JP5606032B2 - 成形品の製造方法、およびガスアシスト射出成形用金型 - Google Patents
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樹脂の射出成形中に金型内に気体を注入し、樹脂を射出成形するガスアシスト射出成形方法においても、気体を樹脂に作用させることで樹脂の粘度を低下させたり、樹脂を発泡させ、あるいは着色、改質させたりする種々の方法が提案されている。
例えば、特許文献1では、金型表面状態を高度に成形品に転写することができるようにした、つぎのようなガスアシスト射出成形方法が提案されている。
この方法では、まず、金型のキャビティを二酸化炭素などの特定のガス体を適度なガス圧で満たしてから樹脂が充填される。
これにより、ガス体は流動樹脂のフローフロントで吸収され、あるいは金型と樹脂の界面に入り込み、樹脂表面層に溶解する。
樹脂に溶解したガス体は可塑剤として作用し、樹脂の溶融粘度を下げ、特に樹脂表面の固化温度を選択的に低下させる。
これらにより、薄い樹脂表面層だけ固化温度が下がり、固化温度が金型表面温度以下となれば、樹脂充填工程中の固化が起きない。
このような手法により、成形品の金型表面転写性の向上が図られている。
この方法では気体を1.5〜2.0MPaの圧力で金型キャビティ内に注入し、その後、発泡剤や水分を含有する発泡性樹脂を射出し、この気体圧によって溶融樹脂のフローフロントでの発泡を抑制する。
そして、キャビティ面に接触した溶融樹脂の表面が冷却固化した後、気体圧を解放することによってキャビティ内の溶融樹脂を発泡させて表面が滑らかな内部発泡成形品を得る。
この方法では、混合気体の圧力を一定に保持し、樹脂と金型の間から混合気体を成形面に溶解させて、成形面を軟化させながら保圧をかけて再度成形面を金型キャビティ面に密着させ、表面に染色層又は改質層が形成される。
その際、気密性を高めるために、Oリングなどのシール材をパーティングラインやエジェクタピンに配置し、気体供給口を設けて気体供給装置と接続する。
さらに、気体がキャビティの近くまで確実に至るように案内溝を加工し、キャビティの淵に設けた樹脂が入り込まない程度の微小な隙間から気体を注入する。
気体の排気は供給経路と共通であるか、もしくは排出経路を別途設けてキャビティから案内溝を経て排出される。
供給、排出経路には開閉弁を設置し、これによって供給、保持、排出の一連動作を制御する。
しかし、実際の金型を閉じたとき形成されるキャビティを含む気密領域には、ボルト穴座ぐりや、エジェクトピン穴、金型部材面取り部、金型部材嵌合用穴、Oリング着脱穴、等によるキャビティ以外にも空間は多数存在する。
しかしながら、従来技術において、キャビティ及び該キャビティ以外の実際の金型構造に則したこれらの金型に存在する内部空間と、金型外との導通性について言及されたものは見当たらない。
このような、キャビティ及びキャビティ以外の内部空間における導通性が図られていない場合には、つぎに述べるように、金型からの離型不良等により良品の成形が阻害される場合が生じる。
すなわち、気体供給時には供給装置によってポンプで気体を圧送するため、僅かな隙間でもあれば気体は流れて該内部空間にも気体が満たされる。
一方、気体排出時には大気解放であるため、供給時に比べて気体の流れる力が弱く、該内部空間には一部の気体が残存することになる。
残存気体の一部は型締めが解かれて金型が開いた瞬間にパーティングラインに流れて排出され、この圧力によって突き出し前の成形品が微小に動き、成形面から不適当に剥離することにより、成形品の外観が損なわれる。
また、本発明の成形品の製造方法は、金型のキャビティ内にガスおよび樹脂を注入する工程と、前記ガスを大気解放する工程と、前記金型を開いて成形品を取り出す工程とを有する成形品の製造方法であって、前記金型は、前記ガスを排出するガス排出口と、ボルト穴座ぐり、面取り部、嵌合用穴、およびOリング着脱穴の少なくともいずれか一つと、を有し、前記ボルト穴座ぐり、面取り部、嵌合用穴、およびOリング着脱穴の少なくともいずれか一つは、前記ガス排出口と溝で繋がれ、前記ガスを大気解放する工程において、前記ボルト穴座ぐり、面取り部、嵌合用穴、およびOリング着脱穴の少なくともいずれか一つに充填されたガスが、前記溝から前記ガス排出口を通って前記金型外に排出されることを特徴とする。
また、本発明のガスアシスト射出成形用金型は、金型のキャビティ内にガスの注入を伴うガスアシストにより樹脂の射出成形を行う際に用いられるガスアシスト射出成形用金型であって、前記キャビティと、前記キャビティに前記ガスを導入するためのガス導通用溝と、ボルト穴座ぐりまたはOリング着脱穴を有し、前記ボルト穴座ぐりまたは前記Oリング着脱穴は、前記ガス導通用溝と、溝で繋がれていることを特徴とする。
また、本発明のガスアシスト射出成形用金型は、金型のキャビティ内にガスの注入を伴うガスアシストにより樹脂の射出成形を行う際に用いられるガスアシスト射出成形用金型であって、前記キャビティと、前記キャビティに前記ガスを導入するためのガス導通用溝と、前記ガスを排出するガス排出口と、ボルト穴座ぐり、面取り部、嵌合用穴、およびOリング着脱穴の少なくともいずれか一つと、を有し、前記ボルト穴座ぐり、面取り部、嵌合用穴、およびOリング着脱穴の少なくともいずれか一つは、前記ガス排出口と溝で繋がれていることを特徴とする。
ネジ止めを行うにはネジ穴や座ぐりが必要であるが、これらの空間はネジよりも大きく加工する必要があるため、用いるネジの本数が多いほど金型内に空間が増えることとなる。
ガスアシスト成形を実施する場合、キャビティへガスを導くためにガス供給口からキャビティへ近接する箇所へ至るガス溝を加工し、少なくともキャビティ縁の一部をパーティティングラインに対して、数十μm程度低くしてガスベントを設ける。
気体がガスベントを通ることができるのに対して、樹脂は通ることができない。
図10(a)において、1は可動側抱き駒、2はランナー、3はゲート、4はキャビティ、5はパーティングライン面、6はガス導通用溝、7は溝、8はガスベントである。
9はボルト穴座ぐり、10はボルト、11は可動側ダイセット、12はポケット、13は面取り部、17はエジェクタピンである。
可動側のダイセット11に入れ子で収まる抱き駒1は、ランナー2、ゲート3、キャビティ4、エジェクトピン穴16を擁し、表面がパーティングライン面5である。
キャビティの周囲にはガス導通用溝6があり、金型全体図は省略しているが溝7によってガス注入口と導通している。
ガス導通用溝6とキャビティ4の間にある土手状の部分はガスベント8となっている。
ガス注入時には溝7からガス導通用溝6、ガスベント8、キャビティ4(ランナー、ゲートを含む)の順番でガスが金型内に導入されることになる。
キャビティに射出された樹脂にガスを作用させるためには前記空間にガスを充満させれば事足りる。
そのため、型締めがかかって固定側と可動側のパーティングライン面が合わさっていても、ガスは注入時にポンプの圧力に押されてパーティングライン面5の僅かな間隙から抱き駒を固定するために存在するネジ穴の座ぐり9にも充満する。また、同様に可動側ダイセット11のポケット12と抱き駒四隅の面取り部13が成す空間にも、入れ子のクリアランスや前記パーティングライン面の隙間からガスは充満する。
また、図10(b)に示す可動側抱き駒裏側にも、ガスは回る。
図10(b)において、14は面取り部、15はボルト穴、16はエジェクタピン穴である。
この可動側抱き駒の裏面全周に加工された面取り部14にもガスは充満する。
ガス排出時にこれらの滞留ガスは大気解放されるが、隙間の大きい箇所ほど排出され易く、ミリ単位のスケールを持つガス導通用溝6や溝7から優先的に排出される。
しかし、数μmのスケールしかないパーティングライン面や抱き駒のクリアランスの導通性は乏しい。
そのため、注入時と違って動力を用いてガスの移送が行われないことから、座ぐり9や前記面取り部13、14に充満したガスは完全に排出されずに一部が射出成形サイクル終了まで残る。
また、成形品が充填したことにより、エジェクトピン穴16とエジェクトピン17の隙間にガスが閉じ込められた状態になっている。
図3に、離型不良の痕跡として外観不良が発生する場合について説明する図を示す。
図3において、18は溝、21は成形品、22は金型成形面である。
図3に示すように、キャビティ方向に流れたガス圧によって、エジェクト前の成形品21に力が加わると成形品が金型成形面22から不適当に剥離し、離型不良の痕跡として外観不良が発生する。
図4(a)、図4(b)に、このような離型不良を説明する図を示す。
図4(a)、図4(b)に示すように、成形面22に微細形状23を有する場合、この離型不良24は特に顕著に見られる。
これらにより、キャビティと、金型に存在するキャビティ以外の内部空間とが、金型に形成された導通部を介して気体を金型外に排出する気体排出口(ガス排出口)と導通する金型が形成される。
具体的には、キャビティと、金型に存在するキャビティ以外の上記した座ぐり、面取り部、エジェクトピン穴や、あるいは嵌合用穴、Oリング着脱穴、等による内部空間とが、気体排出口と導通する金型が形成される。
ガスアシストにより樹脂の射出成形を行う工程において、このように形成された金型を用いてガスアシスト射出成形を行うことで、金型が閉じられた型締状態が解かれて該金型が開かれる前に、気体を金型外に排出することが可能になる。
すなわち、型締状態が解かれて金型が開かれる前に、キャビティ及び金型に存在するキャビティ以外の内部空間から、特に、金型の気密領域に存在するキャビティ以外の空間部から、これらが導通している気体排出口を介して気体を前記金型外に排出できる。
このような構成により、可動側ダイセット11及び可動側抱き駒1内で存在する空間にガスが残留せず、そのため金型内の残存ガスが成形品のエジェクトに作用することを抑制することができる。
これにより、正常な成形品エジェクトを促し、良品を得ることが可能となる。
まず、図5を用いて、本実施例における金型のキャビティ内に気体の注入を伴うガスアシストにより樹脂の射出成形を行う際に用いられるガスアシスト射出成形用金型について説明する。
図5において、25は固定型ダイセット、26は固定型ダイセット、27は可動型ダイセット、28は可動型ダイセット、29は可動型ダイセット、30は可動型ダイセット、31はエジェクタプレートである。
32は固定側抱き駒、33は可動側抱き駒、34はセンターピン、35はエジェクタピン、36はスプルーブッシュ、37はOリング、38はガス注入兼排出口、39は自動弁、40はガス管、41はシール対象範囲である。
本実施例における金型は、固定型ダイセット25、26、固定側抱き駒32、可動側抱き駒33、可動型ダイセット27、28、29、30、エジェクタプレート31、センターピン34、エジェクタピン35、スプルーブッシュ36を備える。
金型内に注入したガスを保持するために、金型にはOリング37が配置されている。
固定側ダイセット26にはガス注入兼排出口38があり、図示していないがステンレス製のガス管40にてガス供給装置と繋がっている。
ガス注入と排出の制御は自動弁39の開閉にて行われる。点線で示す範囲は、ガスをシールする対象範囲41である。
図6において、42はキャビティ、43は固定側キャビティ構成部品、44は可動側キャビティ構成部品、45は固定側金型構成部品、46は可動側金型構成部品である。
47はネジ、48はネジ、49はネジ、50はランナー、51はゲート、52はスプルー、53はガス注入兼排出経路、54はガス溝、55はパーティングラインである。
キャビティ42は、固定側キャビティ構成部品43と可動側キャビティ構成部品44が対向することからなる。
これらは、それぞれ固定側金型構成部品45、可動側金型構成部品46を介して、固定側抱き駒32、可動側抱き駒33にネジ47、48で留められている。抱き駒はダイセットの入れ子であり、それぞれ固定側ダイセット26、可動側ダイセット27に組み込まれてネジ49で留められている。
図7はパーティングライン面から可動側を見た図である。
パーティングライン面にはOリング58がはめ込まれており、該はめこみ溝にはOリングの取り外しを容易にするための穴59が加工されている。
金型に注入されるガスは固定側ダイセットに設けられたガス注入口53から、固定側抱き駒に加工されたガス溝54を経て、図8(a)に示す可動側抱き駒表面のガス溝61に突き当たる。
そして、キャビティ42の外周を囲っているガス導通用溝64へ至り、その内側にあるガスベント65を通ってキャビティへ到達し樹脂に作用する。
注入時にガスはポンプで圧力供給されるため、数μm以下の金型部材の隙間にも入り込んでいくため、ガス溝を含むあらゆる経路からシール対象範囲41に存在するキャビティ、金型構成部材で囲まれたキャビティ以外の内部空間に充満する。
例えば、固定側抱き駒32表面においては、抱き駒固定用ボルト穴の座ぐり79によって形成される空間が内部空間となる(図9(a))。
また、固定側抱き駒32裏面においては、固定側キャビティ構成部品43と固定側金型構成部品45を接合するボルト穴の座ぐり84、固定側金型構成部品45と固定側抱き駒32を接合するボルト穴の座ぐり82、固定側金型構成部品45の面取り部87、等が内部空間となる(図9(b))。
また、固定側抱き駒側面においては、面取り部78、88によって形成される空間が内部空間となる(図9(a)、図9(b))。
また、可動側抱き駒33表面においては、抱き駒固定用ボルト穴の座ぐり62によって形成される空間が内部空間となる(図8(a))。
また、可動側抱き駒33裏面においては、
可動側キャビティ構成部品44と可動側金型構成部品46を接合するボルト穴の座ぐり75、可動側金型構成部品46と可動側抱き駒33を接合するボルト穴の座ぐり72、可動側金型構成部品46の面取り部86、等が内部空間となる(図8(b))。
また、可動側抱き駒側面においては、面取り部89、68によって形成される空間が内部空間となる(図8(a)、図8(b))。
また、パーティングライン面においては、嵌め込んだOリングを取り外すためのOリング着脱穴59によって形成される空間が内部空間となる(図7)。
この他、冷却工程ではスプルー、ランナー、ゲート、キャビティに樹脂が充填固化しているため、金型抱き駒とセンターピンのクリアランス56、金型抱き駒とエジェクタピンのクリアランス57も内部空間となる(図8(a))。
前記ボルト穴座ぐり84は溝85、溝83、ボルト穴座ぐり82、溝81、スプルーブッシュ組み込み穴90のクリアランス、溝80を通って溝76からガス排出経路53に繋がっている(図9(b))。
前記ボルト穴座ぐり82及び前記面取り部87は上記の通り、前記ボルト穴座ぐり84とともにガス排出口53に繋がっている(図10(b))。
前記面取り部78、88は上記の通り、溝76によってガス排出口53に繋がっている(図9(a)、図9(b))。
前記ボルト穴座ぐり75は溝74、溝73、ボルト穴座ぐり72、溝71、センターピン組み込み穴70のクリアランス、溝69を通って溝66からガス排出口53に繋がっている(図8(b))。
前記ボルト穴座ぐり72及び前記面取り部86は上記の通り、前記ボルト穴座ぐり75とともにガス排出口53に繋がっている(図8(b))。
前記面取り部89、68は、溝66によってガス排出口53に繋がっている(図8(a)、図8(b))。
前記Oリング取り外し穴59は溝60によって排出口53と繋がっている(図7)。
金型抱き駒とセンターピンのクリアランス56はガス溝69、66から、金型抱き駒とエジェクタピンのクリアランス57はガス溝67、座ぐり72から前述の通りガス排出口53に繋がっている(図8(b))。
以上の方法によって残ガスが成形品のエジェクトに作用することがなくなり、正常なエジェクトをもって成形良品を得ることが可能とされる。
2:ランナー
3:ゲート
4:キャビティ
5:パーティングライン面
6:ガス導通用溝
7:溝
8:ガスベント
9:ボルト穴座ぐり
10:ボルト
11:可動側ダイセット
12:ポケット
13:面取り部
14:面取り部
15:ボルト穴
16:エジェクタピン穴
17:エジェクタピン
18:溝
19:溝
20:溝
Claims (10)
- 金型のキャビティ内にガスおよび樹脂を注入する工程と、前記ガスを大気解放する工程と、前記金型を開いて成形品を取り出す工程とを有する成形品の製造方法であって、
前記金型は、前記キャビティに前記ガスを導入するためのガス導通用溝と、
ボルト穴座ぐりまたはOリング着脱穴と、を有し、
前記ボルト穴座ぐりまたは前記Oリング着脱穴は、前記ガス導通用溝と、溝で繋がれ、
前記ガスを大気解放する工程において、前記ボルト穴座ぐりまたは前記Oリング着脱穴に充填されたガスが、前記溝から前記ガス導通用溝を通って前記金型外に排出されることを特徴とする成形品の製造方法。 - 前記ガス導通用溝は、ガス注入口およびガス排出口と溝で繋がれていることを特徴とする請求項1記載の成形品の製造方法。
- 前記ガス注入口および前記ガス排出口は、共用であって、自動弁の開閉によってガスの注入およびガスの排出が行われることを特徴とする請求項2記載の成形品の製造方法。
- 金型のキャビティ内にガスおよび樹脂を注入する工程と、前記ガスを大気解放する工程と、前記金型を開いて成形品を取り出す工程とを有する成形品の製造方法であって、
前記金型は、前記ガスを排出するガス排出口と、
ボルト穴座ぐり、面取り部、嵌合用穴、およびOリング着脱穴の少なくともいずれか一つと、を有し、
前記ボルト穴座ぐり、面取り部、嵌合用穴、およびOリング着脱穴の少なくともいずれか一つは、前記ガス排出口と溝で繋がれ、
前記ガスを大気解放する工程において、前記ボルト穴座ぐり、面取り部、嵌合用穴、およびOリング着脱穴の少なくともいずれか一つに充填されたガスが、前記溝から前記ガス排出口を通って前記金型外に排出されることを特徴とする成形品の製造方法。 - 前記ガス排出口は、前記ガスの注入口と共用であって、自動弁の開閉によってガスの注入およびガスの排出が行われることを特徴とする請求項4記載の成形品の製造方法。
- 金型のキャビティ内にガスの注入を伴うガスアシストにより樹脂の射出成形を行う際に用いられるガスアシスト射出成形用金型であって、
前記キャビティと、
前記キャビティに前記ガスを導入するためのガス導通用溝と、
ボルト穴座ぐりまたはOリング着脱穴を有し、
前記ボルト穴座ぐりまたは前記Oリング着脱穴は、前記ガス導通用溝と、溝で繋がれていることを特徴とするガスアシスト射出成形用金型。 - 前記ガス導通用溝は、ガス注入口およびガス排出口と溝で繋がれていることを特徴とする請求項6記載のガスアシスト射出成形用金型。
- 前記ガス注入口および前記ガス排出口は、共用であって、自動弁の開閉によってガスの注入およびガスの排出が行われることを特徴とする請求項7に記載のガスアシスト射出成形用金型。
- 金型のキャビティ内にガスの注入を伴うガスアシストにより樹脂の射出成形を行う際に用いられるガスアシスト射出成形用金型であって、
前記キャビティと、
前記キャビティに前記ガスを導入するためのガス導通用溝と、
前記ガスを排出するガス排出口と、
ボルト穴座ぐり、面取り部、嵌合用穴、およびOリング着脱穴の少なくともいずれか一つと、を有し、
前記ボルト穴座ぐり、面取り部、嵌合用穴、およびOリング着脱穴の少なくともいずれか一つは、前記ガス排出口と溝で繋がれていることを特徴とするガスアシスト射出成形用金型。 - 前記ガス排出口は、前記ガスの注入口と共用であって、自動弁の開閉によってガスの注入およびガスの排出が行われることを特徴とする請求項9記載のガスアシスト射出成形用金型。
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