(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに開閉し型閉時に相互間にキャビティを形成する複数の型体と、１つの前記型体に設けられ前記キャビティ内のガスを抜くガス通路と、前記キャビティに設けられ前記ガス通路と連通する通気性金型材とを備え、前記キャビティ内に樹脂を充填して成形品を成形する成形用金型装置において、前記通気性金型材には、前記キャビティ側面以外の面に前記ガス通路に連通する溝部を設け、この溝部と前記キャビティ側面との間に薄肉部を設け、前記溝部のキャビティ側が湾曲面に形成されていることを特徴とする成形用金型装置。
【請求項２】
前記通気性金型材の反キャビティ側面に前記溝部を設けたことを特徴とする請求項１記載の成形用金型装置。
【請求項３】
前記溝部を複数設けたことを特徴とする請求項２記載の成形用金型装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂の成形を行う成形用金型装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
熱可塑性樹脂の射出成形方法は、型締めした固定型と可動型との間に成形品キャビティを形成し、この成形品キャビティに成形材料である熱可塑性樹脂を溶融状態で充填し、冷却固化後に型開きして成形品を離型するものであるが、薄肉部を有する成形品では、該当するキャビティの間隔も当然薄く形成されるため、樹脂が充填され難いという問題がある。
【０００３】
また、樹脂が充填される充填工程において、成形品キャビティ内には空気などの気体が存在するだけでなく、溶融樹脂に起因するガスが発生する。これら溶融樹脂から発生するガス及び充填前の成形品キャビティ内の空気は溶融樹脂により圧縮されて充填不良の原因となるが、特に薄肉部においてはガスが逃げ難いために充填不良を起し易いという問題がある。
【０００４】
そこで、キャビティのガス抜きを行うために、例えば、特開平４−７２００４号公報などに知られる多孔質金型の型材が用いられる。この型材は粉末焼結により形成され、内部に微細な連通孔が均一に分散し、キャビティを形成する面から前記連通孔を通して、ガスを外部に排気することができる。
【０００５】
しかし、前記型材は、内部が多孔質であって、連通孔が分散された形状であるため、キャビティを形成する面から溶融樹脂が連通孔に入り込み、目詰まりを発生する問題があり、目詰まりを発生すると、ガスを外部に排気することができなくなる。また、微細な連通孔に入り込んで樹脂が固まると、その入り込んだ樹脂を除去することが難しかった。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決しようとするもので、充填工程でガス抜きにより樹脂をスムーズに充填することができ、比較的簡易に目詰まりを解消することができ、薄肉成形品の成形に適した成形用金型装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、前記通気性金型材には、前記キャビティ側面以外の面に前記ガス通路に連通する溝部を設け、この溝部と前記キャビティ側面との間に薄肉部を設け、前記溝部のキャビティ側が湾曲面に形成されているものである。
【０００８】
したがって、成形時、複数の型体を型閉めして内部にキャビティを形成し、このキャビティ内に樹脂を充填する工程で、キャビティ内のガスが通気性金型材を通ってガス通路から排気され、特に通気性金型材においては、溝部により薄肉部が形成されているから、通気性に優れたものとなり、キャビティの薄肉部箇所においても樹脂の充填が良好に行われる。また、樹脂が通気性金型材に入り込んで目詰まりを発生しても、通気性金型材のキャビティ側面を洗浄し、薄肉部の目詰まりを解消すれば、通気性を再び確保することができる。
【０００９】
また、溝部により薄肉部は他の部分より薄くなるが、キャビティ側が湾曲面に形成されているため、キャビティ側からの荷重に対して強度を保つことができる。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記通気性金型材の反キャビティ側面に前記溝部を設けたものである。
【００１１】
反キャビティ側面に溝部を設けたから、溝部の四方が壁となり、キャビティ側からの荷重に対して有利な構造となる。
【００１２】
また、請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記溝部を複数設けたものである。
【００１３】
複数の溝部により通気性が向上すると共に、溝部の間に壁が形成されるから、キャビティ側からの荷重に対して有利な構造となる。
【００１４】
【発明の実施形態】
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図７を参照しながら説明する。本実施形態は、熱可塑性樹脂を成形材料とする射出成形に応用したものであり、図４に示すようなインラインスクリュー式の射出成形機を用いるものである。図４において、１は材料供給装置である加熱シリンダー装置である。この加熱シリンダー装置１は、ほぼ円筒状のシリンダー本体２を有している。このシリンダー本体２には、加熱用のヒーター３が外周に設けられているとともに、ノズル４が先端部（図示左部）に設けられている。また、シリンダー本体２の後部上側にはホッパー５が設けられている。そして、シリンダー本体２内には、スクリュー６が回転自在にかつ軸方向（図示左右方向）に移動自在に収容されている。このスクリュー６の後側には、油圧シリンダー11のピストンロッド12が固定して連結してある。すなわち、この油圧シリンダー11は、スクリュー６を軸方向に駆動するものである。また、スクリュー６は、電動サーボモーター13により回転駆動されるようになっている。このサーボモーター13からスクリュー６に回転を伝達するために、ピストンロッド12の外周に固定されたスプライン筒14に、回転伝達用のギヤ15がスプライン嵌合してある。すなわち、ギヤ15は、スクリュー６に対して回り止めされているが、軸方向へは自在に動けるようになっている。
【００１５】
また、21は直圧式の型締装置で、この型締装置21は、固定側プラテン22および可動側プラテン23を有している。この可動側プラテン23は、タイバー24に沿って図示左右方向に移動自在になっており、油圧シリンダー25により型締用ラム26を介して駆動されるものである。この油圧シリンダー25は、サーボ弁などからなる駆動制御装置27により駆動が制御され、型締力を調整可能になっている。そして、固定側プラテン22には、金型装置31のうちの固定型32が取り付けられ、可動側プラテン23には、同可動型33が取り付けられる。なお、前記型締装置21および加熱シリンダー装置１は、コンピューターなどの制御装置101により総合的に制御されるようになっている。
【００１６】
つぎに、金型装置31の構成を図１〜図３に基づいて詳しく説明する。図１から図３において、太い線のハッチングで示してあるのは樹脂である。一対の型体である固定型32および可動型33は、可動側プラテン23の移動により互いに開閉し、型閉時に相互間に成形品形状のキャビティ34を形成するものである。なお、図７に示すように、成形される成形品Ｐは、板状部201の周囲に該板状部201より肉厚な枠部202を設け、前記板状部201の中央に薄肉部203を設けたものであり、薄肉部203の厚さは０．４〜０．２５ミリ程度である。
【００１７】
前記固定型32は、固定側プラテン22に取り付けられる固定側取り付け板36と、この固定側取り付け板36の可動型33側の面に固定された固定型本体部37とを有する。また、固定側取り付け板36にはローケートリング39およびスプルーブッシュ40が固定されている。このスプルーブッシュ40は、加熱シリンダー装置１のノズル４が接続されるもので、内部が材料通路であるスプルー41になっており、固定型本体部37の貫通孔42を貫通して可動型33側へ突出している。そして、固定型本体部37は、型閉め時にキャビティ34を形成する。
【００１８】
前記可動型33は、可動側プラテン23に取り付けられる可動側取り付け板61と、この可動側取り付け板61の固定型32側の面にスペーサーブロック62を介して固定された可動型本体部63とを有する。
【００１９】
そして、可動型本体部63の固定型32側の面には、成形品Ｐに形状に対応した凹部64が形成され、この凹部64が成形品Ｐの一側面、前記固定型本体部37の可動型33の面が成形品Ｐの他側面を形成するものである。
【００２０】
また、閉じた固定型本体部37と可動型本体部63との間には、前記スプルー41をキャビティ34に連通させる材料通路であるランナー71が形成され、このランナー71が前記凹部64に連通している。
【００２１】
さらに、前記可動側取り付け板61と可動型本体部63との間には突き出し板76が型開閉方向へ移動可能に支持されている。この突き出し板76には、ランナー71内で固化した樹脂を突き出すランナー突き出しピン77とが固定されている。
【００２２】
前記可動型33には前記キャビティ34の前記薄肉部203箇所に対応して、入れ子装着部81を形成し、この入れ子装着部81に通気性金型材からなる入れ子82を設け、この入れ子82の反キャビティ34側にガス通路83の一側を連通して設け、このガス通路83の他側は可動型本体部63の外周に開口し、この開口にはタップねじにより接続ねじ部84が形成され、この接続ねじ部84に、ソレノイドなどを用いた切換弁を接続し、この切換弁85の一方に真空ポンプなどの吸引手段86が接続すると共に、他方を大気に開放する。尚、前記ガス通路83は可動型本体部63の内部に形成され、一側を前記入れ子82を介してキャビティ34に連通し、他側をキャビティ34以外の外部に連通している。
【００２３】
前記通気性金型材は、例えば低Ｃ、低Ｎ−Ｃｒ系ステンレス鋼粉末を主原料とする原料を成形し、この成形体を真空中または雰囲気ガス中で焼結し、得られた焼結体を必要に応じ機械加工した後、前記焼結体を窒素雰囲気中、８００〜１１００℃の温度範囲で加熱することにより窒化してなり、全体に微細な連通気孔を有する多孔質材などが用いられる。このような通気性金型材からなるブロック状の入れ子82には、キャビティ側面91以外の面に溝部92を形成し、この例では反キャビティ面93に複数の溝部92が形成され、この溝部92は断面円形であり、先端側は半球面94をなし、この半球面94とキャビティ側面91との間に薄肉部95を形成する。尚、前記キャビティ側面91は成形品Ｐの外面を形成する面である。例えば、前記入れ子82の型開閉方向の厚さは１０ミリ程度であり、前記溝部92の直径Ｄは前記厚さより小さい４〜６ミリ程度であり、前記薄肉部95の厚さＳは1.5〜2.5ミリ程度であり、隣合う溝部92，92間の壁96の最小肉厚Ｔは前記直径Ｄの２分の１より薄く形成されている。尚、入れ子82の周壁96Ａの最小肉厚は前記最小肉厚Ｔより厚く形成されている。また、前記溝部92及び半球面94は、放電加工により形成することが好ましく、放電加工を用いることにより溝部92の内周面及び半球面94における通気性金型材の目詰まりを防止することができる。
【００２４】
以上のような構成の加熱シリンダー装置１、型締装置21および金型装置31を用いて、コンピューターなどの制御装置101により、以下に説明する工程が行われる。
【００２５】
加熱シリンダー装置１においては、可塑化工程と射出工程とが繰り返し行われる。可塑化工程では、ホッパー５からシリンダー本体１内に供給された熱可塑性樹脂が、ヒーター３による加熱とスクリュー６の回転による混練とにより溶融して可塑化される。この可塑化とともに、樹脂は、スクリュー６の回転によって前方へ送られ、シリンダー本体１内の先端側に溜められていく。それに伴って、スクリュー６は樹脂の圧力により後退する。なお、可塑化工程中も、油圧シリンダー11により、スクリュー６には前方への適当な背圧がかけられている。スクリュー６が所定位置まで後退したことが検出されると、油圧シリンダー11の駆動によりスクリュー６が前進し、シリンダー本体１内の先端側の樹脂がノズル４から射出され、金型装置31のスプルー41へ供給される。この場合、加熱シリンダー装置１は、スクリュー６を前進する油圧シリンダー11の駆動開始を射出開始（材料供給開始）の信号として前記制御手段101に出力する。スクリュー６が所定位置まで前進したことが検出されると、あるいは、スクリュー６が前進限まで前進すると、再び可塑化工程となる。
【００２６】
型締装置21は、駆動制御装置27の制御により固定型32と可動型32とを型閉する。型開き位置から型閉め工程を開始すると、この型閉め開始の型閉め信号を駆動制御装置27が前記制御装置101に出力し、その型閉め信号により制御装置101は前記吸引手段86による吸引を開始する。型閉め工程の開始後で、型閉め工程の終了前又は終了後に、加熱シリンダー装置１が射出を開始し、この材料供給開始の信号を制御手段101に出力すると、制御手段101は前記吸引手段の吸引を停止すると共に、切換弁85を切換えてガス通路83の他側を大気に開放する。尚、型閉めとは、キャビティ34が開放された状態から、固定型32と可動型33とが近付いていくことを示し、型閉め完了とはキャビティ34が固定型32と可動型33により塞がれた状態を示す。
【００２７】
一方、射出開始により、加熱シリンダー装置１からスプルー41へ樹脂を射出する。この樹脂は、スプルー41からランナー71を通ってキャビティ34内に充填される。この場合、型閉め前にキャビティ34に連通するガス通路83が吸引手段86により吸引され、キャビティ34付近，ランナー71及びスプルー41は負圧に保たれているため、加熱シリンダー装置１のノズル４から射出された樹脂がスムーズにスプルー41，ランナー71を流れ、射出とほぼ同時に切換弁85が切換わってガス通路83の他側を大気に開放するため、射出された樹脂の圧力によりキャビティ34内のガスが入れ子82を通って排出され、薄肉部203に樹脂が確実に充填される。
【００２８】
そして、キャビティ344において、樹脂は所定の保圧工程を経て、該樹脂が十分に冷却して固化した後、型締装置21により固定型32と可動型33とが型開される。それに伴い、キャビティ34内の樹脂すなわち成形品Ｐとランナー71およびスプルー41内で固化した樹脂は、まず固定型32から離れる。ついで、型締装置21側に設けられた図示していない突き出しロッドが突き出し板76を固定型32の方へ押すことにより、ランナー突き出しピン77がランナー71およびスプルー41内で固化した樹脂を突き出して可動型33から離型させるとともに、成形品突き出しピンが成形品Ｐを突き出して可動型33から離型させる。さらに、ランナー71およびスプルー41内で固化した樹脂および成形品Ｐが取り出された後、再び型閉めが行われ、この型閉め開始の前に切換弁85は吸引手段86に連通する方に切換わっており、型閉め信号と同時に吸引手段86が駆動し、以上の工程が繰り返される。
【００２９】
このような工程において、キャビティ34内のガスが入れ子82を通ってガス通路83から排気され、特にガスがキャビティ34に面する薄肉部95を通って溝部92に入り、ガス通路83へと流れ、スムーズな排気が可能となり、薄肉製品に適した排気条件が得られる。また、入れ子82に目詰まりを発生しても、装着部81に着脱可能に設けた入れ子82を取り外し、洗浄材等を用いて、薄肉部95に詰まった樹脂を取り除いてやれば、再び通気性を確保することができる。さらに、成形時には、キャビティ34に充填された樹脂により入れ子82のキャビティ側面91に圧力が加わるが、溝部92のキャビティ側面91側をアーチ形である半球面94に形成しているから、圧力が加わってもそのアーチ構造によりキャビティ側面91が変形することなく、強度的に優れた物となる。一方、溝部92及び半球面94を放電加工により形成したから、ドリルを用いた切削加工のように金型材に目詰まりを起すことなく、通気性を確保することができる。
【００３０】
このように本実施形態では、請求項１に対応して、互いに開閉し型閉時に相互間にキャビティ34を形成する複数の型体たる固定型32及び可動型33と、１つの前記型体たる可動型33に設けられキャビティ34内のガスを抜くガス通路83と、キャビティ34に設けられガス通路83と連通する通気性金型材たる入れ子82とを備え、キャビティ34内に樹脂を充填して成形品を成形する成形用金型装置において、入れ子82には、キャビティ側面91以外の面にガス通路83に連通する溝部92を設け、この溝部92とキャビティ側面91との間に薄肉部95を設けたから、成形時、固定型32及び可動型33を型閉めして内部にキャビティ34を形成し、このキャビティ34内に樹脂を充填する工程で、キャビティ34内のガスが入れ子82を通ってガス通路83から排気され、特に入れ子82においては、溝部92により薄肉部95が形成されているから、通気性に優れたものとなり、キャビティ34の薄肉部箇所においても樹脂の充填が良好に行われる。また、樹脂が入れ子82に入り込んで目詰まりを発生しても、入れ子82のキャビティ側面91を洗浄し、薄肉部95の目詰まりを解消すれば、通気性を再び確保することができ、目詰まり解消を容易に行なうことができる。
【００３１】
また、このように本実施形態では、請求項１に対応して、溝部92のキャビティ34側が湾曲面たる半球面94に形成されているから、溝部92により薄肉部92は他の部分より薄くなるが、キャビティ34側が半球面94に形成されているため、キャビティ34側からの荷重に対して強度を保つことができ、充填した樹脂の圧力によりキャビティ側面91が変形することを防止できる。
【００３２】
また、このように本実施形態では、請求項２に対応して、通気性金型材たる入れ子82の反キャビティ側面93に溝部92を設けたから、溝部92の四方が壁たる周壁96Ａとなり、キャビティ34側からの荷重に対して有利な構造となる。
【００３３】
また、このように本実施形態では、請求項３に対応して、溝部92を複数設けたから、複数の溝部92により通気性が向上すると共に、溝部92の間に壁96が形成されるから、キャビティ34側からの荷重に対して有利な構造となる。
【００３４】
また、実施形態上の効果として、可動型33の可動型本体部63に入れ子装着部81を設け、入れ子装着部81に入れ子82を着脱可能に設けたから、外して入れ子82の洗浄などを簡便に行なうことができる。また、このように本実施形態では、互いに開閉し型閉時に相互間にキャビティ34を形成する複数の型体たる固定型32及び可動型33と、１つの前記型体たる可動型33に設けられキャビティ34に一側が連通するガス通路83と、このガス通路83の他側に接続された吸引手段86とを備えた金型装置を用い、型開きした固定型32及び可動型33を型閉めする型閉め工程と、キャビティ34に材料通路たるスプルー41とランナー71を通して成形材料たる溶融樹脂を充填する充填工程とを備えた射出成形方法において、型閉め前に吸引手段86により吸引を行い、キャビティ34への溶融樹脂の充填前にガス通路83を大気に開放するから、固定型32と可動型33とが型閉め工程を開始し、型閉めが終了する前に吸引手段86がガス通路83の吸引を行うことにより、キャビティ34付近及び材料通路スプルー41とランナー71が負圧となり、さらに、溶融樹脂を充填する前にガス通路83を大気に開放するため、溶融樹脂の充填圧力によりキャビティ34内のガスがガス通路83から排出され、高速充填であってもスムーズな充填を行うことができ、薄肉部203を有する成形品Ｐの成形が可能となる。
【００３５】
図８〜図９は本発明の第２実施形態を示し、上記第１実施形態と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、同図に示すように、この例の入れ子82には、前記溝部92を所定の間隔Ｋで並べて列を形成し、かつ隣合う列の溝部92は間隔Ｋを２分の１ずらして複数列の溝部92を設けたものであり、通気性に優れると共に、目詰まりの発生を抑制することができ、また、目詰まりが発生した場合も薄肉部95を洗浄すれば通気性を確保することができ、請求項１〜３に対応して上記第１実施形態と同様な作用・効果を奏し、特に、入れ子82のキャビティ側面91の面積が広い場合、複数の溝部92を設けることにより、通気性と強度の両者を備えた構造が得られる。
【００３６】
図１０〜図１２は本発明の第３実施形態を示し、上記第１実施形態と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例の入れ子82は、溝部92Ａの断面が、型開閉方向と交差方向に長い長孔状に形成されており、溝部92Ａの先端は、湾曲面たる半円面97が形成されており、この例の入れ子82においても、通気性に優れると共に、目詰まりの発生を抑制することができ、また、目詰まりが発生した場合も薄肉部95を洗浄すれば通気性を確保することができ、請求項１〜２に対応して上記第１実施形態と同様な作用・効果を奏し、特に、入れ子82のキャビティ側面91の面積が比較的狭い場合は、溝部92Ａが少なく済むため、入れ子82の加工が容易となる。
【００３７】
なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、溝部の断面形状は円形に限らず各種の形状が適用可能である。また、入れ子に溝部92と溝部92Ａとを組み合せて設けるようにしてもよい。また、溝部は周壁97のみに開口してもよい。また、本発明の成形用金型装置は実施例の成形方法に用いるものに限定されないことは言うまでもない。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１の発明は、前記通気性金型材には、前記キャビティ側面以外の面に前記ガス通路に連通する溝部を設け、この溝部と前記キャビティ側面との間に薄肉部を設け、前記溝部のキャビティ側が湾曲面に形成されているものであり、通気性に優れたものとなり、キャビティの薄肉部箇所においても樹脂の充填が良好に行われる。また、樹脂が通気性金型材に入り込んで目詰まりを発生しても、通気性金型材のキャビティ側面を洗浄し、薄肉部の目詰まりを解消すれば、通気性を再び確保することができ、また、キャビティ側が湾曲面に形成されているため、キャビティ側からの荷重に対して強度を保つことができる。
【００３９】
また、請求項２の発明は、請求項１の効果に加えて、前記通気性金型材の反キャビティ側面に前記溝部を設けたものであり、溝部の四方が壁となり、キャビティ側からの荷重に対して有利な構造となる。
【００４０】
また、請求項３の発明は、請求項２の効果に加えて、前記溝部を複数設けたものであり、複数の溝部により通気性が向上すると共に、溝部の間に壁が形成されるから、キャビティ側からの荷重に対して有利な構造となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示すキャビティ回りの断面図である。
【図２】同上、型閉め状態における金型装置の断面図である。
【図３】同上、型開き状態における可動型の断面図である。
【図４】同上、一部を断面にした装置全体の側面図である。
【図５】同上、入れ子の平面図である。
【図６】同上、入れ子の断面図である。
【図７】同上、成形品の斜視図である。
【図８】本発明の第２実施形態を示す入れ子の平面図である。
【図９】同上、図８のＡ−Ａ線断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態を示す入れ子の平面図である。
【図１１】同上、図１０のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１２】同上、図１０のＣ−Ｃ線断面図である。
【符号の説明】
31  金型装置
32  固定型
33  可動型
34  キャビティ
82  入れ子（通気性金型材）
83  ガス通路
91  キャビティ側面
92  溝部
93  反キャビティ面
94  半球面（湾曲面）
95  薄肉部
97  半円面（湾曲面）
Ｐ  成形品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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