JP6311873B2 - 射出成形用金型 - Google Patents

Description

本発明は深物成形品の製造に使用する射出成形用金型に関する。

例えば、セキュリティカメラ用ドームレンズや、カーナビゲーションシステム用タッチパネル、車載用ヘッドランプカバー等の電子機器商品には、箱物形状でその立ち壁の長さが１０ｍｍ以上ある深物透明成形品が使用されている。

従来、成形品の近傍に電熱ヒーターを配置し、樹脂の射出前に、金型の成形品近傍を樹脂のガラス転移点以上に昇温させるものがある。その状態で樹脂を金型内に流入することで、流動中に樹脂が金型に接触した際に起きる樹脂の固化を遅らせることができ、金型への樹脂の転写を向上できる。そのため、成形品の光沢感や透明感を良化させることができる他に、製品形状や、ゲート点数により、分割した樹脂の流れが再び会合した際に発生するウエルドラインを抑制できる。そして、樹脂の充填完了後に冷却水を金型内に流すことで、ヒーターによって、昇温した金型を冷却し、そして、樹脂を冷却することで、樹脂を固化させ、高品位な外観で成形品を得ることができる。

図１０は特許文献１に記載された射出成形用金型を示す。
金型入子は、キャビティ表面５０を有する入子表部材５１と、キャビティ表面５０を有しない入子裏部材５２に分割して構成されている。入子裏部材５２は冷却回路５４を有している。キャビティ表面５０の近傍を通過する溝を入子表部材５１の裏面からキャビティ表面５０に向かって形成し、前記溝に電熱ヒーター５３を収容し、前記溝を入子裏部材５２で閉塞して、電熱ヒーター５３を入子表部材５１に形成された前記溝の最深部に配置している。

これにより、電熱ヒーター５３をキャビティ表面５０の近傍に均一に配置することができ、金型を電熱ヒーターで加熱した際に、温度上昇のムラ無しに、金型を急速加熱し、ウエルドラインの発生を抑制することができるとともに、成形品外観表面の転写ムラが無い高光沢や高透明な成形品を得ることができる。

特開２０１０−２６４７０３号公報

しかしながら従来の構成では、キャビティ表面５０が平面、もしくは限りなく平面に近い湾曲で定義された曲面である場合でしか構成できない。通常、電熱ヒーター５３はキャティ表面５０から等距離に配置し、複数本ある場合はその配置間隔も等間隔にすることが望ましい。それは、キャビティ表面５０の温度分布を限りなく均一にできるからである。キャビティ表面５０の温度分布を限りなく均一にすることで、余分な加熱部分の冷却をする必要がなくなり、短時間での量産成形が可能となり、また成形品外観表面の転写ムラの不良をなくすことができる。

ここで、ヘッドライトカバーのような深物成形品１００Ａの成形に、従来の構成を適用した場合を、図１１、図１２を用いて詳細な説明を行う。
図１１ではキャビティ表面５５の中央付近では電熱ヒーター５８を定置固定させるための溝形状が構成できるが、キャビティ表面５５の側壁付近では電熱ヒーター５８を定置固定させるための溝形状が範囲５９のように構成できなくなる。

電熱ヒーター５８を定置固定させるための溝形状をキャビティ表面の面直方向に構成したものを図１２に示す。この方式では電熱ヒーター５８を定置固定させるための溝形状は構成できるものの、キャビティ表面５５を有する入子表部材５６の溝形状にキャビティ表面５５を有しない入子裏部材５７の突起形状を挿入組み込みすることができない。

また、ドームレンズのような球状の成形品１００Ｂでは図１３に示すように、電熱ヒーター５８はキャビティ表面５５との干渉を避けるために、入子裏部材５７の底面から挿入する方法しかなく、キャビティ表面５５の温度分布を均一にすることは不可能である。

そのため従来の構成では、キャビティ表面の温度ムラが治まるまで成形ができないため、どうしても成形サイクルが長くかかってしまう問題があり、短時間な成形サイクルで連続成形を行った場合には、成形品外観面の転写ムラの課題が残る。

本発明は従来の課題を解決するもので、特に深物外観品の金型の加熱と冷却の性能、均熱性を向上させ、成形タクトの短い連続成形生産を行った場合でも、外装成形品の外観品位を損なうことなく、良好な状態の成形品を提供することを目的とする。

本発明の射出成形用金型は、一対の金型を型締めして形成したキャビティに樹脂を射出して成形する成形金型において、少なくとも一方の金型は、前記キャビティの一部を構成するキャビティ表面を有する第１入れ子と、前記第１入れ子の前記キャビティ表面と違う面に接触する第２入れ子と、前記第２入れ子の前記第１入れ子と接触する面と違う面に接触する第３入れ子とを設けるとともに、前記第２入れ子に冷却回路を設け、第１入れ子の第２入れ子と接触する面に第１溝を設け、前記第２入れ子の第１入れ子と接触する面に第２溝を設け、前記第１溝と前記第２溝で加熱回路を挟み込むみ、前記加熱回路は、断面が直径Ｄの円筒形であり、前記第２溝の幅は、前記直径Ｄより大きく、前記第１溝の断面は、半径ｒの半円状であり、半径ｒはＤ／２より小さいことを特徴とする。

本発明の構成によれば、平面もしくは限りなく平面に近い湾曲で定義された曲面で構成された成形品のみならず、深物成形品、球状成形品でも成形キャビティ表面の温度ムラが少ない金型の加熱を行うことで、短時間で金型を昇温することができ、成形タクトの短い連続成形生産を行っても、ウエルドラインや光沢感、透明感不足などの、成形外観不具合の無い状態で、成形品を得ることができる。

また、効率の良い金型の冷却を行うことで、短時間で金型、及び樹脂の冷却を行うことができ、成形タクトの短い連続成形生産を行っても、冷却不足による、樹脂厚肉部のヒケや、金型から取り出した後の反り変形を緩和することができ、特に外装成形部品において、品位が良好な外観を有する射出成形品を安定して得ることができる。

外装成形部品で、生産性が良く外観品位の良好な成形品を得ることが出来れば、塗装処理等の成形後の後化粧をする工程を削減することができ、塗料などの資源を削減することができる他、樹脂部材のリサイクルが可能になる。

本発明の射出成形用金型の実施の形態の断面図 同実施の形態における一部の分解図 同実施の形態における第１入れ子を取り外した状態の斜視図 同実施の形態における（ａ）温度プロファイルと（ｂ）金型の温度測定点を示す断面図 同実施の形態における要部の詳細断面図 （ａ）同実施の形態における熱伝播範囲を説明する断面図と（ｂ）比較例における熱伝播範囲を説明する断面図 同実施の形態における第１，第２入れ子によるコイルヒーターの挟持状態を示す詳細断面図 同実施の形態におけるキャビティ表面とコイルヒーターの位置関係を示す第１入れ子の斜視図 本発明の別の実施の形態を示す分解斜視図 従来の金型の断面図 深物成形品に従来技術を適用した場合の金型断面図 深物成形品に従来技術を適用した場合の別の金型断面図 球状成形品に従来技術を適用した場合の金型断面図

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、成形品１００を成形するための金型を示す。図２はその一部の分解図を示す。
この金型は、成形品１００を樹脂成形するに必要なキャビティを形成する第１金型１と第２金型２で構成されている。第１金型１には、前記キャビティの一部を構成するキャビティ表面１ａが形成されている。第２金型２には、前記キャビティの一部を構成するキャビティ表面２ａが形成されている。

この実施の形態の第１，第２金型１，２は、何れも第１入れ子４と、第２入れ子５と、第３入れ子６を組み合わせて構成されている。
第１金型１の第１入れ子４の下面がキャビティ表面１ａ、第２金型２の第１入れ子４の上面がキャビティ表面２ａとなっている。

第１，第２金型１，２はその構造が同じであるため、ここでは第２金型２を例に挙げて説明する。
第２金型２は、次のように組み合わせて構成されている。

第１入れ子４と第２入れ子５は、第１入れ子４の上面のキャビティ表面２ａとは反対側の第１入れ子４の下面４ｂに、第２入れ子５の上面５ａが接触するように重ねられている。第３入れ子６は、第２入れ子５の下面５ｂに上面６ａが接触するように重ねられている。第３入れ子６は、第２入れ子５からの熱伝達を少なくするための断熱材の役割を持たせている。

第１入れ子４と第２入れ子５の間には、加熱回路としてのコイルヒーター７が配置されている。コイルヒーター７は、金属製のシーズ管の中に発熱線が通っている構造で、シーズ管と発熱線の間には、絶縁物の粉末が充填されている。

第１入れ子４の下面４ｂには、コイルヒーター７の上半分を収容する半径ｒの半円状半円状の第１溝８が形成されている。第２入れ子５の上面５ａには、コイルヒーター７の下半分を収容する半円状の第２溝１０が形成されており、この第２溝１０と第１入れ子４の第１溝８とでコイルヒーター７を挟み込んでいる。さらに、第２入れ子５の内部には、水管で構成される冷却回路９が形成されている。

コイルヒーター７と第２入れ子５に設置している冷却回路９との位置関係は、図１の様に成形品１００から近い方にコイルヒーター７を位置させ成形品１００からコイルヒーター７より遠い位置に冷却回路９を配置する。コイルヒーター７と冷却回路９の平面形状は、図３に示すように何れもキャビティ面３に沿って蛇行させた形状であり、冷却回路９の直線区間９ｄがコイルヒーター７の直線区間７ｄの間に位置するように配置している。

この実施の形態では、第１金型１も第２金型２と同じように、三分割された第１入れ子４と、第２入れ子５と、第３入れ子６を組み合わせて構成されている。この成形品１００は深物透明外装品であって、第１金型１のキャビティ表面１ａならびに第２金型２のキャビティ表面２ａには、鏡面ミガキを施し、成形品１００の中で高透明面を要求される外装面となる。

このような金型の構造にすると、成形品１００が深物形状であっても、コイルヒーター７をキャビティ表面から均一かつ均等間隔に配置できる。
この金型の成形サイクルと温度プロファイルを図４（ａ）に示す。

成形サイクルは、第１，第２金型１，２を型締めする型閉め工程１２と、キャビティに成形樹脂を射出して保圧する射出・保圧工程１３と、冷却回路９に通水して第１，第２金型１，２を冷却する冷却工程１７と、型開きして成形品１００を取り出す型開き・取り出し工程１１で構成されている。図４（ａ）の温度プロファイルは、図４（ｂ）に示したキャビティ表面２ａのコイルヒーター７から最も近いキャビティ表面の位置Ｐ１５の温度１５と、コイルヒーター７間隔が広くなってしまう隣り合うヒーター両方から最も遠い位置のキャビティ表面の位置Ｐ１６の温度１６の金型温度を示したグラフであり、横軸に時間（秒）、縦軸にキャビティ表面２ａの金型温度（℃）を示している。

射出成形を行う際には、成形前、もしくは１サイクル前の型開き・取り出し工程１１から、コイルヒーター７により第１，第２金型１，２を加熱し、キャビティ表面１ａ，２ａを昇温する。

そして、型閉め工程１２から射出・保圧工程１３の直前まで、すなわち樹脂がキャビティに注入される前に、キャビティ表面の温度を成形樹脂のガラス転移点１４よりも１０℃〜２０℃程度高い温度まで昇温させる。例えば、成形樹脂としてポリカーボネート樹脂を用いた場合には、１５０℃程度のガラス転移点１４に対して、キャビティ表面の温度を１６０℃〜１７０℃程度に設定する。この温度に設定する際には、キャビティ表面のみ温度が上がっていれば、流動する成形樹脂の接触する部位が高温状態になっているため、成形樹脂の固化を遅延させることができ、ウエルドラインの消失ができる他に、成形圧力の伝播を向上させることができるため、金型への樹脂の転写を向上し、高光沢状態での成形品を得ることができる。

しかしながら、透明部品や表面が梨地で構成されている成形品は、従来技術のようにガラス転移点１４より高い金型表面温度にすればよいだけではない。キャビティ表面の温度が１８０℃以上となってしまう部位が発生した場合では、ウエルドラインの消失は可能であるがキャビティ表面の温度が１６０℃の部位と１８０℃の部位との流入樹脂の転写率が異なるため、成形品外観の転写ムラという問題が新たに発生してしまう。

透明部品ではキャビティ表面の温度が高い場所では更に光沢感が増し、外観品質にムラがあるように見えてしまう。表面が梨地で構成されている成形品ではキャビティ表面の温度が高い場所では更に梨地の凹部への成形樹脂の入り込みが増すため、部分的に梨地の深さが変化し、外観品質にムラがあるように見えてしまう。この問題を解決するために従来の深物の透明部品の金型では、ヒーターをキャビティ表面から均一かつ均等間隔に配置できないため、加熱時に発生するキャビティ表面の温度ムラが少なくなるまで射出待機をし、成形をしているため、成形タクトが長くなってしまっていた。

一方、本発明では深物形状であっても、コイルヒーター７をキャビティ表面から均一かつ均等間隔に配置できる構成であるため、成形タクト短縮と外観品質向上に非常に有効である。

図５は、第２金型２の詳細断面図を示す。
第１入れ子４の第１溝８と第２入れ子５の第２溝１０とで挟み込で支持されているコイルヒーター７は、コイルヒーター７の外径によって異なるが、第１入れ子４へのコイルヒーター７の外形部の接触面積を増やす目的で、ヒーター外形を０．１〜０．２ｍｍ程度潰し込む設定としている。絶縁物の粉末の密度のバラツキの差と発熱線が外側のシーズ管に接触することのみを考慮すれば、コイルヒーター７外形を０．１〜０．２ｍｍ程度潰し込む設定には問題がない。

次に、第２入れ子５を第１入れ子４に挿入組み込みする際に特徴となるのが、コイルヒーター７を定置させるための溝形状となるのだが、図５の通り、コイルヒーター７の設置面となる第２入れ子５の表面の構成、つまり、キャビティ面の曲面の接線と型開き型締め方向１７とのなす小さい方の角度αにより、コイルヒーター７を定置させるための第１溝８の溝形状が異なってくることが分かる。

具体的には、角度αが９０°に近いと第１溝８の溝形状を深く、角度αが０°に近づくにつれ溝形状を浅くしている。これは第２入れ子５の挿入方向に対して、第１溝８の溝形状と第２入れ子５の先端部分に巻き付け固定しているコイルヒーター７が第２入れ子５への挿入時に干渉することを防止するためである。

より詳細には、第１入れ子４の第２入れ子５との表面と、第１溝８の最深部との距離を、第１溝８の溝深さとする。２つの第１溝８を比較すると、角度αが９０°に近い方の第１溝８の溝深さは、角度αが９０°に遠い方の第１溝８の溝深さよりも、溝深さをより深く設定している。

第２入れ子５の第２溝１０の形状であるが、前述でも述べたように、キャビティ表面のみ温度が上がっていればよいため、第２入れ子５とコイルヒーター７の接触面積は極力少なく設定する必要がある。

第２溝１０の溝深さ１８は、コイルヒーター７の外形より０．１〜０．２ｍｍ程度潰しこむ設定とするが、第２溝１０の溝幅１９では逆にコイルヒーター７と第２入れ子５のクリアランスを大きくとる設定としている。

コイルヒーター７と第１入れ子４のクリアランスは、一般に小さければ小さいほど金型への熱伝導が向上し、急速な金型の加熱が可能であるためである。このクリアランスの設定については、クリアランスが０．５ｍｍを超えると、コイルヒーター７と第１入れ子４および第２入れ子５がほぼ接触しなくなり、コイルヒーター７の熱を第１入れ子４および第２入れ子５に伝えることができない。

よって、コイルヒーター７のみが発熱し、第１入子４および第２入れ子５が加熱されず、コイルヒーター７が異常昇温により断線し破損してしまう恐れがある。よって、第１入れ子４のみならず、クリアランスを大きくとることが特徴である第２入れ子５の溝幅方向１９でのコイルヒーター７と金型のクリアランスも０．５ｍｍを超える設定にしてはならない。

ここで、前述の様に、短時間で高効率な加熱冷却を行うには、第１入れ子４の加熱によるキャビティ表面２ａの昇温の際に、第２入れ子５への余分な加熱は行わない方がよい。また、第２入れ子５に熱が伝わったとしても、その熱を第１入れ子４および第２入れ子５から第３入れ子６に逃がさないために、第３入れ子６の第２入れ子５との接触面には、空気断熱層２０を設けて、接触表面積を少なくすることで、第２入れ子５から第３入れ子６への熱伝導を防止している。

第１入れ子４の加熱冷却をより効率良く行うためには、第１入れ子４と第２入れ子５の熱を第３入れ子６に伝導させないことが効果的であり、断熱の役割を果たすように、第３入れ子６に、例えばＳＵＳ３０４の様な低い熱伝導性（熱伝導率１６．２Ｗ／ｍＫ）の材料を用い、第１入れ子４と第２入れ子５に熱伝導率は２２．２Ｗ／ｍＫの例えば冷間ダイス鋼（ＳＫＤ１１）を使用すれば、第１入れ子４と第２入れ子５から第３入れ子６への熱伝導を低くし、第１入れ子４の熱応答性を向上させることができ、第１入れ子４の加熱冷却をより効率良く行うことができる。

このような成形金型、及び成形方法によると、第１入れ子４のキャビティ表面１ａ，３の加熱冷却を効率的に行うことができ、成形タクトの短い連続成形生産を行っても、ウエルドラインや光沢感・透明感不足、樹脂厚肉部のヒケや、金型から取り出した後の反り変形などが無く、外観品質の良好な状態で、成形品１００を得ることができる。

次に、第１溝８と第２溝１０のコイルヒーター７とのクリアランスと、コイルヒーター７の加熱による熱伝播の関係を説明する。
図６（ａ）は前述した本発明の第２入れ子５の表面に対して面直方向に設けた溝深さ１８はコイルヒーター７の外形より０．１〜０．２ｍｍ程度潰し込む設定とし、溝幅方向１９では逆にヒーターと金型のクリアランスを大きくとる設定とした実施例を示す。

これに対して図６（ｂ）は比較例であって、その設定をせずにヒーター外形とのクリアランスを極力無くす従来技術を表す断面図である。
加熱開始からｔ１秒後の第１入れ子４における熱伝播の到達を第１熱伝播範囲４-２１、加熱開始からｔ１秒後の第２入れ子５における熱伝播の到達を第１熱伝播範囲５-２１とし、加熱開始からｔ２秒後の第１入れ子４における熱伝播の到達を第２熱伝播範囲４-２２、加熱開始からｔ２秒後の第２入れ子５における熱伝播の到達を第２熱伝播範囲５-２２とする。なお、ｔ２は加熱開始から加熱工程の完了までにかかる加熱時間である。

熱伝播による加熱でキャビティ表面２ａを昇温させる際には、隣り合うコイルヒーター７の直線区間７ｄの二つの第２熱伝播範囲４-２２の交点である最低昇温点４-２３の温度を、成形樹脂のガラス転移点以上まで昇温させなければならない。この最低昇温点４-２３は図４（ｂ）における位置Ｐ１６である。

この時、コイルヒーター７と第２入れ子５のクリアランスを、図６（ａ）の実施例のように設定することで、加熱開始からｔ２秒後の第１，第２入れ子４，５における熱伝播の到達範囲を、第１入れ子４における第２熱伝播範囲４-２２と、加熱開始からｔ２秒後の第２入れ子５における第２熱伝播範囲５-２２に分割できる。

キャビティ表面２ａの温度を樹脂のガラス転移点以上まで昇温させた場合、第２熱伝播範囲５−２２による第２入れ子５の昇温は、第１入れ子４よりも少ないため、冷却工程１７に入った際の金型温度を低く保つことができ、冷却工程の時間を削減しても、金型が十分に冷却でき、樹脂内部の熱を冷却し、金型から取り出す前に十分な固化を促進できるため、ヒケや反り変形等の、外観品質不良を防ぐことができる。

これに対して比較例の図６（ｂ）の様なクリアランス設定では、コイルヒーター７の同心円状に均一に熱が伝播され、本来、加熱が不要である第２入れ子５の冷却回路９の近傍まで加熱されてしまい、その冷却が必要になるため、キャビティ表面２ａの冷却により樹脂を取り出し可能温度まで冷却するのに時間がかかってしまう。

なお、図６（ａ）（ｂ）において、説明のためにコイルヒーター７からの熱伝播のみを第１入れ子４の第１熱伝播４−２１および第２入れ子５の第１熱伝播５−２１として図示したが、実際には、第１入れ子４から第２入れ子５へ熱伝播する。しかし、この第１入れ子４から第２入れ子５への熱伝播は理解を容易にするために省略した。

図７は、第１入れ子４と第２入れ子５によるコイルヒーター７の保持の詳細を示している。
コイルヒーター７による加熱効率を向上させるためには、第１入れ子４のヒーター保持半径２６と、コイルヒーター７で形成されるクリアランスを極力小さくすることが望ましいことから、クリアランスは設けずに、組み込み初期の常温状態では０．１ｍｍ強くコイルヒーター７を挟み込む設定とした。初期段階で０．０２ｍｍ程度発生する金型の加工誤差を吸収し、ヒーター押え代２９で設定するように０．１ｍｍ強くヒーターを挟み込むことで、金型のヒーター挿入溝形状に沿うようにコイルヒーター７の外形形状を形成する。

コイルヒーター７のシーズ管の材料にＳＵＳ３０４を使用すれば、その熱膨張係数は１７．５×Ｅ−６（１／Ｋ）であり、コイルヒーター直径Ｄを６ｍｍとし加熱時に約５００℃まで温度が上がれば、熱膨張により直径が約０．０５ｍｍ太くなるため、２回目以降の金型組立てを行った際でも初期の組み込み状態で塑性変形を起こしてしまったヒーター外形に対しても、加熱工程では確実に第１入れ子４のヒーター接触面とコイルヒーター７の間にはクリアランスが発生しないことが可能となる。

また、前述の様に、第２入れ子５は加熱しても、成形品１００の品質向上に影響は無く、逆に冷却効率の悪化を招いてしまうため、極力加熱しない方が良い。そのために、第２入れ子５のヒーター保持半径２７とコイルヒーター７で形成されるクリアランスを大きく設定することが望ましい。そのためヒーター保持半径２７は、（Ｄ／２）＋０．１ｍｍ＝３．１ｍｍ程度に設定すると良い。しかしながら、前記の組み込み初期の常温状態では０．１ｍｍ強くヒーターを挟み込む設定とするため、ヒーター保持半径２７の中心であるヒーター保持半径中心２８を、第１入れ子ヒーター保持半径２６の中心より第１入れ子４側へ０．２ｍｍ移動した状態で、ヒーター保持半径２７を形成することで、コイルヒーター７が押し当てられる押し当て点３０では、ヒーター保持半径２７とコイルヒーター７との間には挟み込む方向でのクリアランスはなく、溝幅方向のみに約０．１ｍｍのクリアランスを設けることができる。よって、第２入れ子５への加熱を少なくすることができる。

上記の様に、第１入れ子４のヒーター保持半径２６と第２入れ子５のヒーター保持半径２７の関係を、
ヒーター保持半径２６ ＜ ヒーター保持半径２７
とすることで、第２入れ子５への加熱を少なくできる。キャビティ表面２ａ以外の余分な加熱を減少させ冷却必要な熱量を抑えることで、金型の冷却効率を向上させることができ、短時間で十分な金型の加熱冷却が可能となり成形タクトの短い連続成形生産を行っても、樹脂厚肉部のヒケや、金型から取り出した後の反り変形などが無く、成形品の外観品質の良好な状態で、成形品を得ることができる。

コイルヒーター７の平面形状が、キャビティ面３に沿って蛇行させた形状であることは先に説明したが、コイルヒーター７とキャビティ面３とのより詳細な位置関係を、図８に基づいて詳しく説明する。

図８は、図１に示した断面図に仮想線で示す一部の部分を表した斜視図を示している。
コイルヒーター７の配置方法については、キャビティ表面２ａからできるだけ均一距離かつ均等間隔になるように、第１入れ子４の第１溝１８の深さは、キャビティ表面２ａからどの部分をみても均一距離となるように設定し、かつヒーター直線区間の間隔３１はすべて均等に配置している。複数本のヒーターを使用した場合には、ヒーターの制御回路数が増え制御コントローラーが大きく高価な設備となり、コストアップにもなるため、この実施の形態では１本のコイルヒーター７を折り曲げて使用している。

しかしながら、１本のコイルヒーター７を折り曲げて使用する場合は折り曲げ部３２が発生するため、その部分のみヒーター配置密度が高くなるため、キャビティ表面の温度がその部分のみ高くなってしまう。

そのため、コイルヒーター７の温度が比較的高温となるような場合には、コイルヒーター７の蛇行形状を、折り曲げ部３２が金型キャビティ表面２ａの範囲外にすることが、キャビティ面３での温度むらの解消に有効である。さらに、折り曲げ部３２のワット密度を下げることがより好ましい。ワット密度を下げる一例としては、コイルヒーター７の発熱線の折り曲げ部３２にあたる部分のみを、発熱線に比べて低抵抗の導線に取り替えることで、折り曲げ部３２の部分が発熱しないようにする例を挙げることができる。

このことから、キャビティ表面２ａ以外の余分な加熱を減少させ冷却必要な熱量を抑えることで、金型の冷却効率を向上させることができ、短時間で十分な金型の加熱冷却が可能となり成形タクトの短い連続成形生産を行っても、樹脂厚肉部のヒケや、金型から取り出した後の反り変形などが無く、外観品質の良好な状態で、成形品を得ることができる。

以上の説明においてはほんの一例を示しただけで本発明による成形金型とその成形方法を応用すれば多様な外装成形品において、短時間な成形時間で生産性の良い、連続成形を行った場合でも、ウエルドラインや光沢感・透明感不足、ヒケや反り変形の無い、外観品質の良好な状態で、成形品を得ることができる。例えば、実施の形態１で示した金型構成によれば、生産性が良く外観品位の良好な成形品を得ることが出来るだけでなく、塗装処理等の成形後の後化粧をする工程を削減することができ、塗料などの資源を削減することができる他、樹脂部材のリサイクルが可能になる。

図９は、第２金型２の別の具体例を示す。
上記の実施の形態では、第３入れ子６の凹部に積み重ねた第１入れ子４と第２入れ子５を配置して構成していたが、図９に示したこの具体例では、第１入れ子４の内側に第２入れ子５と第３入れ子６を収容して、第１入れ子４と、第２入れ子５と、第３入れ子６とを組み合わせて構成されている。

第２入れ子５には、第１入れ子４と接する面に、自由に曲げることが可能なコイルヒーター７を巻き付け、第２入れ子５の内部には、水管配置自由度の高い冷却回路９を内蔵している。冷却回路９の内蔵方法は、金属光造形設備を用いた造形方法や、冷却回路９を中心に第２入れ子５を更に分割させ、ゴムリングやゴムパッキンをその分割面に挟み込むことで内蔵する方法、その分割面を超音波振動接合により接合することで内蔵する方法などが挙げられる。

第２入れ子５を、キャビティ表面２ａを有する第１入れ子４と、断熱材の役割を持たせている第３入れ子６との間に挟みこむように固定することで、深物成形品、球状成形品でも成形キャビティ表面の温度ムラが少ない金型の加熱を行うことで、短時間で金型を昇温することができ、成形タクトの短い連続成形生産を行っても、ウエルドラインや光沢感、透明感不足などの、成形外観不具合の無い状態で、成形品を得ることができる。

上記の各実施の形態では、第１，第２金型１，２の何れもが、第１入れ子４と、第２入れ子５と、第３入れ子６とを組み合わせて構成されていたが、第１金型１または第２金型２の一方が、第１入れ子４と、第２入れ子５と、第３入れ子６とを組み合わせて構成されていても、従来と比べて有効である。

特に深物透明部品や鏡面状の高光沢面を要求される、家電や車載部材の外装成形品において、高タクトで効率的な連続成形生産を行う場合に用いることができる。

１００ 成形品
１ 第１金型
１ａ キャビティ表面
２ 第２金型
２ａ キャビティ表面
４ 第１入れ子
５ 第２入れ子
６ 第３入れ子
７ コイルヒーター
８ 第１溝
９ 冷却回路
１０ 第２溝
１１ 型開・取り出し工程
１２ 型閉工程
１３ 射出・保圧工程
１４ ガラス転移点
１５ ヒーター直下の金型キャビティ表面温度
１６ ヒーター間の金型キャビティ表面温度
１７ 冷却工程
１８ 溝深さ
１９ 溝幅方向
２０ 空気断熱層
４-２１ 第１熱伝播範囲
５-２１ 第１熱伝播範囲
４-２２ 第２熱伝播範囲
５-２２ 第２熱伝播範囲
ｔ２ 加熱開始から加熱工程の完了までにかかる加熱時間
２３ 最低昇温点
２６ 第２入れ子４のヒーター保持半径
２７ 第２入れ子４のヒーター保持半径
２８ 第２入れ子４のヒーター保持半径中心
２９ ヒーター押し代
３０ コイルヒーター押し当て点
３２ コイルヒーター７の折り曲げ部

Claims (4)

1. 一対の金型を型締めして形成したキャビティに樹脂を射出して成形する成形金型において、
   少なくとも一方の金型は、
   前記キャビティの一部を構成するキャビティ表面を有する第１入れ子と、
   前記第１入れ子の前記キャビティ表面と違う面に接触する第２入れ子と、
   前記第２入れ子の前記第１入れ子と接触する面と違う面に接触する第３入れ子とを設けるとともに、
   前記第２入れ子に冷却回路を設け、
   第１入れ子の第２入れ子と接触する面に第１溝を設け、
   前記第２入れ子の第１入れ子と接触する面に第２溝を設け、
   前記第１溝と前記第２溝で加熱回路を挟み込み、
   前記加熱回路は、断面が直径Ｄの円筒形であり、
   前記第２溝の幅は、前記直径Ｄより大きく、
   前記第１溝の断面は、半径ｒの半円状であり、半径ｒはＤ／２より小さいことを特徴とする、射出成形用金型。
2. 一対の金型を型締めして形成したキャビティに樹脂を射出して成形する成形金型において、
   少なくとも一方の金型は、
   前記キャビティの一部を構成するキャビティ表面を有する第１入れ子と、
   前記第１入れ子の前記キャビティ表面と違う面に接触する第２入れ子と、
   前記第２入れ子の前記第１入れ子と接触する面と違う面に接触する第３入れ子とを設けるとともに、
   前記第２入れ子に冷却回路を設け、
   第１入れ子の第２入れ子と接触する面に第１溝を設け、
   前記第２入れ子の第１入れ子と接触する面に第２溝を設け、
   前記第１溝と前記第２溝で加熱回路を挟み込み、
   キャビティ面の曲面接線と型開き型締め方向とのなす小さい方の角度αが０°に近づくにつれて、第１溝の深さを浅くすることを特徴とする、射出成形用金型。
3. 一対の金型を型締めして形成したキャビティに樹脂を射出して成形する成形金型において、
   少なくとも一方の金型は、
   前記キャビティの一部を構成するキャビティ表面を有する第１入れ子と、
   前記第１入れ子の前記キャビティ表面と違う面に接触する第２入れ子と、
   前記第２入れ子の前記第１入れ子と接触する面と違う面に接触する第３入れ子とを設けるとともに、
   前記第２入れ子に冷却回路を設け、
   第１入れ子の第２入れ子と接触する面に第１溝を設け、
   前記第２入れ子の第１入れ子と接触する面に第２溝を設け、
   前記第１溝と前記第２溝で加熱回路を挟み込み、
   前記加熱回路は、少なくとも一つ以上の曲げ部を有し、前記曲げ部をキャビティ面の範囲外に配置することを特徴とする、射出成形用金型。
4. 前記加熱回路からの前記第１入れ子への熱伝播を、前記加熱回路からの前記第２入れ子への熱伝播よりも大きくすることを特徴とする、
   請求項１〜請求項３のいずれかに記載の射出成形用金型。

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