JP4034996B2 - Molding method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成樹脂の成形方法に関し、特に、キャビティ表面を交互に加熱および冷却して成形するヒートサイクル法に適した合成樹脂成形用金型の温度制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂の射出成形において溶融樹脂を金型のキャビティに充填する際に金型温度を高くしておくと、樹脂の流動性が良いのでキャビティ表面の転写が良好でありウェルドラインが目立たないことから、溶融樹脂をキャビティに充填する間だけキャビティ表面を加熱するヒートサイクル法が実用化されている。
【0003】
本出願人は、先に特願平11−375069号(特開2001−18229号)によって、図1に示すような、ヒートサイクル成形法が適用される合成樹脂成形用金型装置を提案している。
【0004】
この合成樹脂成形用金型装置は、母型21と、その内部に組み込まれている入れ子22とからなる。この入れ子22にキャビティ表面23が形成され、キャビティ表面23の近傍には、加熱媒体と冷却媒体とが交互に繰り返して流入される水管24が設けられている。入れ子22と母型21の間には、空気や熱伝導率の低い材料からなる断熱層25が設けられている。
【0005】
この金型装置を用いてヒートサイクル成形法を行うと、成形品の周囲にバリが出やすい傾向がある。バリは、固定側金型と可動側金型の入れ子が接触する、いわゆるパーティングラインにおいて、樹脂が両入れ子22の接触面間に侵入して固化することにより生じる。さらに、後述する図2,3に示す構成のようにキャビティ13内にピン14が立っている入れ子17を用いて成形される、窓部のある成形品には、成形品の周囲のみならず窓部にもバリが目立つ。すなわち、窓部を有する成形品を成形するためには、キャビティ13内部にピン14が立っている入れ子17を用いるが、樹脂が、ピン14の先端部と、それに相対する入れ子2のキャビティ面との間に侵入して固化することにより、窓部の内側にバリが生じる。
【0006】
一般的に、キャビティ温度を低温一定に保ちながら樹脂の充填を行う通常成形法では、入れ子自体の温度が低いことと、入れ子に形成されたキャビティ内を流動する樹脂の先端部分が冷えて粘度が高いことから、パーティングラインに到達した樹脂が両入れ子の接触面間に侵入しにくく、バリは生じにくい。ところが、前記したヒートサイクル成形法では、樹脂の充填時にキャビティ表面温度を上げている(例えば樹脂充填時の温度は120℃程度)ことと、そのキャビティ内を流動する樹脂の先端部分が冷えにくく粘度が低いことから、パーティングラインに到達した樹脂が両入れ子の接触面間に侵入しやすい。このような理由で、ヒートサイクル成形法では、通常成形法に比べてバリが生じやすい。
【0007】
通常、射出成形法においてバリの発生を防止するためには、パーティングラインにおける両入れ子の接触圧を高めることが有効であり、型閉力の大きい成形機を用いて接触圧を高めることや、同じ型閉力の成形機であっても、パーティングラインにおける両入れ子の接触面積を小さくすることによって接触圧を高めることが行われている。例えば、後述する図3に示す構成では、成形品の外周にあたるキャビティ周縁部15をその外側の部分16よりも高く形成しているため、それに相対する入れ子2と当接するのはこのキャビティ周縁部15とピン14のみになり接触面積が小さく、したがって接触圧が高く、樹脂が接触面間に侵入してバリを生じる可能性が低くなる。しかし、この構成のみでは、前記した通り、成形品の周囲のみならず、窓部の内側にもバリが生じる可能性がある。そこで、成形品の周囲に比べて窓部の内側にバリが目立つような場合には、窓部を形成するためのピン14をキャビティ周縁部15より高くして、ピン14の接触圧をより高くすることにより、窓部の内側のバリを防止する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
バリが発生する場合には、前記した通りキャビティ周縁部やピンの接触圧を高くしてバリを防止している。ところが、成形品の形状によっては、固定側金型と可動側金型の少なくとも一方において、母型に装着される入れ子を複数に分割した構成にしなければならない場合があり、このように入れ子を複数に分割した構成の金型において、バリの発生が防止できない事態が生じた。その状況について、図2,3を参照して具体的に説明する。
【0009】
図2は、一度に2個の製品を成形する金型装置の可動側金型の平面図であり、図3は図2のA−A’線に沿って切断した断面図である。図2,3に示す金型装置では、固定側金型の母型1に装着される入れ子2は分割されておらず、可動側金型の母型3に装着される入れ子17のみが分割された構成になっている。可動側金型の入れ子17は、細かく分割された各入れ子4〜12により構成され、樹脂が充填されて成形品を成形するキャビティ13と、キャビティ内に立っている、成形品の窓部を形成するピン14を有している。
【0010】
このような構成の金型装置において、まず、窓部を成形するためのピン14と、キャビティ外の入れ子全体の高さを同じにして成形したところ、成形品の周囲のみならず窓部にもバリが生じた。前記した通り、入れ子17の全接触面積を少なくして接触圧を高めるために、入れ子17の接触面の大部分を削って、キャビティ周縁部15がその外側の部分16よりも高くなるようにすると、成形品周囲のバリは少なくなったが、窓部の内側のバリが相変わらず多かった。そこで、窓部を形成するピン14を、キャビティ周縁部15よりも相対的に高くなるようにしたところ、窓部の内側のバリはなくなったが、成形品周囲のバリが再びひどくなった。これに対して、窓部のピン14を僅かに削ったところ、製品周囲のバリが減ったが窓部のバリが再びひどくなった。
【0011】
このように、キャビティ周縁部15とピン14の高さと、成形品の周囲と窓部の内側のバリの発生状況とが相関関係にあり、また、細かく観察すると、成形品周囲のバリも、各入れ子4〜12ごとに微妙に発生状況が異なる。従って、成形品周囲のバリも窓部の内側のバリも全く発生しなくなるように、最適なキャビティ周縁部15の高さとピン14の高さを見出すことは非常に困難であり、また、機械加工による接触面の高さ調整の精度や作業性の問題から、各入れ子4〜12の接触面の高さ調整は容易ではなかった。実際には、各入れ子4〜12のそれぞれの接触面の高さの微調整の必要性を認識しながらも、作業能率等を考慮すると、不十分な調整しか行われていない中途半端な状態のままで生産を開始せざるを得なかった。また、成形品の生産中に、成形装置や作業条件を変えていなくても時間の経過につれてバリの発生状況が変わることがあったが、時間の経過に伴うバリの発生状況の変化に逐一対応して各入れ子4〜12の接触面の高さ調整を行うことはできず、一度調整したら変更することは困難であり、特に、一旦低く削った接触面を再び高くなるように加工することはできない。
【0012】
そこで、本発明の目的は、特にヒートサイクル法を行う場合に、入れ子が複数に分割された構成であっても、各部分でバリが発生することを防止でき、しかも生産工程中にもバリの発生を防ぐための微調整を適宜行うことができる成形方法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は、可動型金型と固定側金型の少なくとも一方の母型に装着される入れ子が複数に分割されている金型装置を用いて、窓部を有する成形品を製造する成形方法において、同一の母型に装着された複数の前記入れ子を、複数の温度制御系統に分け、各温度制御系統ごとに独立して温度制御し、複数の入れ子のうち、窓部を形成するためのピンを有する入れ子を、樹脂充填時に、他の入れ子とは温度を異ならせるところにある。それぞれの入れ子は、一定温度に保たれるか、あるいはヒートサイクル法によりそのキャビティ表面温度が上下される。
【0014】
可動型金型と固定側金型のいずれか一方の母型に装着される入れ子のみが複数に分割されており前記した方法で温度制御されている場合、他方の金型の母型には、分割されていない単一の入れ子が装着されてもよい。その場合、他方の金型の単一の入れ子は、一定温度に保たれても、ヒートサイクル法によりそのキャビティ表面温度が上下されてもよい。
【0015】
また、可動型金型および固定側金型の両方の母型に装着される入れ子がそれぞれ複数に分割されている場合には、両方の金型の入れ子がいずれも、前記した方法で温度制御されてもよい。あるいは、いずれか一方の金型の入れ子のみが前記した方法で温度制御され、他方の金型の複数の入れ子は全て同じように温度制御されてもよい。後者の場合、他方の金型の複数の入れ子は、一定温度に保たれても、ヒートサイクル成形法によりそのキャビティ表面温度が上下されてもよい。
【0016】
【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。
【0017】
本実施形態の金型装置は、図2,3に示す従来の金型装置と同様である。一度に2個の成形品を成形する金型装置であり、固定側金型の母型1に装着される入れ子2は分割されておらず、可動側金型の母型3に装着される入れ子17のみが分割されている。なお、本実施形態の金型装置の断面図は図4に示されており、その可動側金型の平面図は、図2と実質的に同じ図面になるためここでは省略し、以下、図2と図4を参照しながら説明を行う。
【0018】
細かく分割された各入れ子4〜12により構成されている可動側金型の入れ子17は、キャビティ13と、キャビティ内に立っているピン14を有している。そして、接触圧を大きくするために、キャビティ周縁部15がその外側の部分16よりも高くなっている。各入れ子4〜12と母型3との間には、凹部に保持されている空気層などの熱伝導率の低い断熱層19が設けられている。この断熱層19は、各入れ子4〜12と母型3との間の熱の移動や温度差の影響を低減するものである。
【0019】
この各入れ子4〜12にはそれぞれ水管18a〜18eが設けられている。各入れ子に対応する水管18a〜18eは、互いに連通してはおらず、別々の循環流路を構成している。水管18a〜18eは、全て異なる流体供給源に接続されてそれぞれ循環流路を構成していてもよいが、水管18a〜18eがいくつか(少なくとも2つ)のグループ(温度制御系統)に分かれ、各グループごとに(各温度制御系統ごとに)流体供給源に接続されて循環流路を構成していてもよい。また、図4では、便宜上18a〜18eの5系統の水管が示されているが、入れ子17の分割数やその形状や配置などに応じて、任意の数および配置の水管を形成することができる。場合によっては、必ずしも、複数に分割された入れ子4〜12の全てに水管が設けられていなくてもよい。ただし、本発明では、入れ子4〜12の全てに同一系統の(同一の循環流路を構成する)水管が設けられることはない。
【0020】
本実施形態では、各水管18a〜18eに過熱蒸気、飽和蒸気、加圧水、熱水、温水、冷水などの流体を流入することによって、各入れ子4〜12の温度を制御しており、入れ子4〜12のうちの少なくとも1つ(例えば入れ子5,7)を、その他の入れ子(例えば入れ子4,6,8〜12)に対して独立して温度制御する。すなわち、入れ子4〜12のうちの少なくとも1つ(例えば入れ子5,7)に設けられた水管と、その他の入れ子(例えば入れ子4,6,8〜12)に設けられた水管とには、温度が異なる流体を流入する。なお、ここで言う「温度が異なる流体」とは、同一種類の流体で温度の異なるもの(例えば、高温の飽和蒸気と低温の飽和蒸気)であってもよく、あるいは、異なる種類の流体で温度が異なるもの(例えば、飽和蒸気と温水)であってもよい。
【0021】
温度制御は、図示しないが各入れ子4〜12内に配設されている温度計を参照しつつ、各入れ子4〜12の温度差を微調整するように行われる。例えば、前記の通り、入れ子5,7と、その他の入れ子4,6,8〜12との温度差を調整し、さらに、必要ならば、キャビティ13の周囲の入れ子4,6,8〜12の相互の温度差も微調整する。これにより、各入れ子が伸縮し、ピン14とキャビティ周縁部15各部の高さを微調整したのと同じ効果が得られ、成形品の周囲および窓部の内側のいずれにもおいてもバリの発生を抑えることができる。
【0022】
従来のようにキャビティ周縁部15やピン14などの各部の高さを機械加工により調整する場合には、試行錯誤的に微調整することは極めて困難であり、特に、一旦低く削ってしまった後で元に戻すことは不可能である。また、一旦金型装置を分解して各入れ子毎に機械加工を施す必要がある。従って、成形工程中に、経時的な温度上昇などの環境変化が生じてバリの発生状況が変化したとしても、臨機応変に対応することはできない。
【0023】
これに対し、本発明では、水管18a〜18eに流入する流体の温度を調整することにより、各入れ子4〜12の温度を微調整することが容易に可逆的に行えるため、成形工程中にバリの発生状況を確認しながら適宜に微調整することができ、時間の経過につれてバリの発生状況が変わることが防げる。これによると、従来の機械加工による接触面の高さの調整と異なり、金型装置を分解することなく、より細やかな微調整が極めて容易に行える。大量生産前に試験的な成形を行って、バリの発生を最も抑えられる各入れ子4〜12の温度をそれぞれ決定し、その温度に各入れ子4〜12を保持して生産を行うことが好ましく、生産中にもバリの発生状況を監視しながら、各入れ子4〜12の温度を適宜微調整することがより好ましい。
【0024】
なお、先に述べたように、樹脂の充填時にキャビティ13の表面温度を上げていることと、そのキャビティ13内を流動する樹脂の先端部分が冷えにくく粘度が低いことから、パーティングラインに到達した樹脂が入れ子の接触面間に侵入しやすいので、入れ子4〜12の温度を上下する効果にはこの影響も考慮しておく必要がある。各入れ子4〜12は、昇温と降温とが繰り返されるヒートサイクル法が行われても、一定温度に保たれても良い。また、複数に分割された入れ子4〜12のうちの一部のみにヒートサイクル法を行っても良い。このように、各入れ子4〜12の温度がヒートサイクル法で上下される場合でも、一定に保たれる場合でも、本発明の方法は有効である。本発明はバリ防止を目的としているため、ヒートサイクル法が行われる場合には、樹脂充填時の入れ子の温度について制御される。
【0025】
また、前記したようにピン14をキャビティ周縁部15より高くした場合でも、ピン14をキャビティ周縁部15と同じ高さにした場合でも、本発明の方法は有効である。
【0026】
以上説明した本発明の成形方法によって、ピン14とキャビティ周縁部15各部の高さを微調整したのと同様にバリの発生を防ぐ効果が得られることについて、金属の圧縮現象として模式的に計算した結果を用いて補足説明する。
【0027】
計算を行う上で、図2,4に示すような入れ子式の金型装置において、成形品の厚みは2.5mm、入れ子4〜12の厚みは40mm、入れ子4〜12の各部分の面積は表1に示す通りとした。
【0028】
【表1】
そして、型閉力は150t、型内樹脂圧力は400kg/cm2、入れ子4〜12の縦弾性係数は2.1×10-6kg/cm2とした。位置は、型開時の入れ子4の先端(キャビティ周縁部15の先端)を基準とする。
【0029】
[計算例1]
まず、従来のようにキャビティ周縁部15とピン14の高さを調整した場合について計算する。
【0030】
本例では、窓部の内側のバリを防ぐために、窓部を形成するためのピン14をキャビティ周縁部15より高くし、ピン14の接触圧を高くする場合について検討した。具体的には、入れ子4のキャビティ周縁部15の高さを基準(0)として、入れ子6,8〜12のキャビティ周縁部15の高さをそれと一致させ、入れ子5,7のピン14の高さを+10μmとした。この場合、表2に示すように、樹脂充填時には各入れ子とも2.51μmだけ後退するように圧縮される。
【0031】
【表2】
樹脂充填時における、入れ子4,8のキャビティ周縁部15の先端の接触圧は1157kg/cm2であり、入れ子5,7のピン14の先端の接触圧は1751kg/cm2であり、これらの入れ子においてバリは発生しない。しかし、入れ子6のキャビティ周縁部15の先端の接触圧は770kg/cm2、入れ子9〜12のキャビティ周縁部15の先端の接触圧は786kg/cm2しかないため、これらの入れ子6,9〜12の部分では接触圧が不足し、バリが発生しやすい。
【0032】
[計算例2]
そこで、キャビティ周縁部15とピン14の高さをより細かく微調整してバリの発生を抑える方法について検討した。
【0033】
すなわち、入れ子4のキャビティ周縁部15の高さを基準(0)として、入れ子8のキャビティ周縁部15の高さをそれと一致させ、入れ子5,7のピン14の高さを+7.80μmとし、入れ子6のキャビティ周縁部15の高さを+0.91μmとし、入れ子9〜12のキャビティ周縁部15の高さを+0.83μmにした。この場合、表3に示すように、樹脂充填時には、各入れ子とも2.63μmだけ後退するように圧縮され、各入れ子の先端の接触圧は1177kg/cm2で均一になる。
【0034】
【表3】
従って、この場合、高さの微調整によってバリの発生が抑えられることが判ると同時に、計算例1の結果と比較すると、僅か数μmの高さの違いで、接触圧が大幅に変動することが判る。すなわち、ピン14やキャビティ周縁部15の僅かな(例えば0.1μmのオーダーの)高低によって、窓部や成形品周囲のバリの出方が大幅に異なることが理解される。
【0035】
以上のように、計算上ではバリの発生を抑えられることが判ったが、0.1μm以下のオーダーでキャビティ周縁部15とピン14の高さを正確に調整することは、機械加工上、非常に大変な作業である。そして、計算例1および2を比較すると、ごく僅かな誤差が存在するだけで、接触圧が大幅に変動してバリの発生をもたらすことが明白である。従って、実際的には非常に難しい方法であるといえる。
【0036】
また、前記した通り、このような機械加工による各入れ子の高さの微調整は、非可逆的なものであり、再調整が困難であるため、環境変化や経時的な条件変化に伴うバリの発生状況の変化には対応できないという不都合がある。
【0037】
[計算例3]
次に、本発明を採用して各入れ子の温度を独立して微調整する場合について検討した。各入れ子4〜12のキャビティ周縁部15およびピン14の高さを全て等しくし、入れ子5,7の樹脂充填時の温度を、入れ子4,6,8〜12の樹脂充填時の温度よりも15℃高くなるようにした。これによると、樹脂充填時には各入れ子とも10.17μmだけ後退するように圧縮され、各入れ子4〜12の先端の接触圧は、1029〜1466kg/cm2の範囲であり、比較的ばらつきが少ない。
【0038】
【表4】
本例では、入れ子5,7を他の入れ子4,6,8〜12よりも15℃高く温度制御しているが、各入れ子4〜12をさらに細かく温度制御することにより、接触圧のばらつきをもっとなくすことができる。例えば、入れ子4,8の温度も独立して制御すれば、さらに接触圧のばらつきを小さくしてバリの発生を防げることが明らかである。
【0039】
このように各入れ子4〜12の温度を独立して制御することは、前記の通り、水管18a〜18eに流入する流体の温度を調整するなどの方法で容易に行え、温度の上下は自在に行え、微調整も容易であるので、成形を行いながらバリの発生が最も抑えられるように試行錯誤的に各入れ子4〜12の温度を設定することができる。
【0040】
以上、模式的な計算例を示したが、これは、分割された複数の入れ子を独立して温度制御することによって、接触圧を概ね均等に高い値にすることができることを証明するものである。ただし、前記した各計算例の具体的な数値等は、本発明を何ら限定するものではなく、各入れ子および母型の大きさ、形状、材質などや、型締め機構の性能や、成形材料の種類や、成形を行う環境など様々な要因に応じて、適宜最適な温度制御を行うようにすればよい。
【0041】
以上説明した本発明の実施形態では、各入れ子4〜12に水管18a〜18eを設けているが、前記した通り、水管の個数と位置は任意に設定することができる。そして、この水管に供給される温度制御用の流体としては、過熱蒸気、飽和蒸気、加圧水、熱水、温水、冷水などを、自由に選択することができる。
【0042】
また、各入れ子4〜12の温度制御は、前記したように水管18a〜18eに過熱蒸気、飽和蒸気、加圧水、熱水、温水、冷水などの流体を供給する方法に限られず、電気ヒータやペルチェ素子のような様々な加熱冷却源を用いるなど、あらゆる方法を採用することができる。また、入れ子に水管を設けることができない場合には、断熱層19をなくして、母型3に設けた水管(図示せず)により入れ子4〜12を温度制御してもよい。その場合には、各入れ子4〜12に近接する水管をそれぞれ独立させて異なる流体を供給できる構成にするなど、各入れ子4〜12を独立して温度制御できる構成にする。
【0043】
本発明は、射出成形法、トランスファ成形法、圧縮成形法、反応射出成形法、ブロー成形法、熱成形法など、様々な方式の成形方法に適用できる。そして、この成形方法に使用される成形材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、およびこれらのアロイやフィラー配合物が用いられる。
【0044】
なお、前記した実施形態では、固定側金型と可動側金型の両方とも入れ子式にして、可動側金型の入れ子17のみ分割された構成にしている。しかし、固定側金型と可動側金型のいずれか一方のみを入れ子式にして、その入れ子を複数に分割した構成にすることもできる。また、固定側金型と可動側金型の両方とも入れ子式にして、両方の入れ子2,17を複数に分割した構成にしても、固定側金型の入れ子2のみ分割された構成にしてもよい。いずれの場合も、複数に分割された入れ子のうちの少なくとも1つを、その他の入れ子に対して独立して温度制御する構成にする。なお、各入れ子の材質は、同じであっても異なっていてもよい。
【0045】
前記したような、金型構成の様々な例について、概略図である図5〜7を参照して具体的に説明する。
【0046】
図5に示す構成では、一方の金型30の母型31に装着される入れ子32が複数に分割されている。そして、この複数の入れ子32a〜32fのうちの入れ子32b,32eが温調器33に接続されて1つの温度制御系統を構成し、その他の入れ子32a,32c,32d,32fがもう1つの温調器34に接続されてもう1つの温度制御系統を構成しており、同一の母型31に装着されている入れ子32のうちの一部が、その他の入れ子に対して独立して温度制御される。これに対し、他方の金型35の母型36には、分割されていない単一の入れ子37が装着されている。そしてこの入れ子37は別の温調器38に接続されて別の温度制御系統を構成している。
【0047】
この構成では、両金型30,35の入れ子32a〜32f,37が、合計3つの温度制御系統を構成している。これら3つの温度制御系統のすべてが、各入れ子32a〜32f,37をそれぞれの所定の温度に実質的に一定に保つように温度制御する、いわゆる通常成形法を行うものであってもよく、各入れ子32a〜32f,37のキャビティ表面の温度を繰り返し上下させるヒートサイクル法を行うものであってもよい。また、これら3つの温度制御系統のうちのいずれか1つまたは2つがヒートサイクル法を行うものであり、残りの温度制御系統が温度一定であってもよい。
【0048】
図6に示す構成では、一方の金型30の構成が、図5に示す構成と全く同一であり、他方の金型35の母型36に装着される入れ子39も複数に分割されている。そして、この複数の入れ子39a〜39fは、全て温調器38に接続されて温度制御系統を構成している。この構成でも、両金型30,35の入れ子32a〜32f,39a〜39fが、合計3つの温度制御系統を構成している。これら3つの温度制御系統のすべてが、いわゆる通常成形法を行うものであってもよく、ヒートサイクル法を行うものであってもよい。また、これら3つの温度制御系統のうちのいずれか1つまたは2つがヒートサイクル法を行うものであり、残りの温度制御系統が温度一定であってもよい。
【0049】
図7に示す構成では、一方の金型30の構成が、図5に示す構成と全く同一であり、他方の金型35の母型36に装着される入れ子39は、図6に示す構成と同様に複数に分割されている。そのうちの一部の入れ子39b,39eが温調器40に接続されて1つの温度制御系統を構成し、その他の入れ子39a,39c,39d,39fがもう1つの温調器41に接続されてもう1つの温度制御系統を構成しており、各温度制御系統ごとに独立して温度制御されている。すなわち、金型30の入れ子32と同様に、金型35の入れ子39も、複数の温度制御系統ごとに独立して温度制御される。なお、4つの温度制御系統のすべてが、いわゆる通常成形法を行うものであってもよく、ヒートサイクル法を行うものであってもよい。また、これら4つの温度制御系統のうちのいずれか1つ、2つ、または3つがヒートサイクル法を行うものであり、残りの温度制御系統が温度一定であってもよい。
【0050】
図7に示す例では、金型35に設けられた温度制御系統(温調器)の数が、金型30に設けられた温度制御系統(温調器)の数と一致し、入れ子39a〜39fを複数の温度制御系統に分けるパターンが、入れ子32a〜32fを複数の温度制御系統に分けるパターンと一致しているが、金型30と金型35とで温度制御系統の数が異なっていたり、入れ子32a〜32fと入れ子39a〜39fとで、複数の温度制御系統に分けるパターンが異なっていても構わない。
【0051】
以上、本発明を適用可能な様々な金型構成について、図5〜7を参照して説明したが、入れ子32,39の分割数や温度制御系統の数などは、これらの例に限定されることなく自由に設計することができる。また、金型30,35のいずれが可動側であっても構わない。
【0052】
【発明の効果】
複数に分割された入れ子を独立して温度制御することにより、樹脂充填時の各入れ子の温度を微調整して、バリの発生を抑えることができる。容易かつ可逆的に各入れ子の微調整が可能であるため、最適な温度条件を試行錯誤的に求めることができ、また、成形中にバリの発生状況が変化した際にも即座に対応できるなど、従来の成形方法に比べてバリ防止の効果が非常に大きい。特に、比較的高温になって通常はバリの生じ易いヒートサイクル法において、本発明は極めて効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の、ヒートサイクル成形法が適用される合成樹脂成形用金型装置の一例を示す断面図である。
【図2】従来の金型装置の可動側金型の平面図である。
【図3】図2に示す金型装置のA−A’線断面図である。
【図4】本発明の成形方法を行う金型装置の断面図である。
【図5】本発明の成形方法が適用可能な金型装置の例を示す概略図である。
【図6】本発明の成形方法が適用可能な金型装置の他の例を示す概略図である。
【図7】本発明の成形方法が適用可能な金型装置のさらに他の例を示す概略図である。
【符号の説明】
1 固定側金型の母型
2 固定側金型の入れ子
3 可動側金型の母型
4〜12 複数に分割された入れ子(可動側)
13 キャビティ
14 ピン
15 キャビティ周縁部
16 キャビティ周縁部の外側の部分
17 可動側金型の入れ子
18a〜18e 水管
19 断熱層
30 一方の金型
31,36 母型
32,37,39 入れ子
32a〜32f,39a〜39f 複数に分割された入れ子
33,34,38,40,41 温調器
35 他方の金型[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for molding a synthetic resin, and more particularly to a method for controlling the temperature of a mold for molding a synthetic resin suitable for a heat cycle method in which a cavity surface is alternately heated and cooled.
[0002]
[Prior art]
When filling the mold cavity with molten resin in injection molding of thermoplastic resin, if the mold temperature is high, the fluidity of the resin is good, so that the transfer of the cavity surface is good and the weld line is not noticeable. Therefore, a heat cycle method in which the cavity surface is heated only while the molten resin is filled in the cavity has been put into practical use.
[0003]
The present applicant previously proposed a synthetic resin molding die apparatus to which the heat cycle molding method is applied as shown in FIG. 1 according to Japanese Patent Application No. 11-375069 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-18229). Yes.
[0004]
This synthetic resin molding die apparatus includes a mother die 21 and a
[0005]
When the heat cycle molding method is performed using this mold apparatus, burrs tend to be easily generated around the molded product. The burr is generated when the resin penetrates between the contact surfaces of both
[0006]
In general, in the normal molding method in which the resin is filled while keeping the cavity temperature constant at a low temperature, the temperature of the insert itself is low, and the tip portion of the resin flowing in the cavity formed in the insert is cooled to reduce the viscosity. Since it is high, the resin that has reached the parting line is unlikely to enter between the contact surfaces of both inserts, and burrs are unlikely to occur. However, in the heat cycle molding method described above, the cavity surface temperature is increased during resin filling (for example, the temperature during resin filling is approximately 120 ° C.), and the tip portion of the resin flowing in the cavity is difficult to cool and has a viscosity. Therefore, the resin that has reached the parting line is likely to enter between the contact surfaces of both inserts. For this reason, burrs are more likely to occur in the heat cycle molding method than in the normal molding method.
[0007]
Usually, in order to prevent the occurrence of burrs in the injection molding method, it is effective to increase the contact pressure of both nestings in the parting line, increase the contact pressure using a molding machine with a large mold closing force, Even in a molding machine having the same mold closing force, the contact pressure is increased by reducing the contact area of both inserts in the parting line. For example, in the configuration shown in FIG. 3 to be described later, the cavity
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
When burrs are generated, as described above, the contact pressure between the peripheral edge of the cavity and the pins is increased to prevent burrs. However, depending on the shape of the molded product, in at least one of the fixed side mold and the movable side mold, there is a case where the nesting to be mounted on the mother mold needs to be divided into a plurality of parts. In the mold having the structure divided into two, there was a situation where the generation of burrs could not be prevented. The situation will be specifically described with reference to FIGS.
[0009]
FIG. 2 is a plan view of a movable mold of a mold apparatus that molds two products at a time, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. In the mold apparatus shown in FIGS. 2 and 3, the
[0010]
In the mold apparatus having such a configuration, first, the
[0011]
As described above, the height of the cavity
[0012]
Therefore, the object of the present invention is to prevent the occurrence of burrs in each part even when the nesting is divided into a plurality of parts, particularly when the heat cycle method is performed, and also during the production process. An object of the present invention is to provide a molding method capable of appropriately performing fine adjustment for preventing the occurrence.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
A feature of the present invention is that a mold apparatus in which a nest attached to at least one of a movable mold and a fixed mold is divided into a plurality of molds is used. To produce a molded product having a window In the molding method, the plurality of nestings mounted on the same matrix are divided into a plurality of temperature control systems, and the temperature control is independently performed for each temperature control system. Of the plurality of nestings, the nesting having a pin for forming the window portion is made different in temperature from the other nestings when the resin is filled. By the way. Each nest is kept at a constant temperature, or its cavity surface temperature is raised or lowered by a heat cycle method.
[0014]
When only the nest attached to one of the movable mold and the fixed mold is divided into a plurality of parts and the temperature is controlled by the method described above, the mold of the other mold is A single nesting that is not divided may be mounted. In that case, even if the single nesting of the other mold is kept at a constant temperature, the cavity surface temperature may be increased or decreased by a heat cycle method.
[0015]
In addition, when the inserts to be mounted on both the movable mold and the fixed mold are divided into a plurality of molds, the temperature of both mold inserts is controlled by the method described above. May be. Alternatively, only the nesting of one mold may be temperature controlled by the above-described method, and the plurality of nestings of the other mold may be temperature controlled in the same manner. In the latter case, the cavity surface temperature may be increased or decreased by a heat cycle molding method even if the plurality of inserts of the other mold are kept at a constant temperature.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
The mold apparatus of this embodiment is the same as the conventional mold apparatus shown in FIGS. This is a mold apparatus that molds two molded products at a time. The
[0018]
A movable mold insert 17 constituted by the finely divided
[0019]
The
[0020]
In the present embodiment, the temperatures of the
[0021]
The temperature control is performed so as to finely adjust the temperature difference between the
[0022]
When the height of each part such as the cavity
[0023]
On the other hand, in the present invention, by adjusting the temperature of the fluid flowing into the water pipes 18a to 18e, the temperature of each
[0024]
As described above, since the surface temperature of the
[0025]
Further, as described above, the method of the present invention is effective even when the
[0026]
The fact that the effect of preventing the occurrence of burrs can be obtained in the same manner as the fine adjustment of the heights of the
[0027]
In calculation, in a nested mold apparatus as shown in FIGS. 2 and 4, the thickness of the molded product is 2.5 mm, the thickness of the
[0028]
[Table 1]
The mold closing force is 150 t, and the resin pressure in the mold is 400 kg / cm. 2 The longitudinal elastic modulus of the
[0029]
[Calculation Example 1]
First, calculation is performed for the case where the cavity
[0030]
In this example, in order to prevent the burr | flash inside a window part, the case where the
[0031]
[Table 2]
When the resin is filled, the contact pressure at the tip of the cavity
[0032]
[Calculation Example 2]
Therefore, a method for suppressing the occurrence of burrs by finely adjusting the heights of the cavity
[0033]
That is, the height of the cavity
[0034]
[Table 3]
Therefore, in this case, it can be seen that the occurrence of burrs can be suppressed by fine adjustment of the height, and at the same time, the contact pressure fluctuates greatly with a height difference of only a few μm compared with the result of calculation example 1. I understand. That is, it is understood that how the burrs around the window portion and the molded product differ greatly depending on the height (for example, on the order of 0.1 μm) of the
[0035]
As described above, it has been found that the occurrence of burrs can be suppressed in the calculation, but it is extremely difficult to accurately adjust the height of the cavity
[0036]
In addition, as described above, the fine adjustment of the height of each nesting by such machining is irreversible and difficult to readjust. There is an inconvenience that it cannot cope with the change of the occurrence situation.
[0037]
[Calculation Example 3]
Next, the case where the present invention was adopted and the temperature of each nesting was finely adjusted independently was examined. The heights of the cavity
[0038]
[Table 4]
In this example, the
[0039]
As described above, the temperature of each of the
[0040]
In the above, a schematic calculation example has been shown, but this proves that the contact pressure can be increased to a substantially uniform value by independently controlling the temperature of the plurality of divided nestings. . However, the specific numerical values of each calculation example described above do not limit the present invention at all, and the size, shape, material, etc. of each nesting and mother mold, the performance of the clamping mechanism, and the molding material Optimum temperature control may be appropriately performed according to various factors such as the type and the molding environment.
[0041]
In the embodiment of the present invention described above, the water pipes 18a to 18e are provided in the
[0042]
The temperature control of each nesting 4-12 is not limited to the method of supplying fluid such as superheated steam, saturated steam, pressurized water, hot water, hot water, cold water, etc. to the water pipes 18a-18e as described above. Any method can be employed, such as using various heating and cooling sources such as elements. Further, when the water pipe cannot be provided in the nest, the temperature of the
[0043]
The present invention can be applied to various types of molding methods such as injection molding, transfer molding, compression molding, reaction injection molding, blow molding, and thermoforming. And as a molding material used for this shaping | molding method, a thermoplastic resin, a thermosetting resin, and these alloys and filler compounds are used.
[0044]
In the above-described embodiment, both the stationary mold and the movable mold are nested, and only the movable mold mold 17 is divided. However, only one of the fixed side mold and the movable side mold can be nested, and the nested structure can be divided into a plurality of parts. In addition, both the fixed side mold and the movable side mold are nested, and both the
[0045]
Various examples of the mold configuration as described above will be specifically described with reference to FIGS.
[0046]
In the configuration shown in FIG. 5, the
[0047]
In this configuration, the
[0048]
In the configuration shown in FIG. 6, the configuration of one
[0049]
In the configuration shown in FIG. 7, the configuration of one
[0050]
In the example shown in FIG. 7, the number of temperature control systems (temperature controllers) provided in the
[0051]
As described above, various mold configurations to which the present invention can be applied have been described with reference to FIGS. 5 to 7. However, the number of
[0052]
【The invention's effect】
By independently controlling the temperature of the nesting divided into a plurality of parts, the temperature of each nesting during resin filling can be finely adjusted to suppress the occurrence of burrs. Easy and reversible adjustment of each nesting is possible, so the optimum temperature condition can be obtained by trial and error, and it is possible to respond immediately when burrs are changed during molding. Compared with conventional molding methods, the effect of preventing burrs is very large. In particular, the present invention is extremely effective in a heat cycle method in which burrs are usually generated at a relatively high temperature.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a conventional mold apparatus for molding a synthetic resin to which a heat cycle molding method is applied.
FIG. 2 is a plan view of a movable mold of a conventional mold apparatus.
3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of the mold apparatus shown in FIG. 2. FIG.
FIG. 4 is a sectional view of a mold apparatus for performing the molding method of the present invention.
FIG. 5 is a schematic view showing an example of a mold apparatus to which the molding method of the present invention can be applied.
FIG. 6 is a schematic view showing another example of a mold apparatus to which the molding method of the present invention can be applied.
FIG. 7 is a schematic view showing still another example of a mold apparatus to which the molding method of the present invention can be applied.
[Explanation of symbols]
1 Master mold of fixed mold
2 Nest of fixed mold
3 Mold of movable side mold
4-12 Nest divided into multiple parts (movable side)
13 cavity
14 pin
15 Cavity edge
16 Outside part of cavity periphery
17 Nest of movable mold
18a-18e water pipe
19 Thermal insulation layer
30 One mold
31, 36
32, 37, 39 nested
32a to 32f, 39a to 39f Nesting divided into a plurality of parts
33, 34, 38, 40, 41 Temperature controller
35 The other mold
Claims (9)
同一の母型に装着された複数の前記入れ子を、複数の温度制御系統に分け、各温度制御系統ごとに独立して温度制御し、
複数の前記入れ子のうち、前記窓部を形成するためのピンを有する入れ子を、樹脂充填時に、他の入れ子とは温度を異ならせる
ことを特徴とする成形方法。In a molding method for manufacturing a molded article having a window portion using a mold apparatus in which a nest attached to at least one mother mold of a movable mold and a fixed mold is divided into a plurality of parts,
Dividing the plurality of nestings mounted on the same matrix into a plurality of temperature control systems, and independently controlling the temperature for each temperature control system ,
A molding method characterized in that , among a plurality of the nests, a nest having a pin for forming the window portion is made different in temperature from the other nests during resin filling .
前記一方の金型では、請求項1〜4のいずれか1項に記載の成形方法に従って温度制御を行い、
前記他方の金型の入れ子は、別の温度制御系統で、所定の温度に実質的に一定に保つように温度制御することを特徴とする成形方法。One of the movable mold and the fixed mold is fitted with a divided nest, and the other mold is fitted with a single non-divided nest. In a molding method using a mold apparatus,
In said one metal mold | die, temperature control is performed according to the shaping | molding method of any one of Claims 1-4,
The molding method is characterized in that the nesting of the other mold is temperature-controlled by another temperature control system so as to be kept substantially constant at a predetermined temperature.
前記一方の金型では、請求項1〜4のいずれか1項に記載の成形方法に従って温度制御を行い、
前記他方の金型の入れ子には、別の温度制御系統で、キャビティ表面の温度を繰り返し上下させるヒートサイクル法を行うことを特徴とする成形方法。One of the movable mold and the fixed mold is fitted with a divided nest, and the other mold is fitted with a single non-divided nest. In a molding method using a mold apparatus,
In said one metal mold | die, temperature control is performed according to the shaping | molding method of any one of Claims 1-4,
A molding method characterized by performing a heat cycle method in which the temperature of the cavity surface is repeatedly raised and lowered by another temperature control system in the other mold nesting.
前記可動型金型と前記固定側金型の両方で、請求項1〜4のいずれか1項に記載の成形方法に従って温度制御を行うことを特徴とする成形方法。In the molding method using a mold apparatus in which both the movable mold and the fixed mold are divided into a plurality of inserts to be mounted on the mother mold,
The molding method according to any one of claims 1 to 4, wherein temperature control is performed in both the movable mold and the fixed mold.
いずれか一方の金型では、請求項1〜4のいずれか1項に記載の成形方法に従って温度制御を行い、
他方の金型の複数の入れ子は、別の1つの温度制御系統で、所定の温度に実質的に一定に保つように温度制御することを特徴とする成形方法。In the molding method using a mold apparatus in which both the movable mold and the fixed mold are divided into a plurality of inserts to be mounted on the mother mold,
In any one mold, temperature control is performed according to the molding method according to any one of claims 1 to 4,
A molding method characterized in that the plurality of nestings of the other mold are temperature-controlled so as to be kept substantially constant at a predetermined temperature by another temperature control system.
いずれか一方の金型では、請求項1〜4のいずれか1項に記載の成形方法に従って温度制御を行い、
他方の金型の複数の入れ子には、別の1つの温度制御系統で、キャビティ表面の温度を繰り返し上下させるヒートサイクル法を行うことを特徴とする成形方法。In the molding method using a mold apparatus in which both the movable mold and the fixed mold are divided into a plurality of inserts to be mounted on the mother mold,
In any one mold, temperature control is performed according to the molding method according to any one of claims 1 to 4,
A molding method characterized by performing a heat cycle method in which the temperature of the cavity surface is repeatedly raised and lowered by another one temperature control system for the plurality of nestings of the other mold.
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