JPH0550971B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、射出成形品の表面にできるへこみ、
所謂ひけを防止し得る射出成形方法に関する。

〔従来の技術〕

従来既知の射出成形機は、例えば熱可塑性プラ
スチツク原料或いは熱硬化性の樹脂などの射出成
形材料（以下単に樹脂という）をスクリユ（及
び／又はプランジヤ）を備えた加熱シリンダで溶
かして射出する射出機構と、金型を高圧で締め付
ける型締め機構、これらを自動的に動かす制御機
構より成り、樹脂をホツパから加熱シリンダ内へ
落下せしめ、可塑化、混練し、この加熱溶融した
樹脂をスクリユを前進させて金型内に高圧で注入
（射出）して、冷却固化した後、離型することで
成形品を得る構成になつている。

ところで、加熱溶融した樹脂が金型内に射出さ
れると、第４図に示すように、金型表面に近い溶
融樹脂（成形品の外部の樹脂層）１は急冷され、
金型内部にある溶融樹脂（成形品の内部の樹脂
層）２は徐冷されて、樹脂の収縮が起こる。

一方、第５図に示すように、射出圧力３は、射
出開始直後が最も高く、樹脂充填完了時（保圧切
り換え時）に激減する。かたや、金型内圧４は、
樹脂充填完了直後においては非常に高いにも拘わ
らず成形品取り出し時点（冷却完了時）では極め
て低くなる。つまり、溶融樹脂は、射出開始直後
の高い射出圧力で圧縮されて収縮したり、また前
記各圧力の減圧作用により膨張したりするといつ
た非常に複雑な変化（挙動）をする。

このように、溶融樹脂は射出成形される段階
で、前記のような複雑な挙動に起因する体積の
差、所謂成形収縮が起こる。この溶融樹脂の成形
収縮によつて成形品不良の中でも、発生頻度が最
も高いと言われているひけが発生する。

第６図はこのひけの発生原理を説明するための
断面図である。第６図において、５はひけ、６は
成形品の外部の急冷された樹脂部で第４図に示す
金型表面に近い溶融樹脂１の温度変化を呈する部
分である。７は同じく成形品の内部（厚肉部の内
部）の徐冷された樹脂部で第４図に示す金型内部
にある溶融樹脂（成形品の内部の樹脂層）２の温
度変化を呈する部分である。ひけ５は、この徐冷
された樹脂部７が急冷された樹脂部６を引つ張る
ことにより発生する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記ひけは、要するに上述したように溶融樹脂
の非常に複数な挙動に起因する成形収縮によるも
のであるから、除去することが極めて困難な不良
である、とされている。

これを防ぐ為、従来より例えば、射出圧力を大
きくして射出用の加熱シリンダ温度を下げて成形
すると共に、十分に保圧をかける手段、またはス
プル、ランナ、特にゲート径を大きくする手段、
あるいは成形品と金型設計の段階でひけの出にく
い設計にする手段等種々の手段が採られている。

しかしながら、いずれの手段も技術的困難を伴
うと共に厄介な制御手段が必要であつて、満足の
いく有効なひけ防止の手段とは言いがたいもので
あつた。

尚、ひけ防止の手段とは直接関連性はないが、
樹脂に発泡剤を加え、例えばウレタンフオームや
発泡ポリエチレンなど、スポンジ状のプラスチツ
ク成形品を作る成形方法は既知である。この方法
による時は、発泡時の空気圧力によつてひけの発
生は防止されるが、表面層まで発泡しているの
で、外観が汚くなるといつた問題がある。

また、始めに表皮層になる樹脂を圧入し、後か
ら内部樹脂（発泡剤入り）を圧入する所謂サンド
イツチ成形法も既知であるが、この方法による時
は、成形機を２台必要とするなど構造が複雑で、
かつ厚肉成形品に限定されるといつた問題があ
る。

そこで、本発明は、過大な射出圧力及び保圧力
をかけるなどの従来手段とは全く異なる斬新な手
段により、ひけの発生を防止でき、かつ成形品の
外観を奇麗に仕上げることのできる射出成形方法
を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記の目的を達成するために、金型内
の冷却速度の速い部分の溶融樹脂温度では発泡せ
ず、冷却速度の遅い部分の溶融樹脂温度で発泡す
る発泡剤を金型内に注入、溶融樹脂の冷却速度の
差により発泡反応に差を付与して成形するように
したものである。

〔作用〕

金型に充填した発泡剤を混入した溶融樹脂は冷
却固化する工程において、第４図に示すように、
金型表面に近い溶融樹脂（成形品の外部の樹脂
層）１は急冷され、この急冷された樹脂温度で
は、混入されている発泡剤は発泡しない。従つ
て、この部分では発泡剤は発泡しないまま樹脂が
固化する。その結果、成形品表面つまり外観の奇
麗なしかも強度も低下しない成形品が得られる。

かたや、第４図に示すように、金型内部にある
溶融樹脂（成形品の内部の樹脂層）２は徐冷され
温度が下がりにくい状態にある。つまりこの部分
の樹脂温度は前記金型表面近傍の樹脂温度より高
く維持される。この高い樹脂温度で発泡剤が反応
して発泡する。この発泡時の発泡圧力によつて金
型内の溶融樹脂は内部から膨張させられる。この
膨張により樹脂の冷却時の収縮によるひけの発生
を防止することが可能となる。

〔実施例〕

以下、図面に示した実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。

第１図は本発明を実施するに好適な射出成形機
の一実施例を示す概要正面図で、図中、１０は樹
脂供給用のホツパ、１１はスクリユを備えた射出
用の加熱シリンダ、１２は固定盤、１３は固定金
型、１４は可動金型、１５は可動盤、１６はエジ
エクタピン、１７はスプル、１８はランナ、１９
は金型キヤビテイであつて、これら既知の各要素
から成形機本体が構成されている。

この実施例において適用する射出成形機は、前
記成形機本体部分に、発泡剤供給用のホツパ２０
と、発泡剤押し出しスクリユ２１と、このスクリ
ユ２１の先端部より可動金型１４の一部を貫通し
エジエクタピン１６の挿入穴に連通するよう垂直
に設けた発泡剤混入用通路２２と、この通路２２
に連通せしめて設けた発泡剤の撹拌用空気送入管
２３と、前記スクリユ２１を回転駆動するモータ
２４とから成る発泡剤混入機構を付設した構造の
ものである。

また、前記発泡剤としては、金型キヤビテイ１
９内の溶融樹脂の冷却速度の差により、つまり冷
却速度の速い部分の樹脂温度（急冷された溶融樹
脂１の温度）では発泡することがなく、冷却速度
の遅い部分の樹脂温度（徐冷された溶融樹脂２の
温度で発泡するように、発泡反応に差を付与した
発泡剤を用いる。

具体的には、例えば、第２図に示すように、熱
をある時間、ある温度以上加えると、つまりある
特定温度（冷却速度の遅い部位の樹脂温度）以上
で特定時間加熱されると溶融するコーテイング剤
３０で、発泡物質３１を被覆して顆粒状に固めた
発泡剤３２（例えばアゾジカルボン酸アミド或い
は重曹）、あるいは発泡剤そのものが高温（冷却
速度の遅い部位の樹脂温度）状態でないと発泡反
応しないもの（例えばヒドラゾジカルボンアミ
ド）などを用いる。

この実施例では、発泡剤として第２図のコーテ
イングされた発泡剤３２を用いることとする。

次にこの実施例における射出成形の操作につい
て説明する。

第１図において、まず固定金型１３と可動金型
１４とを型締めした後、エジエクタピン１６を後
退させ発泡剤混入用通路２２をスプル１７及びラ
ンナ１８に導通させる。次いでモータ２４を回転
駆動せしめる。すると、発泡剤押し出しスクリユ
２１が回転し、ホツパ２０内のコーテイングされ
た発泡剤３２が混入用通路２２を経て可動金型１
４に落下する。このときコーテイングされた発泡
剤３２を前記通路２２より可動金型１４内にスム
ーズに送り込み得るように、つまり発泡剤３２の
滞留を防止するために、撹拌用空気送入管２３を
介して空気を通路２２内へ送り込み、コーテイン
グされた発泡剤３２を撹拌せしめる。その後、加
熱シリンダ１１で溶融された樹脂を金型キヤビテ
イ１９内に圧入する。この場合、樹脂の溶融と射
出、それにコーテイングされた発泡剤３２の溶融
樹脂への混入が同軸上で行われる。

以後従来の一般的方法に従つて、金型キヤビテ
イ１９内のコーテイングされた発泡剤３２の混入
された溶融樹脂を冷却固化した後、離型する。

前記冷却固化の工程において、金型キヤビテイ
１９の表面に近い溶融樹脂は、第４図の実線１で
示すように急冷されるので、第２図の発泡物質３
１をコーテイングしたコーテイング剤３０を溶融
するに至らず、発泡剤３２は発泡反応しないまま
樹脂と一体に固化する。従つて、成形品の外観は
非発泡樹脂と同様に奇麗に保持され、かつ強度も
低下することがない。かたや金型キヤビテイ１９
の内部の溶融樹脂は、第４図の破線２で示す通
り、徐冷されるから温度が下がりにくいので、第
２図のコーテイング剤３０を溶融する。これによ
り発泡物質３１が反応して発泡剤３２が発泡す
る。この発泡時の発泡圧力によつて第６図に示す
ように、通常の非発泡樹脂の成形時に生じる先に
固化したが内部の樹脂の冷却による収縮によつて
引込まれるひけ５つまり成形品の表面にでる急冷
された樹脂部６のへこみを無くする。

第３図は、本発明を実施するに好適な射出成形
機の他の実施例を示す要部正面図である。

この実施例で用いる射出成形機は、第１図と同
様のスクリユを備えた射出用の加熱シリンダ１
１、固定盤１２、固定金型１３、可動金型１４、
可動盤１５、エジエクタピン１６、スプル１７、
ランナ１８及び金型キヤビテイ１９等既知の各要
素から成る成形機本体に、発泡剤供給用のホツパ
４０と、発泡剤押し出しスクリユ４１と、固定金
型１３の一部を貫通しスプル１７に連通するよう
垂直に設けた発泡剤混入用ピストン４２と、前記
スクリユ４１の先端部より発泡剤混入用ピストン
４２に連通せしめて設けた発泡剤混入用通路４３
と、前記スクリユ４１を回転駆動するモータ（図
示せず）とから成る発泡剤混入機構を付設した構
造のものである。

この実施例においては、まず発泡剤混入用ピス
トン４２を後退せしめて、ホツパ４０から例えば
第２図のコーテイングされた発泡剤３２を送り、
前記ピストン４２を前進させながら加熱シリンダ
１１より溶融樹脂を射出し、溶融樹脂に前記コー
テイングされた発泡剤３２を混入させるようにし
たものである。

つまりこの実施例では、溶融樹脂の射出と発泡
剤の供給を同軸上で行ない、この同軸上（スプル
１７）を流れる溶融樹脂にコーテイングされた発
泡剤３２を垂直方向から直接混入している。

かようにして、コーテイングされた発泡剤３２
が混入された溶融樹脂は金型キヤビテイ１９に注
入され、その後は第１図の場合と同様の作用・効
果を発揮する。

〔発明の効果〕 本発明は上記実施例より明らかなように、発泡
剤として、金型内の冷却速度の速い部分の溶融樹
脂温度では発泡せず、冷却速度の遅い部分の溶融
樹脂温度で発泡するように、溶融樹脂の冷却速度
の差により、発泡反応に差を付与した発泡剤を用
い、この発泡剤を溶融した樹脂と共に金型に注入
し、冷却固化するようにしたものであるから、金
型表面に近く急冷される溶融樹脂温度では、前記
発泡剤は発泡することがなく、この部分における
発泡剤は発泡しない状態で固化する。そのため、
外観の奇麗なしかも強度も低下しない成形品が得
られる。

かたや、金型内部にある溶融樹脂は徐冷され温
度が下がりにくい状態にあるので、この部分の溶
融樹脂温度に発泡剤が反応して発泡し、この発泡
時の発泡圧力によつて金型内の樹脂は膨張される
から急冷された溶融樹脂の部分も押し広げる。こ
れにより成形品の表面にひけが発生するのを防止
できる。

また、本発明は、成形品の厚肉部の内部のみを
局部的に発泡するという作用・効果を有するもの
であるから、透明な成形品以外なら外観が奇麗
で、薄肉部が混在する成形品にも適用できる。

更に、本発明によれば、従来のような過大な射
出圧力（保圧）をかけることなくひけの発生を防
止することができ、このひけがなくなることから
樹脂を過大な型内圧になるよう充填する必要性も
なくなるほか、入子コマを組み合わせた精密部品
成形品、或いは複雑形状品等のバリも少なくな
る。また、過大圧力によるソリも防止できる。

また、型内圧が低くてもひけが少ないことは、
バリ低減にも通じ、小形部品に多い精密部品成形
に極めて有利である。更には小形機から大形機ま
で適用できる利点もある。特に、大形射出成形で
は、成形機の型締力及び射出圧力の低減や金型寿
命が伸びる等多大なメリツトがある。

そのほか、本発明は、既存の射出成形の弱点を
補うものであり、例えば、透明製品，容器等の全
薄肉製品以外の射出成形、封止成形等に応用し得
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る射出成形方法を実施する
に好適な射出成形機の一実施例を示す概要正面
図、第２図は本発明の実施に直接使用する発泡剤
の一例を示す断面図、第３図は本発明を実施する
に好適な射出成形機の他の実施例を示す要部正面
図、第４図は金型内の溶融樹脂の温度変化を示す
グラフ、第５図は射出後の射出圧力と金型内圧の
変化を示すグラフ、第６図はこのひけの発生原理
を説明するための断面図である。 １……金型表面に近い溶融樹脂、２……金型内
部にある溶融樹脂、３……射出圧力、４……金型
内圧、５……ひけ、６……急冷された樹脂部、７
……徐冷された樹脂部、１１……加熱シリンダ、
１２……固定盤、１３……固定金型、１４……可
動金型、１５……可動盤、１６……エジエクタピ
ン、１７……スプル、１８……ランナ、１９……
金型キヤビテイ、２１……発泡剤押し出しスクリ
ユ、２２，４３……発泡剤混入用通路、２３……
撹拌用空気送入管、３０……コーテイング剤、３
１……発泡物質、３２……発泡剤、４１……発泡
剤押し出しスクリユ、４２……発泡剤混入用ピス
トン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 金型内の冷却速度の速い部分の溶融樹脂温度
   では発泡せず、冷却速度の遅い部分の溶融樹脂温
   度で発泡する発泡剤を金型内に注入、溶融樹脂の
   冷却速度の差により発泡反応に差を付与して成形
   する成形方法において、該発泡剤は発泡物質をコ
   ーテイング剤により被覆した二重構造となつてい
   ることを特徴とする射出成形方法。