JPH10305458A

JPH10305458A - 射出成形金型および成形品

Info

Publication number: JPH10305458A
Application number: JP9115596A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yonekubo; 広志米久保
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1997-05-06
Filing date: 1997-05-06
Publication date: 1998-11-17

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構造でしかも成形サイクルを長くした
り、ゲートを大きくする必要なく、成形品にフローマー
クを発生させることのない射出成形金型および成形品を
提供する。【解決手段】成形品の外形に一致したキャビティ１を
成形する複数のキャビティ面１ａ〜１ｈを有する射出成
形金型あって、キャビティ１に連通するゲート４をキャ
ビティ面１ａ，１ｂの境界部としての境界線５に位置さ
せるとともに、ゲート４の中心軸Ｈが境界線５と隣接し
ているキャビティ面１ａ，１ｂに対して等しい角度α，
βとなるように設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばレンズやプ
リズムのように厚肉で板厚に大差がある厚肉成形品の射
出成形金型およびその射出成形金型で成形した成形品に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に厚肉成形品の射出成形金型にお
いては、成形金型で形成したキャビティに樹脂を注入す
るためのゲートの位置や向きは大変重要である。特にレ
ンズやプリズムのような光学部品においては、高精度な
成形面を得るためにゲートの位置や向きが研究されてい
る。

【０００３】従来技術として、特開昭５７―１５９４０
号公報に開示されたものがある。この技術は、成形品で
あるペンタゴナルダハプリズムの外形に一致したキャビ
ティに流入する樹脂の流れ方向を、重力に対して上向き
にさせたことを特徴としており、樹脂を低速でキャビテ
ィ内に流入させる際に作用する重力の影響を排除し高品
質の成形品を得ることを目的としている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記成形
金型では、以下のような問題点があった。従来技術のキ
ャビティ内に流入していく状態を図８（ａ）〜（ｄ）に
示す。図８はキャビティ２５内に樹脂が充填していく状
態を時間の経過とともに示すものである。図８におい
て、２１は流動樹脂で、２２は固化した樹脂（以下、ス
キン層と称す）を示す。

【０００５】図８において、キャビティ２５と連通して
いるゲート２８は重力に対して上向き（ゲート２８の中
心軸Ｈの方向）に樹脂をキャビティ２５内に流入させて
いるが、この中心軸Ｈを基準としたゲート２８の開口部
に隣接する２つのキャビティ面２６，２７に対する角度
（それぞれＡ２６，Ａ２７）は一致していない。すなわ
ち、ゲート２８を通過する樹脂は、狭いゲート２８を通
過する際に圧縮されるとともに、金型２３，２４に接し
た部分は固化が進行して殆ど流れることはなく、ゲート
２８の中心部における流動樹脂２１だけが流動してい
る。この流動樹脂２１はゲート２８からキャビティ２５
に流入するとキャビティ２５がゲート２８に対して広い
空間であるため、圧縮した状態から解放され風船状に膨
らむ。このとき、流動樹脂２１は、中心軸Ｈに対して角
度Ａ２６の大きいキャビティ面２６と接する接触面より
も、中心軸Ｈに対する角度Ａ２７の小さいキャビティ面
２７と接する接触面の方が広いため、スキン層２２はキ
ャビティ面２６よりもキャビティ面２７の方が広範囲に
発生する。言い方を換えると樹脂の密度または圧力に差
が発生する。さらに時間が経過すると流入する流動樹脂
２１は、スキン層２２の発生が少ない（圧力の小さい）
キャビティ面２６側へより多く流れようとし（図８
（ｂ）参照）、キャビティ面２７側には流れにくくなる
ので流動樹脂２１の流入速度に差ができ、図８（ｃ）の
ように巻き込みが発生する。そして、さらに図８（ｄ）
のように、キャビティ２４内への流動樹脂２１の流入が
進行すると前記巻き込み部が成形品表面に現れ成形不良
となる（フローマークと称する）。

【０００６】前記フローマークは、流入樹脂の速度が速
い場合や、ゲートの内径が小さい場合に顕著にあらわれ
ることが知られている。これについては以下の仮説が考
えられている。

【０００７】ゲート内を通過する樹脂の速度が速いと、
キャビティ内への流入直後に起きるスキン層の発生量の
差が原因となって起きる樹脂の流入速度の差も大きくな
り、樹脂の巻き込みが発生し易くなる。また、ゲート径
が小さい場合は、ゲート通過時の樹脂の圧縮量が大き
く、キャビティ内への流入直後の樹脂の解放（膨張）量
も大きくなり、前述した流入速度が速い状態と同様とな
り、巻き込みが発生し易くなる。

【０００８】前記理由により、従来技術ではフローマー
クを防止するために射出速度を遅くしたり、ゲートの内
径を大きくする必要があったが、成形サイクルが長くな
ったり、成形品のゲート部が大きくなっていた。

【０００９】本発明は前記従来技術の問題点に鑑みてな
されたもので、簡単な構造でしかも成形サイクルを長く
したり、ゲートを大きくする必要なく、成形品にフロー
マークを発生させることのない射出成形金型および成形
品を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、第１の発明に係る射出成形金型は、成形品の外形に
一致したキャビティを成形する複数のキャビティ面を有
する射出成形金型において、前記キャビティに連通する
ゲートを、前記キャビティ面の境界部に位置させるとと
もに、ゲートの中心軸が前記境界部と隣接しているキャ
ビティ面に対して等しい角度となるように設けるもので
ある。

【００１１】また、第２の発明に係る成形品は、複数の
成形面を有しており、ゲート部を前記成形面の境界部に
位置させるとともに、ゲート部の中心軸を前記境界部と
隣接している成形面に対して等しい角度とするものであ
る。

【００１２】すなわち、第１の発明に係る射出成形金型
は、複数のキャビティ面で成形品の外形に一致したキャ
ビティを形成し、キャビティ面の境界部に位置しており
中心軸が境界部と隣接しているキャビティ面に対して等
しい角度となるように設けたゲートからキャビティ内に
樹脂を充填させる。

【００１３】また、第２の発明に係る成形品は、第１の
発明に係る射出成形金型に樹脂を流入させることにより
得る。

【００１４】

【発明の実施の形態】

［実施の形態１］本発明の実施の形態１を図１および図
２に基づいて説明する。図１は本実施の形態の射出成形
金型のキャビティ周辺を示す断面図、図２は本実施の形
態の成形品を示す斜視図である。

【００１５】本実施の形態の成形品７は、図２に示すよ
うに複数の面からなる多面体で、図１に示す対称基準面
Ａを中心として面対称形に形成されている。そして、そ
の形状についてみると、左右対称形で互いに直角をなす
成形面（以下、単に面と称す）７ｂ，７ｃと、この面７
ｂ，７ｃと連続している面７ａ，７ｄと、面７ａ，７ｄ
の両面と連続している面７ｅと、その他の面７ｆ，７
ｇ，７ｈ，７ｉとから構成されている。前記対称基準面
Ａは、面７ｂ，７ｃの稜線を通るとともに、面７ｅの中
間部を横切るように位置しており、面７ｂと面７ｃおよ
び面７ａと面７ｄは対称基準面Ａを中心として対称位置
に設けられ、面７ｆと面７ｈおよび面７ｇと面７ｉは、
対称基準面Ａを含むようにそれぞれ対向して設けられて
いる。また、ゲート部６は面７ａと面７ｂとの境界部と
しての稜線９の部分に位置し、ゲート部６の中心軸は稜
線９を通るとともに面７ａと面７ｂに対して等しい角度
となっている。

【００１６】一方、前記成形品７を成形する射出成形金
型は、図１に示すように成形金型としての可動型２と固
定型３とをＰ．Ｌ面で当接させることにより、成形品７
の外形に一致したキャビティ１が形成されるようになっ
ている。可動型２には、成形品７の面７ａ，７ｄ，７
ｅ，７ｇ，７ｉを形成するキャビティ面（以下、単に面
と称す）１ａ，１ｄ，１ｅ，１ｇ，１ｉが設けられてお
り、固定型３には、面７ｂ，７ｃ，７ｆ，７ｈを形成す
る面１ｂ，１ｃ，１ｆ，１ｈが設けられている。そし
て、前記Ｐ．Ｌ面は、成形品７の面７ａと面７ｂとの稜
線９、面７ｃと面７ｄとの稜線、面７ｆと面７ｇとの稜
線および面７ｈと面７ｉとの稜線を含む平面と一致して
いる。

【００１７】また、キャビティ１の面１ａと１ｂとの境
界部としての境界線５の部分には、キャビティ１に連通
するゲート４が設けられており、ゲート４の中心軸Ｈに
沿って樹脂１５がキャビティ１内に流入するようになっ
ている。ゲート４の中心軸Ｈは境界線５を通っており、
ゲート４の方向は、中心軸Ｈと面１ａとのなす角度α
と、中心軸Ｈと面１ｂとのなす角度βとが同じ角度とな
るように設定されている。

【００１８】なお、成形品７の原料となる樹脂にはＰＭ
ＭＡやＰＣ等の透明樹脂を使用し、前記複数の面７ａ〜
７ｉのうち何面かを鏡面とすれば、プリズムを成形する
ことができる。

【００１９】次に、上記構成の成形金型を用いて成形品
を成形する場合を説明する。まず、可動型２と固定型３
とを型締めした状態で、図示しない樹脂供給装置から所
定の圧力で樹脂１５がゲート４を介してキャビティ１内
に注入され（図１参照）、ゲート４内で圧縮されている
樹脂１５はキャビティ１内でその圧縮が解放される。こ
のとき、境界線５に隣接する面１ａとゲート４の中心軸
Ｈとのなす角度αおよび境界線５に隣接する面１ｂと中
心軸Ｈとのなす角度βが同じ角度となっているため、ゲ
ート４からキャビティ１内に流入した直後の樹脂１５
は、面１ａと面１ｂとに向かって均等に広がっていく。
そして、樹脂１５の一部は面１ａおよび面１ｂと密着
し、スキン層が均等に形成される。さらに、樹脂１５を
キャビティ１内に注入すると、樹脂１５はその流入方向
が変化することなく、キャビティ１内でゲート４の中心
軸Ｈを中心として風船が膨らむように、キャビティ１内
に充填されていく。その結果、樹脂１５はキャビティ１
内で巻き込みを生ずることなく、面１ａおよび面１ｂに
密着するように充填される。その後、樹脂１５を固化さ
せてから可動型２を固定型３から離型させ、ゲート部６
をカットすることにより、複数の面７ａ〜７ｈにより形
成された複数の成形面を有する成形品７を得る。

【００２０】本実施の形態の射出成形金型によれば、キ
ャビティ１内に樹脂１５を充填する時に、樹脂１５の巻
き込みを生じさせることがない。そのため、本実施の形
態の成形品７にはフローマークが存在せず、高品質の成
形品が得られる。また、キャビティ１内への樹脂１５の
射出速度を極端に遅くしたりする必要がないので、成形
サイクルを短くすることができるとともに、ゲート４の
断面積を広げる必要がないので、ゲート部６を小さくす
ることができる。

【００２１】［実施の形態２］本発明の実施の形態２を
図３および図４に基づいて説明する。図３は本実施の形
態の射出成形金型のキャビティ周辺を示す断面図、図４
は本実施の形態の成形品を示す斜視図である。

【００２２】本実施の形態の成形品７は、実施の形態１
と同様の形状で対称基準面Ａ（図３参照）を中心にして
面対称形に形成され、図４に示すように、ゲート部６の
位置のみを変更して形成されている。すなわち、ゲート
部６は、面７ｂと面７ｃとの稜線、面７ｂと面７ｈとの
稜線および面７ｃと面７ｈの稜線が交わる境界部として
交点８の部分に位置し、ゲート部６の中心軸は交点８を
通るとともに、その中心軸は面７ｂ，７ｃ，７ｈに対し
て各々等しい角度となるように設定されている。その他
の構成は、実施の形態１と同一に構成されているので、
同一部分には同一番号を付して説明を省略する。

【００２３】一方、前記成形品７を成形する射出成形金
型は、図３に示すように成形金型としての可動型２と固
定型３とをＰ．Ｌ面で当接させることにより、成形品７
の外形に一致したキャビティ１が、実施の形態１と同様
に形成されるようになっている。固定型３には、キャビ
ティ１に連通するゲート４が設けられている。ゲート４
の中心軸Ｈは、面１ｂと面１ｃとの稜線、面１ｂと面１
ｈとの稜線および面１ｃと面１ｈの稜線が交わる境界部
としての交点１２を通るとともに対称基準面Ａ上に位置
しており、ゲート４の方向は、中心軸Ｈと面１ｂとのな
す角度と、中心軸Ｈと面１ｃとのなす角度と、中心軸Ｈ
と面１ｈとのなす角度とが同じ角度となるように設定さ
れている。その他の構成は、実施の形態１と同一に構成
されているので、同一部分には同一番号を付して説明を
省略する。

【００２４】次に、上記構成の成形金型を用いて成形品
を成形する場合を説明する。まず、可動型２と固定型３
とを型締めした状態で、図示しない樹脂供給装置から所
定の圧力で樹脂がゲート４を介してキャビティ１内に注
入され、ゲート４内で圧縮されている樹脂はキャビティ
１内でその圧縮が解放される。このとき、交点１２に隣
接する面１ｂとゲート４の中心軸Ｈとのなす角度、交点
１２に隣接する面１ｃとゲート４の中心軸Ｈとのなす角
度および交点１２に隣接する面１ｈと中心軸Ｈとのなす
角度が同じ角度となっているため、ゲート４からキャビ
ティ１内に流入した直後の樹脂は、面１ｂ、面１ｃおよ
び面１ｈに向かって均等に広がっていく。そして、注入
された樹脂の一部は面１ｂ、面１ｃおよび面１ｈと密着
し、スキン層が均等に形成される。さらに、樹脂をキャ
ビティ１内に注入すると、樹脂はその流入方向が変化す
ることなく、キャビティ１内でゲート４の中心軸Ｈを中
心として風船が膨らむように、キャビティ１内に充填さ
れていく。その結果、樹脂はキャビティ１内で巻き込み
を生ずることなく、面１ｂ，面１ｃおよび面１ｈに密着
するように充填される。その後、樹脂を固化させてから
可動型２を固定型３から離型させ、ゲート部６をカット
することにより、複数の面７ａ〜７ｈにより形成された
複数の成形面を有する成形品７を得る。

【００２５】本実施の形態によれば、実施の形態１の効
果に加え、例えば成形品７の成形後の型開き時に自動的
にゲートカットを行うピンゲート構造に適用することが
できる。

【００２６】［実施の形態３］本発明の実施の形態３を
図５および図６に基づいて説明する。図５は本実施の形
態の射出成形金型のキャビティ周辺を示す断面図、図６
は本実施の形態の成形品を示す斜視図である。

【００２７】本実施の形態の成形品７は、実施の形態１
と同様の形状で対称基準面Ａ（図５参照）を中心にして
面対称形に形成され、図６に示すように、実施の形態１
の境界部としての稜線９部分に、稜線９を削るようにし
てゲート当て付け面１１が稜線９に沿って形成されてい
る。ゲート当て付け面１１は、ゲート部６の中心軸に対
して垂直に形成されるとともに、面７ａ，７ｂと等しい
角度をなして形成されており、ゲート部６の中心軸が面
７ａ，７ｂに対して各々等しい角度となるように設定さ
れている。その他の構成は、実施の形態１と同一に構成
されているので、同一部分には同一番号を付して説明を
省略する。

【００２８】一方、前記成形品７を成形する射出成形金
型は、図５に示すように成形金型としての可動型２と固
定型３とをＰ．Ｌ面で当接させることにより、成形品７
の外形に一致したキャビティ１が、実施の形態１と同様
に形成されるようになっている。また、実施の形態１に
おけるキャビティ１の面１ａと１ｂとの境界部としての
境界線５の部分には、ゲート４の中心軸Ｈに対して垂直
な方向にゲート当て付け面１０が形成され、キャビティ
１面の一部を形成している。ゲート４の中心軸Ｈは実施
の形態１における境界線５を通っており、ゲート４の方
向は、中心軸Ｈと面１ａとのなす角度αと、中心軸Ｈと
面１ｂとのなす角度βとが同じ角度となるように設定さ
れている。その他の構成は、実施の形態１と同一に構成
されているので、同一部分には同一番号を付して説明を
省略する。

【００２９】次に、上記構成の成形金型を用いて成形品
を成形する場合を説明する。まず、可動型２と固定型３
とを型締めした状態で、図示しない樹脂供給装置から所
定の圧力で樹脂１５がゲート４を介してキャビティ１内
に注入され（図５参照）、ゲート４内で圧縮されている
樹脂１５はキャビティ１内でその圧縮が解放される。こ
のとき、ゲート当て付け面１０に隣接する面１ａとゲー
ト４の中心軸Ｈとのなす角度αおよびゲート当て付け面
１０に隣接する面１ｂと中心軸Ｈとのなす角度βが同じ
角度となっているため、ゲート４からキャビティ１内に
流入した直後の樹脂１５は、面１ａと面１ｂとに向かっ
て均等に広がっていく。そして、樹脂１５の一部は面１
ａおよび面１ｂと密着し、スキン層が均等に形成され
る。さらに、樹脂１５をキャビティ１内に注入すると、
樹脂１５はその流入方向が変化することなく、キャビテ
ィ１内でゲート４の中心軸Ｈを中心として風船が膨らむ
ように、キャビティ１内に充填されていく。その結果、
樹脂１５はキャビティ１内で巻き込みを生ずることな
く、面１ａおよび面１ｂに密着するように充填される。
その後、樹脂１５を固化させてから可動型２を固定型３
から離型させ、ゲート当て付け面１１にニッパ等の刃物
を当てつけてゲート部６をカットすることにより、複数
の面７ａ〜７ｈにより形成された複数の成形面を有する
成形品７を得る。

【００３０】本実施の形態によれば、実施の形態１の効
果に加え、成形品７の成形後にゲートカットを行う際に
ゲート当て付け面１１を利用できるので、ゲートカット
位置を安定させることができる。

【００３１】なお、ゲート当て付け面１０（１１）は、
実施の形態２の境界部としての交点８（交点９）部分
に、ゲート部６（ゲート４）の中心軸（中心軸Ｈ）に対
して垂直な方向に設けて構成してもよく、実施の形態３
の効果に加え、実施の形態２と同様な効果を得ることが
できる。

【００３２】なお、上記した具体的実施の形態から次の
ような構成の技術的思想が導き出される。（付記）（１）可動型と固定型が一対となり所望する成形品を得
るための空間であるキャビティを複数のキャビティ面に
より形成する射出成形金型において、前記キャビティに
溶融樹脂の流入口であるゲートを、前記キャビティ面を
形成する複数面の境界部の位置で流入方向が前記複数面
に対して等しい角度になるように設けることを特徴とす
る射出成形金型。

【００３３】（２）ゲート部が成形面を形成する複数面
の境界部の位置で溶融樹脂の流入方向が前記複数面に対
して等しい角度になるように形成されることを特徴とす
る成形品。

【００３４】（３）成形品の外形に一致したキャビティ
を形成する複数のキャビティ面を有する射出成形金型に
おいて、前記キャビティに連通するゲートを、前記キャ
ビティ面の境界部に設けたゲート当て付け面に位置させ
るとともに、ゲートの中心軸が前記ゲート当て付け面と
隣接しているキャビティ面に対して等しい角度となるよ
うに設けることを特徴とする射出成形金型。

【００３５】（４）複数の成形面を有しており、ゲー
ト部を前記成形面の境界部に設けたゲート当て付け面に
位置させるとともに、ゲート部の中心軸を前記ゲート当
て付け面と隣接している成形面に対して等しい角度とす
ることを特徴とする成形品。

【００３６】前記付記（１）記載の射出成形金型によれ
ば、キャビティ内に樹脂を充填する時に巻き込みが発生
せず、フローマークのない成形品を得ることができる。
また、樹脂の射出速度を極端に遅くしたり、ゲートの断
面積を広げる必要なく、高品質な成形品を成形すること
ができる。

【００３７】前記付記（２）記載の成形品によれば、フ
ローマークのない高品質な成形品を得ることができる。

【００３８】前記付記（３）記載の射出成形金型によれ
ば、キャビティ内に樹脂を充填する時に巻き込みが発生
せず、フローマークのない成形品を得ることができる。
また、樹脂の射出速度を極端に遅くしたり、ゲートの断
面積を広げる必要なく、高品質な成形品を成形すること
ができる。さらに、離型の際にゲートを自動的にゲート
カット可能なピンゲート構造に適用させることができ
る。

【００３９】前記付記（４）記載の成形品によれば、フ
ローマークのない高品質な成形品を得ることができる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下の効果を奏することができる。請求項１記載の射出成
形金型によれば、キャビティ面の境界部にゲートを設
け、ゲートの中心軸を前記境界部と隣接しているキャビ
ティ面に対して等しい角度となるように設けたので、キ
ャビティ内に注入された樹脂は前記キャビティ面に密着
するよう広がるとともに、キャビティ内部に風船が膨ら
むように広がるので、樹脂の充填時に巻き込みを生じさ
せることがない。また、樹脂の射出速度を極端に遅くす
ることがないので、成形サイクルの短縮を図ることがで
きるとともに、ゲートの断面積を広げる必要をなくすこ
とができる。

【００４１】また。請求項２記載の成形品によれば、樹
脂の充填時における樹脂の巻き込みによって生じるフロ
ーマークのない、高品質な成形品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の射出成形金型のキャビ
ティ周辺を示す断面図である。

【図２】本発明の実施の形態１の成形品を示す斜視図で
ある。

【図３】本発明の実施の形態２の射出成形金型のキャビ
ティ周辺を示す断面図である。

【図４】本発明の実施の形態２の成形品を示す斜視図で
ある。

【図５】本発明の実施の形態３の射出成形金型のキャビ
ティ周辺を示す断面図である。

【図６】本発明の実施の形態３の成形品を示す斜視図で
ある。

【図７】本発明の実施の形態３の成形品の変形例を示す
斜視図である。

【図８】従来技術のキャビティ内に流入していく状態を
示す断面図である。

【符号の説明】

１キャビティ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ，１
ｉキャビティ面２可動型３固定型４ゲート５境界線６ゲート部７成形品７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆ，７ｇ，７ｈ，７
ｉ成形面８，１２交点１０，１１ゲート当て付け面１５樹脂

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】成形品の外形に一致したキャビティを形
成する複数のキャビティ面を有する射出成形金型におい
て、前記キャビティに連通するゲートを、前記キャビティ面
の境界部に位置させるとともに、ゲートの中心軸が前記
境界部と隣接しているキャビティ面に対して等しい角度
となるように設けることを特徴とする射出成形金型。
【請求項２】複数の成形面を有しており、ゲート部を
前記成形面の境界部に位置させるとともに、ゲート部の
中心軸を前記境界部と隣接している成形面に対して等し
い角度とすることを特徴とする成形品。