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発明の名称 成形金型
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−69355(P2007−69355A)
公開日 平成19年3月22日(2007.3.22)
出願番号 特願2005−255567(P2005−255567)
出願日 平成17年9月2日(2005.9.2)
代理人 【識別番号】100080621
【弁理士】
【氏名又は名称】矢野 寿一郎
発明者 中谷 正利
要約 課題
従来の射出成形装置では、脱気路を通じてキャビティ内のガスを外部に排出することが可能となっているが、排出されるガスは脱気路内を通過する途中で冷却されて固化してしまうものもあり、脱気性能が低下することとなっていた。

解決手段
成形時に、キャビティ7内に充填される被成形部材である溶融樹脂から発生するガスを、外部へ排出するための脱気路12を備えた成形金型であって、
特許請求の範囲
【請求項1】
成形時に、キャビティ内に充填される被成形部材から発生する揮発成分を、外部へ排出するための脱気路を備えた成形金型であって、
前記脱気路に、該脱気路の温度調節を行う温度調節手段を備え、
該温度調節手段は、脱気路を、前記揮発成分の融点以上の温度に温度調節する、
ことを特徴とする成形金型。
【請求項2】
前記脱気路には、さらに該脱気路の温度を検出する温度検出手段が備えられることを特徴とする請求項1に記載の成形金型。
【請求項3】
成形時に、キャビティ内に充填される被成形部材から発生する揮発成分を、外部へ排出するための脱気路を備えた成形金型であって、
前記脱気路のキャビティへの開口部には、複数の平板状部材を、所定間隔を隔てて積層して構成した脱気コアが設置され、
前記脱気コアに、該脱気コアの温度調節を行う温度調節手段を備え、
該温度調節手段は、脱気コアを、前記揮発成分の融点以上の温度に温度調節する、
ことを特徴とする成形金型。
【請求項4】
前記脱気コアには、さらに該脱気コアの温度を検出する温度検出手段が備えられることを特徴とする請求項3に記載の成形金型。


発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、成形時に、キャビティ内に充填される被成形部材から発生する揮発成分を、外部へ排出するための脱気路を備えた成形金型の構成に関する。
【背景技術】
【0002】
一般的に、射出成形は、図9に示すような成形金型101の上型102と下型103との間に形成されたキャビティ107内に、加熱・圧縮した溶融樹脂原料を充填して、該成形金型101内で保圧、冷却した後に取り出すプロセスを経て行われる。
この場合、キャビティ107内に充填される溶融樹脂には低融点となる低分子量成分が含まれており、該キャビティ107内に溶融樹脂を充填する際に、前記低分子量成分が揮発して該キャビティ107内にガスが発生する。
溶融樹脂は、成形金型101のランナー105からゲート106を通じてキャビティ107内へ充填されるが、元々キャビティ107内に溜まっていた空気および溶融樹脂から発生したガスは、該キャビティ107内に流れ込む溶融樹脂の圧力によって、パーティングラインPLを形成する上型102と下型103との合わせ面や、押し出し用のピン108と該ピン108が挿入されている孔108aとの隙間から、成形金型101の外部へ排出されていく。
【0003】
しかし、ガスが上型102と下型103との合わせ面や、ピン108と孔108aとの隙間から排出される際には、成形金型101の温度が低いためにガス成分が排出途中で固化して、該合わせ面や隙間に堆積していくこととなる。
このように、上型102と下型103との合わせ面やピン108と孔108aとの隙間に堆積物が溜まると、成形金型101の開閉動作時等に堆積物が、成形品の意匠面を成形するキャビティ107面上に落下して、次ショット以降の成形品の意匠面に、落下した堆積物の跡が残る等の外観不良が発生する原因となる。
【0004】
このため、成形金型のキャビティ内と外部とを連通する脱気路を形成し、該脱気路を通じてキャビティ内のガスを外部へ排出するようにした例がある。
例えば、特許文献1では、離型剤や酸化防止剤や未反応モノマー等の低分子量成分が気化して生じたガスを、成形金型に形成したガスベントを通じて外部へ排出する技術が開示されている。
【特許文献1】特開2004−209814号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
前述の特許文献1に示した射出成形装置等では、前記脱気路を通じてキャビティ内のガスを外部に排出することが可能となっているが、排出されるガスは低融点成分であるため、脱気路内を通過する途中で冷却されて固化してしまうものもある。
そして、脱気路内で固化したガスが、時間が経つとともに堆積して該脱気路を塞ぐようになり、脱気性能が低下することとなっていた。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決する成形金型は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項1記載のごとく、成形時に、キャビティ内に充填される被成形部材から発生する揮発成分を、外部へ排出するための脱気路を備えた成形金型であって、前記脱気路に、該脱気路の温度調節を行う温度調節手段を備え、該温度調節手段は、脱気路を、前記揮発成分の融点以上の温度に温度調節する。
これにより、脱気路に低融点成分が固化して堆積することがなく、成形金型の脱気性能が低下することがない。
つまり、脱気路で固化することなくガス状態を保持した低融点の揮発成分は、成形時における溶融樹脂充填に伴い外部側へ押し出されるため、該脱気路内に低融点成分が堆積することがなく、綺麗な状態を維持することができる。
そして、脱気路内に低融点成分が堆積した場合のように、成形金型を分解して、脱気路を清掃するといった、煩雑なメンテナンスを行う必要がなく、メンテナンスフリーとなって、成形金型の保全工数を大幅に減少させることができる。
【0007】
また、請求項2記載のごとく、前記脱気路には、さらに該脱気路の温度を検出する温度検出手段が備えられる。
これにより、脱気路の温度が低くなったときにのみ、自動的に該脱気路の温度を上昇させることができ、確実かつ省エネルギーで脱気路内に低融点成分が堆積することを防止できる。
【0008】
また、請求項3記載のごとく、成形時に、キャビティ内に充填される被成形部材から発生する揮発成分を、外部へ排出するための脱気路を備えた成形金型であって、前記脱気路のキャビティへの開口部には、複数の平板状部材を、所定間隔を隔てて積層して構成した脱気コアが設置され、前記脱気コアに、該脱気コアの温度調節を行う温度調節手段を備え、該温度調節手段は、脱気コアを、前記揮発成分の融点以上の温度に温度調節する。
これにより、脱気コアに低融点成分が固化して堆積することがなく、脱気コアの脱気性能が低下することがない。
つまり、脱気コア内で固化することなくガス状態を保持した低融点成分は、成形時における溶融樹脂充填に伴い脱気孔側へ押し出されるため、該脱気コア内に低融点成分が堆積することがなく、綺麗な状態を維持することができる。
従って、脱気コア内に低融点成分が堆積した場合のように、成形金型を分解して、該成形金型から該脱気コアを取り外して清掃するといった、煩雑なメンテナンスを行う必要がなく、メンテナンスフリーとなって、成形金型の保全工数を大幅に減少させることができる。
【0009】
また、請求項4記載のごとく、前記脱気コアには、さらに該脱気コアの温度を検出する温度検出手段が備えられる。
これにより、脱気コアの温度が低くなったときにのみ、自動的に該脱気コアの温度を上昇させることができ、確実かつ省エネルギーで脱気コア内に低融点成分が堆積することを防止できる。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、脱気路に低融点成分が固化して堆積することがなく、成形金型の脱気性能が低下することがない。
従って、成形金型を分解して脱気路を清掃するといった、煩雑なメンテナンスを行う必要がなく、メンテナンスフリーとなって、成形金型の保全工数を大幅に減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。
【0012】
まず、本発明にかかる成形金型の概略構成について説明する。
図1に示すように、成形金型1は高分子樹脂の射出成形に用いられる金型であり、上型2と下型3とを備えている。
上型2と下型3との間にはキャビティ7が形成されており、該上型2と下型3との合わせ面はパーティングラインPLとなっている。
【0013】
キャビティ7には、加熱・圧縮された溶融樹脂原料が、成形金型1のランナー5からゲート6を通じて充填される。充填された溶融樹脂はキャビティ7内で保圧、冷却されて固化し、成形品となって成形金型1から取り出される。
また、成形金型1には、成形品の取り出し時に、該成形品の離型を容易にするための押し出しピン8が設けられており、該押し出しピン8は、成形金型1に形成されるピン孔8aに摺動自在に挿入されている。
【0014】
上型2のキャビティ7には、該キャビティ7内と成形金型1外部とを連通する脱気路である脱気孔12が形成されており、該脱気孔12におけるキャビティ7側端部には、脱気路の一部を構成する脱気コア11が設けられている。
該脱気コア11は、キャビティ7の溶融樹脂の流れ方向における下流側端部、すなわちキャビティ7の末端部に配置され、さらに、成形金型1により成形される成形品の非意匠面を形成する側のキャビティ面7aに配置されている。
【0015】
図2、図3に示すように、前記脱気コア11は、複数の開口スリット11d・11d・・・が形成されるスリット部11aと、該スリット部11aの両側に配置される固定部11b・11bとで構成されており、表面F側がキャビティ面7aと面一になるように、上型2に取り付けられている。また、脱気コア11の裏面B側は、前記脱気孔12に接続されている。
【0016】
また、脱気コア11内部には、ヒータ31・31が備えられており、該ヒータ31・31により、該脱気コア11(特にスリット部11a)の温度調節を行うようにしている。
各ヒータ31へ電力供給を行うリード線31aは、固定部11bに形成される配線用孔11fを通じて、脱気コア11の裏面B側まで案内され、脱気コア11の裏面B側から脱気孔12を通じて成形金型1外部まで導かれている。
【0017】
なお、本例においては、下型3のキャビティ面7aが成形品の意匠面を形成するように構成されているため、脱気コア11を上型2のキャビティ面7aに設置しているが、成形品の意匠面を形成するキャビティ面7aが上型2にあるときは、脱気コア11を下型3側へ設置することもできる。
【0018】
図4〜図6に示すように、スリット部11aは、複数のプレート21を積層して構成されている。
プレート21は平板状部材であって、脱気コア11の表面F側のスリット形成部21aと、該スリット形成部21aより裏面B側に位置する脱気通路部21bと、脱気コア11の裏面B側に位置する連結部21cとを備えている。プレート21の連結部21cには連結孔21dが形成されている。
また、前記脱気通路部21bには、前記ヒータ31が貫通するヒータ孔21eが形成されている。
【0019】
プレート21においては、脱気通路部21bの板厚よりもスリット形成部21aの板厚の方が厚く形成され、スリット形成部21aの板厚よりも連結部21cの板厚の方が厚く形成されている。
従って、複数のプレート21を積層すると、各プレート21の連結部21c同士が当接するとともに、各プレート21のスリット形成部21a間および脱気通路部21b間に所定の隙間が形成される。
【0020】
このように、プレート21のスリット形成部21aおよび脱気通路部21bは、所定の隙間を隔てて積層されており、各スリット形成部21a間に形成される隙間が、脱気コア11の表面Fに位置する前記開口スリット11dとなっている。
そして、開口スリット11dを形成する、スリット形成部21aが、脱気コア11のガス取入部となっている。
また、図7に示すように、脱気通路部21bの板厚よりもスリット形成部21aの板厚の方が厚く形成されているので、脱気通路部21b間に形成される隙間寸法tbは、スリット形成部21a間に形成される隙間寸法taよりも大きくなっている。
【0021】
また、前記固定部11bは、例えばブロック状部材にて形成されており、該固定部11bにはプレート21の積層方向に貫通する連結孔11eが形成されている。
そして、固定部11bの連結孔11eと各プレート21の連結部21cとにボルト等の締結部材を挿入して締結することで、積層した複数のプレート21・21・・・、および該プレート21・21・・・の両側に配置される固定部11bを連結し、脱気コア11が構成されている。
【0022】
このように構成される脱気コア11においては、脱気通路部21b間に形成される隙間は該脱気コア11の裏面B側にまで連続して形成されており、脱気コア11の表面A側と裏面B側とは、スリット形成部21aおよび脱気通路部21bにより連通している。
従って、脱気コア11を、その表面Fがキャビティ面7aと面一になるように、上型2に設置することで、スリット形成部21aがキャビティ7内のガスの取入部となり、該スリット形成部21aの開口スリット11dから取り入れたキャビティ7内のガスを、スリット形成部21aのガス流れ方向における下流側に位置する脱気通路部21bを通じて、前記脱気孔12へ排出することが可能となる。
【0023】
ここで、各スリット形成部21a間に開口スリット11dが形成される脱気コア11の表面Fは、キャビティ7内に充填される溶融樹脂と接するため、該開口スリット11dの隙間寸法taは、該開口スリット11dに溶融樹脂が入り込まないだけの小さな寸法に設定してある。隙間寸法taは、例えば、本例の場合は0.03mm程度に設定している。
これに対し、スリット形成部21aに隣接して配置される脱気通路部21b間の隙間寸法tbは、開口スリット11dの隙間寸法taよりも大きく設定されており、例えば、本例の場合は0.2mm程度以上となるように設定している。
また、スリット形成部21aの表面F側から裏面B側にかけての寸法tc(図7図示)は、小さいほど脱気抵抗を小さくできるが、意匠面側の加工性および意匠の変更自由度を考慮した最小寸法に設定している(本例の場合は2.0mm程度以下に設定している)。
【0024】
このように、開口スリット11dのスリット幅(スリット形成部21a間の隙間)寸法taを、溶融樹脂が入り込まない程度の小さな寸法に設定して、溶融樹脂のキャビティ7からの漏れを防止している。
また、脱気コア11は、複数のプレート21をスリット幅寸法taだけ隔てながら積層して構成しているので、積層したプレート21の枚数分だけ開口スリット11dを形成することができる。
【0025】
従って、脱気コア11においては、表面Fに開口する開口部の面積は、(スリット幅寸法ta)×(開口スリット11dの長さ寸法La(図2図示))×(開口スリット11dの数)となり、プレート21を多数積層することで、大きな開口面積を確保することが可能である。
これにより、溶融樹脂のキャビティ7からの漏れを防止するべく、開口スリット11dのスリット幅寸法taを小さく設定した場合でも、キャビティ7内のガスを排出するのに十分な開口面積を確保することが可能となる。
そして、キャビティ7内のガスの、成形金型1のパーティングラインPL部分や押し出しピン8とピン孔8aとの隙間部分からの排出量を低減して、これらの部分に固化したガス成分が堆積することを防止し、成形金型1の開閉動作時等に、堆積物が成形品の意匠面を成形するキャビティ面7a上に落下して、次ショット以降の成形品の意匠面に、落下した堆積物の跡が残る等の外観不良が発生することを防止できる。
【0026】
また、プレート21を薄板状に形成して、その厚み寸法td(図7図示)を小さく設定することで、多数のプレート21を積層した場合でも、脱気コア11の表面Fが占める面積を小さくすることができるので、コンパクトな脱気コア11にて大きな開口面積を得ることが可能である。前記厚み寸法tdは、例えば、本例の場合は1.0mm程度に設定している。
【0027】
また、キャビティ7内のガスは、開口スリット11dから脱気コア11内に侵入し、脱気コア11のスリット形成部21a→脱気通路部21b→脱気孔12の順に通過していくが、スリット形成部21aのガス流れ方向における下流側に位置する脱気通路部21bの隙間寸法tbは、該スリット形成部21aの隙間寸法taよりも大きく形成されているので、脱気コア11内を流れるガスの受ける抵抗を小さくすることができる。
これにより、開口スリット11dから脱気コア11内に侵入したガスが脱気通路部21bを通過し易くなり、脱気コア11の脱気流量を大きくすることができるため、脱気コア11を高効率なガス排出装置に構成することができ、該脱気コア11をコンパクトに構成しながら、キャビティ7内のガスの殆どを脱気コア11から排出することが可能となる。
【0028】
ここで、前述のごとく、脱気コア11から外部へ排出されるキャビティ7内のガスは、キャビティ7内に充填される被成形部材である溶融樹脂に含まれる低融点成分が揮発した揮発成分である。
該低融点成分の融点は、例えば70℃程度であり、主に帯電防止剤やタルク分散剤や光安定剤等で構成されている。
また、成形時にキャビティ7内に溶融樹脂を充填して成形金型1を冷却した場合、該成形金型1は低融点成分の融点よりも低い温度(例えば40℃程度)にまで低下し、成形金型1に装着されている脱気コア11も、低融点成分の融点よりも低い温度となる。
【0029】
これにより、このままでは、脱気コア11を通過するガスが、該脱気コア11により冷却されて固化し、脱気コア11のスリット部11aに堆積することとなる。
そこで、本成形金型1においては、脱気コア11に設けられるヒータ31・31により、該脱気コア11の温度をガスが固化しない温度に調節し、脱気コア11を通過するガスが冷却により固化しないようにしている。
つまり、脱気コア11の温度が、揮発成分であるガスを構成する低融点成分の融点以上の温度になるように、ヒータ31・31により温度調節を行い、その温度を維持する。ヒータ31・31により維持する脱気コア11の温度は、例えば開口スリット11dの部分の温度が70℃〜100℃程度の温度範囲に入るような、さらには80℃程度になるような温度としている。
【0030】
このように、ヒータ31・31により、脱気コア11の温度を、ガスを構成する低融点成分の融点以上の温度になるように調節することで、脱気コア11を構成するプレート21のスリット形成部21aや脱気通路部21bに低融点成分が固化して堆積することがなく、脱気コア11の脱気性能が低下することがない。
つまり、脱気コア11内で固化することなくガス状態を保持した低融点成分は、成形時における溶融樹脂充填に伴い脱気孔12側へ押し出されるため、該脱気コア11内に低融点成分が堆積することがなく、綺麗な状態を維持することができる。
【0031】
従って、脱気コア11内に低融点成分が堆積した場合のように、成形金型1を分解して、該成形金型1から該脱気コア11を取り外して清掃するといった、煩雑なメンテナンスを行う必要がなく、メンテナンスフリーとなって、成形金型1の保全工数を大幅に減少させることができる。
【0032】
また、脱気コア11には、該脱気コア11の温度を検出する温度センサ32が備えられている。本例の場合は、温度センサ32は前記ヒータ31に一体的に設けられている。
図8に示すように、該温度センサ32およびヒータ31は温度制御装置35に接続されており、該温度センサ32にて検出された脱気コア11の温度が、予め設定された温度よりも低くなった場合にヒータ31を作動させて、該脱気コア11を設定した所定の温度となるまで上昇させるようにしている。
例えば、温度センサ32にて検出した脱気コア11の温度が70℃を下回った場合に、ヒータ31を作動させるように構成することができる。
【0033】
これにより、脱気コア11の温度が低くなったときにのみ、自動的に該脱気コア11の温度を上昇させることができ、確実かつ省エネルギーで脱気コア11内に低融点成分が堆積することを防止できる。
【0034】
また、成形時に、脱気コア11を低融点成分の融点以上に温度調節することが、成形品の出来に影響を与える場合には、成形時にはヒータ31をオフしておき、成形時以外のときにヒータ31をオンさせて、低融点成分を溶融させたうえで、エアブローなどで低融点成分を飛散させて除去することができる。
この場合も、成形金型1を分解して、脱気コア11を取り外す必要がないので、成形金型1の保全工数を大幅に減少させることができる。
【0035】
なお、本例では、ヒータ31を脱気コア11に設けた例について説明を行ったが、該ヒータ31は、脱気孔12の部分に設けることもできる。さらには、脱気孔12の部分と脱気コア11との両方に設けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】本発明にかかる成形金型を示す側面断面図である。
【図2】成形金型に備えられる脱気コアを示す正面図である。
【図3】脱気コアを示す側面図である。
【図4】脱気コアのスリット部を構成するプレートを示す下面図である。
【図5】脱気コアのスリット部を構成するプレートを示す側面図である。
【図6】積層したプレート間に形成される隙間を示す側面図である。
【図7】スリット部における開口スリットの部分を示す拡大側面図である。
【図8】脱気コア内に設けられるヒータおよび温度センサを示す概略図である。
【図9】従来の成形金型を示す側面断面図である。
【符号の説明】
【0037】
1 成形金型
2 上型
3 下型
7 キャビティ
7a キャビティ面
11 脱気コア
11a スリット部
12 脱気孔
31 ヒータ
32 温度センサ




 

 


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