JP6359009B2 - 金型、及び金型の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、金型、及び当該金型の製造方法に関する。

熱可塑性樹脂は、成形性に優れ、機械的強度等の物性が比較的高いことから、家電製品の内部部品及びハウジング、自動車の外装及び内装部品等の広い分野で用いられている。

熱可塑性樹脂からなる成形品は、熱可塑性樹脂を射出成形用金型で射出成形することにより製造される。このような金型では、射出成形機に接続されるスプルーと、一端がこのスプルーに接続され、他端がゲートを介してキャビティに接続されるランナー部とが形成されている。ここで、スプルーとは、射出成形機のノズルに接する部分からランナーに至る、溶融樹脂の流入通路をいい、ランナーとは、スプルーからゲートに至る、溶融樹脂の中間の通路をいい、ゲートとは、溶融樹脂がランナーからキャビティに流入する入口をいう。即ち、射出成形機から射出された樹脂は、スプルーからランナー部に流入し、ランナー部を経由して、ゲートからキャビティに充填されるようになっている。

射出成形を良好に行うためには、射出成形時のランナー部において、熱可塑性樹脂の流動性が十分に確保されることが求められる。ランナー部における熱可塑性樹脂の流動性を確保するために、コールドランナーに断熱層を形成した射出成形用金型装置が公知である（特許文献１）。

特開２０１２−１８７８４１号公報

特許文献１で開示されている金型装置において、コールドランナーは、成形品取り出し時に型開きされる一対の金型要素のうち、一方の金型要素の分割面に形成された断面略半円状の溝部と他方の金型要素の分割面とから形成されており、上記溝部には断熱層が形成されるとともに、この断熱層の厚さは、他方の金型要素の分割面に向かって漸次小さくなるように徐変されている。即ち、上記断熱層の厚さは、コールドランナーの最深部で最も厚く、上記分割面に近いほど薄くなっており、一定ではない。

そもそも、従来、ランナー部において、溶射等により厚さ一定の断熱層を形成すると、金型合わせ面にも断熱層が存在することとなり、金型開閉時に断熱層が欠ける等の問題が生じる可能性があった。このような不具合の発生は、金型のメンテナンス回数増加を招いてしまう。そこで、断熱層が欠ける等の問題を解消するために、特許文献１に開示されているように、断熱層の厚さを分割面に近いほど薄くすると、以下のような問題が新たに生じる。本発明者らが検討したところ、射出成形品の厚さが同一の場合に、金型内表面に形成された断熱層の厚さが異なると、溶融した熱可塑性樹脂の流動長、即ち、流動性が異なることが判明した。例えば、断熱層の厚さが０．５ｍｍである金型を用いて、厚さ０．３ｍｍ又は０．５ｍｍの成形品を成形した場合、断熱層の厚さが０．７ｍｍである金型を用いて同一厚さの成形品を成形した場合に比べ、溶融した熱可塑性樹脂の流動長が１０％程度短いとの結果が得られ、金型内表面に形成された断熱層が薄いほど、熱可塑性樹脂の流動性が悪くなることが判明した。このように、断熱層に厚さの薄い部分があると、その部分において、熱可塑性樹脂の流動性が悪くなってしまう。即ち、流動性を良くするためには、断熱層の厚さを増加させればよいが、断熱層に厚肉部と薄肉部が共存していると、薄肉部の影響を受けて、流動性向上の効果が損なわれてしまう。

本発明は、以上の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、射出成形時のランナー部において熱可塑性樹脂の流動性を十分に確保し、また、ランナー部に形成された断熱層が欠ける等の不都合を解消する技術を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、金型を構成する第一金型及び第二金型の各々においてランナー部を形成する金型内表面に断熱層を設け、一定範囲内の上記断熱層を所定の範囲内の厚さで形成し、上記第一金型に形成された上記断熱層と上記第二金型に形成された上記断熱層とを互いに接触しないように配置することにより、上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。

（１） 第一金型と、前記第一金型に対向して配置される第二金型とを備え、前記第一金型と前記第二金型との間に、成形品の形状を形成するためのキャビティと、ランナーを形成するためのランナー部とを有する金型であって、前記第一金型及び前記第二金型において前記ランナー部を形成する金型内表面には、断熱層が設けられ、ランナーの長手方向に垂直な断面上で、前記ランナー部の外周に沿って、前記断熱層の厚さと、前記外周上における前記断熱層の最大厚さとの比を算出したとき、前記比が０．５６〜１．００となる前記外周上の部分の長さが、前記外周の長さに対して、８０％以上１００％未満であり、前記第一金型に形成された前記断熱層と前記第二金型に形成された前記断熱層とは、互いに接触しないように配置される金型。

（２） 前記ランナー部の少なくとも一部は、前記第一金型又は前記第二金型に設けられ、前記第一金型と前記第二金型との金型合わせ面に開口部を有する溝部と、前記溝部の表面に設けられた前記断熱層とから形成され、ただし、前記開口部に隣接して、前記断熱層又は前記断熱層及び前記溝部が傾斜面により面取りされた面取り部が形成され、前記傾斜面と前記金型合わせ面とのなす外角θが０°＜θ≦４５°を満たし、ランナーの長手方向に垂直な断面上で、前記面取り部が形成されていない場合に前記溝部の表面と前記金型合わせ面とが交わる点から、前記傾斜面と前記金型合わせ面とが交わる点までの距離ｘが０ｍｍ≦ｘ≦１．０ｍｍを満たす（１）に記載の金型。

（３） 前記ランナー部の少なくとも一部は、前記第一金型又は前記第二金型に設けられ、前記第一金型と前記第二金型との金型合わせ面に開口部を有する溝部と、前記溝部の表面に設けられた前記断熱層とから形成され、ただし、前記溝部の表面に設けられた前記断熱層と前記金型合わせ面の延長面との間には、断熱層が存在しない間隙が形成されている（１）に記載の金型。

（４） （２）に記載の金型の製造方法であって、断熱層が形成されておらず、かつ、前記面取り部が形成されていない前記溝部の表面に断熱層を形成する断熱層形成工程と、前記断熱層又は前記断熱層及び前記溝部を研削して、前記面取り部を形成する面取り部形成工程と、を含む金型の製造方法。

（５） （３）に記載の金型の製造方法であって、断熱層が形成されていない前記溝部の表面に断熱層を形成する断熱層形成工程と、前記断熱層を研削して、前記間隙を形成する間隙形成工程と、を含む金型の製造方法。

本発明によれば、射出成形時のランナー部において熱可塑性樹脂の流動性を十分に確保することができ、また、ランナー部に形成された断熱層が、金型合わせ面において接触しないため、断熱層が欠ける等の問題が生じにくい。

本発明の第一実施形態に係る金型を模式的に表す図であり、（ａ）は金型全体の斜視図、（ｂ）は第一金型（金型固定側）の斜視図、（ｃ）は第二金型（金型移動側）の斜視図である。 図１のＡＡ断面におけるランナー部周囲を表す拡大断面図である。 本発明の第二実施形態に係る金型において、ランナー部周囲を表す拡大断面図である。 図２に示す断面上で、ランナー部の外周に沿って、断熱層の厚さと、上記外周上における断熱層の最大厚さとの比を算出するために用いた寸法を表す拡大断面図である。 図２に示す断面上で、ランナー部の外周に沿って、断熱層の厚さを表すグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。

≪第一実施形態≫
図１は、本発明の第一実施形態に係る金型を模式的に表す図である。図１に示す通り、本実施形態の金型１は、第一金型２と、第一金型２に対向して配置される第二金型３とを備え、第一金型２と第二金型３との間に、成形品の形状を形成するためのキャビティ４と、ゲート５と、ランナーを形成するためのランナー部６とを有する。第一金型２及び第二金型３においてランナー部６を形成する金型内表面には、図２を参照して後述する通り、第一金型２側の第一断熱層７と第二金型３側の第二断熱層８とが設けられている。第一金型２はスプルーＳを有する。図１（ｃ）の円で示した部分に、スプルーＳを介して、溶融樹脂が供給される。なお、「金型内表面」とは、金型の壁面のうち、直接又は断熱層を介して、樹脂が接する壁面を指す。また、「キャビティ」とは、金型内部における樹脂が充填される空間全体を指す。

図２は、図１のＡＡ断面（即ち、ランナーの長手方向に垂直な断面）におけるランナー部周囲を表す拡大断面図である。図２において、ランナー部６の外周に沿って、第一断熱層７又は第二断熱層８の厚さと、上記外周上における第一断熱層７及び第二断熱層８全体の最大厚さとの比を算出したとき、この比が０．５６〜１．００、好ましくは０．７０〜１．００、より好ましくは０．８０〜１．００となる上記外周上の部分の長さが、上記外周の長さに対して、８０％以上１００％未満、好ましくは９０％以上１００％未満となるように、第一金型２及び第二金型３は形成される。上記比が０．５６〜１．００となる上記外周上の部分の長さが、上記外周の長さに対して、８０％以上１００％未満であると、断熱層の厚さは、位置による変動が小さく、厚肉部と薄肉部が共存しにくいため、ランナー部６内において、溶融した熱可塑性樹脂の流動性は、均一に保たれやすい。また、図２に示す通り、第一金型２に形成された第一断熱層７と第二金型３に形成された第二断熱層８とは、互いに接触しないように配置されている。

より具体的には、ランナー部６は、第一金型２において第一断熱層７が形成された部分と、第二金型３に設けられ、第一金型２と第二金型３との金型合わせ面９に開口部１０を有する溝部１１と、溝部１１の表面に設けられた第二断熱層８とから形成されている。溝部１１の表面には、厚さ一定の第二断熱層８が設けられているが、開口部１０に隣接して、第二断熱層８及び溝部１１が傾斜面により面取りされた面取り部１２が形成されているため、面取り部１２に隣接する第二断熱層８の厚さは、より薄くなっている。また、ランナー部６を形成する第一金型２の内表面には、第一断熱層７が形成されている。第一断熱層７は、両端部を除いて、厚さ一定であり、両端部では、漸次厚さが減少している。厚さが一定である領域において、第一断熱層７の厚さと第二断熱層８の厚さとは、同一に設定される。第一断熱層７及び第二断熱層８の厚さは特に限定されないが、５０〜１０００μｍであることが好ましい。上記厚さがこの範囲であると、第一断熱層７及び第二断熱層８による断熱効果が発揮されやすい。また、上記厚さが１０００μｍ以下であると、成形サイクルが長くなり過ぎないという理由で好ましい。

面取り部１２を形成する傾斜面と、金型合わせ面９とのなす外角θは、０°＜θ≦４５°、好ましくは５°≦θ≦１０°を満たす。外角θが上記範囲を満たすと、第二断熱層８が形成されない範囲が十分小さく抑えられるので、第一断熱層７及び第二断熱層８による断熱効果が損なわれにくい。

また、面取り部１２が形成されていない場合に溝部１１の表面と金型合わせ面９とが交わる交点１３から、上記傾斜面と金型合わせ面９とが交わる点、即ち、開口部１０までの距離ｘは、０ｍｍ≦ｘ≦１．０ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍ≦ｘ≦０．３ｍｍを満たす。距離ｘが上記範囲を満たすと、第二断熱層８が形成されない範囲が十分小さく抑えられるので、第一断熱層７及び第二断熱層８による断熱効果が損なわれにくい。

第一断熱層７及び第二断熱層８に求められる熱伝導率は、用途等によっても異なるが、２Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが特に好ましい。

第一断熱層７及び第二断熱層８を構成する材料は、特に限定されないが、熱伝導率が低く、高温の樹脂組成物が接しても不具合を生じない程度の耐熱性を有するものであればよい。

第一断熱層７及び第二断熱層８に求められる耐熱性及び熱伝導率を満たす材料としては、ポリイミド樹脂等の耐熱性が高く熱伝導率が低い樹脂、多孔質ジルコニア等の多孔質セラミックを例示することができる。以下、これらの材料について説明する。

ポリイミド樹脂の具体例としては、ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）系ポリイミド、ビフェニルテトラカルボン酸系ポリイミド、トリメリット酸を用いたポリアミドイミド、ビスマレイミド系樹脂（ビスマレイミド／トリアジン系等）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸系ポリイミド、アセチレン末端ポリイミド、熱可塑性ポリイミド等が挙げられる。なお、ポリイミド樹脂から構成される断熱層であることが特に好ましい。ポリイミド樹脂以外の好ましい材料としては、例えば、テトラフルオロエチレン樹脂等が挙げられる。また、断熱層は、本発明の効果を害さない範囲で、ポリイミド樹脂、テトラフルオロエチレン樹脂以外の樹脂、添加剤等を含んでもよい。

多孔質ジルコニアに含まれるジルコニアとしては、特に限定されず、安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニア、未安定化ジルコニアのいずれでもよい。安定化ジルコニアとは、立方晶ジルコニアが室温でも安定化されているものであり、強度及び靱性等の機械的特性や耐磨耗性に優れている。また、部分安定化ジルコニアとは、正方晶ジルコニアが室温でも一部残存した状態を指し、外部応力を受けると正方晶から単斜晶へのマルテンサイト変態が生じ、特に引張応力の作用によって進展する亀裂の成長を抑制し、高い破壊靭性を持つ。また、未安定化ジルコニアとは安定化剤で安定化されていないジルコニアを指す。なお、安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニア、及び未安定化ジルコニアから選択される少なくとも２種以上を組み合わせて使用してもよい。

安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニアに含まれる安定化剤としては、従来公知の一般的なものを採用することができる。例えば、イットリア、セリア、マグネシア等が挙げられる。安定化剤の使用量も特に限定されず、その使用量は、用途、使用材料等に応じて適宜設定できる。

なお、多孔質ジルコニア以外の多孔質セラミックも使用することができるが、多孔質ジルコニアはその他の多孔質セラミックと比較して耐久性が高い。このため、多孔質ジルコニアから構成される第一断熱層７及び第二断熱層８を形成した金型を用いれば、第一断熱層７及び第二断熱層８の変形等の不具合が生じ難いため、連続して成形できる成形体の数が多く、成形体の生産性が非常に高まる。

第一断熱層７及び第二断熱層８を形成するための原料は、本発明の効果を害さない範囲で、上記のジルコニア、安定化剤以外に従来公知の添加剤等を更に含んでもよい。

本発明の第一実施形態に係る金型１は、第二断熱層８が形成されておらず、かつ、面取り部１２が形成されていない溝部１１の表面に第二断熱層８を形成する断熱層形成工程と、第二断熱層８及び溝部１１を研削して、面取り部１２を形成する面取り部形成工程と、を少なくとも含む金型の製造方法により得ることができる。なお、上記断熱層形成工程においては、第一断熱層７が形成されていない第一金型２に第一断熱層７を形成することも行われる。上記金型の製造方法により、従来は製造することのできなかった新規な金型１を得ることができる。

上記断熱層形成工程においては、例えば、上記の原料を用いて断熱層を形成することができる。上記の原料を用いて断熱層を形成する方法は特に限定されないが、溶射法を採用することが好ましい。溶射法を採用することで、多孔質ジルコニアの熱伝導率は所望の範囲に調整しやすくなる。また、多孔質ジルコニアの内部に気泡が形成され過ぎることにより断熱層の機械的強度が大幅に低下する等の問題も生じない。このように溶射により断熱層を形成することで、断熱層の構造は本発明の用途に適したものになる。

溶射による断熱層の形成は、例えば以下のようにして行うことができる。先ず、断熱層の原料を溶融させて液体とする。この液体を加速させ、所望の金型内表面に衝突させる。最後に、所望の金型内表面に衝突し付着した原料を固化させる。このようにすることで、非常に薄い断熱層が形成される。この非常に薄い断熱層上に更に溶融した原料を衝突させ固化させることで、断熱層の厚さを調整することができる。なお、原料を固化させる方法は、従来公知の冷却手段を用いてもよいし、単に放置することで固化させてもよい。なお、溶射方法は特に限定されず、アーク溶射、プラズマ溶射、フレーム溶射等の従来公知の方法から好ましい方法を適宜選択することができる。

面取り部１２は、面取り部１２を形成しない状態で、第一断熱層７及び第二断熱層８を形成した後に行われる面取り部形成工程において、所定の形状に研削することにより、形成することができる。面取り部形成工程における研削方法は、特に限定されないが、手作業で研磨する方法や、研磨される面が平面であれば、ラップ処理により研磨する方法（機械研磨）で、徐々に削るように除去することが好ましい。手作業で研磨する方法には、例えば、ダイヤモンド砥石を使用することができる。機械研磨には、例えば、ダイヤモンド砥粒やダイヤモンド砥粒を分散媒に分散させたダイヤモンドペーストを使用することができる。

上記の通り、面取り部１２近傍を除き、第一断熱層７及び第二断熱層８の厚さは一定である。そのため、ランナー部６内において、溶融した熱可塑性樹脂の流動性は、均一に保たれやすい。

また、上記の通り面取り部１２が形成されているため、第一断熱層７と第二断熱層８とは、互いに接触しない。第一断熱層７及び第二断熱層８は、金型の開閉時に他の部材等に接触しにくくなっており、断熱層が欠ける等の問題が生じにくい。

更に、面取り部１２は、上記の通り従来公知の加工方法により、容易に形成することができる。面取り部１２を形成することで、ランナー部６の形状は若干変化し、ややバリが生じやすくなる。しかし、ランナー部６は、キャビティ４とは異なり、ある程度形状が変化しても、また、多少のバリが生じても、最終的な成形品に与える影響はごく小さいため、特に問題とはならない。

≪第二実施形態≫
本発明の第二実施形態に係る金型１Ａは、図１のＡＡ断面に該当する断面におけるランナー部の周囲が、図２の代わりに図３で表される点を除き、本発明の第一実施形態に係る金型１と同様である。以下では、金型１との相違点について説明する。

図３は、本発明の第二実施形態に係る金型において、ランナー部周囲を表す拡大断面図である。図３においては、図２と異なり、溝部１１Ａの表面に設けられた第二断熱層８と第二金型３の金型合わせ面９Ａの延長面との間には、断熱層が存在しない間隙１４が形成されている。図３においても、図２と同様に、ランナー部６の外周に沿って、第一断熱層７又は第二断熱層８の厚さと、上記外周上における第一断熱層７及び第二断熱層８全体の最大厚さとの比を算出したとき、この比が０．５６〜１．００、好ましくは０．７０〜１．００、より好ましくは０．８０〜１．００となる上記外周上の部分の長さが、上記外周の長さに対して、８０％以上１００％未満、好ましくは９０％以上１００％未満となるように、第一金型２及び第二金型３は形成される。上記比が０．５６〜１．００となる上記外周上の部分の長さが、上記外周の長さに対して、８０％以上１００％未満であると、断熱層の厚さは、位置による変動が小さく、厚肉部と薄肉部が共存しにくいため、ランナー部６内において、溶融した熱可塑性樹脂の流動性は、均一に保たれやすい。

間隙１４の高さ、即ち、第二断熱層８の上端から第一金型２までの距離は、０．０３〜０．３ｍｍであることが好ましい。この距離が上記範囲であると、第二断熱層８が形成されない範囲が十分小さく抑えられるので、第一断熱層７及び第二断熱層８による断熱効果が損なわれにくい。

本発明の第二実施形態に係る金型１Ａは、第二断熱層８が形成されていない溝部１１Ａの表面に第二断熱層８を形成する断熱層形成工程と、第二断熱層８を研削して、間隙１４を形成する間隙形成工程と、を少なくとも含む金型の製造方法により得ることができる。なお、上記断熱層形成工程においては、第一断熱層７が形成されていない第一金型２に第一断熱層７を形成することも行われる。上記金型の製造方法により、従来は製造することのできなかった新規な金型１Ａを得ることができる。

上記断熱層形成工程においては、例えば、第一実施形態で説明したのと同様にして断熱層を形成することができる。
間隙１４は、間隙１４を形成しない状態で、第一断熱層７及び第二断熱層８を形成した後に行われる間隙形成工程において、所定の形状に研削することにより、形成することができる。間隙形成工程における研削方法は、第一実施形態で説明した通りである。

上記の通り、間隙１４近傍を除き、第一断熱層７及び第二断熱層８の厚さは一定である。そのため、ランナー部６内において、溶融した熱可塑性樹脂の流動性は、均一に保たれやすい。

また、上記の通り間隙１４が形成されているため、第一断熱層７と第二断熱層８とは、互いに接触しない。第一断熱層７及び第二断熱層８は、金型の開閉時に他の部材等に接触しにくくなっており、断熱層が欠ける等の問題が生じにくい。

更に、本発明の第二実施形態に係る金型１Ａでは、本発明の第一実施形態に係る金型１と異なり、第一金型２と第二金型３との接触部に、面取り部１２を形成したことによる隙間が存在しない。そのため、金型１Ａは、理論上、金型１よりも金型剛性の損失が少ないと期待される。

加えて、間隙１４は、上記の通り従来公知の加工方法により、容易に形成することができる。間隙１４を形成することで、ランナー部６の形状は若干変化し、ややバリが生じやすくなるが、第一実施形態の場合と同様、特に問題とはならない。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかし、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。

例えば、上記実施形態では、断面形状が台形であるランナー部６について説明したが、ランナー部６の形状は、半円形、半楕円形、弓形等であってもよい。

上記実施形態では、第二金型３に溝部１１又は１１Ａが形成されたランナー部６について説明したが、ランナー部は、第一金型２に形成されていてもよいし、第一金型２及び第二金型３の両方に形成されていてもよい。第一金型２及び第二金型３の両方にランナー部６が形成されている場合、面取り部１２や間隙１４は、第一金型２側にのみ形成されていても、第二金型３側にのみ形成されていても、第一金型２側及び第二金型３側の両方に形成されていてもよい。

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。

［断熱層の厚さと熱可塑性樹脂の流動性との関係］
以下の材料を使用した。
結晶性熱可塑性樹脂：ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ樹脂）（ポリプラスチックス（株）製、「ジュラファイド（登録商標）１１４０Ａ６」）
断熱層：主としてジルコニアから構成される原料を、溶射法にて金型の金属面に溶射し、断熱層を形成し、断熱金型を得た。なお、形成された断熱層の厚さは、相対値で１．００、０．７１、及び０．４３の３種類である。また、上記断熱金型に形成されたキャビティは、幅５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの寸法を有する。

上記断熱金型を用い、シリンダー温度３２０℃、射出圧力１００ＭＰａ、７５ＭＰａ、又は５０ＭＰａ、金型温度１８０℃又は１７０℃の条件で、幅５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの棒状成形品を射出成形し、流動距離を測定した。５回の試験における平均値を相対値で表１に示す。

表１に示す通り、断熱層の厚さが０．７１である場合は、断熱層の厚さが１．００である場合と比較して、流動距離の低下は小さく、熱可塑性樹脂の流動性の悪化は見られなかった。これに対し、断熱層の厚さが０．４３である場合は、断熱層の厚さが１．００である場合と比較して、流動距離の低下は大きく、熱可塑性樹脂の流動性の悪化は見られた。
流動距離の相対値が０．９５以上であれば、流動距離の低下は小さいとみなせる。そこで、表１に示す断熱層の厚さ（相対値）及び流動距離（相対値）から最小二乗法により線形の近似式を求め、この近似式を用いて、流動距離の相対値が０．９５以上となる断熱層の厚さを計算したところ、０．５６であった。

［断熱層の厚さの比が所定の範囲となる部分の割合の見積もり］
図２に示す断面上で、ランナー部６の外周に沿って、第一断熱層７又は第二断熱層８の厚さと、上記外周上における第一断熱層７及び第二断熱層８全体の最大厚さとの比が所定の範囲となる上記外周上の部分の長さを算出し、この長さの、上記外周の長さに対する割合を見積もった。具体的には、図４に示すように、図２中の各寸法を設定して見積もりを行った。ランナー部６の外周は、図４中の点ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、及びａを順番に直線で結ぶことにより形成される。なお、図４では、見やすさのため、ハッチングを省略した。

まず、図４を参照して、ランナー部６の外周の長さを算出した。
線分ａｂ及び線分ｅｆの長さは、ｘである。
線分ｂｅの長さは、線分ｂｐ１、線分ｐ１ｐ３、線分ｐ３ｐ４、線分ｐ４ｐ６、及び線分ｐ６ｅの長さの和である。線分ｂｐ１及び線分ｐ６ｅの長さは、ｔ／ｃｏｓβである。線分ｐ１ｐ３及び線分ｐ４ｐ６の長さは、Ｄｔａｎβである。線分ｐ３ｐ４の長さは、Ｗである。よって、線分ｂｅの長さは、２ｔ／ｃｏｓβ＋２Ｄｔａｎβ＋Ｗである。
線分ｆｈ及び線分ｋａの長さは、Ｌ／ｓｉｎθで表される。ここで、線分ｐ５ｐ６の長さは、Ｌｔａｎβであることから、線分ｐ５ｆの長さは、Ｌｔａｎβ＋ｔ／ｃｏｓβ＋ｘである。よって、三角形ｐ５ｆｈにおいて、ｔａｎθ＝Ｌ／（Ｌｔａｎβ＋ｔ／ｃｏｓβ＋ｘ）が成り立つことから、Ｌ＝（ｔ／ｃｏｓβ＋ｘ）ｔａｎθ／（１−ｔａｎβｔａｎθ）と表される。以上から、線分ｆｈ及び線分ｋａの長さは、（ｔ／ｃｏｓβ＋ｘ）／（ｃｏｓθ−ｔａｎβｓｉｎθ）である。
線分ｈｉ及び線分ｊｋの長さは、（Ｄ−Ｌ）／ｃｏｓβと表され、Ｌは上記の通りに表される。よって、線分ｈｉ及び線分ｊｋの長さは、Ｄ／ｃｏｓβ−（ｔ／ｃｏｓβ＋ｘ）ｔａｎθ／（ｃｏｓβ−ｓｉｎβｔａｎθ）である。
線分ｉｊの長さは、Ｗである。
ランナー部６の外周の長さは、線分ａｂ、線分ｂｅ、線分ｅｆ、線分ｆｈ、線分ｈｉ、線分ｉｊ、線分ｊｋ、及び線分ｋａの長さの和であることから、２ｘ＋２（ｔ＋Ｄ）／ｃｏｓβ＋２Ｄｔａｎβ＋２Ｗ＋２（ｔ／ｃｏｓβ＋ｘ）／（ｃｏｓθ−ｔａｎβｓｉｎθ）−２（ｔ／ｃｏｓβ＋ｘ）ｔａｎθ／（ｃｏｓβ−ｓｉｎβｔａｎθ）と算出される。

次に、ランナー部６の外周に沿って、第一断熱層７又は第二断熱層８の厚さをグラフに表した。結果を図５に示す。図５から分かる通り、上記外周上における第一断熱層７及び第二断熱層８全体の最大厚さはｔである。

次に、図５を参照して、図２に示す断面上で、ランナー部６の外周に沿って、第一断熱層７又は第二断熱層８の厚さと、上記外周上における第一断熱層７及び第二断熱層８全体の最大厚さとの比がｒ以上１．００以下（ただし、ｒ≦１．００）となる上記外周上の部分の長さＺを算出した。図５より、長さＺは、線分ｂｃの長さ×（１−ｒ）と、線分ｃｄの長さと、線分ｄｅの長さ×（１−ｒ）と、線分ｇｈの長さ×（１−ｒ）と、線分ｈｋの長さと、線分ｋｌの長さ×（１−ｒ）と、の和である。
線分ｂｃ及び線分ｄｅの長さは、ｔ／ｔａｎαである。
線分ｃｄの長さは、線分ｂｅの長さと線分ｂｃ及び線分ｄｅの長さの和との差に等しいので、２ｔ／ｃｏｓβ＋２Ｄｔａｎβ＋Ｗ−２ｔ／ｔａｎαである。
線分ｇｈ及び線分ｋｌの長さは、線分ｐ６ｅと線分ｅｆとの比及び線分ｆｈの長さから、ｔ／ｃｏｓβ／（ｔ／ｃｏｓβ＋ｘ）×（ｔ／ｃｏｓβ＋ｘ）／（ｃｏｓθ−ｔａｎβｓｉｎθ）と表されることから、ｔ／（ｃｏｓβｃｏｓθ−ｓｉｎβｓｉｎθ）である。
線分ｈｋの長さは、線分ｈｉ、線分ｉｊ、及び線分ｊｋの長さの和であることから、２Ｄ／ｃｏｓβ−２（ｔ／ｃｏｓβ＋ｘ）ｔａｎθ／（ｃｏｓβ−ｓｉｎβｔａｎθ）＋Ｗである。
よって、長さＺは、−２ｒｔ／ｔａｎα＋２（ｔ＋Ｄ）／ｃｏｓβ＋２Ｄｔａｎβ＋２Ｗ＋２（１−ｒ）ｔ／（ｃｏｓβｃｏｓθ−ｓｉｎβｓｉｎθ）−２（ｔ／ｃｏｓβ＋ｘ）ｔａｎθ／（ｃｏｓβ−ｓｉｎβｔａｎθ）と算出される。

次に、ランナー部６の外周の長さに対する長さＺの割合を見積もった。その際、ｔ＝０．５ｍｍ、Ｄ＝５ｍｍ、Ｗ＝５ｍｍ、４５°≦α≦９０°、０°＜β＜２°とした。また、θは０°＜θ≦４５°を満たし、ｘは０ｍｍ≦ｘ≦１．０ｍｍを満たす。０°＜β＜２°より、ｓｉｎβ≒０、ｃｏｓβ≒１、ｔａｎβ≒０であることから、ランナー部６の外周の長さは、２ｘ＋２（ｔ＋Ｄ）＋２Ｗ＋２（ｔ＋ｘ）／ｃｏｓθ−２（ｔ＋ｘ）ｔａｎθと近似でき、長さＺは、−２ｒｔ／ｔａｎα＋２（ｔ＋Ｄ）＋２Ｗ＋２（１−ｒ）ｔ／ｃｏｓθ−２（ｔ＋ｘ）ｔａｎθと近似できる。近似後の式に各パラメータの値を代入して、ランナー部６の外周の長さに対する長さＺの割合（％）を計算した。結果を表２〜表５に示す。

表２〜表５に示す通り、本発明の第一実施形態により、ランナーの長手方向に垂直な断面上で、ランナー部６の外周に沿って、第一断熱層７又は第二断熱層８の厚さと、上記外周上における第一断熱層７及び第二断熱層８全体の最大厚さとの比を算出したとき、０°＜θ≦４５°及び０ｍｍ≦ｘ≦１．０ｍｍの範囲内で、θ、ｘ、ｔ、Ｄ、Ｗ、α、及びβの値を適宜選択することにより、この比が０．５６〜１．００となる上記外周上の部分の長さが、上記外周の長さに対して、８０％以上１００％未満となるように、第一金型２及び第二金型３を形成できることが確認された。

より一般的に、０°＜θ≦４５°、０ｍｍ≦ｘ≦１．０ｍｍ、及び０．５６≦ｒ≦１．００の範囲内で、θ、ｘ、ｒ、ｔ、Ｄ、Ｗ、α、及びβの値を適宜選択することにより、ランナー部６の外周の長さに対する長さＺの割合、即ち、｛−２ｒｔ／ｔａｎα＋２（ｔ＋Ｄ）／ｃｏｓβ＋２Ｄｔａｎβ＋２Ｗ＋２（１−ｒ）ｔ／（ｃｏｓβｃｏｓθ−ｓｉｎβｓｉｎθ）−２（ｔ／ｃｏｓβ＋ｘ）ｔａｎθ／（ｃｏｓβ−ｓｉｎβｔａｎθ）｝／｛２ｘ＋２（ｔ＋Ｄ）／ｃｏｓβ＋２Ｄｔａｎβ＋２Ｗ＋２（ｔ／ｃｏｓβ＋ｘ）／（ｃｏｓθ−ｔａｎβｓｉｎθ）−２（ｔ／ｃｏｓβ＋ｘ）ｔａｎθ／（ｃｏｓβ−ｓｉｎβｔａｎθ）｝×１００の値が８０％以上１００％未満となるように、第一金型２及び第二金型３を形成することができる。

特に、βがｓｉｎβ≒０、ｃｏｓβ≒１、及びｔａｎβ≒０を満たす場合、例えば、０°＜β＜２°を満たす場合、ランナー部６の外周の長さは、２ｘ＋２（ｔ＋Ｄ）＋２Ｗ＋２（ｔ＋ｘ）／ｃｏｓθ−２（ｔ＋ｘ）ｔａｎθと近似でき、長さＺは、−２ｒｔ／ｔａｎα＋２（ｔ＋Ｄ）＋２Ｗ＋２（１−ｒ）ｔ／ｃｏｓθ−２（ｔ＋ｘ）ｔａｎθと近似できる。よって、この場合、０°＜θ≦４５°、０ｍｍ≦ｘ≦１．０ｍｍ、及び０．５６≦ｒ≦１．００の範囲内で、θ、ｘ、ｒ、ｔ、Ｄ、Ｗ、及びαの値を適宜選択することにより、ランナー部６の外周の長さに対する長さＺの割合、即ち、｛−２ｒｔ／ｔａｎα＋２（ｔ＋Ｄ）＋２Ｗ＋２（１−ｒ）ｔ／ｃｏｓθ−２（ｔ＋ｘ）ｔａｎθ｝／｛２ｘ＋２（ｔ＋Ｄ）＋２Ｗ＋２（ｔ＋ｘ）／ｃｏｓθ−２（ｔ＋ｘ）ｔａｎθ｝×１００の値が８０％以上１００％未満となるように、第一金型２及び第二金型３を形成することができる。

１、１Ａ 金型
２ 第一金型
３ 第二金型
４ キャビティ
５ ゲート
６ ランナー部
７ 第一断熱層
８ 第二断熱層
９、９Ａ 第二金型３の金型合わせ面
１０、１０Ａ 開口部
１１、１１Ａ 溝部
１２ 面取り部
１３ 交点
１４ 間隙
Ｓ スプルー

Claims (3)

1. 第一金型と、前記第一金型に対向して配置される第二金型とを備え、
   前記第一金型と前記第二金型との間に、成形品の形状を形成するためのキャビティと、ランナーを形成するためのランナー部とを有する金型であって、
   前記第一金型及び前記第二金型において前記ランナー部を形成する金型内表面には、断熱層が設けられ、
   ランナーの長手方向に垂直な断面上で、前記ランナー部の外周に沿って、前記断熱層の厚さと、前記外周上における前記断熱層の最大厚さとの比を算出したとき、前記比が０．５６〜１．００となる前記外周上の部分の長さが、前記外周の長さに対して、８０％以上１００％未満であり、
   前記ランナー部の少なくとも一部は、前記第一金型又は前記第二金型に設けられ、前記第一金型と前記第二金型との金型合わせ面に開口部を有する溝部と、前記溝部の表面に設けられた前記断熱層とから形成され、
   ただし、前記開口部に隣接して、前記断熱層又は前記断熱層及び前記溝部が傾斜面により面取りされた面取り部が形成され、
   前記傾斜面と前記金型合わせ面とのなす外角θが０°＜θ≦４５°を満たし、
   ランナーの長手方向に垂直な断面上で、前記面取り部が形成されていない場合に前記溝部の表面と前記金型合わせ面とが交わる点から、前記傾斜面と前記金型合わせ面とが交わる点までの距離ｘが０ｍｍ≦ｘ≦１．０ｍｍを満たし、
   前記第一金型に形成された前記断熱層と前記第二金型に形成された前記断熱層とは、互いに接触しないように配置される金型。
2. 請求項１に記載の金型の製造方法であって、
   断熱層が形成されておらず、かつ、前記面取り部が形成されていない前記溝部の表面に断熱層を形成する断熱層形成工程と、
   前記断熱層又は前記断熱層及び前記溝部を研削して、前記面取り部を形成する面取り部形成工程と、を含む金型の製造方法。
3. 金型の製造方法であって、
   前記金型が、第一金型と、前記第一金型に対向して配置される第二金型とを備え、
   前記第一金型と前記第二金型との間に、成形品の形状を形成するためのキャビティと、ランナーを形成するためのランナー部とを有する金型であって、
   前記第一金型及び前記第二金型において前記ランナー部を形成する金型内表面には、断熱層が設けられ、
   ランナーの長手方向に垂直な断面上で、前記ランナー部の外周に沿って、前記断熱層の厚さと、前記外周上における前記断熱層の最大厚さとの比を算出したとき、前記比が０．５６〜１．００となる前記外周上の部分の長さが、前記外周の長さに対して、８０％以上１００％未満であり、
   前記ランナー部の少なくとも一部は、前記第一金型又は前記第二金型に設けられ、前記第一金型と前記第二金型との金型合わせ面に開口部を有する溝部と、前記溝部の表面に設けられた前記断熱層とから形成され、
   ただし、前記溝部の表面に設けられた前記断熱層と前記金型合わせ面の延長面との間には、断熱層が存在しない間隙が形成され、
   前記金型において、前記第一金型に形成された前記断熱層と前記第二金型に形成された前記断熱層とは、互いに接触しないように配置され、
   断熱層が形成されていない前記溝部の表面に断熱層を形成する断熱層形成工程と、
   前記断熱層を研削して、前記間隙を形成する間隙形成工程と、を含む金型の製造方法。

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