(57)【要約】【課題】    耐荷重が高く、温調ムラが抑制できて、かつ、迅速な温調が行えるようにする。【解決手段】    前記固定側金型又は前記可動側金型の少なくとも一方に、温調媒体が流動する流動チャネルと、該流動チャネル内に設けられて、当該流動チャネルを維持すると共に、荷重を支持する複数のチャネル支持柱と、を備える温調部を設け、かつ、前記温調部をキャビティー面に沿って所定距離の位置に設ける。【選択図】    図１
2015058643.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備え、これらの当接領域に形成されたキャビティーに樹脂が射出される金型において、
前記固定側金型又は前記可動側金型の少なくとも一方に、温調媒体が流動する流動チャネルと、該流動チャネル内に設けられて、当該流動チャネルの高さを維持すると共に、荷重を支持する複数のチャネル支持柱と、を備える温調部を設け、かつ、
と、該流動チャネル内に設けられて、当該流動チャネルの高さを維持すると共に、荷重を支持する複数のチャネル支持柱と、を備える温調部を設け、かつ、
前記温調部を少なくともキャビティー面における主要面に沿って所定距離の位置に設けたことを特徴とする金型。
【請求項２】
請求項１に記載の金型であって、
前記チャネル支持柱は、所定形状で概ね一様な配置密度となるように設けられていることを特徴とする金型。
【請求項３】
請求項１に記載の金型であって、
複数の前記チャネル支持柱は、前記温調媒体に対して概ね一定の流動抵抗を示すように、配置されていることを特徴とする金型。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の金型であって、
前記温調部のコーナにおける前記チャネル支持柱は、対向する前記コーナを橋渡しするように設けられていることを特徴とする金型。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の金型であって、
前記固定側金型又は前記可動側金型に設けられた前記温調部に、パーティングラインに沿って延設した鍔部を設けたことを特徴とする金型。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の金型であって、
前記温調部を挿通する温調部貫通部材の貫通領域に、少なくとも前記温調部を流動する前記温調媒体の流出を規制するシール部を設けたことを特徴とする金型。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の金型であって、
前記温調部に、流路を区画する仕切板を設けたことを特徴とする金型。
【請求項８】
温調媒体が流動する温調部を備えた金型を用いて樹脂製品を射出成形する射出成形方法であって、
前記温調部に所定温度の温調媒体を流動させて、前記金型を所定温度に温調する型温温調工程と、
型温温調された前記金型のキャビティーに溶融樹脂を射出して成形品を形成する射出工程と、
前記型温温調を行った際の温度と異なる温度の前記温調媒体を前記温調部に流動させて前記成形品の冷却を行う冷却工程と、
前記成形品を取り出す型開工程と、
を含むことを特徴とする射出成形方法。
【請求項９】
請求項８に記載の射出成形方法であって、
前記冷却工程は、温度の異なる前記温調媒体を前記温調部に順次流動させる多段冷却処理を含むことを特徴とする射出成形方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の射出成形方法であって、
前記多段冷却処理は、前記キャビティーに射出された溶融樹脂における結晶化温度の下限値より適宜高い温度の前記温調媒体を流動させる工程と、
前記成形品が取出されてから室温に達したときに生じる当該成形品の熱収縮に伴う変形が許容範囲に収まる温度で前記成形品を取り出すことができるように、温度設定された前記温調媒体を前記温調部に流動させる工程と、
を含むことを特徴とする射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型及び射出成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂筐体等の樹脂成形品の製造に射出成形技術が利用されている。この射出成形技術は、製品形状のキャビティーを備える金型に樹脂を射出、硬化させることで、高精度な成形品が量産できる技術である。
【０００３】
即ち、射出成形技術は、射出成形機のシリンダ内でプラスチック材料を可塑化して溶融させる。そして、この溶融した樹脂をキャビティーに射出し、冷却・固化させることにより、目的とする形状の成形品を製造する。
【０００４】
このとき、成形品に外観不良となる樹脂の合流部に発生するウエルドライン、金型表面への樹脂の転写ムラ、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り発生する反り変形が発生する場合がある。これらの現象は、金型温度（以下、型温と記載する）が関与することが知られており、その制御が重要となっている。
【０００５】
型温は、製品の品質ばかりでなく、成形品の生産性にも大きく影響する。これは、型温が射出された溶融樹脂の冷却・固化に要する冷却時間に影響を与え、型温が高いと冷却時間が長くなって、生産性が低下するためである。
【０００６】
また、プラスチック材料に結晶性樹脂を使用する場合は、型温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物性や成形収縮に大きく関わってくる。このためにも、型温制御は、重要である。
【０００７】
一般的な型温制御は、金型に温調回路を形成し、この温調回路に温度設定された水や油等の媒体を循環させることで、型温調整を行なっている。
【０００８】
しかし、温調回路の加工が困難な場合があり、また成形時の樹脂の射出圧力に耐えうる金型構造が要求されることから、必ずしも温調制御が優先された設計とならない場合があった。
【０００９】
一方で、射出成形における型温制御は、工程毎に望ましい温度がある。例えば、金型内に溶融樹脂を射出する射出工程では、金型温度を高くして溶融樹脂の粘度上昇を抑えたほうが、射出圧力を低減できるばかりでなく、ウエルドラインの防止や金型表面への樹脂の転写性が向上して成形品の品質が向上する。
【００１０】
しかし、金型内で樹脂を冷却・固化する冷却工程では、金型温度が高いと冷却時間を要して生産性が悪化するばかりでなく、離型時（金型から成形品を取り出すとき）に成形品が変形することがある。従って、射出工程時の温調温度と冷却工程時の温調温度を変えることが必要になる。
【００１１】
このような要求に対して、例えば特開平１１−３４８０４５号においては、図９に示すような、レーザ光を用いて金属粉末を焼結することにより造形された金型１００に、冷却水等の温調媒体を流動させるための流路１０１を形成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【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】
【００１３】
しかしながら、特開平１１−３４８０４５号公報にかかる金型では、らせん状に温調部を形成することで、切削加工により製造した温調手段と比較すれば、温調性能は改善されているものの、依然として温調手段は成形品に対して部分的な配置となっているため、一様な冷却が行えない。このため、温調ムラを解消することができない問題がある。
【００１４】
また、射出工程と冷却工程で異なる温度で温調する場合、温調手段に近い成形品の部分は比較的温調が行いやすいが、温調手段から離れた部分では、温度の追従が遅れて、製品全体として品質が低下してしまう問題がある。
【００１５】
さらに、上述したような問題を改善するために、温調手段の熱交換面積を増やした場合、金型の強度が射出圧力に耐えられなくなり、安定した成形品を得ることができない問題が生じる。
【００１６】
そこで、本発明の主目的は、耐荷重が高く、温調ムラが抑制できて、かつ、迅速な温調が行える金型及び射出成形方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するため、固定側金型と可動側金型とを備え、これらの当接領域に形成されたキャビティーに樹脂が射出される金型にかかる発明は、固定側金型又は可動側金型の少なくとも一方に、温調媒体が流動する流動チャネルと、該流動チャネル内に設けられて、当該流動チャネルを維持すると共に、荷重を支持する複数のチャネル支持柱と、を備える温調部を設け、かつ、温調部は、キャビティー面に沿って所定距離の位置に設けたことを特徴とする。
【００１８】
また、温調媒体が流動する温調部を備えた金型を用いて樹脂製品を射出成形する射出成形方法にかかる発明は、温調部に所定温度の温調媒体を流動させて、金型を所定温度に温調する型温温調工程と、型温温調された金型のキャビティーに溶融樹脂を射出して成形品を形成する射出工程と、型温を行った際の温度と異なる温度の温調媒体を温調部に流動させて成形品の冷却を行う冷却工程と、成形品を取り出す型開工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、キャビティーを包むように支持柱を複数備える温調部を設けたので、金型の耐荷重が向上すると共に、温調ムラが抑制できて、かつ、高品質な製品が成形できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態にかかる金型の断面図である。
【図２】可動側金型のキャビティー側から見た上面図である。
【図３】チャネル支持柱の配置例を示す図である。
【図４】エジェクタピンがチャネル支持柱を挿通する場合を示す図である。
【図５】温調部に複数の仕切板を備える温調部の上面図である。
【図６】第２実施形態にかかる金型の断面図である。
【図７】第３実施形態にかかる金型の断面図である。
【図８】非晶性樹脂を用いた場合の成形手順を示すフローチャートである。
【図９】関連技術の説明に適用される金型の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜第１実施形態＞
本発明の実施形態を説明する。図１は、第１実施形態にかかる金型２の断面図である。図１における点線矢印は、温調媒体Ｄの流動方向を例示している。なお、図１においては後述する温調部１３の部分拡大図も併せて示している。また、図１においては、温調機３及び該温調機３と金型２を接続する配管４も併せて示している。
【００２２】
金型２は、溶融樹脂の射出側に取り付けられる固定側金型２Ａ、この固定側金型２Ａに対して進退する可動側金型２Ｂを主要構成とする。
【００２３】
固定側金型２Ａと可動側金型２Ｂとの当接領域に成形品形状のキャビティー１１が形成されて、溶融した樹脂が固定側金型２Ａ側に設けられたスプルランナ１２を介してキャビティー１１に射出される。なお、以下の説明では、キャビティー１１を形成する固定側金型２Ａ及び可動側金型２Ｂの面をキャビティー面１１ａと記載する。即ち、キャビティー１１はキャビティー面１１ａで囲まれた空間領域である。
【００２４】
固定側金型２Ａ及び可動側金型２Ｂは、温調媒体Ｄが流動する温調部１３、及び、該温調部１３と温調機３からの配管４とを連結する入口側連結部連結部１４ａ及び出口側連結部１４ｂ、スプルランナ１２やエジェクタピン１７と温調部１３とを気密にシールするシール部１５を備える。
【００２５】
また、温調部１３を貫通するスプルランナ１２やエジェクタピン１７等の部材を温調部貫通部材と記載する。従って、シール部１５は温調部貫通部材が温調部１３を貫通する貫通領域に設けられていることになる。このとき、温調部貫通部材は、スプルランナ１２やエジェクタピン１７に限定するものではない。
【００２６】
なお、温調媒体Ｄが入力する連結部１４を入口側連結部連結部１４ａ、温調媒体Ｄが出力する連結部１４を出口側連結部１４ｂと記載する。また、固定側の温調部１３とスプルランナ１２とを気密にシールするシール部１５をスプル側シール部１５ａ，可動側の温調部１３とエジェクタピン１７とを気密にシールするシール部１５をエジェクタ側シール部１５ｂと記載する。
【００２７】
そして、温調媒体Ｄは、温調機３→配管４→入口側連結部連結部１４ａ→温調部１３→出口側連結部１４ｂ→配管４→温調機３を順次循環して、温調部１３を流動する際に金型２と熱交換する。
【００２８】
（温調部）
温調部１３は、温調媒体Ｄが流動する流動チャネル１３ａ、この流動チャネル１３ａ内に設けられた複数のチャネル支持柱１３ｂにより構成されている（図１の拡大図参照）。
【００２９】
温調部１３の高さ（チャネル支持柱１３ｂの柱高に相当）Ｋ１は、成形品の厚み（キャビティー１１の厚みに相当）Ｋ２の約２倍程度としたとき、良好な結果を得ることができたが、この大きさは成形品に対する温調特性や温調媒体Ｄの流動特性、温調温度等により決定する。
【００３０】
このような温調部１３は、概ねキャビティー面１１ａに沿って設けられて、キャビティー１１のコーナ領域、曲面領域、平面領域等の各領域に対応して設けられている。即ち、温調部１３は、キャビティー１１を均一に包み込むように設けられている。これにより、成形品のコーナ領域、曲面領域、平面領域等の各領域に対して一様に温調できるようになる。従って、成形品の熱収縮量が一様となるため、変形等の発生が抑制できる。
【００３１】
（鍔部）
また、固定側の温調部１３又は可動側の温調部１３の少なくとも一方には、帽子のつばのような形状の鍔部１８が設けられている。この鍔部１８は、温調部１３をパーティングラインＰＬに沿って延設されたもので、当該温調部１３と連通し、かつ、同一構成である。
【００３２】
図２は、可動側金型２Ｂの上面図（キャビティー１１側から見た図）で、本実施形態では、鍔部１８を可動側金型２Ｂに設けた場合を示している。鍔部１８を固定側金型２Ａ又は可動側金型２Ｂのいずれに設けるかについては、キャビティー１１の形状や金型２の要求強度により決定される。図１等に示すキャビティー１１は、弁当箱形状であるため、その側壁の端面１１ｂ（図１参照）に対しても温調機能を作用させることが可能になる。
【００３３】
このとき、温調部は、弁当箱の底面に対応するキャビティー面を少なくとも主要面として、当該主要面に沿って所定距離の位置に設けられている。なお、主要面は、複数の平面や曲面で構成される成型品において、大きな面積を持つ面であり、平面に限定されず、また１つの面に限定されない。
【００３４】
鍔部１８の突出量Ｋ３，Ｋ４（図１，図２参照）は、成形品の厚みＫ２（図１参照）が２ｍｍ、固定側金型２Ａのキャビティー面１１ａと温調部１３との間隔Ｋ５が３ｍｍである場合は、突出量Ｋ３，Ｋ４は５ｍｍ以上であることが望ましい。
【００３５】
（支持柱）
温調部１３を構成するチャネル支持柱１３ｂについて説明する。チャネル支持柱１３ｂは、丸柱、四角柱、六角柱等の柱状体であり、概ね等間隔（等密度）に配置されている。
【００３６】
このようにチャネル支持柱１３ｂを等密度で配置することにより、温調媒体Ｄに対する流動抵抗が概ね一様とすることができる。即ち、チャネル支持柱１３ｂは流動チャネル１３ａに配置されるので、配置密度に粗密が存在すると密の所で温調媒体Ｄは流れ難くなる。温調媒体Ｄの流動速度変化は周りとの熱交換効率の変化を意味する。従って、一様の流速で温調媒体Ｄが流動することは、成形品に対する温調作用が一様になることを意味し、成形品の品質向上が可能になる。
【００３７】
図３は、チャネル支持柱１３ｂの配置例を示す図である。温調部１３の長手方向と垂直な断面（図３において紙面に垂直な面）において隣接するチャネル支持柱１３ｂの間隔は一定（図３では寸法２ｃ）に設定され、上下関係のあるチャネル支持柱１３ｂの間隔は一定（図３では寸法ｃ）に設定されている。これにより、どの流路においても流路断面積が概ね一定となって、均一な温調が行える。
【００３８】
また、チャネル支持柱１３ｂにおける柱軸は、型締力や射出圧による荷重の方向に平行に設けられている。また、温調部１３のコーナ領域では、図１の拡大図に示すように、対向するコーナを橋渡しするようにチャネル支持柱１３ｂが配置されている。従って、型締力や射出圧等の荷重によって温調部１３が変形したりしないようになっている。
【００３９】
例えば、樹脂材料がＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ  Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ  Ｓｔｙｒｅｎｅ）、成形時の最大射出圧が５０ＭＰａ、金型２の材料がマルエージング鋼（ヤング率は１８６ＧＰａ）、キャビティー面１１ａから温調部１３までの距離が２．５ｍｍ、チャネル支持柱１３ｂ間の金型２の撓み量が金型２の厚の０．２％以下にする場合、各チャネル支持柱１３ｂの間隔を１１ｍｍ以下、かつ、温調部１３の容積に対して２０％以上となるようにチャネル支持柱１３ｂを設けることが好ましい。
【００４０】
（連結部）
連結部１４は温調機３からの配管４と温調部１３とを連結する。このとき、連結部１４における温調媒体Ｄの流動抵抗が増大しないように、配管４と温調部１３とを連結することが好ましい。具体的には、温調部１３の断面形状は概ね矩形であり、配管４の断面形状は概ね円形であるので、配管４側の連結部１４の領域は円形とし、温調部１３側の連結部１４の領域は矩形として、かつ、断面積が一定となるように徐々に変化させる。
【００４１】
（シール部）
シール部１５は、先に述べたように、スプル側シール部１５ａ、エジェクタ側シール部１５ｂを含んでいる。
【００４２】
スプルランナ１２には高圧の溶融樹脂が流動し、温調部１３には温調媒体Ｄが流動しているので、スプルランナ１２の樹脂が温調部１３に流出したり、温調部１３の温調媒体Ｄがスプルランナ１２に流出したりする恐れがある。
【００４３】
一方、エジェクタピン１７は無垢の金属棒であるため、エジェクタピン１７から温調部１３に流入するものはないが、温調部１３の温調媒体Ｄが流出する恐れがある。
【００４４】
温調媒体Ｄの流出は、温調特性の変動をもたらすため、好ましくない。そこで、かかる溶融樹脂の流出や温調媒体Ｄの流出を防止するために、スプル側シール部１５ａ及びエジェクタ側シール部１５ｂを設けている。
【００４５】
シール部１５の厚みは、シール部１５の近傍領域でも温調作用が得られ、かつ、シール部１５の変形が起きない厚み（例えば、約１ｍｍ）に設定する。
【００４６】
なお、スプルランナ１２及びエジェクタピン１７の外径寸法にもよるが、この寸法がチャネル支持柱１３ｂの外径より小さい場合には、図４に示すように、対応する位置のチャネル支持柱１３ｂをスプルランナ１２やエジェクタピン１７が挿通するようにしても良い。図４は、エジェクタピン１７がチャネル支持柱１３ｂを挿通する場合を示している。
【００４７】
（製造方法）
このような金型２は、一般的な切削加工によっては製造が困難な場合がある。特に、複雑な形状の成形品に対応した温調部１３を持つ金型２を製造する場合には、マシニングセンタを用いても容易に製造できない。
【００４８】
無論、固定側金型２Ａや可動側金型２Ｂを温調部１３の位置で２分割し、一方に温調部を製造した後、一体化するならば、切削加工でも製造可能である。しかし、非常に製造コストが嵩んでしまう。
【００４９】
そこで、本実施形態では、金属粉末を５０μｍ程度の所定の厚みで溶融積層するレーザ光を用いた粉末積層造形技術を用いた。この造形技術では、任意形状の温調部１３を内包する構造物が、容易に製造できる。このとき、マシニングセンタやＮＣフライス等による機械加工方法と粉末積層造形技術とを併用してもよい。
【００５０】
また、粉末積層造形技術に用いる金型２の材料としては、マルエージング鋼等が例示でき、一般的な機械加工技術を用いる場合には、Ｓ５０Ｃ、ＳＫＤ６１、ＳＵＳ４２０、ＳＫＤ１１等が例示できる。
【００５１】
成形品を成形する際には、大きな型締力や射出圧が金型２に加わる。このときの力により温調部１３が変形すると、キャビティー１１の形状や寸法が狂い、また温調媒体Ｄの流動特性が変わってしまう。このため、マルエージング鋼を用いた場合には、温調部１３とパーティングラインとを５ｍｍ以上離し、かつ、温調部１３とキャビティー面１１ａとの距離が最も近いところで、２ｍｍ以上離れるようにすることで、良好な結果を得る。
【００５２】
射出成形に用いる樹脂材料として、非晶性樹脂（例えば、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）、結晶性樹脂（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）、及び、これらの混合材料が使用できる。
【００５３】
また、成形品の弾性率を向上させたり、樹脂に難燃性を付与したりする目的で、樹脂中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を添加して使用することもできる。
【００５４】
（温調媒体）
また、温調媒体Ｄとしては、水（加圧水を含む）、油等が利用できる。この場合、温調機３の性能にもよるが、水の場合は１４０℃程度の温調が可能であり、それ以上の温度で温調したい場合は、油を使用する。
【００５５】
（仕切板）
なお、上記説明では、入口側連結部連結部１４ａから入流した温調媒体Ｄは温調部１３全体に広がって流動する場合について説明した。即ち、温調媒体Ｄは、図２に示したように、入口側連結部連結部１４ａから温調部１３に流入し、温調部１３全体に広がり、そして出口側連結部１４ｂから温調機３に戻るパス（一点鎖線の矢印で示すパス）を流動した。
【００５６】
しかし、本実施形態はかかる構成に限定するものではない。例えば、図５に示すように温調部１３に複数の仕切板１９を設けて、温調媒体Ｄが一筆書きで循環できるように設けてもよい。
【００５７】
温調媒体Ｄの流速が位置的にばらつくことは、温調ムラの原因となる。このため、仕切板１９は、流動方向の面積が一様（流動抵抗が一様）になるように設けることが好ましい。
【００５８】
このような仕切板１９は、金型２やチャネル支持柱１３ｂと同じ材質のものが望ましく、仕切板１９の厚みとして、約１ｍｍが例示できる。なお、粉末積層造形技術を用いて金型２を製造する場合には、チャネル支持柱１３ｂ及び仕切板１９も同時に製造できる利点もある。
【００５９】
また、上記説明では、温調部１３は一筆書きの流動チャネル１３ａを持つ場合について説明した。この場合、流動チャネル１３ａのチャネル長が長いと、温調媒体Ｄが流動中に金型２と熱交換して温度上昇（又は温度下降）してしまう。
【００６０】
この様な場合には、温調媒体Ｄの流動方向を動作中に反転させたり、温調部１３を対路として（温調部１３を２本でペアとする）、一方の温調部１３を流動する温調媒体Ｄの流動方向と他方の温調部１３を流動する温調媒体Ｄの流動方向と逆方向にする。
【００６１】
このような構成により、金型２の温度分布を均一化することができ、成形品を一様に冷却等することが可能になる。
【００６２】
以上説明したように、キャビティーから概ね等距離離れた位置であって、かつ、当該キャビティーを包むように温調部を設けたので、効率的な温調を行なうことが可能になり、高品質の成形品が高い生産性のもとで製造可能になる。
【００６３】
また、温調部に支持柱を設けることで、成形時の荷重に対する金型の変形が防止できるようになり、金型の信頼性が向上する。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、上述した各実施形態と同一構成に関しては、同一符号を用いて説明を適宜省略する。
【００６４】
図６は、本実施形態にかかる金型２の断面図である。この金型２は、上述した実施形態にかかる金型に対して、断熱部１６を固定側金型２Ａ及び可動側金型２Ｂに追設した構成となっている。図６の拡大図は、断熱部１６の内部構成を例示した図である。
【００６５】
このとき、キャビティー１１、温調部１３、断熱部１６と並ぶように、断熱部１６を設け、かつ、温調部１３に沿わせて当該温調部１３を覆うように設ける。
【００６６】
この断熱部１６の断熱作用により、温調部１３は効率的に温調できるようになる。即ち、この断熱部１６がない場合には、キャビティー１１内の成形品の温調制御を行うために金型２全体の温調が必要となる。しかし、断熱部１６を設けることにより、この断熱部１６とキャビティー１１との間の金型部分の温調を行えばよい。従って、温調媒体Ｄが温調しなければならない領域が少なくなり（熱負荷が小さくなり）、迅速に温調が行えると共に、循環させる温調媒体Ｄの流量も減らすことができ、温調機３を小型化することが可能になる。
【００６７】
このような断熱部１６に要求される特性は、断熱作用の他に、成形時の型締力や射出圧等の荷重に対して許容できる変形に収まることが条件となる。
【００６８】
断熱部１６は、粉末積層造形技術を用いて断熱支持柱１６ｂと断熱層１６ａとからにより作成されている。この構造は、温調部１３と同じ構造であり、断熱支持柱１６ｂがチャネル支持柱１３ｂに対応し、流動チャネル１３ａが断熱層１６ａに対応している。このとき、断熱層１６ａは、空洞（即ち空気が充満）でも良いが、エポキシ樹脂等の断熱材料を充填固化させてもよい。
【００６９】
エポキシ樹脂等の充填剤単独では、成形時の型締力や射出圧等の荷重に耐えることができない場合でも、断熱支持柱１６ｂが荷重を支持するので、断熱部１６が潰れる等の恐れがない。
【００７０】
断熱材料として少なくとも断熱支持柱１６ｂより熱伝導度が小さい材料であることが要求される。
【００７１】
また、溶融樹脂が流動するスプルランナ１２等の部材が断熱部１６を貫通する場合は、断熱部１６を気密にシールするためのシール手段を設けることが好ましい。このシール手段として、先に説明したシール部が適用できる。
【００７２】
以上説明したように、断熱部を設けたので、温調媒体の熱負荷が小さくなり、迅速に温調が行えると共に、循環させる温調媒体の流量も減らすことができ、温調機を小型化することが可能になる。
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、上述した実施形態と同一構成に関しては、同一符号を用いて説明を適宜省略する。
【００７３】
図７は、本実施形態にかかる金型の断面図である。この金型２は、温調媒体ポート２０が追設されて、複数の温調系統を形成している。
【００７４】
温調媒体ポート２０は、配管４と接続される複数の外部側ポート２０ａと、連結部１４と接続されたチャネル側ポート２０ｂとを備えている。図７では３つの温調系統（便宜上、第１系統〜第３系統と記載する）の場合を例示しているが、３つに限定するものではない。
【００７５】
外部側ポート２０ａには、それぞれ温度の異なる温調媒体Ｄが入出力する。従って、成形工程に応じた温度の温調が行えると共に、成形品の形状や種類に応じた温調が行えるようになる。
【００７６】
なお、図７においては、系統を切替える切替バルブ等の切替手段は図示されていないが、当該切替手段を設けてもよく、また温調機３の方で温調媒体Ｄの循環路を設定するようにしても良い。
【００７７】
無論、各系統に対応した温調部１３を設けてもよい。この場合、例えば第１系統に接続された第１温調部、第２系統に接続された第２温調部というように、温調部１３を温調媒体Ｄ毎に使い分けることになる。但し、各温調部１３による温調分布は同じ分布となるようにすることが好ましい。
【００７８】
ところで、上記説明では、１つの温調部に対して複数の温度の異なる複数の温調媒体を切り替えて循環させる場合について説明したが、複数の温調部を設け、各温調部に異なる温度の温調媒体を循環させる構成であっても良い。この場合には、各温調媒体による温調分布が相似形をなすように、それぞれの温調部を設けることが好ましい。
【００７９】
次に、複数系統の温調媒体Ｄを用いて成形する際の成形手順を説明する。使用する樹脂としてＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート等の非晶性樹脂やポリ乳酸、ポリアミド、ポリアセタール等の結晶性樹脂が例示できる。以下、主に非晶性樹脂を用いた場合を例に説明する。図８は、非晶性樹脂を用いた場合の成形手順を示すフローチャートである。
【００８０】
ステップＳＡ１，Ｓ２：  温調機３を起動して温調を開始する。このときの温調は射出工程において樹脂の射出性や転写性を向上させることを目的とする。そこで、便宜上、型温調と記載する。
【００８１】
ＡＢＳ樹脂は２２０℃〜２４０℃、ポリカーボネートは２７０℃〜３００℃で可塑化されて射出される。このとき、型温はＡＢＳ樹脂の場合には４０℃〜６０℃、ポリカーボネートの場合には８０℃〜１００℃になるように設定したとする。以下、このとき第１系統から温度（第１温度）の温調媒体Ｄ（第１温調媒体Ｄ）が供給されるとする。
【００８２】
なお、第１温度は、樹脂溶融温度以下を上限とし、樹脂の熱変形温度以上の範囲で、型温制御することが望ましい。そして、第１温調媒体Ｄとして第１温度が１４０℃程度までの温調であれば水（加圧水を含む）を用いることができ、２００℃程度までが必要であれば油を用いることができる。
【００８３】
ステップＳＡ３：  第１温調媒体Ｄによる型温が安定した後、可塑化した樹脂がスプルランナ１２を経てキャビティー１１に射出される。このとき、第１温調媒体Ｄにより金型２が温調されているため、樹脂は低粘性を保った状態で流動する。従って、通常では成形し難い樹脂や薄肉形状の成形品等が成形可能になると共に、成形品における樹脂が合流する領域で発生しやすいウエルドライン等の外観不良が抑制できるようになる。
【００８４】
ステップＳＡ４，ＳＡ５：  樹脂の射出が完了すると、成形された樹脂成形品に対する温調（主に、冷却）を行うことにより、成形サイクルを短縮する。そこで、第２系統から第２温度の第２温調媒体Ｄを温調部１３に循環させる。この第２温度は、第１温度より低い温度であり、かつ、成形品を取り出した後でも熱収縮等による変形を起こさない（許容範囲に収まる）温度とする。
【００８５】
そして、この状態で保圧が行われる。この保圧は、キャビティー１１に樹脂が充填された後でも、溶融樹脂を射出圧又はこの射出圧より適宜高い圧力で充填させる工程である。これは、樹脂が冷えて収縮するときの収縮量を補充する意味を持つ。従って、第２温調媒体Ｄによる冷却は保圧開始と同時に行われ、かつ、保圧終了後も所定時間継続される。
【００８６】
ステップＳＡ６〜ＳＡ７：  成形品が所定温度まで冷却されると、型開きして成形品を取り出す。その後、次の成形サイクルに進むべく、ステップＳＡ１に戻り、第２温調媒体Ｄから第１温調媒体Ｄに切り替えられる。このとき、型開と同時に第２温調媒体Ｄに切り替えるならば、金型２が型温調の温度に達するまでの時間の節約できるので、成形サイクルの短縮が可能になる。
【００８７】
なお、上記説明では、成形品の冷却を第２温度の１つの温度で行ったが、複数の温度（第２温度の第２温調媒体Ｄ、第３温度の第３温調媒体Ｄ、第４温度の第４温調媒体Ｄ…）で行うことも可能である。このような冷却を多段冷却と記載する。
【００８８】
例えば、２段冷却を行う場合には、先ず第２温度の第２温調媒体Ｄで冷却を行い、次に室温付近の温度の第３温度の第３温調媒体Ｄで冷却を行う。
【００８９】
室温付近の温度で冷却すると、成形品は第２温度から概ね室温までキャビティー１１内に保持されるので、樹脂レンズのように可能な限り熱収縮や変形を嫌う成形品に対しては非常に有効である。
【００９０】
また、結晶性樹脂の場合には、結晶化度が低いと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。従って、型温が高くして結晶化が進行し易い状態で成形することが望まれる。しかし、型温が高くなると冷却時間も長くなるので、生産性が低下する。
【００９１】
このような場合は、第３温度を結晶成長が可能な温度の下限とし、第４温度を室温近傍の温度とすると、第３温度で結晶成長を確保し、その後に第４温度で冷却することができる。これにより、結晶成長を阻害することなく、生産性を向上させることが可能になる。
【００９２】
なお、上記説明では、固定側金型２Ａと可動側金型２Ｂとで同じ温度で温調する場合について説明したが、本実施形態はかかる限定を行うものではない。
【００９３】
成形品に反りが発生するような場合に、固定側金型２Ａと可動側金型２Ｂの型温や冷却温度を異なる温度に設定して、成形品の表裏温度を変えて（冷却バランスを調整する）、反りの発生を抑制することが考えられる。
【００９４】
この点、従前の金型では、固定側金型と可動側金型の温度を異なる温度設定にしても、固定側金型の型温と可動側金型の型温とがそれぞれ影響し合うので、十分な冷却バランスの制御が行えない。
【００９５】
しかし、上述した金型２では、温調部１３がキャビティー１１の近傍、かつ、等距離の位置に設けられているので、固定側金型２Ａの型温と可動側金型２Ｂの型温とが影響し合ったとしても、冷却バランスを容易に制御することができる。従って、成形品の反りを効率的に抑制することが可能になる。
【００９６】
以上説明したように、キャビティーを包むように温調部を設けたので、効率的に金型及び成形品の温度制御が行えるようになり、成形品の品質及び生産性が向上する。
【００９７】
また、温調部が成形時の荷重方向に沿って設けられたチャネル支持柱を含むため、金型や温調部の変形を防止することができ、成形品の品質及び生産性が向上すると共に金型の耐久特性を維持することができるようになる。
【００９８】
さらに、多段冷却することが可能になるため、樹脂の種類や成形品の形状等に応じた温調が可能になる。
【００９９】
＜発明の利用が考えられる分野＞
本発明は、射出成形に用いる金型に適用可能である。
【０１００】
上記実施の形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
＜付記１＞
固定側金型と可動側金型とを備え、これらの当接領域に形成されたキャビティーに樹脂が射出される金型において、
前記固定側金型又は前記可動側金型の少なくとも一方に、温調媒体が流動する流動チャネルと、該流動チャネル内に設けられて、当該流動チャネルの高さを維持すると共に、荷重を支持する複数のチャネル支持柱と、を備える温調部を設け、かつ、
前記温調部を少なくともキャビティー面における主要面に沿って所定距離の位置に設けたことを特徴とする金型。
＜付記２＞
付記１に記載の金型であって、
前記チャネル支持柱は、所定形状で概ね一様な配置密度となるように設けられていることを特徴とする金型。
＜付記３＞
付記１に記載の金型であって、
複数の前記チャネル支持柱は、前記温調媒体に対して概ね一定の流動抵抗を示すように、配置されていることを特徴とする金型。
＜付記４＞
付記１乃至３のいずれか１項に記載の金型であって、
前記チャネル支持柱は、丸柱、四角柱、六角柱のいずれか１の形状に形成されていることを特徴とする金型。
＜付記５＞
付記１乃至４のいずれか１項に記載の金型であって、
前記温調部のコーナにおける前記チャネル支持柱は、対向する前記コーナを橋渡しするように設けられていることを特徴とする金型。
＜付記６＞
付記１乃至５のいずれか１項に記載の金型であって、
前記固定側金型又は前記可動側金型に設けられた前記温調部に、パーティングラインに沿って延設した鍔部を設けたことを特徴とする金型。
＜付記７＞
付記１乃至６のいずれか１項に記載の金型であって、
前記温調部を挿通する温調部貫通部材の貫通領域に、少なくとも前記温調部を流動する前記温調媒体の流出を規制するシール部を設けたことを特徴とする金型。
＜付記８＞
付記７に記載の金型であって、
前記温調部貫通部材には、溶融した樹脂を前記キャビティーに射出する際の流路をなすスプルランナ、成形された製品を前記キャビティーから突き出すエジェクタピンの少なくとも１つであることを特徴とする金型。
＜付記９＞
付記１乃至８のいずれか１項に記載の金型であって、
前記温調部には、異なる温度の複数の系統からの前記温調媒体が選択されて循環することを特徴とする金型。
＜付記１０＞
付記１乃至９のいずれか１項に記載の金型であって、
前記温調部が複数設けられて、各温調部に異なる温度の前記温調媒体が流動し、かつ、複数の前記温調部は、同じ形状の温度分布を持つように設けられていることを特徴とする金型。
＜付記１１＞
付記１乃至１０のいずれか１項に記載の金型であって、
前記温調部に、流路を区画する仕切板を設けたことを特徴とする金型。
＜付記１２＞
付記１１に記載の金型であって、
前記仕切板により区画されて形成された流路断面は、概ね一様な面積に設定されていることを特徴とする金型。
＜付記１３＞
付記１乃至２のいずれか１項に記載の金型であって、
前記温調部を基準にした場合、前記キャビティーと反対方向の位置で、かつ、前記温調部に沿って概ね等距離の位置に、断熱部を設けたことを特徴とする金型。
＜付記１４＞
付記１３に記載の金型であって、
前記断熱部は、当該断熱部に加わる荷重を支持する複数の断熱支持柱と、
前記断熱支持柱の柱周囲に設けられた断熱層と、
を備えることを特徴とする金型。
＜付記１５＞
付記１４に記載の金型であって、
前記断熱層は、空洞又はエポキシ樹脂により形成されていることを特徴とする金型。
＜付記１６＞
付記１乃至１５のいずれか１項に記載の温調部を備えた金型を用いて樹脂製品を射出成形する射出成形方法であって、
前記温調部に所定温度の温調媒体を流動させて、前記金型を所定温度に温調する型温温調工程と、
型温温調された前記金型のキャビティーに溶融樹脂を射出して成形品を形成する射出工程と、
前記型温を行った際の温度と異なる温度の前記温調媒体を前記温調部に流動させて前記成形品の冷却を行う冷却工程と、
前記成形品を取り出す型開工程と、
を含むことを特徴とする射出成形方法。
＜付記１７＞
付記１６に記載の射出成形方法であって、
前記冷却工程は、温度の異なる前記温調媒体を前記温調部に順次流動させる多段冷却処理を含むことを特徴とする射出成形方法。
＜付記１８＞
付記１７に記載の射出成形方法であって、
前記多段冷却処理は、前記キャビティーに射出された溶融樹脂における結晶化温度の下限値より適宜高い温度の前記温調媒体を流動させる工程と、
前記成形品が取出されてから室温に達したときに生じる当該成形品の熱収縮に伴う変形が許容範囲に収まる温度で前記成形品を取り出すことができるように、温度設定された前記温調媒体を前記温調部に流動させる工程と、
を含むことを特徴とする射出成形方法。
＜付記１９＞
付記１６乃至１８のいずれか１項に記載の金型であって、
前記金型を構成する固定側金型と可動側金型とに設けられた前記温調部に流動させる前記温調媒体の温度が異なることを特徴とする射出成形方法。
＜付記２０＞
付記１６乃至１９のいずれか１項に記載の金型であって、
前記温調媒体を前記温調部に流動させている最中に、流動方向を逆転させることを特徴とする射出成形方法。
【符号の説明】
【０１０１】
２    金型
２Ａ    固定側金型
２Ｂ    可動側金型
３    温調機
４    配管
１１    キャビティー
１１ａ    キャビティー面
１２    スプルランナ
１３    温調部
１３ａ    流動チャネル
１３ｂ    チャネル支持柱
１４    連結部
１４ａ    入口側連結部
１４ｂ    出口側連結部
１５    シール部
１５ａ    スプル側シール部
１５ｂ    エジェクタ側シール部
１６    断熱部
１６ａ    断熱層
１６ｂ    断熱支持柱
１７    エジェクタピン
１８    鍔部
１９    仕切板
２０    温調媒体ポート
２０ａ    外部側ポート
２０ｂ    チャネル側ポート
【図１】
2015058643.tif 000003
【図２】
2015058643.tif 000004
【図３】
2015058643.tif 000005
【図４】
2015058643.tif 000006
【図５】
2015058643.tif 000007
【図６】
2015058643.tif 000008
【図７】
2015058643.tif 000009
【図８】
2015058643.tif 000010
【図９】
2015058643.tif 000011