JPH08230005A - 射出成形方法及びその金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ウエルドライン等が表面に出てくる部分のみを
加熱し、表面欠陥をなくす。 【構成】加熱された溶融樹脂を射出成形金型１０に射出
して成形品を製造する射出成形方法である。射出成形金
型１０のキャビィティ２０に前記溶融樹脂を複数のゲー
ト２１から充填するとき、各ゲート２１からの溶融樹脂
がキャビティ２０で出会う位置及び出会時のみ射出成形
金型１０に配置したカートリッジヒーター２６で溶融樹
脂を加熱する。射出成形サイクルを早めるためには加熱
後その部分冷却孔２５で冷却しても良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、射出成形方法及びその
金型に関する。更に詳しくは、成形品の表面欠陥、ウェ
ルド部等がでない射出成形方法及びその金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】射出成形したとき、成形品の表面に弱い
接合線が発生することがある。この接合線は異なるゲー
トから流れた溶融樹脂が出会った位置で発生する。した
がって、同一射出成形金型では成形条件が同一であると
同じ箇所で通常発生する。通常弱い接合線は成形品の強
度も損なうし、家庭電化製品の筐体等の場合は外観が要
求されるものにあっては問題がある。

【０００３】この原因は溶融樹脂の流動性が悪い、ゲー
トから接合線の位置まで遠すぎる、空気又は揮発性物質
が混入している、材料が硬い等の原因が知られている。
この対策として、射出圧力を上げる、空気、揮発性物
質、離型剤を可能な限り減らす、設計変更してゲート位
置を変える等の対策が取られている。しかしながら、こ
れらの対策でも接合線が消せないことがある。

【０００４】この他、ヒケ、ウェルド、シルバー等と呼
ばれる外観不良が発生している。現在これらの外観不良
対策のために、外観に高品質が要求される製品には塗装
を施すことが一般的である。この塗装工程を付加するこ
とはコストアップの要因となる。更に、プラスチックス
をリサイクルするとき、塗料を分離しなければならずリ
サイクルの妨げにもなり、省資源という点で問題があ
る。更に、塗料の材質によっては環境を汚すことにもな
り、問題がある。

【０００５】そこで、前記した外観不良をなくすにはプ
ラスチック材料の溶融温度及び射出成形金型の温度を上
げる方法が知られている。しかしながら、プラスチック
材料の溶融温度は材料の特性により決まり必要以上に上
げることはできないし、上げ過ぎると成形品の仕上りが
良くない。また、射出成形金型を上げれば冷却に必要な
時間が長くなり、その結果成形サイクル時間が長くなっ
てしまうという問題がある。

【０００６】この中で、射出成形金型内の溶融樹脂と接
するキャビティ内壁面に、窒化チタン（ＴｉＮ）製の薄
膜電気抵抗体を配置し、内壁面だけを急速に加熱でき、
冷却時間も最小にしたものが提案されている。窒化チタ
ン（ＴｉＮ）に電力を入力すると表面温度は急速に上昇
し、電源を切ると一気に下降する特性を利用したもので
ある。型には窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を採用したも
のである。

【０００７】この方法は前記した問題は解決できるが、
窒化チタン（ＴｉＮ）をプラズマＣＶＤ（化学蒸着方
法）で形成するので複雑な型には形成が困難である、型
には硬くて加工が困難な窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を
使用する等の理由から製造が難しい、コストが高くなる
問題がある。また、全面にわたって加熱することによる
欠陥も出てくる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な技術背景で発明されたものであり、次の目的を達成す
る。

【０００９】本発明の目的は、製品の外観不良がでない
射出成形方法とその射出成形金型を提供することにあ
る。

【００１０】本発明の他の目的は、外観不良がでなくて
製造が容易な射出成形金型を提供することにある。

【００１１】本発明の更に他の目的は、樹脂接合部の強
度を高めることができる射出成形金型を提供することに
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を達成
するために、次のような手段を採る。

【００１３】すなわち本発明の射出成形方法は、加熱さ
れた溶融樹脂を射出成形金型のゲートからキャビティに
射出して成形品を製造する射出成形方法において、前記
キャビティに前記溶融樹脂を複数の前記ゲートから充填
するとき、前記各ゲートからの前記溶融樹脂が前記キャ
ビティ内で出会う位置に近傍した前記キャビティ外の位
置で前記射出成形金型に配置した加熱手段で前記溶融樹
脂を加熱することを特徴とする。

【００１４】前記加熱は、前記溶融樹脂が前記キャビテ
ィ内で出会う出会時のみ加熱すると良い。更に、前記加
熱後、前記射出成形金型に配置した冷却手段で前記出会
う位置を冷却するとより効果的である。

【００１５】本発明の射出成形金型は、加熱された溶融
樹脂を射出成形金型に射出して成形品を製造する射出成
形金型において、前記射出成形金型に前記溶融樹脂が充
填され前記成形品を成形するためのキャビィティと、前
記射出成形金型に配置され、前記溶融樹脂を複数のゲー
トから充填するとき、前記溶融樹脂が出会う位置に近傍
した前記キャビティ外の位置から前記溶融樹脂を加熱す
るための加熱手段とからなる。

【００１６】前記加熱手段の近傍に配置され、前記射出
金型を冷却するための冷却手段とから構成すると更に良
い。

【００１７】

【作用】加熱された溶融樹脂を射出成形金型に射出して
成形品を製造する射出成形方法である。射出成形金型の
キャビィティに前記溶融樹脂を複数のゲートから充填す
るとき、各ゲートからの溶融樹脂がキャビティで出会う
位置及び出会時のみ射出成形金型に配置した加熱手段で
前記溶融樹脂を加熱する。このため成形品の表面に欠陥
がでない。射出成形サイクルを早めるためには加熱後、
その加熱部分を冷却手段で冷却する。

【００１８】

【実施例】第１実施例 本発明の第１実施例を図面を参照しながら以下に説明す
る。図１はテレビジョンの筐体の前面枠を示す立体図で
ある。前面枠１はテレビジョンのブラウン管の前面に取
り付けるためのものであり、略矩形の形をしている。前
面枠１は断面がＬ字状の形をしており、前表面２は平滑
な表面であり側表面３には模様が施してある。側表面３
の裏面には補強用の複数のリブ４が一体に成形されてい
る。

【００１９】このテレビジョンの前面枠１の場合、前表
面２は製品の性格から目立ち易くこの面に異なるゲート
からの溶融樹脂が出会う接合線が出ると塗装せずにはこ
のまま使用できない。この接合線の位置は射出成形金型
の構造、成形条件によりほぼ位置が決まってくる。本実
施例の射出成形金型はこの接合位置を成形時のみ加熱す
るものである。

【００２０】図２はテレビジョンの前面枠を射出するた
めの射出成形金型の断面図である。この射出成形金型１
０はツー・プレート金型と呼ばれているものである。固
定側取付け板１１、固定側型板１２、可動側板１３、コ
ア１４、スペーサ１５、可動側取付け板１６等からな
る。以下、この射出成形金型１０の概略の構造を説明す
る。固定側取付板１１は射出成形機の固定盤（図示せ
ず）に取付けられて使用される。

【００２１】固定側取付板１１の略中央部にはロケート
リング１７が設けられている。ロケートリング１７は射
出成形機のノズル（図示せず）を位置決めするためのも
のである。ロケートリング１７にはスプルーブシュ１８
の一端が連結されている。スプルーブシュ１８の中心に
はスプルー１９が形成されている。固定側型板１２には
ランナブロック２３がボルトで固定されている。スプル
ー１９のー端はランナ２０に繋がっている。

【００２２】ランナ２０は固定側型板１２とコア１４と
の境界に配置されている。この境界は金型分割面３２と
繋がっており、型開きのたびにランナ２０を取り出すこ
とができる。ランナ２０はゲート２１に接続されてお
り、ゲート２１からキャビティ２２につながっている。
キャビティ２２はテレビジョンの前面枠１を構成するも
のである。

【００２３】キャビティ２２の固定側型板１２側には、
おす型キャビティ・ブロック２４が配置固定されてい
る。図３は図１と異なるおす型キャビティ・ブロック２
４部分の断面の拡大図である。固定側型板１２及びおす
型キャビティ・ブロック２４には両者を連通するように
冷水を通す冷却孔２５が配置されている。冷却孔２５は
成形品の各部ができるだけ均一に冷却されるようしたも
のである。各冷却孔２５は冷水を供給するための入口、
出口に接続されており、冷水を循環させる。

【００２４】おす型キャビティ・ブロック２４の冷却孔
２５に近接して複数のカートリッジヒーター２６が配置
されている（図１参照）。カートリッジヒーター２６
は、タングステン、タンタル、モリブデン、白金等で作
られた公知の構造の電気ヒーターである。キャビティ２
２の内壁面すなわち、おす型キャビティ・ブロック２４
の壁面から成形品を構成する溶融樹脂が加熱、及び冷却
される。

【００２５】特に、本実施例のテレビジョン前面枠１の
前表面２に相当するキャビィティ２２部分でしかも溶融
樹脂が出会う位置に、カートリッジヒーター２６及び冷
却孔２５が配置されている。カートリッジヒーター２６
及び冷却孔２５により、おす型キャビティ・ブロック２
４が加熱と冷却が交互に繰り返される。なお、溶融樹脂
が出会う位置はゲートの位置、射出成形条件等により相
違するが、予め想定した位置にカートリッジヒーター２
６及び冷却孔２５を配置する。

【００２６】カートリッジヒーター２６は原理的には加
熱し続けて良いが溶融樹脂が出会うときのみ加熱する
と、成形サイクル上効率が上がる。おす型キャビティ・
ブロック２４の固定側型板１２の近傍にはアンギュラー
ピン２７がボルト２８により固定されている。アンギュ
ラーピン２７の軸線は、可動側板１３の移動方向と角度
を有して傾斜するように取付けられている。アンギュラ
ーピン２７はスライドコア３０の傾斜孔３１に挿入され
ている。

【００２７】スライドコア３０は金型分割面３２上をス
ライドできる。スライドコア３０は、可動側板１３が移
動する方向と直角である外側方向に移動するようにボル
ト、スプリングからなるスライド付勢手段３３で引っ張
られている。スライドコア３０の傾斜面３４は固定側型
板１２の傾斜面３５と接している。

【００２８】この構造では、射出成形金型が閉じている
時は、スライドコア３０の傾斜面３４は固定側板１２の
傾斜面３５に接触して固く位置決めされ保持されてお
り、キャビティ２２内の溶融材料の圧力（成形圧力）に
よって後退することがない。射出成形金型が開くと、こ
の接触が解かれ、スライドコア３０はアンギュラーピン
２７に案内されて外側に後退する。

【００２９】図４は図１と異なるキャビティ・ランナブ
ロック２３部分の断面の拡大図である。固定側型板１２
及びキャビティ・ランナブロック２３には両者を連通す
るように冷水を通す冷却孔３５が配置されている。冷却
孔３５は成形品の各部ができるだけ均一に冷却されるよ
うしたものである。各冷却孔３５は冷水を供給するため
の入口、出口に接続されており、冷水を循環させる。

【００３０】キャビティ・ランナブロック２３の冷却孔
３５に近接して複数のカートリッジヒーター３６が配置
されている（図２，４参照）。カートリッジヒーター３
６は、前記したカートリッジヒーター２６と同一機能、
構造のものであり、キャビティ・ランナブロック２３か
らキャビティ３６へその内壁面を通して成形品を加熱す
る。

【００３１】これらのカートリッジヒータ２６，３６が
配置された位置は、テレビジョン前面枠１の前表面２に
相当するキャビィティ２２部分でしかも溶融樹脂が出会
う近傍位置である。前記同様にカートリッジヒーター３
６及び冷却孔３５により、キャビティ・ランナブロック
２３が加熱と冷却が射出成形のサイクルに合わせて交互
に繰り返される。この加熱、冷却のサイクルのタイミン
グの調整は、成形品の仕上がり表面を見ながら射出成形
機の制御装置を調整しながら行う。

【００３２】キャビティ・ランナブロック２３にはアン
ギュラーピン３７がボルト３８により固定されている。
アンギュラーピン３７の軸線は、可動側板１３の移動方
向と角度を有して取付けられている。アンギュラーピン
３７は、スライドコア４０の傾斜孔４１に挿入されてい
る。

【００３３】スライドコア４０は金型分割面３２上をス
ライドできる。スライドコア４０は、可動側板１３が移
動する方向と垂直な外側方向に移動するようにボルト、
スプリングからなるスライド付勢手段４３で引っ張られ
ている。スライドコア４０の傾斜面４４は固定側型板１
２の傾斜面４２と接している。射出成形金型が閉じてい
る時は、スライドコア４０の傾斜面４４は固定側板１２
の傾斜面４２に接触して固く保持される。射出成形金型
が開くと、この接触が解かれ、スライドコア４０はアン
ギュラーピン３７に案内されて外側に、すなわち可動側
板１３の移動方向と直角方向に後退する。

【００３４】図５は図３と同一断面で成形品の突出し装
置部分の拡大図である。エジェクタプレート５０にシリ
ンダ５１の一端が固定されている。シリンダ５１のピス
トンロッド５２の先端が可動側取付け板１６に連結され
ている。エジェクタプレート５０には案内ロッド５３の
一端が連結されている。案内ロッド５３は案内ブッシュ
５４に案内され、その軸線方向に摺動自在である。エジ
ェクタプレート５０は、シリンダ５１により駆動され案
内ロッド５３と案内ブッシュ５４により可動側取付け板
１６との間で相対移動される。

【００３５】可動側取付け板１６には円形断面を有する
エジェクタピン５５の一端が連結されている。また、エ
ジェクタープレート５０にはランナ２０用の矩形断面を
有する突出しピン５６の一端が固定されている。型開き
ストロークの終りにエジェクタプレート５０を前進駆動
させて、エジェクタピン５５により成形品を突出すと同
時に、突出しピン５６がランナ２０も突出す。図６は図
５と同一断面部分の右下拡大図である。

【００３６】エジェクタープレート５０にはリターンピ
ン５７の一端が僅かに移動自在に設けられている。リタ
ーンピン５７の他端は金型分割面３２の固定側板１２に
接している。リターンピン５７の一端部には鍔５８が形
成され、鍔５８は移動孔５９内で可動側板１３の移動方
向に僅か移動可能である。リターンピン５７の一端には
コイルスプリング６０が配置されている。

【００３７】コイルスプリング６０は、エジェクタープ
レート５０に設けられたスプリング穴に挿入されてい
る。コイルスプリング６０は、リターンピン５７を駆動
して型開きのとき金型分割面３２の固定側板１２を押し
て型開きを容易にする。

【００３８】温度制御装置 図７は温度制御装置の概要を示すブロック図である。射
出され加熱溶融された樹脂が各ゲート２１からキャビテ
ィ２２内に入り、異なるゲートからの樹脂が出会い接合
する。前記したように、溶融樹脂が出会う位置のキャビ
ティ２２に配置された冷却孔２５は、電磁開閉弁６１、
ポンプ６２を介して冷却液タンク６３に接続されてお
り、冷却液を１〜５Ｋｇ／ｃｍ² で加圧し供給する。

【００３９】プログラマブル・コントローラ（ＰＣ）６
６は、射出成形金型１０の温度を制御するためのコント
ローラである。電磁開閉弁６１は、プログラマブル・コ
ントローラ（ＰＣ）６６によりＯＮ・ＯＦＦ制御され、
冷却液タンク６３内の冷却液の供給をＯＮ、ＯＦＦ制御
する。冷却液タンク６３内の冷却液は冷凍機６４により
一定温度に制御されている。冷凍機６４の構造、機能は
周知でありここでは詳記しない。

【００４０】同様に、溶融樹脂が出会う他の位置のキャ
ビティ２２に配置された冷却孔３５は、電磁開閉弁６
５、ポンプ６２を介して冷却液タンク６３に接続されて
いる。電磁開閉弁６５は、プログラマブル・コントロー
ラ（ＰＣ）６６によりＯＮ・ＯＦＦ制御され、冷却液タ
ンク６３内の冷却液の供給を前記電磁開閉弁６１とは異
なるタイミングでＯＮ、ＯＦＦ制御する。

【００４１】カートリッジヒーター２６は、リレー７０
を介して電源７１に接続されており、通電すると発熱す
る。リレー７０はプログラマブル・コントローラ（Ｐ
Ｃ）６６によりＯＮ・ＯＦＦ制御される。同様に、カー
トリッジヒーター３６は、リレー７２を介して電源７１
に接続されており、通電すると発熱する。リレー７２は
プログラマブル・コントローラ（ＰＣ）６６によりＯＮ
・ＯＦＦ制御される。

【００４２】図８は、射出成形サイクル時のキャビティ
内の樹脂温度、カートリッジヒーター、電磁開閉弁の動
作を示すタイムチャートである。射出成形金型の温度は
冷却液により通常３０〜４０度Ｃに保たれるが、カート
リッジヒーター２６，３６はこれを一時的局部的に７０
〜８０度Ｃに加熱する。

【００４３】電磁開閉弁６１，６５及びカートリッジヒ
ーター２６，３６のＯＮ・ＯＦＦのタイミングは、実際
に製品を射出してその成形品の表面状態から判断してＰ
Ｃ６６のシーケンスプログラムを変更することにより最
適な表面となるように微調整する。したがって、冷却プ
ロセスが終了してもカートリッジヒーター２６，３６を
ＯＮすることもある。次の加熱も成形品の取り出し中に
開始することもある。これらは、熱伝導の時間遅れによ
り決まるが、この時間遅れは射出成形金型の種類、射出
成形金型の熱容量、樹脂の種類、成形品の種類等により
決まる。

【００４４】作動 射出成形金型１０を型締めして、射出成形機のノズルか
ら加熱溶融された樹脂を射出する。キャビティ２２に溶
融樹脂を複数のゲート２１から充填する。各ゲート２１
からの溶融樹脂がキャビティ２２内で出会う。この近傍
位置にカートリッジヒーター２６，３６が配置されてい
るので型締と同時にこれに通電し、発熱させる。

【００４５】カートリッジヒーター２６，３６が発熱す
るので、キャビティ２２の壁面を通してキャビティ２２
内の溶融樹脂が局部的に加熱される。樹脂の射出が終了
する直前にカートリッジヒーター２６，３６の通電を停
止し、同時に冷却液を前記カートリッジヒーター２６，
３６の近傍に送り冷却を行う。この冷却液の供給は、電
磁弁６１，６５をＯＮ・ＯＦＦして行う。

【００４６】通電のタイミング、冷却液の供給のタイミ
ングはＰＣ６６のタイマー（プログラム上の）を変えて
最適な条件に設定する。前記成形が終了すると、射出成
形金型１０の可動側板１３を移動させ、金型分割面３２
で固定側型板１２と可動側板１３が分離され、かつスラ
イドコア３０及びスライドコア４０が直角方向に移動し
成形品およびランナーを取り出す。

【００４７】第２実施例 前記第１実施例のものは、成形サイクルを早めるために
冷却液でカートリッジヒーター２６の周囲のおす型キャ
ビティ・ブロック２４を冷却するものであった。しかし
ながら、この冷却方法ではなく、カートリッジヒーター
２６の外周に断熱のための空間を配置する方法でも良
い。図９は第２実施例のカートリッジヒーターを埋め込
んだ部分の断面図である。

【００４８】円筒状のカートリッジヒーター２６は円筒
状のヒーターケース８０に挿入されている。ヒーターケ
ース８０はアルミ、ベリリウム青銅（ＪＩＳ Ｈ３８０
１）などで作られている。ヒーターケース８０の外周で
キャビティ２０に面している外周面８１は大きくおす型
キャビティ・ブロック２４に接している。他の３部分８
２もおす型キャビティ・ブロック２４に一部が接してい
る。

【００４９】ヒーターケース８０とおす型キャビティ・
ブロック２４の間には断熱のための断熱空間８３が配置
されている。断熱空間８３は空気層であるため断熱の役
割をする。カートリッジヒーター２６から発熱された熱
は、カートリッジケース８０、外周面８１及びおす型キ
ャビティ・ブロック２４を介して大部分の熱は、キャビ
ティ２０に伝導される。また、加熱する必要のない部分
は断熱空間８３により他の部分に波及しない。

【００５０】第３実施例 図１０は第３実施例のカートリッジヒーターを埋め込ん
だ部分の断面図である。カートリッジヒーター２６の外
周に断熱のための複数の断熱円筒孔８５を配置したもの
である。断熱円筒孔８５は、内部に空気を保有している
ため断熱の役割をするものである。

【００５１】［その他の実施例］前記実施例の射出成形
金型では１つのノズルから溶融樹脂を射出するものであ
つたが、複数のノズルから射出するタイプであっても前
記同様の原理が適用できる。前記第２，３実施例では断
熱のために空間を設けたが、断熱のために断熱材を配置
したり、断熱効率が悪い金属、無機物等で構成しても良
い。前記実施例のカートリッジヒータ２６，３６では発
熱と冷却サイクルを繰り返すものであったが、弱い発熱
であれば常時発熱させても良い。

【００５２】

【発明の効果】以上詳記したように、本発明の射出成形
方法とその成形金型はウエルドライン等の成形品の不具
合をなくすることができるので、塗装等の後工程が必要
なくなった。発熱と冷却を繰り返す場合、成形サイクル
が長くなることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、ワイドテレビジョンの筐体の前面枠を
示す立体図である。

【図２】図２は、テレビジョンの前面枠を射出するため
の射出成形金型の断面図である。

【図３】図３は、図１と異なるおす型キャビティ・ブロ
ック２４部分の断面の拡大図である。

【図４】図４は、図１と異なるキャビティ・ランナブロ
ック２３部分の断面の拡大図である。

【図５】図５は、図３と同一断面で成形品の突出し装置
部分の拡大図である。

【図６】図６は、である。

【図７】図７は、温度制御装置の概要を示すブロック図
である。

【図８】図８は、射出成形サイクル時のキャビティ内の
樹脂温度、カートリッジヒーター、電磁開閉弁の動作を
示すタイムチャートである。

【図９】図９は第３実施例のカートリッジヒーターを埋
め込んだ部分の断面図である。

【図１０】図１０は第４実施例のカートリッジヒーター
を埋め込んだ部分の断面図である。

【符号の説明】

１…前面枠 １０…射出成形金型 １１…固定側取付け板 １２…固定側型板 １３…可動側板 １４…コア １５…スペーサ ２４…おす型キャビティ・ブロック ２６…カートリッジヒーター ８５…断熱円筒孔 ８０…カートリッジケース ８３…断熱空間

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱された溶融樹脂を射出成形金型のゲー
   トからキャビティに射出して成形品を製造する射出成形
   方法において、 前記キャビティに前記溶融樹脂を複数の前記ゲートから
   充填するとき、前記各ゲートからの前記溶融樹脂が前記
   キャビティ内で出会う位置に近傍した前記キャビティ外
   の位置から前記射出成形金型に配置した加熱手段で前記
   溶融樹脂を加熱することを特徴とする射出成形方法。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記加熱は前記溶融樹脂が前記キャビティ内で出会う出
   会時のみ加熱することを特徴とする射出成形方法。
3. 【請求項３】請求項２において、前記加熱後、前記射出
   成形金型に配置した冷却手段で前記出会う位置を冷却す
   ることを特徴とする射出成形方法。
4. 【請求項４】加熱された溶融樹脂を射出成形金型に射出
   して成形品を製造する射出成形金型において、 前記射出成形金型に前記溶融樹脂が充填され前記成形品
   を成形するためのキャビィティと、 前記射出成形金型に配置され、前記溶融樹脂を複数のゲ
   ートから充填するとき、前記溶融樹脂が出会う位置に近
   傍した前記キャビティ外の位置から前記溶融樹脂を加熱
   するための加熱手段とからなることを特徴とする射出成
   形金型。
5. 【請求項５】請求項４において、 前記加熱手段の近傍に配置され、前記射出金型を冷却す
   るための冷却手段とからなることを特徴とする射出成形
   金型。