JP2011131468A

JP2011131468A - 射出成形金型、射出成形品の製造方法および射出成形装置

Info

Publication number: JP2011131468A
Application number: JP2009292174A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Matsumae; 和男松前
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2011-07-07

Abstract

【課題】キャビティを構成する可動式の入れ子を備えた射出成形金型は、射出成形品に段差ができ、外観の悪化、破損の基点になり得る等の問題があった。
【解決手段】固定型と、固定型に対して接離自在な可動型とを型締めすることによりキャビティが形成される射出成形金型において、キャビティを構成する複数のキャビティ面の一部が薄肉部で形成され、薄肉部をキャビティ面とは反対側の面から押圧して弾性変形させる押圧手段を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、射出成形品を製造する際に用いる射出成形金型、該射出成形金型を備えた射出成形装置および射出成形品の製造方法に関する。

固定型と可動型を型締めすることにより形成されるキャビティ内に溶融樹脂を射出し、該溶融樹脂を冷却固化することにより射出成形品を製造するに際し、キャビティ面の一部を可動式の（押引可能な）入れ子にした技術が開示されている（例えば、特許文献１〜４参照）。

かかる可動式の入れ子によってキャビティ内の溶融樹脂を加圧することにより、溶融樹脂は冷却固化するまでキャビティ面に押圧される。このため、キャビティ面がそのまま転写された高精度な射出成形品を得ることができる。

特開平０５−３４５３３８号公報特開平０６−１１４８７４号公報特開２００７−０６２３５１号公報特開２０００−２８９０５７号公報

しかし、前記した従来の技術は、入れ子がキャビティ面の一部を構成するため、入れ子による段差（入れ子の跡）が射出成形品に付き、射出成形品の外観を悪化させるという問題がある。

また、かかる段差は、射出成形品の破損の基点になり得るのみならず、溶融樹脂の流動性を悪化させるという問題もある。さらに、射出成形品がレンズ等の高精度な部品である場合は、前記した段差が樹脂の密度差（樹脂の密度分布が不連続な部分）となって、屈折率の差、脈理の原因になるという問題もある。ここで、「脈理」とは、光透過性の樹脂材料中において、屈折率が急激に変化している部分をいう。

本発明は、前記した問題を解決するためになされたものであって、射出成形品に入れ子の段差を付けない射出成形金型等を提供することを目的とする。

（第１発明）
第１発明は、固定型と、固定型に対して接離自在な可動型とを型締めすることによりキャビティが形成される射出成形金型において、キャビティを構成する複数のキャビティ面の一部が薄肉部で形成され、薄肉部をキャビティ面とは反対側の面から押圧して弾性変形させる押圧手段を備えたことを特徴とする。ここで、「押圧」とは、押すことにより圧力を加えることをいう。

（第２発明）
また、第２発明は、第１発明の射出成形金型を準備し、キャビティに溶融樹脂を射出充填した後、押圧手段により薄肉部を押圧して弾性変形させる射出成形品の製造方法に関する。

（第３発明）
また、第３発明は、第１発明の射出成形金型を備えた射出成形装置に関する。

前記した構成により、押圧手段により薄肉部を押圧すると、薄肉部がキャビティ側に突出するように連続状態で緩やかに弾性変形する。このため、キャビティ内部の溶融樹脂の樹脂圧を上げることができ、かつキャビティ内部で成形される樹脂成形品に段差を付けることがない。尚、押圧手段による薄肉部の押圧を停止すると、弾性変形した薄肉部は元に戻る。

本発明により、キャビティ面の一部を構成する薄肉部が連続状態で緩やかに弾性変形するので、キャビティ内部で成形される樹脂成形品に段差が付くことがない。

本発明にかかる射出成形金型の断面図（実施例１）本発明にかかる射出成形金型の断面図（実施例１）本発明にかかる射出成形金型の断面図（実施例１）本発明にかかる射出成形金型の断面図（実施例２）図４に示した射出成形金型の可動型の平面図（実施例２）射出成形金型の可動型の平面図（実施例２）射出成形金型の可動型の平面図（実施例２）薄肉部の挙動を説明するための図（実施例２）射出成形金型の可動型の平面図（実施例３）可動型を構成する部品の斜視図（実施例３）可動型を構成する部品の斜視図（実施例３）本発明にかかる射出成形装置の概略構成図（実施例４）

以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
尚、説明を分かりやすくするため、図２、図３、図６および図８において薄肉部を大きく弾性変形させているが、多くの場合、変形量は数百ミクロン等の微小なものである。

〔射出成形金型〕
図１に示すように、本発明に係る射出成形金型１は、固定型２と、固定型２に対して接離（進退移動）自在な可動型とを備えている。そして、これら固定型２と可動型３をパーティングライン面１２で接触させて型締めすることにより、キャビティ４が形成される。また、射出成形金型１には、キャビティ４に溶融樹脂を注入するための流路を構成するスプルー９、ランナー１０およびゲート１１が形成されている。

尚、固定型２、可動型３は、射出成形金型で一般に使われる金属材料を用いて加工される。例えば、ＳＫＤ６１等の合金工具鋼、ＳＣＭ４２等のクロムモリブデン鋼の改良材、ＳＡＣＭ６４５等のアルミニウムクロムモリブデン鋼等である。また、固定型２および／または可動型３の表面は、表面処理がされていても良い。

（可動型）
可動型３には入れ子１５が図示しないボルト等で固定されており、この入れ子１５の薄肉部６には、キャビティ４を構成する複数のキャビティ面５の一部が形成されている。つまり、可動型３におけるキャビティ４を構成するキャビティ面５の一部が薄肉部６で形成されている。

そして、可動型３には、薄肉部６をキャビティ面５とは反対側の面７から押圧して、薄肉部６を弾性変形させる押圧手段を備えている。この押圧手段は、図１に示すように、空気圧または油圧で動作するシリンダ１３と、シリンダ１３のロッドに固定された押圧部材８とからなる。

〔射出成形方法〕
次に、前記した射出成形金型１を用いて射出成形品を製造する方法について説明する。まず、図１に示す射出成形金型１を準備し、スプルー９、ランナー１０およびゲート１１を介してキャビティ４に溶融樹脂を射出充填する。そうすると、図２に示すように、キャビティ４の内部は溶融樹脂で満ちるので、溶融樹脂の射出圧力によって薄肉部６がキャビティ４の外側に向けて弾性変形する。尚、このときは、まだシリンダ１３および押圧部材８からなる押圧手段により薄肉部６を押圧していない（押圧手段を動作させていない）。

その後、固定型２および可動型３に設けられた図示しない冷却媒体の流路に冷却媒体を流して固定型２および可動型３を冷却すると共に、押圧手段により薄肉部６の反対側の面７を押圧する。そうすると、溶融樹脂は温度の低下に伴って収縮を始めるが、図３に示すように、薄肉部６がキャビティ４の内側に向かって弾性変形するので、かかる溶融樹脂の収縮による体積の減少を薄肉部６の弾性変形によるキャビティ４の容積減少により補うことができる。つまり、キャビティ４の内部の溶融樹脂は、常に加圧された状態を維持することができるので、キャビティ４を構成するキャビティ面５を射出成形品の表面に正確に転写することができる。

尚、薄肉部６のキャビティ面５が転写した射出成形品の表面は凹部となるが、かかる凹部は数百ミクロン程度の連続した（段差の無い）凹みであるため、射出成形品の外観を悪化させることはない。また、従来、射出成形品の表面の段差が破損の基点、溶融樹脂の流動性の悪化、樹脂の密度差の原因になり得たが、本発明に係る射出成形金型を用いればそのような原因が生じることが無い。

本発明に係る射出成形金型の他の実施例について、図４〜８を用いて説明する。
尚、図５〜７は、図４に示した射出成形金型１６において、Ｚ方向の上方から固定型２を透視して可動型１７を見た平面図である。また、図８（ａ）は図５のＡ方向から見た薄肉部２３におけるシリンダ２０のロッドが当接する部分の断面図、図８（ｂ）は図６のＡ方向から見た薄肉部２３におけるシリンダ２０のロッドが当接する部分の断面図、図８（ｃ）は図７のＡ方向から見た薄肉部２３におけるシリンダ２０のロッドが当接する部分の断面図である。また、実施例１と同一の部分については、同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。

実施例１においては可動型３に設けられた押圧手段が動作する方向が可動型３の型開き方向（Ｚ方向）と同一の方向であったが、本実施例２においては、可動型１７に設けられた押圧手段（空気圧または油圧のシリンダ２０）が動作する方向が可動型１７の型開き方向（Ｚ方向）と直角な方向（Ｙ方向）である点が実施例１と大きく異なる。

（可動型）
図５に示すように、可動型１７のパーティングライン面１８には、キャビティ４の一部（可動型１７側）が形成されると共に、その近傍に薄肉部２３を介して凹部２１が形成されている。別言すると、薄肉部２３は、一方の面が可動型１７側のキャビティ４のキャビティ面２２を構成し、当該一方の面と対向する他方の面が凹部２１の一つの面２４を構成している。

〔射出成形方法〕
かかる可動型１７を用いた図４に示す射出成形金型１６による射出成形方法について以下に説明する。キャビティ４に溶融樹脂を射出する前の薄肉部２３は、図８（ａ）に示すように、キャビティ４を構成する他のキャビティ面と同様、射出成形品を離型し易くするために若干の傾きを有している。

スプルー９、ランナー１０およびゲート１１を介してキャビティ４に溶融樹脂を射出充填すると、図６に示すように、キャビティ４の内部は溶融樹脂で満ちるので、溶融樹脂の射出圧力によって薄肉部２３がキャビティ４の外側に向けて弾性変形する。このときは、図８（ｂ）に示すように、薄肉部２３の傾きが拡大する。尚、このときはまだシリンダ２０からなる押圧手段により薄肉部２３は押圧されていない。

その後、固定型２および可動型１７に設けた図示しない冷却媒体の流路に冷却媒体を流して固定型２および可動型１７を冷却すると共に、押圧手段により薄肉部２３の反対側の面２４を押圧する。そうすると、溶融樹脂は温度の低下に伴って収縮を始めるが、図７に示すように、薄肉部２３がキャビティ４の内側に向かって弾性変形するので、かかる溶融樹脂の収縮による体積の減少を薄肉部２３の弾性変形によるキャビティ４の容積減少により補うことができる。

つまり、キャビティ４の内部の溶融樹脂は、常に加圧された状態を維持することができるので、キャビティ４を構成するキャビティ面２２を射出成形品の表面に正確に転写することができ、実施例１と同様の効果を得ることができる。
尚、押圧手段は、薄肉部２３が図８（ｃ）に示すように角度θで傾くように薄肉部２３を押圧するので、可動型１７から射出成形品を取り外すことができる。

本発明に係る射出成形金型の他の実施例について、図９〜１１を用いて説明する。図９は、実施例２と同様、図４に示した射出成形金型１６において、Ｚ方向の上方から固定型２を透視して可動型１９を見た平面図である。尚、実施例２と同一の部分については、同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。

本実施例３は、図９に示すように、キャビティ４の可動型１９側が薄肉の部品２６で構成されている点が実施例２と相違する。すなわち、可動型１９は、パーティングライン面１８に凹部２１と連通する孔が形成されており、当該孔に図１０に示すキャビティ４の一部が形成された部品２６を嵌合し固定したものである。

部品２６は、図１０に示すように、キャビティ４の一部（キャビティ４の可動型１９側）およびゲート３０が形成され、肉厚は薄肉部２９（例えば、５ｍｍ）と略同一の肉厚である。かかる構成により、前記した実施例２の効果を奏するのみならず、設計変更等により可動型１９のキャビティ４の部分に追加工が必要になった場合に、可動型１９から部品２６のみを取り外して追加工ができる。その他の構成については、実施例２と略同一であり、符号２８がキャビティ面、符号２７が押圧手段で押圧される反対側の面である。尚、部品２６は、図１１に示すように、押圧手段が押圧する面２７の下方に、溝２５を形成し、薄肉部２９が弾性変形し易くしても良い。

本発明に係る射出成形装置について、図１２を用いて説明する。
図１２に示すように、本発明に係る射出成形装置３１は、内部に図示しない軸方向に進退自在な回転スクリュー、周囲に加熱ヒータ、先端にノズルを備えた加熱シリンダ３９と、当該加熱シリンダ３９に樹脂材料を供給するホッパー３２と、型締め装置３３とから構成されている。

型締め装置３３は、固定側プラテン３４および可動側プラテン３５を有している。可動側プラテン３５は、油圧シリンダ３７に連結された型締用ラム３８によりタイバー３６に沿って紙面左右方向に移動自在になっている。油圧シリンダ３７は、図示しない駆動制御装置により駆動され、型締め力の調整が可能である。そして、固定側プラテン３４には、実施例１で説明した固定型２が取り付けられ、可動側プラテン３５には、実施例１の可動型３、実施例２の可動型１７または実施例３の可動型１９が取り付けられている。

尚、実施例１〜３で説明した溶融樹脂は、ホッパー３２から供給された樹脂材料が加熱シリンダ３９により溶融混練され、加熱シリンダ３９の先端にあるノズルより固定型２のスプルー９に射出される。

前記した実施例は説明のために例示したものであって、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲、明細書および図面の記載から当事者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更、削除および付加が可能である。

例えば、前記した実施例においては薄肉部の肉厚が略均一のものを示したが、弾性変形するものであれば、薄肉部の肉厚が部分的に変化しているものであっても良い。

また、前記した実施例においては、薄肉部および押圧手段を可動型に設けた射出成形金型および射出成形装置を示したが、薄肉部および押圧手段が固定型にあっても良い。

また、前記した実施例においては、薄肉部および押圧手段をそれぞれ１つずつ設けた射出成形金型および射出成形装置を示したが、薄肉部および押圧手段は複数設けられていても良い。

また、前記した実施例においては、押圧手段として、押圧部材およびシリンダ、またはシリンダ単体のものを示したが、本発明はこれに限定するものではなく、薄肉部を弾性変形できる手段であれば良い。例えば、空気圧供給装置、油圧供給装置等である。

本発明は、射出成形品を製造するために用いられる射出成形金型、射出成形品の製造方法および射出成形装置に適用される。

１射出成形金型
２固定型
３可動型
４キャビティ
５キャビティ面
６薄肉部
７（キャビティ面とは）反対側の面
８押圧部材

Claims

固定型と、該固定型に対して接離自在な可動型とを型締めすることによりキャビティが形成される射出成形金型において、
前記キャビティを構成する複数のキャビティ面の一部が薄肉部で形成され、
該薄肉部を前記キャビティ面とは反対側の面から押圧して弾性変形させる押圧手段を備えた射出成形金型
請求項１に記載の射出成形金型を準備し、
前記キャビティに溶融樹脂を射出充填した後、
前記押圧手段により前記薄肉部を押圧して弾性変形させる射出成形品の製造方法
請求項１に記載の射出成形金型を備えた射出成形装置