JP6664222B2 - 樹脂成形金型 - Google Patents

Description

本発明は、キャビティ内に樹脂を注入し、注入した樹脂を固化して樹脂成形品を成形することができる樹脂成形金型に関する。

従来、樹脂成形にあっては、金型を成形温度まで上昇させた後に成形を行うことが一般的とされていた。しかし、近年では、成形品質（外観）向上、成形サイクル短縮のニーズに応じ、成形サイクル中に金型温度を短時間で変化させる方法が採用されている。かかる方法を採用した樹脂成形金型としては、特許文献１に開示されたものが知られている。

特許文献１の金型では、母型に収容される入れ子によってキャビティ空間を形成しており、この入れ子は、キャビティ表面を有する入れ子表部材と、キャビティ表面を有しない入れ子裏部材とに分割形成されている。入れ子表部材には電熱ヒーターを収容する溝が形成され、この溝が入れ子裏部材によって閉塞されている。

ところで、樹脂成形を繰り返し行うことによって金型のキャビティ表面に樹脂分解ガスの固化物や、溶融した樹脂などが付着するため、成形品の質が低下する原因となる。このため、所定期間毎、もしくは金型や成形品の状態に応じて適宜金型を薬液洗浄する。特許文献１の金型では、洗浄を行う場合、キャビティ表面を洗浄するため入れ子表部材を薬液に漬ける必要がある。

特開２００７−１１８２１３号公報

特許文献１では、入れ子表部材側に溝を設けているため、入れ子表部材と入れ子裏部材とを分離すると、入れ子表部材の溝内に電熱ヒーターが収容されて残ったままとなる。このため、入れ子表部材を薬液に漬けて洗浄する前に、電熱ヒーターを溝から取り外す作業負担を強いられる、という問題がある。更には、洗浄を終えた後、入れ子表部材の溝内に再度敷設する手間が掛かる、という問題もある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、洗浄時等のメンテナンス性を向上することができる樹脂成形金型を提供することを目的とする。

本発明の樹脂成形金型は、樹脂成形品を成形するためのキャビティ空間を形成するキャビティ形成体を備えた樹脂成形金型であって、前記キャビティ形成体は、前記キャビティ空間の表面を形成するキャビティ表部材と、当該キャビティ表部材における前記キャビティ空間と反対側に対向配置されるキャビティ裏部材とを備え、前記キャビティ表部材における前記キャビティ裏部材に対向する面側に凸部が形成される一方、前記キャビティ裏部材には前記凸部を受容する凹部が形成され、前記凹部内に加熱用熱源が配置され、当該加熱用熱源は前記凸部の先端と前記凹部の底部とに挟み込まれた状態で当該凹部に収容されることを特徴とする。

この構成によれば、加熱用熱源が配置される凹部をキャビティ裏部材に設けたので、キャビティ表部材とキャビティ裏部材とを分離したときに、加熱用熱源は凹部内となるキャビティ裏部材に収容されたままとなる。従って、キャビティ表部材とキャビティ裏部材とを分離するだけで、キャビティ空間を形成するキャビティ表部材から加熱用熱源も分離することができる。これにより、キャビティ表部材を薬液に漬けて洗浄する前にキャビティ表部材から加熱用熱源を取り外したり、洗浄後に取り外した加熱用熱源を取り付けたりする作業負担をなくすことができ、メンテナンス性の向上を図ることができる。

本発明によれば、加熱用熱源が配置される凹部をキャビティ裏部材に設けたので、キャビティ表部材の薬液洗浄前後に加熱用熱源を着脱する作業を省略してメンテナンス性を向上することができる。

実施の形態に係る樹脂成形金型の概略構成図である。 キャビティ形成体を模式的に示した縦断面図である。 キャビティ形成体をキャビティ空間の表面直交方向から見た模式図である。 キャビティ形成体を模式的に示した分解縦断面図である。

以下に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、下記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施することができるものである。

図１は、実施の形態に係る樹脂成形金型の概略構成図である。図１に示すように、樹脂成形金型（以下、単に「金型」とする）１０は、固定型１１と、この固定型１１との間にキャビティ空間１２を形成する可動型１３とを備えている。固定型１１及び可動型１３は、射出成形機（図示省略）に搭載され、当該射出成形機から溶融した熱可塑性の樹脂がキャビティ空間１２内に注入される。固定型１１及び可動型１３は、母型１６内に受容された状態で使用されるキャビティ形成体２０をそれぞれ備えている。固定型１１及び可動型１３の各キャビティ形成体２０は、対向するように配置されており、それらの相対面によってキャビティ空間１２の表面１２ａが形成される。

なお、キャビティ空間１２にて成形される樹脂成型品の形状は、シート状にする等の二次元的な形状としたり、凹凸等が種々の位置に形成された三次元形状としたりすることができる。本実施の形態では、樹脂成型品の一部領域を成形するためのキャビティ空間１２の一部及びその周辺構造について簡略的に図示して説明するものであり、それ以外の構成についての図示、説明を省略する。

続いて、キャビティ形成体２０の構成について図２を参照して説明する。図２は、キャビティ形成体を模式的に示した縦断面図である。図２に示すように、キャビティ形成体２０は、図２中上面をキャビティ空間１２の表面１２ａとして形成するキャビティ表部材２１と、キャビティ表部材２１におけるキャビティ空間１２と反対側（図２中下側）に対向配置されるキャビティ裏部材２２とを備えた分割構造となっている。また、キャビティ表部材２１とキャビティ裏部材２２との間には、加熱用熱源２３が設けられている。

キャビティ表部材２１では、図２の断面視で、キャビティ裏部材２２に対向する面側つまり図２中下面側に凸部２５が所定間隔毎に複数位置するように形成されている。一方、キャビティ裏部材２２には、キャビティ表部材２１に対向する面側つまり図２中上面側に凹部２６が複数形成されている。凹部２６は凸部２５に対応する位置に形成され、凸部２５を受容するように形成されている。

加熱用熱源２３は、断面が円形となって線状に延び、渦巻き状（図３参照）等の所定形状に曲げることができるシースヒーターによって構成される。加熱用熱源２３の外径寸法ａは、特に限定されるものでないが、好ましくは１〜５ｍｍ、より好ましくは１〜３ｍｍ程度のものが利用されている。なお、加熱用熱源２３は、シースヒーターに限定されるものでなく、同様の形態に変形可能で同様の加熱能力を発揮し得るものであれば、他のヒーターに変更してもよい。

ここで、凸部２５の先端形状は、幅方向中央部が両側より凹んだ形状に形成されている。具体的には、凸部２５の先端断面形状は、加熱用熱源２３の外周面に沿って湾曲する円弧状に形成され、加熱用熱源２３の外周面に面接触するように形成されている。なお、凹部２６の底面は、図２に示すように、加熱用熱源２３の外周面に沿って湾曲する円弧状面とするのが望ましい。このような構成とすることで、加熱用熱源２３とキャビティ裏部材２２との密着面積が増加するため、熱伝導効率をさらに高めることができる。

加熱用熱源２３の外径寸法ａに比べ、凹部２６の深さｂの方が大きく形成され、凹部２６内に加熱用熱源２３が収まるようになる。また、凸部２５の幅方向中央部となる最も低い部分での突出高さｃは、凹部２６の深さｂより小さく形成され、凸部２５が凹部２６内に挿入されるようになる。また、上記突出高さｃと外径寸法ａとの和は、凹部２６の深さｂより大きく形成されている（ｃ＋ａ＞ｂ）。これにより、凹部２６内の加熱用熱源２３が凸部２５によって凹部２６内へ押され、凹部２６の底部に加熱用熱源２３が接触すると共に、凸部２５の先端と加熱用熱源２３との接触状態も維持して凹部２６内に収容することができる。従って、加熱用熱源２３は、凸部２５の先端と凹部２６の底部とによって挟み込まれた状態となる。

キャビティ表部材２１とキャビティ裏部材２２とは、ねじ部材（固定部材）３０によって相互に固定されている。ねじ部材３０は、軸部３０ａを備え、この軸部３０ａは、キャビティ裏部材２２を貫通してキャビティ表部材２１に先端側がねじ込まれて保持される。キャビティ空間１２の表面１２ａの領域内にねじ部材３０を設けることで、キャビティ空間１２を形成する領域でのキャビティ表部材２１の反り等を抑制でき、成形品質の向上に寄与することができる。

図３は、キャビティ形成体をキャビティ空間の表面直交方向から見た模式図である。図３に示すように、本実施の形態では、加熱用熱源２３は２本設置され、キャビティ表部材２１とキャビティ裏部材２２との間において、外周から面内中央部に向かって螺旋状に延びるように配置されている。加熱用熱源２３は凹部２６内に収容され、且つ、凸部２５によって押さえ付けられるので、凹部２６は溝状、凸部２５は突条状となって加熱用熱源２３と同様に螺旋状に延びる形状に形成されている。

ねじ部材３０は、キャビティ空間１２の表面１２ａを直交する方向から見たとき、つまり、図３に示された状態で、表面１２ａの面内中央付近の領域と、表面１２ａの外側位置とに１本ずつ設けられている。中央のねじ部材３０の軸部３０ａは、四方のうちの３方向つまり図３の左右両側及び下側でねじ部材３０を囲う方向に延出する加熱用熱源２３に隣り合っている。また、中央のねじ部材３０の軸部３０ａにおける図３の上側では、加熱用熱源２３の先端側が隣り合っており、当該先端側の延長線上にねじ部材３０が配置されている。

以上の構成において、金型１０の動作や、温度条件、加熱や樹脂注入の時間条件に応じ、不図示の制御手段を介して加熱用熱源２３への通電制御が行われる。加熱用熱源２３への通電によって加熱用熱源２３が発熱され、加熱用熱源２３に接する凸部２５の先端や凹部２６の内周面から熱が伝播される。加熱用熱源２３はキャビティ空間１２の表面１２ａの近傍に沿って配置されるので、加熱用熱源２３への通電によって表面１２ａの昇温速度を高めることができる。これにより、短時間で少ない電力によりキャビティ空間１２の表面１２ａを加熱することができ、省エネルギー化、成形サイクルの短縮を図ることができ、更には、樹脂成形品における成形面の外観品質を向上することができる。

キャビティ空間１２での成形にあっては、キャビティ形成体２０の耐久性向上等の理由によって、表面１２ａの加熱温度が均一化されることが要求される。従って、図３に示す方向から表面１２ａを見たときに、表面１２ａにおいて加熱用熱源２３から大きく離れた領域ができるだけ存在しないよう設置される。一方、キャビティ空間１２やキャビティ形成体２０の大きさや形状は、他の装置とのレイアウト等によって変更できない制約を受ける場合がある。その場合には、図２及び図３に示すように、キャビティ表部材２１とキャビティ裏部材２２とを固定するねじ部材３０を表面１２ａの面内に設置する必要がある。このとき、ねじ部材３０の軸部３０ａを設けた領域は、加熱用熱源２３から比較的離れて位置することとなる。

本実施の形態では、ねじ部材３０の軸部３０ａが表面１２ａの中央領域に位置しているので、軸部３０ａが加熱用熱源２３によって３方向で囲われ、且つ、１方向に加熱用熱源２３の端部を配置させることができる。これにより、軸部３０ａ周りに位置する加熱用熱源２３によって、軸部３０ａに近い表面１２ａを十分な熱量によって加熱することができ、表面１２ａの温度の均一化を図ることができる。

ここで、本実施の形態の比較として、かかる均一化が不十分になる場合には、表面１２ａにおいて最低温度となる部分が最適温度になるまで加熱すると、最高温度となる部分が過加熱となる。このため、表面１２ａに局所的に高温となる部分が生じてしまい、成形品の外観ムラが生じる原因となる。この点、本実施の形態では、表面１２ａの温度の均一化が図られるので、表面１２ａでの温度差を小さくして局所的に高温となる部分が生じることを抑制でき、成形品の外観ムラを抑制することができる。

なお、ねじ部材３０の軸部３０ａは、表面１２ａの面内であって外周コーナー領域以外の領域とすればよく、符号３０ｂで示すように、外周コーナー領域以外となる外周に沿う領域に設けてもよい。また、符号３０ｃで示すように、表面１２ａの面内であって外周に沿う領域以外の領域、言い換えると、外周に沿う領域より内側であって面内中央領域より外側であってもよい。これらの場合においても、加熱用熱源２３のレイアウトを変更することによって、軸部３０ｂ、３０ｃにおける少なくとも３方向に隣接する位置に加熱用熱源２３を配置でき、軸部３０ｂ、３０ｃ周りの熱量を多くして表面１２ａの加熱温度の均一化を図ることができる。

キャビティ空間１２にて繰り返し成形を行うことによって表面１２ａに樹脂分解ガスの固化物や、溶融した樹脂などが付着し、堆積する。かかる付着物を除去するため、キャビティ空間１２を形成する部分、つまり、本実施の形態ではキャビティ表部材２１をアルカリ溶液等の薬液に漬ける処理が行われる。この処理では、キャビティ形成体２０からねじ部材３０を取り外した後、図４に示すように、キャビティ裏部材２２からキャビティ表部材２１を分離し、キャビティ表部材２１だけを薬液に漬ける。かかる分離した状態において、加熱用熱源２３は、凹部２６内に残ってキャビティ裏部材２２に組み込まれた状態が維持される。よって、キャビティ表部材２１を薬液に投入するにあたって、キャビティ表部材２１と加熱用熱源２３とを簡単に別体とすることができる。これにより、上述した従来構造のように洗浄のためにキャビティ形成体から加熱用熱源（ヒーター）を着脱する作業をなくすことができ、作業時間の短縮、労力の軽減を図って洗浄時におけるメンテナンス性を高めることができる。

本発明は上記実施の形態に限定されず種々変更して実施することが可能である。また、上記実施の形態で説明した数値、寸法、材質、方向については特に制限はない。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。

例えば、凸部２５の先端は、上述のように凹んだ形状に限られるものでなく、フラットな面によって形成する等、種々の変更が可能である。このとき、加熱用熱源２３の外周面形状に応じ、当該外周面に面接触するように凸部２５の先端断面形状を形成した方が、線接触の場合に比べて加熱用熱源２３から発する熱を凸部２５に効率よく伝播でき、また、凸部２５先端での温度差を抑制して耐久性向上を図ることができる。

また、固定部材としてねじ部材３０を用いた場合を説明したが、軸部３０ａによってキャビティ表部材２１とキャビティ裏部材２２とを相互に固定するものであれば、ボルト等の他の構成としてもよい。

また、図３に示した加熱用熱源２３のレイアウトは、図示例に限定されず、キャビティ空間１２の表面１２ａの形状等に応じて種々の変更が可能である。

１０ 金型（樹脂成形金型）
１２ キャビティ空間
１２ａ 表面
２０ キャビティ形成体
２１ キャビティ表部材
２２ キャビティ裏部材
２３ 加熱用熱源
２５ 凸部
２６ 凹部
３０ ねじ部材（固定部材）
３０ａ 軸部

Claims (3)

1. 樹脂成形品を成形するためのキャビティ空間を形成するキャビティ形成体を備えた樹脂成形金型であって、
   前記キャビティ形成体は、前記キャビティ空間の表面を形成するキャビティ表部材と、当該キャビティ表部材における前記キャビティ空間と反対側に対向配置されるキャビティ裏部材とを備え、
   前記キャビティ表部材における前記キャビティ裏部材に対向する面側に凸部が形成される一方、前記キャビティ裏部材には前記凸部を受容する凹部が形成され、
   前記凹部内に加熱用熱源が配置され、当該加熱用熱源は前記凸部の先端と前記凹部の底部とに挟み込まれた状態で当該凹部に収容されることを特徴とする樹脂成形金型。
2. 前記キャビティ表部材及び前記キャビティ裏部材は、当該キャビティ裏部材を貫通して前記キャビティ表部材に先端側が保持される軸部を備えた固定部材によって相互に固定され、
   前記固定部材の前記軸部は、前記キャビティ空間の表面を直交する方向から見たときに、当該キャビティ空間の表面の面内であり且つ当該キャビティ空間の表面の外周に沿う領域以外の領域に設けられることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形金型。
3. 前記固定部材の前記軸部は、前記キャビティ空間の表面を直交する方向から見たときに、当該表面の面内中央付近の領域に設けられることを特徴とする請求項２に記載の樹脂成形金型。

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