JP2009119749A - 樹脂成形用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】キャビティを形成するための複数のインサートを有する樹脂成形用金型であって、温度コントロールが良好に行われ得る金型を提供する。
【解決手段】固定側金型および可動側金型を有する樹脂成形用金型であって、該固定側金型および可動側金型の少なくとも一方が、ポケットを有するダイセットおよび該ポケット内に置かれた、キャビティを形成するための複数のインサートを備えた金型において、該複数のインサートの隣り合う２以上を貫通するように設けられた１以上の熱媒体用管路を有することを特徴とする金型。
【選択図】図３

Description

本発明は、射出成形やブロー成形などの樹脂成形において使用される金型に関する。特に、本発明は、成形品が形成される空間であるところのキャビティを形成するための複数のインサートを有する金型であって、冷却または加熱が良好に行われ得る金型に関する。

樹脂成形品は、成形用金型の雄型と雌型との間に形成されるキャビティに樹脂を流して固めることにより製造される。雄型および雌型の金型部品は、金型加工性や成形品の形状、成形性等に応じて、一体型または、複数のインサートで構成される分割型が使用されている。

例えば、成形品の形状が高いリブを有するような場合には分割型が有利に使用される。また、成形品の形状が直角部分、鈍角部分、鋭角部分等のコーナー部を有する場合、特にコーナーＲが無いか、小さい形状が望ましい場合、一体型であると、金型加工時に使用される工具のコーナーＲと同等のコーナーＲを有する金型部品となり、成形品の望ましい形状を得ることが難しい場合があるが、分割型であると上述のような望ましい形状をより良好に作ることができる。また、分割型の場合には、互いに隣接するインサートの隙間からエアーやガスの排出を効率よく行えるので、金型形状を良好に転写し、成形品の品質（外観や寸法など）を向上させることができる。

さらに、成形品をある一定以下のサイクルタイムで安定して生産するためには、金型部品を冷却または加熱して温度コントロールすることが必要である。そのために、金型部品に熱媒体用管路を設けたり、パイプを設けたりすることが知られている。

分割型の場合には、例えば、複数のインサートのそれぞれに熱媒体用管路を設けることが提案されている（例えば、特許文献１〜２）。これは、例えば図２に示されるように、各インサート（１〜３）が十分な寸法（厚みＡ〜Ｃ）を有する場合には可能であるが、寸法が小さくなると、熱媒体用管路を設けることができなくなったり、設けることができても該管路の直径が小さすぎて充分な温度コントロールを行うことができなくなるという問題がある。
特開２００５−２８０２７８号公報 特開平１０−１５２１１９号公報

本発明者は、キャビティを形成するための複数のインサートを有する樹脂成形用金型において、該インサートの寸法が小さくても金型を良好に温度コントロールするべく鋭意検討した結果、熱媒体用管路を上記複数のインサートの隣り合う２以上を貫通するように設けることにより上記目的を達成できることを見出した。

すなわち、本発明は、固定側金型および可動側金型を有する樹脂成形用金型であって、該固定側金型および可動側金型の少なくとも一方が、ポケットを有するダイセットおよび該ポケット内に置かれた、キャビティを形成するための複数のインサートを備えた金型において、該複数のインサートの隣り合う２以上を貫通するように設けられた１以上の熱媒体用管路を有することを特徴とする金型である。

本発明の樹脂成形用金型は、キャビティを形成するための、寸法（厚み）が小さいインサートにも熱媒体用管路を設けることができるので、成形品の形状がどのようなものであっても良好に金型を温度コントロールすることができ、したがって成形品の生産性、品質（外観、寸法精度、耐久性）、成形品形状デザインの自由度を向上させることができる。

以下に、本発明の成形用金型を、射出成形用の金型に関して、図を参照して説明する。
図１は、ダイセットがポケットを有する射出成形用金型の一例を示す概略断面図であり、図２〜７は、ポケット部分の拡大図である。なお、図２、３および５の各々において、（ａ）の図は、金型をパーティング面から見た正面図であり、（ｂ）の図は（ａ）の図をＸ−Ｘで切断した断面図であり、（ｃ）の図は（ａ）の図をＹ−Ｙで切断した断面図である。

図１に示されるように、射出成形用金型は、パーティング面を堺にして固定側金型および可動側金型を有し、それらの間にキャビティが形成される。本発明の金型は、その少なくとも一方が、ポケット６を有するダイセット５を備え、そして、図３に示されるように、該ポケット内に置かれた複数のインサート（１〜４）を備えている。１０はキャビティであり、成形品と同一形状の空間である。

上記複数のインサートは、上記キャビティを形成する。すなわち、成形の際に樹脂と接触する面を有して、キャビティを形成する面の一部を構成する。本発明の金型は複数のインサートを有するので、図３に示されるように、インサートを組み合わせることによって例えば直角を容易に作ることができる。したがって、直角部分等、コーナーRが無いか小さいコーナー部を有する成形品の形成に有利である。また、互いに隣接するインサートの隙間からエアーやガスの排出を効率よく行えるので、樹脂の充填不良や成形品における焼け発生を防ぐことができる。

本発明の金型は、図３に示されるように、冷却または加熱のための熱媒体用管路７が、上記複数のインサートの隣り合う２以上を貫通するように設けられている。好ましくは、熱媒体用管路７は、３個以上の連続して配置されたインサートを貫通するように設けられ、さらに好ましくは、上記複数のインサートの全てを貫通するように設けられる。このような構成を有することにより、インサートの寸法（図２におけるＡ、ＢまたはＣに対応する厚み）が小さくても熱媒体用管路を設けることができる。これは、以下に述べるように、従来の技術に対して有利な点である。

従来の金型では、図２に示されるように、インサートの各々に熱媒体用管路が設けられている。しかし、インサートの寸法が小さくなると、以下に述べるように、熱媒体用管路を設けることができなくなったり、設けることができても該管路の直径が小さすぎて充分な温度コントロールを行うことができなくなる。

インサートに熱媒体用管路を設けるときには、熱媒体の漏れを防止するためにＯリングが使用されるが、一般に市販されている最小のＯリングの大きさは外径が６．６ｍｍ、内径が２．８ｍｍである。したがって、図２におけるインサートの寸法（厚みＡ、ＢまたはＣ）、即ちインサートの、パーティング面に垂直な断面における幅（パーティング面と平行方向の長さ）が上記外径より小さい場合には熱媒体用管路を設けることが難しい。また、この最小のＯリングを使用するとき、熱媒体用管路の直径は上記内径より大きくすることができない。熱媒体用管路の直径が小さいと、該管路の製造コストが高くなるだけでなく、熱媒体の圧力損失故に熱媒体の充分な流量を得られず、したがって充分な冷却または加熱を行うことができない。そこで、温度コントロールを良好に行うべく熱伝導率の高い材料で金型を製造することが考えられるが、そのような材料は高価であると共に加工が困難であり、したがって金型のコスト上昇および品質低下を招く。また、管路の直径が小さいと腐食により短時間で管路が狭まるという問題も有する。

一方、本発明の金型は、寸法が小さいインサートにも、上記問題を有することなく熱媒体用管路を設けることができる。したがって、成形品の形状がどのようなものであっても、金型を良好に温度コントロールすることができる。

熱媒体用管路の中を流動させる熱媒体は、金型を冷却または加熱することができるものであれば何れでもよく、通常は、水、油、水蒸気、エチレングリコールなどが用いられる。

本発明の金型におけるインサートはどのような大きさであってもよいが、本発明の金型は、インサートの上記寸法（厚み）が１５ｍｍ以下、特に１０ｍｍ以下の場合には、図２に示すような従来の管路構造をとりにくくなるため、特に有利である。一方、上記厚みが２．４ｍｍ以上、更に５ｍｍ以上、特に６．６ｍｍ以上であることが金型の耐久性の点で特に有利である。但し、３．８ｍｍ以上の厚みを有するインサートに隣接するインサートの厚みは１ｍｍ以上あれば耐久性の点で好ましい。

１つのポケットに置かれるインサートの数は２個以上であれば何個でもよく、例えば２〜６００個であり得る。好ましくは、本発明の金型は、１つのポケットに３個以上のインサートが置かれている。

熱媒体用管路７は通常、インサートに開口部を形成し、隣り合うインサートの開口部が連通するように配置することにより形成することが出来る。この際、熱媒体の漏れを防止するため、Oリングを隣り合うインサート間に配置することが好ましい。熱媒体用管路の直径は特に制限されないが、金型の強度、金型の加工性、配管の連結性を考慮すると通常２０mm以下であり、好ましくは１２ｍｍ以下である。一方、温度コントロールのための熱媒体の流量を十分確保するとともに腐食による閉塞を抑制するために、熱媒体用管路の直径は、通常５ｍｍ以上、好ましくは８ｍｍ以上、特に好ましくは１０ｍｍ以上である。

本発明の金型は、図３に示されるように、熱媒体用管路７の他に、パイプ１６を、熱媒体用管路７と連結するように設けることが好ましい。これは、両端のインサート４とダイセット５との間にOリングを挿入することが難しいからである。あるいは、図４に示されるように、インサートからダイセット５にわたって、パーティング面に垂直な熱媒体用管路７’を設けてもよい。なお、本発明において必須である熱媒体用管路７は、パーティング面に略平行である。

図３に示される金型は、ポケット６内にインサート１〜４のみが置かれているが、図５に示されるように、インサート以外の追加の部品１５が一緒に置かれていてもよい。

図３に示されるような、ポケット６内にインサート１〜４のみが置かれている金型の場合には、それを組み立てるとき、ポケット６にインサート４を入れた後、インサート１〜３を、ジグ等を用いてインサート１〜３のＯリングを圧縮してインサート４に組み込む必要があり、Ｏリングを傷つけやすい。

そこで、図５に示されるように、ポケット６に全てのインサートを入れてもインサートとダイセット５との間に空間を残すような大きさをポケット６が有し、その空間を埋める追加の部品１５がさらに組み込まれるようにすると、上記Ｏリングの損傷を軽減することができる。なお、図５の金型では、組み立てをさらに容易にするために、インサート４がインサート４’および４”に分割されている。この金型は、ポケット６にインサート４’を入れた後、インサート１、２、３および４”を挿入し、最後に追加の部品１５を組み込むことにより、組み立てることができる。

上記追加の部品１５は、図６に示されるようにストレート形状にすることにより、上記部品の加工コストを低減させることができる。しかし、図５（ｂ）に示されるように、追加の部品１５をパーティング面と反対の方向に狭くなるテーパー形状にすると、組立性がより容易になる。後者の場合、ポケット６も同様にテーパー形状である。

図５および６では、上記部品１５が１個のみ使用されているが、図７に示すように複数のインサートの両側に設けてもよい。こうすると、組立性が向上すると共に、図７に示されるように固定側および可動側の両方が凹型の場合には特に、部品１５の厚みＤ、即ち、部品１５の、パーティング面に垂直な断面における幅（パーティング面と平行方向の長さ）を調整することにより成形品のパーティング面での段差を軽減させる効果も有する。なお、図７では、部品１５をストレート形状で示しているが、テーパー形状でもよい。

本発明の金型を、射出成形用金型の場合に関して上記で説明したが、本発明の金型は、射出成形用に限られない。ダイセットがポケットを有し、該ポケット内に、キャビティを形成するための複数のインサートが置かれた金型であれば、射出成形以外の他のプラスチック成形用、例えばブロー成形用の金型であってもよい。

本発明の金型は、熱可塑性樹脂の成形に有用であり、特に、複数のリブを有する成形品、凹部を有する成形品、開口部を有する成形品、ｆ・シータレンズ成形品等の成形に有利に用いることが出来る。更に、リブ間隔、凹部の幅、開口部の長さ又はレンズ幅（各々短辺の長さ）が１５ｍｍ以下、更に１０ｍｍ以下の成形品の成形に特に有利に用いることができる。また、本発明の金型を用いることにより金型の温度コントロールをより正確に出来るため、成形サイクル中に金型温度を上下させる、ヒートアンドクール成形に特に有用である。ここでヒートアンドクール成形とは、熱可塑性樹脂の金型内への射出を開始する際の金型温度を該熱可塑性樹脂の荷重変形温度（結晶性樹脂を最も多い成分として含む場合には低荷重、その他の場合には高荷重における荷重変形温度）より５〜１００℃高い温度とし、その後金型温度を該荷重変形温度より１０〜１００℃低くした後、金型を開いて成形品を取り出す射出成形法の一種である。

本発明の金型は、キャビティを形成する金型部品をどのような寸法のインサートに分割しても、温度コントロールを良好に行なうことができる。したがって、樹脂成形品のデザイン上、あるいは金型部品の分割設計上、温度コントロールが困難であった金型においても良好に温度コントロールすることができ、樹脂成形、特に熱可塑性樹脂の射出成形における生産性を改善することができる。

ダイセットがポケットを有する射出成形用金型の一例の概略断面図である。 (ａ)は従来の成形用金型をパーティング面から見た部分拡大正面図である。(ｂ)は(ａ)をＸ−Ｘで切断した断面図である。(ｃ)は(ａ)をＹ−Ｙで切断した断面図である。 (ａ)は本発明の成形用金型の一態様をパーティング面から見た部分拡大正面図である。(ｂ)は(ａ)をＸ−Ｘで切断した断面図である。(ｃ)は(ａ)をＹ−Ｙで切断した断面図である。 本発明の成形用金型の別の態様を示す部分断面図である。 (ａ)は本発明の成形用金型の別の態様をパーティング面から見た部分拡大正面図である。(ｂ)は(ａ)をＸ−Ｘで切断した断面図である。(ｃ)は(ａ)をＹ−Ｙで切断した断面図である。 本発明の成形用金型の別の態様を示す部分断面図である。 本発明の成形用金型の別の態様を示す部分断面図である。

符号の説明

１ インサート
２ インサート
３ インサート
４ インサート
４’ インサート
４” インサート
５ ダイセット
６ ポケット
７ 熱媒体用管路
７’熱媒体用管路
７”熱媒体用管路
８ Ｏリング
１０ キャビティ
１１ 固定側金型
１２ 可動側金型
１５ 追加の部品
１６ パイプ
Ｐ パーティング面

Claims (5)

1. 固定側金型および可動側金型を有する樹脂成形用金型であって、該固定側金型および可動側金型の少なくとも一方が、ポケットを有するダイセットおよび該ポケット内に置かれた、キャビティを形成するための複数のインサートを備えた金型において、該複数のインサートの隣り合う２以上を貫通するように設けられた１以上の熱媒体用管路を有することを特徴とする金型。
2. 該ポケットが該複数のインサートと該ダイセットとの間に空間を残すような大きさを有し、該空間を埋める１以上の追加の部品がさらに備えられた、請求項１記載の金型。
3. 該ポケットがパーティング面と反対の方向に狭くなるテーパー形状である、請求項２記載の金型。
4. 該複数のインサートが２〜６００個のインサートである、請求項１〜３のいずれか１項記載の金型。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の金型を用いる、樹脂の成形方法。

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