JPS62267117A - プラスチツク成形用金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラスチック成形用金型に係り、特に１高精
度を要求される成形品、例えばプラスチックレンズ成形
などに好適なプラスチック成形用金型に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

ビデオテープレコーダ用のズームレンズなどに用いるプ
ラスチックレンズは、ガラスレンズのように時間と工数
をかけずに製作できるものとして需要が増大し、そのプ
ラスチック成型技術も注目されるに至った。

プラスチック成形用金ｍは、互いに対向して配設される
金型の、少なくとも一方の金型架体にスリーブを介して
摺動自在に可動入駒を備え、他の一方の金型架体に固定
入駒′ｔ−備えて、これら対向する固定、可動式駒間に
溶融樹脂を充填するキャビティを形成しうるように前記
可動入駒を押圧する加圧手段ｔ−有し、ＩＡＩ定、可動
入駒部に加熱手段および冷却手段ｔ−設けた構成のもの
が開発されている〇 一般に、プラスチック成形では、金型内で製品％部の冷
却が均一に行われないと、製品の反シや局部的ひけ等の
成形欠陥が起る。このような現象はキャピテイ向の温度
分布と密接な関係があシ、キャビテイ面の温腿分布の不
均一によって発生する。特に、コスト低減を狙いとして
成形の高速化を行うと、前記温度分布の不均一性が拡大
する。

このキャビテイ面の温度分布の不均一性は、キャビティ
を構成する入駒を、金型架体が直接保持しているために
、入駒は金型架体温度の影響を直接受ける沈めに生じる
ものである。

このような問題を解決する手段として、例えは、特開昭
５８−１２７１５号公報に記載されているように、固定
側の金型架体と可動側の金型架体とのいずれか片Ｉｔｌ
ｌまたは両側に、低熱伝導率の部材断熱板）を介在させ
、制御すべき金型体積を小さくする手段が提案されてい
る〇 〔発明が解決しようとする問題点〕 一般に、金型架体は空気に常時さらされているために、
それ自体温度が不安定であ夛、熱容量が大きいこともあ
って迅速に温度制御できない。

したかって、入駒は絶えず不安定な金型架体の温度に影
響され、入駒と金型架体との間に生じる温度勾配のため
に、キャビテイ面温度は均一な温度を保つことが難かし
い。

そこで、成形の＾連化が行われると、キャビティ鄭の温
度か上昇し、熱容量の大きい金型架体はこれに追従でき
なくなり、入駒と金型架体との間の温厩勾配がさらに拡
大される〇 これらの問題は、入駒を含めた金ｆｆｉ架体全体を温度
制御するという発想か、キャビテイ面の温度分布の不均
一を招いていることに起因する。

そこで、前述の特開昭５８−１２７１５号公報記載の技
術では、金型架体に断熱板を介在させ、温度制御すべき
金型体ａｔ−小さくするように配慮されている０しかし
、そのような手段によっても、金型架体温度は十分小さ
くなく、また金型架体の一部が外気に触れていることか
ら入駒によるキャビテイ面の温度を均一に保持すること
は難かしく、成形サイクルを大幅に短縮することについ
て十分配慮されていなかった。

本発８Ａは、前述の問題点を解決するためになさ４　・ れたもので、キャビテイ面の温度分布をほぼ均一に保ち
、かつ、成形サイクルを大幅に短縮しうるプラスチック
成形用金型の提供を、その目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

前述の問題点を解決するために、本発明のプラスチック
成形用金型に係る第１の発明の構成は、互いに対向して
配設される金型の、一方の金型架体に固定式駒部を備え
、他方の金型架体に可動入駒部を備え、互いに対向する
固定、可動式駒間に溶融樹脂を充填するキャビティを形
成し、前記固定、可動入駒部に加熱手段および冷却手段
を設けたプラスチック成形用金型において、前記固定。

可動入駒部側面と、固定、可動側合を架体との境界面に
、それぞれ少なくとも２箇所以上の接触部によシ空隙を
設けるとともに、前記固定、可動側金型架体の相対向す
るパーティング面に近い方の接触部に、低熱伝導率部材
を入駒を囲むように配設したものである。

また、本発明のプラスチック成形用金型に係る第２の発
明の構成は、 互いに対向して配設される金型の、一方の金型・架体に
固定入駒部を備え、他方の金型架体に可動入駒部を備え
、互いに対向する固定、可動入駒間に溶融樹脂を充填す
るキャビディを形成し、前記固定、可動入駒部に加熱手
段および冷却手段を設けたプラスチック成形用金型にお
いて、前記固定。

可動入駒部側面と、固定、可ｍ側金型架体との境界面Ｋ
、それぞれ少なくとも２箇所以上の接触部によシ空隙を
設けるとともに、Ｉｉ！１１定、可動入駒部は、それぞ
れスリーブと入駒とからなるものとし、固定、可動入駒
の拐料を、固定、可動スリーブに用いた材料の少なくと
も５倍以上の熱伝導率を有する材料を用いるようにした
ものである。

〔作用〕

前述の技術的手段による作用を、本発明全開発した考え
方に合わせて次に述べる。

キャビティ向のｔｈ！度分布を均一に保つために、入駒
部と金型架体ｉ１１と′５ｒ温度管理上分離することに
着目し、入駒部だけの温度を積極的に制御することによ
り、キャビテイ面の温度分布の均一化と成形の高速化と
を達成することを考えた。

前述のように入駒部と金型架体部との境界にエアキャッ
プを形成することによって入駒部、金型架体部間の熱移
動が遮断される。また、低熱伝導率部材の熱抵抗体を設
けることによって、ツク−ティング面上において発生す
る入駒部、金型架体部間の熱流が遮断される。

さらに、入駒部における入駒に高熱伝導率材料を用いる
ことにより、キャビティ部の温度管理が迅速になされ、
スリーブ部があたかも熱抵抗体として機能することにな
る。

〔実施例〕

以下、本発明の％実施例を第１図ないし第６図を参照し
て説明する。

まず、第１図は１本発明の一実施例に係るプラスチック
成形用金型の縦断面図でおる〇プラスチック成形用金型
は、互いに対向して配設される金型の一方が固定側、他
方が可動側を栴８　・ ビティが形成されている。

第１図において、１ｆｌ、固定側の金型架体に係る固定
架体、２は、可動側の金型架体に係る可動架体、３は向
定取句板、４は受板、５はザポート。

６は可ｗＪ取付板である。

固定架体１と固定取付板３とは、ボルト等（図示せず）
で一体に固定される。可動架体２．受板４、サポート５
．可動取付板６も同様に一体に固定され、相対向するパ
ーティング面７から固定側。

可動側に型開きができる０ ８は、固定側の入駒に係る固定入駒、１０は向足スリー
ブで、固定入駒８は固定スリーブ１０に嵌合固定されて
ｌｉ！ｔ１足人駒部全人駒部ている０そして、この［ｍ
２入駒ｓ線固定架体１に挿入固定される。固定スリーブ
１０の側面は、両側に段付き部ＩＤａ、１０ｃをＭする
段付きの糸巻状に形成されておシ、固定スリーブ１０を
固定架体１へ組込んだとき、その段＋Ｊき部１０ａ、１
０ｃが固定架体１との境界面の接触部となりエアギャッ
プ（空隙）１２が形成されるようになっている。

９は、可動側の入駒に係る可動入駒、１１は可動スリー
ブで、可動入駒９は可動スリーブ１１に摺動自在に保持
されて可動入駒部を構成している。

そして、この可動入駒部は可動架体２に挿入固定される
。可動スリーブ１１の側面は、両側に段付き部１１ａ、
１１ｃを有する段付きの糸巻状に形成されており、可動
スリーブ１１を可動架体２へ組込んだとき、その段付き
１ｌ１１１ａ、　　１１　ｃが可動架体２との境界面の
接触部となりエアギャップ（空隙）１６が形成されるよ
うになっている。

固定入駒８、固定スリーブ１０には熱媒通路１４−１か
形成され、通路管１５−１により金型外部へ通じている
。同様に、可動入駒９、可動スリーブ１１には熱媒通路
１４−２が形成され、通路管１５−２によｐ金型外部へ
通じている。これら熱媒通路は、固定入駒部、可動入駒
部でそれぞれ別々に循環できるようになっている。

なお、熱媒通路１４−１．１４−２、通路管１５−１．
１５−２に代る他の加熱、冷却手段、例えはヒータ、ヒ
ートバイブ等を用いてもよい。

固定架体１．可動架体２の相対向するパーティング面７
上に、固定スリーブ１ｏの段付部１０ａ。

可動スリーブ１１の段付部１１ａの外周面に接したリン
グ状の低熱伝導率部材に係る熱抵抗体１６−１．１６−
２が配置されている＠換言すれは。

固定架体１．可動架体２の相対向するパーティング面７
に近い、段伺部１０ａ、１１ａによる固定。

可動入駒部と固足、可動架体１，２との接触部に、熱抵
抗体１（Ｓ−１，１６−２を、入駒、特にキャビティ２
１ｔ−囲むように配設している。この熱抵抗体１６−１
．１６−２はパーティング面７がら、型開き動作時に固
足側、司動側に分離される。

可動入駒９の酸部には、保持部材１７が配置され、この
保持部材１７は、油圧シリンダ１８のラムに直結してい
る。

２１は、溶融樹脂を充填してプラスチック成形製品を成
形するためのキャビティで、このキャビティ２１は、相
対向する固定入駒８．可動入駒９によって構成されるも
のである〇 なお、１９はスプル、２０はゲートで、これらはキャビ
ティ２１に溶融樹脂を充填するための通路である。

以上が、本実施例のプラスチック成型用金型の。

全体構成であるが、本発明の特徴点となるエアギャップ
１２，１３．熱抵抗体１６−１．１６−２について、よ
シ詳細に説明する。

キアギャップ１２．１３は、固定入駒８．可動入駒９の
中心を合致させること、およびグー）２０の形成を必要
とすることから、好ましくは、パーティング面７ｔ−形
成する位置と、固定、可動スリーブ底面１ｏｂ、ｔ１ｂ
Ｋ近接する位置とに段付ｓ１０ａ、　　１１　ａと１０
ｃ、１１ｃとｔ−Ｖするように、スリーブ側面に糸巻状
に構成することが望ましい。

構造によっては、固定架体１．可動呆体２ｉＩｌｌにエ
アギャップが形成されるようにしても良く、また、エア
ギャップは断続的に形成されても艮い。

エアギャップの間隙寸法は５０μｍ以上とすることが好
適である。

本実施例に示す糸巻状の段付部１０ａ、１１ａおよび１
０ｃ、１１ｃは、強度および構成上問題のない限プ小さ
くすることが望ましい。

入駒部との間にエアギャップを保有する金型架体は、固
定架体１．可動架体２、および固定スリーブ１０．可動
スリーブ１１のパーティング面７に生じる温度勾配すな
わち熱の流れを、熱抵抗体１６−１．１６−２によプ遮
断して、キャピテイ２１面の温に分布の均一化および加
熱冷却速度のスピードアップに効カ會発揮するように構
成されている。

この熱抵抗体１６−１，１１５−２は、例えはセラミッ
ク、熱硬化性樹脂９強化合成樹脂、ステンレススチール
など、その熱伝導率が鋼材（炭素鋼）の１７２以下のも
のが望ましい０また、その厚みは。

好ましくは１　ｍｍ以上とし、できれは軸対称性を保持
しうるように配置することが好適である。その型開き方
向の誦さ蝶、固定、可動スリーブの段付部１０ａ、１１
ａと固定、可動架体１．２とが直接触れないＳ成であれ
は、その高さ寸法は限定されない。

・１２゜ 以上の構成からなる本実施例のプラスチック成形用金型
の動作を説明する。

周知の成形機により溶融した樹脂をスプル１９、ゲート
２０を経て中キビテイ２１４Ｃ充填するが、目的によシ
適宜熱媒を熱媒通路１４−１．１４−２に循環し、固定
、可動入駒部（固定入駒８．可動入駒９．および固定ス
リーブ１０．可動スリーブ１１）の温度が制御される。

樹脂が冷却固化したのち、公知の手段によシバ−ティン
グ面７から固定側と可動側に屋開きを行い、油圧シリン
ダ１８ｔ−作動させ、製品２１ａの突出し離型を行う〇 これが、本実施例のプラスチック成形用金型による成形
と製品の取出しか行われるまでの動作であるが、ａ作土
は従来の金型と同様である。

本プラスチック成形用金型の特徴は、製品が成形完了す
る１サイクルの時間がきわめて短いことと、キャビティ
２１か製品２１ａと接する面の温度分布幅が極めて短い
こととにある。

上記効果が得られる構造上の特徴は、固定、可動スリー
ブ１０．１１と固定、可動架体１，２との間の境界に形
成されているエアギャップ１２゜１３と、固定、可動架
体１．２のパーティング７面上に設けた熱抵抗体１６−
１．１６−２にある。

すなわち、エアキャップ１２．１３によっテ、固定、可
動スリーブ１０．１１と固定、可動架体１゜２との間の
熱移動が遮断され、かつ、熱抵抗体１６−１．１６−２
によって、パーティング面７上において発生する入駒部
、金型架体部間の熱流が遮断されるものである。

これらの効果は、実験によって得られた第２図および第
３図の結果に示される。

第２図は、本実施例のモテル金型による実験結果を示す
金型温度線図、第６図は、従来のモデル金をによる実験
結果會示す金型温度線図である。

第２．５図では、横軸には時間扮）をと）％縦軸には金
型温ｉ（℃）をとって、加熱、定常、冷却の各工程にお
けるキャビテイ面温度と架体パーティング面温度を測定
した結果を示している。

なお、図中％架体（１）、架体（２）の線は測定個所に
よる相違を示したもので、架体（１）はスリーブ側に近
い内側の架体パーティング面温度、架体（２）は空気側
に近い外側の架体パーティング面温度を示すものである
〇 本実施例の金型モデルの入駒部キャビティ面温度は、第
２図に示すように約４分で所定温度（約１４０℃）ＶＣ
達するのに対し、従来金型の金型モデルの場合は、第６
図に示すように約１９分を必要とする。

また、冷却時間においても、キャビテイ面温度は、例え
は６０℃まで冷却する場合１本実施例のものは約３分、
従来のものは約７分を必要とする。

すなわち、エアキャップ１２．１５と熱抵抗体１６−１
．１６−２’ｉ設けたことによ）、本実施例の金型では
従来のものにくらべ、加熱速度は約４倍、冷却速成は約
２倍にスピードアップされている。

キャビテイ面の温良分布に関しては％第２図。

第６図のΔＴで示される。キャビティ２１を形成する固
定、可動入駒８，９、および固定、可動ス１５　・ リープ１０．１１の温度分布幅ΔＴは、本実施例の金型
ではΔＴ＝６℃、従米構造のものｉｊｊ’ｌ’＝１８℃
であシ、キャビテイ面の温度分布幅においても本実施例
のものが艮い。

なお、エアギャップを設ける位置は、スリーブの側面に
設けるのか効果的である。固定、可動スリーブの％底向
１０ｂ、１１ｂにエアギャップまたは断熱部材を設けて
も機能的には障害とはならないか、キャビティ向の加熱
、冷却速度、およびキャビテイ面の温良分布への効果は
小さい。

本実施例によれは、入駒部と金型朱体部とを熱的に分離
したため、キャピテイ向の電板分布を小さくしたまま、
成形サイクルの大幅短縮が達成される。

次に、本発明の他の実施例について先の第１図。

および第４図ないし第６図を参照してａ明する。

第４図は、本発明の他の実施例に係る、高熱伝導率材料
の入駒を用いたプラスチック成形用金型の金型温１１ｅ
１．３７１４５図は、従来材料の入駒を用いたグラスチ
ック成形用金型の金型温度線図、第、１６・ ６図は、高熱伝導率材料の入駒を用いたプラスチック成
形用金型の金型断面温度分布図であるＣ本実施例のプラ
スチック成形用金型の金型構成は第１図に示す構造と伺
等変わらないが、固定入駒８、可動入駒９に用いる材料
を、他の構成要素よりきわめて＾い熱伝導率ｔ−Ｖする
材料を用いたものである。これら入駒の熱伝導率は、少
なくともスリーブ材料の５倍以上の高熱伝導率を有する
ことが望ましく、仁れによシ入駒およびスリーブによシ
形成されるキャビティ向の温良分布の均一化が達成され
る。

第４図、第５図は、横軸に時間（秒）、縦軸に金型温度
Ｌ’Ｃ）をとｐ％人入駒材料を変えてシミュレーション
結果を比較したものである。

本実施例に用いた固定入駒８．可動入駒９の材料は、熱
伝導率１７　ｃａｌ　／　ａｍ・８・℃の銅曾金を用い
固定スリーブ１０、可動スリーブ１１の材料は、熱伝導
率ａ　１　ｃａｌ／ｃｍ＊　ａ・℃のステンレス銅を用
いている〇 なお、入駒の材料としては、アルミ合金、亜鉛合金等を
用いてもよい。、 第４図は、入駒に高熱伝導率の材料を用いた本実施例の
場合であり、熱媒を流したときのキャビテイ面最大温度
幅を示している。

温度分布幅ΔＴは、加熱終了時にもっとも大きく、ΔＴ
＝３℃となっている。

一万、従来材料金柑いたｍ５図では、先の実施例におけ
る実験結果（ＷＪ２図）と同様、ΔＴ＝６℃となってい
る。

入駒に高熱伝導率の材料を用いることにょシ。

同一構造の金型においてもキャビテイ面温度分布を１７
２にすることが可能となシ、従来構造の金型の実験結果
（第３図）に対して１／６に改善できたキャビティ面温
駄分布幅が低減する理由は、入駒による加熱速匿のスピ
ードアップによシ、スリーブを一棟の熱抵抗体として作
用させるためと推定される。

第６図は、本実施例のシミーレージ曹ン結果を示す金型
断面温度分布図である０図中の谷部は、第１図の谷部の
６号と同一符号をもって示しているＯ 第６図の等温線に示すように、キャビティ２１近傍では
、等温線はキャビテイ面と平行にな）、はとんど温度勾
配の発生が認められない。

一方、熱抵抗体１５−１．１６−２からキャビティ２１
に向って、固定、可動スリーブ１０．１１内で温度勾配
が発生しておシ、これは、固定、可動スリーブ１０．１
１があたかも熱抵抗体として機能していることを示して
いる。

前述のシミュレーシ目ン結果によシ、入駒の熱伝導率は
、スリーブの熱伝導率の５倍以上の高熱伝導率とするこ
とが望ましい。

以上の％実施例の説明は第１の発明に関するものである
が、次に第２の発明について述べる。

第２の発明のプラスチック成形用金型は、特に図示しな
いが、第１図の実施例のプラスチック成形用金型に対し
て熱抵抗体１６−１．１６−２　’ｉ設けない金型構成
のものである。そして、先に第４〜６図を参照して説明
した例のように、一定入駒８、可動入駒９の材料を１固
定スリーブ１０、可動スリーブ１１の材料の少なくとも
５倍以上の高熱伝導率を有する拐料金用いるようＫした
ものである。

入駒の材料を画然伝導率のものとすることによって、熱
抵抗体１６−１．１６−２′ｆｔ設けない金型構成とし
ても％第１図の実施例で説明したと同様の効果が十分に
期待できる。すなわち、キャビティ部の温度制御か迅速
に行われ、キャビテイ面の温度分布を小さくしたま唖、
成形サイクルの大幅短縮が可能となる。

〔発明の効果〕

以上述べたように１本発明によれは、キャビテイ面の温
度分布をはは均一に保ち、かつ、成形サイクルを大幅に
短縮しうるプラスチック成形用金型を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

ｍ１図は、本発ψｊの一実施例に係るプラスチック成形
用金型の縦断面図、第２図は、そのモデル金型による実
験結米會かす金型温度線図、第６図は、従来のモデル金
型による実験結果を示す金型・２０　・ 温度線図、第４図は、本発明の他の実施例に係る、高熱
伝導率材料の入駒を用いたプラスチック成形用金型の金
型温度線図ｓｆｇｓ図は、従来材料の入駒を用いたプラ
スチック成形用金型の金型温度線図、第６図は、高熱伝
導率材料の入駒を用いたプラスチック成形用金型の金型
断面温度分布図である０ １・・・固定架体、２・・・可動架体、７・・・パーテ
ィング面、８・・・固定入駒、９・・・可動入駒、１０
・・・固定スリーブ、’１１−’・可動スリーブ、１０
ａ、１０ｃ。 １１ａ、１１ｃ・・・段差部、１２．１５・・・エアギ
ャップ、１６−１．１６−２・・・熱抵抗体、２１・・
・キャビティ〇 ５−Ｅｔ芙に駒 Ｂ−−−：Ｌアギャリア 算２回

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、互いに対向して配設される金型の、一方の金型架体
   に固定入駒部を備え、他方の金型架体に可動入駒部を備
   え、互いに対向する固定、可動入駒間に溶融樹脂を充填
   するキャビティを形成し、前記固定、可動入駒部に加熱
   手段および冷却手段を設けたプラスチック成形用金型に
   おいて、前記固定、可動入駒部側面と、固定、可動側金
   型架体との境界面に、それぞれ少なくとも２箇所以上の
   接触部により空隙を設けるとともに、前記固定、可動側
   金型架体の相対向するパーティング面に近い方の接触部
   に、低熱伝導率部材を入駒を囲むように配設したことを
   特徴とするプラスチック成形用金型。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、固定、
   可動入駒部は、それぞれスリーブと入駒とからなるもの
   とし、固定、可動入駒の材料を、固定、可動スリーブに
   用いた材料の少なくとも５倍以上の高熱伝導率を有する
   材料を用いるものとしたものであるプラスチック成形用
   金型。 ３、互いに対向して配設される金型の、一方の金型架体
   に固定入駒部を備え、他方の金型架体に可動入駒部を備
   え、互いに対向する固定、可動入駒間に溶融樹脂を充填
   するキャビティを形成し、前記固定、可動入駒部に加熱
   手段および冷却手段を設けたプラスチック成形用金型に
   おいて、前記固定、可動入駒部側面と、固定、可動側金
   型架体との境界面に、それぞれ少なくとも２箇所以上の
   接触部により空隙を設けるとともに、固定、可動入駒部
   は、それぞれスリーブと入駒とからなるものとし、固定
   、可動入駒の材料を、固定、可動スリーブに用いた材料
   の少なくとも５倍以上の高熱伝導率を有する材料を用い
   ることを特徴とするプラスチック成形用金型。