JP7459708B2 - 入れ子 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形機の金型に組み付けられる入れ子に関する。

特許文献１に示されるように、樹脂製品を製造するための射出成形機では、型締め時に金型同士の間に形成されるキャビティに対し溶融した樹脂を射出して同樹脂を固化させ、その後に金型同士を型開きするようにしている。また、特許文献１には、高熱伝導率部材を金型における熱溜まりの生じ易い部位に向かって延びるように組み付け、その高熱伝導率部材によって金型における上記部位の熱を他の部位に逃がすことが記載されている。

特開２０１３－１６３３１４号公報

ところで、射出成形機においては、キャビティ内に射出された樹脂のうち、そのキャビティ内の所定の位置にある樹脂の温度を精度よく調整したいという要求がある。しかし、特許文献１のように、高熱伝導率部材を金型に組み付けたとしても、その高熱伝導率部材によってキャビティ内の樹脂の温度が直接的に調節されることはないため、上述した要求を満たすことは困難であった。

本発明の目的は、型締めされた金型同士の間のキャビティ内に射出された樹脂のうち、そのキャビティ内の所定の位置にある樹脂の温度を調整できる入れ子を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する入れ子は、温度調整用の流体を流す流路が形成された金型に組み付け可能とされ、型締めの際に金型同士の間に形成されるキャビティに対し露出する。この入れ子は、次のような外殻、補強部、及び熱伝導体を備える。上記外殻は、内部が中空状に形成され、且つキャビティに対し露出する。上記補強部は、外殻の内部に同外殻と一体の格子状に形成される。上記熱伝導体は、外殻及び補強部よりも熱伝導率の高い材料で形成され、外殻の内部に補強部を内包するよう充填され、且つ上記流路を流れる流体と接するものとされる。

上記構成によれば、型締めの際に金型同士の間に形成されるキャビティ内に射出された樹脂のうち、そのキャビティ内の所定の位置にある樹脂の温度を調整したい場合、その所定の位置にある樹脂に対応して位置するよう入れ子が金型に組み付けられる。そして、所定の位置にある樹脂と金型に形成された流路を流れる流体との間では、キャビティに対し露出した入れ子の外殻及び熱伝導体を介して熱交換が行われる。これにより、キャビティ内の所定の位置にある樹脂の温度が調整される。

ところで、キャビティ内の樹脂と流路内の流体との間での熱交換を効率よく行うためには、外殻及び熱伝導体を熱伝導率の高い材料で形成することが好ましい。しかし、外殻を熱伝導率の高い材料で形成すると、その外殻の耐摩耗性や強度が不足するおそれがある。その結果、キャビティ内に樹脂を射出する際、キャビティ内に露出した入れ子の外殻が上記樹脂の射出によって摩耗したり変形したりする恐れがある。

上記構成によれば、入れ子が上述した外殻、補強部、及び熱伝導体によって形成されているため、外殻を耐摩耗性の高い材料で形成するとともに、その外殻を補強部によって補強することができ、更には熱伝導体を外殻及び補強部よりも熱伝導率の高い材料で形成することができる。これにより、入れ子の外殻の摩耗や変形を抑制することができ、且つ、キャビティ内の樹脂と流路内の流体との間での熱交換を効率よく行うことができる。

本発明によれば、型締めされた金型同士の間のキャビティ内に射出された樹脂のうち、そのキャビティ内の所定の位置にある樹脂の温度を調整できる。

入れ子が設けられた射出成形機を示す断面図。 入れ子の補強部を示す拡大図。

以下、射出成形機の金型に組み付けられる入れ子の一実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
図１に示す射出成形機の金型１，２は、型締めと型開きとが繰り返されるものである。金型１，２は、型締め時には互いに接近し、型開き時には互いに離間する。なお、図１は、金型１，２を型締めした状態を示している。こうした射出成形機では、型締め時に金型１，２同士の間に形成されるキャビティ３に対し、溶融した樹脂が射出される。そして、キャビティ３内に射出された樹脂が固化した後、金型１，２の型開きが行われる。

金型１は、第１ブロック４及び第２ブロック５を備えている。金型１の第１ブロック４は、第２ブロック５よりも金型２寄りに位置している。金型１の第２ブロック５には、温度調整用の流体（この例では冷却水）を流す流路６が形成されている。また、第１ブロック４には、キャビティ３に対し露出する入れ子７が組み付けられている。この入れ子７は、外殻８と、補強部９と、熱伝導体１０と、を備えている。

上記外殻８は、鋼材等によって内部が中空状となるように形成されている。外殻８は、図１の上下方向（金型１，２が接近離間する方向）に延びている。外殻８における図１の上端部には、キャビティ３に対し露出する露出部８ａが形成されている。また、外殻８における図１の下端部には、外殻８の内部と連通しするとともに図１の下方に向けて開口する開口部８ｂが形成されている。

図２に示すように、補強部９はラティス構造を有している。詳しくは、補強部９は、３Ｄプリンタ等によって三角形の格子状に形成されている。補強部９は、外殻８（図１）の内部に位置している。この補強部９も、外殻８と同様に鋼材等によって形成されており、且つ外殻８と一体に形成されている。

図１に示すように、上記熱伝導体１０は、外殻８及び補強部９よりも熱伝導率の高い材料、例えば銅によって形成されている。熱伝導体１０は、外殻８の内部に補強部９を内包するよう充填されており、外殻８の露出部８ａの内部にも達している。また、熱伝導体１０は、外殻８の開口部８ｂから第２ブロック５の流路６側（図１の下側）に向けて突出する棒状部１０ａを備えている。

第２ブロック５には、流路６から外殻８の開口部８ｂまで延びる連通路１１が形成されている。熱伝導体１０の棒状部１０ａは、この連通路１１に挿通されて流路６まで延びている。これにより、棒状部１０ａは、流路６を流れる冷却水と接することが可能とされている。また、棒状部１０ａの外面には、棒状部１０ａと冷却水との接触面積を大きくするための凹凸１２が形成されている。この凹凸１２は、例えば棒状部１０ａの軸線を中心とする螺旋状となるよう同棒状部１０ａの外面に形成されている。

第２ブロック５における入れ子７の外殻８と対向する面であって、開口部８ｂ回りに対向する部分には、連通路１１からの冷却水の漏出を抑制するためのシールリング１３が設｀けられている。

次に、本実施形態の入れ子７の作用効果について説明する。
（１）型締めの際に金型１，２同士の間に形成されるキャビティ３内に射出された樹脂のうち、そのキャビティ３内の所定の位置にある樹脂の温度を調整（この例では冷却）したい場合、その所定の位置にある樹脂に対応して位置するよう入れ子７が金型１に組み付けられる。そして、所定の位置にある樹脂と金型１（第２ブロック５）に形成された流路６を流れる冷却水との間では、キャビティ３に対し露出した入れ子７の外殻８（露出部８ａ）及び熱伝導体１０を介して熱交換が行われる。これにより、キャビティ３内の所定の位置にある樹脂の温度の調整（この例では冷却）が行われる。

（２）キャビティ３内の樹脂と流路６内の冷却水との間での熱交換を効率よく行うためには、外殻８及び熱伝導体１０を熱伝導率の高い材料（この例では銅）で形成することが好ましい。しかし、仮に外殻８も熱伝導率の高い材料（銅）で形成したとすると、その外殻８の耐摩耗性や強度が不足するおそれがある。その結果、キャビティ３内に樹脂を射出する際、キャビティ３内に露出した入れ子の外殻８の露出部８ａが上記樹脂の射出によって摩耗したり変形したりする恐れがある。

しかし、入れ子７が上述した外殻８、補強部９、及び熱伝導体１０によって形成されているため、外殻８を耐摩耗性の高い材料（この例では鋼材）で形成するとともに、その外殻８を補強部９によって補強することができ、更に熱伝導体１０を外殻８及び補強部９よりも熱伝導率の高い材料（銅）で形成することができる。これにより、入れ子７の外殻８の摩耗や変形を抑制することができ、且つ、キャビティ３内の樹脂と流路６内の冷却水との間での熱交換を効率よく行うことができる。

（３）熱伝導体１０が格子状の補強部９を内包するよう外殻８に充填されているため、熱伝導体１０と補強部９との密着性を高めることができ、ひいては熱伝導体１０と補強部９及び外殻８との熱伝導効率を高めることができる。

（４）上記補強部９が三角形の格子状に形成されているため、入れ子７における外殻８の強度を効果的に高めることができる。
（５）入れ子７の外殻８はキャビティ３内に突出するものであり、入れ子７の熱伝導体１０は外殻８におけるキャビティ３内に突出した部分である露出部８ａの内側に達するものとされている。このため、外殻８の露出部８ａが比較的小さいとしても、その露出部８ａ及び熱伝導体１０を介してキャビティ３内の樹脂と流路６内の冷却水との間での熱交換を効果的に行うことができる。

（６）上記熱伝導体１０は外殻８から流路６に向けて突出するよう形成されているため、熱伝導体１０を金型１の上記流路６内を流れる冷却水に接触させやすくなる。
（７）上記熱伝導体１０における金型１の流路６を流れる冷却水と接する部分である棒状部１０ａには凹凸１２が形成されているため、その冷却水と棒状部１０ａとの接触面積を大きくすることができ、両者の間での熱伝達効率が向上する。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・熱伝導体１０における棒状部１０ａの外面に必ずしも凹凸１２を形成する必要はない。

・第２ブロック５の流路６が第１ブロック４の入れ子７における外殻８の開口部８ｂ付近に位置する場合には、熱伝導体１０に棒状部１０ａを形成しなくてもよい。
・補強部９は、三角形以外の形状の格子状に形成されていてもよい。

・露出部８ａを必ずしもキャビティ３側に突出させる必要はない。
・キャビティ３内に射出された樹脂のうち、そのキャビティ３内の所定の位置にある樹脂を加熱したい場合、流路６を流す流体を加熱用のオイル等とすることが考えられる。なお、キャビティ３内に射出された樹脂のうち加熱したい部分としては、製造される樹脂製品のウェルドラインに対応した部分等があげられる。

・熱伝導体１０は、流路６を流れる流体に対し、必ずしも直接的に接している必要はない。例えば、棒状部１０ａ及び連通路１１を省略し、熱伝導体１０が第２ブロック５に接するようにする。この場合、熱伝導体１０と第２ブロック５との間で熱交換が行われ、熱伝導体１０が流路６を流れる流体に対し第２ブロック５を介して間接的に接した状態になる。

１…金型
２…金型
３…キャビティ
４…第１ブロック
５…第２ブロック
６…流路
７…入れ子
８…外殻
８ａ…露出部
８ｂ…開口部
９…補強部
１０…熱伝導体
１０ａ…棒状部
１１…連通路
１２…凹凸
１３…シールリング

Claims (4)

1. 温度調整用の流体を流す流路が形成された金型に対し組み付け可能とされ、型締めの際に金型同士の間に形成されるキャビティに対し露出する入れ子において、
   内部が中空状に形成され、且つ前記キャビティに対し露出する外殻と、
   前記外殻の内部に同外殻と一体の格子状に形成された補強部と、
   前記外殻及び前記補強部よりも熱伝導率の高い材料で形成され、前記外殻の内部に前記補強部を内包するよう充填され、且つ前記流路を流れる前記流体と接する熱伝導体と、を備え、
   前記熱伝導体は、前記外殻から前記流路に向けて突出することによって前記流路まで延びる棒状部を備えていることを特徴とする入れ子。
2. 前記熱伝導体の棒状部における前記流路を流れる前記流体と接する外面には凹凸が形成されている請求項１に記載の入れ子。
3. 前記補強部は、三角形の格子状に形成されている請求項１又は２に記載の入れ子。
4. 前記外殻は、前記キャビティ内に突出するものであり、
   前記熱伝導体は、前記外殻における前記キャビティ内に突出した部分の内側に達している請求項１～３のいずれか一項に記載の入れ子。