(57)【要約】【課題】射出前の溶融樹脂に形成されたウェルドマークによる成形品質の低下を軽減できる射出成形装置を提供する。【解決手段】射出成形装置１は、キャビティ１０を備える成形型３，４と、キャビティ１０に溶融樹脂を射出するためのゲート２６と、ゲート２６に溶融樹脂を導入可能に連通している導入路２０と、導入路２０内に設けられ、ゲート２６の内周面に密着又は離間することでゲート２６を開閉自在なニードルピン３０とを備えており、導入路２０のニードルピン３０が設けられている部分に、導入路２０を通る樹脂流を乱す乱流形成部４０が形成されている。射出成形装置１では、溶融樹脂は導入路２０を通ってニードルピン３０に衝突して分流となり、ニードルピン３０の衝突部分と反対の側で合流する部分でウェルドマークが発生しても、乱流形成部４０で樹脂の流れが乱されることによって解消または分散される。【選択図】図１
2004114352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティを備える成形型と、
このキャビティに溶融樹脂を射出するためのゲートと、
このゲートに溶融樹脂を導入可能に連通している導入路と
を備え、
この導入路を通る樹脂流を乱す乱流形成部が形成されている、射出成形装置。
【請求項２】
前記導入路内に設けられ、当該ゲートの内周面に密着又は離間することでゲートを閉じる又は開く開閉体を備えており、
前記乱流形成部は、前記導入路の開閉体が設けられている部分に形成されている、請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項３】
乱流形成部は、導入路の上流及び下流に対して断面積が減少している部分である、請求項１又は２に記載の射出成形装置。
【請求項４】
乱流形成部は、導入路の外周面から内側に突出する突起部を備えている、請求項１から３のいずれかに記載の射出成形装置。
【請求項５】
成形に供する溶融樹脂の２以上の流れが合流する部分より下流、かつ溶融樹脂がキャビティに射出されるゲートより上流で、溶融樹脂の流れを乱流に形成して、キャビティに溶融樹脂を射出することを特徴とする、射出成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ゲートを開閉するスライド式の開閉体が樹脂の導入路に配置されている射出成形装置及びこれを用いた射出成形技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、２以上の溶融樹脂の流れ（樹脂流）が合流するウェルド部分では、接合部分が完全に融合しないことによって筋状の痕（ウェルドマーク）が残ってしまうことがある。一般的な射出成形装置には、例えば、特許文献１に記載されているものがある。図６に示す射出成形機では、キャビティ５０に溶融樹脂を射出するためのバルブゲート５２を開閉するピン５４が、溶融樹脂の流通路であるホットランナー５６を通って配置されている。このため、図７に示すように、ホットランナー５６に入り込んだ樹脂流がピン５４にぶつかってピン５４の背面で合流することによって線状のウェルドマークが形成されることがある。これにより、ウェルドマークの付いた樹脂がバルブゲート５２からキャビティ５０に射出され、成形体にウェルドマークが残る。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１０９３３２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
射出成形体に残ったウェルドマークは、むらとして視認されるため、意匠面ではスプレー塗装や表皮貼りによって隠蔽することがある。しかし、これによって工程数、材料数が増大し、製造コストも上がってしまう。また、発泡性材料を用いた射出成形では、ウェルド部分で他の部位と同じ発泡構造が得られず、ヒケなどの立体的な不良となって現れることがある。
【０００５】
そこで、本発明では、射出前の溶融樹脂に形成されたウェルドマークによる成形品質の低下を軽減できる射出成形装置を提供することを課題とする。
併せて、射出前の溶融樹脂に形成されたウェルドマークによる成形品質の低下を軽減できる射出成形体の製造方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明にかかる射出成形装置は、キャビティを備える成形型と、このキャビティに溶融樹脂を射出するためのゲートと、このゲートに溶融樹脂を導入可能に連通している導入路とを備え、この導入路を通る樹脂流を乱す乱流形成部が形成されているものである。
この射出成形装置では、導入路を通り、乱流形成部を通る溶融樹脂の流れを乱すことによって溶融樹脂を攪拌したような状態にしてウェルドマークを分散または解消する。ウェルドマークは、乱流形成部より上流側の導入路を通ったときに形成された種々のウェルドマークである。したがって、射出前に発生したウェルドマークを射出前に分散または解消することによって、射出前に形成されたウェルドマークに起因するむらやヒケ等の発生を回避または低減して射出成形体を成形することができる。
【０００７】
また、本発明では、上記射出成形装置であって、前記導入路内に設けられ、当該ゲートの内周面に密着又は離間することでゲートを閉じる又は開く開閉体を備えており、前記乱流形成部は、前記導入路の開閉体が設けられている部分に形成されている装置を提供する。
この装置では、開閉体に樹脂が衝突することで分流となり、開閉体の衝突した側と反対の側で合流するときに形成されるおそれのあるウェルドマークを確実に分散または解消して、溶融樹脂をキャビティに供給することができる。
【０００８】
また、本発明では、上記射出成形装置において、乱流形成部は、導入路の上流及び下流に対して断面積が減少している部分であると、導入路内の樹脂に良好に乱流を発生させることができる。
また、上記いずれかの射出成形装置において、乱流形成部は、導入路の外周面から内側に突出する突起部を備えていると、突起部の部分で、導入路の断面積が減少されて、導入路内の樹脂に良好に乱流を発生させることができる。
【０００９】
また、本発明に係る射出成形体の製造方法は、成形に供する溶融樹脂の２以上の流れが合流する部分より下流、かつ溶融樹脂がキャビティに射出されるゲートより上流で、溶融樹脂の流れを乱流に形成して、キャビティに溶融樹脂を射出することを特徴とするものである。
この射出成形体の製造方法では、２以上の溶融樹脂流が合流した後で、合流した樹脂を乱流に形成することによってウェルドマークを分散又は解消し、この溶融樹脂をキャビティに射出して成形体を成形する。したがって、射出前に発生したウェルドマークによって成形体にむら、ヒケ等が形成されることを回避又は低減して成形体を製造することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に本発明の一実施の形態に係わる射出成形装置１を示す。
射出成形装置１は、一対の成形型３，４と、溶融樹脂を供給する樹脂供給体６とを備えている。一対の成形型３，４は、それぞれ突き合わされることでキャビティ１０を構成する凹状の成形面を有している。一方の成形型３は固定して設けられ、他方の成形型４は移動可能に設けられており、キャビティ１０で成形された成形体を取り出せるようになっている。
樹脂供給体６は、射出成形型に溶融樹脂を所定の圧力、速度で噴射する装置で、公知の射出成形で利用される装置である。
【００１１】
固定されている成形型３は、キャビティ１０と反対の面からキャビティ１０を構成する成形面まで延びる導入路２０を備えている。導入路２０は、公知の射出成形装置と同様、通路状の凹部を備えるブロック、例えば、ランナブロックなどが成形型３に固定されて形成されている。本実施形態の導入路２０は、図１，２に示すように、成形型３の成形面と反対の面から成形面側に向かって延びるスプルー２２と、スプルー２２から成形面まで延びるランナー２４とで形成されている。
【００１２】
スプルー２２は、成形型３の成形面と反対の面から、直線状に延びる管路状部分であり、成形型３の外側の端部は、樹脂供給体６に連結されている。スプルー２２は、成形型３内の端部でランナー２４に連通している。なお、図示しないが、複数のキャビティ１０を備える成形型を用いる場合などは、スプルー２２は、成形型３内の端部が紙面に垂直な方向に長い形状であっても良い。
【００１３】
ランナー２４は、スプルー２２の成形型３内の端部から延びており、ゲート２６を介して成形面に連通している。ランナー２４は、スプルー２２から所定の角度で屈曲して直線状に延びる引き込み部２４ｂと、引き込み部２４ｂに対して所定の角度を有し、射出方向に延びる直進部２４ａとを備えている。
【００１４】
ゲート２６は、キャビティ１０と導入路２０とを連通させる開口部分である。ゲート２６は、公知の種々のゲートの構成とすることができ、本実施形態ではバルブゲートで、内面がテーパ状に形成されている。
ゲート２６は、導入路２０がキャビティ１０に連通する開状態と導入路２０をキャビティ１０から断絶する閉状態とに切替え可能に設けられている。ゲート２６の開閉状態は、ランナー２４の直進部２４ａを通ってゲート２６の内側にスライド可能に配置されるニードルピン３０によって切り替えられる。ニードルピン３０は、本発明の開閉体に対応する。
【００１５】
ニードルピン３０は、図１，２では、長軸部３１と、長軸部３１のゲート２６側の先端に形成された弁体部３３とを備えている。弁体部３３は、先端に向かって径の小さくなるテーパ状に形成されており、ゲート２６の内面に密着する形状を備えている。ニードルピン３０は、ランナー２４の直進部２４ａ内に長軸部３１が通されて、弁体部３３がゲート２６の内側に位置するように配置されている。ニードルピン３０は、直進部２４ａ内を長手方向にスライドすることによって、ゲート２６の内面に弁体部３３が密着する閉位置と、ゲート２６の内面と弁体部３３との間に溶融樹脂が流通できる隙間が形成される開位置とに移動可能に設けられている。
なお、ニードルピン３０の弁体部３３と反対側の端部は、導入路２０の外に延びており、エアシリンダなどのスライドを制御できる手段に接続されている。
【００１６】
本実施形態の導入路２０は、外側に加熱手段を備えている。加熱手段は、導入路２０及び導入路２０内の樹脂を加熱する公知の手段で、導入路２０で樹脂が冷却されてその流動性が低下したり、固化したりすることを回避できる。特に、後述する乱流形成部４０で樹脂流を良好に乱すためには、導入路２０特にランナー２４において溶融樹脂が良好な流動性を保持していることが好ましいため、加熱手段を設けておくことが好ましい。
【００１７】
導入路２０には、乱流形成部４０が設けられている。乱流形成部４０は、導入路２０を通る樹脂の流れを乱す部分で、導入路２０のウェルドマークが形成される可能性のある部分より下流側に設けられる。ここで、導入路２０内でウェルドマークが形成され得る部分とは、２以上の樹脂流が合流する部分であり、本実施形態では、図７に示すように、導入路（直進部２４ａ）に配置されたニードルピン（長軸部３１）に樹脂流がぶつかって、分流され、その後合流する部分である。また、枝分かれした導入路２０が合流する部分、あるいは、導入路２０の形状によって２つの樹脂流が形成され、これらが合流する部分等もウェルドマークが形成され得る部分である。図１，２に示すように、本実施形態では、乱流形成部４０は、ランナー２４の直進部２４ａの中間部分に設けられており、ニードルピン３０が挿入されている最上流部分よりも下流に設けられている。開閉体に樹脂が衝突する部分より下流のランナー２４の直進部２４ａは、安定した樹脂流が得られる部分である。このため、この部分に乱流形成部４０を設けると、導入路２０（或いは樹脂供給体６）のウェルドマークが発生するおそれのある他の部分に対しても下流となり、好ましい。
【００１８】
乱流形成部４０は、導入路２０内を移動する溶融樹脂に異なる方向の力を付与して、導入路２０内の溶融樹脂の移動方向に対して垂直な面における点（少なくともウェルドマークを備える部分）の位置を、溶融樹脂の移動方向において変化させる部分である。具体的には、乱流形成部４０は、導入路２０の断面形状及び／又は断面積が少なくとも上流又は下流、好ましくは、上流と下流の両方に対して変化している部分である。例えば、乱流形成部４０は、導入路２０の断面に対して突出または凹む凸部や凹部を備える部分とすることができる。乱流形成部４０は、積極的に異なる方向の力を加えられる形状が好ましいため、具体的には、上流および／または下流に対して断面積が減少している部分を備えていることが好ましい。この場合、樹脂流がその断面形状により確実に沿って移動するため、乱流をより確実に発生させることができ、好ましい。例えば、射出方向に移動する樹脂が衝突する形状（図３（ａ），４，５参照）や、射出方向への移動によってねじれを付与する形状（図３（ｂ）参照）を備えていることが好ましい。
【００１９】
乱流形成部４０を形成する凸部や凹部は、図２に示すように、導入路２０すなわちランナー２４を構成するブロック側に設けられても良いし、図４に示すようにニードルピン３０側に設けられていても良い。ランナー２４側に設けられていると、ニードルピン３０がスライドするときにニードルピン３０により大きな負荷がかかることを回避または抑制しやすいため、好ましい。
【００２０】
本実施形態では、ランナー２４の直進部２４ａを構成する複数のブロックの間にランナー２４の内径より小さい内径を備えるブッシュ４２を挿入することによって、乱流形成部４０が形成されている。ブッシュ４２は、図３（ａ）に示すように、内周面に向かって滑らかに突出する凸部を備える形状である。このようなブッシュ４２で乱流形成部４０を形成する場合、従来の導入路２０を形成するブロックの接続部分にブッシュを挿入して組み立てることで、本発明の一実施形態に係る乱流形成部を備える射出成形装置とすることができる。
【００２１】
なお、ブッシュは、図３（ｂ）に示すように内周面にスパイラル状の凹凸を備える形状や、図５に示す凸部４７のように、導入路２０の断面形状に対して非対称形状とされても良い。この場合、凸部（凹部の場合も同様）は、ウェルドマークが形成されやすい部分に乱流を発生しやすい位置に設けられることが好ましく、本実施形態では、ニードルピン３０のスプルー２２側と反対側の面に対応する部分またはその近傍に配置される。
【００２２】
また、ニードルピン３０側に凸部を設ける場合、図４（ａ）に示すように、ニードルピン３０の長軸部３１の周方向に突出する円環状の凸部４５や、図４（ｂ）に示すような波形状の周面の円環状の凸部４６などによって形成することができる。あるいは、図５に示すように、ニードルピン３０または導入路２０の形状に対して非対称な凸部４８とされても良い。
乱流形成部４０は、この他、複数の突起を備える粗面やランナー２４の円形断面を多角形状に変化させた部分など、種々の乱れを形成可能な形状とすることができる。
【００２３】
なお、乱流形成部４０には、溶融樹脂が冷却して粘性が増大したり固化したりすることを防ぐために、樹脂固化防止手段が設けられていることが好ましい。特に、導入路２０の内部に対して突出する形状の乱流形成部では、溶融樹脂の流通断面積が小さくなる部分で滞留時間や粘性が増大しやすいため、樹脂固化防止手段が設けられていることが好ましい。樹脂固化防止手段は、導入路２０（導入路２０内の樹脂）を加熱する加熱手段や、樹脂熱伝導性の高い材料で構成された凸状部分とすることである。例えば、本実施形態では、ブッシュの少なくとも導入路２０に突出する部分をベリリウム銅などの熱伝導率の高い材料で形成することによって溶融樹脂の冷却を防ぐことができる。
【００２４】
この射出成形装置１を用いて成形体を製造するには、対を成す成形型３，４を閉じた状態で、樹脂供給体６から溶融状態の樹脂を所定の圧力、速度で導入路２０に向かって射出する。射出された溶融樹脂は、導入路２０のスプルー２２を通り、ランナー２４の引き込み部２４ｂを通り、直進部２４ａまで浸入する。このとき、図７に示すように、樹脂は長軸部３１にぶつかり、長軸部３１の周面で分流し、ぶつかった面と反対の側で合流する。この合流によって、ウェルドマークが発生する。
【００２５】
直進部２４ａは、ゲート２６まで直線状に延びているため、溶融樹脂は層流となって、ゲート２６方向に進む。層流の溶融樹脂では、特に射出方向に垂直な断面の各点どうしの移動はほとんどないため、ウェルドマークはそのまま残り、直進部２４ａに沿って延びる線条に形成されていく。
【００２６】
乱流形成部４０まで到達した溶融樹脂は、ブッシュ４２にぶつかった部分が向きを変え、乱流となる。また、溶融樹脂は、より小さい断面に形成されたブッシュ４２とニードルピン３０との間の通路を通ってゲート２６側へ移動する。すなわち、樹脂がブッシュ４２の内径部分に集中することによっても乱流が形成される。これにより、ウェルドマーク部分が乱流によって流動し、種々の部位に分散したり拡散したりしてマーク自体が分散されて薄くなったり解消されたりする。
【００２７】
その後、ゲート２６まで進んだ溶融樹脂は、キャビティ１０に射出されてキャビティ１０内に充填される。十分な量の溶融樹脂をキャビティ１０に充填したら、ニードルピン３０を閉位置へ移動させて、ゲート２６を閉状態とする。その後、冷却固化させて、移動する成形型４を移動させて型開きし、成形体を取り出す。
【００２８】
この製造方法では、溶融樹脂が移動する導入路２０にウェルドマークが発生しやすい部分を備えていても、この部分より下流に設けた乱流形成部４０で、溶融樹脂を乱流に形成してウェルドマークを分散、拡散、或いは解消することができる。したがって、この樹脂をキャビティ１０に射出することで、ウェルドマークが小さいまたは無い射出成形体を製造することができる。このため、射出前に形成されるウェルドマークによる成形不良や外観不良など、或いは軽微な不具合が発生することを良好に抑制または解消して射出成形体を製造することができる。
【００２９】
特に、溶融樹脂が発泡性材料の場合、すなわち、キャビティ１０に充填されてから発泡成形される材料を用いて射出成形する場合、ウェルドマークが分散或いは解消されることで、ヒケなどの立体的な不良が発生することを良好に抑制または回避できる。このため、従来と同様の射出成形方法によって、発泡射出成形体を得ることができる。
【００３０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。
乱流形成部は、導入路上に複数設けられても良い。また、複数の乱流形成部は、それぞれ同一形状でも良いし異なる形状でも良い。また、乱流形成部の導入路の進行方向の長さは、特に限定されず、本実施形態のように短くても良いし、所定の領域にわたって延びていても良い。例えば、ランナー２４の長軸部３１全体にわたって設けられていても良く、例えば、ランナー２４を構成する外周面を凹凸面に形成したりすることができる。なお、乱流形成部４０は、適宜、スプルー２２などランナー２４と異なる場所に設けても良いことはもちろんである。
【００３１】
また、乱流形成部を構成する部材は、固定されたものに限定されず、弾性変形する部材や、或いは回転可能に設けられた羽根車などであっても良い。好ましくは、乱流を形成できるとともに、樹脂が溜まるおそれのある部分が少ない形状とされる。この場合、樹脂の固化を良好に抑制でき、また、同一の射出成形装置での異なる材料への切替えが容易である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明では、射出前の溶融樹脂に形成されたウェルドマークによる成形品質の低下を軽減できる射出成形装置を提供することにより、また、射出前の溶融樹脂に形成されたウェルドマークによる成形品質の低下を軽減できる射出成形体の製造方法を提供することにより、射出前の溶融樹脂に形成されたウェルドマークの影響が小さい、より品質の高い成形体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる射出成形装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の装置の導入路を示す拡大断面図である。
【図３】乱流形成部の突起部の例を示す断面図である。
【図４】乱流形成部の突起部の別の例を示す断面図である。
【図５】乱流形成部の突起部の別例を示す断面図である。
【図６】従来の射出成形装置の一例を示す断面図である。
【図７】図６の装置において溶融樹脂にウェルドマークが形成されるようすを示す断面図である。
【符号の説明】
１　射出成形装置
３，４　成形型
６　樹脂供給体
１０，５０　キャビティ
２０　導入路
２２　スプルー
２４　ランナー
２４ａ　直進部
２４ｂ　引き込み部
２６　ゲート
３０　ニードルピン
３１　長軸部
３３　弁体部
４０　乱流形成部
４２　ブッシュ
４５，４６，４７，４８　凸部
５２　バルブゲート
５４　ピン
５６　ホットランナー
【図１】
2004114352.tif 000003
【図２】
2004114352.tif 000004
【図３】
2004114352.tif 000005
【図４】
2004114352.tif 000006
【図５】
2004114352.tif 000007
【図６】
2004114352.tif 000008
【図７】
2004114352.tif 000009