JP6222783B2 - 樹脂射出成形用金型 - Google Patents

Description

本発明は、三次元光造形によって製造される樹脂射出成形用金型に関するものである。

前記樹脂射出成形用金型においては、前記三次元光造形によって送風又は吸引された気体の通過が可能である焼結密度を有している低密度造形部と、当該気体の通過が不可能である焼結密度を有する高密度造形部によって区分された造形領域を有する構成が近年採用されるに至っている。

このような区分構成の場合には、特許文献１記載のように、樹脂射出成形に際し、低密度造形部を介したガス抜き機能を発揮することができる。

しかしながら、特許文献１においては、積極的に樹脂射出成形に際し、送風又は吸引された気体による加熱及び冷却を効率的に実現すること、及び樹脂を充填する際に気体を円滑に流動させることについては特に検討されている訳ではない。

これに対し、特許文献２及び同３においては、外部と連通している第１の通気口によって送風又は吸引された気体が通過する通気経路、及び樹脂成形部に接している第２の通気口の全てを低密度造形部によって形成する構成を採用することによって、前記のような加熱及び冷却を効率的に実現しようとしている。

しかしながら、前記通気経路及び第２の通気口の全てを低密度造形部によって形成した場合には、前記第１の通気口と第２の通気口との間に介在している低密度造形部における流通抵抗を原因として、送風又は吸引に要する圧力が極めて高圧とならざるを得ない。

しかも、低密度造形部内における密度の程度及び金型の形状によって第２の通気口における圧力が均一ではないため、樹脂成形部との間にて流入又は流出する気体の単位面積当りの通気量は必ずしも均一とはなり得ず、一様な加熱及び冷却に支障が生ずる場合が発生する。

特開２００７−１６０５８０号公報 特許第５５７５３７４号公報 特開平８−３００３６３号公報

本発明は、第２の通気口における圧力を均一状態としながら、気体の効率的な送風又は吸引を可能とするような樹脂射出成形用金型の構成を提供することを課題としている。

前記課題を解決するため、本発明の基本構成は、内側壁部及び外側壁部を有する樹脂射出成形金型において、加熱又は冷却に際し送風又は吸引される気体又は樹脂の充填に伴って排出される気体の通過が可能である焼結密度を有し、かつ前記内側壁部及び外側壁部の間に設けられている低密度造形部及び上記気体の通過が不可能である焼結密度を有し、かつ前記内側壁部及び外側壁部の間に設けられており、しかも前記低密度造形部を囲んだ状態にある高密度造形部によって樹脂射出成型金型の造形領域が形成されるか、又は前記低密度造形部のみによって前記造形領域が形成されており、外部と連通している第１の通気口と内側の樹脂成形部に連通する第２の通気口との間に介在し、双方を連通している気体の通気経路が高密度造形部及び／又は低密度造形部によって構成されている内側壁部に囲まれることによって空洞状態を形成しており、かつ前記第２の通気口においては、前記の低密度造形部及び高密度造形部によって形成された造形領域、又は前記の低密度造形部のみによって形成された造形領域の厚みよりも気体が通過する方向を基準とする平均厚みが薄い状態にて低密度造形部のみによって形成されている樹脂射出成形用金型からなる。

前記基本構成においては、通気経路が高密度造形部及び／又は低密度造形部によって構成されている内側壁部によって囲まれることによって空洞状態であり、かつ第１の通気口と第２の通気口とが連通していることから、第１の通気口によって送風又は吸引された気体は、前記基本構成における他の造形領域の厚みよりも気体が通過する方向を基準として薄い平均厚みを有する第２の通気口を介して効率的に樹脂成形部との間における流入又は流出が可能となり、金型における加熱並びに冷却、及び樹脂の充填に伴う排気の場合に、従来技術のような圧力損失を防止することができる。

更には、同一の通気経路においては圧力が均等であるため、金型の形状如何に拘らず、第２の通気口における圧力は均等であって、第２の通気口の厚みを均等に設定することによって単位面積当りの通気量を均等状態とすることができる。

キャビティ型の樹脂射出成形用金型において、複数個の通気経路を設けたことを特徴とする実施例１の状態を示す。 高密度造形部と低密度造形部との境界領域において焼結密度の程度が順次変化していることを特徴とする実施例２の状態を示す。 本発明の典型的な実施形態であって、第２の通気口の気体が通過する方向を基準とする厚みを均等とする実施形態を示す。 外側壁部の内側に突出領域を有するコア型における他の実施形態であって、第２の通気口の気体が通過する方向を基準とする厚みを均等とする実施形態を示す。 造形領域が、低密度造形部のみによって形成され、かつ第２の通気口の端部の領域に比し、当該端部の内側領域において当該端部から遠距離となるにしたがって第２の通気孔の厚みが順次薄くなるように成形されている実施形態を示す。

図３の典型的な実施形態に示すように、内側壁部及び外側壁部を有する樹脂射出成型金型の基本構成においては、第１の通気口３１と第２の通気口３３との間に介在する通気経路３２が高密度造形部２１及び／又は低密度造形部２２によって構成されている内側壁部によって囲まれることによって、空洞状態を形成している。

このような空洞状態の通気経路３２の場合には、特許文献２の場合のように、低密度造形部２２を気体が通過する場合に比し、圧力損の発生が少なく、効率的な通気を実現することができる。

しかも、通常の通気経路３２の場合の圧力は均等であることから、金型の形状如何に拘らず、同一の通気経路３２における各第２の通気口３３における圧力は均等であって、図３に示すように、第２の通気口３３における気体が通過する方向を基準とする厚みを均等とした場合には、単位面積当りの通気量を均等状態とすることができる。
尚、殆ど大抵の樹脂射出成形用金型１は、図３に示すように、外側壁部の内側に突出領域を有するコア型１１の金型及び外側壁部の内側に突出領域を有していないキャビティ型１２の金型の双方によって構成されているが、コア型１１の金型及びキャビティ型１２の金型のうちの一方の金型の第１の通気口３１によって送風が行われている場合には、コア型１１の金型及びキャビティ型１２の金型のうちの他方の金型の第１の通気口３１から気体の排出が行われており、一方の金型において吸引が行われている場合には、他方の金型の第１の通気口３１からは気体の進入が行われることになる。
但し、一方の金型の第１の通気口３１において送風を行い、他方の金型の第１の通気口３１において吸引を行うという実施形態もまた当然実現可能である。

図３は、コア型１１の金型及びキャビティ型１２の金型の双方において、通気経路３２を囲む全内側壁部を高密度造形部２１によって形成しているが、当該内側壁部の一部又は全部を低密度造形部２２によって形成することもできる。

何故ならば、前記内側壁部の一部又は全部を低密度造形部２２として形成したとしても、第２の通気口３３における気体が通過する方向を基準とする平均厚みが他の造形領域の厚みよりも薄いことを原因として、気体は必ず当該第２の通気口３３を通過し、気体が低密度造形部２２によって形成された造形領域を通過し、その結果、樹脂成形部６と第１の通気口３１との間を連通するという従来技術の場合のような圧力損失を来たす状態が発生する余地はないからである。
但し、低密度造形部２２によって構成されている内側壁部の場合には、気体が低密度造形部２２の一部領域に進入することによって、第２の通気口３３における通気量が減少することを考慮するならば、内側壁部は、図３に示すように、全て高密度造形部２１によって形成することが好ましい。

樹脂成形部６と接触する内側壁部の形成領域については、図３に示すように、高密度造形部２１を採用するか、又は図４に示すように、低密度造形部２２を採用するかは任意に選択することができるが、低密度造形部２２は内側壁部及び外側壁部の間にて、造形領域を形成している。
但し、金型の寿命を考慮し、造形領域において高密度造形部２１を採用する場合には、図１及び図３に示すように、低密度造形部２２を囲んだ状態としている。

コア型１１の金型においては、図３に示すように、内側壁部と突出領域との空隙及び／又は突出領域同士の間の空隙に、第２の通気口３３を設けていることを特徴とする実施形態が採用される場合が多い。
但し、図４に示すように、コア型１１の金型において、突出領域の外側壁部に１個又は複数個の第２の通気口３３を設けることも十分可能である。

キャビティ型１２の金型においては、図３に示すように、外側壁部に囲まれた底部に１個又は複数個の第２の通気口３３を設ける場合が多い。

その根拠は、当該第２の通気口３３を介して、均等に気体が樹脂成形部６との間にて流入又は流出することが可能となることにある。

第２の通気口３３は、樹脂成形に伴う圧力に耐え得る一方、気体が樹脂成形部６との間にて効率的に流出又は流入を実現するという双方の要件を充足することが必要となる。

このような双方の要因を考慮した場合の第２の通気口３３の厚みは、低密度造形部２２の焼結密度によって左右されるが、図３、４に示すように、通常気体が通過する方向、具体的には樹脂成形部６から流出し、かつ当該樹脂成形部６に流入する方向を基準として２ｍｍ〜５ｍｍの均等の厚みを設定することによって、双方の要件を充足する場合が多い。

図５は、造形領域が内壁及び外壁の間に設けられている低密度造形部２２のみによって形成され、かつ第２の通気口３３において、端部の領域に比し、当該端部の内側領域において当該端部から遠距離となるにしたがって第２の通気孔の厚みが順次薄くなるように成形されていることを特徴とする実施形態を示す。

上記実施形態の場合には、樹脂成形に伴う圧力を、第２の通気口３３の周辺の領域又はその近傍によって支える一方、中央及びその近傍における厚みが薄い領域において効率的な気体の噴出及び噴入を実現することができる。
尚、図５に示す実施形態においても、第２の通気口３３の端部から内側に至る全領域における平均厚みを２ｍｍ〜５ｍｍの範囲に設定することによって、樹脂成形に伴う耐圧力特性と気体の効率的な流出又は流入特性とを両立させることが可能となる。

実施例１においては、図１に示すように、１個の第１の通気口３１に連通している通気経路３２を複数個設定していることを特徴としている。

このような特徴点を有する実施例１においては、例えば成形対象となる樹脂成形領域の形状の相違によって、必要とする加熱又は冷却の程度が相違する場合に、各通気経路３２毎に通気量を個別に制御することによって対応する樹脂成形領域の加熱又は冷却を適切に実現することができる。

実施例２においては、図２に示すように、高密度造形部２１と低密度造形部２２との境界領域において焼結密度の程度が順次変化していることを特徴としている。

このような特徴点を有する実施例２においては、高密度造形部２１及び低密度造形部２２をそれぞれ成形する際、低密度造形部２２に対する注入圧力を、高密度造形部２１の境界近傍において、造形部に対する空気の注入圧力を順次減少することによって高密度造形部２１の成形に順次移行することができる。
即ち、図３、４、５のように、双方の境界が明瞭に区分されている場合には、高密度造形部２１と低密度造形部２２とを個別に成形しなければならないのに対し、実施例２の場合には、連続した成形を実現することができる。

このように、効率的かつ均一な通気による加熱及び冷却を可能としている本発明は、樹脂射出成形用金型において、広範に利用することができる。

１ 樹脂射出成形用金型
１１ コア型
１２ キャビティ型
２１ 高密度造形部
２２ 低密度造形部
３１ 第１の通気口
３２ 通気経路
３３ 第２の通気口
４ ベースプレート
５ 樹脂供給部
６ 樹脂成形部
７ 密閉形成領域部

Claims (9)

1. 内側壁部及び外側壁部を有する樹脂射出成形金型において、加熱又は冷却に際し送風又は吸引される気体又は樹脂の充填に伴って排出される気体の通過が可能である焼結密度を有し、かつ前記内側壁部及び外側壁部の間に設けられている低密度造形部及び上記気体の通過が不可能である焼結密度を有し、かつ前記内側壁部及び外側壁部の間に設けられており、しかも前記低密度造形部を囲んだ状態にある高密度造形部によって樹脂射出成型金型の造形領域が形成されるか、又は前記低密度造形部のみによって前記造形領域が形成されており、外部と連通している第１の通気口と内側の樹脂成形部に連通する第２の通気口との間に介在し、双方を連通している気体の通気経路が高密度造形部及び／又は低密度造形部によって構成されている内側壁部に囲まれることによって空洞状態を形成しており、かつ前記第２の通気口においては、前記の低密度造形部及び高密度造形部によって形成された造形領域、又は前記の低密度造形部のみによって形成された造形領域の厚みよりも気体が通過する方向を基準とする平均厚みが薄い状態にて低密度造形部のみによって形成されている樹脂射出成形用金型。
2. 外側壁部の内側に突出領域を有するコア型の樹脂射出成形用金型において、内側壁部と突出領域との空隙及び／又は突出領域同士の間の空隙に、第２の通気口を設けていることを特徴とする請求項１記載の樹脂射出成形用金型。
3. 外側壁部の内側に突出領域を有していないキャビティ型の樹脂射出成形用金型において、内側壁部によって囲まれている底部に１個又は複数個の第２の通気口を設けていることを特徴とする請求項１記載の樹脂射出成形用金型。
4. 高密度造形部と低密度造形部との境界領域において焼結密度の程度が順次変化していることを特徴とする請求項１、２、３の何れか一項に記載の樹脂射出成形用金型。
5. 第２の通気口が２ｍｍ〜５ｍｍの均等厚みであることを特徴とする請求項１、２、３、４の何れか一項に記載の樹脂射出成形用金型。
6. 第２の通気口の端部の領域に比し、当該端部の内側領域において当該端部から遠距離となるにしたがって第２の通気孔の厚みが順次薄くなるように成形されていることを特徴とする請求項１、２、３、４の何れか一項に記載の樹脂射出成形用金型。
7. 第２の通気孔の端部から内側に至る全領域における平均厚みが２ｍｍ〜５ｍｍであることを特徴とする請求項６記載の樹脂射出成形用金型。
8. １個の第１の通気口に連通している通気経路を複数個設定していることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７の何れか一項に記載の樹脂射出成形用金型。
9. 各通気経路に応じて、送風又は吸引の気圧を個別に制御していることを特徴とする請求項８記載の樹脂射出成形用金型。

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