(57)【要約】  外部制御手段を使用することなしに作動する金型内部の気体放出構造並びに当該構造を具備する金型を提供することを目的とする。  弾性体による押圧力を底面側から受ける摺動部材であって、金型キャビティに連通する縦向き有底穴（１２）並びに該縦向き有底穴に連通しかつ側面に開口する少なくとも１個の側面開口（１３）を有する摺動部材（１０）、及び、前記摺動部材を縦方向に摺動可能に受容し、初期状態において前記摺動部材の側面開口（１３）と連通していて、その後前記摺動部材が溶融素材の流動先端部によって前記弾性体に抗する方向に摺動せしめられた際に閉塞される気体放出口（２１）を備えた摺動部材受容体（２０）、からなる気体放出構造を、溶融素材流動路ないしキャビティの溶融素材流動路の末端付近に装着し、金型内部の気体を放出させる構造とした。
2009096331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性体による押圧力を対向面側から受ける摺動部材であって、溶融素材の流動方向に形成された有底穴並びに該有底穴に連通しかつ前記溶融素材の流動方向と交差する向きに開口する少なくとも１個の側面開口を有する摺動部材と、
前記摺動部材を溶融素材の流動方向に並行する方向に摺動可能に受容し、前記溶融素材の流動圧を受けない初期状態において前記摺動部材の側面開口と連通していて、その後前記摺動部材が溶融素材の流動先端部によって前記弾性体に抗する方向に摺動せしめられた際に閉塞される気体放出口を有する摺動部材受容体と、からなる金型内の気体放出構造であって、
固定金型および可動金型によって形成される充填空間または該充填空間に繋がる溶融素材流動路の途中ないし末端付近に装着されることを特徴とする金型内の気体放出構造。
【請求項２】
前記摺動部材を対向面に押圧する弾性体が、コイルばね、板ばね、ゴム系弾性体、流体圧縮アクチュエータ等から選ばれた１種または複数の組合せから構成されることを特徴とする請求項１に記載の金型内の気体放出構造。
【請求項３】
前記摺動部材に形成される側面開口と、前記摺動部材受容体に形成される気体放出口との組合せが複数組形成されることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の金型内の気体放出構造。
【請求項４】
前記気体放出口からの気体放出効果が、前記溶融素材の粘度に応じて変更可能であるように構成された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金型内の気体放出構造。
【請求項５】
前記気体放出口および前記側面開口の少なくとも一方が非直線状の気体流通路として形成されたことを特徴とする請求項４に記載の金型内の気体放出構造。
【請求項６】
前記気体放出口と前記側面開口とによって形成される開口部の断面積が、前記摺動部材の移動量に応じて経時的に変化するように形成されたことを特徴とする請求項４に記載の金型内の気体放出構造。
【請求項７】
前記気体放出構造が金型内の所要部位に形成された取付け用凹所に嵌め込み装着可能であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の金型内の気体放出構造。
【請求項８】
弾性体による押圧力を対向面から受ける摺動部材であって、溶融素材の流動方向に形成された有底穴並びに該有底穴に連通しかつ前記溶融素材の流動方向と交差する向きに開口する少なくとも１個の側面開口を有する摺動部材と、前記摺動部材を溶融素材の流動方向と並行する方向に摺動可能に受容し、前記溶融素材の流動圧を受けない初期状態において前記摺動部材の側面開口と連通していて、その後前記摺動部材が溶融素材の流動先端部によって前記弾性体に抗する方向に摺動せしめられた際に閉塞される気体放出口を有する摺動部材受容体と、からなる気体放出構造が、固定金型および可動金型によって形成される充填空間または該充填空間に繋がる溶融素材流動路の途中ないし末端付近に予め一体的に配設された、ことを特徴とする金型。
【請求項９】
前記気体放出口からの気体放出効果が前記溶融素材の粘度に応じて変更可能であるように構成された気体放出構造が、予め一体的に形成されたことを特徴とする請求項８に記載の金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種プラスチック、セラミック、ゴム系素材、ガラス系素材等を射出成形し、または金属ないし合金類をダイカスト成形する際に使用される金型の溶融素材充填空間（以下、キャビティともいう）内部において、溶融素材からの発生ガスおよび空間内部残留空気等が成形品に及ぼす悪影響を低減することにより成形される製品の外観性状を改善し不良品発生を大幅に低減するための金型内の気体放出構造及び当該構造を備えた金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種プラスチック（合成樹脂）、セラミック、ゴム系材料、ガラス系材料、液晶等を素材とする射出成形、さらにはアルミ、亜鉛、錫、銅等の各種金属を素材とするダイカスト成形では、固定・可動の組合せからなる金型により成形される。プラスチック、金属等の溶融素材を充填空間（以下、キャビティともいう）内に加圧充填し、その後所定の冷却過程を経て所望形状および構造の製品が得られる。原材料であるプラスチック類、セラミック、ゴム系材料、ガラス系材料等や金属系素材を成形に適する状態まで溶融させると一般に各成分に応じたガスが発生する。発生ガスの種類や発生量は加熱温度、素材の種類、添加される副資材等によって異なり、またキャビティの容積によっても異なる。【０００３】
金型キャビティは製品表面の性状や外観を改善するために精密な仕上げが施され、固定・可動金型の接合面も密接するように加工される結果気密性が高くなっている。さらに、固定・可動金型の接合面の気密性を高めるために、弾性体のパッキンなどを介在させることもある。このように高い気密性を保つキャビティ内には、前述のように溶融素材から発生するガスや金型各部内の残留空気等から成る気体成分が存在する。これら気体の存在は、溶融体の圧入に伴う圧縮時に逃げ場を失い、溶融素材のキャビティ内流動拡張が妨げられ、ショートショットや表面不斉一のような成形不良が発生しがちである。他方、気体成分の流出を自由に許容するような間隙がある場合、溶融素材が入り込み、成形品表面にバリや鋳巣（凹凸）が発生することになり製品品位を低下させる。【０００４】
金型キャビティ内に閉じ込められたガスによる悪影響の解消を考慮した先行技術として、特許文献１は、金型キャビティの先端付近に設けられたガス抜き穴１０に連通するガス抜き通路１１を設けている。これらガス抜き穴１０とガス抜き通路１１の連通部を摺動自在の可動部材１２によって開閉することにより、ガスのみを放出する構造を開示している。この場合の可動部材１２は、タイマーその他の制御機構により選択的に連通および閉塞が行われるよう制御される。このような制御では、溶融素材の流動状態その他条件を勘案して設定された制御装置の設定に対応して作動タイミングが決定される。【０００５】
しかしながら、溶融樹脂の流動状態は、成形材料である熱可塑性樹脂の種類、単一樹脂か複数樹脂の混練によるアロイか、金型構造、成形品の寸法、キャビティ構造、入れ子の有無等によって大幅に異なる。タイマーその他制御手段の設定等は現実の溶融樹脂を流動させながら試行錯誤を繰返して決定する必要があり、不良品発生防止のための成形担当現場に対する負担が大きくなる。さらにある種の金属や合金によるダイカストの場合、溶融素材が低粘度であるため流動速度が格段に高速となり、連通・閉塞の制御を適確に実施することは容易ではない。【０００６】
特許文献２は、キャビティ表面から金型内部に向かって穿穴したスライド穴を設け、このスライド穴に嵌合して軸線方向に摺動可能であってガス逃げ溝を形成するために移動部材を設けることを開示している。このように形成された移動部材に対する溶融樹脂先端部の接触を受けて生起する前進・後退運動により、ガス逃げ溝を介してキャビティ内部を外部に連通させるガス通路手段の開放または閉鎖を目指している。しかし、金型の細部にわたる加工が必須であり、金型加工、保守、点検、補修等が煩雑となる。【０００７】
特許文献３は、キャビティ末端の充填部付近にガス抜き弁を設け、成形時当初は開放しているガス抜き弁７からガスを放出させ、その後ゲート近くに設けられた圧力センサによって樹脂圧力の上昇を検知した際にガス抜き弁を閉鎖する構成を開示している。この先行技術では、溶融樹脂の充填初期においてはガス抜き弁を開放しておき、樹脂の流動状態に伴って生じる圧力上昇に応じてガス抜き弁を閉鎖し、溶融樹脂の漏れを防ごうとするものである。この先行技術では、特許文献１と同様に圧力センサの信号に応じてガス抜き弁を開閉する制御手段を別途設けなければならない。【０００８】
【特許文献１】特開平９−２７７３１０
【特許文献２】特開２０００−１５６６８
【特許文献３】特開２００３−１７０４７９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、外部制御手段を使用することなしに金型内を流動する溶融成形素材先端部の押圧力によって自動的に作動する、金型の充填空間内部の気体放出構造並びに該気体放出構造を具備する金型を提供することである。なお、本発明の対象となる金型は、各種プラスチック（合成樹脂）の射出成形用金型に限定されるものではなく、溶融素材を充填空間（キャビティ）内に圧入して成形する、例えばセラミック、ゴム系材料、ガラス系材料、液晶等を素材とする成形用の金型、ならびにアルミ、亜鉛、錫、銅等の各種金属を素材とするダイカスト用金型等を包含するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、弾性体による押圧力を対向面側から受ける摺動部材であって、溶融素材の流動方向に形成された有底穴並びに該有底穴に連通しかつ前記溶融素材の流動方向と交差する向きに開口する少なくとも１個の側面開口１３を有する摺動部材１０と、前記摺動部材を溶融素材の流動方向に並行する方向に摺動可能に受容し、前記溶融素材の流動圧を受けない初期状態において前記摺動部材の側面開口１３と連通していて、その後前記摺動部材が溶融素材の流動先端部によって前記弾性体１４に抗する方向に摺動せしめられた際に閉塞される気体放出口２１を有する摺動部材受容体２０と、からなる金型内の気体放出構造であって、固定金型および可動金型によって形成される充填空間または該充填空間に繋がる溶融素材流動路の途中ないし末端付近に装着可能な金型内の気体放出構造であることを特徴とする。【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記摺動部材１０を対向面に押圧する弾性体１４が、コイルばね、板ばね、ゴム系弾性体、流体圧縮アクチュエータ等から選ばれた１種または複数の組合せから構成される金型内の気体放出構造であることを特徴とする。【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の金型内部の気体放出構造において、前記摺動部材１０に形成される側面開口１３と、前記摺動部材受容体２０に形成される気体放出口２１との組合せが複数組形成される金型内の気体放出構造であることを特徴とする。【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記気体放出口２１からの気体放出効果が、前記溶融素材の粘度に応じて変更可能であるように構成された金型内の気体放出構造であることを特徴とする。【００１４】
請求項５に記載の発明は、前記気体放出口２１および前記側面開口１３の少なくとも一方が非直線状の気体流通路として形成された金型内の気体放出構造であることを特徴とする。【００１５】
請求項６に記載の発明は、前記気体放出口２１と前記側面開口１３とによって形成される開口部の断面積が、前記摺動部材の移動量に応じて経時的に変化するように形成された金型内の気体放出構造であることを特徴とする。【００１６】
請求項７に記載の発明は、前記気体放出構造が金型内の所要部位に形成された取付け用凹所に嵌め込み装着可能である金型内の気体放出構造であることを特徴とする。【００１７】
請求項８に記載の発明は、弾性体による押圧力を対向面から受ける摺動部材であって、溶融素材の流動方向に形成された有底穴並びに該有底穴に連通しかつ前記溶融素材の流動方向と交差する向きに開口する少なくとも１個の側面開口１３を有する摺動部材１０と、前記摺動部材を溶融素材の流動方向と並行する方向に摺動可能に受容し、前記溶融素材の流動圧を受けない初期状態において前記摺動部材の側面開口１３と連通していて、その後前記摺動部材が溶融素材の流動先端部によって前記弾性体に抗する方向に摺動せしめられた際に閉塞される気体放出口２１を有する摺動部材受容体２０と、からなる気体放出構造が、固定金型および可動金型によって形成される充填空間または該充填空間に繋がる溶融素材流動路の途中ないし末端付近に予め一体的に配設された金型であることを特徴とする。【００１８】
請求項９に記載の発明は、前記気体放出口２１からの気体放出効果が前記溶融素材の粘度に応じて変更可能であるように構成された気体放出構造が、予め一体的に形成された金型であることを特徴とする。この場合、前記気体放出口２１および前記側面開口１３の少なくとも一方を非直線状の気体流通路として形成し、また前記気体放出口２１と前記側面開口１３とによって形成される開口部の断面積が前記摺動部材の移動量に応じて経時的に変化するように形成するように構成することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る金型内の気体放出構造は、射出成形、ダイカスト成形等に不可欠の金型において、ゲートから遠い側に位置する溶融素材流動路の途中ないし末端付近で、溶融素材流先端部によって押圧力を受ける部位に装着される。具体的な取り付け部位の決定には、コンピュータを援用した流動解析を利用することができる。このような気体放出構造は、溶融素材流先端の押圧力により移動せしめられる摺動部材１０と、この摺動部材を対向面から溶融素材流の先端側に対抗する向きに押圧力を示す弾性部材１４を備えた摺動部材受容体２０と、から構成される。前記摺動部材には流動する溶融素材流の先端部と当接する正面に有底穴（縦向きの有底穴１２）が形成され、該有底穴は少なくとも１個の側面開口１３と連通している。この側面開口１３は、流動してくる溶融素材流先端部によって摺動部材が押圧されるまでは、摺動部材受容体２０に形成された気体放出口２１と連通していて、キャビティ内の気体を外部に向けてなんら抵抗なく自由に放出可能となっている。その後キャビティ内への溶融素材の充填が進み、摺動部材１０が溶融素材流先端によって押圧され、弾性部材１４に抗して後退すると、気体放出口２１が閉塞され溶融素材流の流出は確実に遮断される。【００２０】
なお、金型内部における溶融素材の流速が、プラスチック、金属または合金、セラミック、ゴム等によって大幅に異なることはよく知られている。本発明における気体放出構造では、溶融素材流の先端が接近するまではガス類の放出が可能な状態にあり、溶融素材流先端が到達して接触する段階までにはガス類は殆ど放出され尽くしている。そこで、溶融素材流の先端部により摺動部材１０を強力に押圧して摺動させ、溶融素材流の後続を阻止する必要がある。この場合、低粘度であるアルミやアルミ合金等金属は高速であり、プラスチック、セラミック、ゴム等は比較的緩速のようにまちまちである。さらに、プラスチック類、金属類、ゴム類であっても、基本素材、充填される副資材、用途、製品の寸法等に伴う使用量の相違等によっても、閉塞タイミングにそれぞれ差異が生ずる。しかしながら、本発明に係る気体放出構造の閉塞タイミングは、溶融素材の流動先端によって直接決定される、いわゆる自力制御によって実行される。したがって、使用素材の種類や製品の構造、寸法の大小等に応じた使用上の調整は一切不要であり、人為的ないし複雑な制御手段等を必要としない。【００２１】
金型キャビティへの溶融素材圧入開始から溶融素材流の先端が気体放出構造に到達するまでの過程では、溶融素材の進行に伴う溶融素材流動路および充填空間の内部容積の実質縮小に応じて残留空気および発生ガス等の混合体である内部気体は抵抗無く放出される。したがって、樹脂や金属類等である溶融素材のキャビティ内充填は抵抗なく確実に進行する。溶融素材流が気体放出構造の装着点まで到達すると前述のように気体放出構造における摺動部材１０の側面開口１３と摺動部材受容体１０の気体放出口２１との係合が外れて短時間内に閉塞されるため、溶融素材流の漏れは確実に阻止される。したがって、成形品に対するショートショット、鋳巣、バリ等の発生に起因する製品不良の発生は大幅に低減され、生産性向上に資することができる。【００２２】
このような金型内の気体放出構造は、典型的な外形寸法の標準品として予め用意しておくことができる。金型作成時にはこの標準品を受容し得る装着部としての凹所を所要部位に形成しておき、事後的にねじ止め等により嵌合装着することができる。金型本体の製造工程は、装着用凹所の形成を除いて在来の手法に従い別途実施すればよい。このように形成された装着用凹所に対して上述のような標準形態に構成された本発明に係る気体放出構造を着脱可能に構成することができる。したがって、気体放出構造は単体として予め用意しておき、装着用凹所を備えた金型に装着可能となり、作業効率の向上、材料費や製造工数の削減も可能である。なお、成形対象となる溶融素材の種類や特性により気体放出構造が不要であれば、同一外形として形成されたダミー（盲部材）を嵌合固定しておけばよい。【００２３】
かかる着脱可能な構成を採用することにより、製品のモデルチェンジ等による新規金型製造時には、本発明に係る気体放出構造を旧金型から取り外して、改めて製造された金型本体の取付け凹所に対して取付けて再利用することも可能であり、資源、労力、コストの節減が図れるため経済効果も大きい。なお、かかる事態を考慮する必要のない、何等の変更なしに長期間使用継続が予想される金型にあっては、同様の構造による気体放出構造を当初から組み込んだ金型を一体的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る金型内の気体放出構造の構成例示す平面図（Ａ）、Ｘ−Ｘ断面図（Ｂ）である。
【図２】本発明に係る金型内の気体放出構造の作動状態を示す平面図である。
【図３】本発明に係る金型内の気体放出構造の取付け部位の例（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）を示す概念図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０    摺動部材
１２    縦向き有底穴
１３    側面開口（側面穴）
１４    弾性体（圧縮バネ）
２０    摺動部材受容体
２１    気体放出口
Ａ      気体放出構造
Ｒ      溶融素材流動方向
Ｄ      摺動部材の移動方向
【発明を実施するため最良の形態】
【００２６】
以下、添付図を参照しつつ本発明に係る金型に装着可能な気体放出構造の好適な実施例を開示する。図１は、本発明に係る金型内の気体放出構造の好適な実施例を示す平面図（Ａ）およびＸ−Ｘ矢視断面図（Ｂ）である。図（Ａ）から明らかなように、本発明に係る気体放出構造は摺動部材１０および摺動部材受容体２０から構成されている。なお、図面作成上、本発明に係る気体放出構造を縦形としているために、有底穴を縦向き、摺動部材の摺動方向を双頭矢印１５のように縦方向と表現しているが、本発明に係る気体放出構造は横型、斜型とする場合は、それぞれ横又は斜め向き、横又は斜め方向となる。以下の説明においても同様である。
【００２７】
摺動部材１０の上端部は、白抜き矢印のように図面上方から流動してくる気体ならびに溶融素材の流動先端を受容するように形成されている。摺動部材１０の上端部には、溶融樹脂等の先端部の接近に先立ち、混在している空気および発生ガスからなる気体を通流させるための底部が半円形状の縦向き有底穴１２を有し、その下端の少し手前付近で連通する側面開口１３が少なくとも１個形成されている。なお、ここでの「縦向き」や「上方」等の表現は、単に添付図面における図示された状態を表現したものに過ぎず、実際の使用状態における姿勢や配置とは無関係である。本実施例では側面開口１３を左右に各１個形成しているが、用途や使用成形材料によっては１個のみ、もしくは３個以上としても良い。これら縦向き有底穴１２、側面開口１３は共に摺動部材１０の内部に隠れているため破線で示している。
【００２８】
摺動部材受容体２０は、図１（Ｂ）のＸ−Ｘ矢視断面図に示すように、摺動部材１０の左右面および紙背側面（底面）の三方に接する状態で、図示していない案内溝や脱落防止枠等に支えられて摺動可能に受容するための受容空所が形成されている。そして摺動部材１０の図示された下端より下方の摺動部材受容体２０には、摺動を許容するための空所が延長するように形成されおり、その内部には摺動部材１０を上方に向けて押圧する弾性体１４が介在せしめられている。弾性体１４としては、コイルばね、板ばね、ゴム系弾性体、流体圧縮アクチュエータ等から選ばれる１種、またはこれらを複数組合せたものを採用することができる。
【００２９】
したがって、摺動部材１０は何等の外力が加わらない初期状態では、この弾性体１４によって図（Ａ）のように上方に位置付けられ、側面開口１３と気体放出口２１とは連通した状態となっている。なお、図（Ｂ）に二点鎖線で示したように、摺動部材１０および摺動部材受容体２０は適当な面で分割されており、一方を固定金型側および他方を可動金型側に分割して取付けることが望ましい。その結果、側面開口１３および気体放出口２１は穴あけ加工ではなく、開削加工による溝状体として形成することが可能となる。以下の開示では、固定金型側と可動金型側が重畳して、一体化しているものとする。
【００３０】
摺動部材受容体２０は、摺動部材１０の側面開口１３と少なくとも部分的に係合する気体放出口２１を、図では摺動部材１０の側面開口１３に合わせて左右に各一個設けている。摺動部材受容体２１の左右各１個の気体放出口２１は、上述のように弾性体１４の押圧力によって摺動部材１０が上部に押し上げられている間、摺動部材１０の側面開口１３とそれぞれ連通するように形成されている。そのため、射出成型機、ダイカストマシン等のノズルから溶融素材が圧入される際の残留空気や溶融素材から発生するガス等の各種気体は、摺動部材の縦向き有底穴１２、側面開口１３、摺動部材受容体２０の気体放出口２１の経路によりキャビティ外部へ放出される。その結果、ガス類の存在により溶融素材の流動が阻害されてキャビティ末端まで十分に到達しない場合に発生しがちなショートショット、焼けなどの製品劣化、鋳巣の発生等成形不良発生が低減する。なお、図では気体放出口を側面開口と同一平面上に形成しているが、気体放出口を側面開口と連通するように構成して上方側又は下方側のように立体的に形成することもできる。
【００３１】
図２は、図１に示した金型内の気体放出構造に対して、上方から矢印Ｒのように樹脂等の溶融素材の流動先端部が到達した状態を示すものである。その結果、摺動部材１０が矢印Ｄのように下方に移動しはじめ、摺動部材１０の下面に配設された弾性体１４が圧縮されて押し下げられ、摺動部材１０の側面開口１３と摺動部材受容体２０の気体放出口２１とが連通状態から閉塞状態に移行する。したがって、爾後の溶融素材流の流動ないし漏洩は完全に阻止され、良好な成形結果が期待できる。なお、本発明に係る金型内の気体放出構造を、図１（Ｂ）に二点鎖線で示したように固定金型側、可動金型側に分割して使用する場合、側面開口１３と気体放出口２１との開削溝の本数、幅、深さ等を、例えば固定金型側と可動金型側で差異を設けるなどの変化を付けることにより、溶融素材の性状に応じて、流動抵抗を大小さまざまに調節することも可能である。なお、図１（Ｂ）では上側を固定金型側、下側を可動金型側としているが、その逆とすることは任意である。
【００３２】
上述のように、摺動部材１０が溶融素材流先端によって押圧されて弾性部材１４に抗して後退すると、気体放出口２１が閉塞され溶融素材流の流出は確実に遮断されることになり、溶融素材がプラスチック、セラミック、ゴム等は流動速度が比較的緩速であり外部への流出は生じないが、低粘度であるアルミやアルミ合金等金属は流動速度が高速であるために、側面開口と気体放出口とが連通し溶融素材の圧入に伴う残留空気や溶融素材から発生するガス等の各種気体が外部へ放出される際に、これら気体と一緒に外部に流出する可能性がある。そこで、気体放出口からの気体放出効果を溶融素材の粘度に応じて変更可能にすることが好ましい。
【００３３】
気体放出口２１および側面開口１３の少なくとも一方の気体流通路の形状を非直線状、例えば、カギ形状、先方がテーパー状の略三角形状等とすることによって外部への気体の放出量を調製することにより、流動速度が高速の低粘度溶融素材の外部への流出を阻止することができる。また、前記気体放出口２１と側面開口１３とによって形成される開口部の断面積を摺動部材の移動量に応じて経時的に変化するように形成することにより、上記と同様の効果を得ることができる。例えば、側面開口１３を異なる内径の、大流量開口と小流量開口の２個、或いは大流量開口、中流量開口、小流量開口のように３個の複数開口として、摺動部材の摺動量に応じて複数開口のいずれかが対向する気体放出口と連通するかによって外部との導通状態、したがって気体の放出量が経時的に変化し、最終的に開口のない閉塞域に達して完全に閉塞されることになる。開口の個数、それぞれの寸法、隣接開口との間隔等は、加熱温度、滞留時間等の成形条件を考慮した溶融素材の粘度、発生ガス量等を勘案して決定すればよい。
【００３４】
また、気体放出口２１と側面開口１３のいずれか一方を寸法の異なる複数の開口として形成し、当該時点において他方の開口部と係合する開口の寸法および／または割合によって決まる実質的開口部面積が、摺動部材１０と摺動部材受容体２０との相対的移動量に応じて経時的に変化するように形成することによって、気体放出量を低減させるような経時的放出量調整を行うことも可能である。開口の寸法等は、各溶融素材の成形条件における溶融素材の粘度、発生ガス量等を勘案して決定すればよい。
【００３５】
本実施例では、摺動部材１０に形成された側面開口１３と気体放出口２１との摺動面における開口部の接離によって気体の流動および閉塞を制御しているが、例えば、摺動部材側に内径に段差ないし絞りのある丸穴を形成し、摺動部材受容体２０の下方から丸棒を突出させて放出・閉塞を実現することもできる。このような構成では、摺動部材１０が初期状態にある際は、摺動部材受容体２０側の丸棒の先端は、丸穴の大径部分に位置するため、気体成分の流動は自由である。しかし、溶融素材の流動先端Ｒが図２のように摺動部材１０を押圧するようになると、下降する摺動部材１０側の丸穴の狭小部ないし絞り部と摺動部受容体側から突出している丸棒とが緊密に係合した場合に閉塞状態となる。このような構成では、金型内部からの気体放出は摺動部材１０の運動方向に沿って流動し排出されることになる。
【００３６】
図３は、本発明に係る金型内の気体放出構造Ａの金型内部への配置例を模式的に図示したものであり、図中、実線矢印は溶融素材の流動方向を、破線矢印は気体の流動方向を表している。図３（Ａ）は、シングルゲートである左端ゲートから溶融素材を圧入する例である。溶融素材の流動方向も単一の最も簡単な構成例であり、溶融素材の流れ方向の末端側に気体放出構造Ａを配設する例を示している。図３（Ｂ）は、シングルゲートで左右２方向に分岐して溶融素材を流動させる実施例であり、それぞれの溶融素材流動末端付近に気体放出構造Ａをそれぞれ配設している。図３（Ｃ）は主として大型成形品の成形を、多点（２）ゲートで成形する例であり、左右のゲート１およびゲート２から流動する溶融素材の合流点付近に１個の気体放出構造Ａを配設した例を示すものである。
【００３７】
図３（Ｄ）は、シングルゲートから分岐路に至り溶融素材流動路を二分して、２方向からキャビティに充填する実施例を示すものである。この例では、２個の気体放出構造Ａを溶融素材流動路の屈曲部位における溶融素材の流動方向先端に配設している。左右に分岐した溶融素材流動部先端が気体放出構造Ａに到達するまでの間、溶融素材流動路およびキャビティ内部の気体成分を流動放出させる。溶融素材の流動先端が有底穴に衝突するまでの間、溶融素材が低粘度で流動速度が高い場合には強力な放出作用を呈し、ベンチュリー効果により残余の流動路ならびにキャビティ内部を低圧（負圧）に減圧する効果が期待できる。その結果、キャビティ内への流動素材圧入が容易となり、成形作用に良好な影響をもたらす。溶融素材の流動先端が有底穴に衝突して摺動部材を摺動させることにより、前述の実施例と同様に気体放出口は閉塞され、溶融素材はキャビティ内に充填される。
【００３８】
これら典型的な実施例のように、溶融素材を圧入するゲートからの流動方向を見極め、好ましくはコンピュータを援用する流動解析等を駆使して、流動末端に本発明に係る気体放出構造Ａを配設して、溶融素材の流動を円滑かつ理想的な形態に保持することにより成形不良を大幅に低減し、成形作業の効率向上、時間および資材、労力、エネルギーの節減を図ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に係る金型内の気体放出構造は、摺動部材と摺動部材受容体から構成される簡潔な構成で、溶融素材の流動部先端が該気体放出構造に到達した際に時間遅れもなく確実に自力作動する。この金型内部の気体放出構造では、摺動体自体が作動タイミングを決定するセンサとなり、同時に制御機構として機能する、いわゆる自力制御が行われる。したがって、現象を検知するためのセンサはもとより弁類を駆動するためのソレノイド手段、油圧シリンダ等の操作駆動部等は不要である。そのため、使用材料、加工時間、製作費用等の点で有利であり、作動上の時間遅れもほとんど無視できるため、キャビティ内ガスに起因する成形不良を大幅に低減することができる。【００４０】
本発明に係る金型内の気体放出構造は、上述のように摺動部材と弾性体としての圧縮バネおよび摺動部材受容体から構成されている。したがって、摺動部材および摺動部材受容体の両者に対する開削加工並びに摺動を円滑にするための摺動部加工が初期の精度で行われる限り、高精度でかつ時間的な遅延無しに自力作動により気体放出が行われる。なお、金型内での正確な配設部位はキャビティの形状、大きさ、ゲート数、使用溶融素材等の所要条件を定め、コンピュータを援用した溶融素材の流動解析により正確に設定することが可能である。【００４１】
また、本発明のように金型内の気体放出構造を単体で用意可能とした結果、新規金型はもとより、従来の金型の適宜部位に取り付け部としての凹所を形成する改造を行って装着することにより成形加工効率を大幅に向上させることも期待できる。気体放出構造の単体を配設した金型が不要となった際は、本機構のみを取り外し他金型において流用することもできる。特に季節モノと呼ばれて流行を取り入れ、あるいは短期間のみの需要を満たすための金型等は出来るだけ廉価に仕上げる必要があるが、本発明に係る気体放出構造が流用可能であるため、経済的にも製作時間等の点からも好ましい。また、長期間使用継続が可能な金型にあっては、同様の構造による気体放出構造を当初から組み込んだ金型を一体的に製造することも可能であり、経済性が高まる。
【図１】
2009096331.tif 000003
【図２】
2009096331.tif 000004
【図３】
2009096331.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成21年11月5日(2009.11.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種プラスチック、セラミック、ゴム系素材、ガラス系素材等を射出成形し、または金属ないし合金類をダイカスト成形する際に使用される金型の溶融素材充填空間（以下、「キャビティ」ともいう）内部において、溶融素材からの発生ガスおよび空間内部残留空気等が成形品に及ぼす悪影響を低減することにより成形される製品の外観性状を改善し不良品発生を大幅に低減するための金型内の気体放出構造及び当該構造を備えた金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種プラスチック（合成樹脂）、セラミック、ゴム系材料、ガラス系材料、液晶等を素材とする射出成形、さらにはアルミ、亜鉛、錫、銅等の各種金属を素材とするダイカスト成形では、固定・可動の組合せからなる金型により成形される。プラスチック、金属等の溶融素材を充填空間（以下、「キャビティ」ともいう）内に加圧充填し、その後所定の冷却過程を経て所望形状および構造の製品が得られる。原材料であるプラスチック類、セラミック、ゴム系材料、ガラス系材料等や金属系素材を成形に適する状態まで溶融させると一般に各成分に応じたガスが発生する。発生ガスの種類や発生量は加熱温度、素材の種類、添加される副資材等によって異なり、またキャビティの容積によっても異なる。
【０００３】
金型キャビティは製品表面の性状や外観を改善するために精密な仕上げが施され、固定・可動金型の接合面も密接するように加工される結果気密性が高くなっている。さらに、固定・可動金型の接合面の気密性を高めるために、弾性体のパッキンなどを介在させることもある。このように高い気密性を保つキャビティ内には、前述のように溶融素材から発生するガスや金型各部内の残留空気等から成る気体成分が存在する。これら気体の存在は、溶融体の圧入に伴う圧縮時に逃げ場を失い、溶融素材のキャビティ内流動拡張が妨げられ、ショートショットや表面不斉一のような成形不良が発生しがちである。他方、気体成分の流出を自由に許容するような間隙がある場合、溶融素材が入り込み、成形品表面にバリや鋳巣（凹凸）が発生することになり製品品位を低下させる。
【０００４】
金型キャビティ内に閉じ込められたガスによる悪影響の解消を考慮した先行技術として、特許文献１は、金型キャビティの先端付近に設けられたガス抜き穴１０に連通するガス抜き通路１１を設けている。これらガス抜き穴１０とガス抜き通路１１の連通部を摺動自在の可動部材１２によって開閉することにより、ガスのみを放出する構造を開示している。この場合の可動部材１２は、タイマーその他の制御機構により選択的に連通および閉塞が行われるよう制御される。このような制御では、溶融素材の流動状態その他条件を勘案して設定された制御装置の設定に対応して作動タイミングが決定される。
【０００５】
しかしながら、溶融樹脂の流動状態は、成形材料である熱可塑性樹脂の種類、単一樹脂か複数樹脂の混練によるアロイか、金型構造、成形品の寸法、キャビティ構造、入れ子の有無等によって大幅に異なる。タイマーその他制御手段の設定等は現実の溶融樹脂を流動させながら試行錯誤を繰返して決定する必要があり、不良品発生防止のための成形担当現場に対する負担が大きくなる。さらにある種の金属や合金によるダイカストの場合、溶融素材が低粘度であるため流動速度が格段に高速となり、連通・閉塞の制御を適確に実施することは容易ではない。
【０００６】
特許文献２は、キャビティ表面から金型内部に向かって穿穴したスライド穴を設け、このスライド穴に嵌合して軸線方向に摺動可能であってガス逃げ溝を形成するために移動部材を設けることを開示している。このように形成された移動部材に対する溶融樹脂先端部の接触を受けて生起する前進・後退運動により、ガス逃げ溝を介してキャビティ内部を外部に連通させるガス通路手段の開放または閉鎖を目指している。しかし、金型の細部にわたる加工が必須であり、金型加工、保守、点検、補修等が煩雑となる。
【０００７】
特許文献３は、キャビティ末端の充填部付近にガス抜き弁を設け、成形時当初は開放しているガス抜き弁７からガスを放出させ、その後ゲート近くに設けられた圧力センサによって樹脂圧力の上昇を検知した際にガス抜き弁を閉鎖する構成を開示している。この先行技術では、溶融樹脂の充填初期においてはガス抜き弁を開放しておき、樹脂の流動状態に伴って生じる圧力上昇に応じてガス抜き弁を閉鎖し、溶融樹脂の漏れを防ごうとするものである。この先行技術では、特許文献１と同様に圧力センサの信号に応じてガス抜き弁を開閉する制御手段を別途設けなければならない。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２７７３１０
【特許文献２】特開２０００−１５６６８
【特許文献３】特開２００３−１７０４７９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、外部制御手段を使用することなしに金型内を流動する溶融成形素材先端部の押圧力によって自動的に作動する、金型の充填空間内部の気体放出構造並びに該気体放出構造を具備する金型を提供することである。なお、本発明の対象となる金型は、各種プラスチック（合成樹脂）の射出成形用金型に限定されるものではなく、溶融素材を充填空間（キャビティ）内に圧入して成形する、例えばセラミック、ゴム系材料、ガラス系材料、液晶等を素材とする成形用の金型、ならびにアルミ、亜鉛、錫、銅等の各種金属を素材とするダイカスト用金型等を包含するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、弾性体による押圧力を対向面側から受ける摺動部材であって、溶融素材の流動方向に形成された有底穴１２並びに該有底穴に連通しかつ前記溶融素材の流動方向と交差する向きに開口する少なくとも１個の側面開口１３を有する摺動部材１０と、前記摺動部材１０を溶融素材の流動方向に並行する方向に摺動可能に受容し、前記溶融素材の流動圧を受けない初期状態において前記摺動部材の側面開口１３と連通していて、その後前記摺動部材１０が溶融素材の流動先端部によって前記弾性体１４に抗する方向に摺動せしめられた際に閉塞される気体放出口２１を有する摺動部材受容体２０と、からなる金型内の気体放出構造であって、固定金型および可動金型によって形成される充填空間または該充填空間に繋がる溶融素材流動路の途中ないし末端付近に装着可能な金型内の気体放出構造であることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記摺動部材１０を対向面に押圧する弾性体１４が、コイルばね、板ばね、ゴム系弾性体、流体圧縮アクチュエータ等から選ばれた１種または複数の組合せから構成される金型内の気体放出構造であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の金型内部の気体放出構造において、前記摺動部材１０に形成される側面開口１３と、前記摺動部材受容体２０に形成される気体放出口２１との組合せが複数組形成される金型内の気体放出構造であることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記気体放出口２１からの気体放出効果が、前記溶融素材の粘度に応じて変更可能であるように構成された金型内の気体放出構造であることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、前記気体放出口２１および前記側面開口１３の少なくとも一方が非直線状の気体流通路として形成された金型内の気体放出構造であることを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、前記気体放出口２１と前記側面開口１３とによって形成される開口部の断面積が、前記摺動部材１０の移動量に応じて経時的に変化するように形成された金型内の気体放出構造であることを特徴とする。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、前記気体放出構造が金型内の所要部位に形成された取付け用凹所に嵌め込み装着可能である金型内の気体放出構造であることを特徴とする。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、弾性体による押圧力を対向面から受ける摺動部材であって、溶融素材の流動方向に形成された有底穴１２並びに該有底穴に連通しかつ前記溶融素材の流動方向と交差する向きに開口する少なくとも１個の側面開口１３を有する摺動部材１０と、前記摺動部材１０を溶融素材の流動方向と並行する方向に摺動可能に受容し、前記溶融素材の流動圧を受けない初期状態において前記摺動部材の側面開口１３と連通していて、その後前記摺動部材１０が溶融素材の流動先端部によって前記弾性体１４に抗する方向に摺動せしめられた際に閉塞される気体放出口２１を有する摺動部材受容体２０と、からなる気体放出構造が、固定金型および可動金型によって形成される充填空間または該充填空間に繋がる溶融素材流動路の途中ないし末端付近に予め一体的に配設された金型であることを特徴とする。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、前記気体放出口２１からの気体放出効果が前記溶融素材の粘度に応じて変更可能であるように構成された気体放出構造が、予め一体的に形成された金型であることを特徴とする。この場合、前記気体放出口２１および前記側面開口１３の少なくとも一方を非直線状の気体流通路として形成し、また前記気体放出口２１と前記側面開口１３とによって形成される開口部の断面積が前記摺動部材１０の移動量に応じて経時的に変化するように形成するように構成することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る金型内の気体放出構造は、射出成形、ダイカスト成形等に不可欠の金型において、ゲートから遠い側に位置する溶融素材流動路の途中ないし末端付近で、溶融素材流先端部によって押圧力を受ける部位に装着される。具体的な取り付け部位の決定には、コンピュータを援用した流動解析を利用することができる。このような気体放出構造は、溶融素材流先端の押圧力により移動せしめられる摺動部材１０と、この摺動部材を対向面から溶融素材流の先端側に対抗する向きに押圧力を示す弾性部材１４を備えた摺動部材受容体２０と、から構成される。前記摺動部材には流動する溶融素材流の先端部と当接する正面に有底穴（縦向きの有底穴）１２が形成され、該有底穴は少なくとも１個の側面開口１３と連通している。この側面開口１３は、流動してくる溶融素材流先端部によって摺動部材１０が押圧されるまでは、摺動部材受容体２０に形成された気体放出口２１と連通していて、キャビティ内の気体を外部に向けて何ら抵抗なく自由に放出可能となっている。その後キャビティ内への溶融素材の充填が進み、摺動部材１０が溶融素材流先端によって押圧され、弾性部材１４に抗して後退すると、気体放出口２１が閉塞され溶融素材流の流出は確実に遮断される。
【００２０】
なお、金型内部における溶融素材の流速が、プラスチック、金属または合金、セラミック、ゴム等によって大幅に異なることはよく知られている。本発明における気体放出構造では、溶融素材流の先端が接近するまではガス類の放出が可能な状態にあり、溶融素材流先端が到達して接触する段階までにはガス類は殆ど放出され尽くしている。そこで、溶融素材流の先端部により摺動部材１０を強力に押圧して摺動させ、溶融素材流の後続を阻止する必要がある。この場合、低粘度であるアルミやアルミ合金等金属は高速であり、プラスチック、セラミック、ゴム等は比較的緩速のようにまちまちである。さらに、プラスチック類、金属類、ゴム類であっても、基本素材、充填される副資材、用途、製品の寸法等に伴う使用量の相違等によっても、閉塞タイミングにそれぞれ差異が生ずる。しかしながら、本発明に係る気体放出構造の閉塞タイミングは、溶融素材の流動先端によって直接決定される、いわゆる自力制御によって実行される。したがって、使用素材の種類や製品の構造、寸法の大小等に応じた使用上の調整は一切不要であり、人為的ないし複雑な制御手段等を必要としない。
【００２１】
金型キャビティへの溶融素材圧入開始から溶融素材流の先端が気体放出構造に到達するまでの過程では、溶融素材の進行に伴う溶融素材流動路および充填空間の内部容積の実質縮小に応じて残留空気および発生ガス等の混合体である内部気体は抵抗無く放出される。したがって、樹脂や金属類等である溶融素材のキャビティ内充填は抵抗なく確実に進行する。溶融素材流が気体放出構造の装着点まで到達すると前述のように気体放出構造における摺動部材１０の側面開口１３と摺動部材受容体２０の気体放出口２１との係合が外れて短時間内に閉塞されるため、溶融素材流の漏れは確実に阻止される。したがって、成形品に対するショートショット、鋳巣、バリ等の発生に起因する製品不良の発生は大幅に低減され、生産性向上に資することができる。
【００２２】
このような金型内の気体放出構造は、典型的な外形寸法の標準品として予め用意しておくことができる。金型作成時にはこの標準品を受容し得る装着部としての凹所を所要部位に形成しておき、事後的にねじ止め等により嵌合装着することができる。金型本体の製造工程は、装着用凹所の形成を除いて在来の手法に従い別途実施すればよい。このように形成された装着用凹所に対して上述のような標準形態に構成された本発明に係る気体放出構造を着脱可能に構成することができる。したがって、気体放出構造は単体として予め用意しておき、装着用凹所を備えた金型に装着可能となり、作業効率の向上、材料費や製造工数の削減も可能である。なお、成形対象となる溶融素材の種類や特性により気体放出構造が不要であれば、同一外形として形成されたダミー（盲部材）を嵌合固定しておけばよい。
【００２３】
かかる着脱可能な構成を採用することにより、製品のモデルチェンジ等による新規金型製造時には、本発明に係る気体放出構造を旧金型から取り外して、改めて製造された金型本体の取付け凹所に対して取付けて再利用することも可能であり、資源、労力、コストの節減が図れるため経済効果も大きい。なお、かかる事態を考慮する必要のない、何等の変更なしに長期間使用継続が予想される金型にあっては、同様の構造による気体放出構造を当初から組み込んだ金型を一体的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る金型内の気体放出構造の構成例を示す平面図（Ａ）、Ｘ−Ｘ断面図（Ｂ）である。
【図２】本発明に係る金型内の気体放出構造の作動状態を示す平面図である。
【図３】本発明に係る金型内の気体放出構造の取付け部位の例（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）を示す概念図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０    摺動部材
１２    有底穴（縦向き有底穴）
１３    側面開口（側面穴）
１４    弾性体（圧縮バネ）
２０    摺動部材受容体
２１    気体放出口
Ａ      気体放出構造
Ｒ      溶融素材流動方向
Ｄ      摺動部材の移動方向
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付図を参照しつつ本発明に係る金型に装着可能な気体放出構造の好適な実施例を開示する。図１は、本発明に係る金型内の気体放出構造の好適な実施例を示す平面図（Ａ）およびＸ−Ｘ矢視断面図（Ｂ）である。図（Ａ）から明らかなように、本発明に係る気体放出構造は摺動部材１０および摺動部材受容体２０から構成されている。なお、図面作成上、本発明に係る気体放出構造を縦形としているために、有底穴を縦向き、摺動部材の摺動方向を双頭矢印１５のように縦方向と表現しているが、本発明に係る気体放出構造は横型、斜型とする場合は、それぞれ横又は斜め向き、横又は斜め方向となる。以下の説明においても同様である。
【００２７】
摺動部材１０の上端部は、白抜き矢印のように図面上方から流動してくる気体ならびに溶融素材の流動先端を受容するように形成されている。摺動部材１０の上端部には、溶融樹脂等の先端部の接近に先立ち、混在している空気および発生ガスからなる気体を通流させるための底部が半円形状の縦向き有底穴１２を有し、その下端の少し手前付近で連通する側面開口１３が少なくとも１個形成されている。なお、ここでの「縦向き」や「上方」等の表現は、単に添付図面における図示された状態を表現したものに過ぎず、実際の使用状態における姿勢や配置とは無関係である。本実施例では側面開口１３を左右に各１個形成しているが、用途や使用成形材料によっては１個のみ、もしくは３個以上としても良い。これら縦向き有底穴１２、側面開口１３は共に摺動部材１０の内部に隠れているため破線で示している。
【００２８】
摺動部材受容体２０は、図１（Ｂ）のＸ−Ｘ矢視断面図に示すように、摺動部材１０の左右面および紙背側面（底面）の三方に接する状態で、図示していない案内溝や脱落防止枠等に支えられて摺動可能に受容するための受容空所が形成されている。そして摺動部材１０の図示された下端より下方の摺動部材受容体２０には、摺動を許容するための空所が延長するように形成されおり、その内部には摺動部材１０を上方に向けて押圧する弾性体１４が介在せしめられている。弾性体１４としては、コイルばね、板ばね、ゴム系弾性体、流体圧縮アクチュエータ等から選ばれる１種、またはこれらを複数組合せたものを採用することができる。
【００２９】
したがって、摺動部材１０は何等の外力が加わらない初期状態では、この弾性体１４によって図（Ａ）のように上方に位置付けられ、側面開口１３と気体放出口２１とは連通した状態となっている。なお、図（Ｂ）に二点鎖線で示したように、摺動部材１０および摺動部材受容体２０は適当な面で分割されており、一方を固定金型側および他方を可動金型側に分割して取付けることが望ましい。その結果、側面開口１３および気体放出口２１は穴あけ加工ではなく、開削加工による溝状体として形成することが可能となる。以下の開示では、固定金型側と可動金型側が重畳して、一体化しているものとする。
【００３０】
摺動部材受容体２０は、摺動部材１０の側面開口１３と少なくとも部分的に係合する気体放出口２１を、図では摺動部材１０の側面開口１３に合わせて左右に各一個設けている。摺動部材受容体２０の左右各１個の気体放出口２１は、上述のように弾性体１４の押圧力によって摺動部材１０が上部に押し上げられている間、摺動部材１０の側面開口１３とそれぞれ連通するように形成されている。そのため、射出成型機、ダイカストマシン等のノズルから溶融素材が圧入される際の残留空気や溶融素材から発生するガス等の各種気体は、摺動部材の縦向き有底穴１２、側面開口１３、摺動部材受容体２０の気体放出口２１の経路によりキャビティ外部へ放出される。その結果、ガス類の存在により溶融素材の流動が阻害されてキャビティ末端まで十分に到達しない場合に発生しがちなショートショット、焼けなどの製品劣化、鋳巣の発生等成形不良発生が低減する。なお、図では気体放出口を側面開口と同一平面上に形成しているが、気体放出口を側面開口と連通するように構成して上方側又は下方側のように立体的に形成することもできる。
【００３１】
図２は、図１に示した金型内の気体放出構造に対して、上方から矢印Ｒのように樹脂等の溶融素材の流動先端部が到達した状態を示すものである。その結果、摺動部材１０が矢印Ｄのように下方に移動しはじめ、摺動部材１０の下面に配設された弾性体１４が圧縮されて押し下げられ、摺動部材１０の側面開口１３と摺動部材受容体２０の気体放出口２１とが連通状態から閉塞状態に移行する。したがって、爾後の溶融素材流の流動ないし漏洩は完全に阻止され、良好な成形結果が期待できる。なお、本発明に係る金型内の気体放出構造を、図１（Ｂ）に二点鎖線で示したように固定金型側、可動金型側に分割して使用する場合、側面開口１３と気体放出口２１との開削溝の本数、幅、深さ等を、例えば固定金型側と可動金型側で差異を設けるなどの変化を付けることにより、溶融素材の性状に応じて、流動抵抗を大小さまざまに調節することも可能である。なお、図１（Ｂ）では上側を固定金型側、下側を可動金型側としているが、その逆とすることは任意である。
【００３２】
上述のように、摺動部材１０が溶融素材流先端によって押圧されて弾性部材１４に抗して後退すると、気体放出口２１が閉塞され溶融素材流の流出は確実に遮断されることになり、溶融素材がプラスチック、セラミック、ゴム等は流動速度が比較的緩速であり外部への流出は生じないが、低粘度であるアルミやアルミ合金等金属は流動速度が高速であるために、側面開口１３と気体放出口２１とが連通し溶融素材の圧入に伴う残留空気や溶融素材から発生するガス等の各種気体が外部へ放出される際に、これら気体と一緒に外部に流出する可能性がある。そこで、気体放出口２１からの気体放出効果を溶融素材の粘度に応じて変更可能にすることが好ましい。
【００３３】
気体放出口２１および側面開口１３の少なくとも一方の気体流通路の形状を非直線状、例えば、カギ形状、先方がテーパー状の略三角形状等とすることによって外部への気体の放出量を調整することにより、流動速度が高速の低粘度溶融素材の外部への流出を阻止することができる。また、前記気体放出口２１と側面開口１３とによって形成される開口部の断面積を摺動部材１０の移動量に応じて経時的に変化するように形成することにより、上記と同様の効果を得ることができる。例えば、側面開口１３を、異なる内径の、大流量開口と小流量開口の２個の複数開口とし、或いは大流量開口、中流量開口、小流量開口のように３個の複数開口として、摺動部材の摺動量に応じて複数開口の中のいずれかの開口が対向する気体放出口と連通することによって、外部との導通状態が形成される。このように構成することにより、気体の放出量が経時的に変化し、最終的に開口のない閉塞域に達して完全に閉塞されることになる。開口の個数、それぞれの寸法、隣接開口との間隔等は、加熱温度、滞留時間等の成形条件を考慮した溶融素材の粘度、発生ガス量等を勘案して決定すればよい。
【００３４】
また、気体放出口２１と側面開口１３のいずれか一方を寸法の異なる複数の開口として形成し、当該時点において他方の開口部と係合する開口の寸法および／または割合によって決まる実質的開口部面積が、摺動部材１０と摺動部材受容体２０との相対的移動量に応じて経時的に変化するように形成することによって、気体放出量を低減させるような経時的放出量調整を行うことも可能である。開口の寸法等は、各溶融素材の成形条件における溶融素材の粘度、発生ガス量等を勘案して決定すればよい。
【００３５】
本実施例では、摺動部材１０に形成された側面開口１３と気体放出口２１との摺動面における開口部の接離によって気体の流動および閉塞を制御しているが、例えば、摺動部材側に内径に段差ないし絞りのある丸穴を形成し、摺動部材受容体２０の下方から丸棒を突出させて放出・閉塞を実現することもできる。このような構成では、摺動部材１０が初期状態にある際は、摺動部材受容体２０側の丸棒の先端は、丸穴の大径部分に位置するため、気体成分の流動は自由である。しかし、溶融素材の流動先端Ｒが図２のように摺動部材１０を押圧するようになると、下降する摺動部材１０側の丸穴の狭小部ないし絞り部と摺動部受容体側から突出している丸棒とが緊密に係合した場合に閉塞状態となる。このような構成では、金型内部からの気体放出は摺動部材１０の運動方向に沿って流動し排出されることになる。
【００３６】
図３は、本発明に係る金型内の気体放出構造Ａの金型内部への配置例を模式的に図示したものであり、図中、実線矢印は溶融素材の流動方向を、破線矢印は気体の流動方向を表している。図３（Ａ）は、シングルゲートである左端ゲートから溶融素材を圧入する例である。溶融素材の流動方向も単一の最も簡単な構成例であり、溶融素材の流れ方向の末端側に気体放出構造Ａを配設する例を示している。図３（Ｂ）は、シングルゲートで左右２方向に分岐して溶融素材を流動させる実施例であり、それぞれの溶融素材流動末端付近に気体放出構造Ａをそれぞれ配設している。図３（Ｃ）は主として大型成形品の成形を、多点（２）ゲートで成形する例であり、左右のゲート１およびゲート２から流動する溶融素材の合流点付近に１個の気体放出構造Ａを配設した例を示すものである。
【００３７】
図３（Ｄ）は、シングルゲートから分岐路に至り溶融素材流動路を二分して、２方向からキャビティに充填する実施例を示すものである。この例では、２個の気体放出構造Ａを溶融素材流動路の屈曲部位における溶融素材の流動方向先端に配設している。左右に分岐した溶融素材流動部先端が気体放出構造Ａに到達するまでの間、溶融素材流動路およびキャビティ内部の気体成分を流動放出させる。溶融素材の流動先端が有底穴１２に衝突するまでの間、溶融素材が低粘度で流動速度が高い場合には強力な放出作用を呈し、ベンチュリー効果により残余の流動路ならびにキャビティ内部を低圧（負圧）に減圧する効果が期待できる。その結果、キャビティ内への流動素材圧入が容易となり、成形作用に良好な影響をもたらす。溶融素材の流動先端が有底穴１２に衝突して摺動部材１０を摺動させることにより、前述の実施例と同様に気体放出口２１は閉塞され、溶融素材はキャビティ内に充填される。
【００３８】
これら典型的な実施例のように、溶融素材を圧入するゲートからの流動方向を見極め、好ましくはコンピュータを援用する流動解析等を駆使して、流動末端に本発明に係る気体放出構造Ａを配設して、溶融素材の流動を円滑かつ理想的な形態に保持することにより成形不良を大幅に低減し、成形作業の効率向上、時間および資材、労力、エネルギーの節減を図ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に係る金型内の気体放出構造は、摺動部材と摺動部材受容体から構成される簡潔な構成で、溶融素材の流動部先端が該気体放出構造に到達した際に時間遅れもなく確実に自力作動する。この金型内部の気体放出構造では、摺動体自体が作動タイミングを決定するセンサとなり、同時に制御機構として機能する、いわゆる自力制御が行われる。したがって、現象を検知するためのセンサはもとより弁類を駆動するためのソレノイド手段、油圧シリンダ等の操作駆動部等は不要である。そのため、使用材料、加工時間、製作費用等の点で有利であり、作動上の時間遅れもほとんど無視できるため、キャビティ内ガスに起因する成形不良を大幅に低減することができる。
【００４０】
本発明に係る金型内の気体放出構造は、上述のように摺動部材と弾性体としての圧縮バネおよび摺動部材受容体から構成されている。したがって、摺動部材および摺動部材受容体の両者に対する開削加工並びに摺動を円滑にするための摺動部加工が初期の精度で行われる限り、高精度でかつ時間的な遅延無しに自力作動により気体放出が行われる。なお、金型内での正確な配設部位はキャビティの形状、大きさ、ゲート数、使用溶融素材等の所要条件を定め、コンピュータを援用した溶融素材の流動解析により正確に設定することが可能である。
【００４１】
また、本発明のように金型内の気体放出構造を単体で用意可能とした結果、新規金型はもとより、従来の金型の適宜部位に取り付け部としての凹所を形成する改造を行って装着することにより成形加工効率を大幅に向上させることも期待できる。気体放出構造の単体を配設した金型が不要となった際は、本機構のみを取り外し、他の金型において流用することもできる。特に季節モノと呼ばれて流行を取り入れ、あるいは短期間のみの需要を満たすための金型等は出来るだけ廉価に仕上げる必要があるが、本発明に係る気体放出構造が流用可能であるため、経済的にも製作時間等の点からも好ましい。また、長期間使用継続が可能な金型にあっては、同様の構造による気体放出構造を当初から組み込んだ金型を一体的に製造することも可能であり、経済性が高まる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
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【国際調査報告】
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