(57)【要約】【課題】高品質な外観の成形品を短時間に成形する成形装置を提供する。【解決手段】金型本体１において一方のキャビティ面８近傍を一方のキャビティ面８全体に沿って延びるように形成され、内部を低温流体Ｆ１が流通する冷却用流通路２と、金型本体１において他方のキャビティ面７近傍を他方のキャビティ面７全体に沿って延びるように形成され、内部を高温流体Ｆ２が流通する転写用流通路３と、冷却用流通路２および転写用流通路３に接続され、低温流体Ｆ１を成形材料のガラス転移温度Ｔｇ以下の冷却温度に維持すると共に高温流体Ｆ２を成形材料のガラス転移温度Ｔｇより高い転写温度に維持する流体温度制御部４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティを形成する一方のキャビティ面および他方のキャビティ面を有し、前記キャビティに溶融した成形材料を充填して成形品を成形する金型本体と、
前記金型本体において前記一方のキャビティ面近傍を前記一方のキャビティ面全体に沿って延びるように形成され、内部を低温流体が流通する冷却用流通路と、
前記金型本体において前記他方のキャビティ面近傍を前記他方のキャビティ面全体に沿って延びるように形成され、内部を高温流体が流通する転写用流通路と、
前記冷却用流通路および前記転写用流通路に接続され、前記低温流体を前記成形材料のガラス転移温度以下の冷却温度に維持すると共に前記高温流体を前記成形材料のガラス転移温度より高い転写温度に維持する流体温度制御部とを備える成形装置。
【請求項２】
前記流体温度制御部は、少なくとも前記キャビティに前記溶融した成形材料を充填して固化させる間、前記低温流体を前記冷却温度に維持すると共に前記高温流体を前記転写温度に維持する請求項１に記載の成形装置。
【請求項３】
前記冷却用流通路は、前記一方のキャビティ面に沿ってほぼ同じ間隔で折り返しつつ延びるように形成され、
前記転写用流通路は、前記他方のキャビティ面に沿ってほぼ同じ間隔で折り返しつつ延びるように形成される請求項１または２に記載の成形装置。
【請求項４】
前記一方のキャビティ面は、前記成形品の凹凸形状に応じた複数の凸部と複数の凹部を有し、
前記冷却用流通路は、前記複数の凹部を避けつつ前記複数の凸部内に入り込むように前記一方のキャビティ面に交差する方向に湾曲して延びる形状を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の成形装置。
【請求項５】
前記他方のキャビティ面は、前記成形品の起伏形状に応じた起伏部を有し、
前記転写用流通路は、前記他方のキャビティ面の前記起伏部に沿って前記他方のキャビティ面に交差する方向に湾曲して延びる形状を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の成形装置。
【請求項６】
前記冷却用流通路および前記転写用流通路は、３次元プリンタにより形成される請求項１〜５のいずれか一項に記載の成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、成形装置に係り、特に、溶融した成形材料をキャビティに充填して成形品を成形する成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、溶融樹脂などをキャビティに充填して成形品を成形する成形装置が提案されている。成形装置は、例えば、金型の温度を溶融樹脂のガラス転移温度より高くした状態で溶融樹脂をキャビティに充填し、続いて金型の温度を溶融樹脂のガラス転移温度以下に冷却してキャビティに充填された溶融樹脂を固化することで成形品を成形する。このように、金型の温度を大きく変化させることで、ウェルドラインの抑制、高光沢面の形成および転写の向上など、成形品を高品質な外観で成形することができる。
【０００３】
近年、成形品をより高品質な外観で成形することが求められており、例えば、特許文献１には、製品の意匠面に生ずるヒケ等の外観不良を防止する射出成形用金型が提案されている。この射出成形用金型は、意匠面側の金型キャビティ温度を反意匠面側の金型キャビティ温度より高く設定することで、意匠面側の金型キャビティ面に樹脂が密着するため、ヒケの発生を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１６２００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の射出成形用金型は、従来と同様に、金型の温度を溶融樹脂のガラス転移温度より高い温度から低い温度まで大きく変化させるため、成形品の成形に長時間を要するといった問題があった。
【０００６】
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、高品質な外観の成形品を短時間に成形する成形装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る成形装置は、キャビティを形成する一方のキャビティ面および他方のキャビティ面を有し、キャビティに溶融した成形材料を充填して成形品を成形する金型本体と、金型本体において一方のキャビティ面近傍を一方のキャビティ面全体に沿って延びるように形成され、内部を低温流体が流通する冷却用流通路と、金型本体において他方のキャビティ面近傍を他方のキャビティ面全体に沿って延びるように形成され、内部を高温流体が流通する転写用流通路と、冷却用流通路および転写用流通路に接続され、低温流体を成形材料のガラス転移温度以下の冷却温度に維持すると共に高温流体を成形材料のガラス転移温度より高い転写温度に維持する流体温度制御部とを備えるものである。
【０００８】
ここで、流体温度制御部は、少なくともキャビティに溶融した成形材料を充填して固化させる間、低温流体を冷却温度に維持すると共に高温流体を転写温度に維持することが好ましい。
【０００９】
また、冷却用流通路は、一方のキャビティ面の温度がより均一になるように一方のキャビティ面に沿ってほぼ同じ間隔で折り返しつつ延びるように形成され、転写用流通路は、他方のキャビティ面の温度がより均一になるように他方のキャビティ面に沿ってほぼ同じ間隔で折り返しつつ延びるように形成されることが好ましい。
【００１０】
また、一方のキャビティ面は、成形品の凹凸形状に応じた複数の凸部と複数の凹部を有し、冷却用流通路は、複数の凹部を避けつつ複数の凸部内に入り込むように一方のキャビティ面に交差する方向に湾曲して延びる形状を有することが好ましい。
【００１１】
また、他方のキャビティ面は、成形品の起伏形状に応じた起伏部を有し、転写用流通路は、他方のキャビティ面の起伏部に沿って他方のキャビティ面に交差する方向に湾曲して延びる形状を有することが好ましい。
【００１２】
また、冷却用流通路および転写用流通路は、３次元プリンタにより形成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、冷却用流通路が一方のキャビティ面近傍を一方のキャビティ面全体に沿って延びるように配置されると共に転写用流通路が他方のキャビティ面近傍を他方のキャビティ面全体に沿って延びるように配置され、流体温度制御部が低温流体を成形材料のガラス転移温度以下の冷却温度に維持すると共に高温流体を成形材料のガラス転移温度より高い転写温度に維持するので、高品質な外観の成形品を短時間に成形する成形装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施の形態に係る成形装置の構成を示す断面図である。
【図２】キャビティで成形される成形品に対する転写用流通路の構成を示す斜視図である。
【図３】キャビティで成形される成形品に対する冷却用流通路の構成を示す斜視図である。
【図４】キャビティ面の温度変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に、この発明の実施の形態に係る成形装置の構成を示す。この成形装置は、金型本体１と、冷却用流通路２と、転写用流通路３と、流体温度制御部４とを有する。
【００１６】
金型本体１は、固定側金型５と、可動側金型６とを有し、固定側金型５と可動側金型６には互いに対向するキャビティ面７および８が形成されている。このキャビティ面７および８はキャビティ９を形成し、キャビティ９に溶融樹脂を充填することによりキャビティ面７および８の形状に応じた成形品が成形される。
【００１７】
固定側金型５は、図示しない射出ユニットのノズルが接続される射出口１０が上部に形成されると共に下部にキャビティ面７が形成され、その中央部には射出口１０からキャビティ面７に延びるスプール１１が設けられている。キャビティ面７は、成形品において外側に露出する外面を成形、すなわち使用者により視認される成形品の外面を成形するものである。キャビティ面７は、成形品の外面において幅広く形成された幅広面を成形する幅広キャビティ面７ａと、成形品の外面において幅狭く形成された幅狭面を成形する幅狭キャビティ面７ｂとを有する。また、幅広キャビティ面７ａは、幅広キャビティ面７ａに直交する上下方向Ｄ１に、成形品の起伏形状に応じて起伏する起伏部１２を有する。
なお、成形品の幅広面としては、例えば筐体の底面および上面などが挙げられる。また、成形品の幅狭面としては、例えば筐体の側面などが挙げられる。
【００１８】
可動側金型６は、固定側金型５に対して開閉自在に設けられ、上部にキャビティ面８が形成されている。キャビティ面８は、成形品の内面を成形するものであり、成形品の内面において幅広く形成された幅広面を成形する幅広キャビティ面８ａと、成形品の内面において幅狭く形成された幅狭面を成形する幅狭キャビティ面８ｂとを有する。幅広キャビティ面８ａは、成形品の凹凸形状に応じて上方に突出する複数の凸部１２ａと、下方に窪んだ複数の凹部１２ｂとを有する。
【００１９】
冷却用流通路２は、キャビティ９に充填された溶融樹脂を冷却するためのもので、可動側金型６内においてキャビティ面８近傍を延びるように配置され、その内部を低温流体Ｆ１が流通する。
転写用流通路３は、キャビティ９に充填された溶融樹脂の粘度が急激に低下するのを抑制してキャビティ面７の形状を適切に転写させるためのもので、固定側金型５内においてキャビティ面７近傍を延びるように配置され、その内部を高温流体Ｆ２が流通する。
低温流体Ｆ１および高温流体Ｆ２としては、例えば、水および油などを用いることができる。
【００２０】
流体温度制御部４は、冷却用流通路２および転写用流通路３に接続されて、低温流体Ｆ１を溶融樹脂のガラス転移温度以下の冷却温度に維持しつつ冷却用流通路２に供給すると共に、高温流体Ｆ２を溶融樹脂のガラス転移温度より高い転写温度に維持しつつ転写用流通路３に供給する。ここで、流体温度制御部４は、少なくともキャビティ９に溶融樹脂を充填して固化させる間、低温流体Ｆ１を冷却温度に維持すると共に高温流体Ｆ２を転写温度に維持する。
【００２１】
次に、転写用流通路３の構成について詳細に説明する。
図２に、キャビティ９で成形される成形品Ｐに対する転写用流通路３の構成を示す。なお、キャビティ面７などは省略されている。転写用流通路３は、成形品Ｐの外面全体に沿って、すなわちキャビティ面７全体に沿って延びるように形成されている。ここで、転写用流通路３は、成形品Ｐの外底面Ｓ１（幅広面）だけでなく外側面Ｓ２（幅狭面）を含む外面全体、すなわち幅広キャビティ面７ａおよび幅狭キャビティ面７ｂを含むキャビティ面７全体に沿って延びるように形成されている。
【００２２】
また、転写用流通路３は、成形品Ｐの縦方向Ｄ２に延びる複数の延在部１３ａと、複数の延在部１３ａを折り返すように接続する複数の折返部１３ｂとを有する。複数の折返部１３ｂは、複数の延在部１３ａを成形品Ｐの外面に沿って、すなわちキャビティ面７に沿ってほぼ同じ間隔で幅方向Ｄ３および上下方向Ｄ１に配列するように複数の延在部１３ａの間に配置されている。これにより、転写用流通路３が、キャビティ面７の温度がより均一になるようにキャビティ面７に沿ってほぼ同じ間隔で折り返しつつ延びるように形成されることになる。
【００２３】
ここで、成形品Ｐの外底面Ｓ１は起伏形状Ｓ３を有し、転写用流通路３の延在部１３ａは、起伏形状Ｓ３に沿って、すなわち幅広キャビティ面７ａの起伏部１２に沿って幅広キャビティ面７ａに直交する上下方向Ｄ１に湾曲して延びるように形成されている。
転写用流通路３には、一方の端部３ａから他方の端部３ｂに向かって高温流体Ｆ２が流通され、キャビティ９で成形される成形品Ｐの外面全体をほぼ均一な温度で穏やかに冷却することができる。
【００２４】
次に、冷却用流通路２の構成について詳細に説明する。
図３に、キャビティ９で成形される成形品Ｐに対する冷却用流通路２の構成を示す。なお、キャビティ面８などは省略されている。冷却用流通路２は、成形品Ｐの内面全体に沿って、すなわちキャビティ面８全体に沿って延びるように形成されている。ここで、冷却用流通路２は、成形品Ｐの内底面Ｓ４（幅広面）だけでなく内側面Ｓ５（幅狭面）を含む内面全体、すなわち幅広キャビティ面８ａおよび幅狭キャビティ面８ｂを含むキャビティ面８全体に沿って延びるように形成されている。
【００２５】
また、冷却用流通路２は、成形品Ｐの幅方向Ｄ３に延びる複数の延在部１４ａと、複数の延在部１４ａを折り返すように接続する複数の折返部１４ｂとを有する。複数の折返部１４ｂは、複数の延在部１４ａを成形品Ｐの内面に沿って、すなわちキャビティ面８に沿ってほぼ同じ間隔で縦方向Ｄ２に配列するように複数の延在部１４ａの間に配置されている。これにより、冷却用流通路２が、キャビティ面８の温度がより均一になるようにキャビティ面８に沿ってほぼ同じ間隔で折り返しつつ延びるように形成されることになる。
【００２６】
ここで、成形品Ｐの内底面Ｓ４は、例えば成形品Ｐにおいて内部を仕切る部分に起因した凹凸形状を有する。冷却用流通路２は、成形品Ｐの凹凸形状における複数の凸部Ｓ６を避けつつ複数の凹部Ｓ７内に入り込むように、すなわち幅広キャビティ面８ａの複数の凹部１２ｂを避けつつ複数の凸部１２ａ内に入り込むように幅広キャビティ面８ａに直交する上下方向Ｄ１に湾曲して延びる形状を有する。
冷却用流通路２には、一方の端部２ａから他方の端部２ｂに向かって低温流体Ｆ１が流通され、キャビティ９で成形される成形品Ｐの内面全体をほぼ均一な温度で冷却することができる。
なお、冷却用流通路２および転写用流通路３は、例えば三次元プリンタなどで形成することができる。
【００２７】
次に、この実施の形態の動作について説明する。
まず、図１に示すように、固定側金型５に対して可動側金型６を閉じるように動かしてキャビティ９を形成する。続いて、流体温度制御部４が、射出される溶融樹脂のガラス転移温度以下で且つ低温流体Ｆ１の凝固温度より高い所定の冷却温度に維持した低温流体Ｆ１を冷却用流通路２に供給する。また、流体温度制御部４は、溶融樹脂のガラス転移温度より高く且つ溶融樹脂の射出温度より低い所定の転写温度に維持した高温流体Ｆ２を転写用流通路３に供給する。
これにより、低温流体Ｆ１が冷却用流通路２を冷却温度で流通すると共に、高温流体Ｆ２が転写用流通路３を転写温度で流通する。
【００２８】
低温流体Ｆ１および高温流体Ｆ２の流通により、可動側金型６のキャビティ面８が冷却温度で維持されると共に固定側金型５のキャビティ面７が転写温度で維持される。続いて、固定側金型５の射出口１０に接続された図示しない射出ユニットから溶融樹脂が射出されて、スプール１１を介してキャビティ９に溶融樹脂が充填される。溶融樹脂としては、例えばＡＢＳ樹脂などの非晶性樹脂を用いることができる。
【００２９】
ここで、転写用流通路３はキャビティ面７近傍に配置され、冷却用流通路２はキャビティ面８近傍に配置されている。さらに、図２に示すように、転写用流通路３が、キャビティ９に充填された溶融樹脂（キャビティ９で成形される成形品Ｐ）の外面全体に沿って、すなわちキャビティ面７全体に沿って延びるように形成されている。また、図３に示すように、冷却用流通路２が、キャビティ９で成形される成形品Ｐの内面全体に沿って、すなわちキャビティ面８全体に沿って延びるように形成されている。
このような構成により、成形品Ｐは、キャビティ９で成形される際に、キャビティ面７により外面全体がほぼ均一に高い温度で保たれる一方、キャビティ面８により内面側からほぼ均一に冷却される。すなわち、成形品Ｐは、キャビティ９で成形される際に、外面側において粘度の急激な低下を抑制しつつ内面側から冷却されることになる。これにより、キャビティ面７の形状を成形品Ｐの外面に高精度に転写しつつ冷却することができる。
【００３０】
この時、流体温度制御部４は、キャビティ面７および８のそれぞれの温度を変化させることなく、具体的には転写用流通路３および冷却用流通路２を流通する高温流体Ｆ２および低温流体Ｆ１の温度を変化させることなく溶融樹脂を冷却するため、成形品Ｐの成形を短時間に行うことができる。
【００３１】
すなわち、従来の成形品Ｐは、キャビティ９を形成するキャビティ面７および８の温度を大きく変化させて成形される。例えば、図４（ａ）に示すように、１つの成形品Ｐを非晶性樹脂で成形する場合に、昇温時間Ｔ１においてキャビティ面７および８を溶融樹脂のガラス転移温度Ｔｇより高い温度まで昇温し、キャビティ９に溶融樹脂を射出および保圧する射出保圧時間Ｔ２においてもキャビティ面７および８をその温度で維持する。続いて、キャビティ９内の溶融樹脂を冷却する冷却時間Ｔ３においてキャビティ面７および８を溶融樹脂のガラス転移温度Ｔｇ以下まで冷却し、成形品Ｐを取り出す取り出し時間Ｔ４においてキャビティ面７および８の温度がさらに低下される。このように、キャビティ面７および８の温度を溶融樹脂のガラス転移温度Ｔｇより高い温度と低い温度との間で大きく変化させて成形品Ｐを成形するため、１つの成形品Ｐのサイクル時間Ｔに長時間を要していた。
【００３２】
そこで、本発明においては、図４（ｂ）に示すように、成形品Ｐを成形する間、キャビティ面７および８のそれぞれの温度を変化させることなく、すなわち冷却用流通路２を流通する低温流体Ｆ１をガラス転移温度Ｔｇ以下の一定の冷却温度に維持すると共に転写用流通路３を流通する高温流体Ｆ２をガラス転移温度Ｔｇより高い一定の転写温度に維持する。これにより、１つの成形品Ｐのサイクル時間Ｔを大きく短縮することができる。
このようにして、キャビティ面７および８の形状を高精度に転写した成形品Ｐ、例えば光沢を向上させると共にヒケ、ウェルドおよび反りなどを抑制した成形品Ｐを短いサイクル時間Ｔで成形することができる。
【００３３】
さらに、図２に示すように、転写用流通路３は、キャビティ９で成形される成形品Ｐの外面に沿ってほぼ同じ間隔で折り返しつつ延びるように形成されている。このため、転写用流通路３は、キャビティ９で成形される成形品Ｐの外面全体をより均一な温度で保つことができ、キャビティ面７の形状をさらに高精度に転写することができる。
また、転写用流通路３は、キャビティ９で成形される成形品Ｐの起伏形状Ｓ３に沿って上下方向Ｄ１に湾曲して延びるように形成されている。このため、転写用流通路３は、外面に起伏形状Ｓ３を有する成形品Ｐを成形する場合でも、その外面全体を均一な温度で保つことができ、キャビティ面７の形状を高精度に転写することができる。
【００３４】
また、図３に示すように、冷却用流通路２は、キャビティ９で成形される成形品Ｐの内面に沿ってほぼ同じ間隔で折り返しつつ延びるように形成されている。このため、冷却用流通路２は、キャビティ９で成形される成形品Ｐの内面全体をより均一に冷却することができ、キャビティ面７が外面に当接された溶融樹脂を内面側から確実に冷却することができる。
さらに、冷却用流通路２は、キャビティ９で成形される成形品Ｐの複数の凸部Ｓ６を避けつつ複数の凹部Ｓ７内に入り込むように上下方向Ｄ１に湾曲して延びる形状を有する。このため、冷却用流通路２は、内面に凸部Ｓ６および凹部Ｓ７を有する成形品Ｐを成形する場合でも、その内面全体を均一に冷却することができ、キャビティ面７が外面に当接された溶融樹脂を内面側から確実に冷却することができる。
【００３５】
なお、充填する溶融樹脂がＡＢＳ樹脂の場合には、流体温度制御部４は、低温流体Ｆ１を６０度以上８０度以下の冷却温度に制御すると共に高温流体Ｆ２を１５０度以上１８０以下の転写温度に制御することが好ましい。
また、冷却用流通路２は、キャビティ面８から約１０ｍｍ以下の範囲に配置されることが好ましく、キャビティ面８から約５ｍｍ以下の範囲に配置されることがより好ましい。また、転写用流通路３は、キャビティ面７から約１０ｍｍ以下の範囲に配置されることが好ましく、キャビティ面７から約５ｍｍ以下の範囲に配置されることがより好ましい。
さらに、キャビティ面７とキャビティ面８との間隔、すなわちキャビティ９の厚みは、約５ｍｍ以下であることが好ましく、約２ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００３６】
このようにして、キャビティ９内に充填された溶融樹脂が冷却されると、可動側金型６を固定側金型５に対して開くように動かしてキャビティ９から成形品Ｐが取り出される。
本実施の形態によれば、冷却用流通路２がキャビティ面７近傍をキャビティ面７全体に沿って延びるように配置されると共に転写用流通路３がキャビティ面８近傍をキャビティ面８全体に沿って延びるように配置され、低温流体Ｆ１を溶融樹脂のガラス転移温度以下の冷却温度に維持すると共に高温流体Ｆ２を溶融樹脂のガラス転移温度より高い転写温度に維持するため、高品質な外観の成形品Ｐを短時間に成形することができる。
【００３７】
なお、上記の実施の形態では、流体温度制御部４は、冷却用流通路２を流通する低温流体Ｆ１をガラス転移温度Ｔｇ以下の一定の冷却温度に維持すると共に転写用流通路３を流通する高温流体Ｆ２をガラス転移温度Ｔｇより高い一定の転写温度に維持したが、低温流体Ｆ１の冷却温度をガラス転移温度Ｔｇ以下の範囲で変化させてもよく、高温流体Ｆ２の転写温度をガラス転移温度Ｔｇより高い範囲で変化させてもよい。
例えば、流体温度制御部４は、充填する溶融樹脂がＡＢＳ樹脂の場合には、低温流体Ｆ１の冷却温度を６０度以上８０度以下の範囲で変化させると共に高温流体Ｆ２の転写温度を１５０度以上１８０以下の範囲で変化させることができる。
【００３８】
また、上記の実施の形態では、転写用流通路３は、キャビティ面７に直交する上下方向Ｄ１に湾曲して延びるように形成されたが、キャビティ面７の起伏部１２に沿ってキャビティ面７に交差する方向に湾曲して延びるように形成されていればよく、上下方向Ｄ１に限られるものではない。
例えば、転写用流通路３は、上下方向Ｄ１に対して斜めに湾曲して延びるように形成することもできる。また、成形品Ｐの外側面Ｓ２に起伏部が形成されている場合には、転写用流通路３は、キャビティ面７の幅狭キャビティ面７ｂに交差する方向、例えば縦方向Ｄ２に湾曲して延びるように形成することもできる。
【００３９】
また、上記の実施の形態では、冷却用流通路２は、キャビティ面８に直交する上下方向Ｄ１に湾曲して延びるように形成されたが、キャビティ面８の複数の凹部１２ｂを避けつつ複数の凸部１２ａ内に入り込むようにキャビティ面８に交差する方向に湾曲して延びるように形成されていればよく、上下方向Ｄ１に限られるものではない。
例えば、冷却用流通路２は、上下方向Ｄ１に対して斜めに湾曲して延びるように形成することもできる。また、成形品Ｐの内側面Ｓ５が凹凸形状を有する場合には、冷却用流通路２は、キャビティ面８の幅狭キャビティ面８ｂに交差する方向、例えば幅方向Ｄ３に湾曲して延びるように形成することもできる。
【００４０】
また、上記の実施の形態では、非晶性樹脂を溶融樹脂として用いたが、結晶性樹脂を溶融樹脂として用いることもできる。溶融樹脂が結晶性樹脂の場合には、流体温度制御部４は、キャビティ面７側において溶融樹脂の粘度の急激な低下を抑制しつつキャビティ面８側から溶融樹脂を冷却するように低温流体Ｆ１および高温流体Ｆ２の温度を、例えば溶融樹脂の結晶融点に基づいて設定することができる。結晶性樹脂としては、例えばポリアセタールなどを用いることができる。
また、上記の実施の形態では、キャビティ９に溶融樹脂が充填されたが、溶融した成形材料であればよく、溶融樹脂に限られるものではない。
【００４１】
ここで、実際に、成形品を成形した結果を示す。
固定側金型５に、図２に示すような転写用流通路３を３次元プリンタにより形成した。同様にして、可動側金型６に、図３に示すような冷却用流通路２を３次元プリンタにより形成した。ここで、転写用流通路３はキャビティ面７から平均的に約５ｍｍの位置に配置すると共に、冷却用流通路２はキャビティ面８から平均的に約５ｍｍの位置に配置した。また、キャビティ面７とキャビティ面８との間隔は、約２ｍｍ以下に設定した。
【００４２】
続いて、流体温度制御部４が、転写用流通路３を流通する高温流体Ｆ２を１５０度に維持すると共に冷却用流通路２を流通する低温流体Ｆ１を８０度に維持した。そして、キャビティ９に溶融樹脂としてＡＢＳ樹脂を充填したところ、キャビティ面７および８の形状を成形品Ｐの外面および内面に高精度に転写しつつ冷却することができた。具体的には、光沢を向上させると共にヒケ、ウェルドおよび反りなどを抑制することができた。さらに、図４（ａ）のような温度制御を行う従来の金型は７０秒〜１００秒のサイクル時間Ｔを要したが、本発明ではサイクル時間Ｔを２０秒〜３０秒に大きく短縮することができた。
【００４３】
一方、比較例の成形装置は、固定側金型に、キャビティで成形される成形品Ｐの縁部近傍に沿って縦方向Ｄ２および幅方向Ｄ３に広がる平面内を延びる転写用流通路を形成した。同様にして、可動側金型に、キャビティで成形される成形品Ｐの縁部近傍に沿って縦方向Ｄ２および幅方向Ｄ３に広がる平面内を延びる冷却用流通路を形成した。
続いて、流体温度制御部が、冷却用流通路を流通する低温流体を冷却温度で維持すると共に転写用流通路を流通する高温流体を転写温度で維持した。この時、低温流体は、６０度以上８０度以下の様々な冷却温度を試みた。同様に、高温流体は、１５０度以上１８０以下の様々な転写温度を試みた。そして、キャビティに溶融樹脂として非晶性樹脂のＡＢＳ樹脂を充填したところ、キャビティ面の形状を成形品Ｐの外面および内面に転写しつつ冷却することができなかった。
【００４４】
具体的には、転写用流通路を流通する高温流体を転写温度に維持すると溶融樹脂を内面側から冷却することができず、冷却用流通路を流通する低温流体を冷却温度に維持するとキャビティ面の形状を成形品Ｐの外面および内面に適切に転写することができなかった。
【００４５】
このことから、冷却用流通路２がキャビティ面７近傍をキャビティ面７全体に沿って延びるように配置されると共に転写用流通路３がキャビティ面８近傍をキャビティ面８全体に沿って延びるように配置され、低温流体Ｆ１を溶融樹脂のガラス転移温度以下の冷却温度に維持すると共に高温流体Ｆ２を溶融樹脂のガラス転移温度より高い転写温度に維持することにより、高品質な外観の成形品Ｐを短時間に成形できることがわかる。
【符号の説明】
【００４６】
１  金型本体、２  冷却用流通路、２ａ，２ｂ  冷却用流通路の端部、３  転写用流通路、３ａ，３ｂ  転写用流通路の端部、４  流体温度制御部、５  固定側金型、６  可動側金型、７，８  キャビティ面、７ａ，８ａ  幅広キャビティ面、７ｂ，８ｂ  幅狭キャビティ面、９  キャビティ、１０  射出口、１１  スプール、１２  起伏部、１２ａ  複数の凸部、１２ｂ  複数の凹部、１３ａ  転写用流通路の複数の延在部、１３ｂ  転写用流通路の複数の折返部、１４ａ  冷却用流通路の複数の延在部、１４ｂ  冷却用流通路の複数の折返部、Ｆ１  低温流体、Ｆ２  高温流体、Ｐ  成形品、Ｓ１  外底面、Ｓ２  外側面、Ｓ３  起伏形状、Ｓ４  内底面、Ｓ５  内側面、Ｓ６  複数の凸部、Ｓ７  複数の凹部、Ｄ１  上下方向、Ｄ２  縦方向、Ｄ３  幅方向、Ｔ１  昇温時間、Ｔ２  射出保圧時間、Ｔ３  冷却時間、Ｔ４  取り出し時間、Ｔ  サイクル時間、Ｔｇ  ガラス転移温度。
【図１】
2019150972.tif 000003
【図２】
2019150972.tif 000004
【図３】
2019150972.tif 000005
【図４】
2019150972.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月16日(2018.11.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティを形成する一方のキャビティ面および他方のキャビティ面を有し、前記キャビティに溶融した成形材料を充填して成形品を成形する金型本体と、
前記金型本体において前記一方のキャビティ面近傍を前記一方のキャビティ面全体に沿って延びるように形成され、内部を低温流体が流通する冷却用流通路と、
前記金型本体において前記他方のキャビティ面近傍を前記他方のキャビティ面全体に沿って延びるように形成され、内部を高温流体が流通する転写用流通路と、
前記冷却用流通路および前記転写用流通路に接続され、少なくとも前記キャビティに前記溶融した成形材料を充填して固化させる間を通して、前記低温流体を前記成形材料のガラス転移温度以下の冷却温度に維持して前記一方のキャビティ面を前記冷却温度で保つと同時に、前記高温流体を前記成形材料のガラス転移温度より高い転写温度に維持して前記他方のキャビティ面を前記転写温度で保つ流体温度制御部と
を備え、
前記低温流体の前記冷却温度は、前記転写用流通路に前記高温流体を前記転写温度で流通させた状態で前記溶融した成形材料が固化するように設定される成形装置。
【請求項２】
前記低温流体の前記冷却温度は６０度以上８０度以下に設定されると共に、前記高温流体の前記転写温度は１５０度以上１８０度以下に設定される請求項１に記載の成形装置。
【請求項３】
前記冷却用流通路は前記一方のキャビティ面から約１０ｍｍ以下の範囲を通るように配置され、前記転写用流通路は前記他方のキャビティ面から約１０ｍｍ以下の範囲を通るように配置される請求項１または２に記載の成形装置。
【請求項４】
前記冷却用流通路は、前記一方のキャビティ面に沿ってほぼ同じ間隔で折り返しつつ延びるように形成され、
前記転写用流通路は、前記他方のキャビティ面に沿ってほぼ同じ間隔で折り返しつつ延びるように形成される請求項１〜３のいずれか一項に記載の成形装置。
【請求項５】
前記一方のキャビティ面は、前記成形品の凹凸形状に応じた複数の凸部と複数の凹部を有し、
前記冷却用流通路は、前記転写用流通路に前記高温流体を流通させた状態で前記溶融した成形材料が固化するように、前記複数の凹部を避けつつ前記複数の凸部内の前記一方のキャビティ面近傍まで入り込むように前記一方のキャビティ面に交差する方向に湾曲して延びる形状を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の成形装置。
【請求項６】
前記他方のキャビティ面は、前記成形品の起伏形状に応じた起伏部を有し、
前記転写用流通路は、前記他方のキャビティ面の前記起伏部に沿って前記他方のキャビティ面に交差する方向に湾曲して延びる形状を有する請求項１〜５のいずれか一項に記載の成形装置。
【請求項７】
前記冷却用流通路および前記転写用流通路は、３次元プリンタにより形成されて立体的に延びる形状からなる請求項１〜６のいずれか一項に記載の成形装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明に係る成形装置は、キャビティを形成する一方のキャビティ面および他方のキャビティ面を有し、キャビティに溶融した成形材料を充填して成形品を成形する金型本体と、金型本体において一方のキャビティ面近傍を一方のキャビティ面全体に沿って延びるように形成され、内部を低温流体が流通する冷却用流通路と、金型本体において他方のキャビティ面近傍を他方のキャビティ面全体に沿って延びるように形成され、内部を高温流体が流通する転写用流通路と、冷却用流通路および転写用流通路に接続され、少なくともキャビティに溶融した成形材料を充填して固化させる間を通して、低温流体を成形材料のガラス転移温度以下の冷却温度に維持して一方のキャビティ面を冷却温度で保つと同時に、高温流体を成形材料のガラス転移温度より高い転写温度に維持して他方のキャビティ面を転写温度で保つ流体温度制御部とを備え、低温流体の冷却温度は、転写用流通路に高温流体を転写温度で流通させた状態で溶融した成形材料が固化するように設定されるものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
ここで、低温流体の冷却温度は６０度以上８０度以下に設定されると共に、高温流体の転写温度は１５０度以上１８０度以下に設定されることが好ましい。
また、冷却用流通路は一方のキャビティ面から約１０ｍｍ以下の範囲を通るように配置され、転写用流通路は他方のキャビティ面から約１０ｍｍ以下の範囲を通るように配置されることが好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、一方のキャビティ面は、成形品の凹凸形状に応じた複数の凸部と複数の凹部を有し、冷却用流通路は、転写用流通路に高温流体を流通させた状態で溶融した成形材料が固化するように、複数の凹部を避けつつ複数の凸部内の一方のキャビティ面近傍まで入り込むように一方のキャビティ面に交差する方向に湾曲して延びる形状を有することが好ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また、冷却用流通路および転写用流通路は、３次元プリンタにより形成されて立体的に延びる形状からなることができる。