JP2023007628A - 射出成形金型 - Google Patents

Abstract

【課題】射出成形により生じる廃材を低減でき、かつ成形すべき製品を安定して製造できる、射出成形金型を提供する。【解決手段】射出成形金型１００は、一対のパーティング面11A,12Aを有する本体部１０を備える。本体部１０には、溶融した熱硬化性樹脂が流れるランナー１３Ｂと、ランナー１３Ｂと接続されており、ランナー１３Ｂを流れた通過した熱硬化性樹脂が流入する第１部１４Ａと、第１部１４Ａを介してランナー１３Ｂと接続されており、第１部１４Ａを通過した熱硬化性樹脂が流入する第２部１４Ｂとを含むキャビティ１４とが形成されている。射出成形金型１００は、ランナー１３Ｂの温度がキャビティ１４の第２部１４Ｂの温度よりも高い第１状態を実現するように設けられている温度調節部２０をさらに備える。【選択図】図１

Description

本開示は、射出成形金型に関する。

一般的な射出成形金型には、成形すべき製品に応じた形状を有するキャビティと、射出成形機の射出ノズルが接続されるスプルーと、射出ノズルからスプルーに射出された溶融樹脂をキャビティに導くランナーとが形成されている。この射出成形金型を用いて製品を成型する場合、キャビティ内の樹脂のみならず、スプルーおよびランナー内の樹脂も成形される。スプルーおよびランナーにより成形された部分は、キャビティにより成形された製品部分から分離された後廃棄される。

このような廃材を低減する技術として、ランナーレス成形がある。特開昭６２－１６１１４号公報には、熱硬化性樹脂をランナーレス成形するための射出成形金型として、キャビティを加熱する加熱手段と、ランナーを冷却する冷却手段と、キャビティとランナーとの間に配置された断熱手段とを備える射出成形金型が開示されている。

特開昭６２－１６１１４号公報

しかしながら、上記射出成形金型では、内部に射出された熱硬化性樹脂のうち硬化する部分と硬化しない部分との境界の位置が、常に一定とならず、射出成形を行う度に当該位置にばらつきが生じる。その結果、得られた成形体のうちの製品部分に欠けが生じる場合がある。

また、例えばＢＭＣ樹脂（Ｂｕｌｋ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）のように低温下で高粘度の熱硬化性樹脂を、上記射出成形金型を用いて射出成形する場合、比較的低温で高粘度の熱硬化性樹脂がキャビティに到達するため、当該熱硬化性樹脂がキャビティ内を十分に流動せずに、キャビティが熱硬化性樹脂によって十分に充填されず、製品部分に欠けが生じる場合がある。

このように、上記射出成形金型を用いて熱硬化性樹脂を射出成形する場合には、成形すべき製品を安定して製造することは困難である。

本開示の主たる目的は、射出成形により生じる廃材を低減でき、かつ成形すべき製品を安定して製造できる、射出成形金型を提供することにある。

本開示に係る射出成形金型は、一対のパーティング面を有する本体部を備える。本体部には、溶融した熱硬化性樹脂が流れるランナーと、ランナーと接続されており、ランナーを流れた通過した熱硬化性樹脂が流入する第１部と、第１部を介してランナーと接続されており、第１部を通過した熱硬化性樹脂が流入する第２部とを含むキャビティとが形成されている。射出成形金型は、ランナーおよびキャビティの第１部のうちの少なくともいずれかの温度が、キャビティの第２部の温度よりも高い第１状態を実現するように設けられている温度調節部をさらに備える。

本開示によれば、射出成形により生じる廃材を低減でき、かつ成形すべき製品を安定して製造できる、射出成形金型を提供できる。

実施の形態１に係る射出成形金型を説明するための断面図である。 全体が一定温度に制御された射出成形金型内にＢＭＣ樹脂を射出したときの、時間経過に伴いＢＭＣ樹脂の粘度が変化する挙動を模式的に示したグラフである。 実施の形態２に係る射出成形金型を説明するための断面図である。 実施の形態３に係る射出成形金型を説明するための断面図である。 実施の形態４に係る射出成形金型を説明するための断面図である。 図５に示される射出成形金型を説明するための断面図であり、またキャビティ内に樹脂の流動を妨げる障害物（ピン）が形成されている射出成形金型に高粘度のＢＭＣ樹脂が射出された場合に懸念される不具合を説明するための断面図である。 実施の形態５に係る射出成形金型を説明するための断面図である。

以下、図面を参照して、本開示の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る射出成形金型は、熱硬化性樹脂（以下、単に樹脂ともよぶ）を射出成形するための金型である。本実施の形態に係る射出成形金型の成形材料は、任意の熱硬化性樹脂であればよい。成形材料の一例は、ＢＭＣ樹脂（Ｂｕｌｋ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）である。ここで、ＢＭＣ樹脂とは、不飽和ポリエステル樹脂を主成分とし、スチレン系モノマー、無機充填材、ガラス短繊維等の強化材、有機過酸化物等の硬化剤、熱可塑性樹脂等の低収縮材、その他添加剤（例えば顔料）を含んでいるものを意味する。ＢＭＣ樹脂は、常温で塊粘土状の湿式タイプの樹脂、または、粉末状の乾式タイプの樹脂である。

実施の形態１．
＜射出成形金型の構成＞
図１に示される実施の形態１に係る射出成形金型１００は、ＢＭＣ樹脂を射出成形するための金型である。図１に示されるように、射出成形金型１００は、本体部１０、温度調節部２０、および断熱部３０を主に備える。

本体部１０は、上型１１と下型１２とにより構成されている。上型１１および下型１２の各々は、一対のパーティング面（分割面）１１Ａ，１２Ａを有している。上型１１のパーティング面１１Ａは、下型１２のパーティング面１２Ａと接触する。

本体部１０には、射出成形機から射出されたＢＭＣ樹脂が流れる樹脂通路部１３と、ＢＭＣ樹脂が成形されるキャビティ（製品部）１４とが形成されている。樹脂通路部１３は、スプルー１３Ａ、ランナー１３Ｂ、およびゲート１３Ｃを含む。スプルー１３Ａ、ランナー１３Ｂ、ゲート１３Ｃ，およびキャビティ１４の各々の一部は、上型１１にパーティング面１１Ａに対する凹部として形成されている。スプルー１３Ａ、ランナー１３Ｂ、ゲート１３Ｃ，およびキャビティ１４の各々の残部は、下型１２にパーティング面１２Ａに対する凹部として形成されている。パーティング面１１Ａがパーティング面１２Ａと接触することで、上型１１および下型１２の各々に形成された凹部同士が一体とされることにより、スプルー１３Ａ、ランナー１３Ｂ、ゲート１３Ｃ，およびキャビティ１４の各々は本体部１０の内部に形成される。スプルー１３Ａ、ランナー１３Ｂ、ゲート１３Ｃ，およびキャビティ１４は、この記載順に接続されている。

スプルー１３Ａは、射出成形機の射出ノズル（図示しない）が接続される部分である。射出ノズルから射出された熱硬化性樹脂は、スプルー１３Ａに流入する。スプルー１３Ａは、樹脂流入部を成している。スプルー１３Ａは、本体部１０の側面に開口している。

ランナー１３Ｂは、スプルー１３Ａとゲート１３Ｃとの間を接続している。ゲート１３Ｃは、ランナー１３Ｂとキャビティ１４との間を接続している。スプルー１３Ａに流入した熱硬化性樹脂は、ランナー１３Ｂおよびゲート１３Ｃを順に流れた後、キャビティ１４に流入する。ゲート１３Ｃの延在方向に垂直な断面積は、ランナー１３Ｂの延在方向に垂直な断面積よりも小さい。

キャビティ１４は、成形すべき製品に応じた形状を有している製品部である。キャビティ１４は、第１部１４Ａと第２部１４Ｂとを含む。第１部１４Ａは、ゲート１３Ｃを介してランナー１３Ｂと接続されており、ランナー１３Ｂおよびゲート１３Ｃを通過した熱硬化性樹脂が流入するように設けられている。第２部１４Ｂは、第１部１４Ａを介してゲート１３Ｃと接続されており、第１部１４Ａを通過した熱硬化性樹脂が流入するように設けられている。

樹脂通路部１３の体積は、キャビティ１４の体積よりも小さい。

温度調節部２０は、ランナー１３Ｂの温度がキャビティ１４の温度よりも高い第１状態を実現するように設けられている。ランナー１３Ｂの温度とは、本体部１０のうちランナー１３Ｂを構成する部分の温度を意味する。キャビティ１４の温度とは、本体部１０のうちキャビティ１４を構成する部分の温度を意味する。

温度調節部２０は、例えば、１組の第１ヒータ２１と、２組の第２ヒータ２２と、１組の第１熱電対２３と、１組の第２熱電対２４とを含む。

１組の第１ヒータ２１は、ランナー１３Ｂを加熱するように設けられている。１組の第１ヒータ２１は、上型１１の内部においてパーティング面１１Ａと垂直な方向にランナー１３Ｂと重なるように配置されている第１ヒータ２１と、下型１２の内部においてパーティング面１２Ａと垂直な方向にランナー１３Ｂと重なるように配置されている第１ヒータ２１とを有する。

２組の第２ヒータ２２は、キャビティ１４の第１部１４Ａを加熱するように設けられている１組の第２ヒータ２２と、キャビティ１４の第２部１４Ｂを加熱するように設けられている他の１組の第２ヒータ２２とを有する。各組の第２ヒータ２２は、パーティング面１１Ａ、１２Ａに沿った方向において互いに間隔を空けて配置されている。各組の第２ヒータ２２は、上型１１の内部においてパーティング面１１Ａと垂直な方向にキャビティ１４と重なるように配置されている第２ヒータ２２と、下型１２の内部においてパーティング面１２Ａと垂直な方向にキャビティ１４と重なるように配置されている第２ヒータ２２とを有する。

パーティング面１１Ａ，１２Ａに垂直な方向において、第１ヒータ２１とランナー１３Ｂとの間の最短距離は、例えば第２ヒータ２２とキャビティ１４との間の最短距離よりも短い。パーティング面１１Ａ，１２Ａに垂直な方向において、１組の第１ヒータ２１の各々とランナー１３Ｂとの間の距離は、例えば互いに等しい。パーティング面１１Ａ，１２Ａに垂直な方向において、２組の第２ヒータ２２の各々とキャビティ１４との間の距離は、例えば互いに等しい。

１組の第１熱電対２３は、ランナー１３Ｂの周囲の温度を検出するように設けられている。１組の第１熱電対２３は、上型１１の内部において第１ヒータ２１よりもランナー１３Ｂの近くに配置されている第１熱電対２３と、下型１２の内部において第１ヒータ２１よりもランナー１３Ｂの近くに配置されている第１熱電対２３とを有する。

１組の第２熱電対２４は、キャビティ１４の周囲の温度を検出するように設けられている。例えば、１組の第２熱電対２４は、キャビティ１４のうちランナー１３Ｂから最も離れた最下流領域の周囲の温度を検出するように設けられている。１組の第２熱電対２４は、例えば、上型１１の内部において第２ヒータ２２よりも上記最下流領域の近くに配置されている第２熱電対２４と、下型１２の内部において第２ヒータ２２よりも上記最下流領域の近くに配置されている第２熱電対２４とを有する。

温度調節部２０は、１組の第１熱電対２３が検出した温度に基づいて１組の第１ヒータ２１による加熱温度を制御することにより、ランナー１３Ｂの温度を調節する。同時に、温度調節部２０は、１組の第２熱電対２４が検出した温度に基づいて２組の第２ヒータ２２による加熱温度を制御することにより、キャビティ１４の温度を調節する。

断熱部３０は、第１ヒータ２１の加熱対象と第２ヒータ２２の加熱対象との間の熱伝導を制限するように設けられている。断熱部３０は、本体部１０を構成する材料よりも熱伝導率が低い材料により構成されている。断熱部３０は、上型１１に固定されている第１断熱部３１と、下型１２に固定されている第２断熱部３２とを含む。

第１断熱部３１は、上型１１において、第１ヒータ２１と、２つの第２ヒータ２２のうち第１ヒータ２１側に位置する１つの第２ヒータ２２との間に配置されている。第１断熱部３１の上端部は、例えば上型１１の上面に露出している。第２断熱部３２の上端部は、例えばパーティング面１１Ａ，１２Ａに垂直な方向においてゲート１３Ｃと間隔を空けて配置されている。第１断熱部３１は、例えば上型１１の上面に開口している溝部に挿入されている。

第２断熱部３２は、下型１２において、第１ヒータ２１と、２つの第２ヒータ２２のうち第１ヒータ２１側に位置する１つの第２ヒータ２２との間に配置されている。第１断熱部３１の下端部は、例えばパーティング面１１Ａ，１２Ａに垂直な方向においてゲート１３Ｃと間隔を空けて配置されている。第２断熱部３２の下端部は、例えば下型１２の下面に露出している。第２断熱部３２は、例えば下型１２の下面に開口している溝部に挿入されている。

＜射出成形金型を用いた成形品の製造方法＞
次に、射出成形金型１００を用いてＢＭＣ樹脂を射出成形して成形品を製造する方法の一例を説明する。一例としての製造方法は、射出成形金型１００を準備する第１工程と、射出成形機から射出成形金型１００に溶融したＢＭＣ樹脂を注入する第２工程と、射出成形金型１００のスプルー１３Ａ、ランナー１３Ｂ、およびキャビティ１４の各々に充填されたＢＭＣ樹脂を熱硬化させる第３工程とを備える。上記第２工程および上記第３工程では、ランナー１３Ｂの温度がキャビティ１４の温度よりも高い第１状態が実現される。

このようにして、スプルー１３Ａ、ランナー１３Ｂ、およびキャビティ１４の各々に充填されたＢＭＣ樹脂は熱硬化して成形される。その後、成形体からスプルー１３Ａおよびランナー１３Ｂにより成形された部分が取り除かれ、キャビティ１４により形成された製品部分が成形品として製造される。同一の射出成形金型１００を用いて複数の成形品を製造する場合、第３工程後に成形品が射出成形金型１００から取り出された後、２回目の第２工程および第３工程が順次実施される。

＜効果＞
次に、ＢＭＣ樹脂の粘度の特性に基づいて、射出成形金型１００の効果を説明する。はじめに、図２を参照して、ＢＭＣ樹脂の粘度の特性を説明する。

図２は、射出成形機から全体が一定温度に制御された射出成形金型内にＢＭＣ樹脂を射出したときの、ＢＭＣ樹脂の粘度が時間経過に伴い変化する挙動を模式的に示したグラフである。図２の横軸はＢＭＣ樹脂が射出成形金型内に射出されてから経過した時間を示し、図２の縦軸はＢＭＣ樹脂の粘度を示している。射出成形機から射出成形金型に射出されるＢＭＣ樹脂の温度は、３０℃～８０℃程度の硬化反応が進行しない温度である。射出成形金型の温度は，ＢＭＣ樹脂の硬化反応が進行する１００℃以上２００℃以下の範囲内の一定温度に保持されている。

図２のグラフ内の実線および破線は、同じＢＭＣ樹脂を保持された温度のみが異なる射出成形金型に射出した場合の、当該ＢＭＣ樹脂の粘度変化を示している。図２のグラフ内の実線は、硬化反応が進行する温度範囲内において比較的高温に保持された射出成形金型に射出されたＢＭＣ樹脂の粘度変化の挙動を示すグラフである。図２のグラフ内の破線は、硬化反応が進行する温度範囲内において比較的低温に保持された射出成形金型に射出されたＢＭＣ樹脂の粘度変化の挙動を示すグラフである。

図２の実線および破線に示されるように、射出成形金型の温度によらず、ＢＭＣ樹脂が射出成形金型内に射出されてから硬化するまでの間、ＢＭＣ樹脂の粘度は、時間経過に伴い一度低下した後、上昇する挙動を示す。射出成形金型に射出された直後のＢＭＣ樹脂の温度は低いため、図２に示されるように射出成形金型に射出された直後のＢＭＣ樹脂の粘度は高い。射出されてから時間が経過すると、ＢＭＣ樹脂はその硬化反応が進行する温度に保持された射出成形金型によって加熱され、ＢＭＣ樹脂の溶融が進み、ＢＭＣ樹脂の粘度は低下する。その後、さらに時間が経過すると、ＢＭＣ樹脂の温度はさらに上昇する。これにより、ＢＭＣ樹脂の硬化反応が進行する。つまり、ＢＭＣ樹脂内の有機過酸化物が分解され、重合反応が始まり、さらにゲル化も始まる。その結果、ＢＭＣ樹脂の粘度が急速に上昇する。

また、図２の実線に示されるように、射出成形金型の温度が高い場合、ＢＭＣ樹脂の粘度は時間経過に伴いＶ字型に変化する。図２の破線に示されるように、射出成形金型の温度が低い場合、ＢＭＣ樹脂の粘度は時間経過に伴いＵ字型に変化する。つまり、射出成形金型の温度が高い場合、射出成形金型の温度が低い場合と比べて、ＢＭＣ樹脂の粘度が低い状態にある時間は短い。

ＢＭＣ樹脂の粘度は、上記のような特性を有している。そのため、仮に、射出成形金型に樹脂を注入する第２工程においてランナーおよびキャビティを同じ温度に加熱する場合、当該温度がＢＭＣ樹脂の硬化反応が進行する温度範囲内の比較的低い温度であれば、ランナーからキャビティに流入するＢＭＣ樹脂の粘度は比較的高くなり、キャビティの上流側に位置する部分においてＢＭＣ樹脂の流動性が低くなる。その結果、キャビティがＢＭＣ樹脂によって十分に充填されず、成形不良が生じるおそれがある。上記特許文献１のように、第２工程においてランナーが冷却される場合にも、同様の成形不良が懸念される。特に、ランナーの長さが比較的短い場合には、ＢＭＣ樹脂がランナーを流れる時間も短くなるため、ＢＭＣ樹脂がランナーから受ける熱量は非常に少なくなり、成形不良が生じやすくなる。

一方、第２工程においてランナーおよびキャビティを同じ温度に加熱する場合、当該温度がＢＭＣ樹脂の硬化反応が進行する温度範囲内の比較的高い温度であれば、ランナーを流れる過程で硬化反応が十分に進んだ樹脂がキャビティ内に流入することにより、キャビティがＢＭＣ樹脂によって十分に充填されず、成形不良が生じるおそれがある。仮に、ランナーの長さがキャビティの長さより短くても、ランナーおよびキャビティの上流側に位置する部分を流れる過程で硬化反応が十分に進んだ樹脂がキャビティの下流側に位置する部分に流入することにより、当該下流側に位置する部分がＢＭＣ樹脂によって十分に充填されず、成形不良が生じるおそれがある。

また、第２工程においてランナーおよびキャビティを同じ温度に加熱する場合、当該温度がＢＭＣ樹脂の硬化反応が進行する温度範囲内の中間温度であったとしても、ランナーを流れる過程で硬化反応が進んだ樹脂がキャビティ内においても同じ温度に加熱され続けるため、キャビティ内においてＢＭＣ樹脂の粘度が急速に上昇するおそれがある。その結果、キャビティがＢＭＣ樹脂によって十分に充填されず、成形不良が生じるおそれがある。

つまり、第２工程においてランナーおよびキャビティを同じ温度に加熱する場合、あるいはランナーを冷却する場合には、ランナーの温度によらず、成形不良が生じるおそれがある。

これに対し、射出成形金型１００では、第２工程時に、温度調節部２０によってランナー１３Ｂの温度がキャビティ１４の温度よりも高い第１状態が実現されるため、ランナー１３Ｂの温度がキャビティ１４の温度と等しい状態が実現される場合と比べて、ＢＭＣ樹脂はランナー１３Ｂから多くの熱量を受けることができ、キャビティ１４に流入した時点でのＢＭＣ樹脂の粘度は十分に小さくなる。さらに、キャビティ１４を流れる過程では、ランナー１３Ｂを流れる過程と比べて、ＢＭＣ樹脂の温度は緩やかに上昇し得る。その結果、射出成形金型１００によれば、ランナーおよびキャビティを同じ温度に加熱するように設けられた射出成形金型またはランナーを冷却するように設けられた射出成形金型と比べて、成形不良が生じにくく、成形すべき製品を安定して製造できる。

さらに、上述のように、ランナーおよびキャビティを同じ温度に加熱するように設けられた射出成形金型では、射出成形により生じる廃材を低減すべくランナーの長さを短くすると、ＢＭＣ樹脂がランナーから受ける熱量が少なくなり、成形不良が生じるおそれがある。これに対し、射出成形金型１００では、上記第１状態が実現されることによってランナー１３Ｂから多くの熱量を受けたＢＭＣ樹脂がキャビティ１４に流入し得る。そのため、射出成形金型１００によれば、射出成形により生じる廃材を低減でき、かつ成形すべき製品を安定して製造できる。樹脂通路部１３の長さＬ１は、例えば、成形不良を抑制する観点でＢＭＣ樹脂が樹脂通路部１３から受けるべき最少の熱量をＢＭＣ樹脂に与え得る距離として設定され得る。

射出成形金型１００は、第１ヒータ２１と第２ヒータ２２との間に配置されており、本体部１０を構成する材料よりも熱伝導率が低い材料により構成されている断熱部３０をさらに備えるため、断熱部３０を備えない場合と比べて、上記第１状態が効率的に実現され得る。

実施の形態２．
図３に示される実施の形態２に係る射出成形金型１０１は、実施の形態１に係る射出成形金型１００と基本的に同様の構成を備えるが、本体部１０が、上型１１および下型１２に加え、上型用入子１６および下型用入子１７を含む点で、射出成形金型１００とは異なる。以下では、射出成形金型１０１が射出成形金型１００とは異なる点を主に説明する。

図３に示されるように、射出成形金型１０１では、スプルー１３Ａおよびランナー１３Ｂは、上型用入子１６および下型用入子１７（第１部品）に形成されている。キャビティ１４は、上型１１および下型１２（第２部品）に形成されている。ゲート１３Ｃの一部は、上型用入子１６および下型用入子１７に形成されている。ゲート１３Ｃの残部は、上型１１および下型１２（第２部品）に形成されている。

上型用入子１６および下型用入子１７の各々は、本体部１０の外部に表出している。パーティング面１１Ａ，１２Ａに沿った方向と直交する上型用入子１６および下型用入子１７の各々の側面は、本体部１０の外周面の一部を成している。

上型用入子１６および下型用入子１７の各々の体積は、上型１１および下型１２の各々の体積よりも小さい。上型用入子１６および下型用入子１７の各々の体積は、本体部１０の体積の半分よりも小さい。上型用入子１６および下型用入子１７の各々の熱容量は、上型１１および下型１２の各々の熱容量よりも小さい。パーティング面１１Ａに沿った方向およびパーティング面１１Ａに垂直な方向において、上型用入子１６の寸法は、上型１１の寸法よりも小さい。パーティング面１２Ａに沿った方向およびパーティング面１２Ａに垂直な方向において、下型用入子１７の寸法は、下型１２の寸法よりも小さい。

上型用入子１６および下型用入子１７の各々の寸法は、例えば、樹脂通路部１３を形成でき、第１ヒータ２１および第１熱電対２３を設置でき、さらに上型１１および下型１２の各々にネジ等によって固定され得る、必要最小限の値に設定される。

図３に示されるように、第１ヒータ２１、および第１熱電対２３の各々は、上型用入子１６および下型用入子１７の各々の内部に配置されている。第２ヒータ２２、および第２熱電対２４の各々は、上型１１および下型１２の各々の内部に配置されている。

図３に示されるように、第１断熱部３１は、上型用入子１６は上型１１との間に配置されている。第１断熱部３１は、パーティング面１１Ａに沿った方向において第１ヒータ２１と第２ヒータ２２との間に配置されている部分と、パーティング面１１Ａに垂直な方向において第１ヒータ２１に対してランナー１３Ｂとは反対側に配置されている部分とを有している。

図３に示されるように、第２断熱部３２は、下型用入子１７は下型１２との間に配置されている。第２断熱部３２は、パーティング面１２Ａに沿った方向において第１ヒータ２１と第２ヒータ２２との間に配置されている部分と、パーティング面１２Ａに垂直な方向において第１ヒータ２１に対してランナー１３Ｂとは反対側に配置されている部分とを有している。

図３に示されるように、上型用入子１６は上型１１と接触していない。下型用入子１７は下型１２と接触していない。第１断熱部３１および第２断熱部３２の各々は、ゲート１３Ｃに面している。なお、上型１１、下型１２、上型用入子１６および下型用入子１７が本体部１０に組み立てられたときの寸法精度を確保する観点で、上型用入子１６の一部は上型１１と接触していてもよい。同様に、下型用入子１７の一部は下型１２と接触していてもよい。

温度調節部２０は、ランナー１３Ｂの温度がキャビティ１４の温度よりも高い第１状態を実現するように設けられている。第１状態では、上型用入子１６および下型用入子１７の各々が、上型１１および下型１２の各々よりも高温に加熱される。

ＢＭＣ樹脂を射出成形して成形品を製造する方法において、射出成形金型１０１は、射出成形金型１００と同様に使用され得る。

射出成形金型１０１が射出成形金型１００と同様の構成を備えるため、射出成形金型１０１では、射出成形金型１００と同様の効果が奏される。

さらに、射出成形金型１０１では、射出成形金型１００と比べて、第１状態を実現するために１組の第１ヒータ２１にて加熱されるべき領域の熱容量が小さいため、第１状態を実現するために必要とされる熱エネルギーが小さい。また、射出成形金型１０１では、上型用入子１６から上型１１への熱伝達に伴う上型用入子１６の熱量の低下が生じにくく、下型用入子１７から下型１２への熱伝達に伴う下型用入子１７の熱量の低下が生じにくい。そのため、射出成形金型１０１では、射出成形金型１００と比べて、第１状態が効率的に実現される。

実施の形態３．
図４に示される実施の形態３に係る射出成形金型１０２は、実施の形態２に係る射出成形金型１０１と基本的に同様の構成を備えるが、スプルー１３Ａが上型１１および下型１２に形成されている点で、射出成形金型１０１とは異なる。以下では、射出成形金型１０２が射出成形金型１０１とは異なる点を主に説明する。

図４に示されるように、スプルー１３Ａおよびキャビティ１４は、上型１１および下型１２（第４部品）に形成されている。ランナー１３Ｂは、上型用入子１６および下型用入子１７（第３部品）に形成されている。

上型用入子１６および下型用入子１７の各々は、本体部１０の外周面に表出していない。

図４に示されるように、上型用入子１６の一部は、例えば上型１１と接触している。同様に、下型用入子１７の一部は、例えば下型１２と接触している。上型用入子１６と上型１１との接触部分、および下型用入子１７と下型１２との接触部分は、例えばパーティング面１１Ａ，１２Ａに垂直な方向においてゲート１３Ｃと重なるように配置されている。ゲート１３Ｃは、例えば上型用入子１６と上型１１との接触部分および下型用入子１７と下型１２との接触部分に面している。

なお、上型用入子１６は上型１１と接触していなくてもよい。下型用入子１７は下型１２と接触していなくてもよい。

図４に示されるように、第１断熱部３１は、上型用入子１６は上型１１との間に配置されている。第１断熱部３１は、パーティング面１１Ａに沿った方向において第１ヒータ２１と第２ヒータ２２との間に配置されている部分と、パーティング面１１Ａに垂直な方向において第１ヒータ２１に対してランナー１３Ｂとは反対側に配置されている部分と、パーティング面１１Ａに沿った方向において第１ヒータ２１に対して第２ヒータ２２とは反対側に配置されている部分とを有している。パーティング面１２Ａに沿った方向において第１ヒータ２１と第２ヒータ２２との間に配置されている第１断熱部３１の上記部分は、パーティング面１１Ａに垂直な方向においてゲート１３Ｃと間隔を空けて配置されている。

図４に示されるように、第２断熱部３２は、下型用入子１７は下型１２との間に配置されている。第２断熱部３２は、パーティング面１２Ａに沿った方向において第１ヒータ２１と第２ヒータ２２との間に配置されている部分と、パーティング面１２Ａに垂直な方向において第１ヒータ２１に対してランナー１３Ｂとは反対側に配置されている部分と、パーティング面１２Ａに沿った方向において第１ヒータ２１に対して第２ヒータ２２とは反対側に配置されている部分とを有している。パーティング面１２Ａに沿った方向において第１ヒータ２１と第２ヒータ２２との間に配置されている第２断熱部３２の上記部分は、パーティング面１２Ａに垂直な方向においてゲート１３Ｃと間隔を空けて配置されている。

図４に示されるように、パーティング面１１Ａに垂直な断面において、第１断熱部３１および第２断熱部３２の各々の形状は、例えばコ字状である。

温度調節部２０は、ランナー１３Ｂの温度が、スプルー１３Ａおよびキャビティ１４の温度よりも高い第１状態を実現するように設けられている。第１状態では、上型用入子１６および下型用入子１７の各々が、上型１１および下型１２の各々よりも高温に加熱される。

ＢＭＣ樹脂を射出成形して成形品を製造する方法において、射出成形金型１０２は、射出成形金型１００，１０１と同様に使用され得る。

射出成形金型１０２が射出成形金型１０１と同様の構成を備えるため、射出成形金型１０２では、射出成形金型１０１と同様の効果が奏される。

さらに、射出成形金型１０２では、射出成形金型１０１と比べて、第１状態においてスプルー１３Ａの温度が低く抑えられるため、スプルー１３Ａに接続される射出成形機の射出ノズルの温度も低く抑えられる。そのため、射出成形金型１０２では、射出成形金型１０１と比べて、ランナー１３Ｂよりも上流側においてＢＭＣ樹脂に加えられる熱量が低減され得るため、ランナー１３Ｂよりも上流側において硬化反応の進行が抑制され得る。

さらに、射出成形金型１０２では、射出成形金型１０１と比べて、第１状態を実現するために１組の第１ヒータ２１にて加熱されるべき領域の熱容量がさらに小さくされ得るため、第１状態がより効率的に実現され得る。

実施の形態４．
図５および図６に示される実施の形態４に係る射出成形金型１０３は、実施の形態１に係る射出成形金型１００と基本的に同様の構成を備えるが、温度調節部２０が、ランナー１３Ｂおよびキャビティ１４の第１部１４Ａの各々の温度がキャビティ１４の第２部１４Ｂの温度よりも高い第１状態を実現するように設けられている点で、射出成形金型１００とは異なる。以下では、射出成形金型１０３が射出成形金型１００とは異なる点を主に説明する。

図５に示されるように、キャビティ１４の内部には、第１部１４Ａから第２部１４Ｂへの流れを妨げる障害物１５が形成されている。障害物１５は、第１部１４Ａと第２部１４Ｂとの間に配置されている。障害物１５は、例えば成形品に貫通孔を形成するためのピンである。障害物１５は、例えばキャビティ１４の上面から下面まで延びている。図６に示されるように、障害物１５は、例えば第１部１４Ａおよび第２部１４Ｂが並んでいる方向に垂直な方向においてキャビティ１４の中央部に配置されている。

図５に示されるように、キャビティ１４は、例えばパーティング面１１Ａ，１２Ａに沿った方向において第１部１４Ａと第２部１４Ｂとの間を接続する第３部１４Ｃをさらに含む。第３部１４Ｃは、キャビティ１４のうち障害物１５の周囲に形成されている空間部である。

図６に示されるように、パーティング面１１Ａ，１２Ａに垂直な断面において、第３部１４Ｃの断面積の最小値は、障害物１５の断面積の分だけ、第２部１４Ｂの断面積の最小値よりも小さい。パーティング面１１Ａ，１２Ａに垂直な断面において、第３部１４Ｃの断面積の最小値は、障害物１５の断面積の分だけ、第１部１４Ａの断面積の最小値よりも小さい。

温度調節部２０は、ランナー１３Ｂおよびキャビティ１４の第１部１４Ａの各々の温度が、キャビティ１４の第２部１４Ｂの温度よりも高い第１状態を実現するように設けられている。

図５に示されるように、温度調節部２０は、例えば、２組の第１ヒータ２１Ａ，２１Ｂと、１組の第２ヒータ２２と、１組の第１熱電対２３と、１組の第２熱電対２４とを含む。１組の第１ヒータ２１Ａは、ランナー１３Ｂを加熱するように設けられている。他の１組の第１ヒータ２１Ｂは、キャビティ１４の第１部１４Ａを加熱するように設けられている。１組の第２ヒータ２２は、キャビティ１４の第２部１４Ｂを加熱するように設けられている。

第１断熱部３１および第２断熱部３２の各々は、パーティング面１１Ａ，１２Ａに垂直な方向において第３部１４Ｃと重なるように配置されている。

温度調節部２０は、１組の第１熱電対２３が検出した温度に基づいて２組の第１ヒータ２１による加熱温度を制御することにより、ランナー１３Ｂおよびキャビティ１４の第１部１４Ａの温度を調節する。同時に、温度調節部２０は、１組の第２熱電対２４が検出した温度に基づいて１組の第２ヒータ２２による加熱温度を制御することにより、キャビティ１４の第２部１４Ｂの温度を調節する。

ＢＭＣ樹脂を射出成形して成形品を製造する方法において、射出成形金型１０３は、射出成形金型１００と同様に使用され得る。

射出成形金型１０３が射出成形金型１００と同様の構成を備えるため、射出成形金型１０３では、射出成形金型１００と同様の効果が奏される。

また、図６に示されるように、障害物１５がキャビティ１４内に形成されており、かつ上記第１状態が実現されない場合、上記第２工程においてＢＭＣ樹脂４０がキャビティ１４内に充填されると、障害物１５よりも下流側に、ウエルド４１（図６参照）および空隙部４２（図６参照）の少なくともいずれかが形成されるおそれがある。ウエルド４１は、障害物１５よりも下流側においてＢＭＣ樹脂が合流することに伴い形成される。ウエルド４１を形成する一方のＢＭＣ樹脂と他方のＢＭＣ樹脂との結合強度は、両者の粘度が高いほど、低くなる。空隙部４２は、障害物１５よりも下流側において充填不足が生じることにより形成される。

ウエルド４１および空隙部４２は、障害物１５の周囲を流れるＢＭＣ樹脂の粘度が高い状態において、形成されやすい。障害物１５の周囲を流れるＢＭＣ樹脂の粘度が高い状態は、ＢＭＣ樹脂が障害物１５よりも上流側で十分に加熱されておらずＢＭＣ樹脂の粘度が十分に低下していない場合、または、ＢＭＣ樹脂が障害物１５よりも上流側で加熱され過ぎて硬化反応が進行し、ＢＭＣ樹脂の粘度が上昇している場合に、生じる。

そこで、射出成形金型１０３では、温度調節部２０により、ランナー１３Ｂおよびキャビティ１４の第１部１４Ａの温度が、障害物１５の周囲を流れるＢＭＣ樹脂の粘度が低くなるように、調節される。その結果、射出成形金型１０３によれば、ウエルド４１が形成されることに伴う成形品の強度が低下すること、および成形品に空隙部４２が形成されることを抑制でき、成形品の品質を向上できる。

例えば、第２工程でのランナー１３Ｂが同じ温度とされた射出成形金型１０３と射出成形金型１００と比較した場合、射出成形金型１０３では、ランナー１３Ｂのみならず、キャビティ１４の第１部１４Ａがキャビティ１４の第２部１４Ｂよりも高温に加熱されることにより、キャビティ１４の第１部１４Ａがキャビティ１４の第２部１４Ｂと同じ温度とされる射出成形金型１００よりも、ＢＭＣ樹脂を障害物１５よりも上流側で十分に加熱して、障害物１５の周囲を流れるＢＭＣ樹脂の粘度を十分に低下させることができる。

なお、射出成形金型１０３は、温度調節部２０が、ランナー１３Ｂおよびキャビティ１４の第１部１４Ａの各々の温度がキャビティ１４の第２部１４Ｂの温度よりも高い第１状態を実現するように設けられている点を除き、射出成形金型１０１または射出成形金型１０２と同様の構成を備えていてもよい。

実施の形態５．
図７に示される実施の形態５に係る射出成形金型１０４は、実施の形態４に係る射出成形金型１０３と基本的に同様の構成を備えるが、温度調節部２０が、キャビティ１４の第１部１４Ａの温度が樹脂通路部１３およびキャビティ１４の第２部１４Ｂの各々の温度よりも高い第１状態を実現するように設けられている点で、射出成形金型１０３とは異なる。以下では、射出成形金型１０４が射出成形金型１０３とは異なる点を主に説明する。

図７に示されるように、樹脂通路部１３およびキャビティ１４の第２部１４Ｂは、上型１１および下型１２に形成されている。キャビティ１４の第１部１４Ａは、上型用入子１６および下型用入子１７に形成されている。上型用入子１６および下型用入子１７の各々は、本体部１０の外周面に表出していない。

図７に示されるように、上型用入子１６の一部は、例えば上型１１と接触している。同様に、下型用入子１７の一部は、例えば下型１２と接触している。上型用入子１６と上型１１との接触部分、および下型用入子１７と下型１２との接触部分は、例えばパーティング面１１Ａ，１２Ａに垂直な方向においてゲート１３Ｃと重なるように配置されている。ゲート１３Ｃは、例えば上型用入子１６と上型１１との接触部分および下型用入子１７と下型１２との接触部分に面している。

なお、上型用入子１６は上型１１と接触していなくてもよい。下型用入子１７は下型１２と接触していなくてもよい。

温度調節部２０は、１組の第１ヒータ２１と、１組の第２ヒータ２２と、１組の第１熱電対２３と、１組の第２熱電対２４と、１組の第３ヒータ２５とを含む。１組の第１ヒータ２１は、キャビティ１４の第１部１４Ａを加熱するように設けられている。１組の第２ヒータ２２は、キャビティ１４の第２部１４Ｂを加熱するように設けられている。１組の第３ヒータ２５、ランナー１３Ｂを加熱するように設けられている。

図７に示されるように、第１断熱部３１は、上型用入子１６は上型１１との間に配置されている。第１断熱部３１は、パーティング面１１Ａに沿った方向において第１ヒータ２１と第２ヒータ２２との間に配置されている部分と、パーティング面１１Ａに垂直な方向において第１ヒータ２１に対してランナー１３Ｂとは反対側に配置されている部分と、パーティング面１１Ａに沿った方向において第１ヒータ２１と第３ヒータ２５との間に配置されている部分とを有している。

図４に示されるように、第２断熱部３２は、下型用入子１７は下型１２との間に配置されている。第２断熱部３２は、パーティング面１２Ａに沿った方向において第１ヒータ２１と第２ヒータ２２との間に配置されている部分と、パーティング面１２Ａに垂直な方向において第１ヒータ２１に対してランナー１３Ｂとは反対側に配置されている部分と、パーティング面１２Ａに沿った方向において第１ヒータ２１と第３ヒータ２５との間に配置されている部分とを有している。

パーティング面１２Ａに沿った方向において、第１ヒータ２１と第３ヒータ２５との間に配置されている第１断熱部３１および第２断熱部３２の各部分は、パーティング面１１Ａ，１２Ａに垂直な方向において第１部１４Ａと重なるように配置されている。

パーティング面１２Ａに沿った方向において、第１ヒータ２１と第２ヒータ２２との間に配置されている第１断熱部３１および第２断熱部３２の各部分は、パーティング面１１Ａ，１２Ａに垂直な方向において第３部１４Ｃと重なるように配置されている。

図４に示されるように、パーティング面１１Ａに垂直な断面において、第１断熱部３１および第２断熱部３２の各々の形状は、例えばコ字状である。

温度調節部２０は、１組の第１熱電対２３が検出した温度に基づいて１組の第１ヒータ２１による加熱温度を制御することにより、キャビティ１４の第１部１４Ａの温度を調節する。同時に、温度調節部２０は、１組の第２熱電対２４が検出した温度に基づいて１組の第２ヒータ２２および１組の第３ヒータ２５による加熱温度を制御することにより、キャビティ１４の第２部１４Ｂおよびランナー１３Ｂの各々の温度を調節する。

なお、温度調節部２０は、ランナー１３Ｂの温度を検出するように設けられている１組の第３熱電対をさらに含んでいてもよい。温度調節部２０は、１組の第３熱電対が検出した温度に基づいて１組の第３ヒータ２５による加熱温度を制御することにより、ランナー１３Ｂの各々の温度を調節してもよい。

ＢＭＣ樹脂を射出成形して成形品を製造する方法において、射出成形金型１０４は、射出成形金型１０３と同様に使用され得る。

射出成形金型１０４が射出成形金型１０３と同様の構成を備えるため、射出成形金型１０４では、射出成形金型１０３と同様の効果が奏される。

さらに、射出成形金型１０４では、射出成形金型１０３と比べて、第１状態でのランナー１３Ｂの温度が低くなるため、ＢＭＣ樹脂がランナー１３Ｂを流れる過程での硬化反応の進行を抑制できる。その結果、射出成形金型１０４では、ＢＭＣ樹脂がランナー１３Ｂを流れる過程で硬化反応が進行することに伴う成形不良が生じにくく、成形すべき製品を安定して製造できる。

また、射出成形金型１０４では、射出成形金型１０３と比べて、第１状態を実現するために１組の第１ヒータ２１にて加熱されるべき領域の熱容量が小さいため、第１状態を実現するために必要とされる熱エネルギーが小さい。また、射出成形金型１０４では、上型用入子１６から上型１１への熱伝達に伴う上型用入子１６の熱量の低下が生じにくく、下型用入子１７から下型１２への熱伝達に伴う下型用入子１７の熱量の低下が生じにくい。そのため、射出成形金型１０４では、射出成形金型１０３と比べて、第１状態が効率的に実現される。

＜変形例＞
温度調節部２０は、第１ヒータ２１および第２ヒータ２２に代えて、例えば温調媒体が流通する管路と、管路に温調媒体を供給する供給部とを含んでいてもよい。

射出成形金型１００に接続される射出成形機は、特に制限されない。射出成形機は、例えば、主に乾式タイプの樹脂成形に用いられる、樹脂原料が自重により樹脂材料供給部から射出用スクリューへ落下するように設けられた熱硬化性樹脂用射出成形機、または、主に湿式タイプの成形に用いられる、樹脂原料を樹脂材料供給部から射出用スクリューへ強制的に供給するための供給用スクリューまたはピストンを備えるＢＭＣ成形機であってもよい。

射出成形金型１００～１０４において、温度調節部２０は、ランナー１３Ｂの温度がキャビティ１４の温度よりも高い第１状態と、ランナー１３Ｂの温度がキャビティ１４の温度よりも低い第２状態とを実現するように設けられていてもよい。このような射出成形金型１００～１０４を用いた成形品の製造方法では、上記第２工程において第１状態が実現され、上記第３工程において第２状態が実現される。第２工程から第３工程への切り替えは、例えばキャビティ１４を充填し得る量のＢＭＣ樹脂が射出成形機から射出成形金型１００に射出されたタイミングで行われる。上記第３工程では、ランナー１３Ｂに注入されたＢＭＣ樹脂を熱硬化させることなくキャビティ１４に充填されたＢＭＣ樹脂のみが熱硬化し、成形品に成形される。なお、第３工程時にランナー１３Ｂ内に充填された熱硬化性樹脂は熱硬化せずに、次回の第２工程においてキャビティ１４内に充填される。

このような射出成形金型１００～１０４では、第３工程時にランナー１３Ｂ内のＢＭＣ樹脂が熱硬化しないため、射出成形により生じる廃材がさらに低減され得る。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。矛盾のない限り、今回開示された実施の形態の少なくとも２つを組み合わせてもよい。本開示の範囲は、上記した説明ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。

１０ 本体部、１１ 上型、１１Ａ パーティング面、１２ 下型、１２Ａ パーティング面、１３ 樹脂通路部、１３Ａ スプルー、１３Ｂ ランナー、１３Ｃ ゲート、１４ キャビティ、１４Ａ 第１部、１４Ｂ 第２部、１４Ｃ 第３部、１５ 障害物、１６ 上型用入子、１７ 下型用入子、２０ 温度調節部、２１，２１Ａ，２１Ｂ 第１ヒータ、２２ 第２ヒータ、２３ 第１熱電対、２４ 第２熱電対、２５ 第３ヒータ、３０ 断熱部、３１ 第１断熱部、３２ 第２断熱部、４０ 樹脂、４１ ウエルド、４２ 空隙部、１００，１０１，１０２，１０３，１０４ 射出成形金型。

Claims (9)

1. 一対のパーティング面を有する本体部を備え、
   前記本体部には、
   溶融した熱硬化性樹脂が流れるランナーと、
   前記ランナーと接続されており、前記ランナーを流れた通過した前記熱硬化性樹脂が流入する第１部と、前記第１部を介して前記ランナーと接続されており、前記第１部を通過した前記熱硬化性樹脂が流入する第２部とを含むキャビティとが形成されており、
   前記ランナーおよび前記キャビティの前記第１部のうちの少なくともいずれかの温度が、前記キャビティの前記第２部の温度よりも高い第１状態を実現するように設けられている温度調節部をさらに備える、射出成形金型。
2. 前記温度調節部は、前記ランナーおよび前記キャビティの前記第１部のうちの少なくともいずれかを加熱するように設けられている第１ヒータと、少なくとも前記キャビティの前記第２部を加熱するように設けられている第２ヒータとを含み、
   前記第１ヒータが前記ランナーおよび前記第１部のうちの少なくともいずれかを前記第２部よりも高温に加熱することにより、前記第１状態が実現され、
   前記第１ヒータと前記第２ヒータとの間に配置されており、前記本体部を構成する材料よりも熱伝導率が低い材料により構成されている断熱部をさらに備える、請求項１に記載の射出成形金型。
3. 前記第１ヒータは、前記ランナーを加熱するように設けられており、
   前記第２ヒータは、前記キャビティの前記第１部および前記第２部の各々を加熱するように設けられている、請求項２に記載の射出成形金型。
4. 前記本体部には、前記ランナーを介して前記キャビティと接続されており、前記熱硬化性樹脂を射出する射出ノズルが接続されるスプルーがさらに形成されており、
   前記本体部は、前記スプルーおよび前記ランナーが形成されている第１部品と、前記第１部品とは別部材であり、前記キャビティが形成されている第２部品とを含み、
   前記断熱部は、前記第１部品と前記第２部品との間に配置されている、請求項３に記載の射出成形金型。
5. 前記本体部には、前記ランナーを介して前記キャビティと接続されており、前記熱硬化性樹脂を射出する射出ノズルが接続されるスプルーがさらに形成されており、
   前記本体部は、前記ランナーが形成されている第３部品と、前記第３部品とは別部材であり、前記スプルーおよび前記キャビティが形成されている第４部品とを含み、
   前記断熱部は、前記第３部品と前記第４部品との間に配置されている、請求項３に記載の射出成形金型。
6. 前記第１ヒータは、前記キャビティの前記第１部を加熱するように設けられており、
   前記第２ヒータは、前記キャビティの前記第２部を加熱するように設けられている、請求項２に記載の射出成形金型。
7. 前記第１ヒータは、前記キャビティの前記第１部を加熱するように設けられており、
   前記第２ヒータは、前記キャビティの前記第２部を加熱するように設けられており、
   前記温度調節部は、前記ランナーを加熱するように設けられている第３ヒータをさらに備え、前記キャビティの前記第１部の温度が前記キャビティの前記第２部および前記ランナーの各々の温度よりも高い前記第１状態を実現するように設けられている、請求項２に記載の射出成形金型。
8. 前記キャビティは、前記パーティング面に沿った方向において前記第１部と前記第２部との間を接続する第３部をさらに含み、
   前記パーティング面に垂直な断面において、前記第３部の断面積の最小値は、前記第２部の断面積の最小値よりも小さい、請求項６または７に記載の射出成形金型。
9. 前記温度調節部は、前記第１状態と、前記ランナーの温度が前記キャビティの前記第２部の温度よりも低い第２状態とを切り替えるように設けられている、請求項１～８のいずれか１項に記載の射出成形金型。
   

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