JP5676086B2

JP5676086B2 - 薄板の射出成形方法及びその金型

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Publication number: JP5676086B2
Application number: JP2009160325A
Authority: JP
Inventors: 泉三石橋
Original assignee: 株式会社新潟成型
Priority date: 2009-07-07
Filing date: 2009-07-07
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2029-07-07
Also published as: JP2011016228A

Description

本発明は、薄板の射出成形方法及びその金型、特に、成形品にそりや曲がりがでない薄板の射出成形方法及びその金型に関する。

下廃水を処理する膜分離装置の支持板（特許文献１）は、例えば、縦横の寸法が約１６００ｍｍ×６００ｍｍと大きく、肉厚が約６ｍｍと薄いＡＢＳ樹脂製である。また、肉厚が±０．０５ｍｍの厳しい寸法公差を要求される。このような薄板は、通常の射出成形方法では、溶融した樹脂が流れにくく、そりや曲がりが発生して不良品になるため、射出圧力を大きくして、樹脂が流れやすくするのが一般的だが、これでも不十分なときは、射出圧縮成形法（特許文献２）で成形している。

しかし、射出圧縮成形法を採用しても、膜分離装置の支持板は縦横の寸法が大きく、肉厚が薄いため、そりや曲がりが発生して不良品になる。そりや曲がりが発生する主な原因は、射出成形時に発生する溶融樹脂から発生するガス抜きが十分でないことが挙げられる。ガス抜きを行う射出成形方法として、特許文献３、特許文献４、特許文献５等の射出成形方法が提案されているが、縦横の寸法が大きく、肉厚の寸法公差が厳しい薄板の射出成形方法としては不十分である。

特開２００８−２３７９６０号公報特開２００８−１８４５９７号公報特開２００１−３０３０９号公報特開２００４−２９９０８４号公報特開２００５−７４６３３号公報

本発明の目的は、縦横の寸法が大きく、肉厚の寸法公差が厳しい薄板を、そりや曲がりが発生することなく成形することができる薄板の射出成形方法及びその金型を提供することにある。

前述した課題は、以下の手段によって解決される。即ち、第１番目の発明の薄板の射出成形方法は、射出成形金型に固定された固定キャビティブロックのキャビティに、加熱された溶融樹脂を射出して薄板を製造する射出成形方法において、前記射出成形金型の金型分割面を若干開いて前記溶融樹脂を前記キャビティに射出し、前記固定キャビティブロックの周縁部近傍に配置され、前記固定キャビティブロックに対して前記射出成形金型の開閉方向に平行に移動可能で、前記薄板の周縁部近傍を成形するためのキャビティを有する遊動キャビティブロックに形成された前記金型分割面側に向かって先太りのテーパー面と前記固定キャビティブロックのテーパー面との間の前記周縁部全体に形成される隙間に連通するガス抜き孔から、前記キャビティ内のガスを外部に排出した後、前記射出成形金型の前記金型分割面を閉じて、前記遊動キャビティブロックの前記テーパー面と前記固定キャビティブロックの前記テーパー面との隙間を無くし、前記溶融樹脂を圧縮することを特徴とする。

第２番目の発明の薄板の射出成形方法は、第１番目の発明の薄板の射出成形方法において、前記遊動キャビティブロックは、付勢部材で前記金型分割面側に向かって常時付勢されていることを特徴とする。

第３番目の発明の薄板の射出成形金型は、加熱された溶融樹脂を射出成形金型に射出して薄板を製造する射出成形金型において、前記射出成形金型に固定され、前記溶融樹脂が充填されて前記薄板を成形するためのキャビティを有する固定キャビティブロックと、前記固定キャビティブロックの周縁部近傍に配置され、前記固定キャビティブロックに対して前記射出成形金型の開閉方向に平行に移動可能で、前記射出成形金型の金型分割面側に向かって先太りのテーパー面が形成され、前記薄板の周縁部近傍を成形するためのキャビティを有する遊動キャビティブロックと、前記遊動キャビティブロックを前記金型分割面側に向かって常時付勢する付勢部材と、前記射出成形金型の前記金型分割面を若干開いたとき、前記遊動キャビティブロックの前記テーパー面と前記固定キャビティブロックのテーパー面との間の前記周縁部全体に形成される隙間に連通し、前記射出成形金型の前記金型分割面を若干開いて溶融樹脂を前記キャビティに射出した時に、前記キャビティ内のガスを外部に排出するガス抜き孔とからなり、前記遊動キャビティブロックの前記テーパー面と前記固定キャビティブロックの前記テーパー面とは、前記金型分割面を若干開いたとき前記隙間が形成され、前記金型分割面を閉じたとき密着するものであることを特徴とする。

第４番目の発明の薄板の射出成形金型は、第３番目の発明の薄板の射出成形金型において、前記固定キャビティブロックは、前記射出成形金型の固定側型板または可動側型板のいずれか一方に固定されていることを特徴とする。

本発明の薄板の射出成形方法は、射出成形金型の金型分割面を若干開いて溶融樹脂をキャビティに射出し、固定キャビティブロックの周縁部近傍に配置され、固定キャビティブロックに対して射出成形金型の開閉方向に平行に移動可能で、金型分割面側に向かって先太りのテーパー面で固定キャビティブロックに接触して摺動可能であり、薄板の周縁部近傍を成形するためのキャビティを有する遊動キャビティブロックと固定キャビティブロックとの間のテーパー面の隙間に連通するガス抜き孔から、キャビティ内のガスを外部に排出した後、射出成形金型の金型分割面を閉じて、テーパー面の隙間を無くし、溶融樹脂を圧縮する。ガスを排出するテーパー面の隙間は、薄板の周縁部全体に形成されているため、ガス抜きが十分に行われ、縦横の寸法が大きく、肉厚の寸法公差が厳しい薄板を、そりや曲がりが発生することなく成形することができる。

図１は、本発明の実施の形態の射出成形方法で成形される膜分離装置の支持板を示し、図１（ａ）は支持板の正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の平面図、図１（ｃ）は図１（ａ）の右側面図である。図２は、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示した支持板を射出成形するための本発明の実施の形態の射出成形金型の縦断面図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。図４は、図２のＰ部拡大縦断面図である。図５は、射出成形動作の途中の状態を示し、射出成形金型の金型分割面を若干開いて溶融樹脂をキャビティに射出した状態を示す図４に相当する図である。図６は、図５のＱ部拡大縦断面図である。図７は、射出成形動作が完了した状態を示し、射出成形金型の金型分割面を閉じた状態を示す図６相当図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態の射出成形方法で成形される膜分離装置の支持板を示し、図１（ａ）は支持板の正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の平面図、図１（ｃ）は図１（ａ）の右側面図である。図１（ａ）〜図１（ｃ）に示す膜分離装置の支持板１は、本例ではＡＢＳ樹脂製で、縦寸法Ｈが約１６００ｍｍ、横寸法Ｗが約６００ｍｍの矩形形状で、矩形の分離膜貼り付け面１１を有している。分離膜貼り付け面１１は、肉厚Ｔが約６ｍｍである。分離膜貼り付け面１１には、図示しない分離膜を、表裏両面（図１（ａ）で紙面の表面と裏面）から張り合わせた後、膜分離装置に装着する。

図２は、図１の支持板１を射出成形するための本発明の実施の形態の射出成形金型の縦断面図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。図４は、図２のＰ部拡大縦断面図である。この射出成形金型２は、ツー・プレート金型と呼ばれているものである。射出成形金型２は、固定側取付板２１、スペーサブロック２２、固定側型板２３、可動側型板２４、スペーサブロック２５、可動側取付板２６等からなる。以下、この射出成形金型２の詳細な構造を説明する。

固定側取付板２１は、射出成形機の固定盤（図示せず）に取付けられて使用される。固定側取付板２１には、スペーサブロック２２、固定側型板２３がボルト、ピン等で固定されている。固定側型板２３の略中央部上面には、矩形ブロック状のマニホールド３１が固定され、マニホールド３１の略中央部上面には、円柱状のスプルーブッシュ３２が固定されている。固定側取付板２１の略中央部には、貫通孔２１１が形成され、スプルーブッシュ３２の上端がこの貫通孔２１１に挿入されている。スプルーブッシュ３２の軸心には、スプルー３３が形成されている。

固定側型板２３の下面の矩形凹部２３１には、矩形ブロック状の固定キャビティブロック４１が固定されている。固定側型板２３と固定キャビティブロック４１の略中央部（図２の左右方向の略中央部）に、同心状に形成された４個の貫通孔に、円柱状のバルブボディ３４が各々挿入され、固定されている。バルブボディ３４の軸心に形成されたランナ３５の下端（図示上）のゲート３６が、固定キャビティブロック４１のキャビティ４１１につながっている。スプルー３３の下端は、マニホールド３１を介してランナ３５に連通している。

可動側取付板２６には、スペーサブロック２５、可動側型板２４がボルト、ピン等で位置決めされ、固定されている。可動側型板２４の上面の矩形凹部２４１には、キャビティ４２１を有する矩形ブロック状の固定キャビティブロック（可動側）４２が固定されている。キャビティ４１１、キャビティ４２１は、図１の支持板１を成形するものである。固定キャビティブロック４２の縦横の寸法（図２の左右方向の寸法と図２の紙面に直交する方向の寸法）は、固定キャビティブロック４１の縦横の寸法（図２の左右方向の寸法と図２の紙面に直交する方向の寸法）よりも大きく形成されている。

バルブボディ３４の軸心には、バルブピン３４１が上下方向（図２の図示上）に移動可能に挿入され、空気圧によって駆動されるピストン（図示せず）の移動で上下方向に移動し、ゲート３６を開閉する。射出成形機のノズル（図示せず）からスプルー３３、ランナ３５に射出された樹脂は、図示しないヒータで加熱されて、常時流動可能な溶融状態に維持されるため、樹脂材料を効率的に使用することを可能にしている。また、ゲート３６の少量の樹脂は固化するが、成形した支持板１を取り出した後、次の射出開始直前に、ゲート３５近傍に装着したヒータで瞬時に溶融し、樹脂の射出を可能にしている。

固定側型板２３の下面の矩形凹部２３１には、固定キャビティブロック４１の周縁部を包囲して、額縁状の遊動キャビティブロック４３が配置されている。遊動キャビティブロック４３は、固定キャビティブロック４１に対して射出成形金型２の開閉方向（図２、図４の上下方向）に平行に移動可能である。図４に詳細に示すように、遊動キャビティブロック４３は、金型分割面２７側に向かって先太りのテーパー面４３２、４３２が形成されている。この状態、または、この状態に近づいたとき、このテーパー面４３２、４３２で、固定キャビティブロック４１のテーパー面４１２と固定側型板２３のテーパー面２３３に接触して摺動する（図４、図７参照）。

遊動キャビティブロック４３のテーパー面４３２、４３２は、遊動キャビティブロック４３の周縁全周（全外周）に形成されている。固定キャビティブロック４１のテーパー面４１２は、固定キャビティブロック４１の周縁全周（全外周）に形成されている。固定側型板２３のテーパー面２３３は、固定側型板２３の矩形凹部２３１の周縁の全内周に形成されている。射出成形金型２が閉じている時は、固定キャビティブロック４２と可動側型板２４によって、遊動キャビティブロック４３は、図２、図４に示したように、上方向（図示上）に押されて、テーパー面４３２、４３２は、テーパー面４１２及びテーパー面２３３に密着する。従って、キャビティ４１１、４２１内の溶融樹脂が、テーパー面４３２、４３２とテーパー面４１２、２３３との隙間に侵入することはない。

遊動キャビティブロック４３の下面には、図１の支持板１の周縁部を成形するためのキャビティ４３１が形成されている（図５，６参照）。固定側型板２３には、図２、図４に示す下方向から、遊動キャビティブロック４３を貫通して、複数（本発明の実施の形態では１０個）のボルト４３４がねじ込まれている。ボルト４３４の頭部は、射出成形金型２が開いている時に、遊動キャビティブロック４３が固定側型板２３から所定距離以上離れて、図２、図４の下方向に移動しないように規制している。

また、固定側型板２３には、遊動キャビティブロック４３の上面との間に、遊動キャビティブロック４３を金型分割面２７側（図２、図４の下方向）に向かって、常時付勢する圧縮コイルバネ（付勢部材）４３３が複数（本発明の実施の形態では１０個）装着されている。圧縮コイルバネ４３３は、ボルト４３４の外周に配置されている。遊動キャビティブロック４３には、固定キャビティブロック４１のテーパー面４１２に接触するテーパー面４３２に、遊動キャビティブロック４３の上面に連通するガス抜き溝４３５が形成されている。固定側型板２３には、ガス抜き溝４３５の上端に連通するガス抜き孔２３２が４個形成されている。なお、ガス抜き溝４３５は省略することができる。

図２に示すように、上下２枚の平板を重ね合わせて固定して構成されるエジェクタプレート５１は、図示しないにシリンダによって、図２の上下方向に駆動される。可動側取付板２６には、円柱状の案内ロッド５２の下端がボルトによって固定されている。中空円筒状の案内ブッシュ５３は案内ロッド５２に案内され、案内ロッド５２の軸線方向に摺動自在である。エジェクタプレート５１は、図示しないシリンダにより駆動され、案内ロッド５２に案内されて、可動側取付板２６との間で相対移動する。

エジェクタープレート５１には円柱状のエジェクタピン５４の下端が固定されている。型開きストロークの終りにエジェクタプレート５１を図２の上方に駆動して、エジェクタピン５４により成形品を突出す。エジェクタープレート５１には円柱状のリターンピン５５の下端が固定されている。リターンピン５５の上端は、遊動キャビティブロック４３の下面に接している。リターンピン５５は、型開きのとき、遊動キャビティブロック４３の下面を押して、型開きを容易にする。固定側型板２３の下面に固定された４個の位置決めブロック５６は、可動側型板２４の上面に形成された４個の位置決め溝２４２に嵌合して、型締め時に固定側型板２３と可動側型板２４を正確に位置決めする。

次に、射出成形時の動作を説明する。図５は射出成形動作の途中の状態を示し、射出成形金型の金型分割面を若干開いて、溶融樹脂をキャビティに射出した状態を示す図４相当図である。図６は、図５のＱ部拡大縦断面図である。図７は、射出成形動作が完了した状態を示し、射出成形金型の金型分割面を閉じた状態を示す図６相当図である。

射出成形を開始するには、最初に射出成形金型２を型締めするが、図５、図６に示すように、金型分割面２７を密着させず、金型分割面２７が若干開いた状態（図５、図６に示す金型分割面２７の隙間αが０．２ｍｍ程度）で、射出成形機のノズルから加熱溶融された樹脂を射出する。溶融樹脂は、４個のゲート３６（図２）からキャビティ４１１、４２１に充填される。遊動キャビティブロック４３は、圧縮コイルバネ４３３の付勢力によって、金型分割面２７側（図５、図６の下方向）に向かって移動している。その結果、図６に詳細に示すように、遊動キャビティブロック４３のテーパー面４３２と固定キャビティブロック４１のテーパー面４１２との間には、僅かな隙間βができている。

溶融樹脂から発生したガスは、隙間β、ガス抜き溝４３５、ガス抜き孔２３２を介して外部に排出される。溶融樹脂が遊動キャビティブロック４３のキャビティ４３１に到達したタイミングで、図７に示すように、金型分割面２７を完全に閉じ（密着させる）、溶融樹脂を圧縮する。金型分割面２７を完全に閉じると、可動側型板２４と可動側型板２４側の固定キャビティブロック４２によって、遊動キャビティブロック４３は図７の上方向に押されて、テーパー面４３２、４３２は、テーパー面４１２及びテーパー面２３３に密着する。従って、キャビティ４１１、４２１、４３１内の溶融樹脂が、テーパー面４３２とテーパー面４１２との隙間に侵入することはない。

遊動キャビティブロック４３のテーパー面４３２と固定キャビティブロック４１のテーパー面４１２との間の隙間βは、成形される支持板１の周縁部全体に形成されているため、ガス抜きは支持板１の周縁部全体から十分に行われる。従って、縦横の寸法が大きく、肉厚の寸法公差が厳しい支持板１を、そりや曲がりが発生することなく成形することができる。金型分割面２７を完全に閉じるタイミングは、射出成形機のスクリュウの位置、または、溶融樹脂の射出動作を行う時間で管理すればよい。

本発明の実施の形態では、遊動キャビティブロック４３は固定側型板２３側の固定キャビティブロック４１の周縁部に配置されているが、可動側型板２４側の固定キャビティブロック４２の周縁部に配置してもよい。また、本発明の実施の形態では、平坦な薄板の射出成形に適用した例を説明したが、薄板を有して外周に枠体を有するもの、表面にリブ凹凸を有するもの、貫通孔が成形された成形品等の射出成形品の成形に適用してもよい。従って、本発明でいう薄板とは、単純な板状の部材のみを意味しない。

１…支持板
１１…分離膜貼り付け面
２…射出成形金型
２１…固定側取付板
２１１…貫通孔
２２…スペーサブロック
２３…固定側型板
２３１…矩形凹部
２３２…ガス抜き孔
２３３…テーパー面
２４…可動側型板
２４１…矩形凹部
２４２…位置決め溝
２５…スペーサブロック
２６…可動側取付板２６
２７…金型分割面
３１…マニホールド
３２…スプルーブッシュ
３３…スプルー
３４…バルブボディ
３４１…バルブピン
３５…ランナ
３６…ゲート
４１…固定キャビティブロック
４１１…キャビティ
４１２…テーパー面
４２…固定キャビティブロック
４２１…キャビティ
４３…遊動キャビティブロック
４３１…キャビティ
４３２…テーパー面
４３３…圧縮コイルバネ（付勢部材）
４３４…ボルト
４３５…ガス抜き溝
５１…エジェクタプレート
５２…案内ロッド
５３…案内ブッシュ
５４…エジェクタピン
５５…リターンピン
５６…位置決めブロック

Claims

射出成形金型に固定された固定キャビティブロックのキャビティに、加熱された溶融樹脂を射出して薄板を製造する射出成形方法において、
前記射出成形金型の金型分割面を若干開いて前記溶融樹脂を前記キャビティに射出し、
前記固定キャビティブロックの周縁部近傍に配置され、前記固定キャビティブロックに対して前記射出成形金型の開閉方向に平行に移動可能で、前記薄板の周縁部近傍を成形するためのキャビティを有する遊動キャビティブロックに形成された前記金型分割面側に向かって先太りのテーパー面と前記固定キャビティブロックのテーパー面との間の前記周縁部全体に形成される隙間に連通するガス抜き孔から、前記キャビティ内のガスを外部に排出した後、前記射出成形金型の前記金型分割面を閉じて、前記遊動キャビティブロックの前記テーパー面と前記固定キャビティブロックの前記テーパー面との隙間を無くし、前記溶融樹脂を圧縮する
ことを特徴とする薄板の射出成形方法。
請求項１に記載された薄板の射出成形方法において、
前記遊動キャビティブロックは、付勢部材で前記金型分割面側に向かって常時付勢されている
ことを特徴とする薄板の射出成形方法。
加熱された溶融樹脂を射出成形金型に射出して薄板を製造する射出成形金型において、
前記射出成形金型に固定され、前記溶融樹脂が充填されて前記薄板を成形するためのキャビティを有する固定キャビティブロックと、
前記固定キャビティブロックの周縁部近傍に配置され、前記固定キャビティブロックに対して前記射出成形金型の開閉方向に平行に移動可能で、前記射出成形金型の金型分割面側に向かって先太りのテーパー面が形成され、前記薄板の周縁部近傍を成形するためのキャビティを有する遊動キャビティブロックと、
前記遊動キャビティブロックを前記金型分割面側に向かって常時付勢する付勢部材と、
前記射出成形金型の前記金型分割面を若干開いたとき、前記遊動キャビティブロックの前記テーパー面と前記固定キャビティブロックのテーパー面との間の前記周縁部全体に形成される隙間に連通し、前記射出成形金型の前記金型分割面を若干開いて溶融樹脂を前記キャビティに射出した時に、前記キャビティ内のガスを外部に排出するガス抜き孔とからなり、
前記遊動キャビティブロックの前記テーパー面と前記固定キャビティブロックの前記テーパー面とは、前記金型分割面を若干開いたとき前記隙間が形成され、前記金型分割面を閉じたとき密着するものである
ことを特徴とする薄板の射出成形金型。
請求項３に記載された薄板の射出成形金型において、
前記固定キャビティブロックは、
前記射出成形金型の固定側型板または可動側型板のいずれか一方に固定されている
ことを特徴とする薄板の射出成形金型。