(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融した合成樹脂（以下、「溶融樹脂」ともいう。）で該合成樹脂からなる樹脂成形品を成形するための成形キャビティを形成する樹脂成形用金型を有する樹脂成形用金型ユニットであって、
前記樹脂成形用金型に設けられた前記成形キャビティを形成する入子と、
前記入子のみに設けられた温度制御用の媒体を通す１または２以上の媒体通路と、
前記入子と前記入子を除く前記樹脂成形用金型との間を断熱する断熱手段と、
前記温度制御用の媒体を加熱して循環させる加熱・循環手段と、
前記温度制御用の媒体を冷却して循環させる冷却・循環手段と、
前記媒体通路と前記加熱・循環手段とを接続する加熱媒体配管と、
前記媒体通路と前記冷却・循環手段とを接続する冷却媒体配管と、
前記樹脂成形用金型が開いたことを検出して型開信号を出力する型開検出手段と、
前記溶融樹脂によって前記成形キャビティが充填されたことを検出してキャビティ充填信号を出力するキャビティ充填検出手段と、
前記型開検出手段から型開信号が出力されたときに前記冷却・循環手段から前記冷却された媒体を流すのを中断して前記媒体通路に前記加熱・循環手段から加熱された媒体を流し、前記キャビティ充填検出手段からキャビティ充填信号が出力されたときに前記加熱・循環手段から加熱された媒体を流すのを中断して前記媒体通路に前記冷却・循環手段から冷却された媒体を流すように前記加熱・循環手段及び前記冷却・循環手段を制御する制御手段と
を具備することを特徴とする樹脂成形用金型ユニット。
【請求項２】
前記加熱・循環手段によって加熱される媒体と前記冷却・循環手段によって冷却される媒体とは同じ物質からなる媒体であり、前記媒体通路を通過して前記入子の外に出てくる媒体を前記加熱・循環手段または前記冷却・循環手段のいずれかに流す切替手段と、
前記媒体通路を通過して前記入子の外に出てくる媒体の温度を測定する媒体温度測定手段と、
前記媒体温度測定手段によって測定される媒体の温度が所定温度以上であれば前記媒体を前記加熱・循環手段に流し、前記温度測定手段によって測定される媒体の温度が所定温度未満であれば前記媒体を前記冷却・循環手段に流すように、前記切替手段を制御する切替制御手段と
を具備することを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形用金型ユニット。
【請求項３】
前記所定の温度は、前記合成樹脂の軟化温度またはガラス転移温度であることを特徴とする請求項２に記載の樹脂成形用金型ユニット。
【請求項４】
溶融した合成樹脂（以下、「溶融樹脂」ともいう。）で該合成樹脂からなる樹脂成形品を成形するための成形キャビティを形成する樹脂成形用金型の温度制御方法であって、
前記樹脂成形用金型には前記成形キャビティを形成する入子を設け、
前記入子のみに温度制御用の媒体を通す１または２以上の媒体通路を設けて、
前記入子と前記入子を除く前記樹脂成形用金型との間を断熱し、
前記樹脂成形用金型が開いたら前記媒体通路に低温の冷却媒体を流すのを中断して前記媒体通路に高温の加熱媒体を流して、
前記成形キャビティに前記溶融樹脂が充填されたら前記媒体通路に高温の加熱媒体を流すのを中断して前記媒体通路に低温の冷却媒体を流して、
前記高温の加熱媒体と前記低温の加熱媒体を前記媒体通路に交互に流すことを特徴とする樹脂成形用金型の温度制御方法。
【請求項５】
前記加熱媒体と前記冷却媒体とは同じ材料からなる媒体であり、
前記樹脂成形用金型の外部に前記媒体通路に接続された前記媒体を加熱する加熱手段と前記媒体を冷却する冷却手段とを配置し、
前記媒体通路を通過して前記入子の外に出てくる前記媒体の温度を測定して、所定の温度以上であれば前記媒体を前記加熱手段に流し、所定の温度未満であれば前記媒体を前記冷却手段に流すことを特徴とする請求項４に記載の樹脂成形用金型の温度制御方法。
【請求項６】
前記所定の温度は、前記合成樹脂の軟化温度またはガラス転移温度であることを特徴とする請求項５に記載の樹脂成形用金型の温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形金型を始めとする樹脂成形品を成形するための樹脂成形用金型とその温度制御機構とを備えた樹脂成形用金型ユニット及び樹脂成形用金型の温度制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
合成樹脂を成形材料とした射出成形においては、成形条件や樹脂成形品の形状によって、種々の成形欠陥を生ずることがある。例えば、貫通孔を有する樹脂成形品や角張った段差を有する樹脂成形品においては、貫通孔で分流した溶融樹脂の流れが貫通孔の後方で合流することによってウエルドラインが形成される可能性があり、段差の角部を残して溶融樹脂が充填された後に残された角部に溶融樹脂が充填されることによっても、ウエルドラインが形成される可能性がある。
更に、厚さの薄い樹脂成形品を成形する場合や、エンジニアリングプラスチック等の融点の高い合成樹脂を成形材料とする場合には、ショートショットや転写不良等の成形欠陥を生じて、精密な樹脂成形品が得られないという問題もあった。
【０００３】
特許文献１においては、このようなウエルドラインの形成やショートショットや転写不良等を防止するとともに、金型のパーティング面からのバリの発生をも抑制して外観が良好で精密な樹脂成形品を得ることを目的として、溶融樹脂をキャビティに充填する際には金型温度を高く保ち、充填完了とともに金型を冷却する所謂ヒートサイクル成形法を実施しつつ、金型のパーティング面のみは常に冷却することを特徴とする金型装置及び成形方法の発明について開示している。
しかし、特許文献１に開示されている技術においては、金型を加熱から冷却に切り替えるタイミングをキャビティに溶融樹脂を充填完了して保圧を開始してからとしているため、金型を冷却するタイミングが遅れて成形サイクルが長くなるとともに、保圧開始の信号を射出成形機から取り出す必要があることから、そのための配線によって装置周りが煩雑になるという問題を有していた。
【０００４】
そこで、このような問題を解決するために、特許文献２においては、金型にキャビティの樹脂の温度を測定するための赤外線温度センサを設けて、キャビティの樹脂の温度をリアルタイムで監視し、キャビティの樹脂の温度が予め設定した所定の温度になったら、金型の加熱と冷却を切り替えることを特徴とする射出成形方法及び金型温度調節装置の発明について開示している。
これによって、樹脂温度を正確に測定して充填完了の時期を正確に判断し、冷却開始のタイミングを早めることによって、冷却時間を短くして生産性を向上させることができるとともに、射出成形機の制御盤から信号線を取り出さなくても良いので装置周りが煩雑にならず、またメーカーの異なる射出成形機にも容易に対応できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２９７３８６号公報
【特許文献２】特開２００９−１３７０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２に記載の技術においては、冷却のタイミングを決定するために、キャビティの樹脂の温度をリアルタイムで正確に測定する手段として赤外線温度センサを用いていることから、設備費用が高くなる。また、加熱媒体と冷却媒体を流して金型を加熱及び冷却する金型温調用流路を可動側金型の全体に亘って設けているため、必要であるキャビティ周辺のみでなく可動側金型の全体を加熱・冷却しなければならず、熱エネルギを無駄にすることとなる。この結果、イニシャルコストもランニングコストも増大してしまうという問題点があった。
【０００７】
そこで、この発明はかかる問題点を解決するためになされたもので、設備費用を抑えるとともに必要であるキャビティ周辺のみの金型温度を制御することによって、ウエルドラインや転写不良等の発生を確実に防止して精密な樹脂成形品が得られるとともに、イニシャルコストもランニングコストも低減することができる樹脂成形用金型ユニット及び樹脂成形用金型の温度制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る樹脂成形用金型ユニットは、溶融した合成樹脂で該合成樹脂からなる樹脂成形品を成形するための成形キャビティを形成する樹脂成形用金型を有する樹脂成形用金型ユニットであって、前記樹脂成形用金型に設けられた前記成形キャビティを形成する入子と、前記入子のみに設けられた温度制御用の媒体を通す１または２以上の媒体通路と、前記入子と前記入子を除く前記樹脂成形用金型との間を断熱する断熱手段と、前記温度制御用の媒体を加熱して循環させる加熱・循環手段と、前記温度制御用の媒体を冷却して循環させる冷却・循環手段と、前記媒体通路と前記加熱・循環手段とを接続する加熱媒体配管と、前記媒体通路と前記冷却・循環手段とを接続する冷却媒体配管と、前記樹脂成形用金型が開いたことを検出して型開信号を出力する型開検出手段と、前記溶融樹脂によって前記成形キャビティが充填されたことを検出してキャビティ充填信号を出力するキャビティ充填検出手段と、前記型開検出手段から型開信号が出力されたときに前記冷却・循環手段から前記冷却された媒体を流すのを中断して前記媒体通路に前記加熱・循環手段から加熱された媒体を流し、前記キャビティ充填検出手段からキャビティ充填信号が出力されたときに前記加熱・循環手段から加熱された媒体を流すのを中断して前記媒体通路に前記冷却・循環手段から冷却された媒体を流すように前記加熱・循環手段及び前記冷却・循環手段を制御する制御手段とを具備するものである。
【０００９】
ここで、「合成樹脂」は、大きく熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂に分類され、熱可塑性樹脂は更に汎用プラスチック、エンジニアリングプラスチック（以下、「エンプラ」ともいう。）、スーパーエンプラに分けることができる。また、本明細書及び特許請求の範囲においては、所謂繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）をも「合成樹脂」に含めるものとする。
汎用プラスチックとしては、ポリエチレン（ＰＥ：高密度、中密度、低密度）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ＡＢＳ（アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン共重合）樹脂、ＡＳ（アクリロニトリル、スチレン）樹脂、アクリル樹脂、ＰＦＡ，ＦＥＰを始めとするフッ素樹脂等がある。
【００１０】
また、エンプラとしては、ポリアミド（ナイロン等）、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、ＦＲＰの一種であるガラスファイバー強化ポリエチレンテレフタレート（ＧＦ−ＰＥＴ）、環状ポリオレフィン等がある。
更に、スーパーエンプラとしては、ポリフェニレンスルフィド、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリスルホン、ポリエーテルサルフォン、非晶ポリアリレート、液晶ポリマー、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミド等がある。
一方、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミド等がある。
【００１１】
また、「樹脂成形用金型」としては、射出成形用金型、トランスファー成形用金型、ブロー成形（中空成形）用金型、圧縮成形用金型等があり、これらの金型は一般的には１対の金型（固定側金型と可動側金型）によって構成されるが、樹脂成形用金型は３個以上の金型から構成されていても良い。
【００１２】
更に、ここで「成形キャビティ」の「キャビティ（cavity）」とは、射出成形技術の用語としては、『英語ではCavityとは穴（凹）を意味し、Coreは芯とか入子（凸）を意味し、一般的にはキャビティを固定側、コアを可動側として使うことが多い。』（有方広洋・著『射出成形加工の不良対策』１５頁〜１７頁，２００３年１１月３０日，日刊工業新聞社発行）であるが、本明細書及び特許請求の範囲においては、上記著書の１７頁にも例示されているように、「キャビティ」という用語を「溶融樹脂が入り込む型の空間自体」という意味で使用する。
なお、成形キャビティは、樹脂成形用金型に１つだけ形成しても良いし、複数形成することもできる。
【００１３】
更に、「入子（いれこ）」という用語は、技術分野によって種々の意味で使用されるが、本明細書及び特許請求の範囲においては、『金型工作法（新版）』（高木六弥・著，１９８０年６月３０日，日刊工業新聞社発行）の５５頁に記載されているように、型彫り部（成形キャビティ）を形成する金型の重要部分を意味するものとする。
入子は、一般的には１つの成形キャビティを形成するのに１対設けられるが、１つの成形キャビティを形成するのに三個以上に分割された入子を用いることもできる。また、１つの成形キャビティを形成する入子の組み合わせ（１対の入子または三個以上に分割された入子）は、樹脂成形用金型に成形キャビティが複数形成される場合には、成形キャビティと同じ数だけ設けられることになる。
【００１４】
また、「断熱手段」としては、入子と入子を除く樹脂成形用金型との間に装着される断熱材や、入子と入子を除く樹脂成形用金型との間に形成される隙間や溝等の空間等がある。更に、断熱材としては、グラスウール、ロックウール、羊毛断熱材、セルロース断熱材等の繊維系断熱材、ウレタンフォーム、フェノールフォーム、ポリスチレンフォーム等の発泡系断熱材、押出し法ポリスチレン（ＸＰＳ）、真空断熱材等がある。
【００１５】
また、「媒体通路」は、１つの成形キャビティを形成する入子が複数（１対以上）ある場合には全ての入子に設けても良いし、１つの成形キャビティを形成する入子のうち一部のみに設けても良く、媒体通路としては入子の内部に成形キャビティに連通しないように貫通孔として設けることもでき、入子の外周を取り巻く配管状に設けることもできる。
更に、加熱された媒体が流される媒体通路と冷却された媒体が流される媒体通路とは、それぞれ別個独立に設けても良いし、加熱される媒体と冷却される媒体とが同一の物質からなる場合や、両方の媒体を混合しても問題がない場合には、共通の媒体通路とすることもできる。
【００１６】
また、「温度制御用の媒体」としては、水、液体窒素、有機溶剤、オイル（例えば、ジベンジルトルエン等）、水蒸気、空気、窒素ガス等がある。
更に、「加熱・循環手段」としては、銅パイプ等の金属製の配管の周囲をヒーターで包んだ構造とダイヤフラムポンプ、ホースポンプ等の循環用ポンプを組み合わせたもの等があり、「冷却・循環手段」としては、銅パイプ等の金属製の配管の周囲をチラー（フロン冷媒を使った冷凍機）で包んだ構造とダイヤフラムポンプ、ホースポンプ等の循環用ポンプを組み合わせたもの等がある。
また、「加熱媒体配管」及び「冷却媒体配管」としては、銅パイプ等の金属製の配管や、加熱・冷却に耐えられるエンプラ製やスーパーエンプラ製のパイプ等を用いることができる。
【００１７】
そして、「制御手段」としては、キャビティ温度測定手段から出力される電気信号が入力する入力ポートと、アナログ信号である電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、中央処理装置（ＣＰＵ）とメモリ装置を有する演算部と、演算部における演算結果を示すデジタル信号をアナログ信号である電気信号に変換するＤ／Ａ変換器と、電気信号を出力する出力ポートとを備えたコンピュータシステム等を用いることができる。
更に、樹脂成形用金型ユニットの稼働開始時には、冷却・循環手段から冷却された媒体を流す動作は未だ実施されていないため、キャビティ温度測定手段によって測定される成形キャビティ内の温度が所定の下限温度を下回ったときには、最初は媒体通路に加熱・循環手段から加熱された媒体を流す動作のみが実施される。
【００１８】
加えて、「型開検出手段」としては、公知の接触センサや近接センサ等を用いることができる。なお、樹脂成形用金型が１対の固定側金型及び可動側金型から形成されている場合には固定側金型・可動側金型のそれぞれに１対の接触センサや１対の近接センサ等を取付ければ良いが、樹脂成形用金型が３個以上の金型の組み合わせで構成されている場合には、型開検出手段は成形キャビティを形成する入子が開いたことを検出できるように取付ける必要がある。
また、樹脂成形用金型ユニットの稼働開始時には、冷却・循環手段から冷却された媒体を流す動作は未だ実施されていないため、型開信号が出力されたときには、最初は媒体通路に加熱・循環手段から加熱された媒体を流す動作のみが実施される。
更に、「キャビティ充填検出手段」としては、例えば成形キャビティの末端部分（成形キャビティの湯口（ゲート）から最も離れた部分）に、圧力センサを設置しても良いし、成形キャビティの末端部分の近傍の入子に、キャビティ温度測定手段を設置しても良い。
この「キャビティ温度測定手段」としては、赤外線温度センサに比べて安価な熱電対や測温抵抗体等を用いることができる。
【００１９】
請求項２に係る樹脂成形用金型ユニットは、請求項１の構成において、前記加熱・循環手段によって加熱される媒体と前記冷却・循環手段によって冷却される媒体とは同じ物質からなる媒体であり、前記媒体通路を通過して前記入子の外に出てくる媒体を前記加熱・循環手段または前記冷却・循環手段のいずれかに流す切替手段と、前記媒体通路を通過して前記入子の外に出てくる媒体の温度を測定する媒体温度測定手段と、前記媒体温度測定手段によって測定される媒体の温度が所定温度以上であれば前記媒体を前記加熱・循環手段に流し、前記温度測定手段によって測定される媒体の温度が所定温度未満であれば前記媒体を前記冷却・循環手段に流すように、前記切替手段を制御する切替制御手段とを具備するものである。
【００２０】
ここで、「同じ物質からなる媒体」とは、媒体が加熱状態でも冷却状態でも液体である場合には有機溶媒なら同一の有機溶媒、オイルなら同一のオイルという意味であり、媒体が加熱状態では気体の場合は、例えば水蒸気と水のように同じＨ2Ｏという物質からなるという意味である。
また、「切替手段」としては、三方弁、三方電磁弁等を用いることができる。
【００２１】
更に、「媒体温度測定手段」としては、媒体通路の出口側に接続されている加熱媒体配管及び冷却媒体配管の入子の近傍において、配管に熱電対または測温抵抗体を接触させて配置したり、配管に熱電対または測温抵抗体を差し込んで媒体温度を直接測定したりする等の手段を用いることができる。
また、「切替制御手段」としては、媒体温度測定手段から出力される電気信号が入力する入力ポートと、アナログ信号である電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、中央処理装置（ＣＰＵ）とメモリ装置を有する演算部と、演算部における演算結果を示すデジタル信号をアナログ信号である電気信号に変換するＤ／Ａ変換器と、電気信号を出力する出力ポートとを備えたコンピュータシステム等を用いることができる。
【００２２】
請求項３に係る樹脂成形用金型ユニットは、請求項２の構成において、前記所定温度は、前記合成樹脂の軟化温度またはガラス転移温度であるものである。
ここで、「軟化温度」とは、『軟化温度は、何度でポリマーが軟らかくなるかを示すもので、実用的には重要な特性である。この試験法でよく使われるのが、荷重たわみ温度（ＤＴＵＬ）である。所定の形状の試験片を水平におき、中央部に所定の荷重を加えて、一定の速度で試験片の温度を上げていき、たわみが所定の値に達した温度をＤＴＵＬとする。……』（社団法人日本化学会・編「化学便覧  応用化学編（第６版）」８０９頁，平成１５年１月３０日丸善株式会社発行）である。
【００２３】
請求項４に係る樹脂成形用金型の温度制御方法は、溶融した合成樹脂で該合成樹脂からなる樹脂成形品を成形するための成形キャビティを形成する樹脂成形用金型の温度制御方法であって、前記樹脂成形用金型には前記成形キャビティを形成する入子を設け、前記入子のみに温度制御用の媒体を通す１または２以上の媒体通路を設けて、前記入子と前記入子を除く前記樹脂成形用金型との間を断熱し、前記樹脂成形用金型が開いたら前記媒体通路に低温の冷却媒体を流すのを中断して前記媒体通路に高温の加熱媒体を流し、前記成形キャビティに前記溶融樹脂が充填されたら前記媒体通路に高温の加熱媒体を流すのを中断して前記媒体通路に低温の冷却媒体を流して、前記高温の加熱媒体と前記低温の加熱媒体を前記媒体通路に交互に流すものである。
ここで、樹脂成形用金型の稼働開始時には、媒体通路に低温の冷却媒体を流す動作は未だ実施されていないため、樹脂成形用金型が開いたときには、最初は媒体通路に高温の加熱媒体を流す動作のみが実施される。
【００２４】
請求項５に係る樹脂成形用金型の温度制御方法は、請求項４の構成において、前記加熱媒体と前記冷却媒体とは同じ材料からなる媒体であり、前記樹脂成形用金型の外部に前記媒体通路に接続された前記媒体を加熱する加熱手段と前記媒体を冷却する冷却手段とを配置し、前記媒体通路を通過して前記入子の外に出てくる前記媒体の温度を測定して、所定の温度以上であれば前記媒体を前記加熱手段に流し、所定の温度未満であれば前記媒体を前記冷却手段に流すものである。
【００２５】
請求項６に係る樹脂成形用金型の温度制御方法は、請求項５の構成において、前記所定の温度は、前記合成樹脂の軟化温度またはガラス転移温度であるものである。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１に係る樹脂成形用金型ユニットは、樹脂成形用金型に設けられた成形キャビティを形成する入子と、入子のみに設けられた温度制御用の媒体を通す１または２以上の媒体通路と、入子と入子を除く樹脂成形用金型との間を断熱する断熱手段と、温度制御用の媒体を加熱して循環させる加熱・循環手段と、温度制御用の媒体を冷却して循環させる冷却・循環手段と、媒体通路と加熱・循環手段とを接続する加熱媒体配管と、媒体通路と冷却・循環手段とを接続する冷却媒体配管と、樹脂成形用金型が開いたことを検出して型開信号を出力する型開検出手段と、溶融樹脂によって成形キャビティが充填されたことを検出してキャビティ充填信号を出力するキャビティ充填検出手段と、型開検出手段から型開信号が出力されたときに冷却・循環手段から冷却された媒体を流すのを中断して媒体通路に加熱・循環手段から加熱された媒体を流し、キャビティ充填検出手段からキャビティ充填信号が出力されたときに加熱・循環手段から加熱された媒体を流すのを中断して媒体通路に冷却・循環手段から冷却された媒体を流すように加熱・循環手段及び冷却・循環手段を制御する制御手段とを具備する。
【００２７】
このように、周囲と断熱された入子のみに温度制御用の媒体を通す媒体通路を設けて、この媒体通路に加熱媒体配管を介して加熱・循環手段から加熱された媒体が通されて入子のみが加熱され、この媒体通路に冷却媒体配管を介して冷却・循環手段から冷却された媒体が通されて入子のみが冷却されるため、熱エネルギが極めて効率良く用いられて、成形キャビティ内を迅速に加熱・冷却することができる。
したがって、省エネルギに貢献するとともに、成形サイクルを短縮化してランニングコストを低減することができる。
【００２８】
また、樹脂成形用金型が開いたことを検出する型開検出手段と、溶融樹脂で成形キャビティが充填されたことを検出するキャビティ充填検出手段とを設けて、型開検出手段から型開信号が出力されたときには入子が加熱され、キャビティ充填検出手段からキャビティ充填信号が出力されたときには入子が冷却されるため、最も適切なタイミングで加熱と冷却を切り替えることができる。
そして、型開検出手段には接触センサや近接センサ等を用いることができ、キャビティ充填検出手段には圧力センサや熱電対、測温抵抗体等を用いることができるため、赤外線温度センサに比べて安価であることから、イニシャルコストを低減することができる。
【００２９】
このようにして、設備費用を抑えるとともに必要であるキャビティ周辺のみの金型温度を制御することによって、ウエルドラインや転写不良等の発生を確実に防止して精密な樹脂成形品が得られるとともに、イニシャルコストもランニングコストも低減することができる樹脂成形用金型ユニットとなる。
【００３０】
請求項２に係る樹脂成形用金型ユニットにおいては、加熱・循環手段によって加熱される媒体と冷却・循環手段によって冷却される媒体とは同じ物質からなる媒体であり、媒体通路を通過して入子の外に出てくる媒体を加熱・循環手段または冷却・循環手段のいずれかに流す切替手段と、媒体通路を通過して入子の外に出てくる媒体の温度を測定する媒体温度測定手段と、媒体温度測定手段によって測定される媒体の温度が所定温度以上であれば媒体を加熱・循環手段に流し、温度測定手段によって測定される媒体の温度が所定温度未満であれば媒体を冷却・循環手段に流すように、切替手段を制御する切替制御手段とを具備する。
【００３１】
したがって、所定温度以上の媒体は加熱・循環手段に流され、所定温度未満の媒体は冷却・循環手段に流されることから、請求項１に係る発明の効果に加えて、加熱・循環手段において必要とされる加熱のためのエネルギも、冷却・循環手段において必要とされる冷却のためのエネルギも、ともに節約することができ、より一層省エネルギ化を図ることができて、ランニングコストを低減することができる。
【００３２】
請求項３に係る樹脂成形用金型ユニットにおいては、所定温度が合成樹脂の軟化温度またはガラス転移温度であることから、請求項２に係る発明の効果に加えて、媒体通路を通過して入子の外に出てくる媒体を、より適切に加熱・循環手段と冷却・循環手段とに振り分けることができ、より一層省エネルギ化を図ることができる。
なお、合成樹脂によっては軟化温度が明確に定義されないものも存在するため、その場合には軟化温度の代わりにガラス転移温度を所定温度とするものである。
【００３３】
請求項４に係る樹脂成形用金型の温度制御方法は、樹脂成形用金型には成形キャビティを形成する入子を設け、入子のみに温度制御用の媒体を通す１または２以上の媒体通路を設けて、入子と入子を除く樹脂成形用金型との間を断熱し、樹脂成形用金型が開いたら媒体通路に低温の冷却媒体を流すのを中断して媒体通路に高温の加熱媒体を流し、成形キャビティに溶融樹脂が充填されたら媒体通路に高温の加熱媒体を流すのを中断して媒体通路に低温の冷却媒体を流して、高温の加熱媒体と低温の加熱媒体を媒体通路に交互に流すものである。
【００３４】
このように、周囲と断熱された入子のみに温度制御用の媒体を通す媒体通路を設けて、この媒体通路に高温の加熱媒体が流されて入子のみが加熱され、この媒体通路に低温の冷却媒体が流されて入子のみが冷却されるため、熱エネルギが極めて効率良く用いられて、成形キャビティ内を迅速に加熱・冷却することができる。
したがって、省エネルギに貢献するとともに、成形サイクルを短縮化してランニングコストを低減することができる。
【００３５】
また、樹脂成形用金型が開いたときには入子が加熱され、溶融樹脂で成形キャビティが充填されたときには入子が冷却されるため、最も適切なタイミングで加熱と冷却を切り替えることができる。
そして、樹脂成形用金型が開いたことを検出する手段としては接触センサや近接センサ等を用いることができ、成形キャビティに溶融樹脂が充填されたことを検出する手段としては圧力センサや熱電対、測温抵抗体等を用いることができるため、赤外線温度センサに比べて安価であることから、イニシャルコストを低減することができる。
【００３６】
このようにして、設備費用を抑えるとともに必要であるキャビティ周辺のみの金型温度を制御することによって、ウエルドラインや転写不良等の発生を確実に防止して精密な樹脂成形品が得られるとともに、イニシャルコストもランニングコストも低減することができる樹脂成形用金型の温度制御方法となる。
【００３７】
請求項５に係る樹脂成形用金型の温度制御方法においては、加熱媒体と冷却媒体とは同じ材料からなる媒体であり、樹脂成形用金型の外部に媒体通路に接続された媒体を加熱する加熱手段と媒体を冷却する冷却手段とを配置し、媒体通路を通過して入子の外に出てくる媒体の温度を測定して、所定の温度以上であれば媒体を加熱手段に流し、所定の温度未満であれば媒体を冷却手段に流すものである。
【００３８】
したがって、所定温度以上の媒体は加熱手段に流され、所定温度未満の媒体は冷却手段に流されることから、請求項４に係る発明の効果に加えて、加熱手段において必要とされる加熱のためのエネルギも、冷却手段において必要とされる冷却のためのエネルギも、ともに節約することができ、より一層省エネルギ化を図ることができて、ランニングコストを低減することができる。
【００３９】
請求項６に係る樹脂成形用金型の温度制御方法においては、所定温度が合成樹脂の軟化温度またはガラス転移温度であることから、請求項５に係る発明の効果に加えて、媒体通路を通過して入子の外に出てくる媒体を、より適切に加熱手段と冷却手段とに振り分けることができ、より一層省エネルギ化を図ることができる。
なお、合成樹脂によっては軟化温度が明確に定義されないものも存在するため、その場合には軟化温度の代わりにガラス転移温度を所定温度とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は本発明の実施例１に係る樹脂成形用金型ユニットの全体構成を示す模式図である。
【図２】図２は本発明の実施例１に係る樹脂成形用金型ユニットの制御手段の全体構成を示すブロック図である。
【図３】図３は本発明の実施例１に係る樹脂成形用金型ユニットの制御手段において実行される制御プログラムのフローチャートである。
【図４】図４（ａ）は本発明の実施例１に係る樹脂成形用金型ユニットによって成形される樹脂成形品（射出成形体）を示す斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。
【図５】図５は本発明の実施例１に係る樹脂成形用金型ユニットの樹脂成形用金型において上型と下型が閉じた状態の縦断面を示す縦断面図である。
【図６】図６は本発明の実施例１に係る樹脂成形用金型ユニットの樹脂成形用金型における入子及び媒体通路の形状を示す斜視透視図である。
【図７】図７は図６の４個の入子を組み合わせた状態を示す斜視図である。
【図８】図８は本発明の実施例１に係る樹脂成形用金型ユニットの成形キャビティにおいて、射出成形が開始された直後の状態を示す部分拡大縦断面図である。
【図９】図９は本発明の実施例１に係る樹脂成形用金型ユニットの成形キャビティにおいて、射出成形が完了した時点の状態を示す部分拡大縦断面図である。
【図１０】図１０（ａ）は本発明の実施例１に係る樹脂成形用金型ユニットにおいて、射出成形が開始された直後のガスベント部分を示す部分拡大縦断面図、（ｂ）は射出成形が完了した時点のガスベント部分を示す部分拡大縦断面図である。
【図１１】図１１は本発明の実施例２に係る樹脂成形用金型ユニットの全体構成を示す模式図である。
【図１２】図１２は本発明の実施例２に係る樹脂成形用金型ユニットの切替制御手段において実行される制御プログラムのフローチャートである。
【図１３】図１３は本発明の実施例３に係る樹脂成形用金型ユニットの全体構成を示す模式図である。
【図１４】図１４は本発明の実施例３に係る樹脂成形用金型ユニットの制御手段において実行される制御プログラムのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明に係る樹脂成形用金型ユニット及び樹脂成形用金型の温度制御方法は、溶融樹脂を成形キャビティ内に流入させて固化させることによって樹脂成形品を得る樹脂成形方法であれば、どのような樹脂成形方法にも適用することができる。
このような樹脂成形方法としては、射出成形法、トランスファー成形法、ブロー成形（中空成形）法、圧縮成形法等がある。特に、射出成形法に応用することによって、イニシャルコスト及びランニングコストの低減効果が如実に現れることから、より好ましい。
なお、合成樹脂として、本明細書及び特許請求の範囲においては、所謂ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）も含まれることは前述した通りであるが、セラミック粒子と合成樹脂を混練して射出成形法や圧縮成形法によってセラミック・合成樹脂混合成形体を成形する方法についても、本発明に係る樹脂成形用金型ユニット及び樹脂成形用金型の温度制御方法を応用することができる。
【００４２】
本発明に係る樹脂成形用金型ユニット及び樹脂成形用金型の温度制御方法を実施するためには、樹脂成形用金型の中に成形キャビティを形成する入子を設けるとともに、入子を周囲から断熱する必要がある。
【００４３】
一般に、樹脂成形用金型の材料としては、機械構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ，Ｓ５０Ｃ，Ｓ５５Ｃ等）、クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４等）、炭素工具鋼（ＳＫ７等）等が使用されるが、入子の材料としてはより精密性・耐摩擦性等が要求されることから、ダイス鋼（ＳＫＤ４，ＳＫＤ５，ＳＫＤ６，ＳＫＤ６１等）、高速度鋼（ＳＫＨ２等）等を使用することがより好ましい。
【００４４】
また、入子を周囲から断熱する手段としては、断熱材や空間を設ける等の方法がある。断熱材としては、グラスウール、ロックウール、羊毛断熱材、セルロース断熱材等の繊維系断熱材、ウレタンフォーム、フェノールフォーム、ポリスチレンフォーム等の発泡系断熱材、押出し法ポリスチレン（ＸＰＳ）、真空断熱材等がある。
【００４５】
更に、入子のみを加熱・冷却するための媒体通路を設ける必要があり、媒体通路としては入子の内部に成形キャビティに連通しないように貫通孔として設けることもでき、入子の外周を取り巻く配管状に設けることもできるが、構造が簡単であり加熱・冷却の効率も良いことから、入子の内部に貫通孔として設けることが好ましい。
【００４６】
ここで、加熱・冷却の効率をより向上させるためには、貫通孔を入子の中で複雑に蛇行させて、媒体通路の流域体積をできるだけ大きくすることが好ましい。
このような複雑な媒体通路を形成する方法としては、例えば、平板形状の鋼材の片面に蛇行した通路の下半分を彫り込んで、もう一枚の平板形状の鋼材の片面に蛇行した通路の上半分を彫り込んで、これらの鋼板を合わせて蛇行した貫通孔としての媒体通路を形成する方法がある。
これを更に発展させて、鋼板の上下方向にも貫通孔を設けて、三次元的に蛇行した媒体通路を形成することがより好ましい。このためには、四枚以上の鋼板を重ね合わせて入子を形成する必要がある。
【００４７】
また、本発明を実施するためには、赤外線温度センサに比べて安価で、かつ、応答速度が同等レベルの「キャビティ温度測定手段」または「キャビティ充填検出手段」としての熱電対や測温抵抗体等が必要となる。このような応答速度が速く安価な熱電対としては、（株）マイセック製のＰＴ−１００／５５０ＵＮ、日本電測（株）製のＴ３６Ｓシース熱電対、山里産業（株）製のシース熱電対（ＴＨＥＲＭＩＣ）及びセラサーモ熱電対、（株）誠計器製の成形機用熱電対ＳＭＴ−１３Ｓ、（株）ツールハウス製のシース熱電対ＴＣＳシリーズ、（株）アンベエスエムティ製の極細熱電対ＫＦＧシリーズ等を用いることができる。
【００４８】
また、応答速度が速く安価な測温抵抗体としては、シース形測温抵抗体Ｐｔ１００Ω（ＪＩＳ−Ｃ１６０６−１９８９）、（株）アオイ電熱製の白金測温抵抗体マイカ型及びセラミック型、細管形測温抵抗体（ＪＩＳ−Ｃ１６０４−１９９７）、山里産業（株）製のシース測温抵抗体（ＲＥＳＩＭＩＣ）及び細管形測温抵抗体（ＲＥＳＩＳＬＩＭ）、(有)測温工業製の薬品温度測定用測温抵抗体等を用いることができる。
【実施例】
【００４９】
［実施例１］
以下、本発明の実施例１に係る樹脂成形用金型ユニット及び樹脂成形用金型の温度制御方法について、図１乃至図１０を参照して説明する。
【００５０】
まず、本発明の実施例１に係る樹脂成形用金型ユニットの全体構成について、図１の模式図を参照して説明する。
図１に示されるように、本実施例１に係る樹脂成形用金型ユニット１においては、機械構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）からなる上下１対の樹脂成形用金型としての射出成形金型２Ａ（上型），２Ｂ（下型）の内部に、ダイス鋼（ＳＫＤ１）からなる上下１対の入子３Ａ，３Ｂが設けられ、上下１対の入子３Ａ，３Ｂが閉じられることによって成形キャビティ５が形成される。
【００５１】
入子３Ａには媒体通路６Ａが設けられており、入子３Ｂには媒体通路６Ｂが設けられ、これらの媒体通路６Ａ，６Ｂは、加熱媒体配管８ａ及び冷却媒体配管９ａを介して、加熱・循環手段８及び冷却・循環手段９に接続されている。
ここで、入子３Ａと入子３Ｂには媒体通路６Ａ，６Ｂがそれぞれ一本ずつしかなく、また加熱媒体配管８ａと冷却媒体配管９ａも合流しており、加熱された媒体と冷却された媒体が共通の通路を流れるように構成されている。
本実施例１においては、温度制御用の媒体として、Ｎｅｏ−ＳＫ  Ｏｉｌ  １４００とも呼ばれるジベンジルトルエン（メチルビス（フェニルメチル）ベンゼン）を用いた。
【００５２】
加熱・循環手段８は、加熱機構としてのヒーター及び加熱された媒体を蓄えるタンク、加熱された媒体の温度を測定してヒーターをオンオフさせる温度制御装置と、循環機構としてのタンクに蓄えられた加熱された媒体を加熱媒体配管８ａに圧送するダイヤフラムポンプから構成されている。
冷却・循環手段９は、冷却機構としてのチラー及び冷却された媒体を蓄えるタンク、冷却された媒体の温度を測定してチラーをオンオフさせる温度制御装置と、循環機構としてのタンクに蓄えられた冷却された媒体を冷却媒体配管９ａに圧送するダイヤフラムポンプから構成されている。
【００５３】
また、本実施例１においては、下型２Ｂ及び入子３Ｂには、ガスベント１１及びガスベント１１から下型２Ｂの外部につながる排気孔１３が設けられている。
更に、本実施例１においては、入子３Ａ，３Ｂと、入子３Ａ，３Ｂを除く樹脂成形用金型２Ａ，２Ｂとの間を断熱する断熱手段として、複数個の空間７を設けている。具体的には、樹脂成形用金型２Ａ，２Ｂの内面と接する入子３Ａ，３Ｂの外面には複数本の溝７が設けられている。
【００５４】
なお、図１は模式図であり、図１においては射出成形金型２Ａ，２Ｂの右側面から、ゲートキャビティ４を介して溶融樹脂ＭＲが流入するように描かれているが、実際は図５において説明するように、射出成形金型２Ａ，２Ｂは成形キャビティ５を複数個有する多数個取りの金型であり、射出成形機の射出ノズルは上型２Ａの上面に接して、上型２Ａの上面から溶融樹脂ＭＲが流入する。
【００５５】
また、成形キャビティ５の近傍には、キャビティ温度測定手段１０が設けられている。本実施例１においては、キャビティ温度測定手段１０として、応答速度の速い熱電対（Ｋタイプ）（（株）アンベエスエムティ製の極細熱電対ＫＦＧシリーズ）を、図１に示されるように、入子３Ｂの成形キャビティ５の近傍に設置した。
更に、本実施例１に係る樹脂成形用金型ユニット１においては、キャビティ温度測定手段１０によって測定された成形キャビティ５内の温度に応じて、加熱・循環手段８及び冷却・循環手段９を制御する制御手段１２が設けられている。
【００５６】
図２のブロック図に示されるように、制御手段１２は、キャビティ温度測定手段１０及び加熱・循環手段８及び冷却・循環手段９から出力される電気信号が入力する入力ポート５１と、アナログ信号である電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５２と、中央処理装置（ＣＰＵ）５４とメモリ装置を有するマイクロプロセッサからなる演算部５３と、デジタル信号をアナログ信号である電気信号に変換するＤ／Ａ変換器５８と、電気信号を出力する出力ポート５９とを備えたコンピュータシステムである。
【００５７】
マイクロプロセッサからなる演算部５３は、演算及び制御を行うＣＰＵ５４、ＣＰＵ５４が各種の演算処理を行うに当たってワーキングメモリとして使用するＲＡＭ５５、制御用プログラム等が記憶されたＲＯＭ５６、タイマ５７等を備えている。ＲＡＭ５５、ＲＯＭ５６としては半導体メモリ、磁気コア等が使用され、演算及び制御を行うＣＰＵ５４は、ＭＰＵ等の演算機能を有するものの使用が可能である。
ＲＯＭ５６には各種のプログラムが記憶され、ＲＡＭ５５には各種のデータが記憶されるようになっており、ＲＯＭ５６がＥＥＰＲＯＭの場合には、外部記憶装置からプログラムやデータ等を読み出してＲＯＭ５６に書き込むことも可能である。
【００５８】
キャビティ温度測定手段１０としての熱電対によって測定された温度のアナログ信号は、電気配線によって制御手段１２の入力ポート５１に入力され、Ａ／Ｄ変換器５２でデジタル信号に変換されて、演算部５３においてＲＯＭ５６に記憶された制御用プログラムにしたがって所定の下限温度及び上限温度と比較され、その演算結果を示すデジタル信号がＤ／Ａ変換器５８でアナログ信号に変換されて、出力ポート５９から出力され、加熱・循環手段８及び冷却・循環手段９が制御される。
なお、加熱・循環手段８及び冷却・循環手段９からは、それぞれの加熱機構及び冷却機構が稼働している場合には、稼働信号が制御手段１２の入力ポート５１に入力される。
【００５９】
かかる構成を有する本実施例１に係る樹脂成形用金型ユニット１において、ＲＯＭ５６に記憶された制御用プログラムにしたがって実行される樹脂成形用金型２Ａ，２Ｂの温度制御方法について、上記図１，上記図２及び図３のフローチャートを参照して説明する。
【００６０】
まず、射出成形が開始されるに当たって、射出成形機の電源が入れられるとともに、加熱・循環手段８及び冷却・循環手段９の加熱機構及び冷却機構の稼働スイッチが入れられる（射出成形が終了される場合には、加熱機構及び冷却機構の稼働スイッチが切られる）。これによって、樹脂成形用金型ユニット１が稼働して、図３のフローチャートのステップＳ１で制御が開始され、ステップＳ２で射出成形中か否か、即ち加熱・循環手段８の加熱機構及び冷却・循環手段９の冷却機構が稼働しているか否かが判断される。
具体的には、加熱・循環手段８及び冷却・循環手段９から稼働信号が制御手段１２に入力されているか否かで判断される。そして、射出成形中でなければステップＳ７で加熱・循環手段８及び冷却・循環手段９を完全に停止させて、ステップＳ８で制御を終了する。
なお、射出成形中か否かを判断する方法として、射出成形機の電源が入っているか否かによって判断する方法も考えられるが、射出成形機から配線を取り出さなければならないという難点がある。
【００６１】
一方、射出成形中であれば、ステップＳ３で成形キャビティ５内の温度が所定の下限温度を下回っているか否かが判断される。即ち上型２Ａと下型２Ｂとが閉じられて成形キャビティ５内が空の状態で、キャビティ温度測定手段１０としての熱電対から測定温度の電気信号が出力され、制御手段１２に入力される。
この時点においては、成形キャビティ５内の温度は所定の下限温度（１００℃）を下回っているため、ステップＳ３からステップＳ４へ進み、制御手段１２から加熱・循環手段８のうちの循環機構を稼働させる信号が出力され、加熱・循環手段８から加熱媒体配管８ａを介して媒体通路６Ａ，６Ｂに、２８０℃に加熱された媒体としてのジベンジルトルエンが流される。
【００６２】
そして、ステップＳ２で再び射出成形中か否かが判断されて、射出成形中であれば、再びステップＳ３で成形キャビティ５内の温度が所定の下限温度を下回っているか否かが判断される。媒体通路６Ａ，６Ｂに２８０℃に加熱されたジベンジルトルエンが流されることによって、成形キャビティ５内の温度が所定の下限温度である１００℃以上になれば、ステップＳ３からステップＳ５へ進み、成形キャビティ５内の測定温度が所定の上限温度（３００℃）を上回っているか否かが判断される。
射出成形が実施されるまでは、成形キャビティ５内の測定温度が所定の上限温度である３００℃を上回ることはないため、ステップＳ５からステップＳ２へ戻って、上型２Ａと下型２Ｂの加熱が続行される。
【００６３】
一方、これと並行して上型２Ａと下型２Ｂとが閉じられて成形キャビティ５が形成され、図示しない射出成形機から４００℃に加熱溶融された溶融樹脂ＭＲとしてのポリエーテルエーテルケトン（以下、「ＰＥＥＫ」ともいう。）（融点３３４℃）が、ゲートキャビティ４を介して成形キャビティ５内に流入し、充填される。
これによって、キャビティ温度測定手段１０としての熱電対から出力される成形キャビティ５内の測定温度は所定の上限温度である３００℃を上回るため、ステップＳ５からステップＳ６へ進み、制御手段１２から加熱・循環手段８のうちの循環機構を停止させるとともに冷却・循環手段９のうちの循環機構を稼働させる信号が出力され、２８０℃に加熱されたジベンジルトルエンの流れが停止するとともに、冷却・循環手段９から冷却媒体配管９ａを介して、媒体通路６Ａ，６Ｂに５０℃に冷却された媒体としてのジベンジルトルエンが流される。
【００６４】
そして、５０℃に冷却された媒体としてのジベンジルトルエンによって、成形キャビティ５内に充填された溶融樹脂ＭＲが固化して、所定の下限温度である１００℃を下回った時点で、ステップＳ３からステップＳ４へ進み、制御手段１２から冷却・循環手段９のうちの循環機構を停止させるとともに加熱・循環手段８のうちの循環機構を稼働させる信号が出力され、５０℃に冷却されたジベンジルトルエンの流れが停止するとともに、加熱・循環手段８から加熱媒体配管８ａを介して媒体通路６Ａ，６Ｂに、２８０℃に加熱された媒体としてのジベンジルトルエンが流される。
【００６５】
なお、成形キャビティ５内に充填された溶融樹脂ＭＲが固化した樹脂成形体は、冷却過程の途中または冷却過程の終了の時点で、上型２Ａと下型２Ｂとが開かれて成形キャビティ５から取り出される。樹脂成形体が１００℃以下に冷却される冷却過程の途中の段階で樹脂成形体が取り出された場合には、その時点で成形キャビティ５内は空になって急速に冷却されて１００℃以下になるため、ステップＳ３からステップＳ４へ進むことから、樹脂成形体を早く取り出すほど成形サイクルが短縮される。
更に、本実施例１に係る樹脂成形用金型２Ａ，２Ｂにはガスベント１１が設けられているため、溶融樹脂ＭＲを高速で充填する高速成形を行うことができ、これによって一層成形サイクルは短縮される。
【００６６】
これらの一連の工程は、射出成形が終了して加熱・循環手段８の加熱機構及び冷却・循環手段９の冷却機構が稼働を停止して、ステップＳ２からステップＳ７へ進んで加熱・循環手段８及び冷却・循環手段９を完全に停止させて、ステップＳ８で制御を終了するまで繰り返される。
【００６７】
このように、図３に示されるフローチャートにしたがってこれらの工程が繰り返されることによって、本実施例１に係る樹脂成形用金型ユニット１及び樹脂成形用金型２Ａ，２Ｂの温度制御方法においては、このように、入子３Ａ，３Ｂのみの加熱・冷却が繰り返されて所謂ヒートサイクル成形が実施され、これによって合成樹脂としてスーパーエンプラであるＰＥＥＫを用いても、ウエルドラインや転写不良等の発生を確実に防止して精密な樹脂成形品を得ることができる。
また、入子３Ａ，３Ｂのみを加熱・冷却しているため省エネルギ化を図ることができ、更に、加熱と冷却を切り替えるタイミングを決定する手段として、安価である熱電対を使用しているため、設備費用を低減することができる。
【００６８】
次に、本実施例１に係る樹脂成形用金型ユニット１の樹脂成形用金型２Ａ，２Ｂによって成形される樹脂成形品について、図４を参照して説明する。図４（ａ）に示されるように、本実施例１に係る樹脂成形用金型２Ａ，２Ｂによって成形される樹脂成形品Ｗ１は、自動車用ドアの開閉時に人が手で持つための樹脂製のハンドルである。
図４（ｃ）に示される樹脂成形品Ｗ１の最も薄い部分Ｗ１ｃの厚さは２ｍｍであり、厚さの薄い樹脂成形品といえる。また、上述の如く、本実施例１においてはこの樹脂成形品Ｗ１を融点の高い合成樹脂であるポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）で射出成形しており、成形欠陥を生じさせないためには上述の如くヒートサイクル成形を実施する必要がある。
【００６９】
本実施例１に係る樹脂成形用金型ユニット１の樹脂成形用金型２Ａ，２Ｂにおいては、このような樹脂成形品としてのハンドルＷ１を多数個取りで一度に成形するものであり、また、図４（ｂ），（ｃ）に示されるように、ゲートをハンドルＷ１の取付け側Ｗ１ａに設けて成形するものである。したがって、ゲートＷ１ａから最も離れた位置にあるハンドルＷ１の他端部Ｗ１ｂに、ガスベントが設けられる。
【００７０】
次に、本実施例１に係る樹脂成形用金型ユニット１における樹脂成形用金型２Ａ，２Ｂの全体構成について、図５の縦断面図を参照して説明する。なお、図５においては、図を見やすくするために、媒体通路は図示省略している。
図５に示されるように、本実施例１に係る樹脂成形用金型２Ａ，２Ｂは、１対の金型としての上型２Ａ及び下型２Ｂによって構成されており、上型２Ａは射出成形機の固定部分に固定される固定側金型であり、下型２Ｂは射出成形機の昇降部分に固定される可動側金型である。上型２Ａと下型２Ｂを閉じることによって、その間に樹脂成形品Ｗ１の形状に対応した１対の成形キャビティ５Ａ，５Ｂが、図面の垂直方向に並んで複数個形成される。
【００７１】
すなわち、本実施例１に係る樹脂成形用金型ユニット１の樹脂成形用金型２Ａ，２Ｂは、１回の射出成形によって樹脂成形品Ｗ１を同時に偶数個製造する（多数個取りの）樹脂成形用金型である。上型２Ａと下型２Ｂを閉じることによって、同時に、射出成形機の下端（樹脂射出ノズルの先端）がスプルーブッシュ１９の上端１８に密着した状態において、樹脂射出ノズルから射出される溶融樹脂を２つの成形キャビティ５Ａ，５Ｂに導くためのゲートキャビティ４も形成される。
【００７２】
上型２Ａには、これらのゲートキャビティ４の一部と成形キャビティ５Ａ，５Ｂの上面側の壁面が設けられた入子３ＡＡ，３ＡＢが固定されており、下型２Ｂには、これらのゲートキャビティ４の一部と成形キャビティ５Ａ，５Ｂの下面側の壁面が設けられた入子３ＢＡ，３ＢＢが固定されている。更に、下型２Ｂには底部プレート２Ｂａが設けられており、底部プレート２Ｂａには、合計７本のエジェクタピン２０が底部プレート２Ｂａと一体に昇降可能に固定されている。
【００７３】
そして、入子３ＢＡ，３ＢＢには、成形キャビティ５Ａ，５Ｂの下面側の壁面に接して、ガスベント１１Ａ，１１Ｂが設けられており、これらのガスベント１１Ａ，１１Ｂは、排気孔１３Ａ，１３Ｂを介して、下型２Ｂの外部に連通している。これらのガスベント１１Ａ，１１Ｂによって、射出成形時に、成形キャビティ５Ａ，５Ｂ内の空気及び溶融樹脂から発生するガスが、確実にガス抜きされて、ショートショットやウエルドライン等の成形欠陥が発生する事態が、確実に防止される。
【００７４】
次に、本実施例１に係る樹脂成形用金型ユニット１の樹脂成形用金型２Ａ，２Ｂにおける図５で右側に位置している入子３ＡＢ，３ＢＢ及び媒体通路の構成について、図６を参照して説明する。図６は、入子３ＡＢ，３ＢＢを取り出して、入子３ＡＢ，３ＢＢの外形を二点鎖線で示し、媒体通路を実線で示した斜視透視図である。なお、図５で左側に位置している入子３ＡＡ，３ＢＡ及び媒体通路の構成も同様である。
図６に示されるように、上側の入子３ＡＢは一体である（但し、４枚の鋼板を重ねて構成されている）が、下側の入子３ＢＢは、更に入子３ＢＢａ，入子３ＢＢｂ及び入子台３ＢＢｃの３個に分割される。
【００７５】
そして、図６に示されるように、これらの入子３ＡＢ，３ＢＢａ，３ＢＢｂには、図１に模式的に示される媒体通路６Ａ，６Ｂよりも遥かに複雑な媒体通路６ＡＢ，６ＢＢａ，６ＢＢｂが形成されている。これらの媒体通路６ＡＢ，６ＢＢａ，６ＢＢｂは細かく蛇行するとともに、媒体通路６ＡＢは二段構造に、媒体通路６ＢＢａ，６ＢＢｂは三段構造になっている。
【００７６】
即ち、媒体通路６ＡＢは、片面または両面に媒体通路６ＡＢの上半分または下半分を彫り込んだ鋼板４枚を重ね合わせて形成されており、媒体通路６ＢＢａ，６ＢＢｂは片面または両面に媒体通路６ＢＢａ，６ＢＢｂの上半分または下半分を彫り込んだ鋼板６枚を重ね合わせて形成されている。
なお、入子台３ＢＢｃに設けられた太い直線状の通路６ＢＢｃには、冷却水が常時流される。
【００７７】
そして、図７に示されるように、入子台３ＢＢｃに、左右対称の入子３ＢＢａ，入子３ＢＢｂを嵌め込むことによって、下側の入子３ＢＢが形成され、下側の入子３ＢＢに上側の入子３ＡＢを重ねることによって、成形キャビティ５Ｂが形成される。図５の左側に図示される成形キャビティ５Ａも、全く同様にして形成される。
更に、図７に示されるように、これらの上側の入子３ＡＢ及び下側の入子３ＢＢの外周面には、断熱手段としての断熱空間を形成するための溝７が複数本設けられている。
【００７８】
かかる構成を有する本実施例１に係る樹脂成形用金型ユニット１においては、図示しない樹脂射出ノズルの先端が図５に示されるスプルーブッシュ１９の上端１８に密着した状態で、樹脂射出ノズルから溶融樹脂が射出されると、図９に示されるように、スプルーブッシュ１９の内部に樹脂が充填された樹脂スプルーＰ１、ゲートキャビティ４に樹脂が充填された樹脂ランナーＰ２、成形キャビティ５Ａに樹脂が充填された樹脂成形品Ｗ１が、合成樹脂によって一体に成形される。
【００７９】
そして、図８，図９に示されるように、本実施例１に係る樹脂成形用金型ユニット１の下型２Ｂには、樹脂成形品Ｗ１の樹脂ランナーＰ２と反対側の端に接して、ガスベント１１Ａが設けられている。なお、上述したように、樹脂成形用金型ユニット１は、１回の射出成形によって樹脂成形品Ｗ１を同時に偶数個製造する（多数個取りの）樹脂成形用金型ユニットであり、下型２Ｂには１対の成形キャビティ５Ａ，５Ｂが更に複数個ずつ（５Ｃ，５Ｄ，……）設けられている。
【００８０】
次に、本実施例１に係る樹脂成形用金型ユニット１のより詳細な構造と、射出成形時における各部の動作について、図８乃至図１０を参照して説明する。本実施例１に係る樹脂成形用金型２Ａ，２Ｂにおいて、合成樹脂としてのＰＥＥＫが射出成形された直後の状態を示す部分縦断面図である図８に示されるように、溶融樹脂の先端部分Ｐ３が、樹脂スプルーＰ１及び樹脂ランナーＰ２を形成しながら流入して、閉鎖部材１４Ａの前面に到達するまでは、ガスベント１１Ａが開いているため、成形キャビティ５Ａ内の空気及び溶融樹脂から発生したガスは、ガスベント１１Ａから排気孔１３Ａを通って樹脂成形用金型２Ｂの外部に押し出される。
【００８１】
その後、図９に示されるように、溶融樹脂の先端部分Ｐ３によって閉鎖部材１４Ａの前面が押圧されると、閉鎖部材１４Ａがスライドしてシリンダ部１５Ａに密着する。このように閉鎖部材１４Ａがばね部材１６Ａの付勢力に抗してスライドすることによって、図９に示されるように、溶融した樹脂材料の先端部分Ｐ３が到達する前に、ガスベント１１Ａが確実に閉じられて、樹脂成形品Ｗ１が製造される。
【００８２】
続いて、本実施例１に係る樹脂成形用金型ユニット１におけるガスベント１１Ａを構成する各部の寸法について、図１０を参照して説明する。
【００８３】
図８及び図９においては、説明の便宜のため、射出成形時におけるガスベント１１Ａの閉鎖部材１４Ａとシリンダ部１５Ａとの間隔を大きく誇張して図示しているが、実際は図１０（ａ）に示されるように、閉鎖部材１４Ａの先端部分１４Ａｂとシリンダ部１５Ａとの間隔は僅か０．１５ｍｍしかなく、溶融樹脂の先端部分Ｐ３が到達する前に、この０．１５ｍｍの隙間から、成形キャビティ５Ａ内の空気及び溶融樹脂から発生したガスが、矢印に示されるように排出されてガス抜きが行われる。
【００８４】
そして、溶融樹脂の先端部分Ｐ３によって閉鎖部材１４Ａの先端部分１４Ａｂの前面が押圧されると、閉鎖部材１４Ａがばね部材１６Ａの付勢力に抗して０．３ｍｍスライドして、図１０（ｂ）に示されるように、先端部分１４Ａｂがシリンダ部１５Ａに密着する。これによって、溶融した樹脂材料の先端部分Ｐ３が到達する前に、ガスベント１１Ａが確実に閉じられて、樹脂成形品Ｗ１が射出成形される。
【００８５】
ここで、図１０（ｂ）に示されるように、閉鎖部材１４Ａの先端部分１４Ａｂは３０度の角度で下方に突出しており、図１０（ａ）に示されるように、溶融樹脂の先端部分Ｐ３は上方から流入するため、０．１５ｍｍの間隔の隙間は溶融樹脂の先端部分Ｐ３の裏側に形成される。したがって、溶融樹脂の先端部分Ｐ３が回り込んで０．１５ｍｍの隙間に入り込む前に、確実にガスベント１１Ａを閉じることができる。
【００８６】
このように、本実施例１に固有の効果として、本実施例１に係る樹脂成形用金型ユニット１においては、ガスベント１１Ａのガス抜き用の隙間を、溶融樹脂の先端部分Ｐ３が流入してくる側の裏側に設けているため、溶融樹脂の先端部分Ｐ３が回り込んでガスベント１１Ａの隙間に入り込む前に、確実に、ガスベント１１Ａを閉じることができるという作用効果が得られる。
【００８７】
以上説明したように、本実施例１に係る樹脂成形用金型ユニット１及び樹脂成形用金型の温度制御方法においては、成形キャビティ５（５Ａ，５Ｂ，……）を形成する入子としての入子上型３Ａ（３ＡＡ，３ＡＢ，……）及び入子下型３Ｂ（３ＢＡ，３ＢＢ，……）に媒体通路６Ａ，６Ｂを設けて、入子上型３Ａ及び入子下型３Ｂを断熱空間７で周囲から断熱することで必要な成形キャビティ５周辺のみの金型温度を制御することによって、ウエルドラインや転写不良等の発生を確実に防止して精密な樹脂成形品が得られるとともに、ランニングコストも低減することができる。
【００８８】
また、キャビティ温度測定手段１０として、赤外線温度センサ（例えば、双葉電子工業（株）樹脂温度センサＥＰＳＳＺＬシリーズ：１３４，４００円〜１６５，９００円）に比べて安価で、かつ、応答速度の速い熱電対（Ｋタイプ）として（株）アンベエスエムティ製の極細熱電対ＫＦＧシリーズ（３０００円〜１３，６００円）を使用しているため、設備費用も低減することができる。
【００８９】
そして、熱電対で測定される成形キャビティ５内の温度が所定の下限温度である１００℃を下回ったときには、媒体通路６Ａ，６Ｂに２８０℃に加熱された媒体としてのジベンジルトルエンを流し、測定される成形キャビティ５内の温度が所定の上限温度である３００℃を上回ったときには、２８０℃に加熱された媒体としてのジベンジルトルエンを流すのを中断して、５０℃に冷却された媒体としてのジベンジルトルエンを流し、所謂ヒートサイクル成形を実施する。
これによって、合成樹脂としてスーパーエンプラであるＰＥＥＫを用いても、ウエルドラインや転写不良等の発生を確実に防止して精密な樹脂成形品を得ることができる。
【００９０】
なお、本実施例１においては、所定の下限温度を１００℃とし、所定の上限温度を３００℃としているが、通常ＰＥＥＫ（融点３３４℃）は射出成形機の射出ノズルの温度を４００℃程度まで上げて射出成形されるため、成形キャビティ５内の加熱・冷却に時間が掛かって成形サイクルが長くなる場合には、所定の下限温度を１００℃〜１５０℃程度として、所定の上限温度を３１０℃〜３５０℃程度としても良い。
ＰＥＥＫは、２００℃程度まで樹脂温度が下がれば充分取り出せる程度に固化するので、所定の下限温度を１００℃〜１５０℃程度、更に１５０℃〜２００℃程度としても問題はない。
【００９１】
このようにして、本実施例１に係る樹脂成形用金型ユニット１及び樹脂成形用金型の温度制御方法においては、設備費用を抑えるとともに必要であるキャビティ周辺のみの金型温度を制御することによって、ウエルドラインや転写不良等の発生を確実に防止して精密な樹脂成形品が得られるとともに、イニシャルコストもランニングコストも低減することができる。
【００９２】
［実施例２］
次に、本発明の実施例２に係る樹脂成形用金型ユニットの全体構造及び樹脂成形用金型の温度制御方法について、図１１の模式図及び図１２のフローチャートを参照して説明する。
【００９３】
図１１に示されるように、本実施例２に係る樹脂成形用金型ユニット２１においては、上記実施例１と同様に、機械構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）からなる上下１対の樹脂成形用金型としての射出成形金型２Ａ（上型），２Ｂ（下型）の内部に、ダイス鋼（ＳＫＤ１）からなる上下１対の入子３Ａ，３Ｂが設けられ、上下１対の入子３Ａ，３Ｂが閉じられることによって成形キャビティ５が形成される。
【００９４】
入子３Ａには媒体通路６Ａが設けられており、入子３Ｂには媒体通路６Ｂが設けられ、これらの媒体通路６Ａ，６Ｂは、加熱媒体配管２８ａ及び冷却媒体配管２９ａを介して、加熱・循環手段２８及び冷却・循環手段２９に接続されている。
ここで、入子３Ａと入子３Ｂには媒体通路６Ａ，６Ｂがそれぞれ一本ずつしかなく、また加熱媒体配管２８ａと冷却媒体配管２９ａも合流しており、加熱された媒体と冷却された媒体が共通の通路を流れるように構成されている。
本実施例２においても、温度制御用の媒体として、ジベンジルトルエンを用いた。
【００９５】
また、本実施例２においても、下型２Ｂ及び入子３Ｂには、ガスベント１１及びガスベント１１から下型２Ｂの外部につながる排気孔１３が設けられている。
更に、本実施例２においても、入子３Ａ，３Ｂと、入子３Ａ，３Ｂを除く樹脂成形用金型２Ａ，２Ｂとの間を断熱する断熱手段として、複数個の空間７を設けている。具体的には、樹脂成形用金型２Ａ，２Ｂの内面と接する入子３Ａ，３Ｂの外面には複数本の溝７が設けられている。
【００９６】
また、成形キャビティ５の近傍には、キャビティ温度測定手段１０が設けられている。本実施例２においても、キャビティ温度測定手段１０として、応答速度の速い熱電対（Ｋタイプ）（（株）アンベエスエムティ製の極細熱電対ＫＦＧシリーズ）を、図１１に示されるように、入子３Ｂの成形キャビティ５の近傍に設置した。
更に、本実施例２に係る樹脂成形用金型ユニット２１においても、キャビティ温度測定手段１０によって測定された成形キャビティ５内の温度に応じて、加熱・循環手段２８及び冷却・循環手段２９を制御する制御手段１２が設けられている。
【００９７】
加熱・循環手段２８は、加熱機構としてのヒーター及び加熱された媒体を蓄えるタンク、加熱された媒体の温度を測定してヒーターをオンオフさせる温度制御装置と、循環機構としてのタンクに蓄えられた加熱された媒体を加熱媒体配管２８ａに圧送するダイヤフラムポンプから構成されている。
冷却・循環手段２９は、冷却機構としてのチラー、冷却された媒体を蓄えるタンク、冷却された媒体の温度を測定してチラーをオンオフさせる温度制御装置と、循環機構としてのタンクに蓄えられた冷却された媒体を冷却媒体配管２９ａに圧送するダイヤフラムポンプから構成されている。
【００９８】
なお、図１１は模式図であり、図１１においては射出成形金型２Ａ，２Ｂの右側面から、ゲートキャビティ４を介して溶融樹脂ＭＲが流入するように描かれているが、実際は射出成形金型２Ａ，２Ｂは成形キャビティ５を複数個有する多数個取りの金型であり、射出成形機の射出ノズルは上型２Ａの上面に接して、上型２Ａの上面から溶融樹脂ＭＲが流入する。
【００９９】
本実施例２に係る樹脂成形用金型ユニット２１が、上記実施例１に係る樹脂成形用金型ユニット１と異なるのは、媒体通路６Ａ及び媒体通路６Ｂを流れて戻ってくる媒体が、切替手段としての三方電磁弁２３によって、加熱・循環手段２８または冷却・循環手段２９のいずれかに流される点と、媒体通路６Ａ及び媒体通路６Ｂを流れて戻ってくる媒体が合流する位置よりも三方電磁弁２３側の媒体配管に、媒体温度測定手段２２が設けられている点である。
媒体温度測定手段２２としては、本実施例２においては、（株）ツールハウス製のシース熱電対ＴＣＳシリーズを用いて、媒体配管に差し込んで直接媒体の温度を測定した。
【０１００】
更に、媒体温度測定手段２２による測定信号を受信して、切替手段としての三方電磁弁２３を制御する切替制御手段２４が設けられている。
切替制御手段２４も、制御手段１２と同様に、媒体温度測定手段２２から出力される電気信号が入力する入力ポートと、電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、中央処理装置（ＣＰＵ）とメモリ装置を有する演算部と、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器と、アナログ信号を出力する出力ポートとを備えたコンピュータシステムである。
なお、加熱・循環手段２８及び冷却・循環手段２９からは、それぞれの加熱機構及び冷却機構が稼働している場合には、稼働信号が制御手段１２及び切替制御手段２４の入力ポートに入力される。
【０１０１】
かかる構成を有する本実施例２に係る樹脂成形用金型ユニット２１における温度制御方法について、図１１及び図１２のフローチャートを参照して説明する。
金型温度の制御方法については、上記実施例１で説明した図３のフローチャートと同様であるから、説明を省略する。但し、合成樹脂としては、実施例１と異なり、ポリカーボネート（融点２２０℃〜２３０℃）を用いて、図示しない射出成形機から３００℃に加熱溶融された溶融樹脂ＭＲとしてのポリカーボネートを流入させ、加熱・循環手段２８からは加熱媒体配管２８ａを介して媒体通路６Ａ，６Ｂに、２００℃に加熱された媒体としてのジベンジルトルエンが流される。そして、所定の下限温度は１００℃に、所定の上限温度は２１０℃に設定される。
【０１０２】
更に実施例１と異なるのは、媒体としてのジベンジルトルエンによって入子３Ａ，３Ｂの加熱・冷却が繰り返されるのと並行して、媒体温度測定手段２２としてのシース熱電対によって測定された媒体温度の電気信号が、切替制御手段２４に入力されて、所定温度としてのポリカーボネートのガラス転移温度である１５０℃以上か否かによって、切替手段としての三方電磁弁２３が制御される点である。
なお、ポリカーボネートの軟化温度は明確に定義されていないため、所定温度としてガラス転移温度を用いている。
【０１０３】
即ち、図１２のフローチャートに示されるように、樹脂成形用金型ユニット２１が稼働開始するとともに、ステップＳ１１で切替制御手段２４による切替制御も開始され、まずステップＳ１２で射出成形中か否か、即ち加熱・循環手段２８の加熱機構及び冷却・循環手段２９の冷却機構が稼働しているか否かが判断される。射出成形が行われていない場合には、ステップＳ１６へ進んで切替制御は終了する。
射出成形中である場合には、ステップＳ１３へ進んで、シース熱電対２２によって測定された媒体温度が所定温度の１５０℃以上か否かが判断される。シース熱電対２２によって測定された媒体温度が１５０℃以上である場合には、ステップＳ１４へ進んで、三方電磁弁２３は媒体を加熱・循環手段２８に流すように切り替えられ、媒体温度が所定温度の１５０℃未満である場合には、ステップＳ１５へ進んで、三方電磁弁２３は媒体を冷却・循環手段２９に流すように切り替えられる。
【０１０４】
これによって、媒体としてのジベンジルトルエンが熱い場合には加熱・循環手段２８に戻され、冷たい場合には冷却・循環手段２９に戻されるため、加熱・循環手段２８及び冷却・循環手段２９において加熱・冷却のために消費される熱エネルギが節約され、一層の省エネルギ化を図ることができる。
かかる切替制御は、ステップＳ１２で射出成形中ではないと判断されて、ステップＳ１６へ進んで切替制御が終了するまで繰り返される。
【０１０５】
このようにして、本実施例２に係る樹脂成形用金型ユニット２１及び樹脂成形用金型の温度制御方法においては、設備費用を抑えるとともに必要であるキャビティ周辺のみの金型温度を制御することによって、ウエルドラインや転写不良等の発生を確実に防止して精密な樹脂成形品が得られるとともに、イニシャルコストもランニングコストも低減することができる。
【０１０６】
［実施例３］
次に、本発明の実施例３に係る樹脂成形用金型ユニットの全体構造及び樹脂成形用金型の温度制御方法について、図１３の模式図及び図１４のフローチャートを参照して説明する。
【０１０７】
図１３に示されるように、本実施例３に係る樹脂成形用金型ユニット３１においては、機械構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）からなる上下１対の樹脂成形用金型としての射出成形金型３２Ａ（上型），３２Ｂ（下型）の内部に、ダイス鋼（ＳＫＤ１）からなる上下１対の入子３３Ａ，３３Ｂが設けられ、上下１対の入子３３Ａ，３３Ｂが閉じられることによって成形キャビティ３５が形成される。
【０１０８】
加熱・循環手段３８は、加熱機構としてのヒーター及び加熱された媒体を蓄えるタンク、加熱された媒体の温度を測定してヒーターをオンオフさせる温度制御装置と、循環機構としてのタンクに蓄えられた加熱された媒体を加熱媒体配管３８ａに圧送するダイヤフラムポンプから構成されている。
冷却・循環手段３９は、冷却機構としてのチラー及び冷却された媒体を蓄えるタンク、冷却された媒体の温度を測定してチラーをオンオフさせる温度制御装置と、循環機構としてのタンクに蓄えられた冷却された媒体を冷却媒体配管３９ａに圧送するダイヤフラムポンプから構成されている。
【０１０９】
ここで、上記実施例１，２に係る樹脂成形用金型ユニット１，２１と異なるのは、媒体通路が、加熱された媒体が流れる通路と冷却された媒体が流れる通路とが完全に分離独立して設けられている点である。
【０１１０】
即ち、入子３３Ａには２本の媒体通路３６Ａａ，３６Ａｂが設けられており、入子３３Ｂには２本の媒体通路３６Ｂａ，３６Ｂｂが設けられ、これらの媒体通路３６Ａａ，３６Ａｂ，３６Ｂａ，３６Ｂｂは、それぞれ独立した加熱媒体配管３８ａ及び冷却媒体配管３９ａを介して、加熱・循環手段３８及び冷却・循環手段３９に接続されている。
したがって、加熱用の媒体と冷却用の媒体として、異なる物質からなる媒体を選択することができる。本実施例３においては、加熱用の媒体としてジベンジルトルエンを、冷却用の媒体として水を、それぞれ用いた。
【０１１１】
更に、上記実施例１，２と異なる点として、上型３２Ａと下型３２Ｂの境界面（パーティション面）に当たる部分には、型開検出手段４０としての１対の接触センサが、上型３２Ａの下面と下型３２Ｂの上面にそれぞれ設けられており、金型が閉じられて上型３２Ａの下面と下型３２Ｂの上面とが接触すると接触信号が出力され、金型が開かれて上型３２Ａの下面と下型３２Ｂの上面とが離れると、型開信号が出力される。
また、成形キャビティ３５の近傍には、キャビティ充填検出手段４１が設けられている。本実施例３においては、キャビティ充填検出手段４１として、上記実施例１，２においてキャビティ温度測定手段として用いられた応答速度の速い熱電対（Ｋタイプ）を、入子３３Ｂの成形キャビティ３５の近傍に設置した。
【０１１２】
なお、本実施例３においても、下型３２Ｂ及び入子３３Ｂには、ガスベント４３及びガスベント４３から下型３２Ｂの外部につながる排気孔４４が設けられている。
また、本実施例３においては、入子３３Ａ，３３Ｂと、入子３３Ａ，３３Ｂを除く樹脂成形用金型３２Ａ，３２Ｂとの間を断熱する断熱手段として、断熱材としてのロックウール３７を設けている。
【０１１３】
更に、型開検出手段４０及びキャビティ充填検出手段４１からの出力信号を受けて加熱・循環手段３８及び冷却・循環手段３９を制御する制御手段４２が設けられている。制御手段４２も、制御手段１２と同様に、型開検出手段４０及びキャビティ充填検出手段４１から出力される電気信号が入力する入力ポートと、電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、中央処理装置（ＣＰＵ）とメモリ装置を有する演算部と、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器と、アナログ信号を出力する出力ポートとを備えたコンピュータシステムである。
なお、加熱・循環手段３８及び冷却・循環手段３９からは、それぞれの加熱機構及び冷却機構が稼働している場合には、稼働信号が制御手段４２の入力ポートに入力される。
【０１１４】
また、図１３は模式図であり、図１３においては射出成形金型３２Ａ，３２Ｂの右側面から、ゲートキャビティ３４を介して溶融樹脂ＭＲが流入するように描かれているが、実際は射出成形金型３２Ａ，３２Ｂは成形キャビティ３５を複数個有する多数個取りの金型であり、射出成形機の射出ノズルは上型３２Ａの上面に接して、上型３２Ａの上面から溶融樹脂ＭＲが流入する。
【０１１５】
かかる構成を有する本実施例３に係る樹脂成形用金型ユニット３１における温度制御方法について、図１３及び図１４のフローチャートを参照して説明する。
まず、射出成形が開始されるに当たって、射出成形機の電源が入れられるとともに、加熱・循環手段８及び冷却・循環手段９の加熱機構及び冷却機構の稼働スイッチが入れられる。これによって、樹脂成形用金型ユニット３１が稼働して、ステップＳ２１で制御が開始され、ステップＳ２２で射出成形中か否かが、加熱・循環手段３８及び冷却・循環手段３９から稼働信号が制御手段４２の入力ポートに入力されているか否かで判断される。そして、射出成形中でない場合には、ステップＳ２８で加熱・循環手段３８及び冷却・循環手段３９が完全に停止され、ステップＳ２９で制御を終了する。
【０１１６】
一方、射出成形中である場合には、ステップＳ２３で型開信号が入力されたか否かが判断され、上型３２Ａと下型３２Ｂとが開かれた時点で、型開検出手段４０としての１対の接触センサから型開信号が出力され、制御手段４２に入力されるため、ステップＳ２４へ進んで、制御手段４２から加熱・循環手段３８のうちの循環手段を稼働させる信号が出力され、加熱・循環手段３８から加熱媒体配管３８ａを介して媒体通路３６Ａａ，３６Ｂａに、２５０℃に加熱された媒体としてのジベンジルトルエンが流される。そして、ステップＳ２２へ戻る。
型開信号が入力されていない場合には、ステップＳ２５へ進んで、キャビティ充填信号が入力されたか否かが判断される。
【０１１７】
ステップＳ２４が実施されている間に、上型３２Ａと下型３２Ｂとが閉じられて成形キャビティ３５内が形成され、図示しない射出成形機から３００℃に加熱溶融された溶融樹脂ＭＲとしてのポリエチレンテレフタレート（以下、「ＰＥＴ」ともいう。）（軟化点約２６０℃）が、ゲートキャビティ３４を介して成形キャビティ３５内に流入し、充填される。これによって、キャビティ充填検出手段４１としての熱電対からは成形キャビティ３５内の温度が所定温度を上回っていることによって、間接的に成形キャビティ３５が充填されたことが検出され、キャビティ充填信号が制御手段４２に入力される。
これを受けて、ステップＳ２５からステップＳ２６へ進んで、制御手段４２から加熱・循環手段３８のうちの循環機構を停止させるとともに冷却・循環手段３９のうちの循環機構を稼働させる信号が出力され、２５０℃に加熱されたジベンジルトルエンの流れが停止するとともに、冷却・循環手段３９から冷却媒体配管３９ａを介して、媒体通路３６Ａｂ，３６Ｂｂに２０℃に冷却された媒体としての水が流される。そして、ステップＳ２２へ戻る。
【０１１８】
所定時間が経過して、再び上型３２Ａと下型３２Ｂとが開かれると、型開検出手段４０としての１対の接触センサから型開信号が出力され、これを受けてステップＳ２３からステップＳ２４へ進んで、制御手段４２から冷却・循環手段３９の循環機構を停止させるとともに加熱・循環手段３８の循環機構を稼働させる信号が出力され、２０℃に冷却された水の流れが停止するとともに、加熱・循環手段３８から加熱媒体配管３８ａを介して媒体通路３６Ａａ，３６Ｂａに、２５０℃に加熱された媒体としてのジベンジルトルエンが流される。
かかる制御が、ステップＳ２２で射出成形中でないと判断されて、ステップＳ２７で加熱・循環手段３８及び冷却・循環手段３９が完全に停止され、ステップＳ２８で制御を終了するまで繰り返される。
【０１１９】
このように、入子３３Ａ，３３Ｂのみの加熱・冷却を繰り返すことによって、所謂ヒートサイクル成形が実施され、これによって合成樹脂としてエンプラであるＰＥＴを用いても、ウエルドラインや転写不良等の発生を確実に防止して精密な樹脂成形品を得ることができる。
また、入子３３Ａ，３３Ｂのみを加熱・冷却しているため省エネルギ化を図ることができ、加熱と冷却を切り替えるタイミングを決定する手段として、安価である接触センサ及び熱電対を使用しているため、設備費用を低減できる。
【０１２０】
このようにして、本実施例３に係る樹脂成形用金型ユニット３１及び樹脂成形用金型の温度制御方法においては、設備費用を抑えるとともに必要であるキャビティ周辺のみの金型温度を制御することによって、ウエルドラインや転写不良等の発生を確実に防止して精密な樹脂成形品が得られるとともに、イニシャルコストもランニングコストも低減することができる。
【０１２１】
上記各実施例においては、樹脂成形用金型ユニットを構成する樹脂成形用金型として、上型２Ａ，３２Ａ及び下型２Ｂ，３２Ｂからなる１対の樹脂成形用金型の場合について説明したが、１対の樹脂成形用金型としてはこのような縦型形式に限られるものではなく、横型形式であっても良い。また、必ずしも１対の樹脂成形用金型に限られるものではなく、三個以上の金型を組み合わせてなる樹脂成形用金型にも応用することができる。
【０１２２】
また、上記各実施例においては、樹脂成形用金型ユニットによって成形される樹脂成形品として、自動車用ドアの樹脂製のハンドルを成形する場合について説明したが、樹脂成形品としてはこれに限られるものではなく、本発明に係る樹脂成形用金型ユニットは、どのような形状の樹脂成形品を成形する場合にも適用することができる。
【０１２３】
更に、上記各実施例においては、ガスベント１１，４３のガス抜き用の隙間を、溶融樹脂ＭＲの先端部分Ｐ３が流入してくる側の裏側に設けた場合についてのみ説明したが、ガスベントのガス抜き用の隙間はどの部分に設けられていても構わない。
【０１２４】
また、上記各実施例においては、樹脂成形品を成形するための合成樹脂として、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ポリカーボネート、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を用いた場合について説明したが、これらに限られるものではなく、他にも汎用プラスチックとしてポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、アクリル樹脂、ＰＦＡ，ＦＥＰを始めとするフッ素樹脂等、エンプラとしてポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ＦＲＰの一種であるガラスファイバー強化ポリエチレンテレフタレート（ＧＦ−ＰＥＴ）、環状ポリオレフィン等、スーパーエンプラとしてポリフェニレンスルフィド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスルホン、ポリエーテルサルフォン、非晶ポリアリレート、液晶ポリマー、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミド等を用いることができる。
また、熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミド等を用いることができる。
【０１２５】
前記樹脂成形用金型は、前記溶融樹脂を前記成形キャビティに導くゲートキャビティと、前記成形キャビティの前記ゲートキャビティから離れた部分に設けられたガスベントとを具備し、前記ガスベントは、前記樹脂成形用金型の外部に連通しており、前記ガスベントは、前記溶融樹脂の先端が前記ゲートキャビティを通過する時点においては開放され、前記溶融樹脂の圧力で閉じられるものである。
【０１２６】
上記実施例の樹脂成形用金型ユニットにおいては、樹脂成形用金型は、溶融樹脂を成形キャビティに導くゲートキャビティを有し、成形キャビティのゲートキャビティから離れた部分に設けられ、樹脂成形用金型に設けられたシリンダ部と、シリンダ部にスライド可能に嵌合するピストン部分及びピストン部分と一体に形成され成形キャビティの一部を構成する先端部分とを有する閉鎖部材とからなるガスベントを具備し、シリンダ部は、樹脂成形用金型の外部に連通しており、ガスベントは、溶融樹脂の先端がゲートキャビティを通過する時点においては開放されており、溶融樹脂の圧力で閉鎖部材の先端部分が押圧されて閉鎖部材がスライドすることによって閉じられる。
【０１２７】
これによって、このガスベントは、溶融樹脂の圧力で閉鎖部材の先端部分が押圧されて閉鎖部材がスライドすることによって閉じられることから、ガスベントを閉じるために制御装置や駆動機構等を全く必要とせず、簡単で低コストに構成することができる。また、溶融樹脂の先端部分の圧力によって、閉鎖部材の先端部分が押圧されて閉じられるものであるため、閉鎖部材とシリンダ部との間に溶融樹脂が入り込むこともなく、かつ、成形キャビティ内の空気と溶融樹脂から発生するガスとのガス抜きが十分に行われた後に、ガスベントが閉じられる。
したがって、より高速で溶融樹脂を成形キャビティ内に送り込む所謂高速成形が可能となり、ウエルドライン等の成形欠陥が発生するのをより確実に防止することができるとともに、成形サイクルをより短縮することができて、より一層ランニングコストを低減することができる。
【０１２８】
上記実施例の樹脂成形用金型の温度制御方法は、樹脂成形用金型には成形キャビティを形成する入子を設け、入子のみに温度制御用の媒体を通す１または２以上の媒体通路を設けて、入子と入子を除く樹脂成形用金型との間を断熱し、成形キャビティ内の温度を間接的に測定して成形キャビティ内の温度が所定の下限温度を下回ったら媒体通路に低温の冷却媒体を流すのを中断して媒体通路に高温の加熱媒体を流し、成形キャビティ内の温度が所定の上限温度を上回ったら媒体通路に高温の加熱媒体を流すのを中断して媒体通路に低温の冷却媒体を流して、高温の加熱媒体と低温の加熱媒体を媒体通路に交互に流すものである。
【０１２９】
このように、周囲と断熱された入子のみに温度制御用の媒体を通す媒体通路を設けて、この媒体通路に高温の加熱媒体が流されて入子のみが加熱され、この媒体通路に低温の冷却媒体が流されて入子のみが冷却されるため、熱エネルギが極めて効率良く用いられて、成形キャビティ内を迅速に加熱・冷却することができる。
したがって、省エネルギに貢献するとともに、成形サイクルを短縮化してランニングコストを低減することができる。
【０１３０】
また、間接的に成形キャビティ内の温度及び成形キャビティ内に充填された溶融樹脂の温度を測定しているため、高価な赤外線センサを使用する必要がなく、比較的安価な熱電対や測温抵抗体等を用いることができ、イニシャルコストを低減することができる。
そして、成形キャビティ内の温度が所定の下限温度を下回ったときには入子が加熱され、成形キャビティ内の温度が所定の上限温度を上回ったときには入子が冷却されるため、最も適切なタイミングで加熱と冷却を切り替えることができる。
このようにして、設備費用を抑えるとともに必要であるキャビティ周辺のみの金型温度を制御することによって、ウエルドラインや転写不良等の発生を確実に防止して精密な樹脂成形品が得られるとともに、イニシャルコストもランニングコストも低減することができる樹脂成形用金型の温度制御方法となる。
【０１３１】
本発明を実施するに際しては、樹脂成形用金型ユニットのその他の部分の構成、構造、形状、材質、数量、大きさ、接続関係等についても、また樹脂成形用金型の温度制御方法のその他の工程についても、上記各実施例に限定されるものではない。なお、本発明の実施例で挙げている数値は、臨界値を示すものではなく、実施に好適な適正値を示すものであるから、上記数値を若干変更してもその実施を否定するものではない。
【符号の説明】
【０１３２】
１，２１，３１  樹脂成形用金型ユニット
２Ａ，２Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ  樹脂成形用金型
３Ａ，３Ｂ，３ＡＡ，３ＡＢ，３ＢＡ，３ＢＢ，３３Ａ，３３Ｂ  入子
５，５Ａ，５Ｂ，３５  成形キャビティ
６Ａ，６Ｂ，３６Ａａ，３６Ａｂ，３６Ｂａ，３６Ｂｂ  媒体通路
７，３７  断熱手段
８，２８，３８  加熱・循環手段
８ａ，２８ａ，３８ａ  加熱媒体配管
９，２９，３９  冷却・循環手段
９ａ，２９ａ，３９ａ  冷却媒体配管
１０  キャビティ温度測定手段
１１，１１Ａ，１１Ｂ，４３  ガスベント
１２，４２  制御手段
１４Ａ  閉鎖部材
１４Ａａ  ピストン部分
１４Ａｂ  先端部分
１５Ａ  シリンダ部
１６Ａ  ばね部材
２０  エジェクタピン
２２  媒体温度測定手段
２３  切替手段
２４  切替制御手段
４０  型開検出手段
４１  キャビティ充填検出手段
ＭＲ  溶融樹脂
Ｗ１  樹脂成形品
【図１】
0005460385.tif 000002
【図２】
0005460385.tif 000003
【図３】
0005460385.tif 000004
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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