JP2018099795A

JP2018099795A - コアを備えた積層成形用金型

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Publication number: JP2018099795A
Application number: JP2016246103A
Authority: JP
Inventors: 圭呉須佐; Keigo Susa; 孝治松崎; Koji Matsuzaki; 惟由山本; Iyoshi Yamamoto; 粋和河本; Kiyokazu Kawamoto; 西田　正三; Shozo Nishida; 正三西田
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2016-12-20
Publication date: 2018-06-28

Abstract

【課題】１次成形品の内側に２次成形用の樹脂が積層されている複雑な形状の積層成形品を成形できる金型を提供する。
【解決手段】コア（１７）を所定の位置にして第１の樹脂を射出する１次成形を実施し、次いでコア（１７）を後退させてキャビティを形成し、第２の樹脂を射出する２次成形を実施して積層成形品を成形する積層成形品の成形用金型を対象とする。金型（１）には所定のコア制止板（１８）を設ける。コア（１７）の背部に固着されている所定の部材（２２）がコア制止板（１８）に当接し、板厚の分だけコア（１７）の後退が規制されるようにする。コア制止板（１８）は板厚が変化しており、これをスライドさせてコア（１７）の後退位置を変化させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、キャビティ内で進退自在なコアを備え、１次成形で第１の樹脂を射出し、その後コアを待避させて２次成形用のキャビティを形成し、２次成形で第２の樹脂を射出して２種類の樹脂からなる積層成形品を成形する積層成形用金型に関するものである。

型締めされた金型に溶融樹脂を射出して成形品を得る射出成形は、色々な形状の成形品を得ることができ、そして色々な種類の樹脂から成形することができる。中空成形品のような複雑な形状の成形品を射出成形することもでき、いわゆるダイ・スライド・インジェクション法によって成形することができる。この成形方法は、例えば特許文献１において詳しく記載されているが、一方の金型に対して他方が相対的にスライドして、２つのスライド位置においてそれぞれ型締めできるようになっている金型を使用する。この金型は、第１のスライド位置で型締めするとキャビティが２カ所形成され、１次成形により樹脂を射出すると、それぞれのキャビティにおいて中空成形品を二つ割りした半中空成形品が成形される。すなわち一対の半中空成形品が得られる。これらの半中空成形品には、他方の半中空成形品と接合される接合端面が形成されている。一方の半中空成形品を一方の金型に、そして他方の半中空成形品を他方の金型に残すようにして金型を開く。次いでこれらの一対の半中空成形品が対向する位置、つまり第２のスライド位置に金型をスライドさせ型締めする。そうすると一対の半中空成形品がそれぞれの接合端面において互いに突き合わされる。２次成形により樹脂を射出して一対の半中空成形品を接合する。金型を開くと中空成形品が得られる。

特昭開６２−８７３１５号公報

２種類の樹脂からなる積層成形品を射出成形により成形することもできる。積層成形品の形状や種類によっては、ダイ・スライド・インジェクション法を応用して成形できる。具体的には、金型を第１の位置にスライドして１次成形により第１の樹脂を射出して１次成形品を成形する。１次成形品を一方の金型に残して金型を開き、金型を第２の位置にスライドして型締めする。そうすると１次成形品と金型との間にキャビティが形成される。２次成形によりこのキャビティに第２の樹脂を射出すれば、第１、２の樹脂からなる積層成形品が得られる。しかしながらダイ・スライド・インジェクション法を採用すると若干の制約もある。具体的には、２次成形で射出する第２の樹脂は、１次成形品の第１の樹脂に比して少量にする必要がある。２次成形において射出される第２の樹脂によって１次成形品が一部溶融してその後一体化するからであり、もし２次成形において１次成形品に比して大量の樹脂を射出すると、１次成形品が必要以上に溶融して良品が得られないからである。しかしながら、２次成形において１次成形より少量の樹脂を射出するようにしても、積層成形品の形状によってはダイ・スライド・インジェクション法による成形が困難な場合もある。例えば、そのような形状の例として容器の開口部を閉鎖する樹脂製の蓋をあげることができる。樹脂製の蓋は、容器の開口部を閉鎖するように開口部の周囲を包み込むような形状になっていて、その内側には液漏れ等を防止するシールが一体的に設けられている。すなわち樹脂製の蓋は、硬質の樹脂材からなる蓋本体と、この蓋本体の内側に設けられている軟質の樹脂材のシールとからなる積層成形品になっている。このような積層成形品をダイ・スライド・インジェクションにより成形する場合には、容量の大きい蓋本体を１次成形で成形し、２次成形においてシールを成形する必要がある。１次成形により蓋本体を成形後、蓋本体を金型に残して型開きするとき、蓋本体の内側を露出するようにして型開きする。第２の位置に金型をスライドして型締めすると、蓋本体の内側にキャビティが形成される。このキャビティに第２の樹脂を射出すれば蓋が成形できるはずである。しかしながら、１次成形によって成形された蓋本体は冷却によって収縮するので、蓋本体の外側の方が離型されやすく、蓋本体の内側は離型し難い。そうすると蓋本体の内側を露出するようにして型開きするのは技術的に困難であり、成形サイクルが安定しない。つまり樹脂製の蓋のような形状の積層成形品はダイ・スライド・インジェクション法によっては成形が困難であると言える。

このような積層成形品は、コアを備えた金型により成形することができる。図５の（ア）、（イ）には、容器用の樹脂製の蓋５０が示されている。蓋５０は硬質材からなる蓋本体５１と、軟質材からなるシール５２とからなる。このような蓋５０を成形する金型５３、５４が、図５の（ウ）に示されている。固定盤５５に設けられている固定側金型５４には、パーティング面に蓋５０の外周面が形成される円筒状の凹部５６が形成されており、背面に第１、２の射出装置５８、５９のノズルがタッチしている。可動側金型５３は可動盤６０に設けられ、そのパーティング面には凸部６１が形成されている。凸部６１には、その中央に円筒状の穴が明けられており、この円筒状の穴内でコア６３が摺動自在にスライドするようになっている。可動側金型５３の内部には、コア６３を駆動する油圧シリンダ６４が設けられている。油圧シリンダ６４を駆動してコア６３を前進させ、図５の（エ）に示されているように、金型５３、５４を型締めする。そうするとコア６３は凹部５６に当接し、金型５３、５４内に１次成形用のキャビティが形成される。第１の射出装置５８から射出する。冷却固化を待って油圧シリンダ６４を駆動してコア６３を待避させる。コア６３を待避したことにより２次成形用のキャビティが形成される。図５の（オ）に示されているように第２の射出装置５９から射出する。そうすると、図５の（ア）、（イ）に示されている蓋５０が得られる。

図５の（ウ）に示されているような、コアを備えた金型を使用すれば、樹脂製の蓋のような形状であっても積層成形品を成形できる。しかしながら成形できる積層成形品の形状には依然として制約がある。コアは一般的に油圧シリンダで駆動されるようになっているが、コアに射出圧が作用するときコアの位置を維持することはできない。油圧が負けてしまうからである。そこで図５に示されている金型５３、５４においては、図５の（エ）に示されているように、１次成形においてはコア６３を凹部５６に当接させ、それによってコア６３に射出圧が作用しないようにしてコア６３の後退を防止している。また２次成形においては、図５の（オ）に示されているように、コア６３を待避させたとき、油圧シリンダ６４のピストン６８は、シリンダ室の底面６９に当接するようにしている。これによってコア６３に射出圧が作用してもコア６３の後退は防止される。このようにコア６３は、１次成形において射出圧が作用しないように凹部５６に当接しなければならないので、必然的に成形される蓋５０は、蓋本体５１に貫通孔が形成され、シール５２がこの貫通孔を塞ぐような形状になる。蓋本体の中央に貫通孔が形成されないようにし、つまり所定の厚さだけ中央に樹脂を形成するようにし、この所定厚さの樹脂にシールを重ねた形状の蓋を成形したいが、図５に示されている金型５３、５４によっては成形することができない。蓋本体５１の中央部を所定厚さの樹脂で成形しようとすると、１次成形においてコア６３に射出圧が作用することになり、油圧シリンダ６４によってはコア６３を制止させられないからである。つまり、コアを備えた金型を使用しても、成形できる積層成形品の形状には制約がある。

本発明は、上記したような問題点を解決した積層成形品の成形用金型を提供することを目的とし、樹脂製の蓋のような、１次成形品の内側に２次成形用の樹脂が積層されている複雑な形状の積層成形品であっても安定的に成形できる、積層成形品の成形用金型を提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するために、キャビティ内において進退するコアを備え、コアを所定の位置にして第１の樹脂を射出する１次成形を実施し、次いでコアを後退させてキャビティを形成し、第２の樹脂を射出する２次成形を実施し、第１、２の樹脂が一体化した積層成形品を成形するようになっている積層成形品の成形用金型を対象とする。金型には板厚が変化している所定のコア制止板を設ける。コアの背部に固着されている所定の部材がコア制止板に当接し、それによってコアの後退が規制されるようにする。コア制止板をスライドするとコアの部材が当接している箇所の板厚が変化してコアの後退位置が変化するように構成する。

かくして、請求項１記載の発明は、上記目的を達成するために、キャビティ内において進退するコアを備え、該コアを所定の位置にして第１の樹脂を射出する１次成形を実施し、次いで前記コアを後退させてキャビティを形成し、第２の樹脂を射出する２次成形を実施し、第１、２の樹脂が一体化した積層成形品を成形するようになっている金型であって、前記金型は所定のコア制止板を備え、前記コアの背部に固着されている所定の部材が前記コア制止板に当接し、前記コア制止板の板厚の分だけ前記コアの後退が規制されており、前記コア制止板は板厚が変化しており、前記コア制止板をスライドすると前記部材が当接している箇所の板厚が変化して前記コアの後退量が変化するようになっていることを特徴とする積層成形品の成形用金型として構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の成形用金型において、前記コアは所定の弾性部材によって後退方向に付勢されていることを特徴とする積層成形品の成形用金型として構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の成形用金型において、前記コア制止板は板厚が一定で厚い第１の板厚部と、板厚が一定で薄い第２の板厚部と、前記第１、２の板厚部の間に形成されて緩やかに板厚が変化している傾斜部とからなることを特徴とする積層成形品の成形用金型として構成される。

以上のように、本発明は、キャビティ内において進退するコアを備え、該コアを所定の位置にして第１の樹脂を射出する１次成形を実施し、次いでコアを後退させてキャビティを形成し、第２の樹脂を射出する２次成形を実施し、第１、２の樹脂が一体化した積層成形品を成形するようになっている金型を対象としている。本発明によると、金型は所定のコア制止板を備え、コアの背部に固着されている所定の部材がコア制止板に当接し、コア制止板の板厚の分だけコアの後退が規制されている。つまりコアに射出圧が作用しても、コア制止板によってコアが後退しないようになっている。そして本発明は、コア制止板は板厚が変化しており、コア制止板をスライドすると部材が当接している箇所の板厚が変化してコアの後退量が変化するようになっている。つまりコア制止板をスライドしてコアを所定の位置にして１次成形を実施し、コア制止板をスライドしてコアを後退させて２次成形を実施することができ、コアはいずれにおいてもコア制止板によって後退が防止されることになる。そうすると容器を閉鎖する樹脂製の蓋のように、１次成形品の裏面側に２次成形による樹脂を射出しなければ成形できないような複雑な形状の積層成形品であっても、射出圧によるコアの後退を確実に防止して、品質の高い積層成形品が得られることになる。他の発明によると、コアは所定の弾性部材によって後退方向に付勢されている。そうするとコアの背部に固定されている所定の部材は常にコア制止板に当接されることになる。コア制止板をスライドするだけでコアの後退位置を変化させることができる。

本発明の実施の形態に係る成形方法で成形される積層成形品を示す図で、その（ア）は積層成形品の斜視図、その（イ）は（ア）において断面Ｘ−Ｘ’で切断した積層成形品の正面断面図である。本発明の実施の形態に係る金型と射出装置の一部を示す図で、金型はその断面を、射出装置はその一部を示す正面図である。本発明の実施の形態に係る金型によって積層成形品を成形する方法を模式的に示す図で、その（ア）〜（エ）は各工程における金型の正面断面図である。本発明の実施の形態に係る金型によって積層成形品を成形する方法を模式的に示す図で、その（ア）、（イ）は各工程における金型の正面断面図である。従来例を示す図で、その（ア）は成形対象である積層成形品を示す斜視図、その（イ）はその（ア）において断面Ｚ−Ｚ’で切断した積層成形品の断面図、その（ウ）は積層成形用金型の正面断面図、その（エ）、（オ）は積層成形品を成形する各段階を示す積層成形用金型の正面断面図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態に係る成形方法によって成形される積層成形品は、図１の（ア）に示されているように、樹脂製の蓋Ｆである。蓋Ｆは、比較的硬質の第１の樹脂からなる蓋本体Ｆ１と、軟質の第２の樹脂からなり蓋本体Ｆ１の内側に設けられているシールＦ２とから構成されている。蓋本体Ｆ１は図１の（イ）から明らかなように、円盤状の部分が所定の厚さで形成され、この円盤状の内側にシールＦ２が設けられている。

蓋Ｆを成形する本実施の形態に係る積層成形品の成形用金型１を説明する。本実施の形態に係る金型１は、図２に示されているように、射出成形機２の固定盤３に設けられている固定側金型５と、可動盤６に設けられている可動側金型７とから構成されている。射出成形機２には第１、２の射出装置９、１０が設けられており、それぞれから第１、２の樹脂が射出されるようになっている。第１、２の射出装置９、１０の射出ノズルは、それぞれ固定側金型５の背面のスプルに当接している。

固定側金型５には、そのパーティングラインに凹部１２が形成されている。この凹部１２は蓋本体Ｆ２の外側を成形するための凹部１２になっている。固定側金型５において第１の射出装置９が当接しているスプルからランナ１４が延び、ランナ１４は凹部１２においてゲートとして開口している。第２の射出装置１０が当接しているスプルから延びるランナ１５は、詳しくは説明しないが、固定側金型５と可動側金型７とが型締めされたときに形成される所定のランナに接続され、２次成形において１次成形品の内側に第２の樹脂を射出できるようになっている。

本実施の形態に係る金型１は、可動側金型７に、進退自在に設けられている円柱状のコア１７と、このコア１７の後退を規制するコア制止板１８とが設けられている点に特徴がある。コア１７は、固定側金型５の凹部１２より小径で蓋本体Ｆ１の内側を成形するようになっており、可動側金型７に明けられた所定の穴に収納されている。具体的には、可動側金型７のパーティングラインの中央部にはコア１７とほぼ同径で所定深さの円柱状のコア収納穴２０と、コア収納穴２０と同心円状の小径のピン挿入孔２１とが形成されている。コア１７はその背部にピン２２が固着されており、コア１７がコア収納穴２０に、ピン２２がピン挿入孔２１にそれぞれ入れられ、滑らかに前進・後退するようになっている。ピン挿入孔２１は貫通しており、ピン２２の端面は次に説明するコア制止板１８に当接するようになっている。コア収納穴２０にはバネ２４が設けられ、コア１７は符号２５で示されている後退方向に付勢されている。従ってピン２２の端面は、所定の力で常にコア制止板１８に当接することになる。

コア制止板１８は、２段階に板厚が変化している。具体的には、比較的厚さが厚い第１の板厚部２７と、比較的厚さが薄い第２の板厚部２８と、第１、２の板厚部２７、２８の間に形成され、ピン２２の端面が当接する面が緩やかに傾斜している傾斜部２９とから構成されている。コア制止板１８は所定の駆動機構３１によって、可動盤６と並行に、つまり可動側金型７のパーティングラインと並行にスライドされるようになっている。

次に本実施の形態に係る金型１を備えた射出成形機２によって、本実施の形態に係る蓋Ｆを成形する方法を説明する。コア制止板１８を、図３の（ア）に示されているように上向きにスライドすると、ピン２２の端面は第１の板厚部２７に当接してコア１７は図において右方に前進する。この状態で可動盤６を駆動して金型１を型締めする。金型１内に１次成形用のキャビティ３３が形成される。図３の（イ）に示されているように、第１の射出装置９から第１の樹脂を射出すると、蓋本体Ｆ１が成形される。冷却固化を待って、図３の（ウ）に示されているように、コア制止板１８を下向きにスライドさせる。そうするとピン２２の端面は傾斜部２９に当接しながら滑って第２の板厚部２８に達する。第２の板厚部２８は薄いので、その分だけコア１７が図において左方に後退する。これによって蓋本体Ｆ１の内側に２次成形用のキャビティ３４が形成される。図３の（エ）に示されているように、第２の射出装置１０から第２の樹脂を射出する。そうすると第２の樹脂は蓋本体Ｆ１の内側に充填され、シールＦ２が形成される。冷却固化を待って、図４の（ア）に示されているように、金型１を型開きすると、積層成形品である蓋Ｆが得られる。次の成形のために、図４の（イ）に示されているように、コア制止板１８を上向きにスライドしてピン２２の端面を第２の板厚部２７に当接させ、コア１７を前進させる。以下同様にして成形を繰り返す。

本実施の形態に係る成形用金型１は色々な変形が可能である。例えば、コア制止板１８はその板厚が２段に変化しているように説明したが、３段に変化するようにすることもできる。そうするとコア１７の後退量は３段に変化させることができ、３層からなる積層成形品を成形できる。具体的には、コア制止板１８をスライドさせてコア１７を最前進させておき１次成形で第１の樹脂を射出し、次にコア制止板１８をスライドしてコア１７を後退させて２次成形で第２の樹脂を射出し、さらにコア制止板１８をスライドしてコア１７を最後退させて３次成形で第３の樹脂を射出するようにする。また本実施の形態に係る金型１の説明では、コア制止板１８は直線方向にスライドされるように説明した。しかしながらコア制止板１８は回転的にスライドするようにしてもよい。つまりコア制止板１８を円盤状に構成し、その板厚が円周方向に変化するようにする。コア制止板１８を回転的にスライドさせると、ピン２２が当接している部分の板厚が変化して、それによってコア１７の後退量を変化させることができる。

１成形用金型２射出成形機
３固定盤５固定側金型
６可動盤７可動側金型
９第１の射出装置１０第２の射出装置
１２凹部１７コア
１８コア制止板２０コア収納穴
２１ピン挿入孔２２ピン
２４バネ２７第１の板厚部
２８第２の板厚部２９傾斜部
３３、３４キャビティ
Ｆ蓋Ｆ１蓋本体
Ｆ２シール

Claims

キャビティ内において進退するコアを備え、該コアを所定の位置にして第１の樹脂を射出する１次成形を実施し、次いで前記コアを後退させてキャビティを形成し、第２の樹脂を射出する２次成形を実施し、第１、２の樹脂が一体化した積層成形品を成形するようになっている金型であって、
前記金型は所定のコア制止板を備え、前記コアの背部に固着されている所定の部材が前記コア制止板に当接し、前記コア制止板の板厚の分だけ前記コアの後退が規制されており、前記コア制止板は板厚が変化しており、前記コア制止板をスライドすると前記部材が当接している箇所の板厚が変化して前記コアの後退量が変化するようになっていることを特徴とする積層成形品の成形用金型。
請求項１に記載の成形用金型において、前記コアは所定の弾性部材によって後退方向に付勢されていることを特徴とする積層成形品の成形用金型。
請求項１または２に記載の成形用金型において、前記コア制止板は板厚が一定で厚い第１の板厚部と、板厚が一定で薄い第２の板厚部と、前記第１、２の板厚部の間に形成されて緩やかに板厚が変化している傾斜部とからなることを特徴とする積層成形品の成形用金型。