JP2022022712A - フェイスシールド用フレームの成形金型 - Google Patents

Abstract

【課題】一対の側部と、中空部を有する前部とを一体に備えたフェイスシールド用フレームを成形するにあたり、フレームの破損や変形を防止する。【解決手段】フレーム２の成形金型は、フレーム２の前部５の中空部Ｐを成形する成形凸部５１、及び、ランナ凹部５２を有するコア型５０と、フレーム２の一対の側部４を成形する成形凹部６２を有するキャビ型６０とを備える。コア型５０とキャビ型６０とを型締めすることにより、成形凹部６２とコア型５０とでキャビティＣ２を形成すると共に、ランナ凹部５２とキャビ型６０とで、キャビティＣ２に樹脂を供給するランナＲ１を形成する。【選択図】図１０

Description

本発明は、フェイスシールド用フレームの成形金型に関する。

医療現場等では、飛沫物等から顔面を保護するフェイスシールドが使用されることがある。このようなフェイスシールドとして、例えば特許文献１には、頭部に装着される略Ｕ字形状の本体フレームと、本体フレームに設けられたシールドフレームと、シールドフレームに取り付けられた透明のシールドとを備えたものが示されている。

特開２０１５－２０５１０５号公報

樹脂の射出成形金型において、パーティングラインを製品の端部に設けることで、一方の金型（キャビ型）に凹部の大部分を形成し、他方の金型（コア型）には凹部をほとんど設けないようにすることがある。このように、コア型に対する凹部の加工を省略することで、金型の製作費を削減することができる。

ここで、フェイスシールドに設けられるフレームは、例えば、側頭部に接触する一対の側部と、これらの前端同士を連結する前部とを一体に有する略Ｕ字形状を成す。このようなフレームの前部に中空部を設ければ、強度を確保しながら軽量化を図ることができる。このようなフレームを樹脂の射出成形により形成する場合にも、上述のように、一方の金型（キャビ型）に凹部の大部分を形成することで、金型の製作費を削減することができる。

しかし、上記のような成形金型でフレームを形成した後、コア型を移動させて型開きすると、フレームの前部はコア型の成形凸部に食いついてコア型と一体に移動しようとする一方で、フレームの側部はキャビ型の成形凹部に固着してキャビ型に残ろうとする。このように、フレームの前部と側部とが型開き方向で逆向きに引っ張られると、フレームに破損や変形が生じる恐れがある。

本発明は、一対の側部と、中空部を有する前部とを一体に備えたフェイスシールド用フレームを成形するにあたり、フレームの破損や変形を防止することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、一対の側部と、前記一対の側部の前端同士を連結し、中空部を有する前部とを一体に備えたフェイスシールド用フレームの成形金型であって、前記前部の中空部を成形する成形凸部、及び、ランナ凹部を有するコア型と、前記一対の側部を成形する成形凹部を有するキャビ型とを備え、前記コア型と前記キャビ型とを型締めすることにより、前記成形凹部と前記コア型とでキャビティを形成すると共に、前記ランナ凹部と前記キャビ型とで、前記キャビティに樹脂を供給するランナを形成する成形金型を提供する。

このように、本発明の成形金型では、前部の中空部を成形する成形凸部を有するコア型に、ランナ凹部を設けた。この場合、型開き時には、一対の側部が成形凹部に固着してキャビ型側に残ろうとするが、ランナ内で固化した樹脂（ランナ部）がコア型のランナ凹部に固着することで、ランナ部と連結された一対の側部をキャビ型から剥離することができる。これにより、フレームの側部と前部が逆向きに引っ張られることがないため、フレームの破損や変形を防止できる。

以上のように、本発明によれば、一対の側部と、中空部を有する前部とを一体に備えたフェイスシールド用フレームを成形するにあたり、フレームの破損や変形を防止することができる。

フェイスシールドの斜視図である。 上記フェイスシールドの平面図である。 上記フェイスシールドの側面図である。 図２のＸ－Ｘ線断面図である。 上記フェイスシールドのフレームとシールドとの取付部付近の拡大図である。 図５のＹ－Ｙ線断面図である。 シールド固定部の正面図である。 上記フェイスシールドを含む樹脂成形品の平面図である。 図８の樹脂成形品を成形する金型のＡ－Ａ線断面図である。 図８の樹脂成形品を成形する金型のＢ－Ｂ線断面図である。 図８の樹脂成形品を成形する金型のＣ－Ｃ線断面図である。 上記フェイスシールドのフレームの平面図である。 他の実施形態に係るフレームの前部の斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

本発明の一実施形態に係るフェイスシールド１は、図１～３に示すように、フレーム２とシールド３とを備える。フレーム２を頭部に装着することで、シールド３が顔面の前方を覆う状態となる。以下では、フェイスシールド１のフレーム２を略水平にして頭部に装着した状態での「上下方向」「前後方向」「左右方向（幅方向）」を用いて説明する。尚、フェイスシールド１は、フレーム２を水平方向に対して傾斜させた状態で頭部に装着することもでき、例えば、フレーム２を、前方に向けて斜め上方に傾斜させた状態で頭部に装着することもできる。

フレーム２は、略Ｕ字形状のフレーム本体６と、フレーム２にシールド３を取り付けるための取付構造２０とを有する。フレーム本体６は、頭部に装着した状態で側頭部に接触する一対の側部４と、一対の側部４の前端同士を連結し、頭部に装着した状態で前頭部に接触する前部５とを有する。フレーム２は、樹脂の射出成形により一体に形成される（成形方法の詳細は後述する）。

側部４は、側頭部に沿う形状を有し、具体的には、幅方向外側に膨出しながら後方に延びている（図２参照）。側部４は、上下方向に長大な扁平断面（すなわち、上下方向寸法が幅方向寸法よりも大きい断面）を有する細長板で形成される。側部４の前後方向中間部には、幅方向外側に後退した逃げ部８が設けられる。逃げ部８の幅方向内側の側面にはゲート痕（後述するランナ部４１とフレーム２との分離痕）９が設けられる。側部４の後端には、幅方向外側に屈曲させて前方に折り返した折り返し部１０が設けられる。尚、側部４の形状は上記に限らず、例えば、側部４を直線状にしたり、逃げ部８や折り返し部１０の一方又は双方を省略したりしてもよい。

前部５は、後面（頭部に接触する面）が前頭部に沿う形状を有し、具体的には、幅方向中間部が前方に膨出している。前部５は、上向きに開口し下端が閉塞された有底筒状を成している。本実施形態では、前部５が、前壁１１及び後壁１２で形成される筒状部１６と、筒状部１６の下端を閉塞する底部１３とを有し、筒状部１６の内周に上向きに開口した中空部Ｐが形成される。前壁１１の外側面（前面）は、一対の側部４の外側面（幅方向外側の側面）と滑らかに連続している。後壁１２の中間部（図示例では中央部）には、前方に後退した逃げ部１４が設けられる。逃げ部１４の後面にはゲート痕１５が設けられる。

このように、前部５を有底筒状とすることで、材料の使用量を抑えて軽量化及び低コスト化を図りながら、前部５の強度を高めることができる。図示例では、前壁１１及び後壁１２が側部４よりも薄肉とされ、これにより材料の使用量がさらに低減できる。また、本実施形態では、側部４が、上下方向に長大な扁平断面を有する細長板で形成されるため、一対の側部４を、互いの間隔が広がる方向に弾性変形させやすくなる。このように、前部５の剛性を高めながら、側部４の弾性を維持することで、フレーム２の耐久性と装着性（頭部へのフィット感）を両立させることができる。

図４に示すように、前壁１１は、上方に向けて前方に傾斜し、後壁１２は、上方に向けて後方に傾斜している。前壁１１及び後壁１２の上下方向（型開閉方向）に対する傾斜角度は、２～５°程度とされる。これにより、後述する成形時に離型しやすくなると共に、後壁１２が前頭部Ｍに沿うため着け心地が良好となる。図示例では、後壁１２の面積が、前壁１１の面積よりも大きい。詳しくは、後壁１２の上下方向寸法が、左右両端では前壁１１と等しく、中央に行くにつれて大きくなっている。このように、額に接触する後壁１２の面積を大きくすることで、着け心地がさらに良好となる。また、図示例では、後壁１２の下端が前壁１１の下端よりも下方に配され、これらを連結する底部１３が前方へ向けて上向きに傾斜している。これにより、フレーム２を頭部に装着したときに、底部１３が作業者の視界を妨げにくくなるため、作業者の視界が広がる。

フレーム２の前部５の角部（前壁１１と底部１３との境界、及び、後壁１２と底部１３との境界）には曲面１７、１８が設けられる。また、前壁１１及び後壁１２の上端（前部５の開口端部）には面取り部１１ａ、１２ａが設けられる。前部５の角部に設けられた曲面１７、１８は比較的自由に設計することができる。一方、前壁１１及び後壁１２は軽量化のために薄肉に形成されているため、これらの上端に設けられた面取り部１１ａ、１２ａは小さくせざるを得ない。その結果、図示例では、前壁１１及び後壁１２の上端の面取り部１１ａ、１２ａよりも、前部５の角部の曲面１７、１８の方が緩やかな曲面（例えば、曲率半径の大きい曲面）で形成される。また、図示例では、前壁１１と底部１３との境界の曲面１７よりも、後壁１２と底部１３との境界の曲面１８が緩やかな曲面で形成される。

フレーム２を頭部に装着すると、主にフレーム２の前部５の後壁１２の下端が前頭部Ｍ（額）に接触する（図４参照）。本実施形態では、フレーム２の前部５が、上向きに開口し下端が閉塞された有底筒状であるため、前部５の開口端部が上端に設けられる。これにより、前部５の後壁１２の上端（開口端部）が前頭部Ｍに接触しにくくなり、フレーム２をスムーズに装着することができる。特に、図示例では、前部５の後壁１２の下端に緩やかな曲面１８が設けられるため、着け心地が良好となる。

また、前部５の後壁１２の後面は平坦である一方で、前頭部Ｍは若干湾曲しているため、フレーム２を頭部に装着した状態では、後壁１２の上端が前頭部Ｍと非接触となる。本実施形態では、前部５の開口端部（詳しくは、前壁１１及び後壁１２の面取り部１１ａ、１２ａの下端）にパーティングラインが設けられ、この部分に微小なバリが形成されることがある。前部５が上向きに開口し、前部５の上端付近にバリが設けられるようにすることで、バリを前頭部Ｍから離反させることができる。従って、前部５の上端付近に微小なバリが残っていても、これを除去する必要が無いため、工数が削減される。

取付構造２０は、図５、６に示すように、フレーム本体６に設けられた取付部としての突起２１と、突起２１に着脱可能に設けられたシールド固定部２２とを備える。

突起２１は、フレーム本体６から外側（頭部と反対側）に突出している。突起２１は、先端に設けられた傘部２１ａと、傘部２１ａとフレーム本体６とを連結する軸部２１ｂとを有する（図６参照）。傘部２１ａの外径（最大径）は、軸部２１ｂの外径よりも大きい。

シールド固定部２２は、穴２２ａを有する板材で形成される（図７参照）。穴２２ａは、大径穴２２ａ１と小径穴２２ａ２とを有する。大径穴２２ａ１と小径穴２２ａ２は一部重複している。大径穴２２ａ１の内径は、突起２１の傘部２１ａの外径（最大径）と同径あるいはこれよりも僅かに大きい。小径穴２２ａ２の内径は、突起２１の軸部２１ｂの外径と同径あるいはこれよりも僅かに大きい。大径穴２２ａ１と小径穴２２ａ２との境界の開口幅Ｌは、突起２１の軸部２１ｂの外径よりも僅かに小さい。

シールド固定部２２は、延在部２３を介してフレーム本体６と連結される。図示例では、延在部２３が線状を成し、延在部２３の一端がシールド固定部２２に接続され、延在部２３の他端が、フレーム本体６の内側面（頭部に対向する面）に接続される（図６参照）。

尚、取付構造２０は上記に限らず、例えば、シールド固定部２２に突起を設けると共に、フレーム本体６の取付部として穴を設けてもよい。また、シールド固定部２２とフレーム本体６とを連結せず、これらを別体に形成してもよい。また、取付構造２０を、シールド３を挟持するクリップで構成してもよい。

シールド３は透明のシートからなり、例えば、厚さ０．１５ｍｍ以下の透明樹脂フィルム、具体的には市販のＯＨＰフィルムを使用することができる。図１、２に示すように、シールド３は、上下方向に沿った２本の縦折り曲げ線３１に沿って折り曲げられ、２本の折り曲げ線３１の間に設けられた前面部３２と、その両側に設けられた側面部３３とを有する。側面部３３の上端付近には、フレーム２に取り付けるための穴３４が設けられる（図５参照）。詳しくは、側面部３３の上端の角部が斜めに折り曲げられて重合部３５が形成され、重合部３５を貫通して穴３４が設けられる（図６参照）。穴３４の径は、フレーム２の突起２１の傘部２１ａの外径と同径あるいはこれよりも僅かに大きい。

フレーム２の突起２１をシールド３の穴３４に挿通した後、延在部２３を湾曲させながらシールド固定部２２を突起２１に装着する。具体的には、シールド固定部２２の大径穴２２ａ１にフレーム本体６の突起２１の傘部２１ａを挿通させた後、シールド固定部２２を厚さと直交する方向（図５、６では上方）に移動させて、突起２１の軸部２１ｂをシールド固定部２２の小径穴２２ａ２に押し込む。これにより、シールド固定部２２が突起２１に装着されると共に、シールド固定部２２とフレーム本体６とでシールド３が挟持固定される（図６参照）。

以下、フェイスシールド１の製造方法（特に、フレーム２の成形方法）を説明する。

まず、図８に示す樹脂成形品４０を成形する。樹脂成形品４０は、フレーム２と、ランナ内で固化した樹脂からなるランナ部４１とを一体に有する。ランナ部４１は、フレーム２の一対の側部４を幅方向に連結する第一ランナ部４１ａと、第一ランナ部４１ａと前部５とを前後方向に連結する第二ランナ部４１ｂとを備える。第一ランナ部４１ａと第二ランナ部４１ｂとの接続部付近には、スプルー内で固化した樹脂の分離痕Ｓ’が形成される。フレーム２の延在部２３は、一対の側部４からそれぞれ内側（互いに接近する側）に延び、シールド固定部２２及び接続部４２を介してランナ部４１に接続される。

樹脂成形品４０を成形する金型は、可動型（コア型）５０及び固定型（キャビ型）６０を有する（図９～１１参照）。可動型５０は、前部５の中空部Ｐを成形する成形凸部５１と、ランナＲ１、Ｒ２を形成する第一ランナ凹部５２及び第二ランナ凹部５３とを備える。固定型６０は、前部５の外面を成形する第一成形凹部６１と、側部４を成形する第二成形凹部６２と、シールド固定部２２及び延在部２３を成形する第三成形凹部６３とを備える。

可動型５０及び固定型６０を型締めすると、可動型５０の成形凸部５１と固定型６０の第一成形凹部６１とで、フレーム本体６の前部５を成形する第一キャビティＣ１が形成される（図９参照）。可動型５０と、固定型６０の第二成形凹部６２とで、フレーム本体６の側部４を成形する第二キャビティＣ２が形成される（図１０、１１参照）。可動型５０と固定型６０の第三成形凹部６３とで、シールド固定部２２及び延在部２３を成形する第三キャビティＣ３が形成される（図１１参照）。可動型５０の第一ランナ凹部５２と固定型６０の平坦面とで、幅方向に離間して設けられた第二キャビティＣ２同士を連通する第一ランナＲ１が形成される（図１０参照）。可動型５０の第二ランナ凹部５３と固定型６０の平坦面とで、第一ランナＲ１と第一キャビティＣ１とを前後方向に連通する第二ランナＲ２が形成される(図９参照)。第一ランナＲ１と第二ランナＲ２との合流部付近に、スプルーＳが接続される。

図９～１１に示されるように、可動型５０と固定型６０とのパーティングラインはキャビティＣ１～Ｃ３の上端付近に設けられる。これにより、固定型６０に略全ての成形凹部６１、６２、６３が形成され、可動型５０には成形凹部がほとんど形成されない。具体的に、可動型６０には、フレーム本体６の上端の面取り部を成形する僅かな成形凹部や、突起２１を成形する成形凹部が形成されるに過ぎない。このように、可動型５０に対する凹部の加工を削減することで、金型の製作費を削減することができる。

スプルーＳから溶融樹脂を供給すると、ランナＲ１、Ｒ２を介してキャビティＣ１～Ｃ３に溶融樹脂が充填される。具体的には、スプルーＳから供給された溶融樹脂が、第一ランナＲ１を介して第二キャビティＣ２（側部４）に供給され、第二ランナＲ２を介して第一キャビティＣ１（前部５）に供給され、連通路Ｔを介して第三キャビティＣ３（シールド固定部２２及び延在部２３）に供給される（図８参照）。第三キャビティＣ３は、第一キャビティＣ１や第二キャビティＣ２と比べて流路（断面積）が小さいため、樹脂が充填されにくい。本実施形態では、第三キャビティＣ３が、第二キャビティから内側に延びてスプルーＳ付近に達しているため、連通路Ｔを介して第三キャビティＣ３に樹脂が充填されやすくなる。

各キャビティＣ１～Ｃ３に充填された樹脂が固化することで、フレーム２及びランナ部４１を一体に有する樹脂成形品４０が形成される。その後、可動型５０を固定型６０から離反させて型開きを行う。

型開き時には、前部５が成形凸部５１に食いついて可動型５０と一体に移動しようとする一方で、一対の側部４が成形凹部６２、６３に固着して固定型６０側に残ろうとする。本実施形態では、ランナ凹部５２、５３を可動型５０に設けることで、型開き時に、第一ランナ部４１ａがランナ凹部５２に固着し、この固着力により、第一ランナ部４１ａと連結された一対の側部４を固定型６０から剥離することができる。これにより、フレーム２の側部４と前部５が逆向きに引っ張られることがないため、フレーム２の破損や変形を防止できる。

その後、可動型５０に設けた押出ピン（図示省略）で樹脂成形品４０を押し出すことで、樹脂成形品４０が可動型５０から分離される。

金型から分離された樹脂成形品４０は、加熱消毒工程を経て、組立工程に搬送される。組立工程では、まず、樹脂成形品４０のフレーム２とランナ部４１とを分離する。具体的には、図８に示されている、第一ランナ部４１ａと各側部４との境界Ｑ１、第二ランナ部４１ｂと前部５との境界Ｑ２、及び、シールド固定部２２と接続部４２との境界Ｑ３を切断する。これにより、ランナ部４１が除去され、図１２に示すフレーム２が形成される。フレーム２の側部４、前部５、及びシールド固定部２２には、ゲート痕９、１５、１６が形成される。フレーム２の側部４及び前部５に形成されるゲート痕９、１５は、それぞれ頭部から離反する側に後退した逃げ部８、１４に設けられるため、ゲート痕９、１５が頭部に接触する事態を防止できる。その後、フレーム２の突起２１をシールド３の穴３４に挿通し、延在部２３を湾曲させながらシールド固定部２２を突起２１に装着することにより、シールド３がフレーム２に固定される。

本発明は、上記の実施形態に限られない。例えば、フレーム２の前部５の構成は上記に限らず、前壁１１及び後壁１２の一方又は双方を上下方向と平行にしてもよい。前部５の後壁１２を上下方向と平行とした場合でも、フレーム２を頭部に装着する際に一対の側部４を広げることで、後壁１２の上端を後方に変位させ、後壁１２を前頭部に沿って傾斜させることができる。また、離型性や着け心地に問題が無ければ、フレーム本体６の前部５を、下向きに開口し上端が底部で閉塞された有底筒状としてもよい。さらに、強度に問題が無ければ、フレーム本体６の前部５の底部１３を省略し、前部５を筒状部１６のみで構成してもよい。

また、型開きした後に樹脂成形品４０を押出ピンで押し出して可動型５０から分離する際、樹脂成形品４０のうち、フレーム２の前部５が可動型５０の成形凸部５１に食いついているため、前部５を押出ピンで押し出すことが好ましい。しかし、前部５の筒状部１６（前壁１１及び後壁１２）は薄肉であるため、押出ピンで押圧すると変形する恐れがある。そこで、例えば図１３に示すように、前部５の筒状部１６に柱部１９を設けてもよい。この柱部１９の上面１９ａを押出ピンで押圧することで、前部５の筒状部１６の変形を防止できる。図示例では、前壁１１の後面及び後壁１２の前面に柱部１９を一体に設けている。柱部１９の上端は前壁１１及び後壁１２の上端と面一であり、柱部１９の下端は底部１３に達している。このように柱部１９を設けることで、前部５を補強する効果も得られる。

また、ランナ部４１の構成は上記に限らず、例えば、第一ランナ部４１ａを、フレーム２の一対の側部４を成形する第二キャビティＣ２の後端にゲートを介して連通させてよい。また、第一ランナ部４１ａを、幅方向に対して傾斜させてもよく、例えば、分離痕Ｓ’（スプルーＳ）から斜め後方に延在させてもよい。例えば、分離痕Ｓ’（スプルーＳ）から放射状にランナ部４１（ランナＲ１、Ｒ２）を延在させてもよい。

また、上記の実施形態では、頭部に装着される略Ｕ字形状のフレーム２に、シールド３を直接取り付けた場合を示したが、これに限らず、略Ｕ字形状のフレーム２に、他のフレームを介してシールド３を取り付けてもよい。

１ フェイスシールド
２ フレーム
３ シールド
４ 側部
５ 前部
６ フレーム本体
２０ 取付構造
２１ 突起
２２ シールド固定部
２３ 延在部
４０ 樹脂成形品
４１ ランナ部
４１ａ 第一ランナ部
４１ｂ 第二ランナ部
５０ 可動型（コア型）
６０ 固定型（キャビ型）
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ キャビティ
Ｒ１、Ｒ２ ランナ
Ｓ スプルー
Ｓ’ 分離痕
Ｔ 連通路
Ｐ 中空部

Claims (1)

1. 一対の側部と、前記一対の側部の前端同士を連結し、中空部を有する前部とを一体に備えたフェイスシールド用フレームの成形金型であって、
   前記前部の中空部を成形する成形凸部、及び、ランナ凹部を有するコア型と、前記一対の側部を成形する成形凹部を有するキャビ型とを備え、
   前記コア型と前記キャビ型とを型締めすることにより、前記成形凹部と前記コア型とでキャビティを形成すると共に、前記ランナ凹部と前記キャビ型とで、前記キャビティに樹脂を供給するランナを形成する成形金型。

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