JP2012000941A

JP2012000941A - 樹脂成形装置

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Publication number: JP2012000941A
Application number: JP2010140540A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Miyake; 和彦三宅
Original assignee: CENTRAL FINE TOOL CO Ltd
Current assignee: CENTRAL FINE TOOL CO Ltd
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2012-01-05
Anticipated expiration: 2030-06-21
Also published as: JP5518591B2

Abstract

【課題】熱伝導性に優れた金型を構成することで成形サイクルを短縮化させ樹脂成形の生産性を向上させた樹脂成形装置を提供する。
【解決手段】本発明の樹脂成形装置１は、キャビティ２を有した第１金型プレート３と、第１金型プレート３に対向して配置され第１金型プレート３のキャビティ２との間で樹脂製品を成形するためのコア４を有した第２金型プレート５とを備えた樹脂成形装置であって、キャビティ２または／およびコア４の近傍には、ＤＬＣ板の積層体６が配されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種樹脂製品を成形するための樹脂成形装置に関する。より詳しくは熱伝導性に優れた金型を備えた樹脂成形装置に関する。

従来より、成形サイクルを短縮化させ樹脂成形の生産性を向上させるものとして様々な樹脂成形装置または樹脂成形方法が提案されている。その一つとして、例えば、熱可塑性樹脂の成形に際して、金型内のキャビティ・コア近傍に冷媒を流通させる冷媒流路を設けることで樹脂製品の冷却速度を速め成形サイクルを短縮化したもの（特開２００９−１９６１３８号公報）がある。他方、熱硬化性樹脂の成形の場合は、金型内における樹脂製品の加熱速度を速めることで成形サイクルを短縮化することができる。すなわち、樹脂成形の生産性を向上させるためには、熱の複線周航サイクルを短縮化させることが必要であり、これを実現する方法として金型の熱伝導率を向上させることが考えられる。

特開２００９−１９６１３８号公報

そこで、本発明の課題は、熱伝導性に優れた金型を構成することで成形サイクルを短縮化させ樹脂成形の生産性を向上させた樹脂成形装置を提供することにある。

上記課題を解決するものは、キャビティを有した第１金型プレートと、該第１金型プレートに対向して配置され前記第１金型プレートの前記キャビティとの間で樹脂製品を成形するためのコアを有した第２金型プレートとを備えた樹脂成形装置であって、前記キャビティまたは／および前記コアの近傍には、ＤＬＣ板の積層体が配されていることを特徴とする樹脂成形装置である。

前記ＤＬＣ板は、前記第１金型プレートまたは前記第２金型プレートのＰＬ面の延在方向と平行に配されていることが好ましい。前記ＤＬＣ板は、アルミニウム製板状体の表面にＤＬＣコーティングを施して形成されていることが好ましい。前記ＤＬＣ板の積層体は、前記第１金型プレートまたは／および前記第２金型プレートに挿入された入れ子内に配されていることが好ましい。

請求項１に記載した発明によれば、熱伝導性に優れた金型を構成でき、成形サイクルを短縮化させ樹脂成形の生産性を向上させることができる。
請求項２に記載した発明によれば、金型内の熱がＰＬ面の延在方向に流れて金型外に放出されるため、より熱伝導性に優れた金型を構成できる。
請求項３に記載した発明によれば、金型の熱伝導性をより高める効果的なＤＬＣ板を低廉に作製できる。
請求項４に記載した発明によれば、熱伝導性に優れた金型を、入れ子を金型プレートに嵌め入れるだけで構成できる。

本発明の樹脂成形装置の一実施例の正面概略図である。図１に示した樹脂成形装置の金型内に嵌着された入れ子の縦断面図である。図２に示した入れ子のキャビティ側の平面図である。図２に示した入れ子のコア側の平面図である。内部温度測定試験を説明するための斜視概略図である。内部温度測定試験用テスト金型Ｓの中央付近の縦断面概略図である。内部温度測定試験用テスト金型Ｍの中央付近の縦断面概略図である。内部温度測定試験用テスト金型Ｐの中央付近の縦断面概略図である。内部温度測定試験用テスト金型に挿入される各熱電対の番号を説明するための模式図である。内部温度測定試験におけるテスト金型Ｓの経時温度変化を示したグラフである。内部温度測定試験におけるテスト金型Ｓの経時温度変化を示したグラフである。内部温度測定試験におけるテスト金型Ｍの経時温度変化を示したグラフである。内部温度測定試験におけるテスト金型Ｍの経時温度変化を示したグラフである。内部温度測定試験におけるテスト金型Ｐの経時温度変化を示したグラフである。内部温度測定試験におけるテスト金型Ｐの経時温度変化を示したグラフである。

本発明は、キャビティ２または／およびコア４の近傍にＤＬＣ板の積層体６を配したことで熱伝導性に優れた金型を構成し、成形サイクルを短縮化させ樹脂成形の生産性を向上させた樹脂成形装置１を実現した。

本発明の樹脂成形装置を図１ないし図４に示した一実施例を用いて説明する。
この実施例の樹脂成形装置１は、図１に示すように、キャビティ２を有した第１金型プレート３と、第１金型プレート３に対向して配置され第１金型プレート３のキャビティ２との間で樹脂製品を成形するためのコア４を有した第２金型プレート５とを備えた樹脂成形装置であって、キャビティ２または／およびコア４の近傍には、ＤＬＣ板の積層体６が配されている。以下、各構成について順次詳述する。

樹脂成形装置１は射出成形により樹脂成形を行う装置であり、第１金型プレート（可動側金型盤）３と、この第１金型プレート３に対向して設けられた第２金型プレート（固定側金型盤）５とを水平方向に配した金型７を備えている。そして、第１金型プレート（可動側金型盤）３のＰＬ面にはキャビティ２が設けられ、他方、第２金型プレート５のＰＬ面にはコア４が設けられ、第１金型プレート３と第２金型プレート５との間で樹脂製品が成形されるように構成されている。

第１金型プレート３、第２金型プレート５を含め金型７を構成する各金型プレートは、金型７外に設けられたＰＬ開閉シリンダー（図示しない）の駆動により、ガイドポスト８に沿って垂直方向に往復運動可能に構成されている。

金型７の外方には射出装置９が設けられており、この射出装置９から金型７の内部を貫通するようにスプルーランナー１０を介してキヤビティ２内に熔融樹脂が充填されるように構成されている。さらに、金型７内には成形された樹脂製品をコア４から離型させるためのエジェクタピン１１が垂直方向に往復動可能に配されている。

そして、本発明の樹脂成形装置１のキャビティ２およびコア４の近傍にはＤＬＣ板の積層体６が配されている。
ここで、本願において「ＤＬＣ板」とは、ＤｉａｍｏｎｄＬｉｋｅＣａｒｂｏｎ（ダイヤモンドライクカーボン：非晶質のカーボン硬質膜）を表面（全面）に施した板状体を言う。

具体的には、この実施例のＤＬＣ板は、アルミニウム製板状体の表面にＤＬＣコーティングを施して形成されたものであり、アルミニウム製板状体の板厚が０．３ｍｍ、ＤＬＣコーティング膜厚が０．０１ｍｍのものが使用されている。このように、ＤＬＣ板を構成する基材として熱伝導性の高いアルミニウム製板状体を使用することにより、熱伝導性の高い金型をより低廉に作製できる。

ＤＬＣ板の積層体６は、上記ＤＬＣ板を多数枚（数十〜数百枚程度）積層して構成されており、図１に示すように、第１金型プレート３においてはキャビティ２の奥（図１中キャビティ２の上側）にＤＬＣ板の積層体６Ａが配されており、第２金型プレート５においてはコア４の奥（図１中コア４の下側）にＤＬＣ板の積層体６Ｂ，６Ｃ，６Ｄがそれぞれ配されている。

より具体的には、キャビティ２の奥には、図２または図３に示すように、平面視略オール形状のキャビティ２より幅広で短冊状のＤＬＣ板の積層体６Ａが配されている。他方、コア４の奥には、図２または図４に示すように、平面視略オール形状のコア４より幅広短冊状のＤＬＣ板が、エジェクタピン１１を回避するよう３箇所においてそれぞれ積層体６Ｂ，６Ｃ，６Ｄを構成し配されている。

このように、本発明の樹脂成形装置は、キャビティまたは／およびコアの近傍にＤＬＣ板の積層体が配されているため、金型が熱伝導性に優れたものとなり成形サイクルが短縮化し樹脂成形の生産性が向上するように構成されている。

この実施例のＤＬＣ板或いはその積層体６は、第１金型プレート３または第２金型プレート５のＰＬ面の延在方向と平行に配されている。これにより、金型７内の熱がＰＬ面の延在方向に流れて金型外に放出され、ＰＬ面には流れないため、より熱伝導性に優れた金型が構成できる。

ＤＬＣ板の積層体６は、第１金型プレート３または第２金型プレート５内にそれぞれ嵌着された入れ子１２，１３内に配されている。これにより、熱伝導性に優れた金型７を、入れ子１２，１３を金型プレート３，５内にそれぞれ嵌め入れるだけで構成できる。

なお、この実施例の樹脂成形装置１は、キャビティ２およびコア４の近傍にＤＬＣ板の積層体６が配されているが、これに限定されるものではなく、キャビティ、コアのいずれか一方の近傍にＤＬＣ板の積層体が配されたものも本発明の範疇に包含される。また、この実施例の樹脂成形装置１は、キャビティ２およびコア４の近傍のみにＤＬＣ板の積層体６が配されているが、金型の全体に渡ってＤＬＣ板の積層体が配されているものも本発明の範疇に包含される。さらに、この実施例のＤＬＣ板は、アルミニウム製板状体を基材層として作製されたものであるが、アルミニウム以外を基材層としてＤＬＣコーティングを施し使用したものも本発明の範疇に包含される。さらに、この実施例のアルミニウム製板状体の板厚が０．３ｍｍ、ＤＬＣコーティング膜厚が０．０１ｍｍであるが、これ限定されるものではなく、どのようなサイズのものでもよい。ただし、ＤＬＣ板の作製上可能であれば、ＤＬＣコーティング膜は厚い方が熱伝導性が向上するため好ましい。

（内部温度測定試験）
ＤＬＣ板の積層体が金型の熱伝導性にどのような影響を与えるか、テスト金型を製作して熱伝導効果を検証した。
テスト金型として、（１）ＤＬＣ板の積層体が内部に配されていないテスト金型Ｓ（図６）、（２）中央内部にＤＬＣ板の積層体が少量配されたテスト金型Ｍ（ＤＬＣコートを施したアルミ板：板厚１．０ｍｍ、コート厚０．０１ｍｍ、積層枚数３０枚：図７）、（３）中央内部にＤＬＣ板の積層体が多く配されたテスト金型Ｐ（ＤＬＣコートを施したアルミ板：板厚０．３mm、コート厚０．０１mm、積層枚数９０枚：図８）をそれぞれ作製した。

図５に示したように、各テスト金型Ｓ，Ｍ，Ｐの上面に熱源を想定した銅材ブロック２０（カートリッジヒーター２５０℃）を載置し、外周に熱源を一定に保つ温調回路２１を設け８０℃の温調水を流した。
内部温度測定方法としては、テスト金型内に２０本の熱電対２２（Ｋ型）を中央部付近の温度が測定できるように挿入し、それらを温度計測器（ＧＬ８００、グラフテック（株））に接続し、熱源静置から５０秒まで１０秒間隔で各部（図９に示した１番から２０番）の経時温度変化を測定した。

（測定結果）
（１）ＤＬＣ板の積層体が内部に配されていないテスト金型Ｓでは、図１０および図１１に示すように、熱源直下（熱電対９番）が暖まりやすく最も高い温度を示している。その隣（１行２列目の熱電対１３番と１行４列目の５番）と熱電対９番の下（熱電対１０番）はほぼ同じ温度で暖まっている。このように、ＤＬＣ板の積層体が内部に配されていないテスト金型Ｓの各部温度は鋭角な山型を示した。

（２）中央内部にＤＬＣ板の積層体が少量配されたテスト金型Ｍでは、図１２および図１３に示すように、テスト金型Ｓで最も高い温度を示した熱源直下（熱電対９番）の温度はテスト金型Ｓより低下し、その隣（１行２列目の熱電対１３番と１行４列目の５番）の温度はテスト金型Ｓより上昇した。また、熱電対９番の下にある熱電対１０番は、金型Ｓでは２行目の他の熱電対より高くなり山形を示したが、金型Ｍでは第２行目は略平坦となった。これは熱が列方向に侵入してくるのに対して、ＤＬＣ板の積層体が行方向に配置してあるため、ＤＬＣ板の積層体には熱を行方向外側に向かって逃がす効果（換言すれば、熱を速やかに拡散させる効果）が確認された。

（３）中央内部にＤＬＣ板の積層体が多く配されたテスト金型Ｐでは、図１４および図１５に示すように、テスト金型Ｍよりさらに熱を行方向外側に逃がす効果が顕著に見られた。また、熱源直下の熱電対９番の山もかなり低くなり、周囲に熱を逃がしている様子が見てとれた。グラフの形もテスト金型Ｓでは鋭角な山型を示したのに対し、鈍角のゆるい山型となった。

以上の測定結果より、ＤＬＣ板の積層体を金型内に配することは金型の熱伝導性を高め、温度調節するための機構として効果的であることが確認された。また、ＤＬＣ板のＤＬＣコート層を増加させることでより効果的に温調できることが確認された。

このように、ＤＬＣ板の積層体を金型内に配すると、金型内部の温度変化は小さくなると共に温度分布も平滑化される。これは、金型内にＤＬＣ板の積層体を配すれば、冷却または加熱に際して金型への影響が小さくなり、かつ内部に熱を貯えてしまうことなく外方に向かって速やかに拡散・放出されることを意味し、すなわち冷却効率または加熱効率が高くなることを示している。そして、金型の冷却効率または加熱効率が高くなれば、成形サイクルを短縮化することができるため、このような金型を備えた樹脂成形装置によれば樹脂成形の生産性を向上させることができる。

１樹脂成形装置
２キャビティ
３第１金型プレート
４コア
５第２金型プレート
６ＤＬＣ板の積層体
７金型
８ガイドポスト
９射出装置
１０スプルーランナー
１１エジェクタピン
１２入れ子
１３入れ子

Claims

キャビティを有した第１金型プレートと、該第１金型プレートに対向して配置され前記第１金型プレートの前記キャビティとの間で樹脂製品を成形するためのコアを有した第２金型プレートとを備えた樹脂成形装置であって、前記キャビティまたは／および前記コアの近傍には、ＤＬＣ板の積層体が配されていることを特徴とする樹脂成形装置。
前記ＤＬＣ板は、前記第１金型プレートまたは前記第２金型プレートのＰＬ面の延在方向と平行に配されている請求項１に記載の樹脂成形装置。
前記ＤＬＣ板は、アルミニウム製板状体の表面にＤＬＣコーティングを施して形成されている請求項１または２に記載の樹脂成形装置。
前記ＤＬＣ板の積層体は、前記第１金型プレートまたは／および前記第２金型プレートに挿入された入れ子内に配されている請求項１ないし３のいずれかに記載の樹脂成形装置。