(57)【要約】【課題】バリによる成形不良の防止、成形品品質の向上、及び成形品生産性の向上が可能で、耐久性の良好な金型装置を提供する。【解決手段】成形材料が充填される成形品キャビティが第１の金型１と第２の金型２との間に形成される。第１の金型１と第２の金型２との間に湯だまりキャビティが形成され、湯だまりキャビティと成形品キャビティの成形材料最終充填部分とが第１の金型１に形成された湯だまり流路キャビティにより連通し、湯だまりキャビティに通ずるエアベント１３が形成される。型開きに際して、成形品３が第２の金型２に随伴し、湯だまり流路１０は湯だまり９と共に成形品３から切り離されて第１の金型１から離脱して第２の金型２に随伴する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形材料が充填される成形品キャビティが第１の金型と第２の金型との間に形成されるように構成された成形用金型装置であって、
前記第１の金型と前記第２の金型との間に湯だまりキャビティが形成され、該湯だまりキャビティと前記成形品キャビティの成形材料最終充填部分とが前記第１の金型に形成された湯だまり流路キャビティにより連通し、前記湯だまりキャビティに通ずるエアベントが形成されるように構成されており、
型開きに際して、成形品が前記第２の金型に随伴し、湯だまり流路は湯だまりと共に前記成形品から切り離されて前記第１の金型から離脱して前記第２の金型に随伴することを特徴とする成形用金型装置。
【請求項２】
前記湯だまりキャビティ及び前記湯だまり流路キャビティが形成される箇所の前記第１の金型と前記第２の金型とのパーティングラインは、前記成形品キャビティの前記湯だまり流路キャビティとの接合部分よりも前記第２の金型寄りに形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の成形用金型装置。
【請求項３】
前記湯だまり流路キャビティは、前記成形品キャビティとの接合部分から前記第２の金型の方へと、型開閉方向に直交する面に対して斜めに、延びていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の成形用金型装置。
【請求項４】
前記湯だまりキャビティには、前記第２の金型に形成された離型突起キャビティが付設されていることを特徴とする、請求項１乃至３の何れか一項に記載の成形用金型装置。
【請求項５】
前記離型突起キャビティは、前記湯だまりキャビティとの接合部分から前記第２の金型の方へと、型開閉方向に直交する面に対して斜めに、延びていることを特徴とする、請求項４に記載の成型用金型装置。
【請求項６】
離型突起の離型抵抗は湯だまり流路の離型抵抗よりも大きいことを特徴とする、請求項４又は５に記載の成型用金型装置。
【請求項７】
前記第２の金型には、前記湯だまりキャビティに対応して、型開閉方向に移動可能な湯だまり突出しピンが付設されていることを特徴とする、請求項１乃至６の何れか一項に記載の成形用金型装置。
【請求項８】
前記第１の金型と前記第２の金型とのパーティングラインは、前記湯だまりキャビティと前記湯だまり流路キャビティとの接合部分から、型開閉方向に直交する面に対して斜めに、延びている傾斜部を有することを特徴とする、請求項１乃至７の何れか一項に記載の成形用金型装置。
【請求項９】
前記成形品キャビティは、前記湯だまり流路キャビティとの接合部分の近傍において、前記第２の金型の側に位置する突起転写キャビティを有することを特徴とする、請求項１乃至８の何れか一項に記載の成形用金型装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の成形用金型装置を用いて成形品を製造する方法であって、
型開きに伴い、成形品を前記第２の金型に随伴させ、湯だまり流路を湯だまりと共に前記成形品から切り離して前記第１の金型から離脱させ前記第２の金型に随伴させることを特徴とする、成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形用金型装置及び成形品の製造方法に関する。本発明は、典型的には、射出成形等の成形の分野において使用される金型装置及びそれを用いて実施される成形品の製造方法に関するものである。
【０００２】
本発明は、例えば、ポリ乳酸等の流動性が良い材料に無機フィラーを添加してなる樹脂を成形材料として使用し、特にバリ対策が必要なプラスチック筐体等の成形品を射出成形工法にて製造するのに、好ましく適用される。
【背景技術】
【０００３】
射出成形等に代表されるように、金型中に樹脂材料を充填、硬化することで、成形品を高生産、高精度に製造する技術は、現在、様々な製品の筐体部品等に適用され、ものづくりにおける主要な生産手段の１つとなっている。しかしながら、この射出成形工法は、その製造原理上、成形品品質を確保するためには、様々な課題に対してバランスの取れた適正条件を選定することが非常に重要である。その理由は、射出成形工法における総合的な品質確保のための種々のアプローチが、相反する場合があるためである。
【０００４】
例えば、金型内への樹脂の充填工程においては、溶融させた樹脂を金型内の空間に流し込むが、このときに最初に金型内の空間に存在していた空気を効率よく金型の外に放出できないと、金型内への樹脂の適正な充填が困難になり、充填不良となる未充填や、樹脂流動末端で逃げ場を失った空気が断熱圧縮されて発熱し、樹脂材料の一部に樹脂焼けが発生するなどの成形不良となる。そのため、金型内への樹脂の充填工程中に金型内の空気を放出する必要がある。その方法としては、例えば、固定側金型と可動側金型とが接触する部分（以降、パーティングラインと記載）の一部に金型内の空気を大気中に放出するためのわずかな隙間（以降、エアベントと記載）を設けることが一般的である。このエアベントについては、次のような問題がある。即ち、隙間（寸法）が大き過ぎると、成形時に樹脂材料の一部がエアベントに流れ込みバリを生ずる。また、隙間が小さ過ぎると、空気が効率よく放出されないこととなる。従って、これらの問題が発生しないバランスのとれた寸法のエアベントの選定が重要となる。
【０００５】
一方で近年では、石油由来の原材料の削減を目的として、環境配慮型プラスチック成形材料として、ポリ乳酸を使用したバイオプラスチックの開発、適用例が増えてきている。ポリ乳酸は、それ自体は流動性の良い材料であるが、成形後の機械的物性を確保する目的や材料自体に難燃性を付与する目的で、無機フィラー等を添加して使用する場合がある。これにより成形材料全体で考えた場合の樹脂粘度は上昇するため、成形時には樹脂粘度上昇を加味して成形圧力を増すことで、金型内への樹脂の充填を確保する。しかるに、部分的には流動性の良いポリ乳酸が存在しているため、高い圧力で射出されたポリ乳酸はエアベントにも流れ込み、バリが発生しやすく、エアベントの隙間（寸法）の適正範囲が狭くなる問題があった。さらに、ポリ乳酸は結晶性樹脂であり、結晶化度が低いと、硬化時の材料物性が低下する。この材料物性低下を防ぐためには、硬化時の結晶化度を高める必要がある。そのためには、材料の熱変形温度前後の比較的高温に金型温度を設定する必要があり、この点も成形時にバリが発生しやすい要因となっていた。従って、ポリ乳酸を使用したバイオプラスチックの普及には、これらのバリ発生に関する問題への対応が、より一層重要となっている。
【０００６】
これらの問題に対応するために、パーティングライン等に形成するエアベントを含め、金型嵌合部を高精度に加工して隙間を小さくすることで、ポリ乳酸の隙間への浸透を抑制し、バリの発生を防ぐ方法がある。しかしながら、この場合は、高精度加工により金型加工費が高くなるばかりでなく、金型内の空気が抜ける隙間が狭くなるために、さらに流動性が悪くなるという悪循環を招く問題があった。
【０００７】
これらの課題に対して、例えば、特許文献１では、図１２に示されるように、成形品の突き出しを行うための突き出しピン７に固定された突き出し板６の端部で湯だまり４の上部開口４ａを閉鎖し、湯だまり４をゲート４ｂによってキャビティ型３の末端に接続すると共に、湯だまり４をガス抜きリング１に対面させ、湯だまり４に出来上がった捨てゴマ９を突き出すツバ付き突き出しピン１０を、突き出しピン７の動作との間に時間差を確保して摺動させることを提案している。ここでは、可動側金型に湯だまりを形成し、湯だまりから空気抜きすると共に、湯だまりに出来上がった捨てゴマを突き出すための突出しピンは他の突き出しピンとの間に時間差を持たせるような構造となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１５３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ただし、特許文献１で提案されている構造の場合、可動側金型の構造が複雑になり、湯だまり上部の金型構造が弱くなるため、金型耐久性に問題がある。さらにこのような構造の場合、可動側金型構造の複雑さから、充填末端となる最終充填位置に空気抜きすることが制限されやすく、空気抜き効果が十分に得られない場合がある。また、図１２に示されるように、リブ３ａは湯だまり４との位置関係上、特定の高さにする必要があり、成形品取りだし後にリブ３ａを削除しなければならない工程を要する等の問題がある。さらにガス抜きリング１の隙間に樹脂が侵入した場合は、通常の成形動作における侵入樹脂除去ができないため、連続した成形が困難になるという問題がある。
【００１０】
本発明の１つの目的は、以上のような技術的課題を解決することにあり、特に、バリによる成形不良の防止、成形品品質の向上、及び成形品生産性の向上が可能で、耐久性の良好な金型装置を提供することである。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、以上のような金型装置を用いて実施される、バリによる成形不良の防止、成形品品質の向上、及び成形品生産性の向上が可能な成形方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、上記いずれかの目的を達成するものとして、
成形材料が充填される成形品キャビティが第１の金型と第２の金型との間に形成されるように構成された成形用金型装置であって、
前記第１の金型と前記第２の金型との間に湯だまりキャビティが形成され、該湯だまりキャビティと前記成形品キャビティの成形材料最終充填部分とが前記第１の金型に形成された湯だまり流路キャビティにより連通し、前記湯だまりキャビティに通ずるエアベントが形成されるように構成されており、
型開きに際して、成形品が前記第２の金型に随伴し、湯だまり流路は湯だまりと共に前記成形品から切り離されて前記第１の金型から離脱して前記第２の金型に随伴することを特徴とする成形用金型装置、
が提供される。
【００１３】
また、本発明によれば、上記いずれかの目的を達成するものとして、
上記の成形用金型装置を用いて成形品を製造する方法であって、
型開きに伴い、成形品を前記第２の金型に随伴させ、湯だまり流路を湯だまりと共に前記成形品から切り離して前記第１の金型から離脱させ前記第２の金型に随伴させることを特徴とする、成形品の製造方法、
が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、金型が開く際に湯だまり流路先端と成形品との接合面を確実に自動で切断することで、成形品のバリ発生を防止し、湯だまりキャビティに通ずるエアベントにて、金型内の空気を効率よく大気中に放出することで、成形不良を防止し、成形品品質を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明によれば、金型が開いて湯だまり流路先端と成形品との接合面を切断する際に、湯だまりを確実に第２の金型例えば可動側金型に残すことができるので、エアベントにバリが発生していたとしても、突出し工程で、湯だまりを突出する際に当該バリも一体の状態で確実に除去することが可能となる。このため、一般の射出成形工程と同様な手順で、湯だまりの対処を自動的に行なうことができ、湯だまりを形成しない場合と同等の生産性が確保でき、成形後に成形品の後加工を行なう必要が無く生産性を向上することが可能となる。
【００１６】
また、本発明によれば、金型を開く際に湯だまり流路先端を切断する構造としたことにより、成形品側面に金型分割面に基づく線が発生することを防止でき、かつ金型構造として、エッジや肉薄になる等の金型構造上、極端に弱い箇所が発生しないため、金型耐久性、メンテナンス性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態の金型装置を示す断面図である。
【図２】図１の第１実施形態の金型装置のa部における部分拡大図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の金型装置を示す断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態の金型装置を示す断面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態の金型装置を示す断面図である。
【図６】本発明の第５の実施形態の金型装置を示す断面図である。
【図７−１】本発明の第６の実施形態の金型装置及び成形品製造方法を示す工程断面図である。
【図７−２】本発明の第６の実施形態の金型装置及び成形品製造方法を示す工程断面図である。
【図７−３】本発明の第６の実施形態の金型装置及び成形品製造方法を示す工程断面図である。
【図７−４】本発明の第６の実施形態の金型装置及び成形品製造方法を示す工程断面図である。
【図８】本発明の第６の実施形態の金型装置及び成形品製造方法において金型が閉じた状態における金型装置a部を示した部分拡大工程断面図である。
【図９】本発明の第６の実施形態の金型装置及び成形品製造方法において金型がわずかに開いた状態における湯だまり流路の変形状態を示した金型装置a部の部分拡大工程断面図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態の金型装置及び成形品製造方法において湯だまりをわずかに突出した際の離型突起の変形状態を示した金型装置a部の部分拡大工程断面図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態の金型装置及び成形品製造方法において湯だまりを完全に突出した状態を示した金型装置a部の部分拡大工程断面図である。
【図１２】従来の技術を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、これは、発明の範囲を以下に示すものに限定する意図を示すものではない。
【００１９】
尚、以下の説明において、第１の金型及び第２の金型としてそれぞれ固定側金型及び可動側金型を示すが、これらは逆であってもよい。
【００２０】
また、以下の説明においては、第１の金型、第２の金型及びこれら双方の金型の間の領域に形成される空間であるところの、成形品キャビティ、湯だまりキャビティ、湯だまり流路キャビティ、及び離型突起キャビティについては、それぞれこれらの空間に充填された成形材料により構成されるところの、成形品、湯だまり、湯だまり流路、及び離型突起として記載されることがある。即ち、以下の説明において、成形品、湯だまり、湯だまり流路、及び離型突起は、これらを成形するための空間領域を指す場合もあるものとする。
【００２１】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の金型装置の第１の実施形態を示す断面図である。
【００２２】
図１に示す本発明の金型装置の構造について説明する。まず、固定側金型１及び可動側金型２の材質についてであるが、一般的な金型材料、例えば、鋼材（Ｓ５０Ｃ、ＳＫＤ６１、ＳＵＳ４２０、ＳＫＤ１１）を用いることができる。また、金型材料としてアルミニウム（Ａ７０００番相当）を使用することもある。アルミニウムを用いる場合の長所は、熱伝導率が高いため冷却性に優れる点や、鋼材に比較し、加工性に優れ、軽量である点があげられる。突出しピン６の材質は、ＳＫＤ６１ (熱間工具鋼)やＳＫＨ５(高速度鋼)を用いることができる。続いて、金型内において、成形材料である樹脂が充填される箇所について説明する。射出成形機（図示せず）にて溶融された樹脂材料は、固定側金型１のスプルランナ４を経由して、固定側金型１と可動側金型２との間に形成された成形品キャビティに至り、該キャビティに充填されて成形品３を形成する。この成形品の樹脂材料充填末端部分は、図１のａ部内に位置し、成形品のスプルランナ４との接合部から最も遠く、樹脂材料が最後に充填される部分である。
【００２３】
a部の部分拡大図である図２に示されるように、樹脂材料充填末端部分に近接して、固定側金型１と可動側金型２との間に湯だまりキャビティが形成されており、該キャビティに樹脂材料が充填されて湯だまり９を形成する。
【００２４】
これらのスプルランナ４、成形品３及び湯だまり９は、全て同一の樹脂材料で形成される。この樹脂材料としては、一般的な射出成形に使用可能な材料をそのまま利用することができる。樹脂材料の例をあげると、非結晶性樹脂であれば、ＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ Ｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂等であり、結晶性樹脂であれば、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、液晶ポリマー、ポリ乳酸等である。これらの樹脂材料は２種類以上混合して使用することも可能である。また、成形品１の弾性率を向上させたり、樹脂に難燃性を付与したりする目的で、樹脂中にガラス繊維等の無機フィラー、シリコーン等の有機フィラーを添加して使用することもできる。
【００２５】
本発明の金型装置の特徴的な箇所は、図２に示される部分(図１のａ部)であり、その構造について詳細に説明する。成形品３の成形時に樹脂材料充填末端部分となる成形品端面７の近傍にて、湯だまりキャビティが形成される。湯だまりキャビティは、固定側金型１に形成された湯だまり流路キャビティを介して、湯だまり流路先端１１において、成形品キャビティの樹脂材料充填末端部分と連結している。湯だまり流路キャビティに樹脂材料が充填されて湯だまり流路１０を形成する。これにより、成形品３とともに湯だまり流路１０及び湯だまり９が形成される構造となっている。
【００２６】
ここで、湯だまりキャビティ及び湯だまり流路キャビティが形成される箇所の固定側金型１と可動側金型２とのパーティングライン８は、成形品キャビティの湯だまり流路キャビティとの接合部分（湯だまり流路先端１１又は成形品端面７に相当する部分）よりも可動側金型２寄りに形成されている。
【００２７】
また、湯だまりキャビティには、湯だまり流路キャビティの反対側に、可動側金型２に形成された離型突起キャビティが付設されており、該キャビティに樹脂材料が充填されて離型突起１２を形成する。
【００２８】
ここで、成形品３と連結されている湯だまり流路先端１１は、直径２ｍｍ以下であることが望ましい。その理由は、金型が開く際に湯だまり流路先端１１と成形品３との連結部分を確実に切断する必要があり、なおかつ、成形品３に切断部分が目立たないようにするためである。一方で、この湯だまり流路先端１１を介して、湯だまり９や離型突起１２に確実に樹脂を充填する必要もあるため、使用する樹脂や成形品３の形状、大きさに合わせて、湯だまり流路先端１１の寸法を適宜調整することが望ましい。また、断面形状は一般的には円形が望ましいが、その理由は金型の加工がしやすいためである。湯だまり流路１０は、図２に示すように、固定側金型１中に形成されており、かつ湯だまり流路先端１１の位置より可動側金型の方且つ成形品３とは反対側の方へと型開き方向に対して斜めに延びることで、湯だまり９に連結されている。
【００２９】
さらに湯だまり９との連結部分である湯だまり流路１０の根元は、湯だまり流路先端１１よりも太くなければならない。その理由は、金型が開く際に湯だまり流路先端１１と成形品３との連結部分のみを確実に切断するとともに、湯だまり９と湯だまり流路１０とは、金型が開いた後も互いに連結されていなければならないからである。即ち、湯だまり流路先端１１とともに湯だまり流路１０が湯だまり９から切断されてしまうと、湯だまり流路キャビティに樹脂が残ってしまう事となり、連続した成形ができなくなるためである。湯だまり流路１０の根元を流路先端１１の位置より可動側金型の方にしているのは、金型が開く際に湯だまり流路１０の根元に力がかかりにくいようにして、なおかつ、湯だまり流路１０に充填された樹脂が変形して、湯だまり９と一体のままで、湯だまり流路１０から離型するようにし、すなわち成形された樹脂が湯だまり流路１０の根元で切断されることを防止するためである。このときの湯だまり流路先端１１と湯だまり流路１０の根元とを結ぶ方向の角度は、湯だまり流路先端１１と湯だまり流路１０とがどちらも成形品端面７上の同一面上にある場合を０°としたとき、即ち型開閉方向と直交する方向に対して、４５°以上であることが望ましい。しかし、使用する樹脂材料や、先端と根元との直径または面積の差または比率などを考慮し、根元が切れない角度に調整すればよく、４５°以上に限定されるものではない。
【００３０】
即ち、本実施形態においては、湯だまり流路キャビティは、成形品キャビティとの接合部分から可動側金型２の方へと、型開閉方向に直交する面に対して斜めに、延びている。また、湯だまり流路キャビティは、湯だまりキャビティとの接合部分が成形品キャビティとの接合部分よりも太い。また、湯だまりキャビティには、可動側金型２に形成された離型突起キャビティが付設されている。また、離型突起キャビティは、湯だまりキャビティとの接合部分から可動側金型２の方へと、型開閉方向に直交する面に対して斜めに、延びている。また、離型突起１２の離型抵抗は湯だまり流路１０の離型抵抗よりも大きい。また、離型突起キャビティは、湯だまりキャビティとの接合部分が先端部分よりも太い。
【００３１】
かくして、型開きに際して、成形品３は可動側金型２に随伴し、湯だまり流路１０は湯だまり９と共に成形品３から切り離されて固定側金型１から離脱して可動側金型２に随伴する。
【００３２】
湯だまり９は、成形時に湯だまり流路１０を介して樹脂が充填されて成形され、金型が開いた後の突出し工程において、突出しピンによって突出される構造となっている。湯だまり９を中心として、湯だまり流路１０の反対側には、湯だまり９に離型突起１２が付設される。離型突起１２は、可動側金型２中に形成されており、金型が開いた後の突出し工程において、湯だまり９と一体のままの状態で突出される。この時、離型突起１２と湯だまり９との接合部分が切れてしまうと、連続した成形ができなくなるため、この接合部分は離型突起１２の先端よりも太くしておき、なおかつ離型突起１２が接合部分の位置より可動側金型２の方へと型開閉方向に対して斜めに延びるように設計することが望ましい。その理由は、突出し工程の際に、離型突起１２と湯だまり９との接合部分に力がかかりにくくなるようにするのみでなく、離型突起１２に充填された樹脂が変形して、湯だまり９と一体のままで離型突起１２から離型するようにし、すなわち離型突起１２の根元で成形樹脂が切断されることを防止するためである。
【００３３】
可動側金型２には、湯だまりキャビティに対応して、型開閉方向に移動可能な湯だまり突出しピン６が付設されている。
【００３４】
離型突起１２の形状に成形された樹脂は、突出し工程で湯だまり９に成形された樹脂と一緒に突出される。その際に、湯だまり９と突出しピン６とが、密着界面で剥離せずに密着したままとなる。離型突起１２の１つの役割は、突出し工程の後に突出しピン６が元の位置に戻る際に、湯だまり９も一緒に可動側金型２の中に戻らないように、成形された離型突起１２の先端が可動側金型の表面に当たって、湯だまり９と突出しピン６との密着界面が強制的に剥離させることを可能にすることである。
【００３５】
さらに、離型突起１２のもう一つの役割は、型開きに際して、成形された湯だまり流路１１及び湯だまり９が一体のまま、可動側金型２に残るようにすることである。これはすなわち、金型が開く際に湯だまり流路先端１１は、成形品３から確実に切断され、なおかつ、湯だまり流路１０に充填された樹脂は、確実に湯だまり流路１０の界面で離型して、金型内に樹脂が詰まることなく連続して成形可能にするためである。そのためには金型が開く際、離型突起１２の離型抵抗が湯だまり流路１１の離型抵抗よりも大きくなければならない。離型突起１２の離型抵抗を大きくする手段は限定されないが、一例としては、離型突起１２の表面積を湯だまり流路１１の表面積より大きくすることが望ましい。他の方法として、離型突起１２の表面状態を調整することも考えられるが、この場合は、突出し工程で離型突起１２が可動側金型２から抜けずに湯だまり９との接合部分である根元で切断されて可動側金型内に残ることのないように、注意を要する。湯だまり９の形状は特に限定されることはないが、樹脂材料削減の観点で、前述したような必要条件を満たす範囲内で可能な限り小さく設計することが望ましい。
【００３６】
固定側金型１と可動側金型２との間に、湯だまり９に連なるエアベント１３を形成する。エアベント１３を形成する目的は、金型内に樹脂を充填する際に、樹脂が充填される空間に溜まっていた空気を効率よく金型外に放出することにあり、これにより、空気が抜けないことによる樹脂未充填及びガス焼け等の成形不良を防止するためである。エアベント１３の寸法、すなわち、エアベント１３形成箇所の固定側金型１と可動側金型２との隙間は、成形する樹脂によって適正値が異なり、空気は効率よく排出できるが樹脂が充填されない寸法が理想的である。これは金型寸法のみでなく、成形条件による影響も大きいため、一概には言えないが、一般的には、エアベント１３の隙間は２０〜３０μｍが目安となる。ただし本発明の金型装置では、このエアベント１３の隙間が広過ぎて、ここに樹脂が充填された場合でも、樹脂は突出し時に湯だまり９と一体となってエアベント１３から離型され得るので、特に問題は無い。このようにエアベント１３の隙間に樹脂が充填されることが想定される場合には、エアベント１３と湯だまり９との連結部根元にＲ形状を追加する、またはエアベント１３を画定する可動側金型２の部分をテーパ状にするなどして、エアベント１３に充填された樹脂が離型時に切れて金型内に残るようなことをなくする対策を講ずることも有効である。
【００３７】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図３は、本発明の金型装置の第２の実施形態を示す断面図である。
【００３８】
図３の実施形態は、湯だまり流路先端１１の近傍において、成形品裏面１４に突起１７を設けた構造となっている。即ち、成形品キャビティは、湯だまり流路キャビティとの接合部分の近傍において、可動側金型２の側に位置する突起転写のためのキャビティを有する。
【００３９】
金型が開く際に、湯だまり流路先端１１と成形品３との接合部分が切断されるが、切断時の抵抗が、湯だまり流路先端１１付近の成形品３と可動側金型２との密着抵抗より大きい場合に、成形品３が部分的に変形する可能性がある。このときに、可動側金型２と成形品３との離型抵抗を増すことで、成形品３の部分的な変形を抑えることが可能となる。従って、図３に示した突起１７は可能な限り、湯だまり流路先端１１に近く、なおかつ、湯だまり流路１１の延在方向及び型開閉方向の双方を含む平面上に配置することが望ましい。その理由は、このような配置にすることで、湯だまり流路先端１１の切断抵抗に対して、成形品３が変形にしにくい大きな抵抗を生じさせやすいためである。
【００４０】
また、突出し工程時にこの突起１７を離型するための手段の一例として、図３では、傾斜ピン（突出しピン）１６を設けている。傾斜ピン１６は、突出し工程時に突出しピン６と同様に突出されるが、成形品３や突出しピン６と異なり、傾斜に沿って成形品中心の方へと斜めに突出される構造となっていることで、突起１７を離型しながら突出すことが可能となっている。即ち、可動側金型２には、突起転写キャビティに対応して、型開閉方向に対して傾斜した方向に移動可能な傾斜突出しピン１６が付設されており、該傾斜突出しピンの移動方向は突出しの際に突起転写キャビティから退避するような方向である。
【００４１】
なお、湯だまり流路１１と突起１７とを同一平面上に配置した場合、設計時に突出しピン６と傾斜ピン１６の干渉に注意する必要があるが、湯だまり流路１０の長さを調整するなどして、対応することが可能である。また、本実施形態では、可動側金型２と成形品３との離型抵抗を増す手段として、成形品裏面１４に突起１７を設けた例をあげているが、手段としてこの例に限定されることは無く、可動側金型の表面にシボを形成する等、表面に微細な凹凸形状を形成しても良い。
【００４２】
その他の点については、第１の実施形態と同様である。
【００４３】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図４は、本発明の金型装置の第３の実施形態を示す断面図である。
【００４４】
図４の実施形態は、第１の実施形態の図２で示した構成に対して、固定側金型１の湯だまり９形成部分を他の部分から分割したことが異なるものである。即ち、固定側金型１は、成形品キャビティの湯だまり流路キャビティとの接合部分の近傍を境界として、型開閉方向に関して分割可能に構成されている。
【００４５】
本発明の金型装置の場合、金型が開く際に成形品３と湯だまり流路先端１１とを固定側金型１によって切断するが、成形に使用する樹脂材料によっては、金型の磨耗等により、切断状態が悪くなり装置のメンテナンスが必要になる可能性がある。この傾向は弾性率の高い樹脂やフィラーが多く充填された樹脂を用いて成形する場合に強く見られる。そこで、図４に示すように、固定側金型１の湯だまり９形成部分を他の部分から分割した構造とすることで、メンテナンスの際は、分割した部品のみ取り替えてメンテナンスすればよく、金型のメンテナンス性が向上する。分割した部品の材質は、固定側金型１と同じでよいが、メンテナンス回数を削減する目的で、固定側金型１より高硬度の材料を使用したり、熱処理や表面処理等により、耐摩耗性を向上させても良い。
【００４６】
また、固定側金型１の分割面１８は、湯だまり流路先端１１の近傍として、成形品端面７との面の段差がなるべく少なくなるように設計することが望ましい。このような構造とすることで、金型分割面１８に基づき成形品３の側面に形成される線を成形品端面７に限りなく近づけることができ、成形品３の側面に発生する金型分割面の線を極力目立たなくすることができる。分割した部分は、他の部分に対して、ネジ等を適宜使用して、固定することができる。
【００４７】
その他の点については、第１の実施形態と同様である。
【００４８】
［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図５は、本発明の金型装置の第４の実施形態を示す断面図である。
【００４９】
図５の実施形態は、第１の実施形態の図２で示した構成に対して、固定側金型１と可動側金型２との境界となるパーティングライン８に傾斜部２１を設けたことが異なるものである。即ち、固定側金型１と可動側金型２とのパーティングライン８は、湯だまりキャビティと湯だまり流路キャビティとの接合部分から、型開閉方向に直交する面に対して斜めに、延びている傾斜部２１を有する。
【００５０】
パーティングライン８は、湯だまり９と湯だまり流路１０との接合部の近傍を通るように配置され、湯だまり流路１０の近傍において、湯だまり９に接する固定側金型１の面積が減少し、湯だまり９に接する可動側金型２の面積が増加したものとなっている。これにより、湯だまり流路１０の近傍の可動側金型２寄りの固定側金型１の体積の低減を最小限にすることができ、固定側金型１の強度が維持される。
【００５１】
このようにして湯だまり流路１０と湯だまり９との接合部の近傍においてパーティングライン８に傾斜部２１を設けることにより、湯だまり９と可動側金型２との接触面積が増加するので、金型が開く際の湯だまり９ひいては湯だまり流路１０の変形を低減できる。このため、湯だまり流路１０にかかる力を抑えることが可能になり、湯だまり流路１０が湯だまり９から切れにくくなる効果がある。傾斜部２１の角度は、固定側金型１および可動側金型２が極端なエッジ形状にならないように、型開き方向に対して４５°を目安とするが、使用する材料や湯だまりのサイズ、生産数等を考慮し、適宜決定することが望ましい。
【００５２】
その他の点については、第１の実施形態と同様である。
【００５３】
［第５の実施形態］
次に、本発明の第５の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図６は、本発明の金型装置の第５の実施形態を示す断面図である。
【００５４】
図６の実施形態は、第１の実施形態の図２で示した構成に対して、突出しピン６の先端に凸部２２を設けることで、湯だまり９の中心部に凹形状となるへこみを形成したことが異なるものである。即ち、湯だまり突出しピン６の先端には湯だまり９にへこみを転写形成するための凸部２２が形成されている。
【００５５】
このような構造にすることの効果は２点ある。まず１点目は、湯だまり流路１０や離型突起１２の形状によっては、湯だまり９の厚みが成形品３以上に厚くなり、成形工程において湯だまり９を安定して取り出す必要性から湯だまり９の冷却時間が長くなり、成形サイクルが延びる場合がある。このようなときに、突出しピン凸部２２を形成し、湯だまり９に凹部を形成することで、湯だまり９の冷却時間短縮を図ることが可能となり、生産性が向上する。２点目は、湯だまり流路１０や離型突起１２の離型の際に、湯だまり９の位置を安定させることができ、生産性が向上する。なお、突出しピン２２の凸部寸法決定に際しては離型突起１２に確実に樹脂が充填することを条件に、基本的には可能な限り大きくすることが望ましい。
【００５６】
その他の点については、第１の実施形態と同様である。
【００５７】
［第６の実施形態］
本発明の金型装置を使用した成形品の製造方法の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図７−１〜図７−４は、本発明の成形品製造方法の一実施形態を示す工程断面図である。図８は、図７−２の金型装置a部の湯だまり付近の部分拡大図である。図９は図７−２の状態から金型がわずかに開いた状態における湯だまり流路の変形状態を示した金型装置a部の部分拡大図である。図１０は、図７−３の状態から湯だまりがわずかに突出された際の離型突起の変形状態を示す部分拡大図である。図１１は、図７−４の状態から突き出しピンが戻る際に離型突起が可動側金型に接触する直前の湯だまり付近を示す部分拡大図である。
【００５８】
図７−１は、固定側金型１と可動側金型２とが閉じた状態で、金型内に樹脂が充填される前の状態を示す。この時、固定側金型１と可動側金型２とは所定の温度に維持される。金型温度管理の方法は、いくつかあるが代表的な方法としては、金型内に温調器により温度管理された水を流す回路を作っておき、成形時に回路に循環させることで金型温度管理することができる。成形する樹脂により管理温度は様々であるが、ＡＢＳ樹脂の場合は、４０〜６０℃が一般的である。
【００５９】
続いて、金型内に成形機によって溶融した樹脂を圧力をかけて充填する。溶融樹脂は、スプルランナ４を経由して成形品３の空間に充填し、成形品３の最終充填位置に到達したのち、湯だまり流路先端１１、湯だまり流路１０、湯だまり９、離型突起１２の順に充填される。溶融樹脂が離型突起１２まで充填された状態を図７−２に示す。このとき、樹脂が充填される前に金型内にあった金型内空気１９は、樹脂の充填とともに押し出されていき、最終的には湯だまり９と連結しているエアベント１３から、金型外に放出される。このように金型内空気１９は常に一定の空間を無理なく通過して金型外に放出されるため、金型内空気１９が金型内に残留することによる成形不良を防ぐことができる。特にポリ乳酸をプラスチック成形材料に使用したバイオプラスチックを使用する場合、ポリ乳酸は、それ自体は流動性の良い材料であるが、成形後の機械的物性を確保する目的や材料自体に難燃性を付与する目的で、無機フィラー等を添加して使用する場合がある。これにより材料全体で考えた場合の樹脂粘度は上昇するため、成形時には樹脂粘度上昇を加味して成形圧力を増すことで、金型内への樹脂の充填を確保するが、部分的には流動性の良いポリ乳酸が存在しているため、高い圧力で射出されたポリ乳酸はエアベントにも流れ込み、バリが発生しやすく、エアベントの寸法の適正範囲が狭くなる問題がある。しかしながら本発明の金型構造を用いた製造方法の場合、エアベントにバリが発生した場合でも後の工程で成形品３から自動で切り離されるために問題にならない。
【００６０】
続いて、金型内に充填した樹脂が冷却されて、固定側金型１と可動側金型２とが開く際に、図８のｂ部に示した樹脂流路先端１１と成形品３との界面は、固定側金型１と可動側金型２とが引き離されることにより、切断される。さらに湯だまり流路１０は、固定側金型1の表面から剥離して、変形することにより湯だまり９と一体のまま、固定側金型１から離型し、可動側金型２に残る。この時の金型がわずかに開いた状態における湯だまり流路１０の変形状態を図９に示す。図９に示すように、湯だまり流路１０の変形とともに、金型が開いたことにより発生する隙間方向に湯だまり９が変形したり、あるいは湯だまりと突出しピン６との界面の一部が剥離するなどの動きにより、湯だまり流路１０が湯だまり９から切断されず一体のままで、固定側金型１から離型する。その後、完全に金型が開いた状態を図７−３に示す。
【００６１】
即ち、本実施形態では、型開きに伴い、成形品３を前記可動側金型２に随伴させ、湯だまり流路１０を湯だまり９と共に成形品３から切り離して固定側金型1から離脱させ可動側金型２に随伴させている。
【００６２】
続いて、突出し工程に移行する。図７−４では、成形品３及び湯だまり９が可動側金型２から突出された状態の突出し工程を示したものである。突出し工程で突出された成形品３は取り出し機（図示せず）により、可動側金型２から取り出される。湯だまり９は、突出しピン６により突出される。図１０は、湯だまり９をわずかに突出した際に発生する離型突起１２の変形状態を示している。このように湯だまり９が変形したり、あるいは湯だまり９と突出しピン６との界面の一部が剥離するなどの動きにより、離型突起１２が湯だまり９から切断されず一体のままで、可動側金型２から離型する。この際、湯だまり９の形状によっては、湯だまり９と突出しピン６の界面から剥がれやすく、湯だまり９を突出しにくい場合があるが、その場合は、図６に示したように突出しピン凸部２２を設けることで、安定した突出しが可能となる。
【００６３】
即ち、本実施形態では、型開き後に、突出しピン６を可動側金型２に対して型開閉方向に突出すことで、可動側金型２に随伴せる湯だまり９及び湯だまり流路１０を可動側金型２から離脱させている。
【００６４】
この際に重力により自動落下する場合もあるが、突出しピンと離型突起１２が密着したままの状態で、可動側金型２に戻る場合がある。その場合は、図１１から分かるように離型突起１２の先端部が可動側金型表面２０と接触することにより、突出しピン６との密着箇所が剥離し、湯だまり９は、湯だまり流路１０及び離型突起１２、更に場合によってはエアベント１３に発生したバリを含めて一体となった状態で、自動落下する。これにより、連続した安定成形が可能となる。
【００６５】
即ち、本実施形態では、成形用金型装置の湯だまりキャビティには、可動側金型２に形成された離型突起キャビティが付設されており、突出した突出しピン６を可動側金型２に対して型開閉方向に戻す際に、離型突起１２を可動側金型２に当接させることで、突出しピン６に随伴せる湯だまり９、湯だまり流路１０及び離型突起１２を突出しピン６から離脱させている。
【００６６】
本発明の態様につき、以下に付記する。
【００６７】
［付記１］
成形材料が充填される成形品キャビティが第１の金型と第２の金型との間に形成されるように構成された成形用金型装置であって、
前記第１の金型と前記第２の金型との間に湯だまりキャビティが形成され、該湯だまりキャビティと前記成形品キャビティの成形材料最終充填部分とが前記第１の金型に形成された湯だまり流路キャビティにより連通し、前記湯だまりキャビティに通ずるエアベントが形成されるように構成されており、
型開きに際して、成形品が前記第２の金型に随伴し、湯だまり流路は湯だまりと共に前記成形品から切り離されて前記第１の金型から離脱して前記第２の金型に随伴することを特徴とする成形用金型装置。
【００６８】
［付記２］
前記湯だまりキャビティ及び前記湯だまり流路キャビティが形成される箇所の前記第１の金型と前記第２の金型とのパーティングラインは、前記成形品キャビティの前記湯だまり流路キャビティとの接合部分よりも前記第２の金型寄りに形成されていることを特徴とする、付記１に記載の成形用金型装置。
【００６９】
［付記３］
前記湯だまり流路キャビティは、前記成形品キャビティとの接合部分から前記第２の金型の方へと、型開閉方向に直交する面に対して斜めに、延びていることを特徴とする、付記１又は２に記載の成形用金型装置。
【００７０】
［付記４］
前記湯だまり流路キャビティは、前記湯だまりキャビティとの接合部分が前記成形品キャビティとの接合部分よりも太いことを特徴とする、付記１乃至３の何れか一に記載の成形用金型装置。
【００７１】
［付記５］
前記湯だまりキャビティには、前記第２の金型に形成された離型突起キャビティが付設されていることを特徴とする、付記１乃至４の何れか一に記載の成形用金型装置。
【００７２】
［付記６］
前記離型突起キャビティは、前記湯だまりキャビティとの接合部分から前記第２の金型の方へと、型開閉方向に直交する面に対して斜めに、延びていることを特徴とする、付記５に記載の成型用金型装置。
【００７３】
［付記７］
離型突起の離型抵抗は湯だまり流路の離型抵抗よりも大きいことを特徴とする、付記５又は６に記載の成型用金型装置。
【００７４】
［付記８］
前記離型突起キャビティは、前記湯だまりキャビティとの接合部分が先端部分よりも太いことを特徴とする、付記５乃至７の何れか一に記載の成形用金型装置。
【００７５】
［付記９］
前記第２の金型には、前記湯だまりキャビティに対応して、型開閉方向に移動可能な湯だまり突出しピンが付設されていることを特徴とする、付記１乃至８の何れか一に記載の成形用金型装置。
【００７６】
［付記１０］
前記湯だまり突出しピンの先端には前記湯だまりにへこみを転写形成するための凸部が形成されていることを特徴とする、付記９に記載の成形用金型装置。
【００７７】
［付記１１］
前記第１の金型と前記第２の金型とのパーティングラインは、前記湯だまりキャビティと前記湯だまり流路キャビティとの接合部分から、型開閉方向に直交する面に対して斜めに、延びている傾斜部を有することを特徴とする、付記１乃至１０の何れか一に記載の成形用金型装置。
【００７８】
［付記１２］
前記成形品キャビティは、前記湯だまり流路キャビティとの接合部分の近傍において、前記第２の金型の側に位置する突起転写キャビティを有することを特徴とする、付記１乃至１１の何れか一に記載の成形用金型装置。
【００７９】
［付記１３］
前記第２の金型には、前記突起転写キャビティに対応して、型開閉方向に対して傾斜した方向に移動可能な傾斜突出しピンが付設されており、該傾斜突出しピンの移動方向は突出しの際に前記突起転写キャビティから退避するような方向であることを特徴とする、付記１２に記載の成形用金型装置。
【００８０】
［付記１４］
前記第１の金型は、前記成形品キャビティの前記湯だまり流路キャビティとの接合部分の近傍を境界として、型開閉方向に関して分割可能に構成されていることを特徴とする、付記１乃至１３の何れか一に記載の成形用金型装置。
【００８１】
［付記１５］
付記１乃至１４のいずれか一に記載の成形用金型装置を用いて成形品を製造する方法であって、
型開きに伴い、成形品を前記第２の金型に随伴させ、湯だまり流路を湯だまりと共に前記成形品から切り離して前記第１の金型から離脱させ前記第２の金型に随伴させることを特徴とする、成形品の製造方法。
【００８２】
［付記１６］
前記型開き後に、突出しピンを前記第２の金型に対して型開閉方向に突出すことで、前記第２の金型に随伴せる前記湯だまり及び前記湯だまり流路を前記第２の金型から離脱させることを特徴とする、付記１５に記載の成形品の製造方法。
【００８３】
［付記１７］
前記成形用金型装置の前記湯だまりキャビティには、前記第２の金型に形成された離型突起キャビティが付設されており、
突出した前記突出しピンを前記第２の金型に対して型開閉方向に戻す際に、離型突起を前記第２の金型に当接させることで、前記突出しピンに随伴せる前記湯だまり、前記湯だまり流路及び前記離型突起を前記突出しピンから離脱させることを特徴とする、付記１６に記載の成形品の製造方法。
【００８４】
［付記１８］
前記成形材料は、ポリ乳酸と無機フィラーとを含むことを特徴とする、付記１５乃至１７の何れか一に記載の成形品の製造方法。
【符号の説明】
【００８５】
１.固定側金型
２.可動側金型
３.成形品
４.スプルランナ
５.成形品側面
６.突出しピン
７.成形品端面
８.パーティングライン
９.湯だまり
１０.湯だまり流路
１１.湯だまり流路先端
１２.離型突起
１３.エアベント
１４.成形品裏面
１５.成形品表面
１６.傾斜ピン
１７.突起
１８.固定側金型分割面
１９.金型内空気
２０.可動側金型表面
２１.傾斜部
２２.突出しピン凸部
【図１】
2014188830.tif 000003
【図２】
2014188830.tif 000004
【図３】
2014188830.tif 000005
【図４】
2014188830.tif 000006
【図５】
2014188830.tif 000007
【図６】
2014188830.tif 000008
【図７−１】
2014188830.tif 000009
【図７−２】
2014188830.tif 000010
【図７−３】
2014188830.tif 000011
【図７−４】
2014188830.tif 000012
【図８】
2014188830.tif 000013
【図９】
2014188830.tif 000014
【図１０】
2014188830.tif 000015
【図１１】
2014188830.tif 000016
【図１２】
2014188830.tif 000017