JP2015093441A - スタックモールド射出圧縮成形金型 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルとランナとの隙間から溶融樹脂が漏れ出すことのない、スタックモールド射出圧縮成形金型を提供する。【解決手段】固定金型１０と、可動金型１１と、中間金型１２とを備える。金型の半締め状態で、射出ノズル１４からランナ１６を介して第１・第２キャビティ２０・２１へ溶融樹脂を射出充填した後、金型を完締めして溶融樹脂に圧縮力を作用させながら冷却固化させる。固定金型１０には貫通孔１３が設けられ、中間金型１２は貫通孔１３内をスライド自在な突出ランナ部１２ａを有する。射出ノズル１４は、貫通孔１３に臨む位置に設けられている。ランナ１６は、中間金型１２内のみに形成され、その終端は各キャビティ２０・２１へそれぞれ連通し、始端は突出ランナ部１２ａの先端に開口している。半締め状態において突出ランナ部１２ａが射出ノズル１４に当接して、ランナ１６と射出ノズル１４とが直接連通する。【選択図】図２

Description

本発明は、１つの金型で複数の成形品を成形できるスタックモールド射出成形金型において射出圧縮成形を行う、スタックモールド射出圧縮成形金型に関する。

従来から、溶融樹脂を金型内のキャビティへ射出し、冷却固化することで所定形状に成形された射出成形品が、あらゆる分野で使用されている。このときに使用する射出成形金型の一種として、１つの金型で複数の成形品を成形できるスタックモールド射出成形金型も開発されている。スタックモールド射出成形金型によれば、１つの金型で１つの成形品を成形する一般的な射出成形（以下、単数射出成形と称す）と同じ型締め力で、複数の成形品を同時に成形できるという利点を有する。すなわち、単数射出成形と同等の生産コスト（ランニングコスト）によって複数の成形品を同時に製造でき、従来よりも生産性を大幅に向上できる。延いては、成形品１個当たりのコスト低減にも繋がる。

このようなスタックモールド射出成形金型として、例えば特許文献１が提案されている。特許文献１では、固定金型と、可動金型と、該固定金型と可動金型との間においてスライド可能な中間金型とを備え、固定金型と中間金型との間に第１のキャビティが形成され、中間金型と可動金型との間に第２のキャビティが形成されている。固定金型には溶融樹脂を供給する注入口が設けられていると共に、当該固定金型内には第１のキャビティと連通する一次ランナが設けられている。一方、中間金型内には、第１のキャビティと第２のキャビティとを連通する二次ランナが設けられている。そのうえで、射出ノズル及び一次ランナを介して第１のキャビティへ射出された溶融樹脂は、そのまま二次ランナを介して第２のキャビティへも射出される。

また、キャビティへ射出した溶融樹脂を冷却固化させる前に圧縮力を作用させて成形品を成形する射出圧縮成形も開示されている。これによれば、金型を型締めした際の圧縮力を受けながら成形品が成形されることによって、溶融樹脂の充填圧によって成形する一般的な射出成形（以下、充填圧射出成形と称す）よりも成形品の表面性状のムラが抑えられ、品質の高い成形品を得られるという利点を有する。このような射出圧縮成形としては、例えば特許文献２が提案されている。特許文献２では、完全に金型を型締めした完締め状態よりも僅かに可動金型を開いた半締め状態において、溶融樹脂を射出してから金型を完全に型締めすることで、キャビティへ射出された溶融樹脂へ圧縮力を作用させている。

特開２００４−６６７２８号公報 特開平０５−２７８０８７号公報

上記のように、スタックモールド射出成形と射出圧縮成形とには、それぞれ特有の利点がある。そこで、両者の利点を得るためには、特許文献１のようなスタックモールド射出成形金型において、特許文献２のように射出圧縮成形を行えばよい。しかしながら、特許文献１では固定金型に注入口を設けたうえで、固定金型内の一次ランナと中間金型内の二次ランナとを介して第１のキャビティ及び第２のキャビティへ順次溶融樹脂が充填される構成となっている。この場合、各金型を僅かに開いた半締め状態では、注入口と一次ランナなど各構成要素同士が離間して隙間が生じているため、特許文献１のスタックモールド射出成形金型へ単に特許文献２の射出圧縮成形を組み合わせると、当該注入口と一次ランナ等との隙間から溶融樹脂が漏れ出してしまう。これでは、当該漏れ出た樹脂の除去作業が煩雑であると共に、材料コストの無駄も生じる。また、最悪の場合、金型を確りと型締めできず、射出成形品の品質が低下するおそれもある。

そこで、本発明はこのような課題を解決するものであって、その目的は、射出ノズルとランナ等との隙間から溶融樹脂が漏れ出すことのない、スタックモールド射出圧縮成形金型を提供することにある。

そのための手段として、本発明は、固定金型と、可動金型と、該固定金型と可動金型との間においてスライド可能な中間金型とを備え、前記固定金型と中間金型との間に第１キャビティが形成され、前記中間金型と可動金型との間に第２キャビティが形成されており、前記固定金型と中間金型、前記中間金型と可動金型とを、それぞれ僅かに開いた半締め状態で、溶融樹脂を射出する射出ノズルから溶融樹脂の流路となるランナを介して前記各キャビティへ溶融樹脂を射出充填した後、前記各金型を完全に型締めした完締め状態で前記溶融樹脂に圧縮力を作用させながら冷却固化させる、スタックモールド射出圧縮成形金型に関する。なお、第１キャビティでの射出圧縮成形と第２キャビティでの射出圧縮成形は、同時に行っても良いし段階的に行っても良い。前記固定金型には、前記中間金型のスライド方向と平行な貫通孔が設けられており、前記射出ノズルは、前記固定金型の外方から前記貫通孔に臨む位置に設けられている。一方、前記中間金型は、前記固定金型の貫通孔内をスライド自在な突出ランナ部を有し、前記ランナは、前記中間金型の内部のみに形成され、その終端は前記第１キャビティ及び第２キャビティへそれぞれ連通し、始端は前記突出ランナ部の先端に開口している。そして、前記半締め状態において、前記中間金型の突出ランナ部が前記射出ノズルに当接して、前記ランナと射出ノズルとが直接連通することを特徴とする。

本発明によれば、中間金型のみに各キャビティと連通するランナを設け、第１キャビティを介さずに第２キャビティへも直接溶融樹脂を射出充填できるので、第２キャビティへ溶融樹脂を射出充填する際に固定金型と中間金型との間から溶融樹脂が漏れ出すことを避けることができる。そのうえで、中間金型に固定金型を貫通する突出ランナ部を設けて、半締め状態において中間金型内のランナと射出ノズルとが直接連通するようにしているので、半締め状態で溶融樹脂を射出しても、射出ノズルとランナとの間から溶融樹脂が漏れ出すことを防止することができ、生産性や品質の低下を避けることができる。

金型の全開き状態を示す断面図である。 金型の半締め状態を示す断面図である。 金型の完締め状態を示す断面図である。

以下、本発明の代表的な実施形態について説明する。本実施形態で使用する成形金型は、図１等に示すように、固定金型１０と、該固定金型１０に対して当接・離間する方向へ相対的にスライド可能な可動金型１１と、固定金型１０と可動金型１１との間において同じく相対的にスライド可能な中間金型１２とを備える。そのうえで、図２等に示すように、固定金型１０と中間金型１２との間（双方の対向面）、及び中間金型１２と可動金型１１との間（双方の対向面）に、それぞれ所定形状の第１のキャビティ２０及び第２のキャビティ２１が形成された、スタックモールド射出成形金型となっている。なお、本実施形態では、第１及び第２のキャビティ２０・２１は、固定金型１０と中間金型１２との間、及び中間金型１２と可動金型１１との間において、それぞれ複数（２箇所）設けられている。符号１７は、可動金型１１及び中間金型１２のスライド移動を案内するタイロッドである。

固定金型１０には、第１のキャビティ２０と重複しない位置に、可動金型１１や中間金型１２のスライド方向（図面基準では左右方向）と平行な貫通孔１３が、厚み方向へ貫通して設けられている。本実施形態では、２つの第１のキャビティ２０・２０の間である、中央部に貫通孔１３を設けている。

中間金型１２の固定金型１０側面には、固定金型１０側へ突出する突出ランナ部１２ａが形成されている。当該突出ランナ部１２ａは、第１のキャビティ２０の設けられていない位置であって、固定金型１０の貫通孔１３と対向する位置に形成されており、本実施形態では、２つの第１のキャビティ２０・２０の間の中央部に形成している。また、本実施形態における突出ランナ部１２ａの長さとしては、固定金型１０と中間金型１２とを型開きした状態（全開き状態）では、図１に示すように突出ランナ部１２ａの先端部が貫通孔１３内に挿入しており、固定金型１０と中間金型１２とを完全に型締めした完締め状態では、図３に示すように突出ランナ部１２ａが貫通孔１３内へ完全に挿入されて、突出ランナ部１２ａの先端と固定金型１０の外面とが面一となる長さとしている。このように、突出ランナ部１２ａは、貫通孔１３内をスライド自在となっている。

溶融樹脂を各キャビティ２０・２１内へ射出するための射出ノズル１４は、固定金型１０の外方から貫通孔１３に臨む位置に設けられている。なお、本実施形態では、各金型１０・１１・１２を全開きした状態における射出ノズル１４の初期位置（ニュートラル位置）では、射出ノズル１４は貫通孔１３の外方にある。また、射出ノズル１４は、図外の駆動手段によって中間金型１２のスライド方向と平行に進退可能となっている。

射出ノズル１４から射出された溶融樹脂が各キャビティ２０・２１へ流動していく流路となるランナ１６は、中間金型１２内のみに形成されている。すなわち、固定金型１０及び可動金型１１内には、ランナ１６が形成されていない。ランナ１６の始端は、中間金型１２の突出ランナ部１２ａの先端面に開口しており、中間金型１２の内部で分岐状に別れて、終端は各キャビティ２０・２１へそれぞれ連通している。

そのうえで、当該スタックモールド射出成形金型により樹脂成形品を射出圧縮成形する方法について説明する。まず、図１に示す全開き状態から、図２に示すように、固定金型１０に対して中間金型１２を、中間金型１２に対して可動金型１１を、それぞれ完全に型締め（完締め）する直前の半締め状態（完締め状態よりも中間金型１２及び可動金型１１を僅かに開いた状態）とする。これに伴い、中間金型１２の突出ランナ部１２ａが固定金型１０の貫通孔１３内を奥方へスライド移動していく。同時に、射出ノズル１４が中間金型１２側へ移動することで突出ランナ部１２ａが射出ノズル１４（の始端）と当接する。この半締め状態において、射出ノズル１４からランナ１６を通して各キャビティ２０・２１へ溶融樹脂を射出充填する。このとき、射出ノズル１４とランナ１６とが直接連通していることで、当該射出ノズル１４とランナ１６との連通部周辺に溶融樹脂が無駄に漏れ出すことはない。

このような半締め状態において、各キャビティ２０・２１へ十分量の溶融樹脂を充填できたら、図３に示すように、溶融樹脂が固化する前に中間金型１２及び可動金型１１を完締めして圧縮成形する。すなわち、中間金型１２及び可動金型１１を完締めすることで、各キャビティ２０・２１内に充填されている溶融樹脂に圧縮力が作用し、当該圧縮状態において各金型１０・１１・１２を冷却させて溶融樹脂を固化させる。これにより、表面性状の良好な品質の高い成形品を得ることができる。なお、各金型１０・１１・１２の完締めに伴い、射出ノズル１４もランナ１６との連通状態を保ちながら後退する。

以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、これに限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。例えば、第１・第２のキャビティ２０・２１のうち、いずれか一方のキャビティへ溶融樹脂を射出して射出圧縮成形した後に、次いで他方のキャビティへ溶融樹脂を射出して射出圧縮成形して、二段階に分けて射出圧縮成形することもできる。この場合、各キャビティ２０・２１への射出圧縮タイミングを制御できるよう、ランナ１６の各終端にはバルブゲートを設けておく。これによれば、型締め力を半減させてランニングコストを低減することができる。

各金型１０・１１・１２の半締め状態とした際に射出ノズル１４と突出ランナ部１２ａとが当接する構成である限り、突出ランナ部１２ａの長さ（突出量）は特に限定されない。例えば、固定金型１０と中間金型１２とを型開きした状態において、突出ランナ部１２ａが貫通孔１３内へ進入していなくてもよい。また、固定金型１０と中間金型１２とを完締めした状態において、突出ランナ部１２ａと固定金型１０の内面とは面一となっていなくてもよい。

また、中間金型１２内のみへ各キャビティに連通するランナ１６を設けると共に、中間金型１２が貫通孔１３内をスライド自在な突出ランナ部１２ａを有する構成である限り、スタックモールド射出圧縮成形金型の細かな構成には多種多様なバリエーションがある。例えば、上記実施形態では第１及び第２のキャビティ２０・２１をそれぞれ複数（２箇所）設けたが、１箇所だけでもよいし、３箇所以上設けることもできる。当然、貫通孔１３及び突出ランナ部１２ａは、第１のキャビティ２０と重複しない位置である限り、中央部のみならず周辺部へ設けることもできる。

また、固定金型１０と中間金型１２や、中間金型１２と可動金型１１を半締め状態とする際は、当該固定金型１０と中間金型１２との間や、中間金型１２と可動金型１１との間に、ストッパが介在するような構成とすることもできる。この場合、ストッパは各金型のスライド方向と直交する方向に進退自在に配し、半締め状態とする場合にのみ各金型の間に進出し、その他の状態では後退するよう制御する。

１０ 固定金型
１１ 可動金型
１２ 中間金型
１２ａ 突出ランナ部
１３ 貫通孔
１４ 射出ノズル
１６ ランナ
２０・２１ キャビティ

Claims (1)

1. 固定金型と、可動金型と、該固定金型と可動金型との間においてスライド可能な中間金型とを備え、
   前記固定金型と中間金型との間に第１キャビティが形成され、
   前記中間金型と可動金型との間に第２キャビティが形成されており、
   前記固定金型と中間金型、前記中間金型と可動金型とをそれぞれ僅かに開いた半締め状態で、溶融樹脂を射出する射出ノズルから溶融樹脂の流路となるランナを介して前記各キャビティへ溶融樹脂を射出充填した後、前記各金型を完全に型締めした完締め状態で前記溶融樹脂に圧縮力を作用させながら冷却固化させる、スタックモールド射出圧縮成形金型であって、
   前記固定金型には、前記中間金型のスライド方向と平行な貫通孔が設けられており、
   前記射出ノズルは、前記固定金型の外方から前記貫通孔に臨む位置に設けられており、
   前記中間金型は、前記固定金型の貫通孔内をスライド自在な突出ランナ部を有し、
   前記ランナは、前記中間金型の内部のみに形成され、その終端は前記第１キャビティ及び第２キャビティへそれぞれ連通し、始端は前記突出ランナ部の先端に開口しており、
   前記半締め状態において、前記中間金型の突出ランナ部が前記射出ノズルに当接して、前記ランナと射出ノズルとが直接連通することを特徴とする、スタックモールド射出圧縮成形金型。
   
   
   

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