(57)【要約】【課題】成形に用いる樹脂の物性や特性を変更せずに成形を行って薄肉の良質な樹脂製品を得る。【解決手段】射出装置２０１の射出口２０２から射出された溶融樹脂ＬＱは、固定金型３０１に形成された流路３０５を通過して、固定金型３０１と可動金型３０２との間のキャビティＳＰに流れ込む。固定金型３０１及び可動金型３０２のいずれか一方の金型の温度は、溶融樹脂ＬＱの流動停止温度又はガラス転移点以下の温度（第１の温度）に設定される。固定金型３０１及び可動金型３０２のいずれか他方の金型の温度は、溶融樹脂ＬＱが固化するのに充分に低く、第１の温度よりも低い樹脂冷却温度（第２の温度）に設定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定金型と可動金型との間に形成されたキャビティに溶融樹脂を射出して成形する樹脂成形方法であって、
前記固定金型及び前記可動金型のいずれか一方の金型の温度を前記溶融樹脂が固化し始める流動停止温度又はガラス転移点以下の第１の温度にし、前記固定金型及び前記可動金型のいずれか他方の金型の温度を前記第１の温度よりも低い第２の温度にする第１の工程と、
前記第１の工程の後に行われ、前記キャビティに溶融樹脂を射出して成形する第２の工程と、
を備える射出成形方法。
【請求項２】
前記第２の工程の後に行われ、前記一方の金型を冷却する第３の工程を更に備える、
請求項１記載の射出成形方法。
【請求項３】
射出口を有し、溶融樹脂を前記射出口から射出する射出装置と、
前記射出口から射出された溶融樹脂が通過する流路を有する固定金型と、
前記固定金型に当接して前記流路に射出された溶融樹脂が流れ込むキャビティを前記固定金型との間に形成する閉位置と、前記固定金型から離反し前記キャビティを開放する開位置と、の間で移動自在の可動金型と、
前記固定金型及び前記可動金型のいずれか一方の金型の温度を前記溶融樹脂が固化し始める流動停止温度又はガラス転移点以下の第１の温度にし、前記固定金型及び前記可動金型のいずれか他方の金型の温度を前記第１の温度よりも低い第２の温度にする温度調整装置と、
を備える射出成形装置。
【請求項４】
前記温度調整装置は、前記射出装置が前記溶融樹脂を射出した後に、前記一方の金型を冷却する、
請求項３記載の射出成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄肉の樹脂成形品を得るための樹脂成形方法、及び、この樹脂成形方法に適した射出成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、樹脂の射出成形に用いる金型での固定型（雌型）と可動型（雄型）との隙間（以下、「キャビティ」と呼ぶことがある）に溶融樹脂を流し込んで充填し、樹脂部品を成形することが行われている。ここで、キャビティを狭くするほど薄肉で軽量化した樹脂製品ができあがる。しかしながら、この場合、キャビティに流し込まれた溶融樹脂は、キャビティの隅々に行き渡るまでに冷却して固化してしまう。そこで、キャビティの隅々にまで溶融樹脂を行き渡らせるための様々な試みが行われている。
【０００３】
第一の例として、成形に用いる樹脂に溶解したときの流動性に優れたものを用いることが行われている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
第二の例として、樹脂に二酸化炭素を溶解して樹脂の流動性を高めることが行われている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−０６２５２６号公報
【特許文献２】特開２００３−１６５１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、第一の例の場合、そもそも用いることができる樹脂の種類が限定されてしまう。一方、第二の例の場合、溶解樹脂が冷却するまでに二酸化炭素の気泡が生じて、成形された樹脂部品の表面が平滑にならなくなってしまう等の不具合が生じる。
【０００７】
本発明は、成形に用いる樹脂の物性や特性を変更せずに成形を行って薄肉の良質な樹脂製品を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の射出成形方法は、固定金型と可動金型との間に形成されたキャビティに溶融樹脂を射出して成形する樹脂成形方法であって、前記固定金型及び前記可動金型のいずれか一方の金型の温度を前記溶融樹脂が固化し始める流動停止温度又はガラス転移点以下の第１の温度にし、前記固定金型及び前記可動金型のいずれか他方の金型の温度を前記第１の温度よりも低い第２の温度にする第１の工程と、前記第１の工程の後に行われ、前記キャビティに溶融樹脂を射出して成形する第２の工程と、を備える。
【０００９】
本発明の射出成形装置は、射出口を有し、溶融樹脂を前記射出口から射出する射出装置と、前記射出口から射出された溶融樹脂が通過する流路を有する固定金型と、前記固定金型に当接して前記流路に射出された溶融樹脂が流れ込むキャビティを前記固定金型との間に形成する閉位置と、前記固定金型から離反し前記キャビティを開放する開位置と、の間で移動自在の可動金型と、前記固定金型及び前記可動金型のいずれか一方の金型の温度を前記溶融樹脂が固化し始める流動停止温度又はガラス転移点以下の第１の温度にし、前記固定金型及び前記可動金型のいずれか他方の金型の温度を前記第１の温度よりも低い第２の温度にする温度調整装置と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、一方の金型を加熱する事で溶融樹脂の固化が遅れ、溶融樹脂がキャビティの隅々まで行き渡るので、成形に用いる樹脂の物性や特性を変更せずに成形を行っても薄肉の良質な樹脂製品を得ることができる。また、薄肉なのでキャビティ内樹脂の熱量が少なく、他方の金型温度は低温なので、温度調整装置の温度設定が成形中一定であっても十分な成形サイクルで薄肉成形品の生産が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】射出成形装置の模式図である。
【図２】射出成形装置を用いた樹脂成形でのキャビティ内の溶融樹脂の変化を示す説明図である。
【図３】射出成形装置を用いた樹脂成形でのキャビティ内の溶融樹脂の変化を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の一形態を、図１に基づいて説明する。図１は、射出成形装置１０１の模式図である。射出成形装置１０１は、射出装置２０１と、固定金型３０１と、可動金型３０２と、温度調整装置４０１と、を備える。
【００１３】
射出装置２０１は、先端に射出口２０２を形成するシリンダ２０３を有する。シリンダ２０３には、バンド状のヒータ（図示せず）が巻かれていて、このヒータにより加熱される。また、シリンダ２０３には、スクリュ２０５が挿入されている。このスクリュ２０５には、スクリュ２０５の位置を検出するためのリニアスケール２０８が取り付けられている。また、シリンダ２０３には、ホッパ２０４が取り付けられている。このホッパ２０４からは、材料である固形ペレット状の樹脂ＳＱがシリンダ２０３内に供給される。樹脂ＳＱは、スクリュ駆動装置２０６の駆動によってスクリュ２０５が回転することで射出口２０２に向かう方向に輸送され、シリンダ２０３との摩擦熱とヒータの熱とにより溶融し液状の溶融樹脂ＬＱとなる。スクリュ２０５の先端に送られた溶融樹脂ＬＱは、その圧力でスクリュ２０５を後退させる。スクリュ駆動装置２０６は、スクリュ２０５の位置が保圧切替位置又はユーザが設定した任意位置に到達したことを検知すると、成形品の成形に必要な量の溶融樹脂ＬＱがスクリュ２０５の先端とシリンダ２０３との間に集まったとして、スクリュ２０５の回転を止め、スクリュ２０５を前進させてキャビティＳＰ内に溶融樹脂ＬＱを射出させる。
【００１４】
固定金型３０１は、成形品形状をなす凹面３０３を有し、この凹面３０３から周囲にパーティング（Ｐ．Ｌ．）面３０３ａを形成している。固定金型３０１には、凹面３０３から裏面３０４に貫通する流路３０５が形成されている。固定金型３０１の裏面３０４側に開口している流路３０５の端部には、射出装置２０１の射出口２０２が連結していて、射出口２０２から射出される溶融樹脂ＬＱが凹面３０３に注入される。
【００１５】
可動金型３０２は、固定金型３０１の凹面３０３に入り込む凸面３０６を有する。そして、可動金型３０２では、凸面３０６の周囲に、固定金型３０１のパーティング（Ｐ．Ｌ．）面３０３ａに当接するパーティング（Ｐ．Ｌ．）面３０６ａを形成する。このような可動金型３０２は、パーティング（Ｐ．Ｌ．）面３０６ａを固定金型３０１のパーティング（Ｐ．Ｌ．）面３０３ａに当接させることで、固定金型３０１との間にキャビティＳＰを形成する。このキャビティＳＰは、流路３０５と連通している。また、可動金型３０２は、このように固定金型３０１との間にキャビティＳＰを形成する閉位置３０２Ｃと、固定金型３０１から離反する開位置３０２Ｏとの間で移動自在となっている。この可動金型３０２は、開閉駆動部３０７の駆動によって閉位置３０２Ｃと開位置３０２Ｏとのいずれかに位置付けられる。
【００１６】
温度調整装置４０１は、冷却部４０２と加熱部４０３と制御部としての制御回路４０４とを備える。冷却部４０２は、可動金型３０２の温度を調整して、溶融樹脂ＬＱが固化するのに充分に低い温度である樹脂冷却温度（第２の温度）に保つ。また、加熱部４０３は、固定金型３０１の温度を調整して、溶融樹脂ＬＱの流動停止温度又はガラス転移点付近でこれ以下の温度（第１の温度）に保つ。なお、流動停止温度又はガラス転移点は、溶融樹脂ＬＱが固化し始める温度であり、樹脂冷却温度よりも高い。
【００１７】
ところで、キャビティＳＰ内で成形される溶融樹脂ＬＱの成形品は薄肉なものであるため、このキャビティＳＰ内に射出された溶融樹脂ＬＱに蓄えられた熱量はそもそも少ない。そして、射出された溶融樹脂ＬＱは可動金型３０２に接しており、この可動金型３０２から熱が逃げて冷却される。ここで、別の実施の形態として、制御回路４０４に、リニアスケール２０８からの電気信号を受けてスクリュ２０５が変位しキャビティＳＰ内に溶融樹脂ＬＱが射出されたか否かを判定させ、射出されたと判定した場合に、加熱部４０３を停止し、冷却部４０２を駆動して固定金型３０１を冷却し、この固定金型３０１の温度を樹脂冷却温度に近づけてキャビティＳＰ内の溶融樹脂ＬＱを一層素早く冷却させてもよい。
【００１８】
また、固定金型３０１の温度は、時間の経過とともに低下し、成形品を取り出すために可動金型３０２が開位置３０２Ｏに位置付けられた場合にさらに低下する。そこで、さらに別の実施の形態として、固定金型３０１に温度センサ（図示せず）を取り付け、制御回路４０４に、温度センサからの電気信号によって固定金型３０１の温度が所定温度（例えば、流動停止温度（又はガラス転移点）と樹脂冷却温度との中間の温度）以下になったと判定した場合に加熱部４０３を駆動して固定金型３０１の温度を流動停止温度（又はガラス転移点）付近まで上昇させるようにしてもよい。
【００１９】
このような射出成形装置１０１において、温度調整装置４０１は、固定金型３０１の温度を流動停止温度（又はガラス転移点）付近でこれ以下の温度にし、可動金型３０２の温度を樹脂冷却温度にする。この状態で、溶融樹脂ＬＱが射出装置２０１の射出口２０２から射出されると、溶融樹脂ＬＱは流路３０５を経てキャビティＳＰに入り込む。キャビティＳＰに入り込んだ溶融樹脂ＬＱは、可動金型３０２の凸面３０６に接触すると、可動金型３０２によって冷却されて固化が始まる。このため、凸面３０６の表面に沿って、溶融樹脂ＬＱのスキン層ＳＬ（図２及び図３参照）が表出する。一方、キャビティＳＰに入り込んだ溶融樹脂ＬＱのうち、固定金型３０１の凹面３０３側の部分は、可動金型３０２の凸面３０６よりも固化しにくい。これは、固定金型３０１の温度が、溶融樹脂ＬＱの流動停止温度又はガラス転移点に近いためである。これにより、流路３０５を通過してキャビティＳＰに入り込んだ溶融樹脂ＬＱは、スキン層ＳＬの表面を伝い、スキン層ＳＬの外縁に辿りつき、キャビティＳＰの隅々まで行き渡る。したがって、本実施の形態の射出成形装置１０１によれば、成形に用いる溶融樹脂ＬＱの物性や特性を変更せずに成形を行って薄肉の良質な樹脂製品を得ることができる。
【００２０】
さらに、キャビティＳＰに溶融樹脂ＬＱが充填された後に固定金型３０１が冷却させた場合、より短い時間で溶融樹脂ＬＱを固化させることができ、樹脂成形にかかる時間を短縮できる。
【００２１】
また、固定金型３０１に温度センサ（図示せず）を取り付けて温度が低下した固定金型３０１を再び加熱するようにした場合、次の成形品を得るまでに要する時間が短くなり、ひいては、成形品の製造効率が上昇する。
【００２２】
そして、この射出成形装置１０１では、可動金型３０２の温度を溶融樹脂ＬＱの流動停止温度又はガラス転移点付近でこれ以下の温度（第１の温度）に設定し、固定金型３０１の温度を樹脂冷却温度（第２の温度）に設定してもよい。この場合、射出口２０２から射出される溶融樹脂ＬＱは、流路３０５及び固定金型３０１の凹面３０３に触れてもすぐには固化せず、可動金型３０２の凸面３０６まで到達する。そして、固定金型３０１の凹面３０３の表面に沿ってスキン層ＳＬが表出し、可動金型３０２の凸面３０６とスキン層ＳＬとの間を溶融樹脂ＬＱが流れて、キャビティＳＰの隅々まで溶融樹脂ＬＱが行き渡る。
【実施例】
【００２３】
［実施例１］  図２は、射出成形装置１０１を用いた樹脂成形でのキャビティＳＰ内の溶融樹脂ＬＱの変化を示す説明図である。発明者は、ポリプロピレン樹脂を摂氏２３０度に加熱して溶融し、射出装置２０１に充填した。また、発明者は、温度調整装置４０１の冷却部４０２を調整して可動金型３０２の温度を摂氏４０度にした。また、発明者は、温度調整装置４０１の加熱部４０３を調整して固定金型３０１の温度を摂氏１２０度にした。そして、発明者は、自動車の樹脂製バンパーカバーを成形すべく、平均厚さ１．５ミリメートル、横幅２．５メートル、高さ５００〜７００ｍｍのキャビティＳＰを形成する固定金型３０１及び可動金型３０２を用いて、射出成形を行った。このとき、固定金型３０１の温度は、摂氏１２０度のままである。
【００２４】
キャビティＳＰに流し込まれて固化途中にある溶融樹脂ＬＱの様子を、図２に示す。溶融樹脂ＬＱのうち可動金型３０２に接する部分の温度は、摂氏４０度であった。また、溶融樹脂ＬＱのうち固定金型３０１に接する部分の温度は、摂氏１２０度であった。そして、キャビティＳＰ中の溶融樹脂ＬＱは、可動金型３０２側のスキン層ＳＬと固定金型３０１側の流動部分ＬＬとに分かれた。そして、時間の経過ととともに、このスキン層ＳＬが固定金型３０１側に移動して、スキン層ＳＬが厚くなっていき、最終的には、キャビティＳＰに流し込まれた全ての溶融樹脂ＬＱが固化した。
【００２５】
［実施例２］  図３は、射出成形装置１０１を用いた樹脂成形でのキャビティＳＰ内の溶融樹脂ＬＱの変化を示す説明図である。発明者は、前述の実施例１での条件に加え、キャビティＳＰへの溶融樹脂ＬＱの充填後に固定金型３０１を摂氏１２０度から摂氏４０度に変化するよう温度調整装置４０１を制御した。
【００２６】
温度調整装置４０１を制御する前の段階では、図２に示すように、キャビティＳＰに流し込まれて固化途中にある溶融樹脂ＬＱのうち可動金型３０２側の部分はスキン層ＳＬとなり、固定金型３０１側の部分は流動部分ＬＬとなっている。その後、温度調整装置４０１の制御が始まって固定金型３０１の温度が摂氏１２０度から低くなると、図３に示すように、溶融樹脂ＬＱのうち可動金型３０２に接する部分に新たなスキン層ＳＬ２が生じ、時間の経過とともに、スキン層ＳＬとスキン層ＳＬ２とが、互いに近づくように移動して、最終的には、キャビティＳＰに流し込まれた全ての溶融樹脂ＬＱがスキン層ＳＬとなった。実施例２において溶融樹脂ＬＱが固化するのに要した時間は、実施例１において溶融樹脂ＬＱが固化するのに要した時間よりも短かった。
【符号の説明】
【００２７】
１０１      射出成形装置
２０１      射出装置
２０２      射出口
３０１      固定金型
３０２      可動金型
３０２Ｃ    閉位置
３０２Ｏ    開位置
３０５      流路
４０１      温度調整装置
４０４      制御回路（制御部）
ＬＱ        溶融樹脂
【図１】
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【図２】
2011126186.tif 000004
【図３】
2011126186.tif 000005