JP2000271962A - 射出成形用金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ホットランナーを有するガス注入用の金型で
あっても、成形サイクルを長くすることなく、ホットラ
ンナーの樹脂流路内にガスが流入することが少なくな
り、得られる成形品に外観不良が生じることが少なくな
る射出成形用金型を提供する。 【解決手段】 金型内に形成されたガス流路がキャビテ
ィ３に連通され、固定側金型１が、固定側型板１１と、
固定側取付け板１２と、その間に形成された空間に配設
されるホットランナー１３とからなり、ホットランナー
１３の一端は、円管状のバルブ本体１３３の中に進退可
能とされたロットピン１３４が固定側型板１１に当接す
るように設けられ、バルブ本体１３３とロットピン１３
４との間に樹脂流路１３５が設けられているとともに、
固定側型板１１に当接するロットピン１３４の先端部
が、断面形状が略一定となされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形用金型
（以下、単に「金型」ということがある）に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、射出成形方法により厚肉部や偏肉
部を有する成形品を成形する場合、加熱溶融された樹脂
を冷却された金型のキャビティ内に射出すると、厚肉部
や偏肉部における樹脂の冷却による体積収縮が大きくな
って、一般にヒケやソリと称されている現象が発生する
傾向にある。

【０００３】そのため、厚肉部や偏肉部を有する成形品
の成形は困難とされていたが、ガス注入射出成形法が開
発されて、その障害が取り除かれた。この技術は、キャ
ビティ内に注入された溶融樹脂中に、ノズルサイド、或
いは金型サイドから加圧ガスを注入して中空部分を形成
し、且つこの注入したガスの圧力により、樹脂圧の届か
ない部位まで保圧を行うことでヒケやソリの発生を防止
でき、通常の成形品の場合のみならず、特に厚肉部や偏
肉部を有する成形品の成形に効果的であることが知られ
ている。

【０００４】ところが、注入された加圧ガスは、型開き
に際し、ガスが導入された流路を通つてガスが戻り、大
気中に送られる。しかし、ある種の成形品を製造する場
合、例えば、大型の成形品や複雑な設計の成形品を製造
する場合、成形品内のガスの脱気が不十分となり、型開
きに際し、外気圧との圧力差で成形品中にガスが残存し
ている部分が破裂して、成形品に穴があくケースがあ
る。

【０００５】特に、ホットランナーを採用した場合に
は、加圧ガスをキャビティまたはキャビティに至るまで
の樹脂流路に、金型サイドから、即ち、金型内に形成さ
れたガス流路から加圧ガスを導入するのが望ましいが、
それでも、ゲート付近が高温になるため、ガスがゲート
付近に入り込みやすく、破裂もゲート付近で発生する。

【０００６】ところで、従来のホットランナーは、図６
及び図６のＤ部を拡大して示した図７に示すように、ホ
ットランナーａの一端に、先端がテーパー状となされた
ロットピンｂ（図７のＥ部を拡大して示した図８）が円
管状のバルブ本体ｃの開口部ｄに進退可能に設けられて
いる。この際、バルブ本体ｃとロットピンｂとの間に樹
脂流路ｄが設けられ、型締め時には、油圧シリンダーに
よって、ロットピンｂが、バルブ本体ｃの開口部を封止
するように付勢され、射出、保圧工程に移る。

【０００７】次いで、射出された樹脂が硬化した後、型
開きを行う。この際、油圧シリンダー（図６のＦ部を拡
大して示した図９におけるｆ）は圧力のかからない状態
となる。すると、ゲートまたはゲート直前に入ったガス
が破裂し、その勢いでロットピンｂが後退する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このロットピンｂが後
退する力は、大部分は図９に示したように、バネ材ｇで
緩和されるので、ロットピンｂは若干の後退で止まる
が、それでもゲート部に僅かな隙間ｅ（図７）が生じ
て、そこからホットランナーａの樹脂流路ｄ内にガスが
入り込んでしまう。

【０００９】この場合、ガスとして、ヘリウム、窒素な
どを使用している場合は問題ないが、空気を用いる場合
（コスト上、このケースが最も多い）、次に射出を行う
際、樹脂焼けを起こし、外観不良が発生する。この不良
を防止するため、従来は、ガスが脱気するまで、型開き
を待っていなければならず、成形サイクルが長くなって
しまう。

【００１０】本発明は、上記の課題を解決し、ホットラ
ンナーを有するガス注入用の金型であっても、成形サイ
クルを長くすることなく、ホットランナーの樹脂流路内
にガスが流入することが少なくなり、得られる成形品に
外観不良が生じることが少なくなる射出成形用金型を提
供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載（以下、
「本発明１」という）の射出成形用金型は、固定側金型
と、可動側金型との間に、成形すべき成形品の形状に対
応するキャビティが形成され、金型内に形成されたガス
流路がキャビティに連通され、固定側金型が、固定側型
板と、固定側取付け板と、その間に形成された空間に配
設されるホットランナーとからなり、ホットランナーの
一端は、円管状のバルブ本体の中に進退可能とされたロ
ットピンが固定側型板に当接するように設けられ、バル
ブ本体とロットピンとの間に樹脂流路が設けられている
とともに、固定側型板に当接するロットピンの先端部
が、断面形状が略一定となされているものである。

【００１２】本発明１において、ロットピンの断面形状
が略一定となっている部分の長さは、短かすぎると、ガ
スがホットランナーゲートまたはその直前に入って、上
述したように得られる成形品に外観不良が生じ、長すぎ
ると樹脂の流動を阻害するので、０．３〜１．０ｍｍが
好ましい。本発明１において、ロットピンの可動距離
は、断面形状が略一定となっている部分の長さと略等し
いものとするのが好ましい。

【００１３】請求項２記載（以下、「本発明２」とい
う）の射出成形用金型は、本発明１の射出成形用金型に
おいて、固定側型板の、ホットランナーが当接される部
位の周囲に、キャビティに向かって凸部が設けられてい
るものである。

【００１４】本発明２において、キャビティに向かって
設けられている凸部の幅、及び高さは、小さすぎるとガ
スがホットランナーゲートまたはその直前に入って、上
述したように得られる成形品に外観不良が生じ、大きす
ぎると樹脂の流動を阻害するので、凸部近傍の成形品の
厚みの１／３〜１／２が好ましい。

【００１５】上記凸部の設けられる位置は、ホットラン
ナーが当接される部位から遠すぎるとそれだけガスの届
きにくい部位が大きくなり、そこでひけが発生しやすく
なるので、上記ホットランナーが当接される部位から３
０ｍｍ以内が好ましい。

【００１６】上記凸部は長さ方向には、成形品の形状に
応じて種々の形状が採用され、リング状であってもよい
し、棒状であってもよい。また、長さ方向には必ずしも
連続して設けられる必要はなく、飛び石状に設けられて
もよい。いずれにしろ、凸部を設けることにより、成形
品に溝が形成されるので、成形品としての性能上、ま
た、意匠的に問題とならない部位に設けるのが好まし
い。

【００１７】本発明１または２において、注入に使用す
るガスは、ヘリウム、ネオン、アルゴン等の不活性ガ
ス、窒素、二酸化炭素、乾燥した空気等が挙げられる。
本発明１または２において、成形に使用する樹脂は、通
常、射出成形できるものであれば特に限定されない。

【００１８】（作用）本発明１の射出成形金型は、ガス
注入式且つホットランナー式の金型であって、ホットラ
ンナーの一端は、円管状のバルブ本体の中に進退可能と
されたロットピンが固定側型板に当接するように設けら
れ、バルブ本体とロットピンとの間に樹脂流路が設けら
れているとともに、固定側型板に当接するロットピンの
先端部が、断面形状が略一定となされているものである
から、ロットピンと、固定側型板とがより密接に嵌合す
るため、従来の金型のように、ゲート部に僅かな隙間が
生じて、そこからホットランナーの樹脂流路内にガスが
入り込んでしまうという問題が少なくなる。

【００１９】本発明２の射出成形金型は、本発明１の射
出成形金型において、固定側型板の、ホットランナーが
当接される部位の周囲に、キャビティに向かって凸部が
設けられているものであるから、ホットランナー近傍へ
流入されるガスが少なくなり、得られる成形品に外観不
良が生じることが少なくなる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ、さらに詳しく説明する。図１は、本発明
１の射出成形用金型の一例であり、金型の全容を示す一
部切り欠き断面図である。

【００２１】図１において、１は固定側金型、２は可動
側金型、３はキャビティ、４はガス注入ゲートである。
図１に示すように、本発明１の射出成形用金型には、固
定型１と可動型２との間に、成形すべき成形品の形状に
対応するキャビティ３が形成されている。

【００２２】固定側金型１は、固定側型板１１と、固定
側取付け板１２と、その間に形成された空間に配設され
るホットランナー１３とからなり、ロケートリング１４
により、図示しない射出成形機のノズルから金型内に樹
脂が射出可能となされている。

【００２３】ロケートリング１４から金型内に射出され
た樹脂は、マニホールド１３１により分割される。ホッ
トランナー１３は、その分割された数だけ設けられ、各
ホットランナー１３は一つずつ、シリンダー１３２によ
り、固定側取付け板１２に取り付けられている。

【００２４】一方、可動側金型２には、可動側型板２１
と可動側取付け板２２が設けられ、可動側型板２１と可
動側取付け板２２の間の空間（エジェクターボックス）
にエジェクター板２３が設けられている。可動側金型２
は図示しない油圧シリンダーにより図中上下方向に往復
動自在になされており、この往復動作により固定側金型
１と可動側金型２とが開閉自在になされている。

【００２５】上記可動側金型２には、図示しないガス供
給装置（例えば、コンプレッサー、ガスボンベなど）か
ら、可動側取付け板２２、エジェクター板２３、可動側
型板２１を貫通するガス配管２４、ガス注入部材２５を
経てキャビティ３に連通するガス流路が設けられてい
る。ガス注入部材２５には、ガスは通過するが、樹脂は
通過しない隙間が設けられている。この隙間は、スリッ
トであってもよいし、多孔質体であってもよい。

【００２６】図２は、図１のＡ部を拡大して示す断面図
であり、樹脂が充填後、ガスが注入された状態を示す。
図２に示すように、固定側金型１の固定側型板１１と、
ホットランナー１３のバルブ本体１３３の間には、バル
ブ本体１３３の形状に対応した入子１１１が設けられ、
バルブ本体１３３との間に隙間が発生しないようになっ
ている。バルブ本体１３３とロットピン１３４の間には
樹脂流路１３５が形成されている。キャビティ３（図
１）内部には、樹脂３１が充填され、その中に、ガス注
入部材２５から注入されたガス層３２が形成される。

【００２７】図３は図２のＢ部のロットピンを拡大して
示す正面図である。ロットピン１３４の先端（Ｂ部）
は、図３に示すように、断面形状が略一定となってお
り、図２に示すように、固定側金型１と可動側金型２と
が閉じたときに、この先端部が、キャビティ内に入り込
む。そして、ホットランナー１３のバルブ本体１３３と
ロットピン１３４の間の樹脂流路１３５が完全にシール
され、樹脂流路１３５内にガス層３２が浸入することが
なくなる。

【００２８】図４は図１のＣ部を拡大して示す断面図で
ある。ロットピン１３４の先端（Ｃ部）は、シリンダー
１３２に取り付けられ、その作動距離だけ上下に移動可
能である。そこで、型の開閉に伴って必要なロットピン
１３４の移動距離だけ空隙１３７を残してスペーサー１
３６をロットピン頭部１３４ａ上に配設する。なお、本
実施の形態では、図９記載のバネｇに代えてスペーサー
１３６を配設したが、ロットピン頭部１３４ａとスペー
サー１３６を一体に設けてもよい。

【００２９】図５は本発明２の射出成形用金型の一例で
あり、上記図２に相当する断面図である。本発明２の射
出成形用金型は、固定側型板１１ａの、ホットランナー
が当接される部位の周囲に、キャビティ３（図５におい
ては樹脂３１とガス層３２）に向かって凸部１１２が設
けられていること以外は、本発明２と同様である。

【００３０】本発明１又は２の射出成形用金型を用いて
成形品を成形するには、先ず、図示しない射出成形機の
ノズルより、ロケートリング１４、マニホールド１３
１、ホットランナー１３の樹脂通路１３５を経て、キャ
ビティ３に樹脂を射出する。この際射出される樹脂の量
は、上記通路を含めたキャビティ３を満たすに充分な量
であってもよいし、不充分な量であってもよい。ただ
し、充分な量の樹脂を射出する場合には、後で注入する
ガスの分の樹脂を押し出す樹脂溜まりを設けるのがよ
い。

【００３１】射出後、未だ樹脂が充分に固化しない間
に、図示しないガス供給装置から、ガス流路（可動側取
付け板２２、エジェクター板２３、可動側型板２１を貫
通し、ガス配管２４、ガス注入部材２５を経てキャビテ
ィ３に連通する）からガスを注入する。このとき、注入
されるガス圧力は、ガス注入部材、成形品、樹脂の種類
によって異なるが、一般的には１０ｋｇ／ｃｍ² 以上で
ある。注入されたガスは、溶融樹脂のまだ固化していな
い部分を流れ、中空部を形成する。次に、樹脂がほぼ固
化した時点で、注入とは逆の方向にガスを排気する。し
かる後、型を開いて製品を取り出すという工程を経る。

【００３２】

【発明の効果】本発明１の射出成形用金型は、上述の如
き構成となされているので、ホットランナーを有するガ
ス注入用の金型であっても、成形サイクルを長くするこ
となく、ホットランナーの樹脂流路内にガスが流入する
ことが少なくなり、得られる成形品に外観不良が少なく
なる。

【００３３】本発明２の射出成形用金型は、上述の如き
構成となされているので、ホットランナーの樹脂流路内
にガスが流入することがさらに少なくなり、得られる成
形品に外観不良がさらに少なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明１の射出成形用金型の一例であり、金型
の全容を示す一部切り欠き断面図である。

【図２】図１のＡ部を拡大して示す断面図であり、樹脂
が充填後、ガスが注入された状態を示す。

【図３】図３は図２のＢ部のロットピンを拡大して示す
正面図である。

【図４】図４は図１のＣ部を拡大して示す断面図であ
る。

【図５】本発明２の射出成形用金型の一例であり、上記
図２に相当する断面図である。

【図６】従来のホットランナーの一例を示す一部切り欠
き断面図である。

【図７】図６のＤ部を拡大して示す断面図である。

【図８】図７のＥ部を拡大して示す断面図である。

【図９】図６のＦ部を拡大して示す断面図である。

【符号の説明】

１ 固定側金型 １１ 固定側型板 １１２ 凸部 １２ 固定側取付け板 １３ ホットランナー １３３ バルブ本体 １３４ ロットピン １３５ 樹脂流路 ２ 可動側金型 ２４ ガス配管 ３ ランナー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定側金型と、可動側金型との間に、成
   形すべき成形品の形状に対応するキャビティが形成さ
   れ、金型内に形成されたガス流路がキャビティに連通さ
   れ、固定側金型が、固定側型板と、固定側取付け板と、
   その間に形成された空間に配設されるホットランナーと
   からなり、ホットランナーの一端は、円管状のバルブ本
   体の中に進退可能とされたロットピンが固定側型板に当
   接するように設けられ、バルブ本体とロットピンとの間
   に樹脂流路が設けられているとともに、固定側型板に当
   接するロットピンの先端部が、断面形状が略一定となさ
   れていることを特徴とする射出成形用金型。
2. 【請求項２】 固定側型板の、ホットランナーが当接さ
   れる部位の周囲に、キャビティに向かって凸部が設けら
   れていることを特徴とする請求項１記載の射出成形用金
   型。