JPS5931390Y2 - 射出成形における型内真空装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （１）考案の技術分野 本考案は、金型内をあらかじゆ真空状態とする装置に係
り、詳しくは、金型内を数Ｔｏｒｒ以下の高真空状態と
なしてミクロンオーダーの超精密部品の射出成形を可能
とする装置に関するものである。

（２）従来社術とその問題点 従来から射出成形は、他の成形方法に比べて最も大量生
産ができるものであって、汎用性があるものとして日用
家庭品に実施されてきた。

また、エンジニアプラスチックスの発展に伴なって、成
形品に対する精度要求が高くなるばかりで、現在ではミ
クロンオーダーの寸法精度が要求されている。

しかしながら、現在の成形技術では、形状に関しては変
形の問題を避けることができず、寸法に関しては１０数
μｍでか限界であった。

出願人は、ミクロンオーダーの超精密成形品が射出成形
で得られない原因を追求した結果、成形材料と金型のキ
ャビテイ面との間に、これ１で全く意識されなかった薄
い空気やガスなどのスキン層が断熱層として機能するこ
とにあると解明した。

このスキン層は、キャビテイ面の形状などに応じて薄さ
も分布の程度も一様ではなく、しかも、各ショット毎に
分布状況が変化するものである。

成形材料は、薄さも分布も一様でなぐ、ショット毎に変
化するこのスキン層を介して金型内に射出されるので、
金型の転写性が既に損なわれていたのである。

また、このスキン層は、充填されてからの保圧工程に釦
いて、成形材料、殊に溶融樹脂が金型と熱伝達して固化
に至る過程で断熱層として機能するために、この点から
も樹脂の収縮に微細な影響を与えるものである。

このことが、ミクロンオーダーで真円度、平面度または
円筒度などの要求される超精密機能部品が射出成形で得
られなかった大きな原因であった。

上記スキン層を除去するには、かなりの真空度が要求さ
れる。

実験の結果、ミクロンオーダーの超精密成形品について
は、数Ｔ ｏｒｒ以下、好ましくはＩ Ｔｏｒｒ〜１０
−”Ｔｏｒｒ程の高真空状態が必要であった。

ピンホールが問題となるような成形品については、１Ｏ
−３Ｔｏｒｒ以下が必要であることが判明した。

従って、超精密成形品にとって、キャビテイ面のスキン
層の除去は、各種射出技術の必要不可欠な前提条件とい
えるものである。

ここで、従来から射出前に金型内を真空にする射出成形
方法とその装置が公知である。

例えば、特開昭５６−１２３８４１号に示すように、型
内を排気吸引して低真空状態とすることを目的−とする
ものであるが、上記のごとくスキン層の除去を目的とす
るものではなく、スキン層を除去できる程度の高真空状
態に到達できるものではない。

射出成形にあ・いて真空工程を設ける場合には、成形サ
イクルとの関連から排気吸引時間が一定に制限されるも
のである。

実開昭５５−１５１５２２号に示すようにパーティング
面に吸引口を設けたものや、実開昭５６−１９３１７号
に示すように吸引口を設けたものが提供されている。

これらはいずれも溶融樹脂が侵入しない程度のクリティ
カルスリット（微少間隙）から排気吸引するものである
。

クリティカルスリットは、一般には１０〜２０μに形成
されているものであって、高真空に到達するまでの吸引
時間が長くかかり、成形サイクルの所定時間内では単な
るガス抜きを達成できるのみである。

気体分子の平均自由工程は、真空度が高くなる程大きく
なるので、吸引のためのクリティカルスリットでは大き
な抵抗が生じて十分に吸引されないからである。

例えば、金型内をＩＴｏｒｒに到達するためには、５０
μ程度の孔径が必要であり、１０４Ｔｏｒｒ に到達す
るためには０．５ＴＩＬｒＩＬ程度の孔径が必要である
。

従って、瞬時に高真空に吸引するための孔径は、十分そ
れに見合ったサイズとしなければならず、そのための特
別な構造が必要であった。

しかしながら上記構造をパーティング面に求めることは
不可能であり、またキャビテイ面に設けるためには構造
が複雑化するものであった。

また、射出成形は高速化の傾向となっているが、高速充
填と型内の排気とは密接な関係が認められる。

高速充填にみられる成形不良現象に、フローマーク、ヒ
ケ、銀条、表面のくもり、ウェルド不良、気泡、黒条及
びやけ等がある。

逆にこれらは金型の排気不足から生じる現象でもある。

実験の結果、高速充填を阻害していたのは、実は金型の
排気不足が原因の大半になっていることが判明した。

これ１で、金型の排気対策としては、上記のごとくエア
ーベントなどの対策がとられていたが、高速充填成形で
は、このエアーベントはむしろ障害となる。

高速になるほど、ゲート周辺のキャビティはむしろ負圧
になり、逆にエジェクタービン、エアーベントから大気
が進入して、前記のような現象が生じるのである。

従って金型は、大気が入らぬように気密性を保つ必要が
あると同時に、ガスを発生しやすい成形材料に於いては
、材ｑ’ｉ充填中、金型の一部からこのガスを真空で吸
引する必要がある。

（３）考案の目的 しかして本考案に係る装置は、上記実情に鑑みて開発さ
れたものであって、射出成形の前提条件として型内面を
清浄化処理してスキン層を除去し、ミクロンオーダーの
超精密射出成形を可能とするとともに、真空開始と停止
のタイミングを簡単な構造で正確に行なえることを、そ
の目的とするものである。

（４）考案の特徴 本考案の特徴は、金型の外部にいずれか一方または双方
のパーティング面より延長されて型内金封止する筒状の
カバ一部材が設けられ、カバ一部材には吸引孔が設けら
れていることにある。

以下、本考案を図面に基づいて説明する。

（５）考案の一実施例 図面第１図釦よび第２図は、本考案に係る射出成形に於
ける型内真空装置の一実施例を示し、第１図は型開状態
を示す説明図、第２図は真空開始状態を示す説明図であ
る。

図中、１は金型の固定型板、２は同可動型板、３はキャ
ビティ、４，５はパーティング面、６は固定側取付板、
７はスプルー、８は可動側取付板、９はエジェクタービ
ン、１０はエジエク！−プレー）、１１はエジェクター
ロッド、１２はスペーサブロックである。

また、２０．２１は金型の外部に設けられる筒状のカバ
一部材である。

詳述すると、カバ一部材２０．２１は、固定型板１と移
動型板２との外側１ａ、２ａに、それぞれの開口端２２
．２３が対向するように被せられ、それぞれの基端を縮
径した取付部２４．２５ｆｆｉ外側１ａ、２ａにボルト
などの固着具２６・・・を弁してそれぞれ固着されてい
る。

２７は、金型の外側ｌａ、２ａに設けられたねじ孔であ
る。

上記固着面にはパツキン２８，２８が設けられてシール
される。

固着装置は任意に決定されるが、真空排気容量の減少の
ためにはパーティング面４，５に近い方が望ましい。

一方のカバ一部材２０は、固定型板１のパーティング面
４と略同程度まで開口端２２を延ばされて釦り、開口端
２２の外側にはパツキン２９が設けられている。

開口端２２は型構造によってはパーティング面４より突
出させることができる。

他方のカバ一部材２１は、一方のカバ一部材２０の外側
に嵌合する寸法を有し、その開口端２３がパーティング
面５より突出されている。

すなわち、開口端２３は成形品の押出又は取出に支障が
ない位置１で延ばされる。

好１しぐは、型締過程に釦ける低圧低速型閉領域に釦い
て、方のカバ一部材２０の開口端２２と嵌合するような
長さ１で延ばされる。

他方のカバ一部材２１には、真空装置（図示ぜず）に連
通ずる吸引孔３０が設けられる。

吸引孔３０は十分な間隙で設けられる。

なか、３１は、エジェクタービン９をシールスるパツキ
ンである。

しかして、他方のカバ一部材２１は、可動型板２の型締
動作により進退動し、第１図に示すように型開位置にづ
いて一方のカバ一部材２０から離間している。

この場合、吸引孔３０からの真空吸引は停止している。

な釦、エジェクタービン９のつき出しによって、成形品
は他方のカバ一部材２１に阻害されることなく取出され
る。

次に、第２図に示すように型締過程に釦ける型保護領域
、すなわち低速低圧型閉領域に釦いて、他方のカバ一部
材２１は、一方のカバ一部材２０に嵌合する。

この場合、カバ一部材２０．２１がパツキン２８，２９
，３１’に介してシールされると同時に、スプルー７に
は成形機のノズル（図示せず）が当接しているので、カ
バ一部材２１．２２の内部は完全な密封状態になってい
る。

また、金型のパーティング面４，５ば、互いに離間して
開き状態にあるので、犬なる吸引間隙が形成されている
。

従って、真空吸引を開始すれば、開き状態にあるキャビ
ティ３を含めたカバ一部材２０，２１の内部が直ちに高
真空に到達させられる。

その結果、キャビティ３のスキン層は斑なぐ除去されて
、金型の転写性の前提条件が整備される。

型保護領域から型閉前１での間、真空吸引は続行してい
るので、カバ一部材２０．２１の内部とキャビティ３内
の真空度を必要なだけ高めることができる。

真空吸引は型締完了時でも続行されているので、成形材
料がキャビティ３内に射出された場合には、パーティン
グ面４，５の微少間隙から金型外部のカバ一部材２０．
２１の内部へのガス排気が可能となる。

詳述すると、金型外部のカバ一部材２０．２１内では高
真空状態が維持され、１す１す真空度が高められている
。

真空吸引を停止しても、所定の高真空状態が継続してい
る。

これに対して、キャビティ３の内部では、成形材料の注
入によって真空度が失なわれるばかりか、ガス発生が起
こるので、キャビティ３の内部と外部とでは犬なる差圧
が生じることとなる。

差圧は、パーティング面４゜５の全域にわたって作用す
るので、キャビティ３内のガスは、金型外部へ瞬時に排
気される。

ガス排気は射出完了まで行なわれるが、必ずしも真空吸
引を続行させて釦〈必換はない。

上記差圧によって、十分な排気が可能であるためである
。

上記一実施例によれば、カバ一部材２０，２１を金型の
外側１ａ、２ａで且つパーティング面４゜５に近接して
設けたので、カバ一部材２０．２１の内部に冷却水や油
圧などのホースを通過させる必要がなく、しかもカバ一
部材２０．２１ｔあらかじめ金型に取付けして釦くこと
ができ、作業性が良い。

また上記の理由によって、キャビティ３を含めた真空吸
引容積をできるだけ少なくすることができる。

（６）考案の他の一実施例 図面第３図は、射出成形に釦ける型内真空装置の他の一
実施例を示す説明図である。

図中同一符号は同等部分を示すので重複説明を省略する
。

しかして、図中４０はいずれか一方の金型に設けられる
カバ一部材である。

すなわち、カバ一部材４０は、可動型板２の外側２ａに
嵌合する筒状に延ばされて釦り、基端４１が固着具４２
で外側２ａに固着されているとともに、開口端４３が・
ζ−ティ７７面５を超えて延ばされている。

図中、４４は吸引孔、４５．４６はそれぞれパツキン、
４７は金型にあけたねじ孔である。

この実施例によれば、可動型板２の外側２ａにねじ孔４
７をあけるだけでよく、真空にするための金型加工を最
小限にできた。

これに加えて、外側２ａに一つのカバ一部材４０を被嵌
して固着するだけの作業で足り、他の真空構造のような
複雑なタイミング調整などが不要であって、作業性も著
しく向上させることができる。

とくに真空吸引容積を最少とすることができる。

この実施例に釦いて、固定型板１と可動型板２の外側１
ａ、２ａが同一寸法であることを前提としたが、寸法が
相違する場合には、寸法の小さい型板に一つのカバ一部
材４０を固着して開口端側を大きい型板の外側寸法に合
致させれば、上記と同様の効果を達成できる。

上記各実施例に釦いて、カバ一部材が金型の双方または
一方の外側に設けられる場合を説明したが、金型の外部
として取付板６，８に設けることを妨げない。

一方のカバ一部材をＵ字形の二重構造としてそのＵ字形
内に他方のカバ一部材が嵌入して密封されるものとする
ことができる。

また、各カバー材材の先端をフランジ構造とするととも
に型締縮少を吸収する蛇腹構造とすることも可能である
。

（７）考案の効果 以上説明したように、本考案によれば以下の効果を奏す
る。

■ カバ一部材がパーティング面より延長されているの
で、型保護領域に釦ける金型の開き状態で、開き面金域
から真空吸引が可能となって、カバ一部材の内部と同一
真空度に高めることができ、瞬時に高真空にキャビティ
内を形成できる。

その結果、空気やガスなどのスキン層に除去した型内面
に成形材料を直接に接触させて賦形することができ、し
かも金型の外部から型内を封止するために射出中にはガ
ス排気がパーティング面全域からなされるので、金型の
寸法通りに転写したミクロンオーダーの寸法精度を出す
ことができるうえ、ひけや銀条痕などの変形も効果的に
防止できた。

また、スキン層の除去と射出中のガス排気との併用によ
って、各ショット毎の転写条件を常に同一に設定するこ
とが可能となり、成形品のバラツキの原因が一掃された
。

＠ カバ一部材の延長寸法によって、型保護領域への移
行とカバ一部材による型内封止とを同一タイミングに設
定することができ、真空吸引タイミングを適切にとるこ
とが可能となる。

しかも金型の開閉度に応じて、真空吸引工程からガス排
気工程へと自動的に切換えがなされる。

○ また、カバ一部材によってキャビティ内を真空とす
ることができるので、金型に吸引孔やエヤーベント溝を
設けるなどの加工を一切不要とすることができ、シール
が困難な金型、例えば割型やスライド型あるいは制限ゲ
ートの多数個取り金型などにも適用できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案に係る射出成形に釦ける型内真空装置を示
し、第１図は型開状態の一実施例を示す説明図、第２図
は真空開始状態を示す同説明図、第３図は他の一実施例
を示す説明図である。 １・・・固定型板、１ａ・・・固定型板の外側、２・・
・可動型板、２ａ・・・可動型板の外側、３・・・キャ
ビティ、４．５・・・パーティング面、２０，２１．４
０・・・カバ一部材、２２，２３．４３・・・開口端、
２６．４２・・・固着具。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 金型の外部にいずれか一方または双方のパーティング面
   より延長されて型内を封止する筒状のカバ一部材が設け
   られ、カバ一部材には吸引孔が設けられていることを特
   徴とする射出成形に釦ける型内真空装置。