JPH04339624A

JPH04339624A - 射出成形用金型

Info

Publication number: JPH04339624A
Application number: JP26936091A
Authority: JP
Inventors: Yukinori Kurino; 幸典栗野; Masahiro Takinomi; 滝呑　昌広
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1991-01-08
Filing date: 1991-10-17
Publication date: 1992-11-26
Anticipated expiration: 2015-11-20
Also published as: JP3110106B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、射出成形用金型に関し
、特に、金型内の樹脂中に圧力ガスを注入し、成形品内
に中空部を形成して成形品のヒケやソリの改善を図る射
出成形用金型に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、射出成形方法により厚肉部や偏肉
部を有する成形品を成形する場合、加熱溶融された樹脂
を冷却された金型のキャビティ内に射出すると、厚肉部
や偏肉部における樹脂の冷却による体積収縮が大きくな
って、一般にヒケやソリと称されている現象が発生する
傾向にある。

【０００３】それで、厚肉部や偏肉部を有する成形品の
成形は困難視されていたが、ガス注入射出成形法が開発
されて、その障害が取り除かれた。この技術は、キャビ
ティ内に注入された溶融樹脂中に、ノズルサイド、或い
は金型サイドから圧力ガスを注入して中空部分を形成し
、且つこの注入したガスの圧力により、保圧を行うこと
でヒケやソリの発生を防止するのであって、通常の成形
品の場合のみならず、特に厚肉部や偏肉部を有する成形
品の成形に効果的であることが知られている。

【０００４】ところで、ガスを溶融樹脂中に注入したり
、或いは注入したガスを排出したりする手段が、この技
術の成否に大きく影響するのであって、今までに幾つか
の技術が提案されている。

【０００５】先ず、ガスを溶融樹脂中に注入するためた
めの手段としては、例えば特開昭６４−１４０１２号公
報に記載されているように、キャビティに臨むガス注入
ノズルを配設するとともに、このガス注入ノズルをエヤ
ーシリンダー等により進退自在に設けておき、ガス注入
ノズルを進退させて樹脂中へのガスの注入・排出を行う
技術があり、また、特開平１−１５７８２３号公報に記
載されているように、ガスは通るが樹脂は通らない大き
さの流路を形成し、この流路からガスを流入させる技術
がある。

【０００６】また、一方において、ガスを抜く手段とし
ては、前記特開昭６４−１４０１２号公報に記載の技術
の場合は、ガス注入ノズルを引っ込めて、その周囲の弁
口から大気中に逃すようにしており、また、特開平１−
１５７８２３号公報に記載の技術の場合は、注入のとき
と同じ流路を利用するか、あるいはスプルーブレイクに
より行うようになっている。

【０００７】

【本発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来
技術の場合、先ず、ガスを溶融樹脂中に注入する技術に
関しては、金型にシリンダーを配設するものは、その為
の空間を設ける必要があり、金型の構造上、配設に多く
の制限を受けるという問題があった。また、流路形成の
ものは、これを満足する流路の大きさの設定は、樹脂の
種類によって異なり、同公報に示されているように、溶
融樹脂の粘度に対応して変化する０．１３〜１０ｍｍの
広い範囲のオリフィスを介して行う必要があり、装置が
精密化、複雑化して、装置の製造加工に高度の技術が必
要となり、設備費及び加工コストが格段に高くなるとい
う問題があった。

【０００８】一方、ガス抜きの技術に関しては、注入さ
れているガス圧が高いときは、ガスの排出時の流量を調
整する必要のある場合がある。排出されるガス圧が５０
Ｋｇ／ｃｍ２　程度の低圧なら特に問題はないが、ガス
圧力がそれ以上に高いと、一気に抜いたときに樹脂を巻
き込み、成形品の表面が発泡したような状態の粗面にな
ってしまうのである。

【０００９】従って、ガスにより形成された中空部を利
用する製品や、透明な製品の場合、その中空部の内面が
汚れていると、外観品質に劣り、製品にならない場合が
生じるという問題が存在するのである。

【００１０】特開昭６４−１４０１２号公報に記載の技
術の場合は、この調整ができず、一気に抜くことしかで
きない。また、特開平１−１５７８２３号公報に記載の
技術の場合は、スプルーブレイクによるときは同じく調
整は出来ないが、注入のときと同じ流路を利用する場合
は、流量調整バルブによりガス抜きを行うことができる
。しかしながら、流量調整バルブは、その外に流量計が
必要であり、また、流量計と流量調整バルブとの連動の
為の制御機器も必要であって、それなりに設備費が嵩む
という欠点があった。

【００１１】本発明はこのよう従来技術の欠点を解消し
、ガスの注入やガス抜きの為に、金型の構造上等に特別
の制約を受けることがなく、また、高価な設備や、操作
の難しい設備を必要としない射出成形用金型を提供する
ことを目的としてなされたものである。

【００１２】

【課題を解決する為の手段】請求項１記載の発明は、厚
肉部や偏肉部を有する成形品を成形する射出成形用金型
において、前記厚肉部や偏肉部を成形するキャビティ内
もしくはキャビティに至るまでの樹脂通路内には、金型
内に形成されたガス流入路が連通され、この連通部に多
孔質材料からなるガス注入部材が設けられていることを
特徴とする射出成形用金型をその要旨とするものであり
、請求項２記載の発明は、ガス注入部材の孔の構成が、
多数の平行な直管状の貫通孔からなり、該孔の気孔率が
１５〜５０％であって且つ数平均孔径が１〜５０μｍで
あることを特徴とする請求項１記載の射出成形用金型を
その要旨とするものである。

【００１３】請求項１記載の発明において用いるガス注
入部材を形成する多孔質材料としては、焼結合金や、セ
ラミックス焼結体を用いるのである。そして、好ましく
は機械加工が容易な焼結合金がよい。また更にガス注入
部材は、当然のことながら、射出時の樹脂圧及び温度に
耐え得るもので、好ましくは金型を構成する他の部材と
同じレベルの膨張係数を持つものがよい。

【００１４】請求項１記載の発明において、ガス注入部
材の孔は、ガス流入管とキャビティとに連通したものが
少なくとも一つあればよく、孔の数は特に限定されない
。さらに、この孔は、樹脂が流れ込まない大きさ、例え
ば、０．５ｍｍ以下が好ましいが、金型内の位置、樹脂
によりその大きさは異なる。このように、多孔質材料か
らなるガス注入部材を用いることで、樹脂は入り込まな
いが、ガスは自由に流通する大きさの孔を簡単に得るこ
とができる。

【００１５】ガスを注入する位置は、成形する成形品の
形状、大きさ、成形用樹脂等によって異なるが、厚肉部
や偏肉部を成形するキャビティ内、或いはこのキャビテ
ィに至るまでのスプルー等の樹脂通路内に、ガス流入路
が連通され、ガス注入部材を経由して注入できるように
なっている。

【００１６】そして、このガスが注入され、ガスによる
保圧が行われた後、型開きの直前にガスを排気する。こ
のとき、成形品内部のガスは、ガス注入部材の孔から抜
けていく。

【００１７】金型の外側には、ガス流入路に連通した小
さな孔からなるガス注入孔が開口しており、そこから、
ガスを注入及び排気する。請求項２記載の発明は、請求
項１記載の発明におけるガス注入部材の孔の構成につい
て、より大きな所期の効果が得られる場合について、実
験を積み重ねることにより見出したものであって、ガス
注入部材の材質、孔の構成などについて限定を設けたも
のである。

【００１８】即ち、ガス注入部材の孔の構成が多数の平
行な直管状の貫通孔からなり、該孔の数平均孔径が１〜
５０μｍのものを用いるのである。このような孔を具有
するガス注入部材としては、金属焼結体の中でも、ステ
ンレス、鉄等の金属焼結体に見受けられるが、５０μｍ
以下の孔が構成できるものなら、その素材については特
に限定されず、好ましくは、５０μｍ以下の繊維を束ね
て焼結させた金属からなるもの、あるいはその他の手段
で孔が直線状に開いているものがよい。孔径は好ましく
は、５〜３０μｍであるのがよく、５μｍ未満であると
ガスが抜けるのに時間がかかり過ぎる場合がある。尚、
ガス部材の太さは、０．５〜３ｍｍ程度である。

【００１９】そして、更に、気孔率が１５〜５０％でな
ければならず、好適には２０〜４０％がより好ましい。ここでいう気孔率とは、ガス注入部材の横断面積に対す
る孔の横断面積の占める割合をいう。気孔率が１５％未
満であると、ガスが抜けにくくなり、また５０％より大
きいと、その製作が難しい。

【００２０】請求項１または２記載の発明において、注
入に使用するガスは、ネオンやアルゴン等の不活性ガス
、窒素、二酸化炭素、乾燥した空気等が挙げられる。請求項１または２記載の発明において、成形に使用する
樹脂は、射出成形できるものであれば殆ど採用できるの
であって、具体的には、エチレン系アイオノマー、エチ
レン・アクリル酸エチル共重合体、アクリロニトリル・
スチレン共重合体、アクリロニトリル・塩素化ポリエチ
レン・スチレン共重合体、エチレン酢ビコポリマー、エ
チレン−ビニルアルコール共重合樹脂、塩化ビニル、酢
酸繊維素樹脂、ふっそ樹脂、ポリアセタール、ポリアミ
ド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル、ポリエーテ
ルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン、ポリサル
フォン、ポリエチレンテレフタレート、グラフト化ポリ
フェニレンエーテル、ポリフェニレンオキサイド、ポリ
フェニレンサルファイド、ポリブチレンテレフタレート
、メタクリル、ポリプロピレン（以下ＰＰという）、ポ
リエチレン、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン
共重合体、ポリカーボネート（以下ＰＣという）ボリス
チレン等及びこれらのアロイもしくはガラス繊維、タル
ク等で強化したものが挙げられる。場合によっては、不
飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂も使用できる。

【００２１】請求項１又は２記載の発明の射出成形用金
型を用いて成形するには、先ず、金型内に樹脂をショー
トショットあるいはフルショットで射出する。射出後、
未だ樹脂が充分に固化しない間に、金型に設けられたガ
ス注入孔から、ガス流入路、、ガス注入部材を経てガス
を注入する。このとき、注入されるガス圧力は、ガス注
入部材、成形品、樹脂の種類によって異なるが、一般的
には１０Ｋｇ／ｃｍ２　以上である。注入されたガスは
、溶融樹脂のまだ固化していない部分を流れ、中空部を
形成する。次に、樹脂がほぼ固化した時点で、注入とは
逆の方向にガスを排気する。しかる後、型を開いて製品
を取り出すという工程を経る。

【００２２】

【作用】請求項１記載の発明において、厚肉部や偏肉部
を成形するキャビティ内もしくはキャビティに至るまで
の樹脂通路内と、金型内に形成されたガス流入路との連
通部に多孔質材料からなるガス注入部材を設けることで
、このガス注入部材により樹脂は入り込まないが、ガス
は流通する大きさの孔を具備したものを簡単に得ること
ができ、この孔からガスをキャビティ内等の樹脂に注入
したり、或いは排気したりできるのである。

【００２３】請求項２記載の発明において、ガス注入部
材の孔の構成が、多数の直管状の貫通孔からなり、該孔
の気孔率が１５〜５０％であって、且つ数平均孔径が１
〜５０μｍとなされているから、ガス圧力が高い場合で
あっても、ガス抜きの際にガスは徐放され、樹脂を巻き
込むことがなく、得られる成形品の表面に気泡状のあば
たが発生することがない。

【００２４】

【実施例】以下、請求項１及び２記載の発明装置の実施
例を、図面にもとずいて詳細に説明する。実施例１図１は、請求項１記載の発明に係る射出成形用金型を示
している。

【００２５】同図において、１は射出成形機のシリンダ
ーで、このシリンダー１内には射出スクリュー２が進退
自在に設けられている。シリンダー１の先端部には、ノ
ズル３が設けられ、このノズル３の先端に射出成形用金
型（以下単に金型という）４が対向配置されている。

【００２６】金型４は、分割された固定型５と可動型６
とで構成されている。可動型６は図示しない油圧シリン
ダーにより図中矢印Ｐ方向に往復動自在に設けられてお
り、この往復動作により金型４が開閉自在になされてい
る。

【００２７】これら固定型５と可動型６との分割面に面
してキャビティ７が形成され、キャビティ７は、固定型
５に形成されたスプルー８を介してノズル３に連通され
ている。キャビティ７は、図３に示すような成形品Ａを
成形するように形成されており、成形品ＡのボスＡ１（
このボスからガスを注入する）に対応するボス成形部７
ａが形成されている。

【００２８】一方、可動型６には、ガス流入路９が設け
られており、このガス流入路９は前記ボス成形部７ａに
連通されている。ガス流入路９の先端には、ガス注入部
材１０が設けられ、図示しない圧力ガス供給源から、ガ
ス流入路９に供給されたガスは、ガス注入部材１０を経
てボス成形部７ａに注入される。

【００２９】ガス注入部材１０は、図２にも示すように
、多孔質材料により円柱状に形成されたもので、鋼合金
から製せられている（商品名「焼結ベント」、インター
ナショナルハツネン社製）。

【００３０】次に、このように構成された金型４を用い
て、成形する手順について説明すると、ノズル３より、
キャビティ７内に溶融樹脂を射出する。このボス成形部
７ａを含むキャビティ７ａへの溶融樹脂の射出時におい
て、樹脂はガス注入部材１０上を流れるが、ガス注入部
材１０の孔径が充分に小さい為、この孔の中には流れ込
まない。そして、樹脂をキャビティ７に充填させた後、
ガスをガス供給源から適宜な圧力でガス流入路９に供給
し、更に、ガス注入部材１０の細孔から溶融樹脂中に注
入する。注入されたガスは、７ａから樹脂内に流れこみ
、中空部を形成すると共に、キャビティ７の型面に溶融
樹脂が押圧された状態になる。この状態でガスを一定時
間保持し、樹脂が充分に固化したならば、ガスを逆の経
路で抜き、しかる後、型を開いて成形品Ａを取り出すの
である。

【００３１】このようにして得られた成形品Ａは、注入
した時のガス圧によりヒケやソリが発生するのが防がれ
る。実験例１下記の成形条件で、上述した様な手順を経て成形を行っ
た結果、きれいにガスが入った（中空部が形成された）
成形品を得ることができた。

【００３２】樹脂；ポリプロピレン（商品名「Ｊ７４３
Ｇ」、出光石油化学社製）、樹脂温度；２３０℃、型温
度；４０℃、注入ガス圧力；８０Ｋｇ／ｃｍ２　、ガス
注入時間；３０秒、冷却時間；２０秒。実施例２次に、図４に示された他の実施例について説明する。な
お、金型を構成する同じ部材には、前記実施例１と同じ
符号を付し、ここでは説明を省略する。

【００３３】この例でのガス注入部材１１は、ガス流入
管９からのガスの供給方向に対して、直交する方向にガ
スを注入するようになされたもので、先端部を閉塞した
円筒状に形成されている。

【００３４】そして、このガス注入部材１１を組み込ん
だ金型を用いて、実施例１と同様の成形条件で同様の成
形を行った結果、図４に示すように、ボスＡ１内にも中
空部を持つ成形品を得ることができた。

【００３５】次に、請求項２記載の発明の実施例を図５
〜図８を用いて説明する。実施例３この実施例３では、荷物を手で運ぶ時に用いる提げ手の
金型（２個取り）の例を示している。

【００３６】図５は移動用金型の端面を示す概略図を示
すものであり、図６は、図５のＡ−Ａ’線にて切断し、
矢印方向にみた断面図である。そして、溶融された樹脂
はスプルー１２、ランナー１３、及びゲート１４を通っ
てキャビティ１５に流れる。ガスは、図示しないガス注
入装置から、図５において矢印Ｑ方向から突き出しプレ
ート１６内のガス注入孔１７を通り、突き出しプレート
１６内に設置されたガス流入路１８を通って、溶融樹脂
内に流れる。しかして、金型におけるガス流入位置は、
コールドスラグウェル部２３に設けている。このコール
ドスラグウェル部とは、冷えた樹脂を溜める役目をする
部分で、スプルーロック部（型開き時に、スプルーブッ
シュよりスプルーを引き抜く為のもの）とも呼ばれる。

【００３７】図５及び図６に示した金型装置を用いて実
施した各実験例及び比較例についての成形条件を表１に
示す。尚、表１中、ＰＰ；ポリプロピレン（商品名「Ｊ
７４３Ｇ」、出光石油化学社製）、ＰＣ；ポリカーボネ
ート（商品名「ユーピロンＳ２０００Ｒ」、三菱ガス化
学社製）である。

【００３８】

【表１】

【００３９】上記各実験例での成形の手順を図７及び図
８を用いて説明する。図７は上記図５及び６に示した金
型装置を別の方向からみた概略断面図である。先ず、金
型内にショートショットで樹脂を射出した。このときの
状況を、キャビティ１５内のみを示す図８により説明す
ると、図８の（イ）で、２０（白色部分）は樹脂の入っ
ていない空洞部分を示し、２１（網かけ部分）は注入さ
れた樹脂を示している。

【００４０】次に、樹脂が充填されたならば、引き続い
てガスを注入する。ガスは、図７において、図示してい
ないガス注入装置よりプレート内のガス注入口１７に注
がれ、次いで射出成形用金型１９内のガス流入路１８か
ら、その先端に設けられた金属焼結体からなるガス注入
部材２２を通り、コールドスラグウェル部２３、スプル
ー１２、ランナー１３、ゲート１４を通ってキャビティ
１５へ流れる。

【００４１】かくして注入されたガスは、樹脂の固化し
ていない部分を押し出し、図８（ロ）に示すように、金
型内に樹脂２１を充填させる。同図（ロ）では、２４（
網かけ部分）は樹脂を示し、２５（ハッチング部分）は
流れたガスを示している。次にガスの供給を停止し、逆
にガス抜きを開始する。ガスがほぼ抜けてから、冷却、
型開きの工程を行うこととなる。

【００４２】このようにして得られた成形品を２つに切
断してその内面状態を観察したところ、各実験例のもの
は、気泡は一切観察されなかった。一方各比較例では、
内面状態を観察したところ、その表面が発泡しているの
が観察された。

【００４３】

【発明の効果】請求項１記載の発明において、厚肉部や
偏肉部を成形するキャビティ内もしくはキャビティに至
るまでの樹脂通路内と、金型内に形成されたガス流入路
との連通部に多孔質材料からなるガス注入部材を設ける
ことで、このガス注入部材により樹脂は入り込まないが
、ガスは流通する大きさの孔を具備したものを簡単に得
ることができ、この孔からガスをキャビティ内の樹脂に
注入したり、或いは排気したりできるのである。

【００４４】請求項２記載の発明において、ガス注入部
材の孔の構成が、多数の直管状の貫通孔からなり、該孔
の気孔率が１５〜５０％であって、且つ数平均孔径が１
〜５０μｍとなされているから、ガス圧力が高い場合で
あっても、ガス抜きの際にガスは徐放され、樹脂を巻き
込むことがなく、得られる成形品の表面に気泡状のあば
たが発生することがない。

【００４５】総じて、請求項１及び２記載の発明におい
ては、ガス注入射出成形方法に用いる金型として、その
構造を簡単にすることができるばかりでなく、ガスの注
入設備を設ける為に、金型の構造、配設に何等の制約を
受けることがなく、また、設備費が安価である。また、
容易にガス注入や排出を行うことができ、しかも、その
為の操作も簡単である。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明の射出成形用金型の一実施
例を示す断面図である。

【図２】同上の金型のうち、要部のみを示す拡大図であ
る。

【図３】同上の金型により得られた成形品を示す斜視図
である。

【図４】請求項１記載の発明の射出成形用金型の他の実
施例を示し、且つその要部のみを示す断面図である。

【図５】請求項２記載の発明の、一実施例を示す図面で
あって、その移動側金型の端面を示す概略説明図である
。

【図６】図５において、Ａ−Ａ’線にて切断し、矢印方
向にみた断面図である。

【図７】同図（イ）は、前記金型の全体を、別の方向か
らみた概略断面図であり、同図（ロ）は、同上（イ）に
おける破線で示す円内の部分を拡大して示す断面図であ
る。

【図８】同上の金型の金型キャビティのみを示し、金型
内にショートショットで溶融樹脂を射出した際の、内部
の状態を示す断面図であって、同図（イ）は、ガス注入
前の状態を示す説明図であり、同図（ロ）は、ガス注入
後の状態を示す説明図である。

【符号の説明】

４　　　　射出成形用金型５　　　　固定型６　　　　可動型７　　　　キャビティ８　　　　スプルー９　　　　ガス流入管１０　　　　ガス注入部材１１　　　　ガス注入部材１２　　　　スプルー１３　　　　ランナー１４　　　　ゲート１５　　　　キャビティ１７　　　　ガス注入孔１８　　　　ガス流入路１９　　　　射出成形用金型２１　　　　樹脂２２　　　　ガス注入部材２４　　　　樹脂２５　　　　ガス２６　　　　樹脂２７　　　　ガス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　厚肉部や偏肉部を有する成形品を成形
する射出成形用金型において、前記厚肉部や偏肉部を成
形するキャビティ内もしくはキャビティに至るまでの樹
脂通路内には、金型内に形成されたガス流入路が連通さ
れ、この連通部に多孔質材料からなるガス注入部材が設
けられていることを特徴とする射出成形用金型。
【請求項２】　　ガス注入部材の孔の構成が、多数の平
行な直管状の貫通孔からなり、該孔の気孔率が１５〜５
０％であって且つ数平均孔径が１〜５０μｍであること
を特徴とする請求項１記載の射出成形用金型。