JP5746882B2 - 厚肉成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、種々の工業製品などに部品として用いられ、所定寸法以上の厚さを有する合成樹脂製の成形品を、射出成形によって製造する厚肉成形品の製造方法に関する。

近年、種々の産業分野において、製品の軽量化や低コスト化を図るために、製品の各種の部品に合成樹脂製の成形品が用いられている。また、そのような成形品として、比較的厚い寸法（例えば１０ｍｍ以上）を有する厚肉成形品の需要が増大している。このような厚肉成形品の製造方法として、その厚肉成形品の外形と同一のキャビティを有する金型内に、溶融した合成樹脂を射出する射出成形が用いられている。しかし、上記の金型内に溶融した合成樹脂を１回の射出によって成形する射出成形では、射出後の冷却の際に、成形品の内部が外面側に比べて固まりにくく、成形品の内部にボイドが生じたり、成形品の外面にヒケが生じたりすることがある。このような成形不良が生じると、十分な強度や良好な外観を有する成形品が得られない。そこで、射出を複数回に分けて行うことにより、厚肉成形品を製造する方法が、特許文献１に開示されている。

この製造方法では、ボイドやヒケが生じない程度の比較的薄い厚さを有する複数の成形品を、互いに積層させることによって、厚肉成形品を製造する。具体的には、まず、可動側金型内に入子を着脱自在に取り付けた状態で、１回目の射出成形を行うことにより、入子で成形品の熱収縮を抑制しながら弾性ひずみを付与するとともに、予熱を与えた状態で、一層目成形品を成形する。次いで、この一層目成形品を、入子とともに可動側金型から取り外し、他の可動側金型内に入子とともに取り付ける。そして、一層目成形品の入子と反対の面側に、２回目の射出成形を行うことにより、一層目成形品に積層するよう、二層目成形品を成形する。これにより、一層目成形品と二層目成形品の接合部分が融合し、両成形品が互いに積層した厚肉成形品が得られる。

特開２００１−４７４６５号公報

しかし、上記の製造方法では、一層目成形品の入子と反対側の面、すなわち二層目成形品と積層すべき積層面が平らであるため、一層目成形品と二層目成形品との接合強度が不十分になりやすい。この場合、厚肉成形品の引張りや強度などの機械的特性を十分に得られず、厚肉成形品の長期間の使用により、一層目成形品と二層目成形品の接合部分が破断するおそれもある。また、２回目の射出成形に先立ち、一層目成形品を可動側金型から一旦、取り外し、他の可動側金型内に取り付けなければならず、製造効率が悪いという問題もある。加えて、一層目成形品は、成形直後から他の金型内にインサートされるまでに、成形収縮が生じやすく、それに起因して、一層目成形品の外形寸法が、インサートされた金型の内周面よりも小さくなると、二層目成形品の成形時に、その合成樹脂が一層目成形品の外周側面と金型の内周面との間に流入し、厚肉成形品において不要なバリが生じることがある。この場合には、成形後に、バリを切削する後加工が必要になってしまう。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、十分な機械的特性および良好な外観を得ることができる厚肉成形品の製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、溶融した所定の合成樹脂を金型内に射出する射出成形により、互いに積層された複数の層から成るとともに所定寸法以上の厚さを有する成形品を製造する厚肉成形品の製造方法であって、他の層と積層すべき積層面に沿って延びかつ積層面に突設された複数のリブを有する第１次成形層を、射出成形によって成形する第１次成形工程と、第１次成形層の積層面側に積層するよう、第２次成形層を射出成形によって成形する第２次成形工程と、を備え、第１次成形工程において、各リブの幅方向の両側の少なくとも一方に、第１次成形層と第２次成形層の積層方向に対し、所定の角度範囲で傾斜するテーパ面を有するように、第１次成形層を成形し、第１次成形工程において、第１次成形層の積層面および／または複数のリブの表面に沿って延びかつ積層面および／または各リブの表面に突設されるとともに、積層面に直交する断面形状のサイズが各リブのそれよりも小さく成形され、第２次成形工程による第２次成形層の成形時に、第２次成形層の熱によって溶融される複数の溶融凸部を成形することを特徴とする。

この構成によれば、第１次成形工程により、積層面に沿って延びかつ当該積層面に突設された複数のリブを有する第１次成形層を成形し、第２次成形工程により、第１次成形層の積層面側に第２次成形層を積層させる。第１次成形工程において成形される第１次成形層の複数のリブは、幅方向の両側の少なくとも一方に、第１次成形層と第２次成形層の積層方向に対し、所定の角度範囲で傾斜するテーパ面を有するので、積層面全体が平らに構成される場合に比べて、第１次成形層と第２次成形層の接合部分の面積が大きくなる。このため、第１次成形層と第２次成形層の接合部分における融合度合が高まり、その結果、両成形層の接合強度を高めることができる。また、第１次成形層および第２次成形層を、ボイドやヒケが生じない程度の厚さで成形することにより、厚肉成形品の強度を高めることができるとともに良好な外観を得ることができる。以上のように、本発明の製造方法により、十分な機械的特性および良好な外観を有する厚肉成形品を製造することができる。
また、上記の構成によれば、第１次成形工程において、第１次成形層の積層面および／または複数のリブの表面に沿って延びかつそれらの表面に突設される複数の溶融凸部が成形される。これらの溶融凸部は、積層面に直交する断面形状のサイズが各リブのそれよりも小さく成形されており、第２次成形工程による第２次成形層の成形時に、その第２次成形層の熱によって溶融され、それにより、第１次成形層と第２次成形層との接合部分における融合度合がより高まり、両成形層の接合強度をより一層高めることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の厚肉成形品の製造方法において、テーパ面は、積層方向に対し、１０度以上傾斜していることを特徴とする。

この構成によれば、テーパ面が、積層方向に対し、１０度以上傾斜しているので、第２次成形層の成形時に、射出される合成樹脂の圧力がテーパ面に十分にかかり、それにより、テーパ面における十分な接合強度を確保することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の厚肉成形品の製造方法において、複数のリブは、第１次成形層の中心部を中心として、同心円状および／または放射状に成形されることを特徴とする。

この構成によれば、複数のリブが、第１次成形層の積層面の全体に、偏りなく均一に成形されるので、複数のリブによる第１次成形層と第２次成形層との接合部分をバランス良く融合させることができる。

請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の厚肉成形品の製造方法において、複数の溶融凸部は、第１次成形層の中心部を中心として、同心円状および／または放射状に成形されることを特徴とする。

この構成によれば、複数の溶融凸部が、第１次成形層の積層面（複数のリブの表面を含む）全体に、偏りなく均一に成形されるので、複数の溶融凸部による第１次成形層と第２次成形層との接合部分をバランス良く融合させることができる。

請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の厚肉成形品の製造方法において、所定の合成樹脂には、繊維状の補強材が含まれていることを特徴とする。

この構成によれば、繊維状の補強材が含まれる合成樹脂を構成材料として、第１次成形層および第２次成形層が成形されるので、補強材が含まれていない場合に比べて、両成形層の強度を高めることができ、その結果として、厚肉成形品自体の強度も高めることができる。また、例えば、厚肉成形品に対し、第１次成形層と第２次成形層の積層方向に引張り荷重が作用した場合、リブのテーパ面に剪断応力が作用するものの、そのテーパ面付近に存在しかつテーパ面に沿っていない繊維状の補強材により、剪断応力に対する抗力が生じ、それにより、テーパ面における安定した接合状態を確保することができる。

請求項６に係る発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の厚肉成形品の製造方法において、金型は、互いに型締めされることにより、第１次成形層および第２次成形層をそれぞれ成形するための第１キャビティおよび第２キャビティを構成する、固定側型板および可動側型板を有し、可動側型板は、型開きされた状態で、第１キャビティにおいて成形された第１成形層を、第２キャビティに対応する第２キャビティ対応位置に移動可能に構成されており、固定側型板と可動側型板を型締めした状態で、第１次成形工程として、第１キャビティに所定の合成樹脂を射出することにより、第１キャビティにおいて第１次成形層を成形し、型開きした後、成形された第１次成形層を、可動側型板に保持した状態のまま、第２キャビティ対応位置に移動させ、再度型締めした後、第２次成形工程として、第２キャビティに所定の合成樹脂を射出することにより、第２キャビティにおいて第２次成形層を第１次成形層に積層させるように成形することを特徴とする。

この構成によれば、上記の固定側型板および可動側型板を有する金型を用い、まず、両型板を型締めした状態で、第１キャビティに合成樹脂を射出することにより、その第１キャビティにおいて第１次成形層を成形する（第１次成形工程）。次いで、型開きした後、可動側型板を移動させることにより、第１次成形層を、可動側型板に保持した状態のまま、第２キャビティ対応位置に移動させる。そして、両型板を再度型締めした後、第２キャビティに合成樹脂を射出することにより、その第２キャビティにおいて、第２次成形層を第１次成形層に積層させるように成形する（第２次成形工程）。以上により、第１次成形層および第２次成形層による２層構造の厚肉成形品が成形される。

以上のように、第１次成形層の成形後、その第１次成形層を保持したまま、可動側型板を移動させて、第１次成形層に積層する第２次成形層を成形するので、第１次成形層に相当する一層目成形品を他の金型に移し替える従来の製造方法に比べて、厚肉成形品を効率良く製造することができる。また、第１次成形層の成形後直ちに、すなわち、第１次成形層の成形収縮が開始する前に、第２次成形層を成形することが可能であるので、従来と異なり、第２次成形層の合成樹脂が第１次成形層の外周側面と第２キャビティとの間に流入することがない。このため、厚肉成形品において、不要なバリが生じることがないので、バリを切削する後加工が不要であり、良好な外観の外周側面を得ることができる。

請求項７に係る発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の厚肉成形品の製造方法において、金型は、互いに型締めされることにより、２つの第１次成形層を成形するための２つの第１キャビティ、および第２次成形層を成形するための第２キャビティの一方を構成する、固定側型板および可動側型板を有し、可動側型板は、型開きされた状態で、２つの第１キャビティを構成するための第１次成形位置と、２つの第１キャビティの開放側が互いに対向するように、第２キャビティを構成するための第２次成形位置との間で、移動自在に構成されており、固定側型板と第１次成形位置に位置する可動側型板とを型締めした状態で、第１次成形工程として、２つの第１キャビティに所定の合成樹脂を射出することにより、２つの第１キャビティにおいて２つの第１次成形層を成形し、型開きした後、可動側型板を第２次成形位置に移動させることにより、成形された２つの第１次成形層を、各々の積層面が向かい合うように対向させ、再度型締めした後、第２次成形工程として、第２キャビティに所定の合成樹脂を射出することにより、成形された２つの第１次成形層の間に第２次成形層を成形することを特徴とする。

この構成によれば、上記の固定側型板および可動側型板を有する金型を用い、まず、固定側型板と第１次成形位置に位置する可動側型板とを型締めした状態で、２つの第１キャビティに合成樹脂を射出することにより、両第１キャビティにおいて２つの第１次成形層を成形する（第１次成形工程）。次いで、型開きした後、可動側型板を第２次成形位置に移動させることにより、２つの第１次成形層を、各々の積層面が向かい合うように対向させる。次いで、両型板を再度型締めする。これにより、第２キャビティにおいて、２つの第１次成形層が互いに間隔を隔ててインサートされた状態になる。そして、第２キャビティに合成樹脂を射出することにより、２つの第１次成形層の間に第２次成形層を成形する（第２次成形工程）。以上により、２つの第１次成形層および単一の第２次成形層による３層構造の厚肉成形品が成形される。

以上のように、２つの第１次成形層の成形後、可動側型板を第２次成形位置に移動させて、両第１次成形層の間に積層する第２次成形層を成形するので、前記請求項６と同様、従来の製造方法に比べて、厚肉成形品を効率良く製造することができるとともに、良好な外観の外周側面を有する厚肉成形品を得ることができる。

本発明の第１実施形態による製造方法によって製造された２層構造の厚肉成形品を示す斜視図である。 図１の厚肉成形品を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のIIb−IIb線に沿って切断した断面図である。 厚肉成形品のうちの第１次成形層を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のIIIb−IIIb線に沿って切断した断面図、（ｃ）は底面図である。 （ａ）は、図３（ａ）の一点鎖線円IVa内を拡大して示す図、（ｂ）は、図３（ｂ）の一点鎖線円IVb内を拡大して示す図である。 図１の厚肉成形品を製造するための射出成形機における金型を示す図であり、（ａ）は型締め状態、（ｂ）は型開き状態を示す。 図１の厚肉成形品の製造手順を順に説明するための説明図である。 図６に続く説明図である。 図７に続く説明図である。 本発明の第２実施形態による製造方法によって製造された３層構造の厚肉成形品を示す斜視図である。 図９の厚肉成形品を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のXb−Xb線に沿って切断した断面図である。 図９の厚肉成形品を製造するための射出成形機における金型を示す図であり、（ａ）および（ｂ）は型締め状態、（ｃ）および（ｄ）は型開き状態を示す。 図９の厚肉成形品の製造手順を順に説明するための説明図である。 図１２に続く説明図である。 図１３に続く説明図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１および図２は、本発明の第１実施形態による製造方法によって製造され、例えば自動車などに部品として用いられる厚肉成形品を示している。この厚肉成形品１は、溶融した所定の合成樹脂を金型内に射出する射出成形によって製造されたものであり、所定寸法（例えば１０ｍｍ）以上の比較的厚い厚さを有する円盤状（例えば、直径：１７０ｍｍ、厚さ：１５ｍｍ）に形成されている。より具体的には、厚肉成形品１は、先に射出成形される第１次成形層２と、この第１次成形層２の成形後に射出成形される第２次成形層３とで、互いに積層された２層構造に構成されている。なお、この厚肉成形品１の中心部に形成された、比較的小さな直径（例えば１０ｍｍ）を有する貫通孔１ａは、厚肉成形品１が組み付けられる際に、ロッドなどを挿通するためのものである。

図３（ａ）および（ｃ）は、第１次成形層２の上面および底面をそれぞれ示し、同図（ｂ）は、（ａ）のIIIb−IIIb線に沿う断面を示している。同図に示すように、第１次成形層２は、平面形状が円形に形成されており、第２次成形層２と積層する上面（以下「積層面２ａ」という）には、複数のリブ４、５、６が積層面２ａに沿って延びかつ積層面２ａに突設される一方、底面２ｂには、下方に開放する複数の凹部７が形成されている。

図３（ａ）に示すように、複数（本実施形態では８つ）のリブ４は、第１次成形層２の中心部の貫通孔１ａを中心として、平面形状がリング状に形成されるとともに、径方向に互いに所定間隔を隔てて同心円状に配置されている。また、複数（本実施形態では８つずつ）のリブ５および６は、平面形状が直線状に形成されるとともに、貫通孔１ａを中心として、互いに等角度ごとに放射状に配置されている。なお、放射状のリブ５および６のうち、前者５は、貫通孔１ａと第１次成形層２の外周縁部との間の全体にわたって延び、後者６は、前者５のほぼ半分の長さで、外側寄りに配置されている。

各リブ４、５、６は、同一の断面形状を有している。リング状のリブ４を代表して説明すると、図３（ｂ）および図４（ｂ）に示すように、リブ４は、積層面２ａから所定長さ（例えば３．５ｍｍ）突出し、積層面２ａに直交する面で切断したときの断面が台形状に形成されている。また、リブ４は、その幅方向（図４（ｂ）の左右方向）の両側に、第２次成形層３側（図４（ｂ）の上側）に向かって互いの間隔が狭まるように形成されたテーパ面４ａ、４ａを有している。具体的には、各テーパ面４ａは、第１次成形層２と第２次成形層３の積層方向（図４（ｂ）の上下方向）に対する傾斜角度θが、１０度以上の角度範囲で傾斜している。なお、傾斜角度θは、６０度以下であることが好ましい。

また、第１次成形層２には、第２次成形層３側に突出し、第２次成形層３の成形時に、その第２次成形層３の熱によって溶融される複数の溶融凸部８ａ、８ｂ、８ｃが形成されている。具体的には、図４（ａ）に太線で示すように、溶融凸部８ａは、各リブ４、５、６の上面に沿って延びるように配置され、溶融凸部８ｂは、積層面２ａの互いに隣接する同心円状のリブ４、４間にリング状に配置され、さらに、溶融凸部８ｃは、同心円状の複数のリブ４を横切って延びるように、貫通孔１ａを中心として放射状に配置されている。また、各溶融凸部８ａ、８ｂ、８ｃは、三角形の断面形状を有しており、比較的小さい所定の幅および高さ（例えば０．２〜０．５ｍｍ）を有している。

また、図３（ｃ）および図４（ｂ）に示すように、第１次成形層２の積層面２ａと反対側の底面２ｂには、複数の凹部７が形成されており、これらの凹部７は、積層面２ａ側の複数のリブ４に対応し、同心円状に配置されている。また、図３（ｃ）に示すように、第１次成形層２の底面２ｂには、同心円状の複数の凹部７を横切って放射状に延びるように、複数のリブ９が設けられている。

一方、第２次成形層３は、図１および図２に示すように、平面形状が円形に形成され、第１次成形層２と反対側の面である上面３ａが平らに形成されている。

以上のように構成された厚肉成形品１では、第１次成形層２および第２次成形層３が同一種類の合成樹脂で構成され、その合成樹脂として、多種のものを採用することが可能である。具体的には、例えば、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体）、ＡＥＳ（アクリロニトリルエチレンプロピレンゴムスチレン共重合体）、およびＡＡＳ（アクリロニトリルアクリルゴムスチレン共重合体）などの汎用プラスチック、変性ＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、およびＰＡＩ（ポリアミドイミド）などのエンジニアリングプラスチック、ならびにＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＳＵ（ポリサルフォン）、およびＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）などのスーパーエンジニアリングプラスチックなどを採用することが可能である。

また、上記の合成樹脂に、ガラス繊維や炭素繊維などの補強材を添加したり、熱伝導性や電導性を有する材料、タルク、または炭酸カルシウムなどの種々の添加材を添加したりすることも可能である。

次に、図５〜図８を参照しながら、厚肉成形品１の製造方法について説明する。図５は、厚肉成形品１を製造するための射出成形機における金型を示しており、（ａ）は型締め状態、（ｂ）は型開き状態を示している。同図に示すように、この金型１１は、固定側型板１２および可動側型板１３を備えており、これらが型締めされた状態において、前記第１次成形層２および第２次成形層３をそれぞれ成形するための第１キャビティ１４および第２キャビティ１５が構成される。

固定側型板１２は、ランナーストリッパープレート１６を間にした状態で、固定側取付板１７に支持されており、第１次成形層２および第２次成形層３の成形時に付随して成形されるランナーおよびスプルー（以下、両者を合わせて「流路成形部２０」という）を、金型１１から自動的に取り出すために、ランナーストリッパープレート１６から所定距離、離隔可能に構成されている。また、固定側型板１２の第１キャビティ１４に対応する部分１２ａは、可動側型板１３側に突出する凸状に形成され、その先端面には、第１次成形層２の前述した複数のリブ４、５、６、および複数の溶融凸部８ａ、８ｂ、８ｃを成形するために、それらと相補的な形状を有しかつ可動側型板１３側に開放する凹部（図示せず）が形成されている。また、固定側型板１２の第２キャビティ１５に対応する部分１２ｂは、平らに形成されている。さらに、固定側型板１２、ランナーストリッパープレート１６および固定側取付板１７には、射出装置の２つのシリンダ１８、１８から第１および第２キャビティ１４、１５に射出される合成樹脂の流入通路としてのスプルーおよび／またはランナー（以下、両者を合わせて「樹脂流路１９」という）が形成されている。

一方、可動側型板１３は、可動側取付板２１に回転軸２２を中心として回転自在に支持されている。また、可動側型板１３の第１キャビティ１４および第２キャビティ１５に対応する凹部１３ａ、１３ａは、形状およびサイズが同一に形成され、回転軸２２を中心として対称に配置されている。

図６〜図８は、厚肉成形品１の製造手順を順に示している。まず、図６（ａ）に示すように、金型１１の固定側型板１２と可動側型板１３を型締めする。これにより、両型板１２、１３によって、第１キャビティ１４および第２キャビティ１５が構成される。次いで、同図（ｂ）に示すように、第１キャビティ１４に、これに対応する射出装置のシリンダ１８から、溶融した合成樹脂Ｐを射出する。これにより、上記シリンダ１８から射出された合成樹脂Ｐが、第１キャビティ１４に対応する樹脂流路１９を介して、第１キャビティ１４に充填される。上記の射出完了後、同図（ｃ）に示すように、シリンダ１８側から所定の保圧をかけながら、第１キャビティ１４およびこれに対応する樹脂流路１９の合成樹脂Ｐを、所定時間冷却する。これにより、第１キャビティ１４および上記樹脂流路１９の合成樹脂Ｐが固化し、第１キャビティ１４において第１次成形層２が成形されるとともに、樹脂流路１９において流路成形部２０が成形される。なおこの場合、第１次成形層２の温度が、その合成樹脂Ｐの融点よりも若干低い温度（例えば、融点よりも２０〜３０℃低い温度）に冷却する。

次いで、図７（ａ）に示すように、金型１１の固定側型板１２と可動側型板１３を型開きするとともに、固定側型板１２をランナーストリッパープレート１６から離隔させる。これにより、第１次成形層２が、可動側型板１３の第１キャビティ１４に対応する凹部１３ａに保持されるとともに、固定側型板１２とランナーストリッパープレート１６との間から、流路成形部２０が取り出される。次いで、同図（ｂ）に示すように、可動側型板１３を、回転軸２２を中心として１８０度回転させた後、同図（ｃ）に示すように、固定側型板１２と可動側型板１３を再度、型締めする。これにより、第１キャビティ１４において成形された第１次成形層２が、第２キャビティ１５に移動する。つまり、第１次成形層２が、第２キャビティ１５にインサートされた状態になる。

次いで、図８（ａ）に示すように、射出装置の２つのシリンダ１８、１８からそれぞれ、第１キャビティ１４および第２キャビティ１５に、溶融した合成樹脂Ｐを射出する。これにより、両シリンダ１８、１８から射出された合成樹脂Ｐが、第１キャビティ１４および第２キャビティ１５にそれぞれ対応する樹脂流路１９、１９を介して、第１キャビティ１４全体に充填されるとともに、第１次成形層２がインサートされている第２キャビティ１５に充填される。上記の射出完了後、同図（ｂ）に示すように、両シリンダ１８、１８側から所定の保圧をかけながら、第１キャビティ１４および第２キャビティ１５、ならびにこれらに対応する両樹脂流路１９、１９の合成樹脂Ｐを、所定時間冷却する。これにより、第１キャビティ１４および第２キャビティ１５、ならびに両樹脂流路１９、１９の合成樹脂Ｐが固化し、第１キャビティ１４および第２キャビティ１５においてそれぞれ、第１次成形層２および第２次成形層３が成形されるとともに、両樹脂流路１９、１９において流路成形部２０、２０が成形される。つまり、第２キャビティ１５において、第１次成形層２と第２次成形層３が互いに積層した厚肉成形品１が成形される。

その後、図８（ｃ）に示すように、再度、金型１１の固定側型板１２と可動側型板１３を型開きするとともに、固定側型板１２をランナーストリッパープレート１６から離隔させる。この場合、図示しないエジェクタにより、第２キャビティ１５に対応する可動側型板１３の凹部１３ａから厚肉成形品１が取り出されるとともに、両樹脂流路１９、１９から両流路成形部２０、２０が取り出される。以上により、厚肉成形品１の製造が完了する。

なお、上記の図８（ｃ）に示す型開きおよび成形品取出し後において、前述した図７（ｂ）、（ｃ）、図８（ａ）〜（ｃ）に示す手順を繰り返すことにより、多数の厚肉成形品１を、連続して効率良く製造することができる。また、厚肉成形品１を製造する際の射出成形機の各種条件、例えば、射出装置のシリンダ１８の温度、射出速度、保圧、冷却時間、および金型温度などは、合成樹脂Ｐの種類に応じて適宜、設定される。

以上のように、本実施形態によれば、厚肉成形品１を製造する場合、積層面２ａに複数のリブ４、５、６が突設された第１次成形層２を射出成形し、その積層面２ａ側に積層させるように、第２次成形層３を射出成形する。各リブ４、５、６は、幅方向の両側に、傾斜するテーパ面４ａを有するので、積層面２ａ全体が平らに構成される場合に比べて、第１次成形層２と第２次成形層３の接合部分の面積が大きくなる。このため、第１次成形層２と第２次成形層３の接合部分における融合度合が高まり、その結果、両成形層２、３の接合強度を高めることができる。また、第１次成形層２および第２次成形層３は、ボイドやヒケが生じない程度の厚さで成形される。したがって、本実施形態の製造方法により、十分な機械的特性を有するとともに、良好な外観を有する厚肉成形品１を製造することができる。また、第１次成形層２の成形後直ちに、第２次成形層３を成形するので、従来と異なり、第２次成形層３の合成樹脂Ｐが第１次成形層２の外周側面と第２キャビティ１５との間に流入することがない。このため、厚肉成形品１において、不要なバリが生じることがないので、バリを切削する後加工が不要であり、良好な外観の外周側面を得ることができる。

また、各リブ４、５、６のテーパ面４ａは、第１次成形層２と第２次成形層３の積層方向に対し、１０度以上の角度範囲で傾斜しているので、第２次成形層３の成形時に、射出される合成樹脂Ｐの圧力がテーパ面４ａに十分にかかり、それにより、テーパ面４ａにおける十分な接合強度を確保することができる。加えて、同心円状の複数のリブ４、および放射状の複数のリブ５、６は、第１次成形層２の積層面２ａの全体に、偏りなく均一に成形されるので、上記のリブ４、５、６による第１次成形層２と第２次成形層３との接合部分をバランス良く融合させることができる。

さらに、第１次成形層２の積層面２ａ側には、複数の溶融凸部８ａ、８ｂ、８ｃが成形され、これらの溶融凸部８ａ、８ｂ、８ｃは、第２次成形層３の成形時に、その第２次成形層３の熱によって溶融されるので、第１次成形層２と第２次成形層３との接合部分における融合度合がより高まり、両成形層２、３の接合強度をより一層高めることができる。加えて、同心円状または放射状の溶融凸部８ａ、８ｂ、８ｃが、第１次成形層２の積層面２ａ側全体に、偏りなく均一に成形されるので、上記の溶融凸部８ａ、８ｂ、８ｃによる第１次成形層２と第２次成形層３との接合部分をバランス良く融合させることができる。

また、厚肉成形品１の構成材料として、ガラス繊維や炭素繊維などの繊維状の補強材が添加された合成樹脂を用いる場合、補強材が含まれていない場合に比べて、第１次成形層２および第２次成形層３の強度を高めることができ、その結果として、厚肉成形品１自体の強度も高めることができる。また、例えば、厚肉成形品１に対し、第１次成形層２と第２次成形層３の積層方向に引張り荷重が作用した場合、リブ４、５、６のテーパ面４ａに剪断応力が作用するものの、そのテーパ面４ａ付近に存在しかつテーパ面４ａに沿っていない繊維状の補強材により、剪断応力に対する抗力が生じ、それにより、テーパ面４ａにおける安定した接合状態を確保することができる。

次に、図９〜図１４を参照しながら、本発明の第２実施形態による製造方法によって製造された厚肉成形品３１、およびその製造方法について説明する。図９および図１０は、厚肉成形品３１を示しており、この厚肉成形品３１は、前述した第１実施形態における厚肉成形品１と同様、溶融した所定の合成樹脂を金型内に射出する射出成形によって製造されたものである。両図に示すように、厚肉成形品３１は、平面形状がほぼ矩形状で、所定寸法（例えば１０ｍｍ）以上の比較的厚い厚さを有するブロック状に形成され、先に射出成形される上段成形層３２（第１次成形層）および下段成形層３３（第１次成形層）と、これらの成形後に、両成形層３２、３３の間に射出成形される中段成形層３４（第２次成形層）とで、互いに積層された３層構造に構成されている。なお、この厚肉成形品３１の中心部には、上方に開放し、平面形状が円形の凹部３１ａが形成されている。

図１０（ｂ）に示すように、上段成形層３２の中段成形層３４と積層する下面（以下「積層面３２ａ」という）、および下段成形層３３の中段成形層３４と積層する上面（以下「積層面３３ａ」という）には、前述した第１実施形態における厚肉成形品１の第１次成形層２と同様、中段成形層３４側に突出する複数のリブ３５および３６がそれぞれ設けられている。すなわち、これらのリブ３５および３６は、厚肉成形品１の第１次成形層２のリブ４、５および／または６と同様、積層面３２ａ、３３ａに沿って延び、同心円状や放射状に配置されている。また、各リブ３５、３６は、上記リブ４などと同様、幅方向（図１０（ｂ）の左右方向）の両側に、中段成形層３４側に向かって互いの間隔が狭まるように形成され、各層３２〜３４の積層方向（図１０（ｂ）の上下方向）に対し、１０度以上の角度範囲で傾斜するテーパ面を有している。

なお、この厚肉成形品３１では、上段成形層３２のリブ３５と下段成形層３３のリブ３６の配置関係により、中段成形層３４の高さ寸法がほぼ一定になるように設定されている。また、上段成形層３２の凹部３１ａに対応する部分は、それ以外の部分よりも、中段成形層３４側に突出するように形成される一方、下段成形層３３の凹部３１ａに対応する部分は、それ以外の部分よりも凹んだ状態に形成されている。

また、この厚肉成形品３１の製造時における上段成形層３２および下段成形層３３の成形時には、前記厚肉成形品１の第１次成形層２の溶融凸部８ａ、８ｂおよび／または８ｃと同様の溶融凸部が、リブ３５、３６や積層面３２ａ、３３ａに形成される。

以上のように構成された厚肉成形品３１では、上段成形層３２、下段成形層３３および中段成形層３４が同一の合成樹脂で構成され、その合成樹脂として、前記厚肉成形品１と同様、前述した多種の合成樹脂を採用することが可能である。

次に、図１１〜図１４を参照しながら、厚肉成形品３１の製造方法について説明する。図１１は、厚肉成形品３１を製造するための射出成形機における金型を示しており、（ａ）および（ｂ）は型締め状態、（ｃ）および（ｄ）は型開き状態を示している。この金型４１は、固定側型板４２および可動側型板４３を備えており、固定側型板４２が固定側取付板４４に不動に支持される一方、可動側型板４３が、ガイドプレート４５を介して、後述する第１次成形位置と、第２次成形位置との間で、上下方向に移動自在の状態で、可動側取付板４６に支持されている。そして、図１１（ａ）に示すように、可動側型板４３が第１次成形位置に位置するときに、固定側型板４２と型締めされた状態では、前記上段成形層３２および下段成形層３３をそれぞれ成形するための上キャビティ４７（第１キャビティ）および下キャビティ４８（第１キャビティ）が構成される。一方、図１１（ｂ）に示すように、可動側型板４３が第２次成形位置に位置するときに、固定側型板４２と型締めされた状態では、上段成形層３２および下段成形層３３の間に中段成形層３４を成形するための中キャビティ４９（第２キャビティ）が構成される。

図１１（ｃ）に示すように、固定側型板４２の上キャビティ４７に対応する凹部４２ａは、可動側型板４３側に開放するように形成されている。また、固定側型板４２の下キャビティ４８に対応する部分４２ｂは、可動側型板４３側に突出する凸状に形成され、その先端面には、下段成形層３３の前述した複数のリブ３６および溶融凸部を成形するために、それらと相補的な形状を有しかつ可動側型板４３側に開放する凹部（図示せず）が形成されている。

一方、可動側型板４３は、アクチュエータ５０により、ガイドプレート４５で案内されながら、図１１（ａ）および（ｃ）に示す第１次成形位置と、同図（ｂ）および（ｄ）に示す第２次成形位置との間で、上下方向に駆動されるように構成されている。また、可動側型板４３の上キャビティ４７に対応する部分４３ａには、上段成形層３２の前述した複数のリブ３５および溶融凸部を成形するために、それらと相補的な形状を有しかつ固定側型板４２側に開放する凹部（図示せず）が形成されている。さらに、可動側型板４３の下キャビティ４８に対応する凹部４３ｂは、固定側型板４２側に開放するように形成されている。

また、図１１（ａ）に示すように、可動側型板４３が第１次成形位置に位置した状態で、固定側型板４２と可動側型板４３が型締めされたときには、両型板４２、４３に、射出装置のシリンダ５１から上キャビティ４７および下キャビティ４８に射出される合成樹脂Ｐの流入通路としてのスプルーおよびランナー（以下、両者を合わせて「第１樹脂流路５２」という）が構成される。一方、図１１（ｂ）に示すように、可動側型板４３が第２次成形位置に位置した状態で、固定側型板４２と可動側型板４３が型締めされたときには、両型板４２、４３に、シリンダ５１から中キャビティ４９に射出される合成樹脂Ｐの流入通路としてのスプルー（以下、「第２樹脂流路５３」という）が構成される。

図１２〜図１４は、厚肉成形品３１の製造手順を順に示している。まず、図１２（ａ）に示すように、金型４１の固定側型板４２と第１次成形位置に位置する可動側型板４３とを型締めする。これにより、両型板４２、４３によって、上キャビティ４７および下キャビティ４８が構成されるとともに、第１樹脂流路５２が構成される。次いで、同図（ｂ）に示すように、上キャビティ４７および下キャビティ４８に、射出装置のシリンダ５１から、溶融した合成樹脂Ｐを射出する。これにより、上記シリンダ５１から射出された合成樹脂Ｐが、第１樹脂流路５２を介して、上キャビティ４７および下キャビティ４８に充填される。上記の射出完了後、同図（ｃ）に示すように、シリンダ５１側から所定の保圧をかけながら、上キャビティ４７および下キャビティ４８、ならびに第１樹脂流路５２の合成樹脂Ｐを、所定時間冷却する。これにより、上キャビティ４７および下キャビティ４８、並びに第１樹脂流路５２の合成樹脂Ｐが固化し、上キャビティ４７および下キャビティ４８においてそれぞれ、厚肉成形品３１の上段成形層３２および下段成形層３３が成形されるとともに、第１樹脂流路５２において第１流路成形部５２ａが成形される。なお、この場合、上段成形層３２および下段成形層３３の温度が、その合成樹脂Ｐの融点よりも若干低い温度（例えば、融点よりも２０〜３０℃低い温度）に冷却する。

次いで、図１３（ａ）に示すように、金型４１の固定側型板４２と可動側型板４３を型開きする。この場合、上段成形層３２が、固定側型板４２の上キャビティ４７に対応する凹部４２ａに保持される一方、下段成形層３３が、可動側型板４３の下キャビティ４８に対応する凹部４３ｂに保持される。またこの場合、固定側型板４２と可動側型板４３の間から、第１流路成形部５２ａが取り出される。次いで、同図（ｂ）に示すように、アクチュエータ５０により、その駆動ロッド５０ａを介して、可動側型板４３を第１次成形位置から第２次成形位置に駆動する。これにより、可動側型板４３側の下段成形層３３が、固定側型板４２側の上段成形層３２と対向するように移動し、両成形層３２、３３の積層面３２ａ、３３ａが向かい合う。次いで、同図（ｃ）に示すように、固定側型板４２と可動側型板４３を再度、型締めする。これにより、両型板４２、４３によって、中キャビティ４９が構成されるとともに、第２樹脂流路５３が構成される。この場合、中キャビティ４９では、上段成形層３２および下段成形層３３が間隔を隔ててインサートされた状態になるとともに、両成形層３２、３３の間に第２樹脂流路５３が連なった状態になる。

次いで、図１４（ａ）に示すように、射出装置のシリンダ５１から、中キャビティ４９に、溶融した合成樹脂Ｐを射出する。これにより、シリンダ５１から射出された合成樹脂Ｐが、第２樹脂流路５３を介して、中キャビティ４９の上段成形層３２と下段成形層３３の間に充填される。上記の射出完了後、同図（ｂ）に示すように、シリンダ５１から所定の保圧をかけながら、中キャビティ４９および第２樹脂流路５３の合成樹脂Ｐを、所定時間冷却する。これにより、中キャビティ４９において、上段成形層３２と下段成形層３３の間の合成樹脂Ｐが固化し、上段成形層３２と下段成形層３３の間に中段成形層３４が成形される。つまり、中キャビティ４９において、上段成形層３２と下段成形層３３の間に中段成形層３４が積層された厚肉成形品３１が成形される。

その後、図１４（ｃ）に示すように、再度、金型４１の固定側型板４２と可動側型板４３を型開きする。この場合、図示しないエジェクタにより、可動側型板４３の凹部４３ｂから厚肉成形品３１が取り出されるとともに、第２樹脂流路５３から流路成形部５３が取り出される。以上により、厚肉成形品３１の製造が完了する。

なお、上記の図１４（ｃ）に示す型開きおよび成形品取出し後において、可動側型板４３を下方の第１次成形位置に戻してから、前述した図１２（ａ）〜図１４（ｃ）に示す手順を繰り返すことにより、多数の厚肉成形品３１を、連続して効率良く製造することができる。

以上のように、本実施形態によれば、厚肉成形品３１を製造する場合、積層面３２ａに複数のリブ３５が突設された上段成形層３２、および積層面３３ａに複数のリブ３６が突設された下段成形層３３を射出成形し、上段成形層３２と下段成形層３３を、各々の積層面３２ａ、３３ａが向かい合うように対向させた状態で、両成形層３２、３３の間に中段成形層３４を射出成形する。これにより、第１実施形態と同様、上段成形層３２と中段成形層３４の接合部分、および下段成形層３３と中段成形層３４の接合部分の融合度合が高まり、３つの成形層３２、３３、３４の接合強度を高めることができる。しがたって、本実施形態の製造方法により、第１実施形態と同様の効果を有する厚肉成形品３１を製造することができる。

なお、本発明は、説明した第１および第２実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、第１実施形態において、各リブ４、５、６の幅方向の両側にテーパ面４ａ、４ａを設けたが、両側の一方にのみ、テーパ面４ａを設けるようにしてもよい。また、第１実施形態において、同心円状のリブ４、および放射状のリブ５、６を設けたが、これらの種類や配置形状は特に限定されるものではなく、例えばリブ４、５、６のいずれか１つまたは２つを設けたり、それらに代えて、格子状のリブを設けたりすることも可能である。さらに、第１実施形態において、第１次成形層２の積層面２ａ側に溶融凸部８ａ、８ｂ、８ｃを設けたが、リブ４、５、６によって、第１次成形層２と第２次成形層３の間に十分な接合強度が得られる場合には、溶融凸部８ａ、８ｂ、８ｃを省略することも可能である。以上のことは、第２実施形態のリブ３５、３６や溶融凸部も同様である。

また、第２実施形態では、厚肉成形品３１の両側の成形層、すなわち上段成形層３２および下段成形層３３を射出成形した後、両成形層３２、３３間に中段成形層３４を射出成形することにより、３層構造の厚肉成形品３１を製造したが、各成形層ごとに順に射出成形するようにしてもよい。この場合、例えば、金型の可動側型板または固定側型板を、型締めおよび型開きする方向と直交する所定方向にスライド自在に構成するとともに、その所定方向に沿って、成形すべき層分のキャビティを並設する。このような金型を用いることにより、３層構造はもちろん、４層以上の厚肉成形品を製造することも可能である。

また、第１実施形態では、厚肉成形品１を構成する第１次成形層２および第２次成形層３を同一の合成樹脂で構成し、第２実施形態では、厚肉成形品３１を構成する上段成形層３２、下段成形層３３および中段成形層３４を同一の合成樹脂で構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各成形層を互いに異なる種類の合成樹脂で構成することも可能である。

また、実施形態で示した厚肉成形品１、３１の外形や、それらを製造するための金型１１、４１の細部の構成などは、あくまで例示であり、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することができる。

１ 厚肉成形品
２ 第１次成形層
２ａ 積層面
３ 第２次成形層
４ リブ
４ａ テーパ面
５ リブ
６ リブ
８ａ 溶融凸部
８ｂ 溶融凸部
８ｃ 溶融凸部
１１ 金型
１２ 固定側型板
１３ 可動側型板
１４ 第１キャビティ
１５ 第２キャビティ
１８ 射出装置のシリンダ
２２ 回転軸
３１ 厚肉成形品
３２ 上段成形層（第１次成形層）
３２ａ 上段成形層の積層面
３３ 下段成形層（第１次成形層）
３３ａ 下段成形層の積層面
３４ 中段成形層（第２次成形層）
３５ 上段成形層のリブ
３６ 下段成形層のリブ
４１ 金型
４２ 固定側型板
４３ 可動側型板
４５ ガイドプレート
４７ 上キャビティ（第１キャビティ）
４８ 下キャビティ（第１キャビティ）
４９ 中キャビティ（第２キャビティ）
５０ アクチュエータ
５１ 射出装置のシリンダ
θ リブの傾斜角度
Ｐ 溶融した合成樹脂

Claims (7)

1. 溶融した所定の合成樹脂を金型内に射出する射出成形により、互いに積層された複数の層から成るとともに所定寸法以上の厚さを有する成形品を製造する厚肉成形品の製造方法であって、
   他の層と積層すべき積層面に沿って延びかつ当該積層面に突設された複数のリブを有する第１次成形層を、前記射出成形によって成形する第１次成形工程と、
   前記第１次成形層の前記積層面側に積層するよう、第２次成形層を前記射出成形によって成形する第２次成形工程と、
   を備え、
   前記第１次成形工程において、前記各リブの幅方向の両側の少なくとも一方に、前記第１次成形層と第２次成形層の積層方向に対し、所定の角度範囲で傾斜するテーパ面を有するように、前記第１次成形層を成形し、
   前記第１次成形工程において、前記第１次成形層の前記積層面および／または前記複数のリブの表面に沿って延びかつ当該積層面および／または当該各リブの表面に突設されるとともに、前記積層面に直交する断面形状のサイズが前記各リブのそれよりも小さく成形され、前記第２次成形工程による前記第２次成形層の成形時に、当該第２次成形層の熱によって溶融される複数の溶融凸部を成形することを特徴とする厚肉成形品の製造方法。
2. 前記テーパ面は、前記積層方向に対し、１０度以上傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の厚肉成形品の製造方法。
3. 前記複数のリブは、前記第１次成形層の中心部を中心として、同心円状および／または放射状に成形されることを特徴とする請求項１または２に記載の厚肉成形品の製造方法。
4. 前記複数の溶融凸部は、前記第１次成形層の中心部を中心として、同心円状および／または放射状に成形されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の厚肉成形品の製造方法。
5. 前記所定の合成樹脂には、繊維状の補強材が含まれていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の厚肉成形品の製造方法。
6. 前記金型は、互いに型締めされることにより、前記第１次成形層および前記第２次成形層をそれぞれ成形するための第１キャビティおよび第２キャビティを構成する、固定側型板および可動側型板を有し、
   前記可動側型板は、型開きされた状態で、前記第１キャビティにおいて成形された前記第１成形層を、前記第２キャビティに対応する第２キャビティ対応位置に移動可能に構成されており、
   前記固定側型板と前記可動側型板を型締めした状態で、前記第１次成形工程として、前記第１キャビティに前記所定の合成樹脂を射出することにより、当該第１キャビティにおいて前記第１次成形層を成形し、
   型開きした後、前記成形された第１次成形層を、前記可動側型板に保持した状態のまま、前記第２キャビティ対応位置に移動させ、
   再度型締めした後、前記第２次成形工程として、前記第２キャビティに前記所定の合成樹脂を射出することにより、当該第２キャビティにおいて前記第２次成形層を前記第１次成形層に積層させるように成形することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の厚肉成形品の製造方法。
7. 前記金型は、互いに型締めされることにより、２つの前記第１次成形層を成形するための２つの第１キャビティ、および前記第２次成形層を成形するための第２キャビティの一方を構成する、固定側型板および可動側型板を有し、
   前記可動側型板は、型開きされた状態で、前記２つの第１キャビティを構成するための第１次成形位置と、前記２つの第１キャビティの開放側が互いに対向するように、前記第２キャビティを構成するための第２次成形位置との間で、移動自在に構成されており、
   前記固定側型板と前記第１次成形位置に位置する前記可動側型板とを型締めした状態で、前記第１次成形工程として、前記２つの第１キャビティに前記所定の合成樹脂を射出することにより、当該２つの第１キャビティにおいて２つの前記第１次成形層を成形し、
   型開きした後、前記可動側型板を前記第２次成形位置に移動させることにより、前記成形された２つの第１次成形層を、各々の前記積層面が向かい合うように対向させ、
   再度型締めした後、前記第２次成形工程として、前記第２キャビティに前記所定の合成樹脂を射出することにより、前記成形された２つの第１次成形層の間に前記第２次成形層を成形することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の厚肉成形品の製造方法。

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