JP6602670B2 - 金型装置、射出成形システム、成形品の製造方法 - Google Patents

金型装置、射出成形システム、成形品の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、金型装置、射出成形システム、および成形品の製造方法に関する。
特許文献1は、エジェクターボックス密閉空間並びに可動金型および固定金型により形成されたキャビティに圧縮ガスが注入された状態で、キャビティに溶融樹脂を射出することにより無発泡表面層と内部発泡部とからなるスキッドを成形するための合成樹脂製パレット用金型構造に関する。特許文献1には、溶融樹脂の合流領域に位置する可動金型および固定金型の硬度を他の部分の硬度より大きくした技術が記載されている。
特開2009−083216号公報
エジェクターボックスは、エジェクター機構を密閉状態に保つために設けられる。ここで、エジェクター機構は、キャビティ内で成形される成形品を押し出すエジェクターピンと、エジェクターピンが取り付けられるエジェクタープレートと、を有する。
エジェクターピンは、可動側の金型または固定側の金型に形成されたキャビティに繋がる穴に挿入され、エジェクタープレートの往復動作に伴って往復動作する。当該穴と、エジェクターピンとの間には隙間があるため、キャビティ内に加圧流体を注入した場合、キャビティ内の加圧流体は、当該穴とエジェクターピンの隙間を通ってキャビティから流出する(漏れる)。エジェクターボックスは、当該隙間から流出した加圧流体が金型の外部に流出するのを防ぐために設けられる。
しかし、エジェクターボックスは体積が大きいため、金型外部への加圧流体の流出を防ぐためには、エジェクターボックス内に、キャビティ内の加圧流体と同等の圧力、かつ、エジェクターボックスの体積と同等の体積の加圧流体を外部から注入する必要がある。
本発明の課題は、キャビティ内に注入した加圧流体の流出を抑制する金型、射出成形システムおよび成形品の製造方法を提供することである。
請求項1の金型装置は、成形空間を形成する第一型および第二型の少なくとも一方に設けられ、該成形空間に射出される樹脂により成形される成形品を押し出す軸体と、該軸体を支持する環状弾性部材であって、周方向に沿って形成された溝の開口部が該成形空間に向けられた該環状弾性部材と、第一型および第二型の少なくとも一方に設けられ、該成形空間に加圧流体を注入する注入部と、を有する。
請求項2の金型装置は、請求項1に記載の金型装置において、さらに、前記成形空間に前記樹脂の射出を終えるまで、前記成形空間の空気を排出する排出部を有する。
請求項3の金型装置は、請求項2に記載の金型装置において、前記軸体を支持する前記環状弾性部材は、周方向に沿って形成された溝の開口部が前記成形空間に向けられた第1の環状弾性部材と、周方向に沿って形成された溝の開口部が前記成形空間とは反対の方向に向けられた第2の環状弾性部材と、からなる。
請求項4の金型装置は、請求項2に記載の金型装置において、前記軸体を支持する前記環状弾性部材は、さらに、開口部が前記成形空間とは反対の方向に向けられた第2の溝を有する。
請求項5の射出成形システムは、請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載の金型装置と、前記金型装置に前記樹脂を射出する射出装置と、を有する。
請求項6の成形品の製造方法は、請求項1に記載の金型装置の前記成形空間に前記樹脂を射出する第1工程と、前記成形空間内の前記樹脂と前記成形空間を画定する前記第一型または前記第二型の面との間に前記注入部から前記加圧流体を注入する第2工程と、前記第一型と前記第二型を型開きした後、前記成形空間内の前記樹脂により形成される前記成形品を前記軸体により押し出す第3工程と、を有する。
請求項7の成形品の製造方法は、請求項2〜4のいずれか1つに記載の金型装置の前記成形空間の空気を前記排出部から排出しつつ、前記成形空間に前記樹脂を射出する第1工程と、前記成形空間内の前記樹脂と前記成形空間を画定する前記第一型または前記第二型の面との間に前記注入部から前記加圧流体を注入する第2工程と、前記第一型と前記第二型を型開きした後、前記成形空間内の前記樹脂により形成される前記成形品を前記軸体により押し出す第3工程と、を有する。
請求項1の金型装置は、周方向に沿って形成された溝の開口部が成形空間に向けられた環状弾性部材を使わない金型装置と比較して、成形空間内の加圧流体の流出を抑制できる。
請求項2の金型装置は、排出部を有していない金型装置と比較して、成形空間で成形される成形品の変色を抑制できる。
請求項3の金型装置は、第1の環状弾性部材および第2の環状弾性部材を使わない金型装置と比較して、成形空間内の加圧流体の漏れを抑制でき、かつ、成形空間内の加圧流体を効率よく排出できる。
請求項4の金型装置は、環状弾性部材が2つの溝(溝および第2の溝)を有しており、環状弾性部材を1つにできるので、金型装置を安価にできる。
請求項5の射出成形システムは、請求項1〜4のいずれか1つに記載の金型装置における環状弾性部材を有していない金型装置と比較して、加圧流体の使用量を抑制して成形品を製造できる。
請求項6の成形品の製造方法は、環状弾性部材を有していない金型装置を使う場合と比較して、加圧流体の使用量を抑制できるので、成形品を安価に製造できる。
請求項7の成形品の製造方法は、環状弾性部材を有していない金型装置を使う場合と比較して、加圧流体の使用量を抑制でき、かつ、成形品の変色を抑制できる。
加圧流体製造装置の圧空(流体加圧)回路図 エジェクターボックスを備えるシール金型の模式図 エジェクターボックスのないシール金型の模式図 加圧ピン50の外筒69の模式図 加圧ピン50の内芯71の模式図 加圧ピン50の模式図 内芯71を上方から見た模式図 加圧ピン50を下方から見た模式図 内芯71の先端部の模式図 セットビスの模式図 加圧ピン50とキャビティ200の位置関係を示した模式図 加圧ピン50とキャビティ200の位置関係を示した模式図 加圧ピン50とキャビティ200の位置関係を示した模式図 加圧ピン204の外筒132の模式図 加圧ピン204の内芯133の模式図 加圧ピン204の模式図 加圧ピンの金型への加圧流体の回路示した模式図 図3におけるエジェクターピンの1本1本をシールリングでシールする手段を説明した模式図 入子など固定し、シールするプレート54の構造を示した模式図 エジェクターピンをシールするシールリングを固定するプレート53の構造を示した模式図 金型内を真空引きする際にエジェクターピンをシールリングをもちいてシールする手段を説明した模式図 金型内を真空引きする際にエジェクターピンをシールリングをもちいてシールする固定するプレート92の構造を示した模式図 金型のパーティングでのガスベントなどを示した模式図 入子の合わせ面でのガス抜きなどを示した模式図 入子の合わせ面でのガス抜きなどの形状を示した入子の側面の模式図 入子の合わせ面でのガス抜きなどの形状を示した入子の正面の模式図 シールリング89(オムニシール,バリシール)の構造を示した模式図 シールリング89(オムニシール,バリシール)の断面を示した模式図 シボ部分に加圧流体が作用しやすいことを示した模式図 可動側の全体を流体加圧した実施例にもちいた試験片 可動側の全体を流体加圧した実施例にもちいた試験片 可動側を部分的に流体加圧した実施例にもちいた試験片 エジェクターピンの周りにガスリブ218を立てシールをおこなう手段を示した模式図 エジェクターピンの周りにガスリブ218を立てシールをおこなう手段を示した模式図34のエジェクターピンの先を示した斜視図 金型のパーティングの構造を示した断面図 天肉に対してリブの厚さを変え、天肉に対してどこまでのリブの厚さまで射出圧空成形の効果があるかを確認した、成形品の模式図 図36の可動側の斜視図 図36の固定側の斜視図 エジェクターピンから加圧流体を入れ作用・効果を確認した、成形品の模式図 図39の可動側の斜視図 図39の固定側の斜視図 エジェクターピンの周りにガスリブ218を設け、エジェクターピンからのガス漏れを防止した成形品の模式図 図42の可動側の斜視図 図42の固定側の斜視図 図42の断面図 複数の加圧回路をもたせた加圧流体製造装置の圧空回路図 シールプレートを金型の外まで伸ばした金型の模式図 入子に直接外筒132の形状を加工した模式図 直接外筒132の形状入子に加工し、内芯を入れ、シールプレートの加圧流体の回路を示した模式図 図49でシールプレート.1枚に加圧流体の回路を複数設置したことを示した模式図 図49においてシールプレートを複数枚もちい、それぞれに加圧流体の回路を設置したことを示した模式図 エジェクターピンからの流体加圧をおこなうエジェクターピン226の外筒224の模式図 エジェクターピンからの流体加圧をおこなうエジェクターピン226の内芯225の模式図 エジェクターピンからの流体加圧をおこなうエジェクターピン226の模式図 エジェクターピンからの流体加圧の手段を示した模式図 エジェクターピンからの流体加圧の手段を示したエジェクタープレート28の模式図 エジェクターピンからの流体加圧の手段を示したエジェクタープレート29の模式図 図55でエジェクタープレート1枚に加圧流体の回路を複数設置したことを示した模式図 図55においてエジェクタープレートを複数枚もちい、それぞれに加圧流体の回路を設置したことを示した模式図 可動側取り付け板から、エジェクタープレートへ加圧流体を入れる回路を示した模式図
本発明は、樹脂(一例として、熱可塑性樹脂)の射出成形加工に関する。より詳細には、本発明は、キャビティ内に充填された樹脂に加圧流体を作用させて、樹脂を加圧する金型装置、射出成形システムおよび成形品の製造方法に関する。樹脂は、熱可塑性樹脂、ゴム、または熱可塑性エラストマーであってもよい。
まず、本発明においてもちいる用語を定義する。
(射出圧空成形)
「射出圧空成形」とは、キャビティ内に樹脂を充填(射出)し、射出途中、射出完了直後、または射出完了後予め定められた時間経過した後、キャビティ内に充填された樹脂とキャビティ面との隙間に加圧流体を注入し、加圧流体の圧力をキャビティ内の樹脂に作用させる射出成形加工法をいい、単に「圧空成形」ともいう。
射出圧空成形は、射出成形機によりショート・ショットでキャビティ内に充填された樹脂に対して、射出成形機のスクリューをもちいた樹脂保圧をもちいずに、流体加圧だけを作用させる場合、可動側の金型と固定側の金型の型締(閉)め力を下げることができる。つまり、射出圧空成形は、小さな射出成形機で大きな成形品の加工が可能であるため、成形品の加工費を低減できる。
また、射出圧空成形は、樹脂保圧をもちいないので、パーティングのバリ、特にゲート周りのバリの発生が少ない。さらに、射出圧空成形は、加圧流体の圧力でキャビティ内の樹脂をキャビティの面に押し付ける(プレスする)ので、キャビティへの転写性が向上し、ヒケの発生を抑制できる。
(成形空間)
「成形空間」とは、金型における樹脂を充填する空間をいい、「キャビティ」と同義である。「キャビティ内」とは、キャビティの内部、空間、または体積をいう。
(射出)
「射出」とは、キャビティ内に樹脂を充填すること、若しくはキャビティ内を樹脂で満たすこと、またはその工程(プロセス)をいう。
(充填)
「充填」とは、射出成形加工において、キャビティ内に樹脂を入れることをいう。
キャビティ内の体積よりも少ない体積量(容量)の樹脂の充填は、ショート・ショット、またはショート・モールドという。
キャビティ内の体積と同等の体積量の樹脂の充填は、フル・ショット、またはフル・パックという。
キャビティ内の体積よりも多い体積量の樹脂の充填は、オーバー・ショット、またはオーバー・パックという。
なお、ヒケを少なくして、転写性を向上するため、樹脂による保圧をかける場合は、「樹脂保圧」、「樹脂保圧使用」などと記載し、「流体加圧」および「流体保圧」と区別する。
(容量)
「容量」とは、注射器、秤などの装置で量った体積(vol)、重量(wt)または質量(mass)をいう。地球上では重力の加速度は略一定の9.8ニュートン(N)であることから、重量と質量とは同義語とする。
(パーティング)
「パーティング」とは、固定側の金型と、可動側の金型との合わせ部分をいう。
パーティングで合わされた固定側の金型と可動側の金型との間で成形空間が形成され、この成形空間に樹脂が充填される。
ここで、固定側の金型は、第一型の一例である。可動側の金型は、第二型の一例である。なお、本発明では、固定側の金型を固定側金型、または固定型という場合がある。また、本発明では、可動側の金型を可動側金型、または可動型という場合がある。
なお、キャビティに充填された樹脂と固定側の金型とが接する部分(成形空間を画定する面)を「固定側金型パーティング」または「固定側パーティング」という。
キャビティに充填された樹脂と可動側の金型とが接する部分(成形空間を画定する面)を「可動側金型パーティング」または「可動側パーティング」という。
固定側の金型に設けられたスライドコアが固定側の金型に充填された樹脂と接する部分は、「固定側スライドコアパーティング」という。
可動側の金型に設けられたスライドコアが可動側の金型に充填された樹脂と接する部分は、「可動側スライドコアパーティング」という。
金型装置における加圧流体を作用させる部分は、図2および図3に示すように、固定側の金型の加圧部111、固定側の金型のスライドコアの加圧部113、可動側の金型の加圧部110、または可動側の金型のスライドコアの加圧部112である。
(加圧流体)
「加圧流体」とは、大気圧{760mm(ミリメートル)Hg}以上に圧縮された気体または液体をいう。超臨界状態のモノは気体に含める。本発明では、気体が溶解された炭酸水や、気体を含んだマイクロバブル水などは、液体とする。また、本発明では、「流体」とは、気体または液体をいう。
(気体)
「気体」は、液体とともに流体であり、分子の熱運動が分子間力を上回っており、液体の状態に比べて分子が自由に動くことができる。気体は、圧力と温度による体積の変化が激しい。また、気体は、一定の体積をもたず、容器に入れるとこれを満たし、流動性に富み、常に自ら広がろうとする性質をもつ。気体の密度は、固体、液体よりも小さく、容易に圧縮することができる。気体の体積は、温度に比例し、圧力に反比例する。
(蒸気)
「蒸気」は、物質が液体から蒸発、または固体から昇華して気体になった状態のものをいう。特に臨界温度以下の物質は、気相という。
(気化)
「気化」とは、物質が液体または固体から気体に変化する現象をいう。気化には、蒸発と沸騰がある。
(液体)
「液体」は、分子が引力をおよぼしあっている状態であるが、流動的で、容器に合わせて形を変え、気体と同様に流体としての特性を示すが、気体に比べて圧縮性が小さいのでパスカルの原理に従う。液体は、ほぼ一定の密度を保ち、気体とは異なり、容器全体に広がることはない。液体は、それ自身の表面を形成するなど特有の性質として、表面張力がある。直観的には、形が一定ならば「固体」、形は一定しないが体積が一定ならば「液体」、形も体積も一定しないのが「気体」である。
(流体加圧)
「流体加圧」とは、加圧流体をキャビティ内の樹脂とキャビティ面との隙間に入れ、樹脂に加圧流体の圧力を作用させ、樹脂表面に圧力をかけ(伝え)ることをいう。
本発明では、「流体加圧」を「流体による加圧」、「流体による保圧」、または「流体保圧」という場合がある。本発明では、流体に外部から圧力をかけることを「圧縮」という。
「樹脂保圧」とは、例えば、キャビティ内に充填された溶融樹脂に、射出成形機のスクリューから圧力をかけて、溶融樹脂の密度を上げ、金型への転写性を向上させ、外観に発生するヒケの低減をおこなうことをいう。
(併用)
「併用」とは、それだけでなく、別のモノとともにもちいること、組み合わせることをいう。
次に、金型装置について説明する。
(金型装置)
キャビティ内に射出された樹脂と、第一型または第二型のキャビティ面(成形空間を画定する面の一例)の隙間(溶融樹脂と金型との隙間)に加圧流体を入れ、キャビティ内の樹脂を加圧流体で加圧すると、加圧流体は、エジェクターピンの隙間から外部に漏れるので、加圧流体による加圧効果が低下する。ここで、エジェクターピンは、軸体の一例である。
この問題を解決する手段としては、エジェクターピンにOリング、ゴムシートなどのシール(封止部材)を設けて、加圧流体が金型装置の外部に漏れることを防ぐ技術が知られている。
なお、ゴムシートは、面接触なので、Oリングの線接触よりもシール性が高い。シールした金型装置は、シール金型という。シールなしの金型装置は、加圧流体の一部が外部に漏れる欠点を有する。
成形品は、図32に示す成形品210のように、リブ211を設けて、キャビティ内の樹脂とキャビティの隙間に作用させた加圧流体の一例としてのガスが外部に漏れないようにすることもできる。本発明では、リブ211を「ガスリブ」、「加圧リブ」といい、「加圧流体漏れ防止のリブ」という場合がある。
射出圧空成形において、成形品にガスリブを設けて、キャビティ中に加圧流体を注入する手段は、特に部分的な流体加圧にもちいられる。本発明では、部分的に流体加圧をもちいることを「部分加圧」という。部分加圧は、成形品全体の端の近くに同じようなガスリブを設けて、加圧流体が外に漏れるのを防ぐ場合もある。
キャビティ内の溶融樹脂に流体加圧するだけでも多少の効果は確認されるため、例えば、図2におけるシール40、シール41、シール42などのパーティングのシール、またはガスリブは、必ずしももちいる必要はない。
必要に応じて図35に示すようにパーティングを変則させた構造をもちいる。また、キャビティに近いパーティング部分の面圧を上げ、加圧しない反対側への加圧流体の回り込みを防止する。
(加圧流体製造装置)
図1は、加圧流体を製造する加圧流体製造装置140の圧空(空圧)回路図である。
加圧流体製造装置140は、射出成形機(成形装置の一例)などとのインターフェースなどを変更すれば、ガス・アシスト成形装置、インナー・ガス・カウンター・プレッシャー(IGCP)装置、MuCell、AMOTEC装置などにも転用可能である。以下に、加圧流体製造装置140をもちいて射出圧空成形をおこなう方法を説明する。
窒素ガスボンベ1には、圧力が15MPa(メガパスカル)に充填された窒素ガス(流体の一例)が充填されている。窒素ガスボンベ1に充填された窒素ガスは、レギュレーター(圧力調整弁)4により1MPa〜3MPa程度に一旦減圧され、例えばガスブースター8をもちいて30MPa〜50MPa程度まで圧縮される。この圧縮された高圧の窒素ガス(加圧流体の一例)は、レシーバータンク10に蓄圧される。
射出圧空成形において、この高圧の窒素ガスをもちいてキャビティ21内の樹脂を流体加圧する際は、最適な圧力に設定(調整)するレギュレーター(圧力調整弁)12で減圧してもよい。なお、窒素ガスは、PSAまたは分離膜をもちいて空気中から分離して得た窒素ガスでもよい。ここで、PSAは、プレッシャースイング吸着方式のことであり、活性炭の吸着により空気から窒素ガスを分離する方式のことある。ガスブースター8は、高圧コンプレッサーでもよい。
加圧流体製造装置140は、窒素ガスボンベ1内の圧力を示す圧力計2、窒素ガスボンベ1の交換の際に閉じる手動バルブ3、レギュレーター4の設定の圧力を確認する圧力計5、窒素ガスの逆流を防止する逆止弁6、ガスブースター8の中間段の圧縮時の圧力を確認する圧力計7、レシーバータンク10内の圧力を確認する圧力計9、レシーバータンク10内の高圧の窒素ガスを抜く手動バルブ(ドレンバルブ)11、加圧流体の圧力を確認する圧力計13、および配管17を備えている。なお、符号(矢印)16は加圧流体の流れ方向を、符号(矢印)18は加圧流体の排気(ブローアウト)の方向を示している。また、符号20は、大気放出された加圧流体である。図示を省略するが、安全弁は、例えばレシーバータンク10などの必要な場所に設置されている。
(加圧回路を複数もたせた装置)
図1に示した加圧流体製造装置140は、レギュレーター12を1つ、加圧回路を1系統有している。このため、加圧流体製造装置140は、加圧圧力、加圧時間などの条件を1とおり設定できる。これに対し、図46に示した加圧流体製造装置1140は、図1のレギュレーター12以降の金型21に注入する回路を2系統有する。このため、加圧流体製造装置1140は、流体加圧の加圧圧力、加圧時間などの条件を別々に、または注入の圧力条件を初めは高く、次に低く、あるいはその逆などに設定できる。加圧流体製造装置1140は、ペアー取り、2ヶ取り、多数ヶ取りなどの場合において、それぞれの成形品に最適な加圧条件を各々設定できる。このように加圧回路を複数もつことは、繊細な流体加圧の条件の設定が可能となる。
(インターフェース)
加圧流体製造装置140と、射出成形機とのインターフェース(それぞれの動きのやり取り)を説明する。射出圧空成形は、高圧に圧縮した加圧流体を使用するので、安全の観点および視点から、加圧流体製造装置140と、射出成形機とは、互いに信号を送受信して動作させるのが望ましい。
射出圧空成形における流体加圧のタイミング(時期、時点)は、例えば、以下のモードがある。
・キャビティ内へ樹脂の充填途中での流体加圧(モード1)
・樹脂の充填後すぐに(直後)流体加圧(モード2)
・樹脂の充填完了後一定の時間を経過した後の流体加圧(モード3)
・キャビティ内に充填された樹脂の圧力を下げる目的で樹脂の充填後すぐに予定された位置まで射出成形機のスクリューをサックバックさせ、サックバックが開始された直後の流体加圧(モード4)
・サックバック途中(予め定められた時間、またはスクリュー位置を経過した時)の流体加圧(モード5)
・サックバックが完了して直後の流体加圧(モード6)
・サックバックが完了し、予め定められた時間を経過した後の流体加圧(モード7)
(樹脂保圧との併用)
射出圧空成形は、前記したそれぞれの流体加圧モード1ないし7に樹脂保圧を併用すれば、さらに金型への転写性を向上させることができる。
例えば、モード1では、キャビティへの樹脂などの充填途中で流体加圧をしながら、キャビティに樹脂を充填し、更に樹脂保圧してもよい。
また、サックバックを実施するモードでは、キャビティに樹脂を充填し、樹脂保圧をかけ、その後にサックバックさせてもよい。
また、樹脂をフル・パックでキャビティに充填した後、樹脂保圧をかけ、樹脂保圧と同時に、樹脂保圧の途中、樹脂保圧の完了直後、または樹脂保圧が完了して時間が経過した後、流体加圧してもよい。
(流体加圧の工程)
射出圧空成形における流体加圧の工程について説明する。
前記したモード1ないし7などにおいて、加圧流体は、可動側パーティングおよび可動側スライドコアパーティングの少なくとも一方、または固定側パーティングおよび固定側スライドコアパーティングの少なくとも一方における一または複数箇所から注入して、キャビティ内の樹脂を流体加圧する。
射出圧空成形における流体加圧は、直接加圧、間接加圧などがある。
「直接加圧」は、キャビティ内の樹脂と、キャビティ面(固定側パーティングまたは可動側パーティング)との隙間に加圧流体を直接入れる方法である。直接加圧は、加圧ピンの先端部に設けられた注入口から直接、加圧流体をキャビティ内の樹脂の表面に作用させ、キャビティ内の樹脂をキャビティ面に押し付ける。
「間接加圧」は、キャビティ以外の他の場所に加圧流体の加圧ピンを設けて、加圧流体の流路を介して、可動側パーティングおよび可動側スライドコアパーティングの少なくとも一方、または固定側パーティングおよび固定側スライドコアパーティングの少なくとも一方に接する樹脂の一部または全部を加圧する方法である。
加圧流体は、入子の底から入れて、エジェクターピン、入子の隙間などからキャビティ内の樹脂に作用させても良い。
間接加圧は、図18ではシール55で、図19ではシール93で入子、エジェクターピン27などの全てを囲っているので、入子、エジェクターピン27などの全体を加圧することになる。金型において加圧流体により加圧したくない部分がある場合は、シール55、シール93など、ブロックごとに分けてシールする。
前記モード1乃至モード7において射出成形機から流体加圧開始されるまで少し時間を遅延させることがある。この時間を「遅延時間」という。
この場合には図1に示す弁14も弁15も閉である。
遅延時間を長くすると、キャビティ内に充填された溶融樹脂の固化が進むので、流体加圧の作用・効果が少なくなる。成形品の肉厚が厚くなると成形品内部に加圧流体が入り込み、中空を形成してしまうが、遅延時間を長くすることで表面の冷却固化が進んだ層(本発明では「スキン層」という。)が形成させるので、肉厚の成形品でも流体加圧が可能である。
(加圧時間)
「加圧時間」とは。遅延時間が経過した後、弁14を開け、キャビティ内溶融樹脂を流体加圧する時間をいう。弁15は閉である。
加圧時間を長くすると転写性は向上する。
(保持時間)
「保持時間」とは、加圧時間が終了し、大気放出時間までを言う。この間は弁14も弁15も閉である。
保持時間は成形品内部の歪みを下げる作用がある。
(大気放出時間)
「大気放出」とは、キャビティ内の樹脂を加圧した流体を、外部に排気する時間をいう。
遅延時間、加圧時間、保持時間、大気放出時間は任意に設定が可能なタイマーによって弁14、弁15の開閉をおこなう
(加圧圧力)
「加圧圧力」とは、キャビティ内に充填された溶融状態の樹脂を加圧する流体の圧力をいう。加圧圧力の調整はレギュレーター12でおこなう
加圧圧力は低いと転写性も低くなるが、成形品の歪みも少なくなる。
加圧ピンは、1本でも複数でもよい。また、加圧ピンの先端に形成する注入口は、一つでも複数でもよい。加圧ピンを複数にして複数箇所から加圧流体をキャビティ内に注入し、流体加圧する場合、それぞれの注入口から注入する加圧流体の圧力は、同等の圧力でも、異なる圧力でもよい。それぞれの注入口から注入する加圧流体の注入時間も任意に設定できる。ここで、「注入口」とは、加圧流体が噴出する加圧ピン50の先端部をいう。
加圧流体製造装置140は、キャビティ21内への樹脂の充填が開始され、射出成形機からキャビティ21内の樹脂に対する流体加圧開始の信号を受けた場合、図1の注入弁14を開き、加圧流体を可動側パーティングなどに注入してキャビティ21内の樹脂の流体加圧を開始する。
加圧流体製造装置140は、例えば、タイマー(図示せず)のアップ(設定時間終了後)に注入弁14を閉じ、続いて大気放出弁15を開く。そうすると、キャビティ21内の加圧流体は、大気中に放出{排気(ブローアウト)}される。
加圧流体製造装置140は、注入弁14を閉じた直後、大気放出弁15を開く必要はなく、しばらくの間加圧流体をキャビティ21内に閉じ込めてから、大気放出弁15を開けて、キャビティ21内の加圧流体を大気放出してもよい。本発明では、この場合を「加圧流体の保持」といい、加圧流体を保持している時間を「保持時間」という。
加圧流体製造装置140の図示しない制御部に記憶されているプログラム(シーケンサー)は、射出成形機からの信号、例えば金型の開の完了信号などを受けてリセットされる(動作を完了する)。
(圧力制御と容量制御)
加圧流体製造装置140は、圧力調整弁12の有無にかかわらず、流体加圧に必要な圧力の加圧流体をレシーバータンク10に蓄圧した後(溜めた後)、注入弁14を開き、レシーバータンク10内の加圧流体でキャビティ21内の樹脂を流体加圧してもよい。これを加圧流体の「圧力制御(圧力制御加圧)」という。
加圧流体製造装置140は、ガスブースター8をプランジャーに変更して、レシーバータンク10をなくしてもよい。この場合、プランジャーは、レシーバータンク10としても機能し、流体加圧に必要な流体の量を毎回(毎ショットごと、成形品を製造するごと)量り取り、流体加圧する。これを加圧流体の「容量制御(容量制御加圧)」という。ここで、プランジャーとは、シリンダと、ピストンを主な構成要素とし、シリンダに対してピストンが往復動作する装置をいう。つまり、プランジャーは、ピストンを一方向に動作させてシリンダの内部に所定容量の流体を注入し、その後、ピストンを当該一方向とは反対の方向に動作させてシリンダ内部の流体を加圧すると共に、キャビティ内に注入する。
図1において、符号(矢印)19は、手動バルブ11を開けてレシーバータンク10内の加圧流体を大気放出する場合における加圧流体の流れ方向である。
流体加圧にもちいる流体のうち気体は、空気、窒素、二酸化炭素(炭酸ガス)、水素、ヘリウム、アルゴンなどの希ガス、加熱水蒸気、酸素、アルコール蒸気、エーテル蒸気、天然ガスなど、またはこれらの混合物である。通常は、単価と安全性などの使い勝手から、流体は、窒素または空気を主成分とする気体をもちいる。
流体加圧にもちいる流体のうち液体は、通常は水をもちいるが、エーテル、アルコール、液化炭酸ガスなども使用できる。流体加圧に温度の低い液体をもちいる場合は、キャビティ内に充填された樹脂が熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマーの場合、溶融樹脂の冷却固化を早めることができるため、成形サイクルがアップし、生産性を向上させることができる。
反対に、流体加圧に温度の高い液体をもちいる場合は、溶融樹脂の冷却固化は遅延するが、成形品へのキャビティ面の転写性が向上し、綺麗な外観の成形品が得られる。流体加圧に水をもちいる場合は、常温かつ常圧での水の沸点が100℃なので、100℃以下での使用になる。流体加圧にグリセリンをもちいる場合は、グリセリンの沸点が290℃なので、水に比べて高温で使用することができる。流体加圧において高い温度の液体をもちいる場合は、金型温度を高く設定すれば、更に効果的である。
流体加圧でもちいる液体として、気化性の液体、例えば、液化炭酸ガス、エーテル、アルコールなどをもちいる場合、液体は、溶融樹脂(特に熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー)の熱によって気化する。つまり、液体は、気化熱によって溶融樹脂の熱を奪うため、溶融樹脂の冷却固化が早まり、成形サイクルをアップさせることができる。
この気化熱をもちいる手段は、射出圧空成形の流体加圧に限定されるものでなく、中空成形でも実施可能で、中空成形では気化熱によって成形のサイクルアップが期待できる。キャビティ内に注入したアルコール、エーテルなどは、1サイクル毎に大気中に放出する、または回収する。回収の手段は、例えば流体加圧後に、金型内、および配管内などの気体、液体を吸引などで回収し、冷却して、必要に応じて圧縮して液体にする。
(流体加圧)
従来の構造の射出成形金型の可動側金型から流体加圧するためにキャビティ内の樹脂の表面に達する加圧ピンを可動側金型に設け、加圧流体をキャビティに注入し、キャビティ内の樹脂を加圧流体で直接流体加圧すると、加圧流体の一部は、エジェクターピンの隙間から射出成形金型の外部に逃げる。この課題を解決する手段としては、図2のシール金型141、または図3のシール金型142をもちいる。
(金型構造;エジェクターボックスタイプ)
図2に示すように、シール金型141は、エジェクター機構を囲うボックス構造とされている。ここで、エジェクター機構とは、エジェクターピン27およびエジェクタープレートのことである。エジェクタープレートは、エジェクタープレート上28と、エジェクタープレート下29とからなる。図2に示すように、エジェクタープレートは、エジェクタープレート28に形成された貫通穴にエジェクターピン27を通し、エジェクターピン27の基端部に設けられた鍔(ツバ)部をエジェクタープレート上28とエジェクタープレート下29で挟んで、エジェクターピン27を固定する。
なお、図示を省略するが、可動側の取り付け板23には、エジェクタープレート下29と対向する部分の一部に貫通穴が形成されている。この貫通穴は、射出成形機の型締めシリンダ、プラテンに接続されたエジェクターロット(図示せず)が挿入される穴である。エジェクターロットは、例えば、シリンダ、モーターなどのアクチュエータの往復動作により、往復動作をする。エジェクターピンは、アクチュエータおよびエジェクタープレートの往復動作に伴い、往復動作する。
シール金型141は、固定側のキャビティ30と可動側のキャビティ31とから構成されるキャビティ200のみならず、エジェクターボックス51によって作られた空間52の中にも加圧流体を注入する。そうすると、シール金型141は、軸体の一例としてのエジェクターピン27に沿った隙間から加圧流体をキャビティ200内の樹脂の表面に作用させることができるので、流体加圧の効果を十分発揮できる。ここで、エジェクターピン27に沿った隙間とは、可動側の金型202の一部を構成する入子34に形成されたエジェクターピン27が通る貫通穴と、エジェクターピン27の隙間のことである。
なお、エジェクターボックス51は、エジェクター機構を閉空間に閉じ込め密封する構造(ボックス構造)のことであり、図2において破線で示されている。
シール金型141は、固定側の金型201と、可動側の金型202と、を備えている。ここで、シール金型141は、金型装置の一例である。固定側の金型201は、第一型の一例である。可動側の金型202は、第二型の一例である。
可動側の金型202は、固定側の金型201に対して、パーティング26を境界面にして接触離間させることができる。
固定側の金型201は、固定側の金型201を射出成形機(図示せず)に取り付ける固定側の取り付け板22と、固定側の取り付け板22に取り付けられた固定側の型板78と、を有する。固定側の取り付け板22には、射出成形機のノズルが当たり、溶融した樹脂が流れる貫通孔を備えたスプールブッシュ24が取り付けられている。型板78には、固定側のキャビティ30と、スプールブッシュ24から流れてくる溶融した樹脂を固定側のキャビティ30に導くスプール25と、固定側の入子32と、スライドコア36と、を備えている。
可動側の金型202は、可動側の金型202を射出成形機(図示せず)に取り付ける可動側の取り付け板23と、可動側の取り付け板23に取り付けられた可動側の型板87と、を有する。型板87には、成形品をキャビティから押し出すエジェクターピン27と、エジェクターピン27を固定すると共に、往復動作させるエジェクタープレート上28およびエジェクタープレート下29と、可動側のキャビティ31と、可動側の入子34と、スライドコア37と、加圧流体製造装置140で製造された加圧流体をエジェクターボックス51内の空間52に入れるための繋ぎ口48と、加圧流体の通路49と、を備えている。
また、シール金型141は、加圧流体がシール金型141の外部に漏れることを防止するため、各種シールを備えている。すなわち、シール金型141は、スプールブッシュ24からの加圧流体の漏れを防ぐ目的で設けたシール38と、固定側の取り付け板22と固定側の型板78の間のシール39と、可動側の取り付け板23と可動側の型板87の間のシール39と、パーティングに設置したシール40と、固定側に設けたスライドコア面のシール41と、可動側に設けたスライドコア面のシール42と、エジェクタープレート下29に設けたシール43と、固定側の入子の底のシールプレート下44と、固定側の入子の底のシールプレート上45と、シールプレート44とシールプレート45の間に設けたシール46と、を備えている。
なお、符号(矢印)47は、加圧流体の流れ方向を示す。ただし、固定側の金型201における符号47は、可動側の金型202と同様なので図示を省略している。また、符号33は固定側の入子の合わせ部分の隙間であり、符号35は可動側の入子の合わせ部分の隙間である。加圧ピン50は、図4ないし図17において詳細な構造と、金型への組み込み構造と、を示した。
シール金型141は、さらに、エジェクターボックス51によって作られた空間52に加圧流体を注入する注入手段56と、キャビティ200内の樹脂に直接加圧流体を注入し、キャビティ200内の樹脂を固定側から直接、流体加圧する注入手段57と、キャビティ200内の樹脂に直接加圧流体を注入し、キャビティ200内の樹脂を可動側から直接、流体加圧する注入手段58(図2における紙面上側の注入手段58)と、固定側のスライドコア36からキャビティ200内の樹脂に直接加圧流体を注入し、キャビティ200内の樹脂を流体加圧する注入手段59と、可動側のスライドコア37からキャビティ200内の樹脂に直接加圧流体を注入し、キャビティ200内の樹脂を流体加圧する注入手段60と、を備えている。
シールプレート下44およびシールプレート上45でもちいた構造を、固定側のスライドコア36および可動側のスライドコア37の底部に設けた場合は、間接的にキャビティ200内の樹脂を流体加圧できる。
注入手段61は、シールプレート下44とシールプレート上45との隙間に加圧流体を注入し、入子32の隙間を介してキャビティ200内の樹脂を固定側から流体加圧する。
図3はプレート53とプレート54を入子の底部に設けることを図示した。図47はこれと異なり、プレート53とプレート54とを、エジェクターのブロックと可動側型板とで挟み固定している。このような手段は固定側、スライドコアでも実施できる。
(エジェクターピンを加圧ピンとして使用)
次に、エジェクターピンをもちいての流体加圧の手段を説明する。
図4〜図9で説明した加圧ピンは、元々エジェクタースリーブを追加工したので、この加圧ピンの形状をエジェクターピン27としてもちいることでエジェクターピンからの流体加圧が可能となる。
図3に示したシール金型142において、金型206のプレート53とプレート54の隙間に加圧流体を入れ、流体加圧した場合は、エジェクターピンと金型の隙間以外に、入子34の隙間35からも加圧流体が出る場合がある。この場合は、入子34の隙間35から出た加圧流体が金型キャビティに充填された溶融樹脂を加圧し、当該溶融樹脂により形成される成形品の形状を乱す(崩す)おそれがある。
図52乃至図60に示すエジェクターピンからの流体加圧は、加圧流体がエジェクターピンの先端部だけから出るので、前記した成形品の形状を乱すことを抑制できる。また、エジェクターピンのみから加圧流体を出す流体加圧は、複雑な成形品の形状に対応できる。
エジェクターピンのみから加圧流体を出す流体加圧の手段を図をもちいて具体的に説明する。
図52に示したエジェクターピンの外筒224は、図4と同様に、内芯225が入る貫通穴77が形成された中空の軸部と、該軸部の一端に形成された鍔部70と、を有している。鍔部70は、内芯225の鍔部117を挿入できるように、貫通穴77に通じる凹部79が形成されている。
図53は、芯体部226の模式図である。芯体部226は、図5と同様に、軸部と、該軸部の一端に形成された鍔部117と、を有している。軸部にはDカット部72が形成され、鍔部117にはDカット部118が形成されている。加圧流体は、これらDカット部118および72を通る。先端部73は、図9の74、75と同様の形状の加工がなされている。図示は省略するが、鍔部117には、図7、図8の溝加工がなされている。
図54は、外筒223に芯体部226を挿入した加圧ピンの構造をもったエジェクターピン227を示す図である。エジェクターピン227の基端部(凹部79およびDカット部72の隙間)から入れた加圧流体は、貫通穴77とDカット部118の隙間を通って、先端部119から出る。
図55は、エジェクターピン227を金型に組み込んだ金型構造を示す模式図である。図55における符号34は入子、符号35は入子の隙間である。入子の隙間35からの加圧流体の漏れを防ぐためのシール93、プレート53、プレート54、シール55、エジェクターピン227のシール89の構成は、図3と同様である。
つまり、エジェクターピン227の鍔部70は、プレート28とプレート29で挟持されている。鍔部70の上面と、プレート28の間には、加圧流体が漏れ出ないようにシール228が設けられている。プレート28とプレート29の間には、プレート28とプレート29の間から加圧流体が漏れ出ないようにするためのシール229が設けられている。必要に応じてプレート29の底面と取り付け板23が接する面も230でシールされる。符号49は加圧流体の通路、符号48は、図1に示した加圧流体製造装置140、図46に示した加圧流体製造装置1140との繋ぎ口である。
図56に示したプレート28は、図55のプレート28を紙面の上方から見た図で、エジェクターピン227の鍔部70が収められる凹部231および凹部232が形成されている。
図57に示したプレート29は、図55のプレート29を紙面の上方から見た図である。プレート29には、加圧流体が通る溝236と、通路(貫通穴)49と、が形成されている。通路49は、一端が溝236と通じており、他端が繋ぎ口48と連結可能に構成されている。なお、溝236は、プレート28とプレート29とを合わせることにより、加圧流体が通る流路(空圧回路)が形成される。また、溝236は、プレート28とプレート29とを合わせたときに、凹部231および凹部232と通じる(接続する)位置に形成されている。
図58(A)は、図55に示した金型構造におけるエジェクターピン227の取り付けの他の実施形態を示したものである。つまり、シール93、プレート53、プレート54、シール55、入子34等は、説明を分かりやすくするため、図58(A)への図示を省略している。
図58(B)は、図58(A)のプレート28を図58(A)の紙面上方から見た図である。また、図58(C)は、図58(A)のプレート28を図58(A)の紙面上方から見た図である。
図58(B)に示すように、プレート28には、貫通穴233および貫通穴234が形成されている。また、プレート28の下面には、貫通穴233および貫通穴234のそれぞれに、エジェクターピン227の鍔部70が位置する凹部(ざぐり部)が形成されている。
図58(C)に示すように、プレート29は、加圧流体が通る溝237および溝238と、2本の通路(貫通穴)49と、が形成されている。ぞれぞれの通路49は、一端が溝(溝237または溝238)と通じており、他端が繋ぎ口48と連結可能に構成されている。なお、溝237および溝238は、プレート28とプレート29とを合わせることにより、加圧流体が通る空圧回路が形成される。また、溝237および溝238は、プレート28とプレート29とを合わせたときに、貫通穴231および貫通穴232と通じる(接続する)位置に形成されている。換言すると、溝237および溝238は、プレート28とプレート29とを合わせたときに、エジェクターピン227の鍔部70が挿入される2つの凹部と通じる位置に形成されている。
図58(A)に示した金型構造は、図46に示した加圧流体製造装置1140で製造した加圧流体を、それぞれ別々の繋ぎ口48と繋ぐことで、別々の流体加圧条件で成形品の成形ができる作用効果がある。
図59(A)は、図55に示した金型構造におけるエジェクターピン227の取り付けの他の実施形態を示したものである。
つまり、シール93、プレート53、プレート54、シール55、入子34等は、説明を分かりやすくするため、図59(A)への図示を省略している。
図59(B)は、図59(A)の紙面上側のプレート29を図59(A)の紙面上方から見た図である。図59(C)は、図59(A)の紙面下側のプレート29を図58(A)の紙面上方から見た図である。図59(D)は、図59(A)の紙面上側のプレート28を図59(A)の紙面上方から見た図である。図59(E)は、図59(A)の紙面下側のプレート29を図58(A)の紙面上方から見た図である。
なお、図59(B)および図59(D)には、図59(C)に示した貫通穴235と同様の位置に貫通穴が形成されているが、図示を省略している。
図59(A)に示したエジェクターピン227の取り付け構造は、エジェクターピン227の鍔部70を挟持するプレート28およびプレート29からなる一対のプレートを複数もちいたものである。換言すると、当該取り付け構造は、それぞれの一対のプレートからエジェクターピン227を立てるものである。それぞれの一対のプレートには、加圧流体が通る溝および通路が形成されている。このため、図46に示した加圧流体製造装置1140で製造した加圧流体は、それぞれの一対のプレートに供給することにより、別々の流体加圧条件で成形品の成形ができる。
図55などは、プレート29に繋ぎ口48を設け、エジェクターピン227に加圧流体を導く手段を示した。図60は加圧流体を取り付け板23からプレート28とプレート29へ供給する手段を示した。取り付け板23には繋ぎ口48が設けられ、中に通路49加工され、凹形状242の底面に繋がっている。プレート28には凹部232と合わさる凸形状241あり、凸形状241の中には通路49が加工され、図示していないがプレート28の通路49、溝236、溝237、溝238、溝239、溝240に繋がっている。金型が閉められると、凸形状241と凹形状242と合わさり加圧流体の回路が形成される。なお凸形状241の上部、凹形状242の下部、あるいはプレート28と取り付け板23の合わせ面のいずれかにはシール243が設けられてあるので加圧流体は外に漏れ出しことはない。図60ではプレート28に設けた場合を図示した。
弁62は、樹脂がキャビティ200内に充填される際に、キャビティ200内の空気をパーティング26からシール金型141の外部に逃がし、ショート・モールド、変色および焼けを防止するための弁である。弁62は、キャビティ200内に、樹脂が充填される(樹脂の充填を終える)までは開かれており、樹脂の充填によって押しのけられたキャビティ200内の空気は、この弁62から外部に排気される。なお、図23に、この空気の排気の手段の詳細な金型のパーティングの構造を示した。
キャビティ200内の空気は、パーティング26に設けられたガスベント(図示せず)などから排気用に設けたシール金型141内の通路63を介して排気される。符号64は、キャビティ200内の空気の排気用に設けた弁62に繋ぐ高圧仕様の耐圧ホースである。符号(矢印)65は、キャビティ200内の空気の排気の流れを示す。符号66は、大気中に放出されたキャビティ内の空気である。
固定側のシールプレート下44とシールプレート上45には、キャビティ200内の空気が押し出されてくるので、弁62と同じ作用をする弁67が設けられている。
弁62、弁67、弁68の機能を図1の自動開閉弁15にもたせることもできる。図3の弁62、弁67、弁68を廃止、ホース64を自動開閉弁15に繋げる。キャビティ内に樹脂が充填される間は弁15開けておいて、充填によって押し出されるキャビティ内の空気を排気する。充填完了と同時に閉め、弁14を開け流体加圧する。これによって金型内の排気用の弁62などをもちいずに実施できる。上記説明は、弁62。弁67、弁68の機能を、弁15にもたせる説明をしたが、弁15は1つでなくても、弁62、弁67、弁68に相当する数3ヶだけでも、それ以上をもちいてもよい。
なお、シール金型141に設けられたその他の構成、例えば、金型の受け板、サポートピラー、エジェクターのリターンピンやリターンスプリング、ガイドピンやガイドポストなどは、図2において図示されていない。
シール金型141で使用する流体は、液体よりも気体が好ましい。エジェクターボックス51を設けたシール金型141は、後述する図3におけるプレート53、プレート54、およびシール55が不要である。
(エジェクターボックス51)
シール金型141の特徴は、固定側の金型201と可動側の金型202が型締めされ、射出成形機のノズルがスプールブッシュ24に接触した段階で、キャビティ200が閉ざされ、「密閉空間(シール金型)」となる。このため、シール38〜43がもちいられている。
(直接加圧と間接加圧)
「直接加圧」は、キャビティ200内の樹脂に直接加圧ピン50をもちいて加圧流体を作用させ、流体加圧する方法である。「間接加圧」は、キャビティ200内以外の他の場所に加圧流体を入れて、可動側の入子34の隙間35、エジェクターピン27に沿った隙間、コアピンの隙間などから加圧流体がキャビティ200内の樹脂に達し、キャビティ内の樹脂を流体加圧する方法である。これら以外には、入子34の底などに加圧流体を入れて入子34を動かし、入子加圧する方法などがある。
(直接加圧)
図2に示す注入手段58は、キャビティ200内の樹脂を直接加圧する場合にもちいられる。注入手段58は、繋ぎ口48と、加圧流体の通路49と、加圧ピン50と、を備えている。繋ぎ口48は、加圧流体が流れる耐圧ホースの一端部を繋ぐための接続部である。耐圧ホースの他端部は、図1に示した加圧流体製造装置の配管17に接続される。具体的には、図1における配管17の末端に耐圧ホースの他端部が接続される。
通路49は、繋ぎ口48を介して耐圧ホースから流れてきた加圧流体をキャビティ200、空間52などに導くために、固定側の金型201の型板78または可動側の金型202の型板87に形成された穴である。加圧ピンは、先端部に形成された注入口と、この注入口と基端部とを接続する貫通穴と、を有している。加圧ピンの基端部は、通路49と接続されているため、通路49から流れてきた加圧流体は、加圧ピンの貫通穴を通って、注入口からキャビティ200内に注入される。
加圧ピンの先端部に形成された注入口は、キャビティに充填された樹脂の表面に接触しているため、注入口から出た加圧流体は、キャビティ200内の樹脂とキャビティとの隙間に入り込む。つまり、可動側の金型202に設けられた注入口から加圧流体を可動側キャビティに注入した場合は、樹脂を可動側の金型202から固定側の金型201に向かう方向に押し付けるように流体加圧する。別言すると、キャビティ200内の樹脂は、加圧流体により、固定側のキャビティ30に押し付けられる。
また、反対に、固定側の金型201に設けられた注入口から加圧流体を固定側キャビティに注入した場合は、樹脂を固定側の金型201から可動側の金型202に向かう方向に押し付けるように流体加圧する。別言すると、キャビティ200内の樹脂は、加圧流体により、可動側のキャビティ31に押し付けられる。
なお、シール40は、加圧流体がキャビティ200内の樹脂を流体加圧する際、加圧流体が可動側の金型202と固定側の金型201の合わせ面であるパーティング26から外部に漏れるのを防止するために設けられる。シール40は、例えば、Oリング、板状のゴムシート(封止部材)などを例示できる。当該封止部材は、パーティング26の全面または一部に設けられる。
シール金型141は、固定側の金型201と可動側の金型202が閉ざされ、エジェクターピン27が後退すると、エジェクタープレート下29に設けられたシール43によってシール(封止)される。このため、シール金型141は、可動側の取り付け板23に形成されたエジェクターロット(図示せず)が挿入される貫通穴(図示せず)と、エジェクターロットとの隙間から加圧流体が漏れるのを防止できる。つまり、シール金型141は、可動側取り付け板23とエジェクターボックス51の間にシール39を設け、エジェクターボックス51と可動側型板87との間にもシール(図示せず)を設けている。シール43は、例えば、Oリング、板状のゴムシート(封止部材)などを例示できる。
前記したように、キャビティ200内の樹脂の表面に作用する加圧流体は、エジェクターピン27に沿った隙間、および入子34の隙間を通り、エジェクターボックス51の空間52に入ってくるが、すべての合わせ面がシールされているので、シール金型141の外部に漏れ出すことはない。
注入手段58のみから加圧流体をキャビティ200内に注入し、キャビティ200内の樹脂を流体加圧する場合、加圧流体は、前記したようにエジェクターボックス51の空間52に入る。このため、シール金型141をもちいて射出圧空成形をする場合は、エジェクターボックス51の空間52の加圧流体の圧力が、キャビティ200内の樹脂を加圧している加圧流体の圧力と同等にならないと流体加圧の作用および効果が低い。
シール金型141をもちいて射出圧空成形をする場合、加圧流体は、注入手段58からキャビティ200内に注入すると共に、注入手段56からエジェクターボックス51の空間52にも注入してエジェクターボックス51の空間52を加圧流体で満たすのが望ましい。そうすることにより、エジェクターボックス51の空間52内の加圧流体の圧力は、短時間で、注入手段58によりキャビティ200内の樹脂に注入した加圧流体の圧力と同等にすることができる。
なお、空間52に注入した加圧流体およびキャビティ200に注入した加圧流体の排気は、注入手段56および58をもちいて同時に排気しても、時間差を設けて別々に排気してもよい。注入手段56および58を加圧流体の排気で使用する場合は、注入手段56および58に接続された耐圧ホースには加圧流体が流れておらず、当該耐圧ホースは大気に開放すべきことは言うまでもない。具体的には、図1における配管17の末端に接続された耐圧ホースは、注入弁14が閉じられ、大気開放弁15が開けられている状態である。
空間52およびキャビティ200に注入した加圧流体の排気は、注入手段56および58とは別に可動側の金型202に専用に設けた排気手段(図示せず)をもちいて排気してもよい。
(可動側からの間接加圧)
可動側の金型202において間接加圧をする場合は、注入手段56からエジェクターボックス51の空間52内に加圧流体を注入する。空間52に注入した加圧流体は、入子の隙間35、エジェクターピン27に沿った隙間などからキャビティ200内に入り、キャビティ200内の樹脂の表面を可動側から固定側に向けて流体加圧する。
特に加圧が必要な場所には、図4ないし図17に示す加圧ピン、を必要に応じて設ける。これらの加圧ピンの先端部は、キャビティ内の樹脂の表面に接するようにする。また、これらの加圧ピンの後端部(基端部)は、エジェクターボックス51内に収まるようにする。そうすると、加圧流体は、エジェクターボックス51の空間52内に注入すれば、キャビティ200内の必要な場所を流体加圧できる。なお、加圧ピンは、複数にしてもよい。また、可動側の金型202において間接加圧をする場合は、注入手段58から加圧流体を注入しないので、可動側金型202に注入手段58を設ける必要はない。
エジェクターボックス51をもつシール金型141は、密閉されているため、樹脂が充填される際のショート・モールド、変色または焼けの原因となるキャビティ内の空気は、入子の隙間35、エジェクターピン27に沿った隙間などから空間52内に移動する。このため、シール金型141は、ショート・モールド、変色および焼けを抑制できる。
(固定側からの流体加圧)
固定側の金型201から直接加圧をする場合は、図2および図3に示す注入手段57をもちいる。固定側の金型201から間接加圧をする場合は、図2および図3に示す注入手段61をもちいる。注入手段57および61の少なくとも一方から加圧流体を注入すると、加圧流体は、キャビティ200内の樹脂を固定側の金型201から可動側の金型202に向かう方向に流体加圧する。注入手段57および61は、注入手段58で説明した繋ぎ口48、加圧流体の通路49、加圧ピン50と同様の構成を有しているため、詳細な説明は省略する。
注入手段61は、シールプレート下44と、シールプレート上45との間に加圧流体を注入する。このため、注入した加圧流体は、入子の隙間33などから固定側キャビティ30内に入り、キャビティ200内の樹脂を固定側の金型201から可動側の金型202に向かう方向に流体加圧する。
なお、前記したように、可動側の金型202の直接加圧は、エジェクターボックス51に加圧ピンの後端部を設けてもよい。同様に、固定側の金型201の直接加圧は、シールプレート下44とシールプレート上45との間に加圧ピンの後端部が位置するように、固定側の金型201に加圧ピンを設けてもよい。
(固定側からの直接加圧)
注入手段57をもちいて固定側の金型201からキャビティ200内に加圧流体を注入してキャビティ200内の樹脂を直接加圧すると、キャビティ200内に注入した加圧流体は、可動側の金型202における流体加圧と同様、入子32の隙間33から外部に漏れ出そうとする。この問題を解決するため、固定側入子32の底(キャビティ200とは反対側の面)はシールプレート下44で受け、シールプレート44とシールプレート上45の間にはシール46を設ける。そうすると、入子32の隙間33を通る加圧流体が外部に漏れるのを防止できる。図示していないが、可動側の入子34の底(キャビティ200とは反対側の面)は、必要に応じてシールを設けるのが望ましい。また、固定側取り付け板22と固定側型板78との間にもシール39を設けるのが望ましい。
注入手段61は、シールプレート下44とシールプレート上45の間に加圧流体を入れる加圧流体の注入手段である。注入手段61をもちいて注入した加圧流体は、入子32の隙間33から固定側パーティングに達し、キャビティ200内の樹脂を固定側の金型201から可動側の金型202に向かう方向に流体加圧する。
特に流体加圧が必要な場所は、前記した可動側の場合と同様、図4ないし図17に示す加圧ピンを必要に応じて設け、シールプレート下44とシールプレート上45の隙間に加圧流体を入れるだけで流体加圧できる。
(加圧ピン50)
加圧ピン50は、例えば、(株)ミスミのエジェクタースリーブピンを追加工することにより製造できる。以下、図4〜図13をもちいて、加圧ピン50について説明する。
加圧ピン50は、図6に示すように、外筒69と、外筒69に挿入された内芯71と、を有している。
外筒69は、図4に示すように、長手方向の一端部(基端部)に形成された鍔部70と、鍔部70に形成された凹部79と、凹部79から長手方向の他端部(先端部)に繋がる貫通穴77と、を有している。
内芯71は、図5に示すように、長手方向の一端部(基端部)に形成された円柱形状の鍔部117と、鍔部117に繋がる円柱形状の芯体部203と、鍔部117に形成されたD面(Dカット)118と、芯体部203における鍔部117から先端部73までに形成されたD面(Dカット)72と、を有している。D面72および118は、加圧流体を流すために形成される。なお、内芯71の先端部73には、D面72が形成されていない部分が5mm程度ある。
加圧ピン50は、外筒69の貫通穴77に、内芯71の芯体部203を挿入して構成する。貫通穴77の内径と、芯体部203の外径は、加圧ピン50の先端部において、加圧流体は通るが、樹脂は通らない0.01〜0.1mm程度の隙間ができるように設定される。
加圧ピン50は、図6に示すように、先端部119において、内芯71の長さ(内芯71の長手方向の長さ)が外筒69の長さ(外筒69の長手方向の長さ)よりも若干(0mmよりも大きく0.5mm以下)短くされている。このように、加圧ピン50は、外筒69より内芯71を短くすることにより、加圧流体をキャビティ内の樹脂とキャビティ面の隙間に注入し易くなる。
加圧ピン50は、内芯71の長さと外筒69の長さを同じにしてもよい。また、加圧ピン50は、内芯71の長さを外筒69の長さよりも長くしてもよい。内芯71の長さと外筒69の長さは、樹脂の種類や成形品の形状によって使い分ける。
内芯71の鍔部117の上面には、図7に示すように、D面72とD面118の間に加圧流体が通る溝120が形成されている。溝120は、例えば、U溝である。なお、図7は、内芯71を上方から見た図である。別言すると、図7は、図5に示した内芯71を周方向に90度回転させて、紙面上方から下方に向けて見た図である。
内芯71の鍔部117の下面には、図8に示すように、D面118に向けて加圧流体が通る溝131が形成されている。溝131は、例えば、U溝である。なお、図8は、内芯71を下方から見た図である。別言すると、図8は、図5に示した内芯71を周方向に90度回転させて、紙面下方から上方に向けて見た図である。
内芯71の芯体部203の先端部73は、図9(上)に示すように、外筒69に組み込んだ場合、先端部に0.01〜0.1mm程度の隙間ができるようにD面(Dカット)を形成してもよい(先端部74)。また、先端部73は、図9(下)に示すように、多角形でもよい(先端部75)。なお、図9は、芯体部203の先端部73を上方から見た図である。別言すると、図9は、図5に示した芯体部203の先端部73のみを紙面上方から下方に向けて見た図である。
加圧ピン50を固定側の金型201などに固定するためには、図10に示すセットビス127が使われる。セットビス127は、外周部に形成されたネジ部123と、長手方向の一端部に形成された断面多角形の凹部122と、凹部122から長手方向の他端部に至る貫通穴121と、を有する。
図11、図12および図13は、キャビティ200により成形される成形品124(キャビティ200中の成形品124)に対する加圧ピン50の位置を示している。
図11は、加圧ピン50の外筒71の先端部の先端面をキャビティ200の面と面一(同等)とし、内芯71の先端部の先端面を外筒71の先端面から若干さげた構成を示している。当該構成をもちいた固定側の金型201または可動側の金型202は、キャビティ内の樹脂(成形品124)と、キャビティ面の隙間に加圧流体を注入し易くなる。
図12は、加圧ピン50の周囲のキャビティ面をキャビティ側に突出させた突出部129を有する構成を示している。当該構成をもちいた固定側の金型201または可動側の金型202は、成形品124側から見ると、突出部129に位置する部分が薄肉となるため、当該薄肉部分の冷却固化を早めることができる。つまり、当該構成をもちいた固定側の金型201などは、加圧ピン50の注入口に対向する薄肉部分にスキン(固化)層が形成され易くなるため、加圧流体をキャビティ内の樹脂とキャビティ面との隙間に注入し易くなる。
加圧ピン50の周りにφ20mm程度の粗いシボ加工を施すことで、加圧流体はより隙間に入りやすくなる。実際には図示していないが、図36の加圧ピン50の周りには、少し偏心させφ20の粗いシボ加工(図36の220)が施してある
図13は、成形品124を形成するキャビティ200に、加圧ピン50の内芯71直径より若干大きな直径の凹部130を形成した構成を示している。凹部130の直径は、加圧ピン50の内芯71直径と同等であってもよい。凹部130により、成形品124にはボス部が形成される。
加圧ピン50は、図11、図12および図13に示すように、加圧ピン50の中心軸とセットビスの中心軸がほぼ一致するように、セットビス127により固定される。そして、加圧流体は、セットビス127の中心に形成された貫通穴121および加圧ピン50を通って、キャビティ200内の樹脂(成形品124)とキャビティ200を構成する面の隙間に注入される。
加圧ピン50は、加圧流体の漏れを防止するためにシール(封止部材)としてのOリング126を備えている。Oリング126は、線接触であるためシール性が乏しい。このため、加圧ピン50にもちいるシールは、ドーナツ状に加工したゴムシートをもちいるのが望ましい。ゴムシートをもちいる場合は、面接触となるので、線接触と比較してシール性が高くなる。図11、図12および図13においては、Oリング126を加圧ピン50の鍔部70の上面に設ける構成を示した。しかし、シールは、シール性が担保できれば、鍔部70の下面または側面に設けてもよい。また、シールは、鍔部70の上面および下面など、複数の面に設けてもよい。シールを鍔部70の複数の面に設けた場合は、高いシール性が得られるという利点がある。
キャビティに樹脂を注入するゲートの近傍に加圧ピン50を1本のみ設けた場合、加圧流体の圧力は、ゲート近傍では高く、流動末端(ゲートから離れた位置)では低くできる。この特性を利用して、加圧ピン50を設ける位置と本数は、成形品の形状に応じて決定される。加圧ピン50は、ゲート近傍および流動末端に複数本設け、それぞれの加圧ピン50に最適な圧力の加圧流体を最適な時間で注入することもできる。
(加圧ピンの他の構成)
以下、図14〜17をもちいて、加圧ピンの他の構成(加圧ピン204の構成)について説明する。
図4〜図13で説明した加圧ピン50は、加圧ピンの長手方向に沿った方向に注入口が形成されているものであった。これに対し、加圧ピン204は、図14〜図16に示すように、加圧ピンの長手方向に沿った方向とは交差する方向に注入口が形成されているものである。別言すると、加圧ピン204は、加圧ピン204の側面から加圧流体が出る構造をしている。
加圧ピン204は、図16に示すように、外筒132と、外筒132に挿入された内芯133と、を有している。
外筒132は、図14に示すように、長手方向の一端部(基端部)に形成された鍔部207と、鍔部207から長手方向の他端部(先端部)に繋がる貫通穴80と、を有している。
内芯133は、図15に示すように、長手方向の一端部(基端部)に形成された円柱形状の鍔部135と、鍔部135に繋がる円柱形状の芯体部と、当該芯体部において鍔部135から他端部(先端部)に至り形成されたD面(Dカット)134と、を有している。D面134は、加圧流体を流すために形成される。また、鍔部135の長手方向の長さ(高さ)は、1mmから5mm程度である。
図16は、キャビティ200により成形される成形品124(キャビティ200中の成形品124)に対する加圧ピン50の位置を示している。キャビティ200には凹部136が形成されている。つまり、凹部136により、成形品124にはボスが形成される。凹部136の直径は、内芯133の鍔部135の直径よりも小さくなるように設定されている。図16には示していないが、加圧ピン204の鍔部207は、加圧流体の漏れを防止するためのシール(封止部材)126を備えている。
加圧流体は、外筒132の貫通穴80および内芯133のD面134を通り、外筒132の先端面と内芯133の鍔部135が突き当たる部分の隙間から出て、凹部136を構成する面と凹部に注入された樹脂(ボス部)の間を通ってキャビティ内の樹脂を流体加圧する。
(入子に外筒69の機能をもたせた構造)
図4〜図17をもちいて説明した加圧ピンは、外筒69に内芯71を挿入した二重構造とした。
図4の外筒69の内芯71が入る形状77、79を入子32、入子34に直接加工(図48の221)し、その中に内芯71を挿入した。
この方法では内芯71の高さは製品面と同じにする、低くする、高くする場合とがあり、通常は低くする。内芯71の底部の加圧流体が外も漏れるのを防ぐシール222を設ける。
図49は図48をもちいて内芯71を組み込んだ図である。
図49における下部の図は上部図のプレート53を紙面上方から紙面下方に向けて見た模式図(平面図)である。
図50は、図49の下部図に示した溝81、通路49、48繋ぎ口を別々にして、それぞれに図46に示した加圧流体製造装置1140をもちいて流体加圧の条件を別々に設定できるようにした。なお、溝81を別々としているので、当然弁68などの排気回路も別々に設置する。
図51は図49示した、プレート53、プレート54を複数枚もちい、それぞれ別々に加圧流体の回路を形成し、それぞれに図46に示した加圧流体製造装置1140をもちいて流体加圧の条件を別々に設定できるようにした。前記図50の説明と同様、弁68などの排気回路も別々に設置する。
なお、図49、図49、図50、図51において、図19、図20などに示す、シール55、91、93などは同様にもちいるがこれらの図49などには図示していない。
図17は、図4ないし図16に示した加圧ピン50または204を固定側の金型201または可動側の金型202に設けた状態を示したものである。加圧ピン50または204は、鍔部70または207に接続した高圧継ぎ手76をもちいてステンレス管49からなる加圧流体の回路に接続される。高圧継ぎ手76としては、例えば、日本スウェージロック(株)の高圧配管用継ぎ手を挙げることができる。
(隙間に加圧流体を注入できる理由)
キャビティに樹脂を充填するときの圧力は、「充填圧力」、「射出圧力」といい、MPa(メガパスカル)、kg/cm、または射出成形機の最大射出圧力の割合をもちいて%(パーセント)で表される。
また、キャビティに樹脂を充填するときの速度は、「充填速度」、「射出速度」といい、射出成形機のスクリューの移動速度をもちいてmm/sec(秒)、または射出成形機の最大射出速度の割合をもちいて%で表される。
また、キャビティに樹脂を充填するときの時間あたりに充填する樹脂の容量または重量は、「充填率」、「射出率」といい、ml(ミリリットル)/sec、cc/sec。cm/sec、またはg(グラム)/secで表される。
キャビティ内への溶融した樹脂の充填は、充填の途中と、充填の完了と、に分けて説明する。なお、説明を簡単にするため、使用する樹脂は、熱可塑性樹脂であるABSとする。
射出成形機の射出工程において、加熱筒内にある溶融状態のABSにかかる圧力は、最高200MPa程度であり、高圧である。しかし、当該高圧の溶融したABSは、射出成形機のノズル、金型のスプールランナー、ゲートを通ってキャビティ内に到達すると、圧力損失(圧損)により、30MPa程度まで圧力が低下する。
キャビティへの樹脂の充填途中の場合は、充填途中のABSの30MPa程度の圧力はそれほど高くはない。その理由は、キャビティには未だ未充填の空間があるからである。別言すると、キャビティ内のABSは未だ流動末端に達しておらずショート・モールドの状態なので、完全充填された時にキャビティの壁からの押し返しの圧力(この場合は壁からの反作用)がかかっていないからである。
通常、キャビティの表面温度は、充填されるABSの温度よりも低いので、キャビティにABSが充填されると同時に、ABSの表面は冷却固化され、スキン層が形成される。つまり、ABSは、溶融状態から固化されるので、体積収縮が起こり、キャビティ面とABSの表面との間に隙間が生じる。
この隙間に加圧流体を入れると、加圧流体の圧力は、キャビティ面と、未だ冷却固化が完了しないABSと、にかかる。ABSは、キャビティ面に比べて圧縮されやすいので、加圧流体の圧力により加圧圧縮される。これを「楔効果(Wedge effect)」という。楔効果によって、キャビティ内の樹脂は、可動側パーティング、固定側パーティング、可動側スライドコアパーティング、または固定側スライドコアパーティングに達するまでの範囲など全体加圧される。ガスリブを設けた場合、楔効果によって、加圧流体がガスリブの中に広がり、キャビティ内の樹脂は、部分加圧される。なお、楔効果を十分発揮させるためには、キャビティに充填されるABSの圧力は、低い方がよい。この場合、加圧流体の圧力は、低くできる。
キャビティの体積と同体積のABSを充填した場合は、ABSの冷却固化が進むと、ABSの体積は減少する。射出中実成形は、冷却固化による体積減少分を補うために樹脂保圧を行うが、樹脂保圧が行われて初めてキャビティ内のABSは高い圧力をもつ。樹脂保圧を停止すると、キャビティ内に充填されたABSにかかる圧力はなくなるので、冷却固化が進むとキャビティ内のABSの体積は減少する。つまり、キャビティの体積は、ABSの体積よりも大きいという関係があり、決してキャビティの体積がABSの体積よりも小さくなることはない。
高圧の樹脂保圧を行っている際に流体加圧を行う場合は、仮に、加圧流体の圧力よりもABSの圧力の方が大きく(加圧流体の圧力<ABSの圧力)ても、ABSの冷却固化が進むにつれて圧力が下がり、加圧流体の圧力>ABSの圧力のとなったときに加圧流体はABSに対し流体加圧の作用を発揮する。
キャビティにABSを充填した後、ABSの圧力を下げる手段としては、射出成形機のスクリューをサックバックさせる以外では、キャビティの末端にダミー形状または捨て形状(「捨てキャビ」ともいう。)を設ける。溶融したABSは、キャビティの容量を超え、ダミー形状の途中まで充填してショート・モールドとし、キャビティ内のABSの圧力を下げる。
なお、ダミー形状は、厚肉にしてもよい。また、ダミー形状は、シャッターを設け、キャビティにフル・パックでABSを充填した後、シャッターを開けて流体加圧によってABSをダミー形状へ押し出し、キャビティ内のABSの圧力を下げてもよい。その他、楔効果を発揮させる手段としては、キャビティ面にシボ加工またはコーティングなどを施すことが挙げられる。
樹脂保圧をもちいた場合、キャビティ内のABSの圧力が高くなるので、キャビティに注入する加圧流体の圧力は、高くしなければならない。この場合、成形品の転写性は、向上する。しかし、成形品は、内部歪みが残るため、反りおよび変形が懸念される。
反対に、ショート・モールドなどで加圧流体の圧力を下げる場合は、大きな投影面積の成形品を低い型締め力の成形機で加工することができる。成形品は、内部歪みが少なく、反りおよび変形が少ない。
本発明で実施可能な成形品の肉厚には制限がないが、熱可塑性樹脂の場合は、1mm以上5mm以下、好ましくは1mmから4mm程度である。
(部分加圧と全体加圧)
流体加圧は、成形品全体(例えば、可動側パーティングの全体)に作用させる全体加圧と、部分的に作用させる部分加圧と、を実施できる。
全体加圧は、加圧したい面(固定側パーティングまたは可動側パーティング)に加圧ピンを設け、流体加圧する。加圧ピンの本数は、成形品の加圧面積と、肉厚とで決定する。
部分加圧は、加圧流体が外部に漏れ出すことを防止する高さ(例えば、1.5mm)のガスリブを設け、加圧ピンの周囲(加圧ピンを含めた加圧したい範囲)をガスリブで囲う必要がある。部分加圧は、ヒケを少なくしたい、または転写性を向上させたい部分だけに加圧流体を作用させる有効な手段である。
部分加圧または全体加圧は、固定側の金型201および可動側の金型202に入子32および34、並びにエジェクターピン27がなければ、キャビティに加圧ピン50を設置して、加圧ピン50をもちいて流体加圧するだけでよい。しかし、固定側の金型201または可動側の金型202に入子32若しくは34、またはエジェクターピン27がある場合であって、キャビティ200内に注入する加圧流体が外部に漏れ出る場合は、可動側の金型202の入子34の下のシールプレート下53、可動側の入子下のシールプレート上54をもちいる。実施例における成形品1および成形品2は、全体加圧で成形した成形品である。成形品3は、部分加圧で成形した成形品である。
(空気の逃がし)
固定側の金型201および205は、シールプレート下44、シールプレート上45およびシール46をもちいることにより、キャビティ200内への樹脂の充填時にキャビティ200内の空気の逃げ場がなくなる。同様に、可動側の金型202および206は、シールプレート下53、シールプレート上54およびシール55をもちいることにより、キャビティ200内への樹脂の充填時にキャビティ200内の空気の逃げ場がなくなる。このため、固定側の金型201および可動側の金型202をもちいるシール金型142は、ショート・モールド、変色または焼けの原因になる場合がある。
ショート・モールド、変色または焼けを防止するため、シール金型141および142は、固定側の金型201および205における入子32からガスを抜く流体排出手段(排出部の一例)、シールプレート上45の底(キャビティ200とは反対側の面)に空間を設け、樹脂の充填時にキャビティ内の空気を金型の外部に逃がす工夫をする。シール金型141および142は、可動側の金型202および206における入子34からガスを抜く流体排出手段、シールプレート上54の底(キャビティ200とは反対側の面)に空間を設け、樹脂の充填時にキャビティ内の空気を金型の外部に逃がす工夫をする。
具体的には、固定側の金型201および205は、シールプレート上44と、シールプレート下45およびシール46と、の間に小さな空間を設ける。可動側の金型202および206は、シールプレート上54と、シールプレート下53およびシール55と、の間に小さな空間(例えば、図19の空間102)を設ける。
図18は、図3におけるシールプレート下53、シールプレート上54およびシール55の構造を示している。シールプレート下53およびシールプレート上54は、固定側の金型201および205にはエジェクターピン27があるので、エジェクターピン27を挿入(摺動)する穴83(図19)を有している点と、シールリング89(環状弾性部材の一例)を収納する凹部82を有している点がシールプレート下44およびシールプレート上45と相違する。
ただし、固定側の金型201または205は、固定側の押し出しまたはキッカーピン、ノックアウトピンをもちいる場合、エジェクターピン27をもちいることになるので、シールリング89を収納する凹部82をシールプレート下44およびシールプレート上45に形成する必要がある。
流体排出手段は、図2および図3に示す弁67が該当する。弁67は、キャビティ200内に樹脂を充填する間は開け、樹脂の充填によって押し除けられた空気を、入子32の隙間33、シールプレート下44、シールプレート上45の間に設けた溝を介してシール金型141の外部に排出する。
なお、図18は可動側の金型206のシールプレート下53、シールプレート上54およびシール55を示しているが、固定側の金型201および205のシールプレート下44、シールプレート上45およびシール46と前記した構成が異なるのみであり、ほぼ同じ構成であるため、図18をもちいて説明した。
流体排出手段は、弁67の代わりに、弁67が設けられている位置に、キャビティ200の数倍の容量をもつタンク(図示せず)を設けてもよい。キャビティ200内への樹脂の充填によって押し出されたキャビティ200内の空気は、タンクに移されるので、断熱圧縮を防止できる。このため、成形品は、ショート・モールド、変色および焼けを防止できる。ただし、タンクは、エジェクターボックス51で説明したように、加圧時には加圧流体と同圧の加圧流体を満たさなければならない。
固定側の金型201および205は、固定押し出しのエジェクターピンまたはキッカーピンがある場合、エジェクターボックス51と同様な構成を設ける必要がある。エジェクターボックス51と同様な構成を有する固定側の金型201および205は、キャビティ200内の空気がキャビティ200内への樹脂の充填により押し出されるのでショート・モールド、変色および焼けを抑制できる。この場合は、エジェクターボックス51によってシールされているので、シールプレート下44とシールプレート上45およびシール46はなくてもよい。
(スライドコアからの加圧)
固定側の金型201または可動側の金型202に設けたスライドコアは、前記の固定側の金型201の構成とほとんど同じである。つまり、スライドコアは、スライドの下(スライドの入子の底)に固定側で説明したシールプレート下44、シールプレート上45およびシール46と同様な構成とする。また、スライドコアは、スライドコアの金型合わせ面から加圧流体の漏れを防ぐため、シール(図2の固定側スライドではシール41、可動側スライドではシール42)を同様に設ける。
加圧流体の注入機構(直接加圧、間接加圧)および排気機構は、前記固定側で示した構成と同様である。また、成形品のショート・モールド、変色および焼けが懸念される場合は、固定側の金型201などに設けた弁67またはタンクなどを設けてもよい。
〔実施形態〕
(シール金型142の金型構造)
エジェクターボックス51をもちいたシール金型141は、可動側の金型202の空間52を加圧流体で満たす必要があるので、多量の加圧流体を必要とする。
以下に、図3、図18〜20などをもちいて、上記課題を解決する手段であるシール金型142の金型構造について説明する。図18は、図3のシール金型142の可動側の金型206(第二型の一例)における入子34の取り付け構造の模式図である。図19は、図18のシールプレート上54を、図18の紙面上方から紙面下方に向けて見たシールプレート上54の模式図(平面図)である。図20は、図18のシールプレート上54を、図18の紙面上方から紙面下方に向けて見たシールプレート上54の模式図(平面図)である。
なお、図3に示したシール金型142において、図2に示したシール金型141と同一の部分は、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。また、説明を分かりやすくするため、シール金型142は、シール金型141と異なる部分を主に説明する。
シール金型142(金型装置の一例)は、図3に示すように、シール金型141と異なり、エジェクターボックス51がない。また、シール金型142の個々のエジェクターピン27(軸体の一例)は、シールリング89(環状弾性部材の一例、第1の環状弾性部材の一例)によりシールされている。
ここで、シールリング89は、図18に示すように、環状(ドーナツ形状)、かつ周方向に沿う開口部209を有する凹溝208が形成されたゴムなどを有する弾性体である。シールリング89に形成された凹溝208は、シールリング89の中心軸に対して交差する一方の面に設けられている。このため、シールリング89には方向性がある。
シールリング89は、凹溝208に向けて加圧流体の圧力を加えると、加圧流体の圧力によって凹溝208の開口部209が弾性変形して開くので、シール性が増す。
シール金型142は、図3に示すように、入子32の隙間33などからキャビティ200に注入した加圧流体が外部に漏れないようにするため、シールプレート下44、シールプレート上45、およびシール46が入子32の底(キャビティ200とは反対側の面)に設けられている。
また、シール金型142の個々のエジェクターピン27は、図3および図18に示すように、キャビティ200(成形空間の一例)内に注入した加圧流体がエジェクターピン27に沿って外部に漏れないようにするため、シールリング89が設けられている。
さらに、シール金型142は、入子34の隙間35などからキャビティ200内に注入した加圧流体が外部に漏れないようにするため、シールプレート下53、シールプレート上54、およびシール55が入子34の底(キャビティ200とは反対側の面)に設けられている。
シールプレート下53の一方の面には、図18および図19に示すように、シールリング89を収納する凹部82が設けられている。シールプレート下53の凹部82の略中央部には、エジェクターピン27が挿入される貫通穴83が形成されている。
エジェクターピン27は、シールプレート下53の凹部82にシールリング89を収納すると共に、シールプレート下53の一方の面にシール55を置き、シールプレート下53の一方の面にシールプレート上54を被せた後、シールリング89の穴に挿入することによりシール(封止)される。
エジェクターピン27の直径は、シールリング89の内径よりも大きく、貫通穴83の直径よりも小さい。このため、エジェクターピン27は、凹部82に収納されたシールリング89により、シールされると共に、エジェクターピン27の軸方向に摺動可能に支持される。
図18は、エジェクターピン27に1個のシールリング89を設けたものを示した。エジェクターピン27は、シール性を高めるため、シールリング89を複数設けてもよい。固定側の金型205(第一型の一例)に成形品を押し出す構造またはキッカーピンを設ける場合は、シールリング89をもちいることができる。
シール金型142は、個々のエジェクターピン27がシールリング89でシールされ、入子34がシールプレート下53、シールプレート上54およびシール55でシールされている。このため、シール金型142は、流体排出手段がないと、キャビティ200内に射出成形機をもちいて樹脂を充填した際にキャビティ200内の空気の逃げ場がなくなり、当該空気が圧縮される場合がある。このため、ショート・モールド、または成形品の変色若しくは焼けが発生する可能性がある。
この問題が発生した場合、解決する手段として、シール金型142に流体排出手段を設けることが挙げられる。流体排出手段は、キャビティ200内に樹脂を充填する際に、当該樹脂により押し除けられたキャビティ200内の空気を逃がす。
流体排出手段は、具体的には、可動側の金型206に形成された通路63と、通路63に接続された耐圧ホース64と、耐圧ホース64に接続された弁68(排出部の一例)と、を有している。
通路63は、シールプレート下53の一方の面およびシールプレート上54の他方の面との間の隙間と、入子34の隙間35と、シールプレート上54に設けられた溝81(図19参照)と、繋がっている。
別言すると、弁68は、キャビティ200内に樹脂を充填する間は開けられており、樹脂の充填によって押し除けられた空気を、入子34の隙間35、溝81、通路63、および耐圧ホース64を介してシール金型142の外部に排出する。なお、詳細な説明は省略するが、弁62および弁67も流体排出手段(排出部の一例)であり、弁68と同じ機能を有する。
流体排出手段としての弁62、弁67、および弁68は、キャビティ200内に樹脂が充填される間、開かれている。流体排出手段は、キャビティ200内に溶融した樹脂が充填された後、閉じられる。流体排出手段が閉じられた後、図1に示す加圧流体製造装置140からシール金型142内に加圧流体が注入される。
加圧流体製造装置140からのシール金型142内への加圧流体の注入は、例えば、注入手段58、115(図18参照)などから行われる。
注入手段58は、キャビティ200内に加圧流体を注入するために使用する注入手段である(直接加圧)。注入手段58は、図3および図18に示すように、加圧流体製造装置140に接続された耐圧ホース64が接続される繋ぎ口48と、繋ぎ口48に繋がる通路(シールプレート下53に形成された貫通穴)49と、加圧ピン50(注入部の一例)と、を有している。
加圧ピン50における貫通穴77(図4参照)と芯体部203の隙間は、通路49と繋がっている。つまり、加圧流体製造装置140で製造された加圧流体は、耐圧ホース64、繋ぎ口48、通路49および加圧ピン50を介してキャビティ200内の樹脂を加圧する。
注入手段115は、キャビティ200内に加圧流体を注入するために使用する注入手段である(間接加圧)。注入手段115は、図18に示すように、加圧流体製造装置140に接続された耐圧ホース64が接続される繋ぎ口48と、繋ぎ口48に繋がる通路(シールプレート下53に形成された貫通穴)49と、加圧ピン212(図18参照)と、を有している。
通路49は、入子34とシールプレート上54の隙間、および隙間35と繋がっている。つまり、加圧流体製造装置140で製造された加圧流体は、耐圧ホース64、繋ぎ口48、通路49、加圧ピン212、入子34および隙間35を介してキャビティ200に注入される。加圧ピン212は、加圧ピン50と比較すると、長手方向の長さは異なるが、構成は略同じである。
なお、図18における符号(矢印)47は、加圧流体が流れる方向である。符号(矢印)65は、キャビティ200内の空気が排気される方向である。符号(矢印)66は、外部(大気中)に排気されたキャビティ200内の空気である。
シールプレート下53の一方の面には、図18および図19に示されるように、加圧ピン50の鍔部70(図5参照)が挿入される凹部85が形成されている。凹部85の略中央部には、貫通穴49が形成されている。凹部85と、凹部85に挿入される鍔部70との間には、シール126(図11〜13参照)が設けられる。
シールプレート上54の凹部213の底面には、図19に示すように、キャビティ200への加圧流体の供給と、キャビティ200内の空気の排出に使われる溝81が形成されている。溝81は、シールプレート上54に形成された加圧ピン用の貫通穴と加圧ピン50および212の隙間、シールプレート上54に形成されたエジェクターピン用の貫通穴とエジェクターピン27の隙間を介して、貫通穴49および通路63と繋がっている。
通路63は、キャビティ200内の空気を逃がす耐圧ホース64の一端と接続されている。耐圧ホース64の他端には、弁68が接続されている。弁68は、キャビティ200内に樹脂が充填される間は開かれており、キャビティ200内に樹脂が充填された後に閉じられる。キャビティ200内に樹脂が充填される間、弁64は開かれているので、樹脂により押し出された空気は、入子33の隙間35、溝81、エジェクターピン27に沿う隙間、通路63などを介して、弁68から大気中に排出される。弁68は、具体的には、電磁弁、エアーの力によって動作するエアーアクチエーター付きのバルブなどが該当する。
シールプレート上54には、図19に示すように、溝81中の流体の圧力が急速にあがらないようにクッション性をもたせる目的で小空間102が形成されている。小空間102は、必ずしも設ける必要はない。
図1に示す加圧流体製造装置140の弁15は、弁62、弁67および弁68に代えて流体排出手段(第一排出部)として使用できる。弁15を流体排出手段として使用する場合は、シールプレート下44、シールプレート上45、シールプレート下53、シールプレート上54に入子32、34、およびエジェクターピン27などの隙間を介して流体加圧する注入手段61または注入手段115の場合に有効である。弁15の動作は、弁62、弁67および弁68と同様で、キャビティ200内に溶融した樹脂が注入される間は開き、樹脂が注入された後、樹脂への流体加圧が開始される前に閉じる。なお、弁62などは、キャビティの容積が大きい場合、流体排出を早くさせる目的で複数個設ける場合もある。
(入子のシール)
次に、図18〜20をもちいて、入子34のシールについて説明する。
シールプレート上54は、一方の面の中央部に矩形の凹部213を備えた矩形のプレートである。可動側の金型206の入子34の一端部は、凹部213に嵌め込まれている。別言すると、入子34におけるキャビティ200から離れた部分は、シールプレート上54により周囲が囲まれている。
シールプレート上54の周縁部の上面には、当該周縁部に沿うようにシール93が設けられている。シールプレート上54の周縁部は可動側の金型206を構成する可動側型板87(図3参照)に密着されて固定されているので、シール93は、可動側型板87とシールプレート上54との間に狭持されている。つまり、可動側型板87およびシールプレート上54はシール93によりシールされている。このため、キャビティ200内の樹脂に作用させた加圧流体は、可動側型板87とシールプレート上54が接する面から漏れ出すことはない。
シールプレート下53とシールプレート上54との間には、シール55が設けられている。このため、キャビティ200内の樹脂に作用させた加圧流体は、シールプレート下53とシールプレート上54が接する面から漏れ出すことはない。
シールプレート下54の一方の面には、図20に示すように、貫通穴83を囲むようにしてシールリング89が挿入される凹部82が形成されている。また、シールプレート下54の一方の面には、貫通穴84を囲むようにして加圧ピン50の鍔部70および加圧ピン212の鍔部が挿入される凹部85が形成されている。
凹部82にはシールリング89が挿入されるため、貫通穴83から加圧流体が漏れない。また、凹部85には、加圧ピンの鍔部を入れる際に、シール126をもちいてシールするので(図11〜13参照)、貫通穴84から加圧流体が漏れない。
固定側の金型205、固定側のスライドコア36、および可動側のスライドコア37は、エジェクターピン27またはキッカーピンをもちいる場合、可動側の金型206のエジェクターピン27と同様にシールリング89をもちいてシールする。固定側の金型205、固定側のスライドコア36、および可動側のスライドコア37は、エジェクターピン27がない場合、言うまでもなく、シールリング89をもちいる必要はない。
(キャビティ内の減圧)
シール金型142は、固定側の金型205と可動側の金型206が閉じられた後であって、キャビティ200内に溶融した樹脂が充填される前に、キャビティ200内を減圧する減圧手段を有していてもよい。減圧手段は、例えば、真空ポンプ、または流体を利用してベンチュリ効果によって減圧状態を作り出すための器具{アスピレーター(aspirator)}などである。
シール金型142において、減圧手段(排出部の一例)をもちいてキャビティ200内の空気を真空引きして減圧する場合は、図21に示すように、シールプレート下53に対し、シールリング90を追加する。より詳細に説明すると、シールプレート下53は、他方の面にシールリング90を挿入するための凹部を形成する。当該凹部には、開口部209をキャビティ200とは反対側に向けたシールリング90を挿入する。そして、シールプレート下53の他方の面に、シールプレート下53の周縁部に沿うようにシール91を設けた後、シールプレート92を接触させて固定する。
減圧手段をシール金型142にもちいる場合、シールプレート下53は、図18に示す構成ではなく、図21に示す構成にすべきである。その理由を以下に説明する。
シールリングには方向性があるため、シールプレート下53が図18に示す構成の場合は、キャビティ200内の空気を減圧手段で減圧すると、キャビティ200内に空気が侵入する。つまり、シールリング89は、図18に示すように、凹部208の開口部209がキャビティ200に向いているため、シールリング89の凹溝209の開口部208とは反対側から空気の圧力が加わる。このため、キャビティ200内の空気を減圧手段で減圧する場合は、シールリング89のシール効果が発揮されない。
キャビティ200内の空気を減圧手段で減圧する場合にもシールリングのシール効果を発揮させるためには、図21に示すように、開口部209がキャビティ200とは反対側に向けたシールリング90を追加する必要がある。そうすると、図21における紙面下側のシールリング90は、キャビティ200内の空気が減圧すると、開口部209が開くので、十分なシール効果を発揮する。
なお、シールプレート下53とプレート92の間には、シールプレート下53の周縁部に沿ってシール91が設けられている。シール91は、なくてもよい。
また、キャビティ200内の空気は、弁62、弁67および弁68の少なくとも1つに減圧手段を接続して真空引きする。真空引きでもちいた弁は、加圧流体の加圧が開始される前に閉める。なお、弁62などは、真空引きに対応している弁を採用する必要がある。
図21に示す金型206における可動側の入子34の取り付け構造は、図18に示す取り付け構造と酷似しているので、主な相違点のみを説明した。図21におけるシールプレート上54は、図18におけるシールプレート54と同一の構成であってもよい。また、固定側の金型205にエジェクターピン27またはキッカーピンをもちいる場合、入子32の取り付け構造は、図21に示した構造と同じ構造が採用される。
(キャビティへの不活性な気体の注入)
樹脂のショート・モールド、並びに成形品の変色および焼けを抑制する手段は、前記した減圧手段以外に、例えば窒素ガスなどの不活性な気体をキャビティ200内に注入する手段がある。不活性な気体は、キャビティ200内に溶融した樹脂を充填する前に、シール金型142における弁62、弁66および弁68の少なくとも1つからキャビティ200内に注入し、キャビティ200内の空気を不活性なガスで置換する。
(シールリング)
エジェクターピン27をシールしつつ支持するシールリング89およびシールリング90は、例えば、サンゴバン社(米国)、タフトレーディング(株)、シールテック(株)、日本シール精工(株)、(株)ニシヤマなどが販売しているオムニシール(商品名)、日本トレルボルグ シーリング ソリューションズ(株)が販売しているターコン(商品名)バリシール(商品名)などが例示できる。ここでターコンとは材質を表す表示で、通常はPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)であるが、PTFE以外にPE(ポリエチレン)などをもちいたモノも存在するので単にバリシールと称する場合もある。シールリングの構成の一例を図27および図28に示す。シールリングは、バネ(スプリング)荷重式テフロン(登録商標)パッキンで、樹脂製のシール部103と、金属製のバネ部104と、を有している。
エジェクターピンをシールする手段としては、図33、図34示すようにエジェクターピンの周りにエジェクターピンを取り巻くようにガスリブ218を設けることで、このガスリブ218が後述のガスリブと同じ作用をする。ただしエジェクターピンの接するようにこのガスリブを設けると、樹脂の収縮のよって離型が困難なので、図33、図34に示したように少し隙間をあける様に配置する。
このエジェクターピンの周りにリブを設ける手段は、入子の構造ではない金型、例えば平板のような形状の場合は、エジェクターピンにシールリングを設ける必要はないが、入子構造の場合は、入子の隙間から加圧流体が逃げてしまうので、図19、図20に示したプレート53、プレート34をもちい、入子からの加圧流体の漏れを防止しなくてはならず、その場合には、エジェクターピンからの加圧流体の漏れがあるので、エジェクターピンはシールリングをもちい、シールする必要がある。
別に、はエジェクターピンの周りにガスリブを設けて、しかも入子の周りもガスリブで囲い、入子の隙間に加圧流体が入らない構造を取れば、プレート53、プレート54の必要はない。
キャビティ200内に充填された樹脂と、固定側の金型205または可動側の金型206のキャビティ面との隙間に加圧流体を入れる場合、エジェクターピン27が挿入される貫通穴と、エジェクターピン27の隙間から加圧流体が漏れ出るのを防ぐため、キャビティ200に開口部209が向けられたシールリング89が使われる。
また、キャビティ200内を真空引きした後、キャビティ200内に溶融した樹脂を充填する場合において、キャビティ200内を真空引きする際の外部からのキャビティ200内への空気の流入を防ぐため、シールリング90(第2の環状弾性部材の一例)が使われる。
シールリング89およびシールリング90は、摺動性が要求される。このため、シール部103は、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)およびPFAに代表されるテフロン(登録商標)系樹脂、シリコン系の樹脂、高密度ポリエチレンなどをもちいる。バネ部104は、バネ綱、ステンレス、または樹脂、NBR{アクリロニトリル・ブタジエンラバー(ゴム)}をもちいた市販のOリングでも構わない。
必ずしもバネ部をもちいる必要はないが、バネ荷重しているとエジェクターピンへの密着性が向上し、キャビティ内の樹脂を加圧した際に、エジェクターピンからの加圧流体の漏れを少なくできる。
本発明における「押し出す軸体」とは、射出成形にもちいる可動側の金型206のエジェクターピン27、固定側の金型205のエジェクターピン27またはキッカーピン、ノックアウトピンの総称をいう。
図4ないし図10に示す加圧ピン50は、シール金型142内に納められる。加圧ピン50の鍔部70の底には、図1に示す加圧流体製造装置140により製造された加圧流体が送り込まれる。加圧流体は、キャビティ200内に充填された樹脂を加圧する。加圧ピン50の構造と設置は図4〜図22に示した。
(パーティング26のガス抜き手段)
シール金型142のパーティング26は、ガス抜き手段を設けてもよい。ガス抜き手段は、図23をもちいて説明する。
図23は、固定側の金型205のパーティング26にもうけられたガス抜き手段の構成を示す模式図である。なお、ガス抜きは、空気抜き、空気のベント、ガスベント、ベントなどともいう。
シール金型142のキャビティ200に溶融した樹脂が充填されると、キャビティ200内の空気は、排出しなければ、圧縮される。キャビティ200内で圧縮された空気は、ショート・モールド、樹脂の表面の変色および焼けの原因になる。
前記したショート・モールドなどを防止する目的で、ガス抜き手段がもちいられる。ガス抜き手段の一例としてのガスベント94は、図23に示すように、固定側の金型205のキャビティ30を囲むようにしてパーティング26に設けられる。
ガスベント94は、キャビティ200内に樹脂の充填が開始されると、キャビティ200内の空気は通過するが、樹脂は通過しにくい寸法に設定される。ガスベント94の寸法は、例えば、樹脂がABSの場合、幅が5mm以上10mm以下、長さが5mm程度、深さが0.01mm以上0.2mm以下に設定される。
0.01mm以下ではガスベントの作用はするが、効果は低い。0.2mm以上であればバリ発生が懸念される。
キャビティ200内の空気は、ガスベント94を通じて、固定側の金型205のパーティング26にもうけられたガス排気用の溝95および溝96、並びに穴97および穴63を通り、穴63に固定された口98からシール金型142の外部に排出される。なお、溝95は、例えば、深さが1mm、巾は5〜20mmに設定される。溝95は、荒いシボ加工であってもよい。
図3に示すように、耐圧ホース64の一端は口98に接続されており、他端は弁62に接続されている。このため、口98から排出された空気は、実際には、耐圧ホース64を通って、弁62から排出される。
キャビティ200内の樹脂を加圧流体により加圧する際に加圧流体がパーティング26から漏れるのを防ぐため、パーティング26には、シール(封止部材)40が設けられている。シール40は、固定側の金型205の型板78におけるパーティング26に形成された蟻溝に嵌め込まれている。このため、シール40は、固定側の金型205に対して可動側の金型206を接触離間させてもパーティング26から外れることがない。
上記説明は、固定側の金型205のパーティング26にガス抜き手段を設ける構成を示したが、これに限られるものではない。前記したガス抜き手段は、可動側の金型206のパーティング26、または固定側若しくは可動側のスライドコアのパーティングにも設けられていてもよい。
(入子のガス抜き手段)
入子には、ショート・モールドまたは成形品の変色および焼けの発生を防止するため、ガス抜き手段が設けられている。図24ないし図26をもちいて、隙間35からガスを抜くガス抜き手段を有する入子34を説明する。図24は、入子34の模式図である。図25は、図24に図示した入子34およびシールプレート上54を、入子214と入子215の合わせ面に沿う面で切断した模式図である。別言すると、図25は、図24を単純に中央で縦に分割した図である。図26は、図25に図示した分割した入子34およびシールプレート上54を、図25における紙面左側から紙面右側に向けて見た模式図である。
入子34は、図3および図24に示すように、可動側の金型206のシールプレート上54の上に乗せられている。入子34は、図24に示すように、入子214と、入子215を合わせて形成されている。入子34には、ガス抜き手段であるガスベント99が形成されている。ガスベント99は、入子34に形成された溝101に繋がっている。溝101は、排気通路としての穴63に繋がっている。
ガスベント99の形状は、入子34の大きさによって変えられ、キャビティ200内の空気は通過させ、樹脂は通過しにくいように設定される。例えば、ABS樹脂でもちいられるガスベント99は、幅が5mm以上10mm以下、長さが5mm程度、深さは0.05mm以上0.1mm以下にする。
図24ないし図26に示した入子34におけるガス抜き手段は、キャビティ200内の空気を真空引きする際に排気する空気の通路にもなる。
また、図2および図3に示す注入手段61、注入手段115をもちいてキャビティ200内の樹脂を流体加圧しする場合、加圧流体は、入子34における入子214および215の合わせ部分、入子34の隙間35に設けられた溝101、およびガスベント99を通ってキャビティ200内に注入される。
(エジェクターピンの構造)
図2に示すエジェクターボックス51をもつシール金型141の場合に限定すれば、エジェクターピン27をガスベント99として使用することができる。この場合は、必要に応じてエジェクターピン27の内芯71(図5参照)の本体の一部や鍔部117などにD面などを施し、空気の排気回路とする。ただし、図3に示すシール金型142は、エジェクターピン27をシールリング89でシールするので、前記したD面などは形成しない。
(成形品)
流体加圧の効果は、キャビティ200内に充填された樹脂の表面の冷却速度を遅くすることにより、さらに向上させることができる。樹脂の表面の冷却速度は、キャビティ面に、例えば、荒い梨地のシボなどを形成すれば、遅くすることができる。キャビティ面にシボを形成すると、シボの底(成形品ではシボの頂点)には、空気層ができる。この空気層は断熱層になるので、熱可塑性樹脂などの場合は、冷却固化が遅くなる。
流体加圧の加圧効果を高めるには、樹脂の溶融粘度を下げる、樹脂の表面の冷却速度を遅くする他の手段としては、金型の表面温度を上げる、溶融樹脂温度を上げる、成形品における化粧面(人の目に触れる面)以外の面を成形するキャビティ面にカッターマークを形成する、シボ加工する、またはDLC(ダイヤモンドライクコーティング)、TiN(窒化チタン)、CrN(窒化クロム)、WC(タングステンカーバイト)などのセラミック被膜をキャビティ面に付けるなどを採用してもよい。
樹脂の溶融粘度を下げる手段は、樹脂温度を高めに設定する以外には、同じ分子構造をもつ樹脂で低分子のモノを混ぜ合わせる、加熱筒内の溶融樹脂に気体、または液体の二酸化炭素、ブタン、ペンタン、メタノール、エタノール、プロパノールに代表される低沸点のアルコール、ジエチルエーテル、メチルプロピルエーテル、ブチルプロピルエーテルに代表されるエーテル類を添加(注入)することで溶融樹脂の流動性をあげることができる。
前記二酸化炭素、エーテル類、アルコール類の注入は樹脂の可塑化の段階、計量中におこなう。
金型表面温度を高くすると、キャビティ内に充填された溶融樹脂の冷却固化を遅くすることができる。金型の表面温度を上げる手段は、温調器をもちいる方法、加熱水蒸気をもちいる方法、金型表面にハロゲンランプを当てる方法、高周波を当てる方法などがある。キャビティ内に溶融樹脂賀充填される段階で、その樹脂のガラス転移点温度(Tg)以上に金型表面温度が高いとより効果は高くなる。
図29は、シール金型142により成形された成形品216の一例を示す模式図である。より具体的には、図29は、成形品216が加圧流体により加圧された面217を示している。面217は、例えば、可動側の金型206のキャビティ面にシボ加工およびセラミック被膜を形成し、固定側の金型205のキャビティ面と樹脂の隙間に加圧流体を注入すれば、形成できる。
面217におけるシボ部分105は、可動側の金型206のキャビティ面に施したシボ加工が転写した部分である。面217における部分106は、可動側の金型206のキャビティ面に施したセラミック被膜が転写した部分である。なお、面217の光沢部分107は、シボ加工およびセラミック被膜を施していないキャビティ面が転写された光沢面である。光沢部分107は、キャビティと熱可塑性樹脂との密着性が高いので、加圧流体が外に漏れ出すことを少なくする効果がある。
(成形機用ノズル)
本発明はオープンノズルでの実施も可能であるが、加熱筒内に高圧の流体が入り込んでしまう危険性があるので、ボールチェックノズル、油圧、空圧、または電動式で作動するシャットオフノズルをもちいる。
本発明の実施に最適な成形品の板厚は、4mm以下である。成形品によっては、キャビティ200に充填した樹脂と、固定側パーティングまたは可動側パーティングとの隙間に加圧流体を入れる際に、キャビティ200内の樹脂の内部に加圧流体が入り込んで中空成形となる可能性がある。この場合は、キャビティ200内に加圧流体を注入するタイミングを遅くすればよい。樹脂の表面の冷却固化が進み、成形品のスキン層が厚く形成された後、加圧流体を注入すると、加圧流体がスキン層を破り難くなるからである。
(適用製品)
本発明は、OA、家電、車両、建築、遊技機、雑貨などの転写性が要求される成形品で実施することが望ましい。成形品は、例えば、筐体、カバー、内装品などが挙げられる。その他、本発明は、OA機器のプリンター、デジタルコピーなどにもちいられている光学系のミラー、車両などのヘッドランプのリフェレクターなどの成形にももちいることができる。
(GCP)
シール金型142は、62、67、68などの弁を樹脂の充填にあわせて開けキャビティ内に圧気を大気開放するなどと、弁の動作を工夫すれば発泡成形で表面平滑性を得る手段の一つであるガス・カウンター・プレッシャー(GCP)用のシール金型として使用もできる。
図1乃至図60は、本発明の内容を説明するためにもちいた模式図である。本来破線などで示すべき部分は、説明をしやすく、また見やすくするために実線で示した。
(使用樹脂)
本発明で使用可能な樹脂は、化学工業日報社のプラスチック成形材料商取引便覧−特性データベース−〈1999年版、2012年版〉に記載されている。
本発明は、成形用の熱可塑性樹脂であれば種類を問わない。
熱可塑性樹脂を例示すれば、スチレン系単量体を重合せしめてなるポリスチレン系樹脂、例えばポリスチレン(PS)、ハイインパクト(耐衝撃性)ポリスチレン(HIPS)、ニトリル系単量体・スチレン系単量体との共重合体であるスチレン系樹脂、例えば、アクリロニトリル・スチレン共重合体(AS)、ニトリル系単量体・スチレン系単量体・ブタジエン系ゴムからなる樹脂例えば、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体(ABS)、ブタジエン系ゴムをオレフィン系ゴムとしたAES、アクリル系ゴムとしたASA(AAS)などのスチレン系樹脂、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)などに代表されるポリオレフィン系樹脂、ポリフェニレンエーテル(PPE)、スチレン変性のポリフェニレンエーテル(m−PPE)、ポリカーボネート(PC)、ポリアミド(PA)、ポリスルホン(PSF)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)などのエンジニアリングプラスチック、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)などのポリエステル樹脂、塩化ビニル(PVC)のビニル系樹脂、ポリオキシメチレン(POM)などでの実施も可能である。
熱可塑性樹脂は二種以上を混合してポリマーブレンドあるいはポリマーアロイとしてもよい。熱可塑性エラストマーも同様に二種以上を混合してポリマーブレンドあるいはポリマーアロイとしてもよい。また熱可塑性樹脂と熱可塑性エラストマーとを二種以上を混合してポリマーブレンドあるいはポリマーアロイとしてもよい。ポリマーブレンドあるいはポリマーアロイは、例えば押し出し成形機におけるスクリュー混練などによって製造される。
本発明で実施可能な樹脂として、熱硬化性樹脂もある。それらは尿素樹脂、メラミン、フェノール、ポリエステル(不飽和ポリエステル)、エポキシなどが例示される。
エラストマーには、ウレタンゴム系、フッ素ゴム系、シリコンゴム系などの熱硬化性系エラストマー(TSE)と、スチレン系、オレフィン系、塩化ビニル系、ウレタン系、アミド系などの熱可塑性エラストマー(TPE)とがある。
ゴムは、天然ゴム、SBR、IR、BR、CR、NBRなどのジエン系ゴム、シリコンゴム、ブチルゴム、EPM、EPDM、ウレタンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、多硫化ゴム、エピクロヒドリンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、ブリルゴムなどの非ジエン系ゴムなどがあげられる。これらはキャビティ内の充填後加熱することで架橋する、
本発明の樹脂には、機能を損なわない限りにおいては、ラバーダイジェスト社編の便覧ゴム・プラスチック配合薬品1989年3月〔最新版〕1993年、2003年12月〔改訂第二版〕に記載の配合薬品の使用ができる。
樹脂の添加剤は、例えば顔料、染料、補強剤(硝子繊維、炭素繊維、カーボンナノチューブなど)、充填剤(カーボンブラック、シリカ、酸化チタン、タルクなど)耐熱剤、老化防止剤、酸化劣化防止剤、オゾン劣化防止剤、耐候(光)剤(紫外線吸収剤、光安定剤)、可塑剤、発泡助剤、発泡核材、滑剤、スリップ材、内部離型剤、離型剤、防曇剤、結晶核剤、難燃剤、難燃助剤、流動性改良剤、帯電防止剤、相容(溶)化剤などが使用される。
本発明は、他の成形法、例えば、加熱水蒸気をもちいて金型の温度を上げて転写性を向上させるヒートアンドクール、BSM(ブライト・サーフェース・モールド)などの金型の温度を高める手段をもちいればより転写性の高い成形品を得ることができる。
MuCellやAMOTEC、UCC法などの発泡成形での実施も可能である。
本発明の圧縮の手段は、コアバック、リセス(リセッション)などに代表される発泡成形などでキャビティの拡大(拡張)の手段としてももちいることもできる。
本発明は、例えば、ナビタス インモールディング ソリューションズ(株)のインモールド成形転写システムなどに代表されるフィルムを金型内に入れて射出し、射出の圧力でフィルムを射出圧力で転写する成形転写において、併用して射出圧空成形を実施すればさらに転写性を向上させることができる。
本発明は、中空成形との組み合わせでの実施も可能である。
次に、実施例に基づいて、本発明を説明する。
実施例1でもちいた樹脂は、下記の通りである。射出成形加工、ABSは旭化成工業(株)のスタイラック121(商品名)を、HIPSは旭化成工業(株)のスタイロン492、m−PPEは旭化成工業(株)のザイロン100Z(商品名)、PC/ABSは帝人化成のマルチロンT3714(商品名)、PCは三菱エンジニアリングプラスチック(株)のユーピロンS2000(商品名)、PPは住友化学工業(株)の住友ノーブレンH501(商品名)をもちいた。POMはポリプラスチックス(株)のジュラコンM90S(商品名)、PA66(66ナイロン)は旭化成工業(株)のレオナ1200Sをもちいた
加圧流体の作用効果の確認にもちいた試験片は、成形品1および成形品2において可動側の金型206側の樹脂の全体を流体加圧して、化粧面である固定側製品面に発生するヒケを確認した。
成形品1(図30の試験片)は、平板であり、流動末端のヒケの有無を流体加圧しなかった場合と比較した。
成形品2(図31の試験片)は、平板であり、中央部の円形の周りのヒケの有無を流体加圧しなかった場合と比較した。
成形品3(図32の試験片)は、平板であり、部分加圧で固定側に発生するリブが起因するヒケの有無を流体加圧しなかった場合と比較確認した。
なお、本実施例では、流体加圧の効果を明確にする目的で、成形品1、成形品2、および成形品3の計量値は同じ{試験片(成形品)重量を同じにして}にして成形し、流体加圧なしの場合と比較しヒケ発生を確認した。
本実施例では、樹脂保圧をもちいてはいない。
成形品1では流動末端コーナー部1100のヒケを、成形品2では円形開口部の周り1101のヒケを、成形品3ではリブ部分の反対側1102でリブに起因するヒケ発生の有無を評価項目し、加圧流体の作用効果を確認した。
加圧流体は気体として窒素ガス、空気、液体として水をもちいた。
加圧流体の圧力、加圧時間、保持時間、液体の場合の液温などは、実施例の表1、表2、表3、表4中に示した。
これら実施例から明らかなように、気体、液体をもちいた流体加圧は、転写性の向上、ヒケを少なくする作用効果の確認ができた。
実施例にもちいた金型装置は、図2に示すシール金型141と、図3に示すシール金型142である。
図2に示すシール金型141では弁62、弁67は樹脂の充填の間は開かれている。
図3の構造のシール金型142でも弁62、弁67、弁68は同じく開かれ、充填によって排出される金型内の空気を外に逃がした。
それぞれの金型141、金型142ではこれらの弁は流体加圧前に閉じ、加圧流体が外に漏れるのを防いだ。
エジェクターボックス51を備えたシール金型141では、例えば水などの液体の加圧流体の使用が困難なので、窒素ガスまたは空気のみにした。加圧流体は、注入手段56と注入手段58から入れて流体加圧した。図3のシール金型142では、注入手段58および注入手段115をもちいて、加圧流体として窒素ガス、空気、水で流体加圧した。
気体として、窒素ガスおよび空気をもちいた場合は、問題なく実施できた。しかし、液体として水をもちいた場合は、流体加圧はできるが、加圧流体の水が入子の隙間、エジェクターピンの隙間、プレート53とプレート54の隙間に入り込んだ。
射出成形機は、名機製作所製の型締め力70tonの射出成形機をもちいた。成形品1、成形品2、および成形品3の成形加工のそれぞれの成形条件は、スプール・ランナーからゲートまでは充填圧力は最大射出圧力の35%、充填速度は最大射出速度の35%とし、樹脂がゲートを通過した後は、充填圧力は最大射出圧力の65%、充填速度は最大射出速度の65%とした。流体加圧に時間と圧力などの条件は表1の中に示した。
実施例1にもちいた加圧ピンは、図4ないし図6に記載したモノを、図11ないし図13に示した方法と、図14、図15に示した加圧ピンを、図16に示した方法とで実施し、それぞれの流体で流体加圧が可能であることを確認した。
前記実施例1において、図3のシール金型142で、注入手段58から水の代わりにエタノールをもちいた流体加圧では、エタノールが金型内に注入され、樹脂の温度によって気化し成形品の冷却時間の短縮が可能である事を確認した。
実施例2では、加圧ピンは図4ないし図6に示したモノをもちいて図13のように金型に設置した。
実施例1において、図3の構造のシール金型142で、注入手段58から水の代わりに温度を180℃に加熱したグリセリンをもちいた加圧では、冷却固化が遅くなったが、転写性の向上が確認された。
実施例2と実施例3は、予め図1の装置のタンク10内に水などの液体を半分程度入れて、窒素ガスで加圧、下部から液体を取り出すし加圧する手段を講じた。
実施例3では液温を高くし転写性向上をしたが、実施例4では溶融樹脂温度を高くし、冷却固化を遅延させることで転写性向上を実施した。
実施例1のABS樹脂の溶融温度を285℃にして実施例1条件で、加圧流体を窒素ガスで圧空した結果、実施例1の場合よりも金型への転写性向上は確認できた。
実施例1で金型を成形品4{(図36乃至図38で示す試験片)肉厚2.5mm、大きさA4サイズ}に変更した。流体加圧の圧力は10MPa、20MPa、30MPaで加圧時間は20秒間、保持時間5秒間を樹脂充填と同時に窒素ガスでの流体加圧おこなった。
使用した樹脂は実施例1の全ての樹脂で、天肉2.5mmに対し、4mmにリブでもヒケが認められず、固定側は綺麗な外観の成形品を得た。
使用した射出成形機は東芝機械製の350tonである。
加圧ピンは図36などに示すように2カ所設けてある。それぞれ1本の場合と、2本をもちいた場合とを実施し、2本もちいた方が、1本だけより転写性があがることを確認した。実施例5は直接加圧である。
実施例5の金型を成形品5{(図39乃至図41で示す試験片)肉厚2.5mm、大きさA4サイズ}に変更して、図18に示す図面右部の繋ぎ口48から加圧流体を入れ、入子の隙間と、エジェクターピンの隙間から流体加圧した。
このようにリブが多く、リブで囲まれている場合、リブで囲まれた形状の中それぞれに加圧ピンを設けなければならないので、経済的ではない。実施例6はエジェクターピンの隙間から流体加圧する間接加圧を適用した。図示していないが、リブで囲まれた中には、1本以上のエジェクターピンが配置されている。
圧力は30MPaで加圧時間は20秒間を樹脂充填と同時に窒素ガスでの流体加圧おこなった。
使用した樹脂は実施例5の全ての樹脂で、天肉2.5mmに対し、リブによるヒケが認められず、固定側は綺麗な外観の成形品を得た。
実施例5の金型を成形品6{(図42乃至図45で示す試験片)肉厚2.5mm、大きさA4サイズ}に変更して、エジェクターピンの周りにガスリブ218を設けエジェクターピンからのガスの逃げを防止した。圧力は30MPaで加圧時間は20秒間を樹脂充填と同時に窒素ガスでの流体加圧おこなった。
使用した樹脂は実施例5の全ての樹脂で、天肉2.5mmに対し、リブによるヒケが認められず、固定側は綺麗な外観の成形品を得た。実施例7は直接加圧である。
実施例6の金型に、図52乃至図55で示す方法(ピン227からの流体加圧の手段)で、樹脂の充填完了と同時に、30MPaの圧力の窒素ガスで20秒間加圧し、その後10秒間の保持時間の後、加圧流体を大気放出した。
得られた成形品の外観には、ヒケは確認されない綺麗な成形品を得た。使用した樹脂は実施例8の結果を示した表5中に示し、表5中に示していないが金型表面温度は固定側」、可動側共に60℃とした。
加圧流体のピン227供給は図60の手段をもちいた。
実施例6の金型に窒素ガスを加圧流体として図58の手段で別々にピン227から30MPa、20MPa、10MPaを回路を分け流体加圧した。成形品固定側の平面部のヒケは、圧力が30MPaと高いところは確認されないが、10MPaと低い部分ではリブに起因するヒケが見られた。
図59に示す手段をもちい、前記実施例9に準拠して圧力を30MPa、20MPa、10MPaとした結果、成形品固定側の平面部のヒケの状態は実施例9と同じであった。
表1乃至表5に記載の評価の方法に付いて記す。固定側平板のヒケ発生の有無を目視確認した。評価基準は、射出中実成形品と比較して、「◎」は、全くヒケが目視では確認できないレベル、「○」は若干のヒケは確認できるが、使用上は許容できるレベル、「△」はヒケ確認できるが、流体加圧しない射出中実成形品と比較して、ヒケが改善されているレベル、「×」は射出中実成形品と比較して大差ないヒケのレベルとした。
尚実施例1乃至実施例8のヒケのレベルを比較する射出中実成形品は、樹脂それぞれ同じ成形条件で加工し、樹脂保圧をまったく使用せず、ショート・モールドになるぎりぎりまで計量値を下げたので、固定側平板面には大きなヒケが発生している。射出中実成形品と流体加圧した成形品の重量は同じとした。
上述の実施例、実施形態は説明のために例示したもので、本発明としてそれに限定されるものではなく、特許請求の範囲、発明の詳細な説明、および図面の記載から当事者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更、および付加が可能である。
本発明は、樹脂をもちいた射出成形品の製造に適用される。
1 窒素ガスボンベ(圧力が15MPaに充填された窒素ガスボンベ)
2 圧力計(窒素ボンベ1内の圧力を示す圧力計)
3 バルブ(窒素ガスボンベの交換の際に閉じる手動バルブ)
4 レギュレーター(窒素ガスボンベの圧力を調整するレギュレーター)
5 圧力計(レギュレーター4の設定の圧力を確認する圧力計)
6 逆止弁
7 圧力計(ガスブースターの中間段の圧縮時の圧力を確認する圧力計)
8 ガスブースター(窒素ガスを圧縮するガスブースター)
9 圧力計(レシーバータンク10内の圧力を確認する圧力計)
10 レシーバータンク(圧縮した高圧の窒素ガスを蓄圧するレシーバータンク)
11 バルブ(タンク10内のガスを抜く手動バルブ(ドレンバルブ))
12 レギュレーター(キャビティ内の樹脂を加圧する際は、加圧流体の圧力を設定するレギュレーター。設定圧力を確認する圧力計は図示せず。)
13 圧力計(加圧流体の圧力を確認する圧力計)
14 自動開閉弁(キャビティ内に加圧流体を入れる自動開閉弁)
15 自動開閉弁(注入した加圧流体を大気放出する自動開閉弁)
16 加圧流体の流れ方向
17 配管
18 加圧流体の排気(ブローアウト)の方向
19 タンク10内の加圧流体をドレンした場合の排気ガスの流れ方向
20 大気中であることを示す
21 キャビティ
22 固定側の取り付け板
23 可動側の取り付け板
24 スプールブッシュ
25 成形品のスプール
26 金型のパーティング
27 エジェクターピン
28 エジェクタープレート上
29 エジェクタープレート下
30 固定側の金型キャビティ
31 可動側の金型キャビティ
32 固定側の入子
33 固定側の入子の合わせ部分の隙間
34 可動側の入子
35 可動側の入子の合わせ部分の隙間
36 固定側に設けたスライドコア
37 可動側に設けたスライドコア
38 シール(スプールブッシュからの加圧流体の漏れを防ぐ目的で設置したシール)
39 シール(固定、および可動の取り付け板と型板の間のシール)
40 シール(パーティングの設置したシール)
41 シール(固定側に設けたスライドコアのパーティング面のシール)
42 シール(可動側に設けたスライドコアのパーティング面のシール)
43 シール(エジェクタープレートの設けたシール)
44 プレート(固定側の入子下のシールプレート下)
45 プレート(固定側の入子下のシールプレート上)
46 シール(固定側の入子下のシールプレート44と45の間に設けたシール)
47 加圧流体の流れ方向(ただし固定側の部分は可動側などと同様なので図示せず。)
48 繋ぎ口(加圧流体の図1、または図46の装置との金型との繋ぎ口)
49 加圧流体の通路
50 加圧ピン
51 破線(エジェクター機構を閉空間に閉じ込め密封(エジェクターボックス構造)したことを示す破線51
52 空間(エジェクターボックス52によって作られた空間)
53 プレート(可動側の入子下のシールプレート下)
54 プレート(可動側の入子下のシールプレート上)
55 シール(可動側の入子下のシールプレート53と54の間に設けたシール)
56 注入手段(エジェクターボックス51内への加圧流体の注入手段56は繋ぎ口48と加圧流体の通路49で構成されている。)
57 注入手段(キャビティ内の樹脂に直接加圧流体を作用させ、キャビティ内の樹脂を固定側から直接に加圧する注入手段57は、繋ぎ口48と加圧流体の通路49と加圧ピン50で構成されている。)
58 注入手段(キャビティ内の樹脂に直接加圧流体を作用させ、キャビティ内の樹脂を可動側から直接に加圧する注入手段58は、繋ぎ口48と加圧流体の通路49と加圧ピン50で構成されている。)
59 注入手段(固定側のスライドコアからキャビティ内の樹脂に直接加圧流体を作用させる加圧する注入手段59は、繋ぎ口48と加圧流体の通路49と加圧ピン50で構成されている。)
60 注入手段(可動側のスライドコアからキャビティ内の樹脂に直接加圧流体を作用させる加圧する注入手段60は、繋ぎ口48と加圧流体の通路49と加圧ピン50で構成されている。)
61 注入手段(加圧流体を固定側の入子の隙間33を通じてキャビティ内に入れ樹脂を固定側から加圧する注入手段61は、繋ぎ口48と加圧流体の通路49と加圧ピン50で構成されている。)
62 弁(キャビティ内に樹脂が充填された時に、キャビティ内の空気をパーティングから外に逃がし、ショート・モールドや変色・焼けの発生を解決する自動開閉弁)
63 通路(キャビティ内の空気をパーティング、入子などに設けられたガスベントなどから排気する金型内の通路)
64 ホース(キャビティ内の空気の排気用に設けた弁62、弁67、弁68などに繋ぐ耐圧ホース)
65 キャビティ内の空気の排気の流れ方向
66 大気中に放出されたキャビティ内の空気
67 弁(固定側のプレート44とプレート45に繋がれた自動開閉弁62と同じ作用をする自動開閉弁)
68 弁(固定側のプレート44とプレート45に繋がれた自動開閉弁62と同じ作用をする自動開閉弁)
69 外筒
70 鍔部
71 内芯
72 D面(Dカットし、加圧流体の通路としている。)
73 内芯71の先端部
74 D面
75 六角形状
76 継ぎ手
77 内芯71の入る部分
78 固定側の型板
79 内芯71の鍔部の入る部分(Oリングは、線接触なのでシール性が低い、発明者はゴムシートを円形にカットしてもちいることで、面接触にしてシール性を高めた。)
80 穴
81 溝(キャビティ内の空気の排気と加圧流体の通路)
82 溝(シールリング89を納める溝)
83 穴(エジェクターピンを入れ込む穴)
84 穴(加圧ピン50を入れ込む穴)
85 穴(加圧ピン50の鍔部を納める穴)
86 穴(図3の空気を逃がす通路63の穴の詳細を示している。)
87 可動側の型板
89 シールリング(エジェクターピンにシールに為に設置したシールリング)
90 シールリング(真空引きをした場合にエジェクターピンからの空気の侵入を防ぐ為に設置したシールリング)
91 シール(真空引きをした場合にプレート53とプレート92の隙間からエアーの侵入を防ぐ。)
92 プレート(シールリング90を押さえる為のプレート)
93 シール(可動側型板87とプレート54の間に設けたシールでこの隙間からの加圧流体の漏れを防ぐ。固定側型板78とプレート44の間にも図示されていないが同じ作用をするシールが設置される。)
94 ガスベント
95 溝
96 溝
97 穴(排気ガス回路63の穴)
98 繋ぎ口(図3の弁62の繋ぎ口)
99 入子のガスベント
100 通路(キャビティ内に空気の排気の通路、加圧流体の通路)
101 溝(ガスベント99に通じる溝での排気通路63に繋がっている。プレート53とプレート54の間に加圧流体を入れ、入子の隙間からキャビティ内の樹脂を加圧する場合の加圧流体の通路)
102 空間(クッション性をもたせる目的で設けた小空間で、必ずしも設ける必要はない。)
103 樹脂部分
104 スプリング
105 シボ
106 セラミック皮膜
107 光沢面
108 ゲート(サイドゲートとした)
109 加圧流体ピンの先端
110 可動側の加圧部分
111 固定側の加圧部分
112 可動側のスライドコアの加圧部分
113 固定側のスライドコアの加圧部分
115 注入手段
116 注入手段(プレート53とプレート54の間に加圧流体を入れ通路となる溝81を通じて入子の隙間や、エジェクターピンの隙間などからキャビティ内に樹脂を加圧する)
117 内芯71の鍔部
118 鍔部117のD面(Dカットし、加圧流体の通路としている。)
119 先端部
120 U溝(U溝が掘ってあって、加圧流体の通路になっている。)
121 穴
122 六角レンチの穴
123 ネジ部
124 成形品
126 Oリング(シール)
127 セットビス
128 加圧流体
129 薄肉部分
130 ボス
131 U溝(U溝が掘ってあって、加圧流体の通路になっている。)
132 外筒
133 内芯
134 D面
135 鍔部
136 成形品のボス
140 加圧流体製造装置
141 シール金型、
142 シール金型
200 キャビティ、成形空間
201 固定側の金型
202 可動側の金型
203 芯体部
204 加圧ピン(直接加圧)
205 第一型
206 第二型
207 鍔部
208 凹部
209 開口部
210 成形品
211 リブ(加圧流体を止める目的で設けてあるリブである。)
212 加圧ピン(間接加圧)
213 凹部
214 入子
215 入子
216 成形品
217 面
218 エジェクターピンの周りのガスリブ
219 エジェクターピンとリブ218との隙間
220 φ20の粗いシボ加工
221 入子34に芯体部203が収まる形状加工したことを示す模式図
222 シール
223 加圧流体が吹き出す部分
224 外筒
225 内芯
226 芯体部
227 エジェクタースリーブを加工して、加圧流体の通路をもたせたエジェクターピン
228 シール
229 シール
230 シ−ル
231 エジェクターピンを入れる段付き穴
232 エジェクターピンを入れる段付き穴
233 エジェクターピンを入れる段付き穴
234 エジェクターピンを入れる段付き穴
235 エジェクターピンを入れる段付き穴
236 溝
237 溝
238 溝
239 溝
240 溝
241 凸形状
242 凹形状
243 シール
1100 ヒケ発生の場所
1101 ヒケ発生の場所
1102 ヒケ発生の場所
1140 加圧流体製造装置

Claims (9)

  1. 成形空間の樹脂と金型面との間に加圧流体の圧力を作用させる成形法に使用される金型 装置であって、
    前記成形空間を形成する第一型および第二型の少なくとも一方に設けられ、前記成形空間に射出される前記樹脂により成形される成形品を押し出す軸体と、
    該軸体を支持する荷重式環状弾性部材であって、周方向に沿って形成された溝の開口部が該成形空間に向けられた該環状弾性部材と、
    該第一型および該第二型の少なくとも一方に設けられ、該成形空間に加圧流体を注入する注入部と、
    を有する金型装置。
  2. さらに、前記成形空間の加圧流体を排出する排出部を有する請求項1に記載の金型装置。
  3. 前記軸体を支持する前記環状弾性部材は、
    周方向に沿って形成された溝の開口部が前記成形空間に向けられた第1の環状弾性部材と、
    周方向に沿って形成された溝の開口部が前記成形空間とは反対の方向に向けられた第2の環状弾性部材と、
    からなる請求項2に記載の金型装置。
  4. 前記軸体を支持する前記環状弾性部材は、さらに、開口部が前記成形空間とは反対の方向に向けられた第2の溝を有する請求項2に記載の金型装置。
  5. 請求項1〜4のいずれか1つに記載の金型装置と、
    前記金型装置に前記樹脂を射出する射出装置と、
    を有する射出成形システム。
  6. 請求項1〜4のいずれか1つに記載の金型装置の前記成形空間に前記樹脂を射出する第1工程と、
    前記金型装置の前記成形空間内の前記樹脂と前記成形空間を画定する前記第一型または前記第二型の面との間に前記注入部から前記加圧流体を注入する第2工程と、
    前記加圧流体を排出する第3工程と、
    前記第一型と前記第二型を型開きした後、前記成形空間内の前記樹脂により形成される前記成形品を前記軸体により押し出す第工程と、
    を有する成形品の製造方法。
  7. 請求項1〜4のいずれか1つに記載の金型装置に前記加圧流体を注入する第1工程と、
    前記金型装置の前記成形空間に前記樹脂を射出する第2工程と、
    前記加圧流体を排出する第3工程と、
    前記第一型と前記第二型を型開きした後、前記成形空間内の前記樹脂により形成される前記成形品を前記軸体により押し出す第工程と、
    を有する成形品の製造方法。
  8. 前記第一型および前記第二型の少なくとも一方が入子構造を有し、
    前記金型装置は、前記入子構造の隙間に前記加圧流体が流れ込むことを防止するための シール構造を有する請求項1に記載の金型装置。
  9. 前記軸体を二重構造にし、前記軸体から前記加圧流体を注入する請求項1に記載の金型 装置。
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