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技術 樹脂の射出成形方法および成形溶着部品の製造方法

出願人 株式会社日本製鋼所東レ株式会社
発明者 西田正三舘山勝平井陽
出願日 2006年3月23日 (14年9ヶ月経過) 出願番号 2006-080690
公開日 2007年10月4日 (13年2ヶ月経過) 公開番号 2007-253459
状態 特許登録済
技術分野 プラスチック等の射出成形 プラスチック等の成形用の型 プラスチック等のライニング、接合
主要キーワード エアーエジェクタ 溶着部品 材料剛性 キャビディ 入れ子部分 平均膨張係数 エジェクト装置 溶着位置
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2007年10月4日)のものです。
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図面 (14)

課題

大型の射出成形品を変形なく、早い成形サイクル成形することを可能とする樹脂射出成形方法と、該成形方法を利用した成形溶着部品の製造方法を提供すること。

解決手段

固定側金型可動側金型で形成されるキャビティ本体と入れ子とで構成される金型溶融樹脂充填し、冷却固化することにより成形品を得る樹脂の射出成形方法において、前記入れ子は前記金型から取り外し可能な構造を有するものを用い、かつ入れ子を成形品の外側に配置せしめて樹脂をされるものであり、前記冷却固化せしめた後、金型内に設けられたエジェクター手段を用いて該入れ子を前記キャビティ内に突き出すことにより、該入れ子と前記成形品を一体的に取り出す樹脂の射出成形方法であり、さらに、該樹脂の射出成形方法によって入れ子と一体的に取り出された成型品を、該入れ子ごと他部品とを溶着する成形溶着部品の製造方法。

概要

背景

従来、タンク形状の中空成形品は主にブロー成形法にて成形されていた。また、ガスバリア性耐薬品性が求められる場合にはガスバリア性や耐薬品性の優れた材料との多層ブローが用いられてきた。

しかしながら、ブロー成形肉厚均一性欠けモジュール化が困難、成形サイクルが長い等の問題があり、射出成形による中空成形品の成形を可能にする方法はいまだ実現されていないものであった。

特に、タンク形状の中空体射出成形法で得るための方法としては、一般的にはアッパー側とロア側の箱形状の成形体を射出成形した後、熱板溶着等でアッパー側とロア側を熱溶着して一体の成形体とする方法等が考えられる。しかし、多くのタンク製品は高い衝撃強度が求められるために高温時剛性の低い材料や柔軟な材料で成形する必要があった。

しかしながら、高温時剛性の低い材料や柔軟な材料で箱形状の成形体を射出成形すると、樹脂の抱きつきによる離型不良エジェクターによる変形、成形サイクルの大幅アップ等の問題が発生し良好な成形品を得ることが困難であった。また、離型後の収縮により成形品が変形し反りが大きくなるという問題もあった。

一方、キャビティと取り外し可能な入れ子からなる金型を用い射出成形方法が提案されている(特許文献1)。

しかしながら、当該方法では金型外にエジェクト装置を必要とし成形設備が複雑になるという欠点を有していた。
特開2000−309040号公報(特許請求の範囲)

概要

大型の射出成形品を変形なく、早い成形サイクルで成形することを可能とする樹脂の射出成形方法と、該成形方法を利用した成形溶着部品の製造方法を提供すること。固定側金型可動側金型で形成されるキャビティ本体と入れ子とで構成される金型に溶融樹脂充填し、冷却固化することにより成形品を得る樹脂の射出成形方法において、前記入れ子は前記金型から取り外し可能な構造を有するものを用い、かつ入れ子を成形品の外側に配置せしめて樹脂をされるものであり、前記冷却固化せしめた後、金型内に設けられたエジェクター手段を用いて該入れ子を前記キャビティ内に突き出すことにより、該入れ子と前記成形品を一体的に取り出す樹脂の射出成形方法であり、さらに、該樹脂の射出成形方法によって入れ子と一体的に取り出された成型品を、該入れ子ごと他部品とを溶着する成形溶着部品の製造方法。

目的

本発明の目的は、大型の射出成形品を変形なく、早い成形サイクルで成形することを可能とする樹脂の射出成形方法と、該樹脂の射出成形方法を利用した成形溶着部品の製造方法を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

固定側金型可動側金型で形成されるキャビティ本体と入れ子とで構成される金型溶融樹脂充填し、冷却固化することにより成形品を得る樹脂射出成形方法において、前記入れ子は前記金型から取り外し可能な構造を有しており、該入れ子は成形品の外側に配置されるものであり、前記冷却固化せしめた後、金型内に設けられたエジェクター手段を用いて該入れ子を前記キャビティ内に突き出すことにより、該入れ子と前記成形品を一体的に取り出すことを特徴とする樹脂の射出成形方法。

請求項2

金型として、前記入れ子がエジェクター時に成形品からはずれないための凹凸形状部を有する金型を使用することを特徴とする請求項1記載の樹脂の射出成形方法。

請求項3

入れ子の凹凸形状部の凹凸部の深さあるいは高さが、該凹凸部深さあるいは高さ=3mm±(線膨張係数(mm/℃)×金型温度(℃)×金型温度時材料剛性(MPa)/10)である入れ子を使用することを特徴とする請求項2記載の樹脂の射出成形方法。

請求項4

前記請求項1、2または3記載の樹脂の射出成形方法によって入れ子と一体的に取り出された成型品を、該入れ子ごと他部品とを溶着することを特徴とする成形溶着部品の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、樹脂からなる大型の射出成形品を変形なく、早い成形サイクル成形することを可能とする射出成形技術および大型成形品溶着成形部品を得るための製造方法に関するものである。

背景技術

0002

従来、タンク形状の中空成形品は主にブロー成形法にて成形されていた。また、ガスバリア性耐薬品性が求められる場合にはガスバリア性や耐薬品性の優れた材料との多層ブローが用いられてきた。

0003

しかしながら、ブロー成形肉厚均一性欠けモジュール化が困難、成形サイクルが長い等の問題があり、射出成形による中空成形品の成形を可能にする方法はいまだ実現されていないものであった。

0004

特に、タンク形状の中空体射出成形法で得るための方法としては、一般的にはアッパー側とロア側の箱形状の成形体を射出成形した後、熱板溶着等でアッパー側とロア側を熱溶着して一体の成形体とする方法等が考えられる。しかし、多くのタンク製品は高い衝撃強度が求められるために高温時剛性の低い材料や柔軟な材料で成形する必要があった。

0005

しかしながら、高温時剛性の低い材料や柔軟な材料で箱形状の成形体を射出成形すると、樹脂の抱きつきによる離型不良エジェクターによる変形、成形サイクルの大幅アップ等の問題が発生し良好な成形品を得ることが困難であった。また、離型後の収縮により成形品が変形し反りが大きくなるという問題もあった。

0006

一方、キャビティと取り外し可能な入れ子からなる金型を用い射出成形方法が提案されている(特許文献1)。

0007

しかしながら、当該方法では金型外にエジェクト装置を必要とし成形設備が複雑になるという欠点を有していた。
特開2000−309040号公報(特許請求の範囲)

発明が解決しようとする課題

0008

本発明の目的は、大型の射出成形品を変形なく、早い成形サイクルで成形することを可能とする樹脂の射出成形方法と、該樹脂の射出成形方法を利用した成形溶着部品の製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0009

上述した目的を達成する本発明の射出成形方法は、以下の(1)の構成からなるものである。

0010

(1)固定側金型可動側金型で形成されるキャビティ本体と入れ子とで構成される金型に溶融樹脂充填し、冷却固化することにより成形品を得る樹脂の射出成形方法において、前記入れ子は前記金型から取り外し可能な構造を有するものを用い、かつ該入れ子を成形品の外側に配置せしめて樹脂をされるものであり、前記冷却固化せしめた後、金型内に設けられたエジェクター手段を用いて該入れ子を前記キャビティ内に突き出すことにより、該入れ子と前記成形品を一体的に取り出すことを特徴とする樹脂の射出成形方法。

0011

また、かかる本発明の樹脂の射出成形方法において、より具体的に好ましくは、以下の(2)または(3)の構成を有するものである。

0012

(2)金型として、前記入れ子がエジェクター時に成形品からはずれないための凹凸形状部を有する金型を使用することを特徴とする上記(1)記載の樹脂の射出成形方法。

0013

(3)入れ子の凹凸形状部の凹凸部の深さあるいは高さが、該凹凸部深さあるいは高さ=3mm±(線膨張係数×金型温度×金型温度時材料剛性/10)である入れ子を使用することを特徴とする上記(2)記載の樹脂の射出成形方法。

0014

また、本発明にかかる成形溶着部品の製造方法は、以下の(4)の構成からなるものである。

0015

(4)前記(1)、(2)または(3)記載の樹脂の射出成形方法によって入れ子と一体的に取り出された成型品を、該入れ子ごと他部品とを溶着することを特徴とする成形溶着部品の製造方法。

0016

この(4)の方法は、例えば、固定側金型と可動側金型で形成されるキャビティ本体と入れ子とで構成される金型に溶融樹脂を充填し、冷却固化することにより成形品を得る射出成形方法において、当該入れ子は当該金型より取り外し可能な構造を有しており、入れ子が成形品の外側に配置され、金型内に設けられたエジェクター手段により、前記入れ子を前記キャビティ内に突き出すことにより入れ子と成形品を一体に取り出し、成形品に入れ子が付いたまま後工程の溶着機にセットし別の成形品と溶着して製品を得る方法である。

発明の効果

0017

本発明では、取り外し可能な入れ子で成形品を支え入れ子部分を突き出すことにより、成形品の変形や離型不良を押さえた成形が可能となる。

0018

また、入れ子と成形品が一体となり金型から取り出され冷却されるため、入れ子が矯正型となり、金型取り出し後の成形品の反りを有効に押さえることが可能である。入れ子部分をエジェクターピンで突き出す際、成形品部分にエアーエジェクターを併用すると更に離型がスムーズとなる。

0019

入れ子により成形品の反りや収縮が抑えられ、さらに入れ子が溶着機の位置決め治具として働くため、成形品の溶着面の合わせ面が正確となり溶着強度および溶着信頼性の高い溶着部品を製造することができる。

0020

本発明の方法によれば、成形品の外周に沿った金属入れ子樹脂成形金型に設け、該入れ子を突き出すことにより、高温時に剛性の低い材料や柔軟な材料、固化の遅い材料で成形された成形品であっても、早い成形サイクルでかつ変形させることなく作ることが可能となるものであり、更に、後加工性に優れ、安価で高品位の製品を得ることができるものである。

発明を実施するための最良の形態

0021

以下、本発明の樹脂の射出成形方法の一実施態様例を図1から図6に基づいて説明する。本発明方法を実施する際に使用する金型は、図1に示す固定側金型1と可動側金型2、成形品をキャビティから取り外すためのエジェクター手段7、キャビティ内に突出可能に嵌合された入れ子4からなる。本発明に使用する入れ子4は成形品の外側に配置される構造である。

0022

本発明の樹脂の射出成形方法は、該固定側金型1と可動側金型2とで形成されるキャビティ本体と、入れ子4とで構成される金型に溶融樹脂を充填し、冷却固化することにより成形品を得る樹脂の射出成形方法であり、該入れ子4は前記金型から取り外し可能な構造を有しており、該入れ子4は成形品の外側に配置されるものであり、該成形品の前記冷却固化をせしめた後、金型内に設けられたエジェクター手段7を用いて該入れ子4を該キャビティ内に突き出すことにより、該入れ子4と前記成形品を一体的に取り出すことを特徴とする。

0023

可動側金型2には図2に示す入れ子4の位置決めおよび成形品突き出し時落下防止のためのガイドピン5が横方向に突出している。可動側金型2を後退させた状態でガイドピン5に、図3に示す入れ子4に穿設された穴部6を通し、可動側金型2に入れ子4をセット、または固定側金型1に設けられた入れ子溝9に入れ子4をセットした後、可動側金型2を前進させ金型を閉じる。金型を閉じた後、図4に示す射出ユニット10を前進させキャビティに溶融樹脂を充填し、冷却固化することにより成形品3を形成する。この際の射出装置は、キャビティに溶融樹脂を充填できるものであれば、既存の装置などのいずれでもよく、例えばインラインスクリュー式スクリュープリプラ式、プランジャー式、プランジャープリプラ式等が挙げられ、特にインラインスクリュー式射出成形機が好ましい。

0024

次に図5に示すように、前記入れ子4を金型内に設けられたエジェクター手段7によりキャビティ内に突き出すことにより、該成形品3を入れ子4と共に取り出す。

0025

該エジェクター手段7は、具体的には、ピン状あるいは棒状などの各種のエジェクター手段を良好に使用することができる。

0026

本発明に用いられ入れ子4には、図6に示すような型開き時に成形品から外れないための凹凸形状部を設けておくことが望ましい。これにより、射出成形の際に該凹凸部に溶融樹脂を注入することにより成形品を入れ子に密着させるという効果を発現する。

0027

入れ子4の凹凸部深さあるいは高さ8は、下記式を満足する範囲に構成するのがよい。
凹凸部深さあるいは高さ=3mm±(線膨張係数×金型温度×金型温度時の材料剛性/10)

0028

なお、線膨張係数、金型温度、金型温度時の材料剛性のそれぞれの単位は、mm/℃、℃、MPaである。

0029

本発明の溶着製品の製造方法の一例を図11〜13に基づいて説明する。本発明に使用する金型は図11に示す固定側金型11と中間金型12と可動側金型13からなり、中間金型12と可動側金型13には金属入れ子付き成形品をセットするためのキャビティがそれぞれ設けられている。可動側金型13を開いた状態で金属入れ子付き成形品を中間金型12と可動側金型13にセットする。成形品をセットした後、図12に示す通り可動側金型13を閉じ、射出成形ユニットを前進させ溶融樹脂を成形品の溶着界面に設けられた二次材流入路14に射出注入し成形品を溶着する。この際に金属入れ子が熱可塑性樹脂成形品の矯正型および位置決め治具の役割を果たすため、成形品の溶着位置ズレが生じず良好な接着強度が得られる。冷却後エジェクターで溶着した成形品を入れ子ごと突き出し、成形機から取り出し図13に示す金属入れ子付き中空成形品15を得る。その後金属入れ子を外して中空成形品15を得る。

0030

本発明で用いる溶着方法は、それ自体既知の方法でよいが、特に熱板溶着、振動溶着、あるいは射出溶着が好ましい。

0031

本発明で用いる熱可塑性樹脂は、射出成形可能であればよく、いずれでも使用可能であるが、例えばポリエチレンポリプロピレンポリスチレン、AS樹脂、ABS樹脂メタクリル樹脂ポリ塩化ビニルポリアミドポリカーボネートポリエチレンテレフタレートポリブチレンテレフタレートAAS樹脂ポリアセタール変性PPO、ポリフェニレンスルフイド(PPS) 、ポリイミドポリエーテルエーテルケトンエチレンープロピレン共重合体、エチレンーブテン共重合体ポリブデン、エチレンープロピレンジエン共重合体エチレンー酢酸ビニル共重合体などのポリオレフィンエラストマスチレンーブタジエン共重合体ポリブタジエンブタジエンアクリロニトリル共重合体ポリイソプレンブテンイソプレン共重合体などのジエン系エラストマおよびこれらの水添物、エチレンーアクリル酸メチル共重合体、エチレンーアクリル酸エチル共重合体、エチレンーアクリル酸イソプロピル共重合体、エチレンーメタクリル酸メチル共重合体、エチレンーメタクリル酸エチル共重合体などのアクリル系エラストマ芳香族ジカルボン酸またはそのエステル形成誘導体脂肪族ジオールから形成される結晶性芳香族ポリエステル脂肪族ポリエーテルからなるポリエステル系エラストマ脂肪族ジアミン脂肪族ジカルボン酸からなる脂肪族ポリアミドと脂環族ポリアミド−ポリエーテルブロック共重合体からなるポリアミドエラストマなどが挙げられる。

0032

特に、成形温度や金型温度の高い結晶性樹脂であるポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルフイド(PPS)、ポリイミドや剛性の低いポリオレフィン系エラストマ、ジエン系エラストマ、アクリル系エラストマ、ポリエステル系エラストマ、ポリアミドエラストマが好ましい。

0033

以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。各特性については下記の方法により測定を行ったものである。

0034

(1)離型可能冷却時間:
図7に示す形状の箱形形状を射出成形し、冷却時間を徐々に短くして、成形品が離型可能となる最短冷却時間を離型可能冷却時間とした。

0035

(2)反り量:
図7に示す形状の箱形形状を射出成形し、1日放置後の成形品溶着面の反り量を3次元寸法測定機で測定し、最大値を反り量とした。

0036

(3)溶着性:
図7に示す形状の箱形を2つ熱板溶着して得られた箱(図13に概略断面図を示したもの)に水を封入し、5MPaの内圧を加え溶着部からの水漏れの有無を評価した。

0037

(4)成形に用いる樹脂の線膨張係数:
本発明に用いる線膨張係数は、JIS−K7197に準拠し、−40℃から+80℃間での平均膨張係数を用いる。試験片寸法は、射出成形により得られたJIS−K7139多目的試験片A型の平行部から長さ10mmの試験片を切り出して用いる。

0038

(5)成形に用いる樹脂の金型温度時の材料剛性:
射出成形により得られたJIS−K7139多目的試験片A型の平行部から長さ80mmの短冊状試験片を切り出し、高温槽曲げ試験機でISO178に準拠し測定した曲げ弾性率を材料剛性とした。

0039

実施例1
図1に概略を示した金型を、株式会社日本製鋼所製の射出成形装置J350Eに取り付け、シリンダー温度300℃、金型温度130℃に設定した。

0040

東レ株式会社製PPS樹脂トレリナ”A670−X01を成形機ホッパーから投入し、キャビティを充満するに足りる量を可塑化後、充填時間9.5secで射出した。その後30sec金型内で冷却固化後、型開きを実行し、入れ子を金型内に設けられたエジェクターピンによって突き出し離型を行った。PPS樹脂“トレリナ”A670−X01は、線膨張係数は10×10−5(/℃)、130℃曲げ強さは800MPaであった。

0041

かかる成形において、型開き時の入れ子のハズレ離型性に問題はなく良好な成型品が得られた。

0042

実施例2、3
入れ子の凹凸部寸法を表1の通りとした以外は実施例1と同様として成形を行った。実施例1と同様、型開き時の入れ子のハズレや離型性に問題はなく良好な成型品が得られた。

0043

比較例1
図3に示す金型の入れ子を固定側金型にボルトで固定し、該入れ子をキャビディ内に突き出すことができない態様の、通常の2枚割り金型として成形した以外は実施例1と同様にした。冷却時間150secとしても突き出しピンが製品を突き破り、成型品の離型ができなかった。

0044

実施例4、5
入れ子の凹凸部寸法を表1の通りとした以外は実施例1と同様として成形した。

0045

実施例4は、約10ショットに1回以下程度の割合で型開き時に入れ子が成形品からはずれ、離型の不良発生があったもののその他の点では良好だった。実施例5は成形機から取り出した後、手で入れ子を成形品から多少取り外しにくかったもののその他の点では良好だった。

0046

実施例6〜10
実施例1〜5により得られた成形品(それぞれ、表1において成形品1〜5と表記した)を株式会社日本製鋼所製J350Eに取り付けた射出溶着用金型に向かい合わせでセットし、金型温度60℃、シリンダー温度300℃で東レ株式会社製PPS樹脂“トレリナ”A670−X01を2次射出し、溶着された中空成形品を得た。

0047

得られた中空成形品に水を満たし、水圧5MPaを加え溶着面からの水漏れの有無を確認した。得られた成形品からの水漏れはなく、溶着性は良好であった。

0048

比較例2
比較例1により得られた成形品(表1において成形品6と表記した)を用いた以外は実施例6〜10と同様とした。得られた成形品の溶着面から水漏れが確認され溶着不良が生じていた。

0049

以上の結果を、表1、表2に示した。

0050

0051

図面の簡単な説明

0052

本発明方法を実施する際に用いられ得る金型の1例を示した概略断面図である。
本発明方法を実施する際に用いられ得る金型の1例を開いた態様の概略断面図である。
本発明方法を実施する際に用いられ得る金属入れ子の正面概略図である。
本発明方法の実施に際して用いられ得る金属入れ子を金型に設置した後、射出ユニットを前進させて溶融樹脂をキャビティに充填した状態を説明する概略断面図である。
本発明方法の実施に際して用いられ得る金型に溶融樹脂を充填し冷却後、型開きし金属入れ子をエジェクター手段により突出させた状態を説明する概略図である。
図3に示した金属入れ子のA−A断面図である。
実施例、比較例において、離型可能冷却時間、反り量、溶着性を評価するために射出成形したタンクの正面図である。
実施例、比較例において、離型可能冷却時間、反り量、溶着性を評価するために射出成形した図7に示したタンクの図7のB−B断面図である。
実施例、比較例において、離型可能冷却時間、反り量、溶着性を評価するために射出成形した図7に示したタンクの図7のC−C断面図である。
本発明方法を実施した結果得られたタンクの溶着部の拡大図である。
本発明方法に使用することができる射出溶着用金型の断面図である。
本発明方法に使用することができる射出溶着用金型に金属入れ子付き成形品をセットし、2次材を充填した状態を示した図である。
本発明方法により射出溶着して得られた成形品の一例を示した断面図である。

符号の説明

0053

1:固定側金型
2:可動側金型
3:成型品
4:入れ子
5:ガイドピン
6:入れ子に穿設された穴部
7:エジェクター手段
8:入れ子の凹凸部深さあるいは高さ
9:入れ子溝
10:射出ユニット
11:固定側金型
12:中間金型
13:可動側金型
14:二次材流入路
15:中空成形品

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