JP2005053168A - カウンタープレッシャー金型 - Google Patents

Abstract

【課題】 シール部材を用いず、比較的高い圧力でキャビティ内に流体状添加剤を充填可能なカウンタープレッシャー金型を提供すること。
【解決手段】 固定型と可動型とのパーティング面に形成されるキャビティに臨ませて設けられるエジェクターピンの軸線上またはスプルー近傍のキャビティ壁面に、キャビティ内に充填される溶融樹脂に対して添加される流体状添加剤の通過は許容するが溶融樹脂の浸入は阻止する多孔質部材を設けるとともに、キャビティから外部に連通する隙間（エジェクターピン周囲の隙間は除く）の全部または一部を少なくとも１回以上屈曲した金型構造とする。外部に連通する隙間が屈曲されているので、シール部材を用いなくてもキャビティ内に充填された流体が外部へ漏れにくく、また、外部にある流体状添加剤供給装置の供給路を多孔質部材に接続すれば、比較的高い圧力でキャビティ内に流体状添加剤を充填できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、カウンタープレッシャー金型に関し、さらに詳しくは、キャビティ内に充填される溶融樹脂へ流体状添加剤を供給するのに好適なカウンタープレッシャー金型に関するものである。

従来、射出成形用金型としては、キャビティ内をガスで加圧した上で溶融樹脂の射出を行うカウンタープレッシャー金型が知られている。ところで、この金型のキャビティ内に充填される溶融樹脂に対して各種添加剤を供給する場合、予めキャビティ内に流体状添加剤を加圧充填しておき、キャビティ内に流入する溶融樹脂の樹脂流動先端部（フローフロント）から流体状添加剤を含浸させることが行われている。

このような添加剤の添加方法が可能なカウンタープレッシャー金型の構造としては、例えば、図３に示すように、キャビティ１００から金型外へ連通する隙間がＯリングなどのシール部材１０１によりシールされることにより、キャビティ１００内に予め充填された流体状添加剤やカウンタープレッシャー用ガスが金型外へ流出するのを防ぐ構造が知られている（特許文献１参照）。

また、キャビティ内に充填するガス圧力の条件をある一定範囲内の圧力とすることにより、シール部材を排除してカウンタープレッシャー成形を行う成形方法も知られている（特許文献２参照）。

特開平１１−２４５２５４号公報 特開平５−２６９７７８号公報

しかしながら、キャビティ内に流体状添加剤を充填するにあたり、キャビティ内の気密性を高めるべくシール部材を用いる場合には、特殊で複雑な金型加工が必要になるという問題があった。一方、このシール部材を排除し、ガス圧力を種々調整してカウンタープレッシャー成形を行う場合には、使用できる圧力が約３〜６ｋｇ／ｃｍ^２と一般的なカウンタープレッシャー成形としては低い圧力に制限されるという問題があった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、シール部材を用いず、比較的高い圧力でキャビティ内に流体状添加剤を充填可能なカウンタープレッシャー金型を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係るカウンタープレッシャー金型は、固定型と可動型とのパーティング面に形成されるキャビティに臨ませて設けられるエジェクターピンの軸線上またはスプルー近傍の前記キャビティ壁面に、前記キャビティ内に充填される溶融樹脂に対して添加される流体状添加剤の通過は許容するが前記溶融樹脂の浸入は阻止する多孔質部材が設けられるとともに、前記キャビティから外部に連通する隙間（前記エジェクターピン周囲の隙間は除く）の全部または一部が少なくとも１回以上屈曲されていることを要旨とする。

また、前記固定型または前記可動型は、相対する可動型または固定型の外周を一定深さで覆う第１嵌合部を有することを要旨とする。

また、前記固定型または前記可動型は、相対する可動型または固定型に一定深さ差し込まれる第２嵌合部を有することを要旨とする。

また、少なくとも前記パーティング面および前記エジェクターピン摺動面には、低摩擦表面処理および／またはイオン注入による硬度増し処理が施されていることを要旨とする。

また、前記多孔質部材は、多孔質金属または多孔質セラミックスからなることを要旨とする。

また、前記キャビティ内に充填される溶融樹脂の最終充填位置に前記多孔質部材を設け、この多孔質部材に、前記キャビティ内に充填されて余剰となった流体状添加剤を回収する回収路を接続可能としたことを要旨とする。

通常、キャビティ内に充填された流体は、金型のパーティング面、スプルーブシュとの間などに形成される隙間から流出していくが、本発明に係るカウンタープレッシャー金型によれば、キャビティから金型の外部に連通する隙間（エジェクターピン周囲の隙間は除く）の全部または一部が少なくとも１回以上屈曲されているので、キャビティ内に充填された流体が外部に漏れにくい。

すなわち、流体の流路となる隙間が多くの屈曲を有すれば有するほど、キャビティ内に充填された流体がこの隙間を通って金型外へ流出するのに必要な圧力は上昇する。そのため、シール部材を用いなくても、キャビティ内に充填された流体が外部へ漏れにくく、それ故、キャビティ内の圧力を比較的高く維持することが可能となる。

そして、本発明に係るカウンタープレッシャー金型によれば、キャビティに臨ませて設けられるエジェクターピンの軸線上またはスプルー近傍のキャビティ壁面に、流体状添加剤の通過は許容するが溶融樹脂の浸入は阻止する多孔質部材が設けられているので、外部の流体状添加剤供給装置から導出される供給路をこの多孔質部材に接続すれば、比較的高い圧力で流体状添加剤をキャビティ内に充填することができる。

また、固定型または可動型が、相対する可動型または固定型の外周を一定深さで覆う第１嵌合部を有するか、あるいは、相対する可動型または固定型に一定深さ差し込まれる第２嵌合部を有する場合には、金型のパーティング面が嵌合式となり、このパーティング面に形成される隙間が少なくとも１回以上屈曲されることとなるため、キャビティ内に充填された流体がパーティング面から外部に漏れにくくなる。

また、少なくともパーティング面およびエジェクターピン摺動面に、低摩擦表面処理および／またはイオン注入による硬度増し処理が施されている場合には、きわめてクリアランスの小さい状態でも金型の摺動が可能となり、耐摺動性の高い状態とすることができる。また、これによりキャビティから外部に連通する隙間もより狭くすることができるので、キャビティ内に充填された流体が流出するのを一層効果的に抑制することができる。

この際、上記多孔質部材は、多孔質金属または多孔質セラミックスからなることが好ましい。射出成形時の温度、圧力に対する耐性に優れるとともに、適度な通孔が得られやすいからである。

また、キャビティ内に充填される溶融樹脂の最終充填位置に多孔質部材を設け、この多孔質部材に、キャビティ内に充填されて余剰となった流体状添加剤を回収する回収路を接続可能とした場合には、キャビティ内の圧力を一定に保った状態で余剰となった流体状添加剤を回収することができる。

以下に、本実施形態に係るカウンタープレッシャー金型（以下「本金型」ということがある。）について詳細に説明する。

図１は、本金型の内部構造を模式的に示した断面図である。先ず、本金型の構成について説明する。図１に示すように、本金型１０は、固定型１１と可動型１２とのパーティング面１３にキャビティ１４を形成している。

固定型１１の背面には、固定側取付板１５が取り付けられており、この固定側取付板１５の中央部には、射出成形機のシャットオフノズルなどのノズル（図示されない）が当接されるスプルーブシュ１６が設けられ、ノズルより射出される溶融樹脂をスプルー１７を介してキャビティ１４内に充填することができるようになっている。

一方、可動型１２の背面には、受け板１８が取り付けられており、この受け板１８と可動側取付板１９との間には、一対のスペーサブロック２０が介在されて空間部が形成されている。この空間部には、エジェクターリテーナ２１およびエジェクタプレート２２が配置され、このエジェクターリテーナ２１およびエジェクタプレート２２には、受け板１８と可動型１２を貫通してキャビティ１４に向かって進退する一対のエジェクターピン２３の一端部が取り付けられている。また、エジェクターピン２３の他端部は、キャビティ１４内に臨ませている。

ここで、本金型１０は、以下の点に特徴的な構成を有している。すなわち、従来知られるカウンタープレッシャー金型においては、キャビティから金型の外部へ連通する隙間に、Ｏリングなどのシール部材が設けられているが、本金型１０においては、そのようなシール部材は全く設けられていない。

また、固定型１１は、第１嵌合部２４を有しており、相対する可動型１２の外周を一定深さで覆うことができるようになっている。一方、可動型１２は、第２嵌合部２５を有しており、相対する固定型１１に一定深さ差し込まれるようになっている。これにより、固定型１１と可動型１２とのパーティング面１３は、嵌合式となり、このパーティング面１３に形成される隙間は、少なくとも一回以上屈曲されることとなる。

この際、本金型１０においては、第１嵌合部２４が可動型１２に設けられ、第２嵌合部２５が固定型１１に設けられる構成であっても良い。また、各嵌合部２４、２５は、固定型１１または可動型１２の何れか一方に設けられるものであっても良く、特に限定されるものではない。

また、スプルーブシュ１６は、キャビティ１４側から射出成形機のノズル側に向かって段階的に拡径されて形成されており、これにより、固定型１１および固定側取付板１５との間に形成される隙間は、少なくとも一回以上屈曲されることとなる。

なお、本金型１０では、エジェクターピン２３周囲に形成される隙間は屈曲されていない。エジェクターピン２３周囲に形成される隙間を屈曲させるには、エジェクターピン２３を屈曲させる必要があり、このような構成にすると成形品の突き出しに支障が生じるからである。

また、少なくとも固定型１１と可動型１２とのパーティング面１３およびエジェクターピン２３摺動面には、低摩擦表面処理および／またはイオン注入による硬度増し処理が施され、耐摺動性の向上が図られている。ここで、低摩擦表面処理としては、具体的には、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などを成膜する処理が挙げられる。また、イオン注入としては、フッ素イオン注入、窒素イオン注入などが挙げられる。

また、エジェクターピン２３の軸線上には、多孔質部材２６が埋め込まれており、この多孔質部材２６のキャビティ１４側とは反対側の端部には、後述する流体状添加剤供給装置２７から導出される流体状添加剤の供給路２８を接続することができるようになっている。ここで、多孔質部材２６は、微細な多数の通孔を有するものであって、液体、気体など低粘度成分の流体状添加剤の通過は許容するが粘稠な溶融樹脂の浸入は阻止する機能を有するものである。

この際、供給される流体状添加剤としては、具体的には、染料、液体顔料、顔料の溶液、造核剤の溶液、発泡剤の溶液、可塑剤、二酸化炭素や窒素などのガス、亜臨界状態または超臨界状態の二酸化炭素や窒素などが挙げられ、これらは１種または２種以上混合されていても良い。なお、顔料などの溶液の溶媒としては、低級アルコール、高級アルコールや亜臨界状態または超臨界状態の二酸化炭素などが挙げられる。

また、樹脂としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリスチレン（ＰＳ）などが挙げられるが、特に限定されるものではない。

ここで、多孔質部材２６が有する通孔の孔径は、使用する流体状添加剤、溶融樹脂の粘度や種類などによって相違するため、これらを勘案して種々調整すれば良い。また、通孔の形態は、連続泡、細径孔などが挙げられるが、通気性を有すれば何れの形態であっても良く、特に限定されるものではない。

このような多孔質部材２６としては、具体的には、多孔質アルミニウム、多孔質ステンレスなどの多孔質金属、ゼオライトなどの多孔質セラミックスなどが挙げられる。より具体的には、「メタポール−ＭＥＴＡＰＯＲ（商品名）」（Ｐｏｎｔｃ Ｌｔｄ．スイス社製）、「ヒポラス（商品名）」（（株）神戸製鋼所製）などを用いることができる。

また、キャビティ１４内に充填される溶融樹脂の最終充填位置には、上記説明した多孔質部材２９が設けられており、この多孔質部材２９の少なくとも一部には、キャビティ１４内に充填されて余剰となった流体状添加剤を回収する回収路３０を接続することができるようになっている。

次に、上述した本金型を用いた流体状添加剤の供給・回収方法について説明する。図２は、流体状添加剤の供給・回収回路を本金型に接続した一例を示したものである。図２において、流体状添加剤供給装置２７から導出された流体状添加剤の供給路２８は、圧力調整バルブ３１を介してエジェクターピン２３内部に設けられた多孔質部材２６の一端に接続されている。また、流体状添加剤の回収装置３２から導出された流体状添加剤の回収路３０は、圧力調整バルブ３３を介してキャビティ１４内部に設けられた多孔質部材２９に接続されている。また、流体状添加剤供給装置２７と回収装置３２とは、流路３４を介して接続されている。また、流体状添加剤供給装置２７には、流体状添加剤貯留装置３５が接続されている。

そして、本金型１０を用いて流体状添加剤の供給・回収を行うには、先ず、固定型１１および可動型１２とを嵌合させて金型を閉じ、圧力調整バルブ３３を閉じた状態で、圧力調整バルブ３１を開放する。これにより流体状添加剤が、供給路２８、多孔質部材２６を通過してキャビティ１４内に充填される。

なお、キャビティ１４内を十分に流体状添加剤で置換する必要がある場合には、当初圧力調整バルブ３３を開いておき、キャビティ１４内の空気が十分押し出された後にこの圧力調整バルブ３３を閉じるようにすれば良い。

このようにしてキャビティ１４内に所定圧力（好適には、０．５ＭＰａ〜１０ＭＰａ程度）の流体状添加剤を充填した後、圧力調整バルブ３１を閉じた状態で、射出成形機のシャットオフノズル（図示されない）からキャビティ１４内に溶融樹脂を射出する。

そうすると、キャビティ１４内に流入する溶融樹脂のフローフロントから、予めキャビティ内に充填されている流体状添加剤が含浸され、溶融樹脂中に流体状添加剤が添加されていく。この際、余剰となった流体状添加剤は、キャビティ１４内における溶融樹脂の最終充填位置まで追いやられてくる。

そして、射出終了間際に圧力調整バルブ３３を開くと、キャビティ１４内で余剰となった流体状添加剤は、キャビティ１４内の圧力を一定に保った状態のまま、多孔質部材２９を介して回収路３０に排出され、回収装置３２の浄化フィルター（たとえば、活性炭など）を介して流体状添加剤供給装置２７へ回収される。なお、流体状添加剤の圧力が所定圧よりも小さくなっている場合には、流体状添加剤貯留装置３５から新たに流体状添加剤が補給され、流量調整が行われた後、流体状添加剤供給装置２７より再度送り出される。

一方、金型側においては、金型内の樹脂を冷却した後、金型を開くと、エジェクターピン２３により成形品が突き出され、所望の成形品が得られる。

上記においては、多孔質部材２９およびこの多孔質部材２９に接続した回収路３０を用いた場合について説明したが、それ以外の方法であっても流体状添加剤を供給・回収することは可能である。

一般に、成形品の形状によりエジェクターピン２３の位置は異なってくるが、例えば、エジェクターピン２３のキャビティ１４側の端部が、キャビティ１４内に充填される溶融樹脂の最終充填位置に位置する場合には、回収装置３２から導出される回収路を切換コック（図示されない）を介して供給路２８に接続することにより、多孔質部材２９およびこれに接続される回収路３０を用いずに流体状添加剤を供給・回収することが可能である。

すなわち、流体状添加剤をキャビティ１４内に供給する場合には、流体状添加剤供給装置２７側へ切換コックを切り換えて、キャビティ１４内に流体状添加剤を供給し、反対に、キャビティ１４内で余剰となった流体状添加剤を回収する場合には、回収装置３２側へ切換コックを切り換えて、余剰となった流体状添加剤を回収することができる。

本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。例えば、上記実施の形態においては、エジェクターピン２３の軸線上に多孔質部材２６を設けた場合を例示したが、それ以外にも、スプルー１７近傍のキャビティ１４壁面に多孔質部材を設け、外部の流体状添加剤供給装置２７から導出される供給路２８をこの多孔質部材に接続することにより、キャビティ１４内に充填される溶融樹脂に対して液体状添加剤を供給する構成としても良い。

本発明に係るカウンタープレッシャー金型の内部構造を模式的に示した断面図である。 流体状添加剤の供給・回収回路を本金型に接続した一例を示した図である。 従来のシール部材を用いたカウンタープレッシャー金型の内部構造を模式的に示した断面図である。

符号の説明

１０ カウンタープレッシャー金型（本金型）
１１ 固定型
１２ 可動型
１３ パーティング面
１４ キャビティ
１７ スプルー
２３ エジェクターピン
２４ 第１嵌合部
２５ 第２嵌合部
２６ 多孔質部材
２７ 流体状添加剤供給装置
２８ 供給路
２９ 多孔質部材
３０ 回収路

Claims (6)

1. 固定型と可動型とのパーティング面に形成されるキャビティに臨ませて設けられるエジェクターピンの軸線上またはスプルー近傍の前記キャビティ壁面に、前記キャビティ内に充填される溶融樹脂に対して添加される流体状添加剤の通過は許容するが前記溶融樹脂の浸入は阻止する多孔質部材が設けられるとともに、前記キャビティから外部に連通する隙間（前記エジェクターピン周囲の隙間は除く）の全部または一部が少なくとも１回以上屈曲されていることを特徴とするカウンタープレッシャー金型。
2. 前記固定型または前記可動型は、相対する可動型または固定型の外周を一定深さで覆う第１嵌合部を有することを特徴とする請求項１に記載のカウンタープレッシャー金型。
3. 前記固定型または前記可動型は、相対する可動型または固定型に一定深さ差し込まれる第２嵌合部を有することを特徴とする請求項１に記載のカウンタープレッシャー金型。
4. 少なくとも前記パーティング面および前記エジェクターピン摺動面には、低摩擦表面処理および／またはイオン注入による硬度増し処理が施されていることを特徴とする請求項１ないし３に記載のカウンタープレッシャー金型。
5. 前記多孔質部材は、多孔質金属または多孔質セラミックスからなることを特徴とする請求項１ないし４に記載のカウンタープレッシャー金型。
6. 前記キャビティ内に充填される溶融樹脂の最終充填位置に前記多孔質部材を設け、この多孔質部材に、前記キャビティ内に充填されて余剰となった流体状添加剤を回収する回収路を接続可能としたことを特徴とする請求項１ないし５に記載のカウンタープレッシャー金型。

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