WO2016084134A1 - 多数個取り射出成形方法及び金型 - Google Patents

多数個取り射出成形方法及び金型 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a technique for producing a resin product in a usage mode such as a sirocco fan or a turbo fan that is rotated at high speed by means of injection molding means. More specifically, the injection molded product has a uniform density that eliminates the need for unbalance balance adjustment. In addition to having the characteristics, in order to make it possible to take multiple pieces, both temperature adjustment using a hot runner and pressure adjustment using a cold runner are used together to control the fluidity of the molten resin, and uniform density characteristics and multiple pieces can be obtained.
  • the present invention relates to an injection molding method and mold technology that enable both of them.
  • hot runners that can improve fluidity and improve the quality of molded products have been increasingly used. According to the hot runner, even if the runner becomes long, it can be heated immediately before entering the cavity, so it is possible to prevent the occurrence of “underfill (short shot)” and “weld mark” even in a narrow flow path like the blade part. In addition, since only the molded product can be taken out, unnecessary runner crushing and reuse processes are unnecessary, helping to deal with environmental problems and waste plastics, and increasing the commercialization capacity substantially. There are also merits such as.
  • the “injection molding apparatus includes a simple mold having an exchange part in which a cavity is formed and a fixed part fixed to the apparatus main body part, and a control unit that controls the opening / closing operation of the simple mold.
  • the replacement part has a fixed mold plate fixed to the fixed part, a movable mold plate approaching and moving away from the fixed mold plate, and a protruding mechanism for separating the molded product.
  • the hot runner for feeding the molten resin to the cavity in the molten state is formed, and the cold mold for guiding the molten resin delivered from the hot runner to the cavity is formed on the fixed mold plate.
  • the present invention focuses on the combined use of the hot runner 150 and the cold runner 160, and performs high-precision temperature management by the hot runner 150 and pressure / speed management by the cold runner 160.
  • the greatest feature is that it is possible to obtain a large number of molded products that require a high density distribution, which has been impossible in the past.
  • the present invention is an injection molding method that enables a large number of injection molded products that require a high resin density distribution in order to achieve the above-described object,
  • the resin density adjustment step comprises a filling step of filling a region that becomes a molded product with a molten resin material whose resin density is adjusted,
  • the resin density adjusting step includes a combined step of using a hot runner step for adjusting fluidity by adjusting the temperature of the molten resin material again and a cold runner step for adjusting pressure and speed.
  • the combined process is to distribute from a hot runner to a plurality of cold runners via spools and branch runners, A series of steps from the dispensing step to the filling step are performed simultaneously in a single mold, and a multi-cavity injection molding method is provided.
  • the present invention employs a pin gate type in which the molten resin material is regularly filled from the plurality of cold runners into the filling region, and a plurality of pin gates are arranged at regular intervals. It can also be a take-in injection molding method.
  • the present invention is an injection mold used in the multi-cavity injection molding method described above, comprising a distribution structure for distributing a molten resin material to a plurality through an isometric runner from an injection device, A resin density adjusting structure that adjusts the resin density distribution of each of the molten resin materials distributed by the distribution structure is provided, and the molten resin material whose resin density is adjusted by the resin density adjusting structure is used as a molded product. It comprises a filling structure for filling.
  • the resin density adjustment structure includes a combined runner structure that uses a hot runner that adjusts fluidity by adjusting the temperature of the molten resin material again and a cold runner that adjusts pressure and speed, and the combined structure includes Distributing from a hot runner to a plurality of cold runners via spools and branch runners.
  • a series of structures from the distribution structure to the filling structure is provided in a single mold, and these are operated simultaneously.
  • a mold for multi-cavity injection molding characterized by
  • the present invention employs a pin gate structure in which a plurality of cold runners adopts a pin gate structure in which the molten resin material is regularly filled in the filling region and is dispersed at equal intervals. It can also be an injection mold.
  • the multi-cavity injection mold may employ a configuration in which resin flow paths from the distribution structure to the resin density adjusting structure are equiangularly arranged on the same pitch circle.
  • the multi-cavity injection molding method and the mold according to the present invention it is possible to reduce the production time by providing a uniform density characteristic that can eliminate the need for unbalance balance and enabling multi-cavity. Such an excellent effect.
  • the multi-cavity injection molding method and mold according to the present invention even in molding of a shape in which it is difficult to analyze the flow state of the molten resin material even by recently developed CAE, it does not rely on such analysis technology.
  • the excellent effect that the best state can be easily derived by adjusting the temperature of the hot runner nozzle and changing the flow path inner diameter or the throttle condition of the cold runner 160 according to the individual shape and size. It plays.
  • the injection molding method of the present invention an excellent effect is obtained that makes it possible to produce a fan that does not require balance adjustment.
  • the viscosity is reduced by heating, and it is possible to create a shape such as a fine protrusion by firmly infiltrating a narrow channel.
  • the present invention is characterized in that the hot runner 150 and the cold runner 160 are used in combination, and a plurality of runners having the same length are connected to each other so that a large number of pieces can be obtained while being highly accurate. To do. Embodiments will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the shape and dimensions shown in the drawings, but can be changed within the technical scope that can be said to be the main part of the creation of the technical idea expressed in the document of the present application.
  • FIG. 1 is a flowchart showing steps used in the multi-cavity injection molding method according to the present invention.
  • the present invention is an injection molding method that enables a large number of molded products that require a uniform density distribution. Specifically, for example, in a molded article that rotates at a high speed, such as a fan for blowing air that rotates at several thousand revolutions per minute, such as a sirocco fan or a turbo fan, the resin density can be uniformly filled. is necessary.
  • the molten resin material is distributed into a plurality of lengths from the spool 120 of the injection device by an equal length runner, and the molten resin material supplied from the distributing step 10 is supplied to the hot runner system.
  • 2 to 5 show an embodiment in the case of taking two pieces, the runner is a straight line having an equal length with the spool 120 as the center. It becomes a runner of 3 directions, and if it takes 4 pieces, it will become a runner of 4 directions of 90 degree intervals.
  • the resin density adjusting step 20 is a step of adjusting the distribution of the resin density of the molten resin material, and adopts a configuration in which the hot runner step 22 and the cold runner step 24 are used in combination.
  • the hot runner 150 and the cold runner 160 are connected and arranged via the branch runner 154.
  • the branch runner 154 is a runner extending radially around the hot runner nozzle 140, and the branch runner 154 shown in FIGS. 2 and 3 is on the same pitch circle centered on the axis of the fan as a molded product. This is an embodiment in which six cold runners 160 are regularly arranged. It is desirable to provide a slag well 152 at the tip of the runner.
  • the hot runner process 22 reheats the resin that has been heated and melted in the injection apparatus just before filling the cavity 180, and improves fluidity and makes the resin density uniform. Used as the first method. In addition, it is desirable to maintain a stable molten state using a general heater or the like for heating by the manifold 190.
  • the hot runner nozzle 140 includes an open gate type in which the tip of the nozzle is recovered to open, and a valve gate type with an opening / closing mechanism. However, since the gate opening / closing mechanism is good, the gate is cut well, and the price of the mold is slightly higher, but the temperature setting of the gate part is easier than the open gate type, so For a rotary fan or the like, a valve gate type as shown in FIG. 2 is desirable.
  • the cold runner process 24 is used to adjust the inflow speed and pressure when the molten resin material heated to the hot runner nozzle 140 is filled into the cavity 180.
  • the molded product has an extremely thin fluid part such as a blade part of a sirocco fan, if the fluidity is increased too much, the filling speed increases in such a narrow flow path, and the resin is formed.
  • the molecules are stretched in the flow direction, and the phenomenon of flow orientation or molecular orientation in which the molecules are aligned in the flow direction occurs. Problems such as residual stress will occur.
  • the cold runner 160 is used in combination, and the temperature difference of the flow path from the high temperature range to the low temperature range and the pressure difference due to the restriction in the cold runner 160 are physically applied.
  • the structure which adjusts the flow characteristic of molten resin is adopted.
  • the filling step 30 is a step of filling the molten resin material whose resin density is adjusted by the resin density adjusting step 20 from a predetermined position of each cavity 180 from an equiangular position.
  • the subsequent cooling process is air cooling with normal air or water cooling with cooling water, and the mold releasing process is omitted because it is the same as the normal process such as extrusion with the extrusion pin 230 and the extrusion plates 240 and 250.
  • FIG. 2 is a front view of an embodiment in which two molded products are taken when the molded product is a sirocco fan.
  • the characteristic part is that the hot runner 150 and the cold runner 160 are used side by side, both of which are arranged in series as shown in the drawing, and the temperature-adjusted molten resin is By adjusting the pressure with a predetermined throttle, the substantially cylindrical fan shape is filled with uniform speed and properties.
  • the molten resin supplied from the injection device is heated too much, it causes thermal degradation, which causes distortion and residual stress. Therefore, when the length of the runner that flows out from the upper limit of the temperature is long, the temperature is remarkably changed, which may cause such an adverse effect.
  • the hot runner 150 is economical because unnecessary runners do not remain, but in the present invention, priority is given to the filling speed and pressure adjustment by the cold runner 160 over the advantages of the hot runner 150, and the runner's The remaining cold runner 160 was used in combination. More specifically, when the molten resin material heated by the injection device and obtained fluidity is heated again by the hot runner nozzle 140 in front of the cavity, and the fluidity is further increased, the molten resin material has a wing portion. The flow velocity increases in a thin passage. If it does so, it will result in producing the said harmful effect. Therefore, the pressure is adjusted by restricting the nozzle portion of the cold runner 160 and the flow path of the cold runner 160, and the flow velocity is also made uniform. Furthermore, it is also desirable to provide a good flow state by further adjusting the flow rate by providing a plurality of pin gates.
  • FIG. 2 is a side view showing a configuration in the case of taking two sirocco fans
  • FIG. 3 is an enlarged view showing a flow path of the molten resin material
  • FIGS. 4 and 5 correspond to FIG.
  • FIG. 4 is a movable side plan view (FIG. 4) and a fixed side bottom view (FIG. 5) in the case of taking a piece.
  • Each drawing uses a sirocco fan as an example, but this is used for air conditioning of automobiles.
  • the blades of the molded product are thin, and the number of blades is as large as about 30 to 60. Therefore, a uniform resin density distribution is required.
  • the inventor of the present application has also experimented with various types such as a propeller fan, a turbo fan, and a blower fan.
  • a propeller fan a turbo fan
  • a blower fan any type, the temperature control of the hot runner 150, the flow path diameter of the cold runner 160, and the throttle It has been found that, by preparing the nozzle shape or the presence / absence of a gate, a satisfactory result can be obtained even if any of the fan types is selected.
  • the mold 1 does not have a special structure and may be a normal two-plate or three-plate mold as shown in FIGS. 2 to 5, and the male mold 220 is fixed to the movable mold.
  • the side mold 100 is provided with a female mold 170, respectively.
  • the tip of the cold runner 160 is illustrated as being disposed six isotropically from the axial center of the cavity 180, but is not limited to the number and position, and is not limited to pressure. The number can be changed according to the adjustment of the flow velocity.
  • the sirocco fan shown in the drawings the one supplied from six places was excellent in physical properties, and this is illustrated.
  • the hot runner 150 system is a system that reheats the molten resin material supplied from the spool through an isometric runner to improve fluidity.
  • a manifold 190 is provided in the fixed mold 100.
  • the hot runner nozzle 140 may be a general one as long as it is heated by electrically controlling the heater provided therein, and as described above, the open gate type in which the tip of the nozzle is recovered to open,
  • a valve gate type is desirable.
  • Mold 10 Dispensing process 20 Resin density adjusting process 22 Hot runner process 24 Cold runner process 30 Filling process 100 Fixed side mold 110 Fixed side mounting plate 120 Spool 130 Runner 140 Hot runner nozzle 150 Hot runner 152 Slag well 154 Branch runner 160 Cold runner 170 Female mold 180 Cavity 190 Manifold 200 Movable mold 210 Movable side mounting plate 220 Male mold 230 Extrusion pin 240 Extrusion plate (upper) 250 Extruded plate (bottom) 260 Cooling device

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Abstract

【課題】本発明は、高速で回転する使用態様の樹脂成形品の射出成形技術に関し、詳しくは、当該射出成形品において、不釣り合いバランス調整を不要にできると共に、多数個取りを可能とすることで製造時間の短縮と、コストの軽減形善を図る技術の提案。 【解決手段】溶融樹脂材料を複数に分配する分配工程と、樹脂密度分布を調整する樹脂密度調整工程と、溶融樹脂材料を成形品となる領域に充填する充填工程から成り、ホットランナー工程と、コールドランナー工程とを併用する併用工程を含む構成であって、ホットランナーからスプール及び分岐ランナーを介して複数の前記コールドランナーに分配するものであり、前記分配工程から前記充填工程までの一連の工程を一つの金型において、複数同時に行うことを特徴とする多数個取り射出成形方法。

Description

多数個取り射出成形方法及び金型
　本発明は、シロッコファンやターボファンといった、高速で回転する使用態様の樹脂製品を射出成形手段により生産する技術に関し、詳しくは、当該射出成形品において、不釣り合いバランス調整を不要にできる均一な密度特性を備えると共に、多数個取りを可能とすべく、ホットランナーによる温度調整とコールドランナーによる圧力調整の双方を併用して、溶融樹脂の流動性をコントロールし、均一な密度特性と多数個取りの両立を可能にする射出成形方法及び金型の技術に関する。
　射出成形において、多数個取りができれば製造時間を大幅に短縮できるため、そのメリットは大きい。しかし、多数個取りの場合は、複数のキャビティ間を繋ぐランナーの本数や長さが増加してしまうため、流路内での温度変化によって粘性変化や異方性による歪み等の問題が生じたり、残留応力による弊害が生じたりすることがある。従って、高回転でのバランスが要求される送風ファンのような射出成形品においては、樹脂密度の分布管理やランナーの設計等の観点から多数個取りは採用されないのが一般的であった。
係るランナー設計に目を向けると、流動性をよくして成形品の品質を高めることが可能なホットランナーを用いることも多くなってきた。ホットランナーによれば、ランナーが長くなっても、キャビティへの直前に加熱できるので、ブレード部のように狭い流路でも、「充填不足（ショートショット）」や「ウェルドマーク」の発生を予防でき、また、成形品だけを取出せるので、不要なランナーの粉砕工程や、再使用するための工程が不要になり、環境問題や廃プラスチック対策の一助になり、製品化能力が実質的に増大するなどのメリットもある。
ただし、他方では、溶融樹脂の温度が高過ぎると熱劣化によりもろくなる等、温度管理が難しくなるという問題もある。また、羽根部のような狭い部分を高速度で溶融樹脂が流動するとき，樹脂を構成している分子が流動方向に引き伸ばされて，流動方向に配列する「流動配向」または「分子配向」という現象が起きることが知られている。従って、送風ファンのように低回転から高回転まで振動を生じない特性が要求される射出成形品においては、係る流動速度の調節が必要であり、不釣り合いバランス調整の要否に影響する。
以上の通り、騒音や振動を嫌う高精度高品質なシロッコファン、ターボファン、或いはブロアなどの高回転物の射出成形品において、多数個取り射出成形は困難な現状下にあり、高精度で高バランスなファンの多数個取りができる技術が求められているといえる。ファンやブロアのように高速回転するものでは所定のバランスが重要であり、キャビティ内では、溶融樹脂の流動速度や温度圧力など種々の条件において均一であることが必要である。
また、多数個取りのために流動性を良くしようとして、樹脂の温度を高くしすぎると、樹脂の熱劣化によりもろくなってしまうという問題や、流動性の不均一は振動や騒音の原因ともなってしまうため、多数個取りの問題は多い。従って、多数個取りができれば、コストの軽減化や製造時間を短縮できるという大きなメリットがある。
なお、近年では、プラスチック成形加工における流動状態をコンピュータにより解析するＣＡＥ（Computer Aided Engineering）の開発が進んでいる。しかしながら、射出成形においては、冷えた金型に溶融した樹脂を高速で流して高い圧力で固めるというプロセスであるため、成形挙動が非常に複雑であり、特に、送風用のファンのように薄くて長い羽根部分を持つ射出成形品の流動状態は解析が困難であるという問題がある。　
このような現状に鑑み、従来から種々の技術が提案されている。例えば、「成形品の表面に現れる微小なひけや、射出途中におけるヘジテーションや射出末期における過剰圧力発生などの問題が生じない合成樹脂射出成形用金型」を提供する技術が提案され、公知技術となっている（特許文献１参照）。より詳しくは、「キャビティの表面が交互に加熱冷却される合成樹脂射出成形用金型において、樹脂供給路をコールドランナー方式またはセミホットランナー方式とし、樹脂供給路の少なくとも一部に加熱冷却媒体流路を設け、樹脂供給路を交互に加熱冷却する。なお、上記金型において、樹脂供給路の少なくとも一部を交互に加熱冷却するのに代えて、樹脂供給路の少なくとも一部に断熱層を設けても良い。」
また、「成形品の形状に応じてキャビティ形状を迅速かつ簡易に変更することが可能であって、少ロットの生産、納期の短縮、低コスト化に対する要求を十分に満たすことが可能な簡易金型を用いた射出成形装置を提供する。」技術が提案され、公知技術となっている（特許文献２参照）。より詳しくは、「射出成形装置は、キャビティが形成された交換部と装置本体部に固定される固定部とを有する簡易金型と、簡易金型の開閉動作を制御する制御部とを備えている。交換部は、固定部に固定される固定型板と、固定型板に接近離反する可動型板と、成形品を離反させる突き出し機構とを有している。固定部には、溶融樹脂を溶融状態でキャビティへ送出させるためのホットランナーが形成される。固定型板には、ホットランナーより送出される溶融樹脂をキャビティに導くためのコールドランナーが形成される。」とした技術である。
また、「ホットランナーと併用されるコールドランナーでの溶融樹脂材料の流動性を確保して、その樹脂材料の固化を防ぐとともに、成形品へのコールドスラッグの混入を未然に防止する。」技術が提案され、公知技術となっている（特許文献３参照）。より詳しくは、「ホットランナーを延長するかたちでそのホットランナーと直列にコールドランナーを設けてある。コールドランナーは分割ブロック側の分割面に形成した断面略半円状の溝部とキャビティブロック側の分割面とで形成される。溝部側に断熱層を形成して、コールドランナーに断熱効果を持たせてある。コールドランナーの終端部のコールドスラッグを捕集するためのスラッグウェルとし、このスラッグウェルには断熱層を設けることなく、非断熱構造としている。
上記いずれの先行技術も、コールドランナーとホットランナーを併用することで、成形品の精度を上げるという点は、本願発明の課題を解決するための手段と共通している。しかしながら、前記文献２及び前記文献３に係る技術では、多数個取りまでも含めた課題とはしておらず、精度を高めながらも、これと並行して多数個取りを可能とする問題については記載も示唆もなく、未だに解決できていない。また、文献３には、図面の２に多数個取りについての図示があるが、係る図面には、一般的な多数個取りの先行例が記載されているにすぎず、ホットランナーとコールドランナーとを併用した多数個取りの記載はない。
特開２００２－２１０７９５号公報 特開２００４－２０９９０４号公報 特開２０１２－１８７８４２号公報
本発明は、上記の問題点を鑑みて、ホットランナー１５０及びコールドランナー１６０とを併用することに着目し、ホットランナー１５０による高精度な温度管理と、コールドランナー１６０による圧力・速度管理を行うことで、従来不可能であった高い密度分布が要求される成形品についての多数個取りを可能としたことを最大の特徴とするものである。
実施するための手段
本発明は、前記の目的を達成するために、高度な樹脂密度分布が要求される射出成形品の多数個取りを可能とする射出成形方法であって、
射出装置から等長ランナーによって溶融樹脂材料を複数に分配する分配工程と、
前記分配工程から分配された各前記溶融樹脂材料の樹脂密度分布を調整する樹脂密度調整工程と、
前記樹脂密度調整工程により樹脂密度の調整が図られた溶融樹脂材料を成形品となる領域に充填する充填工程から成り、
前記樹脂密度調整工程は、前記溶融樹脂材料を改めて温度調整を行うことで流動性を調整するホットランナー工程と、圧力並びに速度を調整するコールドランナー工程とを併用する併用工程を含む構成であって、
前記併用工程は、ホットランナーからスプール及び分岐ランナーを介して複数の前記コールドランナーに分配するものであり、
前記分配工程から前記充填工程までの一連の工程を一つの金型において、複数同時に行うことを特徴とする多数個取り射出成形方法とした。
また、本発明は、前記複数のコールドランナーから、前記充填領域への前記溶融樹脂材料の充填が規則的で等間隔に複数分散して配置するピンゲート形式を採用したことを特徴とする前記多数個取り射出成形方法とすることもできる。
また、本発明は、前記に記載の多数個取り射出成形方法に用いられる射出成形用の金型であって、射出装置から等長ランナーを通じて複数に溶融樹脂材料を分配する分配構造を備え、前記分配構造により分配されて各前記溶融樹脂材料の樹脂密度分布を調整する樹脂密度調整構造を備え、前記樹脂密度調整構造により樹脂密度の調整が図られた前記溶融樹脂材料を成形品となる領域に充填する充填構造を備えて成る。
前記多数個取り射出成形方法において、前記分配構造から前記樹脂密度調整構造までの樹脂の流通経路が同一ピッチ円上に等角に分散された構成であることを採用することもできる。
前記樹脂密度調整構造は、前記溶融樹脂材料を改めて温度調整を行うことで流動性を調整するホットランナーと、圧力並びに速度を調整するコールドランナーとを併用する併用ランナー構造を備え、前記併用構造は、ホットランナーからスプール及び分岐ランナーを介して複数の前記コールドランナーに分配するものであり、前記分配構造から前記充填構造までの一連の構造を一つの金型において、複数備え、これらが複数同時に稼動することを特徴とする多数個取り射出成形用金型。
また、本発明は、前記複数のコールドランナーから、前記充填領域への前記溶融樹脂材料の充填が規則的で等間隔に複数分散して配置するピンゲート構造を採用したことを特徴とする多数個取り射出成形金型とすることもできる。
前記多数個取り射出成形金型において、前記分配構造から前記樹脂密度調整構造までの樹脂の流通経路が同一ピッチ円上に等角に配置される構成を採用することもできる。
本発明に係る多数個取り射出成型方法並びに金型によれば、不釣り合いバランス調整を不要にできる均一な密度特性を備えると共に、多数個取りを可能としたことで、生産時間の短縮が図られるといった優れた効果を奏するものである。
また、本発明に係る多数個取り射出成型方法並びに金型によれば、近年開発が進んだＣＡＥによっても溶融樹脂材料の流動状態
の解析が困難な形状の成形においても、係る解析技術に頼らず、個々の形状や寸法に応じて、ホットランナーノズルの温度調整や、コールドランナー１６０の流路内径若しくは絞り条件を変化させることで、ベストな状態を容易に導き出すことが可能であるという優れた効果を奏するものである。
　また、本発明に係る射出成形方法によれば、バランス調整を行う必要のないファンを作ることが可能となる優れた効果を発揮するものである。また、加熱することにより粘性が小さくなり、狭い流路内にもしっかりと浸透させて微細な突起等の形状の創出が可能となる。
本願発明に係る多数個取り射出成型方法の工程を示すフローチャートである。 本願発明に係る２個取りの場合の構成を示す正面図である。 ホットランナー及びコールドランナー併用説明拡大正面図である。 本願発明に係る２個取りの場合の可動側平面図である。 本願発明に係る２個取りの場合の固定側底面図である。
　本発明は、ホットランナー１５０とコールドランナー１６０を併用し、更に、ランナーの長さを等長として複数接続することで、高精度でありながら、多数個取りを可能とすることを最大の特徴とするものである。
以下、実施例を図面に基づいて記述する。尚、図面に示された形状、寸法に本願発明が限定されるものではなく、本願書面に表された技術的思想の創作の要部といえる技術的範囲内において、変更できるものとする。
　図１は、本発明に係る多数個取り射出成形方法に用いられる工程を示すフローチャートである。本願発明は、均一な密度分布が要求される成形品の多数個取りを可能とする射出成形方法である。具体的には、例えば、シロッコファンやターボファンのように、毎分数千回転で回転する送風用のファンのように、高速回転する成形品においては、樹脂の密度を均一に充填することが必要である。
分配工程１０は、射出装置のスプール１２０から等長のランナーによって溶融樹脂材料を複数に分配し、該分配工程１０から供給される前記溶融樹脂材料をホットランナーシステムへと供給する。なお、図２から図５は２個取りの場合の実施例を示すものであるため、ランナーはスプール１２０を中心に等長の直線状であるが、例えば３個取りであれば１２０度間隔の３方向のランナーとなり、４個取りであれば９０度間隔の４方向のランナーとなる。
　樹脂密度調整工程２０は、溶融樹脂材料の樹脂密度の分布を調整する工程であり、ホットランナー工程２２とコールドランナー工程２４とを併用して利用する構成を採用している。ホットランナー１５０とコールドランナー１６０は、分岐ランナー１５４を介して接続配置される。なお、前記分岐ランナー１５４はホットランナーノズル１４０を中心として放射状に延びるランナーであり、図２及び図３に示した分岐ランナー１５４は成形品となるファンの軸心を中心とした同一ピッチ円上に６カ所コールドランナー１６０を規則的に配列する実施例である。なお、ランナーの先端にはスラグウェル１５２を設けることが望ましい。
ホットランナー工程２２は、射出装置において加熱され溶融状態となった樹脂を、キャビティ１８０内に充填する直前において、改めて過熱するもので、流動性を、よくし、樹脂密度の均一化を図るための第一の方法として用いる。また、マニホールド１９０による加熱には一般的なヒータなどを用いて、安定した溶融状態を保つことが望ましい。なお、ホットランナーノズル１４０には、ノズルの先端が開放回復をしているオープンゲート式と、開閉機構のついたバルブゲート式があり、いずれかを限定するものではないが、バルブゲート式の方が、ゲートの開閉機構を有するためゲートの切れが良く、金型の価格はやや高くなるものの、オープンゲート式に比べると，ゲート部の温度設定が容易であるため、本願発明の課題の対象となる回転ファンなどでは図２に示すようなバルブゲート式が望ましい。
コールドランナー工程２４は、前記ホットランナーノズル１４０により高温となった溶融樹脂材料がキャビティ１８０内に充填される際、流入速度並びに圧力を調整するために用いている。特に、成形品がシロッコファンのブレード部のように、極めて薄い流動部を有しているような場合には、流動性を高めすぎると、係る狭い流路で充填速度が高まり、樹脂を構成している分子が流動方向に引き伸ばされて，流動方向に配列する流動配向または分子配向という現象が起きる。残留応力等の問題を生じることとなる。そこで、前工程のホットランナー１５０の利点を生かすべくコールドランナー１６０を併用して、高温域から低温域への流路の温度差と、コールドランナー１６０における絞りによる圧力差を物理的に作用させて、溶融樹脂の流動特性を調整する構成を採用している。
充填工程３０は、前記樹脂密度調整工程２０により樹脂密度調整が図られた前記溶融樹脂材料を、前記各キャビティ１８０の所定位置から等角位置から充填する工程である。なお、実験により種々の配置構成を検討した結果、係る配置は６等分である場合に、特に良い均一な樹脂密度が得られた。
　なお、その後の冷却工程は通常のエアーによる空冷又は冷却水による水冷などであり、離型工程も押し出しピン２３０と押し出し板２４０・２５０等による押し出しなど、通常の工程同様であるため省略する。
図２は、成形品がシロッコファンである場合の２個取り係る実施例正面図である。特徴的な部分は、ホットランナー１５０とコールドランナー１６０を並存して使用している点であり、両者は図面に示すように直列的な配置構成を成し、温度調節がされた溶融樹脂が、所定の絞りによって圧力調整をされることにより、略円筒状のファン形状に対し、均一な速度と性状により充填される。なお、射出装置から供給される溶融樹脂は、一般的に高温化させすぎると、熱劣化を生じ、歪みや残留応力を残す原因となる。したがって、従来その温度の設定上限から流出するランナーの長さが長い場合、著しく温度が変化し、このような弊害が生じることがある。また、ホットランナー１５０を用いると、不要なランナーが残らないため経済的であるが、本願発明では、ホットランナー１５０の係る利点よりもコールドランナー１６０による充填速度と圧力調整を優先し、あえてランナーの残るコールドランナー１６０の併用という構成を採用した。より具体的には、射出装置により加熱されて流動性を得た溶融樹脂材料をキャビティ手前のホットランナーノズル１４０により再度加熱することによって,流動性を更に高めた場合、溶融樹脂材料は、羽部分の薄い通路において流速が増してしまう。そうすると、前記弊害を生ずる結果となる。そこで、コールドランナー１６０のノズル部及びコールドランナー１６０の流路を絞ることによって圧力調整をし、併せて流速の均一化を測っている。更に、ピンゲートを複数設けることにより、流速を更に調節して良好な流動状態を確保することも望ましい。
　図２は、シロッコファンの２個取りの場合の構成を示す側面図であり、図３は溶融樹脂材料の流路を示す拡大図であり、図４と図５は、図２に対応する
２個取りの場合の可動側平面図(図４)と固定側底面図（図５）である。各図面はシロッコファンを実施例としているが、これは自動車の空調用に用いられるもので、成形品のブレードが薄く、しかも、３０～６０枚程度と、ブレード数も多い。従って、均一な樹脂密度分布が求められるものである
　また、本願発明者は、この他にもプロペラファン、ターボファン、ブロアファン等種々の型式も実験をしており、いずれの形式でもホットランナー１５０の温度制御と、コールドランナー１６０の流路径、絞り、ノズル形状、若しくはゲートの有無などを選択できるように用意しておくことで、いずれのファン形式を多数個取りにしても良好な結果が得られることを見出している。
　なお、金型１については特別な構造を有することはなく、図２から図５に示すような、通常の２プレート又は３プレート金型でよく、可動側金型には雄型２２０が、固定側金型１００には雌型１７０が其々備えられる。また、図５では、コールドランナー１６０の先端はキャビティ１８０の軸心から等方的に６カ所配置されているように図示しているが、係る数や位置に限定されるものではなく、あくまでも圧力や流速の調整に応じて本数は変更できるものである。なお、図面に示すシロッコファンの場合は、６カ所から供給したものが物性的に優れていたため、これを例示したものである。
ホットランナー１５０システムは、図２及びに図３に示すように、スプールから等長のランナーを介して供給される溶融樹脂材料を改めて加熱し、流動性を高めるシステムであり、ホットランナーノズル１４０やマニホールド１９０が固定側金型１００に備えられる。ホットランナーノズル１４０は内設されるヒータを電気的に制御して加熱するものであれば一般的なものでよく、前記の通り、ノズルの先端が開放回復をしているオープンゲート式と、開閉機構のついたバルブゲート式があり、いずれかを限定するものではないが、バルブゲート式の方が、ゲートの開閉機構を有するためゲートの切れが良く、ゲート部の温度設定が容易であるため、本願発明の課題の対象となる回転ファンなどではバルブゲート式が望ましい。
１　金型
１０　分配工程
２０　樹脂密度調整工程
２２　ホットランナー工程
２４　コールドランナー工程
３０　充填工程
１００　固定側金型
１１０　固定側取付板
１２０　スプール
１３０　ランナー
１４０　ホットランナーノズル
１５０　ホットランナー
１５２　スラグウェル
１５４　分岐ランナー
１６０　コールドランナー
１７０　雌型
１８０　キャビティ
１９０　マニホールド
２００　可動型金型
２１０　可動側取付板
２２０　雄型
２３０　押し出しピン
２４０　押し出し板（上）
２５０　押し出し板（下）
２６０　冷却装置

Claims (4)

  1. 高度な樹脂密度分布が要求される射出成形品の多数個取りを可能とする射出成形方法であって、
    射出装置から等長ランナーによって溶融樹脂材料を複数に分配する分配工程と、
    前記分配工程から分配された各前記溶融樹脂材料の樹脂密度分布を調整する樹脂密度調整工程と、
    前記樹脂密度調整工程により樹脂密度の調整が図られた溶融樹脂材料を成形品となる領域に充填する充填工程から成り、
    前記樹脂密度調整工程は、前記溶融樹脂材料を改めて温度調整を行うことで流動性を調整するホットランナー工程と、圧力並びに速度を調整するコールドランナー工程とを併用する併用工程を含む構成であって、
    前記併用工程は、ホットランナーからスプール及び分岐ランナーを介して複数の前記コールドランナーに分配するものであり、
    前記分配工程から前記充填工程までの一連の工程を一つの金型において、複数同時に行うことを特徴とする多数個取り射出成形方法。
  2. 前記複数のコールドランナーから、前記充填領域への前記溶融樹脂材料の充填が規則的で等間隔に複数分散して配置するピンゲート形式を採用したことを特徴とする請求項１に記載の多数個取り射出成形方法。
  3. 前記請求項１又は２に記載の多数個取り射出成形方法に用いられる射出成形用の金型であって、
    射出装置から等長ランナーを通じて複数に溶融樹脂材料を分配する分配構造を備え、
    前記分配構造により分配されて各前記溶融樹脂材料の樹脂密度分布を調整する樹脂密度調整構造を備え、
    前記樹脂密度調整構造により樹脂密度の調整が図られた前記溶融樹脂材料を成形品となる領域に充填する充填構造を備えており、
    前記樹脂密度調整構造は、前記溶融樹脂材料を改めて温度調整を行うことで流動性を調整するホットランナーと、圧力並びに速度を調整するコールドランナーとを併用する併用ランナー構造を備え、
    前記併用構造は、ホットランナーからスプール及び分岐ランナーを介して複数の前記コールドランナーに分配するものであり、
    前記分配構造から前記充填構造までの一連の構造を一つの金型において、複数備え、これらが複数同時に稼動することを特徴とする多数個取り射出成形用金型。
  4. 前記複数のコールドランナーから、前記充填領域への前記溶融樹脂材料の充填が規則的で等間隔に複数分散して配置するピンゲート構造を採用したことを特徴とする請求項１に記載の多数個取り射出成形金型。
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