JP3293954B2 - 射出成形用金型 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は射出成形用金型、特に、
射出圧縮成形用金形に係り、自動車のドアパネルやカー
ペット等の内外装品、または、家電製品のケーシング等
の大型面状製品の成形に利用できる。

【０００２】

【背景技術】従来より、表面に表皮面材を一体化させた
積層構造の成形品が知られている。成形品を積層構造に
すれば、表面の表皮面材により良好な外観や優れたクッ
ション性が得られるうえ、表皮面材のみを変更すること
で、製品の表面の質感などを容易に変更できるという利
点がある。このような成形品は、予め金型のキャビティ
内に装着しておいたシートやフィルム等の表皮面材の上
に溶融樹脂を充填することにより成形される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
射出成形金型では、充填される溶融樹脂が高温・高圧で
あるため、金型を完全に閉鎖した状態、あるいは、この
完全閉鎖状態から金型を若干開いた状態（以下、「寸開
状態」という）で金型に溶融樹脂を充填すると、高温・
高圧の溶融樹脂が表皮面材に衝突して表皮面材を溶かす
ので、当該表皮面材を損傷させて成形品の外観を悪化さ
せたり、クッション性を喪失させたりするとういう問題
がある。一方、表皮面材の損傷を防止するために、溶融
樹脂を金型内に充填するにあたり、金型を大きく開いた
状態で溶融樹脂の充填を行い、表皮面材に到達するまで
に溶融樹脂を充分減圧・冷却することが考えられる。し
かし、金型を大きく開いて溶融樹脂を冷却してしまう
と、溶融樹脂は、冷えすぎて流動性が悪化し、成形性が
損なわれるうえ、流動性が悪化した溶融樹脂を強制的に
流動させると、溶融樹脂の表面が波うって表皮面材の表
面にしわ等が発生して成形品の外観が損なわれるという
問題が生じる。

【０００４】また、面積の大きい成形品を得るには、広
いキャビティに溶融樹脂を充填する必要があるが、一点
のゲートで充填可能な面積は広くなく、複数のゲートを
有する金型が利用されることとなる。しかし、各ゲート
間の間隔が広いと、各ゲートから排出された溶融樹脂が
他のゲートから排出された溶融樹脂に出会うまでに冷え
てしまい、冷えた溶融樹脂同士が衝突して発生するしわ
（ウェルドライン）が発生するので、ゲートの設置間隔
を狭くするために、多数のゲートを設ければよいが、ゲ
ートの数を増大させることにより金型がコスト高となる
という問題がある。

【０００５】本発明の目的は、表皮面材を損傷させるこ
となく表皮面材の一体成形が可能となるうえ、大型成形
品の金型のコストを低減可能な射出成形用金型を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、キャビティの
内部に溶融樹脂が充填される射出成形用金型であって、
前記キャビティの表面に沿って平面的に広がる形状を描
くひとつながりのスリット状のゲートと、このゲートか
ら流出する溶融樹脂の流れ方向を前記キャビティの表面
に沿った方向に変える方向転向手段とが設けられ、前記
ゲートは、キャビティの表面に開口された環状のスリッ
トであり、前記ゲートの内部には、当該ゲートを内側部
分および外側部分の二つに仕切って二重構造にする筒状
の筒状部が前記ゲートから突没可能に設けられ、この筒
状部の前記ゲート側の端部には、内側および外側の少な
くとも外側方向に突出する断面楔形状の鍔部が前記方向
転向手段として設けられ、この鍔部により前記ゲートが
開閉可能となっていることを特徴とする。以上におい
て、前記ゲートとしては、キャビティ表面に開口する円
環状、および、星形環状等を描く溝等が採用できる。

【０００７】

【０００８】また、溶融樹脂の表皮となる表皮面材を予
め前記キャビティの表面に沿って装着する場合には、こ
の表皮面材の前記ゲートと対向する部分を冷却するため
の冷却手段を設けることが望ましい。

【０００９】なお、表皮面材としては、塩化ビニルおよ
び発泡ポリプロピレンの積層面材、ＴＰＯおよび発泡ポ
リプロピレンの積層面材、塩化ビニルおよび不織布の積
層面材、植毛された不織布、および、箔膜転写用インク
が印刷されたフィルム等が採用できる。樹脂の基材とし
ては、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレン、
ポリカーボネート等の熱可塑性材料、これらの熱可塑性
材料にタルクまたはガラス繊維を混入した複合材料、お
よび、ポリエステル、エポキシ等の熱硬化性材料等が採
用できる。

【００１０】

【作用】このような本発明では、ゲートをキャビティの
表面に沿って平面方向に広がる形状のひとつながりのス
リット状としたので、金型を寸開状態にしても、溶融樹
脂がキャビティの隅々まで展延され、かつ、溶融樹脂同
士の衝突が防止されるようになるうえ、従来の孔状のゲ
ートを多数設ける場合と異なり、ゲートを一つ設ければ
よいため、金型のコストは高騰することがなくなる。ま
た、完全閉鎖状態あるいは寸開状態の金型に溶融樹脂を
充填しても、方向転向手段により表皮面材の表面に沿っ
た方向に溶融樹脂の流れの方向が変えられるので、溶融
樹脂が表皮面材に衝突することがなくなるうえ、冷却手
段を設ければ、表皮面材が冷却されるようになるので、
当該ゲートの近傍の表皮面材の熱損傷を防止できるよう
になる。 特に、ゲートは、キャビティの表面に開口され
た環状のスリットであり、ゲートの内部には、当該ゲー
トを内側部分および外側部分の二つに仕切って二重構造
にする筒状の筒状部がゲートから突没可能に設けられ、
この筒状部のゲート側の端部には、内側および外側の少
なくとも外側方向に突出する断面楔形状の鍔部が方向転
向手段として設けられ、この鍔部によりゲートが開閉可
能となっている構成としたので、ゲートの両側に均等に
溶融樹脂を充填することができ、これらにより前記目的
が達成される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１〜図３は、本発明の前提となる技術を示して
いる。図１には、その技術で用いる金型10におけるゲー
ト11の近傍が拡大して示されている。金型10は、大型面
状品を射出圧縮成形するための厚さが均一なキャビティ
12を内部に有するものであり、キャビティ12を挟んで二
つの金型部10A, 10Bに分割されている。キャビティ12の
内部には、その表面に予め表皮面材13が装着され、この
表皮面材13の上に溶融樹脂14が充填されるようになって
いる。

【００１２】ゲート11は、キャビティ12の表面に沿って
少なくとも二方向に広がる環状を描くひとつながりのス
リット状のものである。すなわち、ゲート11は、キャビ
ティ12の表面に開口された楕円形の凹部15と、この凹部
15の内部に突没可能に設けられた底面が凹部15に応じた
楕円形の柱状部20との間に形成される楕円形に広がる隙
間である。ゲート11には、図中上方から下方へ延びる主
供給路16により溶融樹脂14が供給されるようになってい
る。ゲート11の内周面には、図２にも示されるように、
環状に形成された分配路17が周方向に沿って設けられて
いる。この分配路17によりゲート11の全体に渡って溶融
樹脂14が供給されるようになっている。ゲート11および
主供給路16を覆う側壁の外側の周面には、電熱帯18が巻
回されており、ゲート11および主供給路16内の溶融樹脂
14が射出成形の途中で冷えて固化しないようになってい
る。

【００１３】柱状部20は、図中下側の周縁に方向転向手
段である断面が略楔形状の鍔部21を突設させたものであ
る。柱状部20には、図中上側の面から突き出た係合部22
が複数設けられている。略楔形状の鍔部21は、通常の楔
形の先端にある鋭角部分を鉛直に切り欠いた台形状の断
面を有したものである。鍔部21の略楔形状の斜辺に沿っ
た平面21A により、ゲート11から流出する溶融樹脂14の
流れ方向を表皮面材13の表面に沿った方向に変えるよう
になっている。係合部22は、先端部23に水平方向に突き
出る突片23A を備えた断面Ｔ字型状のものである。係合
部22の突片23A は、凹部15の図中上方に設けられた空間
であるコイルばね室19に収納されるとともに、同じくこ
のコイルばね室19に収納されたコイルばね24と係合して
いる。コイルばね24は、柱状部20を図中上方に付勢する
ものであり、コイルばね24の付勢力により、柱状部20の
鍔部21でゲート11が閉鎖されるようになっている。ここ
で、コイルばね24の付勢力は、溶融樹脂14をキャビティ
12へ射出させる圧力よりも弱く設定されている。これに
より、溶融樹脂14に射出圧力が加わると、当該射出圧力
は、鍔部21に加わってコイルばね24の付勢力に抗して柱
状部20をゲート11から突出させ、ゲート11を開放するよ
うになっている。

【００１４】柱状部20の内部には、表皮面材13のゲート
11と対向する部分を冷却するための冷却手段である流路
25が設けられている。流路25は、図２において、柱状部
20の右端の上面から左端の上面まで延びたＵ字型状のも
のであり、柱状部20の底面近傍において水平方向に延び
た中間部25Aを有している。流路25の両端には、可撓性
のあるチューブ26がそれぞれ接続されており、これらの
チューブ26により冷却水が循環可能となっている。

【００１５】このような構成において、射出成形にあた
っては、以下のような手順で行う。まず、予め金型10の
キャビティ12の表面に表皮面材13を装着してから、金型
部10A, 10Bの型締めを行い、図３（Ａ）に示されるよう
に、金型10を完全に閉鎖した状態から所定の寸法Ｃだけ
開いた寸開状態にする。なお、寸法Ｃは、0.1 〜 100 m
m の範囲内で適宜設定される。次いで、図示しない射出
装置を駆動して溶融樹脂14をゲート11からキャビティ12
に向かって押し出すとともに、図３（Ｂ）に示されるよ
うに、鍔部21で溶融樹脂14の流れを表皮面材13の表面に
沿った方向に転向するとともに、柱状部20の内部を流れ
る冷却水により柱状部20の底面近傍の溶融樹脂14をその
流動性が失われない程度に冷やし、表皮面材13が溶融し
ないように冷却を行う。これらにより、ゲート11から高
温・高圧の溶融樹脂14を供給しても、ゲート11の近傍に
ある表皮面材13は高温・高圧から保護されるようにな
る。続いて、図３（Ｃ）に示されるように、金型部10A,
10Bの型締めを再開し、型締めによりキャビティ12内の
溶融樹脂14をキャビティ12の隅々まで展延して所望の製
品形状に成形し、冷却後に離型して射出成形を完了す
る。ここで、ゲート11は、キャビティ12の一点に存在し
ているのではなく、キャビティ12の表面に広がるひとつ
づきの環状となっているので、金型10の寸開状態での開
き寸法Ｃが小さくとも、溶融樹脂14をキャビティ12の隅
々まで展延することが可能となり、かつ、溶融樹脂14同
士の衝突が防止されるようになる。

【００１６】前述のような構成では、次のような効果が
得られる。すなわち、ゲート11からキャビティ12へ押し
出される溶融樹脂14を鍔部21で表皮面材13の表面に沿っ
た方向に転向するようにしたので、ゲート11の近傍にあ
る表皮面材13に高温・高圧の溶融樹脂14が衝突しないよ
うになり、溶融樹脂14の衝突による表皮面材13の損傷を
未然に防止でき、表皮面材13を損傷させることなく射出
成形を行うことができる。

【００１７】また、柱状部20の内部に冷却水の流路25を
設け、流路25内を流通する冷却水で柱状部20を冷却する
ようにしたので、ゲート11の近傍にある表皮面材13に高
温・高圧の溶融樹脂14が接触しても、溶融樹脂14の熱に
よる表皮面材13の損傷を未然に防止でき、この点から
も、表皮面材13を損傷させることなく射出成形を行うこ
とができる。

【００１８】さらに、ゲート11をキャビティ12の表面に
広がる環状としたので、金型10を寸開状態にしても、溶
融樹脂14をキャビティ12の隅々まで広く展延でき、か
つ、溶融樹脂14同士の衝突を防止できる。このため、従
来の孔状のゲートを多数設ける場合と異なり、ひとつな
がりのゲート11を一つ設ければよくなるため、金型10の
製作コストは高騰することがなく、金型10を安価で得る
ことができる。

【００１９】また、溶融樹脂14を充填させる圧力により
コイルばね24の付勢力に抗してゲート11を開くようにし
たので、溶融樹脂14が充填完了すると、コイルばね24が
柱状部20がゲート11内に自動的に収納されるので、柱状
部20の動作を制御する必要がなくなり、金型10を型締め
駆動する油圧装置を制御する制御装置を簡単なものとで
きる。

【００２０】次に、上記構成の具体的な効果を以下の実
験例１に基づいて説明する。 〔実験例１〕 本実験例１は、前記構成の金型10と同一構造のテスト金
型を用いて射出成形を行う実験である。本実験例１で
は、縦1000mm×横500mm ×厚さ1.5mm の矩形面状成形品
を成形する。 〔比較例１，２〕 本比較例１，２は、従来技術に基づき前記実験例と同一
の成形品を射出成形しようとする実験である。このうち
比較例１は、金型としてキャビティの中央に従来のホッ
トランナーゲート（商品名プラゲート 斉藤工機（株）
製）を一点設けたものを用いる。一方、比較例２は、金
型としてキャビティに比較例１と同じホットランナーゲ
ート（斉藤工機（株）製）を金型の長手方向に二点設け
たものを用いる。 〔射出条件〕 以上の実験例１および比較例１，２では、射出成形機と
して汎用機を改造した専用の横型射出成形機（スクリュ
ー径 160mm、圧縮力最大 850ｔ）を用い、溶融樹脂の基
材としてポリプロピレン（出光石油化学（株）製 出光
ポリプロＪ−５０５０Ｈ）を用い、表皮面材として表皮
材（共和レザー（株）製 塩化ビニル層0.6mm ＋発泡ポ
リプロピレン層3.0mm からなる積層面材）を用いる。な
お、射出条件は、以下の通りである。 イ. 成形温度 ：１８０ ℃ ロ. 金型温度 ： ４０ ℃ ハ. 射出時間 ： ３ 秒 ニ. 射出圧力 ：１１０ kg/cm²（ゲージ圧） ホ. 冷却時間 ： ４０ 秒 ヘ. 寸開状態の金型の開放寸法Ｃ ： １５ mm ト. 再型締め開始タイミング ：溶融樹脂の充填開始から２．８秒後 チ. 型締め速度 ： １０ mm/ 秒 リ. 型締め時の圧縮荷重 ：１００ ｔ

【００２１】〔結果〕実験例１では、得られた成形品に
は、目視で検査した結果、成形品全体にわたり「しわ」
等の不良箇所を発見できない良好な製品となった。比較
例１では、溶融樹脂の所定の量全部を充填することはで
きず、キャビティの中央に設けたゲートから400mm 以内
の範囲内にのみ溶融樹脂が充填された。比較例２では、
溶融樹脂の所定の量全部を充填することはできたが、得
られた成形品について実験例１と同様に目視で検査する
と、その中央部分にウェルドラインが発生しているう
え、当該中央部分の表面にある表皮面材が窪んでしわが
発生し、得られた成形品は不良品となった。

【００２２】

【００２３】本発明のゲートは、上述した構成に示しよ
うに、キャビティ12の表面に開口された凹部15と、この
凹部15の内部に設けられた柱状部20との間に形成される
環状の隙間の構成とは異なり、図４に示されるように、
キャビティ12の表面に開口された環状に連続する溝状の
ゲート31としたものである。この溝状のゲート31を採用
する場合は、ゲート31の内部にゲート31の平面形状に応
じた平断面形状を有する筒状部32を突没可能に設け、こ
の筒状部32の側壁33の端部に筒状部32の半径方向内側お
よび外側の各々に突出させた断面楔形状の鍔部34, 35を
方向転向手段として採用することができる。このような
方向転向手段によれば、ゲート31の両側に均等に溶融樹
脂14を充填することができる。

【００２４】なお、本発明は前述の実施例に限定される
ものではなく、次に示すような変形などをも含むもので
ある。 すなわち、前記実施例では、柱状部20を全体が移
動されることによりゲート11から突没するものとした
が、柱状部としてはその側壁の端縁部のみがゲートから
突没可能とされたものでもよい。さらに、鍔部21等の方
向転向手段をゲートに押しつけるものとしては、コイル
ばね24等の付勢手段に限らず、油圧シリンダ装置、空気
シリンダ装置、あるいは、電磁プランジャ等の駆動手段
でもよい。

【００２５】また、冷却手段としては、単なるＵ字形状
の流路25に限らず、図５に示されるように、表皮面材13
の表面に沿った部分36A が蛇行している流路36でもよ
く、蛇行する部分36A を設ければ、冷却効率を向上でき
る。なお、前記実施例では、冷却手段を金型10の金型部
10A 側に設けていたが、冷却手段は、冷却手段を金型10
の金型部10B 側に設けてもよい。

【００２６】さらに、方向転向手段としては、断面が台
形となった鍔部21に限らず、図６に示されるように、断
面が単なる三角形状の鍔部37や、図７に示されるよう
に、断面の傾斜辺38が円弧状に曲がった鍔部39でもよ
く、要するに、ゲートから流出する溶融樹脂の流れ方向
を前記表皮面材の表面に沿った方向に変えることができ
る形状であればよい。

【００２７】さらに、ゲートの形状は、楕円を描く環状
のゲート11に限らず、図８に示されるように花形を描く
環状のゲート40でもよく、要するに、溶融樹脂をキャビ
ティの隅々まで広く充填できるように、充分広く展開可
能な形状であればよい。

【００２８】なお、前記実施例で示したゲート等は、必
要に応じて、一つの金型に複数設けたり、従来のゲート
と併用してもよく、これらのゲートの数や組合せ等は、
成形する成形品の大きさや種類によって適宜選択するこ
とができる。

【００２９】

【発明の効果】前述のように本発明によれば、表皮面材
を損傷させることなく一体成形でき、外観等の品質に優
れた成形品を得ることができるうえ、大型薄肉成形品の
金型のコストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の前提となる技術に用いる金型の要部を
示す断面図である。

【図２】図１のS2−S2線における断面図である。

【図３】前記前提となる技術の射出成形の手順を説明す
る図である。

【図４】本発明の一実施例を示す図２に相当する図であ
る。

【図５】本発明の冷却手段に係る変形例を示す断面図で
ある。

【図６】本発明の方向転向手段に係る変形例を示す断面
図である。

【図７】本発明の方向転向手段に係る別の変形例を示す
断面図である。

【図８】本発明のゲートに係る変形例を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

10 射出成形用金型 11 ゲート 12 キャビティ 13 表皮面材 14 溶融樹脂 15 凹部 21,34,37,39 方向転向手段としての鍔部 25,36 冷却手段としての流路 20 柱状部 31,40 環状に連続する溝としてのゲート 32 筒状部 41 Ｘ字形状のゲート

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャビティの内部に溶融樹脂が充填され
   る射出成形用金型であって、 前記キャビティの表面に沿って平面的に広がる形状を描
   くひとつながりのスリット状のゲートと、このゲートか
   ら流出する溶融樹脂の流れ方向を前記キャビティの表面
   に沿った方向に変える方向転向手段とが設けられ、前記ゲートは、キャビティの表面に開口された環状のス
   リットであり、 前記ゲートの内部には、当該ゲートを内側部分および外
   側部分の二つに仕切って二重構造にする筒状の筒状部が
   前記ゲートから突没可能に設けられ、 この筒状部の前記ゲート側の端部には、内側および外側
   の少なくとも外側方向に突出する断面楔形状の鍔部が前
   記方向転向手段として設けられ、この鍔部により前記ゲ
   ートが開閉可能となっている ことを特徴とする射出成形
   用金型。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の射出成形用金型におい
   て、前記溶融樹脂の表皮となる表皮面材が予め前記キャ
   ビティの表面に沿って装着され、かつ、この表皮面材の
   前記ゲートと対向する部分を冷却するための冷却手段が
   備えられていることを特徴とする射出成形用金型。