JP6474006B2 - 射出成形用金型 - Google Patents

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Description

本開示は、射出成形用金型に関する。特に、本開示は、フィルタ成形品を成形するための射出成形用金型に関する。
日本の「ものづくり」産業を支えてきた技術の一つに、成形技術がある。この成形技術として、射出成形法、圧縮成形法、押出成形法等が挙げられる。これら成形法のうち、射出成形法は、溶融樹脂を射出成形用金型内に射出注入し、冷却・固化させる事によって、成形品を得る方法である。
近年、大気環境の悪化に伴い空気清浄機等の需要が伸びている。この空気清浄機等には、大気中に浮遊する物質を捕捉するためのフィルタ成形品(すなわち、フィルタ部材)が設けられている。フィルタ成形品は、微細な網目構造のキャビティ空間を有した射出成形用金型を用いて得られる。フィルタ成形品を得るためには、射出成形用金型の微細な網目構造のキャビティ空間内に溶融樹脂を注入する必要がある。しかしながら、このキャビティ空間は微細な網目構造であるため、キャビティ空間内の溶融樹脂から生じたガスが残留しやすいという問題がある。
当該問題を解決するため、特許文献1には、キャビティ空間が通気性部材から成る入れ子によって囲まれた射出成形用金型が開示されている。特許文献1の射出成形用金型では、キャビティ空間を囲む通気性部材より、キャビティ空間のガスが排出されている。そして、真空状態下でキャビティ空間内に溶融樹脂を注入する際に、キャビティ空間内のガスが、当該通気性部材を通じて減圧状態の通気路へ排出されている。
特開平11−277586号公報
しかしながら、キャビティ空間内のガスは、キャビティ空間内に樹脂を注入する際に通気性部材を通じて減圧状態の通気路へ排出されるため、通気性部材の孔をキャビティ空間内に注入した樹脂が塞ぐおそれがある。そのため、キャビティ空間内のガスを、通気性部材を通じて十分に排出することができず、キャビティ空間内にガスヤニが付着し、堆積するおそれがある。キャビティ空間内にガスヤニが付着し、堆積していると、所望のフィルタ成形品を成形するために必要な樹脂が、微細な網目構造のキャビティ空間内に充填されないおそれがある。従って、所望の形状を有したフィルタ成形品を得ることができない。
そこで、本発明は、微細な網目構造のキャビティ空間内に、所望のフィルタ成形品を成形するために必要な樹脂を充填可能な射出成形用金型を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の一実施形態では、
コア側金型およびキャビティ側金型から成り、コア側金型とキャビティ側金型とを合わせた時にキャビティ空間が形成され、コア側金型とキャビティ側金型との接触部がキャビティ空間に囲まれて複数存在する、射出成形用金型であって、
コア側金型とキャビティ側金型の少なくとも一方は、接触部において接触するパーティング面に開口部を有しかつ外部空間に通じる貫通孔を備えていることを特徴とする、射出成形用金型が提供される。
本発明の一態様に係る射出成形用金型では、コア側金型およびキャビティ側金型のパーティング面の少なくとも一方に外部空間と通ずる貫通孔が形成されている。従って、キャビティ空間内のガスは、コア側金型とキャビティ側金型のパーティング面との接触部に形成される溶融樹脂が流入し得ない狭い隙間を介して、キャビティ空間から離隔した貫通孔を通じて外部空間に排出される。従って、貫通孔が溶融樹脂により塞がれることなく、キャビティ空間内のガスを効果的に排出することができ、それによって、キャビティ空間内にガスヤニが付着し、堆積することを抑制することができる。従って、キャビティ空間内に所望のフィルタ成形品を成形するために必要とされる樹脂を充填することができる。それ故、所望の形状を有したフィルタ成形品を得ることができる。
本発明の一態様に係る射出成形用金型の概略斜視図と本発明の一態様に係る射出成形用金型から成形されたフィルタ成形品の概略斜視図 本発明の一態様に係る射出成形用金型を構成するコア側金型の部分拡大平面図 本発明の一態様に係る射出成形用金型を構成するコア側金型の図2内の線分A-A’に沿った部分拡大断面図 本発明の一態様に係る射出成形用金型を構成するコア側金型のパーティング面に開口部を有する貫通孔が、パーティング面に開口部を有する貫通孔の開口部に向かってテーパー構造となっていることを示した概略断面図 本発明の一態様に係る射出成形用金型を構成するコア側金型のパーティング面に開口部を有する貫通孔が先端領域部を備えた形態を示した概略断面図 本発明の一態様に係る射出成形用金型を構成するコア側金型のパーティング面に開口部を有する貫通孔内に、金属粉末が溶融固化されて設けられている形態を示した概略断面図 本発明の一態様に係る射出成形用金型を構成するコア側金型のパーティング面に開口部を有する貫通孔内に、溶融固化された金属粉末および多孔質部材が設けられている形態を示した概略断面図 本発明の一態様に係る射出成形用金型を構成するコア側金型のパーティング面に開口部を有する貫通孔内に、溶融固化された金属粉末および多孔質部材が設けられている形態を示した概略断面図 本発明の一態様に係る射出成形用金型を構成するコア側金型の1つのパーティング面に複数の貫通孔が形成されている形態を示した概略平面図 本発明の一態様に係る射出成形用金型を構成するコア側金型のパーティング面に開口部を有する貫通孔内に接続部材が設けられている形態を示した概略平面図 本発明の一態様に係る射出成形用金型を構成するコア側金型のパーティング面に開口部を有する貫通孔内に接続部材が設けられている形態を示した概略斜視図 本発明の一態様に係る射出成形用金型を構成するコア側金型のパーティング面に開口部を有する貫通孔と樹脂流路とが、パーティング面に形成された溝部を介して接続されている形態を示した概略断面図 本発明の一態様に係る射出成形用金型を構成するコア側金型のパーティング面に開口部を有する貫通孔と樹脂流路とが、パーティング面に形成された溝部を介して接続されている別の形態を示した概略断面図 貫通孔がパーティング面に開口部を有する第1貫通孔と、第1貫通孔と接続し外部空間と通ずる第2貫通孔とを有して成る形態を示した概略断面図 貫通孔がパーティング面に開口部を有する第1貫通孔、第1貫通孔と接続し外部空間と通ずる第2貫通孔、および第2貫通孔と接続し外部空間と通ずる第3貫通孔を有して成る形態を示した概略断面図 粉末焼結積層法が実施される光造形複合加工のプロセス態様を示した概略断面図
以下、本発明の一態様に係る射出成形用金型について説明する。図面における各種要素の形態および寸法は、あくまでも例示にすぎず、実際の形態および寸法を反映するものではない。
図1は、本発明の一態様に係る射出成形用金型の概略斜視図である。
本発明の一態様に係る射出成形用金型1は、微細な網目構造を有したフィルタ成形品80を成形するために用いられる金型である。本発明の一態様に係る射出成形用金型1は、図1に示すように、キャビティ側金型2およびコア側金型3を有して成る。本発明の一態様に係る射出成形用金型1では、その構成要素であるコア側金型3が特徴的な構造となっている。従って、以下、本発明の一態様に係る射出成形用金型1を構成するコア側金型3について図面を用いて説明する。なお、以下で用いる樹脂流路とは、本発明の一態様に係る射出成形用金型1を構成するコア側金型3に設けられた溶融樹脂が通る流路を意味する。又、以下で用いるキャビティ空間とは、本発明の一態様に係る射出成形用金型1を構成するキャビティ側金型2とコア側金型3とを合わせた時に形成される溶融樹脂を注入、充填するための空間を意味する。具体的には、キャビティ空間とは、コア側金型3に設けられた樹脂流路と、当該コア側金型3に設けられた樹脂流路の開口側に対向するキャビティ側金型2の平坦な面とを合わせた時に形成される溶融樹脂を注入、充填するための空間を意味する。従って、樹脂流路の空間領域の大きさとキャビティ空間領域の大きさとは同一である。
コア側金型3は、図1に示すように、溶融樹脂の注入口であるゲート9に、一端が接続された複数の第1樹脂流路4と、第1樹脂流路4に一端が接続された複数の第2樹脂流路5と、隣接する第2樹脂流路5の間を接続する複数の第3樹脂流路6とを有して成る。すなわち、図1に示すように、コア側金型3において、ゲート9に直接連結されたメイン流路であって、溶融樹脂が最初に注入されるメイン流路を第1樹脂流路4と規定する。第1樹脂流路4は、図1に示した構成では、ゲート9から放射状に延在した4つの流路である。第2樹脂流路5は、一端が第1樹脂流路4に接続され、第1樹脂流路4の延在方向に対して屈曲して延在する流路である。例えば、図1に示す構成では、第1樹脂流路4の延在方向に対して垂直な方向へ向かって、第1樹脂流路4から枝分かれした複数のサブ流路を第2樹脂流路5と規定する。更に、第3樹脂流路6は、第2樹脂流路5に一端が接続され、第2樹脂流路5の延在方向に対して屈曲して延在する流路である。例えば、図1に示す構成では、第2樹脂流路5の延在方向に対して垂直な方向へ向かって、第2樹脂流路5から枝分かれした複数のサブ流路を第3樹脂流路6と規定する。すなわち、第2樹脂流路5は、第1樹脂流路から1回屈曲して延びた流路であり、第3樹脂流路6は、第1樹脂流路から2回屈曲して延びた流路である。又、第3樹脂流路6は、図1に示すように、他端も第2樹脂流路に接続されており、隣り合う第2樹脂流路5の間を接続する。以上のようにして、微細な網目構造のフィルタ成形品80に対応した流路網が形成される。なお、図1に示すように、コア側金型3の外枠の樹脂流路は、一端がコア側金型3の外枠部分まで一方向に延在した第1樹脂流路4に接続され、第1樹脂流路4の延在方向に対して屈曲して延在する第2樹脂流路に相当する。
本発明の一態様では、上述したように、キャビティ空間は、コア側金型3に設けられた樹脂流路と、当該コア側金型3に設けられた樹脂流路の開口側に対向するキャビティ側金型2の平坦な面とを合わせた時に形成される溶融樹脂を注入、充填するための空間である。従って、樹脂流路の空間領域の大きさとキャビティ空間領域の大きさとは同一となる。当該キャビティ空間は、溶融樹脂の注入口であるゲート9に、一端が接続された複数の第1キャビティ空間、第1キャビティ空間に一端が接続された複数の第2キャビティ空間、および隣接する第2キャビティ空間の間を接続する複数の第3キャビティ空間を有して成る。第1キャビティ空間は第1樹脂流路4に対応し、第2キャビティ空間は第2樹脂流路5に対応し、および第3キャビティ空間は第3樹脂流路6に対応している。
図2は、本発明の一態様に係る射出成形用金型1を構成するコア側金型3の部分拡大平面図である。図3は、本発明の一態様に係る射出成形用金型1を構成するコア側金型3の図2内の線分A-A’に沿った部分拡大断面図である。以下、第1樹脂流路4〜第3樹脂流路6を区別して説明する必要がない場合には樹脂流路10を用いる。図2及び図3に示すように、コア側金型3は、隣り合う第2樹脂流路5と第2樹脂流路5同士を接続する隣り合う第3樹脂流路6とにより囲まれたパーティング面7、および第1樹脂流路4と第2樹脂流路5と第3樹脂流路6とにより囲まれたパーティング面7を有している。このコア側金型3のパーティング面7は、図1に示すように、コア側金型3の上面に複数設けられている。そして、コア側金型3には、パーティング面7に開口部を有する貫通孔8が形成されている。この事が、本発明の一態様に係る射出成形用金型1での最大の特徴である。
貫通孔8は、キャビティ側金型2とコア側金型3とを合わせた時に形成されるキャビティ空間内のガスを外部空間へと排出するための孔部である。具体的には、貫通孔8は、キャビティ空間内に注入、充填された樹脂から発生するガスを、キャビティ側金型2およびコア側金型3のパーティング面7との接触部に形成される狭い隙間を介して、外部空間へと排出するための孔部である。又、貫通孔8は、図2に示すように、コア側金型3のパーティング面7を介して、樹脂流路10から離隔して設けられている。つまり、キャビティ側金型2とコア側金型3とを合わせた際において、貫通孔8は、キャビティ側金型2およびコア側金型3のパーティング面7との接触部を介して、キャビティ空間から離隔して設けられている。従って、キャビティ空間内のガスは、キャビティ側金型2およびコア側金型3のパーティング面7との接触部に形成される狭い隙間を介して、キャビティ空間から離隔した貫通孔8を通じて外部空間に排出される。その一方で、キャビティ側金型2およびコア側金型3のパーティング面7との接触部に形成される隙間が狭いため、樹脂は当該隙間を抜けることはできない。従って、貫通孔8は、キャビティ空間に注入、充填した溶融樹脂により塞がれることなく、キャビティ空間内のガスを効果的に排出することができ、それによって、キャビティ空間内にガスヤニが付着し、堆積することを抑制することができる。従って、キャビティ空間内に所望のフィルタ成形品を成形するために必要とされる樹脂を充填することができる。それ故、所望の形状を有したフィルタ成形品を得ることができる。
ここで、所望のフィルタ成形品の網目寸法に依存するものの、貫通孔8の開口寸法は、キャビティ空間から外部空間へとより多くのキャビティ空間内のガスを排出する観点から、例えば、5μm〜5mmであってよく、好ましくは50μm〜500μmがよい。又、好ましくは、図2に示すように、貫通孔8の開口部15の端面は、パーティング面7を取り囲む樹脂流路10の全ての内側面から均一な距離にあることがよい。これにより、パーティング面7を取り囲む、キャビティ側金型2とコア側金型3とを合わせた時に形成されるキャビティ空間内のガスを、1つの貫通孔8から外部空間へと排出する量のばらつきを抑制することができる。又、貫通孔8の開口部15の端面が、樹脂流路10の全ての内側面から均一な距離にあり、かつキャビティ側金型2とコア側金型3のパーティング面との接触部に形成される隙間は狭いため、キャビティ空間から貫通孔8への溶融樹脂の漏れもより均一に抑制することができる。
又、貫通孔8は、コア側金型3の上面に複数形成された任意のパーティング面7に形成されていてよい。好ましくは、貫通孔8は、キャビティ側金型2とコア側金型3とを合わせた時に形成されるキャビティ空間内のガスを排出し難い箇所近傍のパーティング面7に形成されていることがよい。具体的には、上述のとおり、コア側金型3に設けられた第2樹脂流路5は、第1樹脂流路4から1回屈曲して延在した流路であり、第3樹脂流路6は、第1樹脂流路4から2回屈曲して延在した流路である。そして、樹脂流路の屈曲回数が多い程、樹脂の注入圧は弱くなると考えられるため、樹脂流路の屈曲回数が多い部分では、ガスが滞留し易くなる。従って、少なくとも屈曲回数の多い第2樹脂流路5と第3樹脂流路6とに囲まれたパーティング面に開口部を有する貫通孔を設けることが好ましい。
より好ましくは、図1に示すように、貫通孔は、コア側金型3の上面に複数形成されたパーティング面7に各々形成されていることがよい。つまり、コア側金型3の上面に形成された全ての樹脂流路10(第1〜第3樹脂流路)に隣接した位置に、貫通孔を有したパーティング面7が設けられていることがよい。従って、キャビティ側金型とコア側金型とを合わせた時に形成されるキャビティ空間内のガスをより確実に外部空間へと排出することができる。
図4は、本発明の一態様に係る射出成形用金型1を構成するコア側金型3のパーティング面7に開口部を有する貫通孔8Cが、開口部に向かってテーパー構造となっていることを示した概略断面図である。好ましくは、貫通孔8Cは、図4に示すように、パーティング面7に形成された貫通孔8Cの開口部15に向かって径が小さくなっているテーパー構造を有していることがよい。貫通孔8Cの開口部15の開口径は、特に限定されるものではないが、0.5μm〜500μmであってよく、好ましくは5μm〜50μmがよい。貫通孔8Cがテーパー構造であることで、貫通孔8C内に金型内に生じた異物等が混入することを抑制することができる。
図5は、本発明の一態様に係る射出成形用金型1を構成するコア側金型3のパーティング面7に開口部を有した貫通孔8Dが先端領域部13を備えた形態を示した概略断面図である。好ましくは、図5に示すように、コア側金型3のパーティング面7に開口部を有した貫通孔8Dは、一端が貫通孔8Dの開口部15と接続した先端領域部13と、先端領域部13の他端に接続した内部領域部14と、を有して成る。先端領域部13は、貫通孔8Dの開口部15から貫通孔8Dの内部領域部14に向かって延在している。図5で言う内部領域部14とは、貫通孔8Dのうち、先端領域部13を成している部分以外の領域部を指す。具体的には、先端領域部13は、貫通孔8Dの開口部15から貫通孔8Dの内部領域部14に向かって1μm〜50mm延在していてよく、好ましくは5μm〜10mm延在していることがよい。又、好ましくは、図5に示すように、貫通孔8Dの先端領域部13の径は、貫通孔8Dの内部領域部14の径よりも小さい。具体的には、貫通孔8Dの開口部15の開口径は、特に限定されるものではないが、0.5μm〜500μmであってよく、好ましくは5μm〜50μmがよい。又、貫通孔8Dの先端領域部13の径は、当該先端領域部13の一端から他端まで同じ寸法の径であってよい。上述のように、貫通孔8Dの先端領域部13が、貫通孔8Dの開口部15から貫通孔8Dの内部領域部14に向かって所定長さ延在している。貫通孔8Dの先端領域部13の径は、貫通孔8Dの内部領域部14の径よりも小さい。そのため、金型内に生じた異物等がキャビティ空間内のガスと共に、貫通孔8D内に入り込むことを抑制することができると共に、コア側金型3の強度、耐性を向上させることができる。
図6は、本発明の一態様に係る射出成形用金型1を構成するコア側金型3のパーティング面7に開口部を有した貫通孔8E内に、金属粉末16がフィルタ効果を有するように溶融固化されて設けられている形態を示した概略断面図である。図6に示すように、フィルタ効果を有するように溶融固化された金属粉末16が、貫通孔8E内に充填されるように設けられている。そのため、金属粉末16は、貫通孔8Eの開口部15Eから外部空間までキャビティ空間内のガスが通り抜けることが可能な程度に溶融固化されている。例えば、金属粉末16は、低密度領域(例えば、固化密度0〜95%(95%を含まず)、好ましくは固化密度0〜50%)となるように溶融固化されることが好ましい。これにより、貫通孔8Eの開口部15Eから外部空間までキャビティ空間内のガスが通り抜けることができる。
又、外部からの圧力がコア側金型3に対してかかる場合、コア側金型3には内側方向に向かう力がかかる。空間領域を有する貫通孔8Eを複数有するコア側金型3に内側方向に向かう力がかかると、複数の貫通孔8Eの形状を保持できないおそれがある。そのため、コア側金型3の強度、耐性の低下を招くおそれがある。そこで、溶融固化された金属粉末16が、貫通孔8E内に充填されるように設けられていることで、コア側金型3に内側方向に向かう力がかかったとしても、貫通孔8Eの形状を保持できるようにしている。これにより、コア側金型3の強度、耐性を向上させることができる。つまり、金属粉末16は、コア側金型3の強度、耐性を向上させるための「補強部材」として機能している。なお、金属粉末16は、溶融固化されずに貫通孔8E内に設けられてもよい。
又、図6に示すように、貫通孔8Eは、一端が貫通孔8Eの開口部15Eと接続した先端領域部13Eと、先端領域部13Eの他端に接続した内部領域部14Eと、を有して成る。先端領域部13Eは、貫通孔8Eの開口部15Eから貫通孔8Eの内部領域部14Eに向かって1μm〜50mm延在していてよく、好ましくは5μm〜10mm延在していることがよい。なお、図6で言う内部領域部14Eとは、貫通孔8Eのうち、先端領域部13Eを成している部分以外の領域部を指す。又、図6に示すように、貫通孔8Eの先端領域部13Eの径は、貫通孔8Eの内部領域部14Eの径よりも小さい。具体的には、貫通孔8Eの開口部15Eの開口径は、特に限定されるものではないが、0.5μm〜500μmであってよく、好ましくは5μm〜50μmがよい。そのため、金型内に生じた異物等がキャビティ空間内のガスと共に貫通孔8E内に入り込むことを抑制することができる。上述のように、貫通孔8Eの先端領域部13Eが、貫通孔8Eの開口部15Eから貫通孔8Eの内部領域部14Eに向かって所定長さ延在している。これにより、コア側金型3の強度、耐性を向上させることができる。
図7は、本発明の一態様に係る射出成形用金型1を構成するコア側金型3のパーティング面7に開口部を有した貫通孔8F内に、溶融固化された金属粉末16およびフィルタ効果の優れた多孔質部材17が設けられている形態を示した概略断面図である。図7に示すように、貫通孔8Fは、一端が貫通孔8Fの開口部15Fと接続した先端領域部13Fと、先端領域部13Fの他端に接続した内部領域部14Fと、を有して成る。先端領域部13Fは、貫通孔8Fの開口部15Fから貫通孔8Fの内部領域部14Fに向かって1μm〜50mm延在していてよく、好ましくは5μm〜10mm延在していることがよい。なお、図7で言う「内部領域部14F」とは、貫通孔8Fのうち、先端領域部13Fを成している部分以外の領域部を指す。又、図7に示すように、貫通孔8Fの先端領域部13Fの径は、貫通孔8Fの内部領域部14Fの径よりも小さい。具体的には、貫通孔8Fの開口部15Fの開口径は、特に限定されるものではないが、0.5μm〜500μmであってよく、好ましくは5μm〜50μmがよい。更には、貫通孔8F内には、貫通孔8Fの開口部15Fを塞ぐように多孔質部材17が設けられている。当該多孔質部材17は、貫通孔8Fの開口部15Fから外部空間までキャビティ空間内のガスが通り抜けることができる開口径の孔部18を多数有している。具体的には、多孔質部材17の孔部18の開口径は、特に限定されるものではないが、0.1μm〜1.0μmであってよい。以上により、貫通孔8Fの開口部15Fの径が小さく、又、貫通孔8Fの開口部15Fを塞ぐように多孔質部材17が設けられていることで、金型内に生じた異物等がキャビティ空間内のガスと共に貫通孔8F内に入り込むことをより抑制することができる。
又、図7に示すように、溶融固化された金属粉末16が、貫通孔8F内に充填されるように設けられている。溶融固化された金属粉末16が貫通孔8F内に充填されるように設けられていることで、貫通孔8F内の強度、耐性を維持、向上させることができる。これにより、全体として、金型の強度、耐性を維持、向上させることができる。又、上述のように、先端領域部13Fは、貫通孔8Fの開口部15Fから貫通孔8Fの内部領域部14Fに向かって1μm〜50mm延在していてよく、好ましくは5μm〜10mm延在していることがよい。つまり、貫通孔8Fの先端領域部13Fが、貫通孔8Fの開口部15Fから貫通孔8Fの内部領域部14Fに向かって所定長さ延在している。これにより、コア側金型3の強度、耐性を向上させることができる。
図8は、本発明の一態様に係る射出成形用金型1を構成するコア側金型3のパーティング面7に開口部を有した貫通孔8G内に、溶融固化された金属粉末16および多孔質部材17Gが設けられている形態を示した概略断面図である。図8に示すように、貫通孔8Gは、一端が貫通孔8Gの開口部15Gと接続した先端領域部13Gと、先端領域部13Gの他端に接続した内部領域部14Gと、を有して成る。なお、図8で言う「内部領域部14G」とは、貫通孔8Gのうち、先端領域部13Gを成している部分以外の領域部を指す。図7とは異なり図8では、多孔質部材17Gは、貫通孔8Gの内部領域の一部を塞ぐように設けられている。ここで言う「貫通孔8Gの内部領域の一部」とは、具体的には貫通孔8Gの内部領域の径を指す。当該多孔質部材17Gは、キャビティ空間内のガスを外部空間へ排出できる開口径の孔部18Gを多数有している。具体的には、多孔質部材17Gの孔部18Gの開口径は、特に限定されるものではないが、0.1μm〜1.0μmであってよい。
又、特に限定されるものではないが、先端領域部13Gは、貫通孔8Gの開口部15Gから貫通孔8Gの内部領域部14Gに向かって1μm〜50mm延在していてよく、好ましくは5μm〜10mm延在していることがよい。又、図8に示すように、貫通孔8Gの先端領域部13Gの径は、貫通孔8Gの内部領域部14Gの径よりも小さい。具体的には、貫通孔8Gの開口部15Gの開口径は、特に限定されるものではないが、0.5μm〜500μmであってよく、好ましくは5μm〜50μmがよい。
以上により、貫通孔8Gの開口部15Gの径が小さいため、金型内に生じた異物等がキャビティ空間内のガスと共に貫通孔8G内に入り込むことを抑制することができる。更に、貫通孔8Gの開口部15Gの径が小さいといえども、金型内に生じた異物等が貫通孔8G内に入り込むおそれがある。しかしながら、多孔質部材17Gが貫通孔8Gの内部領域の一部を塞ぐように設けられているため、異物等が貫通孔8G内に入り込んだとしても、当該異物等が当該多孔質部材17Gを介して外部空間へ更に進入することを抑制することができる。
又、図8に示すように、溶融固化された金属粉末16が、貫通孔8Gの内部領域部14G内に充填されるように設けられている。溶融固化された金属粉末16が貫通孔8Gの内部領域部14G内に充填されるように設けられていることで、貫通孔8Gの内部領域部14Gの強度、耐性を維持、向上させることができる。又、上述のように、先端領域部13Gは、貫通孔8Gの開口部15Gから貫通孔8Gの内部領域部14Gに向かって所定長さ延在しているため、コア側金型3の強度、耐性を向上させることができる。なお、本実施形態では、溶融固化された金属粉末16は、貫通孔8Gの先端領域部13G内に設けられていない。しかしながら、コア側金型3の強度、耐性を向上させる観点から、貫通孔8Gの先端領域部13Gの強度および耐久性を更に向上させる観点から、貫通孔8Gの先端領域部13G内に充填されるように、溶融固化された金属粉末16を設けてもよい。
図9は、本発明の一態様に係る射出成形用金型1を構成するコア側金型3の1つのパーティング面7に複数の貫通孔8Hが形成されている形態を示した概略平面図である。好ましくは、図9に示すように、本発明の一態様に係る射出成形用金型1を構成するコア側金型3の1つのパーティング面7に複数の貫通孔8Hが形成されていることがよい。このパーティング面7は、図9に示すように樹脂流路10に取り囲まれている。1つのパーティング面7に複数の貫通孔8Hが形成されていると、1つのパーティング面7に貫通孔8Hが1つのみ形成されている場合と比べて、当該複数の貫通孔8Hを通じて外部空間へより多くのキャビティ空間内のガスを排出することができる。なお、貫通孔8Hの開口寸法は、キャビティ空間から外部空間へとより多くのキャビティ空間内のガスを排出する観点から、5μm〜5mmであってよい。好ましくは、当該貫通孔8Hの開口寸法は、50μm〜500μmがよい。なお、図9では、貫通孔8Hの断面形状は四角形である。しかしながら、これに限定されず、例えば、円形、三角形、菱形等種々の形状を採ることができる。
図10は、本発明の一態様に係る射出成形用金型1を構成するコア側金型3のパーティング面7に開口部を有した貫通孔8I内に接続部材が設けられている形態を示した概略平面図である。図11は、本発明の一態様に係る射出成形用金型1を構成するコア側金型3のパーティング面7に開口部を有した貫通孔8I内に孔の変形を防ぐ接続部材が設けられている形態を示した概略斜視図である。好ましくは、図10および図11に示すように、本発明の一態様に係る射出成形用金型1を構成するコア側金型3のパーティング面7に開口部を有した貫通孔8I内に、貫通孔8Iの側面同士を接続する接続部材50が設けられていることがよい。図10および図11に示すように、一方の貫通孔8Iの側面8Iaと他方の貫通孔8Iの側面8Ibとが接続部材50を介して相互に接続されている。図10および図11に示すように、外部からの圧力がコア側金型3に対してかかる場合、コア側金型3には内側方向に向かう力がかかる。貫通孔8Iには、キャビティ空間内のガスを外部空間へと排出するために、空間領域が形成されているが故、コア側金型3に内側方向に向かう力がかかると、貫通孔8Iの形状を保持できないおそれがある。そのため、コア側金型3の強度、耐性の低下を招くおそれがある。そこで、一方の貫通孔8Iの側面8Iaと他方の貫通孔8Iの側面8Ibとを接続部材50を介して相互に接続することで、コア側金型3に内側方向に向かう力がかかったとしても、貫通孔8Iの形状を保持できるようにしている。これにより、コア側金型3の強度、耐性を向上させることができる。つまり、接続部材50は、コア側金型3の強度、耐性を向上させるための「補強部材」として機能している。
図12は、本発明の一態様に係る射出成形用金型1を構成するコア側金型3のパーティング面7に開口部を有する貫通孔8Jと樹脂流路10とが、パーティング面7に形成された溝部60を介して接続されている形態を示した概略断面図である。図12に示すように、好ましくは、貫通孔8Jと樹脂流路10とが、パーティング面7に形成された溝部60を介して接続されていることがよい。ここで、キャビティ空間内のガスは、キャビティ側金型2およびコア側金型3のパーティング面7との接触部に形成される狭い隙間を介して、キャビティ空間から離隔した貫通孔8Jを通じて外部空間に排出される。つまり、キャビティ空間内のガスは、キャビティ空間内から直接外部空間へと排出されない。図12に示すように、貫通孔8Jと樹脂流路10とを溝部60を介して接続することで、当該溝部60をキャビティ空間内のガスを貫通孔8J内に導き易くするための補助部材として機能させている。溝部60の深さ寸法は、キャビティ空間内に注入、充填される溶融樹脂が、キャビティ空間内のガスと共に貫通孔8J内に入り込むことを抑制する観点から、1μm〜100μmであってよく、好ましくは1μm〜50μmがよい。なお、ここで言う「溝部の深さ寸法」とは、コア側金型3のパーティング面7から溝部60の底部までの寸法を指す。
図13は、本発明の一態様に係る射出成形用金型1を構成するコア側金型3のパーティング面7に開口部を有した貫通孔8kと樹脂流路10とが、パーティング面7に形成された溝部60’を介して接続されている別の形態を示した概略断面図である。図13に示すように、好ましくは貫通孔8Kと樹脂流路10とは、パーティング面7に形成された溝部60’を介して接続されていることがよい。当該溝部60’は、第1溝部60Aおよび60Bを有して成る。第1溝部60Aは、一端が樹脂流路10に接続されており、他端が第2溝部60Bに接続されている。第2溝部60Bは、一端が第1溝部60Aに接続されており、他端が貫通孔8Kに接続されている。又、第2溝部60Bの深さ寸法は、パーティング面7を基準として第1溝部60Aの深さ寸法よりも大きい。図13に示すように、貫通孔8Kと樹脂流路10とを溝部60’を介して接続することで、当該溝部60’をキャビティ空間内のガスを貫通孔8K内に導き易くするための補助部材として機能させている。又、第2溝部60Bの深さ寸法が、パーティング面7を基準として第1溝部60Aの深さ寸法よりも大きいことで、溝部60’を介してキャビティ空間内のガスを貫通孔8K内に導きつつ、貫通孔8K内に溶融樹脂が入り込むことを抑制することができる。そのため、第2溝部60Bの深さ寸法は、特に限定されるものではないが、1μm〜100μmであってよい。その一方で、第1溝部60Aの深さ寸法は、1μm〜50μmであってよく、好ましくは1μm〜20μmがよい。なお、溝部60’は、特に限定されるものではないが、第2溝部60Bの深さ寸法よりも小さい第3溝部、第3溝部の深さ寸法よりも小さい第4溝部を有して成ってよい。すなわち、溝部60’は、複数の段差部が形成される構造であってよい。
図14は、貫通孔8mがパーティング面7に開口部を有した第1貫通孔8m’と、第1貫通孔8m’と接続し外部空間と通ずる第2貫通孔8m”とを有して成る形態を示した概略断面図である。図14に示すように、貫通孔8mは、パーティング面7に開口部を有した第1貫通孔8m’と、第1貫通孔8m’に接続し外部空間と通ずる第2貫通孔8m”とを有して成る。図14に示すように、第1貫通孔8m’は複数から成っている。複数の第1貫通孔8m’の各々は、コア側金型3の厚さ方向に延在している。又、図14に示すように、第2貫通孔8m”は、第1貫通孔8m’の延在方向とは異なる方向に延在している。例えば、図14に示すように、第2貫通孔8m”は、第1貫通孔8m’の延在方向に対して略垂直な方向に延在している。又、コア側金型3内において、第2貫通孔8m”は、複数の第1貫通孔8m’の各々と接続されている。
貫通孔8mはキャビティ空間のガスを外部空間へと排出するための孔部であるため、貫通孔8m内にガスヤニが付着、堆積するおそれがある。そのため、例えば、エアブローを用いて貫通孔8m内に付着、堆積したガスヤニを外部空間へ排出する必要がある。そこで、貫通孔8mを構成する第2貫通孔8m”を複数の第1貫通孔8m’の各々と接続させることで、各第1貫通孔8m’内に付着、堆積したガスヤニを、第2貫通孔8m”を通じて、まとめて外部空間へ排出することができる。更には、各第1貫通孔8m’内に残存するキャビティ空間内のガス等も第2貫通孔8m”を通じて、まとめて外部空間へ排出することができる。なお、図14に示すように、ガスヤニおよび残存するキャビティ空間内のガスは、第2貫通孔8m”を通じてコア側金型3の側面から排出される。以上の事から、ガスヤニおよび残存するキャビティ空間内のガスの排出を効果的に実施できる。更に、貫通孔8mが当該構造を採っていることにより、金型の形状、寸法等に拘束されることなく、貫通孔8mの配置の自由度を向上させることもでき得る。
図15は、貫通孔8nがパーティング面7に開口部を有した第1貫通孔8m’、第1貫通孔8m’と接続し外部空間と通ずる第2貫通孔8m”、および第2貫通孔8m”と接続し外部空間と通ずる第3貫通孔8m’’’を有して成る形態を示した概略断面図である。図15に示すように、貫通孔8mは、図14と比べて更に第3貫通孔8m’’’を有して成ってよい。図15に示すように、第3貫通孔8m’’’が、第2貫通孔8m”の延在方向とは異なる方向に更に延在している。例えば、図15に示すように、第3貫通孔8m’’’は、第2貫通孔8m”の延在方向に対して略垂直な方向に延在している。
貫通孔8mが上記構造を採っていることにより、各第1貫通孔8m’の各々に付着、堆積したガスヤニおよび残存するキャビティ空間内のガスを、第2貫通孔8m”および第3貫通孔8m’’’を通じてまとめて外部空間へ排出することができる。なお、図15に示すように、ガスヤニおよび残存するキャビティ空間内のガスは、第2貫通孔8m”を通じてコア側金型3の側面から排出される。更には、ガスヤニおよび残存するキャビティ空間内のガスは、第3貫通孔8m’’’を通じてコア側金型3のパーティング面7に対向する面70からも排出される。そのため、ガスヤニが第2貫通孔8m”内に付着、堆積したり、キャビティ空間内のガスが第2貫通孔8m”内に残存することを抑制することができる。以上の事から、ガスヤニおよび残存するキャビティ空間内のガスの排出を効果的に、かつ、より精度良く実施できる。
次に、本発明の一態様に係る射出成形用金型の製造方法について説明する。
本発明の一態様に係る射出成形用金型は、主として粉末焼結積層法を用いて製造することができる。
粉末焼結積層法とは、光ビームを粉末材料に照射することを通じて三次元形状造形物を製造する方法である。粉末焼結積層法では、まず、(1)粉末層の所定箇所に光ビームを照射し、かかる所定箇所の粉末を焼結又は溶融固化させて固化層を形成する工程を実施する。次に、(2)得られた固化層の上に新たな粉末層を形成し、同様に光ビームを照射して更なる固化層を形成する工程を実施する。当該工程(1)および(2)に基づき、粉末層形成と固化層形成とを交互に繰り返し実施し、最終的に所望の形状の三次元形状造形物を製造することができる。粉末材料として金属粉末を用いる場合、得られる三次元形状造形物を射出成形用金型として使用することができる。又、粉末焼結積層法を用いて本発明の一態様に係る射出成形用金型を製造する場合、三次元形状造形物の切削処理を付加的に行う光造形複合加工が施される。
図16は、粉末焼結積層法が実施される光造形複合加工のプロセス態様を示した概略断面図である。具体的には、図16に示すように、まず、スキージング・ブレード23を水平方向に動かして造形プレート21上に所定厚みの粉末層22を形成する(図16(a)参照)。次いで、粉末層の所定箇所に光ビームLを照射して粉末層から固化層24を形成する(図16(b)参照)。固化層24内の所望の箇所に孔部を設ける場合、固化層24を形成する場合の照射エネルギーよりも低い照射エネルギーを用いて所定箇所に光ビームLを照射する。引き続いて、スキージング・ブレード23を水平方向に動かして、得られた固化層の上に新たな粉末層を形成して再度光ビームを照射して新たな固化層を形成する。同様に、固化層24内の所望の箇所に孔部を設ける場合、固化層24を形成する場合の照射エネルギーよりも低い照射エネルギーを用いて所定箇所に光ビームLを照射する。このようにして粉末層形成と固化層形成とを交互に繰り返し実施すると固化層24が積層する。更に、積層化した固化層の側面に対してミーリングヘッド40を用いて切削処理を施す(図16(c)参照)。そして、固化層24を形成する場合の照射エネルギーよりも低い照射エネルギーを用いて所定箇所に光ビームLを照射した部分については、外部から振動を与えたり、吸引機を用いて吸引することで除去する。以上により、最終的に、パーティング面に外部空間と通ずる貫通孔を有して成る三次元形状造形物を得ることができる。最下層として形成される固化層24は造形プレート21と結合した状態になるので、三次元形状造形物と造形プレートとは一体化物を成すことになり、その一体化物を金型として使用することができる。
上記粉末焼結積層法を用いれば、金型のパーティング面にキャビティ空間内のガスを外部空間へと排出するための貫通孔を備えた本発明の一態様に係る射出成形用金型を短時間で製造することが可能となる。
なお、本発明の一態様に係る射出成形用金型は、粉末焼結積層法を用いて製造する方法に限定されない。例えば、樹脂流路、金型のパーティング面から金型のパーティング面に対向する面まで貫通した貫通孔、およびパーティング面に開口部を有する貫通孔と樹脂流路とを接続するパーティング面に設ける溝部等については、以下の方法を採って形成してよい。具体的には、一定の形状を有した固形物を製造した後に、形状加工すべき箇所に対して、レーザ加工、ドリル、エンドミル等の切削加工、又はウォータジェット加工等により後加工を施して形成してもよい。
以上、本発明の一態様に係る射出成形用金型について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく、下記の特許請求の範囲に規定される発明の範囲から逸脱することなく種々の変更が当業者によってなされると理解されよう。
上記では、本発明の一態様に係る射出成形用金型では、コア側金型のパーティング面に開口部を有する貫通孔が形成された形態について述べてきた。しかしながら、これに限定されることなく、キャビティ側金型のパーティング面に開口部を有する貫通孔が形成されてもよい。又、本発明の一態様に係る実施形態の射出成形用金型では、コア側金型に設けられた樹脂流路に対向するキャビティ側金型の面は平坦であった。しかしながら、これに限定されることなく、キャビティ側金型にも樹脂流路が設けられていてもよい。
尚、上述のような本発明は、次の好適な態様を包含している。
第1態様
コア側金型およびキャビティ側金型から成り、コア側金型とキャビティ側金型とを合わせた時にキャビティ空間が形成され、コア側金型とキャビティ側金型との接触部がキャビティ空間に囲まれて複数存在する、射出成形用金型であって、
前記コア側金型と前記キャビティ側金型の少なくとも一方は、前記接触部において接触するパーティング面に開口部を有しかつ外部空間に通じる貫通孔を備えていることを特徴とする、射出成形用金型。
第2態様:上記第1態様において、前記キャビティ空間は、溶融樹脂の注入口であるゲートに一端が接続された複数の第1キャビティ空間と、該第1キャビティ空間に一端が接続された複数の第2キャビティ空間と、隣接する第2キャビティ空間の間を接続する複数の第3キャビティ空間とを含み、
前記開口部が形成されたパーティング面は、前記第2キャビティ空間と前記第3キャビティ空間との間に囲まれていることを特徴とする、射出成形用金型。
第3態様:上記第2態様において、前記開口部は、前記第2キャビティ空間と前記第3キャビティ空間との間に囲まれたパーティング面にそれぞれ形成されていることを特徴とする、射出成形用金型。
第4態様:上記第1態様〜第3態様のいずれかにおいて、前記各パーティング面に対して、複数の前記開口部が形成されていることを特徴とする、射出成形用金型。
第5態様:上記第1態様〜第4態様のいずれかにおいて、前記パーティング面において、前記開口部の端部と前記キャビティ空間の間の距離が均一であることを特徴とする、射出成形用金型。
第6態様:上記第1態様〜第5態様のいずれかにおいて、前記貫通孔が、前記開口部に向かって径が小さくなっているテーパー構造を有していることを特徴とする、射出成形用金型。
第7態様:上記第1態様〜第6態様のいずれかにおいて、金属粉末が、前記貫通孔内に溶融固化されて設けられていることを特徴とする、射出成形用金型。
第8態様:上記第7態様において、多孔質部材が、前記貫通孔の前記開口部を塞ぐように前記貫通孔内に更に設けられていることを特徴とする、射出成形用金型。
第9態様:上記第1態様〜第8態様のいずれかにおいて、前記貫通孔内に、前記貫通孔の側面同士を接続する接続部材が設けられていることを特徴とする、射出成形用金型。
第10態様:上記第1態様〜第9態様のいずれかにおいて、前記貫通孔と前記キャビティ空間とが、前記パーティング面に形成された溝部を介して接続されていることを特徴とする、射出成形用金型。
第11態様:上記第10態様において、前記溝部が、前記キャビティ空間に接続した第1溝部と該第1溝部と接続した第2溝部とを有して成り、
前記第2溝部の深さ寸法が、前記パーティング面を基準として前記第1溝部の深さ寸法よりも大きいことを特徴とする、射出成形用金型。
第12態様:上記第1態様〜第11態様のいずれかにおいて、前記貫通孔が、前記パーティング面に前記開口部を有する第1貫通孔と、該第1貫通孔に接続し外部空間と通ずる第2貫通孔とを有して成ることを特徴とする、射出成形用金型。
第13態様:上記第1態様〜第12態様のいずれかにおいて、前記貫通孔が粉末焼結積層法より形成されて成ることを特徴とする、射出成形用金型。
第14態様:上記第1態様〜第13態様のいずれかの射出成形用金型により製造されたフィルタ成形品。
本発明の一態様に係る射出成形用金型は、空気清浄機等に用いられるフィルタ成形品を製造するために用いられる。
関連出願の相互参照
本出願は、日本国特許出願第2014−201903号(出願日:2014年9月30日、発明の名称:「射出成形用金型」)に基づくパリ条約上の優先権を主張する。当該出願に開示された内容は全て、この引用により、本明細書に含まれるものとする。
1 射出成形用金型
2 キャビティ側金型
3 コア側金型
4 第1樹脂流路
5 第2樹脂流路
6 第3樹脂流路
7 パーティング面
8、8C、8D、8E、8F、8G、8H、8I、8J、8K、8m 貫通孔
8Ia、8Ib 貫通孔の側面
8m’ 第1貫通孔
8m” 第2貫通孔
8m’’’ 第3貫通孔
9 ゲート
10 樹脂流路
13、13E、13F、13G 先端領域部
14、14E、14F、14G 内部領域部
15、15E、15G、15F 開口部
16 金属粉末
17、17G、 多孔質部材
18 孔部
50 接続部材
60、60’ 溝部
60A 第1溝部
60B 第2溝部
70 パーティング面に対向する面
80 フィルタ成形品

Claims (13)

  1. コア側金型およびキャビティ側金型から成り、コア側金型とキャビティ側金型とを合わせた時にキャビティ空間が形成され、コア側金型とキャビティ側金型との接触部がキャビティ空間に囲まれて複数存在する、射出成形用金型であって、
    前記コア側金型と前記キャビティ側金型の少なくとも一方は、前記接触部において接触するパーティング面に開口部を有しかつ外部空間に通じる貫通孔を備えており、
    前記貫通孔と前記キャビティ空間とが、前記パーティング面に形成された溝部を介して接続されていることを特徴とする、射出成形用金型。
  2. 前記キャビティ空間は、溶融樹脂の注入口であるゲートに一端が接続された複数の第1キャビティ空間と、該第1キャビティ空間に一端が接続された複数の第2キャビティ空間と、隣接する第2キャビティ空間の間を接続する複数の第3キャビティ空間とを含み、
    前記開口部が形成されたパーティング面は、前記第2キャビティ空間と前記第3キャビティ空間との間に囲まれていることを特徴とする、請求項1に記載の射出成形用金型。
  3. 前記開口部は、前記第2キャビティ空間と前記第3キャビティ空間との間に囲まれたパーティング面にそれぞれ形成されていることを特徴とする、請求項2に記載の射出成形用金型。
  4. 前記各パーティング面に対して、複数の前記開口部が形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の射出成形用金型。
  5. 前記パーティング面において、前記開口部の端部と前記キャビティ空間の間の距離が均一であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の射出成形用金型。
  6. 前記貫通孔が、前記開口部に向かって径が小さくなっているテーパー構造を有していることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の射出成形用金型。
  7. 固化密度が0%〜95%である金属部材が、前記貫通孔内に設けられていることを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の射出成形用金型。
  8. 前記貫通孔の前記開口部を塞ぐ部材が前記貫通孔内に設けられており、該部材が多孔質となっていることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の射出成形用金型。
  9. 前記貫通孔内に、前記貫通孔の側面同士を接続する接続部材が設けられていることを特徴とする、請求項1〜8のいずれかに記載の射出成形用金型。
  10. 前記溝部が、前記キャビティ空間に接続した第1溝部と該第1溝部と接続した第2溝部とを有して成り、
    前記第2溝部の深さ寸法が、前記パーティング面を基準として前記第1溝部の深さ寸法よりも大きいことを特徴とする、請求項1〜9のいずれかに記載の射出成形用金型。
  11. 前記貫通孔が、前記パーティング面に前記開口部を有する第1貫通孔と、該第1貫通孔に接続し外部空間と通ずる第2貫通孔とを有して成ることを特徴とする、請求項1〜10のいずれかに記載の射出成形用金型。
  12. 前記貫通孔の壁面が、積層された固化層により構成されていることを特徴とする、請求項1〜11のいずれかに記載の射出成形用金型。
  13. フィルタ成形品を成形するための請求項1〜12のいずれかに記載の射出成形用金型。
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