JPH09314610A - ウェルドラインの発生を防止する射出成形方法及びこの方法に用いられる金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 成形時間が長くならないウェルドライン防止
用金型とこの金型を用いて行う射出成形方法を得る。 【解決手段】 金型３０の一部であって、ウェルドライ
ンが発生する部位にヒーターチップ１２を組み込んで樹
脂充填と同時にこのヒーターチップ１２に電圧を印加し
て金型３０を１１０℃〜１３０℃に加熱し、樹脂充填停
止と同時にヒーターチップ１２内に空冷空気を供給して
ヒーターチップ１２の急冷を行うことにより、ウェルド
ラインの発生を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウェルドラインの
発生を防止するプラスチック射出成形方法及びこの方法
の実施に用いられる金型に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プラスチックの射出成形品において、多
点ゲート方式の製品、または貫通穴のある製品では、射
出された溶融樹脂の流れの合流点付近に、所謂ウェルド
ラインと言われる色ムラが生じて製品の外観が損なわれ
る。

【０００３】その為、製品を塗装したり、ウェルドライ
ンを目立たない場所に発生させるなどの工夫がなされて
いる。又、ウェルドラインは、成形時に金型温度を１１
０〜１３０℃にすると解消されることが従来の技術で確
認されていることから、金型に加熱ヒーターを設置した
り、加熱媒体を供給したりする方法も提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公知のウ
ェルドラインの解消方法にあっては、金型の加熱時間分
成形時間が長くなって成形作業の効率が低下すると共
に、製品の品質が低下することから、実用化するには問
題がある。本発明は、ウェルドラインの発生する場所の
み金型温度を上昇させて、ウェルドラインの発生を防止
すると共に、他の部分の金型温度は低くおさえ、成形作
業の効率化と製品の品質の安定化をはかるのが目的であ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記ウェルドラインの発
生は、次の手段にて解決する事が出来る。 １．金型の一部であって、ウェルドラインが発生する箇
所に、瞬間的に金型を加熱することができると共に、そ
の後瞬間的に冷却することができる加熱ヒーターを内蔵
させ、樹脂充填時にこの加熱ヒーターに電圧を印加して
充填樹脂を部分的に加熱し、樹脂充填終了後加熱ヒータ
ーを瞬間的に冷却してウェルドラインの発生を防止する
射出成形方法。

【０００６】２．金型の一部であって、ウェルドライン
が発生する箇所に、瞬間的にウェルドラインが発生する
箇所を加熱することができると共に、瞬間的に冷却する
ことができる加熱ヒーターを内蔵させて成る射出成形用
金型。

【０００７】３．内蔵した加熱ヒーターの周囲に断熱溝
を形成して成る前記２記載のウェルドラインの発生を防
止する射出成形用金型。

【０００８】４．金型において、ウェルドラインが発生
する箇所の裏側に形成した空間内に組み込まれるヒータ
ーチップと、前記ヒーターチップの中央に冷却空気注入
空間を形成すると共に、この冷却空気注入空間とヒータ
ーチップの外側との間にスリットを形成してヒーターチ
ップの内から外を経由して金型外に加圧空気を流すこと
により、ヒーターチップを瞬間的に冷却する空冷通路
と、前記ヒーターチップを金型内に組み込むための取付
板と、から成るヒーターユニット。

【０００９】

【作用】加熱ヒーター（ヒーターチップ）には、樹脂の
充填（注入）と同時に電圧を印加して瞬間的に発熱させ
て金型が樹脂と接する面の表面温度を１１０℃〜１３０
℃に加熱する。この結果、合流ラインにおいて樹脂が加
熱されるため、合流ラインでの温度の低下が原因して発
生するウェルドラインの発生が阻止される。

【００１０】樹脂の充填が終了すると同時に、電圧の印
加を止めて空気供給装置から加熱ヒーターのヒーターチ
ップ内に設けた空冷通路内に冷却用の空気を供給する。
この空気は、空冷空間内からスリットを通ってヒーター
チップの外周面に流出し、この外周面から金型の外に流
出する。ヒーターチップは、この空気の流れにより急冷
される。なお、加熱ヒーターの周囲に断熱溝を設けた場
合、加熱ヒーターの熱は、この断熱溝で遮断されてウェ
ルドラインが発生する部位以外に拡散するのが阻止され
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係る金型において、加熱
ヒーターは、コア型、キャビティ型の何れか一方、又は
双方に組み込む。加熱ヒーターは、ウェルドラインが発
生する箇所に単数又は複数個組み込む。加熱ヒーターに
対する給電と冷却空気の供給は、金型の外に設置された
給電ユニット及び空冷ユニットから電線及びパイプを経
由して行う。

【００１２】加熱ヒーターに対する電圧の印加は、樹脂
の充填と同時に行い、充填終了と同時に停止して、直ち
に冷却空気を供給し、加熱ヒーターの冷却に移る。な
お、加熱ヒーターの加熱温度は、金型の樹脂と接する面
の温度が１１０℃〜１３０℃になるように調整する。金
型に形成する内蔵空間の奥と金型が樹脂と接する面の厚
さは、薄い方が好ましいことは当然であるが、強度との
問題もあり、あまり薄くはできない。したがって、この
厚さは、金型に求められる強度との関係で決定される。

【００１３】ヒーターチップの急冷のためには、常温の
空気を供給してもよいが、急冷時間の短縮のために、温
度調節した低温の空気を供給するようにしてもよい。加
熱ヒーターの周囲に設ける断熱溝は、必ずしも必要では
なく、金型の大きさ、製品の形状等を考慮して断熱溝を
設けるか否か、及び溝空間の大きさ等を決定する。ヒー
ターユニットは、ボルト等を用いて金型に着脱自在に構
成し、交換又は修理等がしやすいように工夫する。

【００１４】［実施例］各図に基づいて本発明の実施例
を説明する。図１、２は、本発明の中心をなす瞬間加
熱、冷却装置を備えたヒーターユニット１０の概略図で
ある。図１は、ヒーターユニット１０の要部分解斜視
図、図２は、ヒーターユニット１０の完成斜視図であ
る。

【００１５】本発明のヒーターユニット１０は、金属製
で円筒の形状をし、金型に当接してそれを加熱させる当
接面１１を先端に有するヒーターチップ１２を備えてい
る。また、ヒーターチップ１２には、当接面１１から離
れた他端に一対の電線１３が溶接等により電気的に接続
されている。電線１３は、それぞれ適宜のヒーター用電
源供給ユニット（図示せず）に接続され、電力を印加す
る事によりヒーターチップ１２の抵抗にて発熱させるた
めに使用される。

【００１６】次に、ヒーターチップ１２の他端部側に
は，ヒーターチップ１２の内部へ冷却用媒体を吹き込む
ためのパイプ１４の先端が挿入されており、パイプ１４
から噴射されてヒーターチップ１２の冷却を行った後、
冷却用媒体を外部に逃がすためのスリット１５がヒータ
ーチップ１２の側面に相対する様に２箇所設けられてい
る。尚、スリット１５は２箇所に限定される事なく必要
に応じて形状及びその個数は自由である。

【００１７】絶縁管１６はパイプ１４および各電線１５
をヒーターチップ１２に所定の位置関係に固定する役目
の他に、ヒーターチップ１２にかかる外圧を防いでい
る。カバー１７は、本実施例では例えば耐熱合成樹脂等
からなるとともに、各電線１３のうち露出部の一部と密
閉状態に被覆固定している。

【００１８】図３はヒーターユニット１０を射出成形用
金型に取り付けた時の要部断面図であり、図４は要部断
面図の拡大図である。射出成形用金型は大きく分けて製
品非可視面側のコア型２０と製品可視面側のキャビティ
型３０からなり、射出成形機（図示せず）の固定盤にコ
ア型２０、可動盤にキャビティ型３０が各々固定されて
いる。

【００１９】本実施例では、ウェルドラインの発生する
場所にヒーターユニット１０を取付板３１を介してボル
ト３２にてキャビティ型３０に取り付けた状態を示す図
で、ヒーターチップ１２の当接面１１は、キャビティ型
３０の被加熱部３３と密着状態となる様に取り付けられ
ている。

【００２０】さらに、キャビティ型３０において、ヒー
ターチップ１２の当接面１１と当接する部分のみ厚みを
薄くしてキャビティ側面３４に熱が伝わりやすくすると
共に、被加熱部３３周辺に断熱溝３５を設けて熱の拡散
を防いでいる。なお、冷却用媒体としては、空気がコス
ト的には実用的であるが、その他、不活性ガス、例えば
Ｎ₂ 等を用いることもできる。実施例では、ヒーターユ
ニット１０をキャビティ型３０に取り付けているが、コ
ア型に取り付ける場合も、上記実施例と同一の方法で行
う。

【００２１】次に上記実施例の動作を説明する。図３に
おいて、射出成形機（図示せず）によりキャビティ型３
０とコア型２０が閉じた状態において、スプルー３６か
ら溶融プラスチック樹脂がキャビティ４０に充填され
る。その時、プラスチック成形品に貫通穴５０がある場
合、射出された溶融プラスチック樹脂は貫通穴５０周辺
で分岐し、その両側から回り込み中間で合流する。通常
金型は冷却装置が設けられており７０〜９０℃に保たれ
ている。

【００２２】キャビティ４０に充填された溶融プラスチ
ック樹脂は、金型に接触した部分から冷却され硬化が開
始する。表面が硬化の開始したプラスチック樹脂の流れ
が貫通穴５０周辺で合流する時、プラスチック成形品に
ウェルドラインが発生する。

【００２３】そこで本発明は、キャビティ型３０とコア
型２０が閉じると同時にヒーター用電源供給装置（図示
せず）を駆動させ、ヒーターユニット１０の電線１３に
電力を印加すると、ヒーターチップ１２はその抵抗によ
り直ちに昇温して密着された被加熱部３３を加熱する。

【００２４】この結果、ウェルドライン発生部のキャビ
ティ側面３４の一部が高温になり溶融温度のままプラス
チック樹脂が合流するため、プラスチック樹脂の表面硬
化が進まず、ウエルドラインの発生を防ぐことが出来
る。

【００２５】プラスチック樹脂が完全に充填し終わった
時、冷却用媒体をパイプ１４からヒーターチップ１２の
内部に噴射してヒーターチップ１２を発熱前の温度に冷
却する事により、ヒーターチップ１２の保護と共にプラ
スチック成形品の品質及び成形条件の安定化を図ること
が出来る。実施例では、ヒーターユニット１０に４Ｖ、
２００Ａの電力を３秒間印加し、ヒーターチップ１２と
密着した被加熱部３３のキャビティ側面３４では周辺よ
り４５〜５０ｄｅｇの温度上昇を得た。

【００２６】また、射出成形工程のプラスチック樹脂注
入が終了すると、パイプ１４に圧縮空気を送り込んでヒ
ーターチップ１２を冷却した。圧縮空気は、パイプ１４
を通過しヒーターチップ１２を冷却した後、スリット１
５を通り金型の外部に放出される。

【００２７】使用した圧縮空気は０．５Ｍｐａの圧縮空
気で冷却効果が得られた。更に、キャビテイ型３０の非
加熱部３３を薄くしたため、射出されたプラスチック樹
脂の圧力により金型の変形が心配されたが、絶縁管１６
を介して取付板３１で支えることで解決した。以上の様
に、本発明によって成形されたプラスチック成形品は、
ウェルドラインの発生がなく、したがって塗装等の後加
工の必要性がない成形が出来る。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明によると、簡単な
装置を金型内部に組み込み、プラスチック成形品のウェ
ルドラインを防止することが出来る。このため、プラス
チック成形品の見栄えと精度の面でメリットが大きく、
塗装等の後加工を省くことができるため、製品不良を低
減する上での効果は極めて大きい。また、予備加熱の必
要がなく、電力は瞬時でよいため経済的なプラスチック
成形を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例のヒーターユニットの要部分解斜視
図。

【図２】本実施例のヒーターユニットの完成斜視図。

【図３】本実施例のヒーターユニットをキャビテイ型に
取り付けた要部断面図。

【図４】図３における要部断面図の拡大図。

【符号の説明】

１０ ヒーターユニット １２ ヒーターチップ １３ 電線 １４ パイプ １５ スリット ２０ コア型 ３０ キャビティ型 ３１ 取付板 ３２ ボルト ３５ 断熱溝 ４０ キャビテイ ５０ 貫通穴

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金型の一部であって、ウェルドラインが
   発生する箇所に、瞬間的に金型を加熱することができる
   と共に、その後瞬間的に冷却することができる加熱ヒー
   ターを内蔵させ、樹脂充填時にこの加熱ヒーターに電圧
   を印加して充填樹脂を部分的に加熱し、樹脂充填終了後
   加熱ヒーターを瞬間的に冷却してウェルドラインの発生
   を防止する射出成形方法。
2. 【請求項２】 金型の一部であって、ウェルドラインが
   発生する箇所に、瞬間的にウェルドラインが発生する箇
   所を加熱することができると共に、瞬間的に冷却するこ
   とができる加熱ヒーターを内蔵させて成る射出成形用金
   型。
3. 【請求項３】 内蔵した加熱ヒーターの周囲に断熱溝を
   形成して成る請求項２記載のウェルドラインの発生を防
   止する射出成形用金型。
4. 【請求項４】 金型において、ウェルドラインが発生す
   る箇所の裏側に形成した空間内に組み込まれるヒーター
   チップと、 前記ヒーターチップの中央に冷却空気注入空間を形成す
   ると共に、この冷却空気注入空間とヒーターチップの外
   側との間にスリットを形成してヒーターチップの内から
   外を経由して金型外に加圧空気を流すことにより、ヒー
   ターチップを瞬間的に冷却する空冷通路と、 前記ヒーターチップを金型内に組み込むための取付板
   と、 から成るヒーターユニット。