JP2002316347A - 金型装置および射出成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】成形品に発生するウエルド・ソリ・ヒケなどの
問題が解消され、金型の転写性・物理的強度が向上する
と共に、大幅に成形サイクルの短縮し、高精度、高品質
な成形品を低コストで生産し得る射出成形方法を提供す
ることである。 【解決手段】金型のゲート８を大きく開口して成形材料
４の射出圧力を低くし、成形材料のキャビティ１への充
填後、ゲートカットピン１０によりゲート８を遮断する
と共に、該ゲートカットピン１０と加圧ピン１３の前進
作動により、夫々が内装しているシリンダ９、材料溜り
シリンダ１２内に存する成形材料４をキャビティ１内の
成形品の面に押込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高精度、高品質な
成形品を低コストで成形することが可能な金型装置と、
射出成形方法、いわゆる金型内加工に関する射出成形方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】射出成形された成形品に発生するウエル
ド、ソリ、ヒケなどの解消手段として、いわゆる金型内
加工技術が開発・実用化されている。例えば、ウエルド
は成形品に貫通孔が設けられている場合、貫通孔で成形
材料が分かれて合流した箇所に発生する。このウエルド
対策として、まず最初に材料を金型キャビティに充填さ
せてから、該部に加圧ピンを押し込むことで貫通孔を形
成する方法を採用すれば対処できる。ソリは、成形品の
厚肉部分は薄肉部分に比べて収縮が大きく、この差によ
って発生する場合がある。この場合、収縮の大きい肉厚
部分に加圧ピンを押し込んで収縮分を補ってやればこの
問題の解消が図れる。ヒケは成形品の裏側に肉厚部があ
る場合に発生するが、これは材料の収縮に起因する。こ
の場合も裏側の肉厚部にピンを押し込んで収縮分を補な
う方法で対処できる。また、ゲートの後処理を除き省力
化の手段としてゲートカットがあるが、これは歴史的に
も最も古い公知技術として普及している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の射出成形方法で
良質の成形品を得、かつ、生産性を向上するため、金型
技術、材料の改良および成形技術の向上もされている
が、射出成形機側でも機能、性能の向上が図られてい
る。射出装置をみても、射出圧力、射出速度の能力アッ
プ、エレクトロ技術を駆使した制御装置、近年普及して
きた電動サーボモータによる駆動、位置決め精度の向上
など計り知れない。しかし、成形機の能力向上、成形材
料の改良、金型技術の向上、成形技術が向上しても現実
にはウエルドなど上記した問題の根本的解消には至って
いない。この対策手段として上記した金型内加工技術が
開発・実用化されているが、良品の成形品を低コストで
成形するまでには至っていない。

【０００４】従来の射出成形方法では良品を得るため、
高圧・高速でキャビティに溶融材料を充填、充填後はス
クリュあるいはプランジャで成形材料が固化するまで保
圧を掛けてゲートからのバックフローを抑えていた。こ
の成形方法では、第一に保圧を掛けるものがスクリュあ
るいはプランジャであるため、成形品との間にノズル
部、スプール、ランナーおよびゲート部の溶融材料を介
しているため、これらがクッションの役割をしていて充
分な保圧とは成り難い。すなわち遠隔操作となる。

【０００５】第二に、キャビティに高圧、高速で充填さ
れた溶融材料はキャビティに充填、押圧されるため、応
力が発生してゲート側に戻る動きに入る。充填完了後も
キャビティ内の溶融材料は暫くの間、挙動状態にある。
挙動状態にあるとキャビティ内の成形材料の固化に時間
がかかる。第三に、板状、棒状、あるいは円盤状の成形
品の場合には、成形材料に内部応力が発生した状態での
固化のため成形後ソリを生じる。第四に、成形材料を高
圧で充填しても、成形品の裏側に凸部やリブがある場合
には、成形材料の収縮のため成形品の表面にヒケを生じ
る。第五に、ソリやヒケを防止するため固化時間を長く
したり、ヒケを防止するため多段制御を試みているが良
品を得ようと試みると成形サイクルが長くなってコスト
ダウンにはならない。

【０００６】また、上記した公知技術の金型内加工技術
を用いることによって、成形品としては従来の成形方法
で問題となっているウエルド、ソリ、ヒケなどについて
かなり解消してきている。しかし、成形サイクルの短縮
にはなっていない。

【０００７】本発明は、従来技術の有するこのような問
題点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、
高精度、高品質な成形品を低コストで生産し得る金型装
置および射出成形方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に本発明がなした技術的手段は、所定量の成形材料を射
出成形する金型装置であって、成形品形状に形成した金
型キャビティの適宜箇所に連設した材料溜りと、キャビ
ティ内への溶融材料充填完了後に、上記材料溜りに存す
る溶融材料を上記キャビティ内の成形品の面まで押し込
む加圧部材とを備えた金型装置としたことである。

【０００９】また、成形品形状に形成した金型キャビテ
ィ内へ低い射出圧力で溶融材料を充填させ、そして充填
完了後に、キャビティの適宜箇所に連設形成した材料溜
り内に存する溶融材料を、加圧部材でキャビティ内の成
形品の面まで押し込んで成形品の材料密度を全体的に上
げる射出成形方法としたことである。

【００１０】例えば、所定量の成形材料を射出成形する
金型装置であって、ゲートとキャビティに連設したシリ
ンダ内に前後進可能に配したゲートカットピンと、該キ
ャビティに連設した材料溜りシリンダ内に前後進可能に
配した加圧ピンとを有し、上記ゲートカットピンは、キ
ャビティ内に溶融材料を充填後、シリンダ内に存する溶
融材料の一部又は全部を該キャビティ内に押込むと共に
ゲートを遮断するか、あるいは乗せゲート式に構成して
溶融材料の一部又は全部を該キャビティ内に押込むと共
にゲートを遮断し、加圧ピンは、該ゲートカットピンに
よるゲート遮断と同時に材料溜りシリンダ内に存する溶
融材料を上記キャビティ内に押込むことである。

【００１１】成形品形状に形成した金型キャビティ内へ
低い射出圧力で溶融材料を充填させ、そして充填完了直
後に、ゲート内に存する溶融材料の一部または全部をキ
ャビティ内へゲートカットピンで押し込んでゲートを遮
断すると同時に、キャビティの適宜箇所に連設形成した
材料溜りシリンダ内に存する溶融材料を加圧ピンで成形
品の面まで押し込んで成形品の材料密度を全体的に上げ
る射出成形方法としたことである。

【００１２】例えば、所定量の成形材料を射出成形する
ピンゲートあるいはトンネルゲート方式の金型装置であ
って、成形品形状にした金型キャビティの適宜箇所に連
設形成した材料溜りと、キャビティ内への溶融材料充填
完了後に、材料溜りに存する溶融材料を成形品の面まで
押し込む加圧部材とを備えた金型装置としたことであ
る。

【００１３】所定量の成形材料を射出成形するピンゲー
トあるいはトンネルゲート方式の金型装置における、成
形品形状にした金型キャビティ内へ低い射出圧力で溶融
材料を充填させ、そしてキャビティ内への溶融材料充填
完了後、キャビティの適宜箇所に連設形成した材料溜り
に存する溶融材料を、加圧部材で成形品の面まで押し込
んで成形品の材料密度を全体的に上げる射出成形方法と
したことである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を説明
する。図面は、本発明の実施形態を示す具体的構成を表
したもので、図１乃至図６（第一実施形態乃至第三実施
形態）はゲートカットピンでゲート部を遮断するタイ
プ、図７乃至図１２（第四実施形態乃至第六実施形態）
はピンゲートあるいはトンネルゲートタイプの一実施形
態を示す。なお、各実施形態は、本発明の一実施形態に
すぎず何等これに限定解釈されるものではなく、各構成
の形状・配設数量・配設位置など本発明の範囲内で適宜
設計変更可能である。

【００１５】「第一実施形態」図中１は、固定側型板２
と可動側型板３の間に設けたキャビティで、成形材料４
はノズル５からスプール６、ランナー７およびゲート８
を経てキャビティ１へ充填される。上記ゲート８は、必
要に応じて極力大きく開口させるものとする。これによ
り射出圧力を低圧とすることが可能である。また、使用
成形材料は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ゴムのほ
か、射出成形できるすべての材料が使える。また、キャ
ビティ１形状は、本発明の範囲内で適宜設計変更可能で
あり、なんら図示形状に限定されるものではない。

【００１６】９はシリンダで、キャビティ１とゲート８
の間に設けてある。このシリンダ９内にはゲートカット
ピン１０が摺動可能に設けられ、所定の成形材料４がキ
ャビティ１に充填された直後に、ゲートカットピン１０
に連設してある加圧プレート１１の前進によってシリン
ダ９内の成形材料４はゲート８と遮断されると共にキャ
ビティ１へ圧入される。

【００１７】１２はキャビティ１に連設形成した材料溜
り（材料溜りシリンダ）で、この材料溜りシリンダ１２
には、加圧プレート１１に連設した加圧部材（加圧ピ
ン）１３が摺動可能に設けてある。したがって、上記し
た加圧プレート１１の前進によって、ゲートカットピン
１０がシリンダ９の成形材料４をキャビティ１内の成形
品の面に押し込むと同時に、材料溜りシリンダ１２内の
成形材料４もキャビティ１内の成形品の面へ加圧部材
（加圧ピン）１３によって押し込まれる。

【００１８】１４はエゼクタプレートで、このエゼクタ
プレート１４にはリターンピン１５および成形品離型の
ためのエゼクタピン１６ａ、１６ｂが固着してある。加
圧プレート１１とエゼクタプレート１４の間は、エゼク
タプレート弾撥スプリング１７によって弾撥離間すると
同時にプレート間隔規制ピン１８により離間間隔を規制
している。

【００１９】１９は可動側型板３に固着したガイドピン
で、固定側型板２に密着摺動可能に嵌合して上記可動側
型板３と固定側型板２との位置決めするための役目をす
る。２０は加圧プレート１１に連設した成形品の加圧、
離型用駆動装置で射出成形機に設けてあり、油圧あるい
は電動サーボモータによって駆動される。

【００２０】次に、本発明に係る射出成形方法を上記し
た金型を用いた場合について説明する。まず、所定量を
可塑化計量した成形材料４をノズル５から射出すると、
溶融された成形材料４は、スプール６、ランナー７、ゲ
ート８、シリンダ９を経てキャビティ１および材料溜り
シリンダ１２へ充填される。

【００２１】このとき重要なことは、射出圧力を低く抑
えることにある。汎用タイプの射出成形機であれば射出
圧力は最高で１．９６０ＫＮ／ｃｍ^２前後であり、通
常、圧力調整はこの圧力に対し％設定で行っているが、
この設定値は３０％から６０％程度の範囲で行う。この
圧力調整は、成形材料、成形品の金型上での取り数、形
状、寸法、ランナー、スプール、材料溜りシリンダの容
量やその数などによって違ってくるが、金型製作上では
ゲート８を極力大きく設計すると低圧で充填できる。

【００２２】そして、低い射出圧力で成形材料４を充填
した直後に駆動装置２０を前進させると、加圧プレート
１１に連設したゲートカットピン１０がシリンダ９の成
形材料４をキャビティ１の面（成形品の面）まで押し込
むと同時に、加圧部材（加圧ピン）１３が材料溜りシリ
ンダ１２の成形材料４をキャビティ１内の成形品の面ま
で押し込む。

【００２３】この場合、加圧プレート１１が駆動装置２
０によって前進すると、エゼクタプレート弾撥スプリン
グ１７が圧縮され、加圧プレート１１はエゼクタプレー
ト１４に当接して前進を阻止される。阻止された位置と
ゲートカットピン１０および加圧部材（加圧ピン）１３
の先端面は、キャビティ１を構成する位置になるよう、
それぞれのピンの長さを調節しておく。

【００２４】そして、キャビティ１内の成形品が固化
後、駆動装置２０が油圧式であれば、油圧を減圧する。
すると、前進してエゼクタプレート１４に圧着していた
加圧プレート１１が、エゼクタプレート弾撥スプリング
１７によって戻され、キャビティ１の成形品を押圧して
いたゲートカットピン１０および加圧部材（加圧ピン）
１３も後退する。この後退後に射出成形機の型開動作に
入る。加圧プレート１１を後退させておかないと、成形
品取り出しのため型開したとき成形品が固定側に押圧さ
れて付着するためである。

【００２５】型開動作完了後に駆動装置２０を前進させ
ると、加圧プレート１１がエゼクタプレート１４に当接
して可動側型板裏側まで前進してゲートカットピン１
０、エゼクタピン１６ａ、１６ｂおよび加圧部材（加圧
ピン）１３によって成形品とスプール６、ランナー７が
可動側金型から突き出される。

【００２６】従って、本実施形態では、上述の通りゲー
ト８を極力大きく形成することにより低い射出圧力でキ
ャビティ１に成形材料４を充填するものとし、充填完了
直後（ほとんどの場合、一秒未満）にゲートカットピン
１０と加圧部材（加圧ピン）１３を所定位置まで駆動装
置２０で前進させ、シリンダ９と材料溜りシリンダ１２
内の成形材料４をキャビティ１内に押し込むものとした
ため、まずゲート８とキャビティ１内が遮断され保圧の
必要はない。

【００２７】キャビティ１には一応成形材料４が充填さ
れているが、シリンダ９の成形材料４と材料溜りシリン
ダ１２の成形材料４が同時に圧入されて材料密度が高ま
る。上記した通りの低い射出圧力で成形材料４をキャビ
ティ１に充填しないと、シリンダ９および材料溜りシリ
ンダ１２の成形材料４はキャビティ１に押し込むことは
できない。したがって、金型および成形材料によって、
その都度、射出圧力を最適な条件に調節することによっ
て行う。

【００２８】従来技術では、ノズルから射出された成形
材料はキャビティに到達するまでに１／３から１／２程
度に圧力損失する。本発明では、成形材料４はいずれも
既にキャビティ１に臨ませてあり、この材料４を上記し
たゲートカットピン１０と加圧部材（加圧ピン）１３で
圧入するため圧力損失は０または０に近い。

【００２９】従来技術によって成形された成形品とこの
実施形態によって成形された成形品との重量比較をした
が、すべての場合、本実施形態によって成形されたもの
の方が重いことが確認された。すなわち、本実施形態に
よって得られた成形品の方が、従来技術によって得られ
た成形品に比して材料密度が高いことが言える。また、
両者の物理比較強度試験の結果でも、本実施形態により
得られた成形品の方が、従来技術によって得られた成形
品に比して圧倒的に勝っていた。

【００３０】本実施形態では、ゲート８を遮断すると同
時に上記シリンダ９および材料溜りシリンダ１２の成形
材料４を押し込むことによって、キャビティ１内の溶融
状態の成形材料４の挙動を瞬時に停止させることができ
る。このため従来成形に比較して固化時間の大幅な短縮
が図れる。従来成形のような射出充填完了後のスクリュ
あるいはプランジャによる保圧時間が不要で、即、計量
動作に移行できることと併せ、従来の成形方法によるも
のとの比較においては、熱可塑性樹脂を成形材料とした
もので４５％成形サイクルが短縮したとの効果も得られ
た。

【００３１】また、キャビティ１に低圧で成形材料を充
填することによって、成形品に発生する内部応力が極め
て小さいため経時変化、すなわちソリが抑えられる。

【００３２】「第二実施形態」図３と図４は、貫通孔の
ある成形品を成形する場合における本発明の第二実施形
態を示すものである。なお、詳細な金型装置構造につい
ては上記実施形態の金型装置構造と同様であるため、同
一箇所に同一符号を付して上記実施形態の説明を援用
し、ここでは省略する。

【００３３】ノズル５から射出された成形材料４は、ス
プール６、ランナー７、ゲート８を経てシリンダ９から
キャビティ１および材料溜りシリンダ１２へと充填され
る。この成形品には貫通孔２１があるため、当然該貫通
孔２１部分で充填された成形材料４が分かれて、貫通孔
２１部分を通過した後に合流する。上記した通り低い射
出圧力で成形材料充填完了後（一秒未満）に、ゲートカ
ットピン１０と加圧部材（加圧ピン）１３をキャビティ
１内の成形品の面まで前進させ、シリンダ９と材料溜り
シリンダ１２の成形材料４をキャビティ１内の成形品の
面に押し込む。

【００３４】図４は、上記押し込んだ状態を示す。次
に、成形品が固化後に上記実施形態と同様に金型から取
り出す。上記のとおり貫通孔２１があるため、図３の状
態では合流部にウエルドがあるが、本実施形態によると
充填完了直後に加圧部材（加圧ピン）１３で材料溜りシ
リンダ１２の成形材料４をキャビティ１内に押し込むた
め、ウエルド部内部の材料の流れが変わることによって
ほとんど解消される。従来成形の場合は、このウエルド
は肉眼でも一本の線として確認できるが、本実施形態に
係る成形品の場合には、外観的にも成形品の材料密度が
アップしたこととあわせ肉眼では確認できない程度まで
解消された。その他の作用効果は上述した第一実施形態
と同様である。

【００３５】「第三実施形態」図５と図６は、リング状
の成形品を成形する場合における本発明の第三実施形態
を示すものである。なお、キャビティ１′形状、および
シリンダ９′と材料溜りシリンダ１２′の夫々の連設箇
所が異なる点を除き基本的には上記実施形態の金型装置
構造と同様であるため、上記実施形態の説明を援用し、
詳細な金型装置構造についての説明はここでは省略す
る。なお、図中１６′はエゼクタピンを示す。図６はこ
の成形品の裏側、すなわちゲートカットピン１０′と加
圧部材（加圧ピン）１３′側から見た平面図である。

【００３６】ノズル５から低い射出圧力で射出された成
形材料４は、スプール６′、ランナー７′、ゲート８′
および上記した同様のシリンダ９′を経てキャビティ
１′に充填される。本実施形態では、リング状成形品形
状としたキャビティ１′の周方向に等間隔で４箇所シリ
ンダ９′を連設形成した。そして、該シリンダ９′の連
設箇所以外の箇所に、材料溜りシリンダ１２′を複数箇
所連設形成した。本実施形態において、シリンダ９′と
材料溜りシリンダ１２′の連設数は特に限定解釈される
ものではなく、本発明の範囲内において適宜設計変更可
能である。

【００３７】すなわち、本実施形態によれば、射出充填
直後に、シリンダ９′内のゲートカットピン１０′およ
び材料溜りシリンダ１２′内の加圧部材（加圧ピン）１
３′を、夫々キャビティ１′の成形品の面まで直進させ
てシリンダ９′、材料溜りシリンダ１２′内の成形材料
４をキャビティ１′の成形品の面に押し込む。

【００３８】本実施形態に示したような円形状の類似成
形品の場合は、従来の成形方法では要求芯円度ほかの寸
法がえられず、成形後に旋盤で切削加工していた。しか
し、本発明の方法を採用した結果、加工なしで要求所定
寸法公差に納められた。その他の作用効果は上述した第
一実施形態と同様である。

【００３９】以上説明した第一乃至第三実施形態では、
いずれの場合もゲート８（８′）とキャビティ１
（１′）間にシリンダを設けたサブマリーン方式構造の
ものについて説明したが、これを乗せゲート方式にし
て、成形材料の一部又は全部をゲートカットピンで押圧
切断してキャビティ内に押込むと共にゲート部を遮断す
るものとしても上記したと同様の効果が得られる。

【００４０】上述の第一実施形態乃至第三実施形態に記
載の発明にあっては、成形品の形状、取り数あるいは金
型装置の構造上、最適でない場合あるいは困難な場合が
ある。例えば、成形品が深い箱形状で、かつ、縁が極め
て薄いもの（後述の第一実施形態のような場合）、また
金型構造面からは成形品の側面に凹部あるいは孔があっ
てスライド構造のため、ゲートカットピンを設けられな
いものなどがある。そこで、次に、第四実施形態乃至第
六実施形態では、ゲートカットピンを設けられないピン
ゲートあるいはトンネルゲート方式の金型装置を用いて
射出成形する形態について説明する。

【００４１】「第四実施形態」図７において、１は中金
型板２２と可動側型板３の間に設けた筒状のキャビティ
で、成形材料４はノズル５からスプール６、ランナー７
およびゲート８を経てキャビティ１へ充填される。

【００４２】２３は、基部を可動側取り付け板３ｃに固
着したコアピンで、その先端部２３ａはテーパー状に形
成して中金型板２２に密接に嵌合離間するように設けて
筒状のキャビティ１を構成するようにしてある。１３
は、基部をエゼクタプレート１４に固着し、内側は上記
コアピン２３が密接摺動可能に貫通され、また外側はキ
ャビティ１を構成する可動側型板３に形成した貫通孔３
ａに密接摺動可能に挿入し、そしてその先端面１３ａは
キャビティ１の底部を構成するように設けた加圧部材
（スリーブ管）である。

【００４３】２４は、可動側型板３に設けた貫通孔３ｂ
に密接摺動可能に挿入し、その基部はエゼクタプレート
１４に固着してあり、他方の先端面は中金型板２２との
間に、間隙２５を形成する加圧位置調整ピンである。該
加圧調整ピン２４で形成する間隙２５は、エゼクタプレ
ート１４が射出成形機のエゼクタ駆動装置（図では駆動
装置のエゼクタ用ピストンロッドのみ図示）２０又は金
型装置に装備されているリターンピン（図示せず）によ
って後退してブロック２６の台部２６ａに当接したとき
に形成されるようにしてある。

【００４４】本金型は、いわゆるスリープレート構造に
係り、この構造自体は慣用手段として用いられているた
め、ガイドピン、リターンピン、中金型板２２の吊りピ
ンなどについて図示、説明は省略する。なお、２は固定
側の金型取り付け板２７に固着した固定側型板である。

【００４５】次に、本発明に係る射出成形方法を上記し
た金型装置を用いた場合について説明する。まず、所定
量を可塑化計量した溶融材料をノズル５から射出する
と、溶融された成形材料４は、スプール６、ランナー
７、ゲート８を経てキャビティ１へ充填される。このと
き重要なことは、前記第一実施形態乃至第三実施形態と
同様に射出圧力を低く抑えることであるが、ゲート遮断
方式と異なり、ピンゲート方式を採用するための諸条
件、すなわち成形品の取り数、材料の種類、特に流動性
の善し悪しやゲートの大きさによって、この圧力は違っ
てくる。

【００４６】本実施形態に係る発明の場合は、比較的流
動性に優れている材料でゲートの直径を０．５ｍｍとし
たときの射出圧力の上記設定値は５０％から６０％で材
料をキャビティ１に充填する。

【００４７】充填後にわずかなタイミング、すなわち
０．５秒から０．６秒経過した時点で上記駆動装置を前
進させると、エゼクタプレート１４によって加圧部材
（スリーブ管）１３が前進してキャビティ１内の成形材
料４を、加圧位置調整ピン２４の先端面が中金型板２２
に当接するまで押圧圧縮する。

【００４８】その際、成形材料４はまだ固化していない
がゲート８の材料は小量のため冷却が早い。このためゲ
ート８からの多少の逆流があっても加圧部材（スリーブ
管）１３の先端面１３ａで間隙２５の分だけ押圧する材
料の方がはるかに量的に大であるため成形材料４の密度
が上がって固化する。従来の成形方法で本実施形態のよ
うな筒状の成形品を成形した場合、ゲートから遠い部分
ほど射出圧力が伝達されない、すなわちゲートに近い部
分の材料密度とゲートから遠い部分の材料密度を比較す
ると遠い部分は密度的に粗となる傾向がある。本実施形
態の場合、成形品の長さ方向の寸法は加圧部材（スリー
ブ管）１３の前進位置になるが、この位置は加圧位置調
整ピン２４が前進して中金型板２２に当接して間隙２５
が０になった停止位置で所定の寸法が得られるように、
該加圧位置調整ピン２４の長さを決めておく。

【００４９】キャビティ１内の成形材料４が固化後に金
型を成形品取り出しのために開くと、固定側型板２と中
金型板２２、中金型板２２と可動側型板３がそれぞれ離
間する。型開完了で上記駆動装置を更に前進させると加
圧部材（スリーブ管）１３が前進して成形品はキャビテ
ィ１から離型される。中金型板２２に付着したスプール
６、ランナー７は一体的に取出し機などの手段で金型装
置外へ除去される。

【００５０】したがって、本実施形態では、上述の通り
ピンゲート８から低い射出圧力で成形材料４をキャビテ
ィ１に充填、充填完了後、わずかなタイミングをおいて
加圧部材（スリーブ管）１３によって成形材料４を所定
寸法まで押圧圧縮することにより、従来の成形方法より
均一的に材料密度が上がり、金型転写性が大幅に向上す
ることと成形品の物理的強度がアップした。従来の成形
方法でピンゲートから成形品に均一、かつ、全体的に高
圧を掛けることは不可能に近く、多大の圧力損失を伴う
だけで無理である。

【００５１】本発明に係る成形方法は、溶融された成形
材料の高圧圧縮成形に近似しており、材料の配向性に起
因する問題点が解消される。材料密度アップについて、
本実施形態に係る成形方法と従来の成形方法に係る２０
ショットの成形品の重量比較をした結果、すべて前者の
方が一様に重かった。

【００５２】また、本実施形態における筒状成形品の直
径寸法測定を行なった結果、従来の成形方法の収縮が、
１，０００分の６から７であるのに対し、本実施形態に
係る成形品の収縮は１，０００分の４から５の範囲と一
様に小さく材料密度が上がって、金型転写性が良くなっ
ていることが分かる。更に、この収縮を小さくしようと
する場合は、射出圧力を上げることによってできる。

【００５３】本実施形態でも、前記第一実施形態と同様
にキャビティ１内の成形材料４を押圧圧縮することによ
って、充填された溶融材料の挙動を素早く停止させるこ
とと、スクリュあるいはプランジャによる保圧時間がわ
ずかで済むことを併せ、成形サイクル時間が３５％から
４０％の短縮効果が得られた。

【００５４】「第五実施形態」図８と図９は、弁形状の
成形品を成形する場合における本発明の第五実施形態を
示すものである。なお、詳細な金型装置構造については
上記第四実施形態の金型装置構造と基本的には類似して
いるため、同一箇所に同一符号を付し、異なる箇所のみ
別の符号を付して説明を加える。

【００５５】ノズル５から射出された成形材料４は、ス
プール６、ランナー７、ゲート８を経てキャビティ１へ
と充填される。充填完了後、一秒未満程度でエゼクタプ
レート１４に固着した加圧部材（加圧ピン）１３で、キ
ャビティ１に連設形成した材料溜り１２の材料をエゼク
タプレート１４の前進によってキャビティ１内へ押し込
む。加圧部材（加圧ピン）１３の前進停止位置は、前記
第四実施形態と同様に加圧位置調整ピン２４によって決
める。

【００５６】図９は、上記押し込んだ状態を示す。次
に、成形品が固化後に上記実施形態と同様に金型から取
り出す。ゲート８の材料は、ゲート８が前記同様に細い
ため固化が早く進行する。本実施形態も第四実施形態と
同様に５０％から６０％の低い射出圧力で、成形材料４
をキャビティ１および材料溜り１２に充填、充填直後１
秒未満で材料溜り１２の材料を、加圧部材（加圧ピン）
１３でキャビティ１の所定位置まで押圧圧入して成形品
の密度を全体的に上げる。

【００５７】「第六実施形態」図１０は、箱型状の成形
品を成形する場合における本発明の第六実施形態の金型
装置構造を示し、図１１と図１２は成形態様を示す。図
１０において、１は固定側型板２と可動側型板３の間に
設けたキャビティで、成形材料４はノズル５からスプー
ル６、ランナー７およびゲート８を経てキャビティ１へ
充填される。上記ゲート８は、いわゆるトンネルゲート
方式を採用している。

【００５８】１４はエゼクタプレートで、該エゼクタプ
レート１４にはエゼクタピン１６およびリターンピン１
５が固着してある。１１は、射出成形機のエゼクタ駆動
装置（図では駆動装置のエゼクタ用ピストンロッドのみ
図示）２０に連設した加圧プレートで、該加圧プレート
１１には、上記エゼクタプレート１４を摺動可能に貫通
した加圧部材（加圧ピン）１３が成形品の裏側に形成さ
れている突起２８の両サイドに各々位置するよう固着し
てある。該加圧部材（加圧ピン）１３は各々可動側型板
３に密接摺動可能に挿通してあり、加圧プレート１１が
ピストンロッド２０により後退して可動側金型取り付け
板３ｃに当接した状態のとき、その先端面がキャビティ
１に連設した材料溜り１２を構成するように設けてあ
る。

【００５９】その先端面は、この金型装置が閉鎖した状
態で、上記駆動装置のピストンロッド２０の前進により
加圧プレート１１がエゼクタプレート１４に当接したと
き、材料溜り１２内の成形材料４をキャビティ１の成形
品の面まで押圧圧入するよう構成してある。

【００６０】加圧プレート１１とエゼクタプレート１４
の間は、エゼクタプレート弾撥スプリング１７によって
弾撥離間すると同時にプレート間隔規制ピン１８により
離間間隔を規制している。１９は、可動側型板３に固着
したガイドピンで、可動側型板３と固定側型板２との位
置決めするための役目をする。

【００６１】図１１において、成形材料４はノズル（図
示せず）からスプール６、ランナー７およびゲート８を
経てキャビティ１に充填される。このときの射出圧力は
前記の第四実施形態，第五実施形態と同様に低い圧力で
充填する。充填された成形材料４は、キャビティ１、材
料溜り１２および突起２８部に充填され、充填直後に前
記実施形態同様に、駆動装置によって図１０に示すピス
トンロッド２０を前進させると、加圧プレート１１はエ
ゼクタプレート１４に当接する。加圧プレート１１に固
着した加圧部材（加圧ピン）１３の先端面は、この状態
で、図１２に示すように材料溜り１２の成形材料４を成
形品の面まで押圧圧入する。

【００６２】ゲート８の材料は、該ゲート８の直径が
０．５ｍｍから０．６ｍｍと細いため固化が早く進行す
るが、キャビティ１内の成形材料４は、この時点でまだ
溶融・挙動状態にある。材料溜り１２の材料が一気に図
１２に示すように成形品の面まで押圧圧入されることに
よって、キャビティ１内の成形材料４の密度が上がると
同時に挙動も瞬時に停止する。従来の成形方法では、成
形材料自体の収縮によって、射出圧力を最高に上げて充
填しても、成形品の裏側にある突起２８に相当する表面
にはヒケ現象が生じて凹が現れる。

【００６３】従来の成形方法では、ノズルからキャビテ
ィ１へ成形材料４が充填されるまでの圧力損失は１／２
から１／３と極めて大であるが、本実施形態に係る成形
方法では、キャビティ１に押圧圧入される材料溜り１２
の材料は直接成形品に連設してあるため、圧力損失は０
か、あるいは０に限りなく近い。また、材料溜りをどこ
に設けるか、最も必要な箇所を選定して任意の位置に、
任意の量を押し込むことができる。押し込み量は、加圧
部材（加圧ピン）１３のサイズ、本数およびピンのスト
ロークによって決めることができるが、種々実験の結
果、キャビティ１の容積に対し数％である。

【００６４】成形材料４の固化後に、金型装置を開放し
て成形品を取り出すが、開放直前に前記駆動装置を後退
させるか、あるいは駆動装置が油圧式であれば油圧を減
圧すると、エゼクタプレート弾撥スプリング１７によっ
て加圧プレート１１に固着してある加圧部材（加圧ピ
ン）１３が後退する。この後退後に金型装置を射出成形
機の型締装置のストロークエンドまたは所定の設定位置
まで後退させ、次に前記駆動装置を前進させると加圧プ
レート１１がエゼクタプレート１４に当接、押圧されて
成形品、スプール６、ランナー７が同時に金型装置外へ
突き出される。

【００６５】

【発明の効果】本発明は、上述の通りの構成としたた
め、成形品形状、大きさなどに応じて必要箇所にキャビ
ティと連設した材料溜りを設けて、低い射出圧力でキャ
ビティに溶融材料を充填した後に、加圧部材の押圧作動
により、材料溜り内に存する成形材料をキャビティ内に
押し込むため、高精度、高品質な成型品を低コストで生
産し得る金型装置および射出成形方法が提供できた。

【００６６】請求項１乃至請求項４に記載の本発明によ
れば、次のような特有の作用効果を奏する。 （１）成形品の材料密度が上がり、従来から対策に苦慮
していたウエルド、ソリ、ヒケなどの問題が解消する。 （２）成形品の材料密度が上がることにより金型転写性
が向上するため高精度の成形品が得られる。ガスバルブ
用シール弁の成形では５ミクロン以内の公差要求に対応
できた。従来は成形後に研磨して要求公差寸法対応して
いたものである。 （３）成形品の材料密度が上がるため、物理的強度が向
上する。 （４）キャビティ内の溶融材料の挙動を瞬時に止めるた
め固化時間が短縮され、あわせ充填直後にゲートを遮断
するため保圧が不要となり、即計量動作に移行できるこ
とを加え成形サイクルが大幅に短縮できる。 （５）射出圧力が低いため成形品の投影面積が大きくな
る、すなわち、従来の成形方法と比較して小さな型締力
で対応できる（小型機で対応できる）。 （６）射出圧力が低くて、小型射出成形機で従来と同様
の取り数が成形できるため、設備投資費が少額ですみ、
消費電力も少なくなる。また、金型の損耗、ノズル、ス
クリュや加熱筒の磨耗も少なくなる。

【００６７】請求項５及び請求項６に記載の本発明は、
請求項３及び請求項４に記載のゲートカットピンによる
ゲート遮断手段を設けることが成形品形状的若しくは金
型構造的に適切でないか、あるいは困難な場合に、ピン
ゲート方式あるいはトンネルゲート方式を採用してほぼ
同様な効果を得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施形態に使用される射出成形用
金型の一実施形態を示す断面図。

【図２】金型装置構造の一実施形態を示す断面図。

【図３】本発明の第二実施形態で、貫通孔のある成形品
の成形における実施形態の要部を示す断面図。

【図４】図３の実施形態におけるゲートカットピン・加
圧ピンの前進状態を示す断面図。

【図５】本発明の第三実施形態で、リング状成形品の成
形における実施形態の要部を示す断面図。

【図６】リング状成形品のゲートカットピンと加圧ピン
側から観た平面図。

【図７】本発明の第四実施形態に使用される射出成形用
金型の一実施形態を示す断面図。

【図８】本発明の第五実施形態で、弁形状の成形品の実
施形態の要部を示す断面図。

【図９】弁形状の成形品の実施形態の要部を示す断面
図。

【図１０】本発明の第六実施形態で、箱形状の成形品の
成形のための金型の一実施形態を示す断面図。

【図１１】弁形状の成形品の実施形態の要部を示す断面
図。

【図１２】弁形状の成形品の実施形態の要部を示す断面
図。

【符号の説明】

１，１′：キャビティ ２：固定側型板 ３：可動側型板 ４：成形材料 ５：ノズル ６，６′：スプール ７，７′：ランナー ８，８′：ゲート ９，９′：シリンダ １０，１０′：ゲートカットピン １１：加圧プレート １２，１２′：材料溜り １３，１３′：加圧部材（加圧ピン）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定量の成形材料を射出成形する金型装置
   であって、成形品形状に形成した金型キャビティの適宜
   箇所に連設した材料溜りと、キャビティ内への溶融材料
   充填完了後に、上記材料溜りに存する溶融材料を上記キ
   ャビティ内の成形品の面まで押し込む加圧部材とを備え
   たことを特徴とする金型装置。
2. 【請求項２】成形品形状に形成した金型キャビティ内へ
   低い射出圧力で溶融材料を充填させ、そして充填完了後
   に、キャビティの適宜箇所に連設形成した材料溜り内に
   存する溶融材料を、加圧部材でキャビティ内の成形品の
   面まで押し込んで成形品の材料密度を全体的に上げるこ
   とを特徴とする射出成形方法。
3. 【請求項３】所定量の成形材料を射出成形する金型装置
   であって、ゲートとキャビティに連設したシリンダ内に
   前後進可能に配したゲートカットピンと、該キャビティ
   に連設した材料溜りシリンダ内に前後進可能に配した加
   圧ピンとを有し、上記ゲートカットピンは、キャビティ
   内に溶融材料を充填後、シリンダ内に存する溶融材料の
   一部又は全部を該キャビティ内に押込むと共にゲートを
   遮断するか、あるいは乗せゲート式に構成して溶融材料
   の一部又は全部を該キャビティ内に押込むと共にゲート
   を遮断し、加圧ピンは、該ゲートカットピンによるゲー
   ト遮断と同時に材料溜りシリンダ内に存する溶融材料を
   上記キャビティ内に押込むことを特徴とする金型装置。
4. 【請求項４】成形品形状に形成した金型キャビティ内へ
   低い射出圧力で溶融材料を充填させ、そして充填完了直
   後に、ゲート内に存する溶融材料の一部または全部をキ
   ャビティ内へゲートカットピンで押し込んでゲートを遮
   断すると同時に、キャビティの適宜箇所に連設形成した
   材料溜りシリンダ内に存する溶融材料を加圧ピンで成形
   品の面まで押し込んで成形品の材料密度を全体的に上げ
   ることを特徴とする射出成形方法。
5. 【請求項５】所定量の成形材料を射出成形するピンゲー
   トあるいはトンネルゲート方式の金型装置であって、成
   形品形状にした金型キャビティの適宜箇所に連設形成し
   た材料溜りと、キャビティ内への溶融材料充填完了後
   に、材料溜りに存する溶融材料を成形品の面まで押し込
   む加圧部材とを備えたことを特徴とする金型装置。
6. 【請求項６】所定量の成形材料を射出成形するピンゲー
   トあるいはトンネルゲート方式の金型装置における、成
   形品形状にした金型キャビティ内へ低い射出圧力で溶融
   材料を充填させ、そしてキャビティ内への溶融材料充填
   完了後、キャビティの適宜箇所に連設形成した材料溜り
   に存する溶融材料を、加圧部材で成形品の面まで押し込
   んで成形品の材料密度を全体的に上げることを特徴とす
   る射出成形方法。