JP4688027B2 - 射出成形用金型及び射出成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂成形材料の射出成形用金型及び射出成形方法に係り、特に、成形品表面の転写性を向上するために用いられる金型と、それの成形方法に関する。

従来の射出成形用金型用いた樹脂成形材料の射出成形において、射出充填時には金型のキャビティ内に高い樹脂圧力が作用することから、金型は弾性変形しキャビティが拡大する。そして、ゲートシール後にはキャビティ内の樹脂が冷却され収縮を起し樹脂圧力は低くなり、樹脂の冷却が完了するまでの間、キャビティ面と樹脂とは密着した状態でキャビティは縮小する。このようにして、金型のキャビティ内に射出充填された成形樹脂材料は高い圧力でキャビティ面に押し付けられるとともに、成形品の冷却中に弾性回復する金型の圧縮作用を受け、キャビティ面が成形品表面に転写される。

しかしながら、一般的に射出成形用金型（非特許文献１）にはエジェクターピンが成形品を離型させるために設けられており、前記射出充填時においてエジェクターピンの先端面にも樹脂圧力が作用する構成となっている。先端面に樹脂圧力が作用するエジェクターピンは、圧縮、座屈及び曲げ変形を起し、キャビティ面との間に段差が発生することがある。そして、キャビティ面の変形量がエジェクターピンの変形量より大きい場合、エジェクターピンの先端面はキャビティ内に突出した状態となり、一方、エジェクターピンの変形量がキャビティ面の変形量より大きい場合、エジェクターピンの先端面はキャビティ面より没入した状態となる。

射出充填時のキャビティ面の変形量がエジェクターピンの変形量より大きくエジェクターピンの先端がキャビティ内に突出した状態では、成形品の冷却中に弾性回復する金型の圧縮作用をエジェクターピン先端面で得ることができず、エジェクターピン先端面とそれ以外の部分では樹脂圧力の経時変化が異なることとなり成形品表面の転写性が異なっていた。
一方、エジェクターピンの変形量がキャビティ面の変形量より大きくエジェクターピンの先端面がキャビティ面より没入した状態では、射出充填時にエジェクターピンの先端面の没入部に樹脂が供給され突起形状を形成する。そして、エジェクターピン先端面では成形品の冷却中に弾性回復するエジェクターピンの圧縮作用が金型のそれより高く、エジェクターピン先端面とそれ以外の部分では樹脂圧力の経時変化が異なることとなり成形品表面の転写性も異なっていた。
このように、従来の射出成形用金型用いた樹脂成形材料の射出成形では、金型キャビティ面及びエジェクターピンの変形を受け成形品表面の転写性がエジェクターピン先端面とその周辺部において異なり、良好な外観と転写性を有する射出成形品を得ることができなかった。

特許文献１には、射出充填時の金型変形によっても金型キャビティ面とエジェクターピン先端面との間に段差が生じることがないようエジェクターピン先端に可動駒を設けて成形品を離型する射出成形用金型が提案されている。
図４は、エジェクターピン先端に可動駒を設けて成形品１１を離型する特許文献１に記載の射出成形用金型要部の断面図であり、３０は雄型、３１は雄型３０に嵌合される可動駒、３２は可動駒３１に雄型３０を貫通して一端を結合されるエジェクターピン、３３はエジェクターピン３２の他端に結合される押え板、３４は押え板３３に支持されエジェクターピン３２を貫通されるエジェクター板、３５は押え板３３とエジェクター板３４との間に設けた弾性部材、３６は雄型３０の型板である。そして、型板３６はエジェクター板３４の後退位置を規制するようにエジェクター板３４に当接した構成となっている。

図４に示す射出成形用金型は射出充填時において、樹脂圧力が作用して雄型３０が変形するとともに、可動駒３１に結合したエジェクターピン３２を介して押え板３３を押す力が作用するが、押え板３３とエジェクター板３４とは弾性部材３５によって結合されていることから弾性部材３５が弾性変形して作用力が吸収される。このためエジェクター板３４によって可動駒３１の変形は拘束されず、可動駒３１は雄型３０に嵌合された状態で変形することができ、雄型３０のキャビティ面と可動駒３１のキャビティ面は一致し、嵌合部に段差を生じることがない。
そして図４に示す金型を用いた射出成形では、前述したように射出充填時の樹脂圧力によって金型が変形しても雄型３０と可動駒３１の嵌合部に段差が発生せず、成形品の変形や表面の波打ち、可動駒の痕跡、可動駒嵌合部のバリ等の成形不良を無くして製品の品質を向上させることができることが記載されているが、本発明の考え方を何ら示唆するものではない。
特開平４−３９０１６号公報 書籍名及び該当頁「型技術１０月号別冊（プラスチック射出成形金型設計データブック）、１０８〜１２６頁」、「日刊工業新聞社」、「型技術協会編集委員会編」、発行日「１９８７年１０月２０日第２巻 第１１号 通巻代１７号」

本発明の課題は、樹脂成形材料の射出成形において、金型キャビティ面とエジェクターピン先端面との変形段差を無くして転写性への影響を解消し、成形品表面の転写性を向上して良好な外観を有する射出成形品を得る経済的な射出成形手段を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明による射出成形用金型は、
（１）雄型と、該雄型に嵌入した可動駒と、エジェクター板と、先端が前記可動駒に基部が前記エジェクター板に係合され前記雄型を貫通するエジェクターピンと、前記雄型を支持する型板とを有し、前記エジェクター板の突出し動作によってキャビティ内の成形品を押出す射出成形用金型であって、前記可動駒を前記雄型に係止してキャビティ側の全端面でキャビティ面を形成するように配し、前記型板との間に隙間を設けて前記雄型が変形したときに前記型板との当接を防止しするとともに、前記可動駒が前記雄型に係止することで後退位置となるように前記エジェクター板を配した。

（２）雄型と、該雄型に嵌入した可動駒と、エジェクター板と、先端が前記可動駒に基部が前記エジェクター板に係合され前記雄型を貫通するエジェクターピンと、前記雄型を支持する型板とを有し、前記エジェクター板の突出し動作によってキャビティ内の成形品を押出す射出成形用金型であって、前記可動駒を前記雄型に係止してキャビティ側の全端面でキャビティ面を形成するように配し、前記エジェクター板は前記エジェクターロッド基部と突出し方向に進退可能とする係合部を設けて前記雄型が変形したときに前記エジェクターロッドとの当接を防止するとともに、前記可動駒が前記雄型に係止することで後退位置となるように前記エジェクター板を配した。

上記の目的を達成するため、本発明による射出成形方法は、
樹脂成形材料の射出成形方法であって、請求項１又は２の何れか一項に記載の射出成形用金型と、樹脂成形材料の射出成形装置とを用い、樹脂成形材料を射出成形装置へ供給し可塑化した後に、その可塑化した樹脂成形材料を金型のキャビティ内へ射出充填し冷却する工程と、冷却後にキャビティ内の成形品を押出す工程とを有する射出成形方法。

第１の発明に係る射出成形用金型は、エジェクター板の後退位置が、エジェクター板と型板との間に隙間を設けて可動駒の雄型との係止により決定される構成とした。従って、射出充填時の樹脂圧力が雄型及び可動駒に作用し金型が変形した場合であっても、型板との間の隙間がそれを吸収してキャビティ面と可動駒とのキャビティ面は一致し嵌入部に段差が生じることがなく、前述した成形品表面の転写性への影響を解消することができる。

第２の発明に係る射出成形用金型は、エジェクターピン基部との係合部を突出し方向に進退可能に設け、可動駒の雄型との係止後にエジェクター板が型板と当接して後退位置となる構成とした。従って、射出充填時の樹脂圧力が雄型及び可動駒に作用し金型が変形した場合であっても、係合部の隙間でそれを吸収してキャビティ面と可動駒とのキャビティ面は一致し嵌入部に段差が生じることがなく、前述した成形品表面の転写性への影響を解消することができる。

このように、第１及び第２の発明の射出成形用金型は、可動駒を係合した押え板とエジェクター板の間に弾性部材を設けた従来の射出成形用金型（特許文献１参照）より構造が簡単で、金型の小型化及びコストの低減に寄与する。また、従来の射出成形用金型よりも構成部品点数が少なく金型のメンテナンスが容易である効果を有する。
更に、エジェクターピンとエジェクター板はネジ等の手段により直接的に係合したので、隣接する押出し位置の最小ピッチに制約を与えることがないので、所望する成形品の押出し位置に可動駒を設けることができる。

第３の発明に係る射出成形用金型は、エジェクター板とエジェクターピン基部とを弾性部材で係合するとともに、型板に係止して後退位置とする構成としたので、第１及び第２の発明の効果に加え、前記複数の変形量の異なる部位に可動駒を使用することができる効果を有する。
更に、エジェクターピンとエジェクター板はネジ等の手段により直接的に係合したので、隣接する押出し位置の最小ピッチに制約を与えることがないので、所望する成形品の押出し位置に可動駒を設けることができる。

本発明に係る射出成形方法は、射出充填時の樹脂圧力により変形しても金型キャビティ面の可動駒嵌入部において段差が生じることがない射出成形用金型を用いるので、射出充填時に前述した成形品表面の転写性への影響を排除して、成形品表面の転写性を向上することができる。
また、広い面積の可動駒によって成形品を押出すことから、成形品の変形や白化等の不良が発生することがない。

以下、図面に基づいて本発明による射出成形用金型及び射出成形方法について説明するが、本発明はこれらに限定されて解釈されるべきものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。例えば，図面は、好適な本発明の実施の形態を表わすものであるが、本発明は図面に示される情報により制限されない。本発明を実施し又は検証する上では、本明細書中に記述されたものと同様の手段若しくは均等な手段が適用され得るが、好適な手段は以下に記述される手段である。尚、以下の記載において、一般的な技術、公知の技術、汎用の技術は省略している。

先ず、本発明に係る射出成形用金型について説明する。図１は、本発明に係る射出成形用金型の一実施形態を説明するための要部を示した説明図である。また、図２及び図３は、第２及び第３の態様を説明するための要部を示した説明図である。以下、図１、図２及び図３を参酌しながら、説明する。

図１に示される射出成形用金型１０ａにおいて、３０は雄型、３１は雄型３０に嵌入される可動駒、３２は可動駒３１に雄型３０を貫通して一端を結合されるエジェクターピン、３４はエジェクターピン３２の他端に結合されるエジェクター板、３６は雄型３０の型板、３７は雄型３０の両端を型板３６と共に支持する側板である。そして、型板３６とエジェクター板３４とは雄型３０の変形量より大きな隙間δ１有しており、エジェクター板３４の後退位置が可動駒３１の後退位置を拘束することがない。そして、射出充填時において樹脂圧力が作用して雄型３０が変形するとともに、可動駒３１に連結したエジェクターピン３２を介してエジェクター板３４を押す力が作用するが、エジェクター板３４と型板３６とは雄型３０の変形量より大きな隙間δ１を有することから当接せず、可動駒３１の変形は型板３６で拘束されない。本発明による射出成形用金型１０は、構造が簡単であることから、金型の小型化及びコストの低減に寄与する。また、構成部品点数が少なくメンテナンスが容易である。

又、可動駒３１と雄型３０の嵌入孔の形状は、キャビティ面に隙間が出来ないテーパ合わせによる係止であることが好ましい。また、エジェクターピン３２とエジェクター板３４はネジ等の手段により直接係合したので、隣接する押出し位置の最小ピッチに制約を与えることがなく、所望する成形品の押出し位置に可動駒３１を設けることができる。

図１の雄型３０の押出し部には、可動駒３１と同一断面形状で可動駒３１を嵌め込むための嵌入孔と、エジェクターピン３２を挿通するための挿通穴が設けてある。エジェクターピン３２と可動駒３１との結合は、エジェクターピン３２に設けた雄ねじと可動駒３１に設けた雌ねじとの螺合によって行なった。エジェクターピン３２の他端とエジェクター板３４との結合は、エジェクターピン３２に設けた雄ねじとエジェクター板３４に設けた雌ねじとを螺合させることによって行なった。エジェクターロッド３２の長さは、可動駒３１が雄型３０の嵌入孔で係止した状態でエジェクター板３４と型板３６が当接せず、雄型３０の変形量より大きい隙間δ１を有する寸法とした。
尚、エジェクターロッド３２と可動駒３１及びエジェクター板３４との結合を雄ねじと雌ねじとの螺合によったが、ボルトを使用する等他の締結手段であっても良い。

図２に示される射出成形用金型１０ｂは、図1の射出成形用金型１０ａにおいて可動駒３１が後退位置に達した後にエジェクター板３４が後退位置となるようにしたもので、エジェクターピン３２とエジェクター板３４との係合を、エジェクターピン３２がエジェクター板３４に貫通した係合部３８で突出し方向に進退可能とする雄型３０の変形量より大きな隙間δ２を有する構成とした。そして、エジェクター板３４はエジェクター板３４の後退位置において型板３６と当接する構成となっている。
射出充填時において樹脂圧力が作用して雄型３０が変形するとともに、可動駒３１に連結したエジェクターピン３２を押す力が作用するが、エジェクターピン３２はエジェクター板３４を貫通した段付部３８で進退可能とする雄型の変形量よりも大きな隙間δ２を有することから、可動駒３１の変形はエジェクター板３４及び雄型３０の型板３６によって拘束されることがない。そして、型板３６には、逃げ孔をエジェクターピン３２の対向位置に設けている。

図３に示される射出成形用金型１０ｃは、図１の射出成形用金型１０ａにおいてエジェクター板３４とエジェクターピン３２基部とを弾性部材３５で係合するとともに、エジェクター板３４の後退位置を型板３６で係止した構成である。射出充填時において樹脂圧力が作用して雄型３０が変形するとともに、可動駒３１に連結したエジェクターピン３２を押す力が作用するが、弾性部材３５が変形して作用力を吸収することから、可動駒３１の変形は拘束されることがない。本発明に使用する弾性部材は、両端にネジ等の係合手段を設けたゴムやコイルバネが好適に用いられる。

以上説明したように、本発明の射出成形用金型は射出充填時に樹脂圧力が作用し雄型３０が変形するが、可動駒３１の変形が雄型３０の型板３６によって拘束されることなく雄型３０に嵌合された状態で変形することができる。その結果、雄型３０のキャビティの面と可動駒３１のキャビティ面は一致し嵌入部に段差が生じることがなく、転写性への影響を排除して、成形品表面の転写性を向上することができる。
なお、成形品１１の押出しは、エジェクター板３４を突出し方向（図面で右方向）へ移動させることにより金型から取り出され、その後エジェクター板３４を戻し方向（図面で左方向）へ移動させることにより可動駒３１は係止の状態となる。

そして、可動駒を係合した押え板とエジェクター板の間に弾性部材を設けた従来の射出成形用金型（特許文献１参照）より構造が簡単で、金型の小型化及びコストの低減に寄与する。また、従来よりも構成部品点数が少なく金型のメンテナンスが容易である。
又、可動駒３１と雄型３０の嵌入孔の形状は、キャビティ面に隙間が出来ないテーパ合わせによる係止であることが好ましい。また、エジェクターピン３２とエジェクター板３４はネジ等の手段により直接的に係合したので、隣接する押出し位置の最小ピッチに制約を与えることがなく、所望する成形品の押出し位置に可動駒３１の設置が可能である。

又、本発明の構成は、例えば、エジェクター板に連結されて成形品のアンダーカットを処理する傾斜コア又は傾斜ピンと入れ駒を備えた成形用金型への適用も可能である。そして、傾斜コア又は傾斜ピンと入れ駒によってアンダーカットを処理する成形品においても、前述した転写性への影響を解消して、外観の良好な射出成形品を得ることができる。

続いて、以下に、本発明に係る射出成形方法について説明する。本発明に係る成形方法は、熱可塑性樹脂成形材料の薄肉の射出成形を行なうに好適な方法で、以上説明した射出成形用金型の何れかと、樹脂成形材料の射出成形装置とを用いる。
射出成形方法は前記射出成形用金型金型に充填する必要量の溶融樹脂を可塑化して準備し、雄型と雌型を型締してキャビティを形成、溶融樹脂をキャビティ内に充填する。そして、充填した溶融樹脂の冷却固化を待って金型を開くと、樹脂の射出成形品が得られる。

本発明の射出成形方法では、射出充填時の樹脂圧力が作用し雄型３０と可動駒３１が変形しても、可動駒３１は雄型３０に嵌入された状態で変形することができ、雄型３０のキャビティの面と可動駒３１のキャビティ面は一致して段差が生じることがない金型を用いることから、前述した転写性への影響を解消して、成形品表面の転写性を向上して良好な外観を有する射出成形品を経済的に得ることができる。

本発明に係る射出成形用金型の一実施形態を説明するための要部を示した説明図である。 本発明に係る射出成形用金型の第２の態様を説明するための要部を示した説明図である。 本発明に係る射出成形用金型の第３の態様を説明するための要部を示した説明図である。 従来の射出成形用金型要部を説明するための断面図である。

符号の説明

１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 射出成形用金型
１１ 成形品
３０ 雄型
３１ 可動駒
３２ エジェクターピン
３４ エジェクター板
３５ 弾性部材
３６ 型板
３７ 側板
３８ 係合部
δ１、δ２ 隙間

Claims (3)

1. 雄型と、該雄型に嵌入した可動駒と、エジェクター板と、先端が前記可動駒に基部が前記エジェクター板に係合され前記雄型を貫通するエジェクターピンと、前記雄型を支持する型板とを有し、前記エジェクター板の突出し動作によってキャビティ内の成形品を押出す射出成形用金型であって、
   前記可動駒を前記雄型に係止してキャビティ側の全端面でキャビティ面を形成するように配し、前記型板との間に隙間を設けて前記雄型が変形したときに前記型板との当接を防止しするとともに、前記可動駒が前記雄型に係止することで後退位置となるように前記エジェクター板を配したことを特徴とする射出成形用金型。
2. 雄型と、該雄型に嵌入した可動駒と、エジェクター板と、先端が前記可動駒に基部が前記エジェクター板に係合され前記雄型を貫通するエジェクターピンと、前記雄型を支持する型板とを有し、前記エジェクター板の突出し動作によってキャビティ内の成形品を押出す射出成形用金型であって、
   前記可動駒を前記雄型に係止してキャビティ側の全端面でキャビティ面を形成するように配し、前記エジェクター板は前記エジェクターロッド基部と突出し方向に進退可能とする係合部を設けて前記雄型が変形したときに前記エジェクターロッドとの当接を防止するとともに、前記可動駒が前記雄型に係止することで後退位置となるように前記エジェクター板を配したことを特徴とする射出成形用金型。
3. 樹脂成形材料の射出成形方法であって、
   請求項１又は２の何れか一項に記載の射出成形用金型と、樹脂成形材料の射出成形装置とを用い、
   樹脂成形材料を射出成形装置へ供給し可塑化した後に、その可塑化した樹脂成形材料を金型のキャビティ内へ射出充填し冷却する工程と、冷却後にキャビティ内の成形品を押出す工程とを有する射出成形方法。
   

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