(57)【要約】【課題】  簡単な構成で、大きな熱的な損失を招くことなく短時間で良好な成形品を得ることのできる成形用金型装置を提供する。【解決手段】  成形空間２１に対する局所的な加熱と吸熱を選択的に行う温度調整部材３０を金型２に設ける。溶融材料の充填時に温度調整部材３０を用いて成形空間２１に対する局所的な加熱を行うことにより、金型２全体の温度を高温に管理することなく、溶融材料を所定の溶融状態に維持したまま合流部２５に到達させ、ウエルド等の発生を抑制する。また、成形空間２１内への溶融材料の充填が完了後の保圧時に、温度調整部材３０で加熱した領域を冷却し、合流部２５での溶融材料の硬化速度を周囲の硬化速度と等しくなるよう調整することにより、成形サイクルの長大化を抑制する。【選択図】  図１
2005193423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融材料を充填する成形空間を有する金型と、
印加電流の極性反転によって上記成形空間に対する局所的な加熱と吸熱を選択的に行う温度調整手段とを備えたことを特徴とする成形用金型装置。
【請求項２】
上記溶融材料が上記成形空間内で合流する位置に対応させて、上記温度調整手段を上記金型内に埋設したことを特徴とする請求項１記載の成形用金型装置。
【請求項３】
上記温度調整手段を、ペルチェモジュールで構成したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の成形用金型装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等を用いたモールド成形に好適な成形用金型装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、金型に形成された成形空間に対して樹脂等の溶融材料を充填することでモールド成形品を得る成形用金型装置においては、金型温度が所定温度に管理される。例えば、熱可塑性樹脂をモールド成形する場合、金型温度は、溶融材料の硬化温度よりも所定温度低く管理される。また、熱硬化性樹脂をモールド成形する場合、金型温度は、溶融材料の固化温度よりも所定温度高く管理される。そして、このような金型温度の管理により、射出装置から射出された溶融材料は、金型との間の熱交換によって除々に固化されながら成形空間内に充填され、所定の保圧時間を経て完全に固化されることで所望のモールド成形品に成形される。
【０００３】
ところで、この種の成形用金型装置で成形されるモールド成形品においては、特に、成形空間内で溶融材料が合流する部分にウエルド等が発生する場合がある。このようなウエルド等の発生を抑制するためには、一般に、成形するモールド成形品が大型化する程、金型温度を材料の溶融温度に近づける等の対策が必要となる。すなわち、モールド成形品の大型化に伴って金型内の成形空間が大型化し、溶融材料の流動経路が長大化すると、その分、金型との間の熱交換によって充填時の溶融材料の固化が促進されるため、この固化分を考慮して金型の温度管理等を行う必要がある。しかしながら、このような金型の温度管理等が行われると、成形空間内への溶融材料の充填が完了してから固化されるまでの保圧時間が長大化し、成形サイクルが長大化する場合があった。
【０００４】
これに対処し、例えば特許文献１には、成形空間全域を加熱するための面状発熱部材と、この面状発熱部による加熱を急速に冷却するための冷却通路とを金型内に設け、溶融材料の充填時に成形空間を面状発熱部材で加熱するとともに、充填後に冷却通路内に冷却用流体を流動させて金型を急冷することで、ウエルド等の発生の抑制と保圧時間の短縮を両立する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−１３８６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術のように、ヒータと冷却通路とを金型内の略全域に渡って併設することは、装置の複雑化や大型化を招く虞がある。
【０００６】
また、モールド成形品の成形サイクル毎に、金型温度全体を大幅に変動させることは、大きな熱的損失を招き、製造コストを高騰させる虞がある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、大きな熱的な損失を招くことなく短時間で良好な成形品を得ることのできる成形用金型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】
【０００８】
本発明は、溶融材料を充填する成形空間を有する金型と、印加電流の極性反転によって上記成形空間に対する局所的な加熱と吸熱を選択的に行う温度調整手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の成形用金型装置によれば、簡単な構成で、大きな熱的な損失を招くことなく短時間で良好な成形品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一形態に係わり、図１は成形用金型装置の概略構成を示す要部断面図、図２は固定金型を可動金型との勘合面側から見た平面図、図３はペルチェモジュールの概略構成を示す分解斜視図である。
【００１１】
図１において符号１は、例えば、熱可塑性樹脂を用いてテレビジョン受像器の前面カバーをモールド成形するための成形用金型装置を示し、この金型装置１の金型２は、固定金型５と、当該固定金型５に対して接離自在に勘合する可動金型６とを有して構成されている。
【００１２】
図１，２に示すように、固定金型５には、可動金型６との勘合面５ａに、所望形状（本形態においては、テレビジョン受像器の前面カバーの前面形状に対応する形状）の凹溝７が設けられている。
【００１３】
また、固定金型５には、取付プレート１１及びロケートリング１２を介して、射出装置１０が連結されている。射出装置１０は、溶融した熱可塑性樹脂（以下、溶融材料と称す）を金型２内に射出するためのもので、先端部に開口するノズル１０ａが、固定金型５に穿設されたスプル８の上流側に連通されている。また、スプル８の下流側は、勘合面５ａの略中央部に開口され（図２参照）、勘合面５ａに設けられた複数（図示の例では４本）のゲート溝９を介して凹溝７に連設されている。
【００１４】
一方、可動金型６には、固定金型５との勘合面６ａに、凹溝７に対向する凸条２０が設けられている。
【００１５】
そして、これらにより、固定金型５に可動金型６が勘合された型締め時に、金型２内には、凹溝７と凸条２０との間に所望の成形空間２１が形成されるとともに、各ゲート溝９と勘合面６ａとの間に、スプル８と成形空間２１とを連通するゲート２２が形成される。すなわち、本形態において、金型２は、射出装置１０からスプル８に射出された溶融材料を、４本のゲート２２を介して成形空間２１内に充填する多点ゲート式の金型で構成されている。
【００１６】
ここで、固定金型５或いは可動金型６の少なくとも何れか一方には、例えば、所定温度の流体を流通する管路（図示せず）が埋設されており、この管路を流通する流体によって、金型２は、略全域が一定温度（例えば、６０℃）に管理される。
【００１７】
ところで、この種の多点ゲート式の金型２においては、成形空間２１内に、各ゲート２２から流入する溶融材料の合流部２５が存在する。このような合流部２５の位置は、射出装置１０から出射される溶融材料の温度や圧力、成形空間２１や各ゲート２２の形状等から略一義的に求められる。これら成形空間２１内の合流部２５に対して局所的な温度管理を行うため、本形態において、固定金型５には、成形空間２１の各合流部２５に対応する位置に、温度調整手段としての温度調整部材３０が設けられている。
【００１８】
具体的に説明すると、温度調整部材３０は、例えば、図３に示すように、一対の絶縁伝熱板３１，３２の間に、複数の不足電子Ｐ型半導体素子３３と、複数の過剰電子Ｎ型半導体素子３４とが、複数の金属電極３５によってπ字状或いは逆π字状に交互に直列接続されたペルチェモジュールで構成されている。また、半導体素子３３，３４が直列接続された半導体列の一方の終端部でＰ型半導体素子３３に接続する金属電極３５には導電線３６ａが接続され、他方の終端部でＮ型半導体素子３４に接続する金属電極３５には導電線３６ｂが接続されている。
【００１９】
この温度調整部材３０は、図１に示すように、固定金型５内に埋設され、一方の絶縁伝熱板３１が凹溝７に近接して配置されるとともに、他方の絶縁伝熱板３２が固定金型５内に形成された空洞部３７に開放されている。
【００２０】
また、温度調整部材３０には、導電線３６ａ，３６ｂを介して温度制御装置３８が接続されており、この温度制御装置３８による通電制御によって、温度調整部材３０は成形空間２１に対する局所的な加熱と吸熱を選択的に行う。
【００２１】
すなわち、温度制御装置３８には、射出装置１０や可動金型６の動作等に連動して温度調整部材３０への通電制御を行うための各種制御情報が格納されており、温度制御装置３８は、絶縁伝熱板３１の発熱及び吸熱を制御することにより、各合流部２５を中心とする成形空間２１の所定領域を局所的に別途温度管理する。
【００２２】
次に、上述の温度制御装置３８の作用について説明する。  
先ず、固定金型５に可動金型６が勘合されて型締めが行われると、温度制御装置３８は、図３に示すように、温度調整部材３０に対し、導電線３６ｂ側から導電線３６ａ側に順方向の所定電流を印加する。これにより、温度調整部材３０の絶縁伝熱板３１側が発熱するとともに絶縁伝熱板３２側が吸熱し、絶縁伝熱板３１の発熱作用によって、成形空間２１の所定領域が周囲よりも高温に管理される。具体的には、絶縁伝熱板３１の発熱作用によって、各合流部２５を中心とする成形空間２１の所定領域が、その周囲の温度（例えば、６０℃）に対して、例えば２０℃高温となるよう加熱される。
【００２３】
そして、金型２内に射出装置１０から例えば２００℃に加熱された溶融材料が射出され、この溶融材料の成形空間２１内への充填が完了すると、温度制御装置３８は、温度調整部材３０に印可する電流の極性を反転させ、導電線３６ａ側から導電線３６ｂ側に順方向の電流を印加する。これにより、温度調整部材３０の絶縁伝熱板３１側が吸熱するとともに、絶縁伝熱板３２側が発熱し、絶縁伝熱板３１の吸熱作用によって、成形空間２１の所定領域が周囲よりも低温に管理される。具体的には、絶縁伝熱板３１の吸熱作用によって、各合流部２５を中心とする成形空間２１の所定領域が、その周囲の温度（例えば、６０℃）に対して、例えば２０℃低温となるよう冷却される。この温度制御装置３８による通電制御は、例えば、溶融樹脂の保圧時間が経過するまで継続され、その後、ＯＦＦされる。
【００２４】
ここで、成形空間２１の局所的な加熱及び冷却時に温度制御装置３８から温度調整部材３０に印加される電流値は、予め実験やシミュレーション等により設定されたものであってもよく、また、絶縁伝熱板３１の近傍に配設された温度センサ３９からの検出信号に基づいてフィードバック制御されるものであってもよい。
【００２５】
このような形態によれば、印加電流の極性反転によって成形空間２１に対する局所的な加熱と吸熱を選択的に行う温度調整部材３０を金型２に設けることにより、簡単な構成で、大きな熱的損失を招くことなく、短時間で良好なモールド成形品を得ることができる。
【００２６】
すなわち、溶融材料の充填時に温度調整部材３０を用いて成形空間２１に対する局所的な加熱を行うことにより、金型２全体の温度を高温に管理することなく、溶融材料を所定の溶融状態に維持したまま合流部２５に到達させることができ、ウエルド等の発生を効果的に抑制することができる。また、成形空間２１内への溶融材料の充填が完了後の保圧時に、温度調整部材３０で加熱した領域を冷却し、合流部２５での溶融材料の硬化速度が周囲の硬化速度と等しくなるよう調整することにより、成形サイクルの長大化を抑制することができる。
【００２７】
また、上述のように、成形空間２１に対する加熱及び冷却を局所的なものにとどめることにより、モールド成形時の熱的損失を低減することができる。
【００２８】
また、温度調整部材３０をペルチェモジュールで構成することにより、成形空間２１に対する局所的な温度管理を簡単な構成で実現することができる。この場合、絶縁伝熱板３２を空洞部３７に開放することにより、絶縁伝熱板３１，３２間での温度干渉を抑制することができ、絶縁伝熱板３１による成形空間２１への加熱及び冷却を効率的に実現することができる。
【００２９】
なお、上述の形態においては、固定金型５に温度調整部材３０を設けた一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、温度調整部材３０を可動金型６に設けてもよく、また、固定金型５及び可動金型６の両方に設けてもよいことは勿論である。
【００３０】
また、温度調整部材３０の適用部位は、溶融材料の合流部分のみに限定されるものではなく、例えば、精密成形品を成形する成形用金型装置のように、成形空間内で局所的に厳密な温度管理が要求される部位に対して適用することも可能である。
【００３１】
また、上述の形態においては、熱可塑性樹脂をモールド成形する成形用金型装置の一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、熱硬化性樹脂をモールド成形する場合にも適用が可能であることは勿論である。この場合、成形時に、温度調整手段によって成形空間内を局所的に冷却、加熱することにより、略同様の効果を奏することができる。
【００３２】
また、本発明は、上述のような多点ゲート式の金型を備えた成形用金型装置に限定されるものではなく、例えば、内部で溶融材料を一端分岐させた後、再び合流させる形状の成形空間を有する単一ゲート式の成形用金型装置等にも適用が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】成形用金型装置の概略構成を示す要部断面図
【図２】固定金型を可動金型との勘合面側から見た平面図
【図３】ペルチェモジュールの概略構成を示す分解斜視図
【符号の説明】
【００３４】
１  …成形用金型装置
２  …  金型
５  …  固定金型
６  …  可動金型
２１  …  成形空間
２５  …  合流部
３０  …  温度調整部材（温度調整手段）
代理人    弁理士      伊    藤      進
【図１】
2005193423.tif 000003
【図２】
2005193423.tif 000004
【図３】
2005193423.tif 000005