(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型全体の冷却を行う冷却管を内部に設けている成形用金型において、
前記成形用金型は、上型と下型とから構成されていて、
前記上型を構成する上型型板の内部には前記上型を冷却する冷却管が配設されると共に、前記上型型板にはキャビティ入子が嵌合されている一方で、前記下型を構成する下型型板の内部にも前記下型を冷却する冷却管が配設されると共に、前記下型型板にもコア入子が嵌合されており、
前記キャビティ入子及び前記コア入子のいずれか一方又は両方に穴をあけ、前記穴内に、小型・高出力・急加熱可能な加熱手段であるセラミックグロープラグヒータを挿入して装着することで、キャビティ表面近傍に前記加熱手段を設置することを特徴とする成形用金型。
【請求項２】
請求項１に記載の成形用金型を使用する成形樹脂の成形方法において、
樹脂成形品をキャビティ内から離型した後に、次に成形樹脂をキャビティ内に射出する期間内において、加熱手段であるセラミックグロープラグヒータによりキャビティ表面を加熱することを特徴とする成形方法。
【請求項３】
加熱時間は、成形樹脂を射出する際にキャビティ表面の温度が所望の温度となるように設定することを特徴とする請求項２に記載の成形方法。
【請求項４】
前記所望の温度が、射出された成形樹脂が溶融状態を維持できる温度であることを特徴とする請求項３に記載の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂の成形加工に用いる成形用金型及びこの成形用金型を使用する成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂の成形金型を加熱する方法として、従来より汎用の棒状抵抗加熱ヒータ（カートリッジヒータ）を金型内に組み込む方法があるが、ヒータの嵩が大きいためピッチの狭いエジェクターピン間などのキャビティ表面近くに設置できないという問題があった。
また従来より金型全体を加熱する方法もあるが、部分加熱よりも成形サイクルタイムが長いという問題がある。更にキャビティ表面を断熱したり、通電加熱や電磁誘導加熱する方法があるが、複雑なもの或いは彫りが深いものといった製品形状のものができないという欠点や、金型の製作工法が複雑で製作に時間がかかり、納期遅れやコストがかかる等の問題があった。
【０００３】
また、特開平５−４２６２号公報により公知の成型用金型においては、熱可塑性樹脂の成形時の不良である反り・変形を防止するため、金型を均一に冷却するための方法として、キャビティ近傍に個々に制御が可能な複数個の熱電対と電熱ヒータを配置している。
しかしながらこの公知の金型では、一般的な電熱ヒータを使用しているため、キャビティ表面全体の温度を均一化することはできても、キャビティ表面を部分的に高温にしたり、１成形サイクル中にキャビティ表面全体、もしくは部分的に定常温度から高温に変化させることができず、成形品のウェルド部のウェルドライン及びヘジテーション部の光沢の問題等の解決にならず、外観品位の向上に何ら寄与することはできなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ウェルド部及びヘジテーション部を高型温にして成形すると、熱可塑性樹脂の型転写の向上及び流動性の向上により、ウェルド部及びヘジテーション部での外観品位が向上すること、及びひけ発生部の反対側型温を制御することにより、ひけを小さくできることの知見により、型温を部分的、又は全体的に高型温にすることができるようにしたものである。
即ち、本発明の目的は、外観品位の向上した熱可塑性樹脂の成形品が得られると同時に生産性の向上をも計れ、かつ前記した製品形状、納期、コスト等の問題を解決した成形用金型及び成形方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の成形用金型及び成形方法を提供する。
請求項１の成形用金型は、内部に冷却管が配設されている、上型を構成する上型型板には、キャビティ入子が嵌合されている一方で、同じく内部に冷却管が配設されている、下型を構成する下型型板にはコア入子が嵌合されており、このキャビティ入子及びコア入子のいずれか一方又は両者に穴をあけ、この穴内に加熱手段であるセラミックグロープラグヒータを挿入して装着することで、キャビティ表面近傍に小型・高出力・急加熱可能な加熱手段を設置したものであり、これにより、型温を部分的または全体的に高型温にすることができ、ウェルド部のウェルドライン及びヘジテーション部の光沢の問題を解決すると共にひけの発生も防止でき、外観品位の向上した成形品が得られる。またセラミックグロープラグヒータのように昇温特性、電流値、コスト等に優れたヒータを使用することで一層の効率を図れると共に、金型の孔内にヒータを差し込み設置するだけでよく、金型の製作工程が複雑にならず、納期遅れやコスト等の問題も解消される。更に加熱手段をキャビティ入子又はコア入子に設けることで、メンテナンスのコスト減を図ることができる。
【０００６】
請求項２の成形方法は、請求項１の成形用金型を使用する成形樹脂の成形方法であって加熱手段であるセラミックグロープラグヒータによるヒータのＯＮ時間を樹脂成形品をキャビティ内から離型した後に、次に成形樹脂をキャビティ内に射出する期間内と限定して、ヒータをＯＮ−ＯＦＦ制御することで、１成形サイクル中の金型の温度特性を最適にし、成形サイクルタイムの短縮による生産性の向上及び成形品の外観品位の向上を計れる。
【０００７】
請求項３及び４の成形方法は、キャビティ表面の温度が射出された成形樹脂が溶融状態を維持できる温度に加熱時間を設定したものであり、樹脂の流動性を向上させて成形品の外観品位を向上させている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に図面に従って、本発明の実施の形態の成形用金型及び成形方法について説明する。
図１は、一般的な樹脂射出成形金型組み図の縦断面図である。成形金型１は、下型２と上型３とよりなる。下型２は、ベースとなる下型型板２１と、下型を設備に固定するための下型取付板２３と、下型型板２１と下型取付板２３とをつなぐスペーサブロック２２と、成形後に成形品を下型２から分離するエジェクターピン２４と、このエジェクターピン２７を保持するエジェクタプレート（上）２５と、エジェクタプレート（上）と一体となってエジェクタピン２４を保持するエジェクタプレート（下）２６とより構成される。また、下型型板２１には、コア入子２７が嵌合されると共に、その内部に下型２の冷却を行う冷却管４が配設されている。
【０００９】
上型３は、ベースとなる上型型板３１と、上型３を設備の可動部に固定する上型取付板３３と、上型型板３１と上型取付板３３との間に介在するランナー板３２とから構成される。上型型板３１には、キャビティ入子３４が嵌合されると共に、下型と同様にその内部に上型３の冷却を行う冷却管４が配設されている。
図１中の符号５はランナであり、ランナー板３２には、ランナ５を囲むようにスプールブッシュ３５が設けられている。また符号６は上型取付板３３に嵌着されているロケートリングである。
なお、下型型板２１のコア入子２７と上型型板３１のキャビティ入子３４との間には、樹脂が充填される空間であるキャビティ７が形成される。
【００１０】
図２は、本発明の一実施形態であるキャビティ入子３４に加熱手段を設置した場合の断面図である。即ち下型型板２１のコア入子２７と上型型板３１のキャビティ入子３４とで形成されるキャビティ７の表面近傍で、キャビティ入子３４内に小型・高出力・急加熱可能な加熱手段８が設置される。この加熱手段８は、例えばキャビティ入子３４に穴をあけ、この穴内に加熱手段８を挿入して装着することで設置される。この加熱手段８として、ステンレス製中空ピンに直接通電するもの、金属グロープラグヒータ、セラミックグロープラグヒータ等、種々考えられるが、セラミックグロープラグヒータを使用することが好ましい。また、加熱手段８の設置位置としては、金型の任意の部位でキャビティ表面からの距離を出来るだけ最小にすることが望ましく、好適には、キャビティ表面より約２mmの位置に設置する。更に金型のヒータ用の穴と加熱手段であるヒータとのクリアランスを最小にすることが望ましく、好適には、例えば約０．０１mmである。
【００１１】
図３は、本発明の別の実施形態を示す断面図であり、下型型板２１のコア入子２７に加熱手段８が設置されている。
図２及び図３では、キャビティ入子３４かコア入子２７のどちらか一方に加熱手段８を設けたものが示されているが、当然この両者に設置することも可能である。また図２と図３には、単一の加熱手段８しか図示されていないが、キャビティ７の周囲に複数個の加熱手段を設け、これらを個別にＯＮ−ＯＦＦ制御することも可能であり、キャビティ表面を部分的に高温にしたり、または１成形サイクル中にキャビティ表面全体、もしくは部分的に定常温度から高温に変化させることもできる。樹脂成形品のひけ発生を防止したい側があるなら、その反対側型温を制御することにより、ひけの発生を防げる。
更にコア入子２７及びキャビティ入子３４を有しない下型型板２１及び上型型板３１においては、加熱手段８を直接下型型板２１又は上型型板３１に設置してもよいものである。
【００１２】
図４は、本発明の実施形態である金型の加熱手段としてセラミックグロープラグを使用した成形用金型を使用した場合と、従来の加熱手段のない成形用金型を使用した場合との１成形サイクル中の金型表面の温度変化の違いをグラフで表わしたものである。このグラフからも解るように、本発明の成形用金型を使用した成形樹脂の成形方法においては、加熱手段８の制御としてＯＮ−ＯＦＦ制御を使用しており、１成形サイクル中の樹脂成形品をキャビティ内から離型した後から、成形品が取り出され、金型が閉じられて、次の成形樹脂をキャビティ内に射出する直前までの期間中で加熱手段をＯＮ状態にし、残余成形サイクル中をＯＦＦ状態としている。即ち、樹脂の充填から離型の終了までをＯＦＦ状態にしている。なお、１成形サイクルは、樹脂の充填−型の冷却−型の開放−成形品の離型−成形品の取出−型の閉鎖の工程によりなる。
そしてこの加熱時間（ＯＮ状態）は、好適にはキャビティ表面の温度が、射出された成形樹脂が溶融状態を維持できる温度である約１８０℃になるように設定される。
なお、加熱手段によりキャビティの表面が加熱されるとき、樹脂成形品がキャビティ内に残っていると、一旦凝固した樹脂が再溶融してしまう可能性があるので、この加熱手段による加熱は、樹脂成形品をキャビティから離型した後に開始する。
【００１３】
本発明の成形方法によるＯＮ−ＯＦＦ制御では、図４に示すように成形樹脂の射出時には、キャビティの表面温度を約１８０℃まで加熱されているので、樹脂の流動性を向上させることができ、成形品の外観品質を向上できる。
また、従来では、成形樹脂の射出時にキャビティの温度が過度に低下しないように、金型内に設けた冷却管を流動する冷却水の温度を１２０℃程度に設定していた。なぜなら、金型の温度が低くなりすぎると、キャビティ表面での樹脂の凝固が速まり成形品の品質の低下等の問題が顕著になるためである。しかし本発明では、加熱手段によりキャビティの表面を加熱しているので、従来よりも低温の冷却水を使用することが可能となる。低温の冷却水を使用すると、樹脂成形品全体の凝固を促進することができ、成形サイクルタイムを短縮することが可能となり、生産性が向上する。
【００１４】
また、使用する加熱手段であるヒータ（例えばセラミックグロープラグ）の加熱能力は予め分かっており、その加熱能力等を考慮して成形樹脂射出時までにキャビティの表面温度を所望の温度（約１８０℃）に昇温するために必要な時間だけ、ヒータをＯＮ状態にする。こうしてヒータの設置位置を工夫したり、ヒータのＯＮ時間を最小限にすることで、成形品の生産性を向上できると共にその外観の品質を向上させることができる。
なお、本発明によって製作される樹脂成形品としては、例えば、携帯電話、ＰＨＳ等の複雑な形状製品が好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な樹脂成形金型組み図の縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態であるキャビティ入子に加熱手段を設置した成形用金型の部分縦断面図である。
【図３】本発明の別の実施形態であるコア入子に加熱手段を設置した成形用金型の部分縦断面図である。
【図４】本発明の加熱手段を設置した成形用金型を使用した場合と、従来の加熱手段を備えていない成形用金型を使用した場合との、１成形サイクル中の金型表面温度の温度推移を示したグラフである。
【符号の説明】
２…下型
２１…下型型板
２７…コア入子
３…上型
３１…上型型板
３４…キャビティ入子
４…冷却管
７…キャビティ
８…加熱手段
【図１】
0004099921.tif 000002
【図２】
0004099921.tif 000003
【図３】
0004099921.tif 000004
【図４】
0004099921.tif 000005