JP2019059206A - 射出成形用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】多点ゲート構造のキャビティを複数有する射出成形用金型において、各キャビティへの溶融樹脂の樹脂流動差を小さくする。【解決手段】射出成形用金型５０は、複数のキャビティ１０と、溶融樹脂を射出成型用金型５０内に導入する第１スプルー１と、第１スプルー１に接続された複数の第１ランナー２と、前記複数の第１ランナー２に接続された複数の第２ランナー７と、複数の第２ランナー７に接続された第２スプルー８とを有する。第２スプルー８は、キャビティ１０に接続される。第１ランナー２は、水平方向に延びる第１経路部３と、前記第１経路部に対して上下方向または水平方向へ屈曲する第１屈曲部４と、第１屈曲部４に接続され水平方向に延びる第２経路部５と、第２経路部５に対して下方へ屈曲する第２屈曲部６と、を備える。複数の第２ランナー７は、第２屈曲部６の下端部に接続される。【選択図】 図１

Description

本発明は、多点ゲート構造のキャビティを複数有する射出成形用金型に関する。

従来より、複数のキャビティを有する射出成形用金型を用いて射出成形で複数の製品を同時に製造する場合には、射出成形金型の各キャビティへバランス良く均等に溶融樹脂を充填することが重視されている。複数のキャビティへの溶融樹脂の充填バランスを均一にするために、各キャビティに溶融樹脂を導入するランナーの距離及び断面形状を工夫した金型は、公知である。

例えば、特許文献１（特開平５−１８５４７０号公報）及び特許文献２（特開２０１２−２４０３８５号公報）などでは、スプルーから分岐した各ランナーに段差を設けることにより、分岐するランナーへの溶融樹脂の流量を均一にする成形用金型が開示されている。

上記特許文献１には、スプルーから分岐した主ランナーと、キャビティに設けた副ランナーとを備え、主ランナーと副ランナーの分岐部に、樹脂の流れ方向を変えるための突起状段差を有する射出成形用金型が開示されている。

また、特許文献２には、スプルーから分岐した第１ランナーと、第１ランナーから分岐する第２ランナーと、第２ランナーから分岐しキャビティに接続する第３のランナーとを備え、第１ランナーと第２ランナーの分岐部に段差部を有する射出成形用金型が開示されている。

上記各特許文献に記載された射出成形用金型は、分岐するランナーとの分岐部分に段差を有することにより、分岐するランナーへの溶融樹脂の流量を均一にして樹脂流動差を小さくすることができる成形用金型である。

特開平５−１８５４７０号公報 特開２０１２−２４０３８５号公報

しかしながら、特許文献１の射出成形用金型では、突起状段差を有する主ランナーへは均一に溶融樹脂が流動するが、副ランナー及びキャビティは、主ランナーからさらに分岐する。当該分岐により樹脂流動差が生じるため、それぞれのキャビティに送り込まれる溶融樹脂を均一にすることは困難である。

また、特許文献２の射出成形用金型では、第１ランナーと第２ランナーとの分岐部に段差を有するため、第２ランナーへは溶融樹脂が均一に送り込まれる。しかしながら、キャビティに接続する第３のランナーは、第２ランナーからさらに分岐するため、当該分岐部において溶融樹脂の流量にばらつきが生じる。よって、上述の特許文献１と同様に樹脂流動差が生じる可能性があった。

特に、１つのキャビティが複数のゲートを有する多点ゲート構造の射出成形用金型では、キャビティの複数のゲートにそれぞれ接続される複数のスプルーを分岐させる必要がある。このため、キャビティのゲートに接続するスプルーにおいて、溶融樹脂の流量を均一にすることが求められる。しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２の構造では、段差を有するランナーより下流側のランナーに接続する複数のスプルーへの分岐点において溶融樹脂の流動差が生じ、均一に溶融樹脂が送られないことがあった。

また、多点ゲート構造のキャビティにつながる複数のスプルーに樹脂流動差が生じると、ガス焼け及びウェルドが生じやすく、また、成形品に樹脂密度差が発生するという問題がある。

したがって、本発明の目的は、多点ゲート構造のキャビティを複数有する射出成形用金型において、各キャビティへの溶融樹脂の樹脂流動差を小さくすることである。

本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成の射出成形用金型を提供する。

本発明の第１の観点における射出成形用金型は、複数のキャビティを有する射出成形用金型である。射出成形用金型は、溶融樹脂を金型内に導入する第１スプルーと、
前記第１スプルーに接続された複数の第１ランナーと、
前記複数の第１ランナーのそれぞれに接続された複数の第２ランナーと、
前記複数の第２ランナーのそれぞれに接続された複数組の第２スプルーと、
を有し、
前記複数組の第２スプルーのうち各組の第２スプルーは、前記複数のキャビティのそれぞれに接続され、
前記第１ランナーは、
一端側が前記第１スプルーに接続され、水平方向に延びる第１経路部と、
前記第１経路部の他端側に接続され、前記第１経路部に対して上下方向または水平方向へ屈曲する第１屈曲部と、
一端側が前記第１屈曲部の端部に接続され、水平方向に延びる第２経路部と、
前記第２経路部の他端側に接続され、前記第２経路部に対して下方へ屈曲する第２屈曲部と、
を備え、
前記複数の第２ランナーは、前記第２屈曲部の下端部に接続される。

本発明によれば、多点ゲート構造のキャビティを複数有する射出成形金型において、金型内での各キャビティへの溶融樹脂の樹脂流動差を小さくすることができる。

図１は、本発明の第１実施形態にかかる射出成形用金型の概略構成を示す図である。 図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。 図３は、図１に示す第２スプルーの構成を示す部分拡大平面図である。 図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線における断面図である。 図５は、図４のＶの部分拡大図である。 図６は、本発明の第２実施形態にかかる射出成形用金型の概略構成を示す平面図である。 図７は、図６に示す射出成形用金型の第１屈曲部近傍の形状を示す部分拡大斜視図である。 図８は、本発明の第３実施形態にかかる射出成形用金型の概略構成を示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。なお、図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。また、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

また、以下の説明において、“固定”、“接続”及び“取り付ける”等（以下、固定等）の表現は、部材同士が直接、固定等されている場合だけでなく、他の部材を介して固定等されている場合も含む。すなわち、以下の説明において、固定等の表現には、部材同士の直接的及び間接的な固定等の意味が含まれる。

なお、以下の説明では、方向を特定するために、「上下」及び「水平」という表現を用いる。「上下」方向は、重力方向、すなわち鉛直方向である。「水平」方向は、鉛直方向に対して直交する方向である。しかしながら、「水平」方向は、鉛直方向に対して直交する方向のみに限定されない。すなわち、「水平」方向は、鉛直方向に対して直交する方向に対し、上下方向に４５度以下の傾きを有する方向も含む。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態にかかる射出成形用金型５０の概略構成を示す図である。図１では、射出成形用金型５０のランナー２，７及びスプルー１，８を実線で示す。

本実施形態にかかる射出成形用金型５０は、上下方向に並んだ複数のブロック６１，６２，６３（図１，図２，図４参照）を有する。すなわち、射出成形用金型５０は、上側ブロック６１、中央ブロック６２及び下側ブロック６３を有する。また、射出成形用金型５０は、第１スプルー１、複数の第１ランナー２、複数の第２ランナー７、複数組の第２スプルー８及び複数のキャビティ１０を有する。

ブロック６１は、内部に第１スプルー１を有する。第１スプルー１は、ブロック６１に開口しかつ図示しない樹脂射出装置に接続される導入口１１を有する。これにより、溶融樹脂を導入口１１から射出成形用金型５０内に導入することができる。第１スプルー１は、上側ブロック６１の内部を上下方向に貫通する。第１スプルー１は、下端に２つの第１ランナー２が接続される。射出成形用金型５０は、第１スプルー１と第１ランナー２との接続部分に、円板状の突出部１２を有する。

第１ランナー２は、それぞれ、上側ブロック６１と中央ブロック６２との合わせ面に形成された溝によって構成される。第１ランナー２は、第１スプルー１との接続部分から互いに反対方向に直線的に延びる。第１ランナー２は、それぞれ、長手方向の中間部分に、上下方向に屈曲した第１屈曲部４を有する。第１ランナー２は、それぞれ、長手方向に第１屈曲部４を挟んで第１経路部３及び第２経路部５を有する。すなわち、第１ランナー２は、それぞれ、第１屈曲部４で屈曲した形状を有する。また、第１ランナー２は、それぞれ、長手方向における第２経路部５の先端側（他端側）に、第２屈曲部６を有する。

第１経路部３は、一端側が第１スプルー１に接続され、水平方向に直線的に延びる。第１経路部３の他端側である下流側端部には、第１屈曲部４が接続されている。第１経路部３において溶融樹脂が水平方向に流れる流路の断面は、図２に示すように、水平方向よりも上下方向に長い台形である。これにより、射出成形用金型５０の中央ブロック６２から、射出成形用金型５０によって成形された樹脂成形品を容易に取り出すことができる。

第１屈曲部４は、第１経路部３に対して上方に屈曲する。第１屈曲部４の上下方向の寸法Ｈは、図２に示すように、第１経路部３の上下方向の寸法Ｈ１及び後述する第２経路部５の上下方向の寸法Ｈ２の合計であることが好ましい。ただし、第１屈曲部４の上下方向の寸法Ｈは、第１経路部３の上下方向の寸法Ｈ１及び第２経路部５の上下方向の寸法Ｈ２の合計に限定されない。

また、本実施形態では、第１屈曲部４において上下方向に溶融樹脂が流れる流路の断面積は、第１経路部３及び後述する第２経路部５において水平方向に溶融樹脂が流れる各流路の断面積よりも小さい。

上記のように、第１ランナー２が第１屈曲部４を有することにより、２つの第１ランナー２の途中で溶融樹脂の流動速度が低下する。これにより、２つの第１ランナー２に流れる溶融樹脂の量の差を小さくすることができる。また、溶融樹脂が第１の屈曲部４を通過することにより、第１ランナー２の流路断面内での溶融樹脂の流動を、一定にすることができる。

図１に示すように、第２経路部５は、第１屈曲部４の上端部に接続され、第１経路部３よりも上方で水平方向に直線的に延びる。第２経路部５において水平方向に溶融樹脂が流れる流路の断面は、図２に示すように、第１経路部３において水平方向に溶融樹脂が流れる流路の断面が上下方向に反転した形状である。これにより、射出成形用金型５０の上側ブロック６１から、射出成形用金型５０によって成形された樹脂成形品を容易に取り出すことができる。

第２経路部５の長さ寸法Ｌ２は、第１経路部３の長さ寸法Ｌ１よりも短い。これにより第１屈曲部４で流動量が一様になった溶融樹脂をそのまま下流側に流すことができる。

第２屈曲部６は、第２経路部５の下流側（他端側）の端部に接続され、第２経路部５に対して下方へ屈曲する。

複数の第２ランナー７は、上側ブロック６１と中央ブロック６２との合わせ面に形成された溝によって構成される。第２ランナー７は、第１ランナー２の第２屈曲部６とそれぞれに接続される。第２ランナー７は、上面視で、第２屈曲部６との接続部１３から６方向に放射状に延びる。

接続部１３から放射状に延びる複数の第２ランナー７のそれぞれには、第１ランナー２から溶融樹脂が送り込まれる。このとき、第２ランナー７には、上方に位置する第２屈曲部６から溶融樹脂が下方に送り込まれる。これにより、溶融樹脂は、第２ランナー７内で、接続部１３から水平方向にほぼ均一に送り込まれる。

なお、図３及び図５に示すように、複数の第２ランナー７のうち、後述する第２スプルー８との接続部が第２経路部５に近い第２ランナー７ａは、上面視で第２経路部５と重なる重なり部５ａを有する。これにより、図５に示すように、第２ランナー７ａにおける溶融樹脂の経路９２は、上流側の分岐部分６ａから第２ランナー７ａに流動可能であるため、他の第２ランナー７における溶融樹脂の径路９１よりも短い。このため、複数の第２ランナー７のうち、後述する第２スプルー８との接続部が第２経路部５に近い第２ランナー７ａの流路断面積Ｓ２は、他の第２ランナー７の流路断面積Ｓ１よりも小さいのが好ましい。これにより、複数の第２ランナー７に対し、溶融樹脂をより均一に流すことができる。

図３及び図４に示すように、複数の第２ランナー７の先端部には、それぞれ、第２スプルー８が接続される。なお、中央ブロック６２は、第２スプルー８と第２ランナー７との接続部１４よりも先端側に、ガス焼け防止用の逃げ部１５を有する。

第２スプルー８は、図４に示すように、中央ブロック６２を上下方向に貫通する。それぞれの第２ランナー７において、中央部１３から第２スプルー８との接続部１４までの長さは、いずれも等しい。これにより、第２ランナー７と第２スプルー８との接続部１４は、上下方向から見て環状に位置する。このため、後述するように同じキャビティ１０に接続される複数の第２スプルー８において、溶融樹脂の流動量の差を小さくすることができる。

上述のように、１つの第１ランナー２には、複数の第２ランナー７が接続される。これらの第２ランナー７に接続される１組の第２スプルー８は、１つのキャビティ１０に接続される。キャビティ１０は、１組の第２スプルー８との接続部分に、ゲート９を複数有する。すなわち、キャビティ１０は、多点ゲートを有するキャビティである。上記のように、射出成形用金型５０は、第１のランナーを２つ有する。よって、射出成型用金型５０は、キャビティ１０を２つ有する。

射出成形用金型５０の下側ブロック６３は、キャビティ１０を有する。キャビティ１０は、環状である。キャビティ１０における複数のゲート９は、上下方向から見て環状に位置する。これにより、キャビティ１０によって成形される円筒状の樹脂成形品において、周方向の樹脂密度差を小さくすることができる。よって、樹脂成形品が回転体の場合には、回転時のバランスを向上することができる。

本実施形態にかかる射出成形用金型５０によれば、各キャビティ１０への溶融樹脂の流動量の差を小さくすることができる。

具体的には、射出成形用金型５０が第１ランナー２に第１屈曲部４を有するため、第１ランナー２の流路断面内で溶融樹脂の流動を一定にすることができる。これにより、第１スプルー１に接続される第１ランナー２への溶融樹脂の過充填を抑制することができる。

ところで、キャビティに対して複数のスプルーが接続された、いわゆる多点ゲートの射出成形用金型において、キャビティに接続される複数のスプルーに対する溶融樹脂の充填バランスが悪くなるという問題が生じる。例えば、ランナーから最短距離に位置するスプルーに溶融樹脂が過充填されやすい。

しかしながら、上述の構成のように、第１ランナー２が第１経路部３と第２経路部５との間に第１屈曲部４を有するとともに、第２屈曲部６によって第１ランナー２と第２ランナー７とを上下方向に接続することにより、複数の第２ランナー７における溶融樹脂の流動差を小さくすることができる。したがって、キャビティ１０内への溶融樹脂の充填のバランスを向上することができる。

（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態にかかる射出成形用金型の概略構成を示す平面図である。本実施形態にかかる射出成形用金型５１は、第１ランナー２２の形状が異なる点を除いて、第１の実施形態にかかる射出成形用金型５０と同様の構成を有する。以下、第１の実施形態にかかる射出成形用金型５０と異なる点を中心に説明し、共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態にかかる射出成形用金型５１の第１ランナー２２は、上側ブロック１１と中央ブロック１２との合わせ面に形成された溝によって構成される。第１ランナー２２は、第１スプルー１との接続部分から互いに反対方向に直線的に延びる。図６に示すように、第１ランナー２２は、それぞれ、長手方向の中間部分に、上下方向に屈曲した第１屈曲部２４を有する。第１ランナー２２は、それぞれ、長手方向に第１屈曲部２４を挟んで第１経路部２３及び第２経路部２５を有する。すなわち、第１ランナー２２は、それぞれ、第１屈曲部２４で屈曲した形状を有する。また、第１ランナー２２は、それぞれ、長手方向における第２経路部２５の先端側（他端側）に、第２屈曲部２６を有する。

第１屈曲部２４は、図７に示すように、第１経路部２３に対して水平方向に直角に屈曲し、さらに、上方向に屈曲する。すなわち、溶融樹脂の流れ方向は、第１経路部２３から第２経路部２５に流れる際に、第１屈曲部２４によって３回、変化する。これにより、溶融樹脂の流動速度が小さくなる。よって、２つの第１ランナー２２に流れる溶融樹脂の量の差を少なくすることができ、個々の第１ランナー２２での溶融樹脂の流動を流路断面内で一定にすることができる。

（第３実施形態）
図８は、本発明の第３実施形態にかかる射出成形用金型５２の概略構成を示す図である。本実施形態にかかる射出成形用金型５２は、第１ランナー２のそれぞれに接続される第２ランナー３７の数が４つである点を除いて、第１の実施形態にかかる射出成形用金型５０と同様の構成を有する。以下、第１の実施形態にかかる射出成形用金型５０と異なる点を中心に説明し、共通する構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態にかかる射出成形用金型５２の第２ランナー３７は、平面視で、第２屈曲部６と接続される接続部３３から４方向に放射状に延びる。すなわち、４つの第２ランナー３７は、上下方向から見て、接続部３３で交差する。

図８に示すように、互いに交差する４つの第２ランナー３７同士の交差角度αは、鋭角である。４つの第２ランナー３７のうち第２経路部５に近い第２ランナー３７ａと第２経路部５とがなす角度βは、鈍角である。これにより、平面視で、第２経路部５と第２ランナー３７ａとが重なる重なり部３５ａの面積は、前記角度βが鋭角の場合に比べて小さくすることができる。したがって、第１ランナー２に対して近い側にある第２ランナー３７ａへは第２屈曲部６との分岐部分６ａをより下流側にすることができ、溶融樹脂の経路長の差を小さくすることができる。これにより、４つの第２ランナー３７への溶融樹脂の流動量差を小さくすることができる。

以上説明したように、本実施形態にかかる射出成形用金型５２によれば、射出成形金型５２内での各キャビティ１０への溶融樹脂の流動量の差を小さくすることができる。
具体的には、第１ランナー２の第１屈曲部５によって、第１ランナー２の流路断面内で溶融樹脂の流動を一定にすることができる。これにより、第１スプルー１に接続される第１ランナー２への溶融樹脂の過充填を抑制することができる。

さらに、キャビティに対して複数のスプルーが接続された、いわゆる多点ゲートを有する射出成形用金型では、前記複数のスプルーのうち、ランナーから最短距離に位置するスプルーに溶融樹脂が過充填されるという問題が生じる。しかしながら、上述の構成のように、第１ランナー２が第１経路部４と第２経路部６との間に第１屈曲部５を有するとともに、第２屈曲部６によって、第２ランナー７の中心部１３と第１ランナー２の第２屈曲部６とが上下方向に接続されることで、複数の第２ランナー３７において溶融樹脂の充填バランスを向上することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

上記各実施形態では、射出成形用金型５０，５１，５２は、２つの第１ランナー２，２２と、第１ランナー２，２２の数に応じたキャビティ１０とを有するが、第１ランナー２，２２の数は２つに限定されない。第１ランナー２，２２の数は、第１スプルー１に対して第１ランナー２，２２が放射状に延びていれば、２本以上でもよい。

また、上記各実施形態では、第１ランナー２，２２の第１屈曲部４，２４は、上方向に屈曲するが、これに限定されない。第１屈曲部４は、水平方向に屈曲してもよい。すなわち、第１経路部３，２３及び第２経路部５，２５は、同じ高さ位置でもよい。また、第１屈曲部４，２４は、下方向に屈曲し、第２経路部５，２５は、第１経路部３よりも低い位置に位置してもよい。なお、第２屈曲部６，２６は、下方向に屈曲し、第２ランナー７，２７は、第１ランナー２，２２よりも低い位置に位置する。

本発明は、射出成形による樹脂成形品の製造、特に回転体を射出成形によって製造する場合に、好適に利用可能である。

１，２１ 第１スプルー
２，２２ 第１ランナー
３，２３ 第１経路部
４，２４ 第１屈曲部
５，２５ 第２経路部
６，２６ 第２屈曲部
７，３７ 第２ランナー
８ 第２スプルー
９ ゲート
１０ キャビティ
１１ 導入口
１２ 突出部
１３ 中央部
１４ 接続部
１５ 逃げ部
５０，５１，５２ 射出成形用金型
６１ 上側ブロック
６２ 中側ブロック
６３ 下側ブロック

Claims (7)

1. 複数のキャビティを有する射出成形用金型であって、
   溶融樹脂を金型内に導入する第１スプルーと、
   前記第１スプルーに接続された複数の第１ランナーと、
   前記複数の第１ランナーのそれぞれに接続された複数の第２ランナーと、
   前記複数の第２ランナーのそれぞれに接続された複数組の第２スプルーと、
   を有し、
   前記複数組の第２スプルーのうち各組の第２スプルーは、前記複数のキャビティのそれぞれに接続され、
   前記第１ランナーは、
   一端側が前記第１スプルーに接続され、水平方向に延びる第１経路部と、
   前記第１経路部の他端側に接続され、前記第１経路部に対して上下方向または水平方向へ屈曲する第１屈曲部と、
   一端側が前記第１屈曲部の端部に接続され、水平方向に延びる第２経路部と、
   前記第２経路部の他端側に接続され、前記第２経路部に対して下方へ屈曲する第２屈曲部と、
   を備え、
   前記複数の第２ランナーは、前記第２屈曲部の下端部に接続される、射出成形用金型。
2. 前記複数の第２ランナーのうち、前記第２スプルーとの接続部が前記第２経路部に近い第２ランナーの流路断面積は、他の第２ランナーの流路断面積よりも小さい、請求項１に記載の射出成形用金型。
3. 前記第２ランナーと前記第２スプルーとの接続部は、上下方向から見て環状に配置される、請求項１又は２に記載の射出成形用金型。
4. 前記キャビティは、円筒状であり、前記各組の複数の第２スプルーが接続される複数のゲートを備え、
   前記複数のゲートは、上下方向から見て環状に配置される、請求項１から３のいずれか１つに記載の射出成形用金型。
5. 前記屈曲部の流路断面積は、前記第１経路部及び第２経路部の流路断面積よりも小さい、請求項１から４のいずれか１つに記載の射出成形用金型。
6. 前記第２経路部は、前記第１経路部よりも短い、請求項１から５のいずれか１つに記載の射出成形用金型。
7. 前記複数の第２ランナーは、それぞれ、前記第２屈曲部との接続位置から水平方向に放射状に伸びる、請求項１から６のいずれか１つに記載の射出成形用金型。

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