(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型キャビティ内へ射出された溶融樹脂中へ、金型キャビティ内に開口する複数の加圧流体圧入口から加圧流体を圧入する中空射出成形方法において、加圧流体圧入時期と加圧流体圧入圧力を加圧流体圧入口毎に制御して、高い圧力の溶融樹脂が充填される金型キャビティ部分に開口する加圧流体圧入口からと、低い圧力の溶融樹脂が充填される金型キャビティ部分に開口する加圧流体圧入口からとの加圧流体の圧入を異なる加圧流体圧入時期及び異なる加圧流体圧入圧力で行うことを特徴とする中空射出成形方法。
【請求項２】
金型キャビティ内へ射出された溶融樹脂中へ、金型キャビティ内に開口する複数の加圧流体圧入口から加圧流体を圧入する中空射出成形方法において、加圧流体圧入時期を加圧流体圧入口毎に制御して、高い圧力の溶融樹脂が充填される金型キャビティ部分に開口する加圧流体圧入口からの加圧流体圧入時期を、低い圧力の溶融樹脂が充填される金型キャビティ部分に開口する加圧流体圧入口からの加圧流体圧入時期より早くすることを特徴とする中空射出成形方法。
【請求項３】
金型キャビティ内へ射出された溶融樹脂中へ、金型キャビティ内に開口する複数の加圧流体圧入口から加圧流体を圧入する中空射出成形方法において、加圧流体圧入圧力を加圧流体圧入口毎に制御して、高い圧力の溶融樹脂が充填される金型キャビティ部分に開口する加圧流体圧入口からの加圧流体圧入圧力を、低い圧力の溶融樹脂が充填される金型キャビティ部分に開口する加圧流体圧入口からの加圧流体圧入圧力より高くすることを特徴とする中空射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、金型キャビティ内に射出された溶融樹脂中に加圧流体を圧入することによって中空部を成形する中空射出成形方法に関する。特に、例えば自動車のバンパーやインストルメントパネル等のように、肉厚に変化を有していたり非対称の形状で大型の中空射出成形品の成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金型キャビティ内に射出された溶融樹脂中に加圧流体を圧入することで中空部を成形する中空射出成形方法が知られている（特公昭５７−１４９６８号公報）。
【０００３】
また、加圧流体を圧入するに際し、金型キャビティ内に開口する複数の加圧流体圧入口を設けて、この複数の加圧流体圧入口から同時に同じ圧力の加圧流体を圧入することも知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、金型キャビティ内に射出された溶融樹脂中に加圧流体を圧入する際に、必要な位置に確実に必要量の加圧流体を圧入しにくい問題がある。特に、成形すべき中空射出成形品が、厚さに変化を有し、非対称形状で大型になる程偏りのない加圧流体の圧入が行いにくい問題がある。この問題は、複数の加圧流体圧入口から加圧流体の圧入を行うことによってやや軽減される傾向にはあるが、これも十分な解決策とはなっていない。
【０００５】
必要な位置に必要量の加圧流体の圧入が行えない場合、所要の中空部を形成できないだけでなく、この中空部が形成できないことによって所謂ヒケを生じてしまい、中空射出成形品の品質を確保することが困難になる。
【０００６】
一方、実用に供される中空射出成形品は、一様な肉厚で対称形状のものはむしろまれで、肉厚に変化を有し、非対称形状のものがほとんどであり、しかも最近ではかなり大型の中空射出成形品の需要が増大している現状にある。
【０００７】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、肉厚に変化を有し、非対称形状で、しかも大型の中空射出成形品の成形に際しても、所要の位置に所要の大きさの中空部を確実に形成できるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明は、加圧流体の圧入状態に偏りを生じる原因が、金型キャビティ内に射出された溶融樹脂の圧力が一様ではない点にあることを見出したことによってなされたものである。
【０００９】
更に説明すると、金型キャビティ内に射出された溶融樹脂は圧力が一様ではなく、金型キャビティの部分によって高低の差を有する。
【００１０】
例えば、ゲートに近い部分に充填された溶融樹脂の圧力は一般的に高く、ゲートから離れるに従って、その流動抵抗によって溶融樹脂の圧力は低くなる傾向にある。特に、ゲート付近の金型キャビティ断面積が大きく、ゲートから離れた部分の金型キャビティ断面積が小さい時にはなおさらである。
【００１１】
このような溶融樹脂の状態下で加圧流体の圧入が行われるので、例え複数の加圧流体圧入口からの圧入を行っても、溶融樹脂の圧力が低い部分に開口する加圧流体圧入口から優先的に加圧流体が圧入され、これによって加圧流体の圧入状態に偏りを生じることになる。
【００１２】
そこで本発明は、第１に、金型キャビティ内へ射出された溶融樹脂中へ、金型キャビティ内に開口する複数の加圧流体圧入口から加圧流体を圧入する中空射出成形方法において、加圧流体圧入時期と加圧流体圧入圧力を加圧流体圧入口毎に制御して、高い圧力の溶融樹脂が充填される金型キャビティ部分に開口する加圧流体圧入口からと、低い圧力の溶融樹脂が充填される金型キャビティ部分に開口する加圧流体圧入口からとの加圧流体の圧入を異なる加圧流体圧入時期及び異なる加圧流体圧入圧力で行うことを特徴とする中空射出成形方法を提供するものである。また、本発明は、第２に、金型キャビティ内へ射出された溶融樹脂中へ、金型キャビティ内に開口する複数の加圧流体圧入口から加圧流体を圧入する中空射出成形方法において、加圧流体圧入時期を加圧流体圧入口毎に制御して、高い圧力の溶融樹脂が充填される金型キャビティ部分に開口する加圧流体圧入口からの加圧流体圧入時期を、低い圧力の溶融樹脂が充填される金型キャビティ部分に開口する加圧流体圧入口からの加圧流体圧入時期より早くすることを特徴とする中空射出成形方法を提供すると共に、第３に、金型キャビティ内へ射出された溶融樹脂中へ、金型キャビティ内に開口する複数の加圧流体圧入口から加圧流体を圧入する中空射出成形方法において、加圧流体圧入圧力を加圧流体圧入口毎に制御して、高い圧力の溶融樹脂が充填される金型キャビティ部分に開口する加圧流体圧入口からの加圧流体圧入圧力を、低い圧力の溶融樹脂が充填される金型キャビティ部分に開口する加圧流体圧入口からの加圧流体圧入圧力より高くすることを特徴とする中空射出成形方法を提供するものである。
【００１３】
更に本発明を図１に基づいて説明する。
【００１４】
図１において、１は移動型１ａと固定型１ｂとからなる金型、２は移動型１ａと固定型１ｂ間に形成された金型キャビティ、３は射出ノズル、４はこの射出ノズル３に内蔵された加圧流体ノズル、５は制御装置、６は加圧流体発生装置、７は加圧流体源である。
【００１５】
射出ノズル３から射出された溶融樹脂は、ゲート８を介して金型キャビティ２内に充填されるもので、このゲート８は、加圧流体ノズル４から加圧流体を金型キャビティ２内の溶融樹脂に圧入するための加圧流体圧入口９ａを兼ねたものとなっている。
【００１６】
金型キャビティ２には、上記ゲート８でもある加圧流体圧入口９ａの他に、ゲート８から離れた位置にもうひとつの加圧流体圧入口９ｂが開口している。
【００１７】
この加圧流体圧入口９ａ，９ｂの設置位置は、中空部の形成位置に応じて適宜定めればよいが、特に成形すべき中空射出成形品が肉厚変化を有するものである時には、その厚肉部分（例えばボスやリブの形成箇所）に設けることが好ましい。また、溶融樹脂中に圧入された加圧流体の侵入方向を誘導するために、金型キャビティ２に溝状の誘導チャンネル（図示されていない）を設けた場合には、この誘導路に接続される位置に設けることが好ましい。
【００１８】
加圧流体圧入口９ａ，９ｂは、夫々供給路１０ａ，１０ｂを介して制御装置５に接続されている。この制御装置５は、各加圧流体圧入口９ａ，９ｂへの加圧流体の供給時期及び／又は供給する加圧流体の圧力を制御するものである。
【００１９】
制御装置５は、加圧流体発生装置６に接続されている。
【００２０】
加圧流体発生装置６は、コンプレッサー等の加圧機６ａと、蓄圧容器６ｂと、回収容器６ｃとを備えたもので、回収容器６ｃ及び／又は加圧流体源７から供給される加圧流体を加圧機６ａで昇圧し、この昇圧された加圧流体を蓄圧容器６ｂに蓄えるものである。
【００２１】
制御装置５は加圧流体発生装置６の蓄圧容器６ｂに接続されている。また、前記供給路１０ａ，１０ｂの途中には、夫々開閉弁１１ａ，１１ｂが介在した回収路１２ａ，１２ｂの一端が接続されており、この回収路１２ａ，１２ｂの他端は回収容器６ｃに接続されている。
【００２２】
まず、射出ノズル３から金型キャビティ２内に溶融樹脂を射出する。次いで、金型キャビティ２内の溶融樹脂に加圧流体を圧入する。
【００２３】
樹脂としては、一般の射出成形あるいは押出成形等に使用される熱可塑性樹脂全般を用いることができ、必要に応じて熱硬化性樹脂も使用できる。また、樹脂には必要に応じて各種添加剤を添加することができる。
【００２４】
加圧流体としては、常温常圧でガス状又は液状のもので、射出時の温度と圧力下において、使用樹脂と反応又は混合されないものが使用される。具体的には、例えば窒素ガス、炭酸ガス、空気、ヘリウムガス、水、グリセリン、流動パラフィン等であるが、窒素ガス、ヘリウムガス等の不活性ガスが好ましい。また、加圧流体の圧力は、一般的には１０〜５００ｋｇ／ｃｍ２  程度である。
【００２５】
加圧流体の圧入は、開閉弁１１ａ，１１ｂを閉じた状態で各加圧流体圧入口９ａ，９ｂを介して行われる。各加圧流体圧入口９ａ，９ｂからの圧入時期及び／又は圧入圧力が制御器５によって制御される。
【００２６】
即ち、各加圧流体圧入口９ａ，９ｂが開口している部分に充填された溶融樹脂の圧力が等しい時には、各加圧流体圧入口９ａ，９ｂから同時に同じ圧力の加圧流体を圧入することになるが、通常この溶融樹脂の圧力は金型キャビティ２の部分によって異なるので、各加圧流体圧入口９ａ，９ｂが開口している部分の溶融樹脂の圧力に応じて圧入時期及び／又は圧入圧力を制御する。
【００２７】
図示される金型１においては、ゲート８から離れた位置にある加圧流体圧入口９ｂ部分の溶融樹脂に比して、ゲート８を兼ねる加圧流体圧入口９ａ部分の溶融樹脂の圧力の方が高く、加圧流体圧入口９ａからの加圧流体の圧入が、加圧流体圧入口９ｂからの加圧流体の圧入より行いにくくなるのが通常である。従って、（１）加圧流体圧入口９ａからの圧入を加圧流体圧入口９ｂからの圧入より早く開始する、（２）加圧流体圧入口９ａから圧入される加圧流体の圧力を加圧流体圧入口９ｂから圧入される加圧流体の圧力より高くする、（３）加圧流体圧入口９ａからの圧入を加圧流体圧入口９ｂからの圧入より早く開始し、かつ、加圧流体圧入口９ａから圧入される加圧流体の圧力を加圧流体圧入口９ｂから圧入される加圧流体の圧力より高くする、のいずれかの制御を行う。
【００２８】
加圧流体の圧入時期の制御は、加圧流体圧入口９ａ，９ｂへの加圧流体の供給を開閉制御する開閉弁（図示されていない）を制御器５に設け、その開放時期を調整することで行うことができる。また、圧入される加圧流体の圧力制御は、制御器５に圧力調整弁（図示されていない）を設け、この圧力調整弁で加圧流体圧入口９ａ，９ｂの供給される加圧流体の圧力を調整することで行うことができる。
【００２９】
このようにして加圧流体の圧入を行って所定の中空部を形成した後、各加圧流体圧入口９ａ，９ｂへの加圧流体の供給を止め、金型キャビティ２内の樹脂が十分冷却されてから、回収路１２ａ，１２ｂの開閉弁１１ａ，１１ｂを開放し、形成された中空部内の加圧流体を回収容器６ｃに回収する。そして、更に中空部内に残存する加圧流体を排出した後金型１を開いて、成形された中空射出成形品を取り出す。
【００３０】
上記方法によって得られる中空射出成形品は、金型キャビティ２内に射出された溶融樹脂中に、金型キャビティ２内に開口する複数の加圧流体圧入口９ａ，９ｂから、加圧流体圧入時期と圧入圧力の少なくとも一方を加圧流体圧入口毎に制御して加圧流体を圧入することによって形成された中空部を有するものとなる。
【００３１】
この中空射出成形品は、必要な位置に必要な大きさの中空部が形成されているので、ヒケのない良好な品質のものとなる。
【００３２】
本発明における制御は、上述のように、加圧流体圧入口９ａ，９ｂが開口する部分に充填される溶融樹脂の圧力に基づいて行うことが必要であるが、更に溶融樹脂の温度も加味して制御を行うことが好ましい。即ち、前述の圧力差による制御を温度に基づいて補正することが好ましい。
【００３３】
例えばゲート８から離れた位置に充填される溶融樹脂は、射出開始後直ちに充填されるゲート８付近の溶融樹脂に比して、冷却されながら流動した後に充填されたものであるために温度が低いのが通常である。また、加圧流体の圧入時期を遅らせた場合、その遅れた分冷却を受けることで溶融樹脂の温度は低くなる。温度の低い溶融樹脂は、温度の高い溶融樹脂に比して流動性が乏しく、その分加圧流体も圧入しにくい状態にある。
【００３４】
従って、溶融樹脂の圧力が一様の場合、温度の低い溶融樹脂が充填される部分に開口する加圧流体圧入口９ｂからの加圧流体の圧入は、温度の高い溶融樹脂が充填される部分に開口する加圧流体圧入口９ａに比して、早い時期に及び／又は高い圧力で行うのが好ましく、これに基づいて前述の圧力差による制御を補正することが好ましい。
【００３５】
更に本発明における制御は、加圧流体圧入口９ａから圧入される加圧流体によって形成されるべき中空部の大きさと、加圧流体圧入口９ｂから圧入される加圧流体によって形成されるべき中空部の大きさの相違に基づいて、前述の圧力差による制御を補正することが好ましい。
【００３６】
即ち、大きな中空部の形成が予定されている箇所への加圧流体の圧入は早い時期に及び／又は高い加圧流体で行い、中空部の形成を促すことが好ましく、逆に小さな中空部の形成が予定されている箇所への加圧流体の圧入は、遅い時期に及び／又は低い圧力の加圧流体で行い、中空部の形成を押え気味にすることが好ましいことから、これに基づいて前述の圧力差による制御を補正することが好ましい。
【００３７】
本発明における制御項目は、加圧流体の圧入時期及び／又は加圧流体の圧力であるが、更に加圧流体の圧入時間も加えて制御することが好ましい。即ち、加圧流体が圧入されにくい高い圧力の溶融樹脂が充填される部分への加圧流体の圧入時間は長くとり、加圧流体が圧入されやすい低い圧力の溶融樹脂が充填される部分への加圧流体の圧入時間は短くすることが好ましい。
【００３８】
本発明において加圧流体圧入口９ａ，９ｂは、図示されるような２箇所に限られず、３箇所以上としてもよく、成形すべき中空射出成形品の大きさ、形状等に応じて定めればよい。また、図示されるように、ゲート８を兼ねる加圧流体圧入口９ａを有する場合、一般にこのゲート８を兼ねる加圧流体圧入口９ａ付近の溶融樹脂は他の加圧流体圧入口９ｂ付近の溶融樹脂より圧力が高くなるので、ゲートを兼ねる加圧流体圧入口９ａからの加圧流体の圧入は、それ以外の加圧流体圧入口９ｂからの加圧流体の圧入に比して、早い時期及び／又は高い圧力で行われることになる。
【００３９】
【実施例】
実施例１
図２〜図４に示されるような自動車のインストルメントパネルを成形した。
【００４０】
図２において、矢印Ａは図１におけるゲート８を兼ねる加圧流体圧入口９ａからの溶融樹脂充填方向及び加圧流体圧入方向を示し、矢印Ｂは図１における加圧流体圧入口９ｂからの加圧流体圧入方向を示す。また、１３ａ，１３ｂは、圧入された加圧流体の侵入方向を誘導するために形成された厚肉部分である誘導チャンネル部である。
【００４１】複合ポリプロピレン（旭化成工業社製「ロイマーＱＴＤ２４２Ｅ」）を、２２０℃で溶融させて１０秒間射出し、４０℃の温度に調整された金型内の矢印Ａに相当する部分から充填した。
【００４２】
上記溶融樹脂の充填が完了してから０．１秒後に、金型の矢印Ａに相当する部分から圧力１５０ｋｇ／ｃｍ２  の窒素ガスを圧入すると共に、溶融樹脂の充填が完了してから１秒後に、圧力１７５ｋｇ／ｃｍ２  の窒素ガスを、金型の矢印Ｂに相当する部分から圧入した。尚、窒素ガスの圧力は、溶融樹脂の温度及び形成すべき中空部の大きさを考慮して定めた。
【００４３】
金型内の樹脂を冷却した後、形成された中空部内の窒素ガスを排出し、金型を開放して、成形されたインストルメントパネルを取り出したところ、誘導チャンネル部１３ａ，１３ｂのほぼ全域に中空部が形成され、更にこの誘導チャンネル部１３ａ，１３ｂが連結されたボス、リブ等の厚肉部にも中空部が形成されており、ヒケの発生は観察されなかった。
【００４４】
また、このインストルメントパネルを１２０℃の環境温度にさらして耐熱性を調べたところ、変形が極めて少なく、良好な耐熱性が確認された。
【００４５】
比較例１
溶融樹脂の充填が完了してから０．１秒後に、矢印Ａ及びＢに相当する部分から同時に１５０ｋｇ／ｃｍ２  の圧力の窒素ガスを圧入した以外実施例１と同様にしてインストルメントパネルの成形を行った。
【００４６】
得られたインストルメントパネルは、特に金型のゲート側に位置する誘導チャンネル部１３ａの両端部分に中空部が形成されておらず、この部分にヒケが観察された。
【００４７】
【発明の効果】
本発明は以上説明した通りのものであり、肉厚変化を有し、非対称形状で大型の製品でもヒケのない良好な品質を維持することができ、特に近年需要の高まっている自動車のインストルメントパネル、バンパー等の大型製品の製造に極めて有益なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の説明図である。
【図２】実施例で成形した自動車のインストルメントパネルの説明図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】図２におけるＩＶ−ＩＶ断面図である。
【符号の説明】
１  金型
１ａ  移動型
１ｂ  固定型
２  金型キャビティ
３  射出ノズル
４  加圧流体ノズル
５  制御装置
６  加圧流体発生装置
６ａ  加圧機
６ｂ  蓄圧容器
６ｃ  回収容器
７  加圧流体源
８  ゲート
９ａ，９ｂ  加圧流体圧入口
１０ａ，１０ｂ  供給路
１１ａ，１１ｂ  開閉弁
１２ａ，１２ｂ  回収路
１３ａ，１３ｂ  誘導チャンネル部
【図１】
0003609433.tif 000002
【図２】
0003609433.tif 000003
【図３】
0003609433.tif 000004
【図４】
0003609433.tif 000005