(57)【要約】【課題】射出圧縮成形と射出発泡成形を組み合わせて行う為の、設計の自由度が高い金型の肉厚可変機構を提供する。【解決手段】可動型の型板を外側部分のバリアブルコアと内側の中子に分割し、さらにバリアブルコアを型閉および型開方向に寸動する第１バリアブルコアと、キャビティに対して外側方向にスライドする第２バリアブルコアに分割した構成とする。第１バリアブルコアによってキャビティの容積を可変させ、射出圧縮および射出発泡成形を行い、第２バリアブルコアによって製品立壁部のキャビティ容積を増加させて立壁部に充填された溶融樹脂の発泡を可能にする。【選択図】図６
2009279850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
型板を外側のバリアブルコアと内側の中子に分割した構成とし、該バリアブルコアは該中子に対し、型開および型閉方向に相対的に移動自在とする。該バリアブルコアと該中子およびこれらを有する型板と対向する型板によって形成されるキャビティを、あらかじめ圧縮代を見込んで拡張しておき、該キャビティ内に溶融樹脂を射出後、該バリアブルコアを寸動させることで該キャビティの容積を減少させ、該溶融樹脂を充填、加圧して圧縮することを特徴とする金型の肉厚可変機構。
【請求項２】
型板を外側のバリアブルコアと内側の中子に分割した構成とし、該バリアブルコアは該中子に対し、型開および型閉方向に相対的に移動自在とする。該バリアブルコアと該中子およびこれらを有する型板と対向する型板によって形成されるキャビティ内に発泡剤を含む溶融樹脂を射出、充填後、該バリアブルコアを発泡代を見込んだ位置に寸動させることで該キャビティの容積を増加させ、充填された該溶融樹脂を減圧して発泡させることを特徴とする金型の肉厚可変機構。
【請求項３】
型板を外側のバリアブルコアと内側の中子に分割した構成とし、該バリアブルコアは該中子に対し、型開および型閉方向に相対的に移動自在とする。該バリアブルコアと該中子およびこれらを有する型板と対向する型板によって形成されるキャビティを、あらかじめ圧縮代を見込んで拡張しておき、該キャビティ内に溶融樹脂を射出後、該バリアブルコアを寸動させることで該キャビティの容積を減少させ、該溶融樹脂を充填、加圧して圧縮した後、該バリアブルコアを発泡代を見込んだ位置に寸動させることで該キャビティの容積を増加させ、圧縮された該溶融樹脂を減圧して発泡させることを特徴とする金型の肉厚可変機構。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の肉厚可変機構において、前記バリアブルコアは寸動部の第１バリアブルコアとスライド部の第２バリアブルコアに分割した構成であり、前記溶融樹脂を発泡させる動作の際、該第１バリアブルコアの動作と独立して該第２バリアブルコアが金型の外側方向へと移動することで前記キャビティの製品立壁部にあたる箇所の容積を増加させ、該製品立壁部の発泡成形を行うことを特徴とする金型の肉厚可変機構。
【請求項５】
請求項１、請求項２、請求項３のいずれかに記載の肉厚可変機構において、前記バリアブルコアの寸動の駆動源としてアクチュエータを用いることを特徴とする金型の肉厚可変機構。
【請求項６】
請求項４に記載の肉厚可変機構を用いた射出発泡成形において、キャビティ内への溶融樹脂の充填時に生じるスキン層の強度を利用し、断裂したPLを持つ金型で該溶融樹脂の発泡を行うことを特徴とする発泡製品の製造方法。
【請求項７】
請求項４に記載の肉厚可変機構において、前記肉厚可変機構は前記第２バリアブルコアの動作を制御する発泡制御ロッドを有し、該発泡制御ロッドは前記第１バリアブルコアの動作に対して追従可能であり、また前記第１バリアブルコアの動作に対して独立した動作も可能であることを特徴とする金型の肉厚可変機構。
【請求項８】
請求項４に記載の肉厚可変機構を用いた射出発泡成形において、前記立壁部の発泡量は、型開方向への発泡量に対して独立して自在に制御可能であることを特徴とする発泡製品の製造方法。
【請求項９】
請求項４に記載の肉厚可変機構を用いた射出発泡成形において、前記立壁部の発泡タイミングは、型開方向への発泡タイミングに対して独立して自在に制御可能であることを特徴とする発泡製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャビティ内に溶融樹脂を射出し、金型を寸動させて該溶融樹脂の充填、圧縮を行った後、圧縮された該溶融樹脂の発泡を行う為、成形品の肉厚を可変させる機構を有する金型の肉厚可変機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出圧縮成形は、キャビティ内に溶融樹脂を射出した後、キャビティの容積を減じることでキャビティ内の溶融樹脂を充填、加圧して圧縮を行う、樹脂の充填性、金型形状の転写性を向上させることが可能な成形法として知られている。
【０００３】
射出発泡成形は、キャビティ内に発泡剤を含む溶融樹脂を射出、充填した後、キャビティの容積を増すことでキャビティ内の溶融樹脂を減圧して発泡を行う、軽量の成形品が作製可能な成形法として知られている。
【０００４】
射出圧縮成形および射出発泡成形を組み合わせて行う金型の従来の肉厚可変機構としては、特開平１０−２４４５４２号に示されるように、金型の外部に取付けられた装置を用いて、キャビティの容積を増減させるものがある。
【０００５】
しかしながら上記の技術では、発泡方向が型開方向に限定されているため、製品上の立壁部を発泡させることは不可能であった。またこのような従来の肉厚可変機構は、可動部を製品面のある金型の内側部分に設けているため、金型設計の自由度が低く、型上に押し上げ機構やスライド機構を設けることは困難で、それらを必要とする複雑な成形品を製造することが難しかった。さらに金型外部に独立に発泡機構を備える金型構造では、装置全体の薄型化に限界があり、小型化や軽量化が困難であった。
【特許文献１】特開平１０−２４４５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は上記の問題の解決を図ることのできる、射出圧縮成形と射出発泡成形を組み合わせて行うための金型の肉厚可変機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る射出成形用金型の肉厚可変機構は、外側の第１バリアブルコアおよび第２バリアブルコアと内側の中子に分割した可動側の型板を備え、その第１バリアブルコアの移動機構の駆動源として、アクチュエータAを外周部に備える浮動力発生板を可動型取付板の後部に備えている。このアクチュエータAの出力によって、第１バリアブルコアは中子に対して、型開および型閉方向に相対的に移動自在である。また浮動力発生板にはアクチュエータBが設けてあり、アクチュエータBの出力によって、型開および型閉方向に移動自在な、先端に傾斜角を設けた発泡制御ロッドを備えている。第２バリアブルコアはスライド部として第１バリアブルコアに組みつけられており、前記の発泡制御ロッドを嵌め合うため、前記の発泡制御ロッド先端部の傾斜角と等角度となるように開けられた穴部が設けられている。すなわち２種類のバリアブルコアとアクチュエータおよび発泡制御ロッドからなる肉厚可変機構が可動型に内蔵されている。第１バリアブルコアおよび第２バリアブルコアを中子に対して型閉方向に浮動した配置とすることで、あらかじめ圧縮代だけ拡張されたキャビティに発泡剤を含む溶融樹脂を射出した後、アクチュエータAの出力によって可動側型板の外側部分である第１バリアブルコアの型開方向に向かっての寸動、すなわちバリアブルコアと可動型の中子および固定側型板によって形成されるキャビティの容積が目標となる製品厚さを確保できる位置までのバリアブルコアの移動、を行い、キャビティの容積を減少させ、型締して内部の溶融樹脂を充填、圧縮する。型締後、アクチュエータAの出力によって第１バリアブルコアを型閉方向に寸動させてキャビティの容積を増加させ、キャビティ内に充填された溶融樹脂の発泡を行う。この第１バリアブルコアによる一連の型開、型閉方向への寸動による圧縮発泡工程の間、立壁部の発泡開始時までは発泡制御ロッドは第１バリアブルコアに追従して動作し、発泡制御ロッドの第１バリアブルコアに対する相対的な位置関係は変化しない。型締後、好ましくは第１バリアブルコアの型閉方向への寸動による発泡動作の開始時を基準として、第１バリアブルコアの発泡動作開始時から第１バリアブルコアの型閉方向への寸動の完了時までの時間の15〜35％時点において、アクチュエータBの出力が発泡制御ロッドを通じて第２バリアブルコアの可動型の外側方向へのスライド動作を開始させ、立壁部に充填された溶融樹脂の発泡を行う。すなわち立壁部の発泡は型開方向の発泡とは独立したタイミングと発泡量で行われるため、立壁部の発泡を型開方向の発泡に対して独立自在に制御可能である。このとき固定側型板および可動側の中子と可動側の第２バリアブルコアとの間に隙間が生じ、一時的に断裂したPLを持つ金型となるが、第２バリアブルコア動作時点のスキン層の強度が発泡圧を上回るため、このPLによってスキン層が破断することはなく、バリを生じることのない成形が可能である。これらが本発明の特徴である。
【０００８】
浮動力発生板に設置するアクチュエータAは、複数を均等に配置する等、第１バリアブルコアに対して均一に押圧力を加えられる構成であることが望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の実施により、立壁部を有する発泡製品の成形が可能になり、また射出圧縮発泡成形を行うための可動部を製品面の外側に設けることが可能になる為、押し上げ機構やスライド機構を型板の製品面に設けることが容易となり、それらを必要とする複雑な成形品を製造することができる。また、肉厚可変機構を金型自体に組み込まれた機構として型板内部に配置することで、肉厚可変機構全体の薄型化が可能になる。また立壁部の発泡に用いるスライド部を発泡制御ロッドによって制御し、アクチュエータを金型内部に組み込む本方式は、従来考えうるスライド動作のための駆動源を金型の周辺に張り出させて配置する方式に比して、成形および金型管理のいずれにおいてもその利は大なるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。図１は、肉厚可変機構を備えた可動型全体３１と固定型全体３２が閉鎖された状態を示す上断面図であり、この２つの金型によってキャビティ１４が形成されている。図２は可動型全体３１の一部破断の斜視図である。可動型全体３１は図示しない型締シリンダの出力により、固定型全体３２の方向に対して進退自在である。第１バリアブルコア１、第２バリアブルコア２、および可動型中子３が取付けられた可動型取付板４の後部には浮動力発生板５が取付けられている。第１バリアブルコア１は浮動力発生板５内部にアクチュエータとして設けられた油圧シリンダA６のピストンA７に接続されている。第２バリアブルコア２はスライド機構として第１バリアブルコア１に組みつけられており、また弾性体として設けられたスプリング１３の弾力によって常にキャビティ１４に対して外側方向へと押し付けられており、第２バリアブルコア２の穴部に嵌め合う発泡制御ロッド１０によって抑止されている。発泡制御ロッド１０は浮動力発生板５にアクチュエータとして設けられた油圧シリンダB８のピストンB９に接続されている。第２バリアブルコア２の穴部と発泡制御ロッド１０の先端には互いに面接触する等角度の傾斜面を設けてあり、発泡制御ロッド１０が第１バリアブルコア１に対して相対的に型開方向へと移動すると、スプリング１３の働きにより第２バリアブルコア２がキャビティ１４に対して外側方向へと移動する仕組みである。溶融樹脂の射出動作前には図１および図２に示すように、第１バリアブルコア１、第２バリアブルコア２は可動型中子３に対し、圧縮代だけ型閉方向に浮動した配置となっている。図３に示すように、第１バリアブルコア１に均等に押圧力を加えられるよう、複数の油圧シリンダA６が浮動力発生板５の外周に沿って備えられている。ピストンA７は圧力室２１または圧力室２２への加圧および図示しないコントローラの制御によって、型閉および型開方向への前進限および後退限の間において任意の位置で停止可能である。同様にピストンB９は圧力室２３または圧力室２４への加圧および図示しないコントローラの制御によって、型閉および型開方向への前進限および後退限の間において任意の位置で停止可能である。
【００１１】
圧縮時における肉厚可変機構の動作について説明する。発泡剤を含む溶融樹脂を固定側型板１１に設けられたゲート１２からキャビティ１４内に射出後、油圧シリンダA６の圧力室A２２に油圧を加えて出力を発生させることで、ピストンA７が第１バリアブルコア１を型開方向に寸動させる。このとき油圧シリンダB８の出力は停止しており、発泡制御ロッド１０と第２バリアブルコア２の摩擦抵抗により発泡制御ロッド１０は第１バリアブルコア１の動作に追従して動作する。また、このとき図示しない成形機の型締力により、固定側型板１１と浮動力発生板５はそれぞれ後方から押圧されている。
【００１２】
図４に示すように、第１バリアブルコア１、第２バリアブルコア２が型開方向に寸動したため、成形機の型締力によって第１バリアブルコア１、第２バリアブルコア２を除く可動型全体３１が型閉方向へと寸動し、型締が行われる。キャビティ１４の容積の減少によって溶融樹脂の充填、圧縮が行われ、キャビティ１４内の溶融樹脂は外周部から固化し、金型との境目にスキン層１５を形成する。
【００１３】
次に発泡時における肉厚可変機構の動作について説明する。図４の状態から油圧シリンダA６の圧力室A２１に油圧を加えて出力を発生させるとともに圧力室A２２の排圧を行うことで、ピストンA７が第１バリアブルコア１を型閉方向に押圧する。このため固定側型板１１方向に押し付けられた第１バリアブルコア１が第１バリアブルコア、第２バリアブルコア２を除く可動型全体３１を型開方向に押圧し、可動型中子３に対して第１バリアブルコア１、第２バリアブルコア２が相対的に型閉方向へと寸動してキャビティ１４が拡張される。ピストンA７の型閉方向への動作開始時には同時に油圧シリンダA８の圧力室A２３に油圧を加えて出力を発生させ、ピストンB９とピストンA７を同期させて発泡制御ロッド１０とバリアブルコア１の相対的な位置関係を保つが、ピストンA７の型閉方向への動作開始時を基準として、このピストンA７の型閉方向への動作開始時からピストンA７の型閉方向への動作完了時までの時間の15〜35%時点において(図５)、油圧シリンダB８の出力コントロールによってピストンB９による発泡制御ロッド１０の「発泡工程での可動型中子３に対する第１バリアブルコア１の型閉方向への相対移動量−第１バリアブルコア１が寸動しない状態において第２バリアブルコア２を所望の立壁部の発泡量を見込んだ位置へスライドさせるために必要な発泡制御ロッド１０の型開方向への移動量」となる位置への移動を開始させる。ピストンA７とピストンB９の動作の結果、図６に示すように、キャビティ１４の型開方向への容積が増加するとともに、スプリング１３の働きによって第２バリアブルコア２がキャビティ１４に対して外側方向へと移動し、キャビティ１４のうち、第２バリアブルコア２に接する立壁部の容積が増加し、充填された溶融樹脂が減圧されて発泡成形が行われる。このとき固定側型板１１および可動型中子３と第２バリアブルコア２の間に隙間が生じ、一時的に断裂したPLを持つ金型になるが、第２バリアブルコア２のスライド動作開始時点に固化しているスキン層１５の強度が樹脂の発泡圧を上回るため、スキン層１５が破れてバリを生じることなく成形が行われる。
【００１４】
本発明における実施形態は、上記の記述および図面によって説明した実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記肉厚可変機構の設置箇所は可動型ではなく固定型であってもよい。
【００１５】
また本実施形態においては、第１バリアブルコア１に均等な押圧力を加えるために複数のアクチュエータを同期させて用いているが、この代わりとして単一の環状アクチュエータを用いてもよい。またアクチュエータの形式は油圧シリンダに限られることはなく、油以外の流体圧や電動モータを用いたアクチュエータを用いてもよい。
【００１６】
また本実施形態においては、発泡制御ロッド１０を駆動させるアクチュエータの出力を停止させて第１バリアブルコア１の動作に追従させているが、アクチュエータ間の同期制御を行うことで発泡制御ロッド１０の動作を第１バリアブルコア１の動作に追従させてもよい。
【００１７】
また本実施形態においては、キャビティ内に射出した溶融樹脂を圧縮した後に発泡させているが、上記の実施形態における発泡工程を行わずに射出圧縮成形のみを行うこともできる。また溶融樹脂の射出前に第１バリアブルコアおよび第２バリアブルコアの可動型中子に対する型閉方向への浮動配置を行わないことでキャビティの圧縮代分の拡張を行わず、そのキャビティ内に溶融樹脂を充填して発泡工程を行うことで、圧縮工程を行わずに射出発泡成形のみを行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】あらかじめ圧縮代分を見込んでキャビティを拡張した状態で閉鎖された肉厚可変機構を有する可動型と固定型の上断面図である。
【図２】肉厚可変機構を有する可動型を示した一部破断の斜視図である。
【図３】浮動力発生板に内蔵するアクチュエータの配置を示した図である。
【図４】溶融樹脂の射出後、第１バリアブルコアおよび第２バリアブルコアを中子に対して型開方向に相対移動させて型締を行い、キャビティが縮小されて溶融樹脂の充填、圧縮が行われた状態の肉厚可変機構を有する可動型と固定型の上断面図である。
【図５】発泡動作時のピストンＡとピストンＢの動作開始の時間差を表した図である。
【図６】型締後、第１バリアブルコアおよび第２バリアブルコアを中子に対して型閉方向に発泡量だけ相対移動させ、発泡制御ロッドを「発泡工程での可動型中子に対する第１バリアブルコアの型閉方向への相対移動量−第１バリアブルコアが寸動しない状態において第２バリアブルコアを所望の立壁部の発泡量を見込んだ位置へスライドさせるために必要な発泡制御ロッドの型開方向への移動量」となる位置へ移動させて第２バリアブルコアをキャビティに対して外側方向へとスライドさせ、キャビティを拡張し溶融樹脂の発泡が行われた状態の肉厚可変機構を有する可動型と固定型が型締された状態の上断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１    第１バリアブルコア
２    第２バリアブルコア
３    可動型中子
４    可動型取付板
５    浮動力発生板
６    アクチュエータＡ
７    ピストンＡ
８    アクチュエータＢ
９    ピストンＢ
１０  発泡制御ロッド
１１  固定側型板
１２  射出ゲート
１３  スプリング
１４  キャビティ
１５  スキン層
２１，２２，２３，２４  圧力室
３１  可動型全体
３２  固定型全体
【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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