JP2994580B2 - 射出成形用金型、射出成形装置、および射出成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形用金型、
射出成形装置、および射出成形方法に関し、特に成形品
の片面の転写性（外観）を向上させるための射出成形用
金型、射出成形装置、および射出成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、表面に光沢や模様を持つ成形品
は、一般鋼材、ステンレス鋼などで作製した金型のキャ
ビティ内に溶融樹脂を圧入して該溶融樹脂を所定形状に
すると同時に、キャビティ表面の光沢や模様をその表面
に転写することにより得られている。

【０００３】しかし、このような金属製の金型を用いて
射出成形する場合、成形品表面の光沢や模様に近付ける
ことは容易ではなく、例えば、型表面の状態が不均一に
転写されたり、成形品表面にウエルドマーク、フローマ
ーク等が発生しやすい。

【０００４】これらの転写不良は次のような原因による
ものである。射出成形用金型は、通常、熱伝導性の良好
な金属材料にて形成されているため、このような金型を
使用して射出成形する場合、キャビティ内に充填される
溶融樹脂は型表面と接すると瞬時に、樹脂表面に固化層
が形成される。その上、溶融樹脂の充填工程では型内圧
が低いため、溶融樹脂は型表面に十分に接触しない状態
で、また、ゲート付近の乱流や不整流等により溶融樹脂
表面が不均一な状態で充填が進行すると同時にその表面
に固化層の生成が進む。このため、溶融樹脂の充填が完
了と同時に所定の高圧が付与されたとしても、すでに溶
融樹脂表面には固化層が形成されているために、型表面
は十分には転写されず、また、ウエルドマーク、フロー
マーク等の発生にもつながる。

【０００５】このような原因による転写不良を解消する
射出成形方法として、例えば特開平４−２１１９１２号
公報に記載されているような、転写性の向上を図りたい
キャビティ表面をセラミックス、酸化ジルコニア等の保
温効果のある材質で作製した金型を用いて行なうものが
知られている。

【０００６】この金型によれば、キャビティ内に充填さ
れた高温の溶融樹脂が、キャビティ表面の保温効果のあ
る材質に接触すると、瞬時に当該材質のある表面の温度
が上昇し、溶融樹脂は前記材質のある表面に対して優れ
た濡れ性およびこれによる密着性を発現する。従って、
溶融樹脂表面は型内を流れる流動圧により前記材質のあ
る表面と接触すると瞬時に密着し、該溶融樹脂は前記材
質のある表面を緻密に濡らしながら充填が進行し、充填
が終了する。その結果、充填完了した溶融樹脂に付与さ
れる保持圧が低くても、前記材質のある表面は成形品表
面に精密に転写されることとなる。

【０００７】また、充填された溶融樹脂にて前記材質の
ある表面が瞬時に昇温すると、前記材質のある表面と溶
融樹脂との濡れ性による密着性、および両者の界面の高
温化により、充填樹脂のゲート近辺の乱流や充填中の不
整流は溶融樹脂の充填圧によって瞬時に緩和され、溶融
樹脂は前記材質のある表面と均一に密着される。従っ
て、ウエルドマーク、フローマーク等の発生が防止でき
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来例では、転写性の向上を図りたいキャビティ表面
にセラミックス等を用いているため、成形品表面に光沢
や微細な模様を付与するための加工が困難であり、ほと
んど使用されていないのが実情である。

【０００９】一方、前述したような保温効果のある材質
で作製した金型を用いずに転写性を向上させる方法とし
て、溶融樹脂を高圧で充填して型表面に強く押し付ける
方法や、金型全体を通常の型温以上に高く設定する方法
などがある。

【００１０】ところが前者の方法では、射出成形機が大
型化し、さらに、バリ、ソリ等の欠陥が発生しやすいた
めに、高精度の射出成形機が要求される。また、高圧に
耐えるように金型自体も厚肉にする必要があるため、金
型の製造にコストがかかると共に、高圧充填により成形
品に高い内部応力が残留するために成形品の品質が低下
する。さらには、アルミ製金型、樹脂型などを使用でき
ない。

【００１１】後者の方法では、金型全体を高温に設定し
たことで転写性は向上するが、その反面、冷却（可塑
化）行程に長時間を要し、成形作業効率が著しく低下す
るという問題が生じる。

【００１２】ところで、成形品によっては一面は光沢等
を要求するが他面は取付け寸法のみを保てれば良いもの
が多く存在するが、従来ではこのような片面のみ高転写
性を要求する成形品についても、上述した何れかの方法
で成形しており、効率的でなかった。

【００１３】そこで本発明は、上記従来技術の実情に鑑
み、片面のみ高転写性を要求する成形品において、キャ
ビティ表面を含む金型材質としては従来のものを使用し
たままで、低射出圧で転写性の向上を図ることができ
る、射出成形用金型、射出成形装置、および射出成形方
法を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の、第１発明は、固定側型と可動側型とのパーティング
面における接触面の双方もしくはいずれか一方に溝がキ
ャビティ、スプル、ランナおよびゲート等の樹脂流路の
周縁部を除いて形成されると共に、型閉後に前記キャビ
ティを囲む区域を気密状態にするための密封部材が固設
され、前記キャビティの周縁部にガスベント溝が形成さ
れ、前記周縁部を除く前記密封部材に囲まれた接触面に
孔が穿設され、さらに該孔と連通するガス加圧・吸引口
が設けられた射出成形用金型である。

【００１５】また、第２発明は、前記射出成形用金型を
備えた射出成形装置において、前記固定側型と前記可動
側型との型温度を一定差で設定し、型閉行程から射出・
保圧行程終了までは前記ガス加圧・吸引口よりガスを吸
引して前記キャビティ内を負圧状態にし、冷却行程から
型開行程までは前記ガス加圧・吸引口よりガスを圧送し
て前記キャビティ内を加圧状態にするように制御する制
御部を有することを特徴とする。

【００１６】さらに、第３発明は、転写性の向上を図り
たい側の金型を高温に維持し、その反対側の金型を前記
高温側の金型より１０°〜８０°低い温度に保ち、型閉
行程から射出・保圧行程終了まではキャビティ内を負圧
状態とし、冷却行程から型開行程までは該キャビティ内
を加圧状態とする射出成形方法である。

【００１７】（作用）本発明の射出成形用金型では、固
定側型と可動側型とのパーティング面における接触面の
双方もしくはいずれか一方に溝が設けられたことで、型
閉時に接触面積が減少する結果、パーティング面におけ
る熱伝導率が小さくなり、固定側型と可動側型の温度差
は射出中においても一定に保たれる。また、型閉の際に
は密封部材によりキャビティを囲む区域が、接触面に穿
設した孔とガス加圧・吸引口との連通部分を除いて気密
状態となる。

【００１８】このような金型を用いた射出成形装置で
は、制御部により固定側型と可動側型を一定温度差をも
って設定した状態で、型閉後、キャビティ内に溶融樹脂
の充填が開始され、この時から保圧行程終了まで、ガス
加圧・吸引口および孔よりキャビティの周縁部のガスベ
ント溝を通じてガスを吸引することにより、型閉時の密
封部材により囲まれた区域のキャビティ内が負圧状態と
される。その結果、キャビティに充填される溶融樹脂の
充填性が高まる。これと同時に、例えば固定側型がキャ
ビティを有し、かつ可動側型より高く設定されている場
合、溶融樹脂は高温に維持された、固定側型のキャビテ
ィ表面と接触すると瞬時に密着し、キャビティ表面を緻
密に濡らしながら充填が進行する。一方、低温側となる
キャビティ面と接触する樹脂表面は充填の進行と同時に
冷却されて収縮し始めるので、低温側のキャビティ表面
より離れ、また、高温側のキャビティ表面と溶融樹脂と
の密着力は保圧工程終了に向かい低下してくる。

【００１９】しかし、このように高温側のキャビティ表
面と溶融樹脂との密着性が低下してきても、保圧行程終
了後の冷却行程から型開行程で、ガス加圧・吸引口より
ガスを送りキャビティ内を加圧状態とするので、高温側
のキャビティ表面に対して溶融樹脂の密着力が強まり、
その結果、高転写性の片面を持つ成形品が得られること
になる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００２１】図１は本発明による金型およびこれを備え
た射出成形装置の一実施形態における射出時の概略断面
図、図２は図１に示した装置における成形品取出し時の
状態を示す概略断面図、図３は図１に示すＸ−Ｘ線断面
の矢視図である。

【００２２】本形態の射出成形装置は、例えばピン突出
方式の２枚構成金型を用いて構成される。具体的に図１
及び図２に示すように、キャビティ６を有する固定側型
２は固定側取付板１に取付けられ、コア９を有する可動
側型３は受け板４およびスペーサブロック５を介して可
動側取付板８に取り付けられている。

【００２３】スペーサブロック５には、受け板４および
コア９を貫通してコア表面より突出可能なエジェクタピ
ン１５、受け板４および可動側型３を貫通してスプルに
突出可能なスプルロックピン１４、並びに受け板４およ
び可動側型３を貫通して可動側型３より突出可能なエジ
ェクトリターンピン１６をそれぞれ支持するエジェクタ
プレート７が内設される。そして、エジェクタプレート
７に可動側取付板８と係合するストップピン１７を設け
ることで、エジェクタプレート７が、型閉時の可動側型
３の可動に伴いリターンピン１６が固定側型２に当接し
て押し戻された際に所定の位置で停止するようになって
いる。

【００２４】さらに、図３に示すように、可動側型３と
固定側型２のパーティング面における固定型側の接触面
には、溝２１（例えば、幅５mm×深さ２mm、溝ピッチ１
５mm）が格子状にキャビティ６、スプル１８、ランナ１
９およびゲート２５等の樹脂流路の周縁部２４を除いて
加工され、さらに、型閉後にキャビティ６を気密状態に
する密封部材であるガスケット２０が設けられている。
キャビティ６の周縁部２４にはガスベント溝（不図示）
が形成されている。このガスベント溝はガスの通過は可
能であるが材料の入り込みは不可能である。例えば深さ
は３／１００ｍｍ前後、長さは５ｍｍ前後とされるが、
材料の流動性によりその深さや長さは異なり、低粘度材
料の場合は浅く、高粘度材料の場合は深くする。

【００２５】ガスケット２０に囲まれている中の、溝２
１が形成された面には孔２２ａ、２２ｂが穿設され、孔
２２ａ、２２ｂと連通するガス加圧・吸引口２３ａ、２
３ｂが固定側型２の側面にそれぞれ設けられている。な
お、本例では溝２１を固定型側に設けているが、これに
限られず、可動側型３と固定側型２のパーティング面に
おける接触面の双方もしくはいずれか一方に設けてあれ
ば良い。

【００２６】また、この装置は、型閉行程から射出・保
圧行程終了まではガス加圧・吸引口２３ａ、２３ｂより
ガスを吸引してキャビティ６内を負圧状態にし、冷却行
程から型開行程まではガス加圧・吸引口２３ａ、２３ｂ
よりガスを圧送してキャビティ６内を加圧状態にするよ
うに制御する制御部（不図示）を備える。そして、制御
部は固定側型２と可動側型３とを別個に温度制御し、図
１に示す成形品のＡ面側とＢ面側の成形温度を一定差に
設定している。この設定温度差は射出時（型閉時）にお
いても一定差に保たれている。すなわち、金型構成が上
述したように可動側型３と固定側型２のパーティング面
における接触面の双方もしくはいずれか一方に溝を設け
て、接触面積を減少させたものなので、パーティング面
における熱伝導率が小さくなり、固定側型２と可動側型
３の温度差は射出時（型閉時）でも一定に保たれる。

【００２７】次に、図１乃至図３に基づき、上記構成の
金型を備えた装置による射出成形方法について説明す
る。

【００２８】図１に示す状態、すなわち可動側型３が固
定側型２に向けて移動され、可動側型３と固定側型２と
が型閉された状態で、スプル、ランナ、ゲート等の樹脂
流路を通じてキャビティ６に溶融樹脂を充填し、その後
は、キャビティ６内の溶融樹脂に対して一定時間の保圧
工程とする。さらに、冷却（可塑化）行程を行なった
後、図２に示すように可動側型３を後退させて型を開
き、エジェクタプレート７を可動させることでエジェク
タピン１５を突き上げ、成形品を取り出す。

【００２９】このような成形サイクルで、図２に示した
成形品のＡ面の転写性の向上を狙う場合、固定側型２の
キャビティ６表面の温度は、可動側型３のコア９の温度
よりも高くされる。この時の温度差は上述した溝２１を
設けた金型構成により一定に維持することができる。ま
た、金型に溝２１を設けず、型閉時の温度差を一定に制
御することは可能であるが、溝２１の無いものは型接触
の際に型温の低い側に熱を奪われ易いので、型閉後射出
時まで再び温度制御を行ない設定温度差にする必要が生
じてしまう。従って、型閉から射出時までに時間を要
し、成形作業効率が低下する。しかし本発明に係る金型
ではそのような事が無い。

【００３０】さらに高温側の金型温度は、成形樹脂が結
晶性樹脂の場合は熱変形温度に、非結晶性樹脂の場合は
ガラス転移温度に設定するのが望ましい。また低温側の
金型温度は、成形樹脂に応じて前記高温側の金型温度よ
り１０°〜８０℃低く設定する。例えば、ポリアセター
ルでは高温側は１４０℃、低温側は８０℃、ＡＢＳ樹脂
では高温側は９６℃、低温側は６０℃、ポリカーボネー
トでは高温側は１３０℃、低温側７０℃に型温設定す
る。なお、上記実施例での温度差は材料特性や冷却（可
塑化）時間とのかね合いもあることにより、上記１０°
〜８０°の間で適宜設定することができる。

【００３１】また、型閉、射出、保圧、型開、製品取出
の一連の成形サイクル中、型閉から保圧行程完了まで
は、図３に示したガス加圧・吸引口２３ａ，２３ｂおよ
び孔２２ａ，２２ｂよりキャビティ６の周縁部２４のガ
スベント溝（不図示）を通じてガスを吸引し、型閉時の
ガスケット２０により囲まれた密閉空間にあるキャビテ
ィ６内を負圧状態（例えば、３００〜６００ｍｍＨｇ）
としている。この事により、キャビティ６に充填される
溶融樹脂の充填性が高まると同時に、溶融樹脂は高温に
維持された、キャビティ６表面と接触すると瞬時に密着
し、キャビティ６表面を緻密に濡らしながら充填が進行
する。一方、低温側となるコア９と接触する樹脂表面は
充填の進行と同時に冷却されて収縮し始めるので、コア
９表面より離れ、また、高温側のキャビティ６表面と溶
融樹脂との密着力の低下が保圧工程終了に向かい進行す
る。

【００３２】そこで、保圧工程終了後の冷却行程からは
ガス加圧・吸引口２３ａ，２３ｂよりガスを送りキャビ
ティ６内を加圧状態（例えば、５〜１０Ｋｇ／ｃｍ²）
としている。これにより、高温に維持された、キャビテ
ィ６表面に対して溶融樹脂の密着力が強くなるので、高
転写性の面を持つ成形品を得ることができる。

【００３３】本形態の射出成形方法によれば、図２に示
した成形品のＡ面は美しい外観を持ち、Ｂ面はひけ状態
となるが所定の取付け寸法は維持したものとなる。さら
に、このような成形品は低い射出圧で得られるので、金
型の製造コストが安くでき、また、アルミ製金型や樹脂
型なども使用できる。さらに、冷却行程中にキャビティ
内に密着性向上の為にガスを送っているので、金型を高
温にした事による冷却行程の長時間化を抑えることがで
きる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、固定側型
と可動側型とのパーティング面における接触面の双方も
しくはいずれか一方に溝を設け、かつ、型閉の際には密
封部材によりキャビティを囲む区域を、接触面に穿設し
た孔とガス吸引・加圧口との連通部分を除いて、気密状
態にする構造の射出成形用金型を用い、前記固定側型と
前記可動側型との型温度を一定差で設定し、型閉行程か
ら射出・保圧行程終了までは前記ガス加圧・吸引口より
ガスを吸引して前記キャビティ内を負圧状態にし、冷却
行程から型開行程までは前記ガス加圧・吸引口よりガス
を圧送して前記キャビティ内を加圧状態にするように制
御する制御部を有する射出成形装置および方法とした事
により、樹脂の充填性が高まると同時に、高温にした型
面と溶融樹脂の濡れ性および密着性が発現するため、低
射出圧で済み、高温にした型面に接触する成形品の片面
に対し優れた外観を与えることができる。また、温度が
幾らか低い側の片面と接触する樹脂表面は充填により固
化が始まり収縮するが、射出・保圧行程終了後、冷却
（可塑化）から型開行程にて、高温にした型面に対して
溶融樹脂を加圧しているため、高温にした型面と溶融樹
脂の密着を維持することができる。

【００３５】また本発明は、キャビティ表面を含む金型
材質としては従来のものを使用したままで良いので、光
沢、模様などの加工が容易である。さらに、片面のみ高
転写性を要求する成形品において従来より低い射出圧で
済むので、金型の肉厚を薄くしたり、アルミ製金型や樹
脂型も使用でき、生産性の向上やコスト削減の効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による射出成形用金型およびこれを備え
た射出成形装置の一実施形態における射出時の概略断面
図である。

【図２】図１に示した装置における成形品取出し時の状
態を示す概略断面図である。

【図３】図１に示すＸ−Ｘ線断面の矢視図である。

【符号の説明】

１ 固定側取付板 ２ 固定側型 ３ 可動側型 ４ 受け板 ５ スペーサブロック ６ キャビティ ７ エジェクタプレート ８ 可動側取付板 ９ コア １１ スプルブッシュ １２ ガイドピン １３ ガイドピンブシュ １４ スプルロックピン １５ エジェクタピン １６ リターンピン １７ ストップピン １８ スプル １９ ランナ ２０ ガスケット ２１ 溝 ２２ａ、２２ｂ 孔 ２３ａ、２３ｂ ガス加圧・吸引口 ２４ 周縁部 ２５ ゲート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−3623（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−251416（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−129713（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−129715（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−210644（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−88901（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−249647（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−211912（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/84 B29C 33/00 - 33/76 ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ) ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定側型（２）と可動側型（３）とのパ
   ーティング面における接触面の双方もしくはいずれか一
   方に溝（２１）がキャビティ（６）、スプル（１８）、
   ランナ（１９）およびゲート（２５）等の樹脂流路の周
   縁部（２４）を除いて形成されると共に、型閉後に前記
   キャビティ（６）を囲む区域を気密状態にするための密
   封部材（２０）が固設され、前記キャビティ（６）の周
   縁部（２４）にガスベント溝が形成され、前記周縁部
   （２４）を除く前記密封部材（２０）に囲まれた接触面
   に孔（２２ａ，２２ｂ）が穿設され、さらに該孔（２２
   ａ，２２ｂ）と連通するガス加圧・吸引口（２３ａ，２
   ３ｂ）が設けられた射出成形用金型。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の射出成形用金型を備え
   た射出成形装置において、 前記固定側型（２）と前記可動側型（３）との型温度を
   一定差で設定し、型閉行程から射出・保圧行程終了まで
   は前記ガス加圧・吸引口（２３ａ，２３ｂ）よりガスを
   吸引して前記キャビティ（６）内を負圧状態にし、冷却
   行程から型開行程までは前記ガス加圧・吸引口（２３
   ａ，２３ｂ）よりガスを圧送して前記キャビティ（６）
   内を加圧状態にするように制御する制御部を有すること
   を特徴とする射出成形装置。
3. 【請求項３】 転写性の向上を図りたい側の金型を高温
   に維持し、その反対側の金型を前記高温側の金型より１
   ０°〜８０°低い温度に保ち、型閉行程から射出・保圧
   行程終了まではキャビティ（６）内を負圧状態とし、冷
   却行程から型開行程までは該キャビティ（６）内を加圧
   状態とする射出成形方法。