JP2015182415A - mold apparatus and molding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、樹脂材をキャビティ内に充填して成形を行うための金型装置及びこれを用いた成形方法に関する。 The present invention relates to a mold apparatus for performing molding by filling a resin material into a cavity and a molding method using the mold apparatus.
射出成形に代表されるように、金型内に樹脂材料を充填し、硬化させることで、成形品を高精度に製造する技術は、現在、様々な製品の筐体部品等に適用されている。射出成形方法は、射出機のシリンダ内で溶融された樹脂材を、金型内に所望の形状に加工されたキャビティ内に充填し、キャビティ内で冷却固化させた樹脂材を金型から取り出すことにより、所望の成形品が得られる。射出成形方法の重要な要素の1つに金型の温度制御が挙げられる。その理由は、金型の温度制御が成形品質や生産性に大きく関わるためである。
まず、品質に関して、樹脂材の合流部に発生するウエルドライン、金型表面への樹脂材の転写ムラ、冷却条件によって発生するヒケ、さらには成形品の収縮不均一によって発生する反り変形は、成形品の外観不良となる。このような外観不良は、いずれも金型の温度制御に問題がある場合に起こりやすい。
次に、生産性に関しては、射出成形方法における成形時間のうちで、金型内で溶融樹脂材を冷却固化する冷却時間が大きなウエイトを占めている。金型の温度制御が不十分な箇所があった場合、その部分の冷却固化時間が長くなり、成形時間が延びて生産性を悪化させる主要因となる。また、プラスチック材料として結晶化樹脂を使用する場合は、金型の温度制御による結晶化度の管理が、成形後のプラスチック材料の物性や成形収縮に大きく影響を及ぼすので、金型の温度制御が更に重要となってくる。
As represented by injection molding, a technology for manufacturing a molded product with high accuracy by filling a resin material in a mold and curing it is currently applied to casing parts of various products. . In the injection molding method, the resin material melted in the cylinder of the injection machine is filled into a cavity processed into a desired shape in the mold, and the resin material cooled and solidified in the cavity is taken out from the mold. Thus, a desired molded product can be obtained. One important element of the injection molding method is temperature control of the mold. The reason is that the temperature control of the mold greatly affects the molding quality and productivity.
First, with regard to quality, weld lines that occur at the junction of resin materials, uneven transfer of resin materials to the mold surface, sink marks that occur due to cooling conditions, and warpage deformation that occurs due to uneven shrinkage of molded products The appearance of the product will be poor. Such appearance defects are likely to occur when there is a problem in the temperature control of the mold.
Next, regarding productivity, the cooling time for cooling and solidifying the molten resin material in the mold occupies a large weight in the molding time in the injection molding method. If there is a part where the temperature control of the mold is insufficient, the cooling and solidification time of that part becomes long, and the molding time is extended, which becomes a main factor that deteriorates the productivity. Also, when crystallized resin is used as the plastic material, the control of the crystallinity by controlling the temperature of the mold greatly affects the physical properties and molding shrinkage of the plastic material after molding. It becomes even more important.
以上のように、射出成形方法における金型の温度制御は、成形品質や生産性に大きな影響を及ぼす重要な要素である。金型の温度制御の一般的な方法は、金型内に温調回路を形成し、温調回路内に温度制御された水や油等の温調媒体を循環させることによって、金型の温度制御を行なっている。しかし、温調回路の加工が困難な場合があり、成形時の樹脂材の射出圧力に耐え得る金型構造が要求されるので、必ずしも温度制御の効率を優先させた温調回路の構造を実現できない場合がある。金型の温度制御に起因する、成形品質や生産性の課題は、重要な問題となっていた。 As described above, temperature control of the mold in the injection molding method is an important factor that greatly affects molding quality and productivity. A general method for temperature control of a mold is to form a temperature control circuit in the mold and circulate a temperature control medium such as water or oil in the temperature control circuit to control the temperature of the mold. Control is performed. However, processing of the temperature control circuit may be difficult, and a mold structure that can withstand the injection pressure of the resin material during molding is required, so a temperature control circuit structure that always prioritizes temperature control efficiency is realized. There are cases where it is not possible. The problems of molding quality and productivity due to mold temperature control have been important problems.
また、一方で、射出成形方法における金型の温度制御は、厳密に言えば工程毎において、望ましい温度制御が異なっている。例えば、金型内に溶融樹脂材を充填する充填工程では、金型の温度を高くすることによって、溶融樹脂材の粘度の上昇を抑えることが望ましい。これにより、充填圧力を低減できるばかりでなく、ウエルドラインの発生防止や金型表面への樹脂材の転写性が向上する等の効果が得られ、成形品の外観品質が向上する。しかし、金型内で樹脂材を冷却固化する冷却工程では、金型の温度が高い場合、冷却時間を長く要して生産性が低下するばかりでなく、離型時に成形品が変形する問題が発生する。このような問題を解決する対策として、充填工程時の温調媒体の温度と、冷却工程時の温調媒体の温度とを変えて、各工程に適した温度制御を行う方法が提案されている。しかしながら、このような温度制御を行う方法を用いた場合であっても、熱容量が大きな金型の温度を素早く変えることが困難である。そのため、成形品質の向上が実現できたとしても、金型の温度制御を行うために時間を要し、生産性が低下してしまうという問題があった。 On the other hand, strictly speaking, the temperature control of the mold in the injection molding method differs in desirable temperature control for each process. For example, in the filling step of filling the molten resin material into the mold, it is desirable to suppress an increase in the viscosity of the molten resin material by increasing the temperature of the mold. Thereby, not only can the filling pressure be reduced, but also effects such as prevention of the generation of weld lines and improvement of the transferability of the resin material to the mold surface can be obtained, and the appearance quality of the molded product is improved. However, in the cooling process in which the resin material is cooled and solidified in the mold, if the mold temperature is high, not only does the cooling time take a long time, but the productivity decreases, and the molded product deforms at the time of mold release. Occur. As a countermeasure for solving such a problem, a method of performing temperature control suitable for each process by changing the temperature of the temperature control medium during the filling process and the temperature of the temperature control medium during the cooling process has been proposed. . However, even when such a temperature control method is used, it is difficult to quickly change the temperature of a mold having a large heat capacity. Therefore, even if improvement in molding quality can be realized, there is a problem that it takes time to perform temperature control of the mold and productivity is lowered.
そこで、金型の温調回路の加工性に関する制約を解消し、金型温度の制御性能を高めることを目的とした技術が、特許文献1に開示されている。特許文献1には、レーザ光を用いて金属粉末を焼結することによって造形された金型が記載されている。図10に示すように、金型105の内部には、金型105の造形と同時に造形された温調回路111が設けられている。温調回路111は、金型のキャビティ106の周囲に沿ってらせん状に形成されている。温調回路111の造形は、金型105の造形と同時に完了するので、温調回路111の設計の自由度が向上すると共に、短期間で製作可能である。また、温調回路111の内壁に樹脂層を形成することで、温調回路111からの冷却水のしみ出しが防止されている。
この構造は、らせん状の温調回路111が形成されることによって、従来の機械加工を用いて形成した温調回路と比較して、樹脂材が充填されるキャビティ106の周囲に沿って温調を行うことが可能になる。このため、温調性能の改善が期待できる。
Therefore,
In this structure, the spiral
しかしながら、上述した特許文献1に記載された構造では、図10に示したように、温調回路111がらせん状に形成されたことで温調回路111の全長が長くなってしまう。このため、温調回路11に入った温調媒体は、温調回路111に沿って流れ、温調回路111から排出されるまでの間に、キャビティ106内の樹脂材の温度の影響を受けて温度が変化してしまう。
したがって、温調回路111の入口111a付近での温調媒体の温度と、温調回路111の出口111b付近での温調媒体の温度とに温度差が生じてしまう。その結果、金型105の表面温度に差が発生し、均一な温度制御ができなくなるので、金型105の温度差による成形品の外観が部分的に異なり、更には生産性の低下の原因になる問題がある。
However, in the structure described in
Therefore, a temperature difference occurs between the temperature of the temperature adjustment medium near the
そこで、本発明は、型体の温度分布の均一化を図り、成形品質を向上し、成形品の生産性を高めることができる金型装置及び成形方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a mold apparatus and a molding method that can achieve uniform temperature distribution of a mold body, improve molding quality, and increase the productivity of a molded product.
上述した目的を達成するため、本発明に係る金型装置は、樹脂材が充填されるキャビティを構成し、開閉可能な一対の型体と、少なくとも一方の型体に、キャビティに沿って配置され、温調媒体が流される第1の温調回路及び第2の温調回路と、第1及び第2の温調回路に温調媒体をそれぞれ同時に流す温調装置と、を備える。第1の温調回路と第2の温調回路は、少なくとも一部が互いに隣接して延びている。第1の温調回路の温調媒体の入口と第2の温調回路の温調媒体の出口とが隣接し、第1の温調回路の温調媒体の出口と第2の温調回路の温調媒体の入口とが隣接して配置される。
なお、本発明において「隣接」とは、互いに接している状態に限定するものではなく、10mm程度離間された状態も含んで指している。
In order to achieve the above-described object, a mold apparatus according to the present invention constitutes a cavity filled with a resin material, and is disposed along a cavity in a pair of mold bodies that can be opened and closed, and at least one mold body. A first temperature control circuit and a second temperature control circuit through which the temperature control medium is flown, and a temperature control device for simultaneously flowing the temperature control medium through the first and second temperature control circuits. The first temperature control circuit and the second temperature control circuit extend at least partially adjacent to each other. The inlet of the temperature control medium of the first temperature control circuit and the outlet of the temperature control medium of the second temperature control circuit are adjacent to each other, and the outlet of the temperature control medium of the first temperature control circuit and the second temperature control circuit The inlet of the temperature control medium is disposed adjacent to the temperature control medium.
In the present invention, “adjacent” is not limited to the state of being in contact with each other, but also includes the state of being separated by about 10 mm.
また、本発明に係る成形方法は、上記金型装置を用いて射出成形する成形方法であって、第1及び第2の温調回路に温調媒体をそれぞれ同時に流し、前記型体を所定温度に温調する温調工程と、温調工程後、温調されたキャビティ内に樹脂材を射出し、樹脂材を冷却固化させる成形工程と、を有する。 A molding method according to the present invention is a molding method in which injection molding is performed using the above-described mold apparatus, and a temperature control medium is simultaneously supplied to the first and second temperature control circuits, and the mold body is set to a predetermined temperature. And a molding step of injecting a resin material into the temperature-controlled cavity after the temperature adjustment step and cooling and solidifying the resin material.
本発明によれば、型体の温度分布の均一化を図り、成形品質を向上し、成形品の生産性を高めることができる。 According to the present invention, the temperature distribution of the mold can be made uniform, the molding quality can be improved, and the productivity of the molded product can be increased.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下の実施形態に限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiments described below are technically preferable for carrying out the present invention, but the scope of the invention is not limited to the following embodiments.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図1に、第1の実施形態の金型装置の断面図を示す。図2に、第1の実施形態の金型装置が備える固定側金型の第1及び第2の温調回路の平面図を示す。
図1に示すように、第1の実施形態の金型装置は、樹脂材が充填されるキャビティ6を構成し、開閉可能な一対の型体としての固定側金型5a及び可動側金型5bを備えている。また、第1の実施形態の金型装置は、一対の固定側金型5a及び可動側金型5bのそれぞれに、キャビティ6に沿って配置され、温調媒体が流される一組の第1の温調回路11及び第2の温調回路12と、第1及び第2の温調回路11、12に温調媒体をそれぞれ同時に流す温調装置としての温調機13と、を備えている。以下の説明において、一対の固定側金型5a及び可動側金型5bを含めて、単に金型5とも称する。
固定側金型5aは、射出機(不図示)から溶融樹脂材が射出される側に取り付けられている。可動型金型5bが、開閉機構(不図示)によって固定側金型1に対して進退可能に設けられている。
キャビティ6は、固定側金型5aと可動側金型5bとの当接領域に、成形品の形状に対応して形成されている。溶融した樹脂材は、固定側金型5a側に設けられたスプール・ランナ15を介してキャビティ6内に射出されて充填される。なお、以下の説明では、固定側金型5a及び可動側金型5bにおけるキャビティ6を形成する面をキャビティ面6aと称する。すなわち、キャビティ6は、キャビティ面6aによって包囲された空間である。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of the mold apparatus according to the first embodiment. In FIG. 2, the top view of the 1st and 2nd temperature control circuit of the stationary-side metal mold | die with which the metal mold apparatus of 1st Embodiment is provided is shown.
As shown in FIG. 1, the mold apparatus of 1st Embodiment comprises the
The fixed
The
図1及び図2に示すように、固定側金型5aは、温調媒体を流すための2系統の経路をなす第1及び第2の温調回路11、12を有している。同様に、可動型金型5bは、温調媒体を流すための2系統の経路をなす第1及び第2の温調回路11、12を有している。
各第1及び第2の温調回路11、12は、温調媒体が供給される入口11a、12aと、温調媒体が排出される出口11b、12bと、を有しており、各入口11a、12aと各出口11b、12bは温調機13に連結されている。
図2に示すように、第1の温調回路11と第2の温調回路12は、一部が互いに隣接して延びており、互いに隣接して延びている部分が、キャビティ6からの距離が互いに等しく配置されている。
第1の温調回路11の温調媒体の入口11aと第2の温調回路12の温調媒体の出口12bとが隣接して配置されている。また、第1の温調回路11の温調媒体の出口11bと第2の温調回路12の温調媒体の入口12aとが隣接して配置されている。言い換えれば、第1及び第2の温調回路11、12は、各入口11a、12aと、各出口11b、12bが互いに逆に配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the fixed
Each of the first and second
As shown in FIG. 2, the first
The temperature control
温調機13から供給された温調媒体は、第1及び第2の温調回路11、12の入口11a、12aから流入し、第1及び第2の温調回路11、12を流れて出口11b、12bから排出され、再び温調機13に戻される。このように温調媒体が第1及び第2の温調回路11、12を循環することで、金型5が温度制御される。
温調媒体が第1及び第2の温調回路11、12を流れることにより、キャビティ6内に充填された溶融樹脂材と、第1及び第2の温調回路11、12を流れる温調媒体との間で熱交換が行われる。ここで、固定側金型5aに設けられた第1及び第2の温調回路11、12を構成する主な部分は、どちらもキャビティ面6aに対してほぼ同じ距離に配置されている。
The temperature control medium supplied from the
As the temperature control medium flows through the first and second
また、固定側金型5a及び可動側金型5bにおいて、第1の温調回路11の入口11a及び出口11bをなす両端部、は、キャビティ6に対する距離が、可動側金型5bの開閉方向に直交する面に対して傾斜された傾斜路である距離切替部分16を経由して切り換えられている。これによって、第1の温調回路11の両端部と第2の温調回路12の両端部とが適切な位置に配置され、入口11aと出口12b、出口11bと入口12aとが重ならないように隣接して配置されている。
同様に、固定側金型5a及び可動側金型5bにおいて、第1の温調回路11は、入口11a及び出口11bとは反対側に位置している折り返し部も、キャビティ6に対する距離が、距離切替部分16を経由して切り換えられている。これによって、第1の温調回路11の折り返し部と、第2の温調回路12の折り返し部とが交わらないように配置されている。
Further, in the fixed
Similarly, in the fixed-
図2に、固定側金型5aについて、第1及び第2の温調回路11、12の平面図を示す。図2に示すように、第1及び第2の温調回路11、12は、可動側金型5bの開閉方向に直交する面において、破線で示すキャビティ面6aの投影面積よりも広い面積の範囲に亘って形成されている。第1の温調回路11と第2の温調回路12は、キャビティ面6aの隅々に対応する位置に温調媒体が滞留することなく流れるように、複数列をなして蛇行する回路パターンが形成されている。第1及び第2の温調回路11、12のそれぞれは、少なくともキャビティ面6a直下において、第1及び第2の温調回路11、12を構成する各部分を交互に挟んで等間隔に配置されている。
また、第1の温調回路11と第2の温調回路12との間には、互いに仕切る仕切部材としての仕切り板18が設けられている。したがって、第1の温調回路11と第2の温調回路12とは、側壁を構成する仕切り板18によって分割されている。仕切板18の厚さは、金型5の機械的強度を保つ範囲でなるべく薄く形成することが望ましく、厚さ2mm程度が基準となる。その理由は、第1及び第2の温調回路11、12のそれぞれを流れる各温調媒体は、成形工程における熱交換時に互いの温度の影響を受けて温度変化することを狙っているためである。
In FIG. 2, the top view of the 1st and 2nd
A
この点に関して、図3を参照して詳細に説明する。図3に、実施形態における第1及び第2の温調回路11、12における位置と、温調媒体の温度との関係の図を示す。図3において、縦軸に温調媒体の温度を示し、横軸に第1及び第2の温調回路11、12における位置を示している。図3を参照して、各第1及び第2の温調回路11、12における位置と、温調媒体の温度との関係を考える。
第1及び第2の温調回路11、12の一方のみが単独で用いられた場合、入口11a、12aから入った温調媒体は、キャビティ6内の樹脂材の温度の影響を受けて、出口11b、12bに近づくにつれて温調媒体の温度が徐々に上昇する。特に第1及び第2の温調回路11、12がキャビティ6の形状に沿って忠実に形成されて、各温調回路11、12の全長が長くなる程、温調媒体の温度が上昇する。その結果、キャビティ面6aにおける入口11a、12a付近と、キャビティ面6aにおける出口11b、12b付近とに温度差が生じ、成形品の外観不良や生産性の低下を招く要因となる。
しかし、本実施形態における金型5のように、入口11a、12aと出口11b、12bが互いに逆に配置された第1及び第2の温調回路11、12が近接して配置されている場合、上述した温度差が生じることが抑えられる。本実施形態では、図3に示すように、第1及び第2の温調回路11、12を流れる各温調媒体の温度の影響を互いに受けることにより、第1の温調回路11と第2の温調回路12との間で入口11a、12a付近と出口11b、12b付近の各温調媒体の温度が均一化される。その結果、キャビティ面6aに温度差が生じることを防ぐことができるので、成形品の外観や生産性が向上する。
This point will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 3, the figure of the relationship between the position in the 1st and 2nd
When only one of the first and second
However, as in the case of the mold 5 in the present embodiment, the first and second
なお、図3に示した温度分布は、第1の温調回路11と第2の温調回路12にそれぞれ流す各温調媒体を同じ温度に設定した場合の一例である。なお、温度分布は、キャビティの形状や成形時の樹脂材の温度、成形サイクル、温調回路の構造等の影響によって、温度分布が変わってくる。このため、これらの影響を加味し、金型5の温度の均一化を図ることを目的として、必要に応じて、第1の温調回路11に流す温調媒体の温度と、第2の温調回路12に流す温調媒体の温度とを異なる温度に設定してもよい。
また、本実施形態では、2系統である第1及び第2の温調回路11、12を有する構成を一例として説明するが、2系統のみの温調回路を有する構成に限定されるものではなく、必要に応じて、3系統以上の温調回路を有する構成が適用されてもよい。また、可動側金型5bの開閉方向(パーティング面に直交する方向)に対して各第1及び第2の温調回路11、12がなす層厚さは、キャビティ6全体の厚さの2倍程度を目安として設定されている。なお、温調回路の層厚さは、成形品に対する熱制御特性や温調媒体の流動性等を考慮して適宜決められてよい。また、温調回路からキャビティ面6aまでの距離の一例としては、2mm〜10mm程度に設定されている。
Note that the temperature distribution shown in FIG. 3 is an example in the case where the temperature control media to be passed through the first
In the present embodiment, the configuration having the first and second
また、本実施形態における金型5は、スプール・ランナ15と第1及び第2の温調回路11、12とを気密に封止するリング状のシール部18を備えている。シール部18の径方向の厚さについては、1mm程度が目安となるが、本実施形態で示したスプール・ランナ15のように射出圧力が加わる場合は、射出圧力によるたわみ量を考慮する必要がある。また、図1(a)に示すように、固定側金型5aのスプール・ランナ15等の流入路を構成する流路構成部材は、その一部が温調回路11、12を貫通して設けられており、貫通部材と称する。
貫通部材が温調回路11、12を貫通する貫通領域には、各第1及び第2の温調回路11、12と、貫通部材とを封止するシール部18が設けられている。シール部18によって、貫通部材や、第1及び第2の温調回路11、12の周囲において樹脂材や温調媒体が洩れることが防止されている。なお、貫通部材としては、スプール・ランナ15を構成する流路構成部材に限定されるものではない。変形例として、図示しないが、温調回路を貫通するイジェクトピンが金型に配置された場合には、イジェクトピンが移動する貫通穴と温調回路とを封止するようにシール部が設けられる。
Further, the mold 5 in this embodiment includes a ring-shaped
In a penetrating region where the penetrating member penetrates the
さらに、固定側金型5a及び可動側金型5bが有する第1及び第2の温調回路11、12の内部には、図1(b)に示すように、キャビティ6に近接する側の壁面と、キャビティ6から離間した側の壁面とをつなぐ複数の支柱19が設けられている。支柱19は、キャビティ6に対して近接離間する方向、例えば可動側金型の開閉方向に対する、第1及び第2の温調回路11、12の距離(高さ)を維持すると共に、第1及び第2の温調回路11、12に加わる荷重を支えている。
なお、第1及び第2の温調回路11、12は、入口11a,12aから出口11b、12bに至るまで回路全体において断面積が変化せずに、一定の断面積を保つように構成されることが望ましい。例えば、図1(c)、(d)に示すように、可動側金型5bの開閉方向に直交する面において、六角柱をなす支柱19を所定の間隔をあけて配置する。これによって、第1及び第2の温調回路11、12は、温調媒体の流動方向に対して直交する断面において、第1及び第2の温調回路11、12全体にわたって断面積を一定にできる。図1(d)に示すように、各支柱19は、所定の間隔a,2aをあけて配置されている。
ここで、内部に複数の支柱を含む温調回路は、一般的な機械加工で加工することが困難な場合が多い。このため、本実施形態における第1及び第2の温調回路11、12を形成する方法としては、金属粉末をレーザにて、50μm程度の所定の厚みで積層造形することで、目的の形状を得る粉末積層造形法を用いて形成される。特に、粉末積層造形とマシニング加工とを組み合わせた松浦機械製作所製の造形装置は、積層造形時の金型表面を、マシニング加工によって良好な状態に仕上げながら積層造形を行うことが可能であるので、金型用途の粉末積層造形法に適している。
Further, inside the first and second
The first and second
Here, the temperature control circuit including a plurality of support columns inside is often difficult to process by general machining. For this reason, as a method of forming the first and second
固定側金型5a及び可動側金型5bを形成する材料は、一般的な金型材料、例えば、鋼材(S50C、SKD61、SUS420、SKD11)を用いることができる。ただし、上述した粉末積層造形法を用いた加工を考慮すると、粉末積層造形法に適した材料を選定することが望ましい。粉末積層造形法に適した材料の一例としてはマルエージング鋼が挙げられ、造形後に時効処理を行うことによって金型としての十分な耐久性を確保することができる。時効処理条件の一例としては、480℃で3時間保持する。
第1及び第2の温調回路11、12は、キャビティ6の表面を覆うように配置され、キャビティ面6aから一定の距離だけ離れた位置に温調媒体を流動可能にしている。
As a material for forming the fixed
The first and second
次に、第1及び第2の温調層回路11、12の内部に形成される支柱19について説明する。支柱19の材質は、上述した粉末積層造形法を用いて形成する場合には、基本的には金型材質と同じ材料で形成する。支柱19の断面形状は、円形、四角形、六角形等を用いることができ、特に限定されない。複数の支柱19は、基本的には同一サイズ、同一形状に形成されて等間隔に配置することが望ましい。その理由は、支柱19のサイズや配置密度が異なる場合、第1及び第2の温調回路11、12に温調媒体を循環させて金型5を温調するときに、温度分布が発生する要因となり、金型5の温度制御を適正に行うことが困難になるためである。
Next, the support |
また、第1及び第2の温調回路11、12内に支柱19を配置する目的は、成形時の射出圧力によって、金型5が変形することを防ぐためである。支柱19の配置に関しては、金型5が変形しないことを前提として、成形品の材料及び形状、金型の材質及び形状、さらには目的とする温調制御を考慮して、適正値を選定することが望ましい。一概には言えないが、一例としては、成形品材料にABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)樹脂を用いて、成形時の最大圧力を50MPaとし、金型材料としてマルエージング鋼を用いて、そのヤング率を186GPaとした場合について考える。この場合、成形品から各第1及び第2の温調回路11、12までの距離を2.5mm、すなわちキャビティ面6aと各温調回路11、12との間の金型板厚を2.5mmに設定する。各支柱19間の金型たわみ量を金型板厚の0.2%以下にする場合、各支柱19間の間隔は11mm以下にすることが望ましい。また、可動側金型5bの開閉方向に直交する面に投影した、第1及び第2の温調回路11、12の投影面積内において、複数の支柱19の断面積が占める割合が、20%以上になることを目安に設定することが望ましい。以下において、投影面積とは、可動側金型5bの開閉方向に直交する面上に投影した面積を指している。
Further, the purpose of arranging the
次に、キャビティ6内に充填され、成形品を形成する樹脂材料について説明する。非結晶性樹脂を用いる場合には、ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂等を使用することができる。結晶性樹脂を用いる場合には、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、液晶ポリマー、ポリ乳酸等を使用することができる。これらの材料は、2種類以上を混合して用いることも可能である。また、成形品の弾性率を高めたり、樹脂材に難燃性を付与したりする目的で、樹脂材にガラス繊維等の無機フィラー、シリコーン等の有機フィラーが添加されてもよい。
Next, a resin material that fills the
第1及び第2の温調回路11、12を循環させる温調媒体としては、温調媒体として一般的な水や油等の流体を用いて、温調機を用いて所望の温度に制御されて使用される。このとき、温調媒体の温度は、温調機の性能に応じて変わるが、水を用いる場合には140℃程度までの温度が適用可能となる。140℃以上の温度で温調を行う必要がある場合には、温調媒体として油を使用することが一般的である。
As a temperature control medium for circulating the first and second
上述したように、第1の実施形態の金型装置によれば、可動側金型5a及び固定側金型5bがそれぞれ有する第1及び第2の温調回路11、12にそれぞれ同時に流される各温調媒体の間で熱交換させることで、各温度媒体の温度を均一化することができる。すなわち、第1及び第2の温調回路11、12において、入口11a、12a付近の温調媒体と出口11b、12b付近の温調媒体とに温度差が生じることを防ぐことができる。これによって、金型5全体の温度分布の均一化を図り、成形時の金型5の温度制御性能を向上することができる。その結果、金型5の温度分布差に伴う成形品の外観不良、反り変形等を防止し、成形品質を向上すると共に成形品の生産性を高めることができる。
As described above, according to the mold apparatus of the first embodiment, each of the first and second
次に、他の実施形態の金型装置について図面を参照して説明する。なお、他の実施形態において、第1の実施形態の金型装置と同一の構成部材には、第1の実施形態と同一の符号を付して、説明を省略する。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態の金型装置について図面を参照して説明する。図4に、第2の実施形態の金型装置の断面図を示す。図5に、第2の実施形態の金型装置の平面図を示す。
図4には、固定側金型5a及び可動側金型5bがそれぞれ有する第1及び第2の温調回路21、22の配置に関して、第1の温調回路21とキャビティ6との距離と、第2の温調回路22とキャビティ6との距離とを異ならせた構成例を示している。
Next, a mold apparatus according to another embodiment will be described with reference to the drawings. In other embodiments, the same components as those of the mold apparatus of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and description thereof is omitted.
(Second Embodiment)
Next, a mold apparatus according to a second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 4 shows a cross-sectional view of the mold apparatus of the second embodiment. FIG. 5 is a plan view of the mold apparatus according to the second embodiment.
FIG. 4 shows the distance between the first
具体的には、固定側金型5aに設けられた第1及び第2の温調回路21、22のうち、一方の第1の温調回路21が、キャビティ6に近づけて近接配置され、他方の第2の温調回路22が、キャビティ6から遠ざけられて遠隔配置されている。第1の温調回路21と第2の温調回路22は、キャビティ6からの距離が異なる位置に隣接して延びている部分を有している。
第1及び第2の温調回路21、22に対する温調媒体の入口21a、22aと出口21b、22bに関して、第1の温調回路21の入口21aと第2の温調回路22の出口22bとが隣接されている。また、第1の温調回路21の出口21bと第2の温調回路22の入口22aとが隣接されて配置されている。言い換えれば、第1及び第2の温調回路21、22は、各入口21a、22aと、各出口21b、22bが互いに逆に配置されている。
固定側金型5aと同様に、可動側金型5bに関しても、第1及び第2の温調回路11、12のうち、一方の第1の温調回路21が、キャビティ6に近づけて近接配置され、他方の第2の温調回路22が、キャビティ6から遠ざけられて遠隔配置されている。また、第1及び第2の温調回路21、22は、各入口21a、22aと、各出口21b、22bが互いに逆に配置されている。
Specifically, of the first and second
Regarding the
As with the fixed
ここで、固定側金型5aについて、近接配置された第1の温調回路21の平面図を図5(a)に示し、遠隔配置された第2の温調回路22の平面図を図5(b)に示す。まず、図5(a)に示すように、第1の温調回路21は、可動型金型5bの開閉方向に直交する面において、キャビティ面6aの投影面積よりも広い面積の範囲に亘って形成されている。また、第1の温調回路21は、キャビティ面6aの隅々に対応する位置に温調媒体が滞留することなく流れるように、複数列をなして蛇行する回路パターンが形成されている。第1の温調回路21は、複数列で配列された各部分が、側壁を構成する仕切り板18によって分割されている。
一方、固定側金型5aにおいて遠隔配置された第2の温調回路22は、図5(b)に示すように、温調媒体の入口22aと出口22bが、近接配置された第1の温調回路21の入口21aと出口21bとは逆に配置されている以外は、第1の温調回路21と同一構造になっている。
Here, for the fixed
On the other hand, as shown in FIG. 5B, the second
さらに、近接配置された第1の温調回路21と、遠隔配置された第2の温調回路22との間は、少なくともキャビティ6の投影面積の範囲内において、互いに一定の距離を保つように形成されている。さらに望ましくは、近接配置された第1の温調回路21と、遠隔配置された第2の温調回路22との間の離間距離が10mm以下にされている。言い換えると、第1の温調回路21と第2の温調回路22の各部分は、可動側金型5bの開閉方向に対する離間距離が10mm以下になるように形成されている。その理由は、近接配置された第1の温調回路21と、遠隔配置された第2の温調回路のそれぞれは、成形工程における金型5との熱交換時に、各温調媒体間で互いの温度の影響を受けて温度変化させることを狙っているので、可能な限り近づけて配置することが望ましいためである。第2の実施形態において、上述した以外の構成については、第1の実施形態と同様である。
Further, the first
第2の実施形態の金型装置においても、第1の実施形態と同様に、第1及び第2の温調回路21、22の入口21a、22a付近と出口21b、22b付近において各温調媒体の温度を均一化することができる。これによって、キャビティ面6a全体の温度が均一化されるので、成形品外観を向上し、生産性を高めることができる。
Also in the mold apparatus of the second embodiment, as in the first embodiment, each temperature control medium is near the
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態の金型装置について図面を参照して詳細に説明する。図6に、第3の実施形態の金型装置の断面図を示す。図7に、第3の実施形態の金型装置の平面図を示す。
図6には、固定側金型5a及び可動側金型5bにおいて、第1及び第2の温調回路31、32の互いに隣接して延びている部分は、第1の温調回路31が第2の温調回路32よりもキャビティ6に近い部分と、第2の温調回路32が第1の温調回路31よりも近い部分と、を有している。言い換えると、第1及び第2の温調回路31、32は、各温調回路31、32の途中で、キャビティ面6aに対する距離が逆転する構成例を示している。
固定側金型5aの内部において、第1及び第2の温調回路31、32のそれぞれは、距離切替部分36を介して、各温調回路31、32の途中でキャビティ6に対する距離が互いに逆転するように変化している。これにより、第1及び第2の温調回路31、32の両端部において、近接配置と遠隔配置とが互いに入れ替わっている。
(Third embodiment)
Next, the mold apparatus of 3rd Embodiment is demonstrated in detail with reference to drawings. FIG. 6 shows a cross-sectional view of the mold apparatus of the third embodiment. In FIG. 7, the top view of the metal mold | die apparatus of 3rd Embodiment is shown.
In FIG. 6, in the fixed
Inside the fixed
具体的には、図6に示すように、固定側金型5aに設けられた第1及び第2の温調回路31、32のそれぞれにおいて、上流側部分が、キャビティ6に近づけて近接配置されており、下流側部分が、キャビティ6から遠ざけられて遠隔配置されている。また、図6に示すように、第1及び第2の温調回路31、32は、各入口31a、32aと、各出口31b、32bが互いに逆に配置されている。可動側金型5bが有する第1及び第2の温調回路31、32についても、固定側金型5bと同様に構成されている。
Specifically, as shown in FIG. 6, in each of the first and second
図7(a)に、固定側金型5aが有する第1及び第2の温調回路31、32の平面図を示す。固定側金型5aについて、図7(b)に第1の温調回路31の回路パターンを抜き出して示し、図7(c)に第2の温調回路32の回路パターンを抜き出して示す。図7(a)〜(c)を参照してさらに詳細に説明する。
第1の温調回路31の入口31aから入った温調媒体は、第1の温調回路31における近接配置された上流側部分を流れ、距離切替部分36を経由して、第1の温調回路31における遠隔配置された下流側部分に到達する。このように第1の温調回路31に供給された温調媒体は、第1の温調回路31の途中でキャビティ6からの距離が離されて、そのまま第1の温調回路31の出口31bから温調機13に戻るように循環される。第2の温調回路32については、入口32aと出口32bが第1の温調回路31と対称の配置となる点を除いて、第1の温調回路31と同様の構成である。
FIG. 7A is a plan view of the first and second
The temperature control medium that has entered from the
可動側金型5bにおける各温調回路31、32の回路パターンについては、図示しないが、固定側金型5aにおける各温調回路31、32の回路パターンと同様に形成されている。これにより、温調媒体の温度が設定温度に近い状態である第1及び第2の温調回路31,32の入口31a、32a付近では、キャビティ6に対する距離が近づけられて近接配置されている。また、第1及び第2の温調回路31、32の経路中盤以降から第1及び第2の温調回路31、32の出口31b、32bまでの部分は、温調媒体の温度が、金型5内に注入される樹脂材の温度の影響を受けることによって設定温度から上昇しやすいので、キャビティ6に対する距離が離されて遠隔配置されている。さらに、2系統である第1及び第2の温調回路31、32において、入口31aと出口32bとが隣接し、入口32aと出口31bとが隣接して配置されている。
以上の構成により、キャビティ6に対する距離が近づけられて近接配置された入口31a、32a側については、温調媒体が設定温度に近い、温度上昇していない状態でキャビティ6を温調できる。これと同時に、第1及び第2の温調回路31、32を流れる各温調媒体は、互いに影響を受けることで温度均一化作用が働き、キャビティ6全体を均一に温調することが可能になる。なお、距離切替部分36の内部についても、上述した複数の支柱19が設けられてもよい。第3の実施形態において、上述した以外の構成については、第1の実施形態と同様である。
第3の実施形態の金型装置においても、第1の実施形態と同様に、キャビティ面6a全体の温度が均一化されるので、成形品外観を向上し、生産性を高めることができる。
The circuit patterns of the
With the configuration described above, the temperature of the
Also in the mold apparatus of the third embodiment, the temperature of the
(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態の金型装置について図面を参照して詳細に説明する。図8に、第4の実施形態の金型装置の断面図を示す。図8(a)に金型装置の断面を示し、図8(b)、(c)に断熱層の拡大断面図を示す。
図8(a)に示すように、第4の実施形態の金型装置は、図4に示した第2の実施形態の構成と比べて、固定側金型5a及び可動側金型5bの内部に、断熱層41が形成された点が異なっている。第4の実施形態において、第2の実施形態と同一の構成部材には第2の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
(Fourth embodiment)
Next, a mold apparatus according to a fourth embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 8 shows a cross-sectional view of the mold apparatus of the fourth embodiment. FIG. 8A shows a cross section of the mold apparatus, and FIGS. 8B and 8C show enlarged cross sectional views of the heat insulating layer.
As shown in FIG. 8A, the mold apparatus according to the fourth embodiment has an inner structure of the fixed
断熱層41は、第1及び第2の温調回路21、22の位置に対して、キャビティ6とは反対側に、第1及び第2の温調回路21、22と平行に形成されている。
断熱層41を形成する目的は、第1及び第2の温調回路21、22内を循環する温調媒体の温度をキャビティ6に効率的に伝達させることで、金型5の温度の均一化を図ることにある。したがって、断熱層41は、可動側金型5bの開閉方向に直交する面上に投影された、キャビティ6の投影面積の領域を中心部分として含むように、可能な限り広範囲に亘って形成することが望ましい。断熱層41は、断熱作用が高く、成形時の型締め力や射出圧力に耐えて、変形しない、または微小な変形に収まることが条件となる。
The
The purpose of forming the
断熱層41の断面構造の一例としては、図8(b)に示すように、第1及び第2の温調回路21、22と類似する構造に形成されてもよい。断熱層41は、第1及び第2の温調回路21、22に沿って設けられた空間と、空間内に、キャビティ6に近接する側の壁面と、キャビティ6から離間した側の壁面とをつなぐ複数の支柱19と、を有している。この構造の場合、断熱層41は、支柱19以外の中空部分である空間によって断熱することになる。
また、断熱層41の他の構造例としては、図8(c)に示すように、金型製造時の金型5の自重でたわまない程度に支柱19を細く、かつ広い間隔で配置する。断熱層41の中空部分には、金属よりも熱伝導率が低いエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を断熱材料として充填して硬化させることによって、断熱層として構成してもよい。なお、この構造の場合、温調回路を形成する場合と同様に、スプール・ランナ15等の貫通部材が断熱層41を貫通する部分には、シール部(不図示)を形成することが望ましい。第4の実施形態において、上述した以外の構成については、第2の実施形態と同様である。
第4の実施形態の金型装置においても、第1の実施形態と同様に、キャビティ面6a全体の温度が均一化されるので、成形品外観を向上し、生産性を高めることができる。
As an example of the cross-sectional structure of the
As another example of the structure of the
Also in the mold apparatus of the fourth embodiment, the temperature of the
(第5の実施形態)
次に、第5の実施形態の金型装置について図面を参照して詳細に説明する。図9に、第5の実施形態の金型装置の断面図を示す。図9(a)は、箱状のキャビティ6を有する金型に第1及び第2の温調回路が適用された場合の構造を示す断面図である。図9(b)は、第1及び第2の温調回路の角部を示す断面図である。
図9(a)に示すように、固定側金型5aに設けられた第1及び第2の温調回路51、52のうち、一方の第1の温調回路51が、キャビティ6に近づけて近接配置され、他方の第2の温調回路52が、キャビティ6から遠ざけられて遠隔配置されている。第1及び第2の温調回路51、52は、キャビティ6の形状に沿って曲げられて形成されている。また、第1及び第2の温調回路51、52は、各入口51a、52aと、各出口51b、52bが互いに逆に配置されている。可動側金型5bについても、図9(a)に示すように、固定側金型5aと同様に構成されている。
本実施形態では、金型5のパーティング面50の端面から5mm以内の範囲は、第1及び第2の温調回路51、52を形成しない領域としている。その理由は、パーティング面50近傍に温調回路を配置した場合は、成形に耐え得る十分な金型強度を確保することが困難なためである。パーティング面50に対して温調回路を配置する範囲に関して、キャビティの形状や金型の形状にもよるが、一般的に2mm〜5mm程度の範囲には、温調回路を形成しないことが望ましい。
(Fifth embodiment)
Next, a mold apparatus according to a fifth embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 9 shows a cross-sectional view of the mold apparatus of the fifth embodiment. FIG. 9A is a cross-sectional view showing the structure when the first and second temperature control circuits are applied to a mold having a box-
As shown in FIG. 9A, one of the first and second
In the present embodiment, the range within 5 mm from the end face of the
第1及び第2の温調回路51、52は、キャビティ6の形状の角部や曲面部に倣った形状に形成されている。これにより、成形品の角部における温度制御を高め、成形品質の向上、生産性の向上が可能となる。例えば、品質の向上に関しては、成形品の角部の冷却性を高めることによって、角部の冷却不足に起因する、成形品の側面の内側が傾斜する成形品の反りを改善することができる。生産性の向上に関しては、冷却性能の向上によって成形品の冷却時間を短縮することが実現できる。
支柱19の配置について、図9(b)に示すように、第1及び第2の温調回路51、52の角部の内部に支柱19を配置することが望ましい。第1及び第2の温調回路51、52内の角部に配置する支柱19は、キャビティ6に近接する側の壁面と、キャビティ6から離間した側の壁面とをつなぐように形成することが望ましい。支柱19を角部の内部に形成する間隔や基本形状は、第1及び第2の温調回路51、52内における直線部分に配置される支柱19と同等に構成されている。なお、この角部に配置する支柱19は、固定側金型5a、可動側金型5bの第1及び第2の温調回路51、52にそれぞれ形成することが望ましい。また、図9(b)に示したように、可動側金型5bの開閉方向に平行な断面内で曲げられた角部のみでなく、パーティング面50に平行な面内で曲げられた角部についても同様に形成することが望ましい。第5の実施形態において、上述した以外の構成については、第1の実施形態と同様である。
第5の実施形態の金型装置においても、第1の実施形態と同様に、キャビティ面6a全体の温度が均一化されるので、成形品外観を向上し、生産性を高めることができる。
The first and second
As for the arrangement of the
In the mold apparatus of the fifth embodiment as well, the temperature of the
なお、本発明の金型装置は、上述した実施形態に限定されるものではなく、上述した各実施形態の構成を自由に組み合わせることも可能である。また、必要に応じて、本実施形態よりもさらに複数の温調回路を使用することも可能である。
また、実施形態において、温調回路の回路パターンは、各部分が複数列をなすように蛇行して構成されたが、この配置に限定されるものではなく、渦巻き状等の他の回路パターンに構成されてもよい。
The mold apparatus of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the configurations of the above-described embodiments can be freely combined. Further, if necessary, a plurality of temperature control circuits can be used as compared with the present embodiment.
Further, in the embodiment, the circuit pattern of the temperature control circuit is configured to meander so that each part forms a plurality of rows. However, the circuit pattern is not limited to this arrangement, and other circuit patterns such as a spiral shape may be used. It may be configured.
(実施形態の成形方法)
本実施形態の金型装置を用いた成形品を製造する成形方法について詳細に説明する。複数系統の温調回路を有する金型装置を用いた成形工程について、図4に示した第2の実施形態の金型装置を用いた場合を一例として説明する。
まず、金型5の温調については、温調機13を用いて、所定の温度に制御された温調媒体を第1及び第2の温調回路21、22それぞれに同時に循環させる。すなわち、固定側金型5aについては、温調機13から第1の温調回路21の入口21aへ温調媒体を流入させ、第1の温調回路21の出口22bから排出された温調媒体を再び温調機13に戻し、温度制御を行う。第1の温調回路21に温調媒体を流すのと同時に、第1の温調回路21の入口21aとは逆に配置された第2の温調回路22の入口22aから温調媒体を流入させ、第2の温調回路22の出口22bから排出された温調媒体を再び温調機13に戻し、温度制御を行う。これにより、固定側金型5aは、近接配置された第1の温調回路21と、遠隔配置された第2の温調回路22との両方によって、キャビティ6の温度制御が行われる。可動側金型5bについても、固定側金型5aと同様に、2系統である第1及び第2の温調回路21、22において、各温調媒体を互いに逆方向に流動させ、キャビティ6の温度制御が行われる。
ここで、固定側金型5aが有する第1及び第2の温調回路21、22と、可動側金型5bが有する第1及び第2の温調回路21、22とのそれぞれを循環させる各温調媒体の温度は、金型温度の均一化を図ることを目的に同じ温度設定にすることが基本となる。しかし、キャビティの形状や成形時の樹脂材の温度、成形サイクル、温調回路の構造等の影響を受けて、金型の温度分布が変わってくる。このため、これらの影響を加味し、金型温度の均一化を図ることを目的に、第1の温調回路21に流す温調媒体の温度と、第2の温調回路22に流す温調媒体の温度とを異なる温度に設定しても良い。また、成形品の反り量の調整や、金型表面への樹脂材の転写性の調整の目的で、固定側金型5aの第1及び第2の温調回路21、22に流す温調媒体の温度と、可動側金型5bの第1及び第2の温調回路21、22に流す温調媒体の温度とを異なる温度に設定しても良い。
次に、固定側金型5aと可動側金型5bとを所定の型締め力で閉じて、溶融した樹脂材に圧力を加えてスプール・ランナ15を通して射出することにより、キャビティ6内に樹脂材を注入する。続いて、キャビティ6内に充填した樹脂材を冷却することによって硬化させる。
(Forming method of embodiment)
A molding method for producing a molded product using the mold apparatus of this embodiment will be described in detail. A molding process using a mold apparatus having a plurality of temperature control circuits will be described as an example using the mold apparatus of the second embodiment shown in FIG.
First, for temperature control of the mold 5, the temperature control medium 13 controlled to a predetermined temperature is circulated through the first and second
Here, each of the first and second
Next, the fixed
本発明に関連する金型の構造の場合、温調媒体は金型に充填された樹脂材の温度の影響を受けることで、温調回路の出口に近づくにつれて温調媒体の温度が上昇する。特に温調回路がキャビティの形状に合わせて忠実に形成され、温調回路の距離が長くなる程、温調媒体温度は上昇する。その結果、温調回路の入口付近と出口付近のキャビティ面の温度差が生じ、成形外観不良や生産性の低下を招く要因となる。 In the case of the mold structure related to the present invention, the temperature adjustment medium is affected by the temperature of the resin material filled in the mold, so that the temperature of the temperature adjustment medium increases as it approaches the outlet of the temperature adjustment circuit. In particular, the temperature adjustment circuit is faithfully formed in accordance with the shape of the cavity, and the temperature of the temperature adjustment medium increases as the distance of the temperature adjustment circuit increases. As a result, a temperature difference occurs between the cavity surface near the inlet and the outlet of the temperature control circuit, which causes a defective molding appearance and a decrease in productivity.
一方、本実施形態の金型装置では、第1及び第2の温調回路の形状が同一であると共に第1及び第2の温調回路の間で入口と出口とが逆に配置されている。そして、2つの第1及び第2の温調回路が隣接して配置されたことによって、各温調回路を流れる各温調媒体の温度の影響を受けるので、入口付近と出口付近での各温調媒体の温度が均一化される。その結果、キャビティ面6aの温度差が生じることを防ぎ、冷却工程において均一に冷却されることで、成形品外観が向上し、生産性が高められる。冷却工程の終了後、金型を開いて、冷却が完了した成形品をキャビティ6から取り出すことによって、本実施形態の金型装置を用いて成形された成形品が得られる。
On the other hand, in the mold apparatus of the present embodiment, the shapes of the first and second temperature control circuits are the same, and the inlet and the outlet are arranged in reverse between the first and second temperature control circuits. . Since the two first and second temperature control circuits are arranged adjacent to each other, the temperature control medium is influenced by the temperature of each temperature control medium flowing through each temperature control circuit. The temperature of the preparation medium is made uniform. As a result, it is possible to prevent the temperature difference of the
次に、樹脂材の充填工程において、樹脂材の充填性や転写性を向上する目的で、2種類の温度の温調媒体を循環させる場合の成形方法を説明する。まず、第1の温度に制御された温調媒体を金型内の第1及び第2の温調回路に循環させる。温調媒体を第1及び第2の温調回路を循環させる方法は、上述した通りである。温調媒体の第1の温度の目安は、樹脂材の溶融温度以下を上限とし、樹脂材の熱変形温度以上の範囲で金型温度を制御することが望ましい。このとき、温調媒体の第1の温度の設定例として、温調媒体として水を用いる場合は、140℃程度が目安となり、油を用いる場合は200℃程度が目安となる。このような温度で金型温度制御を行うことによって、成形品における、流動する樹脂材の合流部に、ウエルドライン等の外観不良が発生することを防ぐ効果が得られる。さらに、樹脂材の充填時に樹脂材の温度が低下することを抑制できるので、金型内での樹脂材の流動抵抗が低くなり、通常では充填しにくい樹脂材をスムーズに充填し、薄肉形状等の成形品も成形可能になる効果が得られる。このような効果は、金型温度が樹脂材の溶融温度に近いほど効果的である。さらに、本実施形態の金型装置の第1及び第2の温調回路を用いた場合、本発明に関連する金型に比較して、第1の温度の温調媒体による金型の温度制御が安定する時間が短くなり、生産性が向上する。
続いて、樹脂材の充填完了後に、第1の温度の温調媒体を第1及び第2の温調回路に循環させた後、第2の温度の温調媒体を第1及び第2の温調回路に循環させる温調に切替える。
温調媒体の温度を切替える方法の一例としては、温度設定が異なる2種類の温調機を使用して、成形過程のタイミングに合わせて温調媒体の温度を切替えることができる。温調媒体の第2の温度は、目的に合わせて設定温度を変えることができる。例えば、上述した樹脂充填工程における成形品質の向上が主目的である場合、温調媒体の第2の温度は、一般的な金型による樹脂材の冷却温度(例えば使用する樹脂材がABS樹脂である場合は、40℃〜60℃、ポリカーボネートである場合は、80℃〜100℃)に設定し、順次、保圧工程、冷却工程、取り出し工程、型閉め工程と移行することができる。型閉め工程後は、次の樹脂材の充填に備えて、第1の温度の温調媒体に切替えることで一連の成形工程が完了する。
Next, in the resin material filling step, a molding method in the case of circulating two types of temperature control media for the purpose of improving the filling property and transferability of the resin material will be described. First, the temperature control medium controlled to the first temperature is circulated through the first and second temperature control circuits in the mold. The method of circulating the temperature control medium through the first and second temperature control circuits is as described above. As a guideline for the first temperature of the temperature control medium, it is desirable that the upper limit is the melting temperature of the resin material and the mold temperature is controlled in the range of the heat deformation temperature or more of the resin material. At this time, as a setting example of the first temperature of the temperature control medium, when water is used as the temperature control medium, about 140 ° C. becomes a standard, and when oil is used, about 200 ° C. becomes a standard. By performing mold temperature control at such a temperature, it is possible to obtain an effect of preventing appearance defects such as weld lines from occurring at the joining portion of the flowing resin material in the molded product. Furthermore, since the temperature of the resin material can be prevented from lowering when the resin material is filled, the flow resistance of the resin material in the mold is reduced, and the resin material that is normally difficult to fill is smoothly filled, and the thin shape, etc. It is possible to obtain an effect that the molded product can be molded. Such an effect is more effective as the mold temperature is closer to the melting temperature of the resin material. Further, when the first and second temperature control circuits of the mold apparatus according to the present embodiment are used, the mold temperature control by the temperature control medium having the first temperature as compared with the mold related to the present invention. The stabilization time is shortened and productivity is improved.
Subsequently, after the filling of the resin material is completed, the temperature control medium having the first temperature is circulated through the first and second temperature control circuits, and then the temperature control medium having the second temperature is supplied to the first and second temperature control circuits. Switch to temperature control to circulate in the control circuit.
As an example of a method for switching the temperature of the temperature control medium, the temperature of the temperature control medium can be switched in accordance with the timing of the molding process by using two types of temperature controllers having different temperature settings. The second temperature of the temperature control medium can be changed according to the purpose. For example, when the main purpose is to improve the molding quality in the resin filling process described above, the second temperature of the temperature control medium is the cooling temperature of the resin material by a general mold (for example, the resin material used is ABS resin). In some cases, the temperature can be set to 40 ° C. to 60 ° C., and in the case of polycarbonate, the temperature can be set to 80 ° C. to 100 ° C., and the pressure holding step, the cooling step, the removing step, and the mold closing step can be sequentially performed. After the mold closing process, a series of molding processes is completed by switching to the temperature control medium at the first temperature in preparation for the filling of the next resin material.
次に、結晶化樹脂を使用した場合の一例について述べる。例えば、ポリ乳酸のような結晶化樹脂を使用して成形品を成形する場合、結晶化度が低いときに成形後の樹脂機械物性が低下し、十分な強度が確保できない問題がある。その対策として、結晶化の進行を促進させる金型温度で成形することが望まれる。しかし、その場合には、金型温度が高くなり、冷却時間が長くなるので、生産性が低下するという不都合がある。
そこで、このような結晶化樹脂を用いた成形時に、本実施形態の金型を使用して、金型の温度制御を行う一例を具体的に説明する。この場合は、樹脂材の充填後の冷却工程を、2段階に切替えて金型の温度制御を行う。まず、樹脂材の硬化がほとんど進行していない冷却工程の初期段階では、金型温度をポリ乳酸の結晶化が進行しやすい90〜100℃に設定しておく。続いて、樹脂材の結晶化が進んだ後、金型温度制御を室温〜50℃程度の低温に切替え、順次、冷却工程から取り出し工程、型閉め工程へ移行する。このような成形においても、本実施形態の金型装置の温調回路を用いた場合、従来の金型装置に比較して、金型の温度分布を均一化することができるので、樹脂材の結晶化が安定し、品質が高い成形品を得ることができる。
なお、本発明の金型装置を用いた成形方法は、上述した例に限定されるものではなく、上述した各例を自由に組み合わせることも可能であり、本実施形態よりもさらに複数の温調回路を使用することも可能である。
Next, an example where a crystallized resin is used will be described. For example, when a molded product is molded using a crystallized resin such as polylactic acid, there is a problem that when the crystallinity is low, the mechanical properties of the resin after molding are lowered and sufficient strength cannot be secured. As a countermeasure, it is desired to mold at a mold temperature that promotes the progress of crystallization. However, in this case, the mold temperature becomes high and the cooling time becomes long, so that there is a disadvantage that productivity is lowered.
Therefore, an example of performing temperature control of a mold using the mold of this embodiment at the time of molding using such a crystallized resin will be specifically described. In this case, the temperature control of the mold is performed by switching the cooling process after filling the resin material into two stages. First, in the initial stage of the cooling process in which the curing of the resin material has hardly progressed, the mold temperature is set to 90 to 100 ° C. at which crystallization of polylactic acid is likely to proceed. Subsequently, after the crystallization of the resin material proceeds, the mold temperature control is switched to a low temperature of about room temperature to about 50 ° C., and the process is sequentially shifted from the cooling process to the removal process and the mold closing process. Even in such molding, when the temperature control circuit of the mold apparatus of the present embodiment is used, the temperature distribution of the mold can be made uniform as compared with the conventional mold apparatus. A molded article with stable crystallization and high quality can be obtained.
Note that the molding method using the mold apparatus of the present invention is not limited to the above-described example, and the above-described examples can be freely combined, and a plurality of temperature adjustments can be performed as compared with the present embodiment. It is also possible to use a circuit.
〔付記1〕
樹脂材が充填されるキャビティを構成し、開閉可能な一対の型体と、
少なくとも一方の型体に、前記キャビティに沿って配置され、温調媒体が流される第1の温調回路及び第2の温調回路と、
前記第1及び第2の温調回路に温調媒体をそれぞれ同時に流す温調装置と、を備え、
前記第1の温調回路と前記第2の温調回路は、少なくとも一部が互いに隣接して延びており、
前記第1の温調回路の前記温調媒体の入口と前記第2の温調回路の前記温調媒体の出口とが隣接し、前記第1の温調回路の前記温調媒体の出口と前記第2の温調回路の前記温調媒体の入口とが隣接して配置されている、金型装置。
〔付記2〕
前記第1の温調回路と前記第2の温調回路の互いに隣接して延びている部分は、前記キャビティからの距離が互いに等しい、付記1に記載の金型装置。
〔付記3〕
前記第1の温調回路と前記第2の温調回路の互いに隣接して延びている部分は、前記キャビティからの距離が異なる、付記1に記載の金型装置。
〔付記4〕
前記第1の温調回路と前記第2の温調回路の互いに隣接して延びている部分は、前記第1及び第2の温調回路の各前記入口側が、前記第1及び第2の温調回路の各前記出口側よりも、前記キャビティに近づけて配置されている、付記3に記載の金型装置。
〔付記5〕
前記第1及び第2の温調回路は、前記一対の型体の両方にそれぞれ形成されている、付記1乃至4のいずれか1つに記載の金型装置。
〔付記6〕
前記第1の温調回路と前記第2の温調回路は、離間距離が10mm以下である、付記3または4に記載の金型装置。
〔付記7〕
前記第1及び第2の温調回路の内部には、前記キャビティに近接する側の壁面と、前記キャビティから離間した側の壁面とをつなぐ複数の支柱が設けられている、付記1乃至6のいずれか1つに記載の金型装置。
〔付記8〕
前記第1及び第2の温調回路は、前記キャビティの形状に沿って曲げられた角部を有し、
前記角部の内部には、前記キャビティに近接する側の壁面と、前記キャビティから離間した側の壁面とをつなぐ複数の支柱が設けられている、付記1乃至7のいずれか1つに記載の金型装置。
〔付記9〕
前記一対の型体の開閉方向に直交する面において、前記第1及び第2の温調回路の投影面積は、前記キャビティの投影面積よりも大きい、付記1乃至8のいずれか1つに記載の金型装置。
〔付記10〕
前記一方の型体は、前記第1及び第2の温調回路を貫通して配置された貫通部材を有し、
前記第1及び第2の温調回路内には、前記貫通部材の周囲を封止するシール部が設けられている、付記1乃至9のいずれか1つに記載の金型装置。
〔付記11〕
前記第1の温容回路と前記第2の温調回路との間には、互いに仕切る仕切部材が設けられている、付記1乃至10のいずれか1つに記載の金型装置。
〔付記12〕
前記第1及び第2の温調回路は、温調媒体の流動方向に対して直交する断面において、前記第1及び第2の温調回路の全体にわたって断面積が一定となるように、所定の形状の前記支柱が配置されている、付記7に記載の金型装置。
〔付記13〕
前記支柱は、六角柱である、付記12に記載の金型装置。
〔付記14〕
前記第1及び第2の温調回路の位置に対して、前記キャビティとは反対側に、断熱層が、前記第1及び第2の温調回路と平行に形成されている、付記1乃至13のいずれか1つに記載の金型装置。
〔付記15〕
前記断熱層は、前記第1及び第2の温調回路に沿って設けられた空間と、前記空間内に、前記キャビティに近接する側の壁面と、前記キャビティから離間した側の壁面とをつなぐ複数の支柱と、を有している、付記14に記載の金型装置。
〔付記16〕
前記断熱層は、前記空間内に断熱材料が充填されている、付記15に記載の金型装置。
〔付記17〕
前記断熱材料は、エポキシ樹脂である、付記16に記載の金型装置。
〔付記18〕
付記1乃至17のいずれか1つに記載の金型装置を用いて射出成形を行う成形方法であって、
前記第1及び第2の温調回路に温調媒体をそれぞれ同時に流し、前記型体を所定温度に温調する温調工程と、
前記温調工程後、温調された前記キャビティ内に樹脂材を射出し、樹脂材を冷却固化する成形工程と、を有することを特徴とする成形方法。
〔付記19〕
前記温調工程では、前記第1の温調回路と前記第2の温調回路とにそれぞれ流す各温調媒体の温度を異ならせる、付記18に記載の成形方法。
〔付記20〕
前記成形工程は、前記キャビティ内へ樹脂材を射出するときに第1の温度の温調媒体を前記第1及び第2の温調回路に流して温調を行う第1の工程と、温調媒体の温度を前記第1の温度から第2の温度に切替える第2の工程と、前記キャビティ内に充填した樹脂材を冷却固化させるときに前記第2の温度の温調媒体を前記第1及び第2の温調回路に流して温調を行う第3の工程と、を含む、付記18または19に記載の成形方法。
〔付記21〕
前記成形工程は、前記キャビティ内に樹脂材を充填した後に第1の温度の温調媒体を前記第1及び第2の温調回路に流して温調を行う第1の工程と、前記第1及び第2の温調回路に流す温調媒体の温度を第1の温度から第2の温度に切替える第2の工程と、前記キャビティ内に充填した樹脂材を冷却固化させるときに前記第2の温度の温調媒体を前記第1及び第2の温調回路に流して温調を行う第3の工程と、を含む、付記18または19に記載の成形方法。
〔付記22〕
前記温調工程、前記第1の工程、前記第3の工程のうちの少なくとも1つの工程では、前記一対の型体の一方の型体と他方の型体とを異なる温度で温調する、付記18乃至21のいずれか1つに記載の成形方法。
[Appendix 1]
A cavity that is filled with a resin material, and a pair of molds that can be opened and closed;
A first temperature control circuit and a second temperature control circuit, which are arranged along at least one mold body along the cavity and through which a temperature control medium flows;
A temperature control device for simultaneously flowing a temperature control medium to each of the first and second temperature control circuits,
The first temperature control circuit and the second temperature control circuit extend at least partially adjacent to each other,
The inlet of the temperature control medium of the first temperature control circuit and the outlet of the temperature control medium of the second temperature control circuit are adjacent to each other, and the outlet of the temperature control medium of the first temperature control circuit and the The mold apparatus with which the inlet of the said temperature control medium of a 2nd temperature control circuit is arrange | positioned adjacently.
[Appendix 2]
The mold apparatus according to
[Appendix 3]
The mold apparatus according to
[Appendix 4]
The portions of the first temperature control circuit and the second temperature control circuit that extend adjacent to each other are such that the respective inlet sides of the first and second temperature control circuits are connected to the first and second temperature control circuits. The mold apparatus according to appendix 3, wherein the mold apparatus is disposed closer to the cavity than each outlet side of the tuning circuit.
[Appendix 5]
The mold apparatus according to any one of
[Appendix 6]
The mold apparatus according to appendix 3 or 4, wherein the first temperature control circuit and the second temperature control circuit have a separation distance of 10 mm or less.
[Appendix 7]
In the first and second temperature control circuits, a plurality of support columns are provided to connect a wall surface close to the cavity and a wall surface separated from the cavity. The mold apparatus as described in any one.
[Appendix 8]
The first and second temperature control circuits have corners bent along the shape of the cavity,
The inside of the corner is provided with a plurality of support columns connecting a wall surface on the side close to the cavity and a wall surface on the side separated from the cavity, according to any one of
[Appendix 9]
The projection area of the first and second temperature control circuits is larger than the projection area of the cavity on a plane orthogonal to the opening / closing direction of the pair of molds, according to any one of
[Appendix 10]
The one mold body includes a penetrating member disposed through the first and second temperature control circuits,
The mold apparatus according to any one of
[Appendix 11]
The mold apparatus according to any one of
[Appendix 12]
The first and second temperature control circuits have a predetermined cross section in a cross section perpendicular to the flow direction of the temperature control medium, so that a cross-sectional area is constant over the entire first and second temperature control circuits. 8. The mold apparatus according to appendix 7, wherein the post having a shape is arranged.
[Appendix 13]
The mold apparatus according to
[Appendix 14]
[Appendix 15]
The heat insulating layer connects a space provided along the first and second temperature control circuits, a wall surface close to the cavity, and a wall surface separated from the cavity in the space. The mold apparatus according to appendix 14, comprising a plurality of support columns.
[Appendix 16]
The mold apparatus according to
[Appendix 17]
The mold apparatus according to
[Appendix 18]
A molding method for performing injection molding using the mold apparatus according to any one of
A temperature adjustment step of simultaneously flowing a temperature adjustment medium to each of the first and second temperature adjustment circuits to adjust the temperature of the mold to a predetermined temperature; and
And a molding step of injecting a resin material into the temperature-controlled cavity after the temperature adjustment step, and cooling and solidifying the resin material.
[Appendix 19]
[Appendix 20]
The molding step includes a first step of adjusting the temperature by flowing a temperature adjusting medium having a first temperature through the first and second temperature adjusting circuits when the resin material is injected into the cavity, and a temperature adjusting step. A second step of switching the temperature of the medium from the first temperature to the second temperature, and the temperature adjusting medium of the second temperature when the resin material filled in the cavity is cooled and solidified, A molding method according to
[Appendix 21]
The molding step includes a first step of adjusting the temperature by filling a resin material in the cavity and then flowing a temperature adjusting medium having a first temperature through the first and second temperature adjusting circuits, and the first step. And a second step of switching the temperature of the temperature control medium flowing through the second temperature control circuit from the first temperature to the second temperature, and the second step when the resin material filled in the cavity is cooled and solidified. A molding method according to
[Appendix 22]
Note that in at least one of the temperature adjustment step, the first step, and the third step, one mold body and the other mold body of the pair of mold bodies are temperature-controlled at different temperatures. The molding method according to any one of 18 to 21.
5a 固定側金型
5b 可動側金型
3 スプール・ランナ
6 キャビティ
11 第1の温調回路
11a 入口
11b 出口
12 第2の温調回路
12a 入口
12b 出口
13 温調機
5a Fixed
Claims (10)
少なくとも一方の型体に、前記キャビティに沿って配置され、温調媒体が流される第1の温調回路及び第2の温調回路と、
前記第1及び第2の温調回路に温調媒体をそれぞれ同時に流す温調装置と、を備え、
前記第1の温調回路と前記第2の温調回路は、少なくとも一部が互いに隣接して延びており、
前記第1の温調回路の前記温調媒体の入口と前記第2の温調回路の前記温調媒体の出口とが隣接し、前記第1の温調回路の前記温調媒体の出口と前記第2の温調回路の前記温調媒体の入口とが隣接して配置されている、金型装置。 A cavity that is filled with a resin material, and a pair of molds that can be opened and closed;
A first temperature control circuit and a second temperature control circuit, which are arranged along at least one mold body along the cavity and through which a temperature control medium flows;
A temperature control device for simultaneously flowing a temperature control medium to each of the first and second temperature control circuits,
The first temperature control circuit and the second temperature control circuit extend at least partially adjacent to each other,
The inlet of the temperature control medium of the first temperature control circuit and the outlet of the temperature control medium of the second temperature control circuit are adjacent to each other, and the outlet of the temperature control medium of the first temperature control circuit and the The mold apparatus with which the inlet of the said temperature control medium of a 2nd temperature control circuit is arrange | positioned adjacently.
前記角部の内部には、前記キャビティに近接する側の壁面と、前記キャビティから離間した側の壁面とをつなぐ複数の支柱が設けられている、請求項6に記載の金型装置。 The first and second temperature control circuits have corners bent along the shape of the cavity,
The mold apparatus according to claim 6, wherein a plurality of support columns are provided inside the corner portion to connect a wall surface on the side close to the cavity and a wall surface on the side separated from the cavity.
前記第1及び第2の温調回路に温調媒体をそれぞれ同時に流し、前記型体を所定温度に温調する温調工程と、
前記温調工程後、温調された前記キャビティに樹脂材を射出し、樹脂材を冷却固化させる成形工程と、を有することを特徴とする成形方法。 A molding method for injection molding using the mold apparatus according to any one of claims 1 to 8,
A temperature adjustment step of simultaneously flowing a temperature adjustment medium to each of the first and second temperature adjustment circuits to adjust the temperature of the mold to a predetermined temperature; and
And a molding step of injecting a resin material into the temperature-controlled cavity after the temperature control step, and cooling and solidifying the resin material.
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