(57)【要約】【課題】ウェルドライン発生を有効且つ効果的に防止する成形用金型構造及び成形方法を提供する。【解決手段】縦横比が大きい長尺の樹脂成形品１０を成形する。樹脂成形品１０はその長手方向に沿って意匠面１１とは別部位１７を有すると共に、別部位１７側にゲート１８が設定され、別部位１７の所定部位に切欠き１９を形成するように、切欠き対応部位のキャビティ２に突状部３を設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦横比が大きい長尺の樹脂成形品を成形するための成形用金型構造であって、
前記樹脂成形品はその長手方向に沿って意匠面とは別部位を有すると共に、該別部位側にゲートが設定され、
前記別部位における長手方向所定位置に切欠きを形成するように、前記切欠き対応部位のキャビティに突状部を設けたことを特徴とする成形用金型構造。
【請求項２】
前記切欠きは矩形状に形成され、その矩形の角部にアールが付されることを特徴とする請求項１に記載の成形用金型構造。
【請求項３】
前記アールは、切欠き開口側に対してＲ≦０．３ｍｍ、切欠き奥側に対してＲ≧０．１ｍｍ程度に設定されることを特徴とする請求項２に記載の成形用金型構造。
【請求項４】
縦横比が大きい長尺の樹脂成形品を成形するための成形方法であって、
前記樹脂成形品はその長手方向に沿って意匠面とは別部位を有すると共に、該別部位側にゲートを設定し、
前記別部位における長手方向所定位置で成形時、前記意匠面側よりも先行する流動樹脂のフローフロントを遮断するようにしたことを特徴とする成形方法。
【請求項５】
前記別部位の前記意匠面側よりも先行するフローフロントによるウェルドライン発生位置を予測し、
前記ゲートとウェルドライン発生予測位置との間の前記別部位において、該別部位におけるフローフロントを遮断するようにしたことを特徴とする請求項４に記載の成形方法。
【請求項６】
前記ゲート及び前記ウェルドライン発生予測位置の中間点から、該ウェルドライン発生予測位置までの領域内で前記フランジのフローフロントを遮断することを特徴とする請求項５に記載の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂を成形材料とする成形品に発生するウェルドラインの発生を防止するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
樹脂製品においてウェルドラインは製品性能、特に外観品質等に著しく影響し、ウェルドラインの発生を如何にして防止するかは、樹脂成形において極めて重要な要因である。なお、ここでウェルドラインとは、２つ以上のフローフロント（流動先端部）が会合した場所に発生する糸状の細い線状痕を言う。衝突した一方の樹脂と衝突した他方の樹脂との境界において、これら双方の樹脂が相互に独立した状態となっているため密着性が悪く、衝撃を与えた際に破断の起点となり易い。つまりウェルドラインの発生により部品の耐衝撃性は著しく低下する。また、材料にアスペクト比の大きい顔料等が添加されている場合、ウェルドラインは目視確認することができる程度となり、外観不具合としても部品性能を低下させる原因となる。
【０００３】
次に、具体的な樹脂製品を例にして説明する。例えば自動車の内装部品としてオーナメントやガーニッシュ等において、図８（ａ）のようなアスペクト比が大きい長尺の樹脂部品１０が使用される。この樹脂部品１０において、図８（ｂ）のように意匠面１１の端部１２，１３を山折りにしてなるフランジ１４，１５が設けられる。フランジ１４の端部１６を谷折りにし、更なるフランジ１７が設けられる。
【０００４】
このような部品形状で更に部品肉厚が一様の部品を射出成形する場合、ゲート１８としては一般にフランジ１４あるいはフランジ１５にサイドゲート又はタブゲート等が設置される。フランジ１７側にゲート１８を設けた場合、当然ながらフランジ１７は意匠面１１よりもゲート１８からの距離が短いため、図９に示したように意匠面１１のフローフロントＦＦ1よりも、フランジ１７のフローフロントＦＦ2の方から先行して樹脂が充填される現象が起こる。
【０００５】
一方、部品肉厚が一様の部品の端部にゲートを設けて成形する場合、図１０の例で説明すると、部品端部が先行して樹脂が充填される現象が起こる。即ち、樹脂部品１０として図１０（ａ）のような寸法１８０×２５０×３（ｍｍ）の板部品とし、図１０（ｂ）のようにゲートから注入された樹脂は、順次（１）〜（５）のように充填される。なお、充填されていく際の樹脂の流動速度は矢印で示すように、キャビティ内の部位によって速度差がある。その結果、かかる樹脂部品１０の場合、樹脂が部品端部から２４０ｍｍ程度流動した近辺にウェルドラインＷが発生する。
【０００６】
図９で示した意匠面１１のフローフロントＦＦ1及びフランジ１７のフローフロントＦＦ2の現象と、図１０で示したウェルドラインＷの現象のために、図８及び図９で示した樹脂部品１０においては図９のようなウェルドラインＷが発生する。即ち、フランジ１７のフローフロントＦＦ2の先行充填した樹脂が、ある時点で意匠面１１に進入し、これよりも遅れて充填されてきた意匠面１１自体のフローフロントＦＦ1と衝突し（会合角を形成する）、この結果ウェルドラインＷが発生する。
【０００７】
また、上述した形状的要因以外に、図８のような例にあってはフランジ１７の肉厚が意匠面１１の肉厚よりも厚い場合は、上述の場合と同様の作用により意匠面１１にウェルドラインが発生する。更にオーナメント自体の形状が湾曲している場合、部品肉厚が一様であってもゲート位置によらず、内周側のフランジのフローフロントの方が外周側のフランジのフローフロントや意匠面のフローフロントよりも先行し易く、ウェルドラインを発生させ易い。
【０００８】
従来では上述したウェルドラインの問題を抑制すべく、例えば図８（ａ）のような樹脂部品１０にあってはその意匠面１１の肉厚を増加し、あるいはフランジ１７の肉厚を減少させる方法をとっていた。これにより意匠面１１のフローフロントＦＦ1がフランジ１７のフローフロントＦＦ2よりも先行して充填されるようにし、このように部品の肉厚を変更することでウェルドラインの問題に対応していた。
【０００９】
なお、上述の肉厚の変更によるウェルドライン対応策とは別に、例えば特許文献１に記載のウェルドレス金型構造では、金型部品の熱伝導性に着目してウェルドラインの発生を抑止している。即ち、穴形状の周辺部に設けられた低熱伝導性部品と、この低熱伝導性部品の中に挿入された高熱伝導性部品とを備え、高熱伝導性部品により分流された流動樹脂を高温状態で合流させることでウェルドラインの問題に対応している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−３３４７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述の特に肉厚変更によるウェルドライン対応策はその改善効果が高いが、クリアランス上の問題やヒケの問題のために肉厚を増加できない場合や、フランジの面強度の低下の問題で肉厚を減少できない場合がある。これらの場合、実質的にウェルドラインの発生を抑制できないばかりか、ドアトリムオーナメントのような長尺物部品においてその肉厚変更は、改修面積が広くなるため金型改修費が却って高騰してしまう等の問題がある。
【００１２】
本発明はかかる実情に鑑み、ウェルドライン発生を有効且つ効果的に防止する成形用金型構造及び成形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】
【００１３】
本発明の成形用金型構造は、縦横比が大きい長尺の樹脂成形品を成形するための成形用金型構造であって、
前記樹脂成形品はその長手方向に沿って意匠面とは別部位を有すると共に、該別部位側にゲートが設定され、
前記別部位における長手方向所定位置に切欠きを形成するように、前記切欠き対応部位のキャビティに突状部を設けたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の成形用金型構造において、前記切欠きは矩形状に形成され、その矩形の角部にアールが付されることを特徴とする。
また、本発明の成形用金型構造において、前記アールは、切欠き開口側に対してＲ≦０．３ｍｍ、切欠き奥側に対してＲ≧０．１ｍｍ程度に設定されることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の成形方法は、縦横比が大きい長尺の樹脂成形品を成形するための成形方法であって、
前記樹脂成形品はその長手方向に沿って意匠面とは別部位を有すると共に、該別部位側にゲートを設定し、
前記別部位における長手方向所定位置で成形時、前記意匠面側よりも先行する流動樹脂のフローフロントを遮断するようにしたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の成形方法において、前記別部位の前記意匠面側よりも先行するフローフロントによるウェルドライン発生位置を予測し、
前記ゲートとウェルドライン発生予測位置との間の前記別部位において、該別部位におけるフローフロントを遮断するようにしたことを特徴とする。
また、本発明の成形方法において、前記ゲート及び前記ウェルドライン発生予測位置の中間点から、該ウェルドライン発生予測位置までの領域内で前記フランジのフローフロントを遮断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、樹脂成形品の意匠面とは別の、典型的にはフランジ部位に切欠きを設けることにより、成形時においてフランジ部位におけるフローフロントの流動が一時的に断ち切られる。これにより成形時、フランジ部位でのフローフロントが意匠面側に進入しなくなることで、ウェルドラインの発生を防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る樹脂部品の例を示す要部斜視図である。
【図２】本発明に係る樹脂部品の例を成形用金型との関係で示す要部斜視図である。
【図３】本発明に係る樹脂部品における切欠きの例を示す要部平面図である。
【図４】本発明に係る樹脂部品における切欠きの角部における樹脂流動挙動例を示す要部平面図である。
【図５】本発明に係る樹脂部品における切欠き位置の設定部位を示す摸式図である。
【図６】本発明に係る切欠き位置の予測に用いる樹脂部品の具体例を示す斜視図である。
【図７】本発明に係る樹脂部品における切欠き位置の予測及びそれに基づく切欠き設定例を示す要部斜視図である。
【図８】従来例に係る樹脂部品の例を示す図である。
【図９】従来例に係る樹脂部品におけるウェルドラインの発生メカニズムを示す図である。
【図１０】従来例に係る樹脂部品におけるウェルドラインの発生メカニズムを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面に基づき、本発明による成形用金型構造及び成形方法における好適な実施の形態を説明する。なお、以下の説明において、従来例と実質的に同一又は対応する部材には同一符号を用いるものとし、また図８及び図９等を適宜参照する。
この実施形態において、成形する樹脂製品もしくは樹脂成形品は、前述したものと実質的に同様とし（図８等参照）、即ち図１に示すように樹脂部品１０は、意匠面１１の端部１２，１３を山折りにしてなるフランジ１４，１５が設けられる。フランジ１４の端部１６を谷折りにし、更なるフランジ１７が設けられる。つまり、樹脂部品１０はその長手方向に沿って、意匠面１１とは実質的に平行に延在する別部位を有するものとし、その典型的な例としてフランジ１４を有する。そして、フランジ１７側にゲート１８を設けられる。
【００２０】
本発明では特に、図１に示されるように樹脂部品１０は、フランジ１４を介してその意匠面１１から離隔したフランジ１７において切欠き１９が設けられる。この切欠き１９は図示例のように典型的には矩形（例えば長方形）とするが、その詳細な構成については後述する。更に図２を参照して、樹脂部品１０を成形するための成形用金型１との関係では、成形用金型１のキャビティ２には、フランジ１７の所定部位に切欠き１９を形成するように、切欠き１９の対応部位に突状部３が設けられる。
【００２１】
上記のような切欠き１９を設けることにより、切欠き１９が設けられた部分もしくは領域２０では、それがない場合に意匠面１１のフローフロントＦＦ1よりも先行して充填していたフランジ１７のフローフロントＦＦ2の流動が一時的に断ち切られる、もしくは遮断される。これにより成形時、意匠面１１のフローフロントＦＦ1のみが流動する状態となる。即ち、フランジ１７でのフローフロントＦＦ2が意匠面１１のフローフロントＦＦ1に先行することがなくなり、更には意匠面１１側に進入しなくなることで、切欠き１９によってウェルドラインの発生を防ぐことが可能となる。
【００２２】
なお、領域２０を越えると、フランジ１７側へ再び樹脂の充填が始まるが、この場合、領域２０を充填していたときよりも充填距離が長くなる。このため前述した部品の端部が先行して充填される現象α（図１０）の影響も低減するため、以後はフランジ１７のフローフロントＦＦ2が意匠面１１のフローフロントＦＦ1よりも先行して充填することがなくなり、つまり領域２０を通過後もウェルドラインは発生しない。
【００２３】
なお、フランジ１７の肉厚が意匠面１１の肉厚よりも厚い部品や、肉厚は同一であるが部品の全長が著しく長い部品では成形時、樹脂が切欠き１９を通過後、前述した切欠き１９による現象αの抑制効果が減少する場合がある。このような場合、再度ウェルドラインが発生するのを有効に防止するために、フランジ１７において更に切欠き１９を増設するとよい。
【００２４】
ここで、本実施形態において図１の図示例のような樹脂部品１０とするが、切欠き１９の形状（特に長さや深さ）は部品の全体形状、フランジ付け根の山折りもしくは谷折り角度、肉厚等によって異なる。図３に示される切欠き１９の長さｌと切欠き１９の深さｄが大きい程、現象αに対する効果がある。この場合、そのままでは部品の剛性が低下するため、切欠き１９を小さくしながらその数を増やし、部品の剛性低下を極力抑えることができる。
【００２５】
また、切欠き１９の矩形を形成する角度ｐ,ｑ,ｒ,ｓは、図３のように典型的には直角が望ましい。この場合、衝撃等を受けたときの応力集中や部品運搬時の安全性確保のために切欠き１９の矩形の各角部にＲ（アール）を付することもできる。
更に、図４に示されるように切欠き１９の角部で流動樹脂が乱流を起こし、ウェルドラインＷが発生する場合がある（現象β）。この現象βの抑制を踏まえて、切欠き１９の角度ｒ,ｓ（切欠き開口側）に対応する角部に対してＲ≦０．３、角度ｐ,ｑ（切欠き奥側）に対応する角部に対してＲ≧０．１程度のそれぞれＲを付すとよい。
【００２６】
また、切欠き１９を設ける推奨位置としては、部品の形状や肉厚によって変化するため必ずしも画一的に設定することはできない。この場合、フランジ１７における樹脂流動と、意匠面１１の樹脂流動を比較し、両者の充填具合に明らかに差が出る点、即ち図５に示されるように流動解析等でウェルドラインの発生が予測できる位置とゲート位置との中間部（中間点）から、ウェルドラインの発生予測位置までの間の領域が最も効果的である。
【実施例１】
【００２７】
次に、本発明の実施形態における具体的な実施例を説明する。この実施例において樹脂部品１０として、図１あるいは図８に示したオーナメントとする。樹脂部品１０において前述したように、意匠面１１の両側の端部１２，１３にそれぞれフランジ１４，１５を有し、フランジ１４の端部１６に更にフランジ１７を有する。フランジ１７側にゲート１８を設ける。更に、樹脂部品１０の具体的寸法等につき、図６に示されるように全長はＬ＝６５０ｍｍ、意匠面１１の幅はｗ11＝１０〜２０ｍｍ、フランジ１４の高さはｈ14＝６ｍｍ、フランジ１５高さはｈ15＝５ｍｍ、フランジ１７の幅はｗ17＝７ｍｍ、そして部品肉厚は一様でｔ＝２ｍｍである。
【００２８】
ここで先ず、ウェルドラインの発生位置を予測する。なお、この予測にあたって樹脂部品１０には予め切欠き（１９）は設けられていない。樹脂部品１０の長手方向中央部にはフランジ１７にサイドゲート１８が設けられ、この状態で成形を行う場合とし、ウェルドラインの発生を予測する。図７（ａ）に示すようにフランジ１７のゲート１８からＬ1＝１００ｍｍ程度離隔した位置Ｐにおいて、ゲート１８が設けられた側の部品端部を流動していた樹脂が意匠面１１側へ流れ込み、これにより意匠面１１にウェルドラインＷが発生することが予測できた。
【００２９】
かかるウェルドライン発生予測に基づき、ウェルドラインが実際に発生するのを防ぐために、図７（ｂ）に示すようにフランジ１７のゲート１８からＬ2＝５０ｍｍ離隔した位置Ｐ′に、切欠き１９を設けた。この場合、図３を参照して切欠き１９の大きさ寸法につき、長さｌ＝３０ｍｍ、深さｄ＝７ｍｍ、切欠き１９の各角度ｐ,ｑ,ｒ,ｓは全て９０°とした。このような切欠き１９を設けることにより、切欠き１９を通過した後、ウェルドラインのような外観不良が発生することはなかった。
【００３０】
なお、フランジを有しない部品、例えば椀状の部品等は、現象αにより椀状面を流れる樹脂より椀側部を流れる樹脂が先行して流動してしまい、ウェルドラインが発生する場合がある。このような場合、椀側部に切欠きを設けることにより、同様な効果を得ることができ、ウェルドラインの発生を防止することができる。但し、この場合、意匠面形状を変更する必要が生じる。
【００３１】
以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
上記実施形態において樹脂部品として図示例のものに限定されるものではなく、その意匠面とは別部位にフランジもしくはその対応部位を有する成形であって、該フランジ側にゲートが設定される成形品に対して本発明は有効に適用可能であり、上記実施形態の場合と実質的に同様の作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１  成形用金型
２  キャビティ
３  突状部
１０  樹脂部品
１１  意匠面
１２，１３,１６  端部
１４，１５,１７  フランジ
１８  ゲート
１９  切欠き
【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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