JP2004276545A

JP2004276545A - アンダーカット内筒面を有する成形品用金型及び成形方法

Info

Publication number: JP2004276545A
Application number: JP2003074632A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Mochizuki; 章弘望月
Original assignee: Polyplastics Co Ltd
Current assignee: Polyplastics Co Ltd
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】パーティングライン又は離型時の傷がないアンダーカット内筒面を有する成形品を提供する。
【解決手段】アンダーカット内筒面を有する成形品を形成させるための金型キャビティ、及びアンダーカット用外表面を有する筒状ピンと筒状ピン内に出入り可能な柱状ピンからなる金型を使用して、成形前に筒状ピン内に柱状ピンを圧入して筒状ピンの直径を広げ、成形後に柱状ピンを抜き出して、筒状ピンを実質的に元の直径に縮めてアンダーカット内筒面を離型し、成形品を金型キャビティから離型する。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、膨張収縮可能なコアピン（膨縮コアピン）を使用した、アンダーカット内筒面を有する成形品の成形方法及びその金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にプラスチックの成形品の側面に凹凸形状などのアンダーカットを設ける方法として、スライドコア構造が用いられるが、この方法は、特に内筒が円筒穴を有する成形品の内筒面の場合には、適用が困難である。
そのため、コラプシブルコアのように、成形品内筒面２８を形成させるためのコアピン２２を筒状ピン２３と内柱２６の二重構造にして、筒状ピン２３を６分割ないし８分割した構造にして、筒状ピンのピン内筒に内柱を入れ、コアピンの外径を分割拡大させた状態にして成形する。成形後、まずは内柱を抜き、その後、分割拡大された筒状ピンを直径が小さくなるように移動し、離型させる。（例えば非特許文献１参照。）。
しかし、コラプシブルコアの場合、筒状ピンの分割部分により生じるパーティングライン（アンダーカットが設けられない部分である）が、成形品内筒面に残るため、精密部品への適用はできないという問題がある。また、場合によってはそのパーテイングラインにバリが発生し、成形品の不良だけでなく、コアピンの破損が生じるという問題もある。
【０００３】
【非特許文献１】
塩谷正夫、「成形加工」、４巻、ＮＯ．３（１９９２年）、ｐ．１５９−１６３（図９および１０）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、パーティングライン又は離型時の傷がないアンダーカット内筒面を有する成形品を成形する方法、成形品及びそれに使用する成形用金型を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、成形品のアンダーカット内筒面を形成させるために膨縮コアピンを使用し、膨縮コアピンを筒状ピンと柱状ピンの二重構造とし、該柱状ピンにテーパーを設け、型締め装置を用いて、分割されていない一体構造体である筒状ピンに柱状ピンを圧入して、筒状ピンの直径を広げるように変形させた後、成形を行ない、離型時には、まず柱状ピンを抜いて、筒状ピンがその弾性回復力により元の直径に縮んだ後、成形品を離型させることにより上記問題を解決できることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち本発明の第１は、アンダーカット内筒面（８）を有する成形品（１）を形成させるための金型キャビティ（１０）、及び
アンダーカット内筒面（８）を形成させるための、アンダーカット用表面を有する膨縮コアピン（２）からなり、
成形前に膨縮コアピン（２）の直径を広げ、成形後に膨縮コアピン（２）を実質的に元の直径に縮めてアンダーカット内筒面（８）を離型し、成形品（１）を金型キャビティ（１０）から離型する構造を有する成形用金型を提供する。
本発明の第２は、膨縮コアピン（２）が、アンダーカット用外表面を有する筒状ピン（３）、及び筒状ピン（３）内に出入り可能な柱状ピン（４）からなり、成形前に筒状ピン（３）内に柱状ピン（４）を圧入して筒状ピン（３）の直径を広げ、成形後に柱状ピン（４）を抜き出して、筒状ピン（３）を実質的に元の直径に縮める構造を有する本発明の第１に記載の成形用金型を提供する。
本発明の第３は、筒状ピン（３）内への柱状ピン（４）の圧入により、筒状ピン（３）の直径を、１％以下膨張させることを特徴とする本発明の第１又は２に記載の成形金型を提供する。
本発明の第４は、筒状ピン（３）が引張り降伏伸び率２０％以上の鋼材製である本発明の第１〜３のいずれかに記載の成形金型を提供する。
本発明の第５は、柱状ピン（４）が圧入方向に先細りとなる形状、又はテーパー部を介する段差形状を有する本発明の第１〜４のいずれかに記載の成形金型を提供する。
本発明の第６は、筒状ピン（３）の内壁（５）に、部分的に薄肉部を有する溝構造を圧入方向に設け、柱状ピン（４）を圧入した際、筒状ピン（３）の直径を広がり易くさせることを特徴とする本発明の第１〜５のいずれかに記載の成形金型を提供する。
本発明の第７は、成形機の型締め装置を用いて、柱状ピン（４）を圧入する構造を有する本発明の第１〜６のいずれかに記載の成形金型を提供する。
本発明の第８は、本発明の第１〜７のいずれかに記載の成形金型を使用したアンダーカット内筒面を有する成形品の成形方法を提供する。
本発明の第９は、本発明の第８に記載の成形方法により得られ、アンダーカット内筒面（８）に、パーティングライン又は離型時の傷がないことを特徴とする成形品を提供する。
本発明の第１０は、アンダーカット内筒面（８）の直径が１．０〜５．０ｍｍである本発明の第９に記載の成形品を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係る成形品１は、アンダーカット内筒面８を有する。また、アンダーカット内筒面８は均一な径を持つ円筒状または角筒状のような筒状であっても、成形後に膨縮コアピン２を引き抜ける方向にテーパーを持つ筒状であってもよい。
【０００８】
本発明では、成形品１を成形するための金型キャビティ１０及び成形品１にアンダーカット内筒面８を形成させるための膨縮コアピン２からなる成形用金型を使用する。成形前に膨縮コアピン２の直径を広げた後に樹脂を充填して成形し、アンダーカット内筒面８を有する成形品１を成形し、成形品冷却後に膨縮コアピン２を実質的に元の直径に縮めて、成形品１のアンダーカット内筒面８から膨縮コアピン２を離型した上で、成形品１を離型することを特徴とする。従って、本発明では、膨縮の差が、アンダーカットの深さｄを与える。
【０００９】
図１は、本発明に係る、アンダーカット内筒面を有す成形品及び金型の要部断面図である。成形品１のアンダーカット内筒面８を形成させるために、膨縮コアピン２を筒状ピン３と柱状ピン４の２重構造とする。
成形前に、筒状ピン３内に柱状ピン４を圧入して筒状ピン３の直径を広げた後、樹脂を充填して成形し、成形後に柱状ピン４を筒状ピン３内から抜き出すことにより、筒状ピン３を実質的に元の直径に縮めて、アンダーカット内筒面８から離型した上で、成形品１を離型する。
筒状ピン３の形状は、アンダーカット内筒面８の形状に相当し、円筒状であっても、角筒状であってもよい。筒状ピン３の直径とは、円筒状である場合には直径であるが、角筒状の場合には相当直径を意味する。
図１では、柱状ピン４の直径は、先端部４’の直径が細く、後部４”の直径が太くなった段差を有する構造であり、先端部４’と後部４”との間にはテーパー部４”’が設けられる。筒状ピン３内に先端部４’を入れた後、テーパー部４”’への圧入により筒状ピン３の直径を拡大させながら、後部４”を圧入する。
【００１０】
筒状ピン３内への柱状ピン４の圧入により、筒状ピン３の直径は、１％以下、好ましくは０．１〜１．０％、特に好ましくは０．１〜０．５％膨張される。
筒状ピン３の直径の拡大が余りに小さいとアンダーカットの深さが不十分となり、また、筒状ピン３を実質的に元の直径に縮めても、アンダーカット内筒面８から離型させて、抜き出すことが困難である。
筒状ピン３の直径を１％以上にするには、筒状ピン３に使用する材質の選定が困難である。
【００１１】
本発明で使用される筒状ピン３の材料は、引張り降伏伸び率１０％以上、好ましくは２０〜４０％の鋼材等である。
引張り降伏伸び特性のより高い鋼材ほど変形量が大きく、許容アンダーカットの深さが増し、引張り降伏伸び特性が低くもろい鋼材であるほど、許容アンダーカットの深さが減少する。
引張り降伏伸び率が１０％未満では、許容アンダーカットの深さが不十分であり、筒状ピン３を実質的に元の直径に縮めても、アンダーカット内筒面８から離型させて、抜き出すことが困難である。
上記材料としては、マルエージング鋼、炭素鋼、ハイス鋼等が挙げられる。
【００１２】
柱状ピン４の外形は、必要に応じて、円錐状のような圧入方向に先細り勾配（テーパー）を有する形状、又はテーパー部を介する段差を有する形状にして、筒状ピン３内へ柱状ピン４を圧入して、筒状ピン３の直径を拡大させ、この状態で成形工程を行なう。
また、例えば筒状ピン３が円筒状で、柱状ピン４が円柱状で、筒状ピン３内へ柱状ピン４を圧入した際、テーパー部が筒状ピン３内に存在する状態では、アンダーカット内筒面８は均一な円筒状ではなく、円錐台状のアンダーカット面が形成されるが、これも本発明の範囲内である。
【００１３】
図２は、膨縮コアピン２の離型時の要部断面図である。金型が開き、成形品１を突き出す前に、まず円錐状又は段差のついた柱状ピン４をピン外筒３より抜く。圧入されていた柱状ピン４を抜くことで、アンダーカット状態にあったピン外筒３は弾性回復により直径が縮むので、ピン外筒３が抜ける状態になる。次に通常の成形工程と同様、成形品１の金型キャビティ１０からの突出しを行なう。
本発明では、筒状ピン３は分割されていない一体構造体であるので、分割部分によるパーティングラインがアンダーカット内筒面８に発生しない。
【００１４】
なお、ピン外筒３の内壁５に、部分的に薄肉部を有する溝構造（例えばＶ字状の溝など）を圧入方向に設け（図６にその斜視図を示す。）、柱状ピン４を圧入した際、筒状ピン３の直径を広がり易くさせることもできる。溝の数は１以上、好ましくは２以上である。
【００１５】
また、柱状ピン４のピン外筒３への圧入および抜出しには、成形機の型締め装置を用いて圧入を行なってもよいし、別途、直圧式、ボールねじ式、トグル式などの圧入・抜出し装置を設けてもよい。
【００１６】
本発明において成形に使用する樹脂は、熱可塑性樹脂であっても熱硬化性樹脂であってもよい。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリ（メタ）アクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、フッ素樹脂、熱可塑性エラストマー、ポリマーアロイ等が挙げられる。
上記樹脂には、各種の樹脂添加剤、充填剤、樹脂改質剤等が入っていてもよい。
【００１７】
本発明の金型を使用する成形方法としては、射出成形、押出成形、フープ成形、ブロー成形、圧縮成形、射出圧縮成形、注型成形等が挙げられる。
【００１８】
本発明では、膨縮コアピン２として、内部に、媒体が出入り可能な内室１５を有する筒状ピン１３からなり、成形前に内室１５に加熱媒体を注入して筒状ピン１３の直径を熱膨張により広げ、成形後に内室１５に冷却媒体を注入して、筒状ピン１３を実質的に元の直径以下に熱収縮により縮めることにより、アンダーカットを与えるようにすることもできる。
例えば、熱膨張係数１〜２×１０^−５／℃の金属製筒状ピンを使用して、外側冷却内側加熱により温度差２００℃を与えることにより０．２〜０．４％程度の直径差のアンダーカットが可能となる。
また本発明では、膨縮コアピン２として、アンダーカット用の金属薄膜部２３’を有する筒状ピン２３、及び筒状ピン２３の内部に設けられ、液体が出入り可能な内室２５からなり、成形前に内室２５に液体を成形圧力以上で注入して筒状ピン２３の薄膜部２３’の直径を広げ、成形後に内室２５を減圧にして、薄膜部２３’の直径を元の直径以下に縮めることにより、アンダーカットを与えるようにすることもできる。
上記各種技術は組み合わせて使用してもよい。本発明では、膨縮コアピン２もしくは筒状ピン３に、１％程度までの直径差を与えることができる。
【００１９】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
なお、本実施例では、図３に示すように、内筒面に種々のアンダーカット深さを有する成形品を成形し、内筒面の損傷の生じない部分のアンダーカット深さを調べた。
【００２０】
［実施例１］
ＬＣＰであるベクトラＡ１３０（ポリプラスチックス（株）製）を使用した。
成形品形状：外径４．０ｍｍ×高さ４．５ｍｍ×肉厚０．５ｍｍ
成形機：住友重機械（株）製ＳＧ−２２５
溶融樹脂温度：３００℃
筒状ピン材質：炭素鋼Ｓ５５Ｃ
筒状ピン形状：先端部内径１．５ｍｍ、先端部外径３．０ｍｍ、各アンダーカット部の深さｄは、膨縮コアピン２の圧入口（図３では下部）からそれぞれ、１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、４０μｍであり、アンダーカット部の幅が０．５ｍｍの円環状である。
柱状ピン材質：ＳＫＤ−１１
柱状ピン形状：先端部直径１．００００ｍｍ×長さ５．０ｍｍ、テーパー部長さ３ｍｍ、後部直径１．５０２０ｍｍ×長さ５．５ｍｍ
金型温度：８０℃
成形サイクル：２０秒
射出速度：５０ｍｍ／秒
保圧力：１００ＭＰａ
上記条件で、成形品を成形し、該成形品のアンダーカット内筒面のアンダーカットの深さ１０μｍの部分まで、損傷無く成形可能であった。
【００２１】
［実施例２］
図４および５に示す形状の筒状ピンとそれに圧入するテーパー付き柱状ピンを使用した他は実施例１と同様に行った。ピン外筒の内壁全体にテーパーを設けることにより、アンダーカット内筒面の円筒性が増した成形品が得られることが判った。
【００２２】
［実施例３］
成形材料として、ベクトラＡ１３０の代りにフォートロン１１４０Ａ１（ポリプラスチックス（株）製）を使用し、溶融樹脂温度３２０℃、金型温度１４０℃にした以外は、実施例１と同様に行った。
上記条件で、成形品を成形し、アンダーカットの深さ２０μｍの部分まで、損傷無く成形可能であった。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、コラプシブルコアによるパーティングラインが無く、離型時の傷がないアンダーカット内筒面を有する成形品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る成形金型及び成形品の成形時の一例を示す要部断面図である。
【図２】図１に係る成形金型及び成形品の離型時を示す要部断面図である。
【図３】実施例で使用した成形金型及び成形品の成形時の一例を示す要部断面図である。
【図４】本発明に係る成形金型及び成形品の成形時の一例を示す要部断面図である。
【図５】図４に係る成形金型及び成形品の離型時を示す要部断面図である。
【図６】本発明に係る、部分的に薄肉部を有する溝構造を有する筒状ピンの一例の斜視図である。
【符号の説明】
１成形品
２膨縮コアピン
３筒状ピン
４柱状ピン
４’（柱状ピンの）先端部
４”（柱状ピンの）後部
４”’テーパー部
５（筒状ピンの）内壁
６（筒状ピンの）外壁
８（成形品の）アンダーカット内筒面
９（筒状ピンの内壁に設けられた）溝
１０金型キャビティ
ｄアンダーカット部の深さ

Claims

アンダーカット内筒面（８）を有する成形品（１）を形成させるための金型キャビティ（１０）、及び
アンダーカット内筒面（８）を形成させるための、アンダーカット用表面を有する膨縮コアピン（２）からなり、
成形前に膨縮コアピン（２）の直径を広げ、成形後に膨縮コアピン（２）を実質的に元の直径に縮めてアンダーカット内筒面（８）を離型し、成形品（１）を金型キャビティ（１０）から離型する構造を有する成形用金型。
膨縮コアピン（２）が、アンダーカット用外表面を有する筒状ピン（３）、及び筒状ピン（３）内に出入り可能な柱状ピン（４）からなり、成形前に筒状ピン（３）内に柱状ピン（４）を圧入して筒状ピン（３）の直径を広げ、成形後に柱状ピン（４）を抜き出して、筒状ピン（３）を実質的に元の直径に縮める構造を有する請求項１に記載の成形用金型。
筒状ピン（３）内への柱状ピン（４）の圧入により、筒状ピン（３）の直径を、１％以下膨張させることを特徴とする請求項１又は２に記載の成形金型。
筒状ピン（３）が引張り降伏伸び率２０％以上の鋼材製である請求項１〜３のいずれかに記載の成形金型。
柱状ピン（４）が圧入方向に先細りとなる形状、又はテーパー部を介する段差形状を有する請求項１〜４のいずれかに記載の成形金型。
筒状ピン（３）の内壁（５）に、部分的に薄肉部を有する溝構造を圧入方向に設け、柱状ピン（４）を圧入した際、筒状ピン（３）の直径を広がり易くさせることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の成形金型。
成形機の型締め装置を用いて、柱状ピン（４）を圧入する構造を有する請求項１〜６のいずれかに記載の成形金型。
請求項１〜７のいずれかに記載の成形金型を使用したアンダーカット内筒面を有する成形品の成形方法。
請求項８に記載の成形方法により得られ、アンダーカット内筒面（８）に、パーティングライン又は離型時の傷がないことを特徴とする成形品。
アンダーカット内筒面（８）の直径が１．０〜５．０ｍｍである請求項９に記載の成形品。