JP6400401B2

JP6400401B2 - 成形用金型、及び成形方法

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Publication number: JP6400401B2
Application number: JP2014184444A
Authority: JP
Inventors: 幸路荒屋敷
Original assignee: 盛岡セイコー工業株式会社
Priority date: 2014-09-10
Filing date: 2014-09-10
Publication date: 2018-10-03
Anticipated expiration: 2034-09-10
Also published as: JP2016055547A

Description

本発明は、例えば射出成形等に用いる成形用金型、及び成形方法に関するものである。

射出成形等においては、互いに対向した第１成形型と第２成形型とを型締めした状態で、第１成形型と第２成形型との間に画成された成形部内に、ゲートを通して溶融した樹脂材料を注入する。その後、成形部内の樹脂材料を固化させた後、第１成形型と第２成形型とを型開きし、成形部から成形品を取り出すことによって、成形部の内面形状に応じた成形品を得ることができる。

ここで、成形部内に樹脂材料を注入するゲート方式として、変形や反りの少ない成形品を得るためにサイドゲートを用いることが一般的である。サイドゲートは、第１成形型と第２成形型との型合わせ面に沿って延設され、成形部の側面部分で開口している。
また、上述したサイドゲートを用いる金型では、成形品とゲート部分との間を切断（ゲートカット）するためのゲートカットピンを備える構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−３０９８０２号公報

しかしながら、上述した特許文献１の構成にあっては、ゲートカットピンやゲートカットピンを作動させる機構等のゲートカット機構が別途必要となり、金型の構造が複雑化するという課題がある。

なお、成形後に型開きするタイミングで成形品とゲート部分との間を自動的にゲートカットする構成として、ピンゲートを用いることも考えられる。ピンゲートは、第１成形型及び第２成形型の何れか一方の成形型において、型合わせ面に交差する方向に延設され、成形部内で開口している。
しかしながら、ピンゲートを採用する場合には、ゲート開口の断面積が大きいと、ゲートカット時において、成形品がゲート部分側に引っ張られ、切断性が低下することで、成形品の変形や反りが発生するおそれがある。
これに対し、ゲート開口を小さくすると、ゲートカット時の切断性は向上するものの、樹脂材料を成形部内に注入する際の圧力損失が大きくなり、成形部内への充填性が低下する。この場合には、成形品にヒケ等の不良が生じる原因となる。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みたものであって、金型構造の簡素化を図るとともに、成形品とゲート部分との間の切断性を確保した上で、成形部内への成形材料の充填性を向上させることができる成形用金型、及び成形方法を提供することである。

上記の課題を解決するため、本発明の成形用金型は、第１成形型と、前記第１成形型に対して接離可能とされ、前記第１成形型との間に成形部を画成する第２成形型と、を備え、前記第１成形型は、前記成形部のうち、少なくとも前記第１成形型と前記第２成形型との移動方向に交差する側面部分で開口するゲート開口を有していることを特徴としている。
また、本発明の成形方法は、上記本発明の成形用金型を用いる成形方法であって、前記第１成形型と前記第２成形型とを互いに突き合わせた状態で、前記第１成形型の前記ゲート開口を通して前記成形部内に成形材料を充填する充填工程と、前記第１成形型と前記第２成形型とを離間させる型開き工程と、を有し、前記型開き工程では、前記ゲート開口の開口縁のうち、移動方向における前記第２成形型側に位置する部分で前記成形部と前記ゲート開口との境界部分に位置する成形材料にせん断力を付与し、成形材料を切断することを特徴としている。

この構成によれば、第１成形型と第２成形型との型開き工程において、ゲート開口の開口縁のうち、第２成形型側に位置する部分によって、成形部とゲート開口との境界部分に位置する成形材料との間に、移動方向に沿ってせん断力を付与することができる。これにより、成形部内で成形される成形品と、ゲート内で成形されるゲート部分と、の接続部を型開きするタイミングで自動的にゲートカットすることができる。
特に、従来のサイドゲートのように、ゲートカットピン等のゲートカット機構を別途設ける必要がないので、金型構造の簡素化を図った上で、切断性を確保できる。そのため、成形品の変形や反りを抑え、所望の形状に成形することができる。なお、本発明の構成によれば、上述したように成形品とゲート部分との接続部にせん断力を作用させるので、ピンゲートに比べてゲート開口の断面積の拡大に伴う切断性の低下を抑制できる。
さらに、ゲート開口が成形部の側面部分で開口するサイドゲートを採用することで、圧力損失を低減し、成形部の面内方向に沿って樹脂材料をスムーズに供給することができる。そのため、ピンゲートを採用する場合に比べて充填性を向上させ、ヒケ等の発生を抑制できる。

また、本発明の成形用金型は、前記第１成形型のうち、前記ゲート開口に対して移動方向の前記第２成形型側に位置する部分には、移動方向に交差する方向に突出し、前記側面部分を画成するサポート部が形成されていてもよい。
この構成によれば、第１成形型のうち、ゲート開口に対して第２成形型側に位置する部分に、移動方向に交差する方向に延びるサポート部が形成されているため、型開き工程において、ゲート部分がサポート部によって第２成形型側から保持された状態で第１成形型とともに第２成形型に対して離間する。これにより、成形品とゲート部分との接続部に対してせん断力を確実に付与することができ、成形品とゲート部分との切断を確実に行うことができる。

また、本発明の成形用金型は、前記ゲート開口は、前記側面部分と、前記第１成形型のうち、移動方向で前記成形部に面する対向部分と、のなす角部に跨って配設されていてもよい。
この構成によれば、成形部の側面部分と、第１成形型のうち、移動方向で成形部内に面する対向部分と、のなす角部に跨って開口しているため、ゲート開口の開口面積を拡大することができる。これにより、ゲート開口を通過する際の圧力損失を抑え、充填性をより一層高めることができる。

本発明によれば、金型構造の簡素化を図るとともに、成形品とゲート部分との間の切断性を確保した上で、成形部内への成形材料の充填性を向上させることができる。

本発明の実施形態における金型の断面図である。第１成形型を型合わせ面側から見た斜視図である。第２成形型を型合わせ面側から見た斜視図である。図１のＩＶ部拡大図である。樹脂成形体の斜視図である。型開き工程を説明するための工程図であって、図１に相当する断面図である。取出し工程を説明するための工程図であって、図１に相当する断面図である。本発明の実施形態の変形例を示す図であり、図４に相当する拡大図である。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［金型］
図１は金型１の断面図であり、図２は第１成形型１０を型合わせ面１１側から見た斜視図である。また、図３は第２成形型２０を型合わせ面２１側から見た斜視図である。図４は図１のＩＶ部拡大図である。
図１〜図４に示すように、金型１は、第１成形型１０と、第１成形型１０に対向配置され、第１成形型１０との間に成形部Ｃを画成する第２成形型２０と、これら第１成形型１０及び第２成形型２０をＺ方向（移動方向）に接離可能に相対移動させる駆動機構（不図示）と、を備えている。なお、本実施形態においては、第１成形型１０を固定型とし、第２成形型２０を駆動機構（不図示）によって第１成形型１０に対して接離させる移動型としている。

図１、図３、図４に示すように、第２成形型２０は、第１成形型１０に対向する型合わせ面２１に、Ｚ方向における第１成形型１０側とは反対側に窪むキャビティ部２２が形成されている。キャビティ部２２は、成形品Ｓ（図５参照）の内面形状を成形する成形凹部２３と、成形凹部２３内に連通するとともに、第１成形型１０の後述する凸部１２を収容するガイド凹部２４と、を備えている。

図５は、樹脂成形体の斜視図である。
なお、図５に示すように、本実施形態の成形品Ｓは、例えばＺ方向から見て平面視矩形状の薄板とされている。したがって、成形凹部２３は、平面視矩形状とされ、型合わせ面２１に対して一定の深さを有している。なお、成形凹部２３には、型開き時における成形品Ｓの浮き上がりを防止するための図示しないアンダーカット部が配設されている。

図３に示すように、ガイド凹部２４は、平面視矩形状を呈し、成形凹部２３の内側面のうち、長辺方向の一端側に位置する内側面２３ａの中央部から、成形凹部２３に対して外方に延設されている。なお、ガイド凹部２４の深さは成形凹部２３の深さと同等になっている。

図１、図２、図４に示すように、第１成形型１０は、第２成形型２０のキャビティ部２２を閉塞するとともに、型締め時において第２成形型２０の型合わせ面２１に突き当たる型合わせ面１１を有している。そして、第１成形型１０（型合わせ面１１）と、第２成形型２０の成形凹部２３と、で画成された空間は、成形品Ｓを成形するための成形部Ｃを画成している。

第１成形型１０の型合わせ面１１側には、型合わせ面１１に対して第２成形型２０側に突出する凸部１２が形成されている。凸部１２は、直方体形状とされ、型締め時において上述したガイド凹部２４内に収容される。したがって、凸部１２の外側面のうち、成形凹部２３内を臨む外側面１２ａは、上述した内側面２３ａ（図３参照）と面一とされ、内側面２３ａとともに成形部Ｃの側面部分Ｃ１を構成している。なお、凸部１２における第２成形型２０側に位置する先端面１２ｂは、型合わせ面１１に平行な平坦面とされ、型締め時において、ガイド凹部２４の底面に突き合わされるようになっている。

図４に示すように、第１成形型１０には、図示しない供給源から供給される溶融状態の樹脂材料（成形材料）を成形部Ｃ内に供給するためのゲート１３がＺ方向に延設されている。具体的に、ゲート１３は、樹脂材料の流通方向における下流側（型合わせ面１１側）に向かうに従い内径が漸次縮小するテーパ状とされている。また、ゲート１３の下流側端部は、凸部１２内で終端している。なお、ゲート１３のうち、凸部１２内に位置する部分の内径は、上流側に位置する部分に対して段差をもって縮小している。

また、ゲート１３のうち、成形部Ｃ側に位置する内壁面１３ａは、Ｚ方向から見た平面視において凸部１２の外側面１２ａよりも成形部Ｃ側に位置している。そして、第１成形型１０のうち、上述した凸部１２の外側面１２ａと、型合わせ面１１のうち外側面１２ａに連なる部分と、のなす角部３０には、ゲート１３と成形部Ｃ内とを連通させるゲート開口１４Ａが形成されている。すなわち、ゲート開口１４Ａは、上述した角部３０を跨がるように形成されている。

凸部１２のうち、ゲート１３よりも第２成形型２０側に位置する部分（ゲート１３の下流側端面１３ｂと凸部１２の先端面１２ｂとの間に位置する部分）は、Ｚ方向に直交する方向に沿って延び、ゲート１３を第２成形型２０側から保持するサポート部１５を構成している。

このように、本実施形態のゲート開口１４Ａは、第１成形型１０のみによって画成されている。この場合、ゲート開口１４Ａの開口縁のうち、第２成形型２０側に位置する部分は、凸部１２の外側面１２ａとゲート１３の下流側端面１３ｂとのなす角部（サポート部１５の角部）により画成され、型開き時において、成形品Ｓとゲート部分Ｇとの間を切断する。

［射出成形方法］
次に、上述した金型１を用いた成形品Ｓの製造方法（射出成型方法）について説明する。
まず、図１、図４に示すように、駆動機構（不図示）により、第２成形型２０を第１成形型１０に対してＺ方向に沿って接近させ、型締め状態とする（型締め工程）。型締め状態において、型合わせ面２１を第１成形型１０の型合わせ面１１に突き当てることで、第２成形型２０の成形凹部２３と、第１成形型１０の型合わせ面１１及び凸部１２の外側面１２ａと、に画成された部分に、成形品Ｓを形成する成形部Ｃが画成される。さらに、第１成形型１０の凸部１２は、第２成形型２０のガイド凹部２４内に収容されるとともに、外側面１２ａが成形凹部２３の内側面２３ａに面一に配置される。これにより、ゲート１３のゲート開口１４Ａは、成形部Ｃの側面部分Ｃ１と、第１成形型１０の型合わせ面１１のうち、成形部Ｃ内に面する部分（対向部分Ｃ２）と、に跨って開口する。

次に、溶融状態の樹脂材料を、図示しない供給源からゲート１３を通して供給する（充填工程）。具体的に、供給源からゲート１３内に供給された樹脂材料は、ゲート１３内をＺ方向に沿って流通する。その後、樹脂材料は、ゲート１３の下流側端面１３ｂに突き当たった後、ゲート開口１４Ａに向けて流れの向きを変える。そして、樹脂材料は、ゲート開口１４Ａを通して成形部Ｃ内に流入する。このとき、樹脂材料は、成形部Ｃ内において、型合わせ面１１，２１の面内に沿って流通する。これにより、成形部Ｃ内に樹脂材料が充填される。

その後、金型１を冷却して、樹脂材料を固化させる。これにより、図５に示すように、金型１の内面形状に応じた樹脂成形体３１が成形される。すなわち、樹脂成形体３１は、成形部Ｃにより成形された成形品Ｓと、ゲート１３により成形されたゲート部分Ｇと、が一体に形成される。

図６は、型開き工程を説明するための工程図であって、図１に相当する断面図である。
図４、図６に示すように、成形材料の固化後、駆動機構（不図示）により、第２成形型２０を第１成形型１０に対してＺ方向に離間させる（型開き工程）。この際、樹脂成形体３１のうち、成形部Ｃ内で成形された成形品Ｓは、成形凹部２３に形成された図示しないアンダーカット部により、成形凹部２３に保持される。一方、樹脂成形体３１のうち、ゲート１３内で成形されたゲート部分Ｇは、第１成形型１０のゲート１３内に保持されている。

そのため、成形品Ｓとゲート部分Ｇとの接続部Ｊには、Ｚ方向に沿ってせん断力が作用する。具体的に、成形品Ｓは、第２成形型２０とともに、第１成形型から離間するのに対し、ゲート部分Ｇは、サポート部１５によって保持され、第２成形型２０側への移動が規制される。そのため、接続部Ｊには、サポート部１５の角部からせん断力が集中的に作用する。これにより、成形品Ｓとゲート部分Ｇとが接続部Ｊで切断される。

図７は、取出し工程を説明するための工程図であって、図１に相当する断面図である。
図７に示すように、型開き工程の後、図示しないエジェクタピン等を用いて第２成形型２０の成形凹部２３から成形品Ｓを取り出すとともに、ゲート１３からランナＲを除去する（取出し工程）。これにより、成形品Ｓの成形が完了する。

このように、本実施形態では、成形部Ｃ内に樹脂材料を供給するゲート開口１４Ａが第１成形型１０に形成されているので、第１成形型１０と第２成形型２０との型開き工程において、ゲート開口１４Ａの開口縁のうち、第２成形型２０側に位置する部分（サポート部１５の角部）によって、成形品Ｓとゲート部分Ｇとの間にＺ方向に沿ってせん断力を付与することができる。これにより、型開きのタイミングで成形品Ｓとゲート部分Ｇとの間を自動的にゲートカットすることができる。

特に、従来のサイドゲートのように、ゲートカットピン等のゲートカット機構を別途設ける必要がないので、金型構造の簡素化を図った上で、切断性を確保できる。そのため、成形部Ｃ内で薄板の成形品Ｓを成形する場合であっても、成形品Ｓの変形や反りを抑え、所望の形状に成形することができる。なお、本実施形態では、上述したように成形品Ｓとゲート部分Ｇとの接続部Ｊにせん断力を作用させるので、ピンゲートに比べてゲート開口１４Ａの断面積の拡大に伴う切断性の低下を抑制できる。
さらに、ゲート開口１４Ａが成形部Ｃの側面部分Ｃ１で開口するサイドゲートを採用することで、圧力損失を低減し、成形部Ｃの面内方向に沿って樹脂材料をスムーズに供給することができる。そのため、ピンゲートを採用する場合に比べて充填性を向上させ、ヒケ等の発生を抑制できる。

また、本実施形態では、第１成形型１０のうち、ゲート開口１４Ａに対して第２成形型２０側に位置する部分に、Ｚ方向に交差する方向に延びるサポート部１５が形成されているため、型開き工程において、ゲート部分Ｇがサポート部１５によって保持された状態で第１成形型１０とともに第２成形型２０から引き離される。これにより、成形品Ｓとゲート部分Ｇとの接続部Ｊに対してせん断力を確実に付与することができ、成形品Ｓとゲート部分Ｇとの切断を確実に行うことができる。

さらに、本実施形態のゲート開口１４Ａは、成形部Ｃの側面部分Ｃ１と、第１成形型１０の型合わせ面１１のうち、成形部Ｃ内に面する対向部分Ｃ２と、に跨って開口しているため、ゲート開口１４Ａの開口面積を拡大することができる。これにより、ゲート開口１４Ａを通過する際の圧力損失を抑え、充填性をより一層高めることができる。

なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上述した実施形態では、ゲート開口１４Ａが、成形部Ｃの側面部分Ｃ１と、第１成形型１０の型合わせ面１１のうち、成形部Ｃ内に面する対向部分Ｃ２と、に跨って開口する場合について説明したが、これに限らず、少なくとも側面部分Ｃ１で開口していれば構わない。この場合、例えば図８に示すように、ゲート開口１４Ｂが、凸部１２の外側面１２ａのみ（成形部Ｃの側面部分Ｃ１）で開口する構成としても構わない。

また、成形品Ｓは、板状に限らず、種々の形状を採用することが可能である。
また、上述した実施形態では、成形材料として、樹脂材料を用いる場合について説明したが、これに限らず、例えばガラス系材料、金属材料等であってもよい。
さらに、上述した実施形態では、金型１として、第１成形型１０と第２成形型２０とを備える構成としたが、これに限られない。例えば、第１成形型１０に対して第２成形型２０側とは反対側に、第１成形型１０との間にランナを形成するランナ形成用プレートを配置した、いわゆる３プレート構成の金型１装置としてもよい。

１…金型（成形用金型）
１０…第１成形型
１４Ａ，１４Ｂ…ゲート開口
１５…サポート部
２０…第２成形型
Ｃ…成形部
Ｃ１…側面部分
Ｃ２…対向部分

Claims

第１成形型と、
前記第１成形型に対して接離可能とされ、前記第１成形型との間に成形部を画成する第２成形型と、を備え、
前記第１成形型は、前記成形部のうち、少なくとも前記第１成形型と前記第２成形型との移動方向に交差する側面部分で開口するゲート開口を有し、
前記ゲート開口は、前記側面部分と、前記第１成形型のうち、移動方向で前記成形部に面する対向部分と、のなす角部に跨って配設されていることを特徴とする成型用金型。
前記第１成形型のうち、前記ゲート開口に対して移動方向の前記第２成形型側に位置する部分には、移動方向に交差する方向に突出し、前記側面部分を画成するサポート部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の成形用金型。
請求項１又は請求項２に記載の成形用金型を用いる成形方法であって、
前記第１成形型と前記第２成形型とを互いに突き合わせた状態で、前記第１成形型の前記ゲート開口を通して前記成形部内に成形材料を充填する充填工程と、
前記第１成形型と前記第２成形型とを離間させる型開き工程と、を有し、
前記型開き工程では、前記ゲート開口の開口縁のうち、移動方向における前記第２成形型側に位置する部分で前記成形部と前記ゲート開口との境界部分に位置する成形材料にせん断力を付与し、成形材料を切断することを特徴とする成形方法。