(57)【要約】【課題】短時間で精度良く成型品を成型可能な射出成型方法を提供する。【解決手段】固定型２１及び固定型２１に嵌合可能な可動型２２を有する一対の金型２に、溶融状態の樹脂４を射出して成型品６を成型する際に、可動型２２を固定型２１に向かって動かして一対の金型２を閉じる、射出成型方法であって、第１の速度で、一対の金型２を閉じつつ樹脂４を射出する工程（ステップＳ１）と、前記第１の速度よりも速い第２の速度で、一対の金型２を閉じつつ樹脂４を射出する工程（ステップＳ２）と、を備え、前記第２の速度で一対の金型２を閉じつつ樹脂４を射出する工程（ステップＳ２）を終了する際に、一対の金型２への樹脂４の射出を停止すると共に、一対の金型２を閉じきる、射出成型方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定型及び前記固定型に嵌合可能な可動型を有する一対の金型に、溶融状態の樹脂を射出して成型品を成型する際に、前記可動型を前記固定型に向かって動かして前記一対の金型を閉じる、射出成型方法であって、
第１の速度で、前記一対の金型を閉じつつ前記樹脂を射出する工程と、
前記第１の速度よりも速い第２の速度で、前記一対の金型を閉じつつ前記樹脂を射出する工程と、を備え、
前記第２の速度で前記一対の金型を閉じつつ前記樹脂を射出する工程を終了する際に、前記一対の金型への前記樹脂の射出を停止すると共に、前記一対の金型を閉じきる、
射出成型方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成型方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一対の金型に設けられたキャビティに樹脂を射出し、成型品を成型する射出成型方法が知られている。
例えば、特許文献１には、射出が完了するよりも前に一対の金型を閉じ始める、射出成型方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２７２８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明者らは、射出成型方法に関し、以下の課題を見出した。
射出成型方法によって成型される成型品を構成する樹脂は、加熱されると溶融し、冷却されると固化する。そこで、一対の金型を所定以上の温度に加熱し、射出時における樹脂の固化を抑制する。特許文献１に開示されている技術では、一対の金型を加熱した状態で樹脂を射出し、射出が完了するよりも前に一対の金型を閉じ始めるため、精度良く成型品を成型することができる。しかしながら、一対の金型を所定以上の温度に加熱すると、射出された樹脂の固化に要する時間が、一対の金型を加熱しない場合に比較して長くなる。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、短時間で精度良く成型品を成型可能な射出成型方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する一態様は、固定型及び前記固定型に嵌合可能な可動型を有する一対の金型に、溶融状態の樹脂を射出して成型品を成型する際に、前記可動型を前記固定型に向かって動かして前記一対の金型を閉じる、射出成型方法であって、第１の速度で、前記一対の金型を閉じつつ前記樹脂を射出する工程と、前記第１の速度よりも速い第２の速度で、前記一対の金型を閉じつつ前記樹脂を射出する工程と、を備え、前記第２の速度で前記一対の金型を閉じつつ前記樹脂を射出する工程を終了する際に、前記一対の金型への前記樹脂の射出を停止すると共に、前記一対の金型を閉じきる。
【０００７】
本発明に係る射出成型方法は、第１の速度で、一対の金型を閉じつつ樹脂を射出する工程を備える。したがって、本発明に係る射出成型方法は、一対の金型を所定以上の温度に加熱しなくても、射出時における樹脂の固化を抑制することができる。そのため、射出された樹脂の冷却に要する時間を短縮することができる。
【０００８】
さらに、本発明に係る射出成型方法は、第１の速度よりも速い第２の速度で、一対の金型を閉じつつ樹脂を射出する工程を備え、第２の速度で一対の金型を閉じつつ樹脂を射出する工程を終了する際に、一対の金型への樹脂の射出を停止すると共に、一対の金型を閉じきる。したがって、本発明に係る射出成型方法は、成型品を精度良く成型することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、短時間で精度良く成型品を成型可能な射出成型方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】射出時における、本実施の形態に係る射出成型装置の模式断面図である。
【図２】本実施の形態に係る射出成型方法を示すフローチャートである。
【図３】射出終了時における、本実施の形態に係る射出成型装置の模式断面図である。
【図４】本実施の形態に係る射出成型方法におけるキャビティ厚を示すグラフである。
【図５】射出時における、一対の金型の一部模式断面図である。
【図６】射出終了時における、一対の金型の一部模式断面図である。
【図７】本実施の形態に係る射出成型方法におけるピン先端位置を示すグラフである。
【図８】射出時における、ゲートの一部模式断面図である。
【図９】射出終了時における、ゲートの一部模式断面図である。
【図１０】ゲートピンを形成面よりも突出させた、ゲートの一部模式断面図である。
【図１１】本実施の形態に係る射出成型方法におけるピン配置位置の一例を示す斜視図である。
【図１２】本実施の形態に係る射出成型方法における樹脂の温度を示す図である。
【図１３】実施例１及び比較例１における成型時間を示すグラフである。
【図１４】実施例１及び比較例１における成型品の板厚を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１２】
まず、図１を参照して、本実施の形態に係る射出成型方法を実施するための装置（本実施の形態に係る射出成型装置）の構成について説明する。図１に示すように、射出成型装置１は、一対の金型２、及びゲート３を備える。一対の金型２は、固定型２１、及び可動型２２を備える。なお、図１では、射出成型装置１に加えて、樹脂４を図示している。
【００１３】
なお、当然のことながら、図１及びその他の図面に示した右手系ｘｙｚ直交座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、ｚ軸正方向が鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面であり、図面間で共通である。
【００１４】
図１に示すように、一対の金型２は、固定型２１、及び可動型２２を備える。固定型２１は、本実施の形態に係る射出成型方法を実施する際に、可動でない金型である。可動型２２は、本実施の形態に係る射出成型方法を実施する際に固定型２１に向かって可動な金型である。図２に示す例では、可動型２２を固定型２１よりもｚ軸負方向側に配置している。
【００１５】
固定型２１のｚ軸負方向側の面には、凹部が形成されている。また、可動型２２のｚ軸正方向側の面には、固定型２１に形成された凹部に嵌合可能な凸部が形成されている。キャビティ２３は、固定型２１の凹部に可動型２２の凸部を嵌合して形成される空間である。図１に示すキャビティ厚は、キャビティ２３のｚ軸方向の厚みである。図１に示す長さＬは、キャビティ２３のｘ軸方向の長さである。
【００１６】
なお、固定型２１及び可動型２２は、キャビティ２３を形成可能であれば、どのように配置されてもよい。例えば、可動型２２を固定型２１よりもｚ軸正方向側に配置してもよい。また、ｘ軸負方向側に凸部が形成された可動型２２を、ｘ軸正方向側に凹部が形成された固定型２１よりもｘ軸正方向側に配置してもよい。
【００１７】
詳細は後述するが、本実施の形態に係る射出成型方法では、一対の金型２に樹脂４を射出する。具体的には、一対の金型２に形成されたキャビティ２３に、樹脂４を射出する。樹脂４は、ゲート３を通って、キャビティ２３に射出される。ゲート３は、キャビティ２３と外部とを連通する筒状部材である。ゲート３は、図２に示す例では、固定型２１を貫通するように配置されている。ゲート３は、キャビティ２３に樹脂４を射出可能な位置であれば、どのように配置されてもよい。ゲート３は、例えば可動型２２に配置されてもよい。
【００１８】
詳細は後述するが、ゲート３は、ｚ軸正方向からｚ軸負方向に見て、キャビティ２３上から樹脂４を射出可能であるように配置されていることが好ましい。ゲート３は、さらに好ましくは、図１に示すように、キャビティ２３の中央部分から樹脂４を射出可能であるように配置される。樹脂４をキャビティ２３上から射出可能であるようにゲート３を配置すると、射出された樹脂４がキャビティ２３内において流動する距離を、キャビティ２３の外側から樹脂４を射出する場合に比較して、短くすることができる。したがって、射出された樹脂４が、キャビティ２３内を効率良く流動することができる。
【００１９】
樹脂４は、キャビティ２３に射出された後に固化し、図１１に示す成型品６を形成する。通常、キャビティ２３は、ゲート３が配置されていない面が成型品６の意匠面となるように設計される。図１に示す例では、キャビティ２３のｚ軸負方向側の面が成型品６の意匠面に相当する。樹脂４は、熱可塑性樹脂であれば、特に限定されない。樹脂４は、例えばポリカーボネートである。成型品６は、ドアパネル、バックドア、及びバンパー等の車両用部品に好適である。
【００２０】
次に、図１〜３を参照して、本実施の形態に係る射出成型方法について具体的に説明する。図２は、本実施の形態に係る射出成型方法を示すフローチャートである。図３は、射出終了時における、本実施の形態に係る射出成型装置の模式断面図である。図２に示すように、本実施の形態に係る射出成型方法は、少なくとも、第１の速度で一対の金型を閉じつつ樹脂を射出する工程（ステップＳ１）及び第２の速度で一対の金型を閉じつつ樹脂を射出する工程（ステップＳ２）を備え、さらに、ゲートピンを形成面よりも突出させる工程（ステップＳ３）等の工程を備えていてもよいものとする。
【００２１】
本実施の形態に係る射出成型方法では、まず、第１の速度で一対の金型を閉じつつ樹脂を射出する工程（ステップＳ１）を行う。ステップＳ１では、第１の速度で可動型２２を固定型２１に向かって動かすことによって一対の金型２を閉じつつ、一対の金型２に形成されたキャビティ２３に樹脂４を射出する。図１に示す例では、ステップＳ１において、可動型２２をｚ軸正方向に向かって動かしている。可動型２２を固定型２１に向かって動かすと、キャビティ厚が小さくなる。
【００２２】
ステップＳ１を所定時間行った後に、第２の速度で一対の金型を閉じつつ樹脂を射出する工程（ステップＳ２）を行う。第２の速度は、第１の速度に比較して、速い。ステップＳ２では、第２の速度で可動型２２を固定型２１に向かって動かすことによって一対の金型２を閉じつつ、キャビティ２３に樹脂４を射出する。図３に示すように、成型品６を形成するために十分な量の樹脂４をキャビティ２３に射出した時点で、ステップＳ２を終了する。つまり、ステップＳ２を終了する際に、キャビティ２３への樹脂４の射出を停止する。ステップＳ２を終了した後に、射出された樹脂４を冷却する工程を行うと、キャビティ２３に対応した形状の成型品６を成型することができる。
【００２３】
可動型２２は、通常、ステップＳ１を行う前に、可動型２２を射出開始位置に配置する工程において、射出開始位置に配置される。射出開始位置は、キャビティ厚が成型品６のｚ軸方向の厚み、すなわち板厚よりも大きくなる、所定の位置である。ステップＳ１及びステップＳ２において、射出開始位置に配置された可動型２２を固定型２１に向かって動かすことによって、一対の金型２を閉じきり、キャビティ２３を成型品６に対応した形状とすることができる。ステップＳ２を終了した時点でキャビティ厚が成型品６の板厚と等しくなるように、ステップＳ１及びステップＳ２において可動型２２を固定型２１に向かって動かし、一対の金型２を閉じきる。
【００２４】
ステップＳ２において、キャビティ厚が成型品６の板厚となるまで、第２の速度で可動型２２を固定型２１に向かって動かすと、キャビティ２３に射出された樹脂４の表面を平滑化することができる。したがって、ステップＳ２を終了した後にキャビティ２３に射出された樹脂４を冷却する工程を行うと、表面が平滑化された成型品６を成型することが可能である。
【００２５】
ステップＳ２を終了した直後に、ゲートピンを形成面よりも突出させる工程（ステップＳ３）を行ってから、キャビティ２３に射出された樹脂４を冷却する工程を行ってもよい。詳細は後述するが、ステップＳ３では、図８に示すゲートピン５の先端がキャビティ２３のゲート３側の面よりも成型品６側に位置するように、ゲートピン５を突出させる。
【００２６】
次に、図４〜６を参照して、本実施の形態に係る射出成型方法を実施する際におけるキャビティ厚について詳細に説明する。図４は、本実施の形態に係る射出成型方法におけるキャビティ厚を示すグラフである。図５は、射出時における、一対の金型の一部模式断面図である。図６は、射出終了時における、一対の金型の一部模式断面図である。
【００２７】
図４は、ステップＳ１〜ステップＳ３を行う際における、キャビティ厚の経時変化を示すグラフである。図４に示す時点ｔ０は、ステップＳ１を開始する時点である。ｔ１は、ステップＳ１を終了すると共にステップＳ２を開始する時点である。ｔ２は、ステップＳ２を終了すると共にステップＳ３を開始する時点である。ｔ３は、ステップＳ３を終了する時点である。
【００２８】
可動型２２は、可動型２２を射出開始位置に配置する工程において、射出開始位置に配置される。可動型２２が射出開始位置に配置されると、図４に示すように、キャビティ厚は、成型品６の板厚よりも大きくなる。本実施の形態に係る射出成型方法では、図４に示すように、ステップＳ１を開始すると同時に一対の金型２を閉じ始め、ステップＳ２を終了すると同時に一対の金型２を閉じきるように、可動型２２を固定型２１に向かって動かす。
【００２９】
図５は、ステップＳ１及びステップＳ２においてキャビティ２３に樹脂４を射出している際における、一対の金型２内の一部模式断面図である。図５に示すように、キャビティ２３に射出された樹脂４は、固体部４ａ及び液体部４ｂを有する。キャビティ２３に射出される樹脂４は、一対の金型２に比較して温度が高く、溶融した状態である。
【００３０】
溶融状態の樹脂４は、キャビティ２３に射出されて固定型２１や可動型２２に接触すると、冷却されて固化する。したがって、図５に示すように、キャビティ２３に射出された樹脂４は、固定型２１又は可動型２２に接触している部分の近傍において固体部４ａとなる。
【００３１】
液体部４ｂは、キャビティ２３に射出された樹脂４のうち溶融状態の部分である。図５に示すように、固体部４ａ同士の間に挟まれている部分は、一対の金型２に接触していないため、冷却されにくい。したがって、液体部４ｂは、ステップＳ１及びステップＳ２において、固体部４ａ同士に挟持されるように存在する。
【００３２】
液体部４ｂは、ステップＳ１及びステップＳ２において一対の金型２に押圧されて、図６に示すように、キャビティ２３の端部に向かって流動する。本実施の形態に係る射出成型方法では、ステップＳ１を開始する際に、キャビティ厚を成型品６の板厚よりも大きくなるように可動型２２を配置している。したがって、本実施の形態に係る射出成型方法は、樹脂４の射出を開始する際におけるキャビティ厚が成型品６の板厚と同程度の射出成型方法に比較して、キャビティ２３に射出された樹脂４が、固体部４ａに対する液体部４ｂの割合が大きい状態を保つことができる。
【００３３】
キャビティ２３に射出された樹脂４が固体部４ａに対する液体部４ｂの割合が大きい状態を保っていると、ステップＳ１及びステップＳ２において、樹脂４が、キャビティ２３の端部まで流動するよりも前に全て固化することを抑制することができる。そのため、本実施の形態に係る射出成型方法は、一対の金型２を所定温度以上に加熱することなく、キャビティ２３の端部等に樹脂４が流動しないことに起因する成型品６の不良の発生を抑制することができる。したがって、射出された樹脂４を冷却する工程に要する時間を短縮することができる。
【００３４】
次に、図７〜１２を参照して、ゲートピンを形成面よりも突出させる工程（ステップＳ３）について詳細に説明する。図７は、本実施の形態に係る射出成型方法におけるピン先端位置を示すグラフである。図８は、射出時における、ゲートの一部模式断面図である。図９は、射出終了時における、ゲートの一部模式断面図である。図１０は、ゲートピンを形成面よりも突出させた、ゲートの一部模式断面図である。図１１は、本実施の形態に係る射出成型方法におけるピン配置位置の一例を示す斜視図である。図１２は、本実施の形態に係る射出成型方法における樹脂の温度を示す図である。
【００３５】
図８に示すように、ゲート３の内側には、ゲートピン５が配置されている。ゲートピン５は、ゲート３内においてゲート３の長手方向に動くことができる。ゲートピン５は、ゲート３に形成された射出口３ａに嵌合可能である。射出口３ａは、ゲート３のキャビティ２３側の端部に形成されている。樹脂４は、ステップＳ１及びステップＳ２において、射出口３ａからキャビティ２３に射出される。ゲートピン５は、射出口３ａに嵌合して、射出口３ａからキャビティ２３への樹脂４の射出を停止することができる。
【００３６】
ステップＳ１〜ステップＳ３を行う際におけるゲートピン５の先端位置の経時変化を図７に示す。図７におけるゲートピン先端位置は、キャビティ２３のゲート３側の面すなわち形成面を基準とした、ゲートピン５のキャビティ２３側の端の位置である。ステップＳ１及びステップＳ２においてキャビティ２３に樹脂４を射出する際には、図８に示すように、ゲートピン５のキャビティ２３側の端が形成面よりもｚ軸正方向側となるように、ゲートピン５を配置する。
【００３７】
図７に示すように、ステップＳ１〜ステップＳ２を行う際には、ゲートピン先端位置は変化させない。すなわち、ステップＳ１〜ステップＳ２を行う際には、樹脂４がキャビティ２３に射出可能であるようにゲートピン５を配置する。図９に、ステップＳ２を終了する際におけるゲートピン５の配置を示す。図９に示すように、ステップＳ２終了時においても、ゲートピン５は、ゲートピン５のキャビティ２３側の端が形成面よりもｚ軸正方向側となるように配置される。
【００３８】
図７に示すように、ステップＳ３では、ゲートピン５をキャビティ２３に向かって動かす。図１０に示すように、ゲートピン５のキャビティ２３側の端が形成面からｚ軸負方向側に突出する位置までゲートピン５を動かすと、射出口３ａにゲートピン５が嵌合する。したがって、ステップＳ３を行うと、射出口３ａからキャビティ２３への樹脂４の射出を停止することができる。
【００３９】
ステップＳ３では、図９に示すように、ゲートピン５のキャビティ２３側の端が形成面よりもｚ軸負方向側に突出するようにゲートピン５を動かす。ステップＳ３では、ゲートピン５が形成面から成型品６の板厚の２０％以上２５％以下程度突出するように、ゲートピン５を動かす。
【００４０】
図１１は、ゲート３の配置位置の一例を示す斜視図である。図１１に示すように、ゲート３を成型品６の中央部分から樹脂４を射出可能であるように配置すると、射出口３ａからキャビティ２３の端部までの最大距離を、例えばキャビティ２３の端部から樹脂４を射出するようにゲート３を配置する場合に比較して、短くすることができる。したがって、キャビティ２３において射出された樹脂４が流動する距離を短くすることができる。そのため、ゲート３を成型品６の中央部分から樹脂４を射出可能であるように配置すると、ステップＳ１及びステップＳ２において効率良く樹脂４を流動させることができる。
【００４１】
ステップＳ３を行う場合には、ステップＳ３を行った後にキャビティ２３に射出された樹脂４を冷却する工程を行う。すなわち、ゲートピン５のキャビティ２３側の端が形成面から突出した状態で、樹脂４を冷却する。したがって、ステップＳ３を行う場合には、ステップＳ３におけるゲートピン５の突出形状に対応する凹部が、成型品６に形成される。形成面は、通常、成型品６の意匠面ではない。したがって、ゲートピン５の突出形状に対応する凹部が成型品６に形成されても、成型品６の意匠面に影響がない。
【００４２】
図１２は、図１１に示すようにゲート３を配置した場合に、ステップＳ１及びステップＳ２において射出された樹脂４のキャビティ２３における温度を示す図である。図１２に示すように、射出口３ａの近傍では、樹脂４の温度が高い。ステップＳ３を行った後にキャビティ２３に射出された樹脂４を冷却する工程を行う。ゲートピン５が形成面から突出した部分では、樹脂４の厚みが小さくなっているため、当該部分における樹脂４が有する熱量を、ステップＳ３を行わない場合に比較して減少させることができる。そのため、射出口３ａの近傍において樹脂４の熱収縮に起因するヒケの発生を抑制することができる。
【００４３】
また、本実施の形態に係る射出成型方法では、一対の金型２を閉じつつキャビティ２３に樹脂４を射出しているため、例えば一対の金型２を閉じた状態でキャビティ２３に樹脂４の射出を開始する方法に比較して、樹脂４を射出する際に加える圧力を弱くすることができる。そのため、キャビティ２３において樹脂４が受ける圧力のばらつきを抑えることができる。
【００４４】
本実施の形態に係る射出成型方法では、一対の金型２を加熱することなく成型品６を精度良く成型することができる。したがって、キャビティ２３に射出された樹脂４を冷却する工程において、一対の金型２を加熱する方法に比較して、短時間で射出成型装置１を冷却することができる。そのため、本実施の形態に係る射出成型方法は、一対の金型２を加熱する方法に比較して、短時間で精度良く成型品６を成型することができる。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明について実施例を示して具体的に説明する。これらの記載により本発明を制限するものではない。
【００４６】
［実施例１］
実施例１では、ステップＳ１及びステップＳ２においてキャビティ２３に樹脂４を射出した後に、ステップＳ３及びキャビティ２３に射出された樹脂４を冷却する工程を行い、成型品６を成型した。
【００４７】
［比較例１］
比較例１では、加熱された一対の金型２を閉じた状態で、キャビティ２３に樹脂４を射出した後に、射出された樹脂４を冷却し、成型品６を成型した。
【００４８】
実施例１及び比較例１における成型品６の成型に要した時間を計測した結果を図１３に示す。図１３に示すように、実施例１は、比較例１に比較して、キャビティ２３に樹脂４を射出するのに要した時間とキャビティ２３に射出された樹脂４を冷却するのに要した時間との合計が、５０％程度短かった。実施例１は、比較例１に比較して、キャビティ２３に射出された樹脂４の冷却に要する時間が短かった。
【００４９】
実施例１及び比較例１における成型品６の板厚を計測した結果を図１４に示す。図１４に示すように、実施例１は、比較例１に比較して、成型品６の板厚を３０％程度小さくすることができた。
【００５０】
以上で説明した本実施の形態に係る発明により、短時間で精度良く成型品を成型可能な射出成型方法を提供することができる。
【００５１】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１  射出成型装置
２  一対の金型
２１  固定型
２２  可動型
２３  キャビティ
３  ゲート
３ａ  射出口
４  樹脂
４ａ  固体部
４ｂ  液体部
５  ゲートピン
６  成型品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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