JPH0929786A - 射出成形用金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピンゲートの表面構造に変更を加えることな
く、ピンゲート跡高さを低減させる射出成形用金型を提
供する。 【解決手段】 ピンゲート４の上流に接続された樹脂流
路（第２スプルー５）の上記ピンゲート４に近い部位を
筒状囲壁６ａにより構成し、この筒状囲壁６ａの外側空
間部８ａに筒状加熱部８を配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スプルーもしくは
ランナ等の樹脂流路と成形品用キャビティとを接続する
ピンゲート（ピンポイントゲート）を有する合成樹脂射
出成形用金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】樹脂成形品の成形方法のうち、広く用い
られている射出成形方法は、熱可塑性樹脂の、加熱溶融
と冷却固化の性質を利用して溶融樹脂を金型キャビティ
内に圧入し、冷却後型より取り出す方法である。この射
出成形に広く用いられる上記ピンゲートは、断面積を極
めて小さくしたもので、主として３枚構造の金型に使用
されている。このピンゲートを用いた射出成形用金型で
は、成形品と、スプルーもしくはランナーとがゲートで
切断されて、金型から取り出されるので、ゲート切断の
手間が省ける利点がある。

【０００３】図５は従来のピンゲートの断面を示す図で
あり、ゲート径ｄは０．８〜１．８ｍｍφ、ランド長Ｌ
は１．０〜２．０ｍｍに設計される場合が多い。また、
一般に成形品表面でピンゲートが切断されるように、ラ
ンド部には１〜１５°のテーパがつけられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ピンゲートは、ゲート
切断の手間が省ける反面、製品にゲート跡が残ることは
避け難い。ゲート跡は図６のように射出成形品から突起
状に突出している。ゲート跡径ｄはピンゲート径に一致
するが、ゲート跡高さｈはゲート径および射出条件によ
り異なってくる。実験によれば、ゲート径が大きくなる
とゲート跡高さもこれに比例して大きくなる傾向を示
し、ほぼゲート径と一致したゲート跡高さとなることが
わかっている。ゲート跡が突出する原因は、ゲート部で
の分子配向にあると考えられる。つまり、ピンゲート部
は溶融樹脂の流路が絞られて狭くなるため、通過速度が
大きく、強い分子配向を受ける。従来の射出成形では、
流動方向と平行な分子配向が冷却により凍結してしま
い、成形品とスプルーを切り離した後のピンゲート跡が
前記のように突起状に突出する。本発明者らは、この分
子配向を緩和することでゲート跡の突起を発生させない
ようにすることができると考えて、鋭意研究の結果本発
明に到達した。

【０００５】この突起は、一種の外観不良をもたらすも
ので、製品仕様を満足できない場合は、後仕上げを行わ
なければならない。また、ゲート跡が成形品表面から突
出してはいけない場合は、ピンゲートを成形品の表面か
ら少し沈めて設ける場合もあり、デザイン、設計上の制
約を受けていた。また、ピンゲートの径を小さくすれ
ば、ゲート跡の突起高さを小さくすることができるが、
この場合は圧力損失が大きくなり、ショートショットな
どの成形不良が生じ、所望の成形品を得ることができな
い。このため、ＡＢＳ樹脂の場合は、ピンゲートの径を
通常１．０ｍｍφ以上とせざるを得なかった。

【０００６】本発明は、これらの状況に鑑みなされたも
ので、ピンゲートの表面構造に変更を加えることなく、
ピンゲート跡高さを低減させる射出成形用金型を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る射出成形用金型は、ピンゲート及びそ
の上流に接続された樹脂流路を有する合成樹脂の射出成
形用金型において、上記樹脂流路の上記ピンゲートに近
い部位を筒状囲壁により構成し、この筒状囲壁の外側空
間部に温度制御可能な筒状加熱部を配設してなることを
特徴とするものである。

【０００８】本発明における射出成形用金型は、樹脂流
路のピンゲートに近い部位を筒状囲壁により構成し、こ
の筒状囲壁の外側空間部に温度制御可能な筒状加熱部を
配設したことにより、定常状態の射出成形においてゲー
ト部が高温に保たれる。このため、ゲート部での分子配
向が緩和されるので、ゲート切り離し後のゲート跡の突
起高さが減少する。さらに、ゲート部が高温に保たれる
ため、ジェッティング等の成形不良現象が発生しにく
く、また圧力損失が小さくなるため、保圧が成形品末端
まで届きやすくなり、成形品の外観が美麗になる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づき説明する。図１は本発明の第１実施例の金型
の断面図である。図において７は射出成形用金型、１は
固定側金型、１２は固定側金型１に型合せされるランナ
プレート、２はランナプレート１２に型合せされる可動
側金型で、この可動側金型２は図示しない流体圧シリン
ダ装置に直結されており、流体圧により図面上では上下
方向に可動される。３は製品のキャビティで、ランナプ
レート１２に可動側金型２を突き合わせることにより形
成されている。４はピンゲート、５はピンゲート４の上
流に接続された樹脂流路としての第２スプルー、９はこ
の第２スプルーの上流に接続されたランナで、上記４，
５，９は段付円筒状のピンゲートブッシュ６に彫り込ま
れており、ランナプレート１２に彫り込まれた段付円筒
状の嵌合穴に上記ピンゲートブッシュ６を嵌合させるこ
とにより位置決めされる。上記ランナ９は固定側金型１
にランナプレート１２を型合せすることにより形成さ
れ、ランナ９の上流に接続される第１スプルー１０が固
定側金型１に彫り込まれている。１１はロケートリング
で図示しないノズルの位置決めをするはたらきをする。

【００１０】図３にピンゲートブッシュ６の断面図を示
す。第２スプルー５のピンゲート４に近い部位に旋削加
工により筒状囲壁６ａを形成し、同時に、筒状の外側空
間部８ａを形成するものである。筒状囲壁６ａの外周部
には加熱部８としてのヒータ線が巻き付けてある。この
ヒータ線は、例えば、線径１．６ｍｍφ、ヒータ長５５
０ｍｍ、５０Ｖ、４８Ｗの仕様である。比較のために、
外側空間部を有しない従来のピンゲートブッシュを図４
に示す。本実施例で使用したピンゲート４は、直径：
１．２ｍｍφ、ランド長：１．５ｍｍ、テーパ：片側５
°であり、第２スプルーは、最小径４ｍｍφ、テーパ：
片側２°、全長：５５ｍｍであり、ピンゲートブッシュ
の嵌合部の外径は１５ｍｍφである。温度制御はヒータ
に通電する電圧を調節して行った。最もゲートに近い場
所Ｔの温度を熱電対で計測する。本実施例では、スライ
ド式変圧器による電圧調節のみの開ループ制御である
が、Ｔ点の熱電対を利用して、フィードバック制御をし
た方がよい。

【００１１】本発明の目的を達成するためには、ピンゲ
ート４の外側にも筒状加熱部を配設するのが好ましい
が、ピンゲート外側部は製品のキャビティ３表面に近接
しているので射出圧に充分耐えられる数ミリの厚さをキ
ャビティ壁６ｂに残しておく必要があったため、ピンゲ
ート４の外側位置まで筒状加熱部を設けるのには限度が
ある。

【００１２】上記装置にＡＢＳ樹脂である三菱レイヨン
（株）製の登録商標「ダイヤペット」ＡＢＳ３００１を
供給して、シリンダ温度２２０℃、金型温度２７℃（水
冷）で射出成形を行った場合、ノズルより射出された溶
解樹脂は第１スプルー１０、ランナ９、第２スプルー５
を順次経由し、ゲート４を介してキャビティ３に注入さ
れる。ヒータに通電を行わない状態で、成形品取り出し
直後のピンゲート部の金型表面１６の温度は８５℃に上
昇して、連続成形作業中安定した。この時、図１、図３
のＴ点の温度は成形作業中に４５℃〜５５℃の範囲で昇
温、降温を繰り返した。これはヒータ線の存在する筒状
囲壁６ａの外側空間部８ａが断熱層としてはたらき、ピ
ンゲート４およびこれに接続された第２スプルーのピン
ゲートに近い部位の温度が高温に保たれた結果である。
このとき、ゲートカット後のピンゲート跡の突起高さは
０．３ｍｍで安定した。

【００１３】さらに、ヒータに２０Ｖの電圧を印加する
と、成形品取り出し直後のピンゲート部の金型表面１６
の温度は１０３℃に上昇して、連続成形作業中安定し
た。この時、図１、図３のＴ点の温度は、成形作業中に
６５℃〜８０℃の範囲で昇温、降温を繰り返した。ゲー
トカット後のピンゲート跡の突起は完全に消滅し、成形
品としての外観は良好であった。

【００１４】上記成形作業中、さらに、通電電圧を上昇
させ、ゲート部の温度を上昇させると、成形品の取り出
し時に糸引き現象がみられ、成形不可能となった。した
がって、本発明による温度上昇の温度範囲は、成形品取
り出し直後のゲート部の金型表面温度で、樹脂の熱変形
温度±２０℃の範囲が好ましい。樹脂の熱変形温度より
２０℃を超えると上記のように成形品の取り出し時に糸
引きが生ずる危険があり、また成形サイクルが良くな
り、加工コストが上昇する。一方、樹脂の熱変形温度よ
りも２０℃低い温度に達しない温度では、ゲートカット
後のゲート跡突起が目立ち外観が良くない。なお上記
「ダイヤペット」ＡＢＳ３００１の熱変形温度は９１℃
である。

【００１５】すなわち、比較例として、上記実施例の図
３に示すピンゲートブッシュに代えて、図４に示すよう
に筒状空間部および筒状加熱部を備えないピンゲートブ
ッシュ６を射出成形用金型に装着し、同一原料を用い、
同一条件下で射出成形を行ったところ、成形品取り出し
直後のピンゲート部の金型表面１６の温度は５５℃に上
昇して、連続成形作業中安定したが、ゲートカット後の
ピンゲート跡の突起高さは０．５〜１．５ｍｍの範囲で
ばらつきが大きく成形品としての外観は不良であった。

【００１６】ヒータを取り付けるための筒状空間による
断熱効果だけでも、ピンゲート跡の突起は改善される。
しかし、この断熱効果は、空間の体積、形状により差が
生ずる。また、断熱効果の調節は簡単にはできないた
め、樹脂温度、金型温度により、変化するピンゲート跡
の突起高さを制御することは困難である。しかし、本発
明によると、樹脂温度、金型温度などの外部要因の影響
は、すべてヒータの通電量を調節することにより吸収す
ることができるので制御することが可能となる。

【００１７】上記実施例では、加熱部としてヒータ線を
用いたが、水、油等の流体を筒状囲壁の外側空間部に介
在させて加熱部としてもよい。また、ヒータ線を巻き付
ける方式でなく、リング状の鋳込ヒータを作製して、ゲ
ートブッシュに嵌合させる方が取扱いは容易になる。

【００１８】射出成形では溶融樹脂を金型に充填して、
冷却固化させることになるが、本発明によれば、ピンゲ
ート近傍すなわち第２スプルーのピンゲートに近い部位
を筒状囲壁により構成し、この筒状囲壁の外側空間に温
度制御可能な加熱部を設けることにより、ピンゲート部
の冷却固化が成形品より遅れる現象が生じる。したがっ
て、ピンゲートでの分子配向が緩和されることになる。

【００１９】加熱部を有しない従来の射出成形では、成
形品取り出し直後の金型表面温度は、ピンゲート部のみ
ならずキャビティ全体にわたって射出成形作業中に５〜
３０℃上昇する。この温度上昇はシリンダ温度、金型温
度および成形サイクルなどに依存する。一方、本発明に
よる加熱部を設けた場合は、さらに大きな温度上昇を、
ピンゲート先端部のみにもたらすことができる。このた
め、ピンゲート通過時の樹脂の流動性が良くなり、成形
性が向上するという利点も得られる。本発明によると、
ピンゲート跡の裏面に出現するジェッティングによるフ
ローマークが消滅する。また、ゲート部の樹脂温度が高
いために、保圧をかけているときの圧力損失が小さく、
成形品末端まで保圧の効果が十分に現れる。このため、
転写性、外観、ヒケ等の成形品の品質が改良されるとい
う利点もある。

【００２０】一般に、シリンダ温度、金型温度を高くす
れば成形性、外観共に向上するが、成形サイクルが長く
なるという問題点がある。しかし、本発明の射出成形用
金型を用いれば、成形サイクルに影響を与えずに成形
性、外観が向上するから生産性を低下させることはな
い。

【００２１】本発明による第２の実施例を図２に示す。
前記第１の実施例ではピンゲート４はピンゲートブッシ
ュ６に形成されており、ランナプレート１２の嵌合穴と
嵌合させていたが、ピンゲートブッシュ６を使用せず、
ランナプレート１２にピンゲート４および第２スプルー
５を直接彫り込んだものである。この場合第２スプルー
５の筒状囲壁６ａに沿って彫り込み外側空間部８ａを形
成し、筒状囲壁６ａの外側に加熱部８を配設し、加熱部
８の占有空間を残して強度保持、加熱部８の固定および
ランナ９の形成のために、封止材１３で加工孔を塞いで
いる。封止材１３はランナプレート１２と同材質とする
のが好ましい。さらに、第２スプルー５、筒状囲壁６
ａ、加熱部８、外側空間部８ａ、封止材１３を一体化し
た金型機構部品とし、ランナプレート１２に嵌合させる
方式を使用することもできる。

【００２２】本実施例では、加熱装置は細いヒータ線を
巻き付けた通電加熱を行っているが、円筒状のヒータ
や、赤外線による加熱方法でも同様の効果が得られる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明の射出成形用金型
は、ピンゲート及びその上流に接続された樹脂流路を有
する合成樹脂の射出成形用金型において、上記樹脂流路
の上記ピンゲートに近い部位を筒状囲壁により構成し、
この筒状囲壁の外側空間部に筒状加熱部を配設したの
で、ゲート部の樹脂温度を樹脂の熱変形温度近傍に保持
して溶融樹脂を射出し、成形を行うことにより、ゲート
部での分子配向が緩和され、このため、従来の射出成形
に比べてゲート切り離し後のゲート跡の突起高さを著し
く低減させることになり、射出成形品の外観が向上し、
ゲート位置を沈めるなどのデザイン上の制約を受けなく
なる。

【００２４】さらにまた、この発明によれば、前記した
構成により、ゲート部での樹脂が高温に保持されるた
め、ジェッティング等の不良現象が発生しにくく、保圧
が成形品末端まで行き届き、成形性が向上し、成形品の
外観が良好となり、しかも何等成形サイクルに影響を与
えないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１実施例の金型の断面図であ
る。

【図２】本発明による第２実施例の金型の断面図であ
る。

【図３】本発明によるピンゲートブッシュの断面図であ
る。

【図４】従来のピンゲートブッシュの断面図である。

【図５】従来のピンゲートの断面図である。

【図６】従来のピンゲート跡を示す射出成形品の断面図
である。

【符号の説明】

１ 固定側金型 ２ 可動側金型 ３ キャビティ ４ ピンゲート ５ 第２スプルー ６ ピンゲートブッシュ ６ａ 筒状囲壁 ６ｂ キャビティ壁 ７ 射出成形用金型 ８ 筒状加熱部 ８ａ 外側空間部 ９ ランナ １０ 第１スプルー １１ ロケートリング １２ ランナプレート １３ 封止材 １４ 射出成形品 １５ ピンゲート跡 ｄ ゲート径 Ｌ ランド長 ｈ ゲート跡高さ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピンゲート及びその上流に接続された樹
   脂流路を有する合成樹脂の射出成形用金型において、上
   記樹脂流路の上記ピンゲートに近い部位を筒状囲壁によ
   り構成し、この筒状囲壁の外側空間部に温度制御可能な
   筒状加熱部を配設してなることを特徴とする射出成形用
   金型。