JP2008105180A - 成形金型 - Google Patents

Abstract

【課題】 肉厚の薄いプラスチック部品の成形金型の構造で従来用いられていた冷却ピンを廃止することによって、溶融樹脂の流動抵抗を減らし成形条件幅を拡大することにより容易にサイクルタイムを短縮し、肉厚の薄いプラスチック部品を短時間で形成する成形金型を提供する。
【解決手段】 射出成形機のノズルから射出された樹脂がスプルー、一次ランナー、二次ランナーと流動し、続いてキャビティの片側端面に設けられたゲートから樹脂を注入して肉厚の薄いプラスチック部品を形成する成形金型において、スプルーと一次ランナーとの分岐点近傍にスプルーと一次ランナーとを結合補強するリブを形成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、肉厚の薄いプラスチック部品を形成する成形金型に関する。

工業製品に用いられている多くの金属部品は、軽量化やコストダウンの要求によって射出成形したプラスチック部品へと変更されている。また前記プラスチック部品の射出成形加工では、通常、スプルー，一次ランナー，二次ランナー，ゲート，プラスチック部品の順に樹脂が流動するように構成された成形金型が用いられており、射出成形時にはスプルー部分を強制的に排出することによって、スプルー，一次ランナー，二次ランナー，ゲート，プラスチック部品が一体となった成形品ブランクを離型し、つづいて前記成形品ブランクのゲート部分を切断して、プラスチック部品が完成する。

このような従来の成形金型について、図面に基づいてその概要を説明する。図９は従来の成形金型を用いた成形時の溶融樹脂の流路を示す要部斜視図であり、図１０は前記成形金型のスプルー部を改良した要部縦断面図である。図９において、５０は成形金型、５１はスプルー、５２は一次ランナー、５３は二次ランナー、５４はゲート、５５はプラスチック部品であり、Ａはスプルー５１と一次ランナー５２の分岐部である。

図１０において、５０は成形金型、５１はスプルー、５２は一次ランナーであり、８０は冷却ピン、１０はスプルー５１と一次ランナー５２の上部が形成された上型板、１１はスプルー５１と一次ランナー５２の下部が形成され、また、冷却ピン８０が組み込まれた下型板、Ａはスプルー５１と一次ランナー５２との分岐部である。

次に前記成形金型５０の成形動作を説明する。射出成形機に取り付けられ、射出成形機の型締め機構で型締めされた前記従来の成形金型５０に溶融樹脂が射出充填され、プラスチック部品５５が成形された状態を図９に示している。射出成形機のノズルから射出された溶融樹脂はスプルー５１、一次ランナー５２、二次ランナー５３と流動しゲート５４を通過しプラスチック部品５５に充填される。

通常成形品より肉厚の薄いプラスチック部品５５は冷却固化の進行が早く、前記成形金型５０から短時間で取り出しが可能な状態となる。その一方、スプルー５１および一次ランナー５２の冷却固化の進行はプラスチック部品５５の冷却固化に対して数倍の時間を必要としている。特にスプルー５１と一次ランナー５２との分岐部Ａに充填された溶融樹脂の断面は大きく、冷却固化の進行は著しく遅いものとなり、短時間でスプルー５１を排出しようとすると、まだ樹脂が軟らかい状態の分岐部Ａが変形し取り出しが困難となり、分岐部Ａが固まるまでの冷却時間を十分にとる必要があって、溶融樹脂の射出充填から冷却固化、成形品取り出しまでの時間（以下サイクルタイムと称す）が長くなる。

そこで、上記問題を解決するための対策として図１０に示すように、スプルー５１の下部に冷却ピン８０を設けて分岐部Ａを流動する溶融樹脂の断面を縮小し、分岐部Ａの冷却固化の進行を早めることによるサイクルタイムの短縮を目的として成形金型５０を改良していた。

しかしながら、改良した前記従来の成形金型５０では、冷却ピン８０の存在の為に溶融樹脂の流動が阻害され、分岐部Ａにおける溶融樹脂の流動は流動抵抗の増加や乱流を生じて、冷却ピン８０を使用しない改良前の成形条件では対応困難となった。そこで、樹脂流動を良好にする為、樹脂温度を高くして溶融樹脂粘度を下げ、また、射出圧を高くして樹脂の流動速度を大きくするなどの厳しい成形条件が必要となり、その上冷却ピン８０の製作や組み込み調整など成形金型５０の製造コストの増大なども問題となっていた。

本発明の目的は、このような従来の問題を解決するためになされたものであり、冷却ピン８０を廃止することによって成形金型の製造コストを低減するとともに、溶融樹脂の流動抵抗を減らし成形条件幅を拡大することによって容易にサイクルタイムを短縮し、肉厚の薄いプラスチック部品を短時間で形成する成形金型を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の構成は、射出成形機のノズルから射出された樹脂がスプルー、一次ランナー、二次ランナーと流動し、続いてキャビティの片側端面に設けられたゲートから樹脂を注入して肉厚の薄いプラスチック部品を形成する成形金型において、スプルーと一次ランナーとの分岐点近傍にスプルーと一次ランナーとを結合補強するリブを形成したことを特徴とする。

また、前記分岐点近傍におけるリブは前記プラスチック部品と同等の肉厚を有していることを特徴とする。

また、前記リブをスプルーと一次ランナーとの分岐点近傍から一次ランナーと二次ランナーとの分岐点近傍まで延長し形成したことを特徴とする。

また、前記リブを、前記一次ランナー内を流動する溶融樹脂の流動方向に沿って形成したことを特徴とする。

また、前記リブを形成する部分が、アルミ合金や銅合金など熱伝導性の良好な型材料で構成されていることを特徴とする。

以上のように本発明による肉厚の薄いプラスチック部品を形成する成形金型は、冷却ピンを廃止することによって、スプルーと一次ランナーとの分岐点近傍を流動する樹脂の流動阻害要因が除去されて成形条件は安定し、成形時のサイクルタイムの短縮が可能となった。また、冷却ピンが不要となるので成形金型の製造コストが低減できる。

以下、本発明の第一の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は成形金型の構造を示す要部斜視図、図２は要部縦断面図である。図１において、１００は成形金型、６１はスプルー、６２は一次ランナー、６３は二次ランナー、６４はゲート、６５はプラスチック部品であり、Ａはスプルー６１と一次ランナー６２との分岐点、Ｒ１はスプルー６１と一次ランナー６２を補強するリブである。図２において、Ｅはエジェクター、２０はスプルー６１の上部と一次ランナー６２の上部およびリブＲ１が形成された上型板、２１はスプルー６１の下部と一次ランナー６２の下部およびエジェクターＥを組み込む下型板である。

次に本発明の成形金型１００の成形動作を説明する。射出成形機のノズルから射出された溶融樹脂は流動阻害要因である冷却ピン８０の除去された分岐点Ａを、容易に通過してスプルー６１から一次ランナー６２へと流動する。溶融樹脂の流動方向に沿って形成されたリブＲ１を溶融樹脂は容易に流動通過する。

前記リブＲ１は、プラスチック部品６５と同等の薄肉で断面は小さく、その最終充填圧力はスプルー６１と一次ランナー６２の充填圧力を大幅に上まわるために樹脂は高密度となるとともに、樹脂組成が流動方向に配向して形成されたリブＲ１は冷却固化すると強固なものとなる。また、プラスチック部品６５と同等の薄肉であるリブＲ１の冷却固化の進行はプラスチック部品６５と同様に短時間となり、エジェクターＥを用いた自動成形も可能となってサイクルタイムは短縮される。

次に、本発明の第二の実施の形態について説明する。図３は第二の実施の形態である成形金型の構造を示す要部斜視図、図４は要部縦断面図を示す。図３および図４において１０１は成形金型、Ｒ４はスプルー６１の下部と一次ランナー６２の下部とを補強するリブである。他の要素は第一の実施の形態と同一であり符号のみ付して説明を省略する。

次に、成形金型１０１の成形動作を説明する。スプルー６１を流動する溶融樹脂は分岐部Ａに到達し、スプルー６１の下部を充満して溶融樹脂の流動圧力が高まり一次ランナー６２へと流動する。リブＲ４は一次ランナー６２の下部に形成されており、溶融樹脂はリブＲ４を経由しつつ一次ランナー６２へと同時に流動するので、リブＲ４を形成する樹脂組成の配向状態は第一の実施の形態のリブＲ１より強くなり、したがって分岐部Ａ近傍の補強強度はリブＲ４によりさらに高まる。

次に、本発明の第三の実施の形態について説明する。図５は本発明の第三の実施の形態である成形金型の構造を示す要部斜視図である。図５において１０２は成形金型、Ｒ２はスプルー６１と一次ランナー６２とを補強するリブである。他の要素は第一の実施の形態と同一であり符号のみ付して説明を省略する。

次に、成形金型１０２の成形動作を説明する。スプルー６１を流動する溶融樹脂は分岐部Ａに到達し、スプルー６１の下部を充満して一次ランナー６２へと流動する。一次ランナー６２の溶融樹脂の流動方向に沿って形成されているリブＲ２は溶融樹脂の流動を全く阻害しないので溶融樹脂は容易に流動する。他の成形動作は成形金型１００の成形動作と同一であり説明を省略する。

次に、本発明の第四の実施の形態について説明する。図６は本発明の第四の実施の形態である成形金型の構造を示す要部斜視図である。図６において１０３は成形金型、Ｒ２はスプルー６１と一次ランナー６２とを補強するリブである。また、Ｒ３はリブＲ２とスプルー６１とを補強するリブである。他の要素は第三の実施の形態と同一であり符号のみ付して説明を省略する。

次に、成形金型１０３の成形動作を説明する。スプルー６１を流動する溶融樹脂は分岐部Ａに到達し、スプルー６１の下部を充満して一次ランナー６２へと流動する。成形金型１０３ではリブＲ２とリブＲ３を組み合わせることによって、溶融樹脂の冷却固化時の分岐部Ａの補強効果はさらに大きくなる。他の成形動作は成形金型１０２の成形動作と同一であり説明を省略する。

次に、本発明の第五の実施の形態について説明する。図７は本発明の第五の実施の形態である成形金型の構造を示す要部縦断面図である。図７において１０４は成形金型、２０は上型板、２１は下型板、Ｒ１はスプルー６１と一次ランナー６２とを補強するリブである。また、Ｒ４はリブＲ１とスプルー６１とを補強するリブである。他の要素は第三の実施の形態と同一であり符号のみ付して説明を省略する。

次に、成形金型１０４の成形動作を説明する。スプルー６１を流動する溶融樹脂は分岐部Ａに到達し、スプルー６１の下部を充満して一次ランナー６２へと流動する。上型板２０と下型板２１に形成されたリブＲ１およびリブＲ４の補強効果により、分岐部Ａはさらに強化される。他の成形動作は第一および第二の実施の形態と同一であり説明を省略する。

次に、本発明の第六の実施の形態について説明する。図８は本発明の第六の実施の形態である成形金型の構造を示す要部縦断面図である。図８において１０５は成形金型、Ｒ５はスプルー６１と一次ランナー６２とを補強するリブである。他の要素は第一の実施の形態と同一であり符号のみ付して説明を省略する。

次に、成形金型１０５の成形動作を説明する。スプルー６１を流動する溶融樹脂は分岐部Ａに到達し、スプルー６１の下部を充満して一次ランナー６２へと流動する。下型板２１に形成されたリブＲ５は一次ランナー６２の下部に、一次ランナー６２と（図８では図示されていない）二次ランナー６３との分岐部近傍まで延長して形成されており、一次ランナー６２の補強効果はさらに大きくなり、溶融樹脂の冷却固化後エジェクターＥを作動しての離型は容易となる。

また、本発明の実施の形態では、プラスチック部品を形成する成形金型のスプルーと一次ランナーとの分岐部近傍に設けた肉厚の薄いリブの冷却固化速度を利用してプラスチック部品成形のサイクルタイム短縮を可能にした。また、従来鉄系の型材で構成されていた上型板および下型板の分岐部近傍を、銅やアルミ等の熱伝導性の良好な型材（例えば神戸製鋼製のアルミ系型材Ｚ７Ｃ）で構成してスプルーと一次ランナーおよびリブを設けることで溶融樹脂の冷却固化速度をさらに速め、プラスチック部品成形のサイクルタイム短縮に大きな効果がある。

本発明の第一の実施の形態である成形金型の要部斜視図である。 本発明の第一の実施の形態である成形金型の要部縦断面図である。 本発明の第二の実施の形態である成形金型の要部斜視図である。 本発明の第二の実施の形態である成形金型の要部縦断面図である。 本発明の第三の実施の形態である成形金型の要部斜視図である。 本発明の第四の実施の形態である成形金型の要部斜視図である。 本発明の第五の実施の形態である成形金型の要部縦断面図である。 本発明の第六の実施の形態である成形金型の要部縦断面図である。 従来の成形金型の要部斜視図である。 従来の成形金型の要部縦断面図である。

符号の説明

５０，１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５ 成形金型
１０，２０ 上型板
１１，２１ 下型板
８０， 冷却ピン
Ｅ， エジェクター
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５ リブ
５１，６１ スプルー
５２，６２ 一次ランナー
５３，６３ 二次ランナー
５４，６４ ゲート
５５，６５ プラスチック部品

Claims (5)

1. 射出成形機のノズルから射出された樹脂がスプルー、一次ランナー、二次ランナーと流動し、続いてキャビティの片側端面に設けられたゲートから樹脂を注入して肉厚の薄いプラスチック部品を形成する成形金型において、スプルーと一次ランナーとの分岐点近傍にスプルーと一次ランナーとを結合補強するリブを形成したことを特徴とする成形金型。
2. 前記リブは、前記肉厚の薄いプラスチック部品と同等の肉厚を有していることを特徴とする請求項１に記載の成形金型。
3. 前記リブを、スプルーと一次ランナーとの分岐点近傍から一次ランナーと二次ランナーとの分岐点近傍まで延長し形成したことを特徴とする請求項１に記載の成形金型。
4. 前記リブを、前記一次ランナー内を流動する溶融樹脂の流動方向に沿って形成したことを特徴とする請求項１に記載の成形金型。
5. 前記リブを形成する部分が、アルミ合金や銅合金など熱伝導性の良好な型材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の成形金型。

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