JP4752379B2 - 射出成形用金型 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形用の金型に係り、特に、射出時にガスを発生しやすい樹脂の射出成形用に適した金型に関する。

従来の射出成形用金型は、固定側型と可動側型とのパーティング面のいずれか一方、あるいは両方に、他方のパーティング面に接触して隙間を形成する複数個の着脱自在なサポートブロックを取り付け、該隙間からガス抜きを行なうことを特徴としている。そして、サポートブロックは、型締め時に５〜２５μｍの隙間を形成している（例えば、特許文献１参照）。

このように、溶融樹脂が金型キャビティ内に充填されるとき、金型内に残っている空気や溶融樹脂から発生するガスを、パーティング面（ＰＬ面）からキャビティ外へ排出する必要があり、そのため、局部的にガス抜き構造を設けたり、ガス抜き用の隙間を確保するため、受圧部をＰＬ面から分離させる対策がとられている。
特開２００３−５３７９８号公報

ところで、前記特許文献１に記載の射出成形用金型は、ガス抜き隙間を確保するための受圧部をパーティング面から分離させているが、構造が複雑であり、金型製造コストが高くなる問題点があった。また、受圧面が小さいためサポートブロックに型締め圧すべてが加わり、隙間を一定に保つことが難しく、安定したガス抜きが得られず、バリが発生しやすい問題点があった。

さらに、型締め圧を受ける面で、成形時にバリを防止するための隙間を確保する当たり具合を得るためには、職人的な調整が必要となる。そして、キャビティからのガス抜きが不完全な場合、溶融樹脂の流入によりキャビティ内の空気が圧縮され、この圧縮熱により溶融樹脂の温度が上昇して変色や焼け等の成形不良が発生する。

この対策としてキャビティ内の空気の抵抗に打ち勝つべく射出圧力を上げると、パーティング面にバリが発生しやすくなる。また、射出時に空気抵抗があると、充填不足（ショートショット）を発生しやすく、成形された製品にウェルドラインやフローマーク等が発生するおそれがある。樹脂の射出速度を遅くして前記の成形不良をある程度解消できるが、金型温度を高くする必要があり、成形サイクルが長くなる問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、射出成形時のガス抜きが安定しており、固定型と可動型とが接触する受圧面積を確保でき、パーティング面の当たりによりガス抜き性が変化しない射出成形用金型を提供することにある。また、ガス抜きが良好で、射出成形された製品の品質を高めることができる射出成形用金型を提供することにある。

前記目的を達成すべく、本発明に係る射出成形用金型は、固定型と可動型とを備えて構成され、該固定型と可動型とをパーティング面で接触させ両型の間に形成されたキャビティ内に成形材を射出して成形する金型で、前記固定型と可動型の少なくとも一方の型のパーティング面には、前記キャビティの輪郭に沿って凹溝が形成され、該凹溝と前記キャビティとの間の領域は、前記凹溝よりキャビティと反対側の領域が対向する他方の型と接触するとき、前記他方の型とは所定の隙間が形成されて対向するランドに形成され、前記固定型と可動型の少なくとも一方の型において、凹溝と型外部とを連通するガス抜き通路が形成されていることを特徴としている。

前記のごとく構成された本発明の射出成形用金型は、固定型に対して可動型を移動して接触させると、凹溝よりキャビティと反対側のパーティング面が受圧面として機能し、受圧面同士が密着して接触状態が安定する。このため、金型の摩耗や変形が防止され、寿命を長くすることができる。また、凹溝とキャビティとの間のランドは対向する金型と所定の隙間を持って対向して密着しないため、樹脂等の成形材を射出したときキャビティ内部の空気や溶融樹脂から発生するガスは、この隙間を通して凹溝内に進入し、ガス抜き通路を通して金型の外部へ円滑に排出される。このため、成形される製品にウェルドラインやフローマーク等が発生せず、成形品の品質を高めることができる。

また、本発明に係る射出成形用金型の好ましい具体的な態様としては、前記ランドは、前記キャビティの全周に沿って形成され、ランドと対向する型との隙間の寸法は、０．０２〜０．０２５ｍｍに設定されることを特徴としている。このように、一方の金型のキャビティに沿って形成された凹溝とキャビティとの間のランドと他方の金型のパーティング面との間に、０．０２〜０．０２５ｍｍの隙間が設定されると、キャビティ内に樹脂を射出したときにキャビティ内の空気や溶融樹脂から発生するガスは、この隙間から凹溝を通して金型の外部に排出される。そして、この隙間に樹脂が入り込まないため、成形された製品にバリが発生することがなく、品質を高めることができる。

さらに、本発明に係る射出成形用金型の好ましい具体的な他の態様としては、前記凹溝は、前記キャビティの全周に沿って形成され、前記ランドの幅は１〜５ｍｍに形成されていることを特徴としている。ランドの幅を１〜５ｍｍに設定すると、パーティング面の受圧面積を広くすることができるため、固定型と可動型とを密着させたとき広い面積で接触し、金型の変形や摩耗を防止することができ、金型の寿命を延ばすことができる。また、ランドの加工が容易となり、加工時間を短縮することができる。

前記ガス抜き通路は、前記パーティング面に沿って形成されており、前記凹溝から所定の間隔で複数形成されていることが好ましい。特に、１００ｍｍ程度の間隔で複数本を平行に形成すると好適である。この構成によれば、キャビティ内に成形材を射出する際、一方の金型のランドと対向する他方の金型との隙間から排出された空気やガスは凹溝内に排出され、所定の間隔で形成されたガス抜き通路を通して金型外に抵抗なく排出することができるため、射出成形された樹脂製品にウェルドラインやフローマーク等が付かず、品質を安定させることができる。

また、前記ガス抜き通路は、前記のようにパーティング面に沿って形成せず、金型を貫通して形成してもよい。このように構成すると、ガス抜き通路は金型の本体を貫通して形成されているため、固定型と可動型が接触するパーティング面同士が広い面で接触でき、パーティング面の加工が不要となり、型締め圧の受圧面が平坦となって好ましい。また、ガス抜き通路の加工が容易である。

本発明の射出成形用金型は、型締め時の受圧面の機能をパーティング面に持たせ、射出成形時のガス抜き面の機能を分けてランドに持たせてパーティング面を形成しているため、型締め圧の影響でガス抜き隙間が変化せず、ガス抜き性が良好で安定しており、射出成形品の品質を高めることができる。また、受圧面が広くパーティング面の変形（へたり）や摩耗を防止できるため、金型の寿命を延ばすことができる。

以下、本発明に係る射出成形用金型の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る射出成形用金型の固定金型と可動金型とを分解した状態の斜視図、図２は、図１の固定金型と可動金型とを結合した状態のＡ−Ａ線に沿う要部断面図である。

図１，２において、本実施形態の金型１は、例えば自動車の樹脂製バンパーを成形する射出成形機に装着する金型であり、一方の固定金型１０と、固定金型に対して移動して結合される可動金型２０とから構成される。固定金型１０の凹部に可動金型２０の凸部が嵌合し、凹部Ｓａと凸部Ｓｂとの間にキャビティＳが形成される構造となっている。キャビティＳには図示していないゲートが連通して形成され、溶融樹脂をキャビティＳ内に射出するように構成されている。

固定金型１０のパーティング面ＰＬを構成する上面１１，１１および陥没面１２，１２は、可動金型２０のパーティング面ＰＬを構成する下面２１，２１および突出面２２，２２と密着して接触するように構成されている。このように、上方の可動金型２０と下方の固定金型１０とが結合して両金型のパーティング面ＰＬが密着することで、両金型間にキャビティＳが形成され、このキャビティＳ内に溶融樹脂を射出して充填し、樹脂成形品を形成する金型が構成される。

本実施形態の金型は、固定金型１０のパーティング面を構成する上面１１と陥没面１２に、キャビティＳを構成する凹部Ｓａの外周に沿って凹溝１３，１４が形成されている。凹溝はキャビティの全周を巻回するように形成され、キャビティ内に存在する空気や、キャビティ内に射出された溶融樹脂から発生するガスを排出できるだけの断面積を有するように所定の幅と所定の深さで形成されている。

凹溝１３，１４はキャビティを形成する凹部Ｓａの外周から１〜５ｍｍ程度の間隔を有して形成されている。そして、この凹溝とキャビティを構成する凹部Ｓａとの間の間隔部分は、固定金型１０と可動金型２０とが結合してパーティング面が密着状態に接触するとき、０．０２〜０．０２５ｍｍ程度の隙間Ｄを有して対向するランド１５となっている。ランド１５はキャビティの全周に沿って形成され、全周に亘って同じ隙間が保たれている。この構成により、固定金型１０と可動金型２０とが結合された型締め状態では、パーティング面ＰＬのうち、凹溝１３，１４とランド１５を除く面が受圧面１７として機能し、型締め圧を支持する。また、キャビティの全周に亘って形成された凹溝１３，１４に連通するランド１５は、対向する可動金型２０のパーティング面と隙間Ｄを有して対向する。

固定金型１０の上面１１および陥没面１２には、凹溝１３，１４と連通してガス抜き通路１６が形成されている。このガス抜き通路１６は、キャビティから排出された空気やガスが凹溝１３，１４に進入したあと、金型の外部に排出するための排気路であり、キャビティＳ内から排出される空気や射出された溶融樹脂から発生するガス量に合わせて断面積や本数が設定されている。本実施形態では、ガス抜き通路１６は凹溝１３，１４から１００ｍｍ程度のピッチで金型の外周に向けて複数本が直角に形成されている。

キャビティＳ内には、成形品に貫通部を形成するための突部３０が形成されている。この突部の上面は対向する可動金型２０のキャビティの底面（上面）に接触する高さに形成されている。このように、下方の固定金型１０の突部上面と、上方の可動金型２０のキャビティ内の底面も、両型１０，２０が接触するパーティング面を構成している。突部３０には、外周に沿って、すなわちキャビティの輪郭に沿って凹溝３１が形成されている。この凹溝３１の幅や深さもキャビティ内から排出される空気や溶融樹脂から発生するガスの量に対応して設定される。

そして、この凹溝３１とキャビティとの間の外周部分は、型締め時に対向する可動金型２０のキャビティ内の底面と０．０２〜０．０２５ｍｍ程度の隙間Ｄを有して対向するランド３２となっており、キャビティＳと凹溝３１とが隙間Ｄを通して連通している。ランド３２の幅は１〜５ｍｍ程度の幅に設定されている。また、凹溝３１から突部の中心に向けて複数のガス抜き溝３３が形成され、ガス抜き溝の合流部分から固定金型の底面までガス排気孔３４が貫通して形成されている。この構成により、固定金型１０と可動金型２０とが結合された型締め状態では、キャビティＳはランド３２の隙間Ｄ、凹溝３１、ガス抜き溝３３、ガス排気孔３４を通して金型の外部に連通している。そして、パーティング面ＰＬのうち、凹溝３１、ランド３２、およびガス抜き溝３３を除く面が受圧面３５として機能する。

前記の如く構成された本実施形態の射出成形用金型の動作について以下に説明する。固定金型１０に対して可動金型２０を接近させ、両型をパーティング面ＰＬで接触させると、両型の間に成形材を射出する空間としてキャビティＳが形成される。この状態では、キャビティの輪郭に沿って形成されたランド１５は、対向する他方の型と接触せず、０．０２〜０．０２５ｍｍ程度の隙間Ｄがキャビティの全周に形成されている。そして、ランド１５部分の隙間Ｄは凹溝１３，１４に連通し、さらにガス抜き溝１６に連通しているため、キャビティＳは型外部と連通する。また、凹溝１３，１４の外周側のパーティング面は固定金型１０に対して可動金型２０が接触し、凹溝の外周側の広い面積の受圧面１７で型同士の押圧力を支持するため、応力が小さくなり、型同士の接触面での摩耗や変形を防止することができる。このため、金型１０，２０の寿命を延ばすことができる。さらに、ランド１５と対向する金型のパーティング面との隙間Ｄは、型締め力の影響を受けることなく一定にできる。

また、突部３０は凹溝３１、ランド３２、およびガス抜き溝３３を除く面が可動金型２０のパーティング面ＰＬと接触し、受圧面３５として機能する。そして、ランド３２は対向する可動型の突部Ｓｂと所定の隙間Ｄを有して対向するため、キャビティＳはランド３２の隙間Ｄ、凹溝３１、ガス抜き溝３３、ガス排気孔３４を通して固定金型１０の外部空間と連通している。ランド３２の隙間Ｄも、型締め時の型締め力の影響を受けることなく一定にできる。なお、突部３０は必ずしも必要でなく、突部の無い場合にはパーティング面は両型の外周部のみとなる。

このようにして、固定金型１０に対して可動金型２０を移動させて、両型１０，２０を密着状態に接触させてから、キャビティＳ内に成形材を射出する。成形材として樹脂を射出すると、溶融樹脂は図示していないゲートからキャビティＳ内に充填され、キャビティ内の空気や溶融樹脂から発生されるガスは、ランド１５と他方の金型２０との隙間Ｄを通して凹溝１３，１４内に進入し、凹溝内を流れてガス抜き通路１６から金型の外部に流出する。この成形材の射出に際して、キャビティＳ内に充填された溶融樹脂は隙間Ｄを通過することができないため、成形品にバリが発生することを防止でき、成形品の品質を高めることができる。

また、成形品に貫通部を形成するためのキャビティＳ内に位置する突部３０にも、隙間Ｄを有するランド３２と凹溝３１とが形成されているため、キャビティＳ内の空気や溶融樹脂から発生するガスがランド３２、凹溝３１、ガス抜き溝３３、ガス排気孔３４を通して円滑に排出されるため、キャビティＳ内に溶融樹脂が速やかに充填され、成形品にフローマーク等の不具合が発生することはない。そして、射出された成形材はランド３２の隙間Ｄを通ることができないため、成形品の貫通部分にバリ等が発生することがなくなり、成形品の品質を高めることができる。さらに、貫通部を形成する突部３０のパーティング面ＰＬは、広い受圧面３５で接触するため、型締め圧の影響を受けにくく、金型の長寿命化に貢献することができる。

このように、本実施形態の金型は、キャビティＳの輪郭に沿って凹溝１３，１４が全周に亘って形成され、凹溝とキャビティとの間の領域は、全周に亘って隙間Ｄのランド１５となっており、凹溝から金型の外部までガス抜き通路１６を形成しているため、成形材を射出する際のガス抜きが安定しており、成形品へのフローマーク等の発生が防止でき、射出成形された製品の品質を安定させることができる。また、ガス抜き性を考慮することなく型締めすることができ、受圧面積を広く確保できるので型締め状態が安定する。さらに、キャビティと凹溝との間のランドは、部分的に形成されるのではなく周回状に全周に巻回するように形成され、対向する金型と所定の隙間を有しているため、ガス抜き性が良好となる。

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、射出成形品として、自動車のバンパーの例を示したが、ダッシュボード等の他の用途の成形品にも適用できることは勿論である。キャビティ内に成形品に貫通部分を形成する突部を有する構成を示したが、この突部は必ずしも必要でなく、成形品に貫通部が無い場合は、突部は不要となる。

本発明の活用例として、成形材として樹脂の例を示したが、樹脂に限られるものでなく金属等の成形材を射出する金型にも適用できる。

本発明に係る射出成形用金型の一実施形態を示し、固定金型に対して可動金型を分解した状態の斜視図。 図１の２つの金型を結合した状態のＡ−Ａ線に沿う要部断面図。

符号の説明

１：金型、１０：固定金型（固定型）、１１：上面（パーティング面）、１２：陥没面（パーティング面）、１３，１４：凹溝、１５：ランド、１６：ガス抜き通路、１７：受圧面、２０：可動金型（可動型）、２１：下面（パーティング面）、２２：突出面（パーティング面）、３０：突部、３１：凹溝、３２：：ランド、３３：ガス抜き溝、３４：ガス排気孔、３５：受圧面、Ｓ：キャビティ、Ｄ：隙間、ＰＬ：パーティング面

Claims (4)

1. 固定型と可動型とを備えて構成され、該固定型と可動型とをパーティング面で接触させ両型の間に形成されたキャビティ内に成形材を射出して成形する金型であって、
   前記固定型と可動型の少なくとも一方の型のパーティング面には、前記キャビティの外周に沿って第１の凹溝が形成され、
   該第１の凹溝と前記キャビティとの間の領域には、前記第１の凹溝よりも前記キャビティと反対側の領域が対向する他方の型に接触した状態で前記他方の型のパーティング面との間に所定の隙間を有して対向する第１のランドが形成され、
   前記一方の型のパーティング面に沿って前記第１の凹溝と型外部とを連通する第１のガス抜き通路が形成され、
   前記固定型と可動型の少なくとも一方の型のキャビティ面には、突部が形成され、
   該突部の上面は、対向する他方の型のキャビティ面に接触する高さに形成され、
   前記突部の上面には、前記突部の外周に沿って第２の凹溝が形成され、
   該第２の凹溝と前記キャビティとの間の領域には、前記突部の上面が前記他方の型のキャビティ面に接触した状態で前記他方の型のキャビティ面との間に空気とガスが通過可能でかつ前記成形材が通過不可能な寸法の間隙を有して対向する第２のランドが形成され、
   前記第２の凹溝から前記突部の中心に向かってガス抜き溝が形成され、
   該ガス抜き溝から型外部までガス排気孔が形成されていることを特徴とする射出成形用金型。
2. 前記第１のランドと前記他方の型のパーティング面との間に形成される隙間の寸法、および、前記第２のランドと前記他方の型のキャビティ面との間に形成される隙間の寸法の少なくとも一方は、０．０２〜０．０２５ｍｍに設定されることを特徴とする請求項１に記載の射出成形用金型。
3. 前記第１のランドの幅と前記第２のランドの幅の少なくとも一方は１〜５ｍｍに形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の射出成形用金型。
4. 前記第１のガス抜き通路は、前記第１の凹溝から所定の間隔で複数形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の射出成形用金型。

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