JP2011046166A - 積層射出成形用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】二次成形体の意匠面側にゲート跡を残すことがなく、また、成形品の立ち面の一次成形体と二次成形体の肉厚を安定して得ることができる積層射出成形用金型を提供すること。
【解決手段】一つの製品コア型と、製品意匠形状の異なる複数の製品キャビ型とを用い、一次型締後に一次成形用射出ユニットにより一次射出ゲートを介して一次成形体を射出成形し、所定の冷却保持時間の後に所定距離型開させ、次いで一次成形体を製品コア型に残したまま製品キャビ型を交換し、その後二次型締して新たな製品キャビティを形成し、該形成した製品キャビティへ二次射出用射出ユニットにより二次射出ゲートを介して一次成形体の表面側へ二次射出成形することによって、一次成形体に二次成形体を積層して一体化させた積層成形品を得る積層射出成形用金型であって、前記一次型締の状態で前記二次射出ゲートを塞ぐ突起物を一次成形キャビ面に設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、樹脂を積層状態に射出成形して積層品を得る積層成形に用いる成形用の金型に関するもので、特に、２層目を成形するときにキャビ型を交換する積層射出成形用金型に関する。

一次成形と二次成形とによって樹脂を積層状態に射出成形して積層品を得る成形用金型は、例えば、特許文献１により開示されている。
この成形用金型は一組の固定型と可動型とにより構成され、一次成形後の二次成形に際して型開きと連動するスライドコアを用いることで、二次成形体の肉厚を部分的に大きくさせることができる。そして、金型への樹脂の供給は二重構造のノズルを用い、一次成形と二次成形の樹脂を固定型に設けた１点のゲートから順次キャビティ内に充填することで行われる。
この金型を用いて得られる成形品は、一次成形と二次成形を同一のゲートを用いて成形するので二次成形の際に一次成形層と二次成形層とが混じり合い、品質の良好な積層品の成形を行うことが難しく、又、二次成形体表面側となる意匠面にゲート跡が残る。そして、二次成形体の立ち面（型開き方向と交差する方向）の肉厚を全体的に大きくすることができないなどの問題がある。

前記問題点を解決する積層成形用金型が、特許文献２により開示されている。この成形用金型は一組の固定型と可動型とにより構成され、キャビティ内に一次成形と二次成形の樹脂を別々に射出充填できるゲートを備え、一次成形体の厚みに相当する寸法だけ金型が開いた状態で、二次成形体の樹脂を射出するゲートの先端が可動金型側の表面と接し、一次成形体の樹脂のゲートへの進入を防止できる構成とされる。そして、一次成形体の樹脂が流動可能な状態で、さらに金型を開きながら一次成形体の樹脂と隣接する位置に二次成形体の樹脂の射出を開始し、成形品の厚み相当に開いたキャビティ内を満たすまで一次成形および二次成形の樹脂の射出を継続させることで、成形品を得る。
この金型を用いて得られる成形品は、一次成形体を貫通して二次成形体の裏面側から樹脂を供給するので、二次成形体の表面側となる意匠面にゲート跡が残ることがない。また、成形品の厚みの制御範囲が広いことから一次成形体と二次成形体の流れムラがなく、成形品の立ち面（型開き方向と交差する方向）の肉厚を全体的に大きくすることができる。
しかし、二層状態が成形品の末端まで保持できるような射出条件の調整が必要であり、成形品の立ち面（型開き方向と交差する方向）の一次成形体と二次成形体の肉厚を安定して得るには成形品の形状が制限されるという問題を有する。

特開平３−０５３９１７号公報 特開平９−０８５７７９号公報

本発明は、上記した一組の金型で構成され金型を開くことで二層目を成形する従来の積層成形用金型の問題点に鑑みてなされてもので、二次成形体の意匠面側にゲート跡を残すことがなく、また、成形品の立ち面（型開き方向と交差する方向）の一次成形体と二次成形体の肉厚を安定して得ることができる積層射出成形用金型を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の積層射出成形用金型は、一つの製品コア型と、製品意匠形状の異なる複数の製品キャビ型と、異なる溶融樹脂を計量して射出する複数の射出ユニットと、前記製品コア型及び前記製品キャビ型を固定し型開閉可能とする型締装置とを用い、一次型締後に一次成形用の射出ユニットにより一次射出ゲートを介して一次成形体を射出成形し、所定の冷却保持時間の後に所定距離型開させ、次いで一次成形体を製品コア型に残したまま製品キャビ型を交換し、その後二次型締して一次成形体の表面側の全体あるいは一部の面に新たな製品キャビティを形成し、該形成した製品キャビティへ二次成形用の射出ユニットにより二次射出ゲートを介して二次射出成形することによって、一次成形体の表面側に二次成形体を積層一体化させて積層成形品を得る積層射出成形用金型であって、前記一次型締の状態で前記二次射出ゲートを塞ぐ突起物を、前記製品キャビ型の一次成形キャビ面に設けたことを特徴とする。

本発明の請求項２に記載の積層射出成形用金型は請求項１に記載の発明において、前記一次成形キャビ面に設けた突起物は、先端部が前記製品コア型の二次射出ゲートの開口部に当接する円錐形状としたことを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の積層射出成形用金型は請求項１に記載の発明において、前記製品キャビ型のキャビ面に設けた突起物は、基部が円錐台であり、先端部が前記製品コア型の前記二次射出ゲートの開口部に挿通する円柱形状としたことを特徴とする。

一つの製品コア型と複数の製品キャビ型とを用い、二次射出ゲートを製品キャビ型の一次成形キャビ面に設けた突起物で塞いだ状態で一次成形を行って一次成形体を得、次いで製品キャビ型を交換して一次成形体の裏面側から一次成形体の表面側に二次成形体を形成することによって積層射出成形品を得る構成としたので、二次成形体の意匠面にゲートの痕跡が残ることがない。また、製品意匠形状の異なる一次成形体と二次成形体の製品キャビ型を有する構成としたので、成形品の立ち面（型開き方向と交差する方向）の一次成形体と二次成形体の肉厚を安定して得ることができる。

突起物の形状を製品コア型の二次射出ゲートの開口部と当接する円錐形状としたので、一次成形体を成形した後に型開したとき成形品が製品コア型から剥離することがない。また、突起物の基部の形状が円錐台で、その先端部が前記製品コア型の前記二次射出ゲートの開口部に挿通する円柱形状では、一次成形体の厚みを可変させても二次射出を行うときの樹脂流路を確保することができる。
突起物は簡略な構造であり、金型のコストを上昇させることがない。

本発明の実施の形態を示すもので、一次成形体を成形するときの金型の断面図である。 図１の金型により、二次成形体を成形するときの断面図である。 本発明の他の実施の形態を示すもので、一次成形体を成形するときの金型の断面図である。 図３の金型により、二次成形体を成形するときの断面図である。 先端部で製品コア型の二次射出ゲートの開口部と当接する円錐形状とした突起物の断面図である。 基部が円錐台であり、先端部を円柱形状とした突起物の断面図である。

図１及び２は本発明の実施の形態を示し、積層射出成形品用金型１０は図示しない成形装置の型締め機構の固定盤に取り付けられた製品コア型１１と、同じく図示しない可動盤に係動して摺動自在に、且つ、成形装置の軸線を水平面、または垂直面として回転自在に配された中間盤１２に取り付けられた製品意匠形状の異なる複数の製品キャビ型、即ち、一次成形用製品キャビ型１３及び二次成形用製品キャビ型１４とにより基本構成される。
図１は、製品コア型１１と一次成形用製品キャビ型１３とを型閉じした状態を示し、製品コア型１１には、一次成形体１５を成形するキャビティに溶融樹脂を供給する通路となる樹脂流路１６及び二次成形体１７を成形するキャビティに溶融樹脂を供給する通路となる樹脂流路１８が設けられている。
符号２０は、型開の状態で回転する中間盤１２の回転中心であり、図１及び２においては紙面を水平面として回転する。

製品コア型１１の樹脂流路１６、１８の製品キャビ型面側には、一次射出ゲート２１と二次射出ゲート２２とが配されている。二次射出ゲート２２の開口部は、一次成形用製品キャビ型１３と製品コア型１１が型閉じした状態で、一次成形用製品キャビ型１３のキャビ面１３ａに設けた突起物２３と接して二次射出ゲート２２を塞ぎ、一次成形体１５を成形するときに溶融樹脂が二次射出ゲート２２側に漏れ出すことを防止する。
実施の形態において樹脂流路１６、１８はホットランナにより構成されることが好ましく、また、一次射出ゲート２１及び二次射出ゲート２２はホットチップ又はバルブゲート等を用いることが好ましい。そして、二次射出ゲート２２は、型閉じした際に突起物２３と干渉しない構成とした。

一次成形用製品キャビ型１３にはキャビ面１３ａが、二次成形用製品キャビ型１４にはキャビ面１４ａが、それぞれ製品意匠形状を異にして形成されている。
図に示すように一次成形体１５の成形に用いる一次成形用射出ユニット３１と二次成形体１７の成形に用いる二次成形用射出ユニット３２から金型キャビティに溶融樹脂が供給される。いずれの射出ユニットも、スクリュ３３、３４が回転駆動することでバレル３５、３６内の樹脂成形材料を所定量加熱溶融して貯留し、所定量の溶融樹脂はスクリュ３３、３４の前進移動によってノズル３７、３８を介してキャビティ内に射出充填される構成である。

図１は、製品コア型１１と一次成形用製品キャビ型１３とが型閉じされ、一次成形用射出ユニット３１のスクリュ３３が前進して一次成形体１５が成形された状態を示している。前述したように、一次成形体１５を成形するに際に二次射出ゲート２２は突起物２３により塞がれているので、射出充填された溶融樹脂が二次射出ユニット３２側に逆流することがない。
図２は、一次成形体１５を残した状態で製品コア型１１と二次成形用製品キャビ型１４とが型閉じされ、二次成形用射出ユニット３２のスクリュ３４が前進して二次成形体１７が成形され、一次成形体１５と積層一体化された状態を示している。突起物２３により一次成形体１５の二次射出ゲート２２部には二次射出する溶融樹脂の通路孔が形成されるので、この孔を介して二次射出が行われる。このように、一次成形体１５の裏面側から二次成形体１７の溶融樹脂を射出充填する構成としたので、意匠面にゲート跡を生じさせることがない。

図３及び４は本発明の他の実施の形態を示し、積層射出成形品用金型５０は図示しない成形装置の型締め機構の固定盤に取り付けられた製品コア型５１と、一次成形用製品キャビティと二次成形用製品キャビティの二つのキャビティ面５２ａ、５２ｂとを有するスライド型５２とで基本構成される。スライド型５２は図示しない成形装置の可動盤に設けられたスライド型５２のスライド手段を有する中間盤５３に取り付けられ、製品コア型５１に対して接離自在となっている。
図３は製品コア型５１とスライド型５２の一次成形用製品キャビティが型閉じした状態を示し、製品コア型５１には、一次成形体５５となるキャビティに溶融樹脂を供給する通路となる樹脂流路５６及び二次成形体５７となるキャビティに溶融樹脂を供給する通路となる樹脂流路５８が設けられている。スライド型５２は一次成形キャビティと二次成形キャビティを一体的に形成した構成としたが、それぞれを独立した型とし、型が連結されて一体となる構成であっても良い。

製品コア型５１の樹脂流路５６、５８の製品キャビ型面側には、一次射出ゲート６１と二次射出ゲート６２とが配されている。二次射出ゲート６２の開口部は、スライド型５２と製品コア型５１が型閉じした状態で、一次成形キャビ面５２ａに設けた突起物６３と接して二次射出ゲート６２を塞ぎ、一次成形体５５を成形するときに溶融樹脂が二次射出ゲート６２側に漏れ出すことを防止する。
実施の形態において樹脂流路５６、５８はホットランナにより構成されることが好ましく、また、一次射出ゲート６１及び二次射出ゲート６２はホットチップ又はバルブゲート等を用いることが好ましい。そして、二次射出ゲート６２は、型閉じした際に突起物６３と干渉しない構成とした。

図に示すように一次成形体５５の成形に用いる一次成形用射出ユニット３１と二次成形体５７の成形に用いる一次成形用射出ユニット３２から溶融樹脂が金型に供給される。いずれの射出ユニットも、スクリュ３３、３４が回転駆動することでバレル３５、３６内の樹脂成形材料を所定量加熱溶融して貯留し、所定量の溶融樹脂はスクリュ３３、３４の前進移動によってノズル３７、３８を介してキャビティ内に射出充填される構成である。

図３は、製品コア型５１とスライド型５２の一次成形品製品キャビティとが型閉じされ、一次成形用射出ユニット３１のスクリュ３３が前進して一次成形体５５が成形された状態を示している。前述したように、一次成形体５５を成形するに際に二次射出ゲート６２は突起物６３により塞がれているので、射出充填された溶融樹脂が二次射出ユニット３２側に逆流することがない。
図４は、製品コア型５１とスライド型５２の二次成形用製品キャビティとが型閉じされ、二次成形用射出ユニット３２のスクリュ３４が前進して二次成形体５７が成形され、一次成形体５５と積層一体化された状態を示している。突起物６３により一次成形体５５の二次射出ゲート２２部には二次射出する溶融樹脂の通路孔が形成されるので、この孔を介して二次射出が行われる。このように、一次成形体５５の裏面側から二次成形体５７の溶融樹脂を射出充填する構成としたので、意匠面にゲート跡を生じさせることがない。

図５に、図１及び２における一次成形用製品キャビ型１３の一次成形キャビ面１３ａに設けた製品コア型１１の二次射出ゲート２２の開口部と当接する円錐形状とした突起物２３の断面を示している。
図に示すように金型を型閉じした状態で突起物２３の外周面が製品コア型１１の二次射出ゲートの開口部に嵌挿されてゲートのエッジ部と接触することでゲートを塞ぎ、一次成形体１５を成形するときに樹脂が二次射出ゲート２２から漏れ出すことを防止する。また、一次成形体１５が冷却固化した際に円錐台の突起物２３により二次成形用の樹脂流路が形成される。二次成形用溶融樹脂はこの樹脂流路を介してキャビティ内に充填される。

図６は、基部を円錐台とし、先端部を円柱形状とした突起物２４の断面を示している。インロー構造を有する金型（押込み構造）を用い一次成形体１５用の樹脂をキャビティ内に充填した後にキャビティを拡大して一次成形体１５を発泡させる場合や、射出プレス成形方法により金型キャビティを拡大して成形品の厚みを厚くするように成形する場合、キャビ型が型開き方向に移動してもゲート部がゲート孔から開放されることがなく、二次ゲートからの溶融樹脂の漏れ出しを防ぐことができる構成とした。
製品コア型のゲート先端を突起物２４の円柱部に挿通自在とする形態が好ましい。突起物２３、２４を図１及び２の積層成形用金型について説明したがこれに限らず、図３及び４に示すスライド型５２を用いた積層成形用金型５０においても適用することができる。
本発明において、突起物２３、２４、６３を一次成形キャビ面と一体的に形成する構成としたが、別体として作成し金型キャビ面に着脱自在に設ける構成であっても良い。

次に、本発明の実施の形態の図１及び２に示す金型を用いた成形方法について説明する。成形装置の可動盤の型開位置で中間盤１２を回転駆動して一次成形用製品キャビ型１３と製品コア型１１とを対向させ、可動盤１２を前進移動させ型締を行う。この状態で製品コア型１１に設けた二次成形射出ゲート２２は一次成形用製品キャビ型１３の一次成形キャビ面に配した突起物２３により塞がれる。一次成形用射出ユニット３１には、予め所定の充填量に設定された溶融樹脂が貯留されており、スクリュ３３を前進移動させ型閉じにより形成された一次成形用のキャビティに溶融樹脂を充填、一次成形体１５を成形する。このとき二次成形射出ゲート２２は突起物２３により塞がれているので、ゲート側に溶融樹脂が漏れ出すことはない。所定の冷却時間の経過後に製品コア型１１に一次成形体１５を残したまま型開動作を行い、一次成形用製品キャビ型１３を所定の型開位置に後退移動させる。そして、一次成形体１５の二次射出ゲート２２部には突起物２３により樹脂流路が形成される。

次いで、中間盤１２を回転駆動して二次成形用キャビ型製品１４が製品コア型１１と対向する位置に移動させる。再び中間盤１２を前進移動させ型締を行う。これにより、一次成形体１５と二次成形用製品キャビ型１４とにより二次成形体１７のキャビティが形成させる。二次成形用射出ユニット３２には、予め所定の充填量に設定された溶融樹脂が貯留されており、スクリュ３４を前進移動させ型閉じにより形成された二次成形用のキャビティに溶融樹脂を充填、一次成形体１５と二次成形体１７が一体となった積層成形品を得る。所定の冷却時間の経過後に型開動作を行い、積層成形品を金型から取り出すことによって成形は完了する。前述した動作を繰り返すことで連続して積層成形を得ることができる。

前述した金型では所定の型開位置一次成形用製品キャビ型１３と二次成形用製品キャビ型１４を中間盤の回転駆動により交換する構成としたが、図３及び４に示す金型を用いた成形方法では、所定の型開位置で中間盤５３に設けたスライド機構により一次成形用キャビ面と二次成形用キャビ面とを交換することによって行ない、他の動作工程は同一である。
本発明の積層成形用金型及び成形方法を用いて得られる積層成形品は、一次成形体の裏面側から二次成形体を成形する構成としたので、二次成形体の意匠面にゲート跡が生じる事がない。また、一次成形体を成形するキャビ型と二次成形体を成形するキャビ型を交換して積層成形する構成としたので、成形品のたち面（型開方向と交差する方向）の製品肉厚や、型開方向の製品肉厚を自在に設定することができる。

金型を型開方向に移動してキャビティを拡大して二層目を成形する従来の積層成形用の金型を用い、基材に剛性を有し、意匠面である表層に例えばエラストマー系の軟質樹脂を発泡させて、ソフト感を有する積層成形品の意匠面にゲート跡を残さないように成形するには、先に（一次成形）表層側を成形しその後基材側を成形することとなり、この場合、表層に二次成形の樹脂圧力の作用により変形等の成形不良が発生し、所望する積層成形品を得ることが難しい。

しかしながら、本発明の積層成形用金型では、基材を一次成形しその後表層を二次成形するので、所望するソフト感を有し、且つ、表層にゲート痕のない積層成形品を得ることができる。また、本発明の積層成形用金型では、成形品の型開方向と型開方向と交差方向（成形品のたち面）の成形品の肉厚を自在に設定することができ、さらに、一次成形体と二次成形体の形状の組み合わせの自由度が高いので、積層成形品の形状の制約を小さくすることができる。

１０、５０ 積層成形用金型
１１、５１ 製品コア型
１２ 中間盤
１３ 一次成形用製品キャビ型
１３ａ、５２ａ 一次成形キャビ面
１４ 二次成形用製品キャビ型
１５、５５ 一次成形体
１７、５７ 二次成形体
２１、６１ 一次射出ゲート
２２、６２ 二次射出ゲート
２３、２４、６３ 突起物
３１ 一次成形用射出ユニット
３２ 二次成形用射出ユニット
５２ スライド型

Claims (3)

1. 一つの製品コア型と、製品意匠形状の異なる複数の製品キャビ型と、異なる溶融樹脂を計量して射出する複数の射出ユニットと、前記製品コア型及び前記製品キャビ型を固定し型開閉可能とする型締装置とを用い、一次型締後に一次成形用の射出ユニットにより一次射出ゲートを介して一次成形体を射出成形し、所定の冷却保持時間の後に所定距離型開させ、次いで一次成形体を製品コア型に残したまま製品キャビ型を交換し、その後二次型締して一次成形体の表面側の全体あるいは一部の面に新たな製品キャビティを形成し、該形成した製品キャビティへ二次成形用の射出ユニットにより二次射出ゲートを介して二次射出成形することによって、一次成形体の表面側に二次成形体を積層一体化させて積層成形品を得る積層射出成形用金型であって、
   前記一次型締の状態で前記二次射出ゲートを塞ぐ突起物を、前記製品キャビ型の一次成形キャビ面に設けたことを特徴とする積層射出成形用金型。
2. 前記一次成形キャビ面に設けた突起物は、先端部が前記製品コア型の二次射出ゲートの開口部に当接する円錐形状としたことを特徴とする請求項１に記載の積層射出成形用金型。
3. 前記一次成形キャビ面に設けた突起物は、基部が円錐台であり、先端部が前記製品コア型の前記二次射出ゲートの開口部に挿通する円柱形状としたことを特徴とする請求項１に記載の積層射出成形用金型。

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