JPH0239370B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、金型内をあらかじめ真空状態とする
成形方法に係り、詳しくは、金型内を数Torr以
下の高真空状態となしてミクロンオーダーの超精
密部品の射出成形を可能とする方法に関するもの
である。

［従来の技術］ 従来から射出成形は、他の成形方法に比べて最
も大量生産ができるものであつて、汎用性がある
ものとして日用家庭品に実施されたきた。また、
エンジニアプラスチツクスの発展に伴なつて成形
品に対する精度要求が高くなるばかりで、現在で
はミクロンオーダーの寸法精度が要求されてい
る。しかしながら、現在の成形技術では、形状に
関しては変形の問題を避けることができず、寸法
に関しては10数μまでが限界であつた。

［発明を解決しようとする課題］ 出願人は、ミクロンオーダーの超精密成形品が
射出成形で得られない原因を追求した結果、成形
材料と金型のキヤビテイ面との間に、これまで全
く意識されなかつた薄い空気やガスなどのスキン
層が断熱層として機能することにあると解明し
た。このスキン層は、キヤビテイ面の形状などに
応じて薄さも分布の程度も一様ではなく、しか
も、各シヨツト毎に分布状況が変化するものであ
る。成形材料は、薄さも分布も一でなく、シヨツ
ト毎に変化するこのスキン層を介して金型内に射
出されるので、金型の転写性が既に損なわれてい
たのである。また、このスキン層は、充填されて
からの保圧工程において、成形材料、殊に溶融樹
脂が金型と熱伝達して固化に至る過程で断熱層と
して機能するために、この点からも樹脂の収縮に
微細な影響を与えるものである。このことが、ミ
クロンオーダーで真円度、平面度または円筒度な
どの要求される超精密機能部品が射出成形で得ら
れなかつた大きな原因であつた。

上記スキン層を除去するには、かなりの真空度
が要求される。実験の結果、ミクロンオーダーの
超精密成形品については数Torr以下、好ましく
は1Torr〜10^-3Torr程の高真空状態が必要であつ
た。ピンホールが問題となるような成形品につい
ては、10^-3Torr以下が必要であることが判明し
た。従つて、超精密成形品にとつて、キヤビテイ
面のスキン層の除去は、各種射出技術の必要不可
欠な前提条件といえるものである。

ここで、従来から射出前に金型内に真空にする
射出成形方法とその装置が公知である。例えば、
特開昭56−123841号に示すように、型内を排気吸
引して低真空状態にすることを目的とするもので
あるが、上記のごとくスキン層の除去を目的とす
るものではなく、スキン層を除去できる程度の高
真空状態に到達できるものではない。射出成形に
おいて真空工程を設ける場合には、成形サイクル
との関連から排気吸引時間が一定に制限されるも
のである。実開昭55−151522号に示すようにパー
テイングに吸引口を設けたものや、実開昭56−
19317号に示すように吸引口を設けたものが提供
されている。これらは、いずれも溶融樹脂が侵入
しない程度のクリテイカルスリツト（微少間隙）
から排気吸引するものである。クリテイカルスリ
ツトは、一般には10〜2.0μに形成されているもの
であつて、高真空に致達するまでの吸引時間が長
くかかり、成形サイクルの所定時間内では単なる
ガス抜きを達成できるのみである。気体分子の平
均自由工程は、真空度が高くなる程大きくなるの
で、吸引のためのクリテイカルスリツトでは大き
な抵抗が生じて十分に吸引されないからである。
例えば、金型内を1Torrに到達するためには50μ
程度の孔径が必要であり、10^-3Torrに致達する
ためには0.5mm程度の孔径が必要である。従つて、
瞬時に高真空吸引のための孔径は、十分それに見
合つたサイズとしなければならず、そのための特
別な構造が必要であつた。しかしながら上記構造
をパーテイングに求めることは不可能であり、ま
たキヤビテイ面に設けるためには構造が複雑化す
るものであつた。

また、射出成形は高速化の傾向となつている
が、高速充填と型内の排気とは密接な関係が認め
られる。高速充填にみられる成形不良現象に、フ
ローマーク、ヒケ、銀条、表面のくもり、ウエル
ド不良、気泡、黒条及びやけ等がある。逆にこれ
らは、金型の排気不足から生じる現象でもある。
実験の結果、高速充填を阻害していたのは、実は
金型の排気不足が原因の大半になつていいること
が判明した。これまで、金型の排気対策として
は、上記のごとくエアーベントなどの対策をとら
れていたが、高速充填成形では、このエアーベン
トはむしろ障害となることが判明した。高速にな
るほど、ゲート周辺のキヤビテイはむしろ負圧に
なり、逆にエジエクターピン、エアーベントから
大気が進入して、前記のような現象が生じるので
ある。従つて金型は、大気が入らぬように気密性
を保つ必要があると同時に、ガスを発生しやすい
成形材料に於いては、材料を充填中、金型の一部
からこのガスを真空で吸引する必要がある。

しかして本発明に係る方法は、上記実情に鑑み
て開発されたものであつて、射出成形の前提条件
として型内面を清浄化処理してスキン層を除去
し、ミクロンオーダーの超精密射出成形を可能と
することを、その目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本発明に係る型内真
空射出成形方法の特徴は、型閉過程における型閉
開始動作によつて金型パーテイング面の開き状態
で型内を外気からシールし、型内面に付着する空
気やガスなどのスキン層を常去するために前記開
き状態から射出前にあらかじめ型内を数Torr以
下の高真空状態に形成するとともに、型閉後の真
空吸引継続によつて金型キヤビテイ内外において
高真空状態での差圧を生じさせ、この金型キヤビ
テイに対してパーテイング面及びエジエクターピ
ンの微小間隙からガス排気を継続するようにした
ことにある。

［作用］ 型閉過程において、型閉動作に伴なつて金型パ
ーテイング面の開き状態で型内が外気からシール
されるので、大なる間隙のパーテイング面間全域
に亘つて吸引間隙が形成される。依つて、吸引を
開始すれば、開き状態にあるキヤビテイが高真空
状態となつて、直ちにキヤビテイ内面に付着する
空気やガスなどのスキン層が除去される。

その後の型閉に伴なつて成形材料がキヤビテイ
内に射出されるが、高真空状態での差圧によつて
パーテイング面及びエジエクターピンの微小間隙
から継続的にガス排気が行なわれる。

［実施例］ 次に、本発明の一実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。

金型は、固定型板１と可動型板２とからキヤビ
テイ３を構成される。図中８はエジエクターピ
ン、１０はエジエクタープレート、１１は固定取
付板、１２は可動取付板、１３はスペーサブロツ
クである。

しかして、３０，３１は筒状のカバー部材で、
カバー部材３０，３１は固定型板１と可動型板２
との外側にそれぞれ被せられて、それぞれの基端
のフランジ３２，３２を両取付板１１，１２にボ
ルトなどの固定具３３、…を介して固着されてい
る。固着面にはパツキン３４，３４が設けられて
シールされる。一方のカバー部材３０は、固定型
板１のパーテイング面と略同程度までその先端を
延ばされており、先端外側にはパツキン３５が設
けられている。他方のカバー部材３１は、一方の
カバー部材３０の外側に嵌合する寸法を有し、そ
の先端が成形品の押出に支障がない位置まで延さ
れている。図中、３６は、エジエクタープレート
１０を押圧するエジエクターロツドであり、３７
はエジエクターロツド３６の穴間隙をシールする
パツキンである。また３８は、真空装置（図示せ
ず）に連通する吸引孔である。

しかして、他方のカバー部材３１は、可動型板
２の型閉開始動作により接近し、型開位置におい
て一方のカバー部材３１から離間している。この
場合、吸引孔３８からの真空吸引は、停止してい
る。なお、エジエクターピン８のつき出しによつ
て、成形品は、他方のカバー部材３１に阻害され
ることなく取出される。

次に、型閉過程における型保護領域、すなわち
低速低圧領域において、他方のカバー部材３１
は、一方のカバー部材３０に嵌合する。この場
合、カバー部材３０，３１がパツキン３５を介し
てシールされると同時に、スプルー９には成形機
のノズル（図示せず）が当接しているので、カバ
ー部材内は完全な密封状態になつている。また、
金型のパーテイング１４，１４は、互いに離間し
て開き状態にあるので、大なる吸引間隙が形成さ
れている。従つて、真空吸引を開始すれば、開き
状態にあるキヤビテイ３を含めたカバー部材３
０，３１の内部が直ちに高真空に致達させられ
る。その結果、キヤビテイ３のスキン層は班なく
除去されて、金型の転写性の前提条件が整備され
る。型保護領域から型閉前までの間、真空吸引は
続行しているので、カバー部材内とキヤビテイ３
内の真空度を必要なだけ高めることができる。真
空吸引は、型閉完了時でも続行されているので、
成形材料がキヤビテイ３内に射出された場合は、
パーテイング１４とエジエクターピン８の微少間
隙から金型外部のカバー部材内へのガス排気が可
能となる。

詳述すると、金型外部のカバー部材３０，３１
内では高真空状態が維持され、ますます真空度が
高められている、真空吸引を停止しても、所定の
高真空状態が継続している。これに対して、キヤ
ビテイ３の内部では、成形材料の注入によつて真
空度が失なわれるばかりか、ガス発生が起こるの
で、キヤビテイ３の内部と外部とでは大なる圧力
差が生じることとなる。圧力差は、エジエクター
ピン８の間隙のほかに、パーテイング１４の全域
にわたつて作用するので、キヤビテイ３内のガス
は、金型外部へ瞬時に排気される。ガス排気は、
射出完了まで行なわれるが、必ずしも真空吸引を
続行させておく必要はない。上記圧力差によつ
て、十分な排気が可能であるためである。

上記実施例によれば、型保護領域における金型
の開き状態で開き面全域から真空吸引が可能であ
るので、カバー部材３０，３１の内部と同一真空
度に高めることができ、必要な真空度にキヤビテ
イ３内を形成できる。また、カバー部材３０，３
１によつてキヤビテイ３内を真空とすることがで
きるので、金型に吸引孔やエアーベント溝を設け
るなどの加工を一切不要とすることができ、シー
ルが困難な金型、例えば、割型やスライド型ある
いは制限ゲートの多数個取り金型などにも適用で
きる。さらに、型保護領域とカバー部材３０，３
１の密封とを同一タイミングに設定すれば、適切
な真空吸引タイミングをとることが可能となり、
しかも金型の開閉度に応じて、真空吸引工程から
ガス排気工程へと自動的に切換えがなされる。上
記方法において、カバー部材３０をＵ字形の二重
構造としてそのＵ字形内に他方のカバー部材が嵌
入して密封されるものとすることができる。ま
た、各カバー部材の先端をフランジ構造とすると
ともに型閉縮少を吸収する蛇原構造とすることも
可能である。

上記一実施例において、射出成形を例示して説
明したが、金型のキヤビテイに成形材料を充填し
て賦形する成形法であれば、トランスフア成形、
ダイカスト成形等にも適用可能であり、金型形状
も問わない。また、成形材料として溶融樹脂を説
明したが、Cu、Niなどの金属、セラミツク或い
はこれらの複合材にも適用可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、決められ
たサイクル内で金型の開き面全域を大なる間隙と
して真空吸引すると同時に高真空状態での差圧に
よつてガス排気継続することによつて、スキン層
を除去した型内面に成形材料を直接に接触させて
賦形しつつ強力且つ全面からのガス排気継続によ
つて、金型の寸法通りに転写したミクロンオーダ
ーの寸法精度を出すことができるうえ、ひけや銀
条痕などの変形も効果的に防止できた。

また、スキン層の除去と射出中のガス排気との
併用によつて、各シヨツト毎の転写条件を常に同
一に設定することが可能となり、成形品のバラツ
キの原因が一掃された。特に、パーテイングのほ
かにエジエクターピンの摺動間隙からも高真空状
態でのガス排気を継続できる特徴がある。さら
に、型内を高真空状態とするとともに型を型閉開
始動作によりシールすることによつて、初めて射
出の高速化が可能となるものであり、この意味で
高速射出の前提条件となるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る型内真空成形方法を示し、
第１図、第２図は一実施例に係る同概略図であ
る。 １……固定基板、２……可動型板、３……キヤ
ビテイ、１４……パーテイング面、３０，３１…
…カバー部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 型内へ成形材料を射出する成形方法におい
   て、 型閉過程における型閉開始動作によつて金型パ
   ーテイング面の開き状態で型内を外気からシール
   し、型内面に付着する空気やガスなどのスキン層
   を除去するために前記開き状態から射出前にあら
   かじめ型内を数Torr以下の高真空状態に形成す
   るとともに、型閉後の真空吸引継続によつて金型
   キヤビテイ内外において高真空状態での差圧を生
   じさせ、この金型キヤビテイに対してパーテイン
   グ面及びエジエクターピンの微小間隙から射出過
   程においてガス排気を継続するようにしたことを
   特徴とする型内真空射出成形方法。