JP3802169B2 - 射出成形金型によるゴムの成形方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ゴムを成形材料とする射出成形に用いて好適な射出成形金型によるゴムの成形方法に関し、とくには、射出ノズルから射出されてランナを通過するゴムの、局部的な極端な自己発熱を有効に抑制するとともに、そのゴムの温度分布を十分均一ならしめ、かつ平均温度を有効に高めるものである。
【０００２】
【従来の技術】
射出ノズルに連通するスプルと、キャビティに連通するゲートと、スプルとゲートとの連通をもたらすランナとを具える射出成形金型の、従来の一般的なランナとしては、横断面形状をほぼ台形状、円形状としたものの他、上端が直線的に閉止された半円状、Ｕ字状としたもの等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなランナを有する射出成形金型を用いて、たとえばゴムの射出成形を行う場合にあっては、成形金型のキャビティ内へ注入されたゴムの、そのキャビティ内での加硫時間を短縮することが、成形品の生産能率を高め、成形品コストを低減させる上で極めて有効である。
【０００４】
そこで、かかる目的の下で、射出圧力を高めて射出速度を増大させ、それによってランナを通過するゴムの自己発熱を促進させて注入ゴムそれ自体の温度上昇を図り、その結果として、加硫に要する時間を短縮することが提案されているが、上述したような断面形状を有する従来のランナによってこれを行った場合には、現実には、キャビティ内へ注入されたゴム中に高温部分と低温部分とが分散して混在することに加え、それらの両部分の温度差が相当大きく、たとえば３０℃以上にもなるため、低温部分の温度に基づいて決定される加硫所要時間を所期したほどには短縮することができないという問題があった。
【０００５】
しかも、上述したような相当大きな温度差の下で、低温部分の温度を基準として加硫を行った場合には、注入ゴムの高温部分が過加硫となっていわゆる焼けを生じ、それが成形品の品質、性能等を著しく低下させるという問題もあった。
【０００６】
そこで、キャビティへの注入ゴム内での、大きな温度差の発生原因について調べたところ、射出ノズルによって射出された、成形材料としてのゴムを従来構造のランナに通過させた場合には、そのランナ内でのゴムの流速が、図６（ａ）に流速分布を示すように、ランナの中心部においてとくに大きくなって、それの自己発熱に起因する温度上昇が、図６（ｂ）に温度分布を示すように、ランナ周壁によって大きな摩擦力を受けるランナ周壁近傍部分においてとくに高くなる一方、ランナ中心部における温度上昇は極めてわずかであることによって、キャビティへの注入ゴム内に大きな温度差を生じ、その上、その注入ゴムが、キャビティへの注入によっても十分に攪拌混合されないことに起因して、上述のような大きなキャビティ内温度差が発生することが明らかとなった。
【０００７】
この発明は、従来技術が抱える問題点を、これらのことを考慮に入れて解決したものであり、この発明の目的は、キャビティ内へ注入される成形材料の、局部的な極端な自己発熱を有効に抑制するとともに、その成形材料の内部温度分布を十分均一ならしめ、併せて、平均温度を有効に上昇させることにより、焼け等の発生のおそれなしに、加硫時間等を効果的に短縮することができる加硫成形金型を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の、射出成形金型によるゴムの成形方法は、射出ノズルに連通するスプル、各キャビティに連通するゲートおよび、それらの両者を接続する各一本のランナを具え、ランナ内へ突出してそれの長さ方向の一部もしくはほぼ全長にわたって延びる突条を設けた射出成形金型によってゴムを成形するに当って、ゴムを、ランナ周壁および突条周面との摩擦によって自己発熱させて、流動するゴムの厚みの、突条による低減下で、ゴムの各部の温度を均一化するとともに、それの平均温度を高めて後、キャビティ内へ注入されたゴムを、そのキャビティ内で加硫するにある。
【０００９】
この成形方法では、ランナを通過するゴムの流動がランナの画成に必須のランナ周壁との摩擦だけではなく、流路内に突設した突条の周面との摩擦によってもまた制限されることになって、流動速度それ自体が低減されることから、ゴムの局部的な極端な発熱が有効に防止されることになる他、ゴムが、ランナ周壁および突条の両者の作用下にて、より大きな体積部分にわたって自己発熱されることになり、しかも、流動するゴムの厚みを突条によって低減させることで、自己発熱によって発生した熱の、ゴム内部への伝熱効率を高めて、ゴムの各部の温度を十分に均一化し、併せて、それの平均温度を有効に高めることができるので、キャビティ内へ注入されたゴムをそこで加硫等するに当たって、加硫時間を所期した通りに短縮してなお、ゴムへの部分的な過加硫等の発生のおそれを十分に取り除くことができる。
なお、この方法の実施に用いる射出成形金型では、突条を、ランナの全長にわたって延在させることが、上述した効果を一層高める上で好ましい。
【００１０】
そして、より好ましくは、ランナの横断面積をスプルからゲートに向けて次第に減少させて、ランナ内を流動するゴムの流速を下流側に向けて次第に速くすることにより、ランナに迂曲部分その他の、流速の低下が余儀なくされる部分が存在する場合であっても、自己発熱されたゴムへの、その部分での滞留、流速低下等に起因するランナ内加硫、焼け等の発生を有効に防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施の形態を図面に示すところに基づいて説明する。
図１はこの発明に係る方法の実施に用いる射出成型金型の実施形態を示す縦断面図である。
図中１および２はそれぞれ、射出成形金型の上型および下型を示し、上型１は、固定型板３と、この固定型板３に対して一定量だけ下降変位することができる可動型板４とからなる。
【００１２】
ここで、上型１の固定型板３には、そこに押圧される射出ノズル５に連通するスプル６を、固定型板３の厚さ方向に延在させて設け、また、固定型板３と可動型板４との間に、図では固定型板３の削り込みによって、スプル６から放射状に延びるそれぞれのランナ７を形成し、さらに、可動型板４に、それの厚み方向に延在して、ランナ７の先端を、下型２に形成したキャビティ８に連通させるゲート９を設ける。
【００１３】
図２はこのように形成してなるスプル６、ランナ７およびゲート９の相対関係を示す、図１のII-II 線に沿う断面図であり、射出ノズル５によってスプル６へ射出された成形材料としてのゴムは、それぞれのランナ７およびゲート９を経て、それぞれのキャビティ８へ注入される。
【００１４】
またこの成形金型では、それぞれのランナ７に、その内側へ突出して、それの長さ方向に延在する突条１０を、それの少なくとも一部、好ましくはほぼ全長にわたって設けてなり、より好ましくは、ランナ７の横断面積を、スプル６からゲート９に向けて次第に減少させてなる。
【００１５】
なおここにおけるランナ７は、図３に横断面図で示すように、固定型板３に設けた条溝１１と、可動型板４の割り面１２と、その可動型板４に突設されて条溝１１内に入り込む突条１０とで画成される空間部からなり、そのランナ７の横断面形状は、倒立させて位置させたほぼみぞ形鋼断面形状をなす。
【００１６】
ここで、突条１０は、可動型板４からの削り出しの他、所要の形状に別体形成した棒材の、可動型板４への固定もしくは固着によって構成することができる。
【００１７】
そしてまた、ランナ７の、スプル６からゲート９に向けての横断面積の漸次の減少は、条溝１１の断面積をゲート９に向けて次第に減少させることおよび、突条１０の断面積をゲート９に向けて次第に増加させることの少なくとも一方によって実現することができる。
【００１８】
以上のように構成してなる射出成形金型において、射出ノズル５から射出されてランナ７を通過するゴムの流動は、ランナ周壁、いいかえれば条溝周壁１１ａおよび、条溝１１内へ入り込ませた突条１０の周面１０ａのそれぞれによる抵抗を受けることになるため、ランナ７内でのそれの流速は、図４（ａ）に流速分布を示すように、突条周面１０ａと条溝周壁１１ａとの中央部位置を含むその近傍部分にて最も速くなり、また、その部分での最大流速が、図６（ａ）に示す従来技術における最大流速よりはるかに小さくなり、それ故に、ゴムの自己発熱に起因する温度分布は図４（ｂ）に示すようになって、条溝周壁１１ａおよび突条周面１０ａのそれぞれの近傍部分での発熱温度が最も高く、それらの間での発熱温度が最も低くなる他、それらの両発熱温度の温度差が、図６（ｂ）に示す従来技術のそれよりはるかに小さくなる。
【００１９】
従ってここでは、ゴムの、キャビティ８への注入に当たって、それに、従来技術ほどに大きな温度差が生じるのを十分に防止することができ、しかも、ゴムの厚さを、突条１０の存在によって実質的に低減できることに加えて、ゴムの局部的な自己発熱によるそれの極端な温度上昇に起因して生じる、固定および可動型板３，４への多量の熱伝達を有効に防止できることに基づき、自己発熱によって発生した熱の、その厚み中心部への伝熱効率を高めて、ゴム各部の温度分布を十分均一なものとすることができ、その上、ゴム全体の平均温度を従来技術に比して効果的に高めることができる。
【００２０】
なお、上述したところに加えて、ランナ７の横断面積を、スプル６からゲート９に向けて次第に減少させた場合には、ゴムの下流側に向けての次第の増速に基づき、十分に自己発熱されて高温となったそのゴムの、ランナ７内での加硫、そこへの焼けの発生等を有効に防止することができる。
【００２１】
ちなみに、射出ノズル５から射出されて、キャビティ８に注入された成形材料としてのゴムの温度分布を同一射出速度の下で測定したところ、従来構造のランナを用いた場合の最大温度差は６０℃であるに対し、上述したランナ構造では、その最大温度差が１０℃であった。
【００２２】
よって、ランナ７に、その内側へ突出する突条１０を設けてなるこの金型構造によれば、キャビティ内のゴムの、加硫等の熱処理時間を効果的に短縮してなお、そのゴムへの焼け等の発生を十分に防止することができる。
【００２３】
図５は、ランナ７の横断面形状の他の形態を示す図である。
図５（ａ）は、可動型板４に条溝１１を、固定型板３に突条１０をそれぞれ設けることによって、ランナ７の形状を、図３に示すそれの丁度逆となる形状としたものであり、図５（ｂ）は、可動型板４および固定型板３のそれぞれに設けた条溝１１および突条１０をともに半円形の断面形状としたものである。
【００２４】
また図５（ｃ）は、条溝１１を、それの底部に向けて溝幅を減じる方向に傾斜するテーパ側壁１１ｂと、弧状をなす底壁１１ｃとで構成するとともに、突条１０を、その条溝１１の輪部と実質的に相似形状に構成することによってランナ７を区画したものであり、そして図５（ｄ）は、固定型板３に半円形状の条溝１１を設けてとともに、可動型板４に、その条溝１１と整合する弧状条溝１２と、この弧状条溝１２の底部から突出して条溝１１内へ入り込む、ほぼ倒立Ｕ字状の突条１０とを設けることでランナ７を画成したものである。
【００２５】
図示のこれらのいずれのランナ７も、条溝１１もしくは条溝１１，１２内へ突出する突条１０を有することから、図３で述べたランナ７と全く同様の作用効果をもたらすことができる。
【００２６】
ところで、図５（ａ）〜（ｃ）に示すランナのように、突条１０と条溝１１とを別個の型板に設けることに代えて、それらの突条１０および条溝１１の双方をともに同一の型板に設けることもでき、この場合の、条溝１１に対する突条１０の突出方向は所要に応じて適宜に選択することができる。
【００２７】
【発明の効果】
かくして、この発明によれば、とくには、ランナに、その内側へ突出する突条を設けて、そこを通過するゴムの、局部的な極端な自己発熱を十分に防止するとともに、温度分布を均一化し、併せて平均温度の上昇をもたらすことにより、ゴムへの焼け等の発生のおそれなしに、加硫等の熱処理時間を効果的に短縮することができる。
【００２８】
またここでランナの横断面積を下流側に向けて次第に減少させて、ランナ内を流動するゴムの流速を下流側に向けて次第に速くした場合にはランナ内でのゴムの加硫、そこへの焼けの発生等のおそれをより十分に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施に用いる射出成形金型の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】 それぞれの流路の相対関係を示す横断面図である。
【図３】 ランナの横断面形状を示す図である。
【図４】 ランナ内でのゴムの流速分布および温度分布を示す図である。
【図５】 ランナの横断面形状の他の形態を示す図である。
【図６】 従来の流速分布および温度分布を示す図である。
【符号の説明】
１ 上型
２ 下型
３ 固定型板
４ 可動型板
５ 射出ノズル
６ スプル
７ ランナ
８ キャビティ
９ ゲート
10 突条
10ａ 突条周面
11 条溝
11ａ 条溝周壁

Claims (2)

1. 射出ノズルに連通するスプルと、各キャビティに連通するゲートと、スプルとゲートとの連通をもたらす各一本のランナとを具え、前記ランナ内へ突出してそれの長さ方向に延びる突条を設けてなる射出成形金型によるゴムの成形方法であって、
   ゴムを、ランナ周壁および突条周面との摩擦によって自己発熱させて、流動するゴムの厚みの、突条による低減下で、ゴムの各部の温度を均一化するとともに、それの平均温度を高めて後、キャビティ内へ注入されたゴムを、そのキャビティ内で加硫するゴムの成形方法。
2. 前記ランナの横断面積を、スプルからゲートに向けて次第に減少させて、ランナ内を流動するゴムの流速を下流側に向けて次第に速くする請求項１に記載のゴムの成形方法。

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