JP2003011197A - 成形用金型装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温調用液体通路により、型体開閉方向に長い
製品キャビティを効率よく温度調整する。 【解決手段】 互いに開閉し型閉時に製品キャビティ３
を相互間に形成する複数の型体たる可動型１と固定型２
と、製品キャビティ３にゲート12を介して通じる材料通
路11とを備える。型体開閉方向に長い製品キャビティ３
を囲む温調用液体通路51を螺旋状に設ける。型体開閉方
向に長い製品キャビティ3の温調において、螺旋状の温
調用液体通路51を設けることにより、金型の加工も容易
で、効率の温調が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂の射
出成形などに用いられる成形用金型装置及びその温度制
御方法に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】熱可塑性樹脂の射出成
形に用いられるホットランナ金型装置は、成形能率を高
めるために、製品キャビティヘのゲートまでの材料通路
内の樹脂を加熱して常時溶融状態に保つものである。一
方、製品となる製品キャビティ内の樹脂は冷却させて固
化させなければならないため、キャビティを形成する型
体には温調用流体通路を設けている。

【０００３】また、ホットランナー金型装置では、何ら
かの手段によるゲートの開閉が必要である。このゲート
の開閉方式として、バルブピンによりゲートを機械的に
開閉するバルブゲート方式がある。

【０００４】バルブゲート式金型装置では、例えば特開
平５−１７７６６４号公報に記載されているように、内
部が材料通路をなすと共に外周側にヒーターを設けたバ
ルブケーシング内にバルブピンを内蔵している。前述の
ように、材料通路内の樹脂はヒーターの加熱により常時
溶融状態に保たれるが、製品キャビティ内に充填された
樹脂は固化させるために冷却しなければならない。しか
も、成形能率を高めるためには、速やかに冷却すること
が望ましい。

【０００５】そして、ホットランナー金型装置において
は、ゲート近傍までの樹脂通路が熱く保たれているた
め、キャビティ内におけるゲート付近に冷却が遅れやす
い。さらに、特開平１０−２４４６１号公報のように、
製品キャビティが型体の開閉方向に長く、製品キャビテ
ィの長さ方向一側にゲートを設けたものでは、製品キャ
ビティ内の樹脂の温度がゲートからの位置により不均一
となり、充填不良や成形不良を招く虞がある。また、こ
のように製品キャビティが型体の開閉方向に長いと、温
調用液体通路などの加工が複雑となることが予想され
る。

【０００６】ところで、前述したように製品キャビティ
の冷却のために、型体には温調用液体通路が設けられ、
例えば、ゲートの近傍を冷却するには、ゲートを設けた
ゲートブッシュの外周に溝状の温調用液体通路を形成
し、そのゲートブッシュを型体の装着孔に嵌入固定し、
温調用液体通路を挟んで、ゲートブッシュと装着孔との
間でゴム製のＯリングを設け、温調用液体通路の液密性
を保持したものが知られている。

【０００７】しかし、樹脂の充填による温度上昇と温調
用液体通路の温調用液体による冷却とにより、Ｏリング
が温度変化を繰り返し受けるため、ゴム製などのＯリン
グを用いた場合、耐久性上の問題がある。そこで、部材
間の液密性を確保するため、溶接を用いることが考えら
れるが、通常のアーク溶接などでは、寸法精度が出に難
く、好ましくない。

【０００８】本発明は、このような問題点を解決しよう
とするもので、温調用液体通路により、型体開閉方向に
長い製品キャビティを効率よく温度調整することができ
る成形用金型装置を提供することを目的とし、加えて、
その温調用液体通路の液密性を確実に保持できると共
に、耐久性に優れた成形用金型装置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】請求項1の発明は、互い
に開閉し型閉時に製品キャビティを相互間に形成する複
数の型体と、前記製品キャビティにゲートを介して通じ
る材料通路とを備え、前記製品キャビティが前記型体開
閉方向に長い成形用金型装置において、前記製品キャビ
ティを囲む温調用液体通路を螺旋状に設けた成形用金型
装置である。

【００１０】製品キャビティを囲む螺旋状の温調用液体
通路により、製品キャビティの周りを冷却したり、加熱
したりする。例えば、射出工程中、製品キャビティ内に
樹脂が確実に行き渡るようにするために加熱し、あるい
は、その後、製品キャビティの樹脂を速やかに固化させ
るために冷却する。そして、型体開閉方向に長い製品キ
ャビティの温調において、複数の独立した液体通路を設
けるよりも、型体開閉方向に長いキャビティを連続する
螺旋状の温調用液体通路により効率よく温調することが
できる。また、温調用液体通路を螺旋状とすることによ
り、複数の独立した液体通路を形成する場合よりも金型
の加工が容易となる。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１の成形用金型
装置において、一方の前記型体は、前記型体開閉方向の
装着孔と、この装着孔に装着され内部に前記製品キャビ
ティを有する雌型体とを備え、この雌型体の外周と前記
装着孔の内周との間に前記温調用液体通路を設け、前記
型体開閉方向両側で前記雌型体と前記装着孔とを拡散溶
接により接合したものである。

【００１２】これにより、金型装置の製造にあたって、
前記雌型体と前記装着孔とを拡散溶接により接合するか
ら、雌型体と装着孔との間に設けた温調用液体通路の液
密性が確実に保持される。

【００１３】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
記載の成形用金型装置において、前記温調用液体通路の
ゲート側に液体流入路を接続すると共に、該温調用液体
通路の反ゲート側に液体流出路を接続したものである。

【００１４】型体開閉方向に長い製品キャビティでは、
ゲート側が高温となるから、液体流入路から冷却用の液
体を液体通路に流すことにより、高温となるゲート側か
ら製品キャビティを冷却し、製品キャビティを全長に渡
って効率よく冷却することができる。

【００１５】

【発明の実施形態】以下、本発明のバルブゲート式金型
装置の実施形態について、図面を参照しながら説明す
る。まず、本発明の一実施形態を図１から図３に基づい
て説明する。まず、射出成形用金型装置の構成を説明す
る。１は第１の型体としての固定型、２は第２の型体と
しての可動型で、これら固定型１および可動型２は、図
１中、上下方向（型体開閉方向）へ移動して互いに開閉
し、型閉時に相互間に製品形状の製品キャビティ３を形
成するものである。この製品キャビティ３は、図１に示
すように、型体開閉方向に長い筒体状で、固定型１側で
筒体が塞がる形状である。

【００１６】前記固定型１は、製品キャビティ３を形成
する第１および第２の固定側型板５，６を備え、この第
２の固定側型板６にはキャビティ形成部７が一体に組み
込まれ、このキャビティ形成部７は製品キャビティ３を
形成する凹部４を有する。また、前記第２の固定側型板
６の裏側（可動型２と反対側）に固定側受け板８を固定
し、この固定側受け板８が図示しない固定側取り付け板
に固定され、この固定側取り付け板が射出成形機の固定
側プラテンにスペーサブロックを介して固定されてい
る。

【００１７】前記キャビティ形成部７には、ランナーで
ある材料通路11が設けられると共に、この材料通路11を
製品キャビティ３に連通するゲート12が設けられてい
る。尚、このゲート12は製品キャビティ３の固定型１側
の端部に位置する。そして、前記材料通路11には、射出
成形機から成形材料である熱可塑性樹脂が常時溶融状態
で送られ、その材料通路11を加熱する図示しない加熱手
段が設けられている。

【００１８】また、固定型１には、前記ゲート12を開閉
するゲート開閉手段13が設けられている。このゲート開
閉手段13は、先端部が前記ゲート12に挿脱可能に嵌合し
て該ゲートを開閉するバルブ体たるバルブピン14を備
え、このバルブピン14は型体開閉方向を軸方向としてお
り、駆動手段たる油圧シリンダー装置15のピストン16に
前記バルブピン14の基端部を固着し、油圧シリンダー装
置15によりバルブピン14が型体開閉方向に進退する。

【００１９】前記可動型２は、前記第１の固定側型板５
に突き当たる突き出し板21と可動側型板22を備えてお
り、この可動側型板22には、前記製品キャビティ３の内
面を形成するコア23が固定されている。また、可動側型
板72における固定型１と反対側の面には図示しない可動
側受け板が固定されており、この可動側受け板における
固定型１と反対側の面には、射出成形機の可動側プラテ
ンに取り付けられる可動側取り付け板がスペーサブロッ
クを介して固定されている。前記突き出し板21は、可動
側型板22から離れる方向に駆動可能であり、成形された
製品をコア23から突き出すものである。また、前記コア
23内には温調用液体通路24が設けられ、この温調用液体
通路24は、コア23に孔25を穿設し、この孔25に管部材26
を遊挿配置し、図１中、下方から管部材26内へ圧送した
温調用液体が、管部材26の先端から管部材26の外周と孔
25との間を通って下方へ流れるものである。

【００２０】前記第１の固定側型板５は、雌型体31を有
し、この雌型体31は中央が貫通孔となった筒状の入れ子
であって、その内周面に製品キャビティ３を形成するキ
ャビティ形成面３Ａを有する。また、前記雌型体31は、
装着筒体32の装着孔33に装着され、その装着筒体32は固
定側型板５に貫通形成された筒外装着孔34に装着されて
おり、前記装着筒体32は固定側側板５の入子である。

【００２１】前記雌型体31の外周と装着孔32の内周との
間には、螺旋状をなす温調用液体通路51が、製品キャビ
ティ３を囲んで形成されている。この例では雌型体31の
外周に形成した溝52により温調用液体通路51を構成し、
該温調用液体通路51は製品キャビティ３のほぼ全長に渡
って且つ連続して設けられている。また、図２にも示す
ように、温調用液体通路51の雌型体31の長さにおけるピ
ッチＰは、該長さ方向の全長でほぼ同一である。尚、ピ
ッチＰとは、雌型体31の長さ方向に隣り合う前記溝52，
52の間隔である。また、前記温調用液体通路51の前記ゲ
ート12側に、液体流入路たる第１の接続路53を接続する
と共に、反ゲート側12に液体流出路たる第２の接続路54
を接続し、これら第１，第２の接続路53，54を液体温度
調整手段55に接続し、この液体温度調整手段55は温調用
液体通路51に流れる液体を冷却又は加熱可能なものであ
って、温調用液体通路51に液体を送り出すポンプなどの
液送手段（図示せず）を備える。

【００２２】前記温調用液体通路51の両側で、雌型体31
の外周面と装着筒体32の装着孔33とを、ゲート側接合箇
所61及び反ゲート側接合箇所62において、それぞれ拡散
溶接により接合して液密性を確保している。そして、拡
散溶接にあたっては、ニッケル合金、例えばＢＮｉなど
からなる溶剤を用い、この溶剤を加熱して溶融させ、毛
細管現象により接合すべき材料間、つまり接合箇所61，
62において雌筒体31と装着孔33との間に浸透させる。こ
れにより、接合部において材料組織が変成を生じ、雌筒
体31と装着筒体32の装着孔33とが強固に接合される。

【００２３】つぎに、前記の構成についてその作用を説
明する。成形にあたって、まず、射出成形機の型締装置
は、一定の型締力で固定型１と可動型２とを型閉する。
型閉めにより、固定型１の凹部４及び雌型体31内に可動
型２のコア23が挿入され、間に製品キャビティ３が形成
される。そして、バルブピン14を可動型２から離れる方
向へ移動させてゲート12を開放する。そして、射出成形
機から固定型１内に熱可塑性の成形材料である溶融した
熱可塑性樹脂を射出する。この樹脂（図示せず）は、材
料通路11を通ってゲート12から製品キャビティ３内に流
入する。このようにして製品キャビティ３内に樹脂が充
填された後、バルブピン13が可動型２の方へ移動し、ゲ
ート12に嵌合してこのゲート12を閉じる。

【００２４】このような成形の際に、液体温度調整手段
55を調節し、例えば温調用液体通路51の液体を冷却し、
この冷却した液体を第１の接続路53から温調用液体通路
51に送り込む。これにより、冷却した液体が温調用液体
通路51のゲート12側から反ゲート12側へと流れ、すなわ
ち製品キャビティ３の温度の高いゲート12側から冷却さ
れ、製品キャビティ３全体を効率よく冷却する。例え
ば、ＰＥＴなどの樹脂を用いる場合、キャビティ３にお
けるゲート12箇所の樹脂を急冷し、熱による白濁部分の
発生を防止できる。また、温調用液体通路51を螺旋状と
したから、複数の独立した液体通路を形成する場合より
も金型の加工が容易となる。

【００２５】そして、製品キャビティ３内の樹脂すなわ
ち製品が冷却して固化した後、固定型１と可動型２とを
型開して、成形された製品を取り出す。その後、再び型
閉が行われて以上の工程が繰り返され、成形が繰り返さ
れる。

【００２６】このように本実施形態では、請求項１に対
応して、互いに開閉し型閉時に製品キャビティ３を相互
間に形成する複数の型体たる可動型１と固定型２と、製
品キャビティ３にゲート12を介して通じる材料通路11と
を備え、製品キャビティ３が前記型体開閉方向に長い成
形用金型装置において、製品キャビティ３を囲む温調用
液体通路51を螺旋状に設けたから、製品キャビティ３を
囲む螺旋状の温調用液体通路51により、製品キャビティ
３の周りを冷却したり、加熱したりする。例えば、射出
工程中、製品キャビティ３内に樹脂が確実に行き渡るよ
うにするために加熱し、あるいは、その後、製品キャビ
ティの樹脂を速やかに固化させるために冷却する。そし
て、型体開閉方向に長い製品キャビティ３の温調におい
て、複数の独立した液体通路を設けるよりも、その型体
開閉方向に長いキャビティ３を連続する螺旋状の温調用
液体通路51により効率よく温調することができる。ま
た、温調用液体通路51を螺旋状とすることにより、複数
の独立した液体通路を形成する場合よりも金型の加工が
容易となる。

【００２７】また、このように本実施形態では、請求項
２に対応して、請求項１記載の成形用金型装置におい
て、一方の型体である固定型１は、前記型体開閉方向の
装着孔33と、この装着孔33に装着され内部に製品キャビ
ティ３を有する雌型体31とを備え、この雌型体31の外周
と装着孔33の内周との間に温調用液体通路51を設け、前
記型体開閉方向両側で雌型体31と装着孔33とを拡散溶接
により接合したから、雌型体31と装着孔33との間に設け
た温調用液体通路51の液密性が確実に保持される。金型
装置の製造にあたって、拡散溶接により雌型体31と装着
孔33とを接合することにより、この接合が確実なものに
なると共に、金型の材料あるいは接合時の条件などの制
約が少なくなる。また、ろう付などに比べて接合強度を
高めることができる。そして、接合状態を確実なものに
できることにより、接合箇所61，62の液密性を確保する
ことができる。また、例えば溶剤を用いない拡散接合な
どに比べ、接合の対象である雌型体31及び装着孔33を形
成した固定側型板５の装着筒体32に関する材料あるいは
接合時の条件などの制約を少なくできる。

【００２８】また、このように本実施形態では、請求項
３に対応して、請求項１又は２に記載の成形用金型装置
において、温調用液体通路51のゲート12側に液体流入路
たる第１の接続路53を接続すると共に、該温調吊液体通
路51の反ゲート12側に液体流出路たる第２の接続路54を
接続したから、型体開閉方向に長い製品キャビティ３で
は、ゲート12側が高温となるから、液体流入路53から冷
却用の液体を液体通路51に流すことにより、高温となる
ゲート12側から翠品キャビティ３を冷却し、製品キャビ
ティ３を全長に渡って効率よく冷却することができる。

【００２９】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、
請求項１及び２においては、第２の接続路54から温調用
液体を温調用液体通路51に送り込み、第１の接続路53か
ら流出するようにしてもよい。

【００３０】

【発明の効果】請求項１の発明の成形用金型装置によれ
ば、製品キャビティを囲む温調用液体通路を螺旋状に設
けたから、その螺旋状の温調用液体通路により、型体開
閉方向に長い製品キャビティの温調を効率よく行うこと
ができる。

【００３１】請求項２の発明によれば、請求項１記載の
成形用金型装置において、雌型体の外周と前記装着孔の
内周との間に前記温調用液体通路を設け、前記型体開閉
方向両側で前記雌型体と前記装着孔とを拡散溶接により
接合したから、拡散溶接により、雌型体と装着孔との間
に設けた温調用液体通路の液密性に優れたものになる。

【００３２】請求項３の発明によれば、請求項１又は２
記載の成形用金型装置において、液体流入路から冷却用
の液体を液体通路に流すことにより、高温となるゲート
側から製品キャビティを冷却し、製品キャビティを全長
に渡って効率よく冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す金型装置の断面図
である。

【図２】同上、温調用液体通路周りの断面図である。

【図３】同上、図２の平面図である。

【符号の説明】

１ 固定型(型体) ２ 可動型(型体) ３ 製品キャビティ 11 材料通路 12 ゲート 51 温調用液体通路 31 雌型体 33 装着孔 61，62 接合箇所

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに開閉し型閉時に製品キャビティを
   相互間に形成する複数の型体と、前記製品キャビティに
   ゲートを介して通じる材料通路とを備え、前記製品キャ
   ビティが前記型体開閉方向に長い成形用金型装置におい
   て、前記製品キャビティを囲む温調用液体通路を螺旋状
   に設けたことを特徴とする成形用金型装置。
2. 【請求項２】 一方の前記型体は、前記型体開閉方向の
   装着孔と、この装着孔に装着され内部に前記製品キャビ
   ティを有する雌型体とを備え、この雌型体の外周と前記
   装着孔の内周との間に前記温調用液体通路を設け、前記
   型体開閉方向両側で前記雌型体と前記装着孔とを拡散溶
   接により接合したことを特徴とする請求項１記載の成形
   用金型装置。
3. 【請求項３】 前記温調用液体通路のゲート側に液体流
   入路を接続すると共に、該温調用液体通路の反ゲート側
   に液体流出路を接続したことを特徴とする請求項１又は
   ２記載の成形用金型装置。