JP7020712B2 - 射出成形装置及び射出成形方法 - Google Patents

Description

本開示は、成形装置及び成形方法に関し、詳細には、射出成形装置及び射出成形方法に関する。

射出成形品を形成する工程では、熱膨張及び熱収縮のために材料が収縮する場合があり、そのため成形物品に欠陥が生成され、これにより製品の外観に凹みが生じる場合がある。一般に、製品の厚い領域ほど、その領域により多くの材料が使用されるため、大幅に収縮する可能性があり、したがって、欠陥がより容易に生成される可能性がある。

従来は、ほとんどの場合、外部ガスアシスト成形が使用され、ガスニードルが製品のより厚い領域の近くに追加で据え付けられている。射出成形を行った後、ガスニードルによってガスが導入され、このガスが、ガスニードルを通って金型キャビティに入り、金型キャビティ内の溶融材料を金型表面の外観に押し出す。上述の構成の欠点は、従来のガスニードル設計では、ガスの制御が容易でないため、結果としてガス圧が均一に分配されない場合があることである。ガス圧が過度に高すぎるとガスの浸透が生じることさえあり、したがって製品の外観面が損傷を受ける場合がある。さらに、上述の構成は、良好な金型排気設計を提供することができない。したがって、射出成形によって生成され、完全な外観面を呈し、良好な金型排気設計を特徴とする製品をどのように提供するかは、射出成形技法における重要な問題である。

本開示は、ガスが多孔質構造を通して金型キャビティに流入又は流出し、それによりガス圧が金型キャビティ内に均一に分配され、好ましい金型排気効果が提供される射出成形装置及び射出成形方法を提供する。

本開示は、金型、射出デバイス、多孔質構造、及びガス駆動ユニットを含む射出成形装置を提供する。金型は、金型キャビティを有する。射出デバイスは、材料を金型キャビティ内に射出し、それにより材料が成形物品に成形されるように適合されている。多孔質構造は、金型キャビティの内面に配置され、成形物品の非外観面に対応する。ガス駆動ユニットは、金型に接続され、ガスを駆動して多孔質構造を通して金型キャビティに流入又は流出させるように適合されている。

本開示の一実施形態では、金型キャビティは、第１の成形空間及び第２の成形空間を含む。成形物品の厚さ方向における第１の成形空間の幅は、成形物品の厚さ方向における第２の成形空間の幅よりも大きい。多孔質構造は、第１の成形空間に対応する。

本開示の一実施形態では、金型キャビティの内面は、凹部を有し、第１の成形空間が凹部を含み、成形物品の凸状リブが凹部の内側に形成されるように適合されている。

本開示の一実施形態では、多孔質構造は、凹部に隣接している。

本開示の一実施形態では、多孔質構造は、ガス透過性金属である。

本開示は、以下のステップを含む射出成形方法をさらに提供する。金型及び多孔質構造を設ける。金型は、金型キャビティを有し、多孔質構造は、金型キャビティの内面に配置される。材料は、金型キャビティ内に射出され、それにより材料が射出デバイスによって成形物品に成形される。多孔質構造は、成形物品の非外観面に対応する。ガスは、ガス駆動ユニットによって、多孔質構造を通って金型キャビティに流入又は流出するように駆動される。

本開示の一実施形態では、金型キャビティは、第１の成形空間及び第２の成形空間を含む。成形物品の厚さ方向における第１の成形空間の幅は、成形物品の厚さ方向における第２の成形空間の幅よりも大きい。金型及び多孔質構造を設けるステップは、以下のステップを含む。多孔質構造は、第１の成形空間に対応するように設定される。

本開示の一実施形態では、金型キャビティの内面は、凹部を有し、第１の成形空間が凹部を含む。射出デバイスによって金型キャビティ内に材料を射出するステップは、以下のステップを含む。成形物品の凸状リブは、凹部の内側に形成されるように設定される。

本開示の一実施形態では、金型及び多孔質構造を設けるステップは、以下のステップを含む。多孔質構造は、凹部に隣接するように設定される。

本開示の一実施形態では、多孔質構造を設けるステップは、以下のステップを含む。多孔質構造は、ガス透過性金属で作られるように設定される。

要約すると、本開示では、多孔質構造が金型キャビティの内面に配置され、ガスがガス駆動ユニットによって多孔質構造を通って金型キャビティに流入又は流出するように駆動される。このような構成により、多孔質構造と金型キャビティの内面とがそれぞれの面を介して接触するため、不均一なガス圧分布の問題が生じることが防止される。さらに、良好な金型排気設計も提供され、したがって良好な品質及び歩留まりを特徴とする製品が生成される。

上述したことをより分かりやすくするために、図面を伴ういくつかの実施形態を以下の通り詳細に説明する。

添付図面は、本開示についてのさらなる理解を提供するために含まれており、本明細書に組み込まれて、本明細書の一部を構成する。図面は、本開示の例示的な実施形態を示し、説明と共に、本開示の原理を説明する役割を果たす。

本開示の一実施形態による射出成形装置の概略図である。

本開示の一実施形態による射出成形方法の流れ図である。

図１の射出成形装置の動作フローである。 図１の射出成形装置の動作フローである。

本開示の他の実施形態による射出成形装置の概略図である。 本開示の他の実施形態による射出成形装置の概略図である。 本開示の他の実施形態による射出成形装置の概略図である。

図１は、本開示の一実施形態による射出成形装置の概略図である。図１を参照すると、射出成形装置１００は、金型１１０、射出デバイス１２０、多孔質構造１３０、及びガス駆動ユニット１４０を含む。金型１１０は、金型キャビティ１１０ａを有する。射出デバイス１２０は、材料Ｍ（図３Ａ）を金型キャビティ１１０ａ内に射出し、それにより材料Ｍ（図３Ａ）が成形物品５０（図３Ｂ）に成形されるように適合されている。

多孔質構造１３０は、金型キャビティ１１０ａの内面Ｓに配置されている。ガス駆動ユニット１４０は、金型１１０に接続され、ガスを駆動して多孔質構造１３０を通して金型キャビティ１１０ａに流入又は流出させるように適合されている。

図１の射出成形装置１００を例として取り上げて、本開示の一実施形態によって提供される射出成形方法を以下の通り例示する。図２は、本開示の一実施形態による射出成形方法の流れ図である。図３Ａ及び図３Ｂは、図１の射出成形装置１００の動作フローである。

具体的には、金型１１０及び多孔質構造１３０が設けられ、金型１１０が金型キャビティ１１０ａを有し、多孔質構造１３０が金型キャビティ１１０ａの内面Ｓに配置される（ステップＳ６０２）。材料Ｍは、金型キャビティ１１０ａ内に射出され、それにより材料Ｍが射出デバイス１２０によって成形物品５０に成形され、多孔質構造１３０は、成形物品５０の非外観面５１に対応する（ステップＳ６０４）。ガスは、ガス駆動ユニット１４０によって駆動されて、多孔質構造１３０を通って金型キャビティ１１０ａに流入又は流出する（ステップＳ６０６）。

図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、本実施形態では、ガス駆動ユニット１４０は、ガス貯蔵デバイス１４１、ガス濾過デバイス１４２、ガス制御装置１４３、高圧ガスパイプライン１４４、及びガス圧力計１４５を含む。ガス駆動ユニット１４０は、高圧ガスパイプライン１４４を通して金型キャビティ１１０ａ内にガスを供給するように適合され、そのような実施態様は、例えば、ガス逆圧技法を適用することによって達成される。ガスは、不活性ガスであってもよい。

本実施形態では、多孔質構造１３０は、ガス透過性金属であってもよく、他の実施形態では本開示によって特に限定されない。

前述の構成により、材料Ｍと多孔質構造１３０とがそれぞれの面を介して互いに接触する。材料Ｍが射出され、成形された後、ガス駆動ユニット１４０は、ガスが、多孔質構造１３０を通って金型キャビティ１１０ａに流入し、材料Ｍを外観面５３に押し出すように駆動することができる。均一に分配されたガス圧が材料Ｍに加えられるため、ガスの浸透が生じるのが防止され、好ましい品質及び歩留まりを特徴とする製品が生成される。他の実施形態では、ガスが駆動されて多孔質構造１３０を通って金型キャビティ１１０ａに流入する時点は、これに限定されない。

加えて、材料Ｍを成形する工程では、ガス駆動ユニット１４０はまた、ガスを駆動して、多孔質構造１３０を通して金型キャビティ１１０ａから流出させるように構成されてもよい。このようにして、金型キャビティ１１０ａ内の成形抵抗が低減され、したがって材料Ｍを容易に成形することができ、好ましい金型排気設計がさらに提供される。他の実施形態では、ガスが駆動されて多孔質構造１３０を通って金型キャビティ１１０ａから流出する時点は、これに限定されない。また、ガス駆動ユニット１４０が多孔質構造１３０を通って金型キャビティ１１０ａから流出するようにガスを駆動しなくても、多孔質構造１３０自体のガス透過性が成形抵抗の低減に同様に寄与する。

さらに、金型キャビティ１１０ａは、第１の成形空間１１１及び第２の成形空間１１２を含む。成形物品５０の厚さ方向における第１の成形空間１１１の幅Ｗ１は、成形物品５０の厚さ方向における第２の成形空間１１２の幅Ｗ２よりも大きい。したがって、多孔質構造１３０は、第１の成形空間１１１に対応し、その結果、ガスが金型キャビティ１１０ａ内に供給されるのは、より広い幅を有する第１の成形空間１１１においてである。このようにして、第１の成形空間１１１に入る材料Ｍは、多量の材料が提供されるときに、収縮して欠陥が生じることが防止される。

より具体的には、金型キャビティ１１０ａの内面Ｓは、凹部１１３を有する。第１の成形空間１１１は、凹部１１３を含み、成形物品５０の凸状リブ５２は、凹部１１３の内側に形成されるように適合されている。本実施形態では、多孔質構造１３０は、凹部１１３に隣接しているが、他の実施形態では本開示によって特に限定されない。本実施形態では、多孔質構造１３０は、ガスが多孔質構造１３０を介して厚い領域（すなわち、凸状リブ５２）の広い面積に接触するように、凸状リブ５２の側縁部を取り囲んでいる。均一に分配されたガス圧が材料Ｍに加えられるため、成形物品５０の外観面５３が良好に成形される。

他の実施形態が以下で例示のために記載される。以下の実施形態では、前の実施形態の参照番号及び内容の一部を使用し、同一の参照番号は、同一又は同様の構成要素を示し、同一の技術内容については重複する説明を省略していることに留意されたい。省略された内容については、前の実施形態の説明を参照されたく、以下では繰り返さない。

図４～図６は、本開示の他の実施形態による射出成形装置の概略図である。図４を参照すると、本実施形態では、射出成形装置１００Ｂは、射出成形装置１００とわずかに異なり、その違いは、本実施形態では、多孔質構造１３０Ｂが、多孔質構造１３０Ｂの広い面積が材料Ｍと接触し、それによって好ましいガス吸排気効果が得られるように、凹部１１３を完全に密閉していることにある。

図５を参照すると、本実施形態では、射出成形装置１００Ｃの多孔質構造１３０Ｃは、凹部１１３の端部に配置されている。図６を参照すると、本実施形態では、射出成形装置１００Ｄの多孔質構造１３０Ｄは、凹部１１３の縁部に部分的に配置されている。一実施形態では、多孔質構造１３０Ｄは、凹部１１３と接触している。別の実施形態では、多孔質構造１３０Ｄは、凹部１１３と接触していなくてもよく、これは、本開示によって限定されない。

上記に鑑みて、本開示では、多孔質構造は、金型キャビティの内面に配置され、多孔質構造は、成形物品の非外観面に対応する。ガスは、ガス駆動ユニットによって、多孔質構造を通って金型キャビティに流入又は流出するように駆動される。射出及び成形が完了した後、ガス駆動ユニットに逆圧が導入され、ガスを駆動して、多孔質構造を通して金型キャビティに流入させる。多孔質構造と金型キャビティの内面とがそれぞれの面を介して互いに接触しているため、不均一なガス圧分布の問題が生じることが防止され、好ましい品質及び歩留まりを特徴とする製品が得られる。加えて、ガス駆動ユニットは、ガスを駆動して、多孔質構造を通して金型キャビティから流出させることができる。このようにして、金型キャビティ内の成形抵抗が低減され、したがって材料を容易に成形することができ、好ましい金型排気設計がさらに提供される。また、ガス駆動ユニットが多孔質構造を通って金型キャビティから流出するようにガスを駆動しなくても、多孔質構造自体のガス透過性が成形抵抗の低減に同様に寄与する。

本開示の範囲又は趣旨から逸脱することなく、開示された実施形態に様々な修正及び変更を加えることができることは当業者に明らかであろう。前述の事項に鑑みて、本開示は、以下の特許請求の範囲及びそれらの等価物の範囲内にある限り、修正及び変更を網羅することが意図されている。

本発明の射出成形装置及び射出成形方法は、成形装置及び成形方法に適用することができる。

５０：成形物品
５１：非外観面
５２：凸状リブ
５３：外観面
１００、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ：射出成形装置
１１０：金型
１１１：第１の成形空間
１１２：第２の成形空間
１１３：凹部
１１０ａ：金型キャビティ
１２０：射出デバイス
１３０、１３０Ｂ、１３０Ｃ、１３０Ｄ：多孔質構造
１４０：ガス駆動ユニット
１４１：ガス貯蔵デバイス
１４２：ガス濾過デバイス
１４３：ガス制御装置
１４４：高圧ガスパイプライン
１４５：ガス圧力計
Ｍ：材料
Ｓ：内面
Ｓ６０２、Ｓ６０４、Ｓ６０６：ステップ
Ｗ１、Ｗ２：幅

Claims (8)

1. 金型キャビティを有する金型と、
   材料を前記金型キャビティ内に射出し、それにより前記材料が成形物品に成形されるように適合された射出デバイスと、
   前記金型キャビティの内面に形成された凹部と、
   前記成形物品の厚さ方向に前記凹部の側縁を取り囲むように配置され、前記成形物品の非外観面に対応する多孔質構造と、
   前記金型に接続され、ガスを駆動して前記多孔質構造を通して前記金型キャビティに流入又は流出させるように適合されたガス駆動ユニットと、
   を備え、
   前記金型キャビティが第１の成形空間及び第２の成形空間を含み、前記厚さ方向における前記第１の成形空間の幅が、前記厚さ方向における前記第２の成形空間の幅よりも大きく、前記多孔質構造が前記第１の成形空間に対応し、前記第１の成形空間が前記凹部を含み、前記厚さ方向に垂直に沿って見ると、前記多孔質構造が前記凹部の端部に対応しない、射出成形装置。
2. 前記成形物品の凸状リブが前記凹部の内側に形成されている、請求項１に記載の射出成形装置。
3. 前記多孔質構造が前記凹部に隣接している、請求項２に記載の射出成形装置。
4. 前記多孔質構造がガス透過性金属である、請求項１に記載の射出成形装置。
5. 金型及び多孔質構造を設けるステップであって、前記金型が内面に凹部が形成された金型キャビティを有し、前記金型キャビティが第１の成形空間及び第２の成形空間を含み、成形物品の厚さ方向における前記第１の成形空間の幅が、前記成形物品の前記厚さ方向における前記第２の成形空間の幅よりも大きく、前記多孔質構造が前記第１の成形空間に対応し、前記第１の成形空間が前記凹部を含み、前記厚さ方向に垂直に沿って見ると、前記多孔質構造が前記凹部の端部に対応せず、前記多孔質構造が前記厚さ方向に前記凹部の側縁を取り囲むように前記金型キャビティの前記内面に配置される、ステップと、
   材料を前記金型キャビティ内に射出し、それにより前記材料が射出デバイスによって前記成形物品に成形されるステップであって、前記多孔質構造が前記成形物品の非外観面に対応する、ステップと、
   ガス駆動ユニットによって前記多孔質構造を通して前記金型キャビティにガスを流入又は流出させるように駆動するステップと、
   を含む、射出成形方法。
6. 前記射出デバイスによって前記材料を前記金型キャビティ内に射出する前記ステップが、
   前記成形物品の凸状リブが前記凹部の内側に形成されるように設定するステップ
   を含む、請求項５に記載の射出成形方法。
7. 前記金型及び前記多孔質構造を設ける前記ステップが、
   前記多孔質構造を前記凹部に隣接するように設定するステップ
   を含む、請求項６に記載の射出成形方法。
8. 前記多孔質構造を設ける前記ステップが、
   前記多孔質構造がガス透過性金属で作られるように設定するするステップ
   を含む、請求項５に記載の射出成形方法。

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