(57)【要約】【課題】型体の温度分布の均一化を図り、成形品質を向上し、成形品の生産性を高める。【解決手段】樹脂材が充填されるキャビティ６を構成し、開閉可能な一対の型体と、少なくとも一方の型体５ａに、キャビティ６に沿って配置され、温調媒体が流される第１の温調回路１１及び第２の温調回路１２と、第１及び第２の温調回路１１、１２に温調媒体をそれぞれ同時に流す温調装置１３と、を備える。第１の温調回路１１と第２の温調回路１２は、少なくとも一部が互いに隣接して延びている。第１の温調回路１１の温調媒体の入口１１ａと第２の温調回路１２の温調媒体の出口１２ｂとが隣接し、第１の温調回路１１の温調媒体の出口１１ｂと第２の温調回路１２の温調媒体の入口１２ａとが隣接されて配置される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂材が充填されるキャビティを構成し、開閉可能な一対の型体と、
少なくとも一方の型体に、前記キャビティに沿って配置され、温調媒体が流される第１の温調回路及び第２の温調回路と、
前記第１及び第２の温調回路に温調媒体をそれぞれ同時に流す温調装置と、を備え、
前記第１の温調回路と前記第２の温調回路は、少なくとも一部が互いに隣接して延びており、
前記第１の温調回路の前記温調媒体の入口と前記第２の温調回路の前記温調媒体の出口とが隣接し、前記第１の温調回路の前記温調媒体の出口と前記第２の温調回路の前記温調媒体の入口とが隣接して配置されている、金型装置。
【請求項２】
前記第１の温調回路と前記第２の温調回路の互いに隣接して延びている部分は、前記キャビティからの距離が互いに等しい、請求項１に記載の金型装置。
【請求項３】
前記第１の温調回路と前記第２の温調回路の互いに隣接して延びている部分は、前記キャビティからの距離が互いに異なる、請求項１に記載の金型装置。
【請求項４】
前記第１の温調回路と前記第２の温調回路の互いに隣接して延びている部分は、前記第１及び第２の温調回路の各前記入口側が、前記第１及び第２の温調回路の各前記出口側よりも、前記キャビティに近づけて配置されている、請求項３に記載の金型装置。
【請求項５】
前記第１の温調回路と前記第２の温調回路の互いに隣接して延びている部分は、離間距離が１０ｍｍ以下である、請求項３または４に記載の金型装置。
【請求項６】
前記第１及び第２の温調回路の内部には、前記キャビティに近接する側の壁面と、前記キャビティから離間した側の壁面とをつなぐ複数の支柱が設けられている、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の金型装置。
【請求項７】
前記第１及び第２の温調回路は、前記キャビティの形状に沿って曲げられた角部を有し、
前記角部の内部には、前記キャビティに近接する側の壁面と、前記キャビティから離間した側の壁面とをつなぐ複数の支柱が設けられている、請求項６に記載の金型装置。
【請求項８】
前記第１及び第２の温調回路の位置に対して、前記キャビティとは反対側に、断熱層が、前記第１及び第２の温調回路に平行に形成されている、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の金型装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の金型装置を用いて射出成形する成形方法であって、
前記第１及び第２の温調回路に温調媒体をそれぞれ同時に流し、前記型体を所定温度に温調する温調工程と、
前記温調工程後、温調された前記キャビティに樹脂材を射出し、樹脂材を冷却固化させる成形工程と、を有することを特徴とする成形方法。
【請求項１０】
前記温調工程では、前記第１の温調回路と前記第２の温調回路とにそれぞれ流す各温調媒体の温度を異ならせる、請求項９に記載の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂材をキャビティ内に充填して成形を行うための金型装置及びこれを用いた成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形に代表されるように、金型内に樹脂材料を充填し、硬化させることで、成形品を高精度に製造する技術は、現在、様々な製品の筐体部品等に適用されている。射出成形方法は、射出機のシリンダ内で溶融された樹脂材を、金型内に所望の形状に加工されたキャビティ内に充填し、キャビティ内で冷却固化させた樹脂材を金型から取り出すことにより、所望の成形品が得られる。射出成形方法の重要な要素の１つに金型の温度制御が挙げられる。その理由は、金型の温度制御が成形品質や生産性に大きく関わるためである。
まず、品質に関して、樹脂材の合流部に発生するウエルドライン、金型表面への樹脂材の転写ムラ、冷却条件によって発生するヒケ、さらには成形品の収縮不均一によって発生する反り変形は、成形品の外観不良となる。このような外観不良は、いずれも金型の温度制御に問題がある場合に起こりやすい。
次に、生産性に関しては、射出成形方法における成形時間のうちで、金型内で溶融樹脂材を冷却固化する冷却時間が大きなウエイトを占めている。金型の温度制御が不十分な箇所があった場合、その部分の冷却固化時間が長くなり、成形時間が延びて生産性を悪化させる主要因となる。また、プラスチック材料として結晶化樹脂を使用する場合は、金型の温度制御による結晶化度の管理が、成形後のプラスチック材料の物性や成形収縮に大きく影響を及ぼすので、金型の温度制御が更に重要となってくる。
【０００３】
以上のように、射出成形方法における金型の温度制御は、成形品質や生産性に大きな影響を及ぼす重要な要素である。金型の温度制御の一般的な方法は、金型内に温調回路を形成し、温調回路内に温度制御された水や油等の温調媒体を循環させることによって、金型の温度制御を行なっている。しかし、温調回路の加工が困難な場合があり、成形時の樹脂材の射出圧力に耐え得る金型構造が要求されるので、必ずしも温度制御の効率を優先させた温調回路の構造を実現できない場合がある。金型の温度制御に起因する、成形品質や生産性の課題は、重要な問題となっていた。
【０００４】
また、一方で、射出成形方法における金型の温度制御は、厳密に言えば工程毎において、望ましい温度制御が異なっている。例えば、金型内に溶融樹脂材を充填する充填工程では、金型の温度を高くすることによって、溶融樹脂材の粘度の上昇を抑えることが望ましい。これにより、充填圧力を低減できるばかりでなく、ウエルドラインの発生防止や金型表面への樹脂材の転写性が向上する等の効果が得られ、成形品の外観品質が向上する。しかし、金型内で樹脂材を冷却固化する冷却工程では、金型の温度が高い場合、冷却時間を長く要して生産性が低下するばかりでなく、離型時に成形品が変形する問題が発生する。このような問題を解決する対策として、充填工程時の温調媒体の温度と、冷却工程時の温調媒体の温度とを変えて、各工程に適した温度制御を行う方法が提案されている。しかしながら、このような温度制御を行う方法を用いた場合であっても、熱容量が大きな金型の温度を素早く変えることが困難である。そのため、成形品質の向上が実現できたとしても、金型の温度制御を行うために時間を要し、生産性が低下してしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、金型の温調回路の加工性に関する制約を解消し、金型温度の制御性能を高めることを目的とした技術が、特許文献１に開示されている。特許文献１には、レーザ光を用いて金属粉末を焼結することによって造形された金型が記載されている。図１０に示すように、金型１０５の内部には、金型１０５の造形と同時に造形された温調回路１１１が設けられている。温調回路１１１は、金型のキャビティ１０６の周囲に沿ってらせん状に形成されている。温調回路１１１の造形は、金型１０５の造形と同時に完了するので、温調回路１１１の設計の自由度が向上すると共に、短期間で製作可能である。また、温調回路１１１の内壁に樹脂層を形成することで、温調回路１１１からの冷却水のしみ出しが防止されている。
この構造は、らせん状の温調回路１１１が形成されることによって、従来の機械加工を用いて形成した温調回路と比較して、樹脂材が充填されるキャビティ１０６の周囲に沿って温調を行うことが可能になる。このため、温調性能の改善が期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３４８０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１に記載された構造では、図１０に示したように、温調回路１１１がらせん状に形成されたことで温調回路１１１の全長が長くなってしまう。このため、温調回路１１に入った温調媒体は、温調回路１１１に沿って流れ、温調回路１１１から排出されるまでの間に、キャビティ１０６内の樹脂材の温度の影響を受けて温度が変化してしまう。
したがって、温調回路１１１の入口１１１ａ付近での温調媒体の温度と、温調回路１１１の出口１１１ｂ付近での温調媒体の温度とに温度差が生じてしまう。その結果、金型１０５の表面温度に差が発生し、均一な温度制御ができなくなるので、金型１０５の温度差による成形品の外観が部分的に異なり、更には生産性の低下の原因になる問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、型体の温度分布の均一化を図り、成形品質を向上し、成形品の生産性を高めることができる金型装置及び成形方法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】
【０００９】
上述した目的を達成するため、本発明に係る金型装置は、樹脂材が充填されるキャビティを構成し、開閉可能な一対の型体と、少なくとも一方の型体に、キャビティに沿って配置され、温調媒体が流される第１の温調回路及び第２の温調回路と、第１及び第２の温調回路に温調媒体をそれぞれ同時に流す温調装置と、を備える。第１の温調回路と第２の温調回路は、少なくとも一部が互いに隣接して延びている。第１の温調回路の温調媒体の入口と第２の温調回路の温調媒体の出口とが隣接し、第１の温調回路の温調媒体の出口と第２の温調回路の温調媒体の入口とが隣接して配置される。
なお、本発明において「隣接」とは、互いに接している状態に限定するものではなく、１０ｍｍ程度離間された状態も含んで指している。
【００１０】
また、本発明に係る成形方法は、上記金型装置を用いて射出成形する成形方法であって、第１及び第２の温調回路に温調媒体をそれぞれ同時に流し、前記型体を所定温度に温調する温調工程と、温調工程後、温調されたキャビティ内に樹脂材を射出し、樹脂材を冷却固化させる成形工程と、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、型体の温度分布の均一化を図り、成形品質を向上し、成形品の生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態の金型装置を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の金型装置が備える固定側金型の第１及び第２の温調回路を示す平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における第１及び第２の温調回路の位置と温調媒体の温度との関係を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の金型装置を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の金型装置を示す平面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態の金型装置を示す断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態の金型装置を示す平面図である。
【図８】本発明の第４の実施形態の金型装置を示す断面図である。
【図９】本発明の第５の実施形態の金型装置を示す断面図である。
【図１０】本発明に関連する技術を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下の実施形態に限定するものではない。
【００１４】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１に、第１の実施形態の金型装置の断面図を示す。図２に、第１の実施形態の金型装置が備える固定側金型の第１及び第２の温調回路の平面図を示す。
図１に示すように、第１の実施形態の金型装置は、樹脂材が充填されるキャビティ６を構成し、開閉可能な一対の型体としての固定側金型５ａ及び可動側金型５ｂを備えている。また、第１の実施形態の金型装置は、一対の固定側金型５ａ及び可動側金型５ｂのそれぞれに、キャビティ６に沿って配置され、温調媒体が流される一組の第１の温調回路１１及び第２の温調回路１２と、第１及び第２の温調回路１１、１２に温調媒体をそれぞれ同時に流す温調装置としての温調機１３と、を備えている。以下の説明において、一対の固定側金型５ａ及び可動側金型５ｂを含めて、単に金型５とも称する。
固定側金型５ａは、射出機（不図示）から溶融樹脂材が射出される側に取り付けられている。可動型金型５ｂが、開閉機構（不図示）によって固定側金型１に対して進退可能に設けられている。
キャビティ６は、固定側金型５ａと可動側金型５ｂとの当接領域に、成形品の形状に対応して形成されている。溶融した樹脂材は、固定側金型５ａ側に設けられたスプール・ランナ１５を介してキャビティ６内に射出されて充填される。なお、以下の説明では、固定側金型５ａ及び可動側金型５ｂにおけるキャビティ６を形成する面をキャビティ面６ａと称する。すなわち、キャビティ６は、キャビティ面６ａによって包囲された空間である。
【００１５】
図１及び図２に示すように、固定側金型５ａは、温調媒体を流すための２系統の経路をなす第１及び第２の温調回路１１、１２を有している。同様に、可動型金型５ｂは、温調媒体を流すための２系統の経路をなす第１及び第２の温調回路１１、１２を有している。
各第１及び第２の温調回路１１、１２は、温調媒体が供給される入口１１ａ、１２ａと、温調媒体が排出される出口１１ｂ、１２ｂと、を有しており、各入口１１ａ、１２ａと各出口１１ｂ、１２ｂは温調機１３に連結されている。
図２に示すように、第１の温調回路１１と第２の温調回路１２は、一部が互いに隣接して延びており、互いに隣接して延びている部分が、キャビティ６からの距離が互いに等しく配置されている。
第１の温調回路１１の温調媒体の入口１１ａと第２の温調回路１２の温調媒体の出口１２ｂとが隣接して配置されている。また、第１の温調回路１１の温調媒体の出口１１ｂと第２の温調回路１２の温調媒体の入口１２ａとが隣接して配置されている。言い換えれば、第１及び第２の温調回路１１、１２は、各入口１１ａ、１２ａと、各出口１１ｂ、１２ｂが互いに逆に配置されている。
【００１６】
温調機１３から供給された温調媒体は、第１及び第２の温調回路１１、１２の入口１１ａ、１２ａから流入し、第１及び第２の温調回路１１、１２を流れて出口１１ｂ、１２ｂから排出され、再び温調機１３に戻される。このように温調媒体が第１及び第２の温調回路１１、１２を循環することで、金型５が温度制御される。
温調媒体が第１及び第２の温調回路１１、１２を流れることにより、キャビティ６内に充填された溶融樹脂材と、第１及び第２の温調回路１１、１２を流れる温調媒体との間で熱交換が行われる。ここで、固定側金型５ａに設けられた第１及び第２の温調回路１１、１２を構成する主な部分は、どちらもキャビティ面６ａに対してほぼ同じ距離に配置されている。
【００１７】
また、固定側金型５ａ及び可動側金型５ｂにおいて、第１の温調回路１１の入口１１ａ及び出口１１ｂをなす両端部、は、キャビティ６に対する距離が、可動側金型５ｂの開閉方向に直交する面に対して傾斜された傾斜路である距離切替部分１６を経由して切り換えられている。これによって、第１の温調回路１１の両端部と第２の温調回路１２の両端部とが適切な位置に配置され、入口１１ａと出口１２ｂ、出口１１ｂと入口１２ａとが重ならないように隣接して配置されている。
同様に、固定側金型５ａ及び可動側金型５ｂにおいて、第１の温調回路１１は、入口１１ａ及び出口１１ｂとは反対側に位置している折り返し部も、キャビティ６に対する距離が、距離切替部分１６を経由して切り換えられている。これによって、第１の温調回路１１の折り返し部と、第２の温調回路１２の折り返し部とが交わらないように配置されている。
【００１８】
図２に、固定側金型５ａについて、第１及び第２の温調回路１１、１２の平面図を示す。図２に示すように、第１及び第２の温調回路１１、１２は、可動側金型５ｂの開閉方向に直交する面において、破線で示すキャビティ面６ａの投影面積よりも広い面積の範囲に亘って形成されている。第１の温調回路１１と第２の温調回路１２は、キャビティ面６ａの隅々に対応する位置に温調媒体が滞留することなく流れるように、複数列をなして蛇行する回路パターンが形成されている。第１及び第２の温調回路１１、１２のそれぞれは、少なくともキャビティ面６ａ直下において、第１及び第２の温調回路１１、１２を構成する各部分を交互に挟んで等間隔に配置されている。
また、第１の温調回路１１と第２の温調回路１２との間には、互いに仕切る仕切部材としての仕切り板１８が設けられている。したがって、第１の温調回路１１と第２の温調回路１２とは、側壁を構成する仕切り板１８によって分割されている。仕切板１８の厚さは、金型５の機械的強度を保つ範囲でなるべく薄く形成することが望ましく、厚さ２ｍｍ程度が基準となる。その理由は、第１及び第２の温調回路１１、１２のそれぞれを流れる各温調媒体は、成形工程における熱交換時に互いの温度の影響を受けて温度変化することを狙っているためである。
【００１９】
この点に関して、図３を参照して詳細に説明する。図３に、実施形態における第１及び第２の温調回路１１、１２における位置と、温調媒体の温度との関係の図を示す。図３において、縦軸に温調媒体の温度を示し、横軸に第１及び第２の温調回路１１、１２における位置を示している。図３を参照して、各第１及び第２の温調回路１１、１２における位置と、温調媒体の温度との関係を考える。
第１及び第２の温調回路１１、１２の一方のみが単独で用いられた場合、入口１１ａ、１２ａから入った温調媒体は、キャビティ６内の樹脂材の温度の影響を受けて、出口１１ｂ、１２ｂに近づくにつれて温調媒体の温度が徐々に上昇する。特に第１及び第２の温調回路１１、１２がキャビティ６の形状に沿って忠実に形成されて、各温調回路１１、１２の全長が長くなる程、温調媒体の温度が上昇する。その結果、キャビティ面６ａにおける入口１１ａ、１２ａ付近と、キャビティ面６ａにおける出口１１ｂ、１２ｂ付近とに温度差が生じ、成形品の外観不良や生産性の低下を招く要因となる。
しかし、本実施形態における金型５のように、入口１１ａ、１２ａと出口１１ｂ、１２ｂが互いに逆に配置された第１及び第２の温調回路１１、１２が近接して配置されている場合、上述した温度差が生じることが抑えられる。本実施形態では、図３に示すように、第１及び第２の温調回路１１、１２を流れる各温調媒体の温度の影響を互いに受けることにより、第１の温調回路１１と第２の温調回路１２との間で入口１１ａ、１２ａ付近と出口１１ｂ、１２ｂ付近の各温調媒体の温度が均一化される。その結果、キャビティ面６ａに温度差が生じることを防ぐことができるので、成形品の外観や生産性が向上する。
【００２０】
なお、図３に示した温度分布は、第１の温調回路１１と第２の温調回路１２にそれぞれ流す各温調媒体を同じ温度に設定した場合の一例である。なお、温度分布は、キャビティの形状や成形時の樹脂材の温度、成形サイクル、温調回路の構造等の影響によって、温度分布が変わってくる。このため、これらの影響を加味し、金型５の温度の均一化を図ることを目的として、必要に応じて、第１の温調回路１１に流す温調媒体の温度と、第２の温調回路１２に流す温調媒体の温度とを異なる温度に設定してもよい。
また、本実施形態では、２系統である第１及び第２の温調回路１１、１２を有する構成を一例として説明するが、２系統のみの温調回路を有する構成に限定されるものではなく、必要に応じて、３系統以上の温調回路を有する構成が適用されてもよい。また、可動側金型５ｂの開閉方向（パーティング面に直交する方向）に対して各第１及び第２の温調回路１１、１２がなす層厚さは、キャビティ６全体の厚さの２倍程度を目安として設定されている。なお、温調回路の層厚さは、成形品に対する熱制御特性や温調媒体の流動性等を考慮して適宜決められてよい。また、温調回路からキャビティ面６ａまでの距離の一例としては、２ｍｍ〜１０ｍｍ程度に設定されている。
【００２１】
また、本実施形態における金型５は、スプール・ランナ１５と第１及び第２の温調回路１１、１２とを気密に封止するリング状のシール部１８を備えている。シール部１８の径方向の厚さについては、１ｍｍ程度が目安となるが、本実施形態で示したスプール・ランナ１５のように射出圧力が加わる場合は、射出圧力によるたわみ量を考慮する必要がある。また、図１（ａ）に示すように、固定側金型５ａのスプール・ランナ１５等の流入路を構成する流路構成部材は、その一部が温調回路１１、１２を貫通して設けられており、貫通部材と称する。
貫通部材が温調回路１１、１２を貫通する貫通領域には、各第１及び第２の温調回路１１、１２と、貫通部材とを封止するシール部１８が設けられている。シール部１８によって、貫通部材や、第１及び第２の温調回路１１、１２の周囲において樹脂材や温調媒体が洩れることが防止されている。なお、貫通部材としては、スプール・ランナ１５を構成する流路構成部材に限定されるものではない。変形例として、図示しないが、温調回路を貫通するイジェクトピンが金型に配置された場合には、イジェクトピンが移動する貫通穴と温調回路とを封止するようにシール部が設けられる。
【００２２】
さらに、固定側金型５ａ及び可動側金型５ｂが有する第１及び第２の温調回路１１、１２の内部には、図１（ｂ）に示すように、キャビティ６に近接する側の壁面と、キャビティ６から離間した側の壁面とをつなぐ複数の支柱１９が設けられている。支柱１９は、キャビティ６に対して近接離間する方向、例えば可動側金型の開閉方向に対する、第１及び第２の温調回路１１、１２の距離（高さ）を維持すると共に、第１及び第２の温調回路１１、１２に加わる荷重を支えている。
なお、第１及び第２の温調回路１１、１２は、入口１１ａ，１２ａから出口１１ｂ、１２ｂに至るまで回路全体において断面積が変化せずに、一定の断面積を保つように構成されることが望ましい。例えば、図１（ｃ）、（ｄ）に示すように、可動側金型５ｂの開閉方向に直交する面において、六角柱をなす支柱１９を所定の間隔をあけて配置する。これによって、第１及び第２の温調回路１１、１２は、温調媒体の流動方向に対して直交する断面において、第１及び第２の温調回路１１、１２全体にわたって断面積を一定にできる。図１（ｄ）に示すように、各支柱１９は、所定の間隔ａ，２ａをあけて配置されている。
ここで、内部に複数の支柱を含む温調回路は、一般的な機械加工で加工することが困難な場合が多い。このため、本実施形態における第１及び第２の温調回路１１、１２を形成する方法としては、金属粉末をレーザにて、５０μｍ程度の所定の厚みで積層造形することで、目的の形状を得る粉末積層造形法を用いて形成される。特に、粉末積層造形とマシニング加工とを組み合わせた松浦機械製作所製の造形装置は、積層造形時の金型表面を、マシニング加工によって良好な状態に仕上げながら積層造形を行うことが可能であるので、金型用途の粉末積層造形法に適している。
【００２３】
固定側金型５ａ及び可動側金型５ｂを形成する材料は、一般的な金型材料、例えば、鋼材（Ｓ５０Ｃ、ＳＫＤ６１、ＳＵＳ４２０、ＳＫＤ１１）を用いることができる。ただし、上述した粉末積層造形法を用いた加工を考慮すると、粉末積層造形法に適した材料を選定することが望ましい。粉末積層造形法に適した材料の一例としてはマルエージング鋼が挙げられ、造形後に時効処理を行うことによって金型としての十分な耐久性を確保することができる。時効処理条件の一例としては、４８０℃で３時間保持する。
第１及び第２の温調回路１１、１２は、キャビティ６の表面を覆うように配置され、キャビティ面６ａから一定の距離だけ離れた位置に温調媒体を流動可能にしている。
【００２４】
次に、第１及び第２の温調層回路１１、１２の内部に形成される支柱１９について説明する。支柱１９の材質は、上述した粉末積層造形法を用いて形成する場合には、基本的には金型材質と同じ材料で形成する。支柱１９の断面形状は、円形、四角形、六角形等を用いることができ、特に限定されない。複数の支柱１９は、基本的には同一サイズ、同一形状に形成されて等間隔に配置することが望ましい。その理由は、支柱１９のサイズや配置密度が異なる場合、第１及び第２の温調回路１１、１２に温調媒体を循環させて金型５を温調するときに、温度分布が発生する要因となり、金型５の温度制御を適正に行うことが困難になるためである。
【００２５】
また、第１及び第２の温調回路１１、１２内に支柱１９を配置する目的は、成形時の射出圧力によって、金型５が変形することを防ぐためである。支柱１９の配置に関しては、金型５が変形しないことを前提として、成形品の材料及び形状、金型の材質及び形状、さらには目的とする温調制御を考慮して、適正値を選定することが望ましい。一概には言えないが、一例としては、成形品材料にＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ Ｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂を用いて、成形時の最大圧力を５０ＭＰａとし、金型材料としてマルエージング鋼を用いて、そのヤング率を１８６ＧＰａとした場合について考える。この場合、成形品から各第１及び第２の温調回路１１、１２までの距離を２．５ｍｍ、すなわちキャビティ面６ａと各温調回路１１、１２との間の金型板厚を２．５ｍｍに設定する。各支柱１９間の金型たわみ量を金型板厚の０．２％以下にする場合、各支柱１９間の間隔は１１ｍｍ以下にすることが望ましい。また、可動側金型５ｂの開閉方向に直交する面に投影した、第１及び第２の温調回路１１、１２の投影面積内において、複数の支柱１９の断面積が占める割合が、２０％以上になることを目安に設定することが望ましい。以下において、投影面積とは、可動側金型５ｂの開閉方向に直交する面上に投影した面積を指している。
【００２６】
次に、キャビティ６内に充填され、成形品を形成する樹脂材料について説明する。非結晶性樹脂を用いる場合には、ＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ Ｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂等を使用することができる。結晶性樹脂を用いる場合には、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、液晶ポリマー、ポリ乳酸等を使用することができる。これらの材料は、２種類以上を混合して用いることも可能である。また、成形品の弾性率を高めたり、樹脂材に難燃性を付与したりする目的で、樹脂材にガラス繊維等の無機フィラー、シリコーン等の有機フィラーが添加されてもよい。
【００２７】
第１及び第２の温調回路１１、１２を循環させる温調媒体としては、温調媒体として一般的な水や油等の流体を用いて、温調機を用いて所望の温度に制御されて使用される。このとき、温調媒体の温度は、温調機の性能に応じて変わるが、水を用いる場合には１４０℃程度までの温度が適用可能となる。１４０℃以上の温度で温調を行う必要がある場合には、温調媒体として油を使用することが一般的である。
【００２８】
上述したように、第１の実施形態の金型装置によれば、可動側金型５ａ及び固定側金型５ｂがそれぞれ有する第１及び第２の温調回路１１、１２にそれぞれ同時に流される各温調媒体の間で熱交換させることで、各温度媒体の温度を均一化することができる。すなわち、第１及び第２の温調回路１１、１２において、入口１１ａ、１２ａ付近の温調媒体と出口１１ｂ、１２ｂ付近の温調媒体とに温度差が生じることを防ぐことができる。これによって、金型５全体の温度分布の均一化を図り、成形時の金型５の温度制御性能を向上することができる。その結果、金型５の温度分布差に伴う成形品の外観不良、反り変形等を防止し、成形品質を向上すると共に成形品の生産性を高めることができる。
【００２９】
次に、他の実施形態の金型装置について図面を参照して説明する。なお、他の実施形態において、第１の実施形態の金型装置と同一の構成部材には、第１の実施形態と同一の符号を付して、説明を省略する。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態の金型装置について図面を参照して説明する。図４に、第２の実施形態の金型装置の断面図を示す。図５に、第２の実施形態の金型装置の平面図を示す。
図４には、固定側金型５ａ及び可動側金型５ｂがそれぞれ有する第１及び第２の温調回路２１、２２の配置に関して、第１の温調回路２１とキャビティ６との距離と、第２の温調回路２２とキャビティ６との距離とを異ならせた構成例を示している。
【００３０】
具体的には、固定側金型５ａに設けられた第１及び第２の温調回路２１、２２のうち、一方の第１の温調回路２１が、キャビティ６に近づけて近接配置され、他方の第２の温調回路２２が、キャビティ６から遠ざけられて遠隔配置されている。第１の温調回路２１と第２の温調回路２２は、キャビティ６からの距離が異なる位置に隣接して延びている部分を有している。
第１及び第２の温調回路２１、２２に対する温調媒体の入口２１ａ、２２ａと出口２１ｂ、２２ｂに関して、第１の温調回路２１の入口２１ａと第２の温調回路２２の出口２２ｂとが隣接されている。また、第１の温調回路２１の出口２１ｂと第２の温調回路２２の入口２２ａとが隣接されて配置されている。言い換えれば、第１及び第２の温調回路２１、２２は、各入口２１ａ、２２ａと、各出口２１ｂ、２２ｂが互いに逆に配置されている。
固定側金型５ａと同様に、可動側金型５ｂに関しても、第１及び第２の温調回路１１、１２のうち、一方の第１の温調回路２１が、キャビティ６に近づけて近接配置され、他方の第２の温調回路２２が、キャビティ６から遠ざけられて遠隔配置されている。また、第１及び第２の温調回路２１、２２は、各入口２１ａ、２２ａと、各出口２１ｂ、２２ｂが互いに逆に配置されている。
【００３１】
ここで、固定側金型５ａについて、近接配置された第１の温調回路２１の平面図を図５（ａ）に示し、遠隔配置された第２の温調回路２２の平面図を図５（ｂ）に示す。まず、図５（ａ）に示すように、第１の温調回路２１は、可動型金型５ｂの開閉方向に直交する面において、キャビティ面６ａの投影面積よりも広い面積の範囲に亘って形成されている。また、第１の温調回路２１は、キャビティ面６ａの隅々に対応する位置に温調媒体が滞留することなく流れるように、複数列をなして蛇行する回路パターンが形成されている。第１の温調回路２１は、複数列で配列された各部分が、側壁を構成する仕切り板１８によって分割されている。
一方、固定側金型５ａにおいて遠隔配置された第２の温調回路２２は、図５（ｂ）に示すように、温調媒体の入口２２ａと出口２２ｂが、近接配置された第１の温調回路２１の入口２１ａと出口２１ｂとは逆に配置されている以外は、第１の温調回路２１と同一構造になっている。
【００３２】
さらに、近接配置された第１の温調回路２１と、遠隔配置された第２の温調回路２２との間は、少なくともキャビティ６の投影面積の範囲内において、互いに一定の距離を保つように形成されている。さらに望ましくは、近接配置された第１の温調回路２１と、遠隔配置された第２の温調回路２２との間の離間距離が１０ｍｍ以下にされている。言い換えると、第１の温調回路２１と第２の温調回路２２の各部分は、可動側金型５ｂの開閉方向に対する離間距離が１０ｍｍ以下になるように形成されている。その理由は、近接配置された第１の温調回路２１と、遠隔配置された第２の温調回路のそれぞれは、成形工程における金型５との熱交換時に、各温調媒体間で互いの温度の影響を受けて温度変化させることを狙っているので、可能な限り近づけて配置することが望ましいためである。第２の実施形態において、上述した以外の構成については、第１の実施形態と同様である。
【００３３】
第２の実施形態の金型装置においても、第１の実施形態と同様に、第１及び第２の温調回路２１、２２の入口２１ａ、２２ａ付近と出口２１ｂ、２２ｂ付近において各温調媒体の温度を均一化することができる。これによって、キャビティ面６ａ全体の温度が均一化されるので、成形品外観を向上し、生産性を高めることができる。
【００３４】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態の金型装置について図面を参照して詳細に説明する。図６に、第３の実施形態の金型装置の断面図を示す。図７に、第３の実施形態の金型装置の平面図を示す。
図６には、固定側金型５ａ及び可動側金型５ｂにおいて、第１及び第２の温調回路３１、３２の互いに隣接して延びている部分は、第１の温調回路３１が第２の温調回路３２よりもキャビティ６に近い部分と、第２の温調回路３２が第１の温調回路３１よりも近い部分と、を有している。言い換えると、第１及び第２の温調回路３１、３２は、各温調回路３１、３２の途中で、キャビティ面６ａに対する距離が逆転する構成例を示している。
固定側金型５ａの内部において、第１及び第２の温調回路３１、３２のそれぞれは、距離切替部分３６を介して、各温調回路３１、３２の途中でキャビティ６に対する距離が互いに逆転するように変化している。これにより、第１及び第２の温調回路３１、３２の両端部において、近接配置と遠隔配置とが互いに入れ替わっている。
【００３５】
具体的には、図６に示すように、固定側金型５ａに設けられた第１及び第２の温調回路３１、３２のそれぞれにおいて、上流側部分が、キャビティ６に近づけて近接配置されており、下流側部分が、キャビティ６から遠ざけられて遠隔配置されている。また、図６に示すように、第１及び第２の温調回路３１、３２は、各入口３１ａ、３２ａと、各出口３１ｂ、３２ｂが互いに逆に配置されている。可動側金型５ｂが有する第１及び第２の温調回路３１、３２についても、固定側金型５ｂと同様に構成されている。
【００３６】
図７（ａ）に、固定側金型５ａが有する第１及び第２の温調回路３１、３２の平面図を示す。固定側金型５ａについて、図７（ｂ）に第１の温調回路３１の回路パターンを抜き出して示し、図７（ｃ）に第２の温調回路３２の回路パターンを抜き出して示す。図７（ａ）〜（ｃ）を参照してさらに詳細に説明する。
第１の温調回路３１の入口３１ａから入った温調媒体は、第１の温調回路３１における近接配置された上流側部分を流れ、距離切替部分３６を経由して、第１の温調回路３１における遠隔配置された下流側部分に到達する。このように第１の温調回路３１に供給された温調媒体は、第１の温調回路３１の途中でキャビティ６からの距離が離されて、そのまま第１の温調回路３１の出口３１ｂから温調機１３に戻るように循環される。第２の温調回路３２については、入口３２ａと出口３２ｂが第１の温調回路３１と対称の配置となる点を除いて、第１の温調回路３１と同様の構成である。
【００３７】
可動側金型５ｂにおける各温調回路３１、３２の回路パターンについては、図示しないが、固定側金型５ａにおける各温調回路３１、３２の回路パターンと同様に形成されている。これにより、温調媒体の温度が設定温度に近い状態である第１及び第２の温調回路３１，３２の入口３１ａ、３２ａ付近では、キャビティ６に対する距離が近づけられて近接配置されている。また、第１及び第２の温調回路３１、３２の経路中盤以降から第１及び第２の温調回路３１、３２の出口３１ｂ、３２ｂまでの部分は、温調媒体の温度が、金型５内に注入される樹脂材の温度の影響を受けることによって設定温度から上昇しやすいので、キャビティ６に対する距離が離されて遠隔配置されている。さらに、２系統である第１及び第２の温調回路３１、３２において、入口３１ａと出口３２ｂとが隣接し、入口３２ａと出口３１ｂとが隣接して配置されている。
以上の構成により、キャビティ６に対する距離が近づけられて近接配置された入口３１ａ、３２ａ側については、温調媒体が設定温度に近い、温度上昇していない状態でキャビティ６を温調できる。これと同時に、第１及び第２の温調回路３１、３２を流れる各温調媒体は、互いに影響を受けることで温度均一化作用が働き、キャビティ６全体を均一に温調することが可能になる。なお、距離切替部分３６の内部についても、上述した複数の支柱１９が設けられてもよい。第３の実施形態において、上述した以外の構成については、第１の実施形態と同様である。
第３の実施形態の金型装置においても、第１の実施形態と同様に、キャビティ面６ａ全体の温度が均一化されるので、成形品外観を向上し、生産性を高めることができる。
【００３８】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態の金型装置について図面を参照して詳細に説明する。図８に、第４の実施形態の金型装置の断面図を示す。図８（ａ）に金型装置の断面を示し、図８（ｂ）、（ｃ）に断熱層の拡大断面図を示す。
図８（ａ）に示すように、第４の実施形態の金型装置は、図４に示した第２の実施形態の構成と比べて、固定側金型５ａ及び可動側金型５ｂの内部に、断熱層４１が形成された点が異なっている。第４の実施形態において、第２の実施形態と同一の構成部材には第２の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
【００３９】
断熱層４１は、第１及び第２の温調回路２１、２２の位置に対して、キャビティ６とは反対側に、第１及び第２の温調回路２１、２２と平行に形成されている。
断熱層４１を形成する目的は、第１及び第２の温調回路２１、２２内を循環する温調媒体の温度をキャビティ６に効率的に伝達させることで、金型５の温度の均一化を図ることにある。したがって、断熱層４１は、可動側金型５ｂの開閉方向に直交する面上に投影された、キャビティ６の投影面積の領域を中心部分として含むように、可能な限り広範囲に亘って形成することが望ましい。断熱層４１は、断熱作用が高く、成形時の型締め力や射出圧力に耐えて、変形しない、または微小な変形に収まることが条件となる。
【００４０】
断熱層４１の断面構造の一例としては、図８（ｂ）に示すように、第１及び第２の温調回路２１、２２と類似する構造に形成されてもよい。断熱層４１は、第１及び第２の温調回路２１、２２に沿って設けられた空間と、空間内に、キャビティ６に近接する側の壁面と、キャビティ６から離間した側の壁面とをつなぐ複数の支柱１９と、を有している。この構造の場合、断熱層４１は、支柱１９以外の中空部分である空間によって断熱することになる。
また、断熱層４１の他の構造例としては、図８（ｃ）に示すように、金型製造時の金型５の自重でたわまない程度に支柱１９を細く、かつ広い間隔で配置する。断熱層４１の中空部分には、金属よりも熱伝導率が低いエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を断熱材料として充填して硬化させることによって、断熱層として構成してもよい。なお、この構造の場合、温調回路を形成する場合と同様に、スプール・ランナ１５等の貫通部材が断熱層４１を貫通する部分には、シール部（不図示）を形成することが望ましい。第４の実施形態において、上述した以外の構成については、第２の実施形態と同様である。
第４の実施形態の金型装置においても、第１の実施形態と同様に、キャビティ面６ａ全体の温度が均一化されるので、成形品外観を向上し、生産性を高めることができる。
【００４１】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態の金型装置について図面を参照して詳細に説明する。図９に、第５の実施形態の金型装置の断面図を示す。図９（ａ）は、箱状のキャビティ６を有する金型に第１及び第２の温調回路が適用された場合の構造を示す断面図である。図９（ｂ）は、第１及び第２の温調回路の角部を示す断面図である。
図９（ａ）に示すように、固定側金型５ａに設けられた第１及び第２の温調回路５１、５２のうち、一方の第１の温調回路５１が、キャビティ６に近づけて近接配置され、他方の第２の温調回路５２が、キャビティ６から遠ざけられて遠隔配置されている。第１及び第２の温調回路５１、５２は、キャビティ６の形状に沿って曲げられて形成されている。また、第１及び第２の温調回路５１、５２は、各入口５１ａ、５２ａと、各出口５１ｂ、５２ｂが互いに逆に配置されている。可動側金型５ｂについても、図９（ａ）に示すように、固定側金型５ａと同様に構成されている。
本実施形態では、金型５のパーティング面５０の端面から５ｍｍ以内の範囲は、第１及び第２の温調回路５１、５２を形成しない領域としている。その理由は、パーティング面５０近傍に温調回路を配置した場合は、成形に耐え得る十分な金型強度を確保することが困難なためである。パーティング面５０に対して温調回路を配置する範囲に関して、キャビティの形状や金型の形状にもよるが、一般的に２ｍｍ〜５ｍｍ程度の範囲には、温調回路を形成しないことが望ましい。
【００４２】
第１及び第２の温調回路５１、５２は、キャビティ６の形状の角部や曲面部に倣った形状に形成されている。これにより、成形品の角部における温度制御を高め、成形品質の向上、生産性の向上が可能となる。例えば、品質の向上に関しては、成形品の角部の冷却性を高めることによって、角部の冷却不足に起因する、成形品の側面の内側が傾斜する成形品の反りを改善することができる。生産性の向上に関しては、冷却性能の向上によって成形品の冷却時間を短縮することが実現できる。
支柱１９の配置について、図９（ｂ）に示すように、第１及び第２の温調回路５１、５２の角部の内部に支柱１９を配置することが望ましい。第１及び第２の温調回路５１、５２内の角部に配置する支柱１９は、キャビティ６に近接する側の壁面と、キャビティ６から離間した側の壁面とをつなぐように形成することが望ましい。支柱１９を角部の内部に形成する間隔や基本形状は、第１及び第２の温調回路５１、５２内における直線部分に配置される支柱１９と同等に構成されている。なお、この角部に配置する支柱１９は、固定側金型５ａ、可動側金型５ｂの第１及び第２の温調回路５１、５２にそれぞれ形成することが望ましい。また、図９（ｂ）に示したように、可動側金型５ｂの開閉方向に平行な断面内で曲げられた角部のみでなく、パーティング面５０に平行な面内で曲げられた角部についても同様に形成することが望ましい。第５の実施形態において、上述した以外の構成については、第１の実施形態と同様である。
第５の実施形態の金型装置においても、第１の実施形態と同様に、キャビティ面６ａ全体の温度が均一化されるので、成形品外観を向上し、生産性を高めることができる。
【００４３】
なお、本発明の金型装置は、上述した実施形態に限定されるものではなく、上述した各実施形態の構成を自由に組み合わせることも可能である。また、必要に応じて、本実施形態よりもさらに複数の温調回路を使用することも可能である。
また、実施形態において、温調回路の回路パターンは、各部分が複数列をなすように蛇行して構成されたが、この配置に限定されるものではなく、渦巻き状等の他の回路パターンに構成されてもよい。
【００４４】
（実施形態の成形方法）
本実施形態の金型装置を用いた成形品を製造する成形方法について詳細に説明する。複数系統の温調回路を有する金型装置を用いた成形工程について、図４に示した第２の実施形態の金型装置を用いた場合を一例として説明する。
まず、金型５の温調については、温調機１３を用いて、所定の温度に制御された温調媒体を第１及び第２の温調回路２１、２２それぞれに同時に循環させる。すなわち、固定側金型５ａについては、温調機１３から第１の温調回路２１の入口２１ａへ温調媒体を流入させ、第１の温調回路２１の出口２２ｂから排出された温調媒体を再び温調機１３に戻し、温度制御を行う。第１の温調回路２１に温調媒体を流すのと同時に、第１の温調回路２１の入口２１ａとは逆に配置された第２の温調回路２２の入口２２ａから温調媒体を流入させ、第２の温調回路２２の出口２２ｂから排出された温調媒体を再び温調機１３に戻し、温度制御を行う。これにより、固定側金型５ａは、近接配置された第１の温調回路２１と、遠隔配置された第２の温調回路２２との両方によって、キャビティ６の温度制御が行われる。可動側金型５ｂについても、固定側金型５ａと同様に、２系統である第１及び第２の温調回路２１、２２において、各温調媒体を互いに逆方向に流動させ、キャビティ６の温度制御が行われる。
ここで、固定側金型５ａが有する第１及び第２の温調回路２１、２２と、可動側金型５ｂが有する第１及び第２の温調回路２１、２２とのそれぞれを循環させる各温調媒体の温度は、金型温度の均一化を図ることを目的に同じ温度設定にすることが基本となる。しかし、キャビティの形状や成形時の樹脂材の温度、成形サイクル、温調回路の構造等の影響を受けて、金型の温度分布が変わってくる。このため、これらの影響を加味し、金型温度の均一化を図ることを目的に、第１の温調回路２１に流す温調媒体の温度と、第２の温調回路２２に流す温調媒体の温度とを異なる温度に設定しても良い。また、成形品の反り量の調整や、金型表面への樹脂材の転写性の調整の目的で、固定側金型５ａの第１及び第２の温調回路２１、２２に流す温調媒体の温度と、可動側金型５ｂの第１及び第２の温調回路２１、２２に流す温調媒体の温度とを異なる温度に設定しても良い。
次に、固定側金型５ａと可動側金型５ｂとを所定の型締め力で閉じて、溶融した樹脂材に圧力を加えてスプール・ランナ１５を通して射出することにより、キャビティ６内に樹脂材を注入する。続いて、キャビティ６内に充填した樹脂材を冷却することによって硬化させる。
【００４５】
本発明に関連する金型の構造の場合、温調媒体は金型に充填された樹脂材の温度の影響を受けることで、温調回路の出口に近づくにつれて温調媒体の温度が上昇する。特に温調回路がキャビティの形状に合わせて忠実に形成され、温調回路の距離が長くなる程、温調媒体温度は上昇する。その結果、温調回路の入口付近と出口付近のキャビティ面の温度差が生じ、成形外観不良や生産性の低下を招く要因となる。
【００４６】
一方、本実施形態の金型装置では、第１及び第２の温調回路の形状が同一であると共に第１及び第２の温調回路の間で入口と出口とが逆に配置されている。そして、２つの第１及び第２の温調回路が隣接して配置されたことによって、各温調回路を流れる各温調媒体の温度の影響を受けるので、入口付近と出口付近での各温調媒体の温度が均一化される。その結果、キャビティ面６ａの温度差が生じることを防ぎ、冷却工程において均一に冷却されることで、成形品外観が向上し、生産性が高められる。冷却工程の終了後、金型を開いて、冷却が完了した成形品をキャビティ６から取り出すことによって、本実施形態の金型装置を用いて成形された成形品が得られる。
【００４７】
次に、樹脂材の充填工程において、樹脂材の充填性や転写性を向上する目的で、２種類の温度の温調媒体を循環させる場合の成形方法を説明する。まず、第１の温度に制御された温調媒体を金型内の第１及び第２の温調回路に循環させる。温調媒体を第１及び第２の温調回路を循環させる方法は、上述した通りである。温調媒体の第１の温度の目安は、樹脂材の溶融温度以下を上限とし、樹脂材の熱変形温度以上の範囲で金型温度を制御することが望ましい。このとき、温調媒体の第１の温度の設定例として、温調媒体として水を用いる場合は、１４０℃程度が目安となり、油を用いる場合は２００℃程度が目安となる。このような温度で金型温度制御を行うことによって、成形品における、流動する樹脂材の合流部に、ウエルドライン等の外観不良が発生することを防ぐ効果が得られる。さらに、樹脂材の充填時に樹脂材の温度が低下することを抑制できるので、金型内での樹脂材の流動抵抗が低くなり、通常では充填しにくい樹脂材をスムーズに充填し、薄肉形状等の成形品も成形可能になる効果が得られる。このような効果は、金型温度が樹脂材の溶融温度に近いほど効果的である。さらに、本実施形態の金型装置の第１及び第２の温調回路を用いた場合、本発明に関連する金型に比較して、第１の温度の温調媒体による金型の温度制御が安定する時間が短くなり、生産性が向上する。
続いて、樹脂材の充填完了後に、第１の温度の温調媒体を第１及び第２の温調回路に循環させた後、第２の温度の温調媒体を第１及び第２の温調回路に循環させる温調に切替える。
温調媒体の温度を切替える方法の一例としては、温度設定が異なる２種類の温調機を使用して、成形過程のタイミングに合わせて温調媒体の温度を切替えることができる。温調媒体の第２の温度は、目的に合わせて設定温度を変えることができる。例えば、上述した樹脂充填工程における成形品質の向上が主目的である場合、温調媒体の第２の温度は、一般的な金型による樹脂材の冷却温度（例えば使用する樹脂材がＡＢＳ樹脂である場合は、４０℃〜６０℃、ポリカーボネートである場合は、８０℃〜１００℃）に設定し、順次、保圧工程、冷却工程、取り出し工程、型閉め工程と移行することができる。型閉め工程後は、次の樹脂材の充填に備えて、第１の温度の温調媒体に切替えることで一連の成形工程が完了する。
【００４８】
次に、結晶化樹脂を使用した場合の一例について述べる。例えば、ポリ乳酸のような結晶化樹脂を使用して成形品を成形する場合、結晶化度が低いときに成形後の樹脂機械物性が低下し、十分な強度が確保できない問題がある。その対策として、結晶化の進行を促進させる金型温度で成形することが望まれる。しかし、その場合には、金型温度が高くなり、冷却時間が長くなるので、生産性が低下するという不都合がある。
そこで、このような結晶化樹脂を用いた成形時に、本実施形態の金型を使用して、金型の温度制御を行う一例を具体的に説明する。この場合は、樹脂材の充填後の冷却工程を、２段階に切替えて金型の温度制御を行う。まず、樹脂材の硬化がほとんど進行していない冷却工程の初期段階では、金型温度をポリ乳酸の結晶化が進行しやすい９０〜１００℃に設定しておく。続いて、樹脂材の結晶化が進んだ後、金型温度制御を室温〜５０℃程度の低温に切替え、順次、冷却工程から取り出し工程、型閉め工程へ移行する。このような成形においても、本実施形態の金型装置の温調回路を用いた場合、従来の金型装置に比較して、金型の温度分布を均一化することができるので、樹脂材の結晶化が安定し、品質が高い成形品を得ることができる。
なお、本発明の金型装置を用いた成形方法は、上述した例に限定されるものではなく、上述した各例を自由に組み合わせることも可能であり、本実施形態よりもさらに複数の温調回路を使用することも可能である。
【００４９】
〔付記１〕
樹脂材が充填されるキャビティを構成し、開閉可能な一対の型体と、
少なくとも一方の型体に、前記キャビティに沿って配置され、温調媒体が流される第１の温調回路及び第２の温調回路と、
前記第１及び第２の温調回路に温調媒体をそれぞれ同時に流す温調装置と、を備え、
前記第１の温調回路と前記第２の温調回路は、少なくとも一部が互いに隣接して延びており、
前記第１の温調回路の前記温調媒体の入口と前記第２の温調回路の前記温調媒体の出口とが隣接し、前記第１の温調回路の前記温調媒体の出口と前記第２の温調回路の前記温調媒体の入口とが隣接して配置されている、金型装置。
〔付記２〕
前記第１の温調回路と前記第２の温調回路の互いに隣接して延びている部分は、前記キャビティからの距離が互いに等しい、付記１に記載の金型装置。
〔付記３〕
前記第１の温調回路と前記第２の温調回路の互いに隣接して延びている部分は、前記キャビティからの距離が異なる、付記１に記載の金型装置。
〔付記４〕
前記第１の温調回路と前記第２の温調回路の互いに隣接して延びている部分は、前記第１及び第２の温調回路の各前記入口側が、前記第１及び第２の温調回路の各前記出口側よりも、前記キャビティに近づけて配置されている、付記３に記載の金型装置。
〔付記５〕
前記第１及び第２の温調回路は、前記一対の型体の両方にそれぞれ形成されている、付記１乃至４のいずれか１つに記載の金型装置。
〔付記６〕
前記第１の温調回路と前記第２の温調回路は、離間距離が１０ｍｍ以下である、付記３または４に記載の金型装置。
〔付記７〕
前記第１及び第２の温調回路の内部には、前記キャビティに近接する側の壁面と、前記キャビティから離間した側の壁面とをつなぐ複数の支柱が設けられている、付記１乃至６のいずれか１つに記載の金型装置。
〔付記８〕
前記第１及び第２の温調回路は、前記キャビティの形状に沿って曲げられた角部を有し、
前記角部の内部には、前記キャビティに近接する側の壁面と、前記キャビティから離間した側の壁面とをつなぐ複数の支柱が設けられている、付記１乃至７のいずれか１つに記載の金型装置。
〔付記９〕
前記一対の型体の開閉方向に直交する面において、前記第１及び第２の温調回路の投影面積は、前記キャビティの投影面積よりも大きい、付記１乃至８のいずれか１つに記載の金型装置。
〔付記１０〕
前記一方の型体は、前記第１及び第２の温調回路を貫通して配置された貫通部材を有し、
前記第１及び第２の温調回路内には、前記貫通部材の周囲を封止するシール部が設けられている、付記１乃至９のいずれか１つに記載の金型装置。
〔付記１１〕
前記第１の温容回路と前記第２の温調回路との間には、互いに仕切る仕切部材が設けられている、付記１乃至１０のいずれか１つに記載の金型装置。
〔付記１２〕
前記第１及び第２の温調回路は、温調媒体の流動方向に対して直交する断面において、前記第１及び第２の温調回路の全体にわたって断面積が一定となるように、所定の形状の前記支柱が配置されている、付記７に記載の金型装置。
〔付記１３〕
前記支柱は、六角柱である、付記１２に記載の金型装置。
〔付記１４〕
前記第１及び第２の温調回路の位置に対して、前記キャビティとは反対側に、断熱層が、前記第１及び第２の温調回路と平行に形成されている、付記１乃至１３のいずれか１つに記載の金型装置。
〔付記１５〕
前記断熱層は、前記第１及び第２の温調回路に沿って設けられた空間と、前記空間内に、前記キャビティに近接する側の壁面と、前記キャビティから離間した側の壁面とをつなぐ複数の支柱と、を有している、付記１４に記載の金型装置。
〔付記１６〕
前記断熱層は、前記空間内に断熱材料が充填されている、付記１５に記載の金型装置。
〔付記１７〕
前記断熱材料は、エポキシ樹脂である、付記１６に記載の金型装置。
〔付記１８〕
付記１乃至１７のいずれか１つに記載の金型装置を用いて射出成形を行う成形方法であって、
前記第１及び第２の温調回路に温調媒体をそれぞれ同時に流し、前記型体を所定温度に温調する温調工程と、
前記温調工程後、温調された前記キャビティ内に樹脂材を射出し、樹脂材を冷却固化する成形工程と、を有することを特徴とする成形方法。
〔付記１９〕
前記温調工程では、前記第１の温調回路と前記第２の温調回路とにそれぞれ流す各温調媒体の温度を異ならせる、付記１８に記載の成形方法。
〔付記２０〕
前記成形工程は、前記キャビティ内へ樹脂材を射出するときに第１の温度の温調媒体を前記第１及び第２の温調回路に流して温調を行う第１の工程と、温調媒体の温度を前記第１の温度から第２の温度に切替える第２の工程と、前記キャビティ内に充填した樹脂材を冷却固化させるときに前記第２の温度の温調媒体を前記第１及び第２の温調回路に流して温調を行う第３の工程と、を含む、付記１８または１９に記載の成形方法。
〔付記２１〕
前記成形工程は、前記キャビティ内に樹脂材を充填した後に第１の温度の温調媒体を前記第１及び第２の温調回路に流して温調を行う第１の工程と、前記第１及び第２の温調回路に流す温調媒体の温度を第１の温度から第２の温度に切替える第２の工程と、前記キャビティ内に充填した樹脂材を冷却固化させるときに前記第２の温度の温調媒体を前記第１及び第２の温調回路に流して温調を行う第３の工程と、を含む、付記１８または１９に記載の成形方法。
〔付記２２〕
前記温調工程、前記第１の工程、前記第３の工程のうちの少なくとも１つの工程では、前記一対の型体の一方の型体と他方の型体とを異なる温度で温調する、付記１８乃至２１のいずれか１つに記載の成形方法。
【符号の説明】
【００５０】
５ａ  固定側金型
５ｂ  可動側金型
３  スプール・ランナ
６  キャビティ
１１  第１の温調回路
１１ａ  入口
１１ｂ  出口
１２  第２の温調回路
１２ａ  入口
１２ｂ  出口
１３  温調機
【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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