TWI681860B

TWI681860B - 成形用模具

Info

Publication number: TWI681860B
Application number: TW107106941A
Authority: TW
Inventors: 烏翩朵拉庫瑪
Original assignee: 日商日精Ａｓｂ機械股份有限公司
Priority date: 2017-03-02
Filing date: 2018-03-02
Publication date: 2020-01-11
Also published as: US20200009776A1; TW201834823A; US11198240B2; EP3590681B1; JPWO2018159745A1; CN110382199B; WO2018159745A1; EP3590681A1; JP7018052B2; EP3590681A4; CN110382199A

Abstract

本發明的課題為提供一種成形用模具，可良好地合模，並可提升冷卻效率。　　其解決手段是以將構成射出空腔模(22)的第1空腔模(251)插入第2空腔模(252)的插入孔的狀態使第1空腔模(251)與第2空腔模(252)一體化，並在第1空腔模與第2空腔模之間形成有供應冷卻媒體的冷卻流路(259)。

Description

成形用模具

本發明是關於藉射出成形進行樹脂材料成形時所使用的成形用模具，尤其是在預成形之成形所使用的成形用模具。

為使進行樹脂材料成形的射出成形裝置或吹塑成形裝置具有高的市場競爭力，有提高生產能力的必要。在可以一台機械實施射出成形與吹塑成形的稱為模坯式的射出吹塑成形裝置或射出延伸吹塑成形裝置中，整體的成形循環時間是以預成形的射出成形耗費的時間實質地來決定。因此，為提高生產能力，如何來縮短射出成形所耗費的時間變得重要。

預成形之射出成形所耗費的時間包括：將熔融樹脂從射出裝置填充至空腔模內的時間(填充時間)；在空腔模內冷卻熔融樹脂並硬化的時間(冷卻時間)；及預成形的取出、搬運耗費的時間(取出搬運時間)。因此，該等的填充時間、冷卻時間、取出搬運時間之中，至少縮短其中之一，即可縮短預成形的射出成形耗費的時間。

填充時間或取出搬運時間的縮短，多伴隨著裝置的大幅地改造、變更的場合，相對於此冷卻時間的縮短，僅是模具的改造、變更，所以可比較容易實施。

在此，射出成形裝置等的成形用模具是使冷卻水等的冷卻媒體在設置於空腔模的冷卻流路(冷卻迴路)內循環來冷卻空腔模，藉此進行填充於空腔模內之樹脂材料(熔融樹脂)的冷卻。

具備冷卻流路的空腔模的構造雖有各種類，但例如有以兩個模具構成空腔模，在該等兩個模具之間形成冷卻流路。具體而言，設置圍繞一方模具之空腔主體的外圍面的複數溝槽，將此溝槽的開口面以配置在空腔主體外側的另一方的模具封閉來形成冷卻流路(水管迴路)(參閱專利文獻1)。

如上述在兩個模具之間形成冷卻流路的構成中，將填充有樹脂材料的空間的空腔與冷卻流路(溝槽)之間的空腔模的壁厚設成比較薄，藉著使冷卻流路接近空腔，可提升樹脂材料的冷卻效率。其結果，可縮短預成形之射出成形的總時間。

並且，作為具備冷卻流路的空腔模，例如有藉擴散接合法所製造(參閱專利文獻2)。

擴散接合法是在複數的金屬板形成冷卻流路用的溝槽，藉熱壓接等將該等的金屬板形成一體化的工法。與切削模具形成冷卻流路的一般的工法比較可形成複雜形狀的冷卻流路。例如，可在模具的內壁面(製品面、空腔面)附近且均勻的位置形成仿預成形之剖面形狀的環狀的冷卻流路，冷卻效率高。又，由於是一體物，熔融樹脂的填充壓力或射出合模力也可形成強的構造。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特許6014874號公報　　[專利文獻2]日本特開平01-027919號公報

但是，專利文獻1記載的成形用模具中，在合模時，縮頸模(縮頸)抵接於空腔模(空腔主體)，因此在包括空腔模的成形用模具進行良好合模時，對於空腔模施加非常大的射出合模力，因此空腔模有確保高剛性的必要。亦即會有使空腔模的壁厚變薄，而不能提升冷卻效率的問題。

並且，專利文獻2記載的成形用模具，除有必要特殊的加工裝置之外且製造上也耗費時間，因此會有製造成本高的缺點。

本發明是鑒於上述的情況所研創而成，提供一種可良好進行合模，並可提升冷卻效率的成形用模具為目的。

解決上述課題的本發明之一樣態是進行預成形之射出成型用的成形用模具，其特徵為：具備形成上述預成形的胴體部及底部的外面的射出空腔模，上述射出空腔模具備：第1空腔模，形成有填充樹脂材料的空間的空腔，及圓筒狀的第2空腔模，在中央部具備插入孔，在以上述第1空腔模插入上述插入孔的狀態，將該第1空腔模與上述第2空腔模形成一體化，並在上述第1空腔模與上述第2空腔模之間形成有供應冷卻媒體的冷卻流路的成形用模具。

關於本發明的成形用模具，空腔模是以第1空腔模與上述第2空腔模所構成，可依功能分成該等第1空腔模與上述第2空腔模。並且為使射出合模力不傳遞至第1空腔模，將第1空腔模的壁厚設成較薄，可提升樹脂材料的冷卻效率。

並且，在第1空腔模與第2空腔模之間形成有冷卻流路，因此也可以將第1空腔模與第2空腔模分離進行冷卻流路的清洗等，提升維修性。

在此，進一步具有形成上述預成形之縮頸部的外面的縮頸模，上述射出空腔模是以構成為在合模時，上述縮頸模與上述第2空腔模抵接，在合模方向相對於上述縮頸模定位為佳。藉此在合模時，縮頸模與第2空腔模抵接而定位，實質上不與第1空腔模抵接。亦即，將射出合模力傳遞至第2空腔模，實質上不傳遞至第1空腔模。

又在合模時，以縮頸模抵接於上述第2空腔模的狀態，在上述縮頸模與上述第1空腔模之間形成間隙為佳。藉此更確實地抑制射出合模力對第1空腔模的輸入。並且在此所謂間隙為樹脂材料不流出的程度，例如，數μm~數十μm程度的微小間隙。

並在上述第1空腔模的外圍面以預定間隔設有複數向外側突出的環狀的外突緣部，並在上述第2空腔模的內周圍面以預定間隔設有複數向內側突出的環狀的內突緣部，在上述內突緣部與上述外突緣部抵接的狀態使上述第1空腔模與上述第2空腔模一體化，在上述第1空腔模與上述第2空腔模之間，以上述外突緣部與上述內突緣部區劃而形成有構成上述冷卻流路的複數的環狀流路為佳。藉此，形成於第1空腔模及第2空腔模的冷卻流路(溝槽)變淺。因此，模具的加工變得容易，並可進一步獲得維修性的提升。

又，上述第2空腔模是以在合模方向層疊的複數構件所構成，至少被以在對應最上部的上述環狀流路的位置分割為佳。並且，上述第2空腔模被以在對應複數的各環狀流路的位置分割為佳。

藉由以上的構成，可以比較容易形成第1空腔模，可獲得維修性的提升，並可獲得製造成本的刪減。

如以上說明，根據本發明的成形用模具，可提高樹脂材料的冷卻效率，獲得射出成形之耗費時間的縮短。並且，射出吹塑成形裝置等的整體的成形循環時間的縮短，獲得生產性的提升。

1‧‧‧射出吹塑成形裝置

2‧‧‧機台

10‧‧‧射出成形部

15‧‧‧射出裝置

16‧‧‧噴嘴

20‧‧‧射出成形模

21‧‧‧縮頸模

22‧‧‧射出空腔模

23‧‧‧芯模

23a‧‧‧棒形部

23b‧‧‧階差部

23c‧‧‧突緣部

23d‧‧‧空間

24‧‧‧熱澆道塊

25‧‧‧空腔

26‧‧‧流路

30‧‧‧調溫部

40‧‧‧吹塑成形部

50‧‧‧取出部

60‧‧‧搬運機構

61‧‧‧移送板

62‧‧‧固定板部

200‧‧‧射出成形模單元

210‧‧‧縮頸模單元

211‧‧‧縮頸模固定板

220‧‧‧射出空腔模單元

221‧‧‧上方固定板

222‧‧‧下方固定板

222a‧‧‧連接凹部

223‧‧‧空腔模固定塊

230‧‧‧芯模單元

231‧‧‧芯模固定板

251‧‧‧第1空腔模

252‧‧‧第2空腔模

253‧‧‧空腔部

254‧‧‧突緣部

255‧‧‧澆口部

256‧‧‧外突緣部

257,261‧‧‧溝槽部

258‧‧‧插入孔

259‧‧‧冷卻流路

260‧‧‧內突緣部

262‧‧‧環狀流路

263‧‧‧環狀構件(263a~263g)

264‧‧‧銷

265‧‧‧螺孔

268‧‧‧定位部

269‧‧‧密封構件

270‧‧‧縮頸型接觸空腔模

271‧‧‧卡合凹部

272‧‧‧凹部

273‧‧‧凸狀部

274‧‧‧平坦部

第1圖表示具備本發明相關之成形用模具的射出吹塑成形裝置的上視圖。

第2圖表示具備本發明相關之成形用模具的射出吹塑成形裝置的側視圖。

第3圖表示具備本發明相關之成形用模具的射出成形模單元的圖。

第4圖表示本發明相關之成形用模具的剖視圖。

第5圖表示本發明相關之射出空腔模的剖視圖。

第6圖表示本發明相關之第2空腔模的剖視圖。

第7圖表示本發明相關之成形用模具的放大圖。

第8圖表示本發明相關之第2空腔模的變形例的剖視圖。

以下，針對本發明之一實施形態，參閱圖示詳細說明。

首先，參閱第1圖，針對具備本發明相關之成形用模具的射出吹塑成形裝置1的整體構成簡單說明。

射出吹塑成形裝置1是用於製造樹脂容器的裝置，具備：形成預成形用的射出成形部10；用於調整所形成的預成形之溫度的調溫部30；將預成形吹塑成形並作為容器的吹塑成形部40；及用於取出所形成的容器的取出部50。如上述，射出吹塑成形裝置1整體形成所謂模坯式或一步驟式的構成。

射出成形部10、調溫部30、吹塑成形部40及取出部50是以搬運機構60為中心設置在朝水平方向以各預定角度(本實施形態為90度)旋轉的位置。並且搬運機構60具備與射出成形部10、調溫部30、吹塑成形部40及取出部50所構成之處理單元同數的移送板。例如，本實施形態中，從平面顯示以90度間隔配置有四片移送板(省略圖示)。搬運機構60間歇旋轉該等移送板並配置於各處理單元。

並且，本實施形態中，構成如上述的射出吹塑成形裝置1的射出成形部10具備射出樹脂材料的射出裝置15，及本發明相關的射出成形模(成形用模具)20。

接著，參閱第2圖針對射出成形部10的概略構成說明。

如第2圖表示，射出裝置15及射出成形模20設置在機台2。射出成形模20具備：形成預成形(未圖示)之口部(縮頸部)用的一對縮頸模21；形成預成形之胴體部外形狀用的射出空腔模22；及形成預成形之內形狀用的芯模23。在射出空腔模22形成有填充由射出裝置15所供應的樹脂材料之空間的空腔25。又射出空腔模22是透過熱澆道塊24固定在機台2上。

縮頸模(一對縮頸組合模)21被保持於構成搬運機構60的移送板61的固定板部62。以射出成形部10所形成的預成形是將其口部支撐在縮頸模(一對縮頸組合模)21藉搬運機構60的移送板61搬運至調溫部30。

芯模23是可自由升降地設置在比移送板61更上方。芯模23在藉射出成形形成預成形時，透過形成在移送板61的孔部(省略圖示)配置在射出空腔模22的空腔25內。

熱澆道塊24具有將熔融樹脂導入空腔25內的流路26。在流路26的一端側連接有吐出射出裝置15的樹脂的噴嘴16。流路26的另一端側是與射出空腔模22的空腔25連通。從射出裝置15的噴嘴16供應的熔融樹脂是透過此流路26，被導入合模後的射出成形模20的空腔25內。

接著，參閱第3圖~第5圖，針對射出成形模20的構造，尤其是空腔模的構造進一步詳細說明。

第3圖是表示本發明相關之射出成形模單元的整體構成(合模後的狀態)的概略圖，第4圖為射出成形模的剖視圖，第5圖是表示第1空腔模及第2空腔模的剖視圖。

如第3圖表示，射出成形模20是複數個一體化構成射出成形模單元200。即射出成形模單元200具備：具備構成各射出成形模20之複數縮頸模21的縮頸模單元210；具備複數射出空腔模22的射出空腔模單元220；及具備複數芯模23的芯模單元230。

芯模單元230具備：複數(例如，6個)芯模23，固定有該等複數芯模23的芯模固定板231。亦即，構成各射出成形模20的複數芯模23是被固定於一片芯模固定板231成一體化。

再者芯模23是如第3圖及第4圖表示，具有：形成大致圓柱形，限定預成形的內周圍面的棒形部23a；與縮頸模21的上面接觸的階差部23b；及支撐於固定板的突緣部23c。並且在芯模23的中心內側設有圓柱形的空間23d，在此空間23d內雖省略圖示插入有冷卻媒體循環用的水套。在水套的外圍朝垂直方向延伸設有螺旋狀的葉片，與芯模23的圓柱形空間配合形成有冷卻水等的冷卻媒體循環的冷卻流路(冷卻迴路)。

縮頸模單元210是由複數縮頸模(一對組合模)21，及支撐該等複數縮頸模21的縮頸模固定板211所構成。亦即，構成各射出成形模20的複數縮頸模21是被固定於縮頸模固定板211成一體化。

並且如上述縮頸模21為一對組合模所構成。因此，縮頸模固定板211雖也省略圖示，但各組合模具備分別被固定的一對縮頸模固定板(第1縮頸模固定板及第2縮頸模固定板)。該等第1縮頸模固定板與第2縮頸模固定板是透過拉伸彈簧連結，在常態是兩者接觸維持著合模狀態。並且第1縮頸模固定板與第2縮頸模固定板是將斜錐形的凸輪構件插入設置在縮頸模固定板的兩側部的凸輪槽而成為開模。

又在第3圖中雖省略圖示，但是在芯模固定板231與縮頸模固定板211之間存在有移送板61(參閱第2圖)，縮頸模固定板211被支撐在此移送板61可朝著水平方向滑動。

射出空腔模單元220具備上方固定板221、下方固定板222及空腔模固定塊223，構成各射出成形模20的複數射出空腔模22是藉該等上方固定板221、下方固定板222及空腔模固定塊223成一體化。

並且在空腔模固定塊223設有朝垂直方向延伸的複數縱向孔，在該等縱向孔分別收容有射出空腔模22。並於空腔模固定塊223在縱向孔的上下兩處，例如設有朝水平方向延伸的第1橫向孔。該等第1橫向孔貫穿至空腔模固定塊223的外面為止。並且，形成從該等第1橫向孔，朝後述的冷卻流路(冷卻迴路)供應冷卻水等的冷卻媒體。

並在下方固定板222設有插入熱澆道塊24的噴嘴(圖示省略)並連接各射出空腔模22的連接凹部222a。並且，形成可將透過連接此連接凹部222a的熱澆道塊24的噴嘴所供應的熔融樹脂導入射出空腔模22內。

又本實施形態相關的射出空腔模22是如第4圖及第5圖表示，具備形成填充有樹脂材料的空間之空腔25的第1空腔模251，及以包圍著第1空腔模251的形式所配置的筒狀的第2空腔模252。

第1空腔模251是由空腔部253，及比設置在空腔部253的下方的空腔部253大徑的突緣部254所構成。並在空腔部253形成填充有樹脂材料的空間的空腔25。在突緣部254形成有連接著熱澆道塊24的噴嘴的澆口部255。

在此，空腔部253的壁厚，即空腔25的周圍壁的厚度是形成在上下方向(合模方向)大致相同。此外，在空腔部253的外圍面沿著上下方向(合模方向) 以大致等間隔形成有複數環狀的外突緣部256，其結果，在各外突緣部256之間，分別形成有環狀的溝槽部257。亦即在空腔部253的外圍面沿著上下方向以大致等間隔形成有複數環狀的溝槽部257。

另一方面，第2空腔模252在其中央部形成有第1空腔模251從下側插入的插入孔258，整體形成為大致圓筒狀。第1空腔模251是以插入此插入孔258的狀態與第2空腔模252成一體化。詳細雖如後述，但是在該等第1空腔模251與第2空腔模252之間，形成有供應冷卻媒體的冷卻流路259。

並在第2空腔模252的內周圍面沿著上下方向(合模方向)以大致等間隔形成有複數環狀的內突緣部260，其結果，在各內突緣部260之間，分別形成有環狀的溝槽部261。亦即在第2空腔模252的內周圍面沿著上下方向以大致等間隔形成有複數環狀的溝槽部261。

並且，將第1空腔模251插入第2空腔模252的插入孔258時，第1空腔模251的外突緣部256與第2空腔模252的內突緣部260抵接，在此狀態下使第1空腔模251與第2空腔模252成一體化。其結果，在第1空腔模251與第2空腔模252之間，形成有被以外突緣部256及內突緣部260區劃而構成冷卻流路259的複數的環狀流路262(參閱第4圖)。亦即，此環狀流路262是以第1空腔模251的溝槽部257與第2空腔模252的溝槽部261所形成。並且本實施形態中，形成在最下部的環狀流路262是僅以第1空腔模251的外突緣部256區劃出鄰接的環狀流路262。

又在外突緣部256及內突緣部260形成有連通鄰接的環狀流路262的縱向孔。各環狀流路262插入有緩衝板屏蔽流路，縱向孔是以接近該緩衝板設置為佳。

另外，在第2空腔模252的上下兩處，形成有與形成在空腔模固定塊223的冷卻媒體供應用的第1橫向孔連通的第2橫向孔。冷卻媒體是例如透過設置在第2空腔模252下側的第2橫向孔被導入最下部的環狀流路262，在通過第1空腔模251的周圍之後，從最上部的環狀流路262，透過設置在第2空腔模252上部的第2橫向孔排出至外部。

並且第2空腔模252在本實施形態中，將複數環狀構件263在上下方向(合模方向)層疊呈一體化所形成。例如，第6圖表示，第2空腔模252是藉著將兩個環狀構件263a、263b一體化所形成。換言之，第2空腔模252是分割成兩個環狀構件263a、263b。

該等兩個環狀構件263a、263b在本實施形態是藉著銷264成一體化。在第2空腔模252的插入孔258的周圍，設有從環狀構件263b到達環狀構件263a的深度的複數(例如，2個)螺孔265。在對應各螺孔265的環狀構件263a的部份(螺孔265的底部)，形成有內螺紋部266。

另一方面，銷264在其前端部形成有外螺紋部267，並在插入螺孔265時對應環狀構件263a、263b的邊界部的位置形成有定位部268。即定位部268是跨兩個環狀構件263a、263b連續所形成。

並且，藉著將此銷264插入螺孔265緊固，使環狀構件263a、263b成一體化。又，銷264的定位孔268是為了將環狀構件263a、263b定位，外徑配合螺孔265的內徑而高精度形成的構件。

又分割第2空腔模252的位置尤其不加以限定，但是以對應溝槽部261的位置，即位在各內突緣部260之間為佳，尤其期待以在對應最上部的溝槽部261的位置。

例如，本實施形態是在第2空腔模252的上端(環狀構件263a)的第1空腔模251之間，為防止在冷卻流路259流動的冷卻媒體洩漏裝設有O環等的密封構件269。因此，在將第1空腔模251插入第2空腔模252的插入孔258時，會有第1空腔模251接觸使得密封構件269破損之虞。但是，第2空腔模252如本實施形態，在對應最上部的溝槽部261的位置分割，並在上述的環狀構件263a裝設密封構件269，即可抑制如上述之密封構件269的破損。

另外，射出空腔模22具備設置在第2空腔模252上部的縮頸型接觸空腔模270。該縮頸型接觸空腔模270是設置在第2空腔模252上部的筒狀的構件，在射出空腔模22的上部，形成在合模時下降的縮頸模21卡合的卡合凹部271。即在合模時，縮頸模21與此卡合凹部271卡合，藉以使縮頸模21與射出空腔模22合模。

在此，射出空腔模22在合模時，縮頸模21與第2空腔模252抵接，藉此構成在合模方向中相對於縮頸模21定位。具體而言，如第7圖的放大圖表示，第2空腔模252的縮頸模21側的端面是位在比第1空腔模251更外側(縮頸模21側)。換言之，在射出空腔模22上面的中央部，形成有以第1空腔模251的端面作為底部的凹部272。

另一方面，在縮頸模21的射出空腔模22側的端面，在與凹部272相對的位置形成有朝射出空腔模22側突出的凸狀部273，並在凸狀部273的周圍形成有平坦部274。亦即在縮頸模21下降時，平坦部274抵接於第2空腔模252，並使得凸狀部273與凹部272卡合。但是，凸狀部273的高度是形成若干低於凹部272的深度。

因此，在合模時，凸狀部273周圍的平坦部274雖抵接於第2空腔模252，但是縮頸模21與第1空腔模251實質上不接觸而是在兩者之間形成微小的間隙。亦即，合模時的大的射出合模力被傳遞至第2空腔模252，實質上不傳遞至第1空腔模251。

更詳細而言，縮頸模21是將平坦部274與第2空腔模252的上面接觸而定位，因此來自芯模單元230的射出合模力，幾乎所有皆透過縮頸模21傳遞至第2空腔模252。亦即，以機械強度高的第2空腔模252承受射出合模力，抑制對第1空腔模251之射出合模力的傳遞。因此，施加於第1空腔模251的負載顯著地減輕。又第1空腔模251的強度也可以是可耐比射出合模力弱的樹脂填充壓力的程度。換言之，設預成形冷卻的功能為專屬於第1空腔模251，設承受射出合模力的功能為專屬於第2空腔模252的構造，將以射出空腔模22所要求的兩個功能分開而以不同的構件擔責。藉此，第1空腔模251(尤其是空腔部253)的薄壁化成為可能。

其結果，可以將冷卻流路259配置在更接近第1空腔模251的內面，獲得對熔融樹脂之冷卻強度(熱交換效率、溫度追隨性)的提升，可縮短冷卻時間。

又射出空腔模22是以可分離的第1空腔模251與第2空腔模252所構成，藉此維修性也良好。例如，在以擴散接合法製造射出空腔模(成形用模具)的場合，清掃堆積在冷卻流路的水垢等困難，本案發明將第1空腔模251與第2空腔模252分離可比較簡單地清掃冷卻流路259。

並且，射出空腔模22是以可分離的第1空腔模251與第2空腔模252所構成，例如，可不需如擴散接合法以特殊的加工裝置來製造，也不致使製造時間增長，也具有可抑制製造成本的效果。

再者第1空腔模251較以往壁厚變得較薄，因此以強度高的材質形成為佳。為此，也可以使用熱傳導性較一般模具所使用之預硬鋼若干差的耐久性(硬度)較高的不鏽鋼。不鏽鋼較預硬鋼在耐腐蝕性能也較優異，因此也可減少維修作業的頻率。並且，冷卻強度相反變得過高時，在預成形也會有白化等成形不良的可能性。利用不鏽鋼時，可一邊提升強度一邊抑制成形不良。

以上，針對本發明的一實施形態雖已作說明，但當然地，本發明不限於上述的實施形態。本發明在不脫離其主旨的範圍內，可進行適當變更。

例如，上述的實施形態中，雖例示第2空腔模252為兩個環狀構件263a、263b所成的構成，但環狀構件的數量尤其不加以限定。例如，如第8圖表示，第2空腔模252也可以在對應各溝槽部261的部份分割。即第2空腔模252也可以層疊分別具備凸狀部273的多數(例如，七個)的環狀構件263(263a~263g)成一體化所形成。

如上述使構成第2空腔模252的各環狀構件263分別具有一個凸狀部273，也不存在有下切形狀使得加工本身變得容易。並且第2空腔模252的組裝也是在第1空腔模251的外側呈層疊狀放置環狀構件263並以銷264固定的簡單的作業即可，不需要接合處理用的特殊的加工裝置。因此，可抑制製造成本。再者，此構成的場合，銷264的定位部268是以對應七個環狀構件263的長度形成為佳。

又，例如，上述實施形態是以射出成形用模具為一例已進行本發明說明，但本發明相關的成形用模具也可以作為調溫步驟之預備吹塑成形用的模具使用。此時，可在上述的冷卻流路(調溫流路)導入調溫媒體。

如上述以本發明相關的成形用模具作為預備吹塑成形用的模具使用，可藉此提升預成形的接觸樹脂與調溫媒體的熱交換效率，實現可提高生產性與成形品質、能源效率的作用效果。