JP4968606B2 - 射出成形金型 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形金型に関し、特に、円環状のプラスチックス製品の射出成形に用いられる射出成形金型に関するものである。

円環状のプラスチックス製品の射出成形では、射出成形金型の製品キャビティは、云うまでもなく、製品形状に合った円環状の空間になり、製品キャビティの円周方向の一箇所に設けられたゲート部より溶融樹脂を製品キャビティ内に所定圧力をもって注入することが行われる。

このような形状（円環状）の製品キャビティにおける樹脂流動について、図６を参照して説明する。円環状の製品キャビティ１００は、外側のキャビティブロック（金型）１０１と、中心部のコアブロック１０２とにより画定されている。キャビティブロック１０１に形成されたゲート部１０３より製品キャビティ１００に入った溶融樹脂は、ゲート部１０３の正面に対向するコアブロック１０２の壁面Ａに衝突し、これより製品キャビティ１００内を、コアブロック１０２を取り巻く時計廻りの樹脂流れＦａと反時計廻りの樹脂流れＦｂとに分かれて流れ、ゲート部１０３よりキャビティ中心周りに１８０度回転変位した部位Ｂ（１８０度反対部位）で、時計廻りの樹脂流れＦａと反時計廻りの樹脂流れＦｂとが互いに衝突する。これにより、樹脂充填を完了する。

上述のような樹脂流動では、次のような現象が生じ、真円度を要求される円環状の精密プラスチックス製品、特に、外径が７〜１０ｍｍ、内径が４〜５ｍｍ程度の流体軸受装置用の液封蓋部材のように、小型の円環状プラスチックス製品では、問題になる。

（１）製品キャビティ１００における対称性が高い樹脂流れＦａ、Ｆｂによる流動履歴が製品に残存し、製品形状が、製品キャビティ１００のゲート部１０３と１８０度反対部位とを結ぶ方向を長円とした綺麗な楕円形状になり、成形製品の真円度が損なわれる。このことは、ハイサイクル成形のために、高速充填するほど、顕著になる。

（２）製品の部位Ｂに、軸線方向に直線状に走るウェルドラインが生じる。直線状のウェルドラインは、亀裂を生じ易く、製品強度を低下させる原因になる。また、部位Ｂ（１８０度反対部位）に発生する直線状のウェルドラインは、製品の楕円形状化を助長する。

本発明が解決しようとする課題は、金型構造の改良により、形状精度が高く、さらには、製品強度が高い円環状のプラスチックス製品を、生産性よく生産することである。

本発明による射出成形金型は、円環状の製品を成形するための円環状の製品キャビティを有する射出成形金型であって、前記製品キャビティの円周方向の一箇所に樹脂注入のゲート部が設けられ、前記製品キャビティの円周方向で見て前記ゲート部とは非点対称の位置にて前記製品キャビティに連通開口するウェル部が設けられていることを特徴としている。

本発明による射出成形金型は、好ましくは、前記ウェル部は、前記製品キャビティの軸線方向の一部分において前記製品キャビティに連通開口していることを特徴としている。

本発明による射出成形金型は、好ましくは、前記製品キャビティが複数個設けられ、当該複数個の製品キャビティが各々前記ゲートをもってスプルーに直接連通している一つのランナに連通接続されており、前記ウェル部の内容積が前記スプルーより離れた位置にある前記製品キャビティのものほど大きいことを特徴としている。

本発明による射出成形金型は、さらに、前記ウェル部に連通するエアベント通路を有することを特徴としている。

本発明による射出成形金型は、製品キャビティの円周方向で見てゲート部とは非点対称の位置にて製品キャビティに連通開口するウェル部が設けられているので、ゲート部よりウェル部へ至る距離が、円環状の製品キャビティの時計廻りと反時計廻りとで、異なったものになる。

ゲート部より製品キャビティに入った溶融樹脂は、ゲート部の正面に対向するキャビティ壁面に衝突し、これより円環状の製品キャビティ内を、時計廻りの樹脂流れと反時計廻りの樹脂流れとに分かれて、各々、ゲート部とは反対の部位（ゲート部よりキャビティ中心周りに１８０度回転変位した部位）へ向けて流れる。

この際、ゲート部よりウェル部へ至る距離が短い側の樹脂流れは、その樹脂流れの溶融樹脂が、反対部位への流動過程で、ウェル部に流入する分、反対側の樹脂流れ（ゲート部よりウェル部へ至る距離が長い側の樹脂流れ）に比べて遅れる。このことにより、時計廻りの樹脂流れと反時計廻りの樹脂流れとの衝突点は、ゲート部よりキャビティ中心周りに１８０度回転変位した部位（１８０度反対部位）よりウェル部が設けられている側に偏倚する。

これにより、製品キャビティにおける時計廻りの樹脂流れと反時計廻りの樹脂流れとの対称性が崩れ、併せてウェルドラインの発生部位が１８０度反対部位よりウェル部の側に偏倚する。結果として、製品形状が楕円形状になり難く、成形製品の真円度が向上する。

さらには、ウェル部が製品キャビティの軸線方向の一部分において製品キャビティに連通開口していることにより、ゲート部よりウェル部へ至る距離が短い側の樹脂流れは、製品キャビティの軸線方向で見て、ウェル部が製品キャビティに連通開口している部位とそうでない部位とで、遅れ具合が異なったものになる。このことにより、製品キャビティにおける時計廻りの樹脂流れと反時計廻りの樹脂流れとの衝突面は、製品キャビティの軸線方向に対して傾斜、あるいは波打った面となる。これにより、製品に、軸線方向に直線状に走るウェルドラインが生じることがなく、製品強度が向上する。

本発明による射出成形金型の一つの実施形態を、図１〜図５を参照して説明する。

本実施形態の射出成形金型は、射出成形機の固定側取付板１１に取り付けられた固定側型板１２、コア型部材（センタピン）１３と、可動側取付板２１に取り付けられたスペーサ部材２２、可動側型板２３、円筒状の可動側型部材２４と、可動側型板２３にスライド移動可能に設けられた左右のスライド金型２５、２６とを有する。可動側型部材２４内にはエジェクタピン２７が軸線方向（図１にて上下方向）に移動可能に設けられている。射出成形金型は、これらによって円環状の製品キャビティ３０を画定している。

エジェクタピン２７にはエジェクタプレート２８、２９が接続されている。エジェクタピン２７は、エジェクタプレート２８、２９を介して図示されていない駆動装置と連結され、製品キャビティ３０で成形される製品の突き出しを行う。

左側のスライド金型２５には製品キャビティ３０の円周方向の一箇所に開口したゲート３１が形成されている。ゲート３１は、製品キャビティ３０に溶融樹脂を注入するポートであり、固定側型板１２およびコア型部材１３のスライド金型２５とのパーティング面に形成されているランナ３２に連通している。ランナ３２は、固定側取付板１１および固定側型板１２に取り付けられているスプルーブッシュ３３のスプルー３４に連通している。

製品キャビティ３０は、一つの射出成形金型に複数個設けられている。つまり、本実施形態の射出成形金型は、複数個取り金型であり、図３によく示されているように、４個の製品キャビティ３０を、直線状の一つのランナ（メインランナ）３２の片側に、ブランチ状のサブランナ３５をもって等間隔に有する。換言すると、４個の製品キャビティ３０が各々ゲート３１をもってスプルー３４に直接連通している一つのランナ３２に連通接続されている。

スプルー３４はランナ３２を長手方向に二等分する位置にある。４個の製品キャビティ３０は、スプルー３４の位置を対称点として、その両側に２個ずつ互いに対称な位置に設けられている。

なお、図３では、スプルー３４に近い位置にある製品キャビティ３０には（Ａ）を付け、スプルー３４より離れた位置にある製品キャビティ３０には（Ｂ）を付けて区別する。

各製品キャビティ３０には、円周方向で見てゲート３１とは非点対称の位置にて製品キャビティ３０に連通開口するウェル部４０が設けられている。ウェル部４０は、固定側型板１２およびコア型部材１３のスライド金型２６とのパーティング面に形成されており、スライド金型２６に形成された連通ポート４１をもって製品キャビティ３０に連通している。

なお、ウェル部４０についても、図３に示されているように、スプルー３４に近い位置にある製品キャビティ３０（Ａ）のウェル部４０には（Ａ）を付け、スプルー３４より離れた位置にある製品キャビティ３０（Ｂ）のウェル部４０には（Ｂ）を付けて区別する。

ここで、重要なことは、ウェル部４０が、製品キャビティ３０の円周方向で見て、ゲート３１とは非点対称の位置にて連通ポート４１をもって製品キャビティ３０に連通開口していることである。ゲート３１より製品キャビティ３０の中心周りに１８０度回転変位した位置がゲート３１と点対称な位置であるのに対し、非点対称の位置とは、ゲート３１より製品キャビティ３０の中心周りに、例えば、時計廻り方向の回転で、１８０−θ度回転変位した位置を云う。

このことにより、ゲート３１よりウェル部４０の製品キャビティ３０に対する連通開口位置（連通ポート４１）に至るまでの距離が、製品キャビティ３０の時計廻り（距離Ｌａ）と反時計廻り（距離Ｌｂ）とで、異なったものになる。

ウェル部４０の偏倚角θ、内容積は、製品寸法、樹脂材料、成形条件等に応じて、ゲート位置に対して９０度以上、１８０度未満の範囲で、最適設定されればよい。

もう一つの重要なことは、ウェル部４０が、製品キャビティ４０の軸線方向（図１、図２で見て上下方向）の一部分においてのみ製品キャビティ３０に連通開口していることである。これは、ウェル部４０が、製品キャビティ３０の軸線方向全幅に亘って製品キャビティ３０に連通開口していないことを意味している。本実施形態では、連通ポート４１が製品キャビティ３０の外周面上部に限って製品キャビティ３０に向けて開口している。

さらに、本実施形態では、ウェル部４０の内容積が、スプルー３４に近い位置にある製品キャビティ３０（Ａ）のものより、スプルー３４より離れた位置にある製品キャビティ３０（Ｂ）のものの方が大きい。つまり、ウェル部４０（Ｂ）の内容積がウェル部４０（Ａ）の内容積より大きい。

また、本実施形態では、ウェル部４０に連通するエアベント通路４２が、固定側型板１２のスライド金型２５とのパーティング面に形成されている。エアベント通路４２は、図３に示されているように、ウェル部４０の奥側（連通ポート４１とは反対の側）に連通していることが好ましい。

上述したように、製品キャビティ３０の円周方向で見てゲート部３１とは非点対称の位置にて製品キャビティ３０に連通開口するウェル部４０が設けられているので、ゲート部３１よりウェル部４０へ至る距離が、円環状の製品キャビティ３０の時計廻り（距離Ｌａ）と反時計廻り（距離Ｌｂ）とで、異なったものになる。

ゲート部３１より製品キャビティ３０に入った溶融樹脂は、ゲート部３１の正面に対向するキャビティ壁面（図３に符号Ａで示す部位）に衝突し、これより円環状の製品キャビティ３内を、時計廻りの樹脂流れＦａと反時計廻りの樹脂流れＦｂとに分かれて、各々、ゲート部３１とは反対の部位（ゲート部よりキャビティ中心周りに１８０度回転変位した部位）へ向けて流れる。

この際、ゲート部３１よりウェル部４０へ至る距離が短い側の樹脂流れ（図３で、上側の製品キャビティ３０（Ａ）では、時計廻りの樹脂流れＦａ）は、その樹脂流れの溶融樹脂が、反対部位への流れる過程で、ウェル部４０に流入する分、反対側の樹脂流れ、つまり、ゲート部３１よりウェル部４０へ至る距離が長い側の樹脂流れ（図３で、上側の製品キャビティ３０（Ａ）では、反時計廻りの樹脂流れＦｂ）に比べて遅れる。

このことにより、時計廻りの樹脂流れＦａと反時計廻りの樹脂流れＦｂとの衝突点は、ゲート部３１よりキャビティ中心周りに１８０度回転変位した部位（１８０度反対部位）よりウェル部４０が設けられている側に偏倚する。

これにより、製品キャビティ３０における時計廻りの樹脂流れＦａと反時計廻りの樹脂流れＦｂとの互いの対称性が崩れ、併せてウェルドラインの発生部位が１８０度反対部位よりウェル部４０の側に偏倚する。結果として、製品キャビティ３０で成形される製品形状が楕円形状になり難く、成形製品の真円度が向上する。

さらには、ウェル部４０が製品キャビティ３０の軸線方向の一部分においてのみ製品キャビティ３０に連通開口していることにより、ゲート部３１よりウェル部４０へ至る距離が短い側の樹脂流れは、図４に模式的に示されているように、製品キャビティ３０の軸線方向で見て、ウェル部４０が製品キャビティ３０に連通開口している部位の流れＦｃと、そうでない部位の流れＦｄとで、遅れ具合が異なったものになる。

このことにより、製品キャビティ３０における時計廻りの樹脂流れＦａと反時計廻りの樹脂流れＦｂとの衝突面は、製品キャビティ３０の軸線方向に対して傾斜、あるいは波打った面となる。これにより、製品に、軸線方向に直線状に走るウェルドラインが生じることがなく、図５に例示されているように、製品Ｗに生じるウェルドラインｗは、波打ったものになる。このことにより、ウェルドラインが軸線方向に直線状に走る場合に比して、ウェルドライン部分で亀裂が生じ難くなり、製品強度が向上する。

高精度製品の多数個取りの金型では、通常、ランナをトーナメント形状に作り、スプルーよりの溶融樹脂が各製品キャビティに均等に入るようにするが、この方式だと、ランナ部の樹脂消費量が多く、材料経済性が悪い。

このことに対して、本実施形態では、図３に示されているように、ウェル部４０の内容積が、スプルー３４に近い位置にある製品キャビティ３０（Ａ）のものより、スプルー３４より離れた位置にある製品キャビティ３０（Ｂ）のものの方が大きい、つまり、スプルー３４より離れた位置にあって溶融樹脂が入り過ぎる傾向がある製品キャビティ３０（Ｂ）のウェル部４０（Ｂ）の内容積がウェル部４０（Ａ）の内容積より大きく設定されているから、ウェル部４０による溶融樹脂の取り込み効果により、オーバパックと云われる過剰充填が未然に回避される。

これにより、ランナ３２が、図３に示されているように、トーナメント形状でなくて、スプルー３４に直接連通した一本の直線状であっても、過剰充填が生じることがなく、材料経済性よく高精度なプラスチックス製品を生産することができる。

また、エアベント通路４２が、製品キャビティ３０でなくて、ウェル部４０に設けられているから、エアベント通路４２による「ばり」が、製品に影響することがない。このことから、エアベント通路４２を十分大きくものにすることが可能になり、エアベント不良によるガス焼け、膨れ等の発生を回避できる。

なお、図１に示されているような型構造では、スライド金型２５をスライド（型開き）させることにより、ゲート３１部分の製品部よりの切り離しが行われることと同様に、スライド金型２６をスライド（型開き）させることにより、ウェル部４０部分の製品部よりの切り離しも行われる。これにより、後工程の省力化が図られる。

本発明による射出成形金型の一つの実施形態を示す断面図である。 本発明による射出成形金型の一つの実施形態の要部の拡大断面図である。 本発明による射出成形金型の一つの実施形態の要部を模式的に示す平面図である。 本実施形態の金型における樹脂流れを模式的に示す模式図である。 本実施形態の金型によって成形されたプラスチックス製品の一例を示す断面図である。 従来の金型における樹脂流れを示す平断面図である。

符号の説明

１１ 固定側取付板
１２ 固定側型板
１３ コア型部材
２１ 可動側取付板
２２ スペーサ部材
２３ 可動側型板
２４ 可動側型部材
２５、２６ スライド金型
２７ エジェクタピン
２８、２９ エジェクタプレート
３０ 製品キャビティ
３１ ゲート
３２ ランナ
３３ スプルーブッシュ
３４ スプルー
３５ サブランナ
４０ ウェル部
４１ 連通ポート
４２ エアーベント通路

Claims (3)

1. 円環状の製品を成形するための円環状の製品キャビティを複数個有する射出成形金型であって、
   前記複数個の製品キャビティの円周方向の一箇所に樹脂注入のゲート部が設けられ、前記複数個の製品キャビティが各々前記ゲートをもってスプルーに直接連通している一つのランナに連通接続されており、
   前記製品キャビティの円周方向で見て前記ゲート部とは非点対称の位置にて前記製品キャビティに連通開口するウェル部が設けられており、前記ウェル部の内容積が前記スプルーより離れた位置にある前記製品キャビティのものほど大きいことを特徴とする射出成形金型。
2. 前記ウェル部は、前記製品キャビティの軸線方向の一部分において前記製品キャビティに連通開口していることを特徴とする請求項１に記載の射出成形金型。
3. 前記ウェル部に連通するエアベント通路を有することを特徴とする請求項１または２に記載の射出成形金型。

Images