(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融樹脂を射出するノズルから、スプル・ランナを経て成形キャビティに溶融樹脂を充填し、樹脂の固化を待って金型を開き成形品を取出す樹脂成形品の製造において、
ランナ空間を構成する金型部材の一部を可動コアとし、スプルと向き合う可動コアの対応位置は可動コアから動作が独立したスプルロックピンで構成し、成形キャビティに溶融樹脂を充填した後ランナ内の樹脂が流動性を保持している間に、ランナ空間を狭めるように前記可動コアを駆動させ、一方、前記スプルロックピンは動かさず元の位置のままとすることにより、当該可動コア箇所は樹脂が残留した凹部とすることを特徴とする射出成形による樹脂成形品の製造法。
【請求項２】
ランナ空間を構成する金型部材の一部を可動コアとし、スプルと向き合う可動コアの対応位置は可動コアから独立したスプルロックピンで構成し、ランナ空間の大きさを溶融樹脂射出時の状態から可逆的に狭めるための可動コア駆動手段と前記可動コア駆動時にスプルロックピンを元の位置にとどめるスプルロック保持構造を備えた射出成形金型。
【請求項３】
可動コアにヒータを具備した請求項２記載の射出成形金型。
【請求項４】
可動コアに超音波発振装置を具備した請求項２記載の射出成形金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形品以外の不要樹脂を削減できる射出成形による樹脂成形品の製造法ならびに射出成形金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、樹脂の射出成形による成形品の製造において、廃棄物となる樹脂材料を削減する手段として断熱ランナ方式がある。この方式では、金型の成形キャビティと成形キャビティへ充填する溶融樹脂の通路であるランナとの間に断熱材を介在させる。成形キャビティとランナとの間を断熱材で分離した構造の金型を使用するのである。そして、一方ではランナにとどまっている樹脂が常に流動性を保持するように金型温度を制御し、他方では成形キャビティに充填された樹脂が適切に冷却されて固化するように金型温度を制御する。ランナにある樹脂を常に流動状態に維持しつつ、成形キャビティに充填された樹脂については、熱可塑性樹脂の場合は冷却固化させ、熱硬化性樹脂の場合は熱硬化反応を進めて、成形品を得る方式である。この方式では、ランナに残っている樹脂を次の成形サイクルで成形キャビティに充填し、成形品を成形するために使用するので樹脂材料の無駄がないという利点がある。
【０００３】
ところで、この方式では、ランナにある樹脂を常に適切な流動状態に維持しておくことが重要である。従って、熱硬化性樹脂のように時間経過により熱硬化反応が進んで流動性が低下する樹脂には適さない。また、この方式では、成形キャビティとランナを区分けするゲートを堺にして、ランナ側では樹脂を流動状態に維持し、成形キャビティ側では樹脂を冷却して固体にすることが重要であり、そのためのゲート部の温度制御が難しい問題がある。温度制御の最適設定範囲が狭く、温度制御が適切でないと、成形キャビティに充填された樹脂の固化を待つ間に、ランナにある樹脂の流動性が低下して次の成形サイクルで射出をできなくなったり、逆に成形キャビティに充填した樹脂の固化が不足し、成形品の変形等が発生しやすくなる。
そこで、上記の断熱ランナ方式では、ゲートに針状のバルブを採用し、ランナと成形キャビティの間を分けることが多い。しかし、この針状のバルブは精密な部品で構成されるため、ガラス繊維で強化した樹脂等のように金型摩耗を起こしやすい樹脂材料の射出成形には適用できない。
【０００４】
以上のように、断熱ランナ方式による樹脂成形品の製造法においては、成形条件の最適設定範囲が狭く安定しないこと、適用できる樹脂材料の種類に制限があること等の問題がある。また、断熱ランナ方式の成形金型は、その複雑な構造と精度の高い金型温度制御を必要とするため、金型製作費用が割高になることや、成形終了後もランナに樹脂が残るため、分解清掃時に樹脂を除去する手間がかかる等の保守・保全性に問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、廃棄物となる樹脂材料を削減する射出成形を行なう場合に、上記断熱ランナ方式の問題点を解決し、適用できる樹脂材料の種類と成形条件の最適設定範囲を広げ、金型製作費用を下げ金型保守・保全性も改善する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る方法は、溶融樹脂を射出するノズルから、スプル・ランナを経て成形キャビティに溶融樹脂を充填し、樹脂の固化を待って金型を開き成形品を取出す樹脂成形品の製造において、ランナ空間を構成する金型部材の一部を可動コアとし、スプルと向き合う可動コアの対応位置は可動コアから動作が独立したスプルロックピンで構成する。成形キャビティに溶融樹脂を充填した後ランナ内の樹脂が流動性を保持している間に、ランナ空間を狭めるように前記可動コアを駆動させ、一方、前記スプルロックピンは動かさず元の位置のままとすることにより、当該可動コア箇所は樹脂が残留した凹部とする。
ランナ空間を狭めるように可動コアを駆動させると、ランナにあった樹脂は成形キャビティに押し込まれ、ランナに残る樹脂の厚みは薄くなる。成形後には不要で廃棄されるか再生処理をされることになるランナに残る樹脂を削減することができる。ランナには、厚みの薄い膜状の樹脂が残るが、これは、上記可動コア凹部に残留した樹脂と連続しており、成形後に金型を開いたとき、全て一側に残る。そして、可動コアを元の位置に戻す段階で、可動コア凹部に残留した樹脂はスプルロックピンで突き出され、スプル部及びランナ部樹脂が一緒に金型から脱落する。本発明に係る製造法は、成形キャビティに溶融状態の樹脂を充填した後も、ランナにある樹脂がしばらくの間は流動性を保持していることに着目している。可動コアの駆動は、成形キャビティに溶融樹脂を充填した後ランナ内の樹脂が流動性を保持している間に行なわれればよいから、断熱ランナ方式に必要であった精度の高い金型温度制御の必要がない。
【０００７】
上記の製造法に用いる射出成形金型は、ランナ空間を構成する金型部材の一部を可動コアとし、ランナ空間の大きさを溶融樹脂射出時の状態から可逆的に狭めるための可動コア駆動手段を備えたものである。可動コアにヒータや超音波発振装置を備えこれらを作動させると、ランナにある樹脂の固化を遅らせることができるので、都合がよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る射出成形による樹脂成形品の製造法は、射出成形機で樹脂材料を可塑化し、成形キャビティに溶融状態の樹脂を適量充填した後、ランナにある樹脂がしばらくの間は流動性を保持していることに着目している。成形キャビティに溶融状態の樹脂を充填した後、ランナにある樹脂が冷却固化又は熱硬化反応の進行により流動性を失う前に、強制的にランナ空間を狭めてランナ空間の樹脂を成形キャビティに押し込む。ランナ空間を構成する金型部材の一部を可動コアとし、可動コア駆動手段として成形機の成形品突き出し機構を利用したり、別途金型内に駆動装置を設けて可動コアを動かし、ランナ空間の体積を溶融樹脂射出時の状態から可逆的に減少させるのである。ランナには、厚みの薄い膜状の樹脂が残るだけであり、不要で廃棄物となる樹脂を削減することができる。
【０００９】
射出成形する樹脂が熱硬化性の場合、ランナ内の樹脂の流動性は比較的良好でかつその流動性が長く維持されるので、可動コアを駆動することによりランナに残る樹脂の厚みを容易に薄くできる。一方、射出成形する樹脂が熱可塑性の場合、可動コアを駆動してランナに残っている樹脂を少なくしていくと、樹脂の熱が金型に奪われやすくなるため、樹脂の冷却固化が急激に進む。樹脂の冷却固化が起こってしまうと、それ以上ランナ空間を狭めることはできない。そこで、可動コアにヒータを具備し周囲の金型部材より温度を高くし、ランナに残っている樹脂が長い時間流動性を維持できるようにするとよい。これによってランナに残る樹脂を厚みの薄い膜状にまですることができる。ヒータの代わりに超音波発振機を可動コアに取り付け、ランナに残っている樹脂に超音波振動を加えることによっても、ランナに残っている樹脂の流動性を維持することが可能になる。
【００１０】
【実施例】
本発明に係る射出成形金型の実施例を図１、図２に示す。図１は金型の側面断面図、図２は可動側金型の正面図である。
この金型は、１回の成形で８個の円筒状成形品を製造するためのものである。図２に示すように、８個の各成形キャビティ１に樹脂を分配し充填するために、はしご状のランナ２を設けてある。ランナ空間を構成するための金型部材の一部を、ランナ形状に合わせて加工された可動コア４とし、はめ込む。成形機の射出ノズル１１からスプル３・ランナ２へとつながり、スプル３の直下は、可動コア４から独立した部材（スプルロックピン６）で構成する。可動コア４を可動コア板８に固定し、可動コア板８を成形機の突き出し装置７と連動させる。突き出し装置７の作動により、まず、図１の右方向へ可動コア４を３．８ｍｍ移動させることができ、ランナ２の空間の厚みは４ｍｍから０．２ｍｍに狭まる。この動作は、成形キャビティ１に溶融樹脂を充填した後ランナ２内の樹脂が流動性を保持している間に実施される。図３は図２のＡ−Ａ’線に沿うランナ部の金型断面図であり、可動コア４の移動前（樹脂射出中）と移動後（樹脂射出後）の状態を示している。樹脂射出後には、ランナ２の空間が狭くなっていることを表している。
【００１１】
また、可動コア板８には、可動コア板８から移動量３．８ｍｍの遅れで作動する突き出し板９が連動しており、成形機の突き出し装置７を図１の右方向へ３．８ｍｍを越えて駆動したとき、可動コア板８に押されて突き出し板９が図１の右方向へ移動し成形品突き出しピン５が作動するよう設定している。
【００１２】
本発明に係る実施例の射出成形の手順を、以下順を追って説明する。
手順１（図４）
成形機に取り付けた金型を締める。この状態では、可動コア４は図最左位置にあり、ランナ２の厚みは４ｍｍである。既に、図１において説明した状態である。
【００１３】
手順２（図５）
成形機の射出ノズル１１から溶融状態の樹脂材料を適切量射出し、スプル３・ランナ２を経て成形キャビティ１に充填する。
【００１４】
手順３（図６）
手順２の後、ランナ２内の樹脂が溶融状態にある間に、突き出し装置７を駆動させることで、可動コア板８を介して可動コア４を図右側方向へ３．８ｍｍ移動せしめ、ランナ２の空間を狭めてそこにあった樹脂を成形キャビティ１に押し込む。ランナ２の厚みは０．２ｍｍとなる。スプルロックピン６は動かず元の位置にあるので、可動コア４が移動してできた小さな凹部（スプルロックピン６の先端がその底部となっている）には樹脂が残ったままとなる。この状態で成形キャビティ１内の樹脂が固化するまで射出圧力を保持する。
【００１５】
手順４（図７）
金型を開く。射出した樹脂は、すべて成形キャビティ１側の金型に残っている。
【００１６】
手順５（図８）
突き出し装置７をさらに図右方向へ駆動させることで、突き出し板９は可動コア板８に押される。突き出し板９を介して突き出しピン５を図右側方向へ移動せしめ、成形品１２を成形キャビティ１から突き出して取出す。このとき、可動コア４とスプルロックピン６は、突き出しピン５と同様に図右側方向へ移動する。スプルロックピン６は、突き出し板９を介して移動せしめられる。
【００１７】
手順６（図９）
突き出し装置７をこれまでとは反対方向（図左方向）へ駆動させることで、可動コア４と突き出しピン５及びスプルロックピン６を元の図最左位置に戻す。まず、可動コア４だけが図左方向へ３．８ｍｍ移動するので、手順３において小さな凹部に残った樹脂はスプルロックピン６により突き出されることになる。これによって、スプル及びランナ部樹脂１３は、金型から脱落する（ランナ部樹脂は厚み０．２ｍｍ）。可動コア４が図左方向へ３．８ｍｍを越えて移動すると、突き出し板９は可動コア板８に押され、突き出しピン５とスプルロックピン６が図左方向へ移動する。
このようにして、１回の成形が完了する。
【００１８】
次に、可動コア４とスプルロックピン６の協働関係の詳細を図１０により説明する。
上記で説明した手順２においては、可動コア４とスプル３の直下に位置するスプルロックピン６の上面は同一面にあり、ランナ２の空間を構成している。可動コア７のスプルロックピン６との摺動面には、上面からわずかに下がった位置に小さな凹陥部１０を形成しておく。
手順３において、可動コア４を図右側方向へ３．８ｍｍ移動させたとき、スプルロックピン６は動かず元の位置にあるので、可動コア４が移動してできた小さな凹部（スプルロックピン６の先端がその底部となっている）には樹脂が残ったままとなる。このとき、凹陥部１０に樹脂が充填され、わずかなアンダーカット部が形成される。
手順４において金型を開くとき、スプル及びランナ部樹脂１３は上記アンダーカット部に保持され、成形キャビティ１側の金型に残る。
手順６において、まず、可動コア４だけが図左方向へ３．８ｍｍ移動するので、スプル及びランナ部樹脂１３はスプルロックピン６により突き出されることになる（無理抜きされる）。これによって、スプル及びランナ部樹脂１３は、金型から脱落する。
【００１９】
表１に、上記実施例と従来例（可動コア４を移動させない場合）の必要樹脂重量の比較を示す。本発明に係る実施例では、スプル及びランナ部樹脂量が１５．７ｇから１．２ｇに削減され、その削減率は９２％である。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
図１１に、可動コア４にヒータ１４を内蔵した実施例を示す。この実施例は、可動コア４を移動させてランナ２の厚みを薄くする過程で、ランナ２にある樹脂の肉厚が薄くなるに従い金型に熱を奪われ流動性を失い易いガラス繊維充填熱可塑性樹脂等に適用する。成形手順は上述した手順と同じである。
【００２２】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る製造法は、ランナ空間に残る樹脂を大幅に削減でき、省資源及び廃棄物低減に大きく貢献できるものである。その方法は、ランナ空間に残っている樹脂が溶融状態にある間に可動コアを移動させるものであるから、成形条件の最適設定範囲を広げることが可能である。断熱ランナ方式の如き複雑な構造の成形金型も必要としないから、適用できる樹脂材料の種類と金型製作費用を下げ金型保守・保全性も改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る射出成形金型の側面断面図である。
【図２】本発明の実施例に係る射出成形金型の可動側金型正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ’線に沿うランナ部の金型断面図であり、可動コア４の移動前（樹脂射出中）と移動後（樹脂射出後）の状態を示す図である。
【図４】本発明の実施例に係る射出成形の手順を示し、手順１における射出成形金型の側面断面図である。
【図５】同手順２における射出成形金型の側面断面図である。
【図６】同手順３における射出成形金型の側面断面図である。
【図７】同手順４における射出成形金型の側面断面図である。
【図８】同手順５における射出成形金型の側面断面図である。
【図９】同手順６における射出成形金型の側面断面図である。
【図１０】本発明の実施例に係る射出成形の手順において、手順２，３，４，６における可動コア４とスプルロックピン６の協働関係の詳細を示す断面図である。
【図１１】本発明の他の実施例に係る射出成形金型の側面断面図である。
【符号の説明】
１は成形キャビティ
２はランナ
３はスプル
４は可動コア
５は突き出しピン
６はスプルーロックピン
７は成形機の突き出し装置
８は可動コア板
９は突き出し板
１０は凹陥部
１１は成形機の射出ノズル
１２は成形品
１３はスプル及びランナ部樹脂
１４はヒータ
【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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