JP2001225362A

JP2001225362A - 成形金型及び成形方法

Info

Publication number: JP2001225362A
Application number: JP2000041401A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kurokawa; 智黒川; Toshifumi Tanaka; 敏文田中
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2000-02-15
Filing date: 2000-02-15
Publication date: 2001-08-21

Abstract

(57)【要約】【課題】成形時に樹脂材料から発生するガスによる成
形品における「濡れ」等の欠陥を確実に防止し、発生し
たガスに起因する堆積物を取り除くための金型のクリー
ニング工程を不要にし、生産効率を向上させることがで
きる成形金型及び成形方法を提供する。【解決手段】この成形金型は、溶融した樹脂材料から
発生するガスをキャビティの外に放出するためのガスベ
ント１４と、ガスベントに隣接しかつ連通して形成した
排気溝１２とを具備し、排気溝内に吸引によって空気を
流す。また、ガスベントをゲート部から離れた位置に設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、成形時に成形樹脂
から発生するガス等を効果的に排出するようにした成形
金型及びその成形方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】樹脂材料による射出成形は各種部品の製
造に用いられているが、この成形時に「濡れ」とよばれ
る現象が発生することがある。図８によりこの「濡れ」
の現象の発生機構を説明する。図８に示すように、溶融
した樹脂４が金型のスプル２を通りゲート１からキャビ
ティ３内に射出されて充填されていく（図８の→→
→の順にキャビティ３内に充填される）。樹脂は、
離型剤、酸化防止剤、未反応モノマなどの低分子量成分
を含んでおり、成形機の加熱筒内（図示せず）で高温で
溶融されるが、高圧に保持されているので、低分子量成
分は樹脂内に閉じ込められている。キャビティ内に射出
された溶融樹脂は急激に低圧状態となり、内部に閉じ込
められていた低分子量成分が気化しガス５になって充填
された樹脂とともにキャビティ３内に充満する。樹脂４
の充填が進むに従って、キャビティ３内の空気は圧縮さ
れる。この過程で気化してキャビティ内に充満していた
低分子量成分のガス５が、図８ののように、金型表面
７で冷却されると同時に、急激に圧縮されてキャビティ
３の内部で液体６となり、成形品の表面に付着してしま
う。これが「濡れ」と呼ばれる成形品の欠陥である。

【０００３】上述のような「濡れ」の発生を防止する方
法として、実開昭５９−７５０２０号には、キャビティ
の外にガスが逃げられるようにガスベントを設け、ガス
ベント端部に金型の外に通じる溝によりガスを自然排気
すること及び金型のキャビティ内を真空吸引することに
よって樹脂から発生するガスを効率よく排気することが
記載されている。

【０００４】また、特開平６−１５５５２９号公報には
金型の外にあるコンプレッサから圧縮空気をキャビティ
内に流し込み、この圧縮空気を金型のキャビティへのラ
ンナに設けたベント溝及びベント菅から溶融樹脂から発
生したガスとともに排気すること、更に圧縮空気を吸引
ポンプにより強制的に吸引することが記載されている。

【０００５】また、特開平８−２３８６５１号公報には
ガス逃げ部が付着物によって目詰まりするのを可動ピン
によって除去すること、真空発生機構を金型内に設けて
キャビティ内の空気やガスを吸引することが記載されて
いる。

【０００６】しかし、上述の実開昭５９−７５０２０号
または特開平８−２３８６５１号公報のタイプではキャ
ビティを真空に吸引するには時間が掛かるし、充分に真
空にしないとガスが滞留してしまう問題があった。ガス
が滞留すると、液体となり金型表面に付着し堆積するの
で、成形を繰り返す内に定期的にこの堆積物を取り除く
必要が生じ、金型のクリーニングが必要となってしま
う。このため、新たなクリーニング工程が増えるため生
産効率が低下してしまう。

【０００７】また、特開平６−１５５５２９号公報によ
れば、上述のキャビティ内を真空にする場合と比ベて効
率的ではあるが、ランナに設けたベント溝にガスが滞留
してしまう点では変わらず、堆積物を取り除くための金
型のクリーニング工程が必要となってしまう。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の従来
技術の問題点に鑑み、成形時に樹脂材料から発生するガ
スによる成形品における「濡れ」等の欠陥を確実に防止
することができ、発生したガスに起因する堆積物を取り
除くための金型のクリーニング工程を不要にし、生産効
率を向上させることができる成形金型及び成形方法を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による成形金型は、成形時に溶融した樹脂材
料から発生するガスをキャビティの外に放出するための
ガスベントと、前記ガスベントに隣接しかつ連通して形
成した排気溝とを具備し、前記排気溝内に吸引によって
空気を流すように構成したことを特徴とする。

【００１０】この成形金型によれば、ガスベントに隣接
しかつ連通して形成した排気溝内に吸引によって空気の
流れを形成できるので、キャビティで溶融した樹脂材料
から発生したガスが極めてスムースに排気溝内の空気の
流れにのって排出される。これにより、成形時に樹脂材
料から発生するガスによる成形品における「濡れ」等の
欠陥を確実に防止することができ、発生したガスに起因
する堆積物を取り除くための金型のクリーニング工程を
不要にし、生産効率を向上させることができる。

【００１１】また、本発明による別の成形金型は、キャ
ビティに隣接し、溶融した樹脂材料を前記キャビティ内
に充填する際に前記樹脂材料が通るゲート部と、成形時
に前記樹脂材料から発生するガスを前記キャビティの外
に放出するため前記ゲート部から離れた位置に設けられ
たガスベントと、前記ガスベントに隣接しかつ連通して
形成した排気溝とを具備し、前記排気溝内に吸引によっ
て空気を流すように構成したことを特徴とする。

【００１２】この成形金型によれば、ガスベントに隣接
しかつ連通して形成した排気溝内に吸引によって空気の
流れを形成できるので、キャビティで溶融した樹脂材料
から発生したガスが極めてスムースに排気溝内の空気の
流れにのって排出される。しかも、キャビティと排気溝
とを連通するガスベントがゲート部から離れた位置に設
けられ、樹脂材料の最終充填部の近傍に位置するので、
キャビティ内の樹脂材料から発生したガスを効率的に排
気溝内の空気の流れにのせて排出できる。従って、ガス
ベントは、キャビティ内において樹脂材料が最終的に充
填される部分に対応して設けるのが好ましい。

【００１３】また、排気装置と連通した排気孔と、外気
と連通した吸気口とを備え、前記排気溝内に前記吸気口
から前記排気孔に向けて空気の流れを形成するように構
成することが好ましい。

【００１４】また、ディスク状成形品を成形する場合に
は、前記キャビテイの外周のほぼ全周に前記ガスベント
を介して前記排気溝を設けることにより、樹脂材料から
発生したガスを更に効率的に排出することができる。

【００１５】また、本発明による成形方法は、上述の成
形金型を用いて、前記排気溝に吸引による空気流を形成
した状態で、溶融した樹脂材料をキャビティ内に射出
し、成形することを特徴とする。

【００１６】この成形方法によれば、排気溝内に吸引に
よって空気の流れを形成できるので、キャビティで溶融
した樹脂材料から発生したガスが極めてスムースに排気
溝内の空気の流れにのって排出しながら、成形を行うこ
とができる。これにより、成形時に樹脂材料から発生す
るガスによる成形品における「濡れ」等の欠陥を確実に
防止することができ、発生したガスに起因する堆積物を
取り除くための金型のクリーニング工程を不要にし、生
産効率を向上させることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明による実施の形態に
ついて図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形
態による成形金型を備えた射出成形装置の要部断面図で
ある。この成形金型はミニディスク（ＭＤ）やコンパク
トディスク（ＣＤ）等の光ディスク用のプラスチック基
板を成形するためのものである。

【００１８】図１に示す射出成形装置は、固定金型２１
と可動金型２２とを含み、固定金型２１側にはスタンパ
２３がスタンパホルダ２７により固定される。固定金型
２１のスタンパ２３と可動金型２２との間に成形品の形
状と対応した形状を有するキャビティ２０が形成され
る。固定金型２１には、当接面２６に当接した射出ノズ
ル（図示省略）から溶融した樹脂材料をキャビティ２０
内に射出するときの通り路である射出部２５が形成さ
れ、射出部２５に連通しキャビティ２０に接するように
ゲート部２４が形成されている。また、可動金型２１に
は、成形後の離型時に成形品を取り出すために図の上方
に駆動されるポンチ駆動部材２８が配置されている。ス
タンパ２３のスタンパ面２３ａには、例えば情報記録の
ための微細な凹凸が形成されている。

【００１９】図２は、可動金型２２の外周リング１の平
面図であり、図３，図４，図５は、それぞれ図２のＩＩ
Ｉ−ＩＩＩ線、ＩＶ−ＩＶ線、Ｖ−Ｖ線に沿って切断し
て見た断面図である。外周リング１には、ガスベント、
排気溝、排気孔、吸気孔等による排出機構が設けられて
いる。

【００２０】可動金型２２の外周リング１は、キャビテ
ィ２０の最外周側面２０ａを構成するように固定金型２
１側に突き出た半径方向長さＬ１の円形状の内周部分１
１を有する。固定金型２１と可動金型２２とを図３のよ
うに密着させたときに、内周部分１１とスタンパ２３と
の間に数〜３０μｍ程度の隙間が形成され、この隙間が
ガスべント１４を構成する。

【００２１】図２〜図５に示すように、外周リング１の
ガスベント１４はキャビティ２０の全周に亘って設けら
れ、ガスベント１４の外周に隣接して排気溝１２が設け
られている。

【００２２】図２に示すように、排気溝１２は外周リン
グ１の平面で４つに分割され、各排気溝１２は、排気孔
１３と連通するように半径方向に延びた第１の溝１２ａ
と、この溝１２ａと連通し内周部分１１の外周に沿って
ガスベント１４と連通して延びた第２の溝１２ｂと、こ
の溝１２ｂとコ字状になって連通し壁部１８を隔てて内
周部分１１の外周に沿って延びた第３の溝１２ｃと、こ
の溝１２ｃと連通し吸気孔１５と連通するように半径方
向に延びた第４の溝１２ｄとを備える。各溝１２ａ〜１
２ｄは、図３〜図５のように、内周部分１１と内周部分
１１とほぼ同じ高さの壁部１８とから凹んで形成されて
いる。

【００２３】図３の排気孔１３は金型の外で１つの排気
装置（図示せず）に連結されている。この排気装置によ
って排気溝１２に空気の流れを発生させる。

【００２４】図１〜図５により、本実施の形態の射出成
形装置の排気機構の動作について説明する。図１に示す
ように、固定金型２１の当接面２６に射出ノズル（図示
省略）を当接した状態で溶融した樹脂材料をスアル部２
５及びゲート部２４を通してキャビティ２０内に射出す
る。このとき、キャビティ２０内で溶融した樹脂材料か
らガスやガスの凝集物が発生するが、これらのガスやガ
スの凝集物は可動金型２２の外周リング１の内周部分に
形成されたガスベント１４から排出される。

【００２５】一方、排気装置（図示せず）の作動によ
り、図２の矢印のように、吸気孔１５から溝１２ｄ，１
２ｃ，１２ｂ，１２ａを通り排気孔１３に向けて空気の
流れが排気溝１２に形成されている。

【００２６】ガスベント１４から排出されたガスやガス
の凝集物は、排気溝１２に形成された空気の流れにより
排気孔１３から成形金型の外部へ排出される。この場
合、ガスべント１４と排気溝１２の第２の溝１２ｂとは
隣接し連通しているので、溶融した樹脂材料から排出さ
れるガスは滞留することなく排気溝１２に形成された空
気の流れにのって直ちに成形金型外へとスムースに運ば
れる。従って、「濡れ」の原因となるガスやガスの凝集
物がキャビティ２０内から迅速に排出されるので、キャ
ビティ２０から取り出された光ディスク用のプラスチッ
ク基板等の成形品に「濡れ」等の欠陥は発生しない。

【００２７】以上のように、樹脂材料から発生するガス
による成形品への「濡れ」等の欠陥の発生を防止するこ
とができるので、成形品の品質を改善でき、成形品製造
の歩留まり向上が達成できる。また、成形金型内に樹脂
材料から発生したガス（及び液化したもの）が残留せず
堆積物も発生しないので、成形金型のクリーニング工程
が不要となる。このため、安定した連続成形が可能とな
り、成形品製造効率の向上を実現できる。更に、樹脂材
料からの排出物に成形起因する金型の腐食を減少でき、
成形金型の寿命を延ばすことができる。

【００２８】また、固定金型２１側に設けられたスタン
パ２３のスタンパ面２３ａには、例えば情報記録のため
の微細な凹凸が形成されているが、スタンパ面２３ａに
ガスベント１４近傍においてもガス残留に起因した「濡
れ」等の欠陥が発生しないので、記録情報に欠陥が生じ
ることはない。このように、本実施の形態の成形金型の
構造は、「濡れ」等の欠陥をほぼ完全に排除する必要性
のある情報記録面や精密面を有する製品の成形に用いて
好適である。

【００２９】なお、排気孔から排気装置に至る途中にフ
ィルタ（図示省略）を備えることにより、他の金型部分
が汚れることを防止できる。フィルタは定期的に清掃す
るのが好ましい。

【００３０】また、排気装置は常時吸引動作としてよい
が、成形動作のタイミングに合わせた間欠的吸引動作に
しても良い。

【００３１】また、ガスベント周囲の溝内で吹き出し空
気を流すことにより空気の流れを形成した場合、吹き出
し口の近くでは、ガスがキャビティ内に逆流してしまう
可能性があるので、吸引によって空気の流れを形成する
ことが好ましく、かかる逆流等の問題はなく、極めてス
ムースな空気流を形成することができる。従って、逆流
等に起因するガスの滞留は起きなく、これによる堆積物
も生じない。

【００３２】また、ガスベント１４の隙間は数〜３０μ
ｍ程度が好ましい。また、ガスベント１４（内周部分１
１）の長さＬ１は１ｍｍ以上で１０ｍｍ程度以下が好ま
しい。長すぎるとこの隙間に汚れが堆積し易くなるの
で、汚れの堆積の防止の面から１０ｍｍ程度以下が好ま
しく、金型強度等を考慮して１ｍｍ以上が好ましい。

【００３３】また、ガスベント１４に隣接して形成され
た排気溝１２の深さｄ１及び溝１２ｂの幅Ｌ２は、それ
ぞれガスべント１４の隙間の２倍以上が必要であり、好
ましくは５倍以上である。各寸法がガスベント１４の隙
間の２倍以上あれば、汚れが堆積することがなく、５倍
以上であれば、空気が流れ易くなるので、排気溝１４の
長さ（全長）を長くすることが可能となる。また、排気
孔の数を減らすことも可能となる。

【００３４】

【実施例】上述の構造の排気機構を有する射出成形装置
を用いて外径φ１２０ｍｍ、厚さ１．２ｍｍの光ディス
ク用プラスチック基板を連続的に成形し、図２〜図５に
おけるガスべント１４近傍におけるスタンパの汚れ具合
を調ベた。

【００３５】使用樹脂：ポリカーポネートＡＤ５５０３
（帝人化成社製）成形機：住友重機製ＳＤ３０

【００３６】この結果、上述の排気機構の構造では２０
０，０００枚成形した後も汚れの付着は見られなかっ
た。これに対し、本発明の排気機構を用いない自然排気
の場合には、１，０００枚の成形で、スタンパに液化し
たガスの付着が見られ、クリーニングする必要が生じ
た。

【００３７】次に、図６（ａ）〜（ｄ）により本実施の
形態の変形例を説明する。各例は、いずれも図２の外周
リングと同様にキャビティ２０の外周にガスベントを設
け、排気溝を外周全体に設けている。図６（ａ）の例で
は、キャビティ２０の外周にガスベント３４を形成し、
排気溝３２をガスベント３４に連通するよう４つに分割
して設け、各排気溝３２の一端部に排気孔３３をガスベ
ント３４に近接してそれぞれ形成し、各排気溝３２の他
端部の各吸気口３５から矢印のように各排気溝３２全体
に各排気孔３３に向けて空気の流れを形成し、ガスベン
ト３４を通してキャビテイ２０からのガスを外部に排出
するように構成している。

【００３８】図６（ｂ）の例では、キャビティ２０の外
周にガスベント４４を形成し、排気溝４２をガスベント
４４に連通して全周に１つ設け、排気孔４３を排気溝４
２にほぼ等間隔に４個形成し、吸気口４５を各排気孔４
３とほぼ等しく離れて４個形成している。各吸気口４５
から矢印のように図の左右に分かれて排気溝４２全体に
各排気孔４３に向けて空気の流れを形成し、ガスベント
４４を通してキャビテイ２０からのガスを外部に排出す
る。

【００３９】図６（ｃ）の例では、キャビティ２０の外
周にガスベント５４を形成し、排気溝５２をガスベント
５４に連通して３つに分割して設け、排気孔５３と吸気
口５５とを排気溝５２から離れて設けた。各吸気口５５
から矢印のように各排気溝５２全体にに各排気孔５３に
向けて空気の流れを形成し、ガスベント５４を通してキ
ャビテイ２０からのガスを外部に排出する。

【００４０】図６（ｄ）の例では、キャビティ２０の外
周にガスベント６４を部分的に多数形成し、排気溝６２
を多数のガスベント６４に連通して全周に１つ設け、排
気孔６３と吸気口６５とをキャビテイ２０の直径方向の
ほぼ一直線上に設け、吸気口６５から矢印のように図の
左右に分かれて排気溝６２全体に排気孔６３に向けて空
気の流れを形成し、多数のガスベント６４を通してキャ
ビテイ２０からのガスを外部に排出する。

【００４１】次に、図７により更に別の変形例を説明す
る。上述の例は、光ディスクの成形金型のためゲート部
２４（図１）が中心にあり、樹脂材料の最終充填部がデ
ィスクの外周となるので、排気溝を外周全部に設けた
が、ゲートが製品の端部に有るような場合は、排気溝を
ゲートから離れた位置に部分的に設ける構造にしても効
果が得られる。即ち、図７のように、キャビテイ７０の
平面形状が矩形状でゲート７１を一辺７０ａ上に設けた
場合、ガスベント７４をゲート７１から最も離れた隅部
２カ所に設け、排気溝７２を一辺７０ａに対向する他辺
７０ｂに沿い２つのガスベント７４に連通するように形
成し、排気溝７２の一端部に排気孔７３を設け、他端に
吸気口７５を設けた。吸気口７５から矢印のように排気
溝７２に排気孔７３に向けて空気の流れを形成し、ガス
ベント７４を通してキャビテイ７０からのガスを外部に
排出する。なお、図７の場合、ガスベントをキャビテイ
７０の他辺７０ｂに連続して形成し、このガスベント７
４に連通して排気溝を設けてもよい。

【００４２】以上のように本発明を実施の形態により説
明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、
本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能であ
る。例えば、ガスベント、排気溝、排気孔及び吸気口の
各位置関係は、キャビテイの形状や成形金型構造から適
宜決めることができる。

【００４３】また、適用できる製品としては、ＣＤ、Ｃ
Ｄ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＭＯ、ＭＤ、ＤＶＤ等のディスク
状記録媒体があるが、これらの記録媒体には限定されず
他の記録媒体であってもよく、更には液晶パネル等に用
いられる導光板のような記録媒体以外の製品であっても
よい。

【００４４】

【発明の効果】本発明の成形金型及び成形方法によれ
ば、成形時に樹脂材料から発生するガスを外部に円滑に
排出することができるので、成形品における「濡れ」等
の欠陥を確実に防止でき、発生したガスに起因する堆積
物を取り除くための成形金型のクリーニング工程が不要
となり、安定した連続成形が可能となり、生産効率を向
上させることができる。また、樹脂材料からの排出物に
起因する成形金型の腐食を減少できるので、成形金型の
寿命が延びる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による成形金型を備えた射
出成形装置の要部断面図である。

【図２】図１に示す可動金型２２の外周リング１の平面
図である。

【図３】図２の外周リング近傍をＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿
って切断して見た断面図である。

【図４】図２の外周リング近傍をＩＶ−ＩＶ線に沿って
切断して見た断面図である。

【図５】図２の外周リング近傍をＶ−Ｖ線に沿って切断
して見た断面図である。

【図６】本発明の実施の形態による変形例を示す排気溝
近傍の平面図（ａ）〜（ｄ）である。

【図７】本発明の実施の形態による別の変形例を示す排
気溝近傍の平面図である。

【図８】従来技術の問題点を説明するための図である。

【符号の説明】

１外周リング１１内周部分１２排気溝１３排気孔１４ガスべント１５吸気口２０キャビティ２１固定金型２２可動金型２３スタンパ２４ゲート部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】成形時に溶融した樹脂材料から発生する
ガスをキャビティの外に放出するためのガスベントと、前記ガスベントに隣接しかつ連通して形成した排気溝
と、を具備し、前記排気溝内に吸引によって空気を流すように構成した
ことを特徴とする成形金型。
【請求項２】キャビティに隣接し、溶融した樹脂材料
を前記キャビティ内に充填する際に前記樹脂材料が通る
ゲート部と、成形時に前記樹脂材料から発生するガスを前記キャビテ
ィの外に放出するため前記ゲート部から離れた位置に設
けられたガスベントと、前記ガスベントに隣接しかつ連通して形成した排気溝
と、を具備し、前記排気溝内に吸引によって空気を流すように構成した
ことを特徴とする成形金型。
【請求項３】前記ガスベントは、前記キャビティ内に
おいて前記樹脂材料が最終的に充填される部分に対応し
て設けられた請求項１または２に記載の成形金型。
【請求項４】排気装置と連通した排気孔と、外気と連
通した吸気口とを備え、前記排気溝内に前記吸気口から
前記排気孔に向けて空気の流れを形成する請求項１，２
または３に記載の成形金型。
【請求項５】前記成形金型がディスク状成形品を成形
し、前記キャビテイの外周のほぼ全周に前記ガスベント
を介して前記排気溝を設けた請求項１〜４のいずれか１
項に記載の成形金型。
【請求項６】請求項１〜６のいずれか１項に記載の成
形金型を用いて、前記排気溝に吸引による空気流を形成
した状態で、溶融した樹脂材料をキャビティ内に射出
し、成形することを特徴とする成形方法。