JP5424083B2 - 成形用金型 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂の射出成形や圧縮成形に使用される成形用金型に関し、更に詳しくは、成形空間を有した状態で移動自在に構成した嵌合部を有する固定型と可動型とからなり、嵌合部の隙間より前記成形空間内のガスや前記成形空間内に充填される樹脂成形材料の漏れ出しを最少化する半押し込み構造の成形用金型に関する。

得られる成形品の容積よりも僅かに拡大した成形空間に樹脂成形材料を充填し、該充填が完了した後に成形空間容積を縮小して賦形の大部分を型締動作で行うことで成形品を得る射出プレス成形方法や、成形空間に不活性ガスを充填して圧力を保持した状態で該成形空間に樹脂成形材料を射出充填して成形品を得るガスカウンタープレッシャー法等に用いられる半押し込み構造の成形用金型は、固定型と可動型との嵌合隙間より前記成形空間内の空ガスの排出を制限し、又は、前記成形空間に充填される成形材料が漏れ出さないように、嵌合隙間を非常に小さく（例えば、０．０５〜０．１ｍｍ）設定していた。

ところで、上記従来の構成の半押し込み構造の成形用金型では固定型と可動型との嵌合隙間が例えば、０．０５〜０．１ｍｍと非常に小さく設定することから、金型の開閉に際して可動型が移動すると嵌合部において焼き付きや磨耗が発生し易い。このような金型を用いて射出プレス成形を行うと、嵌合隙間から成形材料が漏れ出して成形品にバリを生じさせる。このため、成形作業が中断するとともに金型の補修や金型の交換に多額の費用を要していた。
そこで、固定型又は可動型のいずれか一方の嵌合部の型部材を着脱自在となるように構成し、いずれか一方の型部材に軟質の材料を用いて金型の補修作業と経費の軽減を図る構成としていた。（特許文献１参照）

また、上記従来の構成の半押し込み構造の成形用金型を用いてガスカウンタープレッシャー法により成形を行う場合には、上記嵌合部の焼き付きや磨耗に加えて、成形空間内のカウンター圧力を大気圧力よりも高く設定すると嵌合隙間からカウンターガスが漏れ易くなり、所定の圧力を維持することができず不良品を発生させていた。そこで、嵌合部の隙間を大きく設定するとともに、固定型又は可動型のいずれか一方の嵌合部にＯリング等のシール手段を配し、嵌合隙間よりガスが漏れ出すことを防止する構成としていた。（特許文献２参照）

特開平８−９０５８７号公報 実公昭６０−２３１３５号公報

しかし、前述した従来の半押し込み構造の成形用金型では、固定型及び可動型のいずれか一方の嵌合部の型部材を着脱自在となるように構成しているので、金型の構造が複雑でコストも高くなるという問題が発生していた。また、補修後の再組み立てにおいても嵌合部に所定の隙間を確保するための調整に時間を要するという問題もあった。

また、前述した嵌合部にシール材を配して成形用空間内に保持するガス圧力を維持するように構成した従来の半押し込み構造の成形用金型では、シール材の寿命が短く破損して成形用空間内のガス圧力が保持できなくなり、その都度シール材を交換する必要があった。さらに、嵌合部でかじり（焼き付き）や磨耗が発生した場合には都度金型の補修が必要となり、生産性が低下するといった問題があった。

本発明は、前述した従来技術の問題点に着目し、金型の補修が容易で、構造が簡略で安価であり、且つ、嵌合隙間より成形空間内のガスの漏れ出しや樹脂成形材料の漏れ出しを最少化することのできる半押し込み構造の成形用金型を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明による成形用金型は、
（１） 成形空間を有した状態で、嵌合自在に構成した固定型と可動型とからなる半押し込み構造の成形用金型であって、前記固定型と可動型との嵌合時に嵌合位置となる前記固定型又は可動型のいずれか一方の型部材に低温溶融金属を施し、前記固定型及び可動型の嵌合位置をそれぞれ独立した所定の温度で温度制御する温度制御手段を備えて嵌合部の隙間調整が行われ、金型の開閉時において前記低温溶融金属の溶着部を冷却して摺動のための隙間が確保され、成形時において前記低温溶融金属の溶着部を加熱して嵌合部を密着させシール性が確保される構成とした。
（２）（１）記載の発明において、前記低温溶融金属を熱膨張係数が１６．６×１０^−６〜１８．９×１０^−６／℃の真鍮蝋とした。

（３）（１）又は（２）に記載の成形用金型において、前記低温溶融金属溶着厚さを１．５ｍｍ以上とした。

本発明の成形用金型によれば、嵌合部を形成する固定型又は可動型のいずれか一方に低温溶融金属を溶着する構成としたので、金型の構造が簡略化されるとともに金型の製作及び補修の費用を低減することができる。
そして、金型部材に比べて熱膨張係数が比較的大きく、一方で融点の低い真鍮蝋を低温溶融金属として用いることから補修も容易で、溶着する金型部材を溶融することがなく溶着部に硬度の高い合金層を形成することがない。このため、嵌合部の隙間を小さく設定することができ、嵌合部のかじり付き（焼き付き）による金型の損傷が少なく、損傷した場合でも軽微である。

本発明の成形用金型は、成形に際して金型の嵌合部を温度制御手段により独立して温度制御を行う。金型の開閉時には低温溶融金属溶着部を冷却して嵌合隙間を確保し、樹脂成形材料の充填時には低温溶融金属溶着部を加熱して嵌合部を密着させて嵌合隙間を無くす構成としたので、嵌合部から成形空間内のカウンターガスや樹脂成形材料が漏れ出すことがなく、高い品質の成形品を得ることができる。
金型の嵌合部に溶着する低温溶融金属の厚さを１．５ｍｍ以上としたので、金型の開閉時における溶着金属の剥離がし難い。また、熱膨張による寸法変化を大きくすることができるので、嵌合隙間の調整を容易に行うことができる。

以下、図面に基づいて本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係り、実施形態の好ましい一例を示す成形用金型の縦断面図である。図２は、実施形態の要部を拡大した断面図である。
図１及び図２に示すように成形用金型１０は、接離自在な固定型１と可動型２で構成され、固定型１と可動型２とが型閉じして合わさることで成形空間３が形成される。可動型２は固定型１の内周部に嵌合わされる構成となっており、可動型２の型部材と一体的に形成された固定型１と嵌合位置には低温溶融金属４が厚さｔ（ｍｍ）程溶着されている。
符号６、７は金型の温度調節媒体用の通路である。

図２に示す符号δは可動型２と固定型１との嵌合隙間を表し、金型の開閉時に於いては略０．０１〜０．０５ｍｍの寸法が確保され、成形空間３に樹脂成形材料が充填される際においては略０ｍｍ（ミリメートル）となる。この固定型１と可動型２との嵌合隙間δは、金型の温度調節媒体用の通路６、７に温度の異なる媒体を供給して嵌合部を膨張或は収縮させる。この操作により可動型２と固定型１の内周部との隙間が調整される。
可動型２と固定型１との嵌合隙間δの調整は、温度調節媒体用の通路６に加えて溶着が施された可動型２の低温溶融金属４の型材側にヒータを組み込み、ヒータの加熱による熱膨張を利用する手段が用いられても良い。

真鍮蝋の熱膨張係数は１６．６×１０^−６〜１８．９×１０^−６／℃であり、金型部材例えば機械構造用炭素鋼（１１．５×１０^−６／℃）に比べて係数の大きな材料を用いることが好ましい。これにより、固定型１と可動型２との温度差が小さくても所定の隙間の確保が容易となる。
また、真鍮蝋の硬度はＨＢ４５〜７０であり、金型部材例えば機械構造用炭素鋼（ＨＢ１９４以上）に比べて小さい。このため、この硬度差では固定型１と可動型２とが互いに摺動したとしても、容易にかじり付き（焼き付き）を起こすことがない。
低温溶融金属４の溶着厚さを１．５ｍｍ以上としたが、施工の容易さ、溶着強度や剥離性を考慮して設定した。実施形態において低温溶融金属４の溶着を可動型２（凸側、コア型）に設ける構成としたが、固定型１（凹側、キャビ型）に設ける構成であっても良い。

本実施の形態は以上のように構成されており、成形空間（キャビティ）を形成する型閉工程や成形品を成形空間（キャビティ）から取り出すための型開工程においては、固定型１と可動型２との嵌合隙間を確保し金型の開閉時における嵌合部のかじりや磨耗を低減させる。
成形空間（キャビティ）内に樹脂成形材料を充填する射出工程においては、嵌合隙間を無くすことによって嵌合部にシール手段を講じなくても、成形空間（キャビティ）内のガス又は樹脂成形材料が嵌合部から漏れ出すことを最少化する。

本発明の成形用金型では射出工程時に固定型１と可動型２との嵌合部が密着して嵌合隙間を有しない構成としたが、成形空間（キャビティ）に充填された成形樹脂材料の賦形を型締動作で行う射出プレス成形方法では、成形空間（キャビティ）内のガスは公知の手段である例えば押し出しピンとピン穴との隙間から金型外部へ、また、成形空間（キャビティ）内を所定のガス圧力で保持して成形樹脂材料を充填するガスカウンタープレッシャー法では、成形空間（キャビティ）内のガスはカウンターガスの給排通路より金型外部へ排出する。

本発明の成形用金型は成形空間（キャビティ）内に樹脂成形材料を充填した後に成形空間（キャビティ）を僅かに縮小させる射出圧縮成形方法や樹脂成形材料に発泡剤を溶融して成形空間（キャビティ）内に充填しその後成形空間（キャビティ）を拡大して発泡成形品を得る成形方法にも用いることができる。
更に、本発明の成形用金型は成形空間（キャビティ）内に充填する成形材料がマグネシウム合金やアルミニウム合金などの非鉄金属である金属成形にも適用することができる。

以上説明したように、本発明の成形用金型は固定型と可動型の嵌合部に互いに熱膨張係数の異なる材質を用いるとともに、所定の温度制御を行うことで嵌合部の隙間を調整するようにした。このため、金型の嵌合部より成形材料やガスが漏れ出すことを防止でき成形品の品質を向上することができた。
そして、嵌合部の固定型又は可動型のいずれか一方に低温溶融金属を溶着する構成としたので、金型構造が簡略化され、金型の製造と保守に要する費用及び金型の補修時間を低減することができた。

本発明の実施形態の一例例を示す縦断面図である。 実施形態の要部を拡大した断面図である。

符号の説明

１ 固定型
２ 可動型
３ 成形空間
４ 低温溶融金属
６、７ 加熱冷却用媒体通路
１０ 成形用金型
δ 嵌合隙間
ｔ 低温溶融金属の溶着厚さ

Claims (3)

1. 成形空間を有した状態で、嵌合自在に構成した固定型と可動型とからなる半押し込み構造の成形用金型であって、前記固定型と可動型との嵌合時に嵌合位置となる前記固定型又は可動型のいずれか一方の型部材に低温溶融金属を施し、前記固定型及び可動型の嵌合位置をそれぞれ独立した所定の温度で温度制御する温度制御手段を備えて嵌合部の隙間調整が行われ、金型の開閉時において前記低温溶融金属の溶着部を冷却して摺動のための隙間が確保され、成形時において前記低温溶融金属の溶着部を加熱して嵌合部を密着させシール性が確保される構成とした成形用金型。
2. 前記低温溶融金属を熱膨張係数が、１６．６×１０^−６〜１８．９×１０^−６／℃の真鍮蝋とした請求項１に記載の成形用金型。
3. 前記低温溶融金属溶着厚さを１．５ｍｍ以上とした請求項１又は請求項２に記載の成形用金型。

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