内面領域に液体を付着させることが可能であれば、液体を付着させる手法は特に問わない。たとえば、金型内面１１５の所定の内面領域をテープ等で覆った状態で、金型内面１１５に向けて液体を吹き付けることにより、テープ等で覆われていなかった内面領域に当該液体を付着させることができる。

【0040】

あるいは、先述した金型冷却システム１０１の金型冷却機構１２１のように、金型冷却工程で、金型内面１１５が、露点温度以下の温度に冷却される内面領域と、露点温度よりも高い温度に冷却される内面領域とを含むように、金型装置１１１を冷却することができる。このように冷却すると、露点温度以下の温度に冷却される内面領域に結露が生じ、これにより、その内面領域に液体としての水が付着する。これによって液体付着工程を行うことができる。なおこの場合、液体付着工程と金型冷却工程とは、その少なくとも一部が時間的に重複する。液体付着工程と金型冷却工程の順序の後先は特に問わず、いずれが先であってもよく、また同時であってもかまわない。

【0041】

金型冷却工程では、たとえば、先述の金型冷却機構１２１を用いる場合、金型装置１１１の内部で金型内面１１５に近接する位置に形成された内部流路１２２に、冷媒１２３を供給する。これにより、金型装置１１１が冷却され、金型内面１１５の一部の内面領域への液体の付着、及び、金型装置１１１に充填された成形材料の固化を行うことができる。

【0042】

この金型冷却工程では、結露によって内面領域へ液体を有効に付着させるため、先にも述べたように、周囲温度及び周囲湿度に応じて、内部流路１２２に供給する冷媒１２３の温度及び／又は流量を調整することが好適である。

【0043】

多くの場合、金型冷却工程で金型装置１１１を冷却し、液体付着工程で金型内面１１５の一部の内面領域に液体を付着させた後、金型装置１１１の内部空間Ｓｉに成形材料が充填される。そして、内部空間Ｓｉに充填された成形材料は、上記の内面領域に液体が付着した状態で、継続的に冷却される金型装置１１１により冷やされて固化する。このとき、先にも述べたように、液体が付着した内面領域で形成される成形品表面の表面領域は、その液体が存在することにより、液体が付着していない内面領域で形成される他の表面領域とは異なる性状になる。これにより得られる成形品では、当該表面領域を他の表面領域から視覚的に区別できるものになり、当該表面領域である表面の一部が視覚的表示になる。

【0044】

なお、金型内面１１５の一部の内面領域に液体が付着した状態で、ゲート１１７ｂから内部空間Ｓｉに成形材料が流れ込むとき、当該内面領域上の液体が成形材料の流れにより、その流れ方向に若干飛散することがある。この場合、かかる液体の飛散に起因して、成形品の表面には、視覚的表示の一部として、ゲート跡から放射状に拡がる模様が形成される場合がある。

【0045】

（成形品）
以上に述べたようにして製造される成形品は、その表面に、性状の異なる表面領域が存し、それによって視覚的表示が形成されたものになる。

【0046】

このことを、図６に示す成形品２０１を例として説明すると、成形品２０１の表面２０２において、視覚的表示２０３を形成する表面領域（第一表面領域）と、他の表面領域（第二表面領域）とでは、表面粗さが異なる場合がある。具体的には、第二表面領域の表面粗さＲａ’に対する第一表面領域Ｒａの比（Ｒａ／Ｒａ’）は、１．４よりも大きい値になることがある。この場合、第一表面領域と第二表面領域とでのそのような表面粗さの違いにより、第一表面領域によって形成される視覚的表示２０３が、視覚的に十分良好に把握できるものになる。ここでいう表面粗さＲａ、Ｒａ’は算術平均粗さであり、ＪＩＳ Ｂ０６０１－２００１やＩＳＯ ２５１７８に準拠し、接触式もしくは非接触式の表面粗さ測定機により測定することができる。

【0047】

（射出成形機）
図１に一例として示す射出成形機１は、先に述べたように、射出装置１１、移動装置２１、型締装置３１及びエジェクタ装置４１を備えるものであるが、それらの各装置の詳細は次に述べるとおりである。

【0048】

射出装置１１は主に、金型装置１１１に向けて延びる円筒状等のシリンダ１４と、シリンダ１４の内部にそれと中心軸線を平行にして配置されて、周囲にフライトが螺旋状に設けられたスクリュ１２と、シリンダ１４の外周側にその周囲を取り囲んで配置されたバンド状等のヒータ１３と、シリンダ１４及びスクリュ１２の後方側に配置されたモーターボックス１５とを備える。図示は省略するが、モーターボックス１５内には、シリンダ１４の先端部に所定の量の成形材料を蓄積させるため、スクリュ１２を中心軸線周りに回転させる計量モーターや、金型装置１１１に接近する方向及び金型装置１１１から離れる方向の各方向へのスクリュ１２の前進及び後退変位を行う射出モーター、スクリュ１２が成形材料から受ける圧力を検出する圧力検出センサ等が配置されている。

【0049】

なおここでは、金型装置１１１の固定金型１１２が取り付けられる型締装置３１の固定プラテン３２ａに接近する向きを前方側とし、固定プラテン３２ａから離隔する向きを後方側とする。したがって、図１では固定プラテン３２ａの右側に位置する射出装置１１について見ると、固定プラテン３２ａに接近する左向きが前方側となり、固定プラテン３２ａから離隔する右向きが後方側になる。

【0050】

シリンダ１４は、後方側でモーターボックス１５の手前に、成形材料をシリンダ１４内に投入するためのホッパー等が取り付けられる供給口１４ａが設けられるとともに、金型装置１１１に近接する先端部に、その前方側で横断面積が小さくなるノズル１４ｂが設けられている。なお、供給口１４ａの近傍には水冷等による水冷シリンダ１４ｃを設けることができる。
ノズル１４ｂの周囲を含むシリンダ１４の周囲に配置されるヒータ１３は、たとえば図示のように、軸線方向（図１の左右方向）で複数の部分に分割されて、各ヒータ部分の内側のシリンダ１４の内部を異なる温度で加熱できるものとすることができる。

【0051】

このような構成を有する射出装置１１によれば、供給口１４ａからシリンダ１４の内部に投入された成形材料は、計量工程で、シリンダ１４の外周側のヒータ１３による加熱の下、計量モーターで駆動されるスクリュ１２の回転に基づいて溶融されつつ、シリンダ１４の内部で前方側に向けて送られて、シリンダ１４の先端部に充填される。この際に、スクリュ１２は射出モーターにより後退変位させられて、シリンダ１４の先端部に、成形材料が充填される空間を形成する。なお、先にも述べたように、この計量工程は、前回の成形時の冷却工程等の際に行うことができる。

【0052】

その後、充填工程で、スクリュ１２を前進変位させることにより、シリンダ１４の先端部の成形材料は、ノズル１４ｂを経て金型装置１１１に向けて射出される。さらにその後の保圧工程では、シリンダ１４の先端部に残留している成形材料を通じて、金型装置１１１のキャビティに充填された成形材料に圧力を作用させる。このとき、金型装置１１１のキャビティで成形材料の冷却収縮に起因して不足した成形材料を補充することができる。

【0053】

なお、この射出成形機１はインラインスクリュ式のものであるが、可塑化シリンダ及び可塑化スクリュと、射出シリンダ及び射出プランジャーとに構造及び機能上分離させたプリプラ式の射出成形機とすることも可能である。

【0054】

移動装置２１は、たとえば射出装置１１のモーターボックス１５の下部等に設けられ、後述の固定プラテン３２ａに対して射出装置１１を前進及び後退変位させる進退駆動機構である。移動装置２１を構成する進退駆動機構としては種々の機構を採用することができるが、たとえば、先端が固定プラテン３２ａに固定されたピストンロッド２２を押出・引込運動させる複動型の液圧シリンダを含んで構成され得る。この移動装置２１は、上述した液圧ポンプ及び液圧シリンダが取り付けられたスライドベース、ならびに、フレームＦｒ上に敷設されて該スライドベースの直線運動を案内するガイド２３をさらに含むものであり、それにより、スライドベースの上部に載置された射出装置１１の進退変位を実現する。

【0055】

移動装置２１により、射出装置１１を金型装置１１１から離隔させたり、また、射出装置１１を金型装置１１１に接近させて、射出装置１１のシリンダ１４のノズル１４ｂを所定の圧力で金型装置１１１に押し付ける、いわゆるノズルタッチを行ったりすることが可能になる。

【0056】

型締装置３１は、金型装置１１１の固定金型１１２に対して可動金型１１３を変位させて金型装置１１１を開閉し、金型装置１１１を型締状態、型閉状態または型開状態とする。この射出成形機１の型締装置３１は、主として、金型装置１１１を両側から挟んで配置されるプラテン３２、及び、プラテン３２を可動させるプラテン稼働機構３３とを有する。

【0057】

ここで、プラテン３２は、射出装置１１及び金型装置１１１の相互間に位置し、フレームＦｒに対して固定された固定プラテン３２ａと、固定プラテン３２ａとの間に金型装置１１１を隔てて位置し、固定プラテン３２ａに対して接近・離隔変位可能な可動プラテン３２ｂとを含む。固定プラテン３２ａと可動プラテン３２ｂとの間に位置する金型装置１１１の固定金型１１２は、固定プラテン３２ａ側に取り付けられるとともに、可動金型１１３は、可動プラテン３２ｂ側に取り付けられる。また、型締装置３１には、固定プラテン３２ａから後述のリヤプラテン３４側に延びて固定プラテン３２ａとリヤプラテン３４とを連結する一本又は複数本のタイバー３２ｃが設けられている。可動プラテン３２ｂは、この実施形態では、タイバー３２ｃにより固定プラテン３２ａに対する離隔・接近変位がガイドされるものとしているが、タイバー３２ｃでガイドされなくてもかまわない。

【0058】

固定プラテン３２ａに対して可動プラテン３２ｂが離隔する位置では、金型装置１１１の可動金型１１３が固定金型１１２から開いた型開状態となり、この離隔位置から可動プラテン３２ｂを固定プラテン３２ａに向けて接近させることで、可動金型１１３が固定金型１１２に対して閉じた型閉状態となるとともに、さらに可動プラテン３２ｂを固定プラテン３２ａにて接近させて、可動金型１１３が固定金型１１２に対して押し付けられた型締状態となる。

【0059】

なお、型締装置３１の固定プラテン３２ａを除く大部分及び、後述のエジェクタ装置４１は、図１では固定プラテン３２ａの左側に位置するので、型締装置３１のその大部分及びエジェクタ装置４１について見れば、固定プラテン３２ａに接近する右向きが前方側となり、固定プラテン３２ａから離隔する左向きが後方側になる。

【0060】

またここで、プラテン稼働機構３３は、フレームＦｒ上に配置されたリヤプラテン３４と、リヤプラテン３４上に設けた型締モーター３５と、型締モーター３５の回転運動を、可動プラテン３２ｂの変位方向の直線運動に変換する運動変換機構３６と、運動変換機構３６に伝達された力を増大させて可動プラテン３２ｂに伝えるトグル機構３７とを備えるものである。

【0061】

このうち、運動変換機構３６は、回転運動を直線運動に変換できる種々の機構とすることができるが、この例では、型締モーター３５により回転駆動されるねじ軸３６ａ及び、ねじ軸３６ａに羅合するナット３６ｂを含んで構成されるものとしている。運動変換機構３６をボールねじとすることも可能である。

【0062】

そして、運動変換機構３６からの伝達力を増大させるトグル機構３７は、リヤプラテン３４及びナット３６ｂと可動プラテン３２ｂとをつなぐ複数のリンク３７ａ～３７ｃを、ジョイントで揺動可能に接続してなるものである。
リンク及びジョイントの個数ならびにその形状は適宜変更することが可能であるが、図１に示すところでは、ナット３６ｂに接続されて上下方向に延びるクロスヘッド３７ｄに、該クロスヘッド３７ｄを隔てて上下に位置するリンク３７ａ～３７ｃからなる一対のリンク群が、揺動可能に接続されて設けられている。

【0063】

なお、リヤプラテン３４上には、上述した型締モーター３５の他、型厚調整モーター３８も設けることができる。この型厚調整モーター３８は、先述のプラテン３２の各タイバー３２ｃの延長部分に接続されたねじ軸及びナットに回転駆動力を付与することにより、固定プラテン３２ａと、フレームＦｒ上で移動可能に配置されたリヤプラテン３４との間の間隔を調整するべく機能する。これにより、金型装置１１１の交換や、温度変化に起因する金型装置１１１の厚みの変更等の際にも、金型装置１１１に所期したとおりの型締力を与えることができるように型厚の調整を行うことができる。図示は省略するが、フレームＦｒ上で固定プラテン側を移動可能とし、リヤプラテン側を固定としても、型厚の調整を実現可能である。

【0064】

図示の型締装置３１は、可動プラテン３２ｂの移動方向が水平方向と平行な横型のものであるが、該移動方向を垂直方向とした竪型のものとすることも可能である。

【0065】

可動プラテン３２ｂに設けられるエジェクタ装置４１は、可動プラテン３２ｂを貫通して延びて、金型装置１１１のエジェクタピン等の可動部材１１４を後方側から押圧するよう進退駆動されるエジェクタロッド４２と、エジェクタロッド４２を作動させるべく、たとえばモーター及びボールねじ等の運動変換機構を含むロッド駆動源４３とを有する。

【0066】

エジェクタ装置４１により、成形品の取出工程で、ロッド駆動源４３により駆動されるエジェクタロッド４２を前進させて、金型装置１１１内で可動部材１１４を突き出し、金型装置１１１から成形品を取り出すことが可能になる。なお、可動部材１１４を突き出した後は、ロッド駆動源４３によりエジェクタロッド４２を後退させて元の位置に戻すことができる。

【符号の説明】

【0067】

１ 射出成形機
１１ 射出装置
１２ スクリュ
１３ ヒータ
１４ シリンダ
１４ａ 供給口
１４ｂ ノズル
１４ｃ 水冷シリンダ
１５ モーターボックス
２１ 移動装置
２２ ピストンロッド
２３ ガイド
３１ 型締装置
３２ プラテン
３２ａ 固定プラテン
３２ｂ 可動プラテン
３２ｃ タイバー
３３ プラテン稼働機構
３４ リヤプラテン
３５ 型締モーター
３６ 運動変換機構
３６ａ ねじ軸
３６ｂ ナット
３７ トグル機構
３７ａ～３７ｃ リンク
３７ｄ クロスヘッド
３８ 型厚調整モーター
４１ エジェクタ装置
４２ エジェクタロッド
４３ ロッド駆動源
１０１ 金型冷却システム
１１１ 金型装置
１１２ 固定金型
１１３ 可動金型
１１４ 可動部材
１１５ 金型内面
１１５ａ 凸部
１１６ 対向面
１１７ａ スプルー
１１７ｂ ゲート
１２１ 金型冷却機構
１２２、１２２ａ、１２２ｂ 内部流路
１２３ 冷媒
１２４ 冷媒供給部
２０１ 成形品
２０２ 表面
２０２ａ 凹部
２０２ｂ ゲート跡
２０３、２０３ａ、２０３ｂ 視覚的表示
Ｄｐ 金型内面と内部流路との距離
Ｓｐ 隣り合う内部流路間の間隔
Ｒｉ 露点温度以下の温度になる内面領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】