JP2004299084A

JP2004299084A - 射出成形用金型およびその製造方法

Info

Publication number: JP2004299084A
Application number: JP2003091756A
Authority: JP
Inventors: Kunio Yamamoto; 国雄山本; Asahiko Murayama; 浅彦村山; Atsushi Takeishi; 篤武石; Masaaki Kato; 公明加藤
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2004-10-28

Abstract

【課題】射出成形用金型において、小型かつ薄肉の成形品であっても、キャビティ内に発生するガスを簡単な構造で良好に排出させることができると共に、バリが生じるのを防止する。
【解決手段】溶融樹脂が充填されるキャビティ４を形成する射出成形用金型１において、通気性を有する多孔質金属体からなる通気部１８を備えるガス抜き部材１６が、通気部１８によってキャビティ４の表面の一部が形成されるように配置されるとともに、通気部１８を介してキャビティ４内部と型外とを連通させる通気孔１５が設けられている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融樹脂をキャビティに充填して所望形状の成形品を形成する射出成形用金型およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、型内にキャビティを形成する射出成形金型では、キャビティ内に溶融樹脂を射出して所望形状の部品を製造する際に、溶融樹脂から発生するガスがキャビティ内に残留すると成形不良となるため、型合わせ面やコアピン、エジェクタピン外周に形成される小さな隙間を通じて、キャビティ内部から金型の外部にガスを放出させる構造となっている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−０２８９５５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、各種装置の小型化、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、薄肉化が要求されている。
しかしながら、薄肉部品を射出成形によって製造する場合、溶融樹脂を高圧で射出すれば薄いキャビティの隅々まで溶融樹脂を行き渡らせやすい一方で、充填時間が短くなることによりキャビティ内にガスが残留しやすくなるという問題が生じる。
【０００５】
これに対して、型合わせ面間の隙間や、コアピン、エジェクタピン外周の隙間等からガスを逃がす構造では、ガス抜き性を向上させるためには隙間の寸法を大きくすることが考えられる。しかしながら、大きい隙間には溶融樹脂が入り込みやすく、成形品にバリが発生する虞がある。
【０００６】
また、バリの発生を抑えるために隙間の寸法を小さくすると、ガス抜き性能が期待通りに得られず、不十分となり、さらにこの隙間にガス化した樹脂が固化して付着するという問題が生じる。
【０００７】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、射出成形用金型において、小型かつ薄肉の成形品であっても、キャビティ内に発生するガスを簡単な構造で良好に排出させることができると共に、バリが生じるのを防止することを目的とする。
【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、本発明の請求項１に係る射出成形用金型は、溶融樹脂が充填されるキャビティを形成する射出成形用金型において、通気性を有する多孔質金属体からなる通気部を備えるガス抜き部材が、通気部によってキャビティの金型面の一部が形成されるように配置されるとともに、通気部を介してキャビティ内部と型外とを連通させる通気孔が設けられていることを特徴としている。
【０００９】
この発明によれば、溶融樹脂の充填時、キャビティ内のガスを、型合わせ面等の隙間だけでなく、多孔質の通気部から通気孔を介して型外に放出させることができる。
【００１０】
請求項２の発明に係る射出成形用金型は、溶融樹脂が充填されるキャビティを形成する射出成形用金型であって、キャビティ内と型外とを連通させるピン挿通孔と、このピン挿通孔を塞ぐように配置されるガス抜きピンとを有し、このガス抜きピンが少なくともその先端に通気性を有する多孔質金属体からなる通気部を備えており、この通気部を介して前記キャビティ内部と型外とを連通させる通気孔が設けられていることを特徴としている。
【００１１】
この発明によれば、キャビティ内のガスを型外に排出するために設けられるガス抜きピンの先端に通気部を設けることにより、ピン外周に形成される隙間からガスを排出させる場合よりも大きな面積でガスを通過させることができるので、圧力抵抗が小さくなり、ガス抜きを円滑に行うことができる。
【００１２】
請求項３の発明に係る射出成形用金型は、請求項１または２の射出成形用金型において、通気部が、キャビティに近いほど気孔率が低い多層構造となっていることを特徴としている。
【００１３】
この発明によれば、溶融樹脂の通気部内部への流入が阻止されるので、通気部の詰まりが防止されるとともに、キャビティ内から型外へガスを円滑に排出することができる。
【００１４】
請求項４の発明に係る射出成形用金型は、請求項１から３の射出成形用金型において、通気部は、微細気孔を有する緻密層と、この緻密層より大きな気孔を有する高通気層とを有し、緻密層がキャビティに面して配置されることを特徴としている。
【００１５】
この発明によれば、気孔が微細な緻密層をキャビティに面して配置することにより、通気部の気孔内に溶融樹脂が侵入しにくく、緻密層と成形品とが噛み合ったりせずに円滑な表面を形成することができる。また、この緻密層の背面に大きな気孔を有する高通気層を配することにより、良好なガス抜き性を得ることができる。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項１から４の射出成形用金型の製造方法であって、金属粉末を含むスラリーをドクターブレード法によりキャリアシート上に延ばしてスラリー層を形成するスラリー層形成工程と、このスラリー層を乾燥させてグリーンシートとする乾燥工程と、得られたグリーンシートを脱脂・焼結して焼成体とする焼成工程と、焼成体あるいはグリーンシートを加工成形して通気部としての形状を付与する成形工程とを行うことにより、通気部を製造することを特徴としている。
【００１７】
この発明によれば、金属粉末を圧縮せずに焼結することができるので、ガスを通過させるのに十分な気孔を有する多孔質金属体を製造することができる。
【００１８】
請求項６の発明に係る射出成形用金型の製造方法は、請求項５の射出成形用金型の製造方法において、スラリー層形成工程の後に、スラリーとは異なる成分からなるスラリーをスラリー層上にドクターブレード法により延ばしてスラリー層を積層するスラリー積層工程を有し、このスラリー積層工程を１回以上行うことを特徴としている。
【００１９】
この発明によれば、成分が異なる多層の多孔質金属体を製造することができるので、通気部の気孔径や気孔率、硬度等の性質を、使用する溶融樹脂に応じて適宜調節し、適切な成形性やガス抜き性を有する通気部を製造することができる。
【００２０】
請求項７の発明に係る射出成形用金型の製造方法は、請求項３または４の射出成形用金型の製造方法であって、金属粉末を含むスラリーをドクターブレード法によりキャリアシート上に延ばしてスラリー層を形成するスラリー層形成工程と、前記スラリーとは異なる成分からなるスラリーを前記スラリー層上にドクターブレード法により延ばしてスラリー層を積層する工程を１回以上行うスラリー層積層工程と、成分が異なる各スラリーからなる各スラリー層のうち、高通気層を形成するスラリー層に含有させた発泡剤を発泡させて発泡グリーンシートとする発泡工程と、発泡グリーンシートを乾燥させてグリーンシートとする乾燥工程と、グリーンシートを脱脂・焼結して焼成体とする焼成工程と、この焼成体あるいはグリーンシートを加工成形して通気部としての形状を付与する成形工程とを行うことにより、緻密層および前記高通気層を有する前記通気部を製造することを特徴としている。
【００２１】
この発明によれば、発泡剤を含有させて発泡させることにより、より大きな気孔を形成することができるので、たとえばキャビティに面しては溶融樹脂を通過させない緻密な気孔を有する緻密層を形成して平滑な成形面の成形を可能とする一方、キャビティから遠い側（型外側）ほど大きな気孔を有する高通気層を形成してガス抜き性を向上させる構造の通気部を製造することが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図１から図４はこの発明の第１の実施の形態に係る射出成形用金型を示す図であって、図１は射出成形用金型の概略図、図２は同じく射出成形用金型の要部を示す拡大図、図３はガス抜き部材の通気部を形成するのに用いるグリーンシート製造装置を示す説明図、図４はガス抜き部材の通気部の断面構成を概略的に示す拡大説明図である。
図１および図２に示す射出成形用金型（以下、金型と略称す）１は、固定金型２と可動金型３とから構成され、両型２、３間に溶融樹脂が充填されて成形品を得るためのキャビティ４が形成されている。
【００２３】
固定金型２は、概略的には、固定側取付板５の表面に固定金型板６が取り付けられ、固定金型板６の表面にキャビティ４が形成されている。可動金型３は、可動側取付板７の上に配置された可動金型板８と、可動金型板８を貫通してキャビティ４の表面の一部を形成するガス抜きピン（ガス抜き部材）１６とを備えている。
【００２４】
ここで、ガス抜きピン１６について説明する。ガス抜きピン１６は、可動金型板８を型開閉方向に貫通するピン挿通孔１４に対して、先端面がキャビティ４表面と面一となるように嵌合保持されている。ガス抜きピン１６およびピン挿通孔１４は、長手方向に垂直な断面が円形で、キャビティ４に向かい段階的に径が縮小された形状を有している。ガス抜きピン１６の基端側（可動側取付板７）側において、ガス抜きピン１６の外周面とピン挿通孔１４の内周面との間にはガスが通過できる空間１５ａが形成されており、この空間１５ａはさらに、可動側取付板７と可動金型板８との間に設けられ型外に連通する溝１５ｂに連通している。なお、通気孔１５の金型１外側の端部は、大気に開放されていてもよく、また排気ポンプ等の排気装置（図示せず）と接続されていてもよい。
【００２５】
ガス抜きピン１６は、中実の鋼材等によって一体に成形された段付円柱状の基部１７と、多孔質金属体により形成されて基部１７の先端面にロウ付けされた通気部１８とを備えている。通気部１８は、その先端面がキャビティ４の表面（金型面）と同一平面をなし、成形品の表面の一部を形成する。また、通気部１８の基端側は、空間１５ａ内まで延びている。
【００２６】
ガス抜きピン１６の基部１７は、ガス抜きピン１６の長手方向に延在する４本の溝部１７ａが周方向に等間隔を空けて離間して設けられている小径部１７Ａと、この小径部１７Ａよりも大径の大径部１７Ｂとを有している。各溝部１７ａは、通気部１８に連通する深さで設けられている。また、大径部１７Ｂの外周面とピン挿通孔１４の内周面との間には空間が形成されている。
すなわち、ガス抜きピン１６の基部１７は、小径部１７Ａの外周面がピン挿通孔１４の内周面に嵌合支持されており、各溝部１７ａおよび大径部１７Ｂとピン挿通孔１４との間が空間１５ａとなっている。
【００２７】
ガス抜きピン１６の通気部１８は、全体に連通する気孔を有しており、キャビティ４と空間１５ａとの間でのガスの流通を可能としている。つまり、空間１５ａと溝１５ｂとからなる通気孔１５は、通気部１８を介してキャビティ４の内部に連通している。
【００２８】
さらに、通気部１８は図２に示すように、微細気孔を有する緻密層１８Ａと、緻密層１８Ａの気孔よりも大きい気孔を有し通気性が高い高通気層１８Ｂとを備えた２層構造となっており、いずれもガスが通過する連続的な空孔を有している。緻密層１８Ａは、キャビティ４に面して配置され、ガスは通過させるが溶融樹脂は侵入できない大きさ（たとえば平均気孔径１０μｍ以下）の気孔が、キャビティ４側から高通気層１８Ｂ側まで連通している。一方高通気層１８Ｂは、緻密層１８Ａよりも通気性が高く、その気孔が緻密層１８Ａ側から空間１５ａ側まで連通している。なお、高通気層１８Ｂの平均孔径は、５０μｍ以下であることが望ましい。
この通気部１８は、図３に示すグリーンシート製造装置２１を用いて製造されたグリーンシートを焼成して形成される。
【００２９】
そして、このように構成された金型１において、溶融樹脂が図示しない射出機構によって、スプールブッシュ１０およびランナ１１を通じて、キャビティ４の上部中央部に設けられたゲート１２からキャビティ４内に注入される。
このとき、キャビティ４内のガスは、ゲート１２から可動金型板８へ向かって流れる溶融樹脂に押されて、ガス抜きピン１６から通気孔１５を介して金型１外部へと排出される。このガス抜きピン１６（通気部１８）の表面が形成する溶融樹脂の表面は、気孔が微細で溶融樹脂が通過できない構成の緻密層１８Ａによって、平滑に形成される。
【００３０】
このように、キャビティ４内に溶融樹脂が充填されることで、キャビティ４の形状に沿った成形品が得られるようになっている。
なお、キャビティ４内に充填された樹脂が硬化した後、可動機構によって可動金型３が固定金型２から離れるとともに、図示しないエジェクタピン（突き出しピン）が突出して成形品を突き出すことで、金型１から成形品が抜けるようになっている。
【００３１】
ここで、緻密層１８Ａおよび高通気層１８Ｂを有する通気部１８の製造方法を説明する。
まず、図３に示すグリーンシート製造装置２１は、グリーンシートを形成するための下地としてキャリアシート２２を用いるものであって、キャリアシート２２が巻き回された巻き出しリール２３と、巻き出しリール２３からキャリアシート２２を巻き取る巻き取りリール２４と、巻き出しリール２３と巻き取りリール２４との間で巻き出しリール２３から引き出されたキャリアシート２２の少なくとも一部区間を水平状態に保持する複数の支持ロール２５とを有しており、キャリアシート２２において支持ロール２５によって保持される区間が、グリーンシート形成に供されるシート形成区間とされる。
【００３２】
シート形成区間には、緻密層１８Ａの原料となる第一スラリーをキャリアシート２２上に連続的に供給する第一のホッパー２６が設けられている。この第一のホッパー２６の下流側には、第一のホッパー２６からキャリアシート２２上に供給されてキャリアシート２２とともに下流側に移動する第一スラリーを、所望の厚みの第一スラリー層Ｌ１に成形する第一のドクターブレード２７が設けられている。
【００３３】
ここで、第一スラリーとしては、原料粉末（金属粉末）とバインダーとの混合体、または必要に応じてこの混合体に界面活性剤を添加したものが用いられる。本実施形態では、第一スラリーの成分は、原料粉末としてＳＵＳ３１６Ｌの粉末（平均粒径１２μｍ）３０〜７０重量％、バインダーとしてメチルセルロース０．５〜２０重量％、グリセリン０．１〜１５重量％を含み、残りが水となっている。この第一スラリーに界面活性剤を添加する場合には、界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムが用いられる。
【００３４】
さらに、シート形成区間において、第一のドクターブレード２７の下流側には、高通気層１８Ｂの原料となる第二スラリーをキャリアシート２２上の第一スラリー層Ｌ１上に連続的に供給する第二のホッパー２８が設けられている。この第二のホッパー２８の下流側には、第二のホッパー２８から第一スラリー層Ｌ１上に供給されてキャリアシート２２とともに下流側に移動する第二スラリーを、所望の厚みの第二のスラリー層Ｌ２に成形する第二のドクターブレード２９が設けられている。
【００３５】
ここで、第二スラリーとしては原料粉末（金属粉末）、バインダー、界面活性剤および発泡剤の混合体からなるものが用いられる。
本実施形態では、第二スラリーは、原料粉末としてＳＵＳ３１６Ｌの粉末（平均粒径１２μｍ）を３０〜８０重量％、バインダーとしてメチルセルロース０．５〜２０重量％、グリセリン０．１〜１５重量％および界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを０．０５〜５重量％、発泡剤としてヘキサン０．５〜１０重量％含み、残りが水となっている。
【００３６】
シート形成区間において第二のドクターブレード２９の下流側には、キャリアシート２２とともに下流側に移動する第一、第二のスラリー層Ｌ１，Ｌ２を、高湿度雰囲気下で加熱する恒温・高湿度槽３１が設けられている。恒温・高湿度槽３１の下流側には、キャリアシート２２とともに下流側に移動する第一、第２スラリー層Ｌ１，Ｌ２からなる複合スラリー層Ｌを乾燥させて複合グリーンシートＳとする乾燥槽３２が設けられている。
【００３７】
つまり、グリーンシート製造装置２１は、巻き取りリール２４によって巻き出しリール２３からキャリアシート２２を巻き取ってシート形成区間でキャリアシート２２を移動させることで、キャリアシート２２上に第一、第二スラリー層Ｌ１，Ｌ２を連続的に形成して、グリーンシートとするものである。
【００３８】
そして、通気部１８は、このように形成されたグリーンシートを加工・成形して所望の形状を付与し、脱脂・焼結することにより、２層の多孔質金属体（焼成体）として製造される。
【００３９】
つぎに通気部１８の製造方法について、工程を順に追いながら説明する。
〔スラリー層形成工程〕
まず、キャリアシート２２の移動に伴って、第一のホッパー２６からキャリアシート２２上に第一スラリーが連続的に供給され、この第一スラリーが第一のドクターブレード２７によって所望の厚み（本実施形態では２００μｍ）の第一スラリー層Ｌ１に成形される。
【００４０】
〔スラリー層積層工程〕
シート形成区間において第一のドクターブレード２７よりも下流側で、キャリアシート２２とともに下流側に移動する第一スラリー層Ｌ１上に、第二のホッパー２８から発泡剤を含有する第二スラリーが連続的に供給され、この第二スラリーが第二のドクターブレード２９によって所望の厚み（本実施形態では２００μｍ）の第二スラリー層Ｌ２が成形され、２層に積層された複合スラリー層Ｌが形成される。
【００４１】
なお、本実施形態では２層からなる通気部１８を製造するため、グリーンシート製造装置２１に備えられたホッパーおよびドクターブレードは２個であり、スラリー層積層工程は１回のみ行う。たとえば３層以上の多層の通気部を製造する場合には、グリーンシート製造装置２１に備えるホッパーおよびドクターブレードの設置数を増やして、このスラリー層積層工程を繰り返せばよい。
【００４２】
〔発泡工程〕
このようにしてキャリアシート２２上に積層された複合スラリー層Ｌは、キャリアシート２２の移動に伴って恒温・高湿度槽３１内に搬入されて、高湿度雰囲気下での熱処理（本実施形態では湿度９０％、温度４０℃で２０分間）が施される。この熱処理により、複合スラリー層Ｌの一方の表面をなす第二スラリー層Ｌ２に含まれる発泡剤が気化し、第二スラリー層Ｌ２が発泡してスポンジ状となった発泡グリーンシートが得られる。
なお、この加熱処理は高湿度雰囲気下で行われているので、第一、第二スラリー層Ｌ１，Ｌ２に含まれるバインダー（メチルセルロース）は揮発せず、第一、第二スラリー層Ｌ１，Ｌ２内に留まる。したがって、第二スラリー層Ｌ２は、容易に塑性変形可能な状態で発泡され、ひび割れ等を生じずにスポンジ状となる。
【００４３】
〔乾燥工程〕
第二スラリー層Ｌ２の発泡が行われた発泡グリーンシート（複合スラリー層）Ｌは、キャリアシート２２の移動に伴って乾燥槽３２に搬入されて、加熱処理（本実施形態では空気中で温度８０℃、１５分間）により各スラリー層に含まれる水分が飛ばされ、複合グリーンシートＳとなる。
【００４４】
〔成形工程〕
ここで、複合グリーンシートＳを加工・成形して、通気部１８としての形状を付与する。本実施形態では、通気部１８は円柱状材であるから、複合グリーンシートＳから円柱状の部材をたとえばワイヤーカット等により切り出せばよい。
【００４５】
〔焼成工程〕
通気部１８の形状を有する複合グリーンシートＳを、図示しない脱脂装置および焼結炉に順次送り込み、脱脂・焼結処理を行って焼成体とする。この焼成体は、原料粉末の粒子同士が圧縮されずに焼結により結合されたものであるから、発泡剤を含まない第一スラリーからなる層では微細な気孔が形成され、発泡剤を含む第二スラリーからなる層では発泡により大きく間隔が空けられた粒子間に大きな気孔が形成された状態となり、各層の気孔が互いに連通した多孔質金属体である。
【００４６】
脱脂装置は、たとえば空気中で温度５００℃、１５分間の熱処理を行うものであり、この処理によって複合グリーンシートＳ中に含まれるバインダー（糊成分）が飛ばされ、原料粉末の粒子間に空隙が形成された状態となる。
焼結炉としては、たとえば真空炉が用いられるが、真空炉による焼結では酸化する虞のある材質を原料粉末として用いている場合には還元雰囲気下、たとえば５％の水素分子ガスを含む窒素ガス雰囲気下で処理を行うものとする。本実施形態では、真空雰囲気下で温度１２００℃、１００分間の熱処理を行うことにより、各スラリーの原料粉末を焼結させる。
【００４７】
このようにして得られた焼成体は、図４に示すように第一スラリー層Ｌ１によって構成される部分が微細気孔を有する緻密層１８Ａ，第二スラリー層Ｌ２によって構成される部分がより大きな気孔を有する高通気層１８Ｂとなる。
【００４８】
この時点で、第一スラリー層Ｌ１によって構成される部分の空隙率は２０〜６０％の範囲内であり、第二スラリー層Ｌ２によって構成される部分の空隙率は８５〜９８％の範囲内である。このようにして得られた焼成体に、必要に応じて圧延処理を施して所望の厚みあるいは空隙率を得ることができる。なお、焼成体を圧延しても、各層は厚み方向に圧縮されるだけであって、いびつな形状に変形することはなく、内部の連続気孔は維持される。
【００４９】
このようにして得られた、表面から背面まで連通した気孔を有する通気部１８を、射出成形用金型１のキャビティ４においてガス抜きピン９の先端部に配置したことにより、射出充填時のキャビティ４内のガスを、通気部１８から金型１外部に円滑に排出させることができ、ガス抜き不全による充填不良等を防止することができる。また、通気部１８のキャビティ４を形成する面を、微細な気孔を有する緻密層１８Ａとしたことにより、溶融樹脂が気孔内に入り込んで噛み合ったりバリとなったりすることがなく、平滑な成形面を有する成形体を得ることができる。
【００５０】
なお、通気部１８の原料として用いられる金属粉末は、上述したＳＵＳ３１６Ｌのほかにも、通気部として要求される特性に応じて任意の材料の粉末を用いるころができる。たとえば、射出成形の原料として腐食性ガスを発生させる樹脂を用いる場合には、少なくとも緻密層１８Ａの原料粉末として、耐食性を有する材料、例えばニッケル基合金、特にハステロイ（登録商標）Ｃ−２２の粉末を用いればよい。また、耐磨耗性を向上させたい場合には、緻密層１８Ａの原料粉末として、耐磨耗性を有する材料、例えば超硬合金の粉末を用いればよい。
【００５１】
このようにして得られた、表面から背面まで連通した気孔を有する通気部１８を、射出成形金型１のキャビティ４の金型面の一部を形成するようにガス抜きピン）の先端部に配置した金型１によれば、従来のようにピンと金型とのわずかな隙間のみからガスを抜くのではなく、ピン自体に通気部として多孔質状のガス抜き構造を与え、ここから型外へとガスを排出させることができるので、隙間に溶融樹脂が侵入することによるバリの発生を防止することができる。また、キャビティ４から溶融樹脂が漏れ出すことがないように緻密層１８Ａの気孔率を調整したことにより、溶融樹脂の詰まりが防止される。これにより、射出成形機を停止させてピン挿通孔１４やガス抜きピン９の清掃を行う頻度が従来に比べて格段に低くなるので、生産性を大幅に向上することができる。
【００５２】
つぎに、本発明の第２の実施形態について図５を参照して説明する。本実施形態の射出成形用金型１の構成は、ガス抜き部材（ガス抜きピン）４０の構造を除いて第１の実施形態と同様の構成であるので、ここではガス抜きピン４０およびガス抜き構造についてのみ説明し、他は説明を省略する。
【００５３】
本実施形態のガス抜きピン４０は、段付円柱状の鋼材からなり、可動金型板８に固定された基部４１と、この基部４１の先端に被着された多孔質金属体からなる通気部４２とで構成されている。
【００５４】
基部４１は、ピン挿通孔１４に対して長手方向の移動を規制するように配置された円柱状の大径部４１Ａと、ピン挿通孔１４の内周面に嵌合され径方向の移動を規制するように配置された円柱状の小径部４１Ｂと、小径部４１Ｂの先端側からキャビティ４側へ突出する円柱状の突出部４１Ｃとが、軸線を一致させて形成された段付円柱状の部材である。この基部４１において、大径部４１Ａおよび小径部４１Ｂには、第一の実施形態と同様の４本の溝部４０ａが設けられており、ピン挿通孔１４の内面と、小径部４１Ｂの端面、各溝部４０ａ、大径部４１Ａの外面との間にそれぞれ空間４３ａ，４３ｂ，４３ｃが形成されている。さらに、可動金型板８と可動側取付板７との間に、空間４３ｃに連通する溝４３ｄが形成されており、順次連通する空間４３ａ，４３ｂ，４３ｃおよび溝４３ｄによって通気孔４３が構成されている。
【００５５】
通気部４２は、キャビティ４の金型面の一部を形成する緻密層４２Ａと、その背面に配置された高通気層４２Ｂからカップ状に形成され、基部４１の突出部４１Ｃに被せられてピン挿通孔１４のキャビティ４側開口部を塞いでいる。そしてこの通気部４２は、第１の実施形態と同様に、図３に示すグリーンシート製造装置２１を用いて製造されたグリーンシートを焼成して形成され、基部４１に対してロウ付けにより固定されている。
【００５６】
この通気部４２をカップ状に製造するには、たとえば、グリーンシートの状態で、微細な気孔を有する層と大きな気孔を有する層の２層からなる構造の円板状の天板部４２ａと、大きな気孔を有する筒状部４２ｂとを別々に成形しておく。そして、これらを一体に焼成工程を行い、接合すればよい。なお、筒状部４２ｂは、１層のグリーンシートを帯状に切り出して、円筒状に丸めれば成形できる。
また、天板部４２ａと筒状部４２ｂとは、それぞれの形状で焼成体とした後に、拡散接合等により接合することも可能である。
【００５７】
このように製造された通気部４２は、キャビティ４に面する緻密層４２Ａが、ガスは通過させるが溶融樹脂は通過させない微細な気孔を有しており、その背面に位置する高通気層４２Ｂが、ガスを容易に通過させる大きな気孔を有している。各層の気孔は連通しているので、通気部４２は、キャビティ４と空間４３ａとの間を、溶融樹脂は侵入させずガスは通過させる構造となっている。
【００５８】
以上説明したガス抜きピン４０を備えた金型１によれば、キャビティ４内のガスを、通気部４２を通過させた後、通気孔４３から型外へ円滑に排出させることができる。
本実施形態では、多孔質金属体からなる通気部４２が、強度の高い鋼材からなる突出部４１Ｃの外側に被せられているので、多孔質金属体の厚みが小さく、全体に対して占める体積比率が小さくなっている。したがって、より強度の高いガス抜きピン４０を得ることができる。
【００５９】
つぎに、本発明の第３の実施形態を図６および図７を参照して説明する。なお、上記各実施形態において既に説明した構成要素には、同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態において、ガス抜き部材（ガス抜きピン）５０は、鋼材からなる円柱状の基部５１と、基部５１の先端に配置された多孔質金属体からなる通気部５２とを有し、通気部５２の表面をキャビティ４に向けて、可動金型板８に設けられたピン挿通孔１４内に嵌合されている。
【００６０】
通気部５２は、上記各実施形態と同様に、ガスは通過させるが溶融樹脂を通過させない微細な気孔を有する緻密層５２Ａと、それよりも大きな気孔を有し容易にガスを通過させる高通気層５２Ｂとを備えている。この通気部５２は、緻密層５２Ａの表面でもってキャビティ４の金型面の一部を構成するように配置されており、その気孔は緻密層５２Ａの表面から高通気層５２Ｂの背面まで連通している。
この通気部５２は、上記各実施形態と同様に、図３に示すグリーンシート製造装置２１を用いて製造されたグリーンシートを焼成して形成され、基部５１の上端面５１ａにロウ付けにより固定されている。
【００６１】
基部５１は、図７に示すように、上端面５１ａに形成され径方向に延びる４本の溝部５１ｂと、これら溝部５１ｂに連通して下端側で部材外に開放される通気孔５１ｃとを有しており、上端面５１ａ側と下端側とが溝部５１ｂおよび通気孔５１ｃを介して連通されている。
【００６２】
すなわち、本実施形態のガス抜きピン５０は、キャビティ４内のガスを、通気部５２から各溝部５１ｂおよび通気孔５１ｃを介して、型外へ放出させることができる構造となっている。この構造は、基部５１と通気部５２とが同一径の円柱状となっているのでピン挿通孔１４に対して軸方向に摺動可能であり、可動金型板８に対して進退するエジェクタピン等にも適用することができる。
【００６３】
図８に本発明の第４の実施形態を示す。この実施形態のガス抜き部材（ガス抜きピン）６０は、鋼材からなる基部６１と、その先端部に配置された通気部６２とを有している。
基部６１は、先端面に設けられた凹部６１ａと、この凹部６１ａの底面に形成された径方向に延びる４本の溝部６１ｂと、これら溝部６１ｂから基部６１の長手方向に延びてガス抜きピン６０の外部へ連通する通気孔６１ｃとを有する円柱状の部材である。
通気部６２は、上記各実施形態の各通気部と同様の気孔を有する緻密層６２Ａおよび高通気層６２Ｂの２層からなり、緻密層６２Ａをキャビティ４に向けて凹部６１ａに埋め込まれている。
【００６４】
本実施形態のガス抜きピン６０を備えた金型１では、基部６１の先端面およびその内側の通気部６２の表面がキャビティ４に面して配置されている。そして、ガス抜きピン６０の先端面を含む金型面に沿って、キャビティ４内に射出された溶融樹脂が成形される。キャビティ４内のガスは、キャビティ４を満たす溶融樹脂に押されて通気部６２を通り、溝部６１ｂから通気孔６１ｃを通過して型外へと排出される。
【００６５】
以上、第１〜第４の実施形態を示して説明したように、本発明の射出成形用金型によれば、キャビティの成形面をなすピンの先端に通気性を有する部材を設けることによりガスが流出できる面積を大きくし、キャビティ内のガスを型外へ円滑に排出できるので、充填不良を防ぎ生産性のよい射出成形が可能となる。
【００６６】
なお、上記各実施形態では緻密層の背面に通気性が高い高通気層を配置して通気孔に連通させたが、緻密層に通気孔を連通させることができれば、緻密層のみあればよく、高通気層は必ずしも配置しなくてもよい。また、粘度が高い溶融樹脂を用いる場合等、使用される溶融樹脂の性状によっては、溶融樹脂が気孔内へ侵入しにくいので、ガス抜けのよい１層の通気部を設ければ足りる場合もある。さらに、ガスの抜けの善し悪しを調整する意味を含めて通気部を３層以上の多層構造としてもよい。
【００６７】
さらに、本実施形態においてはガス抜きピンの基部を中実の鋼材としたが、たとえば一般的な焼結金属によってこれを製造してもよい。この場合、ガスがガス抜きピン全体の内部を通過できるようであれば、より高いガス抜き性を得ることができる。
【００６８】
本実施形態では、ガス抜き部材としてガス抜きピンを配置したが、たとえばキャビティ内に突出する雄型として用いられるコアピンをガス抜き部材として用いてもよい。上記実施形態のようにガス抜きピンを配置する場合は、金型１におけるガス抜きピンの設置位置を、キャビティ４の形状等から予測できる溶融樹脂の最終充填箇所（溶融樹脂が最後に充填されるところ）とすることが望ましい。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に係る射出成形用金型によれば、溶融樹脂の充填時、キャビティ内のガスを、型合わせ面等の隙間だけでなく、多孔質の通気部から通気孔を介して型外に放出させることができる。
【００７０】
請求項２の発明に係る射出成形用金型によれば、キャビティ内のガスを型外に排出するために設けられるガス抜きピンの先端に通気部を設けることにより、ピン外周に形成される隙間からガスを排出させる場合よりも大きな面積でガスを通過させることができるので、圧力抵抗が小さくなり、ガス抜きを円滑に行うことができる。
【００７１】
請求項３の発明に係る射出成形用金型によれば、溶融樹脂の通気部内部への流入が阻止されるので、通気部の詰まりが防止されるとともに、キャビティ内から型外へガスを円滑に排出することができる。
【００７２】
請求項４の発明に係る射出成形用金型によれば、気孔が微細な緻密層をキャビティに面して配置することにより、通気部の気孔内に溶融樹脂が侵入しにくく、緻密層と成形品とが噛み合ったりせずに円滑な表面を形成することができる。また、この緻密層の背面に大きな気孔を有する高通気層を配することにより、良好なガス抜き性を得ることができる。
【００７３】
請求項５の発明に係る射出成形用金型の製造方法によれば、金属粉末を圧縮せずに焼結することができるので、ガスを通過させるのに十分な気孔を有する多孔質金属体を製造することができる。
【００７４】
請求項６の発明に係る射出成形用金型の製造方法によれば、成分が異なる多層の多孔質金属体を製造することができるので、通気部の気孔径や気孔率、硬度等の性質を、使用する溶融樹脂に応じて適宜調節し、適切な成形性やガス抜き性を有する通気部を製造することができる。
【００７５】
請求項７の発明に係る射出成形用金型の製造方法によれば、発泡剤を含有させて発泡させることにより、より大きな気孔を形成することができるので、たとえばキャビティに面しては溶融樹脂を通過させない緻密な気孔を有する緻密層を形成して平滑な成形面の成形を可能とする一方、キャビティから遠い側（型外側）ほど大きな気孔を有する高通気層を形成してガス抜き性を向上させる構造の通気部を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す図であって、射出成形用金型の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す金型におけるガス抜き部材周辺の構造を示す断面図である。
【図３】ガス抜き部材を形成するのに用いるグリーンシート製造装置を示す説明図である。
【図４】本発明のガス抜き部材の断面構成を概略的に示す拡大説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る射出成形用金型の概略構成を示す縦断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る射出成形用金型に備えられたガス抜き部材の構成を示す図である。
【図７】図６におけるＶＩ−ＶＩ線を示す矢視断面図である。
【図８】本発明のさらに他の実施形態に係る射出成形用金型に備えられたガス抜き部材の構成を示す図である。
【符号の説明】
１射出成形用金型
２可動金型
３固定金型
４キャビティ
１０ガス抜きピン
１４ピン挿通孔
１５通気孔
１６ガス抜き部材
１８通気部

Claims

溶融樹脂が充填されるキャビティを形成する射出成形用金型であって、
通気性を有する多孔質金属体からなる通気部を備えるガス抜き部材が、前記通気部によって前記キャビティの金型面の一部をなすように配置されるとともに、
前記通気部を介して前記キャビティ内部と型外とを連通させる通気孔が設けられていることを特徴とする射出成形用金型。
溶融樹脂が充填されるキャビティを形成する射出成形用金型であって、
前記キャビティ内と型外とを連通させるピン挿通孔と、該ピン挿通孔を塞ぐように配置されるガス抜きピンとを有し、該ガス抜きピンが少なくともその先端に通気性を有する多孔質金属体からなる通気部を備えるとともに、該通気部を介して前記キャビティ内部と型外とを連通させる通気孔が設けられていることを特徴とする射出成形用金型。
請求項１または２に記載の射出成形用金型において、
前記通気部が、前記キャビティに近いほど気孔率が低い多層構造となっていることを特徴とする射出成形用金型。
請求項１から３のいずれかに記載の射出成形用金型において、
前記通気部は、微細気孔を有する緻密層と、該緻密層より大きな気孔を有する高通気層とを有し、
前記緻密層が前記キャビティに面して配置されることを特徴とする射出成形用金型。
請求項１または２に記載の射出成形用金型の製造方法であって、
金属粉末を含むスラリーをドクターブレード法によりキャリアシート上に延ばしてスラリー層を形成するスラリー層形成工程と、
該スラリー層を乾燥させてグリーンシートとする乾燥工程と、
該グリーンシートを脱脂・焼結して焼成体とする焼成工程と、
該焼成体あるいは前記グリーンシートを加工成形して前記通気部としての形状を付与する成形工程とを行うことにより、前記通気部を製造することを特徴とする射出成形金型の製造方法。
請求項５に記載の射出成形用金型の製造方法において、
前記スラリー層形成工程の後に、前記スラリーとは異なる成分からなるスラリーを前記スラリー層上にドクターブレード法により延ばしてスラリー層を積層するスラリー積層工程を有し、
該スラリー積層工程を１回以上行うことを特徴とする射出成形用金型の製造方法。
請求項３または４に記載の射出成形用金型の製造方法であって、
金属粉末を含むスラリーをドクターブレード法によりキャリアシート上に延ばしてスラリー層を形成するスラリー層形成工程と、
前記スラリーとは異なる成分からなるスラリーを前記スラリー層上にドクターブレード法により延ばしてスラリー層を積層する工程を１回以上行うスラリー層積層工程と、
成分が異なる前記各スラリーからなる各スラリー層のうち、前記高通気層を形成するスラリー層に含有させた発泡剤を発泡させて発泡グリーンシートとする発泡工程と、
該発泡グリーンシートを乾燥させてグリーンシートとする乾燥工程と、
前記グリーンシートを脱脂・焼結して焼成体とする焼成工程と、
該焼成体あるいは前記グリーンシートを加工成形して前記通気部としての形状を付与する成形工程とを行うことにより、前記緻密層および前記高通気層を有する前記通気部を製造することを特徴とする射出成形用金型の製造方法。