(57)【要約】【課題】  穴部を備える樹脂成形体の射出成形において、金型構造を複雑化することなく、樹脂成形体の表面におけるウェルドラインの発生を良好に防止できる射出成形方法および射出成形用金型装置を提供する。【解決手段】  穴部を備える樹脂成形体を成形する射出成形方法であって、環状の成形空間５１の周方向一側に配置されるバルブゲート５３Ａを開いて成形材料を環状の成形空間５１に射出し、この射出した成形材料を半環状の流路５１ａに沿って２つに分岐させて環状の成形空間５１の周方向他側に流動させ、環状の成形空間５１の周方向他側で２つの成形材料の流れを合流させる第１段階と、環状の成形空間５１の周方向他側に配置されるバルブゲート５３Ｂを開いて成形材料を射出し、この射出した成形材料を、合流した成形材料と金型成形面との間に流動させる第２段階と、を含む。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
穴部を備える樹脂成形体を成形する射出成形方法であって、
前記穴部の周囲を成形する環状の成形空間を備えた成形金型を用い、
前記環状の成形空間の周方向一側に配置されるバルブゲートを開いて成形材料を射出し、この射出した成形材料を前記環状の成形空間の半環状の流路に沿って２つに分岐させて周方向他側に流動させ、前記周方向他側に到達した成形材料の２つの流れを合流させる第１段階と、
前記周方向他側に配置されるバルブゲートを開いて成形材料を射出し、この射出した成形材料を、前記周方向他側で合流した成形材料と金型成形面との間に流動させる第２段階と、
を含むことを特徴とする射出成形方法。
【請求項２】
穴部を備える樹脂成形体を成形する射出成形用金型装置であって、
前記穴部の周囲を成形する環状の成形空間を備えた成形金型と、
前記成形金型に開閉可能に設けられ、前記環状の成形空間に成形材料を射出するバルブゲートと、
前記バルブゲートの開閉動作を制御する制御手段と、
を有し、
前記バルブゲートは、前記環状の成形空間の周方向一側および周方向他側のそれぞれに配置され、
前記制御手段は、
前記環状の成形空間の周方向一側に配置されるバルブゲートを開いて成形材料を射出し、この射出した成形材料を前記環状の成形空間の半環状の流路に沿って２つに分岐させて周方向他側に流動させ、前記周方向他側に到達した成形材料の２つの流れを合流させた後、
前記周方向他側に配置されるバルブゲートを開いて成形材料を射出し、この射出した成形材料を、前記周方向他側で合流した成形材料と金型成形面との間に流動させることを特徴とする射出成形用金型装置。
【請求項３】
前記樹脂成形体は、複数の穴部を備え、
前記環状の成形空間は、前記複数の穴部に対応して複数形成され、
前記バルブゲートは、前記複数の環状の成形空間それぞれの周方向一側および周方向他側に配置されることを特徴とする請求項２に記載の射出成形用金型装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形方法および射出成形用金型装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のゲートを有する射出成形用金型装置が広く利用されている。この種の金型装置では、各ゲートから成形材料を射出するタイミングを制御するため、通常、バルブゲートが用いられる。
【０００３】
図１０は、バルブゲートを備える従来の金型装置の基本構成を示す図であり、金型装置１００は、互いに合わさる１対の分割金型１０１，１０２と、１対の分割金型１０１，１０２が合わされることで形成される成形空間（いわゆるキャビティ）１０３とを有する。
【０００４】
分割金型１０２には、ノズル１０５から射出した成形材料（溶融樹脂）が注入されるスプルー１０６が設けられ、このスプルー１０６からは、複数のバルブゲート１０７，１０８，１０９が成形空間１０３に向けて延びる。複数のバルブゲート１０７〜１０９は、それぞれ、成形空間１０３に対して開閉可能に構成されると共に開閉のタイミングが制御される。金型装置１００では、複数のバルブゲート１０７〜１０９のそれぞれを所定のタイミングで開いて、成形空間１０３に成形材料を射出する。
【０００５】
例えば、図１１（ａ）に示すように、３個のバルブゲート１０７〜１０９のうち中央のバルブゲート１０７から成形材料１１１を成形空間１０３に射出しつつ、図１１（ｂ）に示すように、バルブゲート１０７に隣接する両端のバルブゲート１０８，１０９から成形材料１１２を射出する。この場合、中央のバルブゲート１０７から射出された成形材料１１１と、バルブゲート１０８，１０９から射出された成形材料１１２とがぶつかり合うため、２つのウェルドライン１１３が形成される。すなわち、バルブゲートの数がｎ個であるとき、（ｎ−１）個のウェルドラインが樹脂成形体の表面に形成されてしまう。
【０００６】
このようなウェルドラインの問題を解消するため、両端のバルブゲートにおける射出のタイミングを遅らせることが一般に行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
図１２は、特許文献１に記載される金型装置を示す図であり、金型装置１２０は、固定型１２１および可動型１２２を備え、可動型１２２には、成形空間１２３の略中央に開口するセンターゲート１２５、および、センターゲート１２５を挟むように位置する２個のサイドゲート１２６が設けられている。金型装置１２０では、まず、センターゲート１２５から成形空間１２３に成形材料１２７を射出する。そして、この成形材料１２７が両端のサイドゲート１２６を通過するタイミングと略同じタイミングで、サイドゲート１２６から成形材料１２８を射出する。これにより、成形材料１２７と成形材料１２８が合流する部位が成形材料１２７によって隠れるため、樹脂成形体の表面におけるウェルドラインの発生を防ぐことができる。
【０００８】
ところで、穴部を備える樹脂成形体の射出成形では、穴部の無い樹脂成形体に比べ、成形材料の流動が複雑である。このため、穴部を備える樹脂成形体の射出成形には、より高度なウェルドライン対策が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−１１８４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１の成形技術は、単なる長尺状の樹脂製品を成形対象とした技術であり、穴部を備える樹脂成形体において、ウェルドラインの発生を防止する技術ではない。したがって、成形材料の流動を十分に考慮し、穴部を備える樹脂成形体において、ウェルドラインの発生を良好に防止できる成形技術が望まれる。
【００１１】
また、一般に、光輝性を有する成形材料（例えば、ピアノブラックと称される色を樹脂成形体に付与する成形材料）を射出成形に用いる場合、樹脂成形体の表面に光沢があるため、ウェルドラインが視認され易い。このため、光輝性を有する成形材料を用い、且つ、穴部を備える樹脂成形体を成形する場合、さらに高度なウェルドライン対策が要求される。従来は、成形材料の射出時に金型温度を上げて射出後に金型温度を下げる、いわゆるヒートアンドクール成形により、ウェルドラインの発生を防いでいた。
【００１２】
しかしながら、このヒートアンドクール成形を用いたウェルドライン対策にも限界があり、成形材料の種類（例えば、メタリック樹脂）によっては、ヒートアンドクール成形を用いても、ウェルドラインの発生を十分に防止できない場合がある。このような場合、成形空間に最後に充填される成形材料の端末部においてメタリック粒子の配向を調整するなどして、ウェルドラインを樹脂成形体の表面（特に、意匠面）から移動させることが有効であるが、余剰の成形空間（いわゆる捨てキャビティ）を金型に設ける必要があるため、金型構造が複雑化し、製造コストが高くなるという問題点がある。
【００１３】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、穴部を備える樹脂成形体の射出成形において、光輝性を有する成形材料を用いた場合であっても、金型構造を複雑化することなく、樹脂成形体の表面におけるウェルドラインの発生を良好に防止できる射出成形方法および射出成形用金型装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような目的を達成するため、本発明は、以下の構成によって把握される。
（１）本発明は、穴部を備える樹脂成形体を成形する射出成形方法であって、前記穴部の周囲を成形する環状の成形空間を備えた成形金型を用い、前記環状の成形空間の周方向一側に配置されるバルブゲートを開いて成形材料を射出し、この射出した成形材料を前記環状の成形空間の半環状の流路に沿って２つに分岐させて周方向他側に流動させ、前記周方向他側に到達した成形材料の２つの流れを合流させる第１段階と、前記周方向他側に配置されるバルブゲートを開いて成形材料を射出し、この射出した成形材料を、前記周方向他側で合流した成形材料と金型成形面との間に流動させる第２段階と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、第１段階において、環状の成形空間の周方向他側で成形材料の２つの流れが合流するため、この合流によりウェルドラインが形成されるが、第２段階において、後から射出した成形材料を、合流した成形材料と金型成形面との間に流動させるので、後から射出した成形材料によって、ウェルドラインが覆われる。結果、ウェルドラインが樹脂成形体の厚みの中に封じ込まれ、樹脂成形体の表面には、ウェルドラインが現れない。
【００１６】
（２）本発明は、穴部を備える樹脂成形体を成形する射出成形用金型装置であって、前記穴部の周囲を成形する環状の成形空間を備えた成形金型と、前記成形金型に開閉可能に設けられ、前記環状の成形空間に成形材料を射出するバルブゲートと、前記バルブゲートの開閉動作を制御する制御手段と、を有し、前記バルブゲートは、前記環状の成形空間の周方向一側および周方向他側のそれぞれに配置され、前記制御手段は、前記環状の成形空間の周方向一側に配置されるバルブゲートを開いて成形材料を射出し、この射出した成形材料を前記環状の成形空間の半環状の流路に沿って２つに分岐させて周方向他側に流動させ、前記周方向他側に到達した成形材料の２つの流れを合流させた後、前記周方向他側に配置されるバルブゲートを開いて成形材料を射出し、この射出した成形材料を、前記周方向他側で合流した成形材料と金型成形面との間に流動させることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、環状の成形空間の周方向他側で成形材料の２つの流れが合流するため、この合流によりウェルドラインが形成されるが、後から射出した成形材料を、合流した成形材料と金型成形面との間に流動させるので、後から射出した成形材料によって、ウェルドラインが覆われる。結果、ウェルドラインが樹脂成形体の厚みの中に封じ込まれ、樹脂成形体の表面には、ウェルドラインが現れない。
【００１８】
（３）本発明では、（２）の構成において、前記樹脂成形体は、複数の穴部を備え、前記環状の成形空間は、前記複数の穴部に対応して複数形成され、前記バルブゲートは、前記複数の環状の成形空間それぞれの周方向一側および周方向他側に配置されることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、複数の環状の成形空間のそれぞれにおいて、環状の成形空間の周方向他側に配置されるバルブゲートから成形材料を順次射出することで、複数のウェルドラインを成形材料で順次覆うことができる。これにより、穴部の個数だけ形成される複数のウェルドラインを成形材料で全て覆うことができ、複数の穴部を備える樹脂成形体を成形する場合においても、ウェルドラインが表面に現れない樹脂成形体を得ることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、穴部を備える樹脂成形体の射出成形において、光輝性を有する成形材料を用いた場合であっても、金型構造を複雑化することなく、樹脂成形体の表面におけるウェルドラインの発生を良好に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の成形対象である樹脂成形体の斜視図である。
【図２】本発明の射出成形用金型装置の斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】型閉め後の成形空間を示す図である。
【図５】第１射出工程を示す図である。
【図６】第２射出工程を示す図である。
【図７】第３射出工程を示す図である。
【図８】成形された樹脂成形体の平面図である。
【図９】樹脂成形体の他の例の斜視図である。
【図１０】従来の金型装置の基本構成を示す図である。
【図１１】従来の射出成形方法を説明する図である。
【図１２】他の従来の射出成形方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」と称する。）について詳細に説明する。実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
【００２３】
（樹脂成形体１０の構成）
実施形態の射出成形用金型装置２０（図２参照）、射出成形方法の説明に先立ち、成形対象である樹脂成形体１０の構成を図１に基づいて説明する。
【００２４】
図１に示すように、樹脂成形体１０は、穴部１１，１２を備える板状の部品であり、射出成形により成形される。樹脂成形体１０は、例えば、車両を装飾する各種の車両用部品として用いられる。樹脂成形体１０を成形する材料には、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂を含む各種の熱可塑性樹脂を用いることができ、また、樹脂成形体１０に光沢性が要求される場合には、メタリック樹脂など光輝性を有する樹脂を用いることができる。樹脂成形体１０では、その厚み方向一側の面が、車両などに組み付けられたときの意匠面１３を形成する。
【００２５】
樹脂成形体１０の外形形状は、任意であるが、ここでは、樹脂成形体１０の外形形状を四角形状（例えば、長方形状）に形成する。穴部１１，１２は、樹脂成形体１０の長手方向に沿って、複数（この例では、２個）並んで設けられる。各穴部１１，１２の形状についても任意であるが、ここでは、穴部１１，１２の形状を四角形状（例えば、正方形状）に形成する。
【００２６】
（射出成形用金型装置２０の構成）
次に、実施形態の射出成形用金型装置２０（以下、単に「金型装置２０」と称する。）の構成を図２、図３に基づいて説明する。
【００２７】
図２に示すように、金型装置２０は、成形金型２１を有する。この成形金型２１は、互いに合わさる複数（ここでは、１対）の分割金型２２，２３からなる。これら複数の分割金型２２，２３が合わさることで、成形金型２１の内部には、樹脂成形体１０（図１参照）を成形する成形空間２５が形成される。成形空間２５は、樹脂成形体１０（図１参照）の外面形状に沿う空間であって、複数の分割金型２２，２３のそれぞれの金型成形面２６，２７によって囲われる空間である。ここで、分割金型２２の金型成形面２６は、意匠面１３（図１参照）を成形する面である。
【００２８】
成形金型２１の側面（ここでは、分割金型２３の側面）には、射出成形機（図示省略）のノズル２８が接触可能であり、成形金型２１の内部には、ノズル２８から射出される溶融樹脂を成形金型２１の内部に導くスプルー３１が設けられる。
【００２９】
図３に示すように、成形空間２５は、凹部３２と、この凹部３２の内側に配置される２個の凸部４１，４２によって形成される。例えば、分割金型２２をキャビティ型として分割金型２２に凹部３２を設け、分割金型２３をコア型として分割金型２３に凸部４１，４２を設けることで、成形空間２５を形成することができる。
【００３０】
２個の凸部４１，４２は、穴部１１，１２（図１参照）の内周を成形する部分であり、凸部４１，４２のそれぞれの周囲には、成形空間２５を構成する２つの環状の成形空間５１，５２が形成される。図３では、環状の成形空間５１，５２の周方向の軸線を二点鎖線で示している。環状の成形空間５１，５２は、それぞれ、穴部１１，１２（図１参照）の周囲を成形する四角形状の空間であり、２個の凸部４１，４２の対向面間において互いに連なっている。
【００３１】
また、金型装置２０は、複数のバルブゲート５３と、これら複数のバルブゲート５３の開閉動作を制御する制御手段５５とを有する。複数のバルブゲート５３は、成形金型２１に開閉可能に設けられ、成形空間２５に溶融樹脂を射出する。
【００３２】
なお、以下の説明および図中において、個々のバルブゲート５３を区別して説明するときは、必要に応じて、符号に「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」を後続させ、纏めて称する場合には、「バルブゲート５３」と記す。また、バルブゲート５３から射出される成形材料５６（後述）およびそのウェルドライン５７（後述）についても、必要に応じて、符号に「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」を後続させ、纏めて称する場合には、番号のみを用いる。
【００３３】
バルブゲート５３は、この例では、３個設定されており、各バルブゲート５３は、スプルー３１から、スプルー３１の長手方向に対して直角に延び、成形空間２５にて開口する。３個のバルブゲート５３のうち、バルブゲート５３Ａは、成形空間２５の一側（矢印（Ｘ）で示される側）の端部の中央に配置され、バルブゲート５３Ｂは、凸部４１の周面のうち他側（矢印（Ｙ）で示される側）に向く面の中央に配置され、バルブゲート５３Ｃは、凸部４２の周面のうち他側（矢印（Ｙ）で示される側）に向く面の中央に配置される。３個のバルブゲート５３Ａ〜５３Ｃは、共に成形空間２５の他側（矢印（Ｙ）で示される側）に射出方向を向ける。
【００３４】
このように、バルブゲート５３Ａおよびバルブゲート５３Ｂは、それぞれ、環状の成形空間５１の周方向一側（矢印（Ｘ）で示される側）、および、周方向他側（矢印（Ｙ）で示される側）に配置される。また、バルブゲート５３Ｂおよびバルブゲート５３Ｃは、それぞれ、環状の成形空間５２の周方向一側および周方向他側に配置される。
【００３５】
バルブゲート５３の弁機構には、周知の機構を用いることができる。例えば、バルブゲート５３の成形空間２５側の開口に設けられる弁座と、バルブゲート５３の軸線方向に沿って移動可能で且つ弁座に当接・離脱可能なニードル状の弁体とによって、バルブゲート５３の弁機構を構成することができ、弁体の移動を制御手段５５によって制御することで、バルブゲート５３を所定のタイミングで開閉させることができる。
【００３６】
（射出成形方法）
続いて、実施形態の射出成形方法を図４〜図７に基づいて説明する。
射出成形方法は、第１射出工程、第２射出工程および第３射出工程からなる。これら第１〜第３射出工程において、バルブゲート５３の開閉動作は、制御手段５５によってなされる。なお、本発明にいう「第１段階」、「第２段階」は、第１〜第３射出工程のそれぞれの工程の中に適宜含まれる。
【００３７】
（第１射出工程）
図４に示すように、第１射出工程では、バルブゲート５３Ａを開いて、溶融樹脂からなる成形材料５６Ａを環状の成形空間５１に射出する（矢印（１））。そして、図５に示すように、射出した成形材料５６Ａを、環状の成形空間５１の半環状の流路５１ａに沿って２つに分岐させて（凸部４１を迂回させて）、環状の成形空間５１の周方向他側にショートショット気味に流動させ（矢印（２））、環状の成形空間５１の周方向他側に到達した成形材料５６Ａの２つの流れを合流させる（本発明にいう「第１段階」に相当）。このとき、成形材料５６Ａの２つの流れが合流することにより、ウェルドライン５７Ａが形成される。
【００３８】
（第２射出工程）
第２射出工程では、バルブゲート５３Ｂを開いて成形材料５６Ｂを射出する（矢印（３））。そして、図６に示すように、この射出した成形材料５６Ｂを、合流した成形材料５６Ａと金型成形面２６（図２参照）との間に流動させる（本発明にいう「第２段階」に相当）。これにより、後から射出した成形材料５６Ｂによって、破線で示すようにウェルドライン５７Ａが覆い隠される。
【００３９】
さらに、この第２射出工程では、後から射出した成形材料５６Ｂを、他方の環状の成形空間５２の半環状の流路５２ａに沿って２つに分岐させて（凸部４２を迂回させて）、環状の成形空間５２の周方向他側にショートショット気味に流動させ（矢印（４））、環状の成形空間５２の周方向他側に到達した成形材料５６Ｂの２つの流れを合流させる（本発明にいう「第１段階」に相当）。このとき、成形材料５６Ｂの２つの流れが合流することにより、ウェルドライン５７Ｂが形成される。
【００４０】
（第３射出工程）
第３射出工程では、バルブゲート５３Ｃを開いて成形材料５６Ｃを射出し（矢印（５））、図７に示すように、この射出した成形材料５６Ｃを、合流した成形材料５６Ｂと金型成形面２６（図２参照）との間に流動させる（本発明にいう「第２段階」に相当）。これにより、後から射出した成形材料５６Ｃによって、破線で示すようにウェルドライン５７Ｂが覆い隠される。
【００４１】
以上、説明した実施形態の作用・効果について述べる。
環状の成形空間５１，５２の周方向他側において、成形材料５６Ａ，５６Ｂの流れが合流するため、この合流によって複数（この例では、２個）のウェルドライン５７Ａ，５７Ｂが順次形成されるが、後から射出した成形材料５６Ｂ，５６Ｃによって、複数のウェルドライン５７Ａ，５７Ｂが順次覆われる。結果、図８に示すように、複数のウェルドライン５７が樹脂成形体１０の厚みの中に全て封じ込まれ、樹脂成形体１０の意匠面１３には、ウェルドライン５７が現れない。
【００４２】
したがって、本実施形態によれば、複数の穴部１１，１２を備える樹脂成形体１０の射出成形において、光輝性を有する成形材料５６を用いた場合であっても、金型構造を複雑化することなく、意匠面１３におけるウェルドライン５７の発生を良好に防止することができる。
【００４３】
（樹脂成形体の他の例）
次に、本発明の成形対象である樹脂成形体の他の例を図９に基づいて説明する。
前述した樹脂成形体１０（図１参照）は、比較的に単純な形態の成形体であるが、本発明の成形技術は、より複雑な形態の成形体にも適用可能である。
【００４４】
例えば、図９に示される樹脂成形体６０は、細長い形態で、且つ、長手方向一側に先細る形態であり、表面側の意匠面６１が外側に向けて凸状にやや湾曲している。また、意匠面６１に形成される３個の穴部６２，６３，６４は、形状や大きさが互いに異なり、しかも、３個の穴部６２，６３，６４の間隔も一定でない。このように比較的複雑な形態の樹脂成形体６０の成形においても、３個の穴部６２，６３，６４に対応する３個の環状の成形空間を成形金型に設定し、各環状の成形空間の周方向一側および周方向他側のそれぞれにバルブゲートを配置し、前述した第１〜第３射出工程と同じ要領で射出成形を行うことにより、ウェルドラインが意匠面６１に現れない樹脂成形体６０を得ることができる。
【００４５】
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００４６】
１０    樹脂成形体
１１    穴部
１２    穴部
２０    金型装置
２１    成形金型
５１    環状の成形空間
５１ａ  半環状の流路
５２    環状の成形空間
５２ａ  半環状の流路
５３    バルブゲート
５３Ａ  バルブゲート
５３Ｂ  バルブゲート
５３Ｃ  バルブゲート
５５    制御手段
５６    成形材料
５６Ａ  成形材料
５６Ｂ  成形材料
５６Ｃ  成形材料
６０    樹脂成形体
６２    穴部
６３    穴部
６４    穴部
【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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