(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形用金型において、
成形品の反意匠面側に設けられる厚肉部位の側壁部及び底壁部に相当する金型の転写面に第１断熱層を設け、成形品の意匠面側に相当する金型の転写面に第２断熱層を設け、
前記成形品の反意匠面側で前記厚肉部位以外の部分に相当する金型の転写面に第３断熱層を設け、前記第２断熱層の断熱率を前記第１断熱層より小さく設定し、前記第３断熱層の断熱率を前記第２断熱層より大きく且つ前記第１断熱層より小さく設定したことを特徴とする射出成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平８−１６９０３５号公報には、成形品に設けられるリブの角部に相当する金型の転写面に断熱層を設け、そのリブの角部に選択的にひけを発生させ、成形品の表面側のひけを裏面側に発生させるようにした合成樹脂の射出成形方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、射出成形時に、成形品の意匠面に発生する光沢むら（以下、テカリ）の問題については言及されていない。また、特に中空射出成形時に、成形品の意匠面に発生する収縮むら（以下、ひけ）やテカリの問題については言及されていない。
【０００４】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされ、その目的は、射出成形時に、成形品の意匠面に発生するひけやテカリを抑制できる射出成形用金型を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の問題点を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる射出成形用金型は、以下の構成を備える。即ち、
射出成形用金型において、成形品の反意匠面側に設けられる厚肉部位の側壁部及び底壁部に相当する金型の転写面に第１断熱層を設け、成形品の意匠面側に相当する金型の転写面に第２断熱層を設け、前記成形品の反意匠面側で前記厚肉部位以外の部分に相当する金型の転写面に第３断熱層を設け、前記第２断熱層の断熱率を前記第１断熱層より小さく設定し、前記第３断熱層の断熱率を前記第２断熱層より大きく且つ前記第１断熱層より小さく設定した。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係わる実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
［射出成形装置の概略構成］
先ず、本実施形態に係る中空射出成形装置の概略構成について説明する。図１は本発明に係わる実施形態の中空射出成形装置の全体構成を示す断面図である。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態の中空射出成形装置１は、取付板２、３に夫々取り付けられて互いに接離可能（型締め、型開き可能）に設けられた固定型（キャビティ型）４と可動型（コア型）５とを備えている。尚、これらの各金型４、５は例えばＳＳ５０（一般構造用圧延鋼材）等の金属により構成されている。
【００２０】
これら金型４、５の型締め状態において、車両用樹脂バンパ３０（図２、図６参照）を成形するための成形キャビティ６が形成される。固定型４には、キャビティ６の上部において、キャビティ内外を連通する樹脂導入通路７が形成されている。この樹脂導入通路７の外側の端部には、樹脂ノズル８が接続される。溶融樹脂Ｒ（矢印で示す）は、樹脂ノズル８から樹脂導入通路７を介してキャビティ６内に圧入される。
【００２１】
溶融樹脂は、例えば、ポリプロピレン、ポリカーボネイト、ＡＢＳ等が用いられる。
【００２２】
キャビティ６は、固定型４の溶融樹脂Ｒの注入口から下方に延びる形状を有する。キャビティ６は、所定間隔を置いて対向する一対の転写面９、１０により規定され、更に紙面垂直方向に延びている。固定型４に形成された転写面９は、成形品の表面に相当する部分（意匠面）として平坦に仕上げられている。また、可動型５に形成された転写面１０は、成形品の裏側に相当する部分（反意匠面）として仕上げられ、その転写面１０の上下方向の略中央部分にリブ成形用凹部１１が形成されている。
【００２３】
可動型５内部には、ガスノズル１２が設けられている。ガスノズル１２には、ガスノズル駆動用の油圧シリンダ１３が設けられ、ガスノズル１２が転写面１０のリブ成形用凹部１１内に隣接するガス流入口１４に対して、当接或いは離間可能に設けられている。ガスノズル１２は、溶融樹脂Ｒをキャビティ６内に充填した後、ガスノズル１２をガス流入口１４に当接して、ガスボンベ１５内のガスを計量シリンダ１６と計量シリンダ駆動用の油圧シリンダ１７によりリブ成形用凹部１１内に送り出すことができる。ガスボンベ１５と計量シリンダ１６とは、ガス吐出ライン２０を介して接続され、このガス吐出ライン２０には、減圧弁２１と流量制御弁２２が設けられている。
【００２４】
また、ガスノズル１２の外周部には加熱用ヒータ１８が装着され、計量シリンダ１６とガスノズル１２とは、開閉弁１９を介して連通されている。
【００２５】
ガスボンベ１５から吐出される不活性ガスは、例えば、約１５０ｋｇ／平方ｃｍの窒素ガスを減圧弁２１で約３０ｋｇ／平方ｃｍに減圧し、更に流量制御弁２２で流量制御した後に計量シリンダ１６に導入される。
【００２６】
計量シリンダ１６内に導入された不活性ガスは、油圧シリンダ１７を駆動することにより、例えば、約１００ｋｇ／平方ｃｍの窒素ガスを回閉弁１９を介してガスノズル１２に供給される。
【００２７】
本実施形態の中空射出成形装置１により成形される車両用樹脂バンパ３０は、図２及び図６に示すように、その反意匠面に部分的に厚肉部位（リブ部）３１が一体成形され、このリブ部３１には不活性ガスのガス流路Ｈとして中空部３２が形成される。この中空部３２は、キャビティ６内に圧入された溶融樹脂が冷却固化しないうちにガスノズル１２から高圧の窒素ガスをリブ部３１に流通させることにより形成される。
【００２８】
本実施形態の中空射出成形装置１を用いて車両用樹脂バンパ３０を成形する場合、約２３０℃の溶融樹脂をキャビティ６内に充填し、樹脂充填直後にガスノズル１２から高圧窒素ガスをリブ部に相当する溶融樹脂内に圧入保持させる。次に、ガスノズル１２がガス流入口１４から離間されてガス抜きされる。その後、金型４、５が型開きされて、成形品３０が取り出される。
【００２９】
［金型の詳細構成］
次に、図１に示す中空射出成形装置の金型の詳細構成について説明する。図３は本実施形態に用いられる金型のリブ成形用凹部付近の詳細断面図である。
【００３０】
図３に示すように、本実施形態の可動型５の転写面１０ａ、１０ｂには第１断熱層４１が形成されている。また固定型４における転写面９には第２断熱層４２が形成されている。また可動型５における転写面１０ｃには第３断熱層４３が形成されている。転写面１０ａはリブ成形用凹部１１の底壁部となり、リブ部の端面に対応する転写面を規定する。転写面１０ｂはリブ成形用凹部１１の側壁部となり、リブ部の側面に対応する転写面を規定する。転写面９は成形品の意匠面に対応する転写面を規定する。転写面１０ｃは反意匠面側のリブ成形用凹部１１以外の部分となり、成形品のリブ部以外の反意匠面に対応する転写面を規定する。
【００３１】
第２断熱層４２は第１断熱層４１よりその断熱率を低く設定され、第２断熱層４２は第３断熱層４３よりその断熱率を低く設定されている。即ち、第１断熱層４１、第２断熱層４２、第３断熱層４３の断熱率の値は、第１断熱層４１＞第３断熱層４３＞第２断熱層４２という関係を満たすように設定されている。
【００３２】
第１〜第３断熱層４１〜４３は、熱伝導率で１〜１０（ｃａｌ／平方ｃｍ・ｓｅｃ・℃）程度の、例えば、４フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、４フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、４フッ化エチレン・６フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂、その他にエポキシ樹脂（ＥＰ）やポリイミド（ＰＡＩ）等を用いて形成され、各断熱層の断熱率は材質や層厚等を変化させて各断熱層毎に設定される。
【００３３】
［断熱層の作用］
次に、金型の転写面に断熱層を設けたことにより奏する作用について説明する。図４は、樹脂射出工程での問題点を説明する従来の金型の断面図である。図５は、ガスの流通させながら樹脂を固化させる保圧工程での問題点を説明する従来の金型の断面図である。
【００３４】
(i)樹脂射出工程での問題点
溶融樹脂Ｒは、キャビティ１０６内に噴水流となって圧入されていくが、リブ成形用凹部１１１に達すると樹脂内部の膨張力でリブ成形用凹部１１の底壁部や側壁部の方に進む（樹脂Ｒ２で示す）。これに対して、キャビティ１０６内での理想的な樹脂の流れは、樹脂Ｒ１で示すように、樹脂Ｒ１が成形品の意匠面に対応する転写面１０９に密着しながら前進することである。樹脂Ｒ１と樹脂Ｒ２とを比較すると、樹脂Ｒ２はリブ成形用凹部１１の底壁部や側壁部の方に進む分だけ、位置Ｐ１の樹脂が部分的に転写面１０９に遅れて密着するすることになる。この現象は、言い換えると、樹脂Ｒ２における位置Ｐ１の樹脂は樹脂Ｒ１に比べてキャビティ６内の空気に触れている時間が長いことになる。空気と金型は熱伝導率が異なるため、空気に触れた樹脂は金型転写面１０９に密着した樹脂に比べてゆっくり冷却されることになる。つまり、樹脂がゆっくり冷却されると、結晶化（分子配列が規則正しくなる）の傾向が強くなるため、他の部分に比べて光沢が高くなりテカリの問題を引き起こすことになる。
【００３５】
(ii)保圧工程での問題点
従来では、溶融樹脂Ｒが冷却固化しないうちにガスをリブ成形用凹部１１１に流通させると、樹脂Ｒの冷却による収縮をガス流路Ｈ内のガス圧で抑えることができるので、成形品の意匠面に対応する転写面１０９の位置Ｐ３で示す部分に発生するひけは抑えることができる。ところが、リブ成形用凹部１１１に充填された樹脂は、他の部分に比べて収縮量が大きいため、またガス流路Ｈを設けただけでは、位置Ｐ３、Ｐ４に示す部分にひけが発生してしまい、図７に示すように、成形品３０のリブ部３１に、位置Ｐ３、Ｐ４に対応する２本のひけＱが発生してしまう。
【００３６】
本発明は、金型の転写面に断熱層を設けることによって上記問題点(i)、(ii)を解決する。
【００３７】
(I)テカリの問題点に対して、
固定型４における転写面９に第２断熱層４２を設けることにより、転写面９に密着した部分の樹脂の冷却速度を遅くして、空気に触れて冷却される樹脂との冷却速度の差を小さくすることでテカリを抑制している。
【００３８】
尚、上記(I)において、固定型４の転写面９だけに断熱層を設けた場合でも、転写面９に密着した部分の樹脂の冷却速度を遅くすることができるので、テカリの防止効果はある。
【００３９】
(II)ひけの問題点に対して、
上述のように、樹脂の冷却速度を遅くすると、結晶化傾向が強くなるためひけも発生しやすくなる。そこで、可動型５の転写面１０ａ、１０ｂに第１断熱層４１を設け、第２断熱層４２の断熱率を第１断熱層４１より小さく設定することにより、図８に示すように、第１断熱層４１が設けられたリブ成形用凹部１１の底壁部１０ａと側壁部１０ｂの樹脂収縮量が転写面９の樹脂収縮量より相対的に大きくなるようにする。リブ部の全体としての収縮量はリブ部の冷却速度と体積により決定されるので、リブ成形用凹部１１の底壁部１０ａと側壁部１０ｂの樹脂収縮量が大きくなれば、転写面９の樹脂収縮量は小さくなる。従って、転写面９に対応する成形品の意匠面のひけを抑制することができる。更に、転写面１０ｃに第３断熱層を設け、第３断熱層４３の断熱率を、第２断熱層より大きく且つ第１断熱層より小さく設定することにより、反意匠面側におけるリブ成形用凹部１１以外の部分の樹脂収縮による作用も加わることになるので、ガス流路Ｈによるひけ抑制効果に加えて、反意匠面全体の樹脂の収縮作用により良好に図７に示すような位置Ｐ３、Ｐ４に対応するひけＱを抑えることができ、特に収縮率の大きな樹脂材料に対してひけ抑制効果が高い。
【００４０】
尚、上記(II)において、可動型５の転写面１０ａ、１０ｂだけに断熱層を設けた場合でも、転写面１０ａ、１０ｂの樹脂収縮量を転写面９の樹脂収縮量より大きくすることができるので、ひけを抑制する効果はある。
【００４１】
［中空射出成形方法］
次に、本発明に係わる実施形態の中空射出成形方法について説明する。
【００４２】
本実施形態のように、金型のリブ成形用凹部１１の側壁部及び底壁部を断熱して中空射出成形することにより、成形品の意匠面に発生するひけを抑制できる。
【００４３】
また、成形品の意匠面側に相当する金型の転写面を断熱して中空射出成形することにより、成形品の意匠面に発生するテカリを抑制できる。
【００４４】
更に、金型のリブ成形用凹部１１の側壁部及び底壁部に相当する転写面１０ａ、１０ｂを断熱すると共に、成形品の意匠面側に相当する金型の転写面９を断熱し、転写面９を転写面１０ａ、１０ｂより低い断熱率で断熱して中空射出成形することにより、意匠面に発生するひけ及びテカリを抑制できる。
【００４５】
＜変形例＞
本実施形態の中空射出成形方法の変形例として、断熱とは反対の考え方で、金型を加熱することにより熱伝導率を変化させることもできる。即ち、金型のリブ成形用凹部１１の側壁部及び底壁部を加熱して中空射出成形することにより、樹脂の冷却速度を他の部位に比べて遅くでき、ひけを抑制できる。
【００４６】
また、成形品の意匠面側に相当する金型の転写面を加熱して中空射出成形することにより、転写面９に密着した部分の樹脂の冷却速度を遅くすることができるので、テカリを抑制できる。
【００４７】
更に、金型のリブ成形用凹部１１の側壁部及び底壁部に相当する転写面１０ａ、１０ｂを断熱すると共に、成形品の意匠面側に相当する金型の転写面９を断熱し、転写面９を転写面１０ａ、１０ｂより低い断熱率で断熱して中空射出成形することにより、成形品の意匠面に発生するひけ及びテカリを抑制できる。
【００４８】
尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で上記実施形態を修正又は変更したものに適用可能である。
【００４９】
例えば、本実施形態の断熱層を有する金型は中空射出成形以外にも、ガスを用いない一般の射出成形にも適用できることは言うまでもない。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、射出成形用金型において、成形品の反意匠面側に設けられる厚肉部位の側壁部及び底壁部に相当する金型の転写面に第１断熱層を設け、成形品の意匠面側に相当する金型の転写面に第２断熱層を設け、成形品の反意匠面側で厚肉部位以外の部分に相当する金型の転写面に第３断熱層を設け、第２断熱層の断熱率を第１断熱層より小さく設定し、第３断熱層の断熱率を第２断熱層より大きく且つ第１断熱層より小さく設定したことにより、成形品の意匠面に発生するひけ及びテカリを抑制できる。
【００６２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる実施形態の中空射出成形装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】本実施形態の中空射出成形装置により成形される車両用樹脂バンパの断面図である。
【図３】本実施形態に用いられる金型のリブ成形用凹部付近の詳細を示す断面図である。
【図４】中空射出成形における樹脂射出工程での問題点を説明する従来の金型の断面図である。
【図５】中空射出成形における保圧工程での問題点を説明する従来の金型の断面図である。
【図６】本実施形態の中空射出成形装置により成形される車両用樹脂バンパの外観図である。
【図７】ひけが発生した車両用樹脂バンパの外観図である。
【図８】本実施形態の金型によるひけ抑制作用を説明する断面図である。
【符号の説明】
１…中空射出成形装置
４…固定型
５…可動型
６…キャビティ
７…樹脂導入通路
８…樹脂ノズル
９…転写面（意匠面）
１０…転写面（反意匠面）
１１…リブ成形用凹部
１２…ガスノズル
１４…ガス流入口
３０…車両用樹脂バンパ
４１…第１断熱層
４２…第２断熱層
４３…第３断熱層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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