(57)【要約】【課題】非円形の形状を有する成形物において、樹脂の配向、あるいはＦＲＰに含む強化繊維の配向を所望の方向に配向させ、且つ、ウエルドラインの発生を抑制させる金型およびその金型を用いた成形方法を提供する。【解決手段】第１金型と、第２金型と、により成形空間領域が形成される射出成形用金型であって、前記第１金型と、前記第２金型と、は相対的に回動可能に配設され、前記第１金型と前記第２金型と、の相対的な回動の回動中心軸線方向に沿った矢視において、前記成形空間領域は非円形の外形を有している射出成形用金型。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１金型と、第２金型と、により成形空間領域が形成される射出成形用金型であって、
前記第１金型と、前記第２金型と、は相対的に回動可能に配設され、
前記第１金型と前記第２金型と、の相対的な回動の回動中心軸線方向に沿った矢視において、前記成形空間領域は非円形の外形を有している、
ことを特徴とする射出成形用金型。
【請求項２】
第１金型と、第２金型と、第３金型と、により成形空間領域が形成される射出成形用金型であって、
前記成形空間領域を構成する前記第１金型の第１成形面と、前記第２金型の第２成形面と、が対向配置され、
前記第３金型は、前記第１成形面と、前記第２成形面と、の間に挟持可能に配設され、
前記第１金型および前記第２金型のどちらか一方、もしくは両方が、前記第１成形面および前記第２成形面と略直交する回動中心軸線周りに、前記第３金型に対して相対的に回動可能に配設され、
前記第３金型は前記成形空間領域を構成する第３成形面を有し、前記第３成形面は前記回動中心軸線方向に沿った矢視において、非円形の内形を有している、
ことを特徴とする射出成形用金型。
【請求項３】
第１金型と、第２金型と、により成形空間領域が形成される射出成形用金型を用いた射出成形方法であって、
前記第１金型と、前記第２金型と、は相対的に回動可能に配設され、
前記成形空間領域に、可塑化された樹脂材料を注入する射出工程と、
前記樹脂材料が前記成形空間領域の形状に形成された成形物を前記成形空間領域から取り出す離型工程と、を含み、
前記射出工程は、前記第１金型と、前記第２金型と、を相対的に回動させ、注入された前記樹脂材料を回動させる型回動工程を含む、
ことを特徴とする射出成形方法。
【請求項４】
第１金型と、第２金型と、第３金型と、により成形空間領域が形成される射出成形用金型を用いた射出成形方法であって、
前記成形空間領域を構成する前記第１金型の第１成形面と、前記第２金型の第２成形面と、が対向配置され、
前記第３金型は、前記第１成形面と、前記第２成形面と、の間に挟持可能に配設され、
前記第１金型および前記第２金型のどちらか一方、もしくは両方が、前記第１成形面および前記第２成形面と略直交する回動中心軸線周りに、前記第３金型に対して相対的に回動可能に配設され、
前記成形空間領域に、可塑化された樹脂材料を注入する射出工程と、
前記樹脂材料が前記成形空間領域の形状に形成された成形物を前記成形空間領域から取り出す離型工程と、を含み、
前記射出工程は、前記第１金型と、前記第２金型と、を相対的に回動させ、前記成形空間領域を形成するとともに前記樹脂材料を回動する型回動工程を含む、
ことを特徴とする射出成形方法。
【請求項５】
前記樹脂材料は、１種以上のフィラーを含有していることを特徴とする請求項３もしくは４に記載の射出成形方法。
【請求項６】
前記フィラーは炭素繊維を含むことを特徴とする請求項５に記載の射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形用金型および射出成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
合成樹脂、いわゆるプラスチックを製品形状に形成する方法として射出成形法が一般的に知られている。射出成形法とは、熱可塑性プラスチックのペレット状の原料を加熱、可塑化させて金型の成形空間（キャビティー）内に注入し、所望の形状を得る方法である。
【０００３】
近年、プラスチックに、ガラス繊維、あるいは炭素繊維などの無機質材を繊維状にして含有させるＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ：繊維強化プラスチック）を原料として、高い生産性が得られる射出成形法によって、主に機械的な強度を大幅に向上させて、より高強度を求められる製品まで応用が拡大している。しかし、射出成形法においては、キャビティー内での可塑化された樹脂材料の流動経路によって、含有された強化繊維の分散の仕方に不均一性や、繊維の配向方向が意図しない方向に配向され、その結果、安定して所望の強度を製品に付与することが困難であった。
【０００４】
また、射出成形法では、キャビティー内に樹脂を注入する注入口、いわゆるゲートからキャビティー内を分流した樹脂が、ゲートから離間した位置で互いに衝突するようにつき合わされ、ウエルドラインを形成する。一般的にウエルドラインは、ＦＲＰに限らず発生し、ウエルドライン部分は強度的に脆弱な部位であることも広く知られている。
【０００５】
このような課題に対して、特許文献１では、薄肉の円錐もしくは円錐台を有する回転対称形の円錐状形状の成形品を成形する方法が開示されている。特許文献１は、円錐状形状の成形品を成形するキャビティーを備える成形型に、溶融樹脂を充填すると同時に円錐状成形品の内側もしくは外側の成形型を円周方向に回転させ、樹脂の分子配向に法線方向と円周方向との成分を持たせて成形する方法である。この方法によれば、薄くて軽量な機械的強度の高い円錐状形状の成形品、例えばスピーカー用振動板などを安価に量産できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−９７６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に開示された製造方法では、成形品の内側あるいは外側を形成する成形型を回転させることで、円錐状形状の成形品を得ることから、少なくとも円形外形を有する成形品にのみ適用できるものであった。
【０００８】
そこで、非円形の形状を有する成形品において、樹脂の配向、あるいはＦＲＰに含む強化繊維の配向を所望の方向に配向させ、且つ、ウエルドラインの発生を抑制させる金型およびその金型を用いた成形方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【００１０】
〔適用例１〕本適用例の射出成形用金型は、第１金型と、第２金型と、により成形空間領域が形成される射出成形用金型であって、前記第１金型と、前記第２金型と、は相対的に回動可能に配設され、前記第１金型と前記第２金型と、の相対的な回動の回動中心軸線方向に沿った矢視において、前記成形空間領域は非円形の外形を有していることを特徴とする。
【００１１】
本適用例の射出成形用金型によれば、成形空間領域内に注入された可塑化によって流動性を備えた合成樹脂の射出成形用原料を、第１金型もしくは第２金型を、成形空間領域に対して回動させることにより、回動される第１金型もしくは第２金型に触れている成形空間領域内の射出成形用原料は、回動される第１金型もしくは第２金型の回動中心を中心にして、渦巻き状の回動流動が生じる。射出成形用原料に回動流動が生じた状態で硬化させることで、流動方向に沿った樹脂配向を有する成形物を得ることができる。
【００１２】
〔適用例２〕本適用例の射出成形用金型は、第１金型と、第２金型と、第３金型と、により成形空間領域が形成される射出成形用金型であって、前記成形空間領域を構成する前記第１金型の第１成形面と、前記第２金型の第２成形面と、が対向配置され、前記第３金型は、前記第１成形面と、前記第２成形面と、の間に挟持可能に配設され、前記第１金型および前記第２金型のどちらか一方、もしくは両方が、前記第１成形面および前記第２成形面と略直交する回動中心軸線周りに、前記第３金型に対して相対的に回動可能に配設され、前記第３金型は前記成形空間領域を構成する第３成形面を有し、前記第３成形面は前記回動中心軸線方向に沿った矢視において、非円形の内形を有していることを特徴とする。
【００１３】
本適用例の射出成形用金型によれば、成形空間領域内に注入された可塑化によって流動性を備えた合成樹脂の射出成形用原料を、第１金型および第２金型を、第３金型に対して回動させることにより、回動される第１金型および第２金型に触れている成形空間領域内の射出成形用原料は、回動される第１金型および第２金型の回動中心軸線を中心にして、渦巻き状の回動流動が生じる。射出成形用原料に回動流動が生じた状態で硬化させることで、流動方向に沿った樹脂配向を有する成形物を得ることができる。
【００１４】
更に、成形空間領域に射出された射出成形用原料に対して回動を与える第１金型の第１成形面と、第２金型の第２成形面と、が対向配置されていることにより、成形用空間領域内の射出成形用原料を挟み込むようにして回動させる。これにより、短時間で射出成形用原料に回動流動を生じさせることができ、流動方向に沿った樹脂配向を有する成形物を高い生産性で得ることができる。
【００１５】
〔適用例３〕本適用例の射出成形方法は、第１金型と、第２金型と、により成形空間領域が形成される射出成形用金型を用いた射出成形方法であって、前記第１金型と、前記第２金型と、は相対的に回動可能に配設され、前記成形空間領域に、可塑化された樹脂材料を注入する射出工程と、前記樹脂材料が前記成形空間領域の形状に形成された成形物を前記成形空間領域から取り出す離型工程と、を含み、前記射出工程は、前記第１金型と、前記第２金型と、を相対的に回動させ、注入された前記樹脂材料を回動させる型回動工程を含むことを特徴とする。
【００１６】
本適用例の射出成形方法によれば、成形空間領域内に注入された可塑化によって流動性を備えた合成樹脂の射出成形用原料は、第１金型もしくは第２金型を、成形空間領域に対して回動させることにより、回動される第１金型もしくは第２金型に触れている成形空間領域内の射出成形用原料は、回動される第１金型もしくは第２金型の回動中心軸線を中心にして、渦巻き状の回動流動を形成することができる。これにより、射出成形用原料に回動流動が生じた状態で硬化させることで、流動方向に沿った樹脂配向を有する成形物を得ることができる。
【００１７】
〔適用例４〕本適用例の射出成形方法は、第１金型と、第２金型と、第３金型と、により成形空間領域が形成される射出成形用金型を用いた射出成形方法であって、前記成形空間領域を構成する前記第１金型の第１成形面と、前記第２金型の第２成形面と、が対向配置され、前記第３金型は、前記第１成形面と、前記第２成形面と、の間に挟持可能に配設され、前記第１金型および前記第２金型のどちらか一方、もしくは両方が、前記第１成形面および前記第２成形面と略直交する回動中心軸線周りに、前記第３金型に対して相対的に回動可能に配設され、前記成形空間領域に、可塑化された樹脂材料を注入する射出工程と、前記樹脂材料が前記成形空間領域の形状に形成された成形物を前記成形空間領域から取り出す離型工程と、を含み、前記射出工程は、前記第１金型と、前記第２金型と、を相対的に回動させ、前記成形空間領域を形成するとともに前記樹脂材料を回動する型回動工程を含むことを特徴とする。
【００１８】
本適用例の射出成形方法によれば、成形空間領域内に注入された可塑化によって流動性を備えた合成樹脂の射出成形用原料は、第１金型および第２金型を、第３金型に対して回動させることにより、回動される第１金型および第２金型に触れている成形空間領域内の射出成形用原料は、回動される第１金型および第２金型の回動中心軸線を中心にして、渦巻き状の回動流動を形成することができる。これにより、射出成形用原料に回動流動が生じた状態で硬化させることで、流動方向に沿った樹脂配向を有する成形物を得ることができる。
【００１９】
更に、成形用空間領域に射出された射出成形用原料に対して回動を与える第１金型の第１成形面と、第２金型の第２成形面と、が対向配置されていることにより、成形用空間領域内の射出成形用原料を挟み込むようにして回動させる。これにより、短時間で射出成形用原料に回動流動を生じさせることができ、流動方向に沿った樹脂配向を有する成形物を高い生産性で得ることができる。
【００２０】
〔適用例５〕上述の適用例において、前記樹脂材料は、１種以上のフィラーを含有していることを特徴とする。
【００２１】
成形用材料としてフィラーを含有させることで高強度の樹脂成形物を得ることができる。いわゆる、周知のＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ：繊維強化プラスチック）を得ることができる。
【００２２】
上述の適用例によれば、フィラーを含有させた樹脂材を、型回動工程において回動流動させることによって、樹脂配向に沿ってフィラーにも所定の配向を持たせることができ、より高強度の成形物を得ることができる。
【００２３】
〔適用例６〕上述の適用例において、前記フィラーは炭素繊維を含むことを特徴とする。
【００２４】
上述の適用例によれば、繊維の長さ方向に高い強度を有する炭素繊維を、樹脂内で所定の配向方向を与えて成形物を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態に係る成形用金型を示す断面図。
【図２】第１実施形態に係る成形用金型および型支持台の組み込み方法を示す外観斜視図。
【図３】第１実施形態に係る成形用金型の成形空間領域内に注入された可塑化樹脂原料の挙動を線画で説明する概念図。
【図４】第１実施形態に係る成形用金型の成形空間領域内に注入された可塑化樹脂原料の挙動を線画で説明する概念図。
【図５】第１実施形態に係る成形用金型の成形空間領域内に注入された可塑化樹脂原料の挙動を線画で説明する概念図。
【図６】第１実施形態に係る成形用金型の成形空間領域内に注入された可塑化樹脂原料の挙動を線画で説明する概念図。
【図７】第１実施形態に係る成形用金型を用いる射出成形機の概略構成図。
【図８】第２実施形態に係る成形用金型を示す断面図。
【図９】図８に示すＡ−Ａ´部の断面図。
【図１０】第２実施形態に係る第３金型を示す外観斜視図。
【図１１】第２実施形態に係る成形用金型の成形空間領域を示す概略断面図。
【図１２】第２実施形態に係る成形用金型の成形空間領域内に注入された可塑化樹脂原料の挙動を線画で説明する斜視概念図。
【図１３】第２実施形態に係る成形用金型の成形空間領域内に注入された可塑化樹脂原料の挙動を線画で説明する斜視概念図。
【図１４】第２実施形態に係る成形用金型の成形空間領域内に注入された可塑化樹脂原料の挙動を線画で説明する斜視概念図。
【図１５】第２実施形態に係る成形用金型の成形空間領域内に注入された可塑化樹脂原料の挙動を線画で説明する斜視概念図。
【図１６】第１実施形態および第２実施形態に係る金型のその他の形態を示す外観斜視図。
【図１７】第１実施形態および第２実施形態に係る金型のその他の形態を示す外観斜視図。
【図１８】第３実施形態に係る射出成形方法を示すフローチャート。
【図１９】第３実施形態に係る射出成形方法の工程を示す断面図。
【図２０】第３実施形態に係る射出成形方法の工程を示す断面図。
【図２１】第３実施形態に係る射出成形方法の工程を示す断面図。
【図２２】図２１に示すＢ−Ｂ´部の断面図。
【図２３】第３実施形態に係る射出成形方法の工程を示す断面図。
【図２４】図２３に示すＣ−Ｃ´部の断面図。
【図２５】第３実施形態に係る射出成形方法の工程を示す断面図。
【図２６】第３実施形態に係る射出成形方法の工程を示す断面図。
【図２７】第４実施形態に係る射出成形方法の工程を示す断面図。
【図２８】第４実施形態に係る射出成形方法の工程を示す断面図。
【図２９】第４実施形態に係る射出成形方法の工程を示す断面図。
【図３０】図２９に示す領域Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３での可塑化樹脂原料の挙動を線画で説明する概念図。
【図３１】第４実施形態に係る射出成形方法の工程を示す断面図。
【図３２】図３１に示す領域Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３での可塑化樹脂原料の挙動を線画で説明する概念図。
【図３３】図３１に示す領域Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３での可塑化樹脂原料の挙動を線画で説明する概念図。
【図３４】第４実施形態に係る射出成形方法の工程を示す断面図。
【図３５】第４実施形態に係る射出成形方法の工程を示す断面図。
【図３６】第４実施形態に係るその他の射出成形方法の工程を示す断面図。
【図３７】第４実施形態に係るその他の射出成形方法の工程を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
【００２７】
（第１実施形態）
図１は第１実施形態に係る射出成形用金型を示す断面図である。図１に示すように、射出成形用金型１００（以下、成形用金型１００という）は、第１金型１０と、第２金型２０と、を備えている。また、第２金型２０は、型支持台３０に、回動可能に支持される。なお、型支持台３０に替えて、図示しない射出成形機の第２金型２０の駆動装置によって、第２金型２０を直接支持させる形態であってもよい。
【００２８】
第１金型１０は、第２金型２０に突き当てられる第１金型合せ面１０ａと、第１金型合せ面１０ａ側に開口を有する内壁１０ｂと、底面１０ｃと、により構成される第１金型凹部１０ｄ、が形成されている。また、第１金型凹部１０ｄに開口する材料注入口１０ｅ（以下、ゲート１０ｅという）が形成されている。
【００２９】
第２金型２０は、第１金型１０に突き当てられる第２金型合せ面２０ａと、第２金型合せ面２０ａを一方の端面に備える金型基部２０ｂと、金型基部２０ｂの他方の端面の基部裏面２０ｃから延設される回動軸２０ｄと、を備えている。
【００３０】
型支持台３０は、第２金型２０の回動軸２０ｄが挿通される回動軸挿通孔３０ａと、回動軸挿通孔３０ａの基部裏面２０ｃ側に、基部裏面２０ｃに対向する軸受受面３０ｂと、を備えている。軸受受面３０ｂと、基部裏面２０ｃと、の間には軸受としてスラストベアリング４０（以下、ベアリング４０という）が挟持され、第２金型２０の回動を容易にさせている。なお、本実施形態ではベアリング４０を用いる例を示すが、これに限定されず、例えば、メタル軸受など、第２金型２０の回動を容易にさせるものであればよい。
【００３１】
型支持台３０は、図示しない射出成形装置の駆動装置と接続され、回動軸２０ｄの回動中心軸線Ｃｅに沿った方向に第１金型１０と相対的に近接および離間するように駆動され、型支持台３０に回動可能に支持された第２金型２０を、第１金型１０に、相対的に近接および離間させる。第１金型１０と、第２金型２０と、が近接し、第１金型合せ面１０ａと、第２金型合せ面２０ａと、が突き当てられることにより、第１金型凹部１０ｄと、第２金型合せ面２０ａと、によって成形空間領域１００ａ（以下、キャビティー１００ａという）が形成される。
【００３２】
図２は、図１に示す成形用金型１００、および型支持台３０の組込方法を示す外観斜視図である。図２に示すように、成形用金型１００に備える第１金型１０の第１金型凹部１０ｄの内壁１０ｂの非円形状開口に沿って、第１金型合せ面１０ａが環状に形成されている。第１金型合せ面１０ａを、第２金型２０の第２金型合せ面２０ａに近接、接触させて第１金型凹部１０ｄと、第２金型合せ面２０ａと、で成形物形状を有するキャビティー１００ａが構成される。後述するが、キャビティー１００ａ内に所定に原料を射出注入させる際に、第２金型２０を回動中心軸線Ｃｅ周りに回動させる。この時、第１金型合せ面１０ａと、第２金型合せ面２０ａと、は接触部からの原料の漏れを防止しつつ、互いに摺動する面となる。
【００３３】
従って、第２金型合せ面２０ａはより厳密な平面に形成され、第２金型合せ面２０ａと摺動する第１金型合せ面１０ａも平面に形成される。また、第１金型合せ面１０ａは、第２金型合せ面２０ａとの摺動摩擦抵抗を低減させるために、図１に示すように、第１金型合せ面１０ａは第２金型２０に対向する対向面１０ｆから突出させた環状の突起１０ｇの端部に形成される。従って、第１金型１０の対向面１０ｆは、キャビティー１００ａが構成されているときには、第２金型合せ面２０ａとは離間している。
【００３４】
第２金型２０の金型基部２０ｂは、本形態での例では円板形状を例示しているが、これに限定されない。少なくとも、回動中心軸線Ｃｅ周りに第２金型２０を回動させたときに、第１金型１０の第１金型合せ面１０ａが接触、摺動可能な第２金型合せ面２０ａの領域が形成されればよい。
【００３５】
図３から図６は、キャビティー１００ａ内に注入された可塑化樹脂原料の挙動を線画で説明する概念図であり、第１金型１０から第２金型２０の第２金型合せ面２０ａを矢視した平面図である。なお、説明の便宜上、円形状の第２金型２０に備える金型基部２０ｂの回動移動位置を特定させるために、第２金型合せ面２０ａの位置マークＳ（★マーク）を描画する。
【００３６】
図１に示すように第１金型１０と、第２金型２０と、は、互いの金型合せ面１０ａ，２０ａが突き合わされ、キャビティー１００ａが構成され、キャビティー１００ａ内に図３に示すように、図示されない第１金型１０のゲート１０ｅから、可塑化された射出原料Ｍが注入される。ここで可塑化とは、射出原料Ｍが熱可塑性樹脂であれば、可塑状態に加熱、混練された状態を表し、熱硬化性樹脂の場合には、一般的に熱硬化温度より低く、流動性が付与される温度に加温されて硬化温度に加温された金型内に射出し、成形されることから、流動性が付与された状態をいう。
【００３７】
第２金型２０が回動駆動されない状態では、射出原料Ｍは、図３に図示するＦ１方向、いわゆるゲート１０ｅ部から放射状に内壁１０ｂに向かう配向を有して、流動する。射出原料Ｍがキャビティー１００ａに注入されると、図４に示すように、第２金型２０が、回動中心軸線Ｃｅ周りに、本例では第１金型１０から第２金型２０に向かう矢視において反時計回りに回動させる回動方向Ｒが与えられる。
【００３８】
図４は第２金型２０を、停止位置、すなわち位置マークＳを位置ｓ１から、位置ｓ２まで回動させた、回動の初期状態を示す。図４に示すように、キャビティー１００ａ内に充填された射出原料Ｍは、第２金型２０の回動開始前、すなわち図３に示すＦ１方向の放射状の配向を有した状態に加え、第１金型１０の内壁１０ｂの近傍領域の射出原料Ｍは回動方向Ｒに内壁１０ｂに対して相対的に移動する領域部が生じ、図示する方向Ｆ２の配向に変化する。
【００３９】
図５は第２金型２０を、停止位置、すなわち位置マークＳが位置ｓ１から、位置ｓ３まで回動させた状態を示す。図５に示すように、キャビティー１００ａ内に充填された射出原料Ｍは、第２金型２０の図４に示すＦ２方向の配向を有した状態から更に回動され、第１金型１０の内壁１０ｂに沿った配向状態のＦ３１方向と、回動中心軸線Ｃｅ周辺では図３に示すＦ１方向の放射状の配向を一部残したＦ３２方向と、のＦ３方向の配向状態に変化する。更に第２金型２０の回動を進めることで、図６に示すように、射出原料Ｍは第１金型１０の内壁１０ｂに沿ったＦ４方向の配向が付与される。
【００４０】
上述した本実施形態に係る成形用金型１００では、射出原料Ｍが繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）である場合、配合されるフィラー、いわゆる強化繊維を、例えば配向方向Ｆ４（図６参照）に示すようにコントロールすることが可能となり、尚且つ、射出原料Ｍをキャビティー１００ａ内で撹拌するような流動をさせることで、いわゆるウエルドラインの発生を抑制することが可能となり、成形物の強度を向上させることができる。
【００４１】
従来のＦＲＰでは、強化短繊維を基材樹脂に混練し、ペレット状にした原料を加熱、注入する射出成形する方法が一般的であったが、近年、強化繊維をロープ状にして、基材樹脂の加熱、注入時にブレンドしながら射出成形する、射出成形機（例えば、東芝機械株式会社製短軸オンラインブレンド射出成形機「ＬＦｏｒｍｅｒシリーズ」）による成形によって、長繊維を含有させた射出成形物を得ることができる。
【００４２】
図７は、上述の射出成形機を示す概略構成図である。図７に示すように、射出成形機１０００では、内部に樹脂材料Ｍｐを射出口まで送出するスクリュー１２００が挿通されるシリンダー１１００を備えている。このシリンダー１１００に、ペレット状の樹脂材料Ｍｐを原料供給部１４００から所定の量を投入し、シリンダー１１００の周囲に配置されたヒーター１３００によって、シリンダー１１００内の樹脂材料Ｍｐは加熱、可塑化され材料送出方向Ｆｐへスクリュー１２００によって送出される。そして、シリンダー１１００に備える強化繊維供給部１５００から、混練される強化繊維Ｍｆが可塑化された樹脂材料Ｍｐに供給される。
【００４３】
強化繊維Ｍｆは連続したフィラメント、いわゆるフィラメントロービング繊維であり、強化繊維供給部１５００から連続してシリンダー１１００内に供給することができる。供給された強化繊維Ｍｆは、スクリュー１２００の送出駆動によってシリンダー１１００内で、切断され、混練繊維ｍｆとなって樹脂材料Ｍｐと混練され射出原料Ｍに形成される。そして、射出駆動装置１６００によって成形用金型１００のキャビティー１００ａに注入される。
【００４４】
このようなオンラインブレンドによって長繊維を含有させる射出成形において、本実施形態に係る成形用金型１００を用いることにより、強化長繊維の配向を制御させることが可能となり、高い強度を有する成形物を得ることができる。なお、強化繊維Ｍｆは１種、あるいは２種以上であってもよく、例えば炭素繊維、あるいはガラス繊維の１種を用いてもよく、炭素繊維とガラス繊維とを複合させてもよい。
【００４５】
第１実施形態に係る成形用金型１００は、上述では第２金型２０を回動させる形態を説明したが、これに限定されない。例えば、第１金型１０を回動させてもよく、第１金型１０と第２金型２０と、の両方を回動させてもよい。また第２金型２０の回動方向Ｒ（図５参照）は、本実施形態では回動中心軸線Ｃｅに沿ったキャビティー１００ａから第２金型２０に向かって反時計回りを例示したが、逆の時計回りであってもよく、成形製品の要求仕様によって適宜、決定される。
【００４６】
（第２実施形態）
図８は第２実施形態に係る射出成形用金型を示す断面図である。図８に示すように、射出成形用金型２００（以下、成形用金型２００という）は、第１金型２１０、第２金型２０、第３金型２２０と、を備えている。なお、本実施形態に係る成形用金型２００は、第１実施形態に係る第２金型２０と、型支持台３０と、を備える形態を例示して説明する。従って、第１実施形態にて説明した第２金型２０および型支持台３０に係る構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
【００４７】
また、第１金型２１０は、第１型支持台２３０に回動可能に支持され、第２金型２０も型支持台３０に回動可能に支持されている。なお、型支持台３０は第１実施形態に係る成形用金型１００に備える支持台と同じであるが、第２実施形態に係る成形用金型２００においては、説明の便宜上、以下、第２型支持台３０という。
【００４８】
第１金型２１０は、第３金型２２０に突き当てられる第１金型合せ面２１０ａと、第１金型合せ面２１０ａを一方の端面に備える金型基部２１０ｂと、金型基部２１０ｂの他方の端面の基部裏面２１０ｃから延設される回動軸２１０ｄと、を備えている。回動軸２１０ｄは、原料注入部材２４０（以下、ゲート部材２４０という）が挿通される原料注入部材挿通孔２１０ｅ（以下、ゲート部材挿通孔２１０ｅという）を備え、回動軸２１０ｄの回動に対してゲート部材２４０は図示しない原料供給装置に繋がれ回動させない構成であるので、ゲート部材挿通孔２１０ｅと、ゲート部材２４０と、は、回動軸２１０ｄの回動方向（円周方向）に摺動可能に装着される。ゲート部材２４０は、内部に貫通させた原料注入孔２４０ａ（以下、ゲート孔２４０ａという）を備えている。
【００４９】
第１型支持台２３０は、第１金型２１０の回動軸２１０ｄが挿通される回動軸挿通孔２３０ａと、回動軸挿通孔２３０ａの基部裏面２１０ｃ側に、基部裏面２１０ｃに対向する軸受受面２３０ｂと、を備えている。軸受受面２３０ｂと、基部裏面２１０ｃと、の間には軸受としてベアリング４０が挟持され、第１金型２１０の回動を容易にさせている。なお、本実施形態ではベアリング４０を用いる例を示すが、これに限定されず、例えば、メタル軸受など、第１金型２１０の回動を容易にさせるものであればよい。
【００５０】
第２金型２０の第２金型合せ面２０ａを、第１金型２１０の第１金型合せ面２１０ａと対向させて配置される第２金型２０は、第２型支持台３０にベアリング４０を介して、回動軸２０ｄを回動可能に配置させ、回動中心軸線Ｃｅ周りに回動される。
【００５１】
第３金型２２０は、筒状の第３成形面としての貫通内壁２２０ｃと、貫通内壁２２０ｃの第１金型２１０側の開口に第１金型２１０の第１成形面としての第１金型合せ面２１０ａと突き当てられる第１合せ面２２０ａと、貫通内壁２２０ｃの第２金型２０側の開口に第２金型２０の第２成形面としての第２金型合せ面２０ａと突き当てられる第２合せ面２２０ｂと、を備えている。
【００５２】
第１金型２１０の第１金型合せ面２１０ａと、第３金型２２０の貫通内壁２２０ｃと、第２金型２０の第２金型合せ面２０ａと、で構成される空間領域が、成形物形状を備える成形空間領域２００ａ（以下、キャビティー２００ａという）である。
【００５３】
第１金型２１０は、第３金型２２０に対して回動中心軸線Ｃｅ周りに相対的な回動駆動Ｒ１が与えられる。また、第２金型２０も、第３金型２２０に対して回動中心軸線Ｃｅ周りに相対的な回動駆動Ｒ２が与えられる。本形態では、第３金型２２０は、図７に示す射出成形機１０００に、図示しない金型保持部によって固定されることで、実質的に第１金型２１０および第２金型２０が回動可能に射出成形機１０００に装着される。
【００５４】
図９は図８に示すＡ−Ａ´部の断面図、図１０は第３金型２２０の外観斜視図である。図９に示すように、第３金型２２０の貫通内壁２２０ｃは、非円形形状、本例では略矩形の内形形状を有することができる。なお、貫通内壁２２０ｃの内形形状は円形形状であっても適用できる。
【００５５】
また、第３金型２２０の外観斜視図である図１０に示すように、キャビティー２００ａ内に所定の原料を射出注入させる際に、第１金型２１０および第２金型２０を回動中心軸線Ｃｅ周りに回動させる時、第３金型２２０の第１合せ面２２０ａは第１金型合せ面２１０ａと、第２合せ面２２０ｂは第２金型合せ面２０ａと、互いに突き当てられ、接触部からの原料の漏れを防止しつつ、互いに摺動する面となる。
【００５６】
従って、第３金型２２０の合せ面２２０ａ，２２０ｂ、および第１金型合せ面２１０ａと第２金型２０の第２金型合せ面２０ａと、はより厳密な平面に形成される。また、第３金型２２０の第１合せ面２２０ａおよび第２合せ面２２０ｂは、第１金型合せ面２１０ａおよび第２金型合せ面２０ａとの摺動摩擦抵抗を低減させるために、図８にも示すように、第１合せ面２２０ａ、第２合せ面２２０ｂは第１金型２１０および第２金型２０に対向する対向面２２０ｆ，２２０ｇから突出させた環状の突起２２０ｄ，２２０ｅの端部に形成される。従って、第３金型２２０の対向面２２０ｆ，２２０ｇは、キャビティー２００ａが構成されているときには、第１金型合せ面２１０ａおよび第２金型合せ面２０ａとは離間している。
【００５７】
図１１は本実施形態に係るキャビティー２００ａを示す概略断面図である。図１２から図１５は、キャビティー２００ａ内に注入された可塑化樹脂原料の挙動を線画で説明する斜視概念図である。なお、図１２から図１５では、図１１に示すキャビティー２００ａを第１金型２１０の第１金型合せ面２１０ａの近傍領域Ｐ１、第３金型２２０の中間領域Ｐ２、そして第２金型２０の第２金型合せ面２０ａの近傍領域Ｐ３での挙動を例示して説明する。なお、説明の便宜上、図１２から図１５には、円形状の第１金型２１０の第１金型合せ面２１０ａと、第２金型２０の第２金型合せ面２０ａの回動移動位置を特定させるために、第１金型合せ面２１０ａおよび第２金型合せ面２０ａに位置マークＳ（★マーク）を描画する。
【００５８】
図１２に示す状態は、ゲート孔２４０ａからキャビティー２００ａに可塑化された射出原料Ｍが注入され、第１金型２１０および第２金型２０の回動が開始前の状態である。なお、可塑化とは、射出原料Ｍが熱可塑性樹脂であれば、可塑状態に加熱、混練された状態を表し、熱硬化性樹脂の場合には、一般的に熱硬化温度より低く、流動性が付与される温度に加温されて硬化温度に加温された金型内に射出し、成形されることから、流動性が付与された状態をいう。
【００５９】
図１２に示すように、第１金型２１０および第２金型２０が回動駆動されない状態における射出原料Ｍは、図１１に図示する領域Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３においてＦ１１，Ｆ１２，Ｆ１３方向、いわゆるゲート孔２４０ａの平面位置、すなわち本実施形態では回動中心軸線Ｃｅ、を略中心として、放射状に貫通内壁２２０ｃに向かう配向を有して、流動する。射出原料Ｍがキャビティー２００ａに注入されると、図１３に示すように、第１金型２１０および第２金型２０が、回動中心軸線Ｃｅ周りに、本例では第１金型２１０から第２金型２０に向かう矢視において反時計回りに回動させる回動方向Ｒが与えられる。なお、本実施形態では第１金型２１０と、第２金型２０と、は同じ回転速度で駆動されるものとして説明する。
【００６０】
図１３に示すように、第１金型２１０および第２金型２０を、停止位置、すなわち位置マークＳが位置ｓ１から、位置ｓ２まで回動させる。これにより、第１金型２１０の第１金型合せ面２１０ａに近接した領域の領域Ｐ１での射出原料Ｍは、第１金型２１０の回動によって第１金型２１０の回動開始前の図１２に示すＦ１１方向の放射状の配向が、回動中心軸線Ｃｅからの放射状の配向のＦ２１ａと、第３金型２２０の貫通内壁２２０ｃの近傍領域では回動方向Ｒに貫通内壁２２０ｃに沿うように、図示する渦巻き状の配向のＦ２１ｂと、を有するＦ２１方向の配向に変化する。
【００６１】
同様に、第２金型２０近傍の領域Ｐ３においても、第２金型２０の第２金型合せ面２０ａに近接した領域のため、第２金型２０の回動によって第２金型２０の回動開始前、すなわち図１２に示すＦ１３方向の放射状の配向が、回動中心軸線Ｃｅ周りに放射状の配向のＦ２３ａと、第３金型２２０の貫通内壁２２０ｃの近傍領域の射出原料Ｍは回動方向Ｒに貫通内壁２２０ｃに対して相対的に移動し、図示する渦巻き状の配向のＦ２３ｂと、を有するＦ２３方向の配向に変化する。
【００６２】
一方、第１金型２１０の第１金型合せ面２１０ａと、第２金型２０の第２金型合せ面２０ａと、から離れた位置の領域Ｐ２では、領域Ｐ１における第１金型合せ面２１０ａの回動による流動起動、および領域Ｐ３における第２金型合せ面２０ａの回動による流動起動の影響が小さくなる。領域Ｐ１および領域Ｐ３と比較して、図１２に示す第１金型２１０および第２金型２０の回動開始前のＦ１２方向の放射状の配向が、回動位置ｓ２までの回動において、図１３に示すように放射状の配向Ｆ２２ａは多く残存し、第３金型２２０の貫通内壁２２０ｃ近傍の渦巻き状のＦ２２ｂ方向の配向となる流動は少ない。
【００６３】
更に、第１金型２１０および第２金型２０と、が図１４に示すようにＲ方向に位置ｓ３まで回動されると、第１金型合せ面２１０ａの近傍領域Ｐ１、および第２金型合せ面２０ａの近傍領域Ｐ２では、射出原料Ｍは第３金型２２０の貫通内壁２２０ｃに沿ったＦ３１方向およびＦ３３方向の配向となる。
【００６４】
一方、領域Ｐ２では、領域Ｐ１および領域Ｐ３における射出原料Ｍの配向流動に対して遅れて配向され、一部に放射状のＦ３２ａ方向の配向を残して渦巻き状のＦ３２ｂ方向の配向が形成されるＦ３２方向の配向が形成される。更に、第１金型２１０および第２金型２０が図１５に示すようにＲ方向に十分に回動されると、図１４に示した領域Ｐ２のＦ３２方向の配向は、第３金型２２０の貫通内壁２２０ｃに沿ったＦ４２方向の配向が形成される。領域Ｐ１および領域Ｐ３では、図１４に示すＦ３１方向およびＦ３３方向の配向が維持され貫通内壁２２０ｃに沿ったＦ４１，Ｆ４３方向の配向が形成されている。これにより、キャビティー２００ａ内の射出原料Ｍの全体が、第３金型２２０の貫通内壁２２０ｃに沿ったＦ４０方向の配向に形成される。
【００６５】
上述した本実施形態に係る成形用金型２００では、射出原料Ｍが繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）である場合、配合される強化繊維を、例えば配向方向Ｆ４０（図１５参照）に示すようにコントロールすることが可能となり、尚且つ、射出原料Ｍをキャビティー２００ａ内で撹拌するような流動をさせることで、いわゆるウエルドラインの発生を抑制することが可能となり、成形物の強度を向上させることができる。また、図１２から図１５で示したように、キャビティー２００ａ内の射出原料Ｍに対して、第１金型合せ面２１０ａと、第２金型合せ面２０ａと、を挟み込むようにして回動させることで、射出原料Ｍを短時間にＦ４０方向の配向を付与することができ、生産性の向上を図ることができる。
【００６６】
また、本実施形態に係る成形用金型２００は、第１実施形態に係る成形用金型１００と同様に、図７に示す射出成形機１０００に装着され、長繊維の混練繊維ｍｆを含むＦＲＰ成形物を成形することができる。
【００６７】
図１６および図１７は、第１実施形態に係る成形用金型１００もしくは第２実施形態に係る成形用金型２００における回動金型である第１金型２１０および第２金型２０における成形面としての第１金型合せ面２１０ａおよび第２金型合せ面２０ａの、その他の形態を示す外観斜視図である。いずれの図も、第１金型２１０および第２金型２０における成形面としての第１金型合せ面２１０ａおよび第２金型合せ面２０ａの形態が異なり、その他の成形用金型１００，２００に係る構成要素は、成形用金型１００，２００と同じであるので、図示および説明は省略する。なお、本例では回動される第２金型２０におけるその他の形態を説明する。
【００６８】
図１６に示す第２金型２１は、キャビティー１００ａ（図１参照）に露出する第２金型合せ面２１ａに、キャビティー１００ａ側に突出する突起２１ｂが形成されている。突起２１ｂの形成領域は、第２金型２１と、第１金型１０もしくは第３金型２２０との干渉を避け、第２金型合せ面２１ａにおける第１金型１０の内壁１０ｂもしくは第３金型２２０の貫通内壁２２０ｃの内形状に内接する回動中心軸線Ｃｅを中心とする内接円の内、最も半径ｒが小さい円Ｃｒの内側領域である。本例の突起２１ｂは、図示するように第２金型合せ面２１ａ上で互いに交差するように配置される三角柱状の突起２１ｂである。突起２１ｂを設けることにより、第２金型合せ面２１ａ上に注入された射出原料Ｍに対して渦巻き状の流動方向Ｆ４（図６参照）、もしくは方向Ｆ４０（図１５参照）の配向に形成する流動力をより強く与えることができる。なお、突起２１ｂは、図１６に示す形態に限定されず、例えば四角柱状であってもよく、また、格子状に配置されていてもよい。
【００６９】
図１７に示す第２金型２２は、キャビティー１００ａ（図１参照）に露出する第２金型合せ面２２ａに、キャビティー１００ａ側に突出する円錐台形状の突起２２ｂが複数形成されている。突起２２ｂの形成領域は、第２金型２１と、第１金型１０もしくは第３金型２２０との干渉を避け、第２金型合せ面２２ａにおける第１金型１０の内壁１０ｂもしくは第３金型２２０の貫通内壁２２０ｃの内形状に内接する回動中心軸線Ｃｅを中心とする内接円の内、最も半径ｒが小さい円Ｃｒの内側領域である。突起２２ｂを設けることにより、第２金型合せ面２２ａ上に注入された射出原料Ｍに対して渦巻き状の流動方向Ｆ４（図６参照）、もしくは方向Ｆ４０（図１５参照）の配向に形成する流動力をより強く与えることができる。なお、突起２２ｂは、図１７に示す形態に限定されず、例えば円錐状、円柱状、あるいは四角柱状であってもよい。
【００７０】
（第３実施形態）
図１８は第１実施形態に係る成形用金型１００を用いた射出成形方法（以下、成形方法という）の工程を示すフローチャートである。また図１９から図２６は、本実施形態に係る成形方法における各工程を示す断面図である。なお、第１実施形態に係る成形用金型１００と同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
【００７１】
（金型閉工程）
本実施形態に係る成形方法では、成形用金型１００は、図１９には図示しない射出成形機に取り付けられることで、製品の射出成形が行われる。射出成形機に取り付けられた成形用金型１００は、第１金型１０と、第２金型２０と、は、図１９に想像線（２点鎖線）で示すように、第１金型合せ面１０ａと、第２金型合せ面２０ａと、が互いに対向させて離間した状態で待機している。そして、先ず金型閉工程（Ｓ１０）が開始される。
【００７２】
金型閉工程（Ｓ１０）は、いわゆる金型を閉じる工程であり、第１金型合せ面１０ａと、第２金型合せ面２０ａと、が突き当たるまで、相対的に第１金型１０が型移動方向Ｔｒ１、すなわち第２金型２０に向けて移動される。そして、第１金型合せ面１０ａと、第２金型合せ面２０ａと、を密着させてキャビティー１００ａが形成された成形用金型１００となる。
【００７３】
なお、図１９では第１金型１０が移動する形態を説明したが、第１金型１０と、第２金型２０と、を相対的に移動させて、第１金型合せ面１０ａと、第２金型合せ面２０ａと、が密着すればよく、第１金型１０、あるいは第２金型２０のどちらか、もしくは両方を移動させてもよい。第２金型２０を移動させる場合には、型支持台３０を介して、第１金型１０に近接させるように移動させる。
【００７４】
（射出工程）
金型閉工程（Ｓ１０）によってキャビティー１００ａが構成されると、射出工程（Ｓ２０）に移行される。射出工程（Ｓ２０）には、材料射出工程（Ｓ２１）と、型回動工程（Ｓ２２）と、が含まれる。材料射出工程（Ｓ２１）は、図２０に示すように、シリンダー１１００の材料注入口１１００ａ（図７参照）と、ゲート１０ｅと、を連通させ、材料注入口１１００ａから送出される射出原料Ｍを、ゲート１０ｅからキャビティー１００ａ内に注入する。なお、本実施形態に係る成形方法では、混練繊維ｍｆと、樹脂材料Ｍｐと、が混練された射出原料Ｍを用いている（図７参照）。
【００７５】
材料射出工程（Ｓ２１）は、キャビティー１００ａに射出原料Ｍが充填されるまで実行される。そして、キャビティー１００ａへの射出原料Ｍの注入が開始されると、型回動工程（Ｓ２２）が実行される。なお、型回動工程（Ｓ２２）は、材料射出工程（Ｓ２１）の実行中に行われてもよく、材料射出工程（Ｓ２１）が終了してから実行されてもよい。また、材料射出工程（Ｓ２１）の開始前に型回動工程（Ｓ２２）が開始されてもよい。
【００７６】
型回動工程（Ｓ２２）は、図２１に示すように、射出原料Ｍが、キャビティー１００ａ内に注入されると、第２金型２０を回動中心軸線Ｃｅ周りにＲ方向に回動させる。第２金型２０が回動させられることにより、射出原料Ｍは上述の図３から図６で説明したように、所定の方向の配向性が付与される。
【００７７】
図２２は図２１に示すＢ−Ｂ´部の断面、および図２４は図２３に示すＣ−Ｃ´部の断面における射出原料Ｍの配向によって配向される混練繊維ｍｆの配向を、時間の経過順に示す断面図である。図３から図６を用いて射出原料Ｍの回動を説明したが、第２金型２０を回動駆動させることにより、図２２に示す回動の初期段階では、射出原料Ｍに混練されている混練繊維ｍｆにも配向性が付与され、図示する第１金型１０の内壁１０ｂの壁面に沿った領域では、内壁１０ｂに沿って周回状に配向される。一方、回動中心軸線Ｃｅの周辺では、材料射出工程（Ｓ２１）において回動中心軸線Ｃｅからの放射状の配向（図３参照）の一部が残存して、第２金型２０の第２金型合せ面２０ａの回動に合わせて第１金型１０に対して相対的に回動されている。
【００７８】
射出原料Ｍのキャビティー１００ａ内への注入が継続され、図２３に示すように、キャビティー１００ａ内に射出原料Ｍが充填されると、シリンダー１１００の材料注入口１１００ａは、ゲート１０ｅから離間し、射出原料Ｍの供給が停止する。キャビティー１００ａに充填された射出原料Ｍは、図２３に示すＣ−Ｃ´部の断面を表す図２４に示すように、キャビティー１００ａの内壁１０ｂに沿って配向され、射出原料Ｍに混練されている混練繊維ｍｆも同様にキャビティー１００ａの内壁１０ｂに沿って配向され、射出工程（Ｓ２０）は終了する。
【００７９】
（金型開工程）
射出工程（Ｓ２０）が終了すると、金型開工程（Ｓ３０）に移行される。金型開工程（Ｓ３０）は、いわゆる金型を開く（分離する）工程であり、図２５に示すように、本例では、第１金型１０が第２金型２０から離間させるように、相対的に第１金型１０が型移動方向Ｔｒ２に移動される。この時、成形物Ｇ１はキャビティー１００ａを構成する第１金型凹部１０ｄが構成されている第１金型１０に残留される。そして成形物Ｇ１を第１金型１０から離間させる離型工程（Ｓ４０）に移行される。なお、第２金型２０に、例えば成形物Ｇ１では凹部、もしくは穴となる成形ピンなどが配設される場合には、成形物Ｇ１を第２金型２０に残留させることもできる。
【００８０】
（離型工程）
離型工程（Ｓ４０）は、図２６に示すように金型開工程（Ｓ３０）において第１金型１０に残留した成形物Ｇ１を、第１金型１０から取り外す工程である。第１金型１０から成形物Ｇ１の取り外しは、例えば図示する複数の押し出しピン１０ｈを、第１金型凹部１０ｄの底面１０ｃから突き出すことによって成形物Ｇ１を第１金型１０の第１金型凹部１０ｄから離間させることができる。また、第１金型凹部１０ｄと、成形物Ｇ１と、の境界に圧空を噴射させて成形物Ｇ１を取り出すこともできる。離型工程（Ｓ４０）によって成形物Ｇ１を取り出し、本実施形態に係る射出成形方法は終了する。なお、成形物Ｇ１は、射出成形の後、ゲート除去、バリ除去などの仕上げ加工が施される。
【００８１】
本実施形態に係る射出成形方法は、図２６に示す成形物Ｇ１の厚みＨｇ１、いわゆる製品肉厚、が薄い場合に適用することが好ましい。製品の厚みＨｇ１を形成する、図１９に示すキャビティー１００ａの高さＨｃ１が、小さいことにより、第２金型２０の回動による射出原料Ｍの回動流動が、製品全体に伝達されやすくなり、樹脂配向、そして樹脂に混練された強化繊維の配向を所望の配向に形成させやすくなる。
【００８２】
本実施形態に係る射出成形方法では、射出工程（Ｓ２０）において型回動工程（Ｓ２２）を含むことにより、キャビティー１００ａ内に射出注入された射出原料Ｍに対して、第２金型２０の回動によってキャビティー１００ａ内での回動の挙動を与える。この回動の挙動が射出原料Ｍに所定の規則性を備える配向が付与される。更に、射出原料Ｍに強化繊維が含まれる、いわゆるＦＲＰ材料である場合、含まれる混練繊維ｍｆにも配向が付与される。
【００８３】
特に、オンラインブレンド射出成形機を用いて、長繊維を含有させることができる成形方法によって得られるＦＲＰ製品は、より長繊維の混練繊維ｍｆの配向による製品強度の向上が図られ、高い強度を要求され、従来は金属製が一般的であった製品にもＦＲＰを採用することが可能となる。よって、生産性の向上が図られる。
【００８４】
（第４実施形態）
第４実施形態として第２実施形態に係る成形用金型２００を用いた射出成形方法（以下、成形方法という）を説明する。また図２７から図３５は、本実施形態に係る成形方法における各工程を示す断面図である。なお、第２実施形態に係る成形用金型２００と同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
【００８５】
第４実施形態に係る成形方法を示すフローチャートは、上述の第３実施形態に係る成形方法の工程を示す図１８と同じ工程を備えている。以下、図１８に示すフローチャートの工程を第２実施形態に係る成形用金型２００を用いて射出成形する方法を説明する。
【００８６】
（金型閉工程）
本実施形態に係る成形方法では、成形用金型１００は、図２７には図示しない射出成形機に取り付けられることで、製品の射出成形が行われる。射出成形機に取り付けられた成形用金型２００は、第１金型２１０と、第２金型２０と、第３金型２２０と、が、図２７に想像線（２点鎖線）で示すように、第２金型２０に対して、第３金型２２０と、第１金型２１０と、が互いに離間した状態で待機している。本例では、第２金型２０の第２金型合せ面２０ａと、第３金型２２０の第２合せ面２２０ｂと、は離間し、第３金型２２０の第１合せ面２２０ａと、第１金型２１０の第１金型合せ面２１０ａと、も離間している状態を例示し、説明する。そして、先ず金型閉工程（Ｓ１０）が開始される。
【００８７】
金型閉工程（Ｓ１０）は、いわゆる金型を閉じる工程であり、第３金型２２０の第２合せ面２２０ｂと、第２金型２０の第２金型合せ面２０ａと、が突き当たるまで、相対的に第３金型２２０が型移動方向Ｔｒ２１、すなわち第２金型２０に向けて移動される。更に、第３金型の第１合せ面２２０ａに、第１金型２１０の第１金型合せ面２１０ａが突き当たるまで、相対的に第１金型２１０が型移動方向Ｔｒ１１、すなわち第３金型２２０に向けて移動される。そして、第１金型合せ面２１０ａと、第１合せ面２２０ａと、が密着され、第２金型合せ面２０ａと、第２合せ面２２０ｂと、が密着され、第１金型合せ面２１０ａと、第２金型合せ面２０ａと、第３金型２２０の貫通内壁２２０ｃと、によって構成されるキャビティー２００ａが形成された成形用金型２００となる。
【００８８】
なお、第１金型２１０の第１金型合せ面２１０ａと、第３金型２２０の第１合せ面２２０ａと、は当接させた状態とし、第１金型２１０と、第３金型２２０と、を同時に第２金型２０に向けて近接させるようにしてもよい。なお、図２７では、第１金型２１０と、第３金型２２０と、が移動する形態を説明したが、第１金型２１０と、第２金型２０と、第３金型２２０と、を相対的に移動させて第１金型合せ面２１０ａと第１合せ面２２０ａと、第２金型合せ面２０ａと第２合せ面２２０ｂと、がそれぞれ密着するように移動させればよく、例えば、第３金型２２０に向かって第１金型２１０と、第２金型２０と、が移動するようにしてもよい。第１金型２１０あるいは第２金型２０の移動は、第１型支持台２３０あるいは第２型支持台３０を介して行われる。
【００８９】
（射出工程）
金型閉工程（Ｓ１０）によってキャビティー２００ａが構成されると、射出工程（Ｓ２０）に移行される。射出工程（Ｓ２０）には、材料射出工程（Ｓ２１）と、型回動工程（Ｓ２２）と、が含まれる。材料射出工程（Ｓ２１）は、図２８に示すように、図示されないシリンダー１１００の材料注入口１１００ａ（図７参照）と、ゲート部材２４０のゲート孔２４０ａと、を連通させ、材料注入口１１００ａから送出される射出原料Ｍを、ゲート孔２４０ａからキャビティー２００ａ内に注入する。なお、本実施形態に係る成形方法では、混練繊維ｍｆと、樹脂材料Ｍｐと、が混練された射出原料Ｍを用いている（図７参照）。
【００９０】
材料射出工程（Ｓ２１）は、キャビティー２００ａに射出原料Ｍが充填されるまで実行される。そして、キャビティー２００ａへの射出原料Ｍの注入が開始されると、型回動工程（Ｓ２２）が実行される。なお、型回動工程（Ｓ２２）は、材料射出工程（Ｓ２１）の実行中に行われてもよく、材料射出工程（Ｓ２１）が終了してから実行されてもよい。また、材料射出工程（Ｓ２１）の開始前に型回動工程（Ｓ２２）が開始されてもよい。
【００９１】
型回動工程（Ｓ２２）は、図２９に示すように、射出原料Ｍが、キャビティー２００ａ内に注入されると、第１金型２１０および第２金型２０を回動中心軸線Ｃｅ周りにＲ１およびＲ２方向に回動させる。第１金型２１０および第２金型２０が回動させられることにより、射出原料Ｍは上述の図１２から図１５で説明したように、所定の方向の配向性が付与される。
【００９２】
なお、図２９に示す、型回動工程（Ｓ２２）では、第１金型２１０と、第２金型２０と、が同時に回動方向Ｒ１，Ｒ２に回動させる形態を例示しているが、これに限定されない。図２９に図示するように、型回動工程（Ｓ２２）の初期段階では、キャビティー２００ａに射出原料Ｍが充填されていない状態であるため、第１金型２１０の第１金型合せ面２１０ａまで射出原料Ｍが到達していない。従って、第１金型２１０の回動開始を、射出原料Ｍが第１金型合せ面２１０ａに到達するまで待機させてもよい。すなわち、第１金型２１０と、第２金型２０と、の回動開始に時間差を設けてもよい。また、回動方向Ｒ１，Ｒ２は、本形態では同じ方向の、第１金型２１０から第２金型２０に向かう矢視において、回動中心軸線Ｃｅ周りに反時計回り回動を例示しているが、これに限定されず、時計回りの回動であってもよく、Ｒ１とＲ２と、が互いに異なる方向の回動であってもよい。
【００９３】
図１１において示した、キャビティー２００ａにおける第１金型２１０の第１金型合せ面２１０ａの近傍領域Ｐ１、第３金型２２０の中間領域Ｐ２、そして第２金型２０の第２金型合せ面２０ａの近傍領域Ｐ３を、図２９にも示し、次に各領域Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３での射出原料Ｍの配向によって配向される混練繊維ｍｆの配向を説明する。
【００９４】
図２９に示す型回動工程（Ｓ２２）の初期段階では、図３０に示すように、第１金型２１０の近傍領域Ｐ１では、第１金型２１０の第１金型合せ面２１０ａに触れる射出原料Ｍは無く、ゲート孔２４０ａからの射出原料Ｍの射出流動状態であり、混練繊維ｍｆは射出原料Ｍの流動方向、すなわち回動中心軸線Ｃｅに沿った方向にある。
【００９５】
一方、第２金型２０の近傍領域Ｐ３では、第２金型２０の第２金型合せ面２０ａに接触している射出原料Ｍが、回動方向Ｒ２の回動によって渦巻き状の配向方向Ｆ３１が生じ、配向方向Ｆ３１に沿って、混練繊維ｍｆが配向される。なお、図３０および以下で図示する混練繊維ｍｆは、便宜的に一部分の配向を図示するにとどめ、領域Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３、それぞれの全域に亘っては描画しない。
【００９６】
中間領域Ｐ２においては、第２金型２０の第２金型合せ面２０ａから離間した領域であり、図示するように回動中心軸線Ｃｅ近傍から放射状に配向される領域が多く残り、第３金型２２０の貫通内壁２２０ｃ近傍で、貫通内壁２２０ｃに沿うような配向を持つ配向方向Ｆ２１が生じている。この配向方向Ｆ２１に沿って、混練繊維ｍｆは配向される。
【００９７】
更に、射出原料Ｍがキャビティー２００ａ内に注入され、図３１に示すようにキャビティー２００ａに射出原料Ｍが充填される。そして、第１金型２１０および第２金型２０の回動も継続されると、第１金型２１０の第１金型合せ面２１０ａにも射出原料Ｍが触れ、第１金型２１０の回動が射出原料Ｍに回動流動を与える。
【００９８】
図３２に、図３１に示す状態での各領域Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の配向状態を示す。図３２に示すように、第１金型２１０の近傍領域Ｐ１と、第２金型２０の近傍領域Ｐ３と、では、金型の回動によって第３金型２２０の貫通内壁２２０ｃに沿って渦巻き状の配向方向Ｆ１２，Ｆ３２が形成される。この時、中間領域Ｐ２では、第１金型２１０および第２金型２０とからの距離があり、金型回動に対する射出原料Ｍの配向が配向方向Ｆ１２，Ｆ３２より遅れて配向が形成され、回動中心軸線Ｃｅ近傍に放射状の配向を一部残した渦巻き状の配向方向Ｆ２２の配向が形成される。
【００９９】
そして、更に第１金型２１０および第２金型２０の回動を継続させることで、図３３に示すように、領域Ｐ１，Ｐ３では配向方向Ｆ１２，Ｆ３２が維持され、領域Ｐ２では第３金型２２０の貫通内壁２２０ｃに沿った渦巻き状の配向方向Ｆ２３の配向が形成される。これにより、領域Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のすべての領域で渦巻き状の配向方向Ｆ１３，Ｆ２３、Ｆ３３の配向が形成される。すなわちキャビティー２００ａ内全体の射出原料Ｍが第３金型２２０の貫通内壁２２０ｃに沿って渦巻き状の配向に形成される。
【０１００】
キャビティー２００ａ内の射出原料Ｍに第３金型２２０の貫通内壁２２０ｃに沿った渦巻き状の配向（図３３に示す、配向方向Ｆ１３，Ｆ２３，Ｆ３３）が形成されると、第１金型２１０および第２金型２０の回動Ｒ１，Ｒ２は停止され、型回動工程（Ｓ２２）は終了する。また、材料射出工程（Ｓ２１）は、図３１に示すように、射出原料Ｍがキャビティー２００ａ内に充填された時点で、ゲート孔２４０ａからの射出原料Ｍの注入を停止し、図示しないゲート部材２４０に繋がれた射出成形機１０００に備えるシリンダー１１００の材料注入口１１００ａ（図７参照）をゲート部材２４０から離間させて終了する。なお、材料射出工程（Ｓ２１）は、型回動工程（Ｓ２２）が終了した後、終了してもよい。
【０１０１】
（金型開工程）
射出工程（Ｓ２０）が終了すると、金型開工程（Ｓ３０）に移行される。金型開工程（Ｓ３０）は、いわゆる金型を開く（分離する）工程であり、図３４に示すように、本例では、第３金型２２０を第２金型２０から離間させるように、相対的に第１金型２１０と、第３金型２２０と、が型移動方向Ｔｒ２に移動される。この時、成形物Ｇ２はキャビティー２００ａを構成する第３金型２２０の貫通内壁２２０ｃ内に残留される。そして成形物Ｇ２を第３金型２２０から離間させる離型工程（Ｓ４０）に移行される。なお、第２金型２０に、例えば成形物Ｇ２では凹部、もしくは穴となる成形ピンなどが配設される場合には、成形物Ｇ２を第２金型２０に残留させることもできる。
【０１０２】
（離型工程）
離型工程（Ｓ４０）は、図３５に示すように金型開工程（Ｓ３０）において第３金型２２０に残留した成形物Ｇ２を、第３金型２２０から取り出す工程である。第３金型２２０から成形物Ｇ２の取り外しは、例えば第１金型２１０の回動軸２１０ｄ内に挿通されたゲート部材２４０を第３金型２２０側のＴｒ３方向に突き出させて、成形物Ｇ２を第３金型２２０から押し出すことができる。あるいは、第１金型２１０の第１金型合せ面２１０ａと、成形物Ｇ２と、の境界に圧空を噴射させて成形物Ｇ２を取り出すこともできる。離型工程（Ｓ４０）によって成形物Ｇ２を取り出し、本実施形態に係る射出成形方法は終了する。なお、成形物Ｇ２は、射出成形の後、ゲート除去、バリ除去などの仕上げ加工が施される。
【０１０３】
図３６および図３７は、上述した第４実施形態に係る成形方法の金型開工程（Ｓ３０）および離型工程（Ｓ４０）のその他の形態として、第２金型２０側に成形物Ｇ２を残留させる例を示す断面図である。なお、上述の成形用金型２００と同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
【０１０４】
図３６に示すその他の形態における金型開工程（Ｓ３０）では、成形用金型３００の第３金型２２０は、第１金型２１０とともに型移動方向Ｔｒ２に移動され、第２金型３１０の第２金型合せ面３１０ａから離間する。この時、成形物Ｇ２は、第２金型３１０の第２金型合せ面３１０ａに密着した状態で、第３金型２２０の貫通内壁２２０ｃより離型され、第２金型合せ面３１０ａ上に残留する。
【０１０５】
金型開工程（Ｓ３０）によって第２金型合せ面３１０ａに在留させた成形物Ｇ２を、第２金型合せ面３１０ａから取り出す離形工程（Ｓ４０）を図３７に示す。図３７に示すように、第２金型３１０は第２金型基体３１１と、第２金型合せ面３１０ａを備える成形プレート３１２と、第２金型基体３１１に形成された貫通孔のイジェクト部材装着部３１１ａに装着されるイジェクト部材３１３と、を備えている。
【０１０６】
イジェクト部材３１３は、第２金型基体３１１に挿通されるイジェクト体３１３ａと、イジェクト体３１３ａの第２金型合せ面３１０ａ側に装着されたイジェクト端部３１３ｂと、を備えている。イジェクト端部３１３ｂは、成形プレート３１２に形成されたイジェクト端部３１３ｂを配置可能にするイジェクト孔３１２ａに嵌合し、イジェクト端部３１３ｂの端面３１３ｃは第２金型合せ面３１０ａの一部を構成する（図３６参照）。
【０１０７】
離型工程（Ｓ４０）では、イジェクト部材３１３を図示する型移動方向Ｔｒ４に移動させ、イジェクト端部３１３ｂの端面３１３ｃによって成形物Ｇ２を移動させることで、成形物Ｇ２は第２金型合せ面３１０ａから離間、すなわち離型させる。
【０１０８】
本実施形態に係る射出成形方法は、図３５および図３７に示す成形物Ｇの厚みＨｇ２、いわゆる製品肉厚、が薄い場合に適用することが好ましい。成形物Ｇの厚みＨｇ２を形成する、図２７に示すキャビティー２００ａの高さＨｃ２が、小さいことにより、第１金型２１０と、第２金型２０と、の回動による射出原料Ｍの回動流動が、製品全体に伝達されやすくなり、樹脂配向、そして樹脂に混練された強化繊維の配向を所望の配向に形成させやすくなる。
【０１０９】
本実施形態に係る射出成形方法では、射出工程（Ｓ２０）において型回動工程（Ｓ２２）を含むことにより、キャビティー２００ａ内に射出注入された射出原料Ｍに対して、第１金型２１０と、第２金型２０と、の回動によってキャビティー２００ａ内の射出原料Ｍに対して、図３１に示す第１金型合せ面２１０ａの近傍領域Ｐ１と、第２金型合せ面２０ａの近傍領域Ｐ３と、の両方の領域において回動の挙動を与える。従って、この回動の挙動が射出原料Ｍに所定の規則性を備える配向を短時間に付与することができる。従って、図３５に示す成形物Ｇ２の厚みＨｇ２が厚い場合であっても、成形物Ｇ２の全体に射出原料Ｍに所定の規則性を備える配向を短時間に付与することができる。更に、射出原料Ｍに強化繊維が含まれる、いわゆるＦＲＰ材料である場合、含まれる混練繊維ｍｆにも配向が付与される。
【０１１０】
特に、オンラインブレンド射出成形機を用いて、長繊維を含有させることができる成形方法によって得られるＦＲＰ製品は、より長繊維の混練繊維ｍｆの配向による製品強度の向上が図られ、高い強度を要求され、従来は金属製が一般的であった製品にもＦＲＰを採用することが可能となる。よって、生産性の向上が図られる。
【符号の説明】
【０１１１】
１０…第１金型、２０…第２金型、３０…型支持台、４０…スラストベアリング、１００…射出成形用金型。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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