JP2003145538A - 成形用金型及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、キャビティの壁面の急速加熱冷却
が可能となることにより、樹脂の流動性や転写性が高ま
ると共に、成形サイクル時間が短くなり、製品品質及び
生産性の向上を図ることが可能な成形用金型及びその製
造方法を提供することにある。 【解決手段】 本発明は、固定型２及び可動型３の金型
本体５，６に取付けられ、かつキャビティ４を構成する
キャビティ部材７及びキャビティ部材８と、キャビティ
部材７及びキャビティ部材８の反キャビティ面７ａ，８
ａ側に設けられる断熱板９，１０とを備え、キャビティ
部材７及びキャビティ部材８の反キャビティ面７ａ，８
ａに温調水回路２１，２２を構成する溝２３，２４を形
成し、溝２３，２４をキャビティ部材７及びキャビティ
部材８と断熱板９，１０との間に配置することによっ
て、キャビティ４の壁面近傍に温調水回路２１，２２を
設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に樹脂製品を射
出成形などにより成形する際に用いられる成形用金型及
びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、各種の樹脂製品を射出発泡成形
法により成形する場合には、図２に示す如く、その製品
形状と対応して成形用金型５１に形成した製品キャビテ
ィ５２に可塑化装置５３のノズル５４から樹脂注入部
（ゲート）を介して溶融樹脂５５の射出注入が行われて
いる。このため、成形用金型５１は、固定盤５６に取付
けられる固定型５７と、可動盤５８に取付けられる可動
型５９とを備えており、先ず、「型閉」動作により一旦
金型５１を閉じ、「型締め・昇圧」した後に「寸開移
動」により所定の寸開量だけ金型５１を開き（コアバッ
ク）、寸開保持で「型移動停止」を行うと共に、「射出
充填」動作でキャビティ５２内に成形材料の溶融樹脂５
５を充填し、射出保圧を行う。次いで、「型締め・昇
圧」後の「型締め保持」の間に次ショット用の溶融樹脂
５５の「可塑化」を行い、「型締め・降圧」した後、
「型開」動作により金型５１を開いて「製品取出」を行
えば、射出成形の１サイクルが終了する。

【０００３】ところで、このような構造の成形用金型５
１に対しては、樹脂製品の品質向上を図ると共に、成形
サイクル時間の短縮化による生産性を高めるため、キャ
ビティ５２の壁面を短時間に高温と低温とに切り換え可
能（急速加熱冷却可能）なことが要求されている。そこ
で、従来の金型加熱冷却法では、例えば、金型開放時に
誘導加熱コイルなどでキャビティ５２の壁面温度をガラ
ス転移温度以上に加熱し、キャビティ５２の壁面温度が
低下する前に型締めして閉じ、溶融樹脂５５の充填を行
い、その後、金型５１中の冷却配管（図示せず）に冷却
流体を流して金型５１を冷却させてから樹脂製品を取出
している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の成形用金型５１においては、加熱後から溶融樹
脂５５の射出注入までの時間が多く掛かり、金型温度が
低下してしまうので、キャビティ５２の壁面温度を高く
できず、他方、金型全体の温度を高くしようとすると、
その後の金型冷却時間の増加を招くおそれがあった。ま
た、誘導加熱板を製品キャビティ５２の壁面に近づけて
加熱する方法では、キャビティ５２の壁面形状が平面の
ものにしか対応できないという不具合を有していた。そ
れに加えて、金型５１中の冷却配管は、構造上の理由及
びキャビティの壁面に近づける加工方法が複雑になるな
どの理由から、キャビティ５２の壁面から離れて配設さ
れているので、キャビティ５２の壁面に対する冷却効率
が悪く、溶融樹脂５５の射出充填後型開き動作までに金
型５１を急速に冷却できなかった。したがって、従来の
成形用金型５１では、キャビティ５２の壁面温度を短時
間に高低温調節することが難しいため、成形時の省エネ
を十分に行うことができず、製品品質の向上や生産性の
維持向上を図ることも困難であった。

【０００５】本発明はこのような実状に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、キャビティの壁面の急速加
熱冷却が可能となることにより、樹脂の流動性や転写性
が高まると共に、成形サイクル時間が短くなり、製品品
質及び生産性の向上を図ることが可能な成形用金型及び
その製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記従来技術の有する課
題を解決するために、本発明は、金型本体に取付けら
れ、かつその一部の面がキャビティの壁面を構成するキ
ャビティ部材と、該キャビティ部材の反キャビティ面側
に設けられる断熱材とを備え、前記キャビティ部材の反
キャビティ面に温調水回路を構成する溝を形成し、該溝
を前記キャビティ部材と前記断熱材との間に配置するこ
とによって、前記キャビティの壁面近傍に前記温調水回
路を設けている。

【０００７】また、本発明は、その一部の面がキャビテ
ィの壁面を構成するキャビティ部材の反キャビティ面に
温調水回路用の溝を形成し、該溝に充填材を充填して埋
め込み、この状態で前記キャビティ部材を金型本体に取
付け、前記キャビティ部材の反キャビティ面と前記金型
本体との間に空間が形成されるように位置決めし、さら
に前記空間に液体状の樹脂を流し込んで硬化させること
により断熱材を形成し、その後、前記金型の全体を加熱
し、前記キャビティ部材の溝に充填した充填材を溶融さ
せて流し出すことにより、前記キャビティの壁面近傍に
前記温調水回路を設けた金型を製造する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて詳細に説明する。ここで、図１は本発明の実
施の形態に係る成形用金型の断面図である。

【０００９】本発明の実施形態に係る成形用金型１は、
例えば、各種の樹脂製品を射出発泡成形法により成形す
る場合に使用されており、従来例と同様、「型閉」、
「型締め・昇圧」、「型寸開」、「型停止」、「型開」
及び「製品取出」などの各工程を経て射出成形の１サイ
クルが終了するものである。そのため、成形用金型１
は、図示しない固定盤に取付けられる固定型２と、図示
しない可動盤に取付けられる可動型３とを備えており、
これら固定型２及び可動型３は、固定盤と可動盤との間
で互いに対向して配設され、図示しない型締ラムを動か
すことによって、可動盤（図示せず）及び可動型３が一
体となって前後進するように構成されている。

【００１０】また、上記成形用金型１には、樹脂製品の
形状と対応したキャビティ４が形成されており、このキ
ャビティ４には、図示しない可塑化装置のノズルから溶
融樹脂が射出注入されるようになっている。このため、
固定型２及び可動型３は、基板５ａ，６ａ及びホルダ型
５ｂ，６ｂからなる金型本体５，６と、該金型本体５，
６のホルダ型５ｂ，６ｂに取付けられて保持され、かつ
キャビティ４を構成するキャビティ部材７及びキャビテ
ィ部材８とを備えており、これらホルダ型５ｂ，６ｂと
キャビティ部材７及びキャビティ部材８との間には、断
熱板（断熱材）９，１０がそれぞれ配置されている。キ
ャビティ部材７は樹脂製品の製品面を形成し、キャビテ
ィ部材８は樹脂製品の反製品面を形成するものであり、
両プレート７，８は、いずれも肉厚が２０ｍｍ程度の金
属（例えば、Ｓ４５Ｃ）で製作されている。

【００１１】上記固定型２の金型本体５には、図示しな
い可塑化装置のノズルと連通するスプルー１１、該スプ
ルー１１と連通する断面略コ字状のホットランナ１２及
び複数本の位置決めピン１３が設けられており、これら
位置決めピン１３は、ホルダ型５ｂよりキャビティ４側
に向かって突出し、先端部がキャビティ部材７の位置決
め穴１４に差し込むべく配置されている。そして、キャ
ビティ部材７には、バルブゲート１５を介してホットラ
ンナ１２及びキャビティ４と連通するサイドランナ１６
が設けられており、バルブゲート１５は、金型本体５の
軸心方向に沿って延びる摺動可能なピストンピン１７に
よって開閉されるようになっている。また、上記可動型
３の金型本体６には、固定型２側の位置決めピン１３と
同様に、複数本の位置決めピン１８が対向して設けられ
ており、これら位置決めピン１８は、ホルダ型６ｂより
キャビティ４側に向かって突出し、先端部がキャビティ
部材８の位置決め穴１９に差し込むべく配置されてい
る。しかも、金型本体６及びキャビティ部材８には、金
型本体６の軸心方向に沿って延びる複数本の突き出しピ
ン２０が摺動可能に設けられており、これら突き出しピ
ン２０の先端部は、製品取出時にキャビティ部材８の表
面から突き出て樹脂製品を押圧することにより、離脱さ
せるように構成されている。

【００１２】上記断熱板９，１０は、金型本体５，６へ
の熱伝導を遮断する絶縁体であり、キャビティ部材７及
びキャビティ部材８の反キャビティ面（射出注入された
樹脂が流れる面の反対側）７ａ，８ａとホルダ型５ｂ，
６ｂとの間に形成される空間Ｓ１，Ｓ２に液体状の樹脂
を流し込んで硬化させることにより、所定の形状に形成
されている。このため、断熱板９，１０を形成する樹脂
としては、室温で空間Ｓ１，Ｓ２に流し込める液体状態
にあり、加熱又は常温で硬化させる際に容積縮小が非常
に少なく、接する面に強い接着力で接着し、複雑な形状
に追従可能な賦形性の優れたエポキシ樹脂が用いられて
いる。

【００１３】一方、上記キャビティ部材７及びキャビテ
ィ部材８の反キャビティ面７ａ，８ａには、後に温調水
回路２１，２２を構成する多数の溝２３，２４が切削加
工、研削加工、あるいは放電加工などにより形成されて
いる。これら溝２３，２４は、キャビティ４に対して横
方向（又は縦方向）に沿って間隔を開けながら設けられ
ており、その深さは、例えばキャビティ部材の肉厚に対
して１：３程度の割合となるように形成されている。ま
た、キャビティ部材７及びキャビティ部材８を金型本体
５，６に取付ける以前において、溝２３，２４には、ロ
ストワックス法を適用するワックス（充填材）が充填さ
れて埋め込まれており、これら溝２３，２４を一旦埋め
戻すことによって、金型本体５，６に取付けた状態で
は、断熱板９，１０を形成する樹脂が溝２３，２４に入
らないよう処置されている。しかも、ワックスは、金型
本体５，６の加熱により溶融して溝２３，２４から流れ
出る性質を有している。

【００１４】したがって、キャビティ部材７及びキャビ
ティ部材８が金型本体５，６に取付けられた状態では、
溝２３，２４がキャビティ部材７及びキャビティ部材８
と断熱板９，１０との間に配置されることになり、これ
によって、温調水回路２１，２２は、キャビティ４の壁
面近傍に設けられることになる。この温調水回路２１，
２２には、キャビティ４の壁面の温度を急速に加熱冷却
すべく、加圧された熱水（約１４０℃）と冷水（約２０
℃）とが切り換えて通水され、熱水と冷水との導入切換
時は、エネルギー損失を防ぐために空気が導入されるよ
うになっている。これにより、キャビティ４の壁面は、
結晶性樹脂の結晶化温度（Ｔｃ）以上、あるいは非晶性
樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）もしくは流動開始温度
（Ｔｆ）以上に加熱されることになる。

【００１５】次に、本発明の実施形態に係る成形用金型
１の製造方法を説明する。先ず、キャビティ４を構成す
るキャビティ部材７及びキャビティ部材８の反キャビテ
ィ面７ａ，８ａにそれぞれ溝加工を行って多数の溝２
３，２４を形成する。そして、これら溝２３，２４に適
宜の手段でワックスを充填して埋め込み、各溝２３，２
４を塞ぐ。次いで、この状態にあるキャビティ部材７及
びキャビティ部材８を固定型２及び可動型３の金型本体
５，６に配置し、ホルダ型５ｂ，６ｂに突設した位置決
めピン１３，１８を位置決め穴１４，１９に差し込み、
かつ突き出しピン２０をキャビティ部材８に挿入し、キ
ャビティ部材７及びキャビティ部材８の反キャビティ面
７ａ，８ａと金型本体５，６のホルダ型５ｂ，６ｂとの
間に空間Ｓ１，Ｓ２が形成されるように位置決めしなが
ら、ネジなどの締結具により金型本体５，６に取付け
る。そして適宜の手段で、これら空間Ｓ１，Ｓ２に液体
状のエポキシ樹脂を流し込み、加熱あるいは常温にて硬
化させることにより、断熱板９，１０を形成する。その
後、金型本体５，６の全体を加熱すると、キャビティ部
材７及びキャビティ部材８の溝２３，２４に充填したワ
ックスが溶融し、これら各溝２３，２４から流れ出る。
したがって、キャビティ４の壁面近傍に温調水回路２
１，２２を設けた固定型２及び可動型３からなる成形用
金型１が得られることになり（図１参照）、製造作業は
完了する。

【００１６】本発明の実施形態に係る成形用金型１で
は、固定型２及び可動型３の金型本体５，６に取付けら
れ、キャビティ４の壁面を構成するキャビティ部材７及
びキャビティ部材８の反キャビティ面７ａ，８ａ側に断
熱板９，１０を設け、これらプレート７，８の反キャビ
ティ面７ａ，８ａにそれぞれ多数の溝２３，２４を形成
し、これら溝２３，２４をキャビティ部材７及びキャビ
ティ部材８と断熱板９，１０との間に配置することよ
り、キャビティ４の壁面近傍に温調水回路２１，２２を
設けているため、温調水回路２１，２２に熱水と冷水と
を切り換えて通水することにより、キャビティ４の壁面
温度を急速に高低温調節できる。したがって、本実施形
態の成形用金型１を射出発泡成形法に用いれば、温調水
回路２１，２２への熱水の通水により、キャビティ４の
壁面温度を迅速にガラス転移温度や結晶化温度以上にし
た状態で溶融樹脂をキャビティ４に射出充填することが
可能となり、また、温調水回路２１，２２への冷水の通
水により、キャビティ４の壁面温度を急速に下げ、樹脂
製品の冷却を短時間に行うことが可能となる。このた
め、発泡成形では溶融樹脂の流動性が向上し、低圧で射
出できる一方、樹脂製品の表面シルバーを抑制できると
共に、加飾成形では製品面光沢や転写性が格段に向上
し、成形サイクル時間を従来のものよりも短縮させるこ
とができる。

【００１７】また、本発明の実施形態に係る成形用金型
１の製造方法では、キャビティ４の壁面を構成するキャ
ビティ部材７及びキャビティ部材８の反キャビティ面７
ａ，８ａに多数の溝２３，２４を形成し、これら溝２
３，２４にワックスを充填して埋め込み、キャビティ部
材７及びキャビティ部材８を金型本体５，６のホルダ型
５ｂ，６ｂに取付け、位置決めピン１３，１８と位置決
め穴１４，１９との嵌合作用によって、キャビティ部材
７及びキャビティ部材８の反キャビティ面７ａ，８ａと
ホルダ型５ｂ，６ｂとの間に空間Ｓ１，Ｓ２が形成され
るように位置決めし、これら空間Ｓ１，Ｓ２に液体状の
エポキシ樹脂を流し込んで硬化させることにより断熱板
９，１０を形成し、その後、金型本体５，６の全体を加
熱し、キャビティ部材７及びキャビティ部材８の溝２
３，２４に充填したワックスを溶融させて流し出すこと
により、キャビティ４の壁面近傍に温調水回路２１，２
２を設けた成形用金型１を製造しているので、キャビテ
ィ４の壁面温調用の温調水回路２１，２２と断熱板９，
１０とを同時かつ円滑に施工でき、製造コストの低減化
を図ることができる。

【００１８】以上、本発明の実施の形態につき述べた
が、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではな
く、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更
が可能である。例えば、本発明は、急速な加熱冷却が要
求される射出成形用金型以外の金型にも適用できる。

【００１９】

【発明の効果】上述の如く、本発明に係る成形用金型
は、金型本体に取付けられ、かつその一部の面がキャビ
ティの壁面を構成するキャビティ部材と、該キャビティ
部材の反キャビティ面側に設けられる断熱材とを備え、
前記キャビティ部材の反キャビティ面に温調水回路を構
成する溝を形成し、該溝を前記キャビティ部材と前記断
熱材との間に配置することによって、前記キャビティの
壁面近傍に前記温調水回路を設けているので、当該温調
水回路に熱水と冷水とを切り換えて通水することによ
り、キャビティの壁面を急速に加熱冷却することがで
き、例えばガラス転移温度や結晶化温度以上にした状態
で溶融樹脂をキャビティに射出充填することが可能とな
り、樹脂の流動性や転写性を向上させ、成形サイクル時
間を短縮させることができ、その結果、製品品質及び生
産性の向上や、成形時の省エネによるコストダウンを図
ることができる。

【００２０】また、本発明に係る成形用金型の製造方法
は、その一部の面がキャビティの壁面を構成するキャビ
ティ部材の反キャビティ面に温調水回路用の溝を形成
し、該溝に充填材を充填して埋め込み、この状態で前記
キャビティ部材を金型本体に取付け、前記キャビティ部
材の反キャビティ面と前記金型本体との間に空間が形成
されるように位置決めし、さらに前記空間に液体状の樹
脂を流し込んで硬化させることにより断熱材を形成し、
その後、前記金型の全体を加熱し、前記キャビティ部材
の溝に充填した充填材を溶融させて流し出すことによ
り、前記キャビティの壁面近傍に前記温調水回路を設け
た金型を製造しているので、キャビティの壁面の急速加
熱冷却にとって最適な位置に温調水回路と断熱材とを同
時に施工でき、従来に比べて低コストで優れた性能を有
する金型を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る成形用金型を示す断
面図である。

【図２】従来の成形用金型を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 成形用金型 ２ 固定型 ３ 可動型 ４ キャビティ ５，６ 金型本体 ７ キャビティ部材 ７ａ 反キャビティ面 ８ キャビティ部材 ８ａ 反キャビティ面 ９，１０ 断熱板（断熱材） １３，１８ 位置決めピン １４，１９ 位置決め穴 ２１，２２ 温調水回路 ２３，２４ 溝 Ｓ１，Ｓ２ 空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 苅谷 俊彦 愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道１番地 三菱重工業株式会社名古屋研究所内 (72)発明者 林 宣也 愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道１番地 三菱重工業株式会社名古屋研究所内 Ｆターム(参考） 4F202 AA39 AA49 CA11 CB01 CK06

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金型本体に取付けられ、かつその一部の
   面がキャビティの壁面を構成するキャビティ部材と、該
   キャビティ部材の反キャビティ面側に設けられる断熱材
   とを備え、前記キャビティ部材の反キャビティ面に温調
   水回路を構成する溝を形成し、該溝を前記キャビティ部
   材と前記断熱材との間に配置することによって、前記キ
   ャビティの壁面近傍に前記温調水回路を設けたことを特
   徴とする成形用金型。
2. 【請求項２】 前記キャビティ部材の溝は、前記キャビ
   ティに対して縦方向又は横方向又は任意の角度の斜め方
   向に沿って間隔を開けながら多数設けられていることを
   特徴とする請求項１に記載の成形用金型。
3. 【請求項３】 前記断熱材が樹脂を用いて形成されてい
   ることを特徴とする請求項１に記載の成形用金型。
4. 【請求項４】 その一部の面がキャビティの壁面を構成
   するキャビティ部材の反キャビティ面に温調水回路用の
   溝を形成し、該溝に充填材を充填して埋め込み、この状
   態で前記キャビティ部材を金型本体に取付け、前記キャ
   ビティ部材の反キャビティ面と前記金型本体との間に空
   間が形成されるように位置決めし、さらに前記空間に液
   体状の樹脂を流し込んで硬化させることにより断熱材を
   形成し、その後、前記金型の全体を加熱し、前記キャビ
   ティ部材の溝に充填した充填材を溶融させて流し出すこ
   とにより、前記キャビティ部材のキャビティの壁面近傍
   に前記温調水回路を設けた金型を製造することを特徴と
   する成形用金型の製造方法。
5. 【請求項５】 前記充填材がワックスであることを特徴
   とする請求項４に記載の成形用金型の製造方法。
6. 【請求項６】 前記樹脂がエポキシ樹脂であることを特
   徴とする請求項４に記載の成形用金型の製造方法。