JP5187672B2 - 射出成形用金型および射出成形用金型製造方法 - Google Patents

Description

関連出願

本非仮出願は、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ａ）に基づき、２００９年７月７日出願の台湾・中華民国出願Ｎｏ．０９８１２２９５６号明細書の優先権を主張するものであり、前記出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。

本発明は、射出成形用の金型および射出成形用金型の製造方法に関し、特に、温度制御要素を含む射出成形用の金型およびその製造方法に関する。

現在、消費者製品の多くは、射出成形によって製造されている。射出成形プロセスでは、溶融した成形材を金型の型穴に射出する。成形材が冷却されて固化すると、成形材の形状は型穴の形状に一致したものとなり、消費者製品の筐体を構成する。

成形材が型穴に射出される際、成形材の温度は、金型の温度より高くなっている。金型の温度が低いことにより、成形材が急激に冷えてしまうのを防ぐために、従来の技術では、加熱板や加熱筒のような加熱要素を金型内に設けて、金型を予熱していた。成形材が完全に型穴に射出された後、金型を冷やして、成形材を型穴内で固化する。従来の技術では、冷却筒のような冷却要素を金型に設けて、金型を冷却していた。

しかしながら、従来の技術では、これらの加熱要素および冷却要素を、金型にドリルで穴を開けることにより配置していた。したがって、金型の構造的強度および金型製造の難しさを考慮すれば、加熱要素並びに冷却要素を配置する場所、およびこれら要素の形状が、限定されてしまっていた。また、金型の加熱効果および放熱効果にも限界があった。

本発明の目的の一つは、温度制御要素の形状を自由に設計でき、簡単に加工を行うことができる射出成形用の金型の製造方法、および、加熱効果または放熱効果を改善することが可能な射出成形用の金型を提供することである。

本発明のひとつの態様では、射出成形用の金型を製造する方法であって、少なくとも一つの温度制御要素を設ける工程と、温度制御要素を第１の材料で覆う工程と、第１の材料を、型穴を有する金型本体を形成するよう機械的に加工する工程と、型穴の上に平坦層を形成する工程とを備え、温度制御要素は、その上側及び下側が第１の材料によって覆われて形成される方法が与えられる。

温度制御要素は、スプレー溶接または鋳造によって第１の材料で覆われる。第１の材料は、銅、鉄、アルミニウム、亜鉛、すず、ニッケル、これらの合金、またはこれらの組み合わせを含む。平坦層は、電気めっき、電鋳、スプレー溶接、または化学蒸着によって型穴に形成される。

射出成形用の金型を製造する方法は、平坦層を仕上げ機械加工プロセスにより加工する工程をさらに備える。仕上げ機械加工プロセスは、仕上げ転削、仕上げ研削、仕上げ研磨、またはこれらの組み合わせを含む。平坦層は、銅、鉄、アルミニウム、亜鉛、すず、ニッケル、これらの合金、またはこれらの組み合わせを含む。

射出成形用の金型を製造する方法は、温度制御要素に対応して、断熱層を第１の材料上に設ける工程をさらに備える。第２の材料を断熱層上に形成する工程をさらに備え、断熱層は、第１の材料と第２の材料との間に位置している。

温度制御要素は、冷却板、冷却筒、加熱板、加熱筒、またはこれらの組み合わせを含む。

射出成形用の金型を製造する方法は、温度制御要素を設ける工程の前に、温度制御要素を予め定められた形状に製造する工程をさらに備える。

本発明の他の態様では、射出成形用の金型であって、第１の材料を機械的に加工して形成され、且つ型穴を有する金型本体と、金型本体の内部にあって、第１の材料で上側及び下側が覆われて形成される温度制御要素と、型穴の上に形成された平坦層と、温度制御要素に対応して設けられ、金型本体に形成される断熱層とを備える金型が与えられる。

本発明のこれら及びその他の特徴、側面および効果は、以下の説明、添付の特許請求の範囲および添付の図面を参照することにより、より良く理解される。

本発明のある好ましい実施形態による射出成形用の金型を製造する方法を示すフローチャートである。 本発明のある好ましい実施形態による射出成形用の金型を製造する方法を示した概略断面図である。 本発明のある好ましい実施形態による射出成形用の金型を製造する方法を示した概略断面図である。 本発明のある好ましい実施形態による射出成形用の金型を製造する方法を示した概略断面図である。 本発明のある好ましい実施形態による他の形態の射出成形用の金型を製造する方法を示すフローチャートである。 本発明のある好ましい実施形態による他の形態の射出成形用の金型を製造する方法を示した概略断面図である。 本発明のある好ましい実施形態による他の形態の射出成形用の金型を製造する方法を示した概略断面図である。 本発明のある好ましい実施形態による他の形態の射出成形用の金型を製造する方法を示した概略断面図である。 本発明のある好ましい実施形態による射出成形用の金型の他の形態を概略的に示した断面図である。 本発明のある好ましい実施形態による射出成形用の金型の他の形態を概略的に示した断面図である。

射出成形用の金型およびその製造方法を以下に説明するが、同一の要素には、同一の参照符号を付して説明する。

図１は、本発明のある好ましい実施形態による射出成形用の金型１を製造する方法を示すフローチャートである。図２Ａ〜図２Ｃは、本発明のある好ましい実施形態による射出成形用の金型１を製造する同方法を示した、概略断面図である。射出成形用の金型１を製造する方法は、工程Ｓ１〜工程Ｓ３を含む。

図１および図２Ａに示される工程Ｓ１では、少なくとも一つの温度制御要素１１が設けられる。温度制御要素１１は、例えば、冷却板、冷却筒、加熱板、加熱筒、またはこれらの組み合わせであってもよい。温度制御要素１１を設ける工程の前に、温度制御要素１１を所定の形状に製造するようにしてもよい。所定の形状とは、例えば、板形状、網状形状、直線形状、Ｓ字形状、Ｕ字形状、らせん形状等であってもよい。すなわち、板状の冷却板または板状の加熱板を、そのまま温度制御要素１１として使用してもよいし、冷却板または加熱板を折り曲げて、Ｓ字形状またはＵ字形状の部分を設けるようにしてもよい。また、銅管のような直線形状の筒をそのまま温度制御要素１１として使用してもよい。また、筒を折り曲げて、網状形状、Ｓ字形状、Ｕ字形状、またはらせん状形状等にしてもよい。さらに、複数の筒を折り曲げて、網状形状またはらせん状形状等に形成してももよい。本実施形態では、温度制御要素１１は、Ｕ字形状の筒である。しかしながら、本発明はこれに限定されない。冷水または冷却液を筒に注入すれば、筒を、冷却筒として使用することができる。一方、高温水や加熱液を筒に注入すれば、筒を、加熱筒として使用することができる。

図１および図２Ｂに示される工程Ｓ２では、温度制御要素１１は、第１の材料１２によって覆われる。第１の材料１２は、銅、鉄、アルミニウム、亜鉛、すず、ニッケル、およびこれらの合金、あるいはこれらの組み合わせであってもよく、このような第１の材料１２は、スプレー溶接または鋳造によって温度制御要素１１を覆うのに使用してもよい。温度制御要素１１の加熱効果および放熱効果を高めるには、第１の材料１２を複数の異なる金属により構成してもよい。例えば、温度制御要素１１を、まず、空気圧を使用したスプレー溶接で溶融アルミニウム合金で覆い、次いでスプレー溶接により溶融した銅で溶融アルミニウム合金を覆ようにしてもよい。しかしながら、本発明はこれに限定されない。第１の材料１２を鋳造によって形成してもよいし、第１の材料１２が一つの原料で構成されていてもよい。

図１および図２Ｃに示される工程Ｓ３では、第１の材料１２を機械的に加工することにより、金型の本体を形成し、金型に型穴１２１を形成する。旋削のような切断加工、または押し抜きのような加圧加工等の機械的加工により、第１の材料１２を、型穴１２１を有する金型に加工する。型穴１２１の形状は、射出成形される製品の形状と一致する。加えて、本実施形態における金型１は、雄型コアであってもよいし、雌型コアであってもよい。しかしながら、本発明はこれに限定されない。また、雄型コアおよび雌型コアを、本実施形態の方法によって製造してもよい。

本実施形態における射出形成用の金型１を製造する方法では、まず初めに、温度制御要素１１を、網状形状、Ｓ字形状、Ｕ字形状、またはらせん状形状等の所定形状に製造し、次いで、スプレー溶接または鋳造により第１の材料１２で温度制御要素１１を覆っている。したがって、本実施形態において、金型１の温度制御要素１１の形状は特に限定されない。また、金型１の加熱効果および放熱効果を、様々な形状をもつ温度制御要素１１によって向上させるようにしてもよい。また、本実施形態の金型１は容易に加工でき、金型１の構造強度が低下してしまうのを回避することができる。

図３は、本発明のある好ましい実施形態による他の形態の射出成形用の金型１ａを製造する方法を示すフローチャートである。図４Ａ〜図４Ｃは、本発明のある好ましい実施形態による他の形態の射出成形用の金型１ａを製造する同方法を示した、概略断面図である。この金型１ａを製造する方法では、図１および図２Ａ〜図２Ｃで示した製造工程に加えて、工程Ｓ４〜工程Ｓ６をさらに備える。

図３および図４Ａに示される工程Ｓ４では、温度制御要素１１に対応する断熱層１３を、第１の材料１２上に形成する。断熱層１３は、例えばセラミックのような断熱効果を有する材料によって形成される。温度制御要素１１が加熱するために使用される場合、熱が分散するのを防ぐことによって加熱効果を高めるため、加熱領域は、特定のエリアに限定される。

図３および図４Ｂに示される工程Ｓ５では、第２の材料１４を断熱層１３の上に形成する。断熱層１３は、第１の材料１２と第２の材料１４との間に位置する。第２の材料１４の材料および製造方法は、第１の材料１２の材料および製造方法と同一であってもよいし、異なっていてもよい。第２の材料１４は、銅、鉄、アルミニウム、亜鉛、すず、ニッケル、およびこれらの合金、あるいはこれらの組み合わせであってもよく、スプレー溶接または鋳造により第２の材料１４が形成される。第１の材料１２と同様、第２の材料１４を異なる複数の金属から形成してもよい。例えば、まず、空気圧を利用したスプレー溶接により、断熱層１３を溶融アルミ合金で覆い、次いで、スプレー溶接により、溶融した銅でアルミ合金を覆ってもよい。しかしながら、本発明はこれに限定されない。第２の材料１４を、鋳造によって形成してもよいし、一つの原料で構成してもよい。

さらに、断熱層１３と第２の材料１４を形成し、次いで、型穴１２１を第１の材料１２に形成するようにしてもよい。あるいは、断熱層１３が形成された後に、型穴１２１を第１の材料１２に形成し、次いで第２の材料１４を断熱層１３上に形成する。そして、第１の材料１２に型穴１２１を形成するが、様々なデザインおよびニーズを満たすように、型穴を第２の材料１４にも形成するようにしてもよい。

図３および図４Ｃに示される工程Ｓ６では、平坦層１５を型穴１２１上に形成する。耐磨耗性を有しかつ第１の材料１２から剥離しない金属によって、平坦層１５を形成するようにしてもよい。平坦層１５は、型穴１２１上に、電気めっき、電鋳、スプレー溶接、または化学蒸着等の方法により形成するようにしてもよく、平坦層１５は、仕上げの転削、研削、研磨、およびこれらの組み合わせによる仕上げ加工プロセスにより、表面を平坦に加工してもよい。このように、平坦層１５によって型穴１２１の表面を平坦にすることにより、第１の材料１２をスプレー溶接または鋳造するプロセスにおいて、型穴１２１に穴が発生したり型穴１２１がでこぼこになるのを防ぐことができる。

図５は、ある好ましい実施形態による射出成形の金型１ｂの他の形態を概略的に示した断面図である。金型１ｂの温度制御要素１１ｂは、らせん状に形成され、温度制御要素１１ｂは、加熱または冷却機能のみを有する、加熱筒あるいは冷却筒であってもよい。様々な要求を満たすように、必要に応じて温度制御要素１１ｂを設けるようにしてもよい。

図６は、好ましい実施形態の一つによる射出成形の金型１ｃの他の形態を概略的に示した断面図である。金型１ｃは、温度制御要素１１ｃ、１１ｄを備える。温度制御要素１１ｃは、加熱するのに使用され、例えば、温度制御要素１１ｃは、加熱筒である。制御要素１１ｄは、冷却するのに使用され、例えば、制御要素１１ｄは、冷却筒である。温度制御要素の形状、配置場所、相対的位置は、特に限定されない。したがって、金型１ｃは、様々なニーズに応じて異なる設計にしてもよい。

上記のように、本発明の実施形態における射出成形用の金型の形成方法によれば、まず温度制御要素を、Ｕ字形状、らせん形状等の所定形状に形成し、次いで、温度制御要素を、スプレー溶接または鋳造により第１の材料で覆うようにしている。したがって、射出成形用の金型の温度制御要素の形状は特に限定されず、様々な形状の温度制御要素により、金型の加熱効果または放熱効果を向上させることが可能である。加えて、本発明の実施形態における金型は、簡単に加工することができ、温度制御要素によって金型の構造強度が低下してしまうのを回避することができる。

さらに、本発明の実施形態における射出成形用の金型は、断熱層および平坦層を備える。温度制御要素を加熱に使用する場合、断熱層を使用して加熱する領域を特定のエリアに限定することにより、熱が放散するのを防ぎ、加熱効率を向上させるようにしてもよい。さらに、平坦層により型穴の表面を平坦化して、第１の材料をスプレー溶接または鋳造する際に型穴に穴が形成されて型穴がでこぼこになってしまうのを防ぐことができる。

以上、本発明を好ましい実施形態を用いて詳細に説明したが、本開示は本発明の範囲を限定するものではない。本発明の範囲および精神から逸脱することなく、多様な変更または改良を加えることが可能であることは当業者にとって明らかである。したがって、添付する本発明の特許請求の範囲は、上記の好ましい実施形態の記述によって限定されるべきではない。

Claims (19)

1. 射出成形用の金型を製造する方法であって、
   少なくとも一つの温度制御要素を設ける工程と、
   前記温度制御要素を第１の材料で覆う工程と、
   前記第１の材料を、型穴を有する金型本体を形成するよう機械的に加工する工程と、
   前記型穴の上に平坦層を形成する工程と、
   を備え、
   前記温度制御要素は、その上側及び下側が前記第１の材料によって覆われて形成される方法。
2. 前記温度制御要素は、スプレー溶接または鋳造によって前記第１の材料で覆われる請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の材料は、銅、鉄、アルミニウム、亜鉛、すず、ニッケル、これらの合金、またはこれらの組み合わせを含む請求項１または２に記載の方法。
4. 前記平坦層は、電気めっき、電鋳、スプレー溶接、または化学蒸着によって前記型穴に形成される請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記平坦層を仕上げ機械加工プロセスにより加工する工程をさらに備える請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記仕上げ機械加工プロセスは、仕上げ転削、仕上げ研削、仕上げ研磨、またはこれらの組み合わせを含む請求項５に記載の方法。
7. 前記平坦層は、銅、鉄、アルミニウム、亜鉛、すず、ニッケル、これらの合金、またはこれらの組み合わせを含む請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記温度制御要素に対応して、断熱層を前記第１の材料上に設ける工程をさらに備える請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 第２の材料を前記断熱層上に形成する工程をさらに備え、前記断熱層は、前記第１の材料と前記第２の材料との間に位置している請求項８に記載の方法。
10. 前記温度制御要素は、冷却板、冷却筒、加熱板、加熱筒、またはこれらの組み合わせを含む請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記温度制御要素を設ける前記工程の前に、前記温度制御要素を予め定められた形状に製造する工程をさらに備える請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 射出成形用の金型であって、
    第１の材料を機械的に加工して形成され、且つ型穴を有する金型本体と、
    前記金型本体の内部にあって、前記第１の材料で上側及び下側が覆われて形成される温度制御要素と、
    前記型穴の上に形成された平坦層と、
    前記温度制御要素に対応して設けられ、前記金型本体に形成される断熱層と
    を備える金型。
13. 前記温度制御要素は、スプレー溶接または鋳造によって前記第１の材料で覆われる請求項１２に記載の金型。
14. 前記第１の材料は、銅、鉄、アルミニウム、亜鉛、すず、ニッケル、これらの合金、またはこれらの組み合わせを含む請求項１２または１３に記載の金型。
15. 第２の材料をさらに備え、前記断熱層が、前記第１の材料と前記第２の材料との間に配置される請求項１２から１４のいずれか一項に記載の金型。
16. 前記平坦層は、電気めっき、電鋳、スプレー溶接、または化学蒸着によって前記型穴に配置される請求項１２から１５のいずれか一項に記載の金型。
17. 前記平坦層は、銅、鉄、アルミニウム、亜鉛、すず、ニッケル、これらの合金、またはこれらの組み合わせを含む請求項１２から１６のいずれか一項に記載の金型。
18. 前記温度制御要素は、冷却板、冷却筒、加熱板、加熱筒、またはこれらの組み合わせを含む請求項１２から１７のいずれか一項に記載の金型。
19. 前記温度制御要素は、板形状、網状形状、直線形状、Ｓ字形状、Ｕ字形状またはらせん形状である請求項１２から１８のいずれか一項に記載の金型。

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