JP3341275B2 - 成形用金型装置 - Google Patents

成形用金型装置

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JP3341275B2 JP08507096A JP8507096A JP3341275B2 JP 3341275 B2 JP3341275 B2 JP 3341275B2 JP 08507096 A JP08507096 A JP 08507096A JP 8507096 A JP8507096 A JP 8507096A JP 3341275 B2 JP3341275 B2 JP 3341275B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂などの成形用
金型装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば熱可塑性樹脂の射出成形において
は、互いに開閉する固定型および可動型を型閉して、こ
れら固定型および可動型間に製品形状のキャビティを形
成し、固定型内に形成された樹脂通路から前記キャビテ
ィ内に加熱により溶融させた熱可塑性樹脂を充填する。
そして、キャビティ内に充填された樹脂が冷却して固化
した後、型開して成形された製品を取り出す。その際、
冷却が速やかになされるように、固定型および可動型の
内部に形成された冷却水通路に冷却のための水を通すこ
とも一般的に行われている。また、材料である樹脂の無
駄と、成形サイクルの短縮のために、ヒーターによる加
熱によって樹脂通路内の樹脂を常時溶融状態に保つホッ
トランナー式の金型装置も用いられている。
【0003】特に、このようなホットランナー式の金型
装置では、成形時、固定型側で加熱が行われるため、キ
ャビティを形成する金型分割面付近において、固定型側
の温度が可動型側の温度よりも例えば5〜10℃程高くな
る。このように固定型と可動型とで温度差があると、熱
膨張による金型材料の伸びが固定型と可動型とで異なる
ため、固定型と可動型の形状が合わなくなり、両者の凹
凸部が相互に干渉して型閉に支障を生じたり、成形され
る製品にバリが生じるなどのおそれがある。
【0004】前述のような固定型側と可動型側との温度
差を防止するための手段としては、冷却水通路に所定温
度の水を所定量通す温調機を固定型側と可動型側とで別
系統にして、両温調機を別個に制御することも考えられ
る。しかし、このように別系統の温調機を別個に制御す
るのでは、制御が面倒になり、また、設備が大型になる
とともに、コストもかさむ問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
技術では、成形時に固定型と可動型とに温度差がある
と、これら固定型と可動型の形状が合わなくなり、金型
装置の作動不良や成形不良を招く問題があった。これに
対して、冷却水による温調の制御を固定型と可動型とで
別個に行うことにより、固定型と可動型との温度差をな
くすことも考えられるが、この場合は、制御が面倒にな
り、また、設備が大型になるとともに、コストもかさむ
などの問題が生じる。
【0006】本発明は、このような問題点を解決しよう
とするもので、固定型や可動型などの型体間に温度差が
あっても、金型装置の作動不良や成形不良が生じないよ
うにすることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、前記
目的を達成するために、いに開閉し型閉時に相互間に
キャビティを形成する第1の型体および第2の型体を備
え、主面部と、一部が前記主面部の内側に入り込んむと
ともにほとんどが前記主面部の最外側に位置している側
壁部とを有するハーフケースを成形する成形用金型装置
であって、前記第1の型体および第2の型体の開閉方向
は前記主面部と直交する方向に設定されており、前記第
1の型体の内部に、前記キャビティに通じ成形材料であ
る熱可塑性樹脂が加熱により常時溶融状態に保たれる樹
脂通路を形成してなり、前記第1の型体における前記キ
ャビティを形成する部材の材料の熱膨張係数および前記
第2の型体における前記キャビティを形成する部材の材
料の熱膨張係数は、成形時において、第1の型体におけ
る前記キャビティ付近の常温からの温度上昇および該第
1の型体における前記キャビティを形成する部材の材料
の熱膨張係数の積と、前記第2の型体における前記キャ
ビティ付近の常温からの温度上昇および該第2の型体に
おける前記キャビティを形成する部材の材料の熱膨張係
数の積とがほぼ等しくなるように設定したものである。
【0008】成形時、第1の型体の樹脂通路内の熱可塑
性樹脂は、加熱により常時溶融状態に保たれる。その加
熱のために、第1の型体の温度は第2の型体の温度より
も高くなるが、第1の型体の常温からの温度上昇および
この第1の型体の材料の熱膨張係数の積と、第2の型体
の常温からの温度上昇およびこの第2の型体の材料の熱
膨張係数の積とがほぼ等しくなるように、両型体の材料
の熱膨張係数が設定してあることにより、型体の熱膨張
による伸び量はほぼ等しくなる。
【0009】
【発明の実施形態】以下、本発明の一実施例について、
図面を参照しながら説明する。まず、成形用金型装置の
構成を説明する。1は第1の型体である固定型、2は第
2の型体である可動型で、これら固定型1および可動型
2は、図1において図示上下方向に互いに移動して開閉
するものであり、型閉時に複数の製品形状のキャビティ
3を内部に形成するものである。前記固定型1は、固定
側型板4と、この固定側型板4の背面(図示上面)に取
付けられた固定側受け板5,6と、この固定側受け板6
の上面にスペーサブロック7を介して取付けられ射出成
形機の固定側プラテンに取付けられる固定側取付け板8
と、この固定側取付け板8および前記固定側受け板6間
に設けられたマニホールド9となどからなっている。前
記固定側型板4は、枠板11内に、製品の外面をそれぞれ
形成する複数のキャビティ部材12を埋め込んで固定した
ものである。また、前記固定側取付け板8には、ローケ
ートリング13が外面に固定されているとともに、このロ
ーケートリング13の内周側に位置して、射出成形機のノ
ズルが接続されるスプルーブッシュ14が貫通固定されて
おり、このスプルーブッシュ14の内部が樹脂通路である
スプルー15になっている。なお、図示していないが、ス
プルーブッシュ14にはヒーターが設けられている。そし
て、前記スプルーブッシュ14の図示下側先端部がマニホ
ールド9に接続されている。このマニホールド9内に
は、前記スプルー15に連通する樹脂通路であるランナー
16が形成されている。なお、マニホールド9は、ヒータ
ー17を内蔵している。さらに、前記固定側型板4のキャ
ビティ部材12には、各キャビティ3へ開口するゲート21
を有する複数のゲートブッシュ22がそれぞれ埋め込み固
定されている。なお、このゲートブッシュ22とキャビテ
ィ部材12との間には、冷却水通路23が形成されている。
また、キャビティ3を囲んでキャビティ部材12にも、冷
却水通路24が形成されている。
【0010】さらに、前記固定側受け板5,6には、複
数の筒状のバルブケーシング26が貫通状態で固定されて
いる。これらバルブケーシング26の図示下側先端部は、
各ゲートブッシュ22内にそれぞれ嵌合している。各バル
ブケーシング26は、マニホールド9に接続されている
が、内部が前記マニホールド9のランナー16の最終分岐
路をゲート21に連通させる樹脂通路であるスプルー部27
になっている。なお、図示していないが、バルブケーシ
ング26にはヒーターが設けられている。そして、前記各
バルブケーシング26内には、ピン状のバルブ28が図示上
下方向すなわち軸方向へ移動可能に支持されている。こ
れらバルブ28は、マニホールド9を図示上下方向に貫通
して、固定側取付け板8に設けられた複数の油圧シリン
ダー装置29にそれぞれ連結されており、このシリンダー
装置29により駆動されるものである。そして、前記バル
ブ28は、図示下側先端部がゲート21に挿脱自在に嵌合し
てこのゲート21を閉塞するようになっている。
【0011】一方、前記可動型2は、可動側型板31と、
この可動側型板31の背面(図示下面)に取付けられた可
動側受け板32と、この可動側受け板32の下面にスペーサ
ブロック33を介して取付けられ射出成形機の可動側プラ
テンに取付けられる可動側取付け板34となどからなって
いる。これとともに、この可動側取付け板34と前記可動
側受け板32との間には、これらに対して相対的に図示上
下動する突き出し板35が設けられており、この突き出し
板35に突き出しピン36が固定されている。これら突き出
しピン36は、前記可動側受け板32および可動側型板31を
摺動自在に貫通して先端がキャビティ3に臨んで位置す
るものである。なお、前記可動側型板31は、枠板37内
に、製品の内面をそれぞれ形成する複数のコア部材38を
埋め込んで固定したものである。また、キャビティ3を
囲んでコア部材38には、冷却水通路39が形成されてい
る。
【0012】なお、前記固定型1の冷却水通路23,24に
通される冷却水と、可動型2の冷却水通路39に通される
冷却水とは、共通の温調機から供給されるようになって
いる。
【0013】ところで、本実施例の金型装置によって成
形される製品は、マイクロフロッピーディスク(MF
D)のハーフケース41である。このハーフケース41は、
主面部42の周縁部に側壁部43を有している。この側壁部
43は、ほとんどが主面部42の最外側に位置しているが、
一部が主面部42の内側に入り込んでいる。そして、固定
型1および可動型2の開閉方向は主面部42と直交する方
向に設定されており、かつ、固定型1がハーフケース41
の外面を形成し、可動型2がハーフケース41の内面を形
成する。しかし、前記側壁部43が主面部42の内側に入り
込んだ部分においては、図4に示すように、側壁部43の
外面および主面部42の内面を可動型2により形成しなけ
ればならないため、固定型1と可動型2との分割面が他
の部分とは異なることになる。そのため、側壁部43が主
面部42の内側に入り込んだ部分においては、固定型1側
の凸部44に可動型2側の凹部45が嵌まることになる。こ
れらの凸部44と凹部45とは、型閉時に正確に嵌合しなけ
ればならず、そうでなければ、金型装置の作動不良や、
成形されたハーフケース41にバリなどの成形不良が生じ
る。そこで、固定型1および可動型2の形状が確実に合
致するよう、下記のような手段が採られている。
【0014】前記コア部材38を含めた可動型2の材料
は、一般的な炭素鋼からなっている。この炭素鋼の熱膨
張(線膨脹)係数は例えば 117×10-7/℃程度である。
一方、固定型1の材料、特にキャビティ部材12の材料、
さらに必要に応じて枠板11や固定側受け板5,6などの
材料は、クロムやニッケルを比較的多く含有した非ステ
ンレス系の合金鋼からなっている。この合金鋼の熱膨張
係数は例えば97×10-7〜107 ×10-7/℃程度である。
【0015】本金型装置においては、固定型1にある樹
脂通路であるスプルー15、ランナー16およびスプルー部
27内の成形材料である熱可塑性樹脂がヒーター17の加熱
により常時溶融状態に保たれる一方、冷却水通路23,2
4,39による冷却は、固定型1と可動型2とで共通に制
御されるため、成形時、固定型1におけるキャビティ3
付近の温度が可動型2におけるキャビティ3付近の温度
よりも高くなる。これに対して、固定型1におけるキャ
ビティ3を形成する部材(キャビティ部材12など)の材
料の熱膨張係数および可動型2におけるキャビティ3を
形成する部材(コア部材38など)の材料の熱膨張係数
は、成形時において、固定型1におけるキャビティ3付
近の常温からの温度上昇およびキャビティ部材12の材料
の熱膨張係数の積と、可動型2におけるキャビティ3付
近の常温からの温度上昇およびコア部材38の材料の熱膨
張係数の積とがほぼ等しくなるように設定されている。
【0016】例えば、成形時、固定型1におけるキャビ
ティ3付近の常温からの温度上昇が40℃になるととも
に、可動型2におけるキャビティ3付近の常温からの温
度上昇が35℃になり、かつ、キャビティ部材12の材料の
炭素鋼の熱膨張係数が 117×10-7/℃であるならば、コ
ア部材38の材料の合金鋼は、熱膨張係数が約 102×10-7
/℃のものとする。これにより、1mmあたりの伸び量
は、固定型1で、1mm×40℃× 102×10-7/℃=4080×
10-7mm、可動型2で、1mm×35℃× 117×10-7/℃=40
95×10-7mmとなり、ほぼ等しくなる。
【0017】つぎに、本金型装置を用いた成形方法につ
いて説明する。成形時には、まず固定型1と可動型2と
が型閉され、バルブ28がゲート21から抜けてこのゲート
21が開いた後、射出成形機のノズルからスプルー15へ溶
融した熱可塑性樹脂が射出される。この樹脂は、スプル
ー15、ランナー16およびスプルー部27を通って、ゲート
21から固定型1と可動型2との間に形成されたキャビテ
ィ3内に充填される。その後、バルブ28がゲート21に嵌
合してこのゲート21が閉じる。そして、キャビティ3内
に充填された樹脂すなわち成形された製品であるハーフ
ケース41は冷却により固化していく。その際、キャビテ
ィ3の回りの冷却水通路23,24,39を冷却水が通ること
により、キャビティ3内の樹脂の冷却が促進される。そ
して、キャビティ3内のハーフケース41が十分に冷却し
て固化した後、型開が行われる。型開に伴い、ハーフケ
ース41は、まず固定型1から離れ、ついで、突き出しピ
ン36により突き出されて可動型2から離れ。さらにハー
フケース41が取り出された後、再び型閉が行われて、以
上の成形工程が繰り返される。そして、全工程を通じ
て、固定型1のスプルー15、ランナー16およびスプルー
部27内の樹脂は、加熱により常時溶融状態に保たれる。
【0018】このように、固定型1では、スプルー15、
ランナー16およびスプルー部27付近で加熱が行われ、一
方、冷却水による冷却は、固定型1と可動型2とで共通
であるため、成形時、固定型1の温度は可動型2の温度
よりも高くなる。しかし、前述のように、成形時におけ
る常温状態からの伸び量が固定型1と可動型2とでほぼ
等しくなるように、固定型1の材料および可動型2の材
料の熱膨張係数が設定されているので、常温状態におい
て設計、製作された固定型1および可動型2は、成形時
においても、型閉時に嵌合すべき凹部44や凸部45などの
形状が互いに確実に合う。したがって、金型装置の作動
不良や、ハーフケース41におけるバリの発生などの成形
不良が生じない。
【0019】しかも、冷却水による温調によって固定型
1の温度と可動型2の温度とを等しくする必要がないの
で、温調制御が面倒にならず、また、温調のための設備
の大型化、コストアップも避けられる。
【0020】さらに、固定型1の材料として用いている
前記合金鋼には、剛性が高いという利点もある。
【0021】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば
定型および可動型の材料も、前記実施例のものに限ら
ない。さらに、前記実施例の金型装置では、冷却のため
に水を用いたが、水以外の流体を用いることもできる。
【0022】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、成形時におけ
る各型体の温度に応じて各型体の材料の熱膨張係数を変
えることにより、成形時における各型体の熱膨張による
伸び量をほぼ等しくするので、型体間に温度差があるに
もかかわらず、金型装置の作動不良や成形不良を防止で
きる。しかも、例えば冷却水による温調によって型体の
温度を等しくする必要がないので、温調制御が面倒にな
らず、また、温調のための設備の大型化、コストアップ
も避けられる。
【0023】請求項1の発明によれば、第1の型体の内
部に、成形材料である熱可塑性樹脂が加熱により常時溶
融状態に保たれる樹脂通路を形成してあるのに対して、
成形時における第1の型体の温度およびこの第1の型体
の材料の熱膨張係数の積と、成形時における第2の型体
の温度およびこの第2の型体の材料の熱膨張係数の積と
がほぼ等しくなるように、両型体の材料の熱膨張係数を
設定したので、第1の型体の温度が第2の型体の温度よ
りも高くなるにもかかわらず、金型装置の作動不良や成
形不良を防止できる。しかも、例えば冷却水による温調
によって型体の温度を等しくする必要がないので、温調
制御が面倒にならず、また、温調のための設備の大型
化、コストアップも避けられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の射出成形用金型装置の一実施例を示す
断面図である。
【図2】同上固定型の分割面の正面図である。
【図3】同上可動型の分割面の正面図である。
【図4】同上一部の拡大断面図である。
【符号の説明】
1 固定型(第1の型体) 2 可動型(第2の型体) 3 キャビティ 15 スプルー 16 ランナー 27 スプルー部41 ハーフケース 42 主面部 43 側壁部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−20313(JP,A) 特開 平7−1582(JP,A) 実開 昭59−26324(JP,U) 実開 昭63−106620(JP,U) (社)日本合成樹脂技術協会,プラス チック金型ハンドブック,日刊工業新聞 社,1989年6月30日,p227−229,459, 460 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 45/00 - 45/84 B29C 33/00 - 33/76

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 いに開閉し型閉時に相互間にキャビテ
    ィを形成する第1の型体および第2の型体を備え、主面
    部と、一部が前記主面部の内側に入り込んむとともにほ
    とんどが前記主面部の最外側に位置している側壁部とを
    有するハーフケースを成形する成形用金型装置であっ
    て、前記第1の型体および第2の型体の開閉方向は前記
    主面部と直交する方向に設定されており、前記第1の型
    体の内部に、前記キャビティに通じ成形材料である熱可
    塑性樹脂が加熱により常時溶融状態に保たれる樹脂通路
    を形成してなり、前記第1の型体における前記キャビテ
    ィを形成する部材の材料の熱膨張係数および前記第2の
    型体における前記キャビティを形成する部材の材料の熱
    膨張係数は、成形時において、第1の型体における前記
    キャビティ付近の常温からの温度上昇および該第1の型
    体における前記キャビティを形成する部材の材料の熱膨
    張係数の積と、前記第2の型体における前記キャビティ
    付近の常温からの温度上昇および該第2の型体における
    前記キャビティを形成する部材の材料の熱膨張係数の積
    とがほぼ等しくなるように設定したことを特徴とする成
    形用金型装置。
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