(57)【要約】【課題】熱可塑性樹脂の流動性を維持したままキャビティ内に熱可塑性樹脂を充填させることのできる射出成形方法を提供すること。【解決手段】本発明の射出成形方法は、少なくとも２つの金型１３、１４を水平方向で離間させて、熱可塑性樹脂を充填するキャビティ１６を形成し、キャビティ１６の上部に位置する金型１３のゲートからキャビティ１６の下部に位置する金型１３の下面へ、少なくとも２つの金型１３、１４の側面に接しないように、軟化状態の熱可塑性樹脂を射出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの金型を水平方向で離間させて、熱可塑性樹脂を充填するキャビティを形成し、
前記キャビティの上部に位置する前記金型のゲートから前記キャビティの下部に位置する金型の下面へ、前記少なくとも２つの金型の側面に接しないように、軟化状態の熱可塑性樹脂を射出する射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は射出成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック等の熱可塑性樹脂の加工方法として、射出成形方法がある。射出成形方法は、熱可塑性樹脂を加熱して軟化させ、軟化した熱可塑性樹脂に圧を加えて金型に押込むことにより、金型に熱可塑性樹脂を充填して成形する方法である。
【０００３】
この軟化した熱可塑性樹脂の流動性は、金型キャビティへの充填の容易さを決めるだけではなく、充填後に十分な圧力がキャビティ内の熱可塑性樹脂へ伝わるかどうかも左右するため、成形品の寸法精度、外観だけでなく、光ディスクなどの成形品で要求される金型表面の微細情報の高度な転写にも影響を与え、樹脂の加工性を決める重要な因子である。
【０００４】
特許文献１には、溶融した熱可塑性樹脂を金型キャビティへ射出充填する射出成形方法において、加圧ガスを予め金型キャビティに充填し、次いで溶融した熱可塑性樹脂を、フローフロントの移動速度が滑り発生速度以上の速度となるように射出することを特徴とする射出成形方法が記載されている。
【０００５】
また、特許文献１には、溶融した熱可塑性樹脂を金型キャビティへ射出充填する射出成形方法において、滑剤を予め金型キャビティ内面に塗布し、次いで溶融した熱可塑性樹脂を、フローフロントの移動速度が滑り発生速度以上の速度となるように射出することを特徴とする射出成形方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１２５５０４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、特許文献１の方法では、熱可塑性樹脂の流動性を維持したままキャビティ内に熱可塑性樹脂を充填させることが難しいという問題があった。
【０００８】
具体的には、加圧ガスを用いた特許文献１の方法では、加圧ガスが熱可塑性樹脂表面で発泡し、製品表面品質が悪化する問題、充填圧が高すぎると金型が開いてしまい適正な製品厚さを確保することが難しい問題があった。
【０００９】
また、滑剤を用いた特許文献１の方法では、塗布の均一性を確保することが困難であり、量産工程において流動性にばらつきが発生するという問題、金型を開いている間に滑剤を塗布する必要があり、サイクルタイムの増加につながってしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の射出成形方法は、少なくとも２つの金型を水平方向で離間させて、熱可塑性樹脂を充填するキャビティを形成し、前記キャビティの上部に位置する前記金型のゲートから前記キャビティの下部に位置する金型の下面へ、前記少なくとも２つの金型の側面に接しないように、軟化状態の熱可塑性樹脂を射出するようにした。
【００１１】
本発明の射出成形方法によれば、キャビティの上部に位置する金型のゲートからキャビティの下部に位置する金型の下面へ、金型の側面に接しないように、軟化状態の熱可塑性樹脂を射出することにより、熱可塑性樹脂の流動性を維持したままキャビティ内に熱可塑性樹脂を充填させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、熱可塑性樹脂の流動性を維持したままキャビティ内に熱可塑性樹脂を充填させることができる射出成形方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施の形態にかかる射出成形装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本実施の形態にかかる射出成形方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】本実施の形態にかかる射出成形方法において樹脂が射出された状態の概略を示す断面図である。
【図４】本実施の形態にかかる射出成形方法において可動金型を閉じた状態の概略を示す断面図である。
【図５】本実施の形態にかかる射出成形方法において注入及び型閉じが完了した状態の概略を示す断面図である。
【図６】本実施の形態にかかる射出成形方法において型開き及び製品取り出しがなされる状態の概略を示す断面図である。
【図７】一般的なキャビティ内の樹脂の流動を示す断面図である。
【図８】本実施の形態にかかる射出成形方法におけるキャビティの厚さと流動中の樹脂の厚さの関係を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（本実施の形態）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、本願において、「下」とは、重力の作用方向であり、「上」とは、その反対側である。また、水平方向とは、水平面に平行する方向であり、すなわち重力が働く方向に直交する方向を意味している。
【００１５】
図１は、本実施の形態にかかる射出成形装置の概略構成を示す断面図である。図１において、射出成形装置１０は、ホッパー１１と、射出ユニット１２と、固定金型１３と、可動金型１４とを備える。
【００１６】
ホッパー１１は、投入される樹脂のペレットを受け入れて射出ユニット１２に導く投入口である。
【００１７】
射出ユニット１２は、樹脂を加熱するヒータと、樹脂を押し出す機構（例えばシリンダー及びスクリュー）を備える（不図示）。そして、射出ユニット１２は、加熱により軟化した樹脂を押し出して、固定金型１３内のホットランナー１５に送出する。
【００１８】
固定金型１３は、可動金型１４と組み合わせることにより、成形品の形状に対応した空洞であるキャビティ１６を形成する金型である。固定金型１３は、内部にホットランナー１５を有する。このホットランナー１５は、第一端を射出ユニット１２の射出口に接続し、第二端をキャビティ１６の上部に接続する流路である。そして、固定金型１３は、キャビティ１６の上部に対応する面にホットランナー１５のゲート１７（開口）を有している。例えば、ゲート１７は、固定金型１３のキャビティ１６の最上面に設けられる。
【００１９】
可動金型１４は、移動可能な金型である。具体的には、可動金型１４を水平方向に移動させることにより、可動金型１４が固定金型１３と組み合わさりキャビティ１６を形成する状態から、可動金型１４が固定金型１３から離間してキャビティ１６が開放された状態に変化することができる。また逆の状態に変化させることもできる。可動金型１４を移動させる動力は、人力、電動等いずれも適用可能である。
【００２０】
図１の射出成形装置１０は、可動金型１４が水平方向に移動し、キャビティ１６の上部に対応する面にあるゲート１７から下方向に樹脂を射出する形態で用いられる。
【００２１】
以上の構成により、射出成形が行われる。次に本実施の形態の射出成形方法の手順について説明する。図２は、本実施の形態にかかる射出成形方法の手順を示すフローチャートである。
【００２２】
まず、ステップＳ２１において、固定金型１３と可動金型１４が、キャビティ１６を形成できる程度に離間され、軟化した樹脂がゲート１７からキャビティ１６内に射出される。そして所定量の樹脂が射出された後にステップＳ２２に進む。図３は、本実施の形態にかかる射出成形方法において樹脂が射出された状態の概略を示す断面図である。図３に示すように、樹脂はキャビティ１６の上部に面するゲート１７から下方向に射出されるので、キャビティ１６の側面の固定金型１３と可動金型１４に触れることなく、キャビティ１６の下部に面する固定金型１３に到達する。
【００２３】
次にステップＳ２２において、樹脂がゲート１７からキャビティ１６内に射出されると共に、可動金型１４が、固定金型１３に近づくように移動する。この結果、固定金型１３と可動金型１４が形成するキャビティ１６は狭くなり、成形品の形状に対応するキャビティ１６となる。そして、キャビティ１６内の樹脂も可動金型１４により押されて、成形品の形状に成型される。図４は、本実施の形態にかかる射出成形方法において可動金型を閉じた状態の概略を示す断面図である。そして、ステップＳ２３に進む。
【００２４】
ステップＳ２３において、固定金型１３と可動金型１４が完全に閉じた状態で、固定金型１３と可動金型１４を冷却することにより、キャビティ１６内の樹脂が成形品の形状で冷却される。図５は、本実施の形態にかかる射出成形方法において注入及び型閉じが完了した状態の概略を示す断面図である。図５に示すように、キャビティ１６以外の部分で、固定金型１３と可動金型１４が接することにより、成形品の形状のキャビティ１６に樹脂が充填された状態となる。この状態で、樹脂が冷却されることにより、樹脂は固化する。冷却後、ステップＳ２４に進む。
【００２５】
ステップＳ２４において、可動金型１４が固定金型１３から離間するように移動させる。そして、可動金型１４（または固定金型１３）から成形品１８の形状で固化した樹脂を取り外す。図６は、本実施の形態にかかる射出成形方法において金型開き及び製品取り出しがなされる状態の概略を示す断面図である。図６に示すように、可動金型１４が固定金型１３から離間した状態で、可動金型１４に樹脂が付着している。この樹脂を可動金型１４から取り外すことにより、成形品１８が得られる。
【００２６】
以上の方法により、射出成形が行われる。次に、本実施の形態の射出成形方法の効果について説明する。
【００２７】
一般的な射出成形では、キャビティ内で上流側から下流側へ樹脂を流す方法をとっているが、ゲートから出た樹脂は金型に接触しながら流れるので、キャビティ内を流れる間に、樹脂から金型に熱が伝導して樹脂の温度が低下する。図７は、一般的なキャビティ内の樹脂の流動を示す断面図である。図７に示すように、樹脂は矢印方向に流動し、キャビティを形成する金型の面に接触しながら流動する。したがって、樹脂は流動中に次第に固化し、流れにくくなる。
【００２８】
本実施の形態の射出成形方法では、流動の途中で樹脂が金型に触れないように樹脂を流動させるようにしている。例えば、水平方向に開く金型を用い、少なくとも一方の金型の上部にゲートを有し、少なくとも射出圧及び重力の一方で樹脂を下向きに流すことにより、樹脂が側面の金型に触れずに、下部の金型に到達する。
【００２９】
例えば、図８に示すように、キャビティ１６内に樹脂を流している間、固定金型１３と可動金型１４により形成されるキャビティ１６の水平方向での厚さは、流動中の樹脂の水平方向での厚さよりも大きなものとするのが望ましい。図８は、本実施の形態にかかる射出成形方法におけるキャビティ１６の厚さと流動中の樹脂の厚さの関係を示す断面図である。図８において、キャビティ厚Ａは、固定金型１３と可動金型１４が完全に閉じた状態のキャビティ１６の水平方向での厚さを示す。また、図８において、樹脂厚Ｂは、キャビティ１６の上部から下部に流れる樹脂の水平方向の厚さを示す。
【００３０】
図８に示すように、キャビティ厚Ａが樹脂厚Ｂよりも大きい場合、流動の途中で樹脂が固定金型１３と可動金型１４に触れずに下部の固定金型１３に到達することができる。キャビティ１６が一定の厚みではない場合、樹脂厚Ｂの最大値がキャビティ厚Ａの最小値より大きくすることにより、流動の途中で樹脂が金型に触れずに下部の金型に到達することができる。
【００３１】
また、キャビティ１６の形状が凹凸等を有する複雑な形状である場合、キャビティ１６を上から下に見て、樹脂の流れる領域が金型の側面に重ならない位置にゲート１７を配置することにより、流動の途中で樹脂が金型に触れずに下部の金型に到達することができる。
【００３２】
一般に空気の熱伝導率及び熱容量は、金属の熱伝導率及び熱容量よりも小さい。したがって、金型に触れず、キャビティ１６内の空気に触れながら流れる樹脂は、温度が低下しにくい。
【００３３】
また、本実施の形態の射出成形方法は、キャビティ１６の上から下に樹脂を流すので、重力により樹脂を流すことができる。したがって、成形品が上下方向に大きい場合でも、低い圧力で樹脂をゲートから射出して、下部の金型に到達させることができる。
【００３４】
このように、本実施の形態の射出成形方法によれば、キャビティの上部に位置する金型のゲートからキャビティの下部に位置する金型の下面へ、金型の側面に接しないように、軟化状態の熱可塑性樹脂を射出することにより、熱可塑性樹脂の流動性を維持したままキャビティ内に熱可塑性樹脂を充填させることができる。
【００３５】
また、本実施の形態の射出成形方法は、樹脂の温度が低下しにくいので、粘度が高い熱可塑性樹脂が流動性を保ったまま、遠くまで流動させることができる。したがって、大きなサイズの成形部品を成形する場合でも、少ない数のゲートでキャビティ内に樹脂を流動させることができる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記実施の形態では、ゲート１７から真下に樹脂を射出する例について記載しているが、キャビティ１６内の固定金型１３と可動金型１４の側面に触れない範囲で、角度を付けて斜め方向に樹脂を射出してもよい。また、固定金型１３の上部に設けるゲート１７は、複数あってもよい。また、補助的なゲートをキャビティ１６内の金型（少なくとも固定金型１３と可動金型１４の一方）の側面に設けてもよい。例えば、成形品が複雑な形状を有し、上方から下方への樹脂を流すのみでは、キャビティ１６内に樹脂がゆきわたりにくい場合、補助的なゲートを設けることが有効である。
【００３７】
また、固定金型１３と可動金型１４の閉じ方は、例えば、樹脂が下面に到達した直後またはその数秒後（所定の秒数経過後）に連続的に閉じてゆく。そして、成形品体積（製品体積）まで樹脂が射出された際、固定金型１３と可動金型１４は成形品厚（製品厚）に閉じている状態とするのが望ましい。固定金型１３と可動金型１４を閉じるタイミングやスピードは、例えば、サイクルタイムや面品質、そり変形などを総合的に判断し、決定する。
【符号の説明】
【００３８】
１０            射出成形装置
１１            ホッパー
１２            射出ユニット
１３            固定金型
１４            可動金型
１５            ホットランナー
１６            キャビティ
１７            ゲート
１８            成形品
【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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