(57)【要約】【課題】本発明の目的は、コールドランナーの面積を均一かつ最小とし、各キャビティへの樹脂充填バランス及び保持圧力バランスを制御して良好な歩留りを実現することが可能な射出成型装置及び射出成型品の製造方法を提供することにある。【解決手段】射出成型を行うための射出成型装置Ｓに関する。  射出成型用の型に形成され、溶融樹脂の通路となるランナー１２ａ，１３ａ乃至１３ｅと、このランナー１２ａ，１３ａ乃至１３ｅの内部に収容された振動子３４と、を備え、この振動子３４は、ランナー１２ａ，１３ａ乃至１３ｅ内部で振動することにより、溶融樹脂の溶解状態を維持する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成型用の型に形成され、溶融樹脂の通路となるランナーと、
該ランナーの内部に収容された振動子と、
を備え、
前記振動子は、前記ランナー内部で振動することにより、前記溶融樹脂の溶解状態を維持することを特徴とする射出成型装置。
【請求項２】
前記振動子は、超音波振動子であり、
該超音波振動子は、超音波振動を前記溶融樹脂に伝播することにより、前記溶融樹脂の溶融状態を維持することを特徴とする請求項１の射出成型装置。
【請求項３】
前記ランナーは、溶融樹脂射出装置からの前記溶融樹脂の通路となるメインコールドランナーと、該メインコールドランナーから枝分かれして各キャビティに連結されたサブコールドランナーとを有して構成されており、
前記メインコールドランナー及び前記サブコールドランナーのうち少なくとも一方には、前記超音波振動子が収容されていることを特徴とする請求項２に記載の射出成型装置。
【請求項４】
前記超音波振動子は、前記メインコールドランナー及び前記サブコールドランナー毎に周波数を設定することが可能に構成されていることを特徴とする請求項３に記載の射出成型装置。
【請求項５】
前記超音波振動子は、前記溶融樹脂射出装置からの前記超音波振動子の配設距離、各キャビティへの充填時間、のいずれか若しくは双方に少なくとも相関して周波数が設定されることを特徴とする請求項４に記載の射出成型装置。
【請求項６】
溶融樹脂を溶解状態で射出することが可能な溶融樹脂射出装置より、射出成型用の型に形成されるとともに溶融樹脂の通路となるランナーを介して、各キャビティに樹脂を供給し、
前記ランナーの内部に収容された振動子を前記ランナー内部で振動させることにより、前記溶融樹脂の溶解状態を維持した状態で、前記キャビティに前記溶融樹脂を充填することを特徴とする射出成型品の製造方法。
【請求項７】
前記振動子は、超音波振動子であるとともに、前記ランナーは、前記溶融樹脂射出装置からの前記溶融樹脂の通路となるメインコールドランナーと、該メインコールドランナーから枝分かれして各キャビティに連結されたサブコールドランナーとを有して構成されており、
前記超音波振動子は、前記メインコールドランナー及び前記サブコールドランナーのうち少なくとも一方に収容され、前記メインコールドランナー及び前記サブコールドランナー毎に周波数を設定することにより、前記溶融樹脂の溶解状態を各所一定に維持することを特徴とする請求項６に記載の射出成型品の製造方法。
【請求項８】
前記周波数は、前記溶融樹脂射出装置から前記超音波振動子までの距離、各キャビティへの充填時間、のいずれか若しくは双方に少なくとも相関して設定されることを特徴とする請求項７に記載の射出成型品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は射出成型装置及び射出成型品の製造方法に係り、特に良好な歩留りのコールドランナー構造が実現された射出成型装置及び射出成型品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、樹脂製品を製造する方法として、射出成型が行われている。
射出成型は、金型に形成されたキャビティへと軟化させた樹脂材料を注入充填して固化させることにより、このキャビティと同形状の樹脂製品を製造する技術である。
しかし、１個の金型に複数のキャビティを形成し、異形状品の成型を行う場合には、樹脂材料の各キャビティへの充填時間が異なるため、先に充填されたキャビティでの樹脂が固化を始めてしまう等の問題が生じていた。
つまり、異形状品を各々成型する各キャビティにおいては、その容積が大きいキャビティでは樹脂充填時間が当然長くなり、容積の小さいキャビティでは充填時間が当然短くなる。また、溶融樹脂射出装置から各キャビティまでの距離が大きければ大きい程、移動時間が長くなるため充填時間が長くなる。
【０００３】
このような状況を解決するための方法として、各種の技術が提案されている（例えば、特許文献１乃至特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２００６４９号公報
【特許文献２】特開２００１−３２８１４５号公報
【特許文献３】特開２００２−３７０２５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には、射出時間が短いキャビティと、射出時間が長いキャビティとを有する金型において、各キャビティでの射出成型条件を最適に設定することができる技術が開示されている。
この技術においては、各キャビティに樹脂を導入されるコールドランナー流量を調整して各キャビティへの充填完了時点を同一とする。
つまり、射出時間の短いキャビティ側に流量制御手段を設け、射出開始から一定時間経過後にコールドランナーの流量を絞り込む（つまり、コールドランナーの樹脂流路面積を絞り込む）ことにより、射出時間の短いキャビティへの樹脂の射出時間の遅延を図る。
【０００６】
また、特許文献２には、金型自体を加熱する加熱手段を備えた射出成型装置が開示されている。
この金型には保温機能が具備されており（金型を７５℃に保って射出充填を行う、）偏肉部付近には加熱手段が備えられ、この加熱手段を稼動させることにより、この偏肉部の固化を遅延させることができる。
【０００７】
更に、特許文献３には、超音波発振装置を用い、高速充填を可能とする技術が開示されている。
この技術においては、加熱シリンダ外壁にホーンが設置されており、このホーンには、超音波発振装置からの超音波が伝播される。
このため、シリンダ内部の樹脂は、ホーンからの超音波振動を受けて振動し、樹脂の流動性が向上する。
【０００８】
しかし、特許文献１の技術においては、材料歩留りが悪化するという問題点があった。
また、特許文献２の技術においても、金型が一端加熱されると、冷却されるまでに時間を要し、歩留りが悪化するという問題点がある。
更に、特許文献３に技術においては、外周部からの加熱であるため、やはり冷却されるまでの時間を要することには変わりがなく、特許文献２と同様に、冷却されるまでに時間を要し、歩留りが悪化するという問題点がある。
また、外周部は超音波振動により熱が発生するが、内部の樹脂が加温されるわけではないので、保持圧力を加える場合には、溶融樹脂の温度が低下して、十分な保持圧力が加わらないという問題点もあった。
【０００９】
本発明の目的は、上記各問題点を解決することにあり、コールドランナーの面積を均一かつ最小とし、各キャビティへの樹脂充填バランス及び保持圧力バランスを制御して良好な歩留りを実現することが可能な射出成型装置及び射出成型品の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題は、本発明に係る射出成型装置によれば、射出成型用の型に形成され、溶融樹脂の通路となるランナーと、該ランナーの内部に収容された振動子と、を備え、前記振動子は、前記ランナー内部で振動することにより、前記溶融樹脂の溶解状態を維持することにより解決される。
【００１１】
上記課題は、本発明に係る射出成型品の製造方法によれば、溶融樹脂を溶解状態で射出することが可能な溶融樹脂射出装置より、射出成型用の型に形成されるとともに溶融樹脂の通路となるランナーを介して、各キャビティに樹脂を供給し、前記ランナーの内部に収容された振動子を前記ランナー内部で振動させることにより、前記溶融樹脂の溶解状態を維持した状態で、前記キャビティに前記溶融樹脂を充填することにより解決される。
【００１２】
このように、本発明においては、振動子をランナー内部に収容し、この振動子によりランナー内部を通過する溶融樹脂に振動を与えることによって、溶融樹脂の溶融状態を維持する。
つまり、溶融樹脂に振動を与えることにより、分子レベルの摩擦力により摩擦熱を発生させて、溶融樹脂を加温する。
よって、溶融樹脂の溶融状態を維持することができるとともに、従来技術のように型自体を加熱しないため、冷却のためのエネルギー（コスト）と手間を省くことができる。
また、溶融状態が維持されるため、保持圧力を付加した場合にも、溶融樹脂の粘度が高くなることがなく（温度低下による粘度上昇が防止される）、末端部分（キャビティ付近）でも十分な保持圧力が維持できる。
よって、異種形状の成型品を多数形成する場合であっても、最適な保持圧力がかかるようにすることができる。
【００１３】
このとき、本発明に係る射出成型装置において、前記振動子は、超音波振動子であり、該超音波振動子は、超音波振動を前記溶融樹脂に伝播することにより、前記溶融樹脂の溶融状態を維持するよう構成されていると好適である。
また、本発明に係る射出成型装置において、前記ランナーは、溶融樹脂射出装置からの前記溶融樹脂の通路となるメインコールドランナーと、該メインコールドランナーから枝分かれして各キャビティに連結されたサブコールドランナーとを有して構成されており、前記メインコールドランナー及び前記サブコールドランナーのうち少なくとも一方には、前記超音波振動子が収容されていると好適である。
更に、本発明に係る射出成型装置において、前記超音波振動子は、前記メインコールドランナー及び前記サブコールドランナー毎に周波数を設定することが可能に構成されていると好適である。
【００１４】
また、本発明に係る射出成型品の製造方法において、前記振動子は、超音波振動子であるとともに、前記ランナーは、前記溶融樹脂射出装置からの前記溶融樹脂の通路となるメインコールドランナーと、該メインコールドランナーから枝分かれして各キャビティに連結されたサブコールドランナーとを有して構成されており、前記超音波振動子は、前記メインコールドランナー及び前記サブコールドランナーのうち少なくとも一方に収容され、前記メインコールドランナー及び前記サブコールドランナー毎に周波数を設定することにより、前記溶融樹脂の溶解状態を各所一定に維持するよう構成さていると好適である。
【００１５】
このように、構成されているため、超音波による振動で、溶融樹脂を適切に撹拌して効率よく加温することができる。
また、メインコールドランナー及びサブコールドランナーの少なくとも一方に超音波振動子を収容するよう構成されているため、どのキャビティ付近においても、溶融樹脂の溶融状態を有効に維持することができる。
更に、所謂ホットランナー形式のように、末端に近い、つまり各キャビティに近いサブコールドランナーが直接加熱状態となることはないため、成型品の取出し時に冷却を行う必要がなく、歩留まりを良くすることができる。
このため、異種形状の成型品を多数形成する場合であっても、最適な保持圧力がかかるようにすることができるとともに、品質の高い成型品を歩留まり良く簡易に製造することができる。
【００１６】
更に、本発明に係る射出成型装置において、前記超音波振動子は、前記溶融樹脂射出装置からの前記超音波振動子の配設距離、各キャビティへの充填時間、のいずれか若しくは双方に少なくとも相関して周波数が設定されるよう構成されていると好適である。
【００１７】
また、本発明に係る射出成型品の製造方法において、前記周波数は、前記溶融樹脂射出装置から前記超音波振動子までの距離、各キャビティへの充填時間、のいずれか若しくは双方に少なくとも相関して設定されるよう構成されていると好適である。
【００１８】
例えば、溶融樹脂射出装置からの超音波振動子の配設距離が大きくなればなる程、各キャビティへの充填時間が長くなればなる程、溶融樹脂の温度が低下し、溶融樹脂の粘度が高くなる。
よって、これら溶融樹脂射出装置からの超音波振動子の配設距離、各キャビティへの充填時間に少なくとも相関して、周波数を決定することにより、溶融樹脂の温度及び粘度を一定に保つことができる。
よって、異種形状の成型品を多数形成する場合であっても、最適な保持圧力がかかるようにすることができるとともに、品質の高い成型品を歩留まり良く簡易に製造することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る射出成型装置及び射出成型品に製造方法によれば、振動子をランナー内部に収容して、この振動子によりランナー内部を通過する溶融樹脂に振動を与えることによって、分子レベルで発生する摩擦熱で溶融樹脂を加温して溶融状態を維持することができる。
よって、溶融樹脂の溶融状態を維持することができるとともに、従来技術のように型自体を加熱しないため、冷却のためのエネルギー（コスト）と手間を省くことができる。
また、溶融状態が維持されるため、保持圧力を付加した場合にも、溶融樹脂の粘度が高くなることがなく（温度低下による粘度上昇が防止される）、末端部分（キャビティ付近）でも十分な保持圧力が維持できる。
よって、異種形状の成型品を多数形成する場合であっても、最適な保持圧力がかかるようにすることができるとともに、品質の高い成型品を歩留まり良く簡易に製造することができる。
更に、コールドランナーの面積を均一かつ最小とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下に説明する構成は本発明を限定するものでなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
本実施形態は、コールドランナーの面積を均一かつ最小とし、各キャビティへの樹脂充填バランス及び保持圧力バランスを制御して高い歩留りを実現することが可能な射出成型装置及び射出成型品の製造方法に関するものである。
【００２１】
図１乃至図３は、本発明の一実施形態を示すものであり、図１は射出成型装置を示す説明図、図２は加振手段の説明図、図３はコールドランナーの説明図である。
【００２２】
図１に本実施形態に係る射出成型装置Ｓの説明概略図を示す。
本実施形態に係る射出成型装置Ｓは、型としての金型１、溶融樹脂射出装置２、加振手段３を主要構成としている。
本実施形態に係る金型１は、一般に使用される公知の射出成型用の金型の基本形状と同様の構成となっている。
この金型１には、キャビティ１１ａ乃至１１ｌ、メインコールドランナー１２ａ、サブコールドランナー１３ａ乃至１３ｅが形成されている。
【００２３】
キャビティ１１ａ乃至１１ｌは、射出成型品の立体形状に整合する空洞として形成されている。
なお、図１に係る各キャビティ１１ａ乃至１１ｌは、形状の例示であり平面形状で記載している。
本実施形態におけるメインコールドランナー１２ａは、溶解樹脂の通路であり、金型１の長手方向と略平行に形成されている。
このメインコールドランナー１２ａは、略円筒形状に穿孔されている。
【００２４】
本実施形態に係るサブコールドランナー１３ａ乃至１３ｅは、メインコールドランナー１２ａから分岐した溶融樹脂流路であり、メインコールドランナー１２ａと同様に略円筒形状に穿孔されている。
このサブコールドランナー１３ａ乃至１３ａの径は、メインコールドランナー１２ａの径と同径となるように形成されている。
【００２５】
本実施形態に係る溶融樹脂射出装置２は、公知の溶融樹脂射出装置が使用されている。
この装置は、加熱シリンダとスクリュを主要構成とし、加熱シリンダの樹脂投入孔から投入された樹脂材料をスクリュで撹拌しながら加熱して融解するとともに、このスクリュで加熱シリンダ先端部まで送り出す。
加熱シリンダの先端側には射出用ノズルが接続されており、この射出用ノズルはメインコールドランナー１２ａにゲートを介して接続されている。このゲートを開放することにより、この加熱シリンダ先端部から射出用ノズルまで送り出された樹脂がメインコールドランナー１２ａ内に射出される。
【００２６】
メインコールドランナー１２ａ、及びこのメインコールドランナー１２ａから分岐して形成されたサブコールドランナー１３ａ乃至１３ｅは、各キャビティ１１ａ乃至１１ｌに連結されている。
このように構成されているため、メインコールドランナー１２ａに射出された溶融樹脂は、このメインコールドランナー１２ａ及びサブコールドランナー１３ａ乃至１３ｅ内を移動して、各キャビティ１１ａ乃至１１ｌに充填される。
このとき、溶融樹脂の移動を促進するために、押圧を付加できる構成とされていてもよい。
【００２７】
本実施形態に係る加振手段３は、図２に示すように、高周波発振回路３１、超音波発振装置３２、ホーン３３、振動子としての超音波振動子３４を主要構成としている。
本実施形態に係る高周波発振回路３１は、高周波の励振電圧を発生し、本実施形態に係る超音波発振装置３２は、この励振電圧を超音波振動に変換する。
本実施形態に係るホーン３３は、超音波発振装置３２から伝播された超音波振動を増幅し、超音波振動子３４に供給する。
ただし、構成は、これに限られることはなく、溶融樹脂に接触する超音波振動子３４を超音波振動させることができる構成であればどのような構成であってもよい。
【００２８】
超音波とは、人間の聴覚器官では捉えられない周波数の高い音波であり、一般的に２０ｋＨｚ以上の音波を指す。
この超音波は、物質を振動させることにより、この物質を媒体として伝播する。
つまり、超音波振動子３４から発生する超音波を溶融樹脂に接触させれば、この溶融樹脂を振動させることができる。
【００２９】
つまり、超音波の振動は、メインコールドランナー１２ａ及びサブコールドランナー１３ａ乃至１３ｅ内を通過する溶融樹脂に触れて、圧力波として伝播される。
このため、溶融樹脂の分子レベルの摩擦熱により、溶融樹脂の温度を上昇させることができる。
また、キャビテーションを引き起こす程度の大きな振動を与えると、局所的に現れる圧力低下部分に形成された極めて小さな気泡が連続して破壊されるため、溶融樹脂の温度を大きく上昇させることができる。
つまり、圧力波のサイクルが負の場合に形成された気泡が、圧力波のサイクルが正の場合につぶれるという現象が繰り返され、溶融樹脂に激しい振動を与えることができ、より大きな温度上昇を引き起こすことができる。
【００３０】
このように、加振手段３により、超音波振動子３４に伝播される超音波の周波数を変化させることにより、溶融樹脂の温度を制御することができる。
よって、使用される溶融樹脂の種類、充填時間等の様々な条件に応じて、溶融樹脂の温度を制御して、より細かな制御を行うことができる。
【００３１】
また、加振手段３を複数設置すれば、更に、細かな制御を行うことができる。
例えば、メインコールドランナー１２ａとサブコールドランナー１３ａ乃至１３ｅとで別個に加振手段３を設ければ、末端に近くなる（各キャビティ１１ａ乃至１１ｌに近くなる）サブコールドランナー１３ａ乃至１３ｅ側の周波数を大きくして、溶融樹脂の温度上昇幅を大きくすることができる。
このように構成することによって、溶融樹脂射出装置２から距離があり、樹脂温度が低くなる各キャビティ１１ａ乃至１１ｌ付近の樹脂温度を有効に上昇させることができる。
【００３２】
また、サブコールドランナー１３ａ乃至１３ｅそれぞれに、加振手段３を設けて、溶融樹脂射出装置２から距離が遠くなる程、高い周波数で超音波振動子３４を振動させるように構成してもよい。
もちろん、一個の加振手段で、メインコールドランナー１２ａ及びサブコールドランナー１３ａ乃至１３ｅ各々別個に、振動数を設定することができるように構成されていてもよい。
【００３３】
図３に、メインコールドランナー１２ａ及びサブコールドランナー１３ａ乃至１３ｅ内への振動子３４の収容状態を示す（図は、サブコールドランナー１３ａ内に収容された超音波振動子３４を示す）。
図３に示すように、本実施形態に係る振動子３４は、メインコールドランナー１２ａ及びサブコールドランナー１３ａ乃至１３ｅ内に収容されて、直接溶融樹脂に接触して、溶融樹脂を超音波振動させることにより、加温する。
【００３４】
このように、本実施形態においては、メインコールドランナー１２ａ及びサブコールドランナー１３ａ乃至１３ｅ内に、超音波振動子３４を収容する。
この振動子３４を振動させることによって、メインコールドランナー１２ａ及びサブコールドランナー１３ａ乃至１３ｅ内の溶融樹脂は、振動子３４より伝播された超音波振動により加温される。
なお、振動子３４の設置範囲は、メインコールドランナー１２ａ及びサブコールドランナー１３ａ乃至１３ｅ内のどの場所でもよい（図１の黒塗り箇所参照）。
【００３５】
このように、メインコールドランナー１２ａ及びサブコールドランナー１３ａ乃至１３ｅ内の溶融樹脂温度を保つことにより、溶融樹脂の溶融状態が維持できるため、保持圧力（溶融樹脂の射出後に各キャビティ１１ａ〜１１ｌ内の隅々にまで十分溶融樹脂が行き渡るように付加される押圧）を付加した場合にも、溶融樹脂の粘度が高くなることがなく（温度低下による粘度上昇が防止される）、末端部分（各キャビティ１１ａ〜１１ｌ付近）でも十分な保持圧力が維持できる。
よって、異種形状の成型品を多数形成する場合であっても、最適な保持圧力がかかるようにすることができる。
【００３６】
また、所謂ホットランナー形式のように、末端に近い、つまり各キャビティ１１ａ乃至１１ｌに近いサブコールドランナー１３ａ乃至１３ｅが直接加熱状態となることはないため、成型品の取出し時に冷却を行う必要がなく、歩留まりを良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係る射出成型装置を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る加振手段の説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るコールドランナーの説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１‥金型、１１ａ〜１１ｌ‥キャビティ、１２ａ・・メインコールドランナー、
１３ａ〜１３ｅ‥サブコールドランナー、
２‥溶融樹脂射出装置、
３‥加振手段、
３１‥高周波発振回路、３２‥超音波発振装置、３３‥ホーン、３４‥超音波振動子、
Ｓ‥射出成型装置
【図１】
2009285974.tif 000003
【図２】
2009285974.tif 000004
【図３】
2009285974.tif 000005