(57)【要約】【課題】  計算機支援による最適化手法を用いて設計された金型を使用した射出成形法によってウェルド発生の可能性を有する樹脂成形体を得る場合において、ウェルド発生を低減化するための樹脂成形体の設計方法、樹脂成形体、成形用金型及び樹脂成形体の製造方法の提供。【解決手段】  ウェルド発生が低減化された樹脂成形体の設計方法であって、計算機支援による最適化手法を用いて設計され、該最適化手法において、樹脂成形体のデザインの制約を受ける制約パラメータと、前記制約を受けず任意に設定できる可変パラメータとを、少なくともそれぞれ１つずつ用い、前記制約パラメータの少なくとも１つと、前記可変パラメータの少なくとも１つとは、連動するものであることを特徴とする樹脂成形体の設計方法等による。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェルド発生が低減化された樹脂成形体の設計方法であって、
計算機支援による最適化手法を用いて設計され、
該最適化手法において、樹脂成形体のデザインの制約を受ける制約パラメータと、前記制約を受けず任意に設定できる可変パラメータとを、少なくともそれぞれ１つずつ用い、
前記制約パラメータの少なくとも１つと、前記可変パラメータの少なくとも１つとは、連動するものであることを特徴とする樹脂成形体の設計方法。
【請求項２】
前記可変パラメータは、徐変角度（ｄ）を含むことを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形体の設計方法。
【請求項３】
前記制約パラメータは、一般部肉厚（ａ）、変更部肉厚（ｂ）及び肉厚変化割合（ｃ）を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂成形体の設計方法。
【請求項４】
一般部肉厚（ａ）が１〜３ｍｍ、変更部肉厚（ｂ）が１〜３ｍｍであり、一般部肉厚（ａ）が変更部肉厚（ｂ）より大きく、かつ、肉厚変化割合（ｃ）が０．３ｍｍｔ／ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の樹脂成形体の設計方法。
【請求項５】
前記変更部は、ウェルド発生想定域近傍に設けることを特徴とする請求項３又は４に記載の樹脂成形体の設計方法。
【請求項６】
前記変更部は、ウェルド発生想定域を挟んだ２箇所に設けることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の樹脂成形体の設計方法。
【請求項７】
前記可変パラメータは、さらに、変更部間距離（ｅ）を含むことを特徴とする請求項６に記載の樹脂成形体の設計方法。
【請求項８】
前記可変パラメータは、剪断速度（ｆ）を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の樹脂成形体の設計方法。
【請求項９】
前記樹脂成形体は、熱可塑性樹脂を原料とするものであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の樹脂成形体の設計方法。
【請求項１０】
前記熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン系樹脂であることを特徴とする請求項９に記載の樹脂成形体の設計方法。
【請求項１１】
前記ポリプロピレン系樹脂は、メルトフローレート（２３０℃、２．１６ｋｇ荷重）が１０ｇ／１０分以上であることを特徴とする請求項１０に記載の樹脂成形体の設計方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の樹脂成形体の設計方法に基づいて設計されたことを特徴とする樹脂成形体。
【請求項１３】
請求項１２に記載の樹脂成形体を射出成形法により成形する際に用いることを特徴とする成形用金型。
【請求項１４】
請求項１３に記載の成形用金型を用いて製造することを特徴とする樹脂成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂成形体の設計方法、樹脂成形体、成形用金型及び樹脂成形体の製造方法に関し、さらに詳しくは、金型を使用した射出成形法によってウェルド発生の可能性を有する樹脂成形体を得る場合において、計算機支援による最適化手法を用いてウェルド発生を低減化することができる樹脂成形体の設計方法、樹脂成形体、成形用金型及び樹脂成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車部品などの各種工業部品や各種容器などの日用生活用品などの成形体は、その多くがポリプロピレン系樹脂をはじめとする熱可塑性樹脂を用いて、射出成形法や射出圧縮成形法などにて成形され製造されている。これらにおいては成形体の用途やデザイン性などからその形状が制約されるケースが多い。その結果、２つ以上の樹脂フローフロント（流動先端部）が会合した場所に発生するＶノッチ状の糸状の細い線状痕であるウェルド（ウェルドラインともいう。）が発生する形状とせざるを得ない場合が多く、インサートや格子、あるいは多点ゲートの場合にはこのようなウェルドが必ず発生する。ウェルドは成形体の外観ひいては商品価値を著しく低下させる（とりわけ成形体が着色品であり、特に色合いが暗濃である場合やメタリック調である場合など）ばかりでなく、成形体の割れを誘発するおそれもあり、極力消失、低減化する必要がある。ウェルドは、塗装により消失させることはできるが手間やコストが掛かり、塗装レスの場合においても消失、低減化することが望まれている。
【０００３】
ウェルドを消失、低減化する試みは従来から種々行われている。例えば複数のゲートを設けることが必要な射出成形の場合、複数のゲートから流入した溶融樹脂の流れ状態を制御することにより、ウェルドの発生防止、抑制及び位置制御することが行われている。
例えば特許文献１及び２には、第１ゲートから射出された溶融樹脂が第２ゲートを通過する際、もしくはある程度通過した後、第２ゲートから溶融樹脂材料をキャビティ内に射出する様に制御してウェルドの発生を防止、抑制する方法が記載されている。しかしながら、これらの方法においては、各ゲートから溶融樹脂を射出するタイミングや、樹脂流入量の減少又は停止するタイミングを判断して最適化を図るために、例えば樹脂の流動性の高低や変化を生じた場合などにおいて、試行錯誤を勘や経験もまじえて繰り返して行う必要が生じ易い。さらにこれらは定位置のゲート下にてゲート調整するので、限られた条件下の対応となり易く、最良の結果を得ることが困難である場合が多かった。
【０００４】
ウェルドは、前記した様に樹脂フローフロントが会合した場所に発生するが、この樹脂フローフロントが会合する際の角度を「会合角度」といい、この角度を調節することでウェルドを消失、低減化することができるとされている。
例えば非特許文献１では成形樹脂の会合角度を１２０〜１５０°とすれば消失するとしている。しかしながらここでは、この会合角度をウェルドが消失、低減化できる様に最適化、具現化する成形体の設計方法などに関する方法の記載は無く明らかでない。
【０００５】
一方、ウェルドラインの発生位置を確実に予測することが可能な成形体のウェルドラインの発生位置の流動シミュレーションなどによる予測方法が提案されている。
特許文献３には、成形体の形状を微小要素に分割する分割ステップと、流動シミュレーションを行うウェルドライン発生位置予測ステップと、バルブゲート条件入力ステップと、ランナ部要素との接続状況変更ステップとを具備した成形品のウェルドライン発生位置予測方法が提案されている。
更に、ウェルドの消失、低減化する方法として、射出成形過程を計算する数値解析手法と計算機支援による最適化手法の組み合わせることが提案されている。
特許文献４には、キャビティへの複数の樹脂流入路を有する金型を用いて射出成形を行なう場合に、成形体におけるウェルドの発生を抑制又は制御することを目的として、樹脂流入路の配置、形状、及び／又は寸法に関する金型設計パラメータを、射出成形過程を計算する数値解析手法と計算機支援による最適化手法の組み合わせにより事前に求める金型の設計方法が記載されている。
又、特許文献５には、キャビティへの複数の樹脂流入路を有する金型を用いて射出成形を行なう場合に、ウェルドの発生を制御するために、前記樹脂流入路からの樹脂材料の流入量を時系列的に設定する製造パラメータを、射出成形過程を計算する数値解析手法と計算機支援による最適化手法の組み合わせにより事前に求める射出成形体の製造パラメータの決定方法が記載されている。
これらの方法は人手による試行錯誤を繰り返すことなく、ウェルドの発生を抑制又は制御することができるが、ウェルドの制御領域が一部分のみとなり易かったり、ウェルドの発生位置をずらすことはできるが、その長さを著しく短かくし難いなど、効果が不十分である場合が多かった。
【０００６】
このような事情から、効果的に及び十分にウェルド長さを低減化することができる樹脂成形体の設計方法等を提供することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−１１２４４８号公報
【特許文献２】特開平８−１１８４２０号公報
【特許文献３】特開２００１−２７７３０８号公報
【特許文献４】特開２００５−７８５９号公報
【特許文献５】特開２００５−７８６０号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】横井秀俊、「成形加工」、第６巻第２号、１９９４年、ｐ．１００
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、上記事情に鑑み、ウェルド発生の可能性を有する樹脂成形体を得る場合において、計算機支援による最適化手法を用いてウェルド発生を低減化することができる樹脂成形体の設計方法及び樹脂成形体を提供することにあり、特に金型を使用した射出成形法において最適な成形用金型及び樹脂成形体の製造方法を提供することにある。
尚、ここでいう射出成形とは、広く射出成形全般を指し、例えば射出圧縮成形、射出発泡成形なども含まれるものとする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、計算機支援による最適化手法によって設計され、該最適化手法において、樹脂成形体のデザインの制約を受ける制約パラメータと、前記制約を受けず任意に設定できる可変パラメータとを用い、前記制約パラメータと、前記可変パラメータとは、連動するものである樹脂成形体の設計方法等により、経験や勘に頼らずウェルド長さを低減する最適な樹脂成形体の形状を導き出すこと等が可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明の第１の発明によれば、ウェルド発生が低減化された樹脂成形体の設計方法であって、計算機支援による最適化手法を用いて設計され、該最適化手法において、樹脂成形体のデザインの制約を受ける制約パラメータと、前記制約を受けず任意に設定できる可変パラメータとを、少なくともそれぞれ１つずつ用い、前記制約パラメータの少なくとも１つと、前記可変パラメータの少なくとも１つとは、連動するものであることを特徴とする樹脂成形体の設計方法が提供される。
【００１２】
本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、前記可変パラメータは、徐変角度（ｄ）を含むことを特徴とする樹脂成形体の設計方法が提供される。
【００１３】
本発明の第３の発明によれば、第１又は２の発明において、前記制約パラメータは、一般部肉厚（ａ）、変更部肉厚（ｂ）及び肉厚変化割合（ｃ）を含むことを特徴とする樹脂成形体の設計方法が提供される。
【００１４】
本発明の第４の発明によれば、第３の発明において、一般部肉厚（ａ）が１〜３ｍｍ、変更部肉厚（ｂ）が１〜３ｍｍであり、一般部肉厚（ａ）が変更部肉厚（ｂ）より大きく、かつ、肉厚変化割合（ｃ）が０．３ｍｍｔ／ｍｍ以下であることを特徴とする樹脂成形体の設計方法が提供される。
【００１５】
本発明の第５の発明によれば、第３又は４に記載のいずれか１項の発明において、前記変更部は、ウェルド発生想定域近傍に設けることを特徴とする樹脂成形体の設計方法が提供される。
【００１６】
本発明の第６の発明によれば、第３〜５のいずれか１項の発明において、前記変更部は、ウェルド発生想定域を挟んだ２箇所に設けることを特徴とする樹脂成形体の設計方法が提供される。
【００１７】
本発明の第７の発明によれば、第６の発明において、前記可変パラメータは、さらに、変更部間距離（ｅ）を含むことを特徴とする樹脂成形体の設計方法が提供される。
【００１８】
本発明の第８の発明によれば、第１〜７のいずれか１項の発明において、前記可変パラメータは、剪断速度（ｆ）を含むことを特徴とする樹脂成形体の設計方法が提供される。
【００１９】
本発明の第９の発明によれば、第１〜８のいずれか１項の発明において、前記樹脂成形体は、熱可塑性樹脂を原料とするものであることを特徴とする樹脂成形体の設計方法が提供される。
【００２０】
本発明の第１０の発明によれば、第９の発明において、前記熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン系樹脂であることを特徴とする樹脂成形体の設計方法が提供される。
【００２１】
本発明の第１１の発明によれば、第１０の発明において、前記ポリプロピレン系樹脂は、メルトフローレート（２３０℃、２．１６ｋｇ荷重）が１０ｇ／１０分以上であることを特徴とする樹脂成形体の設計方法が提供される。
【００２２】
本発明の第１２の発明によれば、第１〜１１のいずれか１項の発明の樹脂成形体の設計方法に基づいて設計されたことを特徴とする樹脂成形体が提供される。
【００２３】
本発明の第１３の発明によれば、第１２の発明の樹脂成形体を射出成形法により成形する際に用いることを特徴とする成形用金型が提供される。
【００２４】
本発明の第１４の発明によれば、第１３の発明の成形用金型を用いて、射出成形法により製造することを特徴とする樹脂成形体の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の樹脂成形体の設計方法、樹脂成形体、成形用金型及び樹脂成形体の製造方法によれば、ウェルド発生の要因となると考えられる制約を考慮した上で、樹脂成形体のウェルド長さを事前に低減できる樹脂成形体の最適な設計、それに基づく樹脂成形体の成形用の金型の設計・製作及び樹脂成形体の製造（成形）が可能となる。
詳しくは、射出成形法によって成形する樹脂成形体を設計するに際し、計算機支援によりパラメータを最適化調整し樹脂成形の流動パターンをシミュレーションすることで、経験や勘に頼らずウェルド長さを低減する最適な樹脂成形体の形状を導き出すことが可能となり、これにより、ウェルド発生の要因となると考えられる制約を考慮した上でウェルド長さを低減する樹脂成形体の設計方法、該設計方法により設計された樹脂成形体、該樹脂成形体を製造するための成形用金型及び該成形用金型を用いる樹脂成形体の製造方法を提供することができる。
このため、一般的に高価になり易い樹脂成形体の成形用金型の製作が、少ない回数で済むと共に、経験や勘をまじえた試作・修正改造、樹脂成形体の試験成形やその試行錯誤の繰り返しなどが不要となり、大幅なコスト低減や作業の効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の樹脂成形体の設計方法に用いられる、実用される樹脂成形体の一部をイメージした平板モデルを示す図である。上図は上面を示す概略図であり、下図は正面断面を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の樹脂成形体の設計方法における、制約パラメータ及び可変パラメータに関する説明図（肉厚分布図）である。上図は肉厚分布を説明した上面を示す概略図であり、下図は正（端）断面を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明は、ウェルド発生が低減化された樹脂成形体の設計方法等であって、計算機支援による最適化手法を用いて設計され、該最適化手法において、樹脂成形体のデザインの制約を受ける制約パラメータと、前記制約を受けず任意に設定できる可変パラメータとを、少なくともそれぞれ１つずつ用い、前記制約パラメータの少なくとも１つと、前記可変パラメータの少なくとも１つとは、連動するものであることを特徴とする樹脂成形体の設計方法、該設計方法により設計された樹脂成形体、該樹脂成形体を製造するための成形用金型及び該成形用金型を用いる樹脂成形体の製造方法である。
本発明は、射出成形法で樹脂成形体を得る場合に特に有効であり、このような場合にウェルド発生を低減化するための製品設計を実現できる樹脂成形体の設計方法、成形用金型、製造方法及び樹脂成形体を提供するために、計算機支援によりパラメータを連動して最適化調整し、樹脂成形の流動パターンをシミュレーションしてウェルド長さを低減する最適な樹脂成形体の形状を導き出す設計方法等を提供するものである。
以下、本発明の樹脂成形体の設計方法等について、本発明の一実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。すなわち、予め決められた樹脂材料を用いて射出成形法により製造（成形）する場合の設計方法を例示する。
【００２８】
Ｉ．樹脂成形体の設計方法
１．設計用モデルの設定
本発明の一実施の形態について詳細に説明する。まず、設計用モデルについて説明する。
この実施の形態では、図１に示す様なウェルド発生の可能性を有する一方向に長く延びた長尺平板（樹脂の流れ方向＝４００ｍｍ、樹脂の流れ方向と直角の方向＝１００ｍｍ、一般部肉厚＝２．５ｍｍ）を、設計用モデルとする。
該設計用モデルは、実用される樹脂成形体の一部をイメージした平板モデルである。
上記設計用モデルは平板形状で、樹脂は図１に示す長尺平板の両側端Ａ及びＢから均等の速度で同時に樹脂材料を流入させ、中央部近傍にウェルドを形成させるとする。
なお、ウェルドは樹脂材料の会合角度１３５°にて消失するものとする（前記非特許文献１記載の１２０〜１５０°の中間値とする）。
したがって、ウェルドは、前記長尺平板の中央部近傍に形成されるが、前記長尺平板の全周にわたって、すなわち、前記長尺平板の上面（表面）、裏面及び両側面に発生可能なものである。
【００２９】
２．制約パラメータ及び可変パラメータの設定
本発明における重要な技術要素である、制約パラメータ及び可変パラメータの設定について、図を参照して説明する。本実施の形態において、制約パラメータ及び可変パラメータは、図２に示す様に設定する。
（１）制約パラメータ
制約パラメータとは、前記した様に樹脂成形体のデザインの制約を受けるパラメータである。
本発明において、「樹脂成形体のデザインの制約を受ける」とは、対象とする樹脂成形体の品質上、製造上に必要なデザインを侵さないことや変更できないこといい、例えば、溶融樹脂材料の充填不足を生じない様に一般部肉厚をある厚さ以上に設定せざるを得ないようなことを意味するものである。
本発明において用いる制約パラメータは、樹脂成形体のデザインの制約を受けるパラメータであれば、いずれも選択可能であるが、できるだけウェルドを短くするために樹脂成形体の製品形状や射出成形機などの成形機の能力に合わせて適宜選定、固定して設定する。
制約パラメータとしては、溶融樹脂の流動長や以下に示す一般部肉厚（ａ）、変更部肉厚（ｂ）及び肉厚変化割合（ｃ）等が挙げられ、制約パラメータの個数は、１つ以上で、任意に設定することができる。
例えば、本実施の形態においては、上記の通りの長尺平板モデルを採用しており、この制約パラメータはウェルド発生に対して極めて影響が大きいと考えられるため、好ましくは、複数、例えば、以下に示す一般部肉厚（ａ）、変更部肉厚（ｂ）及び肉厚変化割合（ｃ）の３点について設定することが好ましい。
【００３０】
（ｉ）一般部肉厚（ａ）…樹脂成形体の大部分を占める肉厚であり、樹脂成形体の強度、軽量化と剛性のバランスなどを考えながら決定する。
（ｉｉ）変更部肉厚（ｂ）…一般部肉厚（ａ）とは異なった肉厚を有する部分（変更部）のうち最も薄い部分の肉厚であって、その肉厚を薄くすることで樹脂材料の会合角度を大きくし、ウェルド長さを低減化することを目的とするものであり、樹脂成形体部分への樹脂材料の充填性に注意しながら、可能な限り薄くする。
したがって、一般部肉厚が変更部肉厚よりも大きくなる。
また、該変更部は、樹脂の流速を変化させることで、会合角度を拡げ、ウェルドを消失・低減化させるため、ウェルド発生想定域近傍に設けるのが好ましい。
また、該変更部は、左右両端からの樹脂流れを制御することで、流速変化の効果を２倍にすることができるため、ウェルド発生想定域を挟んだ２箇所に設けるのが好ましい。
（ｉｉｉ）肉厚変化割合（ｃ）…前記した一般部肉厚（ａ）から、変更部肉厚（ｂ）へ肉厚変化させる場合の変化度合（傾き）であり、樹脂成形体の外観不良を起こさないように注意しながら可能な限り大きくする。
【００３１】
但し、一般部肉厚（ａ）が１〜３ｍｍ、変更部肉厚（ｂ）が１〜３ｍｍであり、一般部肉厚（ａ）が変更部肉厚（ｂ）より大きく、かつ、肉厚変化割合（ｃ）が０．３ｍｍｔ／ｍｍ以下であるのが好ましい。
したがって、一般部肉厚（ａ）と変更部肉厚（ｂ）との差が０．３ｍｍ以上のとき肉厚変化割合（ｃ）は０．３ｍｍｔ／ｍｍ以下であり、一方、一般部肉厚（ａ）と変更部肉厚（ｂ）との差が０．３ｍｍより小さいとき肉厚変化割合（ｃ）は一般部肉厚（ａ）と変更部肉厚（ｂ）との差（ｍｍｔ／ｍｍ）以下であることが好ましい。
一般部肉厚（ａ）、変更部肉厚（ｂ）及び肉厚変化割合（ｃ）が上記範囲を外れるとウェルド長さを正しく計算できないおそれがある。
【００３２】
（２）可変パラメータ
可変パラメータとは、前記した様に樹脂成形体のデザインの制約を受けず任意に設定できるパラメータである。
本発明において、「樹脂成形体のデザインの制約を受けず任意に設定できる」とは、対象とする樹脂成形体の品質上、製造上の必要なデザインに影響を受けずに、任意に設定可能であるということを意味するものである。
本発明においては、可変パラメータは、少なくとも１つを適宜選定して任意に設定する。可変パラメータとしては、金型温度や以下に示す徐変角度（ｄ）、変更部間距離（薄肉距離）（ｅ）及び剪断速度（ｆ）等が挙げられ、可変パラメータの個数は、任意に設定することができる。
例えば、本実施の形態においては、この可変パラメータは、ウェルド発生度合に対して極めて影響が大きいと考えられるため、例えば、以下に示す徐変角度（ｄ）、変更部間距離（薄肉距離）（ｅ）及び剪断速度（ｆ）から選ばれる少なくとも１つ、好ましくは、複数を設定するのが好ましい。
【００３３】
（ｉ）徐変角度（ｄ）…薄肉化域（前記徐変域を含む変更部肉厚（ｂ）域）を形成する三角形の斜辺と樹脂材料の流動方向との角度である。
（ｉｉ）変更部間距離（薄肉距離）（ｅ）…薄肉化域（徐変域を含む変更部肉厚（ｂ）域）が終了する部分間距離である。本実施の形態においては、上記のとおり、変更部である薄肉部は、ウェルド発生想定域を挟んだ２箇所に設けられる。したがって、変更部間距離（薄肉距離）（ｅ）は、図２に示すように設定される。
（ｉｉｉ）剪断速度（ｆ）…樹脂材料の流入速度であって、前記薄肉化域へ到達する直前の最大剪断速度である。
【００３４】
なお、本発明においては、制約パラメータの少なくとも１つと、可変パラメータの少なくとも１つとは、連動するものであることが必要である。
本発明において、「連動する」とは、制約パラメータの数値を決定することにより、可変パラメータの値が決定又は制限されることを意味する。
【００３５】
３．樹脂材料の設定
次に、選択した樹脂材料の種類、物性値などのデータを設定する。具体的には、樹脂の種類、重合体構造、メーカー、メルトフローレート、溶融粘度、比熱、熱伝導率、ＰＶＴ測定値等が挙げられる。
ここで、該樹脂材料はその種類を特に限定されずに任意に選択することができる。又、該樹脂材料は各種添加剤例えば酸化防止剤、中和剤、着色剤、離型改良剤、光安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、滑剤、難燃剤などを含有したものでもよい。
各種の熱可塑性樹脂は、その成形性や物性が優れる点などから好ましく選択される。具体的には、プロピレン単独重合体、プロピレン・エチレンブロック共重合体やプロピレン・エチレンランダム重合体、各種エラストマー及び／又はフィラーを複合化した複合ポリプロピレン樹脂などのポリプロピレン系樹脂、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンなどのオレフィン系樹脂、熱可塑性ポリオレフィン系エラストマー、スチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリフェニレンサルファイドなどの各種エンジニアリングプラスチック、各種熱可塑性エラストマー、液晶系ポリマー、各種セルロース誘導体などの夫々単体又はそれらの混合・混練物から選択することができる。
【００３６】
中でも、プロピレン・エチレンブロック共重合体や複合ポリプロピレン樹脂などの前記ポリプロピレン系樹脂は、成形性、物性バランス、経済性や環境適応性に優れる点などからより好ましく選択される。
前記プロピレン・エチレンブロック共重合体としては、例えば、プロピレン単独重合体部を６０〜９５重量％及びプロピレン・エチレン共重合体部を５〜４０重量％含み、共重合体全体のメルトフローレート（２３０℃、２．１６ｋｇ荷重）が１〜３００ｇ／１０分であり、プロピレン・エチレン共重合体部のエチレン含量が２０〜９０重量％であるものが挙げられる。
なお、前記複合ポリプロピレン樹脂に複合化されるエラストマーとしては、例えばエチレン・ブテン共重合体エラストマー（ＥＢＲ）、エチレン・オクテン共重合体エラストマー（ＥＯＲ）などのエチレン・α−オレフィン共重合体エラストマー、スチレン−エチレン・ブチレン−スチレン共重合体エラストマー（ＳＥＢＳ）、水添スチレン・ブタジエンエラストマー（ＨＳＢＲ）などのスチレン系エラストマーなどを挙げることができ、又、複合化されるフィラーしては、例えばシリカ、ケイ藻土などの酸化物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの水酸化物、炭酸カルシウムなどの炭酸塩、硫酸バリウムなどの硫酸塩または亜硫酸塩、タルク、クレー、マイカ、ガラス繊維、ガラスバルーン、ガラスビーズ、ケイ酸カルシウム、ワラストナイト、などのケイ酸塩、硫化モリブデン、ボロン繊維、塩基性硫酸マグネシウム繊維、チタン酸カリウム繊維、ホウ酸アルミニウム繊維、ケイ酸カルシウム繊維、炭酸カルシウム繊維、炭素繊維、モミ殻などの殻繊維、木粉、木綿、ジュート、紙細片、セロハン片、芳香族ポリアミド繊維、セルロース繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、各種有機繊維などの各種無機フィラー及び有機フィラーを挙げることができる。
【００３７】
本発明においては、前記ポリプロピレン系樹脂の中でも、メルトフローレート（２３０℃、２．１６ｋｇ荷重）が１０ｇ／１０分以上であるものを用いるとウェルドを短く設計できるので好ましく選択することができる。なお、ポリプロピレン系樹脂のメルトフローレート（２３０℃、２．１６ｋｇ荷重）の好ましい範囲は、１０〜１００ｇ／１０分である。
【００３８】
４．成形条件の設定
次に、選択した成形方法、成形温度などのデータを設定する。具体的には、成形機種別、樹脂（成形）温度、金型温度などである。上記データは、特に限定されず、通常用いられるものを採用することができる。また、これらの内、ウェルド発生に対して影響が大きいものは、前述の可変パラメータとして用いられる場合がある。
【００３９】
５．計算機支援による樹脂成形体の設計（ウェルド長さの低減化）
次に、前記のとおり設定した事項を用いて、計算機支援による最適化手法を用いて樹脂成形体を設計する方法について、本実施形態を用いて説明する。
本実施形態において、前記Ｉ−２項より選定した制約パラメータを固定し、可変パラメータの初期値を設定後、可変パラメータの数値を変更しながら、流動解析ソフトを用いて樹脂の流動プロセスを計算し、その結果を出力する。出力した結果を基にウェルド長さを算出し、最適解に収束しているか評価する。収束していない場合は、可変パラメータを変更し、先に行った計算、出力、算出、評価を繰り返す。得られた解が最適解に収束したと判断された場合、最適化設計を終了する。
なお、本実施形態において、ウェルドは、前述したとおり、長尺平板の会合部全周にわたって発生するものとするが、上記にて算出されたウェルド長さは、前記長尺平板の上面（表面）におけるウェルド長さである。
以上のとおり、ウェルド長さが最小となる場合の制約パラメータ及び可変パラメータの数値を決定することによって、ウェルド発生が低減化された樹脂成形体を設計することができる。
【００４０】
ＩＩ．樹脂成形体
本発明の樹脂成形体は、前述した本発明の樹脂成形体の設計方法に基づいて設計されたことを特徴とする。
本発明の樹脂成形体は、ウェルド長さが最適化（低減化）されているため、ウェルドが目立ち難く、成形外観に優れ、ウェルド部の強度も良好である。
このため、本発明の樹脂成形体は、トリム類、インストルメントパネル、ピラー、バンパーなどの自動車内外装部品、テレビなどの家電機器、電子製品の部品などを含む工業部品、建材部品などに好適に用いることができる。
【００４１】
ＩＩＩ．樹脂成形体の成形用金型
本発明の樹脂成形体の成形用金型は、前述した本発明の樹脂成形体を、射出成形法により成形する際に用いられることを特徴とする。
本発明の樹脂成形体の設計方法により設計された樹脂成形体を成形するための成形用金型は、前記の計算機支援によって最適化設計された、各種数値を満たすように、金属切削加工法などにより成形用金型として製作される。
例えば、本実施形態においては、一般部肉厚（ａ）、変更部肉厚（ｂ）、肉厚変化割合（ｃ）、剪断速度（ｆ）、変更部間距離（薄肉距離）（ｅ）及び徐変角度（ｄ）の夫々の数値（寸法）を織り込み、ウェルド長さを最適（低減）化し得る様に、ウェルド発生域のキャビティ部などをデザイン化した後、金属切削加工法などにより成形用金型として製作される。
本金型の製作に関してその製作方法や仕上げ精度などは、本発明の効果を阻害しない範囲であれば特に限定されず、一般的な方法や精度を採用することができるが、数値制御式工作機械を用いた高精度の加工・仕上げ精度に基づく製作が、本発明の目的をより正確に達成し得る点で好ましい。
【００４２】
ＩＶ．樹脂成形体の製造方法
本発明の樹脂成形体の製造方法は、本発明の成形用金型を用いて、製造することを特徴とする。
具体的には、本発明の樹脂成形体の設計方法により設計された樹脂成形体の製造は、前記成形用金型を用い、射出成形機又は射出圧縮成形機などにて成形することにより、製造することができる。
この際の成形条件は、本発明の効果を阻害しない範囲であれば特に限定されず、一般的な条件にて成形することができる。例えば樹脂材料として、ポリプロピレン系樹脂を選択した場合、ウェルド長さの更なる低減化や樹脂成形体の外観向上などの点から、樹脂（成形）温度は、１８０〜２８０℃が好ましく、１９０〜２６０℃がより好ましく、２００〜２４０℃がとりわけ好ましい。同様に金型温度は、２０〜１００℃が好ましく、３０〜８０℃がより好ましく、４０〜６０℃がとりわけ好ましい。
【実施例】
【００４３】
本発明を実施例により、更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４４】
以下のとおり、流動解析ソフトにより、計算機支援による最適化手法を用いて樹脂成形体の設計を行った。
１．設計用モデル
図１に示した長尺平板を設計用モデルとした。この長尺平板は、樹脂の流れ方向＝４００ｍｍ、樹脂の流れ方向と直角の方向＝１００ｍｍ、一般部肉厚＝２．５ｍｍであり、該
長尺平板の両側端Ａ及びＢから均等の速度で同時に樹脂材料を流入させ、中央部近傍にウェルドを形成させるとした。
なお、ウェルドは樹脂材料の会合角度１３５°にて消失するものとする（前記非特許文献１記載の１２０〜１５０°の中間値とする）。したがって、ウェルドは、前記長尺平板の中央部近傍に形成されるが、前記長尺平板の全周にわたって、すなわち、前記長尺平板の上面（表面）、裏面及び両側面に発生するものとした。
表１における「ウェルド長さ」とは、前記長尺平板の上面（表面）部分に発生したウェルドの長さを測定したものである。
【００４５】
２．制約パラメータ
下記に示す内容とした。図２に（ａ）〜（ｆ）について示した。
（１）一般部肉厚（ａ）：２．５ｍｍ。
（２）変更部肉厚（ｂ）：１ｍｍ。但し、比較例は２．５ｍｍ。
（３）肉厚変化割合（ｃ）：０．３ｍｍｔ／ｍｍ。但し、比較例は０ｍｍｔ／ｍｍ。
【００４６】
３．可変パラメータ
下記に示す内容とした。
（１）徐変角度（ｄ）：４５°及び６０°。但し、比較例は０°。
（２）変更部間距離（薄肉距離）（ｅ）：１０ｍｍ及び２０ｍｍ。但し、比較例は０ｍｍ。
（３）剪断速度（ｆ）：２０００、３０００及び４０００／ｓ。但し、比較例は３０００及び４０００／ｓ。
【００４７】
４．樹脂材料
重合ゴム含量値及び重合体構造が異なり、下記のメルトフローレート（ＭＦＲ…２３０℃、２．１６ｋｇ荷重）値を示す３種を選定した。
（１）ＰＰ−１：ＭＦＲ＝０．５ｇ／１０分のプロピレン単独重合体。
（２）ＰＰ−２：ＭＦＲ＝３０ｇ／１０分、重合ゴム含量＝２６重量％、プロピレン・エチレンブロック共重合体。
（３）ＰＰ−３：ＭＦＲ＝１００ｇ／１０分、重合ゴム含量＝２０重量％、プロピレン・エチレンブロック共重合体。
尚、これら夫々の溶融粘度、比熱、熱伝導率、ＰＶＴ測定値などを、物性値として流動解析ソフトに入力した。
【００４８】
５．成形条件
射出成形条件を下記の様に設定した。
（１）樹脂（成形）温度：２２０℃
（２）金型温度：４０℃
【００４９】
６．流動解析ソフト
Ａｕｔｏｄｅｓｋ社製「Ｍｏｌｄｆｌｏｗ」を用いた。
【００５０】
７．実施例及び比較例
［実施例１〜１２、比較例１〜３］
前記要領にて前項１〜６に基づき、前記流動解析ソフトに各種数値を入力し、前記長尺平板の上面（表面）部分に生じるウェルド長さを算定することにより、計算機支援により樹脂成形体の設計（ウェルド長さの低減化）を行った。結果を表１に示す。
【００５１】
【表１】
2012206467.tif 000002
【００５２】
表１に示す結果から、実施例１〜１２と比較例１〜３とを対比すると、比較例１〜３では、一般部肉厚（ａ）と変更部肉厚（ｂ）とが等しくなっているので、本設計においては剪断速度（ｆ）が、（ａ）、（ｂ）と連動しておらず、本発明の樹脂成形体の設計方法の特定事項である「樹脂成形体のデザインの制約を受ける制約パラメータと、前記制約を受けず任意に設定できる可変パラメータとを、少なくともそれぞれ１つずつ用い、前記制約パラメータの少なくとも１つと、前記可変パラメータの少なくとも１つとは、連動するものである」との要件を満たさない方法になっている。それ故、比較例１〜３に示す設計例は、ウェルド長さの低減化を図ることができていないので、実施例１〜１２の設計例に対して見劣りしている。
比較例に比べて、本発明による樹脂成形体の設計方法は、実施例１〜１２に示す設計例は、何れも最適な樹脂成形体の設計、すなわちウェルド長さの低減を図ることができている。中でも実施例４、８及び１２に示す設計例は、計算機支援による最適化手法、具体的には、可変パラメータである徐変角度（ｄ）、変更部間距離（ｅ）及び剪断速度（ｆ）を変更する計算を行うことによって、著しくウェルド長さの低減を図ることができている。
そのため、これらの設計に基づき成形（製造）される樹脂成形体は、ウェルドが目立ち難く、成形外観に優れ、ウェルド部の強度も良好に具現できるので、トリム類、インストルメントパネル、ピラー、バンパーなどの自動車内外装部品、テレビなどの家電機器、電子製品の部品などを含む工業部品、建材部品などの樹脂成形体用途に好適に用いることができる。
以上における各実施例と各比較例の結果から、本発明の構成と各要件の合理性と有意性が実証され、さらに本発明の従来技術に対する優位性も明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の樹脂成形体の設計方法、樹脂成形体、成形用金型及び樹脂成形体の製造方法により、設計、成形（製造）された樹脂成形体は、ウェルドが目立ち難く、成形外観に優れ、ウェルド部の強度も良好に具現できるので、トリム類、インストルメントパネル、ピラー、バンパーなどの自動車内外装部品、テレビなどの家電機器、電子製品の部品などを含む工業部品、建材部品などの樹脂成形体用途に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００５４】
Ａ、Ｂ  長尺平板長手方向両側端
ａ  一般部肉厚
ｂ  変更部肉厚
ｃ  肉厚変化割合
ｄ  徐変角度
ｅ  変更部間距離（薄肉距離）
ｆ  剪断速度
【図１】
2012206467.tif 000003
【図２】
2012206467.tif 000004