JP2011020390A - 金型の加熱・冷却構造および樹脂成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金型を加熱するための誘導加熱ヒータが金型に挿入され、前記金型を冷却するための冷却水通路が前記金型内に形成される金型の加熱・冷却構造において、金型の効率的な加熱・冷却を可能とする。
【解決手段】誘導加熱ヒータ２０を挿通せしめるヒータ挿入孔２３，２４が、該ヒータ挿入孔２３，２４の内周および誘導加熱ヒータ２０の外周間に冷却水通路３４，３５を形成するようにして金型１３に設けられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、金型を加熱するための誘導加熱ヒータが金型に挿入され、前記金型を冷却するための冷却水通路が前記金型内に形成される金型の加熱・冷却構造、ならびにその加熱・冷却構造を用いた樹脂成形方法に関する。

金型は、その成形サイクルに応じて加熱・冷却される必要があり、加熱ユニット（ボイラ）および冷却ユニット（チラー）への接続を切換バルブで切換えることによって媒体である水や油を金型に流通させて温度を制御する方法が知られている。しかるに、そのような方法では温度応答性が低く、成形サイクルの短縮が望めないので、特許文献１で開示されるものでは、金型に挿入される誘導加熱ヒータによる誘導加熱で金型を加熱し、誘導加熱ヒータ内に冷却水を循環させて金型を冷却するようにしている。

特開２００８−０４９３７３号公報

ところで、上記特許文献１で開示されたものでは、金型に設けられたヒータ挿入孔に、誘導加熱ヒータのヒータ本体が挿入されており、ヒータ本体は、耐熱性絶縁材から成るヒータケース内に誘導加熱コイルが挿入されて成るものであり、誘導加熱コイル内を冷却水が流通するように構成されている。したがって冷却水はヒータ本体の冷却は可能であるが金型を直接冷却することができず、金型の冷却時間の短縮にはつながらない。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、金型の効率的な加熱・冷却を可能とした金型の加熱・冷却構造を提供するとともに、金型の温度制御を効果的に行って短いサイクルでの樹脂成形を可能とした樹脂成形方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、金型を加熱するための誘導加熱ヒータが金型に挿入され、前記金型を冷却するための冷却水通路が前記金型内に形成される金型の加熱・冷却構造において、前記誘導加熱ヒータを挿通せしめるヒータ挿入孔が、該ヒータ挿入孔の内周および前記誘導加熱ヒータの外周間に前記冷却水通路を形成するようにして前記金型に設けられることを第１の特徴とする。

また本発明は、第１の特徴の構成に加えて、前記金型と、該金型が組み込まれる母型との間に断熱材が介設されることを第２の特徴とする。

本発明は、第１または第２の特徴の構成に加えて、前記金型が組み込まれる母型の前記金型側に臨む面に、凹部が設けられることを第３の特徴とする。

本発明は、第１〜第３の特徴の構成のいずれかに加えて、前記金型に、肉抜き部が設けられることを第４の特徴とする。

さらに本発明は、第１〜第４の特徴の構成のいずれかに記載の金型の加熱・冷却構造を用いて樹脂製品を成形する樹脂成形方法であって、型開きステップから前記金型でキャビティの一部を形成するようにした型閉めステップまで前記誘導加熱ヒータによる加熱を実行し、前記キャビティに溶融樹脂を充填する充填ステップからキャビティ内の圧力を保持する保圧ステップを経過して冷却ステップに至るまで前記冷却水通路への冷却水循環による冷却を実行し、前記冷却ステップから前記型開きステップまでの間に前記冷却水通路からの冷却水排水を実行することを第５の特徴とする。

なお実施の形態の第１金型１３が本発明の金型に対応し、実施の形態の第１母型１５が本発明の母型に対応し、実施の形態の第１冷却水通路３４，３５が本発明の冷却水通路に対応する。

本発明の第１の特徴によれば、金型に設けられたヒータ挿入孔の内周と、ヒータ挿入孔に挿入される誘導加熱ヒータの外周との間に冷却水通路が形成され、その冷却水通路を冷却水が循環するので、誘導加熱ヒータによる誘導加熱によって金型を効果的に加熱するとともに、金型に直接接触する冷却水で金型を効果的に冷却することができ、金型の効率のよい加熱・冷却が可能となる。

また本発明の第２の特徴によれば、金型および母型間に断熱材が介在するので、母型および金型間の熱伝導を抑制し、金型単独での効率のよい加熱・冷却が可能となる。

本発明の第３の特徴によれば、母型の金型側に臨む面に凹部が設けられるので、金型および母型間にエアギャップを形成し、母型および金型間の熱伝導をより効果的に抑制し、金型単独でのより効果的な加熱・冷却が可能となる。

本発明の第４の特徴によれば、肉抜き部が設けられることによって金型の体積を小さくし、金型の加熱・冷却効率を高めることができる。

さらに本発明の第５の特徴によれば、型開きステップから型閉めステップまで誘導加熱ヒータで金型を加熱し、充填ステップから保圧ステップを経過して冷却ステップに至るまで冷却水通路への冷却水循環によって金型を実行し、冷却ステップから型開きステップまでの間に冷却水通路からの冷却水を排水することで、金型の温度制御を効率的に行って、外観品質のよい樹脂成形品を短いサイクルで効率的に成形することができる。

型閉め状態での金型装置の縦断面図であって図２の１−１線に沿う断面図である。 図１の２−２線断面図である。 金型および断熱材の分解斜視図である。 金型の加熱・冷却を行うための構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図４を参照しながら説明すると、先ず図１および図２において、樹脂成形品１１たとえば車両用ドアのアウトハンドルを成形するためのキャビティ１２が、第１および第２金型１３，１４間に形成されるものであり、第１金型１３は第１母型１５に組み込まれ、第２金型１４は第２母型１６に組込まれる。すなわち第１母型１５の第２母型１６に臨む面に設けられた組み込み凹部１７に第１金型１３が組み込まれ、第２母型１６の第１母型１５に臨む面に設けられた組み込み凹部１８に第２金型１４が組み込まれる。しかも第１金型１３が組み込まれた第１母型１５が固定位置にあるのに対して、第２金型１４が組み込まれた第２母型１６は第１母型１５に対する近接・離反が可能である。

図３を併せて参照して、本発明に従う加熱・冷却構造は第１金型１３に設けられるものであり、第１金型１３は誘導加熱ヒータ２０によって加熱される。而して誘導加熱ヒータ２０は、絶縁皮膜２２で覆われた銅パイプ２１が、相互に平行に延びる一対の平行直線部２０ａ，２０ｂと、それらの平行部直線部２０ａ，２０ｂの他端間を結ぶ連結部２０ｃとを有して略Ｕ字状に曲げ成形されて成るものであり、第１金型１３には、誘導加熱ヒータ２０の前記両平行直線部２０ａ，２０ｂを挿入せしめる一対の相互に平行なヒータ挿入孔２３，２４が設けられる。

ところで第１金型１３と、第１金型１３が組み込まれる第１母型１５との間には、第１、第２および第３断熱材２５，２６，２７が介設されるものであり、第１および第２断熱材２５，２６は、前記両ヒータ挿入孔２３，２４の長手方向に沿う第１金型１３の両端および第１母型１５間に介装され、第３断熱材２７は、前記両ヒータ挿入孔２３，２４の長手方向に沿う第１金型１３の両端を除く部分で第１金型１３および第１母型１５間に介装されるべく横断面形状が略Ｕ字状となるように形成される。

第１断熱材２５の第１金型１３に臨む面には、前記両ヒータ挿入孔２３，２４の一端をそれぞれ通じさせる一対の第１凹部２８…と、誘導加熱ヒータ２０における両平行直線部２０ａ，２０ｂの一端部を挿通せしめるようにして第１凹部２８…に連なる一対の挿入孔２９…とが設けられ、それらの挿入孔２９…にそれぞれ連なる継手３０，３１が第１母型１５を貫通して第１断熱材２５に接続される。而して誘導加熱ヒータ２０の両平行直線部２０ａ，２０ｂにおける一端部で銅パイプ２１は、前記継手３０，３１に固定される栓部材３２…を液密に貫通する。一方、第２断熱材２６の第１金型１３に臨む面には、前記両ヒータ挿入孔２３，２４の他端を共通に連通させる第２凹部３３が設けられ、誘導加熱ヒータ２０における連結部２０ｃが第２凹部３３内に配置される。

第１金型１３の両ヒータ挿入孔２３，２４の内周と、前記誘導加熱ヒータ２０のうち両ヒータ挿入孔２３，２４に挿入される両平行直線部２０ａ，２０ｂの外周との間には、第１冷却水通路３４，３５がそれぞれ形成され、それらの第１冷却水通路３４，３５は第２凹部３３で相互に連通される。また第１冷却水通路３４，３５は、第１断熱材２５の第１凹部２８…および挿入孔２９…を介して前記継手３０，３１内に連通しており、一方の第１冷却水通路３４に通じる冷却水入口管３６が一方の継手３０に設けられ、他方の第１冷却水通路３５に通じる冷却水出口管３７が他方の継手３１に設けられる。

また第１断熱材２５および第１金型１３間には、一対の第１凹部２８…を無端状に囲む第１シール部材３８が介装され、第２断熱材２６および第１金型１３間には、第２凹部３３を無端状に囲む第２シール部材３９が介装される。さらに前記誘導加熱ヒータ２０における銅パイプ２１内には、その全長にわたる第２冷却水通路４０が形成される。

また第１母型１５の第１金型１３側に臨む面には凹部４１…が設けられるものであり、この実施の形態では、第１母型１５における組み込み凹部１７のうち第３断熱材２７が当接する面に複数個たとえば６個の凹部４１…が設けられる。また第１金型１３には、肉抜き部４２…，４３…が設けられるものであり、この実施の形態では、第１金型１３の両側面に肉抜き部４２…が内方に凹むようにしてそれぞれ設けられ、第１金型１３の第２金型１４への対向面に一対の肉抜き部４３…が内方に凹むようにして設けられる。

図４において、誘導加熱ヒータ２０における銅パイプ２１の両端には、交流電源４５が接続されており、交流電源４５からの交流電流が誘導加熱ヒータ２０に供給される。また第１金型１３内の第１冷却水通路３４，３５に第１のチラー装置４６からの冷却水が循環するように供給される状態と、コンプレッサ４７から供給される圧縮空気で第１冷却水通路３４，３５から冷却水を排出する状態とを切換えることが可能であり、継手３０に設けられる冷却水入口管３６と、継手３１に設けられる冷却水出口管３７とが、冷却水入口管３６および冷却水出口管３７を第１のチラー装置４６に接続する状態、ならびに冷却水入口管３６をコンプレッサ４７に接続する状態を切変える切換装置４８を介して、第１のチラー装置４６およびコンプレッサ４７に接続される。

また誘導加熱ヒータ２０における銅パイプ２１内に形成される第２冷却水通路４０には、銅パイプ２１が高温となり過ぎないように該銅パイプ２１を冷却するための冷却水が循環するように第２のチラー装置４９からの冷却水が常時供給される。

ところで樹脂成形品１１を金型装置で成形するにあたっては、第１および第２母型１５，１６を相互に離反させた状態にある型開きステップと、成形完了後の樹脂成形品１１を取り出す取り出しステップと、第１および第２母型１５，１６を相互に近接させて第１金型１３でキャビティ１２の一部を形成する型閉めステップと、キャビティ１２に溶融樹脂を充填する充填ステップと、溶融樹脂に加えた圧力を保持する保圧ステップと、冷却ステップとを、この順に繰り返すのであるが、本発明に従えば、型開きステップから前記型閉めステップまで誘導加熱ヒータ２０による加熱を実行し、前記充填ステップから保圧ステップを経過して冷却ステップに至るまで第１のチラー装置４６からの第１冷却水通路３４，３５への冷却水循環による冷却を実行し、前記冷却ステップから前記型開きステップまでの間にコンプレッサ４７からの圧縮空気の供給によって第１冷却水通路３４，３５からの冷却水排水を実行する。

次にこの実施の形態の作用について説明すると、誘導加熱ヒータ２０を挿通せしめるヒータ挿入孔２３，２４が、該ヒータ挿入孔２３，２４の内周および前記誘導加熱ヒータ２０の外周間に第１冷却水通路３４，３５を形成するようにして第１金型１３に設けられるので、誘導加熱ヒータ２０による誘導加熱によって第１金型１３を効果的に加熱するとともに、第１金型１３に直接接触する冷却水で第１金型１３を効果的に冷却することができ、第１金型１３の効率のよい加熱・冷却が可能となる。

また第１金型１３と、第１金型１３が組み込まれる第１母型１５との間に第１、第２および第３断熱材２５，２６，２７が介設されるので、第１母型１５および第１金型１３間の熱伝導を抑制し、第１金型１３単独での効率のよい加熱・冷却が可能となる。

また第１母型１５の第１金型１３側に臨む面に、凹部４１…が設けられるので、第１金型１３および第１母型１５間にエアギャップを形成し、第１母型１５および第１金型１３間の熱伝導をより効果的に抑制し、第１金型１３単独でのより効果的な加熱・冷却が可能となる。

また第１金型１３に、肉抜き部４２…，４３…が設けられるので、第１金型１３の体積を小さくし、第１金型１３の加熱・冷却効率を高めることができる。

ところで樹脂製品１１を成形するにあたっては、型開きステップから型閉めステップまで誘導加熱ヒータ２０によって第１金型１３を加熱し、充填ステップから保圧ステップを経過して冷却ステップに至るまで第１冷却水通路３４，３５への冷却水循環によって第１金型１３を冷却し、冷却ステップから型開きステップまでの間に第１冷却水通路３４，３５から冷却水を排水するようにしているので、第１金型１３の温度制御を効率的に行って、外観品質のよい樹脂成形品１１を短いサイクルで効率的に成形することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

１２・・・キャビティ
１３・・・金型である第１金型
１５・・・母型である第１母型
２０・・・誘導加熱ヒータ
２３，２４・・・ヒータ挿入孔
２５，２６，２７・・・断熱材
３４，３５・・・冷却水通路である第１冷却水通路
４１・・・凹部
４２，４３・・・肉抜き部

Claims (5)

1. 金型（１３）を加熱するための誘導加熱ヒータ（２０）が金型（１３）に挿入され、前記金型（１３）を冷却するための冷却水通路（３４，３５）が前記金型（１３）内に形成される金型の加熱・冷却構造において、前記誘導加熱ヒータ（２０）を挿通せしめるヒータ挿入孔（２３，２４）が、該ヒータ挿入孔（２３，２４）の内周および前記誘導加熱ヒータ（２０）の外周間に前記冷却水通路（３４，３５）を形成するようにして前記金型（１３）に設けられることを特徴とする金型の加熱・冷却構造。
2. 前記金型（１３）と、該金型（１３）が組み込まれる母型（１５）との間に断熱材（２５，２６，２７）が介設されることを特徴とする請求項１記載の金型の加熱・冷却構造。
3. 前記金型（１３）が組み込まれる母型（１５）の前記金型（１３）側に臨む面に、凹部（４１）が設けられることを特徴とする請求項１または２記載の金型の加熱・冷却構造。
4. 前記金型（１３）に、肉抜き部（４２，４３）が設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金型の加熱・冷却構造。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の金型の加熱・冷却構造を用いて樹脂製品を成形する樹脂成形方法であって、型開きステップから前記金型（１３）でキャビティ（１２）の一部を形成するようにした型閉めステップまで前記誘導加熱ヒータ（２０）による加熱を実行し、前記キャビティ（１２）に溶融樹脂を充填する充填ステップからキャビティ（１２）内の圧力を保持する保圧ステップを経過して冷却ステップに至るまで前記冷却水通路（３４，３５）への冷却水循環による冷却を実行し、前記冷却ステップから前記型開きステップまでの間に前記冷却水通路（３４，３５）からの冷却水排水を実行することを特徴とする樹脂成形方法。

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