(57)【要約】【課題】安定的な動作が可能な単純な機構によって、ウエルドラインを崩し、製品の強度低下を防止し、製品の外観不良も改善する。【解決手段】金型１０は、キャビティＣの略中央部で溶融樹脂が合流する２点ゲート構造であり、樹脂２０が合流する面を境にした両側に、１つずつ樹脂溜まり２４，３２が設けられ、その内部には可動するコアピン２８，３６が設けられている。ゲート１６，１８からキャビティＣと樹脂溜まり２４，３２に樹脂２０を充填してから、コアピン２８を圧縮機構３０によって駆動し、樹脂溜まり２４の容積を圧縮する。他方のコアピン３６は、コアピン２８の動きに連動し、引下げ機構３８によって樹脂溜まり３２の容積を拡張する方向に引き下げられる。キャビティＣ内に樹脂の内部流動が起こるため、ウエルドラインが崩れ、繊維入り材料の場合は、製品強度を低下させる方向への繊維の配向を防ぐ。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融樹脂が射出充填される製品キャビティが形成されており、該キャビティ内に射出される溶融樹脂が、該キャビティ内の一箇所以上で合流する形状とゲート配置を有する射出成形用金型であって、
前記溶融樹脂が合流する会合面を境にして両側に配置されており、前記キャビティに連通する２つの樹脂溜まりと、
該２つの樹脂溜まり内にそれぞれ設けられており、該樹脂溜まりの容積を変化させる可動するコアと、
一方の樹脂溜まりのコアを、該樹脂溜まりの容積を圧縮する方向に移動させる圧縮機構と、
他方の樹脂溜まりのコアを、該樹脂溜まりの容積を拡張する方向に移動させる引下機構と、
を備えたことを特徴とする射出成形用金型。
【請求項２】
前記圧縮機構による圧縮量が、前記引下機構による拡張量よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の射出成形用金型。
【請求項３】
前記金型の内圧を検知する圧力検知手段，
を設けるとともに、
該圧力検知手段によって一定圧に達したことを検知したら、前記引下機構により樹脂溜まりの容積を拡張させることを特徴とする請求項１又は２記載の射出成形用金型。
【請求項４】
溶融樹脂が射出充填される製品キャビティが形成されており、該キャビティ内に射出される溶融樹脂が、該キャビティ内の一箇所以上で合流する形状とゲート配置を有する射出成形用金型であって、
前記溶融樹脂が合流する会合面からずれた位置に配置されており、前記キャビティに連通する樹脂溜まりと、
該樹脂溜まり内に設けられており、該樹脂溜まりの容積を変化させる可動するコアと、
該コアを、前記樹脂溜まりの容積を圧縮する方向又は拡張する方向に移動させる駆動機構と、
を備えたことを特徴とする射出成形用金型。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の射出成形用金型を備えたことを特徴とする射出成形装置。
【請求項６】
溶融樹脂が射出充填される製品キャビティが形成されており、該キャビティ内に射出される溶融樹脂が、該キャビティ内の一箇所以上で合流する形状とゲート配置を有する金型を用いた射出成形方法であって、
前記金型には、前記溶融樹脂が合流する会合面を境にした両側に、前記キャビティに連通する２つの樹脂溜まりが設けられ、
前記２つの樹脂溜まりの内部には、それぞれ、該樹脂溜まりの容積を変化させる可動するコアが設けられており、
前記ゲートを介して前記キャビティ及び前記２つの樹脂溜まりに溶融樹脂を充填する工程と、
一方の樹脂溜まりのコアを、樹脂溜まりの容積を圧縮する方向に移動させる工程と、
前記圧縮工程と連動して、他方の樹脂溜まりのコアを、樹脂溜まりの容積を拡張する方向に引き下げる工程と、
を含むことを特徴とする射出成形方法。
【請求項７】
前記圧縮工程による樹脂溜まりの容積の圧縮量が、前記コアの引き下げによる樹脂溜まりの容積の拡張量よりも大きいことを特徴とする請求項６記載の射出成形方法。
【請求項８】
前記金型内部の圧力を検知し、一定圧に達したら前記コアを引き下げることを特徴とする請求項６又は７記載の射出成形方法。
【請求項９】
溶融樹脂が射出充填される製品キャビティが形成されており、該キャビティ内に射出される溶融樹脂が、該キャビティ内の一箇所以上で合流する形状とゲート配置を有する金型を利用した射出成形方法であって、
前記金型には、前記溶融樹脂が合流する会合面からずれた位置に、前記キャビティに連通する樹脂溜まりが設けられ、
該樹脂溜まりの内部には、該樹脂溜まりの容積を変化させる可動するコアが設けられており、
前記ゲートを介して前記キャビティ及び前記樹脂溜まりに溶融樹脂を充填する工程と、
前記樹脂溜まりのコアを、該樹脂溜まりの容積を圧縮する方向又は拡張する方向に移動させる工程と、
を含むことを特徴とする射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形により樹脂製品を成形するための金型及び射出成形装置，射出成形方法に関し、更に具体的には、成形品のウエルドライン発生防止による強度低下及び外観不良の改善に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、多くの樹脂製品が射出成形によって製作されている。一般的な射出成形は、射出装置で溶融した樹脂を、閉じた金型内に高圧で射出充填し、金型内で冷却・固化させた後に製品を取り出す工程を踏む。例えば、図３(B)に示すように、金型のキャビティＣ内に、２つのゲート１６，１８より樹脂２０が射出されると、徐々に中央に樹脂が近付いて先端部から会合し、最終的に樹脂全体が融合する。このとき、キャビティＣ内では、樹脂２０が前記キャビティＣの中央に進行する段階で、樹脂の表面に空気が触れて薄い固化層が形成され、それが結合するため、製品の表面には、略Ｖ字状のウエルドラインＷＬが現れる。前記ウエルドラインＷＬは、ゲートが２箇所以上の場合に現れるが、ゲートが１箇所であっても、製品に穴部やボス部がある場合には現れる。
【０００３】
このようなウエルドラインは、成形品の外観不良とともに強度不足の原因となる。特にガラス繊維やカーボン繊維等、繊維形状の添加剤入りの樹脂材料を用いた場合、樹脂のフローフロント会合面に沿って繊維が配向し、著しく強度が不足することが問題となっている。このような問題に対し、下記特許文献１には、成形品キャビティに樹脂溜めを設けた金型を用い、成形品キャビティへの溶融樹脂の供給によりウエルド部が形成された後、前記樹脂溜めに樹脂を流入させることによって、ウエルド部での樹脂の移動を生じさせ、ウエルド部を挟む一方の側の樹脂を他方の側の樹脂に圧入してウエルド部を強化する事が開示されている。
【０００４】
また、下記特許文献２では、所定の位置に樹脂溜めを設けた射出成形用金型及び成形方法を用いた成形において、樹脂が製品ゲートを通過してからウエルドライン形成するまでの時間より製品ゲートのゲートシール時間が長く、かつ樹脂溜めゲートを通過してからウエルドラインが形成するまでの時間より樹脂溜めゲートのゲートシール時間が長くなる間は、樹脂に加えられる射出圧又は保圧により溶融樹脂を樹脂溜めに流し込む。これによって、ウエルドの両側に圧力差を生じさせ、樹脂溜めの設けられていない側の樹脂を樹脂溜めの設けられている側の樹脂に圧入しウエルド部の樹脂又は充填物の配向等を乱すことによりウエルド部の強度が向上し、ウエルドラインを目につきにくいものにすることが開示されている。
【０００５】
更に、下記特許文献３では、ウエルドライン近傍のキャビティの一方の外側に近接して樹脂溜まりを設け、この樹脂溜まりとウエルドライン近傍のキャビティを連通路によって連通させるとともに、この連通路に、樹脂溜まりとキャビティの連通・遮断を制御する開閉機構を設ける。前記ウエルドライン近傍のキャビティの他方の外側で、該ウエルドラインを中心にして前記樹脂溜まりとは反対位置で略対称位置に、容積可変の予備溜まりを設けて該予備溜まりをキャビティに連通路を介して連通させる。そして、前記樹脂溜まりとキャビティとの連通路を開閉機構によって遮断し、前記予備溜まりの容積を広げてキャビティ内に樹脂を射出、充填し、且つ該予備溜まり内に樹脂を充填した後、保圧中に前記樹脂溜まりとキャビティとの連通路を前記開閉機構によって開放し、且つ前記予備溜まりの容積を縮小させて内部の溶融樹脂を保圧より高い圧力で押出、この圧力によってキャビティ内に溶融樹脂を樹脂溜まりに導入することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２７０８９７１号公報
【特許文献２】特許第２９５５７９８号公報
【特許文献３】特許第３１２９５９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、以上のような背景技術には、次のような課題がある。まず、特許文献１に記載の技術では、製品キャビティと湯溜りの間にバルブを設けており、射出中のあるタイミングにバルブを開閉することにより、ウエルドラインを崩す作用を有している。そして、樹脂溜まりを数カ所にすると、その効果・条件幅が広がるものではあるが、バルブの耐久性や高精度動作性に欠けるという課題がある。また、前記特許文献２の技術では、分岐された樹脂が会合してできるウエルドラインにあって、ウエルドライン成形後樹脂の内圧が高まることにより、予め設けた樹脂溜めに溶融樹脂が流れる仕組みであるが、樹脂の内圧の高まりによって樹脂溜めに通ずる流路の大きさ（断面積）の調整が複雑である。また、成形条件により射出条件に制約が生じる。すなわち、製品の肉厚が薄い形状の場合には、射出スピードを高めて充填させるが、射出スピードを高めてしまうと湯溜りに溶融樹脂が流れ込んでしまう。また、成形品を製造する際に、保圧プロセスが必要であるが、保圧工程で突然樹脂が樹脂溜めに流れ込むために、保圧条件が非常に設定困難といえる。更に前記特許文献３に記載の技術では、樹脂溜まり部のゲートの流入制御は、開閉シリンダユニットなどのメカ機構によって行っているため、耐久性に課題がある。
【０００８】
本発明は、以上のような点に着目したもので、安定的な動作が可能な単純な機構によって、ウエルドラインを崩し、製品の強度低下を防止するとともに、製品の外観不良も改善することができる射出成形用金型及び射出成形方法を提供することを、その目的とする。特に繊維材料入りの樹脂を用いた場合の強度低下防止を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の射出成形用金型は、溶融樹脂が射出充填される製品キャビティが形成されており、該キャビティ内に射出される溶融樹脂が、該キャビティ内の一箇所以上で合流する形状とゲート配置を有する射出成形用金型であって、前記溶融樹脂が合流する会合面を境にして両側に配置されており、前記キャビティに連通する２つの樹脂溜まりと、該２つの樹脂溜まり内にそれぞれ設けられており、該樹脂溜まりの容積を変化させる可動するコアと、一方の樹脂溜まりのコアを、該樹脂溜まりの容積を圧縮する方向に移動させる圧縮機構と、他方の樹脂溜まりのコアを、該樹脂溜まりの容積を拡張する方向に移動させる引下機構と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
主要な形態の一つは、前記圧縮機構による圧縮量が、前記引下機構による拡張量よりも大きいことを特徴とする。他の形態は、前記金型の内圧を検知する圧力検知手段，を設けるとともに、該圧力検知手段によって一定圧に達したことを検知したら、前記引下機構により樹脂溜まりの容積を拡張させることを特徴とする。
【００１１】
他の発明の射出成形用金型は、溶融樹脂が射出充填される製品キャビティが形成されており、該キャビティ内に射出される溶融樹脂が、該キャビティ内の一箇所以上で合流する形状とゲート配置を有する射出成形用金型であって、前記溶融樹脂が合流する会合面からずれた位置に配置されており、前記キャビティに連通する樹脂溜まりと、該樹脂溜まり内に設けられており、該樹脂溜まりの容積を変化させる可動するコアと、該コアを、前記樹脂溜まりの容積を圧縮する方向又は拡張する方向に移動させる駆動機構と、を備えたことを特徴とする。本発明の射出成形装置は、前記いずれかに記載の射出成形用金型を備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の射出成形方法は、溶融樹脂が射出充填される製品キャビティが形成されており、該キャビティ内に射出される溶融樹脂が、該キャビティ内の一箇所以上で合流する形状とゲート配置を有する金型を用いた射出成形方法であって、前記金型には、前記溶融樹脂が合流する会合面を境にした両側に、前記キャビティに連通する２つの樹脂溜まりが設けられ、前記２つの樹脂溜まりの内部には、それぞれ、該樹脂溜まりの容積を変化させる可動するコアが設けられており、前記ゲートを介して前記キャビティ及び前記２つの樹脂溜まりに溶融樹脂を充填する工程と、一方の樹脂溜まりのコアを、樹脂溜まりの容積を圧縮する方向に移動させる工程と、前記圧縮工程と連動して、他方の樹脂溜まりのコアを、樹脂溜まりの容積を拡張する方向に引き下げる工程と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
主要な形態の一つは、前記圧縮工程による樹脂溜まりの容積の圧縮量が、前記コアの引き下げによる樹脂溜まりの容積の拡張量よりも大きいことを特徴とする。他の形態は、前記金型内部の圧力を検知し、一定圧に達したら前記コアを引き下げることを特徴とする。
【００１４】
他の発明の射出成形方法は、溶融樹脂が射出充填される製品キャビティが形成されており、該キャビティ内に射出される溶融樹脂が、該キャビティ内の一箇所以上で合流する形状とゲート配置を有する金型を利用した射出成形方法であって、前記金型には、前記溶融樹脂が合流する会合面からずれた位置に、前記キャビティに連通する樹脂溜まりが設けられて、該樹脂溜まりの内部には、該樹脂溜まりの容積を変化させる可動するコアが設けられており、前記ゲートを介して前記キャビティ及び前記樹脂溜まりに溶融樹脂を充填する工程と、前記樹脂溜まりのコアを、該樹脂溜まりの容積を圧縮する方向又は拡張する方向に移動させる工程と、を含むことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、射出成形用金型が、キャビティ内に射出される溶融樹脂が一箇所以上で合流する形状とゲート配置を有しており、前記溶融樹脂が合流する会合面を境にした両側に、前記キャビティに連通する２つの樹脂溜まりが設けられている。前記２つの樹脂溜まりの内部には、それぞれ、樹脂溜まりの容積を変化させる可動するコアが設けられている。そして、前記ゲートを介してキャビティ及び２つの樹脂溜まりに溶融樹脂を充填してから、一方の樹脂溜まりのコアを、樹脂溜まりの容積を圧縮する方向に移動させ、該圧縮と連動して、他方の樹脂溜まりのコアを、樹脂溜まりの容積を拡張する方向に引き下げることとした。このように、事前に２つの樹脂溜まりに溶融樹脂を充填してから一方を圧縮し他方を拡張することとしたため、製品キャビティ部における溶融樹脂の移動量が多くなり、安定的な動作が可能な単純な機構によりウエルドラインの発生を防止し、製品の強度低下の防止及び製品の外観不良の改善が可能となる。また、圧縮用の樹脂溜まり又は引下げ用の樹脂溜まりのいずれか一方のみを、前記会合面からずれた位置に１つ設けて溶融樹脂を充填しておき、内部のコアによって圧縮又は引下げを行うことによっても、同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例１の射出成形用金型の主要部を示す外観斜視図である。
【図２】図２(A)は前記図１(B)を矢印Ｆ１方向から見た平面図であり、図２(B)は前記図２(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。
【図３】図３(A)は前記実施例１によるウエルドラインの解消の様子を示す図であり、図３(B)は背景技術の２点ゲート成形によりウエルドラインが形成された様子を示す図である。
【図４】本発明の射出成形方法における経過時間と各成形プロセスの開始時刻及び終了時刻を示す図である。
【図５】前記実施例１の実験例の成形条件を示す図である。
【図６】前記実施例１の実験例の引張試験結果と曲げ試験結果を示す図である。
【図７】前記実験例の製品の断面拡大画像である。
【図８】前記実験例の引張試験後の製品を示す画像である。
【図９】本発明の実施例２及びその変形例の射出成形用金型の主要部を示す外観斜視図である。
【図１０】本発明の実施例３と背景技術の射出成形用金型の主要部を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施例４とその変形例の射出成形用金型の主要部を示す外観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
最初に、図１〜図３を参照しながら本発明の実施例１を説明する。図１は、本実施例の射出成形用金型の主要部を示す外観斜視図であり、(A)は金型を開いた状態を示し、(B)は金型を閉じた状態を示している。図２(A)は前記図１(B)を矢印Ｆ１方向から見た平面図であり、図２(B)は前記(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断し、矢印方向に見た断面図である。図３(A)は、本実施例によるウエルドラインの解消の様子を示す模式図であり、図３(B)は背景技術の２点ゲート成形によってウエルドラインが形成された様子を示す模式図である。
【００１９】
図１及び図２に示すように、本実施例の射出成形用の金型１０は、溶融樹脂が射出充填される製品用のキャビティＣを有している。該キャビティＣは、図１(A)に示すように、分割面１４を境にして、上下のキャビティ１１，１２に分割可能となっている。また、前記キャビティＣの製品長手方向の両端近傍には、溶融樹脂をキャビティＣ内に充填するためのゲート１６，１８が設けられている。射出成形機のノズル（図示せず）から、図２(A)に示すスプルー４０及びランナー４２を介して送られた溶融樹脂は、前記ゲート１６，１８からキャビティＣの内部に射出される。従来、このような２点ゲート構造の金型を用いた射出成形の場合、図３(B)に示すように、キャビティＣ内では、樹脂２０が前記キャビティＣの中央に進行する段階で、樹脂の表面に空気が触れて薄い固化層が形成され、それが結合するため、製品の表面には、略Ｖ字状のウエルドラインＷＬが現れる。前記ウエルドラインＷＬは、製品の強度低下につながるため、本発明では、前記ウエルドラインＷＬが製品に現れないようにするために、図１及び図２に示すように、２つの樹脂溜まり２４，３２を設けている。
【００２０】
前記樹脂溜まり２４，３２は、図１(B)に示すように、キャビティＣ内に射出した溶融樹脂のフローフロント会合部２２を境にした両側に１つずつ設けられている。一方の樹脂溜まり２４は、フローフロント会合部２２とゲート１６の間であって、フローフロント会合部２２寄りの位置に形成されている。他方の樹脂溜まり３２は、フローフロント開口部２２とゲート１８の間であって、フローフロント会合部２２寄りの位置に形成されている。前記樹脂溜まり２４は、図示の例では略円筒状であって、連通路２６によってキャビティＣに連通している。また、前記樹脂溜まり２４の内側には、該樹脂溜まり２４の容積を変化させるための略円柱状のコアピン２８が設けられている。該コアピン２８は、圧縮機構３０によって、前記樹脂溜まり２４の内側を昇降可能となっている。他方の樹脂溜まり３２も同様の構成をしており、内部に移動可能に設けられたコアピン３６には、引下げ機構３８が設けられている。該引下げ機構３８により、前記コアピン３６は、樹脂溜まり３２の容積を拡張するように引下げ可能となっている。
【００２１】
前記圧縮機構３０及び引下げ機構３８としては、どのような構成のものを使用してもよい。例えば、前記圧縮機構３０としては、本願出願人による特願２０１０−２３４０９５号公報（特開２０１２−８６４２０号公報）に開示されたＩＭＰ工法を利用することが可能である。また、引下げ機構３８としては、例えば、コアピン３６の後端に配置したスプリング等が利用可能である。スプリングを利用する場合には、樹脂２０をキャビティＣ内に射出するときの射出圧力ではコアピン３６が動かず、前記圧縮機構３０によってキャビティＣに圧縮を加えることにより、樹脂圧が一定圧力まで高まったら、コアピン３６が後退するスプリング力を有するものを利用する。
【００２２】
本実施例の金型１０を利用して射出成形する場合、まず、スプルー４０，ランナー４２を介してゲート１６，１８からキャビティＣ内に溶融樹脂を射出する。ゲート１６，１８から射出された溶融樹脂は、中央に向けて流れる際中、圧縮用の樹脂溜まり２４と引下げ用の樹脂溜まり３２にも充填される。そして、圧縮機構３０により、コアピン２８を図３(A)に矢印で示す方向に動かし、樹脂溜まり２４を圧縮する。前記コアピン２８による圧縮と連動して、引下げ機構３８によってコアピン３８を図３(A)に矢印で示すように後退させ、樹脂溜まり３２の容積を拡張する。このように、２つの樹脂溜まり２４，３２の双方に溶融樹脂２０を充填しておき、一方の容積を圧縮し、他方の容積を拡張することで、キャビティＣ内の溶融樹脂２０が、圧縮側の樹脂溜まり２４から引下げ側の樹脂溜まり３２側へ向けて流れるようになる。すなわち、図３(B)に示す状態から、図３(A)に示すように、内部の樹脂流が変化し、ウエルドラインＷＬを崩すことができ、ウエルドラインによる製品の強度低下を防止することができる。特に、樹脂２０としてガラス繊維等が入っているときは、図１(B)に示すフローフロント部２２に生じるガラス繊維の配列が、製品強度を低下させる方向に配列することを防止できる。
【００２３】
なお、コアピン２８による圧縮は、両ゲート１６，１８に圧力をかけながら行うようにしてもよいし、両ゲート１６，１８を締めてから行うようにしてもよい。あるいは、ゲート１６又は１８のいずれか一方に圧力をかけ、他方を締めて行うようにしてもよい。しかしながら、コアピン２８による圧縮を行っている間は、キャビティＣ内の圧力が高まることから、ゲート１６，１８からの樹脂の逆流を防ぐ目的で、射出圧力が加わった状態にしておくことが望ましい。また、コアピン２８による圧縮量が、コアピン３６の引下げによる樹脂溜まり３２の拡張量よりも大きくなるように、コアピン２８，３６の移動量を設定すると、製品に圧力を掛けるという効果が得られる。
【００２４】
図４には、本実施例の金型１０を用いた射出成形における経過時間と各工程の開始時間及び終了時間が示されている。ゲート１６，１８からの射出開始の時刻をｔ０とし、時刻ｔ２まで射出工程を行うとすると、コアピン２８，３６の駆動は、射出が完了する時刻ｔ２より前の時刻ｔ１から開始する。そして、射出工程が時刻ｔ２で終了したのちも、コアピン２８，３６の駆動中は、キャビティＣの圧力を保圧する。すなわち、保圧工程とコアピンの駆動は、時刻ｔ３で同時に終了し、以後、時刻ｔ４まで冷却工程を行う。
【００２５】
＜実験例＞・・・次に、図５〜図８を参照して、本実施例の金型１０を用いて射出成形した製品と、従来の２点ゲート及び１点ゲートにより射出成形した製品とを用いた比較実験について説明する。樹脂材料としては、ガラス繊維２０ｗｔ％充填ポリプロピレンを用い、成形条件は、図５の通りとした。すなわち、成形機における樹脂温度の変化の設定条件を１８０−１９０−１８０−１７０−１６０℃とし、金型１０の温度は４５℃とした。また、射出率は、１２．６ｃｍ３／ｓ，保持圧力は７０ＭＰａ，保圧時間は４．０秒、圧縮力（コアピン２８による圧縮力）は３．５ｋＮとした。また、図５中の時刻ｔ１〜ｔ４は、前記図４のｔ１〜ｔ４に対応するもので、コアピン駆動開始時刻ｔ１は、射出工程を開始した時刻ｔ０から２．５秒後、保圧開始時刻ｔ２は、前記時刻ｔ０から３．０秒後、コアピン停止時刻ｔ３は、前記時刻ｔ０から７．０秒後、成形完了時刻は、前記時刻ｔ０から２７．０秒後とした。
【００２６】
図６には、本実施例の金型１０を用いて上記成形条件により射出成形した製品（図中、コアピン駆動法と表示）と、２点ゲート通常成形と１点ゲート通常成形による製品についての引張試験結果と曲げ試験結果が示されている。各成形方法について、製品の厚みＴ（図１(B)参照）を１．５ｍｍ，２．５ｍｍ，３．５ｍｍとしたときの試験を行った。また、本実施例のコアピン駆動法については、コアピン２８，３６の中央部分の間隔Ｄ（図２(B)参照）が２５ｍｍの場合と、４０ｍｍの場合について試験を行った。
【００２７】
図６(A)に示す引張強度の結果をみると、コアピン駆動法により成形した製品は、従来の２点ゲート成形の場合と比べ、１点ゲート成形に近い引張強度（ＭＰａ）が得られることが確認された。また、製品の厚みＴの増加に伴い、引張強度が減少する傾向も、１点ゲート通常成形の場合と同様である。図６(B)に示す変位量の結果についても、コアピン駆動法による製品は、２点ゲート通常成形の場合と比べて、破断時の変位量（ｍｍ）が大きくなり、１点ゲート通常成形に近い変位量が得られることが確認された。図６(C)に示す曲げ強度の結果についても、コアピン駆動法による製品は、１点ゲート通常成形の場合と同様に製品の厚みＴの増加に伴い曲げ強度が減少する傾向を示し、かつ、２点ゲート通常成形の場合と比べて、１点ゲート成形に近い曲げ強度（ＭＰａ）が得られた。図６(D)に示す破断時のたわみ量（ｍｍ）についても、２点ゲート通常成形による製品よりも、コアピン駆動法による製品の方がたわみ量が増加しており、特に、製品の厚みＴが２．５ｍｍ，３．５ｍｍの場合には、１点ゲート通常成形と同程度のたわみ量となることが確認された。
【００２８】
図７には、成形品の断面の拡大写真が示されている。図７(A)は、２点ゲート通常成形の場合であり、図７(B)は本実施例のコアピン駆動法による場合であり、双方とも製品の厚さＴは１．５ｍｍ、コアピンの間隔Ｄは４０ｍｍである。これらの図において点線で示す部分が、図１(B)に示すフローフロント会合部２２の位置に相当する。図７(A)に示す通常成形の場合には、フローフロント会合部２２に向けて左右から樹脂が流動しており、フローフロント会合部２２において合流し、製品の厚み方向へ繊維が配向していることが分かる。これに対し、本実施例のコアピン駆動法を用いた場合には、図７(B)に示すように、溶融樹脂の流動方向が左から右へとなっており、フローフロント会合部２２を貫通するように内部流動が起きていることが分かる。すなわち、コアピン２８による圧縮と、それに連動したコアピン３６の引下げにより、キャビティＣ内の溶融樹脂に内部流動が生じ、ウエルドラインを崩し、かつ、繊維が厚み方向に配向するのを防止して、製品強度の低下を防止する。
【００２９】
図７(C)及び(D)には、製品の厚さＴが３．５ｍｍ、コアピンの間隔Ｄは４０ｍｍの場合の成形品の断面の拡大写真が示されている。図７(C)が通常の２点ゲート成形の場合であり、図７(D)がコアピン駆動法による場合である。図７(C)及び(D)に示すように、製品の厚さＴが３．５ｍｍの場合も、上述した１．５ｍｍの場合と同様に、コアピン駆動法によれば、フローフロント部２２を貫通するように溶融樹脂の内部流動が生じるため、ウエルドラインを崩し、繊維が製品の厚み方向に配向するのを妨げて、製品強度の低下を防止できる。
【００３０】
図８には、上述した引張試験後の製品（製品厚みＴ＝３．５ｍｍ）の様子が示されている。図８(A)は２点ゲート通常成形による製品５０，図８(B)はコアピン駆動法（コアピンの中心の間隔Ｄ＝２５ｍｍ）による製品５２，図８(C)はコアピン駆動法（コアピンの中心の間隔Ｄ＝４０ｍｍ）による製品５４，図８(D)は１点ゲート通常成形による製品５６である。図８(A)に示す２点ゲート通常成形の製品５０では、フローフロント会合部２２，すなわち、製品５０のほぼ中央部で破断していることが分かる。これに対し、コアピン駆動法による製品５２，５４では、破断位置がフローフロント会合部２２からずれており、樹脂の内部流動末端部で破断していることがわかる。
【００３１】
このように、実施例１によれば、金型１０は、キャビティＣの略中央部で溶融樹脂が合流する２点ゲート構造であり、樹脂２０が合流する面を境にした両側に、１つずつ樹脂溜まり２４，３２を有し、該樹脂溜まり２４，３２の内部には可動するコアピン２８，３６が設けられている。そして、ゲート１６，１８からキャビティＣと樹脂溜まり２４，３２に樹脂２０を充填してから、コアピン２８を圧縮機構３０によって駆動し、該コアピン２８の動きに連動して、他方のコアピン３６は引下げ機構３８によって、樹脂溜まり３２の容積を拡張する方向に引き下げることとした。このため、次のような効果がある。
【００３２】
(1)キャビティＣ内の樹脂２０の大きな内部流動を起こし、ウエルドラインＷＬの形成を防止し、製品の強度低下を防止できる。特に、繊維入りの樹脂材料の場合、フローフロント会合部２２において樹脂が製品強度が低下する方向へ配向することを防止できる。
(2)２つの樹脂溜まり２４，３２に樹脂２０を充填してから圧縮と引下げを行うので、仮に、樹脂溜まり３２を空にしておいて、キャビティへの充填後に樹脂を流入させる場合に比べて、樹脂の移動量が大きく、ウエルドラインを崩す効果が大きい。
(3)樹脂溜まり２４，３２とキャビティＣをつなぐ連通路２６，３４には、バルブ等を設けず、コアピン２８，３６の駆動によって樹脂の内部流動を作り出すため、安定的な動作が可能な単純な機構とすることができ、繰り返し射出成形をすることができる。
(4)コアピン２８による圧縮量を、コアピン３６による引下げ量よりも大きくすることにより、製品に圧縮を掛けることができるという効果もある。
(5)ウエルドラインが解消するため、製品の外観不良を改善することができる。
【実施例２】
【００３３】
次に、図９を参照しながら本発明の実施例２を説明する。なお、上述した実施例１と同一ないし対応する構成要素には同一の符号を用いることとする（以下の実施例についても同様）。上述した実施例１は、ゲート１６，１８が、樹脂溜まり２４，３２と同じ側の面に設けられていたが、本実施例は、図９(A)に示すようにキャビティＣの両端部にゲート１６，１８が設けられた金型構造となっている。そして、樹脂溜まり２４，３２は、ウエルドラインＷＬが形成されるフローフロント会合部２２を境にした両側に、実施例１と同様に１つずつ配置されている。この場合も、実施例１と同様に、樹脂２０をキャビティＣと樹脂溜まり２４，３２に充填してから、樹脂溜まり２４の容積を圧縮する方向にコアピン２８を駆動し、該コアピン２８による圧縮に連動して他方のコアピン３６を引き下げる。これによって、図９(B)に示すように、樹脂の内部流動を作り出して、ウエルドラインＷＬを崩し、樹脂中の繊維の配向を、製品強度が低下しない方向にすることができる。
【００３４】
また、図９(C)に示すように、圧縮用の樹脂溜まり２４のみを、ゲート１６の直下に設ける構造としてもよい。例えば、固化速度が速い樹脂材料や、繊維状添加物の含有率の高いものでは、樹脂が金型内に流入する際に応力集中が起き、強度が他の部分より低下することが知られている。すなわち、図９(A)に示す例では、ゲート１６，１８のほかに、圧縮用樹脂溜まり２４から樹脂を流入させる部分に強度劣化部が現れることになる。そこで、図９(C)の例は、圧縮側の樹脂溜まり２４をゲート１６の直下に設けることにより、このような強度劣化部の改善を図っている。また、引下げ用のコアピン３６を有する樹脂溜まり３２は、ウエルドラインＷＬに近い位置に配置するようにすると、強度改善に高い効果がみられる。実施例１と同様に製品の外観不良も改善される。また、製品形状によっては、図９(D)に示す例のように、圧縮用及び引下げ用の樹脂溜まり２４，３２を双方とも、ゲート１６，１８の直下に設けるようにしても、図９(C)の例と同様に、応力による強度低下の改善を図ることができる。
【実施例３】
【００３５】
次に、図１０を参照しながら本発明の実施例３を説明する。上述した実施例１及び２では、圧縮用のコアピン２８を有する樹脂溜まり２４と、引下げ用のコアピン３６を有する樹脂溜まり３２を設けることとしたが、本実施例は、圧縮用の樹脂溜まり２４又は引下げ用の樹脂溜まり３２のいずれか一方のみを設けた例である。図１０(A-1)及び(A-2)に示す例の金型１００Ａは、キャビティＣの長手方向両端にゲート１６，１８を備えた２点ゲート構造となっており、フローフロント会合部２２からずれた位置に、圧縮用の樹脂溜まり２４が設けられている。樹脂溜まり２４内のコアピン２８の駆動を圧縮機構３０により行うことは実施例１と同様である。仮に、図１０(C-1)に示すように、コアピン２８や圧縮機構３０を備えてない樹脂溜まり２０２のみを備えた金型２００の場合は、キャビティＣに樹脂を充填している間は、樹脂溜まり２０２とキャビティＣをつなぐ連通路２０４をバルブなどで閉じておく。そして、キャビティＣへの射出完了に前後して、キャビティＣと樹脂溜まり２０４を連通させ、樹脂２０を流し込むことで、フローフロント部２２に形成されるウエルドラインＷＬを崩すことになる。
【００３６】
この構造では、図１０(C-2)に示すように、空の樹脂溜まり２０２には、ウエルドラインＷＬ側からのみでなく、その反対側からも樹脂が流れ込むこととなる。従って、ウエルドラインＷＬ側の樹脂が内部流動する量はそれほど大きなものとはならない。それに対し、本実施例のように、コアピン２８を備えた構造とし、図１０(A-1)に示すように、キャビティＣと樹脂溜まり２４に樹脂２０を充填してから圧縮すれば、樹脂溜まり２４に充填されている樹脂２０の全てを、ウエルドラインＷＬを崩すことに利用できる。すなわち、図１０(C-1)及び(C-2)に示す構造と比べて、樹脂２０の内部流動の量が大きくなるため、ウエルドラインＷＬを崩す効果が大きい。なお、単に空の樹脂溜まりに樹脂を流入させる構造よりも樹脂の内部流動量が多い点については、上述した実施例１及び２のように、樹脂溜まりを２つ設けた場合についても同様である。
【００３７】
次に、図１０(B-1)及び(B-2)に示す金型１００Ｂは、前記図１０(A-1)及び(A-2)と同様に長手方向両端にゲート１６，１８を備えた２点ゲート構造であって、フローフロント会合部２２からずれた位置に、引下げ用の樹脂溜まり３２のみを設けた例である。前記樹脂溜まり３２内のコアピン３６の引下げを引下げ機構３８により行うことは実施例１と同様である。この構造においても、図１０(C-1)に示すように、キャビティＣと樹脂溜まり３２に樹脂２０を充填してからコアピン３６を引き下げることにより、樹脂２０の内部流動の量が大きくなって、ウエルドラインＷＬを崩す効果が大きい点については、図１０(A-1)及び（A-2）に示す例と同様である。このように、圧縮用の樹脂溜まり２４，引下げ用の樹脂溜まり３２のいずれか一方のみでもウエルドラインの解消による強度低下の防止と製品の外観不良の改善効果が得られる。そして、前記樹脂溜まり２４，３２の両方を設けることにより、その効果が一層高くなる。なお、図１０(A-1)及び(A-2)に示す樹脂溜まり２４と、図１０(B-1)及び(B-2)に示す樹脂溜まり３２は、樹脂溜まり内に収容されるコアピンを圧縮方向にも引下げ方向にも駆動できる駆動機構に接続することにより、必要に応じて圧縮用の樹脂溜まりとして使用してもよいし、引下げ用の樹脂溜まりとして使用してもよい。
【実施例４】
【００３８】
次に、図１１を参照しながら、本発明の実施例４と変形例を説明する。上述した実施例１〜３は、２点ゲート構造の金型を利用したが、ゲートが１箇所であっても、製品に穴部やボス部がある場合には、ウエルドラインが現れる。例えば、図１１(A)に示す金型１１０のキャビティＣには、製品に穴部を形成するための成形穴４６が形成されている。前記キャビティＣには、スプルー４０からサイドゲート４４を介して樹脂が射出される。キャビティＣの一端側から射出された樹脂は、前記成形穴４６によって二手に分かれて進行し、先端部から合流するため、通常であれば、図１１(A)に破線で示すように、ウエルドラインＷＬが現れる。しかし、本実施例の金型１１０では、前記ウエルドラインＷＬを境にした両側に、樹脂溜まり２４，３２を配置しており、樹脂の内部流動を生じさせることで、ウエルドラインＷＬの解消が可能となっている。ウエルドラインＷＬ解消についての基本的な作用は前記実施例１と同様である。
【００３９】
また、図１１(A)に示す例では、サイドゲート４４から射出される樹脂流に対して側方から直交する方向に内部流動を生じさせるように樹脂溜まり２４，３２を配置することとしたが、これも一例であり、図１１(B)に示す例のように、樹脂溜まり２４，３２をキャビティＣの下方に配置してもよい。この場合、樹脂溜まり２４は、連通路２６，２７を介してキャビティＣに連通され、樹脂溜まり３２は、連通路３４，３５を介してキャビティＣに連通される。前記樹脂溜まり２４，３２のコアピン２８，３６により、ウエルドラインＷＬを崩すための樹脂の内部流動を、下方から生じさせることができる。図１１(C)に示す例は、樹脂溜まり２４，３２を、前記サイドゲート４４と対向する端面に設けた例であって、本構造によっても、ウエルドラインＷＬを解消するための樹脂流を生じさせ、製品の強度低下を防止できる。
【００４０】
図１１(D)〜(F)に示す例は、キャビティＣにピンゲート４８を介して樹脂を射出する１点ゲート構造であり、図１１(D)に示す例では、樹脂溜まり２４，３２は、ウエルドラインＷＬを挟んで対抗する側面にそれぞれ設けられている。図１１(E)に示す例では、樹脂溜まり２４，３２を、キャビティＣの上方に配置している。図１１(F)に示す例では、樹脂溜まり２４，３２自体は、キャビティＣの側方に配置し、連通路２６，２７，３４，３５を介して、キャビティＣと樹脂溜まりとの間での樹脂の移動が上下方向になるように配置している。いずれの場合も、基本的な作用・効果は、上述した実施例１と同様である。
【００４１】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例で示した形状，寸法は一例であり、必要に応じて適宜変更可能である。
(2)前記実施例で示した金型のゲート構造も一例であり、キャビティ内部で樹脂流が合流する構造の金型であれば、本発明は適用可能である。
(3)前記実施例で示した樹脂材料も一例であり、公知の各種の樹脂材料が利用可能であり、繊維の有無も適宜変更可能である。
(4)前記実施例１では、コアピン３６の引下げ機構３８の一例としてスプリングを例に挙げたが、同様の効果を奏する範囲内で適宜設計変更可能である。
(5)金型１０の内圧を検知する圧力センサを設け、該センサによって一定圧に達したことを検知したら、前記引下げ機構３８により樹脂溜まり３２の容積を拡張する方向にコアピン３６を移動させる構造としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明によれば、射出成形用金型が、キャビティ内に射出される溶融樹脂が一箇所以上で合流する形状とゲート配置を有しており、前記溶融樹脂が合流する会合面を境にした両側に、前記キャビティに連通する２つの樹脂溜まりが設けられている。２つの樹脂溜まりの内部には、それぞれ、該樹脂溜まりの容積を変化させる可動するコアが設けられている。そして、前記ゲートを介して前記キャビティ及び前記２つの樹脂溜まりに溶融樹脂を充填してから、一方の樹脂溜まりのコアを樹脂溜まりの容積を圧縮する方向に移動させ、該圧縮と連動して、他方の樹脂溜まりのコアを、樹脂溜まりの容積を拡張する方向に引き下げることとした。このように、事前に２つの樹脂溜まりに溶融樹脂を充填してから一方を圧縮し他方を拡張することとしたため、キャビティにおける溶融樹脂の内部流動量が大きくなり、ウエルドラインを崩す効果が高く、製品の強度低下の防止及び製品の外観不良の改善が可能となる。また、圧縮用の樹脂溜まり又は引下げ用の樹脂溜まりのいずれか一方のみを前記会合面からずれた位置に設けて溶融樹脂を充填しておき、内部のコアによって圧縮又は引下げを行う構造としてもよい。本発明は、キャビティ内部で樹脂の合流が生じる金型を用いた射出成形に適用できる。特に、樹脂材料中に繊維を含む場合に好適である。
【符号の説明】
【００４３】
１０：金型
１１，１２：キャビティ
１４：分割面
１６，１８：ゲート
２０：樹脂（溶融樹脂）
２２：フローフロント会合部
２４，３２：樹脂溜まり
２６，２７，３４，３５：連通路
２８，３６：コアピン
３０：圧縮機構
３８：引下げ機構
４０：スプルー
４２：ランナー
４４：サイドゲート
４６：成形穴
４８：ピンゲート
５０〜５６：製品
１００Ａ，１００Ｂ，１１０，１２０：金型
２００：金型
２０２：樹脂溜まり
２０４：連通路
Ｃ：キャビティ
ＷＬ：ウエルドライン
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図７】
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【図８】
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