(57)【要約】【課題】人手によるゲートカットを不要としつつフィルムゲートと同様な流動長及び外観を確保すること。【解決手段】  溶融樹脂が充填されるキャビティ１０と、このキャビティ１０に溶融樹脂を導くランナ１２と、ランナ１２からキャビティ１０に注入される溶融樹脂の分量及び方向を一定に制御するゲート１４とを備えている。このゲート１４が、前記キャビティ１０の端部３４にて並列に配置されることで前記溶融樹脂の当該キャビティ１０への流入口２４となる複数の三角状の先端部１６と、当該複数の前記先端部１６に溶融樹脂を導く通路部１８とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融樹脂が充填されるキャビティと、
このキャビティに溶融樹脂を導くランナと、
ランナからキャビティに注入される溶融樹脂の分量及び方向を一定に制御するゲートとを備え、
このゲートが、
前記キャビティの端部にて並列に配置されることで前記溶融樹脂の当該キャビティへの流入口となる複数の三角状の先端部と、当該複数の前記先端部に溶融樹脂を導く通路部と、を備えた、
ことを特徴とする射出成型用金型。
【請求項２】
前記先端部の前記流入口となる点での角度を、４０度以上８０度以下の角度範囲とした、
ことを特徴とする請求項１記載の射出成型用金型。
【請求項３】
前記先端部の前記流入口の前記並列での間隔を、2 [mm] 以上10 [mm] 以下とした、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の射出成型用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成型により製品を成形する技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂の射出成形において、特に、薄肉形成（板厚1 [mm] から2 [mm] 程度）を行う場合に、フィルムゲート（ファンゲート）を使用すると、流動抵抗が減少し、流動長を伸ばすことができる。そして、フィルムゲートの採用により成型機のサイズダウンもできる。また、フィルムゲートは溶融樹脂をキャビティ全体に平均して案内するため、ウエルドラインやジェッティング等の発生も抑えることができる。
一方、フィルムゲートを使用すると、薄肉成形後の製品化に際してゲートカットをしなければならず、さらにゲートカット後の仕上げも必要となるため、製造に要する工数が増加してしまう。
【０００３】
特許文献１には、フィルムゲートを用いてウエルドマークの発生を抑止しつつ、作業能率を改善することを目的として、キャビティに切断ブロックを併設し（図２及び図３，第３頁左上欄）、この切断ブロックを油圧シリンダで移動させることで、切刃とキャビティのエッジとを作用させ、フィルムゲートを自動的に切断する手法（第３頁右下欄）が開示されている。
特許文献２には、キャビティ内に中子を装着することで中空の製品を成形する際に、溶融樹脂に起因した圧力によって当該中子が変形することを防止することを目的として、樹脂の射出部が多点ゲートを備え、複数のフィルムゲート（図５）や複数のピンゲート（図８，図９，図１５）からキャビティに溶融樹脂を均等に充填する手法（例えば、段落００４３）が開示されている。また、この特許文献２には、開口部の直径を異ならせた多点ピンゲートを１２点装備した手法が開示されている（図１５，段落００５１）。
特許文献３には、薄肉、大型でコーナー部分を有する樹脂製品を射出成形する際に、コーナーとの位置関係に応じて多点ゲートを配置し、さらに、予め定められた順序で各多点ゲートと接続されたランナを開閉する手法（図１，段落００１４、００１７から００１９）が開示されている。
特許文献４には、薄肉、大型の樹脂成型品にて成型品の末端部分まで均一に樹脂を注入することを目的として、複数個のゲートを設ける旨が開示されている（段落０００２）。さらに、多点ゲートから樹脂を同時に注入するとキャビティでの樹脂の合流点にウエルドラインが発生してしまうため（段落０００３）、これを防止するために各ゲートの開閉に時間差を設ける手法や（段落０００３）、このゲートの開閉では樹脂の劣化や変色が発生し易いため（段落０００４）、これを防止するためにランナ部を開閉する手法（図１，段落０００６、００１０）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭59-19127号公報
【特許文献２】特開平8-252838号公報
【特許文献３】特開平10-217284号公報
【特許文献４】特開2008-99136号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１には、フィルムゲートを自動切断する手法が開示されているが、自動切断では装置が大型化してしまう。さらに、成型品の形状や成形材料によっては、ゲート部分の自動カットが困難である。この場合、人手にてゲートカットをしなければならなくなる。そして、従来例では、装置の大型化を回避し、ゲートカットの工数削減を優先するために、量産ではあえてフィルムゲートを使用せず、サイドゲートやピンゲートを採用する例が多い。
特に、自動車の外板のような大型部品の射出成形では、繊維強化樹脂のような剛性・強度は高いが流動の悪い樹脂の使用が望まれるところ、フィルムゲートを採用するとゲートカットの工数を削減することができなくなる。
上記特許文献２には、複数のフィルムゲートや複数のピンゲートからキャビティに溶融樹脂を注入する手法が開示されているが、中空製品の中子への不均一な圧力を防止することを図るために複数のゲートを使用しているのであって、ウエルドライン発生との関係や、薄板の際の流動長の改善などについては何ら開示されていない。
上記特許文献３には、薄肉、大型で流路が中心から四方に放射状となる金型にて、多点ゲート方式を採用しつつウエルドラインの発生を抑止することを目的として、多点ゲートの配置及び注入順序を調整する手法が開示されているが、流路が放射状となる金型にて流動性の悪い樹脂の流動長を伸ばすための手法は何ら開示されていない。
上記特許文献４には、薄肉で板型の成型品に対して複数のゲートから順に溶融樹脂を注入することでフローマークの発生を抑止することが開示されているが（段落００１３）、薄肉板型の金型にて、複数ゲートを採用しつつ流動性の悪い樹脂の流動長を伸ばすための手法は何ら開示されていない。
また、フィルムゲートを使用せずに、流動性の悪い樹脂で薄肉の製品を射出成形しようとしてもサイドゲートやピンゲートでの成型は難しい。そして、多点ゲートとし、ゲートを部品の各部へ複数設定することで対処しようとすると、ウエルドラインの発生等の問題が生じ、当該特許文献３及び４等に示されるように、樹脂の流入タイミングの制御等が必要となり、充填までの所要時間が増加してしまう。
【０００６】
［課題１］このように、上記従来例では、人手によるゲートカットの工程を不要としつつ、流動性の悪い樹脂による薄肉の製品を成形することができない、という不都合があった。
［課題２］さらに、上記従来例では、フィルムゲートを使用せずに流動性の悪い樹脂の流動長を伸ばすことができない、という不都合があった。
すなわち、フィルムゲート又は多点ゲートを使用して、ゲートカットの工程を不要としつつ、流動性の悪い樹脂の流動長を伸ばす手法は、上記各文献に何ら開示されていない。
【０００７】
［発明の目的］本発明の目的は、射出成形にて、人手によるゲートカットを不要としつつフィルムゲートと同様な流動長及び外観を確保することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
［着眼点］本発明の発明者は、フィルムゲートの利点と複数ゲートの利点とを得ることができれば良い、という点に着目した。そして、フィルムゲートと同様な流動をする部分と、複数ゲート（多点ゲート）と同様な流動をする部分との組み合わせを工夫することで、上記課題を解決できるのではないか、との着想に至った。
【０００９】
［課題解決手段１］実施例１に対応する第１群の本発明は、溶融樹脂が充填されるキャビティと、このキャビティに溶融樹脂を導くランナと、ランナからキャビティに注入される溶融樹脂の分量及び方向を一定に制御するゲートとを備えている。そして、このゲートが、前記キャビティの端部にて並列に配置されることで前記溶融樹脂の当該キャビティへの流入口となる複数の三角状の先端部と、当該複数の前記先端部に溶融樹脂を導く通路部とを備えた、という構成を採っている。
これにより、上記課題１及び２を解決した。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、本明細書の記載及び図面を考慮して各請求項記載の用語の意義を解釈し、各請求項に係る発明を認定すると、各請求項に係る発明は、上記背景技術等との関連において次の有利な効果を奏する。
【００１１】
［発明の作用効果１］ 課題解決手段１の射出成型用金型は、ゲートが、ランナから注入される溶融樹脂の分量及び方向を一定に制御し、この際に、通路部が、キャビティの端部にて並列に配置された複数の先端部へ溶融樹脂を導き、複数の先端部は、三角形状であって、溶融樹脂の当該キャビティへの流入口となる。このため、溶融樹脂は、通路部にてフィルムゲートやフィンゲートと同様に広がり、さらに、ランナとキャビティとの間の先端部では、その流入口は三角形状であるため、ピンゲート同様に切断容易となる。
そして、通路部が、ランナからの溶融樹脂を十分に広げ、各先端部がそれぞれ溶融樹脂の分量及び方向を制御して徐々に流入口へと導くため、流動性の悪い樹脂であっても、キャビティに良好に充填することができる。特に、キャビティの幅に応じて先端部の数を増加させることで、薄肉の成型品であっても良好な流動性を確保することができる。
このように、ランナとキャビティとの接続部分は複数のピンと同様となるために人手によるゲートカットの工程を不要とすることができ、かつ、流動性の悪い樹脂であっても薄肉の製品を良好に成形することができる。
すなわち、本発明では、通路部にて溶融樹脂を広げ、先端部で絞りながらキャビティに注入するため、フィルムゲートを使用せずとも、流動性の悪い樹脂の流動長を伸ばすことができる。このように、射出成形にて、ゲートカットについてはピンゲートと同様な負担としつつ、流動長及び外観についてはフィルムゲートと同様な品質を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態の構成例を示す説明図である。
【図２】本発明の実施例のある構成例を示す説明図である。
【図３】本発明の実施例の他の構成例を示す説明図である。
【図４】本発明の実施例及び比較例による成形の一例を示す説明図である。
【図５】薄肉の実施例を示す説明図である。
【図６】本発明の他の実施例の構成例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本実施形態による射出成型用金型は、キャビティ１０と、ランナ１２と、ゲート１４とを備えている。そして、本実施形態では、このゲート１４が、複数の先端部１６と、通路部１８とを備えている。
【００１４】
図１を参照すると、スプルー３２から注入される溶融樹脂は、ランナ１２によって導かれてキャビティ１０に充填される。このキャビティ１０とランナ１２との間に、ゲート１４が設けられている。ゲート１４は、ランナ１２からキャビティ１０に注入される溶融樹脂の分量及び方向を一定に制御する。ゲート１４の断面積の設定と、当該断面積の変化とにより、キャビティ１０に流入する溶融樹脂の分量を注入圧に応じて制御することができる。キャビティ１０に注入する溶融樹脂の単位時間当たりの分量を多めにすると、キャビティ１０内での流動性が良くなり、流動長も伸びる。そして、ゲート１４の形状と、キャビティ１０との位置関係とにより、溶融樹脂の流入方向２８を制御することができる。図１に示す例では、流入方向２８は図面の下向きである。
【００１５】
本実施形態では特に、ゲート１４が、複数の先端部１６と、通路部１８とを備えている。先端部１６は、流入口２４を頂点の１つとする三角状の部材であり、前記キャビティ１０の端部３４にて並列に多数配置され、前記溶融樹脂の当該キャビティ１０への複数の流入口となる。図１に示す例では、先端部１６は１０個となっている。先端部１６は、個別の流入口２４にて、標準ゲート（ピン、サイドケート）の役割を果たす。この三角形の先端部１６を用いると、厚みのあるゲート部分が成型品に残らないため、標準ゲートでのピンと同様、当該箇所について成形後の切断が容易となる。
【００１６】
通路部１８は、当該複数の前記先端部１６に溶融樹脂を導き、ランナ１２から流入する溶融樹脂をキャビティ１０の幅（図１中左右方向）と同様の幅まで広げることで、フィルムゲートやフィンゲートと同様の役割を果たし、特に薄肉での流動性・充填性を良くすることができる。このキャビティ１０の幅方向は、一般に、流入方向２８に直交する直交方向３０とすると良い。先端部１６は、この直交方向３０に沿って配置する。
溶融樹脂を放射状に注入する例では（例えば、図６（Ｂ））はこの流入方向２８及び直交方向３０は複数となる。この場合、各流入方向２８に沿って先端部１６を配置すると良い。
【００１７】
このように、本実施形態では、１つの通路部１８に対して、等間隔に複数の先端部１６を配置したゲート１４を採用したことで、単一のピンによるサイドゲートとは異なり、溶融樹脂の流動性を確保することができ、特に、フィルムゲートと同等の樹脂流動長を得ることができ、さらに、ゲートカットも容易に行うことができる。
そして、図１に示すような板形状の一方向（流入方向２８）から溶融樹脂を流す形の射出成形において、フィルムゲートと同等の樹脂流動長を確保しつつ人手によるゲートカットの工程を無くすことができる。
【００１８】
板状のキャビティ１０で薄肉の製品を成形する例では、キャビティ１０の平面は図１の紙面と平行であって、溶融樹脂が流入する流入平面２６であり、流入口２４は、この流入平面２６上の点である。先端部１６の三角形状は、この流入平面２６上の三角形であり、好ましくは、流入口２４と接する二辺の長さを等しい二等辺とする。
【００１９】
溶融樹脂は通路部１８にてキャビティ１０の直交方向３０に広げられた後、先端部１６の二等辺形状に案内され、流入平面２６上を流入口２４に向けて流れ、各流入口２４から一斉にキャビティ１０の端部３４に流れ込み、流入方向２８に注入され、流動性良くキャビティ１０に充填される。
【００２０】
溶融樹脂は、通路部１８にてフィルムゲートやフィンゲートと同様に広がり、一方、先端部１６にてランナ１２とキャビティ１０との間の流入口２４は三角形状によりピンゲート同様に切断容易となる。
そして、通路部１８が、ランナ１２からの溶融樹脂を十分に広げ、各先端部１６がそれぞれ溶融樹脂の分量及び方向を制御して徐々に流入口２４へと導くため、流動性の悪い樹脂であってもキャビティ１０に良好に充填することができる。特に、キャビティ１０の幅に応じて先端部１６の数を増加させることで、薄肉の成型品であっても良好な流動性を確保することができる。
このように、本実施形態では、ランナ１２とキャビティ１０との接続部分は複数のピンと同様となるために人手によるゲートカットの工程を不要とすることができ、かつ、流動性の悪い樹脂であっても薄肉の製品を良好に成形することができる。
すなわち、本実施形態では、通路部１８にて溶融樹脂を広げ、先端部１６で絞りながらキャビティ１０に注入するため、フィルムゲートを使用せずとも、流動性の悪い樹脂の流動長を伸ばすことができる。このように、射出成形にて、ゲートカットについてはピンゲートと同様な負担としつつ、流動長及び外観についてはフィルムゲートと同様な品質を確保することができる。
【００２１】
また、本実施形態では、先端部１６の前記流入口２４となる点での先端角度（図１に示す流入角２０）を、40度以上80度以下の角度範囲、より望ましくは、50度以上70度以下とすると良い。これにより、樹脂流動長を向上させることができる。
【００２２】
先端部１６の前記流入口２４の直交方向３０への並列での間隔（並列間隔２２，ゲートピッチ）については、薄肉成形の場合、2 [mm] 以上10 [mm] 以下とし、より望ましくは、8 [mm] 以下とすると良い。先端部１６の並列間隔２２を当該範囲内とすると、ウエルドライン又はフローマークを低減し、成型品の外観を向上させることができる。
【実施例】
【００２３】
本実施例では、多点ピン（サイド）ゲートの具体例を提案する。以下、図１に示したゲート１４を、簡易的に、熊手ゲートとも呼ぶ。
【００２４】
図２及び図３を参照すると、本実施例では、キャビティ１０と接続されたゲート１４Ａ、１４Ｂが、通路部１８と、先端部１６Ａ、１６Ｂとを備えている。先端部１６Ａの流入角２０Ａは、図２に示す例では60度であり、図３に示す流入角２０Ｂは、30度である。
そして、図２及び図３に示す構成例では、ゲート１４Ａ、１４Ｂと、ランナ１２との間に、第２ゲート３６Ａ、３６Ｂを配置している。第２ゲート３６Ａ、３６Ｂは、ゲート１４Ａ、１４Ｂと同様の構造で、通路部１８と先端部１６とを有している。さらに、ゲート１４Ａ、１４Ｂと、第２ゲート３６Ａ、３６Ｂとの間に、第２ランナ３８Ａ、３８Ｂを設けている。
【００２５】
図２を参照すると、第２ゲート３６Ａの幅方向（図中上下方向で、直交方向３０）での先端部１６の数は、ゲート１４Ａの先端部１６Ａよりも少なく、第２ゲート３６Ａとゲート１４Ａとによって、フィンゲートのようにランナ１２からキャビティ１０に向けた広がりを設定している。図３に示す例でもフィンゲートと同様の広がりを有する点は同様である。これにより、溶融樹脂の流動性を良好とし、流動長を伸ばすことができる。
【００２６】
図４に、３種類のゲート１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを組み合わせ、同時成型を行った一例を示す。
使用材料はポリプロピレン(PP)にガラス繊維(GF)を30%添加した長繊維強化プラスチック(PP+GF30%)である。キャビティ１０の大きさは、直交方向３０を60 [mm] とし、流入方向２８を580 [mm]とし、製品板厚t = 2.0 [mm]とした。
そして、この図４に示す射出成形金型では、単一のランナ１２と、３枚のキャビティ１０とを接続し、それぞれのゲート１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを変化させた。具体的には、図４の図中にて上から、熊手ゲート60度（図２）のゲート１４Ａ、フィルムゲートであるゲート１４Ｃ及び熊手ゲート30度（図３）のゲート１４Ｂからなる３枚である。
【００２７】
流動先端での後述するイヤーフロー部４０(Ear Flow)の状態を考慮すると、顕著な差はないと考えるが、あえて流動長の差をつけると、次の表１に示す結果となった。比較例でのフィルムゲートに対して、流動長の顕著な差は見られず、ゲート１４Ａ、１４Ｂ及び１４Ｃについて、その他のジェッティング等の外観不良も見られなかった。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
図５は、ゲート両端各20 [mm] を捨ててゲートで埋めて成型した例を示す。ここでは、埋めない状態と同一成型条件で行って、図５に示すイヤーフロー部４０及びショート部４２が生じた。イヤーフロー部４０は、薄板形状射出成型時の樹脂流動で、両端が尖った形状となる現象である。射出成形の樹脂流動時、金型内圧が高くなり、流動先端では応力を均一に使用とする力が働くため、両端が尖った形状になると推測される。
【００３０】
イヤーフロー部が生ずると、同時に、流動長が足りなくなり溶融樹脂が充填されないショート部４２（欠肉）が生ずる。ショート部４２は、充填不足（ショートショット）により生じ、溶融した樹脂がキャビティ１０のすみずみまで完全には行き渡らない現象であり、肉厚が薄すぎる場合にも生ずる。このため、流動性が悪い場合には、ショート部４２の発生を抑止するために、製品の薄肉を製品の要請よりも厚くしなければならなくなり、製品のコストを増加させてしまう。この点、本実施例では、通路部１８と先端部１６との組み合わせにより流動性を向上させているため、不必要に肉厚を厚くする必要がない。
ショート部４２が生じなくとも、流動性が悪いと、ショート部４２が発生するような箇所にてフローマークが生じることがあり、本実施例では、このフローマークの発生も抑止することができる。
【００３１】
図５に示す射出成型用金型を用いて、300 x 580 [mm], t = 2.0 [mm] の薄板金型で、成形材を炭素繊維強化ナイロン(30%)とし、試作したところ、ゲートカットは、工具無しに容易に行え、切り口も綺麗であった。
【００３２】
また、この成形の条件について次のデータを得ることができた。
（１）．ゲート幅は、製品幅の80%以上あると良い。少ないと流動長に悪影響がある。すなわち、ゲート１４の直交方向３０の長さをゲート幅とすると、このゲート幅は、製品の直交方向３０の最大長の80%以上が望ましく、この場合に、樹脂の流動長を向上させることができる。
（２）．ゲートピッチ（並列間隔２２）は、8 [mm] 以下とすると良い。図５に示す例では6 [mm] で行ったが、8 [mm]を超えるとフローマーク及びウエルドラインの発生が顕著となる。
（３）．流入角２０（図２、図３参照）は、60度前後が良い。今回は、30度とする金型も試作したが、60度とする方が流動長は良かった。ゲート１４の先端部１６を絞ることで、溶融樹脂の流速を上げ、流動長が伸びることを期待したが、60度の方が、結果が良かった。
（４）．製品板厚は、t = 2.0 ± 0.2 [mm] とすると良く、この場合、薄板成形での樹脂流動長を向上させることができる。
【００３３】
今回の製品は、平面形状であり、ゲートカットは製品取り出し後、手作業で行ったが、実際の製品成型時は、ゲート端末にＺピン等の引っ掛け形状を設置し、型開き時の動きで自動ゲートカットも可能である。
【００３４】
図６（Ａ）に示すように、穴あき形状の部品においては、ランナ１２からの溶融樹脂をノズル４６（ピンゲート）から注入すると、溶融樹脂はキャビティ１０の両側を回り反対側で合流する。この合流位置にて、ウエルドライン４４が生じてしまう。しかも、ガラス繊維などの充填剤を含ませた場合、ガラス繊維はウエルド部（溶融樹脂の合流部分）にて融着しないため、ウエルドライン４４が発生し易い。
【００３５】
この点、本実施例では、図６（Ｂ）に示すように、熊手ゲート（多点ピンゲート）を穴回りに配置し、成形するようにすることで、１カ所での合流を無くしたため、ウエルドライン４４が目立たず、さらには、ゲートカットも容易な成形が可能となる。
この図６（Ｂ）に示す例では、略四角の穴から放射状に樹脂注入するため、略四角の各辺それぞれについて部品の奥側に流入方向２８を有する。そして、ゲート１４は、各流入方向２８の直交方向３０に沿って先端部１６を配置し、キャビティ１０の内側から外側に向けて樹脂を注入する。キャビティ１０の内側と多数の先端部１６とが接する点を流入口２４（図示せず）とし、それぞれの流入口２４からキャビティ１０の外側に向けて樹脂充填することで、溶融樹脂の大きな合流を無くし、ウエルドライン４４の発生を抑止することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０  キャビティ
１２  ランナ
１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ  ゲート
１６、１６Ａ、１６Ｂ  先端部
１８  通路部
２０、２０Ａ、２０Ｂ  流入角
２２  並列間隔
２４  流入口
２６  流入平面
２８  流入方向
３０  直交方向
３２  スプルー
３４  端部
３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ  第２ゲート
３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ  第２ランナ
４０  イヤーフロー部
４２  ショート部
４４  ウエルドライン
４６  ノズル
【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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