JP2019188698A - 射出成形型 - Google Patents

Abstract

【課題】熱膨張による成形型の歪みを防止して精度よく成形品を成形することが可能な射出成形型を提供する。【解決手段】キャビティ１１を形成する一対の中型２０が、中型２０より線膨張率が小さい材料からなる一対の外型３０間に配置された射出成形型１０であり、一対の中型２０は、互いに対向するパーティング面２１と、パーティング面２１とは反対側に設けられた被押圧面２２と、を有し、一対の外型３０は、被押圧面２２を当接して押圧する押圧面３２を有し、被押圧面２２及び押圧面３２は、パーティング面２１の両側で一方向Ｄ１に向けて拡開するテーパ形状に形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、キャビティを形成する一対の中型が一対の外型間に配置された射出成形型に関する。

従来、樹脂成形用の型として各種のものが提案されており、成形型の材料も金属や樹脂などが多数使用されている。

近年では３Ｄプリンタによる造形技術が向上しているため、３Ｄプリンタにより成形型を作製することも行われている。３Ｄプリンタを用いて成形型を作製すれば、型作製に要する時間を大幅に短縮できるため、試作や少量多品種の成形に有効に使用することができる。

一方、樹脂や軟質金属で作製された成形型は強度が不足し易いため、硬質金属と複合化して使用されるものも知られている（例えば下記特許文献１参照）。さらにプレス成形などではダイセットに成形型を装着して使用することも行われている。

特開昭６４−３０７１７号公報

しかしながら、樹脂などで作製した成形型を金属製のダイセットで囲んで射出成形型として使用すると、成形型の線膨張係数がダイセットの金属より大きい場合、射出成形時に成形型が昇温したときの成形型の熱膨張が周囲を囲むダイセットにより規制され、型内部のキャビティの形状に歪みが生じることがあった。特に、エンジニアリングプラスチックのような溶融温度が高い樹脂を成形する場合には、歪みが顕著になり、成形型の損傷が生じることもあることが明らかとなった。そのため成形品を精度よく成形することが容易でないという問題点があった。

そこで本発明では、熱膨張による成形型の歪みを防止して精度よく成形品を成形できる射出成形型を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための本発明の射出成形型は、キャビティを形成する一対の中型が、前記中型より線膨張率が小さい材料からなる一対の外型間に配置された射出成形型であって、前記一対の中型は、互いに対向するパーティング面と、前記パーティング面とは反対側に設けられた被押圧面と、を有し、前記一対の外型は、前記被押圧面を当接して押圧する押圧面を有し、前記被押圧面及び前記押圧面は、前記パーティング面の両側で一方向に向けて拡開するテーパ形状に形成されることを特徴としている。
本発明の射出成形型では、前記被押圧面及び前記押圧面は、前記中型の熱膨張による変位を前記一方向に誘導する誘導手段を有していてもよい。

本発明の射出成形型では、前記誘導手段は、前記一方向に相対移動自在且つ型開き方向に離脱不能に連結したガイド部と被ガイド部とを有していてもよい。

本発明の射出成形型では、互いに対向する前記各中型の前記パーティング面に位置決め手段が設けられていてもよい。

本発明の射出成形型によれば、キャビティを有する一対の中型が、中型より線膨張率が小さい材料からなる一対の外型間に配置されているので、キャビティに射出される溶融樹脂の熱により一対の中型が一対の外型間で熱膨張すると、各中型の被押圧面がそれぞれ外型の押圧面に圧接する。

そして一対の中型の被押圧面及び一対の外型の押圧面がパーティング面の両側で一方向に向けて拡開するようにテーパ形状に形成されているので、一対の中型が溶融樹脂の熱により熱膨張すると、一対の中型がテーパ形状により一対の外型の押圧面間の距離が広がる一方向側に変位する。これによりキャビティを分割して有する一対の中型が、それぞれパーティング面を対向して圧接した状態のままで変位することができ、ずれが生じることを防止できる。

その結果、熱膨張による成形型の歪みを防止して精度よく成形品を成形することが可能な射出成形型を提供することができる。

本発明の射出成形型では、例えば、前記被押圧面及び前記押圧面は、前記中型の熱膨張による変位を前記一方向に誘導する誘導手段を有しているので、一対の中型が溶融樹脂の熱により熱膨張すると、一対の中型がテーパ形状により一対の外型の押圧面間の距離が広がる一方向側に、誘導手段により誘導されて、変位する。これによりキャビティを分割して有する一対の中型が、それぞれパーティング面を対向して圧接した状態のままで変位することができ、ずれが生じることを防止できる。

本発明の射出成形型では、例えば、誘導手段が一方向に相対移動自在に連結したガイド部と被ガイド部とを有しているので、一対の中型が熱膨張により変位する際、移動抵抗を少なくでき、しかも確実に一方向に変位させることができる。そのため一対の中型に熱膨張が生じたとき互いに対向するパーティング面同士がずれることを防止でき、精度よくキャビティを所定形状とすることができる。

しかもこれらのガイド部と被ガイド部とが型開き方向に離脱不能に連結しているので、一対の外型を互いに離間する方向に移動させれば、キャビティを有する一対の中型を一対の外型とともに互いに離間する方向に移動させることができる。

本発明の射出成形型では、例えば、互いに対向する前記各中型の前記パーティング面に位置決め手段が設けられているので、一対の中型のパーテティング面同士を精度よく位置合わせして当接させることができ、型締め時に容易に精度よくキャビティを形成することができる。

本発明の実施形態に係る射出成形型を示す断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態に係る射出成形型を用いて樹脂成形品を射出成形する方法を説明する図である。 （ｄ）、（ｅ）は本発明の実施形態に係る射出成形型を用いて樹脂成形品を射出成形する方法を説明する図である。 本発明の実施形態に係る射出成形型の誘導手段の変形例を示す図１のＡ−Ａ断面相当図である。

以下、本発明の実施形態について図を用いて詳細に説明する。

図１は、射出成形機に装着した本実施形態の射出成形型１０を示す断面図である。この射出成形型１０は、キャビティ１１を形成する一対の中型２０と、一対の中型２０を間に配置した一対の外型３０とを備えている。

射出成形機は、ベース部１２の略水平に設けられた上面に射出成形型１０が載置されており、一対の外型３０がベース部１２の上面に沿って互いに近接及び離間方向に駆動可能に構成されている。さらに射出成形機には溶融樹脂を供給するための図示しない樹脂供給部が設けられており、樹脂供給部のノズル１３が上下動可能に配置され、一対の中型２０と離接可能となっている。

一対の中型２０を構成する各中型２０は、互いに対向して密着可能に設けられたパーティング面２１を有し、このパーティング面２１に開口して分割キャビティ１１ａが設けられている。パーティング面２１とは反対側となる背面には外型３０により押圧される被押圧面２２が設けられている。本実施形態では、一対の中型２０は略対称形状に形成されている。

各中型２０のパーティング面２１はベース部１２の上面に対して略垂直な平面形状に形成されている。一対の中型２０を型締めした状態では、パーティング面２１同士が所定位置で対向密着し、分割キャビティ１１ａの開口同士が連通して所望の形状を有するキャビティ１１が形成されるように構成されている。

また各中型２０の被押圧面２２はベース部１２の上面に対して傾斜した平面によりテーパ形状に形成されている。このテーパ形状については後述する。

ベース部１２の上面で型締めされた状態で、一対の中型２０の上面に樹脂供給部のノズル１３が当接するノズルタッチが設けられ、スプルー２３及びゲート２４がパーティング面２１に沿って設けられている。本実施形態では、ノズル１３は下降して一対の中型２０に所定の圧力で圧接して接続可能となっている。

本実施形態の一対の中型２０には、パーティング面２１同士を所定位置で当接させるために位置決め手段２５が設けられている。位置決め手段２５としては、一方の中型２０のパーティング面２１に設けられた錐体状の凸部２６と、他方の中型２０におけるパーティング面２１に設けられて凸部２６を案内可能に収容する凹部２７と、を有している。

このような一対の中型２０は、外型３０より線膨張係数が大きく、射出される樹脂よりも融点や軟化点が高い材料、例えばアルミニウムや各種の樹脂等により形成することができる。本実施形態では３Ｄプリンタを用いて樹脂により造形した樹脂成形体により構成されている。

一方、一対の外型３０は、ベース部１２の上面に支持された底面３１と、一対の中型２０の被押圧面２２を当接して押圧する押圧面３２とを有している。各外型３０は図示しない駆動部によりベース部１２の上面に沿って互いに近接及び離間方向に駆動可能に構成されている。

各外型３０の押圧面３２はベース部１２の上面に対して傾斜した平面によりテーパ形状に形成されている。各外型３０のベース部１２の上面からの高さが中型２０より高く、各外型３０の押圧面３２が中型２０の被押圧面２２よりも大きく形成されている。
本実施形態では、各押圧面３２は各外型３０の幅方向両端、即ち、図１の紙面に対して垂直方向における両端まで連続して設けられている。そのため外型３０の押圧面３２に配置された一対の中型２０の幅方向両端はそれぞれ解放されている。

この射出成形型１０では、一対の外型３０の押圧面３２と一対の中型２０の被押圧面２２とが、それぞれテーパ形状に形成されている。本実施形態では、一対の中型２０の被押圧面２２におけるテーパ形状と、一対の外型３０の押圧面３２におけるテーパ形状とが、何れもベース部１２の上面に対する傾斜角度が同等の平面形状に形成されている。

ここではパーティング面２１の両側に配置されたテーパ形状が、一方向Ｄ１、具体的には上方向に向けて拡開するように設けられている。即ち、パーティング面２１の両側に配置されたテーパ形状間の距離、即ち一対の外型３０の押圧面３２同士の距離と、一対の中型２０の被押圧面２２同士の距離と、がベース部１２の上面から離間する程長くなるように形成されている。
テーパ形状の傾斜角度、即ち、ベース部１２の上面と直交する方向に対する傾斜角度は、一対の外型３０の押圧面３２により一対の中型２０の被押圧面２２を所定圧力で押圧したとき、十分な圧力で一対の中型２０のキャビティ１１を型締めできるとともに、一対の中型２０が熱膨張して厚みが増加したとき、即ち、被押圧面２２間の距離が増加したとき、一方向Ｄ１に変位可能な範囲に設定されることが望ましい。

特に限定されるものではないが、例えばパーティング面２１の両側に形成されたテーパ形状間の角度、即ち、一対の被押圧面２２間の相対角度を５度〜２０度としてもよい。この傾斜角度が過剰に大きいと外型３０の押圧面３２と中型２０の被押圧面２２との十分な摩擦力を得難くなり、型締力が不足し易くなる。一方過剰に小さいと、中型２０が熱膨張時に一方向Ｄ１に十分に変位し難くなり、一対の中型２０間の位置ずれにより生じてキャビティ１１のずれが生じ易くなる。

またパーティング面２１の両側のテーパ形状はパーティング面２１を介して対称に設けられるのがよく、パーティング面２１と各被押圧面２２との間の角度が同じに形成されるのがよい。このようにすることでパーティング面２１を介して両側で、押圧時に同等の摩擦力を得易くできるとともに、熱膨張時に同等の変位量を得易くできる。
これらの一対の中型２０の被押圧面２２と一対の外型３０の押圧面３２とには、中型２０の熱膨張による変位を一方向Ｄ１に誘導するための誘導手段１５が設けられている。

この実施形態の誘導手段１５は、図２に示すように、一方向Ｄ１に相対移動自在且つ型開き方向Ｄ２に離脱不能に連結したガイド部１６と被ガイド部１７とを有している。

具体的には、一対の外型３０の押圧面３２のガイド部１６は、ベース部１２の上面に対して押圧面３２に沿う略直角方向に形成された溝からなり、内部で拡幅したアリ溝状にガイド溝が設けられている。

一対の中型２０の被押圧面２２の被ガイド部１７は、ベース部１２の上面に対して被押圧面２２に沿う略直角方向に形成された突条からなり、ガイド溝に対応した断面形状を有し、熱膨張後にも摺動可能な異形形状のガイドレールが設けられている。

このような構成を有する射出成形型１０を用いて樹脂成形品を射出成形するには、以下のように行う。

図３（ａ）に示すように、一対の外型３０を互いに離間させて一対の中型２０をパーティング面２１で離間させた型開き状態となっている。この状態から図３（ｂ）に示すように、一対の外型３０をベース部１２の上面に沿って移動させて互いに近接させ、一対の外型３０の押圧面３２により一対の中型２０の被押圧面２２を所定圧力で押圧する。

すると各中型２０のパーティング面２１に設けられた位置決め手段２５の凸部２６と凹部２７とが嵌合して案内され、各中型２０のパーティング面２１同士が所定の対向位置で圧接して密着する。これにより型締めされて、各中型２０の部分キャビティ１１同士が連通して所望のキャビティ１１が形成される。

図３（ｃ）に示すように、樹脂供給部のノズル１３が下降し、型締めされた一対の中型２０に所定圧力で圧接されて接続される。この状態で樹脂供給部から溶融樹脂が供給され、一対の中型２０内のキャビティ１１に射出されて成形が開始される。

射出成形時には、一対の中型２０が溶融樹脂の熱により昇温し、中型２０より線膨張率が小さい材料からなる一対の外型３０間で熱膨張する。この熱膨張に伴い、一対の中型２０は各部の長さが増加し、一対の中型２０の厚み、即ち、一対の中型２０の被押圧面２２間の距離も増加する。これにより各中型２０の被押圧面２２がそれぞれ外型３０の押圧面３２に圧接する。

すると図４（ｄ）に示すように、一対の外型３０の押圧面３２間の距離に対し、一対の中型２０の被押圧面２２間の距離が増加することで、一対の中型２０がテーパ形状により一方向Ｄ１に、即ち、一対の外型３０の押圧面３２間がより広い上方側に変位する。

このとき押圧面３２のガイド部１６により一対の中型２０における被押圧面２２の被ガイド部１７が案内されるため、一対の中型２０の変位が所定方向に誘導される。そして一対の中型２０は互いにパーティング面２１で密着した状態のまま、キャビティ１１の形状を保ちつつ上方に変位する。この上方への変位は一対の中型２０と一対の外型３０との線膨張係数の差が大きい程大きくなる。

ノズル１３は、中型２０に所定圧力で圧接されているため、中型２０が上方へ変位しても追従し、中型２０の変位の前後にわたり接続状態を維持して溶融樹脂の射出を継続することができる。

そしてキャビティ１１内に溶融樹脂が充満することで溶融樹脂の供給を終了する。その後、冷却又は放熱し、十分に降温させた後、図４（ｅ）に示すように、一対の外型３０を互いに離間する方向に移動させることで、ガイド部１６及び被ガイド部１７を介して一対の中型２０を互いに離間する方向に移動させて型開きする。

そして成形品を取出して射出成形を終了することができる。なお成形を繰り返す場合には、その後、再び、次の射出成形を行うことができる。

以上のような射出成形型１０によれば、キャビティ１１を有する一対の中型２０が、中型２０より線膨張率が小さい材料からなる一対の外型３０間に配置されているので、キャビティ１１に射出される溶融樹脂の熱により一対の中型２０が一対の外型３０間で熱膨張すると、各中型２０の被押圧面２２がそれぞれ外型３０の押圧面３２に圧接する。

この射出成形型１０では、一対の中型２０の被押圧面２２及び一対の外型３０の押圧面３２がパーティング面２１の両側で一方向Ｄ１に向けて拡開するようにテーパ形状に形成され、さらに中型２０の熱膨張による変位を一方向Ｄ１に誘導する誘導手段１５が設けられている。

そのため一対の中型２０が溶融樹脂の熱により熱膨張して両側の被押圧面２２間の距離が増加すると、一対の中型２０はテーパ形状により一対の外型３０の両側の押圧面３２間の距離が広がる一方向Ｄ１側に、誘導手段１５により誘導されて変位することができる。これによりキャビティ１１を分割して有する一対の中型２０が、それぞれパーティング面２１を対向して圧接した状態のままで変位することが可能となる。

その結果、射出成形型１０が熱膨張しても射出成形型１０の歪みが生じることを防止でき、エンジニアリングプラスチックのような溶融温度が高い樹脂を成形する場合であっても、精度よく成形品を成形することができる。

本実施形態の射出成形型１０では、誘導手段１５が一方向Ｄ１に相対移動自在に連結したガイド部１６と被ガイド部１７とを有しているので、一対の中型２０が熱膨張により変位する際、移動抵抗を少なくでき、しかも確実に一方向Ｄ１に変位させることができる。そのため一対の中型２０に熱膨張が生じたときに互いに対向するパーティング面２１同士がずれることを防止し易く、精度よくキャビティ１１を所定形状とすることができる。

しかもこれらのガイド部１６と被ガイド部１７とが型開き方向Ｄ２に離脱不能に連結しているので、一対の外型３０を互いに離間する方向に移動させれば、キャビティ１１を有する一対の中型２０を一対の外型３０とともに互いに離間する方向に移動させることができる。

本実施形態の射出成形型１０では、互いに対向する各中型２０のパーティング面２１に位置決め手段２５が設けられているので、一対の中型２０のパーテティング面２１同士を精度よく位置合わせして当接させることができ、各中型２０の分割キャビティ１１ａから精度よくキャビティ１１を形成することができる。

なお上記実施形態は本発明の範囲内において適宜変更可能である。

例えば上記実施形態では、一対の中型２０を樹脂により３Ｄプリンタで作製した例を説明したが、一対の中型２０を他の方法で作製してもよく、さらにアルミニウムなどの他の材料により作製することも可能である。この実施形態では、一対の外型３０と一対の中型２０との材料や製造方法は適宜選択できる。特に一対の外型３０に比べて一対の中型２０の線膨張係数が大きい材料を用いる場合に好適に適用できる。

また上記実施形態では、誘導手段１５としてガイド溝からなるガイド部１６とガイドレールからなる被ガイド部１７とを設けた例を説明したが、一対の外型３０に対して一対の中型２０を一方向Ｄ１に案内できる構造であれば適宜採用することができる。

例えば図５に示すように、一対の外型３０の押圧面３２にレール形状の突起部からなる被ガイド部１７を設け、一対の中型２０の被押圧面２２にガイド溝からなるガイド部１６を設けることも可能である。

またパーティング面２１を外部に露出させるとともに一方向Ｄ１に移動可能な状態で外型３０内に収容することも可能である。

何れであっても、外型３０に対して一方向Ｄ１に沿って案内する部位と、一方向Ｄ１と直交する方向への位置ズレを規制する部位とを備え、中型２０が熱膨張しても適切に案内可能な構成を有していればよい。

１０ 射出成形型
１１ａ 分割キャビティ
１１ キャビティ
１２ ベース部
１３ ノズル
１５ 誘導手段
１６ ガイド部
１７ 被ガイド部
２０ 中型
２１ パーティング面
２２ 被押圧面
２３ スプルー
２４ ゲート
２５ 位置決め手段
２６ 凸部
２７ 凹部
３０ 外型
３１ 底面
３２ 押圧面
Ｄ１ 一方向
Ｄ２ 型開き方向

Claims (4)

1. キャビティを形成する一対の中型が、前記中型より線膨張率が小さい材料からなる一対の外型間に配置された射出成形型であって、
   前記一対の中型は、互いに対向するパーティング面と、前記パーティング面とは反対側に設けられた被押圧面と、を有し、
   前記一対の外型は、前記被押圧面を当接して押圧する押圧面を有し、
   前記被押圧面及び前記押圧面は、前記パーティング面の両側で一方向に向けて拡開するテーパ形状に形成されることを特徴とする射出成形型。
2. 前記被押圧面及び前記押圧面は、前記中型の熱膨張による変位を前記一方向に誘導する誘導手段を有することを特徴とする請求項１に記載の射出成形型。
3. 前記誘導手段は、前記一方向に相対移動自在且つ型開き方向に離脱不能に連結したガイド部と被ガイド部とを有していることを特徴とする請求項２に記載の射出成形型。
4. 互いに対向する前記各中型の前記パーティング面に、位置決め手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の射出成形型。

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