(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの成形品を成形する１ショットに必要な樹脂量の計量を行い、計量した樹脂を順次成形型に押し出して成形品を製造する単軸式射出成形機を用いた連続射出成形中に樹脂の色替えを行う色替え方法であって、
前記計量途中の所定タイミングで、色替え前の前色樹脂から色替え後の後色樹脂に切り替えを行い、前色のみで成形される良品の直後の成形品のスキン層が、前記前色樹脂で形成され、前記スキン層で完全に覆われたコア層が前記前色及び後色による混色樹脂で形成されることを特徴とする樹脂の色替え方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
前記前色樹脂から後色樹脂への切り替えは、１ショット分の樹脂量に対して、前色樹脂の量が少なくとも６０％以上占めるタイミングで行うことを特徴とする樹脂の色替え方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形における樹脂の色替え方法、特に色替え時の混色による不良成形の発生を低減することのできる樹脂の色替え方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から工業製品の部品の多くに樹脂成形品が使用されている。樹脂成形品は、所望の形状に金型を作成し、その金型を射出成形機にセットし、所定の射出条件を維持しさえすれば、一定品質の樹脂成形品を連続的に製造することができる。また、樹脂成形の場合、使用する樹脂を変更することにより成形品の色を変更することが可能で、色違い製品に対しても容易に対応することができる。
【０００３】
ところで、異なる色の成形品を製造したい場合、射出成形機や金型を色毎に準備すれば、所望の成形品を自由に製造することができるが、射出成形機の設備コストや金型の製作費等は決して安価なものではなく、同一製品の色毎に準備することは現実的ではない。そのため、通常、同一の射出成形機や金型を使用し、射出する樹脂の色替えを行うことにより色違い製品に対応している。
【０００４】
図３には、従来の射出成形の手順が示されている。なお、図３及び後述する図４は、図面の簡略化のため金型１０及び金型１０に樹脂を射出注入する射出成形機のバレル１２のみを示している。樹脂の射出形式は様々であるが、一例として、図３には、単軸スクリュー式の射出成形機のバレル１２が示されている。
【０００５】
図３に示すように、単軸スクリュー式の射出の場合、バレル内部には、軸の周囲に螺旋状に羽を固定した回転自在なスクリュー１４が配置され、このスクリュー１４が回転しながら後退（図中右方向に移動）することにより１つの成形品を成形するために必要な１ショット分の樹脂を計量し、順次バレル１２の先端側（図中左側）へ移動させている。そして、所定量の計量が完了したら、スクリュー１４を非回転でバレル１２内部を先端（左側）に向かって１ショット分（後退した分）前進させることにより計量した樹脂（バレル１２の先端側に移動させた樹脂）を金型１０内部に押し出し注入している。
【０００６】
また、図３の射出成形機の場合、樹脂の色は、例えば、バレル１２内に常時供給される白色のベース樹脂に、ペレット状のマスターバッチ（顔料）をホッパ１６から所定量添加し、樹脂をスクリュー１４で計量しながら攪拌することによりバレル１２内で混合し調色して所望の樹脂色を得ている。
【０００７】
通常、樹脂の計量は成形品毎、つまり成形１ショット毎に行われているので、色替え前の前色樹脂１８に対する計量が完了した後、マスターバッチの変更を行い、色替え後の後色樹脂２０に対する計量を行うことになる。樹脂の色替えを行う場合、バレル１２の内壁部等には、前色樹脂１８が残留しているため、マスターバッチ変更直後の樹脂は、前色樹脂１８と後色樹脂２０とが混ざり合った混色樹脂２２になる。つまり、図４において、計量ｎ回目まで、黒色のマスターバッチを使用し、計量（ｎ＋１）回目から色替えのため赤色のマスターバッチを使用した場合、例えば、計量（ｎ＋１）回目、計量（ｎ＋２）回目、計量（ｎ＋３）回目等は、樹脂の色は黒と赤が混ざった混色樹脂２２となる。そして、計量が複数回行われ、赤色の後色樹脂２０の占める割合が増加し、バレル１２に残留していた黒色の前色樹脂１８がなくなると、バレル１２内の樹脂は、例えば、計量（ｎ＋４）回目から正規の赤色の後色樹脂２０に変化する。
【０００８】
図３に戻って、図３（ａ）〜（ｅ）には、色替え後の射出動作が示されている。前述したように、色替えのために投入するマスターバッチを変更することにより、図３（ａ）に示すように、前色樹脂１８の後に混色樹脂２２が存在している。この状態で樹脂の射出を行うと、図３（ｂ）に示すように、まず、前色樹脂１８の残り部分（一つ前に成形する製品を完全に前色樹脂１８のみで成形するように前色樹脂１８が次の射出時に所定量残るようになっている）が、金型１０内に注入される。注入された前色樹脂１８は、金型１０によって冷やされ、スキン層１８ａを形成し、後続する混色樹脂２２がスキン層１８ａ内部に順次注入されコア層２２ａを形成していく。
【０００９】
混色樹脂２２がさらに注入されると、図３（ｃ）、図３（ｄ）に示すように、増加した混色樹脂２２がスキン層１８ａを突き破りスキン層１８ａの外部に漏れ、最終的に図３（ｅ）に示すように、混色樹脂２２が成形品の表面に現れた不良品になってしまう。この後、バレル１２内部の混色樹脂２２が使用されきるまで、不良品の成形が行われる。つまり、図４の例では、色替え後に良品が製造されるようになるまで、４個の不良品を作ってしまうことになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
単軸式の射出成形機の場合、色替え時の樹脂の混色は避けられない。つまり、混色樹脂による不良品の発生は避けられない。しかし、この不良品発生個数を少しでも減少させたいという要望がある。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、色替え時の混色による不良の発生を低減することのできる樹脂の色替え方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明は、１つの成形品を成形する１ショットに必要な樹脂量の計量を行い、計量した樹脂を順次成形型に押し出して成形品を製造する単軸式射出成形機を用いた連続射出成形中に樹脂の色替えを行う色替え方法であって、前記計量途中の所定タイミングで、色替え前の前色樹脂から色替え後の後色樹脂に切り替えを行い、前色のみで成形される良品の直後の成形品のスキン層が、前記前色樹脂で形成され、前記スキン層で完全に覆われたコア層が前記前色及び後色による混色樹脂で形成されること特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、計量途中で色替えを行うことにより、スキン層を形成する前色樹脂の量を十分確保することができる。その結果、後からコア層に注入される混色樹脂がスキン層を突き破って表面に出ることが無く、表面が前色樹脂で覆われ、内部に混色樹脂が存在する見かけ上、及び実用上問題のない良品とすることが可能になり、従来、不良品とされていた前色樹脂と混色樹脂とで構成される成形品を良品にすることができる。その結果、不良発生個数を低減することができる。
【００１４】
上記のような目的を達成するために、本発明は、上記構成において、前記前色樹脂から後色樹脂への切り替えは、１ショット分の樹脂量に対して、前色樹脂の量が少なくとも６０％以上占めるタイミングで行うことを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、スキン層が６０％以上の前色樹脂で構成されるので、混色樹脂であるコア層を確実に覆うことが可能になり、前色樹脂と混色樹脂とで構成される成形品を確実に良品とすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態（以下、実施形態という）を図面に基づき説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態のおける樹脂の色替え方法を、樹脂の計量及び金型への射出と関連付けて説明する説明図である。なお、本実施形態で使用する金型１０及び金型１０に樹脂を射出注入する射出成形機のバレル１２の構造は、図３、図４で示した従来のものと同じである。なお、図１においても図面の簡略化のため射出成形機自体の図示は省略し、バレル１２のみを示している。また、本実施形態においても、単軸スクリュー式の射出成形機を用いて説明する。
【００１８】
図３でも示したように、単軸スクリュー式の射出の場合、バレル内部には、軸の周囲に螺旋状に羽を固定した回転自在なスクリュー１４が配置され、このスクリュー１４が回転しながら後退（図中右方向に移動）することにより１つの成形品を成形するために必要な１ショット分の樹脂を計量し、順次バレル１２の先端側（図中左側）へ移動させている。そして、所定量の計量が完了したら、スクリュー１４を非回転でバレル１２内部を先端（左側）に向かって１ショット分（後退した分）前進させることにより計量した樹脂（バレル１２の先端側に移動させた樹脂）を金型１０内部に押し出し注入している。
【００１９】
樹脂の計量について具体的に示す。樹脂の計量は、金型１０の中に先に注入した樹脂がある間に行われるので、バレル１２内の樹脂は金型１０への入口部分で進入を阻止される。そのため、スクリュー１４が回転することにより、スクリュー１４の羽により樹脂が順次スクリュー１４の前方に押し出されるが、前述したように、金型１０の内部には、まだ先の成形品（樹脂）が存在するので、金型１０内部への樹脂の進入が阻止され、スクリュー１４は樹脂の押し出し量に応じて後方（図中右側）に押しさげられる。従って、スクリュー１４が所定回数（成形品１つを成形する１ショット分）回転することによりスクリュー１４の先方には、１ショット分の樹脂が準備される。その後、金型１０が開き、先に注入した樹脂による成形品を排出し、金型１０が閉じると同時にスクリュー１４全体をバレル１２の先端側（図中左側）に前進させることにより、金型１０への１ショット分の樹脂注入を行うことができる。
【００２０】
なお、樹脂の色に関しても、従来と同じであり、例えば、バレル１２内に常時供給される白色のベース樹脂に、ペレット状のマスターバッチ（顔料）をホッパ１６から所定量添加し、樹脂をスクリュー１４で計量しながら攪拌することによりバレル１２内で混合し調色して所望の樹脂色を得ている。
【００２１】
本実施形態の特徴的事項は、樹脂の１ショット分の計量途中に、色替え前の前色樹脂から色替え後の後色樹脂に色替えを行うところである。
【００２２】
つまり、図１に示すように、マスターバッチの変更を計量ｎ回目の後、計量（ｎ＋１）回目が始まって、前色樹脂１８の計量が所定量完了した時点で後色樹脂２０に切り替えている。この後色樹脂２０への切り替えは、前色樹脂１８のみで成形される良品（射出ｎショット目）の直後に形成される前色樹脂１８及び前色樹脂１８と後色樹脂２０とが混合した混合樹脂２２で形成される成形品のスキン層が前色樹脂１８のみで十分に形成され、かつスキン層の内部に注入されるコア層となる混色樹脂２２がスキン層を押し破って出ない程度に前色樹脂１８を確保できるタイミングである。
【００２３】
好適には、射出（ｎ＋１）回目に相当する計量が始まり、その１ショット分の樹脂量に対して、前色樹脂１８の量が少なくとも６０％以上占めるタイミングまで色替えタイミングを遅らせることが望ましい。
【００２４】
このように、樹脂の１ショット分の計量途中に、色替え前の前色樹脂１８から色替え後の後色樹脂２０に色替えを行った場合の前色樹脂１８及び前色樹脂１８と後色樹脂２０とが混合した混合樹脂２２で形成される成形品の成形プロセスを図２に示す。
【００２５】
図２（ａ）は、図１に示す状態から１ショット射出を行い、前色樹脂１８のみで成形品を成形した後、次のショットを行う直前の状態が示されている。この時点で、射出する１ショット分の樹脂は、前色樹脂１８が例えば６０％、前色樹脂１８と後色樹脂２０との混合による混色樹脂２２が４０％で構成されることになる。
【００２６】
図２（ｂ）は、スクリュー１４が金型１０側に前進し射出動作が開始された状態が示されている。図２（ｃ）は、更に射出動作が進行し、スキン層１８ａを形成する前色樹脂１８の全量が金型１０に押し出された状態が示されている。前述したように、後から内部に注入される混色樹脂２２が既に形成されているスキン層１８ａを押し破って出ない程度に前色樹脂１８によるスキン層１８ａを形成している。
【００２７】
更に、樹脂の射出注入が進行すると、図２（ｄ）に示すように、十分な量の前色樹脂１８で形成されたスキン層１８ａの中に前色樹脂１８と後色樹脂２０の混合で構成される混色樹脂２２が進入しコア層２２ａを形成する。図２（ｅ）には、更に、混色樹脂２２の注入が進み１ショット分の樹脂が完全に金型１０内部に注入され、スキン層１８ａの中に完全にコア層２２ａが形成され、射出成形のための射出が完了した状態が示されている。
【００２８】
前述したように、混色樹脂２２を外部に漏らさないような十分な量の前色樹脂１８でスキン層１８ａを形成し、完全にコア層２２ａをサンドイッチしたサンドイッチ構造を形成するので、外面上、混色樹脂２２が成形品の表面に現れることなく、また、機能上も良品となる成形品が製造される。
【００２９】
このように混色樹脂２２をコア層２２ａに有する成形品が、図１に示すように、前色樹脂１８のみで成形された射出ｎショット目の良品のあとに、射出（ｎ＋１）ショット目の良品として成形される。その後、射出（ｎ＋２）ショット目、射出（ｎ＋３）ショット目の成形品が、完全な混色樹脂２２のみの不良品として成形され、更に射出（ｎ＋４）ショット目の成形品が、スキン層に混合樹脂２２をコア層に後色樹脂２０を有する不良品として成形される。
【００３０】
本実施形態に基づく色替え方法を用いた図１と従来の色替え方法を用いた図４とを比較すれば明らかなように、従来不良品となっていた成形品を良品とすることが可能になり、生産効率の向上を行うことができる。なお、色替えを行う時に発生する混色樹脂の量は、色替え後にバレル１２内部に残留する前色樹脂１８の量や使用する樹脂の粘度等の条件によって変化し、発生する不良品の数は、変化するが、同一条件による色替え成形の場合、上述したように不良品の数を確実に低減することができる。
【００３１】
なお、色替えタイミングの調整は、マスターバッチを投入するタイミング、すなわちホッパ１６とバレル１２とを接続するバルブの切り替えタイミングを調整することにより容易に行うことができる。この場合、ホッパ１６を各色毎に準備し、切り替えバルブにより適宜バレル１２への接続状態を制御することが望ましい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、計量途中で色替えを行うことにより、スキン層を形成する前色樹脂の量を十分確保することができる。その結果、後からコア層に注入される混色樹脂がスキン層を突き破って表面に出ることが無く、表面が前色樹脂で覆われ、内部に混色樹脂が存在する見かけ上、及び実用上問題のない良品と見なすことが可能になり、従来、不良品とされていた前色樹脂と混色樹脂とで構成される成形品を良品にすることができる。その結果、不良発生個数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係る射出成形における樹脂の色替え方法を説明する説明図である。
【図２】  本発明の実施形態に係る射出成形における樹脂の色替え方法を用いた場合に、前色樹脂及び混合樹脂で形成される成形品の成形プロセスを説明する説明図である。
【図３】  従来の射出成形における樹脂の色替え方法を用いた場合に、前色樹脂及び混合樹脂で形成される成形品の成形プロセスを説明する説明図である。
【図４】  従来の射出成形における樹脂の色替え方法を説明する説明図である。
【符号の説明】
１０  金型、１２  バレル、１４  スクリュー、１６  ホッパ、１８  前色樹脂、１８ａ  スキン層、２０  後色樹脂、２２  混色樹脂、２２ａ  コア層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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