JP5210583B2 - 射出成形金型及びそのエアー抜き方法 - Google Patents

Description

この発明は、射出成形において、キャビティ内のエアー抜きに適した射出成形金型と、そのエアー抜き方法に関するものである。

一般に、射出成形金型１１０は、図３に示すように、分割金型１１１内にキャビティ１１２が設けられている。

キャビティ１１２の形状は、概念として表すため、一例として矩形で示してあるが、実際には、成形品の形状に合わせて、適宜必要な形状に形成されるものである。

また、分割金型１１１の形状も、概念として表すため、一例として矩形で示してあるが、必要に応じて、適宜の形状に形成することができるものである。

また、射出成形金型１１０は、キャビティ１１２と連通するホットランナーノズル１１３を備えている。

ホットランナーノズル１１３の個数は、概念として表すため、１個だけ示してあるが、実際には、成形品すなわちキャビティ１１２の形状に合わせて、適宜必要な個数が設けられるものである。

ホットランナーノズル１１３は、その周囲に電熱式ヒーター１１４を備えている。

さらに、ホットランナーノズル１１３は、例えばホットランナーブロック１１８を介して、射出成形機のノズル（射出ノズル）１２０と連通可能に構成されている。

このような射出成形金型１１０を用いて行う射出成形において、金型１１０のキャビティ１１２内のエアーや、溶融樹脂の可塑化ガスが、成形品の外観や精度に影響を及ぼすことは広く知られている。

従来、これに対処するため、金型１１０にガス抜けを設けることが一般的に行われている。また、金型１１０の合わせ目にパッキンを取付け、金型１１０のキャビティ１１２内を真空に引いて、エアーやガスを除去する方式も一部で行われている。
特開平７−１７８７７３号公報

しかしながら、上記のような従来の方式には、つぎのような課題があった。

すなわち、金型１１０にガス抜けを設ける方式は、ガス抜けが小さすぎれば、十分なエアーが抜けないため、キャビティ１１２全体に樹脂が充填しきらず、いわゆるショートが発生してしまう。

一方、これとは反対に、ガス抜けが大きければ、キャビティ１１２に樹脂が充填し終わる前にガス抜けから樹脂が漏出し、バリとなってしまう。

したがって、ガス抜けを何処にどの程度設けるかが非常に難しい。

また、金型１１０のキャビティ１１２内を真空に引く方式は、別途設備が必要であるうえ、金型１１０によっては適用することが困難な場合があり、したがって、一般的方式として実施することはできない。

この発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、射出成形において、キャビティ内のエアーを効率的に除去し、高精度でばらつきの少ない成形品を製作することのできる射出成形金型及びそのエアー抜き方法を提供することを目的とする。

この発明の請求項１に係る射出成形金型は、キャビティと連通し、かつ、射出成形機のノズルと連通可能なホットランナーノズルと、キャビティと連通し、かつ、射出成形機のノズルとは連通しないエアー抜き用ホットノズルとを備え、前記ホットランナーノズルおよび前記エアー抜き用ホットノズルのそれぞれの加熱手段は、互いに独立にオンオフ可能であることを特徴とする。

この発明の請求項２に係る射出成形金型は、キャビティと連通し、かつ、射出成形機のノズルと連通可能な複数のホットランナーノズルを備えた射出成形金型において、複数の前記ホットランナーノズルのうちの少なくとも１つを、射出成形機のノズルとは連通しないエアー抜き用ホットノズルとして使用する一方、他の前記ホットランナーノズルを、樹脂充填用のホットランナーノズルとして使用するように構成し、前記樹脂充填用のホットランナーノズルおよび前記エアー抜き用ホットノズルとして使用するホットランナーノズルの加熱手段は、互いに独立にオンオフ可能であることを特徴とする。

この発明の請求項３に係る射出成形金型は、請求項１又は２記載の射出成形金型において、前記加熱手段は、誘導加熱式の加熱手段（ＩＨヒーター）であることを特徴とする。

この発明の請求項４に係る射出成形金型のエアー抜き方法は、キャビティと連通し、かつ、射出成形機のノズルと連通可能な複数のホットランナーノズルを備えた射出成形金型において、複数の前記ホットランナーノズルのうちの少なくとも１つを、射出成形機のノズルとは連通しないエアー抜き用ノズルとして使用する一方、他の前記ホットランナーノズルを、樹脂充填用ノズルとして使用するように構成し、型閉完了時に、前記樹脂充填用ノズルおよび前記エアー抜き用ノズルの加熱手段を共にオンし、射出成形に伴い充填が完了すると、前記エアー抜き用ノズルの加熱手段のみオフし、保圧が完了すると、前記樹脂充填用ノズルの加熱手段もオフすることを特徴とする。

この発明の請求項５に係る射出成形金型のエアー抜き方法は、請求項４記載の射出成形金型のエアー抜き方法において、前記樹脂充填用ノズルおよび前記エアー抜き用ノズルの加熱手段はいずれも、誘導加熱式の加熱手段（ＩＨヒーター）であることを特徴とする。

この発明の請求項６に係る射出成形金型のエアー抜き方法は、請求項４または請求項５記載の射出成形金型のエアー抜き方法において、射出成形に伴い充填が完了したとき、前記樹脂充填用ノズルの加熱手段をオンに保ちつつ、前記エアー抜き用ノズルの加熱手段のみオフすることで、前記エアー抜き用ノズルのみ樹脂の硬化によるシールを促し、キャビティ内に保圧をかけることを特徴とする。

この発明は以上のように、キャビティと連通し、かつ、射出成形機のノズルと連通可能な複数のランナーノズルを備えた射出成形金型において、複数の前記ランナーノズルのうちの少なくとも１つを、射出成形機のノズルとは連通しないエアー抜き用ノズルとして使用する一方、他の前記ランナーノズルを、樹脂充填用のランナーノズルとして使用するように構成したので、エアー抜き用ノズルを用いてキャビティ内のエアーを効率的に除去し、高精度でばらつきの少ない成形品を製作することができる。

また、この発明は、キャビティと連通し、かつ、射出成形機のノズルと連通可能な複数のホットランナーノズルを備えた射出成形金型において、複数の前記ホットランナーノズルのうちの少なくとも１つを、射出成形機のノズルとは連通しないエアー抜き用ノズルとして使用する一方、他の前記ホットランナーノズルを、樹脂充填用ノズルとして使用するように構成し、型閉完了時に、前記樹脂充填用ノズルおよび前記エアー抜き用ノズルの加熱手段を共にオンし、射出成形に伴い充填が完了すると、前記エアー抜き用ノズルの加熱手段のみオフし、保圧が完了すると、前記樹脂充填用ノズルの加熱手段もオフするように構成したので、エアー抜き用ノズルを用いてキャビティ内のエアーを効率的に除去し、高精度でばらつきの少ない成形品を製作することができる。

この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１は、この発明による射出成形金型の一実施形態を示す概略的断面図であり、この射出成形金型１０は、分割金型１１内にキャビティ１２が設けられている。

キャビティ１２の形状は、概念として表すため、一例として矩形で示してあるが、実際には、成形品の形状に合わせて、適宜必要な形状に形成されるものである。

また、分割金型１１の形状も、概念として表すため、一例として矩形で示してあるが、必要に応じて、適宜の形状に形成することができるものである。

また、この射出成形金型１０は、キャビティ１２と連通するランナーノズル（ホットランナーノズル）１３と、同じくキャビティ１２と連通するエアー抜き用ノズル１５とを備えている。

ランナーノズル（ホットランナーノズル）１３の個数は、概念として表すため、１個だけ示してあるが、実際には、成形品すなわちキャビティ１２の形状に合わせて、適宜必要な個数が設けられるものである。

また、エアー抜き用ノズル１５の個数も、概念として表すため、１個だけ示してあるが、例えば、キャビティ１２の形状が複雑で、１箇所だけではガス抜けが円滑に実現しないような場合は、必要な個数のエアー抜き用ノズル１５が設けられるものである。

ホットランナーノズル１３は、その周囲に加熱手段１４を備えている。また、エアー抜き用ノズル１５も同様に、その周囲に加熱手段１６を備えている。

これらの加熱手段１４，１６は、誘導過熱式（ＩＨ）ヒーターでも、電熱式ヒーターでもよい。しかし、電源オンからの温度上昇に要する立ち上がり時間が短いという利点があるため、誘導過熱式（ＩＨ）ヒーターを用いることが好ましい。

さらに、ホットランナーノズル１３は、例えばホットランナーブロック１８を介して、射出成形機のノズル（射出ノズル）２０と連通可能に構成されている。

一方、エアー抜き用ノズル１５は、射出成形機のノズル（射出ノズル）２０とは連通しないように構成されている。

すなわち、この発明による射出成形金型１０は、樹脂の低圧充填の際のランナーレス化に効果のあるホットランナー式射出成形金型において、ホットランナーノズル１３、１３、…の１つ（少なくとも１つ）を、樹脂充填ではなく、エアーやガスの除去に使用するものである。このような射出成形金型１０は、つぎのようにして構成することができる。

例えば、キャビティ１２と連通し、かつ、射出成形機のノズル（射出ノズル）２０と連通可能な複数のホットランナーノズル１３，１３，…を備えた射出成形金型において、ホットランナーノズル１３，１３，…のうちの少なくとも１つを、射出成形機のノズル（射出ノズル）２０とは連通しないエアー抜き用ノズル１５として使用する。

これ以外の他のホットランナーノズル１３，１３，…は、本来の樹脂充填用のホットランナーノズル１３として使用する。

この場合は、ホットランナーブロック１８が、樹脂充填用のホットランナーノズル１３上には配置され、かつ、エアー抜き用ノズル１５上には配置されないように、ホットランナーブロック１８の大きさと配置を設定するとで実現可能である。

上記のような射出成形金型１０は、射出成形機のノズル（射出ノズル）２０から溶融樹脂を射出すると、この溶融樹脂は、ホットランナーブロック１８内の図示しないホットランナーを通り、樹脂充填用のホットランナーノズル（樹脂充填用ノズル）１３からキャビティ１２内に流入し、流入した樹脂がキャビティ１２内に充填される。

このとき、ホットランナーブロック１８は、図示しない通常のヒーターを備えているため、射出成形機のノズル（射出ノズル）２０から射出された溶融樹脂は、その溶融状態を保ったまま、ホットランナーノズル（樹脂充填用ノズル）１３まで流れる。

同時に、ホットランナーノズル（樹脂充填用ノズル）１３も、その周囲に加熱手段（誘導過熱式（ＩＨ）ヒーター）１４を備えているため、ホットランナーノズル（樹脂充填用ノズル）１３まで流れてきた溶融樹脂は、その溶融状態を保ったまま、ホットランナーノズル（樹脂充填用ノズル）１３を通ってキャビティ１２内に流入する。

キャビティ１２内に流入した樹脂は、キャビティ１２内を充填していき、最後に、エアー抜き用ノズル１５から、エアーと一部の樹脂が排出される。

エアー抜き用ノズル１５も、その周囲に加熱手段（誘導過熱式（ＩＨ）ヒーター）１６を備えているため、エアー抜き用ノズル１５からエアーと共に、一部の樹脂が円滑に排出される。

この間、射出成形機のノズル（射出ノズル）２０から、ホットランナーブロック１８内のヒーターを備えた図示しないホットランナーを通り、周囲に加熱手段（誘導過熱式（ＩＨ）ヒーター）１４を備えたホットランナーノズル（樹脂充填用ノズル）１３からキャビティ１２内に充填される樹脂は、粘度が低いため、無理な充填圧をかけなくても、円滑にキャビティ１２内に充填することができる。

しかも、周囲に加熱手段１６を備えたエアー抜き用ノズル１５から、エアーを一部の樹脂とともに排出するため、エアーを効果的に逃がすことができ、このため、樹脂が充分に充填しきらないショートが発生することはない。

また、キャビティ１２内に充填される樹脂は、粘度が低く、低い充填圧によつて円滑にキャビティ１２内に充填することができるため、バリが出ず、成形品の歪みも少ない。

したがって、例えば、ＭＴフェルールのように、細いピンを多数備えた成形品であっても、不用意な力がかからないため、安定した製品を成形することができる。

次に、上記の射出成形金型１０を用いたエアー抜き方法について、図２を参照して説明する。

図２に示すように、前回の型開状態から、型閉動作を行う。この間、ホットランナーノズル（樹脂充填用ノズル）１３の加熱手段（誘導過熱式（ＩＨ）ヒーター）１４および、エアー抜き用ノズル１５の加熱手段（誘導過熱式（ＩＨ）ヒーター）１６のいずれも、オフ状態にあり、非加熱状態にある。

型閉動作（型閉工程）が完了すると、ホットランナーノズル（樹脂充填用ノズル）１３の加熱手段（誘導過熱式（ＩＨ）ヒーター）１４および、エアー抜き用ノズル１５の加熱手段（誘導過熱式（ＩＨ）ヒーター）１６のいずれも、オン状態にする。すなわち、加熱手段（誘導過熱式（ＩＨ）ヒーター）１４，１６に通電して、ホットランナーノズル（樹脂充填用ノズル）１３およびエアー抜き用ノズル１５を昇温させる。

これと同時に、射出動作を開始し、充填が完了するまで射出動作を継続する。この間、ホットランナーノズル（樹脂充填用ノズル）１３の加熱手段（誘導過熱式（ＩＨ）ヒーター）１４および、エアー抜き用ノズル１５の加熱手段（誘導過熱式（ＩＨ）ヒーター）１６のいずれも、オン状態にあり、ホットランナーノズル（樹脂充填用ノズル）１３およびエアー抜き用ノズル１５を所定の昇温状態に保つ。

射出動作（射出工程）が完了すると、エアー抜き用ノズル１５の加熱手段（誘導過熱式（ＩＨ）ヒーター）１６をオフ状態にし、エアー抜き用ノズル１５の温度を放熱・低下させる。このとき、ホットランナーノズル（樹脂充填用ノズル）１３の加熱手段（誘導過熱式（ＩＨ）ヒーター）１４は、オン状態のままであり、ホットランナーノズル（樹脂充填用ノズル）１３は所定の昇温状態に維持される。

すなわち、射出成形（射出動作）に伴い充填が完了したとき、ホットランナーノズル（樹脂充填用ノズル）１３の加熱手段（誘導過熱式（ＩＨ）ヒーター）１４をオンに保ちつつ、エアー抜き用ノズル１５の加熱手段（誘導過熱式（ＩＨ）ヒーター）１６のみオフすることで、エアー抜き用ノズル１５のみその先端部に樹脂の硬化によるシールを促し、これによりキャビティ１２内に保圧をかける。

キャビティ１２内に充填された樹脂は、粘度が低いため、このときかける保圧も低圧でよい。この保圧をかけることで、高精度でばらつきの少ない成形品を製作することができる。

保圧動作（保圧工程）が完了すると、ホットランナーノズル（樹脂充填用ノズル）１３の加熱手段（誘導過熱式（ＩＨ）ヒーター）１４をオフ状態にし、ホットランナーノズル（樹脂充填用ノズル）１３の温度を放熱・低下させる。

続いて冷却工程が開始される。そして、冷却工程が完了すると、型開動作が行われ、開いたキャビティ１２から、できあがった成形品が取り出される。

なお、射出成形（射出動作）に伴い充填が完了し、エアー抜き用ノズル１５の加熱手段（誘導過熱式（ＩＨ）ヒーター）１６のみオフしても、エアー抜き用ノズル１５の先端部が効率的にシールされないようであれば、シャットオフバルブ（ニードルバルブ）を設けて、強制的にエアー抜けを塞ぐようにしてもよい。

また、上記の実施形態では、ホットランナー式射出成形金型１０において、ホットランナーノズル１３、１３、…の少なくとも１つを、樹脂充填ではなく、エアーやガスの除去に使用するように構成したが、例えば、コールドランナー式射出成形金型にも適用することが可能である。

この発明による射出成形金型の一実施形態を示す概略的断面図である。 図１の射出成形金型の動作を示すタイミングチャートである。 従来の射出成形機の一例を示す正面図である。

符号の説明

１０ 射出成形機
１１ 分割金型
１２ キャビティ
１３ ホットランナーノズル（樹脂充填用ノズル）
１４ 加熱手段（誘導過熱式（ＩＨ）ヒーター）
１５ エアー抜き用ノズル
１６ 加熱手段（誘導過熱式（ＩＨ）ヒーター）
１８ ホットランナーブロック
２０ 射出成形機のノズル（射出ノズル）

Claims (6)

1. キャビティと連通し、かつ、射出成形機のノズルと連通可能なホットランナーノズルと、キャビティと連通し、かつ、射出成形機のノズルとは連通しないエアー抜き用ホットノズルとを備え、
   前記ホットランナーノズルおよび前記エアー抜き用ホットノズルのそれぞれの加熱手段は、互いに独立にオンオフ可能であることを特徴とする射出成形金型。
2. キャビティと連通し、かつ、射出成形機のノズルと連通可能な複数のホットランナーノズルを備えた射出成形金型において、
   複数の前記ホットランナーノズルのうちの少なくとも１つを、射出成形機のノズルとは連通しないエアー抜き用ホットノズルとして使用する一方、他の前記ホットランナーノズルを、樹脂充填用のホットランナーノズルとして使用するように構成し、
   前記樹脂充填用のホットランナーノズルおよび前記エアー抜き用ホットノズルとして使用するホットランナーノズルの加熱手段は、互いに独立にオンオフ可能であることを特徴とする射出成形金型。
3. 前記加熱手段は、誘導加熱式の加熱手段（ＩＨヒーター）であることを特徴とする請求項１又は２記載の射出成形金型。
4. キャビティと連通し、かつ、射出成形機のノズルと連通可能な複数のホットランナーノズルを備えた射出成形金型において、
   複数の前記ホットランナーノズルのうちの少なくとも１つを、射出成形機のノズルとは連通しないエアー抜き用ノズルとして使用する一方、他の前記ホットランナーノズルを、樹脂充填用ノズルとして使用するように構成し、
   型閉完了時に、前記樹脂充填用ノズルおよび前記エアー抜き用ノズルの加熱手段を共にオンし、
   射出成形に伴い充填が完了すると、前記エアー抜き用ノズルの加熱手段のみオフし、
   保圧が完了すると、前記樹脂充填用ノズルの加熱手段もオフすることを特徴とする射出成形金型のエアー抜き方法。
5. 前記樹脂充填用ノズルおよび前記エアー抜き用ノズルの加熱手段はいずれも、誘導加熱式の加熱手段（ＩＨヒーター）であることを特徴とする請求項４記載の射出成形金型のエアー抜き方法。
6. 射出成形に伴い充填が完了したとき、前記樹脂充填用ノズルの加熱手段をオンに保ちつつ、前記エアー抜き用ノズルの加熱手段のみオフすることで、前記エアー抜き用ノズルのみ樹脂の硬化によるシールを促し、キャビティ内に保圧をかけることを特徴とする請求項４または請求項５記載の射出成形金型のエアー抜き方法。

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