JP2006043951A

JP2006043951A - 放熱構造を有する射出成形金型およびその成形品

Info

Publication number: JP2006043951A
Application number: JP2004225634A
Authority: JP
Inventors: Tei Morimoto; 禎森本
Original assignee: Yamauchi Corp
Current assignee: Yamauchi Corp
Priority date: 2004-08-02
Filing date: 2004-08-02
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2024-08-02
Also published as: JP4610258B2

Abstract

【課題】金型内におけるコアの偏心や修正等を行うことなく、金型内における放熱が効率的に行えるようにする。
【解決手段】外縁部３２と軸部３３を有し、これらの一端側Ａには略円形の端板３０が一体に設けられ、該端板３０により一端側Ａがほぼ閉じられた構造となされ、他端側Ｂは開放された構造の給紙ローラー３１であって、前記外縁部３２と軸部３３との間には略Ｃ形の肉抜き部３４が形成され、肉抜き部３４の両端が開放部４４・４５となされているような場合において、前記外縁部３２に放熱用スリット４１・４２・４３を設けることにより、射出成形時のコア内の放熱が効率的に行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、射出成形品に肉抜き部を設ける場合において、射出成形時における成形品内部の放熱が促進されるようにした射出成形金型およびその成形品に関する。

一般に、射出成形における成形品の変形を防止するために、成形収縮率の低い樹脂材料や異方性の少ない樹脂材料が使用されたりしているが、射出成形の条件や成形品の用途によっては、前述した樹脂材料を使用できない場合がある。

また、基本的に金型内部の温度分布を均一化すれば、樹脂材料自体の配向要因を除いて、成形品の変形を有効に防止することができるため、金型のコア等における蓄熱箇所に複数の冷却水路を適宜配設して射出成形後の金型の温度低下を促進させることにより、成形品各部の温度差を少なくすることも行われている。
有方広洋著「射出成形加工の不良対策」日刊工業新聞社２００３年等

しかしながら、例えば成形品における肉抜き部の厚さが薄い場合、該肉抜き部を形成するためのコアには冷却水路を配設するための十分なスペースが確保できないため、冷却水による放熱が行えないこととなる。また、このような場合に、金型材料としてベリリュウム合金等の放熱性の高いものが使用されたりしているが、前記ベリリュウム合金等は一般に硬度が低いため、金型としての寿命が短いという欠点がある。

この他、射出成形時における金型内の蓄熱による成形品の変形を予想して、予めコアを所定寸法だけ偏心させたり、或いは成形品の状態をみてコアを部分的に設計変更等して成形品の寸法精度を向上させたりしている。

しかしながら、前記の場合、金型構造が複雑になることから、金型の製作に手間と時間とコストがかかるという問題がある。

本発明の目的は、金型のコアに冷却水路を設けることができない場合でも、金型内におけるコアの偏心や修正等を行うことなく、金型内における放熱を効率的に行うことができる射出成形金型およびその成形品を提供することにある。

請求項１記載の本発明は、内部に肉抜き部を有する射出成形品において、肉抜き部の外側の壁部に一または複数の放熱用開口部が形成された射出成形品に関するものである。前記開口部の形状は、成形品の放熱を促進するために、任意に設計される。

請求項２記載の本発明は、端板の一面に、横断面略Ｃ形の外縁部が形成され、外縁部の内方には同心状に軸部が設けられ、軸部と前記外縁部との間が肉抜き部となされたローラー状の射出成形品であって、前記外縁部には、放熱用開口部として、軸方向に伸びるスリットが形成されているものである。なお、前記スリットの数、長さおよび幅は、成形品の形状に応じて適宜設計される。

請求項３記載の本発明は、前記請求項２記載の射出成形品について、スリットが外縁部の中央および両端寄り部分に形成されていることを特徴とするものである。

請求項４記載の本発明は、前記請求項２記載の射出成形品について、スリットが外縁部の両端寄り部分に形成されていることを特徴とするものである。

請求項５記載の本発明は、前記請求項１記載の射出成形品を成形するための射出成形金型であって、可動側型板におけるコア上面に肉抜き部形成用突条が設けられ、可動側型板上には前記肉抜き部形成用突条に対して、その外方から接近自在な所要数のスライドコアが配置され、該スライドコアにおける肉抜き部形成用突条側面には開口部形成用凸部が設けられ、型閉め時にスライドコアの開口部形成用凸部が肉抜き部形成用突条の外側面に当接するようになされているものである。

請求項６記載の本発明は、前記請求項２〜請求項４記載の射出成形品を成形するための射出成形金型であって、可動側型板におけるコア上面に肉抜き部形成用の略Ｃ形突条が設けられ、可動側型板上には前記肉抜き部形成用略Ｃ形突条に対して、その外方から接近自在な所要数のスライドコアが配置され、該スライドコアにおける前記肉抜き部形成用略Ｃ形突条側面が略Ｃ形突条に対応する凹弧面となされ、且つ該凹弧面にスリット形成用凸部が設けられており、型閉め時にスライドコアのスリット形成用凸部が肉抜き部形成用略Ｃ形突条の外側面に当接するようになされているものである。

請求項７記載の本発明は、可動側型板におけるコア上面に肉抜き部形成用の突条が設けられ、可動側型板上には前記突条に対して、その外方から接近するスライドコアが配置され、このスライドコアにおける前記突条に対向する面は前記突条の形状に応じた面を有し、且つこの面にスリット形成用凸部が設けられ、型閉め時に前記スリット形成用凸部が前記突条の外側面に当接する射出成形金型に関するものである。

本発明に係る射出成形金型およびその成形品によれば、射出成形時において、成形品の肉抜き部を形成するための金型の肉抜き部形成用突条の外側面に、金型のスライドコアにおける成形品の開口部（スリット等）形成用凸部が当接することにより、肉抜き部形成用突条の熱が前記開口部（スリット等）形成用凸部を伝ってコア外方へ容易に排出されるため、射出成形直後のコアの放熱が効率的に行われ得る。

そのため、金型の肉抜き部形成用突条に冷却水路を設けるためのスペースが確保できない場合でも、従来のように、熱伝導性の高い金型材料を使用したり、コアを偏心させたり、或いは金型の複雑な設計変更等を行わなくても、射出成形時における成形品の熱変形を有効に防止することができる。

また、前述したように、本発明によれば、射出成形直後のコアの放熱が効率的に行われるため、射出成形の工程時間が短縮化でき、経済的な射出成形が可能となる。

次に、本発明の実施形態を図面に従って説明するが、本発明は以下に述べる実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

本実施形態は、図１および図２に示すような事務機用給紙ローラー３１の成形に係るものである。すなわち、給紙ローラー３１は、外縁部３２と軸部３３を有し、これらの一端側Ａには略円形の端板３０が一体に設けられ、該端板３０により当該給紙ローラー３１の一端側Ａがほぼ閉じられた構造となされ、他端側Ｂは開放された構造となされている。

前記外縁部３２と軸部３３との間には略Ｃ形の肉抜き部３４が形成され、肉抜き部３４の両端が開放部４４・４５となされている。また、前記軸部３３にも複数の肉抜き部３５ａ・３５ｂ・３６ａ・３６ｂ・３７ａ・３７ｂが設けられ、そして、外縁部３２の三箇所に当該ローラー３１の軸方向に伸びる所定幅の放熱用スリット４１・４２・４３が形成されている。

次に、前述した形状の給紙ローラー３１を成形するための射出成形金型の構造について説明すると、図３に示すように、射出成形金型１において、固定側取付板２の下側にストリッパープレート３が配置され、ストリッパープレート３の下側に固定側型板４が設けられており、固定側型板４の下面中央に形成された凹部５には、該凹部５の深さと同一厚さの固定側コア６が嵌め入れられて、固定側コア６下面と固定側型板４下面とが面一となされている。

また、可動側型板７の上面中央にも凹部８が形成され、該凹部８にはその深さよりも厚い肉厚を有する可動側コア９が嵌め入れられて、可動側型板７の上面中央において可動側コア９が上方に突出した構造となされている。

更に、可動側コア９の上面中央寄り部分には、前記給紙ローラー３１における略Ｃ形の肉抜き部３４を形成するための平面から見て略Ｃ形の肉抜き部形成用突条１２が設けられている。また、可動側コア９の上面中央には可動側型板７から伸びる突出部１１が位置している。

そして、固定側型板４と可動側型板７との間には、後述するスライドコア１３・１４・１５が設けられており、スライドコア１３・１５にはアンギュラピン１６・１７が挿通されていると共に、スライドコア１３・１４・１５の後退側にはロッキングブロック１８・１９が配置されている。前述した固定側コア６、可動側型板７およびその突出部１１、可動側コア９並びにスライドコア１３・１４・１５等によりキャビティ２０が形成されている。

この他、前記固定側取付板２の中央にはロケートリング２１およびスプルーブッシュ２２が設けられ、スプルーブッシュ２２下方にはキャビティ２０へ伸びるスプルーランナー２３が形成されている。

図４および図５に示すように、可動側型板７におけるパーティング面付近においては、前記キャビティ２０に対して、その左右両側および同図上側の三方向からスライドコア１３・１４・１５が接近自在に配置され、各スライドコア１３・１４・１５におけるキャビティ２０側面は前記略Ｃ形の肉抜き部形成用突条１２の曲率に対応した凹弧面となされ、そのほぼ中央には給紙ローラー３１のスリット４１・４２・４３を形成するためのスリット形成用凸部２４が設けられている。

そして、図4に示すように、可動側型板７上面における平面から見て略Ｃ形の肉抜き部形成用突条１２の外側面に前記各スライドコア１３・１４・１５のスリット形成用凸部２４が当接するようになされている。

また、可動側型板７における突出部１１は、その先端部１１ａが前記略Ｃ形の肉抜き部形成用突条１２の内方まで進入するものであり、突出部１１の先端部１１ａの外側における可動側コア９上面には、給紙ローラー３１の軸部３３における肉抜き部３５ａ・３５ｂ・３６ａ・３６ｂ・３７ａ・３７ｂを形成するための肉抜き用小突起２５ａ・２５ｂ・２６ａ・２６ｂ・２７ａ・２７ｂが設けられている。

本実施形態の給紙ローラー３１の構造およびこれを成形するための金型１によれば、図６の左半部に示すように、略Ｃ形の肉抜き部形成用突条１２と給紙ローラー３１のスリット４１・４２・４３を形成するためのスリット形成用凸部２４とが当接されるため、略Ｃ形の肉抜き部形成用突条１２における射出成形直後の熱がスリット形成用凸部２４を介して冷却水路５０側へ伝達されるため、特に前記肉抜き部形成用突条１２および成形品である給紙ローラー３１の放熱が促進され得る。従って、給紙ローラー３１の肉抜き部３４および特にその両端開放部４４・４５における熱変形が有効に防止され得る。

一方、図６の右半部に示すように、前記給紙ローラー３１のようなスリット４１・４２・４３を有しない給紙ローラー５１の場合、略Ｃ形の肉抜き部形成用突条１２における射出成形直後の熱は、金型１および給紙ローラー５１に蓄熱された状態となるため、その肉抜き部の両端開放部位における熱変形が生じ易い。

［評価試験］

次に、前述した給紙ローラー３１におけるスリット４１・４２・４３の有無に起因する射出成形時の蓄熱状態および給紙ローラー３１の変形度合い等を調べるため、以下の評価試験を行った。

（試験１）

先ず、本実施形態に係る三つのスリット４１・４２・４３を備えた給紙ローラー３１とスリット４１・４２・４３を有しない給紙ローラーとを射出成形した場合における射出成形直後のローラー内部の温度を比較した。

図７に示すように、スリット４１・４２・４３が形成された本実施形態に係る給紙ローラー３１の略Ｃ形肉抜き部３４の中央部３４ａでは７４℃であったのに対し、図８に示すスリットのない給紙ローラー５１の場合、その略Ｃ形肉抜き部５２の中央部５２ａでは９５℃であった。従って、スリット４１・４２・４３を有する給紙ローラー３１における肉抜き部３４の中央部３４ａとスリットのない給紙ローラー５１における肉抜き部５２の中央部５２ａとで２１℃もの温度差が認められた。

そして、脱型後の前記各給紙ローラー３１・５１における熱収縮の状態を比較したところ、本実施形態に係る給紙ローラー３１では、図９に示すように、二点鎖線８１で示した射出当初の形状に対し、実線８２で示した射出成形後の形状が、給紙ローラー３１全体にわたってほぼ均一に僅かな熱収縮を生じたものであったのに対し、スリットがない給紙ローラー５１では、図１０に示すように、二点鎖線８３で示した射出当初の形状に対し、実線８４で示した射出成形後の形状が、肉抜き部５２の両端開放部位５３ａ・５３ｂにおいて内方へ大きく変形したものとなった。

次に、図１に示すように、本実施形態に係る給紙ローラー３１の一端側（閉止側）Ａと他端側（開放側）Ｂにおける合計９箇所（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９）とスリットがない給紙ローラー５１における同部位での熱収縮率を測定した。測定結果を表１（一端側Ａ）および表２（他端側Ｂ）に示す。具体的には、表１および表２には、前記測定部位（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９）における理論値と射出成形後の実測値（変位後）との比較に基づく熱収縮率が記載されている。

先ず、給紙ローラーの一端側Ａでは、表１に示すように、本実施形態による給紙ローラー３１（スリット有り）の方がスリットのない給紙ローラー５１に比べて全体的に収縮率が小さく、特に給紙ローラーの肉抜き部両端における開放部位であるＮｏ．１〜Ｎｏ．３およびＮｏ．７〜Ｎｏ．９において、本実施形態による給紙ローラー３１の方がスリットのない給紙ローラー５１に比べて大幅な熱収縮率の低下が認められた。このことは、特に射出成形直後に熱変形し易い肉抜き部両端の開放部位において、本実施形態による給紙ローラー３１が安定した形状を維持していることを示している。

また、給紙ローラーの他端側Ｂにおいても、表２に示すように、本実施形態による給紙ローラー３１の方がスリットのない給紙ローラー５１に比べて全体的に熱収縮率が小さいことが認められた。

（試験２）

次に、前述した実施形態における給紙ローラー３１の変形例として図１１に示す給紙ローラー６１についても図１２に示すスリットのない比較例の給紙ローラー７１との対比で、それらの射出成形直後の温度分布や熱収縮率等を測定した。

図１１に示すように、給紙ローラー６１は、外縁部６２と軸部６３を有し、これらの一端側Ａには略円形の端板６０が一体に設けられて、一端側Ａがほぼ閉じられた形状となされ、他端側Ｂは開放された形状となされている。そして、外縁部６２と軸部６３との間には略Ｃ形の肉抜き部６４が形成され、また軸部６３にも複数の肉抜き部６５ａ・６５ｂ・６６ａ・６６ｂが設けられている。そして、外縁部６２のニ箇所に放熱用スリット６７ａ・６７ｂが形成されており、また前記略Ｃ形肉抜き部６４の両端が開放部６８・６９となされている。

前記給紙ローラー６１の場合、スリット６７ａ・６７ｂが二箇所であるため、アンダカット処理のためのスライドコアもニ箇所で済む。そして、各スリット６７ａ・６７ｂの幅を１ｍｍ、２ｍｍ、３．２ｍｍとした場合と図１２に示したスリットを設けない給紙ローラー７１の場合について射出成形直後の給紙ローラーの温度分布および熱収縮率を図１１および図１２におけるＮｏ．１０〜Ｎｏ．１２の三箇所で測定した。

図１３に示すように、給紙ローラー６１の略Ｃ形肉抜き部６４の中央部６４ａにおいては、スリット６７ａ・６７ｂの幅が１ｍｍの場合の温度は７６℃であり、図１４および図１５に示すように、スリット６７ａ・６７ｂの幅を２ｍｍの場合（図１４）および３ｍｍの場合（図１５）はそれぞれ７５℃であった。一方、図１６に示すように、外縁部７２にスリットを設けなかった給紙ローラー７１の場合には、その略Ｃ形肉抜き部７４の中央部７４ａにおける温度は７９℃であり、従って、前記スリット６７ａ・６７ｂを設けた給紙ローラー６１について、若干の温度低下が認められた。また、同給紙ローラー６１の肉抜き部６４両端の開放部位６４ｂにおいては、スリット６７ａ・６７ｂの幅を１ｍｍとした場合が７２℃（図１３）、２ｍｍとした場合（図１４）および３ｍｍ（図１５）とした場合がそれぞれ７０℃であった。一方、外縁部７２にスリットを設けなかった給紙ローラー７１の場合、その肉抜き部７４両端の開放部位７４ｂにおける温度は７６℃であり（図１６参照）、前記スリット６７ａ・６７ｂを設けた給紙ローラー６１について、明確な温度低下が認められた。

次に、前記スリット６７ａ・６７ｂを有する給紙ローラー６１とスリットを有しない給紙ローラー７１について、図１１および図１２における前記測定部位（Ｎｏ．１０〜Ｎｏ．１２）での理論値と射出成形後の実測値との比較に基づく熱収縮率を測定した。測定結果を表３に示す。

測定結果によれば、両給紙ローラー６１・７１における肉抜き部６４・７４の両端の開放部位６４ｂ・７４ｂ（Ｎｏ．１０とＮｏ．１３）において、スリット６７ａ・６７ｂを有する給紙ローラー６１の方がスリットを有しない給紙ローラー７１よりも明確に低い熱収縮率が認められた。また、熱収縮率はスリット６７ａ・６７ｂの幅が広い方が低い値となっていることから、スリット６７ａ・６７ｂの存在による熱収縮率の低下が認められた。

本発明によれば、射出成形等における金型設計において、成形品に肉抜き部を設けるにあたり、該肉抜き部の外側部分にスリットを形成するための凸部を設けるだけで成形品の成形時の熱変形が有効に防止されるため、種々の成形品の金型に容易に応用することができる。

実施形態に係る給紙ローラーの斜視図である。同じく実施形態に係る給紙ローラーの斜視図である。射出成形金型の垂直断面図である。射出成形金型の水平断面図であって、スライドコアが前進した状態を示す。射出成形金型の水平断面図であって、スライドコアが後退した状態を示す。金型内の放熱状態を示す参考平面図である。実施形態に係る給紙ローラーの横断面図である。比較例に係る給紙ローラーの横断面図である。実施形態の給紙ローラーにおける熱収縮状態を示す斜視図である。比較例の給紙ローラーにおける熱収縮状態を示す斜視図である。他の実施形態に係る給紙ローラーの斜視図である。比較例に係る給紙ローラーの斜視図である。他の実施形態に係る給紙ローラーの横断面図である。スリット幅を広げた他の実施形態に係る給紙ローラーの横断面図である。スリット幅を更に広げた他の実施形態に係る給紙ローラーの横断面図である。比較例に係る給紙ローラーの横断面図である。

符号の説明

１射出成形金型
７可動側型板
９可動側コア
１２肉抜き部形成用突条
１３〜１５スライドコア
２０キャビティ
２４スリット形成用凸部
３０端板
３１給紙ローラー
３２外縁部
３３軸部
３４肉抜き部
４１〜４３放熱用スリット

Claims

内部に肉抜き部を有する射出成形品において、肉抜き部の外側の壁部に一または複数の放熱用開口部が形成された、射出成形品。
端板の一面に、横断面略Ｃ形の外縁部が形成され、外縁部の内方には同心状に軸部が設けられ、軸部と前記外縁部との間が肉抜き部となされたローラー状の射出成形品であって、前記外縁部には、放熱用開口部として、軸方向に伸びるスリットが形成されている、請求項１記載の射出成形品。
スリットが外縁部の中央および両端寄り部分に形成されている、請求項２記載の射出成形品。
スリットが外縁部の両端寄り部分に形成されている、請求項２記載の射出成形品。
請求項１記載の射出成形品を成形するための射出成形金型であって、可動側型板におけるコア上面に肉抜き部形成用突条が設けられ、可動側型板上には前記肉抜き部形成用突条に対して、その外方から接近自在な所要数のスライドコアが配置され、該スライドコアにおける肉抜き部形成用突条側面には開口部形成用凸部が設けられ、型閉め時にスライドコアの開口部形成用凸部が肉抜き部形成用突条の外側面に当接するようになされている、射出成形金型。
請求項２〜請求項４記載の射出成形品を成形するための射出成形金型であって、可動側型板におけるコア上面に肉抜き部形成用の略Ｃ形突条が設けられ、可動側型板上には前記肉抜き部形成用略Ｃ形突条に対して、その外方から接近自在な所要数のスライドコアが配置され、該スライドコアにおける前記肉抜き部形成用略Ｃ形突条側面が略Ｃ形突条に対応する凹弧面となされ、且つ該凹弧面にスリット形成用凸部が設けられており、型閉め時にスライドコアのスリット形成用凸部が肉抜き部形成用略Ｃ形突条の外側面に当接するようになされている、射出成形金型。
可動側型板におけるコア上面に肉抜き部形成用の突条が設けられ、可動側型板上には前記突条に対して、その外方から接近するスライドコアが配置され、このスライドコアにおける前記突条に対向する面は前記突条の形状に応じた面を有し、且つこの面にスリット形成用凸部が設けられ、型閉め時に前記スリット形成用凸部が前記突条の外側面に当接する、射出成形金型。