JP2004276265A

JP2004276265A - 通気用金型部材とこれを備える射出成形用金型

Info

Publication number: JP2004276265A
Application number: JP2003067070A
Authority: JP
Inventors: Kunio Yamamoto; 国雄山本; Atsushi Takeishi; 篤武石
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2003-03-12
Filing date: 2003-03-12
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】キャビティ内の気体の排出性能を向上させる。
【解決手段】可動型と、可動型との間にキャビティを形成する固定型とのうちの少なくともいずれか一方に、キャビティから金型外まで通じるガス通路を設ける。キャビティとガス通路との接続部に、接続部におけるキャビティ内面１ａを構成するとともにキャビティとガス通路との間での気体の通過を許容する通気用金型部材を装着する。通気用金型部材を、接続部に装着される筒形状のホルダ部材と、ホルダ部材内に一部をキャビティに露出させた状態にして設置される多孔質体からなる通気層１３と、この通気層１３をガス通路側から支持するサポート部材１４とを有する構成とする。通気層１３においてキャビティの最終充填部に対向する部位に、他の部位よりも肉厚の薄い薄肉部Ｔを設ける。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形用金型（以下、単に金型とする）に設けられる通気用金型部材、及びこれを備える金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話等のＩＴ機器の小型化、薄型化が進んでおり、これに伴って、機器の部品や筐体の一層の小型化、薄肉化が求められている。
このように小型、薄肉の部材を射出成形によって製造する場合には、金型においてキャビティを形成するキャビティ内面間の間隔が狭くなるため、射出した溶融原料がキャビティ全体に行き渡りにくく、また、キャビティ内の空気抜けが不十分となりやすいので、充填不良となったり、得られる成形品に気泡が形成されてしまいやすい。このような不良は、特に薄肉部に生じやすい。
さらに、射出成形に用いる原料としては、ポリカーボネートのように原料自体が熱分解してガスを発生させるものがあり、このような原料を用いて射出成形を行う場合には、上記の問題がより生じやすくなる。
【０００３】
このため、例えば後述する特許文献１に示されるような多孔質金型の型材が用いられる。この型材は粉末焼結により形成され、内部に微細な連通孔が均一に分散しているので、この連通孔を通じてキャビティ内の気体を金型外に排気することができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−７２００４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この型材は、内部が多孔質であって、連通孔が分散された形状であるため、キャビティ内に充填された溶融原料や離型材がキャビティ内面からこの微細な連通孔内に入り込んで目詰まりを起こし、排気性能が低下するという問題があった。
さらに、このように連通孔内に入り込んだ溶融原料や離型材は、微細な連通孔の奥深くまで入り込んでしまうため、洗浄等を行っても目詰まりを解消することは困難であった。
このため、このような型材を用いた金型によっても、さらに小型、薄肉の成形品を製造する場合には、キャビティ内の気体の排出が不十分となって上記の問題を解消することができないので、成形品の厚さは０．３ｍｍ程度が限度であり、成形品のさらなる小型化、薄肉化は困難であった。
【０００６】
また、このようにキャビティ内の気体を排気する際の圧力損失が大きいと、キャビティ内への溶融原料の充填抵抗も高くなる。そして、小型、薄肉の部材を射出成形によって製造する場合には、溶融原料の熱がすぐに奪われるために流動性が低下してしまいやすい。このため、従来、小型、薄肉の部材の射出成形には、充填不良が生じないように、射出速度が３００ｍｍ／ｓ〜２０００ｍｍ／ｓの高速射出成形機を用いる必要があった。しかし、このように高速の射出成形を行う場合には、溶融原料に空気が巻き込まれてしまいやすく、成形品に気泡が形成されてしまいやすい。
また、このような高速射出成形機は高価であり、前記の型材も高価なものであるので、成形品の製造コストが高くなってしまう。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、キャビティ内の気体の排出性能を向上させる通気用金型部材とこれを備える金型を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明にかかる通気用金型部材は、射出成形用金型においてキャビティ内面の一部を構成する通気性金型部材であって、前記射出成形用金型においてキャビティと該キャビティから金型外まで通じるガス通路との接続部に設けられて、該接続部におけるキャビティ内面を構成するとともに前記キャビティと前記ガス通路との間での気体の通過を許容する通気層を有し、該通気層において、前記キャビティの最終充填部に対向する部位は、他の部位よりも肉厚の薄い薄肉部とされていることを特徴としている。
【０００９】
このように構成される通気用金型部材では、キャビティ内面の一部を通気層によって構成しているので、キャビティ内に溶融原料を充填する際に、キャビティ内の気体が通気層、及びガス通路を通じて金型外に排気される。
ここで、通気層としては、キャビティ内面側からガス通路側まで通じる微細な連続気孔を有する多孔質体が用いられ、この連続気孔によってキャビティ内の気体の通過が許容されている。
【００１０】
多孔質体は、同じ材質で多孔質でないものに比べて強度が低いので、金型全体を多孔質体とした場合には、キャビティ内に充填される溶融原料の圧力に耐えられるように、金型自体の肉厚を十分に確保する必要がある。同様に、金型の一部のみを多孔質体によって構成した場合にも、その肉厚を十分に確保する必要がある。
一方、キャビティ内の気体は、金型外、またはガス通路まで排出されるには、多孔質体の微細な連通孔内を少なくとも多孔質体の肉厚以上の距離だけ移動しなければならないので、多孔質体の厚みが大きくなるに従って、排気の圧力損失が大きくなり、また目詰まりも生じやすくなる。
【００１１】
これに対して、本発明にかかる通気用金型部材では、通気層においてキャビティの最終充填部に対向する部位は、他の部位よりも肉厚の薄い薄肉部とされているので、この部位を通じた排気の圧力損失が低い。
この通気用金型部材を用いた金型のキャビティ内に溶融原料を射出すると、通気層の他の部分で排出することができずに最終充填部まで送り込まれたキャビティ内の気体が、通気性の高い薄肉部を通じて効果的に排気されるので，キャビティ内の排気が良好に行われる。
また、このように、薄肉部を通じてキャビティ内の気体が良好に排出されるので、通気層において薄肉部以外の部位では、通気性よりも強度を優先してその肉厚を設定することができる。
【００１２】
そして、本発明にかかる通気用金型部材では、上記のように排気の圧力損失が少ないので、溶融原料の射出速度が１８０ｍｍ／ｓ程度であっても充填不良が生じにくくなる。また、このように溶融原料の射出速度を低くすることができるので、溶融原料に空気を巻き込みにくくすることができ、成形品に気泡が形成されにくくなる。
さらに、通気層の薄肉部はその肉厚が薄いために目詰まりが生じにくく、目詰まりが生じた場合にも、洗浄を行うことで容易に目詰まりを解消することができる。
【００１３】
この通気層は、ガス通路側に窪みが形成されて、この窪みが設けられている領域によって薄肉部が構成されていることが好ましい。
この場合には、通気層においてキャビティ内面の形状は任意形状としつつ、通気層に薄肉部を設けることができる。
【００１４】
また、この窪みの内面は、曲面とされていることが好ましい。
このように窪みの内面を曲面とすることで、通気層にキャビティ内面側から加わる溶融原料の充填圧力が局所的に集中せずに分散して受け止められるので、薄肉部の強度が確保される。さらに、この窪みを球面とすることで、薄肉部に加わる充填圧力がより効果的に分散されるので、薄肉部の強度をより高くすることができる。
【００１５】
本発明にかかる金型は、キャビティから金型外まで通じるガス通路を有し、このキャビティとガス通路との接続部に、請求項１から３のいずれかに記載の通気用金型部材が設けられて、この通気用金型部材によってキャビティとガス通路との接続部におけるキャビティ内面が構成されていることを特徴とするものである。
このように構成される金型では、請求項１から３のいずれかに記載の通気用金型部材によってキャビティ内の気体の排出が良好に行われる。
また、通気層の目詰まりが生じにくく、目詰まりが生じた場合にも、洗浄を行うことによって容易に目詰まりを解消することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図を用いて説明する。ここで、図１は本実施形態にかかる金型の概略構成を示す縦断面図、図２、図３は本実施形態にかかる通気用金型部材の構成を示す縦断面図、図４は本実施形態にかかる通気用金型部材のサポート部材の構成を示す平面図である。
【００１７】
まず、本実施の形態にかかる金型１を用いる射出成形機について図１を用いて説明する。この射出成形機は、型締め装置（図示せず）と射出機構（ノズルのみ図示）とを有している。
型締め装置には、平板形状をなす可動側型板Ｍと固定側型板Ｆとが互いに一面を対向させて設けられており、可動側型板Ｍには、固定側型板Ｆに対向する前記一面に可動型が入れ子として装着され、固定側型板Ｆには、可動側型板Ｍに対向する前記一面に固定型が入れ子として装着される。そして、型締め装置によって可動側型板Ｍを固定側型板Ｆに近接させて互いの対向する前記一面同士を当接させることで、これらに装着される可動型と固定型との型締めが行われて、可動型と固定型との間に射出成形品の形成に寄与するキャビティが形成されるようになっている。
【００１８】
図１に示す例では、固定側型板Ｆには、他面側から前記一面側まで、スプルーブッシュＳが挿通されている。また、可動側型板Ｍの前記一面には、スプルーブッシュＳに対向する部位から可動型が装着される部位まで達する溝Ｇが形成されており、型締めを行った状態では、この溝Ｇと固定側型板Ｆの一面との間に形成される空間によってキャビティに通じるランナーが形成されるようになっている。
この射出成形機では、型締めを行った状態で、射出機構のノズルＮからスプルーブッシュＳ内に溶融原料を射出することで、スプルーブッシュＳ及びランナーを通じてキャビティ内に溶融原料が充填されるようになっている。
【００１９】
本実施の形態に示す金型１は、上記構成の射出成形機において可動側型板Ｍに入れ子として装着される可動型２と、固定側型板Ｆに入れ子として装着されて可動型２との間にキャビティＣを形成する固定型３とを有している。
これら可動型２、固定型３のうちの少なくともいずれか一方には、キャビティＣから金型１外まで通じるガス通路４が設けられている。本実施形態では、可動型２にガス通路４を設けている。また、可動側型板Ｍには、ガス通路４に対向する部位から他面側まで達する貫通孔Ｈが形成されており、これによってガス通路４が大気に開放されている。
ここで、固定型３にガス通路４を設けた場合には、可動側型板Ｍではなく固定側型板Ｆに、ガス通路４に対向する部位から他面側まで達する貫通孔Ｈが形成されて、ガス通路４が大気に開放される。なお、いずれの場合にも、貫通孔Ｈは、大気に開放させずに、排気ポンプ等の排気装置と接続させてもよい。
【００２０】
可動型２は、キャビティＣを形成する領域に入れ子を装着するための貫通孔状の装着口６が設けられる可動型本体２ａと、可動型本体２ａにおいてキャビティＣ側とは反対側を向く面に装着されて装着口６内の入れ子が位置決め固定される取付板２ｂとを有している。
取付板２ｂには、装着口６側から可動側型板Ｍの貫通孔Ｈに対向する部位まで通じる貫通孔２ｃが形成されている。この貫通孔２ｃによって形成される空間が、前記ガス通路４を構成している。
【００２１】
本実施形態にかかる通気用金型部材１１は、装着口６内に入れ子として装着されることで、キャビティＣとガス通路４との接続部におけるキャビティ内面１ａを構成するとともに、キャビティＣとガス通路４との間での気体の通過を許容するものである。
通気用金型部材１１は、装着口６内に装着される筒形状のホルダ部材１２と、ホルダ部材１２内に一部をキャビティＣに露出させた状態にして設置される多孔質体からなる通気層１３と、この通気層１３をガス通路４側から支持するサポート部材１４とを有している。
可動型２における通気用金型部材１１の設置位置は、キャビティＣ内の気体の全てを確実に排気することができるよう、キャビティＣに充填された溶融原料が一番最後に到達する位置（すなわち最終充填部）に通気層１３のなすキャビティ内面１ａが対向するように設定される。
【００２２】
ホルダ部材１２は、断面視四角形の筒形状とされており、そのキャビティＣ側の端部には内向きフランジ１２ａが形成されている。ホルダ部材１２のキャビティＣ側の端面はキャビティ内面１ａを構成しており、内向きフランジ１２ａのガス通路４側（他端面側）の端面には、通気層１３と係合する係合凹部１２ｂが形成されている。
【００２３】
通気層１３は、キャビティＣ内に露出されてキャビティ内面１ａをなす面からサポート部材１４に受けられる面まで通じる微細な連続気孔を有する平板形状の多孔質体であって、この連続気孔によってキャビティ内の気体の通過が許容されている。
この気孔径は、３μｍから２３μｍの範囲内とされており、また気孔率は、例えば１０％から３０％の範囲内とされている。
【００２４】
また、通気層１３の厚みＤは、例えば０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下とされる。
本実施の形態では、通気層１３の平均気孔径は約５μｍ、気孔率は１５％、厚みＤは２ｍｍとしている。
そして、通気層１３において、キャビティＣの最終充填部に対向する部位は、他の部位よりも肉厚の薄い薄肉部Ｔとされている。薄肉部Ｔの厚みＤｔは、例えば０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下とされる。
本実施の形態では、通気層１３は、ガス通路４側に窪みが形成されており、この窪みが設けられている領域によって厚み１ｍｍの薄肉部Ｔが構成されている。
また、この窪みの内面は曲面とされており、好ましくは球面とされる。
【００２５】
通気層１３の外周には、ホルダ部材１２の係合凹部１２ｂと係合する係合突起１３ａが側方に突出させて形成されており、係合突起１３ａを係合凹部１２ｂに係合させることで、キャビティＣ側への移動を規制されている。
本実施の形態では、通気層１３は平面視長方形状に形成しており、そのうちの短辺に係合突起１３ａを設けている。
【００２６】
本実施の形態では、通気層１３は、圧粉成形体を焼結してなる多孔質体によって構成されるものである。このような多孔質体としては、例えば、低Ｃ（炭素）−低Ｎｉ（ニッケル）−Ｃｒ（クロム）系ステンレス鋼粉末を主原料とする原料粉末を圧粉成形し、この成形体を真空中または各種雰囲気ガス中で焼結して得た焼結体をさらに窒素雰囲気中で８００°Ｃから１１００°Ｃの温度範囲で加熱して窒化させてなる多孔質体や、ポーセラックス（登録商標）やクポレックス（登録商標）等の多孔質金型材料がある。
【００２７】
サポート部材１４は、通気層１３を受ける部分からガス通路４まで通じる通気孔１４ａを単数または複数有しており、この通気孔１４ａによって通気層１３を通過した気体のガス通路４への通過を許容しつつ、通気層１３をキャビティＣ内に充填された溶融原料の圧力に耐えられるように支持するものである。
本実施の形態では、サポート部材１４は、直方体形状をなしており、その取付板２ｂ側を向く端面側に空洞部１４ｂが形成されており、通気孔１４ａは、サポート部材１４の通気層１３を受ける端面からこの空洞部１４ｂまで連通されており、キャビティＣ内から通気層１３を通じて排出された気体が底部１４ｂの通気孔１４ａを通じてガス通路４内に流れ込むようになっている。
【００２８】
ここで、通気孔１４ａは、例えば内径０．５ｍｍから３ｍｍの貫通孔とされている。本実施の形態では、通気孔１４ａとして、内径２ｍｍの丸穴を１４本／ｃｍ^２形成している。
また、この通気孔１４ａは、図４に示すように、サポート部材１４に対して、平面視で千鳥状に形成されている。
【００２９】
本実施の形態にかかる金型１は、従来の金型と同じく、型締め装置によって可動型２と固定型３とを型締めした状態で、射出機構５によってキャビティＣ内に溶融原料を射出されることで、射出成形品の成形に供される。
この金型１では、このようにキャビティＣ内に溶融原料を射出した際に、キャビティＣ内の空気や溶融原料が発するガスが通気用金型部材１１の通気層１３及びサポート部材１４の通気孔１４ａを通じてガス通路４内に排出され、ガス通路４を通じて金型１外に排出されるとともに、溶融原料はキャビティ内面１ａをなす通気層１３によって遮られてキャビティＣ内に留まる。
【００３０】
本実施形態にかかる通気用金型部材１１では、通気層１３に置いてキャビティＣの最終充填部に対向する部位は、他の部位よりも肉厚の薄い薄肉部Ｔとされているので、この部位を通じた排気の圧力損失が低い。
このため、金型１のキャビティＣ内に溶融原料を射出すると、通気層１３の他の部分で排出することができずに最終充填部まで送り込まれたキャビティＣ内の気体が、通気性の高い薄肉部Ｔを通じて効果的に排気されることとなり、キャビティＣ内の排気が良好に行われる。
また、このように、薄肉部Ｔを通じてキャビティＣ内の気体が良好に排出されるので、通気層１３において薄肉部Ｔ以外の部位では、通気性よりも強度を優先してその肉厚Ｄを設定することができる。
【００３１】
さらに、通気層１３の薄肉部Ｔはその肉厚が薄いために目詰まりが生じにくく、目詰まりが生じた場合にも、洗浄を行うことで容易に目詰まりを解消することができる。
ここで、薄肉部Ｔの厚みＤｔが０．５ｍｍよりも小さいと薄肉部Ｔの強度が不十分になってしまう。一方、厚みＤｔが５．０ｍｍよりも大きいと、薄肉部Ｔを通じた排気の圧力損失が大きくなって排気性能が低下してしまう。このため、薄肉部Ｔの厚みＤｔは０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００３２】
また、この薄肉部Ｔは、通気層１３のガス通路４側に窪みを形成することによって構成されているので、通気層１３においてキャビティ内面１ａの形状は任意形状としつつ、通気層１３に薄肉部Ｔを設けることができる。
【００３３】
また、この窪みの内面は、曲面とされているので、通気層１３にキャビティ内面１ａ側から加わる溶融原料の充填圧力が局所的に集中せずに分散して受け止められるので、薄肉部Ｔの強度が確保される。ここで、この窪みの内面を球面とすることで、薄肉部Ｔに加わる充填圧力をより効果的に分散させることができ、薄肉部Ｔの強度をより高くすることができる。
【００３４】
そして、通気層１３は、サポート部材１４によってガス通路４側から支持されているので、通気層１３は、溶融原料の充填圧力を受けても潰されないだけの強度を有していればよい。このため、本実施形態にかかる通気用金型部材１１では、通気層１３の厚みＤを十分薄くすることができ、通気層１３を通じた排気の圧力損失が低減される。
また通気層１３を通過した気体は、サポート部材１４に達した後は、通気層１３の連続気孔よりも径の大きい通気孔１４ａ及び空洞部１４ｂを通じてスムーズにガス通路４内に排気されるので、キャビティＣ内の気体の排出を十分かつ効果的に行うことができる。
【００３５】
ここで、溶融原料やキャビティ内面１ａに塗られた離型材のうちごく一部は、通気層１３の連続気孔内に浸入するが、通気層１３が十分に薄いので、これらは容易に通気層１３を通過してガス通路４に排出されることとなり、目詰まりが生じにくい。
また、このように通気層１３の厚みＤが薄いので、目詰まりが生じた場合にも、洗浄を行うことによって容易に目詰まりを解消することができる。
【００３６】
このように、本実施形態にかかる金型１では、排気の圧力損失が少なく、キャビティＣ内の気体の排出を良好に行うことができるので、従来よりもさらに小型、薄肉の成形品の製造を良好に行うことができる。
また、このように排気性能の高い金型１では、溶融原料の射出速度が１８０ｍｍ／ｓ程度であっても充填不良が生じにくくなる。このような射出速度は、一般的に用いられる射出成形機で実現することができるので、小型、薄肉の部品の射出成形に、高価な高速射出成形機を用いずに済み、設備コストを低減することができる。また、このように溶融原料の射出速度を低くすることができるので、溶融原料に空気を巻き込みにくくすることができ、成形品に気泡が形成されにくくなる。
【００３７】
また、本実施形態にかかる通気用金型部材１１では、通気層１３が薄いので、高価な多孔質体の使用量を最低限に抑えることができる。さらに、通気層１３は単純な層形状であって、製造する際に放電加工等の加工が不要または最低限の加工で済むので、通気層１３を容易かつ低コストで製造することができる。
【００３８】
ここで、通気層１３に形成される連続気孔の気孔径が３μｍよりも小さいと、通気層１３を通じた排気の圧力損失が大きくなって排気性能が低下してしまう。一方、気孔径が２３μｍよりも大きいと、連続気孔内に溶融原料や離型剤が入り込みやすくなって目詰まりが生じやすくなってしまう。このため、気孔径は、３μｍから２３μｍの範囲内とすることが好ましい。
同様に、通気層１３の気孔率が１０％よりも低いと、通気層１３を通じた排気の圧力損失が大きくなって排気性能が低下してしまう。一方、気孔率が３０％よりも高いと、気孔内に溶融原料が入り込みやすくなってしまう。このため、通気層１３の気孔率は１０％から３０％の範囲内とすることが好ましい。
また、通気層１３の厚みＤが０．５ｍｍよりも小さいと通気層１３の強度が不十分になってしまう。一方、厚みＤが１０ｍｍよりも大きいと、通気層１３を通じた排気の圧力損失が大きくなって排気性能が低下してしまう。このため、通気層１３の厚みＤは０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００３９】
【発明の効果】
上述のように、本発明にかかる通気用金型部材を用いた金型では、キャビティ内の気体を排気する際の圧力損失を低減して排気性能を高めることができるので、従来よりも小型、薄肉の部品を良好に成形することができる。
また、高速射出成形機を用いずに、小型、薄肉の部品を良好に成形することができるので、設備コストを低減することができる。
また、このように溶融原料の射出速度を低くすることができるので、溶融原料に空気を巻き込みにくくすることができ、成形品に気泡が形成されにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる金型の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】本実施形態にかかる通気用金型部材の構成を示す縦断面図である。
【図３】図２の拡大図である。
【図４】本実施形態にかかる通気用金型部材のサポート部材の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１金型１ａキャビティ内面
４ガス通路１１通気性金型部材
１３通気層１４サポート部材
１４ａ通気孔Ｃキャビティ
Ｔ薄肉部

Claims

射出成形用金型においてキャビティ内面の一部を構成する通気性金型部材であって、
前記射出成形用金型においてキャビティと該キャビティから金型外まで通じるガス通路との接続部に設けられて、該接続部におけるキャビティ内面を構成するとともに前記キャビティと前記ガス通路との間での気体の通過を許容する通気層を有し、
該通気層において、前記キャビティの最終充填部に対向する部位は、他の部位よりも肉厚の薄い薄肉部とされていることを特徴とする通気用金型部材。
前記通気層は、前記ガス通路側に窪みが形成されており、該窪みが設けられている領域によって前記薄肉部が構成されていることを特徴とする通気用金型部材。
前記窪みの内面が曲面とされていることを特徴とする請求項２記載の通気用金型部材。
キャビティから金型外まで通じるガス通路を有し、
前記キャビティと前記ガス通路との接続部に、請求項１から３のいずれかに記載の通気用金型部材が設けられて、この通気用金型部材によって前記キャビティと前記ガス通路との接続部におけるキャビティ内面が構成されていることを特徴とする射出成形用金型。