JP2002273771A - 樹脂用射出成形金型及び樹脂成形方法 - Google Patents

樹脂用射出成形金型及び樹脂成形方法

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JP2002273771A
JP2002273771A JP2001076573A JP2001076573A JP2002273771A JP 2002273771 A JP2002273771 A JP 2002273771A JP 2001076573 A JP2001076573 A JP 2001076573A JP 2001076573 A JP2001076573 A JP 2001076573A JP 2002273771 A JP2002273771 A JP 2002273771A
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resin
mold
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resin injection
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Akihiro Fujita
章洋 藤田
Muneaki Mukuda
宗明 椋田
Takamitsu Fujimoto
隆光 藤本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高品質の樹脂成形品を、短い成形サイクルで
生産することができる樹脂用射出成形金型の提供及びそ
の金型を用いた樹脂成形方法の提供。 【解決手段】 金型温度調節手段を備えた樹脂用射出成
形金型において、前記樹脂用射出成形金型は、成形品キ
ャビティ部の樹脂注入口側から当該成形品キャビティ部
の樹脂流入末端側にかけて次第に低下する温度勾配を保
持可能な金型温度調節手段を備えたことを特徴とする
又、樹脂成形方法において、成形品キャビティ部の樹脂
流入末端側から成形品キャビティ部の樹脂注入口側へと
次第に樹脂を固化させてから型開することを特徴とす
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、樹脂用射出成形金
型及びその金型を用いた樹脂成形方法に関し、詳しく
は、熱可塑性樹脂の射出成形品の外装部品、外板、精密
部品等の成形品において、高品質の表面及び寸法精度、
更には、短時間で成形できる樹脂用射出成形金型及びそ
の金型を用いた樹脂成形方法に関する。
【0002】
【従来の技術】偏肉部を有する樹脂射出成形品は、その
外形が型どられた金型に、溶融樹脂を射出注入して冷却
する方法で得られるものであるが、従来の成形方法で
は、金型に設けられた金型温度調節装置は金型全体の温
度を均一に保つために用いられ、その機能を果たすよう
構成されていた。こうして、全体が均一温度に保たれた
金型に、高温の溶融樹脂が注入(充填)されると、当然
金型温度は一時的に上昇(昇温)した後、自然と緩やかに
全体的に低下(降温)して行く。この低下して行く段階
で、溶融樹脂が固化されて行く。即ち、成形品キャビテ
ィ部に充填された溶融樹脂は、金型全体が均一温度を保
ちつつ全体として一定温度へと自然に低下して行くのに
伴って、溶融樹脂全体が比較的緩やかに固化されて行く
ことになる。
【0003】しかし、このように、金型全体を均一温度
に保ちつつ行う従来の成形方法による樹脂成形では、成
形品の外観品質の改善は或る程度見込めるものの、金型
の昇温・降温に時間が掛かり過ぎ、所謂成形サイクルが
例えば3乃至6分もの時間を要し、これが生産性向上の
障害となっていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
解決し、高品質の樹脂成形品を、短い成形サイクルで生
産できる生産性の高い樹脂用射出成形金型の提供、及び
その金型を用いた樹脂成形方法の提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の樹脂用射出成
形金型の発明は、金型温度調節手段を備えた樹脂用射出
成形金型において、前記樹脂用射出成形金型は、成形品
キャビティ部の樹脂注入口側から当該成形品キャビティ
部の樹脂流入末端側にかけての金型の温度が次第に低く
なる温度勾配を保持したまま、当該温度勾配を全体的に
昇温或いは降温させる金型温度調節手段を備えたことを
特徴とする。
【0006】請求項2の発明は、請求項1の樹脂用射出
成形金型において、金型温度調節手段は、樹脂注入口側
に加熱装置を、樹脂流入末端側に加熱兼冷却装置を配設
した構成であることを特徴とする。
【0007】請求項3の発明は、請求項1又は請求項2
の何れかに記載の樹脂用射出成形金型において、温度勾
配は比例的であることを特徴とする。
【0008】請求項4の発明は、請求項1乃至請求項3
の何れかに記載の樹脂用射出成形金型において、前記金
型は、少なくとも、成形品キャビティ部に充填される溶
融樹脂に温度を作用させる加熱装置と加熱兼冷却装置と
を備えた、熱容量の小さい構成としたことを特徴とす
る。
【0009】請求項5の発明は、請求項1乃至請求項4
の何れかに記載の金型温度調節手段を備えた樹脂用射出
成形金型を用いた樹脂成形方法において、前記金型温度
調節手段により、少なくとも溶融樹脂を固化させる工程
において、成形品キャビティ部の樹脂注入口側の金型温
度を当該樹脂の固化温度以下とすると共に当該成形品キ
ャビティ部の樹脂流入末端側の金型温度を前記樹脂注入
口側の金型温度より低い温度とした温度勾配を保持させ
たまま、当該温度勾配を全体的に昇温或いは降温させて
成形することを特徴とする。
【0010】請求項6の発明は、請求項5に記載の樹脂
成形方法にいて、温度勾配は比例的である特徴とする。
【0011】請求項7の発明は、請求項5又は請求項6
に記載の樹脂成形方法において、成形品キャビティ部の
樹脂流入末端側から成形品キャビティ部の樹脂注入口側
へと次第に樹脂を固化させてから型開することを特徴と
する。
【0012】
【発明の実施の形態】実施の形態1.実施の形態1は、
金型温度調節手段が、成形品キャビティ部の樹脂注入口
側から当該成形品キャビティ部の樹脂流入末端側にかけ
て、成形品キャビティ部に充填された溶融樹脂に対する
金型の温度勾配が次第に、例えば比例的に低下する温度
勾配を保持したままで、加熱及び冷却の何れにも調節可
能に構成された樹脂用射出成形金型である。以下、これ
を図1に基づいて説明する。図1は、構成の概要を示す
縦断面図である。
【0013】図1において、符号1は樹脂用射出成形金
型(以下、金型ともいう)、2は意匠面側を形成する第
1の金型部材、3は局部的な偏肉部61を有する第2の
金型部材、4は樹脂注入口7側に配設された加熱装置、
5は成形品キャビティ部6に充填された溶融樹脂に対す
る金型の温度を調節する加熱兼冷却装置である。図示の
通り、この成形品キャビティ部6は、第1の金型部材2
と第2の金型部材3とによって構成されている。尚、7
はランナーである。又、成形品キャビティ部6には射出
成形機(非図示)から溶融樹脂が注入される。
【0014】上記の加熱手段4及び加熱兼冷却手段5に
よって、金型1の温度を調節する金型温度調節手段が構
成されている。加熱手段4は成形品キャビティ部6の樹
脂注入口7側に、加熱兼冷却手段5はその成形品キャビ
ティ部6の樹脂流入末端8側に配置されるが、その配置
は、成形品キャビティ部6に充填された溶融樹脂に対し
て、樹脂注入口7側から樹脂流入末端8側にかけて、金
型の温度勾配が次第に低下する配置とされている。
【0015】この場合、例えば、加熱手段4としては、
高周波、マイクロ波、又は超音波を用いた装置、或いは
電気ヒータ装置等を適宜用い(非図示)、加熱兼冷却手段
5としては、金型内に適宜配設された循環路に、熱媒体
としての水を温度制御しながら循環させる装置等を用い
る(非図示)。これら既存の装置等を適宜用いて金型温度
調整手段を構成する。尚、金型の材質は、鉄系、亜鉛、
ベリリウムー銅、アルミニウムの何れか、又は鉄系、亜
鉛、ベリリウムー銅、アルミニウムの何れかを主成分と
する合金、又はプリハードン鋼の何れかを用いるとよ
い。
【0016】第1の金型部材2と第2の金型部材3とか
らなる金型1は、上記の金型温度調節手段(加熱装置4
及び加熱兼冷却装置5)によって、樹脂充填時には昇温
され、型開時には降温される。この形態1の樹脂用射出
成形金型では、成形に当って、成形品キャビティ部6の
樹脂注入口7側を樹脂流入末端8側よりも高い温度に維
持しつつ、同時に、温度勾配が樹脂注入口7側から樹脂
流入末端8側にかけて、例えば比例的に低下するよう
に、上記の金型温度調節手段(4,5)を用いて温度勾
配を保たせる。
【0017】例えば、その加熱兼冷却手段5において
は、高温の水を樹脂注入口7側に近い方から樹脂流入末
端8側へと流したり、循環路(5)を例えば複数系統配
置して、樹脂流入末端8側に近い順に温度の低い水を流
すと共に、樹脂注入口7側の加熱手段4を前記加熱兼冷
却手段5の高温の水より更に高い温度とすることで、樹
脂注入口7側から樹脂流入末端8側にかけて温度勾配を
つけることができる。成形サイクル即ち樹脂充填から型
開まで、基本的にはこの温度勾配を保持したままで行
う。この場合、例えば、射出される樹脂や成形品の形態
によって異なるが、少なくとも溶融樹脂を固化させる工
程(型開工程)において、成形品キャビティ部6の樹脂
注入口7側の金型温度を当該樹脂の固化温度以下とする
と共に当該成形品キャビティ部6の樹脂流入末端8側の
金型温度を前記樹脂注入口7側の金型温度より適宜低い
温度とした温度勾配を保持させたまま、当該温度勾配を
全体的に昇温或いは降温させて成形する。
【0018】この形態1によれば、上記の温度勾配が保
持された状態において、樹脂注入口7側での固化が最も
遅くなる。このため、成形品キャビティ部6には、樹脂
流入末端8側から始まる固化が樹脂注入口7側の溶融樹
脂が固化するに到るまで、樹脂圧がかかるので、成形品
の転写性が向上する。又、成形品キャビティ部6周囲の
金型温度が、成形品キャビティ部6の樹脂流入末端8側
から樹脂注入口7側まで、均一でなく、温度勾配を持つ
ので、溶融樹脂の固化が、樹脂流入末端8側から樹脂注
入口7側に向って次第に進むことになり、従来のよう
に、成形品キャビティ部6周囲の金型温度を均一に降温
させることによって生じていた、リブの根元部分や厚肉
部分等の偏肉部のひけの発生を抑制することができる。
所謂ひけは、周囲が先に固化した後、従って溶融樹脂の
補給(流入)が断たれた後に、固化する部分(溶融樹脂の
不足)に発生し易いため、温度勾配によって、一方側か
ら他方側へと溶融樹脂が次第に固化される場合には、ひ
けが発生し難くなる。
【0019】尚、上記金型1の昇温及び降温に要する時
間の短縮は、成形サイクルの時間の短縮に大きく影響を
及ぼすため、金型1はできるだけ熱容量を小さく形成す
る方がよい。例えば、金型1を成形品キャビティ部6の
入れ駒程度に小型化する。これを図4に示して比較す
る。図4は「金型はできるだけ熱容量を小さく形成す
る」という発想の無いまま、在来の思考方法に基づいて
構成されるた金型例を示したもので、図1は「金型はで
きるだけ熱容量を小さく形成する」という発想に基づい
た金型例を示したものである。
【0020】図1と図4とを比較して分かるように、要
するに、金型は図1に示すように、少なくとも、成形品
キャビティ部6とその成形品キャビティ部6に充填され
る溶融樹脂に温度を作用させる加熱装置4と加熱兼冷却
装置5とを備えるに必要最小限の容積を持ち、できるだ
け熱容量が小さくなる構成とした方がよい。このよう
に、金型1を小型化することにより、樹脂充填から型開
までの温度変化を急速に行なわせることができるので、
成形サイクルを短縮させることができる。
【0021】尚、この形態1の樹脂用射出成形金型を用
いて成形できる樹脂は、ポリオレフィン樹脂、ポリスチ
レン樹脂、ABS樹脂等の汎用性樹脂やポリカーボネー
ト樹脂、ポリアミド樹脂、各種の樹脂を混合したものや
補強材を混合したもの等、何れでもよく、特に制限はな
い。
【0022】
【実施例】実施例1.上記実施の形態1の樹脂用射出成
形金型を用いて、ABS樹脂を成形樹脂とした射出成形
を行った(このABS樹脂は、溶融温度が150℃、固
化温度が130℃である)。加熱手段4を用いて、樹脂
注入口7側の領域の金型温度を上記樹脂の溶融温度15
0℃より20℃低い130℃に加熱保持し、加熱兼冷却
手段5を用いて、成形品末端8側の金型温度を上記樹脂
の固化温度130℃より60℃低い70℃とし、図2に
示す成形品、即ち製品裏面に厚さ1mm、高さ5mmの
リブを有し、製品寸法100×50mm、肉厚1mmの
板状の製品を成形した。図2は、こうして得られた成形
品の断面図である。図中の符号9は意匠面である。成形
品の意匠面9にはひけが発生しなかった。成形サイクル
は55秒であった。
【0023】比較例1.上記実施例1において、成形品
キャビティ部6の周囲の金型温度を70℃で均一とした
以外は、上記実施例1と同じ条件でABS樹脂を用いて
成形した。図3はこうして得られた成形品の断面図であ
る。成形品の意匠面9には、図3に示すように、ひけ1
0が発生した。成形サイクルは40秒であった。
【0024】比較例2.上記実施の形態1の樹脂用射出
成形金型1と同じ内部構造(加熱手段4、加熱兼冷却手
段5、成形品キャビティ部6)ではあるが、金型1の大
きさを、通常の金型と同サイズ(従って、実施の形態1
の樹脂用射出成形金型1より大きい)とした、図4に示
す樹脂用射出成形金型を用いて、上記実施例1と同じ条
件で、ABS樹脂を成形樹脂として成形品を得た。図2
は、こうして得られた成形品でもある。この成形品の意
匠面9には、実施例1と同様、ひけが発生しなかった
が、成形サイクルは100秒もかかった。
【0025】実施例2.上記実施の形態1の樹脂用射出
成形金型1と同じ内部構造ではあるが、金型1の材質
を、通常の材質である鉄系より低熱伝導率のアルミ材を
用い、上記実施例1と同様の条件で、ABS樹脂を成形
樹脂として用いて成形した。図2はこうして得られた成
形品でもある。この成形品の意匠面9には、実施例1と
同様、ひけが発生しなかったが、成形サイクルは45秒
であった。
【0026】上記の実施例及び比較例で得られた各成形
品について、ひけや成形サイクルについて評価した結果
を下記の「表1」に示す。
【0027】
【表1】
【0028】
【発明の効果】請求項1乃至請求項7の各発明によれ
ば、何れも、リブやボス等の偏肉部を持つ成形品であっ
ても、その転写性に優れ、高品質の樹脂成形品を、従来
に比べて短い成形サイクルで効率よく生産することがで
きる。
【0029】請求項2の発明によれば、成形品キャビテ
ィ部の樹脂注入口側及び樹脂流入末端側の温度を任意に
操作することができるので、温度勾配の設定や保持、及
び温度勾配を保持したままでの、成形品キャビティ部の
樹脂注入口側と樹脂流入末端側との昇温や降温を短時間
で任意且つ自在に行わせることができる。
【0030】請求項5乃至請求項7の各発明によれば、
何れも、成形品キャビティ部周囲の金型温度が、成形品
キャビティ部6樹脂流入末端側から樹脂注入口側まで、
均一でなく、温度勾配を持つので、溶融樹脂の固化が、
樹脂流入末端側から樹脂注入口側に向って次第に進むこ
とになり、従来のように、成形品キャビティ部周囲の金
型温度を均一に降温させることによって生じていた偏肉
部のひけの発生を抑制することができ、外観良好な成形
品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1の樹脂用射出成形金型の構成図
である。
【図2】 実施例により得られた成形品の断面図であ
る。
【図3】 比較例により得られた成形品の断面図であ
る。
【図4】 比較例としての金型の構成図である。
【符号の説明】
1 樹脂用射出成形金型、2 第1の金型部材、3 第
2の金型部材、4 加熱手段、5 加熱兼冷却手段、6
成形品キャビティ部、61 偏肉部、7 樹脂注入
口、8 成形品末端、9 成形品意匠面、10 ひけ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤本 隆光 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 4F202 AM34 AP05 AR06 CA11 CB01 CK06 CN01 CN05 CN15 CN22 4F206 AP054 AR064 JA07 JM16 JN44 JP13 JP17 JQ81

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金型温度調節手段を備えた樹脂用射出成
    形金型において、前記樹脂用射出成形金型は、成形品キ
    ャビティ部の樹脂注入口側から当該成形品キャビティ部
    の樹脂流入末端側にかけての金型の温度が次第に低くな
    る温度勾配を保持したまま、当該温度勾配を全体的に昇
    温或いは降温させる金型温度調節手段を備えたことを特
    徴とする樹脂用射出成形金型。
  2. 【請求項2】 金型温度調節手段は、樹脂注入口側に加
    熱装置を、樹脂流入末端側に加熱兼冷却装置を配設した
    構成であることを特徴とする請求項1の樹脂用射出成形
    金型。
  3. 【請求項3】 温度勾配は比例的であることを特徴とす
    る請求項1又は請求項2の何れかに記載の樹脂用射出成
    形金型。
  4. 【請求項4】 金型は、少なくとも、成形品キャビティ
    部に充填される溶融樹脂に温度を作用させる加熱装置と
    加熱兼冷却装置とを備えた、熱容量の小さい構成とした
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載
    の樹脂用射出成形金型。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至請求項4の何れかに記載の
    金型温度調節手段を備えた樹脂用射出成形金型を用いた
    樹脂成形方法において、前記金型温度調節手段により、
    少なくとも溶融樹脂を固化させる工程において、成形品
    キャビティ部の樹脂注入口側の金型温度を当該樹脂の固
    化温度以下とすると共に当該成形品キャビティ部の樹脂
    流入末端側の金型温度を前記樹脂注入口側の金型温度よ
    り低い温度とした温度勾配を保持させたまま、当該温度
    勾配を全体的に昇温或いは降温させて成形することを特
    徴とする樹脂成形方法。
  6. 【請求項6】 温度勾配は比例的である特徴とする請求
    項5に記載の樹脂成形方法。
  7. 【請求項7】 成形品キャビティ部の樹脂流入末端側か
    ら成形品キャビティ部の樹脂注入口側へと次第に樹脂を
    固化させてから型開することを特徴とする請求項5又は
    請求項6に記載の樹脂成形方法。
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