JP2016087851A - ゴム成形用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】未加硫のゴム材料を金型内で加硫させて成形する際に、金型内に充填する前に意図せずに加硫が進行したゴム材料等の異物を製品に混入させないようにする。
【解決手段】ゴム成形用金型１０は、ゴム成形品を成形するためのキャビティ（中空部）２０を有し、外部からノズル３０を介してキャビティ２０にゴム材料を充填し、充填したゴム材料を加硫してキャビティ２０の形状に成形する。ゴム成形用金型１０は、ノズル３０の出口に連通するスプルー１５を有し、スプルー１５の出口に対向して、スプルー１５の出口から遠ざかる方向に深さを有する凹部１６が設けられている、
【選択図】図１

Description

本発明は、ゴム成形用金型に関し、より詳細には、外部からノズルを介して中空部にゴム材料を充填し、充填したゴム材料を加硫して中空部の形状に成形するゴム成形用金型に関する。

例えば電力ケーブル接続用ゴム成形品などのゴム製品を射出成形により成形する装置においては、一般に未加硫のゴム材料を押出機にて加熱・混練して射出部（射出ポット）に押出し、これを射出プランジャによって金型内のキャビティに射出する。金型は所定の温度に温調され、これにより金型内に射出された未加硫のゴム材料を加硫させて成形する。そして、金型を開いて成形物を取り出し、射出流路となったスプルーやランナーに相当する部分を除去して製品とする。

金型を用いた射出成形においては、樹脂に混入する劣化物や異物を除去して製品化することが求められる。異物の混入を防止する技術に関して、例えば特許文献１には、封止用樹脂に混入した金属異物を除去するための構成を備えた樹脂封止用金型が開示されている。この樹脂封止用金型は、樹脂を収容するポットと、樹脂封止すべき半導体チップが収容されるキャビティと、ポットに収容された樹脂をキャビティに導くためのランナーを備え、ランナーの内面の一部に凹部からなる異物滞留部が形成されている。異物滞留部には、ランナー用磁石が配置され、ランナー内を流れる樹脂に含まれる金属異物を吸着させて除去する。

特開２００７−２７３５５１号公報

上記のような未加硫のゴム材料を射出成形する場合、押出機により押し出されたゴム材料の温度を例えば１００℃以下と低く制御して加硫が進行しないように抑え、金型を例えば２００℃前後に設定して加硫を進行させて成形している。このとき、低温の射出部と高温の金型との境界部に設けられた、ゴム材料の流路となるノズルでは、高温の金型の影響を受けやすく、ゴム材料の加硫が進行してしまい、ゴムが硬化した所謂ヤケゴム発生する。ノズルで発生したヤケゴムが金型内に射出されると、金型内で加硫による硬化が進行する際に、ヤケゴムと他の部分との間に収縮率の差が生じ、製品となったときにシワが生じる可能性がある。従って、金型内に充填されるまではゴム材料の加硫を抑えて、ヤケゴムを金型内に流入させないようにする必要がある。またヤケゴムだけでなく、ゴム材料に混入した異物についても金型内に流入させると製品の品質低下につながる。

このようなヤケゴム等の異物による製品への影響を除去するために、通常は、製品を成形するまでの間に、押出機からゴムを押し出して射出する、所謂空だしが行われる。しかしながら、この場合にも空だしにより金型内に射出した材料を取り出し、再度金型を閉め、製品となるゴム材料を金型内に射出するまでの間に、ノズル部等で加硫が進行してヤケゴムが発生する可能性がある。また、ノズル部等における加硫の進行を抑えるために、金型の開閉から射出までのサイクルを短縮しようとすれば、金型の温度の不均一による製品の品質悪化や、作業者の負担増大などの問題を招来する。

特許文献１に記載された金型は、樹脂材料に含まれる金属異物を磁石により吸着させて除去する構成を有するものであり、上記のような未加硫のゴム材料に発生するヤケゴムの製品への混入を防ぐようにするものではない。

本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであり、未加硫のゴム材料を金型内で加硫させて成形する際に、金型内に充填する前に意図せずに加硫が進行したゴム材料等の異物を製品に混入させないようにした構成を有する射出成形用金型を提供することを目的とする。

本発明によるゴム成形用金型は、ゴム成形品を成形するための中空部を有し、外部からノズルを介して前記中空部にゴム材料を充填し、該充填したゴム材料を加硫して前記中空部の形状に成形するゴム成形用金型であって、該ゴム成形用金型は、前記ノズルの出口に連通するスプルーを有し、該スプルーの出口に対向して、該スプルーの出口から遠ざかる方向に深さを有する凹部が設けられている、ゴム成形用金型である。

また、本発明によるゴム成形用金型は、前記中空部の外側を規定する複数の金型部材と、該金型部材の内部に配置される中芯と備え、前記金型部材と前記中芯との間に前記中空部が形成され、前記スプルーの出口と前記中空部とが連通し、前記スプルーは前記金型部材の１つに設けられ、前記凹部は、前記ゴム材料の流路を介して前記スプルーの出口に対向して設けられた前記中芯に設けられている、ゴム成形用金型である。

また、本発明によるゴム成形用金型は、前記凹部が、前記スプルーの出口から遠ざかる方向に円柱軸を有する円柱形状を有し、前記スプルーが、該スプルーの出口に向かって逆テーパ形状に流路径が広がる円錐形状を含む流路を有し、前記円錐形状のテーパに沿って前記流路を前記凹部に向けて延長し、前記凹部における前記スプルーに近い側の円筒上面位置に前記延長した流路を投影したとき、前記凹部の径が、前記円筒上面位置に投影した前記スプルーの流路の径の１．１倍以上である、ゴム成形用金型である。

また、本発明によるゴム成形用金型は、前記円柱形状の凹部の深さが、前記スプルーの内部容積と同じ容積を有する前記凹部と同径の円柱形状の深さに対して、１．５倍以上の深さである、ゴム成形用金型である。

本発明によれば、未加硫のゴム材料を金型内で加硫させて成形する際に、金型内に充填する前に意図せずに加硫が進行したゴム材料等の異物を製品に混入させないようにした構成を有する射出成形用金型を提供することができる。

本発明によるゴム成形用金型の概略構成を示す図である。 凹部の寸法設定例について説明するための図である。

図１は、本発明によるゴム成形用金型の概略構成を示す図である。ゴム成形用金型（以下単に金型とする）１０は、上金型１１、下金型１２、中芯１３、上熱板１４から構成されている。上金型１１、下金型１２および上熱板１４は、本発明の複数の金型部材に相当する。これら金型部材と中芯１３との間には、中空部であるキャビティ２０が形成され、キャビティ２０の内部にゴム材料を射出して充填することにより、キャビティ２０の形状に合わせた成形品が成形される。

金型１０の上金型１１は、キャビティ２０の外周面の上側を規定し、下金型１２は、キャビティ２０の外周面の残りの下側を規定する。また、中芯１３は、キャビティ２０の内周面を規定し、これにより中空のチューブ形状の成形品が成形される。上熱板１４は上金型１１を加熱するヒータを備え、図示しない温度調整制御手段により温度が制御される。上熱板１４からの熱は金型１０全体に伝えられて、金型１０を所定温度に調整し維持する。

金型１０は、上金型１１と下金型１２との界面が開いて、上下に型開きできるようになっている。この場合、例えば下金型１２と中芯１３を固定型とし、上金型１１と下金型１２が開いた状態から、上金型１１を下金型１２に向けて下降させることにより型締めし、この状態から上金型１１を上昇させることによって型開きする。なお金型１０の型締め構造はこの例に限定されず、例えば、上金型１１を固定して下金型１２を動作させるものであってもよいし、上金型１１と下金型１２の両方を動作させるものであってもよい。

金型１０による成形工程においては、まずゴムに加硫剤等を配合した未加硫のゴム材料（ゴムコンパウンド）を用意する。ゴムとしては例えばＥＰ（エチレン・プロピレン）ゴムを用いることができるが、これに限定されない。そしてそのゴム材料を図示しない押出機により加熱・混練して押出機が備えるスクリューの前部の射出ポットに一回のショットに必要な量を溜める。押出機による加熱温度は、ゴム材料の加硫が進行しない温度に抑えられている。

そして射出ポットに溜められたゴム材料を射出プランジャによって金型１０の内部に送り込み、キャビティ２０内を充填する。ここでは射出ポッドに溜められたゴム材料は、金型１０の上部に接続されているノズル３０内へ圧送される。ノズル３０の先端から射出されたゴム材料は、金型１０の上熱板１４に設けられた流入路であるスプルー１５に流入する。スプルー１５の出口はキャビティ２０に連通している。スプルー１５の出口から流出したゴム材料は、周方向外側に曲げられてキャビティ２０内に導入され、キャビティ２０内を充填する。

金型１０は、ゴム材料が加硫する温度に温調されている。そしてキャビティ２０の内部に充填されたゴム材料は、金型１０の温度によって加硫が進行して硬化し、成形される。ゴム材料の硬化が完了するタイミングで金型１０を開き、硬化した成形品を取り出して、ノズル３０の先のスプルー１５の部分、および下記の凹部１６の部分のゴム材料を除去して製品とする。成形後に除去する部分は、図１に示す範囲Ｄに示す部分となる。これにより、チューブ状の製品が得られる。

本発明に係る実施形態では、スプルー１５の出口に対向して位置している中芯１３に、スラッグウェル加工された凹部１６が設けられる。凹部１６は、ヤケゴム等の異物を捕集するゴム溜まりとして機能する。この凹部１６は、ノズル３０からキャビティ２０に向かうゴム材料の流路を介してノズル３０の出口に対向して位置する中芯１３に設けられている。凹部１６は、スプルー１５の出口から遠ざかる方向に深さを有する形状に形成される。

金型１０内のキャビティ２０にゴム材料が充填される前に、ノズル３０内でゴム材料の加硫が進行した所謂ヤケゴムが生じた場合、その他ゴム材料に異物が混入した場合、凹部１６でヤケゴム等の異物を捕集し、成形後に凹部１６の部分のゴム材料を除去することで、ヤケゴム等の異物が製品に混入することを防ぐことができる。

図２は、凹部の寸法設定例について説明するための図で、図１の金型を部分的に拡大して示す図である。図２では、図示しない上方のノズル３０から射出されたゴム材料は、スプルー１５を通って金型内に流入する。スプルー１５を出たゴム材料は金型の周囲方向に曲げられてキャビティ２０へ向かう。そしてスプルー１５の出口に対向する中芯１３には、スラッグウェル加工された凹部１６が形成されている。スプルー１５の出口と、中芯１３の表面との間には、ゴム材料の流路が介在し、これらは距離Ｔだけ離れて配置されている。

凹部１６は、円柱形状をなし、その円柱軸がスプルー１５の出口から遠ざかる方向に一致するように形成される。凹部の円柱の径をφＦ、深さ（円柱軸方向の高さ）をＧとする。
また、スプルー１５はノズル３０側を頂部側とする円錐形状の上部部分を、その円錐の底面に平行に切った円錐台形状をなしている。すなわちスプルー１５は、その出口に向かって逆テーパ形状に流路径が広がる円錐形状を含む流路を有している。
ここでスプルー１５の容積をＶ１とする。また、円錐形状のテーパに沿ってスプルー１５の流路を凹部１６に向けて延長し、凹部１６におけるスプルー１５に近い側の円筒上面位置に、延長した流路を投影したときの投影径φをＥとする。

このときに、凹部１６の径φＦは、スプルー１５の投影径φＥの１．１倍以上とすることが好ましい。凹部１６の径φＦを、スプルー１５の投影φＥの１．１倍以上とすることにより、スプルー１５の出口から流出するヤケゴム等の異物を効果的に凹部１６で捕集することができる。

また、スプルー１５の内部容積と同じ容積を有する凹部１６と同径の円柱形状の深さをＧ´とするとき、凹部１６の深さ（円柱軸方向の高さ）Ｇは、Ｇ´の１．５倍以上の深さとすることが好ましい。
凹部１６と同径の円柱でスプルー１５の容積と同じ円柱の容積Ｖ１は、以下の式により表すことができる。
Ｖ１＝（φＦ／２）²×π×Ｇ´
凹部１６の高さＧを、スプルーの容積Ｖ１に相当する円柱の深さＧ´の１．５倍以上とすることで、凹部１６内に捕集したヤケゴム等の異物を再度流出させることなく、製品への混入を確実に防ぐことができる。

（実施例）
図１に示す構成で、φＦをφＥの１．１倍、ＧをＧ´の１、５倍とした凹部を有する金型１０を作成した。この金型１０を用い、まずスプルー１５の容積Ｖ１に相当する量の着色ゴムをノズル３０から射出した。この結果、射出した着色ゴムの全てが凹部１６に捕集された。上述したように、流路で生じた所謂ヤケゴムを除去するために空出しを行うが、空出しの後再度金型を閉め、製品となるゴム材料を金型内に射出するまでの間にスプルー１５の部分にヤケゴムが発生したとしても、上記の試験から、スプルー１５の容積Ｖ１に相当する量のヤケゴムを凹部１６で捕集することができると考えられる。

次に、凹部１６の内部に鋼球１０個を予め設置しておき、その状態でゴム材料をノズル３０から射出させた。この結果、全ての鋼球が凹部１６の内部に留まり、凹部１６の外部に流出することはなかった。これは、凹部１６の内部に捕集されたヤケゴム等の異物が、外部に流出することなく留まることを示している。

上記の構成により、未加硫のゴム材料を金型内で加硫させて成形する際に、金型内に充填する前に意図せずに加硫が進行したゴム材料等の異物を製品に混入させないようにした射出成形用金型が得られた。

１０…金型（ゴム成形用金型）、１１…上金型、１２…下金型、１３…中芯、１４…上熱板、１５…スプルー、１６…凹部、２０…キャビティ、３０…ノズル。

Claims (4)

1. ゴム成形品を成形するための中空部を有し、外部からノズルを介して前記中空部にゴム材料を充填し、該充填したゴム材料を加硫して前記中空部の形状に成形するゴム成形用金型であって、
   該ゴム成形用金型は、前記ノズルの出口に連通するスプルーを有し、該スプルーの出口に対向して、該スプルーの出口から遠ざかる方向に深さを有する凹部が設けられている、ことを特徴とするゴム成形用金型。
2. 請求項１に記載のゴム成形用金型において、
   前記中空部の外側を規定する複数の金型部材と、該金型部材の内部に配置される中芯と備え、前記金型部材と前記中芯との間に前記中空部が形成され、前記スプルーの出口と前記中空部とが連通し、
   前記スプルーは前記金型部材の１つに設けられ、
   前記凹部は、前記ゴム材料の流路を介して前記スプルーの出口に対向して設けられた前記中芯に設けられている、ことを特徴とするゴム成形用金型。
3. 請求項２に記載のゴム成形用金型において、
   前記凹部は、前記スプルーの出口から遠ざかる方向に円柱軸を有する円柱形状を有し、
   前記スプルーは、該スプルーの出口に向かって逆テーパ形状に流路径が広がる円錐形状を含む流路を有し、前記円錐形状のテーパに沿って前記流路を前記凹部に向けて延長し、前記凹部における前記スプルーに近い側の円筒上面位置に、前記延長した流路を投影したとき、
   前記凹部の径は、前記円筒上面位置に投影した前記スプルーの流路の径の１．１倍以上である、ことを特徴とするゴム成形用金型。
4. 請求項３に記載のゴム成形用金型において、
   前記円柱形状の凹部の深さは、前記スプルーの内部容積と同じ容積を有する前記凹部と同径の円柱形状の深さに対して、１．５倍以上の深さである、ことを特徴とするゴム成形用金型。
   
   

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