(57)【要約】【課題】良好な外観の熱可塑性樹脂成形体を成形することができる射出成形用金型及び熱可塑性樹脂成形体の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、熱可塑性樹脂が注入されるキャビティ７を形成する固定側型４及び可動側型５を備える射出成形用金型であって、キャビティ７内に熱可塑性樹脂を注入するためのゲート部Ｇ１，Ｇ２を有し、固定側型４のキャビティ面１８ａ及び可動側型５のキャビティ面１９ａのうち少なくとも一方のキャビティ面は、ゲート部Ｇ１，Ｇ２から注入された少なくとも２つの熱可塑性樹脂の流れが合流する合流部に対応する合流面Ｃを有し、合流面Ｃは、熱可塑性樹脂によって合流部に形成されるウェルドラインに沿って伸びる複数の溝２０を有し、溝２０は、幅Ｗが１〜２００μｍ、深さＤが０．１〜２００μｍ、アスペクト比Ｄ／Ｗが０．１以上である。【選択図】図５
2010208318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂が注入されるキャビティを形成する第１及び第２の型を備える射出成形用金型であって、
前記キャビティ内に前記熱可塑性樹脂を注入するためのゲート部を少なくとも１つ有し、
前記第１の型のキャビティ面及び前記第２の型のキャビティ面のうち少なくとも一方のキャビティ面は、前記ゲート部から注入された少なくとも２つの前記熱可塑性樹脂の流れが合流する合流部に対応する合流面を有し、
前記合流面は、前記熱可塑性樹脂によって前記合流部に形成されるウェルドラインに沿って伸びる複数の溝を有し、
前記溝は、幅Ｗが１〜２００μｍ、深さＤが０．１〜２００μｍ、アスペクト比Ｄ／Ｗが０．１以上であることを特徴とする射出成形用金型。
【請求項２】
前記合流面は、前記複数の溝と略直交する方向に伸びる複数の溝を更に有する請求項１に記載の射出成形用金型。
【請求項３】
前記ゲート部を複数有し、前記合流面は、複数の前記ゲート部から注入された前記熱可塑性樹脂の流れが合流する合流部に対応することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の射出成形用金型。
【請求項４】
前記ゲート部から注入された前記熱可塑性樹脂の流れを分流する分流部を更に有し、前記合流面は、前記分流部によって分流された前記熱可塑性樹脂の流れ同士が合流する合流部に対応することを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の射出成形用金型。
【請求項５】
第１及び第２の型によって形成されるキャビティを有する射出成形用金型を備える射出成形機の前記キャビティ内に熱可塑性樹脂を注入する注入工程と、
前記キャビティ内に充填された前記熱可塑性樹脂を冷却する冷却工程と、を備える熱可塑性樹脂成形体の製造方法であって、
前記射出成形用金型は、前記キャビティ内に前記熱可塑性樹脂を注入するためのゲート部を少なくとも１つ有し、
前記第１の型のキャビティ面及び前記第２の型のキャビティ面のうち少なくとも一方のキャビティ面は、前記ゲート部から注入された少なくとも２つの前記熱可塑性樹脂の流れが合流する合流部に対応する合流面を有し、
前記合流面は、前記熱可塑性樹脂によって前記合流部に形成されるウェルドラインに沿って伸びる複数の溝を有し、
前記溝は、幅Ｗが１〜２００μｍ、深さＤが０．１〜２００μｍ、アスペクト比Ｄ／Ｗが０．１以上であることを特徴とする熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項６】
前記注入工程の後に、前記キャビティ内に注入された前記熱可塑性樹脂を、前記射出成形機における最大射出圧力の５％以上の圧力で更に加圧して保持する保圧工程、を更に備えることを特徴とする請求項５に記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形用金型及び熱可塑性樹脂成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱可塑性樹脂の射出成形に用いられる射出成形用金型として、例えば特許文献１記載のものが知られている。特許文献１記載の射出成形用金型は、射出成形機に取り付けられると共に、溶融樹脂の流動経路を形成するマニホールド部と、断熱板を介してマニホールド部に保持された第１の型と、この第１の型との間にキャビティを形成する第２の型とを備え、マニホールド部によって型のキャビティ面の平面度を保つことで、熱可塑性樹脂成形体のバリの発生すなわち外観不良の発生の抑制を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１５６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前述した従来の射出成形用金型においては、複数のゲート部から熱可塑性樹脂をキャビティ内に充填した場合に、熱可塑性樹脂の流れの合流部においてウェルドラインが発生し、成形品に外観不良が生じてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、良好な外観の熱可塑性樹脂成形体を成形することができる射出成形用金型及び熱可塑性樹脂成形体の製造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】
本発明に係る射出成形用金型は、熱可塑性樹脂が注入されるキャビティを形成する第１及び第２の型を備える射出成形用金型であって、キャビティ内に熱可塑性樹脂を注入するためのゲート部を少なくとも１つ有し、第１の型のキャビティ面及び第２の型のキャビティ面のうち少なくとも一方のキャビティ面は、ゲート部から注入された少なくとも２つの熱可塑性樹脂の流れが合流する合流部に対応する合流面を有し、合流面は、熱可塑性樹脂によって合流部に形成されるウェルドラインに沿って伸びる複数の溝を有し、溝は、幅Ｗが１〜２００μｍ、深さＤが０．１〜２００μｍ、アスペクト比Ｄ／Ｗが０．１以上であることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、第１及び第２の型によって形成されるキャビティを有する射出成形用金型を備える射出成形機のキャビティ内に熱可塑性樹脂を注入する注入工程と、キャビティ内に充填された熱可塑性樹脂を冷却する冷却工程と、を備える熱可塑性樹脂成形体の製造方法であって、射出成形用金型は、キャビティ内に熱可塑性樹脂を注入するためのゲート部を少なくとも１つ有し、第１の型のキャビティ面及び第２の型のキャビティ面のうち少なくとも一方のキャビティ面は、ゲート部から注入された少なくとも２つの熱可塑性樹脂の流れが合流する合流部に対応する合流面を有し、合流面は、熱可塑性樹脂によって合流部に形成されるウェルドラインに沿って伸びる複数の溝を有し、溝は、幅Ｗが１〜２００μｍ、深さＤが０．１〜２００μｍ、アスペクト比Ｄ／Ｗが０．１以上であることを特徴とする。
【０００８】
また、合流面は、前述した複数の溝と略直交する方向に伸びる複数の溝を更に有することが好ましい。
【０００９】
また、ゲート部を複数有し、合流面は、複数のゲート部から注入された熱可塑性樹脂の流れが合流する合流部に対応することが好ましい。
【００１０】
また、ゲート部から注入された熱可塑性樹脂の流れを分流する分流部を更に有し、合流面は、分流部によって分流された熱可塑性樹脂の流れ同士が合流する合流部に対応することが好ましい。
【００１１】
また、注入工程の後に、キャビティ内に注入された熱可塑性樹脂を、射出成形機における最大射出圧力の５％以上の圧力で更に加圧して保持する保圧工程を更に備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、良好な外観の熱可塑性樹脂成形体を成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る射出成形用金型の第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示す射出成形用金型の開状態を示す断面図である。
【図３】図１に示す固定側型を示す斜視図である。
【図４】図１に示す可動側型を示す斜視図である。
【図５】図１に示す可動側型の金属板の一例を示す平面図である。
【図６】可動側型の金属板の他の例を示す平面図である。
【図７】金属板の表面形状を示す概略拡大図である。
【図８】第２の実施形態に係る射出成形用金型の金属板を示す図である。
【図９】実施例Ｄ１及び比較例Ｄ１，Ｄ２の熱可塑性樹脂成形体の外観を示す図である。
【図１０】本発明に係る射出成形用金型及び熱可塑性樹脂成形体の製造方法を利用して成形される熱可塑性樹脂成形体の例を示す図である。
【図１１】表４における表面粗さの計測方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る射出成形用金型の好適な実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。また、図面に示すように、Ｘ軸及びＹ軸は水平面上で互いに９０度をなし、鉛直方向をＺ軸方向と定め、以下必要な場合にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を用いる。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１及び図２に示されるように、第１の実施形態に係る射出成形用金型１は、熱可塑性樹脂成形体の射出成形に利用される金型であり、Ｘ軸方向に対向して配置された固定側取付板２と可動側取付板３とを有している。固定側取付板２は、溶融状態の熱可塑性樹脂を射出する射出装置側に固定されており、可動側取付板３は、図示しない型開閉機構によりＸ軸方向に往復動する。
【００１６】
固定側取付板２と可動側取付板３との間には、固定側型（第１の型）４及び可動側型（第２の型）５がＸ軸方向に対向して配置されている。固定側型４は、Ｘ軸方向に移動可能に構成されており、固定側取付板２の内面から突出する４本のガイドピン６によってガイドされる。また、可動側型５は、後述するスペーサーブロック１０及び受け板１１を介して可動側取付板３に固定されており、可動側取付板３の移動に伴ってＸ軸方向に往復動する。
【００１７】
固定側型４と可動側型５とは、可動側取付板３の往復動に伴って、固定側型４と可動側型５とが接触した閉状態（図1参照）と、固定側型４と可動側型５とが離間した開状態（図２参照）との間を移行する。固定側型４と可動側型５とは、閉状態において、その内部に矩形板状のキャビティ７を形成する。
【００１８】
固定側取付板２の中央には、図示しない射出装置のノズル先端が入り込む略漏斗状のスプルーブッシュ８が設けられている。また、固定側取付板２と固定側型４との間には、ガイドピン６に貫通されたランナストッパプレート９が配置されており、ランナストッパプレート９と固定側型４とは、溶融状態の熱可塑性樹脂の流路を構成するランナ成形部１２を形成している。ランナ成形部１２は、スプルーブッシュ８の出口側に接続されており、スプルーブッシュ８との接続部を中心としてＺ軸方向に延在している。
【００１９】
固定側型４内には、固定側型４をＸ軸方向に貫通するスプル成形部１３が２箇所形成されている。これらのスプル成形部１３は、Ｚ軸方向におけるランナ成形部１２の両端付近に形成されている。また、固定側型４と可動側型５との間には、キャビティ７の入口を構成する一対のゲート成形部１４が形成されている。一対のゲート成形部１４は、キャビティ７をＺ軸方向で挟むように形成されている。ゲート成形部１４とランナ成形部１２とは、それぞれ対応するスプル成形部１３を介して連通している。
【００２０】
可動側型５におけるキャビティ７と反対側の面には、受け板１１が固定されている。この受け板１１と可動側取付板３との間には、キャビティ７内で固化した熱可塑性樹脂成形体を型から外すための４本のエジェクタピン１６を保持するエジェクタプレート１７が設けられている。また、受け板１１と可動側取付板３との間には、Ｘ軸方向に移動するエジェクタプレート１７の両側にスペーサーブロック１０が配置されている。
【００２１】
図４に示されるように、固定側型４のキャビティ側には、金属板１８が設けられている。金属板１８は、例えば鋼やＳＵＳ等の他、アルミ合金、亜鉛合金、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金等の金属が用いられている。金属板１８におけるキャビティ７を形成する面（以下、「キャビティ面」とする）１８ａは、成形される熱可塑性樹脂成形体の意匠面の模様に対応する例えば凹凸形状に形成されている。
【００２２】
図３に示されるように、可動側型５のキャビティ側には、金属板１９が設けられている。この金属板１９は、金属板１８と同様の素材であってもよく、また異なる素材であってもよい。金属板１９のキャビティ面１９ａは、成形体の非意匠面に対応している。
【００２３】
図５（ａ）に示されるように、キャビティ面１９ａのＺ軸方向における中央付近（後述する合流面Ｃに相当）には、複数の溝２０が形成されている。複数の溝２０は、後述するウェルドラインに沿った方向（合流面Ｃにおける熱可塑性樹脂の流れの方向と略直交する方向に相当）に伸びている。ここで、図５のＧ１，Ｇ２は、キャビティ７の入り口であるゲート部を示し、Ｃは、一対のゲート部Ｇ１，Ｇ２から注入された熱可塑性樹脂の流れが合流する合流部に対応する合流面、すなわちキャビティ面１９ａ上においてゲート部Ｇ１から流入した熱可塑性樹脂とゲート部Ｇ２から流入した熱可塑性樹脂とが衝突し混ざり合う場所を示す。なお、略直交とは、８０°〜１００°の角度で交差することを意味し、略平行とは、平行又は１０°以下の角度で交差することを意味している。
【００２４】
また、図５（ｂ）に示されるように、キャビティ面１９ａの合流面Ｃには、成形体におけるヒケの発生を抑えるために、ウェルドラインに沿った方向に伸びる複数の溝２０に加えて、複数の溝２０と略直交する方向に伸びる複数の溝２１が更に形成されていてもよい。
【００２５】
また、図６（ａ）に示されるように、キャビティ面１９ａの全面に溝２０が形成されていてもよく、図６（ｂ）に示されるように、キャビティ面１９ａの全面に複数の溝２０及び複数の溝２１が形成されていてもよい。このような複数の溝２０は、種々の方法により形成することができる。例えば、図７（ａ）に示す溝２０は、サンドペーパを用いてキャビティ面１９ａを所定方向に研磨することにより形成することができ、また、図７（ｂ）に示す溝２０は、切削により形成することができ、また、図７（ｃ）に示す溝２０は、サンドブラスト等により浮遊砥粒加工によって形成することができる。また、複数の溝２０を、放電加工や、電鋳等によって形成してもよく、例えばサンドペーパにより複数の溝２０が形成された板を入れ子のようにキャビティ面１９ａ上に配置してもよい。
【００２６】
また、溝２０の幅Ｗ（溝を形成する２つの壁の最も高い点間の距離）は１〜２００μｍである。溝２０の深さＤ（溝を形成する２つの壁における最も高い点と最も低い点との差分）は０．１〜２００μｍであり、０．４〜２５μｍであることがより好ましい。また、溝２０のアスペクト比（深さＤ／幅Ｗ）は０．１以上であり、０．２〜５．０であることがより好ましい。溝間の間隔（溝の中心軸線と隣の溝の中心軸線との間隔）は、１〜２００μｍ程度が好ましい。サンドペーパ等により、ランダムな溝２０を形成する場合には、ＪＩＳ規格Ｂ０６０１−１９９４に規定された算術平均粗さＲａが０．０２５〜５０μｍであることが好ましく、０．４〜２５μｍであることが特に好ましい。また、この場合においては、同様にＪＩＳ規格Ｂ０６０１−１９９４に規定された最大高さＲｙが０．１〜２００μｍであることが好ましく、１〜１００μｍであることが特に好ましい。また、ランダムな溝２０を形成した場合であっても、溝２０は、幅Ｗの平均値が１〜２００μｍ、深さＤの平均値が０．１〜２００μｍ、アスペクト比Ｄ／Ｗの平均値が０．１以上である。
【００２７】
また、複数の溝２０と略直交する方向に伸びる複数の溝２１も、方向以外は複数の溝２０と同様でよいが、異なっていてもよい。
【００２８】
次に、以上の構成を有する射出成形用金型１における熱可塑性樹脂成形体の製造方法について説明する。
【００２９】
ここで、熱可塑性樹脂成形体の基材となる熱可塑性樹脂は特に限定されないが、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリル、アクリロニトリルースチレンーブタジエンブロック共重合体、ポリスチレン、ナイロン等のポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、アクリル樹脂、スチレン−ブタジエンブロック共重合体等の一般的な熱可塑性樹脂、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ等の熱可塑性エラストマー、これらの混合物、これらを用いたポリマーアロイ等が挙げられる。
【００３０】
また、これらの熱可塑性樹脂には、必要に応じて通常使用されるガラス繊維、各種の無機、有機フィラー等の充填材等が含有されてもよい。また、通常使用される各種の安定剤、分散剤、紫外線吸収剤、離型剤、滑材、帯電防止剤、顔料等の各種添加材が含有されてもよい。
【００３１】
本実施形態における熱可塑性樹脂成形体の製造方法では、先ず溶融状の熱可塑性樹脂を用意し、射出成形用金型１を備えた射出成形機に熱可塑性樹脂を投入する。そして、射出成形用金型１の固定側型４と可動側型５とを閉状態にした後、射出装置によって溶融状態の熱可塑性樹脂を矢印Ａ方向に射出して、スプルーブッシュ８内に注入する注入工程を行う。この注入工程によりスプルーブッシュ８内に注入された熱可塑性樹脂は、ランナストッパプレート９と固定側型４との間のランナ成形部１２、固定側型４の２箇所のスプル成形部１２、及び固定側型４と可動側型５との間の一対のゲート成形部１３を経て、キャビティ７内に流入する。流入した熱可塑性樹脂は、それぞれキャビティ７内でＺ軸方向（ゲート部Ｇ１，Ｇ２を結ぶ直線の方向）に対向するように流れ込み、その流れがキャビティ７内の合流部Ｃにおいて合流することによって、キャビティ７内に熱可塑性樹脂が充填される（図１参照）。そして、このときキャビティ７内の合流部において、熱可塑性樹脂の流れと略直交する方向に伸びるウェルドラインが形成される。その後、キャビティ７内に注入された熱可塑性樹脂を、射出成形機における最大射出圧力の５％以上の圧力で更に加圧して保持する保圧工程を行う。続いて、キャビティ７内に充填された熱可塑性樹脂を所定時間冷却して固化させる冷却工程を行う。この冷却工程の後、可動側取付板３を移動させて固定側型４と可動側型５とを開状態とし、エジェクタピン１６を用いて熱可塑性樹脂成形体Ｈを可動側型５から取り外す（図２参照）。その後、所定の処理を施して製品としての成形体が完成する。
【００３２】
なお、ウェルドラインは、キャビティ７の形状等に応じて、直線の他に曲線や波形等に形成される場合がある。このような場合には、溝２０もウェルドラインに沿って曲線や波形等に形成されることが好ましい。また、成形時の樹脂の射出速度や、注入する樹脂の温度、金型の温度は特に限定されず、キャビティの大きさや、樹脂材料等に応じて、適切に管理をすればよい。
【００３３】
以上説明した第１の実施形態に係る射出成形用金型１及びそれを用いた熱可塑性樹脂成形体の製造方法によれば、キャビティ面１９ａの熱可塑性樹脂の流れの合流部に対応する合流面Ｃにおいて、ウェルドラインに沿った方向に伸びる複数の溝２０が形成されている。溝２０の伸びる方向は、対向する熱可塑性樹脂の流れの先端側が合流後に流れ込む方向に相当するため、溝２０の配置方向に沿って良好にガス抜きがなされ、合流部における残留ガスの巻き込みが改善される。その結果、合流面Ｃにおいて溶融状態の熱可塑性樹脂と型との接触面積が大きくなるので、合流面Ｃ上の樹脂の冷却速度を向上させることができ、これによってウェルドラインの隆起を抑制することが可能となると考えられる。従って、本発明によれば、良好な外観の熱可塑性樹脂成形体Ｈを成形することができる。
【００３４】
なお、図５（ｂ）に示されるように、上述したようにキャビティ面１９ａの合流面Ｃには、複数の溝２０に加えて、熱可塑性樹脂の流れと略平行な方向に延在し、溝２０と略直交する複数の溝２１が更に形成されていてもよい。熱可塑性樹脂の流れの合流部では、ウェルドラインの他にも場合によってはヒケが発生する。このため、溝２０と略直交する方向に伸びる複数の溝２１を更に有することにより、溝２１の伸びる方向において溝への樹脂充填が促進される。その結果、ヒケの発生を抑制することが可能となると考えられるので、より良好な外観の熱可塑性樹脂成形体Ｈを成形することができる。
【００３５】
また、キャビティ７内に熱可塑性樹脂を注入した後、この熱可塑性樹脂を、射出成形機における最大射出圧力の５％以上の圧力で更に加圧して保持してもよい。
【００３６】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る射出成形用金型３０は、図８に示されるように、第１の実施形態に係る射出成形用金型１と比べて、キャビティ内に熱可塑性樹脂の流れを分流するピン（分流部）３２を備えている点と、合流面Ｄがピン３２によって分流された熱可塑性樹脂の流れが再び合流する合流部Ｔに対応する点と、ゲート部Ｇ３が一つである点及びその形状と、が主に相違する。
【００３７】
図８に示されるように、第２の実施形態に係る射出成形用金型３０は、キャビティに熱可塑性樹脂を注入する一つのゲートＧ３を有している。ゲートＧ３は、キャビティを形成する金属板３１の幅（Ｙ軸方向の長さ）と同じ幅の開口を有するフィルムゲートである。このゲートＧ３から注入された熱可塑性樹脂は、金属板３１の長さ方向（Ｚ軸方向）に流れてキャビティ内に充填される。ゲートＧ３から注入された直後の熱可塑性樹脂は、金属板３１の幅方向（Ｙ軸方向）で略均一な速度の流れを形成している。
【００３８】
また、射出成形用金型３０は、この金型によって形成される熱可塑性樹脂成形体Ｋに穴Ｎ（図９（ａ）参照）を形成するためのピン３２を備えている。ピン３２は、金属板３１の幅方向で略中央の位置、長さ方向でゲートＧ３寄りの位置に設けられている。このピン３２は、ゲートＧ３から注入された熱可塑性樹脂の流れを分流する分流部として機能する。
【００３９】
この射出成形用金型３０では、ゲートＧ３から注入されてピン３２で分流された熱可塑性樹脂の流れＦは、ゲートＧ３から見たピン３２の後方において再び合流する。この熱可塑性樹脂の流れＦが合流する合流部Ｔは、ピン３２を始点としてゲートＧ３と反対方向に延在するように形成される。すなわち合流部ＴはＺ軸方向に沿って延在する。射出成形用金型３０により成形された成形体Ｋには、この合流部Ｔに沿うウェルドラインが形成される。
【００４０】
第２の実施形態においては、金属板３１のキャビティ面３１ａの全面が合流面Ｄに相当する。合流面Ｄは、ゲートＧ３から注入されてピン３２で分流された熱可塑性樹脂の流れＦが再び合流する合流部Ｔに対応している。すなわち、合流面Ｄには合流部Ｔに沿って形成されるウェルドラインの延在方向（注入直後の熱可塑性樹脂の流れと略平行な方向に相当）に延在する複数の溝３３が形成されている。射出成形用金型３０により成形された成形体Ｋには、これらの複数の溝３３が転写されることになる（図９（ａ）参照）。
【００４１】
第２の実施形態に係る溝３３においても、第１の実施形態に係る溝２０と同様に幅Ｗや深さＤ等の値が所定の範囲内であることが好ましい。具体的には、溝３３の幅Ｗは１〜２００μｍであり、深さＤは０．１〜２００μｍの範囲、特に０．４〜２５μｍであることが好ましい。また、溝３３のアスペクト比（深さＤ／幅Ｗ）は０．１以上であり、０．２〜５．０であることがより好ましい。溝間の間隔は、１〜２００μｍ程度が好ましい。サンドペーパ等により、ランダムな溝３３を形成する場合には、ＪＩＳ規格Ｂ０６０１−１９９４に規定された算術平均粗さＲａが０．０２５〜５０μｍであることが好ましく、０．４〜２５μｍであることが特に好ましい。また、この場合においては、同様にＪＩＳ規格Ｂ０６０１−１９９４に規定された最大高さＲｙが０．１〜２００μｍであることが好ましく、１〜１００μｍであることが特に好ましい。また、ランダムな溝３３を形成した場合であっても、溝３３は、幅Ｗの平均値が１〜２００μｍ、深さＤの平均値が０．１〜２００μｍ、アスペクト比Ｄ／Ｗの平均値が０．１以上である。
【００４２】
第２の実施形態に係る射出成形用金型３０においても、第１の実施形態と同様の熱可塑性樹脂成形体の製造方法を採用することができる。すなわち、まずゲート部Ｇ３からキャビティに熱可塑性樹脂を注入する注入工程が行われる。この注入工程でキャビティ内に流入した熱可塑性樹脂は、ピン３２によって２つの流れに分流され、その後再び合流してキャビティ内に充填される。このとき、熱可塑性樹脂の流れと略平行な方向に伸びるウェルドラインが合流部Ｔに形成される。その後、キャビティ内に注入された熱可塑性樹脂を、射出成形機における最大射出圧力の５％以上の圧力で更に加圧して保持する保圧工程を行う。続いて、キャビティ７内に充填された熱可塑性樹脂を所定時間冷却して固化させる冷却工程を行う。この冷却工程の後、所定の処理を施して製品としての成形体が完成する。
【００４３】
以上説明した第２の実施形態に係る射出成形用金型３０及びそれを用いた熱可塑性樹脂成形体の製造方法によれば、キャビティ面３１ａの熱可塑性樹脂の流れの合流部に対応する合流面Ｄにおいて、ウェルドラインに沿った方向に伸びる複数の溝３３が形成されている。溝３３の伸びる方向は、ゲートＧ３から注入されてピン３２で分流された後に再び合流する熱可塑性樹脂が合流後に流れ込む方向に相当するため、溝３３の配置方向に沿って良好にガス抜きがなされ、合流部Ｔにおける残留ガスの巻き込みが改善される。その結果、合流面Ｄにおいて溶融状態の熱可塑性樹脂と型との接触面積が大きくなるので、合流面Ｄ上の樹脂の冷却速度を向上させることができ、これによってウェルドラインの隆起を抑制することが可能となると考えられる。従って、本発明によれば、良好な外観の熱可塑性樹脂成形体Ｋを成形することができる。
【００４４】
また、第２の実施形態に係る射出成形用金型３０においても、第１の実施形態に係る射出成形用金型１と同様に、合流面Ｄには、複数の溝３３に加えて、溝３３と略直交する方向に延在する複数の溝が更に形成されていてもよい。
【００４５】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。
【００４６】
例えば、第１の実施形態に係る射出成形用金型１のように複数のゲート部を有する金型において、第２の実施形態に係る熱可塑性樹脂の流れを分流するピン等が設けられている場合であっても本発明を好適に適用可能である。この場合、複数のゲート部からそれぞれ注入された熱可塑性樹脂の流れの一部がピン等により分流され、複数箇所に合流部が形成されるため、これらの合流部に対応する複数の合流面をキャビティ面に形成することで各合流部に生じるウェルドラインの発生を抑制することができる。
【００４７】
また、第１の実施形態では、矩形板状のキャビティ７を形成する金型を採用しているが、これに限られず、種々の形状の平板、曲面板、立体的形状物等の種々の物品の射出成形用の金型に適用可能である。特に、キャビティ７が大きい、例えば、樹脂のゲート部Ｇ１，Ｇ２間の距離が１００ｍｍ以上であると特に効果的である。これは第２の実施形態においても同様である。
【００４８】
また、第１の実施形態では、１つのキャビティ７に対して２つのゲート部Ｇ１，Ｇ２を有しているが、１つのキャビティに対して３つ以上のゲート部を有する金型にも適用することができる。この場合、溝２０は、各ゲート部から注入される熱可塑性樹脂の流れの合流部にそれぞれ対応する複数の合流面において、ウェルドラインに沿って伸びるように形成される。
【００４９】
また、第１の実施形態では、キャビティ７の非意匠面に複数の溝２０が形成されているが、成形品の表面品質が特に要求されない場合には、意匠面に複数の溝を形成してもよく、意匠面と非意匠面の両面に複数の溝を形成するとより好ましい。これは第２の実施形態においても同様である。
【００５０】
また、第１及び第２の実施形態に係るゲート部Ｇ１〜Ｇ３からの注入方式も特に限定されず、コールド式でもホットランナー式等でも構わない。
【００５１】
また、第１及び第２の実施形態では、型板に設けられた金属板に複数の溝を設けているが、金属板を用いずに型に直接、複数の溝２０や溝３３を形成してもよい。
【００５２】
また、第２の実施形態では、熱可塑性樹脂の流れを分流する分流部としてピン３２が挙げられているが、ピン以外の各種部材や金型構造により分流部が形成されてもよい。
【００５３】
また、第２の実施形態に係る合流面Ｄは、キャビティ面３１ａの全面に形成されている必要はなく、合流部Ｔに対応する部位、例えばキャビティ面３１ａの幅方向の中央付近にのみ形成されていても良い。
【００５４】
また、本発明に係る射出成形用金型及び熱可塑性樹脂成形体の製造方法を利用して成形される熱可塑性樹脂成形体の例として自動車用バンパー４０を図１０に示す。このような形状の自動車用バンパー４０を成形するにあたっては、図１０に示すようにバンパー４０の上端に５つのゲート部ｇ１〜ｇ５を有し、下端に３つのゲート部ｇ６〜ｇ８を有する金型を用いることが好ましい。
【実施例】
【００５５】
以下、金属板のキャビティ面が異なる実施例及び比較例を挙げ、本発明についてより具体的に説明する。まず、第１の実施形態のキャビティ面（合流面Ｃ）における溝の有無及びその延在方向の影響と成型時の保圧状態の影響とについて実施例及び比較例を挙げて説明する。
【００５６】
［実施例Ａ１］
実施例Ａ１では、射出成形機として、日精樹脂工業（株）製のＦＳ１６０（最大圧力１４３５ｋｇｆ／ｃｍ２，最大射出率１９５ｃｍ３／ｓ）を使用した。金属板１９の材質としてアルミを選択し、完成した成形体の外寸が、長さ３００ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚さ２ｍｍとなり、長手方向の両端中央の２つのゲート部Ｇ１，Ｇ２からそれぞれ樹脂を注入する金型を採用し、金型の一方のキャビティ面の合流面Ｃ付近（Ｚ軸方向におけるキャビティ面１９ａの中央からの距離が１００ｍｍの領域）に、ウェルドラインに沿った方向に伸びる溝２０を♯１２０のサンドペーパで形成したアルミニウム板（図５（ａ）参照）を配置し、成形を行った。このアルミニウム板に形成した溝２０についてレーザ顕微鏡による測定を行った所、溝２０の幅Ｗの平均値が３０〜６０μｍ、深さＤの平均値が５〜１０μｍ、アスペクト比Ｄ／Ｗの平均値が０．１〜０．３の範囲内であった。また、溝２０を形成した合流面Ｃ付近における算術平均粗さＲａは、３．４５２μｍ、最大高さＲｙは、６７．１９０μｍであった。
【００５７】
箇所
射出成形条件としては、射出成形機のシリンダ温度を２２０℃、金型の温度を４０℃、射出速度を最大射出速度の５０％とし、保圧を２５％、樹脂の計量位置を６５ｍｍ、サックバックを２ｍｍ、射出・保圧の合計時間を１０秒、冷却時間を３０秒、背圧を最大圧力の１０％、１次圧を最大圧力の６０％とした。Ｖ−Ｐ切替時におけるスクリュの位置は２０ｍｍであった。成形材料となる熱可塑性樹脂としてＰＰ（ポリプロピレン：ＡＺ８６４Ｅ４（ＭＦＲ３０ｇ／１０ｍｉｎ，２３０℃）：住友化学（株））を採用した。ここで、保圧とは、射出成形機の最大圧力（１４３５ｋｇｆ／ｃｍ２）に対する満充填完了後の保持圧力、Ｖ−Ｐ切替とは、射出装置における樹脂の制御を速度制御から圧力制御に切り替えるタイミングであり、射出装置におけるスクリュの位置によって表した。
【００５８】
［比較例Ａ１］
金型の一方のキャビティ面に溝を形成しなかった以外は、実施例Ａ１と同様にした。
【００５９】
［比較例Ａ２］
金型の一方のキャビティ面の合流面Ｃ付近（Ｚ軸方向におけるキャビティ面の中央からの距離が１００ｍｍの領域）に、ウェルドラインと直交する方向（溝２０と直交する方向に相当）に伸びる溝２１を♯１２０のサンドペーパで予め形成したアルミ板を用いた以外は、実施例Ａ１と同様にした。
【００６０】
これらの結果を表１に示す。なお、表１に示す○は、ウェルドラインの改善が目視で確認できたことを示し、×は、ウェルドラインの改善が目視で確認できなかったことを示している。
【表１】
2010208318.tif 000003
【００６１】
表１に示されるように、溝なし、あるいは、キャビティ面１９ａの合流部Ｃにウェルドラインと直交する方向に伸びる溝２１のみを形成した比較例と比べて、キャビティ面１９ａの合流面Ｃにウェルドラインに沿った方向に伸びる溝２０を形成した実施例においては、熱可塑性成形体の目視評価が良好であった。なお、表１，２において、「垂直溝」とは、合流面Ｃにおける熱可塑性樹脂の流れと直交する方向、すなわちウェルドラインに沿った方向に伸びる複数の溝を意味し、「平行溝」とは、合流面Ｃにおける熱可塑性樹脂の流れに平行な方向、すなわちウェルドラインと直交する方向に伸びる複数の溝を意味する。
【００６２】
［実施例Ｂ１―１〜Ｂ１−３］
キャビティ面１９ａの全面に、ウェルドラインに沿った方向に伸びる溝２０を♯２４０のサンドペーパで形成したアルミ板（図６（ａ）参照）を用い、成形材料となる熱可塑性樹脂としてタルク入りの複合ＰＰ（ポリプロピレン：タルク２０ｗｔ％含有、ＭＦＲ４２ｇ／１０ｍｉｎ，２３０℃）を採用し、冷却時間を４５秒、Ｖ−Ｐ切替時におけるスクリュの位置は２１ｍｍとし、保圧をそれぞれ表２に示すように設定した以外は、実施例Ａ１と同様にした。
【００６３】
［比較例Ｂ１−１〜Ｂ１−３］
金型の一方のキャビティ面の全面に溝を形成しなかった以外は、実施例Ｂ１−１〜Ｂ１−３とそれぞれ同様にした。
【００６４】
［比較例Ｂ２−１〜Ｂ２−３］
金型の一方のキャビティ面の全面に、ウェルドラインと直交する方向に伸びる溝２１を♯２４０のサンドペーパで予め形成したアルミ板を用いた以外は、実施例Ｂ１−１〜Ｂ１−３とそれぞれ同様にした。
【００６５】
これらの結果を表２に示す。なお、表２における最大表面粗さＲｙは、表面粗さ計によって計測された断面曲線から算出された最も高い山頂と最も低い谷底との高さの差を示している。表面粗さ計として、ミツトヨ（株）製のＳＵＲＦＴＥＳＴ−ＳＶ４００を使用した。熱可塑性樹脂の流れに略平行な方向で熱可塑性樹脂成形体の表面を３箇所計測し、その平均値を表２に示した。
【表２】
2010208318.tif 000004
【００６６】
表２に示されるように、キャビティ面１９ａに溝がない比較例Ｂ１−１〜Ｂ１−３及びウェルドラインと直交する方向に伸びる溝２１を有する比較例Ｂ２−１〜Ｂ２−３と比べて、ウェルドラインに沿った方向に伸びる溝２０を有する実施例Ｂ１―１〜Ｂ１−３の方が最大表面粗さＲｙの値が小さくなった。
【００６７】
次に、第１の実施形態のキャビティ面（合流面Ｃ）における溝２２の形状の影響について実施例及び比較例を挙げて説明する。
【００６８】
［実施例Ｃ１−１〜Ｃ１−３］
キャビティ面１９ａの全面に、ウェルドラインに沿った方向に伸びる溝２０を♯１２０のサンドペーパで形成したアルミ板を用いた以外は、実施例Ｂ１―１〜Ｂ１−３と同様の条件にした。溝の幅は５０〜１００μｍの範囲内であった。
【００６９】
［比較例Ｃ１−１〜Ｃ１−３］
キャビティ面１９ａの全面に、ウェルドラインに沿った方向に伸びる溝２０を、所定のピッチで幅約２００μｍ以上、深さ約１００μｍになるようにカッターの粗加工で形成したアルミ板を用いた以外は、実施例Ｃ１―１〜Ｃ１−３と同様の条件にした。
【００７０】
これらの結果を表３に示す。なお、表３における最大表面粗さＲｙの定義及び計測方法は表２と同様である。
【表３】
2010208318.tif 000005
【００７１】
表３に示されるように、溝の幅が２００μｍより大きく溝サイズの粗い比較例Ｃ１―１〜Ｃ１−３の場合は、溝の幅が５０〜１００μｍの範囲であり溝サイズの細かい実施例Ｃ１−１〜Ｃ１−３と比べてウェルドライン付近における成形体の最大表面粗さＲｙの値が大きくなった。この原因としては、溝のサイズが大きくなることで、溝に対する熱可塑性樹脂の転写が促進することによりガスの逃がし効果が弱まること、及び溝の転写に起因するヒケの発生が目立ってしまうことが考えられる。
【００７２】
続いて、第２の実施形態に係るキャビティ面（合流面Ｄ）合流面における溝の有無及びその延在方向の影響について実施例及び比較例を挙げて説明する。
【００７３】
［実施例Ｄ１］
完成した成形体の外寸が長さ１２０ｍｍ、幅１２０ｍｍ、厚さ３ｍｍとなり,キャビティ内に直径１０ｍｍのピン３２が設けられた金型を採用し、キャビティ面３１ａの全面にウェルドラインに沿った方向に伸びる溝２０を♯１２０のサンドペーパで形成したアルミ板を金属板３１として金型にインサートした状態で成形を行った。射出成形条件は、金型の温度を３０℃、保圧を２０％、樹脂の計量位置を５０ｍｍ、Ｖ−Ｐ切替時におけるスクリュの位置を１０ｍｍに設定した以外は実施例Ａ１と同様にした。また、成形材料となる熱可塑性樹脂としてタルク入りの複合ＰＰ（ポリプロピレン：タルク２０ｗｔ％含有、ＭＦＲ４２ｇ／１０ｍｉｎ，２３０℃）を採用した。実施例Ｄ１の成形体Ｋの外観を図９（ａ）に示す。図９においてＬはウェルドラインを示している。
【００７４】
［比較例Ｄ１］
キャビティ面３１ａの全面にウェルドラインＬと直交する方向（溝３３と直交する方向に相当）に伸びる溝を♯１２０のサンドペーパで予め形成したアルミ板を用いた以外は、実施例Ａ１と同様にした。比較例Ｄ１の成形体Ｋの外観を図９（ｂ）に示す。
【００７５】
［比較例Ｄ２］
キャビティ面に溝を形成しなかった以外は、実施例Ａ１と同様にした。比較例Ｄ２の成形体Ｋの外観を図９（ｃ）に示す。
【００７６】
これらの結果を表４に示す。なお、最大表面粗さＲｙの定義は表２の場合と同様である。また、表面粗さ計として表２の場合と同じミツトヨ（株）製のＳＵＲＦＴＥＳＴ−ＳＶ４００を使用した。最大表面粗さＲｙの計測は、図１１に示されるように、成形体Ｋの穴ＮからウェルドラインＬに沿って１０ｍｍ間隔で選択された６箇所の計測点についてそれぞれ行った。最大表面粗さＲｙの計測結果は、３枚の成形体Ｋにおける６箇所の計測点の平均値である。なお、表４において「平行溝」とは、ゲート部Ｇ３から注入直後の熱可塑性樹脂の流れに平行な方向、すなわちウェルドラインＬに沿った方向に伸びる複数の溝を意味し、「垂直溝」とは、ゲート部Ｇ３から注入直後の熱可塑性樹脂の流れと直交する方向、すなわちウェルドラインＬと直交する方向に伸びる複数の溝を意味する。
【表４】
2010208318.tif 000006
【００７７】
表４に示されるように、溝なし、あるいは、キャビティ面３１ａにウェルドラインＬと直交する方向に伸びる溝のみを形成した比較例と比べて、キャビティ面３１ａにウェルドラインに沿った方向に伸びる溝３３を形成した実施例においては、成形体の最大表面粗さＲｙの値が小さくなった。
【符号の説明】
【００７８】
１，３０…射出成形用金型、２…固定側取付板、３…可動側取付板、４…固定側型（第１の型）、５…可動側型（第２の型）、７…キャビティ、１４…ゲート成形部、１８，１９，３１…金属板、１８ａ，１９ａ，３１ａ…キャビティ面、２０，２１，３３…溝、Ｃ，Ｄ…合流面、Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３…ゲート部、Ｌ…ウェルドライン、Ｔ…合流部、Ｈ，Ｋ…熱可塑性樹脂成形体。
【図１】
2010208318.tif 000007
【図２】
2010208318.tif 000008
【図３】
2010208318.tif 000009
【図４】
2010208318.tif 000010
【図５】
2010208318.tif 000011
【図６】
2010208318.tif 000012
【図７】
2010208318.tif 000013
【図８】
2010208318.tif 000014
【図９】
2010208318.tif 000015
【図１０】
2010208318.tif 000016
【図１１】
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