JP2004284150A - 貫通穴を有する成形品およびその成形金型並びにその成形方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】この発明は、特殊な成形機や装置を必要とせず、後工程なしで、貫通穴を有する成形品を効率よく形成できる成形金型および成型方法並びに成形品を得る。
【解決手段】第３の流路８が連通口１１を介してキャビティ１８に連通するように固定側の型１３に形成され、ピン１５がキャビティ１８内を通って連通口１１から第３の流路８内に延出するように可動側の型１３に配設され、キャビティ流入口１９が連通口１１の内周面とピン１５の外周面との間に形成される環状の流路に構成されている。そして、キャビティ流入口１９は、第３の流路８の流路断面積に対して小さい流路断面積を有している。
【選択図】 図２
【解決手段】第３の流路８が連通口１１を介してキャビティ１８に連通するように固定側の型１３に形成され、ピン１５がキャビティ１８内を通って連通口１１から第３の流路８内に延出するように可動側の型１３に配設され、キャビティ流入口１９が連通口１１の内周面とピン１５の外周面との間に形成される環状の流路に構成されている。そして、キャビティ流入口１９は、第３の流路８の流路断面積に対して小さい流路断面積を有している。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、貫通穴を有する成形品およびその成形金型並びにその成形方法に関し、特に、任意形状の穴内面の精度が特に厳しく要求され、表面にウェルドラインが許容されない成形品を、特殊な成形機や装置を必要とせず、後工程なしで、効率良く成形できる貫通穴を有する成形品およびその成形金型並びにその成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に筒状の成形品をサイドゲートやピンゲートなどで射出成形する場合、溶融成形材料を金型のキャビティ内に充填する過程で、成形品の内径形状を規定するピンによって溶融成形材料の流れは分流され、再度合流した部分にウェルドラインが発生し、成形品の強度低下や外観不良を引起こす。そのため、ゲートをディスク状に形成し、流入する溶融成形材料を当該ディスクゲートの全周から円筒状のキャビティ内に供給することで、ウェルドラインの発生を抑制してきた。
【０００３】
この種の従来技術では、キャビティ内にコアピンを配置して固定側の型と可動側の型とを衝合させ、キャビティ内にスプルーからディスクゲートを介して樹脂を充填させるようにしている。そして、コアピンが固定側の型に装着され、スプルーがコアピンの内部に設けられ、ディスクゲートがコアピンの先端部とこれに対向する可動側の型との間に設けられている。さらに、筒状のゲートカットパンチが、可動側の型の内部に、ディスクゲートと成形体との間に介在する連通部に向けて進退可能に配設されている。このゲートカットパンチは、樹脂充填時に後退位置にあり、樹脂の充填後、その硬化前に前進してディスクゲート内の樹脂をキャビティ内に押し込んでゲートカットするように構成されている。
【０００４】
この従来技術によれば、金型でゲートカットがなされるため、成形後にディスクゲート部分を切断・除去する工程は不要となる。さらに、ゲートカットパンチによりゲート部分の樹脂をキャビティ内に押込むので、キャビティ内の樹脂圧力が上昇し、樹脂硬化後のひけの発生が抑制される。また、ゲートカットパンチを筒状にし、成形品の内径部をゲートカットパンチが摺動しない構造にすることで、内径面に高い精度や複雑な形状が要求される成形品、例えば滑り軸受、キー付きギヤ、スリーブ、ワッシャ、軸受軌道輪などの部品にも適用できるとしている。（例えば、特許文献１）
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−１７８７７９号公報（特許請求の範囲、図４）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この従来技術においては、金型を閉じた状態でゲートカットパンチを駆動するための駆動源（例えばエアシリンダ、油圧シリンダ、モータ、成形機のエジェクタ機構など）とこれらを制御する装置が必要となる。さらに、この駆動力をゲートカットパンチに伝達するための動力伝達機構が金型内に付加されるため、金型構造はより複雑化する。
【０００７】
また、ゲートカットパンチにより、成形体として不要な樹脂をキャビティ内に押込むことで、ひけの発生を抑制している。しなしながら、樹脂をキャビティ内に押込む時に、キャビティ内の樹脂圧力が全体に均等に上昇するとは限らず、ゲート近傍だけに偏って圧力が上昇した場合には、この部分に応力が生じ、応力の解放に伴って内径が小さくなるなど、内径精度が悪くなってしまう。また、成形品内部に残留した応力は、成形後の成形品の割れや変形を発生させる原因となる。また、ゲートカットによるバリの発生は避けられず、バリが内径面側に突出した場合には、その内径精度を確保することが困難となる。
【０００８】
さらに、ゲートカットパンチによりゲート部分の樹脂を押し込む際、ゲートカットパンチの先端に過大な荷重が加わり、それがある限界荷重を超えるとゲートカットパンチが座屈もしくは破壊してしまう。また、限界荷重を超えなくても、成形サイクルで繰り返し荷重がゲートカットパンチに加わるために、ゲートカットパンチの磨耗および疲労破壊の懸念がある。そのため、頻繁なゲートカットパンチの交換が必要となる。
【０００９】
また、ゲートカットパンチは金型内で駆動するので、摺動面における金型部品のクリアランス管理が難しく、隙間が狭いとかじりを引き起こし、逆に隙間が広いとゲートカットパンチ自体が傾き、成形品の穴とそれに垂直な成形品の面との直角度が悪くなり、成形品の精度に影響を及ぼす。また、金型の構造上ゲートカットパンチの内部に、温度調整用媒体の流路、熱伝導率に優れる材料、ヒートパイプなどを設けることが難しい。そのため、ゲートカットパンチの温度が一様にならず、キャビティ内に温度分布ができて成形品精度に影響を及ぼす。また、ゲートカットパンチが部分的に過熱されると、熱膨張し、摺動面のかじりを引起こす原因にもなりうる。
【００１０】
この発明は、上記の課題を解消するためになされたもので、任意形状の穴の内面に高い寸法精度が求められ、しかも成形品表面にウェルドラインの発生が許されない成形品を、特殊な成形機や装置を必要とせず、後工程なしで、効率良く成形することのできる成形金型および成形方法並びに成形品を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明による成形金型は、キャビティ内に第１ピンを配置して固定側の型と可動側の型とを衝合させ、溶融された成形材料を成形材料流路からキャビティ流入口を介して上記キャビティ内に充填することにより、上記第１ピンにより内形を規定される貫通穴を有する成形品を成形する成形金型において、上記成形材料流路が連通口を介して上記キャビティに連通するように上記固定側の型に形成され、上記第１ピンが上記キャビティ内を通って上記連通口から上記成形材料流路内に延出するように上記可動側の型に配設され、上記キャビティ流入口が上記連通口の内周面と上記第１ピンの外周面との間に形成される環状の流路に構成され、かつ、上記成形材料流路の流路断面積に対して小さい流路断面積を有しているものである。
【００１２】
また、この発明による貫通穴を有する成形品の成形方法は、キャビティが形成された可動側の型と成形材料流路が形成された固定側の型とを型閉めして、該キャビティと該成形材料流路とが連通口を介して連通され、可動側の型に配設された第１ピンが該キャビティ内を通って該連通口から該成形材料流路に延出され、かつ、固定側の型に配設された第２ピンが該第１ピンに対向して該成形材料流路内に延出された成形金型とする型閉め工程と、溶融された成形材料を上記成形材料流路に注入し、上記連通口の内周面と上記第１ピンの外周面との間に形成される環状のキャビティ流入口を介して上記キャビティ内に充填する充填工程と、上記溶融された成形材料を固化させ、上記キャビティ内で固化した成形材料と上記第１ピンとの間に、および、上記成形材料流路内で固化した成形材料と上記第２ピンとの間にそれぞれ離型抵抗力を発生させる冷却工程と、固化した成形材料を上記キャビティ流入口の部位で切り離し、上記成形材料流路内で固化した成形材料を上記固定側の型に保持させ、上記キャビティ内で固化した成形材料を上記可動側の型に保持させる型開き工程とを備えているものである。
【００１３】
また、この発明による貫通穴を有する成形品は、キャビティが形成された可動側の型と成形材料流路が形成された固定側の型とを型閉めして、該キャビティと該成形材料流路とが連通口を介して連通され、可動側の型に配設された第１ピンが該キャビティ内を通って該連通口から該成形材料流路に延出され、かつ、固定側の型に配設された第２ピンが該第１ピンに対向して該成形材料流路内に延出された成形金型とし、溶融された成形材料を上記成形材料流路に注入して、上記連通口の内周面と上記第１ピンの外周面との間に形成される環状のキャビティ流入口を介して上記キャビティ内に充填し、上記溶融された成形材料を固化させて、上記キャビティ内で固化した成形材料と上記第１ピンとの間に、および、上記成形材料流路内で固化した成形材料と上記第２ピンとの間にそれぞれ離型抵抗力を発生させ、上記成形金型を型開きして固化した成形材料を上記キャビティ流入口の部位で切り離し、上記成形材料流路内で固化した成形材料を上記固定側の型に保持させ、上記キャビティ内で固化した成形材料を上記可動側の型に保持させることにより成形されたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る成形品を説明する図であり、図１の（ａ）はその側面図、図１の（ｂ）はその上面図である。
図１において、成形品２０は、成形材料としてのポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）から作製され、円筒状のボス部２０ａと、ボス部２０ａの下端に同軸に一体に形成された円盤部２０ｂとから構成されている。そして、貫通穴としての穴部２０ｃが成形品２０の軸心位置に穿設されている。さらに、凹部２０ｄがボス部２０ａの上端面の穴部２０ｃの外周縁部に凹設されている。
この貫通穴を有する成形品２０においては、穴部２０ｃと、円盤部２０ｂとが最も精度を要求される部位であり、特に、穴部２０ｃの内周面の円筒度および穴部２０ｃと円盤部２０ｂとの直角度が厳しく要求される。
【００１５】
図２はこの発明の実施の形態１に係る射出成形用の成形金型を示す断面図である。
図２において、成形金型は、衝合面（パーティングラインＡ）を境として固定側の型１と可動側の型１３とから構成されている。
固定側の型１は、一面に溶融成形材料の金型流入口５を有する第１の型２と、一面を第１の型２の他面に密接させて配設され、他面にボス部２０ａの外形を規定するキャビティ４を有する第２の型３とから構成されている。そして、流路方向を第１の型２の一面と直交とする第１の流路６が金型流入口５から他面に至るように第１の型２に穿設されている。また、流路方向を第２の型３の一面と平行とする第２の流路７が、第１の流路６に対応する位置からキャビティ４に対応する位置に至るように第２の型３の一面に形成され、さらに、流路方向を第２の型３の一面と直交とする第３の流路８が第２の流路７とキャビティ４とを連通するように第２の型３に形成されている。また、第２ピンとしてのピン９が第１の型２を挿通し、その先端を第３の流路８内に延出させるように、第１の型２の他面と直交するように第１の型２に配設されている。そして、媒体流路１０がピン９内に形成されている。また、環状の凸部１２がキャビティ４と第３の流路８との連通口１１の縁部をキャビティ４内に突出させて第２の型３に形成され、凹部２０ｄの内形を規定している。
【００１６】
また、円盤部２０ｂの外形を規定するキャビティ１４が可動側の型１３の一面にキャビティ４と相対するように形成され、穴部２０ｃの内形を規定する第１ピンとしてのピン１５が可動側の型１３を挿通し、キャビティ１４、４を通って、連通口１１から先端部を第３の流路８内に延出させるように、可動側の型１３に配設されている。そして、媒体流路１６がピン１５内に形成されている。また、成形材料溜まり部１７がピン１５の先端面に凹設されている。なお、このピン１５は、ピン９と軸心を一致させて対向して配設されている。
【００１７】
そして、成形金型は、固定側の型１と可動側の型１３とを衝合面Ａで密接して構成される。これにより、第１の流路６、第２の流路７および第３の流路８が直列に連結され、金型流入口５からキャビティ４に至る成形材料流路が構成される。また、キャビティ４、１４が一体となって成形品２０の外形を規定するキャビティ１８を構成している。また、ピン１５がキャビティ１８の軸心位置を通り、連通口１１から第３の流路８内に延出し、その先端がピン９の先端に相対している。そして、連通口１１の内周面とピン１５の外周面との環状の隙間がキャビティ流入口１９を構成している。なお、金型流入口５からキャビティ４に至る成形材料流路において、このキャビティ流入口１９の流路断面積が最小となるように構成されている。
【００１８】
ここで、固定側の型１および可動側の型１３の材料は、特に限定されないが、例えば冷間金型用合金工具鋼（ＳＫＤ−１１）、ステンレス鋼（ＳＵＳ−４２０、ＳＵＳ−４４０）などの鋼材が用いられる。
また、ピン９、１５には、例えば冷間金型用合金工具鋼（ＳＫＤ−１１）、ステンレス鋼（ＳＵＳ−４２０、ＳＵＳ−４４０）などの鋼材を用いることができるが、金型温度調整用媒体との熱交換効率を高くするために、熱伝導率が高く、熱容量が小さい材料、例えば銅合金やアルミニウム合金を用いることが望ましい。なお、穴部２０ｃの径が小さく、ピン１５内に媒体流路１６を形成できないような場合には、熱伝導率の優れた材料やヒートパイプ等を配置し、その根元部を金型温度調整用媒体により直接冷却するようにしてもよい。
【００１９】
ついで、このように構成された成形金型を用いて成形品２０を射出成形する方法について図３および図４を参照しつつ説明する。なお、図３はこの発明の実施の形態１に係る成形方法を説明する工程断面図、図４はＰＣ樹脂の引っ張り強度と温度との関係を示す図である。
【００２０】
まず、固定側の型１が、第１の型２の他面と第２の型３の一面とを密接させて一体化されて用意される。ついで、可動側の型１３を衝合面Ａで固定側の型１に密接させ、図２に示される成形金型とする（型閉め工程）。ここで、図示していないが、固定側の型１および可動側の型１３にも媒体流路が形成されている。そして、固定側の型１および可動側の型１３に形成されている媒体流路と、ピン９、１５に形成されている媒体流路１０、１６とが直列に接続され、成形金型の外部に配設された媒体供給装置（図示せず）に接続されて、温度調整回路を構成している。この媒体供給装置は、水の温度を設定された温度に維持する機能を有している。そこで、媒体供給装置から金型温度調整用媒体としての水が温度調整回路に流通され、固定側および可動側の型１、１３およびピン９、１５が設定された温度に保持される。
【００２１】
ここで、各媒体流路は必ずしも直列に接続される必要はなく、並列に接続して１つの媒体供給装置に接続するようにしてもよい。また、各媒体流路を専用の媒体供給装置に接続し、各媒体流路に独立して水を供給して、各部品の温度を独立して制御するようにしてもよい。
【００２２】
ついで、ＰＣ樹脂を加熱溶融してなる溶融成形材料が金型流入口５から注入される。溶融成形材料は、金型流入口５から第１の流路６を経て第２の流路７に流れ込み、第２の流路７を流れて第３の流路８に流れ込む。そして、第３の流路８に流れ込んだ溶融成形材料は、ピン１５の先端の成形材料溜まり部１７を充填した後、ピン１５の先端でキャビティ流入口１９のリング形状に分流される。これにより、図３の（ａ）に示されるように、キャビティ流入口１９の全周からキャビティ１８内に流入・充填される（充填工程）。
そして、溶融成形材料がキャビティ１８内に完全に充填された後、溶融成形材料の金型流入口５からの注入を一定圧力で一定時間継続する（保圧工程）。この保圧工程により、キャビティ１８内の溶融成形材料の凝固収縮分が補充される。
【００２３】
そして、保圧工程の終了後、溶融成形材料が固化し、キャビティ１８の形状を保持できるまで、金型内を冷却し続ける（冷却工程）。この冷却工程において、溶融成形材料は金型に熱を奪われて温度を低下させながら固化する。この温度低下にともなって成形材料は収縮し、第２の流路７および第３の流路８内の成形材料はピン９に抱きつき、キャビティ１８内の成形材料はピン１５に抱きつく。このピン９、１５に対して作用する成形材料の収縮力と、成形材料とピン９、１５の表面との静摩擦係数との積が、成形材料が型から離れまいとする力、即ち離型抵抗力となる。
【００２４】
ついで、図３の（ｂ）に示されるように、可動側の型１３が固定側の型１から離間される（第１の型開き工程）。この時、キャビティ１８内の成形品２０とピン１５との間には離型抵抗力が作用し、第１乃至第３の流路６、７、８内の成形材料固化体２１とピン９との間には離型抵抗力が作用している。そこで、成形品２０と成形材料固化体２１とは、最小の流路断面積を有するキャビティ流入口１９の部位で切り離され、成形品２０が可動側の型１３に残留し、成形材料固化体２１が固定側の型１に残留する。
【００２５】
ついで、図３の（ｃ）に示されるように、第１の型２と第２の型３とが離間される（第２の型開き工程）。この時、第１乃至第３の流路６、７、８内の成形材料固化体２１とピン９との間には離型抵抗力が作用しているので、成形材料固化体２１は第１の型２に残留する。
ついで、図３の（ｄ）に示されるように、成形品２０を可動側の型１３から取り外し、成形材料固化体２１を第１の型２から取り外す（取り外し工程）。この取り外し方法としては、エジェクタピン（図示せず）を介して油圧シリンダ、エアシリンダ等の外部の力を伝達して成形品２０や成形材料固化体２１を取り出す方法、成形品２０や樹脂固化体２１と金型との密着面に空気を吹き付けて取り出す方法、ロボットや人の手でつまみ出す方法等がある。
その後、第１および第２の型２、３を密接させ、さらに可動側の型１３を固定側の型１に密接させて（型閉め工程）、次の射出成形サイクルに移行する準備を行う。
【００２６】
つぎに、この成形方法における成形条件について説明する。
充填工程において溶融成形材料の良好な流動性を確保し、保圧工程においてキャビティ１８内の溶融成形材料に所定の圧力を印加できるように、金型の温度はできるだけ高いことが望ましい。しかし、金型の温度を高くし過ぎると、冷却工程において、成形品２０および成形材料固化体２１が十分に冷却されなくなり、それらの取り出し時に不具合が発生する。即ち、第１の型開き工程において、成形材料が所望としない部位、例えば成形品のボス部２０ａや第３の流路８の部位で引き裂かれたり、成形材料の最表層部が剥離して金型の表面に残留する不具合が発生する。また、取り出し工程において、エジェクタピンを用いて成形品２０を取り出す場合には、成形品２０を傷付けたり、最悪突き破る不具合が発生する。さらに、成形材料から発生する分解ガスの量が増大し、金型の腐食を促進させるという不具合が発生する。
そこで、これらの不具合の発生を抑えて、溶融成形材料の良好な流動性および離型性を確保するために、成形材料に応じて金型温度の上限値を設定する必要がある。そして、成形材料としてＰＣ樹脂を用いているので、金型温度の上限値はほぼ４１８Ｋとなる。ここで、Ｋはケルビン温度である。
【００２７】
また、一般に、ポリアミド樹脂（ＰＡ樹脂）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ樹脂）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ樹脂）に代表される結晶性樹脂を成形材料に用いた場合、金型温度には、上述の上限値に加えて、下限値も存在する。即ち、結晶性樹脂においては、これ以上は結晶化が進行しないという最大の結晶化度（飽和結晶化度）が存在する。成形品の結晶化度が飽和結晶化度に到達しない場合、結晶歪が増大する。そして、この結晶歪が内部応力として作用し、寸法精度を低下させることになる。したがって、寸法精度の高い成形品を得るには、成形工程中において、成形品の結晶化度を飽和結晶化度に到達させる必要がある。例えば、ＰＰＳ樹脂の場合、金型温度が４０３Ｋ以上であれば、飽和結晶化度に到達する。なお、ＰＣ樹脂は非晶性樹脂、即ち結晶構造を有しないので、金型温度の下限値は特に限定されない。
【００２８】
ただし、キャビティに薄肉部分があるなど金型によっては、金型温度が低くなりすぎると、溶融成形材料が金型内に充填中に温度低下してしまい、キャビティ内に完全に充填される前に固化し、溶融成形材料の流動が停止してしまうことになる。成形材料としてＰＣ樹脂を用いた場合、金型内での流動性を十分に確保するために、金型温度は一般的には３５３Ｋ以上にしておくことが望ましい。
【００２９】
また、第１の型開き工程において、成形品２０と成形材料固化体２１とが切り離される。これには、成形品２０とピン１５との間に作用する離型抵抗力を、図４に示される成形材料の引っ張り強度とキャビティ流入口１９の流路断面積との積で決定される切断力の大きさよりも大きくする必要がある。つまり、その離型抵抗力が切断力より下回ると、成形品２０と成形材料固化体２１とが切断されず、一体となって離型されることになる。そして、切断力を小さくするか、離型抵抗力を大きくするかの調整を行うことになる。
成形材料の引っ張り強度は、図４に示されるように、成形材料の温度に依存し、低温状態ほど大きくなる。従って、成形材料が高温の状態で第１の型開き工程を行えば、切断力が小さくなり、成形品２０と成形材料固化体２１とを安定して切り離すことができる。一方、離型抵抗力を大きくするには、ピン９、１５の表面を荒らしたり、アンダーカットをつけることで静摩擦係数を上げることになる。
ただし、本実施の形態では、成形品の貫通穴内面に高い寸法精度が求められているため、ピン１５自体に、表面を荒らしたり、アンダーカットをつけて、離型抵抗力を大きくすることはできない。そこで、本実施の形態では、切断力が離型抵抗力より下回る時の成形材料の温度は３３３Ｋ以上であることから、ここではより安定して切断できるように成形材料の温度が３９３Ｋに低下した段階で、第１の型開き工程を実施し、成形品２０と成形材料固化体２１とを切断した。
【００３０】
このことから、成形材料としてＰＣ樹脂を用いた場合、媒体供給装置から水を温度調整回路に流通させ、固定側および可動側の型１、１３およびピン９、１５は一般的に３５３Ｋから４１８Ｋの温度範囲に設定しておくことが望ましい。
また、型開き工程時における成形材料の温度は、３３３Ｋ以上であればよい。
なお、金型温度および第１の型開き工程時における成形材料の温度は、成形材料に応じて適宜設定することになる。
また、ピン９、１５の温度は、必ずしも他の金型温度と同一に制御する必要はない。例えば、ピン９、１５の温度を他の金型温度より低い温度に制御することにより、成形材料の固化が促進されるので、成形時間が短縮されるとともに、金型から取り出された成形品２０の収縮量が減り、穴部２０ｃの内径寸法精度が向上される。
【００３１】
また、ＰＣ樹脂は、非晶性樹脂であることから、明確な融点を有していないが、約５０３Ｋ〜５３３Ｋ以上に加熱すると流動性を有するようになる。そして、ＰＣ樹脂は、高温状態ほど粘度が下がり、流動性がよくなる傾向を示す。しかし、加熱しすぎると、ＰＣ樹脂が熱によって変色したり、焼けたり、場合によっては分解して材料劣化する恐れがあるので、加熱温度の上限は６３３Ｋ程度である。一方、加熱温度が５４３Ｋより低くなると、ＰＣ樹脂が金型内を流動しているうちに固化し、キャビティ内に充填されなくなったり、キャビティの形状を完全に形成しない等の欠陥が生じる恐れがある。そこで、良好な流動性を確保するために、ＰＣ樹脂を５４３Ｋ〜６３３Ｋに加熱することが望ましい。
【００３２】
また、充填の速度、保圧力、保圧時間、冷却時間等の成形条件は、成形品の形状および寸法が良好となるように決定される。
【００３３】
このように、この実施の形態１による成形金型によれば、キャビティ流入口１９の流路断面積が第３の流路８の流路断面積より小さく形成され、ピン９が第２および第３の流路７、８内に延設され、ピン１５がキャビティ１８内を通ってキャビティ流入口１９から第３の流路８内に延設されている。そこで、溶融成形材料がキャビティ１８内に充填され、冷却固化されると、キャビティ１８内で固化された成形材料がピン１５に抱きつき、第２および第３の流路７、８内で固化された成形材料がピン９に抱きつく。これにより、第１の型開き工程において、キャビティ１８内で固化された成形材料とピン１５との間に離型抵抗力が生じ、第２および第３の流路７、８内で固化された成形材料とピン９との間に離型抵抗力が生じ、成形品２０と成形材料固化体２１とをキャビティ流入口１９の部位で切り離すことができる。
そこで、従来装置において必要であったゲートカットパンチのような摺動部品が不要となり、摺動部品を制御する装置も不要となり、駆動力をゲートカットパンチに伝達する動力伝達機構も不要となり、さらにクリアランス管理も不要となり、金型構造が簡略化され、低コスト化が図られる。さらに、従来装置のように頻繁に交換するゲートカットパンチのような摺動部品がないので、ランニングコストが低減される。
【００３４】
一般に、充填工程においては、流動する溶融成形材料の先端が空気と接触するため、温度が低下しやすく、その一部が固化したり劣化したりする。さらに、第１乃至第３の流路６、７、８中に存在する異物等が流動する溶融成形材料の先端に巻き込まれる恐れがある。この実施の形態１では、成形材料溜まり部１７がピン１５の第３の流路８内に延出する先端面に凹設されているで、第３の流路８内に流動してきた溶融成形材料は、成形材料溜まり部１７を充填した後、キャビティ流入口１９からキャビティ１８内に流入する。そこで、溶融成形材料の先端部に存在する固化物、劣化物あるいは異物は成形材料溜まり部１７に捕捉されて、キャビティ１８内への流入が抑えられ、高品質の成形品２０が得られる。
【００３５】
また、ピン９、１５に媒体流路１０、１６が設けられ、水を媒体流路１０、１６に流通させてピン９、１５の温度を制御できるようになっているので、ピン９、１５の温度を一様に制御でき、キャビティ１８内に温度分布のバラツキをもたらすことを防止でき、キャビティ１８内の温度分布のバラツキに起因する成形品の精度の悪化を抑制できる。また、金型内に充填された成形樹脂の過大となりやすい部分をピン９、１５により直接冷却できるので、硬化時間を制御することができるとともに、成形時間を短縮することもできる。
【００３６】
また、ピン９が第２および第３の流路７、８内に延設されているので、流路の体積の増大を抑えることができる。そこで、金型に注入される溶融成形材料の量が低減されるので、成形品２０の精度の悪化や、凝固時間およびサイクル時間の長時間化を抑えることができる。
また、ピン１５が可動側の型１３に設けられているので、高い精度の円筒度に形成されたピン１５を円盤部２０ｂの面に対して高い精度の垂直度で可動側の型１３に構成することができる。これにより、厳しい内周面の円筒度が要求される穴部２０ｃと、この穴部２０ｃに対して厳しい直角度が要求される円盤部２０ｂとを備えた成形品２０を成形することができる。
【００３７】
また、キャビティ流入口１９がピン１５周りに環状に形成されているので、溶融成形材料が環状のキャビティ流入口１９からキャビティ１８内に流れ込み、キャビティ１８内で分流および合流することなく充填され、ウェルドラインの発生を抑えることができる。
また、環状の凸部１２がキャビティ４と第３の流路８との連通口１１の縁部をキャビティ４内に突出させて第２の型３に形成されているので、第１の型開き工程において、成形品２０と成形材料固化体２１とをキャビティ流入口１９の部位で切り離す際に、バリが生じても、該バリは成形品２０の凹部２０ｄ内に存在し、成形品２０の端面より突出することがなく、成形品２０の外形寸法に影響を与えることもない。
【００３８】
また、この実施の形態１による成形金型を用いて成形品２０を成形すれば、成形後の切断・除去工程が不要となり、効率よく成形品２０を成形することができる。
また、第１の型開き工程を、成形材料の温度が、成形品２０とピン１５との間に作用する離型抵抗力が成形材料の引っ張り強度とキャビティ流入口１９の流路断面積との積で決定される切断力よりも大きくなるような成形材料の温度以上の状態で行っているので、成形品２０と成形材料固化体２１とをキャビティ流入口１９の部位で切り離すための切断力が小さくなり、第１の型開き工程で成形品２０と成形材料固化体２１とを安定して効率よく切断することができる。
【００３９】
なお、上記実施の形態１では、円筒状のボス部２０ａと、ボス部２０ａの下端に同軸に一体に形成された円盤部２０ｂとから構成されている成形品２０を成形するものとして説明しているが、この発明は、貫通穴を有する成形品であればその形状が限定されるものではなく、例えば図５乃至図７に示される成形品３０、３１、３２に適用できる。
図５に示される成形品３０は、円筒状のボス部３０ａと、ボス部３０ａの下端に中心を一致させて一体に形成された矩形状の平板部３０ｂと、ボス部３０ａの軸心位置に穿設されたから構成された正方形断面の穴部３０ｃとから構成されている。そして、平板部３０ｂおよび穴部３０ｃは四角形に限定されるものではなく、三角形、五角形でもよい。また、図６に示される成形品３１は、円筒状のボス部３１ａ、ボス部３１ａの下端に同軸に一体に形成された円盤部３１ｂと、ボス部３１ａの軸心位置に穿設された段付き穴部３１ｃとから構成されている。さらに、図７に示される成形品３２は、平板部３２ａと、平板部３２ａに穿設された穴部３２ｂとから構成されている。また、成形品２０では、穴部２０ｃの上端縁部に凹部２０ｄを設けるものとしているが、成形品の高さ寸法が厳しく管理されない場合には、凹部２０ｄを特に設ける必要はない。
【００４０】
また、上記実施の形態１では、成形材料固化体２１とピン９との間に発生する離型抵抗力が、第１の型開き工程で、成形品２０と成形材料固化体２１との切り離しに寄与するものと説明しているが、第３の流路８がキャビティ４側に先細り形状に形成されていることから、仮に成形材料固化体２１とピン９との間に発生する離型抵抗力が小さくなっても、成形材料固化体２１に作用する第１の型開き方向の引っ張り力は第３の流路８に受けられ、成形品２０と成形材料固化体２１との切り離しが確実に行われる。従って、成形品２０とピン１５との間に発生する離型抵抗力と成形材料の切断力との調整が重要となる。
【００４１】
また、上記実施の形態１では、第１の型開き工程で可動側の型１３と固定側の型１との間を離間し、第２の型開き工程で第１の型２と第２の型３との間を離間するものとしているが、第１の型開き工程で固定側の第１の型２と第２の型３との間を離間し、第２の型開き工程で可動側の型１３と固定側の第２の型３との間を離間してもよい。この場合、成形材料固化体２１とピン９との間に作用する離型抵抗力を、図４に示される成形材料の引っ張り強度とキャビティ流入口１９の流路断面積との積で決定される切断力の大きさよりも大きくする必要がある。また、仮に成形品２０とピン１５との間に発生する離型抵抗力が小さくなっても、成形品２０に作用する第１の型開き方向の引っ張り力は成形品２０のボス部２０ａの上面および円盤部２０ｂの上面に受けられ、成形品２０と成形材料固化体２１との切り離しが確実に行われる。従って、成形材料固化体２１とピン９との間に発生する離型抵抗力と切断力との調整が重要となる。
【００４２】
実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２に係る射出成形用の成形金型を示す断面図である。
図８において、成形金型は、衝合面（パーティングラインＡ）を境として固定側の型１Ａと可動側の型１３Ａとから構成されている。
固定側の型１Ａは、一面に溶融樹脂の金型流入口５を有する第１の型２Ａと、一面を第１の型２Ａの他面に密接させて配設され、他面にボス部２０ａの外形を規定する２つのキャビティ４を有する第２の型３Ａとから構成されている。そして、流路方向を第１の型２Ａの一面と直交とする第１の流路６が金型流入口５から他面に至るように第１の型２Ａに穿設されている。ここで、２つのキャビティ４は、第１の流路６の流路中心に対して対称な位置関係に形成されている。そして、流路方向を第２の型３Ａの一面と平行とする第２の流路７が、第１の流路６に対応する位置から２つのキャビティ４に対応する位置に至るように第２の型３Ａの一面に形成され、さらに、流路方向を第２の型３Ａの一面と直交とする第３の流路８が第２の流路７とキャビティ４とをそれぞれ連通するように第２の型３Ａに形成されている。また、ピン９が第１の型２Ａを挿通し、その先端を各第３の流路８内に延出させるように、第１の型２Ａの他面と直交するように第１の型２Ａに配設されている。そして、媒体流路１０が各ピン９内に形成されている。また、図示していないが、環状の凸部１２がそれぞれキャビティ４と第３の流路８との連通口１１の縁部をキャビティ４内に突出させて第２の型３Ａに形成されている。
【００４３】
また、円盤部２０ｂの外形を規定する２つのキャビティ１４が可動側の型１３Ａの一面に各キャビティ４と相対するように形成され、穴部２０ｃの内形を規定するピン１５が可動側の型１３Ａを挿通し、各キャビティ１４、４を通って、連通口１１から先端部を第３の流路８内に延出させるように、可動側の型１３Ａに配設されている。そして、媒体流路１６が各ピン１５内に形成されている。また、成形材料溜まり部１７が各ピン１５の先端面に凹設されている。なお、このピン１５は、ピン９と軸心を一致させて対向して配設されている。
【００４４】
そして、成形金型は、固定側の型１Ａと可動側の型１３Ａとを衝合面Ａで密接して構成される。これにより、第１の流路６、第２の流路７および第３の流路８が直列に連結され、金型流入口５からキャビティ４に至る成形材料流路が構成される。また、キャビティ４、１４が一体となって成形品２０の外形を規定するキャビティ１８を構成している。また、ピン１４がキャビティ１８の軸心位置を通り、連通口１１から第３の流路８内に延出し、その先端がピン９の先端に相対している。そして、連通口１１の内周面とピン１５の外周面との環状の隙間がキャビティ流入口１９を構成している。なお、金型流入口５からキャビティ４に至る成形材料流路において、このキャビティ流入口１９の流路断面積が最小となるように構成されている。
【００４５】
この実施の形態２による成形金型は、成形品２０を２個取りできる点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。従って、この実施の形態２においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態２においては、成形品２０を２個取りできるので、生産性が向上される。
【００４６】
なお、上記実施の形態２では、成形品２０を２個取りできるように２つのキャビティ１８を設けるものとしているが、２つのキャビティ１８を多列に配列するように設けることにより、多数個取りが可能となり、より生産性が向上される。そして、この発明においては、従来装置における必要であったゲートカットパンチのような摺動部品が不要であり、摺動部品を制御する装置も不要であり、駆動力をゲートカットパンチに伝達する動力伝達機構も不要であることから、成形金型の構成が簡素化され、多数個取りにも容易に対応可能である。
【００４７】
実施の形態３．
図９はこの発明の実施の形態３に係る成形金型を用いた成形方向を説明する工程断面図である。
この実施の形態３では、図９に示されるように、固定側の型１Ｂは、第１の型２Ｂと、一面を第１の型２Ｂの他面に密接させて配設される第２の型３Ｂとから構成されている。そして、金型流入口５が第１の型２Ａの一面に形成され、流路方向を第１の型２Ｂの一面と直交とする第１の流路６が金型流入口５から他面に至るように第１の型２Ｂに穿設されている。また、ボス部２０ａの外形を規定するキャビティ４が第２の型３Ｂの他面に形成され、第３の流路８が連通口１１を介してキャビティ４に連通するように第２の型３Ｂの一面に形成されている。また、２つのピン９が第１の流路６の流路中心に対して対称な位置関係で第１の型２Ｂを挿通し、その先端を第３の流路８内に延出させるように、第１の型２Ｂの他面と直交するように第１の型２Ｂに配設されている。そして、媒体流路１０がピン９内に形成されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００４８】
ついで、この実施の形態３による成形品の成形方法について説明する。
まず、固定側の型１Ｂが、第１の型２Ｂの他面と第２の型３Ｂの一面とを密接させて一体化されて用意される。ついで、可動側の型１３を衝合面Ａで固定側の型１Ｂに密接させ、図９の（ａ）に示される成形金型とする（型閉め工程）。ここで、媒体供給装置（図示せず）から金型温度調整用媒体としての水が温度調整回路に流通され、固定側および可動側の型１Ｂ、１３およびピン９、１５が設定された温度に保持される。
【００４９】
ついで、ＰＣ樹脂を加熱溶融してなる溶融成形材料が金型流入口５から注入される。溶融成形材料は、金型流入口５から第１の流路６を経て第３の流路８に流れ込む。そして、第３の流路８に流れ込んだ溶融成形材料は、ピン１５の先端の成形材料溜まり部１７を充填した後、ピン１５の先端でキャビティ流入口１９のリング形状に分流される。これにより、図９の（ａ）に示されるように、キャビティ流入口１９の全周からキャビティ１８内に流入・充填される（充填工程）。
そして、溶融成形材料がキャビティ１８内に完全に充填された後、溶融成形材料の金型流入口５からの注入を一定圧力で一定時間継続する（保圧工程）。
そして、保圧工程の終了後、溶融成形材料が固化し、キャビティ１８の形状を保持できるまで、金型内を冷却し続ける（冷却工程）。
【００５０】
ついで、図９の（ｂ）に示されるように、可動側の型１３が固定側の型１Ｂから離間される（第１の型開き工程）。この時、キャビティ１８内の成形品２０とピン１５との間には離型抵抗力が作用し、第１および第３の流路６、８内の成形材料固化体２１とピン９との間には離型抵抗力が作用している。そこで、成形品２０と成形材料固化体２１とは、最小の流路断面積を有するキャビティ流入口１９の部位で切り離され、成形品２０が可動側の型１３に残留し、成形材料固化体２１が固定側の型１Ｂに残留する。
【００５１】
ついで、図９の（ｃ）に示されるように、第１の型２Ｂと第２の型３Ｂとが離間される（第２の型開き工程）。この時、第１および第３の流路６、８内の成形材料固化体２１とピン９との間には離型抵抗力が作用しているので、成形材料固化体２１は第１の型２Ｂに残留する。
ついで、図９の（ｄ）に示されるように、成形品２０を可動側の型１３から取り外し、成形材料固化体２１を第１の型２Ｂから取り外す（取り外し工程）。
その後、第１および第２の型２Ｂ、３Ｂを密接させ、さらに可動側の型１３を固定側の型１Ｂに密接させて（型閉め工程）、次の射出成形サイクルに移行する準備を行う。
【００５２】
従って、この実施の形態３においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態３によれば、第２の流路７が省略されているので、金型流入口５からキャビティ１８までの流路体積が縮小され、１つの成形品を成形するのに必要な成形材料の量を節約することができる。
また、金型流入口５からキャビティ１８までの流路長さが短縮されるので、保圧工程時に、金型流入口５からキャビティ１８内の成形材料に圧力を伝達し易くなり、より高精度の成形品を成形できる。
【００５３】
実施の形態４．
図１０はこの発明の実施の形態４に係る成形金型を用いた成形方向を説明する工程断面図である。
この実施の形態４では、図１０に示されるように、金型流入口５が可動側の型１Ｃの一面に形成され、ボス部２０ａの外形を規定するキャビティ４が固定側の型１Ｃの他面に形成されている。また、第３の流路８が連通口１１を介してキャビティ４に連通するように固定側の型１Ｃ内に形成されている。さらに、流路方向を固定側の型１Ｃの一面と直交とする第１の流路６が金型流入口５から第３の流路８に至るように固定側の型１Ｃに穿設されている。また、２つのピン９が第１の流路６の流路中心に対して対称な位置関係で、その先端を第３の流路８内に延出させるように、固定側の型１Ｃの一面と直交するように固定側の型１Ｃに配設されている。そして、媒体流路１０がピン９内に形成されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００５４】
ついで、この実施の形態４による成形品の成形方法について説明する。
まず、可動側の型１３を衝合面Ａで固定側の型１Ｃに密接させ、図１０の（ａ）に示される成形金型とする（型閉め工程）。ここで、媒体供給装置（図示せず）から金型温度調整用媒体としての水が温度調整回路に流通され、固定側および可動側の型１Ｃ、１３およびピン９、１５が設定された温度に保持される。
【００５５】
ついで、ＰＣ樹脂を加熱溶融してなる溶融成形材料が金型流入口５から注入される。溶融成形材料は、金型流入口５から第１の流路６を経て第３の流路８に流れ込む。そして、第３の流路８に流れ込んだ溶融成形材料は、ピン１５の先端の成形材料溜まり部１７を充填した後、ピン１５の先端でキャビティ流入口１９のリング形状に分流される。これにより、図１０の（ａ）に示されるように、キャビティ流入口１９の全周からキャビティ１８内に流入・充填される（充填工程）。
そして、溶融成形材料がキャビティ１８内に完全に充填された後、溶融成形材料の金型流入口５からの注入を一定圧力で一定時間継続する（保圧工程）。
そして、保圧工程の終了後、溶融成形材料が固化し、キャビティ１８の形状を保持できるまで、金型内を冷却し続ける（冷却工程）。
【００５６】
ついで、図１０の（ｂ）に示されるように、可動側の型１３が固定側の型１Ｃから離間される（型開き工程）。この時、キャビティ１８内の成形品２０とピン１５との間には離型抵抗力が作用し、第１および第３の流路６、８内の成形材料固化体２１とピン９との間には離型抵抗力が作用している。そこで、成形品２０と成形材料固化体２１とは、最小の流路断面積を有するキャビティ流入口１９の部位で切り離され、成形品２０が可動側の型１３に残留し、成形材料固化体２１が固定側の型１Ｃに残留する。
【００５７】
ついで、図１０の（ｃ）に示されるように、成形品２０を可動側の型１３から取り外し、成形材料固化体２１を固定側の型１Ｃから取り外す（取り外し工程）。
その後、可動側の型１３を固定側の型１Ｃに密接させて（型閉め工程）、次の射出成形サイクルに移行する準備を行う。
【００５８】
従って、この実施の形態４においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態４によれば、固定側の型１Ｃが１つの型で構成されているので、上記実施の形態１における第２の型開き工程が省略され、成形工程の簡素化が図られ、生産性が向上される。
また、この実施の形態４においても、第２の流路７が省略されているので、上記実施の形態３と同様に、１つの成形品を成形するのに必要な成形材料の量を節約することができるとともに、金型流入口５からキャビティ１８までの流路長さが短縮され、保圧工程時に、金型流入口５からキャビティ１８内の成形材料に圧力を伝達し易くなり、より高精度の成形品を成形できる。
【００５９】
ここで、この実施の形態４では、上記実施の形態１と異なり、第３の流路８がキャビティ４側に口開き形状に形成されていることから、成形材料固化体２１とピン９との間に発生する離型抵抗力が、成形品２０と成形材料固化体２１との切り離しに寄与する。従って、実施の形態４では、成形品２０とピン１５との間に発生する離型抵抗力と成形材料固化体２１とピン９との間に発生する離型抵抗力と成形材料の切断力との調整が重要となる。
【００６０】
なお、上記各実施の形態では、熱交換効率に優れ、その取り扱いが容易であることから金型温度調整用媒体として水を用いているが、金型温度調整用媒体は、水に限定されるものではなく、例えばエチレングリコールや各種油等の液体、あるいは飽和水蒸気や加熱蒸気等の気体を用いてもよい。
【００６１】
また、上記各実施の形態では、成形材料としてＰＣ樹脂を用いるものとしているが、他に適用できる成形材料としては、具体的には、（１）ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブテン樹脂等のポリオレフィン系樹脂、（２）ポリ塩化ビニル系樹脂、ナイロン６、ナイロン６６等の脂肪族ポリアミド系樹脂、（３）ポリフタルアミド樹脂等の芳香族ポリアミド系樹脂、（４）ポリエチレンテレフタレート樹脂やポリブチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂、（５）ポリオキシメチレン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、フッ素系樹脂等の結晶性樹脂、（６）ポリスチレン系樹脂、ポリサルホン系樹脂、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリアレリート系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、アクリロニトリル−スチレン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン系樹脂等の非晶性樹脂、（７）芳香族ポリエステル系樹脂、芳香族ポリエステルアミド系樹脂等の液晶ポリマーがある。さらに、これらのアロイや、ガラス繊維等のフィラーを配合した樹脂を用いることもできる。
【００６２】
また、上記各実施の形態では、樹脂を射出成形するものとしているが、例えばアルミニウム合金やマグネシウム合金に代表される金属材料のダイカスト成形にも適応できる。
また、この発明は、無機材料を用いた粉末成形にも適用できる。粉末成形としては、セラミック射出成形、金属粉末射出成形、超硬合金射出成形等がある。これらの粉末成形では、成形材料に可塑性を付与するためにバインダが混入される。バインダとしては、ポリビニルアルコール、ポリビニルブラチール、ポリエチレングリコール、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシポロピルセルロースや、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリオキシメチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂、パラフィンワックスやカルナバ蝋等のワックス類等がある。
【００６３】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように、キャビティ内に第１ピンを配置して固定側の型と可動側の型とを衝合させ、溶融された成形材料を成形材料流路からキャビティ流入口を介して上記キャビティ内に充填することにより、上記第１ピンにより内形を規定される貫通穴を有する成形品の成形金型において、上記成形材料流路が連通口を介して上記キャビティに連通するように上記固定側の型に形成され、上記第１ピンが上記キャビティ内を通って上記連通口から上記成形材料流路内に延出するように上記可動側の型に配設され、上記キャビティ流入口が上記連通口の内周面と上記第１ピンの外周面との間に形成される環状の流路に構成され、かつ、上記成形材料流路の流路断面積に対して小さい流路断面積を有しているので、特殊な成形機や装置を必要とせず、後工程なしで、貫通穴を有する成形品を効率よく形成できる成形金型が得られる。
【００６４】
また、この発明によれば、キャビティが形成された可動側の型と成形材料流路が形成された固定側の型とを型閉めして、該キャビティと該成形材料流路とが連通口を介して連通され、可動側の型に配設された第１ピンが該キャビティ内を通って該連通口から該成形材料流路に延出され、かつ、固定側の型に配設された第２ピンが該第１ピンに対向して該成形材料流路内に延出された成形金型とする型閉め工程と、溶融された成形材料を上記成形材料流路に注入し、上記連通口の内周面と上記第１ピンの外周面との間に形成される環状のキャビティ流入口を介して上記キャビティ内に充填する充填工程と、上記溶融された成形材料を固化させ、上記キャビティ内で固化した成形材料と上記第１ピンとの間に、および、上記成形材料流路内で固化した成形材料と上記第２ピンとの間にそれぞれ離型抵抗力を発生させる冷却工程と、固化した成形材料を上記キャビティ流入口の部位で切り離し、上記成形材料流路内で固化した成形材料を上記固定側の型に保持させ、上記キャビティ内で固化した成形材料を上記可動側の型に保持させる型開き工程とを備えているので、成形後に、成形材料流路内で固化した成形材料とキャビティ内で固化した成形材料とを切断する必要のない貫通穴を有する成形品の成形方法が得られる。
【００６５】
また、この発明によれば、キャビティが形成された可動側の型と成形材料流路が形成された固定側の型とを型閉めして、該キャビティと該成形材料流路とが連通口を介して連通され、可動側の型に配設された第１ピンが該キャビティ内を通って該連通口から該成形材料流路に延出され、かつ、固定側の型に配設された第２ピンが該第１ピンに対向して該成形材料流路内に延出された成形金型とし、溶融された成形材料を上記成形材料流路に注入して、上記連通口の内周面と上記第１ピンの外周面との間に形成される環状のキャビティ流入口を介して上記キャビティ内に充填し、上記溶融された成形材料を固化させて、上記キャビティ内で固化した成形材料と上記第１ピンとの間に、および、上記成形材料流路内で固化した成形材料と上記第２ピンとの間にそれぞれ離型抵抗力を発生させ、上記成形金型を型開きして固化した成形材料を上記キャビティ流入口の部位で切り離し、上記成形材料流路内で固化した成形材料を上記固定側の型に保持させ、上記キャビティ内で固化した成形材料を上記可動側の型に保持させることにより成形されたので、貫通穴の内面の寸法精度が高められ、かつ、ウェルドラインが成形品表面に発生しない貫通穴を有する成形品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る成形品を説明する図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る射出成形用の成形金型を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る成形方法を説明する工程断面図である。
【図４】ＰＣ樹脂の引っ張り強度と温度との関係を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る成形品の実施態様を説明する図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る成形品の他の実施態様を説明する図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る成形品のさらに他の実施態様を説明する図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る射出成形用の成形金型を示す断面図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係る成形金型を用いた成形方向を説明する工程断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態４に係る成形金型を用いた成形方向を説明する工程断面図である。
【符号の説明】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 固定側の型、６ 第１の流路（成形材料流路）、７ 第２の流路（成形材料流路）、８ 第３の流路（成形材料流路）、９ ピン（第２ピン）、１２ 凸部、１３ 可動側の型、１５ ピン（第１ピン）、１７ 成形材料溜まり部、１８ キャビティ、２０、３０、３１、３２ 成形品、２０ｃ、３０ｃ、３１ｃ、３２ｂ 穴部（貫通穴）、２１ 成形材料固化体。
【発明の属する技術分野】
この発明は、貫通穴を有する成形品およびその成形金型並びにその成形方法に関し、特に、任意形状の穴内面の精度が特に厳しく要求され、表面にウェルドラインが許容されない成形品を、特殊な成形機や装置を必要とせず、後工程なしで、効率良く成形できる貫通穴を有する成形品およびその成形金型並びにその成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に筒状の成形品をサイドゲートやピンゲートなどで射出成形する場合、溶融成形材料を金型のキャビティ内に充填する過程で、成形品の内径形状を規定するピンによって溶融成形材料の流れは分流され、再度合流した部分にウェルドラインが発生し、成形品の強度低下や外観不良を引起こす。そのため、ゲートをディスク状に形成し、流入する溶融成形材料を当該ディスクゲートの全周から円筒状のキャビティ内に供給することで、ウェルドラインの発生を抑制してきた。
【０００３】
この種の従来技術では、キャビティ内にコアピンを配置して固定側の型と可動側の型とを衝合させ、キャビティ内にスプルーからディスクゲートを介して樹脂を充填させるようにしている。そして、コアピンが固定側の型に装着され、スプルーがコアピンの内部に設けられ、ディスクゲートがコアピンの先端部とこれに対向する可動側の型との間に設けられている。さらに、筒状のゲートカットパンチが、可動側の型の内部に、ディスクゲートと成形体との間に介在する連通部に向けて進退可能に配設されている。このゲートカットパンチは、樹脂充填時に後退位置にあり、樹脂の充填後、その硬化前に前進してディスクゲート内の樹脂をキャビティ内に押し込んでゲートカットするように構成されている。
【０００４】
この従来技術によれば、金型でゲートカットがなされるため、成形後にディスクゲート部分を切断・除去する工程は不要となる。さらに、ゲートカットパンチによりゲート部分の樹脂をキャビティ内に押込むので、キャビティ内の樹脂圧力が上昇し、樹脂硬化後のひけの発生が抑制される。また、ゲートカットパンチを筒状にし、成形品の内径部をゲートカットパンチが摺動しない構造にすることで、内径面に高い精度や複雑な形状が要求される成形品、例えば滑り軸受、キー付きギヤ、スリーブ、ワッシャ、軸受軌道輪などの部品にも適用できるとしている。（例えば、特許文献１）
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−１７８７７９号公報（特許請求の範囲、図４）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この従来技術においては、金型を閉じた状態でゲートカットパンチを駆動するための駆動源（例えばエアシリンダ、油圧シリンダ、モータ、成形機のエジェクタ機構など）とこれらを制御する装置が必要となる。さらに、この駆動力をゲートカットパンチに伝達するための動力伝達機構が金型内に付加されるため、金型構造はより複雑化する。
【０００７】
また、ゲートカットパンチにより、成形体として不要な樹脂をキャビティ内に押込むことで、ひけの発生を抑制している。しなしながら、樹脂をキャビティ内に押込む時に、キャビティ内の樹脂圧力が全体に均等に上昇するとは限らず、ゲート近傍だけに偏って圧力が上昇した場合には、この部分に応力が生じ、応力の解放に伴って内径が小さくなるなど、内径精度が悪くなってしまう。また、成形品内部に残留した応力は、成形後の成形品の割れや変形を発生させる原因となる。また、ゲートカットによるバリの発生は避けられず、バリが内径面側に突出した場合には、その内径精度を確保することが困難となる。
【０００８】
さらに、ゲートカットパンチによりゲート部分の樹脂を押し込む際、ゲートカットパンチの先端に過大な荷重が加わり、それがある限界荷重を超えるとゲートカットパンチが座屈もしくは破壊してしまう。また、限界荷重を超えなくても、成形サイクルで繰り返し荷重がゲートカットパンチに加わるために、ゲートカットパンチの磨耗および疲労破壊の懸念がある。そのため、頻繁なゲートカットパンチの交換が必要となる。
【０００９】
また、ゲートカットパンチは金型内で駆動するので、摺動面における金型部品のクリアランス管理が難しく、隙間が狭いとかじりを引き起こし、逆に隙間が広いとゲートカットパンチ自体が傾き、成形品の穴とそれに垂直な成形品の面との直角度が悪くなり、成形品の精度に影響を及ぼす。また、金型の構造上ゲートカットパンチの内部に、温度調整用媒体の流路、熱伝導率に優れる材料、ヒートパイプなどを設けることが難しい。そのため、ゲートカットパンチの温度が一様にならず、キャビティ内に温度分布ができて成形品精度に影響を及ぼす。また、ゲートカットパンチが部分的に過熱されると、熱膨張し、摺動面のかじりを引起こす原因にもなりうる。
【００１０】
この発明は、上記の課題を解消するためになされたもので、任意形状の穴の内面に高い寸法精度が求められ、しかも成形品表面にウェルドラインの発生が許されない成形品を、特殊な成形機や装置を必要とせず、後工程なしで、効率良く成形することのできる成形金型および成形方法並びに成形品を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明による成形金型は、キャビティ内に第１ピンを配置して固定側の型と可動側の型とを衝合させ、溶融された成形材料を成形材料流路からキャビティ流入口を介して上記キャビティ内に充填することにより、上記第１ピンにより内形を規定される貫通穴を有する成形品を成形する成形金型において、上記成形材料流路が連通口を介して上記キャビティに連通するように上記固定側の型に形成され、上記第１ピンが上記キャビティ内を通って上記連通口から上記成形材料流路内に延出するように上記可動側の型に配設され、上記キャビティ流入口が上記連通口の内周面と上記第１ピンの外周面との間に形成される環状の流路に構成され、かつ、上記成形材料流路の流路断面積に対して小さい流路断面積を有しているものである。
【００１２】
また、この発明による貫通穴を有する成形品の成形方法は、キャビティが形成された可動側の型と成形材料流路が形成された固定側の型とを型閉めして、該キャビティと該成形材料流路とが連通口を介して連通され、可動側の型に配設された第１ピンが該キャビティ内を通って該連通口から該成形材料流路に延出され、かつ、固定側の型に配設された第２ピンが該第１ピンに対向して該成形材料流路内に延出された成形金型とする型閉め工程と、溶融された成形材料を上記成形材料流路に注入し、上記連通口の内周面と上記第１ピンの外周面との間に形成される環状のキャビティ流入口を介して上記キャビティ内に充填する充填工程と、上記溶融された成形材料を固化させ、上記キャビティ内で固化した成形材料と上記第１ピンとの間に、および、上記成形材料流路内で固化した成形材料と上記第２ピンとの間にそれぞれ離型抵抗力を発生させる冷却工程と、固化した成形材料を上記キャビティ流入口の部位で切り離し、上記成形材料流路内で固化した成形材料を上記固定側の型に保持させ、上記キャビティ内で固化した成形材料を上記可動側の型に保持させる型開き工程とを備えているものである。
【００１３】
また、この発明による貫通穴を有する成形品は、キャビティが形成された可動側の型と成形材料流路が形成された固定側の型とを型閉めして、該キャビティと該成形材料流路とが連通口を介して連通され、可動側の型に配設された第１ピンが該キャビティ内を通って該連通口から該成形材料流路に延出され、かつ、固定側の型に配設された第２ピンが該第１ピンに対向して該成形材料流路内に延出された成形金型とし、溶融された成形材料を上記成形材料流路に注入して、上記連通口の内周面と上記第１ピンの外周面との間に形成される環状のキャビティ流入口を介して上記キャビティ内に充填し、上記溶融された成形材料を固化させて、上記キャビティ内で固化した成形材料と上記第１ピンとの間に、および、上記成形材料流路内で固化した成形材料と上記第２ピンとの間にそれぞれ離型抵抗力を発生させ、上記成形金型を型開きして固化した成形材料を上記キャビティ流入口の部位で切り離し、上記成形材料流路内で固化した成形材料を上記固定側の型に保持させ、上記キャビティ内で固化した成形材料を上記可動側の型に保持させることにより成形されたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る成形品を説明する図であり、図１の（ａ）はその側面図、図１の（ｂ）はその上面図である。
図１において、成形品２０は、成形材料としてのポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）から作製され、円筒状のボス部２０ａと、ボス部２０ａの下端に同軸に一体に形成された円盤部２０ｂとから構成されている。そして、貫通穴としての穴部２０ｃが成形品２０の軸心位置に穿設されている。さらに、凹部２０ｄがボス部２０ａの上端面の穴部２０ｃの外周縁部に凹設されている。
この貫通穴を有する成形品２０においては、穴部２０ｃと、円盤部２０ｂとが最も精度を要求される部位であり、特に、穴部２０ｃの内周面の円筒度および穴部２０ｃと円盤部２０ｂとの直角度が厳しく要求される。
【００１５】
図２はこの発明の実施の形態１に係る射出成形用の成形金型を示す断面図である。
図２において、成形金型は、衝合面（パーティングラインＡ）を境として固定側の型１と可動側の型１３とから構成されている。
固定側の型１は、一面に溶融成形材料の金型流入口５を有する第１の型２と、一面を第１の型２の他面に密接させて配設され、他面にボス部２０ａの外形を規定するキャビティ４を有する第２の型３とから構成されている。そして、流路方向を第１の型２の一面と直交とする第１の流路６が金型流入口５から他面に至るように第１の型２に穿設されている。また、流路方向を第２の型３の一面と平行とする第２の流路７が、第１の流路６に対応する位置からキャビティ４に対応する位置に至るように第２の型３の一面に形成され、さらに、流路方向を第２の型３の一面と直交とする第３の流路８が第２の流路７とキャビティ４とを連通するように第２の型３に形成されている。また、第２ピンとしてのピン９が第１の型２を挿通し、その先端を第３の流路８内に延出させるように、第１の型２の他面と直交するように第１の型２に配設されている。そして、媒体流路１０がピン９内に形成されている。また、環状の凸部１２がキャビティ４と第３の流路８との連通口１１の縁部をキャビティ４内に突出させて第２の型３に形成され、凹部２０ｄの内形を規定している。
【００１６】
また、円盤部２０ｂの外形を規定するキャビティ１４が可動側の型１３の一面にキャビティ４と相対するように形成され、穴部２０ｃの内形を規定する第１ピンとしてのピン１５が可動側の型１３を挿通し、キャビティ１４、４を通って、連通口１１から先端部を第３の流路８内に延出させるように、可動側の型１３に配設されている。そして、媒体流路１６がピン１５内に形成されている。また、成形材料溜まり部１７がピン１５の先端面に凹設されている。なお、このピン１５は、ピン９と軸心を一致させて対向して配設されている。
【００１７】
そして、成形金型は、固定側の型１と可動側の型１３とを衝合面Ａで密接して構成される。これにより、第１の流路６、第２の流路７および第３の流路８が直列に連結され、金型流入口５からキャビティ４に至る成形材料流路が構成される。また、キャビティ４、１４が一体となって成形品２０の外形を規定するキャビティ１８を構成している。また、ピン１５がキャビティ１８の軸心位置を通り、連通口１１から第３の流路８内に延出し、その先端がピン９の先端に相対している。そして、連通口１１の内周面とピン１５の外周面との環状の隙間がキャビティ流入口１９を構成している。なお、金型流入口５からキャビティ４に至る成形材料流路において、このキャビティ流入口１９の流路断面積が最小となるように構成されている。
【００１８】
ここで、固定側の型１および可動側の型１３の材料は、特に限定されないが、例えば冷間金型用合金工具鋼（ＳＫＤ−１１）、ステンレス鋼（ＳＵＳ−４２０、ＳＵＳ−４４０）などの鋼材が用いられる。
また、ピン９、１５には、例えば冷間金型用合金工具鋼（ＳＫＤ−１１）、ステンレス鋼（ＳＵＳ−４２０、ＳＵＳ−４４０）などの鋼材を用いることができるが、金型温度調整用媒体との熱交換効率を高くするために、熱伝導率が高く、熱容量が小さい材料、例えば銅合金やアルミニウム合金を用いることが望ましい。なお、穴部２０ｃの径が小さく、ピン１５内に媒体流路１６を形成できないような場合には、熱伝導率の優れた材料やヒートパイプ等を配置し、その根元部を金型温度調整用媒体により直接冷却するようにしてもよい。
【００１９】
ついで、このように構成された成形金型を用いて成形品２０を射出成形する方法について図３および図４を参照しつつ説明する。なお、図３はこの発明の実施の形態１に係る成形方法を説明する工程断面図、図４はＰＣ樹脂の引っ張り強度と温度との関係を示す図である。
【００２０】
まず、固定側の型１が、第１の型２の他面と第２の型３の一面とを密接させて一体化されて用意される。ついで、可動側の型１３を衝合面Ａで固定側の型１に密接させ、図２に示される成形金型とする（型閉め工程）。ここで、図示していないが、固定側の型１および可動側の型１３にも媒体流路が形成されている。そして、固定側の型１および可動側の型１３に形成されている媒体流路と、ピン９、１５に形成されている媒体流路１０、１６とが直列に接続され、成形金型の外部に配設された媒体供給装置（図示せず）に接続されて、温度調整回路を構成している。この媒体供給装置は、水の温度を設定された温度に維持する機能を有している。そこで、媒体供給装置から金型温度調整用媒体としての水が温度調整回路に流通され、固定側および可動側の型１、１３およびピン９、１５が設定された温度に保持される。
【００２１】
ここで、各媒体流路は必ずしも直列に接続される必要はなく、並列に接続して１つの媒体供給装置に接続するようにしてもよい。また、各媒体流路を専用の媒体供給装置に接続し、各媒体流路に独立して水を供給して、各部品の温度を独立して制御するようにしてもよい。
【００２２】
ついで、ＰＣ樹脂を加熱溶融してなる溶融成形材料が金型流入口５から注入される。溶融成形材料は、金型流入口５から第１の流路６を経て第２の流路７に流れ込み、第２の流路７を流れて第３の流路８に流れ込む。そして、第３の流路８に流れ込んだ溶融成形材料は、ピン１５の先端の成形材料溜まり部１７を充填した後、ピン１５の先端でキャビティ流入口１９のリング形状に分流される。これにより、図３の（ａ）に示されるように、キャビティ流入口１９の全周からキャビティ１８内に流入・充填される（充填工程）。
そして、溶融成形材料がキャビティ１８内に完全に充填された後、溶融成形材料の金型流入口５からの注入を一定圧力で一定時間継続する（保圧工程）。この保圧工程により、キャビティ１８内の溶融成形材料の凝固収縮分が補充される。
【００２３】
そして、保圧工程の終了後、溶融成形材料が固化し、キャビティ１８の形状を保持できるまで、金型内を冷却し続ける（冷却工程）。この冷却工程において、溶融成形材料は金型に熱を奪われて温度を低下させながら固化する。この温度低下にともなって成形材料は収縮し、第２の流路７および第３の流路８内の成形材料はピン９に抱きつき、キャビティ１８内の成形材料はピン１５に抱きつく。このピン９、１５に対して作用する成形材料の収縮力と、成形材料とピン９、１５の表面との静摩擦係数との積が、成形材料が型から離れまいとする力、即ち離型抵抗力となる。
【００２４】
ついで、図３の（ｂ）に示されるように、可動側の型１３が固定側の型１から離間される（第１の型開き工程）。この時、キャビティ１８内の成形品２０とピン１５との間には離型抵抗力が作用し、第１乃至第３の流路６、７、８内の成形材料固化体２１とピン９との間には離型抵抗力が作用している。そこで、成形品２０と成形材料固化体２１とは、最小の流路断面積を有するキャビティ流入口１９の部位で切り離され、成形品２０が可動側の型１３に残留し、成形材料固化体２１が固定側の型１に残留する。
【００２５】
ついで、図３の（ｃ）に示されるように、第１の型２と第２の型３とが離間される（第２の型開き工程）。この時、第１乃至第３の流路６、７、８内の成形材料固化体２１とピン９との間には離型抵抗力が作用しているので、成形材料固化体２１は第１の型２に残留する。
ついで、図３の（ｄ）に示されるように、成形品２０を可動側の型１３から取り外し、成形材料固化体２１を第１の型２から取り外す（取り外し工程）。この取り外し方法としては、エジェクタピン（図示せず）を介して油圧シリンダ、エアシリンダ等の外部の力を伝達して成形品２０や成形材料固化体２１を取り出す方法、成形品２０や樹脂固化体２１と金型との密着面に空気を吹き付けて取り出す方法、ロボットや人の手でつまみ出す方法等がある。
その後、第１および第２の型２、３を密接させ、さらに可動側の型１３を固定側の型１に密接させて（型閉め工程）、次の射出成形サイクルに移行する準備を行う。
【００２６】
つぎに、この成形方法における成形条件について説明する。
充填工程において溶融成形材料の良好な流動性を確保し、保圧工程においてキャビティ１８内の溶融成形材料に所定の圧力を印加できるように、金型の温度はできるだけ高いことが望ましい。しかし、金型の温度を高くし過ぎると、冷却工程において、成形品２０および成形材料固化体２１が十分に冷却されなくなり、それらの取り出し時に不具合が発生する。即ち、第１の型開き工程において、成形材料が所望としない部位、例えば成形品のボス部２０ａや第３の流路８の部位で引き裂かれたり、成形材料の最表層部が剥離して金型の表面に残留する不具合が発生する。また、取り出し工程において、エジェクタピンを用いて成形品２０を取り出す場合には、成形品２０を傷付けたり、最悪突き破る不具合が発生する。さらに、成形材料から発生する分解ガスの量が増大し、金型の腐食を促進させるという不具合が発生する。
そこで、これらの不具合の発生を抑えて、溶融成形材料の良好な流動性および離型性を確保するために、成形材料に応じて金型温度の上限値を設定する必要がある。そして、成形材料としてＰＣ樹脂を用いているので、金型温度の上限値はほぼ４１８Ｋとなる。ここで、Ｋはケルビン温度である。
【００２７】
また、一般に、ポリアミド樹脂（ＰＡ樹脂）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ樹脂）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ樹脂）に代表される結晶性樹脂を成形材料に用いた場合、金型温度には、上述の上限値に加えて、下限値も存在する。即ち、結晶性樹脂においては、これ以上は結晶化が進行しないという最大の結晶化度（飽和結晶化度）が存在する。成形品の結晶化度が飽和結晶化度に到達しない場合、結晶歪が増大する。そして、この結晶歪が内部応力として作用し、寸法精度を低下させることになる。したがって、寸法精度の高い成形品を得るには、成形工程中において、成形品の結晶化度を飽和結晶化度に到達させる必要がある。例えば、ＰＰＳ樹脂の場合、金型温度が４０３Ｋ以上であれば、飽和結晶化度に到達する。なお、ＰＣ樹脂は非晶性樹脂、即ち結晶構造を有しないので、金型温度の下限値は特に限定されない。
【００２８】
ただし、キャビティに薄肉部分があるなど金型によっては、金型温度が低くなりすぎると、溶融成形材料が金型内に充填中に温度低下してしまい、キャビティ内に完全に充填される前に固化し、溶融成形材料の流動が停止してしまうことになる。成形材料としてＰＣ樹脂を用いた場合、金型内での流動性を十分に確保するために、金型温度は一般的には３５３Ｋ以上にしておくことが望ましい。
【００２９】
また、第１の型開き工程において、成形品２０と成形材料固化体２１とが切り離される。これには、成形品２０とピン１５との間に作用する離型抵抗力を、図４に示される成形材料の引っ張り強度とキャビティ流入口１９の流路断面積との積で決定される切断力の大きさよりも大きくする必要がある。つまり、その離型抵抗力が切断力より下回ると、成形品２０と成形材料固化体２１とが切断されず、一体となって離型されることになる。そして、切断力を小さくするか、離型抵抗力を大きくするかの調整を行うことになる。
成形材料の引っ張り強度は、図４に示されるように、成形材料の温度に依存し、低温状態ほど大きくなる。従って、成形材料が高温の状態で第１の型開き工程を行えば、切断力が小さくなり、成形品２０と成形材料固化体２１とを安定して切り離すことができる。一方、離型抵抗力を大きくするには、ピン９、１５の表面を荒らしたり、アンダーカットをつけることで静摩擦係数を上げることになる。
ただし、本実施の形態では、成形品の貫通穴内面に高い寸法精度が求められているため、ピン１５自体に、表面を荒らしたり、アンダーカットをつけて、離型抵抗力を大きくすることはできない。そこで、本実施の形態では、切断力が離型抵抗力より下回る時の成形材料の温度は３３３Ｋ以上であることから、ここではより安定して切断できるように成形材料の温度が３９３Ｋに低下した段階で、第１の型開き工程を実施し、成形品２０と成形材料固化体２１とを切断した。
【００３０】
このことから、成形材料としてＰＣ樹脂を用いた場合、媒体供給装置から水を温度調整回路に流通させ、固定側および可動側の型１、１３およびピン９、１５は一般的に３５３Ｋから４１８Ｋの温度範囲に設定しておくことが望ましい。
また、型開き工程時における成形材料の温度は、３３３Ｋ以上であればよい。
なお、金型温度および第１の型開き工程時における成形材料の温度は、成形材料に応じて適宜設定することになる。
また、ピン９、１５の温度は、必ずしも他の金型温度と同一に制御する必要はない。例えば、ピン９、１５の温度を他の金型温度より低い温度に制御することにより、成形材料の固化が促進されるので、成形時間が短縮されるとともに、金型から取り出された成形品２０の収縮量が減り、穴部２０ｃの内径寸法精度が向上される。
【００３１】
また、ＰＣ樹脂は、非晶性樹脂であることから、明確な融点を有していないが、約５０３Ｋ〜５３３Ｋ以上に加熱すると流動性を有するようになる。そして、ＰＣ樹脂は、高温状態ほど粘度が下がり、流動性がよくなる傾向を示す。しかし、加熱しすぎると、ＰＣ樹脂が熱によって変色したり、焼けたり、場合によっては分解して材料劣化する恐れがあるので、加熱温度の上限は６３３Ｋ程度である。一方、加熱温度が５４３Ｋより低くなると、ＰＣ樹脂が金型内を流動しているうちに固化し、キャビティ内に充填されなくなったり、キャビティの形状を完全に形成しない等の欠陥が生じる恐れがある。そこで、良好な流動性を確保するために、ＰＣ樹脂を５４３Ｋ〜６３３Ｋに加熱することが望ましい。
【００３２】
また、充填の速度、保圧力、保圧時間、冷却時間等の成形条件は、成形品の形状および寸法が良好となるように決定される。
【００３３】
このように、この実施の形態１による成形金型によれば、キャビティ流入口１９の流路断面積が第３の流路８の流路断面積より小さく形成され、ピン９が第２および第３の流路７、８内に延設され、ピン１５がキャビティ１８内を通ってキャビティ流入口１９から第３の流路８内に延設されている。そこで、溶融成形材料がキャビティ１８内に充填され、冷却固化されると、キャビティ１８内で固化された成形材料がピン１５に抱きつき、第２および第３の流路７、８内で固化された成形材料がピン９に抱きつく。これにより、第１の型開き工程において、キャビティ１８内で固化された成形材料とピン１５との間に離型抵抗力が生じ、第２および第３の流路７、８内で固化された成形材料とピン９との間に離型抵抗力が生じ、成形品２０と成形材料固化体２１とをキャビティ流入口１９の部位で切り離すことができる。
そこで、従来装置において必要であったゲートカットパンチのような摺動部品が不要となり、摺動部品を制御する装置も不要となり、駆動力をゲートカットパンチに伝達する動力伝達機構も不要となり、さらにクリアランス管理も不要となり、金型構造が簡略化され、低コスト化が図られる。さらに、従来装置のように頻繁に交換するゲートカットパンチのような摺動部品がないので、ランニングコストが低減される。
【００３４】
一般に、充填工程においては、流動する溶融成形材料の先端が空気と接触するため、温度が低下しやすく、その一部が固化したり劣化したりする。さらに、第１乃至第３の流路６、７、８中に存在する異物等が流動する溶融成形材料の先端に巻き込まれる恐れがある。この実施の形態１では、成形材料溜まり部１７がピン１５の第３の流路８内に延出する先端面に凹設されているで、第３の流路８内に流動してきた溶融成形材料は、成形材料溜まり部１７を充填した後、キャビティ流入口１９からキャビティ１８内に流入する。そこで、溶融成形材料の先端部に存在する固化物、劣化物あるいは異物は成形材料溜まり部１７に捕捉されて、キャビティ１８内への流入が抑えられ、高品質の成形品２０が得られる。
【００３５】
また、ピン９、１５に媒体流路１０、１６が設けられ、水を媒体流路１０、１６に流通させてピン９、１５の温度を制御できるようになっているので、ピン９、１５の温度を一様に制御でき、キャビティ１８内に温度分布のバラツキをもたらすことを防止でき、キャビティ１８内の温度分布のバラツキに起因する成形品の精度の悪化を抑制できる。また、金型内に充填された成形樹脂の過大となりやすい部分をピン９、１５により直接冷却できるので、硬化時間を制御することができるとともに、成形時間を短縮することもできる。
【００３６】
また、ピン９が第２および第３の流路７、８内に延設されているので、流路の体積の増大を抑えることができる。そこで、金型に注入される溶融成形材料の量が低減されるので、成形品２０の精度の悪化や、凝固時間およびサイクル時間の長時間化を抑えることができる。
また、ピン１５が可動側の型１３に設けられているので、高い精度の円筒度に形成されたピン１５を円盤部２０ｂの面に対して高い精度の垂直度で可動側の型１３に構成することができる。これにより、厳しい内周面の円筒度が要求される穴部２０ｃと、この穴部２０ｃに対して厳しい直角度が要求される円盤部２０ｂとを備えた成形品２０を成形することができる。
【００３７】
また、キャビティ流入口１９がピン１５周りに環状に形成されているので、溶融成形材料が環状のキャビティ流入口１９からキャビティ１８内に流れ込み、キャビティ１８内で分流および合流することなく充填され、ウェルドラインの発生を抑えることができる。
また、環状の凸部１２がキャビティ４と第３の流路８との連通口１１の縁部をキャビティ４内に突出させて第２の型３に形成されているので、第１の型開き工程において、成形品２０と成形材料固化体２１とをキャビティ流入口１９の部位で切り離す際に、バリが生じても、該バリは成形品２０の凹部２０ｄ内に存在し、成形品２０の端面より突出することがなく、成形品２０の外形寸法に影響を与えることもない。
【００３８】
また、この実施の形態１による成形金型を用いて成形品２０を成形すれば、成形後の切断・除去工程が不要となり、効率よく成形品２０を成形することができる。
また、第１の型開き工程を、成形材料の温度が、成形品２０とピン１５との間に作用する離型抵抗力が成形材料の引っ張り強度とキャビティ流入口１９の流路断面積との積で決定される切断力よりも大きくなるような成形材料の温度以上の状態で行っているので、成形品２０と成形材料固化体２１とをキャビティ流入口１９の部位で切り離すための切断力が小さくなり、第１の型開き工程で成形品２０と成形材料固化体２１とを安定して効率よく切断することができる。
【００３９】
なお、上記実施の形態１では、円筒状のボス部２０ａと、ボス部２０ａの下端に同軸に一体に形成された円盤部２０ｂとから構成されている成形品２０を成形するものとして説明しているが、この発明は、貫通穴を有する成形品であればその形状が限定されるものではなく、例えば図５乃至図７に示される成形品３０、３１、３２に適用できる。
図５に示される成形品３０は、円筒状のボス部３０ａと、ボス部３０ａの下端に中心を一致させて一体に形成された矩形状の平板部３０ｂと、ボス部３０ａの軸心位置に穿設されたから構成された正方形断面の穴部３０ｃとから構成されている。そして、平板部３０ｂおよび穴部３０ｃは四角形に限定されるものではなく、三角形、五角形でもよい。また、図６に示される成形品３１は、円筒状のボス部３１ａ、ボス部３１ａの下端に同軸に一体に形成された円盤部３１ｂと、ボス部３１ａの軸心位置に穿設された段付き穴部３１ｃとから構成されている。さらに、図７に示される成形品３２は、平板部３２ａと、平板部３２ａに穿設された穴部３２ｂとから構成されている。また、成形品２０では、穴部２０ｃの上端縁部に凹部２０ｄを設けるものとしているが、成形品の高さ寸法が厳しく管理されない場合には、凹部２０ｄを特に設ける必要はない。
【００４０】
また、上記実施の形態１では、成形材料固化体２１とピン９との間に発生する離型抵抗力が、第１の型開き工程で、成形品２０と成形材料固化体２１との切り離しに寄与するものと説明しているが、第３の流路８がキャビティ４側に先細り形状に形成されていることから、仮に成形材料固化体２１とピン９との間に発生する離型抵抗力が小さくなっても、成形材料固化体２１に作用する第１の型開き方向の引っ張り力は第３の流路８に受けられ、成形品２０と成形材料固化体２１との切り離しが確実に行われる。従って、成形品２０とピン１５との間に発生する離型抵抗力と成形材料の切断力との調整が重要となる。
【００４１】
また、上記実施の形態１では、第１の型開き工程で可動側の型１３と固定側の型１との間を離間し、第２の型開き工程で第１の型２と第２の型３との間を離間するものとしているが、第１の型開き工程で固定側の第１の型２と第２の型３との間を離間し、第２の型開き工程で可動側の型１３と固定側の第２の型３との間を離間してもよい。この場合、成形材料固化体２１とピン９との間に作用する離型抵抗力を、図４に示される成形材料の引っ張り強度とキャビティ流入口１９の流路断面積との積で決定される切断力の大きさよりも大きくする必要がある。また、仮に成形品２０とピン１５との間に発生する離型抵抗力が小さくなっても、成形品２０に作用する第１の型開き方向の引っ張り力は成形品２０のボス部２０ａの上面および円盤部２０ｂの上面に受けられ、成形品２０と成形材料固化体２１との切り離しが確実に行われる。従って、成形材料固化体２１とピン９との間に発生する離型抵抗力と切断力との調整が重要となる。
【００４２】
実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２に係る射出成形用の成形金型を示す断面図である。
図８において、成形金型は、衝合面（パーティングラインＡ）を境として固定側の型１Ａと可動側の型１３Ａとから構成されている。
固定側の型１Ａは、一面に溶融樹脂の金型流入口５を有する第１の型２Ａと、一面を第１の型２Ａの他面に密接させて配設され、他面にボス部２０ａの外形を規定する２つのキャビティ４を有する第２の型３Ａとから構成されている。そして、流路方向を第１の型２Ａの一面と直交とする第１の流路６が金型流入口５から他面に至るように第１の型２Ａに穿設されている。ここで、２つのキャビティ４は、第１の流路６の流路中心に対して対称な位置関係に形成されている。そして、流路方向を第２の型３Ａの一面と平行とする第２の流路７が、第１の流路６に対応する位置から２つのキャビティ４に対応する位置に至るように第２の型３Ａの一面に形成され、さらに、流路方向を第２の型３Ａの一面と直交とする第３の流路８が第２の流路７とキャビティ４とをそれぞれ連通するように第２の型３Ａに形成されている。また、ピン９が第１の型２Ａを挿通し、その先端を各第３の流路８内に延出させるように、第１の型２Ａの他面と直交するように第１の型２Ａに配設されている。そして、媒体流路１０が各ピン９内に形成されている。また、図示していないが、環状の凸部１２がそれぞれキャビティ４と第３の流路８との連通口１１の縁部をキャビティ４内に突出させて第２の型３Ａに形成されている。
【００４３】
また、円盤部２０ｂの外形を規定する２つのキャビティ１４が可動側の型１３Ａの一面に各キャビティ４と相対するように形成され、穴部２０ｃの内形を規定するピン１５が可動側の型１３Ａを挿通し、各キャビティ１４、４を通って、連通口１１から先端部を第３の流路８内に延出させるように、可動側の型１３Ａに配設されている。そして、媒体流路１６が各ピン１５内に形成されている。また、成形材料溜まり部１７が各ピン１５の先端面に凹設されている。なお、このピン１５は、ピン９と軸心を一致させて対向して配設されている。
【００４４】
そして、成形金型は、固定側の型１Ａと可動側の型１３Ａとを衝合面Ａで密接して構成される。これにより、第１の流路６、第２の流路７および第３の流路８が直列に連結され、金型流入口５からキャビティ４に至る成形材料流路が構成される。また、キャビティ４、１４が一体となって成形品２０の外形を規定するキャビティ１８を構成している。また、ピン１４がキャビティ１８の軸心位置を通り、連通口１１から第３の流路８内に延出し、その先端がピン９の先端に相対している。そして、連通口１１の内周面とピン１５の外周面との環状の隙間がキャビティ流入口１９を構成している。なお、金型流入口５からキャビティ４に至る成形材料流路において、このキャビティ流入口１９の流路断面積が最小となるように構成されている。
【００４５】
この実施の形態２による成形金型は、成形品２０を２個取りできる点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。従って、この実施の形態２においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態２においては、成形品２０を２個取りできるので、生産性が向上される。
【００４６】
なお、上記実施の形態２では、成形品２０を２個取りできるように２つのキャビティ１８を設けるものとしているが、２つのキャビティ１８を多列に配列するように設けることにより、多数個取りが可能となり、より生産性が向上される。そして、この発明においては、従来装置における必要であったゲートカットパンチのような摺動部品が不要であり、摺動部品を制御する装置も不要であり、駆動力をゲートカットパンチに伝達する動力伝達機構も不要であることから、成形金型の構成が簡素化され、多数個取りにも容易に対応可能である。
【００４７】
実施の形態３．
図９はこの発明の実施の形態３に係る成形金型を用いた成形方向を説明する工程断面図である。
この実施の形態３では、図９に示されるように、固定側の型１Ｂは、第１の型２Ｂと、一面を第１の型２Ｂの他面に密接させて配設される第２の型３Ｂとから構成されている。そして、金型流入口５が第１の型２Ａの一面に形成され、流路方向を第１の型２Ｂの一面と直交とする第１の流路６が金型流入口５から他面に至るように第１の型２Ｂに穿設されている。また、ボス部２０ａの外形を規定するキャビティ４が第２の型３Ｂの他面に形成され、第３の流路８が連通口１１を介してキャビティ４に連通するように第２の型３Ｂの一面に形成されている。また、２つのピン９が第１の流路６の流路中心に対して対称な位置関係で第１の型２Ｂを挿通し、その先端を第３の流路８内に延出させるように、第１の型２Ｂの他面と直交するように第１の型２Ｂに配設されている。そして、媒体流路１０がピン９内に形成されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００４８】
ついで、この実施の形態３による成形品の成形方法について説明する。
まず、固定側の型１Ｂが、第１の型２Ｂの他面と第２の型３Ｂの一面とを密接させて一体化されて用意される。ついで、可動側の型１３を衝合面Ａで固定側の型１Ｂに密接させ、図９の（ａ）に示される成形金型とする（型閉め工程）。ここで、媒体供給装置（図示せず）から金型温度調整用媒体としての水が温度調整回路に流通され、固定側および可動側の型１Ｂ、１３およびピン９、１５が設定された温度に保持される。
【００４９】
ついで、ＰＣ樹脂を加熱溶融してなる溶融成形材料が金型流入口５から注入される。溶融成形材料は、金型流入口５から第１の流路６を経て第３の流路８に流れ込む。そして、第３の流路８に流れ込んだ溶融成形材料は、ピン１５の先端の成形材料溜まり部１７を充填した後、ピン１５の先端でキャビティ流入口１９のリング形状に分流される。これにより、図９の（ａ）に示されるように、キャビティ流入口１９の全周からキャビティ１８内に流入・充填される（充填工程）。
そして、溶融成形材料がキャビティ１８内に完全に充填された後、溶融成形材料の金型流入口５からの注入を一定圧力で一定時間継続する（保圧工程）。
そして、保圧工程の終了後、溶融成形材料が固化し、キャビティ１８の形状を保持できるまで、金型内を冷却し続ける（冷却工程）。
【００５０】
ついで、図９の（ｂ）に示されるように、可動側の型１３が固定側の型１Ｂから離間される（第１の型開き工程）。この時、キャビティ１８内の成形品２０とピン１５との間には離型抵抗力が作用し、第１および第３の流路６、８内の成形材料固化体２１とピン９との間には離型抵抗力が作用している。そこで、成形品２０と成形材料固化体２１とは、最小の流路断面積を有するキャビティ流入口１９の部位で切り離され、成形品２０が可動側の型１３に残留し、成形材料固化体２１が固定側の型１Ｂに残留する。
【００５１】
ついで、図９の（ｃ）に示されるように、第１の型２Ｂと第２の型３Ｂとが離間される（第２の型開き工程）。この時、第１および第３の流路６、８内の成形材料固化体２１とピン９との間には離型抵抗力が作用しているので、成形材料固化体２１は第１の型２Ｂに残留する。
ついで、図９の（ｄ）に示されるように、成形品２０を可動側の型１３から取り外し、成形材料固化体２１を第１の型２Ｂから取り外す（取り外し工程）。
その後、第１および第２の型２Ｂ、３Ｂを密接させ、さらに可動側の型１３を固定側の型１Ｂに密接させて（型閉め工程）、次の射出成形サイクルに移行する準備を行う。
【００５２】
従って、この実施の形態３においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態３によれば、第２の流路７が省略されているので、金型流入口５からキャビティ１８までの流路体積が縮小され、１つの成形品を成形するのに必要な成形材料の量を節約することができる。
また、金型流入口５からキャビティ１８までの流路長さが短縮されるので、保圧工程時に、金型流入口５からキャビティ１８内の成形材料に圧力を伝達し易くなり、より高精度の成形品を成形できる。
【００５３】
実施の形態４．
図１０はこの発明の実施の形態４に係る成形金型を用いた成形方向を説明する工程断面図である。
この実施の形態４では、図１０に示されるように、金型流入口５が可動側の型１Ｃの一面に形成され、ボス部２０ａの外形を規定するキャビティ４が固定側の型１Ｃの他面に形成されている。また、第３の流路８が連通口１１を介してキャビティ４に連通するように固定側の型１Ｃ内に形成されている。さらに、流路方向を固定側の型１Ｃの一面と直交とする第１の流路６が金型流入口５から第３の流路８に至るように固定側の型１Ｃに穿設されている。また、２つのピン９が第１の流路６の流路中心に対して対称な位置関係で、その先端を第３の流路８内に延出させるように、固定側の型１Ｃの一面と直交するように固定側の型１Ｃに配設されている。そして、媒体流路１０がピン９内に形成されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００５４】
ついで、この実施の形態４による成形品の成形方法について説明する。
まず、可動側の型１３を衝合面Ａで固定側の型１Ｃに密接させ、図１０の（ａ）に示される成形金型とする（型閉め工程）。ここで、媒体供給装置（図示せず）から金型温度調整用媒体としての水が温度調整回路に流通され、固定側および可動側の型１Ｃ、１３およびピン９、１５が設定された温度に保持される。
【００５５】
ついで、ＰＣ樹脂を加熱溶融してなる溶融成形材料が金型流入口５から注入される。溶融成形材料は、金型流入口５から第１の流路６を経て第３の流路８に流れ込む。そして、第３の流路８に流れ込んだ溶融成形材料は、ピン１５の先端の成形材料溜まり部１７を充填した後、ピン１５の先端でキャビティ流入口１９のリング形状に分流される。これにより、図１０の（ａ）に示されるように、キャビティ流入口１９の全周からキャビティ１８内に流入・充填される（充填工程）。
そして、溶融成形材料がキャビティ１８内に完全に充填された後、溶融成形材料の金型流入口５からの注入を一定圧力で一定時間継続する（保圧工程）。
そして、保圧工程の終了後、溶融成形材料が固化し、キャビティ１８の形状を保持できるまで、金型内を冷却し続ける（冷却工程）。
【００５６】
ついで、図１０の（ｂ）に示されるように、可動側の型１３が固定側の型１Ｃから離間される（型開き工程）。この時、キャビティ１８内の成形品２０とピン１５との間には離型抵抗力が作用し、第１および第３の流路６、８内の成形材料固化体２１とピン９との間には離型抵抗力が作用している。そこで、成形品２０と成形材料固化体２１とは、最小の流路断面積を有するキャビティ流入口１９の部位で切り離され、成形品２０が可動側の型１３に残留し、成形材料固化体２１が固定側の型１Ｃに残留する。
【００５７】
ついで、図１０の（ｃ）に示されるように、成形品２０を可動側の型１３から取り外し、成形材料固化体２１を固定側の型１Ｃから取り外す（取り外し工程）。
その後、可動側の型１３を固定側の型１Ｃに密接させて（型閉め工程）、次の射出成形サイクルに移行する準備を行う。
【００５８】
従って、この実施の形態４においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態４によれば、固定側の型１Ｃが１つの型で構成されているので、上記実施の形態１における第２の型開き工程が省略され、成形工程の簡素化が図られ、生産性が向上される。
また、この実施の形態４においても、第２の流路７が省略されているので、上記実施の形態３と同様に、１つの成形品を成形するのに必要な成形材料の量を節約することができるとともに、金型流入口５からキャビティ１８までの流路長さが短縮され、保圧工程時に、金型流入口５からキャビティ１８内の成形材料に圧力を伝達し易くなり、より高精度の成形品を成形できる。
【００５９】
ここで、この実施の形態４では、上記実施の形態１と異なり、第３の流路８がキャビティ４側に口開き形状に形成されていることから、成形材料固化体２１とピン９との間に発生する離型抵抗力が、成形品２０と成形材料固化体２１との切り離しに寄与する。従って、実施の形態４では、成形品２０とピン１５との間に発生する離型抵抗力と成形材料固化体２１とピン９との間に発生する離型抵抗力と成形材料の切断力との調整が重要となる。
【００６０】
なお、上記各実施の形態では、熱交換効率に優れ、その取り扱いが容易であることから金型温度調整用媒体として水を用いているが、金型温度調整用媒体は、水に限定されるものではなく、例えばエチレングリコールや各種油等の液体、あるいは飽和水蒸気や加熱蒸気等の気体を用いてもよい。
【００６１】
また、上記各実施の形態では、成形材料としてＰＣ樹脂を用いるものとしているが、他に適用できる成形材料としては、具体的には、（１）ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブテン樹脂等のポリオレフィン系樹脂、（２）ポリ塩化ビニル系樹脂、ナイロン６、ナイロン６６等の脂肪族ポリアミド系樹脂、（３）ポリフタルアミド樹脂等の芳香族ポリアミド系樹脂、（４）ポリエチレンテレフタレート樹脂やポリブチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂、（５）ポリオキシメチレン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、フッ素系樹脂等の結晶性樹脂、（６）ポリスチレン系樹脂、ポリサルホン系樹脂、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリアレリート系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、アクリロニトリル−スチレン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン系樹脂等の非晶性樹脂、（７）芳香族ポリエステル系樹脂、芳香族ポリエステルアミド系樹脂等の液晶ポリマーがある。さらに、これらのアロイや、ガラス繊維等のフィラーを配合した樹脂を用いることもできる。
【００６２】
また、上記各実施の形態では、樹脂を射出成形するものとしているが、例えばアルミニウム合金やマグネシウム合金に代表される金属材料のダイカスト成形にも適応できる。
また、この発明は、無機材料を用いた粉末成形にも適用できる。粉末成形としては、セラミック射出成形、金属粉末射出成形、超硬合金射出成形等がある。これらの粉末成形では、成形材料に可塑性を付与するためにバインダが混入される。バインダとしては、ポリビニルアルコール、ポリビニルブラチール、ポリエチレングリコール、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシポロピルセルロースや、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリオキシメチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂、パラフィンワックスやカルナバ蝋等のワックス類等がある。
【００６３】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように、キャビティ内に第１ピンを配置して固定側の型と可動側の型とを衝合させ、溶融された成形材料を成形材料流路からキャビティ流入口を介して上記キャビティ内に充填することにより、上記第１ピンにより内形を規定される貫通穴を有する成形品の成形金型において、上記成形材料流路が連通口を介して上記キャビティに連通するように上記固定側の型に形成され、上記第１ピンが上記キャビティ内を通って上記連通口から上記成形材料流路内に延出するように上記可動側の型に配設され、上記キャビティ流入口が上記連通口の内周面と上記第１ピンの外周面との間に形成される環状の流路に構成され、かつ、上記成形材料流路の流路断面積に対して小さい流路断面積を有しているので、特殊な成形機や装置を必要とせず、後工程なしで、貫通穴を有する成形品を効率よく形成できる成形金型が得られる。
【００６４】
また、この発明によれば、キャビティが形成された可動側の型と成形材料流路が形成された固定側の型とを型閉めして、該キャビティと該成形材料流路とが連通口を介して連通され、可動側の型に配設された第１ピンが該キャビティ内を通って該連通口から該成形材料流路に延出され、かつ、固定側の型に配設された第２ピンが該第１ピンに対向して該成形材料流路内に延出された成形金型とする型閉め工程と、溶融された成形材料を上記成形材料流路に注入し、上記連通口の内周面と上記第１ピンの外周面との間に形成される環状のキャビティ流入口を介して上記キャビティ内に充填する充填工程と、上記溶融された成形材料を固化させ、上記キャビティ内で固化した成形材料と上記第１ピンとの間に、および、上記成形材料流路内で固化した成形材料と上記第２ピンとの間にそれぞれ離型抵抗力を発生させる冷却工程と、固化した成形材料を上記キャビティ流入口の部位で切り離し、上記成形材料流路内で固化した成形材料を上記固定側の型に保持させ、上記キャビティ内で固化した成形材料を上記可動側の型に保持させる型開き工程とを備えているので、成形後に、成形材料流路内で固化した成形材料とキャビティ内で固化した成形材料とを切断する必要のない貫通穴を有する成形品の成形方法が得られる。
【００６５】
また、この発明によれば、キャビティが形成された可動側の型と成形材料流路が形成された固定側の型とを型閉めして、該キャビティと該成形材料流路とが連通口を介して連通され、可動側の型に配設された第１ピンが該キャビティ内を通って該連通口から該成形材料流路に延出され、かつ、固定側の型に配設された第２ピンが該第１ピンに対向して該成形材料流路内に延出された成形金型とし、溶融された成形材料を上記成形材料流路に注入して、上記連通口の内周面と上記第１ピンの外周面との間に形成される環状のキャビティ流入口を介して上記キャビティ内に充填し、上記溶融された成形材料を固化させて、上記キャビティ内で固化した成形材料と上記第１ピンとの間に、および、上記成形材料流路内で固化した成形材料と上記第２ピンとの間にそれぞれ離型抵抗力を発生させ、上記成形金型を型開きして固化した成形材料を上記キャビティ流入口の部位で切り離し、上記成形材料流路内で固化した成形材料を上記固定側の型に保持させ、上記キャビティ内で固化した成形材料を上記可動側の型に保持させることにより成形されたので、貫通穴の内面の寸法精度が高められ、かつ、ウェルドラインが成形品表面に発生しない貫通穴を有する成形品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る成形品を説明する図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る射出成形用の成形金型を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る成形方法を説明する工程断面図である。
【図４】ＰＣ樹脂の引っ張り強度と温度との関係を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る成形品の実施態様を説明する図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る成形品の他の実施態様を説明する図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る成形品のさらに他の実施態様を説明する図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る射出成形用の成形金型を示す断面図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係る成形金型を用いた成形方向を説明する工程断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態４に係る成形金型を用いた成形方向を説明する工程断面図である。
【符号の説明】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 固定側の型、６ 第１の流路（成形材料流路）、７ 第２の流路（成形材料流路）、８ 第３の流路（成形材料流路）、９ ピン（第２ピン）、１２ 凸部、１３ 可動側の型、１５ ピン（第１ピン）、１７ 成形材料溜まり部、１８ キャビティ、２０、３０、３１、３２ 成形品、２０ｃ、３０ｃ、３１ｃ、３２ｂ 穴部（貫通穴）、２１ 成形材料固化体。
Claims (8)
- キャビティ内に第１ピンを配置して固定側の型と可動側の型とを衝合させ、溶融された成形材料を成形材料流路からキャビティ流入口を介して上記キャビティ内に充填することにより、上記第１ピンにより内形を規定される貫通穴を有する成形品を成形する成形金型において、
上記成形材料流路が連通口を介して上記キャビティに連通するように上記固定側の型に形成され、
上記第１ピンが上記キャビティ内を通って上記連通口から上記成形材料流路内に延出するように上記可動側の型に配設され、
上記キャビティ流入口が上記連通口の内周面と上記第１ピンの外周面との間に形成される環状の流路に構成され、かつ、上記成形材料流路の流路断面積に対して小さい流路断面積を有していることを特徴とする成形金型。 - 成形材料溜まり部が上記第１ピンの上記成形材料流路内に延出する先端に凹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。
- 上記キャビティ流入口を取り囲む環状の凸部が上記連通口の縁部を上記キャビティ内に突出させて上記固定側の型に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の成形金型。
- 第２ピンが上記第１ピンに対向して上記成形材料流路内に延出するように上記固定側の型に配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の成形金型。
- 上記第１および第２ピンが温度制御されるように構成されていることを特徴とする請求項４記載の成形金型。
- キャビティが形成された可動側の型と成形材料流路が形成された固定側の型とを型閉めして、該キャビティと該成形材料流路とが連通口を介して連通され、可動側の型に配設された第１ピンが該キャビティ内を通って該連通口から該成形材料流路に延出され、かつ、固定側の型に配設された第２ピンが該第１ピンに対向して該成形材料流路内に延出された成形金型とする型閉め工程と、
溶融された成形材料を上記成形材料流路に注入し、上記連通口の内周面と上記第１ピンの外周面との間に形成される環状のキャビティ流入口を介して上記キャビティ内に充填する充填工程と、
上記溶融された成形材料を固化させ、上記キャビティ内で固化した成形材料と上記第１ピンとの間に、および、上記成形材料流路内で固化した成形材料と上記第２ピンとの間にそれぞれ離型抵抗力を発生させる冷却工程と、
固化した成形材料を上記キャビティ流入口の部位で切り離し、上記成形材料流路内で固化した成形材料を上記固定側の型に保持させ、上記キャビティ内で固化した成形材料を上記可動側の型に保持させる型開き工程とを備えていることを特徴とする貫通穴を有する成形品の成形方法。 - 上記型開き工程における成形材料の温度は、その温度における成形材料の引っ張り強度と上記キャビティ流入口の流路断面積との積が、上記キャビティ内で固化した成形材料と上記第１ピンとの間に発生する離型抵抗力および上記成形材料流路内で固化した成形材料と上記第２ピンとの間に発生する離型抵抗力の少なくとも一方より下回るように設定されていることを特徴とする請求項６記載の貫通穴を有する成形品の成形方法。
- キャビティが形成された可動側の型と成形材料流路が形成された固定側の型とを型閉めして、該キャビティと該成形材料流路とが連通口を介して連通され、可動側の型に配設された第１ピンが該キャビティ内を通って該連通口から該成形材料流路に延出され、かつ、固定側の型に配設された第２ピンが該第１ピンに対向して該成形材料流路内に延出された成形金型とし、溶融された成形材料を上記成形材料流路に注入して、上記連通口の内周面と上記第１ピンの外周面との間に形成される環状のキャビティ流入口を介して上記キャビティ内に充填し、上記溶融された成形材料を固化させて、上記キャビティ内で固化した成形材料と上記第１ピンとの間に、および、上記成形材料流路内で固化した成形材料と上記第２ピンとの間にそれぞれ離型抵抗力を発生させ、上記成形金型を型開きして固化した成形材料を上記キャビティ流入口の部位で切り離し、上記成形材料流路内で固化した成形材料を上記固定側の型に保持させ、上記キャビティ内で固化した成形材料を上記可動側の型に保持させることにより成形されたことを特徴とする貫通穴を有する成形品。
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2003
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