(57)【要約】【課題】板状成形品の成形においては、例えば3インチ40mm×70mmの導光板の成形において、射出成形機では射出速度1000mm/sec,型締め力100tonのハイスペックな射出成形機が必要となっていた。ハイスペックの射出成形機はその設備費用を高くしていた。型締め力100tonに満たない射出成形機では、例えば、射出速度300mm/sec,型締め力30〜50tonでは射出圧縮成形方法を利用して成形することが必要であった。射出圧縮成形方法用の金型は金型構造上、金型の摺動部にかじりが発生したり成形品にバリが発生したりして保守費用を高くしていた。【解決手段】本発明は、ハイスペックな成形機や射出圧縮成形用の金型構造を不要とするために、キャビティーの厚さ方向を型締め方向と垂直に配置しクサビ状部品で型締め荷重を置換増幅する金型構造を用いたものである。【選択図】  図1
2011042133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定側金型と可動側金型とを含む金型で、前記固定側金型に形成されたスプルー部と前記固定側金型或いは前記可動側金型に形成されたランナー部と前記可動側金型に形成されたゲート部とからなる樹脂流路を有し、キャビティーの最大面積部の平面を基準に投影した面積と前記キャビティーの最大面積部の平面に対して垂直方向の寸法の値で除した値が２８００から１１６０００の比率の板状を形取ったキャビティーが前記可動側金型に形成され、前記キャビティーの最大面積の平面に対しての垂直方向が前記可動側金型から前記固定側金型方向への型締め方向に対して略垂直に配置されたことを特徴とする射出成形用金型。
【請求項２】
金型内にクサビ状部品を含み、前記クサビ状部品のクサビ角度は前記可動側金型から前記固定側金型方向への型締め方向から45°未満の鋭角なる角度であることを特徴とする請求項１記載の射出成形用金型。
【請求項３】
前記クサビ状部品によって前記可動側金型から前記固定側金型方向への型締め方向荷重を前記キャビティーの最大面積部の平面に対して略垂直な方向に置換することを特徴とする請求項２記載の射出成形用金型。
【請求項４】
請求項３記載の射出成形用金型を構成する金型用部品。
【請求項５】
請求項３記載の射出成形用金型を用いて成形された成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形用の金型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
板状成形品の成形においては例えば3インチサイズ幅40mm×長さ70mm厚さ0.3mmの2ヶ取り導光板の成形においては2プレート構造金型が一般的であり、成形機の能力では射出速度1000mm/sec,型締め力100tonのハイスペックな成形機が主流となっており、成形機の価格を引き上げる要因となっていた。
【０００３】
一方、型締め力100tonに満たない成形機で同様の成形品の成形を行なう場合、例えば、射出速度300mm/sec,型締め力30〜50tonでは射出圧縮成形方法を利用して成形することがある。射出圧縮成形法で成形するためには、2プレート構造金型の内部に、矩形状の入れ子の設置とその外周側に設置されていて可動側プラテンの可動方向に進退自在な矩形の貫通穴部品が設けられている部品の設置とそれらの部品の摺動が必要となる。特許3578725号及び従来の技術参照。
【０００４】
上記2部品の摺動部品間には、成形品のバリが入らないクリアランスの設置が必要で且つ摺動部が擦れてかじらないクリアランスを両立した理想のクリアランスを成形中に保つことが要求される。クリアランスは一般に0.001〜0.020mmのクリアランスが全周で保たれる必要がある。
【０００５】
例えば上記3インチサイズ幅40mm×長さ70mm厚さ0.3mmの導光板の成形においては2部品で構成された摺動部品の形状が矩形であるため全周で均一なクリアランスを設ける事が加工技術的に難しい。そのうえ、上記クリアランスは成形中の温調及び冷却回路と充填される溶融樹脂の熱量によって温度変化するに伴って、金型のキャビティーの近傍部とキャビティーの遠方部や温調回路の近傍部と遠方部で温度差が生じてしまい、その結果金型を構成している合金鋼に熱膨張差が生じる。
【０００６】
温度差による合金鋼の熱膨張量差は、式1により計算できる（式1では熱膨張量差を伸びと表している）。
式1：  ΔL=α・L・ΔT（ΔL:伸び、線膨張率をα、L:長さ、ΔT：温度上昇）
【０００７】
例えば一部のステンレス鋼の線膨張率は、0.0000115/℃であり、70mmの長さで温度差が10℃発生した場合、上記式1によると、0.0000115×70×10＝0.008となり、温度差によって2部品の摺動部のクリアランスが0.008mm変化することがわかる。2部品の摺動部のクリアランスが常温時に0.001〜0.020mmのクリアランスが全周で保たれたとしても、上記温度差の影響によりクリアランスが例えば0.020mm以上になった場合は成形品にバリが発生する。例えば逆にクリアランスが0.001mm未満になった場合は摺動部が擦れてかじりが発生し、その結果は成形品の歩留りの低下、金型の保守費用の高騰につながっていた。
【０００８】
摺動部が擦れてかじる対策としては摺動部に薄膜コーティングを塗布することが周知の技術であるが金型の費用をあげる要因となるうえ効果は完全ではなかった。
【０００９】
図を使って従来技術を説明する。図3は従来技術の成形金型の断面図である。図3において、23は成形金型、15はスプルー、16はランナー、24はゲート、5は固定側金型、6は可動側金型である。
【００１０】
次に前記成形金型23の成形動作を説明する。射出成形機に取り付けられ、射出成形機の型締め機構で型締めされた前記従来技術の成形金型に溶融樹脂がノズル10から射出された溶融樹脂はスプルー15、ランナー16、ゲート24を通過しキャビティー1に充填される。
【００１１】
充填された溶融樹脂は、図示しない冷却回路で冷却固化した後に型開きして取り出す。
その一方、溶融樹脂をキャビティー1内に充填する際には、射出された樹脂の樹脂圧とキャビティー1の投影面積に伴い型開方向荷重8が増大する。薄肉化、大面積化にともなって上記型開方向荷重8は増大する。上記型開方向荷重8が増大して金型の型締め力7を上回ると溶融樹脂がキャビティー1から漏れてしまいその結果成形品にバリが発生する。さらに大量の樹脂が漏れた場合には金型のパーティング面18に飛散する。飛散した樹脂を除去する事が困難な場合は成形用金型23を成形機から降ろしてオーバーホールを行なう必要が生じ、歩留りを著しく下げていた。
【００１２】
上記問題を解決するための対策として、成形機の型締め力7を増大させるか、特開2008-302686号の様に射出圧縮成形が行なわれていた。
しかしながら、型締め力7の大きい成形機は成形機の価格が高価となり、射出圧縮成形用の金型は金型構造が複雑になり金型の価格が高価になるばかりでなく、摺動部の耐久性に問題がありメンテナンス費用の増大を招いていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特許３５７８７２５号公報
【特許文献２】特開平０６−３２８５１８号公報
【特許文献３】特開２００８−３０２６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そのような背景の中、本発明は上記のハイスペックの成形機や矩形状の入れ子とその外周側に設置されていて可動側プラテンの可動方向に進退自在な矩形の貫通穴が設けられている2部品の摺同部品が必要としない金型構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の請求項１に係る射出成形用金型は、固定側金型と可動側金型とを含む金型で、前記固定側金型に形成されたスプルー部と前記固定側金型或いは前記可動側金型に形成されたランナー部と前記可動側金型に形成されたゲート部とからなる樹脂流路を有し、キャビティーの最大面積部の平面を基準に投影した面積と前記キャビティーの最大面積部の平面に対して垂直方向の寸法の値で除した値が２８００から１１６０００の比率の板状を形取ったキャビティーが前記可動側金型に形成され、前記キャビティーの最大面積の平面に対しての垂直方向が前記可動側金型から前記固定側金型方向への型締め方向に対して略垂直に配置されたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項２に係る射出成形用金型は、請求項１記載の射出成形用金型において、金型内にクサビ状部品を含み、前記クサビ状部品のクサビ角度は前記可動側金型から前記固定側金型方向への型締め方向から45°未満の鋭角なる角度であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項３に係る射出成形用金型は、請求項２記載の射出成形用金型において、前記クサビ状部品によって前記可動側金型から前記固定側金型方向への型締め方向荷重を前記キャビティーの最大面積部の平面に対して略垂直な方向に置換することを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項４に係る金型用部品は、請求項３記載の射出成形用金型を構成することを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項５に係る成形品は、請求項３記載の射出成形用金型を用いて成形されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように本発明により板状成形品の射出成形用金型において、上記ハイスペックの成形機や射出圧縮成形を用いるために金型内部に矩形状の入れ子とその外周側に設置されていて可動側プラテンの可動方向に進退自在な矩形の貫通穴部品が設けられている2部品の摺同部品を必要としない金型構造を提供することが可能となり射出成形用金型と成形機のトータルでのコストと保守費用を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の成形金型断面図
【図２】本発明の成形金型が型開した状態
【図３】従来技術の成形金型の断面図
【図４】従来技術の成形金型の射出圧縮成形法のための摺動構造を設置した断面図とキャビティ    ーの平面図
【図５】可動側金型のクサビ状部品が円錐状の図
【図６】可動側金型のクサビ状部品が断面が不等辺三角形の図
【図７】可動側金型のクサビ状部品が断面が不等辺三角形の図
【図８】キャビティー平面図
【図９】キャビティー平面図
【図１０】キャビティー平面図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図を参照して、本発明の実施の形態例について説明する。
【実施例１】
【００２３】
図1は本発明の成形金型断面図である。型締め力40tonの射出成形機で従来技術で必要な型締め力100ton相当を発生させるため、クサビ状部品3内に設置したクサビ角度4は射出成形機の型締め方向から17°にした。
【００２４】
成形品は3インチサイズの導光板40mm×70mm厚さ0.3mmとするため図2に示す可動側金型6内に設置したキャビティー1の寸法は樹脂の収縮率を考慮した寸法にした。
【００２５】
型締め力7を40ton で  クサビ角度4を17度としパーティング締め付け力2を100  ton 以上といった荷重を受けるため金型材質は合金鋼を用いた。
【００２６】
クサビ状部品3の形状は図5のように円錐からなる形として、中心軸に沿って二つ割りにした面に上記成形品のキャビティー1を配置した。
【００２７】
クサビ状部品3の形状は上記図5のように円錐からなる形のほか、図6や図7のように断面が台形からなる形12、13の六面体でも当発明の効果を得られるが、加工性を考慮して今回は図5のように円錐からなる形を採用した。
【００２８】
キャビティー及びランナーの配置方法は、今回は図8のように配置したが、図9や図10のような方法も可能である。特に図9は図8の配置方法よりもショートランナーの上、樹脂流路の曲がりが少ないため射出された樹脂の圧力損失防止を期待できることがわかる。
【００２９】
成形機のノズル10から溶融したポリカーボネート樹脂が金型のスプルーブッシュ11内のスプルー15部と金型内のランナー16部を流れた後にキャビティー1に充填され金型内に設置されている図示しない冷却回路に流れる冷却水によって溶融しているポリカーボネート樹脂が固化する。
【００３０】
充分固化した後に成形機の可動側プラテン26を後退させることで、固定側に設置したアンギュラピン17が可動側のクサビ状部品3を金型の外側方向にスライドさせる。ここではアンギュラピン17の設置を採用したが、他にチェーン、リンク、ラックピニオン、サーボモータ、カムなどの機構により駆動させる事が可能である。
【００３１】
成形機の可動側プラテン26が後退し型開が完全に完了するとクサビ状部品3の分割面に図示しない取り出し機のアームの挿入が可能となる。図示しない取り出し機のアームが固化した成形品のスプルー15を掴んで金型の外に取り出す。
【００３２】
成形機の可動側プラテン26を前進させることで、固定側に設置したアンギュラピン17が可動側金型6のクサビ状部品3を金型の内側方向にスライドさせる。金型のパーティング18が完全に閉まるに伴ってクサビ状部品3のクサビ面19に面圧が発生し可動側金型6に設置したキャビティーの厚さ方向に締め付け力が発生する。更に次の成形に続く。
【００３３】
これによって成形された成形品は従来の技術である、2プレート構造金型で成形機の能力では射出速度1000mm/sec,型締め力100tonのハイスペックな成形機を用いたもの、及び、射出圧縮成形方法を用いたものと比較して遜色ない特性を得られた。評価項目として代表的な特性として  板厚、バリ、反りとした。評価の結果、従来品と大きな差が無いことが確認できた。
【００３４】
このように当発明は、射出成形用金型と成形機のトータルでのコストと保守費用を低減することができ産業に貢献するものである。
【符号の説明】
【００３５】
1    キャビティー
2    キャビティーの厚さ方向
3    クサビ状部品
4    クサビ角度
5    固定側金型
6    可動側金型
7    型締め力
8    型開方向荷重
9    パーティング締め付け力
10    ノズル
11    スプルーブッシュ
12    台形からなる形
13    台形からなる形
14    円錐からなる形
15    スプルー
16    ランナー
17    アンギュラピン
18    金型のパーティング
19    クサビ面
20    矩形状の入れ子
21    矩形の貫通穴部品
22    クリアランス
23    成形用金型
24    ゲート
25    固定側プラテン
26    可動側プラテン
【図１】
2011042133.tif 000003
【図２】
2011042133.tif 000004
【図３】
2011042133.tif 000005
【図４】
2011042133.tif 000006
【図５】
2011042133.tif 000007
【図６】
2011042133.tif 000008
【図７】
2011042133.tif 000009
【図８】
2011042133.tif 000010
【図９】
2011042133.tif 000011
【図１０】
2011042133.tif 000012