JP7263029B2 - 射出成形のための再利用可能なモールド及び成形方法 - Google Patents

Description

射出成形用のモールドツーリングは、従来、例えばＣＮＣ機械加工によって等、バルク金属素材から機械加工される。近年では、積層造形されたプラスチックモールドツーリングの利用が、特に少量の成形品及びプロトタイプにとって、従来の機械加工された金型ツーリングの潜在的な代替物になっている。例えば３次元印刷等、積層造形は、３次元モデルから直接的に層ごとのプロセスで材料を付着させることによってネットシェイプのまたはネットシェイプに近いパーツ（例えば、モールドツーリング）を構築する。積層造形プロセスを利用することは、機械加工の従来の金型部材に関連付けられる時間及び費用を実質的に削減することができ、例えば、通常モールドツーリングのＣＮＣ機械加工中に生じるであろう材料浪費の量を削減できる。

従来、プラスチック積層造形ツーリングは、概して、射出成形パーツの機械特性が重大ではない初期の開発概念に使用される。関連して、最近の研究は、プラスチック積層造形ツーリングを利用することが、従来の金型ツーリングによって射出成形された成形品に比較して、最終的な成形品のいくつかの機械特性に著しい変化を生じさせる場合があることを示している。これまで、これが、プラスチック積層造形工具が、機能開発パーツ、ブリッジツーリング、少量の生産工具等に使用される可能性を妨げまたは削減してきた。

一態様によれば、射出成形用の再利用可能なモールドは、再利用可能なモールド部材と、モールド部材に画定されたモールド空洞と、モールド材料が成形品を射出成形するために使用されるときにモールド空洞から熱を迅速に取り除くためにモールド部材の中にヒートシンク材料を収容するためのモールド部材に画定された少なくとも１つのヒートシンク凹部を含む。

別の態様によれば、再利用可能なモールドを用いる射出成形のための成形方法は、再利用可能なモールド部材の中に画定されたモールド空洞、及びモールド空洞から熱を迅速に取り除くためにヒートシンク材料を収容する、再利用可能なモールド部材の中に画定された少なくとも１つのヒートシンク凹部を有する再利用可能なモールド部材を提供することを含む。方法は、さらに、再利用可能なモールド部材を用いて成形品を射出成形することと、少なくとも１つのヒートシンク凹部に収容されたヒートシンク材料を介してモールド部材のモールド空洞から熱を迅速に取り除くこととを含む。

追加の態様によれば、射出成形のための成形方法は、再利用可能なモールド部材に可融合金を付加することと、再利用可能なモールド部材を用いて成形品を射出成形することと、固体の状態から液体の状態に可融合金を相変化させるほど十分に成形品から可融合金に熱を伝達することによって再利用可能なモールド部材内の成形品を迅速に冷却することとを含む。

例示的な実施形態に従って射出成形のための再利用可能なモールドを有する射出成形アセンブリの概略斜視図である。 図１の成形アセンブリの第１及び第２の再利用可能なモールド部材の分解斜視図である。 図２の第１のモールド部材の裏側の概略平面図である。 図２の第１のモールド部材の前側の概略平面図である。 図２の第２のモールド部材の裏側の概略平面図である。 図２の第２のモールド部材の前側の概略平面図である。 互いに隣接して示される図３の第１及び第２のモールド部材の概略斜視断面図である。 例示的な実施形態に従って、複数のヒートシンク凹部を示すモールド部材の概略断面図である。 成形品のための冷却時間対温度を示す概略チャートである。 再利用可能なモールドを用いる射出成形のための成形方法を概略で示すブロック図である。 図１０の成形方法のための追加のステップを概略で示すブロック図である。

ここで、図示が１つ以上の例示的な実施形態を示すためであり、１つ以上の例示的な実施形態を制限するためではない図面を参照すると、図１は、例示的な実施形態に係るモールドアセンブリ１０を概略で示す。示されている実施形態のモールドアセンブリ１０は、固定された第１のモールドプラテン１４を有する第１のモールドホルダー１２を含む。第１のモールドプラテン１４は、以下により詳細に説明され、図２で第１のモールドプラテン１４及び第１のモールドホルダー１２から取り外されて示される、再利用可能なモールド部材でありうる第１のモールド部材１６を取り外し可能に固定する。一実施形態では、第１のホルダー１２は、成形機（不図示）の中で移動する可動ホルダーである。

モールドアセンブリ１０は、その中に固定された第２のモールドプラテン２０を有する第２のモールドホルダー１８をさらに含む。第２のモールドプラテン２０は、その中に第２のモールド部材２２（図１では不図示）を取り外し可能に固定する。第１のモールド部材１６のように、第２のモールド部材２２は、より詳細に以下に説明されるように、再利用可能なモールド部材である場合があり、図２では第２のモールドプラテン２０及び第２のモールドホルダー１８から取り外されて示される。一実施形態では、第２のホルダー１８は、成形機上の固定されたホルダーであり、したがって第１のホルダー１２は、第２のホルダー１８に対して可動であり、このようにして第１のモールドプラテン１４及びその中に受け入れられた第１のモールド部材１６は、第２のモールドプラテン２０及びその中に受け入れられた第２のモールド部材２２に対して可動である。

図１に示されるように、モールドピン２４は、例えば第１及び第２のモールド部材１６、２２が、モールド部材１６、２２の中での射出成形のためにモールド空洞（例えば、モールド空洞３０）を閉じるために接合されるとき等、互いに対して、第１及び第２のモールドプラテン１４、２０、したがって第１及び第２のモールド部材１６、２２の閉鎖を容易にするために提供される場合がある。特に、示されている実施形態では、ピン２４は、第２のモールドプラテン２０から伸長し、それと一体化して形成できる。ピン２４は、例えば射出成形のために第１及び第２のモールド部材１６、２２を閉じるとき等、第２のモールドプラテン２０を有する第２のホルダー１８が、第１のモールド部材１６を用いて第１のモールドプラテン１４に向かって動かされるときに第１のモールドプラテン１４内に画定されたピン開口部２６の中で受け入れ可能である。

図３及び図４はそれぞれ、第２の側１６ｂが第１の側１６ａの反対側である、第１のモールド部材１６の第１のつまり裏側１６ａ（図３）及び第２のつまり前側１６ｂ（図４）を示す。前側１６ｂは、第２のモールド部材２２に対して結合する、または第２のモールド部材２２と係合するように構成される。一実施形態では、以下により詳細に説明されるように、第１のモールド部材１６は再利用可能なモールド部材である。図５及び図６はそれぞれ、第２の側２２ｂが第１の側２２ａの反対側である、第２のモールド部材２２の第１のつまり裏側２２ａ（図５）及び第２のつまり前側（図６）を示す。前側２２ｂは、第１のモールド部材１６に対して結合する、または第１のモールド部材を係合するように構成される。第１のモールド部材１６のように、第２のモールド部材２２は、再利用可能なモールド部材である場合がある。図示されるように、示されている実施形態では、第１のモールド部材１６は、その中に画定されたモールド空洞３０を有し、第２のモールド部材２２は、モールド空洞のいずれも形成しない。言うまでもなく、これは必須ではなく、第２のモールド部材２２は、単独でまたは第１のモールド部材１６と組み合わせてモールドを画定できる。

以下に及び特に図３を参照してより詳細に説明されるように、第１のモールド部材１６は、モールド部材１６が、成形品ＭＰ（図２）を射出成形するために使用されるときにモールド空洞３０から熱を迅速に取り除くためにヒートシンク凹部３２の中にヒートシンク材料ＨＳ（例えば、高熱伝導率を有する、例えば可融合金等の低融点ヒートシンク材料）を収容するための第１のモールド部材１６の中に画定された少なくとも１つのヒートシンク凹部（例えば、示されている実施形態に図示されるヒートシンク凹部３２）を含む場合がある。同様に、特に図５を参照すると、第２のモールド部材２２は、モールド部材１６及び２２が、成形品ＭＰを射出成形するために使用されるときに第１のモールド部材１６のモールド空洞３０から熱を迅速に取り除くためにヒートシンク凹部の中にヒートシンク材料（例えば、第１のモールド部材１６に収容されたのと同じ材料ＨＳ）を収容するための第２のモールド部材２２の中に画定された少なくとも１つのヒートシンク凹部（例えば、示されている実施形態に図示されるヒートシンク凹部３４）を含む場合がある。

例示的な実施形態では、第１のモールド部材１６及び第２のモールド部材２２を含んだ再利用可能なモールド部材のそれぞれは、プラスチック材料から形成される場合がある。一実施形態では、プラスチック材料は熱硬化性材料であり、第１及び第２のモールド材料１６、２２のそれぞれは、例えば３次元印刷等の積層造形によって形成される。代替実施形態では、プラスチック材料は、十分に高いガラス遷移温度またはたわみ温度を有する熱可塑性プラスチック材料である。

これまでに、プラスチックモールド部材によって形成された成形品が、限られた熱伝達プロセスに起因する機械特性劣化を被る場合があることが判明している。この問題は、特に高い熱伝導率を有する傾向がある金属工具またはモールド部材を置換するときに、プラスチックモールド部材に特有である。対照的に、プラスチックモールド部材は、低い熱伝導率を有し、断熱材の機能を果たす傾向がある。先行技術のプラスチックモールド部材でのこれらの欠点に対処するために、第１及び第２のモールド部材１６、２２はそれぞれ、その中にそれぞれ画定された少なくとも１つのヒートシンク凹部とともに形成される。示されている実施形態では、両方のモールド部材１６、２２ともヒートシンク凹部を有していると図示されている。しかしながら、モールド部材１６、２２は、代替の実施形態では、一方または他方だけがヒートシンク凹部を有するように形成できるであろうことが意図される。

図３及び図４に図示されるように、第１のモールド部材１６では、モールド空洞３０は、第２の側１６ｂで画定される場合があり、その中に形成された少なくとも１つのヒートシンク（例えば、ヒートシンク凹部３２）は、第２の側１６ｂで画定される場合がある。示されている実施形態では、第１のモールド部材１６の第１の側１６ａに画定された少なくとも１つのヒートシンク凹部は、モールド部材１６の第１の側１６ａの回りに分散された複数のヒートシンク凹部３２である。示されている実施形態では、複数のヒートシンク凹部３２は、第１のモールド部材１６の第１の側１６ａの実質的に全体の回りにほぼ均等に分散される。例えば、図示されるように、ヒートシンク凹部３２は、第１のモールド部材の１つの長手方向端部１６ｃから反対の長手方向端部１６ｄに延在し、１つの横方向の辺１６ｅから反対の横方向の辺１６ｆに延在するように分散される。さらに、示されている実施形態では、複数のヒートシンク凹部３２のそれぞれは、第１のモールド部材１６の端縁及び辺１６ｃ～１６ｆに対して、例えば約４５°等の角度で配向される平方四辺形の外形、特にひし形の外形を有する。他の外形がヒートシンク凹部に使用できる、及び／またはヒートシンク凹部の他のパターン、数等が第１のモールド部材１６に使用できるであろうことが理解されるべきである。

同様に、第２のモールド部材２２では、その中に形成された少なくとも１つのヒートシンク凹部（例えば、ヒートシンク凹部３４）は、第１の側２２ａで画定される場合がある。しかしながら、第１のモールド部材１６とは異なり、第２の側２２ｂは、それが示されている実施形態でモールド空洞３０を画定しないため、実質的に平面的である場合がある。第１のモールド部材１６のように、示されている実施形態では、第２のモールド部材２２の第１の側２２ａに画定された少なくとも１つのヒートシンク凹部は、モールド部材２２の第１の側２２ａの回りに分散された複数のヒートシンク凹部３４である。例えば、図示されるように、ヒートシンク凹部３４は、第１のモールド部材の１つの長手方向端部２２ｃから反対側の長手方向端部２２ｄに延在し、１つの横方向の辺２２ｅから反対側の横方向の辺２２ｆに延在するように分散される。さらに、示されている実施形態では、複数のヒートシンク凹部３４のそれぞれは、第１のモールド部材２２の端縁及び辺２２ｃ～２２ｆに対して、例えば約４５°の角度で配向される、平方四辺形の外形、及び特にひし形の外形を有する。他の外形がヒートシンク凹部に使用できる、及び／またはヒートシンク凹部の他のパターン、数等が第２のモールド部材２２に使用できるであろうことが理解されるべきである。

図示されるように、第１及び第２のモールド部材１６、２２は、射出成形後に成形品ＭＰの取り外しを容易にするためのスルーホール３６を含む場合がある。また、第１及び第２のモールド部材１６、２２は、そのそれぞれのモールドプラテン１４、２０にモールド部材１６、２２を固定する固定装置（不図示）を受け入れるための取付具開口部３８を含む場合がある。また、さらに図７を参照すると、第２のモールド部材２２は、（例えばモールド空洞ランナー３０ａを介して）モールド空洞３０の中にプラスチック充填材料を射出するための射出成形プロセスの間に射出成形スプルーブッシュ（不図示）を受け入れるための中心射出ノズル開口部４０を含む場合がある。

さらに、先行技術のプラスチックモールド部材での上述された欠点に対して、プラスチック積層造形モールド部材内の成形品の機械特性の劣化は、プラスチックモールド材料の低い熱伝導率によって引き起こされる場合があると判断されている。対照的に、金型工具を使用するとき、射出された溶融材料は、溶融材料から金型表面への熱伝達の速い速度のために、いったんそれが工具表面に当たるとほぼ瞬時に凝固する。溶融材料が、より多くの材料が射出サイクル中にモールドの中に押し込まれるにつれ、金型のモールド表面で硬い表面薄層を形成することが、さらに判明している。これは、成形品の機械特性に影響を与える重要な要因であることが判明している。従来の先行技術の積層造形プラスチックモールド部材を使用するとき、同じ表面薄層は、より多くの材料が射出される前に形成する機会はないことが判明しており、これが機械特性の劣化を引き起こすと考えられる。プラスチックツーリング使用時の別の不利益は、金型部材の中に射出されるときと比較して、射出された材料が溶融状態に留まる長い時間である。特に、射出された材料がその溶融状態に留まる時間の長さは、成形品の結果として生じる機械特性も改変する。

先行技術の積層造形プラスチックツーリングでのこれらの懸念事項に対処するために、例示的な実施形態によれば、第１及び第２のモールド部材１６、２２は、モールド部材１６、２２が成形品を射出成形するために使用されるときにモールド空洞３０から熱を迅速に取り除くためにヒートシンク材料ＨＳを収容するためのそれぞれの複数のヒートシンク凹部３２、３４を第１のモールド部材及び第２のモールド部材１６、２２の中に含む。このために、ヒートシンク材料ＨＳは、低い融点の材料である場合がある、及び／またはきわめて熱的伝導性の材料である場合がある。一実施形態では、ヒートシンク材料ＨＳは、低い融点を有し、きわめて熱伝導性である金属または金属合金である（例えばヒートシンク材料ＨＳは、モールド部材１６、２２よりも２桁大きい熱伝導率、及び／または工具鋼の熱伝導率以上を有する場合がある）。特定の実施形態では、ヒートシンク材料ＨＳは、複数のヒートシンク凹部３２、３４の中に受け入れられる可融合金である。以下により詳細に説明されるように、ヒートシンク材料ＨＳは、ヒートシンク凹部３２、３４の中のヒートシンク材料ＨＳの少なくとも一部分が、モールド空洞から熱を取り除くために成形品の射出成形中に固体状態から液体状態への相変化を受けるように選択し、配置できる。

有利なことに、これは、より高価ではないプラスチックモールド部材１６、２２を使用できるようにしつつ、モールド部材１６、２２が、従来の金型部材で見いだされる冷却効果の少なくともいくつかを提供できるようにする。より詳細には、プラスチックモールド部材１６、２２のヒートシンク凹部３２、３４に収容された高熱伝導率及び低溶融温度の材料（例えば、可融合金）の付加は、射出成形サイクル中の迅速な放熱のための手段を提供する。ヒートシンク材料ＨＳ（例えば、可融合金）のより高い熱伝導率は、成形品の機械特性を否定的に変更する場合がある、プラスチックモールド部材１６、２２の熱を保持し、断熱材の機能を果たす能力を削減する。可融材料の低溶融温度は、モールド部材１６、２２が高温の材料（例えば、成形品ＭＰを冷却する前に、モールド部材１６、２２の中に射出される溶融プラスチック材料）にさらされるときに、可融合金が固体から液体に状態を変更できるようにする。この相変化は、熱伝達プロセスにおける相当量の熱エネルギーを消費する場合があり、これがモールド部材１６、２２の温度を上昇させることなく成形品のより迅速な冷却を生じさせる。追加の優位点は、これが、以下にさらに詳細に説明されるように、ヒートシンク材料ＨＳ（例えば、可融合金）が将来モールド部材１６、２２で再利用できるため、成形プロセスのサイクル時間を短縮し、工具材料浪費も削減できる点である。

モールド部材１６、２２のヒートシンク凹部３２、３４で使用できる低融点金属の例は、多様な可融合金及び低融点要素を含む。一実施形態では、可融合金は、フィールド金属（Ｆｉｅｌｄ‘ｓ ｍｅｔａｌ）（ビスマス、スズ、及びインジウムの合金）またはきわめて熱伝導性でもある他の低融点合金である。同じ実施形態または他の実施形態では、例えば、３０℃以下の融点及び約４０．６Ｗ／ｍ－Ｋの伝導率を有するガリウム等の可融合金が使用される。モールド部材１６、２２でヒートシンク材料ＨＳとして使用できるであろう他の例示的な低融点金属または合金は、ガリウム、ビスマス、インジウム、及びスズを含んだ純元素だけではなく、水銀、ガリウム、ビスマス、鉛、スズ、カドミウム、亜鉛、インジウム、タリウム、を含有する合金及び／またはアルカリ金属だけを含む場合がある。同じ実施形態または他の実施形態では、モールド部材１６、２２に適切な可融合金は、ウッズ金属、ローズ金属、ガリンスタン、及びＮａＫを含む場合がある。ほんの一例として、これらの他の例示的な低融点金属または合金のうちの少なくともいくつかは、例えば約４７℃～約６０℃の範囲に入る溶融温度を有する場合がある。これらの例または追加の例では、ヒートシンク材料ＨＳは、それが、成形品ＭＰの凝固温度に近いまたは凝固温度以下である溶融温度を有するように選択できる。

伝導率に関して、ヒートシンク材料ＨＳは、典型的な金属（例えば、約２７Ｗ／ｍ－Ｋの熱伝導率を有する工具鋼）と同等またはより大きい熱伝導率を有するように選択できる。同じ実施形態または別の実施形態では、ヒートシンク材料ＨＳは、それが、モールド部材１６、２２を形成するために使用される材料よりもほぼ２桁大きい熱伝導率を有するように選択できる。

図８をさらに参照すると、モールド空洞３０は、第１のモールド部材１６のヒートシンク凹部３２から離間し、第１のモールド部材１６のヒートシンク凹部３２と流体連通していない場合がある。すなわち、第１のモールド部材１６の分離する部分１６ｇは、ヒートシンク凹部３２のそれぞれからモールド空洞３０を分離し、それによって流体連通を遮る場合がある。さらに、一実施形態では、分離する部分１６ｇの厚さは、成形品ＭＰが、モールド空洞３０の、特にモールド空洞３０の幾何学形状の正確な製造を可能にするほど十分な構造を同時に有しつつ、分離する部分１６ｇが、成形品ＭＰがヒートシンク材料ＨＳから冷却している間に成形品ＭＰを過剰に断熱しないように選択できる。非制限例として、並びにモールド構成部品１６に使用されるプラスチックの係数及び熱伝導率及び成形品ＭＰのために使用されるポリマーの融点に応じて、例の厚さは、一実施形態では約０．１～約５ｍｍ、別の実施形態では約０．５～約３ｍｍ、及びさらに別の実施形態では約１．０～約２．０ｍｍの範囲となるであろう。言うまでもなく、当業者により理解されるように、図８の概略で示される実施形態は、ヒートシンク凹部３２、特にモールド空洞３０に最も近い部分の形状を平坦として示すが、形状は、それ以外の場合、ヒートシンク凹部３２に及ぶモールド空洞領域のためのたわみ公差を維持しつつ、熱伝導率を最大にするために提供できるであろう（例えば、半球状、先細等）。

例示的な実施形態では、ヒートシンク凹部３２、３４のそれぞれは、固体状態または半固体状態にあるときにヒートシンク凹部３２、３４からヒートシンク材料ＨＳ（例えば、可融合金）の除去を妨げるインターロック部またはインターロック部分４２を含む場合がある。より詳細には、インターロック部４２に受け入れられたヒートシンク材料ＨＳの一部分（例えば、部分４４）は、少なくともインターロック部４２に受け入れられた部分４４が固体状態にあるときに、ヒートシンク材料ＨＳがモールド部材１６または２２の中から落下するまたはそれ以外の場合移動することを防ぐ。

さらに、別の部分４６が液体状態にあり、それを含んでインターロック部分４２に受け入れられる残りの部分４８が固体状態にあるとき、液体部分４６は、モールド部材１６、２２から落下するまたはそれ以外の場合取り除かれるのを妨げられる。より詳細には、成形品ＭＰの冷却及び／または射出成形中、ヒートシンク材料ＨＳの限られた量（例えば部分４６）が、固体状態に留まる残りの部分４８とともに液体に相変化してよい。図８に図示されるように、インターロック部４２は、ヒートシンク凹部３２が中に画定されるモールド部材１６の表面１６ｂから離間される場合があり、成形品ＭＰがモールド部材１６の中で冷却されるときにインターロック部分４２の中に置かれたヒートシンク材料ＨＳの部分４４の溶融を回避するほど十分な距離、モールド空洞３０から離間される場合もある。同様に、第２のモールド部材２２のインターロック部４２は、モールド部材１６、２２が射出成形のために接合されるとき、それ自体モールド空洞３０を閉じる第２のモールド部材２２の表面２２ｆから離間される場合がある。

また、例えば可融合金等のヒートシンク材料ＨＳが、モールド部材１６または２２を補強するために配置できることも有利である。特に、モールド部材１６、２２がプラスチック材料から形成されるとき、モールド部材１６、２２は、なんらかの補強の恩恵を受ける場合があり、これは、特にヒートシンク材料ＨＳがその固体状態にある（または、ヒートシンク材料の大部分より多くがその固体状態にある）とき、ヒートシンク材料ＨＳのヒートシンク凹部の中での受け入れによって達成できる。例えば、ヒートシンク材料ＨＳは、液体状態または部分的な液体状態にあるときでも、ヒートシンク材料が、静水圧によって成形圧力を支えることができるようにモールド部材１６の弾性係数よりも高い弾性係数を有する場合がある。

ここで図９を参照すると、成形品の冷却を概略的にかつ図式で示すグラフが示されている。第１の線５０は、従来の成形プラスチックモールド部材での成形品の冷却を示す。対照的に、線５２は、ヒートシンク凹部３２、３４に受け入れられた可融合金を有する第１及び第２のモールド部材１６、２２でモールドされた成形品の冷却を示す。図９から容易に理解できるように、冷却は、プラスチックモールド部材１６、２２の中に画定され、ヒートシンク材料を収容するヒートシンク凹部３２、３４を有するプラスチックモールド部材１６、２２に対応する線５２の場合はるかに急速である。

ここで図１０を参照すると、再利用可能なモールドを用いた射出成形のための成形方法が説明される。特に、図１０の方法は、方法が他のモールド部材と使用できるであろうことが理解されるべきであるが、上述された再利用可能なモールド部材１６、２２との関連で説明される。方法では、１００に示されるように、モールド部材１６、２２のうちの少なくとも１つに画定された少なくとも１つのモールド空洞（例えば、第１のモールド部材１６に画定されたモールド空洞３０）を有し、モールド空洞３０から熱を迅速に取り除くためにヒートシンク材料ＨＳを収容する、モールド部材の中に画定された少なくとも１つのヒートシンク（例えば、ヒートシンク凹部３２及び第１のモールド部材１６並びにヒートシンク凹部３４及び第２のモールド部材２２）を有する再利用可能なモールド部材１６、２２が提供される。次に、１０２で、成形品は、再利用可能なモールド部材１６、２２で射出成形される。次いで、１０４で、熱は、モールド部材１６、２２のヒートシンク凹部３２、３４に収容されたヒートシンク材料を介してモールド部材１６のモールド空洞３０から迅速に取り除かれる。

１００で再利用可能なモールド部材１６、１２を提供することは、以下、つまりヒートシンク材料ＨＳをその溶融温度を超えて加熱してヒートシンク材料ＨＳを液化することと、液化したヒートシンク材料ＨＳをヒートシンク凹部３２、３４の中に注ぎ込むことと、成形品ＭＰを再利用可能なモールド部材１６、２２で射出成形する前に、ヒートシンク材料ＨＳをその溶融温度以下に冷却してヒートシンク材料ＨＳを凝固させることとを含む場合がある。本明細書にすでに説明したように、ヒートシンク材料ＨＳをその溶融温度以下に冷却してヒートシンク材料ＨＳを凝固させることは、少なくとも１つのヒートシンク凹部３２または３４からのヒートシンク材料ＨＳの除去を妨げるために、少なくとも１つのヒートシンク凹部３２または３４を画定する再利用可能なモールド１６または２２の部分４２でヒートシンク材料ＨＳを機械的にインターロックすることを含む場合がある。

ヒートシンク材料ＨＳを凝固させるためにヒートシンク材料ＨＳをその溶融温度以下に冷却することは、さらにヒートシンク材料ＨＳで再利用可能なモールド部材１６、２２を補強することを含む場合がある。言い換えると、ヒートシンク材料ＨＳが凝固するとき、ヒートシンク材料ＨＳは有利なことに、特に係るモールド部材がプラスチック材料から形成されるとき、モールド部材１６、２２を補強する。

これまでにすでに説明したように、再利用可能なモールド部材１６、２２を提供することは、積層造形によって、例えば熱硬化性材料または熱可塑性プラスチック材料（例えば、ＡＢＳまたはアクリル）等のプラスチック材料の再利用可能なモールド部材１６、２２を形成することを含む場合がある。積層造形は、例えば３次元印刷等を含む場合がある。１０４で、複数のヒートシンク凹部内のヒートシンク材料ＨＳを介して第１のモールド部材１６のモールド空洞３０から熱を迅速に取り除くことは、ヒートシンク材料ＨＳの少なくとも一部分を固体から液体に相変化させることを含む場合がある。

図１１をさらに参照すると、図１０の方法は、さらにステップ１０６、１０８、１１０、及び１１２を含む場合がある。より詳細には、１０６に示すように、再利用可能なモールド部材１６は、第１の再利用可能なモールド部材である場合がある。１０６で、成形品は、第１の再利用可能なモールド部材１６のモールド空洞３０から取り外される。次に１０８で、ヒートシンク材料ＨＳは、ヒートシンク材料ＨＳを液化するためにヒートシンク材料ＨＳの溶融温度を超えて加熱される場合がある。次いで、１１０で、ヒートシンク材料ＨＳは、（つまり、１０８でヒートシンク材料ＨＳを液化した後に）第１の再利用可能なモールド部材１６から取り除かれる場合がある。続いて、ヒートシンク材料ＨＳは、モールド空洞が画定された第２のモールド部材、及び少なくとも１つのヒートシンクが画定された第２のモールド部材を有する第２の再利用可能なモールド部材（図示されておらず、モールド部材１６、２２とは異なる）に、１１２で付加できる。特に、１１２での第２の再利用可能なモールド部材へのヒートシンク材料ＨＳの付加は、前記第２のモールド部材の中の少なくとも１つのヒートシンク凹部に前記ヒートシンク材料を収容することを含む場合がある。このようにして、ヒートシンク材料ＨＳは、異なるプラスチックモールド部材で再利用可能である。

さまざまな上記に開示された、及び他の特徴及び機能またはその代替形態もしくは変形が、望ましくは多くの他の異なるシステムまたはアプリケーションに結合し得ることが理解される。また、続く特許請求の範囲により網羅されることも意図される、その中の現在は予見できないまたは予想外の多様な代替形態、修正形態、変形形態、または改善は、以後当業者によってなされ得る。

１０ モールドアセンブリ
１２ 第１のモールドホルダー
１４ 第１のモールドプラテン
１６ 第１のモールド部材
１６ａ 第１の側
１６ｂ 第２の側
１８ 第２のモールドホルダー
２０ 第２のモールドプラテン
２２ 第２のモールド部材
２２ａ 第１の側
２２ｂ 第２の側
２４ モールドピン
３０ モールド空洞
３２ ヒートシンク凹部
３４ ヒートシンク凹部
３６ スルーホール
３８ 取付具開口部
４０ 中心射出ノズル開口部

Claims (18)

1. 射出成形用の再利用可能なモールドであって、
   再利用可能なモールド部材と、
   前記モールド部材に画定されたモールド空洞と、
   前記モールド部材が成形品を射出成形するために使用されるときに前記モールド空洞から熱を迅速に取り除くために前記モールド部材の中にヒートシンク材料を収容するための前記モールド部材に画定された少なくとも１つのヒートシンク凹部と
   を備え、
   前記ヒートシンク材料が、前記少なくとも１つのヒートシンク凹部の中に受け入れられる可融合金であり、前記可融合金の少なくとも一部分が、前記モールド空洞から熱を取り除くために前記成形品の射出成形中に固体状態から液体状態への相変化を受けるように配置される、再利用可能なモールド。
2. 前記再利用可能なモールド部材が熱硬化性材料から形成される、請求項１に記載の再利用可能なモールド。
3. 前記ヒートシンク材料が、前記成形品に比して低い融点を有し、前記モールド部材に比して高い熱伝導率を有する、請求項２に記載の再利用可能なモールド。
4. 前記再利用可能なモールド部材が、積層造形によって形成される、請求項３に記載の再利用可能なモールド。
5. 前記モールド部材が、第１の側、及び前記第１の側に反対側の第２の側を含み、前記モールド空洞が前記第２の側に画定され、前記少なくとも１つのヒートシンク凹部が前記第１の側に画定される、請求項１に記載の再利用可能なモールド。
6. 前記モールド空洞が、前記少なくとも１つのヒートシンク凹部から離間され、前記少なくとも１つのヒートシンク凹部と流体連通していない、請求項５に記載の再利用可能なモールド。
7. 前記少なくとも１つのヒートシンク凹部が、固体状態または半固体状態にあるときに前記少なくとも１つのヒートシンク凹部からの前記可融合金の除去を妨げるインターロック部を含む、請求項１に記載の再利用可能なモールド。
8. 前記インターロック部が、前記少なくとも１つのヒートシンク凹部が中に画定される前記モールド部材の表面から離間され、前記成形品が前記モールド部材の中で冷却されるときに、前記インターロック部の中に置かれた前記可融合金の溶融を回避するほど十分な距離、前記モールド空洞から離間される、請求項７に記載の再利用可能なモールド。
9. 前記少なくとも１つのヒートシンク凹部に受け入れられた前記可融合金が、前記モールド部材を補強するために配置される、請求項１に記載の再利用可能なモールド。
10. 前記少なくとも１つのヒートシンク凹部が、前記モールド空洞が中に画定される前記モールド部材の前側に反対である前記モールド部材の裏側の回りに分散された複数のヒートシンク凹部である、請求項１に記載の再利用可能なモールド。
11. 再利用可能なモールドを用いる射出成形のための成形方法であって、
    再利用可能なモールド部材内に画定されたモールド空洞、及び前記モールド空洞から熱を迅速に取り除くためにヒートシンク材料を収容する、前記再利用可能なモールド部材の中に画定された少なくとも１つのヒートシンク凹部を有する前記再利用可能なモールド部材を提供することと、
    前記再利用可能なモールド部材で成形品を射出成形することと、
    前記少なくとも１つのヒートシンク凹部に収容された前記ヒートシンク材料を介して前記モールド部材の前記モールド空洞から熱を迅速に取り除くことと
    を含み、
    前記少なくとも１つのヒートシンク凹部に収容された前記ヒートシンク材料を介して前記モールド部材の前記モールド空洞から熱を迅速に取り除くことが、前記ヒートシンク材料の少なくとも一部分を固体から液体に相変化させることを含む、前記成形方法。
12. 前記再利用可能なモールド部材を提供することが、
    前記ヒートシンク材料を溶融温度を超えて加熱して、前記ヒートシンク材料を液化することと、
    前記少なくとも１つのヒートシンク凹部の中に前記液化したヒートシンク材料を注ぎ込むことと、
    前記再利用可能なモールド部材で前記成形品を射出成形する前に、前記ヒートシンク材料を凝固させるために前記ヒートシンク材料を前記溶融温度以下に冷却することと
    を含む、請求項１１に記載の成形方法。
13. 前記ヒートシンク材料を凝固させるために前記ヒートシンク材料を前記溶融温度以下に冷却することが、前記少なくとも１つのヒートシンク凹部からの前記ヒートシンク材料の除去を妨げるために前記少なくとも１つのヒートシンク凹部を画定する前記再利用可能なモールドの一部分で前記ヒートシンク材料を機械的にインターロックすることを含む、請求項１２に記載の成形方法。
14. 前記ヒートシンク材料を凝固させるために前記ヒートシンク材料を前記溶融温度以下に冷却することが、前記ヒートシンク材料で前記再利用可能なモールド部材を補強することを含む、請求項１２に記載の成形方法。
15. 前記再利用可能なモールド部材を提供することが、
    積層造形によってプラスチック材料の前記再利用可能なモールド部材を形成すること
    を含む、請求項１１に記載の成形方法。
16. 前記再利用可能なモールド部材が、第１の再利用可能なモールド部材であり、さらに前記成形方法が、さらに
    前記第１の再利用可能なモールド部材の前記モールド空洞から前記成形品を取り外すことと、
    前記ヒートシンク材料を溶融温度を超えて加熱して前記ヒートシンク材料を液化することと、
    前記ヒートシンク材料を液化した後、前記第１の再利用可能なモールド部材から前記ヒートシンク材料を取り除くことと、
    前記モールド空洞が画定された第２のモールド部材、及び少なくとも１つのヒートシンクが画定された第２のモールド部材を有する第２の再利用可能なモールド部材に前記ヒートシンク材料を付加することとを含み、
    前記第２の再利用可能なモールド部材に前記ヒートシンク材料を付加することは、前記第２のモールド部材の中の少なくとも１つのヒートシンク凹部に前記ヒートシンク材料を収容することを含む、
    請求項１１に記載の成形方法。
17. 射出成形のための成形方法であって、
    再利用可能なモールド部材に可融合金を付加することと、
    前記再利用可能なモールド部材で成形品を射出成形することと、
    前記可融合金を固体状態から液体状態に相変化させるほど十分に前記成形品から前記可融合金に熱を伝達することによって前記再利用可能なモールド部材内の前記成形品を迅速に冷却することと
    を含む、前記成形方法。
18. 前記再利用可能なモールド部材から前記可融合金を取り除くことと、
    別の再利用可能なモールド部材で別の成形品を射出成形するために、前記別の再利用可能なモールド部材に前記可融合金を付加することと
    をさらに含む、請求項１７に記載の成形方法。

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