(57)【要約】【課題】ゲートから離れた位置においても成形品にヒケが発生しにくい射出成形用金型および成形方法を提供する。【解決手段】成形品を成形する成形空間４、成形空間４に樹脂を供給する１または複数のゲート６、および成形空間４の樹脂の一部を導入可能な貯留部５を有する金型本体１と、貯留部５における容積を調整する調整機構３と、を備えた射出成形用金型１０。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前記成形品を成形する成形空間、前記成形空間に樹脂を供給する１または複数のゲート、および前記成形空間の樹脂の一部を導入可能な貯留部を有する金型本体と、
前記貯留部における容積を調整する調整機構と、を備える、射出成形用金型。
【請求項２】
前記成形品に孔を形成する孔形成部をさらに備え、
前記成形空間に臨む前記貯留部の開口は、少なくとも１つの前記ゲートの開口に対して前記孔形成部の背面側にある、請求項１記載の射出成形用金型。
【請求項３】
前記貯留部の開口は、前記金型本体のパーティング面を含む位置に形成されている、請求項１または２記載の射出成形用金型。
【請求項４】
前記貯留部内の樹脂を加熱する加熱部をさらに備える、請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の射出成形用金型。
【請求項５】
前記貯留部の開口は、前記ゲートから前記成形空間に導入されて前記孔形成部により複数に分かれた樹脂の合流位置に近接して形成されている、請求項２に記載の射出成形用金型。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の射出成形用金型を用いて樹脂を成形する方法であって、
前記成形空間に樹脂を導入する第１工程と、
前記調整機構によって前記貯留部における容積を大きくすることで、前記成形空間の樹脂を前記貯留部に貯留する第２工程と、
前記成形空間の樹脂の温度が低下するのに伴って、前記調整機構によって前記容積を小さくすることで、前記貯留部の樹脂を前記成形空間に導入する第３工程と、
前記成形空間の樹脂を固化させることによって前記成形品を得る第４工程と、を有する成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形用金型および成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形用金型においては、１または複数のゲートが設定される。ゲートを多点に設定した金型では、樹脂の流動長を調整するとともに、保圧の際に樹脂圧を均一に作用させることができるため、ヒケ発生の抑制を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２１４６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の金型では、ホットランナーを使用するための構造上の制約から、ゲート設定が難しい場合がある。その場合、ゲートから距離がある部位においてヒケの発生を抑止することが難しくなることがあった。
【０００５】
本発明の一態様は、ゲートから離れた位置においても成形品にヒケが発生しにくい射出成形用金型および成形方法を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、前記成形品を成形する成形空間、前記成形空間に樹脂を供給する１または複数のゲート、および前記成形空間の樹脂の一部を導入可能な貯留部を有する金型本体と、前記貯留部における容積を調整する調整機構と、を備える、射出成形用金型を提供する。
【０００７】
前記射出成形用金型は、前記成形品に孔を形成する孔形成部をさらに備え、前記成形空間に臨む前記貯留部の開口は、少なくとも１つの前記ゲートの開口に対して前記孔形成部の背面側にある構成であってよい。
【０００８】
前記貯留部の開口は、前記金型本体のパーティング面を含む位置に形成されていることが好ましい。
【０００９】
前記射出成形用金型は、前記貯留部内の樹脂を加熱する加熱部をさらに備えることが好ましい。
【００１０】
前記貯留部の開口は、前記ゲートから前記成形空間に導入されて前記孔形成部により複数に分かれた樹脂の合流位置に近接して形成されていることが好ましい。
【００１１】
本発明の一態様は、前記射出成形用金型を用いて樹脂を成形する方法であって、前記成形空間に樹脂を導入する第１工程と、前記調整機構によって前記貯留部における容積を大きくすることで、前記成形空間の樹脂を前記貯留部に貯留する第２工程と、前記成形空間の樹脂の温度が低下するのに伴って、前記調整機構によって前記容積を小さくすることで、前記貯留部の樹脂を前記成形空間に導入する第３工程と、前記成形空間の樹脂を固化させることによって前記成形品を得る第４工程と、を有する成形方法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一態様によれば、貯留部および調整機構を有するため、保圧工程において、貯留部内の樹脂の一部を成形空間に導入することができる。そのため、成形空間における樹脂の圧力の低下を抑制することができる。よって、ゲートから離れた箇所においてもヒケの発生を防ぐことができる。
本発明の一態様によれば、保圧工程において、貯留部内の樹脂の一部が成形空間に導入されることによって、合流部における樹脂の流動が促される。そのため、ウェルドを原因として樹脂成形品の機械的強度が低下するのを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係る射出成形用金型の構成図である。
【図２】図１の射出成形用金型の構造を示す図である。
【図３】（Ａ）図１の射出成形用金型を用いた成形方法の工程図であり、成形空間に樹脂を充てんした状態の模式図である。（Ｂ）樹脂の合流部の説明図である。
【図４】（Ａ）図３（Ａ）に続く工程図であり、樹脂の一部が貯留部に流入した状態の模式図である。（Ｂ）樹脂の合流部の説明図である。
【図５】（Ａ）図４（Ａ）に続く工程図であり、貯留部内の樹脂を用いて保圧を行っている状態の模式図である。（Ｂ）樹脂の合流部の説明図である。
【図６】図５（Ａ）に続く工程図であり、金型および成形品を側方から見た断面を示す模式図である。
【図７】図６に続く工程図であり、成形品を金型から取り出した状態の模式図である。
【図８】調整機構の他の例の構造および動作を説明する図である。
【図９】図８の調整機構の構造および動作を説明する図である。
【図１０】図８の調整機構の構造および動作を説明する図である。
【図１１】図８の調整機構の構造および動作を説明する図である。
【図１２】図８の調整機構の構造および動作を説明する図である。
【図１３】図８の調整機構の構造および動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の装置の寸法関係とは異なる場合がある。
【００１５】
［射出成形用金型］
図１は、実施形態に係る射出成形用金型１０の構成図である。図２は、射出成形用金型１０の構造を示す図である。平面視とは、図２における上下方向（Ｚ方向）から見ることをいう。
【００１６】
図１および図２に示すように、射出成形用金型１０は、金型本体１と、孔形成部２と、調整機構３とを備える。
図２に示すように、金型本体１は、第１の型１１と、第２の型１２とを備える。図２において、第１の型１１は第２の型１２の上側に位置する。図２における上下方向（Ｚ方向）は、第１の型１１と第２の型１２との対向方向であり、成形空間４の厚み方向である。
【００１７】
第１の型１１は、天壁１３と、側壁１４とを有する。天壁１３は、平面視において矩形状の壁部である。側壁１４は、天壁１３の周縁から垂下する壁部である。第２の型１２は、底壁１５と、側壁１６とを有する。底壁１５は、平面視において矩形状の壁部である。側壁１６は、底壁１５の周縁に立設された壁部である。
【００１８】
第１の型１１と第２の型１２との間には成形空間４が確保される。成形空間４は、製造するべき樹脂成形品５０（図７参照）に応じた形状を有する。第１の型１１の天面１３ａ（天壁１３の下面）と、第２の型１２の底面１５ａ（底壁１５の上面）とは、成形空間４を介して対向する。
【００１９】
第１の型１１の天面１３ａは、樹脂成形品５０の第１面５０ａ（図７参照）に即した形状を有する。第２の型１２の底面１５ａは、樹脂成形品５０の第２面５０ｂ（第１面５０ａとは反対の面。図７参照）に即した形状を有する。側壁１４，１６の内側面１４ａ，１６ａは、樹脂成形品５０（図７参照）の外側面に即した形状を有する。
【００２０】
図１に示すように、成形空間４は、例えば、平面視において矩形状である。成形空間４の外側の側面１７（図２に示す側壁１４，１６の内側面１４ａ，１６ａ）は、第１面１７ａと、第２面１７ｂと、第３面１７ｃと、第４面１７ｄとを有する。第１〜第４面１７ａ〜１７ｄは、天面１３ａおよび底面１５ａ（図２参照）と垂直である。第２面１７ｂおよび第４面１７ｄは、第１面１７ａと垂直である。第３面１７ｃは第１面１７ａと平行である。
【００２１】
図２に示すように、孔形成部２は、成形空間４の厚み方向（Ｚ方向）に沿う柱状（例えば矩形柱状）とされる。孔形成部２は、上端が第１の型１１の天面１３ａに達し、下端が第２の型１２の底面１５ａに達している。孔形成部２は、樹脂成形品５０の貫通孔５１（図７参照）を形成する。
【００２２】
図１に示すように、孔形成部２は、型１１，１２の成形空間４の外側の側面１７から離れている。孔形成部２の外側面（成形空間４の内側の側面１８）は、第１面１８ａと、第２面１８ｂと、第３面１８ｃと、第４面１８ｄとを有する。第１〜第４面１８ａ〜１８ｄは、天面１３ａおよび底面１５ａ（図２参照）と垂直である。第２面１８ｂおよび第４面１８ｄは、第１面１８ａと垂直である。第３面１８ｃは第１面１８ａと平行である。
【００２３】
第１面１８ａは、第１面１７ａと平行であり、第１面１７ａと対面している。第２面１８ｂは、第２面１７ｂと平行であり、第２面１７ｂと対面している。第３面１８ｃは、第３面１７ｃと平行であり、第３面１７ｃと対面している。第４面１８ｄは、第４面１７ｄと平行であり、第４面１７ｄと対面している。
【００２４】
成形空間４のうち、第１面１７ａと第１面１８ａとの間の空間を第１空間４ａという。第２面１７ｂと第２面１８ｂとの間の空間を第２空間４ｂという。第３面１７ｃと第３面１８ｃとの間の空間を第３空間４ｃという。第４面１７ｄと第４面１８ｄとの間の空間を第４空間４ｄという。
【００２５】
金型本体１には、溶融樹脂を成形空間４に供給するための１または複数のゲート６が設けられている。図１および図２に示す射出成形用金型１０では、ゲート６の数は１つである。ゲート６の開口６ａは、孔形成部２の第１面１８ａに形成されている。そのため、開口６ａは第１空間４ａに臨む位置にある。
【００２６】
図２に示すように、貯留部５は、第１の型１１および第２の型１２のパーティング面１１ａ，１２ａにそれぞれ形成された貯留溝１９，２０によって形成された空間である。貯留溝１９，２０は、型１１，１２の側面１７から外面２１にかけて形成されている。貯留溝１９，２０の断面形状（貯留溝１９，２０の長さ方向に直交する断面の形状）は、それぞれ、例えば、半円形状、Ｖ字状、矩形状などであってよい。貯留部５の断面形状（貯留部５の長さ方向に直交する断面の形状）は、例えば、円形状、矩形状などであってよい。
【００２７】
図１に示すように、貯留部５の内端開口５ａは側面１７（第３面１７ｃ）に形成され、成形空間４の第３空間４ｃに臨む。貯留部５の外端開口５ｂは外面２１に形成されている。ゲート６の開口６ａは第１空間４ａに臨む位置にあるため、第３空間４ｃは、開口６ａに対して孔形成部２の背面側に位置する。そのため、貯留部５の内端開口５ａは、ゲート６から導入された溶融樹脂が合流する位置に近接する位置にある。
【００２８】
貯留部５は、パーティング面１１ａ，１２ａに形成された貯留溝１９，２０によって形成されているため、内端開口５ａはパーティング面１１ａ，１２ａを含む高さ位置に形成されている。そのため、樹脂成形品５０（図７参照）を金型本体１から取り出す際には、貯留部５内に残った樹脂を樹脂成形品５０とともに金型本体１から容易に除去することができる。樹脂成形品５０外の部分は、通常の樹脂ゲート部分と同様に、樹脂成形品５０から切除することができる。
【００２９】
内端開口５ａは第３面１７ｃに形成されているため、ゲート６の開口６ａに対して、孔形成部２の背面側にある。そのため、後述する第１工程（樹脂導入工程）においては、ゲート６の開口６ａから供給された溶融樹脂は、最短距離で貯留部５に達することはできず、孔形成部２を回り込んで貯留部５に至る。
【００３０】
調整機構３は、シリンダ部２３と、ピストン部２４と、挿入ピン２５とを備えている。
ピストン部２４は、シリンダ部２３の内部に設けられ、油圧等によって金型本体１に近づく方向および金型本体１から離れる方向に移動可能である。
【００３１】
挿入ピン２５は、ピストン部２４と連動して、金型本体１に近づく方向および金型本体１から離れる方向に移動可能である。挿入ピン２５は棒状（例えば円柱状）に形成され、外端開口５ｂから貯留部５内に挿入される。挿入ピン２５は、例えば、前進位置Ｐ１（図３（Ａ）参照）から後退位置Ｐ２（図４（Ａ）参照）までの間で進退可能である。挿入ピン２５の前進とは、成形空間４に近づく方向に移動することである。挿入ピン２５の後退とは、成形空間４から離れる方向に移動することである。
【００３２】
前進位置Ｐ１は、先端２５ａが貯留部５の内端開口５ａに達したときの挿入ピン２５の位置である。挿入ピン２５が前進位置Ｐ１にあるとき、貯留部５には、挿入ピン２５が全長にわたって隙間なく挿入されるため、貯留部５における樹脂が導入可能な容積はほぼゼロである。後退位置Ｐ２は、前進位置Ｐ２よりも後退した位置である。挿入ピン２５が後退位置Ｐ２にあるとき、貯留部５には、挿入ピン２５の先端２５ａより前方に空間が確保される。この空間には、内端開口５ａから樹脂の導入が可能である。このように、調整機構３は、挿入ピン２５の進退動作によって、貯留部５における、樹脂が導入可能な容積（すなわち、樹脂を貯留可能な容積）を調整できる。
【００３３】
調整機構３は、加熱部を有していてもよい。加熱部は、挿入ピン２５を加熱し、貯留部５内の樹脂の温度を調整することができる。
【００３４】
［成形方法］
次に、射出成形用金型１０を用いた成形方法について、図３（Ａ）〜図７を参照して説明する。図３（Ａ）は、射出成形用金型１０を用いた成形方法の工程図であり、成形空間４に樹脂を充てんした状態の模式図である。図３（Ｂ）は、樹脂の合流部の説明図である。図４（Ａ）は、樹脂の一部が貯留部５に流入した状態の模式図である。図４（Ｂ）は、樹脂の合流部の説明図である。図５（Ａ）は、貯留部５内の樹脂を用いて保圧を行っている状態の模式図である。図５（Ｂ）は、樹脂の合流部の説明図である。図６は、射出成形用金型１０および樹脂成形品５０を側方から見た断面を示す模式図である。図７は、樹脂成形品５０を射出成形用金型１０から取り出した状態の模式図である。
【００３５】
（第１工程：樹脂導入工程）
図３（Ａ）に示す射出成形用金型１０では、調整機構３の挿入ピン２５は前進位置Ｐ１にある。そのため、貯留部５における、樹脂が導入可能な容積はほぼゼロである。
【００３６】
金型本体１の成形空間４に、ゲート６から溶融樹脂２７を導入する。溶融樹脂２７は、例えば熱可塑性樹脂である。溶融樹脂２７は、ゲート６の開口６ａから第１空間４ａに導入され、２つに分かれて流れる。２つの樹脂流のうち一方は第２空間４ｂに向かい、他方は第４空間４ｄに向かう。これら２つの樹脂流は孔形成部２を回り込んで第３空間４ｃで合流する。図３（Ｂ）に示すように、この合流部では、２つの樹脂流は完全には融合することができず、ウェルドライン２８が形成される可能性がある。これにより、成形空間４には溶融樹脂２７が充てんされる。貯留部５には溶融樹脂２７は導入されない。
【００３７】
（第２工程：樹脂貯留工程）
図４（Ａ）に示すように、調整機構３においてピストン部２４を後退させることによって、貯留部５内の挿入ピン２５を後退させる。これにより、成形空間４内の溶融樹脂２７の一部は内端開口５ａから貯留部５内に導入され、貯留される。図４（Ｂ）に示すように、第３空間４ｃ内の溶融樹脂２７の一部が貯留部５に導入されるため、ウェルドライン２８は、中央部が貯留部５に近づくように変形する可能性がある。
【００３８】
（第３工程：保圧工程）
図５（Ａ）に示すように、溶融樹脂２７の温度が低下するに伴って、調整機構３においてピストン部２４および挿入ピン２５を前進させる。これにより、貯留部５内の溶融樹脂２７の一部は成形空間４（第３空間４ｃ）に導入される。そのため、成形空間４における溶融樹脂２７の圧力の低下を抑制することができる。よって、第３空間４ｃがゲート６から大きく離れているにもかかわらず、第３空間４ｃにおけるヒケの発生を防ぐことができる。
【００３９】
この工程においては、貯留部５から成形空間４への樹脂供給だけでなく、ゲート６からの樹脂供給によって、第１空間４ａにおいても樹脂圧力低下を抑制してもよい。これにより、少ないエネルギーで高いヒケ発生抑止効果が得られる。よって、省エネルギー化の点でも有利となる。
【００４０】
図５（Ｂ）に示すように、貯留部５内の溶融樹脂２７の一部が成形空間４に導入されることによって、合流部における樹脂の流動が促される。そのため、ウェルドを原因として樹脂成形品の機械的強度が低下するのを抑制できる。
貯留部５で加熱部により溶融樹脂２７が加熱される場合には、温度が高くなった溶融樹脂２７が成形空間４に導入されるため、合流部の樹脂が加温され、ウェルドライン２８における樹脂の界面における表面状態は改善される。
【００４１】
（第４工程：成形工程）
図６に示すように、溶融樹脂２７の温度を低下させることによって、溶融樹脂２７を固化させる。冷却・固化した溶融樹脂２７は樹脂成形品５０となる。
図７に示すように、型１１，１２を開放して樹脂成形品５０を取り出す。この際、孔形成部２は樹脂成形品５０から抜き出される。樹脂成形品５０において孔形成部２があった箇所は貫通孔５１となる。貫通孔５１は、樹脂成形品５０の第１面５０ａから第２面５０ｂにかけて、樹脂成形品５０を厚さ方向に貫通して形成されている。
【００４２】
射出成形用金型１０によれば、貯留部５および調整機構３を有するため、第３工程（保圧工程）において、貯留部５内の溶融樹脂２７の一部は成形空間４（第３空間４ｃ）に導入される。そのため、成形空間４における溶融樹脂２７の圧力の低下を抑制することができる。よって、第３空間４ｃがゲート６から大きく離れているにもかかわらず、第３空間４ｃにおけるヒケの発生を防ぐことができる。
【００４３】
射出成形用金型１０によれば、第３工程（保圧工程）において、貯留部５内の溶融樹脂２７の一部が成形空間４に導入されることによって、合流部における樹脂の流動が促される。そのため、ウェルドを原因として樹脂成形品の機械的強度が低下するのを抑制できる。
【００４４】
なお、貯留部は、ゲートに近い位置に形成することもできる。例えば、貯留部は、成形空間の第１〜第４空間のうち、ゲートが形成された空間と同じ空間（例えば図１における第１空間４ａ）に面して形成することができる。その場合には、保圧工程においてゲートから成形空間に樹脂を供給する必要がなくなる。そのため、ゲートからの樹脂供給のための射出ユニットは、樹脂供給（第１工程および第２工程）の後、速やかに計量動作に入ることができるため、樹脂成形品の成形のサイクルタイムを短縮し、生産性を高めることができる。
【００４５】
［調整機構の他の例］
図８〜図１３は、調整機構の他の例である調整機構３０の構造および動作を説明する図である。
図８に示すように、調整機構３０は、シリンダ部３３と、ピストン部３４と、閉止体３５と、移動機構３６と、加熱部３７とを備える。ピストン部３４は、シリンダ部３３内に設けられている。ピストン部３４は、油圧等によりシリンダ部３３内で前後方向（図８の上下方向）に移動可能である。
【００４６】
閉止体３５は、棒状（例えば円柱状）に形成され、前後方向（図８の上下方向）に移動可能である。閉止体３５は、図８に示す前進位置においてはシリンダ部３３の流通孔３９を閉止し、図９に示す後退位置においてはシリンダ部３３の流通孔３９を開放する。
移動機構３６は、シリンダ部４１と、ピストン部４２とを備える。ピストン部４２は、シリンダ部４１内に設けられている。ピストン部４２は、閉止体３５に連結されている。
加熱部３７は、シリンダ部３３の外周面に設けられ、シリンダ部３３内のピストン部３４の前方側の空間（前方空間４０）内の樹脂を加熱することができる。
【００４７】
次に、調整機構３０の動作について説明する。
（第１工程：樹脂導入工程）
図８に示すように、第１工程においては、閉止体３５は前進しており、シリンダ部３３の流通孔３９は閉止されている。
【００４８】
（第２工程：樹脂貯留工程）
図９に示すように、第２工程においては、移動機構３６によって閉止体３５を後退させて流通孔３９を開放する。図１０に示すように、ピストン部３４を後退させると、溶融樹脂２７は流通孔３９を通って前方空間４０に導入される。前方空間４０は、溶融樹脂２７を貯留できるため、第２の貯留部として機能する。
【００４９】
（第３工程：保圧工程）
図１１に示すように、第３工程においては、ピストン部３４を前進させることによって、前方空間４０内の溶融樹脂２７を成形空間４に導入する。これにより、成形空間４における圧力の低下を抑制し、ヒケの発生を防ぐことができる。
【００５０】
図１２に示すように、調整機構３０では、加熱部３７によって、前方空間４０内の溶融樹脂２７を加熱することができる。図１３に示すように、第３工程において、加熱部３７によって温度が高くなった溶融樹脂２７が成形空間４に導入されるため、合流部の樹脂が加温され、樹脂の界面における表面状態は改善される。
【００５１】
調整機構３３では、第３工程において前方空間４０内の溶融樹脂２７を加熱し、その溶融状態を維持することができる。そのため、より長い保圧時間が必要となる樹脂成形品５０を成形する場合にも対応可能である。
【００５２】
なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、上述した実施形態で挙げた構成等は一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、図１および図２に示す実施形態の射出成形用金型１０は孔形成部２を有するが、孔形成部がない構成も可能である。
射出成形用金型１０では、孔形成部２によって樹脂成形品５０に貫通孔５１が形成されるが、樹脂成形品に形成される孔は貫通孔でなくてもよい。そのため、孔形成部の上端または下端は成形空間の内面に達していなくてもよい。
射出成形用金型１０では、孔形成部２の数は１であるが、孔形成部の数は複数であってもよい。そのため、樹脂成形品に形成される孔の数は複数でもよい。
調整機構は、金型本体に直接、接続することが可能な小型の射出ユニットであってもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１…金型本体、２…孔形成部、３…調整機構、４…成形空間、５…貯留部、５ａ…内端開口（貯留部の開口）、６…ゲート、６ａ…開口（ゲートの開口）、１０…射出成形用金型、１１ａ，１２ａ…パーティング面、２７…溶融樹脂、５０…樹脂成形品、５１…貫通孔（孔）。
【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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【図１２】
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【図１３】
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