JP3934775B2 - 射出成形方法および射出成形用金型 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は射出成形方法および射出成形用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、樹脂成形品の成形方法として、射出成形方法が用いられている。この射出成形方法は、固定側金型と可動側金型との間に空間、いわゆるキャビティを形成し、このキャビティ内に溶融状態の熱可塑性樹脂材料を、キャビティの一部に設けたゲートから射出して充填し、該熱可塑性樹脂材料をキャビティに対応した所定の形状に固化させて樹脂成形品を成形し、その樹脂成形品を取り出す方法であることは良く知られている。
また、射出成形方法に用いられる射出成形用金型には、射出成形装置からキャビティ内に溶融状態の樹脂材料を導く通路（以下、「ランナ」と呼ぶ）の一部を加熱する手段を有するものと有していないものとがあり、前者の加熱手段を有する金型を用いる方法はホットランナ方式と呼ばれ、後者の加熱手段を有しない金型を用いる方法はコールドランナ方式と呼ばれることも良く知られている。
ところで、コールドランナ方式による射出成形においては、成形直後には、キャビティ内に形成された樹脂成形品と、ランナ内で固化した樹脂とが連結した状態で存在している。そのため、ゲート部において、樹脂成形品とランナ内の固化樹脂とを切断する必要があり、何らかの機械的切除手段が設けられているのが通例である。
一方、ホットランナ方式の射出成形においては、その金型構造によってランナ内の樹脂は、溶融状態を保っているため、上記の切断工程は、一般的には不要である。しかし、例えば、一部に開口部を有する成形品を成形する場合には、ウエルドライン（キャビティ内で、複数の異なる方向に流動する溶融樹脂が合流して形成されるラインを言う。外観上および機械的強度の点で、極力その発生を防止することが望ましい）を発生させないように成形するために、前記ゲートを、予め開口部を形成する個所に対応して設けた金型を用いて成形し、その後、該当部分を切除して開口部とすることが望ましい。このような場合には、ホットランナ方式といえども、コールドランナ方式と同様に、機械的切除手段を設けることが必要となる。
【０００３】
そこで、コールドランナ方式およびホットランナ方式を問わず、射出成形方法においては、上記の切断を行なう各種の方法または金型が提案されている。例えば、特開昭５５−１５８３４号公報には、溶融樹脂をスプルーブッシュを介してキャビティ内に充填してから、ゲート部近傍の樹脂の固化部分を切断するためのカットピンを前進させることに応じて、スプルーブッシュを後退させて、ゲート部を剪断して、サブランナと樹脂成形品とを分離する、リング状の成形品の成形方法が提案されている。また、特開平６−２７８１７７号公報には、ゲート部近傍の樹脂の固化部分を切断するためのカットブッシュを前進させることとして、そのカットブッシュの前進と同期させて、カットブッシュが前進した分の樹脂量を機械的に吸収するように、キャビティから後退する第２のブッシュを設ける方法が提案されている。さらに、特開平２−６７１１５号公報には、固定側金型を固定側基盤から離間させるのに連動させて、スプルブッシュの作動を行うとともに、可動側金型に配置したポンチカッターを突出し作動させて、多数個のディスクゲートを切り離す金型が提案されている。
【０００４】
また、特開昭５８−１５８２３１号公報には、キャビティ内のゲート部において、固定側金型の内面に対向して可動側金型に配設されたゲート切断刃を駆動してその先端を固定側金型に当接させて、キャビティ内に形成されたディスクゲートを成形品と分離する方法が提案されている。
【０００５】
さらに、特開平８−２９４９４４号公報には、ホットランナ内に射出される溶融樹脂の流れをゲートにおいて閉鎖する第１位置と、ゲートを開放して該溶融樹脂をキャビティ内に導入するとともに、ディスクゲート部に相当する軸中心開口部に位置する第２位置との間を、成形品の開口に対応した外形を有する特殊形状のコアーピンを往復動させることにより、中心部に開口を有する樹脂成形品を得る方法が提案されている。また、特開平７−２７６４３７号公報には、固定側金型内に配設されたホットランナ内に摺動自在に設けられ、ホットゲートを兼ねる固定側ピンと、該固定側ピンに対応して可動側に摺動自在に設けられ、固定側ピンの先端部と接離自在に嵌合当接するように形成された先端部を有する可動側ピンとを有し、固定側ピンと可動側ピンの先端部が、成形品の開口部に対応してキャビティにおいて相互に嵌合当接するようにし、軸中心に開口を有する樹脂成形品を得る方法が提案されている。
【０００６】
さらにまた、特開平１−９９８２１号公報には、キャビティ内に充填された樹脂材料が実質的に固化した後、ゲート部の樹脂が完全に固化する前に、可動側金型から固定側金型に向かって駆動される、スリーブ状のカッターによって、ゲート部を切断する方法が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開昭５５−１５８３４号公報、特開平６−２７８１７７号公報または特開平２−６７１１５号公報に記載の方法または金型は、上記目的を達成するために、いわば金型を複雑な構造のものにして対応しようとする考え方に基づくものであり、コスト上昇の原因となり、また、機構の信頼性に欠ける可能性が高い。また、これを複数個取りの金型に適用すると、さらに複雑な構造のものが必要となり、コスト上昇および機構の信頼性の低下も著しくなることは容易に推測できる。
また、特開昭５８−１５８２３１号公報に記載の方法は、用いる金型の構造は簡単であるが、ゲート部の切断に際して、ゲート切断刃が、金型に接触して固化した樹脂材料の皮膜層を安定的に切断することが困難である問題があり、また、ゲート切断刃が強く当接する固定側金型に傷が付く可能性がある。
特開平８−２９４９４４号公報または特開平７−２７６４３７号公報に記載の方法は、いずれも、特殊な形状または構造のピンを有する専用のバルブゲートシステムが必要なため、用いる金型が高価なものとなる。また、ゲート部が固化する前に、開口部を打ち抜くため、打抜き部にバリが出やすい等の問題がある。
さらにまた、特開平１−９９８２１号公報に記載の方法は、単純な構造の金型を用いる方法ではあるが、ディスクゲート部に、スリーブ状のカッターの駆動分の容積を吸収するに十分な樹脂量がある場合には有効であるが、ディスクゲート部が比較的小容積の場合には、カッターの駆動が困難となり、適用が困難である。
【０００８】
そこで本発明の目的は、簡単な構造の金型で、バリ、白化を生じず、ゲート傷痕が無い成形品を得ることができ、さらに、複数個取りにも十分に対応することができる射出成形方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、前記射出成形方法に有用な射出成形用金型を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、固定側金型と可動側金型とによって画成されるキャビティ内に、前記固定側金型内に配設されたランナを通り、前記固定側金型の側の前記ランナの先端に設けられたゲートから射出される溶融状態の樹脂材料を、前記固定側金型を前記ゲート側に凹状に刻成して形成された樹脂溜り部から導入して成形する射出成形方法であって、前記樹脂溜り部を挟んで前記ゲートと対向する前記可動側金型側に配設され、前記樹脂溜り部に摺接しながら嵌挿するように移動可能に設けられたカットパンチが、前記ゲートから前記樹脂溜り部を介して前記キャビティ内に前記溶融状態の樹脂材料が充填されているときは、前記溶融状態の樹脂材料が前記樹脂溜り部を通じて前記キャビティ内に導入されるように、前記カットパンチの前記樹脂溜り部への移動方向の先端部が、前記樹脂溜り部と前記キャビティとの間に、前記樹脂溜り部と前記キャビティとの連絡部を開口する位置にあり、前記溶融状態の樹脂材料が前記キャビティおよび前記樹脂溜り部の内部に充填された後、前記樹脂溜り部と前記キャビティとの前記連絡部における前記樹脂材料が半固化状態、かつ未だ溶融状態にある樹脂材料が前記樹脂溜り部の内部に存在しているときに、前記カットパンチが、前記ゲートに向けて前記樹脂溜り部に嵌挿するように移動して、前記樹脂溜り部内に存在している前記未だ溶融状態にある樹脂材料を前記ゲート内に強制的に押し戻しながら、前記連絡部を閉塞するとともに、前記連絡部における前記半固化状態の樹脂材料を切断することにより、前記キャビティ内に形成された樹脂成形品を前記樹脂溜り部内に形成された樹脂固化物と切り離すことを特徴とする射出成形方法を提供するものである。
ここで、複数対の前記キャビティ、前記樹脂溜り部および前記カットパンチによって、複数の前記樹脂成形品を成形するのが好ましい。
また、前記ランナが、ホットランナであるのが好ましく、また、前記ホットランナが、その先端にバルブゲート構造を有し、前記カットパンチが移動した後に、バルブゲートを閉じて、前記ゲートを閉塞するのが好ましい。
また、開口を有する前記樹脂成形品を成形する方法であって、該樹脂成形品の前記開口に対応して形成された、前記樹脂溜り部および該樹脂溜り部に嵌挿される前記カットパンチによって、前記樹脂溜り部に対応した形状の前記開口を有する前記樹脂成形品を成形するのが好ましい。
【００１１】
また、本発明は、前記射出成形方法に用いられる金型として、固定側金型内に配設されたランナを通り、前記固定側金型の側の前記ランナの先端に設けられたゲートから射出される溶融状態の樹脂材料が、前記固定側金型を前記ゲート側に凹状に刻成して形成された樹脂溜り部から導入されて充填されるキャビティを、前記固定側金型と可動側金型とによって画成する射出成形用金型であって、前記ゲートと、前記キャビティとは、前記固定側金型に凹状に形成された前記樹脂溜り部を介して接続され、前記樹脂溜り部を挟んで前記ゲートと対向する前記可動側金型側には、前記樹脂溜り部に摺接しながら嵌挿するように移動可能なカットパンチが配設され、前記樹脂溜り部の断面形状が、前記カットパンチの移動方向の深さが前記ゲートに向けて徐々に深くなる断面形状、および前記樹脂溜り部の両端の最外周部の部分が深くなる断面形状の少なくとも一方であり、前記カットパンチは、前記キャビティ内に前記溶融状態の樹脂材料が充填されているときは、前記ゲートから射出された前記溶融状態の樹脂材料が前記樹脂溜り部を通じて前記キャビティ内に導入されるように、前記カットパンチの、前記樹脂溜り部への移動方向の先端部は、前記樹脂溜り部と前記キャビティとの間に、前記樹脂溜り部と前記キャビティとの連絡部を開口する位置にあり、前記溶融樹脂が前記キャビティおよび前記樹脂溜り部の内部に充填された後、未だ溶融状態にある樹脂材料が前記樹脂溜り部の内部に存在しているときに、前記カットパンチが、前記ゲートに向けて前記樹脂溜り部に嵌挿するように移動して、前記樹脂溜り部内に存在している前記未だ溶融状態にある樹脂材料を前記ゲート内に強制的に押し戻しながら、前記連絡部を閉塞するとともに、前記連絡部における前記樹脂材料を切断することにより、前記キャビティ内に形成された樹脂成形品を前記樹脂溜り部内に形成された樹脂固化物と切り離すようにしてなることを特徴とする射出成形用金型を提供するものである。
ここで、前記キャビティ、前記樹脂溜り部および前記カットパンチを複数対有するのが好ましい。
また、前記ランナが、ホットランナであるのが好ましく、また、前記ホットランナが、バルブゲート構造を有するものであるのが好ましい。
また、開口を有する前記樹脂成形品を成形する射出成形用金型であって、該樹脂成形品の前記開口に対応して形成された、前記樹脂溜り部および該樹脂溜り部に嵌挿される前記カットパンチを有するのが好ましい。
また、前記カットパンチの先端部には、前記固定側金型と前記可動側金型との型開き時に、前記樹脂溜り部に形成された前記樹脂固化物が、前記固定側金型の側の前記樹脂溜り部内に残らないように、前記樹脂固化物を前記可動側金型の側の前記カットパンチ側に係止させるための、アンダーカット部が穿設されているのが好ましい。
また、前記カットパンチには、前記カットパンチの移動方向への投影面積を小さくするように構成された、前記樹脂溜り部に形成される前記樹脂固化物を突き出すための突出しピンが、前記カットパンチとは独立に摺動自在に嵌挿されているのが好ましい。
【００１２】
以下、本発明の射出成形方法（以下、「本発明の方法」という）および射出成形用金型について詳細に説明する。
【００１３】
本発明の方法において、射出成形機によって射出された溶融状態の樹脂材料は、固定側金型内に配設されたランナを通って固定側金型に設けられたゲートから、固定側金型と可動側金型によって画成されたキャビティに充填される。このとき、ゲートから導入された溶融状態の樹脂材料は、前記固定側金型を前記ゲート側に形成された樹脂溜り部内を流動してキャビティ内に充填される。この溶融状態の樹脂材料を、樹脂溜り部を通ってキャビティ内に導入する際に、樹脂溜り部とキャビティの間に溶融状態の樹脂材料が通過できる連絡部を形成するように、前記樹脂溜り部を挟んで前記ゲートと対向する可動側金型の側に配設され、前記樹脂溜り部に摺接しながら嵌挿するように移動可能に設けられたカットパンチはその先端部が可動側金型の側に配置されている。例えば、後記の図２に示すとおり、カットパンチ１５が未だ作動せず、溶融状態の樹脂材料が樹脂溜り部１２を通りキャビティ１０内に充填される際には、樹脂溜り部１２からキャビティ１０へ樹脂が通過する連絡部１１が開成される位置に、カットパンチ１５の先端部２３が可動側金型の側に保持される。次に、例えば、後記の図４に示すように、溶融状態の樹脂材料がキャビティおよび樹脂溜り部の内部に充填された後、樹脂材料は、冷却されている金型と接する部分から固化していく。このとき、未だ溶融状態にある樹脂材料が樹脂溜り部の内部に存在しているときに、前記カットパンチを作動させ、前記ゲートに向けて樹脂溜り部に嵌挿するように移動して、例えば、図５に示すとおり、樹脂溜り部内に存在している未だ溶融状態にある樹脂材料を前記ゲート内に強制的に押し戻しながら、前記連絡部を閉塞するとともに、前記連絡部における樹脂材料を切断することにより、キャビティ内に形成された樹脂成形品が、樹脂溜り部内に形成された樹脂固化物と切り離される。
【００１４】
この本発明の方法で用いられる射出成形用金型において、樹脂溜り部における前記カットパンチの移動方向の深さ、すなわち、カットパンチが未だ作動せず、可動側金型の側に保持されているときのカットパンチの先端部と樹脂溜り部を構成する固定側金型のゲート側の面との距離、例えば、図２に示す距離Ｌ1 と、カットパンチの移動方向における連絡部の開口距離、例えば、図２に示す距離Ｌ2 とは、Ｌ1 ＞Ｌ2 となるように構成される。このように構成することで、樹脂溜り部における樹脂材料の固化速度が、連絡部における樹脂材料が完全に固化速度よりも遅れ、連絡部における樹脂材料がほぼ固化あるいは半固化し、樹脂溜り部の内部に未だ溶融状態の樹脂材料が存在しているときに、カットパンチを作動させて固定側金型に向けて移動させると、未だ溶融状態の樹脂材料が、ゲートを通してランナ側に強制的に押し戻され、このため、カットパンチの移動ストロークが確保される。したがって、樹脂溜り部の厚さが、前記連絡部の開口距離に比して大きいほど、樹脂溜り部における樹脂の固化時間と連絡部における樹脂の固化時間に大きな差ができ、カットパンチの作動を安定的に行うことができるタイミングを広範囲とするためには有利である。一方、この樹脂溜り部は、毎回の成形終了毎に廃却する部分であるので、必要以上に厚くすることは経済的に好ましくない。そこで、成形工程を安定的、経済的に行なうことができ、かつ樹脂成形品の前記連絡部に対応する部分にバリまたは白化が生じない範囲として、樹脂溜り部におけるカットパンチの移動方向の深さは、連絡部の開口距離の１．５倍〜１０倍であるのが好ましく、さらに、２倍〜６倍の範囲が好ましい。
【００１５】
また、本発明の方法で用いられる射出成形用金型において、樹脂溜り部の断面形状は、図１４（ａ）に示すように、樹脂溜り部１２におけるカットパンチ１５の移動方向の深さが、ゲート１４に向けて徐々に深くなる断面形状がカットパンチの作動領域を広げる上で有効である。さらに、図１４（ｂ）に示すように、樹脂溜り部１２の両端の最外周部１２ａの部分が深くなる断面形状も、カットパンチの作動ストロークを確保する上で有効である。また、図１４（ｃ）に示すように、樹脂溜り部１２におけるカットパンチ１５の移動方向の深さが、ゲート１４に向けて徐々に深くなるようにするとともに、樹脂溜り部１２の両端の最外周部１２ａの部分が深くなる断面形状としてもよく、カットパンチの作動ストロークを確保する上で有効である。
さらに、樹脂溜り部の樹脂固化物を突き出すための突出しピンの軸径を大きくして、移動するカットパンチの先端部のカットパンチの移動方向への投影面積を小さくするように構成し、かつカットパンチの作動と突出しピンの作動とを独立させて行い、カットパンチが作動する際に、突出しピンが作動しないようにすると、カットパンチの作動領域およびストロークを確保する上で有効である。
【００１６】
本発明の方法においては、キャビティへの溶融状態の樹脂材料の充填が完了した後、樹脂溜り部とキャビティとの連絡部における樹脂材料が半固化状態、かつ樹脂溜り部内に未だ溶融状態の樹脂材料が残存しているときに、カットパンチが作動され、固定側金型のゲートに向けて移動し、連絡部が閉塞される。このカットパンチの作動タイミングは、成形キャビティの形状、すなわち、樹脂成形品の形状、樹脂材料の硬化速度、樹脂溜り部の形状等に応じて適宜選択される。一般に、連絡部における樹脂材料が未だ溶融状態にある時にカットパンチを作動させる、すなわち、作動タイミングが速いと、金型の製作および構造上、若干のスキマを有する構造を採用している樹脂溜り部の側面とカットパンチの側面との間に設けられる作動クリアランス部に樹脂材料が潜り込み、その結果、得られる樹脂成形品の切り口にバリが生じるおそれがある。
また、もし、このバリが発生する問題を解決するために、上記スキマ量を少なくすると、樹脂溜り部の側面とカットパンチとが突き当たってカジリ等が生じたり、甚だしい場合には、固定側金型の連絡部の部位が欠損する等の作動上の問題を生じるおそれがある。さらに、連絡部における樹脂材料が完全に固化した後にカットパンチを作動させる、すなわち、作動タイミングが遅いと、得られる樹脂成形品の切り口に細かいクラックが現れ、外観的には白化が生じる。したがって、本発明の方法において、カットパンチの作動タイミングは、得られる樹脂成形品において、切り口にバリが立つ場合よりも遅く、白化する場合よりも速いタイミングを、実験等によって確認しながら決定することが肝要である。
【００１７】
本発明の方法において、カットパンチの作動によって、樹脂溜り部内の未だ溶融状態の樹脂材料がランナ側に押し戻される際に、溶融状態の樹脂材料が通過するゲートは、開口径が大きいほど、溶融状態の樹脂材料がランナ内に容易に逆流させることができ、確実なカットパンチの作動が得られる点で、有利である。一方、コールドランナ構造の射出成形用金型を使用する場合は、ゲートの開口径が大きくなると、樹脂溜り部に形成された樹脂固化物とランナの切り離しが困難になるおそれがある。そのため、コールドランナ方式の射出成形用金型を用いる場合には、予め、一般的なピンゲート径で金型を製作し、カットパンチの作動状況を、得られる成形品のバリまたは白化の発生を確認しながら調べ、必要に応じて拡径して、適切な開口径に設定するのが好ましい。また、ホットランナ構造の射出成形用金型のゲートの開口径についても同様である。さらに、バルブゲートを有するホットランナ方式の射出成形用金型を使用する場合には、ゲートをニードルピンにより機械的に閉塞するため、ゲートにおいて、樹脂溜り部の樹脂固化物とランナとの間の切れの問題を考慮する必要がなく、ゲートの開口径は、可能な限り、大きくすることが望ましい。例えば、ゲートの開口径は、１．０〜２．５ｍｍの範囲が好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の方法および射出成形用金型について、本発明の好適実施例１および２を示す図１〜１３に基づいて詳細に説明する。図１〜７は、本発明の金型の好適実施例であるコールドランナ方式の金型によって、屈曲板状の樹脂成形品の製造を行う第１実施例を示すものである。また、図８〜１３は、ホットランナ方式の金型によって、薄肉円環状部品を製造する第２実施例を示すものである。
【００１９】
図１に要部破断図を示す第１実施例で用いたコールドランナ方式の射出成形用金型１は、固定側金型２と、可動側金型３とから構成されるものである。固定側金型２は、固定側取付板２ａと、固定側取付板２ａに固定側背板２ｂを介して取付けられた固定側型板２ｃとから構成される。固定側取付板２ａには、射出成形機の射出ノズル４から射出される溶融状態の樹脂材料を金型内に導入する導入孔５が穿設されたスプルーブッシュ６が配設されている。スプルーブッシュ６の導入孔５は、固定側背板２ｂおよび固定側型板２ｃに内設され、溶融状態の樹脂材料が流通するランナ７に連通されている。
【００２０】
可動側金型３は、可動側取付板３ａと、該可動側取付板３ａにスペーサーブロック３ｂを介して取付けられている可動側型板３ｃとを有するものである。
この射出成形用金型１における固定側金型２と可動側金型３の型合わせ時に、前記固定側金型２の固定側型板２ｃに形成された段差を有する成形面８と、該成形面８に応じて、可動側金型３の可動側型板３ｃに形成された段差を有する成形面９とによって、図３の平面図に示すとおり、樹脂成形品を形成するためのキャビティ１０と連絡部１１を介して連通される樹脂溜り部１２が、固定側金型の固定側型板２ｃを凹状に刻成して形成されている。図３において、１４は溶融状態の樹脂材料をキャビティ内に導入するためのゲートである。
また、この樹脂溜り部１２は、図２に示すとおり、固定側金型の固定側型板２ｃの成形面８の樹脂溜り面１３に穿設されたゲート１４を通して、射出成形機のノズル４から溶融状態の樹脂材料を導入するランナ７と接続される。
【００２１】
また、樹脂溜り部１２を挟んでゲート１４と対向する可動側金型３の可動側型板３ｃの側には、キャビティ内に溶融状態の樹脂材料が充填されているときは、溶融状態の樹脂材料が樹脂溜り部１２を通じてキャビティ内に導入されるように、その先端部２３が、樹脂溜り部とキャビティとの間に、樹脂溜り部１２とキャビティ１０との間の連絡部を開口する位置にあり、キャビティ内に溶融状態の樹脂材料が充填された後、樹脂溜り部１２内に未だ溶融状態の樹脂材料が存在しているときに、樹脂溜り部１２とキャビティ１０とを連絡部１１において切り離すために、可動側金型３の側から固定側金型２に向けて移動されるカットパンチ１５が配設されている。カットパンチ１５は、カットパンチ突出しプレート１６ａおよび１６ｂとともに、カットパンチ駆動油圧シリンダ１７に固着されるとともに、スプリング１８によって駆動方向とは反対方向に付勢されている。
また、カットパンチ１５には、樹脂溜り部に形成される樹脂固化物を突き出すための樹脂溜り突出しピン１９が、カットパンチ１５とは独立に摺動自在に嵌挿されている。さらに、可動側型板３ｃには、キャビティ１０に形成される樹脂成形品を突き出すための成形品突出しピン２０ａおよび２０ｂが、摺動自在に嵌挿されている。樹脂溜り突出しピン１９、ならびに成形品突出しピン２０ａおよび２０ｂは、カットパンチ突出しプレート１６ａおよび１６ｂを貫通して、スプリング２１によって、突出しピンの駆動方向とは反対方向に付勢された突出しプレート２２ａおよび２２ｂに取付けられる。これらの樹脂溜り突出しピン１９、ならびに成形品突出しピン２０ａおよび２０ｂは、成形機の突出しロッド（図示しない）によって突出しロッド受け２２ｃが押され、該突出しロッド受け２２ｃに一体に取付けられた突出しプレート２２ｂが押されて、前進（図１中の上昇方向に）駆動される。
【００２２】
図１および図２に示すとおり、カットパンチ１５の先端部２３には、型開き時に、樹脂溜り部１２に形成された樹脂固化物が固定側金型の側に残らないよう、該樹脂固化物をカットパンチ側に係止させるためにアンダーカット部２５ａおよび２５ｂが穿設されている。
【００２３】
また、射出成形用金型１において、樹脂溜り部１２とキャビティの間に設けられる連絡部１１は、図２に示すとおり、カットパンチ１５の移動方向における樹脂溜り部の深さが、カットパンチの移動方向における連絡部の開口距離よりも大となるように形成される。すなわち、樹脂溜り部１２の側面２６における固定側型板２ｃの成形面８ａとカットパンチ１５の先端部２３との距離Ｌ1 は、連絡部１１のカットパンチの移動方向に沿った開口距離、すなわち、固定側型板２ｃの成形面８ｂと、カットパンチ１５の先端部２３との距離Ｌ2 よりも大である（Ｌ1 ＞Ｌ2 ）ように形成される。このように構成することにより、カットパンチ１５が矢印Ａの方向に駆動されると、カットパンチ１５の側面１５ａによって、連絡部１１が閉塞されるとともに、キャビティ１０に形成される樹脂成形品と、樹脂溜り部１２に形成される樹脂固化物とが、連絡部１１において切り離される。
【００２４】
この図１に示すコールドランナ構造を有する射出成形用金型１を用いる射出成形方法においては、まず、可動側金型３を駆動して、固定側金型２と可動側金型３とを型閉めして、キャビティ１０と該キャビティ１０に連通する樹脂溜り部１２とが形成される。次に、固定側取付板２ａに配設されたスプルーブッシュ６に穿設された導入孔５に当接された、射出成形機の射出ノズル４から溶融状態の樹脂材料が射出される。射出された溶融状態の樹脂材料は、ランナ７を流通してゲート１４から樹脂溜り部１２に導入され、さらに連絡部１１を通ってキャビティ１０に充填される。このとき、カットパンチ１５は作動せず、可動側金型３の側に保持されている。
【００２５】
樹脂溜り部１２、連絡部１１およびキャビティ１０に充填された樹脂材料は、固定側金型２および可動側金型３内に適宜配設された冷却手段、例えば、冷却水流通路に流通する冷却水によって冷却され、固化される。樹脂の充填が完了した後、充填された樹脂材料は、図４に示すとおり、固定側型板２ｃの成形面８および可動側型板３ｃの成形面９に接する外側部分から冷却して固化し、まず、成形面８および成形面９とが近接している連絡部１１における樹脂材料は、固化または半固化の状態となる。一方、連絡部１１よりも厚い、すなわち、固定側型板２ｃの成形面８および可動側型板３ｃの成形面９との間の距離が大きい樹脂溜り部１２においては、成形面８または９と接する樹脂材料の外側は固化または半固化の状態となるが、内部には、未だ溶融状態の樹脂材料２７が存在している状態となる。
【００２６】
このとき、スプリング１８の付勢力に抗して、カットパンチ駆動油圧シリンダ１７によって、カットパンチ突出しプレート１６ａおよび１６ｂに取りつけられたカットパンチ１５が作動し、可動側金型３の側から固定側金型２に向けて移動する。移動されたカットパンチ１５の押圧力によって、樹脂溜り部内の未だ溶融状態の樹脂材料２７が、ゲート１４からランナ７内に押し戻され、樹脂溜り部内の樹脂体積が減少し、カットパンチ１５の移動のための容積が確保されることにより、図５に示すとおり、カットパンチ１５が固定側型板２ｃに向けて前進し、カットパンチ１５の側面１５ａによって、連絡部１１が閉塞されるとともに、キャビティ１０における樹脂成形品２８と、樹脂溜り部１２に形成される樹脂固化物２９とが、連絡部１１において切り離される。このとき、カットパンチ１５は、図１に示す、カットパンチ突出しプレート１６ａと１６ｂとの間に足部３０を係止されて取付けられ、カットパンチ突出しプレート１６ａの外面３１と可動側型板３ｃの背面３２との間隔によって、カットパンチ１５の移動距離が規制される。カットパンチ１５内に、カットパンチ１５とは独立に摺動自在に嵌挿されている樹脂溜り突出しピン１９は、カットパンチ１５の移動とともに移動せず、その頂面２４は、凹部３３を形成する。
【００２７】
キャビティ１０および樹脂溜り部１２の樹脂材料が冷却して固化し、キャビティ１０には樹脂成形品２８が形成され、樹脂溜り部１２には、凹部３３、ならびにアンダーカット部２５ａおよび２５ｂにおける樹脂材料の固化分を含む樹脂固化物２９が形成される。この後、図６に示すとおり、可動側金型３を駆動して、射出成形用金型１を開く。このとき、樹脂溜り部に形成された樹脂固化物２９は、樹脂成形品と分離されていて、カットパンチ１５の先端部側に係止されている。また、アンダーカット部２５ａおよび２５ｂに形成された固化分は、樹脂固化物２９をカットパンチ１５の先端部に係止しておく係止部の作用をなす部分である。
【００２８】
次に、図７に示すとおり、成形機の突出しロッド（図示しない）によって、突出しプレート２２ａおよび２２ｂに取付けられた、樹脂溜り突出しピン１９、ならびに成形品突出しピン２０ａおよび２０ｂが、スプリング２１の付勢力に抗して駆動され、樹脂成形品２８および樹脂固化物２９が、それぞれ独立に突き出され、切り離された状態で得られる。
【００２９】
また、図８〜１３は、バルブゲートシステムによるホットランナ方式の４個取り金型によって、薄肉円環状部品を製造する第２実施例を示すものである。なお、図８は、４個取りの射出成形用金型の片側半分のみを示し、紙面より裏側にある片側半分を省略して示す。以下、図８に示す２つの片側半分に基づいて説明し、紙面より裏側にある片側半分についての同様の説明は省略する。
【００３０】
図８に要部破断図を示す第２実施例で用いたホットランナ方式の射出成形用金型４１は、固定側金型４２と、可動側金型４３とから構成されるものである。固定側金型４２は、固定側取付板４２ａと、固定側取付板４２ａにスペーサブロック４２ｂを介して取付けられた固定側型板４２ｃとを有する。固定側取付板４２ａには、射出成形機の射出ノズル４４から射出される溶融状態の樹脂材料を金型内に導入する導入孔４５が穿設されたスプルーブッシュ４６が配設されている。スプルーブッシュ４６の導入孔４５は、固定側取付板４２ａと固定側型板４２ｃとの間に配設されたマニフォルドブロック４７内に内設されたランナ４８と接続され、固定側型板４２ｃ内に配設されたホットランナノズル４９ａおよび４９ｂのホットランナ５０ａおよび５０ｂと連通されている。ホットランナノズル４９ａおよび４９ｂのホットランナ５０ａおよび５０ｂには、固定側取付板４２ａに配設されたニードルピン駆動シリンダ５１ａおよび５１ｂによって駆動され、ゲート５２ａおよび５２ｂから、後述の樹脂溜り部５８ａおよび５８ｂ、ならびにキャビティ５６ａおよび５６ｂへの溶融状態の樹脂材料の導入を制御するニードルピン５３ａおよび５３ｂが、それぞれ内挿されている。
【００３１】
可動側金型４３は、可動側取付板４３ａと、該可動側取付板４３ａにスペーサーブロック４３ｂを介して取付けられている可動側背板４３ｃおよび４３ｄに固着されている可動側型板４３ｅを有するものである。
この射出成形用金型４１における固定側金型４２と可動側金型４３の型閉じ時に、図８または図９に示すとおり、前記固定側金型４２の固定側型板４２ｃに形成された段差を有する成形面５４ａおよび５４ｂと、該成形面５４ａおよび５４ｂに応じて、可動側金型４３の可動側型板４３ｅに形成された段差を有する成形面５５ａおよび５５ｂとによって、樹脂成形品を形成するための円環状のキャビティ５６ａおよび５６ｂと、連絡部５７ａまたは５７ｂを介して連通する樹脂溜り部５８ａおよび５８ｂとが形成される。また、樹脂溜り部５８ａおよび５８ｂの固定側型板４２ｃの側の成形面５４ａおよび５４ｂの樹脂溜り面５９ａおよび５９ｂのそれぞれには、ゲート５２ａおよび５２ｂが穿設されている。
樹脂溜り部５８ａおよび５８ｂは、固定側金型４２の固定側型板４２ｃの成形面５４ａおよび５４ｂの樹脂溜り面５９ａおよび５９ｂに穿設されたゲート５２ａおよび５２ｂを通して、溶融状態の樹脂材料を導入するホットランナ５０ａおよび５０ｂと接続される。
【００３２】
また、樹脂溜り部５８ａおよび５８ｂを挟んでゲート５２ａおよび５２ｂと対向する可動側金型４３の可動側型板４３ｅの側には、キャビティ内に溶融状態の樹脂材料が充填されているときには、溶融状態の樹脂材料が樹脂溜り部５８ａおよび５８ｂを通じて、その先端部６７ａおよび６７ｂが、樹脂溜り部とキャビティとの間に、樹脂溜り部５８ａおよび５８ｂとキャビティ５６ａおよび５６ｂとの間の連絡部を開口する位置にあり、キャビティ内に溶融状態の樹脂が充填された後、樹脂溜り部５８ａおよび５８ｂ内に未だ溶融状態の樹脂材料が存在しているときに、樹脂溜り部５８ａおよび５８ｂとキャビティ５６ａおよび５６ｂとを連絡部５７ａおよび５７ｂにおいて切り離すために、可動側金型４３の側から固定側金型４２に向けて移動されるカットパンチ６０ａおよび６０ｂがそれぞれ配設されている。カットパンチ６０ａおよび６０ｂは、可動側背板４３ｃおよび４３ｄとともに、可動側背板４３ｄに配設されたカットパンチ駆動油圧シリンダ６１ａまたは６１ｂに連結されるとともに、スプリング６２ａまたは６２ｂによって駆動方向とは反対方向に付勢されている。
また、カットパンチ６０ａおよび６０ｂには、樹脂溜り部５８ａおよび５８ｂに形成される樹脂固化物を突き出すための樹脂溜り突出しピン６３ａおよび６３ｂが、カットパンチ６０ａまたは６０ｂとは独立に摺動自在に嵌挿されている。
さらに、可動側型板４３ｅには、キャビティ５６ａおよび５６ｂに形成される樹脂成形品を突き出すための成形品突出しスリーブ６４ａおよび６４ｂが、摺動自在に嵌挿されている。
樹脂溜り突出しピン６３ａおよび６３ｂ、成形品突出しスリーブ６４ａおよび６４ｂは、可動側背板４３ｃおよび４３ｄを貫通して、スプリング６５によって、これらの突出しピンおよび突出しスリーブの移動方向とは反対方向に付勢された突出しプレート６６ａおよび６６ｂに取りつけられる。
これらの樹脂溜り突出しピン６３ａおよび６３ｂ、ならびに成形品突出しスリーブ６４ａおよび６４ｂは、成形機の突出しロッド（図示しない）によって突出しロッド受け６６ｃが押され、該突出しロッド受け６６ｃに一体に取付けられた突出しプレート６６ａおよび６６ｂが押されて、前進（図８中の上昇方向に）駆動される。
【００３３】
図８および９に示すとおり、カットパンチ６０ａおよび６０ｂの先端部６７ａおよび６７ｂには、型開き時に、樹脂溜り部５８ａおよび５８ｂに形成される樹脂固化物が固定側金型の側に残らないように、該樹脂固化物をカットパンチ側に係止させるために、アンダーカット部６９ａおよび６９ｂが穿設されている。
【００３４】
また、射出成形用金型４１において、樹脂溜り部５８ａとキャビティ５６ａの間に設けられる連絡部５７ａ、ならびに樹脂溜り部５８ｂとキャビティ５６ｂの間に設けられる連絡部５７ｂは、カットパンチ６０ａおよび６０ｂの移動方向において、樹脂溜り部の深さが、連絡部の開口距離よりも大となるように形成される。すなわち、カットパンチ６０ａおよび６０ｂが作動されず、可動側型板４３ｅの側に保持されている状態で、樹脂溜り部５８ａの側面１０１における固定側型板４２ｃの成形面５４ａとカットパンチ６０ａまたは６０ｂの先端部６７ａまたは６７ｂとの距離Ｌ3 は、連絡部５７ａまたは５７ｂのカットパンチの移動方向に沿った開口距離、すなわち、固定側型板４３ｅの成形面５４ａと、カットパンチ６０ａの先端部６７ａとの距離Ｌ4 よりも大である（Ｌ3 ＞Ｌ4 ）ように形成される。このように構成することにより、カットパンチ６０ａが作動され、矢印Ａの方向に移動されると、カットパンチ６０ａの側面１０２ａによって、連絡部５７ａが閉塞されるとともに、キャビティ５６ａに形成される樹脂成形品と、樹脂溜り部５８ａに形成される樹脂固化物とが、連絡部５７ａにおいて切り離される。また、樹脂溜り部５８ｂおよびキャビティ５６ｂにおいても同様である。
【００３５】
この図８に示すホットランナ構造を有する射出成形用金型４１を用いる射出成形方法においては、まず、可動側金型４３を駆動して、固定側金型４２と可動側金型４３とを型閉じして、キャビティ５６ａおよび５６ｂと該キャビティ５６ａおよび５６ｂに連絡部５７ａおよび５７ｂを介して連通する樹脂溜り部５８ａおよび５８ｂとが形成される。次に、固定側取付板４２ａに配設されたスプルーブッシュ４６に穿設された導入孔４５に射出成形機の射出ノズル４４が当接され、溶融状態の樹脂材料が射出される。射出された溶融状態の樹脂材料は、ランナ４８を流動してホットランナ５０ａおよび５０ｂ内に導入される。このとき、ニードルピン駆動シリンダ５１ａおよび５１ｂによってニードルピン５３ａおよび５３ｂが、図中上方向に駆動されてゲート５２ａおよび５２ｂが開口され、溶融状態の樹脂材料が、樹脂溜り部５８ａおよび５８ｂ、ならびに連絡部５７ａおよび５７ｂを通ってキャビティ５６ａおよび５６ｂに導入され、充填される。このとき、カットパンチ６０ａおよび６０ｂは作動せず、可動側金型４３の側に保持されている。
【００３６】
樹脂溜り部５８ａおよび５８ｂ、連絡部５７ａおよび５７ｂ、ならびにキャビティ５６ａおよび５６ｂに充填された樹脂材料は、固定側金型４２および可動側金型４３内に適宜配設された冷却手段、例えば、冷却水流通路に流通する冷却水によって冷却され、固化される。
【００３７】
次に、樹脂溜り部５８ａ、連絡部５７ａおよびキャビティ５６ａにおける作用を例にして説明する。樹脂溜り部５８ｂ、連絡部５７ｂおよびキャビティ５７ｂにおける作用も同様である。
溶融状態の樹脂材料の充填が完了した後、充填された樹脂材料は、図１０に示すとおり、固定側型板４２ｃの成形面５４ａと、可動側型板４３ｅの成形面５５ａに接する外側部分から冷却して固化し、まず、成形面５４ａと、成形面５５ａとが近接している連絡部５７ａにおける樹脂材料は、固化または半固化の状態となる。一方、連絡部５７ａよりも深い、すなわち、固定側型板４２ｃの成形面５４ａと可動側型板４３ｅの成形面５５ａとの間の距離が大きい樹脂溜り部５８ａにおいては、成形面５４ａまたは５５ａと接する樹脂材料の外側は固化または半固化の状態となるが、内部には、未だ溶融状態の樹脂材料１０３ａが存在している状態となる。
【００３８】
このとき、スプリング６２ａの付勢力に抗して、カットパンチ駆動油圧シリンダ６１ａによって、可動側背板４３ｃおよび４３ｄに取付けられたカットパンチ６０ａが、可動側金型４３の側から固定側金型４２に向けて移動される。駆動されたカットパンチ６０ａの押圧力によって、樹脂溜り部内の未だ溶融状態の樹脂材料１０３ａが、ゲート５２ａからホットランナ５０ａ内に押し戻され、樹脂溜り部内の樹脂体積が減少し、カットパンチ６０ａの移動のための容積が確保されることにより、図１１に示すとおり、カットパンチ６０ａが固定側型板４２ｃに向けて移動し、カットパンチ６０ａの側面１０２ａによって、連絡部５７ａが閉塞され、キャビティ５６ａにおける樹脂成形品１０５ａと、樹脂溜り部５８ａに形成される樹脂固化物１０６ａとが、連絡部５７ａにおいて切り離される。このとき、カットパンチ６０ａ内に、カットパンチ６０ａとは独立に摺動自在に嵌挿されている樹脂溜り突出しピン６３ａは、カットパンチ６０ａの駆動とともに駆動されず、その頂面６８ａは、凹部１０７ａを形成する。
【００３９】
次に、ニードルピン５３ａが駆動され、ゲート５２ａが閉塞され、キャビティ５６ａおよび樹脂溜り部５８ａの樹脂材料が冷却されて固化し、キャビティ５６ａには樹脂成形品１０５ａが形成され、樹脂溜り部５８ａには、凹部１０７ａ、ならびにアンダーカット部６９ａにおける樹脂材料の固化分を含む樹脂固化物１０６ａが形成された後、図１２に示すとおり、可動側金型４３を駆動して、射出成形用金型を開く。このとき、樹脂溜り部に形成された樹脂固化物１０６ａは、樹脂成形品１０５ａと分離され、カットパンチ６０ａの先端部側に係止めされている。また、アンダーカット部６９ａに形成された固化物は、樹脂固化物１０６ａをカットパンチ６０ａの先端部に係止しておく係止部の作用をなす部分である。
【００４０】
次に、図１３に示すとおり、成形機の突出しロッド（図示しない）によって、突出しプレート６６ａおよび６６ｂに取付けられた、樹脂溜り突出しピン６３ａ、ならびに成形品突出しスリーブ６４ａが、スプリング６２ａの付勢力に抗して駆動され、薄肉円環状の樹脂成形品１０５ａおよび円板状の樹脂固化物１０６ａが、それぞれ独立に突き出され、切り離された状態で得られる。
【００４１】
（実験例１）
図１に示す、コールドランナ方式の本発明の射出成形用金型を用いて、使用樹脂、金型温度、および樹脂溜り部内面とカットパンチ外周面との摺接部のクリアランスを変えて屈曲板状の樹脂成形品の製造実験を行った。
実験に用いた射出成形用金型の製品部、連絡部、および樹脂溜り部の射出時の厚さは下記のとおりであった。
製品部（キャビティ１０）の厚さ １．５ｍｍ
連絡部（１１）の厚さ ０．５ｍｍ
樹脂溜り部（１２）の射出時の厚さ １．０ｍｍ
【００４２】
実験において、カットパンチによる切れの品質および問題点を下記の基準で評価し、結果を表１にまとめた。
切れの品質の評価基準
○ カット部にクラックやバリがなく良好な品質
△ カット部に若干のクラックやバリが発生するが、外観上問題ない品質
× カット部にクラックやバリが発生し、製品として不良と判断される品質
問題点
Ｋ 摺接部にカジリが発生し。金型の耐久性上の問題あり
Ｂ 成形品のカット部にバリが発生
Ｈ 成形品のカット部に白化が発生、あるいはカットできない
【００４３】
【００４４】
表１に示す実験結果から、樹脂溜り部内面とカットパンチ外周面との摺接部のクリアランスは、狭い方が切れの品質は良いが、狭すぎると、カットパンチと樹脂溜り部とが接触し易くなり、金型の耐久性上好ましくない。特に、クリアランスが５μｍ以下の場合には、この問題を回避するためには、高精度な金型が必要となり、金型コストが上昇し、経済的に好ましくないことがわかる。したがって、経済効果を考慮すると、樹脂特性に応じて最適なクリアランスとすることが望ましい。表１に示す実験結果から、ＧＰＰＳおよびＰＣでは、１０〜２０μｍのクリアランスが好ましく、ＰＡでは５〜１０μｍのクリアランスが好ましいことがわかった。
【００４５】
また、上記と同じ金型を用いて、使用樹脂、金型温度、およびカットパンチの駆動タイミングを変えて屈曲板状の樹脂成形品の製造実験を行い、カットパンチによる切れの品質および問題点を前記の基準で評価し、結果を表２にまとめた。なお、駆動タイミングは、射出完了（保圧開始）後、カットパンチを駆動するまでの時間（秒）である。
【００４６】
【００４７】
表２に示す実験結果から、カットパンチの駆動タイミングは、樹脂特性により異なり、３種の樹脂に共通しているのは、カットパンチの駆動タイミングが早いと切り口にバリが発生し、遅いと白化が生じ、さらに遅いと切れなくなることがわかった。
【００４８】
（実験例２）
図８に示す、ホットランナ方式の本発明の射出成形用金型を用いて、樹脂としてＰＡを用い、７０℃の金型温度で、樹脂溜り部内面とカットパンチ外周面との摺接部のクリアランスを変えて、薄肉円環状部品を製造する実験を行い、切れの品質が良好となるカットパンチの駆動タイミングを求めた。結果を表３に示す。実験に用いた射出成形用金型の製品部、連絡部、および樹脂溜り部の射出時の厚さは下記のとおりであった。
製品部（キャビティ１０）の厚さ ０．１７ｍｍ
連絡部（１１）の厚さ ０．１７ｍｍ
樹脂溜り部（１２）の射出時の厚さ ０．５ｍｍ
【００４９】
【００５０】
表３に示す実験結果から、樹脂溜り部内面とカットパンチ外周面との摺接部のクリアランスは、狭い方が切れの品質が良好となる駆動タイミングの範囲が広く、クリアランスが広くなると、切れの品質が良好となる駆動タイミングの範囲が狭くなる。また、クリアランスが狭すぎると、前記実験例１と同様に、カットパンチと樹脂溜り部とが接触し易くなり、金型の耐久性上好ましくない。樹脂としてＰＡを使用する場合、クリアランスが１５μｍでは、切れの品質が良好となる駆動タイミングの範囲が０．１秒と狭く、安定生産上、好ましくない。また、クリアランスが２０μｍでは、切れの品質が良好となる駆動タイミングの範囲は無かった。したがって、クリアランスと切れの品質が良好となるカットパンチの最適駆動タイミングは、樹脂特性によって異なる。
【００５１】
また、上記と同じ金型を用いて、樹脂としてＰＡを用い、金型温度６０または８０℃で、樹脂溜り部の厚さを変えて、薄肉円環状部品を製造する実験を行い、切れの品質が良好となるカットパンチの駆動タイミングを求めた。結果を表４および表５に示す。
【００５２】
【００５３】
【００５４】
表４および５に示す実験結果から、樹脂溜り部の厚さが厚くなるに従って、切れの品質が良好となるカットパンチの駆動タイミングの範囲が広くなることがわかる。また、樹脂溜り部の厚さが連絡部の厚さの１．５倍以下では、十分な駆動タイミングの範囲が得られず、安定生産上問題があることがわかる。さらに、樹脂溜り部の樹脂は、成形サイクル毎に廃却されるものであり、無駄となるので、必要以上に駆動タイミングの範囲を確保する必要はなく、カットパンチの駆動の制御性と資源の有効活用の観点から、樹脂溜り部の厚さは、連絡部の厚さの１．５倍〜１０の範囲、さらに好ましくは２〜６倍程度とするのが好ましいことがわかる。
【００５５】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の射出成形方法によれば、
▲１▼樹脂を射出充填すると、樹脂溜り部の樹脂材料はその外側から固化してゆき、キャビティとの連絡部における樹脂材料が固化した時点では、樹脂溜り部はその深さが連絡部よりも大であるために、内部に溶融状態の樹脂材料が残っている。
ここで、カットパンチを駆動させると、樹脂溜り部の内部の溶融状態の樹脂材料を、ゲートを通してランナ側に逆流させることができる。これにより、樹脂溜り部の樹脂体積を減少させることができるので、カットパンチの移動ストロークが確保でき、従来の金型における複雑な構造、例えば、光ディスク基板製造用の金型に見るような移動するスプルーブッシュが不要となり、金型構造を簡略化できる。
▲２▼樹脂溜り部を製品の一部として考えると、ゲートが通常のゲートとなるため、カットパンチの駆動システムを付加するのみで、従来のシンプルな構造の金型と同様の設計が可能となる。この結果、多数個取り金型の設計も従来と同様となり、容易になる。さらにランナをホットランナ方式とする場合も、従来のシンプルな金型構造と同様な設計で足りるので、市販のホットランナシステムをそのまま導入することができ、安価な金型とすることができる。
▲３▼固化（半固化状態）した連絡部の樹脂材料を切断するため、切り口に溶融樹脂が潜り込むようなバリが立つことがなく、ゲート傷痕がない樹脂成形品を得ることができる。また、切り口に溶融樹脂が潜り込まないので、カットパンチと、カットパンチが嵌挿する樹脂溜り部とのクリアランスを十分に確保でき、この部分のカジリに配慮する必要がなく、耐久性のある金型とすることができ、かつ、安価に金型部品を製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の射出成形方法の第１実施例で用いたコールドランナ方式の射出成形用金型を説明する要部破断図。
【図２】 本発明の射出成形方法の第１実施例で用いたコールドランナ方式の射出成形用金型の主要部を説明する要部破断図。
【図３】 本発明の射出成形方法の第１実施例で用いたコールドランナ方式の射出成形用金型のキャビティおよび樹脂溜り部を示す平面図。
【図４】 本発明の射出成形方法の第１実施例の工程を説明する図。
【図５】 本発明の射出成形方法の第１実施例の工程を説明する図。
【図６】 本発明の射出成形方法の第１実施例の工程を説明する図。
【図７】 本発明の射出成形方法の第１実施例の工程を説明する図。
【図８】 本発明の射出成形方法の第２実施例で用いたホットランナ構造の射出成形用金型を説明する図。
【図９】 本発明の射出成形方法の第２実施例で用いたホットランナ方式の射出成形用金型の主要部を説明する要部破断図。
【図１０】 本発明の射出成形方法の第２実施例の工程を説明する図。
【図１１】 本発明の射出成形方法の第２実施例の工程を説明する図。
【図１２】 本発明の射出成形方法の第２実施例の工程を説明する図。
【図１３】 本発明の射出成形方法の第２実施例の工程を説明する図。
【図１４】 （ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ本発明の射出成形用金型の樹脂溜り部の断面形状の好適例を示す図。
【符号の説明】
１ 射出成形用金型
２ 固定側金型
２ａ 固定側取付板
２ｂ 固定側背板
２ｃ 固定側型板
３ 可動側金型
３ａ 可動側取付板
３ｂ スペーサーブロック
３ｃ 可動側型板
４ 射出ノズル
５ 導入孔
６ スプルーブッシュ
７ ランナ
８ 成形面
９ 成形面
１０ キャビティ
１１ 連絡部
１２ 樹脂溜り部
１３ 樹脂溜り面
１４ ゲート
１５ カットパンチ
１６ａ，１６ｂ カットパンチ突出しプレート
１７ カットパンチ駆動油圧シリンダ
１８ スプリング
１９ 樹脂溜り突出しピン
２０ａ，２０ｂ 成形品突出しピン
２１ スプリング
２２ａ，２２ｂ 突出しプレート
２２ｃ 突出しロッド受け
２３ カットパンチ１５の先端部
２４ 樹脂溜り突出しピン１９の頂面
２５ａ，２５ｂ アンダーカット部
２６ 樹脂溜り部１２の側面
２７ 未だ溶融状態の樹脂材料
２８ 樹脂成形品
２９ 樹脂固化物
３０ 足部
３１ カットパンチ突出しプレート１６ａの外面
３２ 可動側型板３ｃの背面
４１ 射出成形用金型
４２ 固定側金型
４２ａ 固定側取付板
４２ｂ スペーサブロック
４２ｃ 固定側型板
４３ 可動側金型
４３ａ 可動側取付板
４３ｂ スペーサーブロック
４３ｃ，４３ｄ 可動側背板
４３ｅ 可動側型板
４４ 射出ノズル
４５ 導入孔
４６ スプルーブッシュ
４７ マニフォルドブロック
４８ ランナ
４９ａ，４９ｂ ホットランナノズル
５０ａ，５０ｂ ホットランナ
５１ａ，５１ｂ ニードルピン駆動シリンダ
５２ａ，５２ｂ ゲート
５３ａ，５３ｂ ニードルピン
５４ａ，５４ｂ 成形面
５５ａ，５５ｂ 成形面
５６ａ，５６ｂ キャビティ
５７ａ，５７ｂ 連絡部
５８ａ，５８ｂ 樹脂溜り部
５９ａ，５９ｂ 樹脂溜り面
６０ａ，６０ｂ カットパンチ
６１ａ，６１ｂ カットパンチ駆動油圧シリンダ
６２ａ，６２ｂ スプリング
６３ａ，６３ｂ 樹脂溜り突出しピン
６４ａ，６４ｂ 成形品突出しスリーブ
６５ スプリング
６６ａ，６６ｂ 突出しプレート
６６ｃ 突出しロッド受け
６７ａ，６７ｂ カットパンチの先端部
６８ａ 樹脂溜り突出しピン６３ａの頂面
６９ａ，６９ｂ アンダーカット部
１０１ａ 樹脂溜り部の側面
１０２ａ カットパンチ６０ａの側面
１０３ａ 未だ溶融状態の樹脂材料
１０５ａ 樹脂成形品
１０６ａ 樹脂固化物
１０７ａ 凹部
【発明の属する技術分野】
本発明は射出成形方法および射出成形用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、樹脂成形品の成形方法として、射出成形方法が用いられている。この射出成形方法は、固定側金型と可動側金型との間に空間、いわゆるキャビティを形成し、このキャビティ内に溶融状態の熱可塑性樹脂材料を、キャビティの一部に設けたゲートから射出して充填し、該熱可塑性樹脂材料をキャビティに対応した所定の形状に固化させて樹脂成形品を成形し、その樹脂成形品を取り出す方法であることは良く知られている。
また、射出成形方法に用いられる射出成形用金型には、射出成形装置からキャビティ内に溶融状態の樹脂材料を導く通路（以下、「ランナ」と呼ぶ）の一部を加熱する手段を有するものと有していないものとがあり、前者の加熱手段を有する金型を用いる方法はホットランナ方式と呼ばれ、後者の加熱手段を有しない金型を用いる方法はコールドランナ方式と呼ばれることも良く知られている。
ところで、コールドランナ方式による射出成形においては、成形直後には、キャビティ内に形成された樹脂成形品と、ランナ内で固化した樹脂とが連結した状態で存在している。そのため、ゲート部において、樹脂成形品とランナ内の固化樹脂とを切断する必要があり、何らかの機械的切除手段が設けられているのが通例である。
一方、ホットランナ方式の射出成形においては、その金型構造によってランナ内の樹脂は、溶融状態を保っているため、上記の切断工程は、一般的には不要である。しかし、例えば、一部に開口部を有する成形品を成形する場合には、ウエルドライン（キャビティ内で、複数の異なる方向に流動する溶融樹脂が合流して形成されるラインを言う。外観上および機械的強度の点で、極力その発生を防止することが望ましい）を発生させないように成形するために、前記ゲートを、予め開口部を形成する個所に対応して設けた金型を用いて成形し、その後、該当部分を切除して開口部とすることが望ましい。このような場合には、ホットランナ方式といえども、コールドランナ方式と同様に、機械的切除手段を設けることが必要となる。
【０００３】
そこで、コールドランナ方式およびホットランナ方式を問わず、射出成形方法においては、上記の切断を行なう各種の方法または金型が提案されている。例えば、特開昭５５−１５８３４号公報には、溶融樹脂をスプルーブッシュを介してキャビティ内に充填してから、ゲート部近傍の樹脂の固化部分を切断するためのカットピンを前進させることに応じて、スプルーブッシュを後退させて、ゲート部を剪断して、サブランナと樹脂成形品とを分離する、リング状の成形品の成形方法が提案されている。また、特開平６−２７８１７７号公報には、ゲート部近傍の樹脂の固化部分を切断するためのカットブッシュを前進させることとして、そのカットブッシュの前進と同期させて、カットブッシュが前進した分の樹脂量を機械的に吸収するように、キャビティから後退する第２のブッシュを設ける方法が提案されている。さらに、特開平２−６７１１５号公報には、固定側金型を固定側基盤から離間させるのに連動させて、スプルブッシュの作動を行うとともに、可動側金型に配置したポンチカッターを突出し作動させて、多数個のディスクゲートを切り離す金型が提案されている。
【０００４】
また、特開昭５８−１５８２３１号公報には、キャビティ内のゲート部において、固定側金型の内面に対向して可動側金型に配設されたゲート切断刃を駆動してその先端を固定側金型に当接させて、キャビティ内に形成されたディスクゲートを成形品と分離する方法が提案されている。
【０００５】
さらに、特開平８−２９４９４４号公報には、ホットランナ内に射出される溶融樹脂の流れをゲートにおいて閉鎖する第１位置と、ゲートを開放して該溶融樹脂をキャビティ内に導入するとともに、ディスクゲート部に相当する軸中心開口部に位置する第２位置との間を、成形品の開口に対応した外形を有する特殊形状のコアーピンを往復動させることにより、中心部に開口を有する樹脂成形品を得る方法が提案されている。また、特開平７−２７６４３７号公報には、固定側金型内に配設されたホットランナ内に摺動自在に設けられ、ホットゲートを兼ねる固定側ピンと、該固定側ピンに対応して可動側に摺動自在に設けられ、固定側ピンの先端部と接離自在に嵌合当接するように形成された先端部を有する可動側ピンとを有し、固定側ピンと可動側ピンの先端部が、成形品の開口部に対応してキャビティにおいて相互に嵌合当接するようにし、軸中心に開口を有する樹脂成形品を得る方法が提案されている。
【０００６】
さらにまた、特開平１−９９８２１号公報には、キャビティ内に充填された樹脂材料が実質的に固化した後、ゲート部の樹脂が完全に固化する前に、可動側金型から固定側金型に向かって駆動される、スリーブ状のカッターによって、ゲート部を切断する方法が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開昭５５−１５８３４号公報、特開平６−２７８１７７号公報または特開平２−６７１１５号公報に記載の方法または金型は、上記目的を達成するために、いわば金型を複雑な構造のものにして対応しようとする考え方に基づくものであり、コスト上昇の原因となり、また、機構の信頼性に欠ける可能性が高い。また、これを複数個取りの金型に適用すると、さらに複雑な構造のものが必要となり、コスト上昇および機構の信頼性の低下も著しくなることは容易に推測できる。
また、特開昭５８−１５８２３１号公報に記載の方法は、用いる金型の構造は簡単であるが、ゲート部の切断に際して、ゲート切断刃が、金型に接触して固化した樹脂材料の皮膜層を安定的に切断することが困難である問題があり、また、ゲート切断刃が強く当接する固定側金型に傷が付く可能性がある。
特開平８−２９４９４４号公報または特開平７−２７６４３７号公報に記載の方法は、いずれも、特殊な形状または構造のピンを有する専用のバルブゲートシステムが必要なため、用いる金型が高価なものとなる。また、ゲート部が固化する前に、開口部を打ち抜くため、打抜き部にバリが出やすい等の問題がある。
さらにまた、特開平１−９９８２１号公報に記載の方法は、単純な構造の金型を用いる方法ではあるが、ディスクゲート部に、スリーブ状のカッターの駆動分の容積を吸収するに十分な樹脂量がある場合には有効であるが、ディスクゲート部が比較的小容積の場合には、カッターの駆動が困難となり、適用が困難である。
【０００８】
そこで本発明の目的は、簡単な構造の金型で、バリ、白化を生じず、ゲート傷痕が無い成形品を得ることができ、さらに、複数個取りにも十分に対応することができる射出成形方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、前記射出成形方法に有用な射出成形用金型を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、固定側金型と可動側金型とによって画成されるキャビティ内に、前記固定側金型内に配設されたランナを通り、前記固定側金型の側の前記ランナの先端に設けられたゲートから射出される溶融状態の樹脂材料を、前記固定側金型を前記ゲート側に凹状に刻成して形成された樹脂溜り部から導入して成形する射出成形方法であって、前記樹脂溜り部を挟んで前記ゲートと対向する前記可動側金型側に配設され、前記樹脂溜り部に摺接しながら嵌挿するように移動可能に設けられたカットパンチが、前記ゲートから前記樹脂溜り部を介して前記キャビティ内に前記溶融状態の樹脂材料が充填されているときは、前記溶融状態の樹脂材料が前記樹脂溜り部を通じて前記キャビティ内に導入されるように、前記カットパンチの前記樹脂溜り部への移動方向の先端部が、前記樹脂溜り部と前記キャビティとの間に、前記樹脂溜り部と前記キャビティとの連絡部を開口する位置にあり、前記溶融状態の樹脂材料が前記キャビティおよび前記樹脂溜り部の内部に充填された後、前記樹脂溜り部と前記キャビティとの前記連絡部における前記樹脂材料が半固化状態、かつ未だ溶融状態にある樹脂材料が前記樹脂溜り部の内部に存在しているときに、前記カットパンチが、前記ゲートに向けて前記樹脂溜り部に嵌挿するように移動して、前記樹脂溜り部内に存在している前記未だ溶融状態にある樹脂材料を前記ゲート内に強制的に押し戻しながら、前記連絡部を閉塞するとともに、前記連絡部における前記半固化状態の樹脂材料を切断することにより、前記キャビティ内に形成された樹脂成形品を前記樹脂溜り部内に形成された樹脂固化物と切り離すことを特徴とする射出成形方法を提供するものである。
ここで、複数対の前記キャビティ、前記樹脂溜り部および前記カットパンチによって、複数の前記樹脂成形品を成形するのが好ましい。
また、前記ランナが、ホットランナであるのが好ましく、また、前記ホットランナが、その先端にバルブゲート構造を有し、前記カットパンチが移動した後に、バルブゲートを閉じて、前記ゲートを閉塞するのが好ましい。
また、開口を有する前記樹脂成形品を成形する方法であって、該樹脂成形品の前記開口に対応して形成された、前記樹脂溜り部および該樹脂溜り部に嵌挿される前記カットパンチによって、前記樹脂溜り部に対応した形状の前記開口を有する前記樹脂成形品を成形するのが好ましい。
【００１１】
また、本発明は、前記射出成形方法に用いられる金型として、固定側金型内に配設されたランナを通り、前記固定側金型の側の前記ランナの先端に設けられたゲートから射出される溶融状態の樹脂材料が、前記固定側金型を前記ゲート側に凹状に刻成して形成された樹脂溜り部から導入されて充填されるキャビティを、前記固定側金型と可動側金型とによって画成する射出成形用金型であって、前記ゲートと、前記キャビティとは、前記固定側金型に凹状に形成された前記樹脂溜り部を介して接続され、前記樹脂溜り部を挟んで前記ゲートと対向する前記可動側金型側には、前記樹脂溜り部に摺接しながら嵌挿するように移動可能なカットパンチが配設され、前記樹脂溜り部の断面形状が、前記カットパンチの移動方向の深さが前記ゲートに向けて徐々に深くなる断面形状、および前記樹脂溜り部の両端の最外周部の部分が深くなる断面形状の少なくとも一方であり、前記カットパンチは、前記キャビティ内に前記溶融状態の樹脂材料が充填されているときは、前記ゲートから射出された前記溶融状態の樹脂材料が前記樹脂溜り部を通じて前記キャビティ内に導入されるように、前記カットパンチの、前記樹脂溜り部への移動方向の先端部は、前記樹脂溜り部と前記キャビティとの間に、前記樹脂溜り部と前記キャビティとの連絡部を開口する位置にあり、前記溶融樹脂が前記キャビティおよび前記樹脂溜り部の内部に充填された後、未だ溶融状態にある樹脂材料が前記樹脂溜り部の内部に存在しているときに、前記カットパンチが、前記ゲートに向けて前記樹脂溜り部に嵌挿するように移動して、前記樹脂溜り部内に存在している前記未だ溶融状態にある樹脂材料を前記ゲート内に強制的に押し戻しながら、前記連絡部を閉塞するとともに、前記連絡部における前記樹脂材料を切断することにより、前記キャビティ内に形成された樹脂成形品を前記樹脂溜り部内に形成された樹脂固化物と切り離すようにしてなることを特徴とする射出成形用金型を提供するものである。
ここで、前記キャビティ、前記樹脂溜り部および前記カットパンチを複数対有するのが好ましい。
また、前記ランナが、ホットランナであるのが好ましく、また、前記ホットランナが、バルブゲート構造を有するものであるのが好ましい。
また、開口を有する前記樹脂成形品を成形する射出成形用金型であって、該樹脂成形品の前記開口に対応して形成された、前記樹脂溜り部および該樹脂溜り部に嵌挿される前記カットパンチを有するのが好ましい。
また、前記カットパンチの先端部には、前記固定側金型と前記可動側金型との型開き時に、前記樹脂溜り部に形成された前記樹脂固化物が、前記固定側金型の側の前記樹脂溜り部内に残らないように、前記樹脂固化物を前記可動側金型の側の前記カットパンチ側に係止させるための、アンダーカット部が穿設されているのが好ましい。
また、前記カットパンチには、前記カットパンチの移動方向への投影面積を小さくするように構成された、前記樹脂溜り部に形成される前記樹脂固化物を突き出すための突出しピンが、前記カットパンチとは独立に摺動自在に嵌挿されているのが好ましい。
【００１２】
以下、本発明の射出成形方法（以下、「本発明の方法」という）および射出成形用金型について詳細に説明する。
【００１３】
本発明の方法において、射出成形機によって射出された溶融状態の樹脂材料は、固定側金型内に配設されたランナを通って固定側金型に設けられたゲートから、固定側金型と可動側金型によって画成されたキャビティに充填される。このとき、ゲートから導入された溶融状態の樹脂材料は、前記固定側金型を前記ゲート側に形成された樹脂溜り部内を流動してキャビティ内に充填される。この溶融状態の樹脂材料を、樹脂溜り部を通ってキャビティ内に導入する際に、樹脂溜り部とキャビティの間に溶融状態の樹脂材料が通過できる連絡部を形成するように、前記樹脂溜り部を挟んで前記ゲートと対向する可動側金型の側に配設され、前記樹脂溜り部に摺接しながら嵌挿するように移動可能に設けられたカットパンチはその先端部が可動側金型の側に配置されている。例えば、後記の図２に示すとおり、カットパンチ１５が未だ作動せず、溶融状態の樹脂材料が樹脂溜り部１２を通りキャビティ１０内に充填される際には、樹脂溜り部１２からキャビティ１０へ樹脂が通過する連絡部１１が開成される位置に、カットパンチ１５の先端部２３が可動側金型の側に保持される。次に、例えば、後記の図４に示すように、溶融状態の樹脂材料がキャビティおよび樹脂溜り部の内部に充填された後、樹脂材料は、冷却されている金型と接する部分から固化していく。このとき、未だ溶融状態にある樹脂材料が樹脂溜り部の内部に存在しているときに、前記カットパンチを作動させ、前記ゲートに向けて樹脂溜り部に嵌挿するように移動して、例えば、図５に示すとおり、樹脂溜り部内に存在している未だ溶融状態にある樹脂材料を前記ゲート内に強制的に押し戻しながら、前記連絡部を閉塞するとともに、前記連絡部における樹脂材料を切断することにより、キャビティ内に形成された樹脂成形品が、樹脂溜り部内に形成された樹脂固化物と切り離される。
【００１４】
この本発明の方法で用いられる射出成形用金型において、樹脂溜り部における前記カットパンチの移動方向の深さ、すなわち、カットパンチが未だ作動せず、可動側金型の側に保持されているときのカットパンチの先端部と樹脂溜り部を構成する固定側金型のゲート側の面との距離、例えば、図２に示す距離Ｌ1 と、カットパンチの移動方向における連絡部の開口距離、例えば、図２に示す距離Ｌ2 とは、Ｌ1 ＞Ｌ2 となるように構成される。このように構成することで、樹脂溜り部における樹脂材料の固化速度が、連絡部における樹脂材料が完全に固化速度よりも遅れ、連絡部における樹脂材料がほぼ固化あるいは半固化し、樹脂溜り部の内部に未だ溶融状態の樹脂材料が存在しているときに、カットパンチを作動させて固定側金型に向けて移動させると、未だ溶融状態の樹脂材料が、ゲートを通してランナ側に強制的に押し戻され、このため、カットパンチの移動ストロークが確保される。したがって、樹脂溜り部の厚さが、前記連絡部の開口距離に比して大きいほど、樹脂溜り部における樹脂の固化時間と連絡部における樹脂の固化時間に大きな差ができ、カットパンチの作動を安定的に行うことができるタイミングを広範囲とするためには有利である。一方、この樹脂溜り部は、毎回の成形終了毎に廃却する部分であるので、必要以上に厚くすることは経済的に好ましくない。そこで、成形工程を安定的、経済的に行なうことができ、かつ樹脂成形品の前記連絡部に対応する部分にバリまたは白化が生じない範囲として、樹脂溜り部におけるカットパンチの移動方向の深さは、連絡部の開口距離の１．５倍〜１０倍であるのが好ましく、さらに、２倍〜６倍の範囲が好ましい。
【００１５】
また、本発明の方法で用いられる射出成形用金型において、樹脂溜り部の断面形状は、図１４（ａ）に示すように、樹脂溜り部１２におけるカットパンチ１５の移動方向の深さが、ゲート１４に向けて徐々に深くなる断面形状がカットパンチの作動領域を広げる上で有効である。さらに、図１４（ｂ）に示すように、樹脂溜り部１２の両端の最外周部１２ａの部分が深くなる断面形状も、カットパンチの作動ストロークを確保する上で有効である。また、図１４（ｃ）に示すように、樹脂溜り部１２におけるカットパンチ１５の移動方向の深さが、ゲート１４に向けて徐々に深くなるようにするとともに、樹脂溜り部１２の両端の最外周部１２ａの部分が深くなる断面形状としてもよく、カットパンチの作動ストロークを確保する上で有効である。
さらに、樹脂溜り部の樹脂固化物を突き出すための突出しピンの軸径を大きくして、移動するカットパンチの先端部のカットパンチの移動方向への投影面積を小さくするように構成し、かつカットパンチの作動と突出しピンの作動とを独立させて行い、カットパンチが作動する際に、突出しピンが作動しないようにすると、カットパンチの作動領域およびストロークを確保する上で有効である。
【００１６】
本発明の方法においては、キャビティへの溶融状態の樹脂材料の充填が完了した後、樹脂溜り部とキャビティとの連絡部における樹脂材料が半固化状態、かつ樹脂溜り部内に未だ溶融状態の樹脂材料が残存しているときに、カットパンチが作動され、固定側金型のゲートに向けて移動し、連絡部が閉塞される。このカットパンチの作動タイミングは、成形キャビティの形状、すなわち、樹脂成形品の形状、樹脂材料の硬化速度、樹脂溜り部の形状等に応じて適宜選択される。一般に、連絡部における樹脂材料が未だ溶融状態にある時にカットパンチを作動させる、すなわち、作動タイミングが速いと、金型の製作および構造上、若干のスキマを有する構造を採用している樹脂溜り部の側面とカットパンチの側面との間に設けられる作動クリアランス部に樹脂材料が潜り込み、その結果、得られる樹脂成形品の切り口にバリが生じるおそれがある。
また、もし、このバリが発生する問題を解決するために、上記スキマ量を少なくすると、樹脂溜り部の側面とカットパンチとが突き当たってカジリ等が生じたり、甚だしい場合には、固定側金型の連絡部の部位が欠損する等の作動上の問題を生じるおそれがある。さらに、連絡部における樹脂材料が完全に固化した後にカットパンチを作動させる、すなわち、作動タイミングが遅いと、得られる樹脂成形品の切り口に細かいクラックが現れ、外観的には白化が生じる。したがって、本発明の方法において、カットパンチの作動タイミングは、得られる樹脂成形品において、切り口にバリが立つ場合よりも遅く、白化する場合よりも速いタイミングを、実験等によって確認しながら決定することが肝要である。
【００１７】
本発明の方法において、カットパンチの作動によって、樹脂溜り部内の未だ溶融状態の樹脂材料がランナ側に押し戻される際に、溶融状態の樹脂材料が通過するゲートは、開口径が大きいほど、溶融状態の樹脂材料がランナ内に容易に逆流させることができ、確実なカットパンチの作動が得られる点で、有利である。一方、コールドランナ構造の射出成形用金型を使用する場合は、ゲートの開口径が大きくなると、樹脂溜り部に形成された樹脂固化物とランナの切り離しが困難になるおそれがある。そのため、コールドランナ方式の射出成形用金型を用いる場合には、予め、一般的なピンゲート径で金型を製作し、カットパンチの作動状況を、得られる成形品のバリまたは白化の発生を確認しながら調べ、必要に応じて拡径して、適切な開口径に設定するのが好ましい。また、ホットランナ構造の射出成形用金型のゲートの開口径についても同様である。さらに、バルブゲートを有するホットランナ方式の射出成形用金型を使用する場合には、ゲートをニードルピンにより機械的に閉塞するため、ゲートにおいて、樹脂溜り部の樹脂固化物とランナとの間の切れの問題を考慮する必要がなく、ゲートの開口径は、可能な限り、大きくすることが望ましい。例えば、ゲートの開口径は、１．０〜２．５ｍｍの範囲が好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の方法および射出成形用金型について、本発明の好適実施例１および２を示す図１〜１３に基づいて詳細に説明する。図１〜７は、本発明の金型の好適実施例であるコールドランナ方式の金型によって、屈曲板状の樹脂成形品の製造を行う第１実施例を示すものである。また、図８〜１３は、ホットランナ方式の金型によって、薄肉円環状部品を製造する第２実施例を示すものである。
【００１９】
図１に要部破断図を示す第１実施例で用いたコールドランナ方式の射出成形用金型１は、固定側金型２と、可動側金型３とから構成されるものである。固定側金型２は、固定側取付板２ａと、固定側取付板２ａに固定側背板２ｂを介して取付けられた固定側型板２ｃとから構成される。固定側取付板２ａには、射出成形機の射出ノズル４から射出される溶融状態の樹脂材料を金型内に導入する導入孔５が穿設されたスプルーブッシュ６が配設されている。スプルーブッシュ６の導入孔５は、固定側背板２ｂおよび固定側型板２ｃに内設され、溶融状態の樹脂材料が流通するランナ７に連通されている。
【００２０】
可動側金型３は、可動側取付板３ａと、該可動側取付板３ａにスペーサーブロック３ｂを介して取付けられている可動側型板３ｃとを有するものである。
この射出成形用金型１における固定側金型２と可動側金型３の型合わせ時に、前記固定側金型２の固定側型板２ｃに形成された段差を有する成形面８と、該成形面８に応じて、可動側金型３の可動側型板３ｃに形成された段差を有する成形面９とによって、図３の平面図に示すとおり、樹脂成形品を形成するためのキャビティ１０と連絡部１１を介して連通される樹脂溜り部１２が、固定側金型の固定側型板２ｃを凹状に刻成して形成されている。図３において、１４は溶融状態の樹脂材料をキャビティ内に導入するためのゲートである。
また、この樹脂溜り部１２は、図２に示すとおり、固定側金型の固定側型板２ｃの成形面８の樹脂溜り面１３に穿設されたゲート１４を通して、射出成形機のノズル４から溶融状態の樹脂材料を導入するランナ７と接続される。
【００２１】
また、樹脂溜り部１２を挟んでゲート１４と対向する可動側金型３の可動側型板３ｃの側には、キャビティ内に溶融状態の樹脂材料が充填されているときは、溶融状態の樹脂材料が樹脂溜り部１２を通じてキャビティ内に導入されるように、その先端部２３が、樹脂溜り部とキャビティとの間に、樹脂溜り部１２とキャビティ１０との間の連絡部を開口する位置にあり、キャビティ内に溶融状態の樹脂材料が充填された後、樹脂溜り部１２内に未だ溶融状態の樹脂材料が存在しているときに、樹脂溜り部１２とキャビティ１０とを連絡部１１において切り離すために、可動側金型３の側から固定側金型２に向けて移動されるカットパンチ１５が配設されている。カットパンチ１５は、カットパンチ突出しプレート１６ａおよび１６ｂとともに、カットパンチ駆動油圧シリンダ１７に固着されるとともに、スプリング１８によって駆動方向とは反対方向に付勢されている。
また、カットパンチ１５には、樹脂溜り部に形成される樹脂固化物を突き出すための樹脂溜り突出しピン１９が、カットパンチ１５とは独立に摺動自在に嵌挿されている。さらに、可動側型板３ｃには、キャビティ１０に形成される樹脂成形品を突き出すための成形品突出しピン２０ａおよび２０ｂが、摺動自在に嵌挿されている。樹脂溜り突出しピン１９、ならびに成形品突出しピン２０ａおよび２０ｂは、カットパンチ突出しプレート１６ａおよび１６ｂを貫通して、スプリング２１によって、突出しピンの駆動方向とは反対方向に付勢された突出しプレート２２ａおよび２２ｂに取付けられる。これらの樹脂溜り突出しピン１９、ならびに成形品突出しピン２０ａおよび２０ｂは、成形機の突出しロッド（図示しない）によって突出しロッド受け２２ｃが押され、該突出しロッド受け２２ｃに一体に取付けられた突出しプレート２２ｂが押されて、前進（図１中の上昇方向に）駆動される。
【００２２】
図１および図２に示すとおり、カットパンチ１５の先端部２３には、型開き時に、樹脂溜り部１２に形成された樹脂固化物が固定側金型の側に残らないよう、該樹脂固化物をカットパンチ側に係止させるためにアンダーカット部２５ａおよび２５ｂが穿設されている。
【００２３】
また、射出成形用金型１において、樹脂溜り部１２とキャビティの間に設けられる連絡部１１は、図２に示すとおり、カットパンチ１５の移動方向における樹脂溜り部の深さが、カットパンチの移動方向における連絡部の開口距離よりも大となるように形成される。すなわち、樹脂溜り部１２の側面２６における固定側型板２ｃの成形面８ａとカットパンチ１５の先端部２３との距離Ｌ1 は、連絡部１１のカットパンチの移動方向に沿った開口距離、すなわち、固定側型板２ｃの成形面８ｂと、カットパンチ１５の先端部２３との距離Ｌ2 よりも大である（Ｌ1 ＞Ｌ2 ）ように形成される。このように構成することにより、カットパンチ１５が矢印Ａの方向に駆動されると、カットパンチ１５の側面１５ａによって、連絡部１１が閉塞されるとともに、キャビティ１０に形成される樹脂成形品と、樹脂溜り部１２に形成される樹脂固化物とが、連絡部１１において切り離される。
【００２４】
この図１に示すコールドランナ構造を有する射出成形用金型１を用いる射出成形方法においては、まず、可動側金型３を駆動して、固定側金型２と可動側金型３とを型閉めして、キャビティ１０と該キャビティ１０に連通する樹脂溜り部１２とが形成される。次に、固定側取付板２ａに配設されたスプルーブッシュ６に穿設された導入孔５に当接された、射出成形機の射出ノズル４から溶融状態の樹脂材料が射出される。射出された溶融状態の樹脂材料は、ランナ７を流通してゲート１４から樹脂溜り部１２に導入され、さらに連絡部１１を通ってキャビティ１０に充填される。このとき、カットパンチ１５は作動せず、可動側金型３の側に保持されている。
【００２５】
樹脂溜り部１２、連絡部１１およびキャビティ１０に充填された樹脂材料は、固定側金型２および可動側金型３内に適宜配設された冷却手段、例えば、冷却水流通路に流通する冷却水によって冷却され、固化される。樹脂の充填が完了した後、充填された樹脂材料は、図４に示すとおり、固定側型板２ｃの成形面８および可動側型板３ｃの成形面９に接する外側部分から冷却して固化し、まず、成形面８および成形面９とが近接している連絡部１１における樹脂材料は、固化または半固化の状態となる。一方、連絡部１１よりも厚い、すなわち、固定側型板２ｃの成形面８および可動側型板３ｃの成形面９との間の距離が大きい樹脂溜り部１２においては、成形面８または９と接する樹脂材料の外側は固化または半固化の状態となるが、内部には、未だ溶融状態の樹脂材料２７が存在している状態となる。
【００２６】
このとき、スプリング１８の付勢力に抗して、カットパンチ駆動油圧シリンダ１７によって、カットパンチ突出しプレート１６ａおよび１６ｂに取りつけられたカットパンチ１５が作動し、可動側金型３の側から固定側金型２に向けて移動する。移動されたカットパンチ１５の押圧力によって、樹脂溜り部内の未だ溶融状態の樹脂材料２７が、ゲート１４からランナ７内に押し戻され、樹脂溜り部内の樹脂体積が減少し、カットパンチ１５の移動のための容積が確保されることにより、図５に示すとおり、カットパンチ１５が固定側型板２ｃに向けて前進し、カットパンチ１５の側面１５ａによって、連絡部１１が閉塞されるとともに、キャビティ１０における樹脂成形品２８と、樹脂溜り部１２に形成される樹脂固化物２９とが、連絡部１１において切り離される。このとき、カットパンチ１５は、図１に示す、カットパンチ突出しプレート１６ａと１６ｂとの間に足部３０を係止されて取付けられ、カットパンチ突出しプレート１６ａの外面３１と可動側型板３ｃの背面３２との間隔によって、カットパンチ１５の移動距離が規制される。カットパンチ１５内に、カットパンチ１５とは独立に摺動自在に嵌挿されている樹脂溜り突出しピン１９は、カットパンチ１５の移動とともに移動せず、その頂面２４は、凹部３３を形成する。
【００２７】
キャビティ１０および樹脂溜り部１２の樹脂材料が冷却して固化し、キャビティ１０には樹脂成形品２８が形成され、樹脂溜り部１２には、凹部３３、ならびにアンダーカット部２５ａおよび２５ｂにおける樹脂材料の固化分を含む樹脂固化物２９が形成される。この後、図６に示すとおり、可動側金型３を駆動して、射出成形用金型１を開く。このとき、樹脂溜り部に形成された樹脂固化物２９は、樹脂成形品と分離されていて、カットパンチ１５の先端部側に係止されている。また、アンダーカット部２５ａおよび２５ｂに形成された固化分は、樹脂固化物２９をカットパンチ１５の先端部に係止しておく係止部の作用をなす部分である。
【００２８】
次に、図７に示すとおり、成形機の突出しロッド（図示しない）によって、突出しプレート２２ａおよび２２ｂに取付けられた、樹脂溜り突出しピン１９、ならびに成形品突出しピン２０ａおよび２０ｂが、スプリング２１の付勢力に抗して駆動され、樹脂成形品２８および樹脂固化物２９が、それぞれ独立に突き出され、切り離された状態で得られる。
【００２９】
また、図８〜１３は、バルブゲートシステムによるホットランナ方式の４個取り金型によって、薄肉円環状部品を製造する第２実施例を示すものである。なお、図８は、４個取りの射出成形用金型の片側半分のみを示し、紙面より裏側にある片側半分を省略して示す。以下、図８に示す２つの片側半分に基づいて説明し、紙面より裏側にある片側半分についての同様の説明は省略する。
【００３０】
図８に要部破断図を示す第２実施例で用いたホットランナ方式の射出成形用金型４１は、固定側金型４２と、可動側金型４３とから構成されるものである。固定側金型４２は、固定側取付板４２ａと、固定側取付板４２ａにスペーサブロック４２ｂを介して取付けられた固定側型板４２ｃとを有する。固定側取付板４２ａには、射出成形機の射出ノズル４４から射出される溶融状態の樹脂材料を金型内に導入する導入孔４５が穿設されたスプルーブッシュ４６が配設されている。スプルーブッシュ４６の導入孔４５は、固定側取付板４２ａと固定側型板４２ｃとの間に配設されたマニフォルドブロック４７内に内設されたランナ４８と接続され、固定側型板４２ｃ内に配設されたホットランナノズル４９ａおよび４９ｂのホットランナ５０ａおよび５０ｂと連通されている。ホットランナノズル４９ａおよび４９ｂのホットランナ５０ａおよび５０ｂには、固定側取付板４２ａに配設されたニードルピン駆動シリンダ５１ａおよび５１ｂによって駆動され、ゲート５２ａおよび５２ｂから、後述の樹脂溜り部５８ａおよび５８ｂ、ならびにキャビティ５６ａおよび５６ｂへの溶融状態の樹脂材料の導入を制御するニードルピン５３ａおよび５３ｂが、それぞれ内挿されている。
【００３１】
可動側金型４３は、可動側取付板４３ａと、該可動側取付板４３ａにスペーサーブロック４３ｂを介して取付けられている可動側背板４３ｃおよび４３ｄに固着されている可動側型板４３ｅを有するものである。
この射出成形用金型４１における固定側金型４２と可動側金型４３の型閉じ時に、図８または図９に示すとおり、前記固定側金型４２の固定側型板４２ｃに形成された段差を有する成形面５４ａおよび５４ｂと、該成形面５４ａおよび５４ｂに応じて、可動側金型４３の可動側型板４３ｅに形成された段差を有する成形面５５ａおよび５５ｂとによって、樹脂成形品を形成するための円環状のキャビティ５６ａおよび５６ｂと、連絡部５７ａまたは５７ｂを介して連通する樹脂溜り部５８ａおよび５８ｂとが形成される。また、樹脂溜り部５８ａおよび５８ｂの固定側型板４２ｃの側の成形面５４ａおよび５４ｂの樹脂溜り面５９ａおよび５９ｂのそれぞれには、ゲート５２ａおよび５２ｂが穿設されている。
樹脂溜り部５８ａおよび５８ｂは、固定側金型４２の固定側型板４２ｃの成形面５４ａおよび５４ｂの樹脂溜り面５９ａおよび５９ｂに穿設されたゲート５２ａおよび５２ｂを通して、溶融状態の樹脂材料を導入するホットランナ５０ａおよび５０ｂと接続される。
【００３２】
また、樹脂溜り部５８ａおよび５８ｂを挟んでゲート５２ａおよび５２ｂと対向する可動側金型４３の可動側型板４３ｅの側には、キャビティ内に溶融状態の樹脂材料が充填されているときには、溶融状態の樹脂材料が樹脂溜り部５８ａおよび５８ｂを通じて、その先端部６７ａおよび６７ｂが、樹脂溜り部とキャビティとの間に、樹脂溜り部５８ａおよび５８ｂとキャビティ５６ａおよび５６ｂとの間の連絡部を開口する位置にあり、キャビティ内に溶融状態の樹脂が充填された後、樹脂溜り部５８ａおよび５８ｂ内に未だ溶融状態の樹脂材料が存在しているときに、樹脂溜り部５８ａおよび５８ｂとキャビティ５６ａおよび５６ｂとを連絡部５７ａおよび５７ｂにおいて切り離すために、可動側金型４３の側から固定側金型４２に向けて移動されるカットパンチ６０ａおよび６０ｂがそれぞれ配設されている。カットパンチ６０ａおよび６０ｂは、可動側背板４３ｃおよび４３ｄとともに、可動側背板４３ｄに配設されたカットパンチ駆動油圧シリンダ６１ａまたは６１ｂに連結されるとともに、スプリング６２ａまたは６２ｂによって駆動方向とは反対方向に付勢されている。
また、カットパンチ６０ａおよび６０ｂには、樹脂溜り部５８ａおよび５８ｂに形成される樹脂固化物を突き出すための樹脂溜り突出しピン６３ａおよび６３ｂが、カットパンチ６０ａまたは６０ｂとは独立に摺動自在に嵌挿されている。
さらに、可動側型板４３ｅには、キャビティ５６ａおよび５６ｂに形成される樹脂成形品を突き出すための成形品突出しスリーブ６４ａおよび６４ｂが、摺動自在に嵌挿されている。
樹脂溜り突出しピン６３ａおよび６３ｂ、成形品突出しスリーブ６４ａおよび６４ｂは、可動側背板４３ｃおよび４３ｄを貫通して、スプリング６５によって、これらの突出しピンおよび突出しスリーブの移動方向とは反対方向に付勢された突出しプレート６６ａおよび６６ｂに取りつけられる。
これらの樹脂溜り突出しピン６３ａおよび６３ｂ、ならびに成形品突出しスリーブ６４ａおよび６４ｂは、成形機の突出しロッド（図示しない）によって突出しロッド受け６６ｃが押され、該突出しロッド受け６６ｃに一体に取付けられた突出しプレート６６ａおよび６６ｂが押されて、前進（図８中の上昇方向に）駆動される。
【００３３】
図８および９に示すとおり、カットパンチ６０ａおよび６０ｂの先端部６７ａおよび６７ｂには、型開き時に、樹脂溜り部５８ａおよび５８ｂに形成される樹脂固化物が固定側金型の側に残らないように、該樹脂固化物をカットパンチ側に係止させるために、アンダーカット部６９ａおよび６９ｂが穿設されている。
【００３４】
また、射出成形用金型４１において、樹脂溜り部５８ａとキャビティ５６ａの間に設けられる連絡部５７ａ、ならびに樹脂溜り部５８ｂとキャビティ５６ｂの間に設けられる連絡部５７ｂは、カットパンチ６０ａおよび６０ｂの移動方向において、樹脂溜り部の深さが、連絡部の開口距離よりも大となるように形成される。すなわち、カットパンチ６０ａおよび６０ｂが作動されず、可動側型板４３ｅの側に保持されている状態で、樹脂溜り部５８ａの側面１０１における固定側型板４２ｃの成形面５４ａとカットパンチ６０ａまたは６０ｂの先端部６７ａまたは６７ｂとの距離Ｌ3 は、連絡部５７ａまたは５７ｂのカットパンチの移動方向に沿った開口距離、すなわち、固定側型板４３ｅの成形面５４ａと、カットパンチ６０ａの先端部６７ａとの距離Ｌ4 よりも大である（Ｌ3 ＞Ｌ4 ）ように形成される。このように構成することにより、カットパンチ６０ａが作動され、矢印Ａの方向に移動されると、カットパンチ６０ａの側面１０２ａによって、連絡部５７ａが閉塞されるとともに、キャビティ５６ａに形成される樹脂成形品と、樹脂溜り部５８ａに形成される樹脂固化物とが、連絡部５７ａにおいて切り離される。また、樹脂溜り部５８ｂおよびキャビティ５６ｂにおいても同様である。
【００３５】
この図８に示すホットランナ構造を有する射出成形用金型４１を用いる射出成形方法においては、まず、可動側金型４３を駆動して、固定側金型４２と可動側金型４３とを型閉じして、キャビティ５６ａおよび５６ｂと該キャビティ５６ａおよび５６ｂに連絡部５７ａおよび５７ｂを介して連通する樹脂溜り部５８ａおよび５８ｂとが形成される。次に、固定側取付板４２ａに配設されたスプルーブッシュ４６に穿設された導入孔４５に射出成形機の射出ノズル４４が当接され、溶融状態の樹脂材料が射出される。射出された溶融状態の樹脂材料は、ランナ４８を流動してホットランナ５０ａおよび５０ｂ内に導入される。このとき、ニードルピン駆動シリンダ５１ａおよび５１ｂによってニードルピン５３ａおよび５３ｂが、図中上方向に駆動されてゲート５２ａおよび５２ｂが開口され、溶融状態の樹脂材料が、樹脂溜り部５８ａおよび５８ｂ、ならびに連絡部５７ａおよび５７ｂを通ってキャビティ５６ａおよび５６ｂに導入され、充填される。このとき、カットパンチ６０ａおよび６０ｂは作動せず、可動側金型４３の側に保持されている。
【００３６】
樹脂溜り部５８ａおよび５８ｂ、連絡部５７ａおよび５７ｂ、ならびにキャビティ５６ａおよび５６ｂに充填された樹脂材料は、固定側金型４２および可動側金型４３内に適宜配設された冷却手段、例えば、冷却水流通路に流通する冷却水によって冷却され、固化される。
【００３７】
次に、樹脂溜り部５８ａ、連絡部５７ａおよびキャビティ５６ａにおける作用を例にして説明する。樹脂溜り部５８ｂ、連絡部５７ｂおよびキャビティ５７ｂにおける作用も同様である。
溶融状態の樹脂材料の充填が完了した後、充填された樹脂材料は、図１０に示すとおり、固定側型板４２ｃの成形面５４ａと、可動側型板４３ｅの成形面５５ａに接する外側部分から冷却して固化し、まず、成形面５４ａと、成形面５５ａとが近接している連絡部５７ａにおける樹脂材料は、固化または半固化の状態となる。一方、連絡部５７ａよりも深い、すなわち、固定側型板４２ｃの成形面５４ａと可動側型板４３ｅの成形面５５ａとの間の距離が大きい樹脂溜り部５８ａにおいては、成形面５４ａまたは５５ａと接する樹脂材料の外側は固化または半固化の状態となるが、内部には、未だ溶融状態の樹脂材料１０３ａが存在している状態となる。
【００３８】
このとき、スプリング６２ａの付勢力に抗して、カットパンチ駆動油圧シリンダ６１ａによって、可動側背板４３ｃおよび４３ｄに取付けられたカットパンチ６０ａが、可動側金型４３の側から固定側金型４２に向けて移動される。駆動されたカットパンチ６０ａの押圧力によって、樹脂溜り部内の未だ溶融状態の樹脂材料１０３ａが、ゲート５２ａからホットランナ５０ａ内に押し戻され、樹脂溜り部内の樹脂体積が減少し、カットパンチ６０ａの移動のための容積が確保されることにより、図１１に示すとおり、カットパンチ６０ａが固定側型板４２ｃに向けて移動し、カットパンチ６０ａの側面１０２ａによって、連絡部５７ａが閉塞され、キャビティ５６ａにおける樹脂成形品１０５ａと、樹脂溜り部５８ａに形成される樹脂固化物１０６ａとが、連絡部５７ａにおいて切り離される。このとき、カットパンチ６０ａ内に、カットパンチ６０ａとは独立に摺動自在に嵌挿されている樹脂溜り突出しピン６３ａは、カットパンチ６０ａの駆動とともに駆動されず、その頂面６８ａは、凹部１０７ａを形成する。
【００３９】
次に、ニードルピン５３ａが駆動され、ゲート５２ａが閉塞され、キャビティ５６ａおよび樹脂溜り部５８ａの樹脂材料が冷却されて固化し、キャビティ５６ａには樹脂成形品１０５ａが形成され、樹脂溜り部５８ａには、凹部１０７ａ、ならびにアンダーカット部６９ａにおける樹脂材料の固化分を含む樹脂固化物１０６ａが形成された後、図１２に示すとおり、可動側金型４３を駆動して、射出成形用金型を開く。このとき、樹脂溜り部に形成された樹脂固化物１０６ａは、樹脂成形品１０５ａと分離され、カットパンチ６０ａの先端部側に係止めされている。また、アンダーカット部６９ａに形成された固化物は、樹脂固化物１０６ａをカットパンチ６０ａの先端部に係止しておく係止部の作用をなす部分である。
【００４０】
次に、図１３に示すとおり、成形機の突出しロッド（図示しない）によって、突出しプレート６６ａおよび６６ｂに取付けられた、樹脂溜り突出しピン６３ａ、ならびに成形品突出しスリーブ６４ａが、スプリング６２ａの付勢力に抗して駆動され、薄肉円環状の樹脂成形品１０５ａおよび円板状の樹脂固化物１０６ａが、それぞれ独立に突き出され、切り離された状態で得られる。
【００４１】
（実験例１）
図１に示す、コールドランナ方式の本発明の射出成形用金型を用いて、使用樹脂、金型温度、および樹脂溜り部内面とカットパンチ外周面との摺接部のクリアランスを変えて屈曲板状の樹脂成形品の製造実験を行った。
実験に用いた射出成形用金型の製品部、連絡部、および樹脂溜り部の射出時の厚さは下記のとおりであった。
製品部（キャビティ１０）の厚さ １．５ｍｍ
連絡部（１１）の厚さ ０．５ｍｍ
樹脂溜り部（１２）の射出時の厚さ １．０ｍｍ
【００４２】
実験において、カットパンチによる切れの品質および問題点を下記の基準で評価し、結果を表１にまとめた。
切れの品質の評価基準
○ カット部にクラックやバリがなく良好な品質
△ カット部に若干のクラックやバリが発生するが、外観上問題ない品質
× カット部にクラックやバリが発生し、製品として不良と判断される品質
問題点
Ｋ 摺接部にカジリが発生し。金型の耐久性上の問題あり
Ｂ 成形品のカット部にバリが発生
Ｈ 成形品のカット部に白化が発生、あるいはカットできない
【００４３】
表１に示す実験結果から、樹脂溜り部内面とカットパンチ外周面との摺接部のクリアランスは、狭い方が切れの品質は良いが、狭すぎると、カットパンチと樹脂溜り部とが接触し易くなり、金型の耐久性上好ましくない。特に、クリアランスが５μｍ以下の場合には、この問題を回避するためには、高精度な金型が必要となり、金型コストが上昇し、経済的に好ましくないことがわかる。したがって、経済効果を考慮すると、樹脂特性に応じて最適なクリアランスとすることが望ましい。表１に示す実験結果から、ＧＰＰＳおよびＰＣでは、１０〜２０μｍのクリアランスが好ましく、ＰＡでは５〜１０μｍのクリアランスが好ましいことがわかった。
【００４５】
また、上記と同じ金型を用いて、使用樹脂、金型温度、およびカットパンチの駆動タイミングを変えて屈曲板状の樹脂成形品の製造実験を行い、カットパンチによる切れの品質および問題点を前記の基準で評価し、結果を表２にまとめた。なお、駆動タイミングは、射出完了（保圧開始）後、カットパンチを駆動するまでの時間（秒）である。
【００４６】
表２に示す実験結果から、カットパンチの駆動タイミングは、樹脂特性により異なり、３種の樹脂に共通しているのは、カットパンチの駆動タイミングが早いと切り口にバリが発生し、遅いと白化が生じ、さらに遅いと切れなくなることがわかった。
【００４８】
（実験例２）
図８に示す、ホットランナ方式の本発明の射出成形用金型を用いて、樹脂としてＰＡを用い、７０℃の金型温度で、樹脂溜り部内面とカットパンチ外周面との摺接部のクリアランスを変えて、薄肉円環状部品を製造する実験を行い、切れの品質が良好となるカットパンチの駆動タイミングを求めた。結果を表３に示す。実験に用いた射出成形用金型の製品部、連絡部、および樹脂溜り部の射出時の厚さは下記のとおりであった。
製品部（キャビティ１０）の厚さ ０．１７ｍｍ
連絡部（１１）の厚さ ０．１７ｍｍ
樹脂溜り部（１２）の射出時の厚さ ０．５ｍｍ
【００４９】
表３に示す実験結果から、樹脂溜り部内面とカットパンチ外周面との摺接部のクリアランスは、狭い方が切れの品質が良好となる駆動タイミングの範囲が広く、クリアランスが広くなると、切れの品質が良好となる駆動タイミングの範囲が狭くなる。また、クリアランスが狭すぎると、前記実験例１と同様に、カットパンチと樹脂溜り部とが接触し易くなり、金型の耐久性上好ましくない。樹脂としてＰＡを使用する場合、クリアランスが１５μｍでは、切れの品質が良好となる駆動タイミングの範囲が０．１秒と狭く、安定生産上、好ましくない。また、クリアランスが２０μｍでは、切れの品質が良好となる駆動タイミングの範囲は無かった。したがって、クリアランスと切れの品質が良好となるカットパンチの最適駆動タイミングは、樹脂特性によって異なる。
【００５１】
また、上記と同じ金型を用いて、樹脂としてＰＡを用い、金型温度６０または８０℃で、樹脂溜り部の厚さを変えて、薄肉円環状部品を製造する実験を行い、切れの品質が良好となるカットパンチの駆動タイミングを求めた。結果を表４および表５に示す。
【００５２】
表４および５に示す実験結果から、樹脂溜り部の厚さが厚くなるに従って、切れの品質が良好となるカットパンチの駆動タイミングの範囲が広くなることがわかる。また、樹脂溜り部の厚さが連絡部の厚さの１．５倍以下では、十分な駆動タイミングの範囲が得られず、安定生産上問題があることがわかる。さらに、樹脂溜り部の樹脂は、成形サイクル毎に廃却されるものであり、無駄となるので、必要以上に駆動タイミングの範囲を確保する必要はなく、カットパンチの駆動の制御性と資源の有効活用の観点から、樹脂溜り部の厚さは、連絡部の厚さの１．５倍〜１０の範囲、さらに好ましくは２〜６倍程度とするのが好ましいことがわかる。
【００５５】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の射出成形方法によれば、
▲１▼樹脂を射出充填すると、樹脂溜り部の樹脂材料はその外側から固化してゆき、キャビティとの連絡部における樹脂材料が固化した時点では、樹脂溜り部はその深さが連絡部よりも大であるために、内部に溶融状態の樹脂材料が残っている。
ここで、カットパンチを駆動させると、樹脂溜り部の内部の溶融状態の樹脂材料を、ゲートを通してランナ側に逆流させることができる。これにより、樹脂溜り部の樹脂体積を減少させることができるので、カットパンチの移動ストロークが確保でき、従来の金型における複雑な構造、例えば、光ディスク基板製造用の金型に見るような移動するスプルーブッシュが不要となり、金型構造を簡略化できる。
▲２▼樹脂溜り部を製品の一部として考えると、ゲートが通常のゲートとなるため、カットパンチの駆動システムを付加するのみで、従来のシンプルな構造の金型と同様の設計が可能となる。この結果、多数個取り金型の設計も従来と同様となり、容易になる。さらにランナをホットランナ方式とする場合も、従来のシンプルな金型構造と同様な設計で足りるので、市販のホットランナシステムをそのまま導入することができ、安価な金型とすることができる。
▲３▼固化（半固化状態）した連絡部の樹脂材料を切断するため、切り口に溶融樹脂が潜り込むようなバリが立つことがなく、ゲート傷痕がない樹脂成形品を得ることができる。また、切り口に溶融樹脂が潜り込まないので、カットパンチと、カットパンチが嵌挿する樹脂溜り部とのクリアランスを十分に確保でき、この部分のカジリに配慮する必要がなく、耐久性のある金型とすることができ、かつ、安価に金型部品を製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の射出成形方法の第１実施例で用いたコールドランナ方式の射出成形用金型を説明する要部破断図。
【図２】 本発明の射出成形方法の第１実施例で用いたコールドランナ方式の射出成形用金型の主要部を説明する要部破断図。
【図３】 本発明の射出成形方法の第１実施例で用いたコールドランナ方式の射出成形用金型のキャビティおよび樹脂溜り部を示す平面図。
【図４】 本発明の射出成形方法の第１実施例の工程を説明する図。
【図５】 本発明の射出成形方法の第１実施例の工程を説明する図。
【図６】 本発明の射出成形方法の第１実施例の工程を説明する図。
【図７】 本発明の射出成形方法の第１実施例の工程を説明する図。
【図８】 本発明の射出成形方法の第２実施例で用いたホットランナ構造の射出成形用金型を説明する図。
【図９】 本発明の射出成形方法の第２実施例で用いたホットランナ方式の射出成形用金型の主要部を説明する要部破断図。
【図１０】 本発明の射出成形方法の第２実施例の工程を説明する図。
【図１１】 本発明の射出成形方法の第２実施例の工程を説明する図。
【図１２】 本発明の射出成形方法の第２実施例の工程を説明する図。
【図１３】 本発明の射出成形方法の第２実施例の工程を説明する図。
【図１４】 （ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ本発明の射出成形用金型の樹脂溜り部の断面形状の好適例を示す図。
【符号の説明】
１ 射出成形用金型
２ 固定側金型
２ａ 固定側取付板
２ｂ 固定側背板
２ｃ 固定側型板
３ 可動側金型
３ａ 可動側取付板
３ｂ スペーサーブロック
３ｃ 可動側型板
４ 射出ノズル
５ 導入孔
６ スプルーブッシュ
７ ランナ
８ 成形面
９ 成形面
１０ キャビティ
１１ 連絡部
１２ 樹脂溜り部
１３ 樹脂溜り面
１４ ゲート
１５ カットパンチ
１６ａ，１６ｂ カットパンチ突出しプレート
１７ カットパンチ駆動油圧シリンダ
１８ スプリング
１９ 樹脂溜り突出しピン
２０ａ，２０ｂ 成形品突出しピン
２１ スプリング
２２ａ，２２ｂ 突出しプレート
２２ｃ 突出しロッド受け
２３ カットパンチ１５の先端部
２４ 樹脂溜り突出しピン１９の頂面
２５ａ，２５ｂ アンダーカット部
２６ 樹脂溜り部１２の側面
２７ 未だ溶融状態の樹脂材料
２８ 樹脂成形品
２９ 樹脂固化物
３０ 足部
３１ カットパンチ突出しプレート１６ａの外面
３２ 可動側型板３ｃの背面
４１ 射出成形用金型
４２ 固定側金型
４２ａ 固定側取付板
４２ｂ スペーサブロック
４２ｃ 固定側型板
４３ 可動側金型
４３ａ 可動側取付板
４３ｂ スペーサーブロック
４３ｃ，４３ｄ 可動側背板
４３ｅ 可動側型板
４４ 射出ノズル
４５ 導入孔
４６ スプルーブッシュ
４７ マニフォルドブロック
４８ ランナ
４９ａ，４９ｂ ホットランナノズル
５０ａ，５０ｂ ホットランナ
５１ａ，５１ｂ ニードルピン駆動シリンダ
５２ａ，５２ｂ ゲート
５３ａ，５３ｂ ニードルピン
５４ａ，５４ｂ 成形面
５５ａ，５５ｂ 成形面
５６ａ，５６ｂ キャビティ
５７ａ，５７ｂ 連絡部
５８ａ，５８ｂ 樹脂溜り部
５９ａ，５９ｂ 樹脂溜り面
６０ａ，６０ｂ カットパンチ
６１ａ，６１ｂ カットパンチ駆動油圧シリンダ
６２ａ，６２ｂ スプリング
６３ａ，６３ｂ 樹脂溜り突出しピン
６４ａ，６４ｂ 成形品突出しスリーブ
６５ スプリング
６６ａ，６６ｂ 突出しプレート
６６ｃ 突出しロッド受け
６７ａ，６７ｂ カットパンチの先端部
６８ａ 樹脂溜り突出しピン６３ａの頂面
６９ａ，６９ｂ アンダーカット部
１０１ａ 樹脂溜り部の側面
１０２ａ カットパンチ６０ａの側面
１０３ａ 未だ溶融状態の樹脂材料
１０５ａ 樹脂成形品
１０６ａ 樹脂固化物
１０７ａ 凹部
Claims (12)
- 固定側金型と可動側金型とによって画成されるキャビティ内に、前記固定側金型内に配設されたランナを通り、前記固定側金型の側の前記ランナの先端に設けられたゲートから射出される溶融状態の樹脂材料を、前記固定側金型を前記ゲート側に凹状に刻成して形成された樹脂溜り部から導入して成形する射出成形方法であって、
前記樹脂溜り部を挟んで前記ゲートと対向する前記可動側金型側に配設され、前記樹脂溜り部に摺接しながら嵌挿するように移動可能に設けられたカットパンチが、前記ゲートから前記樹脂溜り部を介して前記キャビティ内に前記溶融状態の樹脂材料が充填されているときは、前記溶融状態の樹脂材料が前記樹脂溜り部を通じて前記キャビティ内に導入されるように、前記カットパンチの前記樹脂溜り部への移動方向の先端部が、前記樹脂溜り部と前記キャビティとの間に、前記樹脂溜り部と前記キャビティとの連絡部を開口する位置にあり、
前記溶融状態の樹脂材料が前記キャビティおよび前記樹脂溜り部の内部に充填された後、前記樹脂溜り部と前記キャビティとの前記連絡部における前記樹脂材料が半固化状態、かつ未だ溶融状態にある樹脂材料が前記樹脂溜り部の内部に存在しているときに、前記カットパンチが、前記ゲートに向けて前記樹脂溜り部に嵌挿するように移動して、前記樹脂溜り部内に存在している前記未だ溶融状態にある樹脂材料を前記ゲート内に強制的に押し戻しながら、前記連絡部を閉塞するとともに、前記連絡部における前記半固化状態の樹脂材料を切断することにより、前記キャビティ内に形成された樹脂成形品を前記樹脂溜り部内に形成された樹脂固化物と切り離すことを特徴とする射出成形方法。 - 複数対の前記キャビティ、前記樹脂溜り部および前記カットパンチによって、複数の前記樹脂成形品を成形する請求項１に記載の射出成形方法。
- 前記ランナが、ホットランナである請求項１または２に記載の射出成形方法。
- 前記ホットランナが、その先端にバルブゲート構造を有し、前記カットパンチが移動した後に、バルブゲートを閉じて、前記ゲートを閉塞することを特徴とする請求項３に記載の射出成形方法。
- 開口を有する前記樹脂成形品を成形する方法であって、該樹脂成形品の前記開口に対応して形成された、前記樹脂溜り部および該樹脂溜り部に嵌挿される前記カットパンチによって、前記樹脂溜り部に対応した形状の前記開口を有する前記樹脂成形品を成形することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の射出成形方法。
- 固定側金型内に配設されたランナを通り、前記固定側金型の側の前記ランナの先端に設けられたゲートから射出される溶融状態の樹脂材料が、前記固定側金型を前記ゲート側に凹状に刻成して形成された樹脂溜り部から導入されて充填されるキャビティを、前記固定側金型と可動側金型とによって画成する射出成形用金型であって、
前記ゲートと、前記キャビティとは、前記固定側金型に凹状に形成された前記樹脂溜り部を介して接続され、
前記樹脂溜り部を挟んで前記ゲートと対向する前記可動側金型側には、前記樹脂溜り部に摺接しながら嵌挿するように移動可能なカットパンチが配設され、
前記樹脂溜り部の断面形状が、前記カットパンチの移動方向の深さが前記ゲートに向けて徐々に深くなる断面形状、および前記樹脂溜り部の両端の最外周部の部分が深くなる断面形状の少なくとも一方であり、
前記カットパンチは、前記キャビティ内に前記溶融状態の樹脂材料が充填されているときは、前記ゲートから射出された前記溶融状態の樹脂材料が前記樹脂溜り部を通じて前記キャビティ内に導入されるように、前記カットパンチの、前記樹脂溜り部への移動方向の先端部は、前記樹脂溜り部と前記キャビティとの間に、前記樹脂溜り部と前記キャビティとの連絡部を開口する位置にあり、前記溶融樹脂が前記キャビティおよび前記樹脂溜り部の内部に充填された後、未だ溶融状態にある樹脂材料が前記樹脂溜り部の内部に存在しているときに、前記カットパンチが、前記ゲートに向けて前記樹脂溜り部に嵌挿するように移動して、前記樹脂溜り部内に存在している前記未だ溶融状態にある樹脂材料を前記ゲート内に強制的に押し戻しながら、前記連絡部を閉塞するとともに、前記連絡部における前記樹脂材料を切断することにより、前記キャビティ内に形成された樹脂成形品を前記樹脂溜り部内に形成された樹脂固化物と切り離すようにしてなることを特徴とする射出成形用金型。 - 前記キャビティ、前記樹脂溜り部および前記カットパンチを複数対有する請求項６に記載の射出成形用金型。
- 前記ランナが、ホットランナである請求項６または７に記載の射出成形用金型。
- 前記ホットランナが、バルブゲート構造を有するものである請求項８に記載の射出成形用金型。
- 開口を有する前記樹脂成形品を成形する射出成形用金型であって、該樹脂成形品の前記開口に対応して形成された、前記樹脂溜り部および該樹脂溜り部に嵌挿される前記カットパンチを有する請求項６〜９のいずれかに記載の射出成形用金型。
- 前記カットパンチの先端部には、前記固定側金型と前記可動側金型との型開き時に、前記樹脂溜り部に形成された前記樹脂固化物が、前記固定側金型の側の前記樹脂溜り部内に残らないように、前記樹脂固化物を前記可動側金型の側の前記カットパンチ側に係止させるための、アンダーカット部が穿設されていることを特徴とする請求項６〜１０のいずれかに記載の射出成形用金型。
- 前記カットパンチには、前記カットパンチの移動方向への投影面積を小さくするように構成された、前記樹脂溜り部に形成される前記樹脂固化物を突き出すための突出しピンが、前記カットパンチとは独立に摺動自在に嵌挿されていることを特徴とする請求項６〜１１のいずれかに記載の射出成形用金型。
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