JP6664476B2

JP6664476B2 - 射出圧縮成形金型および射出圧縮成形方法

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Publication number: JP6664476B2
Application number: JP2018522406A
Authority: JP
Inventors: 祐貴若林; 芳典金藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-06-08
Filing date: 2017-05-23
Publication date: 2020-03-13
Anticipated expiration: 2037-05-23
Also published as: JPWO2017212907A1; US20200001510A1; WO2017212907A1; CN109195766A

Description

この発明は、射出圧縮成形金型および射出圧縮成形方法の改良に関する。

従来の射出圧縮成形金型としての射出成形用金型として、少なくとも２つの金型が組み合わされて、金型間に金型キャビティが形成される射出成形用金型であって、射出成形する樹脂成形品の製品容積より大きな容積の最大金型キャビティ状態と、製品容積から、型締力による樹脂成形品の圧縮弾性変形容積を差し引いた容積未満の最小金型キャビティ状態と、が形成可能で、金型キャビティ内に射出充填させた溶融樹脂を内包する状態で、少なくとも１つの金型の型開閉動作により、最大金型キャビティ状態及び最小金型キャビティ状態の一方の状態から他方の状態へと、金型キャビティの容積の拡張及び縮小が可能とされ、金型キャビティ内の溶融樹脂の冷却固化が完了するまで、型締力を、金型キャビティ内の溶融樹脂に略均等に付与させることができる射出成形用金型が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、金型の入れ子を、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に分割して構成し、入れ子表部材に、キャビティ表面の近傍部位を通過する溝を、入れ子表部材の裏面側からキャビティ表面に向かって形成し、溝に電熱ヒータを収容し、溝を入れ子裏部材で閉塞して、電熱ヒータを溝の最深部に定置するとともに、電熱ヒータを複数系統に分けて設置し、各系統の電熱ヒータを個別に通電制御して加熱ゾーンごとに異なる温度制御を行なうコントローラー部を具備する従来の射出圧縮成形用金型としての合成樹脂成形用金型が知られている（例えば、特許文献２参照）。

さらに、第１金型に形成されたキャビティ面及び第２金型に形成されたコア面の型合の際に成形物を形成し、第１金型及び第２金型の分離の際に成形物を取り出す金型装置であって、キャビティ面の上方に複数配列され、第１金型の加熱の際に電源が印加されるヒータ、及びヒータの上方に複数配列され、第１金型の冷却の際に冷却水が注入される冷却水孔を含み、冷却水孔のそれぞれは、キャビティ面に対して互いに隣接した二つのヒータの間に位置することにより、キャビティ面に対して冷却水孔及びヒータが交互に配置される従来の射出圧縮成形用金型としての金型装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。

特開２０１４−１５１４４９号公報特開２０１０−２６４７０３号公報特開２０１０−０９４９９８号公報

従来の射出圧縮成形金型は以上のように構成され、型締力を金型キャビティ内の溶融樹脂に略均等に付与させる射出成形用金型においては、溶融樹脂の流動性が高い間は、キャビティ内の溶融樹脂に均等に型締力を与えることができるため転写を良好に行うことができ、かつ反り変形を抑制できるが、溶融樹脂の流動性が低下すれば、溶融樹脂の冷却状態が不均等になり、固化収縮時の樹脂内残留応力に起因する反りやひけ等の変形により均等に型締力を与えることが困難な場合がある。

一方、入れ子表部材にキャビティ表面の近傍部位を通過する溝を、入れ子表部材の裏面側からキャビティ表面に向かって形成し、溝に電熱ヒータを収容し、溝を入れ子裏部材で閉塞する合成樹脂成形用金型においては、溝の最深部に電熱ヒータを密着状態に定置して保持することによって、キャビティ表面のあらゆる部位において同等の伝熱距離が設定されるため、温度上昇のムラなく所要温度まで急速に均一加熱することができることが期待されるが、冷却時間が長くなり成形サイクル時間を短縮するのに限界がある。また、キャビティ面に対して冷却水孔及びヒータが交互に配置される金型装置においては、冷却時にヒータ加熱の余熱を適切かつ迅速に除去できないおそれがある。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、迅速かつ適切に加熱および冷却できる射出圧縮成形金型を得ること、および成形サイクル時間を短縮できかつ転写を良好に行うことのできる射出圧縮成形方法を提供することを目的とする。

この発明に係る射出圧縮成形金型においては、
第１金型と第２金型とを有し、前記第１金型と前記第２金型とが所定方向に対向配置されるとともに少なくとも前記第２金型が前記第１金型に対して前記所定方向に移動可能にされた射出圧縮成形金型であって、
前記第１金型は、第１入子部材と第１支持部材とを有し、
前記第１入子部材は、第１面形成部と第１冷媒通路と第１ヒータとを有し、
前記第１冷媒通路は、前記第１面形成部を冷却するための冷媒が供給されるものであり、前記第１ヒータは、前記第１面形成部を加熱するためのものであり、
前記第１冷媒通路が、前記第１面形成部と前記第１ヒータとの間に設けられたものであり、
前記第１支持部材は、前記第１入子部材を固定支持するものであり、
前記第２金型は、第２入子部材と周回部材と第２支持部材とを有し、
前記第２入子部材は、第２面形成部と第２冷媒通路と第２ヒータとを有し、
前記第２冷媒通路は、前記第２面形成部を冷却するための冷媒が供給されるものであり、前記第２ヒータは、前記第２面形成部を加熱するためのものであり、
前記第２冷媒通路が、前記第２面形成部と前記第２ヒータとの間に設けられたものであり、
前記周回部材は、前記第２入子部材を前記所定方向と直交する方向に周回するとともに前記第２入子部材と前記所定方向に摺動可能に設けられたものであり、
前記第２支持部材は、前記第２入子部材を固定支持するものであり、
前記第１入子部材と前記第２入子部材とは、前記第１面形成部と前記第２面形成部とが前記所定方向に対向するようにして配置され、前記第１面形成部と前記周回部材と前記第２面形成部とにより樹脂成形品を成形するための樹脂が射出充填されるキャビティが形成されるものであって、前記キャビティの容積を、前記第２入子部材を前記所定方向に駆動することにより前記樹脂成形品の製品容積よりも大きな容積の第１キャビティ状態から、少なくとも前記第１入子部材および第２入子部材の熱収縮変形容積を該第１キャビティ状態から差し引いた容積であって前記製品容積以上の第２キャビティ状態まで、多段で収縮させることが可能にされたものである。

この発明に係る射出圧縮成形方法においては、前記射出圧縮成形金型を用いる射出圧縮成形方法であって、
前記第１入子部材および前記第２入子部材を前記第１ヒータおよび前記第２ヒータにより加熱する加熱工程と、
前記第２金型を前記所定方向に駆動することにより前記キャビティの容積を前記第１キャビティ状態にする第１状態設定工程と、
前記キャビティに溶融樹脂を射出充填する充填工程と、
前記射出充填の途中または充填された後に、前記第２金型を前記所定方向に駆動することにより前記キャビティに充填された前記溶融樹脂を加圧する第１圧縮工程と、
前記第１冷媒通路および前記第２冷媒通路に冷媒を供給して前記充填された樹脂を冷却する冷却工程と、
前記冷却工程の途中において、前記キャビティの容積を前記第２キャビティ状態にする第２圧縮工程と、
を有するものである。

この発明に係る射出圧縮成形金型によれば、迅速かつ適切に加熱および冷却できる射出圧縮成形金型を得ることができる。

この発明に係る射出圧縮成形方法によれば、成形サイクル時間を短縮できかつ転写を良好に行うことのできる射出圧縮成形方法を提供することができる。

この発明の実施の形態１である射出圧縮成形金型の構成を示す断面図である。実施の形態１における射出圧縮成形方法の工程を示すフローチャートである。実施の形態１における射出圧縮成形工程における射出圧縮成形金型の状態を示す断面図である。実施の形態１における射出圧縮成形工程における射出圧縮成形金型の状態を示す断面図である。実施の形態１における射出圧縮成形工程における射出圧縮成形金型の状態を示す断面図である。実施の形態２である射出圧縮成形金型の構成を示す断面図である。実施の形態３である射出圧縮成形金型の構成を示す断面図である。実施の形態４である射出圧縮成形金型の構成を示す断面図である。実施の形態５である射出圧縮成形金型の構成を示す断面図である。実施の形態６である射出圧縮成形金型の構成を示す断面図である。

実施の形態１．
図１〜図５は、この発明を実施するための実施の形態１を示すものであり、図１は本発明を実施するための実施の形態１である射出圧縮成形金型の構成を示す断面図であり、型締されキャビティの容積が縮小された状態を示す。図２は射出圧縮成形方法の工程を示すフローチャート、図３〜図５は射出圧縮成形工程における射出圧縮成形金型の状態を示す断面図である。図１において、射出圧縮成形金型１００は第１金型としての固定金型１０と第２金型としての可動金型２０を有する。固定金型１０は、固定側金型部材１１、第１支持部材としての固定側支持部材１２、固定側入子部材１３、ヒータ１４、樹脂注入孔１９を有する。

固定側入子部材１３は、図１の左方向から見たとき長方形の形状を有しており、図１における左側に表面が平らな第１面形成部としての固定側面形成部１３ａおよびそ内部に断面円形の冷却水通路１３ｂを有する。冷却水通路１３ｂは、溶融樹脂を均一かつ急速に冷却できるよう複数配置されている。冷却水通路１３ｂは、例えばフォトエッチングで製作された金属板を複数枚重ねて拡散接合して固定側入子部材１３を形成することにより形成される。ヒータ１４は、固定側入子部材１３の固定側面形成部１３ａと反対側の面に設けられている。すなわち、固定側面形成部１３ａとヒータ１４との間に冷却水通路１３ｂが位置するようにされている。固定側入子部材１３はヒータ１４を挟む形で固定側支持部材１２に固定され、固定側支持部材１２は固定側金型部材１１に固定されている。また、固定側金型部材１１、固定側支持部材１２、および後述の周回部材２７に、後述のキャビティ３０と連通する樹脂注入孔１９が形成されている。

可動金型２０は、可動側金型部材２１、可動側支持部材２２、可動側入子部材２３、ヒータ２４、中間部材２６、周回部材２７、コイルばね２８を有する。可動側入子部材２３は、図１の右方向から見たとき長方形の形状を有しており、右側に表面が平らな第２面形成部としての可動側面形成部２３ａを有し、内部には断面円形の複数の冷却水通路２３ｂを有する。冷却水通路２３ｂは、溶融樹脂を均一かつ急速に冷却できるよう複数配置されている。ヒータ２４は、可動側入子部材２３の可動側面形成部２３ａと反対側の面に設けられている。すなわち、可動側面形成部２３ａとヒータ２４との間に冷却水通路２３ｂが位置するように配置されている。冷却水通路２３ｂは、例えばフォトエッチングで製作された金属板を複数枚重ねて拡散接合して可動側入子部材２３を形成することにより形成される。

可動側入子部材２３はヒータ２４を挟む形で可動側支持部材２２に固定され、可動側支持部材２２は可動側金型部材２１に固定されており、これら４者は一体にされている。中間部材２６は、図１の左方向から見たとき四角形の枠形に形成されており、その内側に周回部材２７が固定されている。周回部材２７は、可動金型２０が駆動される方向である所定方向と直交する方向に可動側入子部材２３および可動側支持部材２２を周回して設けられている。周回部材２７は可動側支持部材２２に固定支持された可動側入子部材２３に摺動可能に支持され、かつ可動側入子部材２３との間隙は、両者が前記所定方向に摺動可能に、かつ後述するキャビティ３０に樹脂圧縮成形時に充填された樹脂が漏れない程度の所定の僅かな間隙が設けられている。可動側金型部材２１と中間部材２６との間に、コイルばね２８が４箇所（図１の断面図では、２箇所が図示されている）設けられている。

固定金型１０は、射出成形機の固定盤（図示せず）に取付けられている。可動金型２０は射出成形機の可動盤（図示せず）に取り付けられている。そして、固定側入子部材１３に形成された固定側面形成部１３ａと可動側入子部材２３に形成された可動側面形成部２３ａとが所定方向である図１の左右方向に対向するようにして配置され、射出成形機の開閉動作により、可動盤および可動金型２０が図１の左右方向に前後進するように構成されている。また、固定金型１０の固定側支持部材１２に可動金型２０の中間部材２６を当接させることで、固定側面形成部１３ａ、可動側面形成部２３ａおよび周回部材２７にて図１における左右方向寸法が小さい直方体状のキャビティ３０が形成される。このキャビティ３０には、射出成形機のノズル（図示せず）から樹脂注入孔１９を介して溶融樹脂が射出充填されるようになっている。

この実施の形態においては、固定側面形成部１３ａおよび可動側面形成部２３ａの冷却および加熱性能の向上のために、冷却水通路１３ｂおよびヒータ１４並びに冷却水通路２３ｂおよびヒータ２４を特徴的な構造に配置している。すなわち、固定側入子部材１３および可動側入子部材２３を急速かつ均一に冷却するために、固定側入子部材１３および可動側入子部材２３の内部に、複数の第１冷媒通路としての冷却水通路１３ｂおよび第２冷媒通路としての冷却水通路２３ｂがそれぞれ設けられている。また、固定側入子部材１３および可動側入子部材２３を急速かつ均一に加熱するために、固定側入子部材１３の固定側面形成部１３ａと反対側の面にヒータ１４が、可動側入子部材２３の可動側面形成部２３ａと反対側の面にヒータ２４が設置されている。なお、図示していないが、冷却水通路１３ｂおよび冷却水通路２３ｂに冷媒としての冷却水を供給する冷却ユニットが設けられるとともに、冷却水通路１３ｂおよび冷却水通路２３ｂの中へ圧縮空気を供給して冷却水を排出するためのエアユニット（図示せず）が設けられている。また、ヒータ１４およびヒータ２４に加熱用電力を供給する電源ユニット（図示せず）が設けられている。

このような構成によれば、ヒータ１４およびヒータ２４を用いて固定側面形成部１３ａおよび可動側面形成部２３ａを急速加熱するため、成形に使用される樹脂のガラス転移温度や結晶化温度以上に固定側面形成部１３ａおよび可動側面形成部２３ａの温度を均一に加熱した状態で溶融樹脂をキャビティ３０に射出充填することが可能となる。また、冷却水通路１３ｂおよび冷却水通路２３ｂへ冷却水を供給することにより、固定側面形成部１３ａおよび可動側面形成部２３ａの加熱時の余熱による固定側面形成部１３ａおよび可動側面形成部２３ａの温度の不均等を抑制することができ、固定側面形成部１３ａおよび可動側面形成部２３ａの温度を均一かつ急速に下げることが可能となる。すなわち、溶融樹脂を均一かつ短時間に冷却固化させることができる。これらの作用効果により、溶融樹脂の流動性が高まることで転写を良好に行うことができるとともに、溶融樹脂の固化収縮時の樹脂内残留応力に起因する、反りやひけ等を抑制し、成形サイクル時間を従来のものよりも短縮することができる。

次に、このような射出圧縮成形金型１００を用いて射出圧縮成形を行う方法を、図２のフローチャートにより説明する。以下に説明する製造方法は、溶融樹脂を射出する前に圧縮量を見込んでキャビティ３０の容積を拡大しておき、射出充填後適切なタイミングで油圧シリンダにより可動側入子部材２３を右方へ移動（前進）させて、キャビティ３０に充填された樹脂を加圧および圧縮する方法である。まず、固定側入子部材１３および可動側入子部材２３をヒータ１４およびヒータ２４に通電し加熱しながら、金型を図３に示す初期状態にセットする（加熱工程および第１状態設定工程、ステップＳ１）。この金型の初期状態においては、可動金型２０の可動側金型部材２１と中間部材２６との距離を所定の間隙寸法α１の状態に設定する、すなわち、キャビティ３０の容積を、射出成形する樹脂成形品の製品容積（仕上がり容積）によりも大きい容積の状態に設定する。このとき、可動側入子部材２３の可動側面形成部２３ａと固定側入子部材１３の固定側面形成部１３ａとは、所定の間隙寸法（距離）α２を有する状態で対向している。この状態においては、中間部材２６がコイルばね２８により図３における右方へ押圧され固定側支持部材１２に当接し、中間部材２６に固定支持された周回部材２７も中間部材２６とともに移動し固定側支持部材１２に当接した状態にある。

ステップＳ２において、固定側入子部材１３および可動側入子部材２３の温度が所定の温度に達していなければ、所定の温度に達するまで待つ。ステップＳ２おいて、固定側入子部材１３および可動側入子部材２３の温度が所定の温度に達すれば（達していれば）、溶融樹脂を樹脂注入孔１９を介してキャビティ３０に所定の圧力で射出充填する（充填工程、ステップＳ３）。この状態においては、樹脂が射出注型され、キャビティ３０内は一定の圧力が加わった保圧状態にあり、この保圧状態で、冷却水通路１３ｂおよび冷却水通路２３ｂに冷却水を供給し、固定側面形成部１３ａおよび可動側面形成部２３ａの冷却を開始する（冷却工程、ステップＳ４）。これによりキャビティ３０内の溶融樹脂の冷却固化を促進する。なお、可動側支持部材２２および可動側入子部材２３は、周回部材２７の内周部と図３の左右方向に摺動可能にされており、かつ固定側面形成部１３ａ、可動側面形成部２３ａおよび周回部材２７にて形成されるキャビティ３０は、注入充填された樹脂が漏れないように封止性能が確保されている。

射出充填の途中、あるいは充填された後の適当なタイミングで可動側金型部材２１を図３の右方へ所定の力で駆動し、可動側金型部材２１と中間部材２６との間隙寸法をα１からβ１に縮小させ、図４に示される状態にする（第１圧縮工程、ステップＳ５）。このとき、可動側面形成部２３ａが固定側面形成部１３ａと所定の間隙寸法β２を有する状態で対向する。可動側金型部材２１の駆動（押圧）は、例えば図示しない油圧シリンダに所定の圧力の油を供給することにより行う。間隙寸法β１はその後のキャビティ３０内の樹脂の熱収縮による容積減少分および固定側入子部材１３および可動側入子部材２３の温度降下にともなう図４の左右方向の寸法減少分を充分に補うことができる寸法にされている。なお、冷却工程（ステップＳ４）の開始が第１圧縮工程（ステップＳ５）の開始よりも後あるいは同時になってもよい。

その後、冷却工程において、溶融樹脂の冷却固化する前にさらに型締力を与える（可動側金型部材２１を右方へ駆動する）ことによりキャビティ３０の容積を、樹脂成形品Ｗの最終的な容積から、射出充填された樹脂の熱収縮による体積減少分、充填された樹脂の圧縮にともなう弾性変形による体積減少分、固定側入子部材１３および可動側入子部材２３の熱収縮による寸法減少分を差し引いた（補う）分縮小させ、可動側入子部材２３が固定側入子部材１３と僅かな間隙（図５では図示を省略している）を有する状態まで可動側入子部材２３を移動させ図５に示す状態にする（第２圧縮工程、ステップＳ６）。図５において、可動側金型部材２１と中間部材２６との間隙寸法はほぼ零となっている。溶融樹脂の冷却固化が完了する頃、冷却水通路１３ｂおよび冷却水通路２３ｂへの冷却水の供給を停止し、冷却水通路１３ｂおよび冷却水通路２３ｂに圧縮空気を注入して冷却水通路１３ｂおよび冷却水通路２３ｂ内に残留する冷却水を除去する、すなわち気体を吹き込むことにより排出する（冷媒排出工程、ステップＳ７）。これにより、冷却工程が完了する。冷却工程が完了した状態においては、図５に示すように可動側金型部材２１と中間部材２６との間隙寸法がほぼ零となる位置まで可動側金型部材２１が移動し、キャビティ３０内の樹脂成形品Ｗが圧縮され弾性変形して体積が減少した状態になっている。この状態では、キャビティ３０の容積は樹脂成形品の製品の容積から前記弾性変形分を差し引いた容積になっている。なお、厳密にはその後の温度降下により樹脂の種類によっては若干寸法が縮小する場合もある。その後、固定金型１０と可動金型２０を分離し樹脂成形品Ｗを離型して取り出す（ステップＳ８）。樹脂成形品Ｗは、長方形の板状の形状を有している。

樹脂成形品Ｗが取り出された後、ステップＳ９において製造が終了でなければ、可動側入子部材２３は直ちに図３の初期状態に戻るべき移動を開始するが、この戻る動作の開始と同時かあるいは若干遅らせて、すなわち、可動側入子部材２３の移動と重なるようにして固定側入子部材１３および可動側入子部材２３を加熱しながら（ステップＳ１０）、図３の初期状態であるステップＳ１へ戻り、ステップＳ１以下のステップを繰り返す。なお、固定側面形成部１３ａおよび可動側面形成部２３ａの加熱の開始は樹脂成形品Ｗの取出し開始と同時に行ってもよい。そして、少なくとも、可動側入子部材２３がステップＳ１の初期状態に戻るまでに加熱を開始すると、一層サイクル時間を短縮できる。

このような構成および製造方法によれば、ヒータ１４およびヒータ２４を用いて固定側面形成部１３ａおよび可動側面形成部２３ａを急速加熱するので、かつ可動側入子部材２３が図３の初期状態に戻る迄の間に加熱を開始すると、すなわち第１状態設定工程と重なるように加熱を行うので、成形のサイクル時間を短縮できる。また、射出成形に使用される樹脂のガラス転移温度や結晶化温度以上に加熱でき、固定側面形成部１３ａおよび可動側面形成部２３ａを短時間に迅速かつ適切に温度分布が均一化された状態に加熱した状態で、溶融樹脂をキャビティ３０に射出充填することが可能となる。従って、キャビティ３０内に充填された溶融樹脂の流動性が高まるので、従来のものより微細な転写をより良好に行うことができる。また、ヒータ１４と固定側面形成部１３ａとの間に冷却水通路１３ｂを設け、ヒータ２４と可動側面形成部２３ａとの間に冷却水通路２３ｂを設けているので、固定側面形成部１３ａおよび可動側面形成部２３ａの加熱時の余熱の影響を軽減することができる。

さらに、キャビティ３０に樹脂を射出充填後ただちに冷却水通路１３ｂおよび冷却水通路２３ｂへ冷却水を供給することにより、固定側面形成部１３ａおよび可動側面形成部２３ａの加熱時の余熱の影響を受けるのを軽減するとともに余熱をすみやかに除去することができ、固定側面形成部１３ａおよび可動側面形成部２３ａを温度むらが少ない適切な状態に迅速に下げることが可能となる。固定側面形成部１３ａおよび可動側面形成部２３ａを迅速に温度むらが少ない適切な状態に冷却することにより、キャビティ３０内の溶融樹脂を均一かつ短時間に冷却固化させることができる。また、溶融樹脂が冷却され固化するまで一定の圧力に保持されるので、溶融樹脂の固化収縮時の樹脂内残留応力に起因する、反りやひけ等を抑制できる。また、これらにより、射出成形のサイクル時間も短縮できる。

成形サイクルの射出充填工程から冷却工程までに至るまでの間に、キャビティ３０は、射出成形する樹脂成形品の製品容積より大きい容積の第１キャビティ状態から、少なくともキャビティ３０に充填された樹脂が冷却収縮して樹脂成形品Ｗの状態になるまでの熱収縮にともなう容積の減少分と、固定側入子部材１３および可動側入子部材２３の温度変化にともなう容積の減少分とを差し引いた容積の第２キャビティ状態まで多段で変化させ、温度変化に追随して可動側入子部材２３を図３における右方に駆動しキャビティ３０内の樹脂成形品Ｗを加圧することができるようにされている。すなわち、成形サイクルの射出充填から冷却完了までに至るキャビティ３０の容積の圧縮を多段で行う特徴を有するものである。なお、この実施の形態においては、キャビティ３０内に充填された樹脂が加圧されて弾性変形する分も含んでキャビティ３０の容積を圧縮する例を示したが、弾性変形分を必ずしも考慮する必要がない場合もある。

このような構成によれば、固定側面形成部１３ａおよび可動側面形成部２３ａの温度をガラス転移温度以上にした状態で射出充填するので、キャビティ３０に充填される樹脂の流動性が確保され、溶融樹脂を高速充填することが可能となる。また、溶融樹脂の冷却固化が完了するまでの間、冷却水を冷却水通路１３ｂおよび冷却水通路２３ｂに通水して冷却することにより、固定側面形成部１３ａおよび可動側面形成部２３ａをヒータ１４およびヒータ２４により加熱したときの余熱による固定側面形成部１３ａおよび可動側面形成部２３ａの温度の不均等を抑制し、固定側面形成部１３ａおよび可動側面形成部２３ａをより均一に冷却できる。

また、キャビティ３０に射出充填された樹脂が固化するまでの間に、可動側入子部材２３を固定側入子部材１３の方へ移動させ、キャビティ３０の容積を樹脂の充填直後の容積からさらに縮小させることで、すなわち前記第１圧縮工程（ステップＳ５）および第２圧縮工程（ステップＳ６）の２段圧縮工程を設けたので、固定側入子部材１３と可動側入子部材２３の熱収縮変形による溶融樹脂（樹脂成形品Ｗ）と固定側面形成部１３ａおよび可動側面形成部２３ａとの間に発生する可能性のある隙間を小さくでき、あるいは両者の接触面積を確保でき、溶融樹脂を均一に急速冷却できる。また、固定側入子部材１３および可動側入子部材２３の冷却収縮にともなう固定側支持部材１２、固定側入子部材１３、可動側入子部材２３、周回部材２７の相互間から樹脂が漏洩することを防止できるので、可動側金型部材２１に型締力を与えることによりキャビティ３０内の溶融樹脂（樹脂成形品Ｗ）を確実に加圧することが可能となる。このため、溶融樹脂の固化収縮時の樹脂成形品Ｗ内の残留応力に起因する、反りやひけ等を従来のものより抑制でき、成形サイクル時間についてもさらに短縮させることができる。

以上のように、この実施の形態によれば、金型を迅速かつ適切に加熱および冷却できる。従って、従来のものより成形サイクル時間を短縮し、かつ微細な転写を良好に行うことができ、かつ樹脂成形品Ｗの反りやひけ等の変形が抑制されるので、樹脂成形品の品質を向上させることができる。

実施の形態２．
図６は、実施の形態２である射出圧縮成形金型の構成を示す断面図である。図６において、射出圧縮成形金型２００は第２金型としての可動金型２２０を有する。可動金型２２０は、周回部材２２７と、ばね２２１とを有する。周回部材２２７は、切欠部２２７ａ、摺動部材２２７ｂを有する。直方体状の可動側入子部材２３を周回して設けられた角形の周回部材２２７の一辺（図６の下方側の辺）に切欠部２２７ａを設けて、摺動部材２２７ｂと、ばね２２１とを収容している。摺動部材２２７ｂは、ばね２２１により可動側入子部材２３の下方の面に所定の力で押圧され当接している。そして、可動側入子部材２３は、可動側入子部材２３を周回して設けられた摺動部材２２７ｂを含む周回部材２２７と図６における左右方向に円滑に摺動することが可能であり、かつ可動側入子部材２３並びに摺動部材２２７ｂを含む周回部材２２７および固定側入子部材１３により形成されるキャビティ２３０は、充填された樹脂が加圧時に漏れない充分な封止性能を有するようにされている。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。また、このような射出圧縮成形金型２００を用いて、樹脂成形品を製造する製造方法は、実施の形態１におけるのと同様である。

なお、摺動部材２２７ｂと、ばね２２１とを、周回部材２２７のもう一つの辺（図６の紙面と平行な辺）にも設けて、可動側入子部材２３を図６の左右および上下方向に押圧するようにすることもできる。また、ばね２２１の代わりに、エアシリンダ、油圧シリンダ、アクチュエータ等を用いることもできる。エアシリンダまたは油圧シリンダまたはアクチュエータ等においては、可動側入子部材２３の移動と連動させて、摺動部材２２７ｂの駆動を制御することが好ましい。

このような構成によれば、成形サイクルにおいて、可動側入子部材２３の熱膨張収縮変形による可動側入子部材２３と、周回部材２２７との齧りや隙間の発生をより容易に防ぐことができる。また、キャビティ２３０を圧縮させた時に、溶融樹脂に型締力を与えても樹脂が漏れるおそれがなく、可動側入子部材２３と周回部材２２７との間に溶融樹脂が流れることによる樹脂成形品のバリや反りを発生させることなく樹脂成形品を製造できる。

実施の形態３．
図７は、実施の形態３である射出圧縮成形金型の構成を示す断面図である。図７において、射出圧縮成形金型３００は第１金型としての固定金型３１０および第２金型としての可動金型３２０を有する。固定金型３１０は、図１における固定側支持部材１２の代わりに断熱素材で形成された第１支持部材としての固定側支持部材３１２を有する。可動金型３２０は、図１における周回部材２７および可動側支持部材２２の代わりに断熱素材で形成された周回部材３２７および第２支持部材としての可動側支持部材３２２を有する。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。また、このような射出圧縮成形金型３００を用いて、樹脂成形品を製造する製造方法は、実施の形態１におけるのと同様である。

このような構成によれば、固定側面形成部１３ａおよび可動側面形成部２３ａのヒータ１４およびヒータ２４による加熱および冷却水通路１３ｂおよび冷却水通路２３ｂへの冷却水を供給することによる固定側面形成部１３ａおよび可動側面形成部２３ａの冷却を効率的に行うことが可能となる。このため、従来のものよりも成形サイクル時間をさらに短縮させることが可能となる。なお、図１における固定側支持部材１２、周回部材２７および可動側支持部材２２を、固定側支持部材３１２、周回部材３２７および可動側支持部材３２２に全部置き換えなくても、これらのうちの幾つかを置き換えた場合であってもそれに応じた断熱の効果を奏する。

実施の形態４．
図８は、実施の形態４である射出圧縮成形金型の構成を示す断面図である。図８において、射出圧縮成形金型４００は第１金型としての固定金型４１０および第２金型としての可動金型４２０を有する。固定金型４１０は、断熱部材４１１および第１支持部材としての固定側支持部材４１２を有する。可動金型４２０は、第２支持部材としての可動側支持部材４２２、断熱部材４２４、断熱部材４２５、周回部材４２７を有する。固定側入子部材１３と固定側支持部材４１２との間に断熱素材で形成された断熱部材４１１が設けられている。可動側入子部材２３と可動側支持部材４２２との間に断熱素材で形成された断熱部材４２４が、可動側入子部材２３と周回部材４２７との間に断熱素材で形成された断熱部材４２５が設けられている。なお、固定側支持部材４１２は、断熱部材４１１の厚み分だけ薄肉にされているが図１における固定側支持部材１２と同様のものである。可動側支持部材４２２および周回部材４２７は、断熱部材４２４および断熱部材４２５の厚み分だけ薄肉にされているが、図１における可動側支持部材２２および周回部材２７と同様のものである。この場合、例えば可動入子部材２３が断熱部材４２５と摺動するようにする。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。また、このような射出圧縮成形金型４００を用いて、樹脂成形品を製造する製造方法は、実施の形態１におけるのと同様である。

このような構成によれば、固定側面形成部１３ａおよび可動側面形成部２３ａのヒータ１４およびヒータ２４による加熱および冷却水通路１３ｂおよび冷却水通路２３ｂへの冷却水を供給することによる固定側面形成部１３ａおよび可動側面形成部２３ａの冷却を効率的に行うことが可能となる。このため、従来のものよりも成形サイクル時間をさらに短縮させることが可能となる。なお、断熱部材４１１、断熱部材４２４、断熱部材４２５を全て設けなくても、これらのうちの幾つかを設けた場合であってもそれに応じた断熱の効果を奏する。

実施の形態５．
図９は、実施の形態５である射出圧縮成形金型の構成を示す断面図である。図９において、射出圧縮成形金型５００は第１金型としての固定金型３１０および第２金型としての可動金型５２０を有する。固定金型３１０は、図７における固定金型３１０と同様のものである。可動金型５２０は、図６における可動側支持部材２２、周回部材２２７の代わりに、断熱素材で形成された可動側支持部材３２２、周回部材５２７を有する。周回部材５２７は、切欠部５２７ａに設けられた断熱素材で形成された摺動部材５２７ｂを有する。その他の構成については、図６に示した実施の形態２と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。また、このような射出圧縮成形金型５００を用いて、樹脂成形品を製造する製造方法は、実施の形態１におけるのと同様である。

このような構成によれば、固定側面形成部１３ａおよび可動側面形成部２３ａのヒータ１４による加熱および冷却水通路１３ｂへの冷却水を供給することによる固定側面形成部１３ａおよび可動側面形成部２３ａの冷却を効率的に行うことが可能となる。このため、従来のものよりも成形サイクル時間をさらに短縮させることが可能となる。

実施の形態６．
図１０は、実施の形態６である射出圧縮成形金型の構成を示す断面図である。図１０において、射出圧縮成形金型６００は、第１金型としての固定金型６１０および第２金型としての可動金型６２０を有する。固定金型６１０は、第１入子部材としての固定側入子部材６１３を有する。可動金型６２０は、第２入子部材としての可動側入子部材６２３を有する。固定側入子部材６１３は、第１面形成部としての固定側面形成部６１３ａおよび第１冷媒通路としての冷却水通路６１３ｂを有する。可動側入子部材６２３は、第２面形成部としての可動側面形成部６２３ａおよび第２冷媒通路としての冷却水通路６２３ｂを有する。固定側面形成部６１３ａおよび可動側面形成部６２３ａはそれぞれの面が湾曲面にされており、対向配置されて周回部材２７とともにキャビティ６３０を形成している。

この実施の形態においては、断面が弓状に湾曲した板状の樹脂成形品が製造されるようになっている。湾曲形状の樹脂成形品や、部分により厚みが異なる樹脂成形品において、溶融樹脂を均一に冷却できるよう、固定側面形成部６１３ａおよび可動側面形成部６２３ａの湾曲形状に沿った３次元形状の冷却水通路６１３ｂおよび冷却水通路６２３ｂを用いることが好ましい。樹脂成形品の形状に沿い冷却水通路６１３ｂおよび冷却水通路６２３ｂを複数設置することで均一に冷却することを可能とする。また、このような射出圧縮成形金型６００を用いて、樹脂成形品を製造する製造方法は、実施の形態１におけるのと同様である。

以上の各実施の形態において、冷却水通路１３ｂおよび冷却水通路２３ｂは、切削加工、研削加工、放電加工などにより例えば蛇管状の溝状部を形成し、これに板状部材を被せて蓋をした状態にして、両者をろう付け等により接合してもよい。また。蛇管を埋め込み鋳造してもよい。ヒータ１４やヒータ２４についても、埋め込み鋳造等により設けてもよい。

また、冷却水通路１３ｂおよび冷却水通路１３ｂに供給される冷媒が水である場合について説明したが、水に限られるものではなく、油や空気その他のものを使用しても同様の効果を奏する。また、固定側入子部材１３および可動側入子部材２３に温度センサを設けて、冷却水の流量および通水時間の制御、並びにヒータ１４およびヒータ２４へ供給する電力および通電時間の制御を行うことにより、固定側入子部材１３および可動側入子部材２３の温度を制御することもできる。また、コイルばね２８や、ばね２２１の代わりにエアシリンダ、油圧シリンダ、アクチュエータ等によりキャビティの容積の拡大および縮小を行うようにしてもよい。

また、例えば図１の実施の形態１において、可動側金型部材２１と中間部材２６との距離、すなわち可動側面形成部２３ａと固定側面形成部１３ａとの間隙を確認する距離センサや位置センサを設け、可動側金型部材２１と中間部材２６との間隙寸法α１やβ１を調整することで、キャビティ３０の容積の拡大および縮小の調整を行ってもよい。可動側金型部材２１の駆動手段として、油圧シリンダの代わりに圧縮空気で駆動されるエアシリンダ、アクチュエータ等を用いて、キャビティ３０の容積の制御およびキャビティ３０内の圧力の制御を行うことも可能である。

また、射出充填工程の開始後から溶融樹脂の冷却固化が完了するまでに至るキャビティ圧縮工程は上述のような第１圧縮工程（ステップＳ５（図２））および第２圧縮工程（ステップＳ６（図２））の２段圧縮ではなく、３段以上に分けて圧縮させてもよい。また、第１金型の代わり可動金型を用いてもよい。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、上述した各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変更、省略したりすることが可能である。

Claims

第１金型と第２金型とを有し、前記第１金型と前記第２金型とが所定方向に対向配置されるとともに少なくとも前記第２金型が前記第１金型に対して前記所定方向に移動可能にされた射出圧縮成形金型であって、
前記第１金型は、第１入子部材と第１支持部材とを有し、
前記第１入子部材は、第１面形成部と第１冷媒通路と第１ヒータとを有し、
前記第１冷媒通路は、前記第１面形成部を冷却するための冷媒が供給されるものであり、前記第１ヒータは、前記第１面形成部を加熱するためのものであり、
前記第１冷媒通路が、前記第１面形成部と前記第１ヒータとの間に設けられたものであり、
前記第１支持部材は、前記第１入子部材を固定支持するものであり、
前記第２金型は、第２入子部材と周回部材と第２支持部材とを有し、
前記第２入子部材は、第２面形成部と第２冷媒通路と第２ヒータとを有し、
前記第２冷媒通路は、前記第２面形成部を冷却するための冷媒が供給されるものであり、前記第２ヒータは、前記第２面形成部を加熱するためのものであり、
前記第２冷媒通路が、前記第２面形成部と前記第２ヒータとの間に設けられたものであり、
前記周回部材は、前記第２入子部材を前記所定方向と直交する方向に周回するとともに前記第２入子部材と前記所定方向に摺動可能に設けられたものであり、
前記第２支持部材は、前記第２入子部材を固定支持するものであり、
前記第１入子部材と前記第２入子部材とは、前記第１面形成部と前記第２面形成部とが前記所定方向に対向するようにして配置され、前記第１面形成部と前記周回部材と前記第２面形成部とにより樹脂成形品を成形するための樹脂が射出充填されるキャビティが形成されるものであって、前記キャビティの容積を、前記第２入子部材を前記所定方向に駆動することにより前記樹脂成形品の製品容積よりも大きな容積の第１キャビティ状態から、少なくとも前記第１入子部材および第２入子部材の熱収縮変形容積を該第１キャビティ状態から差し引いた容積であって前記製品容積以上の第２キャビティ状態まで、多段で収縮させることが可能にされたものである
射出圧縮成形金型。
前記周回部材は、摺動部材を有するものであって、
前記摺動部材は、前記所定方向と直交する方向に前記第２入子部材に所定の圧力で当接するとともに前記第２入子部材と前記所定方向に摺動可能に設けられたものである
請求項１に記載の射出圧縮成形金型。
前記第１支持部材と前記周回部材と第２支持部材との少なくとも一つは、断熱素材で形成されたものである
請求項１または請求項２に記載の射出圧縮成形金型。
前記第１支持部材と前記第１入子部材との間、前記周回部材と前記第２入子部材との間、前記第２支持部材と前記第２入子部材との間、の少なくとも１箇所に断熱素材で形成された断熱部材が設けられたものである
請求項１または請求項２に記載の射出圧縮成形金型。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の射出圧縮成形金型を用いる射出圧縮成形方法であって、
前記第１入子部材および前記第２入子部材を前記第１ヒータおよび前記第２ヒータにより加熱する加熱工程と、
前記第２金型を前記所定方向に駆動することにより前記キャビティの容積を前記第１キャビティ状態にする第１状態設定工程と、
前記キャビティに溶融樹脂を射出充填する充填工程と、
前記射出充填の途中または充填された後に、前記第２金型を前記所定方向に駆動することにより前記キャビティに充填された前記溶融樹脂を加圧する第１圧縮工程と、
前記第１冷媒通路および前記第２冷媒通路に冷媒を供給して前記充填された樹脂を冷却する冷却工程と、
前記冷却工程の途中において、前記キャビティの容積を前記第２キャビティ状態にする第２圧縮工程と、
を有する射出圧縮成形方法。
前記加熱工程に先立ち前記第１冷媒通路および前記第２冷媒通路内へ気体を吹き込むことにより前記第１冷媒通路および前記第２冷媒通路内の前記冷媒を排出する冷媒排出工程を有する請求項５に記載の射出圧縮成形方法。
前記第１状態設定工程と前記加熱工程とが重なるようにして実施されるものである
請求項５または請求項６に記載の射出圧縮成形方法。