JP5715492B2 - Injection mold - Google Patents
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Description
本発明は、多数個取り製品を製造する射出成形金型に関する。 The present invention relates to an injection mold for producing a multi-cavity product.
従来より、射出成形により、多数個取りで製品を製造する場合には、射出成形金型の各キャビティへバランス良く均等に溶融樹脂を充填することが重視されている。図２は従来の８個取り射出成形金型の概略構成図である。図２は、金型内の空洞部のみを表示したものであり、他の金型の図面も同様である。図２に示されるように、８個取り射出成形金型のランナーは、スプルー１、第１ランナー２、第２ランナー３、第３ランナー４、ゲート部５、キャビティ８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５により構成されているが、スプルー１を中心に各キャビティへ溶融樹脂が均等に流れるように、その間のランナー、すなわち２個の第１ランナー２、４個の第２ランナー３、８個の第３ランナー４は等長、等断面積としている。
Conventionally, when a product is manufactured by injection molding with a large number of pieces, emphasis has been placed on filling the cavities of the injection mold uniformly with a good balance of the molten resin. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a conventional eight-piece injection mold. FIG. 2 shows only the cavity in the mold, and the drawings of other molds are the same. As shown in FIG. 2, the runner of the eight-piece injection mold is sprue 1,
ところが、図２のような射出成形金型では、各ランナーを等長、等断面積とした場合は、内側のキャビティ、すなわちキャビティ９、１０、１３、１４の方が外側のキャビティ、すなわちキャビティ８、１１、１２、１５よりも充填され易いことが、従来から知られている。多数個取りの場合、溶融樹脂の充填のバランスが崩れると、過充填や充填不足により製品不良に繋がるため、各種の対策が取られている。
However, in the injection mold as shown in FIG. 2, when the runners have the same length and the same cross-sectional area, the inner cavities, that is, the
例えば、特許文献１には、各キャビティに流入する充填バランスが崩れる場合があり、これは、主ランナーから副ランナーへ分岐する際に、中央部を流れる樹脂は主として樹脂の流れ方向側の副ランナーに流れ、一方、表層側の樹脂は樹脂の流れ方向と反対側の副ランナーに流れるが、各ランナーを流れる溶融樹脂は、表層部を流れる樹脂と中央部を流れる樹脂との間にせん断速度及び温度差を生ずるため両樹脂の粘度が異なることによると考えられることが記載されている。 For example, in Patent Document 1, there is a case where the filling balance flowing into each cavity is lost, and this is because the resin flowing in the center portion is mainly the secondary runner on the resin flow direction side when branching from the primary runner to the secondary runner. On the other hand, the resin on the surface layer side flows to the sub-runner on the opposite side of the resin flow direction, but the molten resin flowing through each runner has a shear rate between the resin flowing in the surface layer portion and the resin flowing in the center portion. It is described that it is considered that the two resins have different viscosities in order to cause a temperature difference.
特許文献１では、溶融樹脂の充填バランスを主ランナー（第１ランナー）から副ランナー（第２ランナー）への分岐部に樹脂の流れを変えるための突起状段差を設けることが記載されている。詳細には、第１ランナーから第２ランナーへ溶融樹脂の流れが分岐し、溶融樹脂の流れ方向が９０度変換される前に、分岐部に突起状段差を設けて、第１ランナーと第２ランナーにより形成される平面に対して、一旦、垂直の方向に溶融樹脂の流れ方向を変換している。 In Patent Document 1, it is described that a protruding step for changing the flow of the resin is provided at the branch portion from the main runner (first runner) to the sub runner (second runner) in the molten resin filling balance. In detail, before the flow of the molten resin branches from the first runner to the second runner, and the flow direction of the molten resin is changed by 90 degrees, a protruding step is provided at the branch portion, and the first runner and the second runner The flow direction of the molten resin is once converted to a direction perpendicular to the plane formed by the runner.
また、特許文献２に開示されている技術では、先に充填される内向き側のキャビティのゲート前のランナーに溶融樹脂の成形条件を調整する成形条件調整入れ子を設けている。
In the technique disclosed in
多数個取りの射出成形を行う場合は、溶融樹脂の充填バランスを調整することは必須条件である。また、射出成形金型内では、ノズルから充填されたスプルー部から先の溶融樹脂のせん断発熱による温度分布では、各ランナーの中心部より外周部が温度が高くなると考えられる。そこで、射出成形金型内の溶融樹脂の温度分布の検討を行った。 When performing multi-cavity injection molding, it is essential to adjust the filling balance of the molten resin. In addition, in the injection mold, it is considered that the temperature at the outer peripheral portion is higher than the center portion of each runner in the temperature distribution due to the shear heat generation of the molten resin from the sprue portion filled from the nozzle. Therefore, the temperature distribution of the molten resin in the injection mold was examined.
図７は従来の射出成形金型内の溶融樹脂の温度分布を示す模式図で、図７（ａ）は図２のＡ−Ａ断面図、図７（ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面図、図７（ｃ）は図２のＣ−Ｃ断面図である。ノズルから充填されたスプルー１の断面の温度分布は図７（ａ）のように、中心部がせん断発熱温度小１７であり、外周部がせん段発熱温度大１６の対称形の分布となっていると考えられる。次にスプルー１から第１ランナー２へは９０度方向が変換されており、分岐部で、スプルー１の中心の部分（温度の低い部分）が第１ランナー２の下部に、スプルー１の外周の半分の部分（温度の高い部分）が第１ランナー２の上部に流れると共に、第１ランナー２を流動することによる中心部と外周部のせん断発熱温度の分布が加わり、分岐後の第１ランナー２の断面の温度分布は図７（ｂ）に示されるように、第１ランナー２の外周の上側（スプルー１の外周側に沿った側）はせん断発熱温度大１６で外周の下側と中心部は、せん断発熱温度小１７となると考えられる。
7A and 7B are schematic diagrams showing the temperature distribution of the molten resin in a conventional injection mold. FIG. 7A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. FIG. 7 and FIG. 7C are CC cross-sectional views of FIG. As shown in FIG. 7A, the temperature distribution of the cross section of the sprue 1 filled from the nozzle is a symmetric distribution with a central portion having a low
さらに、第１ランナー２から第２ランナー３への分岐後は、図７（ｃ）のように、第１ランナー２から第２ランナー３へとは９０度方向が変換されており、第１ランナーの外周に沿った第２ランナーの外周側はせん断発熱温度大１６の樹脂が流れ、その反対側は第１ランナー２の中心の部分（温度の低い部分）が流れるため、せん断発熱温度小１７となり、せん断発熱分布の左右の対称性が崩れる。その結果、第２ランナー３から第３ランナー４へ分岐する際に樹脂の流動が不均一となる。従って、温度が高く粘性が低い第１ランナーの外周に沿って流れる内側のキャビティ、すなわちキャビティ９、１０、１３、１４が先に充填されると考えられる。この現象は、高流動性の液晶ポリマー等を使用した小型電子部品の薄肉製品で特に顕著となる。
Furthermore, after branching from the
図８は、参考例の８個取りの射出成形金型の概略構成図である。特許文献１では、主ランナーから副ランナーに分岐する前に、一旦垂直方向に溶融樹脂の流れを変換しているので、図８に示す参考例の８個取りの射出成形金型でも、第１ランナー２から第２ランナー３へ溶融樹脂の流れが分岐し、溶融樹脂の流れ方向が９０度変換される前に、分岐部６に第２ランナー３の高さ以上の段差を持たせた階段形状７を設けている。この階段形状７により、第１ランナー２と第２ランナー３により形成される平面に対して、一旦、垂直の方向に溶融樹脂の流れ方向を変換し、垂直の方向から第２ランナーに溶融樹脂が流入し、左右に分岐して流れるように設定している。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an eight-piece injection mold according to a reference example. In Patent Document 1, since the flow of the molten resin is once converted in the vertical direction before branching from the main runner to the sub runner, the first example of the eight-piece injection mold shown in FIG. A stepped shape in which the flow of the molten resin branches from the
図９は図８に示す射出成形金型内の溶融樹脂の温度分布を示す模式図で、図９（ａ）は図８のＤ−Ｄ断面図、図９（ｂ）は図８のＥ−Ｅ断面図、図９（ｃ）は図８のＦ−Ｆ断面図である。この場合、ノズルから充填されたスプルー１の断面の温度分布は図９（ａ）のように、中心部がせん断発熱温度小１７であり、外周部がせん断発熱温度大１６の対称形の分布となっていると考えられる。次に、スプルー１から第１ランナー２へは９０度方向が変換されており、分岐部で、スプルー１の温度が低い中心部が第１ランナー２の下部に、スプルー１の温度が高い外周の半分が第１ランナー２の上部に流れると共に、第１ランナー２を流動することによる中心部と外周部のせん断発熱温度の分布が加わり、分岐後の第１ランナー２の断面の温度分布は図９（ｂ）に示されるように、第１ランナー２の外周の上側はせん断発熱温度大１６で外周の下側と中心部はせん断発熱温度小１７となると考えられる。
9 is a schematic diagram showing the temperature distribution of the molten resin in the injection mold shown in FIG. 8, FIG. 9A is a sectional view taken along the line DD in FIG. 8, and FIG. E sectional drawing and FIG.9 (c) are FF sectional drawings of FIG. In this case, as shown in FIG. 9A, the temperature distribution of the cross section of the sprue 1 filled from the nozzle is a symmetrical distribution in which the central portion has a low
さらに、第１ランナー２から第２ランナー３への分岐後は、図９（ｃ）のように、第１ランナーは、第２ランナーの上部から流れることによって第１ランナーの外周の上部に沿った第２ランナーの外周側はせん断発熱温度大１６の樹脂が流れ、その反対の第１ランナーの下部に沿った第２ランナーの外周側はせん断発熱温度小１７となり、せん断発熱分布の左右の対称性が崩れる。その結果、第２ランナー３から第３ランナー４へ分岐後、外側のキャビティ、すなわちキャビティ８、１１、１２、１５が先に充填されると考えられる。
Further, after branching from the
よって、特許文献１の発明を適用しても、溶融樹脂の充填バランスが充分に確保されるとは限らないことが分かる。さらに、特許文献１の突起状段差を設ける場合は、射出成形金型の突起状段差部の金型パーティングラインが、一般的な平面とはならず、３次元的な合わせ面の形状となるため、高度な加工精度が必要であり、金型の加工費が高くなるという面がある。 Therefore, it can be seen that even if the invention of Patent Document 1 is applied, a sufficient filling balance of the molten resin is not always ensured. Furthermore, when providing the protruding step of Patent Document 1, the mold parting line of the protruding step portion of the injection mold is not a general plane but a three-dimensional mating surface shape. For this reason, high machining accuracy is required, and the machining cost of the mold is increased.
また、特許文献２の発明のゲートに調整用の入れ子を設け、各キャビティへの溶融樹脂の充填量を直接調整する方法は、各キャビティへの溶融樹脂の流れのバランスの均一化がなされるはずなので、充填バランスを調整する面では効果が大きいと考えられる。ただし、この場合は、成形樹脂、成形条件毎に専用の入れ子を準備しなければならず、効率が悪い面がある。さらに、調整入れ子をねじ等で固定するため、ねじ等のスペース増による金型の大型化、成形樹脂量の増大といった金型コスト、資材費が高くなるという面もある。
Moreover, the method of providing the adjustment nest | insert in the gate of invention of
従って、本願の解決すべき課題は、多数個取りの射出成形を行う場合に、各キャビティへの溶融樹脂の充填バランスを確保できると共に、作業性が良好で、且つ、金型等のコストを抑えられるような射出成形金型を提供することである。 Therefore, the problems to be solved by the present application are that, when performing multi-cavity injection molding, it is possible to ensure the balance of filling of the molten resin into each cavity, the workability is good, and the cost of the mold is suppressed. It is to provide such an injection mold.
本発明は、スプルーから導入された溶融樹脂を８個以上の複数のキャビティへ充填する多数個取りの射出成形金型のランナーの形状を調整して、第１ランナーから第２ランナーへの分岐部における溶融樹脂の流れを調整し、分岐後の第２ランナー内を流れる溶融樹脂のせん断発熱分布を左右均等にすることにより、第２ランナーから第３ランナーへ分岐して流れる溶融樹脂の流れを均等となるように調整し、その先の各キャビティへの充填バランスを均一にしたものである。 The present invention adjusts the shape of a runner of a multi-piece injection mold that fills a plurality of eight or more cavities with molten resin introduced from a sprue, and branches from the first runner to the second runner. The flow of molten resin flowing in the second runner after branching is adjusted by adjusting the flow of the molten resin in the left and right, so that the flow of molten resin flowing branched from the second runner to the third runner is equalized. And the balance of filling into the respective cavities beyond that is made uniform.
即ち、本発明は、溶融樹脂を導入するスプルーから分岐する第１のランナーと、前記第１のランナーから分岐する第２のランナーと、前記第２のランナーから分岐する第３のランナーと、前記第３のランナーの各々に接続され、前記溶融樹脂が充填されるキャビティを備え、前記スプルーと前記第１のランナー、前記第１のランナーと前記第２のランナー及び前記第２のランナーと前記第３のランナーとの各々の分岐部にて前記溶融樹脂の流動方向を垂直な方向に変換するよう構成された８個以上の多数個取りの射出成形金型であって、前記第１のランナーから前記第２のランナーへの分岐部に前記第１のランナーにおける前記流動方向に垂直な断面の高さの２５％以上、７５％以下の段差で、前記第１のランナーと同断面積の階段形状を設けたことを特徴とする射出成形金型である。 That is, the present invention includes a first runner branching from sprue for introducing molten resin, and a second runner which branches from the first runner, a third runner which branches from the second runner, the connected to each of the third runner, said a cavity which molten resin Ru is filled, the said sprue said first runner, said first runner and said second runner and the second runner first a each said 8 or more injection molds multi several up configured to convert the flow direction perpendicular to the direction of the molten resin at the bifurcation of the third runner, said first runner the first of the 25% of the height of the cross section perpendicular to the flow direction or in the runner, at 75% or less of the step, the stepped shape of the first runner and ditto area bifurcation into the second runner from Set up An injection molding die, characterized in that the.
また、本発明は、溶融樹脂を導入するスプルーと、前記スプルーの前記溶融樹脂の流動方向を垂直な方向に変換するよう前記スプルーに接続されたランナーと、前記流動方向を垂直な方向に変換するよう順次接続された一つ以上のランナーとが順次接続され、末端の前記ランナーが接続され、前記溶融樹脂が充填されるキャビティを備え、前記ランナーの各々の分岐部に、前記ランナーにおける前記流動方向に垂直な断面の高さの２５％以上、７５％以下の段差が設けられ、前記段差の前後での前記ランナーの断面積が等しいことを特徴とする射出成形金型である。 The present invention also provides a sprue for introducing a molten resin , a runner connected to the sprue to convert the flow direction of the molten resin in the sprue to a vertical direction, and converting the flow direction to a vertical direction. One or more runners that are sequentially connected to each other , a cavity that is connected to the end runner and is filled with the molten resin , and the flow direction in the runner is provided in each branch portion of the runner . The injection mold is characterized in that a step of 25% or more and 75% or less of the height of the cross section perpendicular to the step is provided, and the cross-sectional area of the runner before and after the step is equal.
本発明によれば、第１ランナーから第２ランナーへの分岐部に階段形状を設けることによって、分岐後の第２ランナー内の溶融樹脂のせん断発熱分布の左右のバランスが保たれ、各キャビティへの充填バランスを保つことが可能となる。本発明の射出成形金型を用いることにより、各キャビティへの均一充填が容易に達成され、製品の成形バリやショートショットといった不良が改善され、品質が安定し、生産性が向上する。 According to the present invention, by providing a stepped shape at the branch from the first runner to the second runner, the left and right balance of the shear heat distribution of the molten resin in the second runner after branching is maintained, and each cavity is transferred to each cavity. It is possible to maintain the filling balance. By using the injection mold of the present invention, uniform filling into each cavity is easily achieved, defects such as molding burrs and short shots of products are improved, quality is stabilized, and productivity is improved.
また、本発明の射出成形金型の場合は、分岐部の階段形状の金型パーティングラインをほぼ、一般的な平面形状に近いものとすることが出来るので、合わせ面にも、高度な加工精度が必ずしも必要ではないため、金型の加工費も抑えることが可能となる。 In addition, in the case of the injection mold of the present invention, the step part-shaped mold parting line of the branching portion can be made almost similar to a general plane shape, so that the mating surface is also highly processed. Since accuracy is not always necessary, the machining cost of the mold can be reduced.
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明の８個取り射出成形金型の概略構成図を示したものである。さらに、図４は、第１ランナーから第２ランナーの分岐部拡大図で、図４（ａ）は従来例、図４（ｂ）は本発明の階段形状、図４（ｃ）は参考例の階段形状である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an eight-cavity injection mold according to the present invention. Further, FIG. 4 is an enlarged view of a branch portion from the first runner to the second runner, FIG. 4 (a) is a conventional example, FIG. 4 (b) is a step shape of the present invention, and FIG. 4 (c) is a reference example. It is a staircase shape.
本発明の射出成形金型は、図１に示すように、スプルー１、第１ランナー２、第２ランナー３、第３ランナー４、ゲート部５、キャビティ８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５により構成されている。
As shown in FIG. 1, the injection mold of the present invention includes a sprue 1, a
さらに、第１のランナーから第２のランナーへの分岐部に階段形状７を設けている。階段形状７は、図４（ａ）に示す従来形状の分岐部に図４（ｂ）の本発明の階段形状のような段差を設けたものである。階段形状の段差の垂直方向の高さは第１ランナーの高さの２５％以上から７５％以下とすることが望ましく、この範囲内の段差の寸法で、各キャビティ間の樹脂の充填バランスを均一にできる。段差の垂直方向の高さが第１ランナーの高さの２５％よりも小さい場合は、各キャビティ間の樹脂の充填バランスを均一にする効果が殆んどなく、段差の垂直方向の高さを第１ランナーの高さの７５％よりも大きくすると、かえって各キャビティ間の樹脂の充填バランスが悪化する。図４（ｃ）の参考例の階段形状は、段差の垂直方向の高さを第１ランナーの高さと同じ（１００％）にしたもので、特許文献１の突起状段差を設ける技術に類似してくるが、このような階段形状の場合は、各キャビティ間の樹脂の充填バランスはあまり均一でない。
Furthermore, a
さらに、図５は、本発明に係る、第１ランナーから第２ランナーへの分岐部側面の説明図である。図５の実施の形態の場合は、第１ランナー２と第２ランナー３の断面の寸法形状が等しく、階段形状の段差の長さ（Ｌ）をランナーの幅寸法（Ｗ、図示せず）と等しく設定している。図５に示すような段差形状が、金型作製上は望ましいが、寸法形状は、この実施の形態に限定されるものではない。流れる溶融樹脂の断面積が、実質的に第１のランナー２の断面積と同じで、段差の垂直方向の寸法が第１ランナー２の高さの２５％以上、７５％以下であれば、他の形状、例えば、段差の長さ（Ｌ）が異なっても、段差が上方でなく下方であっても、垂直でなく斜めでもかまわない。
Furthermore, FIG. 5 is explanatory drawing of the branch part side surface from a 1st runner to a 2nd runner based on this invention. In the case of the embodiment of FIG. 5, the cross-sectional dimensions of the
図５に示すように、本発明の実施の形態である分岐部に設ける階段形状７は、所定の高さ寸法（Ｈａ）と幅寸法（Ｗ）の断面（Ｓ＝Ｈａ×Ｗ）を持つストレート状の第１ランナー２に、幅寸法（Ｗ）が同じで、高さ寸法を図の上方で所定寸法（Ｈｃ）増加させた断面（Ｓ＝（Ｈａ＋Ｈｃ）×Ｗ）で、長さ（Ｌ）が第２ランナー３の幅寸法（Ｗ）と同じ寸法（Ｌ＝Ｗ）のランナーが接続され、さらに、幅寸法（Ｗ）を変えずに、高さ寸法を図の下方で所定寸法（Ｈｃ）減少させた断面（Ｓ＝Ｈａ×Ｗ）で、長さ（Ｌ）が第２ランナー３の幅寸法（Ｗ）と同じ寸法（Ｌ＝Ｗ）のランナーが接続され、さらに、このランナーが第２ランナー３上部まで延長されて、第２ランナー３に接続されている。
As shown in FIG. 5, the
この上方への増加と下方への減少を行った所定寸法（Ｈｃ）が本発明で規定している階段形状７の段差の寸法である。この段差の垂直方向の寸法（Ｈｃ）は第１ランナー２の高さ寸法（Ｈａ）の２５〜７５％（２５％≦Ｈｃ／Ｈａ≦７５％）であることが望ましい。
The predetermined dimension (Hc) obtained by increasing upward and decreasing downward is the dimension of the step of the
なお、この階段形状の断面積は、第１ランナー２から第２ランナー３の分岐部へ流れる溶融樹脂の断面積が実質的に等しくなるように設定すれば良く、図５の上下方向の断面のみで考えれば、途中で断面積が増加しているように見えるが、流れる溶融樹脂の階段形状７への入出の断面積と考えれば、ほぼ一定の断面積となっており、第１ランナーの断面積と実質的に同じと見なすことができる。
Note that the cross-sectional area of the staircase shape may be set so that the cross-sectional areas of the molten resin flowing from the
図３は本発明の射出成形金型内の溶融樹脂の温度分布を示す模式図で、図３（ａ）は図１のＧ−Ｇ断面図、図３（ｂ）は図１のＨ−Ｈ断面図、図３（ｃ）は図１のＩ−Ｉ断面図である。ノズルから充填されたスプルー１の断面の温度分布は図３（ａ）のように、中心部がせん断発熱温度小１７であり、外周部がせん断発熱温度大１６の対称形の分布となっていると考えられる。次にスプルー１から第１ランナー２へは９０度方向が変換されており、分岐部で、スプルー１の中心の部分（温度の低い部分）が第１ランナー２の下部に、スプルー１の外周の半分の部分（温度の高い部分）が第１ランナー２の上部に流れると共に、第１ランナー２を流動することによる中心部と外周部のせん断発熱温度の分布が加わり、分岐後の第１ランナー２の断面の温度分布は図３（ｂ）に示されるように、第１ランナー２の外周の上側（スプルー１の外周側の沿った側）はせん断発熱温度大１６で外周の下側と中心部は、せん断発熱温度小１７となると考えられる。
3A and 3B are schematic views showing the temperature distribution of the molten resin in the injection mold according to the present invention. FIG. 3A is a cross-sectional view taken along the line GG in FIG. 1, and FIG. FIG. 3C is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. As shown in FIG. 3A, the temperature distribution of the cross section of the sprue 1 filled from the nozzle is a symmetric distribution with the center portion having a low
さらに、第１ランナー２から第２ランナー３への分岐後は、図３（ｃ）のように、第１ランナー２から第２ランナー３へとは、従来の９０度方向変換とは異なり、第２ランナー３の外周のみならず、中央、外周部までせん断発熱温度大１６の樹脂が流れるため、その反対側の第１ランナー２の中心より下のせん断発熱温度小１７の樹脂が第２ランナー３の内周側へ流れても、その影響は小さくなりせん断発熱分布の対称性が良好となると考えられる。
Further, after branching from the
その結果、第２ランナー３から第３ランナー４へ分岐する際に樹脂の流動が均一となる。従って、第１ランナーの外周に沿って流れるキャビティ９、１０、１３、１４とその反対側のキャビティ８、１１、１２、１５が、均一に充填されると考えられる。
As a result, the flow of the resin becomes uniform when branching from the
なお、本願の目的は、第１ランナーから第３ランナーまでの分岐で８分割された先での樹脂の流れのバランスを均一にすることを主眼とするものである。従って、本願発明の射出成形金型は、第３ランナーの先にキャビティが連なるものではあるが、図１の例で示したような、第３ランナー４にゲート部５を介してキャビティ８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５が接続されるものに限定されるものではなく、第３ランナーとキャビティ間に、さらにランナーやゲート、分岐部等を有するものであってもよく、キャビティの個数も８個以外、設けても良い。
The purpose of the present application is to make the resin flow balance evenly divided into eight parts by branching from the first runner to the third runner. Therefore, in the injection mold of the present invention, the cavity is continuous with the tip of the third runner, but the
８個取り射出成形用金型を用い、第１ランナーから第２ランナーへの分岐部として、各種の階段形状の分岐部を作製して、樹脂の充填状態の比較検討を行った。 Using eight-piece injection molds, various step-shaped branch portions were produced as branch portions from the first runner to the second runner, and the resin filling states were compared.
製品は、リレー用ケースであり、肉厚約０．４ｍｍ、高さ約１０ｍｍ、幅約１０ｍｍ、長さ約１５ｍｍである。尚、製品図は省略する。射出成形用の樹脂として、汎用樹脂の三菱樹脂（株）ポリカーボネートと、ケース等に適用される非常に高流動性の住友化学（株）液晶ポリマーＥ−７０００シリーズとの、互いに粘度が大きく異なる２種類の樹脂を使用した。 The product is a case for a relay, and has a thickness of about 0.4 mm, a height of about 10 mm, a width of about 10 mm, and a length of about 15 mm. The product drawing is omitted. As resins for injection molding, the viscosity of the general-purpose resin Mitsubishi Plastics Co., Ltd. and the extremely high fluidity Sumitomo Chemical Co., Ltd. liquid crystal polymer E-7000 series applied to cases and the like are greatly different. Different types of resin were used.
段差形状として、段差のない従来形状（段差０％）、および段差が第１ランナーの高さ（Ｈａ）の２５％、４０％、５０％、７５％、１００％の６種類の射出成形金型を製作し評価した。 As the step shape, there are six types of injection molds with a conventional shape with no step (0% step) and 25%, 40%, 50%, 75% and 100% of the height (Ha) of the first runner. Was made and evaluated.
階段形状の寸法は、階段部長さ（Ｌ）、幅（Ｗ）、高さ（Ｈａ）を第１ランナーの断面の寸法に合わせて約２ｍｍとした。ランナーの寸法は、第１ランナーの長さは約６０ｍｍ、第２ランナーの長さは約４０ｍｍ、第３ランナーの長さは約１５ｍｍとした。第１、２ランナーの高さ（Ｈａ）及び幅（Ｗ）の寸法は、共に約２ｍｍ、第３ランナーの高さ（Ｈａ）及び幅（Ｗ）の寸法は約１．５ｍｍとした。 The dimension of the staircase shape was set to about 2 mm according to the cross-sectional dimension of the first runner with the length (L), width (W), and height (Ha) of the staircase. As for the dimensions of the runner, the length of the first runner was about 60 mm, the length of the second runner was about 40 mm, and the length of the third runner was about 15 mm. The height (Ha) and width (W) of the first and second runners were both about 2 mm, and the height (Ha) and width (W) of the third runner were about 1.5 mm.
射出条件は、ポリカーボネートの場合、ノズル温度を２９０℃とし、射出速度は２００ｍｍ／ｓｅｃとした。液晶ポリマーの場合、ノズル温度を３２０℃とし、射出速度は２００ｍｍ／ｓｅｃとした。さらに、これらの樹脂を用いて、射出速度のみを１００ｍｍ／ｓｅｃと変えた実験も行った。 The injection conditions in the case of polycarbonate were a nozzle temperature of 290 ° C. and an injection speed of 200 mm / sec. In the case of liquid crystal polymer, the nozzle temperature was 320 ° C. and the injection speed was 200 mm / sec. Furthermore, using these resins, an experiment was performed in which only the injection speed was changed to 100 mm / sec.
本実施例の８個取りのリレー用ケースの製品重量が完全充填時の５０％及び７５％となった時点での図１に示される配置の、第１ランナーの外周に沿って流れる４個の内側のキャビティ、すなわちキャビティ９、１０、１３、１４の平均重量とその反対側の４個の外側のキャビティ、すなわちキャビティ８、１１、１２、１５の平均重量を測定し、その２つの平均重量の差をずれ量とした。
Four pieces flowing along the outer circumference of the first runner in the arrangement shown in FIG. 1 when the product weight of the 8-clad relay case of this embodiment becomes 50% and 75% of the full filling. The average weight of the inner cavities, i.e. cavities 9, 10, 13, 14 and the four outer cavities on the opposite side, i.e. the
図６は樹脂充填時のキャビティ間の平均重量のずれ量を示す図で、図６（ａ）はポリカーボネートの場合、図６（ｂ）は液晶ポリマーの場合である。ずれ量は、内側のキャビティ、すなわちキャビティ９、１０、１３、１４の平均重量が重い場合をプラス側とし、外側のキャビティ、すなわちキャビティ８、１１、１２、１５の平均重量が重い場合をマイナス側としている。
FIGS. 6A and 6B are diagrams showing a deviation amount of the average weight between the cavities at the time of resin filling. FIG. 6A shows the case of polycarbonate and FIG. 6B shows the case of liquid crystal polymer. The amount of deviation is positive when the average weight of the inner cavities, ie,
ポリカーボネートの場合は、図６（ａ）に示すように、樹脂の充填重量が７５％では、どの場合もずれ量が５％以内であり良好であるが、特に、段差が第１ランナーの高さの４０％の場合は、ずれ量がほとんど無いことが分かる。また、２水準の射出速度で実験を行っているが、樹脂が同じポリカーボネートの場合は、射出速度を変えても、ずれ量に殆んど差が認められなかった。図６のずれ量のグラフ上ではデータが重なるため、射出速度による区別はしていない。 In the case of polycarbonate, as shown in FIG. 6 (a), when the filling weight of the resin is 75%, the deviation amount is within 5% in all cases, which is good. In particular, the step is the height of the first runner. It can be seen that there is almost no deviation amount in the case of 40%. The experiment was conducted at two levels of injection speed. When the resin was the same polycarbonate, even if the injection speed was changed, almost no difference was observed in the amount of deviation. Since the data overlap on the deviation amount graph of FIG. 6, no distinction is made according to the injection speed.
但し、段差が０％（従来例）の場合は、従来技術で説明したとおり、充填バランスは内側のキャビティ、すなわちキャビティ９、１０、１３、１４が先に充填されている。また、段差が１００％の場合は、参考例として検討したように、外側のキャビティ、すなわちキャビティ８、１１、１２、１５が先に充填されている。
However, when the level difference is 0% (conventional example), as explained in the prior art, the inner cavities, that is,
液晶ポリマーの場合は、図６（ｂ）に示すように、段差が第１ランナーの高さの２５％〜７５％の場合、樹脂の充填率が７５％では、ずれ量約５％以下となり、内側のキャビティ、すなわちキャビティ９、１０、１３、１４の平均重量と外側のキャビティ、すなわちキャビティ８、１１、１２、１５の平均重量の差が小さく、充填のバランスが取れていることが分かる。また、２水準の射出速度で実験を行っているが、樹脂が同じ液晶ポリマーの場合も、射出速度を変えても、ずれ量に殆んど差が認められなかった。 In the case of the liquid crystal polymer, as shown in FIG. 6B, when the step is 25% to 75% of the height of the first runner, when the resin filling rate is 75%, the deviation amount is about 5% or less, It can be seen that the difference between the average weight of the inner cavities, i.e. cavities 9, 10, 13, 14 and the average weight of the outer cavities, i.e. cavities 8, 11, 12, 15 is small and the filling is balanced. In addition, although experiments were conducted at two levels of injection speed, even when the resin was the same liquid crystal polymer, there was almost no difference in the amount of deviation even when the injection speed was changed.
特に、段差が第１ランナーの高さの４０％の場合は、樹脂の充填率が５０％、７５％の両方共に、ずれ量が非常に小さく、内外の各キャビティ間の充填のバランスが非常に良好であることが分かった。故に段差が第１ランナーの高さの３５％〜４５％の範囲にすることが、より望ましいことが解る。 In particular, when the step is 40% of the height of the first runner, both the resin filling rate is 50% and 75%, the deviation amount is very small, and the filling balance between the inner and outer cavities is very small. It was found to be good. Therefore, it turns out that it is more desirable to make a level | step difference into the range of 35%-45% of the height of a 1st runner.
段差を設けない従来例の場合は、従来技術で説明した通りの結果が示されている。即ち、ずれ量がプラスで非常に大きな値を示しており、内側のキャビティ、すなわちキャビティ９、１０、１３、１４が先に充填され、各キャビティ間の充填バランスは悪いことが分かる。
In the case of the conventional example in which no step is provided, the result as described in the prior art is shown. That is, the deviation amount is plus and shows a very large value, and it can be seen that the inner cavities, that is, the
また、段差が第１ランナーの高さの１００％の場合は、段差０％の場合に対して、ずれ量がマイナス側へと逆転しており、しかもずれ量も大きな値を示し、各キャビティ間の充填バランスは悪い。よって、本願発明の射出成形金型は第１ランナーから第２ランナーへの分岐部に第１ランナーの高さの２５％〜７５％内の段差で階段形状を設けることで、せん断発熱分布の対称性が良くなり充填バランスが良好となるということになる。 In addition, when the step is 100% of the height of the first runner, the amount of deviation is reversed to the minus side compared to the case of the step of 0%, and the amount of deviation is also large, indicating that there is a gap between the cavities. The filling balance is bad. Therefore, the injection mold according to the present invention provides a stepwise shape within 25% to 75% of the height of the first runner at the branch from the first runner to the second runner so that the shear heat distribution is symmetric. This means that the property is improved and the filling balance is improved.
以上の結果では、樹脂と射出速度の組合せにより、ずれ量の程度には差があるが、段差に対する、ずれ量の傾向は同一と考えられる。従って、成形条件、成形樹脂を変えても本発明の第１ランナーの高さの２５％〜７５％内の段差とすることで充填バランスを良好に出来るとの効果は変わらないことが分かる。 In the above results, although there is a difference in the amount of deviation depending on the combination of the resin and the injection speed, the tendency of the deviation amount with respect to the step is considered to be the same. Therefore, it can be seen that even if the molding conditions and the molding resin are changed, the effect that the filling balance can be improved by setting the level difference within 25% to 75% of the height of the first runner of the present invention does not change.
特許文献１では、突起状段差を設けることにより、充填バランスが改善されるとの記載があるが、本願の階段形状を設ける場合には、段差を所定以上に大きくしないと、溶融樹脂の流れを第１ランナーと第２ランナーがなす平面に垂直な方向に変更出来ないが、所定以上の段差を設けると、各キャビティ間の充填バランスが悪くなる。特に液晶ポリマーのような樹脂の場合は有効な効果を奏しない。従って、本願発明は、特許文献１の突起状段差を設ける発明とは、全く異なる発明である。 In Patent Document 1, there is a description that the filling balance is improved by providing a protruding step, but in the case of providing the staircase shape of the present application, if the step is not made larger than a predetermined level, the flow of the molten resin is reduced. Although it cannot be changed in a direction perpendicular to the plane formed by the first runner and the second runner, if a level difference of a predetermined level or more is provided, the filling balance between the cavities is deteriorated. In particular, in the case of a resin such as a liquid crystal polymer, there is no effective effect. Therefore, the invention of the present application is completely different from the invention of providing the protruding step in Patent Document 1.
以上本発明の一実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されることなく、多数個取り射出成形金型にも適用可能である。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be applied to a multi-cavity injection mold.
例えば、１６個取りであれば、第１ランナーから第２ランナーへの分岐部の他に、第２ランナーから第３ランナーへの分岐部に、３２個取りであれば、さらに第４ランナーから第５ランナーへの分岐部にと上記と同様の階段形状を設けることで各キャビティ間での樹脂の充填バランスを均一にできる。 For example, in the case of 16 picks, in addition to the branch part from the first runner to the second runner, the branch part from the second runner to the third runner, and in the case of 32 picks, further from the fourth runner to the second runner By providing a step shape similar to the above at the branching portion to the 5 runners, the filling balance of the resin between the cavities can be made uniform.
１ スプルー
２ 第１ランナー
３ 第２ランナー
４ 第３ランナー
５ ゲート部
６ 分岐部
７ 階段形状
８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５ キャビティ
１６ せん断発熱温度大
１７ せん断発熱温度小
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15
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