JPH065929U

JPH065929U - 射出成形用金型

Info

Publication number: JPH065929U
Application number: JP4464092U
Authority: JP
Inventors: 雅文江本
Original assignee: デュポン・ジャパン・リミテッド
Priority date: 1992-06-26
Filing date: 1992-06-26
Publication date: 1994-01-25

Abstract

(57)【要約】【目的】ピンポイントゲートの特色を生かしつつ、こ
れまで成形品のゲート出口部分に発生し勝ちであった欠
陥の発生を防止し、大幅に強度を高めることのできる形
態の射出成形用金型を提供する。【構成】スプルー２１とゲートのキャビティ２３への
注入口（ゲートランド切断部２７に対応）との間に長さ
がほぼ１０ｍｍ〜３０ｍｍ，前記キャビティ２３への注
入口の径がほぼ２．５〜６．０ｍｍで末広がりの勾配を
有するピンポイントゲート型のゲートランド２２を設け
た射出成形用金型。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、射出成形用金型に関し、詳しくは、雌雄両型面を有し、その間に溶融状態の合成樹脂材料を注入して所定形状の成形品を形成するのに用いられる射出成形用金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】

この種の射出成形用金型は、例えば合成樹脂材料を一定の形状に成形するために使用されるもので、熱伝導性に優れ、かつ、十分な厚さの金属材料によって形成された雌型（キャビティ型）および雄型（コア型）からなり、これらの型によってその間に形成されるキャビティにゲートから加熱溶融された合成樹脂材料が注入されるように構成されている。そして、その注入後、冷却させてから可動側の金型が移動され、所定の形状の成形品が取出される。

【０００３】図４にこのような合成樹脂用の射出成形用金型の一例を示す。本例は事務用椅子のベースを形成するための金型を示す。ここで、１はキャビティ型、２および３はコア型であり、コア型２，３のうち、２はキャビティ型１に固定されるコア型、３は可動のコア型である。また、本例では成形品の突出部の位置を配慮した上で、固定コア型２にスプルー孔（以下でスプルーという）４を有するスプルーブッシュ５が装着されている。

【０００４】ところで、かかる射出成形用金型では、一般にコア型およびキャビティ型の型面の温度を調整するために、加熱若しくは冷却する手段を具えており、例えば、金型内にヒータを内蔵したり、液状媒体を循環させる液通路を形成し、これに加熱用または冷却用の媒体を循環させるようにしている。図４で、６および７はこのような液を循環させるための液通路、８は液通路６，７に連通する環状液路であって、液媒体は液通路６から環状液路８に導かれた後、再び液通路７を介して型外に導かれる。また、９はスプルーブッシュ５と固定コア型２との間に設けられた封止用のＯ−リング、１０は固定コア型２とキャビティ型１との間の封止用Ｏ−リングである。

【０００５】かくして、不図示のノズルによりスプルー４に注入された溶接合成樹脂材料はランナー１１からゲート１２を経て、キャビティ型１とコア型２，３との間に形成されるキャビティ空間（以下で単にキャビティという）１３に導かれ、ここで冷却固形化されて型の分解後取出される。

【０００６】このように、ゲート１２はランナー１１からキャビティ１３への入口部を形成するもので、その位置や形状および大きさは成形品の品質に大きい影響を与える。また、キャビティ１３に充填される樹脂の流れ方向および流量を制御すると共に、成形品が固形化するまでの間、キャビティ１３内の樹脂圧を保持するように機能する。

【０００７】そこで、例えばゲート１２の断面積を大きくすると、キャビティ１３への流れは容易となる反面、成形品仕上時のゲート除去に手間がかかり、逆に断面積を小さくした場合は、キャビティ１３への流入抵抗が増し、ゲートシール時間が短くなる反面、後始末は容易になる。なお、成形品の取り数が多い場合は、それに対応するようゲート寸法を変えることにより各キャビティの流入の均合いをよくすることができる。

【０００８】また、ゲートの種類としてはスプルーからキャビティに直結する形態のダイレクトゲートと直結されない形態の制限ゲートとがあり、制限ゲートとしては多数個取りの場合に広く使用されるサイドゲートや流れ特性のよい成形材料によく使用される小さい孔径を有するピンポイントゲートなどが知られている。ただし、ダイレクトゲート（非制限ゲート）は金型構造が比較的簡単で圧力損失が少ないという利点がある反面、スプルーにおける固形化の時間が長くかかり、また、残留応力が残り易いために成品にクラックが発生しやすいという大きな欠点がある。

【０００９】さらにまた、サイドゲートの場合はゲート切断を容易にするためにランド（ゲートの平行部分）を長くしすぎる傾向があり、成形性を悪くする外、長すぎるとランド部分の樹脂の固化のため、保圧が不充分になり、気泡，ヒケが生じやすい。これに対しピンポイントゲートの場合は、その径が０．３〜１．５ｍｍと細くサイドゲートに比較するとどうしてもゲートの抵抗が大きくなるので特にランド長さに注意し、できるだけ小さくとることが必要とされてきた。（０．８〜１．２ｍｍ）ただし、ピンポイントゲートの場合、ゲート除去後が目立ちにくく、後の仕上げが容易であり、また、多数個取りの成形に適する上、例えば図４に示したような大型成形品の場合、複数のピンポイントゲートを設けて、これらから樹脂注入が可能なため、歪や変形が少ない成形品が得られるという利点がある。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上述したような従来のピンポイントゲートでは、他種のゲートに比べて優れた利点を有する反面、ゲートの出口側すなわち、キャビティ側に残留応力が残りやすく、強度上の問題があり、高荷重が加わると亀裂の起点になる。また、ゲートを後で切断するときに、成形品側に食い込みができたり、切断面にミクロクラックが入る惧れがあり、これが高荷重によって亀裂発生の原因となる。

【００１１】なお、このような問題は下記のような理由によるものと考えられてきた。

【００１２】１．ピンポイントゲートは、スプルー、ランナー、ゲートの中で最も肉厚が薄いために、最初に固化する。そこで、ピンポイントゲートにおいて、樹脂の動きがにぶくなってゲートの固化が始まっても、ゲート部分の樹脂は若干動き、アンメルト（半固化状態の樹脂）が成形品の中に入ると推定される。その時点で成形品の内部はまだ溶融状態にあるが、固化が表皮層より進行している。従って、アンメルトが全て再溶融することはない。このアンメルトは、樹脂射出時に射出成形機から内部に多大な圧力を受けるために、それが内部歪となってアンメルト内部に包含されることになる。従って、再溶融によって歪が分散されなければ、成形品のゲート出口部分に歪が残る。これが残留歪（応力）と言われてるもので、この部分に過大な応力が加われば亀裂起点になる可能性が高く、著しく強度を低下させる。

【００１３】２．ピンポイントゲートはその構造上、成形品の固化が終わり金型が開くと同時に引きちぎられるため、成形品のゲート切断面にミクロクラックが入ったり、食い込みができる可能性が高い。従って上記と同様に、この部分に過大な応力が加われば亀裂起点になる可能性が高く、著しく強度を低下させる。

【００１４】また、これまでにピンポイントゲートが採用されてきたのは、１つにはサイドゲートやダイレクトゲートでは面倒なニッパーなどによるゲートカットの作業が必要となるが、ピンポイントゲートは型開きと同時にゲートカットも自動的に行われるため、自動化が容易にできること。もう１つは、エンジンシリンダーヘッドカバー等のような機能部品で、平面度を確保するのが容易なことがあげられる。特に、３枚金型を用いるピンポイントゲートの場合は、容易に成形品の殆どの場所にゲートを設置でき、また多点化も容易なため、そり対策が簡単ですむということもあった。

【００１５】しかし、最近ではこのような多点のピンポイントゲートを用いた成形品において品質向上のニーズからヒートサイクルテストの条件等が厳しくなっており殊にそのゲート部分の強度を高める必要が生じてきている。

【００１６】本考案の目的は、上述したような従来の射出成形用金型にかかわる問題に着目し、その解決を図るべく、ピンポイントゲートの長所を生かしつつ、かつ、成形品の強度に影響を及ぼすような亀裂発生の惧れがなく、また、最近のヒートサイクルテスト条件に堪えられる強度の成品が得られるようにした射出成形用金型を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】

かかる目的を達成するために、本考案は、スプルーからランナーおよび／またはゲートを介してキャビティに溶融合成樹脂材料を直接注入可能な射出成形用金型において、前記スプルーと前記キャビティへのゲートの注入口との間に、長さがほぼ１０ｍｍ〜３０ｍｍ、前記キャビティへのゲート注入口における径がほぼ２．５〜６．０ｍｍの末広がりの勾配を有するピンポイントゲート型のゲートランドを設けたことを特徴とするものである。

【００１８】

【作用】

本考案によれば、上記のように設定によりそのゲートランドのスプルー側の入口部が０．３〜２．５ｍｍといった細径のピンポイントゲート型に形成される上、キャビティ入口側に向けて適切な末広がりの勾配と長さを保って形成されるので、金型分離時に細径に形成されるゲートランドのスプルー側入口部で自動的に切断されるとともに、溶融合成樹脂の固化時にゲートランドに残留応力が集中して生じることで、成形品自体に残留応力等強度的に影響する因子が入り込まず、あとでゲートランドを成形品から切断してもその切断部に強度に影響を及ぼすような要素が残らない。

【００１９】

【実施例】

以下に、図面を参照しつつ本考案の実施例を具体的に説明する。

【００２０】図１は本考案の一実施例を示す。ここで、２１は不図示のノズルから溶融した成形用樹脂材料を受けるスプルー、２２は本考案にかかるピンポイントゲートの末広がりテーパ形に形成されたゲートランド、２３は成形品２４が形成されるキャビティ、２５はゲートランド２２のピンポイントゲート入口側となり細径（本例の場合、ｄ₁ ：０．３〜２．５ｍｍ）に形成されて上下の金型２６Ａ，２６Ｂを分離するときに切断されるスプルー切断部、２７はゲートランド２２のキャビティ２３側に形成され、その径ｄ₂ が本例の場合２．５〜６．０ｍｍ程度に保たれるゲートランド切断部であり、このゲートランド切断部２７は金型分離後の成形仕上時にニッパー等によって機械的に成形品２４から分離される。なお、本例ではゲートランド２２の長さｌを１０〜３０ｍｍとしたが、このような長さとした理由はさらにあとで述べることとする。

【００２１】このように形成したピンポイントゲートを有する射出成形用金型においては、上下の金型２６Ａ，２６Ｂを分離する動作によって成形品２４が細いスプルー切断部２５で切断される。そしてこの場合、固化の過程で生じる高い残留応力は長目でかつ、先太に形成したゲートランド２２内に集約されることになり、従来のように成形品２４にまで入り込むようなことがない。従って、このあとゲートランド切断部２７でゲートランド２２の部分を成形品２４から機械的に切断しても、その切断面にミクロクラックが生じたり、切断面が成形品２４側に食い込んで切離されるようなことがなく、成形品２４のこの切断部分における強度が十分に保証される。

【００２２】なお、本考案を、強度が要求されるような大型成形品用の多点ピンポイントゲートを有する金型に適用すれば、成形品２４の前記切断面近傍にこれまで発生し勝ちであったフローマーク（成形材料の流れの跡）などの表面欠陥もゲートランド２２の側に集約して成形品２４側には発生せず、高品位を保つことができる。

【００２３】本考案者達は、さらに本考案の成果を確認すべく、図２の（Ａ）〜（Ｃ）で示したように、従来形態のピンポイントゲート２−０を有する金型６−０（Ａ）、そのピンポイントゲートのキャビティ側出口の径を２ｍｍから９ｍｍに拡径した改良型のポイントゲート２−Ｒを有する金型６−Ｒ（Ｂ）および本考案によるピンポイントゲート２２を有する金型２６（Ｃ）をそれぞれ用意した。そして、図３の（Ａ）に示すようにこれらの金型によって成形した成形品（エンジンのロッカカバー）から図３の（Ｂ）に示す寸法のテストピースＡ１〜Ａ４を作成した。これらのテストピースによる引張り強度、破断伸びおよびヒートサイクルテストの結果、次の表１に示す結果が得られた。

【００２４】

【表１】

【００２５】また、従来の形態によるもの（図２の（Ａ））および本考案の形態によるもの（図２の（Ｃ））について、−３０℃〜１５０℃，１２ｈｒ／１サイクルの条件の元でヒートサイクルテストを実施した結果、従来形態のもの（Ａ）では２６〜３０サイクルでゲートランド切断部を横切って亀裂が発生したのに対し、本考案の形態によるものの場合（Ｃ）は、４６サイクルで同様の亀裂が発生、本考案によるものの方が耐久性のあることが確認できた。

【００２６】さらにまた、本考案の形態によるピース（３インチ×５インチ、厚さ３．２ｍｍ）について、１００℃，１２５℃，１５０℃および−３０℃〜１５０℃（１２ｈｒ／１サイクル）の条件で後収縮量の測定を行った結果、各温度条件１００℃ 〜１５０℃共１０ｈｒ程度で後収縮が終了、またサイクルパターンの場合も２サイクルで後収縮がほぼ終了、いずれの場合も材料の伸び限界（３．０％ａｔ−４０℃）に対し１５０℃で０．２％以下といった低い値であることを確認した。

【００２７】以上の実験結果から見て、ゲートランド長さは５ｍｍ程度では不十分なことは明らかであり、この点からすると、１０ｍｍ以上であることが望ましい。また、ゲートランド切断部での径ｄ₂ はニッパなどによる切断の作業性を考慮した場合、６．０ｍｍ以下としたい。さらにまた抜け勾配を片側で３．５°とすると、一方のスプルー切断部径ｄ₁ をピンポイントゲートの場合の通例として０．３〜２．５ｍｍに押さえた場合、ｄ₂ との関係からゲートランドの長さｌは１０〜３０ｍｍの範囲となる。

【００２８】

【考案の効果】

以上説明してきたように、本考案によれば、スプルーと前記キャビティへのゲートの注入口との間に、長さがほぼ１０ｍｍ〜３０ｍｍ、前記キャビティへのゲート注入口における径がほぼ２．５〜６．０ｍｍの末広がりの勾配を有するピンポイントゲート型のゲートランドを設けたので、ピンポイントゲートの特徴でもある型開き時に細かく形成されたスプルー切断部を自動的に接断することができるという利点が得られると共に成形品側に残るゲートランドに残留応力を集中させることができて、しかもそのような残留応力が成形品側に入り込むのを防止することができる。従って、このようなゲートランドを成形品からゲートランド切断部でニッパ等により切断しても成形品側に残留応力に基因する欠陥が生じることがなく、十分な強度を保たせることができる。

【００２９】特に、多点ピンポイントゲートが設けられる大型成形品の場合、十分ヒートサイクルテストにも耐えられるような強度が保証される樹脂成形品の生産に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案によるピンポイントゲートの構成例をそ
の適用範囲の寸法と共に示す説明図である。

【図２】強度比較試験のために設定した本考案の実施例
（Ｃ）と従来例（Ａ）およびその改良型の例（Ｂ）との
構成をそれぞれ示す断面図である。

【図３】図２の（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）の形態によ
るゲートランド切断部における強度比較のための成形品
からの試験片採取箇所を示す斜視図（Ａ）とその試験片
の寸法を示す平面図（Ｂ）とによる説明図である。

【図４】従来例による大型成形品用金型の構成例を示す
断面図である。

【符号の説明】

２１スプルー２２ゲートランド２３キャビティ２４成形品２５スプルー切断部２６Ａ，２６Ｂ金型２７ゲートランド切断部Ａ１〜Ａ４試験片ｄ₁ スプルー切断部の径ｄ₂ ゲートランド切断部の径ｌゲートランドの長さ

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】スプルーからランナーおよび／またはゲ
ートを介してキャビティに溶融合成樹脂材料を直接注入
可能な射出成形用金型において、前記スプルーと前記キャビティへのゲートの注入口との
間に、長さがほぼ１０ｍｍ〜３０ｍｍ、前記キャビティ
へのゲート注入口における径がほぼ２．５〜６．０ｍｍ
の末広がりの勾配を有するピンポイントゲート型のゲー
トランドを設けたことを特徴とする射出成形用金型。