JP2000043056A - 温調穴を有するプラスチック成形用金型及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粉末成形によって形成されたプラスチック成
形用金型に任意の形状の温調穴の管路を形成する。 【解決手段】 粉末成形によって形成されたプラスチッ
ク成形用金型において、粉末成形によって形成された金
型内に、あらかじめ所定の形状に作製したパイプからな
る温調穴の管路を一体的にモールドする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチック成形
用金型及びその製造方法に関するものであり、特に、金
型に設けられたキャビティを所定の温度に調整するため
の温調穴を有するプラスチック成形用金型及びその製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プラスチック成形用金型は、従来は、金
属（特に、高クロム鋼や高ニッケル鋼等の高級鋼材）の
板から、製品の形状となる凹部が形成されたキャビティ
及びこのキャビティに溶融したプラスチックを注入する
ランナーと溶融プラスチックのキャビティへの注入口と
なるゲート等を形成するように削り出して製造されてい
た。そのため、精度の高い工作機械による長時間の加工
を必要とし、非常に工数が掛かり、高価なものとならざ
るを得なかった。

【０００３】最近では、この工数を削減するために、粉
末成形の技術を応用して焼結金属によるプラスチック成
形用金型を製造することが行われるようになった。焼結
金属によってプラスチック成形用金型を製造する場合に
は、製品と同様の形状に加工された母型やランナー、ゲ
ート等に相当する母型を一体にしてモールドし、成形
後、これらの母型を取り外すことによって容易に所定の
形状のキャビティやランナー、ゲート等を形成すること
ができるので、金型製造に要する工数を大幅に減少する
ことができる。

【０００４】もちろん、粉末成形によって形成された金
型を焼結する際には、焼結による縮小や変形が生じるこ
とは避けられない。これを予測して、正しい形状、寸法
の製品となるように製品と同様の形状に加工された母型
やランナー、ゲート等に相当する母型の形状や寸法を決
定するためには、高度の技術と豊富な経験を要すること
は当然であるが、焼結金属によって高精度に金型を製造
することによって、金型を焼結したままで、或いは必要
な部分のみを部分的に研磨加工するのみでプラスチック
成形用金型として使用可能となる。これにより、金型製
造に要する工数を大幅に削減することができるばかりで
なく、粉末成形に用いる金属の微粒子によって形成され
る微小な隙間によってガス抜きが行われ、溶融プラスチ
ックに含まれるガスの影響の少ない良質の製品を得るこ
とができる。よって、粉末成形による焼結金属で製造さ
れる金型は、小型で高精度を要する製品を製造するため
の小型の金型を製造する方法として適したものとして知
られている。

【０００５】一方、キャビティ内に注入された溶融プラ
スチックを正しい形状、寸法の製品となるように固化す
るためには一定の温度勾配で冷却する必要があり、その
ために、プラスチック成形用金型のキャビティの周辺
に、キャビティ内のプラスチックを所定の温度勾配で冷
却するように調整するための温調穴を設け、この温調穴
に水、油等の冷却剤を通して温度を調整することが行わ
れている。

【０００６】従来の金属板（鋼板）から製造した金型で
は、この温調穴は、図５〜図７に示すように、金型、特
にキャビティやランナー、ゲートが形成されたプレート
に、キャビティに接近して温調穴を設けることによって
行われている。以下、従来技術の温調穴の構造につい
て、金型の下プレートに温調穴を設けた例に基づいて図
面を参照して説明する。ここで、図５は従来技術の温調
穴の１例を示すもので、（ａ）は下プレートの平面図、
（ｂ）は断面図、図６は他の例を示す下プレートの平面
図、図７は第３の例であって、（ａ）は下プレートの平
面図、（ｂ）は断面図である。

【０００７】ここで、図１に示す本発明のプラスチック
成形用金型の断面図を用いて、金型の構造について説明
する。図１に示すように、プラスチック成形用の金型１
は、上型２に固定された上プレート４と、下型３に固定
された下プレート５とからなっており、上プレート４と
下プレート５との隙間として形成されたキャビティ６内
に溶融プラスチックを注入して所定の形状、寸法の製品
とするもので、温調穴は、主として下プレート５に設け
られてキャビティ内のプラスチックを所定の温度勾配で
冷却するように調整するので、以下の説明では、下プレ
ート５に設けられた温調穴について説明する。

【０００８】図５に示すように、従来技術の温調穴１３
は、下プレート５に穿孔された孔で形成されており、こ
の温調穴１３の管路は、キャビティ６を均等に冷却する
ために周囲を取り巻くように形成されている。ここで、
穿孔された孔の端部は、注入口である矢印Ａ及び流出口
である矢印Ｂを除き、冷却剤が漏出しないように端栓１
４で封止されており、注入口である矢印Ａから水、油等
の冷却剤を注入し、温調穴１３の管路を流れてキャビテ
ィ６を冷却し、流出口である矢印Ｂから流出するように
構成されている。

【０００９】しかし、成形されたプラスチック製品を多
数個取りにするために、１個の下プレート５に設けられ
るキャビティ６の数を増加させると、キャビティ６の間
に温調穴１３の管路を設けることができなくなり、図６
に示すように、キャビティ６の配列の両側に温調穴１３
を設けるのみになって、全部のキャビティを一様に冷却
することができず、キャビティ内の溶融プラスチックを
所定の温度勾配で冷却することができないことも生じて
いた。

【００１０】このため、図７に示すように、下プレート
５を２個の板状の部材５ａ、５ｂに分け、この２個の板
状の部材５ａ、５ｂの一方又は双方に溝状の温調穴１３
を設け、その周囲をパッキング１５、１６で囲んで、
水、油等の冷却剤が外部に漏出しないようにした温調穴
１３も考えられた。しかし、この方法では、加工工数が
非常に増加して高価なものとなるばかりでなく、温調穴
１３の周囲をパッキング１５、１６で囲んでも完全にシ
ールすることは困難であって、水、油等の冷却剤が下プ
レート５の外部やキャビティ６に漏出することもあり、
必ずしも望ましい温調穴１３の形成方法ではなかった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】特に、粉末成形によっ
て形成された焼結金属で製造されたプラスチック成形用
金型では、相互に焼結されて結合した金属の微粒子が微
小な隙間を有しているので、温度を調整する媒体となる
水、油等の冷却剤がこの微小な隙間から流出するため、
温調穴を設けることができなかった。

【００１２】本発明は、粉末成形によって形成された焼
結金属で製造されたプラスチック成形用金型であって
も、金型の温度を所定の温度に調整するための温調穴を
設けることを可能としたプラスチック成形用金型及びそ
の製造方法を提供することを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、粉末成形によって形成されたプラスチッ
ク成形用金型であって、製品の形状となる凹部が形成さ
れたキャビティと、該キャビティに溶融したプラスチッ
クを注入するランナー及び前記キャビティへの注入口と
なるゲートと、前記金型を所定の温度に調整する温調穴
とを有し、前記温調穴は、粉末成形によって形成された
前記金型内に、あらかじめ所定の形状に作製したパイプ
からなる温調穴の管路を一体的にモールドして構成した
ことを特徴とする温調穴を有するプラスチック成形用金
型を提供するものである。

【００１４】また、本発明は、粉末成形によってプラス
チック成形用金型を製造する方法であって、キャビティ
を所定の温度に調整する温調穴の管路をあらかじめパイ
プで所定の形状に作製し、該温調穴の管路を粉末成形に
よって前記金型内に一体的にモールドし、前記金型に、
製品を所定の形状に成形する前記キャビティ及び前記キ
ャビティに溶融されたプラスチックを注入するランナー
及び前記キャビティへの注入口となるゲートをモールド
と同時に又は別工程で形成することを特徴とする温調穴
を有するプラスチック成形用金型の製造方法を提供する
ものである。

【００１５】本発明は、温調穴の管路をあらかじめパイ
プで所定の形状に作製し、この温調穴の管路を粉末成形
によって金型内に一体的にモールドしているので、粉末
成形に用いる金属の微粒子によって形成される微小な隙
間があったとしても、この微小な隙間から温度を調整す
る媒体となる水又は油等の流体が流出する恐れは全くな
く、また、あらかじめパイプで温調穴の管路を所定の形
状に作製した後に金型内に一体的にモールドするので、
完全に任意の形状の温調穴の管路を形成することができ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて説
明する。図１は、本発明のプラスチック成形用金型を示
す断面図であって、金型１は、プラスチック成形機に取
り付けられる上型２と下型３、及び上型２に取り付けら
れた上プレート４、下型３に取り付けられた下プレート
５からなっている。ここで、上型２と下型３とは、製造
するプラスチック製品に対応する特別の加工はないのが
通常であり、繰り返して使用することも多いので鋼材で
作られており、上プレート４と下プレート５、特に下プ
レート５が焼結金属で製造されるものである。

【００１７】そして、本実施例では、下プレート５に設
けられた凹部と上プレート４に設けられた凸部との隙間
がキャビティ６となっていて、上型２に設けられた注入
口９から注入された溶融プラスチックが、上プレート４
に設けられたランナー７及びゲート８を通ってキャビテ
ィ６に充填され、冷却されて固化したプラスチック製品
は、上型２と共に上プレート４を上方に移動することに
よって上プレート４と下プレート５との間が開放されて
ここから取り出される。ここで、温調穴は図１には描か
れていないが、必要に応じて設けることができることは
当然である。

【００１８】実際の金型では、上型２と下型３とが必ず
しも上下に配置されているとは限らないが、ここでは、
慣習に従って、金型１を開閉する際に移動する側を上型
２、機械本体に固定されている側を下型３とし、上型２
に固定されているプレートを上プレート４、下型３に固
定されているプレートを下プレート５として説明し、上
型２に溶融プラスチックの注入口９が、上プレート４に
溶融プラスチックをキャビティ６に注入するランナー
７、及びキャビティ６に溶融プラスチックを注入する注
入口であると共にプラスチック製品をランナーから切り
離す位置として絞られた形状に形成されたゲート８が設
けられているものとして説明する。

【００１９】また、多数個取りの場合には、複数個のキ
ャビティ６に溶融プラスチックを注入するために、ラン
ナー７が分岐して形成されており、それぞれのキャビテ
ィ６には注入口となるゲート８が設けられていることは
勿論である。更に、キャビティ６が必ずしも下プレート
５のみに設けられているとは限らないが、説明を容易に
するために、以下の説明では、キャビティ６が下プレー
ト５に設けられているものとして、この下プレート５に
設けられている温調穴について説明する。しかし、実際
には、必要に応じて、上型２や下型３、上プレート４に
も温調穴を設けることがあることは勿論である。

【００２０】図２は、本発明の１実施例を示すものであ
って、下プレート５の平面図のみを示している。この実
施例では、図に示すように、下プレート５に複数個のキ
ャビティ６が設けられている。ここで、この下プレート
５は、粉末成形によって形成された焼結金属によって製
造されたものであり、前述したように、焼結された金属
の微粒子の間に微小な隙間を有しているものである。こ
の焼結金属による下プレート５には、あらかじめＳ字状
に成形されたパイプ１０によって温調穴の管路が作製さ
れており、このパイプ１０が下プレート５に一体的にモ
ールドされて温調穴が構成されている。そして、この温
調穴を構成するパイプ１０内に、冷却媒体となる水又は
油等の流体が矢印Ａから注入され、パイプ１０内を流れ
て下プレート５のキャビティ６を冷却し、矢印Ｂから流
出する。

【００２１】図３は、図２の実施例のパイプ１０のみを
描いた斜視図であって、図示のようにＳ字状にあらかじ
め作製されたパイプ１０を粉末成形によって一体にモー
ルドして、焼結金属による下プレート５を製造するもの
である。ここで、図示したパイプ１０は、単にＳ字状に
曲げられたのみのものであるが、あらかじめ作製して粉
末成形によって一体にモールドするので、任意の形状に
曲げて作製することが可能であり、例えば、キャビティ
６の周囲のみを下プレート５の上面に近付けた三次元的
な管路とすることも可能である。

【００２２】また、管路の両端は、水又は油等の流体を
供給する外部の配管との接続を容易にするために、端部
に配管用のねじを設け、或いはシールするためのＯリン
グの溝を同時にモールドして設けることもできる。そし
て、パイプ１０は、銅又は銅合金、ステンレス、或いは
セラミック等のような融点が高く耐蝕性のある材質であ
ることが望ましく、更に、下プレート５と一体的に融着
するためには、焼結金属との親和性も考慮することが望
ましい。

【００２３】図４は、本発明の他の実施例を示す平面図
であって、焼結金属でモールドされた下プレート５に、
パイプ１０を継手１１で相互に連結し、両端に外部の配
管に接続するための継手１２を設けた温調穴の管路をあ
らかじめ作製して、この温調穴の管路を粉末成形によっ
て一体的にモールドした例を示す。ここで、パイプ１０
と継手１１との連結は、焼結時の高温に曝されても媒体
となる水又は油等の流体が漏洩しないように、管用ねじ
又は圧入等の機械的方法によって、シール剤を用いるこ
となく緊密に連結することが望ましい。そして、このよ
うに継手１１でパイプ１０を連結することによって、温
調穴の管路を分岐したり三次元的な管路とすることも可
能になり、更に、パイプ１０を曲げることによって、容
易に任意の形状の管路を選択することができる。

【００２４】また、これらの実施例においては、図１に
示すように、上プレート４と下プレート５は別の部材で
あり、上プレート４にランナー７とゲート８及びキャビ
ティ６の凸部が、下プレート５にキャビティ６の凹部が
設けられているので、上プレート４を粉末成形で形成す
る際にランナー７とゲート８及びキャビティ６の凸部が
同時に形成され、下プレート５を粉末成形で形成する際
にパイプ１０のモールドとキャビティ６の凹部の形成が
同時に行われる。しかし、これらの工程は、上プレート
４と下プレート５とに、ランナー７とゲート８及びキャ
ビティ６の凸部と凹部がどのように配置されるかによっ
て定まるものであり、この実施例に限定されるものでは
ない。

【００２５】尚、以上の説明では、粉末成形によって形
成されたプラスチック成形用金型として、焼結金属で製
造された金型について述べたが、金型の材質は焼結金属
に限定されるものではなく、他の耐熱性、耐磨耗性を有
する材質、例えば金属のバインダーを混合したセラミッ
クとしても良いことは勿論である。

【００２６】

【発明の効果】本発明の温調穴を有するプラスチック成
形用金型及びその製造方法は、以上のように構成されて
いるので、キャビティ内に注入された溶融プラスチック
を正しい形状、寸法の製品となるように固化するために
必要な、任意の温度勾配で冷却するための温調穴の管路
を任意の形状に形成することが可能になり、特に、相互
に焼結されて結合した金属の微粒子が微小な隙間を有し
ている粉末成形によって形成された焼結金属で製造され
た金型であっても、この金属の微粒子の隙間に関わりな
く、任意の形状の温調穴の管路を形成したプラスチック
成形用金型及びこのプラスチック成形用金型の製造方法
を提供することができる。また、これにより、金型のコ
ストダウンを図ることができる。

【００２７】また、本発明の温調穴を有するプラスチッ
ク成形用金型は、望ましい温度勾配となるようにキャビ
ティを冷却する温調穴の管路を形成することができるの
で、プラスチック製品の品質が安定し、歩留りが向上す
る。更に、金型が適正に冷却されるので、金型の寿命を
大幅に伸ばすことができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のプラスチック成形用金型を示す断面
図である。

【図２】 本発明の１実施例を示す下プレートの平面図
である。

【図３】 図２の実施例のパイプのみを描いた斜視図で
ある。

【図４】 本発明の他の実施例を示す平面図である。

【図５】 従来技術の温調穴の１例を示すもので、
（ａ）は下プレートの平面図、（ｂ）は断面図である。

【図６】 他の従来技術を示す下プレートの平面図であ
る。

【図７】 第３の従来技術であって、（ａ）は下プレー
トの平面図、（ｂ）は断面図である。

【符号の説明】

１ 金型 ２ 上型 ３ 下型 ４ 上プレート ５ 下プレート ６ キャビティ ７ ランナー ８ ゲート ９ 注入口 １０ パイプ １１ 継手 １２ 継手

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉末成形によって形成されたプラスチッ
   ク成形用金型であって、 製品の形状となる凹部が形成されたキャビティと、該キ
   ャビティに溶融したプラスチックを注入するランナー及
   び前記キャビティへの注入口となるゲートと、前記金型
   を所定の温度に調整する温調穴とを有し、 前記温調穴は、粉末成形によって形成された前記金型内
   に、あらかじめ所定の形状に作製したパイプからなる温
   調穴の管路を一体的にモールドして構成したことを特徴
   とする温調穴を有するプラスチック成形用金型。
2. 【請求項２】 粉末成形によってプラスチック成形用金
   型を製造する方法であって、 キャビティを所定の温度に調整する温調穴の管路をあら
   かじめパイプで所定の形状に作製し、 該温調穴の管路を粉末成形によって前記金型内に一体的
   にモールドし、 前記金型に、製品を所定の形状に成形する前記キャビテ
   ィ及び前記キャビティに溶融されたプラスチックを注入
   するランナー及び前記キャビティへの注入口となるゲー
   トをモールドと同時に又は別工程で形成することを特徴
   とする温調穴を有するプラスチック成形用金型の製造方
   法。