JPH0474620A - 低圧射出成形用金型 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、熱可塑性プラスチック（以後樹脂という）の
射出成形用金型に係わるもので、特に、射出圧力を低圧
で行う金型の加熱、冷却に関する。

（従来の技術） 一般に、樹脂の射出成形は下記の５工程から成り立って
いる。

すなわち、 ■　成形機への樹脂の投入工程 ■　樹脂の加熱溶融工程 ■　溶融樹脂の金型内への射出工程 ■　金型の冷却工程 ■　樹脂成形品の取り出し工程 ここで、■樹脂の加熱溶融工程では、樹脂温度を高温に
して粘性を低下させて流動性を良くすることが可能であ
る。

また、■溶融樹脂の金型内への冷却工程において、金型
温度が樹脂の融点温度に比べ低い場合には、金型内への
射出時に樹脂温度の低下が早くて粘性が大となり、樹脂
の回りが悪くなるため、射出圧力は高い圧力を必要とす
る。しかし、金型温度が樹脂の固化点以下と低いため、
■金型の冷却工程および■樹脂成形品の取り出し工程の
２工程は短時間で済み、結果としてサイクルタイムか早
くなり、現在一般の方法（Ａ方式）として用いられてい
る。

ただし、射出圧力は２００〜３００）ｃｇ／ｃ−と高圧
なため、機械装置は大型化し、また、その金型も剛性が
必要なことから、大型、大重量化する。

また、金型加熱用ヒータは初期加熱用として金型側面へ
の張り付は或いは、局所的に埋め込まれて用いられるだ
けで、通常運転では樹脂により加熱されている。

ところが、金型温度が樹脂の融点近辺、或いは、それ以
上の温度に昇温できたとすると、樹脂は粘性が小さく、
したがって、流動性が良く、金型内に容易に充填できる
ので、射出圧力は低くて済み（Ｂ方式）、上記Ａ方式の
数分の工程度となる。

従って、機械本体や金型の剛性は小さくて済むとともに
、軽量化が計られるため、エネルギーロスを小さくでき
る。

しかしながら、金型自体の温度は樹脂を射出後に固化点
温度以下まで冷却する必要かあるが、短時間（２０〜３
０秒）での温度下降は困難である（温度下降百数十度）
。

（発明が解決しようとする課題） このため、Ｂ方式が優位する点があるにもかかわらず、
Ｂ方式は採用されず、Ａ方式が採用されていた。

なお、近年、Ｂ方式による各種の方法が実施され始めて
いるが、それぞれ特徴を有しているものの決定的なもの
はまだ無い。

下記にその３例を示す。

１、高周波誘導加熱（冷却は水による）（特徴）急速加
熱は可能であるが、成形対象形状に左右されるため、温
度斑が出来やすい。

■、蒸気圧縮加熱（冷却は水による） （特徴）２００℃前後の蒸気を１ｋｇ／ｃ−程度で圧送
するので、蒸気自体は加熱蒸気で飽和蒸気となっていな
い。

従って、熱風より多密度のエネルギーが送れるので短時
間での昇温は可能であるが、凝縮潜熱はあまり関与しな
いので流量も多く、廃棄熱量も多い。

また、空気などの非凝縮性ガスも混入し易く、熱伝達効
率も悪い。

■、耐熱油による加熱冷却 （特徴）シリコンオイルなどを昇温し、直接加熱するも
ので、上記ｎ項より多密度のエネルギーを有しているの
で、昇降温度は短時間に行われるが、液体であるだけに
温度斑が発生し易く、また、昇降温の切り替えにエネル
ギーロスを伴い時間を要してしまう。

熱可塑性プラスチックの低圧射出成形用金型には次の条
件か必要と考えられる。

ａ、昇降温速度が早い。

ｂ、昇降温の切り替えが早い。

Ｃ６昇降温時に対象物に温度斑を発生させないｄ、熱サ
イクルによる変形域は歪みが少ない。

ｅ、昇降温という熱サイクルに対し、エネルギーロスが
小さい。

そこで、本発明は合成樹脂材の射出時に使用される金型
の加熱、冷却サイクルを速くするとともに、熱媒体に温
度斑を発生させず、更には、サイクル全体に渡るエネル
ギーロスを減少させることが可能な低圧射出成形用金型
を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するため、合成樹脂材の射出寸
前に金型の温度を前記合成樹脂材の融点近傍に昇温し、
前記合成樹脂材の射出充填後、前記金型を前記合成樹脂
材の固化点以下に急冷して使用する低圧射出成形用金型
において、第１の金型部およびこの第１の金型部に接合
してキャビティを構成する第２の金型部からなる上記金
型と、上記第１および第２の金型部の内部にそれぞれ設
けられ液体を収容するとともに蒸気が充填され飽和蒸気
状態を呈する内部空間と、上記第１および第２の金型部
の内壁面に上記キャビティの裏面側に位置して設けられ
上記液体を含有する多孔体と、上記第１および第２の金
型部内の液体を加熱して蒸発させる加熱手段と、上記第
１および第２の金型部内の蒸気を冷却して凝縮させる冷
却手段とを具備してなることを特徴とするものである。

（作用） 上記手段により、金型自体をヒートパイプ化し、金型内
に充填した飽和蒸気の特性を利用することにより、低圧
射出成形用金型に要求される条件を満足できるようにし
た。

（実施例） 以下、本発明を図面に示す一実施例を参照して説明する
。

第１図は金型を示すもので、この金型は第１の金型部（
雌型）１と、この第１の金型部１に接離自在に接合され
てキャビティ２０を構成する第２の金型部（雄型）２と
からなる。

上記第１および第２の金型部１．２は密閉箱状体をなし
、その内部に空間部１２．１３を有している。

また、上記第１および第２の金型部１，２の内底部には
作動液体１０．１１が収容されている。

さらに、上記第１および第２の金型部１，２の内底部に
は加熱用パイプ８，９が配設され、これら加熱用パイプ
８．９は上記作動液体１０．１１に浸漬するか、または
、常に、作動液体１０゜１１が加熱用パイプ８．９の周
辺に存在して、加熱用パイプ８，９と作動液体１０．１
１とが熱交換可能な状態とする。

すなわち、第２図に示すように、加熱用パイプ８．９の
回りに多孔体１４を巻回し、この多孔体１４の一部を作
動液体１０．１１の中に侵潰し、多孔体１４の持つ毛細
管作用により作動液体１゜を多孔体１４中に常に供給す
る。

上記加熱用パイプ８，９内には加熱用の高温流体１５が
流される。

また、上記第１および第２の金型部１．２の空間部１２
．１３内には作動液体１０．１１の蒸気が満たされ、飽
和蒸気状態となっている。

一方、上記第１および第２の金型部１．２の空間部１２
．１３内の上部側には冷却用パイプロ。

７が配設され、これら冷却用パイプロ、７内には冷却媒
体（たとえば水）が流されるようになっている。

さらに、上記第１および第２の金型部１，２の内壁面に
は上記キャビティ２０の裏面側に位置して多孔体４，５
か密着して設けられている。

また、上記第２の金型２には射出成形機のノズル３が押
圧接続されるようになっており、このノズル３を金型２
に設けた導入パイプ部２１を介して上記キャビティ２０
に連通させるようになっている。上記導入パイプ部２１
の周囲も上記多孔体５により巻回されている。

第３図は飽和蒸気圧線図で、温度Ｔ１の時、圧力Ｐまた
とすると、冷却凝縮により圧力がＰ２になれば、温度は
Ｔ２となるまで下降し、加熱により、圧力がＰ３になれ
ば、温度はＴ３となるまで上昇することを示している。

また、上記加熱用パイプ８，９および冷却用パイプロ、
７は第４図に示すように、加熱、冷却温度コントローラ
２２に接続され、上記第１および第２の金型部１，２へ
の加熱、冷却パワーの供給が制御されるようになってい
る。

なお、射出成形機における金型は製品の取り比しのため
、２分割されており、開閉のための移動が加わるため、
加熱、冷却用パイプロ、７．８９としてはフレキシブル
チューブ（例えば耐熱ゴム）が用いられる。

つぎに、製品を射出成形する場合について説明する。

まず、加熱用パイプ８，９内に昇温した加熱用の高温流
体１５を流す。これにより、加熱用パイプ８，９を被覆
する多孔体１４中の作動液体１０゜１１か蒸発する。

このとき、第１および第２の金型部１，２の内部空間１
２．１３か飽和蒸気状態となっているため、余分な蒸気
は低温の第１および第２の金型部１．２の内壁面に凝縮
し、特に、キャビティ２０の近傍では、その内壁に密着
して設けた多孔体４゜５を介して凝縮し、キャビティ２
０を昇温させる。

このようにキャビティ２０を昇温させたのち、樹脂吐出
用のノズル３から溶融樹脂を吐出させる。

この樹脂は第２の金型部２の導入パイプ部２１を介して
キャビティ２０内に供給される。

しかるのち、冷却用パイプロ、７内に冷却媒体を流すｂ
これにより、第１および第２の金型部１゜２の空間部１
２．１３内の蒸気が冷却凝縮され、その分蒸気圧か低下
し、この蒸気圧の低下に見合う分だけ多孔体４．５の液
体が蒸発する。この蒸発により、多孔体４．５およびキ
ャビティ２０か冷却されるとともに、成形品か冷却され
る。こののち、第１および第２の金型部１．２を開放さ
せて成形品を取り出す。

上述したように、金型自体をヒートパイプ化する長所は
第３図の様な飽和蒸気の特性を利用するため、 ■均温化が図れること（例えば肉厚の不均一さからくる
大きな温度斑かあっても、熱は蒸気となって温度による
圧力差で移動するため、より低温部に集中して凝縮し放
熱する。

すなわち、均温となるように作用する。

■第１および第２の金型部１，２を密閉箱体状に構成し
、その内部に凝縮性の蒸気並びにその液体を封入してい
るため、凝縮熱伝達が効率良く行われヒートパイプ化し
てない場合の高温蒸気と比べて格段の熱伝達率が向上し
、昇温時の大幅なエネルギースが防止できるなど直接に
製品或いは運転において改良が可能となる。

なお、上記一実施例では、加熱用パイプ８，９内に加熱
用の流体１５を流したが、これに限られず、電気ヒータ
（例えばシーズヒータ）を用いてもよい。、この場合、
第４図における加熱用パイプ８．９は電気のリード線と
なる。

また、第１図における加熱用パイプ８，９は第１および
第２の金型部１．２の液溜まり部である底壁中またはそ
の下部に密着させて設けてもよく、冷却用パイプロ、７
は前記底壁およびキャビティ２０の部分を除く、金型内
壁面の残り四面のうち空いたスペースの壁部に密着させ
て設けても良い。

なお、この場合、第１および第２の金型部１゜２の内部
には作動液体１０．１１或いは、蒸気゛との熱交換をス
ムーズに行わせる熱交換器（例えばフィンなど）を金型
内壁に密着させて設けることにより、熱伝達効果を向上
できる。

また、第５図に示すように、金型部１，２のキャビティ
２０を形成する型部１ａ、２ａを金型部ｌｂ、２ｂから
分離可能に形成し、型部１ａ。

２ａを交換することにより、種々の成形を可能にいても
良い。

また、第５図に示すように、キャビティ２０の裏面（内
壁面）に射出圧力によるキャビティ２０の変形を防止す
るためのステー２３．２４を溶接などによって設けるこ
とか好ましい。

なお、第５図において、２５．２６は真空排気および液
体注入用のバルブである。

［発明の効果コ 本発明は以上説明したように、合成樹脂射出成形時に使
用される金型自体をヒートパイプ化したことにより、金
型の加熱、冷却サイクルを早くすることかできる上、成
形サイクル全体に渡る熱伝達率が大幅に向上し、さらに
、それに伴うエネルギーロスが減少されるため、効率的
な低圧射出成形を実現することかできるという効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は低圧射出
成形用金型を示す断面図、第２図は加熱用パイプを示す
断面図、第３図は作動液体の飽和蒸気圧線図、第４図は
低圧射出成形用金型の加熱、冷却システムを示す構成図
、第５図は本発明の他の実施例による金型の断面図であ
る。 １・・・第１の金型部、２・・・第２の金型部、４，５
・・・多孔体、６．７・・・冷却用パイプ（冷却手段）
、８．９・・・加熱用パイプ（加熱手段）、１０．１１
・・作動液体、１２．１３・・・空間部、１４・・・多
孔体、２０・・・キャビティ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 艷１

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）合成樹脂材の射出寸前に金型の温度を前記合成樹
   脂材の融点近傍に昇温し、前記合成樹脂材の、射出充填
   後、前記金型を前記合成樹脂材の固化点以下に急冷して
   使用する低圧射出成形用金型において、 第１の金型部およびこの第１の金型部に接合してキャビ
   ティを構成する第２の金型部からなる上記金型と、 上記第１および第２の金型部の内部にそれぞれ設けられ
   液体を収容するとともに蒸気が充填され飽和蒸気状態を
   呈する内部空間と、 上記第１および第２の金型部の内壁面に上記キャビティ
   の裏面側に位置して設けられ上記液体を含有する多孔体
   と、 上記第１および第２の金型部内の液体を加熱して蒸発さ
   せる加熱手段と、 上記第１および第２の金型部内の蒸気を冷却して凝縮さ
   せる冷却手段とを具備してなることを特徴とする低圧射
   出成形用金型。
2. （２）加熱手段は第１および第２の金型部の底壁に密着
   して設けられ、第１および第２の金型部の底壁を加熱す
   るとともに、前記底壁の内面に放熱板を設け、前記底壁
   と前記放熱板とを介して液体に熱を伝達させて蒸発させ
   る請求項１記載の低圧射出成形用金型。
3. （３）冷却手段は第１および第２の金型部の底壁並びに
   キャビティ面を除く壁部にパイプ状流路管を密着して設
   け、このパイプ状流路管内に冷却流体を流して冷却する
   とともに、金型壁部に冷却フィンを設け、金型内の蒸気
   を冷却して凝縮させる請求項１記載の低圧射出成形用金
   型。