JP4939949B2

JP4939949B2 - 射出成形金型

Info

Publication number: JP4939949B2
Application number: JP2007004976A
Authority: JP
Inventors: 幸雄洞奥; 稔笹村; 克久豊島
Original assignee: 株式会社型システム
Priority date: 2007-01-12
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2027-01-12
Also published as: JP2008168547A

Description

本発明は、射出成形金型に関し、詳細には、大型、薄型の成形品の製造に好適な射出成形金型に関する。

フラットパネルディスプレイの液晶表示装置は、導光板のような合成樹脂製の板状の部品が多く含まれる。近年、液晶表示装置は、薄肉化・大型化の傾向にあり、前記の板状の部品も薄型化・大型化してきている。成形品の薄型化・大型化に伴い、キャビティ内を流動する樹脂圧力を大きくする必要や流速速度を速くする必要がある。また、充填抵抗の増加を抑制するため溶融樹脂温度や金型自体の型温を上昇させる必要がある。
これらに起因し、成形品の大型化に伴い大型化した金型の構成部材の熱膨張量が大きくなるため、金型の構成部材間の温度差による熱膨張差が大きくなり、金型の摺動面や合わせ面のカジリ・摩耗、金型の構成部材の歪み・反り、成形品のバリ、変形が発生するという問題があった。

また、成形品の大型化・薄型化に伴いL/T値（成形品の最長の長さ／成形品の厚み）が高くなる。L/T値が高くなると溶融樹脂がキャビティ内を流れにくくなるため、ゲート近傍のキャビティ内では、射出圧力の最大値であるピーク圧が相当に高くなり、ゲート近傍の摺動面や合わせ面が射出圧力による作用で押し広げられ、溶融樹脂の漏れによりバリが発生したり、摺動面への溶融樹脂の入り込みによる摺動不良を招くという問題があった。

従来、大型の導光板に代表される大型の成形品の製造に用いる金型に生じる問題を解決するための提案がある。例えば、可動盤に固定されキャビティ形成面を固定金型側に有し外壁部を周囲に有する本体部と、本体部に対する型開閉方向の位置がシリンダにより変更制御可能であって固定金型との接合面を固定金型側に有しキャビティ形成面を内側面に有する外壁部とからなる可動金型と、キャビティ形成面と該キャビティ形成面の外側に前記外壁部の接合面の対応する接合面とを有する固定金型とからなる大型導光板の成形用金型であって、前記外壁部の内側面の固定金型側には成形時に一部がキャビティ形成面を構成するベント面が形成され、前記内側面の可動盤側には本体部との摺動面が形成されるとともに、前記外壁部の少なくとも一辺は付勢手段により本体部に向けて付勢され型開閉方向と略直角方向に位置変更可能に設けられている大型導光板の成形用金型（特許文献１参照）、また、固定側型部と可動型型部とを備え、可動側型部側に設けた、成形品の片面に対応した賦形面を有する可動側移動コアと、この可動側移動コアを囲んで、当該可動側移動コアに対して型締め方向および型開き方向に対移動可能に保持され、固定側型部側が賦形面を囲むパーティング面とされ、型締めに先立って固定側型部のパーティング面に圧接されて１次型締めする可動側プレートを構成する可動側固定コアおよびプレート部材のうちの一方とを、ガイドポストユニットによって、型締め方向と直交方向に位置決めしつつ、型締め方向に相対移動可能にガイドした射出金型（特許文献２参照）がある。

特開２００３−１４５５９３号公報（請求項６、段落番号００３８〜段落番号００４６、図６）特開２００５−３１３５６４号公報

しかし、特許文献１に記載の発明は、本体部と第二外壁部間の摺動面のカジリの発生を防止する構成であるが、本体部と第二外壁部間以外の摺動面の熱膨張差によるカジリの発生を防止する構成ではない。また、第二外枠部を付勢手段で付勢するのみで、ゲート近傍の第二外枠部が固定されないため、樹脂圧力が高くなると付勢手段では対応しきれず、樹脂圧力により摺動面が押し広げられ溶融樹脂が漏れる可能性がある。特許文献２に記載の発明は、大型の液晶ディスプレイ用の導光板など大型の成形品を製造する際の特有の問題点を解決するものであるが、射出成形金型の構成部材間の熱膨張差や射出圧力に起因するカジリの発生やバリの発生を防止する構成ではない。

本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、射出成形金型の構成部材間の摺動面や合わせ面の熱膨張差や射出圧力に起因するカジリやバリ等の発生を防止する液晶表示装置の板状合成樹脂部品に代表される大型の成形品や薄型の成形品の製造に好適な射出成形金型を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するための請求項１に記載の発明は、
対向配置される第１成形型と第２成形型が相対移動して形成されるキャビティ内に溶融樹脂を射出して成形品を製造する射出成形金型において、第１成形型は、中央部入れ子と、該中央部入れ子が配置される台盤と、前記中央部入れ子を囲繞し、中央部入れ子との間で摺動面を形成する複数の構成片からなる外枠部入れ子と、該外枠部入れ子が配置される外枠部プレートと、を備え、該外枠部入れ子の少なくとも１の構成片は、固定手段により前記外枠部プレートに固定され、該構成片と対向する位置に配置される構成片は、前記外枠部プレートとの間に設けられる第１フローティング機構により射出成形金型の開閉方向と直交する方向に移動可能であると共に、該構成片の外側に設けられる付勢手段により中央部入れ子の方向に付勢され、また、前記台盤と前記中央部入れ子との間に設けられる第２フローティング機構により射出成形金型の開閉方向と直交する方向の前記中央部入れ子及び前記台盤の変形・移動に対応可能であり、さらに、成形品の圧縮に際して外枠部入れ子と外枠部プレートは射出成形金型の開閉方向に移動可能であることを特徴とする射出成形金型を要旨とする。

上記の構成の発明によれば、成形品を圧縮する射出成形金型において、外枠部入れ子の少なくとも１の構成片は、第１フローティング機構により移動可能でかつ付勢手段により中央部入れ子の方向に付勢されるので、射出成形金型の構成部材間の熱膨張差を吸収し、また、外枠部入れ子の少なくとも１の構成片が外枠部プレートに固定されるので、樹脂圧力に抗し、摺動面を密着した状態に維持できる。また、中央部入れ子及び台盤は、第２フローティング機構により射出成形金型の開閉方向と直交する方向の変形・移動に対応できるので、中央部入れ子及び台盤の歪みや反りの発生を抑制できる。

また、請求項２に記載の発明は、対向配置される第１成形型と第２成形型が相対移動して形成されるキャビティ内に溶融樹脂を射出して成形品を製造する射出成形金型において、第１成形型は、中央部入れ子と、該中央部入れ子が配置される台盤と、前記中央部入れ子を囲繞し、中央部入れ子との間で合わせ面を形成する複数の構成片からなる外枠部入れ子と、を備え、該外枠部入れ子の少なくとも１の構成片は、固定手段により前記台盤に固定され、該構成片と対向する位置に配置される構成片は、前記台盤との間に設けられる第１フローティング機構により射出成形金型の開閉方向と直交する方向に移動可能であると共に、該構成片の外側に設けられる付勢手段により中央部入れ子の方向に付勢され、また、前記台盤と前記中央部入れ子との間に設けられる第２フローティング機構により射出成形金型の開閉方向と直交する方向の中央部入れ子及び台盤の変形・移動に対応可能であることを特徴とする射出成形金型を要旨とする。

上記の構成の発明によれば、成形品を圧縮しない射出成形金型において、請求項１に記載の発明と同様の作用を有する。

また、請求項１又は請求項２に記載の発明において、外枠部入れ子の固定された構成片、又は該構成片の近傍、にゲートが形成されることを要旨とする。この構成の発明によれば、ゲートからキャビティ内に射出される溶融樹脂の高い樹脂圧力に抗することができる。

請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、L/T値（成形品の最長の長さ／成形品の厚み）が200以上の成形品を製造する射出成形金型を要旨とする。大型の成形品又は薄型の成形品とは、例えば、L/T値が200以上の成形品であり、大型液晶テレビ、例えば32インチ以上の液晶テレビに用いる導光板などの製造に好適である。L/T値は、叙述のように成形品の最長の長さと成形品の厚みとの比で、成形品を製造する場合の射出圧力の算定基準とされる数値であり、200以上になると一般的に射出圧力が高くなり、射出成形金型の構成部材への樹脂圧力を考慮する必要がある。

請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の射出成形金型が組み込まれてなることを特徴とする射出成形機を要旨とする。

請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の射出成形金型を用いることを特徴とする成形品の製造方法を要旨とする。

請求項１に記載の射出成形金型は、成形品を圧縮する場合において、中央部入れ子と外枠部入れ子の摺動面の熱膨張差や射出圧力に起因するカジリ・摩耗、金型の構成部材の歪み・反りを防止できると共に、成形品のバリ、変形の発生を防止でき、射出成形金型の保全性及びメンテナンスの利便性に優れ、また、生産効率を高めつつ製品の歩留まりを高めることができる。

請求項２に記載の射出成形金型は、成形品を圧縮しない場合において、上記の効果を得ることができる。

請求項３に記載の射出成形金型は、上記の効果に加え、高い射出圧力の作用に抗することができるので、大型の成形品や薄型の成形品の製造に有用である。

請求項４に記載の射出成形機は、品質の優れた大型又は薄型の成形品を製造できる。

請求項５に記載の成形品の製造方法は、品質の優れた大型又は薄型の成形品を効率的に製造できる。

次いで、本発明の実施の形態を大型の導光板（32インチ、L/T値：200）を製造する射出成形金型について、図面を参照しながら説明するが、本発明は以下の実施の形態により限定されるものではない。

〔第１実施形態〕
第１成形型１０は、図２に示すように、中央部入れ子１５と、外枠部入れ子２０と、外枠部プレート２５と、台盤３５と、を備えている。

中央部入れ子１５は、断面が矩形状の角柱体で形成され、台盤３５に配置される。また、中央部入れ子１５は、台盤３５との間に設けられる第２フローティング機構３０を介して台盤３５に取り付けられている。第２フローティング機構３０は、図３に詳細に示すように、台盤３５に形成される断面が略Ｔ字状の貫通孔３６と、中央部入れ子１５に立設される貫通孔３６内の鍔付きスリーブ３７と、貫通孔３６と連通する中央部入れ子１５に形成されるボルト孔３８と、ボルト３９と、から構成される。鍔付きスリーブ３７の外周と台盤３５の内周との間にはクリアランスＣ１が形成されている。また、鍔付きスリーブ３７の鍔の下面と台盤３５の底面との間は、０〜５μｍの間隔が設けられ、鍔付きスリーブ３７の中空を介してボルト孔３８に挿入されたボルト３９はボルト孔３８に完全に締め付けられず、少し緩めた状態で締め付け螺合される。このように構成される第２フローティング機構３０により、射出成形金型１００の開閉方向と直交する方向（図２の上下方向）の中央部入れ子１５及び台盤３５の変形・移動に対応できる。

外枠部入れ子２０は、中央部入れ子１５の外周の各辺に対応する構成片１６、１７、１８、１９が別体で各々形成され、中央部入れ子１５を囲繞する。すなわち、図１に示すように、中央部入れ子１５の外周の短辺と同一の長さの２つの構成片１６、１７と、中央部入れ子１５の外周の長辺より長く、短辺の外側面と面一の２つの構成片１８、１９とから構成される。また、外枠部入れ子２０の前端は、中央部入れ子１５の前端より前方に突出し、型閉じされると第２成形型５０と中央部入れ子１５との間にキャビティ５５を形成する。また、外枠部入れ子２０は、中央部入れ子１５との間で摺動面７０を形成する。

外枠部プレート２５は中空の平板体で、ガイドピン６０により台盤３５に取り付けられている。そして、外枠部プレート２５は、中央部入れ子１５との間にクリアランスＣ２が形成されているので中央部入れ子１５との間に摺動面を形成しない。また、外枠部プレート２５には、外枠部入れ子２０が配置され、外枠部入れ子２０との間に設けられる第１フローティング機構４５を介して取り付けられている。第１フローティング機構４５は、図３に詳細に示すように、外枠部入れ子２０に形成される断面が略Ｔ字状の貫通孔４６と、外枠部プレート２５に立設される貫通孔４６内の鍔付きスリーブ４７と、貫通孔４６と連通する外枠部プレート２５に形成されるボルト孔４８と、ボルト４９と、から構成される。鍔付きスリーブ４７の外周と外枠部入れ子２０の内周との間にはクリアランスＣ３が形成されている。また、鍔付きスリーブ４７の鍔の下面と外枠部入れ子２０の底面との間は、０〜５μｍの間隔が設けられ、鍔付きスリーブ４７の中空を介してボルト孔４８に挿入されたボルト４９はボルト孔４８に完全に締め付けられず、少し緩めた状態で締め付け螺合される。このように構成される第１フローティング機構４５により、外枠部入れ子２０は射出成形金型１００の開閉方向と直交する方向（図２の上下方向）に移動可能である。第１フローティング機構４５は、図１に示すように、構成片１６に３箇所、構成片１８に４箇所それぞれ形成されている。第１フローティング機構４５が設けられていない構成片１７と構成片１９は、ボルト６４により外枠部プレート２５に固定されている。

第１フローティング機構４５が設けられる構成片１６、１８の外側には、ブロック６５が配置される。該ブロック６５には、付勢手段に相当するバネ３１が設けられている。そして、該バネ３１は、構成片１６、１８を中央部入れ子１５の方向に付勢する。すなわち、図３に示すように、外枠部入れ子２０の外側に位置するブロック６５に孔２７が形成され、バネ３１が設けられている。また、構成片１７、１９は、外枠部プレート２５に固定され、外枠部プレート２５はガイドピン６０により台盤３５に取り付けられているので、射出成形金型１００の開閉方向に移動ができる。

溶融樹脂は、外枠部プレート２５に固定される構成片１７、１９の近傍に設けられるゲート５７からキャビティ５５内に射出される。

以下、上記のように構成される本実施形態の射出成形金型１００の作用について説明する。型閉じされた後、キャビティ５５内に溶融樹脂が射出され、成形品が形成される。さらに型閉じされることにより、図２に示すようにキャビティ５５内に射出された成形品は圧縮され、導光板Ｐが製造される。ゲート５７は、構成片１７、１９の近傍に設けられ、また、構成片１７、１９はボルト６４により外枠部プレート２５に固定されているので、ゲート５７から射出される溶融樹脂の高いピーク圧に抗することができ、摺動面７０が押し広げられることを防止できる。

また、中央部入れ子１５は、溶融樹脂や型温の上昇により熱膨張量が大きくなるが、外枠部入れ子２０がバネ３１の付勢力に抗して第１フローティング機構４５により移動できるので、中央部入れ子１５と射出成形金型１００の他の構成部材との熱膨張差を吸収できる。他方、外枠部入れ子２０は、バネ３１で付勢されているので、中央部入れ子１５との間の摺動面７０は密着した状態を維持できる。そして、これらの構成により、摺動面７０のカジリ・摩耗、成形品のバリや変形、摺動不良等を防止できる。また、外枠部プレート２５は、中央部入れ子１５との間に摺動面を形成しないように構成されているので、外枠部プレート２５に上記の外枠部入れ子２０のような構成を設ける必要がなく、射出成形金型１００の部品点数を減少させ、コスト面でも有利となる。

さらに、外枠部入れ子２０の構成片の一部（構成片１７、１９）が固定されていると、中央部入れ子１５及び台盤３５など射出成形金型１００の構成部材の熱膨張による変形・位置移動により固定された外枠部入れ子２０との摺動面７０に過大な負荷が発生し、中央部入れ子１５及び台盤３５の歪み・反りや摩耗・カジリの発生が問題となるが、中央部入れ子１５と台盤３５の間に第２フローティング機構３０が設けられているので、このような問題を解決できる。

上記の本実施形態の射出成形金型１００において、外枠部入れ子２０の構成片１７、１９を別体でなく、略Ｌ字の一体に形成してもよい。また、ブロックを設けることなく、上記のブロック６５に相当する構成部材を含む外枠部プレートを形成し、外枠部プレートに付勢手段を設ける構成としてもよい。さらに、フローティング機構３０、４５は、鍔付きスリーブ３７、４７の鍔の下面と台盤３５（又は外枠部入れ子２０）の底面との間にクリアランスを設け、該クリアランスにバネを介在させる構成としてもよい。

〔第２実施形態〕
次いで、本発明の第２実施形態について説明するが、外枠部プレートが設けられない点のみが第１実施形態と相違するので、以下、第１実施形態と重複する記載はできるだけ割愛し、相違点を中心に説明する。また、本実施形態の射出成形金型１５０の第１実施形態と共通の構成部材の符号は第１実施形態と同様の符号を用いる。

第１成形型１０は、図５に示すように、中央部入れ子１５と、外枠部入れ子２０と、台盤３５と、を備えている。

外枠部入れ子２０は、図４に示すように、中央部入れ子１５の外周の各辺に対応する構成片１６、１７、１８、１９が別体で各々形成され、中央部入れ子１５を囲繞する。

外枠部入れ子２０は、台盤３５に配置され、外枠部入れ子２０の構成片１６、１８と台盤３５との間に設けられる第２フローティング機構４５を介して取り付けられている。構成片１７、１９は、ボルト６４により台盤３５に固定されている。

第１フローティング機構４５が設けられる構成片１６、１８の外側には、ブロック６５が配置される。該ブロック６５には、付勢手段に相当するバネ３１が設けられている。

第２フローティング機構３０の設けられる箇所及びその作用については第１実施形態と同様である。また、フローティング機構３０、４５の構成も第１実施形態と同様で図６に示す。

本実施形態の射出成形金型１５０は、第１実施形態のように成形品を圧縮する構成のものではなく、外枠部入れ子２０は射出成形金型１５０の開閉方向に移動しないので、外枠部入れ子２０と中央部入れ子１５との間は摺動面ではなく、合わせ面８０を形成する。そして、本実施形態の射出成形用金型１５０は、上記の構成により熱膨張差に起因する構成部材の変形やバリの発生を防止できる。

上記のように構成される本発明は、その技術的範囲に包含される範囲で種々形態を変更できるので、以下に例示する。
（１）フローティング機構は、外枠部入れ子が射出成形金型の開閉方向と直交する方向に移動可能であり、また、射出成形金型の開閉方向と直交する方向の中央部入れ子及び台盤の変形・移動に対応可能である限り、上記の実施の形態の構成に限定されない。
（２）本発明の射出成形金型は、大型の成形品、あるいは薄型の成形品の製造に用いるのに好適であるが、これに限定されず、大型、小型、薄型、厚型を問わず、射出成形金型の熱膨張差や射出圧力によるカジリやバリの発生を防ぐ目的で広く射出成形金型に適用できる。
（３）付勢手段は、付勢力を付与できればバネに限定されず、例えば、油圧シリンダーでもよい。
（４）キャビティへの溶融樹脂の供給方法は、第１成形型又は第２成形型に設けられたスプルから射出したり、第１成形型と第２成形型が離間した型開きの状態で成形面上に流下させて供給したりするなど、種々の態様が可能である。

第１実施形態の射出成形金型の第１成形型の正面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である（型閉じによる第２成形型を含む）。第１実施形態のフローティング機構が設けられた箇所の部分拡大図である。第２実施形態の射出成形金型の第１成形型の正面図である。図４のＢ−Ｂ線断面図である（型閉じによる第２成形型を含む）。第２実施形態のフローティング機構が設けられた箇所の部分拡大図である。

符号の説明

１０第１成形型
１５中央部入れ子
１６、１７構成片
１８、１９構成片
２０外枠部入れ子
２５外枠部プレート
３０第２フローティング機構
３１バネ
３５台盤
３６、４６貫通孔
３７、４７鍔付きスリーブ
３８、４８ボルト孔
３９、４９ボルト
４５第１フローティング機構
５０第２成形型
６４ボルト
６５ブロック
１００、１５０射出成形金型

Claims

対向配置される第１成形型と第２成形型が相対移動して形成されるキャビティ内に溶融樹脂を射出して成形品を製造する射出成形金型において、第１成形型は、中央部入れ子と、該中央部入れ子が配置される台盤と、前記中央部入れ子を囲繞し、中央部入れ子との間で摺動面を形成する複数の構成片からなる外枠部入れ子と、該外枠部入れ子が配置される外枠部プレートと、を備え、該外枠部入れ子の少なくとも１の構成片は、固定手段により前記外枠部プレートに固定され、該構成片と対向する位置に配置される構成片は、前記外枠部プレートとの間に設けられる第１フローティング機構により射出成形金型の開閉方向と直交する方向に移動可能であると共に、該構成片の外側に設けられる付勢手段により中央部入れ子の方向に付勢され、また、前記台盤と前記中央部入れ子との間に設けられる第２フローティング機構により射出成形金型の開閉方向と直交する方向の前記中央部入れ子及び前記台盤の変形・移動に対応可能であり、さらに、成形品の圧縮に際して外枠部入れ子と外枠部プレートは射出成形金型の開閉方向に移動可能であることを特徴とする射出成形金型。
対向配置される第１成形型と第２成形型が相対移動して形成されるキャビティ内に溶融樹脂を射出して成形品を製造する射出成形金型において、第１成形型は、中央部入れ子と、該中央部入れ子が配置される台盤と、前記中央部入れ子を囲繞し、中央部入れ子との間で合わせ面を形成する複数の構成片からなる外枠部入れ子と、を備え、該外枠部入れ子の少なくとも１の構成片は、固定手段により前記台盤に固定され、該構成片と対向する位置に配置される構成片は、前記台盤との間に設けられる第１フローティング機構により射出成形金型の開閉方向と直交する方向に移動可能であると共に、該構成片の外側に設けられる付勢手段により中央部入れ子の方向に付勢され、また、前記台盤と前記中央部入れ子との間に設けられる第２フローティング機構により射出成形金型の開閉方向と直交する方向の中央部入れ子及び台盤の変形・移動に対応可能であることを特徴とする射出成形金型。
外枠部入れ子の固定された構成片、又は該構成片の近傍、にゲートが形成されてなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の射出成形金型。
L/T値（成形品の最長の長さ／成形品の厚み）が200以上の成形品を製造するものであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の射出成形金型。
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の射出成形金型が組み込まれてなることを特徴とする射出成形機。
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の射出成形金型を用いることを特徴とする成形品の製造方法。