(57)【要約】【課題】フローマークの発生が低減された、薄肉で広い表面積を持った成形品の製造に好適な製造方法および製造装置を提供すること。【解決手段】溶融樹脂を射出成形金型に設けられたキャビティへ少なくともその２方向から同時に供給し、その時の樹脂の流れは成形品の主要部を形成する１つの主樹脂流と成形品の主要部以外の部分を形成する１つ以上の副樹脂流であって、主樹脂流による樹脂充填量を副樹脂流の総樹脂充填量の１．５〜３５倍にする。また、主樹脂流がキャビティへ充填される主樹脂供給口の断面積を、副樹脂流が充填される副樹脂供給口の総断面積の２０〜９０倍とし、そしてスプルーから各樹脂供給口に到る各ランナーの容積をほぼ等しくする。【選択図】　　　　　図１
2004050658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融樹脂を射出成形金型に設けられたキャビティへ少なくともその２方向からかつ同時に供給し、その時の樹脂の流れは成形品の主要部を形成する１つの主樹脂流と成形品の主要部以外の部分を形成する１つ以上の副樹脂流であって、主樹脂流による樹脂充填量が副樹脂流による総樹脂充填量の１．５〜３５倍（質量比）であって、その後キャビティを充填した樹脂を冷却し、成形品として取り出すことを特徴とする射出成形品の製造方法。
【請求項２】
射出成形金型に設けられたキャビティには、成形品の主要部を形成する箇所に位置する１つの主樹脂供給口と、成形品の主要部以外の部分を形成する箇所に位置する１つ以上の副樹脂供給口とが各々設けられており、前記の主樹脂供給口の断面積が副樹脂供給口の総断面積の２０〜９０倍であって、さらにスプルーから主樹脂供給口に到る樹脂通路の容積と各副樹脂供給口に到る樹脂通路の容積とがほぼ等しいことを特徴とする射出成形品の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フローマークの発生が低減され、良好な外観を呈する射出成形品の製造方法およびそのための製造装置に関し、より詳細には薄肉で大型成形品の製造に適した射出成形品の製造方法およびその製造装置に関する。
【０００２】
【発明の技術的背景】
射出成形機を用いて成形品を製造する場合、目的とする成形品が肉薄でかつ広い表面積を有していると、その表面にあたかも樹脂が流れた波模様や縞模様に似た痕跡が現れて、成形品の外観を著しく損ね、製品不良の一原因になる。通常、そのような痕跡をフローマークと呼んでいるが、それは成形品の両端部や複数の樹脂流が融合する箇所に発生することが多い。
【０００３】
そこでフローマークの現れない成形品を製造するための方法や装置が、種々提案されて来た。フローマーク発生原因の一つは、溶融樹脂の流れが金型キャビティ中で不均一になると考えられていることから、金型キャビティ中にフローピンを配設し、それによって樹脂の局部的な流れの集中を防止する方法が従来とられてきた。特開平３−９７５１４号公報では、フローピンを配設する代わりに、金型に磁石を配設し、金属紛を混入した樹脂を射出成形することで樹脂の局部的な流れの集中を防止している。
【０００４】
またフローマークの発生は、キャビティ内での樹脂の局部的な冷却固化にも起因すると考えられている。そこで、特開平１−２１８８１３号公報では、金型に超音波振動を印可する装置を取り付けて樹脂温度を高め、また特開平１１−１３８５４６号公報では、成形型内の樹脂にマイクロウエーブを照射することによって樹脂に自己発熱を促し、樹脂温度の低下を起させない工夫を施している。
【０００５】
大型の成形品では、金型に複数の樹脂供給口を設けて溶融樹脂を複数箇所から充填する、いわゆる多点ゲート方式の射出成形方法が多く採用されている。その際各樹脂供給口からの樹脂充填に時間差を設けたり、あるいは特開平６−６４００２号公報では、各供給口からの樹脂充填圧力を変える等の手段を講じている。それによって樹脂が合流する箇所で樹脂の圧力や温度が低下することを防止しているが、それらの方法はウエルドラインを消したり、樹脂圧の低下には有効であるが、フローマークの発生防止には一層の改良が必要である。
【０００６】
このように樹脂の供給、保圧または冷却等の成形条件を調節し、あるいは樹脂に添加剤や他の材料をブレンドして樹脂の改質を図ることで、キャビティ内における溶融樹脂のせん断速度、せん断加速度、圧力、温度、応力緩和時間、法線応力、せん断応力、さらにはせん断速度に依存する溶融粘度を調整する方法が従来考えられて来た。しかし、樹脂物性、成形条件、製品形状の間に最適な加工条件を見出してフローマークの発生を低減させることは極めて難しいことであって、より簡単な方法でフローマークの発生を低減させる解決策が求められている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、薄肉で広い表面積を持った成形品の製造にも適用可能であって、フローマークの発生が低減された成形品の製造方法およびそのための製造装置の提供を目的にする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、溶融樹脂を射出成形金型に設けられたキャビティへ少なくともその２方向からかつ同時に供給し、その時の樹脂の流れは成形品の主要部を形成する１つの主樹脂流と成形品の主要部以外の部分を形成する１つ以上の副樹脂流であって、主樹脂流による樹脂充填量が副樹脂流による総樹脂充填量の１．５〜３５倍（質量比）であって、その後キャビティを充填した樹脂を冷却し、成形品として取り出す射出成形品の製造方法に関する。
【０００９】
また本発明は、射出成形金型に設けられたキャビティには、成形品の主要部を形成する箇所に位置する１つの主樹脂供給口と、成形品の主要部以外の部分を形成する箇所に位置する１つ以上の副樹脂供給口とが各々設けられており、前記の主樹脂供給口の断面積が副樹脂供給口の総断面積の２０〜９０倍であって、さらにスプルーから主樹脂供給口に到る樹脂通路の容積と各副樹脂供給口に到る樹脂通路の容積とがほぼ等しい射出成形品の製造装置に関する。
【００１０】
【発明の具体的説明】
次に、本発明の成形品の製造方法および製造装置について、より具体的に説明する。
【００１１】
製　造　方　法
本発明に係わる成形品の製造方法では、まず成形用の樹脂を射出装置へと供給して溶融し、計量して一定サイクル毎に成形金型へ向けて射出する。射出された樹脂は、成形金型内の樹脂通路を経由して、成形品の形状に合わせて作られたキャビティへと送られ、キャビティを充填する。その後、そのキャビティ内の樹脂は、外部から供給されている冷却媒体によって冷却されている金型によって冷却固化され、金型を開いて成形品として取り出される。
【００１２】
この射出成形方法において、溶融樹脂はキャビティ中へ少なくとも２方向から供給される。その樹脂の流れの内、１方向の流れは成形品の主要部を形成する主樹脂流であって、他の樹脂の流は成形品の主要部以外の部分、例えば端部、リブ、非意匠面を形成する補完的な副樹脂流であって、それらの流れがキャビティ中で互いに融合して最終的な成形品形状を形成する。副樹脂流の数は、成形品の大きさや形状によって決められ、複雑な形状で大型の成形品になるほどその数は多く設計される。
【００１３】
主樹脂流によって供給される樹脂も、副樹脂流によって供給される樹脂も共にキャビティへは同時に射出され、キャビティを充填していく。ここで、主樹脂流と副樹脂流との違いは、一定時間に供給される樹脂の充填量の差にある。主樹脂流から供給される樹脂充填量は、副樹脂流を通して供給される総樹脂充填量の１．５〜３５倍、好ましくは１．５〜１６倍、より好ましくは１．５〜４倍（質量比）である。樹脂充填量の差がこの範囲内にあると、従来成形品表面に現れがちであったフローマークの発生を低減させることができる。なお、副樹脂流の数が２以上であっても、各々の樹脂流の合計樹脂充填量が前記の範囲内にあれば、フローマークの発生を低減させることができる。１台の射出装置から送り出される溶融樹脂の充填量をキャビティの各樹脂供給口で変える一つの方法として、各供給口の断面積を前記した充填量の比を可能にする断面積へと調整する方法を挙げることができる。
【００１４】
このようにして、主樹脂流から充填された樹脂が成形品の主要部を形成し、また副樹脂流から充填された樹脂が成形品の主要部以外の部分、例えば端部を形成し、その結果目的とする成形品にはフローマークの目立たない良好な外観をもった製品が完成する。すなわちキャビティ内で前述した少なくとも２つの樹脂の流れを積極的につくることによって、成形品表面に通常現れやすいフローマークの発生を低減させることができる。この製造方法は、肉厚の薄いかつ表面積の大きい製品の製造に好適であって、また高速度で射出成形して製品を製造する方法にも高い効果を示す。
【００１５】
この製造方法で使用可能な樹脂は、粘弾性を有する樹脂であれば特に制限はなく、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、熱硬化性樹脂のいずれであってもよい。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ１−ブテン、ポリ４−メチル−１−ペンテン等のオレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン、スチレン・アクリロニトリル共重合樹脂、ＡＢＳ樹脂等のスチレン系樹脂、ポリメタクリル酸メチル等のアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテル樹脂等を例示することができる。また、オレフィン系エラストマー、ブタジエン系エラストマー等の熱可塑性エラストマーを使用することができる。さらに、フェノール系、エポキシ系、ウレタン系、アクリル系等の熱硬化性樹脂を用いることもできる。これらの中でも、オレフィン系熱可塑性樹脂の使用が適している。
【００１６】
製　造　装　置
本発明に使用可能な成形品の製造装置は、樹脂を溶融し計量して送り出すスクリュー型ないしプランジャー型の一台の射出装置、固定型と可動型とからなる成形金型、およびその成形金型中に設けられかつ成形品形状に形成されたキャビティとから主に構成された通常の射出成形機である。固定型および／または可動型には冷却媒体が供給されている。
【００１７】
次に図面を参照して、本発明に係わる製造装置の一例を説明する。図１は、成形金型の主要部を示す模式的な概略斜視図であって、成形金型１は、固定型２および可動型３とから構成され、両型の間にキャビティ４が設けられている。図１にはさらに、固定型２の中に設けられかつ射出装置（図示せず）から送られてくる樹脂の入り口になるスプルー５、可動型３にはスプルー５に接続し樹脂の通路になっているランナー６、およびキャビティ４に設けられた樹脂供給口（ゲート）７および８が示されている。
【００１８】
射出装置から送り出されてきた溶融樹脂の成形金型への入り口であるスプルー５から先は、少なくとも２つのランナー６へと分岐し、各ランナー６は樹脂供給口へと接続している。図１では、スプルー５から２つのランナー６へと分かれ、そのランナー６はキャビティ４の２箇所の樹脂供給口７および８に各々接続しているが、成形品の形状によっては樹脂供給口の数を２箇所以上に増やす必要性から、スプルー５から直接分岐するランナー６の数をさらに増やすことも可能である。
【００１９】
一台の射出装置から送り出されてきた溶融樹脂の流れは少なくとも２方向に分かれてキャビティを充填していくが、ここでスプルー５から各樹脂供給口へ到る樹脂通路すなわちランナー６の容積は、いずれの樹脂通路もほぼ等しい容積を有している。それ故に、射出された樹脂はいずれの樹脂通路を経由しても、キャビティの各樹脂供給口からキャビティ内に向かって、主樹脂流も、副樹脂流もほぼ同時に充填されることになる。
【００２０】
図２は、キャビティ４およびランナー６の一例を模式的に表した概略断面図である。キャビティ４には樹脂供給口７および８が設けられており、樹脂供給口７を成形品の主要部を形成する主樹脂流の入り口とした場合、樹脂供給口８は成形品の主用部以外の部分を形成する副樹脂流の入り口になる。
【００２１】
通常その樹脂供給口は、成形品の縁部に設けられる。従って、樹脂供給口７は成形品のほぼ中心部に相当する箇所の縁部に位置し、樹脂供給口８は成形品の端部となる相当箇所の縁部に位置している。前述したように樹脂供給口は、キャビティ４の少なくとも２箇所に設ける。ここでは、成形品の主要部を形成するための１つの樹脂供給口７を主樹脂供給口、成形品の主要部以外の部分を形成するための１つ以上の樹脂供給口８を副樹脂供給口と呼ぶ。副樹脂供給口８の数は、成形品の大きさや形状によって任意に設計される。
【００２２】
本発明では、主樹脂供給口の断面積を副樹脂供給口の総断面積の２０〜９０倍、好ましくは２０〜４０倍にしている。断面積を調整するための好ましい態様として、図２では、主樹脂供給口７をファンゲート方式とし、副樹脂供給口８をサイドゲート方式とし、前記の断面積比になるよう各供給口の断面積を調整した例を挙げている。従って、主樹脂供給口からの樹脂充填量が副樹脂供給口からの総樹脂充填量よりもはるかに多いので、主樹脂供給口から送られる樹脂が、成形品主要部のほとんどの部分を形成することになる。また、副樹脂供給口から充填された樹脂は、例えば成形品のリブ、折り返し部、端部を形成する。このような装置を使用することによって、成形品の表面に現れ易いフローマークの発生を低減させることができる。
【００２３】
【実施例】
次に本発明を実施例を通して説明するが、本発明は実施例によって何ら限定されるものではない。
【００２４】
（実施例１）
図１に示した成形金型を設置した射出成形機を使用し、ポリプロピレン樹脂の射出成形を行なった。この際、キャビティとしては図２に示した２点ゲート方式を採用した。キャビティは、縦３５ｃｍ、横１０ｃｍ、深さ０．３ｃｍに形成されており、主樹脂供給口はファンゲート方式、副樹脂供給口はサイドゲート方式を採用している。
【００２５】
主樹脂流の樹脂充填量は７９．８ｇ（質量）、副樹脂流の充填量は１９．９ｇ（質量）、その質量比は４．０倍であった。また、主樹脂供給口の断面積は８０ｍｍ２、副樹脂供給口の断面積は２ｍｍ２で、その比は４０倍であった。また、スプルーから主樹脂供給口および副樹脂供給口までの各ランナーの容積を同じにした。成形は、樹脂温度２１０℃、金型温度４０℃、樹脂射出率４６ｃｍ３／秒の条件で行なった。
【００２６】
使用したポリプロピレン樹脂は、次の組成を持ったコンパウンドであった。
プロピレン・エチレンブロックコポリマー・・・６０重量％
メルトフローレート：４０（ｇ／１０分）
エチレン含有量　　：６重量％
エチレン・１−ブテン共重合体ゴム・・・・・・３１重量％
メルトフローレート：２（ｇ／１０分）
タルク・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　９重量％
コンパウンドのメルトフローレート：２５（ｇ／１０分）
（ＡＳＴＭ　Ｄ−１２３８；２３０℃、２．１６ｋｇ）
【００２７】
（実施例２）
実施例１において、製造条件および装置条件を次の通りに変更した以外は実施例１と同様に行ない、ポリプロピレン樹脂の射出成形を行なった。すなわち、主樹脂流の樹脂充填量を６１．８ｇ（質量）、副樹脂流の充填量を３８．０ｇ（質量）とし、その質量比は１．６３倍であった。また、主樹脂供給口の断面積を８０ｍｍ２、副樹脂供給口の断面積を４ｍｍ２とし、その比は２０倍であった。
【００２８】
（比較例１）
実施例１において、キャビティとしては図２に示したゲート７のみを有する１点ゲート方式の成形金型を使用した以外は、実施例１と同様に行なった。
【００２９】
実施例１および２、また比較例１で得られた成形品の表面状態を調べ、フローマークの発生状況をフローマーク発現面積率として算出した。実施例１および２では、主樹脂供給口から充填された樹脂によって成形された成形品主要部の表面上に発現したフローマークの発生領域の表面積を求め、また副樹脂供給口から充填された樹脂によって成形された成形品部分の表面上に発現したフローマークの発生領域の表面積を求め、次にそれらの表面積の和を成形品の全表面積で除してフローマーク発現面積率を算出した。比較例１では、フローマークが発現した領域の表面積を求め、その面積を成形品の全表面積で除してフローマーク発現面積率を算出した。
実施例　１・・・・フローマーク発現面積率　　７．２％
実施例　２・・・・同上　　　　　　　　　　　５．１％
比較例　１・・・・同上　　　　　　　　　　６５．７％
【００３０】
【発明の効果】
本発明における成形品の製造方法では、射出装置から供給される樹脂を少なくとも２方向から同時にキャビティへと射出し、その際主樹脂流の充填量と副樹脂流の総充填量との割合を一定の範囲に調整しているので、得られた成形品の表面にはフローマークの発生を大幅に低減させることができ、外観良好な成形品を得ることができる。
【００３１】
また、本発明における成形品の製造装置では、キャビティに設けた少なくとも２つの樹脂供給口の断面積を、主樹脂供給口と副樹脂供給口とで一定の範囲に調整し、かつ各樹脂供給口に到るランナーの容積を等しくしているので、そのような装置から製造した成形品の表面には、フローマークの発生が大幅に低減しており、良好な外観を有している。
【００３２】
従って、この製造方法および製造装置を用いて製造した成形品は良好な外観を呈するので、見栄えのよさを重要視する大型製品、例えば自動車のバンパー、インスツルメントパネル、アシストステップ、サイドプロテクター等の自動車内外装成形品の製造に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】成形金型の主要部を模式的に示す概略斜視図である。
【図２】キャビティおよびランナーを模式的に表した概略断面図である。
【符号の説明】
１・・・・成形金型
２・・・・固定型
３・・・・可動型
４・・・・キャビティ
５・・・・スプルー
６・・・・ランナー
７・・・・主樹脂供給口
８・・・・副樹脂供給口
【図１】
2004050658.tif 000003
【図２】
2004050658.tif 000004