JP2002210795A - 合成樹脂射出成形用金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形品の表面に現れる微小なひけや、射出途
中におけるヘジテーションや射出末期における過剰圧力
発生などの問題が生じない合成樹脂射出成形用金型を提
供する。 【解決手段】 キャビティ２の表面が交互に加熱冷却さ
れる合成樹脂射出成形用金型において、樹脂供給路１を
コールドランナー方式またはセミホットランナー方式と
し、樹脂供給路１の少なくとも一部に加熱冷却媒体流路
を設け、樹脂供給路１を交互に加熱冷却する。なお、上
記金型において、樹脂供給路１の少なくとも一部を交互
に加熱冷却するのに代えて、樹脂供給路１の少なくとも
一部に断熱層を設けても良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、合成樹脂射出成形
用金型に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂の射出成形において、溶融
樹脂をキャビティに充填する際にキャビティ表面の温度
を高くしておくと、キャビティ表面の転写が良好で、ウ
ェルドラインが目立たない等の品質向上が見込めること
から、溶融樹脂をキャビティに充填する間はキャビティ
表面を加熱しておくヒートサイクル法が実用されてい
る。

【０００３】キャビティ表面を短時間に加熱冷却する手
段としては、例えば、熱風による加熱方法が特公昭４５
−２２０２０号公報に、電気ヒータによる加熱方法と水
冷の組み合わせが特開昭５１−２２７５９号公報に、高
周波時誘導加熱方法が特開昭５５−１０９６３９号公報
に、キャビティ内に蒸気を吹き込む方法が特開昭５７−
１６５２２９号公報に、キャビティとコアの間の熱板を
挟む方法が特開昭６１−７９６１４号公報に、ハロゲン
電球で加熱する方法が特開昭６４−４２２１７号公報
に、電気伝導層による金型表面加熱方法が特開平４−２
６５７２０号公報に提案されている。

【０００４】本発明者等は、例えば特開平１１−３４８
０４１号公報において、蒸気と水の組み合わせによりキ
ャビティ表面を短時間で加熱冷却するヒートサイクル成
形法を提案している。この方法を各種の非晶性ならびに
結晶性樹脂に適用してみたところ、ウエルドが見えな
い、シボの転写がよい、ガラス繊維やフィラーが露出し
ない、光沢がよい、シルバーや曇りが消える等、製品品
質が著しく向上することを確認した。

【０００５】図５は、従来のヒートサイクル法が適用さ
れた成形用金型の構成図で、キャビティ２の表面近傍に
加熱冷却媒体流路３を設け、第１スプル１ａ、第２スプ
ル１ｂ、ランナ１ｃで構成される樹脂供給路１をコール
ドランナー方式またはセミホットランナー方式としてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ヒート
サイクル法で成形した成形品の表面を観察すると、微小
なひけが、特に結晶性樹脂について見られることがあ
る。これは、ヒートサイクル法により金型の表面転写性
が改良され、微小なひけが見えるようになるためのよう
である。この問題を解決しようとして射出圧力を上げる
とバリが発生し、また、保圧力を上げると歪みが増加す
る等の問題が生じた。

【０００７】本発明は、成形品の表面に現れる微小なひ
けや、射出途中におけるヘジテーションや射出末期にお
ける過剰圧力発生などの問題が生じない合成樹脂射出成
形用金型を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によるキャビティ
表面が交互に加熱冷却される合成樹脂射出成形用金型
は、樹脂供給路をコールドランナー方式またはセミホッ
トランナー方式とし、樹脂供給路の少なくとも一部を交
互に加熱冷却する構造としている。なお、上記金型にお
いて、樹脂供給路の少なくとも一部を交互に加熱冷却す
るのに代えて、樹脂供給路の少なくとも一部に断熱層を
設けても良い。

【０００９】また、上記金型において、樹脂供給路をコ
ールドランナー方式またはセミホットランナー方式とす
るのに代えて、樹脂供給路をホツトランナー方式として
も良い。

【００１０】本発明によるキャビティ温度がほぼ一定の
条件下で射出成形される合成樹脂射出成形用金型は、樹
脂供給路をコールドランナー方式またはセミホットラン
ナー方式とし、樹脂供給路の少なくとも一部を交互に加
熱冷却する構造としている。この金型において、樹脂供
給路の少なくとも一部を交互に加熱冷却するのに代え
て、樹脂供給路の少なくとも一部に断熱層を設けても良
い。

【００１１】本発明によれば、キャビティ内の樹脂の冷
却が終わるまでキャビテイへの樹脂の補給を行うことが
できるので、ひけの発生を防止することができる。ま
た、樹脂供給路を高温に保つことができるので、樹脂供
給路の径を細くすることができ射出途中におけるヘジテ
ーションや射出末期における過剰圧力発生などを防止す
ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
する。

【００１３】本発明は、キャビティ表面が交互に加熱冷
却される合成樹脂射出成形用金型において、樹脂供給路
をコールドランナー方式またはセミホットランナー方式
とし、樹脂供給路の少なくとも一部に、キャビティと同
じようにヒートサイクル法を適用する。

【００１４】その際、樹脂供給路の昇降温パターンをキ
ャビティのそれと異ならせること、例えば樹脂供給路の
冷却開始をキャビティのそれより遅らせることが好まし
い。

【００１５】また、キャビティ表面が交互に加熱冷却さ
れる合成樹脂射出成形用金型において、樹脂供給路にヒ
ートサイクル法を適用せず、樹脂供給路の少なくとも一
部に断熱層を設ける。

【００１６】また、キャビティ表面が交互に加熱冷却さ
れる合成樹脂射出成形用金型において、樹脂供給路をホ
ットランナ方式とする。

【００１７】本発明は、キャビティ温度がほぼ一定の条
件下で射出成形される通常の合成樹脂射出成形用金型に
おいて、樹脂供給路をコールドランナ方式またはセミホ
ットランナ方式とし、樹脂供給路の少なくとも一部にヒ
ートサイクル法を適用する。

【００１８】また、上記通常の合成樹脂射出成形用金型
において、供給供給路にヒートサイクル法を適用せず、
供給路の少なくとも一部に断熱層を設ける。

【００１９】次に、上記合成樹脂射出成形用金型の作用
について説明する。

【００２０】キャビティ表面が交互に加熱冷却されるヒ
ートサイクル法では、溶融樹脂を金型に充填する間はキ
ャビティ表面を加熱しておき、その後はできるだけ速く
冷却するが、キャビティ内の樹脂の冷却は通常成形より
も後れがちである。樹脂供給路がコールドランナあるい
はセミホットランナ方式のものでは、樹脂供給路の樹脂
の冷却が通常成形と同じように進むので、キャビティへ
の樹脂の補給が困難になり、結果としてひけが生じるの
であろう。

【００２１】本発明は上述したように構成されているの
で、キャビティ内の樹脂の冷却が終わるまでキャビテイ
への樹脂の補給が行われ、これによりひけが解消する。

【００２２】また、コールドランナあるいはセミホット
ランナ方式では、射出開始時から樹脂供給路の樹脂の冷
却が進み樹脂の通路が狭まるので、射出および保圧中の
樹脂の通路を確保するためにランナ径が太めに設計され
ている。樹脂供給路にヒートサイクル成形法を適用する
と、射出から保圧の間の任意の時間内は樹脂供給路を高
温に保つことができるので、樹脂供給路が低温一定に保
たれる場合よりは樹脂の通路が狭まらない。結果とし
て、樹脂供給路の径を細くすることができ、樹脂のロス
を低減できる。

【００２３】樹脂供給路の寸法を通常成形の場合より大
きくすることも対策の一つとして考えられるが、樹脂供
給路を大きくすると、射出途中におけるヘジテーション
や射出末期における過剰圧力発生などの問題が生じる上
に、樹脂のロスも増えるので好ましくない。

【００２４】樹脂供給路の表面に断熱層を設けること
も、射出中に樹脂供給路が狭まるのを防止する効果を持
つ。断熱層としては熱伝導率が金型材料よりも小さい材
料が好ましい。この材料としては、熱伝導率が一般金型
鋼材の１０分の１程度以下の材料である、例えばセラミ
ックス、熱可塑性可塑例あるいは熱硬化性樹脂およびそ
れらにフィラーやファイバー等を配合したもの等があ
る。

【００２５】なお、断熱層を設ける技術については、キ
ャビティ表面に断熱層を設ける例が、安田和治、成形加
工、１２［９］、５４３（２０００）に述べられてい
る。

【００２６】本発明による合成樹脂射出成形用金型に適
用される原料樹脂としては、塩化ビニル樹脂（硬質、軟
質を含む樹脂組成物、以下同じ）、アクリル酸エステル
系樹脂（酸としてアクリル酸、メタクリル酸など、アル
キル基としてメチル基、エチル基など）、スチレン系樹
脂（一般、高衝撃など）、アクリロニトリル−スチレン
系樹脂、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン系樹
脂、変性ポリフェニレンオキサイド、ポリカーボネー
ト、ポリスルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルイ
ミド、ポリエーテルスルフォンなどの非晶質性樹脂、ポ
リエチレン系樹脂（低密度、線状低密度、中密度、高密
度など）、ポリプロピレン系樹脂（ホモポリマー、ラン
ダムポリマー、ブロックポリマーなど）、ポリブテン−
１、ポリメチルペンテン−１、弗素系樹脂（ポリ弗化ビ
ニリデンなど）、ポリオキシメチレン、ポリアミド樹脂
（６、６６など）、テレフタル酸エステル系樹脂（ポリ
エチレンテレフタート、ポリブチレンテレフタレートな
ど）、ポリフェニレンサルファイト、ポリエーテルエー
テルケトン、ポリエーテルケトン、ポリイミドなどの結
晶性樹脂、液晶ポリマー（芳香族ポリエステル系、芳香
族ポリエステルアミド系など）、エポキシ樹脂、メラミ
ン樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂、ウレタン系樹脂、シリコン樹脂、アルキッド
樹脂などの熱硬化性樹脂、およびこれらのアロイ、フィ
ラー配合物（タルクなどの粒状フィラー、ガラス繊維な
どの繊維状物）などがある。

【００２７】また、本発明による合成樹脂射出成形用金
型が適用される成形方法としては、通常の射出成形法の
他に、射出圧縮法、局部加振・加圧法、ガスプレス法、
ガスアシスト法、中空成形法、サンドイッチ成形法、２
色成形法、インモールド成形法、プッシュプル成形法、
高速射出成形法を含む。

【００２８】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。

【００２９】図１は、本発明によるキャビティ表面と樹
脂供給路の近傍に加熱冷却媒体流路を設けた成形用金型
であって、多点ゲート成形用金型の構成図である。同図
に示すように、第１スプル１ａ、第２スプル１ｂ、ラン
ナ１ｃ等からなる樹脂供給路１およびキャビティ２の近
傍に加熱冷却媒体流路３を設けている。この例では、樹
脂供給路全体に加熱冷却媒体流路３を設けているが、こ
の一部であってもよい。樹脂供給路１の近傍に設けた加
熱冷却媒体流路３は、樹脂供給路１に対して、スパイラ
ルであっても、また平行、斜行、直行していてもよい
し、単流路でも複数流路であってもよい。

【００３０】図２は、図１と同様の成形用金型であっ
て、多数個取り成形用金型の構成図である。

【００３１】図３は、図１と同様の成形用金型であっ
て、ダイレクトゲート成形用金型の構成図である。

【００３２】図４は、キャビティ温度がほぼ一定の条件
下で射出成形される通常の合成樹脂射出成形用金型であ
って、多点ゲート金型の構成図である。この例では、樹
脂供給路全体に加熱冷却媒体流路３を設けているが、こ
の一部であってもよい。加熱冷却媒体流路３は、樹脂供
給路１に対して、スパイラルであっても、また平行、斜
行、直行していてもよいし、単流路でも複数流路であっ
てもよい。

【００３３】加熱冷却媒体流路３の水力学的相当直径は
３〜６ｍｍ、加熱冷却媒体流路３と樹脂供給路１の面間
距離は１〜１０ｍｍが適当であるが、樹脂供給路１の樹
脂は製品になる訳ではないので、これにこだわる必要は
ない。

【００３４】また、上記加熱媒体としては飽和蒸気、過
熱蒸気、加圧水、温水などが用いられ、冷却媒体として
は冷却水が用いられている。

【００３５】上記実施例では、スプル１ａ，１ｂ、ラン
ナ１ｃ等からなる樹脂供給路１およびキャビティ２を熱
媒体により加熱あるいは冷却する場合を示したが、これ
に限定されるものではない。例えば、熱媒体が油であっ
たり、熱媒体でなく電気ヒータなど異種のものであって
もよい。

【００３６】樹脂供給路の加熱温度範囲は原料樹脂の
４．６ｋｇ／ｃｍ²における荷重撓み温度＋（０〜７
０）℃、冷却温度範囲は荷重撓み温度未満〜０℃を目処
とする。

【００３７】樹脂供給路にヒートサイクル法を適用する
ことによって、金型内部や室内空気との伝熱の問題が生
じたりすることに対しては、断熱などの処置を行う。ま
た、金型の膨張などの問題が生じたりすることに対して
は、断熱やクリアランスを設けたりする処置を行う。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、キャビティ表面が交互
に加熱冷却されるヒートサイクル成形において、 樹脂供給路の少なくとも一部にヒートサイクル法を
適用することにより、 樹脂供給路の少なくとも一部に断熱層を設けること
により、または 樹脂供給路にホツトランナー方式を適用することに
より、微小なひけの問題が解決される。更に、樹脂供給
路の径を細くすることができるので、射出途中における
ヘジテーションや射出末期における過剰圧力発生などの
問題が生じず、樹脂のロスも低減できる。

【００３９】また、本発明によれば、キャビティ温度が
ほぼ一定の条件下で射出成形される通常成形において、 樹脂供給路の少なくとも一部にヒートサイクル法を
適用することにより、または 樹脂供給路の少なくとも一部に断熱層を設けること
により、上記と同様な効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるキャビティ表面と樹脂供給路の近
傍に加熱冷却媒体流路を設けた成形用金型であって、多
点ゲート成形用金型の構成図である。

【図２】図１と同様の成形用金型であって、多数個取り
成形用金型の構成図である。

【図３】図１と同様の成形用金型であって、ダイレクト
ゲート成形用金型の構成図である。

【図４】通常の合成樹脂射出成形用金型の樹脂供給路の
近傍に加熱冷却媒体流路を設けた成形金型であって、多
点ゲート金型の構成図である。

【図５】従来のヒートサイクル法が適用された成形用金
型の構成図である。

【符号の説明】

１ 樹脂供給路 １ａ 第１スプル １ｂ 第２スプル １ｃ ランナ ２ キャビティ ３ 加熱冷却媒体流路

フロントページの続き (72)発明者 山喜 政彦 愛知県名古屋市南区丹後通２−１ 三井化 学株式会社内 (72)発明者 今川 秋彦 愛知県名古屋市南区丹後通２−１ 三井化 学株式会社内 (72)発明者 三河 満晴 愛知県名古屋市南区丹後通２−１ 三井化 学株式会社内 Ｆターム(参考） 4F202 CA11 CB01 CK02 CK11 CN01 CN05 CN12 CN21

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】 キャビティ表面が交互に加熱冷却される
   合成樹脂射出成形用金型において、樹脂供給路をコール
   ドランナー方式またはセミホットランナー方式とし、樹
   脂供給路の少なくとも一部を交互に加熱冷却する構造と
   したことを特徴とする合成樹脂射出成形用金型。
2. 【請求項2】 樹脂供給路の昇降温パターンとキャビテ
   ィの昇降温パターンを独立させていることを特徴とする
   請求項１記載の合成樹脂射出成形用金型。
3. 【請求項3】 樹脂供給路とキャビティの少なくとも一
   方の加熱冷却に蒸気と水を用いることを特徴とする請求
   項１または２記載の合成樹脂射出成形用金型。
4. 【請求項4】 キャビティ表面が交互に加熱冷却される
   合成樹脂射出成形用金型において、樹脂供給路をコール
   ドランナー方式またはセミホットランナー方式とし、樹
   脂供給路の少なくとも一部に断熱層を設けたことを特徴
   とする合成樹脂射出成形用金型。
5. 【請求項5】 キャビティ表面が交互に加熱冷却される
   合成樹脂射出成形用金型において、樹脂供給路をホット
   ランナ方式としたことを特徴とする合成樹脂射出成形用
   金型。
6. 【請求項6】 キャビティの加熱冷却に蒸気と水を用い
   ることを特徴とする請求項４または５記載の合成樹脂射
   出成形用金型。
7. 【請求項7】 キャビティ温度がほぼ一定の条件下で射
   出成形される通常の合成樹脂射出成形用金型において、
   樹脂供給路をコールドランナー方式またはセミホットラ
   ンナー方式とし、樹脂供給路の少なくとも一部を交互に
   加熱冷却する構造としたことを特徴とする合成樹脂射出
   成形用金型。
8. 【請求項8】 樹脂供給路の少なくとも一部の加熱冷却
   に蒸気と水を用いることを特徴とする請求項７記載の合
   成樹脂射出成形用金型。
9. 【請求項9】 キャビティ温度がほぼ一定の条件下で射
   出成形される通常の合成樹脂射出成形用金型において、
   樹脂供給路をコールドランナー方式またはセミホットラ
   ンナー方式とし、樹脂供給路の少なくとも一部に断熱熱
   層を設けたことを特徴とする合成樹脂射出成形用金型。