注射成型品的製造方法

2023-09-21 16:17:40

專利名稱：注射成型品的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種能夠提高熔接(weld)部強度的注射成型品的製造方法。
背景技術：
通常，當在注射成型中採用多點澆口的模具的情況下，必然產生熔接部。另外，即 使採用的是單點澆口模具，例如在注射成型壁厚不均比率大的注射成型品、設置有剪切銷 (cutting pin)的注射成型品的情況下，自澆口注射到模具型腔內的熔融樹脂流分支然後 再合流從而形成合流部，與該合流部相對應地在成型體的表面上產生熔接部。即，熔接部表 示熔融樹脂流合流後形成的合流界面在成形體的表面上所體現出的接合部位。成型品的該種熔接部大多是在上述那樣的各種原因的複合作用下產生的，對於現 實中的形狀複雜的成型品來說，想要獲得沒有熔接部的成型品是極其困難的。在該熔接部 中，產生被稱作熔接標記(weld mark)的線狀的圖案而影響外觀，除此之外僅以合流的方式 使熔融樹脂熱粘接一體化有時也不能使樹脂均勻混合，出現只能獲得與樹脂本來具有的強 度相比遠低於該強度的強度的極其重大的問題。作為改善熔接部的強度下降的方法，有人公開了下述熱致液晶聚合物的注射成型 方法，在該方法中，從多個澆口將熔融樹脂經過澆道(runner)注射到模具型腔內，在該模 具型腔內與多條熔融樹脂流合流而成的合流部相對地在成型體的表面上形成熔接部，該方 法在上述多個澆口中的一個澆口附近的澆道部設置有與上述模具型腔不同的型腔，該型腔 具有能使上述合流的熔融樹脂流之一在上述合流部實質合流後再流動那樣的容積(參照 專利文獻1)。另外，還有人公開了下述方法和用於實現該方法的模具，該方法使用下述這樣的 模具，即，該模具在至少一條分流樹脂流路上自成型品型腔突出地設置有樹脂存積部，上述 分流樹脂流路從注射填充的熔融樹脂分流的點直到由該分流樹脂合流形成的熔接部，上述 樹脂存積部內置有能進退的活塞，該方法在熔接部形成後樹脂在熔接部內部仍然維持流動 性的期間內，使樹脂在熔接部移動，擾亂熔接部的樹脂或填充劑的取向等，從而高效地提高 熔接部的強度等(參照專利文獻2)。作為改善熔接部的強度下降的另一方法，有人公開了下述熱塑性樹脂組成物的注 射成型方法，在該方法中，從多個澆口將熔融樹脂經過澆道注射到模具型腔內，與多條熔融 樹脂在該模具型腔內合流而成的合流部相對應地在成型體上形成熔接部，該方法設置有突 出於至少一側的上述模具型腔或澆道的樹脂存積部，該樹脂存積部具有能使上述合流的熔 融樹脂流之一在上述合流部實際合流後再流動的那樣的容積。專利文獻1 日本特開平05-318517號公報專利文獻2 日本特開平06_00擬93號公報專利文獻3 日本特開平05-285990號公報在專利文獻1的方法中沒有公開將該方法應用在厚度為3mm以下的薄成型品中的 例子，在專利文獻3的方法中沒有公開將該方法應用在厚度為4mm以下的薄成型品中的例子。同樣在該專利文獻2所述的方法中，在注射成型較薄的成型品的情況下也不能充分地 提高熔接強度。另外，在成型薄壁連接器等較薄的精密成型品時，出現在嵌合時產生裂紋等 的問題。此外，近年來，由於推廣各種零件的薄壁化，因此需要一種在成型較薄的成型品時 也能提高熔接強度的技術。另外，專利文獻2、3的方法是使樹脂在合流後再流動的技術，在模具中，樹脂存積 部的位置和體積與樹脂的固化速度、成型品體積的有關，此外還與樹脂的溫度、模具的溫 度、注射壓力等成型條件有關，所以很難唯一地規定樹脂存積部的位置和體積。因此，需要 一種基本上能夠根據期望的改善程度唯一地設定樹脂存積部的最佳位置等從而易於成型 高品質的注射成型品的技術。特別是在專利文獻2的方法中，在增大樹脂存積部的體積時，雖然能夠在熔接部 使很多樹脂移動而提高熔接部強度，但若採用較大的樹脂存積部，則樹脂的消耗量增加，因 此在現實生產中經濟性不佳，需要一種能以儘量小的樹脂存積部提高熔接部強度的技術。

發明內容
本發明是為了解決上述問題而做成的，目的在於提供一種基本上能夠根據期望的 改善程度唯一地設定樹脂存積部的最佳位置、最佳體積，且即使是較薄的注射成型品也能 充分提高熔接強度的注射成型品的製造方法。為了解決上述問題，本發明人反覆潛心研究。結果發現若採用下述的注射成型品 的製造方法，能夠解決上述問題，由此完成了本發明，該方法使用下述模具，該模具在直到 由型腔內的多條熔融樹脂流合流而形成的熔接部為止的分流道中的至少一條分流道上設 置有樹脂存積部，該樹脂存積部自不包括該熔接部在內的熔接部附近突出，在將從澆口中 央部到熔接部的成型品體積設為V、將上述V中從熔接部到上述樹脂存積部的直澆道中央 部的成型品體積設為Vtl、將上述樹脂存積部的體積設為Vd的情況下，滿足下述算式(I )地 配置上述樹脂存積部。更詳細而言，本發明提供下述方法。[算式I ](Vd/V) >-71.4 (V0/V) 3+47. 8 (V0/V) 2-10. 0 (V0/V) +0. 78 ...(I )(1) 一種注射成型品的製造方法，該方法使用下述模具，該模具在直到由型腔內的 多條熔融樹脂流合流而形成的熔接部為止的分流道中的至少一條分流道上設置有樹脂存 積部，該樹脂存積部自不包括該熔接部在內的熔接部附近突出，在將從澆口中央部到熔接 部的成型品體積設為V、將上述V中從熔接部到上述樹脂存積部的直澆道中央部的成型品 體積設為Vtl、將上述樹脂存積部的體積設為Vd的情況下，滿足下述算式(I )地配置上述 樹脂存積部。[算式I ](Vd/V) >-71.4 (V0/V) 3+47. 8 (V0/V) 2-10. 0 (V0/V) +0. 78 ...(I )(2) 一種注射成型品的製造方法，該方法使用下述模具，該模具在直到由型腔內的 多條熔融樹脂流合流而形成的熔接部為止的分流道中的至少一條分流道上設置有樹脂存 積部，該樹脂存積部自不包括該熔接部在內的熔接部附近突出，在將從澆口中央部到熔接 部的成型品體積設為V、將上述V中從熔接部到上述樹脂存積部的直澆道中央部的成型品 體積設為Vtl、將上述樹脂存積部的體積設為Vd的情況下，滿足下述算式(II )地配置上述
4樹脂存積部。[算式II](Vd/V) > -35. 6 (V0/V) 3+27. 0 (V0/V) 2_6· 56 (V0/V) +0. 66 ... ( II )(3)在⑴或⑵所述的注射成型品的製造方法的基礎上，上述(VQ/V)為0. 10 0. 17。(4)在(1) (3)中任意一項所述的注射成型品的製造方法的基礎上，上述(Vd/ V)為 0. 10 0. 25。(5)在(1) (4)中任意一項所述的注射成型品的製造方法的基礎上，注射樹脂是 液晶聚合物，上述注射成型品的厚度小於1mm。採用本發明，在採用在直到由型腔內的多條熔融樹脂流合流而形成的熔接部為止 的分流道中的至少一條分流道上設置有自不包括該熔接部在內的熔接部附近突出的樹脂 存積部的模具的注射成型品的製造方法中，基本上能夠根據期望的改善程度唯一地設定所 用的模具中的樹脂存積部的最佳位置、最佳體積。採用本發明，即使成型小於Imm的極薄的注射成型品，也能充分地提高熔接強度。


圖1是表示用於實施本發明的模具的圖。(a)是主視圖，(b)是A-A線剖視示意 圖。圖2是在成型品的強度評價中使用的彎曲試驗機。圖3是在成型品的強度評價中使用的施載工具。圖4是表示K/V、Vd/V和保持率三者的關係的圖。圖5是表示通過計算得出的VQ/V、Vd/V和保持率三者的關係的圖。
具體實施例方式下面，詳細說明本發明的一實施方式，但本發明完全不限定於下述實施方式，在本 發明的目的的範圍內能夠對本發明施加適當的變更而實施本發明。本發明提供一種注射成型品的製造方法，其特徵在於，該方法使用下述模具，該 模具在直到由型腔內的多條熔融樹脂流合流而形成的熔接部為止的分流道中的至少一條 分流道上設置有特定的樹脂存積部，該樹脂存積部自不包括該熔接部在內的熔接部附近突 出ο本發明的注射成型品的製造方法所用的模具如上所述具有樹脂存積部。若不設置 樹脂存積部，則樹脂在熔接部沿與流動方向垂直的方向取向，樹脂彼此的纏繞等的相互作 用較小，因此熔接部的強度下降。在本發明中，通過使樹脂流入樹脂存積部中，在熔接部樹 脂也能沿流動方向取向，因此能夠提高熔接部的強度。另外，在樹脂存積部的附近產生樹脂 的沿與流動方向垂直的方向即沿樹脂存積部的直澆道去的取向，因此通過在不包括熔接部 在內的熔接部附近設置樹脂存積部，能夠擾亂熔接部的樹脂的取向，所以能夠增強樹脂彼 此的相互作用，防止熔接部的強度下降。在本發明的注射成型品的製造方法中使用的模具的特徵在於，在將從澆口中央部到熔接部的成型品體積設為V、將上述V中從熔接部到上述樹脂存積部的直澆道中央部的 成型品體積設為Vtl、將上述樹脂存積部的體積設為Vd的情況下，滿足下述算式(I )地配置 樹脂存積部。能夠利用算式(I )表示出熔接部的彎曲強度為其他部分的彎曲強度的40% 以上的區域。另外，雖然因為出現熔接部而使彎曲強度下降，但表示剩餘何種程度的彎曲強 度的保持率採用由(熔接部的彎曲強度/其他部分的彎曲強度)xioo(%)求得的值。例 如，在下述算式I的情況下保持率表示40%以上的區域。[算式I ](Vd/V) > -71. 4 (V0/V) 3+47. 8 (V0/V) 2_10· 0 (V0/V) +0. 78 ... ( I )通過在模具中設置滿足下述算式那樣的樹脂存積部，熔接部的彎曲強度達到其他 部分的彎曲強度的40%以上。本發明除了能夠大幅提高該種熔接強度，還能基於期望的改 善程度基本上唯一地設定所用模具中的樹脂存積部的最佳位置、最佳體積。熔接部的彎曲強度的測量方法採用由後述的方法測得的彎曲強度的值。另外，通過使用滿足下述算式(II )地配置樹脂存積部的位置的模具來製造注射 成型品，熔接部的彎曲強度達到其他部分的彎曲強度的50%以上。能夠在熔接部進一步提 高強度，因此優選使用上述那樣的模具製造注射成型品。與上述算式(I )的情況相同，也 能夠利用算式(II )表示出熔接部的彎曲強度達到其他部分的彎曲強度的50%以上的區 域。[算式II ](Vd/V) > -35. 6 (V0/V) 3+27. 0 (V0/V) 2_6· 56 (V0/V) +0. 66 ... ( II )利用上述算式能夠容易地設定用於使熔接部實現期望的彎曲強度的樹脂存積部 的位置、體積。另外，見後述，通過將樹脂存積部的位置、體積調整到最佳，能夠抑制所需樹 脂的多餘消耗量，獲得期望的熔接強度的提高效果。在本發明的注射成型品的製造方法中，通常根據期望的注射成型品的熔接強度的 提高程度來適當地改變VcZV的範圍。例如，在需要製造具有保持率為40%以上的熔接強 度的成型品的情況下，能夠滿足上述算式I地自由設定樹脂存積部的位置、體積。這裡，優 選vyv的範圍為0.10 0.17。雖然公知在相對於注射成型品的體積增大樹脂存積部的體 積時，樹脂的移動量增多，易於擾亂取向，從而易於提高熔接部的強度，但根據圖4、圖5可 清楚得知，當VcZV在上述範圍內時，能夠抑制樹脂存積部的體積，並且能夠獲得較高地提高 熔接強度的效果。另外，根據圖5可清楚得知，當vyv在0. 065以上的範圍內時，能夠獲得 保持率為40%以上的效果。同樣根據圖5可清楚得知，當VQ/V在0. 085以上的範圍內時， 能夠獲得保持率為50%以上的效果。另外，根據圖4、圖5可清楚得知，當VcZV的範圍為上 述的0. 10 0. 17時，保持率為40%以上、50%以上的區域較寬，使保持率達到40%以上、 50%以上的可能性較高，因此優選VcZV的範圍為0. 10 0. 17。在本發明的注射成型品的製造方法中，通常根據期望的注射成型品的熔接強度的 提高程度來適當地改變Vd/v的範圍，但優選Vd/V的範圍為0. 10 0. 25。通過相對於注射 成型品的體積增大樹脂存積部的體積，如上所述易於提高熔接部的強度，但在增大樹脂存 積部的體積時，樹脂的多餘消耗量增多，相應地費用增加，因此不理想。當V/V的範圍為0. 10 0. 17、Vd/V的範圍為0. 10 0. 25時，可以獲得能夠非常 高地提高熔接部的強度的效果，且能夠抑制所需樹脂的多餘消耗量，因此優選vyv的範圍為 0. 10 0. 17、Vd/V 的範圍為 0. 10 0. 25。樹脂存積部的設置位置根據與樹脂存積部的體積的關係決定，但在樹脂存積部的 距離距熔接部過長時，樹脂存積部的對樹脂取向的擾亂效果很難作用至熔接部，需要極大 地設置樹脂存積部的體積，因此不理想。另外，在樹脂存積部的距離距熔接部過短的情況 下、即vyv小於0. 065時，樹脂的沿熔接部去的流動被擾亂，很難沿與熔接部垂直的方向取 向，因此不理想。另外，「樹脂存積部的距離」是指從樹脂存積部的直澆道中央部到熔接部的 距離。本發明所用的模具也可以設置有多個樹脂存積部。在設置多個樹脂存積部的情況 下，可以將樹脂存積部設置在樹脂的兩條分流道上而進行複雜的樹脂壓入操作，但優選盡 量將樹脂存積部沿熔接部設置在分流迴路的一側。連接模具和樹脂存積部的直澆道的厚度沒有特別限定，在能夠確保樹脂流動的範 圍內，優選更薄地設定直澆道的厚度。通過減小直澆道的厚度，能夠增大樹脂存積部內部的 壓力與型腔內的壓力之差，從而容易使樹脂流入樹脂存積部中，因此易於使樹脂在熔接部 沿流動方向取向，而且在樹脂存積部附近，樹脂的取向被擾亂，樹脂彼此的相互作用也得到 增強，因此能夠提高熔接強度的改善效果。本發明所用的上述那樣的模具也能夠應用在公知的任意的熱塑性樹脂的注射成 型中，且在以往的成型方法中的熔接部的強度嚴重下降的注射成型中應用本發明是特別有 效的。例如，在結晶性樹脂、特別是液晶聚合物的採用以往方法進行的成型法中，分子隔著 熔接部在該熔接部的兩側沿熔接部取向，因此在熔接部只能獲得明顯低於其他部分的強 度，但採用本發明的成型方法和模具，能夠高效地擾亂熔接部的該種取向，從而能夠充分地 提高熔接部的強度。另外，在混合有無機填充劑、特別是纖維狀填充劑的熱塑性樹脂的注射 成型中，由於無機填充劑、特別是纖維狀填充劑沿熔接部取向，因此容易發生同樣的問題， 但本發明的成型方法和模具對於該種樹脂組成物的注射成型也是極其有效的。注射成型品能用本發明的製造方法製造的注射成型品的形狀等沒有特別限定，可以在成型各 種形狀的注射成型品時應用本發明的製造方法。在上述專利文獻1所述的方法中，當注射成型品的厚度極薄時不能獲得提高熔接 強度的效果，但在採用本發明的注射成型品的製造方法時，即使是厚度小於Imm的較薄的 注射成型品，也能提高熔接強度。此外，即使是厚度小於0. 5mm的注射成型品，也能提高熔 接強度。這樣，本發明的特徵之一是，即使是較薄的注射成型品也能提高熔接強度。利用本發明的製造方法獲得的注射成型品的熔接部的強度得到較大程度的提高。 與不設置樹脂存積部的情況相比，在本發明中能夠提高3倍以上的熔接強度。此外，根據樹 脂存積部的位置、體積等的設定的不同，能夠提高4倍以上的熔接強度。如上所述，在使用各種樹脂製造注射成型品時，能夠應用本發明的製造方法，優選 應用本發明的製造方法製造由於強度較弱而出現在嵌合時產生裂紋等問題的薄壁連接器 等的精密成型品。此外，即使是上述那樣的使用了液晶聚合物的薄壁連接器，也能提高熔接 強度，因此能夠較理想地應用本發明的製造方法。在本發明的注射成型品的製造方法中，只要使用具有樹脂存積部的上述那樣的模 具，則樹脂的固化速度、成型品的容量、此外樹脂的溫度、模具的溫度、注射壓力等成型條件等沒有特別限定。實施例下面，利用實施例進一步詳細說明本發明，但本發明並不限定於這些實施例。材料液晶樹脂(寶理塑料公司生產」卜，Ε130 ")成型方法使用圖1所示的模具、成型機(Sodick Plustech公司生產「TR100EH」)以下述條 件成型得到下述評價例中的注射成型品。獲得的成型品的尺寸為50mmX5mmX (下述表中 所示的厚度)。另外，通過更換圖1所示的「製品&澆道」來改變成型品的厚度，通過更換圖 1所示的「樹脂存積部」來改變樹脂存積部的位置，通過改變該樹脂存積部的頂出銷(eject pin)的長度、改變樹脂存積部的深度來改變樹脂存積部的體積。另外，使用不具有樹脂存積 部的模具獲得注射成型品，從而確認了熔接部的位置。成型條件成型溫度350°C注射速度100mm/sec模具溫度70°C循環時間14秒表1表示樹脂存積部的位置與VcZV的關係，表2表示樹脂存積部的深度與Vd/V的 關係_表權利要求
1.一種注射成型品的製造方法，該方法使用下述模具，該模具在直到由型腔內的多條 熔融樹脂流合流而形成的熔接部為止的分流道中的至少一條分流道上設置有樹脂存積部， 該樹脂存積部自不包括上述熔接部在內的熔接部附近突出，在將從澆口中央部到熔接部的成型品體積設為V、將上述V中從熔接部到上述樹脂存 積部的直澆道中央部的成型品體積設為Vtl、將上述樹脂存積部的體積設為Vd的情況下，滿 足下述算式(I)地配置上述樹脂存積部，(Vd/V) > -71. 4 (V0/V) 3+47. 8 (V0/V) 2_10· 0 (V0/V) +0. 78 …(I )。
2.一種注射成型品的製造方法，該方法使用下述模具，該模具在直到由型腔內的多條 熔融樹脂流合流而形成的熔接部為止的分流道中的至少一條分流道上設置有樹脂存積部， 該樹脂存積部自不包括上述熔接部在內的熔接部附近突出，在將從澆口中央部到熔接部的成型品體積設為V、將上述V中從熔接部到上述樹脂存 積部的直澆道中央部的成型品體積設為Vtl、將上述樹脂存積部的體積設為Vd的情況下，滿 足下述算式(II )地配置上述樹脂存積部，(Vd/V) > -35. 6 (V0/V) 3+27. 0 (V0/V) 2_6· 56 (V0/V) +0. 66 ... ( II )。
3.根據權利要求1或2所述的注射成型品的製造方法，其中，上述(V0/V)為 0. 10 0. 17。
4.根據權利要求1 3中任意一項所述的注射成型品的製造方法，其中，上述(Vd/V)為 0. 10 0. 25。
5.根據權利要求1 4中任意一項所述的注射成型品的製造方法，其中，注射樹脂是液晶聚合物，上述注射成型品的厚度小於1mm。
全文摘要
本發明提供一種注射成型品的製造方法。該方法基本上能夠根據期望的改善程度唯一地設定模具中的樹脂存積部的最佳位置、最佳體積，且即使是較薄的注射成型品也能充分提高熔接強度。該方法使用下述模具，該模具在直到由型腔內的多條熔融樹脂流合流而形成的熔接部為止的至少一條分流道上設置有樹脂存積部，該樹脂存積部自不包括該熔接部在內的熔接部附近突出，在將從澆口中央部到熔接部的成型品體積設為V、將V中從熔接部到樹脂存積部的直澆道中央部的成型品體積設為V0、將樹脂存積部的體積設為Vd的情況下，滿足下述算式(Ⅰ)地配置模具的樹脂存積部。[算式Ⅰ](Vd/V)＞-71.4(V0/V)3+47.8(V0/V)2-10.0(V0/V)+0.78 …(Ⅰ)。
文檔編號B29C45/26GK102066079SQ20098012235
公開日2011年5月18日 申請日期2009年6月2日 優先權日2008年6月16日
發明者大竹峰生, 望月光博, 渡邊一史 申請人:寶理塑料株式會社