JP2004017365A - 成形金型及び該成形金型の温度調節方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、簡略な構成で金型表面の均一な加熱と、金型表面の均一な冷却を的確に実行し得る成形金型を提供する。
【解決手段】本発明の加熱、冷却過程を何回も繰り返し行い合成樹脂成形品を次々と製造する成形金型１は、金型表面Ｓから一定の深さ位置に、大径管路２とこの大径管路２より小径の小径管路３との２重管構造で、且つ、一定間隔の並設構造からなる温度調節媒体流通用の温度調節管路４を設けたものである。
【選択図】図１

Description

【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱、冷却過程を何回も繰り返し行い合成樹脂成形品を次々と製造する成形金型及び該成形金型の温度調節方法に関するものである。
【従来の技術】
一般に熱可塑性樹脂を射出成形又は圧縮成形する場合、高温にした金型に溶融樹脂を充填して成形し、その後溶融樹脂を冷却した後、金型から取り出すことで成形品の変形を防止することが行われる。
このような金型の冷却過程について考察すると、通常の金型冷却管路の設計は、例えば、三谷景造著「射出成形金型（シグマ出版、１９９７年初版）第１３章『金型の温調』に記載されているように、必要とされる単位あたりの除熱量に対応して、実務的には製品の厚みに対応して冷却管路の径が決められ、金型表面の温度分布が均一になるように、管路径の２〜３倍の深さの所に管路径の３倍程度の等間隔配置で埋められる。管路径は、通常、キャビティ深さ２ｍｍ以下のものに対して８〜１０ｍｍ、４〜６ｍｍのものに対して１０〜１２ｍｍ、６ｍｍ以上のものに対して１２〜１５ｍｍのものが使われる。
また、通常、熱可塑性樹脂の射出成形あるいは圧縮成形においては、金型温度を上下する時間によって成形サイクルが延びることを避けるために、溶融樹脂をなんとか充填することができて取り出し後の製品の変形もなんとか防止できる共通の金型温度領域を見い出し、金型温度を制御して成形を行なっている。
金型温度を上下させる手段としては、従来、熱風や電気ヒータによる加熱方法と、水冷との組み合わせ、キャビティ内に蒸気を吹きこむ方法等種々の手段が提案され、実用化されている。
この場合、金型に対する加熱能力の点からいって、加熱媒体である蒸気による加熱が有利である。すなわち、蒸気と水の組み合わせで金型の加熱と冷却を行なう方法が設備の簡略化、成形サイクルの短縮化の点で最も経済的である。
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡略な構成で金型表面の均一な加熱と、金型表面の均一な冷却を的確に実行し得る成形金型及び該成形金型の温度調節方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の成形金型は、金型表面から一定の深さ位置に、大径管路とこの大径管路より小径の小径管路との２重管構造で、且つ、一定間隔の並設構造からなる温度調節媒体流通用の温度調節管路を設けたことを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の成形金型において、前記小径管路には大径管路に連通する多数の貫通孔が設けられていることを特徴とするものである。
請求項１、２記載の発明によれば、金型表面から一定の深さ位置に設けた大径管路と小径管路との２重管構造からなる簡略な構成で、加熱媒体である蒸気、冷却媒体である水の組み合わせからなる温度調節媒体を通すことで、金型表面の均一な加熱と、金型表面の均一な冷却を的確に実行し得る成形金型を提供することができる。この場合、前記小径管路には大径管路に連通する多数の貫通孔が設けられているので、加熱媒体である蒸気、冷却媒体である水の混合による温度調節も可能である。
請求項３記載の発明の成形金型の温度調節方法は、金型表面から一定の深さ位置に、大径管路とこの大径管路より小径の小径管路との２重管構造で、且つ、一定間隔の並設構造からなる温度調節管路を設け、前記大径管路、小径管路に、加熱媒体である蒸気、冷却媒体である水の組み合わせからなる温度調節媒体を通して金型温度を調節することを特徴とするものである。
請求項３記載の発明によれば、前記大径管路と小径管路との２重管構造からなる簡略な構成の成形金型を使用し、大径管路、小径管路に、加熱媒体である蒸気、冷却媒体である水の組み合わせからなる温度調節媒体を通すことにより、金型表面の均一な加熱と、金型表面の均一な冷却を的確に実行し得る成形金型の温度調節方法を提供することができる。
請求項４記載の発明は、金型表面から一定の深さ位置に、大径の大径管路とこの大径管路より小径の小径管路との並設構造からなる温度調節媒体流通用の温度調節管路を設けたことを特徴とするものである。
請求項５記載の発明は、請求項４記載の成形金型において、大径管路と、小径管路とは、金型表面から一定の深さ位置に各々一定間隔配置の組み合わせで並設されていることを特徴とするものである。
請求項４、５記載の発明によれば、金型表面から一定の深さ位置に設けた大径管路と小径管路との並設構造からなる簡略な構成で、加熱媒体である蒸気、冷却媒体である水の組み合わせからなる温度調節媒体を通すことで、金型表面の均一な加熱と、金型表面の均一な冷却を的確に実行し得る成形金型を提供することができる。
請求項６記載の発明の成形金型の温度調節方法は、金型表面から一定の深さ位置に、大径の大径管路とこの大径管路より小径の小径管路との並設構造からなる温度調節管路を設け、前記大径管路、小径管路に、加熱媒体である蒸気、冷却媒体である水の組み合わせからなる温度調節媒体を通して金型温度を調節することを特徴とするものである。
請求項６記載の発明によれば、前記大径管路と小径管路との並設構造からなる簡略な構成の成形金型を使用して、大径管路、小径管路に、加熱媒体である蒸気、冷却媒体である水の組み合わせからなる温度調節媒体を通すことにより、金型表面の均一な加熱と、金型表面の均一な冷却を的確に実行し得る成形金型の温度調節方法を提供することができる。
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の成形金型１の概略部分平面図、図２は本実施の形態１の成形金型１の概略部分断面図である。
加熱、冷却過程を何回も繰り返し行い合成樹脂成形品を次々と製造する成形金型１は、金型表面Ｓから一定の深さ（＝Ｈ）位置に、直管からなる多数本の大径管路２と、この大径管路２より小径の直管からなる多数本の小径管路３とを同心配置の２重管構造で、且つ、一定の間隔Ｌの並設構造からなる温度調節管路４を設けている。
前記成形金型１において、前記小径管路３には、その長さ方向に沿って大径管路２内に連通する多数の貫通孔３ａが設けられている。
前記大径管路２、小径管路３の設置本数は、金型表面Ｓの寸法によって選定される。また、個々の大径管路２は成形金型１外で直列に接続され、図示しない冷却媒体である水を供給するポンプに連結される。更に、個々の小径管路３は成形金型１外で直列に接続され、図示しない加熱媒体である蒸気を供給する蒸気源に連結される。
この場合、前記大径管路２に対しポンプと蒸気源の双方を切り替え可能に連結し、小径管路３に蒸気源とポンプの双方を切り替え可能に連結する構成とすることもできる。
前記成形金型１の各部仕様としては例えば以下の例を挙げることができる。
（Ａ）成形金型１：厚み３５ｍｍ、材質アルミ合金
（Ｂ）大径管路２：内径１０ｍｍ、間隔（Ｄ）２８ｍｍ、深さ（Ｈ）１０ｍｍ
加熱媒体（蒸気５ｋｇ／ｃｍ^２）、冷却媒体（冷却水１０℃）
（Ｃ）小径管路３：直径４ｍｍ、間隔（Ｄ）２８ｍｍ、深さ（Ｈ）１０ｍｍ
貫通孔３ａ：直径１ｍｍ
加熱媒体（蒸気５ｋｇ／ｃｍ^２）、冷却媒体（冷却水１０℃）
次に、上記構成の実施の形態１の成形金型１において、前記大径管路２、小径管路３からなる温度調節管路４に蒸気、冷却水の組み合わせからなる温度調節媒体を流通させて、この成形金型１の加熱、冷却を行う温度調節方法について図３、図４をも参照して定性的に説明する。
成形金型１を所定の成形温度に加熱する場合において、
大径管路２は不使用で、小径管路３に蒸気を流通させた場合には、成形金型１の金型表面Ｓの加熱特性（時間−温度特性）は図３に示す特性ａとなる。
また、大径管路２、小径管路３の双方に蒸気を流通させた場合には、成形金型１の金型表面Ｓの加熱特性は図３に示す特性ｂとなり、特性ａよりも金型表面Ｓの温度上昇は急峻となる。
大径管路２に冷却水、小径管路３に蒸気を各々流通させた場合には、成形金型１の金型表面Ｓの加熱特性は、蒸気が貫通孔３ａを経て冷却水に混ざり合うことから、図３に示す特性ｃとなり、特性ａよりも温度上昇は緩やかになる。
このようにして、成形金型１の金型表面Ｓの加熱時の温度を種々に調節できる。
一方、成形終了後、成形金型１を所定の成形温度から冷却する場合において大径管路２に冷却水、小径管路３は不使用の場合、成形金型１の金型表面Ｓの温度の下降特性は図４に示す特性ｄとなる。
また、大径管路２、小径管路３双方に冷却水を流通させた場合には、成形金型１の金型表面Ｓの温度の下降特性は図４に示す特性ｅとなり、この場合の下降特性は特性ｄの場合よりも急峻となる。
大径管路２冷却水、小径管路３に蒸気を流通させた場合には、成形金型１の金型表面Ｓの温度の下降特性は蒸気、冷却水の存在により図４に示す特性ｆとなり、極めて緩やかになる。
このようにして、成形金型１の金型表面Ｓの冷却時の下降温度を種々に調節できる。
（実施の形態２）
図５、図６は、本発明の実施の形態２の成形金型１０の概略部分平面図、図６は本実施の形態２の成形金型１０の概略部分断面図を示すものである。
実施の形態２に係る加熱、冷却過程を何回も繰り返し行い合成樹脂成形品を次々と製造する成形金型１０は、金型表面Ｓから一定の深さ（＝Ｈ）位置に、直管からなる多数本の大径管路２と、この大径管路２より小径の直管からなる多数本の小径管路３との並設構造からなる温度調節管路１１を一定間隔Ｄで並設したものである。
前記大径管路２、小径管路３の設置本数は、金型表面Ｓの寸法によって選定される。また、個々の大径管路２は成形金型１外で直列に接続され、図示しない冷却媒体である水を供給するポンプに連結される。更に、個々の小径管路３は成形金型１外で直列に接続され、図示しない加熱媒体である蒸気を供給する蒸気源に連結される。
この場合、前記大径管路２に対しポンプと蒸気源の双方を切り替え可能に連結し、小径管路３に蒸気源とポンプの双方を切り替え可能に連結する構成とすることもできる。
前記成形金型１０の各部仕様としては例えば以下の例を挙げることができる。
（Ｄ）成形金型１：厚み３５ｍｍ、材質アルミ合金
（Ｅ）大径管路２：内径１０ｍｍ、間隔（Ｄ）２８ｍｍ、深さ（Ｈ）１０ｍｍ
加熱媒体（蒸気５ｋｇ／ｃｍ^２）、冷却媒体（冷却水１０℃）
（Ｆ）小径管路３：内径４ｍｍ、深さ（Ｈ）１０ｍｍ、個々の間隔（Ｄ）及び
大径管路２との間隔（Ｄ）２８ｍｍ
加熱媒体（蒸気５ｋｇ／ｃｍ^２）、冷却媒体（冷却水１０℃）
本実施の形態２の成形金型１０の場合においても、実施の形態１の成形金型１の場合と同様、大径管路２、小径管路３に蒸気、水の組み合わせからなる温度調節媒体を流通させることにより、成形金型１０の金型表面Ｓの加熱時の加熱特性、冷却時の冷却特性を各々種々に調節できる。
【発明の効果】
本発明によれば、大径管路、小径管路の２重管構造又は大径管路、小径管路の並設構造かになる簡略な構成で、金型表面の均一な加熱と、金型表面の均一な冷却を的確に実行し得る成形金型を提供することができる。
また、蒸気、水の組み合わせからなる温度調節媒体を流通させることで、金型表面の均一な加熱と、金型表面の均一な冷却を的確に実行し得る成形金型の温度調節方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の成形金型の概略部分平面図である。
【図２】本実施の形態１の成形金型の概略部分断面図である。
【図３】本実施の形態１の成形金型の温度調節管路を使用した加熱特性を定性的に示す図である。
【図４】本実施の形態１の成形金型の温度調節管路を使用した冷却特性を定性的に示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２の成形金型の概略部分平面図である。
【図６】本実施の形態２の成形金型の概略部分断面図である。
【符号の説明】
１　　成形金型
２　　大径管路
３　　小径管路
３ａ　貫通孔
４　　温度調節管路
１０　　成形金型
１１　　温度調節管路
Ｓ　　金型表面

Claims (6)

1. 金型表面から一定の深さ位置に、大径管路とこの大径管路より小径の小径管路との２重管構造で、且つ、一定間隔の並設構造からなる温度調節媒体流通用の温度調節管路を設けたことを特徴とする成形金型。
2. 前記小径管路には大径管路に連通する多数の貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項１記載の成形金型。
3. 金型表面から一定の深さ位置に、大径管路とこの大径管路より小径の小径管路との２重管構造で、且つ、一定間隔の並設構造からなる温度調節管路を設け、前記大径管路、小径管路に、加熱媒体である蒸気、冷却媒体である水の組み合わせからなる温度調節媒体を通して金型温度を調節することを特徴とする成形金型の温度調節方法。
4. 金型表面から一定の深さ位置に、大径の大径管路とこの大径管路より小径の小径管路との並設構造からなる温度調節媒体流通用の温度調節管路を設けたことを特徴とする成形金型。
5. 大径管路と、小径管路とは、金型表面から一定の深さ位置に各々一定間隔配置の組み合わせで並設されていることを特徴とする請求項１記載の成形金型。
6. 金型表面から一定の深さ位置に、大径の大径管路とこの大径管路より小径の小径管路との並設構造からなる温度調節管路を設け、前記大径管路、小径管路に、加熱媒体である蒸気、冷却媒体である水の組み合わせからなる温度調節媒体を通して金型温度を調節することを特徴とする成形金型の温度調節方法。

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