(57)【要約】【課題】キャビティの内部に充填された溶融樹脂を螺旋状の冷却水路を流れる冷却水によって均一に冷却することができる射出成形金型を提供することにある。【解決手段】固定金型２４と、この固定金型と分割面２６で接離可能な可動金型２５と、固定金型に設けられた樹脂注入口２８及びこの樹脂注入口と連通する樹脂通路を有するホットランナ３１と、このホットランナに設けられ溶融樹脂をキャビティ３５に充填するエッジゲート３２とからなり、キャビティは、固定金型に設けられ外周面に螺旋状の冷却水路３８を有するキャビティ外筒部材３６と、可動金型に設けられ前記キャビティ外筒部材の内部に挿入されたキャビティ内筒部材３７とから構成し、エッジゲートとともにキャビティ外筒部材の端面を前記分割面と一致または接近して設けたことを特徴とする。【選択図】　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定金型と、この固定金型と分割面で接離可能な可動金型と、前記固定金型に設けられた樹脂注入口及びこの樹脂注入口と連通する樹脂通路を有するホットランナと、このホットランナに設けられ溶融樹脂をキャビティに充填するエッジゲートとからなり、
前記キャビティは、前記固定金型に設けられ外周面に螺旋状の冷却水路を有するキャビティ外筒部材と、前記可動金型に設けられ前記キャビティ外筒部材の内部に挿入されたキャビティ内筒部材とから構成し、前記エッジゲートとともに前記キャビティ外筒部材の端面を前記分割面と一致または接近して設けたことを特徴とする射出成形金型。
【請求項２】
前記螺旋状の冷却水路は、キャビティの樹脂入口側に冷却水入口を有し、キャビティの末端部側に冷却水出口を有することを特徴とする請求項１記載の射出成形金型。
【請求項３】
前記キャビティ内筒部材は、その内部に間隙部を存して軸方向にパイプを設け、このパイプの内部を冷却水往路、前記間隙部を冷却水往路と連通する冷却水復路とした冷却水循環路を備えていることを特徴とする請求項１記載の射出成形金型。
【請求項４】
固定金型と、この固定金型と分割面で接離可能な可動金型と、前記固定金型に設けられた樹脂注入口及びこの樹脂注入口と連通する樹脂通路を有するホットランナと、このホットランナに設けられ溶融樹脂をキャビティに充填するエッジゲートとからなり、筒状で、その端部に突起部を有する成形品を成形する射出成形金型であって、
前記成形品の筒部を成形するキャビティは、前記固定金型に設けられ外周面に螺旋状の冷却水路を有するキャビティ外筒部材と、前記可動金型に設けられ前記キャビティ外筒部材の内部に挿入されたキャビティ内筒部材とから構成し、前記成形品の突起部を成形するキャビティは、前記固定金型と可動金型の分割面に設け、前記突起部を成形するキャビティに前記エッジゲートを連通したことを特徴とする射出成形金型。
【請求項５】
前記ホットランナに設けられ溶融樹脂をキャビティに充填するエッジゲートは、ノズルホルダーの外周にヒータを埋め込んで一体に構成されていることを特徴とする請求項１または４記載の射出成形金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、筆記具、角形筒状品、試験管、採血管等の筒状の成形品を成形するに適した射出成形金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
成形品を成形する射出成形金型は、１台の成形用金型に複数のキャビティを設け、樹脂注入口から注入された溶融樹脂を分配し、ホットランナで保温状態で前記キャビティに連通するエッジゲートに導くように構成されている。
【０００３】
この射出成形金型は、１回の射出成形によって複数個の成形品を同時に成形できるように構成したもので、基本的には、中央部に設けられたスプルー部に１つの樹脂注入口と、これと連通して複数に分岐する分岐通路を有している。一方、金型本体には複数のキャビティが設けられ、これらキャビティに連通するエッジゲートを有した複数のノズルホルダユニットが設けられている。さらに、前記スプルー部の分岐通路と前記各ノズルホルダユニットとを連通するために、ヒータを有したホットランナが接続され、注入された溶融樹脂を保温状態でキャビティに導くように構成されている。
【０００４】
従って、樹脂注入口から注入された溶融樹脂は、分岐通路を介して複数のホットランナに分配され、これらホットランナから複数のノズルホルダユニットを介してエッジゲートに導かれ、さらにエッジゲートから各キャビティに注入される。
【０００５】
図６は、従来の射出成形金型の一部を示し、固定金型１と可動金型２とは分割面３で分割されるようになっている。固定金型１のスプルー部４には樹脂注入口５が設けられ、射出成形機（図示しない）から溶融樹脂が射出される。樹脂注入口５には複数に分岐する分岐通路６が連通して設けられている。
【０００６】
分岐通路６はヒータ７を有したホットランナ８が接続され、このホットランナ８には二股に分岐されるエッジゲート９を介してそれぞれキャビティ１０に連通している。キャビティ１０は、固定金型１に設けられたキャビティ外筒部１１と、可動金型２に設けられキャビティ外筒部１１の内部に挿入されるキャビティ内筒部１２との間の間隙によって構成されている。
【０００７】
さらに、図７及び図８に示すように、エッジゲート９の両側には樹脂断熱層１３ａ，１３ｂが形成され、樹脂断熱層１３ａ，１３ｂはトーピード１４を介してキャビティ１０に連通している。エッジゲート９はゲート部を加工するために、固定金型１側と可動金型２側とに２分割しているため、分割ライン１５が形成されている。この分割ライン１５は固定金型１と可動金型２との分割面３から固定金型１側にＨ＝６〜１２ｍｍ離れた位置に形成されている。
【０００８】
また、図６に示すように、キャビティ１０の周囲にはこれと平行に複数個の冷却水路１８が設けられている。この冷却水路１８は円筒状で、その内部に軸方向に亘って仕切り板１９を設けた構造で、冷却水路１８の一端側には冷却水入口１８ａが設けられ、他端側には冷却水折返し部１８ｂが設けられている。そして、冷却水路１８の冷却水入口１８ａから供給された冷却水は仕切り板１９によって仕切られた一方の水路を流れ、冷却水折返し部１８ｂから他方の水路を流れて戻るように循環してキャビティ１０に充填された溶融樹脂を冷却するようになっている。
【０００９】
さらに、図７〜図９に示すように、キャビティ１０を形成するキャビティ内筒部１２の内腔には外周面に間隙部を存して軸方向にパイプ１２ａが同心的に設けられている。このパイプ１２ａの内部は冷却水往路１２ｂ、間隙部は冷却水往路１２ｂとパイプ１２ａの先端部で連通する冷却水復路１２ｃが設けられている。冷却水往路１２ｂは冷却水供給源（図示しない）の吐出側と連通し、冷却水復路１２ｃは冷却水供給源の吸込み側と連通する冷却水循環路が構成されている。そして、キャビティ１０内に充填された溶融樹脂を内側から均一に冷却するようになっている。
【００１０】
前述した射出成形金型は、筆記具等を成形する金型であって、キャビティ１０に樹脂が充填されて成形される成形品２０は、筒部２０ａと、筒部２０ａの基端部に設けた突起部２０ｂとからなる。突起部２０ｂが固定金型１と可動金型２との分割面３に位置している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のように構成された射出成形金型は、エッジゲート９はゲート部を加工するために、固定金型１側と可動金型２側とに２分割している関係で、分割面３から固定金型１側に離れた位置に分割ライン１５が形成されている。
【００１２】
従って、成形された成形品２０の筒部２０ａの外周面に分割ライン１５の成形跡（段差）が残り、成形品２０の品質、美観を損なうという問題がある。また、キャビティ１０内の溶融樹脂を仕切り板１９によって仕切られた冷却水路１８を流れる冷却水によって冷却する構成であり、キャビティ１０の場所によって温度差ができ、均一に冷却されないことから成形品２０の筒部２０ａに変形が生じやすい。さらに、トーピード１４がキャビティ１０から離れているため、ゲート切れが悪いという問題がある。
【００１３】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、キャビティに充填された溶融樹脂を均一に冷却でき、成形品の変形を防止することができると共に、ゲート切れが良好で、成形跡がなく、成形品の品質及び美観を向上できる射出成形金型を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記目的を達成するために、請求項１は、固定金型と、この固定金型と分割面で接離可能な可動金型と、前記固定金型に設けられた樹脂注入口及びこの樹脂注入口と連通する樹脂通路を有するホットランナと、このホットランナに設けられ溶融樹脂をキャビティに充填するエッジゲートとからなり、前記キャビティは、前記固定金型に設けられ外周面に螺旋状の冷却水路を有するキャビティ外筒部材と、前記可動金型に設けられ前記キャビティ外筒部材の内部に挿入されたキャビティ内筒部材とから構成し、前記エッジゲートとともに前記キャビティ外筒部材の端面を前記分割面と一致または接近して設けたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２は、請求項１の前記螺旋状の冷却水路は、キャビティの樹脂入口側に冷却水入口を有し、キャビティの末端部側に冷却水出口を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項３は、請求項１の前記キャビティ内筒部材は、その内部に間隙部を存して軸方向にパイプを設け、このパイプの内部を冷却水往路、前記間隙部を冷却水往路と連通する冷却水復路とした冷却水循環路を備えていることを特徴とする。
【００１７】
請求項４は、固定金型と、この固定金型と分割面で接離可能な可動金型と、前記固定金型に設けられた樹脂注入口及びこの樹脂注入口と連通する樹脂通路を有するホットランナと、このホットランナに設けられ溶融樹脂をキャビティに充填するエッジゲートとからなり、筒状で、その端部に突起部を有する成形品を成形する射出成形金型であって、前記成形品の筒部を成形するキャビティは、前記固定金型に設けられ外周面に螺旋状の冷却水路を有するキャビティ外筒部材と、前記可動金型に設けられ前記キャビティ外筒部材の内部に挿入されたキャビティ内筒部材とから構成し、前記成形品の突起部を成形するキャビティは、前記固定金型と可動金型の分割面に設け、前記突起部を成形するキャビティに前記エッジゲートを連通したことを特徴とする。
【００１８】
請求項５は、請求項１または４の前記ホットランナに設けられ溶融樹脂をキャビティに充填するエッジゲートは、ノズルホルダーの外周にヒータを埋め込んで一体に構成されていることを特徴とする。
【００１９】
前記構成によれば、成形品の筒部を成形するキャビティが、外周面に螺旋状の冷却水路を有するキャビティ外筒部材と、このキャビティ外筒部材の内部に挿入されたキャビティ内筒部材とから構成しているため、キャビティの内部に充填された溶融樹脂を螺旋状の冷却水路を流れる冷却水によって均一に冷却することができる。
【００２０】
さらに、エッジゲートとともにキャビティ外筒部材の端面を分割面と一致または接近して設けることにより、エッジゲートのゲート部を形成するための分割ラインの成形跡が成形品に残ることはなく、成形品の品質を向上させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は射出成形金型の平面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は図２のＢ部を拡大した断面図、図４はエッジゲートの概略的構成図である。射出成形金型は、図１に示すように、１台の金型本体２１が複数ユニット、本実施形態では４つのユニット２２ａ〜２２ｄからなり、各ユニット２２ａ〜２２ｄには複数個、本実施形態では４個の成形品を同時に成形することができる成形部２３ａ〜２３ｄが設けられている。従って、１台の金型本体２１で、同一形状または異なる形状の１６個の成形品を同時に成形できるようになっている。
【００２３】
成形部２３ａ〜２３ｄは同一構造であるため、その一つについて説明すると、図２に示すように構成されている。図２は射出成形金型の一部を示し、固定金型２４と可動金型２５とは分割面２６で分割されるようになっている。固定金型２４のスプルー部２７には樹脂注入口２８が設けられ、射出成形機（図示しない）から溶融樹脂が射出される。
【００２４】
固定金型２４には樹脂注入口２５には前記複数の成形部２３ａ〜２３ｄに分岐する分岐通路２９が連通して設けられている。分岐通路２９はヒータ３０を有したホットランナ３１が接続されている。すなわち、ヒータ３０はノズルホルダー３１ａの外周面に設けられた螺旋状の溝に一体に埋め込むことにより構成されている。このホットランナ３１には二股あるいは多岐に分岐されるゲート部を有するエッジゲート３２に連通し、エッジゲート３２はトーピード３３と連通している。
【００２５】
エッジゲート３２は、図３及び図４に示すように、例えば、ＢｅＣｕ等の熱伝導合金によって形成され、ゲート部を形成するために固定金型２４側と可動金型２５側とに２分割されている。そして、エッジゲート３２の分割ライン３２ａは、固定金型２４と可動金型２５との分割面２６に一致または接近しており、本実施形態では、Ｈ＝０〜５ｍｍに形成されている。
【００２６】
さらに、ゲート部の両側に樹脂断熱層３４ａ，３４ｂが設けられている。そして、ゲート部から溶融樹脂がトーピード３３を介して後述するキャビティ３５に注入されるとき、樹脂断熱層３４ａ，３４ｂの半溶融状態の樹脂の一部が同時にキャビティ３５に注入されるようになっている。
【００２７】
キャビティ３５は、固定金型２４に設けられたキャビティ外筒部３６と、可動金型２５に設けられキャビティ外筒部３６の内部に挿入されるキャビティ内筒部３７との間の円筒状の間隙によって構成されている。キャビティ外筒部３６の外周面には全長に亘って螺旋状の冷却水路３８が設けられ、冷却水路３８の一端側（エッジゲート部３２側）は冷却水入口３９ａが、他端側は冷却水出口３９ｂが設けられている。従って、冷却水入口３９ａから流入した冷却水は冷却水路３８を螺旋状に流れて冷却水出口３９ｂから流出し、キャビティ３５内に充填された溶融樹脂を外側から均一に冷却するようになっている。
【００２８】
さらに、キャビティ内筒部３７の内腔３７ａには外周面に間隙部４０を存して軸方向にパイプ４１が同心的に設けられている。このパイプ４１の内部は冷却水往路４２、間隙部４０は冷却水往路４２とパイプ４１の先端部で連通する冷却水復路４３が設けられている。冷却水往路４２は冷却水供給源（図示しない）の吐出側と連通し、冷却水復路４３は冷却水供給源の吸込み側と連通する冷却水循環路４４が構成されている。そして、キャビティ３５内に充填された溶融樹脂を内側から均一に冷却するようになっている。
【００２９】
本実施形態の射出成形金型は、筆記具等の軸部を成形する金型であって、キャビティ３５に樹脂が充填されて成形される成形品４５は、図５に示すように、筒部４５ａと、筒部４５ａの基端部に設けた突起部４５ｂとからなる。突起部４５ｂが固定金型２４と可動金型２５との分割面２６に位置している。
【００３０】
次に、前述のように構成された射出成形金型の作用について説明する。
【００３１】
射出成形機から溶融樹脂が樹脂注入口２８から射出成形金型に射出されると、溶融樹脂は、分岐通路２９を介して４つのユニット２２ａ〜２２ｄの各成形部２３ａ〜２３ｄに分配される。ここで、一つの成形部２３ａについて説明すると、溶融樹脂は分岐通路２９からホットランナ３１に導かれる。
【００３２】
溶融樹脂は、ホットランナ３１からエッジゲート３２に導かれ、このエッジゲート３２の両側に設けられた樹脂断熱層３４ａ，３４ｂを介してトーピード３３で合流した後、キャビティ３５に充填される。このとき、樹脂断熱層３４ａ，３４ｂ内の半溶融状態の樹脂の一部は射出された溶融樹脂と一緒にキャビティ３５に充填される。
【００３３】
一方、このとき、冷却水路３８の冷却水入口３９ａから冷却水が流入され、キャビティ３５の外側を囲むように螺旋状の冷却水路３５を流れて冷却水出口３９ｂから流出しているため、キャビティ３５内に充填された溶融樹脂を外側から均一に冷却される。
【００３４】
さらに、キャビティ３５の内側には冷却水供給源から流入された冷却水が冷却水往路４２を流れ、パイプ４１の先端部で折り返して冷却水復路４３に流れる冷却水循環路４４が形成されているため、キャビティ３５内に充填された溶融樹脂を内側からも均一に冷却される。
【００３５】
従って、キャビティ３５内の樹脂は短時間に冷却固化される。樹脂が冷却固化された後、固定金型２４に対して可動金型２５が後退すると、固定金型２４と可動金型２５は分割面２６で分割され、キャビティ３５の形状に倣った成形品４５が得られ、本実施形態においては、１６個の成形品４５が同時に成形できる。
【００３６】
また、エッジゲート３２の分割ライン３２ａは、固定金型２４と可動金型２５との分割面２６に一致または接近しており、成形品４５の突起部４５ｃの外周面となる部分から射出される。従って、エッジゲート３２のゲート部を形成するための分割ライン３２ａの成形跡が成形品４５に残ることはなく、成形品４５の品質を向上させることができる。
【００３７】
なお、本実施形態においては、成形品４５の突起部４５ｃの外周面となる部分から射出したが、成形品４５の筒部４５ａと突起部４５ｃとの境界部分から射出してもよい。
【００３８】
また、前記実施形態においては、ボールペンの軸等の筆記具の成形について説明したが、医療用具、試験管等の円筒成形品、角筒状成形品等の成形に適用できる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の構成によれば、成形品の筒部を成形するキャビティが、外周面に螺旋状の冷却水路を有するキャビティ外筒部材と、このキャビティ外筒部材の内部に挿入されたキャビティ内筒部材とから構成しているため、キャビティの内部に充填された溶融樹脂を螺旋状の冷却水路を流れる冷却水によって均一に冷却することができる。成形品の変形を防止できる。
【００４０】
さらに、エッジゲートとともにキャビティ外筒部材の端面を分割面と一致または接近して設けることにより、エッジゲートのゲート部を形成するための分割ラインの成形跡が成形品に残ることはなく、成形品の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示す射出成形金型の平面図。
【図２】同実施形態を示し、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】同実施形態を示し、図２のＢ部を拡大した断面図。
【図４】同実施形態を示し、エッジゲートの概略的構成図。
【図５】成形品の半断面図。
【図６】従来の射出成形金型の断面図。
【図７】図６のＣ部を拡大した縦断側面図。
【図８】図７のＣ部を拡大した横断平面図。
【図９】従来のエッジゲートの概略的構成図。
【符号の説明】
２４…固定金型
２５…可動金型
２６…分割面
２８…樹脂注入口
３１…ホットランナ
３２…エッジゲート
３３…トーピード
３５…キャビティ
３６…キャビティ外筒部材
３７…キャビティ内筒部材
３８…冷却水路
【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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【手続補正書】
【提出日】平成15年8月1日(2003.8.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
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