(57)【要約】【課題】ボス部の有底開口部を厚肉部とすることなしに、樹脂成形品のヒケとバリとを同時に防止することができるボス部を有する樹脂成形品の製造方法及びそれに使用される金型を提供する。【解決手段】金型２０は、上型２１と下型２２とを有し、上型２１のボス部に対応する厚肉部に管状ピン２３と内側ピン２４とが配置されている。管状ピン２３と内側ピン２４との間には隙間２５が形成されており、この隙間２５から圧縮ガスが供給されて樹脂成形品３０のヒケが防止される。さらに、管状ピン２３と内側ピン２４の先端は位置がそろえて配置されている。また、ボス部３１の高さ方向の形成範囲において、管状ピン２３の内径一定とされており、かつ内側ピン２４の外径が一定とされている。そのため、この範囲において隙間２５の厚さが一定とされている。これにより、樹脂成形品３０に形成されるバリを防止することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
突出面に有底開口部を有するボス部を備えた樹脂成形品を、前記ボス部に対応する形状の金型内に前記樹脂成形品をなす溶融樹脂を射出して成形する方法であって、前記金型は、前記ボス部の前記有底開口部に配置される管状ピンと該管状ピンの管内に配置される内側ピンとを有するものであり、前記溶融樹脂を前記金型内に射出したときに、前記管状ピンと前記内側ピンとの間の隙間から前記ボス部の前記有底開口部に圧縮ガスを供給して、前記ボス部の前記有底開口部底面を押圧する樹脂成形品の製造方法において、
前記管状ピンと前記内側ピンとは、前記ボス部の前記有底開口部底面に対面する一端側が位置をそろえて配置されており、かつ、前記内側ピンと前記管状ピンとの間の隙間の厚さが前記ボス部の前記有底開口部底面から前記ボス部の突出面までの範囲で一定とされていることを特徴とするボス部を有する樹脂成形品の製造方法。
【請求項２】
前記溶融樹脂がポリプロピレンを主体に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のボス部を有する樹脂成形品の製造方法。
【請求項３】
前記圧縮ガスの注入圧力が、２ＭＰａ〜４ＭＰａであることを特徴とする請求項２に記載の樹脂成形品の製造方法。
【請求項４】
突出面に有底開口部を有するボス部を備えた樹脂成形品を射出成形する際に使用される金型であって、
前記ボス部の前記有底開口部に嵌合するように配置される管状ピンと、
該管状ピンの管内に配置される内側ピンと、
前記管状ピンと前記内側ピンとの間の隙間から前記ボス部の前記有底開口部底面に対して圧縮ガスを供給する供給手段と、を有する金型において、
前記管状ピンと前記内側ピンとは、前記ボス部の前記有底開口部底面に対面する一端側が位置をそろえて配置されており、かつ、前記ボス部の前記有底開口部底面から前記ボス部の突出面までの範囲で、前記内側ピンと前記管状ピンとの間の隙間の厚さが一定とされていることを特徴とするボス部を有する樹脂成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボス部を有する樹脂成形品の成形方法及びそれに用いる金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボス部を有する樹脂成形品を射出成形法により成形する場合、ボス部のような部分的厚肉部にヒケが発生しやすい。そのため、成形品の見栄えが悪くなったり、寸法精度が悪くなったりする問題がある。例えば、突出面に有底開口部を有するボス部を備えた樹脂成形品を射出成形すると、ボス部の有低開口部底面とは反対側にヒケが生じやすい。そこで、有底開口部底面に対して圧縮ガスを供給して、ヒケを防止している（例えば、特開平１０−０８６１６９号公報）。
【０００３】
上記公報に開示されている技術を図３を用いて具体的に示す。下型２と上型１とを有する金型１０に形成されているキャビティ６に溶融樹脂を射出することにより樹脂成形品を成形する。金型１０の特に上型１は、樹脂成形品のボス部に対応する形状を有するものであり、下型２との間に、ボス部を形成するための厚肉部が形成されている。そして、この厚肉部に管状ピン３と内側ピン４とが配置されており、この管状ピン３によりボス部の有底開口部が形成されるようになっている。また、内側ピン４の先端４ａが管状ピン３の先端３ａよりも引きこもる位置に設けられている。さらに、管状ピン３と内側ピン４との間には隙間５が形成されており、この隙間５からボス部に対応するキャビティ６内に圧縮ガスが供給されるようになっている。このように、管状ピン３と内側ピン２との間の隙間５から圧縮ガスを供給することにより、ボス部の有底開口部底面とは反対側にヒケが発生することを防止することができる。さらに、上記公報に記載されている技術においては、内側ピン４の先端が管状ピン４の先端よりも引きこもる位置に設け、ボス部の有底開口部底面に厚肉部を形成することにより、ボス部の基部が薄くなって強度が低下するのを防止できるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−０８６１６９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に開示されているように、ボス部の有底開口部底面に厚肉部を形成する方法を採用すると、樹脂成形品に余分な箇所が形成されることになり、材料の使用量も多くなる。また、ヒケを十分に抑制するのに十分な厚肉部を形成するためには、厚肉部の厚さの最適値を求める必要があるが、この最適値を求めるためには、時間的なロスを避けがたい。
【０００６】
さらに、管状ピン３の内側に配置されている内側ピン４の先端部は、管状ピン３と隙間５を形成しているが、管状ピン３と内側ピン４との間に隙間５が形成されているのは、内側ピン４の先端部７のみであり、その他の箇所では内側ピン４の径が縮径され、内側ピン４と管状ピン３との間の隙間５が大きく設定されている。そのため、金型内に溶融樹脂を射出したときに、管状ピン３と内側ピン４との間の隙間５に溶融樹脂が侵入して樹脂成形品にバリが生じやすい。
【０００７】
本発明は、上記の問題を鑑みて為されたものであり、ボス部の有底開口部を厚肉部とすることなしに、樹脂成形品のヒケとバリとを同時に防止することができるボス部を有する樹脂成形品の製造方法及びそれに使用される金型を提供することを課題とする。
【０００８】
【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のボス部を有する樹脂成形品の製造方法は、突出面に有底開口部を有するボス部を備えた樹脂成形品を、前記ボス部に対応する形状の金型内に前記樹脂成形品をなす溶融樹脂を射出して成形する方法であって、前記金型は、前記ボス部の前記有底開口部に配置される管状ピンと該管状ピンの管内に配置される内側ピンとを有するものであり、前記溶融樹脂を前記金型内に射出したときに、前記管状ピンと前記内側ピンとの間の隙間から前記ボス部の前記有底開口部に圧縮ガスを供給して、前記ボス部の前記有底開口部底面を押圧する樹脂成形品の製造方法において、前記管状ピンと前記内側ピンとは、前記ボス部の前記有底開口部底面に対面する一端側が位置をそろえて配置されており、かつ、前記内側ピンと前記管状ピンとの間の隙間の厚さが前記ボス部の前記有底開口部底面から前記ボス部の突出面までの範囲で一定とされていることを特徴とする。
【０００９】
さらに、上記課題を解決するための本発明の金型は、突出面に有底開口部を有するボス部を備えた樹脂成形品を射出成形する際に使用される金型であって、前記ボス部の前記有底開口部に嵌合するように配置される管状ピンと、該管状ピンの管内に配置される内側ピンと、前記管状ピンと前記内側ピンとの間の隙間から前記ボス部の前記有底開口部底面に対して圧縮ガスを供給する供給手段と、を有する金型において、前記管状ピンと前記内側ピンとは、前記ボス部の前記有底開口部底面に対面する一端側が位置をそろえて配置されており、かつ、前記ボス部の前記有底開口部底面から前記ボス部の突出面までの範囲で、前記内側ピンと前記管状ピンとの間の隙間の厚さが一定とされていることを特徴とする。
【００１０】
なお、本明細書において、「ボス部の突出面」とは、ボス部の側周面や内周面ではなく、ボス部が突出している側の先端の表面をいうものとする。また、「ボス部の有底開口部底面」とは、ボス部に突出面側から形成される有底開口部の底面のことをいうものとする。また、「ボス部の有底開口部底面からボス部の突出面までの範囲」とは、簡単に言えば、ボス部の有底開口部底面を基準としたときの、ボス部の高さの範囲をいうものである。
【００１１】
従来技術で示した特許文献１には、比較例として、管状ピン３と内側ピン４との先端部の位置をそろえて配置した場合が開示されている。上記特許文献１によると、管状ピン３と内側ピン４との先端の位置をそろえて配置した場合、供給される圧縮ガスがボス部の有底開口部底面から一般面に漏れ込んでボス部の強度が低下するとともに、樹脂成形品の表面に僅かなくぼみが形成されると記載されている。しかしながら、このような不具合は、圧縮ガスを供給する際のガスの圧力にも大きく依存するため、圧縮ガスの圧力を調節することで、樹脂成形品の強度やくぼみの形成を解決できるものと考えられる。しかし、特許文献１に開示されている技術では、内側ピンの先端部以外の部分では内側ピンと管状ピンとの間の隙間が広く設定されているために、隙間を通過する際の溶融樹脂の圧力損失が低くなる結果、溶融樹脂を金型に射出したときに、隙間に溶融樹脂が侵入しやすくなるものと推測される。
【００１２】
そこで、本発明者等は、鋭意検討の結果、圧縮ガスにより樹脂成形品のヒケを防止するようにしたボス部を有する樹脂成形品の製造方法において使用する金型として、管状ピンと内側ピンとが、樹脂成形品のボス部の有底開口部底面に対面する一端側（先端側）を位置をそろえて配置されており、かつ、樹脂成形品のボス部の有底開口部底面からボス部の突出面までの範囲で、内側ピンと管状ピンとの間の隙間の厚さが一定とされているものを採用することにより、樹脂成形品のヒケとバリとを同時に防止することができることを見出した。
【００１３】
上記のように、内側ピンと管状ピンとが樹脂成形品のボス部の有底開口部底面に対面する一端側を位置をそろえて配置していることにより、ボス部の有底開口部底面に強度向上を目的として厚肉部を形成する必要もなく、厚肉部の厚さの最適値を求める必要もない。さらに、樹脂成形品のボス部の有底開口部底面からボス部の突出面までの範囲で、内側ピンと管状ピンとの間の隙間の厚さが一定とされているので、溶融樹脂が金型に射出されたときに、大きな圧力損失のため溶融樹脂の隙間への侵入が阻害されることになる。また、特許文献１に示す技術では、内側ピンの形状を先端部のみ大きな径を有するように加工する必要があり、加工が面倒であるという不具合があるが、本発明の金型においては、管状ピンの内週面と内側ピンの外周面とを一定の径で形成すればよいので、内側ピンの加工が容易であるという利点がある。
【００１４】
さらに、本発明者等は、管状ピンと内側ピンの先端を位置を揃えて配置する場合に、管状ピンの外径と内側ピンの外径との比を調節することにより、樹脂成形品のヒケを防止するとともに、樹脂成形品にくぼみが形成されにくくすることができることを見出した。具体的には、管状ピンの外径をＲ、内側ピンの外径をｒとしたとき、Ｒ／ｒの値が２．１５〜２．２４となるのがよく、より望ましくは、２．１９〜２．２３となるのがよい。とくに、Ｒ／ｒ＝２．２３となるように管状ピンと内側ピンとを配置した場合に、圧縮ガスを供給しても、樹脂成形品のヒケを防止することができるとともに、樹脂成形品にくぼみが形成されるのを抑制することができる。
【００１５】
このように、樹脂成形品に形成されるヒケやくぼみを防止するのは、管状ピンと内側ピンとの先端を位置を揃えて配置した場合でも可能であり、厚肉部の厚さの最適値を設定する必要がなかったり、厚肉部を形成するための余分な樹脂が必要でなかったりする点で、管状ピンと内側ピンとの先端を位置を揃えて配置するほうがかえって有利である。さらに、管状ピンと内側ピンとの先端を位置を揃えて配置する場合、管状ピンと内側ピンとの間の隙間へ溶融樹脂が侵入しやすくなるが、管状ピンと内側ピンとの間の隙間の厚さが、少なくともボス部の有底開口部底面からボス部の突出面までの範囲で一定とされているので、前記隙間への溶融樹脂の侵入を抑制することができ、結果として樹脂成形品へのバリの形成を抑制することができるのである。
【００１６】
さらに、本発明のボス部を有する樹脂成形品の製造方法においては、溶融樹脂がポリプロピレンを主体に構成されているのがよい。本発明において「主体」とは対象となる物質において、（例えば質量％で）最も含有量の多いものをいうものとする。溶融樹脂としてポリプロピレンを主体に構成されているものを採用する場合、ポリプロピレンは流動性が良いため、溶融樹脂を金型内に照射すると、樹脂成形品にバリが生じやすく、本発明の効果がより顕著となるのである。
【００１７】
さらに、圧縮ガスの注入圧力が、２ＭＰａ〜４ＭＰａであるのがよい。樹脂成形品へのヒケやバリの発生を防止するためには、本発明の方法や金型が有効であることに変わりないが、その場合でも圧縮ガスの注入圧力を、効果的な範囲に調節する必要がある。圧縮ガスの圧力が２ＭＰａ未満の場合は、樹脂成形品へのヒケの発生を十分に抑制することができず、一方、注入圧力が４ＭＰａを超えると、注入圧力が大きすぎ、樹脂成形品に圧縮ガスに起因するくぼみが形成される要因となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の金型の一例を示すとともに、本発明のボス部を有する樹脂成形品の製造方法の概略を説明するものである。また、図２は、本発明の金型および方法により製造できる樹脂成形品の一例を示すものである。本実施形態の場合、樹脂成形品とはポリプロピレン製のトイレ用便座であり、図２は、この便座に形成されているボス部を拡大して示すものである。図２に示すように、樹脂成形品３０には、基部３２に有底開口部３３を有するボス部３１が形成されている。このボス部３１は筒状をなすものであり、有底開口部３３は円筒形状の空間とされている。
【００１９】
図２のような樹脂成形品３０を製造する場合、図１に示すように、樹脂成形品３０の形状に対応する形状のキャビティ２６を有する金型２０に樹脂成形品となる溶融樹脂を射出することにより得ることができる。金型２０は、上型２１と下型２２とにより構成されるものである。上型２１は、樹脂成形品３０のボス部３１に対応するように円柱形状の厚肉部が形成されており、この厚肉部に挿入される形で管状ピン２３が配置されている。この管状ピン２３は、射出成形により形成される樹脂成形品３０のボス部３１の内径に対応する径とされ、ボス部３１の突出面３５からボス部３１の長さに対応するように上型２１から突出して配置さされている。さらに、この管状ピン２３の管内に内側ピン２４が配置されている。これら管状ピン２３と内側ピン２４との先端側は位置を揃えて配置されている。つまり、内側ピン２４は管状ピン２３の先端に対して、引き込む位置でもなく、また突き出る位置でもなく配置されている。また、管状ピン２３と内側ピン２４との間には、図示しない供給手段からの圧縮ガスを供給することができるように隙間２５が形成されている。そして、この隙間２５の厚さは、ボス部３１の突出面３５側（キャビティ２６の上型の端面２６ａに対応）からボス部３１の有底開口部底面３４側（管状ピン２３及び内側ピン２４の先端面２６ｂに対応）の範囲において、一定とされている。具体的には、管状ピン２３の内径が上記範囲内で一定とされており、さらに内側ピン２４の外径が上記範囲内で一定とされ、隙間２５の厚さが一定とされている。なお、下型２２は、本実施形態の場合、樹脂成形品３０のボス部３１が形成されている側とは反対側の面と対応する形状とされている。
【００２０】
管状ピン２３と内側ピン２４との間に形成される隙間２５の厚さは、本実施形態の場合１０〜５０μｍとされている。隙間２５の厚さが１０μｍ以下であると、隙間２５での圧力損失により、樹脂成形品３０のヒケを防止するのに十分な圧縮ガスを供給するのに、より大きな注入圧力が必要となるため好ましくない。一方、隙間２５の厚さが５０μｍ以上となると、隙間２５に溶融樹脂が侵入しやすくなるので好ましくない。
【００２１】
また、樹脂成形品３０へのヒケやバリの発生を防止するために、管状ピン２３の外径（Ｒ）と内側ピン２４の外径（ｒ）との比を調整することが有効である。具体的には、Ｒ／ｒの値が２．１５〜２．２４の範囲であるのがよく、より望ましくは２．１９〜２．２３の範囲であるのがよい。特に、Ｒ／ｒ＝２．２３とするのがよい。
【００２２】
以下、上記のような金型２０を用いて射出成形法により樹脂成形品を成形する手順について説明する。まず、図１のように配置された金型２０のキャビティ２６に対して樹脂成形品３０となる溶融樹脂を射出充填する。溶融樹脂としては、本実施形態の場合ポリプロピレンが採用されるが、その他、ポリエチレン、ＡＢＳ、ポリカーボネート、ポリアミド等の熱可塑性樹脂を採用することができる。
【００２３】
溶融樹脂をキャビティ２６に充填開始した後、充填完了時あるいはその近傍において、隙間２５から圧縮ガスをボス部の有底開口部３３の底面３４に対して供給する。圧縮ガスとしては、乾燥空気や窒素ガス等を採用することができるが、溶融樹脂との反応性を考慮すれば、特に窒素ガスを採用するのが望ましい。これにより、ボス部３１の基部３２が圧縮ガスにより下型２２に押し付けられることになり、ボス部３１の基部３２に生じるヒケを防止することができる。圧縮ガスの注入圧力としては、２ＭＰａ〜４ＭＰａの範囲とすることができる。圧縮ガスの注入圧力が２ＭＰａ未満であると、十分にヒケを防止することができず、一方、圧縮ガスの注入圧力が４ＭＰａを超えると、逆に注入圧力が大きすぎ、樹脂成形品３０にくぼみが形成されやすくなる。なお、圧縮ガスを供給するタイミングは、予め最適なタイミングが決定されており、溶融樹脂を射出開始してから予め設定された時間後に圧縮ガスが供給されるようになっている。これは、射出成形装置のタイマーに予め圧縮ガスの最適な注入タイミングを設定しておくことで実現することができる。圧縮ガスの注入タイミングとしては、一般的に溶融樹脂の射出開始から１０〜２０秒後とすることができる。
【００２４】
その後、圧縮ガスを供給しつつ、一定時間保持することにより、溶融樹脂を冷却・固化させる。ここで、圧縮ガスが溶融樹脂の冷却・固化まで供給され続けているので、樹脂成形品のヒケを防止することができる。さらに、本発明の構成により隙間２５に溶融樹脂が侵入しにくくなっているので、樹脂成形品へのバリの形成を抑制することができる。圧縮ガスの保持時間としては、一般的に３０〜５０秒間とすることができる。
【００２５】
以上のような本実施形態においては、圧縮ガスを供給することにより、ボス部３１の有底開口部底面３４とは反対側の面でのヒケを防止することができるとともに、ボス部３１の有底開口部３３に厚肉部を設けていないので、厚肉部の厚さの最適値を設定するのに時間的なロスがかからない。さらに、圧縮ガスを供給するための隙間２５の厚さが、ボス部３１の高さ方向におけるボス部３１の形成領域において一定とされているので、隙間２５に溶融樹脂が侵入しにくくなり、結果として樹脂成形品にバリが形成されるのを防止することができる。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。樹脂成形品としては、ポリプロピレン製のトイレ用便座であり、その先端部分の座面とは反対側の面にボス部が形成されているものである。ボス部の外径は直径７ｍｍとされ、内径は直径３．３５ｍｍとされる。ボス部の高さはボス部の有底開口部底面から１２ｍｍとされる。
【００２７】
一方、ボス部の有底開口部を形成する管状ピンは、その外径がボス部の内径と同じ直径３．３５ｍｍとされ、内径が１．５２ｍｍとされている。さらに、管状ピンの管内に配置されている内側ピンの外径は直径１．５ｍｍとされている。管状ピンと内側ピンとの間には隙間が形成されており、隙間の厚さは２０μｍとされている。したがって、管状ピンの外径（直径：Ｒ）と内側ピンの外径（直径：ｒ）との関係は、Ｒ／ｒ＝２．２３とされている。
【００２８】
樹脂成形品の成形条件としては、溶融樹脂の温度を１９５℃とし、金型の温度を５０℃し、射出時間を１３秒とし、冷却時間を４０秒としている。圧縮ガスの注入条件としては、圧縮ガスの注入圧力を３ＭＰａとし、圧縮ガスの注入タイミングは、溶融樹脂を充填開始してから１１秒後とし、圧縮ガスの保持時間は４０秒間としている。そして、溶融樹脂が冷却・固化されれば、脱圧するとともに型開して樹脂成形品金型から取り出す。
【００２９】
上記のように、形成された樹脂成形品において、ボス部の有底開口部底面とは反対側の面を観察するとともに、ボス部の有底開口部底面におけるバリの形成を観察した。その結果、ボス部の有底開口部底面とは反対側の表面にヒケは生じておらず、かつ、ボス部の有底開口部底面にはバリが生じていなかった。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のボス部を有する樹脂成形品の製造方法では、突出面に有底開口部を有するボス部を備えた樹脂成形品を、ボス部に対応する形状の金型内に樹脂成形品をなす溶融樹脂を射出して成形する方法であって、金型は、ボス部の有底開口部に配置される管状ピンと該管状ピンの管内に配置される内側ピンとを有するものであり、溶融樹脂を金型内に射出したときに、管状ピンと内側ピンとの間の隙間からボス部の有底開口部に圧縮ガスを供給して、ボス部の有底開口部底面を押圧する樹脂成形品の製造方法において、管状ピンと内側ピンとは、ボス部の有底開口部底面に対面する一端側が位置をそろえて配置されており、かつ、内側ピンと管状ピンとの間の隙間の厚さがボス部の有底開口部底面からボス部の突出面までの範囲で一定とされているので、ボス部の有底開口部を厚肉部とすることなしに、樹脂成形品のヒケとバリとを同時に防止することができる。
【００３１】
さらに、本発明の金型では、突出面に有底開口部を有するボス部を備えた樹脂成形品を射出成形する際に使用される金型であって、ボス部の有底開口部に嵌合するように配置される管状ピンと、該管状ピンの管内に配置される内側ピンと、管状ピンと内側ピンとの間の隙間からボス部の有底開口部底面に対して圧縮ガスを供給する供給手段と、を有する金型において、管状ピンと内側ピンとは、ボス部の有底開口部底面に対面する一端側が位置をそろえて配置されており、かつ、ボス部の有底開口部底面からボス部の突出面までの範囲で、内側ピンと管状ピンとの間の隙間の厚さが一定とされているので、ボス部の有底開口部を厚肉部とすることなしに、樹脂成形品のヒケとバリとを同時に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金型の一例を示すとともに、本発明のボス部を有する樹脂成形品の製造方法を説明するための図。
【図２】本発明により成形される樹脂成形品の一例をその一部を拡大して示す図。
【図３】従来のボス部を有する樹脂成形品の製造方法について、使用される金型とともに説明する図。
【符号の説明】
２０  金型
２３  管状ピン
２４  内側ピン
２５  隙間
３０  樹脂成形品
３１  ボス部
３２  基部
３３  有底開口部
３４  有底開口部底面
３５  突出面
【図１】
2005028731.tif 000003
【図２】
2005028731.tif 000004
【図３】
2005028731.tif 000005