JP6714223B1 - 成型方法と成型用金型 - Google Patents

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【課題】中空の球状の本体と首部とが一体に設けられ、弾性変形可能な樹脂製品を、安価で効率よく、きれいに仕上げることができる成型方法と成型金型を提供する。【解決手段】一方に口部が開口する中空の球状の本体22と、本体22の口部に連続する円筒形の首部24とが一体に設けられた樹脂製品を成型する。成型は、球状部38と円柱部40を一体に有し、球状部38と円柱部40を貫通するエアー通路44を備え、エアー通路44を着脱可能に塞ぐ密閉部材46を備えた中子36を使用する。金型32,34で成型後、中子36のエアー通路44から密閉部材46を通気可能な状態にして、エアー通路44の一方の端部が、エアー吹込口42aとなり、他方の端部は樹脂材料の内側に開口してエアー吹出口38aとなる。エアー吹込口42aからエアーを注入し、エアー吹出口38aからエアーを吹き出して、樹脂材料を弾性変形させて引き伸ばし、中子36から樹脂製品を離型する。【選択図】図1

Description

この発明は、一方に小さい口部が開口する略球状の本体と、本体の口部に連続する円筒形の首部とが一体に設けられた樹脂製品を成型する成型方法と成型用金型に関する。
医療関係器具、玩具、インテリア用品、キッチン用品等に、従来より球状のシリコーンゴム製品が使用されている。例えば、図6に示すバルブシリンジ1には、球状のシリコーン製品であるバルブ2が使用されている。バルブシリンジ1は、合成樹脂製のバレル3を有し、バレル3の筒本体の一方の端部は径が細い注出口4であり、他方の端部は径が太いバルブ取付口5である。バルブ2は、図7に示すように、一方に小さい口部が開口する球状の本体6と、口部に連続し外側に突出する円筒形の首部7とが一体に設けられている。
バルブ2は、バレル3に取り付けられる首部7が本体6に比べて肉厚であり、その内径も極端に小さいうえに、本体6との接合部7cの内側には変形防止用のリブ7aがあり、首部7自体の剛性が非常に高い。このため、バルブ2を一体形で成型した場合は、バルブ2から成型金型の中子を取り出そうとしても、中子の球状部分がバルブ2の首部7を通過することができず、離型取出しすることができない。
このため、従来の成型方法は、図8に示すように、単体で離型が可能な本体6を最初に一次型8と一次中子9で成型し(図8(a))、エアーガン48で圧縮空気を吹き込み、一次中子9の外側に貼り付いた本体6を一次中子9から剥離させ、本体6の開口部を弾性変形させて取り外している(図8(b))。次に成型された本体6を、首部7を成型する二次型10と、本体6の一次中子9より細い二次中子11にセットして(図8(c))、首部7をインサート成型し、本体6と首部7が接合された一体形のバルブ2を成型する。二次中子11は細いためバルブ2の首部7を僅かに弾性変形させて無理なく離型することができる(図8(d))。成型された本体6は、二次加硫して製品とする。
また、従来より中子を離型する方法として、エアーを利用する方法がある。例えば、特許文献1に開示されている成型金型の成型品離型装置は、アンダーカットを有する成型品を金型から離型させる金型装置であり、可動側金型にアンダーカットを有して密着する成型品を離型させるためのエアー供給装置が、可動側金型に成型品に接して埋設されている。エアー供給装置から、エアーを成型品と可動側金型の間に噴出させ、この噴出により離型のための浮き上がり力を高めて、成型品を弾性変形で離型させるものである。
特開2003−94496号公報
図8に示すバルブ2の成型方法は、完成品を得るのに2回の成型が必要になり、生産効率が良くない。生産量とコストの関係から、一般的に多数個取りの金型となるため、本体6と首部7の組み合わせ数通りの製品仕上がりが発生し、金型立上げ時には全ての組み合わせについての品質管理が必要になり、手間がかかる。2回に分けて成型するため、成型金型は、本体6を成型する一次型8と、首部7を成型する二次型10の、2個の型が最低でも生産に必要となるが、実際には一次型8に対してインサート成型のために生産性が低い二次型10を2面用意し、3型一組での生産となる。
さらに、本体6に二次中子11を取り付け、首部7をインサート成型する作業は不安定なため、一次型8により本体6を成型する作業に比べて採算性が低く、生産効率を考えて、一次型8を1面に対して二次型10を2面用意し、3面一組での運用となる。3面一組での生産ラインとなるため、成型機等の生産設備も3台ずつ必要となり、設備負担も大きく、その工程管理も煩雑である。また、稼働にはそれなりの人員確保が必要であり、イニシャル費もランニング費も非常にコスト高になっている。
成型品はシリコーン製のため、本体6をインサートして首部7を成型する際の二次型10と二次中子11への固定にばらつきが生じやすく、図7に示す余剰材料肉のはみ出し7dや、接合部7cでの歪みや段差等が発生しやすい。接合部7cに接合不良が発生すると、接合不良によりバルブ2の全長の長さの変化が起こることがある。首部7の成型の際に、首部7での金型同士が接した位置のPL7bができるため、バリが生じやすく、バレル3のバルブ取付口5に取り付ける時にシール性能の低下を招きやすい。
その他、一次型8と二次型10の間に手作業が入るため、接合部7cへの異物混入(付着/練り込み)や雑菌付着の問題が避けられず、異物による不良や汚染の可能性がある。首部7を成型する際、軟性体の本体6を二次中子11に取付けてインサート成型するため、二次中子11の固定にバラツキが発生し易くなり、二次型10や二次中子11の破損や摩耗の原因になる。このため一次中子9と二次中子11は消耗品となる。特に、二次型10は不安定なインサート成型となるため、消耗が早く、一次型8に比べ金型寿命が短い。
この発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたものであり、中空の球状の本体と首部とが一体に設けられ弾性変形可能な樹脂製品を、安価で効率よく、きれいに仕上げることができる成型方法と成型金型を提供することを目的とする。
本発明は、一方に口部が開口する中空の球状の本体と、前記本体の口部に連続する円筒形の首部とが一体に設けられた樹脂製品を成型する成型方法である。前記本体を成型する球状部と前記首部を成型する円筒形の円柱部が一体に形成され、前記球状部と前記円柱部を貫通するエアー通路が設けられ、前記エアー通路には、前記エアー通路を着脱可能に塞ぐ密閉部材が設けられ、前記密閉部材により前記エアー通路が塞がれた中子を使用する。成型は、先ず前記中子の両側から金型を閉じて、前記中子の周囲に所定の空隙を形成し、前記空隙に樹脂材料を充填させ、この後、前記金型を開き、前記中子の前記エアー通路から前記密閉部材を取り外し又は開いて通気可能な状態にする。前記エアー通路の一方の端部は、前記樹脂材料が充填された前記空隙に連通してエアー吹込口となり、他方の端部は前記樹脂材料が充填された前記空隙の内側に開口してエアー吹出口となる。そして、前記エアー吹込口からエアーを注入し、前記エアー吹出口から前記中子と前記樹脂材料の間にエアーを吹き出して、前記樹脂材料を弾性変形させて引き伸ばし、前記中子から前記樹脂製品を離型させる。前記樹脂材料は、弾性のある樹脂材料でれば良く、例えばシリコーンゴムが好適である。
また本発明は、一方に口部が開口する中空の球状の本体と、前記本体の口部に連続する円筒形の首部とが一体に設けられた樹脂製品を成型する成型用金型であり、前記樹脂製品は弾性変形可能な樹脂材料から成る。前記本体を成型する球状の球状部と、前記首部を成型する円筒形の円柱部が一体に形成され、前記球状部と前記円柱部を貫通するエアー通路が形成された中子を備え、前記エアー通路には、前記エアー通路を着脱可能に塞ぐ密閉部材が設けられている。そして、前記密閉部材を取り外し又は開いて通気可能な状態とし、前記エアー通路にエアーを吹き込むことにより、前記樹脂製品を弾性変形させて前記中子から離型させる成形用金型である。前記密閉部材は、閉鎖ピンまたはエアーバルブである。
本発明の成型方法と成型金型は、一方に口部が開口する中空の球状の本体と、本体の口部に連続する円筒形の首部とが一体に設けられた樹脂製品を、安価で効率よく、きれいに仕上げることができる。さらに、品質のばらつきがなく、不良の発生を抑えることができる。
この発明の一実施形態の成型用金型の正面図である。 この実施形態の成型方法の各工程を示す概略図である。 この実施形態の成型用金型の縦断面図である。 この実施形態の成型方法で製造されたシリコーン樹脂製品であるバルブの正面図(a)と縦断面図(b)である。 この実施形態の成型用金型の変形例を示す縦断面図である。 この実施形態の成型方法で製造されたシリコーン樹脂製品であるバルブ又は従来のバルブを使用したバルブシリンジの正面図である。 従来の成型方法で製造されたシリコーン樹脂製品であるバルブの正面図(a)と縦断面図(b)である。 従来の成型方法の各工程を示す概略図である。
以下、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。この実施形態の成型方法は、一方に口部が開口する中空の球状の本体と、本体の口部に連続する円筒形の首部とが一体に設けられた樹脂製品を成型するものであり、ここでは、図6に示すバルブシリンジ1のバルブ2とほぼ同じ形状のバルブ20を、弾性変形可能な樹脂材料であり可撓性を有するシリコーンゴム材料52で一体成型するものである。
バルブ20は、図4に示すように、一方に口部が開口する中空の球状の本体22と、口部に連続し外側に突出する円筒形の首部24とが一体に設けられている。首部24は、本体22に比べて肉厚であり、その内径も小さく、首部24自体の剛性が高い。本体22と首部24の接続部分の内側には変形防止用のリブ26が一周して設けられている。首部24の外側面には、バレル3のバルブ取付口5の内周面に密着する突状28が複数本、首部24の軸方向に交差するリング状に設けられている。本体22の外側面には、首部24の突出方向に交差する直径に沿って、後述する成型用金型30のPL27が形成される。本体22の内側面には、首部24とは反対側の位置に、後述するエアー通路44に突出していた痕跡である突起29が設けられている。
次に、この実施形態のバルブ20を成型する成型用金型30について、図1に基づいて説明する。成型用金型30は、バルブ20の本体22の首部24とは反対側の外側面を形成する金型の上型32と、本体22の首部24を有する側の外側面を形成する金型の下型34と、バルブ20の内側面を形成する型である中子36から成る。
中子36について説明する。中子36は、図1〜図3に示すように、バルブ20の本体22を成型する球状の球状部38と、首部24を成型する円筒形の円柱部40が一体に形成され、円柱部40の球状部38とは反対側の先端には、下型34に取り付ける取付部42が一体に設けられている。中子36の内部には、取付部42から、取付部42とは反対側の中子36の頂上までを貫通する円筒状のエアー通路44が設けられている。エアー通路44は、中子36の中心を通過するものであり、一方の端部は球状部38の頂上に開口してエアー吹出口38aとなり、他方の端部は取付部42の中央に開口してエアー吹込口42aとなる。
また、エアー通路44には、エアー通路44を着脱可能に閉鎖する密閉部材が設けられている。密閉部材は、エアー通路44に、着脱可能に挿入される閉鎖ピン46である。閉鎖ピン46は、エアー通路44の取付部42に開口したエアー吹込口42aから差し込まれ、球状部38に開口したエアー吹出口38aに達してエアー吹出口38aを密閉する。
上型32には、バルブ20の、首部24とは反対側の本体22の外側半分を成型する半円形のキャビティ32aが形成されている。下型34には、バルブ20の本体22の残りの外側半分を成型する半円形と、首部24を成型する円筒形と、突状28を形成する溝が連続するキャビティ34aが形成されている。キャビティ34aに連続し、バルブ20の取付部42が嵌合される取り付け凹部34bが設けられている。取り付け凹部34bには、スライドロック50が取り付けられ、中子36の取付部42を着脱可能に係止する。
次に、バルブ20の成型方法について図2に基づいて説明する。中子36のエアー通路44に閉鎖ピン46をセットし、エアー吹出口38aを密閉する。この後、下型34のキャビティ34aに中子36をセットし、取付部42を凹部34bに入れ、スライドロック50で係止する(図2(a))。球状部38の頂上付近、つまりエアー吹出口38a付近に短冊状にカットしたシリコーンゴム材料52を置き、下型34と上型32を閉じて中子36の周囲に所定の空隙を形成すると同時に型締めの圧力でその空隙全体にシリコーンゴム材料52を充填させる(図2(b))。なお、成型用金型30は高温に保たれており、所定の時間、シリコーンゴム材料52を圧縮することによって形状を保てるまで一次加硫させる。シリコーンゴム材料52は、着色及び硬度調整が行われており、加硫剤が添加されている。
一次加硫による硬化を終えて形状が安定した後、上型32と下型34を離し、スライドロック50を解除して、中子36を下型34から取り外す(図2(c))。この状態では、中子36の外側面にはシリコーンゴム材料52が密着しているので、先ず、中子36のエアー吹込口42aから、閉鎖ピン46を抜き、エアー通路44を開放する(図2(d))。エアー通路44のエアー吹込口42aには、シリコーンゴム材料52の内面が露出し、エアー吹出口38aはシリコーンゴム材料52に覆われている。
この状態で、エアー通路44のエアー吹込口42aにエアーガン48のノズルを当て、適宜エアーを吹き込む(図2(e))。エアー通路44のエアー吹出口38aから中子36とシリコーンゴム材料52の間にエアーが吹き込まれ、シリコーンゴム材料52が中子36から剥離され、シリコーンゴム材料52がエアーにより膨らんで弾性変形して引き伸ばされる。これにより、中子36からバルブ20が勢いよく飛び出すように外れる。シリコーンゴム材料52は外れた瞬間に、弾性変形が急激に元の形状サイズに戻り、バルブ20の形状が成型される。
この後、PL27においてバリ処理をし、全体にショートショットや変形が無いか確認する。そして高温炉に入れて二次加硫を行い、図4に示すバルブ20の製造が完了する。
バルブ20は、背景技術で説明した従来のバルブ2と同様の使用法である。バレル3のバルブ取付口5に首部24を差し込んで突状28により密着し、バルブシリンジ1の一部を構成し、医療製品として使用される。バルブシリンジ1は、手術時に体液等で汚れた術野へ、生理食塩水等を吹きかけて洗浄するためのスポイト器具である。
バルブ20は、シリコーンゴム材料52を一定の硬度の下に、各部の肉厚の設定によりそれぞれ適宜強度を調整して、以下の必要な機能を備えている。例えば、本体22は一定の容積の内空を持ち、その形状は僅かな外圧により容易に変形し、その外力が無くなると自力復帰し元の形状を維持することができる。バレル3に組み付けた状態で本体22の変形と復帰による容積変化を繰り返す際に、バレル3内へその変化の相当量の流体の排出と吸入をポンピング動作で繰り返すことができるだけの、弾力性を有している。首部24は、嵌合状態ではその反発力によって嵌合状態を維持しつつ、その外周の突状28により嵌合部からの内容物の漏れを防ぐシール機能を有している。本体22と首部24の境界部分の内側にリブ26を有し、リブ26は、本体22のポンピング動作により首部24が変形することを抑え、バルブ20のバレル3からの抜け落ちや、嵌合部でのズレによる漏れを防ぐ。
この実施形態の成型方法と成型用金型30によれば、一方に小さい口部が開口する球状の本体22と、本体22の口部に連続する円筒形の首部24とが一体に設けられたシリコーンゴム材料52を使用した樹脂製品を、安価で効率よく、きれいに仕上げることができる。バルブ20は、本体22に比べて首部24が肉厚でその内径も小さく、首部7自体の剛性が高く、また本体22と首部24の接続部の内側には変形防止用のリブ26が一周して設けられているため、中子36から外しにくいが、中子36にエアー通路44を設けてエアー通路44にエアーを吹き込むことにより、簡単に外すことができる。
さらに、本体22と首部24を1回で成型することができ、工程が少なく製造が簡単であり、生産性が向上する。増産体制が取り易くなる。従来の成型方法よりも使用する金型を少なくし、コストを下げることができる。成型工賃が1回であり、従来の2回成型する方法に比べてコストが安価である。従来の、2回成型する方法では本体6と首部7の組み合わせ確認が必要であったが、この実施形態の成型方法では不要であり、立ち上げ調整工数を削減することができる。従来の、本体6と首部7の間にあった接合部7cを無くし、首部24の首曲がり等が発生せず、品質が向上する。その他、首部24にPLが無いため、外観上もきれいであり、バリや潰れ等の外観不良が起きることが無く、シール性を低下させることが無く、バレル3に取り付けた時にバレル3のバルブ取付口5の内周面に密着することができ、空気漏れを防ぎ、正確に動作する。
なお、この実施形態の中子36は、閉鎖ピン46以外の密閉部材が設けられても良い。たとえば、図5に示す中子54のように、エアー通路44のエアー吹出口38aに、密閉部材であるエアーバルブ56が取り付けられているものでも良い。エアーバルブ56には、バネ58で付勢されたピン60が設けられ、ピン60がエアー吹出口38aに押し付けられてエアー吹出口38aを密閉し、シリコーンゴム材料52がエアー通路44に進入することを防ぐ。
成型方法は、シリコーンゴム材料52の硬化が終わった後、上記実施形態の中子36と同様に、中子54を下型34から取り外す。中子54の外側面にはシリコーンゴム材料52が貼り付いているが、エアー通路44のエアー吹込口42aがシリコーンゴム材料52から離れた位置にあり、エアー吹出口38aはシリコーンゴム材料52に覆われている。離型時には、エアー通路44のエアー吹込口42aにエアーガン48のノズルを当て、適宜エアーを吹き込む。エアー通路44にエアーが吹き込まれ、エアーによりピン60がバネ58の付勢力に抗してエアー吹出口38aから突出してエアー吹出口38aが開き、エアー吹出口38aからエアーが噴き出す。これにより、中子54とシリコーンゴム材料52の間にエアーが吹き込まれ、シリコーンゴム材料52が中子54から剥離し、シリコーンゴム材料52がエアーにより膨らんで弾性変形して引き伸ばされる。これにより、中子54から勢いよく飛び出すように外れる。外れた後は、中子36で成型したシリコーンゴム材料52と同様に、弾性変形が元の形状サイズに戻り、バルブ20が成型される。
この後、バリ処理をし、ショートショットや変形が無いか確認し、バルブ20を高温炉に入れて二次加硫を行い、バルブ20の製造が完了する。
この中子54により、中子36と同様に、バルブ20を安価で効率よく、きれいに仕上げることができる。閉鎖ピン46が不要であり、閉鎖ピン46を取り付けたり取り外したりする工程が不要で、製造工程が簡単である。
なお、この実施形態の成型方法と成型用金型は、上記実施形態に限定されるものではなく、樹脂製品の本体の形状は球状以外でも良く、一方向に長い卵型やしずく型などでも良く、成型用金型の形状も本体に合わせた形状に変更可能である。樹脂製品の材料はシリコーンゴム材料以外でも良く、簡単に成型が可能で、十分な弾性及び可撓性を有する材料であれば用いることができる。バルブ以外の樹脂製品の製造にも使用することができる。
20 バルブ
22 本体
24 首部
30 成型用金型
32 上型
34 下型
36,54 中子
38 球状部
38a エアー吹出口
40 円柱部
42 取付部
42a エアー吹込口
44 エアー通路
46 閉鎖ピン
56 エアーバルブ
52 シリコーンゴム材料

Claims (4)

  1. 一方に口部が開口する中空の球状の本体と、前記本体の口部に連続し前記本体に比べて肉厚で内径の小さい円筒形の首部とが一体に設けられ、前記首部をバレルに嵌合して前記本体によりポンピング動作を行う弾性変形可能な樹脂製品を成型する成型方法において、
    前記本体を成型する球状部と前記首部を成型する円筒形の円柱部が一体に形成され、前記球状部と前記円柱部を貫通するエアー通路が設けられ、前記エアー通路には、前記エアー通路を塞ぐ密閉部材が設けられ、前記密閉部材は、前記エアー通路に着脱可能又は開閉可能に取り付けられ、前記密閉部材により前記エアー通路が塞がれた中子を使用し、
    前記中子の上下両側に位置し上型と下型からなる金型を用いて、前記下型のキャビティに前記中子をセットし、
    前記中子の上下両側にある前記上型と前記下型を閉じて、前記中子の周囲に所定の空隙を形成し、前記空隙に樹脂材料を充填して成型した後、前記本体の側面の前記金型の前記上型と前記下型が接した位置で前記金型を上下に開き、前記上型と前記下型を離して、前記中子を前記下型から取り外し、
    前記中子の前記エアー通路から前記密閉部材を取り外し又は開いて通気可能な状態にして、前記エアー通路の一方の端部が、前記円柱部の先端の取付部に位置し前記樹脂材料が充填された前記空隙に連通してエアー吹込口となり、他方の端部は、前記樹脂材料が充填された前記空隙の内側に開口してエアー吹出口となり、
    前記エアー吹込口からエアーを注入し、前記エアー吹出口から前記中子と前記樹脂材料の間にエアーを吹き出して、前記樹脂材料を弾性変形させて引き伸ばし、前記中子から前記樹脂製品を離型させることを特徴とする成型方法。
  2. 前記樹脂材料はシリコーンゴムである請求項1記載の成型方法。
  3. 一方に口部が開口する中空の球状の本体と、前記本体の口部に連続し前記本体に比べて肉厚で内径の小さい円筒形の首部とが一体に設けられ、前記首部をバレルに嵌合して前記本体によりポンピング動作を行う弾性変形可能な樹脂材料から成る樹脂製品を成型する成型用金型において、
    前記本体を成型する球状の球状部と前記首部を成型する円筒形の円柱部が一体に形成され、前記球状部と前記円柱部を貫通するエアー通路が形成され、前記エアー通路の一方の端部が、前記円柱部の先端の取付部に位置し、前記樹脂材料が充填された前記空隙に連通してエアー吹込口となり、他方の端部は、前記樹脂材料が充填された前記空隙の内側に開口してエアー吹出口となる中子と、
    前記中子の上下両側に位置し、前記中子を取り外し可能に設けられ、上型と下型を備え、前記本体の側面で前記上型と前記下型が上下に接し、
    前記エアー通路には、前記エアー通路を塞ぐ密閉部材が設けられ、前記密閉部材は、前記エアー通路に着脱可能に取り付けられた閉鎖ピンであり、
    前記閉鎖ピンを前記中子から取り外して通気可能な状態とし、前記エアー通路にエアーを吹き込むことにより、前記樹脂製品を弾性変形させて前記中子から離型可能に設けられたことを特徴とする成型用金型。
  4. 一方に口部が開口する中空の球状の本体と、前記本体の口部に連続し前記本体に比べて肉厚で内径の小さい円筒形の首部とが一体に設けられ、前記首部をバレルに嵌合して前記本体によりポンピング動作を行う弾性変形可能な樹脂材料から成る樹脂製品を成型する成型用金型において、
    前記本体を成型する球状の球状部と前記首部を成型する円筒形の円柱部が一体に形成され、前記球状部と前記円柱部を貫通するエアー通路が形成され、前記エアー通路の一方の端部が、前記円柱部の先端の取付部に位置し、前記樹脂材料が充填された前記空隙に連通してエアー吹込口となり、他方の端部は、前記樹脂材料が充填された前記空隙の内側に開口してエアー吹出口となる中子と、
    前記中子の上下両側に位置し、前記中子を取り外し可能に設けられ、上型と下型を備え、前記本体の側面で前記上型と前記下型が上下に接し、
    前記エアー通路には、前記エアー通路を塞ぐ密閉部材が設けられ、前記密閉部材は、前記エアー通路を空気圧により開閉可能に取り付けられたエアーバルブであり、
    前記エアーバルブを開いて通気可能な状態とし、前記エアー通路にエアーを吹き込むことにより、前記樹脂製品を弾性変形させて前記中子から離型可能に設けられたことを特徴とする成型用金型。
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