JP4493360B2

JP4493360B2 - 射出成形用金型構造

Info

Publication number: JP4493360B2
Application number: JP2004033381A
Authority: JP
Inventors: 政義関山; 正英小林; 正人池田
Original assignee: Mitsubishi Plastics Inc
Current assignee: Mitsubishi Plastics Inc
Priority date: 2004-02-10
Filing date: 2004-02-10
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2024-02-10
Also published as: JP2005224978A

Description

本発明は、射出成形用金型構造に関し、詳しくは、熱可塑性樹脂を射出成形したときのウエルドラインの発生を防止するための温調通路を備えた射出成形用金型構造に関する。

従来から、プラスチック製品の射出成形において、製品に接する金型表面（キャビティ面）の温度を材料樹脂の軟化温度以上まで加熱した状態で金型内への樹脂の充填及び保圧を行い、その後、金型表面を高速に冷却することにより、ウエルドラインのない成形品を得る方法が知られている。この方法では、射出成形金型の内部に水や油等の温調用媒体を供給する金型温調用管路（温調通路）を設け、この温調通路に加圧熱水等の加熱媒体や冷却水等の冷却媒体を供給することによって金型表面を高速で加熱、冷却するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１０−１００１５７号公報

上述のような温調通路を利用した金型表面の加熱・冷却は、成形品が小さな場合には、キャビティの全体を加熱・冷却できるように金型全体に温調通路を設けることによって可能となるが、一般的に、可動型にはエジェクターピンが設けられているため、可動型の全体を均一に加熱・冷却できるように温調通路を設けることは極めて困難であり、現実的ではなかった。

また、比較的大きな成形品を射出成形する場合、可動型の全体を加熱・冷却するように温調通路を設けると、全体を均一に加熱・冷却するために複数系統の温調通路が必要となり、各温調通路に加熱・冷却媒体を供給したり排出したりするための配管等が複雑となるだけでなく、配管を含めた可動型の重量も増加するので、可動型の作動や成形品の取り出しに悪影響がでることがある。このため、成形品の表面側（製品可視面側）を成形する固定型内に温調通路を配置し、固定型の金型表面のみを加熱・冷却して成形品表面にはウエルドライン等の表面不良を発生させないようにしているのが実情である。この場合、成形品の裏面にはウエルドラインが発生することがあるが、材料樹脂が着色されていたり、成形品表面を塗装したりする場合には全く問題がない。

しかし、材料樹脂が透明な場合、例えば、透明性を特徴とするポリカーボネートのような樹脂を射出成形する場合には、裏面に発生したウエルドラインが表面側からも見えてしまうため、成形品裏面におけるウエルドラインの発生も防止する必要がある。

そこで本発明は、射出成形品におけるウエルドラインの発生を確実に防止できるとともに、加熱・冷却効率にも優れ、特に、成形品裏面を成型する可動型にも適用が可能な加熱・冷却構造を備えた射出成形用金型構造を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の射出成形用金型の構造は、射出成形金型の反キャビティ面側に開口した凹部内に装着される入れ子の先端面と前記凹部の底壁との間に、該キャビティ面のウエルドライン発生位置に対応した位置を加熱するための加熱媒体及び冷却するための冷却媒体が供給される温調通路を設けるとともに、キャビティ面側を除く入れ子の側面と凹部の壁面との間に断熱部が設けられていることを特徴としている。

本発明の射出成形用金型構造によれば、射出成形金型のキャビティ面のウエルドラインの発生する位置に対応させて、可動型の反キャビティ面側に開口した凹部内に装着される入れ子に温調通路を設け、該温調通路に所定温度の加熱媒体や冷却媒体を供給することにより、キャビティ面を所定の温度に加熱・冷却してウエルドラインの発生を防止できる。さらに、温調通路の周囲に断熱部を設けることにより、加熱・冷却時の熱損失を抑制することができ、少量の加熱媒体及び冷却媒体によって所定のキャビティ面を短時間に効率よく加熱・冷却することができる。また、温調通路は、樹脂流動解析等で求めたウエルドライン等の発生位置に対応させて設ければよいから、加熱・冷却媒体の供給、排出用の配管等も単純化でき、可動型への対応も容易であり、可動型の作動や成形品の取り出しに悪影響を与えることはない。

図１及び図２は、本発明の射出成形用金型構造の第１参考例を示すもので、図１は射出成形用金型の断面図、図２は要部の断面図である。この射出成形用金型１０は、成形品表面側を成形するための固定型１１と、成形品裏面側を成形するための可動型１２とを有するものであって、固定型１１には、キャビティ面１１ａを所定温度に加熱・冷却するための温調通路１１ｂがキャビティ面に近い位置の金型全体にわたって設けられている。

一方の可動型１２は、射出成形時にウエルドラインの発生する位置に対応したキャビティ面１２ａに近い位置に温調通路１３が設けられている。この温調通路１３は、可動型１２の反キャビティ面側に開口した凹部１４内に装着される入れ子１５内に設けられている。入れ子１５のキャビティ面側の先端面１５ａは、前記凹部１４の底壁１４ａに密着した状態となっており、入れ子１５の先端面１５ａを除く入れ子１５の側面１５ｂと凹部１４の壁面１４ｂとの間には、断熱部となる空気層１６が設けられている。

なお、一般的な射出成形金型と同様に、固定型１１及び可動型１２は、断熱材１７を介してベースプレートに固定されており、固定型１１には溶融樹脂が供給されるスプルーが設けられ、可動型１２には成形品を取り出すためのエジェクターピンが設けられている。

前記温調通路１３には、キャビティ面１２ａの所定位置を所定温度に加熱するための加熱媒体が供給されるとともに、昇温状態のキャビティ面１２ａを所定温度に冷却するための冷却媒体が供給される。この加熱媒体や冷却媒体によってキャビティ面１２ａの特定部分を加熱・冷却する際に、温調通路１３の周囲に設けた空気層１６からなる断熱部によって特定のキャビティ面１２ａや入れ子１５を除く可動型部分に加熱、冷却の際の熱エネルギーが伝達されるのを抑えることができ、加熱媒体や冷却媒体が有する熱エネルギーの損失を抑えて有効に利用することができ、少量の加熱媒体や冷却媒体で特定のキャビティ面１２ａを効果的に加熱・冷却することができる。

さらに、可動型１２の全体に温調通路を設けずに、ウエルドラインの発生箇所等に対応させたキャビティ面１２ａの一部分のみを加熱・冷却するように温調通路１３を設けているので、可動型全体に温調通路を設ける場合に比べて配管等の設置数が少なくなり、可動型１２の周辺機器の増加も最小限に抑えられ、可動型１２の作動や成形品の取り出しに影響を与えることもなくなる。

これにより、射出成形品の可動型１２側部分、すなわち、キャビティ面１２ａで成形される成形品裏面におけるウエルドラインの発生を防止することができ、ポリカーボネートのような透明樹脂を射出成形する場合でも、成形品裏面のウエルドラインによる不良品の発生がなくなり、生産効率を大幅に向上させることができる。

図３は、本発明の射出成形用金型構造の一形態例を示す要部の断面図である。なお、以下の説明において、前記第１参考例で示した射出成形金型における構成要素と同一の構成要素には、それぞれ同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本形態例は、可動型１２の反キャビティ面側に開口した凹部１４内に装着される入れ子１５のキャビティ面側先端面１５ａに凹溝２１を設け、キャビティ面側の先端面１５ａを凹部１４の底壁１４ａに密着させることにより、凹溝２１と底壁１４ａとによって囲まれた部分に温調通路２２を形成している。また、温調通路２２の周囲には、加熱媒体や冷却媒体の漏れを防止するためのシール材２３が設けられており、入れ子１５の側面１５ｂと凹部１４の壁面１４ｂとの間には、断熱部となる空気層１６が設けられている。このように形成することによっても、前記第１形態例と同様の作用効果を得ることができる。

図４は、本発明の射出成形用金型構造の第２参考例を示す要部の断面図である。本形態例は、可動型１２の内部に温調通路２５となる１列又は複数列の通孔を穿設するとともに、該温調通路２５の周囲に断熱部となる空気層を形成するための溝２６を設けている。このように、可動型１２の内部に温調通路２５を形成することによっても、前記第１参考例及び前記一形態例と同様の作用効果を得ることができる。

図５は、本発明の射出成形用金型構造の第１参考例の変形例を示す要部の断面図である。本形態例は、可動型１２の図２に示す入れ子１５の部分の強度が問題となる場合の形状例を示している。このように強度上の問題がある場合は、入れ子１５のベースプレート側に、前記断熱材に代えて低熱伝導金属からなる補強材１８を設けるようにしたり、入れ子１５のベースプレート側をベースプレートに接するように延長したりすることにより、これらの部分の強度を向上させることができる。なお、図５においては、前記図２に示した金型と同一の構成要素には、それぞれ主要部分に同一符号を付して詳細な説明は省略する。

なお、各形態例に示した構造の温調通路は、固定型にも同様にして適用することが可能であり、温調通路の形状等は、加熱・冷却するキャビティ面の位置や面積、金型の大きさ、加熱温度や加熱・冷却速度等の各種条件に応じて適当に設定することが可能である。また、各形態例では、断熱部として空気層を設けるようにしているが、断熱材を充填した断熱部としてもよい。

図６は、前記射出成形用金型１０に設けた温調通路１１ｂ，１３に加熱媒体であるスチームと、冷却媒体である冷却水とを供給する加熱冷却装置の一例を示す回路構成図である。この加熱冷却装置５０は、供給側系統として、高温のスチームを供給するスチーム供給系統５１と、冷却水を供給する冷却水供給系統５２と、冷却水を排出するためのパージエアを供給するエア供給系統５３との３系統が設けられている。また、排出側には、主排出経路５４、スチームトラップ５５を有するスチームトラップ経路５６及び副排出経路５７が設けられている。さらに、冷却水を供給する冷却水供給系統５２には、排出側経路に接続するバイパス経路５８が設けられている。

まず、各経路に設けられている手動弁Ｖ１〜Ｖ６が開いた状態、各自動弁Ｍ１〜Ｍ６が閉じた状態で、射出成形用金型１０を加熱する際には、スチーム供給系統５１の自動弁Ｍ１及びスチームトラップ５５に付設した自動弁Ｍ２を開く。これにより、ボイラー等のスチーム供給源からスチーム供給系統５１に供給されるスチームは、手動弁Ｖ１，流量計６１，自動弁Ｍ１，マニホールド６２を経て温調通路１１ｂ，１３にそれぞれ供給され、金型を加熱した後、ドレンを含んだ状態で、マニホールド６３，自動弁Ｍ２を経てスチームトラップ５５に流入する。このスチームトラップ５５では、ドレンのみが排出されて上流側が所定圧力、即ち所定温度に保圧された状態となる。スチームトラップ５５で分離排出されたドレンは、手動弁Ｖ２を通してクーリングタワー等の冷却手段に導入される。この状態で、前述のような射出成形及び保圧が行われる。

射出成形後の射出成形用金型１０の冷却は、自動弁Ｍ１，Ｍ２を閉じた後、自動弁Ｍ３，Ｍ４を開いて冷却水供給系統５２のポンプ６４を作動させる。これにより、冷却手段から冷却水供給系統５２に供給される冷却水は、手動弁Ｖ３，ポンプ６４，逆止弁６５，自動弁Ｍ３，マニホールド６２を経て温調通路１１ｂ，１３にそれぞれ供給され、金型を冷却した後、マニホールド６３，手動弁Ｖ４，自動弁Ｍ４（あるいは、手動弁Ｖ５，自動弁Ｍ５），手動弁Ｖ２を経て冷却手段に循環する。

冷却後に再び射出成形用金型１０を加熱する際には、自動弁Ｍ６を開くとともに自動弁Ｍ３を閉じる。これにより、エア供給系統５３に作用する圧力が低下するので、ブロワー等から供給される圧縮空気が逆止弁６６を開いて系内に流入し、マニホールド６２，温調通路１１ｂ，１３，マニホールド６３内の冷却水を手動弁Ｖ４，自動弁Ｍ４（あるいは、手動弁Ｖ５，自動弁Ｍ５）を通して手動弁Ｖ２からパージする。また、ポンプ６４から吐出された冷却水は、自動弁Ｍ６，逆止弁６７を通って排出側に流れ、手動弁Ｖ２を経て冷却手段に循環する。このとき、逆止弁６８によってスチームトラップ５５への冷却水の逆流が防止される。圧縮空気による冷却水のパージが終了した後、自動弁Ｍ１を開いて自動弁Ｍ４，Ｍ５を閉じ、さらに、自動弁Ｍ２を開くことにより、前記同様にして高温高圧のスチームが温調通路１１ｂ，１３に供給され、射出成形用金型１０の加熱が再開されるとともに、逆止弁６６が閉じて圧縮空気の供給が停止する。

各系統には、必要に応じて各種機器や計装器類が設けられており、例えば、冷却水供給系統５２には、ストレーナー７１、圧力スイッチ７２、水圧計７３が設けられ、マニホールド６２，６３に接続する加熱冷却装置の媒体供給側及び媒体回収側には温度計７４，７５がそれぞれ設けられ、冷却水が循環する経路の手動弁Ｖ２の近傍には流量計７６が設けられている。また、前記流量計６１は省略することが可能であり、射出成形用金型１０の成形条件によっては、スチーム供給系統５１から第２スチーム供給系統７７を分岐させ、自動弁Ｍ７，温度計７８，マニホールド７９を介して温調通路１１ｂ，１３にスチームを供給するようにしてもよく、排出側の状態によっては、手動弁Ｖ７を有する補助排出経路８０を設けるようにしてもよい。

本発明の射出成形用金型構造は、射出成形品のウエルドラインの発生を効果的に防止することができ、可動型への対応も問題なく行えるので、特に、透明樹脂を射出成形する際の裏面のウエルドラインの発生防止に有効である。

本発明の射出成形用金型構造の第１参考例を示す射出成形用金型の断面図である。同じく要部の断面図である。本発明の射出成形用金型構造の一形態例を示す要部の断面図である。第２参考例を示す要部の断面図である。本発明の射出成形用金型構造の第１参考例の変形例を示す要部の断面図である。温調通路に加熱媒体と冷却媒体とを供給する加熱冷却装置の一例を示す回路構成図である。

符号の説明

１０…射出成形用金型、１１…固定型、１１ａ…キャビティ面、１１ｂ…温調通路、１２…可動型、１２ａ…キャビティ面、１３…温調通路、１４…凹部、１４ａ…底壁、１４ｂ…壁面、１５…入れ子、１５ａ…先端面、１５ｂ…側面、１６…空気層、１７…断熱材、１８…補強材、２１…凹溝、２２…温調通路、２３…シール材、２５…温調通路、２６…溝、５０…加熱冷却装置、５１…スチーム供給系統、５２…冷却水供給系統、５３…エア供給系統、５５…スチームトラップ、６２，６３…マニホールド、６４…ポンプ、Ｍ１〜Ｍ６…自動弁、Ｖ１〜Ｖ７…手動弁

Claims

射出成形金型の可動型の反キャビティ面側に開口した凹部内に装着される入れ子の先端面と前記凹部の底壁との間に、該キャビティ面のウエルドライン発生位置に対応した位置を加熱するための加熱媒体及び冷却するための冷却媒体が供給される温調通路を設けるとともに、キャビティ面側を除く入れ子の側面と凹部の壁面との間に断熱部が設けられていることを特徴とする射出成形用金型構造。