(57)【要約】【課題】ガスゲート部付近の樹脂成形品の品質劣化を低減できるガスアシスト射出成形方法を提供することを目的とする。【解決手段】キャビティ３４内へ射出する窒素ガスの射出圧力を、所定の割合を持って徐々に昇圧する。このため、ガスゲート部３６付近に充填された溶融樹脂Ｍに急激に過大な圧力を与えずに中空部４０を形成することができ、ガスゲート部３６付近の樹脂成形品に残留する応力を低減することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティ内に充填した熱可塑性の溶融樹脂中に、ガスゲート部から加圧流体を充填させることにより、中空部を有する樹脂成形品を成形するガスアシスト成形方法において、
前記加圧流体の射出圧力を、射出開始から所定の割合で設計値まで上昇させることを特徴とするガスアシスト成形方法。
【請求項２】
前記加圧流体の射出開始圧力を、ゼロ又は前記樹脂成形品の前記ガスゲート部側端部の肉厚を所定値より薄くしない圧力とすることを特徴とする請求項１に記載のガスアシスト形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャビティ内に充填した熱可塑性の溶融樹脂中に、ガスゲート部から加圧流体を充填させることにより、中空部を有する樹脂成形品を成形するガスアシスト成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、樹脂成形品を射出成形する方法の一つとして、金型内の溶融樹脂中に高圧ガスを射出して、樹脂成形品に中空部を形成するガスアシスト成形方法が知られている。このガスアシスト成形方法は、金型内に金型容量とほぼ同量の溶融樹脂を充填した後に、高圧ガスを充填するフルショット法と、金型内に金型容量の約５〜７割程度の溶融樹脂を充填した後に、高圧ガスを充填するショートショット法に大別される。
【０００３】
このショートショット法を用いたガスアシスト射出成形方法（例えば、特許文献１）では、図４（Ａ）に示すように、先ず、金型内に溶融樹脂を射出し（樹脂充填工程）、金型内に金型容量の約５〜７割程度の溶融樹脂を充填する。次に、図４（Ｂ）に示すように、樹脂充填工程の後半にこの樹脂充填工程と並行して、金型内に高圧ガスを所定の圧力Ｐで射出する（ガス充填工程）。このガス充填工程により、溶融樹脂内に中空部が形成されると共に溶融樹脂が金型の末端に向かって最流動する。
【０００４】
この構成によれば、溶融樹脂中に中空部を形成し、溶融樹脂の内部から圧力をかけて保圧・冷却することにより、溶融樹脂の体積収縮が補われ、樹脂成形品のひけやそりが低減される。また、内部に中空部を形成することで軽量化を図ることができる。
【特許文献１】特開２００１−７１３５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図４（Ｂ）のように、高圧ガスを比較的大きな一定の圧力Ｐで射出すると、高圧ガスが射出されるガスゲート部付近に大きな中空部が形成され、溶融樹脂が劣化したり、樹脂成形品に応力が残留して割れやクラックの発生原因となる。また、ガス充填開始時にガスノズルとガスゲート部との接合部に大きな圧力がかかるため、ガスノズルとガスゲート部の気密性を高める必要があり、装置コストが増大する。このような問題は、ショートショット法に限られず、フルショット法においても同様に発生する。
【０００６】
本発明は、上記の事実を考慮し、ガスゲート部付近の樹脂成形品の品質劣化を低減できるガスアシスト射出成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載のガスアシスト形成方法は、キャビティ内に充填した熱可塑性の溶融樹脂中に、ガスゲート部から加圧流体を充填させることにより、中空部を有する樹脂成形品を成形するガスアシスト成形方法において、前記加圧流体の射出圧力を、射出開始から所定の割合で設計値まで上昇させることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、キャビティ内へ射出する加圧流体の射出圧力を、所定の割合を持って徐々に昇圧する。従って、ガスゲート部付近に充填された溶融樹脂に急激に過大な圧力を与えずに中空部を形成することができるため、ガスゲート部付近の樹脂成形品に残留する応力を低減することができる。
【０００９】
請求項２に記載のガスアシスト形成方法は、請求項１に記載のガスアシスト形成方法において、前記加圧流体の射出開始圧力を、ゼロ又は前記樹脂成形品の前記ガスゲート部側端部の肉厚を所定値より薄くしない圧力とすることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、加圧流体を、ゼロ又は樹脂成形品のガスゲート部側端部の肉厚が所定値より薄くならい圧力で射出し、その後、加圧流体の射出圧力を、所定の割合で徐々に昇圧する。
【００１１】
高圧流体の射出開始時には、キャビティ内の圧力が高圧となり易く、ガスゲート部から窒素ガスが大気中に漏れる恐れがある。しかしながら、請求項２に記載の発明では、窒素ガスの射出圧力をゼロ又は樹脂成形品のガスゲート部側端部の肉厚が所定値より薄くならい圧力から開始する。そのため、キャビティ内の圧力を低く抑えることができる。従って、大気中への加圧流体の漏れを防止できる。更に、樹脂成形品のガスゲート部側端部の肉厚が所定値よりも薄くなることがなく、樹脂成形品の品質が向上する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、上記の構成としたので、ガスゲート部付近の樹脂成形品の品質劣化を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明のガスアシスト装置に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。なお、ショートショット法を前提としたガスアシスト装置の例について説明するが、本ガスアシスト装置は、フルショット法にも適用可能である。
【００１４】
先ず、本実施形態に係るガスアシスト装置１０の全体構成について、図１に基づき説明する。
【００１５】
ガスアシスト装置１０は、図１に示すように、ガスボンベ等のガス供給装置１４から加圧流体を金型１２に供給する装置である。本実施形態では、加圧流体として窒素ガスを使用する。
【００１６】
ガス供給装置１４は、配管１６、２４を介して金型１２を構成する固定型３０と接続されている。配管１６と配管２４との間には、高圧比例弁１８が設けられている。高圧比例弁１８の下流には、圧力センサ２６Ｂが設置され、制御装置２８に圧力センサ２６Ｂの圧力情報を送信する。この圧力情報は、後述する電空変換レギュレータ２０のフィードバック制御に用いられる。なお、配管２４は、金型１２を構成する固定型３０に至る途中で分岐しており、分岐した配管２４Ａには、制御装置２８によって開閉動作させられる大気開放弁２２が設けられている。
【００１７】
高圧比例弁１８には、制御装置２８によって制御される電空変換レギュレータ２０が接続されている。この電空変換レギュレータ２０により、高圧比例弁１８の開閉度が制御され、ガス供給装置１４から金型１２へ射出される窒素ガスの射出圧力が調整される。なお、高圧比例弁１８には、排気弁、絞り弁（不図示）が組み込まれ、射出圧力の微調整ができる。
【００１８】
また、高圧比例弁１８の上流側には、圧力センサ２６Ａが設けられている。圧力センサ２６Ａは、ガス供給装置１４から出力される窒素ガスの圧力情報を制御装置２８に送信し、制御装置２８は、この圧力情報が予め決められた所定値以外になると、電空変換レギュレータ２０を制御して高圧比例弁１８を閉じ、ガス供給装置１４から金型１２へ送られる窒素ガスの供給を停止する。
【００１９】
金型１２は、図２（Ａ）に示すように、固定型３０と可動型３２とから構成されている。固定型３０及び可動型３２の内壁には、樹脂成形品の形状が刻設され、これらの固定型３０と可動型３２とを型合わせして、樹脂成形品を形づくるキャビティ３４が形成される。
【００２０】
また、固定型３０には、キャビティ３４内へ通じるガスゲート部３６が形成され、配管２４（図１参照）の先端に設けられたガスノズル３８から射出される窒素ガスが、キャビティ３４内に充填される。なお、キャビティ３４には、射出成形装置（不図示）からランナを通じて溶融樹脂Ｍが充填される。また、可動型３２には、余分な溶融樹脂Ｍをキャビティ３４外へ排出する排出穴（不図示）が設けられている。
【００２１】
次に、ガスアシスト装置１０の作用について図２、図３に基づき説明する。図３（Ａ）は、射出成形装置（不図示）によりキャビティ３４内へ射出される溶融樹脂Ｍの射出圧力と時間との関係を示し、図３（Ｂ）は、ガスアシスト装置１０からキャビティ３４内へ射出される窒素ガス（加圧流体）の射出圧力と時間との関係を示している。
【００２２】
図２（Ａ）、図３（Ａ）に示すように、先ず、射出成形装置（不図示）からキャビティ３４内に溶融樹脂Ｍが射出され、キャビティ３４内に、キャビティ３４の容量の５〜７割程度の溶融樹脂Ｍが充填される（樹脂充填工程）。次に樹脂充填工程と、並行して図３（Ｂ）の実線のように、キャビティ３４内に窒素ガスが射出される（ガス充填工程）。
【００２３】
このガス充填工程では、図１に示すガス供給装置１４から供給された窒素ガスが、配管１６を通って高圧比例弁１８に供給され、この高圧比例弁１８にて圧力調整がなされ、キャビティ３４内に射出する窒素ガスの射出圧力が決定される。そして、窒素ガスは、大気開放弁２２を閉じた状態で、配管２４を通りガスノズル３８からキャビティ３４内の溶融樹脂Ｍに圧入される。
【００２４】
この窒素ガスの射出圧力は、制御装置２８からの電気信号に応じて電空変換レギュレータ２０が時間単位に高圧比例弁１８を開閉動作させることで、ゼロから予め設定された圧力Ｐ１（設計値）まで、所定の割合を持って徐々に昇圧される。これにより、図２（Ｂ）に示すように、充填された溶融樹脂Ｍ中に窒素ガスが充填されると共に中空部４０が形成される。なお、制御装置２８は、センサ２６Ｂから得た圧力情報と予め設定された圧力Ｐ１と差に応じて電空変換レギュレータ２０をフィードバック制御する。
【００２５】
中空部４０が形成され、窒素ガスの射出圧力が圧力Ｐ１に達すると、制御装置２８が電空変換レギュレータ２０を制御して高圧比例弁１８の開閉動作を停止し、窒素ガスの射出圧力が圧力Ｐ１で維持される。このように射出圧力を圧力Ｐ１に維持することで、中空部４０が拡大し（図２（Ｃ）参照）、キャビティ３４内の溶融樹脂Ｍが末端部まで流動する。
【００２６】
所定容量の窒素ガスがキャビティ３４内に充填されると、制御装置２８が、電空変換レギュレータ２０を制御して高圧比例弁１８を開閉動作し、圧力Ｐ１から予め設定された圧力値Ｐ２まで所定の割合を持って徐々に降圧する。これにより、キャビティ３４内の圧力が、保圧条件に見合う圧力値に制御されると共に、溶融樹脂Ｍが冷却・固化される。
【００２７】
その後、キャビティ３４内に充填された溶融樹脂Ｍが固化すると、制御装置２８が、電空変換レギュレータ２０を制御し、高圧比例弁１８を閉じて窒素ガスの供給を停止すると共に、大気開放弁２２を開けて窒素ガスを大気中へ放出する。
【００２８】
このように、本実施形態では、キャビティ３４内へ射出する窒素ガスの射出圧力を、ゼロから所定の割合を持って徐々に昇圧することで、ガスゲート部３６付近に充填された溶融樹脂Ｍに過大な圧力を与えずに中空部４０を形成することができる。これにより、ガスゲート部３６付近の樹脂成形品の残留応力を低減することができる。
【００２９】
また、窒素ガスの射出開始時には、溶融樹脂Ｍによってガスゲート部３６が塞がれているため、キャビティ内の圧力が高圧となり易い。この場合、図４（Ｂ）に示すように、溶融樹脂Ｍをキャビティ３４の末端まで流動させるのに必要な圧力Ｐで窒素ガスの射出を開始すると、ガスゲート部３６とガスノズル３８との接合部から、窒素ガスが大気中に漏れる恐れがある。しかしながら、本実施形態では、窒素ガスの射出圧力をゼロから徐々に昇圧して溶融樹脂Ｍを流動化させるため、キャビティ３４内の圧力を低く抑えることができる。従って、大気中への窒素ガスの漏れを防止できる。また、窒素ガスの射出圧力は、溶融樹脂Ｍがキャビティ３４の末端まで流動可能な圧力Ｐ１まで昇圧されるため、溶融樹脂Ｍがキャビティ３４の末端まで充填される。
【００３０】
ここで、溶融樹脂Ｍは、キャビティ３４の壁面に接触すると冷却され、固化し始める。そのため、溶融樹脂Ｍの流動速度が樹脂成形品の外観品質（光沢、転写性など）に大きな影響を与える。しかしながら、本実施形態では、電空変換レギュレータ２０によって窒素ガスの射出圧力を時間単位に無段階に制御できる。従って、溶融樹脂Ｍの流動速度の調整を容易に行うことができ、例えば、樹脂充填工程における溶融樹脂Ｍの流動速度と、同じ流動速度を維持するように窒素ガスの射出圧力を制御することで、樹脂成形品の外観品質を向上することができる。
【００３１】
なお、本実施形態では、ガス充填工程において、窒素ガスの射出圧力を、ゼロから開始したがこれに限らない。例えば、図３（Ｂ）の一点鎖線で示すように、窒素ガスの射出圧力を圧力Ｐ３から射出し、圧力Ｐ１まで徐々に昇圧しても良い。圧力Ｐ３は、ガスゲート部３６の付近に形成される中空部４０が設計値よりも大きくなり過ぎず、樹脂成形品のガスゲート部３６側端部の肉厚が設計値よりも薄くならい圧力値とされている。これにより、樹脂成形品の肉厚が設計値よりも薄くならず、また、樹脂成形品のガスゲート部３６側端部の残留応力を低減することができる。
【００３２】
また、本実施形態では、固定型３０の側壁に設けられたガスゲート部３６から窒素ガスを射出するキャビティ注入法を用いたがこれに限らない。例えば、溶融樹脂Ｍを充填する樹脂ノズルから窒素ガスを注入するノズル注入法や、窒素ガスをランナから注入するランナ注入法を用いても良い。
【００３３】
更に、加圧流体として窒素ガスを使用したがこれに限らす、空気、二酸化炭素等の不活性ガス体等の種々の加圧流体を使用することができる。
【００３４】
なお、本発明は、本実施形態に限るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変形、変更、改良が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るガスアシスト装置の全体構成を示す、模式図である。
【図２】図２は、本実施形態に係るガスアシスト装置により、キャビティ内に充填される加圧流体の状態を示す、模式図である。
【図３】（Ａ）は、溶融樹脂の射出圧力と時間との関係を示すグラフであり、（Ｂ）は、本実施形態に係るガスアシスト装置から射出される加圧流体の射出圧力と時間との関係を示すグラフである。
【図４】（Ａ）は、従来の従来のガスアシスト射出成形法による溶融樹脂の射出圧力と時間との関係を示すグラフであり、（Ｂ）は、従来のガスアシスト射出成形法による高圧ガスの射出圧力と時間との示すグラフである。
【符号の説明】
【００３６】
１０    ガスアシスト装置
１２    金型
３４    キャビティ
３６    ガスゲート部
４０    中空部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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