JP2529793Y2 - 射出成形装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、薄くて大きいキャビティに沿って延在す
るランナを具えるとともに、それらのキャビティとラン
ナとの間をそのランナに沿って連通させるフィルム状の
ゲートを具える、熱可塑性樹脂の射出成形装置すなわち
射出成形用金型に関するものである。

（従来の技術） 薄くて大きいキャビティ（成形空間）を具える、熱可
塑性樹脂の射出成形用金型としては、例えば熱可塑性樹
脂製バンパを射出成形するためのものがある。

この金型は、第４図にその中央部の断面を示すよう
に、互いに密接された固定側型板１と可動側型板２とで
画成された、バンパに対応する形状のキャビティ３を具
えるとともに、そのキャビティ３内に短時間で均一に溶
融樹脂を充填するため、これも固定側型板１と可動側型
板２とで各々画成された、そのキャビティ３に沿って横
棒部4aが延在するＴ字状のランナ４と、それらのキャビ
ティ３とランナ４との間をそのランナ４に沿って連通さ
せるフィルム状のゲート５とを具えてなり、ランナ４の
中央の縦棒部4bは、固定側型板１に設けられたスプル６
を介し、図示しない溶融樹脂射出装置のノズルに連通さ
れる。

かかる射出成形用金型にあっては、溶融樹脂射出装置
からスプル６を通りランナ４内に注入された溶融樹脂
が、そのランナ４からゲート５を通ってキャビティ３内
に充填され、その樹脂が冷却されて固化すると、第４図
に示す如き、スプル６、ランナ４の横棒部4a、ランナ４
の縦棒部4b、ゲート５およびキャビティ３にそれぞれ対
応する、第５図に示す如き、スプル部7a、ランナ横棒部
7b、ランナ縦棒部7c、ゲート部7dおよびバンパ部7eから
なる成形品７となり、そのバンパ部7eをゲート部7dから
切り離すと製品としてのバンパとなる。

ここで、上記射出成形金型のフィルム状のゲート５
の、第６図に拡大して示すキャビティ３への開口部5aの
幅ｗ（ゲート５の正面は突き当たりで側面がキャビティ
３へ開口しているため、この幅ｗはゲート５とキャビテ
ィ３とのラップ代となる。）は、第７図に示すように、
従来はライナ４の横棒部4aの延在方向と平行であるゲー
ト５の長手方向の全長に亘り同一寸法とされており、従
ってその開口部5aは長方形状をなしていた。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、かかるフィルム状のゲート５を具える
従来の射出成形用金型にあっては、その金型で射出成形
してなるバンパ部7eひいては製品としてのバンパの、ゲ
ート部7dの近傍の部分に、ウエルドラインに似た突条
や、ヒケ、シワ等の外観不良が発生し易いという問題が
あった。

そして、この不具合の原因を究明すべく本出願人が、
第８図（ａ）および（ｂ）に正面および側面形状を示す
如き、中央部から溶融樹脂を注入されるＴ字状のランナ
８を大きな平板状のキャビティ９の長辺側端部にフィル
ムゲート10を介して接続し、そのゲート10の側面の、キ
ャビティ９への開口部10aを開口幅ｗが均一の長方形状
とした金型内部空間のモデルを用いて、市販の溶融樹脂
流動解析用プログム（商品名「モールドフロー」）によ
り溶融樹脂の注入過程のコンピュータシミュレーション
を行った結果、樹脂温度の等温線が第９図（ａ）に示す
樹脂11の50％充填時および同図（ｂ）に示す樹脂11の10
0％充填時のいずれも、図中破線で示す如くキャビティ
９内の、ゲート10の近傍でその開口部に沿って蛇行して
いて、樹脂温度がゲートの上流側である中央部の近傍で
は高く、そこから下流側である両端部の近傍へ向かうに
つれてある部分までは漸次低下し、その部分から先では
逆に漸次上昇するということが判明した。

尚、図中高い位置に位置する等温線ほど、溶融樹脂射
出装置に近いため高い樹脂温度となる。

この結果から、溶融樹脂の、ランナ８内でゲート10へ
向かう動圧の、そのランナ８の延在方向の分布が一様に
なっていず、このためキャビティ９内での樹脂流動がゲ
ート10の全長に亘って均一とならないということが考え
られ、それゆえ以下の如くして樹脂製品の不具合が生ず
ることが容易に推察される。

すなわち、第10図（ａ）に示すように、キャビティ９
内の、ゲート10の近傍での溶融樹脂11の流速は、その樹
脂温度の高温部分で図中矢印Ａで示す如く高速になって
いる一方低温部分で図中矢印Ｂで示す如く低速になって
いるので、その流速差により、キャビティ９内で形成さ
れた製品のその流れの境目の部分にはウエルドラインの
如き突条Ｃが生じ易くなる。

また、同図（ｂ）に示すように、充填が終了した後射
出装置の保圧が切れる時に、上記樹脂温度の差があると
ゲート10内に固化状態となってシールされている部分P1
と充分固化していずシールされていない部分P2とが存在
している可能性があり、このようになっていると、キャ
ビティ９内から樹脂がゲート10のそのシールされていな
い部分P2を通って戻るバックフローが生じて、キャビテ
ィ９内で形成された製品12のその樹脂が戻った部分には
ヒケＤが生ずる。

そして、同図（ｃ）に示すように、充填が終了して射
出装置が保圧中の時に、上記樹脂温度の差があるとゲー
ト10内にシールされている部分P1とシールされていない
部分P2とが存在している可能性があり、このようになっ
ていると、保圧によりそのシールされていない部分P2か
らキャビティ９内の樹脂が押されて、キャビティ９内で
形成された製品12のその樹脂が押された部分にはシワＥ
が生ずる。

かかるモデルにおける樹脂流速および樹脂温度の差
は、先に述べた実際の射出成形用金型においても同様に
生ずると考えられ、従って、バンパ部7eひいては製品と
してのバンパの、フィルムゲート部7dの近傍の部分につ
いても、上記モデルと同様にして外観不良が発生すると
推察される。

この考案は上記の観点から、キャビティ内での樹脂流
動をフィルムゲートの全長に亘って均一にすることによ
り、キャビティ内の、フィルムゲートの近傍での溶融樹
脂温度をその延在方向に沿って均一ならしめ、先に述べ
た課題を有利に解決した射出成形用金型を提供するもの
である。

（課題を解決するための手段） この考案の射出成形装置は、薄くて大きいキャビティ
に沿って延在するランナを具えるとともに、それらのキ
ャビティとランナとの間をそのランナに沿って連通させ
るフィルム状のゲートを具え、前記ランナの、その延在
方向の中央部内に溶融樹脂が供給される、熱可塑性樹脂
の射出成形用金型装置において、前記フィルム状のゲー
トの、前記キャビティへの開口部の幅を、そのフィルム
状のゲートの、前記ランナの延在方向の中央部と両端部
との間の中間部で、それら中央部および両端部における
よりも広くすることを特徴としている。

（作用） かかる射出成形装置すなわち射出成形用金型にあって
は、コンピュータシミュレーションでの溶融樹脂温度の
等温線の蛇行情況から得られた、薄くて大きいキャビテ
ィに沿って延在するとともにその延在方向の中央部内に
溶融樹脂が供給されるランナではその中央部と両端部と
の間の中間部で溶融樹脂の動圧が低くなるとの知見に基
づき、フィルム状のゲートの、キャビティへの開口部の
幅が、そのフィルム状のゲートの、ランナの延在方向の
中央部と両端部との間の中間部で、それら中央部および
両端部におけるよりも広くされているので、ゲートによ
る圧力損失がランナ内での溶融樹脂の動圧の高低と相殺
され、この結果として、キャビティ内の、ゲートの近傍
での樹脂流動が、フィルム状のゲートの全長に亘って均
一になり、それゆえ、ゲートの近傍での溶融樹脂温度も
その延在方向に沿って均一となる。

従ってこの考案の金型によれば、金型キャビティ内の
成形品ひいては樹脂製品の、フィルム状のゲートの近傍
の部分における、ウエルドラインに似た突条や、ヒケ、
シワ等の外観不良の発生を有効に防止することができ
る。

従ってこの考案の金型によれば、キャビティ内の成形
品ひいては樹脂製品の、フィルム状のゲート部の近傍の
部分における、ウエルドラインに似た突条や、ヒケ、シ
ワ等の外観不良の発生を有効に防止することができる。

（実施例） 以下に、この考案の実施例を図面に基づき詳細に説明
する。

第１図は、この考案の射出成形装置を第４図に示すと
同様の熱可塑性樹脂製バンパを射出成形するための金型
に適用した一実施例を示す、第７図と同様の方向からみ
た断面図であり、図中従来例と同様の部分は、それと同
一の符号にて示す。

すなわち、この実施例では、バンパに対応する形状の
キャビティ３に沿って横棒部4aが延在するＴ字状のラン
ナ４と、それらのキャビティ３とランナ４との間に、そ
れらをそのランナ４に沿って連通させる、ゲート５と同
様にフィルム状をなすゲート12を具えてなり、ランナ４
の中央の縦棒部4bは、固定側型板１に設けられたスプル
６を介し、図示しない溶融樹脂射出装置のノズルに連通
される。

ここで、ゲート12の、キャビティ３への開口部12aの
幅ｗ（この実施例でもゲート12の正面は突き当たりで側
面がキャビティ３へ開口しているため、幅ｗはゲート12
とキャビティ３とのラップ代となる。）は、ランナ４の
横棒部4aの延在方向と平行であるゲート12の長手方向の
全長に亘り同一寸法ではなく、横棒部4a内でゲート12へ
向かう溶融樹脂の動圧の、その横棒部4aの延在方向の分
布に応じて増減しており、ここにおけるランナ４はＴ字
状でその中央部の縦棒部4bから横棒部4a内に溶融樹脂が
供給されるため、横棒部4a内での溶融樹脂の動圧は中央
部と突き当たりの両端部で高くなることから、幅ｗは具
体的には、横棒部4aおよびゲート12の中心位置Ｇで最小
幅W₀となり、中心位置Ｇから一定距離l₁までは漸次増加
して、その距離l₁の位置で最大幅W₁となり、そこから先
は漸次減少し、両端部で再び最小幅W₀となっている 尚、ゲート12の中心位置Ｇから端部までの距離をl₀と
すると、l₁／l₀の値は、本出願人の数多くの実験の結果
では0.5〜0.7が樹脂流動の均一化のためには最適であっ
た。

また上記最小幅W₀および最大幅W₁は、ここにおけるキ
ャビティ３内にランナ４から従来のフィルム状のゲート
５を介し溶融樹脂を注入する場合に製品不具合を最小と
するために経験上採りうる最小幅および最大幅とした。

かかる実施例の射出成形用金型にあっては、溶融樹脂
射出装置からスプル６を通りランナ４内に注入された溶
融樹脂が、そのランナ４からゲート12を通ってキャビテ
ィ３内に充填され、その樹脂が冷却されて固化すると、
スプル６、ランナ４の横棒部4a、ランナ４の縦棒部4b、
ゲート12およびキャビティ３にそれぞれ対応する、スプ
ル部、ランナ横棒部、ランナ縦棒部、ゲート部およびバ
ンパ部からなる、第４図に示すものと同様の成形品とな
り、そのバンパ部をゲート部から切り離すと製品として
のバンパとなる。

そしてこの実施例では、ランナ４の横棒部4a内でゲー
ト12へ向かう溶融樹脂の動圧分布に応じてキャビティ３
へのゲート12の開口部12aの幅ｗが増減しているので、
ゲート12による圧力損失が横棒部4a内でゲート12に向か
う溶融樹脂の動圧の高低と相殺され、この結果として、
キャビティ３内の、ゲート12の近傍での樹脂流動が、フ
ィルム状のゲート12の全長に亘って均一になり、ひいて
は、ゲート12の近傍での溶融樹脂温度もその延在方向に
沿って均一となるということが推測される。

従ってこの実施例の金型によれば、キャビティ内の成
形品ひいては樹脂製品の、フィルム状のゲート部の近傍
の部分における、ウエルドラインに似た突条や、ヒケ、
シワ等の外観不良の発生を有効に防止することができる
と予想され、実際にこの金型を用いて成形した製品とし
てのバンパも、外観品質を検査した結果、ゲート12の近
傍の部分における、ウエルドラインに似た突条や、ヒ
ケ、シワ等の外観不良の発生は、目視では全く見られな
かった。

さらに、第２図（ａ）および（ｂ）に正面および側面
形状を示す如き、中央部から溶融樹脂を注入されるＴ字
状のランナ８を大きな平板状のキャビティ９の長辺側端
部にフィルム状のゲート13を介して接続し、そのゲート
13の側面の、キャビティ９への開口部13aを、開口幅ｗ
が上記実施例の金型と同様に増減するものとした金型内
部空間のモデルを用いて、先に述べた溶融樹脂流動解析
用プログムにより溶融樹脂の注入過程のコンピュータシ
ミュレーションを行った結果、樹脂温度の等温線が第３
図（ａ）に示す樹脂11の50％充填時および同図（ｂ）に
示す樹脂11の100％充填時のいずれも、図中破線で示す
如くキャビティ９内の、ゲート13の近傍でその開口部に
沿って蛇行していず、樹脂温度の分布が比較的均一であ
るということが判明した。

尚、第９図と同様に第３図でも、図中高い位置に位置
する等温線ほど、溶融樹脂射出装置に近いため高い樹脂
温度となる。

従って、この結果から、キャビティ９内の、ゲート13
の近傍での樹脂流動が、フィルム状のゲート13の全長に
亘って均一になっていることが推察され、かかるモデル
における樹脂流速および樹脂温度の均一化は、先に述べ
たこの実施例の射出成形用金型においても同様に生ずる
と考えられるので、この実施例の金型が実際の製品とし
てのバンパのゲート部の近傍の部分における外観不良の
発生を有効に防止し得ることが裏付けられた。

以上、図示例に基づき説明したが、この考案は上述の
例に限定されるものでなく、例えば、ゲートの、キャビ
ティへの開口部が、ゲートの側面でなく正面にある場合
にも適用でき、この場合に、そのキャビティへの開口幅
を、ランナ内でゲートへ向かう溶融樹脂の動圧の分布に
応じて増減させるには、ゲートの横断面形状における幅
を同様に動圧の分布に応じて増減させれば良い。

（考案の効果） かくしてこの考案の射出成形用金型によれば、キャビ
ティ内の、ゲートの近傍での樹脂流動を、フィルム状の
ゲートの全長に亘って均一とし、ゲートの近傍での溶融
樹脂温度をその延在方向に沿って均一とし得て、キャビ
ティ内の成形品ひいては樹脂製品の、フィルム状のゲー
ト部の近傍の部分における、ウエルドラインに似た突条
や、ヒケ、シワ等の外観不良の発生を有効に防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の射出成形装置を第４図に示すと同様
の熱可塑性樹脂製バンパを射出成形するための金型に適
用した一実施例を示す、第７図と同様の方向から見た断
面図、 第２図（ａ）および（ｂ）は上記実施例の金型の内部で
の溶融樹脂の流動状態を解析するためのモデルを示す正
面図および側面図、 第３図（ａ）および（ｂ）は上記モデルの内部での溶融
樹脂の温度分布を50％充填時および100％充填時につい
てそれぞれ示す説明図、 第４図は従来の射出成形用金型の要部を示す断面図、 第５図は上記金型による成形品を示す斜視図、 第６図は第４図のＦ部を示す部分拡大断面図、 第７図は第６図のVII-VII線に沿う断面図、 第８図（ａ）および（ｂ）は上記従来の金型の内部での
溶融樹脂の流動状態を解析するためのモデルを示す正面
図および側面図、 第９図（ａ）および（ｂ）は上記モデルの内部での溶融
樹脂の温度分布を50％充填時および100％充填時につい
てそれぞれ示す説明図、 第10図（ａ）〜（ｃ）は上記モデルにおける製品の外観
不良の発生状態をそれぞれ示す説明図である。 ３……キャビティ、４……ランナ 4a……横棒部、4b……縦棒部 ６……スプル、12……ゲート 12a……開口部、ｗ……幅

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】薄くて大きいキャビティ（３）に沿って延
   在するランナ（４）を具えるとともに、それらのキャビ
   ティとランナとの間をそのランナに沿って連通させるフ
   ィルム状のゲート（12）を具え、前記ランナの、その延
   在方向の中央部内に溶融樹脂が供給される、熱可塑性樹
   脂の射出成形用金型装置において、 前記フィルム状のゲートの、前記キャビティへの開口部
   （12a）の幅（Ｗ）を、そのフィルム状のゲートの、前
   記ランナの延在方向の中央部と両端部との間の中間部
   で、それら中央部および両端部におけるよりも広くする
   ことを特徴とする、射出成形装置。