(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティ表面が交互に加熱冷却される合成樹脂射出成形用金型において、
樹脂供給路をコールドランナー方式またはセミホットランナー方式とし、樹脂供給路の少なくとも一部を交互に加熱冷却する構造とし、樹脂供給路の昇降温パターンとキャビティの昇降温パターンを独立させて樹脂供給路の冷却開始をキャビティの冷却開始よりも遅らせるように構成されていることを特徴とする合成樹脂射出成形用金型。
【請求項２】
樹脂供給路とキャビティの少なくとも一方の加熱冷却に蒸気と水を用いることを特徴とする請求項１記載の合成樹脂射出成形用金型。
【請求項３】
キャビティ表面を交互に加熱冷却して合成樹脂を成形する射出成形方法において、
請求項１又は２記載の金型を用いて、樹脂供給路の冷却開始をキャビティの冷却開始よりも遅らせて合成樹脂を成形することを特徴とする射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成樹脂射出成形用金型およびこれを用いた射出成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂の射出成形において、溶融樹脂をキャビティに充填する際にキャビティ表面の温度を高くしておくと、キャビティ表面の転写が良好で、ウェルドラインが目立たない等の品質向上が見込めることから、溶融樹脂をキャビティに充填する間はキャビティ表面を加熱しておくヒートサイクル法が実用されている。
【０００３】
キャビティ表面を短時間に加熱冷却する手段としては、例えば、熱風による加熱方法が特公昭４５−２２０２０号公報に、電気ヒータによる加熱方法と水冷の組み合わせが特開昭５１−２２７５９号公報に、高周波時誘導加熱方法が特開昭５５−１０９６３９号公報に、キャビティ内に蒸気を吹き込む方法が特開昭５７−１６５２２９号公報に、キャビティとコアの間の熱板を挟む方法が特開昭６１−７９６１４号公報に、ハロゲン電球で加熱する方法が特開昭６４−４２２１７号公報に、電気伝導層による金型表面加熱方法が特開平４−２６５７２０号公報に提案されている。
【０００４】
本発明者等は、例えば特開平１１−３４８０４１号公報において、蒸気と水の組み合わせによりキャビティ表面を短時間で加熱冷却するヒートサイクル成形法を提案している。この方法を各種の非晶性ならびに結晶性樹脂に適用してみたところ、ウエルドが見えない、シボの転写がよい、ガラス繊維やフィラーが露出しない、光沢がよい、シルバーや曇りが消える等、製品品質が著しく向上することを確認した。
【０００５】
図５は、従来のヒートサイクル法が適用された成形用金型の構成図で、キャビティ２の表面近傍に加熱冷却媒体流路３を設け、第１スプル１ａ、第２スプル１ｂ、ランナ１ｃで構成される樹脂供給路１をコールドランナー方式またはセミホットランナー方式としている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ヒートサイクル法で成形した成形品の表面を観察すると、微小なひけが、特に結晶性樹脂について見られることがある。これは、ヒートサイクル法により金型の表面転写性が改良され、微小なひけが見えるようになるためのようである。この問題を解決しようとして射出圧力を上げるとバリが発生し、また、保圧力を上げると歪みが増加する等の問題が生じた。
【０００７】
本発明は、成形品の表面に現れる微小なひけや、射出途中におけるヘジテーションや射出末期における過剰圧力発生などの問題が生じない合成樹脂射出成形用金型およびこれを用いた射出成形方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によるキャビティ表面が交互に加熱冷却される合成樹脂射出成形用金型は、樹脂供給路をコールドランナー方式またはセミホットランナー方式とし、樹脂供給路の少なくとも一部を交互に加熱冷却する構造とし、樹脂供給路の昇降温パターンとキャビティの昇降温パターンを独立させて樹脂供給路の冷却開始をキャビティの冷却開始よりも遅らせるように構成されていることを特徴とする。
また、本発明によるキャビティ表面を交互に加熱冷却して合成樹脂を成形する射出成形方法は、上記の金型を用いて、樹脂供給路の冷却開始をキャビティの冷却開始よりも遅らせて合成樹脂を成形することを特徴とする。
【００１０】
本発明によるキャビティ温度がほぼ一定の条件下で射出成形される合成樹脂射出成形用金型は、樹脂供給路をコールドランナー方式またはセミホットランナー方式とし、樹脂供給路の少なくとも一部を交互に加熱冷却する構造としている。
【００１１】
本発明によれば、キャビティ内の樹脂の冷却が終わるまでキャビテイへの樹脂の補給を行うことができるので、ひけの発生を防止することができる。また、樹脂供給路を高温に保つことができるので、樹脂供給路の径を細くすることができ射出途中におけるヘジテーションや射出末期における過剰圧力発生などを防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
本発明は、キャビティ表面が交互に加熱冷却される合成樹脂射出成形用金型において、樹脂供給路をコールドランナー方式またはセミホットランナー方式とし、樹脂供給路の少なくとも一部に、キャビティと同じようにヒートサイクル法を適用する。
【００１４】
その際、樹脂供給路の昇降温パターンをキャビティのそれと異ならせて、樹脂供給路の冷却開始をキャビティのそれより遅らせる。
【００１７】
本発明は、キャビティ温度がほぼ一定の条件下で射出成形される通常の合成樹脂射出成形用金型において、樹脂供給路をコールドランナ方式またはセミホットランナ方式とし、樹脂供給路の少なくとも一部にヒートサイクル法を適用する。
【００１９】
次に、上記合成樹脂射出成形用金型の作用について説明する。
【００２０】
キャビティ表面が交互に加熱冷却されるヒートサイクル法では、溶融樹脂を金型に充填する間はキャビティ表面を加熱しておき、その後はできるだけ速く冷却するが、キャビティ内の樹脂の冷却は通常成形よりも後れがちである。樹脂供給路がコールドランナあるいはセミホットランナ方式のものでは、樹脂供給路の樹脂の冷却が通常成形と同じように進むので、キャビティへの樹脂の補給が困難になり、結果としてひけが生じるのであろう。
【００２１】
本発明は上述したように構成されているので、キャビティ内の樹脂の冷却が終わるまでキャビテイへの樹脂の補給が行われ、これによりひけが解消する。
【００２２】
また、コールドランナあるいはセミホットランナ方式では、射出開始時から樹脂供給路の樹脂の冷却が進み樹脂の通路が狭まるので、射出および保圧中の樹脂の通路を確保するためにランナ径が太めに設計されている。樹脂供給路にヒートサイクル成形法を適用すると、射出から保圧の間の任意の時間内は樹脂供給路を高温に保つことができるので、樹脂供給路が低温一定に保たれる場合よりは樹脂の通路が狭まらない。結果として、樹脂供給路の径を細くすることができ、樹脂のロスを低減できる。
【００２３】
樹脂供給路の寸法を通常成形の場合より大きくすることも対策の一つとして考えられるが、樹脂供給路を大きくすると、射出途中におけるヘジテーションや射出末期における過剰圧力発生などの問題が生じる上に、樹脂のロスも増えるので好ましくない。
【００２６】
本発明による合成樹脂射出成形用金型に適用される原料樹脂としては、塩化ビニル樹脂（硬質、軟質を含む樹脂組成物、以下同じ）、アクリル酸エステル系樹脂（酸としてアクリル酸、メタクリル酸など、アルキル基としてメチル基、エチル基など）、スチレン系樹脂（一般、高衝撃など）、アクリロニトリル−スチレン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン系樹脂、変性ポリフェニレンオキサイド、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルフォンなどの非晶質性樹脂、ポリエチレン系樹脂（低密度、線状低密度、中密度、高密度など）、ポリプロピレン系樹脂（ホモポリマー、ランダムポリマー、ブロックポリマーなど）、ポリブテン−１、ポリメチルペンテン−１、弗素系樹脂（ポリ弗化ビニリデンなど）、ポリオキシメチレン、ポリアミド樹脂（６、６６など）、テレフタル酸エステル系樹脂（ポリエチレンテレフタート、ポリブチレンテレフタレートなど）、ポリフェニレンサルファイト、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリイミドなどの結晶性樹脂、液晶ポリマー（芳香族ポリエステル系、芳香族ポリエステルアミド系など）、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン系樹脂、シリコン樹脂、アルキッド樹脂などの熱硬化性樹脂、およびこれらのアロイ、フィラー配合物（タルクなどの粒状フィラー、ガラス繊維などの繊維状物）などがある。
【００２７】
また、本発明による合成樹脂射出成形用金型が適用される成形方法としては、通常の射出成形法の他に、射出圧縮法、局部加振・加圧法、ガスプレス法、ガスアシスト法、中空成形法、サンドイッチ成形法、２色成形法、インモールド成形法、プッシュプル成形法、高速射出成形法を含む。
【００２８】
【実施例】
本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００２９】
図１は、本発明によるキャビティ表面と樹脂供給路の近傍に加熱冷却媒体流路を設けた成形用金型であって、多点ゲート成形用金型の構成図である。同図に示すように、第１スプル１ａ、第２スプル１ｂ、ランナ１ｃ等からなる樹脂供給路１およびキャビティ２の近傍に加熱冷却媒体流路３を設けている。この例では、樹脂供給路全体に加熱冷却媒体流路３を設けているが、この一部であってもよい。樹脂供給路１の近傍に設けた加熱冷却媒体流路３は、樹脂供給路１に対して、スパイラルであっても、また平行、斜行、直行していてもよいし、単流路でも複数流路であってもよい。
【００３０】
図２は、図１と同様の成形用金型であって、多数個取り成形用金型の構成図である。
【００３１】
図３は、図１と同様の成形用金型であって、ダイレクトゲート成形用金型の構成図である。
【００３２】
図４は、キャビティ温度がほぼ一定の条件下で射出成形される通常の合成樹脂射出成形用金型であって、多点ゲート金型の構成図である。この例では、樹脂供給路全体に加熱冷却媒体流路３を設けているが、この一部であってもよい。加熱冷却媒体流路３は、樹脂供給路１に対して、スパイラルであっても、また平行、斜行、直行していてもよいし、単流路でも複数流路であってもよい。
【００３３】
加熱冷却媒体流路３の水力学的相当直径は３〜６ｍｍ、加熱冷却媒体流路３と樹脂供給路１の面間距離は１〜１０ｍｍが適当であるが、樹脂供給路１の樹脂は製品になる訳ではないので、これにこだわる必要はない。
【００３４】
また、上記加熱媒体としては飽和蒸気、過熱蒸気、加圧水、温水などが用いられ、冷却媒体としては冷却水が用いられている。
【００３５】
上記実施例では、スプル１ａ，１ｂ、ランナ１ｃ等からなる樹脂供給路１およびキャビティ２を熱媒体により加熱あるいは冷却する場合を示したが、これに限定されるものではない。例えば、熱媒体が油であったり、熱媒体でなく電気ヒータなど異種のものであってもよい。
【００３６】
樹脂供給路の加熱温度範囲は原料樹脂の４．６ｋｇ／ｃｍ2における荷重撓み温度＋（０〜７０）℃、冷却温度範囲は荷重撓み温度未満〜０℃を目処とする。
【００３７】
樹脂供給路にヒートサイクル法を適用することによって、金型内部や室内空気との伝熱の問題が生じたりすることに対しては、断熱などの処置を行う。また、金型の膨張などの問題が生じたりすることに対しては、断熱やクリアランスを設けたりする処置を行う。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、キャビティ表面が交互に加熱冷却されるヒートサイクル成形において、樹脂供給路の少なくとも一部にヒートサイクル法を適用し、樹脂供給路の昇降温パターンとキャビティの昇降温パターンを独立させて樹脂供給路の冷却開始をキャビティの冷却開始よりも遅らせるように構成することにより、微小なひけの問題が解決される。更に、樹脂供給路の径を細くすることができるので、射出途中におけるヘジテーションや射出末期における過剰圧力発生などの問題が生じず、樹脂のロスも低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるキャビティ表面と樹脂供給路の近傍に加熱冷却媒体流路を設けた成形用金型であって、多点ゲート成形用金型の構成図である。
【図２】図１と同様の成形用金型であって、多数個取り成形用金型の構成図である。
【図３】図１と同様の成形用金型であって、ダイレクトゲート成形用金型の構成図である。
【図４】通常の合成樹脂射出成形用金型の樹脂供給路の近傍に加熱冷却媒体流路を設けた成形金型であって、多点ゲート金型の構成図である。
【図５】従来のヒートサイクル法が適用された成形用金型の構成図である。
【符号の説明】
１  樹脂供給路
１ａ  第１スプル
１ｂ  第２スプル
１ｃ  ランナ
２  キャビティ
３  加熱冷却媒体流路
【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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