JP2009291990A - 成形用金型構造及び成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成形品のゲート周辺部の剛性を向上させる。
【解決手段】固定型１及び可動型２により形成されるキャビティ３に、ホットノズル４が有するスプール８から直接、溶融樹脂を充填させて成形品を成形する射出成形用金型構造において、ダイレクトゲート９に、放射状に延出する溝もしくはスリット１０を付設した。これにより、成形品のゲート周辺部にはリブが形成されることになり、成形品のゲート周辺部の剛性を向上させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、成形用金型構造及び成形方法に関し、より詳しくは、成形された製品のダイレクトゲート周辺部の剛性を向上させる技術に関する。

従来、成形材料の流動性を向上させるために、成形用金型のゲート形状として、圧損の少ないホットランナ金型のダイレクトゲートが多く採用されていた。図８に一般的なホットランナ金型のダイレクトゲートを採用した従来の成形用金型構造を示す。

図８において、８０は固定型である。８１は固定型８０に対して移動（進退）する可動型である。８２は固定型８０と可動型８１とを型合わせした状態において生じる空間であるキャビティであり、溶融樹脂が充填される。

８３は溶融樹脂をキャビティ８２に供給するホットノズルであり、８４をホットノズル本体とする。ホットノズル本体８４内において、８５は溶融樹脂が流れる樹脂通路である。８６は溶融樹脂の流入を制御するバルブピンであり、樹脂通路８５内を進退し樹脂通路を開閉させることで溶融樹脂のキャビティ８２への流入を制御する。８７はスプールであり、樹脂通路８５からの溶融樹脂をキャビティ８２に案内する通路である。

即ち、ダイレクトゲートとは、ランナを介さずにキャビティ８２に樹脂を注入充填させる金型構造をいう。なお、図８（Ａ）は、スプール８７が直接製品面に通じた構成を示しており、図８（Ｂ）は、ホットノズル本体８４が直接製品面に通じた構成を示している。後者の構造では、製品に残されたスプール部（スプール８７によって形成された突状部位）をカットする作業が省略できるというメリットがある。

特許文献１には、上述したようなダイレクトゲートを採用した金型構造が記載されている。

特開２００２−３４７０８４号公報

しかしながら、上述したような従来のホットランナ金型のダイレクトゲートを採用した金型構造においては、ホットランナ金型から直接製品にゲートを設けるため、製品のゲート周辺の温度が高く冷却されにくく、製品にヒケが生じてしまうという問題があった。

また、製品取り出し時に、製品のゲート対応部（製品におけるゲートに面した部位）の温度が高い、ゲートシールが完全でないといった問題に起因して、離型がスムーズに行われなかったり、ゲート対応部が変形してしまったりといった問題があった。係る問題を解決するためには、樹脂が十分に冷却されて変形しなくなる温度まで待って離型する方法が考えられるが、この場合には製造のサイクル時間が長期となってしまい生産性が低下するという問題があった。

本発明は係る問題点を解消するためになされたものであり、成形品のゲート周辺部の剛性を向上させると共に、成形品の歩留まり及び生産性を向上させる成形用金型構造等を提供することを目的とする。

本発明の成形用金型構造は、金型内に形成されるキャビティに成形機ノズルから直接又は間接的に、ダイレクトゲートを介して溶融樹脂を注入充填するようにした成形用金型構造であって、前記ダイレクトゲートに、放射状に延出する溝もしくはスリットを付設したことを特徴とする。
また、本発明の成形用金型構造において、前記ダイレクトゲートの溝もしくはスリットは、ノズル又はスプールの端部から放射状に延設され、前記キャビティに連通することを特徴とする。
また、本発明の成形用金型構造において、前記ダイレクトゲートの溝もしくはスリットは、前記ノズル又は前記スプールよりも外方へ延出する延長部を有することを特徴とする。
また、本発明の成形用金型構造において、前記ダイレクトゲートの溝もしくはスリットは、キャビティ側へオフセットされることを特徴とする。
また、本発明の成形方法は、金型内に形成されるキャビティに成形機ノズルから直接又は間接的に、ダイレクトゲートを介して溶融樹脂を注入充填するようにした成形用金型による成形方法であって、前記ダイレクトゲートに放射状に延出する溝もしくはスリットを付設し、前記溝もしくは前記スリットにより、成形品におけるダイレクトゲート対応部位にリブが形成付設されることを特徴とする。

本発明によれば、成形品のゲート対応部の剛性を向上させることができ、これにより成形品においてヒケが生じることを防止し、かつゲート対応部の変形を防止することができる。また、ゲート対応部の剛性の向上に伴い、ある程度樹脂温度が高い状態であっても離型することができるため生産性を向上させることができ、また、この際、ゲート対応部の変形も防止されるため歩留まりも向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１は本発明の実施の形態に係る射出成形用金型構造を説明する図である。図１（Ａ）は射出成形用金型構造の断面図である。図１（Ａ）において、１は固定型であり、１ａは固定型１のキャビティ面を示す。２は固定型１に対して移動（進退）する可動型であり、２ａは可動型２のキャビティ面を示す。３は固定型１と可動型２とを型合わせした状態において生じる空間であるキャビティであり、溶融樹脂が充填される。

４は溶融樹脂をキャビティ３に供給するホットノズルである。５をホットノズル本体とする。ホットノズル本体５において、６は溶融樹脂が流れる樹脂通路であり、７は溶融樹脂の流入を制御するバルブピンである。バルブピン７は、樹脂通路６内を進退し樹脂通路６を開閉させることで溶融樹脂のキャビティ３への流入を制御する。８はスプールであり、樹脂通路６からの溶融樹脂をキャビティ３に案内する通路である。

９はホットノズル本体５及びスプール８の先端（樹脂の流入側）に形成されたダイレクトゲートであり、溶融樹脂をキャビティ３に流入させるための出口である。即ち、本実施の形態においては、スプール８が直接製品面に通じるように構成され、不図示の成形機ノズルからの溶融樹脂をスプール８を介して間接的にキャビティ３に注入充填するホットランナ金型のダイレクトゲートを採用している。

ダイレクトゲート９は、図１（Ｂ）に示す図１（Ａ）におけるＺ−Ｚ断面に参照されるように、スプール８において十字型で放射状に分岐して拡がり、キャビティ面１ａに連通する形状を有している（図１（Ｃ）も参照のこと）。即ち、スプール８の端部には（樹脂の流入側）、スプール８の軸方向に放射状に延設された溝もしくはスリット１０が９０度等配で形成（付設）され、正面もしくはスプール８の軸方向から見て十字型となっている。

以上のように構成された射出成形用金型構造を用いて成形を行った場合には、図２に示すような成形品が成形される。図２は成形品のゲート対応部周辺を示す図である。図２に示す成形品２０において、２１は成形品２０の裏面を示し、２２はゲート対応部を示す。２３は成形品２０に残されたスプール対応部であり、２４はダイレクトゲート９の溝もしくはスリット１０によって形成された十字型のリブである。

このような成形品２０は、リブ２４が形成されているため、ゲート対応部２２の剛性が向上する。そのため、このリブ２４によりヒケが生じることを防止することができ、かつゲート対応部２２の変形を防止することができる。また、ゲート対応部２２の剛性の向上に伴い、ある程度樹脂温度が高い状態であっても固定型１から離型することができ、この際、ゲート対応部２２の変形を防止できるため、生産性及び歩留まりを向上させることができ、結果としてコストダウンの効果も望むこともできる。

図３〜図５は本実施の形態に係る射出成形用金型構造の変形例を示す図である。
図３においては、ダイレクトゲート９の溝もしくはスリット１０が固定型１に形成された延長部１１と連なり、成形品に形成されるリブを延長させる構成となっている。固定型１に形成された延長部１１は、キャビティ面１ａからスプール８の外周面に延出するテーパ状に形成され、かつ延長部１１の高さはダイレクトゲート９の高さもしくは深さと同じとされる（スプール８の軸方向において）。このような構成の場合には、ダイレクトゲート９の溝もしくはスリット１０と延長部１１とが一体となってゲートを構成する。

以上のような構成の場合には、図３（Ｂ）に示すような成形品３０が成形される。成形品３０においては、製品面３１のゲート対応部３２からスプール対応部３３を補強するためのリブ３４が形成され、リブ３４がテーパ面を有する。このような成形品３０は、リブ３４が形成されているため、ゲート対応部３２の剛性が向上する。そのため、このリブ３４によりヒケが生じることを防止することができ、かつゲート対応部３２の変形を防止することができる。また、ゲート対応部３２の剛性の向上に伴い、ある程度樹脂温度が高い状態であっても固定型１から離型することができ、この際、ゲート対応部３２の変形を防止できるため、生産性及び歩留まりを向上させることができ、結果としてコストダウンの効果も望むこともできる。

次に図４においては、ホットノズル４が図１に示した状態よりも可動型２側にオフセットされ、ダイレクトゲート９も同様にキャビティ面１ａの面位置から可動型２側（キャビティ側）にオフセットされている。

以上のような構成の場合には、図４（Ｂ）に示すような成形品４０が成形される。成形品４０においては、製品面４１から段落ちしたゲート対応部４２においてスプール対応部４３を補強するためのリブ４４が形成される。リブ４４の上面は製品面４１よりも高く形成される。このような成形品４０は、リブ４４が形成されているため、ゲート対応部４２の剛性が向上する。そのため、このリブ４４によりヒケが生じることを防止することができ、かつゲート対応部４２の変形を防止することができる。また、ゲート対応部４２の剛性の向上に伴い、ある程度樹脂温度が高い状態であっても固定型１から離型することができ、この際、ゲート対応部４２の変形を防止できるため生産性及び歩留まりを向上させることができ、結果としてコストダウンの効果も望むこともできる。更に、ダイレクトゲート９をオフセットすることで製品肉厚を薄く抑えることができ、冷却効率が上がり、製品の生産性の向上を図ることができるという効果もある。

次に図５においては、ダイレクトゲート９の溝もしくはスリット１０の一部が固定型１に形成された延長部１２と連なり、かつホットノズル４が図４と同様にオフセットされている。固定型１に形成された延長部１２は、キャビティ面１ａからスプール８の外周面にいたるテーパ状に形成されるが、その高さはダイレクトゲート９の高さもしくは深さよりも小さく設定される（スプール８の軸方向において）。

このような構成の場合には、図５（Ｂ）に示すような成形品５０が成形される。成形品５０においては、製品面５１から段落ちしたゲート対応部５２においてスプール対応部５３を補強するリブ５４が形成される。リブ５４は製品面５１よりも高く形成され、かつゲート対応部５２の外周から延長されて形成される。このような成形品５０は、リブ５４が形成されているため、ゲート対応部５２の剛性が向上する。そのため、このリブ５４によりヒケが生じることを防止することができ、かつゲート対応部５２の変形を防止することができる。また、ゲート対応部５２の剛性の向上に伴い、ある程度樹脂温度が高い状態であっても固定型１から離型することができ、この際、ゲート対応部５２の変形を防止できるため生産性及び歩留まりを向上させることができ、結果としてコストダウンの効果も望むこともできる。更に、ダイレクトゲート９をオフセットすることで製品肉厚を薄く抑えることができ、冷却効率が上がり、製品の生産性の向上を図ることができるという効果もある。

（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態に係る射出成形用金型構造を説明する。図６は、本実施の形態に係る射出成形用金型構造を説明する図である。本実施の形態に係る射出成形用金型構造が第１の実施の形態と異なる点は、スプール８が設けられていない点にある。即ち、本実施の形態では、ホットノズル４の樹脂通路６が直接製品面に通じるように構成され、不図示の成形機ノズルからの溶融樹脂をホットノズル４を介して直接的にキャビティ３に注入充填するホットランナ金型のダイレクトゲートを採用している。なお、以下の説明では、本実施の形態において、第１の実施の形態と同様の部位に関しては同符号で示し、説明を省略する。

本実施の形態に係る射出成形用金型構造のダイレクトゲート６０は、図６（Ｂ）に示す図６（Ａ）におけるＺ’−Ｚ’断面に参照されるように、ホットノズル４において十字型で放射状に分岐して拡がり、キャビティ面１ａに連通する形状を有している。即ち、ホットノズル本体５の端部には（樹脂の流入側）、ホットノズル本体５の軸方向に放射状に延設された溝もしくはスリット６１が９０度等配で形成（付設）され、正面もしくはホットノズル本体５の軸方向から見て十字型となっている。

以上のように構成された射出成形用金型構造を用いて成形を行った場合には、図６（ｃ）に示すような成形品６００が成形される。図６（Ｃ）において、６０１は成形品６００の裏面を示し、６０２はゲート対応部を示す。６０３はダイレクトゲート６０の溝もしくはスリット６１によって形成された十字型のリブである。即ち、本実施の形態に係る射出成形用金型構造を用い場合にも、第１の実施の形態で説明した効果を同様に得ることができる。また、成形品６００に参照されるように、本実施の形態に係る射出成形用金型構造で成形された成形品は、スプールにより形成されるスプール対応部がない。そのため、スプール対応部のカット工程が省略されるため、生産性の向上及びスプール分の材料使用量の削減によるコストダウン効果を見込むことができる。

図７は、本実施の形態に係る射出成形用金型構造の変形例を示す図である。図７（Ａ）においては、ダイレクトゲート６０の溝もしくはスリット６１が固定型１に形成された、第１の実施の形態の図３で示した延長部１１と連なり、成形品に形成されるリブを延長させる構成となっている。

このような構成の場合には、第１の実施の形態の図３（Ｂ）で示した成形品３０においてスプール対応部を無くした成形品が形成される。

図７（Ｂ）においては、ホットノズル４が図６に示した状態よりも可動型２側にオフセットされ、ダイレクトゲート６０も同様にキャビティ面１ａの面位置から可動型２側（キャビティ側）にオフセットされている。

このような構成の場合には、第１の実施の形態の図４（Ｂ）に示した成形品４０においてスプール対応部を無くした成形品が成形される。

図７（Ｃ）においては、ダイレクトゲート６０の溝もしくはスリット６１の一部が固定型１に形成された、第１の実施の形態の図５で示した延長部１２と連なり、かつホットノズル４が図７と同様にオフセットされている。

このような構成の場合には、図５（Ｂ）に示したような成形品５０においてスプール対応部を無くした成形品が成形される。

以上で説明した図７で示した構造においても、図１〜６で説明した射出成形用金型構造と同様の効果を得ることができる。即ち、第１の実施の形態で説明した効果に加え、スプール対応部のカット工程が省略されることによる生産性の向上及びスプール分の材料使用量の削減によるコストダウン効果を見込むことができる。

なお、以上の第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、成形品に十字型のリブが形成される構成を説明したが、スプール対応部周りに１又は複数のリブが形成される構成であれば、ゲート対応部の剛性を確保できる。また、リブが円形となっても構わない。

また、本実施の形態では、スプール８もしくはホットノズル本体５に対して溝もしくはスリット１０を設けることで、十字型のゲートを構成したが、別体の入れ子をスプール８もしくはホットノズル本体５の先端に配設して十字型のゲートとするようにしても構わない。

また、本発明は通常の射出成形、及び発泡成形において適用できる。特にスプールがない構成（第２の実施の形態で説明した構成）を発泡成形において適用した場合には、樹脂の流動長を増加させることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る射出成形用金型構造を説明する図である。 本発明の第１の実施の形態に係る射出成形用金型構造を用いて成形した成形品を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る射出成形用金型構造の変形例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る射出成形用金型構造の変形例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る射出成形用金型構造の変形例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る射出成形用金型構造を説明する図である。 本発明の第２の実施の形態に係る射出成形用金型構造の変形例を示す図である。 従来の射出成形用金型構造を示す図である。

符号の説明

１ 固定型
１ａ キャビティ面
２ 可動型
２ａ キャビティ面
３ キャビティ
４ ホットノズル
５ ホットノズル本体
６ 樹脂通路
７ バルブピン
８ スプール
９、６０ ダイレクトゲート
１０、６１ 溝もしくはスリット
１１、１２ 延長部

Claims (5)

1. 金型内に形成されるキャビティに成形機ノズルから直接又は間接的に、ダイレクトゲートを介して溶融樹脂を注入充填するようにした成形用金型構造であって、
   前記ダイレクトゲートに、放射状に延出する溝もしくはスリットを付設したことを特徴とする成形用金型構造。
2. 前記ダイレクトゲートの溝もしくはスリットは、ノズル又はスプールの端部から放射状に延設され、前記キャビティに連通することを特徴とする請求項１に記載の成形用金型構造。
3. 前記ダイレクトゲートの溝もしくはスリットは、前記ノズル又は前記スプールよりも外方へ延出する延長部を有することを特徴とする請求項２に記載の成形用金型構造。
4. 前記ダイレクトゲートの溝もしくはスリットは、キャビティ側へオフセットされることを特徴とする請求項２又は３に記載の成形用金型構造。
5. 金型内に形成されるキャビティに成形機ノズルから直接又は間接的に、ダイレクトゲートを介して溶融樹脂を注入充填するようにした成形用金型による成形方法であって、
   前記ダイレクトゲートに放射状に延出する溝もしくはスリットを付設し、
   前記溝もしくは前記スリットにより、成形品におけるダイレクトゲート対応部位にリブが形成付設されることを特徴とする成形方法。

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