JP2010264693A - 樹脂成形用金型のゲート構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ゲート部分の樹脂屑を抜き出す際の抵抗を抑え、樹脂屑の粉や割れ片の発生を抑制することができると共に、成形後の処理を円滑に進めることができる樹脂成形用金型のゲート構造を提供する。
【解決手段】金型１０を構成する上型１１と下型１２との間には樹脂成形品を成形するためのキャビティ１３が設けられ、両型１１，１２のＰＬ面１４にはランナー１６が設けられている。キャビティ１３とランナー１６との間には、溶融樹脂をキャビティ１３内へ射出するためのゲート１７が連通されている。該ゲート１７は四角錐台状をなし、その頂部側がキャビティ１３に開口し底部側がランナー１６に開口するようにランナー１６からキャビティ１３に向かって斜め下方へ傾斜状に形成されている。ゲート１７にはＰＬ面１４側の第１傾斜面２４と、その傾斜角度αよりも大きい傾斜角度βを有する第２傾斜面２６とが設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂を射出成形して樹脂成形品を得る場合に用いられる樹脂成形用金型のゲート構造に関するものである。

この種の樹脂成形用金型としては、図６（ａ）に示すように、金型３５内には樹脂成形品を成形するためのキャビティ３６が設けられると共に、金型３５のＰＬ面（型割り面）３７には溶融樹脂通路に通ずるランナー３８が設けられている。これらキャビティ３６とランナー３８との間には溶融樹脂をキャビティ３６内へ注入するためのゲート３９が連通するように構成されている。図６（ａ），（ｂ）に示すように、該ゲート３９は円錐台状をなし、その頂部側がキャビティ３６に開口し底部側がランナー３８に開口するようにランナー３８からキャビティ３６に向かって斜め下方へ傾斜状に形成されている。そして、溶融樹脂通路からランナー３８及びゲート３９を経て溶融樹脂がキャビティ３６内に射出されることにより樹脂成形品が成形される。成形後には、図示しない抜き出しピンによりキャビティ３６内の樹脂成形品が抜き出される。このとき、ゲート３９、ランナー３８、溶融樹脂通路などの部分の樹脂屑（樹脂かす）４０も抜き出しピンにより抜き出される。

また、ゲートの形状としては、サイドゲートとして円錐形状や円筒形状のほか、角錐形状のものも提案されている（例えば、特許文献１を参照）。この場合、サイドゲートを最適な場所に設けることができ、部分的な未充填や過充填を避けることができ、反りや歪みが発生しない樹脂成形品を成形することができる。

特開２００４−３０６４５１号公報（第２頁、第３頁及び図３）

しかしながら、ゲートが円錐台状をなす場合には、図６（ａ）の二点鎖線に示すように、成形後にゲート３９部分に詰まった樹脂屑４０を取り除くために抜き出しピンを押し上げると、ゲート３９部分の樹脂屑４０はランナー３８部分の樹脂屑４０と共に引き抜かれる。このとき、ゲート３９部分の樹脂屑４０はゲート３９のランナー３８に臨むエッジ４１に強く摺接されるため、樹脂屑４０に傷が付いて粉が生成したり、割れによる割れ片が生じたりするという問題があった。このような粉や割れ片がゲート３９内に残ると、次の成形に支障を来たすため次の成形前に取り除く必要があり、成形後の処理が煩雑になる。その上、上記のようにゲート３９部分の樹脂屑４０を抜き出す際の抵抗が大きいため、成形後の処理操作を円滑に進めることができなかった。

さらに、特許文献１に記載の角錐形状をなすゲートの場合には、円錐形状のゲートに比べればゲート部分の樹脂屑は抜け易くなるが、ゲートの形状を単に角錐形状にしただけでは円錐形状のゲートの問題を十分に解消することはできない。特許文献１においては、樹脂屑の除去に関する記載は全くなく、ゲートの形状の一種として角錐形状が挙げられているにすぎない。

本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、ゲート部分の樹脂屑を抜き出す際の抵抗を抑え、樹脂屑の粉や割れ片の発生を抑制することができると共に、成形後の処理を円滑に進めることができる樹脂成形用金型のゲート構造を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の樹脂成形用金型のゲート構造は、金型内には樹脂成形品を成形するためのキャビティが設けられると共に、金型の型割り面には溶融樹脂通路に通ずるランナーが設けられ、前記キャビティとランナーとの間には溶融樹脂をキャビティ内へ注入するためのゲートが連通するように構成されている。そして、前記ゲートは四角錐台状をなし、その頂部側がキャビティに開口し底部側がランナーに開口するようにランナーからキャビティに向かって傾斜状に形成されると共に、その型割り面側には第１傾斜面が設けられると共に、該第１傾斜面の対向面に対する第１傾斜面の傾斜角度よりも対向面に対する傾斜角度が大きい第２傾斜面が頂部側に前記第１傾斜面に連なるように設けられていることを特徴とする。

請求項２に記載の樹脂成形用金型のゲート構造は、請求項１に係る発明において、前記対向面に対する第１傾斜面の傾斜角度が１０〜２５°に設定され、対向面に対する第２傾斜面の傾斜角度が３０〜４０°に設定されていることを特徴とする。

請求項３に記載の樹脂成形用金型のゲート構造は、請求項１又は請求項２に係る発明において、前記第２傾斜面の傾斜方向の長さは、ゲートのキャビティへの開口部の高さよりも長く、第２傾斜面がキャビティに達する点と第１傾斜面がランナーに達する点とを結ぶ長さの１／２よりも短くなるように設定されていることを特徴とする。

請求項４に記載の樹脂成形用金型のゲート構造は、請求項１から請求項３のいずれか１項に係る発明において、前記第２傾斜面の型割り面と直交する面に対する傾斜角度は２７°以下に設定されていることを特徴とする。

請求項５に記載の樹脂成形用金型のゲート構造は、請求項１から請求項４のいずれか１項に係る発明において、前記ゲートのキャビティへの開口部は、型割り面と平行な横方向の長さがそれと直交方向の高さよりも長くなる矩形状に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
本発明の樹脂成形用金型のゲート構造においてゲートは四角錐台状をなし、その頂部側がキャビティに開口し底部側がランナーに開口するようにランナーからキャビティに向かって傾斜状に形成されている。該ゲートには、型割り面側に第１傾斜面が設けられると共に、該第１傾斜面の対向面に対する第１傾斜面の傾斜角度よりも対向面に対する傾斜角度が大きい第２傾斜面が頂部側に前記第１傾斜面に連なるように設けられている。このため、成形後にはゲート部分の樹脂屑は第１傾斜面によって形成された第１斜面が金型のランナーに臨むエッジを中心にして回り込むように抜き出され、続いて第２傾斜面によって形成された第２斜面がエッジを中心にして回り込むように抜き出される。従って、樹脂屑は金型のエッジに強く押圧されることなく、抜き出される。

よって、本発明の樹脂成形用金型のゲート構造によれば、ゲート部分の樹脂屑を抜き出す際の抵抗を抑え、樹脂屑の粉や割れ片の発生を抑制することができると共に、成形後の処理を円滑に進めることができる。

（ａ）は実施形態における樹脂成形用金型のゲート構造を示す説明図、（ｂ）はゲート部分を示す斜視図、（ｃ）はゲートのキャビティへの開口部を示す正面図。 樹脂成形用金型を型締めした状態を示す断面図。 図２の状態から成形後に下型を下げて型開きする状態を示す断面図。 図３の状態から抜き出しピンを作動させて樹脂屑を抜き出す状態を示す断面図。 成形後にゲート及びランナーの部分の樹脂屑を抜き出す作用を示す説明図。 （ａ）は従来の樹脂成形用金型のゲート構造を示す説明図、（ｂ）はゲートの部分を示す斜視図。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図２に示すように、樹脂成形用の金型１０は固定型としての上型１１と、可動型としての下型１２とより構成され、上型１１及び下型１２間に樹脂成形品形状の逆凹状をなすキャビティ１３が設けられている。上型と下型のＰＬ面（型割り面）１４には上型１１に貫通形成された溶融樹脂通路１５に通ずるランナー１６が設けられている。樹脂成形品を成形するための樹脂としては、例えばポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエステル樹脂などの熱可塑性樹脂が用いられる。

前記キャビティ１３とランナー１６との間には溶融樹脂をキャビティ１３内へ注入するためのゲート１７が連通するように形成されている。下型１２にはキャビティ１３のほぼ中心位置まで貫通される第１貫通孔１８がＰＬ面１４と直交方向に透設され、該第１貫通孔１８には第１抜き出しピン１９が挿入されている。さらに、下型１２にはランナー１６に連通される第２貫通孔２０がＰＬ面１４と直交方向に透設され、該第２貫通孔２０には第２抜き出しピン２１が挿入されている。この第２貫通孔２０及び第２抜き出しピン２１はランナー１６のゲート１７とは反対側寄りに設けられ、ゲート１７の樹脂屑２２（図４参照）を下型１２のランナー１６に臨むエッジ２３を中心にして回りながら抜き出しやすくなっている。

図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、前記ゲート１７は四角錐台状をなし、その頂部側がキャビティ１３に開口し底部側がランナー１６に開口するようにランナー１６からキャビティ１３に向かって斜め下方へ傾斜状に形成されている。ゲート１７には、ＰＬ面１４側に第１傾斜面２４が設けられると共に、第１傾斜面２４の対向面２５に対する第１傾斜面２４の傾斜角度αよりも対向面２５に対する傾斜角度βが大きい第２傾斜面２６が頂部側に第１傾斜面２４に連なるように設けられている。

前記対向面２５に対する第１傾斜面２４の傾斜角度αが１０〜２５°に設定され、対向面２５に対する第２傾斜面２６の傾斜角度βが３０〜４０°に設定されている。すなわち、対向面２５に対する第２傾斜面２６の傾斜角度βが第１傾斜面２４の傾斜角度αより大きくなるように設定され、ゲート１７部分の樹脂屑２２が下型１２のランナー１６に臨むエッジ２３を中心にして回り込みやすくなっている。傾斜角度αが１０°より小さい場合には、ゲート１７の厚みが薄くなってゲート１７の内容量が少なくなり、溶融樹脂のキャビティ１３への注入量が不足する。その一方、２５°より大きい場合には、ゲート１７の厚みが厚くなってゲート１７の内容量は大きくなるが、ゲート１７の開口部２７で溶融樹脂が詰まりやすくなり、溶融樹脂をキャビティ１３へ円滑に供給できなくなって好ましくない。

前記傾斜角度βが３０°より小さい場合には、第１傾斜面２４の傾斜角度αに近くなって第２傾斜面２６を設けた意義が薄れ、ゲート１７部分の樹脂屑２２の抜き出しを十分に改善することができなくなる。一方、４０°より大きい場合には、第１傾斜面２４の傾斜角度αと第２傾斜面２６の傾斜角度βとの差が大きくなってバランスが悪くなり、ゲート１７部分の樹脂屑２２の抜き出しが悪化する傾向を示すと共に、第２傾斜面２６に対向する下型１２部分（第２傾斜面２６とキャビティ１３との間の部分）が薄くなって弱くなり好ましくない。

前記第２傾斜面２６の傾斜方向の長さｄは、図１（ｃ）に示すゲート１７のキャビティ１３への開口部２７の高さｂよりも長く、第２傾斜面２６がキャビティ１３に達する点ｍと第１傾斜面２４がランナー１６に達する点ｎとを結ぶ長さｓの１／２よりも短くなるように設定されている。すなわち、ｂ＜ｄ＜１／２ｓの関係となるように設定されている。第２傾斜面２６の長さｄが開口部２７の高さｂ以下である場合、第２傾斜面２６の長さが不足し、第２傾斜面２６を設けた意義が薄れてしまう。一方、長さｓの１／２以上である場合、第２傾斜面２６の長さｄが第１傾斜面２４の傾斜方向の長さ以上になり、第１傾斜面２４と第２傾斜面２６のバランスが悪くなり、ゲート１７部分の樹脂屑２２を円滑に抜き出すことが難しくなる。

前記第２傾斜面２６のＰＬ面１４と直交する面２８に対する傾斜角度γは２７°以下、例えば２５°に設定されている。ゲート１７部分の樹脂屑２２を抜き出す際に加えられるＰＬ面１４と直交方向及びＰＬ面１４の方向の分力の比率が２：１以下となるように設定するためである。この傾斜角度γが２７°より大きい場合には、上記分力の比率が２：１を超えるようになり、ゲート１７部分の樹脂屑２２の抜き出し時における力がＰＬ面１４の方向に偏り、樹脂屑２２の抜き出しを容易に行うことができなくなる。

なお、前記対向面２５のＰＬ面１４と平行面とのなす傾斜角度δは３５°前後の角度に設定される。この傾斜角度δは、９０°から前記傾斜角度βと傾斜角度γとの合計の傾斜角度を差し引いた角度である。

図１（ｃ）に示すように、前記ゲート１７のキャビティ１３への開口部２７は、ＰＬ面１４と平行な横方向の長さａが直交方向の高さｂよりも長くなる矩形状に形成されている。このようにゲート１７の開口部２７を横方向に細長く形成することにより、ゲート１７部分の樹脂屑２２が下型１２のエッジ２３を中心にして回りながら容易に抜き出すことができるように構成されている。特に、従来のゲート１７が円錐台状（ゲートの開口部が円形）である場合に比べて、ゲート１７部分の樹脂屑２２が抜き出しやすくなっている。

以上のようなゲート１７の構造に対し、図５に示すように、成形後にゲート１７によって形成される樹脂屑２２は、ゲート１７の第１傾斜面２４によって第１斜面２９が形成され、その傾斜角度はゲート１７の傾斜角度αを有し、第２傾斜面２６によって第２斜面３０が形成され、その傾斜角度はゲート１７の傾斜角度βを有している。さらに、第２斜面３０の傾斜方向の長さはゲート１７の第２傾斜面２６の傾斜方向の長さｄになっている。

次に、上記のように構成された樹脂成形用金型のゲート構造について作用を説明する。
さて、図２に示すように、上型１１と下型１２が型締めされた状態で、所定の射出成形条件にてＡＢＳ樹脂などの溶融樹脂が溶融樹脂通路１５からランナー１６及びゲート１７を介してキャビティ１３内へ射出される。射出成形後、上型１１及び下型１２が冷却される。その後、図３に示すように、下型１２を下方へ移動させることにより、上型１１に対して下型１２を型開きする。このとき、樹脂成形品３１、及びゲート１７部分、ランナー１６部分、溶融樹脂通路１５部分の樹脂屑２２は下型１２側に残る。続いて、図４に示すように、第１抜き出しピン１９及び第２抜き出しピン２１を抜き出し方向（上方向）へ押し上げる。すると、樹脂成形品３１及び樹脂屑２２が押し上げられて下型１２から離間する。

このとき、図５に示すように、ゲート１７部分及びランナー１６部分の樹脂屑２２は、第２抜き出しピン２１の上昇に伴って一点鎖線、二点鎖線及び三点鎖線の位置へ順に移動する。すなわち、ゲート１７部分の樹脂屑２２は一点鎖線及び二点鎖線の位置では、その第１斜面２９が下型１２のエッジ２３に摺接しながら反時計方向に若干回りながらゲート１７から抜け出す。引き続いて、ゲート１７部分の樹脂屑２２は三点鎖線の位置では、第２斜面３０が下型１２のエッジ２３に摺接しながらゲート１７から抜け出す。

この場合、ゲート１７部分の樹脂屑２２は横長の四角錐台状に形成されて撓み性を示すと共に、第１斜面２９と第２斜面３０との２つの斜面が第１斜面２９の傾斜角度αより第２斜面３０の傾斜角度βが大きくなるように設定されていることから、樹脂屑２２は下型１２のエッジ２３を中心にして抵抗なく回りながら抜け出すことができる。従って、ゲート１７部分の樹脂屑２２は、ゲート１７から安定した状態で滑らかに抜け出すことができる。

以上詳述した実施形態により発揮される効果について、以下にまとめて記載する。
・ 本実施形態における樹脂成形用金型のゲート構造では、ゲート１７は横長の四角錐台状をなすと共に、ゲート１７にはＰＬ面１４側の第１傾斜面２４と、その傾斜角度αよりも大きい傾斜角度βを有する第２傾斜面２６が第１傾斜面２４に連なるように設けられている。このため、成形後にはゲート１７部分の樹脂屑２２は第１傾斜面２４によって形成された第１斜面２９がランナー１６に臨むエッジ２３を中心にして回り込むように抜き出され、続いて第２傾斜面２６によって形成された第２斜面３０がエッジ２３を中心にして回り込むように抜き出される。従って、樹脂屑２２は下型１２のエッジ２３に強く押圧されることなく、抜き出される。

よって、金型１０のゲート構造によれば、ゲート１７部分の樹脂屑２２を抜き出す際の抵抗を抑え、樹脂屑２２の粉や割れ片の発生を抑制することができると同時に、成形後の処理を円滑に進めることができる。

・ 前記対向面２５に対する第１傾斜面２４の傾斜角度αが１０〜２５°に設定され、対向面２５に対する第２傾斜面２６の傾斜角度βが３０〜４０°に設定されている。このため、ゲート１７部分の樹脂屑２２が下型１２のランナー１６に臨むエッジ２３を中心にして回り込みやすくなり、樹脂屑２２をゲート１７から容易に抜き出すことができる。

・ 前記第２傾斜面２６の傾斜方向の長さはゲート１７のキャビティ１３への開口部２７の高さｂよりも長く、第２傾斜面２６がキャビティ１３に達する点ｍと第１傾斜面２４がランナー１６に達する点ｎとを結ぶ長さｓの１／２よりも短くなるように設定されている。このため、第１傾斜面２４と第２傾斜面２６の長さのランスを良好にし、ゲート１７部分の樹脂屑２２を円滑に抜き出すことができる。

・ 前記第２傾斜面２６のＰＬ面１４と直交する面２８に対する傾斜角度γは２７°以下に設定されていることにより、ゲート１７部分の樹脂屑２２の抜き出し時における下型１２に加わる力がＰＬ面１４の方向及びそれと直交する方向のいずれかに偏ることなく、樹脂屑２２の抜き出しを容易に行うことができる。

・ 前記ゲート１７のキャビティ１３への開口部２７は、ＰＬ面１４と平行な横方向が直交方向の高さよりも長くなる矩形状、つまりゲート１７の開口部２７を横方向に細長く形成することにより、ゲート１７部分の樹脂屑２２の厚みを薄くして撓み性を良くし、下型１２のエッジ２３を中心にして容易に抜き出すことができる。

なお、前記実施形態を次のように変更して具体化することも可能である。
〇 前記実施形態ではゲート１７のＰＬ面１４側を第１傾斜面２４及び第２傾斜面２６で構成したが、第１傾斜面２４の傾斜角度αと第２傾斜面２６の傾斜角度βの中間の傾斜角度を有する第３傾斜面を設けることができる。さらに、傾斜面の数を増やすことも可能である。

〇 前記下型１２のエッジ２３を面取りしたり、円弧状に形成したりして、成形後にゲート１７部分の樹脂屑２２を抜き出す際に樹脂屑２２に傷が付いて粉や割れ片が発生するのを抑制するように構成することも可能である。

〇 ゲート１７の第２傾斜面２６の傾斜角度βと第１傾斜面２４の傾斜角度αとの傾斜角度の差を所定範囲、例えば５〜１５°に設定することもでき、その場合第１傾斜面２４と第２傾斜面２６との傾斜角度のバランスを良好にすることができる。

次に、前記実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
・ 前記樹脂成形用金型は、射出成形用金型であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の樹脂成形用金型のゲート構造。このように構成した場合、射出成形において請求項１から請求項５のいずれかに係る発明の効果を有効に発揮することができる。

・ 前記樹脂成形品を形成する樹脂は、熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の。このように構成した場合、熱可塑性樹脂の成形において請求項１から請求項５のいずれかに係る発明の効果を良好に発揮することができる。

１０…樹脂成形用の金型、１１…金型としての上型、１２…金型としての下型、１３…キャビティ、１４…ＰＬ面（型割り面）、１５…溶融樹脂通路、１６…ランナー、１７…ゲート、２４…第１傾斜面、２５…対向面、２６…第２傾斜面、２７…ゲートの開口部、２８…ＰＬ面と直交する面、３１…樹脂成形品、α、β、γ、δ…傾斜角度、ｄ…第２傾斜面の長さ、ａ…開口部の長さ、ｂ…開口部の幅、ｍ…第２傾斜面がキャビティに達する点、ｎ…第１傾斜面がランナーに達する点、ｓ…点ｍと点ｎを結ぶ長さ。

Claims (5)

1. 金型内には樹脂成形品を成形するためのキャビティが設けられると共に、金型の型割り面には溶融樹脂通路に通ずるランナーが設けられ、前記キャビティとランナーとの間には溶融樹脂をキャビティ内へ注入するためのゲートが連通するように構成された樹脂成形用金型であって、
   前記ゲートは四角錐台状をなし、その頂部側がキャビティに開口し底部側がランナーに開口するようにランナーからキャビティに向かって傾斜状に形成されると共に、その型割り面側には第１傾斜面が設けられると共に、該第１傾斜面の対向面に対する第１傾斜面の傾斜角度よりも対向面に対する傾斜角度が大きい第２傾斜面が頂部側に前記第１傾斜面に連なるように設けられていることを特徴とする樹脂成形用金型のゲート構造。
2. 前記対向面に対する第１傾斜面の傾斜角度が１０〜２５°に設定され、対向面に対する第２傾斜面の傾斜角度が３０〜４０°に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形用金型のゲート構造。
3. 前記第２傾斜面の傾斜方向の長さは、ゲートのキャビティへの開口部の高さよりも長く、第２傾斜面がキャビティに達する点と第１傾斜面がランナーに達する点とを結ぶ長さの１／２よりも短くなるように設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の樹脂成形用金型のゲート構造。
4. 前記第２傾斜面の型割り面と直交する面に対する傾斜角度は２７°以下に設定されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の樹脂成形用金型のゲート構造。
5. 前記ゲートのキャビティへの開口部は、型割り面と平行な横方向の長さがそれと直交方向の高さよりも長くなる矩形状に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の樹脂成形用金型のゲート構造。

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